JPS61259174A - Dynamic quantity sensor - Google Patents
Dynamic quantity sensorInfo
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- JPS61259174A JPS61259174A JP10062385A JP10062385A JPS61259174A JP S61259174 A JPS61259174 A JP S61259174A JP 10062385 A JP10062385 A JP 10062385A JP 10062385 A JP10062385 A JP 10062385A JP S61259174 A JPS61259174 A JP S61259174A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、歪−電気量変換素子たとえば圧電素子を用い
た力学量センサに関し、特に車両用の加速度センサとし
て好適な力学量センサに関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a mechanical quantity sensor using a strain-to-electrical quantity conversion element, such as a piezoelectric element, and particularly to a mechanical quantity sensor suitable as an acceleration sensor for a vehicle.
圧電素子を用いた加速度センサとしては、例えば公開特
許公報昭和59年23223号に示されているものがあ
る。As an acceleration sensor using a piezoelectric element, there is one shown in, for example, Japanese Patent Publication No. 1982-23223.
第4図は、上記の加速度センサの全体構造の断面図及び
圧電素子の平面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of the overall structure of the above acceleration sensor and a plan view of the piezoelectric element.
第4図において、圧電素子50は、円板型の圧電セラミ
ックスを2枚張り合わせたものであり、その中心部付近
にレーザ加工によって″コ″の字形のスリット51を設
け、このスリットで囲まれた部分が片持梁52を形成す
るようになっている。In FIG. 4, a piezoelectric element 50 is made by laminating two disc-shaped piezoelectric ceramics, and a "U"-shaped slit 51 is formed near the center by laser processing, and a The portions are adapted to form a cantilever beam 52.
上記のごとき円板型の圧電素子50の周辺部を筐体53
に取付は部材54で固定することにより、片持梁52の
部分がたわみ振動子として機能する。The periphery of the disk-shaped piezoelectric element 50 as described above is enclosed in a housing 53.
By fixing it with a member 54, the cantilever beam 52 functions as a deflection vibrator.
なお、56は電子回路基板であり、各種の電子部品57
を搭載し、取付は部材55によって筐体53に取付けら
れている。In addition, 56 is an electronic circuit board, and various electronic components 57
is mounted on the housing 53 by a member 55.
また、上記の圧電素子50の片持梁52の部分と電子回
路基板56上に形成されている検出用の電子回路とを接
続するために、リード線58が設けられている。Furthermore, a lead wire 58 is provided to connect the cantilever 52 portion of the piezoelectric element 50 and a detection electronic circuit formed on the electronic circuit board 56.
上記のごとき従来の圧電素子を用いた加速度センサにお
いては、加速度の検出を行なう圧電素子50を直接に筐
体53に固定する構造となっていたため、筐体53に外
力が加えられ筐体53に歪みを生じた場合にそれが直接
圧電素子50を変形させ、筐体53の歪みがそのまま雑
音となって検出信号に重畳されるという問題があった。In the conventional acceleration sensor using a piezoelectric element as described above, the piezoelectric element 50 that detects acceleration is directly fixed to the housing 53, so an external force is applied to the housing 53 and There is a problem in that when distortion occurs, it directly deforms the piezoelectric element 50, and the distortion of the housing 53 directly becomes noise and is superimposed on the detection signal.
また、圧電素子を弾性体を介して筐体53に支持するこ
とも可能であるが、筐体53の歪みが大きい場合には、
上記のような弾性体のみでは充分な歪みの吸収は期待で
きない。It is also possible to support the piezoelectric element in the housing 53 via an elastic body, but if the distortion of the housing 53 is large,
Sufficient strain absorption cannot be expected with the above-mentioned elastic body alone.
本発明は、上記のごとき従来技術の問題を解決すること
を目的とするものである。The present invention aims to solve the problems of the prior art as described above.
上記の目的を達成するため、本発明においては、歪み一
電気量変換素子を備えたダイアフラムを支持部材を介し
てフレームに装着し、該フレームをその面積より充分小
さな一点で筐体内部に支持するように構成している。In order to achieve the above object, in the present invention, a diaphragm equipped with a strain-to-electricity conversion element is attached to a frame via a support member, and the frame is supported inside the casing at a point that is sufficiently smaller than the area of the diaphragm. It is configured as follows.
上記のように構成することにより、外力によって筐体に
歪みを生じた場合にも、それがダイアフラムに影響を及
ぼすおそれは無くなる。With the above configuration, even if the casing is distorted by external force, there is no possibility that the distortion will affect the diaphragm.
