專利名稱：振動傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及振動傳感器，其具有固定電極、和與該固定電極對置的面作為振動電極起作用，在與該振動電極相反側(cè)的面上具有重量部的振動板，基于上述固定電極與上述振動板之間的靜電電容的變化而輸出振動檢測信號。
背景技術(shù)：
靜電電容檢測型、即駐極體電容器麥克風(fēng)(以下，稱為ECM)型的振動傳感器廣泛用于麥克風(fēng)或步數(shù)計等種種用途。下述所示的專利文獻1中，公開了檢測骨傳導(dǎo)振動的耳麥的技術(shù)。在該文獻中，示出了以下方法為了良好地檢測稱為骨傳導(dǎo)振動的微小振動，在可動電極(相當(dāng)于振動板)上加上配重(重量部)，實質(zhì)上增大可動電極的質(zhì)量以增大可動電極的振幅，從而提高靈敏度。此外，示出了以下方法為了提高相對于高頻振動的隨動性，使可動電極為一端被固定的片狀或者設(shè)置年輪狀的狹縫等，從而改善頻率特性。
此外，在下述所示的專利文獻2中，示出了以下構(gòu)成為了良好地檢測出特別是在步行時等低振頻(頻率)區(qū)域的振動，設(shè)置有沖擊施加機構(gòu)，并在由該沖擊施加機構(gòu)給予的沖擊而振動的可動電極上設(shè)有配重。即、由沖擊施加機構(gòu)使低頻的振動傳遞給可動電極，可動電極具有比檢測的頻率高的固有振動，由此可以良好地檢測出步行時等的低頻區(qū)域的振動。
此外，在下述所示的專利文獻3中，公開了關(guān)于靜電電容式加速度傳感器的技術(shù)通過將加速度的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娙萜鞯碾娙?，對加速度進行檢測。由此，為了提高檢測可動電極與固定電極之間的靜電電容的靈敏度，構(gòu)成為通過將位于可動電極與固定該可動電極的外周部之間的彈性體作成多個梁，增大可動電極的位移量。
專利文獻1特開昭59-79700號公報(圖2、3、6，第1～第2頁上部、第3頁下左部)專利文獻2特開平10-9944號公報(圖1、0006～0019段)
專利文獻3特開平8-240609號公報(圖1、6，第2～3頁)通過采用上述的構(gòu)成，可以使慣性力增加來提高傳感器的靈敏度。但是，若慣性力增加而使振幅也變大，則下落時等的耐沖擊性受損。即、由于沖擊使振動板破損或變形的可能性增高。作為該問題的對策，有為了限制重量部的過度位移而設(shè)置限制部件的方法。在該情況下，如果不使重量部與限制部件之間的間隙變窄，則不能充分得到限制的效果，仍會導(dǎo)致振動板的破損或變形?？墒?，如果使間隙過窄，則必要的振幅也受到限制，所以需要高精度地設(shè)置該間隙。因此，在組裝時也需要精度，其結(jié)果，具有以下問題組裝性變差，由于組裝誤差等導(dǎo)致產(chǎn)品的性能偏差也變大。
特別是在專利文獻3的圖6所示的情況下，雖然具有對于得到彈性力來說非常理想的梁，但是該梁8以相同的寬度形成(以下，本段中的附圖標(biāo)記是指專利文獻3的附圖標(biāo)記)。因此，在由于下落等而施加過度沖擊的情況下，可動電極1或固定部11與梁8的接合部產(chǎn)生破損的可能性變大。此外，在向可動電極1的面方向施加沖擊的情況下，可動電極1易于位移，容易引起梁8的破損或變形。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述問題而提出，目的在于提供一種振動傳感器，其不會降低檢測振動的靈敏度，并且可以提高耐沖擊性。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的振動傳感器的特征構(gòu)成為，包括固定電極、和與該固定電極對置的面作為振動電極起作用，在與該振動電極相反側(cè)的面上具有重量部的振動板，基于上述固定電極與上述振動板之間的靜電電容的變化而輸出振動檢測信號，其中，上述振動板由多個狹縫分割形成為位于中央部且備有上述重量部的振動部；位于周邊部且固定上述振動板的固定部；具有窄幅的中央部，在圓周方向上等間隔地形成多個，連結(jié)上述振動部與上述固定部的彈性支承部；上述多個狹縫，以相鄰的各狹縫的振動部側(cè)端部和固定部側(cè)端部在徑向上重合的方式、沿圓周方向等間隔地設(shè)置。
