JPH08220130A - 圧電加速度センサ - Google Patents
圧電加速度センサInfo
- Publication number
- JPH08220130A JPH08220130A JP7324960A JP32496095A JPH08220130A JP H08220130 A JPH08220130 A JP H08220130A JP 7324960 A JP7324960 A JP 7324960A JP 32496095 A JP32496095 A JP 32496095A JP H08220130 A JPH08220130 A JP H08220130A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- carrier
- substrate
- acceleration sensor
- bending element
- piezoelectric acceleration
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
- G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
- G01P15/09—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by piezoelectric pick-up
- G01P15/0922—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by piezoelectric pick-up of the bending or flexing mode type
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Pressure Sensors (AREA)
- Micromachines (AREA)
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 圧電加速度センサは、曲げ素子１の主感度軸
線が基板３の面にあるように、担体２により基板３上に
機械的に取付けられている。基板３の機械的接触個所６
が電気的接続部としても構成されていることにより、担
体２が曲げ素子１の電気的接触にも役立つ。 【効果】 このような加速度センサは、公知のセンサに
対して、曲げ素子１と基板３との良好な機械的及び電気
的分離を行い、簡単な接触により結合接続線をなくす。
線が基板３の面にあるように、担体２により基板３上に
機械的に取付けられている。基板３の機械的接触個所６
が電気的接続部としても構成されていることにより、担
体２が曲げ素子１の電気的接触にも役立つ。 【効果】 このような加速度センサは、公知のセンサに
対して、曲げ素子１と基板３との良好な機械的及び電気
的分離を行い、簡単な接触により結合接続線をなくす。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、圧電材料から成りかつ
２つの外部電極を持つ曲げ素子とその担体とから成る複
合装置が基板に取付けられている、特に自動車用安全装
置に使用するための圧電加速度センサに関する。
２つの外部電極を持つ曲げ素子とその担体とから成る複
合装置が基板に取付けられている、特に自動車用安全装
置に使用するための圧電加速度センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】このような加速度センサは、センサ素子
として、基準個所に機械的に締付けられる圧電材料とし
ての曲げ素子例えば圧電セラミツク又は複数のこのよう
な曲げ素子から成る装置を持つている。曲げ素子は、こ
れに力又は加速度が作用すると撓み、その際圧電効果の
ため力又はが加速度に比例する電圧が曲げ素子の電極に
生ずる。
として、基準個所に機械的に締付けられる圧電材料とし
ての曲げ素子例えば圧電セラミツク又は複数のこのよう
な曲げ素子から成る装置を持つている。曲げ素子は、こ
れに力又は加速度が作用すると撓み、その際圧電効果の
ため力又はが加速度に比例する電圧が曲げ素子の電極に
生ずる。
【０００３】自動車の安全装置に使用するため、複数の
セラミツク梁とその外側に通常は良導電性の被覆として
設けられる外部電極との複合装置から成るいわゆるバイ
モルフ曲げセンサが特に適している。このようなバイモ
ルフ曲げセンサを担体によりケース内の基板上に設け
て、曲げ素子の主感度軸線が基板の面に対して直立する
