JPH07243857A - 振動ジャイロ - Google Patents

振動ジャイロ

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JPH07243857A
JPH07243857A JP6060250A JP6025094A JPH07243857A JP H07243857 A JPH07243857 A JP H07243857A JP 6060250 A JP6060250 A JP 6060250A JP 6025094 A JP6025094 A JP 6025094A JP H07243857 A JPH07243857 A JP H07243857A
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JP
Japan
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vibrator
circuit board
case
work
cover
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Application number
JP6060250A
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English (en)
Inventor
Kiyoshi Iwai
井 清 岩
Junichi Hashimoto
本 順 一 橋
Takeshi Nakamura
村 武 中
Yoshiaki Hidenouchi
之 内 義 昭 幣
Akira Kumada
万 田 明 久
Yoshio Kawai
合 義 男 河
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
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Priority to EP97112063A priority patent/EP0807802B1/en
Priority to DE69416654T priority patent/DE69416654T2/de
Priority to DE69423014T priority patent/DE69423014T2/de
Priority to EP94120318A priority patent/EP0660081B1/en
Publication of JPH07243857A publication Critical patent/JPH07243857A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 落下などの外部からの衝撃に対して特性が安
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は、支持部材22aおよび22bなどを
介して、ワークプレート32に取り付けられる。ワーク
プレート32には、振動子12などを覆うようにして、
ワークカバー44が取り付けられる。振動子12,ワー
クプレート32およびワークカバー44などは、回路基
板58の一方主面上に取り付けられる。ワークカバー4
4の両端部および回路基板58の両端部は、2つのクッ
ション材78でそれぞれ囲まれる。ワークカバー44,
回路基板58およびクッション材78などは、ケース8
8に収納される。クッション材78の下面および上面
は、ケース88の底板90上のパッキン98の表面およ
びケース本体100の内面にそれぞれ接触するが、ワー
クカバー44および回路基板58は、ケース88に接触
しない。

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】従来の振動ジャイロの一例が、たとえば
特開平5−18755号に開示されている。図6はこの
ような従来の振動ジャイロの一例を示す断面図解図であ
り、図7はその分解斜視図であり、図8はその要部を示
す分解斜視図である。
【0003】図6ないし図8に示す振動ジャイロ1で
は、振動子2が、クッション材3およびリード端子4な
どを介して、回路基板5に支持される。また、振動子2
などは、ケース6に収納される。この場合、ケース6内
には、振動子2の側方および上方に、他のクッション材
7および8が設けられる。さらに、回路基板5は、ケー
ス6に接触するように固定される。
【0004】図6ないし図8に示す振動ジャイロ1で
は、振動子2の周囲にクッション材3,7および8が設
けられているので、外部からの振動がそれらのクッショ
ン材3,7および8で吸収され、外部からの振動が振動
子2に伝わりにくい。そのため、この振動ジャイロ1で
は、外部からの振動に対して特性が安定である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが、図6ないし
図8に示す振動ジャイロ1では、振動子2が回路基板5
に支持され、回路基板5がケース6に接触しているの
で、落下などの外部からの衝撃が回路基板5などを介し
て振動子2に加わってしまう。
