JPH08170917A - 角速度センサ - Google Patents

角速度センサ

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JPH08170917A
JPH08170917A JP6314869A JP31486994A JPH08170917A JP H08170917 A JPH08170917 A JP H08170917A JP 6314869 A JP6314869 A JP 6314869A JP 31486994 A JP31486994 A JP 31486994A JP H08170917 A JPH08170917 A JP H08170917A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
vibrator
base
angular velocity
oscillator
piezoelectric element
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP6314869A
Other languages
English (en)
Inventor
Tetsushi Hayashi
哲史 林
Sachiosa Takeuchi
祥修 竹内
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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Publication date
Application filed by NipponDenso Co Ltd filed Critical NipponDenso Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 振動子からのリード線の配線作業性を向上す
ること。 【構成】 音叉型振動子1が基台8に対して略平行に配
設され、かつクランプ9により互いに結合されている。
基台8には、振動子1を間に挟むような配置形態にてリ
ードピン6が突出して保持してある。このリードピン6
は振動子1の側方に位置していて、略直線上に並んでい
る。振動子1には基台8の表面に対向する面を除く面
に、それぞれ検知用圧電素子2、参照用圧電素子3、及
び駆動用圧電素子4が形成されている。そして、これら
素子2、3、4とリードピン6とが金属細線7にて接続
されている。このように、リードピン6が振動子1の側
方に位置させ、且つ基台8の表面に対向しない振動子1
の側面に各素子2〜4を設けているため、該素子2〜4
とリードピン6との接続作業が容易である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、角速度センサに関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の角速度センサとして、実
開平5−71715号公報に記載されたものがある。こ
の角速度センサは、いわゆる振動型の角速度センサで、
振動子を振動駆動し、角速度が加わった時に発生するコ
リオリの力を振動子の変位として検出し、角速度を検出
するものである。ここにおいて、振動子の互いに直交す
る方向の面に貼付けられた駆動用の圧電素子と検出用の
圧電素子からのリード線との配線は、リード線の空中引
き回し長さを最短距離にすると共に、リード線の配線作
業の工数を削減する為に、前述の圧電素子に近接する位
置に配線部材又は、プリント基板を配置し、これとリー
ド線を結線することが行われている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の構成に
おいては、検出側の圧電素子とプリント基板とが間隔を
介し対面していて、この間隔の部分を介して該圧電素子
とプリント基板とを接合する為、該間隔部分での接合作
業が煩しく手間を要するという問題がある。また、上記
従来の構成の別例(上記実開平5−071715号公報
の図6参照)においては、上記間隔を介した接合作業を
回避する為、振動子を囲む形状の水平なプリント基板を
配置している。
【0004】しかし、前記囲む形状へのプリント基板の
加工が複雑である上、振動子の長手方向を囲む形状プリ
ント基板が配置されているので、プリント基板に対して
振動子が高く立っている状態となっており、圧電素子か
らのプリント基板へリード線を接合する際の手段(例え
ば半田ゴテ)と干渉し易く、接合の作業が煩しいとい問
題がある 本発明は、前記課題を解決するためになされたものであ
り、振動子からのリード線の配線の作業性が良好な角速
