JPH09304424A - 三次元加速度センサ - Google Patents
三次元加速度センサInfo
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- JPH09304424A JPH09304424A JP8119956A JP11995696A JPH09304424A JP H09304424 A JPH09304424 A JP H09304424A JP 8119956 A JP8119956 A JP 8119956A JP 11995696 A JP11995696 A JP 11995696A JP H09304424 A JPH09304424 A JP H09304424A
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- JP
- Japan
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- acceleration sensor
- mass
- dimensional acceleration
- diaphragm
- electrode
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
- G01P15/08—Measuring 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
- G01P2015/0805—Measuring 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
- G01P2015/0822—Measuring 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
- G01P2015/084—Measuring 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 the mass being suspended at more than one of its sides, e.g. membrane-type suspension, so as to permit multi-axis movement of the mass
-
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- G01P2015/0842—Measuring 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 the mass being suspended at more than one of its sides, e.g. membrane-type suspension, so as to permit multi-axis movement of the mass the mass being of clover leaf shape
Abstract
(57)【要約】
【課題】微小な加速度から衝突に至る百Ｇにも達する加
速度を検出可能な三次元加速度センサを提供する。 【解決手段】単結晶シリコン１を加工して、枠部３を質
量部５とをつなぐダイヤフラム部４と質量部５と中心部
９とをつなぐダイヤフラム部６と梁部１０により、質量
部５とダイヤフラム又は梁部に配設されたピエゾ抵抗よ
り質量部５の加速度によって変位する抵抗の変化量を各
々の変化として検出し、印加された加速度の方向とレベ
ルを判別する回路を備える。
速度を検出可能な三次元加速度センサを提供する。 【解決手段】単結晶シリコン１を加工して、枠部３を質
量部５とをつなぐダイヤフラム部４と質量部５と中心部
９とをつなぐダイヤフラム部６と梁部１０により、質量
部５とダイヤフラム又は梁部に配設されたピエゾ抵抗よ
り質量部５の加速度によって変位する抵抗の変化量を各
々の変化として検出し、印加された加速度の方向とレベ
ルを判別する回路を備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は三次元加速度センサ
に関する。
に関する。
【０００２】
【従来の技術】特願平3−301514 号明細書の容量式に対
し、同じ構成にてピエゾ抵抗式についても有効性を見い
出したもの。
し、同じ構成にてピエゾ抵抗式についても有効性を見い
出したもの。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は中心部
と質量部とが細い梁のみによって連結されている構造を
とっているため強度上の問題があり、１Ｇ〜２Ｇ程度の
加速度のみしか検出することができないという問題があ
った。
と質量部とが細い梁のみによって連結されている構造を
