DE69832843T2

DE69832843T2 - Vibrationskreisel

Info

Publication number: DE69832843T2
Application number: DE69832843T
Authority: DE
Inventors: Nobuyuki Nagaokakyo-shi Ishitoko; Katsumi Nagaokakyo-shi Fujimoto; Yoshiji Nagaokakyo-shi Okamoto; Hirofumi Nagaokakyo-shi Tanaka
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1997-05-28
Filing date: 1998-05-28
Publication date: 2006-07-27
Anticipated expiration: 2018-05-29
Also published as: US20020047502A1; EP1406062A3; US6720714B2; KR100287481B1; EP1406062A2; US6288478B1; EP0881465A3; EP1406062B1; DE69832843D1; EP0881465A2; EP0881465B1

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Schwinggyroskop und insbesondere auf ein Schwinggyroskop, das bei einer Videokamera oder dergleichen verwendet wird, um externe Schwingungen, wie beispielsweise ein Handschütteln, durch ein Erfassen einer Drehwinkelgeschwindigkeit zu erfassen und die Schwingungen auf der Basis der erfassten Informationen aufzuheben.
2. Beschreibung der verwandten Technik
Ein Typ eines Schwinggyroskops ist in der offengelegten japanischen Patentveröffentlichung Nr. 8-278145 offenbart, die unten mit Bezug auf 1 beschrieben ist. Wie es in 1 gezeigt ist, weist das Schwinggyroskop 1 einen Schwinger 2, der aus einem rechteckigen, piezoelektrischen Keramikmaterial hergestellt ist, und zwei Trägerbauglieder 3 auf, die eine kreisförmige Säulenform aufweisen und aus einem silikonbasierten Harzmaterial hergestellt sind.
Der Schwinger 2 ist an einem Substrat 4 über die Trägerbauglieder 3 in einer derartigen Weise befestigt, dass eine Endfläche jedes Trägerbauglieds 3 mit einem jeweiligen von zwei Knoten N verbunden ist, die auftreten, wenn der Schwinger 2 schwingt, und die andere Endfläche jedes Trägerbauglieds 2 mit der Basisplatte 4 verbunden ist.
Die offengelegte japanische Patentveröffentlichung Nr. 8-278145 offenbart ferner, dass die Trägerbauglieder 3 ferner in einer rechteckigen Form anstelle der kreisförmigen Säulenform gebildet sind.
Das Schwinggyroskop gemäß der herkömmlichen Technik weist die folgenden Probleme auf.
Bei dem herkömmlichen Schwinggyroskop, bei dem der Schwinger an den Trägerbaugliedern in der Form von Säulen getragen ist, sollte der Durchmesser der Säulen groß genug sein, um den Schwinger stabil zu tragen. Der große Durchmesser der Säulen kann jedoch bewirken, dass die Schwingung des Schwingers durch die Trägerbauglieder zu dem Substrat leckt. Folglich tritt eine Reduzierung der Amplitude der Schwingung des Schwingers auf. Der Betrag eines Signals, das durch das Schwinggyroskop erfasst wird, variiert im Verhältnis zu der Amplitude des Schwingers und somit verringert sich der Betrag des erfassten Signals mit der Reduzierung der Amplitude der Schwingung des Schwingers. Deshalb weist das Schwinggyroskop eines derartigen Typs eine ziemlich geringe Empfindlichkeit auf.
Die JP 06058761 A zeigt piezoelektrische Elemente, die an zwei Seitenoberflächen eines Oszillationskörpers angeordnet sind, der eine Prismenform bildet. Tragedrähte sind mit Steglinien des Oszillationskörpers bei einer Position in Kontakt verbunden, die den Knotenpunkten des piezoelektrischen Wandlers entspricht, der durch den Oszillationskörper und die piezoelektrischen Elemente gebildet ist. Die Querschnittsflächen der Tragedrähte sind bei den Verbindungspunkten mit den piezoelektrischen Wandler groß gemacht.
Die US-5,430,342 A beschreibt ein Schwingungserfassungselement, das an den Knotenpunkten desselben durch ein Paar von dünnen Fäden aufgehängt ist. Ein Erster des Paars von Fäden ist mit einer oberen Oberfläche des Schwingungserfassungselements verbunden und ein Zweiter des Paars von Fäden ist mit einer unteren Oberfläche des Schwingungserfassungselements verbunden. Der erste und der zweite Faden kreuzen einander, um das Schwingungserfassungselement in Eingriff zu nehmen und zu halten.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Schwinggyroskop zu schaffen, das ein verbessertes Unterstützen des Schwingers aufweist.
Diese Aufgabe wird durch ein Schwinggyroskop gemäß Anspruch 1 gelöst.
Der Schwinger kann bei jedem Ausführungsbeispiel ein erstes und ein zweites piezoelektrisches Substrat, die miteinander gestapelt sind und in entgegengesetzte Richtungen der Dickenrichtungen derselben positioniert sind; eine erste und eine zweite geteilte Elektrode, die an einer Hauptoberfläche des ersten piezoelektrischen Substrats gebildet sind; und eine gemeinsame Elektrode aufweisen, die an einer Hauptoberfläche des zweiten piezoelektrischen Substrats gebildet ist.
Eines des ersten und des zweiten Trägerbauglieds kann elektrisch mit der ersten geteilten Elektrode verbunden sein und eines des dritten und des vierten Trägerbauglieds kann elektrisch mit der zweiten geteilten Elektrode verbunden sein.
Gemäß dem Schwinggyroskop des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung ist die Kontaktfläche (der Kontaktbereich) zwischen dem Schwinger und den Trägerbaugliedern groß genug, damit der Schwinger durch die Trägerbauglieder fest getragen ist, wobei so ein hoher Widerstand gegen eine Erschütterung erreicht ist. Anders als der Verbindungsabschnitt ist das Trägerbauglied dünn und flexibel, so dass das Trägerbauglied einen geringen Einfluss auf die Schwingung des Schwingers aufweist, wobei so die freie Schwingung des Schwingers nicht verhindert wird und dadurch sicherge stellt ist, dass der Schwinger mit einer genügend großen Amplitude schwingt, um ein großes Ausgangssignal zu liefern, so dass das Schwinggyroskop eine hohe Empfindlichkeit aufweist.
Ferner ist der Schwinger durch ein vertikales Festgeklemmtwerden durch Trägerbauglieder in einer sandwichartigen Weise getragen; somit ergibt sich kein Problem, bei dem die Abschnitte, bei denen der Schwinger und die Trägerbauglieder verbunden sind, beschädigt werden, wenn der Schwinger schwingt, und sich der Schwinger schließlich ablöst und fällt, wobei ermöglicht wird, dass die Trägerstruktur einen verbesserten Stoßwiderstand und stabile Verbindungsstellenzustände liefert.
