DE19800333A1 - Schwingerträgeranordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Schwinger für einen Kreisel, insbesondere eine Schwingerträgeranordnung, die einen Schwinger stabil lagern kann, die eine Verbindung eines Schwingers mit einer Verdrahtungsplatine über kurze, freischwebende Drahtleitungen ermöglicht, und die außerdem einen Schwinger auch dann sicher lagert, wenn der Schwinger als stimmgabelartiger Schwinger ausgeführt ist.

Fig. 8 ist eine perspektivische Ansicht eines Schwingkreisels mit einem Dreizack-Stimmgabelschwinger. Man erkennt einen Schwinger 12 und einen Träger 13. Der Träger 13 ist an einem Basisende 12d des Schwingers 12 fixiert, um den Schwinger 12 freitragend zu lagern. Der Schwinger 12 besitzt zueinander parallele Schwingarme 12a, 12b und 12c. Der Schwinger 12 wird hergestellt, indem eine Platte aus einer durchgehend elastischen Legierung, beispielsweise aus Elinvar, deren Hauptflächen mit Schichten aus piezoelektrischem Material überzogen oder mit einem Plättchen aus piezoelektrischem Material versehen sind, verarbeitet wird. Treiberelektroden zum mechanischen Antreiben der Schwingarme 12a, 12b und 12c, damit diese parallel zur X-Achse Schwingungen ausführen, und Fühl- oder Leseelektroden zum Fühlen von Schwingungen in Richtungen parallel zur Y-Achse, sind an den Schwingarmen 12a, 12b und 12c angebracht.

An die Treiberelektroden werden Wechsel-Treiberspannungen gleicher Phase zum Antreiben der seitlichen Schwingungsarme 12b und 12c gelegt, und ein demgegenüber eine gedrehte Phase aufweisender Wechsel-Treiberstrom wird an die Treiberelektroden des mittleren Schwingarms 12a gelegt, so daß dieser Schwingarm bezüglich der seitlichen Schwingarme 12b und 12c gegenphasig schwingt. Die Phasendifferenz zwischen den Schwingungen der seitlichen Schwingarme 12b und 12c einerseits und der Schwingung des mittleren Schwingarms 12a andererseits, jeweils parallel zur X-Achse, beträgt also 180°.

Wenn der Schwingkreisel mit einem solchen Schwinger 12 in der oben angesprochenen Weise schwingt und sich dabei in einem drehenden System befindet, welches eine Drehung um die Z-Achse vollzieht, wirkt auf die Schwingarme 12a, 12b und 12c in Richtungen parallel zu der Y-Achse eine Corioliskraft ein, die proportional ist zu der Geschwindigkeit in Richtung der X-Achse, d. h. zu der Geschwindigkeit in Richtungen parallel zu der X-Achse. Die Schwingungen der Schwingarme 12a, 12b und 12c beinhalten also Schwingungen in Richtung der Y-Achse, d. h. Schwingungen in Richtungen, die jeweils parallel zur Y-Achse verlaufen. Die Schwingung in Richtung der Y-Achse des mittleren Schwingarms 12a und die Schwingungen der seitlichen Schwingarme 12b und 12c in Richtung der Y-Achse sind zueinander gegenphasig, d. h. die Phasendifferenz zwischen der Schwingung in Richtung der Y-Achse des mittleren Schwingarms 12a und die Phasen der Schwingungen der Schwingarme 12b und 12c beträgt 180°. Die Fühlelektroden messen die Y-Achsen-Schwingungen der Schwingarme 12a, 12b und 12c, und die Winkelgeschwindigkeit ω der Drehung um die Z-Achse wird auf der Grundlage der Ausgangssignale der Fühlelektroden berechnet.

Angenommen, die Masse der Schwingarme 12a, 12b und 12c betrage m, die Schwingungsgeschwindigkeit der Schwingarme 12a, 12b und 12c in Richtung der X-Achse betrage v (Vektor), und die Winkelgeschwindigkeit des drehenden Systems um die Z-Achse betrage ω₀ (Vektor). Dann drückt sich die Corioliskraft F (Vektor) folgendermaßen aus:

F = 2m(v x ω₀) ("x" bedeutet Vektorprodukt).

