JPH08114458A - Angular velocity sensor - Google Patents

Angular velocity sensor

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Publication number
JPH08114458A
JPH08114458A JP6275974A JP27597494A JPH08114458A JP H08114458 A JPH08114458 A JP H08114458A JP 6275974 A JP6275974 A JP 6275974A JP 27597494 A JP27597494 A JP 27597494A JP H08114458 A JPH08114458 A JP H08114458A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
angular velocity
velocity sensor
tuning fork
vibrator
vibrating
Prior art date
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Pending
Application number
JP6275974A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Sachiosa Takeuchi
祥修 竹内
Tetsushi Hayashi
哲史 林
Tomoo Kawase
友生 川瀬
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.)
Denso Corp
Original Assignee
NipponDenso Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by NipponDenso Co Ltd filed Critical NipponDenso Co Ltd
Priority to JP6275974A priority Critical patent/JPH08114458A/en
Publication of JPH08114458A publication Critical patent/JPH08114458A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE: To obtain the angular velocity sensor, which can readily hold a tuning- fork type vibrator and can readily perform casing, by providing a vibrating means, a supporting means, a circuit board and a protecting means approximately in parallel. CONSTITUTION: An angular velocity sensor 100 is formed of constant elastic alloy or the like, and a tuning-fork type vibrator 10 as a vibrating means having a sound piece 11, a sound piece 12 and a neck part 13 is constituted approximately in parallel with a stage 40 comprising metal material. Since machining such as drilling is not required in the vibrator 10 and the stage 40 for supporting the vibrator 10, the workability and the assembling property of the sensor 100 are improved. Since the height of the sensor 100 can be made low with respect to the stage 40, the sensor 100 can be made compact. Furthermore, a case for protecting the vibrator 10 is made to have the shape of a cup having the shallow bottom. Therefore, the case can be readily machined by press working. Furthermore, the supporting means is constituted of a supporting tool 30 and the stage 40.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、例えば車両のヨー方向
の角速度を検知し、車両のサスペンション制御やナビゲ
イションシステム等に用いられる角速度センサーに関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an angular velocity sensor for detecting an angular velocity of a vehicle in a yaw direction and used for a vehicle suspension control, a navigation system and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、角速度を検出するセンサーとし
て、音叉式振動子を用いて音叉を振動させ、音叉の振動
部材上に固着された検知素子に作用するコリオリの力を
検出することによって、角速度を検出するものがあり、
その構造としては、音叉式振動子を支持棒を介して端子
ベースに保持し、キャップ形状のケース内にケーシング
する構造のものがある(特開平5−45168号)。特
開平5−45168号によれば、角速度センサーの構成
は、音叉式振動子を支える支持棒とリード端子は端子ベ
ースに植設され、リードワイヤによって音叉式振動子上
に固着された振動子駆動用とコリオリ力検出用の圧電素
子とリード端子との接続を行う構成となっている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a sensor for detecting an angular velocity, a tuning fork vibrator is used to vibrate the tuning fork, and the Coriolis force acting on a detection element fixed on a vibrating member of the tuning fork is detected to detect the angular velocity. There is something that detects
As its structure, there is a structure in which a tuning fork type vibrator is held on a terminal base via a support rod and is casing in a cap-shaped case (Japanese Patent Laid-Open No. 5-45168). According to Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-45168, the structure of the angular velocity sensor is such that a supporting rod for supporting the tuning fork type vibrator and lead terminals are implanted in the terminal base, and the vibrator is fixed on the tuning fork type vibrator by a lead wire. And the lead terminals are connected to the piezoelectric element for detecting the Coriolis force.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成では音叉式振動子の保持手段が1本の支持棒のみによ
るものであるために組み立てが容易でなく、また、ケー
スが底の深いキャップ形状であるためにプレス加工によ
るケースの製造を困難なものとしており、角速度センサ
ーのすみやかな組み立て及び製造ができないという問題
がある。
However, in the above structure, since the holding means of the tuning fork type vibrator is only one support rod, the assembly is not easy, and the case has a deep cap shape. Therefore, it is difficult to manufacture the case by press working, and there is a problem that the angular velocity sensor cannot be quickly assembled and manufactured.

【0004】従って、本発明の目的は、音叉式振動子の
保持が容易で、かつ、ケーシングも容易に行える角速度
センサーを提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide an angular velocity sensor which can easily hold a tuning fork type vibrator and can easily make a casing.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明の構成は、角速度を検出する角速度センサー
であって、一定方向に一定周期にて振動する振動手段
と、その振動手段を一定方向に一定周期にて振動させる
駆動手段と、振動手段に角速度が働いたときに発生する
コリオリの力を検出する検出手段と、振動手段を固設す
る支持手段と、駆動手段を電気的に駆動させるとともに
検出手段によって検出されたコリオリの力から角速度を
求める回路基板と、振動手段や回路基板等の角速度セン
サーの構成要素を保護する保護手段とを備え、振動手段
と支持手段と回路基板と保護手段が概略平行に設けられ
ていることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the structure of the present invention is an angular velocity sensor for detecting an angular velocity, which comprises a vibrating means vibrating in a certain direction at a constant cycle, and the vibrating means. A drive unit that vibrates in a certain direction at a constant cycle, a detection unit that detects the Coriolis force generated when an angular velocity acts on the vibration unit, a support unit that fixes the vibration unit, and a drive unit electrically. A circuit board for driving and determining an angular velocity from the Coriolis force detected by the detection means, and a protection means for protecting the components of the angular velocity sensor such as the vibration means and the circuit board are provided, and the vibration means, the support means, and the circuit board are provided. It is characterized in that the protection means are provided substantially in parallel.