Da zudem die Trägerbauglieder den Schwinger zwischen denselben halten, müssen die Trägerbauglieder insbesondere keine wesentliche Höhe aufweisen, so dass die Trägerstruktur kürzer gemacht werden kann, was gestattet, dass die gesamte Vorrichtung folglich kürzer gemacht wird.
Zum Zweck eines Darstellens der Erfindung sind in den Zeichnungen mehrere Formen gezeigt, die gegenwärtig bevorzugt sind, wobei jedoch klar ist, dass die Erfindung nicht auf die gezeigten präzisen Anordnungen und Instrumentalitäten begrenzt ist.
1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Struktur eines herkömmlichen Schwinggyroskops zeigt.
2 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Struktur eines Schwinggyroskops zeigt.
3 ist ein schematisches Schaltungsdiagramm zum Betreiben des in 2 gezeigten Schwinggyroskops.
4 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Struktur eines Schwinggyroskops zeigt.
5 ist eine perspektivische Ansicht, die das Schwinggyroskop von 4 in einem Rahmen befestigt zeigt.
6 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Struktur eines Schwinggyroskops zeigt.
7 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Struktur eines Schwinggyroskops zeigt.
8 ist eine perspektivische Ansicht, die das Schwinggyroskop von 7 in einem Rahmen befestigt zeigt.
9 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Struktur eines Schwinggyroskops zeigt.
10 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Struktur eines Schwinggyroskops zeigt.
11 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Struktur eines Schwinggyroskops gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
12 ist eine perspektivische Ansicht, die das Schwinggyroskop von 11 in einem Rahmen befestigt zeigt.
13 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Struktur eines Schwinggyroskops gemäß einer Variation des Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung zeigt.
Hierin sind im Folgenden die bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen detailliert erläutert.
2 stellt ein Schwinggyroskop dar. Wie es in 2 gezeigt ist, weist ein Schwinggyroskop 10 einen Schwinger 11, der eine im Wesentlichen rechteckige Prismenform aufweist, und vier Trägerbauglieder 12 auf. Die Trägerbauglieder 12 tragen den Schwinger 11 bei Positionen, die den zwei Schwingungsknoten N1 und N2 entsprechen, die erscheinen, wenn der Schwinger 11 schwingt.
Der Schwinger 11 weist ein erstes piezoelektrisches Substrat 13, ein zweites piezoelektrisches Substrat 14 und eine Elektrodenschicht 15 auf, wobei das erste piezoelektrische Substrat 13 und das zweite piezoelektrische Substrat 14 die Elektrodenschicht 15 sandwichartig zwischen denselben anordnen. Das erste und das zweite piezoelektrische Substrat 13 und 14 sind in entgegengesetzte Richtungen entlang der Richtung der Dicke derselben polarisiert, wie es durch Pfeile in 2 dargestellt ist. Es ist zu beachten, dass die piezoelektrischen Substrate 13 und 14, in dem Fall, in dem das Schwinggyroskop betrieben wird, wobei die Elektrodenschicht geerdet ist, in die gleiche Richtung polarisiert sein können.
An der Hauptoberfläche des ersten piezoelektrischen Substrat 13, d. h. der Oberfläche des ersten piezoelektrischen Substrats 13 gegenüber der Oberfläche in Kontakt mit der Elektrodenschicht 15, befinden sich geteilte Elektroden 16a und 16b, die voneinander in eine Richtung senkrecht zu der Längsrichtung beabstandet sind. Die geteilten Elektroden 16a und 16b sind ferner entlang der Längsrichtung des Schwingers 11 bei Positionen geteilt, die von den Schwingungsknoten N1 und N2 des Schwingers 11 zu den Enden hin in die Längsrichtung des Schwingers 11 nach außen verschoben sind, wodurch die geteilten Elektroden 16a und 16b in ein Paar von äußeren geteilten Elektroden bzw. eine mittlere geteilte Elektrode geteilt sind. Es ist eine gemeinsame Elektrode 17 an der Hauptoberfläche des zweiten piezoelektrischen Substrats 14, d. h. der Oberfläche des zweiten piezoelektrischen Substrats 14 gegenüber der Oberfläche in Kontakt mit der Elektrodenschicht 15, vorgesehen.
Jedes der vier Trägerbauglieder 12 ist aus einer dünnen Metallplatte hergestellt und weist einen dünnen, flexiblen Abschnitt in einer Drahtform und einen erweiterten Abschnitt auf, der eine größere Fläche als der dünne flexible Abschnitt aufweist. Genauer gesagt weist jedes Trägerbauglied 12 einen Z-förmigen, gebogenen Abschnitt als einen dünnen, flexiblen Abschnitt und einen erweiterten Abschnitt 18 an einem Ende des Z-förmigen, gebogenen Abschnitts auf. Der Z-förmige Abschnitt ist eine dünne Platte, die eine schmale Breite aufweist. Der erweiterte Abschnitt 18 erstreckt sich in die Richtung senkrecht zu der Richtung, in die sich der gebogene Abschnitt erstreckt, um so eine größere Fläche als der gebogene Abschnitt aufzuweisen. 2 zeigt, dass der erweiterte Abschnitt 18 eine rechteckige Form aufweist. Die erweiterten Abschnitte 18 der vier Trägerbauglieder 12 sind an den mittleren geteilten Elektroden der geteilten Elektrode 16a und 16b mittels eines Lötens oder dergleichen befestigt, so dass ein Ende jedes Trägerbauglieds 12 sich in die Richtung senkrecht zu der Längsrichtung des Schwingers 11 erstreckt und dass die Verbindungspositionen den zwei Schwingungsknoten N1 bzw. N2 entsprechen, die erscheinen, wenn der Schwinger 11 schwingt.
3 stellt eine elektrische Schaltung dar, die mit dem Schwinggyroskop 10 verbunden ist. Die geteilten Elektroden 16a und 16b sind über Widerstände 22a bzw. 22b mit einem Ausgangsanschluss eines Oszillators 21 verbunden, der als eine Treibereinrichtung dient. Die gemeinsame Elektrode 17 ist mit dem anderen Anschluss des Oszillators 21 verbunden. Die geteilten Elektroden 16a und 16b sind ferner über Widerstände 23a bzw. 23b mit einem nicht invertierenden Eingangsanschluss (+) und eine invertierenden Anschluss (–) eines Differenzverstärkers 25 verbunden, der als eine Detektoreinrichtung dient. Der Ausgang des Differenzverstärkers 24 ist über einen Widerstand 25 mit dem invertierenden Eingang (–) des Differenzverstärkers 24 verbunden.