Folglich ist die Corioliskraft F proportional zur Winkelgeschwindigkeit ω₀. Die Winkelgeschwindigkeit ω₀ läßt sich also anhand der Schwingungen in Richtung der Y-Achse der Schwingarme 12a, 12b und 12c berechnen. Bei dem in Fig. 8 gezeigten Schwinger 12 haben die Schwingungen der seitlichen Schwingarme 12b und 12c einerseits und die Schwingungen des mittleren Schwingarms 12a andererseits gegenphasige Beziehung. Deshalb ist der Schwinger 12 bei der Schwingung gut ausgewuchtet, und folglich läßt sich das Basisende 12d des Schwingers 12 starr in dem Träger 13 lagern.

Wird allerdings der Schwinger 12 einfach starr mit seinem Basisende 12d an dem Träger 13 gelagert, so muß das Basisende 12d in engem Sitz in den Träger 13 eingesetzt werden, oder der Träger 13 muß an dem Basisende 12d des Schwingers durch Kunststoffverguß angeformt sein. Es bereitet Schwierigkeiten, das Basisende 12d des Schwingers 12 dadurch an dem Träger 13 zu befestigen, daß man das Basisende 12d in engem Sitz in den Träger 13 einführt. Wenn man den Träger 13 durch Kunstharz-Verguß an dem Basisende 12d anbringt, hat die Wärme des schmelzflüssigen Kunstharzes abträglichen Einfluß auf den Schwinger 12. Deshalb ist das Ausbilden des Trägers 13 durch Gießharz in der Praxis ungeeignet.

Wenn der den Schwinger 12 lagernde Träger 13 ein steifer Körper ist und mit einer Verdrahtungsplatine (Schaltungsplatte) fest verbunden wird, wird ein äußerer Stoß oder werden externe Schwingungen, die auf die Verdrahtungsplating ausgeübt werden, direkt über den Träger 13 auf den Schwinger 12 übertragen, ohne daß eine Dämpfung erfolgt. Hierdurch wird der Schwinger 12 abträglich beeinflußt.

Der Schwinger 12 besitzt zahlreiche Elektroden, darunter die Treiberelektroden zum Antreiben der Schwingarme 12a, 12b und 12c, damit diese in Schwingung versetzt werden, sowie Fühlelektroden zum Erfassen der Schwingungen der drei Schwingarme 12a, 12b und 12c, die durch die Corioliskraft hervorgerufen werden. Zwischen dem Schwinger 12 und der Verdrahtungsplatine müssen mehrere freitragende Drähte verlaufen, welche die erwähnten Elektroden mit Schaltungselementen auf der Verdrahtungsplatine verbinden. Die zahlreichen freischwebenden Drähte erfordern eine ziemlich schwierige Verdrahtungsarbeit, welche die Schwingungen der Schwingarme 12a, 12b und 12c möglicherweise behindert.

Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Schwingerträgeranordnung für einen Schwinger, die einen einfachen Aufbau besitzt und in der Lage ist, den Schwinger an dessen Basisende sicher und gleichzeitig elastisch zu lagern.

Außerdem soll durch die vorliegende Erfindung eine Schwingerträgeranordnung geschaffen werden, die in der Lage ist, kollektiv Verdrahtungsleitungen zu halten, die mit an dem Schwinger befestigten Elektroden verbunden sind, wobei die Trägeranordnung außerdem in der Lage sein soll, diese Leitungsdrähte mit Schaltungsteilen zu verbinden, die auf einer Verdrahtungsplatine ausgebildet sind, um die Anzahl von freitragenden Leitungen zu verringern.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Der Schwinger ist vorzugsweise vom dreizackigen Stimmgabeltyp, wie aus Fig. 1 hervorgeht, oder vom zweizackigen Stimmgabeltyp. Der Schwinger kann Teil eines Kreisels oder Gyroskops sein, welches Schwingungen aufgrund einer Corioliskraft in einem Drehsystem mit dem Zweck erzeugt, die Winkelgeschwindigkeit zu bestimmen. Der Schwinger kann auch in Verbindung mit einem piezoelektrischen Wandler oder einem Rüttler eingesetzt werden.

Bei dem Schwinger kann es sich um ein plattenförmiges Teil handeln, hergestellt durch Laminieren einer Schicht aus piezoelektrischem Material, die als Treiberschicht dient, und einer Fühleinrichtung auf eine aus durchgehend elastischem Material bestehende Platte, beispielsweise eine Elinvar-Platte. Der Schwinger kann auch ein plattenförmiges Teil sein, welches vollständig aus einem piezoelektrischen Material besteht, welches die Treiber- und Fühleinrichtung bildet. Die Treiberelektroden zum Antreiben der Schwingarme und die Fühlelektroden zum Fühlen oder Lesen der Schwingungen der Schwingarme sind auf der Oberfläche des aus einem piezoelektrischen Material bestehenden plattenförmigen Elements ausgebildet.

