JPH116736A - 角速度センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 振動型の角速度センサにおいて、外部振動か
ら振動子を防振する防振機能、および外部衝撃による振
動子の損傷を防止する緩衝機能を両立させる。 【解決手段】 ケース１０内に収納されたセンサ部２０
は、振動子２１とこの振動子２１を支持する基板２２と
を有する。基板２２には、４つの円柱状の弾性材料から
なる防振部５２が、基板支持部５１を介して取り付けら
れ、これら防振部５２によってセンサ部２０は、ケース
１０に対して浮遊支持されている。防振部５２のせん断
方向であるｘ軸およびｙ軸方向において、基板支持部５
１からは、突出部５１ｃおよび５１ｄが形成され、両突
出部５１ｃ、５１ｄは、ケース１０の内壁１１に対して
所定間隔の空隙Ｌ３、Ｌ４を設けて配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、所定軸回りの角速
度を電気的に検出する振動子を有する角速度センサに関
するものであり、特に、センサの耐振動、耐衝撃構造に
関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の従来技術として、特開平７−２
４３８５７号公報に記載のものが提案されている。これ
は、振動子、振動子を支持するための回路基板、これら
振動子および回路基板を収納するためのケース、および
回路基板とケースとの間に設けられるクッション材（緩
衝部材）を含む角速度センサであり、落下などの外部か
らの衝撃に対して特性が安定である角速度センサを提供
するものである。

【０００３】図１３は、上記公報の角速度センサの一例
を示す断面図である。振動体１４を含む振動子１２のう
ち振動に影響のないノード点には、支持部材２２が接合
され、支持部材２２は取付板２４に固着され、取付板２
４はクッション材３０を介して短冊状のワークプレート
３２に固定される。ワークプレート３２には、振動子１
２を覆うようにしてワークカバー４４が取付けられる。
ワークプレート３２は回路基板５８に強固に取付けら
れ、回路基板５８とクッションカバー４４の両端部はク
ッション材７８に囲まれ、ケース８８に収納される構成
となっている。

【０００４】このような構成により、落下などでケース
８８に過大な衝撃力が加わったときクッション材７８で
緩和され、さらにクッション材３０で振動子１２に伝達
される衝撃力を低減することが可能となるため、振動子
１２の支持部材２２の塑性変形、クッション材３０の捩
じれを防止でき、外部からの衝撃に対してセンサ特性が
安定である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】一般的に、コリオリ力
を利用する振動型の角速度センサにおいては、振動子
を、振動子の固有モードのうちの或る固有周波数ｆで発
振、駆動し、振動子（質量ｍ）に正弦波的に変化した速
度Ｖ・ｓｉｎ（ｆｔ）を与える。この速度で振動してい
る時に、振動子に所定の検知軸回りに角速度Ωが入力さ
れると、コリオリ力Ｆｃ＝２ｍＶ・ｓｉｎ（ｆｔ）×Ω
が発生する。このコリオリ力による振動子（圧電体）の
歪みに応じて発生する電気的信号を、駆動周波数ｆと同
一周波数にて同期検波し角速度信号として出力する。

【０００６】したがって、駆動周波数ｆ近傍の周波数、
または駆動周波数ｆの奇数倍近傍の外部振動の帯域にお
いては、これら帯域の外部振動によるノイズ信号と入力
された角速度Ωによるコリオリ力の信号との分離が困難
であり、角速度の検出精度を悪化させてしまう。このよ
うな外部振動の対策として、単純には、前記の外部振動
帯域の振動加速度に対して十分大きいコリオリ力を発生
させてＳ／Ｎ比を大きくすることが、考えられるが、コ
リオリ力は、そもそも非常に小さいものであり、コリオ
リ力を大きくすることは、実用上困難である。そこで、
前記の外部振動の帯域を防振し振動子への外部振動の伝
達を低減させることが必要となる。

【０００７】図１３に示す従来構造は、クッション材７
８、クッション材３０の２つクッション材によって構成
されているが、これらのクッション材は、ケース１００
と振動体１４の間で直列に接合されているため、事実
上、外部衝撃および外部振動に対しては、１つの構造で
ある。これらクッション材７８、３０は、落下などの過
大な衝撃力に対してのみ設計された構造となっており、
上記の外部振動帯域に対しては考慮されていない。この
ように、直列した１つの構造で落下などの過大な衝撃力
と上記の外部振動帯域に対して十分な効果を得られる構
造を設計することは設計上の制約（振動体の構造や駆動
周波数の限定等）となる。

【０００８】本発明は、上記問題点に鑑みて、振動型の
角速度センサにおいて、外部振動から振動子を防振する
防振機能、および外部衝撃による振動子の損傷を防止す
る緩衝機能を両立させることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者は、従来のよう
な直列した１つの構造では、落下などの過大な衝撃力の
衝撃緩和に適した弾性、および上記の外部振動帯域に対
して十分な防振効果を有する弾性を備えることは、上記
の設計上の制約等から困難であると考えた。また、上記
の従来構造（図１３参照）では、衝撃を受けない通常使
用時においても、外部振動は、ケース１００に直接接し
たクッション材７８から、回路基板５８、クッション材
３０を通じて振動子１２に伝達されてしまうと考えられ
る。

【００１０】そこで、防振部材（５２）と緩衝部材（５
１ｃ〜５１ｆ）とを分離、独立させ、振動子（２１）を
有する部分であるセンサ部（２０）に対して、通常使用
時は防振部材が作用し、センサ部（２０）を収納するケ
ース（１０）に衝撃が加わった時のみ緩衝部材が作用す
るように、両部材（５２、５１ｃ〜５１ｆ）の配置構成
等を検討することにより、防振、緩衝両機能の両立を図
ることとした。

【００１１】すなわち、請求項１の発明においては、セ
ンサ部（２０）は、防振部材（５２）によってケース
（１０）に対して支持され、緩衝部材（５１ｃ〜５１
ｆ）は、ケース（１０）とセンサ部（２０）との間に、
少なくとも一方と所定間隔の空隙（Ｌ３、Ｌ４）を設け
て配置されており、ケース（１０）に衝撃が加わってセ
ンサ部（２０）が所定間隔の空隙（Ｌ３、Ｌ４）を越え
て変位した時に、センサ部（２０）とケース（１０）の
内壁（１１、１０ｄ）との間に緩衝部材（５１ｃ〜５１
ｆ）が挟まるようになっていることを特徴とする。

【００１２】それによって、衝撃印加時に、センサ部
（２０）がケース（１０）の内壁（１１、１０ｄ）に当
たっても、緩衝部材（５１ｃ〜５１ｆ）によって衝撃緩
和される。また、衝撃印加時以外（通常使用時）は、セ
ンサ部（１０）は、防振部材（５２）によってケース
（１０）から浮遊支持され、且つ、緩衝部材（５１ｃ〜
５１ｆ）はケース（１０）とセンサ部（２０）との間
に、少なくとも一方と所定間隔の空隙（Ｌ３、Ｌ４）を
設けて配置されているため、ケース（１０）からの外部
振動が、緩衝部材（５１ｃ、５１ｄ）を通って直接セン
サ部（２０）に伝達されることが無く、防振部材（５
２）による防振作用のみが行われる。

【００１３】よって、防振部材（５２）においては、振
動子（２１）の駆動周波数に対応した防振設計を行うこ
とができ、通常使用時には、センサの精度を維持できる
とともに、衝撃印加時には、衝撃による振動子（２１）
およびセンサ部（２０）の損傷を防止でき、防振、緩衝
の両機能を有する角速度センサを提供できる。ここで、
緩衝部材は、請求項２もしくは請求項３のように、ケー
ス（１０）側もしくはセンサ部（２０）側に取り付ける
ことができる。また、センサ部（２０）およびケース
（１０）の両方と所定間隔の空隙（Ｌ３、Ｌ４）を設け
た配置にもできる。

【００１４】ここで、上記請求項３における緩衝部材
（５１）のケース（１０）への取付構成は、請求項４〜
請求項７に記載の発明の構成にすることができる。さら
に、請求項８の発明によれば、上記請求項１〜７に加え
て、緩衝部材（５１ｃ〜５１ｆ）による衝撃力の緩和作
用の方向が、防振部材（５２）のせん断方向であること
を特徴とする。

