CN113970324B - 陀螺仪的结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种陀螺仪的结构，其于一基板的一上方设置一框架，并对应设置一第一、三、六挠性件，以连接一第一、二、三板件，该第一板件以一第二挠性件连接该第二板件，该第二板件以一第四挠性件连接该第三板件，该第二板件设置一第一穿孔，并于该第一穿孔内枢接一旋转板件，该旋转板件以一第五挠性件与该基板的一支撑柱连接，再于基板上对应该第一、二、三板件设置第一、二、三、四感测元件，以感测该些板件的移动及转动，于一实施例中，该第一、三板件穿设穿孔，以对应设置感测元件及驱动元件，利用此结构减少陀螺仪的整体体积。

Description

陀螺仪的结构
技术领域
本发明是关于一种陀螺仪的结构，尤其指一种振动陀螺仪的结构。
背景技术
振动陀螺仪利用高频振动的质量块在被基座带动旋转时，所产生的科氏力来感测角运动。振动陀螺仪主要进行高频振动的元件，其具有性能稳定、结构简单、可靠性高等优点；又常见的习知振动陀螺仪为音叉振动陀螺仪、压电振动陀螺仪、电容振动陀螺仪和壳体振动陀螺仪四种。
其中习知的电容振动陀螺仪，大多数包括至少四个质量块(或板)，且为了使质量块能沿两个不同方向振动(对应三轴感测)，习知技术常设计复杂的结构，例如需设置额外的驱动框架，其使振动陀螺仪的整体结构较大，进而需要较大的芯片尺寸，产生空间占用的而外成本。
有鉴于上述习知技术的问题，本发明提供一种陀螺仪的结构，其于基板上方设置框架，并以挠性件各别连接第一、二、三板件，第二板件更设置穿孔，并于穿孔内枢接旋转板件，再于基板上对应该些板件设置感测元件，以感测该些板件的移动及转动，更于第一、三板件穿设穿孔，以对应设置感测元件及驱动元件，利用此结构提供能减少体积的陀螺仪。
发明内容
本发明的一目的在于提供一种陀螺仪的结构，其于基板上方设置框架，于框架的内缘以各别挠性件连接第一、二、三板件，第二板件更设置穿孔，并于穿孔内枢接旋转板件，再于基板上对应该些板件设置感测元件，以感测该些板件的移动及转动，更于第一、三板件穿设穿孔，以对应设置感测元件及驱动元件，利用此结构减少陀螺仪的整体体积，增加装置内的可使用空间。
为达到上述所指称的各目的与功效，本发明提供一种陀螺仪的结构，其包含：一基板、一第一板件、一第二板件以及一第三板件，该基板的一上方设置一框架，该第一板件的一第一外缘连接一第一挠性件的一端以及一第二挠性件的一端，该第一挠性件的另一端设置于该框架的一内缘，该第一板件对应该基板的该上方设置的一第一感测元件，该第二板件的一第二外缘连接该第二挠性件的另一端，该第二板件的该第二外缘连接一第三挠性件的一端以及一第四挠性件的一端，该第三挠性件的另一端设置于该框架的该内缘，该第二板件穿设一第一穿孔，该第一穿孔的一内缘与该第二挠性件平行枢接一旋转板件，该旋转板件的一内侧穿设一第三穿孔，该第三穿孔的一内缘连接一第五挠性件的一端，该第五挠性件的另一端连接该基板的该上方设置的一支撑柱，该旋转板件对应该基板的该上方设置的一第二感测元件以及一第三感测元件，该第三板件的一第三外缘连接该第四挠性件的另一端以及一第六挠性件的一端，该第六挠性件的另一端设置于该框架的该内缘，该第三板件对应该基板的一上方设置的一第四感测元件，其中，该第一板件对应该第二板件进行水平移动，该第一板件对应该第一挠性件进行轴向转动，该第二板件对应该第二挠性件以及该第四挠件进行水平转动，该第二板件对应该第三挠性件进行轴向转动，该旋转板件对应该第五挠性件进行轴向转动，该第三板件对应该第二板件进行水平移动，该第三板件对应该第六挠性件进行轴向转动；利用此结构使陀螺仪的整体体积缩小。
附图说明
图1：其为本发明的第一实施例的结构示意图；
图2A至图2B：其为本发明的第一实施例的结构侧视示意图；
图3A至图3C：其为本发明的第一实施例的作动示意图；
图4A至图4B：其为本发明的第二实施例的结构及作动示意图；
图5：其为本发明的第三实施例的结构示意图；