Das Basisende des Schwingers wird von dem Träger gehalten. Der Träger besitzt ein flaches Aufnahmeteil und den Stützfuß. Das flache Aufnahmeteil und der Stützfuß sind durch entsprechendes Biegen einer leitenden Metallplatte einstückig ausgebildet. Die flache Aufnahme kann aus einem leitenden Metall bestehen, während der Stützfuß die Form eines Stabs aus leitendem Metall hat und an der flachen Aufnahme fixiert ist.

Das Basisende des Schwingers steht in flächiger Berührung mit und ist fixiert an der flachen Aufnahme. Die Elektroden gleichen Potentials an dem Schwinger sind elektrisch mit der flachen Aufnahme dadurch verbunden, daß diese Elektroden mit der flachen Aufnahme über einen leitenden Klebstoff oder dergleichen verbunden sind. Die Elektroden gleichen Potentials an dem Schwinger können mit der flachen Aufnahme durch Drahtbonden auch mit Hilfe von Drähten verbunden werden.

An der flachen Aufnahme kann mittels Klebstoff eine flexible Verdrahtungsplatine befestigt werden, wobei die Elektroden des Schwingers in direkten Kontakt mit einem leitenden Muster auf der flexiblen Verdrahtungsplatine gebracht werden, um die Elektroden mit dem leitenden Muster zu verbinden, wobei von der flexiblen Verdrahtungsplatine ausgehende Leitungen sich an dem Stützfuß entlangerstrecken oder zu einer anderen Verdrahtungsplatine führen können, um das leitende Muster der flexiblen Verdrahtungsplatine mit auf diese ausgebildeten Schaltungen zu verbinden. Die flache Aufnahme und der Stützfuß können aus leitendem Metall bestehen, wobei die Elektroden gleichen Potentials des Schwingers elektrisch mit der flachen Aufnahme verbunden sind, um die Elektroden über den Stützfuß mit den Schaltungen auf der Verdrahtungsplatine zu verbinden. Dies reduziert die Anzahl von Verdrahtungselementen, und man kommt mit einer einfachen Verdrahtungsstruktur aus.

Die elektrische Verbindung der Elektroden des Schwingers über dem Träger mit den Schaltungen der Verdrahtungsplatine reduziert die Anzahl von freitragenden Verdrahtungsleitungen, vereinfacht die Verdrahtungsstruktur und verringert die Möglichkeit des Bruchs von freitragenden Verdrahtungsleitungen.

Wenn der Stützfuß elastisch verformbar ist, läßt sich der Schwinger elastisch an der Verdrahtungsplatine lagern, wobei der Stützfuß als Dämpfungseinrichtung fungiert, welche die Ausbreitung von extern hervorgerufenen Schwingungen und externen Stößen von der Verdrahtungsplatine auf den Schwinger abfängt.

Der Stützfuß kann durch Anschweißen an der Verdrahtungsplatine mit einem Metall, beispielsweise mit Lot, er kann mit Schrauben oder er kann durch eine Preßpassung fixiert werden.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine auseinandergezogene, perspektivische Ansicht einer Schwingerträgeranordnung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 eine Seitenansicht der Schwingerträgeranordnung nach Fig. 1;

Fig. 3A eine perspektivische Ansicht eines Schwingers, wobei eine Frontseite des Schwingers dargestellt ist;

Fig. 3B eine perspektivische Ansicht des Schwingers nach Fig. 3A, wobei die Rückseite des Schwingers gezeigt ist;

Fig. 4 eine stirnseitige Ansicht in Pfeilrichtung IV in Fig. 1 oder Fig. 3A, wobei die Richtungen der dielektrischen Polarisation des Schwingers dargestellt sind;

Fig. 5 eine auseinandergezogene, perspektivische Ansicht der Schwingerträgeranordnung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht einer Schwingerträgeranordnung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht einer Schwingerträgeranordnung gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung; und

Fig. 8 eine perspektivische Ansicht einer konventionellen Schwingerträgeranordnung.

