JPH0712841A - Capacitive acceleration sensor and air bag system - Google Patents

Capacitive acceleration sensor and air bag system

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Publication number
JPH0712841A
JPH0712841A JP5148967A JP14896793A JPH0712841A JP H0712841 A JPH0712841 A JP H0712841A JP 5148967 A JP5148967 A JP 5148967A JP 14896793 A JP14896793 A JP 14896793A JP H0712841 A JPH0712841 A JP H0712841A
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JP
Japan
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acceleration sensor
acceleration
movable electrode
capacitance
capacitance type
Prior art date
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Pending
Application number
JP5148967A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Keiji Hanzawa
恵二 半沢
Masahiro Kurita
正弘 栗田
Tetsuo Matsukura
哲夫 松倉
Yasuhiro Asano
保弘 浅野
Masayoshi Suzuki
政善 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Hitachi Automotive Systems Engineering Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Automotive Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Automotive Engineering Co Ltd, Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Automotive Engineering Co Ltd
Priority to JP5148967A priority Critical patent/JPH0712841A/en
Publication of JPH0712841A publication Critical patent/JPH0712841A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
    • G01P2015/0805Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration
    • G01P2015/0822Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass
    • G01P2015/0825Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass for one single degree of freedom of movement of the mass
    • G01P2015/0828Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass for one single degree of freedom of movement of the mass the mass being of the paddle type being suspended at one of its longitudinal ends

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Abstract

PURPOSE:To provide a capacitive acceleration sensor which can be fixed to a housing or a board with no influence of microstress on the accuracy or reliability thereof, and a highly reliable air bag system employing the capacitive acceleration sensor. CONSTITUTION:The beam 5 of an acceleration detecting element 2 is set in the longitudinal direction 62 at 90 deg.+ or -30 deg. with respect to the direction 61 of sensor fixing hole. When the acceleration detecting element 2 is secured in such direction, the beam 5 is scarcely subjected to microstress, the wiring 37 interconnecting the element 2 and an IC 32 is scarcely subjected to stress, and thereby the joints between the wiring 37 and the element 2 and between the wiring 37 and the IC 32 are not subjected to stress. Furthermore, since the wiring 37 is not stretched by the distortion at the time of fixing the acceleration sensor, the tension is sustained constant and thereby the stray capacitance having critical influence on the accuracy of capacitive acceleration sensor is sustained constant resuling in an acceleration sensor having invariable characteristics.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は加速度の検出に係り、特
に自動車の衝突を検知するに好適な静電容量式加速度セ
ンサと、その静電容量式加速度センサを用いたエアバッ
グシステムに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to acceleration detection, and more particularly to a capacitance type acceleration sensor suitable for detecting a collision of an automobile and an air bag system using the capacitance type acceleration sensor.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の静電容量式の加速度センサはシリ
コンの微細加工技術等を利用したものが知られており、
特開平1−253657号公開公報に記載のようにパル
ス幅変調静電サーボ技術を適用したものが提案されてい
る。
2. Description of the Related Art A conventional electrostatic capacitance type acceleration sensor is known to utilize silicon fine processing technology.
As disclosed in Japanese Laid-Open Patent Publication No. 1-253657, application of a pulse width modulation electrostatic servo technique has been proposed.

【0003】また、歪ゲージ式加速度センサの実装構造
に関するものが、特開平2−275363号公開公報に
記載されているようなものが提案されている。
Further, as a mounting structure of a strain gauge type acceleration sensor, there has been proposed one disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2-275363.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】一般的に自動車のエア
バッグシステムに使われる加速度センサの性能は、人命
に関わる重要な要素となるため、高精度の物が求められ
る。
Since the performance of an acceleration sensor generally used in an automobile air bag system is an important factor related to human life, a highly accurate product is required.

【0005】様々な方式の加速度センサが現在用いられ
ているが、精度や信頼性の点で有利な静電容量式の加速
度センサが数多く使われつつある。
Although various types of acceleration sensors are currently used, a large number of capacitance type acceleration sensors, which are advantageous in terms of accuracy and reliability, are being used.

【0006】一般に加速度センサは、1個またはそれ以
上の個数の取り付け用のネジで固定される構造になって
いる。このため、特に取付時の歪の影響を受け安い静電
容量式加速度センサの場合、ネジの取り付けトルクによ
りセンサに微小応力が加わり、センサの精度を狂わせる
1つの要因となっていた。
Generally, the acceleration sensor has a structure in which it is fixed by one or more mounting screws. For this reason, in the case of an electrostatic capacitance type acceleration sensor which is particularly susceptible to distortion during mounting, a small stress is applied to the sensor by the mounting torque of the screw, which is one of the factors that impair the accuracy of the sensor.

