JPH08278146A - 振動ジャイロ - Google Patents
振動ジャイロInfo
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- JPH08278146A JPH08278146A JP7103003A JP10300395A JPH08278146A JP H08278146 A JPH08278146 A JP H08278146A JP 7103003 A JP7103003 A JP 7103003A JP 10300395 A JP10300395 A JP 10300395A JP H08278146 A JPH08278146 A JP H08278146A
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- vibrating
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
- G01C19/56—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
- G01C19/5642—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces using vibrating bars or beams
- G01C19/5663—Manufacturing; Trimming; Mounting; Housings
Abstract
(57)【要約】
【目的】 構造が簡単で容易に小型化が実現でき、製造
コストも低減できる、振動ジャイロを得る。 【構成】 振動ジャイロ１０は振動子１２を含み、振動
子１２はたとえば恒弾性金属材料からなる振動体１４を
含む。振動体１４は、たとえば断面矩形で平面矩形の環
状に形成される。振動体１４の辺１６ａ，１６ｂの上面
には、駆動用圧電素子１８，２２がそれぞれ形成され
る。振動体１４の辺１６ａ，１６ｂの外周側の側面に
は、検出用圧電素子２０，２４がそれぞれ形成される。
駆動用圧電素子１８，２２に発振回路を接続し、振動体
１４を屈曲振動させる。検出用圧電素子２０，２４の出
力電圧を測定し、回転角速度を検出する。この振動ジャ
イロ１０では、振動体１４の対角線両端近傍にノード点
が位置するため、たとえば４角柱状の音片型の振動体を
含む振動ジャイロのように、ノード点付近を支持するた
めの振動体１４の支持構造を複雑な立体的な構造にする
必要がない。
コストも低減できる、振動ジャイロを得る。 【構成】 振動ジャイロ１０は振動子１２を含み、振動
子１２はたとえば恒弾性金属材料からなる振動体１４を
含む。振動体１４は、たとえば断面矩形で平面矩形の環
状に形成される。振動体１４の辺１６ａ，１６ｂの上面
には、駆動用圧電素子１８，２２がそれぞれ形成され
る。振動体１４の辺１６ａ，１６ｂの外周側の側面に
は、検出用圧電素子２０，２４がそれぞれ形成される。
駆動用圧電素子１８，２２に発振回路を接続し、振動体
１４を屈曲振動させる。検出用圧電素子２０，２４の出
力電圧を測定し、回転角速度を検出する。この振動ジャ
イロ１０では、振動体１４の対角線両端近傍にノード点
が位置するため、たとえば４角柱状の音片型の振動体を
含む振動ジャイロのように、ノード点付近を支持するた
めの振動体１４の支持構造を複雑な立体的な構造にする
必要がない。
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、角速度を検知することにより移動体の位
置を検出して適切な誘導を行うナビゲーションシステム
などに応用できる、振動ジャイロに関する。
特にたとえば、角速度を検知することにより移動体の位
置を検出して適切な誘導を行うナビゲーションシステム
などに応用できる、振動ジャイロに関する。
【０００２】
【従来の技術】図４（Ａ）はこの発明の背景となる従来
の振動ジャイロを示す斜視図であり、図４（Ｂ）は図４
（Ａ）の線ＩＶＢ−ＩＶＢにおける断面図解図である。
この振動ジャイロ１は振動子２を含む。振動子２は、た
とえば正４角柱状の音片型の振動体３を含む。振動体３
の一方の対向する１対の側面の中央部には、駆動用圧電
素子４ａおよび４ｂがそれぞれ形成される。この駆動用
圧電素子４ａおよび４ｂは、圧電体層５の両面に電極６
を形成したものである。また、振動体３の他方の対向す
る１対の側面の中央部には、検出用圧電素子４ｃおよび
４ｄがそれぞれ形成される。この検出用圧電素子４ｃお
よび４ｄは、駆動用圧電素子４ａ，４ｂと同様に、圧電
体層５の両面に電極７を形成したものである。
の振動ジャイロを示す斜視図であり、図４（Ｂ）は図４
（Ａ）の線ＩＶＢ−ＩＶＢにおける断面図解図である。
この振動ジャイロ１は振動子２を含む。振動子２は、た
とえば正４角柱状の音片型の振動体３を含む。振動体３
の一方の対向する１対の側面の中央部には、駆動用圧電
素子４ａおよび４ｂがそれぞれ形成される。この駆動用
圧電素子４ａおよび４ｂは、圧電体層５の両面に電極６