ようにすることは公知である。多くの自動車製造者は、
電子評価装置を保持する印刷配線板が道路面に設けられ
るのを望んでいるので、主感度軸線がこの印刷配線板の
面にあるように、ケースを印刷配線板上に取付けねばな
らず、即ちこのケースを基板に対して９０゜回さねばな
らない。このため費用のかかる構造が必要となり、即ち
ケースと印刷配線板とを結合するための機械的保持装置
と、ケース上の接続ピンと印刷配線板との電気的接続を
行うためのクランプ状導体とが必要になる。
セラミツク梁とその外側に通常は良導電性の被覆として
設けられる外部電極との複合装置から成るいわゆるバイ
モルフ曲げセンサが特に適している。このようなバイモ
ルフ曲げセンサを担体によりケース内の基板上に設け
て、曲げ素子の主感度軸線が基板の面に対して直立する
ようにすることは公知である。多くの自動車製造者は、
電子評価装置を保持する印刷配線板が道路面に設けられ
るのを望んでいるので、主感度軸線がこの印刷配線板の
面にあるように、ケースを印刷配線板上に取付けねばな
らず、即ちこのケースを基板に対して９０゜回さねばな
らない。このため費用のかかる構造が必要となり、即ち
ケースと印刷配線板とを結合するための機械的保持装置
と、ケース上の接続ピンと印刷配線板との電気的接続を
行うためのクランプ状導体とが必要になる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従つて本発明の基礎と
なつている課題は、印刷配線板を取付けるため公知の加
速度センサより高価な構造を必要としない圧電加速度セ
ンサを提供することである。
なつている課題は、印刷配線板を取付けるため公知の加
速度センサより高価な構造を必要としない圧電加速度セ
ンサを提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
本発明によれば、担体が２つの板状担体部分から成り、
これらの担体部分の間に曲げ素子が設けられている。担
体は、主感度軸線が基板の面にあるように、この基板に
機械的に結合されている。両方の担体部分と曲げ素子の
外部電極との接触範囲には導電層が設けられて、担体部
分上にこれらの担体部分と基板との機械的接触個所の範
囲まで導かれ、基板上のこの機械的接触個所は同時に電
気的接触個所として構成されている。
本発明によれば、担体が２つの板状担体部分から成り、
これらの担体部分の間に曲げ素子が設けられている。担
体は、主感度軸線が基板の面にあるように、この基板に
機械的に結合されている。両方の担体部分と曲げ素子の
外部電極との接触範囲には導電層が設けられて、担体部
分上にこれらの担体部分と基板との機械的接触個所の範
囲まで導かれ、基板上のこの機械的接触個所は同時に電
気的接触個所として構成されている。
【０００６】
【発明の効果】従つて担体と基板との機械的接触個所を
介して電気的接続も行われるので、付加的な結合接続は
不要になる。曲げ素子と担体から成る複合装置はケース
内に収容され、基板に対して直立する接続ピンがケース
から導かれて、保持装置及び接触装置を介することなく
直接印刷配線板に接続される。
介して電気的接続も行われるので、付加的な結合接続は
不要になる。曲げ素子と担体から成る複合装置はケース
内に収容され、基板に対して直立する接続ピンがケース
から導かれて、保持装置及び接触装置を介することなく
直接印刷配線板に接続される。
【０００７】基板の面に対して直角な構造により、基板
又は加速度センサのケースと曲げ素子との間に高い熱抵
抗が得られるので、曲げ素子及び担体から成る複合装置
と加速度センサの周囲との間の熱的分離により別の利点
が生ずる。更に複合装置の対称構造のため、温度変化の
際熱電効果をほぼ抑制できるので、熱電的に中立な曲げ
センサが得られる。最後に担体部分と曲げ素子から成る
センサの本発明による構造のため、加速度センサのケー
スにおける変形の効果が曲げ素子と担体から成る複合装
置へ殆ど伝達されないので、センサが曲げの影響を受け
ることも少ない。
又は加速度センサのケースと曲げ素子との間に高い熱抵
抗が得られるので、曲げ素子及び担体から成る複合装置
と加速度センサの周囲との間の熱的分離により別の利点
が生ずる。更に複合装置の対称構造のため、温度変化の
際熱電効果をほぼ抑制できるので、熱電的に中立な曲げ
センサが得られる。最後に担体部分と曲げ素子から成る
センサの本発明による構造のため、加速度センサのケー
スにおける変形の効果が曲げ素子と担体から成る複合装
置へ殆ど伝達されないので、センサが曲げの影響を受け
ることも少ない。
【０００７】
