JPH05340759A

JPH05340759A - 振動ジャイロ

Info

Publication number: JPH05340759A
Application number: JP4179457A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Fujimoto; 本克己藤; Takeshi Nakamura; 村武中
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1992-06-11
Filing date: 1992-06-11
Publication date: 1993-12-21

Abstract

(57)【要約】【目的】製造の合理化を図ることができ、しかも特性
の安定した振動ジャイロを得る。【構成】振動ジャイロ１０は、たとえば３角柱状の振
動体１２を含む。振動体１２の側面に、圧電素子１４
ａ，１４ｂ，１４ｃを形成する。圧電素子１４ａ，１４
ｂ，１４ｃは、振動体１２の２つのノード点を含む大き
さに形成する。振動体１２の一方のノード点付近の稜線
部分に、支持部材１６を接続する。振動体１２の他方の
ノード点付近において、圧電素子１４ａ，１４ｂ，１４
ｃに支持部材２０ａ，２０ｂ，２０ｃを接続する。支持
部材２０ａ，２０ｂ，２０ｃは、導電材料で形成する。
支持部材１６，２０ａ，２０ｂ，２０ｃの端部を、支持
基板１８に固定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は振動ジャイロに関し、
特にたとえば、角速度を検知することにより移動体の位
置を検出して適切な誘導を行うナビゲーションシステ
ム、あるいは外的振動を検知して適切な制振を行うヨー
レートセンサなどに応用できる振動ジャイロに関する。

【０００２】

【従来の技術】図４（Ａ）はこの発明の背景となる従来
の振動ジャイロの一例を示す斜視図であり、図４（Ｂ）
はその側面図である。この振動ジャイロ１は振動体２を
含む。振動体２は、たとえば恒弾性金属材料で、正３角
柱状に形成される。振動体２の側面には、それぞれ圧電
素子３ａ，３ｂ，３ｃが形成される。圧電素子３ａ，３
ｂ，３ｃは、たとえば圧電セラミックの両面に電極を形
成したものである。そして、この圧電素子３ａ，３ｂ，
３ｃが、振動体２の側面に接着される。圧電素子３ａ，
３ｂ，３ｃには、振動体２のノード点付近において、ボ
ンディングやはんだ付けなどによってリード線４ａ，４
ｂ，４ｃが接続される。そして、これらのリード線４
ａ，４ｂ，４ｃが、圧電素子３ａ，３ｂ，３ｃの信号入
出力用として用いられる。振動体２は、そのノード点付
近の稜線部分で支持部材５に支持され、この支持部材５
が支持台６に固定される。

【０００３】この振動ジャイロ１では、圧電素子３ａ，
３ｂと圧電素子３ｃとの間に、自励振駆動するための帰
還ループとして発振回路などが接続される。そして、発
振回路からの駆動信号によって、振動体２は、圧電素子
３ｃ形成面に直交する方向に屈曲振動する。この状態
で、振動体２の軸を中心として回転すると、コリオリ力
によって振動体２の振動方向が変わり、圧電素子３ａ，
３ｂ間に出力差が生じる。その出力差を測定することに
よって、回転角速度を検知することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな振動ジャイロでは、リード線が圧電素子から引き出
されるため、リード線の整形形状によって振動体の振動
に影響を与え、特性が変化する。また、振動ジャイロの
特性の変化を小さくするためのリード線の整形は、リー
ド線を圧電素子に接続した後に行う必要があり、整形を
自動化することが困難である。さらに、リード線が振動
体に触れたりすると、振動漏れが発生し、角速度出力が
不安定となる。その場合、回転角速度が加わっていない
状態でも、不定期なノイズが発生する。

【０００５】それゆえに、この発明の主たる目的は、製
造の合理化を図ることができ、しかも特性の安定した振
動ジャイロを提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、角柱状の振
動体と、振動体の側面に形成される圧電素子と、振動体
のノード点付近において圧電素子に接続され、振動体を
支持するとともに圧電素子の信号入出力用として用いら
れる支持部材を含む、振動ジャイロである。

【０００７】

【作用】振動体のノード点付近において、圧電素子に支
持部材が接続されるため、振動体の振動の損失が最小限
に抑えられる。また、支持部材によって、圧電素子の信
号の入出力が行われるので、信号入出力用のリード線が
不要となり、リード線による振動漏れがなくなる。