In dem Fall, in dem ein Treibersignal in der Form von beispielsweise einer Sinuswelle, die durch den Oszillator 21 erzeugt wird, über die Widerstände 22a und 22b an die geteilten Elektroden 16a und 16b des Schwingers 11 angelegt ist, schwingen das erste piezoelektrische Substrat 13 und das zweite piezoelektrische Substrat 14 in eine Richtung senkrecht zu den Hauptoberflächen der jeweiligen piezoelektrischen Substrate unter einem Biegemodus. Wenn sich da Schwinggyroskop 10 um die Mittellinie 0 des Schwingers 11 dreht, wird eine Corioliskraft abhängig von der Drehwinkelgeschwindigkeit erzeugt, wobei die Corioliskraft in eine Richtung parallel zu der Hauptoberfläche des ersten und des zweiten piezoelektrischen Substrats 13 und 14 und senkrecht zu der mittleren Achse 0 des Schwingers 11 erzeugt wird. die Corioliskraft bewirkt eine Veränderung bei der Richtung der Biegeschwingung des Schwingers 11, was in einer Erzeugung eines Signals zwischen den geteilten Elektroden 16a und 16b abhängig von der Drehwinkelgeschwindigkeit resultiert. Das Signal, das zwischen den geteilten Elektroden 16a und 16b erzeugt wird, wird über die Widerstände 23a und 23b durch den Differenzverstärker 24 erfasst. Somit kann die Winkelgeschwindigkeit der Drehbewegung aus dem Ausgangssignal des Differenzverstärkers 24 erfasst werden.
Bei dem Schwinggyroskop 10 ist die Kontaktfläche zwischen dem Schwinger 11 und den Trägerbaugliedern 12 groß genug, so dass der Schwinger 11 durch die Trägerbauglieder 12 fest getragen ist, wobei so ein hoher Widerstand gegen eine Erschütterung erreicht ist. Anders als der erweiterte Abschnitt 18 ist jedes Trägerbauglied 12 in einer dünnen Plattenform gebildet, so dass im Wesentlichen keine Schwingung von dem Schwinger 11 durch die Trägerbauglieder 12 zu dem Äußeren des Schwingers 11 übertragen wird, und somit keine Schwingungsdämpfung auftritt, wodurch sichergestellt ist, dass der Schwinger 11 mit einer genügend großen Amplitude schwingt, so dass das Schwinggyroskop 10 eine hohe Empfindlichkeit aufweist.
Da zusätzlich jedes Trägerbauglied einen Z-förmigen, gebogenen Abschnitt aufweist, ist es möglich, dass das Trägerbauglied 12 den Stoß absorbiert, der an den Schwinger 11 entweder entlang der x-, y-, oder z-Achse angelegt wird.
4 stellt ein anderes Schwinggyroskop dar. Bei dem Schwinggyroskop 30 ist ein Schwinger 11 durch zwei Trägerbauglieder 32 getragen, die mit der gemeinsamen Elektrode 17 an zwei Schwingungsknoten N1 und N2 verbunden sind und die sich von dem Schwinger 11 in Richtungen senkrecht zu der Längsrichtung desselben erstrecken.
Jedes Trägerbauglied 32 weist ein Paar von Z-förmigen, gebogenen Abschnitten als einen dünnen, flexiblen Abschnitt und einen erweiterten Abschnitt 38 in einer im Wesentlichen kreisförmigen Form auf. Das Paar von Z-förmigen, gebogenen Abschnitten ist symmetrisch mit dem erweiterten Abschnitt 38 verbunden, um sich so in die entgegengesetzten Richtungen zu erstrecken. Die erweiterten Abschnitte 38 der Trägerbauglieder 32 sind an den Knoten N1 bzw. N2 befestigt, so dass jedes Trägerbauglied 32 an dem erweiterten Abschnitt 38 eine größere Kontaktfläche aufweist und dass beide Enden jedes Trägerbauglieds 32 sich in eine Richtung senkrecht zu der Längsrichtung des Schwingers 11 erstrecken. Die anderen Teile des Schwinggyroskops 30 sind diesen des Schwinggyroskops 10 ähnlich und mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Ferner wird das Schwinggyroskop 30 unter Verwendung der in 2 gezeigten Schaltung betrieben.
Bei diesem Schwinggyroskop 30 ist der Schwinger durch lediglich zwei Trägerbauglieder in einer einfacheren Weise als das Schwinggyroskop getragen, das in 2 gezeigt ist.
Das Schwinggyroskop 30 kann erfolgreich an einem rahmenförmigen Träger befestigt sein. Wie es in 5 gezeigt ist, ist der Schwinger 11 auf eine derartige Weise in einem Metallrahmen 61 platziert, dass der Schwinger 11 von den Trägerbaugliedern 23 aufgehängt ist. Die Trägerbauglieder 32 sind mit der oberen Endfläche des Rahmens 61 mittels eines Lötens oder dergleichen fest verbunden, so dass der Schwinger 11 in dem holen Raum innerhalb des Rahmens aufgehängt ist und so dass die Ebene der gemeinsamen Elektrode 17 des Schwingers 11 bündig mit der oberen Endfläche des Rahmens 61 ist.
Durch ein Verwenden der obigen Technik eines Befestigens des Schwinggyroskops wird es möglich, ein Schwinggyroskop zu realisieren, das eine geringe Gesamthöhe aufweist. Die Reduzierung bei der Gesamthöhe bewirkt eine Erhöhung bei der Flexibilität bei dem Entwurf des Schwinggyroskops. Weil die Ebene der gemeinsamen Elektrode 17 des Schwingers 11 bündig mit der oberen Endfläche des Rahmens 61 ist, ist es möglich, eine Mehrzahl von Verbindungen simultan zu löten. Dies ermöglicht, dass der Zusammenfügungsprozess in einer höchst effizienten Weise unter Verwendung einer automatisierten Zusammenfügungsmaschine durchgeführt wird, die eine einfache Struktur aufweist.
Bei den obigen Gyroskopen ist, obwohl jedes Trägerbauglied in einer Z-Form gebildet ist, die Form der Trägerbauglieder nicht auf eine spitzwinklige Form, wie beispielsweise eine Z-Form, begrenzt, sondern kann auch eine gekrümmte Form aufweisen. Ferner können die Trägerbauglieder entweder in einer gebogenen Form oder in einer nicht gebogenen Form gebildet sein. Eine gebogene Form bewirkt jedoch den Vorteil, dass der Schwinger elastisch getragen sein kann, so dass, wenn der Schwinger schwingt, die Trägerbauglieder bei den Biegeabschnitten der Trägerbauglieder verformt werden, wodurch die Schwingungsdämpfung unterdrückt ist.
Obwohl ein Metall als das Material der Trägerbauglieder der obigen Gyroskope verwendet wird, ist das Material ferner nicht auf ein Metall begrenzt. Die Verwendung eines Metalls jedoch, das die elastische Eigenschaft aufweist, ermöglicht, dass die Trägerbauglieder ohne Weiteres gebogen werden, um eine Schwingungsdämpfung zu unterdrücken. Wenn die Trägerbauglieder ferner aus einem Metall hergestellt sind, können die Trägerbauglieder auch als Anschlussleitungsdrähte verwendet werden. In diesem Fall sind keine zusätzlichen Anschlussleitungsdrähte notwendig und somit wird der Herstellungsprozess einfacher und die Eliminierung der zusätzlichen Anschlussleitungsdrähte, die sich durch den holen Raum erstrecken, macht die Struktur des Schwinggyroskops einfacher.
