JPH06201386A - 振動子の支持構造 - Google Patents
振動子の支持構造Info
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- JPH06201386A JPH06201386A JP5018164A JP1816493A JPH06201386A JP H06201386 A JPH06201386 A JP H06201386A JP 5018164 A JP5018164 A JP 5018164A JP 1816493 A JP1816493 A JP 1816493A JP H06201386 A JPH06201386 A JP H06201386A
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Abstract
持構造を提供する。 【構成】 振動子12は、たとえば正3角柱状の振動体
14を含む。振動体14には、2つの支持部材18aお
よび18bの中央部がそれぞれ固着される。一方の支持
部材18aは、振動子12の幅方向(y軸方向)に延び
る直線状の中間部20aを含み、その中間部20aの両
端から直線状の2つの脚部22aおよび22aがそれぞ
れ下方に折れ曲がっている。この場合、2つの脚部22
aおよび22aの先端の間隔は、中間部20aの長さよ
り広がっている。同様に、他方の支持部材18bも、直
線状の中間部20bと、先端の間隔が広がった直線状の
2つの脚部22bおよび22bとを有する。
Description
し、特にたとえば、回転角速度を検出するための振動ジ
ャイロに用いられる振動子の支持構造に関する。
動ジャイロの一例を示す斜視図であり、図12はその正
面図である。この振動ジャイロ1は振動子2を含み、振
動子2はたとえば正3角柱状の振動体3を含む。振動体
3の3つの側面の略中央には、圧電素子4a,4bおよ
び4cがそれぞれ形成される。この振動子2のノード点
近傍には、コ字状の2つの支持部材5aおよび5bが、
それぞれ取り付けられる。この場合、支持部材5aおよ
び5bの中央部が振動体3の1つの稜線部分に固着され
る。さらに、一方の支持部材5aの両端は一方の取付基
板6aに固着され、他方の支持部材5bの両端は他方の
取付基板6bに固着される。なお、これらの取付基板6
aおよび6bは、それぞれ、緩衝材(図示せず)を介し
てワークプレートなどの支持台(図示せず)に接着され
る。
よび4bあるいは圧電素子4cに駆動信号が印加され
る。それによって、振動体3は圧電素子4c形成面に直
交する方向(x軸方向)に屈曲振動する。この状態で、
振動体3の中心軸(z軸)を中心として回転すると、コ
リオリ力によって屈曲振動の方向が変わり、圧電素子4
aおよび4bの出力信号に差が生じる。したがって、圧
電素子4aおよび4b間の出力電圧の差を測定すれば、
回転角速度を検出することができる。
にともなって2つの支持部材5aおよび5bが屈曲する
が、それらの支持部材5aおよび5bがそれぞれ緩衝材
などを介して支持台に固着されるため、それらの支持部
材5aおよび5bが互いに干渉しにくい。そのため、そ
れらの支持部材5aおよび5bによって振動子2の振動
が抑圧されにくく、振動子2の安定した振動姿勢を確保
することが期待できる。
ャイロ1では、振動子2の幅方向(y軸方向)において
支持部材5aおよび5bが撓みやすく、温度変化による
振動子2の膨張や収縮によって、支持部材5aおよび5
bが振動子2のy軸方向に撓んでしまう場合がある。こ
の場合、回転角速度を正確に検出することができなくな
ってしまうことがある。さらに、この振動ジャイロ1で
は、たとえば落下して振動子2の長手方向(z軸方向)
に衝撃が加わると、図13に示すように、支持部材5a
および5bの中央部が折れ曲がり、回転角速度を正確に
検出することができなくなってしまうことがある。
度変化および衝撃に対して強い振動子の支持構造を提供
することである。
子を支持するための支持部材を有する振動子の支持構造
であって、支持部材は、振動子に固着され、振動子の幅
方向に延びる直線状の中間部と、中間部の両端から延