度センサを提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、請求項1記載の発明は、振動子と、前記振動子を支
持する基台と、前記基台に形成され、前記振動子を挟持
するように前記振動子の側方に位置する一対の接続手段
と、前記基台と前記振動子とが略平行となるようにして
該基台の表面上に前記振動子を支持する支持手段と、前
記振動子と前記接続手段とを電気的に接続するリード部
と、を具備したという技術的手段を採用するものであ
る。
【0006】請求項2記載の発明は、請求項1記載の発
明において、前記一対の接続手段は、前記基台の表面か
ら前記突出するピン部材であるという技術的手段を採用
するものである。請求項3記載の発明は、請求項2記載
の発明において、 前記ピン部材は複数有しており、該
複数の前記ピン部材は直線上に配置されているという技
術的手段を採用するものである。
【0007】請求項4記載の発明は、請求項1記載の発
明において、前記基台の表面に電極パターンを有する基
板が配置されており、前記一対の接続手段は、前記電極
パターンにより構成されているという技術的手段を採用
するものである。請求項5記載の発明は、請求項1〜4
何れか一つに記載の発明において、前記振動子は音叉構
造を有しているという技術的手段を採用するものであ
る。
【0008】請求項6記載の発明は、請求項1〜5何れ
か一つに記載の発明において、前記振動子には、前記基
台表面に対向する部位を除く側面及び上面に駆動用圧電
素子、、検知用圧電素子、及び参照用圧電素子が形成さ
れているという技術的手段を採用するものである。請求
項7記載の発明は、請求項1〜6何れか一つに記載の発
明において、前記リード部は金属細線であるという技術
的手段を採用するものである。
【0009】
【作用効果】請求項1、2、5、6、7記載の発明で
は、振動子と基台の接続手段との電気的接続が容易であ
り、製造工程が簡易化できる。請求3記載の発明では、
ピン部材の直線上の配置により、連続的に振動子と基台
の接続手段とを電気的に接続することができ、同様に該
電気的接続が容易である。
【0010】請求項4記載の発明では、接続手段が基板
の電極パターンであって、平面的な接続が行えるため、
なお一層、接続が容易となる。
【0011】
【実施例】本発明の第1の実施例を第1図及び第2図を
用い説明する。まず、最初に振動子の周辺部分を第1図
を用い説明する恒弾性合金で形成された角柱音叉型の振
動子1に、圧電素子2,3,4,が接着等の手段により
貼付けられる。ここにおいて、圧電素子2は検知用,圧
電素子3は参照用,圧電素子4は駆動用の素子であり、
これらの圧電素子の配置関係は、図1に示すように、基
第8の表面に対向する部位を除くようにして、角柱音叉
振動子1の正面先端部に検知用素子2から貼り付けら
れ、それと直交する角柱音叉振動子1の側面に参照用素
子3が貼り付けられ、それと同一面で角柱音叉振動子1
の支持部側に、駆動用素子4が貼つけられている。駆動
用素子4に交流電圧を印加すると、その長手方向に伸縮
する為、角柱音叉振動子1を駆動用素子1の貼付面に直
交する方向へたわみ振動を発生する。このたわみ振動の
状態は、参照用素子3で参照され、この信号を用いた回
路の自励振動系において、振動の安定化の為に利用され
る。今、ここに角速度が入力した時、前記振動の速度方
向と直交する方向にコリオリ力が発生し、角柱音叉振動
子1は、検知素子2の貼付けられた面と直交する方向
に、たわみ振動が発生する。(ここで、角柱音叉振動子
1の角音片は、逆方向にたわむ。何故ならば、先述の駆
動振動は、音叉の対象振動(駆動素子貼付面と直交する
方向の)を利用する為、コリオリ力の方向の音叉の角音
片で、逆方向になる)このたわみ振動を、検知素子2で
検出し、適当な回路処理を施することで、角速度を得
る。
【0012】金属板に貫通した穴に、複数の接続手段と
してのリードピン6が、ガラス接合により配設され、ハ
ーメチック端子5が、構成されるここにおいて、複数の
リードピン6は、ハーメック端子5の同一線上にかつ直
線上に配置される。(このリードピン6の図示されてな
い側の端部は、前述の金属板を貫通しており、後述の回
路基板への結線に利用される。)そして、このハーメッ
ク端子5は、外周部をロー付により、中央部に矩形状の
穴を有する板状の金属製の基台8に接合される。尚、本
実施例において、ハーメチック端子35と基台8は、別
部品として構成した後、一体化しているが、基台8に複
数のリードピン6を直接にガラス接合して貼り付けて、
一部品として構成してもよい。金属板を逆V形状に、折
り曲げ加工した形成された支持手段をなす、クランプ9
の両側面と、振動子1の支持部の両側面は、溶接により
