JPH07208997A

JPH07208997A - 振動子の支持構造

Info

Publication number: JPH07208997A
Application number: JP6002519A
Authority: JP
Inventors: Shinji Morita; 真児森田
Original assignee: Denso Ten Ltd
Current assignee: Denso Ten Ltd
Priority date: 1994-01-14
Filing date: 1994-01-14
Publication date: 1995-08-11

Abstract

(57)【要約】【目的】落下試験による衝撃等の過酷な取扱に対して
も、特性が損なわれない回転角速度センサの支持ピン構
造を提供する。【構成】振動子を支持する支持ピンを、振動子と支持
ピンの支点間で少なくとも２箇所で曲部を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両用ナビゲーション
システムの角速度センサ、ビデオカメラの手振れ検知セ
ンサ等に使用される回転角速度センサに係り、特に、回
転角速度を検知する歪板が固定されている振動子の支持
構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３は従来の回転角速度センサの振動子
の支持構造を示す斜視図と支持ピン部を説明する図であ
る。１は回転角速度を歪板２に伝える質量体の振動子
で、エリンバ等の高磁性材料で三角柱状に形成されてい
る。２は加えられた歪みに応じた電圧を発生する圧電素
子等の歪板で、振動子１の三角柱の中央部の三面に接着
等により固定されている。１３、２３は振動子１を揺動
可能に支持する支持ピンで、アーチ型に曲部１３ｂ、１
３ｃ、２３ｂ、２３ｃが形成されている。尚、支持ピン
１３、２３は同一形状で作用も全く同一であるため、図
３（ｂ）においては、支持ピン１３のみが記載され、支
持ピン２３は省略されている。支持ピン１３、２３の懸
架部１３ｄ、２３ｄの中央部１３ａ、２３ａに振動子１
が２箇所で溶接等により固定され、支持ピン１３、２３
の脚部の開放端１３ｇ、１３ｈ、２３ｇ、２３ｈ（図３
（ａ）の斜視図では、１３ｇ、２３ｇは振動子１の裏側
のため見えない）は基板６に半田付け等により固定され
ている。１４、２４は振動子１の長さ方向及び横方向の
過大な変位を防止するストッパ（Ａ）である。１５、２
５は振動子１の上下方向の過大な変位を防止するストッ
パ（Ｂ）である。振動子１とストッパ（Ａ）及びストッ
パ（Ｂ）の間隙は回転角速度センサの保護のためにはで
きるだけ狭い方が望ましいが、通常は動作時の振動子１
の揺動範囲及び組立精度の関係で０．３〜０．５ｍｍ程
度である。６は支持ピン１３、２３、ストッパ（Ａ）１
４、２４、ストッパ（Ｂ）１５、２５を支持する基板で
ある。尚、上記構成の回転角速度センサは図示しないが
筐体に収容されている。

【０００３】次に、回転角速度センサの動作について記
述する。一般に振動子１の中心（Ｙ軸）に回転角速度が
加わるとある方向（Ｚ軸）に所定の力（コリオリ力）が
生じる。この力を歪板２により検出し、コリオリ力に比
例した角速度を求めるようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図３に示す従来構造で
は、振動子１は質量を有しており、その質量と加速度の
積に応じた力が支持ピン１３、２３に懸かる。通常の使
用条件では支持ピン１３、２３は応力に耐えるだけの強
度を有している。しかし、通常の使用条件を逸脱した過
酷な取扱い、例えば、落下試験による衝撃等の過大な加
速度に対しては支持ピン１３、２３が応力に耐えられず
永久変形する。回転角速度センサは組立時に出力が調整
されており、支持ピン１３、２３が永久変形を起こす
（応力を取り去った後には、また元の状態に戻る弾性限
界内では問題はない）と特性が変化し、使用不可となる
という問題があった。特に衝撃に弱い加速度の方向は上
下方向（Ｘ軸方向）で、振動子１の質量と衝撃による加
速度の積により生ずる荷重は脚部１３ｅ、１３ｆ、２３
ｅ、２３ｆの長さ方向に懸かるため、脚部１３ｅ、１３
ｆ、２３ｅ、２３ｆは殆ど変形せず、荷重は全て懸架部
１３ｄ、２３ｄ及び曲部１３ｂ、１３ｃ、２３ｂ、２３
ｃに集中する。

【０００５】その対策として、種々の方法が検討されて
いるが、支持ピンを太くして衝撃に耐えるようにする方
法では、振動子１の湾曲、振動が妨げられて回転角速度
センサの感度が低下する。また、支持ピンの支点間の間
隔（１３ｄ、２３ｄ）を長くして応力を分散させる方法
では、回転角速度センサが大きくなる。さらに、衝撃に
よる振動子１の過大な変位をストッパ（Ａ）１４、２４
及びストッパ（Ｂ）１５、２５に衝突させて吸収する方
法では、振動子１とストッパ（Ａ）１４、２４及びスト
ッパ（Ｂ）１５、２５の間隙を非常に狭く保つ必要があ
るが、回転角速度センサの正常な動作時にはこれらが接
触してはならず、現状の組立精度では０．３±０．１ｍ
ｍ程度が限界で、それ以上に間隙を狭くすることは非常
に難しい。

