DE19640998C2

DE19640998C2 - Stimmgabel-Vibrationsgyro

Info

Publication number: DE19640998C2
Application number: DE19640998A
Authority: DE
Inventors: Masanori Yachi; Yoshio Satoh; Hiroshi Ishikawa; Yoshitaka Takahashi; Kazutugu Kikuchi
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1996-04-02
Filing date: 1996-10-04
Publication date: 1999-03-11
Anticipated expiration: 2016-10-05
Also published as: KR100201531B1; JPH09269228A; US6194817B1; KR970070964A; JP4050343B2; DE19640998A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Stimmgabel-Vibrationsgyro nach dem Anspruch 1.

Aus der JP 2-163 609 (A) ist bereits ein Stimmgabel- Vibrationsgyro bekannt, wobei zwei Stimmgabelarme durch ei ne plattenförmige Basis miteinander verbunden sind. Die Stimmgabelarme sind stumpf auf eine Oberfläche der platten förmigen Basis aufgesetzt und bestehen selbst aus Plat tenelementen.

Diese bekannte Konstruktion enthält ferner einen Trag abschnitt, der aus zwei an den sich gegenüberliegenden Kan tenflächen des plattenförmigen Basisabschnitts befestigten Halterungsarmen gebildet ist, wobei diese sich gegenüber liegenden Halterungsarme auf einer Achse liegen, die durch das Drehzentrum des Stimmgabel-Vibrationsgyros verläuft. Diese genannten Halterungsarme bestehen aus einem Pufferma terial, so daß die Übertragung von einer Störvibration auf das Vibrationsgyro, die von dem Halterungsmechanismus stam men kann, verhindert wird bzw. die Übertragung stark ge dämpft wird.

Ähnliche Konstruktionen sind aus der JP 2-163 607 (A) und der JP 2-163 611 (A) bekannt.

Aus der EP 0 298 511 A2 ist ein Stimmgabel-Vibrations gyro bekannt, welches einen H-gestalteten Vibrator umfaßt, wobei die mittlere Balkenverbindung bei der H-Gestalt an sich gegenüberliegenden Stellen mit Tragelementen verbunden ist. An diesen stabförmigen Tragelementen sind piezoelek trische Detektorelemente angebracht und es sind an jedem Arm des H-förmigen Vibrators weitere piezoelektrische Trei berelemente angebracht.

Ein Gyroskop (Kreiselkompaß) ist dazu verwendet wor den, die laufende Position eines Fahrzeuges, etwa eines Flugzeuges, eines Schiffes oder eines Satelliten, zu iden tifizieren. In jüngerer Zeit wurde ein Gyroskop bei Ein richtungen zum persönlichen Gebrauch angewendet, wie etwa bei der Automobilnavigation und bei der Schwingungserfas sung bei Videokameras und Stehbildkameras.

Ein herkömmlicher Koma-Gyro erfaßt eine Winkelge schwindigkeit durch Verwenden eines Prinzips, bei welchem ein rotierendes Koma (Scheibe) seine Drehung ohne jede Än derung seiner Lage fortsetzt, wobei er die Drehachse sogar auch dann beibehält, wenn eine mit dem Koma-Gyro ausgestat tete Einrichtung gekippt wird. In jüngerer Zeit wurde ein Gyro vom optischen Typ und ein Gyro vom piezoelektrischen Typ entwickelt und in praktischen Gebrauch genommen. Die Prinzipien des Gyro vom piezoelektrischen Typ wurden etwa 1950 vorgeschlagen. Es wurden verschiedene Gyros vom piezo elektrischen Typ mit beispielsweise einer Stimmgabel, einem Zylinder oder einem halbkugelförmigen Element vorgeschla gen. In jüngerer Zeit wurde ein Vibrationsgyro mit einem piezoelektrischen Element in praktischen Gebrauch genommen. Solch ein Vibrationsgyro hat eine geringere Meßempfindlich keit und -genauigkeit als die des Koma-Gyro und des opti schen Gyro, hat aber Vorteile bezüglich seiner Abmessung, seines Gewichtes und seiner Kosten.

Beschreibung des relevanten Standes der Technik

Es wird jetzt eine Beschreibung einer Schwingung eines Stimmgabel-Vibrators mit Bezug auf die Fig. 1A und 1B gege ben.

Ein Stimmgabel-Vibrator 1 (nachfolgend vereinfacht als Stimmgabel bezeichnet) umfaßt zwei Arme 2 und 3, sowie eine die Arme 2 und 3 tragende Basis 4. Jeder der Arme 2 und 3 hat einen rechteckförmigen Querschnitt. Die Stimmgabel 1 hat zwei unterschiedliche Arten (Modi) von Schwingungen (Vibrationen), von denen eine eine ebenenvertikale Schwin gung (Fig. 1A) und die andere Schwingung eine Schwingung in der Ebene (Fig. 1B) ist. Nachstehend wird die ebenenverti kale Schwingung als eine Schwingung in einem fy-Modus und die Schwingung in der Ebene als eine Schwingung in einem fx-Modus bezeichnet.

Die Schwingung im fx-Modus und die Schwingung im fy-Modus sind unterschiedliche Schwingungsmodi. Wie in Fig. 1A gezeigt ist, umfaßt die Schwingung im fy-Modus Tor sionsschwingungen (durch gestrichelt gezeichnete Pfeile an gegeben), und sie hat demnach einen feststehenden Punkt, welcher durch ein "x" bezeichnet ist und welcher an der Bo denfläche der Basis 4 angeordnet ist. Das bedeutet, daß es sehr schwierig ist, die Stimmgabel zu halten. Die Schwin gung im fx-Modus, die in Fig. 1B gezeigt ist, hat eine feststehende Linie (nicht einen Punkt), welche der Mittel linie an der Bodenfläche der Basis 4 entspricht. Es ist demnach möglich, die Bewegung der Bodenfläche der Basis 4 auf annähernd Null zu reduzieren, indem man die Länge L der Basis 4 justiert.

