JPH10185577A

JPH10185577A - 振動ジャイロ

Info

Publication number: JPH10185577A
Application number: JP8347897A
Authority: JP
Inventors: Akira Mori; 章森
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1996-12-26
Filing date: 1996-12-26
Publication date: 1998-07-14

Abstract

(57)【要約】【課題】正確な角速度を検出することができ、組立
の容易な振動ジャイロを。【解決手段】振動ジャイロ１０は、正３角柱状の振動
体１２を含む。振動体１２の１つの側面１２ｃの中央部
には、駆動片となる駆動用圧電素子１４ｃが形成され
る。また、振動体１２の他の２つの側面１２ａ，１２ｂ
には、検出・帰還兼用片となる検出・帰還用圧電素子１
４ａ，１４ｂが形成される。振動体１２には、金属板か
らなる略ロの字状の支持部材１６が振動体１２の稜線１
２ｄにおける振動時のノード点近傍に嵌合するように固
着されている。支持部材１６は対向する辺１６ａ，１６
ｂは曲折起立されており、振動体１２が吊り下げられる
形状となっている。そして、支持部材１６を、支持部材
１６の曲折起立されていない辺１６ｃ，１６ｄの中点付
近で、取付基台１８上に設けられた突起状の取付部１８
ｃ，１８ｄに溶接して固着することにより、振動体１２
は支持部材１６を介して取付基台１８に取り付けられ
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、あるいは車両姿勢の制御を行うためのヨーレート
センサなどに応用できる振動ジャイロに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の振動ジャイロを図面を用いて説明
する。図７および図８に示す振動ジャイロ１０１は恒弾
性金属からなる略正三角柱状の振動体１０２を含み、振
動体１０２の３つの側面のほぼ中央には略短冊状の圧電
素子１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃがそれぞれ接着剤で
取付られている。また、振動体１０２の稜線部１０２ｄ
の１次の振動モードにおけるノード点近傍に、弾性率が
高い細い線材からなる略コ字状の金属製支持部材１０
４，１０４が固着されている。そして、支持部材１０
４，１０４の端部をガラスエポキシ材等からなる取付基
板１０５の一方主面に固着することにより、振動体１０
２は支持部材１０４，１０４を介して取付基板１０５に
取り付けられる。

【０００３】ここで圧電素子１０３ｃは駆動信号入力用
として用いられ、圧電素子１０３ａ，１０３ｂは検出・
帰還用として用いられる。そして、圧電素子１０３ａ，
１０３ｂ，１０３ｃの両面には電極（図示せず）が形成
されており、圧電素子１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃの
振動体１０２と接着されていない電極形成面にリード線
１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃの一端がハンダなどによ
り接続される。そして、リード線１０６ａ，１０６ｂ，
１０６ｃは振動体１０２のノード点付近まで弾性接着剤
１０７で固定され、リード線１０６ａ，１０６ｂ，１０
６ｃの他端が取付基板１０５上に空中配線で接続され、
回路基板（図示せず）の回路パターンと導通される。

【０００４】そして、特に図示はしないが、圧電素子１
０３ｃと圧電素子１０３ａ，１０３ｂとの間には、振動
体１０２を自励振動させるための帰還ループとして駆動
回路が接続され、この駆動回路によって振動体１０２は
圧電素子１０３ｃ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１０２の軸を中心とした回転が加
わると、コリオリ力によって圧電素子１０３ａ，１０３
ｂ間に回転速度に応じた出力差が生じ、この出力差を検
出回路で検出することにより回転角速度が検出できる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例の振動ジャイロでは、振動体の振動が支持部材の４
本の足を伝わって取付基板へ漏れていく。ここで、振動
ジャイロに衝撃・振動・温度変化などの外的影響が加わ
り支持部材の４本の足からの振動の漏れ方がそれぞれ異
なってくると、振動体の振動のバランスに微妙な変化
（アンバランス）が生じ、正確な角速度を検出すること
が困難となる。

