JPH10185583A - 圧電振動ジャイロ - Google Patents
圧電振動ジャイロInfo
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- JPH10185583A JPH10185583A JP8355178A JP35517896A JPH10185583A JP H10185583 A JPH10185583 A JP H10185583A JP 8355178 A JP8355178 A JP 8355178A JP 35517896 A JP35517896 A JP 35517896A JP H10185583 A JPH10185583 A JP H10185583A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 静止時出力の安定した圧電振動ジャイロを提
供すること。 【解決手段】 １波長共振で屈曲振動する圧電セラミッ
ク振動子１と、この振動子１を屈曲振動の節点線上で支
持する支持具５と、前記振動子１の信号入出力用リード
線３を接続する金属端子棒８を備え、かつ前記支持具５
を挿入する貫通孔を有する支持枠部を設けたホルダー７
と、前記振動子１を駆動する回路基板１１とで構成し、
前記金属端子棒８を、前記回路基板１１に接触しないよ
うに貫通させ、前記金属端子棒８と前記回路基板１１を
フレキシブル基板１３を介して接続する。
供すること。 【解決手段】 １波長共振で屈曲振動する圧電セラミッ
ク振動子１と、この振動子１を屈曲振動の節点線上で支
持する支持具５と、前記振動子１の信号入出力用リード
線３を接続する金属端子棒８を備え、かつ前記支持具５
を挿入する貫通孔を有する支持枠部を設けたホルダー７
と、前記振動子１を駆動する回路基板１１とで構成し、
前記金属端子棒８を、前記回路基板１１に接触しないよ
うに貫通させ、前記金属端子棒８と前記回路基板１１を
フレキシブル基板１３を介して接続する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、カメラ一体型ＶＴ
Ｒの手振れ防止や自動車のナビゲーションシステム等に
用いられるジャイロスコープの内、圧電セラミック振動
子（以下、振動子と称する）の超音波振動を用いた、い
わゆる圧電振動ジャイロに関し、特に、その構造に関す
る。
Ｒの手振れ防止や自動車のナビゲーションシステム等に
用いられるジャイロスコープの内、圧電セラミック振動
子（以下、振動子と称する）の超音波振動を用いた、い
わゆる圧電振動ジャイロに関し、特に、その構造に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】圧電振動ジャイロは、振動している物体
に回転角速度が与えられると、その振動方向と垂直な方
向にコリオリ力を生ずるという力学現象を利用したジャ
イロスコープである。互いに直交する２つの方向の励振
と検出が可能であるように構成した振動系において、一
方の振動を励振した状態で、振動子自身を２つの振動面
が交わる線と平行な軸を中心軸として回転させると、前
述のコリオリ力の作用により、この振動と直角な方向に
力が働き、他方の振動が励振される。この振動の大きさ
は、入力側の振動の大きさ及び回転角速度に比例するた
め、入力電圧が一定の場合、出力電圧の大きさから回転
角速度の大きさを求めることができる。
に回転角速度が与えられると、その振動方向と垂直な方
向にコリオリ力を生ずるという力学現象を利用したジャ
イロスコープである。互いに直交する２つの方向の励振
と検出が可能であるように構成した振動系において、一
方の振動を励振した状態で、振動子自身を２つの振動面
が交わる線と平行な軸を中心軸として回転させると、前
述のコリオリ力の作用により、この振動と直角な方向に
力が働き、他方の振動が励振される。この振動の大きさ
は、入力側の振動の大きさ及び回転角速度に比例するた
め、入力電圧が一定の場合、出力電圧の大きさから回転
角速度の大きさを求めることができる。
【０００３】図２に、従来の圧電振動ジャイロに用いら
れる円柱状の振動子の概略構造を示す。また、図３に、
振動子を支持するために用いられる支持具を示す。ま
た、図４に、従来の圧電振動ジャイロにおける圧電セラ
ミックス振動子のホルダーへの組立前後の状態を示し、
図４（ａ）に組立前、図４（ｂ）に組立後の状態を示
す。
れる円柱状の振動子の概略構造を示す。また、図３に、
振動子を支持するために用いられる支持具を示す。ま
た、図４に、従来の圧電振動ジャイロにおける圧電セラ
ミックス振動子のホルダーへの組立前後の状態を示し、
図４（ａ）に組立前、図４（ｂ）に組立後の状態を示
