JPH1078448A - ヨーレートセンサ及び角速度検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】従来のヨーレートセンサに比較して、構造を簡
単にすることができ、コストを低減することができる。 【解決手段】 回路基板１、アッパーハウジング２及び
スペーサ４により、ゲル保持手段が構成されている。前
記回路基板１の中心位置の上面側には半導体圧力センサ
である感圧素子５が固定されている。回路基板１とアッ
パーハウジング２との間にゲル状組成物１０が充填され
ている。ある角速度でヨーレートセンサ１２に回転力が
加わると、ゲル保持手段にてゲルは厚み方向と直交する
方向の変位が許容され、他の方向は拘束されているた
め、許容されている方向に変位する。すなわち、１８０
°反対位置に位置するゲルが互いに反対方向に変位す
る。この変位するゲル間に位置する負圧発生部におい
て、負圧が発生し、感圧素子５には前記角速度に応じた
負圧が働く。この負圧を感圧素子５が検知する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はヨーレートセンサ及び角
速度検出方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から提案されているヨーレートセン
サは、コマ式ジャイロ、光ジャイロ等があり、最近で
は、振動を利用した音叉式等が実用化されている。しか
し、いずれも構造が複雑であり、コストが高くなる問題
がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来のヨ
ーレートセンサに比較して、回転によって遠心力を作動
体に作用させることにより負圧を発生させ、この負圧を
半導体圧力センサによって検知させるという構成によ
り、構造を簡単にすることができ、コストを低減するこ
とができるヨーレートセンサ及び角速度検出方法を提供
することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め、請求項１に記載の発明は、半導体圧力センサと、前
記半導体圧力センサを被うように設けられる負圧発生部
と、前記負圧発生部の周部に対して前記半導体圧力セン
サを中心として互いに１８０°反対位置に配置されると
ともに、半導体圧力センサを中心とした放射方向に移動
可能に設けられ、互いに同質量を有し、半導体圧力セン
サを回転中心とした回転力が加わったとき遠心力が働く
ことにより、両者間に位置する負圧発生部に負圧を発生
させる作動体とを備えたヨーレートセンサをその要旨と
している。

【０００５】請求項２の発明は、請求項１において、作
動体はゲルであり、負圧発生部は、前記ゲルを所定厚み
に保持し、ゲルに回転力が加わった際に厚み方向と直交
する方向の変位を許容し、それ以外の方向の変位を拘束
するゲル保持手段を備え、前記半導体圧力センサは前記
ゲル保持手段にて保持されたゲル内に配置されたことを
特徴とするヨーレートセンサをその要旨としている。を
その要旨としている。

【０００６】請求項３の発明は、請求項２において、前
記半導体圧力センサは、ゲル保持手段により保持された
ゲルの厚み方向とは直交する方向において、中心位置に
配置されていることを特徴とする請求項２に記載のヨー
レートセンサをその要旨としている。

【０００７】請求項４の発明は、圧力センサを回転中心
に配置し、その回転中心を中心にして１８０°互いに反
対方向に作動体を配置して、同作動体間には負圧発生部
を設けた検出装置の角速度検出方法であって、前記回転
中心を中心に検出装置を回転したときに、前記作動体を
遠心力にて変位させ、その変位に基づいて回転中心に負
圧を発生させ、その負圧を圧力センサにて検知すること
により角速度を検出する角速度検出方法をその要旨とし
ている。

【０００８】（作用）従って、請求項１の発明によれ
ば、ある角速度でヨーレートセンサが回転すると、ヨー
レートセンサに角速度に応じて回転力が加わる。このと
き、互いに１８０°反対位置に配置された作動体に遠心
力が働き、作動体はその遠心力により変位しようとする
と作動体間に位置する負圧発生部に、負圧が発生する。
半導体圧力センサには前記角速度に応じた負圧が働く。
この負圧を半導体圧力センサが検知する。