【0006】さらに、図6ないし図8に示す振動ジャイ
ロ1では、振動子2が回路基板5にリード端子3やクッ
ション材4などで緩く取り付けられているので、振動子
2に衝撃が加わると、振動子2と回路基板5との間たと
えばリード端子3やクッションク材4にねじれなどの塑
性変形が生じやすい。そして、振動子2と回路基板5と
の間に塑性変形が生じると、特性が変動してしまう。
【0007】したがって、図6ないし図8に示す振動ジ
ャイロ1では、落下などの外部からの衝撃に対して特性
が変動しやすい。
【0008】それゆえに、この発明の主たる目的は、落
下などの外部からの衝撃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。
【0009】
【課題を解決するための手段】この発明は、振動子と、
振動子を支持するための回路基板と、振動子および回路
基板を収納するためのケースと、回路基板とケースとの
間に設けられるクッション材とを含む、振動ジャイロで
ある。
【0010】なお、この発明にかかる振動ジャイロで
は、さらに、振動子の周囲に設けられ、回路基板に取り
付けられ、ケースに収納されるワークカバーを含み、か
つ、クッション材は回路基板およびワークカバーとケー
スとの間に設けられてもよい。
【0011】
【作用】クッション材によって、落下などの外部からの
衝撃が吸収される。そのため、外部からの衝撃が、回路
基板および振動子にほとんど加わらない。
【0012】また、ワークカバーによって、回路基板に
対する振動子の変位が規制される。そのため、振動子に
衝撃が加わったとしても、振動子と回路基板との間で塑
性変形が生じにくくなる。
【0013】
【発明の効果】この発明によれば、落下などの外部から
の衝撃が振動子にほとんど加わらないため、振動子と回
路基板との間で塑性変形が生じにくくなる。そのため、
この発明にかかる振動ジャイロでは、落下などの外部か
らの衝撃に対して特性が安定である。
【0014】この発明にかかる振動ジャイロにおいて、
さらにワークカバーを含む場合には、振動子に衝撃が加
わったとしても振動子と回路基板との間で塑性変形が生
じにくくなるので、外部からの大きい衝撃に対しても特
性が安定である。
【0015】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。
【0016】
【実施例】図1はこの発明の一実施例を示す外観斜視図
であり、図2はその断面図解図であり、図3はその分解
斜視図であり、図4はその回路図であり、図5はその要
部を示す分解斜視図である。
【0017】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5に示すように、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、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。
【0018】振動体14には、特に図4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3つの電極20
aが、振動体14の側面にたとえば接着剤で接着され
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。
【0019】この振動子12には、特に図2および図5
に示すように、2つの支持部材22aおよび22bが固
着される。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16a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1
4の両端から0.224Lの位置に固着される。
【0020】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,タングステ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。
【0021】これらの支持部材22aおよび22bの両
端部分は、絶縁材料からなるたとえば矩形の取付板24
aおよび24bに、それぞれ固着される。すなわち、取
付板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、一方の取付板24aの2つの孔26に挿通さ
れ、かつ、取付板24a上のパターン電極(図示せず)
にはんだ付けされる。同様に、他方の支持部材22bの
両端部分が、他方の取付板24bの2つの孔26に挿通
され、かつ、取付板24b上のパターン電極(図示せ
ず)にはんだ付けされる。
【0022】さらに、一方の取付板24bには、たとえ
ばL字形の4つのリード端子28a,28b,28cお
よび28dの一端が、間隔を隔てて固着される。この場
合、これらのリード端子28a〜28dは、それらの他
端が下を向くように固着される。また、リード端子28
a〜28cには、振動子12の3つの圧電素子16a〜
16cの他方主面の3つの電極20bが、それぞれ、リ
ード線(図示せず)で電気的に接続される。なお、他の
