JPH0455247B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は航行センサに係り、特に速度と加速度
を検知するための装置に関する。

〔従来の技術とその問題点〕

現代の航空機の誘導装置には速度と加速度の検
知機能が要求される。通常本機能は、ジヤイロス
コープ部材を用いた装置の回転軸に垂直な軸の角
速度を検知して作動するジヤイロスコープ型マル
チセンサ装置によつて果たされている。このジヤ
イロスコープ部材は、角速度に対するジヤイロス
コープの反作用が機械的に圧電変換はりを変形さ
せ、この圧電変換はりが順次角速度の入力に比例
した電気的出力を生じるように圧電変換はりによ
つて機械的に拘束されている。また、拘束された
圧電変換はりは、回転軸に垂直な軸に沿つた線加
速度を検知するのにも用いられる。このように、
１又はそれ以上の機械的に拘束された圧電変換は
りを用いれば、角速度及び角加速度の大きさを電
気信号に変換することができる。

従来装置の多くは、圧電変換はりの出力と電気
的処理回路との接続にスリツプリングを用いてい
た。そのため回路に、性能を表示するSN比を減
少させるスリツプリングノイズを伝えることであ
る。

さらに従来技術では、軸回転に伴なうノイズが
生じやすかつた。これは、軸回転に伴なうノイズ
の影響に反応する軸に沿つて圧電変換はりを取付
けたことによるものであり、また、これはSN比
を減少させる影響がある。

従来技術の中には、こうした問題点を解決する
ため性能の向上を押える一方で多大な費用をかけ
て多くの部品から成る複雑な装置を用いたもので
ある。

〔発明の概要〕

本発明は以下の述べる二大特徴によつて従来技
術の問題点を解決するものである。

第一の特徴はエレクトロニクス計器上のスリツ
プリングノイズ効果を最小にすることである。こ
れは速度換算係数（rate scale factor）（与えら
れた角速度或いは速度入力に対する電気信号−
MV／°／sec）を増すことによつて達成される。
この目盛係数の増加は従来の設計よりも計器の性
能を高めるものである。

第二の特徴は軸回転に伴うノイズの影響を最小
にすることである。その装着用端部が回転軸に心
合わされるように圧電変換はりを取付けることに
より、圧電変換はりの不感軸が回転軸に沿つた方
向に合わされる。これにより回転軸端部のノイズ
が最小におさえられ、計器の性能が高められる。

本発明は、ジヤイロスコープ部材をもちいて回
転軸に垂直な軸の角速度を検知することによつて
作動するものである。このジヤイロスコープ部材
は、その支持された両端部が軸回転軸に心合わさ
れるように取付けされた圧電変換はりによつて機
械的に拘束されている。角速度へのジヤイロスコ
ープの反作用は機械的に圧電変換はりを拘束し、
圧電変換はりは順次角速度入力に比例した電気的
出力を生ずる。

この電気信号は、角速度の大きさ及び計器ケー
スに対する角度位置を決定するような支持電気装
置に入力される。

〔発明の実施例〕

第１Ａ乃至図第１Ｃ図には、本発明の構造が詳
細に示されている。参照符号１０は、回転軸線１
１の周囲を回転し、中央開孔１３から外側直径方
向に伸びている２本のアーム１２を有するジヤイ
ロスコープ部材を示している。各々のアーム１２
には軽量化をはかるためにそれぞれ直交して開孔
１４及び１６が穿設されている。

アーム１２から直交して分岐アーム１８が直径
方向に伸びており、これら分岐アーム１８の各々
には、たわみヒンジ６６の上端部を支持するため
に溝２０が設けられている。

半円柱形をした２つの拘束部材２２は、開孔１
３内に位置し、両拘束部材間の圧電変換はりを拘
束する機能を果している。これら拘束部材２２の
各々は、半円柱面２４と平面２６とを含み、さら
にこの平面２６から階段状に突出し、圧電変換は
り３４のそれぞれの対応面３６，３８に当接する
矩形面２７を含んでいる。圧電変換はり３４は第
１Ａ図に示すように平行四辺形（四角形）の形を
有している。拘束部材２２の上面２８から下面３
２に指向して縦孔３０が穿設されており、この縦
孔３０は後述する調節可能なねじ組立体を取付け
るのに用いられる。圧電変換はり３４の下端部
は、符号４０で示される保持部材で保持されるよ
うになつており、この保持部材４０は本発明の基
板４２内に位置している。上記保持部材４０は、
圧電変換はり３４の下端部と係合する係合溝４４
とこの係合溝４４から左右に伸びている翼形部４
６とを含み、この翼形部４６は基板４２内に挿入
される際に肩部として機能するようになつてい
る。円弧状フランジ４８は翼形部４６から下向き
に設けられており、このフランジ４８は第１Ｂ図
においてより明確に示されている。基板環状フラ
ンジ５８の下面に形成された環状溝６０内に嵌合
支持されるようになつている。