第1図は、本発明の一実施例の断面図である。 FIG. 1 is a sectional view of one embodiment of the present invention.
第1図において、1は圧電ダイアフラム(詳細後述)、
2及び3はフレームであり、2と3を組合わせることに
よって圧電ダイアフラム1を支持するようになっている
。In Fig. 1, 1 is a piezoelectric diaphragm (details will be described later);
Reference numerals 2 and 3 denote frames, and the piezoelectric diaphragm 1 is supported by combining 2 and 3.
また、4は弾性材からなる支持部材、5はフレーム2の
下面に設けた凸部である。また、6はフレーム2に設け
た通気孔、7は密閉型の筐体、8は取り付は部、9は基
板である。Further, 4 is a support member made of an elastic material, and 5 is a convex portion provided on the lower surface of the frame 2. Further, 6 is a ventilation hole provided in the frame 2, 7 is a closed type casing, 8 is a mounting part, and 9 is a board.
第1図の装置においては、圧電ダイアフラム1を支持し
たフレーム2,3がフレーム2の下面に設けた面積の小
さな凸部5のみによって筐体7に接着して取付けられて
いる。In the device shown in FIG. 1, frames 2 and 3 supporting a piezoelectric diaphragm 1 are attached to a casing 7 by adhesion only by a small-area convex portion 5 provided on the lower surface of the frame 2.
また、筐体7は、取り付は部8を介してネジ留め等によ
って基板9に取付けられている。Further, the housing 7 is attached to the substrate 9 via the attachment portion 8 by screwing or the like.
次に、第3図は、前記の圧電ダイアフラム1と支持部材
4との゛一実施例の正面図及びA−A’断面図である。Next, FIG. 3 is a front view and a sectional view taken along the line AA' of one embodiment of the piezoelectric diaphragm 1 and the support member 4.
第3図において、金属薄板10の両面には、それぞれ圧
電素子11.12がエポキシ系樹脂等の接着剤によって
接着されている。In FIG. 3, piezoelectric elements 11 and 12 are bonded to both surfaces of a thin metal plate 10 using an adhesive such as epoxy resin.
なお、圧電素子11.12は、金属薄板10よりも小面
積のものを用い、圧電ダイアフラム1の周辺部には金属
薄板10が露出している。The piezoelectric elements 11 and 12 are smaller in area than the thin metal plate 10, and the thin metal plate 10 is exposed around the piezoelectric diaphragm 1.
圧電素子は、焦電性のために温度変化に応じて電圧が発
生するので、上記のように2枚の圧電素子を反対の出力
特性となるように張り合わせることによって焦電出力を
除去している。Since piezoelectric elements generate voltage in response to temperature changes due to their pyroelectric properties, the pyroelectric output can be removed by bonding two piezoelectric elements so that they have opposite output characteristics as described above. There is.
また、金属薄板10は、圧電素子11.12と熱膨張を
できるだけ同じ値にする必要があり、そのため、例えば
圧電素子11.12としてP、Z、Tを用いた場合には
、それと熱膨張率の近いNi−Fe合金を用いる。Further, the metal thin plate 10 needs to have the same thermal expansion value as the piezoelectric element 11.12 as much as possible. Therefore, for example, when P, Z, and T are used as the piezoelectric element 11.12, the thermal expansion coefficient A Ni-Fe alloy with a similar value is used.
リード線13.14は、例えばスズメッキ軟鋼からなる
細い線をより合わせて形成されており、表面は耐久性の
点からポリウレタン材で被覆されている。The lead wires 13 and 14 are formed by twisting thin wires made of, for example, tin-plated mild steel, and their surfaces are coated with a polyurethane material for durability.
上記のリード線13.14の一端を圧電素子11.12
の所定部分にハンダ付けし、そのハンダ付けした接合部
全体をポリウレタン等の緩衝材(弾性材)15゜17で
覆っている。Connect one end of the above lead wire 13.14 to the piezoelectric element 11.12.
The entire soldered joint is covered with a cushioning material (elastic material) such as polyurethane.
また、リード線13.14は、たわみ等によって所定の
遊びを持たせた後、その中間部分がポリウレタン等の緩
衝材16.18によって圧電ダイアフラムの周辺部の金
属薄板10の一部に固定されている。Further, after the lead wires 13 and 14 are given a predetermined play by bending or the like, the middle portion thereof is fixed to a part of the thin metal plate 10 around the piezoelectric diaphragm using a cushioning material 16, 18 such as polyurethane. There is.