Im allgemeinen wird die Schwingung im fx-Modus getrie ben, während die Schwingung im fy-Modus erfaßt wird, so daß man ein elektrisches Ausgangssignal infolge der Coriolis kraft erhalten kann.

Mehr im einzelnen ist, wie in den Fig. 2A und 2B ge zeigt ist, ein Halter 5 elastisch an der Basis 4 der Stimm gabel 1 angebracht. Die Schwingung im fy-Modus überträgt Torsionsspannungen auf den Halter 5, wie durch gestrichelte Pfeile in Fig. 2A gezeigt ist, während die Schwingung im fx-Modus Kompressionsspannungen auf den Halter 5 überträgt. Durch Wahl einer geeigneten Länge L der Basis 4 mit Bezug auf die gesamte Länge der Stimmgabel 1 ist es möglich, die meisten der Schwingungen im fx-Modus um die Basis 4 herum zu unterdrücken und den Einfluß des Halters 5 im wesentli chen zu vernachlässigen. Im folgenden wird die Kombination der Basis 4 und des Halters 5 als Basisabschnitt bezeich net.

Andererseits ist ein Torsionsversatz der Schwingung im fy-Modus sehr viel größer als ein Längsversatz der Schwin gung im fx-Modus. Bei der Schwingung im fy-Modus erfolgt eine Rotationsbewegung (Torsionsversatz) um das Zentrum (die yz-Ebene im Zentrum des Halters 5) der Rotationsbewe gung in dem Halter 5, wie in Fig. 2A gezeigt ist. Das heißt, daß bei der Schwingung im fy-Modus die Stimmgabel 1 und das Tragelement integral vibrieren. Es ist demnach mög lich, die Resonanzfrequenz und/oder das mechanische Q durch Ändern der Form, des Materials und des Gewichtes des Hal ters 5 zu ändern und auf diese Weise das Frequenzband der gewünschten fy-Modus-Schwingung zu erhalten.

Wenn beispielsweise das Gewicht des Halters 5 durch Anbringen eines Gewichtes an den Halter 5 geändert wird, wird die Rotationsbewegung des Halters 5 unterdrückt. Wenn die Rotationsbewegung des Halters 5 unterdrückt wird, wird die Erfassungsfrequenz verringert. Wenn ein Gewicht des Halters 5 der Basis 4 zugefügt wird, erhält man einen ähn lichen Effekt.

Unter Beachtung der obenstehenden Ausführungen wird der in den Fig. 2A und 2B gezeigte Gyro durch eine Platte 6, wie etwa eine gedruckte Schaltungsplatte gehalten, wie in Fig. 3 gezeigt ist, die den Gyro vom Boden des Halters 5 aus gesehen zeigt. Mehr im einzelnen erstrecken sich die Arme 1 und 2 in Richtung der z-Achse. Ein Stift 8 durch dringt das Zentrum des Halters 5. Der Stift 8 ist an der Platte 6 angebracht und ist an dieser durch ein federndes Element befestigt, wie etwa einen federnden oder elasti schen Kleber. In der in Fig. 3 gezeigten Struktur erfolgt die Schwingung im fx-Modus parallel zu der Ebene der Platte 6, während die Schwingung im fy-Modus in einer Ebene senk recht zu der der Platte 6 erfolgt. Da der Halter 5 in sei nem Zentrum gehalten wird, wird die Rotationsbewegung des Halters 5 nicht unterdrückt. Es ist demnach leicht möglich, die Erfassungsfrequenz durch Hinzufügen eines Gewichtes zum Halter 5 oder zu der Basis 4 einzustellen.

Allerdings hat die in Fig. 3 gezeigte Anbringungs struktur einen Nachteil darin, daß sie dazu neigt, durch eine externe Vibration beeinflußt zu werden. Wenn eine ex terne Vibration auf die Struktur aufgebracht wird, wird der Gyro um die Befestigungsposition des Stiftes 8 in Richtun gen in Schwingung versetzt, die durch den in Fig. 3 gezeig ten Doppelpfeil angezeigt ist. Beispielsweise wird durch die externe Vibration eine Rotationsbewegung, die von der in Fig. 2A gezeigten verschieden ist, im Basisabschnitt verursacht, so daß sich ein Rauschen (insbesondere als Übersprech-Rauschen bezeichnet) quer über die Erfassungs elektroden entwickelt. Obwohl unnötige Bewegungen (die in den Richtungen der x-Achse, y-Achse und z-Achse auftreten) abweichend von der in Fig. 3 gezeigten Bewegung verursacht werden, so werden diese Bewegungen nicht ein Rauschen im besonderen Maße verursachen. Das heißt, die in Fig. 3 ge zeigte unnötige Bewegung verursacht das wesentliche Rau schen. Das hauptsächlich durch die in Fig. 3 gezeigte unnö tige Bewegung verursachte Übersprechrauschen verursacht ei nen Erfassungsfehler, wenn der in Fig. 3 gezeigte Gyro in einer Umgebung eingesetzt wird, in der immer eine Vibration auftritt, beispielsweise wenn der Gyro auf einem Fahrzeug montiert ist. Das Vorhandensein eines solches Erfassungs fehlers verringert die Genauigkeit bei der Erfassung der Winkelgeschwindigkeit.

Wenn der gesamte Basisabschnitt starr auf der Platte 6 befestigt wird, wird das Auftreten einer Schwingungsbewe gung des Gyro verhindert. Allerdings kann in diesem Fall der Basisabschnitt nicht bewegt werden, und es ist nicht länger möglich, die Frequenzeinstellung durch Hinzufügen eines Gewichtes zu dem Basisabschnitt durchzuführen.