【００１５】弾性体である防振部材（５２）において、
せん断応力は、圧縮・引っ張り応力に比べて弱い力で弾
性変形しやすい。そのため、せん断方向に衝撃力が加わ
った場合、センサ部（２０）とケース（１０）とが当た
りやすくなるが、本発明では、このせん断力の作用方向
に緩衝作用を備えているので、上記請求項１に記載の効
果に加えて、より効率的な緩衝作用を有する角速度セン
サを提供することができる。

【００１６】また、請求項９の発明においては、緩衝部
材（５１ｃ〜５１ｆ）は、センサ部（２０）とケース
（１０）との間に、防振部材（５２）によって防振され
る振動の経路とは並列的に配置されるので、この振動が
緩衝部材（５１ｃ〜５１ｆ）を介してセンサ部（２０）
に伝わることは無い。しかも所定間隔の空隙（Ｌ３、Ｌ
４）を設けて配置されているので、ケース（１０）から
の外部振動が、緩衝部材（５１ｃ〜５１ｆ）を通って直
接センサ部（２０）に伝達されることが無い。そのた
め、防振部材（５２）において最適な防振設計が可能と
なる。

【００１７】さらに、緩衝部材（５１ｃ〜５１ｆ）の設
置部位は、防振部材（５２）のせん断方向に設定されて
おり、センサ部（２０）がせん断方向に所定間隔の空隙
（Ｌ３、Ｌ４）を越える変位をするとセンサ部（２０）
を緩衝部材（５１ｃ〜５１ｆ）を介在してケース（１
０）により位置決めするので、上記請求項８に記載の効
果と同等の効果を実現できる。よって、本発明において
も、防振と緩衝の両機能を両立した角速度センサを提供
できる。

【００１８】また、請求項１０の発明によれば、請求項
８および請求項９に加えて、振動子（１）は、所定軸
（ｚ）と直交するｙ軸方向に駆動振動するとともに、所
定軸（ｚ）およびｙ軸と直交するｘ軸方向の検出振動に
より、所定軸（ｚ）回りの角速度を検出するものであ
り、駆動振動および検出振動の方向が、防振部材（５
２）のせん断方向と平行であることを特徴とする。

【００１９】それによって、防振部材（５２）において
は、駆動、検出振動と平行な外部振動が共振周波数の小
さいせん断方向によって防振されるため、駆動、検出振
動に対する防振効果が一層向上できる。また、請求項１
１の発明においては、所定軸（ｚ）回りの角速度を電気
的に検出する振動子（２１）を有するセンサ部（２０）
は、一方側がケース（１０）に固定され、他方側がセン
サ部（２０）に固定された弾性材料からなる防振部材
（５２）によって支持されており、ケース（１０）に
は、センサ部（２０）の変位のうち防振部材（５２）の
前記一方側と前記他方側とを結ぶ軸と交差する方向の最
大変位を規制するストッパ部（１１、１０ｄ）が設けら
れており、ストッパ部（１１、１０ｄ）とセンサ部（２
０）との間には、センサ部（２０）に作用する衝撃力を
緩和する緩衝部材（５１ｃ〜５１ｆ）が配設されている
ことを特徴とする。

【００２０】それによって、防振部材（５２）の前記一
方側と前記他方側とを結ぶ軸方向の衝撃に対しては、主
に許容応力の大きい圧縮応力が作用する。そのため、こ
の方向には、センサ部（２０）はケース（１０）に当た
りにくく、ストッパ部（１１、１０ｄ）および緩衝部材
（５１ｃ〜５１ｆ）を不要とできる。一方、上記の軸と
交差する方向の衝撃に対しては、主に許容応力の小さい
防振部材（５２）のせん断応力あるいは曲げ応力が作用
することとなり変形し易い。そのため、この方向には、
ストッパ部（１１、１０ｄ）を設けて、センサ部（２
０）が緩衝部材（５１ｃ〜５１ｆ）を介してストッパ部
（１１、１０ｄ）に当たることで衝撃緩和されるように
している。よって、本発明においても、防振と緩衝の両
機能を両立した角速度センサを提供できる。さらに、上
記請求項８の効果と同等の効果も期待できる。

【００２１】さらに、請求項１２の発明によれば、請求
項１１に加えて、振動子（１）は、所定軸（ｚ）と直交
するｙ軸方向に駆動振動するとともに、所定軸（ｚ）お
よびｙ軸と直交するｘ軸方向の検出振動により、所定軸
（ｚ）回りの角速度を検出するものであり、防振部材
（５２）の前記一方側と前記他方側とを結ぶ軸が、所定
軸（ｚ）と平行であることを特徴とする。

【００２２】それによって、駆動、検出振動に、それぞ
れ平行な方向の外部振動に対する防振は、主に防振部材
（５２）のせん断方向の弾力によりなされるため、上記
請求項１０と同様の効果を達成できる。また、請求項１
３の発明のように、緩衝部材（５１ｃ〜５１ｅ）と防振
部材（５２）とが一体成形されているものにすれば、同
一材料にて一体化した構成とできるため、製造コストに
優れた角速度センサを提供できる。

【００２３】また、請求項１４のように、センサ部（２
０）は、振動子（２１）を駆動し検出信号を処理する信
号処理部（２０ｂ）を有し、防振部材（５２）はこの信
号処理部（２０ｂ）に取り付けられているものとして
も、上記請求項１〜請求項１３の発明の効果を有する角
速度センサを提供することができる。また、請求項１５
の発明においては、緩衝部材（５１ｃ〜５１ｅ）は、セ
ンサ部（２０）とケース（１０）との間に、防振部材
（５２）によって防振される振動の経路とは並列的に配
置されているので、この振動が緩衝部材（５１ｃ〜５１
ｆ）を介してセンサ部（２０）に伝わることは無い。ま
た、センサ部（２０）が所定量変位をするとセンサ部
（２０）を緩衝部材（５１ｃ〜５１ｅ）を介在してケー
ス（１０）により位置決めするようになっている。よっ
て、防振と緩衝の両機能を両立する角速度センサを提供
できる。

【００２４】さらに、防振部材（５２）および緩衝部材
（５１ｃ〜５１ｅ）は同一弾性材料にて一体成形され、
この両者が一体部品としてケース（１０）に組み付けら
れるので、上記請求項１３の発明と同等の効果を達成で
きる。なお、上記請求項１〜請求項１５の発明におい
て、ケース（１０）内には、センサ部（２０）と電気的
に接続され振動子（２１）を駆動し検出信号を処理する
回路基板（８０）が収納されているものであってもよ
い。さらに、振動子（２１）は、一対のアーム部（２
４、２５）と、これら両アーム部（２４、２５）の一端
を連結する連結部（２６）とにより音叉形状に形成され
たものにすることができる。また、振動子（２１）は、
ＰＺＴセラミックス等の圧電体よりなるものにできる。

【００２５】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すもの
である。

【００２６】

【発明の実施の形態】

（第１実施形態）以下、本発明を図に示す実施形態に基
づき説明する。図１〜図６に本実施形態の具体的構造を
示す。本実施形態は、例えば、車両の姿勢制御やカーナ
ビゲーション等の角速度センサとして使用される。図１
は、本実施形態の全体構成を示す分解斜視図である。

【００２７】本実施形態は、車両等の被検出物に固定さ
れるケース１０、振動子２１を有するセンサ部２０、ケ
ース１０へセンサ部２０を保持させケース１０から伝達
される振動および衝撃を減衰させるホルダー５０、セン
サ部２０とホルダー５０を締結するためのネジ６０およ
びプレート６１、ケース１０へホルダー５０を固定する
カラー６５、センサ部２０のハーメチック端子Ｐと回路
基板８０との間を接続し電気信号を伝達するフレキシブ
ルサーキット（以下、フレキと略す）７０、振動子２１
への駆動信号を発生させ検出された信号を処理する回路
基板８０、回路基板８０への電源供給入力端子と回路基
板８０にて処理された角速度信号出力端子とを含み回路
基板８０をカバーする機能をもつコネクター９０および
図示されていない締結用のネジ等にて構成されている。

【００２８】まず、角速度センサのセンサ部２０につい
て説明する。図２（ａ）は、センサ部２０を図１のＡ方
向からみた全体構成図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＢ方
向からみた透過側面図であり、図３は、センサ部２０の
主要部を示す斜視図であり、図４は、センサ部２０の振
動子２１を前後左右からみた展開図であり、振動子２１
上の電極構成を示すものである。