とっているため強度上の問題があり、１Ｇ〜２Ｇ程度の
加速度のみしか検出することができないという問題があ
った。
【０００４】また、全ての犠牲層を取り除くことによ
り、ギャップや可動電極の構成を作っているため、これ
らの隙間がフリーとなって、電極部にごみや水分等の流
入が避けられないという問題があった。
り、ギャップや可動電極の構成を作っているため、これ
らの隙間がフリーとなって、電極部にごみや水分等の流
入が避けられないという問題があった。
【０００５】本発明の目的は、大きな加速度を検出する
ことができる三次元加速度センサを提供することにあ
る。
ことができる三次元加速度センサを提供することにあ
る。
【０００６】また、本発明の他の目的は、ごみ等が電極
部に付着しない構造の三次元加速度センサを提供するこ
とにある。
部に付着しない構造の三次元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】上記目的は、電極が配置
された支持体と、前記支持体に固定された中心部と、可
動電極となる質量部と、前記中心部と前記質量部とを接
続する連結部材とを備えた三次元加速度センサにおい
て、前記連結部材を前記中心部の周囲に設けられたダイ
ヤフラムと梁との組合わせを構成することによって達成
される。
された支持体と、前記支持体に固定された中心部と、可
動電極となる質量部と、前記中心部と前記質量部とを接
続する連結部材とを備えた三次元加速度センサにおい
て、前記連結部材を前記中心部の周囲に設けられたダイ
ヤフラムと梁との組合わせを構成することによって達成
される。
【０００８】また、上記目的を達成する本発明は、電極
が配置された支持体と、前記支持体に固定された中心部
と、可動電極となる質量部と、前記中心部と前記質量部
とを接続する第一の連結部材とを備えた三次元加速度セ
ンサにおいて、前記質量部の周囲に枠部を設け、前記枠
部と前記質量部とをダイヤフラムによって構成された第
二の連結部材によって連結している。
が配置された支持体と、前記支持体に固定された中心部
と、可動電極となる質量部と、前記中心部と前記質量部
とを接続する第一の連結部材とを備えた三次元加速度セ
ンサにおいて、前記質量部の周囲に枠部を設け、前記枠
部と前記質量部とをダイヤフラムによって構成された第
二の連結部材によって連結している。
【０００９】さらに、本発明の加速度センサは電極が配
置された支持体と、可動電極となる質量部とを備えた三
次元加速度センサにおいて、前記質量部の周囲に枠部を
設け、前記枠部と前記質量部とをダイヤフラムによって
構成された連結部材によって連結している。
置された支持体と、可動電極となる質量部とを備えた三
次元加速度センサにおいて、前記質量部の周囲に枠部を
設け、前記枠部と前記質量部とをダイヤフラムによって
構成された連結部材によって連結している。
【００１０】さらに、本発明の加速度センサは、電極が
配置された支持体と、可動電極となる質量部とを備えた
三次元加速度センサにおいて、前記質量部の電極部を前
記支持体との距離を前記電極と前記質量部との距離より
も小さくしている。
配置された支持体と、可動電極となる質量部とを備えた
三次元加速度センサにおいて、前記質量部の電極部を前
記支持体との距離を前記電極と前記質量部との距離より
も小さくしている。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図１，
図２により説明する。図１は本発明の加速度センサの斜
視図、図２はそのＡ−Ａ断面図である。
図２により説明する。図１は本発明の加速度センサの斜
視図、図２はそのＡ−Ａ断面図である。
【００１２】単結晶シリコン板１を加工して、枠部３と
質量部５とを形成し、それらを継ぐダイヤフラム４を形
成して更に質量部５と中心部９とを形成し、それらを継
ぐ梁１０とダイヤフラム６を同様に同時に加工する。
質量部５とを形成し、それらを継ぐダイヤフラム４を形
成して更に質量部５と中心部９とを形成し、それらを継
ぐ梁１０とダイヤフラム６を同様に同時に加工する。
【００１３】この梁１０とダイヤフラム６との組合わせ
により質量部が加速度に応じた動きを検出した際、その
動きのバランスをとるものであり、更にそのバランスは
ダイヤフラム４との組合わせにもよってくる。
により質量部が加速度に応じた動きを検出した際、その
動きのバランスをとるものであり、更にそのバランスは
ダイヤフラム４との組合わせにもよってくる。
【００１４】この質量部５の動きに対して、図１に示す
ように、陽極接合等によりシリコン板１とガラス板２を
一体化し、梁部１０に配設されたピエゾ抵抗Ｇ１〜Ｇ４
が質量部５とに印加された変位により、その加速度に応
じた変位をピエゾ抵抗の変化として検出する。
ように、陽極接合等によりシリコン板１とガラス板２を
