JPH04238215A - 角速度センサ - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、角速度を検出する角速
度センサに関し、例えば自動車、小型船舶に搭載してヨ
ーレートを検出するために好適に用いられる小型・廉価
なジャイロ式角速度センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】小型・廉価な角速度センサの一例が特開
昭６３─２５２２２０号公報に開示されている。これは
振動板に一定周波数の振動を加え、角速度が作用した時
に生じる振動板の歪みを検知して角速度を検出するもの
であり、いわゆる振動ジャイロとよばれるものである。 まず、一方角速度を高精度で検出する装置としていわゆ
るロータジャイロが知られている。このロータジャイロ
の一例を図２の一部破断斜視図を用いて説明する。この
ロータージャイロ（角速度センサ）１は、略円筒状のセ
ンサハウジング２に対してその中心軸（図示Ｙ軸）の回
りに回転自在にジンバル１８が支持されている。すなわ
ち、ジンバル１８には両端にシャフト６および２０がセ
ンサハウジング２に固定されており軸受４，２２によっ
て支持されている。このジンバル１８には、Ｙ軸と直交
方向（Ｚ軸方向）に２つの軸受１２ａ，１２ｂが固定さ
れており、ここにシャフト１４と一体的に回転するロー
タ１６が支持されており、ロータ１６は、Ｚ軸まわりに
回転自在となっている。ジンバル１８中には、ロータ１
６を回転させるモータ９のケーシング１０中にソレノイ
ドコイル３６，３６が固定されている。ソレノイドコイ
ル３６，３６は、センサハウジング２の側面（図中右側
面）の端子２８ａ、２８ｂに接続されている。端子２８
ａ，２８ｂは、制御回路３０に接続されており、制御回
路３０内部のマイクロコンピュータ３２の指令信号によ
って交流電圧が印加される。このことで、ソレノイドコ
イル３６，３６が通電されることにより、ロータ１６は
シャフト１４を中心として回転する。ジンバル１８の一
方のシャフト２０の他端には軸受２２を介して円板状の
検出部２４が、シャフト２０と同軸状に形成されている
。なお、ジンバル１８は、軸受１２ａ，１２ｂを結ぶ線
がＺ軸方向のときに初期位置となるように配置されてい
る。ジンバル１８がＹ軸回りに回転すると、センサハウ
ジング２に設置されたスプリング１９ａまたは１９ｂが
、ジンバル１８を初期位置に復帰するようにＺ軸とＹ軸
に直交する方向（Ｘ軸方向）に付勢力を与えている。 検出部２４には、Ｙ軸方向に直交する平面２６が形成さ
れており、その平面２６には平面中心を通過する穴２６
ａが形成されている。穴２６ａの中には、磁石２７がＺ
軸上方にＮ極，Ｚ軸下方にＳ極となるように分極された
状態で埋め込まれている。検出部２４付近のセンサハウ
ジング２内部にはＹ軸まわりに溝４０が形成されている
。溝４０には、磁気抵抗素子４２のリード端子４２ｂ，
４２ｃ，４２ｄをハンダによって接続した基板４４が嵌
め込まれている。なお、磁気抵抗素子４２は、磁気抵抗
素子本体４２ａとリード端子４２ｂ，４２ｃ，４２ｄに
よって構成されている。磁気抵抗素子本体４２ａと磁石
２７は、対向しており、磁気抵抗素子本体４２ａが、磁
石２７から所定の磁束を受けるため、所定の空間が設け
てある。なお、この所定の空間は、溝４０の位置，シャ
フト２２，検出部２４などのファクタによって決定され
る。センサハウジング２のＹ─Ｚ平面を車両（不図示）
の前後方向に直交するように、且つ、Ｚ軸を車両の上下
方向に設置した状態で車両が旋回した際には、ロータ１
６が、ロータ１６の回転軸はＸ─Ｚ平面内で図示θのよ
うに揺動する。そしてロータ１６ないしジンバル１８は
揺動力とスプリング１９ｂによる付勢力が均衡する角度
で安定する。この揺動によって、シャフト２０に固定さ
れた検出部２４の磁石２７がθだけ回転する。この回転
によって磁石２７による磁界の向きが変わり、磁石から
受ける磁気抵抗素子体４２ａの磁束が変化する。この磁
束の変化に応じて、磁気抵抗素子体４２ａは、抵抗値が
変化するもので、この抵抗値の変化は、電圧信号に変換
される（変換手段）。ゆえに、Ｙ軸回りにトルクが生じ
た際に、そのトルクは磁気抵抗素子体４２ａの抵抗の変
化に応じた電圧信号にとして、制御回路３０のマイクロ
コンピュータ３２に入力され、角速度が検出される（検
出手段）。

