JPH10300771A

JPH10300771A - 加速度センサ

Info

Publication number: JPH10300771A
Application number: JP9122999A
Authority: JP
Inventors: Kazutoyo Ichikawa; 和豊市川; Norihiko Shiratori; 典彦白鳥; Hiroaki Terao; 博明寺尾; Tomoo Namiki; 智雄並木; Minoru Hatakeyama; 稔畠山; Masato Handa; 正人半田; Yoshiya Okada; 恵也岡田
Original assignee: Miyota KK; Miyota Co Ltd
Current assignee: Miyota KK; Miyota Co Ltd
Priority date: 1997-04-25
Filing date: 1997-04-25
Publication date: 1998-11-13

Abstract

(57)【要約】【課題】３軸の検出特性の等しい加速度センサを得
る。【解決手段】板状の可撓部材と、該可撓部材の表面に
貼付される電極を設けた圧電素子と、該可撓部材に直接
または間接的に貼付される重錘体と、該可撓部材の外周
を直接または間接的に支持する支持部材を有する加速度
センサにおいて、板状の可撓部材の内部に原点を定義
し、この原点を通り該可撓部材の平面に平行な方向にＸ
軸を、原点においてＸ軸と直交し、かつ、該可撓部材の
平面に平行な方向にＹ軸を、原点を通り、かつ、該可撓
部材の平面に垂直な方向にＺ軸をそれぞれ定義したと
き、前記重錘体と前記支持部材が固定されている部分を
除いた前記圧電素子上で、前記加速度センサにＺ軸方向
の加速度を加えたときに前記圧電素子に生じる応力がゼ
ロになる部分およびその近傍と、前記加速度センサに
Ｘ、Ｙ平面と平行な方向に加速度を加えたときに前記圧
電素子に生じる応力がゼロとなる部分およびその近傍を
避けて、かつ、原点側（内周側）に検出電極を形成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は圧電素子を用いた加
速度センサに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】加速度センサは自動車業界でエアーバッ
グ制御のセンサ等として使用されている。検出方式はい
ろいろ開発されているが、本発明は表面に電極を形成し
た圧電素子を貼付した可撓部材の中央部に加速度により
慣性力を生じる重錘体を設け、加速度による重錘体の慣
性力で可撓部材が変形（この時、表面に貼付してある圧
電素子も変形しその歪量に比例した電荷を発生する）す
ることにより加速度を検出するものにかかわる。

【０００３】本発明に係わる先行技術として、特願平
８−３５３０７４号がある。図１は従来技術による加速
度センサで上面図である。図２は従来技術による加速度
センサで正面断面図である。図の如く円板状の可撓部材
１の内部に原点２を定義し、原点２を通り可撓部材１の
平面に平行な方向にＸ軸を、原点２においてＸ軸と直交
し、かつ、可撓部材１の平面に平行な方向にＹ軸を、原
点２を通り、かつ、可撓部材１の平面に垂直な方向にＺ
軸をそれぞれ定義する。

【０００４】円板状の可撓部材１の上面には圧電素子３
が、その面上中心とＺ軸とが一致するように貼付されて
いる。可撓部材１の下面には円柱形をした重錘体４が、
その中心軸とＺ軸とが一致するように貼付されている。
可撓部材１と圧電素子３と重錘体４とでセンサ部１０が
構成される。また、可撓部材１は外周部分を支持部材５
で支持されている。支持部材５には円状の貫通穴５ａ
と、貫通穴５ａと同心で半径が大きい沈み部５ｂが設け
られている。ここで、貫通穴５ａ、沈み部５ｂの中心軸
はＺ軸と一致している。沈み部５ｂで可撓部材１は位置
決めされ支持される。

【０００５】可撓部材１はエリンバ材、重錘体４はステ
ンレス材、支持部材５は金属材料が用いられている。圧
電素子３は圧電セラミックスであるＰＺＴが用いられ、
電極は蒸着によりＡｇ−Ｃｒ合金で形成されている。電
極の配置については後で述べる。可撓部材１と圧電素子
３はエポキシ系の接着剤で接合され、可撓部材１と重錘
体４もエポキシ系の接着剤により固定されている。可撓
部材１と支持部材５は接着剤で固定されている。

