JPH0875781A - 加速度センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小型でしかも最大許容加速度を大きくとるこ
とのできる加速度センサを提供すること。 【構成】 加速度に応じて変位するように構成された可
動部１６に形成される可動電極部と、この可動電極部と
所定の間隙Ｌを介して対向するように形成される固定電
極部をそれぞれ、前記可動電極部の変位方向に沿って分
割して複数の可動電極１と複数の固定電極２とから成る
ようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は自動車の衝突時の安全確
保のために用いられるエアバックシステムや、走行時の
車体制御やエンジン制御等に用いられる加速度センサに
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、加速度の検出には種々の方式のも
のが実用化されている。その中でも静電容量式加速度セ
ンサは、比較的高感度であるという特徴をもっている。
この加速度センサは、図３、図４に示すように、固定基
板１１上に固定電極１２を形成し、固定基板１１の上方
には絶縁層１３を介して上部基板１４を設け、この上部
基板１４にビーム１５により、図３中、白抜きの矢印で
示す加速度の検出方向に変位可能に可動部１６を形成
し、更に可動部１６の下面に可動電極１７が形成されて
成る。

【０００３】この加速度センサは、固定電極１２と可動
電極１７とが所定の間隙を介して対向していることによ
り、固定電極１２と可動電極１７との間に容量素子が形
成される。そして、外部からの加速度が可動部１６に加
わると可動電極１７が変位し、固定電極１２と可動電極
１７間の対向面積が変化することにより、両電極間で構
成される容量素子の静電容量が変化する。したがって、
この静電容量の変化を、固定電極１２と可動電極１７に
接続した信号処理回路で検出するようにして加速度を検
出することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の加速
度センサは、固定電極１２と可動電極１７の幅Ｗが、可
動部１６の定格加速度印加時の変位量ｄに比べて十分大
きいので、定格加速度印加時の静電容量の変化量は小さ
い。このような加速度センサにおいて、その検出感度を
大きくするためには、可動部１６を支持するビーム１５
のバネ定数を小さくして、単位加速度当りの可動部１６
の変位量を大きくするように設計しなければならない。

【０００５】しかしながら、ビーム１５のバネ定数を小
さくし、可動部１６の変位量を大きくすることは、加速
度センサの小型化と、加速度センサの耐え得る最大許容
加速度の確保の点で問題がある。

【０００６】それ故、本発明の課題は、上述した従来の
加速度センサの欠点を解消し、小型でしかも最大許容加
速度を大きくとることのできる加速度センサを提供する
ことにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、加速度に応じ
て変位するように構成された可動部に形成された可動電
極部と、この可動電極部と所定の間隙を介して対向する
ように形成された固定電極部とを有し、前記可動電極部
と前記固定電極部との間に形成される容量素子の静電容
量の変化により加速度を検出する静電容量式加速度セン
サであり、前記可動電極部と前記固定電極部をそれぞ
れ、前記可動電極部の変位方向に沿って複数に分割して
形成したことを特徴とする。

【０００８】本発明によればまた、前記分割された可動
電極部と固定電極部の各々の電極を、前記可動電極部の
変位量とほぼ同等の幅の矩形形状にしたことを特徴とす
る静電容量式加速度センサが得られる。

【０００９】

【作用】本発明によれば、可動電極部と固定電極部の各
々の電極形状を、可動電極部の変位方向に沿って、前記
可動電極の変位量ととほぼ同等の幅の矩形形状に電極を
分割することによって、単位加速度印加時の静電容量変
化量を大きくすることができる。このことにより、可動
電極部の変位量を小さく設定することが可能となり、そ
の結果、小型で、最大許容加速度の大きい加速度センサ
を実現することができる。

【００１０】

【実施例】図１、図２を参照して、本発明の加速度セン
サについて説明する。本発明は、可動電極部と固定電極
部の電極形状に特徴があり、図３に示したような構造の
ものに適用される。それ故、図３、図４と同じ部分には
同一番号を付している。すなわち、固定基板１１に絶縁
層３２を介して上部基板１４が接合されている。上部基
板１４にはビーム１５が形成され、このビーム１５によ
り可動部１６が加速度の検出方向に変位可能に支持され
ている。言い換えれば、ビーム１５は、図３に白抜きの
矢印で示す加速度検出方向に自由度をもって弾性変形す
る。

