JPH1114368A - 振動子の支持構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐衝撃性の向上、および、振動漏れを防止す
ることが可能な振動子の支持構造を提供する。 【解決手段】 略直方体型の振動子１１と、振動子１１
の振動時に発生する２つの節点Ｎ１，Ｎ２に対応する位
置で、振動子１１の上下方向から挟持するように支持す
る支持部材１２ａ，１２ｂ，１２ｃ、１２ｄ，１２ｅ，
１２ｆとから振動子の支持構造を構成する。支持部材１
２ａ〜１２ｆにより挟持された振動子１１は、支持部材
１２ａ〜１２ｆによって吊られた状態で、取付基台２１
に収納され、取付基台１９の上面部と支持部材１２ａ，
１２ｂ，１２ｄ，１２ｆの端部とが接着固定され、同様
に、図面上では表れないが、取付基台１９の下面部と支
持部材１２ｃ，１２ｆの端部とが固着される。そして、
支持部材１２ａ〜１２ｆの端部と取付基台１９との接合
箇所に、緩衝材としてシリコン樹脂２０が塗布されて、
これにより、振動体１１が中空において支持固定され
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、振動ジャイロなど
に用いられる振動子の支持構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の振動子の支持構造を図５に示す。
振動子１はエリンバからなる略正３角柱状の振動体２を
含む。振動体２の３つの側面のそれぞれには圧電素子３
が形成される。

【０００３】振動子１の稜線１ａで、振動子１の振動時
に発生するノード点Ｎ，Ｎに対応する部分には、弾性材
料からなる細い金属製の略コ字状の支持部材４，４が接
合される。

【０００４】そして、支持部材４の端部が取付基板５に
接合されて取り付けられることにより、振動子１が吊り
下げられるように支持されて、振動子の支持構造が構成
される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の振動子の支持構造には次のような問題点があった。
つまり、この振動子の支持構造に外部からの衝撃が加わ
った場合、支持部材の端部，支持部材のコ字状の屈曲
部、支持部材と振動子との接合部などに、衝撃による機
械的なストレスが集中する。このため、支持部材が取付
基板から外れたり、コ字状の屈曲部が異常な変形を起こ
したり、振動子が支持部材から外れて落下するなどの不
具合が生じるおそれがある。また、この振動子の支持構
造では、支持部材として金属製のものが使用されてお
り、振動子が振動すると、支持部材が金属製という性質
上、振動子の振動が支持部材に漏れ、取付基板まで振動
が伝わって漏れてしまう。この振動漏れにより、振動子
の振幅は結果的に小さくなってしまう。このような振動
子の支持構造を振動ジャイロに用いた場合、振動ジャイ
ロの誤動作が起こり、正確な検出信号が得ることができ
ない。

【０００６】また、振動子の振幅が小さいため、検出す
ることができる信号の大きさも小さくなってしまい、振
動ジャイロとして感度が低下してしまう。

【０００７】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、耐衝撃性の向上、
および、振動漏れを防止することが可能な振動子の支持
構造を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の振動子の支持構造においては、柱状の振動
子と、柱状の振動子の振動時に発生するノード点付近
で、振動子に接合されて振動子を支持する支持部材と、
支持部材の端部と接合される取付基台とを有する振動子
の支持構造であって、支持部材の少なくとも一部に緩衝
材が固着されてなることを特徴としている。

【０００９】また、緩衝材は、支持部材の取付基台と接
合される端部に固着されてなることを特徴としている。

【００１０】さらに、支持部材は屈曲部を有し、緩衝材
が屈曲部に固着されてなることを特徴としている。

【００１１】これにより、支持部材の一部に緩衝材が設
けられるため、外部衝撃が緩衝材に吸収されて、振動子
の落下や支持部材の変形などの不具合が生じなくなる。
また、振動子が振動した際の振動漏れは緩衝材により吸
収されるため、振動漏れを防止でき、振動子の振幅が十
分大きくなる。

【００１２】また、緩衝材を支持部材の端部と取付基台
との接合部分に設けることにより、外部衝撃が支持部材
に影響を及ぼすことがなくなり、支持構造の信頼性がよ
り向上する。また、振動子の振動が取付基台に漏れるこ
とが防止され、振動漏れが減少する。

【００１３】さらに、支持部材が屈曲部を有する場合、
屈曲部に緩衝材を設けることにより、支持部材の変形を
防止することができると共に、振動子と支持部材の接合
部から支持部材の屈曲部までの短い距離にしか振動漏れ
が生じることが無く、振動漏れが更に減少する。

