JPH08178952A - 加速度センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 トーションビームの疲労破壊を回避しつつ全
体的に小型化を図ることを容易にし、かつ各コンデンサ
を構成する電極の製造を容易にし配線処理の簡略化を図
る。 【構成】 中央固定板１の外周両端中央と、中央固定板
１を収容する錘板３の窓５の内周中央との間にトーショ
ンビーム７ａ，７ｂを設け、錘板３のおもり部１２ａ，
１２ｂの表裏面に電極１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂ
を設ける。おもり部の電極１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１
２ｂに対向する電極２３ａ，２３ｂ，２５ａ，２５ｂを
備える一対の上、下板１７，１９から成る外囲器２１を
中央固定板１及び錘板３を収容する外枠１５の側面に装
着して中央固定板１を支承する。トーションビーム７
ａ，７ｂの全長を長くすることができ、電極１１ａ，１
１ｂ，１２ａ，１２ｂを１度の印刷で構成することがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、トーションビームで支
持した錘板（おもり）が傾いたり、移動するとき、錘板
とこれに対向する板部材との間に構成されたコンデンサ
の容量の変化を演算することで、加えられた角加速度、
及び加速度を検出する加速度センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】おもりとこれに対向する板部材（基板）
との間にコンデンサを構成し、コンデンサの容量の変化
を演算することで、角加速度、及び加速度を求める加速
度センサとして、例えば特開平４−２５２９６１号公報
に開示された加速度センサが知られている。この公報に
は、おもりがＸ軸またはＹ軸回りのうち一方に変位し得
る構成の加速度センサと、おもりがＸ軸及びＹ軸回りの
双方に変位し得る加速度センサが開示されている。

【０００３】前者の加速度センサには、長方形の平板状
のおもりが、枠体状の基板（板部材）の内側におもりの
２つの長辺のそれぞれの中点で支持梁を介して支持され
ることが示されている。おもりは基板よりも僅かに薄
く、支持梁はおもりを僅かに回転可能に軸対称に支持し
ている。おもりの表面、及び裏面には所定間隔をあけて
２つずつの固定電極が設けられ、枠体状の基板の表面
側、及び裏面側に配置されるガラス板のそれぞれの内側
にも上記各固定電極に対応する位置に他の固定電極が設
けられ、相対する固定電極間で合計４つのコンデンサを
構成している。おもりがＸ軸回り、またはＹ軸回りに変
位すると、各コンデンサの容量が変化し、これを演算す
ることで角加速度ないし加速度を検出する。

【０００４】後者の加速度センサには、長方形の枠体状
の基板の中央に第１の透孔が設けられ、その中にその基
板より薄い枠体状の第１のおもりが重心を通るＹ軸に平
行な直線上にある第１の支持梁を介して基板に支持され
ており、さらに第１のおもりの中央の第２の透孔にＹ軸
方向に長い長方形の平板状の第２のおもりが配置され、
第２のおもりの重心を通りＸ軸に平行な直線上にある第
２の支持梁により第２のおもりが第１のおもりに支持さ
れていることが示されている。第１のおもりは基板に対
し第１の支持梁を軸としてＹ軸回りに僅かに回動可能で
あり、第２の透孔よりもＸ軸方向の長さが長い部分がお
もり部分となっている。第２のおもりは第１のおもりに
対し第２の支持梁を軸としてＸ軸回りに僅かに回動可能
となっている。第１，第２のおもりの表面、及び裏面に
は所定間隔をあけて２つずつの固定電極が設けられ、枠
体状の基板の表面側、及び裏面側に配置されるガラス板
のそれぞれの内側にも上記各固定電極に対応する位置に
他の固定電極が設けられ、相対する固定電極間で合計６
つのコンデンサを構成している。第１のおもりがＹ軸回
りに、また第２のおもりがＸ軸回りに変位すると、それ
らの合成変位に応じて各コンデンサの容量が変化し、こ
れを演算することで角加速度ないし加速度を検出するこ
とができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前者の従来例において
は、おもりの側面に外方（基板側）へ突出する支持梁を
設ける構成であるから、おもりの側面より外側に支持梁
の長さ寸法分のスペースを設ける必要があり、小型化に
対して限界がある。小型化を強行するために、支持梁の
全長を短くした場合には、おもりの変位に対する支持梁
の撓み（ねじれ）の疲労が早く起こり、亀裂、破損を招
き易い。

【０００６】後者の従来例においては、第１，第２のお
もりにおいて電極を別々に設ける構成であるから、電極
を例えば印刷技術で構成する場合に、第１，第２のおも
りで別々に印刷処理しなければならず、面倒な処理が要
求される。また各電極のその配置に従って配線処理を実
施しなければならず、配線処理が複雑になる。

【０００７】また後者の従来例においては、内側と外側
に配置されて大きさの異なる第１のおもりと第２のおも
りとに別々に電極を設けてコンデンサを構成する構成で
あり、特に大きさが異なる関係で第１のおもりのモーメ
ントと第２のおもりのモーメントとが異なるから、第
１，第２のおもりがＸ軸回り、Ｙ軸回りに対し同じ角加
速度で変位した場合であっても各電極対によって構成さ
れる各コンデンサの容量の演算値に若干の誤差が含まれ
てしまう。従って第１，第２のおもりのモーメントの相
違による角加速度の検出値の誤差分を予め考慮する支持
梁の構成（太さの調整等）、あるいは誤差分を吸収する
機能を備えた測定回路が実際には必要となり、高精度を
追求するためには余分な出費が強いられる。

【０００８】本発明は、上記課題に鑑みて成されたもの
であり、加速度センサを構成するにあたり、支持梁（ト
ーションビーム）の疲労破壊を回避しつつ全体的に小型
化を図ることを容易にすることを第１の目的とし、各コ
ンデンサを構成する電極の製造を容易にし配線処理の簡
略化を図ることを第２の目的とし、角加速度ないし直線
運動上の加速度を検出する際の高精度化を図ることを低
コストで実施することを第３の目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
中央固定板の外周両端中央より、Ｘ軸又はＹ軸上に沿っ
て外方に突出するトーションビームと、上記中央固定板
を収容する窓を中央に有し、内周の中央が上記トーショ
ンビームの先端に接続されて、上記トーションビームの
撓みに基づき当該トーションビームを中心に回動運動を
し、さらにＺ軸方向に変位する錘板と、上記錘板の表裏
面に対向すると共に上記中央固定板を支承する上，下板
から成る外囲器と、上記錘板の表裏面の両側に設けられ
た電極と、これ等各電極に対向する如く上記上，下板の
内側に設けられた電極とを有し、互いに近接して対向す
る電極でコンデンサを形成し、各コンデンサの出力を演
算することにより上記トーションビームを中心とする軸
回りの角加速度及びＺ軸方向の加速度を検出可能とした
加速度センサであって、上記各トーションビームは細幅
でかつ上記錘板とほぼ同一の肉厚を有することを特徴と
する。

【００１０】請求項２記載の発明は、上記中央固定板、
上記トーションビーム、上記錘板は、ほぼ同一肉厚の板
材から成り、一体成形されて成ることを特徴とする。

【００１１】請求項３記載の発明は、中央に窓を有する
外側固定枠板と、この外側固定枠板の内周中央の対向部
より、Ｘ軸又はＹ軸に沿って内方に突出する如く設けら
れたトーションビームと、上記外側固定枠板の窓内に収
容され、外周中央の対向する位置に２つの切欠部を有
し、これら切欠部の中央に上記トーションビームの先端
が接続され、上記トーションビームの撓みに基づき上記
トーションビームを中心に回動運動をし、さらにＺ軸方
向に変位する錘板と、上記錘板の表面に対向すると共に
上記外側固定枠板を支承する上，下板から成る外囲器
と、上記錘板の表裏面の両側に設けられた電極と、これ
等各電極に対向する如く上記上，下板の内面に設けられ
た電極とを有し、互いに近接して対向する電極間でコン
デンサを形成し、各コンデンサの出力を演算することに
より、上記トーションビームを中心とする軸回りの角加
速度及びＺ軸方向の加速度を検出可能とした加速度セン
サであって、上記各トーションは細幅でかつ上記錘板と
ほぼ同一の肉厚を有することを特徴とする。

