JPH08122079A - 振動子の支持構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 振動子の屈曲振動の方向を安定させる。 【構成】 振動子５に取付けた二本の支持用線条７、８
によって振動子５を支持台１９に連結してなる振動子支
持構造において、支持台１９に、それの幅方向に延びる
条溝２０を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、たとえば振動ジャイ
ロに適用される振動子の支持構造に関するものであり、
振動子の常に安定した屈曲振動を可能ならしめるもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】振動子の一般的な支持構造としては、図
９に斜視図で例示するものがある。これは、全体として
四角柱状をなす振動体１の、一つの稜線２を隔てて隣接
する二側面１ａ，１ｂのそれぞれに、圧電素子３、４を
それぞれ貼着して振動子５を構成したところにおいて、
その振動子５のそれぞれの節点と対応する位置もしくは
それらの近傍位置で、前記稜線２およびそれと対向して
位置する稜線６のそれぞれの部分に、正面形状がほぼコ
字状をなす二本の支持用線条７、８をともに同方向に向
けて連結し、そしてそれらの支持用線条７、８の各脚端
を支持台９に固着したものである。ここで、圧電素子
３、４は、それぞれのリード線１０、１１を介して、支
持台に設けたそれぞれの端子１２、１３に接続され、こ
れらの端子１２、１３は、一方の支持用線条７に接続し
た他の端子１４とともに、それぞれのリード線１５、１
６、１７を介して図示しない電気回路に接続されてい
る。このような支持構造の下では、振動子５は、電気回
路からそれぞれの圧電素子３、４への、駆動用交流電圧
の印加によって、たとえば図示のように三次元直交座標
系のＸ軸の方向に屈曲振動を行うことになる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、振動子５の
このような屈曲振動に当たっては、図１０に側面図で示
すように、支持台９もまた必然的にその屈曲振動の影響
を受けることになるも、従来の支持台９は、振動子軸線
および前記Ｘ軸の両者を含む面内での曲げ剛性が大きい
ことから、各支持用線条７、８のそれぞれの脚部７ａ，
８ａが複雑な曲げ応力を受け、極端には装置の側面視
で、脚部相互が非対称のＳ字状の屈曲変形を行うことに
なって、振動子５の屈曲振動が、Ｘ軸方向以外の方向の
振動成分を含むおそれれが高い。そしてこのことは、各
支持用線条７、８のそれぞれの脚部７ａ、８ａの、長
さ、径などの寸法加工精度が低く、それぞれの脚部７
ａ、８ａに作用する応力が不均一となる場合にとくに重
大であった。さらに、支持台９は、振動子５の屈曲振動
により、図示のように、全体にわたって曲率半径の大き
い撓みを生じることになるが、その支持台９を、たとえ
ば、ガラスエポキシ樹脂などのフィラー入りの材料にて
構成した場合には、支持台内部でのフィラー密度の不均
一などによって、支持台９の撓み量、撓み方向その他も
また不均一となり易く、このことによってもまた振動子
５の屈曲振動方向が不安定になり易い。

【０００４】この発明は、従来技術の有するこのような
問題点を解決することを課題として検討した結果なされ
たものであり、この発明の目的は、支持台の特定部分で
の撓み変形量を十分大ならしめて、支持台の内部での、
フィラー分布密度の不均一の有無にかかわらず、その撓
み変形によって、振動子の屈曲振動に際する支持台に所
要の変形をもたらす一方、振動子の屈曲振動方向以外の
方向に対しては、支持台の曲げ剛性を高く維持すること
により、支持用線条、とくにはそれらの脚部の歪みを有
効に低減して、振動子の屈曲振動の方向を安定させる振
動子支持構造を提供するにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明の、振動子の支
持構造は、振動子に取り付けた二本の支持用線条の脚端
を支持台に連結してなる支持構造において、その支持台
に振動子の軸線を含むとともに、振動子の屈曲振動方向
の座標軸を含む平面と直交する方向に伸びる条溝を設け
たものである。ここで好ましくは、条溝を、支持台の、
振動子側の表面および、それとは反対側の表面の少なく
とも一方に設け、また好ましくは、条溝を支持台の長さ
方向のほぼ中央部分に設ける。ところで、条溝は少なく
とも一方の支持用線条の、支持台への連結部の近傍位置
で、他方の支持用線条側に設けることも好適である。