Zusammenfassung der Erfindung

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, einen Stimmgabel-Vibrationsgyro zu schaffen, bei welchem bei besonders einfacher Konstruktion ein Über sprech-Rauschen infolge einer äußeren Vibration besonders wirksam unterdrückt werden kann und eine Frequenz durch Einstellen eines Parameters eingestellt werden kann, welche einen Halter des Gyros betrifft.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im An spruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbil dungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Bei dem obengenannten Stimmgabel-Vibrationsgyro kann der Tragabschnitt ein federndes Material umfassen.

Der Basisabschnitt kann einen darin angeordneten Schlitz aufweisen, welcher sich in dem Zentrum der Rotati onsbewegung befindet; und der Tragabschnitt umfaßt eine in den Schlitz eingefügte Tragplatte sowie einen Kleber, durch den die Tragplatte an dem Halter angebracht ist.

Der Halter kann ein daran ausgebildetes Durchgangsloch umfassen, welches sich in dem Zentrum der Rotationsbewegung befindet; und der Tragabschnitt umfaßt eine in das Durchgangsloch eingeführte Tragstange sowie einen Kleber, durch den die Tragstange an dem Halter angebracht ist.

Der Halter kann eine Vielzahl von an dem Halter im Zentrum der Rotationsbewegung des Halters angeordneten Durchgangslöchern aufweisen; und der Tragabschnitt umfaßt eine Vielzahl von in die Vielzahl von Durchgangslöchern eingesetzten Stangen sowie einen Kleber, durch den die Vielzahl von Tragstangen an dem Halter angebracht ist.

Die obengenannte Vielzahl von Durchgangslöchern kann in einer Linie im Zentrum der Rotationsbewegung des Halters angeordnet sein.

Der Tragabschnitt kann umfassen: eine Vielzahl von Tragplatten, die an zwei Flächen des Halters angebracht sind; und einen Kleber, durch den die Vielzahl von Tragplatten an den beiden Flächen des Halters angebracht sind.

Der Tragabschnitt kann Tragelemente umfassen, welche an den beiden Flächen des Halters vorgesehen sind und die Vielzahl von Tragplatten tragen.

Der Tragabschnitt kann umfassen: eine Vielzahl von Tragstangen, die im Zentrum der Rotationsbewegung des Halters angeordnet sind; und einen Kleber, durch den die Vielzahl von Tragstangen am Halter angebracht ist.

Wenigstens zwei aus der Vielzahl von Tragstangen können an jeder der beiden Flächen des Halter vorgesehen sein.

Wenigstens zwei aus der Vielzahl von Tragstangen kön nen in einer Linie im Zentrum der Rotationsbewegung des Halters angeordnet sein.

Der Halter kann eine mit den beiden Armen integral ausgebildete Basis umfassen, wobei der Tragabschnitt der Basis zugeordnet ist.

Der Kleber kann ein federnd elastischer Kleber sein.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegen den Erfindung werden aus der folgenden, ins einzelne gehen den Beschreibung klarer, wenn diese in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gelesen wird, in denen zeigen:

Fig. 1A und 1B perspektivische Ansichten, welche Vibrationen eines Stimmgabel-Vibrators illustrieren;

Fig. 2A und 2B perspektivische Ansichten, welche Vibrationen des Stimmgabel-Vibrators illustrieren, an wel chem ein Tragelement angebracht ist;

Fig. 3 eine Schemazeichnung, welche eine herkömmliche Art und Weise zum Montieren eines Gyro zeigt, sowie einen Nachteil davon;

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines Stimmgabel- Vibrationsgyro gemäß einer ersten Ausgestaltung der vorlie genden Erfindung;

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht von Einzelheiten des Gyro gemäß der ersten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung;

Fig. 6 eine Schemazeichnung einer Anordnung von Elek troden des in Fig. 5 gezeigten Gyro;

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht von einer Abwand lung des in Fig. 5 gezeigten Gyro;

Fig. 8 eine perspektivische Ansicht des in Fig. 7 ge zeigten Gyro, bei welchem der Gyro auf einer Verdrahtungs platte angeordnet ist;

Fig. 9 ein Diagramm von einer Veränderung bei der Übersprech-Ausgabe als Funktion des Q-Wertes bei der ersten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sowie der herkömm lichen, in Fig. 3 gezeigten Struktur;

Fig. 10 ein Diagramm einer Veränderung bei der Erfas sungs-Resonanzfrequenz als Funktion des Gewichtes eines bei der ersten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung verwen deten Halters;

Fig. 11 eine perspektivische Ansicht eines Stimmgabel- Vibrationsgyro gemäß einer zweiten Ausgestaltung der vor liegenden Erfindung;

Fig. 12 eine perspektivische Ansicht eines Stimmgabel- Vibrationsgyro gemäß einer dritten Ausgestaltung der vor liegenden Erfindung;

Fig. 13 eine perspektivische Ansicht eines Stimmgabel- Vibrationsgyro gemäß einer vierten Ausgestaltung der vor liegenden Erfindung;

Fig. 14 eine perspektivische Ansicht einer Abwandlung des in Fig. 13 gezeigten Gyro;

Fig. 15 eine perspektivische Ansicht eines Stimmgabel- Vibrationsgyro gemäß einer fünften Ausgestaltung der vor liegenden Erfindung;

Fig. 16 eine perspektivische Ansicht eines Stimmgabel- Vibrationsgyro gemäß einer sechsten Ausgestaltung der vor liegenden Erfindung;

Fig. 17 eine perspektivische Ansicht eines Stimmgabel- Vibrationsgyro gemäß einer siebten Ausgestaltung der vor liegenden Erfindung; und

Fig. 18 eine perspektivische Ansicht einer Abwandlung des in Fig. 17 gezeigten Gyro.

