JPS62257014A - Angular velocity sensor - Google Patents

Angular velocity sensor

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Publication number
JPS62257014A
JPS62257014A JP61101447A JP10144786A JPS62257014A JP S62257014 A JPS62257014 A JP S62257014A JP 61101447 A JP61101447 A JP 61101447A JP 10144786 A JP10144786 A JP 10144786A JP S62257014 A JPS62257014 A JP S62257014A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
axis
detection
spring
angular velocity
right angle
Prior art date
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Pending
Application number
JP61101447A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenichi Tanaka
兼一 田中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP61101447A priority Critical patent/JPS62257014A/en
Publication of JPS62257014A publication Critical patent/JPS62257014A/en
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Abstract

PURPOSE:To enhance detection accuracy, by constituting an angular velocity sensor so that one axis of an elastomer is compressed and stretched to generate linear reciprocating motion in the direction crossing the other axis thereof at a right angle. CONSTITUTION:The detection pieces 24, 25 on a Y-axis performs linear reciptocating motion by stretching and compressing a spring 21 in the direction (Y-axis direction) crossing the compressing and stretching direction (X-axis direction) of the spring 21 at a right angle and, therefore, the force applied to the leading ends of the detection pieces 24, 25 in a velocity direction is limited only to the direction crossing a rotary shaft at a right angle and the electric signals outputted from piezoelectric elements 26, 27 for detection become proportional to Corioli's force incurring no error. Therefore, by increasing only the speeds of the leading ends of the detection pieces 24, 25, the detection accuracy of angular velocity is enhanced.

Description

【発明の詳細な説明】 <ft工業上利用分野) 本発明は、検出精痕の向上を図った角速度センサに関す
るものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Field of Industrial Applications> The present invention relates to an angular velocity sensor with improved detection accuracy.

(従来の技術とその問題点) 従来の角速度センサとして、は、特開昭60=1111
1C)Q公報に記載されているようなものがある。第3
図により説明を行なうと、対向して配置された2枚の駆
動用圧電素子1a、1bと、各駆動用圧電素子1a、I
bの長子方向の一端3a、3bを固定し、他端4a、4
bに駆動用圧ffi素子1a、Ibと直交する様に固定
された検出用圧′Ifi素子2a、 2bとから構成さ
れる。駆動用圧電素子1a、1bは、外部から印加され
た電気信号により歪が発生する。この性質を利用し交流
信号を印加すると駆動用圧電素子18.1bは振動を発
生する。振動発生時に、各圧電素子の長手方向の軸廻り
すなわちl軸のまわりに角速度がりえられると検出用圧
電素子2a、2bには回転軸及び振動方向と直交する方
向に、角速度に比例したコリオリの力が作用する。この
」リオリの力によって検出用圧電素子2a、2bには歪
がと[じ、電荷の変化として電気t3号が検出される。
(Conventional technology and its problems) As a conventional angular velocity sensor,
1C) There are some as described in the Q publication. Third
To explain with the drawings, two driving piezoelectric elements 1a, 1b arranged facing each other, and each driving piezoelectric element 1a, I
One end 3a, 3b in the longitudinal direction of b is fixed, and the other end 4a, 4
Detection pressure Ifi elements 2a and 2b are fixed at right angles to drive pressure Ifi elements 1a and Ib. Distortion occurs in the driving piezoelectric elements 1a and 1b due to an electric signal applied from the outside. Utilizing this property, when an AC signal is applied, the driving piezoelectric element 18.1b generates vibration. When vibration occurs, when the angular velocity changes around the longitudinal axis of each piezoelectric element, that is, around the l-axis, the detection piezoelectric elements 2a and 2b generate a Coriolis wave proportional to the angular velocity in a direction perpendicular to the rotation axis and the vibration direction. Force acts. This Rioli force causes distortion in the detection piezoelectric elements 2a and 2b, and electric charge t3 is detected as a change in charge.

