JPH0762616B2 - 振動ジャイロ - Google Patents
振動ジャイロInfo
- Publication number
- JPH0762616B2 JPH0762616B2 JP5075143A JP7514393A JPH0762616B2 JP H0762616 B2 JPH0762616 B2 JP H0762616B2 JP 5075143 A JP5075143 A JP 5075143A JP 7514393 A JP7514393 A JP 7514393A JP H0762616 B2 JPH0762616 B2 JP H0762616B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric
- vibrating body
- vibrating
- gyro
- vibration
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Description
【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などに搭載して用いるナビゲーショ
ンシステムに用いられる、振動ジャイロに関する。
特にたとえば自動車などに搭載して用いるナビゲーショ
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８はこの発明の背景となる従来の振動
ジャイロの一例を示す斜視図であり、図９は図８に示す
振動ジャイロの線ＩＸ−ＩＸにおける断面図である。こ
の振動ジャイロ１は振動体２を含む。振動体２は、断面
正方形の柱状に形成される。振動体２は、恒弾性金属材
料などで形成される。
ジャイロの一例を示す斜視図であり、図９は図８に示す
振動ジャイロの線ＩＸ−ＩＸにおける断面図である。こ
の振動ジャイロ１は振動体２を含む。振動体２は、断面
正方形の柱状に形成される。振動体２は、恒弾性金属材
料などで形成される。
【０００３】振動体２の対向する１対の側面には、それ
ぞれ圧電検出素子３，３が形成される。この圧電検出素
子３，３は、たとえば図９に示すように、圧電磁器３ａ
の両面に電極３ｂを形成したものである。
ぞれ圧電検出素子３，３が形成される。この圧電検出素
子３，３は、たとえば図９に示すように、圧電磁器３ａ
の両面に電極３ｂを形成したものである。
【０００４】さらに、振動体２の圧電検出素子３が形成
されていない１対の側面には、それぞれ圧電駆動素子４
が形成される。この圧電駆動素子４も、たとえば圧電検
出素 子３と同様に、圧電磁器４ａの両面に電極４ｂを形
成したものである。
されていない１対の側面には、それぞれ圧電駆動素子４
が形成される。この圧電駆動素子４も、たとえば圧電検
出素 子３と同様に、圧電磁器４ａの両面に電極４ｂを形
成したものである。
【０００５】そして、この振動ジャイロ１は、振動体２
のノード点で支持部材５によって支持されている。した
がって、圧電駆動素子４に駆動信号を印加すると、振動
体２は、図１０に誇張して示すように、圧電駆動素子４
の主面に直交する方向に屈曲振動をする。
のノード点で支持部材５によって支持されている。した
がって、圧電駆動素子４に駆動信号を印加すると、振動
体２は、図１０に誇張して示すように、圧電駆動素子４
の主面に直交する方向に屈曲振動をする。
【０００６】このような状態で、振動ジャイロ１がたと
えばその軸を中心として回転すると、振動方向に直交す
る方向にコリオリ力が働く。したがって、図１１に誇張
して示すように、コリオリ力によって振動体２の振動方
向が変わり、圧電検出素子３に出力電圧が発生する。こ
の出力電圧は、圧電検出素子３の主面に直交する方向の
屈曲量に比例するため、この出力電圧を測定することに
よって、振動ジャイロ１の回転角速度を知ることができ
る。振動ジャイロ１が、その軸と沿う任意の軸を回動中
心として回動しても同様である。
えばその軸を中心として回転すると、振動方向に直交す
る方向にコリオリ力が働く。したがって、図１１に誇張
して示すように、コリオリ力によって振動体２の振動方