【０００６】検出電極の配置位置は、有限要素法解析を
行い、圧電素子３の表面に生じる応力について詳細に分
布を調べて決定されている。図３は加速度センサにＸ軸
プラス方向の加速度が加わった状態を示す断面図であ
る。（電極は省略してある。）図４は加速度センサにＸ
軸マイナス方向の加速度が加わった状態を示す断面図で
ある。（電極は省略してある。）加速度センサにＸ軸マ
イナス方向の加速度が加わった場合は、重錘体４の振れ
る方向が図３と逆方向となる。図５は加速度センサにＺ
軸プラス方向の加速度が加わった状態を示す断面図であ
る。（電極は省略してある。）図６は加速度センサにＺ
軸マイナス方向の加速度が加わった状態を示す断面図で
ある。（電極は省略してある。）加速度センサにＺ軸マ
イナス方向の加速度が加わった場合は、重錘体４の振れ
る方向が図５と逆方向となる。

【０００７】図７、図８は有限要素法解析により応力分
布を求めた結果である。図７は加速度センサにＺ軸マイ
ナス方向の加速度を加えたときにＸ軸上に現れる応力分
布を示すグラフである。図８は加速度センサにＸ軸プラ
ス方向の加速度を加えたときにＸ軸上に現れる応力分布
を示すグラフである。横軸に原点２からの半径方向の距
離、縦軸に応力値がとられている。グラフは、半径方向
プラス側について示したものであるが、図３〜図６を参
照すると、半径方向マイナス側の応力分布は、図７では
縦軸に対して線対称、図８では原点に対して点対称とな
る。

【０００８】前述の有限要素法解析の結果をもとに検出
電極が形成されている。圧電素子３の上面には扇形をし
た４個の検出電極６が、Ｘ軸、Ｙ軸上で、かつ、Ｘ軸、
Ｙ軸に対して軸対称に形成されている。検出電極６の円
周部は、加速度センサにＺ軸方向の加速度を加えたとき
に応力がゼロとなるライン７の内側で、ライン７より所
定の距離を離して設けられている。さらに圧電素子３の
上面には円環状をした検出電極８が、Ｘ軸、Ｙ軸に対し
て軸対称に形成され加速度センサにＸ軸、Ｙ軸方向の加
速度を加えたときに応力がゼロとなるライン９より外側
で、ライン９より所定の距離を離して設けられている。
圧電素子３上で検出電極６は内周側、検出電極８は外周
側に配置されている。

【０００９】さらに、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の検出電極
に発生する電荷量がほぼ等しくなるように検出電極を形
成した。検出電極の形状は有限要素法解析により求めら
れた圧電素子３に生じる応力値とその応力値の分布して
いる分布面積の積を求め、その積の和を求めることによ
り設定した。圧電素子３の下面にはほぼ全面に電極１１
が形成されている。電極１１から４個の引き出し電極１
１ａが圧電素子３の上面に引き出されている。

【００１０】加速度の検出動作について説明する。加速
度センサに加速度が作用すると慣性力により重錘体４が
移動することでセンサ部１０が変形し、検出電極６、８
に電荷が発生する。図示していない検出回路と検出電極
６、８および基準電位となる電極１１（引き出し電極１
１ａ）とがリード線により接続されているため、４個の
検出電極６と検出電極８に発生する電荷の量により３軸
の加速度の方向と大きさが検出できる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】従来例においては、有
限要素法解析で理想的な状態において検出電極の形状が
決められていた。ところが、実際には可撓部材１の外周
側は内周側と比べ接着剤層の占める面積が大きい。接着
剤層の影響により、外周側に形成されているＺ軸方向の
検出特性（周波数出力特性、温度特性）は、内周側に形
成されているＸ軸、Ｙ軸の検出特性より劣る。周波数出
力特性は、加速度センサとして測定できる周波数範囲内
で同一の加速度を加えて、周波数を変化させたときの出
力変化を表すもので、出力変化は小さいことが望まし
い。また、温度特性は、同一の周波数で同一の加速度を
加えた状態で温度を変化させたときの出力変化を表した
もので、出力変化は小さいことが望ましい。また、特に
３軸方向の加速度を検出する加速度センサにおいては、
各軸の検出特性が等しくなることが望ましい。各軸の検
出特性に差が出ると、検出回路に調整用の部品を入れる
ことになり安価に製造できない。本発明は、検出電極の
配置を工夫することで課題を解決しようとするものであ
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は従来の加速度セ
ンサの課題を解決するためのものであり、小型軽量で、
３軸方向の検出特性の等しい加速度センサを提供する。