【０００９】請求項２に記載の発明によれば、ある角速
度でヨーレートセンサに回転力が加わると、ゲル保持手
段によりゲルは厚み方向と直交する方向の変位が許容さ
れ、他の方向は拘束されているため、許容されている方
向に変位する。すなわち、１８０°互いに反対方向に位
置するゲルが互いに反対方向に変位する。この結果、こ
の変位するゲル間に位置する部位、すなわち負圧発生部
において、負圧が発生し、半導体圧力センサには前記角
速度に応じた負圧が働く。この負圧を半導体圧力センサ
が検知する。

【００１０】請求項３の発明によれば、このヨーレート
センサを半導体圧力センサを中心とした中心位置から、
オフセットして公転した場合、半導体圧力センサを中心
として１８０°反対位置に互いに位置するゲルにより、
半導体圧力センサに対応する負圧発生部には圧縮力と、
引張力とが互いに働く。この場合、半導体圧力センサ
は、ゲル保持手段により保持されたゲルの中心位置に配
置されているため、圧縮力と、引張力とは互いに同じ力
となり、キャンセルできる。

【００１１】請求項４の発明によれば、検出装置を回転
中心を中心に回転したときに、前記作動体を遠心力にて
変位させ、その変位に基づいて回転中心に負圧を発生さ
せ、その負圧を圧力センサにて検知する。

【００１２】

【実施の形態】

（第１の実施の形態）以下、本発明を具体化した第１の
実施の形態を図１乃至図１２に従って説明する。

【００１３】図１（ａ），（ｂ）は、本実施の形態のヨ
ーレートセンサ１２の断面図、及び平面図である。回路
基板１は、セラミックス、又は金属等からなり円板状を
なしている。この実施の形態では、両面セラミック回路
基板から構成されている。前記回路基板１上には、回路
基板１の中心を中心として互いに等角度に離間した４本
のスペーサ４を介して前記回路基板１と同形をなすアッ
パーハウジング２が取付固定されている。前記アッパー
ハウジング２と回路基板１は構造体としての剛性を有し
ている。そして、前記回路基板２はロアーハウジングを
構成している。又、前記スペーサ４により、回路基板１
及びアッパーハウジング２の離間距離が常に一定となる
ように保持されている。回路基板１、アッパーハウジン
グ２及びスペーサ４により、ゲル保持手段が構成されて
いる。

【００１４】前記回路基板１の中心位置には通気孔３が
透設されている。そして、前記回路基板１の中心位置の
上面側にはダイアフラム型半導体感圧センサチップと呼
ばれる感圧素子５が、台座５ａを介して通気孔３を塞ぐ
ように取付られている。感圧素子５により、半導体圧力
センサが構成されている。なお、台座５ａは前記感圧素
子５との熱膨張係数があった同一材料から形成され、感
圧素子５の高さ調整用である。

【００１５】感圧素子５は、直方体上のシリコン基材の
底部を四角錘台状に異方性エッチングすることにより形
成されている。感圧素子５において前記エッチングされ
た部分（以下、単に凹部６という）の上部は、ダイヤフ
ラムとして機能する肉薄部７となっている。肉薄部７の
上面は検知面とされている。前記肉薄部７上にはシリコ
ン半導体によって構成される複数の拡散歪ゲージ８が形
成されている。各拡散歪ゲージ８は肉薄部７における歪
（すなわち、肉薄部７に印加された圧力）を感知し、そ
の圧力に応じた電気信号を検出信号として出力する。図
示の便宜上、図１では感圧素子５を実際の厚さよりもい
くぶん厚く描いている。

【００１６】前記感圧素子５における肉薄部７の検知面
の回路基板１からの高さｈｓは回路基板１とアッパーハ
ウジング２との間の距離ｔの１／２とされている（図６
参照）。なお、図６において、Ａは感圧素子５の外形長
さ、ｒ₀ はアッパーハウジング２及び回路基板１の半
径、ｒ_s は検知面の半径を示している。又、この実施の
形態では、Ａ＜＜２ｒ₀ とされている。