後述の基台8に固定した際、検知素子2が基台8の反対
側となる様な方向で固定される。そして、この振動子1
が基台8に対し浮遊し、かつ、概略平行となる様に又、
圧電素子2,3,4とリードピン6とが近接するように
クランプ9の両端部分を、基台8に溶接することで、固
定される。これにより、基台8に形成されたリードピン
6は振動子1を挟持するようにして振動子1の側方に位
置することになる。圧電素子2,3,4とリードピン6
は、φ100μmの銅製の、リード部としての細線7を
半田付して、電気的な接続が施される。
【0013】次に本実施例の全体構成を、図2により説
明する。基台8には、金属で形成された矩形形状の深血
状のシェル11が振動子1の全体を覆う様に、全周溶接
される。この基台8には、隅部に、4ケ所貫通穴部10
が設けられており、ここに、円柱状のゴムの両端にネジ
が設けられている防振ゴム12が、その一端をナット1
3で取り付けられる。この防振ゴム12の他端は、ステ
ー14に、ナット13で取り付けられ。このステー14
には、図示しないが、例えば車両等の被測定体に貼り付
けられる手段が設けられており、被測定体へ取り付けら
れる。
【0014】角速度を得る為に、適当な回路処理を施す
回路基板18は、ステー14に、一端をナット13−1
で固定されているスタッドボルト15の他端側にスクリ
ュ20でネジ締めされ、振動子1に対し基台8と反対側
に固定される。この回路基板18へは、振動子1とは反
対側のリードピン6の端部から、リード線16により、
電気的接続が施される。回路基板18には、コネクタ1
9が取り付けられており、外部への信号が入出力され
る。金属板の折り曲げ加工により形成された箱状のカバ
ー17は、前記回路基板18を覆う様に、ステー14に
溶接で固定される。
【0015】次に、本発明の第2の実施例を図3を用い
説明する。アルミナ又は、ガラス入りのエポキシ等で形
成される基板21の表面には、複数の電極部22が一直
線上にパターニングされている。この電極部22から
は、図示はしていないが、後述のリードピン6との電気
的接続箇所迄電気的に導通させる為の手段、例えば、導
電性物質をパターニング印刷する等によって、電気的に
導通している。この接続箇所の部分には貫通穴が設けら
れており、基台8に配設されているリードピン6が通さ
れ、この部分で半田付けされ、前記電極部22からリー
ドピン6へと電気的接続が成される、又基板21の裏面
は、基台8に接着剤で貼付けられる。ここにおいて、基
台8は第1の実施例と同じく、貫通穴を有する金属板に
その穴にリードピン6をガラス接合したものである。
又、振動子1のクランプ9による基台8への固定も同様
の為、説明は省略する。
【0016】振動子1に貼る付けられた圧電素子2,
3,4と前述の電極部22は、φ100μmの銅線の細
線7を半田付することで電気的接続を得ている。本実施
例では、基板21の表面に設けられた電極部22で半田
付けする為、第1の実施例に較べ、半田付箇所の面積を
大きくとれる、その作業性が増す。また、リードピン6
の様に、半田付を実施する近傍に突出した構造が無いの
で、半田ゴテ等の半田付手段が干渉する恐れがなく、一
層の作業性の向上が期待できる。
【0017】尚、基板21に適当な回路素子を実装し、
回路処理機能を持たせ、回路基板と兼用すれば部品点数
の削減が可能で、一層のコストダウンが図れる。尚、第
1,2の実施例において、角柱音叉型の振動子を示した
が、特開平4−296618に記載されている直交型の
音叉振動子であってもよい。又、金属に圧電素子を貼付
けた振動子を示したが、圧電体で一体に形成された振動
子であってもよい。更には、三角性,四角柱状の振動子
であっても勿論よい。
【0018】次に、細線の結線の最適設計について説明
をする。前述の様に角速度センサでは、振動子に貼付け
られた検知用の圧電素子の電圧により、適当な回路処理
を経て角速度の大きさを得ている。角速度が入力されて
いない場合、前記検知用圧電素子からは、電圧が発生し
ないのが理想であるが、実際にはオフセット電圧が発生
している。オフセット電圧は駆動電圧と同相の成分と1
80°位相の異なる位相成分(以下V1 と呼ぶ)に分解
することが出来る。前述の回路処理の際、このV1 は小
さくなる様に調整手段が施されているものの、実際には
最終のセンサ出力となって表われる。つまり、V1 が変
動すると、センサ出力が変動即ち、角速度センサの精度
が低下する。図4に示す寸法(段位はmm)を有する振
動子において、このV1 の変化量と細線の長さの関係に
検討を加えた結果、図5の関係があることを見出した。
【0019】この結果より、細線の長さとして15mm
以下が好適であると言える。この最適設計を実現するに
