JPS61292515A - 航行センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は航行センサに係り、特に速度と加速度を検知す
るための装置に関する。

〔従来技術とその問題点〕

現代の航空機の誘導装置には速度と加速度の検知機能が
要求される。通常本機能は、ジャイロスコープ部材を用
いた装置の回転軸に垂直な軸の角速度を検知して作動す
るジャイロスコープ型マルチセンサ装置によって果たさ
れている。このジャイロスコープ部材は、角速度に対す
るジャイロスコープの反作用が機械的に圧電変換はりを
変形させ、この圧電変換はりが順次角速度の入力に比例
した電気的出力を生じるように圧電変換はりによって機
械的に拘束されている。また、拘束された圧電変換はり
は、回転軸に垂直な軸に沿った線加速磨を検知するのに
も用いられる。このように、１又はそれ以上の機械的に
拘束された圧電変換はりを用いれば、角速度及び角加速
度の大ぎざを電気信号に変換することができる。

従来装置の多くは、圧電変換はりの出力と電気的処理回
路との接続にスリップリングを用いていた。そのため回
路に、性能を表示するＳＮ比を減少させるスリップリン
グノイズを伝えることである。

さらに従来技術では、軸ｎ転に伴なうノイズが生じやす
かった。これは、軸回転に伴なうノイズの影響に反応す
る軸に沿って圧電変換はすな取付けたことによるもので
あり、また、これはＳ　Ｎ　Ｉｔを減少させる影響があ
る。

従来技術の中には、こうした問題点を解決するため性能
の向上を押える一方で多大な費用をか【Ｊて多くの部品
から成る複雑な装置を用いたものもある。

〔発明の概要〕

本発明は以下に述べる二人特徴によって従来技術の問題
点を解決覆るものである。

第一の特徴はエレクトロニクス計器上のスリップリング
ノイズ効果を最小にりることである。これは速度目盛係
数（与えられた角速度或いは速度入力に対する電気信号
−ＭＶ／’　／ｓｅｃ　）を増すことによって達成され
る。この目盛係数の増加は従来の設計よりも計器の性能
を高めるものである。

第二の特徴は軸回転に伴うノイズの影響を最小にするこ
とである。その装着用端部が回転軸に心合わされるよう
に圧電変換はりを取付けることにより、圧電変換はりの
不感軸が回転軸に沿った方向に合わされる。これにより
回転軸端部のノイズが最小におさえられ、計器の性能が
高められる。

本発明は、ジャイロスコープ部材をもちいて回転軸に垂
直な軸の角速度を検知Ｊることによって作動するもので
ある。このジャイロスコープ部材は、ぞの支持された両
端部が軸回転軸に心合わせされるように取付けされた圧
電変換はりによって機械的に拘束されている。角速瓜へ
のジＶイロスコープの反作用は機械的に圧電変換はりを
拘束し、圧電変換はりは順次角速度入力に比例した電気
的出力を生ずる。

この電気信号は、角速瓜の大きさ及び計器ケースに対す
る角度位置を決定するような支持電気装置に入力される
。

この角速度センサを１又は２以上の圧電変換はり加速度
センサと組み合わければ、回転軸に直角なすべての軸に
沿った角速度及び線加速位の検知が可能な装置を提供す
ることができる。速度センナと加速度センナを一体化す
れば低廉かつ改良された構造のものになる。

〔発明の実施例〕

第１Ａ乃至第１Ｃ図には、本発明の構造が詳細に示され
ている。参照符号１０は、回転軸線１１の周囲を回転し
、中央開孔１３から外側直径方向に伸びている２本のア
ーム１２を有するジャイロスコープ部材を示している。

各々のアーム１２には軽量化をはかるためにそれぞれ直
交して開孔１４及び１６が穿設されている。

アーム１２から直交して分岐アーム１８が直径方向に伸
びてＪ３す、これら分岐アーム１８の各々には、たわみ
ヒンジ６６の上端部を支持するために溝２０が設けられ
ている。

半円柱形をした２つの拘束部材２２は、開孔１３内に位
置し、両拘束部材間の圧電変換はりを拘束する機能を果
している。これら拘束部材２２の各々は、半円柱面２４
と平面２６とを含み、さらにこの平面２６から階段状に
突出し、圧電変換はり３４のそれぞれの対応面３、３８
に当接する矩形面２７を含んでいる。拘束部材２２の上
面２８から下面３２に指向して縦孔３０が穿設されてお
り、この縦孔３０は後述する調節可能なねじ組立体を取
付けるのに用いられる。圧電変換はり３４の下端部は、
符号４０で示される保持部材で保持されるようになって
おり、この保持部材４０は本発明の基板４２内に位置し
ている。上記保持部材４０は、圧電変換はり３４の下端
部と係合する係合溝４４とこの係合溝４４から左右に伸
びている翼形部４６とを含み、この翼形部４６は基板４
２内に挿入される際に肩部として機能するようになって
いる。円弧状７ランジ４８は翼形部４６から下向きに設
けられており、このフランジ４８は第１８図に４３いて
より明確に示されている。基板環状フランジ５８の下面
に形成された環状溝６０内に嵌合支持されるようになっ
ている。

