JPH10339637A

JPH10339637A - 振動型角速度検出装置

Info

Publication number: JPH10339637A
Application number: JP9149415A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Matsuhiro; 泰松廣; Takashi Ito; 岳志伊藤; Takayuki Ishikawa; 隆之石川; Yoshi Yoshino; 好吉野
Original assignee: Denso Corp; Nippon Soken Inc
Current assignee: Denso Corp; Soken Inc
Priority date: 1997-06-06
Filing date: 1997-06-06
Publication date: 1998-12-22
Also published as: US6018996A

Abstract

(57)【要約】【目的】検出出力中のオフセット量を積極的に打ち消
すようにした振動型角速度検出装置を提供することを目
的とする。【解決手段】両検出用圧電素子６０、７０の各検出出
力中の各オフセット量が、振動片１２に対する両駆動用
圧電素子４０、５０からのＹ軸方向加振力及び振動片１
３に対する両駆動用圧電素子２０、３０からの上記Ｙ軸
方向加振力とは逆位相のＹ軸方向加振力によって打ち消
される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両等に採用する
に適した振動型角速度検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、車両用振動型角速度検出装置
は、音叉型或いは棒状の振動部材と、この振動部材に貼
着した両駆動用圧電素子、検出用圧電素子及び参照用圧
電素子とを備えている。そして、この角速度検出装置で
は、車両に角速度が発生している状態で振動部材が両駆
動用圧電素子の逆位相の駆動によりＸ軸方向に振動（以
下、駆動振動という）するとき、この駆動振動に基づき
振動部材にＹ軸方向に発生するコリオリ力に伴う振動
（以下、検知振動という）を検出用圧電素子により検出
するとともに、振動部材のＸ軸方向の振動を参照用圧電
素子によりモニターし、この参照用圧電素子の参照出力
の位相をＹ軸方向の振動の位相に合わせるように位相を
調整し、この位相調整出力に基づき検出用圧電素子の検
出出力を同期検波して角速度として取り出す。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記振動型
角速度検出装置において、上述した駆動振動と検知振動
は、同じ振動部材の振動であって、その各振動の方向が
互いに垂直になるだけである。ここで、コリオリ力をＦ
とし、振動部材の質量、振動速度及び角速度をそれぞれ
ｍ、Ｖ及びΩとすれば、コリオリ力は、通常、次の数１
の式により表される。

【０００４】

【数１】Ｆ＝２ｍ（Ｖ×Ω）但し、コリオリ力Ｆ、車両の振動速度Ｖ及び角速度Ωは
共にベクトル量である。また、数１の式において、符号
×はベクトル積（所謂、外積）を表す。従って、車両の
角速度を検出するためには、数１の式に基づくコリオリ
力Ｆによる振動、即ち検知振動のみを選択して検出する
必要がある。

【０００５】しかし、振動部材の加工精度上、駆動用圧
電素子の振動方向と、検出用圧電素子の振動方向とが、
互いに完全に直交するように、駆動用圧電素子や検出用
圧電素子を振動部材に貼着することは困難である。この
ため、駆動振動の極く微量の漏れが検知振動として検出
されてしまうという不具合がある。

【０００６】これに対しては、特開昭６２−５２４１０
号公報にて示すような振動型角速度検出装置がある。こ
の角速度検出装置によれば、駆動用圧電素子、検出用圧
電素子及び参照用圧電素子を振動部材に貼着して、参照
用圧電素子の出力を一定にするように駆動用圧電素子を
駆動するとともに、駆動用圧電素子及び検出用圧電素子
の各出力の位相差を９０°に維持するようにして、駆動
用圧電素子の出力に基づき検出用圧電素子の出力を同期
検波し、角速度Ωとして出力するようになっている。

【０００７】しかし、このような角速度検出装置では、
上述のように駆動用圧電素子及び検出用圧電素子の各出
力の位相差を９０°に維持するために、検出用圧電素子
の出力に対し９０°の位相差のずれをもつ振動を駆動用
圧電素子に加えるのみであって、Ｙ軸方向への加振力を
振動部材に対し積極的に与えてはいない。従って、角速
度Ωが零のときの検出用圧電素子の出力、即ちオフセッ
ト量（ナル出力）が十分には低減されないという不具合
が生ずる。

【０００８】これに対し、本発明者等は、上記オフセッ
ト量を効果的に低減する対策につき種々検討してみた。
角速度Ωが零であるにもかかわらず、検出用圧電素子の
出力に表れるオフセット量は、数１の式によれば、角速
度Ω＝０であるのにコリオリ力Ｆ＝０が実質的には成立
しないことに起因する。

【０００９】従って、このコリオリ力Ｆ＝０を実現する
には、例えば、数１の式において振動速度Ｖを減少させ
ればよい。そこで、このような観点に基づき、振動部材
に対しＸ軸方向への駆動力に加えＹ軸方向の駆動力を積
極的に作用させるように両駆動用圧電素子の一方に加振
力を与え、一方、この加振力とは逆位相の加振力を他方
の駆動用圧電素子に与えてみた。