【0007】しかし、前記のような特開平1−2536
57号公開公報に記載の従来技術では、センサの実装、
特にセンサをハウジングに取り付けた際の微小応力の影
響を考慮しておらず、精度の点で問題がある。
However, the above-mentioned Japanese Patent Laid-Open No. 1-2536 has been used.
In the conventional technique described in Japanese Patent Publication No. 57-57, mounting of a sensor,
In particular, the influence of minute stress when the sensor is attached to the housing is not taken into consideration, and there is a problem in accuracy.

【0008】また、特開平2−275363号公開公報
に記載されている従来技術では静電容量式のセンサにと
って重要な配線等による浮遊容量の影響に関しての考慮
がなされていない。
Further, in the prior art disclosed in Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2-275363, no consideration is given to the influence of stray capacitance due to wiring or the like which is important for a capacitance type sensor.

【0009】本発明の目的は、静電容量式加速度センサ
をハウジングや基板に取り付ける際の微小応力の影響に
より、精度や信頼性が低下することのない静電容量式加
速度センサを提供すると同時に信頼度の高いエアバッグ
システムを提供することである。
An object of the present invention is to provide an electrostatic capacitance type acceleration sensor in which accuracy and reliability are not deteriorated due to the influence of minute stress when mounting the electrostatic capacitance type acceleration sensor on a housing or a substrate, and at the same time, the reliability is improved. It is to provide a high degree airbag system.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、加速度に対して変位する可動電極と少な
くとも1つの固定電極とを有し、前記可動電極は少なく
とも1本の梁によって支えられ、該可動電極の変位を静
電容量の変化としてとらえ、該静電容量の変化を電気信
号に変換し加速度を検出する加速度検出素子を有し、少
なくとも2つの取付穴によって固定される加速度センサ
において、前記梁の長さ方向と前記2つの取付穴方向が
90°±30°になるよう構成したことを特徴とする静
電容量式加速度センサ、およびその静電容量式加速度セ
ンサを用いたエアバッグシステムを提供する。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention has a movable electrode that is displaced with respect to acceleration and at least one fixed electrode, and the movable electrode is formed by at least one beam. An acceleration that is supported and has an acceleration detection element that detects displacement of the movable electrode as a change in electrostatic capacitance, converts the change in electrostatic capacitance into an electric signal to detect acceleration, and is fixed by at least two mounting holes. In the sensor, a capacitance type acceleration sensor characterized in that the beam length direction and the two mounting hole directions are 90 ° ± 30 °, and the capacitance type acceleration sensor is used. Provide an airbag system.

【0011】[0011]

【作用】本発明によれば、車両のハウジングや、取り付
け用のヤトイ等に実装する際の微小応力の影響を受けな
い高精度な静電容量式加速度センサと、その静電容量式
加速度センサを用いた高精度、高信頼性のエアバッグシ
ステムを提出できる。
According to the present invention, a highly accurate electrostatic capacitance type acceleration sensor which is not affected by minute stress when mounted on a vehicle housing, a mounting toy, or the like, and the electrostatic capacitance type acceleration sensor are provided. The highly accurate and highly reliable airbag system used can be submitted.

【0012】[0012]

【実施例】以下、本発明の一実施例に係る静電容量式加
速度センサ(以下加速度センサと略す)、およびエアバ
ックシステムについて説明する。図1に本発明に係る加
速度センサの実装構造を示す。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A capacitance type acceleration sensor (hereinafter referred to as an acceleration sensor) and an airbag system according to an embodiment of the present invention will be described below. FIG. 1 shows a mounting structure of an acceleration sensor according to the present invention.

【0013】本発明では、加速度検出素子2の梁5の長
さ方向62を加速度センサの取り付け穴方向61に対し
て、垂直になるように固定したものである。このような
方向に加速度検出素子2を固定すると、IC32との接
続をとる配線37には応力がほとんど加わらず、従って
配線37と加速度検出素子2、及び配線37とIC32
の接続部分に応力が加わらない。
In the present invention, the length direction 62 of the beam 5 of the acceleration detecting element 2 is fixed so as to be perpendicular to the mounting hole direction 61 of the acceleration sensor. When the acceleration detecting element 2 is fixed in such a direction, almost no stress is applied to the wiring 37 for connecting to the IC 32, and therefore, the wiring 37 and the acceleration detecting element 2 and the wiring 37 and the IC 32.
No stress is applied to the connection part of.

