JPH05142249A - 三次元加速度センサ - Google Patents
三次元加速度センサInfo
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Abstract
(57)【要約】
【目的】微小な加速度から衝突に至る百Ｇにも達する加
速度を検出可能な三次元加速度センサを提供すること。 【構成】単結晶シリコン１を加工して、枠部３と質量部
５とをつなぐダイヤフラム部（Ｂ）と質量部５と中心部
９とをつなぐダイヤフラム部（Ａ）と梁部１０により、
質量部５と相対する電極部７とのギャップにより質量部
５の加速度によって変位する容量の変化量を各々の電極
との間の変化を検出することにより、印加された加速度
の方向とレベルを判別する回路を備えた構成となってお
り、端子部８に接続された回路によって検出するもので
ある。
速度を検出可能な三次元加速度センサを提供すること。 【構成】単結晶シリコン１を加工して、枠部３と質量部
５とをつなぐダイヤフラム部（Ｂ）と質量部５と中心部
９とをつなぐダイヤフラム部（Ａ）と梁部１０により、
質量部５と相対する電極部７とのギャップにより質量部
５の加速度によって変位する容量の変化量を各々の電極
との間の変化を検出することにより、印加された加速度
の方向とレベルを判別する回路を備えた構成となってお
り、端子部８に接続された回路によって検出するもので
ある。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車等の移動体の衝
突の際に動作させるエアバック用や車体制御用でのアク
ティブサフペンション用に用いることができる三次元加
速度センサに関する。
突の際に動作させるエアバック用や車体制御用でのアク
ティブサフペンション用に用いることができる三次元加
速度センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の装置としては、例えば
９１ シー・エイチ ２８１７−５／９１ Ｐ６５５頁
からＰ６５８頁 １９９１年 アイ・イー・イー・イー
・（91ＣＨ ２８１７−５／９１ Ｐ６５５〜Ｐ６５８
１９９１年 ＩＥＥＥ）に記載されている三次元加速
度センサがある。このセンサはサーフェイス マイクロ
マシニングにより微細加工されているもので、センサの
質量部がその内に設けられた中心部と細い梁によって支
持されている構造をとっていた。
９１ シー・エイチ ２８１７−５／９１ Ｐ６５５頁
からＰ６５８頁 １９９１年 アイ・イー・イー・イー
・（91ＣＨ ２８１７−５／９１ Ｐ６５５〜Ｐ６５８
１９９１年 ＩＥＥＥ）に記載されている三次元加速
度センサがある。このセンサはサーフェイス マイクロ
マシニングにより微細加工されているもので、センサの
質量部がその内に設けられた中心部と細い梁によって支
持されている構造をとっていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は中心部
と質量部とが細い梁のみによって連結されている構造を
とっているため強度上の問題があり、１Ｇ〜２Ｇ程度の
加速度のみしか検出することができないという問題があ
った。
と質量部とが細い梁のみによって連結されている構造を
とっているため強度上の問題があり、１Ｇ〜２Ｇ程度の
加速度のみしか検出することができないという問題があ
った。
【０００４】また、全ての犠牲層を取り除くことによ
り、ギャップや可動電極の構成を作っているため、これ
らの隙間がフリーとなって、電極部にゴミや水分等の流
入が避けられないという問題があった。
り、ギャップや可動電極の構成を作っているため、これ
らの隙間がフリーとなって、電極部にゴミや水分等の流
入が避けられないという問題があった。
【０００５】本発明の目的は、大きな加速度を検出する
ことができる三次元加速度センサを提供することにあ
る。
ことができる三次元加速度センサを提供することにあ
る。
【０００６】また、本発明の他の目的は、ゴミ等が電極
部に付着しない構造の三次元加速度センサを提供するこ
とにある。
部に付着しない構造の三次元加速度センサを提供するこ
とにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的は、固定電極が
配置された支持体と、該支持体に固定された中心部と、
可動電極となる質量部と、前記中心部と前記質量部とを
接続する連結部材とを備えた三次元加速度センサにおい
て、前記連結部材を前記中心部の周囲に設けられたダイ
ヤフラムと梁との組合わせによって構成することによっ
て達成される。また、上記目的を達成する本発明は、固
定電極が配置された支持体と、該支持体に固定された中
心部と、可動電極となる質量部と、前記中心部と前記質
量部とを接続する第一の連結部材とを備えた三次元加速
度センサにおいて、前記質量部の周囲に枠部を設け、該
枠部と前記質量部とをダイヤフラムによって構成された
第二の連結部材によって連結している。
配置された支持体と、該支持体に固定された中心部と、
可動電極となる質量部と、前記中心部と前記質量部とを
接続する連結部材とを備えた三次元加速度センサにおい
て、前記連結部材を前記中心部の周囲に設けられたダイ
ヤフラムと梁との組合わせによって構成することによっ
て達成される。また、上記目的を達成する本発明は、固
定電極が配置された支持体と、該支持体に固定された中
心部と、可動電極となる質量部と、前記中心部と前記質
