DE4341662C2 - Beschleunigungssensor - Google Patents

Beschleunigungssensor

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Description

Die Erfindung betrifft einen Beschleunigungssensor mit einem piezoelektri­ schen Element nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, insbesondere einen Beschleunigungssensor, der in geeigne­ ter Weise in ein Airbagsystem integriert ist, das beispielsweise in einem Kraftfahrzeug montiert ist.
Ein Airbagsystem eines Kraftfahrzeugs spricht auf die bei einer Kollision oder dergleichen auftretende Beschleunigung an. Um die Funktion eines solchen Airbagsystems sicherzustellen, ist im allgemeinen ein Beschleunigungssensor in das System integriert. Als Beschleunigungssensor dieses Typs ist beispiels­ weise in dem US-Patent 4,700,973 ein Beschleunigungssensor mit einem piezoelektrischen Element beschrieben worden, das durch eine darauf ausge­ übte Beschleunigung verformt wird und ein elektrisches Signal ausgibt.
Ein Beispiel eines bekannten Beschleunigungssensors mit einem piezoelek­ trischen Element soll unter Bezugnahme auf Fig. 8 und 9 beschrieben werden.
Dieser Beschleunigungssensor besitzt ein piezoelektrisches Element 21 und ein Hybrid-IC 22 mit einer Schaltung zur Verarbeitung eines Fühlersignals, das von dem piezoelektrischen Element 21 ausgegeben wird. Ein Ende des piezoelektrischen Elements 21 ist an einem Tragteil 25 befestigt, das seiner­ seits auf einer Grundplatte 23 aus Metall befestigt ist. Ein freies Ende des piezoelektrischen Elements 21 wird abgelenkt durch eine Beschleunigung, die einer in Richtung G senkrecht zur Oberfläche des das piezoelektrische Element tragenden Tragteils 25 wirkt, und liefert ein Fühlersignal, das der Stärke der Beschleunigung entspricht.
Das Hybrid-IC 22 ist auf der Grundplatte 23 befestigt. Das piezoelektrische Element 21 und das Hybrid-IC 22 sind durch Leitungsdrähte 26 elektrisch miteinander verbunden. Mehrere Anschlußstifte 27 zur elektrischen Verbin­ dung des Beschleunigungssensors mit einer externen Einheit oder Schaltung sind so angeordnet, daß sie von der Grundplatte 23 aus nach unten ragen. Das piezoelektrische Element 21 und das Hybrid-IC 22 sind durch eine Kappe 24 abgedeckt, die an der Grundplatte 23 befestigt ist.
Bei dem oben beschriebenen herkömmlichen Beschleunigungssensor wird das piezoelektrische Element 21 durch das Tragteil 25 nach Art eines Ausle­ gers gehalten, so daß das piezoelektrische Element 21 einer Biegeverfor­ mung als Reaktion auf die darauf einwirkende Beschleunigung unterliegt. Wenn eine extrem starke Beschleunigung auftritt, wird daher der freie End­ bereich des piezoelektrischen Elements 21 beträchtlich ausgelenkt. Infolge­ dessen kann das piezoelektrische Element brechen, wenn es einer extrem starken Beschleunigung oder einem Stoß von beispielsweise etwa 2000 g aus­ gesetzt wird.
Da bei dem oben beschriebenen Beschleunigungssensor das piezoelektrische Element 21 und das Hybrid-IC 22 miteinander durch die mehreren Leitungs­ drähte 26 verbunden sind, kann die durch die Leitungsdrähte 26 gebildete Verbindung infolge einer durch Schwingungen hervorgerufenen Metallermü­ dung unterbrochen werden. Um eine solche Unterbrechung zu vermeiden, können die Durchmesser der Leitungsdrähte 26 vergrößert werden, so daß ihre Stabilität verbessert wird. Wenn die Durchmesser der Leitungsdrähte 26 vergrößert werden, können die Leitungsdrähte 26 jedoch mit Schwingungen nach einer Beschleunigung in Resonanz geraten, so daß sie einen nachteili­ gen Einfluß auf die Beschleunigungsmessung mit Hilfe des piezoelektrischen Elements 21 ausüben.