【００２９】図２（ａ）および図２（ｂ）に示すよう
に、センサ部２０は、表面に電極を有する振動子２１、
振動子２１とは略平行に配置された金属製の板状の基板
（基台）２２、振動子２１と基板２２とを連結固定する
例えば４２アロイからなる支持部２３、振動子２１を覆
う金属製のドーム状のシェル２７を備えた構成となって
いる。なお、図２（ａ）においてはシェル２７は省略し
ている。

【００３０】図３に示すように、振動子２１は、一対の
角柱状のアーム部２４、２５と、両アーム部の一端を連
結する連結部２６とを有した音叉形状を有したいわゆる
音叉型振動子を構成している。そして、振動子２１は、
首状のネック部２３ａを有する略エ字型の支持部２３を
介して、基板２２に固定されており、図２（ｂ）に示す
ように、基板２２には凹部２２ｄが形成されており、振
動子２１自身は基板２２に対して平行に浮遊した形とな
っている。

【００３１】次に、図４（ａ）〜（ｄ）を参照して、振
動子２１上の電極構成について述べる。（ａ）は、アー
ム部２４、２５の長手方向に延びて対向するＵ字形状の
振動子面のうち第１の振動子面（Ｘ１面）、（ｂ）は上
記のＵ字形状の振動子面のうち第２の振動子面（Ｘ２
面）、（ｃ）および（ｄ）は、それぞれアーム部２４、
２５の配列方向であるｙ軸と直交するＹ１面およびＹ２
面上の電極構成を示すものである。

【００３２】Ｘ１面には、表面に振動子２１を駆動する
ための駆動電極３０、３１と、駆動状態をモニタし自励
発振させるため帰還用の参照電極３２、３３と、取出し
電極３４、３５と、ポスト電極３６、３７とが形成され
ている。一方、Ｘ２面には、基準電位用電極である共通
電極４０がほぼ全面に形成されている。また、Ｙ１、Ｙ
２面には、コリオリ力によって発生する電荷を取出し角
速度を検出するための検出電極４１、４２が形成されて
いる。

【００３３】ここで、取出し電極３４、３５は、それぞ
れ、Ｙ１、Ｙ２面上の短絡電極４３、４４を介して共通
電極４０と電気的に導通しており、また、ポスト電極３
６、３７は、それぞれ、Ｙ１、Ｙ２面上の引出し電極４
５、４６を介して検出電極４１、４２と電気的に導通し
ている。また、振動子２１は、図３の白抜き矢印に示す
ように、Ｘ１、Ｘ２面に直交するｘ軸方向に分極処理さ
れている。なお、上記の取出し電極３４、３５は、振動
子２１を分極処理するための、分極用電極としても用い
られる。

【００３４】ここで、本実施形態では、上記のｘ軸、ｙ
軸、およびアーム部２４、２５の長手方向と平行且つ両
アーム部４、５の中央に位置するｚ軸（検知軸）によ
り、図３に示すｘｙｚ直交座標が構成される。以下、本
実施形態において、このｘｙｚ直交座標を用いて説明す
る。また、以下、ｘ軸方向というのは、ｘ軸と平行な方
向であることを意味する。ｙ軸、ｚ軸方向についても同
様である。

【００３５】そして、図２（ａ）および（ｂ）に示すよ
うに、上記のＸ１面上の駆動電極３０、３１、参照電極
３２、３３、取出し電極３４、３５、およびポスト電極
３６、３７は、基板２２に設けられた複数のハーメチッ
ク端子Ｐと、導電性のワイヤ（例えば、Ａｌ線）Ｓに
て、結線されている。これらハーメチック端子Ｐは、基
板２２を貫通して設けられ、基板２２の振動子２１とは
反対の面に突出している。本実施形態では、ハーメチッ
ク端子Ｐは、例えば、アーム部２４側に６個、アーム部
２５側に５個設けられている。各ハーメチック端子Ｐの
外周には、絶縁ガラス２２ａが配置され、ハーメチック
端子Ｐと基板２２との電気絶縁、及び気密を保つ役割を
果している。なお、図３においては、これらワイヤＳお
よびハーメチック端子Ｐは省略してある。

【００３６】また、図２（ａ）に示すように、基板２２
の外周には、ネジ穴２２ｂを有する取付部２２ｃが２ヵ
所突出して形成されており、この取付部（センサ部側取
付部）２２ｃによって、後述する防振部材を有するホル
ダー５０が基板２２に取り付けられるようになってい
る。シェル２７は、その外周を基板２２の外周縁部と接
合され、シェル２７内部を気密として、振動子２１を保
護している。

【００３７】次に、上記の振動子２１を有するセンサ部
２０の作製方法について述べる。振動子２１は、圧電性
を有するセラミック（ＰＺＴ、チタン酸バリュウム、な
ど）または単結晶材料（水晶、ニオブ酸リチュウムな
ど）を機械加工または化学的なエッチング加工によって
コの字型の音叉形状に加工される。本実施形態では、Ｐ
ＺＴバード材を用いて、振動子２１の駆動周波数を決定
するアーム部２４、２５の長さ（例えば、１７ｍｍ）、
厚み（例えば、２ｍｍ）、幅（例えば、２ｍｍ）を所定
の寸法に加工し、約３．２ｋＨｚの駆動周波数を有する
振動子２１を作製する。

【００３８】上記駆動電極３０、３１、参照電極３２、
３３、取出し電極３４、３５、およびポスト電極３６、
３７の各電極を銀、アルミなどの導電性材料を焼成また
は蒸着などによって形成後、ｘ軸方向に対して均一に分
極軸が配向するように、除去可能な導電性ペーストなど
で表面をコート後、加熱されたシリコンオイル中で分極
処理を行う。

【００３９】分極後、導電性ペーストを有機溶剤などで
除去し、Ｙ１、Ｙ２面に検出電極４１、４２を形成す
る。検出電極４１、４２は、分極状態維持するためにセ
ラミックのキュリー温度以下でセラミックとの接合が可
能で導電性を有する樹脂銀などの材料が望ましい。さら
に、配線作業が効率的にできるようにするため、Ｙ１、
Ｙ２面に短絡電極４３、４４および引出し電極４５、４
６、を形成し、共通電極４０および検出電極４１、４２
を、それぞれ、Ｘ１面の取出し電極３４、３５およびポ
スト電極３６、３７へ取出すようにする。短絡電極４
３、４４と取出し電極３４、３５との接合及び引出し電
極４５、４６とポスト電極３６、３７との接合は、検出
電極４１、４２と同様、樹脂銀などが望ましい。

【００４０】このように加工、分極、電極付与された振
動子２１は、音叉の振動を閉じ込めるために首状のネッ
ク部２３ａを有する金属製の支持部２３に接合される。
支持部２３は、圧電セラミックとの熱膨張による応力が
小さくなるような材質、例えば、４２アロイ、コバール
などの低膨張の材料が望ましい。振動子２１と支持部２
３との接合は、分極状態を維持するために圧電セラミッ
クのキュリー温度以下で圧電セラミックとの接合が可能
な接着が望ましく、熱膨張が小さく縦弾性係数が大きい
エポキシ系接着剤による接着が好適である。

【００４１】支持部２３と接合された振動子２１は、支
持部２３を介して、金属製の基板２２に接合される。接
合はスポット溶接、レーザ溶接、接着などによって行
う。接合後、基板２２に形成されているハーメチック端
子Ｐと振動子２１のＸ１面に形成された各電極とを、ア
ルミ線の超音波圧接にてワイヤボンディングする。この
とき、ワイヤＳの共振が、振動子２１の振動に影響しな
いようなアルミ線径、線長とすることが望ましい。

【００４２】ワイヤボンディング後、振動子２１を密封
するために、振動子２１をシェル２７で覆い、シェル２
７の外周と基板２２の外周縁部とをプロジェクション溶
接する。このようにして、振動子２１、基板２２、ハー
メチック端子Ｐ、ワイヤＳおよびシェル２７から構成さ
れるセンサ部２０が完成する。また、上記の回路基板８
０は、駆動・検出回路（図示しない）を有している。こ
の駆動・検出回路は、上記した振動子２１への駆動信号
（交流電圧）を発生させ振動子２１を所定の駆動周波数
で励振させると共に、振動子２１の振動状態から発生す
る電気信号を駆動周波数で同期検波する等の検出処理を
行い、ｚ軸（検知軸）回りの角速度Ωｚを検出するよう
に構成されている。