Zunächst soll anhand der Fig. 1 bis 4 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schwingerträgeranordnung erläutert werden. In Fig. 1 ist ein Schwinger 1 vom Dreizack-Stimmgabeltyp dargestellt. Der Schwinger wird als Schwingkreisel (Schwinggyroskop) verwendet. Der Schwinger 1 ist ein plattenförmiges Glied aus einem piezoelektrischen Material, beispielsweise einem piezoelektrischen Keramikmaterial. In einem Ende des Schwingers 1 sind Schlitze 1A ausgebildet, wodurch drei Schwingarme 1a, 1b und 1c gebildet werden. Die Schwingarme 1a, 1b und 1c werden in die Richtungen der dielektrischen Polarisation polarisiert, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist. Die seitlichen Schwingarme 1b und 1c weisen die gleichen Richtungen dielektrischer Polarisation auf, die Richtungen der dielektrischen Polarisation des mittleren Schwingarms 1a sind zu jenen der seitlichen Schwingarme 1b und 1c symmetrisch bezüglich einer vertikalen und einer horizontalen Linie. An der Unterseite jedes Schwingarms 1a, 1b und 1c ist ein Paar Treiberelektroden 2 aus leitendem Material ausgebildet, welches sich zwischen der Spitze des jeweiligen Schwingarms 1a, 1b und 1c und dem Rand eines Basisendes 1B des Schwingers 1 erstreckt, wie aus Fig. 3B hervorgeht. Mit den Treiberelektroden 2 wird über eine leitende Bahn zum Anlegen einer Treiberspannung mit einem für sämtliche Treiberelektroden 2 gleichen Potential elektrisch eine Wechselstromquelle verbunden.

Auf der Oberseite jedes der seitlichen Schwingarme 1b und 1c ist jeweils ein Paar Erdungselektroden 4 ausgebildet, und auf der Oberseite des mittleren Schwingarms 1a ist eine einzelne Erdungselektrode 4 ausgebildet, wie am besten aus Fig. 3A ersichtlich ist. Wie aus den Fig. 1 und 3A hervorgeht, verlaufen die Erdungselektroden 4 zu dem Basisende 1B des Schwingers 1. Sämtliche Erdungselektroden 4 sind mit einer Erdungselektrode 4a auf der Oberfläche des Basisendes 1B des Schwingers 1 verbunden. Die Erdungselektrode 4a liegt über einen leitenden Weg auf Masse, wobei sämtliche Erdungselektroden 4 auf Massepotential liegen.

Über die Treiberelektroden 2 und die Erdungselektroden 4 wird an den aus dem piezoelektrischen Material bestehenden Schwinger 1 eine Treiberspannung angelegt. Die Schwingarme 1a, 1b und 1c werden in Richtungen der dielektrischen Polarisation gemäß Fig. 4 polarisiert, wodurch die seitlichen Schwingarme 1b und 1c Schwingungen in Richtungen parallel zur X-Achse bei gleicher Phase ausführen, während der mittlere Schwingarm 1a Schwingungen in Richtung parallel zur X-Achse ausführt, allerdings um 180° gegenüber den Schwingungen der seitlichen Schwingarme 1b und 1c phasenversetzt. Mit anderen Worten: Die seitlichen Schwingarme 1b und 1c werden in die eine Richtung parallel zur X-Achse verzogen, und gleichzeitig wird der mittlere Schwingarm 1a in die andere Richtung parallel zur X-Achse verzogen.

Auf der Oberseite des mittleren Schwingarms 1a ist ein Paar Fühlelektroden 5a und 5b ausgebildet. Die hinteren Enden der Fühlelektroden 5a und 5b erreichen Stellen, die von der Endkante des Basisendes 1b in Richtung der Spitze des mittleren Schwingarms 1a versetzt sind. Die Fühlelektroden 5a und 5b sind mit Kontaktflächen 5a1 bzw. 5b1 abgeschlossen.

Wenn der Schwinger 1 in ein mit einer Winkelgeschwindigkeit um die Z-Achse drehendes Drehsystem eingebracht wird, werden die Schwingarme 1a, 1b und 1c in Richtungen parallel zur Y-Achse in Schwingung versetzt, hervorgerufen durch eine Corioliskraft entsprechend der oben angegebenen Formel. Da die Phasendifferenz der Schwingungen der seitlichen Schwingarme 1b und 1c einerseits und der Schwingungen des mittleren Schwingarms 1a andererseits aufgrund der Treiberspannung 180° beträgt, ist auch die Phasendifferenz zwischen den Schwingungen der seitlichen Schwingarme 1b und 1c und den Schwingungen des mittleren Schwingarms 1a aufgrund der Corioliskraft 180°, Das heißt: Zu einem gegebenen Zeitpunkt werden die seitlichen Schwingarme 1b und 1c in die eine Richtung parallel zu der Y-Achse aufgrund der Corioliskraft verzogen, während der mittlere Schwingarm 1b aufgrund der Corioliskraft in die andere Richtung parallel zu der Y-Achse verzogen wird.

