DE3884481T2 - Oszillierender Kreisel. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schwingkreisel gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
• Ein Schwingkreisel der genannten Art wird in Patent US- A-4703655 (& JP-A-62038313, veröffentlicht am 19.02.1987) offenbart. Das Patent US-A-3241377 zeigt eine Vorrichtung zum Erfassen von Winkelbewegungen, welche piezoelektrische Erfassungsmittel umfaßt, die an den gegenüberliegenden Seitenwänden plattenförmiger Stützmittel angebracht sind.
• Ein Schwingkreisel funktioniert nach dem Prinzip, daß Corioliskraft erzeugt wird, wenn an einen Körper, welcher sich mit einer Geschwindigkeit bewegt, eine Winkelgeschwindigkeit angelegt wird. Das heißt einem Körper wird Geschwindigkeit verliehen, indem er in Schwingung versetzt wird, wobei Corioliskraft, welche erzeugt wird, wenn auf den auf diese Weise in Schwingung versetzten Körper eine Winkelgeschwindigkeit ausgeübt wird, als eine Verschiebung des Körpers erfaßt und so die Winkelgeschwindigkeit ermittelt wird. Im Vergleich zu einem im Stand der Technik bekannten Kreisel, welcher einen Drehimpuls der Bewegung eines Drehkörpers zur Grundlage hat, ist der Schwingkreisel insofern von Vorteil, da er über keine verschleißanfälligen Bauteile wie beispielsweise Lager verfügt und somit eine lange Nutzungsdauer hat, und da sein Energieverbrauch niedrig ist, was darauf zurückzuführen ist, daß er piezoelektrische Elemente für einen Antrieb und für eine Erfassung einsetzt, wie weiter unten beschrieben wird.
• Beispiele der Vorrichtung zum Anlegen von Schwingungen, namentlich eines Schwingmittels im Schwingkreisel, sind ein Schwingmittel in der Form einer Stimmgabel, ein H-förmiges Schwingmittel und dergleichen.
• Ein herkömmlicher, mit Hilfe eines H-förmigen Schwingmittels betriebener Schwingkreisel ist in Fig. 1 dargestellt. Der Schwingkreisel hat die folgende Ausgestaltung: Ein Stützstab 3 durchdringt das H-förmige Schwingmittel 2 in der Mitte in Richtung der Dicke (oder in Richtung des Pfeils (b)), wobei seine beiden Enden an einem zylindrischen Gehäuse 4 stationär befestigt sind. Vier piezoelektrische Antriebselemente 5 sind an zwei Seitenwänden 2a und 2a des Schwingmittels 2 in Breitenrichtung angeordnet. Im besonderen sind jeweils zwei piezoelektrische Antriebselemente 5 an den oberen und unteren Teilbereichen jeder der beiden Seitenwände 2a angeordnet. Ferner sind vier piezoelektrische Erfassungselemente 6 an vier Teilbereichen - am oberen, unteren, rechten und linken Teilbereich - einer H- förmigen Vorderwand des Schwingmittels 2 angebracht, welche zu den beiden Seitenwänden 2a jeweils senkrecht angeordnet ist, so daß sie mit den piezoelektrischen Antriebselementen 5 Paare bilden. Es sollte darauf hingewiesen werden, daß die piezoelektrischen Antriebselemente 5 in einer Weise angeordnet sind, daß die oberen piezoelektrischen Antriebselemente von gleicher Polarität zueinander sind, wobei die unteren piezoelektrischen Antriebselemente ebenfalls von gleicher Polarität zueinander sind, während die oberen piezoelektrischen Antriebselemente von entgegengesetzter Polarität zu den unteren piezoelektrischen Antriebselementen sind, wie durch die Symbole (+) (-) in Fig. 1 angezeigt ist.
