JPH10206161A - Angular velocity sensor - Google Patents

Angular velocity sensor

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Publication number
JPH10206161A
JPH10206161A JP9008774A JP877497A JPH10206161A JP H10206161 A JPH10206161 A JP H10206161A JP 9008774 A JP9008774 A JP 9008774A JP 877497 A JP877497 A JP 877497A JP H10206161 A JPH10206161 A JP H10206161A
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JP
Japan
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vibrator
angular velocity
velocity sensor
pair
support members
Prior art date
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Withdrawn
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JP9008774A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroaki Kobayashi
宏彰 小林
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize improvement of stability for symmetrical disposition and impact of a piezoelectric element by providing a pair of support members mounted at a vibration node point of a vibrator at a central bending point bent at a predetermined angle on an upper surface of the vibrator. SOLUTION: The angular velocity sensor 1 comprises a vibrator 2 formed in a columnar body, an exciting driving piezoelectric element 3 mounted on a side of the vibrator 2, rotation detecting piezoelectric elements 4A, 4B, and a pair of support members 5A, 5B mounted at a vibration node point of the vibrator 2. For example, the members 5A, 5B formed substantially in an M shape of wire materials such as nickel-plated tungsten wires are embedded at both ends 8, 9 in a mounting base, and welded at a central bending point 10 to the upper surface of the vibrator 2 by spot welding. Since the members 5A, 5B are formed in the M shape, symmetry of the elements 4A, 4B is maintained. Since both the ends 8, 9 are embedded, the sensor 1 has good durability against unexpected impact.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、カーナビゲーショ
ンシステム等に用いられる方向検知や、カメラ一体型ビ
デオテープレコーダ等の手振れ検知に用いられる角速度
センサに関し、特に、圧電素子を用いた角速度センサに
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an angular velocity sensor used in a direction detection used in a car navigation system or the like and a camera shake detection of a camera-integrated video tape recorder or the like, and particularly to an angular velocity sensor using a piezoelectric element.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、角速度センサは、航空機等に
用いられて慣性座標系の角速度を検出し、航空機等の進
行方向を算出するといった用途に用いられている。しか
し、近年、角速度センサは、自動車に搭載されるナビゲ
ーションシステムの補助機能として、又はカメラ一体型
ビデオテープレコーダの手振れ防止機能の手振れ検出等
にも応用されており、その需要が急上昇している。
2. Description of the Related Art Conventionally, an angular velocity sensor has been used for an aircraft or the like to detect an angular velocity in an inertial coordinate system and calculate a traveling direction of the aircraft or the like. However, in recent years, the angular velocity sensor has been applied as an auxiliary function of a navigation system mounted on a car or to a camera shake detection function of a camera integrated video tape recorder, and the demand for the sensor has been rapidly increasing.

【0003】このような角速度センサは、図6及び図7
に示すように、略三角柱状の振動子100と、この振動
子100の3つの側面に配設された3つの圧電素子10
1と、この振動子100を支持する一対の支持部材10
2とを備える。この角速度センサにおいて、3つの圧電
素子101は、振動子100の側面よりやや小とされる
略矩形とされ、それぞれ略同形とされている。
[0003] Such an angular velocity sensor is shown in Figs.
As shown in FIG. 3, a substantially triangular prism-shaped vibrator 100 and three piezoelectric elements 10 disposed on three side surfaces of the vibrator 100 are provided.
1 and a pair of support members 10 for supporting the vibrator 100
2 is provided. In this angular velocity sensor, the three piezoelectric elements 101 have substantially rectangular shapes slightly smaller than the side surface of the vibrator 100, and have substantially the same shape.

【0004】一方、一対の支持部材102は、振動子1
00の長手方向の振動ノード点付近を支持している。従
来の角速度センサでは、図6に示すように、一対の支持
部材102としては、それぞれ一対の脚部102Aを有
するように形成されるものがある。この場合、一対の支
持部材102は、振動子100の隣合う側面が形成する
辺に対して突き当てられるように、振動子100を支持
している。
On the other hand, a pair of support members 102
It supports the vicinity of the vibration node point 00 in the longitudinal direction. In a conventional angular velocity sensor, as shown in FIG. 6, there is a pair of support members 102 each formed to have a pair of leg portions 102A. In this case, the pair of support members 102 support the vibrator 100 such that the pair of support members 102 abut against a side formed by adjacent side surfaces of the vibrator 100.

【0005】また、従来の角速度センサでは、図7に示
すように、一対の支持部材102がそれぞれ一本の棒状
に形成されるものもある。この場合、一対の支持部材1
02は、それぞれの先端部が振動子100の振動ノード
点近傍に溶接されて振動子100を支持している。
[0005] In a conventional angular velocity sensor, as shown in FIG. 7, a pair of support members 102 may be formed in a single bar shape. In this case, the pair of support members 1
Numeral 02 supports the vibrator 100 by welding the respective tips near the vibrating node point of the vibrator 100.