【０００６】

【作用】この発明の、振動子の支持構造では、振動子の
軸線および、それの屈曲振動方向の座標軸を含む平面と
直交する方向に延びる条溝が、それの形成部分で支持台
の断面二次モーメントの低減をもたらし、これにより振
動子の屈曲振動に際しては、支持台はその条溝の形成部
分にて十分大きく撓み変形することになる。従って、そ
の場合の支持用線条の脚部の歪量は、従来技術に比して
はるかに小さくなる。しかも、条溝を上述のように延在
させることで、支持台に作用する他の方向の外力に対し
ては、支持台の剛性を十分高く維持することができるの
で、振動子の屈曲振動方向以外の方向に対しては変形を
有効に拘束することができる。 かくしてここでは支持
台を、振動子の屈曲振動方向にのみ柔軟な構造とするこ
とで、振動子を所定の屈曲振動方向へ安定的に変形させ
ることができ、このことは、支持台の内部構造に不均質
要因がある場合にもほぼ同様である。

【０００７】ところで、前記条溝は支持台の振動子側の
表面に設けた場合および、それとは反対側の表面に設け
た場合のいずれにあっても、ほぼ同様の作用効果をもた
らすことができ、また、それらの両表面に設けた場合に
は、支持台の所定の方向への変形を、一層確実かつ容易
ならしめることができる。そしてまた、条溝は、それを
支持台の中央部分に設けた場合および支持用線条の支持
台への連結部の近傍位置に設けた場合のいずれにあって
も、上述の作用効果をもたらし得ることはもちろんであ
るが、条溝の本数をいずれも一本としたときには、前者
に比して、後者の方が、条溝形成部分での支持台変形量
が多くなり、この結果として支持用線条の脚部が受ける
応力がより軽減されるので、振動子の屈曲振動の方向が
より一層安定したものとなる。なおここで、両支持用線
条の連結部の近傍位置にそれぞれの条溝を設けた場合に
は、支持台の、所定の方向への変形をより容易ならしめ
て、屈曲振動の振動方向をさらに安定させることができ
る。

【０００８】

【実施例】以下にこの発明の実施例を図面に基づいて説
明する。図１は、この発明の実施例を示す側面図であ
り、図中、従来技術で述べた部分と同様の部分はそれと
同一の番号で示す。ここでもまた、振動体１の、相互に
隣接する二側面に圧電素子３、４を配設することによっ
て振動子５を構成し、そしてこの振動子５のそれぞれの
節点と対応する位置もしくはそれらの近傍位置で、振動
体１の相互に対向する稜線２、６の部分に、二本のコ字
状の支持線条７、８のそれぞれをともに同方向に向けて
連結し、これらの支持用線条７、８の各脚部を支持台１
９に取り付けたところにおいて、その支持台１９の長さ
方向の中央部分に、振動子５の軸線を含むとともに、振
動子５の屈曲振動方向の座標軸、図ではＸ軸を含む平面
と直交する方向に延びる一本の条溝２０を、それの全幅
にわたって形成する。図２はこのことを示す支持台斜視
図であり、条溝２０は、三次元直交座標系のＹ軸方向に
延在する。

【０００９】なお、条溝と２０の横断面形状は、図示の
ようなチャンネル形状だけに限定されることなく、Ｕ字
状、Ｖ字状、円弧状その他の形状を適宜に選択すること
もできる。また、条溝は、図示例に代えて支持台１９の
下面に設けることもでき、上下の両面の、長さ方向に対
応する相対位置もしくは、長さ方向に間隔をおいた相対
位置に設けることもできる。

【００１０】ところで、図示例において、それぞれの圧
電素子３、４への駆動用交流電流の印加によって、振動
子５がＸ軸方向に屈曲振動して場合には、支持台１９
は、図２に示すように、支持用線条７、８を介してＹ軸
の周りの曲げモーメントＭ1を受ける。この曲げモーメ
ントＭ1に対し、支持台１９は、Ｙ軸方向に延在して断
面二次モーメントの低下をもたらす条溝２０の作用に基
づき、その条溝位置でＸ軸方向へ十分大きく柔軟に変形
することができる。この一方において、振動子５の屈曲
振動がＸ軸方向以外の方向、たとえばＹ軸方向の振動成
分を含む場合は、支持台１９は、曲げモーメントＭ1に
加えて、Ｘ軸の周りの曲げモーメントＭ2をも受けるこ
とになる。しかるに、条溝２０が存在することに起因す
る、その曲げモーメントＭ2に対する支持台１９の剛性
低下はわずかであるので、支持台１９のＹ軸方向への変
形は有効に阻止されることになり、その変形量は、Ｘ軸
方向の変形量に比して無視し得る程に小さくなる。

