JPH05288554A - 振動ジャイロ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 周囲の温度が変化しても、感度を落とさず
に、正確に回転角速度を測定することができる振動ジャ
イロを得る。 【構成】 振動ジャイロ１０は振動体１２を含む。振動
体１２は、恒弾性金属材料などで３角柱状に形成する。
振動体１２の各側面の中央部に、圧電素子１４，１６，
１８を形成する。圧電素子１４，１６，１８は、振動体
１２の長さ方向の中央部において、それぞれ分割する。
分割された圧電素子１４，１６，１８は、金などの軟ら
かい材料で形成されたリード線２０で接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は振動ジャイロに関し、
特にたとえば、角速度を検知することにより移動体の位
置を検出して適切な誘導を行うナビゲーションシステ
ム、あるいは外的振動を検知して適切な制振を行うヨー
レートセンサなどに応用できる振動ジャイロに関する。

【０００２】

【従来の技術】図４（Ａ）はこの発明の背景となる従来
の振動ジャイロを示す斜視図であり、図４（Ｂ）はその
断面図である。この振動ジャイロ１は振動体２を含む。
振動体２は、たとえば恒弾性金属材料で、正３角柱状に
形成される。振動体２の側面の中央部には、それぞれ圧
電素子３，４，５が形成される。圧電素子３，４，５
は、たとえば圧電セラミックの両面に電極を形成したも
のである。そして、この圧電素子３，４，５が、接着剤
などによって、振動体２の側面に接着される。２つの圧
電素子３，４が、駆動用および出力信号検出用として用
いられる。また、もう１つの圧電素子５は、帰還用とし
て用いられる。

【０００３】この振動ジャイロ１では、駆動用の圧電素
子３，４と帰還用の圧電素子５との間に、自励振駆動す
るための帰還ループとして発振回路などが接続される。
この発振回路からの信号によって、振動体２は帰還用の
圧電素子５形成面に直交する方向に屈曲振動する。この
状態で、振動ジャイロ１が回転すれば、出力信号検出用
の２つの圧電素子３，４間に出力差が生じ、その出力差
を測定することによって回転角速度を検知することがで
きる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような振動ジャイ
ロでは、振動体，圧電素子および圧電素子を接着するた
めの接着剤の線膨張係数が、それぞれ異なる。そのた
め、振動ジャイロの周囲の温度変化によって、振動体に
応力が働く。特に、振動体が屈曲振動すると、図５に示
すように、振動体の長さ方向の中央部の変位が最大とな
る。そのため、振動体の長さ方向の中央部に置いて、応
力の影響が大きくなる。この応力が振動体の屈曲振動に
影響を及ぼし、測定する回転角速度に誤差が生ずる可能
性がある。

【０００５】それゆえに、この発明の主たる目的は、周
囲の温度が変化しても、感度を落とさずに、正確に回転
角速度を測定することができる振動ジャイロを提供する
ことである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、多角柱状の
振動体と、振動体の側面に形成される圧電素子とを含
み、振動体の長さ方向の中央部において圧電素子が分割
された振動ジャイロである。

【０００７】

【作用】圧電素子が分割されていることにより、一体的
に形成された圧電素子に比べて、振動体に与える応力が
分散される。また、振動体の長さ方向の中央部の変位が
最大となる部分において、圧電素子が分割されているた
め、振動体の変位が最大となる部分に応力がかからな
い。

【０００８】

【発明の効果】この発明によれば、周囲の温度変化によ
って振動体にかかる応力が分散されるため、振動体の屈
曲振動に与える影響が少ない。しかも、振動体の屈曲振
動の変位が最大となる部分に応力がかからないため、圧
電素子によって振動体の屈曲振動に与えられる影響が少
ない。そのため、振動ジャイロに加わった回転角速度を
正確に測定することができる。また、分割された圧電素
子はリード線で接続されているため、感度も良好に保つ
ことができる。

【０００９】この発明の上述の目的，その他の目的，特
徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳
細な説明から一層明らかとなろう。