【0006】また、第二の発明の構成は、振動手段は支
持手段に固定するための位置決め手段を有することを特
徴とする。
Further, the structure of the second invention is characterized in that the vibrating means has a positioning means for fixing to the supporting means.

【0007】第三の発明の構成は、振動手段を固定する
支持手段の固定部中央には電気的な高抵抗部が設けら
れ、振動手段は抵抗溶接法にて支持手段に固定されるこ
とを特徴とする。
According to the third aspect of the invention, an electrically high resistance portion is provided at the center of the fixing portion of the supporting means for fixing the vibrating means, and the vibrating means is fixed to the supporting means by resistance welding. Characterize.

【0008】第四の発明は、振動手段は角柱音叉式振動
子であることを特徴とする。
A fourth invention is characterized in that the vibrating means is a prismatic tuning fork type vibrator.

【0009】[0009]

【作用】本発明は、一定方向に一定周期にて振動する振
動手段に対してその振動方向と直交する軸回りに角速度
が作用すると、角速度が働く軸方向とは異なる他の振動
方向と直交する方向に発生するコリオリ力を検出手段に
て検知することによって、角速度の検出を行うものであ
り、その第一の作用は、角速度センサーの振動手段と支
持手段と回路基板と保護手段とを概略平行に設ける。
(請求項1) 第二の作用は、振動手段は支持手段に固定するための位
置決め手段を有する。(請求項2) 第三の作用は、振動手段を固定する支持手段の固定部中
央には電気的な高抵抗部が設けられ、振動手段は抵抗溶
接法にて支持手段に溶接される。(請求項3) 第四の作用は、振動手段は角柱音叉式振動子である。
(請求項4)
According to the present invention, when an angular velocity acts on a vibrating means that vibrates in a certain direction at a constant cycle about an axis orthogonal to the vibrating direction, the vibrating means is orthogonal to another vibrating direction different from the axial direction in which the angular velocity acts. The angular velocity is detected by detecting the Coriolis force generated in the direction by the detecting means. The first action is to make the vibrating means of the angular velocity sensor, the supporting means, the circuit board and the protecting means substantially parallel. To be installed.
(Claim 1) The second effect is that the vibrating means has a positioning means for fixing to the supporting means. (Claim 2) A third function is that an electrically high resistance portion is provided at the center of the fixed portion of the supporting means for fixing the vibrating means, and the vibrating means is welded to the supporting means by resistance welding. (Claim 3) A fourth action is that the vibrating means is a prismatic tuning fork type oscillator.
(Claim 4)

【0010】[0010]

【発明の効果】第一の効果は、振動手段と支持手段と回
路基板と保護手段とを概略平行に設けられるために、角
速度センサーの組付けが容易である。また、保護手段を
底の浅い形状とすることができるため、保護手段の加工
にプレス加工を行うことができ、加えて、角速度センサ
ーの小型化が実現できる。(請求項1) 第二の効果は、振動手段は支持手段に固定するための位
置決め手段を有するために、振動手段の位置決めが容易
である。(請求項2) 第三の効果は、振動手段を固定する支持手段の固定部中
央に電気的な高抵抗部が設けられ、振動手段は抵抗溶接
法にて支持手段に溶接することができるため、溶接ロボ
ットを使用することができ、角速度センサーの組付けが
短時間にて行うことができる。(請求項3) 第四の効果は、振動手段は角柱音叉式振動子であるため
に、振動子の駆動方向の固有振動数とコリオリ力の作用
する方向の固有振動数を適当な値とすることにより、ゲ
インを大きくとることができ、角速度センサーの感度を
大きくすることができる。(請求項4)
The first effect is that the vibrating means, the supporting means, the circuit board and the protecting means are provided substantially parallel to each other, so that the angular velocity sensor can be easily assembled. In addition, since the protection means can have a shallow bottom, press processing can be performed for processing the protection means, and in addition, miniaturization of the angular velocity sensor can be realized. (Claim 1) The second effect is that since the vibrating means has the positioning means for fixing the vibrating means to the supporting means, the vibrating means can be easily positioned. (Claim 2) A third effect is that an electrical high resistance portion is provided in the center of the fixing portion of the supporting means for fixing the vibrating means, and the vibrating means can be welded to the supporting means by resistance welding. The welding robot can be used, and the angular velocity sensor can be assembled in a short time. (Claim 3) A fourth effect is that since the vibrating means is a prismatic tuning fork type oscillator, the natural frequency in the driving direction of the vibrator and the natural frequency in the direction in which the Coriolis force acts are set to appropriate values. As a result, the gain can be increased and the sensitivity of the angular velocity sensor can be increased. (Claim 4)

【0011】[0011]