量部とを接続する第一の連結部材とを備えた三次元加速
度センサにおいて、前記質量部の周囲に枠部を設け、該
枠部と前記質量部とをダイヤフラムによって構成された
第二の連結部材によって連結している。
【０００８】さらに、本発明の加速度センサは固定電極
が配置された支持体と、可動電極となる質量部とを備え
た三次元加速度センサにおいて、前記質量部の周囲に枠
部を設け、該枠部と前記質量部とをダイヤフラムによっ
て構成された連結部材によって連結せしめている。
が配置された支持体と、可動電極となる質量部とを備え
た三次元加速度センサにおいて、前記質量部の周囲に枠
部を設け、該枠部と前記質量部とをダイヤフラムによっ
て構成された連結部材によって連結せしめている。
【０００９】さらに本発明の加速度センサは、固定電極
が配置された支持体と、可動電極となる質量部とを備え
た三次元加速度センサにおいて、前記質量部の電極部を
前記支持体との距離を前記固定電極と前記質量部との距
離よりも小さくしている。
が配置された支持体と、可動電極となる質量部とを備え
た三次元加速度センサにおいて、前記質量部の電極部を
前記支持体との距離を前記固定電極と前記質量部との距
離よりも小さくしている。
【００１０】
【作用】中央部と質量部とをダイヤフラムと梁によって
つないでいるため強度が増し、１００Ｇ程度の加速度も
の検出も可能となる。
つないでいるため強度が増し、１００Ｇ程度の加速度も
の検出も可能となる。
【００１１】また、外側の枠部とダイヤフラムによって
質量部とをつないでいるため、外部からゴミや水分等が
流入せず、質量部の誤動作を防ぐことができる。
質量部とをつないでいるため、外部からゴミや水分等が
流入せず、質量部の誤動作を防ぐことができる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１，図２により
説明する。図１は本発明の加速度センサの斜視図、図２
はそのＡ−Ａ断面図である。
説明する。図１は本発明の加速度センサの斜視図、図２
はそのＡ−Ａ断面図である。
【００１３】単結晶シリコン板１を加工して、枠部３と
質量部５とを形成し、それらを継ぐダイヤフラム（Ｂ）
４を形成して更に質量部５と中心部９とを形成し、それ
らを継ぐ梁１０とダイヤフラム（Ａ）６を同様に同時に
加工する。
質量部５とを形成し、それらを継ぐダイヤフラム（Ｂ）
４を形成して更に質量部５と中心部９とを形成し、それ
らを継ぐ梁１０とダイヤフラム（Ａ）６を同様に同時に
加工する。
【００１４】この梁１０とダイヤフラム（Ａ）６との組
合わせにより質量部が加速度に応じた動きを検出した
際、その動きのバランスをとるものであり、更にそのバ
ランスはダイヤフラム（Ｂ）４との組合わせにもよって
くる。
合わせにより質量部が加速度に応じた動きを検出した
際、その動きのバランスをとるものであり、更にそのバ
ランスはダイヤフラム（Ｂ）４との組合わせにもよって
くる。
【００１５】この質量部５の動きに対して、図１に示す
ごとく、陽極接合等によりシリコン板１とガラス板２を
一体化し、ガラス板２に配設された電極部７との間の隙
間Ｇが相対する質量部５とに印加された変位により、そ
の加速度に応じた変位を容量の変化として検出するもの
である。その出力は端子部８を通して回路と接続され、
加速度信号として取り出されるものである。
ごとく、陽極接合等によりシリコン板１とガラス板２を
一体化し、ガラス板２に配設された電極部７との間の隙
間Ｇが相対する質量部５とに印加された変位により、そ
の加速度に応じた変位を容量の変化として検出するもの
である。その出力は端子部８を通して回路と接続され、
加速度信号として取り出されるものである。
【００１６】ダイヤフラム（Ａ）６とダイヤフラム
（Ｂ）４は厚みと幅の組合わせにより最適の条件を見い
出し、質量部５の動作を良好にして車体制御の１〜３Ｇ
の加速度検出から百Ｇの衝突時の加速度の検出まで行う
ものである。
（Ｂ）４は厚みと幅の組合わせにより最適の条件を見い
出し、質量部５の動作を良好にして車体制御の１〜３Ｇ
の加速度検出から百Ｇの衝突時の加速度の検出まで行う
ものである。
【００１７】更に、この質量部５の動きに相対して、Ａ
−Ａ′断面のＳ′部に示すごとく電極部７との間の容量
の変化量を見い出すことにより、印加された加速度の方
向を判定するものである。これらは質量部５のコーナー
部４ケ所に電極部７を配設した場合、この容量変化は４
ケ所が同じ様に変化した時は上下（Ｚ方向）方向から加
速度が印加されたと判定し、左側の２ケ所と右側の２ケ
所が増減の形で容量の変化があった場合はＸ方向から加
速度が加わったと判定する。更にそれらから９０°異な
った方向からはＹ方向からと判定する三次元の加速度セ
ンサを提供するものである。各ギャップの容量変化をＣ
1〜Ｃ4とすると Ｚ方向→Ｃ1＝Ｃ2＝Ｃ3＝Ｃ4 Ｘ方向→（Ｃ1・Ｃ2）−（Ｃ3・Ｃ4） Ｙ方向→（Ｃ1・Ｃ3）−（Ｃ2・Ｃ4） となり、図１３に示した回路の後段の演算出力部５３に
おいて、同様の加減算を行い、Ｖ1〜Ｖ3（Ｚ，Ｘ，Ｙ）
の出力を得て、それが印加された各々の加速度の方向を
判断するシステムである。
−Ａ′断面のＳ′部に示すごとく電極部７との間の容量
の変化量を見い出すことにより、印加された加速度の方
向を判定するものである。これらは質量部５のコーナー
部４ケ所に電極部７を配設した場合、この容量変化は４
ケ所が同じ様に変化した時は上下（Ｚ方向）方向から加
速度が印加されたと判定し、左側の２ケ所と右側の２ケ
