JPH0518755A - 振動ジヤイロ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 外部の温度変化や外部からの音波に対して特
性が安定である、振動ジャイロを提供する。 【構成】 この振動ジャイロ１０は振動子１２を含む。
この振動子１２の下方，側方および上方には、クッショ
ン材４８，８８および９０が設けられる。これらのクッ
ション材４８，８８および９０は、それぞれ、たとえば
ブチルゴムなどのゴムやウレタンなどの合成樹脂をそれ
ぞれの気泡が繋がらないように発泡した材料で形成され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は振動ジャイロに関し、
特に、たとえば自動車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。

【０００２】

【従来の技術】図９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。
振動子２は、断面３角形の振動体３を含み、振動体３の
３つの側面には、圧電素子４ａ，４ｂおよび４ｃがそれ
ぞれ形成される。

【０００３】さらに、振動子２の１つの圧電素子４ｃ
は、発振回路５の入力端に電気的に接続され、発振回路
５の出力端は、他の２つの圧電素子４ａおよび４ｂに電
気的に接続される。そのため、振動子２は自励振駆動す
る。また、２つの圧電素子４ａおよび４ｂは、たとえば
差動増幅器からなる検出回路６の２つの入力端にそれぞ
れ電気的に接続される。したがって、検出回路６の出力
によって、振動ジャイロ１の回転角速度が検出される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の振動
ジャイロでは、振動子が外部の温度に影響を受け、外部
の温度変化によって、特性が変わりやすいという問題が
あった。さらに、外部から振動子への音波によっても、
特性の変化が生じていた。

【０００５】それゆえに、この発明の主たる目的は、外
部の温度変化や外部からの音波に対して特性が安定であ
る、振動ジャイロを提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、振動子と、
振動子の周囲に設けられるクッショク材とを含む、振動
ジャイロである。

【０００７】

【作用】クッション材によって、振動子が外部から断熱
される。さらに、クッション材によって、外部から振動
子への不要な音波が吸音される。

【０００８】

【発明の効果】この発明によれば、外部の温度変化や外
部からの音波に対して特性が安定である、振動ジャイロ
が得られる。

【０００９】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。

【００１０】

【実施例】図１（Ａ）はこの発明の一実施例を示す正面
図解図であり、図１（Ｂ）はその側面図解図である。図
２は図１に示す振動ジャイロの分解斜視図である。図３
は図１に示す振動ジャイロの回路図である。図４は図１
に示す振動ジャイロの要部を示す分解斜視図である。

【００１１】この振動ジャイロ１０は振動子１２を含
む。振動子１２は、特に図４に示すように、たとえば断
面３角形の振動体１４を含む。この振動体１４は、たと
えば、ニッケル，鉄，クロム，チタン、あるいはそれら
の合金たとえばエリンバ，鉄−ニッケル合金などの恒弾
性金属材料で形成される。なお、振動体１４は、たとえ
ば、石英，ガラス，水晶，セラミックなどのように一般
的に機械的な振動を生じる金属以外の材料で形成されて
もよい。

【００１２】振動体１４には、特に図３に示すように、
その３つの側面の中央に、圧電素子１６ａ，１６ｂおよ
び１６ｃがそれぞれ固着される。これらの圧電素子１６
ａ〜１６ｃは、それぞれ、たとえばセラミックからなる
圧電層１８を含み、圧電層１８の両主面には、電極２０
ａおよび２０ｂがそれぞれ形成される。そして、これら
の圧電素子１６ａ〜１６ｃの一方主面の電極２０ａが、
振動体１４の側面にたとえば導電性接着剤で接着され
る。なお、この実施例では、２つの圧電素子１６ａおよ
び１６ｂが、振動体１４を振動ないし駆動させるための
駆動用かつ振動体１４の変位を検出するための検出用と
して用いられ、他の１つの圧電素子１６ｃが２つの圧電
素子１６ａおよび１６ｂへ駆動信号を帰還するための帰
還用として用いられる。

【００１３】この振動子１２は、特に図４に示すよう
に、２つの支持部材２２ａおよび２２ｂで支持される。
支持部材２２ａおよび２２ｂは、それぞれ、たとえば金
属などの線材でコ字形に形成される。そして、支持部材
２２ａおよび２２ｂの中央部分が、２つの圧電素子１６
ａおよび１６ｂで挟まれる振動体１４の１つの稜線部分
に固着される。この場合、支持部材２２ａおよび２２ｂ
は、振動体１４の振動に悪影響を及ぼしにくくするため
に、振動体１４のノード点の近傍に固着される。この実
施例では、振動体１４の長さをＬとすると、これらの支
持部材２２ａおよび２２ｂは、振動体１４の両端から
０．２２４Ｌの位置に固着される。