ジャイロスコープ部材１０は、第１Ｂ図においてより明
確に示されているように、リング５０の上面５２上に支
持されている。リング５０の下部環状面５４は、第１Ｂ
図において明確に示されているように基板環状７ランジ
５８に形成された環状溝５６内に支持されている。

第１Ａ図に示すように基板４２の円柱外面６２には、溝
６４が形成されており、この溝６４にたわみヒンジ６６
の下端部が支持されるようになっている。同図に明示さ
れるように、各たわみヒンジ６６には、つ１ブ７０によ
って分離された上部７ランジ６８と下部フランジ７２と
が設けられている。基板４２の側壁６２には４つの満７
６がそれぞれ直交して形成され、それらの溝７６と４５
度の位置に隣接してたわみヒンジ係合溝６４が設けられ
ている。

ジャイロスコープ部材のアーム１２は、第１Ａ図および
第１Ｃ図に図示されるように、基板４２の側壁６２内に
形成された［１長角溝７８内に位置する。

本装置の各構成部材が組み合わせられると、ボルト８０
は基板４２の上面に形成された開孔８２を貫通し、駆動
軸のフランジ８４（第１Ｂ図参照）を残りの組立体に固
定する。第１Ｂ図にＪ３いては駆動軸は、符号８６で図
示されている。第１Ａ図の上部左側には、ねじ孔付ブシ
ュ８８が拘束部材２２の開孔３０内に位置するように図
示されており、このブシュ８８内にはねじ部材９０が固
定される。このブシュ８８内のねじ部材９０の位Ｗｉを
調節することによりこの装置は平衡を保つように調節さ
れる。

本装置を組み立てると、ジ（ｐイロスコープ部材１０は
２個のたわみヒンジ６６により基板４２に取付けられる
。これらの構成部材は、２つの拘束部材、圧電変換はり
３４及び保持部材４０から成るトルク検知装置によって
たわみヒンジ軸の周囲に拘束される。圧電変換はり７４
は、本装置の作動中線加速度を検知するために基板満７
６にｌ？！合される。

本発明はさらに、ジャイロスコープ部材１０を用いて回
転軸に垂直な軸線回りの周速度を検知することにより作
動する。このジャイロスコープ部材は、その支持された
両端部が軸回転軸に心合わせされるように装着された圧
電変換はり３４によって機械的に拘束されている。角速
度に対するジャイロスコープの反作用は圧電変換はり３
４を機械的に拘束し、又圧電変換はりは順次角速度人力
に比例した電気的出力を生ずる。

この電気信号は、角速度の大きさと計器ケース（図示せ
ず）に対する角度位置を決定するような支持電気装置に
入力される。

この角速度センサを１又は２以上の圧電変換はり加速度
センサと組み合わせれば、回転軸°に直角なすべての軸
に沿った角速度及び線加速度の検知が可能な装置を提供
することができる。速瓜センナと加速度センサを一体化
すれば低廉かつ改良された構造のものになる。

第２図は、第１Ａ図において符号３４によって示され第
２図では符号３４ａによって示されている角速度検知圧
電変換はりの変形例を示したものである。第１図と同一
の構成部材は同一符号で図示されているが、第２図の変
形例においては第１Ａ図で用いられた対応する符号にｒ
ａＪを付して示されている 第２図に示されるように圧電変換はり３４ａは、横向き
のくぼみ９３により中央部９４から分離された基板屑Ｉ
４９２を有した台形型部材である。同様に中央部９４は
、横向きのくほみ９５によって円すい形の先端部９６か
ら分離されている。拘束部材２２ａの各々は、はりの肩
部９２の対向面と当接する階段状に突出した肩部２７を
含んでいる。

先端部９６は、はり３４ａがその上下端部に支持される
ように、受部材９８と適合する。受部材９８はリング５
０ａの基板１００内に設けられた適合するくぼみ（図示
せず）内に支持される。第１Δ図乃至第１Ｃ図において
述べた第１実施例に見られるようにリング５０ａは２個
の拘束部材２２ａとこれらの間に当接された圧電変換は
り３４ａを支持するようになっている。このはり３４ａ
が横向きのくぼみ９３及び９５を含むことにより、中央
部９４は角速度の変化に応じてより良くたわみ変位を示
すことができる。

第３図は圧電変換はり３４ａ（第２図に関連して述べら
れているように）のもう一つの変形例であり、同図にお
いては３４ｂとして図示されている。第２図と第３図に
おいて示された圧電変換はりの相違点は、第２図におけ
る受部材９８が第３図でははり３４ｂの先端部９６に設
けられた半円柱形の溝９７を貫通しているビン９９に置
き変えられていることである。このビン９９の両外側端
部は図示されていないが装置の基板内に保持されている
。第１Ａ図乃至第１Ｃ図に示す第一実施例に見られるよ
うに、リング５０は両拘束部材２２ａとそれらの間に拘
束された圧電変換番より３４ｂとを支持している。

