JPH02268223A - 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〕

従来の音叉型（音叉を用いた）ジャイロ装置の一例を第
４図に示す。

第４図の従来例に於ては、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）　　ｌ、：
　Ｉｔ音叉（１）ノ人力軸＜２−２＞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信号検出用の圧電素子（３
１−１）、　（３１−２）　　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）　　の口字状凹部（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１Ｉｉｌｆｌｓ　（
３０−４）、筒状体（４１−１）、　（４１−２）　　
の軸は、夫々音叉軸或いは入力軸（Ｚ−Ｚ）に一致する
ようしこなされている。筒状体（４１−１＞、　（４１
−２）　　の夫々の閉端（４１−１１）、　（４１−２
１）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。

第５図は第４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４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、両振動質量部（１−１）
、　（１−１）　　に互いに平行且つ反対向に発生し、
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
生せしめる。この場合、圧電素子（３１−１）、　（３
１−２）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、両電圧素子（３１
−１）。

（３１−２）を短絡して一つの出力（４５）とし、これ
を、第４図に示す自励発振回路（８）からの電圧と共に
デモシュレータ（７）で同期整流することにより、人力
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）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）　　の人
力軸＜２−２＞まわりのトルクバネ定数及び円環部（３
０−４）１、筒状体（４１−１）、　（４１−２）　　
の人力軸（Ｚ−Ｚ）まわりの慣性能率で決定される人力
軸（Ｚ−Ｚ）まわりの自由角共振周波数とを略等しい値
に選定することが望ましい。

尚、音叉（１）の変位又は速度等を、温度変化等の外乱
に対し一定に保ったために、第４図に示す如く、音叉（
１）の撓み部（１−２）、　（１−２）　　の夫々に、
それ等の変位検出用の圧電素子（３３−１）、　（３３
−２）　　を設け、自励発振回路（８）にこれら圧電素
子（３３−１）、　（３３−２）の電圧信号を入力する
。又、音叉（１）の撓み部（１−２）。

（１−２）　　及び基部（１−３＞　　に亘ってその両
側に固定した音叉（１）の駆動用の圧電素子（３２−１
）、　（３２−２）　　に、自励発振回路（８）より交
流電圧を与えている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、このような従来の装置にあっては、音叉
（１）に、２枚の駆動用の圧電素子（３２−１）。

（３２−２＞と２枚の変位検出用の圧電素子（３３−１
）。

（３３−２）を用いているため、これらの圧電素子（３
２−１）、　（３２−２）、　（３３−１）、　（３３
−２）　　の固定、配線等の組立時間も多くかかり、か
つコスト高になる。又、変位検出用の圧電素子（３３−
１）、　（３３−２）　が、撓み部（１−２）、　（１
−２）　　と基部（１−３）　　との結合部、即ち振動
の節から離れて、即ち、音叉（１）の振動質量部（１−
１）。

（１−１）　　近くの撓み部（１−２）、　（１−２）
　　に固定されていることにより、撓み部（１−２）、
　（１−２）　　の変位による表面応力が低下するため
、検出感度も低く且つ、振動質量部（１−１）、　（１
−１）　　に近いため、振動の変位が太き（、配線の振
動等の問題があった。

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〕

本発明によれば、２個の振動質量部、これらの夫々に連
結した撓み部、該両撓み部の各遊端を連結する基部より
成る音叉と、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、
上記音叉の基部の外側底面に駆動用圧電素子或は変位検
出用圧電素子の一方を固設すると共に、上記音叉の撓み
部と基部とに亘って少くともその片側外側部に上記圧電
素子の他方を固設したことを特徴とするジャイロ装置が
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ＤＯ−２）の上下に検出用の圧電素子（３１−
１）、　（３１−３）を取り付けることにより、音叉軸
（Ｚ−Ｚ　）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い
た斜視図である。尚、同図にふいて、第４図と同一符号
は互いに同一素子を示すものとし、それ等の詳細説明は
これを省略する。

第１図に示す本発明の例と第４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ては、駆動用の圧
電素子を一板（３２−１）として、これを音叉（１）の
基部（１−３）　　の底部（１−５）　　の中央に固定
したこと及び変位検出用の圧電素子（３３−１）を音叉
（１）の撓み部（１−２＞、　（１−２＞　　及び基部
（１−３）　　に亘ってその片側に固定し、他の駆動用
の圧電素子（３２−２＞を除いたことである。

第２及び第３図は夫々本発明の他の実施例の主要部を示
す図で、夫々第１図の（Ｙ−Ｚ）平面に直角な方向から
、音叉（１）を見たものである。

第２図の例と第１図の例との主たる相違は、第２図の例
に於ては、変位検出用の圧電素子（３３−１）に加えて
、更に１枚の変位検出用の圧電素子（３３−２）を音叉
（１）の撓み部（１−２）、　（１−２）　及び基部（
１−３）　　に亘ってその相対する外側に固定したこと
である。

又、第３図の例と第１図の例との相違は、第３図の例に
おいては、駆動用の圧電素子（３２−１）の代わりに変
位検出用の圧電素子（３３−１）を音叉（１）の基部（
１〜３）の底Ｂ（１−５）　　の中央に固定し、かつ２
枚の駆動用圧電素子（３２−１＞、　（３２−２）　　
を音叉（１）の撓み部（１−２）、　（１−２）　　及
び基部（１−３）　　に亘ってその両側に夫々固定した
ことである。

〔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。

従来例においては駆動用の圧電素子（３２−１）。

（３２−２）及び変位検出用の圧電素子（３３−１）、
　（３３−２）が各々２枚必要であったが、本発明にお
いては、各々１枚ですむこととなり、その結果、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、各圧電素子を音叉〔１）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。又、検出用圧電素子（３３−１）を音叉（１）の撓
み部（１−２）、　（１−２）　　及びその基部（１−
３）　　に亘って、固定したため、圧電素子（３３−１
）の振動変位による表面応力値が大きくなるため、音叉
（１）の変位の検出感度が良くなり、高精度な音叉（１
）を得ることができる。

又、検出用圧電素子を、振動の少ない撓み部と基部との
結合部付近に配置できるため、圧電素子からのリード線
の振動も少なくなり、高精度なジャイロを得ることがで
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図及び第３図は夫々本発明の他の実施例
を示す平面図、第４図は従来のジャイロ装置の一部を除
いた斜視図、第５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、（１−１）　　は振動質量部
、（１−２）　　は撓み部、（１−３）　　は基部、（
１−４）　　は連結部、（１−５）　　は底部、（３０
）はヒンジ、（３２−１）、　（３２−２）　　は駆動
用圧電素子、（３３−１）、　（３３−２＞　　は変位
検出用の圧電素子、（８）は自励発振回路を夫々示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ２個の振動質量部、これらの夫々に連結した撓み部、該
   両撓み部の各遊端を連結する基部より成る音叉と、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、上記音叉の基部の
   外側底面に駆動用圧電素子或は変位検出用圧電素子の一
   方を固設すると共に、上記音叉の撓み部と基部とに亘っ
   て少なくともその片側外側部に上記圧電素子の他方を固
   設したことを特徴とするジャイロ装置。