JPH05215765A - 加速度センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 常に故障の自己診断を行う機能が付加されて
おり、確実な動作でもって重大な不都合の発生を防止し
う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は、加速度検出
用の圧電体素子１０及びその支持台１からなる加速度検
出部２と、前記圧電体素子１０から出力された加速度信
号を処理する信号処理手段１３と、この信号処理手段１
３に対して前記加速度検出部２の状態を示す状態信号を
出力する信号出力手段３と、前記加速度検出部２に離間
配置されたうえで所定の電位源からの電流が流れる一対
の検出部４ａ，４ｂとを備えており、前記信号出力手段
３は前記検出部４ａ，４ｂ同士の間を流れる電流の変動
に対応して前記状態信号を出力するものであることを特
徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主として車載用エアバ
ック装置に組み込んで用いられる加速度センサにかか
り、詳しくは、これにおける故障の自己診断機能に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来から、この種の加速度センサのうち
には、作用する加速度に対応して変形動作する圧電体素
子を加速度検出素子として利用する構成とされたものが
あり、この際に用いられる圧電体素子１０は、図８で示
すように、これを片持状として支持する支持台１１上に
接合されることによって加速度検出部１２を構成してい
る。なお、ここで、圧電体素子１０としては焦電電圧が
少なくて済むシリーズバイモルフ構造のものが用いられ
ており、この圧電体素子１０の下側主表面上に形成され
たアース側電極１０ａは支持台１１上に形成された中継
電極１１ａを通じてアースに接続されている。

【０００３】そして、この加速度センサは、図９の原理
ブロック図で示すように、加速度Ｇが作用する加速度検
出部１２と、これを構成する圧電体素子１０から出力さ
れた加速度信号を処理する信号処理手段１３とを備えて
おり、この信号処理手段１３は、圧電体素子１０の上側
主表面上に形成された出力側電極１０ｂを通じて出力さ
れた加速度信号のインピーダンス変換手段１４と、加速
度信号の不必要成分を除去するフィルタ手段１５と、必
要成分を増幅して出力する増幅手段１６とから構成され
ている。さらに、この加速度センサの出力端子Ｂから出
力された信号は、マイクロ・コンピュータである制御手
段１７によって取り込まれるようになっており、この制
御手段１７は取り込んだ信号に基づいて車載用エアバッ
ク装置（図示していない）に必要な動作を行わせるよう
になっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、車載用エア
バック装置に組み込んで用いられる加速度センサは、そ
の用途から動作上の非常に高い信頼性が求められるもの
であり、その故障は速やかに発見される必要がある。

【０００５】しかしながら、この加速度センサそのもの
には故障の自己診断機能が付加されておらず、この加速
度センサの故障診断は予め外部に設けられた別の故障診
断装置を通じて行われるのが一般的である。そして、自
己診断によらない場合には、この加速度センサに組み込
まれた加速度検出部１２を構成する圧電体素子１０が割
れたり、この圧電体素子１０が支持台１１から剥離した
りというような故障が起こった際、この故障が速やかに
発見されるとは限らず、かかる故障に起因する極めて重
大な不都合の発生を招いてしまう恐れがあった。

【０００６】本発明は、このような現状に鑑みて創案さ
れたものであって、常に故障の自己診断を行う機能が付
加されており、上記したような故障についても確実な動
作でもって自己診断を行うことによって重大な不都合の
発生を防止しう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、加速度検出用の圧電体素子及びその支持台から
なる加速度検出部と、前記圧電体素子から出力された加
速度信号を処理する信号処理手段と、この信号処理手段
に対して前記加速度検出部の状態を示す状態信号を出力
する信号出力手段と、前記加速度検出部に離間配置され
たうえで所定の電位源からの電流が流れる一対の検出部
とを備えており、前記信号出力手段は前記検出部同士の
間を流れる電流の変動に対応して前記状態信号を出力す
るものであることを特徴としている。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【０００９】図１は本実施例にかかる加速度センサの概
略構成を示す原理ブロック図、図２はその具体的な回路
構成の一例を示す電気回路図であり、図３ないし図５の
それぞれは加速度センサに組み込んで使用される加速度
検出部の実体構造を簡略化して示す斜視図である。ま
た、図６は信号出力手段の変形例を電気回路図であり、
図７は加速度センサの変形構成を示す原理ブロック図で
ある。なお、これらの図において、従来例を示す図８及
び図９と互いに同一となる手段や部品、部分については
同一符号を付している。

【００１０】本実施例にかかる加速度センサは、図１及
び図２でそれぞれ示すように、加速度検出用の圧電体素
子１０及びその支持台１からなる加速度検出部２と、圧
電体素子１０から出力された加速度信号を処理する信号
処理手段１３と、この信号処理手段１３に対して加速度
検出部２の状態、すなわち、これを構成する圧電体素子
１０が割れたり剥離したりしたことを示す状態信号を出
力する信号出力手段３とを備えるほか、加速度検出部
２、例えば、この加速度検出部２を構成する圧電体素子
１０と支持台１との間に離間配置されて所定の電位源か
ら供給された電流が流れる一対の検出部４ａ，４ｂとを
具備している。そして、この加速度センサの出力端子Ｂ
から出力された信号は、マイクロ・コンピュータである
制御手段１７によって取り込まれるようになっており、
この制御手段１７は取り込んだ信号に基づいて車載用エ
アバック装置（図示していない）に必要な動作を行わせ
るようになっている。なお、これらの信号処理手段１３
などは、ハイブリッドＩＣ（図示していない）内に組み
込まれているのが普通である。