【００１２】請求項４記載の発明は、中央固定板の外周
両端中央より、Ｘ軸上に沿って外方に突出するＸ軸トー
ションビームと、上記中央固定板を囲む形状で上記Ｘ軸
トーションビームが内周中央に接続されたフレームと、
このフレームの外周中央両側より、Ｙ軸上に沿って外方
に突出するＹ軸トーションビームと、上記中央固定板及
びフレームを収容する窓を中央に有し、内周の中央が上
記Ｙ軸トーションビームの先端に接続されて、上記Ｘ
軸，Ｙ軸トーションビームの撓みに基づき当該トーショ
ンビームを中心にＸ軸方向，Ｙ軸方向の両方向に回動運
動をし、さらにＺ軸方向に変位する錘板と、上記錘板の
表裏面に対向すると共に上記中央固定板を支承する上，
下板から成る外囲器と、上記錘板の表裏面のＸ軸方向，
Ｙ軸方向の両側に設けられた電極と、これ等各電極に対
向する如く上記上，下板の内側に設けられた電極とを有
し、互いに近接して対向する電極間でコンデンサを形成
し、各コンデンサの出力を演算することにより、上記Ｘ
軸，Ｙ軸トーションビームを中心とする軸回りの角加速
度及びＺ軸方向の加速度を検出可能とした加速度センサ
であって、上記Ｘ軸，Ｙ軸トーションビームは細幅でか
つ上記錘板、フレームとほぼ同一の肉厚を有することを
特徴とする。

【００１３】請求項５記載の発明は、中央に窓を有する
外側固定枠板と、この外側固定枠板の内周中央の対向部
より、Ｘ軸に沿って内方に突出する如く設けられたＸ軸
トーションビームと、上記外側固定枠板の窓内に収容さ
れ、外周両端中央にＸ軸トーションビームの先端が接続
され、上記Ｘ軸トーションビームの撓みに基づき上記Ｘ
軸トーションビームを中心に回動運動をし、さらにＺ軸
方向に変位する画縁状のフレームと、このフレームの内
周の対向部中央よりＹ軸上に沿って内方向に突出するＹ
軸トーションビームと、上記フレームの内側に位置して
上記外周中央に上記Ｙ軸トーションビームが接続された
錘板と、上記錘板の表面に対向すると共に上記外側固定
枠板を支障する上，下板から成る外囲器と、上記錘板の
表裏面のＸ軸側，Ｙ軸側両側に設けられた電極と、これ
等各電極に対向する如く上記上，下板の内面に設けられ
た電極とを有し、互いに近接して対向する電極間でコン
デンサを形成し、各コンデンサの出力を演算することに
より、上記Ｘ軸，Ｙ軸トーションビームを中心とする軸
回りの角加速度及びＺ軸方向の加速度を検出可能とした
加速度センサであって、上記Ｘ軸，Ｙ軸各トーションビ
ームは細幅でかつ上記錘板及びフレームとほぼ同一の肉
厚を有することを特徴とする。

【００１４】

【作用】請求項１記載の発明では、加えられた角加速度
または直線運動上の加速度に応じて、錘板が、トーショ
ンビームを介してトーションビームの軸回り、即ちＸ軸
またはＹ軸上の軸回りに回動したり、トーションビーム
を介してＺ軸方向に変位することが可能である。トーシ
ョンビームは錘板の中央の窓内に配置された中央固定板
と錘板の窓の内周との間に配置される構成であるから、
中央固定板が肉薄であればある程、トーションビームの
全長を大きくすることが可能であり、その分、トーショ
ンビームの撓み（ねじれ）に対する疲労破壊を有効に回
避することが可能になる。特にトーションビームは細幅
で錘板とほぼ同一の肉厚を有するから、錘板のモーメン
トに応じて撓み（ねじれ）易く、しかも撓み（ねじれ）
に対する疲労破壊に強い。一方、錘板の外周には何も設
ける必要がないから、全体的に小型化を図ることが可能
になる。

【００１５】請求項２記載の発明では、トーションビー
ムと錘板が同一肉厚の板材から成り一体形成されている
から、トーションビームと錘板との境目の強度を保つこ
とが可能となり、撓み（ねじれ）疲労に対して強い。

【００１６】請求項３記載の発明では、加えられた角加
速度または直線運動上の加速度に応じて、錘板が、トー
ションビームを介してトーションビームの軸回り、即ち
Ｘ軸またはＹ軸上の軸回りに回動したり、トーションビ
ームを介してＺ軸方向に変位したりすることが可能であ
る。錘板の外周中央に切欠部を設け、この切欠部と外周
固定枠の内周との間にトーションビームを設ける構成で
あるから、切欠部の大きさを大きくすればする程、トー
ションビームの全長を大きくすることが可能となり、そ
の分、トーションビームの撓み（ねじれ）に対する疲労
破壊を有効に回避することが可能になる。そして、錘板
の外周と外側固定枠板の内周との間には錘板が回動ない
し変位し得る分の隙間があれば良いから、全体的に小型
化を図ることが可能である。

【００１７】請求項４記載の発明では、加えられる角加
速度または直線運動上の加速度に応じて、錘板が、Ｘ軸
トーションビーム軸回りに回動したり、Ｙ軸トーション
ビーム回りに回動したり、その合成で回動したりするこ
とが可能であり、かつＺ軸方向に変位することが可能で
ある。錘板はフレームの外側において左右、上下対称の
枠型の形状であるから、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に対し同
じ角加速度が同時に加わった場合でも、同じモーメント
でＸ軸回り、Ｙ軸回りに等しく回動することが可能とな
る。この構成の下で、左右、上下対称の形状の錘板に対
しコンデンサを構成する電極が設けられるから、同じ角
加速度が加わった場合にＸ軸回り、Ｙ軸回りでほぼ等し
い容量の変化を高精度で演算することが可能となり、容
量の誤差を吸収する測定回路等を用いる必要がない。し
かも左右、上下対称の形状の錘板に対しコンデンサを構
成する電極が設けられるから、これを印刷技術で構成す
るときには片面ずつ１度の処理で全てを構成することが
でき、処理の簡略化が容易である。また配線処理をも簡
略化することができる。

【００１８】請求項５記載の発明では、加えられる角加
速度または直線運動上の加速度に応じて、錘板が、Ｘ軸
トーションビーム軸回りに回動したり、Ｙ軸トーション
ビーム回りに回動したり、その合成で回動したりするこ
とが可能であり、かつＺ軸方向に変位することが可能で
ある。錘板はフレームの内側において左右、上下対称の
平板型の形状であるから、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に対し
同じ角加速度が同時に加わった場合でも、同じモーメン
トでＸ軸回り、Ｙ軸回りに等しく回動することが可能と
なる。この構成の下で、左右、上下対称の形状の錘板に
対しコンデンサを構成する電極が設けられるから、同じ
角加速度が加わった場合にＸ軸回り、Ｙ軸回りでほぼ等
しい容量の変化を高精度で演算することが可能となり、
容量の誤差を吸収する測定回路等を用いる必要がない。
しかも左右、上下対称の平板型の形状の錘板に対しコン
デンサを構成する電極が設けられるから、これを印刷技
術で構成するときには片面ずつ１度の処理で全てを構成
することができ、処理の簡略化が容易である。また配線
処理をもより簡略化することができる。

【００１９】

【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は本発明の第１の実施例の内部構成を説明す
る説明図であり、図２は図１のＡ−Ａ線に沿う断面図で
あり、双方の図１，図２を同時に参照しながら説明す
る。中央固定板１は、本装置の中央に配置されるもの
で、Ｘ軸方向に対してやや幅が広く、Ｙ軸方向に対して
幅が狭い板状の部材である。そして、中央固定板１のＺ
軸方向の肉厚は、後述する錘板３のＺ軸方向の外側にコ
ンデンサを構成し得るようにするため錘板３のＺ軸方向
の肉厚よりもやや大きく設定されている。中央固定板１
の外周両端、即ちＹ軸に交差する外周面の中央には後述
するトーションビーム７ａ，７ｂの一端が一体に接合
（結合）される。中央固定板１は剛性が高く、Ｙ軸方向
に対して幅が狭いことが小型化を図る上で望ましい。