【0014】更に、歪により配線37が引っ張られるこ
とがないために、張り具合が変化せず、従って静電容量
方式の精度に重要な影響を及ぼす浮遊容量が変化しない
ために、加速度センサの特性が変化することがない。
Further, since the wiring 37 is not pulled by the strain, the tension does not change, and thus the stray capacitance that has an important effect on the accuracy of the electrostatic capacitance method does not change. Does not change.

【0015】図2に図1に示した本発明の加速度センサ
の断面構造(直線A−Aで切断)を示す。固定電極7、
8と可動電極6の間のそれぞれのギャップはほとんど変
化せず、一定である。従って加速度センサをネジ等で締
め付けた際に生じる微小歪の影響を受けにくく、誤差を
生じない。
FIG. 2 shows a sectional structure (cut by a straight line AA) of the acceleration sensor of the present invention shown in FIG. Fixed electrode 7,
The respective gaps between 8 and the movable electrode 6 are almost unchanged and constant. Therefore, it is unlikely to be affected by the minute strain that occurs when the acceleration sensor is tightened with screws or the like, and no error occurs.

【0016】図3に加速度センサの加速度検出素子2の
梁5の長さ方向62と取り付け穴方向61の角度φに対
する誤差の関係を示す。角度φが0゜の時の誤差を10
0%とすると、角度φを90゜にした場合が誤差が最も
小さくなり、0゜の時が最も誤差が大きくなっている。
また、角度φに対する誤差の関係は比例関係にはなく、
60゜以上で誤差は急激に小さくなる。ネジ締めによる
歪の影響を1/2以下にするには、加速度検出素子2の
梁5の長さ方向62と加速度センサの取り付け穴方向6
1の角度φを90±30゜に設定すると良い。 以上の
ような、図1、図2の構造にして、図3の取り付けにす
ると、ネジを締め付けた際の歪の影響を受けにくくする
ことができ、精度を向上する効果がある。他にも、可動
電極6と固定電極7、8がぶつかりあって破壊する可能
性が少なくなるという効果もある。
FIG. 3 shows the relationship of the error with respect to the angle φ between the length direction 62 of the beam 5 and the mounting hole direction 61 of the acceleration detecting element 2 of the acceleration sensor. The error when the angle φ is 0 ° is 10
At 0%, the error becomes the smallest when the angle φ is 90 °, and the error becomes the largest when the angle φ is 0 °.
Also, the relationship of the error with respect to the angle φ is not proportional,
The error sharply decreases at 60 ° or more. In order to reduce the effect of strain due to screw tightening to 1/2 or less, the length direction 62 of the beam 5 of the acceleration detection element 2 and the mounting hole direction 6 of the acceleration sensor 6
It is advisable to set the angle φ of 1 to 90 ± 30 °. When the structure shown in FIGS. 1 and 2 is used and the structure shown in FIG. 3 is attached as described above, it is possible to reduce the influence of strain when the screw is tightened, and to improve accuracy. In addition, there is an effect that the possibility that the movable electrode 6 and the fixed electrodes 7 and 8 collide with each other to be destroyed is reduced.

【0017】図4に本発明の他の実施例を示す。FIG. 4 shows another embodiment of the present invention.

【0018】これは取り付け穴102を1つとし、1つ
のネジを使って、加速度センサをハウジング等に取り付
けるように構成したものである。このような構造におい
てもネジとリードピン34によって加速度センサは固定
されているため、直線101方向に歪が発生する。
This is configured such that the mounting hole 102 is one and the acceleration sensor is mounted on the housing or the like by using one screw. Even in such a structure, since the acceleration sensor is fixed by the screw and the lead pin 34, distortion occurs in the direction of the straight line 101.

【0019】このため加速度検出素子2の梁5の長さ方
向62と加速度センサの固定方向(直線101)の角度
φを90±30゜に設定することにより、歪の影響を低
減できる。
Therefore, by setting the angle φ between the lengthwise direction 62 of the beam 5 of the acceleration detecting element 2 and the fixing direction (straight line 101) of the acceleration sensor to 90 ± 30 °, the influence of strain can be reduced.

【0020】更に、このような構造の場合、主に加速度
センサを固定する役割を担うのはネジ穴102であるた
め、直線101方向に共振するという問題がある。この
影響を低減するためにおいても本実施例は大きな効果が
ある(共振による検出素子2の受ける歪を最小限に抑え
ることができる)。
Further, in the case of such a structure, since the screw hole 102 mainly plays a role of fixing the acceleration sensor, there is a problem that it resonates in the direction of the straight line 101. In order to reduce this effect, the present embodiment has a great effect (the strain applied to the detection element 2 due to resonance can be minimized).