Ins einzelne gehende Beschreibung der bevorzugten Aus gestaltungen

Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht eines Stimm gabel-Vibrationsgyro gemäß einer ersten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung.

Der in Fig. 4 gezeigte Stimmgabel-Vibrationsgyro um faßt einen Stimmgabel-Vibrator 10, einen Vibratorhalter 18 und einen Tragabschnitt 56. Der Stimmgabel-Vibrator 10 hat zwei Arme 12 und 14 sowie eine Basis 16. Der Halter 18 ist an der Bodenfläche der Basis 16 angebracht. Der Tragab schnitt 56 umfaßt eine Tragplatte 52 und einen federnd ela stischen Kleber 54. Die Basis 16 und der Halter 18 formen einen Basisabschnitt des Stimmgabel-Vibrationsgyro.

Die erste Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung hat die folgenden Merkmale. Ein Schlitz 50 ist in dem Halter 18 ausgebildet, wie in Fig. 4 gezeigt ist. Die Tragplatte 52 ist in den am Halter 18 ausgebildeten Schlitz 50 eingeführt und ist an dem Halter 18 durch den federnd elastischen Kle ber 54 befestigt, welcher ein Silikon- oder ein Urethan kleber sein kann. Die oben beschriebene Befestigungsstruk tur macht es möglich, eine Schwingbewegung des Basisab schnittes zu unterdrücken, ohne die Rotationsbewegung des Basisabschnittes zu vermindern, und dadurch das Auftreten eines Übersprech-Rauschens infolge einer auf den Gyro auf gebrachten externen Vibration zu unterdrücken, und die Fre quenz der zu erfassenden Vibration durch Einjustieren eines Parameters des Basisabschnittes einzustellen.

Der Schlitz 50 umfaßt das Zentrum der Rotationsbewe gung des Halters 18 (die in dem Zentrum des Halters 18 an geordnete yx-Ebene), und er erstreckt sich in der Richtung (der y-Achsenrichtung) senkrecht zu der Richtung (die x-Achsenrichtung), in welcher die anregende Vibration auf tritt. Mit anderen Worten erstreckt sich der Schlitz 50 in der Richtung, in welcher die erfaßte Vibration (Vibration im fy-Modus) auftritt, so daß er durch das Zentrum der Rotationsbewegung des Halters 18 hindurch passiert. Die Tragplatte 52 ist in dem im Halter 18 ausgebildeten Schlitz 50 angeordnet. Die Tragplatte 52 hat eine Breite, die annä hernd gleich oder größer als die Tiefe des Schlitzes 50 in der z-Achsenrichtung ist. Die Breite des Schlitzes 50 in der x-Achsenrichtung ist geringfügig größer als die Dicke der Tragplatte 52. Durch Anordnung des federnd elastischen Klebers 54 in dem Schlitz 50 und den peripheren Bereichen desselben werden die Tragplatte 52 und der Halter 18 flexi bel zusammengeklebt.

Da die Tragplatte 52 in dem Zentrum der Rotationsbewe gung angeordnet ist, kann die Rotationsbewegung des Basis abschnittes, die durch die Vibration der Arme 12 und 14 im fy-Modus infolge der Corioliskraft verursacht wird, nicht verhindert werden. Es ist demnach möglich, die Erfassungs frequenz durch Hinzufügen eines Gewichtes zu dem Halter 18 oder durch Ausbilden eines Ausschnittes in dem Halter 18 leicht zu justieren. Die Tragplatte 52 steht nach außen von den beiden Seiten des Halters 18 in der y-Achsenrichtung ab. Es ist demnach möglich, die Tragplatte 52 durch Verwen dung der vorstehenden Abschnitte der Tragplatte 52 zu hal ten, ohne die Rotationsbewegung des Basisabschnittes zu un terdrücken. Ferner verhindert die Verwendung des federnd elastischen Klebers 54 die Rotationsbewegung des Halters 18 nicht, und macht es schwierig, daß die externe Vibration auf den Basisabschnitt des Gyro übertragen wird.

Nachfolgend wird eine Beschreibung von Einzelheiten der ersten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf Fig. 5 vorgelegt. Insbesondere ist Fig. 5 eine perspektivische Ansicht des Stimmgabel-Vibrationsgyro, wel cher den Halter 18 aufweist.

Die Stimmgabel 10 kann aus einer piezoelektrischen Masse wie etwa einem piezoelektrischen Einkristall oder ei nem piezoelektrischen Element hergestellt sein, welches auf einer dünnen Platte angeordnet ist. Ein Beispiel für einen solchen piezoelektrischen Einkristall ist eine 140°±20°- Drehungs-y-Platte aus LiTaO₃ oder eine 130°±20°-Drehungs- y-Platte aus LiNbO₃. Der Einkristall hat weniger innere Verluste als Keramik und bietet eine Stimmgabel ohne Hyste rese. Ein Schlitz, welcher die beiden Arme definiert, wird beispielsweise in eine 130°-Drehungs-y-Platte aus LiTaO₃ mit einer rechteckigen Form mittels einer Scheibensäge oder einer Drahtsäge ausgeführt. Als nächstes wird ein dünner Film (beispielsweise NiCr/Au) auf allen Oberflächen der y-Platte ausgebildet, und dieser wird dann beispielsweise durch ein Belichtungsverfahren in die zuvor erwähnten Elek troden gemustert. Gleichzeitig mit dem Mustern des dünnen Films werden auch Verdrahtungslinien durch Mustern geformt. Der Halter 18 kann aus einer Tonerdeplatte, einer Epoxydharzplatte oder einer Flüssigkristall-Polymerplatte gebildet sein.

