專利名稱：加速度傳感器以及計步器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種加速度傳感器以及計步器，特別是關于能夠檢測出各個方向的加速度的加速度傳感器以及具有該加速度傳感器的計步器。
兩個加速度傳感器210的端部，都被固定在基板120上。當基板120和計步器200一起向規(guī)定的方向移動時，加速度傳感器210可檢測出加速度。根據(jù)這個加速度就能檢測出人已步行的步數(shù)。


圖14是把圖13所示的以往的加速度傳感器擴大了的立體圖。從圖14中可以看出，以往的加速度傳感器210，具有基體部件201，和設在基體部件201的一端部201a上的錘部件203，和設在基體部件201上面的壓電元件202，和設在基體部件201的另一端部201b上的支撐部件207。
引線205通過焊錫206電連接在壓電元件202上。而且，引線205是由位于中心部的導線205b和包裹在導線205b上的絕緣層205a構成，導線205b被電連接在壓電元件202上。支撐部件207被電連接在圖13所示的基板120上。
當Z軸方向的加速度加到加速度傳感器210上時，錘部件203就會向Z軸方向振動，導致基體部件201及壓電元件202變形。由于這種變形致使在壓電元件的兩個面上產(chǎn)生電位差。利用引線205檢測出該電位差能夠檢測出加速度。
圖14中所示的加速度傳感器210，雖然能夠檢測出Z軸方向的加速度，但不能檢測出X方向及Y方向的加速度。因此，如圖13所示，把兩個加速度傳感器210配置在一維的獨立方向上，這樣就能檢測出來自兩個方向的加速度。
但是，問題在于所述的以往計步器，由于使用了兩個加速度傳感器210，所以該計步器體積較大，而且也提高了制作成本。
對此，在特開平5-273227號公報中公開了為了用一個加速度傳感器檢測出來自兩個方向的加速度，錯開錘的重心而配置的加速度傳感器。
但是，這種加速度傳感器有很難可靠地檢測出來自多個方向的加速度的問題。
因此，本發(fā)明的目的在于解決上述所存在的問題，其目的在于提供一種能夠利用一個傳感器能夠檢測來自多個方向的加速度的加速度傳感器以及使用這種加速度傳感器的計步器。
在這樣構成的本發(fā)明的加速度傳感件中，基體部件沿著一個曲面彎曲。由于設有與該基體部件一起彎曲的壓電元件，因此裝配在基體部件端部上的錘部件、即使向各個方向移動，錘部件也能使基體部件和壓電元件變形。根據(jù)該變形，壓電元件能檢測出加速度。因此，利用一個加速度傳感器就能夠可靠地檢測出各個方向的加速度。
另外理想的是，壓電元件位于彎曲的內(nèi)側，在這種情況下，由于壓電元件的外側能加工成精度良好的表面，所以就能把基體部件貼在壓電元件的外側。其結果，既能把精度良好的壓電元件固定在基體部件上，又能提供可靠性較高的加速度傳感器。
另外理想的是，把壓電元件和基體部件彎曲成圓弧狀。這種情況下，由于能夠容易地形成壓電元件，因此能降低制作成本。在形成彎曲成圓弧狀的壓電元件時，首先要形成一個圓筒狀的壓電元件，之后將其切斷成圓弧狀，這樣就能形成彎曲成圓弧狀的壓電元件。其結果，即提高了尺寸精度，又降低了制作成本。
另外理想的是，加速度傳感器，具有設在與錘部件所設置的端部相反一側的端部上、且固定在基板上的支撐部件。
本發(fā)明的其他加速度傳感器，具有沿著一個平面彎曲的基體部件，和為與基體部件一起彎曲而被設在基體部件上的壓電元件。
在這樣構成的本發(fā)明的加速度傳感器中，基體部件沿著一個曲面彎曲。由于設有與該基體部件一起彎曲的壓電元件，因此，當基體部件的端部向各個方向移動時，基體部件及壓電元件會產(chǎn)生變形。根據(jù)該變形，壓電元件能檢測出加速度。因此，利用一個加速度傳感器就能夠可靠地檢測出各個方向的加速度。