【０００６】本発明は、回転角速度センサの形状を大き
くせずに、また、センサの感度を低下させずに落下試験
による衝撃等の通常の動作範囲を逸脱した異常な加速度
に耐える回転角速度センサを提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、直立した第１、第２の脚部と、第１の脚部
と第２の脚部との間に設けられた懸架部と、該懸架部の
一点に揺動可能に支持された振動子と、前記懸架部の該
振動子の支持点と前記第１の脚部との間で少なくとも２
つ曲部が設けられ、且つ、前記懸架部の該振動子の支持
点と前記第２の脚部との間で少なくとも２つ曲部が設け
られたことを特徴とするものである。

【０００８】また、直立した第１、第２の脚部と、第１
の脚部と第２の脚部との間に設けられた懸架部と、該懸
架部の一点に揺動可能に支持された振動子と、前記懸架
部の該振動子の支持点と前記第１の脚部との間で少なく
とも２つ曲部が設けられ、且つ、前記懸架部と前記第２
の脚部との間で少なくとも２つ曲部が設けられた振動子
の支持構造において、前記第１、第２の脚部に近い曲部
の曲げ方向は振動子の長手方向と一致していることを特
徴とするものである。

【０００９】

【作用】質量体の振動子を揺動可能に支持する支持ピン
は、落下試験よる衝撃等の異常な加速度による力に対し
て、従来は基板に対して垂直に立てられた両脚間に懸架
され質量体の固定されている梁の両端の曲部に集中して
いたが、本発明の支持構造では、両脚部が脚部の途中で
２度曲げられており、質量体による荷重は振動子に近い
曲部と脚部に近い曲部とに分散される。従って、１箇所
（懸架部）に懸かる応力は小さくなり、支持ピンを弾性
限界内に保つことが可能になる。

【００１０】また、曲部の曲げ方向は振動子の長さ方向
であるため、センサの高さ等、その外形寸法は大きくな
らず従来と全く同じにできる。

【００１１】

【実施例】図１は本発明の一実施例の回転角速度センサ
の振動子の支持構造を示す斜視図と支持ピン部を説明す
る図である。１は質量体の振動子で、エリンバ等の高磁
性材料で三角柱状に形成されている。２は加えられた歪
みに応じた電圧を発生する圧電素子等の歪板で、振動子
１の三角柱の中央部の三面に接着等により固定されてい
る。１７、２７は振動子１を揺動可能に支持する支持ピ
ンで、アーチ型の曲部１７ｂ、１７ｃ、２７ｂ、２７ｃ
が形成されている。さらに両脚部１７ｅ、１７ｆ、２７
ｅ、２７ｆの中間で、略直角に曲げられた曲部１７ｋ、
１７ｌ、２７ｋ、２７ｌと腕部１７ｉ、１７ｊ、２７
ｉ、２７ｊが形成されている。支持ピン１７、２７の懸
架部１７ｄ、２７ｄの中央部１７ａ、２７ａに振動子１
が２箇所で溶接等により固定され、支持ピン１７、２７
の開放端１７ｇ、１７ｈ、２７ｇ、２７ｈ（図１（ａ）
の斜視図では、１７ｇ、２７ｇは振動子１の裏側のため
見えない）は基板６に半田付け等により固定されてい
る。腕部（１７ｉ等）の長手方向と懸架部（１７ｄ等）
の長手方向は垂直である。腕部（１７ｉ等）と両脚（１
７ｅ等）の長手方向も垂直、つまり、曲部（１７ｋ等）
の曲げ方向は振動子１の長手方向（Ａ）と一致している
ので、振動子の支点（中央部１７ａ）の高さは従来の高
さと変わらず、振動子の位置を変更する必要もない。従
って、スペースを余分にとることもなく、従来のものか
ら本例のものへの設計変更が楽である。１７、２７は形
状的には全く同一である。１４、２４は振動子１の長さ
方向及び横方向の過大な振動を防止するストッパ（Ａ）
である。１５、２５は振動子１の上下方向の過大な振動
を防止するストッパ（Ｂ）である。６は支持ピン１７、
２７、ストッパ（Ａ）１４、２４、ストッパ（Ｂ）１
５、２５を支持する基板である。尚、上記構成の回転角
速度センサは図示しないが筐体に収容されている。