【0021】図5は、本発明に用いられる加速度センサ
の動作原理を示したものである。
FIG. 5 shows the operating principle of the acceleration sensor used in the present invention.

【0022】本加速度センサは信号印加部1、加速度検
出素子2、容量検出部3、増幅部4により構成されてい
る。
This acceleration sensor comprises a signal application section 1, an acceleration detection element 2, a capacitance detection section 3 and an amplification section 4.

【0023】加速度検出素子2は、更に梁(シリコンビ
ーム)5、可動電極6、固定電極7、8により構成され
ている。
The acceleration detecting element 2 is further composed of a beam (silicon beam) 5, a movable electrode 6, and fixed electrodes 7 and 8.

【0024】梁(シリコンビーム)5は、シリコンの微
細加工技術により形成され、単数、複数のいずれかで構
成してもよく、先端に重錘の機能を有する可動電極6が
形成される。シリコン板9を両面からエッチングして、
梁(シリコンビーム)5に支持される可動電極6が一体
形成される。
The beam (silicon beam) 5 is formed by the fine processing technique of silicon, and may be composed of either a single beam or a plurality of beams, and the movable electrode 6 having the function of a weight is formed at the tip. Etching the silicon plate 9 from both sides,
The movable electrode 6 supported by the beam (silicon beam) 5 is integrally formed.

【0025】一方、可動電極6に対向して配置される一
対の固定電極7、8は、アルミニウム等の金属材よりな
り、それぞれがガラス板10、11に蒸着その他適宣の
方法により形成される。 シリコン板9の一端9aはス
ペーサとしての役割をなす。そして、このような検出部
を構成する場合には、ガラス板10、11に設けた固定
電極7、8と可動電極6とを位置合わせして、ガラス板
10、11をスペーサ9a及び9bを介して平行配置
し、ガラス板10、11の各々とスペーサ9a、9bと
を陽極接合する。このようにして、可動電極6を介在さ
せた状態で固定電極7、8が対向配置されるが、可動電
極6と各固定電極7、8間には、初期ギャップd0(数
μm程度)が確保される。可動電極6は、検出すべき加
速度により慣性力を受け変位する。この可動電極6が変
位すると、可動電極6と固定電極7間の静電容量C1、
及び可動電極6と固定電極8間の静電容量C2は変化す
る。
On the other hand, the pair of fixed electrodes 7 and 8 arranged so as to face the movable electrode 6 are made of a metal material such as aluminum and are formed on the glass plates 10 and 11 by vapor deposition or any other suitable method. . One end 9a of the silicon plate 9 serves as a spacer. When configuring such a detection unit, the fixed electrodes 7 and 8 provided on the glass plates 10 and 11 and the movable electrode 6 are aligned with each other, and the glass plates 10 and 11 are interposed via the spacers 9a and 9b. And the glass plates 10 and 11 and the spacers 9a and 9b are anodically bonded. In this way, the fixed electrodes 7 and 8 are arranged to face each other with the movable electrode 6 interposed, but an initial gap d0 (about several μm) is secured between the movable electrode 6 and each fixed electrode 7 and 8. To be done. The movable electrode 6 is displaced by receiving an inertial force due to the acceleration to be detected. When the movable electrode 6 is displaced, the electrostatic capacitance C1 between the movable electrode 6 and the fixed electrode 7,
And the electrostatic capacitance C2 between the movable electrode 6 and the fixed electrode 8 changes.

【0026】容量検出部3は、信号印加部1によって作
られる矩形波状の交流電圧により、このC1とC2の差
分ΔCを検出し、電圧に変換して出力するものである。
The capacitance detecting section 3 detects the difference ΔC between C1 and C2 by the rectangular wave AC voltage generated by the signal applying section 1, converts it into a voltage, and outputs it.

【0027】この容量検出部3により加速度信号が電圧
信号Voに変換された後、増幅部4により所定の電圧値
に増幅、調整され、加速度に比例した直線的な出力電圧
Voutを得ることができる。
After the acceleration signal is converted into the voltage signal Vo by the capacitance detection unit 3, it is amplified and adjusted to a predetermined voltage value by the amplification unit 4, and a linear output voltage Vout proportional to the acceleration can be obtained. .