リード端子28dには、支持部材22bが、取付板24
b上のパターン電極(図示せず)で電気的に接続され
る。
【0023】取付板24aおよび24bは、クッション
材30aおよび30bによって、たとえば短冊状のワー
クプレート32の一方主面に間隔を隔てて接着される。
これらのクッション材30aおよび30bは、それぞ
れ、たとえばエチレンプロピレンゴム,シリコンゴム,
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。
【0024】ワークプレート32には、その両側部の中
央に、たとえば断面L字形のつば34がそれぞれ形成さ
れる。また、ワークプレート32には、その両側部の両
端に、下向きに延びる保持部材36がそれぞれ形成され
る。さらに、これらの保持部材36の中央には、外側に
突き出る突出部38がそれぞれ形成される。また、ワー
クプレート32には、その長手方向における両側に、下
向きに延びる脚部材40がそれぞれ形成される。さら
に、それらの脚部材40の下端には、下向きに延びる突
起42がそれぞれ形成される。このワークプレート32
は、たとえばはんだめっきしたFe、錫めっきしたFe
あるいは42Niなどの磁性および導電性を有する材料
を成形することによって形成される。
【0025】ワークプレート32には、振動子12など
を覆うようにして、ワークカバー44が取り付けられ
る。ワークカバー44は、短冊状の主面部材46を含
む。主面部材46には、その幅方向における両端に、下
方に延びる側面部材48がそれぞれ形成される。これら
の側面部材48の下部の中央には、ワークプレート32
のつば34に対応して、切欠部50がそれぞれ形成され
る。また、これらの側面部材48の両側部には、ワーク
プレート32の突出部38に対応して、孔52がそれぞ
れ形成される。さらに、これらの側面部材48の下端の
両側には、下向きに延びる突起54がそれぞれ形成され
る。また、主面部材46には、その長手方向における両
端に、下向きに延びる保護部材56がそれぞれ形成され
る。このワークカバー44は、たとえばはんだめっきし
たFe、錫めっきしたFeあるいは42Niなどの磁性
および導電性を有する材料を成形することによって形成
される。
【0026】このワークカバー44の側面部材48は、
ワークプレート32の保持部材36の外側に嵌められ
る。同時に、ワークプレート32のつば34および突出
部38は、ワークカバー44の切欠部50および孔52
にそれぞれ嵌められる。したがって、ワークカバー44
は、ワークプレート32に強固に取り付けられる。ま
た、ワークカバー44の主面部材46,側面部材48お
よび保護部材50は、振動子12からたとえば0.5m
m離れた振動子12の近傍に配置される。ワークカバー
44の主面部材46,側面部材48および保護部材50
は、振動子12が必要以上に変位しないようにして、支
持部材22aおよび22bが塑性変形しないようにする
ためのものである。
【0027】振動子12,ワークプレート32およびワ
ークカバー44などは、図2および図3に示すように、
たとえば十字状の回路基板58の一方主面上に取り付け
られる。すなわち、回路基板58には、リード端子28
a〜28dの他端,ワークプレート32の突起42およ
びワークカバー44の突起54に対応して、多数の孔6
0が形成される。そして、リード端子28a〜28dの
他端,ワークプレート32の突起42およびワークカバ
ー44の突起54が、それぞれ、回路基板58の孔60
に挿入され、回路基板58上のパターン電極(図示せ
ず)にはんだ付けされる。したがって、振動子12,ワ
ークプレート32およびワークカバー44などは、回路
基板58に強固に取り付けられる。
【0028】この回路基板58の他方主面には、発振回
路62,同期検波回路64およびDC増幅回路66が配
置される。なお、回路基板58の一方主面には、他の回
路や部品が配置される。
【0029】発振回路62は、振動子12を駆動ないし
振動させるための駆動信号を発生す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62
の入力端は、回路基板58上のパターン電極(図示せ
ず)やリード端子28cなどを介して、振動子12の圧
電素子16cの電極20bに電気的に接続される。ま
た、発振回路62の2つの出力端は、回路基板58上の
パターン電極(図示せず)やリード端子28aおよび2
8b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。
【0030】同期検波回路64は、圧電素子16aおよ
び16bから得られる2つの信号の差の信号を駆動信号
に同期して検波するためのものであって、たとえば差動
増幅器およびスイッチング素子などからなる。この検出
回路64の2つの入力端は、回路基板58上の導体パタ
ーン(図示せず)やリード端子28aおよび28b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。さらに、検出回路64の他の入力
端は、回路基板58上の導体パターン(図示せず)を介
