JPH102740A - 圧電振動ジャイロ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 静止時出力温度特性の安定した圧電振動ジャ
イロを提供する。 【解決手段】 円柱状の圧電セラミックス振動子１の軸
方向の両端部に円筒状スペーサ１０を固定する。円筒状
スペーサは、節点又は節線上では圧電セラミックス振動
子の外周部とは非接触で前記外周部を覆う凹部１１を有
する。円筒状スペーサを絶縁性の軟弾性ゴムからなる支
持具５の貫通孔６に挿入して接着剤９で接着し、また、
支持具５を樹脂製のホルダー７に固定する。前記凹部内
の節点又は節線上で信号入出力用リード線３の一端を圧
電セラミックス振動子に接続し、信号入出力用リード線
の他端をホルダーに設置された金属端子棒８に半田付け
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、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など
に用いられるジャイロスコープの内、圧電振動子の超音
波振動を用いた、いわゆる圧電振動ジャイロに関し、特
に圧電セラミックス振動子の支持方法及び構造に関す
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。互いに直交する二つの方向の励振
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、振動子自身を二つの振動面
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。図４は、圧電振
動ジャイロの本体である円柱状の圧電セラミックス振動
子１の概略構造を示す図であり、円柱状の圧電セラミッ
クス振動子１の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４と略
称）上で且つ各帯状電極２の幅方向中央部に、信号入出
力用リード線３が半田で固定されており、前記帯状電極
２を用いて分極処理を施す。

【０００３】図５は、前記圧電セラミックス振動子をそ
の節点線４上で支持するために用いる軟弾性体からなる
支持具（従来用）５の斜視図である。

【０００４】又、図６は、従来の圧電セラミックス振動
子１のホルダー部の斜視図で、（ａ）は振動子組込み
前、（ｂ）は振動子組込み後の図である。支持具５は、
中央に圧電セラミックス振動子１の外径と同じ径の貫通
孔６を有する絶縁性のゴム状弾性材料からなる環状体
で、この環状の支持具５の外径と同じ径をもつホルダー
７の貫通孔にはめ込まれて接着される。このホルダー７
にはめ込まれて接着された支持具５の貫通孔６に前記の
圧電セラミックス振動子１を挿入し、支持具５の貫通孔
６の縁部で圧電セラミックス振動子１の屈曲振動の節点
線４を支持し、この環状の支持具５と圧電セラミックス
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９を注入し接着する。次に、駆動又は検出用の帯
状電極２に接続された信号入出力用リード線３を金属端
子棒８に半田付けする。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図６に示した従来の圧
電振動ジャイロ用振動子においては、ホルダー７にはめ
込み接着された支持具５の貫通孔６に前記圧電セラミッ
クス振動子１を挿入し、前記圧電セラミックス振動子１
と前記環状の支持具５と接する部分にシリコーンゴムを
主成分とする接着剤９を注入し接着している。又、前記
シリコーンゴムを主成分とする接着剤９は、高温にて固
形化するものを用いている。常温から高温に温度を上げ
ていくと、前記シリコーンゴムを主成分とする接着剤９
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。前記シリコーンゴムを
主成分とする接着剤９にて接着する際、常温時では粘度
が高いため、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、高温状態では一旦粘度が低下すること
により毛細管現象により接着面の隅々まで流れ込み、接
着強度が向上する。しかし、圧電セラミックス振動子１
と軟弾性体からなる支持具５との接着部付近では、信号
入出力用リード線３が駆動又は検出用の帯状電極２に電
気的に接続されており、前記シリコーンゴムを主成分と
する接着剤９が信号入出力用リード線３と前記圧電セラ
ミックス振動子１との接合部に付着することにより信号
入出力用リード線３を通じて振動の漏れが生じてしま
う。又、信号入出力用リード線３は、圧電セラミックス
振動子１の節点線４上にて駆動又は検出用帯状電極２に
電気的に接続されてあり、前記シリコーンゴムを主成分
とする接着剤９が、前記信号入出力用リード線３と前記
圧電セラミックス振動子１との接合部に付着することを
極力避けるため、前記軟弾性体からなる支持具５と圧電
セラミックス振動子１との接着部を前記圧電セラミック
ス振動子１の節点線４上より僅かにずらす必要があり、
その結果、圧電セラミックス振動子１の機械的品質係数
であるＱｍの低下を招き感度が低下する。又、節点線４
上よりずれて支持されているため、前記支持具５を介し
て振動の漏れが生じる。又、逆に前記支持具５を介して
外乱が前記圧電セラミックス振動子１の屈曲振動に影響
を及ぼし、圧電振動ジャイロの特に静止時出力の特性が
悪くなってしまう。

【０００６】そこで、本発明の課題は、上記従来の圧電
振動ジャイロの組立工程及び構造に起因する欠点を除去
し、特に静止時出力温度特性の安定した圧電振動ジャイ
ロを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、一波長
共振で振動する円柱状の圧電セラミックス振動子１を、
軟弾性体からなる支持具５を介しホルダー７に接着固定
する圧電振動ジャイロにおいて、前記圧電セラミックス
振動子の軸方向の両端部に固定され、且つ、節点又は節
線上では前記圧電セラミックス振動子の外周部とは非接
触で、且つ、これを覆う凹部１１を有する円筒状スペー
サが設置され、前記円筒状スペーサを前記圧電セラミッ
クス振動子の節点又は節線上にて軟弾性体からなる支持
具５とシリコーンゴムを主成分とする接着剤９にて支持
し、又、前記圧電セラミックス振動子の表面の節点線４
上から取り出される信号入出力用リード線３がシリコー
ンゴムを主成分とする接着剤９により前記圧電セラミッ
クス振動子の節点線上以外の部分に固定されることが無
い圧電振動ジャイロが、得られる。

