JPH07101176B2 - 振動型角速度検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、振動型角速度検出装置に関する。

〔従来技術〕

本発明は、例えば、特開昭59−217166号公報に開示され
ているように、圧電変換作用を行う第１圧電素子が固着
され前記第１圧電素子により自励振動を行う第１振動片
と圧電変換作用を行う第２圧電素子が固着され前記第１
振動片から延出して角速度を受けたとき前記第１振動片
とは直角方向に振動する第２振動片とを有する振動体
と、前記第１振動片の振動とは逆位相に歪むように圧電
変換作用を行う第３圧電素子が固着され前記第３圧電素
子により自励振動を行う第３振動片と圧電変換作用を行
う第４圧電素子が固着された前記第３振動片から前記第
２振動片に平行に延出して角速度を受けたとき前記第３
振動片とは直角方向に振動する第４振動片とを有する振
動体とを備えた角速度検出装置が開示されている。

しかしながら、このような構成においては、前記第１と
第３の振動片を可動体に取付けるにあたり、同可動体の
一部に固着した金属基体に前記第１と第３の振動片の各
基端部をそれぞれ溶接，半田付等により固着するように
してあるため、かかる固着作業が面倒となりしかもこの
固着精度にバラツキ・低下を生じ、角速度検出装置の検
出特性の悪化を招くという不具合がある。また、上述の
金属基体が複数の部品からなるため、前記固着作業が複
雑となり上述のような不具合をより一層促進させるとい
う問題がある。

さらに、従来技術として、特開昭60−49215号公報があ
る。

これは、第１乃至第４振動片が一体で構成されるととも
に、第２および第４振動片を同一方向にねじることによ
って構成する角速度センサが開示されている。

このような構成の角速度センサにおいては、同一方向に
ねじることによって、第２および第４振動片を第１およ
び第３振動片に対して直角方向としているため、このね
じれを各々の角速度センサごとに同一のねじれとする必
要があるが、このことは非常に困難であり、しいては同
一の特性を有する角速度センサを得ることが非常に困難
であるという問題が生じる。

そこで、本発明は、これらのことに対処すべく、上述の
ような振動型角速度検出装置において、その両振動体の
可動体に対する取付構造が簡単でつねに均一の振動型角
速度検出装置を得ることができるような構成を提供する
ものである。

〔問題点を解決するための手段〕

かかる問題の解決にあたり、本発明の構成上の特徴は、
圧電変換作用を行う第１圧電素子が固着され前記第１圧
電素子により自励振動を行う第１振動片と、圧電変換作
用を行う第２圧電素子が固着され前記第１振動片から延
出して角速度を受けたとき前記第１振動片とは直角方向
に振動する第２振動片と、前記第１振動片の振動とは逆
位相に歪むように圧電変換作用を行う第３圧電素子が固
着され前記第３圧電素子により自励振動を行う第３振動
片と、圧電変換作用を行う第４圧電素子が固着され前記
第３振動片から前記第２振動片に平行に延出して角速度
を受けたとき前記第３振動片とは直角方向に振動する第
４振動片と、前記第１圧電素子と前記第３圧電素子に所
定周波数の交流電圧を印加する電圧印加手段と、前記第
２振動片と前記第４振動片の振動の大きさを検出する前
記第２圧電素子と前記第４圧電素子の出力信号を取り出
す出力端子と、を備えた角速度検出装置において、前記
第1,第2,第３および第４の振動片は単一の板状部材によ
り形成され、前記第２および第４振動片は、第１および
第３振動片に対して略直角に前記板状部材を折曲げて構
成されるとともに、前記第１及び第３の振動片の連結部
中央を弾性ピンにより支持することによって、前記第１
と第３の圧電素子を前記単一の板状部材の中央部の両側
にて固着されるようにしたことにある。

〔作用効果〕

しかして、このように本発明を構成したことにより、前
記第1,第2,第３及び第４の振動片に代わる前記単一の振
動片をその中央部にて前記弾性ピンにより前記可動体の
一部に支持するのみでよいので、この種角速度検出装置
の構造、前記可動体に対する取付構造及び取付作業が著
しく簡単となる。

〔実施例〕

以下、本発明の第１実施例を図面により説明する。

第１図は本発明に係る振動型角速度検出振動検出装置の
一例を示している。この角速度検出装置は、車両の車体
の一部に鉛直状に固着した金属基板10と、この金属基板
10に組付けた振動機構30とを備えており、振動機構30
は、金属ピン21と、単一の振動板31（第１図及び第２図
参照）と、四個の圧電素子25,26,27,28により構成され
ている。