【００１１】従って、支持台１９に生じる変形は、そこ
に曲げモーメントＭ2が作用した場合であっても、図３
に例示するように、曲げモーメントＭ1の作用に基づく
Ｘ軸方向のものが支配的となり、振動子５の屈曲振動
は、そのＸ軸方向に選択的に安定化されることになる。
同様に、支持台１９は、Ｚ軸の周りのモーメントＭ3や
トルクＴに対しても十分高い剛性を維持することがで
き、それらの外力に起因する変形を、Ｘ軸方向の変形に
対して無視し得る程に小さく抑制することができるの
で、振動子５のＸ軸方向の屈曲振動は十分安定なものと
なる。

【００１２】このように、支持台１９が、Ｙ軸の周りの
曲げモーメントＭ1に対してだけとくに柔軟な構造とな
ることにより、振動子５の屈曲振動に際する支持用線条
７、８の脚部７ａ、８ａの歪みは図４に例示するように
極めて小さくなり、これにより振動子５の、Ｘ軸方向へ
の安定した変形が担保されることになる。なお、以上の
ことは、支持台１９の裏面に条溝を設けた場合において
もほぼ同様である。また、その支持台１９の表裏両面に
条溝を設けた場合には、支持台１９のＸ軸方向の変形を
一層確実に、かつ容易にして、振動子５の屈曲振動をよ
り安定させることができる。

【００１３】図５は、この発明の他の実施例を示す側面
図であり、この例はそれぞれの支持用線条７、８の、支
持台１９への連結部の近傍位置で、他方の支持用線条側
に、前述したと同様に延びるそれぞれの条溝２１を設け
たものである。先に述べた実施例では、条溝２０が支持
台１９のほぼ中央部分に形成されていることから、振動
子５の屈曲振動に当たって、支持台１９がその条溝２０
と支持用線条連結部との間で、わずかながらも変形を生
じるおそれがあった。しかるに、この例によれば、条溝
２１が支持用線条の連結部に近接して位置することか
ら、それらの両部分間での支持台１９の変形を、有効に
低減もしくは防止して、両条溝２１における変形をさら
に支配的とすることによって、振動子５のＸ軸方向への
屈曲振動をより一層安定させることができる。

【００１４】なおこの例において、それぞれの条溝を支
持台１９の裏面に形成することもでき、また条溝２１
を、図示のいずれか一方のものだけとすることもでき
る。ここで後者によれば、支持台１９の条溝位置での所
定方向への変形の自由度が、支持台１９の中央部分に条
溝を設けた場合に比してはるかに大きくなって、変形量
もまた大きくなるので、支持用線条の脚部が受ける応力
は上記場合よりも小さくなり、屈曲振動の方向がより安
定することになる。

【００１５】図６に示す例は、支持台１９を、両脚部７
ａ、８ａの下方に位置する大型の基板１９ａと、一方の
脚部８ａの下方で、基板上に順次に積層したダンパー材
１９ｂおよび支持板１９ｃとで構成し、脚部８ａをその
支持板上に、そして他方の脚部７ａを基板上にそれぞれ
連結したところにおいて、それぞれの脚部７ａ、８ａ
の、支持台１９への連結部の近傍位置に、図５に示す例
と同様に条溝２１を設けたものである。この例によれ
ば、振動子５の屈曲振動に際して、ダンパー材１９ｂ
が、支持板１９ｃの条溝２１での撓み変形に伴う変形と
ともに、支持用線条連結部間距離の伸縮による変形を生
じることから、ダンパー材１９ｂが存在することそれ自
体をもって脚部７ａ、８ａの歪量を有効に低減させるこ
とができる。しかるに、発泡プラスチック、例えば発泡
ポリウレタン、発泡ポリスチレンあるいは発泡ゴムなど
にて構成されることの多い軟質のダンパー材１９ｂは、
それの取付誤差、寸法誤差、内部組織の不均一などによ
って、屈曲振動の方向の、所定方向に対するずれをもた
らすおそれが高いので、ここでは基板１９ａのみなら
ず、支持板１９ｃにもまた条溝２１を形成することによ
って、それら両者の所定方向への変形だけをとくに容易
ならしめ、これにより振動子５の屈曲振動方向を十分安
定ならしめる。なお、この例においてもまた、条溝２１
を図示のいずれか一方のみとすることもでき、このこと
によっても、図１に示す実施例に比して、屈曲振動方向
をより安定なものにすることができる。