【００１１】また、ここで、この加速度センサが備える
信号処理手段１３は、従来例同様、圧電体素子１０の上
側主表面上に形成された出力側電極１０ｂを通じて出力
された加速度信号のインピーダンス変換手段１４と、加
速度信号の不必要成分を除去するフィルタ手段１５と、
必要成分を増幅して出力する増幅手段１６とから構成さ
れている。

【００１２】さらに、加速度検出部２と信号処理手段１
３との間に設けられた信号出力手段３は、所定の電位源
に直列接続されて供給電圧Ｖｃｃを分圧する一対の抵抗
Ｒ１，Ｒ２を備えており、これらの抵抗Ｒ１，Ｒ２間の
中点には信号処理手段１３を構成するフィルタ手段１５
及び増幅手段１６それぞれの入力側が接続される一方、
抵抗Ｒ１，Ｒ２の下流側には上述した検出部４ａが接続
されている。そこで、これらの抵抗Ｒ１，Ｒ２間の中点
からはフィルタ手段１５及び増幅手段１６に対して所定
電流Ｉ１が流れることになり、また、抵抗Ｒ１，Ｒ２の
下流側からは検出部４ａに対して所定電流Ｉ２が流れる
ことになる。なお、ここで、信号出力手段３を図６の変
形例で示すように構成してもよく、抵抗Ｒ１，Ｒ２間の
中点からの所定電流Ｉ１に対応した電流Ｉ３をフィルタ
手段１５及び増幅手段１６に対して流すようにしてもよ
いことは勿論である。

【００１３】ところで、上記構成における加速度検出部
２は、図３で示すように、加速度Ｇの検出素子である圧
電体素子１０と、互いに離間配置されて圧電体素子１０
の両端を支持する一対の支持部材５，５からなる支持台
１とを、導電性接着剤などで接合することによって構成
されている。そして、このとき、支持部材５，５の上面
には加速度検出部２に離間配置された検出部４ａ，４ｂ
と対応する中継電極５ａ，５ｂがそれぞれ形成されてお
り、検出部４ａと対応する中継電極５ａには信号出力手
段３を構成する抵抗Ｒ１，Ｒ２の下流側が接続される一
方、他方側の検出部４ｂと対応する中継電極５ｂはアー
スに接続されている。

【００１４】そのため、この加速度検出部２を構成する
支持台１としての支持部材５，５にそれぞれ形成された
中継電極５ａ，５ｂは、圧電体素子１０の下側主表面上
に形成されたアース側電極１０ａを通じて互いに導通接
続されることになり、これらの中継電極５ａ，５ｂ同士
間には所定の電位源に接続されて信号出力手段３からの
所定電流Ｉ２が流れることになる。すなわち、これらの
中継電極５ａ，５ｂ同士間を流れる電流Ｉ２は信号処理
手段１３によって常に監視されていることになり、この
電流Ｉ２が変動すると、このことに対応して抵抗Ｒ１，
Ｒ２間の中点から流れ出る電流Ｉ１も変動することにな
る。

【００１５】したがって、加速度検出部２を構成する圧
電体素子１０の割れや支持台１からの剥離が起こり、中
継電極５ａ，５ｂ同士間を流れる電流Ｉ２が変動するこ
とになって減少もしくは流れなくなった場合には、抵抗
Ｒ１，Ｒ２間の中点から流れ出ていた電流Ｉ１が変動す
ることになる。その結果、この信号出力手段３からは信
号処理手段１３を構成するフィルタ手段１５及び増幅手
段１６に対して加速度検出部２の状態、すなわち、これ
を構成する圧電体素子１０が割れたり剥離したりしたこ
とを示す状態信号が電流Ｉ２の変動に応じて出力される
ことになり、加速度センサの出力端子Ｂから外部へ出力
される信号の変動が制御手段１７によって検出されるこ
とになって故障診断が行われることになる。

【００１６】ところで、本実施例においては、加速度検
出部２を構成する支持台１が一対の支持部材５，５から
なり、かつ、支持部材５，５の上面に検出部４ａ，４ｂ
となる中継電極５ａ，５ｂがそれぞれ形成されているも
のとしたが、これらの検出部４ａ，４ｂが支持部材５，
５の中継電極５ａ，５ｂとは別に設けられたものであっ
てもよいことは勿論であり、また、これらの検出部４
ａ，４ｂが圧電体素子１０及び支持台１間ではない加速
度検出部２の別位置に離間配置された構成の採用も可能
であることはいうまでもない。