【００１７】前記薄肉部７下側の凹部６と回路基板１の
外部の領域とは、通気孔３を介して連通されている。ボ
ンディングワイヤ９は、感圧素子５と回路基板１に形成
された配線パターン（図示しない）とを電気的に接続し
ている。さらに、前記回路基板１とアッパーハウジング
２との間には、適宜な密度を有するゲル状組成物１０が
感圧素子５を全体的に覆い、かつ、図１（ａ）に示すよ
うに回路基板１とアッパーハウジング２の周部まで均等
に存在するように充填されている。本実施の形態では、
ゲル状組成物としてシリコーンゲル（密度が0 ．９g/cm
³ 〜1 ．３g/cm ³ 程度）が使用されている。

【００１８】又、前記感圧素子５の肉薄部７の検知面近
傍は負圧発生部とされており、この負圧部を挟んで互い
に１８０°反対側に位置するゲル状組成物により作動体
が構成されている。

【００１９】又、前記回路基板１の下面には、このヨー
レートセンサ１２を検知したい被測定物に取付するため
の取付ステー１１が固定されている。次にこのように構
成されたヨーレートセンサ１２の作用について説明す
る。

【００２０】まず、ヨーレートセンサ１２の中心Ｏ’を
中心に自転する場合を説明する。ヨーレートセンサ１２
に対して図２に示すように自転による角速度が加わった
場合、ゲル状組成物１０に遠心力が作用し、ヨーレート
センサ１２の中心に位置する感圧素子５の上面、即ち、
検知面を挟んだ１８０°反対位置に位置するゲル状組成
物１０は互いに離間する方向に変位しようとする。この
結果、検知面上において負圧が発生する。その圧力変動
が感圧素子５に即座に伝達される。その結果、感圧素子
５が圧力を受け、感圧素子５の薄肉部７に屈曲や振動を
生じさせる。このとき、薄肉部７下側の凹部６の容積
は、薄肉部７の屈曲やも振動に伴って僅かに変化する。
しかし、凹部６と回路基板１外部の領域とは通気孔３を
介して連通しているため、薄肉部７の裏面側から薄肉部
へ圧力の作用を受けることはない。

【００２１】薄肉部７上の拡散歪ゲージ８には、前記薄
肉部７の屈曲・振動に伴って歪が生じる。拡散歪ゲージ
８は、この歪量（すなわち、薄肉部７によって印加され
た圧力の大きさ）に応じた電気信号を検出信号として外
部に出力する。すなわち、検出信号の大きさは、ヨーレ
ートセンサ１２に印加された角速度を反映したものとな
る。

【００２２】上記のヨーレートセンサ１２の原理を図６
乃至図８を参照して説明する。図７はゲル状組成物１０
の小片１４の斜視図である。この小片１４に対して中心
Ｏ’よりｒ離れた小１４片の質量ｍに、中心Ｏ’を中心
とした回転（角速度ω）が加わった時の力ｄＦは下式
（１）によって算出される。

【００２３】ｄＦ＝ｍｒω² ……（１） なお、ｍ＝ｔ・ρ・ｒ・ｄθ・ｄｒ ここで、ｔは小片１４の厚み（図６に示すようにアッパ
ーハウジング２と回路基板１との間のゲル状組成物の厚
み）、ｒは中心Ｏ’から小片１４までの距離、ｄｒは径
方向における小片１４の長さ、ｄθは小片１４のＯ’を
中心とした周方向の弧角、ρはゲル状組成物の密度であ
る。

【００２４】次に、図８に示すように感圧素子５がある
中心部半径、すなわち、肉薄部７の検知面の半径ｒ_s の
周表面Ｓにかかる力の合計Ｆs は下式（２）又は（３）
によって得られる。