しかしながら、このような従来の角速度センサにあって
は、検出用圧電素子2*、 2bの感度を向上させる為
に比較的良いT[宙ん子2a、2bを使用し、かつ駆動
用圧電素子1a、1bの一端3a、3bを支点とする構
)古とイにつでいる為、電気信0を印加した時、検出用
1モ電索了2a、2bの先端1,1、直線的なt1復運
動でなく、駆動用JIl:電素子1a、1bの−vA3
8.3beQ点トシだ円弧運動的な往復運動を行ってし
まう。振動する速度により検出用圧電素子の先端にかか
る力の方向が、回転するX軸と直交する方向とずれてし
まい、lf交する方向以外にX軸方向にも力がかかり、
コリオリの力に合成されてしまう為、検出精度が悪くな
るという問題点があった。
However, in such a conventional angular velocity sensor, in order to improve the sensitivity of the detection piezoelectric elements 2*, 2b, a relatively good T [spinners 2a, 2b are used, and the drive piezoelectric element 1a is , 1b with one end 3a, 3b as the fulcrum) Since it connects to the end and A, when electric signal 0 is applied, the ends 1, 1 of the detection 1 mo electric cable 2a, 2b, straight t1 Not backward movement, driving JIl: -vA3 of electric elements 1a, 1b
8.3beQ point Toshi performs circular arc-like reciprocating motion. Due to the speed of vibration, the direction of the force applied to the tip of the detection piezoelectric element deviates from the direction perpendicular to the rotating X-axis, and force is applied in the X-axis direction in addition to the direction perpendicular to lf.
Since it is combined with the Coriolis force, there is a problem that detection accuracy deteriorates.

(発明の目的) 本ブで明は、このような従来の問題点に611してなさ
れたしので、精度の向とを図った角速度センサを提供す
ることにある。
(Object of the Invention) An object of the present invention is to solve these conventional problems and provide an angular velocity sensor with improved accuracy.

(発明の構成) 本発明の角速度ヒンサは、弾性体と、該弾性体を一方の
軸方向に沿って圧縮、伸展さ才る振動子と、前記弾性体
の伸展、圧縮方向と直交する軸方向に、直線的に往復運
動する応力検出体とひ構成した。
(Structure of the Invention) The angular velocity hinge of the present invention includes an elastic body, a vibrator that compresses and stretches the elastic body along one axial direction, and an axial direction perpendicular to the stretching and compression direction of the elastic body. In addition, it was constructed with a stress detector that moves back and forth in a linear manner.

<′に施例) 以下、本発明を図面に暴づいて説明すると、第1図は、
本発明の一実施例を示す図である。まず、構成を説明す
ると、21は、楕円状の弾性体としてのスプリングであ
る。楕円の短軸方向をX軸、短軸と直交する長軸方向を
Y軸とする。22゜23は、スプリング21をX軸上で
はさむJ、うに配tされ、X軸1でスプリング21を圧
縮、伸展する邊初了としての電磁アクブユエータであり
、電磁7クチユ1−タ22.23はスプリング2101
F縮、伸展の同期をとっている。30.31は、電磁ア
クチュエータ22.23の台座である。応力検出体は検
出片24.25及びffm素子26゜27とから成る。
(Examples shown in ') Below, the present invention will be explained with reference to the drawings. Fig. 1 shows the following:
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the present invention. First, the configuration will be described. Reference numeral 21 denotes a spring as an elliptical elastic body. The short axis direction of the ellipse is the X axis, and the long axis direction perpendicular to the short axis is the Y axis. Reference numerals 22 and 23 designate electromagnetic actuators that are placed between the spring 21 on the X-axis and compress and expand the spring 21 on the X-axis 1. is spring 2101
F contraction and extension are synchronized. 30.31 is the base of the electromagnetic actuator 22.23. The stress detector consists of a detection piece 24, 25 and an ffm element 26.27.

24.25はスプリング21のY軸上の2カ所Cスプリ
ング21と一体となり、スプリング21の外側のY軸り
向にのびた直方体の検出11て・あり、その検出J+2
4.251に圧電素子26.27が接着さ杭ている。、
:コリオリの力41.42.43.44により検出片2
4.25がうける応力は検出片24.25の特定のff
f置に集中するので圧電素子26.27は検出片24゜
25の応力の集中する位置に接着されている。そして、
28.29は、圧電A了26.27に発生した電気信号
を導出するリード線である。楕円状スプリング21と検
出片24.2りは、第6図に示したように2枚のバネ材
61.62を接合づろことにより構成することができる
。また圧電素子26.27の代わりに歪ゲージ等応力を
検出するものを使用できる。
24.25 is a rectangular parallelepiped detection 11 that is integrated with the C spring 21 and extends in the Y-axis direction outside the spring 21 at two locations on the Y-axis of the spring 21, and its detection J+2
A piezoelectric element 26, 27 is glued to 4.251. ,
:Detection piece 2 due to Coriolis force 41.42.43.44
4.25 is subjected to a specific ff of the detection piece 24.25.
Since the stress is concentrated at the f position, the piezoelectric elements 26 and 27 are bonded to the positions of the detection pieces 24 and 25 where stress is concentrated. and,
28.29 are lead wires for deriving the electrical signals generated in the piezoelectric circuit 26.27. The elliptical spring 21 and the detection piece 24.2 can be constructed by joining two pieces of spring material 61.62 as shown in FIG. Also, in place of the piezoelectric elements 26 and 27, a strain gauge or other device for detecting stress can be used.