Die Fühlelektroden 5a und 5b sind auf der Oberseite des mittleren Schwingarms 1a ausgebildet, an welchem die Erdungselektrode 4 ausgebildet ist. Der mittlere Schwingarm 1a aus piezoelektrischem Metall fungiert als Corioliskraft-Meßeinrichtung. Da die jeweiligen Richtungen der piezoelektrischen Polarisation von Teilen des Schwingarms 1a, an denen die Fühlelektroden 5a und 5b ausgebildet sind, einander entgegengesetzt sind, liefern die Fühlelektroden 5a und 5b Ausgangssignale entgegengesetzter Phasen, welche die Verziehungs- Hübe des mittleren Schwingarms 1a in einander entgegengesetzte Richtungen parallel zur X-Achse repräsentiert. Die Absolutwerte der Ausgangssignale der Fühlelektroden 5a und 5b werden addiert, d. h. das Ausgangssignal der einen der Fühlelektroden 5a und 5b wird von demjenigen von der anderen Fühlelektrode subtrahiert, um die Winkelgeschwindigkeit ω der Drehung um die Z-Achse berechnen zu können.

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, ist an dem Basisende 1B des Schwingers 1 ein Träger 6 befestigt, um den Schwinger 1 zu lagern. Der Träger 6 ist hergestellt durch Verarbeiten einer leitenden Platte, beispielsweise einer vergoldeten Walzstahlplatte oder einer Platte mit niedrigem elektrischen spezifischen Widerstand, beispielsweise einer Kupferplatte. Der Träger 6 besitzt ein flaches Aufnahmeteil 6a und einen Stützfuß 6b. Die Abmessungen des Querschnitts des Stützfußes 6b sind so festgelegt, daß der Stützfuß 6b elastisch verformbar ist.

Das Basisende 1B des Schwingers 1 wird auf das flache Aufnahmeteil 6a des Trägers 6 so aufgebracht, daß seine Unterseite in Berührung mit der Oberseite der flachen Halteplatte 6a steht, wobei das Basisende 1B auf der flachen Aufnahme 6a mittels einer leitenden Klebstoffschicht 17 fixiert wird, wie aus Fig. 2 hervorgeht. Dabei werden sämtliche Treiberelektroden 2 elektrisch über das Basisende 1B des Schwingers 1 und die leitende Klebstoffschicht 17 mit der flachen Aufnahme 6a des Trägers 6 verbunden. Ein leitender Klebstoff für die Klebstoffschicht 17 wird dadurch erhalten, daß man einen leitenden metallischen Füllstoff in ein thermoplastisches Harz, ein bei Hitze härtbares Harz oder in ein durch Ultraviolettstrahlung aushärtbares Harz einmischt. Die Treiberelektroden 2 können durch Schweißen mit einem leitenden Metall, beispielsweise einem Lot, elektrisch und mechanisch mit der flachen Aufnahme 6a verbunden werden.

Der Träger 6 wird auf einer Schaltungsplatine 7 dadurch angeordnet, daß sein Stützfuß 6b in ein in der Verdrahtungsplatine 7 ausgebildetes Loch 7a eingesetzt wird. Ein nicht dargestelltes leitendes Muster befindet sich auf der Rückseite der Verdrahtungsplatine 7, und ein Endabschnitt des Stützfußes 6b ist an dem leitenden Muster mit Hilfe von Lot 8 fixiert, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist. Damit wird der Schwinger 1 freitragend gelagert, wobei sein Basisende 1B auf dem Träger 6 gehalten wird, während seine Schwingarme 1a, 1b und 1c sich über einem Ausschnitt 7b parallel zu einer Ebene erstrecken, welche die Oberfläche der Schaltungsplatine 7 enthält, wie aus Fig. 2 hervorgeht.

Die an dem Schwinger 1 ausgebildeten Treiberelektroden 2 sind über die leitende Klebstoffschicht 17 und den Träger 6 elektrisch mit dem Leitungsmuster auf der Verdrahtungsplatine 7 verbunden, und das Leitungsmuster ist mit einer in Fig. 4 gezeigten Wechselspannungsquelle 3 verbunden.