Aus US 5 095 751 ist ein Beschleunigungssensor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt. Bei diesem Beschleunigungssensor ist eine erste Elek­ trode auf einer Hauptfläche einer Platine angeordnet, und das piezoelektri­ sche Element ist auf der Elektrode befestigt. Auf dem piezoelektrischen Ele­ ment ist ein Gewichtsstück befestigt, dessen auf dem piezoelektrischen Ele­ ment aufliegende Unterseite elektrisch leitfähig ist und eine zweite Elektro­ de bildet. Die Elektroden sind auch hier über Leitungsdrähte mit der zugehö­ rigen elektronischen Schaltung verbunden, so daß sich ähnliche Probleme ergeben wie bei dem oben erörterten Stand der Technik.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, einen Beschleunigungssensor zu schaf­ fen, der eine höhere Stoßfestigkeit und eine größere Zuverlässigkeit aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung sind zwei Elektroden nebeneinander auf derselben Hauptfläche der Platine angebracht. Auf der einen Elektrode ist das piezoelektrische Element befestigt, während auf der anderen Elektrode ein leitfähiges Element befestigt ist. Das Gewichtsstück erstreckt sich brückenförmig über das piezoelektrische Element und das leitfähige Element und stellt mit seiner elektrisch leitfähigen Unterseite die elektrische Verbin­ dung zwischen dem piezoelektrischen Element und dem leitfähigen Element her.
Selbst wenn nur eine kleine Beschleunigung einwirkt, ist der erfindungsge­ mäße Beschleunigungssensor in der Lage, empfindlich auf diese Beschleuni­ gung anzusprechen. Andererseits weist der Beschleunigungssensor eine er­ höhte Stoßfestigkeit auf, und er wird auch bei extrem starken Beschleunigun­ gen nicht beschädigt. Da für den elektrischen Anschluß des piezoelektri­ schen Elements keine Leitungsdrähte benötigt werden, wird die Gefahr einer Unterbrechung der Leitungsdrähte vermieden, und die Beschleunigungsmes­ sung wird nicht durch Resonanz der Leitungsdrähte beeinträchtigt.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprü­ chen.
Gemäß einer speziellen Ausführungsform ist der Beschleunigungssensor mit zwei piezoelektrischen Elementen versehen. Das zweite piezoelektrische Ele­ ment dient zur Fehlererfassung, während das erste piezoelektrische Element das Beschleunigungs-Meßelement bildet. Mit diesem Beschleunigungssensor kann somit eine Fehler-Selbstdiagnose durchgeführt werden, indem das als Meßelement dienende piezoelektrische Element einer künstlich erzeugten Schwingung ausgesetzt und das als Reaktion auf diese künstlich erzeugte Schwingung erhaltene Beschleunigungs-Ausgangssignal ausgewertet wird.
Die beiden piezoelektrischen Elemente sind an der Beschleunigungssignal- Ausgangselektrode sowie an einer Erregungs-Eingangselektrode befestigt und sind weiterhin über die Oberfläche des Gewichtsstückes in Serie mit der Er­ dungselektrode verbunden, so daß auch hier auf Leitungsdrähte für den elek­ trischen Anschluß verzichtet werden kann und somit die sich daraus erge­ benden Probleme vermieden werden.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine teilweise aufgebrochene schematische perspektivische An­ sicht des Gesamtaufbaus eines Beschleunigungssensors gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der wesentlichen Teile des Be­ schleunigungssensors nach Fig. 1 in vergrößertem Maßstab;
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer abgewandelten Ausführungs­ form der wesentlichen Teile des Beschleunigungssensors nach Fig. 2;
Fig. 4 eine weitere Abwandlung der wesentlichen Teile des Beschleu­ nigungssensors nach Fig. 2;
Fig. 5 eine teilweise aufgebrochene perspektivische Darstellung des Gesamtaufbaus eines Beschleunigungssensors gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 6 eine perspektivische Ansicht der wesentlichen Teile des Be­ schleunigungssensors nach Fig. 5 in vergrößertem Maßstab;
Fig. 7 eine abgewandelte Ausführungsform der wesentlichen Teile des Beschleunigungssensors nach Fig. 5;
Fig. 8 eine teilweise aufgebrochene Grundrißskizze eines herkömmli­ chen Beschleunigungssensors; und
Fig. 9 einen Schnitt längs der Linie A-A in Fig. 8.