• Wenn Wechselspannungen an die vier piezoelektrischen Antriebselemente 5 im herkömmlichen Schwingkreisel 1 angelegt sind, welcher so konstruiert ist, daß die Wechselspannungen, welche an die rechten und linken Elemente 5 angelegt sind, von der gleichen Polarität sind, während jene, welche an die oberen und unteren Elemente 5 angelegt sind, von entgegengesetzter Polarität sind, wird das Schwingmittel 2 in Breitenrichtung (oder in Richtung des Pfeiles (a)) in Schwingung versetzt. Wenn auf den Schwingkreisel 1 unter dieser Bedingung eine Winkelgeschwindigkeit durch Drehung in einer Ebene (einer horizontalen Ebene), welche senkrecht zur Achse des Gehäuses 4 ist, ausgeübt wird, dann wird in Richtung der Dicke des Schwingmittels (oder in Richtung des Pfeiles (b)) Corioliskraft erzeugt und somit das Schwingmittel 2 gebogen. Dadurch werden durch die piezoelektrischen Erfassungselemente 6 Spannungen erzeugt. Die Verformung des Schwingmittels 2 wird von den Spannungserfassungssignalen erfaßt, Corioliskraft, welche an das Schwingmittel 2 angelegt ist, wird aus der Verformung erfaßt, und die Winkelgeschwindigkeit, welche auf den Schwingkreisel ausgeübt wird, wird aus der Corioliskraft erfaßt. Der Drehungswinkel wird durch Integrieren der Winkelgeschwindigkeiten berechnet.
• Im oben beschriebenen Betrieb wird das Schwingmittel 2, wie folgt, in Schwingung versetzt: Demnach ist die Schwingungsart der piezoelektrischen Antriebselemente solcher Art, daß, wie in Fig. 2A, 2B und 2C dargestellt ist, die Elemente in Breitenrichtung des Schwingmittels 2 (oder in Richtung des Pfeiles (a)) in Schwingung versetzt werden, und die rechten und linken Elemente symmetrisch verformt werden, während die oberen und unteren Elemente in zueinander entgegengesetzter Richtung verformt werden; hingegen ist die Schwingungsart der piezoelektrischen Erfassungselemente solcher Art, daß, wie in Fig. 3A, 3B und 3C dargestellt ist, die Elemente in Richtung der Dicke des Schwingmittels 2 (oder in Richtung des Pfeiles (b)) in Schwingung versetzt werden, wobei die oberen und unteren Elemente in zueinander entgegengesetzter Richtung verformt werden, und die rechten und linken Elemente in zueinander entgegengesetzter Richtung verformt werden.
• Beim oben beschriebenen herkömmlichen Schwingkreisel 1 sind die piezoelektrischen Antriebselemente 5 und die piezoelektrischen Erfassungselemente 6 auf ein und demselben Schwingmittel 2 in solcher Art angeordnet, daß sie nebeneinander zu liegen kommen. Daher kann der Streuverlust der an einem piezoelektrischen Antriebselement 5 angelegten Spannung das daran angrenzende piezoelektrische Erfassungselement 6 durch die elektrostatische Kapazität zwischen den Elementen 5 und 6 aktivieren, wodurch das Spannungserfassungssignal des piezoelektrischen Erfassungselements 6 ein Fehlersignal beinhalten würde. Wenn das Schwingmittel 2 während des Antriebs durch den piezoelektrischen Antrieb 5 gebogen wird, werden die piezoelektrischen Erfassungselemente 6 verzerrt. Diese Verzerrung verursacht, daß die piezoelektrischen Erfassungselemente 6 unerwünschte Spannungen erzeugen und folglich die Spannungserfassungssignale des Elements 6 fehlerhaft wären. Somit führen der Streuverlust der Antriebsspannung und die Verzerrung der piezoelektrischen Erfassungselemente 6, welche durch den Antrieb des Schwingmittels verursacht wird, zu fehlerhaften Erfassungswerten des Schwingkreisels.
• Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die vorhergehend beschriebenen Schwierigkeiten, welche mit einem herkömmlichen Schwingkreisel einhergehen, auszuschalten.
• Im besonderen besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen Schwingkreisel zu schaffen, bei dem Fehlerspannungen, welche mit der Corioliskraft in keinem Zusammenhang stehen, von den piezoelektrischen Erfassungselementen kaum erzeugt werden. Dieser Aufgaben werden durch einen Kreisel gemäß dem Beschreibung im unabhängigen Anspruch gelöst. Zusätzliche vorteilhafte Merkmale des Kreisels sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