【０００８】

【発明の効果】この発明によれば、支持部材が振動体の
支持と信号の入出力とを兼用しているため、振動体の振
動の漏れが少なく、安定した特性を得ることができる。
また、支持部材は圧電素子に接続する前に整形可能であ
り、支持部材の整形を自動化することができる。そのた
め、振動ジャイロの製造を合理化することができる。

【０００９】この発明の上述の目的，その他の目的，特
徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳
細な説明から一層明らかとなろう。

【００１０】

【実施例】図１（Ａ）はこの発明の一実施例を示す斜視
図であり、図１（Ｂ）はその側面図である。振動ジャイ
ロ１０は、振動体１２を含む。振動体１２は、たとえば
エリンバなどの恒弾性金属材料で、正３角柱状に形成さ
れる。振動体１２の３つの側面には、それぞれ圧電素子
１４ａ，１４ｂ，１４ｃが形成される。圧電素子１４
ａ，１４ｂ，１４ｃは、それぞれ圧電体を含み、その圧
電体の両面に電極を形成したものである。そして、圧電
素子１４ａ，１４ｂ，１４ｃの一方の電極が、振動体１
２の側面に接着される。圧電素子１４ａ，１４ｂ，１４
ｃは、振動体１２の屈曲振動の２つのノード点を含む大
きさに形成される。たとえば、振動体１２の長さをＬと
したとき、振動体１２のノード点は、振動体１２の軸上
においてその両端から０．２２４Ｌの位置にある。した
がって、圧電素子１４ａ，１４ｂ，１４ｃの長さは、
０．５５２Ｌ近傍となるように形成される。この振動ジ
ャイロ１０では、たとえば圧電素子１４ａ，１４ｂが駆
動用および出力信号検出用として使用され、圧電素子１
４ｃが駆動回路の帰還用として使用される。

【００１１】振動体１２の一方のノード点付近の稜線部
分には、支持部材１６が取り付けられる。支持部材１６
はコ字状に形成され、その中央部分が振動体１２の稜線
部分に取り付けられる。さらに、支持部材１６の両端
は、支持基板１８に固定される。支持基板１８は、たと
えばガラスエポキシなどで形成される。

【００１２】振動体１２の他方のノード点付近において
は、圧電素子１４ａ，１４ｂ，１４ｃに、別の支持部材
２０ａ，２０ｂ，２０ｃが取り付けられる。支持部材２
０ａ，２０ｂは鉤状に形成され、その一端が圧電素子１
４ａ，１４ｂに接続される。そして、支持部材２０ａ，
２０ｂの他端は、支持基板１８に固定される。また、支
持部材２０ｃは直線状に形成され、その一端が圧電素子
１４ｃに接続される。そして、支持部材２０ｃの他端
が、支持基板１８に固定される。これらの支持部材２０
ａ，２０ｂ，２０ｃは、金属などの導電体で形成する必
要があるが、絶縁体上に金属めっきなどを施した材料で
形成してもよい。これらの支持部材２０ａ，２０ｂ，２
０ｃは、たとえばはんだ付けや導電接着剤などによっ
て、圧電素子１４ａ，１４ｂ，１４ｃに接続される。

【００１３】この振動ジャイロ１０では、支持部材２０
ａ，２０ｂ，２０ｃが、振動体１２の支持とともに、圧
電素子１４ａ，１４ｂ，１４ｃの信号入出力用としても
使用される。この場合、支持部材２０ａ，２０ｂと支持
部材２０ｃとの間に、たとえば自励振駆動するための帰
還ループとして発振回路などが接続される。この発振回
路からの信号によって、振動体１２は、圧電素子１４ｃ
形成面に直交する方向に屈曲振動する。この状態で、振
動ジャイロ１０がその軸を中心として回転すると、コリ
オリ力によって振動体１２の振動方向が変わる。それに
よって、出力信号検出用として用いられる圧電素子１４
ａ，１４ｂに発生する電圧に差が生じ、この出力差を測
定することによって、回転角速度を検出することができ
る。