所が増減の形で容量の変化があった場合はＸ方向から加
速度が加わったと判定する。更にそれらから９０°異な
った方向からはＹ方向からと判定する三次元の加速度セ
ンサを提供するものである。各ギャップの容量変化をＣ
1〜Ｃ4とすると Ｚ方向→Ｃ1＝Ｃ2＝Ｃ3＝Ｃ4 Ｘ方向→（Ｃ1・Ｃ2）−（Ｃ3・Ｃ4） Ｙ方向→（Ｃ1・Ｃ3）−（Ｃ2・Ｃ4） となり、図１３に示した回路の後段の演算出力部５３に
おいて、同様の加減算を行い、Ｖ1〜Ｖ3（Ｚ，Ｘ，Ｙ）
の出力を得て、それが印加された各々の加速度の方向を
判断するシステムである。
【００１８】次に、図３，図４に示すＳ部及びＳ′部の
拡大図であるが、容量を検出するギャップを示してい
る。これは図１１に示す電極の配置例のごとく、質量部
５の４つのコーナーに配置すると図２のＳ′部に電極が
有ってＳ部は中間となるので電極は配置されないことに
なる。このＳ′部は予め質量部の電極部１２に相当する
部分をエッチダウンしておき、その上に絶縁膜のＳｉＯ
2 膜１１を付けて、図示のごとく電極部７に相対する面
をエッチングして質量部５のＳｉ部分を出し電極とす
る。
拡大図であるが、容量を検出するギャップを示してい
る。これは図１１に示す電極の配置例のごとく、質量部
５の４つのコーナーに配置すると図２のＳ′部に電極が
有ってＳ部は中間となるので電極は配置されないことに
なる。このＳ′部は予め質量部の電極部１２に相当する
部分をエッチダウンしておき、その上に絶縁膜のＳｉＯ
2 膜１１を付けて、図示のごとく電極部７に相対する面
をエッチングして質量部５のＳｉ部分を出し電極とす
る。
【００１９】これによって容量検出用隙間Ｇとストッパ
ー用隙間Ｆが設定され、加速度が印加されても導電体で
ある電極部７やむき出しのＳｉ部と接触することが無い
構造となっている。
ー用隙間Ｆが設定され、加速度が印加されても導電体で
ある電極部７やむき出しのＳｉ部と接触することが無い
構造となっている。
【００２０】ストッパー部はストッパー用隙間Ｆはお互
いにガラス板２とＳｉＯ2 膜１１であり、双方が絶縁体
であるため静電溶着等の心配が無い構造である。ＦとＧ
との関係は常に次の通り。
いにガラス板２とＳｉＯ2 膜１１であり、双方が絶縁体
であるため静電溶着等の心配が無い構造である。ＦとＧ
との関係は常に次の通り。
【００２１】Ｆ＜Ｇ 更にこの双方の隙間は互いに組合わせることにより自己
診断回路の検出部として用いるものである。ストッパー
用隙間Ｆがガラス板２に当って隙間が零となった時の容
量検出用隙間Ｇの値を検知して、この値が設定値内であ
れば正常であり、それ以外の異状な値であればこの三次
元システムに欠陥が出ていることであり検出値に警報を
示すものである。図１３の回路ではこの回路は複雑とな
るので表示のみとしてあるが、図４のＦとＧの組合わせ
により異状を警告するものである。
診断回路の検出部として用いるものである。ストッパー
用隙間Ｆがガラス板２に当って隙間が零となった時の容
量検出用隙間Ｇの値を検知して、この値が設定値内であ
れば正常であり、それ以外の異状な値であればこの三次
元システムに欠陥が出ていることであり検出値に警報を
示すものである。図１３の回路ではこの回路は複雑とな
るので表示のみとしてあるが、図４のＦとＧの組合わせ
により異状を警告するものである。
【００２２】さらに、ストッパー用隙間ＦはＦ＜Ｇの関
係でＦを小さくすることにより質量部５の異常振動を抑
えることができる。
係でＦを小さくすることにより質量部５の異常振動を抑
えることができる。
【００２３】次に図５，図６に示す構造例は本発明の他
の実施例で図１での中心部９とそれを継ぐダイヤフラム
（Ａ）６と梁１０とを取り除いたものであり動作は図１
と同様であり、ダイヤフラム（Ｂ）４に負担が掛かる構
造であるが、図１の構造に比べて簡単な構造となる。
の実施例で図１での中心部９とそれを継ぐダイヤフラム
（Ａ）６と梁１０とを取り除いたものであり動作は図１
と同様であり、ダイヤフラム（Ｂ）４に負担が掛かる構
造であるが、図１の構造に比べて簡単な構造となる。
【００２４】図７，図８は本発明の他の実施例を示した
もので同様に図１の構造の枠部３とそれを継ぐダイヤフ
ラム（Ｂ）４を取り除いたものであり、図５，図６の構
造と同様に三次元の加速度を計測出来る構造である。し
かし、この構造は質量部５の動作は軽くなるという利点
がある。
もので同様に図１の構造の枠部３とそれを継ぐダイヤフ
ラム（Ｂ）４を取り除いたものであり、図５，図６の構
造と同様に三次元の加速度を計測出来る構造である。し
かし、この構造は質量部５の動作は軽くなるという利点
がある。
【００２５】図９，図１０は図５，図６の構造のものを
質量部５をバラバラに切り離したものであり、切り離し
た各質量部５の下に相対する電極部７を設けた構造であ
る。これらはシングルのカンチレバーのものを４ケ組合
わせたものと同じであり、上記同様に三次元の加速度を
計測出来る構造である。
質量部５をバラバラに切り離したものであり、切り離し
た各質量部５の下に相対する電極部７を設けた構造であ
る。これらはシングルのカンチレバーのものを４ケ組合
わせたものと同じであり、上記同様に三次元の加速度を
計測出来る構造である。
【００２６】図１１は上述した本発明の二次元加速度セ
ンサの構造に対して、代表的な電極部７の配置例を示し
たものである。図１等の表示は各々の電極部７から端子
部８に配線をしている図示であるが、これではシリコン
板１とガラス板を陽極接合等によって接合する際、配線