向が変わり、圧電検出素子３に出力電圧が発生する。こ
の出力電圧は、圧電検出素子３の主面に直交する方向の
屈曲量に比例するため、この出力電圧を測定することに
よって、振動ジャイロ１の回転角速度を知ることができ
る。振動ジャイロ１が、その軸と沿う任意の軸を回動中
心として回動しても同様である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の振動
ジャイロでは、振動ジャイロが回転した時、振動体の屈
曲する方向つまり圧電検出素子の屈曲する方向（無回転
時の屈曲振動方向ベクトルとコリオリ力による偏位ベク
トルとの合成ベクトルの方向）がその主面に直交する方
向からずれた方向にあるため、圧電検出素子に発生する
出力電圧が小さかった。そのため、この出力電圧から振
動ジャイロに加わった回転角速度を測定することが難し
かった。したがって、Ｓ／Ｎ比をかせぐため、無回転時
における出力電圧を０に調整する必要があるが、たとえ
ば振動体の角部分をカットするなどして調整するため、
その調整が困難であった。
ジャイロでは、振動ジャイロが回転した時、振動体の屈
曲する方向つまり圧電検出素子の屈曲する方向（無回転
時の屈曲振動方向ベクトルとコリオリ力による偏位ベク
トルとの合成ベクトルの方向）がその主面に直交する方
向からずれた方向にあるため、圧電検出素子に発生する
出力電圧が小さかった。そのため、この出力電圧から振
動ジャイロに加わった回転角速度を測定することが難し
かった。したがって、Ｓ／Ｎ比をかせぐため、無回転時
における出力電圧を０に調整する必要があるが、たとえ
ば振動体の角部分をカットするなどして調整するため、
その調整が困難であった。
【０００８】それゆえに、この発明の主たる目的は、回
転時における出力電圧を大きくすることができ、したが
って必ずしも無回転時における出力電圧を０にする必要
のない振動ジャイロを提供することである。
転時における出力電圧を大きくすることができ、したが
って必ずしも無回転時における出力電圧を０にする必要
のない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、駆動源によ
って屈曲振動させるための柱状の振動体と、振動体の側
面に配置され、振動体の屈曲振動の方向を検出するため
の圧電検出素子とを含み、圧電検出素子は、振動体の中
心軸と振動体の無回転時における振動方向の両方を含む
面の両側に対称となるように、かつ、振動体の回転時に
生じるコリオリ力の方向に平行でなくかつ直交しないよ
うに配置されたことを特徴とする、振動ジャイロであ
る。
って屈曲振動させるための柱状の振動体と、振動体の側
面に配置され、振動体の屈曲振動の方向を検出するため
の圧電検出素子とを含み、圧電検出素子は、振動体の中
心軸と振動体の無回転時における振動方向の両方を含む
面の両側に対称となるように、かつ、振動体の回転時に
生じるコリオリ力の方向に平行でなくかつ直交しないよ
うに配置されたことを特徴とする、振動ジャイロであ
る。
【００１０】
【作用】振動体に屈曲振動を与え、振動ジャイロがその
軸を中心として回転すると、コリオリ力によって振動方
向が変わる。そのとき、振動体にはその振動方向にほぼ
直交する位置、すなわち、回転時に生じるコリオリ力の
方向に平行でなくかつ直交しない位置に少なくとも１つ
の圧電検出素子が存在しており、この圧電検出素子に発
生する出力電圧が大きい。
軸を中心として回転すると、コリオリ力によって振動方
向が変わる。そのとき、振動体にはその振動方向にほぼ
直交する位置、すなわち、回転時に生じるコリオリ力の
方向に平行でなくかつ直交しない位置に少なくとも１つ
の圧電検出素子が存在しており、この圧電検出素子に発
生する出力電圧が大きい。
【００１１】
【発明の効果】この発明によれば、振動ジャイロが回転
したときの振動体の屈曲する方向と少なくとも１つの圧
電検出素子の設けられた側面とがほぼ直交状態にある、
すなわち、回転時に生じるコリオリ力の方向に平行でな
くかつ直交しない状態にあるため、圧電検出素子に発生