【００２０】錘板３は、中央に中央固定板１を収容する
窓５が形成されており、窓５の内周のＹ軸と交差する面
の中央には後述するトーションビーム７ａ，７ｂの他端
が一体的に接合（結合）される。従って、トーションビ
ーム７ａ，７ｂは、中央固定板１の外周両端、即ちＹ軸
に交差する外周面の中央と錘板３の窓５の内周のＹ軸と
交差する面の中央との間に両端を一体に接合（結合）さ
れている。このトーションビーム７ａ，７ｂは、Ｘ軸方
向には幅が狭く、Ｙ軸方向に錘板３と同じ幅（肉厚）を
もっている。従って、Ｙ軸回りの撓み（ねじれ）に対す
る柔軟性が高く、その角加速度の検出感度が高い。一
方、錘板３の窓５のＸ軸方向の両側にはおもり部９ａ，
９ｂが構成されており、各おもり部９ａ，９ｂのＺ軸方
向の表面には電極１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂが設
けられている。

【００２１】尚、中央固定板１、錘板３、及びトーショ
ンビーム７ａ，７ｂは、例えば１枚の板材から例えば異
方性エッチング等の処理を施すことで一体成形すること
ができる。

【００２２】錘板３の外周には外枠１５が配置される。
外枠１５は、Ｚ軸方向に対する肉厚が錘板３のＺ軸方向
に対する肉厚と等しく、そのＺ軸に交差する両側面には
後述する上，下板１７，１９から成る外囲器２１が配置
される。上，下板１７，１９は、共に板状の部材であ
り、双方共に内側に凹部が形成されており、その双方の
凹部の底面には上記錘板３のおもり部９ａ，９ｂに設け
られた電極１１ａ，１１ｂ、及び１２ａ，１２ｂに対応
して電極２３ａ，２３ｂ、及び２５ａ，２５ｂが設けら
れている。電極１１ａ，２３ａでコンデンサＣ１が構成
され、電極１１ｂ，２３ｂでコンデンサＣ２が構成さ
れ、電極１２ａ，２５ａでコンデンサＣ３が構成され、
電極１２ｂ，２５ｂでコンデンサＣ４が構成される。
上，下板１７，１９の双方の凹部間の深さでコンデンサ
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４の基準ギャップが決定される。
尚、外枠１５の幅（肉厚）を中央固定板１の幅（肉厚）
と等しく設定した場合には必ずしも上，下板１７，１９
に凹部を形成する必要はない。図示しない測定回路への
配線の仕方は、例えば上，下板１７，１９において電極
２３ａ，２３ｂ，２５ａ，２５ｂに対応する位置にそれ
ぞれの電極２３ａ，２３ｂ，２５ａ，２５ｂに接続され
る所定数のスルーホール等を設けることで対応すること
ができる。

【００２３】これら上，下板１７，１９を外枠１５に外
枠１５のＺ軸側の側面から重ね合わせに配置（即ち外枠
１５を挟持する）すると、コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ
３，Ｃ４が構成される他、双方の凹部間で上記中央固定
板１を挟持して中央固定板１を移動不能に固定すること
になる。

【００２４】次に、本実施例の作用について説明する。
例えばトーションビーム７ａ，７ｂを軸とする角加速度
が加わると、トーションビーム７ａ，７ｂを軸として錘
板３がＹ軸回りに一方向に回動して、トーションビーム
７ａ，７ｂの撓み（ねじれ）に対する弾性力と錘板３の
モーメントとが釣り合う角度で停止する。この動作で、
コンデンサＣ１，Ｃ４のギャップが例えば共に大きくな
り静電容量が小さくなると、コンデンサＣ２，Ｃ３のギ
ャップは逆に共に小さくなり静電容量が大きくなる。ま
た錘板３がＹ軸回りに他方向に回動した場合には上述と
逆の動作が起こり、静電容量の変化の仕方がコンデンサ
Ｃ１，Ｃ４、またコンデンサＣ２，Ｃ３で互いに逆にな
る。測定回路では、コンデンサＣ１，Ｃ４の静電容量の
変化、及びコンデンサＣ２，Ｃ３の静電容量の変化を測
定して錘板３の傾く方向、及び傾きの大きさを演算す
る。これにより角加速度が実測される。

【００２５】本実施例においては、錘板３の中央に窓５
を設け、かつこの窓５の中央に中央固定板１を配置し
て、錘板３の窓５の内周中央と中央固定板１の外周中央
との間に、両者に一体化するトーションビーム７ａ，７
ｂを設けるという構成であるから、中央固定板１の幅を
薄くする限り全体的に小型化を図る際に、錘板３の外周
にトーションビームを配置する場合に比べてトーション
ビーム７ａ，７ｂの全長を長くすることができ、これに
よりトーションビーム７ａ，７ｂの撓み（ねじれ）に対
する疲労発生の度合いを低減し、その疲労破壊を有効に
回避することができ、加速度センサとして品質信頼性を
向上させることができる。

【００２６】また本実施例においては、錘板３の外周と
外枠１５の内周との間の距離を極力小さくしても、それ
に関係なくトーションビーム７ａ，７ｂの全長を長くす
ることができるから、装置全体の大きさに対してトーシ
ョンビーム７ａ，７ｂの撓み（ねじれ）に対する感度が
向上し、加速度センサとして小型化を図りつつ高感度化
を図ることが容易になる。

【００２７】図３は本発明の第２の実施例の内部構成を
説明する説明図であり、図４は図３のＡ−Ａ線に沿う断
面図であり、ここでは双方の図３，図４を同時に参照し
ながら説明する。錘板３１は、Ｙ軸に交差する外周の一
対の中央に切欠部３３ａ，３３ｂが形成されており、そ
の切欠部３３ａ，３３ｂの中央に後述するトーションビ
ーム４５ａ，４５ｂの一端が接合（結合）されている。
錘板３１の各切欠部３３ａ，３３ｂよりＸ軸方向の外側
にはおもり部３５ａ，３５ｂが設けられており、各おも
り部３５ａ，３５ｂのＺ軸方向の表面には電極３７ａ，
３７ｂ，３９ａ，３９ｂが設けられている。尚、各おも
り部３５ａ，３５ｂの連絡部分（トーションビーム４５
ａ，４５ｂの結合部分）には透孔を設けて当該連結部分
の軽量化を図り、錘板３１の回動の高感度化を図っても
良い。

【００２８】錘板３１は、外側固定枠板４１内に配置さ
れる。外側固定枠板４１の中央には錘板３１を収容する
窓４３が形成されており、窓４３のＹ軸に交差する内周
の中央にはトーションビーム４５ａ，４５ｂの他端が接
合（結合）されている。従って、トーションビーム４５
ａ，４５ｂは、錘板３１の切欠部３３ａ，３３ｂの中央
と外側固定枠板４１の窓４３の内周のＹ軸方向の中央と
の間に両端を一体に接合（結合）されている。このトー
ションビーム４５ａ，４５ｂも、Ｘ軸方向には幅が狭
く、Ｙ軸方向に錘板３１と同じ幅（肉厚）をもってい
る。従って、Ｙ軸回りの撓み（ねじれ）に対する柔軟性
が高く、その角加速度の検出感度が高い。

【００２９】尚、錘板３１、トーションビーム４５ａ，
４５ｂ、及び外側固定枠板４１は、例えば１枚の板材か
ら例えば異方性エッチング等の処理を施すことで一体成
形することができる。

【００３０】外側固定枠板４１のＺ軸方向の両側面には
上，下板４７，４９から成る外囲器５１が配置される。
上，下板４７，４９は、共に板状の部材であり、双方共
に内側に凹部が形成されており、その双方の凹部の底面
には上記錘板３１のおもり部３５ａ，３５ｂに設けられ
た電極３７ａ，３７ｂ、及び３９ａ，３９ｂに対応して
電極５３ａ，５３ｂ、及び５５ａ，５５ｂが設けられて
いる。電極３７ａ，５３ａでコンデンサＣ１が構成さ
れ、電極３７ｂ，５３ｂでコンデンサＣ２が構成され、
電極３９ａ，５５ａでコンデンサＣ３が構成され、電極
３９ｂ，５５ｂでコンデンサＣ４が構成される。上，下
板４７，４９の双方の凹部間の深さでコンデンサＣ１，
Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４の基準ギャップが決定される。尚、外
側固定枠板４１の幅（肉厚）を錘板３１の幅（肉厚）よ
りも大きく設定する場合には上，下板４７，４９に凹部
を形成する必要はない。図示しない測定回路への配線の
仕方は、例えば上，下板４７，４９において電極３７
ａ，３７ｂ，５５ａ，５５ｂに対応する位置にそれぞれ
の電極５３ａ，５３ｂ，５５ａ，５５ｂに接続される所
定数のスルーホール等を設けることで対応することがで
きる。

