JPH0587827A - 加速度センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 構造が簡単でかつ組付け性を良くし、しかも
調整が容易である。 【構成】 凹部３を有するボディ２には、歪センサ１０
と加速度方向検出センサ２０が取り付けられている。凹
部には加速度が加わったときに移動し、上記センサ１
０，２０から同時に加速度の大きさと方向に関する情報
を取り出すためのボール５が収容されている。ボールに
加速度が加わると、基板１１を押上げて変形させ、この
時の歪みを電気信号に変換して取り出し、加速度の大き
さを検出すると同時に、凹部の内側に所定角度の間隔で
複数設けられた方向検出用接点４のいずれかの接触子４
ａを押し下げて抵抗膜２３に接触させ、この接触位置か
ら端子間の抵抗値変化に応じた電圧値を取り出し、この
電圧値と方位の関係から加速度の方位を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、加速度が加わった方向
情報とそのレベル情報の検出を可能にした加速度センサ
に関する。

【０００２】

【従来の技術】一方向の加速度センサは、歪ゲージ、半
導体ゲージ、容量センサ、圧電素子を用いたものが知ら
れている。また３次元（全方位）加速度センサは、一方
向の加速度センサを３方向に組み合わせたものやシリコ
ンウエハ上に４個の歪ゲージを配置し、各歪ゲージの出
力を演算して加速度の方向およびスカラー量を算出する
もの等が提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の全方位
加速度センサは構造が複雑で、かつ組み付け性も悪いた
め、コスト高であり、形状も大きいものになっている。
また加速度方向と加速度の大きさを要求される場合は、
各加速度センサによる３方向の出力より、演算して求め
るための処理回路が必要となり、さらに４個の歪ゲージ
によるものでは各ゲージの特性にバラツキがあると、各
々補正が必要となる等の問題がある。本発明の目的は、
構造が簡単で、かつ組付け性が良く、しかも調整が容易
な加速度センサを提供することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の加速度センサは中央から周辺に向けて上り
勾配に形成された内面を有する凹部が設けられたボディ
と、該凹部に収容され、加速度が加わったときに前記面
に沿って移動するボールと、前記凹部の中央から所定距
離を隔てた内側に、前記ボールの動きにより押下げられ
る所定角度の間隔で設けられた複数の接触子を有する方
向検出用接点と、前記接触子の押下げ時に接触される抵
抗膜を有し、該抵抗膜の一部による抵抗値に応じた電圧
値から加速度の方位を検出する加速度方向検出センサ
と、前記ボールが接触子の押下げと同時に、変形させる
基板を設け、該基板を加速度の大きさに応じて変形させ
たときの歪みを電気信号に変換して取り出す歪センサと
を具備するものである。

【０００５】

【作用】加速度が加わると、ボールは凹部の内面に沿っ
て動くため、ボールの位置は上方に変化する。このとき
ボールに当接している歪センサの基板を上方に押上げて
変形させると同時に、方向検出用接点の接触子を押下げ
て抵抗膜に接触させる。歪センサでは加速度が歪に変換
され、加速度の大きさに応じた電気信号が取り出され
る。同時に、加速度方向検出センサでは方向検出用接点
の接触子の抵抗膜への接触位置による抵抗値に応じた電
圧値を取り出し、予め設定されている電圧値と方位の関
係から加速度が加わった方向を知ることができる。

【０００６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は、本発明の加速度センサの構成を示してい
る。図において、加速度センサ１は、ボディ２の上面側
に歪センサ１０およびボディ１の背面側に加速度方向検
出センサ２０が配設されている。ボディ２の上面には、
中央から周辺に向けて上り勾配に形成された面、例えば
ほぼ半球面または逆円錐面をもつ凹部３が設けられてい
る。この凹部３には、電気接点材料、例えばリン青銅を
用いてプレス成型により作製される円形皿状の方向検出
用接点４が装着されている。方向検出用接点４は、その
基部の面がボディ２の凹部の内面の勾配より大きく形成
されており、ボディ２への装着状態では図示の如く凹部
３の中央に接触し、周辺部分において離れるように構成
されている。そして方向検出用接点の周辺部分には、後
述の抵抗膜に対向して多数の接触子４ａを、また凹部と
の接触部分に中心電極４ｂが設けられている。接触子４
ａは、図２に示すように、所定角度の間隔に形成されて
おり、その途中から折り曲げられてボディ２を貫通して
背面側に突出されている。この接触子４ａは、その凹部
側にボールが移動したときに押され、凹部との隙間を可
動して抵抗膜に接触する。

【０００７】ボディの背面側は、突出する多数の接触子
４ａに対向して加速度方向検出センサ２０を構成する抵
抗基板２１が配設されている。ボディ後方に立設された
歪センサ取付け部２ａには、歪センサ１０の後端が、例
えばエポキシ樹脂系接着剤による接着、ネジ等により固
定されており、この歪センサ１０の先端側の背面にはボ
ディ２の凹部３に収容された金属製のボール５に当接さ
れている。ボディ１の凹部３には、重りとしてのボール
５が収容されており、このボールに加速度が加わると、
ボール５は凹部の内面に沿って移動し、歪センサ１０の
基板を押し上げて変形させると同時に、方向検出用接点
４の接触子４ａを押し下げて抵抗基板２１上の抵抗膜に
接触させる。抵抗基板２１には、加速度検出用のターミ
ナル２５が立設されており、このターミナル２５にはワ
イヤボンディング２３により歪センサ１０が電気的に接
続されている。そして歪センサ１０および加速度方向検
出センサ２０の各信号は端子２６から処理回路に出力す
る。