【００１０】これによれば、振動部材に対し、オフセッ
ト量と同位相又は逆位相の振動をＹ軸方向に生じさせ得
ることが分かった。その結果、上述した両駆動用圧電素
子の一方に対する加振力の大きさ及び位相を調整すれ
ば、両駆動用圧電素子の各駆動振動の位相が、共に、逆
方向にずれてて、両駆動用圧電素子の各駆動振動の大き
さを減少させ得ることが分かった。

【００１１】そして、このようにすれば、上記オフセッ
ト量を効果的に打ち消すことができることが分かった。
そこで、本発明は、以上のようなことに着目して、検出
出力中のオフセット量を積極的に打ち消すようにした振
動型角速度検出装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題に解決にあた
り、請求項１及び２に記載の発明によれば、制御手段
が、参照用圧電素子の参照用出力に基づき振動部材のＸ
軸方向の振動の位相をずらせるように当該振動部材に対
するＹ軸方向への加振力を発生する加振力発生手段を備
え、当該加振力に基づき両駆動用圧電素子を介し振動部
材にＹ軸方向に加振する。

【００１３】これにより、検出用圧電素子の検出出力中
のオフセット量が、振動部材に対する両駆動用圧電素子
からのＹ軸方向加振力によって、積極的に打ち消され得
る。その結果、角速度検出手段の検出出力は、上記オフ
セット量を誤差として含むことなく、精度のよいものと
して得られる。ここで、請求項２に記載の発明によれ
ば、角速度検出手段の第１位相調整手段が、上記参照用
出力に基づきその位相を検出用圧電素子の検出出力の位
相に合わせるように位相を調整する。そして、同期検波
手段が第１位相調整手段の位相調整出力に基づき検出用
圧電素子の検出出力を同期検波して角速度を出力する。

【００１４】また、制御手段の第２位相調整手段が、上
記参照用出力の位相を９０°ずれるように位相調整す
る。また、加振力発生手段の第１加振力発生手段が、第
２位相調整手段の位相調整出力を上記参照用出力に加算
して第１加振力を発生するとともに、第２加振力発生手
段が、第２位相調整手段の位相調整出力を逆位相にて上
記参照用出力に加算して第２加振力を発生する。

【００１５】そして、制御手段が、第１加振力に基づき
振動部材にＹ軸方向に加振するように両駆動用圧電素子
の一方を駆動し、また、第２加振力に基づき振動部材に
Ｙ軸方向に逆位相にて加振するように他方の駆動用圧電
素子を駆動する。これにより、角速度出力のより一層の
精度の向上を確保しつつ、上記オフセット量の打ち消し
をより一層確実に行うことができる。

【００１６】また、請求項３及び４に記載の発明によれ
ば、制御手段は、参照用圧電素子の参照用出力に基づき
上記検出出力中のオフセット量を打ち消すように前記振
動部材に対するＹ軸方向への加振力を発生する加振力発
生手段を備えて、当該加振力に基づき両駆動用圧電素子
を介し振動部材にＹ軸方向に加振する。これによって
も、請求項１及び２に記載の発明の作用効果を達成でき
る。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の各実施形態を図面
により説明する。（第１実施形態）図１及び図２は、車両用振動型角速度
検出装置に本発明が適用された一例を示している。

【００１８】この角速度検出装置は、図１にて示すごと
く、振動子Ｓを備えており、この振動子Ｓは、音叉型板
状振動部材１０を備えている。この振動部材１０は、そ
の板厚方向を鉛直方向（図１にて図示Ｙ軸方向）に向
け、その基部１１にて、バー状支持部１１ａを介し当該
車両の適所に支持されている。また、振動部材１０の基
部１１の長手方向（図１にて図示Ｘ軸方向）は、当該車
両の左右方向に一致している。また、この振動部材１０
の両振動片１２、１３は、基部１１の両端部から当該車
両の後方（図１にて図示Ｚ軸方向）に向けて互いに平行
に水平状に延出している。なお、Ｚ軸は振動部材１０の
軸（即ち、支持部１１ａの軸）に一致している。

【００１９】振動子Ｓは、一対の駆動用圧電素子２０、
３０と、他の一対の駆動用圧電素子４０、５０と、一対
の検出用圧電素子６０、７０と、一対の参照用圧電素子
８０、９０と、他の一対の参照用圧電素子１００、１１
０を備えている。一対の駆動用圧電素子２０、３０は、
図１にて示すごとく、Ｚ軸を基準として対称的に、基部
１１の上面にその長手方向に沿い同軸的に装着されてお
り、一方、一対の駆動用圧電素子４０、５０は、Ｚ軸を
基準として対称的に、基部１１の上面にその長手方向に
沿い一対の駆動用圧電素子２０、３０に平行に装着され
ている。