【００１４】

【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，図２に、本発明の第
１の実施の形態に係る振動子の支持構造を示す。この振
動子の支持構造は、略直方体型の振動子１１と、振動子
１１の振動時に発生する２つの節点Ｎ１，Ｎ２に対応す
る位置で、振動子１１の上下方向から挟持するように支
持する支持部材１２ａ，１２ｂ，１２ｃ、１２ｄ，１２
ｅ，１２ｆとから構成される。振動子１１は、第１の圧
電体基板１３と第２の圧電体基板１４を有する。第１の
圧電体基板１３と第２の圧電体基板１４は、電極層１５
を介して積層される。第１の圧電体基板１３および第２
の圧電体基板１４は、それぞれ図１の矢印に示すよう
に、厚み方向において互いに逆向きに分極されている。
第１の圧電体基板１３の主面、つまり、第１の圧電体基
板１３における電極層１５と対向する面には、振動子１
１の長手方向に平行にかつ間隔をもって分割電極１６
ａ，１６ｂが形成される。また、分割電極１６ａ，１６
ｂはそれぞれ、振動子１１の節点Ｎ１，Ｎ２より振動子
１１の端部側で幅方向に分割されている。また、第２の
圧電体基板１４の主面、つまり、第２の圧電体基板１４
における電極層１５と対向する面の全面には、共通電極
１７が形成されている。

【００１５】支持部材１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２
ｄ，１２ｅ，１２ｆは、それぞれ、略Ｚ型の細い金属製
の板材からなり、それぞれ、振動子１１と接合する部分
には、拡大部１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ，１８
ｅ，１８ｆが形成されている。そして、節点Ｎ１におけ
る振動体１１の厚み方向上側に位置する分割電極１６
ａ，１６ｂの部分には、支持部材１２ａ，１２ｂが、拡
大部１８ａ，１８ｂを介してハンダ付けなどの方法によ
り固着されており、節点Ｎ１における振動体１１の厚み
方向下側に位置する共通電極１７の部分には、支持部材
１２ｃが、拡大部１８ｃを介してハンダ付けなどの方法
により固着される。同様に、節点Ｎ２の上側に位置する
分割電極１６ａ，１６ｂには、支持部材１２ｄ，１２ｅ
が拡大部１８ｄ，１８ｅを介して固着され、節点Ｎ２の
下側に位置する共通電極１７には、支持部材１２ｆが拡
大部１８ｆを介して固着される。

【００１６】そして、図１に示すように支持部材１２ａ
〜１２ｆにより挟持された振動子１１は、図２に示すよ
うに実装される。なお、図２では、図面の見やすさを考
慮し、振動子１１が、直方体形状で図示されている。図
２において、振動子１１は、支持部材１２ａ〜１２ｆに
よって吊られた状態で、金属などからなる枠状の取付基
台２１に収納され、取付基台１９の上面部と支持部材１
２ａ，１２ｂ，１２ｄ，１２ｅの端部とが、ハンダ付け
などの方法により接着固定される。同様に、図面上では
表れないが、取付基台１９の下面部と支持部材１２ｃ，
１２ｆの端部とが固着される。このとき、振動子１１の
上面と取付基台１９の上面は、同一平面上に配置される
構造となる。同様に、振動子１１の下面と取付基台１９
の下面は同一平面上に配置される。

【００１７】そして、支持部材１２ａ，１２ｂ，１２
ｄ，１２ｅの端部と取付基台１９との接合箇所に、緩衝
材としてシリコン樹脂２０が塗布され、また、図面上で
は表れないが、支持部材１２ｃ，１２ｆの端部と取付基
台１９との接合箇所にシリコン樹脂２０が塗布されて、
これにより、振動体１１が中空において支持固定され
て、振動子の支持構造が構成される。

【００１８】このような振動子の支持構造を有する振動
ジャイロは、図３に示すような回路構成となっている。
すなわち、分割電極１６ａ，１６ｂには、駆動手段とし
ての発振回路２１の一方の出力端が、抵抗２２ａ，２２
ｂを介してそれぞれ接続される。さらに、共通電極１７
には、発振回路２１の他方の出力端が接続される。ま
た、分割電極１６ａ，１６ｂは、抵抗２３ａ，２３ｂを
介して、検出手段としての差動増幅回路２４の非反転入
力端（＋）および反転入力端（−）にそれぞれ接続さ
れ、差動増幅回路２４の出力端と差動増幅回路２４の反
転入力端（−）間には、抵抗２５が接続される。

