-
Die Erfindung betrifft ein Schwingkreiselgerät, das in
eine Winkelgeschwindigkeitserfassungsvorrichtung integrierbar ist,
die Teil eines Navigationssystemsfür ein Kraftfahrzeug ist.
-
Wie unter Bezugnahme auf 22 zu sehen ist, besitzt
ein herkömmliches
Schwingkreiselgerät zum
Messen der Winkelgeschwindigkeit ein Gehäuse 221, Stifte 222,
eine Sensorhalterungsplatte 223, die mit Aussparungen 225 versehen
ist, Schwingungsisolatoren 224, die jeweils einen Hals 226 aufweisen,
mit einem Durchgangsloch 227 versehen sind und in die Aussparungen 225 der
Sensorhalterungsplatte 223 eingepaßt sind, eine Stimmgabeleinheit 228,
die als Sensor dient, Kragen 229, die jeweils ein Durchgangsloch 230 aufweisen,
eine Verdrahtungsplatte 231, die mit Durchgangslöchern 232 versehen
ist, ein flexibles Flachkabel 233, einen Deckel 234 sowie
Anschlüsse 235.
-
Bei diesem Schwingkreiselgerät ist die
Sensorhalterungsplatte 223, die eine große Masse
aufweist und den Sensor, d.h. die Stimmgabeleinheit 228,
trägt,
auf den vier Schwingungsisolatoren 224 abgestützt.
-
Da der Sensor an der Sensorhalterungsplatte 223 mit
großer
Masse angebracht ist, ist der Sensor nicht in der Lage, mit einer
hohen Ansprechgeschwindigkeit zu arbeiten, wenn sich die Sensorhalterungsplatte 223 mit
einer hohen Winkelgeschwindigkeit dreht. Somit verzögert sich
das Ansprechen des Sensors, und der Betrieb des Sensors ist nicht
in der Lage, der Richtungsänderung
der Winkelgeschwindigkeit zu folgen, wenn die Richtung der Winkelgeschwindigkeit
plötzlich
umgekehrt wird, wobei in einigen Fällen der Sensor nicht in der
Lage ist, ein exaktes Ausgangssignal zu liefern. Die große Sensorhalterungsplatte 223 ist
schwer, und das Schwingkreiselgerät besitzt eine komplizierte
Konstruktion.
-
In einer älteren Anmeldung (
DE 198 00 333 A1 ) ist von
der Anmelderin ein Schwingkreiselgerät beschrieben worden, bei dem
ein Schwingkörper
auf einen L-förmigen,
aus Blech gestanzten und gebogenen Schwingisolator angeordnet ist.
Die gesamte Anordnung kommt ohne Gehäuse aus.
-
Aus der
EP 0 678 730 ist ein Schwingkreiselgerät mit einem
Gehäuse
bekannt, wobei vom Boden des Gehäuses
Stifte abstehen, die in elastische Dämpfungselemente einer Trägerplatte
für einen Schwingkörper eingreifen.
Auf die Enden der Stifte sind dämpfende
Stopfen gesetzt, die eine Schaltungsplatine tragen.
-
Aus der
DE 195 34 947 A1 ist ein
Schwingkreiselgerät
der Anmelderin bekannt, bei dem ein Schwingkörper aus piezoelektrischem
Material aufweist und nach Art einer dreizinkigen Stimmgabel ausgebildet
ist. Der Bassabschnitt, von dem aus sich die drei Zinken erstrecken,
ist von einer Haltevorrichtung eingefasst.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung
besteht somit in der Schaffung eines Schwingkreiselgeräts, das
eine einfachere Konstruktion aufweist und schneller ansprechen kann.
-
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch
ein Schwingkreiselgerät,
wie es im Kennzeichnungsteil des Anspruch 1 angegeben ist.
-
Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
-
Bevorzugt schafft die vorliegende
Erfindung ein Schwingkreiselgerät
mit einem ersten elastischen Element, einem Schwingkörper und
einem zweiten elastischen Element, die bei der Montage des Schwingkreiselgeräts in dieser
Reihenfolge angeordnet werden und sich in einfacher Weise montieren lassen.
-
Bevorzugt schafft die vorliegende
Erfindung ein Schwingkreiselgerät,
das in der Lage ist, eine Veränderung
der Eigenschaften eines Schwingkörpers
aufgrund einer Neigung des Schwingkörpers zu unterdrücken.
-
Das Schwingkreiselgerät läßt sich
in einfacher Weise montieren.
-
In einer Weiterbildung schafft die
Erfindung ein Schwingkreiselgerät,
das elastische Elemente aufweist, die sich in gleichmäßiger Weise
verziehen lassen, so daß eine
Schwankung der Eigenschaften des Schwingkörpers reduziert wird, und die
sich in einfacher Weise mittels Laschen bzw. Zungen an einer Verdrahtungsplatte
halten lassen.
-
Gemäß einem zusätzlichen Gesichtspunkt der
vorliegenden Erfindung wird ein Schwingkreiselgerät geschaffen,
das ein Schwingkörper-Haltegehäuse verwendet,
das Festhalteeinrichtungen zum Festhalten eines elastischen Elements
in diesem aufweist und in der Lage ist, ein Herausfallen des elastischen
Elements aus dem Schwingkörper-Haltegehäuse selbst
dann zu verhindern, wenn eine unerwünschte Kraft auf das Schwingkörper-Haltegehäuse einwirkt.