【００１３】板状の可撓部材と、該可撓部材の表面に貼
付される電極を設けた圧電素子と、該可撓部材に直接ま
たは間接的に貼付される重錘体と、該可撓部材の外周を
直接または間接的に支持する支持部材を有する加速度セ
ンサにおいて、板状の可撓部材の内部に原点を定義し、
この原点を通り該可撓部材の平面に平行な方向にＸ軸
を、原点においてＸ軸と直交し、かつ、該可撓部材の平
面に平行な方向にＹ軸を、原点を通り、かつ、該可撓部
材の平面に垂直な方向にＺ軸をそれぞれ定義したとき、
前記重錘体と前記支持部材が固定されている部分を除い
た前記圧電素子上で、前記加速度センサにＺ軸方向の加
速度を加えたときに前記圧電素子に生じる応力がゼロに
なる部分およびその近傍と、前記加速度センサにＸ、Ｙ
平面と平行な方向に加速度を加えたときに前記圧電素子
に生じる応力がゼロとなる部分およびその近傍を避け
て、かつ、原点側（内周側）に検出電極を形成する。

【００１４】Ｘ軸方向の加速度の検出電極は、Ｘ軸上
で、かつ、Ｘ軸、Ｙ軸に対して対称に形成され、Ｙ軸方
向の加速度の検出電極は、Ｙ軸上で、かつ、Ｘ軸、Ｙ軸
に対して対称に形成され、Ｚ軸方向の加速度の検出電極
は、原点周辺とＸ軸、Ｙ軸の検出電極の間の領域で、か
つ、Ｘ軸、Ｙ軸に対して対称に形成されるようにする。
このように検出電極を形成することにより、Ｚ軸方向の
加速度の検出に関しては、従来例と比べ検出電極が内側
に配置されるため、Ｚ軸方向の加速度の検出に及ぼす可
撓部材外周側の接着剤層による影響が小さくなり、か
つ、Ｘ軸、Ｙ軸方向の加速度の検出に及ぼす可撓部材外
周側の接着剤層による影響と同レベルになる。従って、
Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の検出特性を等しくすることができ
る。特に３軸方向の加速度を検出する加速度センサにお
いては各軸の検出特性が等しいことは好ましい。また、
これにより検出回路も簡単になり安価に製造できる。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明を図面に基づき詳細に説明
する。図９は本発明の第一実施例で上面図である。図１
０は本発明の第一実施例で正面断面図である。図の如く
円板状の可撓部材２１の内部に原点２２を定義し、原点
２２を通り可撓部材２１の平面に平行な方向にＸ軸を、
原点２２においてＸ軸と直交し、かつ、可撓部材２１の
平面に平行な方向にＹ軸を、原点２２を通り、かつ、可
撓部材２１の平面に垂直な方向にＺ軸をそれぞれ定義す
る。

【００１６】円板状の可撓部材２１の上面には圧電素子
２３が、その面上中心とＺ軸とが一致するように貼付さ
れている。可撓部材２１の下面には円柱形をした重錘体
２４が、その中心軸とＺ軸とが一致するように貼付され
ている。可撓部材２１と圧電素子２３と重錘体２４とで
センサ部２０が構成される。また、可撓部材２１は外周
部分を支持部材２５で支持されている。支持部材２５に
は円状の貫通穴２５ａと、貫通穴２５ａと同心で半径が
大きい沈み部２５ｂが設けられている。ここで、貫通穴
２５ａ、沈み部２５ｂの中心軸はＺ軸と一致している。
沈み部２５ｂで可撓部材２１は位置決めされ支持され
る。