本発明はこれまで示した構造のものに限定されず、当業
者によってさらに明瞭な変形例が提供される余地がある
。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図は本発明に係る航行上ン１ノの分解斜視図、第
１Ｂ図は第１Ａ図の航行センナの組立状態を示す部分断
面図、第１Ｃ図は第１Ａ及び第１Ｂ図に示された航行セ
ンサの組立体の平面図、第２図は角速度検知圧電変換は
りの変形例を示１分解斜視図、第３図は圧電変換はりの
さらに別の変形例を示Ｊ分解斜視図である。 １０・・・ジャイロスコープ部材、１１・・・回転軸、
１２・・・アーム、１３・・・開孔、１８・・・アーム
、２２・・・拘束部材、３０・・・縦孔、３４・・・圧
電変換はり、３、３８・・・対応面、４０・・・保持部
材、４２・・・基板、５０・・・リング、６４・・・溝
、６６・・・たわみヒンジ、６８・・・上部フランジ、
７０・・・ウェブ、７２・・・下部フランジ、７４・・
・圧電変換【まり、７６・・・溝、７８−１．細長角溝
、８ｏ・・・ボルト、８２・・・ｆｔｆｌ　孔、８４・
・・駆動軸のフランジ、８６−０．駆動軸、８８−１゜
ねじ付ブシュ、９０・・・ねじ部月、９２・・・基板肩
部、９３．９５・・・くぼみ、９４・・・中央部、９６
−０．先端部、９８・・・受部材、９９・・・ビン、ｉ
　ｏ　ｏ　０、基板。 出願人代理人　　佐　　藤　　−雄 ＦＩＧ、　／Ｂ ＦＩＧ、　／Ｃ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、軸線の回りに回転するためのジャイロスコープ部材
   と、トルク検知装置と、基板に前記ジャイロスコープ部
   材を弾性的に取付けるための少なくとも１つのたわみヒ
   ンジとを備え、このトルク検知装置は前記軸線と同軸上
   に配設された第１圧電変換はりと、前記基板内で軸線に
   交差してはりの第１端部を取付けるための第１はり拘束
   手段と、前記基板内で軸線に交差してはりの対向端部を
   取付けるための第２はり拘束手段とを含み、前記トルク
   検知装置の拘束されたはりはジャイロスコープ部材の角
   速度に比例した電気的信号を発生するように構成したこ
   とを特徴とする航行センサ。 ２、マルチセンサ作用を可能にするために軸線と平行な
   方向にセンサの線加速度に比例する電気的信号を生じる
   ように、軸線に対して均一の間隔を置いて取付けられた
   第２の圧電変換はりを備えたことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の航行センサ。 ３、前記ジャイロスコープ部材は、中央開口部から直径
   方向の互いに反対方向に伸びている第１の一対のアーム
   と、この中央開口部から第１の一対のアームと直交して
   直径方向の互いに反対方向に伸びている第２の一対のア
   ームとを備え、前記中央開口部は、第１及び第２の拘束
   部材と、これらの間に拘束された第１の圧電変換はりと
   を収容することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の航行センサ。 ４、前記ジャイロスコープ部材の第２の一対のアーム内
   には前記たわみヒンジの一方の部分を支持するための溝
   が設けられ、前記たわみヒンジの他方の部分は前記基板
   内に支持されていることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の航行センサ。 ５、前記ジャイロスコープ部材の第２の一対のアーム内
   にたわみヒンジの一方の部分を支持するための溝が設け
   られ、たわみヒンジの他方の部分が基板内に支持されて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の航行
   センサ。 ６、角速度を伝えるため前記基板に接続された入力軸を
   有することを特徴とする特許請求の範囲第５項記載の航
   行センサ。 ７、前記第２の圧電変換はりの４個は、基板内に直角位
   相に装着されていることを特徴とする特許請求の範囲第
   ６項記載の航行センサ。 ８、前記トルク検知装置の回転の平衡を調節するために
   第１及び第２拘束部材内に挿入された調節装置を備えた
   ことを特徴とする特許請求の範囲第６項記載の航行セン
   サ。 ９、前記第１の圧電変換はりが平行四辺形の形をしてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第６項記載の航行セ
   ンサ。 １０、前記第１の圧電変換はりは、台形状をしており、
   はりのたわみを容易にするためにその中に少なくともひ
   とつのくぼみを有することを特徴とする特許請求の範囲
   第６項記載の航行センサ。 １１、前記調節装置は前記トルク検知装置に調節可能に
   挿入あるいは引き出されるねじ付締結装置であることを
   特徴とする特許請求の範囲第８項記載の航行センサ。