【０００３】

【発明が解決する課題】磁気抵抗素子体４２ａが磁束の
変化に応じて抵抗の変化を検出する従来のロータジャイ
ロにおいては、磁石２７と磁気抵抗素子体４２ａ間のＹ
軸方向の位置、および、磁石２７の回転中心となる位置
とその回転中心となる位置に対応する磁気抵抗素子体４
２ａの対応する位置の関係は、磁石２７がＹ軸回りに回
転することにより、磁気抵抗素子４２ａの抵抗値を検出
する際に大きく影響するものである。しかし、磁気抵抗
素子４２のリード端子４２ｂ，４２ｃ，４２ｄを、ハン
ダによって基板４４に固定する際、磁気抵抗素子体４２
ａを基板４４から所定の位置に正確に固定することは容
易ではなく、例えば磁気抵抗素子体４２ａが基板４４に
傾いた状態で接続されると、基板４４と磁石２７のＹ軸
方向の距離が決定されていても、磁石２７と磁気抵抗素
子体４２ａの距離にばらつきが生じる。すなわち、磁気
抵抗素子４２は、磁束を受ける磁気抵抗素子体４２ａが
固定していないため、磁気抵抗素子４２の抵抗の検出誤
差にばらつきが生じる。このことに鑑みて、磁気抵抗素
子体と磁石を一部材で位置決めすることを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに本発明は、センサハウジングに対し第１軸まわりに
回転自在に支持されたジンバルと、前記ジンバルを支持
する前記第１軸と直交する第２軸のまわりに回転自在に
支持されたロータと、該ロータに回転力を付与するモー
タと、前記第１軸まわりの回転位置を所定回転位置に復
帰させるばね手段と、前記センサハウジングに対し第１
軸まわりに回転自在に支持された磁石と、前記ジンバル
の前記所定回転位置からの回転角を前記磁石と磁気抵抗
素子体の相対位置変化に置き換えて電気信号に変換する
変換手段と、該変換手段の電気信号を検出する検出手段
を備える角速度センサにおいて、前記角速度センサの磁
気抵抗素子体が、前記センサハウジングの内部に固定さ
れる位置決め部材と係合すると共に、前記磁石を前記位
置決め部材により支持することを特徴とする。

【０００５】

【作用】以上のことより、角速度センサは、センサハウ
ジングの内部に位置決め部材を固定することで、位置決
め部材が、センサハウシングに対して相対移動不能とな
る。従って、磁気抵抗素子体は、磁石を支持する位置決
め部材に位置決め固定されるため、磁気抵抗素子体と磁
石は所定の距離に設定される。このことより、変換手段
によってジンバルが所定位置から回転した際の回転角が
磁石と磁気抵抗素子体の相対位置変化に置き換えられて
より正確に電気信号に変換された後、検出手段が変換手
段の電気信号を検出する。