す。
【０００４】図２に示すように、振動子１には、長手方
向に対して両端から２２.４％の位置にある屈曲振動の
節点を結ぶ線（以下、節点線と称する）４上で、かつ各
帯状電極の幅方向の中央部に、信号入出力用リード線３
が固定されている。この振動子１は、帯状電極２を用い
て分極処理が施される。
向に対して両端から２２.４％の位置にある屈曲振動の
節点を結ぶ線（以下、節点線と称する）４上で、かつ各
帯状電極の幅方向の中央部に、信号入出力用リード線３
が固定されている。この振動子１は、帯状電極２を用い
て分極処理が施される。
【０００５】また、図３に示すように、支持具５は、絶
縁性のゴム状弾性材料からなり、断面が三角形である環
状体で、中央に振動子の外径と同じ径の貫通孔６を有す
る。
縁性のゴム状弾性材料からなり、断面が三角形である環
状体で、中央に振動子の外径と同じ径の貫通孔６を有す
る。
【０００６】また、図４（ａ）に示すように、ホルダー
７は、樹脂製で、端部に、振動子１の長軸方向に対して
直交し、節点線と同一線上になるように支持枠部１７ａ
が設けられ、この支持枠部１７ａの外側に、外枠部１７
ｂが設けられている。この支持枠部１７ａには、リード
線３が接続される金属端子棒８及び支持具５の外径と同
じ径を有する貫通孔が設けられている。また、外枠部１
７ｂには、振動子１の外径よりやや大きい貫通孔１８が
設けられている。
７は、樹脂製で、端部に、振動子１の長軸方向に対して
直交し、節点線と同一線上になるように支持枠部１７ａ
が設けられ、この支持枠部１７ａの外側に、外枠部１７
ｂが設けられている。この支持枠部１７ａには、リード
線３が接続される金属端子棒８及び支持具５の外径と同
じ径を有する貫通孔が設けられている。また、外枠部１
７ｂには、振動子１の外径よりやや大きい貫通孔１８が
設けられている。
【０００７】また、圧電振動ジャイロは、次のように組
み立てられる。図４（ａ）に示すように、支持具５をホ
ルダー７の貫通孔にはめ込み接着する。この支持具５の
貫通孔６に振動子１を挿入し、支持具５の縁部で振動子
１の節点線４を支持し、この支持具５と振動子１の接す
る部分にシリコーンゴムを主成分とする接着剤を注入し
接着する。
み立てられる。図４（ａ）に示すように、支持具５をホ
ルダー７の貫通孔にはめ込み接着する。この支持具５の
貫通孔６に振動子１を挿入し、支持具５の縁部で振動子
１の節点線４を支持し、この支持具５と振動子１の接す
る部分にシリコーンゴムを主成分とする接着剤を注入し
接着する。
【０００８】次に、図４（ｂ）に示すように、駆動ある
いは検出用の帯状電極に接続されたリード線３を金属端
子棒８に半田付けする。更に、金属端子棒８を、振動子
１を駆動し、かつ、振動子１からの電気信号を処理する
ための回路基板１１に、半田により電気的かつ機械的に
接続する。なお、回路基板１１には、電気信号を入出力
するための金属端子棒１４が半田により固定され、電気
的かつ機械的に接続されている。これにより圧電振動ジ
ャイロとして電気信号が入出力される。
いは検出用の帯状電極に接続されたリード線３を金属端
子棒８に半田付けする。更に、金属端子棒８を、振動子
１を駆動し、かつ、振動子１からの電気信号を処理する
ための回路基板１１に、半田により電気的かつ機械的に
接続する。なお、回路基板１１には、電気信号を入出力
するための金属端子棒１４が半田により固定され、電気
的かつ機械的に接続されている。これにより圧電振動ジ
ャイロとして電気信号が入出力される。
【０００９】ところで、接着剤には、高温にて固形化す
るものを用いている。そのため、常温から高温に温度を
上げていくと、接着剤は、常温時と比較して粘度が一旦
低下し、更に、高温状態に放置することにより固形化す
る。したがって、接着剤にて接着する際、常温時では、
接着面及び接着面付近のわずかな隙間には入り込まない
が、高温時には、毛細管現象により接着面の全体に流れ
込み接着強度が向上する。
るものを用いている。そのため、常温から高温に温度を
上げていくと、接着剤は、常温時と比較して粘度が一旦
低下し、更に、高温状態に放置することにより固形化す
る。したがって、接着剤にて接着する際、常温時では、
接着面及び接着面付近のわずかな隙間には入り込まない
が、高温時には、毛細管現象により接着面の全体に流れ
込み接着強度が向上する。
【００１０】しかし、図４に示すように、振動子１と支
持具５の接着部の付近には、リード線３が駆動あるいは
検出用の帯状電極に電気的に接続されているため、接着
剤がリード線３と振動子１の接合部に付着することによ
り、リード線３を通じて振動の漏れが生じる。
持具５の接着部の付近には、リード線３が駆動あるいは