【実施例】以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説
明する。図1は、本発明の第一実施例の構成を示したも
のである。角速度センサー100は、恒弾性合金等で形
成され音片11、音片12、首部13を有する振動手段
としての音叉式振動子10、金属材料から成る台座4
0、音叉式振動子10を台座40に概略平行に、かつ、
台座40に浮遊するように支持するL字型の支持具3
0、音片11及び音片12を一定方向に一定周期にて振
動させる駆動手段としての駆動用素子21、音片11及
び音片12の振動状態を参照する参照手段としての参照
用素子22、音片11及び音片12に角速度が作用する
ときに発生するコリオリ力を検出する検出手段としての
検知用素子23から構成される。なお、支持具30及び
台座40により、支持手段を構成する。
EXAMPLES The present invention will be described below based on specific examples. FIG. 1 shows the configuration of the first embodiment of the present invention. The angular velocity sensor 100 includes a tuning fork vibrator 10 as a vibrating unit having a sound piece 11, a sound piece 12, and a neck portion 13 formed of a constant elastic alloy or the like, and a pedestal 4 made of a metal material.
0, the tuning fork vibrator 10 is approximately parallel to the pedestal 40, and
L-shaped support tool 3 that is supported so as to float on the pedestal 40
0, a driving element 21 as a driving means for vibrating the sound piece 11 and the sound piece 12 at a constant cycle, and a reference element 22 as a reference means for referring to the vibration state of the sound piece 11 and the sound piece 12. The sound element 11 and the sound element 12 are composed of a detection element 23 as a detection means for detecting the Coriolis force generated when an angular velocity acts. The support tool 30 and the pedestal 40 constitute a support means.

【0012】音叉式振動子10の音片11の側面部11
aには駆動用素子21と参照用素子22が接着剤にて固
着され、もう一方の音片12には、図示しないが側面部
12aに駆動用素子24と参照用素子25が同様に接着
剤にて固着されている。また、音片11及び音片12の
上面部11b、12bにはそれぞれ検知用素子23、2
6が接着剤にて固着されている。
Side portion 11 of tuning piece 11 of tuning fork type vibrator 10.
The driving element 21 and the reference element 22 are fixed to the a by an adhesive agent, and the driving element 24 and the reference element 25 are similarly attached to the side surface portion 12a of the other sound piece 12 by an adhesive agent. It is fixed in. Further, the detection elements 23, 2 are provided on the upper surface portions 11b, 12b of the sound piece 11 and the sound piece 12, respectively.
6 is fixed with an adhesive.

【0013】ここで、本発明による角速度検出の原理に
ついて説明する。図中のx、y、z、oは3軸直交座標
系であり、台座40はxz平面に平行に設けられている
とする。駆動用素子21、24に音叉式振動子10の固
有振動数と一致する周波数の交流電圧を印加すると、x
軸方向へ音叉式振動子10は対称振動する。このとき、
z軸回りに音叉式振動子10に角速度ωが加わると、y
軸方向に音片11、音片12に対称なコリオリ力が発生
し、このコリオリ力を検知用素子23、26にて検知
し、適当な回路処理を経て、角速度ωを得るものであ
る。
The principle of angular velocity detection according to the present invention will be described. It is assumed that x, y, z, and o in the figure are three-axis orthogonal coordinate systems, and the pedestal 40 is provided parallel to the xz plane. When an AC voltage having a frequency matching the natural frequency of the tuning fork vibrator 10 is applied to the driving elements 21 and 24, x
The tuning fork vibrator 10 vibrates symmetrically in the axial direction. At this time,
When an angular velocity ω is applied to the tuning fork vibrator 10 around the z axis, y
A symmetrical Coriolis force is generated in the sound piece 11 and the sound piece 12 in the axial direction, and the Coriolis force is detected by the detection elements 23 and 26, and the angular velocity ω is obtained through appropriate circuit processing.

【0014】上記構成により、本発明は音叉式振動子1
0及び台座40に穴明け等の加工を必要とせずとも、音
叉式振動子10を支持できるため角速度センサー100
の加工性及び組付け性が向上する。また、台座40に対
し角速度センサー100の高さを低くすることができる
ために、角速度センサー100の小型化が可能となる。
さらに、音叉式振動子10を保護するケースを底の浅い
カップ形状とすることができるため、プレス加工により
ケースの加工を容易に行うことができる。
With the above structure, the present invention provides a tuning fork type vibrator 1
0 and the pedestal 40 can support the tuning fork type vibrator 10 without requiring machining such as drilling.
The workability and the assembling property of are improved. Further, since the height of the angular velocity sensor 100 can be made lower than that of the pedestal 40, the angular velocity sensor 100 can be downsized.
Furthermore, since the case that protects the tuning fork type vibrator 10 can be formed into a cup shape having a shallow bottom, the case can be easily processed by pressing.

【0015】次に、第二実施例について説明する。図2
は、本発明の第二実施例の構成を示す構造図である。音
叉式振動子10を台座40に概略平行に、かつ、台座4
0に浮遊するように設けるための支持具31は、逆v字
形状に形成され、支持具31の両側面部にて音叉式振動
子10を支持する。音叉式振動子10と支持具31との
固定方法は、ネジ締め、溶接等種々の方法が適用でき
る。
Next, a second embodiment will be described. Figure 2
FIG. 6 is a structural diagram showing a configuration of a second embodiment of the present invention. The tuning fork vibrator 10 is substantially parallel to the base 40, and the base 4
The support member 31 that is provided so as to float at 0 is formed in an inverted v shape, and supports the tuning fork vibrator 10 on both side surfaces of the support member 31. As a method of fixing the tuning fork type vibrator 10 and the support tool 31, various methods such as screw tightening and welding can be applied.