一体化し、梁部１０に配設されたピエゾ抵抗Ｇ１〜Ｇ４
が質量部５とに印加された変位により、その加速度に応
じた変位をピエゾ抵抗の変化として検出する。
【００１５】ダイヤフラム６とダイヤフラム４は厚みと
幅の組合わせにより最適の条件を見い出し、質量部５の
動作を良好にして車体制御の１〜３Ｇの加速度検出から
百Ｇの衝突時の加速度の検出まで行う。
幅の組合わせにより最適の条件を見い出し、質量部５の
動作を良好にして車体制御の１〜３Ｇの加速度検出から
百Ｇの衝突時の加速度の検出まで行う。
【００１６】更に、この質量部５の動きに相対して、Ａ
−Ａ′断面のＳ′部に示すように電極部７との間の容量
の変化量を見い出すことにより、自己診断を判定するも
のである。これらは質量部５のコーナ部４ケ所に電極部
７を配設した場合、この容量変化が不規則に変化した場
合は梁部１０の折損等の不具合が発生したものと判断す
る。
−Ａ′断面のＳ′部に示すように電極部７との間の容量
の変化量を見い出すことにより、自己診断を判定するも
のである。これらは質量部５のコーナ部４ケ所に電極部
７を配設した場合、この容量変化が不規則に変化した場
合は梁部１０の折損等の不具合が発生したものと判断す
る。
【００１７】次に、図３に示すＳ部の拡大図であるが、
自己診断を検出するギャップを示している。このＳ部は
予め質量部の電極部１２に相当する部分をエッチダウン
しておき、その上に絶縁膜のＳｉＯ2 膜１１を付けて、
図示のように電極部７に相対する面をエッチングして質
量部５のＳｉ部分を出し電極とする。
自己診断を検出するギャップを示している。このＳ部は
予め質量部の電極部１２に相当する部分をエッチダウン
しておき、その上に絶縁膜のＳｉＯ2 膜１１を付けて、
図示のように電極部７に相対する面をエッチングして質
量部５のＳｉ部分を出し電極とする。
【００１８】これによって自己診断用隙間Ｇとストッパ
用隙間Ｆが設定され、加速度が印加されても導電体であ
る電極部７やむき出しのＳｉ部と接触することが無い構
造となっている。
用隙間Ｆが設定され、加速度が印加されても導電体であ
る電極部７やむき出しのＳｉ部と接触することが無い構
造となっている。
【００１９】ストッパ部はストッパ用隙間Ｆはお互いに
ガラス板２とＳｉＯ2 膜１１であり、双方が絶縁体であ
るため静電溶着等の心配が無い構造である。ＦとＧとの
関係は常に次の通り。Ｆ＜Ｇこの双方の隙間は互いに組
合わせることにより自己診断回路の検出部として用いる
ものである。ストッパ用隙間Ｆがガラス板２に当って隙
間が零となった時の自己診断用隙間Ｇの値を検知して、
この値が設定値内であれば正常であり、それ以外の異状
な値であればこの三次元システムに欠陥が出ていること
であり検出値に警報を示すものである。図１１の回路で
はこの回路は複雑となるので表示のみとしてあるが、図
３のＦとＧの組合わせにより異状を警告する。
ガラス板２とＳｉＯ2 膜１１であり、双方が絶縁体であ
るため静電溶着等の心配が無い構造である。ＦとＧとの
関係は常に次の通り。Ｆ＜Ｇこの双方の隙間は互いに組
合わせることにより自己診断回路の検出部として用いる
ものである。ストッパ用隙間Ｆがガラス板２に当って隙
間が零となった時の自己診断用隙間Ｇの値を検知して、
この値が設定値内であれば正常であり、それ以外の異状
な値であればこの三次元システムに欠陥が出ていること
であり検出値に警報を示すものである。図１１の回路で
はこの回路は複雑となるので表示のみとしてあるが、図
３のＦとＧの組合わせにより異状を警告する。
【００２０】さらに、ストッパ用隙間ＦはＦ＜Ｇの関係
でＦを小さくすることにより質量部５の異常振動を抑え
ることができる。
でＦを小さくすることにより質量部５の異常振動を抑え
ることができる。
【００２１】次に図４，図５に示す構造例は本発明の他
の実施例で図１での中心部９とそれを継ぐダイヤフラム
６と梁１０とを取り除いたものであり動作は図１と同様
であり、ダイヤフラム４に負担が掛かる構造であるが、
図１の構造に比べて簡単な構造となる。
の実施例で図１での中心部９とそれを継ぐダイヤフラム
６と梁１０とを取り除いたものであり動作は図１と同様
であり、ダイヤフラム４に負担が掛かる構造であるが、
図１の構造に比べて簡単な構造となる。
【００２２】図６，図７は本発明の他の実施例を示した
もので同様に図１の構造の枠部３とそれを継ぐダイヤフ
ラム４を取り除いたものであり、図４，図５の構造と同
様に三次元の加速度を計測出来る構造である。しかし、
この構造は質量部５の動作は軽くなるという利点があ
る。
もので同様に図１の構造の枠部３とそれを継ぐダイヤフ
ラム４を取り除いたものであり、図４，図５の構造と同
様に三次元の加速度を計測出来る構造である。しかし、
この構造は質量部５の動作は軽くなるという利点があ
る。
