図面 (/)

この項目の情報は公開日時点(1996年6月7日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (7)

目的

外部からの衝撃に強く、かつ振動を有効に吸収する支持構造を有する振動ジャイロを提供する。

構成

振動ジャイロ10は、振動子12を含む。振動子12は、正3角柱状振動体14を含む。振動体14の3つの側面の略中央部には、それぞれ圧電素子16a,16bおよび16cが形成される。また、支持部材18および20は、振動子12の2つのノード点付近の周囲を取り囲むようにして配置される。支持部材18および20は、それぞれ、3角柱状の振動体14のノード点付近の稜線と底面の略中央部とで振動体14を挟持して振動子12を支持する。また、支持部材18および20は、振動子12のノード点付近の断面の重心を通り、かつ、振動子12の屈曲振動方向と垂直である直線上の位置で、取付基板22および24によって保持される。

概要

背景

図5は、この発明の背景となる従来の振動ジャイロの一例を示す斜視図解図であり、図6はその正面図解図である。この振動ジャイロ1は、振動子2を含む。振動子2は、3角柱状振動体3の3つの側面の略中央部に圧電素子4a,4bおよび4cをそれぞれ形成したものである。振動体3は、たとえば恒弾性金属などからなる。振動体3の稜線を挟んで隣合う2面の圧電素子4aおよび4bは、それぞれ駆動用および出力信号検出用として用いられる。また、振動体3の底面の圧電素子4cは、帰還用として用いられる。

この振動子2は、その稜線上のノード点付近において、コの字形状支持部材5aおよび5bによって支持される。支持部材5aおよび5bは、たとえばタングステンなどの高い弾性率を有する細い線材から形成される。支持部材5aおよび5bは、振動子2の底面(圧電素子4c形成面)側に配置された基板6に固定される。このような支持構造を採ることにより、振動子2の底面に直交する方向への屈曲振動(以下、Fxモード振動という)に対しても、また、振動子2の底面に平行な幅方向への振動(以下、Fyモードの振動という)に対しても振動を有効に吸収することができる。

概要

外部からの衝撃に強く、かつ振動を有効に吸収する支持構造を有する振動ジャイロを提供する。

振動ジャイロ10は、振動子12を含む。振動子12は、正3角柱状の振動体14を含む。振動体14の3つの側面の略中央部には、それぞれ圧電素子16a,16bおよび16cが形成される。また、支持部材18および20は、振動子12の2つのノード点付近の周囲を取り囲むようにして配置される。支持部材18および20は、それぞれ、3角柱状の振動体14のノード点付近の稜線と底面の略中央部とで振動体14を挟持して振動子12を支持する。また、支持部材18および20は、振動子12のノード点付近の断面の重心を通り、かつ、振動子12の屈曲振動方向と垂直である直線上の位置で、取付基板22および24によって保持される。

目的

それゆえに、この発明の主たる目的は、外部からの衝撃に強く、かつ振動を有効に吸収する支持構造を有する振動ジャイロを提供することである。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
2件

この技術が所属する分野

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

柱状の振動子と、前記振動子の側面に設けられた駆動・検出手段と、前記振動子のノード点付近を支持する板状の支持部材とを備え、前記支持部材を、前記振動子のノード点付近での断面の重心を通り、かつ、前記振動子の屈曲振動方向と垂直である直線上の位置で保持し、さらに、前記支持部材は、前記振動子のノード点付近の稜線部分と、前記稜線部分に対向する部分とにおいて前記振動子を支持する、振動ジャイロ

技術分野

0001

この発明は振動ジャイロに関し、特にたとえば、ナビゲーションシステムや手振れ防止システムなどに用いられる振動ジャイロに関する。

背景技術

0002

図5は、この発明の背景となる従来の振動ジャイロの一例を示す斜視図解図であり、図6はその正面図解図である。この振動ジャイロ1は、振動子2を含む。振動子2は、3角柱状振動体3の3つの側面の略中央部に圧電素子4a,4bおよび4cをそれぞれ形成したものである。振動体3は、たとえば恒弾性金属などからなる。振動体3の稜線を挟んで隣合う2面の圧電素子4aおよび4bは、それぞれ駆動用および出力信号検出用として用いられる。また、振動体3の底面の圧電素子4cは、帰還用として用いられる。