【００１４】これらの支持部材２２ａおよび２２ｂは、
たとえば、接着剤で接着し、はんだ付けし、または溶接
することによって、振動体１４に固着されるが、はんだ
付けあるいは溶接することによって固着する場合には、
支持部材の強度と振動体への支持部材のはんだ付け性な
いし溶接性との双方を考慮すれば、たとえばモリブデ
ン，チタンなどの強度の強い金属線の周囲に、たとえば
ニッケル，白金，金，銀，銅，ステンレス，鉄などのは
んだ付け性および溶接性のよい材料を被覆した線材で、
支持部材を形成することが好ましい。

【００１５】これらの支持部材２２ａおよび２２ｂの両
端部分は、図４および図５に示すように、たとえば鉄，
ニッケル，ステンレスなどの金属材料からなるたとえば
略矩形の固定板２４ａおよび２４ｂに、それぞれ固着さ
れる。すなわち、固定板２４ａおよび２４ｂには、それ
ぞれ、２つずつの孔２６が形成される。そして、一方の
支持部材２２ａの両端部分が、一方の固定板２４ａの２
つの孔２６に挿通されてはんだ付けされる。同様に、他
方の支持部材２２ｂの両端部分が、他方の固定板２４ｂ
の２つの孔２６に挿通されてはんだ付けされる。

【００１６】これらの固定板２４ａおよび２４ｂの一端
には、それぞれ、振動子１２に接触しないように、たと
えば略Ｕ字板状の片部材２８が形成される。また、これ
らの片部材２８の幅方向の両端には、それぞれ、たとえ
ば板状の保護部材３０が形成される。これらの保護部材
３０は、支持部材２２ａおよび２２ｂが振動子１２の幅
方向に必要以上に変位しないようにして、支持部材２２
ａおよび２２ｂを保護するためのものであり、支持部材
２２ａおよび２２ｂの近傍たとえば支持部材２２ａおよ
び２２ｂの内側に配置される。なお、これらの片部材２
８および保護部材３０は、固定板２４ａおよび２４ｂと
一体的に形成される。

【００１７】固定板２４ａおよび２４ｂは、図１（Ａ）
および図４に示すように、それぞれ、たとえば緩衝材３
２ａおよび３２ｂによって、たとえば鉄，ニッケル，ス
テンレスなどの磁性および導電性を有する材料からなる
たとえば短冊状の支持板３４の一方主面に固着される。

【００１８】支持板３４には、図４および図６に示すよ
うに、その長手方向の一端および他端から下方に延びる
足部材３６ａおよび３６ｂが形成される。また、支持板
３４の長手方向の一端側の足部材３６ａには、その下端
中央に、１つの突起部３８が形成される。さらに、支持
板３４の長手方向の他端の両側には、２つの突起部４０
ａおよび４０ｂが形成される。これらの突起部３８，４
０ａおよび４０ｂは、支持板３４を後述する回路基板４
６に固着するために用いられる。また、支持板３４に
は、その幅方向の一端に、２つの保持片４２が所定間隔
を隔てて形成され、その幅方向の他端にも、２つの保持
片４２が所定間隔を隔てて形成される。これらの保持片
４２は、支持板３４に後述するワークカバー５６を保持
させるために用いられる。

【００１９】支持板３４の一方主面の中央には、特に図
４に示すように、正特性サーミスタ４４が取り付けられ
る。この正特性サーミスタ４４は、振動子１２の温度を
安定に保つためのものである。すなわち、この正特性サ
ーミスタ４４には、一定の電圧が印加されている。そし
て、振動子１２の温度すなわち正特性サーミスタ４４の
周辺の温度が高くなれば、正特性サーミスタ４４の抵抗
が大きくなり、それからの発熱量が減ってその周辺の温
度が下がり、逆にその周辺の温度が低くなれば、正特性
サーミスタ４４の抵抗が小さくなり、それからの発熱量
が増えてその周辺の温度が上がる。したがって、振動子
１２の温度は、この正特性サーミスタ４４によって安定
に保たれる。

【００２０】支持板３４は、図２および図４に示すよう
に、回路基板４６の一方主面側に取り付けられる。この
場合、支持板３４の一端側の足部材３６ａの突起部３８
が、回路基板４６に挿通され、回路基板４６の他方主面
のアースパターン（図示せず）にはんだ付けされる。そ
のため、支持板３４は、２つの足部材３６ａおよび３６
ｂで回路基板４６の一方主面から浮かされた状態で、回
路基板４６に固着される。

