JPS61259174A

JPS61259174A - 力学量センサ

Info

Publication number: JPS61259174A
Application number: JP10062385A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Tanaka; 兼一田中
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1985-05-14
Filing date: 1985-05-14
Publication date: 1986-11-17

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、歪−電気量変換素子たとえば圧電素子を用い
た力学量センサに関し、特に車両用の加速度センサとし
て好適な力学量センサに関するものである。

〔従来技術〕

圧電素子を用いた加速度センサとしては、例えば公開特
許公報昭和５９年２３２２３号に示されているものがあ
る。

第４図は、上記の加速度センサの全体構造の断面図及び
圧電素子の平面図である。

第４図において、圧電素子５０は、円板型の圧電セラミ
ックスを２枚張り合わせたものであり、その中心部付近
にレーザ加工によって″コ″の字形のスリット５１を設
け、このスリットで囲まれた部分が片持梁５２を形成す
るようになっている。

上記のごとき円板型の圧電素子５０の周辺部を筐体５３
に取付は部材５４で固定することにより、片持梁５２の
部分がたわみ振動子として機能する。

なお、５６は電子回路基板であり、各種の電子部品５７
を搭載し、取付は部材５５によって筐体５３に取付けら
れている。

また、上記の圧電素子５０の片持梁５２の部分と電子回
路基板５６上に形成されている検出用の電子回路とを接
続するために、リード線５８が設けられている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のごとき従来の圧電素子を用いた加速度センサにお
いては、加速度の検出を行なう圧電素子５０を直接に筐
体５３に固定する構造となっていたため、筐体５３に外
力が加えられ筐体５３に歪みを生じた場合にそれが直接
圧電素子５０を変形させ、筐体５３の歪みがそのまま雑
音となって検出信号に重畳されるという問題があった。

また、圧電素子を弾性体を介して筐体５３に支持するこ
とも可能であるが、筐体５３の歪みが大きい場合には、
上記のような弾性体のみでは充分な歪みの吸収は期待で
きない。

本発明は、上記のごとき従来技術の問題を解決すること
を目的とするものである。

〔問題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するため、本発明においては、歪み一
電気量変換素子を備えたダイアフラムを支持部材を介し
てフレームに装着し、該フレームをその面積より充分小
さな一点で筐体内部に支持するように構成している。

上記のように構成することにより、外力によって筐体に
歪みを生じた場合にも、それがダイアフラムに影響を及
ぼすおそれは無くなる。

〔発明の実施例〕

第１図は、本発明の一実施例の断面図である。

第１図において、１は圧電ダイアフラム（詳細後述）、
２及び３はフレームであり、２と３を組合わせることに
よって圧電ダイアフラム１を支持するようになっている
。

また、４は弾性材からなる支持部材、５はフレーム２の
下面に設けた凸部である。また、６はフレーム２に設け
た通気孔、７は密閉型の筐体、８は取り付は部、９は基
板である。

第１図の装置においては、圧電ダイアフラム１を支持し
たフレーム２，３がフレーム２の下面に設けた面積の小
さな凸部５のみによって筐体７に接着して取付けられて
いる。

また、筐体７は、取り付は部８を介してネジ留め等によ
って基板９に取付けられている。

次に、第３図は、前記の圧電ダイアフラム１と支持部材
４との゛一実施例の正面図及びＡ−Ａ’断面図である。

第３図において、金属薄板１０の両面には、それぞれ圧
電素子１１．１２がエポキシ系樹脂等の接着剤によって
接着されている。

なお、圧電素子１１．１２は、金属薄板１０よりも小面
積のものを用い、圧電ダイアフラム１の周辺部には金属
薄板１０が露出している。

圧電素子は、焦電性のために温度変化に応じて電圧が発
生するので、上記のように２枚の圧電素子を反対の出力
特性となるように張り合わせることによって焦電出力を
除去している。

また、金属薄板１０は、圧電素子１１．１２と熱膨張を
できるだけ同じ値にする必要があり、そのため、例えば
圧電素子１１．１２としてＰ、Ｚ、Ｔを用いた場合には
、それと熱膨張率の近いＮｉ−Ｆｅ合金を用いる。

リード線１３．１４は、例えばスズメッキ軟鋼からなる
細い線をより合わせて形成されており、表面は耐久性の
点からポリウレタン材で被覆されている。

上記のリード線１３．１４の一端を圧電素子１１．１２
の所定部分にハンダ付けし、そのハンダ付けした接合部
全体をポリウレタン等の緩衝材（弾性材）１５゜１７で
覆っている。