【００２０】ここで、一対の駆動用圧電素子２０、３０
に加えられる駆動信号の各位相は、一対の駆動用圧電素
子４０、５０に加えられる駆動信号の各位相に対し、そ
れぞれ１８０度異なっている。この場合、一対の駆動用
圧電素子２０、３０に加えられる駆動信号の各位相が基
部１１をその長手方向に縮ませる方向（伸ばす方向）の
位相になっているとき、一対の駆動用圧電素子４０、５
０に加えられる駆動信号の各位相が基部１１をその長手
方向に伸ばす方向（縮ませる方向）の位相になってい
る。

【００２１】これにより、振動部材１０の両振動片１
２、１３は、各駆動用圧電素子２０乃至５０の振動に伴
い、ＸＺ平面内にてＸ軸方向に振動する。なお、この振
動は共振振動となるように調整されている。また、各振
動片１２、１３は、図１にて示すごとく、それぞれ、重
り部１２ａ、１３ａを一体に備えている。検出用圧電素
子６０は、振動片１２の上面前側部に装着されており、
一方、検出用圧電素子７０は、振動片１３の上面前側部
に装着されている。

【００２２】これにより、振動部材１０のＸ軸方向の振
動状態にて当該車両が上下方向にローリングすると、こ
れにより発生する角速度に基づきコリオリ力が発生して
両振動片１２、１３に作用する。このため、振動部材１
０が両振動片１２、１３にてＹ軸方向に互いに逆位相に
て振動する。よって、一対の検出用圧電素子６０、７０
が、両振動片１２、１３のＹ軸方向の各振動を検出す
る。このことは、一対の検出用圧電素子６０、７０が上
記コリオリ力に応じた振動を検出することを意味する。

【００２３】一対の参照用圧電素子８０、９０は、振動
片１２の上面後部に装着されており、一方、一対の参照
用圧電素子１００、１１０は、振動片１３の上面後部に
装着されている。そして、一対の参照用圧電素子８０、
９０は、振動片１２のＸ軸方向の振動に応じて振動し参
照用電圧を発生し、一対の参照用圧電素子１００、１１
０は、振動片１３のＸ軸方向の振動に応じて振動し参照
用電圧を発生する。

【００２４】ここで、各振動片１２、１３のＸ軸方向の
振動に伴う各重り１２ａ、１３ａの振動のため、一対の
参照用圧電素子８０、９０の各参照用電圧の位相及び一
対の参照用圧電素子１００、１１０の各参照用電圧の位
相は、それぞれ、互いに逆位相となるようになってい
る。なお、このような現象は、各重り１２ａ、１３ａが
なくても同様に生ずる。

【００２５】また、角速度検出装置は、差動増幅器１２
０を備えており、この差動増幅器１２０はその正側入力
端子にて両参照用圧電素子８０、１１０の各一側電極に
接続されている。また、この差動増幅器１２０の負側入
力端子は、両参照用圧電素子９０、１００の各一側電極
に接続されている。そして、差動増幅器１２０は、両参
照用圧電素子８０、１１０の各参照用電圧の和及び参照
用圧電素子９０、１００の各参照用電圧の和を差動増幅
し差動増幅電圧を発生する。

【００２６】位相調整器１３０は、差動増幅器１２０の
差動増幅電圧の位相を、上記コリオリ力の位相（Ｙ軸方
向の振動の位相）と同位相にするように、９０度だけ負
側に調整して位相調整電圧を発生する。位相調整器１４
０は、差動増幅器１２０の差動増幅電圧の位相をその誤
差分の位相ずれをなくするように調整し位相調整電圧を
発生する。また、位相調整器１５０は、差動増幅器１２
０の差動増幅電圧の位相を９０°だけ負側に調整して位
相調整電圧を発生する。

【００２７】高ゲイン型差動増幅器１６０は一対の検出
用圧電素子６０、７０の各検出電圧を差動増幅して差動
増幅電圧を発生する。同期検波器１７０は、位相調整器
１３０の位相調整電圧に基づき差動増幅器１６０の差動
増幅電圧を同期検波して、当該車両の角速度（即ち、振
動部材１０の角速度に相当する）をヨーレート出力とし
て発生する。

【００２８】増幅器１８０は位相調整器１４０の位相調
整電圧を増幅して増幅電圧として発生する。加算器１９
０は、位相調整器１５０の位相調整電圧を増幅器１８０
の増幅電圧と加算して加算電圧を発生し両駆動用圧電素
子２０、３０に印加する。加算器２００は、位相調整器
１５０の位相調整電圧を増幅器１８０の増幅電圧と加算
して加算電圧を発生する。インバータ２１０は、加算器
２００の加算電圧を位相反転して位相反転電圧を両駆動
用圧電素子４０、５０に印加する。

【００２９】このように構成した本第１実施形態におい
て、当該車両の走行中において、そのローリングによる
角速度Ωが発生しているものとする。このような状態で
は、振動部材１０が、その基部１１にて、各駆動用圧電
素子２０乃至５０により駆動され、両振動片１２、１３
にて、Ｘ軸方向に共振振動している。

