JPS6224153A

JPS6224153A - 加速度センサ

Info

Publication number: JPS6224153A
Application number: JP16293385A
Authority: JP
Inventors: Shogo Asano; 浅野　勝吾; Juhei Takahashi; 寿平高橋
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1985-07-25
Filing date: 1985-07-25
Publication date: 1987-02-02

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、内燃機関で走る車等の加速度を検出または測
定する加速度センサに関するものである。

（従来の技術）従来、この種の加速度センサには圧電形加速度センサが
用いられるのが一般で、加速度検出で必要な周波数が０
．２七ないし２００七と低いため、インピーダンス変換
回路を備えている。

このような従来の加速度センサについて、第３図および
第４図により説明する。第３図は従来の加速度センサに
使用される圧電セラミックス１で中央部にコの字形のス
リット１ａを入れ片持梁を形成している。第４図は従来
の加速度センサの回路図で、従来の加速度センサは、第
３図に示した片持梁状の圧電セラミックス１と、圧電セ
ラミックス１のインピーダンスを小さな抵抗値に変換す
るインピーダンス変換回路２とから構成されている。

このような構成の加速度センサの動作とともにインピー
ダンス変換回路２の構成内容について説明する。

片持梁の圧電セラミックス１を固定している筐体（図示
せず）に加速度が加わると、圧電セラミックス１が撓み
加速度に比例した電圧を発生する。

この発生電力をそのまま出力すると圧電セラミックス１
のインピーダンスが大きいため、誘導ノイズを受けたり
、あるいは、受は回路の入力インピーダンスが小さいと
損失が大きくなり、その結果として出力電圧が小さくな
ったりして、加速度センサとして役目を果さなくなる。

インピーダンス変換回路２は、このような現象を改善す
るもので。

圧電セラミックス１の近くに配置し、加速度センサに内
蔵せしめ、低い出力インピーダンスにして出力する。

インピーダンス変換回路２の入力抵抗は少なくともＩＯ
ＭΩ以上にする必要があるため、電界効果トランジスタ
（以下ＦＥＴと記す）２ａを使用しており、さらに、Ｆ
ＥＴのラッチアップ現象をなくするために、ＦＥＴの入
力に純抵抗Ｒを設ける必要がある。なお、この純抵抗Ｒ
により低周波側のカットオフ周波数が決定される。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、このような構成の加速度センサでは、圧
電セラミックス１の容量を大きくすることができないた
め、純抵抗Ｒが大きい抵抗値になるという問題があった
。例えば、片持梁状の圧電セラミックス１の容量を５０
０ｐＦ、低周波側のカットオフ周波数を０．５七とする
と、純抵抗Ｒの抵抗値は、Ｒ＝　１／２π０．５　Ｘ　
５００　Ｘ　１０−”　＝　７００ＭΩとなり、この抵
抗値はプリント基板の絶縁抵抗と同程度となり、湿気に
よる抵抗値の低下が問題となる。

また、ＦＥＴ入力用に動作増幅器（図示せず）を使用す
る場合は、動作増幅器用の電源と併せて２電源を必要と
する等、加速度センサとして使用し難いという問題もあ
った。

本発明は上記の問題点を解決するもので、１つの電源で
済み且つ使い易い加速度センサを提供し　　゛ようとす
るものである。

（問題点を解決するための手段）上記の問題点を解決するために、本発明は、振動板に圧
電セラミックスを固着した圧電ディスクを中心固定型と
することによりその容量を１桁以上大きくシ、上記の圧
電セラミックスのインピーダンスを１桁以上小さくする
とともに、加速度センサの中に増幅、ｉ波の両回路を内
蔵せしめることにより、そのまま受は回路に使えるよう
にしたものである。

また、車の内部に設置し易い偏平形で、ワイヤハーネス
を横から取り出し、組立てが容易で使い易く、信頼性の
高い構造となっている。

（作　用）中心部を固定した振動板に圧電セラミックスを固着して
中心固定型の圧電ディスクを形成することにより、加速
度を検出する効率を向上するとともに、圧電セラミック
スのインピーダンスを大幅に小さくすることができると
ともに、回路設計が容易となり、また電源も１つで済み
、周波数範囲が広く、特に低周波側のカットオフ周波数
が低下し、湿気による影響もなくなる。