して、発振回路62の他の出力端に接続される。
【0031】DC増幅回路66は、同期検波回路64か
らの出力信号を平滑にして増幅するためのものであっ
て、たとえば平滑回路および増幅回路などからなる。こ
のDC増幅回路66の入力端は、回路基板58上のパタ
ーン電極(図示せず)を介して、同期検波回路64の出
力端に接続される。
【0032】回路基板58の他方主面には、発振回路6
2,同期検波回路64およびDC増幅回路66を覆うよ
うにして、シールドカバー68が取り付けられる。シー
ルドカバー68は、主面部材70を含む。主面部材70
の両端には、側面部材72がそれぞれ形成される。これ
らの側面部材72の両端には、脚部材74がそれぞれ形
成される。これらの脚部材74には、突起76がそれぞ
れ形成される。このシールドカバー68は、たとえば洋
白,りん青銅,ブリキなどの導電性を有する材料を成形
することによって形成される。そして、シールドカバー
68の突起76が、それぞれ、回路基板58の孔60に
挿入され、回路基板58上のパターン電極(図示せず)
にはんだ付けされる。したがって、シールドカバー68
は、回路基板58に強固に取り付けられる。
【0033】ワークカバー44の両端部および回路基板
58の両端部は、たとえば凸字状の2つのクッション材
78でそれぞれ囲まれる。この場合、クッション材78
の一方面側には、回路基板58の端部に対応する溝80
と、ワークカバー44の端部に対応する凹部82とが形
成される。そして、2つのクッション材78の溝80お
よび凹部82に、回路基板58の両端部およびワークカ
バー44の両端部がそれぞれ挿入される。なお、クッシ
ョン材78の一方面側において、凹部82の下には、回
路基板58の他方主面側に突き出たリード端子および突
起などのための空間部としての他の凹部84が形成され
る。また、クッショク材78の他方面側は、その両端部
が凹まされ、その中央に突出部86が形成される。これ
らのクッション材78は、上述のクッション材30a,
30bと同様に、たとえばエチレンプロピレンゴム,シ
リコンゴム,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。
【0034】ワークカバー44,回路基板58およびク
ッション材78などは、たとえばPBT,PPO,PP
Sなどの合成樹脂からなるケース88に収納される。ケ
ース88は、矩形の底板90を含む。底板90は、その
一方主面上に突き出る縁部92を有する。この底板90
の一方主面には、その四隅に、ねじ孔を有する柱94が
それぞれ形成され、これらの柱94の近傍に、保持片9
6がそれぞれ形成される。また、底板90の一方主面上
には、縁部92の内側に、たとえばゴムからなるシート
状のパッキン98が配置される。この場合、パッキン9
8は、それらの柱94および保持片96に対応する孔を
有し、それらの孔に柱94および保持片96が挿通され
る。そして、2つのクッション材78の突出部86が、
2つの保持片96の間と別の2つの保持片96の間とに
それぞれ挿入される。さらに、箱形のケース本体100
が、ワークカバー44,回路基板58およびクッション
材78などを覆うようにして、底板90に取り付けられ
る。この場合、ケース本体100と底板90の4つの柱
94とが、4つのねじ102で固着される。また、クッ
ション材78の下面および上面は、パッキン98の表面
およびケース本体100の内面にそれぞれ接触するが、
ワークカバー44,回路基板58およびシールドカバー
68は、ケース88に接触しない。
【0035】この振動ジャイロ10では、回路基板58
とケース88との間にクッション材78が設けられてい
るので、落下などの外部からの衝撃が、クッション材7
8で吸収される。そのため、落下などの外部からの衝撃
は、振動子12および回路基板58にほとんど加わらな
い。そのため、この振動ジャイロ10では、落下などの
外部からの衝撃に対して特性が安定である。
【0036】さらに、この振動ジャイロ10では、振動
子12の周囲にワークカバー44が設けられているの
で、振動子12に落下などの衝撃が加わっても、振動子
12と回路基板58との間たとえば支持部材22aおよ
び22bに塑性変形が生じにくい。そのため、この振動
ジャイロ10では、落下などの外部からの大きな衝撃に
対しても特性が安定である。
【0037】この振動ジャイロ10を1mの高さから落
下してその振動ジャイロ10に衝撃を加えた場合の結果
を表1に示す。
【0038】
【表1】
【0039】また、図6ないし図8に示す振動ジャイロ
1を50cmの高さから落下してその振動ジャイロ1に
衝撃を加えた場合の結果を表2に示す。
【0040】
【表2】
【0041】表1および表2において、静止時の出力
(V)とは、振動ジャイロの静止時において振動ジャイ
ロから実際に得られた出力電圧(V)を表し、回転時の
出力変化率(%)とは、振動ジャイロの回転時において
振動ジャイロから実際に得られた出力電圧の変化率
(%)を表す。
【0042】従来例である図6ないし図8に示す振動ジ
ャイロ1では、表2に示す結果から明らかなように、5
0cmの高さから3回落下しただけで発振が停止し、回