Ferner ist die Form der erweiterten Abschnitte der Trägerbauglieder nicht auf entweder eine kreisförmige Form oder eine rechteckige Form begrenzt, sondern eine beliebige Form kann abhängig von der speziellen Anwendung, bei der das Schwinggyroskop verwendet wird, oder abhängig von der Form des Schwingers verwendet werden.
Obwohl bei dem obigen Gyroskop der Schwinger 2 piezoelektrische Substrate aufweist, gibt es keine spezielle Begrenzung hinsichtlich der Struktur des Schwingers und die vorliegende Erfindung kann ebenfalls auf einen Schwinger angewandt werden, der aus Metallstücken in der Form eines dreieckigen oder rechteckigen Prismas hergestellt ist.
6 zeigt eine Variation des Schwinggyroskops, das in 4 gezeigt ist. Bei diesem Schwinggyroskop 50 sind zwei Trägerbauglieder 52 mit der gemeinsamen Elektrode 17 des Schwingers 11 in einer derartigen Weise verbunden, dass die Verbindungspositionen zwei Schwingungsknoten N1 und N2 entsprechen. Jedes der Trägerbauglieder 52 weist die glei che Form wie diese des Trägerbauglieds 32 auf, das in 4 gezeigt ist, außer dass ein erweiterter Abschnitt 58 ein Durchgangsloch 59 aufweist, das bei der mittleren Position desselben gebildet ist. Die anderen Teile des Schwinggyroskops 50 sind diesen des Schwinggyroskops 30 ähnlich und durch ähnliche Bezugszeichen bezeichnet.
Bei diesem Schwinggyroskop 50, das die oben beschriebene Struktur aufweist, kann ein Lötmittel in dem Durchgangsloch 59 jedes Trägerbauglieds 52 platziert werden, wenn die Trägerbauglieder 52 über ein Lötmittel mit dem Schwinger 11 verbunden werden. Dies ermöglicht, dass die Menge an Lötmittel, das den Schwinger 11 mit den Trägerbaugliedern 52 verbindet, einfacher auf einem erwünschten festen Wert gesteuert werden kann, ohne einen Überschuss oder Mangel an Lötmittel zu erzeugen, wie das Schwinggyroskop gemäß 2 oder 5. Ferner kann die Lötmittelposition genau gesteuert werden, weil die Lötposition durch die Position des Durchgangslochs 59 bestimmt ist, das genau bei einer festen Position gebildet sein kann. Somit ist es möglich, ein Schwinggyroskop zu realisieren, das einen Tragemechanismus aufweist, der zum Liefern einer Verbindung mit hoher Zuverlässigkeit in der Lage ist.
7 stellt ein Schwinggyroskop 60 dar. Das Schwinggyroskop 60 weist einen Schwinger 11 in einer rechteckigen Prismenform und Trägerbauglieder 12a, 12b, 12, c 12d, 12e und 12f auf, die den Schwinger 11 tragen, derart, dass die Trägerbauglieder 12a, 12b, 12, c, 12d, 12e und 12f den Schwinger 11 an den Punkten festklemmen, die zwei Knoten N1 und N2 entsprechen. Der Schwinger 11 weist die gleiche Struktur wie diese auf, die mit Bezug auf 2 detailliert erläutert ist.
Die Trägerbauglieder 12a, 12b, 12d und 12e umfassen jeweilige Z-förmige, gebogene Abschnitte und jeweilige erweiterte Abschnitte 18a, 18b, 18d und 18e und weisen die gleiche Struktur wie diese der Trägerbauglieder 12 (2) auf.
Die Trägerbauglieder 12c und 12f jedoch umfassen ein Paar von Z-förmigen, gebogenen Abschnitten und erweiterte Abschnitte 18c und 18f und weisen die gleiche Struktur wie diese der Trägerbauglieder 32 (4) auf.
Die Trägerbauglieder 12a und 12b sind über die erweiterten Abschnitte 18a und 18b durch ein Löten oder dergleichen an den Segmentelektroden 16a und 16b gesichert, die an dem oberen Ende des Schwingers 11 an dem Knoten N1 positioniert sind. Das Trägerbauglied 12c ist über den erweiterten Abschnitt 18c durch ein Löten oder dergleichen an der gemeinsamen Elektrode 17 gesichert, die an dem unteren Ende des Schwingers 11 an dem Konten N1 positioniert ist. Gleichermaßen sind die Trägerbauglieder 12d und 12e über die erweiterten Abschnitte 18d und 18e an den Segmentelektroden 16a und 16b gesichert, die an dem Knoten N2 positioniert sind. Das Trägerbauglied 12f ist über den erweiterten Abschnitt 18f an der gemeinsamen Elektrode 17 gesichert, die an dem Knoten N2 positioniert ist.
Somit ist der Schwinger 11 dadurch getragen und gesichert, dass derselbe an den Knoten N1 durch die Trägerbauglieder 12a, 12b und 12c und an den Knoten N2 durch die Trägerbauglieder 12d, 12e und 12f vertikal sandwichartig zwischen denselben angeordnet ist.
Da bei dem Schwinggyroskop 60 der Schwinger 11 dadurch getragen ist, dass derselbe sandwichartig angeordnet ist, ist die Möglichkeit dessen, dass sich der Schwinger von den Trägern desselben ablöst, reduziert und somit liefert das Schwinggyroskop, das diese Trägerstruktur verwendet, einen verbesserten Widerstand gegen einen Stoß und eine höhere Zuverlässigkeit.
8 zeigt ein Schwinggyroskop 60, das an einem Rahmen 61 befestigt ist. Zum Zweck einer Klarheit einer Darstellung ist der Schwinger 11 in einer vereinfachten Form gezeigt.
Der Schwinger 11 ist durch die Trägerbauglieder 12a bis 12f aufgehängt und in einen Rahmen 61 gesetzt, der aus einem Metall oder dergleichen hergestellt ist. Die obere Oberfläche des Rahmens 61 und die Trägerbauglieder 12a, 12b, 12d und 12f sind durch ein Löten oder dergleichen verbunden und gesichert. In der gleichen Weise sind die untere Oberfläche des Rahmens 61 und die Trägerbauglieder 12c und 12f fixiert. Somit ist der Schwinger 11 in dem hohlen Raum, der durch den Rahmen 61 definiert ist, getragen und fixiert. Zu dieser Zeit ist die obere Oberfläche des Schwingers bündig mit der oberen Oberfläche des Rahmens 61. Gleichermaßen ist die untere Oberfläche des Schwingers 11 bündig mit der unteren Oberfläche des Rahmens 61.