Die auf dem in Fig. 5 gezeigten Stimmgabel-Vibrator 10 ausgebildeten Elektroden werden mit Bezug auf die Fig. 6 beschrieben. Die Vibration im fx-Modus wird über den Arm 14 angeregt, und die Vibration im fy-Modus wird über den Arm 12 erfaßt. Eine Elektrode 30 funktioniert als Masseelek trode, und sie ist elektrisch mit einer Elektrode 28 ver bunden, die an dem Arm 12 ausgebildet ist. Eine Treibspan nung wird quer über die Elektroden 22 und 24 auf dem Weg über die Anschlüsse T1 und T2 angelegt. Die Erfassungselek troden umfassen die Elektroden 26 und 28. Die Elektrode 28 funktioniert als eine Masseelektrode, und sie ist an drei Seitenflächen des Armes 12 ausgebildet. Die Elektrode 26 ist auf der verbleibenden Seitenfläche des Armes 12 ausge bildet. Eine Erfassungsspannung entwickelt sich über die Elektroden 26 und 28 auf dem Weg über die Anschlüsse T3 und T4. Eine Elektrode 30 wird über die Elektrode 28, welche die drei Seitenflächen des Armes 12 überdeckt, auf das Mas sepotential gesetzt. Auf diese Weise kann ein guter Ab schirmeffekt bezüglich der Elektroden 22 und 24 erreicht werden. Es ist möglich, die Elektrode 24 bezüglich der Masse potentialfrei zu verwenden. Dies ist vorteilhaft für den Schaltungsentwurf.

Nochmals zurück zur Fig. 5: Eine Verdrahtungslinie 34 verbindet elektrisch die Elektrode 22 und den Anschluß T1 miteinander, und eine Verdrahtungslinie 36 verbindet elek trisch die Elektrode 24 (welche in Fig. 5 nicht erscheint) des Arms 14 und den Anschluß T2 miteinander. Eine Verdrah tungslinie 38 verbindet elektrisch die Elektrode 26 des Arms 12 und den Anschluß T3 miteinander, und eine Verdrah tungslinie 40 verbindet elektrisch die Elektroden 28 und 30 und den Anschluß T4 miteinander. Um einen Einfluß auf die Resonation des Vibrators soweit wie möglich zu reduzieren, wird es bevorzugt, das Muster der Elektroden und der Ver drahtungslinien symmetrisch auszubilden. Aus dem gleichen Grund wie oben beschrieben wird es bevorzugt, das Muster auf dem Halter 18 symmetrisch auszubilden. In der in Fig. 5 gezeigten Struktur sind Anschlüsse T11-T14, Anschlüsse T21-T24 für externe Verbindungen vorgesehen, sowie Ver drahtungslinien, die diese Anschlüsse elektrisch miteinan der verbinden. Die Anschlüsse T11-T14 und die Anschlüsse T1-T4 können durch einen elektrisch leitenden Kleber elektrisch miteinander verbunden sein.

Der Halter 18 hat eine rechteckige Form und eine Dicke, die annähernd gleich der des Stimmgabel-Vibrators 10 ist. Das ist deshalb der Fall, weil der Halter 18 so ausge bildet ist, daß er zusammen mit dem Vibrator 10 im fy-Modus vibriert. Wenn ferner die Dicke des Halters 18 annähernd gleich der des Vibrators 10 ist, ist es möglich, die gegen seitige Position der Basis 16 und des Halters 18 und der Elektroden davon leicht einzurichten. Der Halter 18 ist nicht auf eine rechteckige Form beschränkt, sondern kann auch eine andere Form haben.

Wie zuvor beschrieben worden ist, ist der Schlitz 50 so ausgebildet, daß er das Zentrum der Rotationsbewegung des Halters 18 einschließt und die gegenüberliegenden Flä chen des Halters 18 miteinander verbindet. Die Breite des Schlitzes 50 ist größer als die Dicke der Tragplatte 52.

Fig. 7 ist eine perspektivische Ansicht einer Abwand lung des in Fig. 5 gezeigten Stimmgabel-Vibrators. In Fig. 7 haben Teile, die die gleichen wie die in Fig. 5 ge zeigten Teile sind, die gleichen Bezugszahlen erhalten. Die in Fig. 7 gezeigte Struktur wird insbesondere bei einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung bevorzugt, die später beschrieben wird. In der in Fig. 5 gezeigten Struk tur sind die Anschlüsse T21-T24 auf der gleichen Fläche des Halters 18 ausgebildet. In der in Fig. 7 gezeigten Struktur sind die Anschlüsse T21 und T22 auf der unteren Fläche des Halters 18 vorgesehen, und die Anschlüsse T23 und T24 sind auf der oberen Fläche desselben vorgesehen. Die Anschlüsse T21 und T22 sind mit den Anschlüssen T11 und T22 jeweils über Durchgangslöcher 58 bzw. 60 elektrisch verbunden. Ein elektrisch leitfähiges Material ist in den Durchgangslöchern 58 und 60 vorgesehen. Die Anschlüsse T21 und T22 sind so angeordnet, daß sie den Anschlüssen T23 und T24 gegenüberliegen.

