JPH02266214A - 振動ジャイロ - 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） この発明は振動ジャイロに関し、特に自動振駆動し、た
とえば自動車などに搭載される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。

（従来技術） 第５図は従来の振動ジャイロの一例を示す図解図である
。この振動ジャイロ１は、振動子２を含む。この振動子
２は、正３角柱状の振動体３を含み、振動体３の１つの
側面に駆動用圧電素子４が形成され、振動体３の他の２
つの側面に帰還用圧電素子５ａおよび５ｂがそれぞれ形
成されている。

そのため、この振動子２では、帰還用圧電素子５ａおよ
び５ｂと駆動用圧電素子４との間に発振回路６が接続さ
れ、帰還用圧電素子５ａおよび５ｂの出力が発振回路６
を介して駆動用圧電素子４に帰還される。したがって、
この振動子２は自動振駆動する。

そして、この振動ジャイロ１では、帰還用圧電素子５ａ
および５ｂからの出力電圧の差を差動回路７で検出する
ことによって、その回転角速度が測定される。

（発明が解決しようとする課題） ところが、上述の振動ジャイロｌでは、帰還用圧電素子
５ａおよび５ｂからの出力電圧の差を検出するため、帰
還用のみならず駆動用圧電素子に特性上のばらつきや経
時変化、温度変化があった場合、回転角速度を正確に測
定することが困難であった。

それゆえに、この発明の主たる目的は、圧電素子の特性
に影響されることなく回転角速度を正確に測定すること
ができる、振動ジャイロを提供することである。

（課題を解決するための手段χ この発明は、駆動用の圧電素子の入力側に回転角速度を
検出するための検出用端子を接続した、振動ジャイロで
ある。

（作用） 検出用端子からは、圧電素子を介さずに、回転角速度に
応じた出力が得られる。

（発明の効果） この発明によれば、圧電素子を介さずに回転角速度に応
じた出力が得られるので、圧電素子に特性上のばらつき
や経時変化、温度変化があっても、圧電素子の特性に影
響されることなく回転角速度を正確に測定することがで
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図解図である。この
振動ジャイロＩＯは、特別な構造の振動子１２を含むの
で、この実施例では、まず、その振動子１２について詳
細に説明する。

振動子１２は、たとえば正３角柱状の振動体１４を含む
。この振動体１４は、たとえばエリンバ、鉄−ニッケル
合金１石英、ガラス、水晶、セラミックなど、−船釣に
機械的な振動を生じる材料で形成される。

この振動体１４には、その３つの側面の中央部にそれぞ
れ圧電素子１６ａ、１６ｂおよび１６ｃが形成される。

圧電素子１６ａは、たとえばセラミックからなる圧電層
１８ａを含み、圧電層１８ａの両主面にはそれぞれ電極
２０ａおよび２２ａが形成される。なお、これらの電極
２０ａおよび２２ａは、たとえば金、銀、アルミニウム
、ニッケル、銅−ニッケル合金（モネルメタル）などの
電極材料で、たとえばスパッタリング、蒸着等の薄膜技
術であるいはその材料によっては印刷技術で形成される
。同様に、他の圧電素子１６ｂおよび１６ｃも、それぞ
れ、たとえばセラミックからなる圧電層１８ｂおよび１
８ｃを含み、それらの圧電層１８ｂと１８ｃとの両主面
にも、電極２０ｂおよび２２ｃと２０ｂおよび２２ｃと
が、それぞれ形成されている。そして、これらの圧電素
子１６ａ〜１６ｃの一方の電極２０ａ〜２０ｃは、たと
えば接着剤で振動体Ｉ４に接着される。

なお、振動体１４をたとえばエリンバ、鉄−ニッケル合
金などの金属からなる振動材料で形成すれば、圧電素子
１６２〜１６Ｃの一方の電極２０３〜２０ｃは形成され
なくてもよい。なぜなら、振動体１４がそれらの電極２
０ａ〜２０Ｃを兼ねるからである。この場合、圧電層１
８ａ〜１８ｃは、たとえばＰＺＴ（ジルコン・チタン酸
鉛）。

ＺｎＯ（酸化鉛）などの圧電材料でたとえばスパッタリ
ング、蒸着などの薄膜技術によって形成されてもよい。

この振動子１２では、圧電素子１６ａ〜１６ｃのうち任
意の２つが駆動用に用いられ、他の１つが帰還用に用い
られる。この実施例では、たとえば、圧電素子１６ａお
よび１６ｂが駆動用に用いられ、他の圧電素子１６ｃが
帰還用に用いられる。

そのため、この振動子１２には、帰還用の圧電素子１６
ｃと駆動用の圧電素子１６ａおよび１６ｂとの間に、振
動子１２を自動振駆動するための帰還ループとして発振
回路２４などが接続される。

すなわち、帰還用の圧電素子１６Ｃの電極２２Ｃは、発
振回路２４０入力端に接続される。そして、この発振回
路２４の出力端は、固定抵抗器２６ａを介して駆動用の
圧電素子１６ａの電士画２２ａと固定抵抗器２６ｂを介
して駆動用の圧電素子１６ｂの電極２２ｂとに接続され
る。そのため、帰還用の圧電素子１６ｃの出力は発振回
路２４などを介して２つの駆動用の圧電素子１６ａおよ
び１６ｂに帰還され、この振動子１２は自動振駆動する
。この場合、振動子１２の振動体１４は、２つの駆動用
の圧電素子１６ａおよび１６ｂによる２つの駆動方向を
合成した方１ｉｉＪ　４こ振動する。したがって、この
実施例では、１つの駆動用圧電素子で駆動する従来例に
比べて、振動体１４の振幅が大きくなる。しかも、たと
えば経時変化、温度変化、取付は角度の変化、自重（重
心位置）の変化などによる機械的な状態変化に対して、
振動体１４の振動姿勢が安定である。