ジヤイロスコープ部材１０は、第１Ｂ図におい
てより明確に示されているように、リング５０の
上面５２上に支持されている。リング５０の下部
環状面５４は、第１Ｂ図において明確に示されて
いるように基板環状フランジ５８に形成された環
状溝５６内に支持されている。

第１Ａ図に示すように基板４２の円柱外面６２
には、溝６４が形成されており、この溝６４にた
わみヒンジ６６の下端部が支持されるようになつ
ている。同図に明示されるように、各たわみヒン
ジ６６には、ウエブ７０によつて分離された上部
フランジ６８と下部フランジ７２とが設けられて
いる。基板４２の側壁６２には４つの溝７６がそ
れぞれ直交して形成され、それたの溝７６と４５
度の位置に隣接してたわみヒンジ係合溝６４が設
けられている。

ジヤイロスコープ部材のアーム１２は、第１Ａ
図および第１Ｃ図に図示されるように、基板４２
の側壁６２内に形成された細長角溝７８内に位置
する。

本装置の各構成部材が組み合わせられると、ボ
ルト８０は基板４２の上面に形成された開孔８２
を貫通し、駆動軸のフランジ８４（第１Ｂ図参
照）を残りの組立体に固定する。第１Ｂ図におい
ては駆動軸は、符号８６で図示されている。第１
Ａ図の上部左側には、ねじ孔付ブシユ８８が拘束
部材２２の開孔３０内に位置するように図示され
ており、このブシユ８８内にはねじ部材９０が固
定される。このブシユ８８内のねじ部材９０の位
置を調節することによりこの装置は平衡を保つよ
うに調節される。

本装置を組み立てると、ジヤイロスコープ部材
１０は２個のたわみヒンジ６６により基板４２に
取付けられる。これらの構成部材は、２つの拘束
部材、圧電変換はり３４及び保持部材４０から成
るトルク検知装置によつてたわみヒンジ軸の周囲
に拘束される。圧電変換はり７４は、本装置の作
動中線加速度を検知するために基板溝７６に嵌合
される。

本発明はさらに、ジヤイロスコープ部材１０を
用いて回転軸に垂直な軸線回りの周速度を検知す
ることにより作動する。このジヤイロスコープ部
材は、その支持された両端部が軸回転軸に心合わ
せされるように装着された圧電変換はり３４によ
つて機械的に拘束されている。角速度に対するジ
ヤイロスコープの反作用は圧電変換はり３４を機
械的に拘束し、又圧電変換はりは順次角速度入力
に比例した電気的出力を生ずる。

この電気信号は、角速度の大きさと計器ケース
（図示せず）に対する角度位置を決定するような
支持電気装置に入力される。

この角速度センサを１又は２以上の圧電変換は
り加速度センサと組み合わせれば、回転軸に直角
なすべての軸に沿つた角速度及び線加速度の検知
が可能な装置を提供することができる。速度セン
サと加速度センサを一体化すれば低廉かつ改良さ
れた構造のものになる。

第２図は、第１Ａ図において符号３４によつて
示され第２図では符号３４ａによつて示されてい
る角速度検知圧電変換はりの変形例を示したもの
である。第１図と同一の構成部材は同一符号で図
示されているが、第２図の変形例においては第１
Ａ図で用いられた対応する符号に「ａ」を付して
示されている。

第２図に示されるように圧電変換はり３４ａ
は、横向きのくぼみ９３により中央部９４から分
離された基板肩部９２を有した台形型部材であ
る。同様に中央部９４は、横向きのくぼみ９５に
よつて円すい形の先端部９６から分離されてい
る。拘束部材２２ａの各々は、はりの肩部９２の
対向面と当接する階段状に突出した肩部２７を含
んでいる。先端部９６は、はり３４ａがその上下
端部に支持されるように、受部材９８と適合す
る。受部材９８はリング５０ａの基板１００内に
設けられた適合するくぼみ（図示せず）内に支持
される。第１Ａ図乃至第１Ｃ図において述べた第
１実施例に見られるようにリング５０ａは２個の
拘束部材２２ａとこれらの間に当接された圧電変
換はり３４ａを支持するようになつている。この
はり３４ａが横向きのくぼみ９３及び９５を含む
ことにより、中央部９４は角速度の変化に応じて
より良くたわみ変位を示すことができる。