【0016】上記構成により、音叉式振動子10と支持
具31とは2か所にて固定されるために、第一実施例に
比べて、より強固に固定することができる。また、支持
具31と台座40とは、2か所にて固定されるために安
定した組付けができるとともに、より強固に固定するこ
とができる。
With the above structure, since the tuning fork type vibrator 10 and the support 31 are fixed at two places, they can be fixed more firmly than in the first embodiment. Further, since the support 31 and the pedestal 40 are fixed at two places, stable assembly can be performed and more firmly fixed.

【0017】第三実施例について説明する。図3は、第
三実施例の構成を示す構造図である。本実施例では、逆
v字形状の支持具32の頂上部に穴部33を設けること
により、スポット溶接等の抵抗溶接法の適用ができ、コ
スト的に有利な量産を可能とするものである。
A third embodiment will be described. FIG. 3 is a structural diagram showing the configuration of the third embodiment. In this embodiment, by providing the hole 33 at the top of the inverted v-shaped support 32, a resistance welding method such as spot welding can be applied and cost-effective mass production is possible. .

【0018】図4は、支持具32に穴部33を設けない
場合(a)と穴部33を設けた場合(b)において、支
持部位34、35に対しスポット溶接を行った際の溶接
電流の流れる様子を点線矢印にて示したものである。支
持具32に穴部33を設けない場合は、図4(a)に示
されるように溶接電流のかなりの部分が点線矢印の方向
に支持具32を伝わって流れてしまうために、支持具3
2と音叉式振動子10との間に溶接電流による良好な溶
け込みが発生せず、音叉式振動子10の十分な保持が得
られないという問題がある。
FIG. 4 shows the welding current when spot welding is performed on the supporting portions 34 and 35 when the support member 32 is not provided with the hole 33 (a) and when the support 33 is provided with the hole 33 (b). This is shown by the dotted arrow. When the support member 32 is not provided with the hole 33, a considerable part of the welding current flows through the support device 32 in the direction of the dotted line arrow as shown in FIG.
There is a problem that a good melting due to a welding current does not occur between the No. 2 and the tuning fork vibrator 10 and sufficient holding of the tuning fork vibrator 10 cannot be obtained.

【0019】一方、支持具32に穴部33を設けた場合
には、穴部33の近傍が高抵抗となるためスポット溶接
を施した際に、溶接電流が支持具32を伝わって流れに
くくなり、結果として図4(b)に示される点線矢印の
経路で溶接電流は流れ、支持具32と音叉式振動子10
との間に溶接電流による良好な溶け込みが発生し、音叉
式振動子10の十分な保持を得ることができる。尚、第
二実施例では溶接電流の回り込みを防止するための一例
として、支持具32の頂上部に穴部33を設けた場合を
示したが、支持具32の頂上部のくびれや薄肉化等によ
って溶接電流の回り込みを防ぐ手段であれば他の手段で
あってもよい。
On the other hand, when the support member 32 is provided with the hole 33, the resistance in the vicinity of the hole 33 has a high resistance, so that the welding current is less likely to flow through the support 32 when spot welding is performed. As a result, the welding current flows along the path shown by the dotted arrow in FIG.
Good welding occurs due to the welding current, and the sufficient holding of the tuning fork vibrator 10 can be obtained. In the second embodiment, as an example for preventing the welding current from wrapping around, the case where the hole 33 is provided at the top of the support 32 is shown, but the top of the support 32 is constricted or thinned. Other means may be used as long as it is a means for preventing the welding current from flowing around.

【0020】本実施例では音叉式振動子10として角柱
音叉式振動子を用いたが、特開平4−296618号に
記載の直行型の音叉式振動子であってもよい。ところ
で、角柱音叉式振動子ではコリオリ力を検出する感度を
有効に得るために、角柱音叉の共振倍率を利用する。こ
の角柱音叉式振動子の場合、本実施例ではさらに有効な
効果が得られたので以下に説明する。まず、角柱音叉式
振動子10の共振倍率βについて説明する。図5(a)
は、角柱音叉式振動子10の音片11、12の振動方向
と座標系との関係を示した模式図である。図中のfD
S はそれぞれ角柱音片11、12がx軸方向に対称に
振動する固有振動数、y軸方向に対称に振動する固有振
動数を示す。。角柱音叉式振動子10の音片11、12
は、駆動用素子21によってx軸方向に対称振動し、z
軸回りに角速度が加えられるとy軸方向にコリオリの力
が働き、角柱音片11、12はy軸方向に対称にたわ
む。x軸方向の固有振動数fD 、y軸方向の固有振動数
S を用いて共振倍率βを表せば式1にて与えられる。
コリオリ力の検知方向、即ち、y軸方向の振動の減衰の
程度を示す量をQS とすると、共振倍率βは式1にて与
えられる。
In this embodiment, a prismatic tuning fork type oscillator is used as the tuning fork type oscillator 10. However, the orthogonal type tuning fork type oscillator described in JP-A-4-296618 may be used. By the way, in the prismatic tuning fork type vibrator, the resonance magnification of the prismatic tuning fork is used in order to effectively obtain the sensitivity for detecting the Coriolis force. In the case of this prismatic tuning fork type vibrator, more effective effects were obtained in the present embodiment, so that it will be described below. First, the resonance magnification β of the prismatic tuning fork vibrator 10 will be described. FIG. 5 (a)
FIG. 3 is a schematic diagram showing the relationship between the vibrating directions of the sound pieces 11 and 12 of the prismatic tuning fork vibrator 10 and the coordinate system. F D in the figure,
f S represents the natural frequency at which the prismatic sound pieces 11 and 12 vibrate symmetrically in the x-axis direction, and the natural frequency at which they vibrate symmetrically in the y-axis direction. . Tuning pieces 11, 12 of the prismatic tuning fork vibrator 10
Is symmetric vibrated in the x-axis direction by the driving element 21, and z
When an angular velocity is applied about the axis, Coriolis force acts in the y-axis direction, and the prismatic sound pieces 11 and 12 bend symmetrically in the y-axis direction. If the resonance frequency β is expressed using the natural frequency f D in the x-axis direction and the natural frequency f S in the y-axis direction, it can be given by Equation 1.
The resonance magnification β is given by Equation 1 where Q S is an amount indicating the degree of damping of vibration in the Coriolis force detection direction, that is, the y-axis direction.

