JPH1172504A - 加速度センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 加速度に対応した分極出力が大きくなって高
感度化を達成できるとともに、コストが安価な加速度セ
ンサを提供する。 【解決手段】 長尺板状に形成されて一面に信号取出電
極１１ａを形成した素子エレメント１１の一対の各他面
１１ｂを互いに対面接合した圧電素子１と、圧電素子１
の両端部１ａ，１ａを支持する支持部２とを備え、圧電
素子１が加速度方向へ撓んで分極されて電気信号を出力
する加速度センサにおいて、前記両端部１ａ，１ａが撓
みに基づいて変位自在に可動し得るよう前記圧電素子１
を支持する円弧状突起２３が、前記支持部２に設けられ
た構成にしてある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、分極されて電気信
号を出力する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】従来、この種の加速度センサとして、図
５及び図６に示す構成のものが存在する。このものは、
長尺板状に形成されて一面に信号取出電極Ａ11を形成し
た素子エレメントＡ1の一対の各他面Ａ12を互いに対面
接合した圧電素子Ａと、圧電素子Ａの両端部を支持する
支持部Ｂとを備えている。

【０００３】さらに詳しくは、圧電素子Ａが加速度方向
へ撓んで分極されて電気信号を両信号取出電極Ａ11，Ａ
11に出力する。また、支持部Ｂは一片Ｂ11と、その一片
Ｂ11の両端部から突出した両対向片Ｂ12とを有した支持
片Ｂ1の一対で構成されて、圧電素子Ａは両端部が両対
向片Ｂ12でもって可動せず完全に固定された状態で固定
支持されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の加速度
センサでは、加速度が印加されたとき、圧電素子Ａが加
速度方向へ撓んで分極されて電荷を発生し、加速度に対
応した電圧である電気信号が両信号取出電極Ａ11，Ａ11
に出力され、その電気信号を取り出して加速度を検知で
きる。

【０００５】しかしながら、図６に示すように、圧電素
子Ａは両端部が固定支持されて変位自在に可動できない
ので、加速度が印加されたとき、中央部が加速度方向へ
向かって凸状に撓み、両端部側が加速度方向に対して反
対方向へ向かって凸状に撓む。従って、図中におけるＡ
2領域が伸長し、またＡ3領域が圧縮されるので、各領域
で分極されて発生した電荷が互いに相殺されて、両信号
取出電極Ａ11，Ａ11から出力される電気信号が弱くなっ
て、加速度を検知する検知感度が低下する。

【０００６】また、検知感度の低下を防止する加速度セ
ンサが特願平６−２７３４３９号にて提案されている。
このものは、圧電素子ＡがＡ2領域及びＡ3領域にて板厚
方向における互いに逆方向へそれぞれ分極して、各領域
で発生した電荷が互いに相殺されることを防止している
が、圧電素子Ａを製造する製造工程が複雑になってコス
トが高くなる。

【０００７】本発明は、上記問題点に鑑みてなしたもの
で、その目的とするところは、加速度に対応した電気信
号が強くなって高感度化を達成できるとともに、コスト
が安価な加速度センサを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ために、請求項１記載のものは、長尺板状に形成されて
一面に信号取出電極を形成した素子エレメントの一対の
各他面を互いに対面接合した圧電素子と、圧電素子の両
端部を支持する支持部とを備え、圧電素子が加速度方向
へ撓んで分極されて電気信号を出力する加速度センサに
おいて、前記両端部が撓みに基づいて変位自在に可動し
得るよう前記圧電素子を支持する可動支持手段は、前記
支持部に設けられた構成にしてある。

【０００９】請求項２記載のものは、請求項１記載のも
のにおいて、前記可動支持手段はゴム弾性を有した弾性
接着剤でもって形成された構成にしてある。

【００１０】請求項３記載のものは、請求項１記載のも
のにおいて、前記支持部は互いに対向した両側壁を有し
て前記圧電素子が挿入される開口部が設けられるととも
に、前記可動支持手段は略円弧状に形成されて、両側壁
の各一端部及び各他端部から開口部へ向かってそれぞれ
突設された円弧状突起でもって形成された構成にしてあ
る。

【００１１】請求項４記載のものは、請求項３記載のも
のにおいて、前記圧電素子の各信号取出電極に接続して
ゴム弾性を有した導電性接着剤は、前記円弧状突起の対
応位置に設けられた構成にしてある。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の一実施形態を図１乃至図
４に基づいて以下に説明する。