【0006】このように構成された従来の角速度センサ
は、3つの圧電素子101のうち1つを振動子100を
励振駆動させるための駆動用圧電素子101Aに用い、
残りの2つを検出用圧電素子101Bとして用いてい
る。すなわち、この角速度センサでは、支持部材102
で支持された辺と対向する側面に配設された圧電素子1
01を駆動用圧電素子101Aとし、それ以外の側面に
配設された2つの素子を検出用圧電素子101Bとして
いる。
In the conventional angular velocity sensor configured as described above, one of the three piezoelectric elements 101 is used as a driving piezoelectric element 101A for driving the vibrator 100 to drive.
The remaining two are used as the detecting piezoelectric element 101B. That is, in this angular velocity sensor, the support member 102
Element 1 disposed on the side opposite to the side supported by
01 is a driving piezoelectric element 101A, and the other two elements arranged on the other side are detection piezoelectric elements 101B.

【0007】したがって、この振動子100は、駆動用
圧電素子101Aに駆動信号が供給されると、図6及び
図7中矢印Sで示す方向に、支持部材102により支持
されている点を振動ノード点として屈曲振動をする。こ
の状態で、角速度センサが振動子100の軸を中心とす
る回転運動をすると、屈曲振動の振動方向に対して直交
する方向にコリオリ力が発生する。そして、この角速度
センサでは、このコリオリ力により屈曲振動の振動方向
が変化することとなる。
Accordingly, when a driving signal is supplied to the driving piezoelectric element 101A, the vibrator 100 changes the point supported by the supporting member 102 in the direction indicated by the arrow S in FIGS. Bending vibration occurs as a point. In this state, when the angular velocity sensor makes a rotational movement about the axis of the vibrator 100, a Coriolis force is generated in a direction orthogonal to the vibration direction of the bending vibration. In this angular velocity sensor, the direction of the bending vibration changes due to the Coriolis force.

【0008】この角速度センサは、コリオリ力による屈
曲運動の振動方向の変化を感知することによって、その
回転角速度を検出することができる。この角速度センサ
では、一対の検出用圧電素子101Bからの出力電圧の
差動をとることによって、コリオリ力による屈曲運動の
振動方向の変化を感知する。
The angular velocity sensor can detect the rotational angular velocity by sensing a change in the vibration direction of the bending motion due to the Coriolis force. In this angular velocity sensor, a change in the vibration direction of the bending motion due to the Coriolis force is sensed by taking the difference between the output voltages from the pair of detection piezoelectric elements 101B.

【0009】一対の検出用圧電素子101Bは、角速度
センサが駆動用圧電素子101Aによる屈曲運動のみを
している場合、それぞれ同程度の出力電圧を発生する。
したがって、このとき、一対の検出用圧電素子101B
では、それぞれの出力電圧の差動をとると、略々0とな
る。
When the angular velocity sensor performs only the bending motion by the driving piezoelectric element 101A, the pair of detecting piezoelectric elements 101B respectively generate the same output voltage.
Therefore, at this time, the pair of detecting piezoelectric elements 101B
Then, when the differential of each output voltage is obtained, it becomes substantially zero.

【0010】一方、角速度センサがコリオリ力により屈
曲運動の振動方向に変化を生じると、一対の検出用圧電
素子101Bから発生する出力電圧は、振動方向と検出
用圧電素子101Bとがなす角度に応じて変化する。こ
の場合、一対の検出用圧電素子101Bは、それぞれの
検出用圧電素子101Bと振動方向とのなす角度が異な
るため、それぞれ異なる出力電圧を生じる。そして、こ
の角速度センサでは、一対の検出用圧電素子101Bか
らの出力電圧の差動をとることにより、振動方向の変化
を感知することができる。これにより、角速度センサ
は、その回転角速度を検出することができる。
On the other hand, when the angular velocity sensor causes a change in the vibration direction of the bending motion due to the Coriolis force, the output voltage generated from the pair of detection piezoelectric elements 101B depends on the angle between the vibration direction and the detection piezoelectric element 101B. Change. In this case, the pair of detection piezoelectric elements 101B generate different output voltages because the angles formed by the respective detection piezoelectric elements 101B and the vibration direction are different. Then, in this angular velocity sensor, a change in the vibration direction can be sensed by taking a difference between the output voltages from the pair of detection piezoelectric elements 101B. Thereby, the angular velocity sensor can detect the rotational angular velocity.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の角速
度センサにおいては、図8に示すように、振動子100
として略四角柱状のものを用いて図6に示すような支持
部材102で支持することが考えられる。しかしなが
ら、このような場合、一対の検出用圧電素子101B
は、支持部材102が取り付けられた振動ノード点に対
して対称な位置とはならない。すなわち、従来の角速度
センサでは、略四角柱の振動子100を用いた場合、一
対の検出用圧電素子101Bの対称性が失われ、振動に
対する信号を良好に出力できなかった。
By the way, in the conventional angular velocity sensor, as shown in FIG.
It is conceivable to use a support member 102 as shown in FIG. However, in such a case, the pair of detecting piezoelectric elements 101B
Are not symmetrical with respect to the vibration node point to which the support member 102 is attached. That is, in the conventional angular velocity sensor, when the vibrator 100 having a substantially quadrangular prism is used, the symmetry of the pair of detection piezoelectric elements 101B is lost, and a signal for vibration cannot be output well.