图6：其为本发明的第四实施例的结构示意图；
图7：其为本发明的第五实施例的结构示意图；以及
图8：其为本发明的第六实施例的结构示意图。
【图号对照说明】
1 陀螺仪的结构
10 基板
12 框架
122 本体
124 支架件
14 支撑柱
20 第一板件
21 第一外缘
22 第一挠性件
23 第一感测元件
24 第二挠性件
25 第五感测元件
26 第五穿孔
262 第七挠性件
264 第八挠性件
27 第六感测元件
28 第一驱动元件
29 第二驱动元件
30 第二板件
31 第二外缘
32 第三挠性件
34 第四挠性件
36 第一穿孔
38 旋转板件
381 第二感测元件
382 第三穿孔
383 第三感测元件
384 第五挠性件
40 第三板件
41 第三外缘
42 第六挠性件
43 第四感测元件
44 第四穿孔
442 第九挠性件
444 第十挠性件
45 第七感测元件
46 第三驱动元件
47 第八感测元件
48 第四驱动元件
实施方式
为了使本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，特用较佳的实施例及配合详细的说明，说明如下：
本发明利用一种陀螺仪的结构，其于一基板的一上方设置一框架，一第一、二、三板件以挠性件各别连接该框架，该第一、二、三板件各别以挠性件连接，其中该第二板件于一第一穿孔内枢接一旋转板件，该旋转板件利用一第五挠性件与该基板的一支撑柱连接，藉由基板上对应该第一、二、三板件及旋转板件设置的一第一、二、三、四感测元件，以感测该些板件的移动及转动，且对应设置感测元件及驱动元件，利用此结构解决习知陀螺仪技术中，体积过大，产生而外成本的问题。
请参阅图1，其为本发明的第一实施例的结构示意图，如图所示，本实施例为第一实施例，其为一种陀螺仪的结构1，其包含一基板10、一第一板件20、一第二板件30以及一第三板件40，其中该基板10可为电路板，例如硅基板，但本实施例不在此限制。
再次参阅图1以及参阅图2A至图2B，图2A至图2B为本发明的第一实施例的结构侧视示意图，其中图2A为AA剖面图，图2B为BB剖面图。如图所示，于本实施例中，该基板10的一上方设置一框架12以及一支撑柱14，该框架12的底面接触该基板10的上方表面，该第一板件20具有一第一外缘21，该第一外缘21连接一第一挠性件22的一端以及该第一外缘21连接一第二挠性件24的一端，该第一挠性件22的另一端设置连接于该框架12的一内缘，使该框架12可支撑该第一板件20，该第一板件20的位置对应该基板10的该上方设置的一第一感测元件23；该第二板件30具有一第二外缘31，该第二外缘31连接该第二挠性件24的另一端，该第二板件30的该第二外缘31连接一第三挠性件32的一端以及该第二板件30的该第二外缘31连接一第四挠性件34的一端，该第三挠性件32的另一端设置于该框架12的该内缘，使该框架12可支撑该第二板件30，该第二板件30穿设一第一穿孔36，该第一穿孔36的一内缘与该第二挠性件24平行枢接一旋转板件38，该旋转板件38的一内侧更穿设一第三穿孔382，该第三穿孔382的一内缘连接一第五挠性件384的一端，该第五挠性件384的另一端连接该支撑柱14，使该支撑柱14以及该第二板件30支撑该旋转板件38，且该旋转板件38与该第二板件30于同一平面，该旋转板件38的位置对应该基板10的该上方设置的一第二感测元件381以及一第三感测元件383，该第二感测元件381以及该第三感测元件383可以成对称设置；该第三板件40具有一第三外缘41，该第三外缘41连接该第四挠性件34的另一端以及该第三外缘41连接一第六挠性件42的一端，该第六挠性件42的另一端设置于该框架12的该内缘，该第三板件40的位置对应该基板10的该上方设置的一第四感测元件43。
于本实施例中，该第一板件20、该第二板件30与其包含的该旋转板件以及该第三板件40作为质量块，并以传感器量测其运动，例如角速度与柯氏力(或称科里奥利力)。