を形成したものである。また、振動体３の他方の対向す
る１対の側面の中央部には、検出用圧電素子４ｃおよび
４ｄがそれぞれ形成される。この検出用圧電素子４ｃお
よび４ｄは、駆動用圧電素子４ａ，４ｂと同様に、圧電
体層５の両面に電極７を形成したものである。
【０００３】さらに、この振動ジャイロ１は、振動体３
の２つのノード点近傍が２つの支持部材８によってそれ
ぞれ支持される。支持部材８は、振動体３の自由振動を
可能な限り妨げないように構成される。支持部材８は、
たとえば金属線でＬ字状に形成され、溶接などにより振
動体３に固着される。この場合、振動体３には、２つの
ノード点付近を通る挿通孔（図示せず）が形成される。
これらの挿通孔は、振動体３の１つの側面から対向する
側面に向かって形成され、互いに平行に形成される。こ
れらの挿通孔に支持部材８の一端をそれぞれ挿通して固
着することにより、振動体３が支持される。支持部材８
の一端部は、振動体３の軸に対して直交するように延び
て、振動体３に固着される。さらに、支持部材８の他端
部は、ケース（図示せず）に取り付けられた支持台９な
どに固着される。
の２つのノード点近傍が２つの支持部材８によってそれ
ぞれ支持される。支持部材８は、振動体３の自由振動を
可能な限り妨げないように構成される。支持部材８は、
たとえば金属線でＬ字状に形成され、溶接などにより振
動体３に固着される。この場合、振動体３には、２つの
ノード点付近を通る挿通孔（図示せず）が形成される。
これらの挿通孔は、振動体３の１つの側面から対向する
側面に向かって形成され、互いに平行に形成される。こ
れらの挿通孔に支持部材８の一端をそれぞれ挿通して固
着することにより、振動体３が支持される。支持部材８
の一端部は、振動体３の軸に対して直交するように延び
て、振動体３に固着される。さらに、支持部材８の他端
部は、ケース（図示せず）に取り付けられた支持台９な
どに固着される。
【０００４】この振動ジャイロ１では、駆動用圧電素子
４ａおよび４ｂ間に発振回路（図示せず）が接続され
る。この発振回路によって、振動体３は駆動用圧電素子
４ａおよび４ｂの形成面に直交する方向に屈曲振動す
る。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、コリオリ力によって振
動体３の振動方向が変わり、検出用圧電素子４ｃおよび
４ｄに出力電圧が発生する。この出力電圧は、検出用圧
電素子４ｃおよび４ｄの形成面に直交する方向の屈曲量
に比例するため、この出力電圧を検出することによっ
て、振動ジャイロ１の回転角速度を知ることができる。
４ａおよび４ｂ間に発振回路（図示せず）が接続され
る。この発振回路によって、振動体３は駆動用圧電素子
４ａおよび４ｂの形成面に直交する方向に屈曲振動す
る。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、コリオリ力によって振
動体３の振動方向が変わり、検出用圧電素子４ｃおよび
４ｄに出力電圧が発生する。この出力電圧は、検出用圧
電素子４ｃおよび４ｄの形成面に直交する方向の屈曲量
に比例するため、この出力電圧を検出することによっ
て、振動ジャイロ１の回転角速度を知ることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図４に
示すような従来の振動ジャイロ１では、振動体３が正４
角柱状の音片で形成され、その自由振動のノード点が振
動体３の中程に位置すること、また、振動体３がその軸
を中心にして回転した時に発生するコリオリ力による変
位は、振動体３の自由振動の変位と直交する方向に発生
すること、さらに、それらの互いに直交する２つの方向
に対して、振動体３の支持構造が高い自由度を持つこと
で振動ジャイロ１の感度が高められることなどの一連の
理由によって、立体的でかつ複雑な振動体３の支持構造
を構成していた。
示すような従来の振動ジャイロ１では、振動体３が正４
角柱状の音片で形成され、その自由振動のノード点が振
動体３の中程に位置すること、また、振動体３がその軸
を中心にして回転した時に発生するコリオリ力による変
位は、振動体３の自由振動の変位と直交する方向に発生
すること、さらに、それらの互いに直交する２つの方向
に対して、振動体３の支持構造が高い自由度を持つこと
で振動ジャイロ１の感度が高められることなどの一連の
理由によって、立体的でかつ複雑な振動体３の支持構造
を構成していた。
【０００６】すなわち、図４に示すような従来の振動ジ
ャイロ１では、振動体３の中程のノード点付近に貫通孔
を形成し、その貫通孔にＬ字状の支持部材８の一端部を
挿通して固着し、さらに、支持部材８の他端部を支持台
９に固着するため、構造が複雑となり、組み立ても困難
なものとなる。つまり、図４に示す従来の振動ジャイロ
１では、振動子の支持構造が複雑な立体構造となるた
め、支持部材がかさばり、振動子の小型化が困難であっ
た。また、この従来の振動ジャイロ１では、支持部材８
および支持台９を用いて振動子を支持するため、それら