【0012】これによって、この角速度センサにおい
て、図8に示したような略四角柱の振動子100を用い
た場合、一対の検出用圧電素子101Bでコリオリ力に
よる屈曲運動の振動方向変化を検出し難いものとなって
しまう。したがって、図6に示したような支持部材10
2と略四角柱の振動子100とを用いた場合は、角速度
センサとして利用できるものではなかった。
Thus, in this angular velocity sensor, when the vibrator 100 having a substantially quadrangular prism as shown in FIG. 8 is used, a change in the vibration direction of the bending motion due to the Coriolis force is detected by the pair of piezoelectric elements 101B for detection. It will be difficult. Therefore, the supporting member 10 as shown in FIG.
In the case where the vibrator 2 and the vibrator 100 having a substantially quadrangular prism were used, they could not be used as angular velocity sensors.

【0013】これに対して、略四角柱の振動子100を
用いた角速度センサにおいて、一対の検出用圧電素子1
01Bの対称性を維持するために、図7に示したような
支持部材102を用いて振動子100を支持することが
考えられる。この場合、一対の支持部材102は、振動
子100の4側面のうちで、圧電素子101が配されて
ない面内に突き当てられるように取り付けられる。ま
た、一対の支持部材102は、取り付けられる面内の幅
方向の略中心部で振動ノード点となる部分に取り付けら
れる。
On the other hand, in an angular velocity sensor using a substantially quadrangular prism vibrator 100, a pair of detecting piezoelectric elements 1
In order to maintain the symmetry of 01B, it is conceivable to support the vibrator 100 by using a support member 102 as shown in FIG. In this case, the pair of support members 102 are attached so as to be abutted on a surface of the four sides of the vibrator 100 where the piezoelectric element 101 is not provided. In addition, the pair of support members 102 is attached to a portion serving as a vibration node point at a substantially central portion in a width direction in a plane to which the pair of support members 102 are attached.

【0014】このように構成された場合、角速度センサ
では、横方向に強い衝撃が加えられると、支持部材10
2が湾曲するような運動を起こしてしまう。この運動
は、角速度センサがコリオリ力による屈曲運動の振動方
向変化を検出する際に不必要な力を検出用圧電素子10
1Bに加えることとなる。
With such a configuration, the angular velocity sensor is configured such that when a strong impact is applied in the lateral direction, the support member 10
2 causes a motion that bends. This movement is an unnecessary force when the angular velocity sensor detects a change in the vibration direction of the bending movement due to the Coriolis force.
1B.

【0015】すなわち、略四角柱の振動子100を用い
た角速度センサにおいて、支持部材102が一対の検出
用圧電素子101Bの対称性を考慮したかたちで振動子
100を支持すると、不測の衝撃等に不安定なものとな
ってしまう。
That is, in the angular velocity sensor using the substantially quadrangular prism vibrator 100, if the support member 102 supports the vibrator 100 in consideration of the symmetry of the pair of detecting piezoelectric elements 101B, unexpected shock or the like may occur. It will be unstable.

【0016】上述したように、従来の角速度センサにお
いては、検出用圧電素子101Bの振動ノード点に対す
る対称性と不測の衝撃に対する安定性とを両立させるこ
とが困難であるといった問題点があった。
As described above, the conventional angular velocity sensor has a problem that it is difficult to achieve both the symmetry of the detecting piezoelectric element 101B with respect to the vibration node point and the stability against unexpected impact.

【0017】そこで、本発明は、上述のような問題点に
鑑みてなされたものであり、圧電素子を対称に配すると
ともに、衝撃等に対して安定性が向上した角速度センサ
の提供を目的とする。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and has as its object to provide an angular velocity sensor in which piezoelectric elements are arranged symmetrically and which has improved stability against impact and the like. I do.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成した本
発明に係る角速度センサは、上面が平坦面とされ、柱状
体に形成される振動子と、上記振動子の側面に取り付け
られ、上記振動子を所定の方向に振動させ、又は上記振
動子の回転を検出する圧電素子と、上記振動子の一対の
振動ノード点にそれぞれ取り付けられ、上記振動子を基
台上に支持する一対の支持部材とを備える。そして、こ
の角速度センサは、上記支持部材の中央部が所定の角度
をもって折曲され、その折曲点が上記振動子の上面に取
り付けられることを特徴とする。
An angular velocity sensor according to the present invention which has achieved the above object has a flat upper surface, a vibrator formed in a columnar body, and a vibrator attached to a side surface of the vibrator. A vibrator is vibrated in a predetermined direction, or a piezoelectric element for detecting rotation of the vibrator, and a pair of supports respectively attached to a pair of vibration node points of the vibrator and supporting the vibrator on a base. And a member. The angular velocity sensor is characterized in that a center portion of the support member is bent at a predetermined angle, and a bending point is attached to an upper surface of the vibrator.

【0019】以上のように構成された本発明に係る角速
度センサでは、振動ノード点に取り付けられた一対の支
持部材の中央部が折曲するように形成されている。すな
わち、この角速度センサにおいて、支持部材は、両端部
が基台等に埋設され、その略中央部の折曲された部分に
振動子が釣り下げられるように取り付けられている。
In the angular velocity sensor according to the present invention configured as described above, the central portions of the pair of support members attached to the vibration node points are formed so as to be bent. That is, in this angular velocity sensor, both ends of the support member are embedded in a base or the like, and the vibrator is attached to a bent portion substantially at the center thereof so that the vibrator can be hooked.