【００２３】図８，図９は図４，図５の構造のものを質
量部５をばらばらに切り離したものであり、切り離した
各質量部５の下に相対する電極部７を設けた構造であ
る。これらはシングルのカンチレバーのものを４ケ組合
わせたものと同じであり、上記同様に三次元の加速度を
計測出来る構造である。
量部５をばらばらに切り離したものであり、切り離した
各質量部５の下に相対する電極部７を設けた構造であ
る。これらはシングルのカンチレバーのものを４ケ組合
わせたものと同じであり、上記同様に三次元の加速度を
計測出来る構造である。
【００２４】図１０は三次元半導体加速度センサのブロ
ックダイヤグラム図を示したものである。質量部５に接
続されたダイヤフラム又は梁部に配設されたピエゾ抵抗
Ｇ１〜Ｇ４との抵抗変化を検出し、演算処理することに
より三次元の出力を検出する回路である。図１０は、エ
アバックシステムと車両制御システムへの応用例を記載
したものである。この応用例では衝突の際の大きな加速
度を検出できる本発明の三次元加速度センサを用いて、
その出力に基づいてエアバックを起動している。
ックダイヤグラム図を示したものである。質量部５に接
続されたダイヤフラム又は梁部に配設されたピエゾ抵抗
Ｇ１〜Ｇ４との抵抗変化を検出し、演算処理することに
より三次元の出力を検出する回路である。図１０は、エ
アバックシステムと車両制御システムへの応用例を記載
したものである。この応用例では衝突の際の大きな加速
度を検出できる本発明の三次元加速度センサを用いて、
その出力に基づいてエアバックを起動している。
【００２５】図１１は図１０の具体的回路である。この
回路の特徴は各々の梁部１０の抵抗変化を高精度に検出
するため、各信号の干渉を排除する構成となっている。
更に印加された加速度の方向を判別するため演算回路を
設け、その出力により方向を判別する回路となってい
る。
回路の特徴は各々の梁部１０の抵抗変化を高精度に検出
するため、各信号の干渉を排除する構成となっている。
更に印加された加速度の方向を判別するため演算回路を
設け、その出力により方向を判別する回路となってい
る。
【００２６】更に、電源部５６，規準電圧発生部５７，
自己診断回路５８等は当然、備えられている。
自己診断回路５８等は当然、備えられている。
【００２７】以上の様に本発明の三次元加速度センサは
中心部９をささえる梁部１０やダイヤフラム６は組合わ
せるだけでなく、各々、単独で用いることも可能であ
る。
中心部９をささえる梁部１０やダイヤフラム６は組合わ
せるだけでなく、各々、単独で用いることも可能であ
る。
【００２８】図１２は本発明の他の実施例を示す三次元
加速度センサの斜視図で、図１３は図１２のＦ−Ｆ′断
面図である。この実施例で質量部５の内側と外側はとも
にダイヤフラム部４，６によって形成されている。ま
た、図１４は本発明の他の実施例を示す三次元加速度セ
ンサの斜視図で、図１５は図１４のＥ−Ｅ′断面図であ
る。この実施例は質量部５と構成を除いて図１の実施例
と同じであり、簡単な構造で図１と同様の効果を得るこ
とができる。
加速度センサの斜視図で、図１３は図１２のＦ−Ｆ′断
面図である。この実施例で質量部５の内側と外側はとも
にダイヤフラム部４，６によって形成されている。ま
た、図１４は本発明の他の実施例を示す三次元加速度セ
ンサの斜視図で、図１５は図１４のＥ−Ｅ′断面図であ
る。この実施例は質量部５と構成を除いて図１の実施例
と同じであり、簡単な構造で図１と同様の効果を得るこ
とができる。
【００２９】
【発明の効果】本発明によれば自動車等の車体制御用の
微小加速度の検出から、衝突による百Ｇ等の大きな加速
度も検出することが出来る。
微小加速度の検出から、衝突による百Ｇ等の大きな加速
度も検出することが出来る。
【図１】本発明の三次元加速度センサの斜視図。
【図２】図１のＡ−Ａ′断面図。
【図３】図１のＳ′部の説明図。
【図４】本発明の他の実施例を示す三次元加速度センサ
の斜視図。
の斜視図。
【図５】図４のＢ−Ｂ′断面図。
【図６】本発明の他の実施例を示す三次元加速度センサ
の斜視図。
の斜視図。
【図７】図６のＣ−Ｃ′断面図。
【図８】本発明の他の実施例を示す三次元加速度センサ
の斜視図。
の斜視図。
【図９】図８のＤ−Ｄ′断面図。
【図１０】三次元加速度センサのブロック図。
【図１１】三次元加速度センサの回路図。
【図１２】本発明の他の実施例を示す三次元加速度セン
サの斜視図。
サの斜視図。
【図１３】図１２のＦ−Ｆ′断面図。
【図１４】本発明の他の実施例を示す三次元加速度セン
サの斜視図。
サの斜視図。
【図１５】図１４のＥ−Ｅ′断面図。
１…シリコン板、２…ガラス板、３…枠部、４，６…ダ
イヤフラム部、５…質量部、７…電極部、８…自己診断
検出端子部、９…中心部、１０…梁部。
イヤフラム部、５…質量部、７…電極部、８…自己診断