次に作用を説明する。第2図は、スプリング21の駆動
状態を示す図である。第2図(a)は電磁アクブユエー
タ22.23が楕円状のスプリング21を伸展している
図である。第2図fb)はスプリング21を圧縮してい
る図である。検出片24.25、スプリング21が圧縮
、伸展されることによって[iアクブー1.1−夕22
.23の駆動周波数と同じ周波数cY@上を直線的に往
復運動を行なう。この1■復運動が行なわれている状態
で、第4図に示したZ@の廻りに角速度が発生すると、
検出)”j2A、2bの面に垂直41方向に検出片24
.25の移動速度と検出片24.25の質聞と自速1α
の積に比例したコリオリカ41.42゜43.44が発
生する。コリA−リカ41.44はスプリング21がI
F縮された時に発生し、コリオリカ42.43Cよ、ス
プリング21が伸展された時に発生する。このコリオリ
カ41.42.43゜44によって検出片24.25に
は、応力が発生し、発生した応力によって圧電素子26
.27に歪が発生する。その歪が電量の変化となり、X
軸廻りの角速度に比例した電気信号がリード′028゜
29を通して出力される。
Next, the effect will be explained. FIG. 2 is a diagram showing the driving state of the spring 21. FIG. 2(a) shows the electromagnetic actuator 22, 23 extending the elliptical spring 21. FIG. 2fb) shows the spring 21 being compressed. When the detection piece 24.25 and the spring 21 are compressed and expanded,
.. A reciprocating motion is performed linearly on the same frequency cY@ as the driving frequency of 23. While this 1■ return motion is being performed, if an angular velocity occurs around Z@ shown in Figure 4,
Detection) "j2A, detecting piece 24 in the 41 direction perpendicular to the surface of 2b
.. 25's movement speed and detection piece 24.25's question and own speed 1α
A Coriolis angle of 41.42°43.44 is generated which is proportional to the product of . Cori A-Rica 41.44 has spring 21 I
It occurs when the spring 21 is compressed, and Coriolica 42.43C occurs when the spring 21 is expanded. Coriolis 41, 42, 43° 44 generates stress in the detection piece 24, 25, and the generated stress causes the piezoelectric element 26 to
.. 27, distortion occurs. The distortion results in a change in the amount of electricity, and
An electrical signal proportional to the angular velocity around the axis is output through the leads '028.29.

以上のように、スプリング21の圧縮、伸展方向(X軸
方向)と直交する方向(Y@力方向に伸展、圧縮1Jる
ことによりY軸上の検出片24゜25は、直線的なt)
復運動を行うので検出ハ24゜25の先端にかかる速度
方向の力は回転軸に直交する方向のみであり、検出用圧
電素子26.27から出力される電気信号は、a差を含
まぬ」すAりの力に比例するものである。従って検出片
24゜25の先端の速度をLげるだけで角速度の検出精
度が向上するという効果が151られる。
As described above, by extending and compressing the spring 21 in a direction perpendicular to the direction of compression and extension (X-axis direction) (Y @ force direction), the detection piece 24°25 on the Y-axis becomes linear t.
Since it performs a backward motion, the force in the speed direction applied to the tips of the detection plates 24 and 25 is only in the direction orthogonal to the rotation axis, and the electrical signals output from the detection piezoelectric elements 26 and 27 do not include the difference a. It is proportional to the force of the sled A. Therefore, the effect of improving the detection accuracy of the angular velocity can be obtained by simply increasing the speed of the tip of the detection piece 24.degree. 25 by L.