Der in Fig. 1 und 2 gezeigte Beschleunigungssensor umfaßt eine Schal­ tungsplatine 1, ein als Beschleunigungs-Meßelement dienendes piezoelektri-
sches Element 2, ein leitfähiges Teil 3, ein Gewichtsstück 4 und ein abschir­ mendes Gehäuse 5 zur Abdeckung dieser Bauteile.
Eine Beschleunigungssignal-Ausgangselektrode 6 und eine Masse-Elektrode 7 sind in vorgegebenem Abstand zueinander auf der oberen Oberfläche der Schaltungsplatine 1 ausgebildet. Außerdem ist auf der oberen Oberfläche der Schaltungsplatine 1 ein Hybrid-IC 8 montiert, das eine (nicht gezeigte) Be­ schleunigungssignal-Verarbeitungsschaltung zur Verarbeitung des von dem piezoelektrischen Element 2 ausgegebenen Beschleunigungssignals enthält. Die Ausgangselektrode 6 und die Masse-Elektrode 7 sind elektrisch mit dem Hybrid-IC 8 verbunden. Das Hybrid-IC 8 kann auch in die Schaltungsplatine 1 integriert sein. Schaltungsplatinen mit einer solchen internen Struktur sind im Stand der Technik bekannt und werden allgemein als Hybrid-IC-Substrate bezeichnet.
Das piezoelektrische Element 2 ist mit Hilfe eines leitfähigen Klebers oder dergleichen (nicht gezeigt) auf der Beschleunigungssignal-Ausgangselektrode 6 auf der Schaltungsplatine 1 befestigt und elektrisch mit der Ausgangselek­ trode 6 verbunden. Im gezeigten Beispiel handelt es sich bei dem piezoelek­ trischen Element 2 um ein solches, bei dem Elektroden auf beiden Hauptflä­ chen eines Blockes aus piezoelektrischer Keramik ausgebildet sind.
Weiterhin ist das oben beschriebene piezoelektrische Element 2 so ausgebil­ det, daß seine Polarisationsachse X in der Richtung G orientiert ist, in der die zu messende Beschleunigung wirkt, d. h., in der Richtung, in der das pie­ zoelektrische Element 2 und das leitfähige Element 3 angeordnet sind.
Das leitfähige Element 3 besteht aus einem metallischen Material wie etwa einer 42-Fe-Ni-Legierung und ist auf der zum Anlegen eines Bezugspotentials dienenden Masse-Elektrode 7 befestigt und elektrisch mit dieser verbunden. Das Gewichtsstück 4 besteht aus einem leitfähigen Material, beispielsweise aus dem selben Material wie das leitfähige Element 3, und ist so auf dem pie­ zoelektrischen Element 2 und dem leitfähigen Element 3 befestigt, daß des diese Elemente überbrückt. Die Befestigung kann durch leitfähige Klebemit­ tel erreicht werden.
Das piezoelektrische Element 2 und das leitfähige Element 3 sind somit durch das Gewichtsstück 4 elektrisch miteinander verbunden.
Das Gewichtsstück 4 kann allgemein so aufgebaut sein, daß wenigstens seine mit dem piezoelektrischen Element 2 und dem leitfähigen Element 3 in Be­ rührung stehende Oberfläche elektrisch leitfähig ist. Folglich kann es sich bei dem Gewichtsstück 4 auch um einen quaderförmigen Block aus nicht leiten­ der Keramik handeln, der auf der Unterseite mit Silber oder dergleichen be­ schichtet ist, so daß dort ein nicht gezeigter elektrisch leitender Film gebil­ det wird. Obgleich im gezeigten Beispiel das leitfähige Element 3 und das Ge­ wichtsstück 4 als getrennte Bauteile ausgebildet sind, können diese Bauteile auch in einem Stück ausgebildet sein.