【００３１】次に、本実施例の作用について説明する。
例えばトーションビーム４５ａ，４５ｂを軸とする角加
速度が加わると、トーションビーム４５ａ，４５ｂを軸
として錘板３１がＹ軸回りに一方向に回動して、トーシ
ョンビーム４５ａ，４５ｂの撓み（ねじれ）に対する弾
性力と錘板３１のモーメントとが釣り合う角度で停止す
る。この動作で、コンデンサＣ１，Ｃ４のギャップが例
えば共に大きくなり静電容量が小さくなると、コンデン
サＣ２，Ｃ３のギャップは逆に共に小さくなり静電容量
が大きくなる。また錘板３がＹ軸回りに他方向に回動し
た場合には上述と逆の動作が起こり、静電容量の変化の
仕方がコンデンサＣ１，Ｃ４、またコンデンサＣ２，Ｃ
３で互いに逆になる。測定回路では、コンデンサＣ１，
Ｃ４の静電容量の変化、及びコンデンサＣ２，Ｃ３の静
電容量の変化を測定して錘板３１の傾く方向、及び傾き
の大きさを演算する。これにより角加速度が実測され
る。

【００３２】本実施例においては、錘板３１のＹ軸に交
差する外周の一対の中央に切欠部３３ａ，３３ｂを設
け、かつこの切欠部３３ａ，３３ｂの中央と外側固定枠
板４１の内周の中央との間にトーションビーム４５ａ，
４５ｂを一体に設けるという構成であるから、切欠部３
３ａ，３３ｂの深さを大きくする限り全体的に小型化を
図る際に、錘板３１の外周にトーションビームを配置す
る場合に比べてトーションビーム４５ａ，４５ｂの全長
を長くすることができ、これによりトーションビーム４
５ａ，４５ｂの撓み（ねじれ）に対する疲労発生の度合
いを低減し、その疲労破壊を有効に回避することがで
き、加速度センサとして品質信頼性を向上させることが
できる。

【００３３】また本実施例においては、錘板３１の外周
と外側固定枠板４１の内周との間の距離を大きくしなく
ともトーションビーム４５ａ，４５ｂの全長を長くする
ことができるから、装置の大きさに対してトーションビ
ーム４５ａ，４５ｂの撓み（ねじれ）に対する感度が向
上し、加速度センサとして小型化を図りつつ高感度化を
図ることが容易になる。

【００３４】図５は本発明の第３の実施例の内部構成を
説明する説明図であり、図６は図５のＡ−Ａ線に沿う断
面図であり、図７は図５のＢ−Ｂ線に沿う断面図であ
る。ここでは各々の図５，図６，図７を同時に参照しな
がら説明する。中央固定板６１は、本装置の中央に配置
されるもので、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向に対して幅が狭い板
状の部材である。そして、中央固定板６１のＺ軸方向の
肉厚は、後述する錘板のＺ軸方向の外側にコンデンサを
構成し得るようにするため錘板のＺ軸方向の肉厚よりも
やや大きく設定されている。中央固定板６１の外周両
端、即ちＸ軸方向の外周面の中央には後述するＸ軸トー
ションビーム６５ａ，６５ｂの一端が一体に接合（結
合）される。中央固定板６１は剛性が高く、Ｘ軸方向、
Ｙ軸方向に対して幅が狭いことが装置の小型化を図る上
で望ましい。

【００３５】中央固定板６１の外側にはフレーム６３が
配置される。フレーム６３のＺ軸方向の幅（肉厚）は中
央固定板６１の存在で後述するコンデンサの基準ギャッ
プを構成するため中央固定板６１の幅（肉厚）より若干
狭い幅（肉厚）である。フレーム６３の内周中央、即ち
Ｘ軸方向に交差する内周面の中央に後述するＸ軸トーシ
ョンビーム６５ａ，６５ｂの他端が一体に接合（結合）
される。従って、Ｘ軸トーションビーム６５ａ，６５ｂ
は、中央固定板１の外周両端、即ちＸ軸方向の外周面の
中央とフレーム６３の内周中央、即ちＸ軸方向に交差す
る内周面の中央との間に両端を一体に接合（結合）され
ている。このＸ軸トーションビーム６５ａ，６５ｂは、
Ｙ軸方向には幅が狭く、Ｚ軸方向には中央固定板６１の
存在で後述するコンデンサの基準ギャップを構成するた
めフレーム６３の幅（肉厚）と等しい幅（肉厚）をもっ
ている。従って、Ｘ軸回りの撓み（ねじれ）に対する柔
軟性が高く、その角加速度の検出感度が高い。一方、フ
レーム６３の外周中央両側、即ちＹ軸方向に交差する外
周面の中央には後述するＹ軸トーションビームの一端が
一体に接合（結合）されている。

【００３６】フレーム６３の外側には錘板６７が配置さ
れる。錘板６７は、中央固定板６１、及びフレーム６３
を収容する窓６９を中央に有している。錘板６７の窓６
９の内周中央、即ちＹ軸方向に交差する内周面の中央に
は後述するＹ軸トーションビーム７１ａ，７１ｂの他端
が一体に接合（結合）されている。従って、Ｙ軸トーシ
ョンビーム７１ａ，７１ｂは、フレーム６３の外周中央
両端、即ちＹ軸方向の外周面の中央と錘板６７の窓６９
の内周中央、即ちＹ軸方向に交差する内周面の中央との
間に両端を一体に接合（結合）されている。このＹ軸ト
ーションビーム７１ａ，７１ｂは、Ｘ軸方向には幅が狭
く、Ｚ軸方向には中央固定板６１の存在で後述するコン
デンサの基準ギャップを構成するためフレーム６３の幅
（肉厚）と等しい幅（肉厚）をもっている。従って、Ｙ
軸回りの撓み（ねじれ）に対する柔軟性が高く、その角
加速度の検出感度が高い。

【００３７】一方、錘板６７は、窓６９を４角に囲む４
つの辺部分を備えて構成されており、各々の辺部分がお
もり部となっている。各辺のおもり部の表面、及び裏面
のＸ軸方向、及びＹ軸方向には電極７３ａ，７３ｂ，７
３ｃ，７３ｄ、及び７５ａ，７５ｂ．７５ｃ，７５ｄが
設けられている。

【００３８】尚、中央固定板６１、Ｘ軸トーションビー
ム６５ａ，６５ｂ、フレーム６３、Ｙ軸トーションビー
ム７１ａ，７１ｂ、及び錘板６７は、例えば１枚の板材
から例えば異方性エッチング等の処理を施すことで一体
成形することができる。特にＸ軸トーションビーム６５
ａ，６５ｂ、フレーム６３、Ｙ軸トーションビーム７１
ａ，７１ｂ、及び錘板６７は、Ｚ軸方向に対して同じ幅
（肉厚）である。

【００３９】錘板６７の外側には外枠７７が配置され、
外枠７７のＺ軸方向の両側面には上，下板７９，８１か
ら成る外囲器８３が配置される。上，下板７９，８１
は、共に板状の部材であり、双方共に内側に凹部が形成
されており、その双方の凹部の底面には上記錘板６７の
各おもり部に設けられた電極７３ａ，７３ｂ，７３ｃ，
７３ｄ、及び７５ａ，７５ｂ，７５ｃ，７５ｄに対応し
て電極８５ａ，８５ｂ，８５ｃ，８５ｄ、及び８７ａ，
８７ｂ，８７ｃ，８７ｄが設けられている。電極７３
ａ，８５ａでコンデンサＣ１が構成され、電極７３ｂ，
８５ｂでコンデンサＣ２が構成され、電極７３ｃ，８５
ｃでコンデンサＣ３が構成され、電極７３ｄ，８５ｄで
コンデンサＣ４が構成され、また電極７５ａ，８７ａで
コンデンサＣ５が構成され、電極７５ｂ，８７ｂでコン
デンサＣ６が構成され、電極７５ｃ，８７ｃでコンデン
サＣ７が構成され、電極７５ｄ，８７ｄでコンデンサＣ
８が構成される。上，下板７９，８１の双方の凹部間の
深さでコンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ
６，Ｃ７，Ｃ８の基準ギャップが決定される。尚、外枠
７７の幅（肉厚）を錘板６７の幅（肉厚）よりも大きく
（中央固定板６１と等しく）設定する場合には上，下板
７９，８１に凹部を形成する必要はない。図示しない測
定回路への配線の仕方は、例えば上，下板７９，８１に
おいて電極８５ａ，８５ｂ，８５ｃ，８５ｄ、及び８７
ａ，８７ｂ，８７ｃ，８７ｄに対応する位置にそれぞれ
の電極８５ａ，８５ｂ，８５ｃ，８５ｄ、及び８７ａ，
８７ｂ，８７ｃ，８７ｄに接続される所定数のスルーホ
ール等を設けることで対応することができる。