の材料コストおよびそれらを用いた組み立てコストも高
くつき、言い換えると、このことは製造コストの低減化
を阻害するものであった。それゆえに、この発明の主た
る目的は、構造が簡単で容易に小型化が実現でき、製造
コストも低減できる、振動ジャイロを提供することであ
る。
ャイロ１では、振動体３の中程のノード点付近に貫通孔
を形成し、その貫通孔にＬ字状の支持部材８の一端部を
挿通して固着し、さらに、支持部材８の他端部を支持台
９に固着するため、構造が複雑となり、組み立ても困難
なものとなる。つまり、図４に示す従来の振動ジャイロ
１では、振動子の支持構造が複雑な立体構造となるた
め、支持部材がかさばり、振動子の小型化が困難であっ
た。また、この従来の振動ジャイロ１では、支持部材８
および支持台９を用いて振動子を支持するため、それら
の材料コストおよびそれらを用いた組み立てコストも高
くつき、言い換えると、このことは製造コストの低減化
を阻害するものであった。それゆえに、この発明の主た
る目的は、構造が簡単で容易に小型化が実現でき、製造
コストも低減できる、振動ジャイロを提供することであ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明は、ノード点を
有し、金属材料で形成される環状の振動体と、振動体に
屈曲振動を与えるための駆動用圧電素子と、振動体の軸
方向に沿って形成され、かつ、その面が振動体の無回転
時における振動方向に直交しないように配置される検出
用圧電素子とを含む、振動ジャイロである。振動体が恒
弾性金属材料で形成され、駆動用圧電素子および検出用
圧電素子は、その両面に電極が設けられた圧電体で形成
されるとよい。また、この発明は、ノード点を有し、圧
電材料で形成される環状の振動体と、振動体に屈曲振動
を与えるための駆動用電極と、振動体の軸方向に沿って
形成され、かつ、その面が振動体の無回転時における振
動方向に直交しないように配置される検出用電極とを含
む、振動ジャイロである。この場合、振動体が圧電セラ
ミックスで形成されるとよい。この発明に係る振動ジャ
イロの振動体は、平面４角形の環状に形成されることが
より好ましい。
有し、金属材料で形成される環状の振動体と、振動体に
屈曲振動を与えるための駆動用圧電素子と、振動体の軸
方向に沿って形成され、かつ、その面が振動体の無回転
時における振動方向に直交しないように配置される検出
用圧電素子とを含む、振動ジャイロである。振動体が恒
弾性金属材料で形成され、駆動用圧電素子および検出用
圧電素子は、その両面に電極が設けられた圧電体で形成
されるとよい。また、この発明は、ノード点を有し、圧
電材料で形成される環状の振動体と、振動体に屈曲振動
を与えるための駆動用電極と、振動体の軸方向に沿って
形成され、かつ、その面が振動体の無回転時における振
動方向に直交しないように配置される検出用電極とを含
む、振動ジャイロである。この場合、振動体が圧電セラ
ミックスで形成されるとよい。この発明に係る振動ジャ
イロの振動体は、平面４角形の環状に形成されることが
より好ましい。
【０００８】
【作用】振動体が環状に形成されるため、この振動体で
は、その自由振動のノード点が振動体の対角線両端近傍
に位置する。つまり、この振動体では、従来の音片型の
振動体に比べて、そのノード点が振動体の対角線両端近
傍に形成される。したがって、振動体のノード点近傍を
支持するために、振動子はその対角線両端近傍で保持さ
れる。振動体を駆動発振させれば、振動体が駆動用圧電
素子ないし駆動用電極を形成した面に直交する方向に屈
曲振動する。この振動体の軸を中心として回転すれば、
コリオリ力によって振動方向が変わり、無回転時の振動
方向と直交しないように配置された検出用圧電素子ない
し検出用電極に電圧が発生する。検出用圧電素子ないし
検出用電極は、振動体の軸方向に沿って形成されている
ため、それらの軸を中心とした回転角速度に応じて、各
検出用圧電素子ないし各検出用電極に電圧が発生する。
は、その自由振動のノード点が振動体の対角線両端近傍
に位置する。つまり、この振動体では、従来の音片型の
振動体に比べて、そのノード点が振動体の対角線両端近
傍に形成される。したがって、振動体のノード点近傍を
支持するために、振動子はその対角線両端近傍で保持さ
れる。振動体を駆動発振させれば、振動体が駆動用圧電
素子ないし駆動用電極を形成した面に直交する方向に屈
曲振動する。この振動体の軸を中心として回転すれば、
コリオリ力によって振動方向が変わり、無回転時の振動
方向と直交しないように配置された検出用圧電素子ない
し検出用電極に電圧が発生する。検出用圧電素子ないし
検出用電極は、振動体の軸方向に沿って形成されている
ため、それらの軸を中心とした回転角速度に応じて、各
検出用圧電素子ないし各検出用電極に電圧が発生する。
【０００９】
【発明の効果】この発明によれば、振動体を環状に形成
することにより、そのノード点が振動体の対角線両端近
傍に位置することとなり、そのため、振動体のノード点
近傍の支持構造の簡素化が図られる。つまり、この発明
