JPH10170274A - 角速度センサの漏れ振動除去方法 - Google Patents

角速度センサの漏れ振動除去方法

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JPH10170274A
JPH10170274A JP8331306A JP33130696A JPH10170274A JP H10170274 A JPH10170274 A JP H10170274A JP 8331306 A JP8331306 A JP 8331306A JP 33130696 A JP33130696 A JP 33130696A JP H10170274 A JPH10170274 A JP H10170274A
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JP
Japan
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excitation
angular velocity
axis direction
vibrating
vibration
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JP8331306A
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English (en)
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Seiya Sato
誠也 佐藤
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 コリオリ力を利用した角速度センサにおい
て、振動片を破損することもなく、簡単に励振に起因し
た漏れ振動を除去する。 【解決手段】 角速度センサは、互いに直交するX,
Y,Z軸のうちのY軸方向に延設されてX−Z平面に沿
った断面形状を方形状とする励振用振動片11,12及
び検出用振動片13,14により構成されている。励振
用振動片11,12をX軸方向に励振させた状態にて、
検出用振動片13,14のZ軸方向の振動を検出するこ
とにより、Y軸回りに作用する角速度が検出される。X
軸方向の励振に起因した各振動片11〜14のZ軸方向
への漏れ振動を除去するために、X軸方向への励振によ
る励振用振動片11,12の振動方向がX−Z平面内で
X軸方向に対して傾いた側に位置する励振用振動片1
1,12の根元部11a,12aの角部の剛性を、金属
の蒸着、接着剤の塗布などにより高める。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、コリオリ力を利用
した角速度センサにおける励振に起因した漏れ振動を除
去する漏れ振動除去方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、互いに直交するX,Y,Z軸
のうちのY軸方向に延設されてX−Z平面に沿った断面
形状を方形状とする振動片を有し、Y軸回りに作用する
角速度を、振動片をX軸方向に励振させた状態で同振動
片のZ軸方向の振動の大きさにより検出するようにした
角速度センサはよく知られている。しかし、このような
角速度センサにおいては、図4の断面図に示すように、
振動片PをX軸方向に励振させると、振動片Pを構成す
る結晶の異方性による断面形状の非対称性や、電極のず
れなどにより、励振方向以外の方向に振動が漏れる。こ
の漏れ振動のうちのZ軸方向成分が大きいと、角速度の
検出に悪影響を与え、検出角速度の精度が悪化したり、
零点温度ドリフト特性が悪化したりする。
【0003】そのため、これまでは、例えば日本学術振
興会弾性波素子技術第150委員会第46回研究会資料
「単結晶を用いた圧電振動ジャイロ」に示されているよ
うに、X軸方向への励振による振動片Pの振動方向がX
−Z平面内でX軸方向に対して傾いた側と逆側に位置す
る振動片Pの角部P1を研削することにより、同角部P
1の剛性を弱めて、前記振動片Pの振動方向がX軸方向
になるように修正して、励振によるZ軸方向への漏れ振
動を除去するようにしていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、振動片を研削
することは容易ではなく、前記従来の漏れ振動の除去方
法では、角速度センサの生産性が低くなるとともに、研
削のために高価な装置を必要とする。また、研削の際に
振動片を破損してしまうこともある。
【0005】
【本発明の特徴】本発明は、上記問題に対処するために
なされもので、その目的は、振動片を破損することもな
く、比較的安価な装置を用いて生産性を高くするように
した角速度センサの漏れ振動除去方法を提供することに
ある。
【0006】この目的を達成するために、本発明の構成