また、19は、空気通路となる小孔であり、圧電ダイア
フラム1の表裏両面を連通ずるように設けられている。Further, reference numeral 19 denotes a small hole serving as an air passage, and is provided so that both the front and back surfaces of the piezoelectric diaphragm 1 are communicated with each other.
次に、支持部材4は、例えばポリウレタン等の合成樹脂
で形成されており、圧電ダイアフラムの外周部の表裏両
面を所定の幅及び厚さで覆う形状に形成されている。Next, the support member 4 is made of, for example, a synthetic resin such as polyurethane, and is formed in a shape that covers both the front and back surfaces of the outer peripheral portion of the piezoelectric diaphragm with a predetermined width and thickness.
上記のようにして形成した圧電ダイアフラム1と支持部
材4とが一体化されたものを前記第1図のフレーム2と
3との所定個所にはめ込み、フレーム2及び3を接合す
ることによって圧電ダイアフラム1をフレームに装着す
る。The piezoelectric diaphragm 1 and the supporting member 4 formed as described above are fitted into the frames 2 and 3 shown in FIG. Attach to the frame.
次に、作用を説明する。Next, the effect will be explained.
外部から印加された加速度等の力学量は、筐体7及びフ
レーム2,3を介して圧電ダイアフラム1に作用し、印
加された力学量に比例した変形量を圧電ダイアフラム1
に生じさせる。A mechanical quantity such as acceleration applied from the outside acts on the piezoelectric diaphragm 1 via the housing 7 and the frames 2 and 3, and the piezoelectric diaphragm 1 undergoes a deformation amount proportional to the applied mechanical quantity.
cause to occur.
この変形量を圧電素子11.12によって検出すること
により、印加された力学量を電気量に変換して出力する
ようになっている。By detecting this amount of deformation using the piezoelectric elements 11 and 12, the applied mechanical quantity is converted into an electrical quantity and output.
また、上記の筐体の取り付は部8に外力が働き。Also, when installing the above-mentioned casing, external force acts on portion 8.
筐体7に歪みが生じた場合にも、筐体7とフレーム2と
は小面積の凸部5を介して一点で支持されているので、
筐体7の歪みによって圧電ダイアフラム1に変形を生じ
させるような歪みは発生しない。したがって、筐体7に
歪みが生じた場合でも、検出出力に雑音が重畳するおそ
れは無くなる。Even if the casing 7 is distorted, the casing 7 and the frame 2 are supported at one point via the small-area convex portion 5.
Distortion that would cause deformation of the piezoelectric diaphragm 1 due to distortion of the housing 7 does not occur. Therefore, even if distortion occurs in the housing 7, there is no possibility that noise will be superimposed on the detection output.
次に、第2図は、本発明の第2の実施例図であり、第1
図と同符号は同一物を示す。Next, FIG. 2 is a diagram showing a second embodiment of the present invention.
The same reference numerals as in the figure indicate the same thing.
第2図において、20は中空円筒状のスペーサ。In FIG. 2, 20 is a hollow cylindrical spacer.
21はボルト、22はナツトである。21 is a bolt, and 22 is a nut.
第2図の実施例においては、圧電ダイアフラム1を支持
したフレーム2,3をスペーサ20を介してボルト21
とナツト22によって筐体7に装着する場合を示してい
る。その他の構成、作用等は、前記第1図と同様である
。In the embodiment shown in FIG.
The case is shown in which it is attached to the housing 7 using a nut 22. Other configurations, functions, etc. are the same as those in FIG. 1 above.
次に、第1図及び第2図の実施例において、フレーム2
に設けた通気孔6について説明する。Next, in the embodiment of FIGS. 1 and 2, frame 2
The ventilation holes 6 provided in the will be explained.
第1図及び第2図の実施例の構造においては、フレーム
2と圧電ダイアフラム1とによって密閉室が形成される
。In the structure of the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the frame 2 and the piezoelectric diaphragm 1 form a sealed chamber.
そのため、温度の変化等によって上記の密閉室内の空気
が膨張又は収縮すると、圧電ダイアフラム1に圧力が印
加され、それによって検出出力にノイズが発生すること
になる。Therefore, when the air in the sealed chamber expands or contracts due to a change in temperature or the like, pressure is applied to the piezoelectric diaphragm 1, which causes noise to be generated in the detection output.
上記の問題を解消するため、通気孔6を設け、圧電ダイ
アフラム1の表裏両面の圧力を常に同一にするように構
成している。In order to solve the above problem, a vent hole 6 is provided so that the pressure on both the front and back sides of the piezoelectric diaphragm 1 is always the same.