【００１６】図７は、図６に示すところに加え、それぞ
れの脚部７ａ、８ａに対し、条溝２１の形成位置とは反
対側にもまたそれぞれの条溝２２を設けたものであり、
この例によれば、支持台１９は、振動子５の屈曲振動に
際し、図７（ｂ）に示すように、所要の方向へより確実
に、しかも大きく変形するので、屈曲振動の方向をさら
に安定させることができる。ここで、条溝２１、２２の
それぞれを、いずれか一方の脚部の近傍位置にだけ設け
た場合には、図７（ｂ）に示した、支持台１９の支持用
線条連結部近傍のいずれか一方の変形のみとなるが、条
溝２１、２２により、基板１９ａまたは支持板１９ｃの
変形大なることをもって支持用線条７ａ、８ａの歪量が
低減されることとなり、屈曲振動の方向を安定させるこ
とができる。

【００１７】図８は、これもまた図６に示すところに加
え、それぞれの条溝２１より内側位置で、それらの各条
溝２１に近接させて、基板１９ａおよび支持板１９ｃの
それぞれの裏面に条溝２１と平行に延びる条溝２３を設
けたものである。この例によれば、基板１９ａおよび支
持板１９ｃのいずれもが、所定の方向に変形し易くなる
ことに加え、振動子５の屈曲振動に伴う、それらの基板
１９ａおよび支持板１９ｃの伸縮変形もまた可能となる
ので、屈曲振動の方向を極めて安定なものとすることが
できる。また、この例において、条溝２１、２３を基板
１９ａもしくは支持板１９ｃのいずれか一方だけに形成
することも可能である。

【００１８】以上の発明を図示例に基づいて説明した
が、振動体１を四角柱以外の柱状形状とすることもで
き、また円柱状とすることもできる。

【００１９】

【発明の効果】かくしてこの発明によれば、支持台に設
けた条溝によって、その支持台を振動子の屈曲振動の方
向にだけとくに柔軟に変形させることにより、支持用線
条の脚部の歪みを十分小ならしめて、振動子を所定の方
向へ十分安定に屈曲振動させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例を示す側面図である。

【図２】この発明にかかる支持台の材料力学的性質を説
明するための斜視図である。

【図３】支持台の変形状態を例示する側面図である。

【図４】支持用線条の変形状態を例示する側面図であ
る。

【図５】この発明の他の実施例を示す側面図である。

【図６】この発明の他の実施例を示す側面図である。

【図７】この発明の他の実施例を示す側面図である。

【図８】この発明のさらに他の実施例を示す側面図であ
る。

【図９】従来例を示す斜視図である。

【図１０】従来例における支持用線条の変形態様を例示
する側面図である。

【符号の説明】

１ 振動体 ２、６ 稜線 ３、４ 圧電素子 ５ 振動子 ７、８ 支持用線条 ７ａ、８ａ 脚部 １９ 支持台 １９ａ 基板 １９ｂ ダンパー材 １９ｃ 支持板 ２０、２１、２２、２３、条溝

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】振動子に取り付けた二本の支持用線条によ
   って、その振動子を支持台に連結してなる振動子の支持
   構造であって、 前記支持台に、振動子の軸線を含むとともに、その振動
   子の屈曲振動方向の座標軸を含む平面と直交する方向に
   伸びる条溝を設けたことを特徴とする振動子の支持構
   造。
2. 【請求項２】前記条溝を、支持台の振動子側の表面、お
   よびそれとは反対側の表面の少なくとも一方に設けたこ
   とを特徴とする、請求項１に記載の支持構造。
3. 【請求項３】前記条溝を、支持台の長さ方向のほぼ中央
   部分に設けたことを特徴とする、請求項１もしくは２に
   記載の支持構造。
4. 【請求項４】前記条溝を、少なくとも一方の支持用線条
   の、支持台への連結部の近傍位置で、他方の支持用線条
   側に設けたことを特徴とする請求項１もしくは２に記載
   の支持構造。