【0021】[0021]

【数1】 β={ (1 − (fD /fS ) 2)2 +((fD /fS ) /QS ) 2 -1/2 …(1) ここで、QS はy軸方向の振動の減衰の程度を示す量を
示し、y軸方向の減衰比をζとすると式2に定義される
ものである。
[Number 1] β = {(1 - (f D / f S) 2) 2 + ((f D / f S) / Q S) 2} -1/2 ... (1) where, Q S is y This is defined by the equation 2 when the damping ratio in the y-axis direction is ζ, which indicates the amount of damping of vibration in the axial direction.

【0022】[0022]

【数2】 QS =1/(2ζ) …(2) (2) Q S = 1 / (2ζ) (2)

【0023】ここで、x軸方向の固有振動数fD とy軸
方向の固有振動数fS との差をΔfとするば、x軸方向
の固有振動数fD は式3に示される形に定義される。
Here, if the difference between the natural frequency f D in the x-axis direction and the natural frequency f S in the y-axis direction is Δf, the natural frequency f D in the x-axis direction is expressed by the formula 3 Is defined in.

【数3】 fD = fS +Δf …(3) [Formula 3] f D = f S + Δf (3)

【0024】式1において、通常QS は数百以上の値を
とるために、式3を用いて式1を展開すると式4が導か
れる。
In formula 1, since Q S usually takes a value of several hundreds or more, formula 4 is derived by expanding formula 1 using formula 3.

【数4】 β ≒ fS /(2Δf) …(4) [Formula 4] β ≈ f S / (2Δf) (4)

【0025】式4より、y軸方向に力が加わった場合、
即ち、コリオリ力が加わった場合に、x軸方向の固有振
動数fD とy軸方向の固有振動数fS の値を予め適当の
値を選んでおけばゲインが大きくなり、共振倍率βによ
り変位が拡大され、感度がβ倍される(図5(b)参
照)。よって、共振倍率βを利用した角柱音叉式振動子
10の角速度に対する感度は、共振倍率β即ちx軸方向
の固有振動数fD とy軸方向の固有振動数fS に依存す
ることがわかる。固有振動数fD 、fS は角柱音叉式振
動子10の支持状態の影響を受けるが、本実施例を用い
て角柱音叉式振動子10を固定した場合には、固有振動
数fD 、fS は安定化し、例えば環境温度が変化した場
合であっても固有振動数fD 、fS は安定化し、よって
共振倍率β、即ち感度の特性が安定化するという利点が
ある。
From Equation 4, when a force is applied in the y-axis direction,
That is, when Coriolis force is applied, if the values of the natural frequency f D in the x-axis direction and the natural frequency f S in the y-axis direction are selected in advance, the gain becomes large and The displacement is enlarged and the sensitivity is multiplied by β (see FIG. 5B). Therefore, it is understood that the sensitivity of the prismatic tuning fork vibrator 10 to the angular velocity using the resonance magnification β depends on the resonance magnification β, that is, the natural frequency f D in the x-axis direction and the natural frequency f S in the y-axis direction. Natural frequency f D, f S is affected by the support state of the prismatic tuning fork vibrator 10, but if the prismatic tuning fork vibrator 10 using this example was fixed, the natural frequency f D, f There is an advantage that S is stabilized and, for example, the natural frequencies f D and f S are stabilized even when the environmental temperature changes, so that the resonance magnification β, that is, the sensitivity characteristic is stabilized.

【0026】第四実施例について説明する。図6は、第
四実施例の構成を示した構造図である。第四実施例で
は、音叉式振動子10の支持部位である首部13に台座
40との組付けを容易とするための位置合わせ手段14
を設けていることが特徴である。本実施例では位置合わ
せ手段14として段差構造を用いたが、音叉式振動子1
0と台座40との位置合わせができるものならば、突起
や筋状の印等の他の手段であってもよい。
A fourth embodiment will be described. FIG. 6 is a structural diagram showing the configuration of the fourth embodiment. In the fourth embodiment, the alignment means 14 for facilitating the assembling with the pedestal 40 on the neck portion 13 which is the support portion of the tuning fork type vibrator 10.
Is a feature. In the present embodiment, the step structure is used as the alignment means 14, but the tuning fork vibrator 1
Other means such as a protrusion or a line-shaped mark may be used as long as the 0 and the pedestal 40 can be aligned with each other.

