JPH05180864A - 加速度センサ - Google Patents

加速度センサ

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JPH05180864A
JPH05180864A JP34673491A JP34673491A JPH05180864A JP H05180864 A JPH05180864 A JP H05180864A JP 34673491 A JP34673491 A JP 34673491A JP 34673491 A JP34673491 A JP 34673491A JP H05180864 A JPH05180864 A JP H05180864A
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Jiro Inoue
二郎 井上
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 焦電ノイズの発生を抑制しながら他軸感度の
低減を図ることができ、構造の簡素化及び小型化を図り
つつ機械的な強度を高めることによって信頼性の向上を
実現することができる加速度センサを提供する。 【構成】 本発明にかかる加速度センサ1は、少なくと
も一対の圧電セラミックス部材6,7を加速度の作用方
向とは異なる向きに並列接合してなる加速度検出用の圧
電素子2を備えており、圧電セラミックス部材6,7の
それぞれは、加速度の作用方向に沿う向きで、かつ、互
いに逆となる向きに分極されていることを特徴とするも
のである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、圧電素子を組み込んで
構成された加速度センサにかかり、特には、圧電素子そ
のものの構造に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、加速度センサの構造は圧電素
子に加わる加速度の方向に従って分類されるのが一般的
であり、これらの加速度センサのうちには、ひずみの起
こる方向が電気軸に平行となることによって縦効果型
(圧縮型)といわれるものや、ひずみの起こる方向が電
気軸に直角となることによって横効果型(屈曲型)とい
われるものがある。そして、圧縮型といわれる加速度セ
ンサ20の一例としては、図7で示すように、その厚み
方向に沿って分極された圧電セラミックス部材21とお
もり22とのそれぞれを円環状に成形したうえ、これら
を同軸状に貫通する軸23によってベース板24に取り
付けた構造のものがある。なお、このような加速度セン
サ20は、圧電セラミックス部材21の複数枚(図で
は、2枚)もしくは1枚を用いて構成されるのが普通で
あり、両端面上に電極(図示していない)が形成された
圧電セラミックス部材21a,21bのそれぞれは互い
に逆向きとなる方向に沿って分極されている。
【0003】また、屈曲型といわれる加速度センサ25
では、図8で要部のみを簡略化して示すような原理構
造、すなわち、厚み方向に沿って分極された平板状の圧
電セラミックス部材26と金属板27とを1枚ずつ張り
合わせてなるユニモルフ型の振動部材28をベース板2
9によって片持ち状に支持した構造が採用されており、
振動部材28が加速度を受けてたわむことによって加速
度の検出を行うようになっている。なお、この場合、圧
電セラミックス部材26の両主面上に電極が形成されて
いるのは勿論であり、さらに、感度の向上を図るべく振
動部材28の自由端にはおもり30を取り付けておいて
もよい。また、図示していないが、2枚の圧電セラミッ
クス部材及びこれらの間に介装された金属板を張り合わ
せてなるバイモルフ型の振動部材も用いられている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記従来構
成の加速度センサ20,25においては、つぎのような
不都合が生じることになっていた。すなわち、圧縮型と
いわれる加速度センサ20では、構造が複雑で比較的大
型となるばかりか、焦電ノイズが発生するためにSN比
の劣化が生じる。そして、この加速度センサ20では、
加速度の作用方向とは異なる他軸方向における感度、い
わゆる他軸感度が大きいという不都合もあった。
【0005】また、屈曲型といわれる加速度センサ25
では、バイモルフ型の振動部材を用いると圧電セラミッ
クス部材同士の打ち消しあいによって焦電ノイズが発生
しにくくなるという利点があるものの、共振周波数が低
いために高周波数加速度の検出が難しくなるほか、振動
部材28を片持ち状として支持することから機械的な強
度面での不都合が生じることになってしまう。さらにま
た、これらの加速度センサ20,25では、圧電セラミ
ックス部材21,26それぞれに形成された電極と回路
基板の配線パターンとの間をリード線(いずれも図示し
ていない)によって接続することが行われるのである
が、このようにした場合には、リード線の半田付け不良
や断線などが発生することもあり、加速度センサ20,
25に対する信頼性の低下を招いてしまう。
【0006】本発明は、このような不都合に鑑みて創案
されたものであって、焦電ノイズの発生を抑制しながら
他軸感度の低減を図ることができ、構造の簡素化及び小
型化を図りつつ機械的な強度を高めることによって信頼
性の向上を実現することができる加速度センサの提供を
目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明にかかる加速度セ
ンサは、このような目的を達成するために、少なくとも
一対の圧電セラミックス部材を加速度の作用方向とは異
なる向きに並列接合してなる加速度検出用の圧電素子を
備えており、圧電セラミックス部材のそれぞれは、加速
度の作用方向に沿う向きで、かつ、互いに逆となる向き
に分極されていることを特徴とするものである。
【0008】