• Um die obengenannten Aufgaben der vorliegenden Erfindung zu erfüllen, sind bei einem Schwingkreisel die piezoelektrischen Antriebselemente, welche auf einem Schwingmittel vorgesehen sind, von gleicher Polarität zueinander, während die piezoelektrischen Erfassungselemente zur Erfassung der Corioliskraft in Abstand von den piezoelektrischen Antriebselementen, wie beispielsweise auf einem Stützstab, angeordnet sind.
• Ferner fällt beim Schwingkreisel gemäß der Erfindung die Eigenschwingungsfrequenz der zweiten Art des Stützstabes mit der Eigenschwingungsfrequenz der ersten Art, d. h. einer Antriebsschwingungsfrequenz, des Schwingmittels zusammen.
• Wenn in einem derart konstruierten Schwingkreisel Wechselspannungen an die piezoelektrischen Antriebselemente, welche in gleicher Polarität angeordnet sind, angelegt werden, wird das H-förmige Schwingmittel, von vorne gesehen, in sowohl horizontale wie auch vertikale Richtungen gebogen. Das heißt, es wird in die Schwingung der ersten Art versetzt. Wenn unter dieser Bedingung eine Winkelgeschwindigkeit in einer horizontalen Ebene an das Schwingmittel angelegt wird, werden die an das Schwingmittel angelegten Corioliskräfte zu einem Kräftepaar, welches das Schwingmittel um die vertikale Achse dreht. Dadurch wird die Stützstange, welche das Schwingmittel stützt, durch das Kräftepaar gebogen und somit in die Schwingung der zweiten Art versetzt. Die piezoelektrischen Erfassungselemente erfassen die Biegung des Stützstabes und erfassen somit die Corioliskräfte.
• Im oben beschriebenen Erfassungsvorgang wirkt der Streuverlust der Antriebsspannung nicht auf die piezoelektrischen Erfassungselemente und es kommt zu keiner Biegung der piezoelektrischen Erfassungselemente durch den Antrieb des Schwingmittels, weil die piezoelektrischen Antriebselemente und die piezoelektrischen Erfassungselemente im Abstand voneinander angeordnet sind, d. h., erstere sind auf dem Schwingmittel angeordnet, während letztere auf dem Stützstab angeordnet sind. Folglich kann die Erzeugung von Fehlerspannungen, welche mit den Corioliskräften in keinem Zusammenhang stehen, verhindert werden.
• Da ferner die Eigenschwingungsfrequenz der zweiten Art des Stützstabes mit der Eigenschwingungsfrequenz der ersten Art, d. h. einer Antriebsschwingungsfrequenz, des Schwingmittels übereinstimmt, gerät das Erfassungsbauelement (oder die Stützstange) mit dem Antriebsbauelement (oder dem Schwingmittel) in Resonanz, wodurch das Erfassungsbauelement (oder die Stützstange) stark gebogen wird; das bedeutet, daß die piezoelektrischen Erfassungselemente Erfassungsgroßsignale liefern.
• Fig. 1 ist eine Perspektivansicht zur Darstellung eines herkömmlichen Schwingkreisels, wobei Teile ausgeschnitten sind.
• Fig. 2A, 2B und 2C sind Diagramme zur Beschreibung der Schwingungsart der Antriebsseite beim herkömmlichen Schwingkreisel.
• Fig. 3A, 3B und 3C sind Diagramme zur Beschreibung der Schwingungsart der Erfassungsseite beim herkömmlichen Schwingkreisel.
• Fig. 4 ist eine Perspektivansicht zur Darstellung eines ersten Beispieles eines Schwingkreisels gemäß dieser Erfindung, wobei Teile ausgeschnitten sind.
• Fig. 5 ist eine Draufsicht des in Fig. 4 dargestellten Schwingkreisels.
• Fig. 6 ist eine Schnittansicht gemäß Linie VI-VI in Fig. 5.
• Fig. 7 ist eine Schnittansicht gemäß Linie VII-VII in Fig. 5.
• Fig. 8A, 8B und 8C sind Diagramme zur Beschreibung der Antriebsseite eines Schwingmittels im Schwingkreisel. Im besonderen sind Fig. 8A, 8B und 8C jeweils eine Frontansicht, eine Seitenansicht und eine Perspektivansicht des Schwingmittels.