検出用の帯状電極に電気的に接続されているため、接着
剤がリード線３と振動子１の接合部に付着することによ
り、リード線３を通じて振動の漏れが生じる。
【００１１】このような問題を極力避けるため、支持具
５と振動子１との接着部を節点線４上よりわずかにずら
す必要がある。その結果、振動子１の機械的品質係数Ｑ
ｍの低下を招き感度が低下する。また、節点線４上より
わずかにずれて支持されているため、支持具５を介して
振動の漏れが生じ、振動子１を含めたホルダー７全体が
振動し、また、回路基板１１とホルダー７が接続されて
いるために、支持具５を介して外乱が振動子１の屈曲振
動に影響を及ぼし、特に、圧電振動ジャイロの静止時出
力の特性が劣化するという欠点があった。
５と振動子１との接着部を節点線４上よりわずかにずら
す必要がある。その結果、振動子１の機械的品質係数Ｑ
ｍの低下を招き感度が低下する。また、節点線４上より
わずかにずれて支持されているため、支持具５を介して
振動の漏れが生じ、振動子１を含めたホルダー７全体が
振動し、また、回路基板１１とホルダー７が接続されて
いるために、支持具５を介して外乱が振動子１の屈曲振
動に影響を及ぼし、特に、圧電振動ジャイロの静止時出
力の特性が劣化するという欠点があった。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、上記
の欠点を除去し、静止時出力の安定した圧電振動ジャイ
ロを提供することにある。
の欠点を除去し、静止時出力の安定した圧電振動ジャイ
ロを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は、屈曲振動する
圧電セラミック振動子と、該圧電セラミック振動子を屈
曲振動の節点線上で支持する支持具と、前記圧電セラミ
ック振動子の信号入出力用リード線を接続する金属端子
棒を備え、かつ前記支持具を挿入する貫通孔を有する支
持枠部を設けたホルダーと、前記圧電セラミック振動子
を駆動すると回路基板からなり、前記金属端子棒を、前
記回路基板に接触しないように貫通させ、前記金属端子
棒と前記回路基板をフレキシブル基板を介して接続した
ことを特徴とする圧電振動ジャイロである。
圧電セラミック振動子と、該圧電セラミック振動子を屈
曲振動の節点線上で支持する支持具と、前記圧電セラミ
ック振動子の信号入出力用リード線を接続する金属端子
棒を備え、かつ前記支持具を挿入する貫通孔を有する支
持枠部を設けたホルダーと、前記圧電セラミック振動子
を駆動すると回路基板からなり、前記金属端子棒を、前
記回路基板に接触しないように貫通させ、前記金属端子
棒と前記回路基板をフレキシブル基板を介して接続した
ことを特徴とする圧電振動ジャイロである。
【００１４】本発明の圧電振動ジャイロでは、振動子を
含むホルダーは、軟弾性体からなるダンパーにより軟設
置され、また、ホルダーに設置されている金属端子棒と
回路基板はフレキシブル基板により接続されることによ
り、外乱が変化しても振動子の屈曲振動に対する影響が
少ない。
含むホルダーは、軟弾性体からなるダンパーにより軟設
置され、また、ホルダーに設置されている金属端子棒と
回路基板はフレキシブル基板により接続されることによ
り、外乱が変化しても振動子の屈曲振動に対する影響が
少ない。
【００１５】また、ケースに組み込む際、振動子とホル
ダーにより構成される振動子ユニットの上部に回路基
板、更に回路基板の上部にフレキシブル基板が配置さ
れ、ケース開放部から順番に一方向から部品を入れるこ
とが可能となり、量産及び自動化に適した構造となる。
ダーにより構成される振動子ユニットの上部に回路基
板、更に回路基板の上部にフレキシブル基板が配置さ
れ、ケース開放部から順番に一方向から部品を入れるこ
とが可能となり、量産及び自動化に適した構造となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いて説明する。
を用いて説明する。
【００１７】図１は、本発明の圧電振動ジャイロの部分
拡大断面図である。図２は、本発明の圧電振動ジャイロ
に用いられる振動子の概略の構造を示す斜視図である。
図３は、本発明の圧電振動ジャイロに用いられる支持具
の構造を示す斜視図である。図４（ａ）は、本発明の圧
電振動ジャイロにおける振動子のホルダーへの組立前の
状態を示す斜視図である。なお、図１では、振動子の支
持の状態を詳細に説明するために振動子の軸方向の断面
を示している。
拡大断面図である。図２は、本発明の圧電振動ジャイロ
に用いられる振動子の概略の構造を示す斜視図である。
図３は、本発明の圧電振動ジャイロに用いられる支持具
の構造を示す斜視図である。図４（ａ）は、本発明の圧