0003

この振動子2は、その稜線上のノード点付近において、コの字形状支持部材5aおよび5bによって支持される。支持部材5aおよび5bは、たとえばタングステンなどの高い弾性率を有する細い線材から形成される。支持部材5aおよび5bは、振動子2の底面(圧電素子4c形成面)側に配置された基板6に固定される。このような支持構造を採ることにより、振動子2の底面に直交する方向への屈曲振動(以下、Fxモード振動という)に対しても、また、振動子2の底面に平行な幅方向への振動(以下、Fyモードの振動という)に対しても振動を有効に吸収することができる。

発明が解決しようとする課題

0004

しかしながら、図5および図6に示すような従来の振動ジャイロ1では、支持部材5aおよび5bが、細い線材から形成されているため、外部から大きな衝撃を受けた場合に変形する場合がある。一方、支持部材5aおよび5bの線径を太くしたり、さらに、剛性の高い線材で形成すると、振動子2の振動が吸収されにくくなるため振動が抑制され、振動ジャイロ1の特性が悪くなるという不都合が生じる。

0005

それゆえに、この発明の主たる目的は、外部からの衝撃に強く、かつ振動を有効に吸収する支持構造を有する振動ジャイロを提供することである。

課題を解決するための手段

0006

この発明にかかる振動ジャイロは、柱状の振動子と、振動子の側面に設けられた駆動・検出手段と、振動子のノード点付近を支持する板状の支持部材とを備え、支持部材を、振動子のノード点付近での断面の重心を通り、かつ、振動子の屈曲振動方向と垂直である直線上の位置で保持し、さらに、支持部材は、振動子のノード点付近の稜線部分と、稜線部分に対向する部分とにおいて振動子を支持する、振動ジャイロである。

0007

また、振動子は3角柱状の振動体を含んでもよい。その場合の支持部材は、3角柱状の振動体のノード点付近の稜線部分と、稜線部分に対向する底面部分とにおいて振動体を支持することが好ましい。

0008

支持部材が板状なので、従来の細線状の支持部材よりも強固である。また、板状の支持部材は、振動子の屈曲振動に伴い、ねじれるように撓み、振動子の振動を吸収する。さらに、支持部材は、ノード点付近で振動子を支持するので、振動子の振動を抑制しにくい。また、支持部材は、振動子のノード点付近での断面の重心を通り、かつ、振動子の屈曲振動方向と垂直である直線上の位置を保持するので、振動子の振動に伴う支持部材のねじれを抑制しにくい。また、支持部材は、振動子のノード点付近の稜線部分と、稜線部分に対向する部分とにおいて、振動子を支持するので、振動子の振動を抑制しにくい。

発明の効果

0009

この発明によれば、板状の支持部材によって振動子を保持するので、支持構造が強固で外部からの衝撃に強い振動ジャイロを得ることができる。しかも、この振動ジャイロは、振動子の振動を有効に吸収する支持構造を有するので特性がよい。

0010

この発明の上述の目的、その他の目的、特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。

0011

図1はこの発明の一実施例を示す斜視図解図であり、図2はその正面図解図である。この実施例の振動ジャイロ10は、振動子12を含む。振動子12は、正3角柱状の振動体14を含む。この実施例の振動体14は、たとえば恒弾性鋼を引き抜き加工することにより正3角柱状に形成される。なお、振動体14は、エリンバ鉄−ニッケル合金石英ガラス水晶およびセラミックなど、一般的に機械的な振動を生じる材料で形成することができる。

0012

振動体14の3つの側面の略中央部には、それぞれ駆動・検出手段としての圧電素子16a,16b,および16cが形成される。振動体14の稜線14aを挟んで隣合う2面の圧電素子16aおよび16bは、それぞれ駆動用および出力信号検出用として用いられる。また、振動体14の底面の圧電素子16cは、帰還用として用いられる。そして、圧電素子16aおよび16bには、発振回路(図示せず)の出力端が接続され、発振回路(図示せず)の入力端は、圧電素子16cに接続されて、帰還ループが形成される。この帰還ループにより、振動子12は自励振駆動される。