【００１９】そして、発振回路２１から出力される正弦
波信号などの駆動信号が、抵抗２２ａ，２２ｂを介し
て、振動子１１の分割電極に印加されると、第１の圧電
体基板１３および第２の圧電体基板１４が、それぞれの
主面に直交する方向に屈曲振動する。そして、振動ジャ
イロが、振動子１１の中心軸Ｏを中心に回転すると、そ
の回転角速度に応じたコリオリ力が発生する。このとき
発生するコリオリ力は、第１の圧電体基板１３および第
２の圧電体基板１４の主面に平行し、かつ、振動子１１
の中心軸Ｏに直交する方向に働く。このコリオリ力によ
り、振動子１１の屈曲振動の方向が変わり、分割電極１
６ａ，１６ｂ間に、回転角速度に応じた信号が発生す
る。そして、分割電極１６ａ，１６ｂに発生した信号
は、抵抗２３ａ，２３ｂを介して、差動増幅回路２４に
よって検出されるため、差動増幅回路２４からの出力信
号をもとに、回転角速度を検出することができる。

【００２０】このように構成された振動ジャイロは、支
持部材の端部に緩衝材としてのシリコン樹脂２０が塗布
固着されており、振動子１１が振動した際の振動漏れ
が、取付基台１９に伝わることなく、シリコン樹脂２０
に振動が吸収されるため、振動が外部に漏れることが無
く、振動子１１の振幅が十分大きい状態が得られる。そ
の結果、振動ジャイロとして出力される信号も大きくな
り、感度の良好な振動ジャイロが得られる。

【００２１】また、振動ジャイロに外部からの衝撃が加
わった際にも、支持部材１２ａ〜１２ｆに固着したシリ
コン樹脂２０によって衝撃が吸収され、支持部材１２ａ
〜１２ｆと取付基台１９との固着部分が外れるといった
不具合も防止される。

【００２２】また、振動ジャイロ全体の高さ寸法が小さ
くなるため、低背化が達成されると共に、低背化による
設計の自由度も向上する。また、振動子の上面と枠体の
上面、および、振動子の下面と枠体の下面を同一平面上
に配置することから、ハンダ付けする作業、および、緩
衝材を塗布する作業において、同一平面上の複数箇所に
まとめてハンダや緩衝材を付着させることが可能とな
り、作業性が向上し、組立工程に単純な構造の自動機を
導入することができる。

【００２３】次に、本発明の第２の実施の形態に係る振
動子の支持構造を図４を用いて説明する。なお、第１の
実施の形態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。

【００２４】第２の実施の形態において、図２に示した
第１の実施の形態と異なる点は、緩衝材としてのシリコ
ン樹脂２０が、支持部材１２ａ〜１２ｆの屈曲部に設け
られている点である。

【００２５】このように構成することにより、支持構造
の外部から衝撃が加わった場合、緩衝材がない場合では
支持部材は屈曲部において変形し易かったが、緩衝材が
存在するために支持部材１２ａ〜１２ｆの変形を防止す
ることができる。また、振動子１１と支持部材１２ａ〜
１２ｆの接合部から支持部材１２ａ〜１２ｆの屈曲部ま
での短い距離にしか振動漏れが生じることが無く、屈曲
部に設けられた緩衝材によって振動が吸収されるため、
振動漏れが更に減少する。

【００２６】なお、上記の実施の形態では、緩衝材はシ
リコン樹脂からなるものが例示されているが、特にシリ
コン樹脂に限定されるものではなく、弾性エポキシ樹脂
やウレタンなどの粘弾性材料など、緩衝効果を有する材
料であればよい。ただし、加工のし易さから、シリコン
樹脂が好ましい。

【００２７】また、緩衝材が固着塗布される場所とし
て、支持部材の端部や支持部材の屈曲部が示されている
が、支持部材における他の場所でもよく、また、支持部
材全体に緩衝材を塗布してもよい。ただし、支持部材の
端部や屈曲部は外的衝撃に弱く、また、支持部材の端部
は取付基台と接触しているため振動漏れが生じやすい箇
所であることから、支持部材の端部や支持部材の屈曲部
に緩衝材を塗布することが望ましい。

【００２８】なお、上記の実施の形態では、振動子１１
と支持部材１２ａ〜１２ｆとの接合部分において、支持
部材１２ａ〜１２ｆには拡大部１８ａ〜１８ｆが形成さ
れているが、本発明は、特に、支持部材の接合部分の面
積を大きくする構造に限定されるものではない。ただ
し、支持部材に拡大部を設けて接合面積を大きくするこ
とにより、支持部材１２ａ〜１２ｆと振動子１１との接
合力が大きくなり、十分な耐衝撃性を得ることができる
ものとなる。また、支持部材１２が振動子１１との接合
部分以外は細い線状構造を有しているが、これは、振動
子１１の振動が支持部材１２を伝わって振動子１１の外
部に漏れるといった、振動のダンピング現象が起こりに
くくするためである。よって、耐衝撃性が向上すると共
に振動子１１の振幅が十分大きくなるような振動子の支
持構造となるため、この支持構造を用いた振動ジャイロ
の検出感度も良好となる。