また５ワイヤハーネスが横から取り出された偏平な構造
は、車の内部に設置し易く、さらに組み立て易いので信
頼性が向上する。

（実施例）本発明の実施例を第１図および第２図により説明する。

第１図（ａ）、（ｂ）および（ｃ）はそれぞれ１本発明
による加速度センサの平面図、正面断面図および側面図
、第２図は、その要部拡大断面図である。

第２図において、本発明に使用する圧電ディスクは、基
板３の中央部に形成した突起部３ａの端面に設けた環状
突起３ｂを利用して、中央部で上記の突起部３ａの端面
に°溶接した振動板４と、表裏両面に焼付はコーティン
グによりプラスおよびマイナスの電極５および６が形成
された圧電セラミックス７とからなり、圧電セラミック
ス７の一方の電極６が上記の振動板４と導通ずるように
接着固定されている。圧電セラミックス７の他方の電極
Ｓに半田付は等によって取り付けられた導１ｓ８は、第
１図（ｂ）に示すように、圧電セラミックス７、振動板
４および基板３のそれぞれの中央貫通孔を挿通してプリ
ント基板９の回路部に接続されている。回路部は、イン
ピーダンス変換、出力の増幅および炉波を目的とする回
路から構成される装置取出し線１０、電源供給線１１お
よびアース線１２がそれぞれ接続されている６第１図（ａ）に示すように、これらの出力取出し線１０
、電源供給線１１およびアース線１２は、加速度センサ
の基台１３を延長して形成されたワイヤハーネス部１３
ａに接続されたシールド線１４とともにリードコード１
５が構成されている・ハウジング１６は、その下端面内周縁に形成された溶接
用の環状突起１６ａを利用して基台１３に全周で溶接固
定されている。

プリント基板９は、上記ハウジング１６の内周に形成さ
れた胴材は部の肩と、ハウジング１６の外周に圧入嵌合
したキャップ１７の底面との間で、順に導体スペーサリ
ング１８、圧電ディスクの基板３゜押えリング１９およ
び絶縁体スペーサ２０を挟んで固定されている。なお、
ハウジング１６の上端面外周縁の段部には０リング２１
を装着し、上記の出力取出し線１０、電力供給線１１お
よびアース線１２と、それぞれのハウジング取出し孔と
の間および振動板４とこれを固定した基板３の中央部貫
通孔にはそれぞれシール剤２２を充填して、圧電セラミ
ックス７およびプリント基板９がそれぞれ内蔵されてい
る空間部ＡおよびＢを密閉している。なお、上記の取出
し線ｌＯ１電力供給線１１およびアース線１２は、それ
ぞれストッパ２３がかしめにより固定されており、ハウ
ジング１６から抜けることを防止している。

また、上記のキャップ１７を押えリング１９の間に挿入
した絶縁体スペーサ２０およびハウジング１６の段部内
周面と、押えリング１９、基板３．導体スペーサリング
１８およびプリント基板９との間に挿入した絶縁シート
２４は、圧電セラミックス７の下面の電極６→振動板４
→基板３→導体スペーサリング１８→プリント基板９上
のアースパターン（図示せず）→アース線１２の伝達信
号系をハウジング１６から電気的に浮かす目的のもので
ある。

第１図（ａ）に示すように、基台１３の菱形の延長部に
２箇所に取付は用貫通孔２５が設けてあり、第１図（ｃ
）に示すように、取付けねじ２Ｇとスプリングワッシャ
２７を用いて自動車等に取り付けられる。

このように構成された加速度センサの動作について説明
する。

加速度センサを取り付けた自動車等に発生した加速度は
、車体から基台１３．ハウジング１６および基板３を介
して振動板４に伝達され、振動板４を撓ませる。振動板
４の撓みによって、これに接着固定されている圧電セラ
ミックス７も撓んで、両平面にそれぞれ引張歪および圧
縮歪が発生する。

圧電セラミックス７には、この歪量に比例した電荷は、
電極５から導線８によってプリント基板９に導かれ、イ
ンピーダンス変換回路によって圧電セラミックス７の高
インピーダンスが、低インピーダンスに変換される。