Das Schwinggyroskop, das wie oben beschrieben installiert ist, ermöglicht eine reduzierte Höhe des gesamten Schwinggyroskops, so dass ein kürzeres Schwinggyroskop erzielt werden kann, und die reduzierte Höhe führt ferner zu einer größeren Entwurfsfreiheit. Da zusätzlich die obere Oberfläche des Schwingers und die obere Oberfläche des Rahmens bündig sind und die untere Oberfläche des Schwingers und die untere Oberfläche des Rahmens ebenfalls bündig sind, kann ein Lötmittel an einer Mehrzahl von Punkten auf der gleichen Ebene in dem Lötprozess angebracht werden. Dies gestattet eine einfachere Arbeit und ermöglicht folglich, dass eine automatisierte Maschine mit einer einfacheren Struktur in den Zusammenfügungsprozess eingebracht werden kann.
9 zeigt eine Variation des Schwinggyroskops, das in 7 gezeigt ist.
Ein Schwinggyroskop 70, das in 9 gezeigt ist, ist zu dem Schwinggyroskop 60, das in 7 gezeigt ist, dahingehend unterschiedlich, dass das Trägerbauglied 12b und das Trägerbauglied 12d nicht befestigt sind; mit anderen Worten gibt es lediglich vier Trägerbauglieder 12a, 12c, 12e und 12f. Der Rest der Konfiguration ist der gleiche wie dieser von 2; daher werden gleichartige Bezugszeichen verwendet und die Beschreibung desselben wird weggelassen.
Die Schwingerträgerstruktur, die wie oben beschrieben konfiguriert ist, weist weniger Trägerbauglieder auf, so dass die Konfiguration derselben vereinfacht ist. Da außerdem die Anzahl von Kontaktpunkten zwischen dem Schwinger und den Trägerbaugliedern reduziert ist, ist die Schwingung des Schwingers nicht beschränkt und kommt folglich näher an eine freie Oszillation. Obwohl der Widerstand gegen einen Stoß geringer als die des Schwinggyroskops 60 ist, ist derselbe wegen der einfacheren sandwichartigen Struktur ausreichend hoch für eine praktische Verwendung.
10 zeigt eine andere Variation des Schwinggyroskops gemäß 7.
Ein Schwinggyroskop 80 ist zu dem Schwinggyroskop 60, das in 7 gezeigt ist, dahingehend unterschiedlich, dass das Trägerbauglied 12d und das Trägerbauglied 12e nicht befestigt sind; mit anderen Worten gibt es lediglich vier Trägerbauglieder 12a, 12b, 12c und 12f. Der Rest der Konfiguration ist der gleiche wie dieser des in 2 gezeigten Gyroskops; daher werden gleichartige Bezugszeichen verwendet und die Beschreibung desselben wird weggelassen.
Die Schwingerträgerstruktur, die wie oben beschrieben konfiguriert ist, weist weniger Trägerbauglieder auf, so dass die Konfiguration derselben vereinfacht ist. Da außerdem die Anzahl von Kontaktpunkten zwischen dem Schwinger und den Trägerbaugliedern reduziert ist, ist die Oszillation des Schwingers nicht beschränkt und kommt folglich näher an eine freie Oszillation. Obwohl der Widerstand gegen einen Stoß niedriger ist als dieser des Schwinggyroskops 60, ist derselbe wegen der Sandwichstruktur an einer Stelle bei dem Knoten N1 ausreichend hoch für eine praktische Verwendung.
Bei diesem Gyroskop weisen die Trägerbauglieder 12a bis 12f die erweiterten Abschnitte 18a bis 18f bei den Abschnitten auf, bei denen der Schwinger 11 mit den Trägerbaugliedern 12a bis 12f verbunden ist. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht speziell auf die Struktur begrenzt, bei der die Flächen der Verbindungsstellenabschnitte der Trägerbauglieder erhöht sind. Dennoch erhöht ein Vorsehen des erweiterten Abschnitts bei den Trägerbaugliedern, um die Verbindungsstellenflächen zu erhöhen, die Kraft der Verbindung zwischen den Trägerbaugliedern 12a bis 12f und dem Schwinger 11, wobei so ermöglicht ist, dass ein ausreichender Widerstand gegen einen Stoß erhalten wird. Anders als die Abschnitte, die mit dem Schwinger 11 verbunden sind, sind die Trägerbauglieder 12 wie dünne Leitungen geformt, um die Möglichkeit des Auftretens eines Schwingungsdämpfungsproblems zu minimieren, das durch das Lecken der Schwingung des Schwingers 11 durch die Trägerbauglieder 12a bis 12f zu dem Äußeren des Schwingers 11 bewirkt wird. Somit weist das Schwinggyroskop einen verbesserten Stoßwiderstand auf und gestattet eine ausreichend große Schwingungsamplitude, so dass das Schwinggyroskop eine bessere Erfassungsempfindlichkeit liefert.
Bei diesem Gyroskop weisen ferner die Trägerbauglieder die gebogenen Abschnitte auf, die in einer Z-Form gebildet sind. Die Trägerbauglieder sind jedoch nicht speziell begrenzt, um Formen mit scharfen Biegungen wie Z-Formen aufzuweisen; dieselben können alternativ geformt sein, um Krümmungen aufzuweisen. Alternativ müssen die Trägerbauglieder ferner keine Biegungen aufweisen. Ein Vorsehen der Biegungen macht es jedoch möglich, den Schwinger elastisch zu tragen; wenn der Schwinger oszilliert, verformen sich die Trägerbauglieder an den Krümmungen, um so die Dämpfung der Oszillation zu steuern.
Obwohl die Trägerbauglieder bei diesem Gyroskop ein Metall als das Material derselben verwenden, ist zusätzlich das Material nicht speziell auf ein Metall begrenzt. Die Ver wendung eines elastischen Metalls für die Trägerbauglieder ermöglicht, dass sich die Trägerbauglieder ohne Weiteres biegen, so dass die Dämpfung einer Schwingung weiter eingeschränkt werden kann. Ein Aufbauen der Trägerbauglieder aus einem Metall ermöglicht zudem, dass die Trägerbauglieder ferner als Anschlussleitungsdrähte dienen, wobei der Bedarf nach einem getrennten Vorsehen von Anschlussleitungsdrähten umgangen wird. Dies führt zu einem vereinfachten Prozess und ebenfalls einer vereinfachten Struktur, da es keine Verdrahtungsstruktur von Anschlussleitungen gibt.
Die Gyroskope wurden als einen Schwinger verwendend beschrieben, der aus zwei piezoelektrischen Substraten gebildet ist. Die Gyroskope sind jedoch nicht speziell darauf begrenzt und können auch auf Schwinger angewandt werden, die aus Schwingzungen aus einem dreieckigen oder quadratischen prismenförmigen Metall gebildet sind.
11 stellt ein Schwinggyroskop gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar. Wie es in 11 gezeigt ist, weist ein Schwinggyroskop 90 einen Schwinger 11 auf, der eine im Wesentlichen rechteckige Prismenform aufweist.