【実施態様】本発明の有利な実施態様では、各担体部分
が、曲げ素子の表面に沿つて導かれる梁状部分と、この
梁状部分に続く担体脚から成り、この担体脚の自由端が
基板にある接触個所に接続されている。この担体脚の自
由端の端面はなるべく基板の面に突合わされている。担
体部分従つて担体脚と基板との機械的及び電気的接続
は、ろう付け結合部又は導電接着剤により行われる。本
発明の別の有利な実施態様は請求項６及び７からわか
る。
が、曲げ素子の表面に沿つて導かれる梁状部分と、この
梁状部分に続く担体脚から成り、この担体脚の自由端が
基板にある接触個所に接続されている。この担体脚の自
由端の端面はなるべく基板の面に突合わされている。担
体部分従つて担体脚と基板との機械的及び電気的接続
は、ろう付け結合部又は導電接着剤により行われる。本
発明の別の有利な実施態様は請求項６及び７からわか
る。
【０００８】
【実施例】圧電加速度センサの実施例を図面について以
下に説明する。曲げ素子としてのバイモルフ曲げセンサ
１は、２つの梁状曲げ素子部分１ａ及び１ｂから構成さ
れている。両方の曲げ素子部分１ａ及び１ｂは圧電セラ
ミツクで、図には示されてない外部電極をそれぞれ持つ
ている。曲げセンサ１は、担体２を形成する２つの担体
部分２ａ及び２ｂの中間に挟まれて、加速度又は力が作
用すると、曲げセンサ１の両方の自由端が撓むようにな
つている。従つて同じに構成される担体部分２ａ及び２
ｂは、それぞれ曲げセンサ１の中央の表面に沿つて導か
れる梁状部分２１と、この梁状部分２１に続く担体脚２
２から成り、担体脚２２は基板３への機械的結合を行
う。両方の担体部分２ａ及び２ｂは約１ｍｍの厚さで板
状に構成され、梁状部分２１は約２．５ｍｍ、また担体
脚２２は約６ｍｍの幅を持つている。担体部分２ａ及び
２ｂは非導電性材料特にセラミツクから作られている。
下に説明する。曲げ素子としてのバイモルフ曲げセンサ
１は、２つの梁状曲げ素子部分１ａ及び１ｂから構成さ
れている。両方の曲げ素子部分１ａ及び１ｂは圧電セラ
ミツクで、図には示されてない外部電極をそれぞれ持つ
ている。曲げセンサ１は、担体２を形成する２つの担体
部分２ａ及び２ｂの中間に挟まれて、加速度又は力が作
用すると、曲げセンサ１の両方の自由端が撓むようにな
つている。従つて同じに構成される担体部分２ａ及び２
ｂは、それぞれ曲げセンサ１の中央の表面に沿つて導か
れる梁状部分２１と、この梁状部分２１に続く担体脚２
２から成り、担体脚２２は基板３への機械的結合を行
う。両方の担体部分２ａ及び２ｂは約１ｍｍの厚さで板
状に構成され、梁状部分２１は約２．５ｍｍ、また担体
脚２２は約６ｍｍの幅を持つている。担体部分２ａ及び
２ｂは非導電性材料特にセラミツクから作られている。
【０００９】図１の（ａ），（ｂ）及び（ｃ）に示すよ
うに、担体２と曲げセンサ１から成る複合装置は、基板
３の面に対して直角に設けられているので、曲げセンサ
１の主感度軸線は基板３の面にある。このため基板３は
接触個所６（図２）を介して担体部分２ａ及び２ｂの端
面８に突合わされている（図３）。図３の（ａ）及び
（ｂ）によれば、担体脚２２の対称軸の範囲に凹所が設
けられているので、２つの接触面８が生ずる。従つて担
体２に対して、図２に示すように４つの接触個所６が必
要である。担体部分２ａ及び２ｂの曲げセンサ１に面す
る側には導電層としての金属被覆７が設けられて、梁状
部分２１及び担体脚２２の一部を覆い、担体脚２２の端
面にある接触面８まで導かれている。基板３の接触個所
６もそれぞれ導体条片として終つているので、これらの
接触個所６を介して曲げセンサ１への機械的結合のみな
らず電気的接続も行われる。従つて接続をろう付け結合
部又は導電接着剤により行うことができる。両方の担体
部分２ａ及び２ｂの担体脚２２にある金属被覆７は、図
２により正方形に設けられる４つの接触個所６に関して
電気的接触が十字部を介して行われ、それにより短絡を
防止するように形成されている。
うに、担体２と曲げセンサ１から成る複合装置は、基板
３の面に対して直角に設けられているので、曲げセンサ
１の主感度軸線は基板３の面にある。このため基板３は
接触個所６（図２）を介して担体部分２ａ及び２ｂの端
面８に突合わされている（図３）。図３の（ａ）及び
（ｂ）によれば、担体脚２２の対称軸の範囲に凹所が設
けられているので、２つの接触面８が生ずる。従つて担
体２に対して、図２に示すように４つの接触個所６が必
要である。担体部分２ａ及び２ｂの曲げセンサ１に面す
る側には導電層としての金属被覆７が設けられて、梁状
部分２１及び担体脚２２の一部を覆い、担体脚２２の端