Fig. 8 ist eine perspektivische Ansicht des obenge nannten Stimmgabel-Vibrationsgyro, welcher auf eine Ver drahtungsplatte 66 montiert ist. Da die Fig. 8 dazu be stimmt ist, einen Montagezustand des Gyro zu illustrieren, sind die in Fig. 7 gezeigten Elektroden- und Verdrahtungs muster aus Gründen der Vereinfachung fortgelassen worden. Eine Tragplatte 62 hat einen annähernd U-förmigen Quer schnitt sowie Vorsprünge, die an Endabschnitten der Trag platte 62 vorgesehen sind. Die Vorsprünge der Tragplatte 62 werden in Löcher eingesetzt, die in der Verdrahtungsplatte 66 ausgebildet sind. Ein horizontaler Abschnitt der Trag platte 62 wird in den Schlitz 50 des Halters 18 eingesetzt, und er wird an dem Halter 18 durch den federnd elastischen Kleber 54 flexibel befestigt. Die Anschlüsse T21-T24 (T21 und T22 erscheinen in Fig. 8 nicht) des Halters 18 sind elektrisch mit auf der Verdrahtungsplatte 66 ausgebildeten Anschlüssen 68 durch elektrisch leitende Drähte 64 verbun den, welche Weichdrähte sein können. Das untere Seitenende des Halters 18 ist von der Fläche der Verdrahtungsplatte 66 so beabstandet, daß die Rotationsbewegung des Halters 18 nicht verhindert werden kann.

Die Tragplatte 62 kann aus einem starren Material wie etwa Eisen, oder einem federnd elastischen Material wie etwa einer gedruckten Schaltungsplatte aus Polyethylen oder aus einer Platte aus einem Phenolpolymermaterial herge stellt sein. Das gilt auch für die zuvor erwähnte Halte platte 52.

Fig. 9 ist ein Diagramm, welches die Beziehungen zwi schen dem Q-Wert und eines Übersprech-Ausgabewertes in den in Fig. 3 und 8 gezeigten Strukturen zeigt. Die horizontale Achse des Diagramms gibt den Q-Wert an, welcher umgekehrt proportional zu der Menge des elastisch federnden Klebers 54 ist, und die vertikale Achse desselben bezeichnet den Übersprech-Ausgabewert (mV). Aus dem Diagramm der Fig. 9 kann ersehen werden, daß die in Fig. 8 gezeigte Struktur einen viel kleineren Betrag des Übersprech-Ausgabewertes hat als die in Fig. 3 gezeigte Struktur. Wenn der Q-Wert einen bestimmten Wert überschreitet (mit anderen Worten wenn die Menge des federnd elastischen Klebers 54 kleiner als eine vorgegebene Menge wird), dann gibt es keine große Änderung bei dem Übersprech-Ausgabewert.

Fig. 10 ist ein Diagramm einer Veränderung bei der Er fassungsresonanzfrequenz als Funktion des Gewichtes des Halters 18 in der in Fig. 8 gezeigten Struktur. Die hori zontale Achse des Diagramms bezeichnet das Gewicht des Hal ters 18 und die vertikale Achse desselben bezeichnet die Erfassungsresonanzfrequenz (kHz). Wenn das Gewicht des Hal ters 18 erhöht wird, wird die Erfassungsresonanzfrequenz in einer im wesentlichen umgekehrten Proportion zu dem Gewicht des Halters 18 verringert. Man kann aus Fig. 10 ersehen, daß die in Fig. 8 gezeigte Montagestruktur die Rotationsbe wegung des Basisabschnittes (einschließlich der Basis 16 und des Halters 18) nicht verhindert.

Fig. 11 ist eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung. In Fig. 11 sind Teile, die die gleichen wie die in den zuvor beschriebenen Figuren sind, mit den gleichen Bezugszahlen versehen. Die in Fig. 11 gezeigte Struktur ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Tragstange 70 anstelle der Tragplatten 52 und 62 verwendet wird. Die Tragstange 70 ist in den in dem Halter 18 ausgebildeten Schlitz 50 eingesetzt. Der federnd elasti sche Kleber ist in einem Abschnitt vorgesehen, welcher durch einen das Zentrum der Rotationsbewegung des Halters 18 einschließenden Kreis bezeichnet ist, so daß die Stange 70 an dem Halter 18 mit einer vorgegebenen Elastizität an gebracht ist. Wenn der in Fig. 11 gezeigte Gyro auf eine Verdrahtungsplatte oder dergleichen montiert wird, wird die Tragstange 70 auf beiden Seiten derselben gleichmäßig ge halten. Obwohl die Tragstange 70 gerade ist, kann die Tragstange 70 auch einen gebogenen Abschnitt haben. Bei spielsweise hat dann die Tragstange 70 einen im wesentli chen U-förmigen Querschnitt und ist an einer Verdrahtungs platte angebracht, wie in Fig. 8 gezeigt ist. Die Trag stange 70 kann aus einem starren Material wie etwa Eisen oder aus einem federnd elastischen Material etwa als Poly ethylen-Stange oder eine Stange aus Phenolpolymermaterial hergestellt sein.

Fig. 12 ist eine perspektivische Ansicht einer dritten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung. In Fig. 12 sind Teile, die die gleichen wie die in den zuvor beschriebenen Figuren gezeigten Teile sind, mit den gleichen Bezugszahlen versehen. Die in Fig. 12 gezeigte Struktur ist dadurch ge kennzeichnet, daß ein Durchgangsloch 74, in das die Tragstange 70 eingesetzt ist, anstelle des Schlitzes 50 in einem Halter 72 ausgebildet ist. Das Durchgangsloch 74 ist so positioniert, daß es durch das Zentrum der Rotationsbe wegung des Halters 72 hindurch verläuft. Ein federnd ela stischer Kleber ist in dem Durchgangsloch 74 vorgesehen und befestigt die Tragstange 70 an dem Halter 72. Wenn der in Fig. 12 gezeigte Gyro auf einer Verdrahtungsplatte oder dergleichen montiert ist, wird die Tragstange 70 auf beiden Seiten derselben beispielsweise an durch Kreise bezeichne ten Stellen gehalten. Es ist möglich, die Tragstange 70 mit einem im wesentlichen U-förmigen Querschnitt zu verwenden und den Gyro auf der Verdrahtungsplatte zu montieren, wie es in Fig. 8 gezeigt ist. Die dritte Ausgestaltung der vor liegenden Erfindung hat Vorteile, die ähnlich denen der er sten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sind.