【００２９】また、上記の実施の形態では、振動子１１
が支持部材１２ａ〜１２ｆによりサンドイッチ状に挟持
されて支持されていたが、本発明は特にサンドイッチ状
に挟持する構造に限定されるものではない。ただし、振
動子を支持部材によりサンドイッチ状に支持することに
より、振動子の振動時に振動子が支持部材から外れて落
下するといった不具合が生じる可能性が低くなり、この
支持構造を用いた振動ジャイロは耐衝撃性が向上するた
め信頼性が向上する。

【００３０】また、上記の本発明の実施の形態におい
て、支持部材１２ａ〜１２ｆは、略Ｚ型に形成されてい
るが、特にＺ型のように鋭角的に屈曲した形状に限定さ
れるものではなく、曲線状に形成してもよい。また、特
に支持部材を屈曲させて形成しなくてもよい。ただし、
屈曲部を設けることにより、振動子を弾力的に支持する
ことができ、振動子が振動したときに、支持部材も屈曲
部で変形するため、振動漏れが起こりにくくなる。そし
て、緩衝材との相乗効果により、振動漏れのほとんどが
屈曲部と緩衝材によって吸収されることとなる。

【００３１】また、支持部材の材質も金属からなるとし
ているが、特に、金属に限定されるものではない。ただ
し、支持部材を恒弾性金属から構成すれば、支持部材が
曲がりやすくなるため、振動漏れがより生じにくくな
る。また、支持部材を金属から構成することにより、支
持部材がリード線を兼用できるため、別途リード線を設
ける必要が無くなり、工程が簡略化されると共に、リー
ド線による空中配線構造も生じることなく、構造が簡略
化される。

【００３２】また、振動子構造として、２枚の圧電体基
板からなる振動体を示したが、特に、これらに限定され
るものではなく、３角柱や４角柱や円柱など音片からな
る振動子についても適用できる。

【００３３】

【発明の効果】以上のように、本発明による振動子の支
持構造では、支持部材の一部に緩衝材が設けられるた
め、外部衝撃が緩衝材に吸収されて、振動子の落下や支
持部材の変形などの不具合が生じなくなる。

【００３４】また、振動子が振動した際の振動漏れは緩
衝材により吸収されるため、振動漏れを防止でき、振動
子の振幅が十分大きくなる。このため、この振動子の支
持構造を用いた振動ジャイロでは、検出される信号が大
きくなり、感度も向上する。

【００３５】また、緩衝材を支持部材の端部に設けるこ
とにより、外部衝撃が支持部材に影響を及ぼすことがな
くなり、支持構造の信頼性がより向上するとともに、振
動子の振動が取付基台に漏れることが防止され、振動漏
れが減少し、振動子の振幅が十分大きくなる。このた
め、この振動子の支持構造を用いた振動ジャイロでは、
検出される信号が大きくなり、感度も向上する。

【００３６】さらに、支持部材が屈曲部を有する場合、
屈曲部に緩衝材を設けることにより、支持部材の変形を
防止することができると共に、振動子と支持部材の接合
部から支持部材の屈曲部までの短い距離に振動漏れが生
じるのみで、振動漏れが更に減少し、振動子の振幅が十
分大きくなる。このため、この振動子の支持構造を用い
た振動ジャイロでは、検出される信号が大きくなり、感
度も向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る振動子の支持構造に
おける、振動子と支持部材の配置を示す斜視図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態に係る振動子の支持
構造を示す斜視図である。

【図３】本発明の振動子の支持構造を用いた振動ジャイ
ロの動作を説明する回路説明図である。

【図４】本発明の第２の実施の形態に係る振動子の支持
構造を示す斜視図である。

【図５】従来の振動子の支持構造を示す斜視図である。

【符号の説明】 １１ 振動子 １２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１２ｆ 支
持部材 １９ 取付基台 ２０ シリコン樹脂（緩衝材）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 柱状の振動子と、該柱状の振動子の振動
   時に発生するノード点付近で、前記振動子に接合されて
   前記振動子を支持する支持部材と、前記支持部材の端部
   と接合される取付基台と、を有する振動子の支持構造で
   あって、前記支持部材の少なくとも一部に緩衝材が固着
   されてなることを特徴とする、振動子の支持構造。
2. 【請求項２】 前記緩衝材は、前記支持部材の取付基台
   と接合される端部に固着されてなることを特徴とする、
   請求項１に記載の振動子の支持構造。
3. 【請求項３】 前記支持部材は屈曲部を有し、前記緩衝
   材が前記屈曲部に固着されてなることを特徴とする、請
   求項１または請求項２に記載の振動子の支持構造。