【００４０】次に、本実施例の作用について説明する。
例えばＸ軸トーションビーム６５ａ，６５ｂを軸とする
角加速度が加わると、Ｘ軸トーションビーム６５ａ，６
５ｂを軸として錘板６７がＸ軸回りに一方向に回動し
て、Ｘ軸トーションビーム６５ａ，６５ｂの撓み（ねじ
れ）に対する弾性力と錘板６７のモーメントとが釣り合
う角度で停止する。この動作で、コンデンサＣ２，Ｃ８
のギャップが例えば共に大きくなり静電容量が減少方向
に変化すると、コンデンサＣ４，Ｃ６のギャップは逆に
共に小さくなり静電容量が増加方向に変化する。また錘
板６７がＸ軸回りに他方向に回動した場合には上述と逆
の動作が起こり、静電容量の変化の仕方がコンデンサＣ
２，Ｃ８、またコンデンサＣ４，Ｃ６で互いに逆にな
る。測定回路では、コンデンサＣ２，Ｃ８の静電容量の
変化、及びコンデンサＣ４，Ｃ６の静電容量の変化を測
定して錘板６７の傾く方向、及び傾きの大きさを演算す
る。これによりＸ軸回りの角加速度が実測される。

【００４１】一方、例えばＹ軸トーションビーム７１
ａ，７１ｂを軸とする角加速度が加わると、Ｙ軸トーシ
ョンビーム７１ａ，７１ｂを軸として錘板６７がＹ軸回
りに一方向に回動して、Ｙ軸トーションビーム７１ａ，
７１ｂの撓み（ねじれ）に対する弾性力と錘板６７のモ
ーメントとが釣り合う角度で停止する。この動作で、コ
ンデンサＣ１，Ｃ７のギャップが例えば共に大きくなり
静電容量が減少方向に変化すると、コンデンサＣ３，Ｃ
５のギャップは逆に共に小さくなり静電容量が増加方向
に変化する。また錘板６７がＹ軸回りに他方向に回動し
た場合には上述と逆の動作が起こり、静電容量の変化の
仕方がコンデンサＣ１，Ｃ７、またコンデンサＣ３，Ｃ
５で互いに逆になる。測定回路では、コンデンサＣ１，
Ｃ７の静電容量の変化、及びコンデンサＣ３，Ｃ５の静
電容量の変化を測定して錘板６７の傾く方向、及び傾き
の大きさを演算する。これによりＹ軸回りの角加速度が
実測される。

【００４２】他方、例えばＸ軸、及びＹ軸トーションビ
ーム６５ａ，６５ｂ、及び７１ａ，７１ｂの合成を軸
（即ち例えばＸ軸、及びＹ軸トーションビーム６５ａ，
６５ｂ、及び７１ａ，７１ｂの交点位置を通りＸ軸、及
びＹ軸トーションビーム６５ａ、及び７１ａの中間、並
びにＸ軸、及びＹ軸トーションビーム６５ｂ、及び７１
ｂの中間を通る仮りの軸、即ちｉ軸）とする角加速度が
加わると、Ｘ軸、及びＹ軸トーションビーム６５ａ，６
５ｂ、及び７１ａ，７１ｂの合成のｉ軸を軸として錘板
６７がＸ軸とＹ軸との合成のｉ軸回りに一方向に回動し
て、Ｘ軸、及びＹ軸トーションビーム６５ａ，６５ｂ、
及び７１ａ，７１ｂの撓み（ねじれ）に対する弾性力と
錘板６７のモーメントとが釣り合う角度で停止する。こ
の動作で、コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ７，Ｃ８のギャッ
プが例えば共に大きくなり静電容量が小さくなると、コ
ンデンサＣ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６のギャップは逆に共に
小さくなり静電容量が大きくなる。また錘板６７がｉ軸
回りに他方向に回動した場合には上述と逆の動作が起こ
り、静電容量の変化の仕方がコンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ
７，Ｃ８、またコンデンサＣ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６で互
いに逆になる。測定回路では、コンデンサＣ１，Ｃ２，
Ｃ７，Ｃ８の静電容量の変化、及びコンデンサＣ３，Ｃ
４，Ｃ５，Ｃ６の静電容量の変化を測定して錘板６７の
傾く方向、及び傾きの大きさを演算する。これによりｉ
軸回りの角加速度が実測される。

【００４３】本実施例においては、中央固定板６１の外
周に、そのＸ軸方向に延びるＸ軸トーションビーム６５
ａ，６５ｂを介してフレーム６３を設け、かつフレーム
６３の外周に、そのＹ軸方向に延びるＹ軸トーションビ
ーム７１ａ，７１ｂを介して中央に中央固定板６１及び
フレーム６３を収容する窓６９を備えた錘板６７を設け
るという構成であり、特に、錘板６７の形状を上下、左
右対称の形状に構成してその表裏面に電極７３ａ〜７３
ｄ、及び７５ａ〜７５ｄを設ける構成であるから、印刷
技術で電極７３ａ〜７３ｄ、及び７５ａ〜７５ｄを構成
するとき、表裏面で１度ずつの印刷で電極７３ａ〜７３
ｄ、及び７５ａ〜７５ｄを構成することができ、処理の
簡略化を図ることができ、配線処理の簡略化をも図るこ
とが可能となる。また、Ｘ軸、及びＹ軸方向に同じ角加
速度が働く場合には、錘板６７のＸ軸回りに回動すると
きのモーメントと、Ｙ軸回りに回動するときのモーメン
トとをほぼ等しくすることが可能となり、例えば同じ角
加速度でＸ軸回り、及びＹ軸回りに同時に回動すると
き、Ｘ軸回りとＹ軸回りで誤差のない演算結果を得るこ
とができる。従って、角加速度の測定にあたって予め誤
差を吸収する機能を備えた測定回路を構成する等の必要
がなく、低コストで高精度化することが可能となる。

【００４４】図８は第３の実施例の一部変形例の内部構
成を説明する説明図である。尚、図５と同一部分には同
一符号を付して説明を省略する。第３の実施例とは、フ
レームの形状と、Ｘ軸、及びＹ軸トーションビームの長
さ寸法が異なる点で相違する。フレーム９１は、第３の
実施例のフレーム６３に対して、まずＸ軸に交差する部
分をＸ軸方向の外側に向けて屈曲させ、その屈曲した部
分の内面と中央固定板６１の外周との間の距離を大きく
している。この関係で、その屈曲した部分の内面と中央
固定板６１の外周との間に接合（結合）されるＸ軸トー
ションビーム６５ａ´，６５ｂ´の全長が第３の実施例
のＸ軸トーションビーム６５ａ，６５ｂの全長よりも長
くなって、回動運動の感度が向上し、かつ撓み（ねじ
れ）に対する疲労の度合いを低減させることが可能とな
っている。また、フレーム９１は、第３の実施例のフレ
ーム６３に対して、さらにＹ軸に交差する部分をＹ軸方
向の内側に向けて屈曲させ、その屈曲した部分の外周面
と錘板６７の窓６９の内面との間の距離を大きくしてい
る。この関係で、その屈曲した部分の外周面と錘板６７
の窓６９の内面との間に接合（結合）されるＹ軸トーシ
ョンビーム７１ａ´，７１ｂ´の全長が第３の実施例の
Ｙ軸トーションビーム７１ａ，７１ｂの全長よりも長く
なって、回動運動の感度が向上し、かつ撓み（ねじれ）
に対する疲労の度合いを低減させることが可能となって
いる。