【００２１】また、支持板３４と回路基板４６との間に
おいて、回路基板４６の一方主面の中央には、シート状
のクッション材４８が接着剤で接着される。このクッシ
ョン材４８は、たとえばブチルゴムなどのゴムやウレタ
ンなどの合成樹脂をそれぞれの気泡が繋がらないように
発泡いわゆる独立発泡した材料で形成される。

【００２２】さらに、回路基板４６の一方主面には、支
持板３４の長手方向の他端の外側に、たとえばＵ字状の
中継基板５０が取り付けられる。中継基板５０には、そ
の主面に平行しその外側に延びる３つの端子５２ａ，５
２ｂおよび５２ｃが、互いに平行に形成される。そし
て、これらの端子５２ａ〜５２ｃが、回路基板４６に貫
通され、回路基板４６の他方主面の３つの導体パターン
（図示せず）にそれぞれはんだ付けされる。したがっ
て、この中継基板５０は、その一方主面が支持板３４の
長手方向の他端側の端面に対向するように、回路基板４
６に固着される。

【００２３】また、この中継基板５０には、支持板３４
の２つの突起部４０ａおよび４０ｂが挿通され、それら
の突起部４０ａおよび４０ｂが、中継基板５０の他方主
面の導体パターン（図示せず）にはんだ付けされる。し
たがって、この中継基板５０を介して、支持板３４が、
回路基板４６にさらに強固に固着される。

【００２４】さらに、中継基板５０の他方主面には、３
つの導体パターン５４ａ，５４ｂおよび５４ｃが形成さ
れ、これらの導体パターン５４ａ〜５４ｃには、３つの
端子５２ａ〜５２ｃがそれぞれ電気的に接続される。ま
た、これらの導体パターン５４ａ〜５４ｃには、振動子
１２の３つの圧電素子１６ａ〜１６ｃの他方主面の電極
２０ｂが、それぞれ、リード線（図示せず）で電気的に
接続される。

【００２５】支持板３４には、振動子１２および中継基
板５０などを覆うようにして、たとえば鉄，ニッケル，
ステンレスなどの磁性および導電性を有する材料からな
るワークカバー５６が、取付けられる。ワークカバー５
６は、図４および図７に示すように、短冊状の主面部材
５８を含み、主面部材５８には、その幅方向の両端から
下方に延びる側面部材６０がそれぞれ形成される。これ
らの側面部材６０の下端中央部は、それぞれ、外側に突
出する突出部６２として形成される。また、主面部材５
８には、その長手方向の両端に、たとえば断面Ｌ字状の
保護部材６４が、それぞれ形成される。そして、ワーク
カバー５６は、それらの側面部材６０が支持板３４の保
持片４２の内側に嵌められ、かつ、側面部材６０の突出
部６２が保持片４２，４２の間に嵌められる。この場
合、２つの保護部材６４は、振動子１２の長手方向の両
端の外側の近傍に配置される。これらの保護部材６４
は、振動子１２がその長手方向に必要以上に変位しない
ようにすなわち支持部材２２ａおよび２２ｂが振動子１
２の長手方向に必要以上に変位しないようにして、支持
部材２２ａおよび２２ｂを保護するためのものである。

【００２６】一方、回路基板４６の他方主面には、図４
に示すように、発振回路６６および検出回路６８が搭載
される。

【００２７】発振回路６６は、振動子１２を駆動ないし
振動させるためのものであって、発振周波数を安定させ
るための水晶や発振周波数を調整するための位相補正回
路を含む。この発振回路６６の入力端は、特に図３に示
すように、導体パターン（図示せず）および中継基板５
０の端子５２ｃなどを介して、振動子１２の圧電素子１
６ｃの電極２０ｂに電気的に接続され、発振回路６６の
出力端は、可変抵抗器７２ａにて分割され、別の導体パ
ターン（図示せず），端子５２ａおよび５２ｂなどを介
して、圧電素子１６ａおよび１６ｂの電極２０ｂにそれ
ぞれ接続される。

【００２８】検出回路６８は、振動子１２の変位を検出
するためのものであって、たとえば差動増幅器などから
なる。この検出回路６８の２つの入力端は、導体パター
ン（図示せず），端子５２ａおよび５２ｂなどを介し
て、圧電素子１６ａおよび１６ｂの電極２０ｂにそれぞ
れ接続される。