【0028】図6に、シリコン板9の平面図を示す。
尚、図5に示した断面図は図6のA−Aにより切断した
ときの図である。
FIG. 6 shows a plan view of the silicon plate 9.
The cross-sectional view shown in FIG. 5 is a view taken along the line AA in FIG.

【0029】この加速度センサでは、梁(シリコンビー
ム)が2本形成されており、可動電極6を支持してい
る。
In this acceleration sensor, two beams (silicon beams) are formed to support the movable electrode 6.

【0030】ここで、図7に、従来の加速度センサの実
装構造を示す。
FIG. 7 shows a mounting structure of a conventional acceleration sensor.

【0031】前記加速度検出素子2がセラミックやエポ
キシ等の基板31に図のような方向(紙面の横方向)に
シリコン等の接着剤で固定されている。同じく容量検出
部3と増幅部4等を集積化したIC32も基板31に固
定されている。
The acceleration detecting element 2 is fixed to a substrate 31 made of ceramic, epoxy or the like in the direction as shown in the drawing (lateral direction of paper) with an adhesive such as silicon. Similarly, the IC 32 in which the capacitance detection unit 3 and the amplification unit 4 are integrated is also fixed to the substrate 31.

【0032】基板31は銅や鉄等の金属性の物質、ある
いはプラスチック等でできたベース33に接着剤等で固
定される。ベース33は金属性の端子34がガラス35
等によって気密封止(ハーメチックシール)された構造
になっており、外部との電気的な接続をとっている。ま
た、ベース33には加速度センサを取り付けるための穴
36a、bが2カ所開けられている。
The substrate 31 is fixed to a base 33 made of a metallic material such as copper or iron, or plastic by an adhesive or the like. The metal terminal 34 of the base 33 is glass 35
It has a structure that is hermetically sealed (hermetically sealed) by the like, and is electrically connected to the outside. Further, the base 33 is provided with two holes 36a and 36b for mounting the acceleration sensor.

【0033】図8に図7に示した加速度センサを直線A
−Aによって切断したときの断面図を示す。
In FIG. 8, the acceleration sensor shown in FIG.
A sectional view when cut by -A is shown.

【0034】ベース33の上に金属やプラスチック等の
キャップ41が溶接、あるいは接着により取り付けられ
る構造になっている。
A cap 41 made of metal or plastic is mounted on the base 33 by welding or adhesion.

【0035】また、図9に、従来の加速度センサの実装
した状態での断面を示す。
FIG. 9 shows a cross section of a conventional acceleration sensor in a mounted state.

【0036】加速度センサは取り付け穴36a、36b
によってネジ51a、51b(またはピン)等によって
ハウジング52等に取り付けられる。
The acceleration sensor has mounting holes 36a and 36b.
It is attached to the housing 52 or the like by screws 51a, 51b (or pins) or the like.

【0037】この時、ベース33の取り付け面の加工精
度の限界からくる平面度荒れや、相手側(ハウジング
等)の平面度の精度不足等により、取り付け穴両端にネ
ジ締めによるトルクが加わった場合に、ベース33に僅
かな反りが発生し、加速度センサがひずみ、特性が変化
する。
At this time, when torque due to screw tightening is applied to both ends of the mounting hole due to roughness of flatness due to the limit of machining accuracy of the mounting surface of the base 33 or insufficient accuracy of flatness of the mating side (housing etc.). In addition, a slight warpage occurs in the base 33, the acceleration sensor is distorted, and the characteristics change.

【0038】図10に図9の状態で取り付けられた加速
度検出素子2とIC32の拡大図を示す。
FIG. 10 shows an enlarged view of the acceleration detecting element 2 and the IC 32 attached in the state of FIG.

【0039】ベース33がネジ締めのトルクによって上
に凸状に変形した場合、図10に示したように加速度検
出素子2は変形し、歪を受ける。このような状態になる
と加速度センサに加速度が印加されていない状態にも関
わらず、固定電極7と可動電極6の間のギャップと、固
定電極8と可動電極6の間のギャップd0(数μmと極
微小)が変化することにより静電容量ΔCが変化し、出
力に誤差が生じる。
When the base 33 is deformed in a convex shape due to the torque of tightening the screw, the acceleration detecting element 2 is deformed and is distorted as shown in FIG. In such a state, the gap between the fixed electrode 7 and the movable electrode 6 and the gap d0 between the fixed electrode 8 and the movable electrode 6 (several μm, even if the acceleration is not applied to the acceleration sensor). The capacitance ΔC changes due to the change of (very small), and an error occurs in the output.