【００３０】このとき、両駆動用圧電素子２０、３０か
ら基部１１に加わる駆動電圧の波形は、図３（ｃ）にて
示す正弦波形となっており、両駆動用圧電素子４０、５
０から基部１１に加わる駆動電圧の波形は、図３（ｃ）
の正弦波形とは逆位相の正弦波形（図３（ｄ）参照）と
なっている。従って、両振動片１２、１３は、その各振
動の位相にて、互いに１８０度異なるように、各駆動用
圧電素子２０乃至５０により駆動されている。なお、図
３（ａ）及び図３（ｂ）の各波形は、後述する位相調整
器１５０の位相調整電圧が各駆動用圧電素子２０、３
０、４０、５０に作用する前のものである。

【００３１】また、両参照用圧電素子８０、９０は、振
動片１２のＸ軸方向の振動をモニタしており、一方、両
参照用圧電素子１００、１１０は、振動片１３のＸ軸方
向の振動をモニタしている。また、このような状態で
は、振動部材１０の各振動片１２、１３が、上記角速度
Ωに基づき発生するコリオリ力Ｆに基づきＹ軸方向に振
動している。

【００３２】このような段階にて、両参照用圧電素子８
０、１１０の各参照用電圧の和と、両参照用圧電素子９
０、１００の各参照用電圧の和とが、差動増幅器１２０
により差動増幅されて差動増幅電圧として発生される。
すると、この差動増幅電圧が、各位相調整器１３０乃至
１５０により位相調整される。ここで、位相調整器１５
０の位相調整電圧の波形は、図４（ａ）にて示す波形と
なる。

【００３３】また、検出用圧電素子６０が振動片１２の
コリオリ力Ｆに基づくＹ軸方向の振動を検出するととも
に、検出用圧電素子７０が振動片１３ののコリオリ力Ｆ
に基づくＹ軸方向の振動を検出すると、これら両検出用
圧電素子６０、７０の検出電圧が差動増幅器１６０によ
り差動増幅されて差動増幅電圧として発生される。する
と、同期検波器１７０が、位相調整器１３０の位相調整
電圧に基づき差動増幅器１６０の差動増幅電圧を同期検
波して、角速度Ωをヨーレート出力として発生する。こ
の場合、後述する位相調整器１４０の位相調整電圧は大
きい値を有するので、増幅器１６０のゲインは従来より
も小さくできる。

【００３４】また、増幅器１８０は、位相調整器１４０
の位相調整電圧を増幅して増幅電圧を発生する。する
と、加算器１９０が、位相調整器１５０の位相調整電圧
を増幅器１８０の増幅電圧と加算し加算電圧（図４
（ｂ）参照）を発生し両駆動用圧電素子２０、３０に印
加する。

【００３５】また、加算器２００が増幅器１８０の増幅
電圧を位相調整器１５０の位相調整電圧と加算して加算
電圧を発生すると、この加算電圧が、インバータ２１０
により位相反転されて位相反転電圧（図４（ｃ）参照）
として両駆動用圧電素子４０、５０に印加する。ここ
で、上記位相調整においては、位相調整器１３０の位相
調整電圧が、差動増幅器１２０の差動増幅電圧の位相
を、上記コリオリ力の位相と同位相にするように、９０
度だけ負側に調整したものである。

【００３６】また、位相調整器１４０の位相調整電圧
は、差動増幅器１２０の差動増幅電圧の位相をその誤差
分の位相ずれをなくするように調整したものである。従
って、増幅器１８０の増幅電圧の位相も位相調整器１４
０の位相調整電圧と同様に調整される。また、位相調整
器１５０の位相調整電圧は、差動増幅器１２０の差動増
幅電圧の位相から９０°だけ負側に調整されている。

【００３７】従って、両加算器１９０、２００の各加算
電圧の波形は共に同位相となるから、インバータ２１０
の位相反転電圧の波形（図４（ｃ）参照）は、加算器１
９０の加算電圧の波形（図４（ｂ）参照）に対し位相の
ずれた波形となる。このため、加算器１９０の加算電圧
による両駆動用圧電素子２０、３０の駆動方向は、イン
バータ２１０の位相反転電圧により両駆動用圧電素子４
０、５０の駆動方向と共にＹ軸方向であり、かつ、互い
に逆方向になる。

【００３８】つまり、両振動片１２、１３は、Ｙ軸方向
であって互いに逆方向の加振力を受けて振動する。この
ときの振動片１２に加わる振動波形は図４（ｄ）にて示
す波形となる。この波形は、振動片１２のＸ軸方向の振
動の波形（図３（ａ）参照）の位相とはずれた位相を有
し、かつ、図４（ｄ）にて示す波形の振幅も、振動片１
２のＸ軸方向の振動の振幅よりも減少している。このこ
とは、振動片１２のＸ軸方向の振動が抑制されて振動片
１２に対しＹ軸方向に加振されることを意味する。