【００２９】さらに、回路基板４６の他方主面には、図
４に示すように、３つの可変抵抗器７２ａ，７２ｂおよ
び７２ｃが搭載される。１つの可変抵抗器７２ａは、発
振回路の出力をバランスよく圧電素子１６ａおよび１６
ｂに分配するものである。また、別の可変抵抗器７２ｂ
は、検出回路６８に入力される入力信号のレベルを調整
するためのものであって、図３に示すように、検出回路
６８の２つの入力端間に接続される。さらに、残りの可
変抵抗器７２ｃは、検出回路６８の出力信号のレベルを
調整するためのものであって、検出回路６８の出力端と
アースとの間に接続される。

【００３０】さらに、回路基板４６の他方主面には、図
２および図４に示すように、発振回路６６，検出回路６
８および可変抵抗器７２ａ，７２ｂおよび７２ｃなどを
覆うようにして、たとえば鉄，ニッケル，ステンレスな
どの磁性，導電性および弾性を有する材料からなるシー
ルドカバー７４が取り付けられる。シールドカバー７４
は、図４および図８に示すように、回路基板４６と略同
じ幅を有する矩形板状の主面部材７６を含む。この主面
部材７６は、その幅方向の中央部分が外側に折り曲げら
れている。主面部材７６の幅方向の両端には、側面部材
７８ａおよび７８ｂがそれぞれ形成される。さらに、そ
れらの側面部材７８ａおよび７８ｂの両端部には、それ
ぞれ、突起部８０が形される。そして、それらの突起部
８０が、回路基板４６に挿通され、回路基板４６の一方
主面のアースパターン（図示せず）にはんだ付けされ
る。また、このシールドカバー７４には、側面部材７８
ａに３つの可変抵抗器７２ａ〜７２ｃの調整ねじに対応
する３つの孔８４ａ，８４ｂおよび８４ｃが形成され
る。

【００３１】回路基板４６の一方主面には、正特性サー
ミスタ４４，発振回路６６および検出回路６８に電力を
供給するための電源端子や検知回路６８の出力信号を取
り出すための出力端子などの複数の端子８６が上向きに
形成され、これらの端子８６は、回路基板４６の導体パ
ターン（図示せず）などを介して、正特性サーミスタ４
４，発振回路６６および検出回路６８に接続される。

【００３２】これらの振動子１２，回路基板４６，ワー
クカバー５６などは、図１（Ａ）および図２に示すよう
に、２つのクッション材８８および９０とともに、箱形
のケース９２に収納される。

【００３３】クッション材８８は、たとえば矩形板状に
形成され、ワークカバー５６の上面に配置される。ま
た、クッション材９０は、その中央にワークカバー５６
に対応する孔が形成され、ワークカバー５６の側面に配
置される。これらのクッション材８８およびおよび９０
は、上述のクッション材４８と同様に、たとえばブチル
ゴムなどのゴムやウレタンなどの合成樹脂をそれぞれの
気泡が繋がらないように発泡した材料で形成される。こ
れらのクッション材４８，８８および９０は、振動子１
２の周囲と外部との間の断熱効果を高め、外部から振動
子１２への不要な音波を吸収し、かつ、振動子１２から
外部への振動のもれを防ぐためのものである。

【００３４】また、ケース９２には端子８６に対応して
開口部９４が形成され、特に図１（Ｂ）に示すように、
その開口部９４から端子８６が露出される。さらに、ケ
ース９２には、特に図２に示すように、可変抵抗器７２
ａおよび７２ｃの調整ねじに対応して、それらの調整ね
じを外部から調整するための２つの孔９６ａおよび９６
ｂが形成される。

【００３５】そして、このケース９２には、図１および
図２に示すように、たとえばアルミニウムなどの導体か
らなる矩形板状のバックカバー９８が、ねじ１００で取
り付けられる。この場合、弾性を有するシールドカバー
７４の主面部材７６の幅方向の中央が外側に折り曲げら
れているので、バックカバー９８は、シールドカバー７
４の弾性力に抗してシールドカバー７４に圧着され、シ
ールドカバー７４に電気的に接続される。

【００３６】この振動ジャイロ１０では、振動子１２を
支持するための支持部材２２ａおよび２２ｂの内側の近
傍に保護部材３０が設けられているので、支持部材２２
ａおよび２２ｂが振動子１２の幅方向に必要以上に変位
されずに、塑性変形を起こしにくい。そのため、支持部
材２２ａおよび２２ｂの塑性変形による特性の劣化が防
止される。さらに、振動子１２の長手方向の両端の外側
の近傍に設けられたワークカバー５６の保護部材６４に
よって、支持部材２２ａおよび２２ｂが振動子１２の長
手方向に必要以上に変位されないので、支持部材２２ａ
および２２ｂの塑性変形による特性の劣化が防止され
る。なお、支持部材２２ａおよび２２ｂの塑性変形によ
る特性の劣化を防止するためには、保護部材を振動子１
２あるいは支持部材２２ａおよび２２ｂの近傍に設けれ
ばよく、また、保護部材の形状は、板状に限らずブロッ
ク状であってもよい。