を取り出す隙間が広くなって、その穴埋めや接合不良等
の発生が考えられるので、図示のごとく、エッチングで
質量部５がバランスをくずさない様に一度は電極部７か
ら中央部に向けて配線し、それからシリコン板１の端部
（点線位置）まで纏めて配線を引き、シリコン部を抜け
てから各々の端子部８に接続する例を示したものであ
る。
ンサの構造に対して、代表的な電極部７の配置例を示し
たものである。図１等の表示は各々の電極部７から端子
部８に配線をしている図示であるが、これではシリコン
板１とガラス板を陽極接合等によって接合する際、配線
を取り出す隙間が広くなって、その穴埋めや接合不良等
の発生が考えられるので、図示のごとく、エッチングで
質量部５がバランスをくずさない様に一度は電極部７か
ら中央部に向けて配線し、それからシリコン板１の端部
（点線位置）まで纏めて配線を引き、シリコン部を抜け
てから各々の端子部８に接続する例を示したものであ
る。
【００２７】図１２は上記三次元半導体容量式加速度セ
ンサのブロックダイヤグラム図を示したものである。質
量部５に相対する可導電極と電極部７に相当する固定電
極（＃１〜４）との容量変化を検出し、演算処理するこ
とにより三次元の出力を検出する回路である。この図１
２は、エアバックシステムと車両制御システムへの応用
例を記載したものである。この応用例においては衝突の
際の大きな加速度を検出できる本発明の三次元加速度セ
ンサを用いて、その出力に基づいてエアバックを起動し
ている。
ンサのブロックダイヤグラム図を示したものである。質
量部５に相対する可導電極と電極部７に相当する固定電
極（＃１〜４）との容量変化を検出し、演算処理するこ
とにより三次元の出力を検出する回路である。この図１
２は、エアバックシステムと車両制御システムへの応用
例を記載したものである。この応用例においては衝突の
際の大きな加速度を検出できる本発明の三次元加速度セ
ンサを用いて、その出力に基づいてエアバックを起動し
ている。
【００２８】図１３は図１２の具体的回路である。この
回路の特徴は各々の電極間から容量を高精度に検出する
ため、各信号の干渉を排除する構成となっている。その
ために各信号の位相をずらすものである。更に印加され
た加速度の方向を判別するため演算回路を設け、その出
力により方向を判別する回路となっている。
回路の特徴は各々の電極間から容量を高精度に検出する
ため、各信号の干渉を排除する構成となっている。その
ために各信号の位相をずらすものである。更に印加され
た加速度の方向を判別するため演算回路を設け、その出
力により方向を判別する回路となっている。
【００２９】各電極間の容量変化はΔＣ検出部５０にて
検出され、増幅部５１にて増幅され、ＰＷＭ部５２（パ
ルス幅変調部）で変調され、その各々の信号が演算出力
部５３にて演算され、Ｚ方向はＶ1 として検出され、Ｘ
方向はＶ2 として、Ｙ方向はＶ3 として各々の電圧が検
出され、三次元の加速度として判別されるものである。
電源部５６，規準電圧発生部５７，自己診断回路５８等
は当然、備えられているものである。
検出され、増幅部５１にて増幅され、ＰＷＭ部５２（パ
ルス幅変調部）で変調され、その各々の信号が演算出力
部５３にて演算され、Ｚ方向はＶ1 として検出され、Ｘ
方向はＶ2 として、Ｙ方向はＶ3 として各々の電圧が検
出され、三次元の加速度として判別されるものである。
電源部５６，規準電圧発生部５７，自己診断回路５８等
は当然、備えられているものである。
【００３０】図１４は図１３の回路におけるタイミング
チャートを示したものである。図示のごとく、Ψ1 〜Ψ
4 の信号の位相を各々ずらしていることが判るものであ
る。以上の様に本発明の三次元加速度センサは中心部９
をささえる梁部１０やダイヤフラム（Ａ）６は組合わせ
るだけでなく、各々、単独で用いることも可能である。
チャートを示したものである。図示のごとく、Ψ1 〜Ψ
4 の信号の位相を各々ずらしていることが判るものであ
る。以上の様に本発明の三次元加速度センサは中心部９
をささえる梁部１０やダイヤフラム（Ａ）６は組合わせ
るだけでなく、各々、単独で用いることも可能である。
【００３１】図１５は本発明の他の実施例を示す三次元
加速度センサの斜視図で、図１６は図１５のＦ−Ｆ′断
面図である。この実施例で質量部５の内側と外側はとも
にダイヤフラム部４，６によって形成されている。ま
た、図１７は本発明の他の実施例を示す三次元加速度セ
ンサの斜視図で、図１８は図１７のＥ−Ｅ′断面図であ
る。この実施例は質量部５と構成を除いて図１の実施例
と同じであり、簡単な構造で図１と同様の効果を得るこ
とができる。
加速度センサの斜視図で、図１６は図１５のＦ−Ｆ′断
面図である。この実施例で質量部５の内側と外側はとも
にダイヤフラム部４，６によって形成されている。ま
た、図１７は本発明の他の実施例を示す三次元加速度セ
ンサの斜視図で、図１８は図１７のＥ−Ｅ′断面図であ
る。この実施例は質量部５と構成を除いて図１の実施例
と同じであり、簡単な構造で図１と同様の効果を得るこ
とができる。
【００３２】
【発明の効果】本発明によれば自動車等の車体制御用の
微小加速度の検出から、衝突による百Ｇ等の大きな加速
度も検出することが出来る。
微小加速度の検出から、衝突による百Ｇ等の大きな加速
度も検出することが出来る。
【００３３】また、検出部にゴミ等の流入を防ぐことが
できるため該検出を防ぐことも可能となる。
できるため該検出を防ぐことも可能となる。