【0027】位置合わせ手段14により、音叉式振動子
10と台座40との組付けが容易となり、音叉式振動子
10の支持位置のバラツキも低減されるという効果が得
られる。また、音叉式振動子10の支持位置のバラツキ
が低減されることにより、固有振動数fD 、fS は安定
し、特に角柱音叉式振動子を用いた場合には、共振倍率
β即ち感度のバラツキが低減され、安定した効果を得る
ことができる。
The alignment means 14 facilitates the assembling of the tuning fork type vibrator 10 and the pedestal 40, and has the effect of reducing variations in the supporting position of the tuning fork type vibrator 10. Further, since the variation in the supporting position of the tuning fork type vibrator 10 is reduced, the natural frequencies f D and f S are stabilized, and particularly when the prismatic tuning fork type vibrator is used, the resonance magnification β, that is, the sensitivity. Variation can be reduced and a stable effect can be obtained.

【0028】第五実施例について説明する。図7は、第
五実施例の構成を示した構造図である。第五実施例は、
角速度センサー100のアッセンブリでの実施例を示す
ものである。音叉式振動子10は支持具30を介して台
座40に固定され、音叉式振動子10の保護のためのケ
ース50はプロジェクション溶接により台座40に対し
全周溶接される。音叉式振動子10に配設された圧電素
子からの入出力信号は、ハーメチック端子で形成される
端子51を介し、回路基板52に結線され、回路基板5
2にて適当な回路処理が施された後、コネクタ54より
外部のECU(Electronic Control Unit) 等へ入出力さ
れる。また、回路保護用のカバー53はカシメにより台
座40に固定される。
The fifth embodiment will be described. FIG. 7 is a structural diagram showing the configuration of the fifth embodiment. The fifth embodiment is
1 shows an example of an assembly of the angular velocity sensor 100. The tuning fork type oscillator 10 is fixed to the pedestal 40 via the support 30, and the case 50 for protecting the tuning fork type oscillator 10 is welded to the pedestal 40 all around by projection welding. Input / output signals from the piezoelectric element arranged in the tuning fork vibrator 10 are connected to the circuit board 52 via the terminal 51 formed of a hermetic terminal, and the circuit board 5 is connected.
After appropriate circuit processing is performed at 2, the data is input to and output from an external ECU (Electronic Control Unit) or the like through the connector 54. The circuit protection cover 53 is fixed to the base 40 by caulking.

【0029】ここで、音叉式振動子10はその長手方向
が台座40に対し概略平行に配置されるために、ケース
50は底の浅い形状とすることができる。よって、ケー
ス50はプレス加工により容易に加工できるため、角速
度センサーの低コスト化が実現し、角速度センサーの小
型化も合わせて実現できる。
Here, since the tuning fork type vibrator 10 is arranged such that its longitudinal direction is substantially parallel to the pedestal 40, the case 50 can have a shallow bottom shape. Therefore, since the case 50 can be easily processed by pressing, the cost of the angular velocity sensor can be reduced, and the size of the angular velocity sensor can be reduced.

【0030】第六実施例について説明する。図8は、第
六実施例の構成を示した構造図である。第六実施例は、
第五実施例と同様に角速度センサーのアッセンブリでの
実施例を示すものである。音叉式振動子10は支持具3
0(図示しない)により台座40に固定される。音叉式
振動子10に配設された圧電素子と端子51との間は銅
線が半田付けにより結線される。圧電素子の信号は端子
51と銅線を介し回路基板52に結線され、その信号は
回路基板52にて適当な回路処理を施された後、コネク
タ54より外部のECU等へ入出力される。
A sixth embodiment will be described. FIG. 8 is a structural diagram showing the configuration of the sixth embodiment. The sixth embodiment is
As with the fifth embodiment, an embodiment of the assembly of the angular velocity sensor is shown. The tuning fork type vibrator 10 is a support 3
It is fixed to the base 40 by 0 (not shown). A copper wire is connected between the piezoelectric element arranged on the tuning fork vibrator 10 and the terminal 51 by soldering. The signal of the piezoelectric element is connected to a circuit board 52 via a terminal 51 and a copper wire, and the signal is subjected to appropriate circuit processing on the circuit board 52 and then input / output from a connector 54 to an external ECU or the like.

【0031】一方、台座40に固定された音叉式振動子
10は、台座40に対し全周プロジェクション溶接され
たケース50によって保護される。台座40は防振ゴム
55を介し、ネジ締めによりフランジ60に固定され
る。回路基板52はスタッドボルト56を介しネジ締め
によりフランジ60に固定されるとともに、フランジ6
0に溶接により固定されるカバー53によりEMI等の
影響から保護される。
On the other hand, the tuning fork vibrator 10 fixed to the pedestal 40 is protected by a case 50 which is projection welded to the pedestal 40 all around. The pedestal 40 is fixed to the flange 60 by screwing through a vibration proof rubber 55. The circuit board 52 is fixed to the flange 60 by tightening screws with stud bolts 56, and the flange 6
The cover 53 fixed by welding to 0 protects it from the influence of EMI and the like.