一方、駆動用の圧電素子１６ａおよび１６ｂの入力側の
電極２２ａおよび２２ｂには、検出用端子２８ａおよび
２８ｂが、それぞれ接続される。

これらの検出用端子２８ａおよび２８ｂは、振動ジャイ
ロ１０の回転角速度に応じて変化する駆動用の圧電素子
１６ａおよび１６ｂのインピーダンス変化を検出するた
めのものである。

これらの検出用端子２８ａおよび２８ｂは、差動回路３
０の２つの入力端に、それぞれ接続される。この差動回
路３０では、駆動用の圧電素子１６ａおよび１６ｂのイ
ンピーダンス変化が、それらの電極２２ａおよび２２ｂ
間の電位差として検出される。したがって、差動回路３
０からの出力によって、振動ジャイロＩＯの回転角速度
を知ることができる。

この振動ジャイロ１０では、検出専用圧電素子は用いず
駆動用の圧電素子１６ａおよび１６ｂの電ｆｆ１２２ａ
および２２ｂ間の電位差、すなわち駆動用の圧電素子の
入力側の電位差を検出することによって回転角速度を測
定するため、それらの圧電素子１６ａ〜１６ｃに特性上
のばらつきや経時変化、温度変化があっても、圧電素子
の特性やそれらの共振周波数のずれに影響されることな
く駆動電圧の共通化、安定化に伴い回転角速度を正確に
測定することができる。

さらに、この振動ジャイＯＩＯでは、第５図に示す従来
例に比べて、振幅の大きい特別な構造の振動子１２が用
いられているため回転角速度の感度がよくなる。しかも
、たとえば経時変化などによる機械的な状態変化に対し
て、振動体１４の振動姿勢が安定であるので、回転角速
度を安定的に測定することができる。

第２図はこの発明の他の実施例を示す図解図である。こ
の実施例では、特に、振動体１４が正４角柱状に形成さ
れ、振動体１４の４つの側面に、それぞれ圧電素子１６
ａ、１６ｂ、１６ｃおよび１６ｄが形成される。そして
、たとえば、隣接する２つの圧電素子１６ａおよび１６
ｂが駆動用に用いられ、他の２つの圧電素子１６Ｃおよ
び１６ｄが帰還用に用いられる。そのため、この実施例
でも、検出用端子２８ａおよび２８ｂは、駆動用の圧電
素子１６ａおよび１６ｂの入力側の電極２２ａおよび２
２ｂに接続される。

なお、この実施例では、２つの帰還用の圧電素子１６ｃ
および１６ｄの電極２２ｃおよび２２ｄは可変抵抗器３
２の２つの固定端子３２ａおよび３２ｂにそれぞれ接続
され、可変抵抗器３２の可動端子３２ｃは発振回路２４
の入力端に接続される。したがって、この実施例では、
２つの帰還用の圧電素子１６Ｃおよび１６ｄからの出力
が合成された形で２つの駆動用の圧電素子１６ａおよび
！、　６　ｂに帰還される。

第３図はこの発明のさらに他の実施例を示す図解図であ
る。この実施例では、振動体１４が正３角柱状に形成さ
れ、振動体１４の２つの側面に、圧電素子１６ａおよび
１６ｂがそれぞれ形成される。そして、一方の圧電素子
１６ａが駆動用に用いられ、他方の圧電素子１６ｂが帰
還用に用いられる。そのため、駆動用の圧電素子１６ａ
の入力側の電極２２ａに、回転角速度を検出するための
検出用端子２８が接続される。

なお、この実施例では、帰還用の圧電素子１６ｂの電極
２２ｂは発振回路２４の入力端に接続され、発振回路２
４の出力端は固定抵抗器２６を介して駆動用の圧電素子
１６ａの電極２２ａに接続される。

第４図はこの発明の別の実施例を示す図解図である。こ
の実施例では、振動体１４が正４角柱状に形成され、振
動体１４の対向する２つの側面に、圧電素子１６ａおよ
び１６ｂがそれぞれ形成される。そして、一方の圧電素
子１６ａが駆動用に用いられ、他方の圧電素子１６ｂが
帰還用に用いられる。そのため、この実施例でも、第３
図に示す実施例と同様に、駆動用の圧電素子１６ａの入
力側の電極２２ａに、回転角速度を検出するための検出
用端子２８が接続され、帰還用の圧電素子１６ｂと駆動
用の圧電素子１６ａとの間に、直列接続された発振回路
２４および固定抵抗器２６が接統される。

なお、上述の各実施例では、振動子１２の振動体１４が
正３角柱状あるいは正４角柱状に形成されているが、こ
の発明では、振動体１４は、正３角柱状、正４角柱状以
外の多角柱状に形成されてもよい。この場合も、検出用
端子は、振動体の側面に形成される駆動用の圧電素子の
入力側に接続されればよい。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す図解図である。 第２図はこの発明の他の実施例を示す図解図である。 第３図はこの発明のさらに他の実施例を示す図解図であ
る。 第４図はこの発明の別の実施例を示す図解図である。 第５図は従来の振動ジャイロの一例を示す図解図である
。 図において、１０は振動ジャイロ、１２は振動子、１４
は振動体、１６ａ、１６ｂおよび１６ｃは圧電素子、２
８ａおよび２８ｂは検出用端子を示す。 特許出願人　株式会社　村田製作所 代理人　弁理士　岡　１）　全　啓 図 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 駆動用の圧電素子の入力側に回転角速度を検出するため
   の検出用端子を接続したことを特徴とする、振動ジャイ
   ロ。