【0040】また、図10に示したように加速度検出素
子2とIC32とを電気的に接続している配線37にも
応力が加わわるために、この配線37と加速度検出素子
2、及び配線37とIC32の接続部分に応力が加わり
最悪の場合には断線する可能性がある。
Further, as shown in FIG. 10, stress is also applied to the wiring 37 electrically connecting the acceleration detecting element 2 and the IC 32, so that the wiring 37, the acceleration detecting element 2, and the wiring 37 are connected. Since stress is applied to the connecting portion between the IC 32 and the IC 32, the wire may be broken in the worst case.

【0041】更に、歪により配線37が引っ張られ、張
り具合が変化するために静電容量方式の精度に重要な影
響を及ぼす浮遊容量が変化し、加速度センサの特性が変
化する可能性がある。
Further, since the wiring 37 is pulled by the strain and the tension is changed, the stray capacitance, which has an important effect on the accuracy of the capacitance method, is changed, and the characteristics of the acceleration sensor may be changed.

【0042】図11図に本発明の加速度センサを用いた
エアバッグシステムの一実施例を示す。
FIG. 11 shows an embodiment of an airbag system using the acceleration sensor of the present invention.

【0043】本実施例のエアバックシステムは、本発明
の加速度センサ101、CPU103とメモリ104に
より構成されるマイコン102、バッテリ電圧をレギュ
レ−トまたは昇圧する電源部105、クラッシュレコ−
ダ106、起動回路107、フェイルセイフ回路10
8、警報回路109、シ−トベルト操作回路110等を
含むコントロ−ルユニット114と、警報機111、エ
アバック112、シ−トベルト113より構成される。
The airbag system of the present embodiment comprises an acceleration sensor 101 of the present invention, a microcomputer 102 composed of a CPU 103 and a memory 104, a power supply section 105 for regulating or boosting the battery voltage, and a crash record.
DA 106, start-up circuit 107, fail-safe circuit 10
8. A control unit 114 including an alarm circuit 109, a seat belt operating circuit 110, etc., an alarm device 111, an airbag 112, and a seat belt 113.

【0044】本発明の加速度センサ101によって検出
された加速度信号は、マイコン102中のCPU103
に信号が送られ、エアバックを作動させるか否かが判断
される。その処理と同時にRAM等で構成されたメモリ
104に遂次最新のか速度信号を記憶しておく。
The acceleration signal detected by the acceleration sensor 101 of the present invention is sent to the CPU 103 in the microcomputer 102.
To the air conditioner to determine whether to activate the airbag. Simultaneously with the processing, the latest speed signal is stored in the memory 104 composed of RAM or the like.

【0045】CPU103によりエアバックを作動させ
るべきと判断されると、その衝突前後の加速度センサか
らの出力波形をEEPROM等のクラッシュレコ−ダ1
06に記載される。加速度センサからの出力波形をEE
PROM等のクラッシュレコ−ダ106に記録されるそ
の時同時にCPU103からエアバック112を駆動さ
せるための起動回路107に起動信号が送られ、エアバ
ック112が展開される。
When the CPU 103 determines that the airbag should be operated, the output waveforms from the acceleration sensor before and after the collision are output to the crash recorder 1 such as the EEPROM.
06. EE the output waveform from the acceleration sensor
At the same time when the data is recorded in the crash recorder 106 such as a PROM, at the same time, an activation signal is sent from the CPU 103 to the activation circuit 107 for driving the airbag 112, and the airbag 112 is expanded.

【0046】また、エアバックを作動させるほどではな
い衝撃の場合には、シ−トベルト操作回路110によっ
てシ−トベルト113が適度に締め付けられるよう巻戻
され、乗員をシ−トに固定する。
When the impact is not enough to activate the airbag, the seat belt 113 is rewound so that the seat belt 113 is appropriately tightened by the seat belt operating circuit 110 to fix the occupant to the seat.

【0047】更に、エアバックシステムは安全装置であ
るため、その信頼性が非常に重要である。そのため、マ
イコン102により各部品の故障を常に診断しており、
もし故障が発生するとクラッシュレコ−ダ106にその
故障内容や時間等が記録される。またフェイルセイフ回
路108が働き起動回路107とシ−トベルト操作回路
110の動作をフェイルセイフモ−ドに固定し、エアバ
ック112とシ−トベルト113の動作を制御すると同
時に警報回路109に信号が送られ、ランプやブザ−等
の警報機が作動して、乗員に故障を知らせるように構成
されている。
Further, since the airbag system is a safety device, its reliability is very important. Therefore, the failure of each component is constantly diagnosed by the microcomputer 102,
If a failure occurs, the content and time of the failure are recorded in the crash recorder 106. In addition, the fail-safe circuit 108 operates to fix the operations of the starting circuit 107 and the seat belt operating circuit 110 to the fail-safe mode, control the operations of the airbag 112 and the seat belt 113, and at the same time send a signal to the alarm circuit 109. A warning device such as a lamp or a buzzer is activated to notify an occupant of the failure.