Fig. 13 ist eine perspektivische Ansicht einer vierten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung. In Fig. 13 sind Teile, die die gleichen wie die in den zuvor beschriebenen Figuren gezeigten Teile sind, mit den gleichen Bezugszahlen versehen. Die in Fig. 13 gezeigte Struktur ist dadurch ge kennzeichnet, daß eine Vielzahl von Tragstangen (zwei Stan gen 70 und 78 in Fig. 13) verwendet wird. Zwei Durchgangs löcher 80 und 82 sind in dem Halter 76 so ausgebildet, daß sie in einer Linie in dem Zentrum der Rotationsbewegung des Halters 76 angeordnet sind. Die Tragstangen 70 und 78 gehen durch die Durchgangslöcher 80 bzw. 82 hindurch und sind an dem Halter 76 durch einen federnd elastischen Kleber befe stigt, welcher in den Durchgangslöchern 80 bzw. 82 vorgese hen ist. Der Halter 76 wird an beiden Seiten des Halters 76 von einer Verdrahtungsplatte oder dergleichen unter Verwen dung der Tragstangen 70 und 78 gehalten. Es ist möglich, den Stimmgabel-Vibrationsgyro sicherer zu halten als durch die in Fig. 12 gezeigte Struktur. Die vierte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung hat die gleichen Vorteile wie die erste Ausgestaltung derselben.

Fig. 14 ist eine perspektivische Ansicht einer Abwand lung der in Fig. 13 gezeigten Struktur. In Fig. 14 sind Teile, die die gleichen wie die in Fig. 13 gezeigten Teile sind, mit den gleichen Bezugszahlen versehen. Die in Fig. 14 gezeigte Struktur ist dadurch gekennzeichnet, daß der Stimmgabel-Vibrationsgyro so gehalten wird, daß er auf recht steht. Um die aufrecht stehende Halterung zu bewir ken, haben die Tragstangen 70 und 78 abgebogene Abschnitte, wie in Fig. 14 gezeigt ist. Mehr im einzelnen ist die Tragstange 70 an zwei Punkten auf der Seite des Armes 14 abgebogen, und die Tragstange 78 ist an zwei Punkten mit der Seite des Armes 12 abgebogen. Durch Einführen von End abschnitten der Tragstangen 70 bzw. 78 in in einer Verdrah tungsplatte oder dergleichen ausgebildete Löcher ist es möglich, die aufrechtstehende Halterung des Stimmgabel-Vi brationsgyro zu realisieren.

Fig. 15 ist eine perspektivische Ansicht einer fünften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung. In Fig. 15 sind Teile, die die gleichen wie die in den zuvor beschriebenen Figuren gezeigten Teile sind, mit den gleichen Bezugszahlen versehen. Ein in der in Fig. 15 gezeigten Struktur verwen deter Halter 84 hat keinerlei Schlitz und Durchgangsloch. Tragplatten 86A und 86B stehen aufrecht auf den einander abgewandten Seitenflächen des Halters 84 und sind an diesem durch einen federnd elastischen Kleber 88 befestigt. Die Tragplatten 86A und 86B sind im Zentrum der Rotationsbewe gung des Halters 84 angeordnet. Die in Fig. 15 gezeigte Struktur hat Vorteile, die ähnlich denen der Struktur gemäß der ersten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sind. Um die Halterung der Tragplatten 86A und 86B zu verstärken, kann es möglich sein, flache Nuten auf den einander abge wandten Flächen des Halters 84 auszubilden, in die die Tragplatten 86A und 86B eingepaßt werden.

Fig. 16 ist eine perspektivische Ansicht einer sech sten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung. In Fig. 16 sind Teile, die die gleichen wie die in den zuvor beschrie benen Figuren gezeigten Teile sind, mit den gleichen Be zugszahlen versehen. In der in Fig. 16 gezeigten Struktur wird die Tragplatte 86A durch sandwichartiges Einlegen zwi schen federnd elastische Blöcke 90A und 90B gehalten, die auf der Oberfläche des Halters 84 angebracht sind. In ähn licher Weise wird die Tragplatte 86B durch sandwichartiges Einlegen zwischen federnd elastische Blöcke 90C und 90D ge halten, die auf der abgewandten Oberfläche des Halters 84 angebracht sind. Die Blöcke 90A-90D sind auf den Oberflä chen des Halters 84 durch einen federnd elastischen Kleber befestigt. Die sechste Ausgestaltung der vorliegenden Er findung hat Vorteile, die ähnlich denen der ersten Ausge staltung derselben sind. Die federnd elastischen Blöcke 90A -90D sind beispielsweise Gummiblöcke.

Fig. 17 ist eine perspektivische Ansicht einer siebten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung. In Fig. 17 sind Teile, die die gleichen wie die in den zuvor beschriebenen Figuren gezeigten Teile sind, mit den gleichen Bezugszahlen versehen. Zwei Haltestangen 92A und 92B stehen aufrecht auf der Oberfläche des Halters 84 und sind an dieser durch ei nen federnd elastischen Kleber 94 befestigt. In ähnlicher Weise stehen zwei Tragstangen 92C und 92D aufrecht auf der abgewandten Oberfläche des Halters 84 und sind an dieser durch den federnd elastischen Kleber befestigt. Die Trag stangen 92A-92D sind in dem Zentrum der Rotationsbewegung des Halters 84 angeordnet. Die siebte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung hat Vorteile, die ähnlich denen der ersten Ausgestaltung derselben sind. Um die Halterung der Tragstangen 92A-92D zu verstärken, kann es möglich sein, flache Nuten auf den einander abgewandten Oberflächen des Halters 84 auszubilden, in die die Haltestangen 92A-92D eingepaßt werden.

