JPH02268219A - ジャイロ装置 - Google Patents

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〕 本発明は音叉を用いたジャイロ装置（角速度検出装置）
に関する。

〔従来の技術〕

従来の音叉を用いたジャイロ装置は、第２図に示す如く
、音叉（１）を、大なる質量を有する振動質量部（１−
１）、　（１−１）と、これ等の夫々に連結した撓み部
（１−２）　、　（１−２）と、両撓み部（１−２）　
、　（１−２）の各遊端を連結する基部（１−３）と、
この基部（１−３）より両撓み部（１−２）、　（１−
２）間の空隙内を両者に非接触で伸びる連結部（１−４
）とより構成する。

尚、（３０）は検出用ヒンジで、この検出用ヒンジ（３
０）は、中央の連結部（３０−２）と、これから左右に
伸延する短冊状ヒンジ部（３０−１）、　（３０−３）
と、該２個の短冊状ｆヒンジ、部（３０−１）、　（３
０−３）の遊端を一体的に連結、結合する基部又は板部
（３０−５）とから構成される。ヒンジ（３０）は全体
として一枚の板からワイヤカット等の方法で製作するこ
とが望ましい。又、音叉（１）は板部（３０−５）から
ワイヤカント等の方法により作り出すことも可能である
。

短冊状ヒンジ部（３０−１）、　（３０−３）には、音
叉（１）の入力軸（Ｚ−Ｚ）のまわうに入力する角速度
Ωによる音叉（１）、従って検出用ヒンジ（３０）に生
ずる撓みを検出するための圧電素子（３１−１）、　（
３１−２）が、夫々固定される。又検出用ヒンジ（３０
）の連結部（３０−２）は、音叉（１）の連結部（１−
４）のコ字状凹部（１−４ａ）に嵌合している。

この場合、検出用ヒンジ（３０）の板部（３０−５）の
面は、音叉軸或いは入力軸（Ｚ−Ｚ）と直交するように
なされている。ヒンジの板部（３０−５）は、円柱状の
弾性部材（４２−１）　、　（４２−２）　、　（４２
−３）　、　（４２−４）を介し、取付基台（４４）に
固定されている。尚、上記構成において、音叉（１）の
重心が、検出用ヒンジ（３０）の両短冊状ヒンジ部（３
０−１）、　（３０−３）の中心、即ち連結部（３０−
２）の中心に一敗するように、音叉（１）の各部は設計
されていることは勿論である。ジャイロ信号検出回路や
音叉駆動回路などの電気回路（４６）を、同図に示す如
く直接ヒンジの板部（３０−５）に取付けるようにする
ことも可能である。

第３図は第２図に示した従来例の原理を説明するための
説明図で、その主要部を第２図の軸（Ｚ−２）方向から
見たものである。同図に示す如く、このジャイロ装置に
、角速度Ωが軸（２−２）まわりに加わると、それに対
応したコリオリの力Ｆｃが２両振動質量部（１−ＩＬ　
（１−１）に互に平行且つ反対方向に発生し、これによ
るトルクが、検出用ヒンジ（３０）の連結部（３０−２
）を介して短冊状ヒンジ部（３０−１）、　（３０−３
）に、同図に示す如く、Ｓ字状の曲げ変形を生せしめる
。この場合、圧電素子（３１−１）。

（３１−２）は、その分極方向が同図で＋、−で示した
ように、互に逆方向になるように、夫々短冊状ヒンジ部
（３０−１）、　（３０−３）に固定されているので、
両圧電素子（３１−１）　、　（３１−２）を短絡して
一つの出力（４５）とし、これを、第２図に示す電圧１
（５ａ）よりの電圧と共にデモシュレータ（力で同期整
流することにより、入力角速度Ωを検出し、従ってジャ
イロ装置を得ることが出来る。尚、（４ａ）、　（４ａ
）は音叉（１）の駆動用の圧電素子を示す。

尚、図示せずも、入力軸＜２−２）と直角な軸（Ｙ−Ｙ
）方向に加速度が作用した場合には、圧電素子（３１−
１）と（３１−２）とに誘起される電圧は互に逆符号と
なり、これ等より出力はでない。

又、温度による影響を避けるために、音叉（１）及び検
出用ヒンジ（３０）を熱恒弾性材で作ることが望ましい
。

更に、検出感度を上げるためには、音叉（１）の共振周
波数と、音叉（１）の入力軸ＣＺ−Ｚ）まわりの慣性能
率と、ヒンジ部（３０−１）、　（３０−３）の入力軸
＜２−２）まわりのトルクバネ定数及びヒンジの板部（
３０−５）の入力軸（Ｚ−Ｚ）まわりの慣性能率で決定
される入力軸＜２−２＞まわりの自由角共振周波数とを
略々等しい値に選定することが望ましい。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、このような従来のジャイロ装置にあって
は、検出用ヒンジ（３０）の板部（３０−５）を円柱状
の弾性部材（４２−１）〜（４２−４）を介し、取付基
台（４４）に固定する構造をとっているため、ジャイロ
装置が、特に高温状態で使用される場合には、円柱状の
弾性部材（４２−１）〜（４２−４）の経時変化や振動
。

衝撃等による劣化により、ジャイロ機能の低下を引き起
こし、かつ信鎖性も低いという問題があった。

従って、本発明は、上記従来の課題に鑑み成されたもの
で、その目的は、上記従来の課題を一掃した新規なジャ
イロ装置を提供せんとするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明にれば、音叉と、この音叉に生ずるコリオリの力
によるモーメントを検出する検出部とを有するジャイロ
装置に於て、この検出部の板状部材の略々中央に第２の
ヒンジを設けたジャイロ装置が得られる。