【００１３】１は圧電素子で、両端部１ａ，１ａを有し
て、一対の素子エレメント１１，１１の各他面１１ｂが
互いに対面接合され一体化されて構成される。各素子エ
レメント１１は、圧電セラミックにより、一面及び他面
１１ｂを有した長尺板状に形成され、薄膜状の金属から
なる信号取出電極１１ａが一面に、同様に薄膜状の金属
からなる中間電極が他面１１ｂにそれぞれ形成される。
そして、加速度が印加されたとき、加速度方向へ撓んで
両端部１ａ，１ａが変位して可動するとともに分極され
て、電気信号を両一面に形成された両信号取出電極１１
ａ，１１ａに出力する。

【００１４】２は支持部で、絶縁性の樹脂により、略直
方体状に形成され、略中央部に開口部２１が設けられ
て、互いに対向して一方側壁２２ａ及び他方側壁２２ｂ
からなる両側壁２２ａ，２２ｂが長手方向へ沿って形成
される。さらに、略円弧状に形成された円弧状突起２３
が、両側壁２２ａ，２２ｂの各一端部２２ｃ及び各他端
部２２ｄから開口部２１へ向かってそれぞれ互いに対向
した状態で突設されて、可動支持手段を形成する。

【００１５】そして、図２及び図３に示すように、厚さ
方向へ向かって切り欠かれて底部２４ａを有した切り欠
き部２４が、一方側壁２２ａの一端部２２ｃにおける円
弧状突起２３の対応位置に凹設されて、金属からなるメ
ッキパターン２４ｂが底部２４ａに形成される。同様
に、切り欠き部２４が他方側壁２２ｂの他端部２２ｄに
おける円弧状突起２３の対応位置にも凹設されて、メッ
キパターン２４ｂが底部２４ａに形成される。

【００１６】３は導電性接着剤で、ゴム弾性を有したウ
レタン又はシリコン系の樹脂により、導電性を有して、
支持部２の両切り欠き部２４、２４に設けられて、すな
わち円弧状突起２３の対応位置に設けられて、それぞれ
がメッキパターン２４ｂと電気的に接続する。カバー４
は、樹脂により、圧電素子１及び支持部２をカバーす
る。

【００１７】ここで、圧電素子１は支持部２の開口部２
１に挿入されて、互いに対向した両円弧状突起２３，２
３間に圧入される。そして、各端部１ａが両円弧状突起
２３，２３の円弧先端部に接触し線接触状態で支持され
るとともに、各信号取出電極１１ａが各切り欠き部２４
に設けられた導電性接着剤３と接触して、各メッキパタ
ーン２４ｂとそれぞれ電気的に接続する。

【００１８】このものの動作を説明する。図４に示すよ
うに、支持部２の両円弧状突起２３，２３間に圧入され
た圧電素子１は、各端部１ａが両円弧状突起２３，２３
によって線接触状態で支持されるので、両端部１ａ，１
ａが拘束されることなく摺動して可動し得る。従って、
加速度が印加されて撓みを生じたとき、両端部１ａ，１
ａが変位自在に可動して、中央部１ｂ及び両端部１ａ，
１ａのいづれもが加速度方向へ向かって凸状に撓み、一
方の素子エレメント１１が伸長し、他方の素子エレメン
ト１１が一方と比較して圧縮されて、両信号取出電極１
１ａ，１１ａに出力される電気信号が強くなる。

【００１９】支持部２の両切り欠き部２４，２４に設け
られた各導電性接着剤３は、ゴム弾性を有しているの
で、圧電素子１の変位に対してその変位を妨げることな
く弾性変形して、かつ剥がれることがない。そして、電
気信号が各信号取出電極１１ａ、及び各導電性接着剤３
を介して各メッキパターン２４ｂに伝達されて、加速度
が検知される。

【００２０】かかる一実施形態の加速度センサにあって
は、上記したように、圧電素子１の両端部１ａ，１ａが
変位自在に可動し得るよう可動支持手段が支持部２に設
けられて、圧電素子１を支持するから、圧電素子１の中
央部１ｂ及び両端部１ａ，１ａが共に加速度方向へ撓ん
で、一対の素子エレメント１１，１１のうち一方が伸長
し他方が圧縮されて、電気信号が強くなって高感度化を
達成することができる。

【００２１】また、両側壁２２ａ，２２ｂを有した開口
部２１が支持部２に設けられるとともに、可動支持手段
が両側壁２２ａ，２２ｂの各一端部２２ｃ及び各他端部
２２ｄから開口部２１へ向かってそれぞれ突設された円
弧状突起２３でもって形成されたから、円弧状突起２３
が圧電素子１を円弧先端部で線接触支持し、圧電素子１
の各端部１ａが加速度印加時に両円弧状突起２３，２３
と摺動して、両端部１ａ，１ａを変位自在に確実に可動
させることができる。