【0020】これにより、この角速度センサにおいて
は、振動ノード点に対して対称性をもって圧電素子を配
設することができる。さらに、この角速度センサでは、
一対の支持部材の両端部が埋設されることにより振動子
を固定している。このため、この角速度センサでは、不
測の衝撃に対して十分な剛性を有するものとなる。
Thus, in this angular velocity sensor, the piezoelectric element can be disposed symmetrically with respect to the vibration node point. Furthermore, in this angular velocity sensor,
The vibrator is fixed by embedding both ends of the pair of support members. For this reason, this angular velocity sensor has sufficient rigidity against an unexpected impact.

【0021】また、本発明に係る角速度センサは、上記
振動子が略四角柱とされるものであってもよい。そし
て、この角速度センサにおいて、圧電素子は、上記振動
子の3面にそれぞれ取り付けられ、対向して配される一
対の圧電素子で上記振動子の回転を検出するとともに、
残りの圧電素子で上記振動子を所定の方向に振動させる
ようなものであってもよい。
In the angular velocity sensor according to the present invention, the vibrator may be a substantially quadrangular prism. In this angular velocity sensor, the piezoelectric element is attached to each of the three surfaces of the vibrator, and detects rotation of the vibrator with a pair of piezoelectric elements arranged to face each other.
The remaining piezoelectric elements may vibrate the vibrator in a predetermined direction.

【0022】以上のように構成された本発明に係る角速
度センサは、対向して配される一対の圧電素子が振動ノ
ード点に対して対称性を有することとなる。これによ
り、この角速度センサは、対向して配される一対の圧電
素子の差動をとることによって、コリオリ力による屈曲
運動の振動方向変化を検出するこができる。
In the angular velocity sensor according to the present invention configured as described above, a pair of piezoelectric elements disposed to face each other has symmetry with respect to the vibration node point. Thus, the angular velocity sensor can detect a change in the vibration direction of the bending motion due to the Coriolis force by taking the differential between the pair of piezoelectric elements arranged opposite to each other.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る角速度センサ
の好適な実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of an angular velocity sensor according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0024】本実施の形態に係る角速度センサ1は、図
1、図2及び図3に示すように、柱状体に形成される振
動子2と、この振動子2の側面に取り付けられてこの振
動子2を所定の方向へ励振させる駆動用圧電素子3と、
この振動子2の側面に取り付けられてこの振動子2の回
転を検出する一対の検出用圧電素子4A,4Bとを備え
る。また、この角速度センサ1は、振動子2の振動のノ
ード付近(以下、振動ノード点と呼ぶ。)に取り付けら
れて振動子2を支持する一対の支持部材5A,5Bを備
える。なお、以下の説明において、駆動用圧電素子3と
一対の検出用圧電素子4A,4Bとをまとめて、単に
「圧電素子」と称する。
As shown in FIGS. 1, 2 and 3, an angular velocity sensor 1 according to the present embodiment has a vibrator 2 formed in a columnar body, A driving piezoelectric element 3 for exciting the element 2 in a predetermined direction;
A pair of detection piezoelectric elements 4A and 4B attached to the side surface of the vibrator 2 and detecting rotation of the vibrator 2 are provided. Further, the angular velocity sensor 1 includes a pair of support members 5A and 5B attached near a vibration node of the vibrator 2 (hereinafter, referred to as vibration node points) to support the vibrator 2. In the following description, the driving piezoelectric element 3 and the pair of detecting piezoelectric elements 4A and 4B are simply referred to as a “piezoelectric element”.

【0025】この角速度センサ1において、振動子2
は、図2に示すように、例えば、略四角柱に形成されて
いる。この振動子2は、例えば、エリンバ等の一般に機
械的な振動を生じるような恒弾性材料から形成される。
なお、この振動子2では、加工後に真空で400〜60
0℃に加熱することによって、検出感度の温度特性を調
節することができる。
In the angular velocity sensor 1, the vibrator 2
Is formed in, for example, a substantially quadrangular prism as shown in FIG. The vibrator 2 is made of, for example, a constant elastic material that generally generates mechanical vibration such as an elinvar.
In addition, in this vibrator 2, after processing, 400 to 60
By heating to 0 ° C., the temperature characteristics of the detection sensitivity can be adjusted.

【0026】この角速度センサ1において、振動子2
は、4つの側面を有して構成されており、その4つの側
面のうち3つの側面に圧電素子を備えるような構成とな
っている。これらの圧電素子は、図4に示すように、圧
電特性を有する圧電層6と、この圧電層6の両面に形成
された一対の電極層7A,7Bとから構成されている。
そして、この圧電素子は、略矩形状とされ、振動子2の
側面よりもやや小となるように形成されている。
In the angular velocity sensor 1, the vibrator 2
Is configured to have four side surfaces, and three of the four side surfaces are provided with piezoelectric elements. As shown in FIG. 4, these piezoelectric elements include a piezoelectric layer 6 having piezoelectric characteristics, and a pair of electrode layers 7A and 7B formed on both surfaces of the piezoelectric layer 6.
The piezoelectric element has a substantially rectangular shape and is formed to be slightly smaller than the side surface of the vibrator 2.