又、回転軸方向の高さを低く構成することができる。第
5図はスプリング21を圧縮、伸展させる手段として、
圧電型アクチュエータ51.52を使用した他の実施例
であり、楕円状のスプリング21の短軸上にユニモルノ
ア又はバイ[ルファ型に構成された片持梁状の圧電木了
51.52で楕円スプリング21を挟みこむ形で圧縮、
伸展を行う。IF電型アクブユエータ50を使用するこ
とによって、検出軸方向の形状をさらにa型に構成覆る
ことができる。
Further, the height in the direction of the rotation axis can be configured to be low. FIG. 5 shows a means for compressing and expanding the spring 21.
This is another embodiment using a piezoelectric actuator 51, 52, in which a cantilever-shaped piezoelectric actuator 51, 52 configured in a unimorph or bi-rufa type is mounted on the short axis of an elliptical spring 21. Compress by sandwiching 21,
Perform extension. By using the IF electronic type actuator 50, the shape in the direction of the detection axis can be further changed to an a-type configuration.

本実施例では、楕円状スプリング21を用いたが、撮動
子によって圧縮、伸展させた方向と直交する方向に、直
線的に往復運動するひし形あるいは多角形スプリングを
用いてもよい。
In this embodiment, an elliptical spring 21 is used, but a rhombic or polygonal spring that linearly reciprocates in a direction perpendicular to the direction in which it is compressed and expanded by the camera may also be used.

(発明の効果) 以上説明してきたように、この発明によれば、その構成
を弾性体の一方の軸を圧縮、伸展することによって直交
するもう一方の軸方向に直線的な往復運動を発生する構
成としたため往復運動による応力検出体の先端にかかる
力は誤差を含まぬコリAりの力となり応力検出体の往復
運動の速度を上げることにより、検出精度が向上すると
いう効果が得られる。さらに回転軸方向の高さを低くで
きるという多大の効果を併せもっている。
(Effects of the Invention) As explained above, according to the present invention, by compressing and expanding one axis of the elastic body, linear reciprocating motion is generated in the direction of the other orthogonal axis. Because of this structure, the force applied to the tip of the stress detector due to the reciprocating motion is a stiffness force that does not include an error, and by increasing the speed of the reciprocating motion of the stress detector, the detection accuracy is improved. Furthermore, it has the great effect of being able to reduce the height in the direction of the rotation axis.

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

第1図は、本発明の一実施例の角速度センサの図である
。第2図(a)はスプリングが伸展している状態を示す
図である。第2図(b)は、スプリングが圧縮された状
態を示す図である。第3図は、従来の角速度レン号の図
である。第4図は、本実施例の動作を説明する図である
。第5図は、本発明の他の実施例を示す図である。第6
図は、本実施例で使用したスプリングの構成である。 21・・・弾性体、22.23・・・撮動子、24゜2
5.26.27・・・応力検出片。 特許出願人   口産自動巾株式会社 第2rXI 第4図 ア
FIG. 1 is a diagram of an angular velocity sensor according to an embodiment of the present invention. FIG. 2(a) is a diagram showing a state in which the spring is expanded. FIG. 2(b) is a diagram showing a state in which the spring is compressed. FIG. 3 is a diagram of a conventional angular velocity lens. FIG. 4 is a diagram explaining the operation of this embodiment. FIG. 5 is a diagram showing another embodiment of the present invention. 6th
The figure shows the configuration of the spring used in this example. 21... Elastic body, 22.23... Camera element, 24°2
5.26.27... Stress detection piece. Patent applicant: Kousan Automatic Wipes Co., Ltd. No. 2rXI Figure 4A

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims]  弾性体と、該弾性体を一方の軸方向に沿つて圧縮,伸
展させる振動子と、前記弾性体の圧縮,伸展方向と直交
する軸方向に直線的に往復運動する応力検出体とで構成
されたことを特徴とする角速度センサ。
It is composed of an elastic body, a vibrator that compresses and stretches the elastic body along one axial direction, and a stress detector that linearly reciprocates in an axial direction perpendicular to the direction of compression and expansion of the elastic body. An angular velocity sensor characterized by:
JP61101447A 1986-05-01 1986-05-01 Angular velocity sensor Pending JPS62257014A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61101447A JPS62257014A (en) 1986-05-01 1986-05-01 Angular velocity sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61101447A JPS62257014A (en) 1986-05-01 1986-05-01 Angular velocity sensor

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Publication Number Publication Date
JPS62257014A true JPS62257014A (en) 1987-11-09

Family

ID=14300944

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP61101447A Pending JPS62257014A (en) 1986-05-01 1986-05-01 Angular velocity sensor

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JP (1) JPS62257014A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0285315U (en) * 1988-12-20 1990-07-04

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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