• Fig. 9A, 9B und 9C sind Diagramme zur Beschreibung der Schwingungsart der Erfassungsseite des Schwingmittels. Im besonderen sind Fig. 9A, 9B und 9C jeweils eine Frontansicht, eine Seitenansicht und eine Perspektivansicht des Schwingmittels.
• Fig. 10A und 10B sind erläuternde Diagramme zur Beschreibung der Wirkung der Corioliskraft.
• Fig. 11 ist eine Perspektivansicht, bei der Teile ausgeschnitten sind, zur Darstellung eines zweiten Beispiels des erfindungsgemäßen Schwingkreisels.
• Fig. 12 ist eine Draufsicht des in Fig. 11 dargestellten Schwingkreisels.
• Fig. 13 ist eine Schnittansicht entlang der Linie XIII- XIII in Fig. 12.
• Fig. 14 ist eine Schnittansicht entlang der Linie XIV- XIV in Fig. 12.
• Im folgenden werden nun die bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung mit Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen genauer beschrieben.
• Ein erstes Ausführungsbeispiel eines Schwingkreisels gemäß der vorliegenden Erfindung wird mit Bezugnahme auf Fig. 4 bis einschließlich 10 beschrieben.
• Wie in Fig. 4 bis einschließlich 7 dargestellt, führt beim Schwingkreisel 10, ähnlich wie beim weiter oben beschriebenen, herkömmlichen Schwingkreisel, ein Stützstab 3 durch die Mitte eines H-förmigen Schwingmittels 2 in Richtung der Dickenrichtung (oder in Richtung des Pfeiles (b)), wobei seine beiden Enden am zylindrischen Gehäuse 4 stationär befestigt sind und vier piezoelektrische Antriebselemente 5 an oberen und unteren Bereichen der beiden Seitenwände 2a und 2a des Schwingmittels 2 angeordnet sind.
• Die vier piezoelektrischen Antriebselemente 5 sind so angeordnet, daß sie alle die gleiche Polarität haben (wie durch das Symbol (+) angezeigt ist), wobei die piezoelektrischen Erfassungselemente 6 auf dem Stützstab 3 angeordnet sind. Bei dem erfindungsgemäßen Schwingkreisel wird, um die Erfassungsempfindlichkeit für Corioliskräfte zu verbessern, die Dicke des Stützstabes 3 (gemessen in Richtung des Pfeiles (a)) im Vergleich zum herkömmlichen Schwingkreisel verringert, so daß der Stützstab ein plattenförmiger Stab ist. Zwei piezoelektrische Erfassungselemente 6 sind an zwei gegenüberliegenden Seitenwänden des Stützstabes 3, und zwar jeweils an der vorderen und hinteren Hälfte desselben angeordnet; wie in Fig. 5 und 6 dargestellt, sind daher vier piezoelektrische Erfassungselemente 6 am Stützstab 3 angebracht, so daß zwei Elemente 6, die durch den Stützstab 3 einander gegenüberliegend angeordnet sind, von entgegengesetzter Polarität zueinander sind, und zwei Elemente 6, welche an ein und derselben Seitenwand vorgesehen sind, von entgegengesetzter Polarität zueinander sind, so daß die in einer horizontalen Ebene erfolgende Biegung des Stützstabes 3 wirksam erfaßt werden kann.
• Im folgenden wird der Betrieb des derart konstruierten Schwingkreisels beschrieben.
• Wenn Wechselspannungen von der gleichen Polarität an die vier piezoelektrischen Antriebselemente 5 angelegt werden, ist die Schwingungsart wie in Fig. 8A, 8B und 8C dargestellt; demnach wird das H-förmige Schwingmittel 2 in Breitenrichtung (oder in Richtung des Pfeiles (a)) derart in Schwingung versetzt, daß, von vorne gesehen, seine vier Endabschnitte, auf denen die vier piezoelektrischen Antriebselemente 5 angebracht sind, symmetrisch sowohl in die horizontale als auch in die vertikale Richtung gebogen werden. Wenn unter dieser Bedingung eine Winkelgeschwindigkeit auf den Schwingkreisel 10 angelegt wird, indem eine Drehung in einer Ebene (oder einer horizontalen Ebene) senkrecht zur Achse des