【００４３】そして、図１に示すように、基板２２の振
動子２１とは反対の面にて、ハーメチック端子Ｐと回路
基板８０とを、フレキ７０によって電気的に接続するこ
とにより、振動子２１上の各電極と、上記の駆動・検出
回路との電気信号の入出力が可能となる。なお、フレキ
７０は、電気信号を増幅するオペアンプを有している。

【００４４】さらに、回路基板８０は、コネクタ９０と
電気的に接続されている。コネクタ９０は、例えば、車
両のＥＣＵのハーネス（図示せず）等に、電気的に接続
されるようになっている。そして、振動子２１からの電
気的信号は、回路基板８０の駆動・検出回路で処理さ
れ、コネクタ９０を通じてＥＣＵ等に送信されるように
なっている。

【００４５】以上のように回路基板８０と電気的に接続
された振動子２１の作動について、図５を参照して説明
する。図５は、振動子２１の作動原理を示すものであ
る。角速度の検出にはコリオリの力を利用する。各駆動
電極３０、３１に、互いに１８０°位相の異なる交流電
圧（駆動電圧）を印加し、圧電変換によって発生する応
力により、ｙ軸方向にアーム部２４、２５を質点速度Ｖ
にて励振（駆動振動）させる。駆動周波数は、効率が高
く同一電圧で速度最大となる振動子２１の１次対称振動
モードの共振周波数（約３．２ｋＨｚ）で駆動する。発
振の安定化を図るため参照電極３２、３３から振動子２
１の振動状態（振幅・位相）をモニタし、駆動電圧にフ
ィードバックして自励発振制御を行う。

【００４６】このように振動子２１に質点速度Ｖの駆動
振動を与えた状態で、角速度Ωｚを入力させると質点速
度Ｖ方向と角速度入力軸（ｚ軸）に対して垂直方向（ｘ
軸方向）にコリオリ力Ｆｃが発生する。コリオリ力Ｆｃ
によりアーム部２４、２５が厚み方向（ｘ軸方向）へた
わみ振動（検出振動）し、たわみ量に比例して発生する
振動子２１のＹ１、Ｙ２面上の電荷を検出電極４１、４
２からポスト電極３６、３７を介して取出し、回路基板
８０の駆動・検出回路へ信号として伝達する。駆動・検
出回路で処理され入力角速度Ωｚに比例した直流電圧が
コネクター９０からＥＣＵへ出力される。

【００４７】次に、本実施形態の防振構造および衝撃緩
和構造について説明する。図１に示すように、ケース１
０は、アルミダイカスト製であり、一面が開口した箱型
形状をなしている。内壁１１の４か所の隅部には、ホル
ダーを取付け固定するためのＵ字溝を有する座面１０ａ
が、内壁１１から突出して設けられている。なお、ケー
ス１０の内壁１１は、後述するセンサ部２０の最大変位
を規制するストッパ部としての機能を有している。ここ
で、図１において、ケース１０の上側の２つの座面は省
略している。

【００４８】また、ケース１０の外周部には被測定物
（車両等）に取付け固定されるための取付け部１０ｂが
形成されている。そして、被測定物（車両等）に対し
て、取付け部１０ｂを天地の下側として固定される。図
６は、センサ部２０にホルダー５０が取り付けられ、ケ
ース１０に収納された状態を示すものであり、（ａ）は
図１のＡ方向からケース１０を透過してみた図、（ｂ）
は（ａ）の右側面透過図である。

【００４９】センサ部２０は、２つのホルダー５０を介
して、シェル２７側からケース１０の開口部を通してケ
ース１０内部に収納固定される。ここで、センサ部２０
は、ｚ軸を天地方向として配置される。各ホルダー５０
は、基板支持部（緩衝部材側取付部）５１と、この基板
支持部５１に一端部を固定された２つの円柱状の防振部
（防振部材）５２とが一体に成形されたものとなってい
る。そして、防振部５２の他端部はケース１０の内壁１
１に固定されるようになっている。

【００５０】基板支持部５１は、上述した基板２２の取
付部２２ｃの断面形状に対応した四角形状の挿入穴５１
ａ、およびネジ穴５１ｂ（図１参照）を有している。そ
して、挿入穴５１ａに取付部２２ｃが挿入され、両ネジ
穴２２ｂ、５１ｂを貫通するネジ６０およびプレート６
１によって、基板支持部５１と取付部２２ｃとは締結さ
れ、ホルダー５０は基板２２に固定される。

【００５１】また、基板支持部５１の外周は、ケース１
０の内壁１１と対向する方向において、センサ部２０の
外周よりも、内壁１１に近くなっている。具体的には、
図６（ａ）に示すように、ｙ軸方向において、基板支持
部５１の外周は、基板２２の取付部２２ｃの外周より
も、所定距離Ｌ１分突出した部分であるｙ軸突出部５１
ｃを形成している。また、図６（ｂ）に示すように、ｘ
軸方向において、基板支持部５１の外周は、センサ部２
０の外周すなわちシェル２７の外周よりも、所定距離Ｌ
２分突出した部分であるｘ軸突出部５１ｄを形成してい
る。なお、ｘ軸突出部５１ｄは、ネジ６０の頭部よりも
ｘ軸方向に突出している。

【００５２】本実施形態では、基板支持部５１の一部と
して、基板支持部５１と一体に成形された両突出部５１
ｃおよび５１ｄが、本発明の緩衝部材として構成されて
いる。そして、ｙ軸突出部５１ｃおよびｘ軸突出部５１
ｄの外周とケース１０の内壁１１とは、図６に示すよう
に、それぞれ、所定間隔の空隙Ｌ３およびＬ４を有して
配置されている。この空隙Ｌ３、Ｌ４は、ケース１０に
衝撃が加わらない通常使用時において、防振部５２の弾
性変形により想定されるセンサ部２０の最大変位量以上
を確保するような間隔に設計されており、例えば、Ｌ３
およびＬ４はおおよそ２ｍｍ程度である。

【００５３】なお、もし、この空隙Ｌ３、Ｌ４がなく、
各突出部５１ｃ、５１ｄがケース１０の内壁１１とくっ
ついていると、外部振動が、ケース１０から各突出部５
１ｃ、５１ｄを介して、センサ部２０に伝わってしま
う。そうなると、防振部５２による防振効果が阻害され
てしまう。また、センサ部２０の基板２２の取付部２２
ｃに対して、各突出部５１ｃ、５１ｄは、ｘ、ｙ軸方向
に配置され、防振部５２は、ｚ軸方向に配置されてい
る。すなわち、各突出部５１ｃ、５１ｄは、センサ部２
０に対して、防振部５２とは並列して配置された形とな
っている。これら空隙Ｌ３、Ｌ４および並列配置の効果
により、緩衝部材である各突出部５１ｃ、５１ｄと防振
部５２とは独立に機能できると共に、両部それぞれの最
適設計が可能となる。

【００５４】次に、ホルダー５０の防振部５２は、通常
の使用環境で想定される外部振動に対して振動子２１か
ら出力されるノイズ信号がある一定レベル以下になるよ
うに防振設計されている。そして、防振部５２は、防振
部５２のうち基板支持部５１と一体に固定された端部と
反対側の端部は、防振部５２と一体に成形された鍔部５
２ａを有した構成となっており、ホルダー５０は、この
鍔部５２ａがケース１０の内面に弾性的に圧着すること
により、ケース１０に固定される。

【００５５】そして、防振部５２においてケース１０に
固定された端部側と基板支持部５１に固定された端部側
とを結ぶ軸、すなわち円柱の長手方向の中心軸が、ｚ軸
方向および基板２２に平行に配置されている。こうし
て、センサ部２０および両突出部５１ｃ、５１ｄは、防
振部５２を介してケース１０に連結されて、ケース１０
内に浮遊支持された形となっている。

【００５６】ここで、センサ部２０およびホルダー５０
以外の構成要素について、ケース１０への取付け構造を
述べる。図１に示すように、カラー６５は、その外周が
ケース１０の内周よりも小さく、たとえば長方枠形状を
なしている。カラー６５の枠部６５ｂには、ケース１０
の座面１０ａと対応する位置に、Ｕ字溝を有する座面６
５ａが一体に形成されている。