【００３９】これにより、振動片１２における数１の式
の振動速度Ｖの振幅が減少する。その結果、振動片１２
におけるコリオリ力Ｆが減少して上記オフセット量が打
ち消され得る。一方、振動片１３の振動波形は図４
（ｄ）にて示す波形とは逆位相の振動波形となるが、こ
の振動波形も、振動片１３のＸ軸方向の振動の波形（図
３（ｂ）参照）の位相とはずれた位相を有し、かつ、振
動片１３のＸ軸方向の振動の振幅よりも減少している。
このことは、振動片１３のＸ軸方向の振動が抑制されて
振動片１３に対しＹ軸方向に振動片１２とは逆位相にて
加振されることを意味する。

【００４０】これにより、振動片１３における数１の式
の振動速度Ｖの振幅が減少する。その結果、振動片１３
におけるコリオリ力Ｆが減少して上記オフセット量が打
ち消され得る。このことは、両検出用圧電素子６０、７
０の各検出出力に含まれる各オフセット量が、振動片１
２に対する両駆動用圧電素子４０、５０からのＹ軸方向
加振力及び振動片１３に対する両駆動用圧電素子２０、
３０からのＹ軸方向加振力によって、積極的に打ち消さ
れ得ることを意味する。

【００４１】その結果、同期検波器２２０の検波出力
は、上記オフセット量を誤差として含むことなく、精度
のよいもととして得られる。図５は、上記第１実施形態
の変形例を示している。この変形例では、上記第１実施
形態とは異なり、両駆動用圧電素子２０、４０が、両参
照用圧電素子９０、８０に対しそれぞれ同軸的に位置す
るように、振動部材１０の振動片１２の長手方向に沿い
その上面前部から基部１１上面にかけて装着されてい
る。

【００４２】一方、上記第１実施形態とは異なり、両駆
動用圧電素子３０、５０が、両参照用圧電素子１００、
１１０に対しそれぞれ同軸的に位置するように、振動部
材１０の振動片１３の長手方向に沿いその上面前部から
基部１１上面にかけて装着されている。その他の構成は
上記第１実施形態と同様である。このように構成した本
変形例においても、上記第１実施形態にて述べたと同様
に加算器１９０の加算電圧を両駆動用圧電素子２０、３
０に印加するとともに、インバータ２１０の位相反転電
圧を両駆動用圧電素子４０、５０に印加することで、上
記第１実施形態にて述べたと同様の作用効果を達成でき
る。

【００４３】（第２実施形態）図６は、本発明の第２実
施形態の要部を示すブロック図である。この第２実施形
態では、両差動増幅器１２０ａ、１２０ｂ及び位相調整
器１３０ａが、上記第１実施形態にて述べた差動増幅器
１２０及び位相調整器１３０に代えて、採用されてい
る。

【００４４】差動増幅器１２０ａは、高ゲインの差動増
幅器であって、この差動増幅器１２０ａは、両参照用圧
電素子８０、１１０の各参照用電圧を差動増幅し差動増
幅電圧を発生する。一方、差動増幅器１２０ｂは、両参
照用圧電素子９０、１００の各参照用電圧を差動増幅し
差動増幅電圧を発生する。位相調整器１３０ａは、差動
増幅器１２０ａの差動増幅電圧の位相を、上記コリオリ
力の位相（Ｙ軸方向の振動の位相）と同位相にするよう
に、９０度だけ負側に調整して位相調整電圧を発生す
る。

【００４５】また、上記第１実施形態にて述べた位相調
整器１４０は、差動増幅器１２０に代えて、差動増幅器
１２０ｂの差動増幅電圧の位相をその誤差分の位相ずれ
をなくするように調整し位相調整電圧を発生する。ま
た、上記第１実施形態にて述べた位相調整器１５０は、
差動増幅器１２０に代えて、差動増幅器１２０ｂの差動
増幅電圧の位相を９０°だけ負側に調整して位相調整電
圧を発生する。

【００４６】また、上記第１実施形態にて述べた同期検
波器１７０は、位相調整器１３０に代えて、位相調整器
１３０ａの位相調整電圧に基づき差動増幅器１６０の差
動増幅電圧を同期検波して、当該車両の角速度をヨーレ
ート出力として発生する。その他の構成は上記第１実施
形態と同様である。このように構成した本第２実施形態
においては、上記第１実施形態とは異なり、両参照用圧
電素子８０、１１０の各差動増幅電圧が差動増幅器１２
０ａにより差動増幅されるとともに、両参照用圧電素子
９０、１００の各差動増幅電圧が差動増幅器１２０ｂに
より差動増幅される。