さらに、増幅回路で増幅され、Ｆ波回路でＦ波されて、
出力取出し線１０から受は回路に出力される。上記の回
路部は、電源供給線１１から供給された電源によって駆
動されることになる。

なお、圧電セラミックス７の一方の電極６に集められた
電荷は、電極６→振動板４→基板３→導体スペーサリン
グ１８→プリント基板９のアースパターン→アース線１
２の信号系を構成している。この信号系は、絶縁体スペ
ーサ２０および絶縁シート２４によって、ハウジング１
６およびキャップ１７から電気的に浮いた状態にあるこ
とは前述した通りである。また、リードコード１５のシ
ールド線１４は、基台１３のワイヤハーネス部１３ａに
接続されて直接アースに導出されている。

（発明の効果）以上説明したように、本発明による加速度センサは、振
動板に圧電セラミックスを接着固定して圧電ディスクを
構成し、これを中心部で固定した構造としたので、イン
ピーダンスが大きく約７０００９Ｆを有する圧電セラミ
ックスを使用することができるようになり、電源が１つ
で、周波数帯域を大幅に低周波側に広げることができる
ばかりでなく、湿気によるプリント基板の絶縁抵抗の低
下。

も問題とならない、温度に対する安定性も優れた、加速
度センサが得られる。

圧電セラミックスの一方の電極からの信号系が、ハウジ
ングから電気的に浮かしであるので、加速度センサの近
傍にアクチュエータ用のモータ等があっても、これによ
るアース電位の変動の影響を受けず、特性が安定してい
る。また、内蔵する回路部によって、不要周波数成分を
取り除くことができるとともに、増幅された大きな出力
が取り出せる。また、圧電ディスク部と回路部とを完全
密閉構造としているので、信頼性が極めて高く、さらに
、単純な構造なので組立てが容易で、その信頼性が高く
、ワイヤハーネスを横から取り出す偏平で小型な構造は
、自動車等の内部に設置し易い加速度センサが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）　、　（ｂ）および（ｃ）はそれぞれ本発
明による加速度センサの平面図、正面断面図および側面
図、第２図はその要部拡大断面図、第３図および第４図
はそれぞれ従来の加速度センサに使用されている圧電セ
ラミックスの斜視図および加速度センサの回路図である
。１．７　・・・圧電セラミックス、　２・・・インピー
ダンス変換回路部、２ａ・・・電界効果トランジスタ、
　３　・・・基板、　　３ａ、１６ａ・・・溶接用環状
突起、４　・・・振動板、　５，６・・・電極、８　・
・・導線、　９　・・・プリント基板、　　１０・・・
出力取出し線、１１・・・電源供給線、１２　　・・ア
ース線、　１３・・・基台、１３ａ・・・　ワイヤハー
ネス部、１４・・・シールド線、１５・・・　リードコ
ード、１６・・・ハウジング、１７・・・キャップ、１
８・・・導体スペーサリング、１９・・・押えリング、
２０・・・絶縁体スペーサ、２１・・・Ｏリング、２２
・・・シール剤、２３・・・　ストッパ、２４・・・絶
縁シート、２５・・・取付は用貫通孔、２６・・・取付
けねじ、２７・・・スプリングワッシャ。特許出願人　松下電器産業株式会社第１図（ｃ）第２図第３図Ｖｃｃ０．クス

Claims

【特許請求の範囲】

　基板の中央部に形成した突起部に中央部を固着した振
動板およびこれに一方の電極を接着固定した圧電セラミ
ックスで構成した圧電ディスクと、上記の圧電セラミッ
クスの他の電極と導線で接続したインピーダンス変換、
増幅および炉波を目的とする回路部とを内蔵し、この回
路部と接続する出力取出し線、アース線および電源供給
線を備え、圧電セラミックスの一方の電極は回路部を介
して出力取出し線に、他方の電極は回路部用プリント基
板のアースパターンを介してアース線にそれぞれ接続す
るとともに、上記の圧電ディスクおよび回路部を内蔵す
る空間を完全密閉構造としたことを特徴とする加速度セ
ンサ。