JPH11183515A - Acceleration sensor - Google Patents

Acceleration sensor

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Publication number
JPH11183515A
JPH11183515A JP35707597A JP35707597A JPH11183515A JP H11183515 A JPH11183515 A JP H11183515A JP 35707597 A JP35707597 A JP 35707597A JP 35707597 A JP35707597 A JP 35707597A JP H11183515 A JPH11183515 A JP H11183515A
Authority
JP
Japan
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acceleration sensor
sensor according
fixed
weight
strain
Prior art date
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Pending
Application number
JP35707597A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kiyoshi Saito
潔 斎藤
Takeshi Tanaka
剛 田中
Nobuharu Katsuki
暢晴 香月
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.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP35707597A priority Critical patent/JPH11183515A/en
Publication of JPH11183515A publication Critical patent/JPH11183515A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an acceleration sensor which has excellent frequency characteristics, high precision, and high reliability. SOLUTION: This sensor is equipped with a case 20 as a fixed body which is fixed to a fitted body, a weight 3, a strain inducer 1 consisting of fixed area parts 2a, 2b, 2c, and 2d at least four places provided at the same periphery for fixation to the case 20 and a beam which extends toward the center of a circle to connect the weight 3, and an alloy thin-film resistance body as a detecting means which varies in electric characteristics according to variation in strain quantity generated in the beam owing to acceleration.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は車両制御等に使用さ
れる加速度センサに関するものである。
The present invention relates to an acceleration sensor used for vehicle control and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、加速度センサとしては図8に示す
ようなものが提案されている。図8において、101は
片持ち梁、102は歪抵抗素子、103は重り、104
は固定領域部、105はケース、106は接続端子、1
07はシリコーンオイルである。
2. Description of the Related Art Conventionally, an acceleration sensor as shown in FIG. 8 has been proposed. 8, 101 is a cantilever, 102 is a strain resistance element, 103 is a weight, 104
Is a fixed area portion, 105 is a case, 106 is a connection terminal, 1
07 is a silicone oil.

【0003】片持ち梁101は、その固定領域部104
にてケース105に固定されている。片持ち梁101の
自由端には、重り103が取り付けられている。片持ち
梁101上の固定領域部104の近傍の表裏には歪抵抗
素子102が接着されてフルブリッジを形成し、接続端
子106に接続されている。ケース105内には、片持
ち梁101の共振を抑制するためにシリコーンオイル1
07が充填されている。車両に加速度が加わるとこの車
両に取り付けられたケース105にも加速度が加わる
が、片持ち梁101の自由端の重り103は慣性により
現状位置を維持しようとする。従って、重り103と固
定領域部104との間には相対的に位置ずれ、すなわち
撓みが発生する。この撓みにより、片持ち梁101の固
定領域部104の近傍に最大の歪みが発生する。この歪
みを歪抵抗素子102により抵抗値の変化として検出
し、さらに接続端子106を介して電気回路に伝達し加
速度に応じた信号を得る。
The cantilever 101 has a fixed area 104
Is fixed to the case 105. A weight 103 is attached to a free end of the cantilever 101. Strain resistance elements 102 are adhered to the front and back of the cantilever 101 in the vicinity of the fixed region 104 to form a full bridge and are connected to the connection terminals 106. Silicone oil 1 is contained in case 105 to suppress resonance of cantilever 101.
07 are filled. When acceleration is applied to the vehicle, acceleration is also applied to the case 105 attached to the vehicle, but the weight 103 at the free end of the cantilever 101 tries to maintain the current position by inertia. Therefore, relative displacement between the weight 103 and the fixed area portion 104, that is, bending occurs. Due to this bending, a maximum distortion occurs near the fixed area portion 104 of the cantilever 101. This distortion is detected as a change in the resistance value by the distortion resistance element 102, and further transmitted to an electric circuit via the connection terminal 106 to obtain a signal corresponding to the acceleration.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術では、
片持ち梁方式であるため歪感度を高めることは容易であ
るが、どうしても共振周波数が低くなり過ぎ必要な周波
数特性を確保できなくなるという問題がある。このため
に、ケース105内にシリコーンオイル107を充填し
共振を抑制しようとしている。しかし、シリコーンオイ
ル107は温度による粘度変化が大きくその影響を強く
受ける。また、この影響を低減するために複雑な手段を
必要とし、組み立て性が悪化したり信頼性が低下しやす
いといった課題を有していた。
In the above prior art,
It is easy to increase the strain sensitivity because of the cantilever method, but there is a problem that the resonance frequency is inevitably too low to obtain necessary frequency characteristics. Therefore, the case 105 is filled with the silicone oil 107 to suppress resonance. However, the viscosity change of the silicone oil 107 due to the temperature is large and is greatly affected by the change. Further, a complicated means is required to reduce the influence, and there is a problem that the assemblability is deteriorated and the reliability is easily lowered.