上の特徴は、X軸方向への励振による同振動片の振動方
向がX−Z平面内でX軸方向に対して傾いた側に位置す
る振動片の角部の剛性を高めるようにしたことにある。
【0007】上記のように構成した本発明によれば、剛
性を高めるためには、金属などの蒸着、接着剤の塗布な
ど、前記角部への物質の添着を採用することができると
ともに同物質の添着は比較的容易であるので、比較的安
価な装置を用いて角速度センサの漏れ振動を簡単に除去
できるとともに、同センサの生産性を高めることができ
る。また、これによれば、漏れ振動の除去作業中に、振
動片を破損することもなくなる。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る角速度センサ
の漏れ振動除去方法の実施形態について説明するが、そ
の前に同発明が適用される角速度センサについて説明し
ておく。
【0009】この角速度センサ10は、図1〜図3に示
すように、水晶などの圧電材料でH型に一体的に形成し
た振動子により構成されている。このセンサ10は、各
一対の励振用振動片11,12と検出用振動片13,1
4を備え、これらの各振動片11〜14は連結片15に
より振動伝達可能に接続されるとともに、連結片16を
介して基部17に接続されている。各振動片11〜14
は互いに直交するX,Y,Z軸のうちのY軸方向に延設
されるとともに、それらのX−Z平面に沿った断面形状
は方形状に成形されており、同方形の各辺はX−Z平面
内にてX軸又はZ軸に平行である。
【0010】各振動片11〜14及び連結片15,16
の表面には導電パターン18が設けられており、励振用
振動片11,12上の導電パターン18は励振用電極を
構成している。検出用振動片13,14上の導電パター
ンは検出用電極を構成している。基部17は角速度の被
検出物体に固定されるもので、同基部17上には各導電
パターン18の下端に形成した端子部18aが設けられ
ている。端子部18aは図示しない電気回路に電気的に
接続されるもので、その一部は励振用電気信号の入力用
であるとともに、その一部は振動検出信号の出力用であ
る。
【0011】このように構成した角速度センサ10の使
用においては、いくつかの端子部18aを介して励振用
振動片11,12の励振用電極を構成する導電パターン
18に周波数fxの電気信号を付与することにより、励
振用振動片11,12をX軸方向に周波数fxで振動さ
せる。この状態で、Y軸回りに角速度ωが作用すると、
励振用振動片11,12が、コリオリ力によって前記周
波数fxを有しかつ角速度ωの大きさに比例する振幅で
Z軸方向に振動し始める。この励振用振動片11,12
のZ軸方向の振動が検出用振動片13,14に伝達さ
れ、検出用振動片13,14の振動を検出用電極を構成
する導電パターン18により電気信号に変換し、同電気
信号をいくつかの端子部18aより取り出することによ
り、前記角速度ωを検出できる。
【0012】しかし、上記構成の角速度センサ10にお
いては、励振用振動片11,12をX軸方向へ励振して
も、各振動片11〜14を構成する水晶の結晶の異方性
による断面形状の非対称性や、電極のずれなどにより、
Z軸方向にも振動が漏れる。この漏れ振動は、角速度ω
の検出に悪影響を与え、検出角速度の精度が悪化した
り、零点温度ドリフト特性が悪化したりする原因とな
る。したがって、この漏れ振動を小さくしたり、なくし
たりする必要がある。以下、その方法について説明す
る。
【0013】上記構成の角速度センサ10をX軸方向に
励振するために、励振用振動片11,12の励振用電極
を構成する導電パターン18に周波数fxの電気信号を
付与し、角速度ωが「0」の状態で、励振用振動片1
1,12又は検出用振動片13,14のX−Z平面内の
振動方向を検出する。その結果、励振用振動片11,1
2又は検出用振動片13,14の振動方向が、図2に示
すように、X軸方向に対して図示左上がりに傾いていれ
ば、励振用振動片11,12の根元部11a,12aで
あって図示左上の角部11a1,12a2に、2酸化ケ
イ素SiO2、クロムCr、金Au、銀Agなどを蒸着
したり、接着剤などを塗布する。なお、上記実施形態の
ように振動片11〜14を水晶で構成した場合には、2
酸化ケイ素SiO2などの同質の材料、クロムCrなど
の密着性のよいものを蒸着することが好ましい。
【0014】また、励振用振動片11,12又は検出用
振動片13,14の振動方向が前記のようにX軸方向に
対して図示左上がりに傾いている場合には、励振用振動
片11,12の前記左上の角部11a1,12a1に代
えて、図2の破線で示すように、右下の角部11a2,
12a2に前記蒸着又は塗布を行うようにしてもよい。
さらに、励振用振動片11,12の前記図示左上の角部
11a1,12a1及び右下の角部11a2,12a2
の両者に前記蒸着又は塗布を行うようにしてもよい。