【0048】このようなシステム構成にすることによ
り、高精度に、かつ衝突の程度に応じて最適に安全装置
を制御できるという効果がある。また高信頼性のシステ
ムを構築できるという効果がある。
With such a system configuration, there is an effect that the safety device can be controlled with high accuracy and optimally according to the degree of collision. Moreover, there is an effect that a highly reliable system can be constructed.

【0049】[0049]

【発明の効果】本発明によると、ネジを締め付けた際の
歪の影響を受けにくくすることができ、高精度に加速度
を検出できるという効果がある。
According to the present invention, there is an effect that it is possible to reduce the influence of strain when tightening a screw and to detect acceleration with high accuracy.

【0050】また、部品点数の増加が全く無しに、高精
度な加速度センサを実現できるという効果もある。
There is also an effect that a highly accurate acceleration sensor can be realized without increasing the number of parts.

【0051】更に、配線の断線の可能性を低減できるた
め、センサの信頼性を向上させることができると同時
に、本発明の加速度センサを用いたシステム構成をとる
ことにより、信頼度の高い高精度のエアバックシステム
を提供することができる。
Further, since the possibility of disconnection of the wiring can be reduced, the reliability of the sensor can be improved, and at the same time, the system configuration using the acceleration sensor of the present invention enables the highly reliable and high precision. The airbag system of can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の加速度センサの一実施例で、実装構造
を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a mounting structure of an acceleration sensor according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の加速度センサの加速度検出素子の断面
構造を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a cross-sectional structure of an acceleration detection element of the acceleration sensor of the present invention.

【図3】本発明の加速度センサの実装角度と誤差の関係
を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a mounting angle and an error of the acceleration sensor of the present invention.

【図4】本発明の他の実施例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing another embodiment of the present invention.

【図5】本発明に用いられる加速度センサの動作原理を
示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing the operating principle of the acceleration sensor used in the present invention.

【図6】検出素子の可動電極を含むシリコン部の平面図
を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a plan view of a silicon portion including a movable electrode of a detection element.

【図7】従来の加速度センサの実装構造を示す図であ
る。
FIG. 7 is a diagram showing a mounting structure of a conventional acceleration sensor.

【図8】図7の断面構造を示す図である。8 is a diagram showing a cross-sectional structure of FIG.

【図9】従来の加速度センサの実装時の断面構造を示す
図である。
FIG. 9 is a diagram showing a cross-sectional structure when a conventional acceleration sensor is mounted.

【図10】図9の加速度検出素子の断面およびICの形
状を示す図である。
10 is a diagram showing a cross section of the acceleration detection element of FIG. 9 and a shape of an IC.

【図11】本発明の加速度センサを用いたエアバックシ
ステムの実施例を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing an embodiment of an airbag system using the acceleration sensor of the present invention.

【符号の簡単な説明】[Simple explanation of symbols]

1−信号印加部、2−加速度検出素子、3−容量検出
部、4−増幅部、5−シリコンビーム、6−可動電極、
7、8−固定電極、9−シリコン、10、11−ガラ
ス、31−基板、32−IC、33−ベース、34−リ
ードピン、35−ガラス、36a、b−取付穴、37−
配線、41−キャップ、51a、51b−ネジ、52−
ハウジング、
1-signal applying section, 2-acceleration detecting element, 3-capacitance detecting section, 4-amplifying section, 5-silicon beam, 6-movable electrode,
7, 8-fixed electrode, 9-silicon, 10, 11-glass, 31-substrate, 32-IC, 3-base, 34-lead pin, 35-glass, 36a, b-mounting hole, 37-
Wiring, 41-Cap, 51a, 51b-Screw, 52-
housing,