【００１４】この振動ジャイロ１０では、支持部材１６
が振動体１２の一方のノード点付近で振動体１２の稜線
部分に接続され、支持部材２０ａ，２０ｂ，２０ｃが、
振動体１２の他方のノード点付近において圧電素子１４
ａ，１４ｂ，１４ｃに接続されている。そのため、振動
体１２の振動の損失が最小限に抑えられる。また、支持
部材２０ａ，２０ｂ，２０ｃは、圧電素子１４ａ，１４
ｂ，１４ｃの信号入出力用としても使用されるため、従
来の振動ジャイロのようにリード線を必要としない。そ
のため、リード線が振動体に接触することにより発生す
るリード線からの振動漏れを防ぐことができる。したが
って、この振動ジャイロ１０では、安定した特性を得る
ことができる。しかも、支持部材１６，２０ａ，２０
ｂ，２０ｃの整形は、圧電素子１４ａ，１４ｂ，１４ｃ
に接続する前に行うことができる。したがって、支持部
材１６，２０ａ，２０ｂ，２０ｃの整形を自動化するこ
とができ、振動ジャイロ１０の組み立てを合理化するこ
とができる。

【００１５】なお、支持部材２０ａ，２０ｂ，２０ｃの
形状としては、図２（Ａ）および図２（Ｂ）に示すよう
に、板状のものを使用してもよい。この振動ジャイロ１
０では、板状の支持部材２０ａ，２０ｂ，２０ｃの先端
部を尖鋭状にし、この先端部が圧電素子１４ａ，１４
ｂ，１４ｃに接続される。そして、支持基板１８内に
は、平板端子２２ａ，２２ｂ，２２ｃがインサートモー
ルドされ、これらの平板端子２２ａ，２２ｂ，２２ｃに
支持部材２０ａ，２０ｂ，２０ｃが接続される。したが
って、この振動ジャイロ１０では、平板端子２２ａ，２
２ｂ，２２ｃを介して、圧電素子１４ａ，１４ｂ，１４
ｃに信号が入出力される。また、振動体１２の一方のノ
ード点付近に接続された支持部材１６の代わりに、振動
体１２の両方のノード点付近において、支持部材２０
ａ，２０ｂ，２０ｃを圧電素子１４ａ，１４ｂ，１４ｃ
に接続してもよい。

【００１６】上述の実施例では、振動体１２の形状とし
て正３角柱状のものを使用したが、図３（Ａ）および図
３（Ｂ）に示すように、４角柱状など他の角柱状の振動
体を使用してもよい。この実施例では、振動体１２の隣
合う２つの側面に、圧電素子１４ａ，１４ｂが形成され
る。そして、振動体１２のノード点付近において、圧電
素子１４ａ，１４ｂに支持部材２０ａ，２０ｂが接続さ
れる。この場合、振動体１２が帰還用として用いられ
る。もちろん、振動体１２の４つの側面に圧電素子を形
成してもよい。この場合、上方で隣合う２つの圧電素子
と下方で隣合う２つの圧電素子との間に発振回路を接続
し、上方の２つの圧電素子間の出力差を測定すればよ
い。

【００１７】このように、この発明の振動ジャイロで
は、振動体の形状および圧電素子の数は任意に変更可能
である。そして、振動体のノード点付近において、圧電
素子の信号入出力を兼用する支持部材を接続することに
よって、安定した特性を有し、かつ製造工程を自動化す
ることができる振動ジャイロを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）はこの発明の一実施例を示す斜視図であ
り、（Ｂ）はその側面図である。

【図２】（Ａ）はこの発明の他の実施例を示す斜視図で
あり、（Ｂ）はその側面図である。

【図３】（Ａ）はこの発明のさらに他の実施例を示す斜
視図であり、（Ｂ）はその側面図である。

【図４】（Ａ）はこの発明の背景となる従来の振動ジャ
イロの一例を示す斜視図であり、（Ｂ）はその側面図で
ある。

【符号の説明】

１０振動ジャイロ１２振動体１４ａ，１４ｂ，１４ｃ圧電素子１６支持部材１８支持基板２０ａ，２０ｂ，２０ｃ支持部材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】角柱状の振動体、前記振動体の側面に形成される圧電素子、および前記振
動体のノード点付近において前記圧電素子に接続され、
前記振動体を支持するとともに前記圧電素子の信号入出
力用として用いられる支持部材を含む、振動ジャイロ。