Der Schwinger 11 weist ein erstes piezoelektrisches Substrat 13, ein zweites piezoelektrisches Substrat 14 und eine Elektrodenschicht 15 auf, wobei das erste piezoelektrische Substrat 13 und das zweite piezoelektrische Substrat 14 die Elektrodenschicht 15 sandwichartig zwischen denselben anordnen. Das erste und das zweite piezoelektrische Substrat 13 und 14 sind in entgegengesetzte Richtungen entlang der Richtung der Dicke derselben polarisiert, wie es in 11 durch Pfeile dargestellt ist.
An einer Hauptoberfläche des ersten piezoelektrischen Substrats 13, d. h. der Oberfläche des piezoelektrischen Substrats gegenüber der Oberfläche in Kontakt mit der Elektrodenschicht 15, sind geteilte Elektroden 16a und 16b vorgesehen, die voneinander in eine Richtung senkrecht zu der Längsrichtung des ersten piezoelektrischen Substrats 13 beabstandet sind und sich entlang der Längsrichtung erstrecken. Es ist eine gemeinsame Elektrode 17 an einer Hauptoberfläche des zweiten piezoelektrischen Substrats 14, d. h. der Oberfläche des zweiten piezoelektrischen Substrats 14 gegenüber der Oberfläche in Kontakt mit der Elektrodenschicht 15, vorgesehen.
Die geteilten Elektroden 16a und 16b weisen Rillen S1, S2, S3 und S4 entlang der Richtung senkrecht zu der Längsrichtung auf, derart, dass die Rillen S1 und S2 und die Rillen S3 und S4 die Positionen, die Knoten N1 bzw. N2 des Schwingers 11 entsprechen, zwischen denselben anordnen. Folglich ist die geteilte Elektrode 16a in Unterteilungselektroden 16a-1, 16a-2, 16a-3, 16a-4 und 16a-5 unterteilt. In der gleichen Weise ist die geteilte Elektrode 16b in Unterteilungselektroden 16b-1, 16b-2, 16b-3, 16b-4 und 16b-5 unterteilt.
Das Schwinggyroskop 90 weist ferner Trägerbauglieder 98a, 98b, 98c und 98d auf. Die Trägerbauglieder 98a, 98b, 98c und 98d weisen ein Paar von Z-förmigen, gebogenen Abschnitten und erweiterte Abschnitte 99a, 99b, 99c bzw. 99d in einer rechteckigen Form auf. Ein Ende jedes Paars von Z-förmigen Abschnitten ist mit den erweiterten Abschnitten 99a, 99b, 99c bzw. 99d verbunden, wodurch die erweiterten Abschnitte 99a, 99b, 99c und 99d im Wesentlichen in der Mitte der Trägerbauglieder 98a, 98b, 98c bzw. 98d positioniert sind. Jedes Trägerbauglied ist aus einem permanent elastischen Material, wie beispielsweise Elinvar, hergestellt, und ist deshalb elektrisch leitfähig. Der erweiterte Abschnitt jedes Trägerbauglieds ist zum Vergrößern einer Fläche, die an den Schwinger 11 fixiert werden soll, in jedem Trägerbauglied gebildet.
Der erweiterte Abschnitt 99a des Trägerbauglieds 98a ist an den Unterteilungselektroden 16a-2 und 16b-2, die bei dem Knoten N1 positioniert sind, durch ein Löten fixiert und der erweiterte Abschnitt 99b des Trägerbauglieds 98b ist an den Unterteilungselektroden 16a-4 und 16b-4, die bei dem Knoten N2 positioniert sind, durch ein Löten fixiert. Die erweiterten Abschnitte 99c und 99d der Trägerbauglieder 98c und 98d jedoch sind an Abschnitten der gemeinsamen Elektrode 17 bei den Knoten N1 bzw. N2 durch ein Löten fixiert. Es ist bevorzugt, dass die Trägerbauglieder 98a und 98b zueinander hin gebogen sind und die Trägerbauglieder 98c und 98d voneinander weg gebogen sind, wie es in 11 gezeigt ist, oder umgekehrt, so dass der Schwinger 11 stabiler getragen werden kann. Durch diese Struktur ist der Schwinger 11 zwischen den Trägerbaugliedern 98a und 98c und den Trägerbaugliedern 98b und 98d angeordnet oder festgeklemmt und durch die Trägerbauglieder 98a, 98b, 98c und 98d getragen.
Bei dem Gyroskop 90 sind die Trägerbauglieder 98a bis 98d aus einem Metall hergestellt und werden als leitfähige Drähte verwendet, um elektrisch mit den Unterteilungselektroden 16a-3 und 16b-3 und der gemeinsamen Elektrode 17 verbunden zu sein. Genauer gesagt soll das Trägerbauglied 98a als ein Eingang/Ausgang-Anschluss für die Unterteilungselektrode 16a-3 verwendet werden und es ist notwendig, dass das Trägerbauglied 98a mit lediglich der Unterteilungselektrode 16a-3 elektrisch verbunden ist. Somit ist das Trägerbauglied 98a mit einem Vorsprung 98a' versehen, der sich von dem erweiterten Abschnitt 99a zu der Unterteilungselektrode 16a-3 hin erstreckt. Der Vorsprung 98a' ist mit der Unterteilungselektrode 16a-3 durch ein Löten oder dergleichen elektrisch verbunden, wodurch das Trägerbauglied 98a als ein leitfähiger Draht für die Unterteilungselektrode 16a-3 wirkt.
In der gleichen Weise soll das Trägerbauglied 98b als ein Eingang/Ausgang-Anschluss für die Unterteilungselektrode 16b-3 verwendet werden und es ist notwendig, dass das Trägerbauglied 98b lediglich mit der Unterteilungselektrode 16b-3 elektrisch verbunden ist. Somit ist das Trägerbauglied 98b mit einem Vorsprung 98b' versehen, der sich von dem erweiterten Abschnitt 99b zu der Unterteilungselektrode 16b-3 erstreckt. Der Vorsprung 98b' ist elektrisch mit der Unterteilungselektrode 16b-3 durch ein Löten oder dergleichen verbunden, wodurch das Trägerbauglied 98b als ein leitfähiger Draht für die Unterteilungselektrode 16b-3 wirkt.
Es ist zu beachten, dass das Trägerbauglied 98a mit den beiden Unterteilungselektroden 16a-2 und 16b-2 verlötet ist. Dies bedeutet, dass das Trägerbauglied 98a mit den beiden Unterteilungselektroden 16a-2 und 16b-2 elektrisch verbunden ist und dass Signale, die von den beiden Unterteilungselektroden 16a-2 und 16b-2 ausgegeben werden, durch das Trägerbauglied 98a erfasst werden. Dies bewirkt jedoch keine wesentlichen nachteiligen Wirkungen auf ein Signal, das vor. der Unterteilungselektrode 16a-3 durch das Trägerbauglied 98a erhalten wird, da die Signale von den Unterteilungselektroden 16a-2 und 16b-2 einander durch ein Subtrahieren des Signals von den Unterteilungselektroden 16a-2 von dem Signal von den Unterteilungselektroden 16b-2 aufheben.
