JP3071192U - 振動ジャイロ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 支持部材あるいはリード線の振幅の増大によ
る振動子の振動の悪影響を防止する振動ジャイロを提供
する。 【解決手段】 振動ジャイロ１０は、振動子１１を含
む。振動子１１は、振動体１２と圧電素子１３ａ，１３
ｂ，１３ｃから構成される。振動体１２の２つ側面に接
する稜線部には、支持部材１４が固着される。支持部材
１４の端部を取付基板１５の一方主面に固着する。圧電
素子１３ａ，１３ｂ，１３ｃにはリード線１６ａ，１６
ｂ，１６ｃが接続される。この振動ジャイロ１０では、
リード線１６ａ，１６ｂ，１６ｃが中空に浮いている部
分に、質量体１７ａ，１７ｂ，１７ｃを付加している。
質量体１７ａ，１７ｂ，１７ｃは共振周波数移動手段と
して機能しており、振動子１１の共振周波数とリード線
１６ａ，１６ｂ，１６ｃとの共振周波数が大きくずれ、
それらの間に共鳴が発生することが防止される。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は、振動ジャイロに関し、特に、ビデオカメラの手ぶれ補正用やナビゲ ーションシステムに用いられる振動ジャイロに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来の振動ジャイロとして、本件出願人が以前に出願した、特願平３−１９５ ６８４号（特開平５−１８７６１号公報）や特願平９−１６５８０７号（特開平 １１−１４３６８号公報）がある。

【０００３】 上記２つの従来例の概略を説明すると、特願平３−１９５６８４号は、リード 線の中間部分に弾性材を固着させて、リード線を伝っての振動漏れを防止する発 明である。

【０００４】 特願平９−１６５８０７号は、支持部材（実施例ではリード線を兼用）の一部 分に緩衝材を固着させて、支持部材を伝っての振動漏れを防止する発明である。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

上記従来の振動ジャイロは、いずれも、振動漏れを防止することにより、振動 子の振幅が大きくなるため、振動子から得られる信号も大きくなり、したがって 得られる角速度信号も大きなものとなり感度が上昇するという点を狙い、達成し たものである。

【０００６】 しかしながら、これらの従来例において、振動子と支持部材あるいはリード線 との共鳴については特段の記述が為されていない。

【０００７】 そして、一般の振動ジャイロでは、振動子と支持部材が共鳴することにより、 リード線の振幅が増大し、リード線と振動子の接続部や支持部材と振動子の接続 部、リード線と取付基板（あるいは取り付け用ベース）との接続部や支持部材と 取付基板（あるいは取り付け用ベース）との接続部に大きな応力が発生し、この 応力が振動子の振動に悪影響を及ぼしていた。

【０００８】 本考案の目的は、上記問題点を解決するためになされたものであり、支持部材 あるいはリード線の振幅の増大による振動子の振動の悪影響を防止する振動ジャ イロを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために、本考案の振動ジャイロにおいては、振動子と、振 動子に接続される信号の入力または／および出力に用いられるリード線と、振動 子に取り付けられる振動子を支持する支持部材とを含む振動ジャイロにおいて、 リード線あるいは支持部材の少なくともいずれかに、振動子との共鳴を防止する ための共振周波数移動手段を設けたことを特徴としている。

【００１０】 また、共振周波数移動手段は、リード線あるいは支持部材のいずれかに質量体 を付加した構造であることを特徴としている。

【００１１】 これにより、振動子とリード線、振動子と支持部材との間には共鳴が発生しな くなり、リード線や支持部材に異常な振幅の増大が発生するおそれが無くなる。 よって、リード線や支持部材と振動子との接続部に大きな応力が発生することも なく、振動子の振動が安定する。

【００１２】

【考案の実施の形態】

以下、本考案の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。◆ 図１に、本考案の実施の形態である振動ジャイロ１０を示す。