【００２５】

【数１】 又、半径ｒ_S の検知面にかかる圧力Ｐ_S は次式（４）に
よって得られる。

【００２６】

【数２】 今、ｒ₀ ＞＞ｒ_S とすると、感圧素子５の検知面に印加
される圧力Ｐ_s は（５）式で求められる。

【００２７】

【数３】 図４はこのヨーレートセンサ１２の時間の経過ととも
に、一つの方向に回転した場合の出力の特性図、図５は
同じくヨーレートセンサ１２を右回転、及び左回転した
場合の出力特性図を示している。両図において、Ｖoff
は出力が０の値である。

【００２８】上記のように自転した場合、このヨーレー
トセンサの出力は図４の実線に示すような出力が得られ
る。同図に示すように時間の経過とともに、回転してい
ない停止域、加速が行われている加速角速度域、一定の
角速度を有する定角速度域、減速が行われている減速角
速度域、回転していない停止域となる特性が得られる。

【００２９】又、このヨーレートセンサ１２は、右回転
の場合、及び左回転の場合には、図５に示す特性を示
す。この図５によれば、出力は右回転であろうと、左回
転であろうと角速度が同じ値であれば、同じ出力が得ら
れる。なお、このヨーレートは回転方向の判別はできな
いことになる。

【００３０】例えば、今、 ρ≒１ｇ／ｃｍ³ ：シリコンゲルの密度 ｒ₀ ＝３ｃｍ ｒ_s ＝0 ．０１ｃｍ の例であれば、Ｐ_s は上記（５）式で算出すると、 Ｐ_s ＝９００ω² となる。

【００３１】なお、Ｐ_S のデイメンジョンは、１×１０
^-3 ｇ／ｃｍ² である。例えば、ω＝１°／ｓ＝２π／
３６０ 1 ．７×１０^-2／ｓの時、Ｐｓは、 Ｐ_S ＝９００・（1 ．７×１０^-2）² ＝2 ．６×１０^-1 （dyn ／ｃｍ² ） ＝2 ．６×１０^-4 （ｇ／ｃｍ² ） となる。

【００３２】従って、この感圧素子５の出力が１ｇ／ｃ
ｍ² の時、３６μＶである場合、Ｖout ＝（３６／１）
×2 ．６×１０^-4＝９．３６×１０^-3μＶ／（１°／
ｓ）となり、感圧素子５の出力を増幅する増幅率２０万
倍のアンプを使用すれば、Ｖout ＝1 ．９m Ｖ／（１°
／ｓ）の出力が得られるものとなる。

【００３３】次に、図３に示すようにヨーレートセンサ
１２が中心Ｏを回転中心として回転した場合を図９乃至
図１１を参照して説明する。図９は、ヨーレートセンサ
１２が中心Ｏを回転中心として自公転（回転）した場合
の模式図を示し、図１０はそのヨーレートセンサ１２の
概略斜視図、図１１は同じく概略平面図である。

【００３４】ヨーレートセンサ１２の中心Ｏ’から長さ
ｌにオフセットされたＯ位置を回転中心とした角速度ω
で回転する場合、図９に示すようにヨーレートセンサ１
２はＯを中心とした公転と、Ｏ’を中心とした自転とが
ある。図９においては、ヨーレートセンサ１２はその中
心Ｏ’がＯ₁ ’からＯ₂ ’まで変位する場合を示してお
り、その角速度は共にωとなる。この場合、ヨーレート
センサ１２のゲル状組成物１０に加わる力は、自転によ
るものは前記（１）〜（５）による力と、圧力を発生さ
せ、さらに公転による力が新たに付加される。