【００１７】可撓部材２１はエリンバ材を用いた。重錘
体２４はステンレス材（ＳＵＳ３０３）を用いた。支持
部材２５は金属材料を用いた。圧電素子２３は圧電セラ
ミックスであるＰＺＴを用い、電極は蒸着によりＡｇ−
Ｃｒ合金で形成した。スパッタ、スクリーン印刷等の方
法で電極を形成してもかまわない。電極の配置について
は後で詳述する。可撓部材２１と圧電素子２３はエポキ
シ系の接着剤で接合した。可撓部材２１と重錘体２４も
エポキシ系の接着剤により固定したが、溶接等の方法で
固定してもかまわない。可撓部材２１と支持部材２５は
接着剤で固定した。部材の材質は所定の機能を満たすも
のであればこれらに限定されるものではない。好ましく
は、お互いに熱膨張率の近い材質を選ぶと良い。また、
構成に関しては、電気的に絶縁されれば、支持部材２５
に直接に圧電素子２３を固定し、圧電素子２３の下面に
重錘体２４を、圧電素子２３の上面に可撓部材２１を固
定するようにしても良い。

【００１８】次に検出電極の配置について述べる。検出
電極を配置する位置は、従来例で示されている有限要素
法解析に基づき決定した。従来例に示されている図７、
図８のグラフをもとに詳細に説明する。加速度センサに
加速度を加えると、半径方向に外周側に向かうに従い、
圧電素子に生じている応力の絶対値が小さくなりやがて
ゼロとなる。さらに半径方向に外周側に向かうと今度は
応力の符号が反対になる。すなわち、内周側がプラスで
ある場合は外周側がマイナスになり、逆に、内周側がマ
イナスである場合は外周側がプラスになることがわか
る。加速度センサにＺ軸方向の加速度を加えた場合とＸ
軸、Ｙ軸方向に加速度を加えた場合とでは、応力値がゼ
ロとなる場所が異なり、Ｚ軸方向の加速度を加えた場合
の方が、Ｘ軸、Ｙ軸方向の加速度を加えた場合より内側
の位置で応力値がゼロとなる。従って、仮に応力がゼロ
となるラインをまたいで検出電極を構成すると、同じ検
出電極内にプラスとマイナスの両方の電荷が発生し、お
互いに打ち消しあうため結果として出力電圧は小さくな
る。また、応力がゼロとなる部分の近傍まで検出電極を
形成すると、加工、組立誤差により応力分布が微妙にず
れ、同じ検出電極内にプラスとマイナスの両方の電荷が
発生する場合もある。なお、内周部分で応力値がほぼゼ
ロの所があるが、これは重錘体２４が固定されている部
分で、圧電素子２３の変形がほとんど生じない部分であ
る。また、外周側で応力値がほぼゼロの所があるが、こ
れは支持部材５で圧電素子３が固定されている部分で、
圧電素子３の変形がほとんど生じない部分である。重錘
体４のディメンジョンは半径が２ｍｍである。重錘体４
が固定されている境界部分の近傍に着目すると、この部
分では発生する応力が大きく、また応力変化が大きい。
従って、重錘体４に固定されている境界部分の近傍を避
け、所定の間隔をあけて外周側に検出電極を配置する
か、あるいは、重錘体４の固定されている境界部分を越
え、さらに内周側で、応力がゼロとなる部分まで検出電
極を形成すると、加工誤差等の影響が少なく、各軸方向
の検出感度が等しくなる検出電極を形成することが容易
となる。検出感度を上げるためには、応力の発生してい
る面積を多く使用できる検出電極の配置をとる方がよ
い。すなわち、重錘体４の固定されている境界部分を越
え、さらに内周側で、応力がゼロとなる部分まで検出電
極を形成することが好ましい。