【0027】圧電素子を構成する圧電層6は、例えばP
ZT等の圧電セラミックスを加工することにより形成さ
れるが、その材料には限定されるものではない。圧電素
子を構成する電極層7A,7Bは、例えば金のような導
電体からなり、無電解メッキ等の手法により圧電層6の
両面に形成される。
The piezoelectric layer 6 constituting the piezoelectric element is made of, for example, P
It is formed by processing a piezoelectric ceramic such as ZT, but the material is not limited. The electrode layers 7A and 7B constituting the piezoelectric element are made of a conductor such as gold, and are formed on both surfaces of the piezoelectric layer 6 by a method such as electroless plating.

【0028】そして、この圧電素子は、振動子2の側面
に対して、エポキシ樹脂等の接着剤により熱硬化工程を
経て接着される。この角速度センサ1において、振動子
2は、詳細を後述する一対の支持部材5A,5Bにより
支持された状態で、両側面と下面とに圧電素子を配設す
るような構成とされる。これら圧電素子は、両側面に配
設された一対を検出用圧電素子4A,4Bとして用い、
また、下面に配設されたものを駆動用圧電素子3として
用いている。
Then, the piezoelectric element is bonded to the side surface of the vibrator 2 by an adhesive such as epoxy resin through a thermosetting process. In this angular velocity sensor 1, the vibrator 2 is configured such that piezoelectric elements are disposed on both side surfaces and a lower surface in a state where the vibrator 2 is supported by a pair of support members 5A and 5B, which will be described in detail later. These piezoelectric elements use a pair disposed on both side surfaces as detection piezoelectric elements 4A and 4B,
Also, the one disposed on the lower surface is used as the driving piezoelectric element 3.

【0029】そして、この角速度センサ1には、振動子
2の一対の振動ノード点にそれぞれ支持部材5A,5B
が取り付けられている。これら一対の支持部材5A,5
Bは、全体略M字状となるように構成されている。すな
わち、この一対の支持部材5A,5Bは、線材で形成さ
れ、その両端部8,9が取付け基台Bに埋設され、その
略中央部が折曲されてなる。そして、この一対の支持部
材5A,5Bは、その折曲点10が振動子2の上面と接
続されることにより振動子2を支持している。
The angular velocity sensor 1 includes support members 5A and 5B at a pair of vibration node points of the vibrator 2, respectively.
Is attached. These pair of support members 5A, 5
B is configured to be substantially M-shaped overall. That is, the pair of support members 5A and 5B are formed of a wire, and both end portions 8 and 9 are embedded in the mounting base B, and substantially central portions thereof are bent. The pair of support members 5A and 5B support the vibrator 2 by connecting the bending points 10 to the upper surface of the vibrator 2.

【0030】このとき、一対の支持部材5A,5Bは、
振動子2の幅の略中央部と折曲点10とが接続されるよ
うに位置決めされてる。且つ、一対の支持部材5A,5
Bは、折曲点と振動ノード点とが接続されるように位置
決めされている。このため、この角速度センサ1では、
一対の支持部材5A,5Bが振動子2をバランスよく支
持している。
At this time, the pair of support members 5A and 5B
It is positioned so that a substantially central portion of the width of the vibrator 2 and the bending point 10 are connected. And a pair of support members 5A, 5A.
B is positioned so that the bending point and the vibration node point are connected. For this reason, in this angular velocity sensor 1,
The pair of support members 5A and 5B support the vibrator 2 in a well-balanced manner.

【0031】この支持部材5A,5Bは、例えば、タン
グステン・ワイヤにニッケルで鍍金したタングステン・
ワイヤや金属線等からなり、いわゆるスポットウエルデ
ィング等の手法により振動子2に対して溶接される。
The supporting members 5A and 5B are made of, for example, a tungsten wire obtained by plating a tungsten wire with nickel.
It is made of a wire, a metal wire, or the like, and is welded to the vibrator 2 by a technique such as so-called spot welding.

【0032】このように、一対の支持部材5A,5B
は、振動子2の上面を2点で支持することとなる。これ
により、振動子2は、一対の支持部材5A,5Bにより
釣り下げられるようなかたちで支持されることとなる。
なお、これらの支持部材5A,5Bは、振動子2に対し
て導電性ペースト等を用いて固着されても良い。そし
て、これらの支持部材5A,5Bは、角速度センサ1に
おけるアース端子として用いられても良い。
As described above, the pair of support members 5A, 5B
Will support the upper surface of the vibrator 2 at two points. Thus, the vibrator 2 is supported in such a manner that it can be hung by the pair of support members 5A and 5B.
Note that these support members 5A and 5B may be fixed to the vibrator 2 using a conductive paste or the like. These support members 5A and 5B may be used as ground terminals in the angular velocity sensor 1.