び、それらの先端の間隔が中間部の長さより広がった直
線状の2つの脚部とを含む、振動子の支持構造である。
なお、さらに、振動子の長手方向における支持部材の変
位を規制するための保護ストッパが、支持部材の近傍に
設けられてもよい。
向において撓みにくくなるとともに、振動子の長手方向
における衝撃に対して強度が増す。また、保護ストッパ
は、振動子の長手方向における支持部材の変位を規制す
る。
動子が膨張や収縮しようとしても支持部材がその中間部
の延びる振動子の幅方向に撓みにくく、しかも、振動子
の長手方向における衝撃に対して支持部材の強度が増す
ので、温度変化および衝撃に強い振動子の支持構造が得
られる。そのため、この発明にかかる振動子の支持構造
を振動ジャイロに用いれば、温度変化や衝撃に対して、
回転角速度を正確に検出することができる。また、さら
に保護ストッパが設けられた場合、振動子の長手方向に
おける衝撃に対してさらに強くなる。
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。
り、図2はその正面図である。この発明は振動子の支持
構造に関するが、この実施例では、振動子を用いた振動
ジャイロについて説明する。
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,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。この振動体14
の3つの側面の略中央には、圧電素子16a,16bお
よび16cがそれぞれ形成される。
16bに駆動信号を印加するかあるいは圧電素子16c
に駆動信号を印加すれば、振動体14が圧電素子16c
の主面に直交する方向(x軸方向)に振動する。この場
合、振動子12のノード点は、振動体14の長手方向の
長さをLとすると、振動体14の中心軸上においてその
両端からそれぞれ0.224Lの長さだけ内側の点にあ
る。
の支持部材18aおよび18bが固着される。一方の支
持部材18aは、振動子12の幅方向(y軸方向)に延
びるたとえば6mmの直線状の中間部20aを含み、そ
の中間部20aの両端から直線状の2つの脚部22aお
よび22aが下方に折れ曲がっている。2つの脚部22
aおよび22aは、それらの先端の間がたとえば9mm
になるように、それらの間隔が先端に近づくにしたがっ
て徐々に広げられている。また、2つの脚部22aおよ
び22aの先端を結ぶ直線は、中間部20aからたとえ
ば6mm隔てられる。すなわち、一方の支持部材18a
は、上底6mm,下底9mm,高さ6mmの台形の輪郭
から下底を取り除いた形状である。なお、他方の支持部
材18bは、一方の支持部材18aと同一構造であり、
1つの中間部20bと2つの脚部22b,22bとを有
する。そして、2つの支持部材18aおよび18bの中
央部が、圧電素子16aおよび16bが形成された振動
体14の側面間の稜線部分において、その両端からたと
えば0.224Lの長さだけ内側の部分に、それぞれた
とえば溶着,接着などの方法で固着される。
たとえばセラミックなどの絶縁体からなる一方の取付基
板24aに固着される。同様に、他方の支持部材18b
の両端も、上述の取付基板24aと同じ構造の他方の取
付基板24bに固着される。
bは、それぞれ、たとえばシリコンゴムシートやシリコ
ン樹脂製の発泡シートなど緩衝材(図示せず)を介し
て、たとえば金属,セラミックなどの材料からなるワー
クプレートなどの支持台(図示せず)に接着剤で接着さ
れる。
2aおよび22aの先端の間隔と支持部材18bの脚部
22bおよび22bの先端の間隔とが支持部材18aお
よび18bの中間部20aおよび20bの長さよりそれ
ぞれ広がっているので、支持部材20aおよび20b
は、中間部20aおよび20bの延びる振動子12の幅
方向(y軸方向)において撓みにくくなるとともに、振
動子12の長手方向(z軸方向)の衝撃に対して強度が
増す。そのため、この実施例では、温度変化や衝撃に対
して、回転角速度を正確に検出することができる。
2つの脚部の先端の間隔W′と中間部の長さWとの比率