【００１３】 振動ジャイロ１０は、振動子１１を含む。振動子１１は、略正三角柱状の振動 体１２と板状の圧電素子１３ａ，１３ｂ，１３ｃから構成される。振動体１２は 、エリンバ等の恒弾性金属、或いは鉄ニッケル合金、石英、ガラス、水晶、セラ ミック等の一般に機械的振動を生じる材料からなる。そして、振動体１２の３つ の側面のほぼ中央部には、圧電セラミック板の両面に金、銀、アルミニウム等の 金属からなる電極が印刷、蒸着、スパッタリング等により形成されてなる略短冊 状の圧電素子１３ａ，１３ｂ，１３ｃが接着等により取付られる。

【００１４】 振動体１２の２つ側面に接する稜線部には、タングステン、モリブデン等の高 い弾性率を有する細い線材からなる略コ字状の支持部材１４，１４が振動子１１ を跨ぐように溶接等により固着される。固着される位置は、振動子１１の振動を 阻害させないために、振動子１１の１次の振動モードにおけるノード点近傍とす るのが望ましい。そして、支持部材１４，１４の端部をガラスエポキシ材等から なる取付基板１５の一方主面に半田付け等で固着することにより、振動子１１は 支持部材１４，１４を介して取付基板１５に取り付けられる。

【００１５】 また、圧電素子１３ａ，１３ｂ，１３ｃには、圧電素子に信号を入力するため の、あるいは、圧電素子から発生する電気信号を出力するためのリード線１６ａ ，１６ｂ，１６ｃがハンダ付けなどの方法により接続されている。

【００１６】 このように構成された振動ジャイロ１０では、たとえば、圧電素子１３ｃを駆 動素子とし、圧電素子１３ａ，１３ｂを検出素子として用いる。そして、圧電素 子１３ｃに駆動信号を印加することにより振動子１１が屈曲振動する。このとき 、振動子１１の長手方向を回転軸とする回転角速度が加わると、回転角速度に起 因するコリオリ力が発生する。このコリオリ力により振動子１１の屈曲状態が変 化する。そして、検出素子である圧電素子１３ａ，１３ｂで、振動子１１の屈曲 状態の変化に起因する検出信号の差を感知することにより、回転角速度を検出す るものである。

【００１７】 また、この振動ジャイロ１０では、リード線１６ａ，１６ｂ，１６ｃの固定さ れていない部分、つまり、リード線１６ａ，１６ｂ，１６ｃが中空に浮いている 部分に、質量体１７ａ，１７ｂ，１７ｃが付加されている。

【００１８】 このように、質量体１７ａ，１７ｂ，１７ｃが付加されることにより、リード 線１６ａ，１６ｂ，１６ｃの共振周波数は大きく低下する。つまり、質量体１７ ａ，１７ｂ，１７ｃが共振周波数移動手段として機能しているため、振動子１１ の共振周波数とリード線１６ａ，１６ｂ，１６ｃとの共振周波数が大きくずれ、 それらの間に共鳴が発生することが防止される。これを式で表すと、以下のよう になる。

【００１９】 ｆ＝（ｎ／２ｌ）・（Ｔ／ｍ）^1/2 ｆ：一般の弦の固有周波数，ｎ：次数，ｌ：弦の長さ，ｍ：単位長さあたりの質 量，Ｔ：張力 上の式から、質量体１７ａ，１７ｂ，１７ｃを付加することにより、単位長さ あたりの質量ｍが増大し、固有振動数ｆが低下する。

【００２０】 このとき付加される質量体１７ａ，１７ｂ，１７ｃとしては、シリコン樹脂、 エポキシ樹脂、ウレタン、金属など、特に限定されるものではない。なお、式か らわかるとおり、質量体１７ａ，１７ｂ，１７ｃの付加量が小さければ周波数移 動の効果は小さく、また、質量体１７ａ，１７ｂ，１７ｃの付加量が大きすぎる と使用上においてリード線１６ａ，１６ｂ，１６ｃが切れるなどの可能性もある ため、質量体１７ａ，１７ｂ，１７ｃの付加量については、振動子１１の大きさ やリード線１６ａ，１６ｂ，１６ｃや支持部材１４などの形状や材質、振動ジャ イロ１０の使用目的によって、適宜決定されるものである。