【００３５】この公転による力の影響は、以下に説明す
るようにヨーレートの中心で圧力として発生しない。す
なわち、公転により、感圧素子５の検知面の半径ｒ_S か
らｒ₀ の間にあるゲル状組成物１０に加わる力は、半径
ｒ_S の表面においては圧縮力Ｆ_C と引張力Ｆ _P が加わる
が、ゲル状組成物１０はヨーレートセンサ１２に対し
て、円板状のアッパーハウジング２及び回路基板（ロア
ーハウジング）１間において周部まで均等に充填されて
いるため、この値は互いに等しい（Ｆ_C ＝−Ｆ_P ）。こ
の結果、ｒ_S 内部にあるゲル状組成物１０の圧力変化は
ない。なお、これはｒ₀ ＞＞ｒ_Sを前提としている。

【００３６】この回転の場合の出力は、図４では、点線
で示される通りとなり、出力は自転による角速度ωの出
力のみであり、公転による出力分は発生していない。次
に、このヨーレートセンサ１２に対し図１２に示すよう
にゲル状組成物１０にの厚み方向に力が加わった場合を
説明する。

【００３７】ゲル状組成物において、感圧素子５におけ
る検知面の回路基板１からの高さｈｓ（＝ｔ／２）の境
界面では、単位面積当たりに、図１２に示すように圧縮
力Ｆ _C と引張力Ｆ_P が加わるが、ゲル状組成物１０の密
度ρは境界面の上下両部においても同じ密度であり、同
質量となるため、Ｆ_C ＝−Ｆ_P となる。又、この実施の
形態では、Ａ＜＜２ｒ₀ とされているため、感圧素子５
が存在することによる圧力影響分は無視して差し支えな
い。従って、感圧素子５における検知面の回路基板１か
らの高さｈｓ（＝ｔ／２）においては、圧力の変化はな
く、同感圧素子５はゲル状組成物１０の厚み方向に加わ
った場合には、検出作動しない。

【００３８】上記のように構成されたヨーレートセンサ
１２の作用効果を確認するために、このヨーレートセン
サ１２を被測定物に固定し、この被測定物をヨーレート
センサ１２の中心Ｏ’を回転中心となるように回転（ヨ
ーレートセンサ１２において自転）した場合と、ヨーレ
ートセンサ１２の中心Ｏ’から５ｃｍオフセットした位
置を回転中心Ｏとして回転（自公転）させた場合の測定
結果を以下に説明する。

【００３９】測定に使用した電気回路を図１３に示す。
図１３の電気回路では、感圧素子５は、センサチップ１
６で示されており、回路基板に設けられた増幅回路１７
により８００倍に増幅され、さらにその出力を外部回路
２０に入力している。この外部回路２０は増幅率５００
倍の増幅回路１８及びローパスフィルタ（１０Ｈｚ）１
９にて構成され、この外部回路２０を介して感圧素子５
はオシロスコープ２０に接続されている。従って、感圧
素子５の出力はオシロスコープ２１には４０万倍に増幅
された信号が出力される。

【００４０】なお、回転の角速度は自転、公転とも約９
０°／３００ｍｓｅｃとした。図１４及び図１５は５ｃ
ｍのオフセットで回転（自公転）させた場合を示し、図
１４は右回転の場合、図１５は左回転の場合の結果であ
る。図１４及び図１５の横軸は時間を示し、１００ｍｓ
ｅｃ間隔で目盛りがしてある。又、縦軸は出力電圧を示
し、５００ｍＶ間隔で目盛りがしてある。なお、以下の
図１６及び図１７においても各軸の間隔の値は同じであ
る。

【００４１】図１６及び図１７は０ｃｍのオフセットで
回転（自転）させた場合を示し、図１６は右回転の場
合、図１７は左回転の場合の結果である。 Ａ） 以上、図１４乃至図１７に示すように自公転の場
合及び自転の場合のいずれにおいても、良好な検出感度
を有するとともに、右回転、及び左回転の場合において
も、出力は略同等に得られる。