【0005】本発明はこのような課題を解決するもので
あり、周波数特性が良好で高精度且つ高信頼性の加速度
センサを提供することを目的とする。
An object of the present invention is to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a highly accurate and highly reliable acceleration sensor having good frequency characteristics.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の加速度センサは、被取付体に固着される固定
体と、重りと、前記固定体に固定するための同一円周上
に設けられた少なくとも4個所の固定領域部と円心に向
かって伸び前記重りを連結する梁とからなる起歪体と、
加速度により前記梁に発生する歪量の変化に応じて電気
的特性が変化する検知手段とを備えたものである。この
構成により、周波数特性が良好で高精度且つ高信頼性の
加速度センサが得られる。
In order to solve this problem, an acceleration sensor according to the present invention comprises a fixed member fixed to an object to be mounted, a weight, and the same circumference for fixing to the fixed member. A flexure element comprising at least four fixed area portions provided and a beam extending toward the center of the circle and connecting the weights;
Detecting means for changing electrical characteristics in accordance with a change in the amount of strain generated in the beam due to acceleration. With this configuration, an acceleration sensor with good frequency characteristics, high accuracy and high reliability can be obtained.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の発明
は、被取付体に固着される固定体と、重りと、前記固定
体に固定するための同一円周上に設けられた少なくとも
4個所の固定領域部と円心に向かって伸び前記重りを連
結する梁とからなる起歪体と、加速度により前記梁に発
生する歪量の変化に応じて電気的特性が変化する検知手
段とを備えているため、片持ち梁方式並みの歪感度を確
保しながらも共振周波数を高められるという作用を有す
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The invention according to claim 1 of the present invention is directed to a fixed body fixed to an attached body, a weight, and at least one provided on the same circumference for fixing to the fixed body. A flexure element comprising four fixed area portions and a beam extending toward the center of the circle and connecting the weights; and a detecting means whose electric characteristics change in accordance with a change in the amount of strain generated in the beam due to acceleration. Therefore, there is an effect that the resonance frequency can be increased while securing the strain sensitivity comparable to that of the cantilever method.

【0008】請求項2に記載の発明は、請求項1に記載
の発明において、起歪体がフェライト系ステンレス、析
出硬化型ステンレス又は36Ni−12Cr系合金のい
ずれか1つからなるため、起歪体の耐力が高く耐衝撃性
を高くできる作用を有する。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the strain-generating body is made of any one of a ferritic stainless steel, a precipitation hardening stainless steel, and a 36Ni-12Cr alloy. It has the effect of increasing the strength of the body and increasing the impact resistance.

【0009】請求項3に記載の発明は、請求項1に記載
の発明において、起歪体上のボイドを樹脂系の絶縁体で
埋設しているため、この上にさらに絶縁層を薄膜プロセ
スで形成する場合に安定に形成できる作用を有する。
According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, since the voids on the strain body are buried with a resin-based insulator, an insulating layer is further formed thereon by a thin film process. It has the effect of being able to form stably when formed.

【0010】請求項4に記載の発明は、請求項1に記載
の発明において、固定領域部と梁との間に低歪領域部を
有するため、固定領域部の近傍の不均一な歪の影響が梁
に及ぶのを抑制できる作用を有する。
According to a fourth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, since a low distortion region is provided between the fixed region and the beam, the influence of uneven distortion near the fixed region is provided. Has the effect of being able to suppress the spread over the beam.

【0011】請求項5に記載の発明は、請求項1に記載
の発明において、梁のほぼ中央に拡幅部を有するため、
拡幅部の近傍に応力集中による高歪領域を確保できると
いう作用を有する。
According to a fifth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, since the widened portion is provided substantially at the center of the beam,
This has the effect that a high strain region due to stress concentration can be secured near the widened portion.

【0012】請求項6に記載の発明は、請求項1に記載
の発明において、検知手段が梁のほぼ中央に設けられた
拡幅部を境に両側に少なくとも一対配設されているた
め、拡幅部を境に一方に正の歪に応じた大きな電気的特
性の変化と他方に負の歪に応じた大きな電気的特性の変
化とを同一梁上に形成できると同時に共振周波数も高め
られるという作用を有する。
According to a sixth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, at least one pair of detecting means are provided on both sides of the widened portion provided substantially at the center of the beam. A large change in electrical characteristics according to positive strain on one side and a large change in electrical characteristics according to negative strain on the other side can be formed on the same beam, and at the same time the resonance frequency can be increased. Have.

【0013】請求項7に記載の発明は、請求項1又は請
求項3に記載の発明において、検知手段が起歪体の上に
薄膜プロセスにより形成された絶縁層を介して、薄膜プ
ロセスにより梁上に形成された合金薄膜抵抗体であるた
め、加速度センサとしての温度特性が良好であるという
作用を有する。
According to a seventh aspect of the present invention, in the first or the third aspect of the present invention, the detecting means includes a beam formed by the thin film process via the insulating layer formed on the strain body by the thin film process. Since it is an alloy thin film resistor formed thereon, it has an effect that temperature characteristics as an acceleration sensor are good.

【0014】請求項8に記載の発明は、請求項1に記載
の発明において、抵抗値の増減方向が互いに同一である
合金薄膜抵抗体を少なくとも2個使用し、この合金薄膜
抵抗体を直列接続しブリッジ回路の1辺を構成するた
め、ブリッジ構成として最適なインピーダンスを確保で
きるという作用を有する。
According to an eighth aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, at least two alloy thin film resistors having the same resistance increasing and decreasing directions are used, and the alloy thin film resistors are connected in series. In addition, since one side of the bridge circuit is configured, an effect that an optimal impedance can be secured as a bridge configuration is provided.

【0015】請求項9に記載の発明は、請求項1に記載
の発明において、検知手段からの信号を増幅するための
増幅回路とフィルタ回路を備えているため、所望の信号
に増幅した後、不要な周波数成分を容易に除去できると
いう作用を有する。
According to a ninth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, an amplifier circuit for amplifying a signal from the detecting means and a filter circuit are provided. This has the effect that unnecessary frequency components can be easily removed.

【0016】請求項10に記載の発明は、請求項4に記
載の発明において、検知手段からの信号を取り出す端子
電極を固定領域部と低歪領域部との間に備えているた
め、端子電極に加わる応力を極めて小さく抑えることが
でき接続信頼性を確保できるという作用を有する。
According to a tenth aspect of the present invention, in the fourth aspect of the present invention, a terminal electrode for extracting a signal from the detecting means is provided between the fixed region and the low distortion region. Has the effect of minimizing the stress applied to the wire and ensuring the connection reliability.