【図１】本発明の三次元加速度センサの斜視図。
【図２】図１のＡ−Ａ′断面図。
【図３】図１のＳ部の部分拡大図。
【図４】図１のＳ′部の部分拡大図。
【図５】本発明の他の実施例を示す三次元加速度センサ
の斜視図。
の斜視図。
【図６】図５のＢ−Ｂ′断面図。
【図７】本発明の他の実施例を示す三次元加速度センサ
の斜視図。
の斜視図。
【図８】図７のＣ−Ｃ′断面図。
【図９】本発明の他の実施例を示す三次元加速度センサ
の斜視図。
の斜視図。
【図１０】図９のＤ−Ｄ′断面図。
【図１１】電極の配置例を示す図。
【図１２】三次元加速度センサのブロック図。
【図１３】三次元加速度センサの回路図。
【図１４】三次元加速度センサ用回路のタイミングチャ
ート図。
ート図。
【図１５】本発明の他の実施例を示す三次元加速度セン
サの斜視図。
サの斜視図。
【図１６】図１５のＦ−Ｆ′断面図。
【図１７】本発明の他の実施例を示す三次元加速度セン
サの斜視図。
サの斜視図。
【図１８】図１７のＥ−Ｅ′断面図。
１…シリコン板、２…ガラス板、３…枠部、４…ダイヤ
フラム部(Ｂ)、５…質量部（可動電極）、６…ダイヤフ
ラム部(Ａ)、７…電極部（固定電極）、８…端子部、９
…中心部、１０…梁部、１１…ＳｉＯ2 膜(絶縁膜)、１
２…質量部の電極部、５０…ΔＣ検出部、５１…増幅
部、５２…ＰＷＭ部、５３…演算出力部、５４…発振
器、５５…クロック発生器、５６…電源部、５７…規準
電圧発生部、５８…自己診断回路、Ｇ…容量検出隙間、
Ｆ…ストッパー用隙間、Ｓ（Ｓ′）…Ｇ，Ｆの断面部。
フラム部(Ｂ)、５…質量部（可動電極）、６…ダイヤフ
ラム部(Ａ)、７…電極部（固定電極）、８…端子部、９
…中心部、１０…梁部、１１…ＳｉＯ2 膜(絶縁膜)、１
２…質量部の電極部、５０…ΔＣ検出部、５１…増幅
部、５２…ＰＷＭ部、５３…演算出力部、５４…発振
器、５５…クロック発生器、５６…電源部、５７…規準
電圧発生部、５８…自己診断回路、Ｇ…容量検出隙間、
Ｆ…ストッパー用隙間、Ｓ（Ｓ′）…Ｇ，Ｆの断面部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 林 雅秀 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会社 日立製作所自動車機器事業部内
Claims (11)
- 【請求項１】固定電極が配置された支持体と、該支持体
に固定された中心部と、可動電極となる質量部と、前記
中心部と前記質量部とを接続する連結部材とを備えた三
次元加速度センサにおいて、前記連結部材は前記中心部
の周囲に設けられたダイヤフラムと梁との組合わせによ
って構成されていることを特徴とする三次元加速度セン
サ。 - 【請求項２】請求項１において、前記中心部は四角形の
形状をしており、その各辺毎に前記梁が設けられている
ことを特徴とする三次元加速度センサ。 - 【請求項３】請求項１において、前記中心部の中心が前
記中心部と前記質量部とからなる部分の重心であること
を特徴とする三次元加速度センサ。 - 【請求項４】請求項１において、前記質量部は複数個に
分割されていることを特徴とする三次元加速度センサ。 - 【請求項５】請求項４において、前記質量部と相対する
複数の固定電極との容量変化を検出して印加された加速
度の方向を判別する回路を設けたことを特徴とする三次
元加速度センサ。 - 【請求項６】固定電極が配置された支持体と、該支持体
に固定された中心部と、可動電極となる質量部と、前記
中心部と前記質量部とを接続する第一の連結部材とを備
えた三次元加速度センサにおいて、前記質量部の周囲に
枠部を設け、該枠部と前記質量部とをダイヤフラムによ
って構成された第二の連結部材によって連結したことを
特徴とする三次元加速度センサ。 - 【請求項７】固定電極が配置された支持体と、可動電極
となる質量部とを備えた三次元加速度センサにおいて、
前記質量部の周囲に枠部を設け、該枠部と前記質量部と
をダイヤフラムによって構成された連結部材によって連
結せしめたことを特徴とする三次元加速度センサ。 - 【請求項８】請求項７において、前記質量部は複数個に
分割されていることを特徴とする三次元加速度センサ。 - 【請求項９】請求項８において、前記質量部と相対する
複数の固定電極との容量変化を検出して印加された加速
度の方向を判別する回路を設けたことを特徴とする三次
元加速度センサ。 - 【請求項１０】固定電極が配置された支持体と、可動電
極となる質量部とを備えた三次元加速度センサにおい
て、前記質量部の電極部と前記支持体との距離を前記固
定電極と前記質量部との距離よりも小さくしたことを特
徴とする三次元加速度センサ。 - 【請求項１１】請求項１ないし請求項１０のいずれか記
載の三次元加速度センサと、該三次元加速度センサの演
算出力部からの出力に基づいてエアバックを起動する起
動手段とを備えたことを特徴とするエアバックシステ
ム。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3301514A JP2773495B2 (ja) | 1991-11-18 | 1991-11-18 | 三次元加速度センサ |
| US07/978,397 US5441300A (en) | 1991-11-18 | 1992-11-18 | Three-dimensional acceleration sensor and airbag using the same |