Gehäuses 4 erfolgt, wirken Corioliskräfte auf das Schwingmittel 2 in Richtung der Dicke (oder in Richtung des Pfeiles (b)). Diese Kräfte sind, wie aus den Pfeilen (c) und (d) in Fig. 10A und 10B hervorgeht, einander gegenüberliegend in Breitenrichtung angeordnet (auf jeweils der rechten und linken Seite des H-förmigen Schwingmittels entspricht die Richtung der Kraft, welche auf den oberen Endabschnitt wirkt, jener Kraft, welche auf den unteren Endabschnitt wirkt). In zu den Corioliskräften entgegengesetzer Richtung wirkt ein Kräftepaar, um das Schwingmittel 2 um eine vertikale Achse zu drehen (welche sich senkrecht zu der Oberfläche von Fig. 10A und 10B erstreckt), wodurch der Stützstab 3 gemäß den Vollinien in Fig. 10A und 10B in die horizontale Ebene gebogen wird. Dadurch werden durch die piezoelektrischen Erfassungselemente 6 Spannungen erzeugt, die Verformung des Stützstabes 3 wird aufgrund der Spannungserfassungssignalen erfaßt, Corioliskräfte, welche an dem Schwingmittel 2 angelegt sind, werden aufgrund der Verformung des Stützstabes 3 erfaßt, und die Winkelgeschwindigkeit, welche an den Schwingkreisel angelegt ist, wird aufgrund der somit erfaßten Corioliskräfte erfaßt. Zusätzlich kann der Drehungswinkel durch Integrierung der Winkelgeschwindigkeiten erfaßt werden.
• In diesem Fall ist die durch Corioliskräfte bewirkte Schwingungsart des Schwingmittels 2 wie in Fig. 9A, 9B und 9C dargestellt. Demnach wird das Schwingmittel in die Richtung der Dicke (oder in Richtung des Pfeiles (b)) in Schwingung versetzt, und die rechten und linken Endabschnitte des H-förmigen Schwingmittels werden jeweils in gegenüberliegende Richtungen gebogen, während an jeweils der rechten und linken Seite des H-förmigen Schwingmittels die oberen und unteren Endabschnitte in dieselbe Richtung gebogen werden.
• Im oben beschriebenen Erfassungsbetrieb wirkt der Streuverlust der Spannungen, welche an die piezoelektrischen Antriebselemente 5, die auf dem Schwingmittel 2 angeordnet sind, angelegt sind, nicht auf die piezoelektrischen Erfassungselemente 6, die auf dem Stützstab 3 angeordnet sind, und wenn das Schwingmittel 2 durch den Antrieb der piezoelektrischen Antriebselemente 5 gebogen wird, werden die piezoelektrischen Erfassungselemente 6 auf dem Stützstab 3 überhaupt nicht gebogen, wodurch keine ungewollte Spannung erzeugt wird. Somit wird die Erzeugung fehlerhafter Spannungen durch die piezoelektrischen Erfassungselemente 6, welche mit der Corioliskraft in keinem Zusammenhang stehen, verhindert.
• Ein zweites Ausführungsbeispiel des Schwingkreisels gemäß der vorliegenden Erfindung wird mit Bezugnahme auf Fig. 11 bis einschließlich 14 beschrieben, wobei für jene Komponenten, die bereits mit Bezugnahme auf Fig. 4 bis einschließlich 10 beschrieben wurden, dieselben Bezugsziffern oder -zeichen gelten.
• Beim Schwingkreisel des zweiten Ausführungsbeispieles der Erfindung ist der Stützstab 3 bezüglich seiner Querschnittsausführung und Länge so festgelegt, daß seine Eigenschwingungsfrequenz der zweiten Art mit der Eigenschwingungsfrequenz der ersten Art, d. h. einer Antriebsschwingungsfrequenz, des Schwingmittels 2 übereinstimmt. Die Dicke (gemessen in Richtung des Pfeiles (a)) des Stützstabes 3 wird verringert, so daß die Eigenschwingungsfrequenz wie gewünscht erhalten werden kann. Beim Schwingkreisel ist der Mittelteil des Gehäuses 4 aus schwingungsfester Legierung gefertigt, so daß sich externes Schwingungsrauschen von außen, wie beispielsweise Schwingungen des Fahrzeuges, wenn der Kreisel auf einem Fahrzeug montiert ist, nicht auf den Schwingkreisel auswirkt. Demnach wird der Stützstab 3 durch einen Abschnitt 4a aus schwingungsfester Legierung unterstützt. Insbesondere wird der Stützstab 3 durch den Abschnitt 4a aus schwingungsfester Legierung frei gestützt, so daß die Schwingung der zweiten Art des Stützstabes 3 nicht beeinflußt wird; demnach sind die Stützkomponenten des Abschnitts 4a aus schwingungsfester Legierung konisch zulaufend, wodurch sie einen linearen Kontakt mit dem Stützstab 3 erhalten.