【００４２】Ｂ） 本実施の形態では、作動体としてシ
リコーンゲルを使用した。シリコーンゲルは非流動性で
あるため、ヨーレートセンサ１２を製造するときでも洩
れ等を防止するための特別の配慮をする必要がない。し
かも、シリコーンゲルは良好なダンピング特性を有する
ため、衝撃吸収性にも優れている。従って、感圧素子５
に対する物理的な負荷が小さくなる。

【００４３】Ｃ） 又、本実施の形態では、式（５）よ
り分かるように例えば、基板回路１、アッパーハウジン
グ２の半径ｒ₀ の長さを大きくすることによっても出力
感度を向上させることができる。

【００４４】（第２の実施の形態）次に第２の実施の形
態を図１８を参照して説明する。なお、前記実施の形態
と同一構成については同一符号を付して、その説明を省
略する。

【００４５】この実施の形態では、アッパーハウジング
２は回路基板１に対して直接固定されており、アッパー
ハウジング２内にはその中心線Ｃ１，Ｃ２が中心Ｏ’を
通過する４つのガイド孔２５が中心Ｏ’を中心として十
字状（放射状）に透設されている。ガイド孔２５の両端
には係止突部２６が形成されている。各摺動孔２５内に
は、金属製のスライダ２７が摺動可能に嵌合されてい
る。収納室２８にはシリコーンゲル２９が充填されてい
る。各スライダ２７は同一形状及び同一質量を備えてお
り、ガイド孔２５の両端の係止突部２６間を移動可能と
されている。なお、スライダ２７の周面とガイド孔２５
の内周面とはスライダ２７に遠心力が作動したときに、
移動可能に、かつ、遠心力によりスライダ２７がガイド
孔の外端側へ移動する際に、ガイド孔２５の内端側は負
圧が発生するように密接されている。又、スライダ２７
はガイド孔２５に対して図１８（ａ）に示すように、通
常は中央位置に位置するようにしておく。

【００４６】アッパーハウジング２の中央部には感圧素
子５を収納する収納室２８が形成されている。同収納室
２８は各ガイド孔２５の内端と連通されており、先に記
述したシリコーンゲル２９で満たされている。前記収納
室２８は負圧発生部を構成している。

【００４７】さて、上記のように構成されたヨーレート
センサ１２の作用について説明する。このヨーレートセ
ンサ１２は、中心Ｏ’を回転中心として自転する際、ス
ライダ２７に遠心力が働き、ガイド孔２５の外端側に移
動しようとする。この時、ガイド孔２５の内端側及び収
納室２８には回転角速度に応じた負圧が発生する。この
負圧を感圧素子５が検知作動することにより、回転角速
度を検出する。阻止して、回転が止まれば、収納室２８
及びガイド孔２５内の負圧により、回転する前の位置に
スライダ２５は復帰する。

【００４８】この実施の形態においても、右回転、左回
転でも、スライダ２７はガイド孔２５を摺動するため感
圧素子５は作動検知する。又、中心Ｏ’からオフセット
して公転する場合は、公転で付加される力は、例えば、
中心線Ｃ１上の一方のスライダ２５にＦ１の力が作用
し、他方のスライダ２５にＦ２の力が作用する。図１８
（ｂ）に示すように回転中心Ｏからオフセットした距離
は、図においては右側のスライダ２５（Ｆ１が作用す
る）の方が左側のスライダ２５（Ｆ２が作用する）より
も長いため、遠心力Ｆ１の方が大きくなる。従って、右
側のスライダ２５が移動すると、収納室２８に負圧を発
生させようとするが、その負圧を解消すべく、左側のス
ライダ２５がガイド孔２５を移動し、負圧の発生が抑制
されるため、公転の場合においては、互いに対向するス
ライダ２５によっては負圧は発生しない。ただし、ゲル
による自公転による効果は、上記第１の実施の形態と同
じであるので説明しない。