【0017】請求項11に記載の発明は、請求項1に記
載の発明において、起歪体と固定体との間には梁と重り
とから離間された支持板が設けられているため、起歪体
を事前に支持板に取り付けてから取り扱うことが可能に
なり、不用意な破損を防止できる効果があるばかりか、
固定体への起歪体の固定に際しても外力等による変形を
防止できると同時に組立て性が向上するという作用を有
する。
According to an eleventh aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, a support plate is provided between the flexure element and the fixed body, the support plate being separated from the beam and the weight. It is possible to handle the distorted body after attaching it to the support plate in advance, not only has the effect of preventing inadvertent damage,
When the flexure element is fixed to the fixed body, deformation due to external force or the like can be prevented, and at the same time, the assembling property is improved.

【0018】請求項12に記載の発明は、請求項1に記
載の発明において、非磁性且つ導電性の重りに磁束が鎖
交するように磁束発生手段を固定体に取着しているた
め、より高感度化を図った場合に起こる共振周波数の低
下による周波数特性の劣化を防止できるという作用を有
する。
According to a twelfth aspect of the present invention, in the first aspect, the magnetic flux generating means is attached to the fixed body so that the magnetic flux links with the non-magnetic and conductive weight. This has the effect of preventing the deterioration of the frequency characteristic due to the decrease in the resonance frequency, which occurs when higher sensitivity is achieved.

【0019】請求項13に記載の発明は、請求項12に
記載の発明において、磁束発生手段は磁石と磁束を誘導
するためのヨークよりなるため、磁束を発生するために
外部からエネルギーを供給する必要もなくなり省電力化
を図れると同時に、ヨークにより磁束を重りに効率的に
収束させる作用を有する。
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the twelfth aspect of the present invention, since the magnetic flux generating means comprises a magnet and a yoke for inducing the magnetic flux, energy is supplied from outside to generate the magnetic flux. There is no need to save power, and at the same time, the yoke has the effect of efficiently converging the magnetic flux to the weight.

【0020】以下、本発明の実施の形態について、図1
から図7を用いて説明する。 (実施の形態1)図1は本発明の加速度センサの第1の
実施の形態の組立て完了後の断面図である。図2は本発
明の第1の実施の形態における起歪体部分を詳細に説明
する平面図である。図3は本発明の第1の実施の形態に
おける起歪体の断面図である。図4は本発明の第1の実
施の形態における起歪体上に設けた合金薄膜抵抗体の位
置関係を詳細に説明する平面図である。図5は本発明の
第1の実施の形態における支持板の詳細な位置関係を説
明する平面図を示しており、図2に示した起歪体を裏面
から見たものである。図6は本発明の第1の実施の形態
における抵抗値変化を信号電圧に変換するブリッジ回路
のブロック図である。
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention.
This will be described with reference to FIG. (Embodiment 1) FIG. 1 is a sectional view of a first embodiment of an acceleration sensor according to the present invention after assembly is completed. FIG. 2 is a plan view for explaining in detail the flexure element portion according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3 is a sectional view of the flexure element according to the first embodiment of the present invention. FIG. 4 is a plan view for explaining in detail the positional relationship of the alloy thin-film resistors provided on the strain element according to the first embodiment of the present invention. FIG. 5 is a plan view for explaining the detailed positional relationship of the support plate according to the first embodiment of the present invention, and shows the strain generating body shown in FIG. 2 as viewed from the back. FIG. 6 is a block diagram of a bridge circuit for converting a change in resistance value into a signal voltage according to the first embodiment of the present invention.

【0021】図1から図6において、1はフェライト系
ステンレス、析出硬化型ステンレス又は36Ni−12
Cr系合金などの高耐力な金属材料からなる正方形状の
平板の起歪体であり、この起歪体1の周辺部には同一円
周上であり且つ4個所の固定領域部2a,2b,2c,
2dと円心に向かって伸びる4本の梁6a,6b,6
c,6dとを備えている。3は2個の円柱状の重り、4
は2個の重り3を起歪体1に設けられた梁6a,6b,
6c,6dの表裏に連結する固定ピン、5は起歪体1の
固定領域部2a,2b,2c,2dにスポット溶接され
るリング状の支持板、20は重り3が収納可能で且つ重
り3が所定量の変位のみ許されるように底の一部に段付
き部を備えた固定体としてのケースで、車両等の被取付
体に固着される。21は重り3と回路部品が収納可能で
且つ重り3が所定量の変位のみ許されるような段付き部
を備えたストッパであり、支持板5とストッパ21はケ
ース20にネジ止めされている。22は起歪体1上の端
子電極12a,12b,12c,12d,12e,12
fと電気的に接続するためのフレキシブル基板、23は
ストッパ21にネジ止めされ回路部品が実装された回路
基板、24は回路基板23に電気的に接続され出力信号
を取り出す端子、25は端子24のみが貫通しケース2
0に封着されたカバーである。
1 to 6, reference numeral 1 denotes a ferritic stainless steel, a precipitation hardening stainless steel, or 36Ni-12.
This is a square plate-shaped flexure element made of a high-yield strength metallic material such as a Cr-based alloy. The periphery of this flexure element 1 is on the same circumference and has four fixed region portions 2a, 2b, 2c,
Four beams 6a, 6b, 6 extending toward the center of the circle with 2d
c, 6d. 3 is two cylindrical weights, 4
Are two beams 3a, 6b,
A fixing pin 5 connected to the front and back of 6c and 6d, a ring-shaped support plate 5 spot-welded to the fixing area portions 2a, 2b, 2c and 2d of the flexure element 1, and 20 a weight 3 capable of storing the weight 3 Is a case as a fixed body having a stepped portion at a part of the bottom so that only a predetermined amount of displacement is allowed, and is fixed to an attached body such as a vehicle. Reference numeral 21 denotes a stopper having a stepped portion capable of storing the weight 3 and circuit components and allowing the weight 3 to be displaced only by a predetermined amount. The support plate 5 and the stopper 21 are screwed to the case 20. Reference numeral 22 denotes terminal electrodes 12a, 12b, 12c, 12d, 12e, and 12 on the flexure element 1.
f, a flexible board for electrical connection with f; 23, a circuit board on which circuit components are mounted by being screwed to the stopper 21; 24, a terminal which is electrically connected to the circuit board 23 to take out an output signal; 25, a terminal 24 Only penetrates case 2
0 is the cover sealed.