する出力電圧が、従来の振動ジャイロに比べて大きい。
そのため、この振動ジャイロでは、回転角速度を検出す
ることが簡単である。したがって、Ｓ／Ｎ比をかせぐた
めに振動体の角部分をカットするといった微妙な作業が
不要になる。
したときの振動体の屈曲する方向と少なくとも１つの圧
電検出素子の設けられた側面とがほぼ直交状態にある、
すなわち、回転時に生じるコリオリ力の方向に平行でな
くかつ直交しない状態にあるため、圧電検出素子に発生
する出力電圧が、従来の振動ジャイロに比べて大きい。
そのため、この振動ジャイロでは、回転角速度を検出す
ることが簡単である。したがって、Ｓ／Ｎ比をかせぐた
めに振動体の角部分をカットするといった微妙な作業が
不要になる。
【００１２】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。
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。
【００１３】
【実施例】図１はこの発明の一実施例を示す斜視図であ
り、図２は図１に示す実施例の線ＩＩ−ＩＩにおける断
面図である。この振動ジャイロ１０は振動体１２を含
む。振動体１２は、たとえば正三角柱状に形成される。
この振動体１２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。この実施例ではよ
り実用的にするため、振動体１２の２つの側面の中央部
にそれぞれ圧電検出素子１４および１６が形成される。
この圧電検出素子１４は、たとえば図２に示すように、
圧電磁器１４ａの両面に電極１４ｂおよび１４ｃが形成
されたものである。そして、一方の電極１４ｃが、振動
体１２の側面に接着される。同様に、圧電検出素子１６
も、たとえば圧電磁器１６ａの両面に電極１６ｂおよび
１６ｃが形成され、一方の電極１６ｃが振動体１２に接
着される。
り、図２は図１に示す実施例の線ＩＩ−ＩＩにおける断
面図である。この振動ジャイロ１０は振動体１２を含
む。振動体１２は、たとえば正三角柱状に形成される。
この振動体１２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。この実施例ではよ
り実用的にするため、振動体１２の２つの側面の中央部
にそれぞれ圧電検出素子１４および１６が形成される。
この圧電検出素子１４は、たとえば図２に示すように、
圧電磁器１４ａの両面に電極１４ｂおよび１４ｃが形成
されたものである。そして、一方の電極１４ｃが、振動
体１２の側面に接着される。同様に、圧電検出素子１６
も、たとえば圧電磁器１６ａの両面に電極１６ｂおよび
１６ｃが形成され、一方の電極１６ｃが振動体１２に接
着される。
【００１４】振動体１２の圧電検出素子１４および１６
の形成されていない側面には、長手方向の中央部に２つ
の圧電駆動素子１８および２０が形成される。これらの
圧電駆動素子１８および２０は、振動体１２の側面の幅
方向に並んで形成される。圧電駆動素子１８は、たとえ
ば図２に示すように、圧電磁器１８ａの両面に電極１８
ｂおよび１８ｃを形成したものである。そして、一方の
電極１８ｃが振動体１２に接着されている。同様に、圧
電駆動素子２０も、たとえば圧電磁器２０ａの両面に電
極２０ｂおよび２０ｃが形成され、一方の電極２０ｃが
振動体１２に接着されている。なお、この実施例では、
圧電磁器１８ａと２０ａと、および振動体１２に接着さ
れた電極１８ｃと２０ｃとは、共通のものとして形成さ
れている。
の形成されていない側面には、長手方向の中央部に２つ
の圧電駆動素子１８および２０が形成される。これらの
圧電駆動素子１８および２０は、振動体１２の側面の幅
方向に並んで形成される。圧電駆動素子１８は、たとえ
ば図２に示すように、圧電磁器１８ａの両面に電極１８
ｂおよび１８ｃを形成したものである。そして、一方の
電極１８ｃが振動体１２に接着されている。同様に、圧
電駆動素子２０も、たとえば圧電磁器２０ａの両面に電
極２０ｂおよび２０ｃが形成され、一方の電極２０ｃが
振動体１２に接着されている。なお、この実施例では、