| US08/479,451 US5707077A (en) | 1991-11-18 | 1995-06-07 | Airbag system using three-dimensional acceleration sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3301514A JP2773495B2 (ja) | 1991-11-18 | 1991-11-18 | 三次元加速度センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05142249A true JPH05142249A (ja) | 1993-06-08 |
| JP2773495B2 JP2773495B2 (ja) | 1998-07-09 |
Family
ID=17897847
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3301514A Expired - Fee Related JP2773495B2 (ja) | 1991-11-18 | 1991-11-18 | 三次元加速度センサ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5441300A (ja) |
| JP (1) | JP2773495B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006517661A (ja) * | 2003-02-11 | 2006-07-27 | ヴェーテーイー テクノロジーズ オサケユキチュア | 容量型加速度センサー |
| CN109387668A (zh) * | 2017-08-09 | 2019-02-26 | 美国亚德诺半导体公司 | 集成线性和角度mems加速度计 |
| US11313876B2 (en) | 2016-01-07 | 2022-04-26 | Analog Devices, Inc. | 3-axis angular accelerometer |
Families Citing this family (29)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5835298A (en) * | 1996-08-16 | 1998-11-10 | Telxon Corporation | Hard drive protection system and method |
| US5962788A (en) * | 1994-08-18 | 1999-10-05 | Btg International Limited | Transducer |
| US5646348A (en) | 1994-08-29 | 1997-07-08 | The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. | Micromechanical sensor with a guard band electrode and fabrication technique therefor |
| US5581035A (en) | 1994-08-29 | 1996-12-03 | The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. | Micromechanical sensor with a guard band electrode |
| KR100202941B1 (ko) * | 1994-10-31 | 1999-06-15 | 배길훈 | 3방향(3축) 감속신호를 이용한 자동차용 충돌유형 판별장치 |
| JP3305516B2 (ja) * | 1994-10-31 | 2002-07-22 | 株式会社東海理化電機製作所 | 静電容量式加速度センサ及びその製造方法 |
| JP3114570B2 (ja) * | 1995-05-26 | 2000-12-04 | オムロン株式会社 | 静電容量型圧力センサ |
| DE19539566C1 (de) * | 1995-10-25 | 1997-02-13 | Fichtel & Sachs Ag | Anordnung zur Steuerung einer Fahrwerk-Einrichtung |
| EP0866971B1 (de) * | 1995-12-12 | 2002-04-03 | Siemens Aktiengesellschaft | Sensoranordnung für ein kraftfahrzeug zum erkennen eines aufpralls |
| US5939633A (en) * | 1997-06-18 | 1999-08-17 | Analog Devices, Inc. | Apparatus and method for multi-axis capacitive sensing |
| DE69938658D1 (de) * | 1999-09-10 | 2008-06-19 | St Microelectronics Srl | Gegen mechanische Spannungen unempfindliche mikroelektromechanische Struktur |