によれば、図４に示す従来の振動ジャイロのように、振
動体の中程にノード点を有するものと比べて、振動体の
支持構造を簡単にすることができる。すなわち、この発
明に係る振動ジャイロでは、支持部材およびその支持部
材の振動体への取り付けなどが不要となる。そのため、
この発明によれば、振動体を支持するために、複雑で立
体的な支持構造を採る必要がなく、低背化が図れる。し
たがって、この発明にかかる振動ジャイロでは、構造が
簡単で容易に小型化が実現でき、製造コストも低減でき
る、振動ジャイロが得られる。
することにより、そのノード点が振動体の対角線両端近
傍に位置することとなり、そのため、振動体のノード点
近傍の支持構造の簡素化が図られる。つまり、この発明
によれば、図４に示す従来の振動ジャイロのように、振
動体の中程にノード点を有するものと比べて、振動体の
支持構造を簡単にすることができる。すなわち、この発
明に係る振動ジャイロでは、支持部材およびその支持部
材の振動体への取り付けなどが不要となる。そのため、
この発明によれば、振動体を支持するために、複雑で立
体的な支持構造を採る必要がなく、低背化が図れる。し
たがって、この発明にかかる振動ジャイロでは、構造が
簡単で容易に小型化が実現でき、製造コストも低減でき
る、振動ジャイロが得られる。
【００１０】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。
【００１１】
【実施例】図１（Ａ）はこの発明の一実施例を示す斜視
図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）の線ＩＢ−ＩＢにお
ける断面図解図である。振動ジャイロ１０は、振動子１
２を含む。振動子１２は、たとえば金属材料からなる振
動体１４を含む。この実施例では、たとえばニッケル合
金およびエリンバなどの恒弾性金属材料で、振動体１４
が形成される。なお、振動体１４は、ニッケル合金およ
びエリンバなどの恒弾性金属材料以外の金属材料で形成
されてもよく、また、たとえば石英，ガラス，水晶な
ど、一般的に機械的な振動を生じる材料で形成されても
よい。振動体１４は、たとえば矩形の環状に形成され
る。この実施例では、振動体１４の断面が矩形状に形成
される。したがって、振動体１４の各辺１６ａ，１６
ｂ，１６ｃ，１６ｄの中心軸は、互いに隣接する中心軸
と直交するように形成される。
図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）の線ＩＢ−ＩＢにお
ける断面図解図である。振動ジャイロ１０は、振動子１
２を含む。振動子１２は、たとえば金属材料からなる振
動体１４を含む。この実施例では、たとえばニッケル合
金およびエリンバなどの恒弾性金属材料で、振動体１４
が形成される。なお、振動体１４は、ニッケル合金およ
びエリンバなどの恒弾性金属材料以外の金属材料で形成
されてもよく、また、たとえば石英，ガラス，水晶な
ど、一般的に機械的な振動を生じる材料で形成されても
よい。振動体１４は、たとえば矩形の環状に形成され
る。この実施例では、振動体１４の断面が矩形状に形成
される。したがって、振動体１４の各辺１６ａ，１６
ｂ，１６ｃ，１６ｄの中心軸は、互いに隣接する中心軸
と直交するように形成される。
【００１２】振動体１４の１つの辺１６ａには、駆動用
圧電素子１８が形成される。駆動用圧電素子１８は、振
動体１４の上面に形成される。さらに、振動体１４の辺
１６ａには、検出用圧電素子２０が形成される。検出用
圧電素子２０は振動体１４の外周側の側面に形成され
る。また、振動体１４の辺１６ａに対向する辺１６ｂに
は、別の駆動用圧電素子２２および別の検出用圧電素子
２４が形成される。駆動用圧電素子２２は振動体１４の
上面に形成され、検出用圧電素子２４は振動体１４の外
周側の側面に形成される。駆動用および検出用に用いら
れる圧電素子は、たとえばＰＺＴ系の圧電セラミックな
どの圧電層２６の両面に電極２８，３０を形成したもの
である。そして、この圧電素子の一方の電極２８が、た
とえばエポキシ系接着剤などで振動体１４に接着され
る。
圧電素子１８が形成される。駆動用圧電素子１８は、振
動体１４の上面に形成される。さらに、振動体１４の辺
１６ａには、検出用圧電素子２０が形成される。検出用
圧電素子２０は振動体１４の外周側の側面に形成され
る。また、振動体１４の辺１６ａに対向する辺１６ｂに
は、別の駆動用圧電素子２２および別の検出用圧電素子
２４が形成される。駆動用圧電素子２２は振動体１４の
上面に形成され、検出用圧電素子２４は振動体１４の外
周側の側面に形成される。駆動用および検出用に用いら
れる圧電素子は、たとえばＰＺＴ系の圧電セラミックな
どの圧電層２６の両面に電極２８，３０を形成したもの
である。そして、この圧電素子の一方の電極２８が、た
とえばエポキシ系接着剤などで振動体１４に接着され
る。
【００１３】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