【０００６】

【実施例】本発明の実施例の要部を図１を用いて説明す
る。なお、本発明の実施例の説明のうち、従来技術の説
明で既に図２を用いて説明した構成と同一構成は説明を
省略する。軸受２２は、Ｙ軸方向に直交する面２２ａ，
２２ｂを備えており、シャフト２０のＹ軸まわりの回転
を許容するようにシャフト２０に固定されている。シャ
フト２０を位置決め部材５０に嵌合した状態では、シャ
フト２０の先端からＬ１の長さの位置に形成された段部
２０ａが軸受２２の面２２ａに当接している。シャフト
２０の先端には、溝（不図示）が形成されており、その
溝には、棒状の磁石２７が初期状態においてＺ軸方向に
分極される状態で嵌め込まれている。このシャフト２０
の先端および軸受２２は、位置決め部材５０の後述する
第１の穴５２と第２の穴５４内部に固定されている。位
置決め部材５０は、非磁性材料の樹脂からなり外周が円
筒状に形成されている。また、位置決め部材５０には、
図中左方のＹ軸に直交する面５１ａから内部方向に、第
１の穴５２が形成され、さらに奥部に第１穴より小径の
第２の穴５４が形成されている。なお、第１の穴５２と
第２の穴５４は、Ｙ軸まわりに同心円筒状に形成されて
いる。第１の穴５２には、軸受２２を圧入固定されてお
り、位置決め部材５０と軸受２２の相対回転移動は不能
となっている。なお、軸受２２は、圧入された状態で固
定される際、第１の穴２２と第２の穴５４の段部５２ａ
に当接され、後述する磁石２７と磁気抵抗素子４２の磁
気抵抗素子体４２ａが係合される第３の穴との相対位置
が決定される。第２の穴５４は、シャフト２０の先端の
外周径より大きく形成されている。シャフト２０の先端
は、第２の穴５４の底面５４ａから磁石２７が離間する
位置で、且つ、第２の穴５４の内部空間に置かれており
、シャフト２０は回転可能な状態にされている。また、
位置決め部材５０は、Ｙ軸に直交する面５１ｂに磁気抵
抗素子体４２ａが係合される第３の穴５６を備えている
。第３の穴５６は、その内部に形成されたＹ軸方向に直
交する面５６ａに磁気抵抗素子体４２ａが当接した状態
で磁気抵抗素子体４２ａが圧入固定されている。Ｙ軸方
向の軸受２２の寸法、シャフト２０の先端からＬ１の長
さおよび軸受２２が当接する位置決め部材５０の第１の
穴２２と第２の穴５４の段部５２ａによって、第３の穴
５６のＹ軸方向の長さ寸法、すなわち、後述する磁石２
７と磁気抵抗素子４２の磁気抵抗素子体４２ａの相対位
置Ｌ２を決定する第３の穴５６の位置は、算定される。 さらに、位置決め部材５０には、面５１ｂから第１の穴
と反対方向に延びた複数の固定部６０ａ、６０ｂを備え
ており、その固定部６０は、基板４４に形成された孔４
４ｂ，４４ｂに圧入固定されている。固定部６０ａ、６
０ｂの長さは、磁気抵抗素子４２ａが第３の穴５６に係
合された状態で、磁気抵抗素子４２のリード端子４２ｂ
，４２ｃ，４２ｄが基板４４が突出するように形成され
ている。なお、リード端子４２ｂ，４２ｃ，４２ｄは、
各々、基板４４の対応するスルーホール（不図示）に挿
入され、基板４４にハンダによって接続されている。な
お、基板４４は、基板４４の外周形状と同じ形状に形成
されたセンサハウジング２の内部の溝（不図示）に嵌め
込まれ、センサハウジング２に対する基板４４の回転が
防止されている。以上のことより、磁気抵抗素子４２の
磁束を受ける磁気抵抗素子体４２ａを磁石２７に対して
直交させる位置に固定する作業時間が削減可能となる。 また、反った基板を使用した場合、または、不均一の厚
さの基板を使用した場合に、磁気抵抗素子体４２ａと磁
石２７間の距離を一定にすることができる。

【０００７】

【発明の効果】以上のことより、角速度センサは、セン
サハウジングの内部とハウジングを固定することで、ハ
ウジングが、センサハウシングに対して相対移動不能と
なる。相対移動不能となったハウジングは、磁気抵抗素
子体と磁石が所定の距離となるように磁気抵抗素子体を
固定する。このことより、変換手段によってジンバルが
所定位置から回転した際の回転角が磁石と磁気抵抗素子
体の相対位置変化に置き換えられてより正確に電気信号
に変換された後、検出手段が変換手段の電気信号を検出
することが可能となり、磁気抵抗素子４２の抵抗の検出
誤差のばらつきを低減することが可能となる。

【０００８】

【図面の簡単な説明】

【図１】　　本発明の要部となる具体例

【図２】　　従
来技術のロータジャイロの一部破断斜視図

【符号の説明】

１　　　　ロータジャイロ（角速度センサ）２　　　　
センサハウジング ９　　　　モータ １０　　　　ケーシング １４　　　　シャフト（第２軸） １６　　　　ロータ １８　　　　ジンバル １９ａ，１９ｂ　　　　ばね手段 ２０　　　　シャフト（第１軸） ２２　　　　ベアリング ２７　　　　磁石 ３０　　　　制御回路 ３２　　　　マイクロコンピュータ ４２　　　　磁気抵抗素子 ４２ａ　　磁気抵抗素子体 ４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ　　リード端子４４　　　　基
板 ４４ｂ　　孔 ５０　　　　位置決め部材 ５２　　　　第１の穴 ５４　　　　第２の穴 ５６　　　　第３の穴 ６０ａ、６０ｂ　　　　固定部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　センサハウジングに対し第１軸まわり
   に回転自在に支持されたジンバルと、前記ジンバルを支
   持する前記第１軸と直交する第２軸のまわりに回転自在
   に支持されたロータと、該ロータに回転力を付与するモ
   ータと、前記第１軸まわりの回転位置を所定回転位置に
   復帰させるばね手段と、前記センサハウジングに対し第
   １軸まわりに回転自在に支持された磁石と、前記ジンバ
   ルの前記所定回転位置からの回転角を前記磁石と磁気抵
   抗素子体の相対位置変化に置き換えて電気信号に変換す
   る変換手段と、該変換手段の電気信号を検出する検出手
   段を備える角速度センサにおいて、前記角速度センサの
   磁気抵抗素子体が、前記センサハウジングの内部に固定
   される位置決め部材と係合すると共に、前記磁石を前記
   位置決め部材により支持することを特徴とする角速度セ
   ンサ。