【０００８】又、本発明によれば、信号入出力用リード
線にシリコーンゴムを主成分とする接着剤９が付着する
ことを回避するために、圧電セラミックス振動子の支持
部位を前記圧電セラミックス振動子の節点又は節線より
ずらす必要のない圧電振動ジャイロが得られる。

【０００９】

【作用】本発明の圧電振動ジャイロでは、圧電セラミッ
クス振動子１と、圧電セラミックス振動子１の節点線４
上から取り出される信号入出力用リード線３が、シリコ
ーンゴムを主成分とする接着剤９で節点線上以外に固着
されることがないため、信号入出力用リード線３から漏
れる振動がなく、又、軟弾性体からなる支持具５により
前記圧電セラミックス振動子１は節点線４上からずれる
こと無く支持されるので、前記軟弾性体からな支持具５
を介して振動が外部に漏れることが無い。言い換える
と、本発明では、外乱は圧電セラミックス振動子１の節
点線上以外には加わらないため、外乱が変化しても特に
静止時出力温度特性が安定した圧電振動ジャイロが得ら
れる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態例を
図面を用いて説明する。

【００１１】図１は、円柱状の圧電セラミックス振動子
１のホルダー７に支持具５と、円筒状スペーサ１０を取
り付けられた圧電セラミックス振動子１を組み込んだ状
態を示す。同図は、圧電セラミックス振動子１の支持の
状態を理解し易くするために、圧電セラミックス振動子
１の軸方向断面を示す。

【００１２】組立手順を説明すると、まず、樹脂製のホ
ルダー７の両端付近の貫通孔に、圧電セラミックス振動
子１の軸方向に対して直交するように絶縁性を有する軟
弾性ゴム製の支持具５をはめ込んで接着する。支持具５
は、断面が三角形状の環状体である。

【００１３】次に、圧電セラミックス振動子１の軸方向
の両端に固定されている円筒状スペーサ１０を、支持具
５の貫通孔６内に挿入する。円筒状スペーサ１０には、
圧電セラミックス振動子１の外周部とは非接触で、且
つ、これを覆う凹部１１が設けられている。この凹部１
１内において、圧電セラミックス振動子１の表面の節点
線には、信号入出力用リード線３が半田付けされてい
る。

【００１４】続いて、円筒状スペーサ１０と支持具５の
貫通孔６の縁部とが接する部分の付近にシリコーンゴム
を主成分とする接着剤９を注入し、支持具５を介して円
筒状スペーサ１０をホルダー７に仮接着する。ここで使
用する接着剤は、熱硬化型シリコーン接着剤である。

【００１５】更に、ホルダー７を高温雰囲気内に放置す
る。シリコーンゴムを主成分とする接着剤９は、常温で
はゼリー状であったものが、粘度が低下して液化し、細
部に行き渡り、更に、高温状態に放置することにより固
形化する。

【００１６】また、金属端子棒８をホルダー７に設置
し、信号入出力用リード線３を金属端子棒８に半田付け
する。

【００１７】図２は、本発明の一実施の形態例による圧
電振動ジャイロの静止時出力温度特性を示す。

【００１８】図３は、従来の圧電振動ジャイロの静止時
出力温度特性を示す。

【００１９】図２と図３とを対比すると、温度が上昇下
降しても、本発明の静止時出力は、従来のそれよりも増
減しないことが判明する。

【００２０】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、一波長共振で振動する円柱状の圧電セラミックス振
動子の屈曲振動モードを利用して回転角速度を検出する
圧電振動ジャイロにおいて、圧電セラミックス振動子の
支持部及び信号入出力用リード線からの振動の漏れがな
く、特に静止時出力温度特性に優れ、又、外乱の変化に
対して特性の安定した圧電振動ジャイロを提供可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態例の要部の断面図であ
る。

【図２】本発明の一実施の形態例の静止時出力温度特性
を示す。

【図３】従来の圧電振動ジャイロの静止時出力温度特性
を示す。

【図４】円柱状の圧電セラミックス振動子の概略を示す
斜視図である。

【図５】従来の支持具の斜視図である。

【図６】従来の圧電振動ジャイロの組立前後の斜視図で
あり、（ａ）は組立前の状態を示し、（ｂ）は組立後の
状態を示す。

【符号の説明】

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 貫通孔 ７ ホルダー ８ 金属端子棒 ９ 接着剤 １０ 円筒状スペーサ １１ 凹部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一波長共振で振動する円柱状の圧電セラ
   ミックス振動子の屈曲振動モードを利用して回転角速度
   を検出する圧電振動ジャイロにおいて、前記圧電セラミ
   ックス振動子の軸方向の両端部に固定され、且つ、節点
   又は節線上では前記圧電セラミックス振動子の外周部と
   は非接触で前記外周部を覆う凹部を有する円筒状スペー
   サを、絶縁性の弾性材料からなる支持具を介してホルダ
   ーに取り付け、前記凹部内の節点又は節線上で信号入出
   力用リード線を前記圧電セラミックス振動子に接続する
   ことを特徴とする圧電振動ジャイロ。