【００５７】そして、ホルダー５０が取付けられたセン
サ部２０を、ケース１０内に収納した後、ケース１０と
カラー６５の両座面１０ａ、６５ａの両Ｕ字溝で防振部
５２をはさみ付けて、ホルダー５０をケース１０に固定
する。つまり、ホルダー５０は上記の鍔部５２ａおよび
これら座面１０ａ、６５ａの作用により、ケース１０に
固定されている。

【００５８】続いて、フレキ７０は、このフレキ７０に
形成された各穴に、基板２２のハーメチック端子Ｐを挿
入することで、センサ部２０と電気的に接続される。そ
して、フレキ７０と回路基板８０とを電気的に接続した
後、カラー６５および回路基板８０を、ケース１０内に
形成された図示しないネジ穴および図示しないネジ等を
用いて、ケース１０内部に固定する。

【００５９】その後、回路基板８０とコネクタ９０とを
配線部材等により電気的に接続し、コネクタ９０の外周
とケース１０の外周とを、ケース１０の外周の隅部に設
けられたネジ穴１０ｃ（図１中、４個）およびネジ（図
示せず）により接合する。以上により、本実施形態の角
速度センサが完成する。次に、ケース１０内に取り付け
られたセンサ部２０およびホルダー５０により構成され
る防振・衝撃緩和構造の作用について、さらに、詳細に
説明する。まず、防振構造について述べる。

【００６０】防振部５２は、使用環境での振動パワース
ペクトラム（周波数と振幅）を考慮して設計される。本
実施形態では、角速度センサを適用するシステム仕様値
から許容される出力誤差以下になるよう、駆動周波数で
ある３．２ｋＨｚの振動周波数帯域を−４０ｄＢ以下に
減衰するように、防振部５２とセンサ部２０とによって
構成されるバネ・質量系の１次固有振動数を１００〜３
００Ｈｚに設定している。また、防振部５２の減衰率
は、防振性能上０．５以下に小さくすることが望まし
い。

【００６１】そのため、ケース１０からの上記の駆動周
波数近傍の周波数、または駆動周波数の奇数倍近傍の帯
域の外部振動は、防振部５２によって減衰され、センサ
部２０および緩衝部５１に影響を与えない。よって、角
速度センサの検出精度が向上できる。なお、防振部５２
は、使用環境温度内でのバネ定数変化を考慮し材質を選
定することが望ましい。ここで、シリコンゴムはバネ定
数の温度変化が小さく、使用温度範囲が広い場合好適で
ある。

【００６２】また、これら４つの防振部５２は、これら
の合成弾性中心は、センサ部２０の重心と略一致するよ
うに配置されている。そのため、おり、外部振動が加わ
ったときに、センサ部２０に回転運動が連成されないよ
うに構成されている。図７（ａ）〜（ｃ）に、本実施形
態の防振構造（図６参照）をモデル化した図を示す。セ
ンサ部２０を四角形、センサ部２０の重心を白丸Ｍ、防
振部５２をバネによって表現している。図７（ａ）は、
振動子２１のＸ１面からみたもの、図７（ｂ）は、振動
子２１のＹ２面からみたもの、図７（ｃ）は、振動子２
１の下方（つまり、天地の下方）からみたものとして示
されている。

【００６３】一般的に、防振ゴムには、力を作用させる
と、力の方向と弾性変位の方向が一致し、かつ角変位を
生じないような軸が３方向に存在する。このような軸
は、防振ゴムの弾性主軸と呼ばれ、力の作用線が弾性中
心（３つの弾性主軸の交点）を通る時は、防振ゴムには
並進的な変位のみが発生し、角変位は生じない。図７で
は、各防振部５２の各方向の合成弾性主軸を、上記した
振動子２１に基づくｘｙｚ直交座標系を用い、それぞれ
矢印Ｄｘ、Ｄｙ、Ｄｚで示す。そして、各合成弾性主軸
Ｄｘ、Ｄｙ、Ｄｚの交点である合成弾性中心は、図中の
黒丸Ｄ１に示す位置となる。

【００６４】また、この時のｘ、ｙ、ｚ各軸方向の力の
作用は、センサ部２０の質量中心、つまりセンサ部２０
の重心Ｍ（白丸）に対して働く。ちなみに、図７（ａ）
におけるｘ軸方向、図７（ｂ）におけるｙ軸方向、図７
（ｃ）におけるｚ軸方向は、それぞれ、各図における紙
面手前方向である。本実施形態によれば、防振部５２の
弾性変位は、ｚ軸方向（角速度の検出軸方向）に圧縮方
向、ｘ、ｙ軸方向にせん断方向となるように配置されて
いる。

【００６５】本実施形態の防振構造は、４つの防振部５
２の合成弾性中心Ｄ１とセンサ部２０の重心Ｍとが一致
している。この様な場合は、回転モーメントを発生しな
いので、図８に示す様に、外部からの振動（車両振動
等）に対し、センサ部２０は、角変位を発生せず並進運
動のみとなる。従って、本実施形態の防振構造では、セ
ンサ部２０が、車両振動等の外部振動に対し回転運動を
連成しない、つまり、角速度を出力しない構造であり、
オフセット出力の低減等、角速度センサのとしての誤差
を低減することができる。

【００６６】また、上述したように振動子２１の駆動、
検出振動は、それぞれｘ、ｙ方向であるが、本実施形態
では、ｘ、ｙ軸方向が、防振部５２の弾性体の圧縮方向
ではなく、共振周波数の小さいせん断方向としている。
そのため、駆動、検出振動に対する防振効果が、一層向
上している。また、センサ体格に制約がある場合、通常
使用時における上記防振構造の１次固有振動数での振動
変位量を考慮し、通常使用時では、センサ部２０がケー
ス１０に当たらないようにすることが必要である。

【００６７】本実施形態では、上記のせん断応力による
防振効果を達成させるため、ｚ軸方向に圧縮・引張り応
力、ｘ軸およびｙ軸方向にせん断応力が作用するので、
通常使用時におけるｘ軸およびｙ軸方向への振動変位量
が、これと検知軸（ｚ軸）方向に比べて大きくなる。よ
って、図６に示すように、防振部５２を配置し、検知軸
方向へのケース１０の高さを低く、ｘ軸、ｙ軸方向への
ケース１０の幅を広くして、各突出部５１ｃ、５１ｄと
ケース１０の内壁１１との空隙Ｌ３、Ｌ４をｘ軸、ｙ軸
方向で広めにしている。

【００６８】また、図６に示すように、円柱状の防振部
５２は、基板２２と略同一平面内に、基板２２の左右両
側に配置されている。さらに、各防振部５２の基板支持
部５１側の端部は、ｚ軸方向におけるセンサ部２０の略
中央に位置している。そのため、センサの厚み方向（ｘ
軸方向）の体格を薄くできるとともに、防振部５２のセ
ンサ部２０側の固定部位を、基板２２の上下両側に設け
る場合に比べて、センサの上下方向（ｚ軸方向）の体格
を小さくできる。

【００６９】また、本角速度センサは、車両のコンソー
ルボックス等、検知軸（ｚ軸）方向の高さの制約が多い
部位に、検知軸を天地として搭載されるため、検知軸方
向の高さを低くした本角速度センサの構成は好ましい。
次に、衝撃緩和構造に関する作動について説明する。衝
撃緩和構造は落下や車両衝突時などの、偶発的に発生す
る過大な衝撃力に対してセンサ部２０内の振動子２１等
の破損を防止するものである。もし、本実施形態におい
て、上記の両突出部５１ｃ、５１ｄが無く防振部５２の
みの場合、ケース１０の内壁１１との空隙Ｌ３、Ｌ４を
十分確保しないと、衝撃力に対して衝撃力の減衰ができ
ず、いたずらにケース１０しいてはセンサの体格が大き
くなってしまう。特に、防振部５２のせん断方向（ｘ
軸、ｙ軸方向）へは固有振動数（共振周波数）が１００
Ｈｚ程度と低いため十分クリアランスを確保する必要が
ある。