【0022】図2において、梁6a,6b,6c,6d
にはそれぞれ拡幅部6e,6f,6g,6hが設けられ
ている。また、起歪体1の周辺部には梁6a,6b,6
c,6dとそれぞれ連係される部分に低歪領域部7a,
7b,7c,7dが存在する。
In FIG. 2, beams 6a, 6b, 6c, 6d
Are provided with widened portions 6e, 6f, 6g, 6h, respectively. Also, beams 6a, 6b, 6
c and 6d, the low strain region portions 7a,
7b, 7c, and 7d exist.

【0023】図3において、1は起歪体、50は起歪体
1の表面にあるボイドをCVDにより埋めた樹脂系の絶
縁体、8は起歪体1の表面に形成された樹脂系の絶縁
層、9はスパッタにより形成したアルミナよりなる絶縁
層である。起歪体1のボイドの深さに相当する表面あら
さの最大高さは、約0.1μmである。CVDによりこ
の値の約6倍以上に相当する厚さになるように樹脂系の
絶縁体50にて起歪体1の表面を被覆した後、研磨によ
り平坦化処理することで樹脂系の絶縁体50によりボイ
ドを埋設した部分と同時に樹脂系の絶縁層8が完成す
る。上述のような高耐力な起歪体1を採用することで、
耐衝撃性を高めることも可能である。
In FIG. 3, 1 is a strain body, 50 is a resin-based insulator in which voids on the surface of the strain body 1 are filled by CVD, and 8 is a resin-based insulator formed on the surface of the strain body 1. The insulating layer 9 is an insulating layer made of alumina formed by sputtering. The maximum height of the surface roughness corresponding to the depth of the void of the flexure element 1 is about 0.1 μm. The surface of the strain generating element 1 is coated with a resin-based insulator 50 by CVD so as to have a thickness corresponding to about 6 times or more of this value, and then planarized by polishing to obtain a resin-based insulator. At 50, the resin-based insulating layer 8 is completed at the same time as the portion in which the void is buried. By employing the high-strength flexure element 1 as described above,
It is also possible to increase the impact resistance.

【0024】図4において、起歪体1上には図3で示し
たような絶縁層8,9が設けてある。この起歪体1の梁
6aのほぼ中央部には拡幅部6eが設けられ、この拡幅
部6eの近傍には櫛形のNiCrAlからなる合金薄膜
抵抗11aがスパッタにより形成されている。さらに、
拡幅部6eを境に合金薄膜抵抗体11aと反対側且つ低
歪領域部7aの近傍に櫛形のNiCrAlからなる合金
薄膜抵抗体11eがスパッタにより形成されている。こ
れらの合金薄膜抵抗体11a,11eはそれぞれ電極に
より接続されている。次に、図2における各梁、各拡幅
部と各合金薄膜抵抗体の詳細な割付を(表1)に示す。
In FIG. 4, insulating layers 8 and 9 as shown in FIG. A widened portion 6e is provided substantially at the center of the beam 6a of the strain generating element 1. Near the widened portion 6e, a comb-shaped alloy thin film resistor 11a made of NiCrAl is formed by sputtering. further,
On the opposite side of the widened portion 6e from the alloy thin film resistor 11a and near the low distortion region 7a, a comb-shaped alloy thin film resistor 11e made of NiCrAl is formed by sputtering. These alloy thin film resistors 11a and 11e are connected by electrodes. Next, Table 1 shows detailed assignments of each beam, each widened portion, and each alloy thin film resistor in FIG.

【0025】[0025]

【表1】 [Table 1]

【0026】合金薄膜抵抗体11a,11b,11c,
11d,11e,11f,11g,11hはそれぞれ接
続され、最終的には起歪体1上の固定領域部2a,2
b,2c,2dと低歪領域部7a,7b,7c,7dと
の間にそれぞれ形成された6個所の端子電極12a,1
2b,12c,12d,12e,12fに接続される。
これらの端子電極12a,12b,12c,12d,1
2e,12fは、不均一な締結歪が残る固定領域部2
a,2b,2c,2dからの影響が回避されているばか
りか、加速度が加わった場合にもこれらの部分に発生す
る応力が極めて小さく抑えられているため、接続信頼性
が確保される。
The alloy thin film resistors 11a, 11b, 11c,
11d, 11e, 11f, 11g, and 11h are connected to each other, and finally, the fixed region portions 2a, 2
b, 2c, 2d and the six terminal electrodes 12a, 1 formed between the low distortion region portions 7a, 7b, 7c, 7d, respectively.
2b, 12c, 12d, 12e, and 12f.
These terminal electrodes 12a, 12b, 12c, 12d, 1
2e and 12f are fixed region portions 2 where uneven fastening distortion remains.
In addition to avoiding the effects of a, 2b, 2c, and 2d, the stress generated in these parts is kept extremely small even when acceleration is applied, so that connection reliability is ensured.