Da das Trägerbauglied 98a mit den beiden Unterteilungselektroden 16a-2 und 16b-2 verlötet ist, ist auf diese Weise das Trägerbauglied 98b elektrisch mit den beiden Unterteilungselektroden 16a-4 und 16b-4 verbunden und Signale, die von den beiden Unterteilungselektroden 16a-4 und 16b-4 ausgegeben werden, werden durch das Trägerbauglied 98b erfasst. Dies bewirkt jedoch ebenfalls keine wesentliche nachteilige Wirkung auf ein Signal, das von der Unterteilungselektrode 16b-3 durch das Trägerbauglied 98b erhalten wird, da die Signale von den Unterteilungselektroden 16a-4 und 16b-4 einander durch ein Subtrahieren des Signals von den Unterteilungselektroden 16a-4 von dem Signal von den unterteilten 16b-4 aufheben.
12 zeigt das Schwinggyroskop 90 an einem Rahmen 31 befestigt. Es ist zu beachten, dass der Schwinger 11, der in 12 gezeigt ist, zur Klarheit als ein rechteckiges Prisma ohne Elektrode gezeichnet ist. Der Schwinger 11 ist durch die Trägerbauglieder 98a bis 98d aufgehängt und in dem Rahmen 31 platziert, der aus einem Metall oder dergleichen hergestellt ist. Die obere Oberfläche des Rahmens 31 und die Trägerbauglieder 12a, 12b, 12d und 12f sind durch ein Löten und dergleichen verbunden und gesichert. In der gleichen Weise sind die untere Oberfläche des Rahmens 31 und die Trägerbauglieder 12c und 12f fixiert. Somit ist der Schwinger 11 in dem Hohlraum getragen und fixiert.
Gemäß dem Schwinggyroskop des Ausführungsbeispiels kann aufgrund der erweiterten Abschnitte 99a bis 99d eine Kontaktfläche zwischen dem Schwinger 11 und den Trägerbaugliedern 98a bis 98d groß gemacht werden. Deshalb wird die Adhäsionskraft zwischen dem Schwinger 11 und den Trägerbaugliedern 98a bis 98d groß, wodurch ein ausreichender spezifischer Stoßwiderstand erhalten wird. Zudem weisen die Trägerbauglieder 98a bis 98d anders als die erweiterten Abschnitte 99a bis 99d eine dünne Drahtstruktur auf. Dies verhindert das Auftreten einer Dämpfung, wie beispielsweise eines Leckens einer Schwingung von dem Schwinger 11 zu der Außenseite über die Trägerbauglieder 99a bis 99d, wodurch die Amplitude einer Schwingung des Schwingers 11 erhöht und die Erfassungsempfindlichkeit verbessert wird.
Zusätzlich weist jedes der Trägerbauglieder den erweiterten Abschnitt und das Paar von gebogenen Abschnitten auf, die mit dem erweiterten Abschnitt verbunden sind, und der erweiterte Abschnitt jedes Trägerbauglieds ist näherungsweise in der Mitte des Schwingers 11 in die Querrichtung desselben fixiert. Somit wird der Stoß, der an den Schwinger 11 angelegt ist, zu beiden Enden jedes Trägerbauglieds übertragen, so dass der erweiterte Abschnitt jedes Trägerbauglieds keinem starken Stoß oder keiner starken Belastung aufgrund eines Stoßes unterworfen ist. Dies verhindert erfolgreich, dass sich jedes Trägerbauglied von der Unterteilungselektrode löst, die an jedem Trägerbauglied fixiert ist.
Zusätzlich sind die Trägerbauglieder 98a und 98b, die an der Oberfläche fixiert sind, wo die geteilten Elektroden 16a und 16b gebildet sind, konfiguriert, um elektrisch mit den Unterteilungselektroden 16a-3 bzw. 16b-3 verbunden zu sein. Deshalb tragen die Trägerbauglieder 98a und 98b den Schwinger 11 fest, während dieselben als Anschlussleitungsdrähte arbeiten.
13 zeigt eine Variation des Schwinggyroskops gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Ein Schwinggyroskop 100, das in 13 gezeigt ist, ist zu dem Schwinggyroskop 90, das in 11 gezeigt ist, in den folgenden Merkmalen unterschiedlich.
Das Trägerbauglied 98a weist einen weiteren Vorsprung 98a'' auf, der sich von dem erweiterten Abschnitt 99a zu der Unterteilungselektrode 16b-1 in die Richtung entgegengesetzt zu der Richtung erstreckt, in die sich der Vorsprung 98a' erstreckt, und der Vorsprung 98a'' ist mit der Unterteilungselektrode 16b-1 elektrisch verbunden.
Das Trägerbauglied 98b weist ferner einen weiteren Vorsprung 98b'' auf, der sich von dem erweiterten Abschnitt 99b zu der Unterteilungselektrode 16a-5 hin in die Richtung entgegengesetzt zu der Richtung erstreckt, in die sich der Vorsprung 98b' erstreckt, und der Vorsprung 98b'' ist mit der Unterteilungselektrode 16a-5 elektrisch verbunden.
Gemäß dieser Struktur sind die Unterteilungselektrode 16a-3 und die Unterteilungselektrode 16b-3 mit der Unterteilungselektrode 16b-1 bzw. der Unterteilungselektrode 16a-5 elektrisch verbunden, um so mit den Unterteilungselektroden verbunden zu sein, die diagonal positioniert sind. Da das Signal, das bei den Unterteilungselektroden 16a-1 und 16b-1 oder bei den Unterteilungselektroden 16a-5 und 16b-5 erzeugt wird, die entgegengesetzte Polarität zu diesem aufweist, das bei den Unterteilungselektroden 16a-3 und 16b-3 erzeugt wird, wird das Signal, das der Drehwinkelgeschwindigkeit entspricht, aufgrund der Summe des Signals von der Unterteilungselektrode 16a-3 und des Signals von der Unterteilungselektrode 16b-1 und der Summe des Signals von der Unterteilungselektrode 16b-3 und des Signals von der Unterteilungselektrode 16a-5 groß, wodurch die Erfassungseffizienz verbessert wird.
Bei diesem Ausführungsbeispiel weist das Schwinggyroskop 90, das in 11 gezeigt ist, den Schwinger 11 auf, der mit den Rillen S1, S2, S3 und S4 versehen ist, so dass die Signale, die bei den Unterteilungselektroden 16a-1 und 16b-1 erzeugt werden, nicht verwendet werden und dass die Signale, die bei den Unterteilungselektroden 16a-2 und 16b-2 in der Nähe der Knoten N1 und N2 erzeugt werden, aufgehoben sind. Da die Signale, die in der Nähe der Knoten N1 und N2 erzeugt werden, sehr schwach sind, reduziert diese Struktur nachteilige Wirkungen aufgrund der Zusammensetzungs- und/oder Abmessungsvariation des Schwingers 11 und liefert genauere Erfassungssignale.