Fig. 18 ist eine perspektivische Ansicht einer Abwand lung des in Fig. 17 gezeigten Stimmgabel-Vibrationsgyro. In Fig. 18 sind Teile, die die gleichen wie die in Fig. 17 ge zeigten Teile sind, mit den gleichen Bezugszahlen versehen. Der Gyro steht aufrecht auf einer Verdrahtungsplatte oder dergleichen. Um die aufrechte Halterung des Gyro zu reali sieren, sind die Tragstangen 92A-92D so abgebogen, daß die Tragstangen 92A und 92C auf der Seite des Armes 14 und die Tragstangen 92B und 92C auf der Seite des Armes 12 ab gebogen sind. Die Enden der Tragstangen 92A-92D sind in Löcher eingeführt, die in der Verdrahtungsplatte ausgebil det sind. Auf die oben beschriebene Weise kann der Gyro so auf der Platte montiert werden, daß er aufrechtsteht.

Obwohl die Elektroden der zweiten bis siebten Ausge staltung der vorliegenden Erfindung fortgelassen wurden, sind die obengenannten Elektroden wie in der Fig. 5 oder in der Fig. 7 gezeigt angeordnet.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die speziell offenbarten Ausgestaltungen und Abwandlungen beschränkt; andere Abwandlungen und Modifikationen können durchgeführt werden, ohne daß der Schutzbereich der vorliegenden Erfin dung verlassen wird.

Claims

1. Stimmgabel-Vibrationsgyro, umfassend
einen Stimmgabel-Vibrator;
einen Halter (18; 72; 76; 84), der an dem Stimmgabel- Vibrator befestigt ist; und
einen Tragabschnitt (56; 70; 78; 86A, 86B; 90A-90D; 92A-92D), welcher in einem Zentrum einer Rotationsbewegung des Haltern (18; 72; 76; 84) angeordnet ist, die durch eine von einer Corioliskraft herrührenden Vibration verursacht wird, wobei der Tragabschnitt von zwei zueinander abgewand ten Oberflächen des Halters (18; 72; 76; 84) in einer Rich tung absteht, in welcher die von der Corioliskraft herrüh rende Vibration auftritt.

2. Stimmgabel-Vibrationsgyro nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß der Tragabschnitt ein federnd elastisches Material umfaßt.

3. Stimmgabel-Vibrationsgyro nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
der Halter (18) einen Schlitz (50) umfaßt, welcher in dem Zentrum der Rotationsbewegung desselben angeordnet ist; und
der Tragabschnitt eine Tragplatte (52) umfaßt, die in den Schlitz eingefügt ist, sowie einen Kleber (54), durch den die Tragplatte an dem Halter (18) befestigt ist.

4. Stimmgabel-Vibrationsgyro nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Halter (72; 76) ein Durchgangsloch (74, 80, 82) umfaßt, welches in dem Zentrum der Rotationsbewegung desselben angeordnet ist; und
der Tragabschnitt eine Tragstange (70, 78) umfaßt, welche in dieses Durchgangsloch eingesetzt ist, sowie einen Kleber, durch den die Tragstange an dem Halter befestigt ist.

5. Stimmgabel-Vibrationsgyro nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Halter (84) eine Vielzahl von Durchgangs löchern (80, 82) umfaßt, die in dem Zentrum der Rotations bewegung desselben angeordnet sind; und
der Tragabschnitt eine Vielzahl von Stangen (70, 78) umfaßt, die in die Vielzahl von Durchgangslöchern einge setzt sind, sowie einen Kleber, durch den die Vielzahl von Tragstangen an dem Halter (84) befestigt sind.

6. Stimmgabel-Vibrationsgyro nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielzahl von Durchgangslöchern in einer Linie in dem Zentrum der Rotationsbewegung des Hal ters (84) angeordnet ist.

7. Stimmgabel-Vibrationsgyro nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragabschnitt umfaßt:
eine Vielzahl von Tragplatten (86A, 86B), die an zwei Oberflächen des Halters (84) befestigt sind; und
einen Kleber (88), durch den die Vielzahl von Trag platten an den beiden Oberflächen des Halters befestigt sind.

8. Stimmgabel-Vibrationsgyro nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragabschnitt Tragelemente (90A- 90D) umfaßt, welche an den beiden Oberflächen des Halters (84) vorgesehen sind und die Vielzahl von Tragplatten hal ten.

9. Stimmgabel-Vibrationsgyro nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragabschnitt umfaßt:
eine Vielzahl von Tragstangen (92A-92D), die in dem Zentrum der Rotationsbewegung des Halters (84) angeordnet sind; und
einen Kleber (94), durch den die Vielzahl von Trag stangen an dem Halter (84) befestigt ist.

10. Stimmgabel-Vibrationsgyro nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei aus der Vielzahl von Tragstangen auf jeder der beiden Oberflächen des Halters (84) vorgesehen sind.

11. Stimmgabel-Vibrationsgyro nach Anspruch 10, da durch gekennzeichnet, daß diese wenigstens zwei aus der Vielzahl der Tragstangen in einer Linie in dem Zentrum der Rotationsbewegung des Halters (84) angeordnet sind.

12. Stimmgabel-Vibrationsgyro nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Halter (18) mit einer Basis (16) verbunden ist, die mit den beiden Armen des Vibrators integral ausgebildet ist, wobei der Tragab schnitt an der Basis vorgesehen ist.

13. Stimmgabel-Vibrationsgyro nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Kleber ein fe dernd elastischer Kleber ist.