【0015】一方、前記X軸方向への励振の結果、励振
用振動片11,12又は検出用振動片13,14の振動
方向が、図3に示すように、X軸方向に対して図示左下
がりに傾いていれば、励振用振動片11,12の根元部
11a,12aであって図示左下の角部11a3,12
a3に、前記蒸着又は塗布を行う。また、この場合に
は、図3の破線で示すように、励振用振動片11,12
の右上の角部11a4,12a4に前記蒸着又は塗布を
行ったり、さらに左下の角部11a3,12a3及び右
上の角部11a4,12a4の両者に前記蒸着又は塗布
を行うようにしてもよい。
【0016】このような角部11a1〜11a4及び1
2a1〜12a4の前記蒸着又は塗布による物質の添着
により、励振用振動片11,12のこの添着部分の剛性
が増し、同部分が変形し難くなる。しかも、前記添着を
励振用振動片11,12の根元部11a,12aに行う
ようにしたので、前記励振による漏れ振動の除去に対す
る効果が大きく、励振用振動片11,12及び検出用振
動片13,14の励振に起因した漏れ振動が減少して、
各振動片11〜14の振動方向はX軸方向に近づく。そ
して、この振動方向がX軸方向と一致した時点で、前記
蒸着又は塗布作業による物質の添着を停止する。その結
果、このX軸方向の励振に起因したZ軸方向の漏れ振動
が除去され又は減少し、検出角速度の精度が良好になる
とともに零点温度ドリフト特性も良好になる。
【0017】上記説明のように本実施形態によれば、金
属などの蒸着、接着剤の塗布などの物質の添着により、
X軸方向への励振による励振用振動片11,12の振動
方向がX−Z平面内でX軸方向に対して傾いた側に位置
する振動片11,12の根元部11a,12aの角部1
1a1〜11a4,12a1〜12a4の剛性を高める
ようにした。そして、前記剛性を高めるための金属など
の蒸着、接着剤の塗布などの物質の添着は比較的容易に
行えるものであるので、比較的安価な装置を用いて角速
度センサの漏れ振動を簡単に除去でき、同センサの生産
性を高めることができる。また、これによれば、漏れ振
動の除去作業中に、振動片を破損することもなくなる。
【0018】なお、上記実施形態においては、本発明を
水晶などの圧電材料で振動子を構成した角速度センサ1
0に適用したが、本発明は、ジュラルミン等の軽金属、
ガラス、セラミックなどの非圧電材料で振動子を構成
し、励振用振動片及び検出用振動片に圧電素子で構成し
た電極を添着するようにした角速度センサにも適用でき
る。また、振動子の形状もH型でなくても例えばU字形
などをしていて、励振用振動片と検出用振動片として共
通の振動片を用いる角速度センサにも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の適用される角速度センサの一例を示
す正面図である。
【図2】 図1のS−S線に沿って見た角速度センサの
端面図であって第1の漏れ振動状態を説明するための図
である。
【図3】 図1のS−S線に沿って見た角速度センサの
端面図であって第2の漏れ振動状態を説明するための図
である。
【図4】 従来の漏れ振動除去方法を説明するための角
速度センサの端面図である。
【符号の説明】
10…角速度センサ、11,12…励振用振動片、11
a,12a…根元部、11a1〜11a4,12a1〜
12a4…角部、13,14…検出用振動片、18…導
電パターン。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 互いに直交するX,Y,Z軸のうちのY
    軸方向に延設されてX−Z平面に沿った断面形状を方形
    状とする振動片を有し、Y軸回りに作用する角速度を、
    前記振動片をX軸方向に励振させた状態で同振動片のZ
    軸方向の振動の大きさにより検出するようにした角速度
    センサに適用され、前記X軸方向の励振に起因した振動
    片のZ軸方向への漏れ振動を除去する漏れ振動除去方法
    において、前記X軸方向への励振による振動片の振動方
    向がX−Z平面内でX軸方向に対して傾いた側に位置す
    る前記振動片の角部の剛性を高めるようにした角速度セ
    ンサの漏れ振動除去方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7913560B2 (en) 2007-03-19 2011-03-29 Seiko Epson Corporation Angular rate sensor and electronic device
CN102857190A (zh) * 2011-06-27 2013-01-02 精工爱普生株式会社 弯曲振动片、及其制造方法以及电子设备
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