Auf der Oberseite der Verdrahtungsplatine 7 ist eine Kontaktfläche 9a ausgebildet, die mit einem nicht dargestellten Erdungsmuster elektrisch verbunden ist, und die auf der Oberfläche des Basisendes 1B des Schwingers 1 gebildete Erdungsanschlußelektrode 4a ist mit der Kontaktfläche 1a über einen Verbindungsdraht 10a verbunden. Die Erdungselektroden 4, die an dem Schwinger 1 ausgebildet sind, stehen über die Erdanschlußelektrode 4a, den Verbindungsdraht 10a und das Kontaktstück 9a mit einem auf der Verdrahtungsplatine 7 ausgebildeten Erdungsmuster elektrisch in Verbindung.

Die einzelnen Kontaktflächen 5a1 und 5b1 der Fühlelektroden 5a und 5b sind mit den Kontaktflächen 9b1 und 9b2 auf der Verdrahtungsplatine 7 über Anschlußdrähte 10b1 bzw. 10b2 verbunden. Die Fühlelektroden 5a und 5b des Schwingers 1 sind elektrisch über die Verbindungsdrähte 10b1 und 10b2, die Kontaktflächen 9b1 und 9b2 auf der Verdrahtungsplatine 7 und ein auf der Verdrahtungsplatine 7 ausgebildetes Leitermuster mit einer nicht dargestellten Leseschaltung verbunden, die sich auf der Platine 7 befindet.

Bei der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Schwingerträgeranordnung sind sämtliche Treiberelektroden 2 über den Träger 6 mit dem auf der Verdrahtungsplatine 7 ausgebildeten Leitungsmuster elektrisch verbunden, die Erdungselektroden 4 sind mit einer einzelnen Erdanschlußelektrode 4a verbunden. Deshalb besitzt die Schwingerträgeranordnung bloß die drei freitragenden Verbindungsdrähte 10a, 10b1 und 10b2, die zwischen dem Schwinger 1 und der Verdrahtungsplatine 7 ohne Abstützung, also frei verlaufend angeordnet sind.

Der Schwinger 1 wird freitragend an dem einzelnen Träger 6 gelagert, es sind keinerlei zusätzliche Trägerelemente oder Lagerungselemente erforderlich. Da das Basisende 1B des Schwingers 1 fest mit der flachen Aufnahme 6a in flächigem Berührungskontakt vereint ist, wird der Schwinger 1 auf dem Träger 6 stabil gelagert. Da der Stützfuß 6b des Trägers 6 elastisch verformbar ist, wird der Schwinger 1 von der Verdrahtungsplatine 7 elastisch gelagert. Äußere Stöße und von außen auf die Verdrahtungsplatine 7 einwirkende Vibrationen können von dem Stützfuß 6b absorbiert werden, so daß eine direkte Ausbreitung der äußere Stöße und der externen Vibrationen bis hin zu dem Schwinger 1 unterbunden wird.

Bei dem in Fig. 1 bis 4 dargestellten Dreizack-Stimmgabelschwinger 1 beträgt die Phasendifferenz zwischen den Schwingungen der seitlichen Schwingarme 1b und 1c einerseits und den Schwingungen des mittleren Schwingarms 1a andererseits 180°. Deshalb ist der Schwinger 1 bezüglich der Schwingung gut ausgewuchtet, und an dem Basisende 1B des Schwingers 1 ergibt sich keinerlei Biegeknoten, der die Schwingungen stark beeinflussen könnte. Folglich können die Schwingarme 1a, 1b und 1c des Schwingers 1, dessen Basisende 1B in Flächenberührung an der flachen Aufnahme 6a des Trägers 6 fixiert ist, frei schwingen, ohne daß eine Hemmung seitens der Schwingerträgeranordnung bestünde. Die Ansprechempfindlichkeit auf Treiberkräfte sowie die Empfindlichkeit der Schwingarme 1a, 1b und 1c leiden folglich durch die Schwingerträgeranordnung nicht.

Da die Schwingarme 1a, 1b und 1c sich über dem Ausschnitt 7b der Verdrahtungsplatine 7 erstrecken, lassen sich die Spitzen der Schwingarme 1a, 1b und 1c so trimmen, daß die Schwingungsfrequenzen der einzelnen Schwingarme 1a, 1b und 1c bei an der Verdrahtungsplatine 1 gelagertem Schwinger 1 justiert werden.