特に、振動板31は基部31aと、この基部31aの両端からこ
れらに直角に互いに対向して平行に延出する振動片であ
る振動部31b,31c,31d,31eとを有し、第２図に示すごと
き形状に打ち抜いた屈曲帯状の単一の金属板を第１図の
如く屈曲して形状されている。

ここで、金属ピン21の一端は、その基端部にて金属基板
10の中央部に溶接、半田付等により嵌着されて同金属基
板10から水平状に当該車両の後方に向けて延出してい
る。

また、金属ピン21の他端は、基部31aの中央部分にて金
属ピンの先端に鉛直状に溶接、半田付等により嵌着され
て、振動板31の有する振動部31b,31cが上下に位置して
当該車両の後方に向けて水平状に延出され、かつ両振動
部31b,31cの各上下表面は水平となるように構成されて
いる。

圧電素子25は、その一側電極にて、振動板31の振動部31
cの上側表面に貼着されて、図示しない電圧印加手段よ
り電圧を印加されるとその圧電変換作用により振動片31
cを上下方向（即ち、Ｘ方向）に所定共振周波数に振動
させ、一方、圧電素子26は、その一側電極にて、振動板
31の振動部31bの下側表面に貼着されて、図示しない電
圧印加手段より電圧を印加されるとその圧電変換作用に
より振動部31bを上下方向（即ち、Ｘ方向）所定共振周
波数にて振動させる。また、両圧電素子27,28はその各
一側電極にて振動部31b,31eの右側側面にそれぞれ貼着
されている。しかして、各圧電素子25,26の圧電変換作
用に基づく各振動部22b,22cのＸ方向の振動のもとに両
振動板23,24が当該車両の各速度ωに応じてコリオリの
力のもとにＹ方向に振動し各圧電素子27,28に圧電変換
作用を行わせて各速度ωを検出する。なお、第１図に
て、各符号1,l2,l3,l4は各圧電素子25,26,27,28の接
続導線をそれぞれ示す。また、符号10aは両接続導線
1,l2の案内管を示し、一方符号10bは出力信号を取り出
す出力端子である両接続導線l3,l4の案内管を示す。

しかして、このように構成した本変形例においては、第
２図に示すごとく打抜いた金属板を第１図に示すごとき
形状に屈曲して形成した単一の振動板31により、金属ピ
ン21に固着される基部31a,両振動部31b,31c及び両振動
部31d,31eを一体的に構成できるので、その結果、この
種の角速度検出装置の振動機構の製作作業が用意に精度
良く行える。

第３図は本発明の第２実施例を示しており、本実施例に
おける角速度検出装置は、車両の車体の一部に鉛直状に
固着した金属基板40と、この金属基板40に組付板40に組
付けた振動機構50とを備えている。振動機構50は、金属
ピン51と、一枚の振動板52と、前記第１実施例にて述べ
た各圧電素子25,26,27,28とにより構成されており、金
属ピン51はその基端部にて金属基板40の中央部に溶接、
半田付等により嵌着されて同金属板40から水平状に当該
車両の後方に向けて延出している。

振動板52は、第４図に示すごときコ形状に打抜いた帯状
の金属板を、第３図に示すごとき形状に直角に折曲げて
形成してなるもので、基部52aからこの基部52aと同一平
面内にて互いに反対方向に対象的に延在する両振動部52
b,52cと、これら各振動部52b,52cの一側外端部分からこ
れらに直角方向に一体的に延在する各振動部52d,52eと
により構成されている。かかる場合、両振動部52d,52e
が上下に位置して当該車両の後方に向けて水平状に延出
するように両振動部52b,52cをその長手方向に鉛直状に
配置させるべく振動板52の基部52aがその中央部分にて
金属ピン51の先端部に溶接、半田付等により嵌着されて
おり、両振動部52d,52eは共に同一鉛直面内にある。

圧電素子25は、その一側電極にて、振動板52の振動部52
bの一表面に貼着されて、その圧電変換作用により振動
部52bを金属ピン51の先端部を基準として前後方向（第
６図にてＺ方向）に所定共振周波数にて振動する。一
方、圧電素子26は、その一側電極にて、振動板52の振動
部52cの一表面に貼着されて、その圧電変換作用により
振動部52cを金属ピン51の先端部を基準として振動部52b
と対称的に前後方向（第５図にてＺ方向）に所定共振周
波数にて振動させる。