根據(jù)該特征構(gòu)成，因為上述彈性支承部的中央部與兩端相比較細地形成，所以可以作成如下結(jié)構(gòu)提高彈性，得到充分的振幅而提高振動傳感器的靈敏度，并且即使在施加沖擊的情況下，兩端部也難以破損或變形。即、通過加粗彈性支承部的所謂根部部分，可以提高應(yīng)力易于集中的彈性部根部部分的強度。另一方面，通過將接收沖擊時也無需擔(dān)心應(yīng)力集中的彈性支承部的中央部做得較細，可以將易于集中在彈性部根部的應(yīng)力分散到整個彈性部(整個彈性支承部)上。
在本發(fā)明的振動傳感器中，優(yōu)選地，上述狹縫包括位于上述固定部側(cè)的外軌道、位于上述振動部側(cè)的內(nèi)軌道、連結(jié)上述外軌道與上述內(nèi)軌道的大致S字形的連結(jié)軌道。
若這樣地構(gòu)成狹縫，則可以在由沿徑向相互重合的上述外軌道與上述內(nèi)軌道所夾持的部分上形成上述彈性支承部。由上述外軌道的端部與上述內(nèi)軌道所夾持的上述彈性支承部的一個端部、與由上述內(nèi)軌道的端部與上述外軌道所夾持的上述彈性支承部的另一個端部形成在上述大致S字型的連結(jié)軌道所通過的部分上。這樣，與這些彈性支承部的端部相比，上述彈性支承部的中央部構(gòu)成為具有較窄的寬度。因此，可以作成如下結(jié)構(gòu)得到充分的振幅而提高振動傳感器的靈敏度，并且即使在施加沖擊的情況下，也難以破損或變形。
在本發(fā)明的振動傳感器中，優(yōu)選地，上述狹縫由從上述固定部側(cè)朝向上述振動部的中心的螺旋軌道形成。
螺旋軌道中，越靠近中心部，軌道的曲率越大(曲率半徑變小)，越靠近周邊部，軌道的曲率越小(曲率半徑變大)。即、由螺旋軌道形成的上述狹縫中，振動部側(cè)的端部更靠近中心側(cè)，而固定部側(cè)的端部更向周邊部擴展。因此，各狹縫的振動部側(cè)的端部或固定部側(cè)的端部，與分別在相鄰的狹縫之間形成的各彈性支承部的振動部側(cè)的端部或固定部側(cè)的端部相比，各彈性支承部的中央部形成為具有較窄的寬度。此外，在該情況下，因為狹縫由一連串的曲線軌道形成，所以相對于向上述振動板的面方向的沖擊的抗應(yīng)變力也變強。因此，可以作成以下結(jié)構(gòu)得到充分的振幅而提高靈敏度，并且即使在施加沖擊的情況下也不易破損或變形。
在本發(fā)明的振動傳感器中，優(yōu)選地，上述狹縫包括位于上述固定部側(cè)的外軌道、位于上述振動部側(cè)的內(nèi)軌道、以徑向的軌道將上述外軌道與上述內(nèi)軌道連結(jié)成卡環(huán)型的連結(jié)軌道。
根據(jù)該構(gòu)成，則因為以徑向的軌道將上述外軌道與上述內(nèi)軌道連結(jié)成卡環(huán)型，所以例如可以用具有分別不同的直徑的圓弧等來形成上述外軌道與上述內(nèi)軌道。因此，可以簡單地設(shè)計狹縫的形狀，也容易計算形成的彈性支承部的彈性或強度。
在本發(fā)明的振動傳感器中，優(yōu)選地，上述振動板由不銹鋼、鎢、42合金、鈦-銅合金、鈹-銅合金、SK材料中的任一種構(gòu)成。