電振動ジャイロにおける振動子のホルダーへの組立前の
状態を示す斜視図である。なお、図１では、振動子の支
持の状態を詳細に説明するために振動子の軸方向の断面
を示している。
【００１８】図２に示すように、本発明の圧電振動ジャ
イロに用いられる振動子１は、円柱状で、リード線３が
節点線４上に半田付けされている。
イロに用いられる振動子１は、円柱状で、リード線３が
節点線４上に半田付けされている。
【００１９】また、図３に示すように、本発明の圧電振
動ジャイロに用いられる支持具５は、絶縁性のゴム状弾
性材料からなり、断面が三角形である環状体で、中央に
振動子の外径と同じ径の貫通孔６を有する。
動ジャイロに用いられる支持具５は、絶縁性のゴム状弾
性材料からなり、断面が三角形である環状体で、中央に
振動子の外径と同じ径の貫通孔６を有する。
【００２０】図４（ａ）に示すように、本発明の圧電振
動ジャイロに用いられるホルダー７は、樹脂製で、端部
に、振動子１の長軸方向に対して直交し、節点線と同一
線上になるように支持枠部１７ａが設けられ、この支持
枠部１７ａの外側に、外枠部１７ｂが設けられている。
この支持枠部１７ａには、リード線３が接続される金属
端子棒８及び支持具５の外径と同じ径を有する貫通孔が
設けられている。また、外枠部１７ｂには、振動子１の
外径よりやや大きい貫通孔１８が設けられている。
動ジャイロに用いられるホルダー７は、樹脂製で、端部
に、振動子１の長軸方向に対して直交し、節点線と同一
線上になるように支持枠部１７ａが設けられ、この支持
枠部１７ａの外側に、外枠部１７ｂが設けられている。
この支持枠部１７ａには、リード線３が接続される金属
端子棒８及び支持具５の外径と同じ径を有する貫通孔が
設けられている。また、外枠部１７ｂには、振動子１の
外径よりやや大きい貫通孔１８が設けられている。
【００２１】このような部品からなる圧電振動ジャイロ
は、次のように組み立てられる。図４（ａ）に示すよう
に、まず、支持具５をホルダー７の貫通孔にはめ込み接
着する。次に、ホルダー７に、振動子１を、支持具５の
貫通孔６に挿入し、内縁で支持する。更に、振動子１と
支持具５が接する部分に、シリコーンゴムを主成分とす
る熱硬化型の接着剤９を注入し、図１に示すように、支
持具５を介して振動子１をホルダー７に仮接着する。次
に、ホルダー７を高温雰囲気内に放置する。これによ
り、常温ではゲル状であった接着剤９は、粘度が下がり
液化し細部に行き渡り、振動子１と支持具５は、節点線
上で接着される。
は、次のように組み立てられる。図４（ａ）に示すよう
に、まず、支持具５をホルダー７の貫通孔にはめ込み接
着する。次に、ホルダー７に、振動子１を、支持具５の
貫通孔６に挿入し、内縁で支持する。更に、振動子１と
支持具５が接する部分に、シリコーンゴムを主成分とす
る熱硬化型の接着剤９を注入し、図１に示すように、支
持具５を介して振動子１をホルダー７に仮接着する。次
に、ホルダー７を高温雰囲気内に放置する。これによ
り、常温ではゲル状であった接着剤９は、粘度が下がり
液化し細部に行き渡り、振動子１と支持具５は、節点線
上で接着される。
【００２２】更に、金属端子棒８に、リード線３を半田
にて接続して、振動子ユニットが形成される。次いで、
この振動子ユニットと回路基板１１を、軟弾性体からな
るダンパー１２を介してケース１０内に固定する。ま
た、金属端子棒８を、回路基板１１と接触せずに貫通さ
せ、ケース１０の開放面でフレキシブル基板１３と接続
させる。
にて接続して、振動子ユニットが形成される。次いで、
この振動子ユニットと回路基板１１を、軟弾性体からな
るダンパー１２を介してケース１０内に固定する。ま
た、金属端子棒８を、回路基板１１と接触せずに貫通さ
せ、ケース１０の開放面でフレキシブル基板１３と接続
させる。
【００２３】以上のようにして得られた本発明の圧電振
動ジャイロと従来の圧電振動ジャイロの各５個につい
て、静止時出力特性を比較した。図５に、本発明による
圧電振動ジャイロの静止時出力特性を、図６に、従来の
圧電振動ジャイロの静止時出力特性を示した。図５及び
図６に示すように、本発明の圧電振動ジャイロの方が、
従来の圧電振動ジャイロよりも静止時出力のばらつきが
小さく、更に、温度による静止時出力の変化が小さいこ
とがわかる。
動ジャイロと従来の圧電振動ジャイロの各５個につい
て、静止時出力特性を比較した。図５に、本発明による
圧電振動ジャイロの静止時出力特性を、図６に、従来の
圧電振動ジャイロの静止時出力特性を示した。図５及び
図６に示すように、本発明の圧電振動ジャイロの方が、
従来の圧電振動ジャイロよりも静止時出力のばらつきが
小さく、更に、温度による静止時出力の変化が小さいこ
とがわかる。