【0027】本実施の形態において、6個所の端子電極
12a,12b,12c,12d,12e,12fはフ
レキシブル基板22を介して回路基板23に接続されて
いる。回路基板23上に実装された回路により信号処理
された出力は、端子24により本センサのカバー25外
へ導かれている。
In this embodiment, the six terminal electrodes 12a, 12b, 12c, 12d, 12e and 12f are connected to a circuit board 23 via a flexible board 22. The output subjected to signal processing by the circuit mounted on the circuit board 23 is guided to the outside of the cover 25 of the sensor by the terminal 24.

【0028】図5において、起歪体1の裏面に支持板5
が設置され、さらに支持板5は梁6a,6b,6c,6
dと重り3とから離間されるように設けられているた
め、起歪体1を支持板5に事前に取付け、不用意な破損
から防止できる効果があるばかりか、ケース20へ起歪
体1を固定する際にも外力等による変形を防止できると
同時に組立て性も向上するという作用を有する。
In FIG. 5, a support plate 5
Are installed, and the support plate 5 further includes beams 6a, 6b, 6c, 6
d and the weight 3, the strain-generating body 1 is attached to the support plate 5 in advance to prevent the damage from being inadvertently damaged. This has the effect of preventing deformation due to external force or the like when fixing the, and also improving the assemblability.

【0029】本実施の形態において、車両に加速度が加
わると車両に固着されるケース20にも同時に加速度が
加わるが、起歪体1上の各梁6a,6b,6c,6dに
連結された重り3は慣性により現状位置を維持しようと
するため、ケース20に対して重り3は相対的に位置ず
れを発生する。この位置ずれは図4に示す梁6a上にお
いては、拡幅部6eを境に重り3側と低歪領域部7a側
とでは逆の符号関係を有する歪となって現れる。従っ
て、梁6a上の合金薄膜抵抗体11aの抵抗値が増加し
たとすると合金薄膜抵抗体11eの抵抗値は減少する。
同様に合金薄膜抵抗体11b,11c,11dの各抵抗
値は増加し、合金薄膜抵抗体11f,11g,11hの
各抵抗値は減少する。
In this embodiment, when acceleration is applied to the vehicle, acceleration is simultaneously applied to the case 20 fixed to the vehicle, but the weights connected to the beams 6a, 6b, 6c, 6d on the flexure element 1 are also provided. Since the weight 3 is trying to maintain the current position by inertia, the weight 3 is displaced relative to the case 20. This displacement appears on the beam 6a shown in FIG. 4 as distortion having the opposite sign relationship between the weight 3 and the low distortion region 7a with the widened portion 6e as a boundary. Therefore, if the resistance value of the alloy thin film resistor 11a on the beam 6a increases, the resistance value of the alloy thin film resistor 11e decreases.
Similarly, each resistance value of the alloy thin film resistors 11b, 11c, 11d increases, and each resistance value of the alloy thin film resistors 11f, 11g, 11h decreases.

【0030】本実施の形態において、梁6a,6b,6
c,6dにそれぞれ拡幅部6e,6f,6g,6hが設
けられたことにより、拡幅部6e,6f,6g,6hが
それぞれ変形時の節となる。これにより、梁6a,6
b,6c,6d上においては低歪領域部7a,7b,7
c,7d側の近傍と拡幅部6e,6f,6g,6hの近
傍且つ重り3側に大きな歪の発生部位(応力集中部位)
を設けることが可能となる。これらの位置にそれぞれ対
応するように合金薄膜抵抗体11a,11b,11c,
11d,11e,11f,11g,11hが配置されて
いるため、大きな抵抗値の変化が得られる。この構成に
より片持ち梁並みの歪量(約140με/G)を得なが
らも、梁の共振周波数は2倍以上(約150Hz)とな
る。これにより、車両制御で必要とされる周波数範囲
(0〜25Hz)においては、十分な周波数特性が確保
できる。
In this embodiment, the beams 6a, 6b, 6
The widened portions 6e, 6f, 6g, and 6h are provided in c and 6d, respectively, so that the widened portions 6e, 6f, 6g, and 6h serve as nodes at the time of deformation. Thereby, the beams 6a, 6
b, 6c, 6d, the low distortion region portions 7a, 7b, 7
A site where a large strain is generated near the c and 7d sides and near the widened portions 6e, 6f, 6g and 6h and on the side of the weight 3 (stress concentration site).
Can be provided. The alloy thin film resistors 11a, 11b, 11c,
Since 11d, 11e, 11f, 11g, and 11h are arranged, a large change in resistance value can be obtained. With this configuration, the resonance frequency of the beam is more than doubled (about 150 Hz) while obtaining a distortion amount (about 140 με / G) comparable to that of a cantilever. Thereby, sufficient frequency characteristics can be secured in the frequency range (0 to 25 Hz) required for vehicle control.

【0031】また、拡幅部6e,6f,6g,6hの近
傍且つ重り3側に大きな歪の発生部位(応力集中部位)
を設けることが可能となるため、重り3が固定される近
傍のように不均一な歪が残る部位を避けることが可能で
ある。同様に、低歪領域部7a,7b,7c,7dがあ
ることで、不均一な歪が残る固定領域部2a,2b,2
c,2dの影響を避けて梁6a,6b,6c,6d上に
合金薄膜抵抗体11e,11f,11g,11hを配置
可能である。
Further, a portion where a large strain is generated (stress concentrated portion) near the widened portions 6e, 6f, 6g, 6h and on the side of the weight 3.
Can be provided, so that it is possible to avoid a portion where uneven distortion remains, such as the vicinity where the weight 3 is fixed. Similarly, the presence of the low distortion regions 7a, 7b, 7c, and 7d allows the fixed regions 2a, 2b, and 2 to retain uneven distortion.
The alloy thin film resistors 11e, 11f, 11g and 11h can be arranged on the beams 6a, 6b, 6c and 6d while avoiding the influence of c and 2d.

