JPH02268220A - 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３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）はヒンジで、このヒンジ（３０）は、中央
の連結部（３０−２）と、それから上下に伸延する短冊
状のヒンジ部（３０−１）、　（３０−３）と、該２個
のヒンジ部（３０−１）、　（３０−３）の遊端を一体
的に連結、結合する基部又は円環部（３０−４）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。ヒン
ジ部（３０−１）。

（３０−３）の各々の両表面には、音叉（１）の入力軸
（Ｚ−２）まわりに入力する角速度Ωによる音叉（１）
、従って、ヒンジ（３０）に生ずる撓みを検出するため
の圧電素子（３１−１）　、　（３１−３）及び（３１
−２）　、　（３１−４）が夫々固定される。又、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
。

又、ヒンジ（３０）の基部、即ち円環部（３０−４）の
両開口端に、一端が閉じている略々同形状、且つ同寸法
の筒状体（４１−１）、　（４１−２）の開口部を夫々
気密に固定する。この場合、円環部（３０−４）、筒状
体（４１−１）、　（４１−２）の軸は、夫々音叉軸或
いは入力軸（２−２）に一致するようになされている。

筒状体（４１−１）、　（４１−２）の夫々の閉端（４
１−１ａ）、　（４１−２ａ）を、円筒状の弾性部材（
４２−１）、　（４２−２）を介し、下端部が夫々取付
基台（４４）に固定されているＬ字型金具（４３−１）
、　（４３−２）の上端部に固定する。尚、上記構成に
おいて、音叉（１）の重心が、ヒンジ（３０）の両ヒン
ジ部（３０−１）、　（３０−３）の中心、即ち連結部
（３０−２）の中心に一致するように、音叉（１）の各
部は設計されていることは勿論である。尚、（４ａ）　
、　（４ａ）は音叉（１）の駆動用の圧電素子である。

第４図は第３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３図の入力軸＜２−２）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（Ｚ−Ｚ）まわりに加わると、それ
に対応したコリオリの力Ｆｃが、両振動質量部（１−１
）、　（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、ヒンジ（３０）の連結部（３０−２
）を介してヒンジ部（３０−１）。

（３０−３）に、同図に示す如く、Ｓ字状の曲げ変形を
生ぜしめる。この場合、圧電素子（３１−１）　、　（
３１−３）　。

（３１−２）、　（３１−４）は、その分極方向が同図
で＋。

で示したように、互いに逆方向になるように、夫々ヒン
ジ部（３０−１）　、　（３０−３）に固定されている
ので、圧電素子（３１−１）　、　（３０−３）　、　
（３１−２）　、　（３１−４）を短絡して一つの出力
（４５）とし、これを第３図に示す電圧源（５ａ）より
の電圧と共にデモシュレータ（７）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、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）　、　（３１−３）と（３１−２）　、　（３１−
４）とに誘起される電圧は、それぞれ互に逆符号となり
、これ等により出力はでない。

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（２−２）まわりの慣性能
率と、ヒンジ部（３０−１）、　（３０−３）の入力軸
（Ｚ−Ｚ）まわりのトルクバネ定数及び円環部（３０，
−４）、筒状体（４１−１）　、　（４１−２）の入力
軸（Ｚ−Ｚ）まわりの慣性能率で決定される入力軸（Ｚ
−Ｚ）まわりの自由用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、かかる従来の装置においては、ヒンジ（
３０）のヒンジ部（３０−１）、　（３０−３）に４枚
の圧電素子（３１−１）〜（３１−４）を固定し、ヒン
ジ部（３０−１）。

（３０−３）の撓みを検出していたため、これらの圧電
素子（３１−１）〜（３１−４）の固定、それ等の配線
等、組立時間も多くかかり、かつ材料費も多くかかると
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なされたもの
で、その目的は、上記従来の課題を一掃した新規をジャ
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〕

本発明によれば、音叉と、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その一部に短冊状ヒンジと、
その中間に設けた連結部とから成る検出部を有するジャ
イロ装置において、上記短冊状ヒンジの一方の面或は連
結部をはさむ両側対称位置に２個の信号検出用圧電素子
を固設し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ヒンジ（３０）の
短冊状ヒンジ部（３０−１）、　（３０−３）の中央部
の連結部（３０−２）と連結すると共に、短冊状ヒンジ
部の上記音叉との連結部の上下に検出用の圧電素子（３
１−１）。

（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。

〔実施例〕

第１図は本発明によるジャイロ装置の一例の一部を除く
斜視図である。尚、同図において、第３図と同一符号は
互に同一素子を示すものとし、これ等の詳細説明は、こ
れを省略する。

第１図に示す本発明の例と第３図に示す従来例との異な
る点は、第１図に示す本発明の例に於いては、ヒンジ（
３０）のヒンジ部（３０−１）、　（３０−３）の各々
に、１枚の圧電素子（３１−１）、　（３１−２）を固
定すると共に、それ等の分極方向は同図に＋、−で示し
たように互いに逆方向となっていることである。

第２図は、本発明の他の実施例の主要部を示す図であり
、第４図と同様、この例のジャイロ装置をその入力軸＜
２−２）方向から見た図である。

この第２図例と第１図の例との違いは、第２図の例に於
ては、ヒンジ（３０）のヒンジ部（３０−１）　、　（
３０−３）に、ヒンジ連結部（３０−２）の中心（０）
に対称な位置に、圧電素子（３１−１）、　（３１−２
）を固定したことである。

尚、両者の分極方向は、同図に示す如く同方向とする。

〔発明の効果〕

本発明によるジャイロ装置の効果は次の通りである。

従来例においては、ヒンジ（３０）のヒンジ部（３０−
１）　。

（３０−３）に固定されている圧電素子は、合計４枚（
第３及び第４図の（３１−１）〜（３１−４）　）必要
であったが、本発明に於ては圧電素子は（３１−１）　
、　（３１−２）の２枚ですむこととなり、その結果、
圧電素子の接続、固定等の組立工数の低減、材料費の低
減等の大きな効果がある。又、圧電素子の枚数の低減に
より、圧電素子（３１−ＩＬ　（３１−２）をヒンジ（
３０）のヒンジ部（３０−１）、　（３０−３）に接着
固定する場合の歩留り及び信頼性の向上が期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のジャイロ装置の一実施例の一部を除い
た斜視図、第２図は本発明の他の実施例の主要部を示す
側面図、第３図は従来のジャイロ装置の斜視図、第４図
はその原理説明に供する略々線図である。 図に於て、（１）は音叉、（３０）はヒンジ、（３０−
１）　。 （３０−３）はヒンジ部、（３０−２）は連結部、（３
０−４）は円環部、（３１−１）、　（３１−２）は圧
電素子を夫々示す。 代 理 人 松 隈 秀 盛

Claims (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
   を検出するその一部に短冊状ヒンジと、その中間に設け
   た連結部とから成る検出部を有するジャイロ装置におい
   て、上記短冊状ヒンジの一方の面或は連結部をはさむ両
   側対称位置に２個の信号検出用圧電素子を固設したこと
   を特徴とするジャイロ装置。