の一方の駆動用圧電素子２２には、発振回路３２が接続
される。さらに、発振回路３２は、位相補正回路３４を
介して、他方の駆動用圧電素子１８に接続される。した
がって、発振回路３２で増幅された信号は、位相補正回
路３４で位相制御され、駆動用圧電素子１８に印加され
る。そして、これらの発振回路３２および位相補正回路
３４によって、振動体１４の共振周波数でかつ安定な駆
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
の一方の駆動用圧電素子２２には、発振回路３２が接続
される。さらに、発振回路３２は、位相補正回路３４を
介して、他方の駆動用圧電素子１８に接続される。した
がって、発振回路３２で増幅された信号は、位相補正回
路３４で位相制御され、駆動用圧電素子１８に印加され
る。そして、これらの発振回路３２および位相補正回路
３４によって、振動体１４の共振周波数でかつ安定な駆
動信号が与えられる。
【００１４】さらに、検出用圧電素子２０および２４
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、検出用圧電素子２０および２４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。また、同期検波回路３８は、発
振回路３２に接続され、差動アンプ３６の出力が発振回
路３２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４２で増幅されて出力信号となる。
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、検出用圧電素子２０および２４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。また、同期検波回路３８は、発
振回路３２に接続され、差動アンプ３６の出力が発振回
路３２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４２で増幅されて出力信号となる。
【００１５】振動ジャイロ１０が回転しない時、振動ジ
ャイロ１０は、駆動用圧電素子１８および２２の主面に
直交する方向に屈曲振動する。この場合、振動体１４の
検出用圧電素子２０および２４が形成された面の屈曲量
は同じであるため、これらの検出用圧電素子２０および
２４に発生する出力電圧は等しい。したがって、差動ア
ンプ３６で検出用圧電素子２０および２４の出力電圧が
互いに相殺されて、差動アンプ３６の出力は０となる。
ャイロ１０は、駆動用圧電素子１８および２２の主面に
直交する方向に屈曲振動する。この場合、振動体１４の
検出用圧電素子２０および２４が形成された面の屈曲量
は同じであるため、これらの検出用圧電素子２０および
２４に発生する出力電圧は等しい。したがって、差動ア
ンプ３６で検出用圧電素子２０および２４の出力電圧が
互いに相殺されて、差動アンプ３６の出力は０となる。
【００１６】さらに、この振動ジャイロ１０がその中心
軸を中心として回転した場合、振動体１４の振動方向と
直交する方向にコリオリ力が働く。したがって、コリオ
リ力によって振動体１４の振動方向が変わり、検出用圧
電素子２０および２４に出力電圧が発生する。この出力
電圧は、検出用圧電素子２０および２４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１０の回転角速度を検出
することができる。この場合、振動ジャイロ１０は、そ
の中心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。
軸を中心として回転した場合、振動体１４の振動方向と
直交する方向にコリオリ力が働く。したがって、コリオ
リ力によって振動体１４の振動方向が変わり、検出用圧
電素子２０および２４に出力電圧が発生する。この出力
電圧は、検出用圧電素子２０および２４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１０の回転角速度を検出
することができる。この場合、振動ジャイロ１０は、そ
の中心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。
【００１７】図１に示す振動ジャイロ１０では、振動体
１４が音片型の振動片が平面矩形環状に形成され、あた
かも、２つの音叉型の振動片を突き合わせたような形状
に形成される。したがって、この振動体１４のノード点
は、振動体１４の対角線両端近傍に存在する。そのた
め、この振動ジャイロ１０では、振動体１４の対角線両
端近傍に対応する位置で、振動子１２を支持することが
可能となり、図４に示す従来の振動ジャイロ１で用いら
れたような支持部材８を構成する必要がないので、振動
子１２の支持構造が極めて簡単となる。また、図１に示
す振動ジャイロ１０では、図４に示す従来の柱状の音片
型の振動体３を用いた振動ジャイロ１と比べて、共振周
波数が同じであれば、振動体１４の長さを約１／２程短
く形成することができる。