【0032】図6において、8個の合金薄膜抵抗体11
a,11b,11c,11d,11e,11f,11
g,11hによりフルブリッジが構成されている。ま
た、合金薄膜抵抗体11a,11bのように抵抗値の増
減傾向が同一である2個の抵抗体を組み合わせてブリッ
ジの一辺が構成されているため、最適なインピーダンス
も確保できる。さらに、このブリッジの対辺は合金薄膜
抵抗体11c,11dにより構成され、合金薄膜抵抗体
11a,11eはそれぞれ電源に接続され、合金薄膜抵
抗体11c,11hはそれぞれグランドに接続されてい
る。合金薄膜抵抗体11b,11gの接続点と合金薄膜
抵抗体11d,11fの接続点は、それぞれ増幅器60
に入力され所望の大きさまで差動増幅され、フィルタ回
路70により不要な信号を減衰させ出力を得る。
In FIG. 6, eight alloy thin film resistors 11
a, 11b, 11c, 11d, 11e, 11f, 11
g and 11h constitute a full bridge. In addition, since one side of the bridge is formed by combining two resistors having the same resistance increasing and decreasing tendency like the alloy thin film resistors 11a and 11b, an optimum impedance can be secured. Further, the opposite sides of the bridge are constituted by alloy thin film resistors 11c and 11d, the alloy thin film resistors 11a and 11e are respectively connected to a power source, and the alloy thin film resistors 11c and 11h are respectively connected to ground. The connection point between the alloy thin film resistors 11b and 11g and the connection point between the alloy thin film resistors 11d and 11f are respectively connected to the amplifier 60.
The signal is differentially amplified to a desired magnitude, and an unnecessary signal is attenuated by the filter circuit 70 to obtain an output.

【0033】本実施の形態において説明したような合金
薄膜抵抗体11a,11b,11c,11d,11e,
11f,11g,11hは抵抗温度係数が極めて小さい
ため、電源電圧5Vで駆動した時、温度ドリフトを±3
%FS以内に抑えることが可能である。また、合金薄膜
抵抗体11a,11b,11c,11d,11e,11
f,11g,11hの抵抗温度係数が極めて小さいこと
と大きな歪量を確保できることと合間って、増幅回路6
0のゲインを400倍以内に抑えることも可能である。
The alloy thin film resistors 11a, 11b, 11c, 11d, 11e,
11f, 11g, and 11h have very small temperature coefficients of resistance, so that when driven at a power supply voltage of 5 V, the temperature drift is ± 3.
% FS can be suppressed. Further, the alloy thin film resistors 11a, 11b, 11c, 11d, 11e, 11
Between the fact that the temperature coefficients of resistance f, 11g and 11h are extremely small and that a large amount of distortion can be secured, the amplification circuit 6
It is also possible to keep the gain of 0 within 400 times.

【0034】本実施の形態において、高耐力な金属材料
からなる起歪体1が使用されているため、所定の歪量を
確保するために比較的大きな変位が許される。従って、
ケース20と重り3の間隙やストッパ21と重り3の間
隙に関しても、各構成部品の組立て公差を勘案の上最適
化を図ることが可能となる。本構成においては、いずれ
の間隙も0.3mm以上確保できる。また、ケース20
とストッパ21により重り3の変位を規制することがで
きるため、落下等の衝撃による破損を防止可能である。
In the present embodiment, since the flexure element 1 made of a metal material having high proof stress is used, a relatively large displacement is allowed to secure a predetermined amount of distortion. Therefore,
The gap between the case 20 and the weight 3 and the gap between the stopper 21 and the weight 3 can be optimized in consideration of the assembly tolerance of each component. In this configuration, any gap can be secured to 0.3 mm or more. Also, case 20
Since the displacement of the weight 3 can be restricted by the stopper 21 and the stopper 21, it is possible to prevent damage due to an impact such as dropping.

【0035】本実施の形態において、検知手段として電
気抵抗が変化する合金薄膜抵抗体11a,11b,11
c,11d,11e,11f,11g,11hを用いた
例について説明したが、必ずしもこれに特定されるもの
ではなく電気的特性が変化する半導体からなるピエゾ抵
抗体、圧電体、磁性体等さまざまなものが可能である。
In the present embodiment, the alloy thin film resistors 11a, 11b, 11
Although examples using c, 11d, 11e, 11f, 11g, and 11h have been described, various types such as a piezoresistor, a piezoelectric, and a magnetic material made of a semiconductor whose electrical characteristics change are not necessarily specified. Things are possible.

【0036】(実施の形態2)図7は本発明の加速度セ
ンサの第2の実施の形態の組立て完了後の断面図であ
る。図7において、図1と同一構成部分には同一番号を
付して詳細な説明を省略し、異なる部分についてのみ詳
述する。図7において、3は銅やアルミニウムなどの非
磁性且つ導電性の重り、30はケース20の底に取付け
られたN極、S極の磁極を有する直方体の磁束発生手段
としての磁石、31a,31bはケース20内に収納さ
れ磁石30に接着された鉄系の磁性体からなるヨークで
ある。
(Embodiment 2) FIG. 7 is a sectional view of an acceleration sensor according to a second embodiment of the present invention after assembly is completed. 7, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, detailed description thereof will be omitted, and only different portions will be described in detail. In FIG. 7, reference numeral 3 denotes a nonmagnetic and conductive weight such as copper or aluminum; 30 denotes a magnet as a rectangular parallelepiped magnetic flux generating means having N and S poles attached to the bottom of the case 20; Is a yoke made of an iron-based magnetic material housed in the case 20 and bonded to the magnet 30.