若使用不銹鋼、鎢、42合金等材料，則可以構(gòu)成加工性或處理性好、得到良好振幅的上述振動板。若使用鈦一銅合金、鈹一銅合金、SK材料等，則強度進一步變強，耐下落沖擊性能提高。其結(jié)果，可以得到以下振動傳感器得到充分的振幅而提高靈敏度，并且即使在施加沖擊的情況下也不易破損或變形。


圖1是表示本發(fā)明的振動傳感器的一例的立體圖。
圖2是表示本發(fā)明的振動傳感器的一例的剖視圖。
圖3是表示分割形成本發(fā)明的振動傳感器的振動板的第一例的圖。
圖4是表示分割形成本發(fā)明的振動傳感器的振動板的第二例的圖。
圖5是表示分割形成本發(fā)明的振動傳感器的振動板的第三例的圖。
圖6是表示本發(fā)明的振動傳感器的其他例的立體圖。
圖7是表示本發(fā)明的振動傳感器的其他例的剖視圖。
附圖標(biāo)記說明1 重量部3 振動板(31固定部、32彈性支承部(32c中央部)、33振動部)11 狹縫具體實施方式
以下，基于

本發(fā)明的實施方式。圖1是表示本發(fā)明的振動傳感器的一例的立體圖。圖2是圖1所示的振動傳感器的剖視圖。如圖1及圖2所示，本發(fā)明的一個實施方式的振動傳感器包括固定電極4，在殼體5的內(nèi)表面上形成有駐極體層6；振動板3，與該固定電極4對置的面作為振動電極起作用，在與該振動電極相反側(cè)的面上設(shè)有重量部1。重量部1在與振動板3的面正交的方向上位移，基于固定電極4與振動板3之間的靜電電容的變化而輸出振動檢測信號。進而，構(gòu)成為具有與重量部1接觸以限制重量部的位移量的限制板(限制部件)2。
上述固定電極4設(shè)在筒狀的殼體5的底部，殼體5在內(nèi)表面上形成有駐極體層6且一端開放。在該底部安裝有環(huán)狀的樹脂制隔件7與振動板3，利用該隔件7的厚度設(shè)置檢測靜電電容變化的電容器部的既定間隔。在振動板3上安裝重量部1，依次重疊有可以限制重量部1向振動板3的面方向(以下稱為橫向)的位移的限制環(huán)8、可以限制重量部1向與振動板3的面正交的方向(以下稱為縱向)位移的限制板2、以及調(diào)節(jié)環(huán)9。然后，用安裝有振動檢測信號的輸出電路的基板10作為蓋子固定在殼體5上，從而成為組裝好振動傳感器的結(jié)構(gòu)。在該結(jié)構(gòu)中，振動板3的周圍被隔件7與限制環(huán)8夾持而固定支承。此外，殼體5、限制環(huán)8、調(diào)節(jié)環(huán)9由金屬制成。此外，限制環(huán)8兼有膨脹環(huán)的作用，用于形成使在與振動板3的面正交的方向上位移的重量部1可得到充分振幅的間隔。此外，限制板2具有孔12，以使在重量部1沿縱向位移時，存在于限制板與重量部1之間的空氣可以良好地排出。
圖3是表示分割形成本發(fā)明的振動傳感器的振動板的一例的圖。如圖3所示，振動板3被多個狹縫11分割形成為位于中央部且備有重量部1的振動部33、位于周邊部且固定振動板3的固定部31、連結(jié)振動部33與固定部31的彈性支承部32。該彈性支承部32形成為梁狀體，包括作為與固定部31的邊界部分的一個端部32a、作為與振動部33的邊界部分的另一個端部32b、位于這兩個端部之間且比這兩個端部窄的中央部32c。彈性支承部32通過如下設(shè)置各狹縫而在圓周方向上等間隔地形成多個沿圓周方向等間隔地設(shè)置各狹縫，使各狹縫從固定部31向振動部33連續(xù)、相鄰的各狹縫的固定部側(cè)部分和振動板側(cè)部分在徑向上重合。