【００４５】尚、Ｘ軸及びＹ軸トーションビームの全長
を長くするフレームの形状は、上記変形例の形状に限定
されるものではなく、図９に示す形状でも良い。このフ
レーム９１´はＹ軸側よりもＸ軸側の辺を長くしたフレ
ームにおいて、そのＹ軸に交差する部分のみを内側に向
けて屈曲させた形状である。また図１０に示す形状でも
良い。このフレーム９１”は単にＹ軸側よりもＸ軸側の
辺を長くした形状である。これら変形例の場合も、中央
固定板６１、Ｘ軸トーションビーム６５ａ´，６５ｂ
´、フレーム９１、Ｙ軸トーションビーム７１ａ´，７
１ｂ´、及び錘板６７を一体成形することが可能であ
る。

【００４６】図１１は本発明の第４の実施例の内部構成
を説明する説明図であり、図１２は図１１のＡ−Ａ線に
沿う断面図であり、図１３は図１１のＢ−Ｂ線に沿う断
面図である。ここでは各々の図１１，図１２，図１３を
同時に参照しながら説明する。外側固定枠板１０１は、
中央に後述するフレーム１０５、及び錘板１０９を収容
する窓１０３が形成されており、窓１０３の内周中央、
即ちＸ軸に交差する内周面の中央に後述するＸ軸トーシ
ョンビーム１０７ａ，１０７ｂの一端が一体に接合（結
合）されている。

【００４７】フレーム１０５は、外周中央、即ちＸ軸に
交差する外周面の中央に、Ｘ軸トーションビーム１０７
ａ，１０７ｂの他端が一体に接合（結合）されている。
従って、Ｘ軸トーションビーム１０７ａ，１０７ｂは、
外側固定枠板１０１の窓１０３の内周中央、即ちＸ軸に
交差する内周面の中央と、フレーム１０５の外周中央、
即ちＸ軸に交差する外周面の中央との間に両端を一体に
接合（結合）されている。このＸ軸トーションビーム１
０７ａ，１０７ｂも、Ｙ軸方向には幅が狭く、Ｚ軸方向
には外側固定枠板１０１と同じ幅（肉厚）をもってい
る。従って、Ｘ軸回りの撓み（ねじれ）に対する柔軟性
が高く、その角加速度の検出感度が高い。一方、フレー
ム１０５は、内周内で後述する錘板を収容するもので、
内周の対向部中央、即ちＹ軸に交差する内周面の対向す
る中央にはＹ軸トーションビーム１１１ａ，１１１ｂの
一端が一体に接合（結合）されている。

【００４８】錘板１０９は、平板状の部材であり、外周
中央、即ちＹ軸に交差する外周面の中央に、Ｙ軸トーシ
ョンビーム１１１ａ，１１１ｂの他端が一体に接合（結
合）されている。従って、Ｙ軸トーションビーム１１１
ａ，１１１ｂは、フレーム１０５の内周の対向部中央、
即ちＹ軸に交差する内周面の対向する中央と、錘板１０
９の外周中央、即ちＹ軸に交差する外周面の中央との間
に両端を一体に接合（結合）されている。このＹ軸トー
ションビーム１１１ａ，１１１ｂも、Ｘ軸方向には幅が
狭く、Ｚ軸方向には外側固定枠板１０１と同じ幅（肉
厚）をもっている。従って、Ｙ軸回りの撓み（ねじれ）
に対する柔軟性が高く、その角加速度の検出感度が高
い。

【００４９】また錘板１０９は、全体的におもり部とな
っており、その表面及び裏面のＸ軸側、Ｙ軸側の両側に
は電極１１３ａ，１１３ｂ，１１３ｃ，１１３ｄ、及び
１１５ａ，１１５ｂ，１１５ｃ，１１５ｄが設けられて
いる。

【００５０】尚、外側固定枠板１０１、Ｘ軸トーション
ビーム１０７ａ，１０７ｂ、フレーム１０５、Ｙ軸トー
ションビーム１１１ａ，１１１ｂ、及び錘板１０９は、
例えば１枚の板材から例えば異方性エッチング等の処理
を施すことでＺ軸方向に対して同一幅（肉厚）で一体成
形することができる。

【００５１】外側固定枠板１０１のＺ軸方向の外側に
は、上，下板１２１，１２３から成る外囲器１２５が配
置される。上，下板１２１，１２３は、共に板状の部材
であり、双方共に内側に凹部が形成されており、その双
方の凹部の底面には上記錘板１０９のおもり部に設けら
れた電極１１３ａ，１１３ｂ，１１３ｃ，１１３ｄ、及
び１１５ａ，１１５ｂ，１１５ｃ，１１５ｄに対応して
電極１２７ａ，１２７ｂ，１２７ｃ，１２７ｄ、及び１
２９ａ，１２９ｂ，１２９ｃ，１２９ｄが設けられてい
る。電極１１３ａ，１２７ａでコンデンサＣ１が構成さ
れ、電極１１３ｂ，１２７ｂでコンデンサＣ２が構成さ
れ、電極１１３ｃ，１２７ｃでコンデンサＣ３が構成さ
れ、電極１１３ｄ，１２７ｄでコンデンサＣ４が構成さ
れ、また電極１１５ａ，１２９ａでコンデンサＣ５が構
成され、電極１１５ｂ，１２９ｂでコンデンサＣ６が構
成され、電極１１５ｃ，１２９ｃでコンデンサＣ７が構
成され、電極１１５ｄ，１２９ｄでコンデンサＣ８が構
成される。上，下板１２１，１２３の双方の凹部間の深
さでコンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６，
Ｃ７，Ｃ８の基準ギャップが決定される。尚、外側固定
枠板１０１の幅（肉厚）を錘板１０９の幅（肉厚）より
も大きく設定する場合には上，下板１２１，１２３に凹
部を形成する必要はない。図示しない測定回路への配線
の仕方は、例えば上，下板１２１，１２３において電極
１２７ａ，１２７ｂ，１２７ｃ，１２７ｄ、及び１２９
ａ，１２９ｂ，１２９ｃ，１２９ｄに対応する位置にそ
れぞれの電極１２７ａ，１２７ｂ，１２７ｃ，１２７
ｄ、及び１２９ａ，１２９ｂ，１２９ｃ，１２９ｄに接
続される所定数のスルーホール等を設けることで対応す
ることができる。

【００５２】次に、本実施例の作用について説明する。
例えばＸ軸トーションビーム１０７ａ，１０７ｂを軸と
する角加速度が加わると、Ｘ軸トーションビーム１０７
ａ，１０７ｂを軸として錘板１０９がＸ軸回りに一方向
に回動して、Ｘ軸トーションビーム１０７ａ，１０７ｂ
の撓み（ねじれ）に対する弾性力と錘板１０９のモーメ
ントとが釣り合う角度で停止する。この動作で、コンデ
ンサＣ２，Ｃ８のギャップが例えば共に大きくなり静電
容量が減少方向に変化すると、コンデンサＣ４，Ｃ６の
ギャップは逆に共に小さくなり静電容量が増加方向に変
化する。また錘板１０９がＸ軸回りに他方向に回動した
場合には上述と逆の動作が起こり、静電容量の変化の仕
方がコンデンサＣ２，Ｃ８、またコンデンサＣ４，Ｃ６
で互いに逆になる。測定回路では、コンデンサＣ２，Ｃ
８の静電容量の変化、及びコンデンサＣ４，Ｃ６の静電
容量の変化を測定して錘板１０９の傾く方向、及び傾き
の大きさを演算する。これによりＸ軸回りの角加速度が
実測される。

【００５３】一方、例えばＹ軸トーションビーム１１１
ａ，１１１ｂを軸とする角加速度が加わると、錘板１０
９は、Ｙ軸トーションビーム１１１ａ，１１１ｂの撓み
（ねじれ）に対する弾性力と錘板１０９のモーメントと
が釣り合う角度で停止する。この動作で、コンデンサＣ
１，Ｃ７のギャップが共に大きくなり静電容量が減少方
向に変化すると、コンデンサＣ３，Ｃ５のギャップは逆
に共に小さくなり静電容量が増加方向に変化する。また
錘板１０９がＹ軸回りに他方向に回動した場合には上述
と逆の動作が起こり、静電容量の変化の仕方がコンデン
サＣ１，Ｃ７、またコンデンサＣ３，Ｃ５で互いに逆に
なる。測定回路では、コンデンサＣ１，Ｃ７の静電容量
の変化、及びコンデンサＣ３，Ｃ５の静電容量の変化を
測定して錘板１０９の傾く方向、及び傾きの大きさを演
算する。これによりＹ軸回りの角加速度が実測される。