【0033】以上のように構成された本発明に係る角速
度センサ1は、振動子2の屈曲運動の振動方向が変化す
る際、振動子2に働くコリオリ力を検出する。
The angular velocity sensor 1 according to the present invention configured as described above detects the Coriolis force acting on the vibrator 2 when the vibration direction of the bending motion of the vibrator 2 changes.

【0034】この駆動用圧電素子3は、一対の支持部材
5A,5Bが取り付けられた上面とは反対の面、すなわ
ち下面に配設されているため、駆動信号が印加されると
図1中Sで示す方向に振動子2を駆動させる。また、こ
の角速度センサ1では、両側面に一対の検出圧電素子4
A,4Bが振動ノード点に対して対称な位置に取り付け
られている。すなわち、この角速度センサ1では、一対
の検出用圧電素子4A,4Bが図1中Sで示す方向と平
行に配設されている。
The driving piezoelectric element 3 is disposed on the surface opposite to the upper surface to which the pair of support members 5A and 5B are attached, that is, on the lower surface. Therefore, when a driving signal is applied, S in FIG. The vibrator 2 is driven in the direction indicated by. In this angular velocity sensor 1, a pair of detecting piezoelectric elements 4 are provided on both side surfaces.
A and 4B are mounted at symmetrical positions with respect to the vibration node point. That is, in this angular velocity sensor 1, a pair of detecting piezoelectric elements 4A and 4B are arranged in parallel to the direction indicated by S in FIG.

【0035】上述した角速度センサ1において、駆動用
圧電素子3に駆動信号が印加された状態で図1中Sで示
す方向にのみ振動している場合、一対の検出用圧電素子
4A,4Bは、それぞれ同様に屈曲するために、それぞ
れ同様な正弦波を出力する。したがって、これら一対の
検出用圧電素子4A,4Bからの出力電圧の差動を取る
と、ほぼ0となる。すなわち、角速度センサ1は、2枚
の検出用圧電素子4A,4Bからの出力の差動が0であ
ることを確認すれば、無回転を検出することができる。
In the above-described angular velocity sensor 1, when the driving piezoelectric element 3 is vibrating only in the direction indicated by S in FIG. 1 while a driving signal is applied, the pair of detecting piezoelectric elements 4A and 4B In order to bend similarly, each outputs a similar sine wave. Therefore, when the differential of the output voltage from the pair of detection piezoelectric elements 4A and 4B is obtained, the output voltage becomes substantially zero. That is, the angular velocity sensor 1 can detect the non-rotation by confirming that the differential of the output from the two detecting piezoelectric elements 4A and 4B is zero.

【0036】一方、角速度センサ1は、外部からの震動
等が加えられると、振動子2の中心を軸として回転運動
をする。このとき、角速度センサ1には、無回転時の振
動方向に対して略直交する方向にコリオリ力が発生す
る。そのため、角速度センサ1の振動方向は、無回転時
の振動方向からずれることとなる。
On the other hand, when an external vibration or the like is applied, the angular velocity sensor 1 rotates around the center of the vibrator 2. At this time, Coriolis force is generated in the angular velocity sensor 1 in a direction substantially orthogonal to the vibration direction during non-rotation. Therefore, the vibration direction of the angular velocity sensor 1 is deviated from the vibration direction during non-rotation.

【0037】このとき、一対の検出用圧電素子4A,4
Bは、振動子2の振動方向が変化するため、それぞれの
検出用圧電素子4A,4Bが異なった屈曲を起こすこと
となる。このため、それぞれの検出用圧電素子4A,4
Bからは、異なった正弦波を出力することとなる。すな
わち、これら一対の検出用圧電素子4A,4Bのうち、
例えば、一方からの出力電圧が他方からの出力電圧と比
較して大となる。
At this time, the pair of detecting piezoelectric elements 4A, 4A
In B, since the vibration direction of the vibrator 2 changes, the respective detecting piezoelectric elements 4A and 4B bend differently. Therefore, each of the detecting piezoelectric elements 4A, 4A
B will output a different sine wave. That is, of the pair of detection piezoelectric elements 4A and 4B,
For example, the output voltage from one becomes higher than the output voltage from the other.

【0038】したがって、この角速度センサ1では、こ
れら一対の検出用圧電素子4A,4Bの出力の差動をと
ると、所定の値を示す出力信号を検出することができ
る。そして、この出力信号は、振動子2の振動方向変化
の度合いに応じて変化する。具体的には、振動子2の振
動方向の変化が大きい場合には、大きな出力信号とな
る。これにより、この角速度センサ1では、出力信号を
測定することにより振動方向の変化を測定することがで
きる。
Therefore, in the angular velocity sensor 1, an output signal having a predetermined value can be detected by calculating the differential between the outputs of the pair of detecting piezoelectric elements 4A and 4B. This output signal changes according to the degree of change in the vibration direction of the vibrator 2. Specifically, when the change in the vibration direction of the vibrator 2 is large, a large output signal is obtained. Thus, the angular velocity sensor 1 can measure the change in the vibration direction by measuring the output signal.