【００４７】また、位相調整器１３０ａによる位相調整
は差動増幅器１２０ａの差動増幅電圧に基づいてなさ
れ、両位相調整器１４０、１５０の各位相調整は、差動
増幅器１２０ａとは別個に設けた差動増幅器１２０ｂの
差動増幅電圧に基づきなされる。このため、位相調整器
１３０ａの位相調整電圧の位相ずれが両検出用圧電素子
６０、７０の検出電圧の位相と同じになる。従って、同
期検波器１７０の検出出力の精度の向上を確保しつつ上
記第１実施形態にて述べた作用効果と同様の作用効果を
達成できる。

【００４８】（第３実施形態）図７乃至図９は本発明の
第３実施形態を示している。この第３実施形態では、上
記第１実施形態にて述べた振動子Ｓに代えて、振動子Ｓ
ａが採用されている。この振動子Ｓａは、図７乃至図９
にて示すごとく、断面正方形の柱状振動部材１０ａを備
えている。

【００４９】この振動部材１０ａは、その図７にて図示
上端にて、当該車両の適所に支持されている。ここで、
振動部材１０ａの上下両壁１４、１５は、水平状に位置
しており、左右両壁１６、１７は、鉛直状に位置してい
る。なお、この振動部材１０ａは、当該車両の後方に向
けて互いに平行に水平状に延出している。振動子Ｓａ
は、上記第１実施形態にて述べた両駆動用圧電素子２
０、４０、両検出用圧電素子６０、７０及び参照用圧電
素子８０を備えている。

【００５０】両駆動用圧電素子２０、４０は、振動部材
１０ａの右側壁１７にその長手方向に沿い互いに平行に
装着されている。これにより、両駆動用圧電素子２０、
４０は、その駆動により、振動部材１０ａをＸ軸方向に
振動させる。各検出用圧電素子６０、７０は、振動部材
１０ａの上下両壁１４、１５にその長手方向に沿いそれ
ぞれ装着されており、これら各検出用圧電素子６０、７
０は、振動部材１０ａのコリオリ力に基づくＹ軸方向の
振動を検出する。

【００５１】また、参照用圧電素子８０は、振動部材１
０ａの左側壁１６にその長手方向に沿い装着されてお
り、この参照用圧電素子８０は、振動部材１０ａのＸ軸
方向の振動に応じて参照用電圧を発生する。また、本第
３実施形態では、上記第１実施形態にて述べた差動増幅
器１２０に代えて、増幅器１２０ｃが採用されており、
この増幅器１２０ｃは、参照用圧電素子８０の参照用電
圧を増幅して増幅電圧を発生し、上記第１実施形態にて
述べた各位相調整器１３０乃至１５０に出力する。

【００５２】ここで、位相調整器１３０は、増幅器１２
０ｃの増幅電圧の位相を、上記コリオリ力の位相と同位
相にするように、９０度だけ負側に調整して位相調整電
圧を発生する。位相調整器１４０は、増幅器１２０ｃの
増幅電圧の位相をその誤差分の位相ずれをなくするよう
に調整し位相調整電圧を発生する。また、位相調整器１
５０は、増幅器１２０ｃの増幅電圧の位相を９０°だけ
負側に調整して位相調整電圧を発生する。

【００５３】また、上記第１実施形態にて述べた加算器
１９０の加算電圧は、駆動用圧電素子２０のみに印加さ
れる。インバータ２２０は、位相調整器１５０の位相調
整電圧の位相を反転して位相反転電圧を発生する。上記
第１実施形態にて述べた加算器２００は、位相調整器１
５０の位相調整電圧をインバータ２２０の位相反転電圧
と加算して加算電圧を発生し駆動用圧電素子４０に印加
する。その他の構成は上記第１実施形態と同様である。

【００５４】このように構成した本第３実施形態におい
て、振動部材１０ａが、上記第１実施形態と同様の当該
車両の角速度Ωの発生のもと、両駆動用圧電素子２０、
４０により駆動され、Ｘ軸方向に共振振動している。こ
のとき、両駆動用圧電素子２０、４０から振動部材１０
ａの右側壁１７に加わる駆動電圧の波形は、互いに逆位
相の正弦波形となっている。

【００５５】また、参照用圧電素子８０は、振動部材１
０ａのＸ軸方向の振動をモニタしている。また、このよ
うな状態では、振動部材１０ａが、上記角速度Ωに基づ
き発生するコリオリ力Ｆに基づきＹ軸方向に振動してい
る。このような段階にて、参照用圧電素子８０の参照用
電圧が、差動増幅器１２０ｃにより差動増幅されて差動
増幅電圧として発生される。すると、この差動増幅電圧
が、各位相調整器１３０乃至１５０により上記第１実施
形態と同様に位相調整される。

【００５６】また、両検出用圧電素子６０、７０が振動
部材１０ａのコリオリ力Ｆに基づくＹ軸方向の振動を互
いに逆位相にて検出すると、これら両検出用圧電素子６
０、７０の検出電圧が差動増幅器１６０により差動増幅
されて差動増幅電圧として発生される。すると、同期検
波器１７０が、位相調整器１３０の位相調整電圧に基づ
き差動増幅器１６０の差動増幅電圧を同期検波して、角
速度Ωをヨーレート出力として発生する。この場合、後
述する位相調整器１４０の位相調整電圧は大きい値を有
するので、増幅器１２０ｃのゲインは従来よりも小さく
できる。