【作用】上記によれば、圧電素子は加速度の作用に伴っ
てひずみの起こる方向が電気軸に対しては平行な面内の
ずれとなる、いわゆるせん断型の圧電素子として構成さ
れていることになり、この圧電素子を単体として取り付
けることによって加速度センサを構成することが可能と
なる。
【0009】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。
【0010】図1は本実施例にかかる加速度センサの概
略構造を示す斜視図であり、この図における符号1は加
速度センサである。この加速度センサ1は、加速度の作
用方向及び大きさに対応した信号を出力する加速度検出
用の圧電素子2と、これから出力された信号を処理する
ための信号処理回路を内蔵した各種の電子部品3,…
と、これらを位置決めした状態で支持する回路基板4と
を備えており、この回路基板4上には所要の配線パター
ン(図示していない)が厚膜印刷などの手法によって形
成されている。すなわち、この回路基板4上に形成され
た配線パターンには、圧電素子2や電子部品3,…それ
ぞれの電極が半田付けや導電性接着剤を用いた接着によ
って取り付けられている。
【0011】この加速度センサ1における圧電素子2
は、図2で示すように、加速度の作用方向とは異なる向
き、例えば、作用方向とは直交する向きに沿って並列接
合された一対の圧電セラミックス部材6,7から構成さ
れており、圧電セラミックス部材6,7のそれぞれは、
加速度の作用方向に沿いつつも互いに逆となる向き(図
では、矢印A,Bで示す)に沿って分極されている。な
お、図中の符号8は各圧電セラミックス部材6,7の両
端面上それぞれに形成された電極を示しており、これら
の圧電セラミックス部材6,7は一方の電極8同士が接
着剤などを用いて接着されることによって接合されてい
る。
【0012】そこで、この圧電素子2は、加速度による
ひずみの起こる方向が電気軸に平行な面内のずれとな
る、いわゆるせん断型の圧電素子として機能することに
なり、この圧電素子2に加速度が作用した場合には、そ
の両端に位置する電極8のそれぞれから加速度の作用方
向及び大きさに比例した電圧信号が出力されることにな
る。そして、出力信号は回路基板4上に設けられた配線
パターン(図示していない)を通じて電子部品3,…に
流れたうえで処理されることになる。なお、このとき、
圧電素子2はその両端に位置する電極8が配線パターン
によって支持されているのであるから、その本体部の下
面と回路基板4の上面との間には隙間があり、この隙間
によって圧電素子2の振動空間が確保されていることに
なる。
【0013】ところで、圧電素子2の構造及び形状が図
2で示したものに限定されることはなく、その変形例と
しては図3〜図6で示すような種々の構造及び形状を有
する圧電素子が考えられる。すなわち、図3で示す圧電
素子2は、加速度の作用方向に沿う向きに沿いつつも互
いに逆となる向きに分極され、かつ、加速度の作用方向
とは異なる向きに沿って並列接合された圧電セラミック
ス部材6,7の接合面間に、導電性を有する付加質量部
材9を介装して取り付けた構造となっており、このよう
な構造の圧電素子2を用いると、圧電セラミックス部材
6,7相互間のずれ量が拡大することになって加速度セ
ンサ1の感度が高まることになる。そして、この際、図
2及び図3で示した圧電素子2において、図4で示すよ
うに、圧電素子2の両端部2aと中間部2bとを加速度
の作用方向に沿う向きに沿って位置ずれさせておいても
よく、このようにした場合には、圧電素子2の振動空間
を確実に確保できることになる。なお、これらの図3及
び図4における符号8も電極を示している。
【0014】また、他の変形例として、図5で示すよう
に、圧電素子2の両端面上それぞれに出力用端子10を
取り付けておいてもよい。さらにまた、このような出力
用端子10を取り付けてなる圧電素子2において、図6
で示すように、これらの出力用端子10と圧電素子2と
を加速度の作用方向に沿う向きに沿って位置ずれさせて
おいてもよいことは勿論である。
【0015】
【発明の効果】以上説明したように、本発明にかかる加
速度センサは、少なくとも一対の圧電セラミックス部材
を加速度の作用方向とは異なる向きに並列接合してなる
加速度検出用の圧電素子を備えており、圧電セラミック
ス部材のそれぞれは、加速度の作用方向に沿う向きで、
かつ、互いに逆となる向きに分極されていることから、
この圧電素子はせん断型の圧電素子として構成されて機
能することになり、この圧電素子を単体として取り付け
ることによって加速度センサを構成することが可能とな
る。そこで、本発明によれば、焦電ノイズの発生が少な
くなり、他軸感度の低減を図ることができるとともに、
構造の簡素化及び小型化を図りつつ機械的な強度を高め
ることができるという効果が得られる。
【0016】また、本発明によれば、圧電素子と回路基
板の配線パターンとをリード線によって接続する必要が
ないので、リード線接続に伴う不都合が生じることはな
くなり、加速度センサにおける信頼性の向上を実現する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施例にかかる加速度センサの概略構造を示
す斜視図である。
【図2】第1実施例にかかる圧電素子を簡略化して示す
斜視図である。
【図3】第2実施例にかかる圧電素子を簡略化して示す
斜視図である。
【図4】第3実施例にかかる圧電素子を簡略化して示す
斜視図である。
【図5】第4実施例にかかる圧電素子を簡略化して示す
斜視図である。
【図6】第5実施例にかかる圧電素子を簡略化して示す
斜視図である。
【図7】従来例にかかる加速度センサの概略構造を示す
斜視図である。
【図8】従来例にかかる他の加速度センサの概略構造を
示す斜視図である。
【符号の説明】
1 加速度センサ 2 圧電素子 6 圧電セラミックス部材 7 圧電セラミックス部材