【００２１】 図２には、本考案の実施の形態に示す振動ジャイロ１０のサンプル２つと、実 施の形態に示す振動ジャイロ１０における質量体１７ａ，１７ｂ，１７ｃを付加 していないサンプル２つについて、オフセット電圧の温度ドリフト特性を表すグ ラフである。なお、オフセット電圧とは、振動子１１に角速度が印加されない場 合の、２つの検出素子から検出される検出電圧の差のことである。

【００２２】 図２（ａ）は、質量体１７ａ，１７ｂ，１７ｃが付加されていない振動ジャイ ロ１０の２つのサンプルについて、特性を示したものであり、サンプル１では５ ５℃付近，サンプル２では７０℃付近にピークが発生しており、オフセット電圧 が規則性無く、かつ、大きく変動していることがわかる。このピークの発生要因 は、ピーク発生温度近傍でリード線１６ａ，１６ｂ，１６ｃと振動子１１との間 で共鳴を発生する条件を満たしてしまい、それらの共鳴により、振動子１１の振 動が不安定となるためである。このような振動ジャイロ１０では、周囲の温度が 変化することにより、得られる角速度信号が変動することになり、温度特性の信 頼性が損なわれる。

【００２３】 図２（ｂ）は、本考案の振動ジャイロ１０の構成を備える２つのサンプルにつ いて、特性を示したものであり、図２（ａ）で示したサンプル１，２のリード線 １６ａ，１６ｂ，１６ｃにそれぞれ質量体１７ａ，１７ｂ，１７ｃとしてシリコ ン球を付加させたものである。◆ 図２（ｂ）から明らかなように、サンプル１，２ともに、図２（ａ）に示され るような特異なピークの発生が抑えられる。つまり、リード線１６ａ，１６ｂ， １６ｃと振動子１１との間に共鳴が発生することが防止される。これにより、周 囲の温度が変化しても、得られる角速度信号は安定するため、温度特性の信頼性 が向上した振動ジャイロ１０となる。

【００２４】 以上に示した実施の形態では、共振周波数移動手段としての質量体を、リード 線に付加するものを示してきたが、支持部材に質量体を付加してもよく、また、 リード線と質量体の両方に質量体を付加してもよい。

【００２５】 また、振動子の形状も、本実施の形態に限定されるものではなく、振動体自体 が圧電セラミックスからなるもの、音叉型の振動子形状を有するものなど、本考 案は振動ジャイロ全般に適用可能である。

【００２６】

【考案の効果】

以上のように、本考案による振動ジャイロでは、振動子とリード線、振動子と 支持部材との間には共鳴が発生しなくなり、リード線や支持部材に異常な振幅の 増大が発生するおそれが無くなる。よって、リード線や支持部材と振動子との接 続部に大きな応力が発生することもなく、振動子の振動が安定する。よって、こ の振動ジャイロの検出信号も安定するため、信頼性の高い角速度信号が得られる ジャイロとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施の形態に係る振動ジャイロの構造
を示す斜視図である。

【図２】本考案の振動ジャイロの特性を説明するための
特性説明図であり、（ａ）は、質量体を付加しない構造
の特性説明図であり、（ｂ）は本考案の振動ジャイロの
特性説明図である。

【符号の説明】

１０ 振動ジャイロ １１ 振動子 １２ 振動体 １３ａ，１３ｂ，１３ｃ 圧電素子 １４ 支持部材 １６ａ，１６ｂ，１６ｃ リード線 １７ａ，１７ｂ，１７ｃ 質量体

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 振動子と、前記振動子に接続される、信
   号の入力または／および出力に用いられるリード線と、
   前記振動子に取り付けられる、振動子を支持する支持部
   材と、を含む振動ジャイロにおいて、前記リード線ある
   いは前記支持部材の少なくともいずれかに、前記振動子
   との共鳴を防止するための共振周波数移動手段を設けた
   ことを特徴とする、振動ジャイロ。
2. 【請求項２】 前記共振周波数移動手段は、前記リード
   線あるいは前記支持部材のいずれかに質量体を付加した
   構造であることを特徴とする、請求項１に記載の振動ジ
   ャイロ。