【００５７】また、加算器１９０が、両位相調整器１４
０、１５０の各位相調整電圧を加算し加算電圧を発生し
駆動用圧電素子２０に印加する。また、インバータ２２
０が位相調整器１５０の位相調整電圧の位相を反転して
位相反転電圧を発生すると、加算器２００がこの位相反
転電圧を位相調整器１５０の位相調整電圧と加算して加
算電圧を発生し、駆動用圧電素子４０に印加する。

【００５８】これにより、上記第１実施形態と実質的に
同様に、両検出用圧電素子６０、７０の各検出出力に含
まれる各オフセット量が、振動部材１０ａに対する両駆
動用圧電素子２０、４０からの互いに逆位相のＹ軸方向
加振力によって、積極的に打ち消され得る。その結果、
同期検波器２２０の検波出力は、上記オフセット量を誤
差として含むことなく、精度のよいもととして得られ
る。

【００５９】なお、本発明に実施にあたり、上記第１及
び第２実施形態にて述べた一対の駆動用圧電素子２０、
３０及び他の一対の駆動用圧電素子４０、５０は、それ
ぞれ一方の駆動用圧電素子を廃止して実施してもよい。
また、本発明に実施にあたり、上記第１及び第２実施形
態にて述べた一対の参照用圧電素子８０、１１０及び他
の一対の参照用圧電素子９０、１００は、それぞれ一方
の参照用圧電素子を廃止して実施してもよい。

【００６０】また、本発明の実施にあたり、車両用角速
度検出装置に限ることなく、船舶、航空機等の各種の可
動体の角速度検出する角速度検出装置に本発明を適用し
て実施してもよい。また、本発明の実施にあたり、位相
調整器１３０による位相調整は、上記各実施形態にて述
べたように負側への９０°の位相調整に限ることなく、
例えば、正側への９０°の位相調整であってもよい。

【００６１】また、本発明の実施にあたり、位相調整器
１５０による位相調整は、上記各実施形態にて述べたよ
うに負側への９０°の位相調整に限ることなく、例え
ば、正側への９０°の位相調整、或いは上記オフセット
量を打ち消すに必要な位相角だけの位相調整であっても
よい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る角速度検出装置の第１実施形態に
おける振動子を示す平面図である。

【図２】上記角速度検出装置の電気回路構成図である。

【図３】（ａ）は、図２の加算器１９０の出力波形を、
位相調整器１５０の出力前の状態にて示すタイミングチ
ャート、（ｂ）は、図２のインバータ２１０の出力波形
を、位相調整器１５０の出力前の状態にて示すタイミン
グチャート、（ｃ）は、図２の両参照用圧電素子８０、
１１０の出力波形（共振波形）を示すタイミングチャー
ト、（ｄ）は、図２の両参照用圧電素子９０、１００の
出力波形（共振波形）を示すタイミングチャートであ
る。

【図４】（ａ）は、図２の位相調整器１５０の出力波形
を示すタイミングチャート、（ｂ）は、加算器１９０の
出力波形を示すタイミングチャート、（ｃ）は、インバ
ータ２１０の出力波形を示すタイミングチャート、
（ｄ）は、両駆動用圧電素子２０、３０の出力波形を示
すタイミングチャートである。