Bezugnehmend auf Fig. 5, die eine Schwingerträgeranordnung einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt, enthält die Trägeranordnung einen einstuckig und zusammenhängend ausgebildeten Träger 16 mit einer flachen Aufnahme 16a, einem Stützfuß 16b und einem Basisteil 16c. Der Basisteil 16c hat eine Form ähnlich dem Buchstaben H und ist parallel zu der flachen Aufnahme 16a orientiert. Der Basisteil 16c besitzt zwei Arme und einen die Arme verbindenden Steg, wobei einstückig mit den beiden Armen an deren einander abgewandten Enden Finger 16d ausgebildet sind, die in entsprechende Löcher der Verdrahtungsplatine 7 eingreifen.

Das Basisende 1B des Schwingers 1 wird auf dem Träger 16 so gelagert, daß seine Oberfläche mit den Treiberelektroden 2b mittels Klebstoff an der flachen Aufnahme 16a in flächiger Berührung mit Hilfe eines leitenden Klebstoffs fixiert wird. Der Basisteil 16c wird so auf die Oberfläche der Verdrahtungsplatine 7 aufgesetzt, daß die Finger 16d in die entsprechenden Löcher der Verdrahtungsplatine 7 eingreifen. Die Schwinger 16d werden mit dem leitenden Muster verlötet, über das die Treiberleistung zugeführt wird. Da der Basisteil 16c des Trägers 16 sich in flächigem Kontakt mit der Oberfläche der Verdrahtungsplatine 7 befindet, läßt sich der Träger 16 sicher an der Platine 7 halten.

Da die flache Aufnahme 16a und der Basisteil 16c des Trägers 16 parallel zueinander verlaufen, kann der Schwinger 1 parallel zur Oberfläche der Verdrahtungsplatine 7 gelagert werden.

Fig. 6 zeigt eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schwingerträgeranordnung. Ein Träger 26 hat die Form eines Flachstücks mit einer flachen Lagerungsaufnahme 26a und einem Stutzfuß 26b, der sich in der gleichen Ebene wie die flache Aufnahme 26a erstreckt. Die flache Aufnahme 16a ist mit leitendem Klebstoff und in flächiger Berührung an dem Basisende 1B des Schwingers 1 fixiert. Nicht gezeigte Treiberelektroden an dem Schwinger 1 sind elektrisch mit der flachen Aufnahme 26a über eine Schicht aus leitendem Klebstoff verbunden. Der Träger 16 steht aufrecht auf einer Seite einer Verdrahtungsplatine, wobei der Stützfuß 26b in ein auf der Platine ausgebildetes Loch eingesetzt ist. Der Stutzfuß 26b ist mit dem Leitungsmuster auf der Platine durch Löten verbunden. Auf diese Weise wird der Schwinger 1 so gelagert, daß er sich unter einem rechten Winkel zur Oberfläche der Verdrahtungsplatine erstreckt, wie aus Fig. 6 hervorgeht, um die Winkelgeschwindigkeit bei der Drehung um eine Achse zu messen, die senkrecht auf der Oberfläche der Platine steht.

Fig. 7 zeigt eine vierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schwingerträgeranordnung. Die Anordnung umfaßt Träger 36 und 37. Ein Basisende 1B des Schwingers 1 wird zwischen den Trägern 36 und 37 gehalten. Die Träger 36 und 37 besitzen flache Aufnahmen 26a und 27a und davon unter rechtem Winkel jeweils abstehend einen Stützfuß 36b bzw. 37b. Bei dieser Ausführungsform haben die Stützfüße 36b und 37b die Form eines Rundstabs. Die Abmessungen des Querschnitts der Stützfüße 36a und 37a sind derart festgelegt, daß die Stützfüße 36b und 37b elastisch verformbar sind.

Die flache Aufnahme 36a des Trägers 36 ist mittels eines leitenden Klebstoffs an einer Fläche des Basisendes 1B des Schwingers 1, an der die nicht gezeigten Treiberelektroden ausgebildet sind, derart fixiert, daß die Treiberelektroden elektrisch über eine Schicht des leitenden Klebstoffs mit dem Träger 36 verbunden sind. Die flache Aufnahme 37a des Trägers 37 ist mit einer Seite des Basisendes 1B des Schwingers 1, an der eine nicht dargestellte Erdanschlußelektrode ausgebildet ist, mit einem Klebstoff so fixiert, daß die Erdanschlußelektrode über eine Schicht des leitenden Klebstoffs elektrisch mit dem Träger 37 verbunden ist. Die Stutzfüße 36b und 37b der Träger 36 bzw. 37 sind an einer Verdrahtungsplatine angebracht, um die Leitungsmuster der Platine elektrisch mit den Stützfüßen zu verbinden. Deshalb werden nur zwei freitragende Verbindungsdrähte benötigt, um die Kontaktflächen der nicht gezeigten Fühlelektroden mit einer auf der Verdrahtungsplatine vorhandenen Schaltung zu verbinden. Da das Basisende 1B des Schwingers 1 zwischen den flachen Aufnahmen 36a und 37a der Träger 36 und 37 gehalten wird, läßt sich der Schwinger 1 fest auf der Verdrahtungsplatine lagern.