〔作用〕

音叉（１）を、その重心位置において、検出用ヒンジ（
３０）の短冊状ヒンジ部（３０〜１）、　（３０−３）
の中央部と連結すると共に、短冊状ヒンジの上記音叉と
の連結部（３０−２）の左右に検出用の圧電素子（３１
−１）。

（３１−２）を取り付けることにより、音叉軸まわりの
角速度によって音叉に生じたコリオリの力によるモーメ
ントを上記検出用の圧電素子の電圧として検出する。こ
の電圧を音叉の駆動電圧と同期整流することにより、角
速度検出装置、即ちジャイロ装置となす。又、上記検出
用ヒンジ（３０）の板部（３０−５）に、音叉軸と平行
な撓み軸を有するヒンジ取付部（４０−１）、　ヒンジ
撓み部（４０−３）から成る第２のヒンジ（４０）を設
け、これを上記ヒンジ取付部を介して基台（４４）に取
付けることにより、ゴム等の弾性部材を使用しないジャ
イロ装置となす。

〔実施例〕

第１図Ａ及びＢは、本発明によるジャイロ装置の一実施
例の平面図及びその主要部の側面図である。尚、図示せ
ずとも、その他の構成は、第２図に示した従来例と略々
同一なのでそれ等の詳細説明は、これを省略する。

第１図の本発明の実施例と第２図の従来例との異なる点
は、検出用ヒンジ（３０）の板部（３０−５）の構成で
ある。即ち、本発明においては、検出用ヒンジ（３０）
の板部（３０−５）は、その略々中央部に第２のヒンジ
（４０）を有する。この第２のヒンジ（４０）は、例え
ば板部（３０−５）の中心（０）より放射状に外方に伸
び略々扇形で同一形状の３個のヒンジ取付部（４０−１
）。

それ等の略々中央に設けた３個のヒンジ取付穴（４０−
２）及び隣接するヒンジ取付部（４０−１）間に於て、
中心（０）より外方へ放射状に伸びる短冊状の３個のヒ
ンジ撓み部（４０−３）より成る。尚、上記各部分（４
０−１）　、　（４０−２）　、　（４０−３）は、−
枚の板、この例では板部（３０−５）からワイヤカット
等の方法により、第１図Ａに示す如く一部連結して製作
される。

第２のヒンジ（４０）を有する検出用ヒンジ（３ｏ）は
、３個のヒンジ取付部（４０−１）で、それ等の各々の
ヒンジ取付穴（４０−２）を用い且つポルｌ−（４０〜
４）及びスペーサ（４０−５）を用いて、基台（４４）
に直接固定される（第１図Ｂ参照）。この場合、各ヒン
ジ撓み部（４０−３）は、仮バネの作用をもつので、３
個のヒンジ取付部（４０−１）の中心（０）を通り、ヒ
ンジの板部（３０−５）の面に垂直な軸廻り、即ちジャ
イロの入力軸線ＣＺ−Ｚ）　と平行な軸線のまわりにヒ
ンジの板部（３０−５）の慣性能率と該ヒンジ撓み部（
４０−３）のバネ定数で決定される自由角共振周波数を
もち、従来例における弾性部材（４２−１）〜（４２−
４）よる機能を持たせている。

尚、第１図に示す本発明の例では、ヒンジ撓み部（４０
−３）及びヒンジ取付部（４０−１）は夫々３個である
が、それ等の数は３個に限定する必要は無く、例えば２
個、４個等でもよい。

〔発明の効果〕

上述した構成の本発明によれば、従来の弾性部材（４２
−１”）〜（４２−４）の代りに、ヒンジの板部（３０
−５）の中央部に設けたヒンジ撓み部（４０−３）によ
り、ジャイロの入力軸回りの運動特性を決定することが
できるため、ジャイロ装置が特に高温で使用される場合
には、従来の弾性部材に見られる経時変化や振動、衝撃
等による特性の劣化がなくなり、ジャイロ性能の経時変
化も少なくなり、かっ、信幀性も高くなる、という効果
がある。

さらに、従来用いていた弾性部材が不要になるため、材
料費も低減でき、組立工数の低減及び組立時間の短縮が
期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａ及びＢは本発明のジャイロ装置の一実施例の平
面図及びその主要部の側面図、第２図は従来例の斜視図
、第３図はその原理説明に供する路線図である。 図に於て（１）は音叉、（３０）は検出用ヒンジ、（３
０−１）（３０−３）はヒンジ部、（３０−２）は連結
部、（３０−５）は板部、（４０）は第２のヒンジ、（
４０−１）はヒンジ取付部、（４０−２）はヒンジ取付
穴、（４０−３）はヒンジ撓み部を夫々示す。 代 理 人 松 隈 秀 盛 菊２ｒｆ３のｆ師の軸（Ｚ−Ｚ）方向よりυ言判山図第
３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、音叉と該音叉に生ずるコリオリの力によるモーメン
   トを検出する検出部とを有するジャイロ装置に於て、上
   記検出部の板状部材の略々中央に第２のヒンジを設けた
   ことを特徴とするジャイロ装置。 ２、上記第２のヒンジをヒンジ取付部、ヒンジ撓み部及
   び上記ヒンジ取付部に設けたヒンジ取付穴より構成した
   ことを特徴とする上記第１項記載のジャイロ装置。