なお、前記第3図に示すごとく、圧電ダイアフラム1に
その表裏両面を連通ずる小孔19を設けても通気孔6と
同等の効果が得られる。Incidentally, as shown in FIG. 3, the same effect as the ventilation hole 6 can be obtained even if the piezoelectric diaphragm 1 is provided with a small hole 19 that communicates with both the front and back surfaces thereof.
以上説明したごとく本発明においては、歪み一電気量変
換素子を備えたダイアフラムを、支持部材を介してフレ
ームに装着し、上記フレームをその面積より充分小さな
一点で筐体内部に支持するように構成しているので、外
力の印加によって筐体に歪みを生じた場合にも、それが
歪み一電気量変換素子に影響を及ぼすことが無く、従っ
て検出“出力に雑音を生ずるおそれが無くなるという優
れた効果が得られる。As explained above, in the present invention, a diaphragm equipped with a strain-to-electricity conversion element is attached to a frame via a support member, and the frame is supported inside the casing at a point that is sufficiently smaller than the area of the diaphragm. Therefore, even if the casing is distorted due to the application of an external force, it will not affect the distortion-to-electrical quantity conversion element, which is an excellent feature that eliminates the risk of noise occurring in the detection output. Effects can be obtained.
第1図及び第2図はそれぞれ本発明の実施例の断面図、
第3図は圧電ダイアフラムの一実施例の正面図及び断面
図、第4図は従来装置の一例の断面図及び圧電素子の正
面図である。
く符号の説明〉
1・・・圧電ダイアフラム 2,3・・・フレーム4・
・・支持部材 5・・・凸部6・・・通気孔
7・・・筐体8・・・取り付は部 9
・・・基板20・・・スペーサ 21・・・ボ
ルト22・・・ナツト
代理人弁理士 中 村 純之助
1−1 図
才2図
5j−3図
19−−− −1一孔1 and 2 are sectional views of embodiments of the present invention, respectively;
FIG. 3 is a front view and a sectional view of an embodiment of a piezoelectric diaphragm, and FIG. 4 is a sectional view of an example of a conventional device and a front view of a piezoelectric element. Explanation of symbols> 1... Piezoelectric diaphragm 2, 3... Frame 4.
・Support member 5 ・Protrusion 6 ・Vent hole
7... Housing 8... Mounting part 9
... Board 20 ... Spacer 21 ... Bolt 22 ... Natsuto Patent Attorney Junnosuke Nakamura 1-1 Figure 2 Figure 5j-3 Figure 19 --- -1 Hole
Claims (1)
装着し、上記筐体を介して外部から上記ダイアフラムに
印加される力学量を上記歪−電気量変換素子によって検
出する力学量センサにおいて、上記ダイアフラムを支持
部材を介してフレームに装着し、上記フレームをその面
積より充分小さな一点で上記筐体内部に支持したことを
特徴とする力学量センサ。A mechanical quantity sensor in which a diaphragm equipped with a strain-electrical quantity conversion element is mounted inside a housing, and a mechanical quantity applied to the diaphragm from the outside via the housing is detected by the strain-electrical quantity conversion element, A mechanical quantity sensor characterized in that the diaphragm is attached to a frame via a support member, and the frame is supported inside the housing at a point that is sufficiently smaller than the area of the frame.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10062385A JPS61259174A (en) | 1985-05-14 | 1985-05-14 | Dynamic quantity sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10062385A JPS61259174A (en) | 1985-05-14 | 1985-05-14 | Dynamic quantity sensor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61259174A true JPS61259174A (en) | 1986-11-17 |
Family
ID=14278960
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10062385A Pending JPS61259174A (en) | 1985-05-14 | 1985-05-14 | Dynamic quantity sensor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61259174A (en) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPH03269363A (en) * | 1990-03-20 | 1991-11-29 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Acceleration sensor |
JP2008070356A (en) * | 2006-08-16 | 2008-03-27 | Japan Aviation Electronics Industry Ltd | Servo type accelerometer |
US7805996B2 (en) | 2006-08-16 | 2010-10-05 | Japan Aviation Electronics Industry Limited | Servo accelerometer |
JP2012078272A (en) * | 2010-10-05 | 2012-04-19 | Sensatec Co Ltd | Impact sensor |
US8443669B2 (en) | 2009-01-30 | 2013-05-21 | Japan Aviation Electronics Industry, Limited | Servo accelerometer |
JP5459890B1 (en) * | 2013-09-10 | 2014-04-02 | 株式会社ワコー | Force sensor |
-
1985
- 1985-05-14 JP JP10062385A patent/JPS61259174A/en active Pending
Cited By (8)
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