【図５】上記第１実施形態の変形例を示す要部平面図で
ある。

【図６】本発明の第２実施形態の要部を示す電気回路図
である。

【図７】本発明の第３実施形態における振動子の平面図
である。

【図８】当該振動子の右側面図である。

【図９】当該振動子の後面図である。

【図１０】上記第３実施形態における電気回路構成図で
ある。

【符号の説明】

Ｓ、Ｓａ…振動子、１０、１０ａ…振動部材、２０乃至
５０…駆動用圧電素子、６０、７０…検出用圧電素子、
８０乃至１１０…参照用圧電素子、１２０、１２０ａ、
１２０ｂ、１６０、１８０…差動増幅器、１２０ｃ…増
幅器、１３０、１３０ａ、１４０、１５０…位相調整
器、１７０…同期検波器、１９０、２００…加算器、２
１０…インバータ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者石川隆之愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地株式会社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者吉野好愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地株式会社デンソー内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸からなる直交座標系
にてＺ軸方向を軸として可動体に支持される振動部材
（１０、１０ａ）と、この振動部材に当該振動部材をＸ軸方向に振動させるよ
うに装着された両駆動用圧電素子（２０乃至５０）と、前記振動部材に装着されて前記振動部材のＸ軸方向の振
動をモニターして参照用出力を発生する参照用圧電素子
（８０乃至１１０）と、前記振動部材に装着されてこの振動部材のＸ軸方向の振
動のもと可動体の角速度に応じて前記振動部材に発生す
るＹ軸方向の振動を検出する検出用圧電素子（６０、７
０）と、前記振動部材がＸ軸方向に振動するように前記参照用圧
電素子の参照用出力に基づき前記両駆動用圧電素子を互
いに逆位相にて駆動する制御手段（１２０、１５０、１
８０乃至２１０）と、前記参照用圧電素子の参照用出力及び前記検出用圧電素
子の検出出力に基づき前記角速度を検出する角速度検出
手段（１２０、１３０、１６０、１７０）とを備える振
動型角速度検出装置であって、前記制御手段が、前記参照用出力に基づき前記Ｘ軸方向の振動の位相をず
らせるように前記振動部材に対するＹ軸方向への加振力
を発生する加振力発生手段（１９０乃至２１０）を備え
て、前記加振力に基づき前記両駆動用圧電素子を介し前記振
動部材にＹ軸方向に加振するようにした振動型角速度検
出装置。
【請求項２】前記角速度検出手段が、前記参照用出力に基づきその位相を前記検出用圧電素子
の検出出力の位相に合わせるように位相を調整する第１
位相調整手段（１２０、１３０）と、この第１位相調整手段の位相調整出力に基づき前記検出
用圧電素子の検出出力を同期検波して前記角速度を出力
する同期検波手段（１６０、１７０）を備えており、前記制御手段が、前記参照用出力の位相を９０°ずれる
ように位相調整する第２位相調整手段（１５０）を備え
ており、前記加振力発生手段が、前記第２位相調整手段の位相調整出力を前記参照用出力
に加算して第１加振力を発生する第１加振力発生手段
（１９０）と、前記第２位相調整手段の位相調整出力を逆位相にて前記
参照用出力に加算して第２加振力を発生する第２加振力
発生手段（２００、２１０）とを備えており、前記制御手段が、前記第１加振力に基づき前記振動部材
に前記Ｙ軸方向に加振するように前記両駆動用圧電素子
の一方を駆動し、また、前記第２加振力に基づき前記振
動部材に前記Ｙ軸方向に逆位相にて加振するように前記
他方の駆動用圧電素子を駆動するようにしたことを特徴
とする請求項１に記載の振動型角速度検出装置。
【請求項３】Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸からなる直交座標系
にてＺ軸方向を軸として可動体に支持される振動部材
（１０、１０ａ）と、この振動部材に当該振動部材をＸ軸方向に振動させるよ
うに装着された両駆動用圧電素子（２０乃至５０）と、前記振動部材に装着されて前記振動部材のＸ軸方向の振
動をモニターして参照用出力を発生する参照用圧電素子
（８０乃至１１０）と、前記振動部材に装着されてこの振動部材のＸ軸方向の振
動のもと可動体の角速度に応じて前記振動部材に発生す
るＹ軸方向の振動を検出する検出用圧電素子（６０、７
０）と、前記振動部材がＸ軸方向に振動するように前記参照用圧
電素子の参照用出力に基づき前記両駆動用圧電素子を互
いに逆位相にて駆動する制御手段（１２０、１５０、１
８０乃至２１０）と、前記参照用圧電素子の参照用出力及び前記検出用圧電素
子の検出出力に基づき前記角速度を検出する角速度検出
手段（１２０、１３０、１６０、１７０）とを備える振
動型角速度検出装置であって、前記制御手段が、前記参照用出力に基づき前記検出出力中のオフセット量
を打ち消すように前記振動部材に対するＹ軸方向への加
振力を発生する加振力発生手段（１９０乃至２１０）を
備えて、前記加振力に基づき前記両駆動用圧電素子を介し前記振
動部材にＹ軸方向に加振するようにした振動型角速度検
出装置。
【請求項４】前記角速度検出手段が、前記参照用出力に基づきその位相を前記検出用圧電素子
の検出出力の位相に合わせるように位相を調整する第１
位相調整手段（１２０、１３０）と、この第１位相調整手段の位相調整出力に基づき前記検出
用圧電素子の検出出力を同期検波して前記角速度を出力
する同期検波手段（１６０、１７０）を備えており、前記制御手段が、前記参照用出力の位相を前記オフセッ
ト量を打ち消すに必要な値だけずらせるように位相調整
する第２位相調整手段（１５０）を備えており、前記加振力発生手段が、前記第２位相調整手段の位相調整出力を前記参照用出力
に加算して第１加振力を発生する第１加振力発生手段
（１９０）と、前記第２位相調整手段の位相調整出力を逆位相にて前記
参照用出力に加算して第２加振力を発生する第２加振力
発生手段（２００、２１０）とを備えており、前記制御手段が、前記第１加振力に基づき前記振動部材
に前記Ｙ軸方向に加振するように前記両駆動用圧電素子
の一方を駆動し、また、前記第２加振力に基づき前記振
動部材に前記Ｙ軸方向に逆位相にて加振するように前記
他方の駆動用圧電素子を駆動するようにしたことを特徴
とする請求項４に記載の振動型角速度検出装置。