【０００６】また、外部の振動が加わると、空中配線と
なっているリード線が共振を起こしたり、また、外部の
温度変化によりリード線のテンション（張り具合）の変
化により振動体の振動に微妙な変化が生じ、正確な角速
度を検出することができない。

【０００７】また、リード線が空中配線構造であり組立
に手間がかかるため、装置などに多大なコストがかかっ
ていた。

【０００８】したがって、本発明の目的は、上述の問題
点を解消するためになされたもので、正確な角速度を検
出することができ、組立の容易な振動ジャイロを提供す
ることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の振動ジャイロにおいては、柱状の振動体
と、柱状の振動体の側面に設けられた機能片と、振動体
の振動時に発生するノード点付近に対応する２箇所で振
動体を吊り下げて支持するとともに一体成型してなる支
持部材と、支持部材と１箇所または２箇所で固着される
取付基台とからなることを特徴としている。

【００１０】また、支持部材は略ロの字状または略日の
字状の１枚の平板からなり、平板の１つの対向する辺同
士を曲折起立させ、辺の略中央部と振動体の振動時に発
生するノード点に対応する２箇所とが振動体を吊り下げ
るように嵌合・固着されてなることを特徴としている。

【００１１】また、振動体および前記支持部材には、機
能片と機能片を機能させるための回路とを接続するため
の導電手段が設けられていることを特徴としている。

【００１２】さらに、導電手段は、振動体表面および支
持部材表面に絶縁膜を形成し、絶縁膜上に導電膜を形成
してなることを特徴としている。

【００１３】これにより、支持部材が取付基台と１箇所
または２箇所でしか固着されていないため、振動体の振
動による振動漏れの箇所が減少するとともに、振動漏れ
のアンバランスも解消される。

【００１４】また、支持部材がロの字状や日の字状の平
板から構成され、振動体に嵌合・固着されており、支持
構造が強固となる。

【００１５】また、支持部材に導電手段を設けるため、
振動体からのリード線の空中配線が無くなる。

【００１６】さらに、機能片と回路とを導電膜により配
線するため、振動ジャイロ全体の構造が簡略化し、小型
化が可能となる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して詳細に説明する。図１および図２に示す本発
明の第１の実施の形態に係る振動ジャイロ１０は、たと
えば正３角柱状の振動体１２を含む。振動体１２は、エ
リンバ，鉄−ニッケル合金，石英，ガラス，水晶，セラ
ミックなどの一般的に機械的な振動を生じる材料で形成
されるが、第１の実施の形態においては、エリンバで形
成されているものとする。振動体１２の１つの側面の中
央部には、機能片として駆動片となる駆動用圧電素子１
４ｃが形成される。駆動用圧電素子１４ｃはたとえば圧
電セラミックなどで形成される１枚の圧電板とその両主
面に形成される電極とから構成される。また、振動体１
２の他の２つの側面にはそれぞれ、機能片として検出・
帰還兼用片となる検出・帰還用圧電素子１４ａ，１４ｂ
が形成される。検出・帰還用圧電素子１４ａ，１４ｂは
駆動用圧電素子１４ｃと同様に、たとえば圧電セラミッ
クなどで形成される１枚の圧電板とその両主面に形成さ
れる電極とから構成される。

【００１８】また、振動体１２には、エリンバなどの金
属板からなる略ロの字状の１枚の平板状の支持部材１６
が振動体１２の稜線１２ｄに嵌合するように固着されて
いる。稜線１２ｄにおける支持部材１６の嵌合位置は、
振動体１２の振動を阻害させないために、振動体１２の
１次の振動モードにおけるノード点近傍とするのが望ま
しい。支持部材１６は対向する辺１６ａ，１６ｂは曲折
起立されており、振動体１２が吊り下げられる形状とな
っている。そして、支持部材１６を、支持部材１６の曲
折起立されていない辺１６ｃ，１６ｄの中点付近で、金
属などからなる取付基台１８上に設けられた突起状の取
付部１８ｃ，１８ｄに溶接などの方法で固着することに
より、振動体１２は支持部材１６を介して取付基台１８
に取り付けられる。

