JPS6224154A

JPS6224154A - 加速度センサ

Info

Publication number: JPS6224154A
Application number: JP60162934A
Authority: JP
Inventors: Shogo Asano; 浅野　勝吾; Juhei Takahashi; 寿平高橋
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1985-07-25
Filing date: 1985-07-25
Publication date: 1987-02-02

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、内燃機関で走る車等の加速度を検出または測
定する加速度センサに関するものである。

（従来の技術）従来、この種の加速度センサには圧電形加速度センサが
用いられるのが一般で、加速度検出で必要な周波数が０
．２＆ないし２００Ｈｚと低いため、インピーダンス変
換回路を備えている。

このような従来の加速度センサについて、第３図および
第４図により説明する。第３図は従来の加速度センサに
使用されるｒｔセラミックス１で中央部にコの字形のス
リット１ａを入れ片持梁を形成している。第４図は従来
の加速度センサの回路図で、従来の加速度センサは、第
３図に示した片持梁状の圧電セラミックス１と、圧電セ
ラミックス１のインピーダンスを小さな抵抗値に変換す
るインピーダンス変換回路２とから構成されている。

このような構成の加速度センサの動作とともにインピー
ダンス変換回路２の構成内容について説明する。

片持梁の圧電セラミックス１を固定している筐体（図示
せず）に加速度が加わると、圧電セラミックス１が撓み
加速度に比例した電圧を発生する。

この発生電力をそのまま出力すると圧電セラミックス１
のインピーダンスが大きいため、誘導ノイズを受けたり
、あるいは、受は回路の入力インピーダンスが小さいと
損失が大きくなり、その結果として出力電圧が小さくな
ったりして、加速度センサとして役目を果さなくなる。

インピーダンス変換回路２は、このような現象を改善す
るもので。

圧電セラミックス１の近くに配置し、加速度センサに内
蔵せしめ、低い出力インピーダンスにして出力する。

インピーダンス変換回路２の入力抵抗は少なくともＩＯ
ＭΩ以上にする必要があるため、電界効果トランジスタ
（以下ＦＥＴと記す）２ａを使用しており、さらに、Ｆ
ＥＴのラッチアップ現象をなくするために、ＦＥＴの入
力に純抵抗Ｒを設ける必要がある。なお、この純抵抗Ｒ
により低周波側のカットオフ周波数が決定される。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、このような構成の加速度センサでは、圧
電セラミックス１の容量を大きくすることができないた
め、純抵抗Ｒが大きい抵抗値になるという問題があった
。例えば１片持梁状の圧電セラミックス１の容量を５０
０ｐＦ、低周波側のカットオフ周波数を０．５１（ｚと
すると、純抵抗Ｒの抵抗値は、Ｒ＝１／２π０．５　Ｘ
　５００　Ｘ　１０−”　＝　７００ＭΩとなり。

この抵抗値はプリント基板の絶縁抵抗と同程度となり、
湿気による抵抗値の低下が問題となる。

また、ＦＥＴ入力用に動作増幅器（図示せず）を使用す
る場合は、動作増幅器用の電源と併せて２電源を必要と
する等、加速度センサとして使用し難いという問題もあ
った。

本発明は上記の問題点を解決するもので、１つの電源で
済み且つ使い易い加速度センサを提供しようとするもの
である。

（問題点を解決するための手段）上記の問題点を解決するために１本発明は、振動板に圧
電セラミックスを固着した圧電ディスク、を中心固定型
とすることによりその容量を１桁以上大きくし、上記の
圧電セラミックスのインピーダンスを１桁以上小さくす
るとともに、加速度センサの中に増幅、ｐ波の両回路を
内蔵せしめることにより、そのまま受は回路に使えるよ
うにしたものである。

また、車の内部に設置し易い偏平形で、ワイヤハーネス
を横から取り出し１組立てが容易で使い易く、信頼性の
高い構造となっている。

（作　用）中心部を固定した振動板に圧電セラミックスを固着して
中心固定型の圧電ディスクを形成することにより、加速
度を検出する効率を向上するとともに、圧電セラミック
スのインピーダンスを大幅に小さくすることができると
ともに１回路設計が容易となり、また電源も１つで済み
、周波数範囲が広く、特に低周波側のカットオフ周波数
が低下し、湿気による影響もなくなる。

また、ワイヤハーネスが横から取り出された偏平な構造
は、車の内部に設置し易く、さらに組み立て易いので信
頼性が向上する。

（実施例）本発明の実施例を第１図および第２図により説明する。

第１図（ａ）、（ｂ）および（ｃ）はそれぞれ、本発明
による加速度センサの平面図、正面断面図および側面図
、第２図は、その要部拡大断面図である。

第２図において、圧電ディスクは、基板３の中央部３ａ
の上端をに形成された溶接用環状突起３ｂを利用して、
中央部で基板３に溶接した振動板４と。

上下両面に焼付はコーティングされてプラスおよびマイ
ナスの電極５および６が形成された圧電セラミックス７
とからなり、上記の振動板４の上面と圧電セラミックス
７の下面の電極６とを接着固定したものである。