転時に出力が得られないのに対して、実施例である振動
ジャイロ10では、表1に示す結果から明らかなよう
に、1mの高さから6回落下しても、静止時および回転
時の出力が安定している。
【0043】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ワークプレート32お
よびワークカバー44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。
【0044】さらに、この振動ジャイロ10では、リー
ド端子28a〜28cなどを介して、回路基板58の一
方主面側に設けた振動子12が、回路基板58の他方主
面側の発振回路62および同期検波回路回路64に電気
的に接続されるので、回路基板58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。
【0045】また、この振動ジャイロ10では、発振回
路62などを覆うようにして、導電性を有する材料から
なるシールドカバー68が設けられているので、発振回
路62から発生する高周波ノイズおよび外来ノイズから
の影響を防止することができる。
【0046】なお、上述の実施例では、ワークカバー4
4および回路基板58などとケース88との間に、凸字
状の2つのクッション材78が設けられているが、他の
形状のクッション材が設けられてもよい。また、クッシ
ョン材は、回路基板58とケース88との間にだけ設け
られてもよい。
【0047】さらに、上述の実施例では振動子の振動体
として正3角柱状の振動体14が用いられているが、こ
の発明ではたとえば4角柱状などの他の多角状の振動体
や円柱状の振動体が用いられてもよい。
【0048】また、上述の実施例では振動子12の振動
体14の側面に3つの圧電素子16a〜16cが形成さ
れているが、この発明では振動体の側面に2つ以上の圧
電素子が形成されればよい。
【0049】さらに、振動子の振動体は圧電体で形成さ
れてもよく、その場合、振動体の側面には、圧電素子の
代わりに電極が形成されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例を示す外観斜視図である。
【図2】図1に示す実施例の断面図解図である。
【図3】図1に示す実施例の分解斜視図である。
【図4】図1に示す実施例の回路図である。
【図5】図1に示す実施例の要部を示す分解斜視図であ
る。
【図6】従来の振動ジャイロの一例を示す断面図解図で
ある。
【図7】図6に示す振動ジャイロの分解斜視図である。
【図8】図6に示す振動ジャイロの要部を示す分解斜視
図である。
【符号の説明】
10 振動ジャイロ 12 振動子 22a,22b 支持部材 24a,24b 取付板 28a〜28d リード端子 30a,30b クッション材 32 ワークプレート 34 つば 36 保持部材 38 突出部 42 突起 44 ワークカバー 48 側面部材 50 切欠部 52 孔 54 突起 56 保持部材 58 回路基板 68 シールドカバー 78 クッション材 88 ケース 90 底板 98 パッキン 100 ケース本体 102 ねじ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 幣 之 内 義 昭 京都府長岡京市天神2丁目26番10号 株式 会社村田製作所内 (72)発明者 久 万 田 明 京都府長岡京市天神2丁目26番10号 株式 会社村田製作所内 (72)発明者 河 合 義 男 京都府長岡京市天神2丁目26番10号 株式 会社村田製作所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 振動子、 前記振動子を支持するための回路基板、 前記振動子および前記回路基板を収納するためのケー
    ス、および前記回路基板と前記ケースとの間に設けられ
    るクッション材を含む、振動ジャイロ。
  2. 【請求項2】 さらに、前記振動子の周囲に設けられ、
    前記回路基板に取り付けられ、前記ケースに収納される
    ワークカバーを含み、 前記クッション材は、前記回路基板および前記ワークカ
    バーと前記ケースとの間に設けられる、請求項1の振動
    ジャイロ。
JP6060250A 1993-12-21 1994-03-04 振動ジャイロ Pending JPH07243857A (ja)

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DE69416654T DE69416654T2 (de) 1993-12-21 1994-12-21 Vibrationskreisel
DE69423014T DE69423014T2 (de) 1993-12-21 1994-12-21 Vibrationskreisel
EP94120318A EP0660081B1 (en) 1993-12-21 1994-12-21 Vibrating gyroscope
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