若這樣地形成彈性支承部32，則可以得到以下結(jié)構(gòu)使振動板3得到充分的振幅而提高靈敏度，并且即使在施加沖擊的情況下也不易破損或變形。振動板3的振幅、即振動部33的振幅由該梁狀體的彈性支承部32的中央部32c的彈性產(chǎn)生。因此，為了更多地得到該彈性效果，彈性支承部優(yōu)選地細長地形成。但是，因為彈性支承部32、與固定部31或振動部33的邊界部分即彈性支承部32的端部32a及32b作為彈性運動的彈性支承部32的支點起作用，所以優(yōu)選地形成為可保持某種程度的強度。因此難以引起由振動導(dǎo)致的龜裂等破損、或由扭轉(zhuǎn)等導(dǎo)致的變形。因此，使彈性支承部32的中央變細，使彈性支承部32的中央部32c較多地負擔(dān)變形。即、作成彈性支承部32的中央部32c比兩端部32a及32b窄地形成的狹縫形狀，由此使振動板3更多地得到彈性效果，并且可提高強度，長時間地得到良好的振幅。
此外，在本例中，在圓周方向上設(shè)置3個彈性支承部32，即使在重量部1的振動方向相對于與振動板3的面垂直的方向成為斜向的情況下，振動部33也難以以振動板3的徑為軸而引起過度擺動。例如，在本例的振動傳感器下落、筒狀的殼體5的側(cè)壁部或殼體5與基板10的接合部即角部撞到地面等上的情況下，在相對于與振動板3的面垂直的方向傾斜的方向上受到?jīng)_擊。其結(jié)果，安裝于振動板3的重量部1在相對于與振動板3的面垂直的方向成為斜向的方向上振動。若彈性支承部32的配置相對于振動板3的直徑而線對稱，則振動傳感器以與受到的沖擊的方向垂直的直徑為軸，振動部33較大地擺動。
但是，在本例中，因為在圓周方向上設(shè)有3個彈性支承部32，所以彈性支承部32并不以振動板3的直徑為軸而線對稱配置。因此，相對于振動板3的直徑非對稱配置的各個彈性支承部32起到與以振動板3的直徑為軸的擺動相抗衡的作用。其結(jié)果，可良好地防止振動板3的破損或變形。即、如圖3所示，若設(shè)置3個或3個以上的奇數(shù)個狹縫11，設(shè)置3個或3個以上的奇數(shù)個彈性支承部32，則可以得到如下的振動板3充分得到用于提高振動傳感器的靈敏度的振幅，耐沖擊性也變強。
圖3的示例中，狹縫11包括位于固定部31側(cè)的外軌道、位于振動部33側(cè)的內(nèi)軌道、連結(jié)這些外軌道與內(nèi)軌道的大致S字形的連結(jié)軌道。但是狹縫11的形狀并不限于此，也可以如圖4所示，由從固定部31側(cè)朝向振動部33的中心的螺旋軌道形成。螺旋軌道中，越靠近中心部，軌道的曲率越大(曲率半徑變小)，越靠近周邊部，軌道的曲率越小(曲率半徑變大)。即、由螺旋軌道11形成的狹縫11中，振動部33側(cè)的端部更靠近中心側(cè)，而固定部31側(cè)的端部更向周邊部擴展。因此，各狹縫的振動部側(cè)的端部或固定部側(cè)的端部，與分別在相鄰的狹縫之間形成的各彈性支承部32的振動部側(cè)的端部32b或固定部側(cè)的端部32a相比，各彈性支承部32的中央部32c形成為具有較窄的寬度。此外，在該情況下，因為狹縫11由一連串的曲線軌道形成，所以相對于向振動板3的面方向的沖擊的抗應(yīng)變力也變強。因此，可以作成以下結(jié)構(gòu)得到充分的振幅而提高靈敏度，并且即使在施加沖擊的情況下也不易破損或變形。
此外，如圖5所示，狹縫11構(gòu)成為包括位于固定部31側(cè)的外軌道、位于振動部33側(cè)的內(nèi)軌道、以徑向的軌道將這些外軌道與內(nèi)軌道連結(jié)成卡環(huán)(clasp)型的連結(jié)軌道。若這樣地構(gòu)成，則因為以徑向的軌道將外軌道與內(nèi)軌道連結(jié)成卡環(huán)型，所以例如可以用具有分別不同的直徑的圓弧等來形成外軌道與內(nèi)軌道。可以簡單地設(shè)計狹縫的形狀，也容易計算形成的彈性支承部的彈性或強度。