【0032】第六実施例において、音叉式振動子10は
防振ゴム55を介しフランジ60に保持されるため、外
部振動の影響を低減することができる。また、図8の右
方向よりフランジ60、ケース50、台座40、回路基
板52、カバー53の順に配置されるため、防振ゴム5
5、コネクタ54の厚みによるデッドスペースが低減さ
れ、角速度センサー100の小型化を可能とする。さら
に、図8の左方向から来る外部からの音波に対して、カ
バー53、回路基板52、台座40が遮蔽効果を持つた
め、外部からの音波による角速度センサー100の特性
への影響を排除できるというメリットを有する。なお、
右方向からの外部音波については、フランジ60が遮蔽
する機能を有している。
In the sixth embodiment, since the tuning fork type vibrator 10 is held by the flange 60 via the vibration isolating rubber 55, the influence of external vibration can be reduced. Since the flange 60, the case 50, the pedestal 40, the circuit board 52, and the cover 53 are arranged in this order from the right in FIG.
5. The dead space due to the thickness of the connector 54 is reduced, and the angular velocity sensor 100 can be downsized. Further, since the cover 53, the circuit board 52, and the pedestal 40 have a shielding effect against external sound waves coming from the left direction in FIG. 8, it is possible to eliminate the influence of the external sound waves on the characteristics of the angular velocity sensor 100. Have merits. In addition,
The flange 60 has a function of blocking external sound waves from the right direction.

【0033】第七実施例について説明する。図9(a)
は、第七実施例の構成を示した構造図である。音叉式振
動子10の首部13は支持具30に溶接等の手段にて固
定され、台座40に設けられた突起部40−1、40−
2に対し支持具30を溶接等の手段により固定すること
により、音叉式振動子10は台座40に概略平行に固定
される。尚、図9(b)は溶接部位を断面方向から示し
たもので、×印が溶接部位を示す。
The seventh embodiment will be described. FIG. 9 (a)
[FIG. 8] is a structural diagram showing a configuration of a seventh embodiment. The neck portion 13 of the tuning fork type vibrator 10 is fixed to the support 30 by means such as welding, and the protrusions 40-1 and 40- provided on the pedestal 40.
The tuning fork type vibrator 10 is fixed to the pedestal 40 substantially in parallel with the supporting member 30 by fixing the supporting member 30 to the member 2 by means such as welding. Note that FIG. 9B shows the welded portion from the cross-sectional direction, and the x mark indicates the welded portion.

【0034】第八実施例について説明する。図10
(a)は、第八実施例の構成を示した構造図である。第
七実施例では支持具30による支持手段を示したが、第
八実施例は台座40に支持手段を設けるものである。台
座40に突起部40−3を設け、突起部40−3に首部
13を溶接等の手段にて固定することにより音叉式振動
子10を台座40に固定する。尚、図10(b)は、そ
の溶接部位を断面方向から示したもので、×印が溶接部
位を示す。図10に示す構成により、角速度センサー1
00のより一層の構造の簡素化が達成できる。
The eighth embodiment will be described. Figure 10
(A) is a structural diagram showing a configuration of an eighth embodiment. In the seventh embodiment, the support means by the support tool 30 is shown, but in the eighth embodiment, the support means is provided on the pedestal 40. The tuning fork vibrator 10 is fixed to the pedestal 40 by providing the pedestal 40 with the projection 40-3 and fixing the neck 13 to the projection 40-3 by means such as welding. In addition, FIG. 10 (b) shows the welded portion from the cross-sectional direction, and the x mark indicates the welded portion. With the configuration shown in FIG. 10, the angular velocity sensor 1
The structure of 00 can be further simplified.

【0035】第九実施例について説明する。図11
(a)は、第九実施例の構成を示した構造図である。支
持具38は逆v字型に形成され、首部13と支持具38
との溶接等により固定し、支持具38と台座40とを溶
接等により固定することによって、音叉式振動子10と
台座40とを固定する。尚、図11(b)は、その溶接
部位を断面方向から示したもので、×印が溶接部位を示
す。この場合、首部13の端部と支持具38の端部との
位置合わせすることにより、音叉式振動子10の位置決
めを行うことも可能である。
The ninth embodiment will be described. Figure 11
FIG. 9A is a structural diagram showing the configuration of the ninth embodiment. The support member 38 is formed in an inverted V shape, and the neck portion 13 and the support member 38 are
Are fixed by welding or the like, and the support 38 and the pedestal 40 are fixed by welding or the like, so that the tuning fork vibrator 10 and the pedestal 40 are fixed. Note that FIG. 11 (b) shows the welded portion from the cross-sectional direction, and the cross indicates the welded portion. In this case, the tuning fork vibrator 10 can be positioned by aligning the end of the neck 13 and the end of the support 38.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係わる第一実施例の構成を示した構造
図。
FIG. 1 is a structural diagram showing a configuration of a first embodiment according to the present invention.

【図2】本発明に係わる第二実施例の構成を示した構造
図。
FIG. 2 is a structural diagram showing a configuration of a second embodiment according to the present invention.

【図3】本発明に係わる第三実施例の構成を示した構造
図。
FIG. 3 is a structural diagram showing a configuration of a third embodiment according to the present invention.

【図4】支持具に穴部を設けない場合(a)と穴部を設
けた場合(b)において、支持部位に対しスポット溶接
を行った際の溶接電流の流れる様子を示した模式図。
FIG. 4 is a schematic diagram showing how a welding current flows when spot welding is performed on a supporting portion in the case where a hole is not provided in a support tool (a) and the case where a hole is provided (b).

【図5】角柱音叉式振動子の振動方向と座標系との関係
を示した模式図(a)及び角柱音叉式振動子の周波数と
共振倍率との関係を示した模式図(b)。
5A and 5B are a schematic diagram showing a relation between a vibration direction of a prismatic tuning fork type oscillator and a coordinate system, and a schematic diagram showing a relation between a frequency and a resonance magnification of a prismatic tuning fork type oscillator.

【図6】本発明に係わる第四実施例の構成を示した構造
図。
FIG. 6 is a structural diagram showing a configuration of a fourth embodiment according to the present invention.