圧電磁器１８ａと２０ａと、および振動体１２に接着さ
れた電極１８ｃと２０ｃとは、共通のものとして形成さ
れている。
【００１５】この圧電駆動素子１８および２０間に駆動
信号を印加することによって、振動体１２が屈曲振動を
するが、そのノード点に支持部材２２および２４が形成
される。この支持部材２２および２４は、たとえば金属
線などを振動体１２に熔接することによって形成され
る。
信号を印加することによって、振動体１２が屈曲振動を
するが、そのノード点に支持部材２２および２４が形成
される。この支持部材２２および２４は、たとえば金属
線などを振動体１２に熔接することによって形成され
る。
【００１６】この振動ジャイロ１０は、図３に示すよう
な回路構成で使用される。すなわち、振動ジャイロ１０
の一方の圧電駆動素子１８には発振回路３０が接続さ
れ、さらに発振回路３０は位相回路３２およびＡＧＣ回
路３４を介して他方の圧電駆動素子２０に接続される。
したがって、発振回路３０で増幅された信号は位相回路
３２で位相制御され、さらにＡＧＣ回路３４で利得制御
されて、圧電駆動素子２０に印加される。そして、これ
らの発振回路３０，位相回路３２およびＡＧＣ回路３４
によって、振動体１２の共振周波数でかつ安定なる駆動
信号が与えられる。
な回路構成で使用される。すなわち、振動ジャイロ１０
の一方の圧電駆動素子１８には発振回路３０が接続さ
れ、さらに発振回路３０は位相回路３２およびＡＧＣ回
路３４を介して他方の圧電駆動素子２０に接続される。
したがって、発振回路３０で増幅された信号は位相回路
３２で位相制御され、さらにＡＧＣ回路３４で利得制御
されて、圧電駆動素子２０に印加される。そして、これ
らの発振回路３０，位相回路３２およびＡＧＣ回路３４
によって、振動体１２の共振周波数でかつ安定なる駆動
信号が与えられる。
【００１７】さらに、圧電検出素子１４および１６は、
差動アンプ３６に接続される。この差動アンプ３６によ
って、圧電検出素子１４および１６に発生した出力電圧
の差が測定される。差動アンプ３６は同期検波回路３８
に接続される。同期検波回路３８は発振回路３０に接続
され、差動アンプ３６の出力が発振回路３０の発振周波
数に同期して検波される。同期検波回路３８で検波され
た信号は平滑回路４０で平滑され、さらにＤＣアンプ４
２で増幅されて出力信号となる。
差動アンプ３６に接続される。この差動アンプ３６によ
って、圧電検出素子１４および１６に発生した出力電圧
の差が測定される。差動アンプ３６は同期検波回路３８
に接続される。同期検波回路３８は発振回路３０に接続
され、差動アンプ３６の出力が発振回路３０の発振周波
数に同期して検波される。同期検波回路３８で検波され
た信号は平滑回路４０で平滑され、さらにＤＣアンプ４
２で増幅されて出力信号となる。
【００１８】振動ジャイロ１０が回転しない時、図４に
誇張して示すように、振動ジャイロ１０は圧電駆動素子
１８および２０の主面に直交する方向に屈曲振動をす
る。この場合、圧電検出素子１４および１６は、振動体
１２の中心軸と振動体１２の振動方向の両方を含む面の
両側に対称となるように配置される。したがって、振動
体１２の圧電検出素子１４および１６が形成された面の
屈曲量は同じであるため、これらの圧電検出素子１４お
よび１６に発生する出力電圧は等しい。したがって、差
動アンプ３６で圧電検出素子１４および１６の出力電圧
がたがいに相殺されて、差動アンプ３６の出力は０とな
る。つまり、この振動ジャイロ１０では、回転していな
い時の出力を０にすることが簡単にできる。
誇張して示すように、振動ジャイロ１０は圧電駆動素子
１８および２０の主面に直交する方向に屈曲振動をす
る。この場合、圧電検出素子１４および１６は、振動体
１２の中心軸と振動体１２の振動方向の両方を含む面の
両側に対称となるように配置される。したがって、振動
体１２の圧電検出素子１４および１６が形成された面の
屈曲量は同じであるため、これらの圧電検出素子１４お
よび１６に発生する出力電圧は等しい。したがって、差
動アンプ３６で圧電検出素子１４および１６の出力電圧