【００７０】本実施形態では、制約されたセンサ体格内
で衝撃力を緩和するために、防振部５２のせん断方向
（ｘ軸、ｙ軸方向）に対して、緩衝部５１が緩衝作用を
するようにしている。すなわち、ケース１０に対して所
定の大きさ以上の衝撃力が作用した場合、防振部５２
は、せん断方向へ変形する。そして、センサ部２０が、
上記の空隙Ｌ３、Ｌ４を越えて、せん断方向、例えばｘ
軸（ｙ軸）方向に変位した時には、センサ部２０が上記
のｘ軸突出部５１ｄ（ｙ軸突出部５１ｃ）が、ストッパ
部である内壁１１に衝突して、センサ部２０と内壁１１
との直接の当たりを防止し、ゴム変形による衝撃緩和を
行う。つまり、各突出部５１ｃ、５１ｄは、センサ部２
０とケース１０の内壁１１とに挟まれる。

【００７１】このように、本実施形態では、ｘ軸突出部
５１ｄ、ｙ軸突出部５１ｃが形成されていることによ
り、結果的に、防振部５２の圧縮・引っ張り方向（ｚ軸
方向）以外の変形しやすいせん断方向（ｘ、ｙ軸方向）
にかかる過大な衝撃力に対して緩衝作用を行うことがで
きる。なお、ｚ軸方向の衝撃緩和作用は、防振部５２の
中心軸方向に作用する圧縮応力によりなされるので、ｚ
軸方向では、緩衝部材が不要とできる。

【００７２】略言すれば、本実施形態のように、防振部
材として円柱状の防振部５２を用いた防振構造におい
て、せん断方向での防振効果を実現しつつ、変形しやす
いせん断方向に、緩衝作用を行う緩衝部材を設けること
は有効である。また、図６に示すように、各突出部５１
ｃおよび５１ｄが、ケース１０の内壁１１と当たる面積
は、それぞれ、防振部５２の円柱の断面積よりも大きく
なっている。本実施形態では、防振部５２および両突出
部５１ｃ、５１ｄは同一弾性材料にて一体形成されてい
るので、両部のヤング率は当然同じである。ｚ軸方向の
衝撃は、防振部５２の長手方向で緩和できるが、ｘ、ｙ
軸方向は、上記のセンサ体格の制約もあるため、緩和の
ストロークを長く出来ない。そのため、上記面積を大き
くすることで緩和作用を確保している。

【００７３】緩衝部５１の突出量と衝撃緩和効果に関す
る試験結果を図７にしめす。ここで、突出量は、上記の
ｙ軸突出部５１ｃの突出距離Ｌ１である。図９は、同一
の落下高さでの、突出量０ｍｍを基準とした時の突出量
Ｌ１と落下衝撃緩和効果の関係を示す試験結果である。
横軸は突出量Ｌ１、縦軸は、本発明者が衝撃絶縁性向上
量と呼ぶもので、２０ｌｏｇ( 振動子上の衝撃加速度／
ケース上の衝撃加速度）ｄＢを、突出量０ｍｍを０ｄＢ
として相対的に表示したものである。突出量Ｌ１の増大
により耐落下衝撃性が向上する傾向にあることを確認し
た。本実施形態では、センサ体格と落下高さの必要許容
値及び通常の使用環境で想定される防振構造の最大変位
量を考慮し、突出量を３．２ｍｍに設定している。

【００７４】以上のように、本実施形態によれば、緩衝
部材である各突出部５１ｃ、５１ｄおよび防振部材であ
る防振部５２を、センサ部２０に対して、並列に配置し
ているので、防振と緩衝の作用方向が分離、独立した形
となっている。また、通常使用時は、防振部５２が作用
し、センサ部２０に衝撃が加わった時のみ、各突出部５
１ｃ、５１ｄが作用するような構成としている。

【００７５】よって、防振、緩衝の両機能が両立できる
とともに、振動体の構造や、駆動周波数が限定されるこ
となく、また限られたケース容積内で、防振、緩衝両機
能をそれぞれ最適設計するに効率的な構成を提供するこ
とができる。また、本実施形態では、防振部材である防
振部５２と緩衝部材である各突出部５１ｃ、５１ｄとを
同一部材にて一体化した構成である為、製造コストに優
れた角速度センサを提供できる。

【００７６】なお、基板支持部５１のうち、ｘ軸および
ｙ軸突出部５１ｃ、５１ｄのみが弾性材料であるように
構成されていればよく、その他の基板支持部５１部分は
剛体材料であってもよい。また、衝撃時にｘ軸およびｙ
軸突出部５１ｃ、５１ｄが当たるのは、ケース１０の内
壁１１でなくともよく、ケース１０内に、別体のストッ
パ部を設けた構成としてもよい。

【００７７】なお、回路基板８０およびコネクタ９０
は、ケース１０内に収納されていなくともよく、ケース
１０の外部の別部位に配設されるようにしてもよい。 （第２実施形態）上記第１実施形態においては、防振部
材と緩衝部材とがホルダー５０の一部として一体に形成
され、緩衝部材はセンサ部２０側に取り付けられた形と
なっている。本実施形態は、緩衝部材をケース１０側に
取り付けたものとしている。なお、本実施形態におい
て、上記第１実施形態と同一の構成部分については、図
中、上記第１実施形態の各図と同一符号を付して説明を
省略する。

【００７８】図１０に、本第２実施形態の一例を示す。
本例は、四角形状の枠体１０ｄを有した構成となってい
る。枠体１０ｄは、シリコンゴム等の弾性体からなり、
その外周がケース１０の内周に対応した形状を有してい
る。そして、枠体１０ｄは、ケース１０内面に嵌め込ま
れ、ケース１０の内壁の一部を構成するとともに、後述
するように、センサ部２０の最大変位を規制するストッ
パ部としても構成される。

【００７９】枠体１０ｄには、ｚ軸方向に対向する内周
面を跨いで、本発明の防振部材としての円柱状の防振部
５２および基板２２と固定される取付部５２ｃが一体に
形成されている。各取付部５２ｃの両側からは、２本の
防振部５２がｚ軸方向に延び、防振部５２の取付部５２
ｃと反対側の端部は、枠体１０ｄの内周面に固定された
形となっている。

【００８０】取付部５２ｃは、上記第１実施形態の基板
支持部５１（図６参照）において、両突出部５１ｃ、５
１ｄが無いものと同じ構成となっている。防振部５２
は、上記第１実施形態の防振部材と同様の防振機能を有
し、センサ部２０に伝わる所定帯域の外部振動を減衰さ
せるようになっている。また、図１０に示すように、枠
体１０ｄのうち防振部５２の両端が固定されている内周
面と直交する内周面からは、本発明の緩衝部材としての
２つの緩衝部５１ｅが突出して形成されている。そし
て、緩衝部５１ｅとセンサ部２０とは、ｙ軸方向、すな
わち防振部５２のせん断方向に所定の空隙Ｌ３が設けら
れている。つまり、本例では、上記第１実施形態のｙ軸
突出部に相当する緩衝部５１ｅをケース１０の内壁側に
もうけた形となっている。

【００８１】これら防振部５２、取付部５２ｃおよび緩
衝部５１ｅは、シリコンゴム等の弾性体で、枠体１０ｄ
に一体に形成されている。そして、基板２２の取付部２
２ｃがネジ６０およびプレート６１によって、取付部５
２ｃに取り付けられ、センサ部２０は、枠体１０ｄの内
周面内に配置される。そして、枠体１０ｄとともに、セ
ンサ部２０はケース１０内に収納固定される。ここで、
枠体１０ｄは、締結あるいは接着等により、ケース１０
内に固定される。

【００８２】本例では、緩衝部５１ｅとセンサ部２０と
は、ｙ軸方向に所定の空隙Ｌ３が設けられているため、
過大な衝撃によってセンサ部２０が、ｙ軸方向に所定の
空隙Ｌ３以上変位した時に、センサ部２０が緩衝部５１
ｅに当たって、衝撃が緩和され、枠体１０ｄにより位置
決めされる。なお、本例において、枠体１０ｄは、弾性
材料でなくとも剛体材料であってもよく、枠体１０ｄに
設けられる防振部５２および緩衝部５１ｅが弾性材料で
あればよい。

【００８３】図１１に、本第２実施形態の他の例を示
す。本例では、防振部材と緩衝部材とを別体の弾性材料
から成形している。本例のホルダー５０は、上記第１実
施形態のホルダー５０の基板支持部５１（図６参照）に
おいて、ｘ軸およびｙ軸突出部５１ｃ、５１ｄが無いも
のと同じ構成となっている。従って、本例のホルダー５
０は、防振部材としての防振部５２、この防振部５２を
センサ部２０に取り付ける取付部５２ｃ、および鍔部５
２ａとから構成される。防振部５２は、上記第１実施形
態の防振部材と同様の防振機能を有し、センサ部２０に
伝わる所定帯域の外部振動を減衰させるようになってい
る。