【００４９】なお、この発明は、次のような別の実施の
形態に具体化することができる。 １） 上記第１の実施の形態において、ゲル状組成物と
してシリコーンゲルを採用したが、基本的には、回路基
板１や感圧素子５などに対して化学的に悪影響を及ぼさ
ないゲル状組成物であれば、どのようなものでもよい
（例えば、ポリビニルアルコール等を主成分とした高分
子ゲルなど）。また、ゲル状組成物中に適宜な質量をも
った適当な材質（金属、セラミックス、合成樹脂など）
の粒を分散させることにより、シリコーンゲルの質量を
調整し、ヨーレートセンサ１２の出力感度を調整しても
よい。

【００５０】なお、ゲル状組成物中に分散させる材質を
金属とする場合、例えば、銅、鉄、ニッケル等のように
比較的比重の大きいものを選択することが好適である。
勿論、複数種の金属を用いたり、金属、セラミックス及
び合成樹脂を混合して用いてもよい。

【００５１】２） 上記第１及び第２の実施の形態で
は、感圧素子５として拡散歪ゲージ８を用いたＣ型のダ
イアフラム型半導体感圧センサチップを使用したが、表
面開孔部（貫通孔）がない感圧素子であれば、いかなる
ものでもよい（例えば、薄膜ゲージを用いたダイアフラ
ム型感圧センサチップやダイアフラム型容量感圧センサ
チップ等）。

【００５２】３）前記第２の実施の形態では、ガイド孔
２５を十字状に配置したが、ガイド孔２５を中心Ｏ’を
挟んで対称的に放射状に配置したガイド孔をさらに増加
し、その同一形状、同一質量のスライダを摺動可能に配
置してもよい。

【００５３】４）前記第２の実施の形態において、シリ
コンゲルの代わりにスライダ２７の両端にそれぞれ付勢
力が同じコイルスプリング等の付勢手段を設け、この付
勢手段にて、回転がないときにはスライダ２７を所定の
位置に保持するようにしてもよい。こうすることによ
り、付勢手段の付勢力を異なるものにすることにより、
ヨーレートセンサの出力感度を変更、調整することがで
きる。

【００５４】以上、この発明の実施の形態について説明
したが、上記実施の形態から把握できる請求項以外の技
術思想について、以下にそれらの効果とともに記載す
る。 イ） 半導体圧力センサの検出面は、ゲルの厚みの１／
２の位置に配置されていることを特徴とする請求項２又
は請求項３に記載のヨーレートセンサ。こうすることに
より、ゲルの厚み方向に加速度が加わったとき、ゲルの
厚みの半分までは、圧縮力が働くが、残りのゲルの部分
には引張力が働く。そして、ゲルの厚みの１／２の位置
に配置された部分では、すなわち、半導体圧力センサの
検知面においては、両方の力は互いにキャンセルされる
ため、半導体圧力センサに厚み方向に加速度が加わった
場合に検知作動することが防止できる。この結果、ヨー
レートセンサとしての精度を高くすることができる。

【００５５】なお、本明細書中において使用した技術用
語を次のように定義する。 「感圧素子：例えば拡散歪ゲージを用いたＣ型りのダイ
アフラム型半導体感圧センサチップ、薄膜ゲージを用い
たダイアフラム型感圧センサチップ、ダイアフラム型容
量感圧センサチップ等のように、表面開孔部がないもの
をいう。」

【００５６】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１に記載の
発明によれば、従来のヨーレートセンサに比較して、回
転によって遠心力を作動体に作用させることにより負圧
を発生させ、この負圧を半導体圧力センサによって検知
させるという構成により、構造を簡単にすることがで
き、コストを低減することができる。

【００５７】又、請求項２に記載の発明によれば、ゲル
を作動体とすることにより、請求項１の効果を奏するこ
とができる。請求項３の発明によれば、半導体圧力セン
サは、ゲル保持手段により保持されたゲルの中心位置に
配置されているため、圧縮力と、引張力とは互いに同じ
力となり、キャンセルできる。