がたがいに相殺されて、差動アンプ３６の出力は０とな
る。つまり、この振動ジャイロ１０では、回転していな
い時の出力を０にすることが簡単にできる。
【００１９】さらに、この振動ジャイロ１０をその軸を
中心として回転した場合、振動体１２の振動方向と直交
する方向にコリオリ力が働く。この場合、図５に誇張し
て示すように、振動体１２の振動方向は、無回転時の振
動方向からずれる。この時、たとえば、圧電検出素子１
６はその主面に直交する方向に近い方向に、圧電検出素
子１４はその主面に平行する方向に近い方向に、それぞ
れ屈曲運動をする。そのため、圧電検出素子１６に発生
する出力電圧は大きくなり、圧電検出素子１４に発生す
る出力電圧は小さくなる。したがって、差動アンプ３６
から、従来の振動ジャイロに比べて、より大きな出力を
得ることができる。したがって、この振動ジャイロ１０
を用いれば、従来の振動ジャイロを用いた場合に比べ
て、回転角速度の検出が容易となる。
中心として回転した場合、振動体１２の振動方向と直交
する方向にコリオリ力が働く。この場合、図５に誇張し
て示すように、振動体１２の振動方向は、無回転時の振
動方向からずれる。この時、たとえば、圧電検出素子１
６はその主面に直交する方向に近い方向に、圧電検出素
子１４はその主面に平行する方向に近い方向に、それぞ
れ屈曲運動をする。そのため、圧電検出素子１６に発生
する出力電圧は大きくなり、圧電検出素子１４に発生す
る出力電圧は小さくなる。したがって、差動アンプ３６
から、従来の振動ジャイロに比べて、より大きな出力を
得ることができる。したがって、この振動ジャイロ１０
を用いれば、従来の振動ジャイロを用いた場合に比べ
て、回転角速度の検出が容易となる。
【００２０】なお、上述の実施例では、２つの圧電検出
素子１４および１６に発生した出力電圧の差を測定した
が、どちらか一方の圧電検出素子の出力電圧を測定する
ことによって回転角速度を検出してもよい。
素子１４および１６に発生した出力電圧の差を測定した
が、どちらか一方の圧電検出素子の出力電圧を測定する
ことによって回転角速度を検出してもよい。
【００２１】また、上述の実施例では、振動体１２は正
三角柱状に形成したが、振動体１２を二等辺三角柱状に
形成してもよい。この場合、振動体１２の等しい面積を
有する側面に圧電検出素子１４および１６を形成すれば
よい。
三角柱状に形成したが、振動体１２を二等辺三角柱状に
形成してもよい。この場合、振動体１２の等しい面積を
有する側面に圧電検出素子１４および１６を形成すれば
よい。
【００２２】さらに、振動体１２は二等辺三角柱状以外
の三角柱状に形成されたり、五角柱状や六角柱状などの
多角柱状に形成されてもよい。この場合、圧電検出素子
は、振動体の側面のうち、圧電駆動素子が形成されてい
ない少なくとも１つの側面に形成されればよい。
の三角柱状に形成されたり、五角柱状や六角柱状などの
多角柱状に形成されてもよい。この場合、圧電検出素子
は、振動体の側面のうち、圧電駆動素子が形成されてい
ない少なくとも１つの側面に形成されればよい。
【００２３】また、図１に示す実施例では、支持部材２
２および２４はそれぞれ１点で振動体１２に接続されて
いるが、図６に示すように、それぞれ２点で接続されて
もよい。つまり、これらの支持部材２２および２４は、
振動体１２のノード点に接続されていればよい。
２および２４はそれぞれ１点で振動体１２に接続されて
いるが、図６に示すように、それぞれ２点で接続されて
もよい。つまり、これらの支持部材２２および２４は、
振動体１２のノード点に接続されていればよい。
【００２４】さらに、圧電駆動素子１８および２０は、
図７に示すように、振動体１２の長手方向に間隔を隔て
て形成されていてもよい。
図７に示すように、振動体１２の長手方向に間隔を隔て
て形成されていてもよい。
【図１】この発明の一実施例を示す斜視図である。
【図２】図１に示す実施例の線ＩＩ−ＩＩにおける断面
図である。
図である。
【図３】図１および図２に示す振動ジャイロを使用する
ための回路を示すブロック図である。
ための回路を示すブロック図である。
