JPH0474927A - ジャイロ装置 - 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〕 本発明は、音叉を用いたジャイロ装置（角速度検出装置
）に関する。

（従来の技術〕 従来の音叉型ジャイロの一例を第２図に示す。

第２図の従来例に於いては、音叉（１）を、大なる質量
を有する振動質量部（１−１）、　（１−１）と、これ
らの夫々に連結した撓み部（１−２Ｌ　（Ｌ−２）と、
両者の各遊端を連結する基部（１−３）と、この基部（
１−３）より両撓み部（１−２）、　（１−２）間の空
隙内を両者に非接触で伸びる連結部（１−４）とより構
成する。

尚、（３０）はヒンジで、このヒンジ（３０）は、中央
の連結部（３０−２）と、それから上下に伸延する短冊
状のヒンジ部（３０−１）、　　（３０−３）と、該２
個のヒンジ部（３０−１）、　（３０−３）の遊端を一
体的に連結、結合する基部または円環部（３０−４）と
から構成される。ヒンジ（３０）は全体として一枚の板
からワイヤーカット等の方法で製作することが望ましい
。

ヒンジ部（３０−１）、　（３０−３）には、音叉（１
）の入力軸（Ｚ−Ｚ）まわりに入力する角速度Ωによる
音叉（１）、従って、ヒンジ（３０）に生ずる撓みを検
出するための圧電素子（３１−１）、　（３１−２）が
それぞれ固定される。また、ヒンジ（３０）の連結部（
３０−２）は、音叉（１）の連結部（１−４）のコ字状
凹部（１−４ａ）に嵌合している。

また、ヒンジ（３０）の基部、すなわち円環部（３０−
４）の外面の両端に、一端が閉しているほぼ同型状の筒
状体（４１１）、　（４１−２）の開口部の内面を接着
側等により夫々気密に固定する。この場合、円環部（３
１４）、筒状体（４１−１）　、　（４１−２）の軸は
、夫々音叉軸或は入力軸（Ｚ　−Ｚ）に一致するように
なされている。筒状体（４１−１）、　（４１−２）の
夫々の閉端（４１−１ａ）、　（４１−２ａ）を、円筒
状の弾性部材（４２−ＩＬ　（４２−２）を介し、下端
部が夫々取付基台（４４）に固定されているＬ字型金具
（４３−１）　、　（４３−２）の上端部に固定する。

尚、上記構成において、音叉（１）の重心が、ヒンジ（
３０）の両ヒンジ部（３０−１）。

（３０−３）の中心、すなわち連結部（３０−２）の中
心に一致するように、音叉（１）の各部は設計されてい
ることは勿論である。尚、（４ａ）、（４ａ）は音叉（
１）を駆動する圧電素子である。

第３図は、第２図に示した従来の実施例の原理を説明す
るための説明図で、その主要部を第２図の軸（Ｚ　−Ｚ
）方向から見たものである。同図に示すごとく、このジ
ャイロ装置に角速度Ωが軸（Ｚ−Ｚ）回りに加わると、
それに対応したコリオリの力Ｆｃが、両振動質量部（１
−１）、　（１−１）に互いに平行且つ反対向に発生し
、これによるトルクが、ヒンジ（３０）の連結部（３０
−２）を介してヒンジ部（３０−１）、　（３０−３）
に同図に示すごとく、Ｓ字状の曲げ変形を生せしめる。

この場合、圧電素子（３１−１）、　（３１−２）は、
その分極方向が同図で十で示したように、互いに逆方向
になるように、夫々ヒンジ部（３０−１）、　（３１−
３）に固定されているので、圧電素子（３１−１）、　
（３１−２）を短絡して一つの出力（４５）とし、これ
を第２図に示す如く、電圧源（５ａ）よりの電圧と共に
電気回路部（７）で同期整流することにより、入力角速
度Ωを検出し、従ってジャイロ装置を得ることが出来る
。

尚、図示せずも入力軸（Ｚ−Ｚ）と直角な軸（ＩＹ）方
向に角速度が作用した場合には、圧電素子（３１−１）
と（３１−２）とに誘起される電圧は、互いに逆符号と
なり、これらより出力はでない。

また温度による影響を避けるために、音叉（１）及びヒ
ンジ（３０）を熱恒弾性材でつくることが望ましい。

さらに検出感度を上げるためには、音叉（１）の共振周
波数と、音叉（１）の入力軸（Ｚ−Ｚ）回りの慣性能率
と、ヒンジ部（３０−１）、　（３０−３）の入力軸回
りのトルクバネ常数及び円環部（３０−４）、筒状体（
４１−１）、（４１−２）の入力軸（Ｚ−Ｚ）回りの自
由角共振周波数とを略々等しい値に選択することが望ま
しい。