Wie aus der obigen Beschreibung ersichtlich ist, kann ein als Dreizack oder Zweizack ausgebildeter Schwinger vom Stimmgabeltyp sicher an seinem Basisende mit Hilfe der einen einfachen Aufbau aufweisenden Schwingerträgeranordnung gelagert werden. Da die Elektroden gleichen Potentials an dem Schwinger elektrisch mit dem Leitungsmuster der Verdrahtungsplatine über den Träger verbunden werden können, werden nur wenige freitragende Verbindungsdrähte benötigt. Da der Stützfuß des Trägers elastisch verformbar ist, ist eine gewisse biegefähige Lagerung des Schwingers möglich.

Claims (5)

1. Schwingerträgeranordnung zum schwingfähigen Lagern eines Schwingarme (1a, 1b, 1c) mit freien Enden sowie einem Basisende (1B) aufweisenden Schwingers (1) freitragend an dessen Basisende (1B), umfassend einen den Schwinger (1) an dessen Basisende (1B) lagernden Träger (6; 16; 26; 36, 37), der ein flaches Aufnahmeteil (6a; 16a; 26a; 36a; 37a), an dem zumindest eine der Flachseiten des Schwinger-Basisendes (1B) in flächiger Berührung fixiert ist, und einen sich an das flache Aufnahmeteil anschließenden und an einer Verdrahtungsplatine (7) fixierten Stutzfuß (6b; 16b; 26b; 36b, 37b) aufweist.

2. Schwingerträgeranordnung nach Anspruch 1, bei der das flache Aufnahmeteil (6a; 16a; 26a; 36a, 37a) und der Stützfuß (6b; 16b; 26b; 36b, 37b) aus leitendem Material bestehen, eine Treibereinrichtung zum Treiben der Schwingarme (1a, 1b, 1c) zur Ausführung von Schwingungen oder in einer Fühleinrichtung enthaltene Elektroden gleichen Potentials elektrisch mit dem flachen Aufnahmeteil verbunden sind, um solche Elektroden elektrisch über das flache Aufnahmeteil und den Stützfuß mit einer auf der Verdrahtungsplatine (7) befindlichen Schaltung zu verbinden.

3. Schwingerträgeranordnung nach Anspruch 1 oder 2, bei der der Schwinger (1) ein plattenförmiges oder flachstückartiges Element aus einem piezoelektrischen Material ist, oder ein flachstückartiges Verbundmaterialteil ist, hergestellt durch Verbinden eines Elements aus piezoelektrischem Material und eines Elements aus einem elastischen Material, wobei der Schwinger (1) mehrere getrennte Schwingarme (1a, 1b, 1c) aufweist, der Schwinger (1) mit Treiberelektroden (2) zum Zuführen von Treiberleistung zu dem aus piezoelektrischem Material bestehenden Element des flachstückartigen Teils ausgestattet ist, außerdem Fühlelektroden (5) aufweist, um die Verlagerungen der von der Treiberleistung angetriebenen Schwingarme (1a, 1b, 1c) zu erfassen, die durch eine Corioliskraft hervorgerufen werden, wobei die Treiberelektroden gleichen Potentials des Schwingers elektrisch mit dem flachen Aufnahmeteil (6a; 16a; 26a; 36a, 37a) verbunden sind.

4. Schwingerträgeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der ein Teil oder Teile des Schwingers (1), auf dem Elektroden ausgebildet sind, und der flache Aufnahmeteil des Trägers mit Hilfe eines leitenden Klebstoffs (17) miteinander verbunden sind.

5. Schwingerträgeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der der Schwinger (1) die Form einer flachen Platte oder eines Flachstücks besitzt, während der Träger den Schwinger (1) derart lagert, daß der Schwinger etwa parallel zu der Oberfläche der Verdrahtungsplatine (7) verläuft.