【００３７】また、この振動ジャイロ１０では、振動子
１２の周囲に独立発泡した材料からなるクッション材４
８，８８および９０が設けられているので、振動子１２
の周囲と外部との間の断熱効果がよく、外部から振動子
１２への不要な音波を吸音することができ、かつ、振動
子１２から外部への振動のもれを防ぐことができる。そ
のため、外部の温度変化や外部からの音波による特性の
劣化を防止することができるとともに、振動子１２から
外部の機器への振動のもれを防ぐことができる。

【００３８】さらに、この振動ジャイロ１０では、振動
子１２の近傍に正特性サーミスタ４４が設けられている
ので、振動子１２の温度を安定に保つことができる。そ
のため、温度変化による特性の劣化が抑えられる。な
お、振動子１２の温度を安定に保つためには、振動子１
２の近傍に、正特性サーミスタ４４に代えてたとえば負
特性サーミスタ，ニクロム線，セラミックヒータなどの
他のヒータを設け、さらに、振動子１２の周辺の温度を
検知するための、たとえばバイメタルなどの温度検知手
段を設けて、温度検知手段による検知に基づいてヒータ
をオン−オフするようにしてもよい。

【００３９】また、この振動ジャイロ１０では、磁性を
有する材料からなる遮蔽材として支持板３４およびワー
クカバー５６が振動子１２の周囲に設けられているの
で、振動子１２が磁気的に外部から遮蔽され、外部の磁
気による特性の劣化を防ぐことができる。

【００４０】さらに、この振動ジャイロ１０では、中継
基板５０の端子５２ａ〜５２ｃを介して、回路基板４６
の一方主面側に設けた振動子１２が、回路基板４６の他
方主面側の発振回路６６および検出回路６８に電気的に
接続されるので、回路基板４６の一方主面側から他方主
面側にリード線を引き回す必要がない。

【００４１】また、この振動ジャイロ１０では、発振回
路６６などを覆うようにして、磁性を有する材料からな
るシールドカバー７４が設けられているので、発振回路
６６から発生する高周波ノイズを防止することができ
る。

【００４２】さらに、この振動ジャイロ１０では、アー
ス電位となるシールドカバー７４にバックカバー９８が
電気的に接続されるているので、外部のアース電位に接
続しやすい。また、バックカバー９８は、シールドカバ
ー７４の弾性力に抗してシールドカバー７４に圧着する
だけで、シールドカバー７４に電気的に簡単に接続され
る。このようにシールドカバー７４とバックカバー９８
とを電気的に簡単に接続するためには、弾性を有する材
料でシールドカバー７４およびバックカバー９８の少な
くとも一方を形成し、その弾性力に抗してシールドカバ
ー７４にバックカバー９８を圧着するようにすればよ
い。

【００４３】なお、上述の実施例では、振動子１２の振
動体１４が断面３角形に形成されているが、振動体１４
は、断面４角形に形成されてもよい。この場合、圧電素
子は、振動体の４つの側面に形成されてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）はこの発明の一実施例を示す正面図解図
であり、（Ｂ）はその側面図解図である。

【図２】図１に示す振動ジャイロの分解斜視図である。

【図３】図１に示す振動ジャイロの回路図である。

【図４】図１に示す振動シャイロの要部を示す分解斜視
図である。

【図５】（Ａ）は図１に示す振動ジャイロの振動子を支
持するための構造を示す正面図解図であり、（Ｂ）はそ
の側面図解図である。

【図６】（Ａ）は図１に示す振動ジャイロに用いられる
支持板の正面図であり、（Ｂ）はその平面図であり、
（Ｃ）はその側面図である。

【図７】（Ａ）は図１に示す振動ジャイロに用いられる
ワークカバーの正面図であり、（Ｂ）はその平面図であ
り、（Ｃ）はその側面図である。

【図８】（Ａ）は図１に示す振動ジャイロに用いられる
シールドカバーの正面図であり、（Ｂ）はその平面図で
あり、（Ｃ）はその側面図である。

【図９】従来の振動ジャイロの一例を示す図解図であ
る。

【符号の説明】

１０ 振動ジャイロ １２ 振動子 ４８，８８，９０ クッション材

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 振動子、および前記振動子の周囲に設け
   られるクッション材を含む、振動ジャイロ。
2. 【請求項２】前記クッション材は、それぞれの気泡が繋
   がらないように発泡した材料で形成される、請求項１の
   振動ジャイロ。