【００１７】さらに、加速度検出部２の構造が上記構成
のみに限定されることはなく、例えば、図４及び図５の
変形例でそれぞれ示すような構成とされていてもよいこ
とは勿論である。すなわち、この加速度センサにおける
信号処理手段１３などはハイブリッドＩＣ内に組み込ま
れるのが普通であるから、図４で示すように、わざわざ
別体とされた支持台１を設けることなくハイブリッドＩ
Ｃ６を支持台１に代えて利用することとし、このハイブ
リッドＩＣ６の一方側端部を加工することによって形成
した一対の支持部７，７で圧電体素子１０の両端を支持
することによって加速度検出部２を構成してもよい。な
お、このとき、支持部７，７それぞれの上面には、圧電
体素子１０のアース側電極１０ａと導通接続されて検出
部４ａ，４ｂとなる中継電極７ａ，７ｂが形成されるこ
とになる。

【００１８】さらにまた、図５で示すように、圧電体素
子１０と、その一端のみを支持する従来例同様の支持台
１とによって加速度検出部２を構成することとし、この
支持台１の上面には検出部４ａ，４ｂとなる一対の中継
電極１ａ，１ｂを互いに離間して形成したうえ、図中の
破線で示すようなＵ文字状として形成された圧電体素子
１０のアース側電極１０ａの端部それぞれを中継電極１
ａ，１ｂに導通接続してもよいことは勿論である。

【００１９】ところで、以上の説明においては、信号出
力手段３を構成する抵抗Ｒ１，Ｒ２間の中点には信号処
理手段１３を構成するフィルタ手段１５及び増幅手段１
６が接続されているとしたが、これに限定されるもので
はなく、図７で変形構成を示す加速度センサのように、
抵抗Ｒ１，Ｒ２間の中点と制御手段１７とを直接的に接
続しておき、これらの中点からの電流を制御手段１７に
対して流す構成としても何らの差し支えもないことはい
うまでもない。

【００２０】

【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、圧電体素子及びその支持台からなる加速
度検出部の状態を示す状態信号を信号処理手段に対して
出力する信号出力手段と、加速度検出部に離間配置され
て所定の電位源からの電流が流れる一対の検出部とを備
えており、信号出力手段は検出部同士間を流れる電流の
変動に対応して状態信号を出力する構成とされている。
そこで、この加速度センサには常に故障の自己診断を行
う機能が付加されていることになり、その加速度検出部
を構成する圧電体素子の割れや支持台からの剥離という
ような故障が発生した場合には、検出部同士間を流れる
電流が変動し、かつ、この電流の変動に対応した状態信
号が信号出力手段から出力されることになり、発生した
故障は速やかに発見されることになる。

【００２１】そのため、この加速度センサによれば、故
障の発見が遅れたり行われなかったりすることのない確
実な動作でもって重大な不都合の発生を防止しうるとい
う優れた効果が得られることになる。

【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成を示
す原理ブロック図である。

【図２】その具体的な構成の一例を示す電気回路図であ
る。

【図３】加速度検出部の実体構造を簡略化して示す斜視
図である。

【図４】加速度検出部の変形例を示す斜視図である。

【図５】加速度検出部の変形例を示す斜視図である。

【図６】信号出力手段の変形例を示す電気回路図であ
る。

【図７】加速度センサの変形構成を示す原理ブロック図
である。

【図８】従来例にかかる加速度センサにおける加速度検
出部の実体構造を簡略化して示す斜視図である。

【図９】従来例にかかる加速度センサの概略構成を示す
原理ブロック図である。

【符号の説明】

１ 支持台 ２ 加速度検出部 ３ 信号出力手段 ４ａ 検出部 ４ｂ 検出部 １０ 圧電体素子 １３ 信号処理手段

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加速度検出用の圧電体素子（１０）及び
   その支持台（１）からなる加速度検出部（２）と、前記
   圧電体素子（１０）から出力された加速度信号を処理す
   る信号処理手段（１３）と、この信号処理手段（１３）
   に対して前記加速度検出部（２）の状態を示す状態信号
   を出力する信号出力手段（３）と、前記加速度検出部
   （２）に離間配置されたうえで所定の電位源からの電流
   が流れる一対の検出部（４ａ，４ｂ）とを備えており、
   前記信号出力手段（３）は前記検出部（４ａ，４ｂ）同
   士間を流れる電流の変動に対応して前記状態信号を出力
   するものであることを特徴とする加速度センサ。
2. 【請求項２】 一対の検出部（４ａ，４ｂ）は、加速度
   検出部（２）を構成する圧電体素子（１０）と支持台
   （１）との間に配設され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】 支持台（１）は互いに離間配置されて圧
   電体素子（１０）の両端を支持する一対の支持部材
   （５，５）から構成されており、支持部材（５，５）の
   上面には検出部（４ａ，４ｂ）となる中継電極（５ａ，
   ５ｂ）がそれぞれ形成されていることを特徴とする請求
   項２記載の加速度センサ。
4. 【請求項４】 支持台（１）は圧電体素子（１０）の一
   端を支持するものであり、この支持台（１）の上面には
   互いに離間配置されて検出部（４ａ，４ｂ）となる一対
   の中継電極（１ａ，１ｂ）が形成されていることを特徴
   とする請求項２記載の加速度センサ。