In dem Fall, in dem derartige Variationen eventuell vernachlässigbar sind, können die Rillen S1 und S4 weggelassen sein. In einem derartigen Fall sind die Signale, die an den Außenseiten der Knoten N1 und N2 erzeugt werden, idealerweise aufgehoben und beeinflussen die Erfassung des Signals, das der Drehwinkelgeschwindigkeit entspricht, nicht.
Zusätzlich können die Trägerbauglieder 98a bis 98d durch ein nicht elektrisch leitfähiges Haftmittel an dem Schwinger 11 fixiert sein. In einem derartigen Fall ist es möglich, die Rillen S2 wegzulassen, und ebenfalls möglich, die Rillen S2 und S3 wegzulassen. Ferner können die Rillen S1 und S4 weggelassen werden, obwohl die Signale, die von den geteilten Elektroden 16a und 16b ausgegeben werden, auf grund der Tatsache reduziert sind, dass die Polarität der Signale zwischen der Außenseite der Knoten N1 und N2 und der Innenseite der Knoten N1 und N2 invertiert ist.
Außerdem können die Trägerbauglieder 98a bis 98d eine Form aufweisen, die zu dieser unterschiedlich ist, die in 11 oder 13 gezeigt ist. Genauer gesagt können die erweiterten Abschnitte 99a bis 99d eine kreisförmige Form, eine Ringform oder eine andere Vieleckform aufweisen. Die erweiterten Abschnitte 99a bis 99d können weggelassen sein. Ferner kann der gebogene Abschnitt des Trägerbauglieds eine andere Form als eine Z-Form aufweisen. Beispielsweise kann der gebogene Abschnitt des Trägerbauglieds eine Bogenform aufweisen. Obwohl es bevorzugt ist, dass das Trägerbauglied einen flexiblen, gebogenen Abschnitt aufweist, um den Schwinger elastisch zu tragen, kann der gebogene Abschnitt ein gerader, flexibler Draht oder dergleichen sein.
Während bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung offenbart wurden, werden verschiedene Modi zu Ausführen der hierin offenbarten Prinzipien als innerhalb des Schutzbereichs der folgenden Ansprüche betrachtet. Deshalb ist klar, dass der Schutzbereich der Erfindung nicht begrenzt sein soll, außer wenn es in den Ansprüchen anderweitig dargelegt ist.

Claims

Ein Schwinggyroskop (90; 100), das folgende Merkmale aufweist: einen Schwinger (11), der einen ersten und einen zweiten Schwingungsknoten (N₁, N₂) aufweist, wobei der Schwinger (11) ein erstes und ein zweites piezoelektrisches Substrat (13, 14) umfasst, die miteinander gestapelt sind, um so eine erste und eine zweite Hauptoberfläche des Schwingers zu definieren, die parallel zueinander sind, wobei das erste und das zweite piezoelektrische Substrat (13, 14) in entgegengesetzte Richtungen entlang der Richtung der Dicke derselben polarisiert sind; und ein erstes, ein zweites, ein drittes und ein viertes Trägerbauglied (98a, b, c, d), die jeweils einen erweiterten Abschnitt (99a, b, c, d) und ein Paar von länglichen, flexiblen Abschnitten aufweisen, die in eine z-Form gebogen und mit dem erweiterten Abschnitt verbunden sind, wobei das erste und das zweite Trägerbauglied (98a, 98c) an der ersten bzw. der zweiten Hauptoberfläche des Schwingers (11) vorgesehen sind, derart, dass das erste und das zweite Trägerbauglied (98a, 98c) den ersten Knoten N₁ des Schwingers sandwichartig zwischen denselben anordnen, das dritte und das vierte Trägerbauglied (98b, 98d) an der ersten bzw. der zweiten Hauptoberfläche des Schwingers vorgesehen sind, derart, dass das dritte und das vierte Trägerbauglied (98b, 98d) den zweiten Knoten N₂ des Schwingers sandwichartig zwischen denselben anordnen, die flexiblen Abschnitte des ersten und des dritten Trägerbauglieds (98a, 98b) zueinander hingebogen sind und die flexiblen Abschnitte des zweiten und des vier ten Trägerbauglieds (98c, 98d) voneinander weggebogen sind.
Ein Schwinggyroskop (90; 100) gemäß Anspruch 1, bei dem das erste, das zweite, das dritte und das vierte Trägerbauglied (98a, b, c, d) jeweils aus einer Platte hergestellt sind.
Ein Schwinggyroskop (90; 100) gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem der Schwinger (11) eine erste und eine zweite geteilte Elektrode (16a, b), die an der ersten Hauptoberfläche des Schwingers (11) gebildet sind, und eine gemeinsame Elektrode (17) aufweist, die an der zweiten Hauptoberfläche des Schwingers gebildet ist, wobei die erste und die zweite geteilte Elektrode (16a, b) voneinander in eine Richtung senkrecht zu einer Längsrichtung des Schwingers (11) beabstandet sind.
Ein Schwinggyroskop (90; 100) gemäß Anspruch 3, bei dem jede der ersten und der zweiten geteilten Elektrode (16a, b) durch ein erstes und ein zweites Paar von Rillen (S1, S2, S3, S4), die Positionen zwischen denselben anordnen, die dem ersten bzw. dem zweiten Knoten (N₁, N₂) entsprechen, in fünf Abschnitte geteilt ist, wobei die erweiterten Abschnitte des ersten und des dritten Trägerbauglieds (98a, 98b) an den Abschnitten der ersten und der zweiten geteilten Elektrode (16a, 16b) befestigt sind, die zwischen dem ersten bzw. dem zweiten Paar von Rillen (S1, S2, S3, S4 ) angeordnet sind.
Ein Schwinggyroskop (90; 100) gemäß Anspruch 3 oder 4, bei dem das erste und das dritte Trägerbauglied (98a, 98b) jeweilige Vorsprünge (98a', 98b') aufweisen und durch die Vorsprünge (98a', 98b') mit den Abschnitten der ersten bzw. der zweiten geteilten Elektrode (16a, 16b) elektrisch verbunden sind, die zwischen dem ersten und dem zweiten Knoten N₁, N₂ positioniert sind.
Ein Schwinggyroskop (90; 100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, das ferner einen Rahmen (31) aufweist, der einen inneren Hohlraum zum Aufnehmen des Schwingers (11) aufweist, wobei die flexiblen Abschnitte der Trägerbauglieder (98a, b, c, d) mit dem Rahmen (31) verbunden sind, um den Schwinger (11) innerhalb des inneren Hohlraums aufzuhängen.