上述振動板3可使用不銹鋼、鎢、42合金、鈦-銅、鈹-銅、SK材料等。特別是在不需要抗下落沖擊的耐性的情況下，只要得到振幅，則使用上述某一種金屬材料都可以。相反地，在比較需要抗下落沖擊的耐性的情況下，使用鈦-銅、鈹-銅、SK材料等較硬的材料為宜。在使用這樣的材料的情況下，因為向振動板3的面方向上的振動較小，所以限制該振動的限制環(huán)8變得僅起到作為膨脹環(huán)的功能。其結(jié)果，可以減小限制環(huán)8在徑向上的厚度，實現(xiàn)成本降低或振動傳感器的輕質(zhì)化。
此外，如圖6、7所示，重量部1可以在中央具有孔13而形成為環(huán)狀。此時，與例如重量部1呈圓柱狀地形成時相比，以相同質(zhì)量的重量部1可以在振動板3的徑向上較廣地安裝重量部1。其結(jié)果，在隨著重量部1以振動板3的直徑為軸過度擺動而產(chǎn)生位移時，因為在直徑的更靠外側(cè)與限制板2接觸，所以可以減小振動板3的擺動角度。其結(jié)果，可以適宜地抑制重量部1的過度位移，防止振動板3的破損或變形。
這樣，根據(jù)本發(fā)明，可提供提高耐沖擊性而不會降低靈敏度的振動傳感器。
本發(fā)明可使用在檢測振動的振動傳感器、檢測加速度的加速度傳感器、組裝入這些傳感器的振動檢測裝置、加速度檢測裝置、步數(shù)計等中。
權(quán)利要求
1.一種振動傳感器，包括固定電極、和與該固定電極對置的面作為振動電極起作用，在與該振動電極相反側(cè)的面上具有重量部的振動板，基于上述固定電極與上述振動板之間的靜電電容的變化而輸出振動檢測信號，其特征在于，上述振動板由多個狹縫分割形成為位于中央部且備有上述重量部的振動部；位于周邊部且固定上述振動板的固定部；具有窄幅的中央部，在圓周方向上等間隔地形成多個，連結(jié)上述振動部與上述固定部的彈性支承部；上述多個狹縫，以相鄰的各狹縫的振動部側(cè)端部和固定部側(cè)端部在徑向上重合的方式、沿圓周方向等間隔地設(shè)置。
2.如權(quán)利要求1所述的振動傳感器，其特征在于，上述狹縫包括位于上述固定部側(cè)的外軌道、位于上述振動部側(cè)的內(nèi)軌道、連結(jié)上述外軌道與上述內(nèi)軌道的大致S字形的連結(jié)軌道。
3.如權(quán)利要求1所述的振動傳感器，其特征在于，上述狹縫由從上述固定部側(cè)朝向上述振動部的中心的螺旋軌道形成。
4.如權(quán)利要求1所述的振動傳感器，其特征在于，上述狹縫包括位于上述固定部側(cè)的外軌道、位于上述振動部側(cè)的內(nèi)軌道、以徑向的軌道將上述外軌道與上述內(nèi)軌道連結(jié)成卡環(huán)型的連結(jié)軌道。
5.如權(quán)利要求1～4的任一項所述的振動傳感器，其特征在于，上述振動板由不銹鋼、鎢、42合金、鈦-銅合金、鈹-銅合金、SK材料中的任一種構(gòu)成。
全文摘要
提供一種振動傳感器，提高耐沖擊性而不會降低靈敏度。振動傳感器包括固定電極、和與該固定電極對置的面作為振動電極起作用，在與該振動電極相反側(cè)的面上具有重量部(1)的振動板(3)，基于固定電極與上述振動板(3)之間的靜電電容的變化而輸出振動檢測信號，具有以下的特征。振動板(3)由多個狹縫(11)分割形成為位于中央部且備有重量部(1)的振動部(33)；位于周邊部且固定振動板(3)的固定部(31)；具有窄幅的中央部(32c)，在圓周方向上等間隔地形成多個，連結(jié)振動部(33)與固定部(31)的彈性支承部(32)。多個狹縫(11)，以相鄰的各狹縫的振動部側(cè)(33)端部和固定部(31)側(cè)端部在徑向上重合的方式、沿圓周方向等間隔地設(shè)置。
文檔編號H04R19/01GK1957238SQ200580016110
公開日2007年5月2日 申請日期2005年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月18日
發(fā)明者安田護, 杉森康雄 申請人:星電株式會社