【００１９】この振動ジャイロ１０では、図３に示すよ
うに、駆動片である駆動用圧電素子１４ｃに発振回路２
２からの駆動信号を印加することにより、振動体１２に
一定方向の振動を励振・発生させる。そして、振動ジャ
イロ１０に回転角速度が加わっていないとき、振動体１
２は駆動用圧電素子１４ｃ形成面に直交する方向に屈曲
振動している。この状態で、振動体１２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、検出・帰還用圧電素子
１４ａ，１４ｂには異なる電圧が発生し、この電圧の差
が差動回路２４から出力される。差動回路２４からの出
力信号は、振動体１２の振動方向の変化により発生した
信号であるから、振動ジャイロ１０に加わった回転角速
度に対応した検出信号となる。また、検出・帰還兼用片
である検出・帰還用圧電素子１４ａ，１４ｂには、コリ
オリ力に起因する振動体１２の変形のみならず、駆動・
励振により発生する振動体１２の変形も検出しており、
この、駆動・励振に起因する検出信号（帰還信号）を和
動回路２６、移相回路２８、そして、発振回路２２を経
て駆動片である駆動用圧電素子１４ｃに帰還すること
で、機械的に安定な自励振振動を実現している。

【００２０】また、駆動片である駆動用圧電素子１４ｃ
および検出片である検出・帰還兼用圧電素子１４ａ，１
４ｂなどの機能片と、これらの機能片を機能させる図３
に示した回路とを導通接続するために、図４に示すよう
に、振動体１２および支持部材１６の表面に絶縁膜３２
を設け、この絶縁膜３２上に銀や銅などを主成分とする
導電ペーストを塗布・焼成することにより導電手段とし
ての導電膜３４が形成される。

【００２１】次に、本発明の第２の実施の形態に係る振
動ジャイロ４０を図５，図６を用いて説明する。なお、
第１の実施の形態で示した振動ジャイロ１０と同一の構
成箇所については同一番号を付し、その説明を省略す
る。振動ジャイロ４０において、振動体１２には、エリ
ンバなどの金属板からなる略日の字状の１枚の平板状の
支持部材４６が振動体１２の稜線１２ｄに嵌合するよう
に固着されている。稜線１２ｄにおける支持部材４６の
嵌合位置は、振動体１２の振動を阻害させないために、
振動体１２の１次の振動モードにおけるノード点近傍と
するのが望ましい。支持部材４６は対向する辺４６ａ，
４６ｂは曲折起立されており、振動体１２が吊り下げら
れる形状となっている。そして、支持部材４６を、支持
部材４６の日の字の辺４６ａ，４６ｂに挟まれた中央の
線に相当する辺４６ｅの中点付近で、金属などからなる
取付基台１８上に設けられた突起状の取付部１８ｅに溶
接などの方法で固着することにより、振動体１２は支持
部材４６を介して取付基台１８に取り付けられる。

【００２２】特に図示はしないが、この振動ジャイロ４
０においても振動ジャイロ１０と同様に、振動体および
支持部材の表面に絶縁膜を設け、この絶縁膜上に銀や銅
などを主成分とする導電ペーストを塗布・焼成すること
により導電手段としての導電膜が形成されて機能片と回
路が導通される。

【００２３】上記２つの実施の形態において、支持部材
は一体成型されている略ロの字状または略日の字状の平
板が使用されているが、タングステンやモリブデンを主
成分とする細い高弾性線材を一体成型して支持部材とし
てもよい。また、これらに限らず他の一体成型の形状で
もよい。ただし、略ロの字状や略日の字状の平板を支持
部材として用いることにより、外部衝撃に対してより安
定した支持がなされ、つまり、耐衝撃性が向上した支持
構造を有する振動ジャイロが達成される。