于本实施例中，该框架12可为框架集，其包含复数个子框架互相间隔设置，使框架集形成非连续、非封闭的结构，并各别对应设置该第一挠性件22、该第三挠性件32以及该第六挠性件42，但本实施例不在此限制。
于本实施例中，如图2A至图2B所示，该第一感测元件23、该第二感测元件381、该第三感测元件383以及该第四感测元件43可以选用电容传感器(capacitive sensor)，该第一感测元件23感测该第一板件20对应该第一挠性件22进行的轴向转动，该第二感测元件381以及该第三感测元件383感测该旋转板件38对应该第五挠性件384进行的轴向转动，该第四感测元件43感测该第三板件40对应该第六挠性件42进行的轴向转动。
再次参阅图2A至图2B以及参阅图3A至图3C，图3A至图3C为本发明的第一实施例的作动示意图，如图所示，于本实施例中，于该陀螺仪的结构1水平振动时，该第一板件20对应该第二板件30进行水平移动，该第三板件40同时对应该第二板件30进行水平移动，并该第二板件30同时对应该第二挠性件24以及该第四挠性件34进行水平转动，如图3A所示逆时钟方向旋转，或是顺时钟方向旋转(图未示)；该陀螺仪的结构1对应该第一、三板件20、40轴向振动时，同时该第一板件20对应该第一挠性件22进行出平面的轴向转动，该第二板件30对应该第三挠性件32进行出平面的轴向转动，该第三板件40对应该第六挠性件42进行出平面的轴向转动，如图3B所示转动方向或相反转动方向(图未示)，该陀螺仪的结构1对应该第二挠性件24以及该第四挠件34轴向振动时，该旋转板件38对应该第五挠性件384进行出平面的轴向转动，如图3C所示转动方向或相反转动方向(图未示)，以该第一、二、三板件20、30、40以及该旋转板件38的运动感测外部的振动方向及其运动，例如角速度。
陀螺仪为了在XYZ三个轴上感测科氏力，需要质量块在至少两个不同方向振荡移动。本实施例中，该第一板件20及该第三板件40于振动时，沿着相同的轴移动或振动，且其移动具有180°的相位差，并使该第二板件30产生旋转运动，即可实现两次振荡，同时，藉由该第一感测元件23、该第二感测元件381、该第三感测元件383以及该第四感测元件43感测该第一板件20与该第三板件以及该第二板件30的三个轴向的科氏力，且其三轴向科氏力皆具有180°的相位差，并产生感测信号，使得本实施例无须其他质量块或框架，可缩小整体的体积，以减少陀螺仪的空间占用量。
请参阅图4A至图4B，其为本发明的第二实施例的结构及作动示意图，如图所示，本实施例基于上述第一实施例，于该第一板件20穿设一第五穿孔26以及于该第三板件40穿设一第四穿孔44，于本实施例中，更包含一第五感测元件25、一第一驱动元件28、一第七感测元件45以及一第三驱动元件46，该第五感测元件25设置于该第五穿孔26的一内缘，该第一驱动元件28设置于该第一板件20的该第一外缘21，该第七感测元件45设置于该第四穿孔44的一内缘，该第三驱动元件46设置于该第三板件40的该第三外缘41，该第五感测元件25可于该第一板件20的该第五穿孔26内侧感测该第一板件20的水平运动，如图4B所示向左运动，并感测该第一板件20的角速度及科氏力，该第七感测元件45可于该第三板件40的该第四穿孔44内侧感测该第三板件40的水平运动，如图4B所示向右运动，并感测该第三板件40的角速度及科氏力。此外，第一板件20亦可向右水平运动，第三板件40亦可向左水平运动；本实施例中，更于该第五感测元件25与该第五穿孔26的该内缘之间连接一第七挠性件262，即该第五感测元件25的外缘连接该第七挠性件262的一端，该第七挠性件262的另一端连接该第五穿孔26的该内缘；本实施例中，更于该第七感测元件45与该第四穿孔44的该内缘之间连接一第九挠性件442，即该第七感测元件45的外缘连接该第九挠性件442的一端，该第九挠性件442的另一端连接该第四穿孔44的该内缘。