【００１９】上述の結果をもとに検出電極を形成した。
圧電素子２３の上面には扇形をした４個の検出電極２６
が、Ｘ軸、Ｙ軸上で、かつ、Ｘ軸、Ｙ軸に対して軸対称
に形成されている。検出電極２６の円周部は、加速度セ
ンサにＺ軸方向の加速度を加えたときに応力がゼロとな
るライン２７の内側で、ライン２７より所定の距離を離
して設けられている。（Ｘ軸、Ｙ軸方向の加速度を加え
たときに応力がゼロとなるライン２８は、Ｚ軸方向の加
速度を加えたときに応力がゼロとなるライン２７の外側
に存在している。）さらに圧電素子２３の上面には、原点周辺と４個の検出
電極２６の間の領域で、かつ、Ｘ軸、Ｙ軸に対して対称
に検出電極２９が形成されている。検出電極２６の内周
部は、重錘体２４が固定されている境界部分より内周側
で、応力がゼロとなる部分に形成されている。さらに圧
電素子２３の上面には、原点周辺と４個の検出電極２６
の間の領域で、かつ、Ｘ軸、Ｙ軸に対して対称に検出電
極２９が形成されている。検出電極２６ａと２６ｃでＸ
軸方向の加速度を検出し、検出電極２６ｂと２６ｄでＹ
軸方向の加速度を検出し、検出電極２９でＺ軸方向の加
速度を検出することになる。加速度が加わったときに発
生する電荷量は応力値と面積の積に比例する。従って、
Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各検出電極における応力値と面積の
積が等しくなるように検出電極を形成すると各軸の出力
値が等しくなり好ましい。圧電素子２３の下面にはほぼ
全面に電極３０が形成されている。電極３０から４個の
引き出し電極３０ａが圧電素子２３の上面に引き出され
ている。

【００２０】加速度の検出動作について説明する。加速
度センサに加速度が作用すると慣性力により重錘体２４
が移動することでセンサ部２０が変形し検出電極２６、
２９に電荷が発生する。図示していない検出回路と検出
電極２６、２９および基準電位となる電極３０（引き出
し電極３０ａ）とがリード線により接続されているた
め、４個の検出電極２６と検出電極２９に発生する電荷
の量により加速度の方向と大きさが検出できる。

【００２１】第一実施例では、圧電素子２３の上面に形
成されている電極の分極の向きをＺ軸方向で同じ向きに
してある。前述したが、図３は加速度センサにＸ軸プラ
ス方向の加速度が加わった状態を示す断面図である。
（電極は省略してある。）図４は加速度センサにＸ軸マ
イナス方向の加速度が加わった状態を示す断面図であ
る。（電極は省略してある。）加速度センサにＸ軸マイ
ナス方向の加速度が加わった場合は、重錘体２４の振れ
る方向が図３と逆方向となる。加速度センサにＸ軸プラ
ス方向の加速度が加わった場合では、検出電極２６ａに
発生する電荷はプラス、検出電極２６ｂに発生する電荷
はプラスとマイナスが相殺されてゼロ（以下、各検出電
極に発生する電荷がゼロとなるものはこの理由によ
る）、検出電極２６ｃに発生する電荷はマイナス、検出
電極２６ｄに発生する電荷はゼロ、検出電極２９に発生
する電荷はゼロとなる。ここで、検出電極２６はＸ軸、
Ｙ軸上で、かつ、Ｘ軸、Ｙ軸に対して対称であるので、
２６ａと２６ｃに発生するの電荷は、符号は逆で大きさ
が等しくなる。検出電極２６ａと検出電極２６ｃに発生
する電荷を差動増幅することでＸ軸方向の加速度の大き
さと向きを検出する。検出電極２９については、Ｘ軸プ
ラス側に広がる領域ではプラス、Ｘ軸マイナス側に広が
る領域ではマイナスの電荷が発生しているがＸ軸、Ｙ軸
に対して線対称に形成されているため、検出電極２９に
発生する総電荷量は互いに相殺されてゼロとなる。加速
度センサにＸ軸マイナス方向の加速度が加わった場合で
は、検出電極２６ａに発生する電荷はマイナス、検出電
極２６ｂに発生する電荷はゼロ、検出電極２６ｃに発生
する電荷はプラス、検出電極２６ｄに発生する電荷はゼ
ロ、検出電極２８に発生する電荷はゼロとなる。検出電
極２６ａと検出電極２６ｃに発生した電荷を差動増幅し
た結果は加速度センサにＸ軸プラス方向の加速度が加わ
った場合と符号が逆になり、加わった加速度の向きを特
定できる。