〔発明が解決しようとする課題］ しかしながら、第２図に示す従来の例においては、ヒン
ジ（３０）の基部、即ち円環部（３１４）と円環部（３
０−４）に固定されている筒状体（４１−１）　。

（４１−２）の熱膨張率が違うために、外気温度の変化
によりヒンジ（３０）に熱応力が加わり、その結果、音
叉（１）の共振周波数と、音叉（１）の入力軸（Ｚ−Ｚ
）まわりの慣性能率と、ヒンジ部（３０−１）、　（３
０−３）の入力軸（Ｚ−Ｚ）まわりのトルクバネ定数及
び円環部（３０−４）、筒状体（４１−１）　、　（４
１−２）の入力軸（Ｚ　−Ｚ）回りの慣性能率で決定さ
れる人力軸（Ｚ　−Ｚ）まわりの自由角共振周波数（検
出共振周波数）が温度により変化するため、それにとも
ない、ジャイロの検出感度（スケールファクタ）が変化
し、広い温度範囲での使用が困難であった。

本発明は、上記従来の装置の課題を一掃した新規なジャ
イロ装置を提供せんとするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明によれば、音叉（１）と該音叉に生ずるコリオリ
の力Ｆｃによるモーメントを検出するヒンジ部（３０−
１）、　（３０−３）及びこのヒンジ部の両端が固定さ
れている両端が開いている筒状部（３０−４）より成る
ヒンジ（３０）と、ヒンジ部に固着されている圧電素子
（３１−１，）、　（３１−２）とを含む検出部とを有
するジャイロ装置において、ヒンジ（３０）と同し熱膨
張率の材料からヒンジ（３０）の基部、即ち筒状（３０
’−４）の外側の両端に固定される筒状体（５１１）（
５０−２）を構成することにより従来の課題を解決した
ジャイロ装置が得られる。

（作用〕 ヒンジ（３０）と同し熱膨張率の材料から筒状体（５０
−１）、　（５０−２）を構成することにより、外気温
度の変化から生じるヒンジ（３０）への熱応力を無くし
、検出共振周波数の温度変化によるジャイロのスケール
ファクタの温度変化をなくす。

〔実施例］ 第１図は本発明によるジャイロ装置の一実施例の斜視図
である。

同図に於いて、第２図と同一符号は、互いに同一素子を
示すものとし、それらの詳細説明は、これを省略する。

第１図の本発明の実施例と第２図の従来例との違いは、
第２図の従来例においては、ヒンジ（３０）の材料とヒ
ンジ（３０）、特にその円環部（３０−４）に固定され
ている筒状体（４１−１）、　（４１−２）の材料との
熱膨張率が違っていたが、第１図の本発明のジャイロ装
置の例においては、ヒンジ（３０）の円環部（３（］−
４）に固定される筒状体（５０−１）　、（５０−２）
をヒンジ（３０）と同じ熱膨張率の材料から構成した点
である。第１図に示す本発明の例のその他の構成及び動
作は、第２図に示す従来例と全（同一である。

尚、上側では、ヒンジ（３０）のヒンジ部（３０−１）
（３０−３）の遊端が円環部（３０−４）に固定され、
この円環部（３０−４）に円筒状の筒状体（５０−１）
　、　（５０−２）が固着されているが、円環部（３０
−４）の代りに、断面が例えば四角の筒状体を使用し、
それに伴い円筒状の筒状体（５０−１）、　（５０−２
）の代りに断面が四角の筒状体を使用してもよい。

〔発明の効果〕

上述した構造の本発明によれば、検出共振周波数の温度
変化がなくなるため、ジャイロのスケールファクタが温
度変化に殆んど影響されることがないので、より広い温
度範囲でジャイロ装置の使用が可能となる。

実測によれば、本発明の実施例は、従来のジャイロ装置
に比較し、そのスケールファクタの温度感度が約１１５
０となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のジャイロ装置の一実施例の一部を断面
として示す斜視図、第２図は従来のジャイロ装置の一部
を除いた斜視図、第３図は第２図の原理説明図である。 図に於て、（３０）はヒンジ、（３０ｉ）は円環部、（
５０−１）、　（５０−２）は筒状体を夫々示す。 → 第２図の要１子の上山（Ｚ−Ｚ）力ｆむよ１ノ見ｒＴｆ
則面目第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 音叉と、該音叉に生ずるコリオリの力によるモーメント
   を検出するヒンジ部及び、該ヒンジ部の両端が固定され
   ている両端が開いている筒状部より成るヒンジと、上記
   ヒンジ部に固着されている圧電素子とを含む検出部とを
   有するジャイロ装置において、 上記検出部のヒンジと同一の熱膨張率を有する材料から
   該ヒンジに固定される筒状体を構成するようになしたこ
   とを特徴とするジャイロ装置。