面にある接触面８まで導かれている。基板３の接触個所
６もそれぞれ導体条片として終つているので、これらの
接触個所６を介して曲げセンサ１への機械的結合のみな
らず電気的接続も行われる。従つて接続をろう付け結合
部又は導電接着剤により行うことができる。両方の担体
部分２ａ及び２ｂの担体脚２２にある金属被覆７は、図
２により正方形に設けられる４つの接触個所６に関して
電気的接触が十字部を介して行われ、それにより短絡を
防止するように形成されている。
【００１０】基板３はセラミツクから成り、基板３上に
導かれる導体条片を介して接続される素子１２を支持す
るのにも役立つ。このセラミツク基板３は、金属、セラ
ミツク又はプラスチツクから成る台板４上に設けられ、
この台板４は基板３の両端縁を越えて張出し、そこに設
けられるそれぞれ２つのプラグピン１１が、結合接続線
１０を介して基板３上の回路に接続されている。基板３
と台板４から成る装置は、ケース底５上に設けられ、プ
ラグピン１１は台板４及びこのケース底５に絶縁されて
通されている。加速度センサの機械的構造を完成するた
め、図には示してないケースが台板４上の装置へかぶせ
られ、ケース底５と同一面をなして終り、それにより気
密なケースを構成する。台板４とケース底５とを一体に
製造することも可能である。
導かれる導体条片を介して接続される素子１２を支持す
るのにも役立つ。このセラミツク基板３は、金属、セラ
ミツク又はプラスチツクから成る台板４上に設けられ、
この台板４は基板３の両端縁を越えて張出し、そこに設
けられるそれぞれ２つのプラグピン１１が、結合接続線
１０を介して基板３上の回路に接続されている。基板３
と台板４から成る装置は、ケース底５上に設けられ、プ
ラグピン１１は台板４及びこのケース底５に絶縁されて
通されている。加速度センサの機械的構造を完成するた
め、図には示してないケースが台板４上の装置へかぶせ
られ、ケース底５と同一面をなして終り、それにより気
密なケースを構成する。台板４とケース底５とを一体に
製造することも可能である。
【００１１】部品として完成される加速度センサは、今
や電子評価装置を保持する印刷配線板上に設けられ、ろ
う付け結合を行うためプラグピンがこの印刷配線板の適
当なろう付け穴へ導入されて、印刷配線板への機械的結
合及び電気的接続を行う。
や電子評価装置を保持する印刷配線板上に設けられ、ろ
う付け結合を行うためプラグピンがこの印刷配線板の適
当なろう付け穴へ導入されて、印刷配線板への機械的結
合及び電気的接続を行う。
【００１２】担体２の担体部分２ａ及び２ｂは金属例え
ばコバールからも作ることができ、それにより金属被覆
が不要になる。
ばコバールからも作ることができ、それにより金属被覆
が不要になる。
【００１３】実施例による加速度センサは一次元加速度
センサである。面における加速度を検出するため、それ
ぞれ曲げセンサ１と担体２から成る２つの複合装置を基
板３に互いに特定の角をなして設けると、二次元センサ
も構成することができる。
センサである。面における加速度を検出するため、それ
ぞれ曲げセンサ１と担体２から成る２つの複合装置を基
板３に互いに特定の角をなして設けると、二次元センサ
も構成することができる。
【図１】本発明による加速度センサの平面図、正面図及
び側面図である。
び側面図である。
【図２】図１による曲げ素子の担体との接触個所の範囲
における基板の平面図である。
における基板の平面図である。
【図３】図１による担体の正面図及び底面図である。
１ 曲げ素子 ２ 担体 ２ａ，２ｂ 担体部分 ３ 基板 ６ 接触個所 ７ 導電層
フロントページの続き (72)発明者 デイーテル・ネーゲレ ドイツ連邦共和国キルヒハイム・アルテ・ キルヒハイメル・シユトラーセ36 (72)発明者 ゲラルト・ブリンクス ドイツ連邦共和国ブルクリーデン・フイン ケンヴエーク５ (72)発明者 マンフレート・ヴアイナハト ドイツ連邦共和国デツテインゲン・ヒンテ レ・シユトラーセ88 (72)発明者 ヴイクトル・ネーゲレ ドイツ連邦共和国デツテインゲン・リンブ ルクシユトラーセ70
Claims (7)
- 【請求項１】 圧電材料から成りかつ２つの外部電極を
持つ曲げ素子（１）とその担体（２）とから成る複合装
置（１，２）か基板（３）に取付けられている圧電加速
度センサにおいて、 ａ）担体（２）が板状に構成される２つの担体部分（２
ａ，２ｂ）から成り、これらの担体部分（２ａ，２ｂ）
の間に曲げ素子（１）が設けられ、 ｂ）曲げ素子（１）の主感度軸線が基板（３）の面にあ
るように、担体（２）が基板（３）の接触個所（６）を