【００１２】次に、本発明の回転角速度センサの支持機
構について記述する。尚、支持ピン１７、２７は形状
的、作用的に全く同一であるので、ここでは、支持ピン
１７について説明する。上記構造の回転角速度センサに
上下方向（Ｘ方向）の衝撃が加わると、支持ピン１７の
懸架部１７ｄの中央部１７ａに固定されている質量体の
振動子１により発生する荷重（従来の荷重点で吸収でき
なかった過度の荷重は）は、曲部１７ｋ、１７ｌにも懸
かり、曲部１７ｋ、１７ｌの曲げ角度を変えるように作
用する。また、腕部１７ｉ、１７ｊが設けられているた
め、力点（中央部１７ａ）が直立した脚部１７ｅ、１７
ｆの中心よりずれているため、荷重の一部は脚部１７
ｅ、１７ｆの開放端（１７ｇ、１７ｈ）を支点として脚
部１７ｅ、１７ｆの直線部を曲げるように作用する（図
中矢印ア）。即ち、振動子１の荷重は従来の懸架部１７
ｄに集中していたものが、曲部１７ｋ、１７ｌ、脚部１
７ｅ、１７ｆにも分散される。

【００１３】その結果、衝撃により生じた強大な荷重も
支持ピン１７全体に分散されるために、支持ピン１７の
いずれの箇所も材料の弾性限界内におさまり支持ピン１
７は永久変形を起こさない。本実施例において、振動子
１を支える支持ピン１７、２７が２方向に曲げられてい
るため、加速度により生ずる過大な荷重は支持ピン１
７、２７の各部に分散されいずれの荷重点でも弾性限界
内に保つことが可能となり、落下試験による衝撃等の異
常な加速度に対しても支持ピン１７、２７は変形せずに
復元され、回転角速度センサの特性にも変化は生じな
い。

【００１４】尚、前述の実施例では支持ピン１７、２７
の腕部１７ｉ、１７ｊ、２７ｉ、２７ｊが振動子１に平
行で、且つ、互いに外側に向かって取付けられている
が、腕部１７ｉ、１７ｊ、２７ｉ、２７ｊが互いに内側
に向かって取付けられても、荷重を分散するという効果
は同じである。図２は本発明の他の実施例の支持ピン部
の形状を示す外観図である。尚、装置への取付けは前述
の実施例と全く同じであるため省略する。

【００１５】３７は腕部及び懸架部が同一平面内で複数
回折り曲げられ、振動子を揺動可能に支持する支持ピン
である。尚、支持ピン３７は同一形状のものを２個を一
対として向かい合わせに使用する。多段アーチ型の曲部
３７ｂ、３７ｃ、３７ｍ、３７ｎ、３７ｐ、３７ｑが同
一平面内に形成されている。さらに両脚部３７ｅ、３７
ｆの中間で、略直角に曲げられた曲部３７ｋ、３７ｌと
腕部３７ｉ、３７ｊ、３７ｒ、３７ｓ、３７ｔ、３７ｕ
が形成されている。支持ピン３７の懸架部３７ｄの中央
部３７ａに振動子が溶接等により固定され、支持ピン３
７の開放端３７ｇ、３７ｈは基板に半田付け等により固
定される。腕部３７ｉ、３７ｊの長手方向と懸架部３７
ｄの長手方向は垂直である。腕部３７ｉ、３７ｊと両脚
３７ｅ、３７ｆの長手方向も垂直、つまり、曲部３７
ｋ、３７ｌの曲げ方向は振動子の長手方向と一致してい
る。

【００１６】本実施例において、支持ピン３７が２方向
に曲げられ、効果については、前の実施例と同様である
が、曲部を多くすることにより荷重の一層の分散が図ら
れる。

【００１７】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、振動子を支える支持ピンを少なくとも２箇所で曲
げることにより、支持ピンに懸かる力を支持ピン全体に
分散でき、衝撃を受けた後でも回転角速度センサの特性
が変わらないようにできる。また、曲部の曲げ方向が振
動子の長手方向と同じでありスペースをとらないため、
装置の設計変更が楽である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の振動子の支持構造を示す斜
視図と支持ピン部を説明する図。

【図２】本発明の他の実施例の振動子の支持ピン構造
図。

【図３】従来の振動子の支持構造を示す斜視図と支持ピ
ン部を説明する図。

【符号の説明】

１・・・振動子２・・・歪板１４、２４・・・ストッパ（Ａ）１５、２５・・・ストッパ（Ｂ）６・・・基板１７、２７・・・支持ピン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】直立した第１、第２の脚部と、第１の脚
部と第２の脚部との間に設けられた懸架部と、該懸架部
の一点に揺動可能に支持された振動子と、前記懸架部の該振動子の支持点と前記第１の脚部との間
で少なくとも２つ曲部が設けられ、且つ、前記懸架部の
該振動子の支持点と前記第２の脚部との間で少なくとも
２つ曲部が設けられたことを特徴とする振動子の支持構
造。
【請求項２】前記第１、第２の脚部に近い曲部の曲げ
方向は振動子の長手方向と一致していることを特徴とす
る請求項１記載の振動子の支持構造。