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】少なくとも一対の圧電セラミックス部材
    (6,7)を加速度の作用方向とは異なる向きに並列接
    合してなる加速度検出用の圧電素子(2)を備えてお
    り、 圧電セラミックス部材(6,7)のそれぞれは、加速度
    の作用方向に沿う向きで、かつ、互いに逆となる向きに
    分極されていることを特徴とする加速度センサ。
  2. 【請求項2】圧電セラミックス部材(6,7)の接合面
    間には、導電性を有する付加質量部材(9)を取り付け
    ていることを特徴とする請求項1記載の加速度センサ。
  3. 【請求項3】圧電素子(2)の両端部(2a)と中間部
    (2b)とは、加速度の作用方向に沿う向きに位置ずれ
    していることを特徴とする請求項1または請求項2記載
    の加速度センサ。
  4. 【請求項4】圧電素子(2)の両端面上それぞれには、
    出力用端子(10)を取り付けていることを特徴とする
    請求項1または請求項2記載の加速度センサ。
  5. 【請求項5】出力用端子(10)と圧電素子(2)と
    は、加速度の作用方向に沿う向きに位置ずれしているこ
    とを特徴とする請求項4記載の加速度センサ。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6263734B1 (en) 1998-04-13 2001-07-24 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Piezoelectric acceleration sensor and method of detecting acceleration and manufacturing method thereof

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US6263734B1 (en) 1998-04-13 2001-07-24 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Piezoelectric acceleration sensor and method of detecting acceleration and manufacturing method thereof

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