【００２４】また、機能片と回路との接続を絶縁膜上に
形成した導電膜により行っているが、特に図示はしない
が、絶縁膜上にリード線を貼り付けて形成してもよい
し、振動体と支持部材にリード線を弾性接着剤などで固
定してもよい。そして、支持部材が平板である場合は、
従来では不可能であった支持部材へのリード線の貼り付
けや固定も可能となる。ただし、導電膜を形成して導通
する構成とすることにより、振動ジャイロの振動体周辺
の配線構成が最も簡略化されるとともに、振動体の振動
のバランスが崩れないため、安定した振動ジャイロの特
性が得られる。

【００２５】また、本実施の形態では３角柱の振動体か
らなる振動ジャイロを例示したが、四角柱や他の多角柱
や円柱形状の振動体からなる振動ジャイロにおいても適
用可能である。

【００２６】また、振動体の材質としてエリンバを示し
たが、実施の形態に示した他の材質から形成されてもよ
く、また、その振動体に設けられる機能片も圧電素子に
限らず、電極膜を直接振動体に形成したものでもよい。

【００２７】さらに、図３に示した機能片の配置及びそ
れに対応した動作以外の機能片の配置が為された振動ジ
ャイロであっても、本発明が適用可能であることはいう
までもない。

【００２８】なお、本発明に係る振動ジャイロは前記実
施の形態に限定するものでなく、その要旨の範囲内で種
々に変形することができる。

【００２９】

【発明の効果】以上のように、本発明による振動ジャイ
ロでは、一体成型された支持部材を用いることにより支
持部材と取付基台とが１箇所または２箇所でしか固着さ
れていないため、振動体の振動による取付基台への振動
漏れの箇所が減少するとともに、振動漏れのアンバラン
スも解消され、正確な角速度を検出することができる。

【００３０】また、支持部材がロの字状や日の字状の平
板から構成され振動体に嵌合・固着されており、支持構
造が強固となるため、耐衝撃性が向上する。

【００３１】また、支持部材に導電手段を設けるため、
振動体からのリード線の空中配線が無くなる。

【００３２】さらに、機能片と回路パターンとを導電膜
により配線するため、リード線を空中配線することがな
くなり、よって、リード線の共振やテンションの影響が
無くなり安定した振動が得られ正確な角速度を検出する
ことができる上に、振動ジャイロ全体の構造が簡略化し
小型化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る振動ジャイロ
の構造を示す斜視図である。

【図２】図１におけるＡ−Ａ線断面図である。

【図３】本発明の第１の実施の形態に係る振動ジャイロ
の動作を説明する回路説明図である。

【図４】本発明に係る導電手段を説明する説明図であ
る。

【図５】本発明の第２の実施の形態に係る振動ジャイロ
の構造を示す斜視図である。

【図６】図５におけるＢ−Ｂ線断面図である。

【図７】従来の振動ジャイロを示す斜視図である。

【図８】従来の振動ジャイロを示す正面図である。

【符号の説明】

１０，４０振動ジャイロ１２振動体１６，４６支持部材１８取付基台３２絶縁膜３４導電膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】柱状の振動体と、該柱状の振動体の側面
に設けられた機能片と、前記振動体の振動時に発生する
ノード点付近に対応する２箇所で前記振動体を吊り下げ
て支持するとともに一体成型してなる支持部材と、該支
持部材と１箇所または２箇所で固着される取付基台と、
からなる振動ジャイロ。
【請求項２】前記支持部材は略ロの字状または略日の
字状の１枚の平板からなり、該平板の１つの対向する辺
同士を曲折起立させ、前記辺の略中央部と前記振動体の
振動時に発生するノード点に対応する２箇所とが前記振
動体を吊り下げるように嵌合・固着されてなる、請求項
１に記載の振動ジャイロ。
【請求項３】前記振動体および前記支持部材には、前
記機能片と前記機能片を機能させるための回路とを接続
するための導電手段が設けられている、請求項１または
請求項２に記載の振動ジャイロ。
【請求項４】前記導電手段は、前記振動体表面および
前記支持部材表面に絶縁膜を形成し、前記絶縁膜上に導
電膜を形成してなる、請求項３に記載の振動ジャイロ。