W′/Wと、振動子の振動方向(x軸方向)における変
位の割合との関係について、有限要素法を用いて解析し
た結果を図3に示す。図3に示す結果より明らかなよう
に、上述の実施例のように、支持部材18aおよび18
bの中間部20aおよび20bの長さと支持部材18a
および18bの高さとをそれぞれ同じ寸法にした場合、
支持部材の2つの脚部の先端の間隔を支持部材の中間部
の長さの1.5倍以下にすれば、圧電素子による振動子
12のx軸方向における振動をほとんど妨げることな
く、振動子12の幅方向(y軸方向)における不要な振
動を抑えることができる。
であり、図5はその側面図である。図4および図5に示
す実施例では、図1および図2に示す実施例と比べて、
特に、支持部材18aおよび18bの近傍に、たとえば
コ字状の金属からなる保護ストッパ26aおよび26b
がそれぞれ取り付けられる。この場合、保護ストッパ2
6aおよび26bは、支持部材18aおよび18bの間
で、取付基板24aおよび24bにそれぞれ取り付けら
れる。したがって、図4および図5に示す実施例では、
図1および図2に示す実施例と比べて、振動子12のz
軸方向の衝撃に対して、支持部材18aおよび18bが
保護される。なお、保護ストッパ26aおよび26b
は、金属以外に、金属を合成樹脂でモールドした材料や
合成樹脂で形成されてもよい。また、保護部材26aお
よび26bは、取付基板24aおよび24bとそれぞれ
一体的に形成されてもよい。
て、支持部材18aおよび18bを保護するためには、
振動子12などにケースを被せて、そのケースの一部分
を振動子12の軸方向における両端の近傍に配置させて
もよい。このようにすれば、支持部材18aおよび18
bが、振動子12のz軸方向における衝撃に対してさら
に保護される。
斜視図であり、図7はその側面図である。図6および図
7に示す実施例では、図4および図5に示す実施例と比
べて、特に、保護ストッパ26aおよび26bの厚みが
厚く、保護ストッパ26aおよび26bに支持部材18
aおよび18bに対応する溝28aおよび28bがそれ
ぞれ形成され、保護ストッパ26aおよび26bが支持
部材18aおよび18bの両側にそれぞれ配置される。
そのため、図6および図7に示す実施例では、図4およ
び図5に示す実施例と比べて、振動子12のz軸方向に
おける衝撃に対して支持部材18aおよび18bをさら
に保護することができる。
図4ないし図7の各実施例に示す形状に限らず、たとえ
ば、図8に示すように、中央に矩形の孔を有する矩形板
材をU字状に曲げた形状、図9に示すように、コ字状の
板材の2つの先端に、先端が互いに外側に向く2つのL
字状の部材を設けた形状、あるいは、図10に示すよう
に、コ字状の板材の2つの先端に、先端が互いに内側に
向く2つのL字状の部材を設けた形状などに形成されて
もよい。
2に正3角柱状の振動体14が用いられているが、振動
体14の形状としては4角柱状など他の角柱状でもよ
く、円柱状であってもよい。
つの圧電素子を有するが、圧電素子の数は、3つに限ら
ず必要に応じて増減してもよい。
部の長さWとの比率W′/Wと、振動子の振動方向(x
軸方向)における変位の割合との関係を示すグラフであ
る。
る。
る。
一例を示す斜視図である。
動子の長手方向(z軸方向)に落下した後の状態を示す
正面図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 柱状の振動子を支持するための支持部材
を有する振動子の支持構造であって、 前記支持部材は、 前記振動子に固着され、前記振動子の幅方向に延びる直
線状の中間部、および前記中間部の両端から延び、それ
らの先端の間隔が前記中間部の長さより広がった直線状
の2つの脚部を含む、振動子の支持構造。 - 【請求項2】 前記支持部材の近傍に設けられ、前記振
動子の長手方向における前記支持部材の変位を規制する
ための保護ストッパを含む、請求項1の振動子の支持構
造。
Priority Applications (4)
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