も、本発明の構成は有効である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す斜視図である。
【図2】図1のセンサを組み込んだ全体構成図である。
【図3】本発明の他の実施例を示す斜視図である。
【図4】図1及び図3に用いた振動子を示す斜視図であ
る。
【図5】V1 と細線全長との関係を有する特性図であ
る。
【符号の説明】
1 振動子 2 検知用圧電素子 3 参照用圧電素子 4 駆動用圧電素子 6 リードピン 7 細線 8 基台 9 クランプ 22 電極部

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 振動子と、前記振動子を支持する基台
    と、前記基台に形成され、前記振動子を挟持するように
    前記振動子の側方に位置する一対の接続手段と、前記基
    台と前記振動子とが略平行となるようにして該基台の表
    面上に前記振動子を支持する支持手段と、前記振動子と
    前記接続手段とを電気的に接続するリード部と、を具備
    したことを特徴とする角速度センサ。
  2. 【請求項2】 前記一対の接続手段は、前記基台の表面
    から前記突出するピン部材であることを特徴とする請求
    項1記載の角速度センサ。
  3. 【請求項3】 前記ピン部材は複数有しており、該複数
    の前記ピン部材は直線上に配置されていることを特徴と
    する請求項2記載の角速度センサ。
  4. 【請求項4】 前記基台の表面に電極パターンを有する
    基板が配置されており、前記一対の接続手段は、前記電
    極パターンにより構成されていることを特徴とする請求
    項1記載の角速度センサ。
  5. 【請求項5】 前記振動子は音叉構造を有していること
    を特徴とする請求項1〜4何れか一つに記載の角速度セ
    ンサ。
  6. 【請求項6】 前記振動子には、前記基台表面に対向す
    る部位を除く側面及び上面に駆動用圧電素子、検知用圧
    電素子、及び参照用圧電素子が形成されていることを特
    徴とする請求項1〜5何れか一つに記載の角速度セン
    サ。
  7. 【請求項7】 前記リード部は金属細線であることを特
    徴とする請求項1〜6何れか一つに記載の角速度セン
    サ。
JP6314869A 1994-12-19 1994-12-19 角速度センサ Withdrawn JPH08170917A (ja)

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JP6314869A JPH08170917A (ja) 1994-12-19 1994-12-19 角速度センサ

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6182508B1 (en) 1996-12-18 2001-02-06 Denso Corporation Structure of angular rate sensor
US6360600B1 (en) 1997-04-14 2002-03-26 Denso Corporation Angular velocity sensor, related method for manufacturing the sensor, and piezoelectric vibrator element used in this sensor
US6739192B1 (en) 1999-09-10 2004-05-25 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Angular velocity sensor

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6182508B1 (en) 1996-12-18 2001-02-06 Denso Corporation Structure of angular rate sensor
US6360600B1 (en) 1997-04-14 2002-03-26 Denso Corporation Angular velocity sensor, related method for manufacturing the sensor, and piezoelectric vibrator element used in this sensor
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Effective date: 20020305