本發(fā)明所涉及的計步器具有上述的任何一個加速度傳感器。
圖2是將圖1表示的加速度傳感器擴大了的立體圖。
圖3是從圖2中的Z軸方向看的加速度傳感器的側面圖。
圖4是從圖2中的Y軸方向看的加速度傳感器的側面圖。
圖5是表示用本發(fā)明的計步器所得到的電位差曲線圖。
圖6是本發(fā)明實施例2的加速度傳感器的立體圖。
圖7是本發(fā)明實施例3的加速度傳感器的立體圖。
圖8是本發(fā)明實施例4的加速度傳感器的立體圖。
圖9是本發(fā)明實施例5的加速度傳感器的立體圖。
圖10是本發(fā)明實施例6的加速度傳感器的立體圖。
圖11是本發(fā)明實施例7的加速度傳感器的立體圖。
圖12是本發(fā)明實施例8的加速度傳感器的立體圖。
圖13是以往的計步器的分解立體圖。
圖14是把圖13所示的加速度傳感器擴大了的立體圖。
圖中1—基體部件，2—壓電元件，3—錘部件，7—支撐部件，10—加速度傳感器，100—計步器。
(實施例1)圖1是本發(fā)明實施例1的加速度傳感器以及具有該加速度傳感器的計步器分解立體圖。參照圖1，計步器100，具有后殼體110，和收納于后殼體110內(nèi)的基板120，和設置在基板120上的加速度傳感器10，和設置在底部120上的液晶顯示器130，和與后殼體110相配合的前殼體150，和設置在前殼體150表面的標牌170，和插在前殼體150孔內(nèi)的開關140。加速度傳感件10具有支撐部件7，該支撐部件7被固定在基板120上。
圖2是圖1中所示的加速度傳感器擴大后的立體圖。參照圖2，加速度傳感器10，具有沿著作為一個平面的XY平面彎曲的基體部件1，和與基體部件1一同彎曲并設置在基體部件1上的壓電元件2，和設置在作為基體部件1端部的一端部1a上的錘部件3。壓電元件2以及基體部件1被彎曲成圓弧狀。加速度傳感器件10，進而具有被設置在與錘部件3所設置的一端部1a相反的另一個端部1b上、且被固定在圖1中基板120上的支撐部件7。
基體部件1具有內(nèi)周面1s和外周面1t。由薄板狀的金屬材料構成的基體部件1被形成為半圓狀，具有一定的曲率。
壓電元件2被貼在基體部件1的外周面1t上。壓電元件2是由鈦酸鋯酸鉛(PZT)等陶瓷類壓電元件構成的。而且，也可以用聚合物類的壓電元件構成壓電元件2。壓電元件2是和基體部件1一起彎曲的。
作為這樣彎曲成的壓電元件2的制作方法，也可以用一個單件形成，但是首先要形成一個圓筒狀的壓電元件，只切斷該壓電元件的所需部分使用。
壓電元件2，具有內(nèi)周面2s和外周面2t。內(nèi)周面2s被貼在基體部件1的外周面1t上。由于基體部件1通過基體部件7電連接在基板120上，所以內(nèi)周面2s也是電連接在基板120上。外周面2t是通過焊錫6被電連接在引線5上。引線5由位于中心部的導線5b和包裹住導線5b的絕緣層5a構成。外周面2t被電連接在導線5b上。
壓電元件一旦變形，則在內(nèi)周面2s與外周面2t之間就會產(chǎn)生電位差。由于該電位差成為基板120和導線5b的電位差，因此根據(jù)檢測出的該電位差，能夠檢測出施加在加速度傳感器10上的加速度。
圖3是從圖2中的Z軸方向看的加速度傳感器側面圖。從圖3中可以看出，加速度傳感器10，具有圓弧狀的基體部件1和在基體部件1的外周面1t上貼有內(nèi)周面2s的壓電元件2。在位于基體部件1前端部的一個端部1a上裝有錘部件3，在另一個端部1b上裝有支撐部件7?；w部件1和壓電元件2被彎曲成具有同一個曲率中心的形狀。壓電元件2的內(nèi)周面2s，通過導電性支撐部件7被連接在基板120上，并且外周面2t通過焊錫6被連接在引線5上。