本实施例中，该第一板件20及该第三板件40于振动时，进行水平移动振动，且其移动具有180°的相位差，并使该第二板件30产生运动，即可实现两次振荡，同时，藉由该第五感测元件25以及该七感测元件45感测该第一板件20与该第三板件40的科氏力，并产生感测信号，使得本实施例无须其他质量块或框架，可缩小整体的体积，以减少陀螺仪的空间占用量；本实施例的其他元件的结构连接及作动关系，接与上述第一实施相同，故不再此赘述。
请参阅图5，其为本发明的第三实施例的结构示意图，如图所示，本实施例基于上述第一实施例，于该第一板件20穿设该第五穿孔26以及于该第三板件40穿设该第四穿孔44，于本实施例中，更包含一第六感测元件27、一第二驱动元件29、一第八感测元件47以及一第四驱动元件48，该第六感测元件27可于该第一板件20的该第一外缘21感测该第一板件20的角速度及科氏力，该第八感测元件47可于该第三板件40的该第三外缘41感测该第三板件40的角速度及科氏力；于本实施例中，该第二驱动元件29与该第五穿孔26的该内缘之间连接一第八挠性件264，即该第二驱动元件29的外缘连接该第八挠性件264的一端，该第八挠性件264的另一端连接该第五穿孔26的该内缘；于本实施例中，该第四驱动元件48与该第四穿孔44的该内缘之间连接一第十挠性件444，即该第四驱动元件48的外缘连接该第十挠性件444的一端，该第十挠性件444的另一端连接该第四穿孔44的该内缘。
本实施例中，该第一板件20及该第三板件40于振动时，进行水平移动振动，且其移动具有180°的相位差，并使该第二板件30产生运动，即可实现两次振荡，同时，藉由该第五感测元件25以及该七感测元件45感测该第一板件20与该第三板件40的科氏力，并产生感测信号，使得本实施例无须其他质量块或框架，可缩小整体的体积，以减少陀螺仪的空间占用量；本实施例的其他元件的结构连接及作动关系，接与上述第一实施相同，故不再此赘述。
请参阅图6，其为本发明的第四实施例的结构示意图，如图所示，本实施例基于上述第二实施例以及第三实施例，本实施例的感测元件以及驱动元件设置为非对称设置，如图6所示，该第一板件20的该第五穿孔26的内缘设置该第五感测元件25，而该第三板件40的该第四穿孔44的内缘设置该第四驱动元件48，其与上述第二、三实施例不同，且本实施例的该第一板件20以及该第二板件30之间连接设置的挠性件与该第二板件30以及该第三板件40之间连接设置的挠性件为非对称设置，利用非对称设置的挠性件、感测元件以及驱动元件，以对应不同设计的需求。
接续上述，上述第二、三实施例中，该第五感测元件25、该第六感测元件27、该第七感测元件45以及该第八感测元件47可以选用电容传感器。
请参阅图7，其为本发明的第五实施例的结构示意图，如图所示，本实施例基于上述第一实施例、第二实施例、第三实施例以及第四实施例，设置于该基板10上方的该框架12包含一本体122以及一支架件124，该本体122设置于该支架件124的一端，该本体122的一内缘设置该第一挠性件22、该第三挠性件32以及该第六挠性件42，该支架件124的另一端设置于该基板10的该上方，以支撑该本体122，本实施例中，该本体122与该基板10具有间隔，使该本体122及其连接的元件悬浮于该基板10上方。
请参阅图8，其为本发明的第六实施例的结构示意图，如图所示，本实施例基于上述第一实施例、第二实施例、第三实施例以及第四实施例，上述第一实施例、第二实施例、第三实施例以及第四实施例的该第一板件20以及该第三板件40对应该第二板件30对侧设置，于本实施例中，该第一板件20以及该第三板件40对应该第二板件30同侧设置；该第一板件20与该第三板件40进行具有180°的相位差的水平移动时，使该第二板件30产生运动，实现两次振荡，达成如上述第一、二、三实施例相同的功效；于本实施例中，感测元件以及驱动元件设置也可非对称设置，达到如第四实施例相同的功效。