| FR2807983B1 (fr) * | 2000-04-25 | 2002-07-19 | Bernard Castagner | Dispositif de securite personnelle en cas de chute |
| DE10121391C5 (de) * | 2001-05-02 | 2008-06-05 | Robert Bosch Gmbh | Vorrichtung zur Beschleunigungsmessung |
| US7243545B2 (en) * | 2003-03-20 | 2007-07-17 | Denso Corporation | Physical quantity sensor having spring |
| US20050222801A1 (en) * | 2004-04-06 | 2005-10-06 | Thomas Wulff | System and method for monitoring a mobile computing product/arrangement |
| JP2006029827A (ja) * | 2004-07-12 | 2006-02-02 | Fujitsu Media Device Kk | 慣性センサ |
| EP1779121A1 (en) * | 2004-08-17 | 2007-05-02 | Analog Devices, Inc. | Multiple axis acceleration sensor |
| US7159442B1 (en) * | 2005-01-06 | 2007-01-09 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | MEMS multi-directional shock sensor |
| US7822513B2 (en) * | 2005-07-27 | 2010-10-26 | Symbol Technologies, Inc. | System and method for monitoring a mobile computing product/arrangement |
| JP2007311904A (ja) * | 2006-05-16 | 2007-11-29 | Victor Co Of Japan Ltd | ドライブレコーダの映像修正方法、ドライブレコーダ及び、ドライブレコーダシステム |
| US8594742B2 (en) * | 2006-06-21 | 2013-11-26 | Symbol Technologies, Inc. | System and method for monitoring a mobile device |
| US20070297028A1 (en) * | 2006-06-21 | 2007-12-27 | Thomas Wulff | System and device for monitoring a computing device |
| US7757555B2 (en) * | 2006-08-30 | 2010-07-20 | Robert Bosch Gmbh | Tri-axis accelerometer having a single proof mass and fully differential output signals |
| JP5260342B2 (ja) * | 2009-01-30 | 2013-08-14 | ローム株式会社 | Ｍｅｍｓセンサ |
| DE102011017603A1 (de) * | 2011-04-27 | 2012-10-31 | Robert Bosch Gmbh | Mikromechanischer Drehbeschleunigungssensor sowie Verfahren zur Detektion einer Drehbeschleunigung |
| US9027403B2 (en) | 2012-04-04 | 2015-05-12 | Analog Devices, Inc. | Wide G range accelerometer |
| JP5799929B2 (ja) | 2012-10-02 | 2015-10-28 | 株式会社村田製作所 | 加速度センサ |
| US9316666B2 (en) | 2012-11-27 | 2016-04-19 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Acceleration sensor having a capacitor array located in the center of an inertial mass |
| DE102018211755A1 (de) * | 2018-07-13 | 2020-01-16 | Infineon Technologies Ag | Amplitudenerfassung, amplitudenregelung und richtungserfassung einer schwingung eines schwingkörpers |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02116755A (ja) * | 1988-09-23 | 1990-05-01 | Automot Syst Lab Inc | 加速度計及びその較正方法 |