【００２２】加速度センサにＹ軸方向の加速度が加わっ
た場合について説明する。加速度センサにＹ軸プラス方
向に加速度が加わった場合、検出電極２６ａに発生する
電荷はゼロ、検出電極２６ｂに発生する電荷はプラス、
検出電極２６ｃに発生する電荷はゼロ、検出電極２６ｄ
に発生する電荷はマイナス、検出電極２９に発生する電
荷はゼロとなる。ここで、検出電極２６はＸ軸、Ｙ軸上
で、かつ、Ｘ軸、Ｙ軸に対して対称であるので、２６ｂ
と２６ｄに発生するの電荷は、符号は逆で大きさが等し
くなる。検出電極２６ｂと検出電極２６ｄに発生する電
荷を差動増幅することでＹ軸方向の加速度の大きさと向
きを検出する。検出電極２９については、Ｙ軸プラス側
に広がる領域ではプラス、Ｙ軸マイナス側に広がる領域
ではマイナスの電荷が発生しているがＸ軸、Ｙ軸に対し
て線対称に形成されているため、検出電極２９に発生す
る総電荷量は互いに相殺されてゼロとなる。加速度セン
サにＹ軸マイナス方向の加速度が加わった場合では、検
出電極２６ａに発生する電荷はゼロ、検出電極２６ｂに
発生する電荷はマイナス、検出電極２６ｃに発生する電
荷はゼロ、検出電極２６ｄに発生する電荷はプラス、検
出電極２９に発生する電荷はゼロとなる。検出電極２６
ａと検出電極２６ｃに発生した電荷を差動増幅した結果
は加速度センサにＹ軸プラス方向の加速度が加わった場
合と符号が逆になり、加わった加速度の向きを特定でき
る。

【００２３】前述したが、図５は加速度センサにＺ軸プ
ラス方向の加速度が加わった状態を示す断面図である。
（電極は省略してある。）図６は加速度センサにＺ軸マ
イナス方向の加速度が加わった状態を示す断面図であ
る。（電極は省略してある。）加速度センサにＺ軸マイ
ナス方向の加速度が加わった場合は、重錘体の振れる方
向が図５と逆方向となる。加速度センサにＺ軸プラス方
向の加速度が加わった場合、検出電極２６ａ〜２６ｄに
発生する電荷はプラス、検出電極２９に発生する電荷も
プラスとなる。ここで、検出電極２６はＸ軸、Ｙ軸上
で、かつ、Ｘ軸、Ｙ軸に対して対称であるので、２６ａ
〜２６ｄに発生するの電荷は、符号が同じで大きさも等
しくなる。検出電極２６ａと検出電極２６ｃ、検出電極
２６ｂと検出電極２６ｄに発生する電荷を差動増幅する
ためＸ軸、Ｙ軸方向に関する検出出力はゼロとなる。加
速度センサにＺ軸マイナス方向の加速度が加わった場合
では、検出電極２６ａ〜２６ｄに発生する電荷はマイナ
ス、検出電極２９に発生する電荷もマイナスとなる。検
出電極２６ａと検出電極２６ｃ、検出電極２６ｂと検出
電極２６ｄに発生する電荷を差動増幅するためＸ軸、Ｙ
軸方向に関する検出出力はゼロとなる。検出電極２９に
発生する電荷の符号と大きさでＺ軸方向の加速度の向き
と大きさが検出できる。

【００２４】Ｘ軸、Ｙ軸の検出方法について述べてきた
が、検出電極２６ａと２６ｃ、２６ｂと２６ｄの部分の
分極の向きを逆方位にしても良い。この場合は、分極処
理が終了したあとに検出電極２６ａと２６ｃ、２６ｂと
２６ｄを接続する。検出電極２６ａと２６ｃから出力さ
れた出力の和がＸ軸方向の加速度であり、検出電極２６
ｂと２６ｄから出力された出力の和がＹ軸方向の加速度
である。この方法では分極のあとで、たとえば蒸着、ス
パッタ、スクリーン印刷等で圧電素子上に各検出電極を
接続する電極パターンを形成できるため検出電極から引
き出すリード線の本数を少なくすることができる。

