JPH02231517A - 振動子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は振動子に関し、特にたとえば振動ジャイロや
加速度センサなどに用いられる振動子に関する。

（従来技術） 第５図はこの発明の背景となる従来の振動子の一例を示
す斜視図であり、第６図は第５図に示す振動子を用いた
振動ジャイロの一例を示す断面図である。この振動子１
は、第５図に示すように、たとえば３角柱状に形成され
る。振動子１は、たとえば恒弾性金属材料で形成される
。また、この振動子１を用いた振動ジャイロは、第６図
に示すように、振動子ｌの３つの側面のほぼ中央部に、
それぞれ圧電素子２が形成される．これらの圧電素子２
のうちの２つが出力信号検出用として用いられ、他の１
つが振動子１に屈曲振動を与えるための駆動用として用
いられる。

このような振動ジャイロでは、駆動用の圧電素子２に駆
動信号を印加することによって振動子１が屈曲振動し、
２つの検出用圧電素子に出力電圧が発生する。このとき
、振動子１は駆動用圧電素子２形成面と直交する向きに
屈曲振動し、２つの検出用圧電素子には同じ大きさの出
力電圧が発生する。したがって、２つの検出用圧電素子
２の出力電圧の差を測定することによって、振動ジャイ
ロの無回転時の出力を小さくすることができる。

そして、振動子１の軸方向を中心として回転すると、コ
リオリカによって屈曲振動の方向が変わり、検出用圧電
素子２の出力電圧に変化が生じる。

この出力電圧の変化を測定することによって、振動ジャ
イロの回転角速度を知ることができる。この場合、２つ
の検出用圧電素子２の出力電圧に差が生じる。そのため
、２つの検出用圧電素子２の出力電圧の差を測定するこ
とによって、振動ジャイロの回転時の出力を大きくする
ことができる。

したがって、振動ジャイロの無回転時の出力と回転時の
出力との差が大きく、Ｓ／Ｎ比を大きくすることができ
る． （発明が解決しようとするＲ題） しかしながら、このような従来の振動子では、加工歪み
や寸法精度の誤差などのため、雰囲気温度の変化によっ
て、振動子にねじれ，ゆがみ，そりなどが発生する。ま
た、経時変化によっても、振動子に歪みが生じる。さら
に、この振動子を振動ジャイロなどに用いると、圧電素
子との熱膨張率の差などのため、雰囲気温度の変化によ
って、振動子に歪みが発生する． そのため、このような振動子を振動ジャイロなどに用い
ると、これらの歪みによって出力電圧に誤差が生じ、無
回転時においても２つの検出用圧電素子間の出力電圧に
差が生じる。したがって、２つの検出用圧電素子の出力
電圧の差を測定しても、振動ジャイロの無回転時の出力
を小さくすることができない。そのため、振動ジャイロ
の無回転時の出力と回転時の出力との差が小さくなり、
Ｓ／Ｎ比が小さくなってしまう。

また、振動子に歪みが生しると、回転時における出力電
圧にも誤差が生じ、正確な回転角速度を測定することが
できない。

それゆえに、この発明の主たる目的は、雰囲気温度の変
化や経時変化などによって歪みの生じない、振動子を提
供することである。

（課題を解決するための手段） この発明は、柱状の側面の幅方向のほぼ中央部分に、そ
の長手方向に延びて少なくとも１つの溝が形成された、
振動子である。

（作用） 側面に形成された溝が、雰囲気温度の変化や経時変化に
よる振動子の歪みを吸収する。

（発明の効果） この発明によれば、雰囲気温度の変化によって振動子に
歪みが生じたりセす、また経時変化による振動子の歪み
もなくなる．したがって、このような振動子を振動ジャ
イロなどに用いれば、出力電圧に誤差がなく、信頼性の
高い振動ジャイロを得ることができる。

この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点
は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から
一層明らかとなろう。

（実施例） 第１図はこの発明の一実施例を示す斜視図である．この
振動子ｌＯは、たとえば正３角柱状に形成される。そし
て、この振動子１０は、たとえばエリンバ．鉄−ニッケ
ル合金，石英，ガラス，水晶，セラミックなど、一般的
に機械的な振動を生じる材料で形成される。振動子１０
０３つの側面には、その幅方向のほぼ中央部分において
長手方向に延びる溝１２ａ．１２ｂおよび１２ｃが形成
される．この実施例では、溝１２ａ，１２ｂ，１２Ｃは
、振動子ｌＯの一端から他端まで形成されている． このような振動子ｌＯは、たとえば振動ジャイ口などに
用いられ、その一例が第２図に示される。