【0037】磁石30から発せられた磁束はヨーク31
a,31bにより導かれ、重り3に鎖交する。従って、
加速度が加わり鎖交磁束の中を非磁性且つ導電性の重り
3が動くと渦電流を生じ、制振作用として機能する。こ
の制振機能の温度特性は、基本的に磁石30とヨーク3
1a,31bの磁気特性の温度特性と重り3の導電性の
温度特性により決まるため、従来例にて説明したような
シリコーンオイル107を用いたものに比べると、極め
て良好である。
The magnetic flux emitted from the magnet 30 is applied to the yoke 31
a, 31b, and are linked to the weight 3. Therefore,
When an acceleration is applied and the non-magnetic and conductive weight 3 moves in the interlinkage magnetic flux, an eddy current is generated, which functions as a vibration damping action. The temperature characteristic of this vibration damping function basically depends on the magnet 30 and the yoke 3
Since it is determined by the temperature characteristics of the magnetic characteristics of 1a and 31b and the temperature characteristics of the conductivity of the weight 3, it is extremely good as compared with the case using the silicone oil 107 described in the conventional example.

【0038】また、本実施の形態において説明したよう
な構成により、より高感度化を図った場合に起こる共振
周波数の低下による周波数特性の劣化を防止できる。す
なわち、周波数特性のより高帯域化が可能となる。ま
た、磁束発生手段に磁石30と磁束を誘導するためのヨ
ーク31a,31bを用いているため、磁束を発生する
ために外部からエネルギーを供給する必要もなくなり省
電力化が図れる。それと同時にヨーク31a,31bに
より磁束を重り3に効率的に収束させる作用も有する。
また、磁束発生手段として、電磁石を用いても渦電流に
よる制動力が得られることは言うまでもない。
Further, with the configuration described in the present embodiment, it is possible to prevent the deterioration of the frequency characteristic due to the decrease of the resonance frequency which occurs when the sensitivity is further improved. That is, it is possible to achieve a higher frequency characteristic band. Further, since the magnets 30 and the yokes 31a and 31b for inducing the magnetic flux are used as the magnetic flux generating means, there is no need to supply energy from the outside to generate the magnetic flux, and power can be saved. At the same time, the yokes 31a and 31b have the effect of efficiently converging the magnetic flux to the weight 3.
Needless to say, even if an electromagnet is used as the magnetic flux generating means, a braking force due to eddy current can be obtained.

【0039】[0039]

【発明の効果】以上のように本発明は、被取付体に固着
される固定体と、重りと、前記固定体に固定するための
同一円周上に設けられた少なくとも4個所の固定領域部
と円心に向かって伸び前記重りを連結する梁とからなる
起歪体と、加速度により前記梁に発生する歪量の変化に
応じて電気的特性が変化する検知手段とを備えることに
より、周波数特性良好、高精度且つ高信頼性の加速度セ
ンサが得られる。
As described above, according to the present invention, there are provided a fixed body fixed to an attached body, a weight, and at least four fixing area portions provided on the same circumference for fixing to the fixed body. A flexure element comprising a beam extending toward the center of gravity and a beam connecting the weight, and a detecting means whose electric characteristics change in accordance with a change in the amount of strain generated in the beam due to acceleration. An acceleration sensor with good characteristics, high accuracy and high reliability can be obtained.

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

【図1】本発明の第1の実施の形態の組立て完了後の断
面図
FIG. 1 is a cross-sectional view of a first embodiment of the present invention after assembly is completed.

【図2】本実施の形態における起歪体部分を詳細に説明
する平面図
FIG. 2 is a plan view for explaining a flexure element in the present embodiment in detail.

【図3】本実施の形態における起歪体の断面図FIG. 3 is a cross-sectional view of a strain body according to the present embodiment.

【図4】本実施の形態における起歪体上に設けて合金薄
膜抵抗体の位置関係を詳細に説明する平面図
FIG. 4 is a plan view illustrating a positional relationship of an alloy thin-film resistor provided on a strain body in the present embodiment in detail.

【図5】本実施の形態における支持板の詳細な位置関係
を説明する平面図
FIG. 5 is a plan view illustrating a detailed positional relationship of a support plate in the present embodiment.

【図6】本実施の形態における抵抗値変化を信号電圧に
変換するブリッジ回路のブロック図
FIG. 6 is a block diagram of a bridge circuit for converting a change in resistance value into a signal voltage according to the embodiment;

【図7】本発明の第2の実施の形態の組立て完了後の断
面図
FIG. 7 is a sectional view of the second embodiment of the present invention after assembly is completed.