當加速度傳感器10向Y軸方向加速時，錘部件3就向Y軸方向振動。這樣，由于壓電元件2的變形而導致產(chǎn)生電位差。以檢測出該電位差能夠檢測出加速度傳感器10的加速度。
當加速度傳感器10向X軸方向加速時，錘部件3就向X軸方向振動。這樣，由于壓電元件2的變形而導致產(chǎn)生電位差。以檢測出該電位差能檢測出加速度傳感器10的加速度。
當加速度傳感器10向Z軸方向加速度時，錘部件3就向Z軸方向振動。這樣，由于壓電元件2的變形而導致產(chǎn)生電位差。以檢測出該電位差能檢測出加速度傳感器10的加速度。
基體部件1以及壓電元件2是在作為一個平面的XY平面上被彎曲的。
圖4是從圖2中的Y軸方向看到的加速度傳感器的側面圖。從圖4中可以看出，加速度傳感器10，具有以從附圖紙面的前側向內(nèi)側延伸的方式彎曲延伸而形成的基體部件1，和貼在基體部件1上的壓電元件2，和被裝在基體部件1上、且位于附圖紙面前側的支撐部件7，和被裝在基體部件1且位于附圖紙面內(nèi)側的錘部件3。如圖4所示，基體部件1和壓電元件2在XZ平面上未被彎曲。同樣，基體部件1和壓電元件2在YZ平面上也未被彎曲。
圖5是表示利用本發(fā)明的計步器所得到的電位差曲線圖。如圖1所示，使用本發(fā)明的加速度傳感器10構成了計步器100。對于該計步器施與頻率f＝2.3Hz、加速度a＝0.28G(G是重力加速度)、全振幅＝15mm的振動。其結果，得到了如圖5所示的電位差波形圖。只要能得到這樣的波形，就能作為計步器使用。
在這樣構成的實施例1的加速度傳感器10及計步器100中，加速度傳感器10，具有沿著一個曲面彎曲的基體部件1和壓電元件2。因此，無論從X、Y、Z軸方向中任何一個方向提供加速度，都能夠檢測出這個加速度。所以，使用一個加速度傳感器10就能可靠地得到來自各個方向的加速度。
另外，由于基體部件1及壓電元件2是沿著一個曲面彎曲的，所以基體部件1和壓電元件2與像螺旋彈簧那樣三維彎曲的情況相比，能縮小體積。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)加速度傳感器10和具有該加速度傳感器的計步器100的小型化。
而且，不會發(fā)生即使錘部件3進行振動，但由于該振動會立刻衰減而出現(xiàn)錯誤地檢測出加速度的情況。
(實施例2)圖6是本發(fā)明實施例2的加速度傳感器的立體圖。從圖6中可以看出，本發(fā)明2的實施例2的加速度傳感器10，具有沿著作為一個曲面的XY平面彎曲的基體部件1，和為與基體部件1一起彎曲而設在基體部件1上的壓電元件2，和設在基體部件1端部的一端部1a及另一端部1b上的錘部件3。在該加速度傳感器10中，錘部件3被設在基體部件1的兩端部，支撐部件7被設在中央部位上。
壓電元件2具有內(nèi)周面2s和外周面2t，外周面2t被貼在基體部件1的內(nèi)周面1s上。即，壓電元件2位于彎曲的內(nèi)側。通過焊錫引線5被連接在基體部件1上。
這樣構成的本發(fā)明實施例2的加速度傳感器10，具有和實施例1的加速度傳感器10同樣的效果。
而且，由于壓電元件2是位于彎曲的內(nèi)側，所以壓電元件2的外周面2t與基體部件1的內(nèi)周面1s接觸。由于壓電元件2的外周面2t容易提高精度，所以能把基體部件1貼在精度高的外周面2t上，這樣就能夠提供可靠性高的加速度傳感器10。