Das piezoelektrische Element 2 ist dadurch, daß es auf einer Oberfläche der Beschleunigungssignal-Ausgangselektrode 6 befestigt ist, elektrisch mit die­ ser Elektrode verbunden. Die entgegengesetzte Oberfläche des piezoelektri­ schen Elements 2 ist durch das leitfähige Gewichtsstück 4 und das leitfähige Element 3 in Serie mit der Masse-Elektrode 7 verbunden.
Wenn eine Beschleunigung in Richtung parallel zur Polarisationsachse X auf das so angeschlossene und befestigte piezoelektrische Element 2 wirkt, so ergibt sich in dem piezoelektrischen Element 2 in der Richtung G, in der die Beschleunigung wirkt, eine Scherspannung, die der Stärke der Beschleuni­ gung entspricht. Aufgrund dieser Scherspannung tritt auf der Seite des pie­ zoelektrischen Elements 2, die der Beschleunigungssignal-Ausgangselektrode 6 zugewandt ist, eine positive oder negative elektrische Ladung auf. Eine po­ sitive Ladung entsteht, wenn die Richtung der Beschleunigung mit der Polari­ sationsrichtung des piezoelektrischen Elements übereinstimmt, und wenn die Richtung der Beschleunigung der Polarisationsrichtung entgegengesetzt ist, so entsteht eine negative Ladung.
Da das piezoelektrische Element 2 eine bestimmte Kapazität besitzt, äußert sich diese Ladung in einer elektrischen Spannung. Diese Spannung wird über die Beschleunigungssignal-Ausgangselektrode 6 ausgegeben und als Beschleu­ nigungssignal des piezoelektrischen Elements 2 verarbeitet.
Das zur Abdeckung und/oder Abschirmung dienende Gehäuse 5 hat die Form eines Zylinders oder Topfes mit einem Boden aus Metall oder Kunststoff. Das Gehäuse 5 ist so an der Schaltungsplatine 1 befestigt, daß es die Schaltungs­ platine 1 bedeckt. Folglich sind das piezoelektrische Element 2, das leitfähi­ ge Element 3, das Gewichtsstück 4 und das Hybrid-IC 8 und dergleichen in einem Hohlraum eingeschlossen, der durch die Schaltungsplatine 1 und das Gehäuse 5 gebildet wird.
In Fig. 1 ist die gesamte Oberfläche der Schaltungsplatine 1 durch das Ge­ häuse 5 abgedeckt. Der Beschleunigungssensor kann jedoch beispielsweise auch so ausgebildet sein, daß das Gehäuse 5 nur die notwendigen Komponen­ ten des Beschleunigungssensors abdeckt. Das Bezugszeichen 9 in Fig. 1 be­ zeichnet einen Anschlußstift für den Anschluß des Beschleunigungssensors an eine externe Einheit oder Schaltung. Der Anschlußstift 9 ragt durch die Schaltungsplatine 1 hindurch nach außen und ist so angeordnet, daß er den Beschleunigungssensor mit anderen notwendigen Einrichtungen verbindet.
Nachfolgend soll die Wirkungsweise des Beschleunigungssensors nach dem er­ sten Ausführungsbeispiel beschrieben werden.