• Der Betrieb des somit konstruierten Schwingkreisels entspricht im wesentlichen jenem des weiter oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispieles. Allerdings weist das zweite Ausführungsbeispiel im Vergleich zum ersten Ausführungsbeispiel die folgenden vorteilhaften Punkte auf.
• Im zweiten Ausführungsbeispiel des Schwingkreisels stimmt die Eigenschwingungsfrequenz der zweiten Art des Stützstabes 3 mit der Antriebsschwingungsfrequenz des Schwingmittels 2 (welche der Eigenschwingungsfrequenz der ersten Art des Schwingmittels 2 entspricht) überein, wie weiter oben beschrieben ist, wodurch der Stützstab mit der Schwingung des Schwingmittels 2 in Resonanz kommt, wodurch der Stützstab 3 maximal gebogen wird und die piezoelektrischen Erfassungselemente 6 Erfassungsgroßsignale liefern können. Demnach ist der Schwingkreisel des zweiten Ausführungsbeispieles der vorliegenden Erfindung bezüglich der Erfassungsempfindlichkeit gegenüber Corioliskräften verbessert worden.
• Da der Stützstab 3 durch den Abschnitt 4a aus schwingungsfester Legierung des Gehäuses 4, wie weiter oben beschrieben wird, gestützt wird, wird er kaum durch externe Schwingungsrauschen beeinflußt. Ferner, da die Stützkomponenten des Abschnitts 4a aus schwingungsfester Legierung konisch sind, um den Stützstab 3 im wesentlichen frei zu stützen, wird die Schwingung der zweiten Art des Stützstabes 3 nicht beeinflußt.
• Für eine präzise Erfassung der Verformung des Stützstabes 3 entsprechen Anordnung und Polarität der piezoelektrischen Erfassungselemente 6 vorzugsweise der oben angeführten Beschreibung; die Erfindung ist jedoch weder darauf noch dadurch eingeschränkt.
• Wie weiter oben beschrieben wird, sind beim erfindungsgemäßen Schwingkreisel die vier piezoelektrischen Antriebselemente auf dem Schwingmittel in einer Weise angeordnet, daß sie von gleicher Polarität sind, während die piezoelektrischen Erfassungselemente zur Erfassung von Corioliskräften am Stützstab angebracht sind. Somit wird es beim Schwingkreisel der vorliegenden Erfindung keine Streuverluste durch die Antriebsspannungen geben, welche auf die piezoelektrischen Erfassungselemente wirken, und der Antrieb des Schwingmittels wird die piezoelektrischen Erfassungselemente nicht verzerren, wodurch durch die piezoelektrischen Erfassungselemente keine fehlerhaften Spannungen, die mit der Corioliskraft in keinem Zusammenhang stehen, erzeugt werden. Somit wird die Winkelgeschwindigkeits-Erfassungsgenauigkeit des Schwingkreisels gemäß der Erfindung erheblich verbessert.
• Ferner stimmt beim Schwingkreisel der vorliegenden Erfindung die Eigenschwingungsfrequenz der zweiten Art des Stützstabes mit der Eigenschwingungsfrequenz der ersten Art, d. h. der Antriebsschwingungsfrequenz, des Schwingmittels überein, wodurch das Erfassungsbauelement (oder der Stützstab) mit dem Antriebsbauelement (oder dem Schwingmittel) in Resonanz kommt. Dadurch wird das Erfassungsbauelement (oder der Stützstab) stark gebogen; das bedeutet, daß die piezoelektrischen Erfassungselemente Erfassungsgroßsignale liefern, wodurch die Erfassungsempfindlichkeit für Corioliskräfte verbessert wird.