介してこの基板（３）に機械的に結合され、 ｃ）両方の担体部分（２ａ，２ｂ）が曲げ素子（１）の
外部電極との接触範囲に導電層（７）を持ち、 ｄ）基板（３）との電気的接続を行うため、担体部分
（２ａ，２ｂ）上の導電層（７）が、担体部分（２ａ，
２ｂ）と基板（３）との機械的接触個所まで導かれてお
り、 ｅ）基板（３）の機械的接触個所（６）が電気的接触個
所として構成されていることを特徴とする、圧電加速度
センサ。 - 【請求項２】 圧電材料から成りかつ２つの外部電極を
持つ曲げ素子（１）とその担体（２）とから成る複合装
置（１，２）が基板（３）に取付けられている圧電加速
度センサにおいて、 ａ）担体（２）が板状に構成される２つの担体部分（２
ａ，２ｂ）から成り、これらの担体部分（２ａ，２ｂ）
の間に曲げ素子（１）が設けられ、 ｂ）曲げ素子（１）の主感度軸線が基板（３）の面にあ
るように、担体（２）が基板（３）の接触個所（６）を
介してこの基板（３）に機械的に結合され、 ｃ１）両方の担体部分（２ａ，２ｂ）が導電材料から成
ることを特徴とする、圧電加速度センサ。 - 【請求項３】 各担体部分（２ａ，２ｂ）が、曲げ素子
（１）の表面に沿つて導かれる梁状部分（２１）及びこ
れに続く担体脚（２２）を持ち、担体脚（２２）の自由
端が基板（３）の接触個所（６）に結合されていること
を特徴とする、請求項１又は２に記載の圧電加速度セン
サ。 - 【請求項４】 担体脚（２２）の自由端の端面（８）が
基板（３）へ突合わされていることを特徴とする、請求
項３に記載の圧電加速度センサ。 - 【請求項５】 担体（２）と基板（３）との機械的結合
がろう付け結合部又は導電接着剤により行われることを
特徴とする、請求項１ないし４の１つに記載の圧電加速
度センサ。 - 【請求項６】 担体部分（２ａ，２ｂ）の担体脚（２
２）が梁状部分（２１）に対して幅広く構成されている
ことを特徴とする、請求項３ないし５の１つに記載の圧
電加速度センサ。 - 【請求項７】 曲げ素子（１）がバイモルフ曲げセンサ
として構成されていることを特徴とする、請求項１ない
し６の１つに記載の圧電加速度センサ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4440078A DE4440078A1 (de) | 1994-11-10 | 1994-11-10 | Piezoelektrischer Beschleunigungsaufnehmer |
| DE4440078.0 | 1994-11-10 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08220130A true JPH08220130A (ja) | 1996-08-30 |
Family
ID=6532916
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7324960A Pending JPH08220130A (ja) | 1994-11-10 | 1995-11-09 | 圧電加速度センサ |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5631421A (ja) |
| EP (1) | EP0712005B1 (ja) |
| JP (1) | JPH08220130A (ja) |
| DE (2) | DE4440078A1 (ja) |
| ES (1) | ES2182861T3 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008533459A (ja) * | 2005-03-09 | 2008-08-21 | コミッサリア タ レネルジー アトミーク | 幾何学的形状の取得のための方法及び装置 |
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| DE19816802C2 (de) * | 1998-04-16 | 2000-08-31 | Daimler Chrysler Ag | Piezoelektrischer Beschleunigungssensor |
| DE19962623B4 (de) * | 1999-12-23 | 2009-09-10 | Continental Automotive Gmbh | Sensoreinrichtung |
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