【００１１】可動部１６の下面、すなわち固定基板１１
に対向した面には、複数の細長い矩形形状の可動電極１
が互いに平行に、且つ加速度検出方向と直角に交差する
ように形成されている。一方、固定基板１１の上面、す
なわち可動部１６との対向面には、複数の可動電極１に
１対１に対向するように複数の細長い矩形形状の固定電
極２が互いに平行に形成されている。

【００１２】このような加速度センサにおいて、前述し
た加速度検出方向に外部から加速度が印加された場合に
は、可動部１６が変位するが、ビーム１５は弾性変形し
た状態で可動部１６を支持する。したがって、可動電極
１と固定電極２の相対位置関係が変化し、これらの両電
極の間に形成される複数の容量素子の電極間対向面積が
変化することにより、各容量素子の静電容量が変化す
る。複数の可動電極１、固定電極２はそれぞれ並列接続
され、図示しない信号処理回路に接続される。そして、
この静電容量の変化量が信号処理回路により検出され、
加速度が検出される。

【００１３】ところで、可動電極１と固定電極２とは、
一定の間隙Ｌを保って対向している。ここで、加速度の
印加の無い状態での可動電極１と固定電極２のそれぞれ
の対向面積をＳ０とする。また、可動電極１と固定電極
２の幅をそれぞれＷｅとし、加速度センサに検出定格加
速度Ａｒを印加した場合の可動部１６の変位量をｄｒと
すると、可動電極１と固定電極２の対向面積の変化量Δ
Ｓは、ΔＳ＝ｄｒ／Ｗｅで表される。これは、対向面積
の変化量ΔＳは、可動電極１と固定電極２の間の容量素
子の静電容量の変化量に比例することを意味する。

【００１４】このことから、可動電極１と固定電極２の
分割数を増し、各電極の幅Ｗｅを、可動部１６の検出定
格加速度Ａｒ印加時の変位量ｄｒに近付けることによっ
て、前記容量素子の静電容量の変化量を大きくすること
が可能となる。つまり、加速度センサとしての単位加速
度当りの検出感度を大きく設定することができる。

【００１５】図２に、前記各電極の幅Ｗｅと、検出定格
加速度Ａｒ印加時の前記容量素子の静電容量の変化量Δ
Ｃｓとの関係を示す。なお、容量素子の初期静電容量
（印加加速度ゼロの場合の静電容量）をＣｓ０としてい
る。

【００１６】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、可動電極部と固定電極部の各々の電極形状を可動電
極部の変位方向に沿って、可動電極部の変位量とほぼ同
等の幅の矩形形状に分割した形状とすることによって、
単位加速度印加時における容量素子の静電容量の変化量
を大きくすることができるので、可動電極部の変位量を
小さく設定することが可能となる。このことにより、小
型で、最大許容加速度の大きい加速度センサを実現する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による加速度センサの構成を示す断面図
である。

【図２】本発明による加速度センサの電極幅と静電容量
の変化量の関係を示す図である。

【図３】本発明が適用される加速度センサの外観を示す
斜視図である。

【図４】従来の加速度センサの電極構造を説明するため
の断面図である。

【符号の説明】

１１ 固定基板 １３ 絶縁層 １４ 上部基板 １５ ビーム １６ 可動部 １，１７ 可動電極 ２，１２ 固定電極

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加速度に応じて変位するように構成され
   た可動部に形成された可動電極部と、この可動電極部と
   所定の間隙を介して対向するように形成された固定電極
   部とを有し、前記可動電極部と前記固定電極部との間に
   形成される容量素子の静電容量の変化により加速度を検
   出する静電容量式加速度センサにおいて、前記可動電極
   部と前記固定電極部をそれぞれ、前記可動電極部の変位
   方向に沿って複数に分割して形成したことを特徴とする
   静電容量式加速度センサ。
2. 【請求項２】 請求項１記載の静電容量式加速度センサ
   において、前記分割された可動電極部と固定電極部の各
   々の電極を、前記可動電極部の変位量とほぼ同等の幅の
   矩形形状にしたことを特徴とする静電容量式加速度セン
   サ。