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 栗田 正弘 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 (72)発明者 松倉 哲夫 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 (72)発明者 浅野 保弘 茨城県勝田市大字高場字鹿島谷津2477番地 3 日立オートモティブエンジニアリング 株式会社内 (72)発明者 鈴木 政善 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 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Masahiro Kurita Inventor Masahiro Kurita 2520 Takaba, Takata, Ibaraki Prefecture Hitachi Ltd. Automotive Equipment Division (72) Inventor Tetsuo Matsukura 2520 Takaba, Katsuta, Ibaraki Hitachi Ltd. Mfg. Co., Ltd. Automotive Equipment Division (72) Inventor Yasuhiro Asano 2471, Kashima Yatsu, Katsuta-shi, Ibaraki Pref. 3 Hitachi Automotive Engineering Co., Ltd. (72) Inventor Masayoshi Suzuki 2520, Takata, Katsuta-shi, Ibaraki Hitachi, Ltd. Factory Automotive Equipment Division

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】加速度に対して変位する可動電極と少なく
とも1つの固定電極とを有し、前記可動電極は少なくと
も1本の梁によって支えられ、該可動電極の変位を静電
容量の変化としてとらえ、該静電容量の変化を電気信号
に変換して加速度を検出する加速度検出素子を有し、少
なくとも1つの取付穴によって固定される静電容量式加
速度センサにおいて、前記梁の長さ方向と前記静電容量
式加速度センサの固定方向が90°±30°になるよう
構成したことを特徴とする静電容量式加速度センサ。
1. A movable electrode that displaces with respect to acceleration and at least one fixed electrode, wherein the movable electrode is supported by at least one beam, and the displacement of the movable electrode is recognized as a change in capacitance. A capacitance type acceleration sensor having an acceleration detecting element for converting a change in the capacitance into an electric signal to detect an acceleration, and being fixed by at least one mounting hole; An electrostatic capacity type acceleration sensor, characterized in that the fixing direction of the electrostatic capacity type acceleration sensor is 90 ° ± 30 °.
【請求項2】加速度に対して変位する可動電極と少なく
とも1つの固定電極とを有し、前記可動電極は少なくと
も1本の梁によって支えられ、該可動電極の変位を静電
容量の変化としてとらえ、該静電容量の変化を電気信号
に変換し加速度を検出する加速度検出素子を有し、少な
くとも2つの取付穴によって固定される静電容量式加速
度センサにおいて、前記梁の長さ方向と前記2つの取付
穴方向が90°±30°になるよう構成したことを特徴
とする静電容量式加速度センサ。
2. A movable electrode that displaces with respect to acceleration and at least one fixed electrode, wherein the movable electrode is supported by at least one beam, and the displacement of the movable electrode is recognized as a change in electrostatic capacitance. In the capacitance type acceleration sensor having an acceleration detection element for converting the change of the capacitance into an electric signal to detect the acceleration, the capacitance type acceleration sensor fixed by at least two mounting holes, and An electrostatic capacitance type acceleration sensor characterized in that one mounting hole direction is 90 ° ± 30 °.
【請求項3】特許請求の範囲第1項及び第2項に記載の
静電容量式加速度センサにおいて、前記加速度検出素子
と該加速度検出結果を制御する制御回路部を集積化した
ICとを別チップで構成したことを特徴とする静電容量
式加速度センサ。
3. The capacitance type acceleration sensor according to claim 1 and 2, wherein the acceleration detecting element and an IC in which a control circuit unit for controlling the acceleration detection result is integrated are separated from each other. An electrostatic capacitance type acceleration sensor characterized by being composed of a chip.
【請求項4】自動車の衝突時に作動して人命を保護する
エアバッグシステムにおいて、前記加速度検出素子の前
記固定電極と前記可動電極との間のギャップが一定にな
るように配置された静電容量式加速度センサと、該静電
容量式加速度センサから入力される加速度信号に基づい
て前記エアバッグを作動させるか否かを判断する演算処
理手段と、該演算処理手段からの起動信号に基づいて前
記エアバッグを作動する起動手段を有することを特徴と
するエアバッグシステム。
4. An air bag system, which operates in the event of a collision of an automobile to protect human life, and is arranged so that a gap between the fixed electrode and the movable electrode of the acceleration detecting element is constant. Type acceleration sensor, arithmetic processing means for judging whether or not to actuate the airbag based on an acceleration signal input from the electrostatic capacitance type acceleration sensor, and the aforesaid based on a start signal from the arithmetic processing means. An airbag system having a starting means for operating an airbag.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7267003B2 (en) 2003-09-30 2007-09-11 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Acceleration sensor unit
CN114486285A (en) * 2022-01-07 2022-05-13 浙江吉利控股集团有限公司 Method and device for detecting installation direction of airbag controller, vehicle and storage medium

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