即，壓電元件2的外周面2t被粘接在基體部件1上。當與基體部件1接觸的部分為粗糙或凸凹不平時，就會造成粘貼困難，因此需要將其表面進行研磨。當在壓電元件2上實施其研磨時，與研磨彎曲的壓電元件2的內(nèi)周面2s相比，研磨外周面2t的研磨方法更為簡單穩(wěn)定，而且制作成本也低，質(zhì)量也穩(wěn)定。在以圓筒狀的狀態(tài)下進行研磨時，研磨外周面2t比較容易。因此，根據(jù)實施例2能提供低成本高質(zhì)量的加速度傳感器10。
(實施例3)圖7是本發(fā)明實施例3的加速度傳感器的立體圖。從圖7中可以看出，本發(fā)明實施例3的加速度傳感器10，具有沿著作為一個平面的XY平面彎曲成螺旋狀的基體部件1，和與基體部件1一起彎曲成螺旋狀的壓電元件2，和由基體部件1的其中一端部1a構成的錘部件3。在基體部件1中，隨著靠近一端部1a而曲率也逐步變大。另外，在基體部件1的一端部1a處未形成壓電元件2，一端部1a的表面未被壓電元件2遮蓋。壓電元件2的內(nèi)周面2s直接與基體部件1的外周面1t接觸。
這樣構成的本發(fā)明實施例3的加速度傳感器10和實施例1的加速度傳感器具有同樣的效果。
(實施例4)圖8是本發(fā)明實施例4的加速度傳感器的立體圖。從圖8中可以看出，本發(fā)明實施例4的加速度傳感器10，具有沿著作為一個平面的XY平面彎成同心圓狀的基體部件1，和與基體部件1一起彎成同心圓狀而設在基體部件1上的壓電元件2，和把基體部件1的一端部1a形成圓而構成的錘部件3?；w部件1和壓電元件2被彎曲成環(huán)狀，壓電元件2的內(nèi)周面2s與基體部件1的外周面1t直接接觸。錘部件3是把基體部件1的一端部1a形成圓而構成。
這樣構成的本發(fā)明實施例4的加速度傳感器10和實施例1的加速度傳感器具有同樣的效果(實施例5)圖9是本發(fā)明實施例5的加速度傳感器的立體圖。從圖9中可以看出，本發(fā)明實施例5的加速度傳感器10，具有沿著作為一個平面的XY平面彎曲的基體部件1，和設置在與基體部件1一起彎曲的基體部件1的內(nèi)周面1s上的壓電元件2。由于壓電元件2的外周面2t與基體部件1的內(nèi)周面1s相接觸，所以壓電元件2位于彎曲的內(nèi)側。圖2中所示的加速度傳感器與圖9所示的加速度傳感器的不同處在于，在圖9所示的加速度傳感器10中壓電元件2被配置在彎曲的內(nèi)側。
這樣構成的本發(fā)明實施例5的加速度傳感器10和實施例1的加速度傳感器具有同樣的效果。
而且，由于壓電元件2的外周面2t與基體部件1相接觸，所以和實施例2具有同樣的效果。
(實施例6)圖10是本發(fā)明實施例6的加速度傳感器的立體圖。從圖10中可以看出，本發(fā)明實施例6的加速度傳感器10，具有沿著作為一個曲面的XY平面彎曲的基體部件1，和與基體部件一起彎曲的壓電元件2，和設在作為基體部件1端部的一端部1a上的錘部件3。在實施例6的加速度傳感器10中，在向基體部件1的外周面1t一側凸出地設有支撐部件7這點上與實施例1的加速度傳感器10不同。
這樣構成的本發(fā)明實施例6的加速度傳感器10和實施例1的加速度傳感器具有同樣的效果。
(實施例7)圖11是本發(fā)明實施例7的加速度傳感器的立體圖。從圖11中可以看出，本發(fā)明實施例7的加速度傳感器10，具有沿著作為一個平面的XY平面彎曲成螺旋狀的基體部件1，和與基體部件1一起彎曲成螺旋狀的壓電元件2。在基體部件1中，隨著靠近一端部1a而曲率也逐漸變大。另外，在基體部件1的一端部1a上未形成壓電元件2，一端部1a的表面也未被壓電元件2遮蓋住。壓電元件2的內(nèi)周面2s與基體部件1的外周面1t直接接觸。圖11所示的加速度傳感器10，是從圖7所示的加速度傳感器10中去掉了錘部件3的結構。即使沒有錘部件3，但利用調(diào)整基體部件1及壓電元件2的材質(zhì)、厚度及寬度等也能檢測出加速度。