Wenn auf den Beschleunigungssensor eine Beschleunigung in der Richtung G wirkt, d. h., in einer Richtung parallel zur Ebene der Schaltungsplatine 1 und parallel zur Verbindungslinie zwischen dem piezoelektrischen Element 2 und dem leitfähigen Element 3, so wird das Gewichtsstück 4 aufgrund seiner Massenträgheit längs der Achse ausgelenkt, die der Wirkrichtung G der Be­ schleunigung entspricht, und die Stärke der Auslenkung entspricht der Stär­ ke der Beschleunigung. Durch diese Auslenkung des Gewichtsstücks 4 wird in dem zwischen dem Gewichtsstück 4 und der Schaltungsplatine 1 eingefüg­ ten piezoelektrischen Element 2, dessen Polarisationsachse X zur Wirkrich­ tung G der Beschleunigung parallel ist, eine Scherspannung erzeugt. Hier­ durch wird auf der Oberfläche des piezoelektrischen Elements, die der Be­ schleunigungssignal-Ausgangselektrode 6 zugewandt ist, eine positive Ladung hervorgerufen. Da das piezoelektrische Element 2 in Serie zwischen die Mas­ se-Elektrode 7 und die Beschleunigungssignal-Ausgangselektrode 6 geschal­ tet ist, entsteht durch die Ladung auf der Oberfläche des piezoelektrischen Elements 2 eine Spannung, die durch die Beschleunigungssignal-Ausgangse­ lektrode 6 abgegriffen wird. Diese Spannung wird in der Beschleunigungs­ signal-Verarbeitungsschaltung in dem Hybrid-IC 8 verarbeitet, so daß die Richtung und Stärke der Beschleunigung gemessen wird.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist die Polarisationsachse X des pie­ zoelektrischen Elements 2 parallel zur Ebene der Schaltungsplatine 1 und parallel zur Verbindungslinie zwischen dem piezoelektrischen Element 2 und dem leitfähigen Element 3 orientiert. Wahlweise kann jedoch die Polarisa­ tionsachse X und damit auch die Richtung G, in der die Beschleunigung ge­ messen wird, anders orientiert sein. Spezielle Abwandlungsbeispiele sind in Fig. 3 und 4 gezeigt.
In Fig. 3 liegen die Polarisationsachse X und die Richtung G, in der die Be­ schleunigung gemessen wird, in der Ebene der Schaltungsplatine 1, Jedoch rechtwinklig zu der Richtung, in der das piezoelektrische Element 2 und das leitfähige Element 3 angeordnet sind. In Fig. 4 steht die Polarisationsrich­ tung X senkrecht auf der Ebene der Schaltungsplatine 1. Die Polarisations­ richtung kann jeweils auch zu der in Fig. 3 und 4 durch einen Pfeil ange­ gebenen Richtung entgegengesetzt sein.
Nachfolgend soll anhand der Fig. 5 bis 7 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert werden.
Ein Beschleunigungssensor, der in einem Airbagsystem für ein Kraftfahrzeug verwendet wird, sollte eine sehr hohe Zuverlässigkeit aufweisen, und es soll­ te deshalb die Möglichkeit bestehen, einen etwaigen Ausfall oder eine Funk­ tionsstörung des Beschleunigungssensors rasch festzustellen. Bisher ist zur Feststellung eines Fehlers des Beschleunigungssensors ein externes Fehler­ diagnosegerät verwendet worden. Das nachfolgend beschriebene Ausfüh­ rungsbeispiel trägt dagegen dem Bedürfnis nach einem Beschleunigungssen­ sor Rechnung, der eine sogenannte Fehler-Selbstdiagnosefunktion aufweist.
Gemäß Fig. 5 weist der Beschleunigungssensor zusätzlich zu der Schal­ tungsplatine 1, dem piezoelektrischen Element 2, dem leitfähigen Element 3, dem Gewichtsstück 4 und dem Gehäuse 5 ein weiteres piezoelektrisches Element 10 auf, das zusammen mit den übrigen Komponenten eine Fehlerer­ fassungseinrichtung bildet. Die piezoelektrischen Elemente 2 und 10, das leitfähige Element 3 und das Gewichtsstück 4 sind jeweils quaderförmig aus­ gebildet. Die Beschleunigungssignal-Ausgangselektrode 6, die Masse-Elektro­ de 7 und eine Erregungs-Eingangselektrode 11 sind in vorgegebenem Ab­ stand zueinander auf der Oberfläche der Schaltungsplatine 1 ausgebildet, die auch das Hybrid-IC 8 trägt. Das Hybrid-IC 8 weist in diesem Fall außer der Beschleunigungssignal-Verarbeitungsschaltung zur Verarbeitung des von dem piezoelektrischen Element 2 erzeugten Beschleunigungssignals auch eine Erregungs-Treiberschaltung auf, die ein Erregungssignal zur künstlichen Er­ zeugung einer Schwingung zum Zweck der Fehlerdiagnose liefert.