Claims (6)

1. Schwingkreisel mit

a) einem zylindrischen Gehäuse (4);

b) einem H-förmigen Schwingmittel (2);

c) einem plattenförmigen Stützmittel (3), das an dem senkrecht dazu verlaufenden H-förmigen Schwingmittel (2) befestigt ist und an seinen beiden Enden an dem zylindrischen Gehäuse (4) befestigt ist;

d) piezoelektrische Antriebsmittel (5), die an - den Seitenwänden (2a) des H-förmigen Schwingmittels (2) angebracht und an Wechselspannungen angeschlossen sind, und

e) piezoelektrische Erfassungsmittel (6), die auf dem plattenförmigen Stützmittel (3) zum Erfassen von Biegekräften angebracht sind, die in dem Stützmittel (3) auf Grund der auf das H-förmige Schwingmittel (2) einwirkenden Corioliskräfte auftreten;

gekennzeichnet durch

f) vier piezoelektrische Antriebselemente (5), die auf den oberen und unteren Endabschnitten der Seitenwände des H- förmigen Schwingmittels (2) angebracht sind und an die zu jeder Zeit Wechselspannungen der gleichen Polarität angelegt sind, um das H-förmige Schwingmittel (2) derart in Breitenrichtung in Schwingung zu versetzen, daß, von vorne gesehen- seine vier Endabschnitte mit den vier darauf angebrachten piezoelektrischen Elementen (5) symmetrisch sowohl in die horizontale als auch in die vertikale Richtung gebogen werden;

g) die piezoelektrischen Erfassungsmittel, die vier piezoelektrische Erfassungselemente (6) aufweisen, welche an zwei gegenüberliegenden Seitenwänden des Stützmittels (3) angebracht sind; und

h) die piezoelektrischen Erfassungselemente (6), die so angeordnet sind, daß zwei sich durch das Stützmittel (3) gegenüberliegende Elemente von entgegengesetzter Polarität sind, und zwei Elemente, die auf der gleichen Seitenwand des Stützmittels liegen, von entgegengesetzter Polarität sind.

2. Schwingkreisel nach Anspruch 1, bei dem das Stützmittel ein plattenförmiger Stab (3) ist, der durch die Mitte des H- förmigen Schwingmittels (2) in Richtung der Dicke führt.

3. Schwingkreisel nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Eigenschwingungsfrequenz der zweiten Art des Stützmittels (3) mit der Eigenfrequenz der ersten Art des Schwingmittels (2) zusammenfällt

4. Schwingkreisel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein Teil (4a) des Gehäuses (4), durch das das Stützmittel gestützt ist, aus einer schwingungsfesten Legierung besteht.

5. Schwingkreisel nach Anspruch 4, bei dem der Teil (4a) ein Mittelteil des Gehäuses (4) ist.

6. Schwingkreisel nach Anspruch 4 oder 5, bei dem die Stützteile der schwingungsfesten Legierung konisch zulaufend sind, wodurch sie einen linearen Kontakt mit dem Stützmittel (3) erhalten.