【００１０】

【実施例】図１（Ａ）はこの発明の一実施例を示す斜視
図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）の線ＩＢ−ＩＢにお
ける断面図である。振動ジャイロ１０は、振動体１２を
含む。振動体１２は、たとえば恒弾性金属材料などで、
正３角柱状に形成される。振動体１２の側面には、それ
ぞれ圧電素子１４，１６，１８が形成される。圧電素子
１４は、たとえば圧電体１４ａを含み、この圧電体１４
ａの両面に電極１４ｂ，１４ｃが形成される。そして、
一方の電極１４ｃが、接着剤などによって、振動体１２
の側面に接着される。同様に、圧電素子１６，１８は、
それぞれ圧電体１６ａ，１８ａを含み、これらの圧電体
１６ａ，１８ａの両面に電極１６ｂ，１６ｃおよび電極
１８ｂ，１８ｃが形成される。そして、これらの一方の
電極１６ｃおよび電極１８ｃが、振動体１２の側面に接
着される。

【００１１】圧電素子１４，１６，１８は、図２に示す
ように、振動体１２の長さ方向の中央部において、それ
ぞれ２つに分割されている。そして、分割された圧電素
子１４は、たとえば金などの軟らかい金属で形成された
リード線２０で接続される。同様に、分割された圧電素
子１６がリード線２０で接続され、分割された圧電素子
１８もリード線２０で接続される。リード線２０は外部
に引き出され、発振回路や出力信号検出回路などに接続
される。この振動ジャイロ１０では、２つの圧電素子１
４，１６が駆動用および出力信号検出用として使用さ
れ、別の圧電素子１８が帰還用として使用される。な
お、分割された圧電素子間のリード線２０上には、リー
ド線２０の振動を抑えるために、ダンピング材などを塗
布してもよい。

【００１２】この振動ジャイロ１０では、駆動用として
用いられる圧電素子１４，１６と帰還用の圧電素子１８
との間に、自励振駆動するための帰還ループとして発振
回路などが接続される。したがって、発振回路からの信
号によって、振動体１２は、帰還用の圧電素子１８形成
面に直交する方向に屈曲振動する。

【００１３】この状態で、振動ジャイロ１０がその軸方
向を中心として回転すると、コリオリ力によって振動体
１２の振動方向が変わり、出力信号検出用として用いら
れる圧電素子１４，１６に発生する電圧に差が生じる。
したがって、これらの圧電素子１４，１６の出力電圧の
差を検出すれば、大きな出力を得ることができる。この
出力を測定することによって、振動ジャイロ１０に加わ
った回転角速度を検出することができる。

【００１４】この振動ジャイロ１０では、振動体１２の
長さ方向の中央部において、圧電素子１４，１６，１８
が分割されているため、周囲の温度が変化しても、振動
体１２，圧電素子１４，１６，１８およびこれらを接着
するための接着剤の線膨張係数の差によって振動体１２
に働く応力が分散される。また、図３に示すように、振
動体１２が屈曲振動している場合、振動体１２の長さ方
向の中央部の変位が最大となるが、この部分に圧電素子
が存在しない。そのため、圧電素子による振動体１２の
屈曲振動への影響が少ない。これらのことから、この振
動ジャイロ１０は、周囲の温度が変化しても正確に回転
角速度を測定することができる。しかも、分割された圧
電素子はリード線で接続されているため、感度を良好に
保つことができる。

【００１５】なお、上述の実施例では、振動体１２を正
３角柱状に形成したが、振動体１２の形状としては他の
多角柱状であってもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）はこの発明の一実施例を示す斜視図であ
り、（Ｂ）は（Ａ）の線ＩＢ−ＩＢにおける断面図であ
る。

【図２】図１に示す振動ジャイロの側面図である。

【図３】図１に示す振動ジャイロが屈曲振動している状
態を示す側面図である。

【図４】（Ａ）はこの発明の背景となる従来の振動ジャ
イロの一例を示す斜視図であり、（Ｂ）はその断面図で
ある。

【図５】図４に示す従来の振動ジャイロが屈曲振動して
いる状態を示す側面図である。

【符号の説明】

１０ 振動ジャイロ １２ 振動体 １４，１６，１８ 圧電素子

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多角柱状の振動体と、前記振動体の側面
   に形成される圧電素子とを含み、 前記振動体の長さ方向の中央部において前記圧電素子が
   分割された、振動ジャイロ。