【００２５】

【発明の効果】本発明は前記のような構成にすることで
次のような効果が生じる。１４個の検出電極２６と検出電極２９は、Ｘ軸、Ｙ軸
上で、かつ、Ｘ軸、Ｙ軸に対して軸対称に形成され、円
周部を加速度センサにＺ軸方向の加速度を加えたときに
応力がゼロとなるライン２７の内側で、ライン２７より
所定の距離を離して設けられているので、可撓部材１の
外周部分に用いられている接着剤の影響が小さくなり、
Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の周波数出力特性、温度特性が等
しくなる。２圧電素子に生じる応力値とその応力値の分布してい
る分布面積の積を求め、その積の和を求めることによ
り、検出電極に発生する電荷量が等しくなるように検出
電極を形成することで、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の検出感
度がほぼ等しくなる。３各軸間の検出感度が等しくなるため、検出回路が簡
単になる。４回路の構成が簡単になるため小型化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来技術による加速度センサで上面図。

【図２】従来技術による加速度センサで正面断面図。

【図３】加速度センサにＸ軸プラス方向の加速度が加わ
った状態を示す一部断面をとった正面図。

【図４】加速度センサにＸ軸マイナス方向の加速度が加
わった状態を示す一部断面をとった正面図。

【図５】加速度センサにＺ軸プラス方向の加速度が加わ
った状態を示す一部断面をとった正面図。

【図６】加速度センサにＺ軸マイナス方向の加速度が加
わった状態を示す一部断面をとった正面図。

【図７】加速度センサにＺ軸マイナス方向の加速度を加
えたときにＸ軸上に現れる応力分布を示すグラフ。

【図８】加速度センサにＸ軸プラス方向の加速度を加え
たときにＸ軸上に現れるの応力分布を示すグラフ。

【図９】本発明に係る加速度センサの第一実施例で上面
図。

【図１０】本発明に係る加速度センサの第一実施例で正
面断面図。

【符号の説明】

１可撓部材２原点３圧電素子４重錘体５支持部材５ａ貫通穴５ｂ沈み部６検出電極７ライン８検出電極９ライン１０センサ部１１電極１１ａ引き出し電極２０センサ部２１可撓部材２２原点２３圧電素子２４重錘体２５支持部材２５ａ貫通穴２５ｂ沈み部２６検出電極２６ａ検出電極２６ｂ検出電極２６ｃ検出電極２６ｄ検出電極２７ライン２８ライン２９検出電極３０電極３０ａ引き出し電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者並木智雄長野県北佐久郡御代田町大字御代田4107番地５ミヨタ株式会社内 (72)発明者畠山稔長野県北佐久郡御代田町大字御代田4107番地５ミヨタ株式会社内 (72)発明者半田正人長野県北佐久郡御代田町大字御代田4107番地５ミヨタ株式会社内 (72)発明者岡田恵也長野県北佐久郡御代田町大字御代田4107番地５ミヨタ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】板状の可撓部材と、該可撓部材の表面に
貼付される電極を設けた圧電素子と、該可撓部材に直接
または間接的に貼付される重錘体と、該可撓部材の外周
を直接または間接的に支持する支持部材を有する加速度
センサにおいて、板状の可撓部材の内部に原点を定義
し、この原点を通り該可撓部材の平面に平行な方向にＸ
軸を、原点においてＸ軸と直交し、かつ、該可撓部材の
平面に平行な方向にＹ軸を、原点を通り、かつ、該可撓
部材の平面に垂直な方向にＺ軸をそれぞれ定義したと
き、前記重錘体と前記支持部材が固定されている部分を
除いた前記圧電素子上で、前記加速度センサにＺ軸方向
の加速度を加えたときに前記圧電素子に生じる応力がゼ
ロになる部分およびその近傍と、前記加速度センサに
Ｘ、Ｙ平面と平行な方向に加速度を加えたときに前記圧
電素子に生じる応力がゼロとなる部分およびその近傍を
避けて、かつ、原点側（内周側）に検出電極を形成する
ことを特徴とする加速度センサ。
【請求項２】Ｘ軸方向の加速度の検出電極は、Ｘ軸上
で、かつ、Ｘ軸、Ｙ軸に対して対称に形成され、Ｙ軸方向の加速度の検出電極は、Ｙ軸上で、かつ、Ｘ
軸、Ｙ軸に対して対称に形成され、Ｚ軸方向の加速度の検出電極は、原点周辺とＸ軸、Ｙ軸
の検出電極の間の領域で、かつ、Ｘ軸、Ｙ軸に対して対
称に形成されることを特徴とする請求項１記載の加速度
センサ。