【００２２】また、ゴム弾性を有した導電性接着剤３が
円弧状突起２３の対応位置に設けられて、各信号取出電
極１１ａに接続したから、導電性接着剤３が加速度印加
時に圧電素子１の変位を妨げることなく弾性変形して、
円弧状突起２３が圧電素子１を可動し得るよう支持した
うえで、かつ各信号取出電極１１ａから電気信号を容易
に取り出すことができる。

【００２３】なお、本実施形態では、両端部１ａ，１ａ
が撓みに基づいて変位自在に可動し得るよう圧電素子１
を支持する可動支持手段を、略円弧状に形成された円弧
状突起２３でもって形成したが、支持部２に設けられて
ゴム弾性を有した弾性接着剤でもって形成してもよく、
限定されない。

【００２４】また、本実施形態では、可動支持手段を略
円弧状に形成された円弧状突起２３でもって形成した
が、円弧状突起２３でなくてもよく、両端部１ａ，１ａ
が撓みに基づいて変位自在に可動し得るよう圧電素子１
を支持すればよく、限定されない。

【００２５】

【発明の効果】請求項１記載のものは、圧電素子の両端
部が変位自在に可動し得るよう可動支持手段が支持部に
設けられて圧電素子を支持するから、圧電素子の中央部
及び両端部が共に加速度方向へ撓んで、一対の素子エレ
メントのうちどちらか一方が伸長し他方が圧縮されて、
電気信号が強くなって高感度化を達成することができ
る。

【００２６】請求項２記載のものは、請求項１記載のも
のの効果に加えて、可動支持手段がゴム弾性を有した弾
性接着剤でもって形成されたから、圧電素子を支持する
弾性接着剤が加速度印加時に弾性変形して、圧電素子の
両端部を変位自在に簡単な構成で容易に可動させること
ができる。

【００２７】請求項３記載のものは、請求項１記載のも
のの効果に加えて、両側壁を有した開口部が支持部に設
けられるとともに、可動支持手段が両側壁の各一端部及
び各他端部から開口部へ向かってそれぞれ突設された円
弧状突起でもって形成されたから、円弧状突起が圧電素
子を円弧先端部で線接触支持し、圧電素子の各端部が加
速度印加時に両円弧状突起と摺動して、両端部を変位自
在に確実に可動させることができる。

【００２８】請求項４記載のものは、請求項３記載のも
のの効果に加えて、ゴム弾性を有した導電性接着剤が円
弧状突起の対応位置に設けられて、圧電素子の各信号取
出電極に接続したから、導電性接着剤が加速度印加時に
圧電素子の変位を妨げることなく弾性変形して、円弧状
突起が圧電素子を可動し得るよう支持したうえで、かつ
各信号取出電極から電気信号を容易に取り出すことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す斜視図である。

【図２】同上の圧電素子の一端部が支持部で支持された
拡大正面図である。

【図３】同上の圧電素子の一端部が支持部で支持された
拡大断面図である（図２におけるＸ−Ｘ断面矢視図）。

【図４】同上の加速度が印加された状態の圧電素子の概
念図である。

【図５】従来例を示す斜視図である。

【図６】同上の加速度が印加された状態の圧電素子の正
面図である。

【符号の説明】

１ 圧電素子 １ａ，１ａ 両端部 １１ 素子エレメント １１ａ 信号取出電極 １１ｂ 他面 ２ 支持部 ２１ 開口部 ２２ａ，２２ｂ 両側壁 ２２ｃ 一端部 ２２ｄ 他端部 ２３ 円弧状突起（可動支持手段） ３ 導電性接着剤

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 長尺板状に形成されて一面に信号取出電
   極を形成した素子エレメントの一対の各他面を互いに対
   面接合した圧電素子と、圧電素子の両端部を支持する支
   持部とを備え、圧電素子が加速度方向へ撓んで分極され
   て電気信号を出力する加速度センサにおいて、 前記両端部が撓みに基づいて変位自在に可動し得るよう
   前記圧電素子を支持する可動支持手段は、前記支持部に
   設けられたことを特徴とする加速度センサ。
2. 【請求項２】 前記可動支持手段は、ゴム弾性を有した
   弾性接着剤でもって形成されてな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】 前記支持部は互いに対向した両側壁を有
   して前記圧電素子が挿入される開口部が設けられるとと
   もに、前記可動支持手段は略円弧状に形成されて、両側
   壁の各一端部及び各他端部から開口部へ向かってそれぞ
   れ突設された円弧状突起でもって形成されてなることを
   特徴とする請求項１記載の加速度センサ。
4. 【請求項４】 前記圧電素子の各信号取出電極に接続し
   てゴム弾性を有した導電性接着剤は、前記円弧状突起の
   対応位置に設けられたことを特徴とする請求項３記載の
   加速度センサ。