【０００８】歪センサ１０は、図３に示すように、金属
基板１１上にＳｉＯ₂の絶縁膜１２を被覆形成し、この
絶縁膜１２には金属基板１１が変形したときに応力が発
生する部位にＣｒ薄膜による歪ゲージ膜１３およびワイ
ヤボンディング２３するためのパッドとなるアルミ電極
膜１４が形成されていると共に、歪ゲージ膜１３とアル
ミ電極膜１４とを接続する配線パターン１５が設けられ
ている。次いでアルミ電極膜１４を除く絶縁膜１２およ
び歪ゲージ膜１３上にはＳｉＮによるパッツベーション
膜１６が形成される。歪ゲージ膜１３は、図３Ｃに示す
ように、ブリッジに配線され、パッド１４を介して信号
を処理回路１７に送る。

【０００９】加速度方向検出センサ２０は、図４Ａおよ
びＢに示すように、セラミック基板２１上に端子１〜３
に接続された電極膜２２を形成し、この電極膜に通じる
円形の抵抗膜２３が形成されている。端子２に接続され
た電極膜２２はその先端が抵抗膜２３の中心に延びてお
り、方向検出用接点の中心電極４ｂが接触されている。
また抵抗膜と電極膜との交差部分には絶縁膜２４が介在
されている。図４Ｃは、加速度方向検出センサの回路を
示している。図において、端子２には方向検出用接点４
が接続されるので、接触子４ａと抵抗膜２３との接触位
置に応じた所定レベルの電圧を端子１と２間から取り出
し、その電圧値の大きさから加速度の方向を検出する。

【００１０】次に上記実施例の作用を説明する。図５
は、加速度が加わったときのボールの動作を示してい
る。加速度が矢印ａ方向に加わると、ボール５は図中破
線の位置から実線の位置へ移動する。このときのボール
は、凹部の内面に沿って動くため、ボールの位置は上方
に変化する。この位置変化は、ボールに当接している歪
センサ１０の基板を上方に押上げて変形させると同時
に、方向検出用接点４の接触子４ａを押下げて抵抗基板
２１の抵抗膜２３に接触させる。歪センサの基板に変形
が生ずると、加速度が歪に変換され、加速度の大きさに
応じた電気信号として取り出される。また接触子が抵抗
膜に接触すると、端子１と２間の抵抗値が変化するた
め、この抵抗値に応じた電圧値が取り出される。予め電
圧値と加速度の方向が関係付けられているため、取り出
された電圧値により加速度が加わった方向を知ることが
できる。加速度が図５の紙面に垂直な方向に加わると、
図３Ｃの歪ゲージ（↓）が圧縮を受けて抵抗が大きくな
り、この変化に応じた電圧がブリッジ端子に発生する。
本実施例によれば、方向検出用接点の接触子４ａは、図
２に示すように、ボディの凹部の内面の全周にわたって
設置されているので、その分割数により加速度方向の分
解能が決まる。

【００１１】

【発明の効果】上述のように、本発明によれば、ボール
の動きを歪センサと加速度方向検出センサに同時に伝え
て加速度の大きいと方向を検出するので、構造が簡単
で、組付け性が良い。また全方位加速度センサは歪セン
サと加速度方向検出センサにより１つのセンシングディ
バイスを構成しているため、調整が容易であると共に、
部品点数が少なく、小型化が可能である。さらに加速度
の検出部分を歪ゲージで構成しているため、金属基板上
の薄膜歪ゲージが使用できることになり、高い破壊耐力
が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の加速度センサの断面図である。

【図２】 ボディの凹部を示し、１図２Ａは平面図、図
２Ｂは方向検出用接点部分の一部拡大図である。

【図３】 歪センサの構成を示し、図３Ａは平面図、図
３Ｂは断面図および図３Ｃは信号処理回路を含むセンサ
回路図である。

【図４】 加速度方向検出センサの構成を示し、図４Ａ
は平面図、図４Ｂは断面図および図４Ｃは回路図であ
る。

【図５】 加速度センサの作用を説明するための図であ
る。

【符号の説明】

１ 加速度センサ、２ ボディ、３ 凹部、４ 方向検
出用接点、４ａ 接触子、５ ボール、１０ 歪セン
サ、１１ 金属基板、１２ 絶縁層、１３ 歪ゲージ
膜、２０ 加速度方向検出センサ、２１ 抵抗基板、２
２ 電極膜、２３抵抗膜、２４ 絶縁層

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中央から周辺に向けて上り勾配に形成さ
   れた内面を有する凹部が設けられたボディと、該凹部に
   収容され、加速度が加わったときに前記面に沿って移動
   するボールと、前記凹部の中央から所定距離を隔てた内
   側に、前記ボールの動きにより押下げられる所定角度の
   間隔で設けられた複数の接触子を有する方向検出用接点
   と、前記接触子の押下げ時に接触される抵抗膜を有し、
   該抵抗膜の一部による抵抗値に応じた電圧値から加速度
   の方位を検出する加速度方向検出センサと、前記ボール
   が接触子の押下げと同時に、変形させる基板を設け、該
   基板を加速度の大きさに応じて変形させたときの歪みを
   電気信号に変換して取り出す歪センサとを具備する加速
   度センサ。