【0039】このようにコリオリ力を検出することがで
きる角速度センサ1では、振動ノード点に取り付けられ
た一対の支持部材5A,5Bが、上述したように、略M
字状となるように形成されている。このため、この角速
度センサ1では、振動ノード点に対して一対の検出用圧
電素子4A,4Bの対称性を維持するような構成を有す
ることができる。
As described above, in the angular velocity sensor 1 capable of detecting the Coriolis force, the pair of support members 5A and 5B attached to the vibration node point are substantially M, as described above.
It is formed so as to have a character shape. Therefore, the angular velocity sensor 1 can have a configuration that maintains the symmetry of the pair of detection piezoelectric elements 4A and 4B with respect to the vibration node point.

【0040】また、この角速度センサ1では、一対の支
持部材5A,5Bの両端部8,9が基台に埋設されてい
る。これにより、この角速度センサ1では、振動子2の
側面方向からの不測の衝撃に対して、一対の支持部材5
A,5Bが振動してしまうようなことはない。したがっ
て、角速度センサ1は、振動子2が不測の衝撃に対して
良好な耐性を有するために、コリオリ力を正確に検出す
ることができる。
In this angular velocity sensor 1, both ends 8, 9 of the pair of support members 5A, 5B are embedded in the base. Thus, in the angular velocity sensor 1, the pair of support members 5 can withstand an unexpected impact from the side of the vibrator 2.
A and 5B do not vibrate. Therefore, the angular velocity sensor 1 can accurately detect the Coriolis force because the vibrator 2 has good resistance to an unexpected impact.

【0041】一方、本発明は、上述した角速度センサ1
において、一対の支持部材5A,5Bの折曲点10を構
成する角度に限定されるものではない。すなわち、一対
の支持部材5A,5Bは、折曲点10を構成する角度に
よらず、振動子2を支持するものであればよい。
On the other hand, the present invention relates to the angular velocity sensor 1 described above.
In the above, the angle is not limited to the angle forming the bending point 10 of the pair of support members 5A and 5B. That is, the pair of support members 5A and 5B may be any members that support the vibrator 2 irrespective of the angle forming the bending point 10.

【0042】この折曲点10は、構成する角度が大きい
場合には振動子2の上面と接触する面積が大きくなり、
構成する角度が小さくなれば振動子2の上面と小さい面
積で接触することとなる。したがって、この角速度セン
サ1では、折曲点10を構成する角度を規定する際、振
動子1及び圧電素子の重量や振動子2に与えられる振動
の大きさ等を考慮する必要がある。
This bending point 10 has a large contact area with the upper surface of the vibrator 2 when the angle formed is large,
If the angle formed is small, it comes into contact with the upper surface of the vibrator 2 with a small area. Therefore, in the angular velocity sensor 1, when defining the angle forming the bending point 10, it is necessary to consider the weight of the vibrator 1 and the piezoelectric element, the magnitude of the vibration applied to the vibrator 2, and the like.

【0043】具体的に、この角速度センサ1において、
折曲点10を構成する角度を大きくするには、一対の支
持部材5A,5Bの両端部8,9をさらに離間して埋設
するとよい。または、一対の支持部材5A,5Bの両端
部8,9の距離を等しくしてその上部を低くすることに
よって、屈曲点10を構成する角度を大きくすることが
できる。
Specifically, in this angular velocity sensor 1,
In order to increase the angle forming the bending point 10, the ends 8, 9 of the pair of support members 5A, 5B may be embedded further apart. Alternatively, by making the distance between both ends 8, 9 of the pair of support members 5A, 5B equal and lowering the upper part, the angle forming the bending point 10 can be increased.

【0044】また、本発明は、上述した実施の形態に示
した角速度センサ1に限定されるものではなく、例え
ば、図5に示すような角速度センサ11であってもよ
い。なお、この角速度センサ11において、上述した角
速度センサ1と同一の部材は同一の符号を付することに
より、その詳細な説明は省略する。
The present invention is not limited to the angular velocity sensor 1 shown in the above embodiment, but may be an angular velocity sensor 11 as shown in FIG. In the angular velocity sensor 11, the same members as those of the angular velocity sensor 1 described above are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0045】この角速度センサ11は、振動子2を支持
する一対の支持部材12A,12Bの上部が基台等と略
平行となるように構成されている。この場合も、角速度
センサ11は、一対の検出用圧電素子4A,4Bの対称
性を維持すると同時に、振動子2の側面方向からの不測
の衝撃に対して良好な耐性を有することとなる。
The angular velocity sensor 11 is configured such that the upper portions of a pair of support members 12A and 12B that support the vibrator 2 are substantially parallel to a base or the like. Also in this case, the angular velocity sensor 11 maintains the symmetry of the pair of detecting piezoelectric elements 4A and 4B, and has good resistance to an unexpected impact from the side surface of the vibrator 2.

【0046】さらに、この角速度センサ11では、図5
中破線で示すように、屈曲点10を構成する角度を様々
な値とした場合でも、一対の支持部材12A,12Bの
外形寸法は、変化しない。したがって、この角速度セン
サ11は、振動子2及び圧電素子の重量や振動子2に与
えられる震動の大きさ等を考慮しても、大型化すること
なく形状を維持することができる。
Further, in this angular velocity sensor 11, FIG.
As shown by the middle broken line, the outer dimensions of the pair of support members 12A and 12B do not change even when the angle forming the bending point 10 is set to various values. Therefore, the angular velocity sensor 11 can maintain its shape without increasing its size even in consideration of the weight of the vibrator 2 and the piezoelectric element, the magnitude of vibration applied to the vibrator 2, and the like.