【００５４】他方、例えばＸ軸、及びＹ軸トーションビ
ーム１０７ａ，１０７ｂ、及び１１１ａ，１１１ｂの合
成を軸（即ち例えばＸ軸、及びＹ軸トーションビーム１
０７ａ，１０７ｂ、及び１１１ａ，１１１ｂの交点位置
を通りＸ軸、及びＹ軸トーションビーム１０７ａ、及び
１１１ａの中間、並びにＸ軸、及びＹ軸トーションビー
ム１０７ｂ、及び１１１ｂの中間を通る仮りの軸、即ち
ｉ軸）とする角加速度が加わると、Ｘ軸、及びＹ軸トー
ションビーム１０７ａ，１０７ｂ、及び１１１ａ，１１
１ｂの合成のｉ軸を軸として錘板１０９がＸ軸とＹ軸と
の合成のｉ軸回りに一方向に回動して、Ｘ軸トーション
ビーム１０７ａ，１０７ｂ、及び１１１ａ，１１１ｂの
撓み（ねじれ）に対する弾性力と錘板１０９のモーメン
トとが釣り合う角度で停止する。この動作で、コンデン
サＣ１，Ｃ２，Ｃ７，Ｃ８のギャップが例えば共に大き
くなり静電容量が小さくなると、コンデンサＣ３，Ｃ
４，Ｃ５，Ｃ６のギャップは逆に共に小さくなり静電容
量が大きくなる。また錘板１０９がｉ軸回りに他方向に
回動した場合には上述と逆の動作が起こり、静電容量の
変化の仕方がコンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ７，Ｃ８、また
コンデンサＣ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６で互いに逆になる。
測定回路では、コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ７，Ｃ８の静
電容量の変化、及びコンデンサＣ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６
の静電容量の変化を測定して錘板１０９の傾く方向、及
び傾きの大きさを演算する。これによりｉ軸回りの角加
速度が実測される。

【００５５】本実施例においては、外側固定枠板１０１
の内周に、そのＸ軸方向の内側に延びるＸ軸トーション
ビーム１０７ａ，１０７ｂを介してフレーム１０５を設
け、かつフレーム１０５の内周に、そのＹ軸方向の内側
に延びるＹ軸トーションビーム１１１ａ，１１１ｂを介
して錘板１０９を設けるという構成であり、特に、錘板
１０９の形状を上下、左右対称の形状に構成してその表
裏面に電極１１３ａ〜１１３ｄ、及び１１５ａ〜１１５
ｄを設ける構成であるから、印刷技術で電極１１３ａ〜
１１３ｄ、及び１１５ａ〜１１５ｄを構成するとき、表
裏面で１度ずつの印刷で電極１１３ａ〜１１３ｄ、及び
１１５ａ〜１１５ｄを構成することができ、処理の簡略
化を図ることができ、配線処理の簡略化をも図ることが
可能となる。また、Ｘ軸、及びＹ軸方向に同じ角加速度
が働く場合には、錘板１０９のＸ軸回りに回動するとき
のモーメントと、Ｙ軸回りに回動するときのモーメント
とをほぼ等しくすることが可能となり、例えば同じ角加
速度でＸ軸回り、及びＹ軸回りに同時に回動するとき、
Ｘ軸回りとＹ軸回りで誤差のない演算結果を得ることが
できる。従って、角加速度の測定にあたって予め誤差を
吸収する機能を備えた測定回路を構成する等の必要がな
く、低コストで高精度化することが可能となる。

【００５６】図１４は第４の実施例の一部変形例の内部
構成を説明する説明図である。尚、図１１と同一部分に
は同一符号を付して説明を省略する。第４の実施例と
は、フレームの形状と、Ｘ軸、及びＹ軸トーションビー
ムの長さ寸法が異なる点で相違する。フレーム１５１
は、第４の実施例のフレーム１０５に対して、まずＸ軸
に交差する部分をＸ軸方向の内側に向けて屈曲させ、そ
の屈曲した部分の外面と外側固定枠板１０１の内周との
間の距離を大きくしている。この関係で、その屈曲した
部分の外面と外側固定枠板１０１の内面との間に接合
（結合）されるＸ軸トーションビーム１０７ａ´，１０
７ｂ´の全長が第４の実施例のＸ軸トーションビーム１
０７ａ，１０７ｂの全長よりも長くなって、回動運動の
感度が向上し、かつ撓み（ねじれ）に対する疲労の度合
いを低減させることが可能となっている。また、フレー
ム１５１は、第４の実施例のフレーム１０５に対して、
さらにＹ軸に交差する部分をＹ軸方向の外側に向けて屈
曲させ、その屈曲した部分の内周面と錘板１０９の外面
との間の距離を大きくしている。この関係で、その屈曲
した部分の内周面と錘板１０９の外面との間に接合（結
合）されるＹ軸トーションビーム１１１ａ´，１１１ｂ
´の全長が第４の実施例のＹ軸トーションビーム１１１
ａ，１１１ｂの全長よりも長くなって、回動運動の感度
が向上し、かつ撓み（ねじれ）に対する疲労の度合いを
低減させることが可能となっている。

【００５７】尚、この変形例の場合も、外側固定枠板１
０１、Ｘ軸トーションビーム１０７ａ´，１０７ｂ´、
フレーム１５１、Ｙ軸トーションビーム１１１ａ´，１
１１ｂ´、及び錘板１０９を一体成形することが可能で
ある。

【００５８】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、錘板の中
央に窓を設け、かつこの窓の中央に中央固定板を配置し
て、錘板の窓の内周中央と中央固定板の外周中央との間
に、両者に一体化するトーションビームを設けるという
構成であるから、中央固定板の幅を薄くして全体的に小
型化を図る際に、そのトーションビームの全長を長くす
ることができ、これによりトーションビームの撓み（ね
じれ）に対する疲労発生の度合いを低減し、その疲労破
壊を有効に回避することができ、加速度センサとして品
質信頼性を向上させることができる。

【００５９】また、錘板の外周と外枠の内周との間の距
離を極力小さくしても、それに関係なくトーションビー
ムの全長を長くすることができるから、装置全体の大き
さに対してトーションビームの撓み（ねじれ）に対する
感度が向上し、加速度センサとして小型化を図りつつ高
感度化を図ることが容易になる。

【００６０】請求項２記載の発明によれば、トーション
ビームと錘板が同一肉厚の板材から成り一体形成されて
いるから、トーションビームと錘板との境目の強度を保
つことが可能となり、撓み（ねじれ）疲労に対して強く
なる。

【００６１】請求項３記載の発明によれば、錘板のＹ軸
に交差する外周の一対の中央に切欠部を設け、かつこの
切欠部の中央と外側固定枠板の内周の中央との間にトー
ションビームを一体に設けるという構成であるから、切
欠部の深さを大きくして全体的に小型化を図る際に、ト
ーションビームの全長を長くすることができ、これによ
りトーションビームの撓み（ねじれ）に対する疲労発生
の度合いを低減し、その疲労破壊を有効に回避すること
ができ、加速度センサとして品質信頼性を向上させるこ
とができる。

【００６２】また、錘板の外周と外側固定枠板の内周と
の間の距離を大きくしなくともトーションビームの全長
を長くすることができるから、装置の大きさに対してト
ーションビームの撓み（ねじれ）に対する感度が向上
し、加速度センサとして小型化を図りつつ高感度化を図
ることが容易になる。

【００６３】請求項４記載の発明によれば、中央固定板
の外周に、そのＸ軸方向に延びるＸ軸トーションビーム
を介してフレームを設け、かつフレームの外周に、その
Ｙ軸方向に延びるＹ軸トーションビームを介して中央に
中央固定板及びフレームを収容する窓を備えた錘板を設
けるという構成であり、特に、錘板の形状を上下、左右
対称の形状に構成してその表裏面に電極を設ける構成で
あるから、印刷技術で電極を構成するとき、表裏面で１
度ずつの印刷で電極を構成することができ、処理の簡略
化を図ることができ、配線処理の簡略化をも図ることが
可能となる。