Das leitfähige Element 3 und das Gewichtsstück 4 sind Teil der Beschleuni­ gungs-Meßeinrichtung und bilden zugleich in Kombinationen mit dem pie­ zoelektrischen Element 10 die Einrichtung zur Fehlerermittlung. Das pie­ zoelektrische Element 10 ist mit Hilfe eines leitfähigen Klebers oder derglei­ chen (nicht gezeigt) auf der Erregungs-Eingangselektrode 11 auf der Schal­ tungsplatine 1 befestigt, wie in Fig. 6 gezeigt ist. Das piezoelektrische Ele­ ment 10 ist so angeordnet, daß seine Polarisationsachse Y in der Richtung G orientiert ist, in der die Beschleunigung gemessen wird, d. h., parallel zur Ebene der Schaltungsplatine 1 und zu der Richtung, in der die piezoelektri­ schen Elemente 2, 10 und das leitfähige Element 3 angeordnet sind. Die Polarisationsachse Y des piezoelektrischen Elements 10 ist somit auch paral­ lel zur Polarisationsachse X des piezoelektrischen Elements 2.
Das piezoelektrische Element 2 ist auf der Beschleunigungssignal-Ausgangs­ elektrode 6 auf der Schaltungsplatine 1 befestigt, während das leitfähige Ele­ ment 3 auf der Masse-Elektrode 7 befestigt und mit dieser verbunden ist. Das Gewichtsstück 4, das wenigstens eine leitfähige Oberfläche aufweist, ist so auf den beiden piezoelektrischen Elementen 2 und 10 und auf dem leitfähi­ gem Element 3 befestigt, daß es diese Elemente überbrückt. Das zur Be­ schleunigungsmessung dienende piezoelektrische Element 2 und das leitfä­ hige Element 3 sind somit durch das Gewichtsstück 4 mit dem im piezoelek­ trischen Element 10 zu einer Einheit zusammengefaßt, und die piezoelektri­ schen Elemente 2 und 10 sind durch das Gewichtsstück 4 auch mechanisch miteinander verbunden.
Im einzelnen ist eine Oberfläche des piezoelektrischen Elements 10 auf der Erregungs-Eingangselektrode 11 befestigt, während die entgegengesetzte Oberfläche durch das leitfähige Gewichtsstück 4 und das leitfähige Element 3 in Serie mit der Masse-Elektrode 7 verbunden ist. Wenn ein von der Erre­ gungs-Treiberschaltung des Hybrid-ICs 8 erzeugtes Erregungssignal über die Erregungs-Eingangselektrode 11 an das piezoelektrische Element 10 ange­ legt wird, so wird deshalb das piezoelektrische Element 10 in einer Richtung parallel zu seiner Polarisationsachse Y verformt. Das Gewichtsstück 4 wird durch die Verformung des piezoelektrischen Elements 10 ausgelenkt. Folg­ lich bewirkt das Gewichtsstück 4 aus den im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel beschriebenen Gründen die Erzeugung von Ladungen auf der Oberfläche des piezoelektrischen Elements 2, die der Beschleunigungs­ signal-Ausgangselektrode 6 zugewandt ist. Wenn das so auf der Grundlage der künstlich erzeugten Schwingung erhaltene Ausgangssignal in der gleichen Weise wie ein normales Beschleunigungssignal verarbeitet wird, läßt sich ein eventueller Fehler des Beschleunigungssensors diagnostizieren.