【００２４】
【発明の効果】以上示したように、本発明によれば、静
止時出力の安定した圧電振動ジャイロを提供することが
できた。
止時出力の安定した圧電振動ジャイロを提供することが
できた。
【図１】本発明の圧電振動ジャイロの部分拡大断面図。
【図２】圧電振動ジャイロに用いられる圧電セラミック
ス振動子の概略の構造を示す斜視図。
ス振動子の概略の構造を示す斜視図。
【図３】圧電振動ジャイロに用いられる支持具の構造を
示す斜視図。
示す斜視図。
【図４】従来の圧電振動ジャイロにおける圧電セラミッ
クス振動子のホルダーへの組立前後の状態を示す斜視
図。図４（ａ）は組立前の斜視図。図４（ｂ）は組立後
の斜視図。
クス振動子のホルダーへの組立前後の状態を示す斜視
図。図４（ａ）は組立前の斜視図。図４（ｂ）は組立後
の斜視図。
【図５】本発明による圧電振動ジャイロの静止時出力特
性を示す図。
性を示す図。
【図６】従来の圧電振動ジャイロの静止時出力特性を示
す図。
す図。
１ （圧電セラミックス）振動子 ２ 帯状電極 ３ （信号入出力用）リード線 ４ 節点線 ５ 支持具 ６ （支持具の）貫通孔 ７ ホルダー ８，１４ 金属端子棒 ９ 接着剤 １０ ケース １１ 回路基板 １２ ダンパー １３ フレキシブル基板 １７ａ 支持枠部 １７ｂ 外枠部 １８ （外枠部の）貫通孔
Claims (1)
- 【請求項１】 屈曲振動する圧電セラミック振動子と、
該圧電セラミック振動子を屈曲振動の節点線上で支持す
る支持具と、前記圧電セラミック振動子の信号入出力用
リード線を接続する金属端子棒を備え、かつ前記支持具
を挿入する貫通孔を有する支持枠部を設けたホルダー
と、前記圧電セラミック振動子を駆動する回路基板とか
らなり、前記金属端子棒を、前記回路基板に接触しない
ように貫通させ、前記金属端子棒と前記回路基板をフレ
キシブル基板を介して接続したことを特徴とする圧電振
動ジャイロ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35517896A JP3657073B2 (ja) | 1996-12-19 | 1996-12-19 | 圧電振動ジャイロ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35517896A JP3657073B2 (ja) | 1996-12-19 | 1996-12-19 | 圧電振動ジャイロ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10185583A true JPH10185583A (ja) | 1998-07-14 |
| JP3657073B2 JP3657073B2 (ja) | 2005-06-08 |
Family
ID=18442406
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35517896A Expired - Fee Related JP3657073B2 (ja) | 1996-12-19 | 1996-12-19 | 圧電振動ジャイロ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3657073B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003046479A1 (en) | 2001-11-29 | 2003-06-05 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Angular velocity sensor |
-
1996
- 1996-12-19 JP JP35517896A patent/JP3657073B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003046479A1 (en) | 2001-11-29 | 2003-06-05 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Angular velocity sensor |
| EP1353146A4 (en) * | 2001-11-29 | 2010-01-06 | Panasonic Corp | ANGLE SPEED SENSOR |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3657073B2 (ja) | 2005-06-08 |
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