１４が音片型の振動片が平面矩形環状に形成され、あた
かも、２つの音叉型の振動片を突き合わせたような形状
に形成される。したがって、この振動体１４のノード点
は、振動体１４の対角線両端近傍に存在する。そのた
め、この振動ジャイロ１０では、振動体１４の対角線両
端近傍に対応する位置で、振動子１２を支持することが
可能となり、図４に示す従来の振動ジャイロ１で用いら
れたような支持部材８を構成する必要がないので、振動
子１２の支持構造が極めて簡単となる。また、図１に示
す振動ジャイロ１０では、図４に示す従来の柱状の音片
型の振動体３を用いた振動ジャイロ１と比べて、共振周
波数が同じであれば、振動体１４の長さを約１／２程短
く形成することができる。
【００１８】すなわち、この振動ジャイロ１０では、図
４に示す従来の振動ジャイロ１の様に、振動体３を支持
するために、支持部材８および支持台９を用いた立体的
で複雑な支持構造を構成しなくてもよい。そのため、図
１に示す振動ジャイロ１０では、支持部材および支持台
を設ける必要がなく、部品点数を削減することができ
る。
４に示す従来の振動ジャイロ１の様に、振動体３を支持
するために、支持部材８および支持台９を用いた立体的
で複雑な支持構造を構成しなくてもよい。そのため、図
１に示す振動ジャイロ１０では、支持部材および支持台
を設ける必要がなく、部品点数を削減することができ
る。
【００１９】したがって、この実施例の振動ジャイロ１
０では、図４に示す従来の振動ジャイロ１と比べて、支
持部材および支持台の分だけ低背化が可能となり、支持
部材および支持台などを用いた組み立て工程が不要とな
る。つまり、この実施例の振動ジャイロ１０では、構造
が簡単で容易に小型化が実現でき、製造コストも低減す
ることができる。
０では、図４に示す従来の振動ジャイロ１と比べて、支
持部材および支持台の分だけ低背化が可能となり、支持
部材および支持台などを用いた組み立て工程が不要とな
る。つまり、この実施例の振動ジャイロ１０では、構造
が簡単で容易に小型化が実現でき、製造コストも低減す
ることができる。
【００２０】なお、この振動ジャイロ１０では、駆動用
圧電素子１８，２２のどちらか一方があれば、振動体１
４を励振することができる。また、検出用圧電素子２
０，２４のどちらか一方があればよく、検出用圧電素子
２０，２４のどちらか一方があれば、回転角速度を検出
することができる。さらに、振動体１４の他の辺１６
ｃ，１６ｄにも、駆動用圧電素子または検出用圧電素子
を形成してもよい。この場合、駆動用圧電素子は振動体
１４の上面に形成され、検出用圧電素子は振動体１４の
外周側の側面に形成される。
圧電素子１８，２２のどちらか一方があれば、振動体１
４を励振することができる。また、検出用圧電素子２
０，２４のどちらか一方があればよく、検出用圧電素子
２０，２４のどちらか一方があれば、回転角速度を検出
することができる。さらに、振動体１４の他の辺１６
ｃ，１６ｄにも、駆動用圧電素子または検出用圧電素子
を形成してもよい。この場合、駆動用圧電素子は振動体
１４の上面に形成され、検出用圧電素子は振動体１４の
外周側の側面に形成される。
【００２１】また、駆動用圧電素子１８，２２を振動体
１４の外周側および内周側の側面に形成してもよい。こ
の場合、検出用圧電素子１８，２２は振動体１４の辺１
６ａの上下面に形成され、検出用圧電素子２０，２４は
振動体１４の辺１６ｂの上下面に形成される。この振動
ジャイロ１０では、振動体１４の外周方向および内周方
向に屈曲振動する。
１４の外周側および内周側の側面に形成してもよい。こ
の場合、検出用圧電素子１８，２２は振動体１４の辺１
６ａの上下面に形成され、検出用圧電素子２０，２４は
振動体１４の辺１６ｂの上下面に形成される。この振動
ジャイロ１０では、振動体１４の外周方向および内周方
向に屈曲振動する。
【００２２】図２（Ａ）はこの発明の他の実施例を示す
斜視図であり、図２（Ｂ）は図２（Ａ）の線ＩＩＢ−Ｉ
ＩＢにおける断面図解図である。この振動ジャイロ１０
は、図１に示す振動ジャイロと比べて、特に、振動体１
４が圧電材料で形成され、その振動体１４に直接電極を
形成した構造となっている。
斜視図であり、図２（Ｂ）は図２（Ａ）の線ＩＩＢ−Ｉ
ＩＢにおける断面図解図である。この振動ジャイロ１０
は、図１に示す振動ジャイロと比べて、特に、振動体１
４が圧電材料で形成され、その振動体１４に直接電極を
形成した構造となっている。
【００２３】すなわち、この振動ジャイロ１０は振動子
１２を含み、振動子１２は、たとえば圧電セラミックス
などの圧電体材料からなる振動体１４を含む。振動体１
４は、たとえば断面が方形で、かつ、平面が矩形環状に
形成される。
１２を含み、振動子１２は、たとえば圧電セラミックス
などの圧電体材料からなる振動体１４を含む。振動体１
４は、たとえば断面が方形で、かつ、平面が矩形環状に
形成される。
【００２４】振動体１４の１つの辺１６ａには、駆動用
電極４４が形成される。駆動用電極４４は、振動体１４
の上面に形成される。さらに、振動体１４の辺１６ａに