【００８４】本例の緩衝部材は、図１１に示すように、
断面Ｌ字型形状を有した緩衝片５１ｆであり、ケース１
０の内壁面に接着等により取り付け固定される。ケース
１０内に面した２つの面が、それぞれ、ｘ軸およびｙ軸
方向において、ホルダー５０の取付部５２ｃとは、所定
の隙間を開けて配置されている。そのため、過大な衝撃
によって、防振部５２がせん断方向（ｘ軸、ｙ軸方向）
に変形して、センサ部２０がｘ軸およびｙ軸方向に所定
の隙間以上変位した時に、センサ部２０は緩衝片５１ｆ
に当たって、衝撃が緩和されるようになっている。

【００８５】本例では、緩衝片５１ｆを防振部５２と別
体としているため、互いに材質の異なるものとできる。
そのため、緩衝片５１ｆは、衝撃緩和効果の大きい減衰
率０．４近傍の部材を使用することができ衝撃緩和効果
を更に向上できる。なお、緩衝片５１ｆは、例えば、図
１１において、シェル２７と対向するケース１０の内壁
に取り付けられていてもよい。

【００８６】また、上記各例において、緩衝部材は、ケ
ースの内壁およびセンサ部の両方と所定の空隙を設け
て、ケースの内壁に取り付けられ、ケースに衝撃が加わ
った時に、防振部材が変形してセンサ部とケースとの間
に緩衝部材が挟まるように構成されたものであってもよ
い。 （第３実施形態）上記各実施形態においては、振動子を
駆動し検出信号を処理する駆動・検出回路を有する回路
基板８０が、センサ部２０とは別体に設けられている。
本実施形態は、上記各実施形態の回路基板に相当する部
分を、センサ部の一部に組み込むという技術思想に基づ
くものである。なお、本実施形態中、上記第１および第
２実施形態と同一の構成部分については、図１２中、上
記各図と同一符号を付して説明を省略する。

【００８７】図１２は、本第３実施形態を示すものであ
る。本実施形態のセンサ部２０は、図に示すシェル２
７、振動子２１、基板２２等からなるセンサ本体部２０
ａと、振動子２１を駆動し検出信号を処理する信号処理
部２０ｂとから構成されている。センサ本体部２０ａ
は、基板２２が上記各実施形態の取付部２２ｃを有して
いないこと以外は、上記第１および第２の各実施形態の
センサ部と同一の構成である。信号処理部２０ｂは、上
記各実施形態の回路基板８０と略同一構成であり、振動
子を駆動し検出信号を処理する駆動・検出回路（図示せ
ず）を有する基板部２０ｃから構成されている。

【００８８】信号処理部２０ｂの基板部２０ｃには、セ
ンサ本体部２０ａのハーメチック端子Ｐが挿入される複
数の端子穴２０ｄが形成され、これら端子穴２０ｄによ
り、センサ本体部２０ａと信号処理部２０ｂとは、一体
に接合され電気的に接続される。従って、本実施形態に
おいては、信号処理部２０ｂは、基板部２０ｃの作用に
よって基板２２を介して振動子２１を固定支持するた
め、基台としても機能する。

【００８９】さらに、基板部２０ｃは、その外周から突
出しホルダー５０の挿入穴５１ａが挿入される取付部２
０ｅを有している。ここで、ホルダー５０は、上記第１
実施形態のホルダーと同等の構成、機能を有し、防振部
材、緩衝部材として作用する。ここで、ケース１０は、
上記各実施形態におけるコネクタの機能も有しており、
信号処理部２０ｂと導通部７１によって電気的に接続さ
れている。導通部７１は、上記各実施形態のフレキ７０
に相当する機能を有している。

【００９０】また、ケース１０は、その開口部を遮蔽す
る蓋体１２を有したものとなっている。この蓋体１２
は、隅部において、ケース１０の座面１０ａと対応する
位置に、Ｕ字溝を有する座面１２ａが一体に形成されて
いる。これら座面１２ａは、上記のカラー６５の座面６
５ａと同様の機能を有する。組み付けは、センサ部２０
の取付部２０ｅに、図示しないネジおよびプレートにっ
てホルダー５０が取り付けられた後、センサ部２０およ
びホルダー５０がケース１０内に、収納固定される。そ
して、蓋体１２をケース１０の開口縁部に固定して、角
速度センサが完成する。

【００９１】本実施形態においても、上記第１実施形態
にて述べた防振、緩衝の両機能を有する角速度センサが
提供される。なお、緩衝部材の緩衝作用方向について
は、上記第１〜第３各実施形態においては、防振部材の
せん断方向としているが、本発明においては、少なくと
も、このせん断方向とすることが好ましく、さらに、防
振部材の圧縮・引っ張り応力作用方向にも緩衝作用する
ものとしてもよい。また、角速度センサの搭載状態に応
じて、防振部材のせん断方向に限らず、衝撃力の加わり
やすい方向を緩衝作用方向としてもよい。

【００９２】また、防振部材は、長手の円柱状のものに
限定されるものではなく、例えば、ケースに固定される
端部とセンサ部に固定される端部との間の長さ、すなわ
ち軸方向の長さが、短いもの、極端に言えば、円板に近
いものであってもよい。また、任意の形状のものであっ
てもよく、その場合、任意の２点の一方側をケースに、
他方側をセンサ部に固定したものとなり、前記一方側と
前記他方側とを結ぶ軸が主に圧縮方向となる。

【００９３】なお、本発明は、上記第１〜第３の各実施
形態を組み合わせたものとしてもよい。また、振動子
は、上記の音叉型振動子に限定されるものではなく、所
定の振動で駆動、検出を行う振動子であれば、材質、形
状等どのようなものであってもよいことは勿論である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る角速度センサの全
体構成を示す分解斜視図である。

【図２】（ａ）は図１におけるセンサ部のＡ視構成図、
（ｂ）は（ａ）のＢ視透過図である。

【図３】図２のセンサ部の主要部構成を示す斜視図であ
る。

【図４】図３の振動子を前後左右からみた展開図であ
る。

【図５】図３の振動子の作動を示す説明図である。

【図６】図１におけるケース内に収納されたセンサ部の
Ａ視構成図、（ｂ）は（ａ）の右側面透過図である。

【図７】図６の角速度センサの防振構造をモデル化して
示す説明図である。

【図８】図７の防振構造の防振作用を示す説明図であ
る。

【図９】本発明の衝撃緩和効果を示す線図である。

【図１０】本発明の第２実施形態の一例を示す分解斜視
図である。

【図１１】上記第２実施形態の他の例を示す分解斜視図
である。

【図１２】本発明の第３実施形態を示す分解斜視図であ
る。

【図１３】従来の角速度センサの構成を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１０…ケース、１０ｄ…枠体、１１…ケースの内壁、２
０…センサ部、２０ｂ…信号処理部、２０ｃ…基板部、
２０ｅ…取付部、２１…振動子、２２…基板、２２ｃ…
取付部、５１…基板支持部、５１ａ…挿入穴、５１ｃ…
ｙ軸突出部、５１ｄ…ｘ軸突出部、５１ｅ…緩衝部、５
１ｆ…緩衝片、５２…防振部、Ｌ３…ケース内壁とｙ軸
突出部との空隙、Ｌ４…ケース内壁とｘ軸突出部との空
隙。