この振動ジャイロ２０は、振動子１０の３つの側面のほ
ぼ中央部分にそれぞれ圧電素子１４．１６および１８が
形成される。第２図実施例では、圧電素子１４，１６．
１８は、溝１２ａ．１２ｂ，１２Ｃの一部を覆うように
形成されている。

圧電素子ｌ４は、たとえばＰＺＴ（ジルコン・チタン酸
鉛）やＺｎＯ　（酸化鉛）などで形成される圧電体１４
ａを含む。この圧電体１４ａの両面に電極１４ｂおよび
ｆ４ｃが形成される。そして、一方の電極１４ｃが、た
とえば導電性接着剤などによって、振動子１０の側面に
接着される。同様に、他の圧電素子１６．１８も、それ
ぞれ、圧電体１６ａ．１８ａを含み、圧電体１６ａの両
面に電極１６ｂ．１６ｃが形成され、圧電体１８ａの両
面に電極１８ｂ，ｔ８ｅが形成される．そして、それら
のうちの一方の電極１６ｃおよび１８ｃが振動子１０の
側面に接着される。

この実施例では、２つの圧電素子ｌ４およびｌ６が出力
信号検出用として用いられ、圧電素子１８が振動子１０
に屈曲振動を与えるための駆動用として用いられる。し
たがって、圧電素子１８に駆動信号を与えることによっ
て、振動子１０は圧電素子１８形成面と直交する方向に
屈曲振動をする。この屈曲振動に応して、検出用圧電素
子１４１６には、ほぼ同じ大きさの出力電圧が発生する
。これらの検出用圧電素子１４および１６からの出力電
圧の差を測定すれば、振動ジャイロの無回転時の出力を
小さくすることができる。

振動ジャイロがその軸方向を中心として回転すると、コ
リオリカによって振動子１０の振動方向が変わり、検出
用圧電素子１４および１６に発生する電圧に差が生じる
。したがって、これらの検出用圧電素子ｌ４および１６
の出力電圧の差を検出すれば、大きな出力を得ることが
できる。したがって、振動ジャイロの無回転時の出力と
回転時の出力との差が大きく、Ｓ／Ｎ比を大きくするこ
とができる。

このような振動子１０を用いると、その側面に溝１　２
　ａ．　　１　２　ｂ，　　１　２　ｃが形成されてい
ることにより、振動子ｌＯに生じる歪みが吸収される。

そのため、雰囲気温度の変化による振動子１０の歪みが
吸収され、振動子１０に歪みが生しない。

また、経時変化による振動子ｌｏの歪みも防ぐことがで
きる。

したがって、検出用圧電素子１４および１６に発生する
出力電圧に誤差が生じたリせず、振動ジャイロに加わる
回転角速度を正確に測定することができる。つまり、こ
の振動子１０を用いることによって、信転性の高い振動
ジャイロを得ることができる． なお、第２図実施例では、圧電素子１４．１６および１
８は、振動子１０の溝１２ａ，１２ｂ，１２Ｃの一部を
覆うように形成されたが、第３図に示すように、これら
の圧電素子１４，１６．１８は溝１２ａ．１２ｂ，１２
ｃ以外の部分に形成してもよい。また、この振動子１０
は、振動ジャイロだけでなく、加速度センサなど、振動
子を使用する他のセンサなどに使用することができる。

上述の各実施例では、振動子１０は、長手力向の一端か
ら他端まで形成されたものを用いたが・第４図に示すよ
うに、振動子１０の長手力向の一端から他端に向かって
その中間部分に形成されてもよい。つまり、溝１２ａ．
１２ｂ，１２ｃは、振動子１０の長手方向に沿って延び
て形成されていればよい。このようにすることによって
、振動子１０の歪みを防止することができる。

また、振動子１０の形状は、３角柱状だけでなく、４角
柱状や５角柱状など他の形状に形成してもよく、その長
手力向に溝を形成することによって歪みを防止すること
ができる。この溝は、振動子の全部の側面に形成する必
要はなく、少なくとも１つの側面に形成されていればよ
い。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す斜視図である。 第２図は第１図に示す振動子を用いた振動ジャイロの一
例を示す断面図である。 第３図は第２図に示す振動ジャイロの他の例を示す断面
図である． 第４図はこの発明の他の実施例を示す斜視図である． 第５図はこの発明の背景となる従来の振動子の一例を示
す斜視図である。 第６図は第５図に示す従来の振動子を用いた振動ジャイ
ロの断面図である。 図において、１０は振動子、１２ａ，１２ｂおよび１２
ｃは溝を示す． 特許出願人　株式会社　村田製作所 代理人　弁理士　岡　田　　全　啓 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 柱状の側面の幅方向のほぼ中央部分に、その長手方向に
   延びて少なくとも１つの溝が形成された、振動子。