【図7】本発明に係わる第五実施例の構成を示した構造
図。
FIG. 7 is a structural diagram showing a configuration of a fifth embodiment according to the present invention.

【図8】本発明に係わる第六実施例の構成を示した構造
図。
FIG. 8 is a structural diagram showing the configuration of a sixth embodiment according to the present invention.

【図9】本発明に係わる第七実施例の構成を示した構造
図(a)及びその溶接部位を示した模式図(b)。
FIG. 9 is a structural view (a) showing a configuration of a seventh embodiment according to the present invention and a schematic view (b) showing a welded portion thereof.

【図10】本発明に係わる第八実施例の構成を示した構
造図(a)及びその溶接部位を示した模式図(b)。
FIG. 10 is a structural view (a) showing a configuration of an eighth embodiment according to the present invention and a schematic view (b) showing a welded portion thereof.

【図11】本発明に係わる第九実施例の構成を示した構
造図(a)及びその溶接部位を示した模式図(b)。
FIG. 11 is a structural view (a) showing a configuration of a ninth embodiment according to the present invention and a schematic view (b) showing a welded portion thereof.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 音叉式振動子 11、12 音片 11a、12a 音片側面部 11b 音片上面部 13 音叉首部 14 位置合わせ手段 21 駆動用素子 22 参照用素子 23、26 検知用素子 30〜32、38 支持具 33 穴部 34、35 支持部位 36、37 固定部位 40 台座 40−1〜40−3 突起部 50 ケース 51 端子 52 回路基板 53 カバー 54 コネクタ 55 防振ゴム 56 スタッドボルト 60 フランジ 100 角速度センサー ω 角速度 β 共振倍率 ζ 減衰比 QS y軸方向の振動の減衰の程度を示す量 fD x軸方向の固有振動数 fS y軸方向の固有振動数 × 溶接部位10 tuning fork type vibrator 11, 12 sound piece 11a, 12a sound piece side surface portion 11b sound piece upper surface portion 13 tuning fork neck portion 14 alignment means 21 drive element 22 reference element 23, 26 detection element 30 to 32, 38 support 33 Holes 34, 35 Supporting parts 36, 37 Fixing parts 40 Pedestals 40-1 to 40-3 Protrusions 50 Case 51 Terminal 52 Circuit board 53 Cover 54 Connector 55 Vibration-proof rubber 56 Stud bolt 60 Flange 100 Angular velocity sensor ω Angular velocity β Resonance Magnification ζ Damping ratio Q S Amount that indicates the degree of vibration damping in the y-axis direction f D x Natural frequency in the x-axis direction f S y Natural frequency in the y-axis direction × Welding site

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】角速度を検出する角速度センサーであっ
て、 一定方向に一定周期にて振動する振動手段と、 前記振動手段を一定方向に一定周期にて振動させる駆動
手段と、 前記振動手段に角速度が働いたときに発生するコリオリ
の力を検出する検出手段と、 前記振動手段を固設する支持手段と、 前記駆動手段を電気的に駆動させるとともに前記検出手
段によって検出されたコリオリの力から角速度を求める
回路基板と、 前記振動手段や前記回路基板等の角速度センサーの構成
要素を保護する保護手段とを備え、 前記振動手段と前記支持手段と前記回路基板と前記保護
手段が概略平行に設けられていることを特徴とする角速
度センサー。
1. An angular velocity sensor for detecting an angular velocity, comprising: a vibrating unit that vibrates in a constant direction at a constant cycle; a driving unit that vibrates the vibrating unit in a constant direction at a constant cycle; Detecting means for detecting the Coriolis force generated when the force acts, the supporting means for fixing the vibrating means, the driving means electrically driven, and the angular velocity from the Coriolis force detected by the detecting means. And a protection means for protecting the components of the angular velocity sensor such as the vibration means and the circuit board, and the vibration means, the support means, the circuit board and the protection means are provided substantially in parallel. Angular velocity sensor characterized in that.
【請求項2】前記振動手段は、前記支持手段に固定する
ための位置決め手段を有することを特徴とする請求項1
に記載の角速度センサー。
2. The vibrating means has a positioning means for fixing the vibrating means to the supporting means.
Angular velocity sensor described in.
【請求項3】前記振動手段を固定する前記支持手段の固
定部中央には、電気的な高抵抗部が設けられ、 前記振動手段は抵抗溶接法にて前記支持手段に固定され
ることを特徴とする請求項1に記載の角速度センサー。
3. An electric high resistance portion is provided at the center of a fixed portion of the supporting means for fixing the vibrating means, and the vibrating means is fixed to the supporting means by resistance welding. The angular velocity sensor according to claim 1.
【請求項4】前記振動手段は、角柱音叉式振動子である
ことを特徴とする請求項1に記載の角速度センサー。
4. The angular velocity sensor according to claim 1, wherein the vibrating means is a prismatic tuning fork type oscillator.
JP6275974A 1994-10-13 1994-10-13 Angular velocity sensor Pending JPH08114458A (en)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19800333C2 (en) * 1997-01-07 2000-10-19 Alps Electric Co Ltd Schwingerträgeranordnung
JP2006308543A (en) * 2005-03-31 2006-11-09 Fujitsu Media Device Kk Angular velocity sensor
JP2012154803A (en) * 2011-01-26 2012-08-16 Denso Corp Angular velocity sensor device

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