【００５８】請求項４の発明は、簡単な方法により、角
速度検出を行うことができ、又、使用する装置も簡便な
ものでよくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明を具体化した一実施の形態のヨーレー
トセンサの断面図、（ｂ）は同じく平面図。

【図２】 ヨーレートセンサが自転する場合の模式図。

【図３】 ヨーレートセンサが公転する場合の模式図。

【図４】 ヨーレートセンサが自転及び公転した場合の
出力特性図。

【図５】 ヨーレートセンサの回転方向を違えた場合の
出力特性図。

【図６】 ヨーレートセンサの模式図。

【図７】中心Ｏ’から離れたゲル状組成物に働く力を説
明するための説明図。

【図８】 感圧素子の中心部に作用する力を説明するた
め説明図。

【図９】 ヨーレートセンサが自公転する場合の説明
図。

【図１０】ヨーレートセンサが自公転する場合の説明
図。

【図１１】同じくヨーレートセンサが自公転する場合の
説明図。

【図１２】ゲル状組成物の断面図。

【図１３】計測に使用した電気ブロック回路図。

【図１４】右回転で自公転して計測した場合の出力電圧
特性図。

【図１５】左回転で自公転して計測した場合の出力電圧
特性図。

【図１６】右回転で自転して計測した場合の出力電圧特
性図。

【図１７】左回転で自転して計測した場合の出力電圧特
性図。

【図１８】（ａ）は第２の実施の形態のヨーレートセン
サの縦断面図、（ｂ）は同じくヨーレートセンサの平面
図。

【符号の説明】

１…回転基板（ロアーハウジング）、２…アッパーハウ
ジング、３…通気孔、４…スペーサ、５…半導体圧力セ
ンサとしての感圧素子、６…凹部、７…肉薄部、８…拡
散歪ゲージ、１０…ゲルとしてのゲル状組成物、１２…
ヨーレートセンサ。

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【手続補正書】

【提出日】平成８年１０月２５日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】（ａ）は本発明を具体化した一実施の形態のヨ
ーレートセンサの断面図、（ｂ）は同じく平面図。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体圧力センサと、 前記半導体圧力センサを被うように設けられる負圧発生
   部と、 前記負圧発生部の周部に対して前記半導体圧力センサを
   中心として互いに１８０°反対位置に配置されるととも
   に、半導体圧力センサを中心とした放射方向に移動可能
   に設けられ、互いに同質量を有し、半導体圧力センサを
   回転中心とした回転力が加わったとき遠心力が働くこと
   により、両者間に位置する負圧発生部に負圧を発生させ
   る作動体とを備えたヨーレートセンサ。
2. 【請求項２】 作動体はゲルであり、 負圧発生部は、前記ゲルを所定厚みに保持し、ゲルに回
   転力が加わった際に厚み方向と直交する方向の変位を許
   容し、それ以外の方向の変位を拘束するゲル保持手段を
   備え、 前記半導体圧力センサは前記ゲル保持手段にて保持され
   たゲル内に配置されたことを特徴とするヨーレートセン
   サ。
3. 【請求項３】 前記半導体圧力センサは、ゲル保持手段
   により保持されたゲルの厚み方向とは直交する方向にお
   いて、中心位置に配置されていることを特徴とする請求
   項２に記載のヨーレートセンサ。
4. 【請求項４】 圧力センサを回転中心に配置し、その回
   転中心を中心にして１８０°互いに反対方向に作動体を
   配置して、同作動体間には負圧発生部を設けた検出装置
   の角速度検出方法であって、前記回転中心を中心に検出
   装置を回転したときに、前記作動体を遠心力にて変位さ
   せ、その変位に基づいて回転中心に負圧を発生させ、そ
   の負圧を圧力センサにて検知することにより角速度を検
   出する角速度検出方法。