検出端子部、９…中心部、１０…梁部。
Claims (11)
- 【請求項１】電極が配置された支持体と、前記支持体に
固定された中心部と、可動電極となる質量部と、前記中
心部と前記質量部とを接続する連結部材とを備えた三次
元加速度センサにおいて、前記連結部材は前記中心部の
周囲に設けられたダイヤフラムと梁との組合わせによっ
て構成されていることを特徴とする三次元加速度セン
サ。 - 【請求項２】請求項１において、前記中心部は四角形を
しており、その各辺毎に前記梁が設けられている三次元
加速度センサ。 - 【請求項３】請求項１において、前記中心部の中心が前
記中心部と前記質量部とからなる部分の重心である三次
元加速度センサ。 - 【請求項４】請求項１において、前記質量部は複数個に
分割されている三次元加速度センサ。 - 【請求項５】請求項４において、前記質量部と前記ダイ
ヤフラム又は、前記梁に配設されたピエゾ抵抗の変化を
検出して印加された加速度の方向を判別する回路を設け
た三次元加速度センサ。 - 【請求項６】電極が配置された支持体と、前記支持体に
固定された中心部と、可動電極となる質量部と、前記中
心部と前記質量部とを接続する第一の連結部材とを備え
た三次元加速度センサにおいて、前記質量部の周囲に枠
部を設け、前記枠部と前記質量部とをダイヤフラムによ
って構成された第二の連結部材によって連結したことを
特徴とする三次元加速度センサ。 - 【請求項７】電極が配置された支持体と、可動電極とな
る質量部とを備えた三次元加速度センサにおいて、前記
質量部の周囲に枠部を設け、前記枠部と前記質量部とを
ダイヤフラムによって構成された連結部材によって連結
せしめたことを特徴とする三次元加速度センサ。 - 【請求項８】請求項７において、前記質量部は複数個に
分割されている三次元加速度センサ。 - 【請求項９】請求項８において、前記質量部と前記ダイ
ヤフラム又は梁に配設されたピエゾ抵抗の変化を検出し
て印加された加速度の方向を判別する回路を設けた三次
元加速度センサ。 - 【請求項１０】電極が配置された支持体と、可動電極と
なる質量部とを備えた三次元加速度センサにおいて、前
記質量部の電極部と前記支持体との距離を前記電極と前
記質量部との距離よりも小さくしたことを特徴とする三
次元加速度センサ。 - 【請求項１１】請求項１，２，３，４，５，６，７，
８，９または１０において、前記三次元加速度センサの
演算出力部からの出力に基づいてエアバックを起動する
起動手段を備えたエアバックシステム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8119956A JPH09304424A (ja) | 1996-05-15 | 1996-05-15 | 三次元加速度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8119956A JPH09304424A (ja) | 1996-05-15 | 1996-05-15 | 三次元加速度センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09304424A true JPH09304424A (ja) | 1997-11-28 |
Family
ID=14774371
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8119956A Pending JPH09304424A (ja) | 1996-05-15 | 1996-05-15 | 三次元加速度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09304424A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000079288A1 (fr) * | 1999-06-22 | 2000-12-28 | Asahi Kasei Kabushiki Kaisha | Accelerometre |
-
1996
- 1996-05-15 JP JP8119956A patent/JPH09304424A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000079288A1 (fr) * | 1999-06-22 | 2000-12-28 | Asahi Kasei Kabushiki Kaisha | Accelerometre |
| JP4633982B2 (ja) * | 1999-06-22 | 2011-02-16 | 旭化成株式会社 | 加速度センサ |
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