また、両圧電素子27,28はその各一側電極にて各振動部5
2d,52eの右側側面にそれぞれ貼着されている。しかし
て、各圧電素子25,26の圧電変換作用に基づく各振動部5
2b,52cのＺ方向の振動のもとに両振動部52d,52eが当該
車両の角速度ωに応じてコリオリの力のもとにＹ方向に
振動し各圧電素子27,28に圧電変換作用を行わせて各速
度ωを検出する。なお、第３図にて、符号40aは両接続
導線1,l2の案内管を示し、符号40bは接続導線l3の案
内管を示し、また符号40cは接続導線l4の案内管を示
す。

以上のように構成したこの第２実施例において、本発明
装置を当該車両の車体一部に組付けるにあたっては、単
一の金属板を屈曲して形成した振動板52をその基部52a
の中央部分にて金属ピン51により金属基板40を介し車体
の一部に支持するのみでよいので、この種各速度検出装
置の車体に対する組付作業を最小限の工数にて容易に精
度よく行うことができ、その結果、各速度検出装置の検
出精度を取付誤差を伴うことなく高く維持し得る。かか
る場合、各振動部52b,52c,52d,52eが上述のごとく単一
の金属板を屈曲させて一体的に形成してあるので、振動
機構50の構造が従来の場合に比べてより一層簡単にな
る。

なお、前記実施例においては、コ形状に打抜いた単一の
金属板により振動板52を屈曲形成する例について説明し
たが、これに限らず、第７図に示すごとくクランク形状
に打抜いて形成した帯状の金属板を第６図に示すごとき
直角に折曲げて形成した振動板53を、振動板52に代えて
採用して実施しても、前記第２実施例と実質的に同様の
作用効果を達成し得る。かかる場合、振動板53の基部53
a,各振動部53b,53c及び各振動部53d,53eが振動板52の基
部52a、各振動部52b,52c及び各振動部52d,52eにそれぞ
れ対応し、各振動部53d,53eが金属ピン51の先端部を基
準として点対称に各振動部53b,53cから直角に延出し、
かつ各圧電素子27,28が各振動部53d,53eの対向表面側に
貼着されている点が前記第２実施例と異なるのみであ
る。

また、前記各実施例及び変形例において、本発明装置が
車両の各速度検出に適用された例について説明したが、
これに代えて、各種移動体、回転等の可動体の各速度検
出にあたり本発明装置を適用して実施してもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は前記第１実施例を示す斜視図、第２図は第１図
における振動板の展開図、第３図は本発明の第２実施例
を示す斜視図、第４図は第３図における振動板の展開
図、第５図は第３図における振動板の振動状態説明図、
第６図は前記第２実施例の変形例を示す斜視図、第７図
は第６図における振動板の展開図である。 符号の説明 40……金属基板、30,50……振動機構、21,51……金属ピ
ン、31,52,53,54,55,56……振動板、31b,31c,52b,52c,5
2d,52e,53b,53c,53d,53e,54b,54c……振動部、25,26,2
7,28……圧電素子。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小菅 秀一 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−49215（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−188561（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−174854（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−47913（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧電変換作用を行う第１圧電素子が固着さ
   れ前記第１圧電素子により自励振動を行う第１振動片
   と、圧電変換作用を行う第２圧電素子が固着され前記第
   １振動片から延出して角速度を受けたとき前記第１振動
   片とは直角方向に振動する第２振動片と、前記第１振動
   片の振動とは逆位相に歪むように圧電変換作用を行う第
   ３圧電素子が固着され前記第３圧電素子により自励振動
   を行う第３振動片と、圧電変換作用を行う第４圧電素子
   が固着され前記第３振動片から前記第２振動片に平行に
   延出して角速度を受けたとき前記第３振動片とは直角方
   向に振動する第４振動片と、前記第１圧電素子と前記第
   ３圧電素子に所定周波数の交流電圧を印加する電圧印加
   手段と、前記第２振動片と前記第４振動片の振動の大き
   さを検出する前記第２圧電素子と前記第４圧電素子の出
   力信号を取り出す出力端子と、を備えた角速度検出装置
   において、 前記第1,第2,第３および第４の振動片は単一の板状部材
   により形成され、前記第２および第４振動片は、第１お
   よび第３振動片に対して略直角に前記板状部材を折曲げ
   て構成されるとともに、前記第１及び第３の振動片の連
   結部中央を弾性ピンにより支持することによって、前記
   第１と第３の圧電素子を前記単一の板状部材の中央部の
   両側にて固着されるようにしたことを特徴とする振動型
   角速度検出装置。