| JPH03137569A (ja) * | 1989-10-23 | 1991-06-12 | Yamatake Honeywell Co Ltd | 加速度センサおよびその製造方法 |
| JPH04249726A (ja) * | 1990-12-31 | 1992-09-04 | Wako:Kk | 静電容量の変化を利用したセンサの製造方法 |
| JPH04299227A (ja) * | 1991-03-28 | 1992-10-22 | Kazuhiro Okada | 力・加速度・磁気の検出装置およびその製造方法 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4625560A (en) * | 1985-05-13 | 1986-12-02 | The Scott & Fetzer Company | Capacitive digital integrated circuit pressure transducer |
| US4881410A (en) * | 1987-06-01 | 1989-11-21 | The Regents Of The University Of Michigan | Ultraminiature pressure sensor and method of making same |
| GB8718004D0 (en) * | 1987-07-29 | 1987-12-16 | Marconi Co Ltd | Accelerometer |
| JPH0672899B2 (ja) * | 1988-04-01 | 1994-09-14 | 株式会社日立製作所 | 加速度センサ |
| US5101669A (en) * | 1988-07-14 | 1992-04-07 | University Of Hawaii | Multidimensional force sensor |
| US5060504A (en) * | 1988-09-23 | 1991-10-29 | Automotive Systems Laboratory, Inc. | Self-calibrating accelerometer |
| DE4000903C1 (ja) * | 1990-01-15 | 1990-08-09 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart, De | |
| US5233213A (en) * | 1990-07-14 | 1993-08-03 | Robert Bosch Gmbh | Silicon-mass angular acceleration sensor |
-
1991
- 1991-11-18 JP JP3301514A patent/JP2773495B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1992
- 1992-11-18 US US07/978,397 patent/US5441300A/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02116755A (ja) * | 1988-09-23 | 1990-05-01 | Automot Syst Lab Inc | 加速度計及びその較正方法 |
| JPH03137569A (ja) * | 1989-10-23 | 1991-06-12 | Yamatake Honeywell Co Ltd | 加速度センサおよびその製造方法 |
| JPH04249726A (ja) * | 1990-12-31 | 1992-09-04 | Wako:Kk | 静電容量の変化を利用したセンサの製造方法 |
| JPH04299227A (ja) * | 1991-03-28 | 1992-10-22 | Kazuhiro Okada | 力・加速度・磁気の検出装置およびその製造方法 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006517661A (ja) * | 2003-02-11 | 2006-07-27 | ヴェーテーイー テクノロジーズ オサケユキチュア | 容量型加速度センサー |
| US11313876B2 (en) | 2016-01-07 | 2022-04-26 | Analog Devices, Inc. | 3-axis angular accelerometer |
| CN109387668A (zh) * | 2017-08-09 | 2019-02-26 | 美国亚德诺半导体公司 | 集成线性和角度mems加速度计 |
| CN109387668B (zh) * | 2017-08-09 | 2021-08-13 | 美国亚德诺半导体公司 | 集成线性和角度mems加速度计 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2773495B2 (ja) | 1998-07-09 |
| US5441300A (en) | 1995-08-15 |
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|---|---|---|---|
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