は、２つの検出用電極４６および４８が形成される。検
出用電極４６および４８は、振動体１４の外周側の側面
に間隔を隔てて形成される。また、振動体１４の辺１６
ａに対向する辺１６ｂには、別の１つの駆動用電極５０
および別の２つの検出用電極５２，５４が形成される。
駆動用電極５０は振動体１４の上面に形成され、検出用
電極５２，５４は振動体１４の外周側の側面に形成され
る。駆動用および検出用に用いられる電極は、振動体１
４の上面および側面に、直接、たとえば厚膜印刷などに
よりそれぞれ形成される。
電極４４が形成される。駆動用電極４４は、振動体１４
の上面に形成される。さらに、振動体１４の辺１６ａに
は、２つの検出用電極４６および４８が形成される。検
出用電極４６および４８は、振動体１４の外周側の側面
に間隔を隔てて形成される。また、振動体１４の辺１６
ａに対向する辺１６ｂには、別の１つの駆動用電極５０
および別の２つの検出用電極５２，５４が形成される。
駆動用電極５０は振動体１４の上面に形成され、検出用
電極５２，５４は振動体１４の外周側の側面に形成され
る。駆動用および検出用に用いられる電極は、振動体１
４の上面および側面に、直接、たとえば厚膜印刷などに
よりそれぞれ形成される。
【００２５】なお、これらの駆動用電極４４，５０およ
び検出用電極４６，４８，５２，５４は、たとえば薄膜
印刷などによりそれぞれ形成されてもよい。また、この
振動ジャイロ１０では、振動体１４の一方の辺１６ａに
形成された検出用電極４６および４８だけで、検出用電
極を構成するようにしてもよい。
び検出用電極４６，４８，５２，５４は、たとえば薄膜
印刷などによりそれぞれ形成されてもよい。また、この
振動ジャイロ１０では、振動体１４の一方の辺１６ａに
形成された検出用電極４６および４８だけで、検出用電
極を構成するようにしてもよい。
【００２６】図２に示す振動ジャイロ１０においても、
図１に示す振動ジャイロと同様に、図４に示す従来の振
動ジャイロ１と比べて、支持部材および支持台の分だけ
低背化が可能となり、支持部材および支持台などを用い
た組み立て工程が不要となる。
図１に示す振動ジャイロと同様に、図４に示す従来の振
動ジャイロ１と比べて、支持部材および支持台の分だけ
低背化が可能となり、支持部材および支持台などを用い
た組み立て工程が不要となる。
【００２７】上述の各実施例において、振動体１４の形
状としては、断面矩形ないし方形などの以外にも、たと
えば断面３角形など、その断面形状を他の多角形に形成
してもよく、また、断面円形に形成してもよい。さら
に、上述の各実施例では、振動体１４が平面矩形の環状
に形成されたが、振動体１４は平面多角形の環状に形成
してもよく、また、たとえば平面円形の環状に形成した
ものであってもよい。なお、振動体１４が平面円形の環
状に形成された場合、振動体１４は、その直交する径方
向両端近傍で支持される。
状としては、断面矩形ないし方形などの以外にも、たと
えば断面３角形など、その断面形状を他の多角形に形成
してもよく、また、断面円形に形成してもよい。さら
に、上述の各実施例では、振動体１４が平面矩形の環状
に形成されたが、振動体１４は平面多角形の環状に形成
してもよく、また、たとえば平面円形の環状に形成した
ものであってもよい。なお、振動体１４が平面円形の環
状に形成された場合、振動体１４は、その直交する径方
向両端近傍で支持される。
【図１】この発明の一実施例を示す図であり、図１
（Ａ）はその斜視図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）の
線ＩＢ−ＩＢにおける断面図解図である。
（Ａ）はその斜視図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）の
線ＩＢ−ＩＢにおける断面図解図である。
【図２】この発明の他の実施例を示す図であり、図２
（Ａ）はその斜視図であり、図２（Ｂ）は図２（Ａ）の
線ＩＩＢ−ＩＩＢにおける断面図解図である。
（Ａ）はその斜視図であり、図２（Ｂ）は図２（Ａ）の
線ＩＩＢ−ＩＩＢにおける断面図解図である。
【図３】図１に示す振動ジャイロの回路構成を示す図解
図である。
図である。
【図４】この発明の背景となる従来の振動ジャイロの一
例を示す図であり、図４（Ａ）はその斜視図であり、図
４（Ｂ）は図４（Ａ）の線ＩＶＢ−ＩＶＢにおける断面
図解図である。
例を示す図であり、図４（Ａ）はその斜視図であり、図
４（Ｂ）は図４（Ａ）の線ＩＶＢ−ＩＶＢにおける断面
図解図である。
１０ 振動ジャイロ １２ 振動子 １４ 振動体 １８，２２ 駆動用圧電素子 ２０，２４ 検出用圧電素子 ３２ 発振回路 ３４ 位相補正回路 ３６ 差動アンプ ３８ 同期検波回路 ４０ 平滑回路 ４２ ＤＣアンプ ４４，５０ 駆動用電極 ４６，４８，５２，５４ 検出用電極
Claims (6)
- 【請求項１】 ノード点を有し、金属材料で形成される
環状の振動体、 前記振動体に屈曲振動を与えるための駆動用圧電素子、