0013

この振動ジャイロ10は、略ロの字形状の支持部材18および20を含む。支持部材18および20は、たとえばFe−Ni合金、恒弾性鋼などからなる板材ホトリソグラフィによりエッチングすることによって形成される。支持部材18および20の厚みは、振動子12の振動を撓みにより吸収するため、たとえば0.1mmから1mmに形成することが望ましい。一方、支持部材18および20の幅長は、振動子12をしっかりと支持するため、厚みに比べて十分に長く形成することが望ましい。

0014

図2に示すように、支持部材18および20には、上部結合部18aおよび20aが、その内周側から振動子12方向へ突き出し形成される。また、支持部材18および20には、下部結合部18bおよび20bが、上部結合部18aおよび20aと対向しながら、その内周側から振動子12方向へ突き出し形成される。

0015

支持部材18および20は、振動子12の2つのノードの周囲を取り囲むようにしてそれぞれ配置される。そして、上部結合部18aおよび20aは、3角柱状の振動体14の2つのノード点付近の稜線にそれぞれ固着される。また、下部結合部18bおよび20bは、3角柱状の振動体14の2つのノード点付近の底面の幅方向における略中央部にそれぞれ固着される。こうして、支持部材18および20は、振動体14をノード点付近において挟持するようにして、振動子12を支持する。支持部材18および20と振動体14との固着は、たとえばスポット溶接はんだ付け、および銀ろう付けなどの方法により行うことができる。なお、振動子12は、振動子12の長手方向の全長を1としたときに、両端部から中央方向へ0.224の中心軸上にノード点を有する。

0016

また、支持部材18および20は、それぞれその両側部がたとえば、保持部材としての取付基板22および24によって保持される。取付基板22および24は、支持部材18および20の幅方向の両側に対称に配置される。そして、図2に一点鎖線で示すように、取付基板22および24は、振動子12のノード点付近の断面の重心を通り、かつ、振動子の屈曲振動方向(圧電素子16c形成面の垂直方向)と垂直である直線上の位置で、支持部材18および20の両側部に固着される。この固着は、緩衝材を介在させたねじ止め、はんだ止め、および銀ろう付けなどの方法により行われる。取付基板22および24は、たとえばガラスエポキシプリント基板、Fe−Ni系合金基板、アルミナなどのセラミック基板、およびガラス基板などを用いることができる。取付基板22および24は、振動子12の幅方向の両側に延び、ケース(図示せず)などに固着される。

0017

有限要素法によるシミュレーションで正3角柱状の振動子12の振動を考察すると、Fxモードの振動の中性線は、振動子12のノード点付近の断面の重心を通り幅方向へ延びる線上にある。また、Fyモードの振動の中性線は、振動子12のノード点付近の断面の重心を通り高さ方向に延びる線上にある。中性線とは、振動に対して最も動きの少ない部分をいう。したがって、この中性線付近において支持することにより、支持部材が振動子の振動に与える影響を最も少なくすることができる。

0018

次に、図3および図4を参照しながら、この実施例の振動ジャイロ10の振動状況を説明する。図3は、図1に示す実施例のFxモードでの振動状況を示す側面図解図であり、図4は、図1に示す実施例のFyモードでの振動状況を示す平面図解図である。発振回路(図示せず)により励振された振動子12は、図3誇張して示すように、振動子12の底面(圧電素子16c形成面)に直交する方向にFxモードの屈曲振動をする。

0019

屈曲振動している状態の振動子12が、長手方向に延びる中心軸を中心として回転すると、屈曲振動方向に直交する方向にコリオリ力が働き、Fyモードの振動成分が生じる。すると、振動子12の振動方向が変わり、圧電素子16aおよび16b間に出力電圧差が生じる。この出力電圧差を測定することにより、振動子12に加わった回転角速度を検出することができる。なお、振動ジャイロ10が、その中心軸と平行な任意の軸を中心として回転しても同様である。