Die Reihenfolge und die Abstände, in der die piezoelektrischen Elemente 2, 10 und das leitfähige Element 3 angeordnet sind, ist nicht auf das in Fig. 6 gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt. Beispielsweise kann das leitfähige Element 3 auch zwischen den beiden piezoelektrischen Elementen 2 und 10 angeordnet sein, wie in Fig. 7 gezeigt ist. Ebenso wie bei dem ersten Aus­ führungsbeispiel können auch die Polarisationsachsen X und Y der piezoelek­ trischen Elemente 2 und 10 und somit die Richtung, in der Beschleunigun­ gen gemessen werden, von der in Fig. 7 gezeigten Richtung verschieden sein.

Claims (11)

1. Beschleunigungssensor mit:
  • - einer Schaltungsplatine (1), die auf einer ihrer Hauptflächen mit einer Beschleunigungssignal-Ausgangselektrode (6) versehen ist,
  • - einem auf der Beschleunigungssignal-Ausgangselektrode (6) befestigten piezoelektrische Element (2), und
  • - einem auf dem piezoelektrischen Element (2) befestigten Gewichtsstück (4), das zumindest an seiner mit dem piezoelektrischen Element in Berüh­ rung stehenden Oberfläche elektrisch leitfähig ist, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - eine eine Masse-Elektrode (7) auf derselben Hauptfläche der Schaltungs­ platine (1) angeordnet ist wie die Beschleunigungssignal-Ausgangselektrode (6),
  • - ein leitfähiges Element (3), auf der Masse-Elektrode (7) befestigt ist und
  • - das Gewichtsstück (4) brückenförmig auf dem piezoelektrischen Element (2) und dem leitfähigen Element (3) befestigt ist und durch seine leitfähige Oberfläche elektrisch mit dem leitfähigen Element (3) verbunden ist.
2. Beschleunigungssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsplatine (1) eine Beschleunigungssignal-Verarbeitungsschaltung aufweist.
3. Beschleunigungssensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschleunigungssignal-Verarbeitungsschaltung durch ein auf der Schal­ tungsplatine (1) montiertes Hybrid-IC (8) gebildet wird.
4. Beschleunigungssensor nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das Gewichtsstück (4) aus leitfähigem Material besteht.
5. Beschleunigungssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Gewichtsstück (4) ein Block aus isolierendem Material ist, dessen Oberfläche auf einer Seite mit einem leitfähigen Film versehen ist.
6. Beschleunigungssensor nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das leitfähige Element (3) und das Gewichtsstück (4) als getrennte Bauteile ausgebildet sind.
7. Beschleunigungssensor nach einem der vorstehenden Ansprüche, ge­ kennzeichnet durch ein an der Schaltungsplatine (1) angebrachtes Gehäuse (5), das zumindest einen Teil der einen Hauptfläche der Schaltungsplatine (1) überdeckt und zusammen mit der Schaltungsplatine zumindest das pie­ zoelektrische Element (2), das leitfähige Element (3) und das Gewichtsstück (4) einschließt.
8. Beschleunigungssensor nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das piezoelektrische Element (2) und das leitfä­ hige Element (3) auf einer Achse angeordnet sind, die zu der Polarisations­ achse (X) des piezoelektrischen Elements parallel ist.
9. Beschleunigungssensor nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Schaltungsplatine (1) auf der mit der Be­ schleunigungssignal-Ausgangselektrode (6) und der Masse-Elektrode (7) ver­ sehenen Hauptfläche zusätzlich eine Erregungs-Eingangselektrode (11) auf­ weist, auf der ein weiteres piezoelektrisches Element (10) befestigt ist, und daß das Gewichtsstück (4) auch auf dem weiteren piezoelektrischen Element (10) befestigt ist.
10. Beschleunigungssensor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden piezoelektrischen Elemente (2, 10) und das leitfähige Element (3) in einer Reihe angeordnet sind, wobei sich das leitfähige Element (3) an einem Ende der Reihe befindet.
11. Beschleunigungssensor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das leitfähige Element (3) zwischen den beiden piezoelektrischen Elementen (2, 10) angeordnet ist.
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DE4341662A1 (de) 1994-06-09

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