および前記振動体の軸方向に沿って形成され、かつ、そ
の面が前記振動体の無回転時における振動方向に直交し
ないように配置される検出用圧電素子を含む、振動ジャ
イロ。 - 【請求項２】 前記振動体が恒弾性金属材料で形成さ
れ、前記駆動用圧電素子および前記検出用圧電素子は、
その両面に電極が設けられた圧電体で形成される、請求
項１に記載の振動ジャイロ。 - 【請求項３】 ノード点を有し、圧電材料で形成される
環状の振動体、 前記振動体に屈曲振動を与えるための駆動用電極、およ
び前記振動体の軸方向に沿って形成され、かつ、その面
が前記振動体の無回転時における振動方向に直交しない
ように配置される検出用電極を含む、振動ジャイロ。 - 【請求項４】 前記振動体が圧電セラミックスで形成さ
れる、請求項３に記載の振動ジャイロ。 - 【請求項５】 前記振動体は、平面４角形の環状に形成
される、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の振
動ジャイロ。 - 【請求項６】 前記振動体は、前記振動体のノード点近
傍で支持される、請求項１ないし請求項５のいずれかに
記載の振動ジャイロ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7103003A JPH08278146A (ja) | 1995-04-03 | 1995-04-03 | 振動ジャイロ |
| EP96104888A EP0744593B1 (en) | 1995-04-03 | 1996-03-27 | Vibrating gyroscope |
| DE69621372T DE69621372T2 (de) | 1995-04-03 | 1996-03-27 | Vibrationskreisel |
| US08/626,384 US5912528A (en) | 1995-04-03 | 1996-04-02 | Vibrating gyroscope |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7103003A JPH08278146A (ja) | 1995-04-03 | 1995-04-03 | 振動ジャイロ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08278146A true JPH08278146A (ja) | 1996-10-22 |
Family
ID=14342497
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7103003A Pending JPH08278146A (ja) | 1995-04-03 | 1995-04-03 | 振動ジャイロ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5912528A (ja) |
| EP (1) | EP0744593B1 (ja) |
| JP (1) | JPH08278146A (ja) |
| DE (1) | DE69621372T2 (ja) |
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| WO2012081457A1 (ja) * | 2010-12-15 | 2012-06-21 | 株式会社村田製作所 | 振動ジャイロ |
| WO2013039125A1 (ja) * | 2011-09-12 | 2013-03-21 | 日本電気株式会社 | 圧電振動センサ |
| JP2014517256A (ja) * | 2011-03-15 | 2014-07-17 | クゥアルコム・メムス・テクノロジーズ・インコーポレイテッド | 金属プルーフマスと圧電部品とを含むマイクロ電気機械システムデバイス |
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| JP2000009469A (ja) * | 1998-06-18 | 2000-01-14 | Fujitsu Ltd | 圧電ジャイロおよびその駆動方法 |
| US6777857B1 (en) | 1999-03-18 | 2004-08-17 | Board Of Regents Of The University Of Nebraska | Piezoelectric gyroscope system, and method of use |
| US6457358B1 (en) | 1999-03-18 | 2002-10-01 | Board Of Regents Of The University Of Nebraska | Tubular coriolis force driven piezoelectric gyroscope system, and method of use |
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