また、リード線１３．１４は、たわみ等によって所定の
遊びを持たせた後、その中間部分がポリウレタン等の緩
衝材１６．１８によって圧電ダイアフラムの周辺部の金
属薄板１０の一部に固定されている。

また、１９は、空気通路となる小孔であり、圧電ダイア
フラム１の表裏両面を連通ずるように設けられている。

次に、支持部材４は、例えばポリウレタン等の合成樹脂
で形成されており、圧電ダイアフラムの外周部の表裏両
面を所定の幅及び厚さで覆う形状に形成されている。

上記のようにして形成した圧電ダイアフラム１と支持部
材４とが一体化されたものを前記第１図のフレーム２と
３との所定個所にはめ込み、フレーム２及び３を接合す
ることによって圧電ダイアフラム１をフレームに装着す
る。

次に、作用を説明する。

外部から印加された加速度等の力学量は、筐体７及びフ
レーム２，３を介して圧電ダイアフラム１に作用し、印
加された力学量に比例した変形量を圧電ダイアフラム１
に生じさせる。

この変形量を圧電素子１１．１２によって検出すること
により、印加された力学量を電気量に変換して出力する
ようになっている。

また、上記の筐体の取り付は部８に外力が働き。

筐体７に歪みが生じた場合にも、筐体７とフレーム２と
は小面積の凸部５を介して一点で支持されているので、
筐体７の歪みによって圧電ダイアフラム１に変形を生じ
させるような歪みは発生しない。したがって、筐体７に
歪みが生じた場合でも、検出出力に雑音が重畳するおそ
れは無くなる。

次に、第２図は、本発明の第２の実施例図であり、第１
図と同符号は同一物を示す。

第２図において、２０は中空円筒状のスペーサ。

２１はボルト、２２はナツトである。

第２図の実施例においては、圧電ダイアフラム１を支持
したフレーム２，３をスペーサ２０を介してボルト２１
とナツト２２によって筐体７に装着する場合を示してい
る。その他の構成、作用等は、前記第１図と同様である
。

次に、第１図及び第２図の実施例において、フレーム２
に設けた通気孔６について説明する。

第１図及び第２図の実施例の構造においては、フレーム
２と圧電ダイアフラム１とによって密閉室が形成される
。

そのため、温度の変化等によって上記の密閉室内の空気
が膨張又は収縮すると、圧電ダイアフラム１に圧力が印
加され、それによって検出出力にノイズが発生すること
になる。

上記の問題を解消するため、通気孔６を設け、圧電ダイ
アフラム１の表裏両面の圧力を常に同一にするように構
成している。

なお、前記第３図に示すごとく、圧電ダイアフラム１に
その表裏両面を連通ずる小孔１９を設けても通気孔６と
同等の効果が得られる。

〔発明の効果〕

以上説明したごとく本発明においては、歪み一電気量変
換素子を備えたダイアフラムを、支持部材を介してフレ
ームに装着し、上記フレームをその面積より充分小さな
一点で筐体内部に支持するように構成しているので、外
力の印加によって筐体に歪みを生じた場合にも、それが
歪み一電気量変換素子に影響を及ぼすことが無く、従っ
て検出“出力に雑音を生ずるおそれが無くなるという優
れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はそれぞれ本発明の実施例の断面図、
第３図は圧電ダイアフラムの一実施例の正面図及び断面
図、第４図は従来装置の一例の断面図及び圧電素子の正
面図である。く符号の説明〉１・・・圧電ダイアフラム　２，３・・・フレーム４・
・・支持部材　　　　　５・・・凸部６・・・通気孔　
　　　　　７・・・筐体８・・・取り付は部　　　　９
・・・基板２０・・・スペーサ　　　　　２１・・・ボ
ルト２２・・・ナツト代理人弁理士　　中　村　純之助１−１　　図才２図５ｊ−３図１９−−−　−１一孔

Claims

【特許請求の範囲】

歪−電気量変換素子を備えたダイアフラムを筐体内部に
装着し、上記筐体を介して外部から上記ダイアフラムに
印加される力学量を上記歪−電気量変換素子によって検
出する力学量センサにおいて、上記ダイアフラムを支持
部材を介してフレームに装着し、上記フレームをその面
積より充分小さな一点で上記筐体内部に支持したことを
特徴とする力学量センサ。