0020

また、この振動ジャイロ10は、上述の支持構造を有するので、振動子12の底面に直交する方向へFxモードの振動をするときは、図3に誇張して示すように支持部材18および20がねじれるようにして撓み、振動が有効に吸収される。さらに、図4に誇張して示すように、振動子12の底面に水平な幅方向へFyモードの振動をするときは、振動子12の振動が、振動子12に固着された上部結合部18aおよび20aと、下部結合部18bおよび20bとを軸とした支持部材18および20のねじれ運動により有効に吸収される。

0021

この振動ジャイロ10について、1mの高さから落下させる落下試験を行ったところ、支持部材18,20、および取付基板22,24の変形は認められなかった。また、振動子12の振動の先鋭度Qmを比較すると、従来の振動ジャイロ1の値とほとんど変わなかった。さらに、静止時の出力電圧温度特性は、−30℃から85℃の範囲で、1mV/℃以下であり良好な特性を示した。

0022

この実施例によれば、板状の支持部材18および20により、振動子12が上部結合部18aおよび20aと、下部結合部18bおよび20bとの2か所で挟持されて支持される。そのため、図5に示す従来の細線状の支持部材3aおよび3bによる1か所だけの支持よりも強固である。したがって、この実施例の振動ジャイロ10は、外部からの衝撃に強い。また、板状の支持部材18および20は、振動子12の屈曲振動に伴い、取付基板22および24によって保持された部分を中心としてねじれるように撓み、振動子12の振動を吸収する。さらに、支持部材18および20は、ノード点付近で振動子12を支持するので、振動子12の振動を抑制しにくい。また、支持部材18および20は、振動子12のノード点付近の断面の重心を通り、振動子の屈曲振動方向と垂直である直線上の位置で保持されるので、振動子12の振動に伴う支持部材18および20のねじれを抑制しにくい。また、支持部材18および20は、振動子12のノード点付近の稜線部分と稜線部分に対向する部分とにおいて、振動子12を支持するので、振動子12の振動を抑制しにくい。したがって、この実施例の振動ジャイロ10は、特性がよい。

0023

なお、支持部材18および20は、圧電素子16a,16b,および16cと検出回路とを接続するための導線通路として使用してもよい。また、取付基板22および24を同様に使用してもよい。

0024

また、振動子が角柱状であり、その稜線において支持部材に支持される場合には、支持部材の内周側の上部結合部および下部結合部は特に形成される必要はなく、振動子の稜線を支持部材の内周側に直接固着すればよい。また、取付基板は、支持部材と別体ではなく、たとえば、ホトリソグラフィによりエッチングすることにより一体的に形成してもよい。

図面の簡単な説明

0025

図1この発明の一実施例を示す斜視図解図である。
図2図1に示す実施例の正面図解図である。
図3図1に示す実施例のFxモードでの振動状況を示す側面図解図である。
図4図1に示す実施例のFyモードでの振動状況を示す平面図解図である。
図5この発明の背景となる従来の振動ジャイロの一例を示す斜視図解図である。
図6図6図5に示す従来の振動ジャイロの正面図解図である。

--

0026

10振動ジャイロ
12振動子
14振動体
16a〜16c圧電素子
18,20支持部材
18a,20a 上部結合部
18b,20b 下部結合部
22,24 取付基板

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

  • 日本電波工業株式会社の「 圧電デバイス及びそのベース板」が 公開されました。( 2020/02/13)

    【課題】 接続パッドを過大に大きくすることなく、導電接着剤がキャップとショートしないようにしたベース板を提供する。【解決手段】 長方形の圧電振動片を片持ちで支持するベース板である。ベース板は、第1... 詳細

  • 株式会社大真空の「 モニタリングシステム」が 公開されました。( 2020/02/13)

    【課題】電子部品の製造現場の環境等の変動をリアルタイムで、かつ、低コストでモニタリングすることができるようにする。【解決手段】複数のセンサが接続可能であって、接続されたセンサによって測定される測定デー... 詳細

  • 株式会社デンソーの「 制御装置及び車両駆動システム」が 公開されました。( 2020/02/13)

    【課題】車輪速センサを高分解能としなくても、回転電機を制御することができる制御装置及び車両駆動システムを提供すること。【解決手段】制御装置137は、固定子巻線を有し、磁性体のティースによるスロットを有... 詳細

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

関連する公募課題一覧

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