【図４】図１および図２に示す振動ジャイロが回転して
いない時の振動状態を示す図解図である。
いない時の振動状態を示す図解図である。
【図５】図１および図２に示す振動ジャイロが回転して
いる時の振動状態を示す図解図である。
いる時の振動状態を示す図解図である。
【図６】この発明の変形例を示す斜視図である。
【図７】この発明のさらに他の変形例を示す斜視図であ
る。
る。
【図８】この発明の背景となる従来の振動ジャイロの一
例を示す斜視図である。
例を示す斜視図である。
【図９】図８に示す従来の振動ジャイロの線ＩＸ−ＩＸ
における断面図である。
における断面図である。
【図１０】図８および図９に示す従来の振動ジャイロが
回転していない時の振動状態を示す図解図である。
回転していない時の振動状態を示す図解図である。
【図１１】図８および図９に示す従来の振動ジャイロが
回転している時の振動状態を示す図解図である。
回転している時の振動状態を示す図解図である。
１０ 振動ジャイロ １２ 振動体 １４ 圧電検出素子 １６ 圧電検出素子 １８ 圧電駆動素子 ２０ 圧電駆動素子
Claims (1)
- 【請求項１】 駆動源によって屈曲振動させるための柱
状の振動体、および前記振動体の側面に配置され、前記
振動体の屈曲振動の方向を検出するための圧電検出素子
を含み、 前記圧電検出素子は、前記振動体の中心軸と前記振動体
の無回転時における振動方向の両方を含む面の両側に対
称となるように、かつ、前記振動体の回転時に生じるコ
リオリ力の方向に平行でなくかつ直交しないように配置
されたことを特徴とする、振動ジャイロ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5075143A JPH0762616B2 (ja) | 1993-03-08 | 1993-03-08 | 振動ジャイロ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5075143A JPH0762616B2 (ja) | 1993-03-08 | 1993-03-08 | 振動ジャイロ |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20238588A Division JPH063454B2 (ja) | 1988-08-12 | 1988-08-12 | 振動ジャイロ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0650761A JPH0650761A (ja) | 1994-02-25 |
| JPH0762616B2 true JPH0762616B2 (ja) | 1995-07-05 |
Family
ID=13567686
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5075143A Expired - Lifetime JPH0762616B2 (ja) | 1993-03-08 | 1993-03-08 | 振動ジャイロ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0762616B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0760094B2 (ja) * | 1992-11-13 | 1995-06-28 | 株式会社村田製作所 | 振動ジャイロ |
| JPH0760095B2 (ja) * | 1992-11-13 | 1995-06-28 | 株式会社村田製作所 | 振動ジャイロ |
| JPH08159779A (ja) | 1994-12-02 | 1996-06-21 | Murata Mfg Co Ltd | 振動ジャイロ |
| JP3291968B2 (ja) * | 1994-12-15 | 2002-06-17 | 株式会社村田製作所 | 振動ジャイロ |
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