在這樣構成的本發(fā)明實施例7的加速度傳感器10及具有該加速度傳感器的計步器中，加速度傳感器10，具有沿著一個曲面彎曲的基體部件1和壓電元件2。因此，無論從X、Y、Z軸方向的任何一個方向所施與的加速度都能被檢測出。所以，使用一個加速度傳感器10就能可靠地得到來自各個方向的加速度。
另外，由于基體部件1及壓電元件2沿著一個曲面彎曲，所以基體部件1及壓電元件2與像螺旋彈簧那樣三維彎曲的情況相比能縮小體積。所以，能實現(xiàn)加速度傳感器10及具有該加速度傳感器的計步器100的小型化。
而且，不會出現(xiàn)即使基體部件1的一端部1a產(chǎn)生振動，但由于該振動會立刻衰減而導致錯誤檢測加速度的現(xiàn)象。
另外，由于不需要錘部件，所以沒必要另外做一個錘部件固定在基體部件1上，另外也沒必要設置相當于錘部件的部分。這樣與裝有錘部件的加速度傳感器相比能降低制作成本。
(實施例8)圖12是本發(fā)明實施例8的加速度傳感器的立體圖。從圖12中可以看出，本發(fā)明實施例8的加速度傳感器10，具有沿著作為一個平面的XY平面彎曲成同心圓狀的基體部件1，和與基體部件1一起彎曲成同心圓狀而設在基體部件1上的壓電元件2。基體部件1及壓電元件2被彎曲成環(huán)狀，并且壓電元件2的內(nèi)周面2s與基體部件1的外周面1t直接接觸。
這樣構成的本發(fā)明實施例8的加速度傳感器10和實施例7的加速度傳感器具有同樣的效果。
本次公開的實施例應看作是全面所示的例子，而并不受限于此。本發(fā)明涉及的范圍其意圖在于，不是根據(jù)上述的說明而是根據(jù)本發(fā)明要求保護的范圍來表示，并包括與本發(fā)明要求保護的范圍均等的意思及范圍內(nèi)的所有變更。
根據(jù)本發(fā)明，可提供能夠檢測出來自各個方向的加速度的加速度傳感器及具有該加速度感器的計步器。
權利要求
1.一種加速度傳感件，其特征在于具有沿著一個平面彎曲的基體部件，和為與所述基體部件一起彎曲而設在所述基體部件上的壓電元件，和設在所述基體部件端部上的錘部件。
2.根據(jù)權利要求1所述的加速度傳感器，其特征在于所述壓電元件位于所述彎曲的內(nèi)側。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的加速度傳感器，其特征在于所述壓電元件和所述基體部件被彎成圓弧狀。
4.根據(jù)權利要求1～3中任意一項所述的加速度傳感器，其特征在于具有設置在與所述錘部件所設端部相反一側端部上、且被固定在基板上的支撐部件。
5.一種加速度傳感器，其特征在于具有沿著一個平面彎曲的基體部件，和為與所述基體部件一起彎曲而設在所述基體部件上的壓電元件。
6.一種計步器，其特征在于具有權利要求1～5中任意一項所述的加速度傳感器。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能夠檢測出各個方向的加速度的加速度傳感器以及使用這種加速度傳感器的計步器。加速度傳感器(10)，具有沿著一個平面彎曲的基體部件(1)，和為與基體部件(1)一起彎曲而設置在基體部件(1)上的壓電元件(2)，和設置在基體部件(1)的一端部(1a)上的錘部件(3)。壓電元件(2)及基體部件(1)被彎成圓弧狀。加速度傳感器(10)，進而具有設置在與錘部件(3)所設的一端部(1a)相反一側的另一端部(1b)上、且被固定在基板上的支撐部件(7)。
文檔編號G01P15/18GK1419127SQ0215051
公開日2003年5月21日 申請日期2002年11月12日 優(yōu)先權日2001年11月14日
發(fā)明者福井了一, 曾根直樹 申請人:歐姆龍株式會社