【0047】[0047]

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
係る角速度センサでは、振動子の振動ノード点に、略中
央部が所定の角度をもって折曲されてなる折曲点が取り
付けられることによって、一対の支持部材が振動子を支
持している。このため、この角速度センサは、振動子の
側面に一対の検出用の圧電素子の対称性を維持すること
ができる。また、この角速度センサは、一対の支持部材
の略中心部で振動子と接続し、一対の支持部材の両端部
が基台に確実に固定された状態で振動子を支持してい
る。このため、この角速度センサは、圧電素子の対称性
を維持できるとともに、不測の衝撃等に強く安定性が向
上したものとなる。
As described above in detail, in the angular velocity sensor according to the present invention, a bending point having a substantially central portion bent at a predetermined angle is attached to the vibration node point of the vibrator. Thus, the pair of support members support the vibrator. Therefore, this angular velocity sensor can maintain the symmetry of the pair of detection piezoelectric elements on the side surface of the vibrator. The angular velocity sensor is connected to the vibrator at substantially the center of the pair of support members, and supports the vibrator with both ends of the pair of support members securely fixed to the base. For this reason, this angular velocity sensor can maintain the symmetry of the piezoelectric element, and is resistant to an unexpected impact or the like, and has improved stability.

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

【図1】本発明に係る角速度センサの要部斜視図であ
る。
FIG. 1 is a perspective view of a main part of an angular velocity sensor according to the present invention.

【図2】本発明に係る角速度センサの要部側面図であ
る。
FIG. 2 is a side view of a main part of the angular velocity sensor according to the present invention.

【図3】本発明に係る角速度センサの要部上面図であ
る。
FIG. 3 is a top view of a main part of the angular velocity sensor according to the present invention.

【図4】本発明に係る角速度センサの要部断面図であ
る。
FIG. 4 is a sectional view of a main part of the angular velocity sensor according to the present invention.

【図5】本発明に係る他の角速度センサの要部断面図で
ある。
FIG. 5 is a sectional view of a main part of another angular velocity sensor according to the present invention.

【図6】従来の角速度センサの要部斜視図である。FIG. 6 is a perspective view of a main part of a conventional angular velocity sensor.

【図7】従来の角速度センサの要部斜視図である。FIG. 7 is a perspective view of a main part of a conventional angular velocity sensor.

【図8】従来の角速度センサの要部斜視図である。FIG. 8 is a perspective view of a main part of a conventional angular velocity sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 角速度センサ、2 振動子、3 駆動用圧電素子、
4 検出用圧電素子、5支持部材
1 angular velocity sensor, 2 vibrator, 3 driving piezoelectric element,
4. Piezoelectric element for detection, 5 support members

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 柱状に形成され、上面が平坦面とされた
振動子と、 上記振動子の側面に取り付けられ、上記振動子を所定の
方向に振動させ、及び上記振動子の回転を検出する圧電
素子と、 上記振動子の一対の振動ノード点にそれぞれ取り付けら
れ、上記振動子を基台上に支持する一対の支持部材とを
備え、上記支持部材は、その中央部が所定の角度をもっ
て折曲され、その折曲点が上記振動子の上面に取り付け
られることを特徴とする角速度センサ。
1. A vibrator formed in a columnar shape and having a flat upper surface, attached to a side surface of the vibrator, vibrating the vibrator in a predetermined direction, and detecting rotation of the vibrator. A piezoelectric element, and a pair of support members respectively attached to a pair of vibration node points of the vibrator and supporting the vibrator on a base, the support member having a central portion bent at a predetermined angle. An angular velocity sensor which is bent and has a bending point attached to an upper surface of the vibrator.
【請求項2】 上記支持部材は、タングステン・ワイヤ
にニッケルで鍍金してなることを特徴とする請求項1記
載の角速度センサ。
2. The angular velocity sensor according to claim 1, wherein said support member is formed by plating a tungsten wire with nickel.
【請求項3】 上記振動子の断面形状が略矩形とされる
ことを特徴とする請求項1記載の角速度センサ。
3. The angular velocity sensor according to claim 1, wherein the vibrator has a substantially rectangular cross section.
【請求項4】 上記圧電素子は、上記振動子の3面にそ
れぞれ取り付けられ、 対向して配される一対の圧電素子で上記振動子の回転を
検出するとともに、残りの圧電素子で上記振動子を所定
の方向に振動させることを特徴とする請求項3記載の角
速度センサ。
4. The piezoelectric element is attached to each of three surfaces of the vibrator, and the rotation of the vibrator is detected by a pair of opposing piezoelectric elements and the vibrator is detected by the remaining piezoelectric elements 4. The angular velocity sensor according to claim 3, wherein the sensor is vibrated in a predetermined direction.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2005047820A1 (en) * 2003-11-12 2005-05-26 Ngk Insulators, Ltd. Support member of vibrator

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