第３図は圧電変換はり３４ａ（第２図に関連し
て述べられているように）のもう一つの変形例で
あり、同図においては３４ｂとして図示されてい
る。第２図と第３図において示された圧電変換は
りの相違点は、第２図における受部材９８が第３
図でははり３４ｂの先端部９６に設けられた半円
柱形の溝９７を貫通しているピン９９に置き変え
られていることである。このピン９９の両外側端
部は図示されていないが装置の基板内に保持され
ている。第１Ａ図乃至第１Ｃ図に示す第一実施例
に見られるように、リング５０は両拘束部材２２
ａとそれらの間に拘束された圧電変換はり３４ｂ
とを支持している。

本発明はこれまで示した構造のものに限定され
ず、当業者によつてさらに明瞭な変形例が提供さ
れる余地がある。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図は本発明に係る航行センサの分解斜視
図、第１Ｂ図は第１Ａ図の航行センサの組立状態
を示す部分断面図、第１Ｃ図は第１Ａ及び第１Ｂ
図に示された航行センサの組立体の平面図、第２
図は角速度検知圧電変換はりの変形例を示す分解
斜視図、第３図は圧電変換はりのさらに別の変形
例を示す分解斜視図である。 １０……ジヤイロスコープ部材、１１……回転
軸、１２……アーム、１３……開孔、１８……ア
ーム、２２……拘束部材、３０……縦孔、３４…
…圧電変換はり、３６，３８……対応面、４０…
…保持部材、４２……基板、５０……リング、６
４……溝、６６……たわみヒンジ、６８……上部
フランジ、７０……ウエブ、７２……下部フラン
ジ、７４……圧電変換はり、７６……溝、７８…
…細長角溝、８０……ボルト、８２……開孔、８
４……駆動軸のフランジ、８６……駆動軸、８８
……ねじ付ブシユ、９０……ねじ部材、９２……
基板肩部、９３，９５……くぼみ、９４……中央
部、９６……先端部、９８……受部材、９９……
ピン、１００……基板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 回転軸線回りに回転するジヤイロスコープ部
   材と、 (a) 前記回転軸線と同軸に取付けられた第１圧電
   変換はりと、 (b) 前記回転軸線に対して交差する前記はりの第
   １端部を前記ジヤイロスコープ部材内で保持す
   る第１はり拘束手段と、 (c) 前記回転軸線に対して交差するとともに前記
   第１端部に対向する前記はりの第２端部を前記
   ジヤイロスコープ部材内で保持する第２はり拘
   束手段と、 (d) 前記はりを基板に取付けるための保持部材と
   からなるトルク検知装置と、 前記ジヤイロスコープ部材を前記基板に弾性的
   に取付けるための少なくとも１つのたわみヒンジ
   とを備え、前記トルク検知装置の拘束された第１
   圧電変換はりは、前記回転軸線に直交する軸線回
   りにおけるセンサの角速度に比例した電気信号を
   発生させることを特徴とする航空センサ。 ２ 回転軸線に対して所定間隔をおいて配置され
   た少なくとも１つに第２圧電はりを有し、回転軸
   線に対して直交する方向におけるサンサの線加速
   度に比例した電気信号を発生させることを特徴と
   する請求項１記載の航空センサ。 ３ ４つの第２圧電はりが基板上に互いに90°ず
   つの間隔をおいて配置されていることを特徴とす
   る請求項２記載の航空センサ。 ４ ジヤイロスコープ部材は、 中央開孔から直径方向に延びる一対の第１アー
   ムと、 中央開孔から第１アームに対して直交して直径
   方向に延びる一対の第２アームとを備え、 前記中央開孔は第１および第２はり拘束手段
   と、これらはり拘束手段間に配設された第１圧電
   変換はりを収納することを特徴とする請求項１記
   載の航空センサ。 ５ 一対の第２アームにはたわみヒンジの第１部
   分を収納するためにの溝が形成され、たわみヒン
   ジの対向部分は基板に収納されていいることを特
   徴とする請求項４記載の航空センサ。 ６ 基板に連結され角速度を基板に伝達する入力
   軸を有することを特徴とする請求項５記載の航空
   センサ。 ７ 第１および第２はり拘束手段に挿入される挿
   入手段を有し、トルク検知装置の回転平衡を保つ
   ことを特徴とする請求項６記載の航空センサ。 ８ 第１圧電変換はりは平行四辺形の形をしてい
   ることを特徴とする請求項６記載の航空セン。 ９ 第１圧電変換はりは台形の形をしており、は
   りを曲げ易くするため少なくとも１つのくぼみを
   有することを特徴とする請求項６記載の航空セン
   サ。 １０ 挿入手段はトルク検知装置に調節自在に出
   入れできるねじ手段であることを特徴とする請求
   項７記載の航空センサ。