【図8】従来の加速度センサの組立て完了後の断面図FIG. 8 is a cross-sectional view of a conventional acceleration sensor after assembly is completed.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 起歪体 2a,2b,2c,2d 固定領域部 3 重り 4 固定ピン 5 支持板 6a,6b,6c,6d 梁 6e,6f,6g,6h 拡幅部 7a,7b,7c,7d 低歪領域部 8,9 絶縁層 11a,11b,11c,11d,11e,11f,1
1g,11h 合金薄膜抵抗体 12a,12b,12c,12d,12e,12f 端
子電極 20 ケース 21 ストッパ 22 フレキシブル基板 23 回路基板 24 端子 25 カバー 30 磁石 31a,31b ヨーク 50 絶縁体 60 増幅回路 70 フィルタ回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Flexure body 2a, 2b, 2c, 2d Fixed area part 3 Weight 4 Fixed pin 5 Support plate 6a, 6b, 6c, 6d Beam 6e, 6f, 6g, 6h Widening part 7a, 7b, 7c, 7d Low distortion area part 8, 9 insulating layers 11a, 11b, 11c, 11d, 11e, 11f, 1
1g, 11h Alloy thin film resistor 12a, 12b, 12c, 12d, 12e, 12f Terminal electrode 20 Case 21 Stopper 22 Flexible board 23 Circuit board 24 Terminal 25 Cover 30 Magnet 31a, 31b Yoke 50 Insulator 60 Amplifying circuit 70 Filter circuit

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被取付体に固着される固定体と、重り
と、前記固定体に固定するための同一円周上に設けられ
た少なくとも4個所の固定領域部と円心に向かって伸び
前記重りを連結する梁とからなる起歪体と、加速度によ
り前記梁に発生する歪量の変化に応じて電気的特性が変
化する検知手段とを備えた加速度センサ。
1. A fixed body fixed to an attached body, a weight, and at least four fixed area portions provided on the same circumference for fixing to the fixed body and extending toward the center of the circle. An acceleration sensor comprising: a flexure element composed of a beam connecting a weight; and a detection unit whose electrical characteristics change in accordance with a change in the amount of strain generated in the beam due to acceleration.
【請求項2】 起歪体は、フェライト系ステンレス、析
出硬化型ステンレス又は36Ni−12Cr系合金のい
ずれか1つからなる請求項1に記載の加速度センサ。
2. The acceleration sensor according to claim 1, wherein the strain element is made of one of ferrite stainless steel, precipitation hardening stainless steel, and 36Ni-12Cr alloy.
【請求項3】 起歪体上のボイドを樹脂系の絶縁体で埋
設した請求項1に記載の加速度センサ。
3. The acceleration sensor according to claim 1, wherein a void on the strain body is buried with a resin-based insulator.
【請求項4】 固定領域部と梁との間には、低歪領域部
を有する請求項1に記載の加速度センサ。
4. The acceleration sensor according to claim 1, wherein a low distortion region is provided between the fixed region and the beam.
【請求項5】 梁のほぼ中央には拡幅部を有する請求項
1に記載の加速度センサ。
5. The acceleration sensor according to claim 1, wherein a widened portion is provided substantially at the center of the beam.
【請求項6】 検知手段は、梁のほぼ中央に設けられた
拡幅部を境に両側に少なくとも一対配設された請求項1
に記載の加速度センサ。
6. At least one pair of detection means is provided on both sides of a widened portion provided substantially at the center of the beam.
2. The acceleration sensor according to 1.
【請求項7】 検知手段は、起歪体の上に薄膜プロセス
により形成された絶縁層を介して、薄膜プロセスにより
梁上に形成された合金薄膜抵抗体である請求項1又は請
求項3に記載の加速度センサ。
7. The method according to claim 1, wherein the detecting means is an alloy thin film resistor formed on the beam by a thin film process via an insulating layer formed on the strain body by a thin film process. The acceleration sensor as described in the above.
【請求項8】 抵抗値の増減方向が互いに同一である合
金薄膜抵抗体を少なくとも2個使用し、この合金薄膜抵
抗体を直列接続し、ブリッジ回路の1辺を構成した請求
項7に記載の加速度センサ。
8. The bridge circuit according to claim 7, wherein at least two alloy thin-film resistors having the same resistance increasing and decreasing directions are used, and the alloy thin-film resistors are connected in series to constitute one side of a bridge circuit. Acceleration sensor.
【請求項9】 検知手段からの信号を増幅するための増
幅回路とフィルタ回路を備えた請求項1に記載の加速度
センサ。
9. The acceleration sensor according to claim 1, further comprising an amplification circuit for amplifying a signal from the detection means and a filter circuit.
【請求項10】 検知手段からの信号を取り出す端子電
極を固定領域部と低歪領域部との間に備えた請求項4に
記載の加速度センサ。
10. The acceleration sensor according to claim 4, wherein a terminal electrode for extracting a signal from the detection means is provided between the fixed region and the low distortion region.
【請求項11】 起歪体と固定体との間には、梁と重り
とから離間された支持板が設けられた請求項1に記載の
加速度センサ。
11. The acceleration sensor according to claim 1, wherein a support plate separated from the beam and the weight is provided between the strain body and the fixed body.
【請求項12】 非磁性且つ導電性の重りに磁束が鎖交
するように磁束発生手段を固定体に取着した請求項1に
記載の加速度センサ。
12. The acceleration sensor according to claim 1, wherein the magnetic flux generating means is attached to the fixed body so that the magnetic flux links to the non-magnetic and conductive weight.
【請求項13】 磁束発生手段は、磁石と磁束を誘導す
るためのヨークよりなる請求項12に記載の加速度セン
サ。
13. The acceleration sensor according to claim 12, wherein the magnetic flux generating means comprises a magnet and a yoke for inducing a magnetic flux.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013172968A (en) * 2005-11-23 2013-09-05 Three M Innovative Properties Co Cantilevered bioacoustic sensor and method using the same
WO2023037832A1 (en) * 2021-09-08 2023-03-16 ミネベアミツミ株式会社 Pulse wave sensor
WO2023106197A1 (en) * 2021-12-09 2023-06-15 ミネベアミツミ株式会社 Pulse wave measurement device

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