第１図において、圧電セラミックス７の上面の電極５に
半田付は等によって接続された導線８は、プリント基板
９の回路部に接続されている。回路部は、インピーダン
ス変換、出力増幅およびｐ波を目的とする回路から構成
され、これにリードコードｌＯの出力取出し線１１、電
源供給４％１２およびシールド線１３が接続されている
。

基板３の上に、ハウジング１４がその下端面内周縁に形
成された溶接用環状突起１４ａを利用して全周にわたっ
て溶接固定されている。ハウジング１４の内周に設けた
段部の肩の上に配置したプリント基板９は、押えリング
１５を介して、上記のハウジング１４の外周面に圧入固
定したキャップ１６で固定されている。

ハウジング１４の上端面外周縁に形成された段部には、
０リング１７を装着し、さらに、ハウジング１４の側壁
に設けた上記のリードコード１０の挿通孔にはシール剤
１８を充填し、上記のハウジング１４と基板３との全周
溶接と併わせで、圧電ディスクと回路部をそれぞれ内蔵
する空間ＡおよびＢを完全密閉構造にしている。

リードコード１０は、ハウジング１４から抜は落ちない
ようにハウジング１４の内側でストッパ１９をかしめに
よって固定し、さらに、基板３の延長部に形成されたワ
イヤハーネス部３Ｃをかしめて、加速度センサに固定さ
れる。

また、第１図（ａ）に示したように、本体が菱形の基板
３は、その菱形の両端部に取付は用貫通孔２０が設けて
あり、第１図（Ｃ）に一点鎖線で示したように取付けね
じ２１とスプリングワッシャ２２によっで自動車等に取
り付けられる。

このような構成の加速度センサの動作について説明する
。自動車に加速度センサを取り付けると、自動車に発生
した加速度は、車体から基板３を介して振動板４に伝え
られ、振動板４に撓みを発生させる。振動板４に接着固
定している圧電セラミックス７が、振動板４とともに撓
んで、引張および圧縮の画歪を発生する。この歪量に比
例した電荷が圧電セラミックス７に発生し、上面の電極
５に集められた電荷は、導線８によってプリント基板９
の回路部に導かれ、インピーダンス変換回路で、圧電セ
ラミックス７の高インピーダンスが低インピーダンスに
変換され、さらに増幅回路で増幅され、次にＦ波回路で
不要周波数成分が取り除かれて出力取出し線１１から受
入れ回路（図示せず）に出力される。一方、下面の電極
６に集められた電荷は、電極６→振動板４→基板３→ハ
ウジング１４→プリント基板９のアースパターンの順に
導かれてシールド線１３に至る。なお、プリント基板９
の回路部は、電源供給線１２によって供給される電源で
駆動される。

（発明の効果）以上説明したように、本発明によれば、圧電セラミック
スは、振動板に接着固定された圧電ディスクを構成し、
さらに圧電ディスクの中心部で支持する構造であるから
、圧電セラミックスの容量を７０００ｐＦと大きくする
ことができるため、−電源で駆動され、周波数帯域が低
周波の方に広い特性を有し、また、湿気によるプリント
基板の絶縁抵抗の低下が問題とならず、温度に対する安
定性の高い、優れた特性を有する加速度センサが得られ
る。

また、圧電セラミックスおよび回路部を完全に密閉した
構造で内蔵するので信頼性が高く、さらに内蔵した回路
部で増幅した上、不要周波数成分が取り除かれた大きな
出力が得られる。

また、構造が単純なため、組立て作業性が良く作業の真
性性が極めて高い。さらに、側方にワイヤハーネス部を
有する偏平でコンパクトな構造を有するため、自動車等
に設置し易い加速度センサの実現が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、（ｂ）および（ｃ）はそれぞれ本発明に
よる加速度センサの平面図、工商断面図および側面図、
第２図はその要部拡大断面図、第３図および第４図はそ
れぞれ従来の加速度センサの圧電セラミックスの斜視図
およびその回路図である。１．７・・・圧電セラミックス、　２・・・インビニダ
ンス変換回路部、　　２ａ・・・電界効果トランジスタ
、　３・・・基板、３ａ・・・中央突起部、３ｂ、１４
ａ・・・溶接用環状突起、３ｃ・・・ワイヤハーネス部
、４・・・振動板、　５，６・・・電極、８・・・導線
、　９・・・プリント基板、ｌＯ・・・リードコード、
１１・・・出力取出し線、１２・・・電源供給線、１３
・・・シールド線、１４・・・ハウジング、１５・・・
押えリング、１６・・・キャップ、１７・・・０リング
、１８・・・シール剤、１９・・・ストッパ、２０・・
・取付は用貫通孔、２１・・・取付けねじ、２２・・・
スプリングワッシャ。ｌＵ・・−駁づ引Ｔ用１１ＪＪＩＩ化第１図（ｃ）第２図

Claims

【特許請求の範囲】

　基板の中央部に形成した突起部に中央部を固着した振
動板およびこれに一方の電極を接着固定した圧電セラミ
ックスで構成した圧電ディスクと、上記の圧電セラミッ
クスの他方の電極と導線で接続したインピーダンス変換
、増幅およびろ波を目的とする回路部とを内蔵し、この
回路部と接続する出力取出しおよび電源供給用のリード
コードを備え、上記の圧電ディスクと回路部を内蔵する
空間を完全密閉構造としたことを特徴とする加速度セン
サ。