【００６４】また、Ｘ軸、及びＹ軸方向に同じ角加速度
が働く場合には、錘板のＸ軸回りに回動するときのモー
メントと、Ｙ軸回りに回動するときのモーメントとをほ
ぼ等しくすることが可能となり、例えば同じ角加速度で
Ｘ軸回り、及びＹ軸回りに同時に回動するとき、Ｘ軸回
りとＹ軸回りで誤差のない演算結果を得ることができ
る。従って、角加速度の測定にあたって予め誤差を吸収
する機能を備えた測定回路を構成する等の必要がなく、
低コストで高精度化することが可能となる。

【００６５】請求項５記載の発明によれば、外側固定枠
板の内周に、そのＸ軸方向の内側に延びるＸ軸トーショ
ンビームを介してフレームを設け、かつフレームの内周
に、そのＹ軸方向の内側に延びるＹ軸トーションビーム
を介して錘板を設けるという構成であり、特に、錘板の
形状を上下、左右対称の形状に構成してその表裏面に電
極を設ける構成であるから、印刷技術で電極を構成する
とき、表裏面で１度ずつの印刷で電極を構成することが
でき、処理の簡略化を図ることができ、配線処理の簡略
化をも図ることが可能となる。

【００６６】また、Ｘ軸、及びＹ軸方向に同じ角加速度
が働く場合には、錘板のＸ軸回りに回動するときのモー
メントと、Ｙ軸回りに回動するときのモーメントとをほ
ぼ等しくすることが可能となり、例えば同じ角加速度で
Ｘ軸回り、及びＹ軸回りに同時に回動するとき、Ｘ軸回
りとＹ軸回りで誤差のない演算結果を得ることができ
る。従って、角加速度の測定にあたって予め誤差を吸収
する機能を備えた測定回路を構成する等の必要がなく、
低コストで高精度化することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の内部構成を説明する説
明図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

【図３】本発明の第２の実施例の内部構成を説明する説
明図である。

【図４】図３のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

【図５】本発明の第３の実施例の内部構成を説明する説
明図である。

【図６】図５のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

【図７】図５のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。

【図８】図３の実施例の変形例を説明する説明図であ
る。

【図９】図８に示す変形例のさらに変形例を示す図であ
る。

【図１０】図８に示す変形例のさらに別の変形例を示す
図である。

【図１１】本発明の第４の実施例の内部構成を説明する
説明図である。

【図１２】図１１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

【図１３】図１１のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。

【図１４】第４の実施例の変形例を説明する説明図であ
る。

【符号の説明】

１ 中央固定板 ３ 錘板 ５ 窓 ７ａ，７ｂ トーションビーム ９ａ，９ｂ おもり部 １１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂ，２３ａ，２３ｂ，２
５ａ，２５ｂ 電極 Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４ コンデンサ １５ 外枠 １７ 上板 １９ 下板 ２１ 外囲器

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中央固定板の外周両端中央より、Ｘ軸又
   はＹ軸上に沿って外方に突出するトーションビームと、
   上記中央固定板を収容する窓を中央に有し、内周の中央
   が上記トーションビームの先端に接続されて、上記トー
   ションビームの撓みに基づき当該トーションビームを中
   心に回動運動をし、さらにＺ軸方向に変位する錘板と、
   上記錘板の表裏面に対向すると共に上記中央固定板を支
   承する上，下板から成る外囲器と、上記錘板の表裏面の
   両側に設けられた電極と、これ等各電極に対向する如く
   上記上，下板の内側に設けられた電極とを有し、互いに
   近接して対向する電極でコンデンサを形成し、各コンデ
   ンサの出力を演算することにより、上記トーションビー
   ムを中心とする軸回りの角加速度及びＺ軸方向の加速度
   を検出可能とした加速度センサであって、上記各トーシ
   ョンビームは細幅でかつ上記錘板とほぼ同一の肉厚を有
   することを特徴とする加速度センサ。
2. 【請求項２】 上記中央固定板、上記トーションビー
   ム、上記錘板は、ほぼ同一肉厚の板材から成り、一体成
   形されて成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】 中央に窓を有する外側固定枠板と、この
   外側固定枠板の内周中央の対向部より、Ｘ軸又はＹ軸に
   沿って内方に突出する如く設けられたトーションビーム
   と、上記外側固定枠板の窓内に収容され、外周中央に切
   欠部を有し、この切欠部の中央に上記トーションビーム
   の先端が接続され、上記トーションビームの撓みに基づ
   き上記トーションビームを中心に回動運動をし、さらに
   Ｚ軸方向に変位する錘板と、上記錘板の表面に対向する
   と共に上記外側固定枠板を支承する上，下板から成る外
   囲器と、上記錘板の表裏面の両側に設けられた電極と、
   これ等各電極に対向する如く上記上，下板の内面に設け
   られた電極とを有し、互いに近接して対向する電極間で
   コンデンサを形成し、各コンデンサの出力を演算するこ
   とにより、上記トーションビームを中心とする軸回りの
   角加速度及びＺ軸方向の加速度を検出可能とした加速度
   センサであって、上記各トーションビームは細幅でかつ
   上記錘板とほぼ同一の肉厚を有することを特徴とする加
   速度センサ。
4. 【請求項４】 中央固定板の外周両端中央より、Ｘ軸上
   に沿って外方に突出するＸ軸トーションビームと、上記
   中央固定板を囲む形状で上記Ｘ軸トーションビームが内
   周中央に接続されたフレームと、このフレームの外周中
   央両側より、Ｙ軸上に沿って外方に突出するＹ軸トーシ
   ョンビームと、上記中央固定板及びフレームを収容する
   窓を中央に有し、内周の中央が上記Ｙ軸トーションビー
   ムの先端に接続されて、上記Ｘ軸，Ｙ軸トーションビー
   ムの撓みに基づき当該トーションビームを中心にＸ軸方
   向，Ｙ軸方向の両方向に回動運動をし、さらにＺ軸方向
   に変位する錘板と、上記錘板の表裏面に対向すると共に
   上記中央固定板を支承する上，下板から成る外囲器と、
   上記錘板の表裏面のＸ軸方向，Ｙ軸方向の両側に設けら
   れた電極と、これ等各電極に対向する如く上記上，下板
   の内側に設けられた電極とを有し、互いに近接して対向
   する電極間でコンデンサを形成し、各コンデンサの出力
   を演算することにより、上記Ｘ軸，Ｙ軸トーションビー
   ムを中心とする軸回りの角加速度及びＺ軸方向の加速度
   を検出可能とした加速度センサであって、上記Ｘ軸，Ｙ
   軸トーションビームは細幅でかつ上記錘板、フレームと
   ほぼ同一の肉厚を有することを特徴とする加速度セン
   サ。
5. 【請求項５】 中央に窓を有する外側固定枠板と、この
   外側固定枠板の内周中央の対向部より、Ｘ軸に沿って内
   方に突出する如く設けられたＸ軸トーションビームと、
   上記外側固定枠板の窓内に収容され、外周両端中央にＸ
   軸トーションビームの先端が接続され、上記Ｘ軸トーシ
   ョンビームの撓みに基づき上記Ｘ軸トーションビームを
   中心に回動運動をし、さらにＺ軸方向に変位する画縁状
   のフレームと、このフレームの内周の対向部中央よりＹ
   軸上に沿って内方向に突出するＹ軸トーションビーム
   と、上記フレームの内側に位置して上記外周中央に上記
   Ｙ軸トーションビームが接続された錘板と、上記錘板の
   表面に対向すると共に上記外側固定枠板を支承する上，
   下板から成る外囲器と、上記錘板の表裏面のＸ軸側，Ｙ
   軸側両側に設けられた電極と、これ等各電極に対向する
   如く上記上，下板の内面に設けられた電極とを有し、互
   いに近接して対向する電極間でコンデンサを形成し、各
   コンデンサの出力を演算することにより、上記Ｘ軸，Ｙ
   軸トーションビームを中心とする軸回りの角加速度及び
   Ｚ軸方向の加速度を検出可能とした加速度センサであっ
   て、上記Ｘ軸，Ｙ軸各トーションビームは細幅でかつ上
   記錘板及びフレームとほぼ同一の肉厚を有することを特
   徴とする加速度センサ。