综上所述，本发明提供一种陀螺仪的结构，其利用二板于振动时，沿着相同的轴移动或振动，且其移动具有180°的相位差，使另一板件产生旋转运动，实现两次振荡且其移动具有180°的相位差，同时，藉由感测元件感测板件的科氏力及角速度，产生感测信号，且其感测的数值具有180°的相位差，利用此结构使得本发明可以三个主质量块，达到陀螺仪的感测需求，进一步缩小整体的体积，减少陀螺仪的空间占用量，解决习知陀螺仪技术中，体积过大，产生而外成本的问题。
上文仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，凡依本发明权利要求范围所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括于本发明的权利要求范围内。

Claims (13)

1.一种陀螺仪的结构，其特征在于，其包含：
一基板，其一上方设置一框架，该框架包含一本体以及一支架件，该本体设置于该支架件的一端，该支架件的另一端设置于该基板的该上方；
一第一板件，其一第一外缘连接一第一挠性件的一端以及一第二挠性件的一端，该第一挠性件的另一端设置于该本体的一内缘，该第一板件对应该基板的该上方设置的一第一感测元件；以及
一第二板件，其一第二外缘连接该第二挠性件的另一端，该第二板件的该第二外缘连接一第三挠性件的一端以及一第四挠性件的一端，该第三挠性件的另一端设置于该本体的该内缘，该第二板件穿设一第一穿孔，该第一穿孔的一内缘与该第二挠性件平行枢接一旋转板件，该旋转板件的一内侧穿设一第三穿孔，该第三穿孔的一内缘连接一第五挠性件的一端，该第五挠性件的另一端连接该基板的该上方设置的一支撑柱，该旋转板件对应该基板的该上方设置的一第二感测元件以及一第三感测元件；以及
一第三板件，其一第三外缘连接该第四挠性件的另一端以及一第六挠性件的一端，该第六挠性件的另一端设置于该本体的该内缘，该第三板件对应该基板的一上方设置的一第四感测元件。
2.如权利要求1所述的陀螺仪的结构，其特征在于，其中该第一板件穿设一第五穿孔。
3.如权利要求2所述的陀螺仪的结构，其特征在于，更包含一第五感测元件以及一第一驱动元件，该第五感测元件设置于该第三穿孔的一内缘，该第一驱动元件设置于该第一板件的该第一外缘。
4.如权利要求3所述的陀螺仪的结构，其特征在于，其中该第五感测元件与该第三穿孔的该内缘之间连接一第七挠性件。
5.如权利要求2所述的陀螺仪的结构，其特征在于，更包含一第六感测元件以及一第二驱动元件，该第六感测元件设置于该第一板件的该第一外缘，该第二驱动元件设置于该第三穿孔的一内缘。
6.如权利要求5所述的陀螺仪的结构，其特征在于，其中该第二驱动元件与该第三穿孔的该内缘之间连接一第八挠性件。
7.如权利要求1所述的陀螺仪的结构，其特征在于，其中该第三板件穿设一第四穿孔。
8.如权利要求7所述的陀螺仪的结构，其特征在于，更包含一第七感测元件以及一第三驱动元件，该第七感测元件设置于该第四穿孔的一内缘，该第三驱动元件设置于该第三板件的该第三外缘。
9.如权利要求8所述的陀螺仪的结构，其特征在于，其中该第七感测元件与该第四穿孔的该内缘之间连接一第九挠性件。
10.如权利要求9所述的陀螺仪的结构，其特征在于，更包含一第八感测元件以及一第四驱动元件，该第八感测元件设置于该第三板件的该第三外缘，该第四驱动元件设置于该第四穿孔的一内缘。
11.如权利要求10所述的陀螺仪的结构，其特征在于，其中该第四驱动元件与该第四穿孔的该内缘之间连接一第十挠性件。
12.如权利要求1所述的陀螺仪的结构，其特征在于，其中该第一板件对应该第二板件进行水平移动，该第一板件对应该第一挠性件进行轴向转动，该第二板件对应该第二挠性件以及该第四挠性件进行水平转动，该第二板件对应该第三挠性件进行轴向转动，该旋转板件对应该第五挠性件进行轴向转动，该第三板件对应该第二板件进行水平移动，该第三板件对应该第六挠性件进行轴向转动。
13.如权利要求1所述的陀螺仪的结构，其特征在于，其中该框架包含复数个子框架，该些个子框架互相间隔设置。
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