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定軸（ｚ）回りの角速度を電気的に検
   出する振動子（２１）を有するセンサ部（２０）と、 前記センサ部（２０）を収納するケース（１０）と、 前記ケース（１０）に対して前記センサ部（２０）を支
   持するとともに、前記ケース（１０）から前記センサ部
   （２０）へ加わる振動を減衰させる弾性材料からなる防
   振部材（５２）と、 前記ケース（１０）と前記センサ部（２０）との間に、
   少なくとも一方と所定間隔の空隙（Ｌ３、Ｌ４）を設け
   て配置され、外部の衝撃から前記センサ部（２０）を保
   護する緩衝部材（５１ｃ〜５１ｆ）とを備え、 前記ケース（１０）に衝撃が加わって前記センサ部（２
   ０）が前記所定間隔の空隙（Ｌ３、Ｌ４）を越えて変位
   した時に、前記センサ部（２０）と前記ケース（１０）
   の内壁（１１、１０ｄ）との間に前記緩衝部材（５１ｃ
   〜５１ｆ）が挟まるようになっていることを特徴とする
   角速度センサ。
2. 【請求項２】 前記緩衝部材（５１ｅ、５１ｆ）は、前
   記センサ部（２０）に対して前記所定間隔の空隙（Ｌ
   ３、Ｌ４）を開けて、前記ケース（１０）側に取り付け
   られていることを特徴とする請求項１に記載の角速度セ
   ンサ。
3. 【請求項３】 前記緩衝部材（５１ｃ、５１ｄ）は、前
   記ケース（１０）に対して前記所定間隔の空隙（Ｌ３、
   Ｌ４）を開けて、前記センサ部（２０）側に取り付けら
   れていることを特徴とする請求項１に記載の角速度セン
   サ。
4. 【請求項４】 前記センサ部（２０）は、前記振動子
   （２１）を固定する基台（２２、２０ｃ）を有し、この
   基台（２２、２０ｃ）の外周には前記緩衝部材（５１
   ｃ、５１ｄ）が取り付けられるセンサ部側取付部（２２
   ｃ、２０ｅ）が形成されていることを特徴とする請求項
   ３に記載の角速度センサ。
5. 【請求項５】 前記センサ部側取付部（２２ｃ、２０
   ｅ）に取り付けられる緩衝部材側取付部（５１）を備
   え、この緩衝部材側取付部（５１）には、前記緩衝部材
   （５１ｃ、５１ｄ）が一部として構成されていることを
   特徴とする請求項４に記載の角速度センサ。
6. 【請求項６】 前記緩衝部材側取付部（５１）は、前記
   センサ部側取付部（２２ｃ、２０ｅ）の形状と対応した
   挿入穴（５１ａ）を有し、 前記センサ部側取付部（２２ｃ、２０ｅ）を前記挿入穴
   （５１ａ）に挿入することにより、前記センサ部（２
   ０）と前記緩衝部材（５１ｃ、５１ｄ）とが結合される
   ことを特徴とする請求項５に記載の角速度センサ。
7. 【請求項７】 前記防振部材（５２）は柱形状を有し、
   一端部が前記センサ部側取付部（２２ｃ、２０ｅ）に固
   定され、他端部が前記ケース（１０）の内壁（１１）に
   固定されていることを特徴とする請求項６に記載の角速
   度センサ。
8. 【請求項８】 前記緩衝部材（５１ｃ〜５１ｆ）による
   衝撃力の緩和作用の方向が、前記防振部材（５２）のせ
   ん断方向であることを特徴とする請求項１ないし７のい
   ずれか１つに記載の角速度センサ。
9. 【請求項９】 所定軸（ｚ）回りの角速度を電気的に検
   出する振動子（２１）を有するセンサ部（２０）と、 前記センサ部（２０）を収納するケース（１０）と、 前記センサ部（２０）を前記ケース（１０）に対して弾
   性的に支持する防振部材（５２）と、 前記ケース（１０）に衝撃が加わった際に、前記センサ
   部（２０）の衝撃を弾性的に緩和する緩衝部材（５１ｃ
   〜５１ｆ）とを備え、 前記防振部材（５２）は、圧縮方向およびこの圧縮方向
   と直交するせん断方向にも弾性的に変位可能な状態で、
   前記センサ部（２０）と前記ケース（１０）との間に配
   置されて、前記ケース（１０）から前記センサ部（２
   ０）に伝達される振動を減衰し、 前記緩衝部材（５１ｃ〜５１ｆ）は、前記センサ部（２
   ０）と前記ケース（１０）との間に、前記防振部材（５
   ２）によって防振される振動の経路とは並列的に、しか
   も所定間隔の空隙（Ｌ３、Ｌ４）を設けて配置されてお
   り、 さらに、前記緩衝部材（５１ｃ〜５１ｆ）の設置部位
   は、前記防振部材（５２）に対して前記せん断方向の部
   位に設定されており、 前記センサ部（２０）が前記せん断方向に前記所定間隔
   の空隙（Ｌ３、Ｌ４）を越える変位をすると前記センサ
   部（２０）を緩衝部材（５１ｃ〜５１ｆ）を介在して前
   記ケース（１０）により位置決めすることを特徴とする
   角速度センサ。
10. 【請求項１０】 前記振動子（１）は、前記所定軸
    （ｚ）と直交するｙ軸方向に駆動振動するとともに、前
    記所定軸（ｚ）および前記ｙ軸と直交するｘ軸方向の検
    出振動により、前記所定軸（ｚ）回りの角速度を検出す
    るものであり、 前記駆動振動および前記検出振動の方向が、前記防振部
    材（５２）のせん断方向と平行であることを特徴とする
    請求項８または９に記載の角速度センサ。
11. 【請求項１１】 所定軸（ｚ）回りの角速度を電気的に
    検出する振動子（２１）を有するセンサ部（２０）と、 前記センサ部（２０）を収納するケース（１０）と、 前記センサ部（２０）を支持するとともに、一方側が前
    記ケース（１０）に固定され、他方側が前記センサ部
    （２０）に固定された弾性材料からなる防振部材（５
    ２）と、 前記ケース（１０）に設けられ、前記センサ部（２０）
    の変位のうち、前記防振部材（５２）の前記一方側と前
    記他方側とを結ぶ軸と交差する方向の最大変位を規制す
    るストッパ部（１１、１０ｄ）と、 前記ストッパ部（１１、１０ｄ）と前記センサ部（２
    ０）との間に配設され、前記センサ部（２０）に作用す
    る衝撃力を緩和する緩衝部材（５１ｃ〜５１ｆ）とを備
    えることを特徴とする角速度センサ。
12. 【請求項１２】 前記振動子（１）は、前記所定軸
    （ｚ）と直交するｙ軸方向に駆動振動するとともに、前
    記所定軸（ｚ）および前記ｙ軸と直交するｘ軸方向の検
    出振動により、前記所定軸（ｚ）回りの角速度を検出す
    るものであり、 前記防振部材（５２）の前記一方側と前記他方側とを結
    ぶ軸が、前記所定軸（ｚ）と平行であることを特徴とす
    る請求項１１に記載の角速度センサ。
13. 【請求項１３】 前記防振部材（５２）および前記緩衝
    部材（５１ｃ〜５１ｅ）は同一弾性材料にて一体成形さ
    れ、この両者が一体部品として前記ケース（１０）に組
    み付けられることを特徴とする請求項１ないし１２のい
    ずれか１つに記載の角速度センサ。
14. 【請求項１４】 前記センサ部（２０）は、前記振動子
    （２１）を駆動し検出信号を処理する信号処理部（２０
    ｂ）を有し、前記防振部材（５２）はこの信号処理部
    （２０ｂ）に取り付けられていることを特徴とする請求
    項１ないし１３のいずれか１つに記載の角速度センサ。
15. 【請求項１５】 所定軸（ｚ）回りの角速度を電気的に
    検出する振動子（２１）を有するセンサ部（２０）と、 前記センサ部（２０）を収納するケース（１０）と、 前記センサ部（２０）を前記ケース（１０）に対して弾
    性的に支持することにより、前記ケース（１０）から前
    記センサ部（２０）に伝達される振動を減衰する防振部
    材（５２）と、 前記ケース（１０）に衝撃が加わった際に、前記センサ
    部（２０）の衝撃を弾性的に緩和する緩衝部材（５１ｃ
    〜５１ｅ）とを備え、 前記緩衝部材（５１ｃ〜５１ｅ）は、前記センサ部（２
    ０）と前記ケース（１０）との間に、前記防振部材（５
    ２）によって防振される振動の経路とは並列的に配置さ
    れており、 前記センサ部（２０）が所定量変位をすると前記センサ
    部（２０）を緩衝部材（５１ｃ〜５１ｅ）を介在して前
    記ケース（１０）により位置決めするようになってお
    り、 さらに、前記防振部材（５２）および前記緩衝部材（５
    １ｃ〜５１ｅ）は同一弾性材料にて一体成形され、この
    両者が一体部品として前記ケース（１０）に組み付けら
    れることを特徴とする角速度センサ。