-
Gemäß einem bevorzugten Gesichtspunkt schafft
die vorliegende Erfindung ein leichtes, kostengünstiges Schwingkreiselgerät, das einen
elastischen Schwingungsisolator aus Silikongummi verwendet.
-
Vorzugsweise besitzt ein Schwingkreiselgerät einen
Schwingkörper,
der einen Basisteil aufweist und mit freitragenden Schwingarmen
versehen ist, die schwingende freie Endteile besitzen, einen elastischen
Schwingungsisolator, der an dem Basisteil des Schwingkörpers angeordnet
ist, sowie eine Verdrahtungsplatte, an der der elastische Schwingungsisolator
gehaltert ist. Da die Masse des von dem elastischen Schwingungsisolator
gehaltenen Schwingkörpers
gering ist, ist der Schwingkörper
kaum Trägheitskräften ausgesetzt
und in der Lage, auf eine rasche Veränderung der Winkelgeschwindigkeit
mit einer hohen Ansprechgeschwindigkeit anzusprechen, wobei das
Schwingkreiselgerät
ferner eine einfache Konstruktion besitzt.
-
Vorzugsweise besitzt das Schwingkreiselgerät ferner
ein Schwingkörper-Haltegehäuse, das
aus einem ersten und einem zweiten Halteelement besteht, besitzt
der elastische Schwingungsisolator eine Mehrzahl von Schwingungsisolierungselementen,
die jeweils gegen die gegenüberliegenden
Oberflächen
des Basisteils zu drücken
sind, um den Basisteil des Schwingkörpers dazwischen festzuhalten, ist
der elastische Schwingungsisolator zwischen dem ersten und dem zweiten
Halteelement angeordnet und dazwischen zusammengedrückt und
ist das Schwingkörper-Haltegehäuse an der
Verdrahtungsplatte angebracht. Da der Basisteil des Schwingkörpers zwischen
der Mehrzahl von Schwingungsisolierungselementen gehalten ist, kommt
es zu keiner Beschädigung
bzw. zu keinem Brechen der Verbindungen der auf dem Basisteil des
Schwingkörpers
ausgebildeten Elektroden sowie der Leitungsdrähte und der Verdrahtungsleitungen
einer flexiblen Schaltungsplatte bei der Montage des Schwingkörpers und des
elastischen Schwingungsisolators. Wenn der elastische Schwingungsisolator
mit einer Öffnung versehen
ist und der Basisteil des Schwingkörpers in die Öffnung gedrückt wird,
um den elastischen Schwingungsisolator und den Schwingkörper zu montieren,
können
sich die Verbindungen der Elektroden sowie die Leitungsdrähte und
die Verdrahtungsleitungen möglicherweise
in dem elastischen Schwingungsisolator verheddern und durchtrennt werden.
-
Vorzugsweise besitzt der elastische
Schwingungsisolator ein erstes elastisches Element mit einem Hohlraum
sowie ein zweites elastisches Element, das gegen den in den Hohlraum
des ersten elastischen Elements eingepaßten Basisteil des Schwingkörpers gedrückt ist,
wobei der Basisteil des Schwingkörpers
in den Hohlraum eingepaßt
ist und zwischen dem ersten und dem zweiten elastischen Element
gehalten ist. Der Schwingkörper
und der elastische Schwingungsisolator lassen sich in einfacher
weise montieren, indem einfach der Basisteil des Schwingkörpers in
dem Hohlraum des ersten elastischen Elements angeordnet wird und
das zweite elastische Element auf den Basisteil des Schwingkörpers gesetzt
wird.
-
Vorzugsweise besitzt der Basisteil
des Schwingkörpers
die Formgebung einer Platte und sind die elastischen Elemente durch
das Schwingkörper-Haltegehäuse im wesentlichen
rechtwinklig zu den Oberflächen
des Basisteils gegen die ebenen Oberflächen des plattenförmigen Basisteils
des Schwingkörpers
gedrückt.
Da die elastischen Elemente durch das Schwingkörper-Haltegehäuse im wesentlichen
rechtwinklig zu den Oberflächen
des Basisteils, d.h. in Richtung ihrer Dicke, gegen die ebenen Oberflächen des
plattenförmigen
Basisteils des Schwingkörpers
gedrückt
werden, kommt es kaum zu einem Verdrehen bzw. Verwinden der elastischen
Elemente sowie kaum zu einem Kippen des Schwingkörpers, und somit läßt sich
eine Veränderung
der Erfassungseigenschaften des Schwingkörpers unterdrücken. Wenn
die elastischen Elemente in anderen Richtungen als der Richtung
ihrer Dicke mit Druck beaufschlagt werden, kann es zu einem Verwinden
der elastischen Elemente und zu einem Kippen des Schwingkörpers kommen.
Da der Schwingkörper
in unbestimmter Weise gekippt wird, wenn es zu einem Verdrehen der
elastischen Elemente kommt, ändern
sich die Erfassungseigenschaften des Schwingkörpers in unbestimmter Weise.
-
Vorzugsweise besitzt das Schwingkörper-Haltegehäuse ein
erstes Halteelement aus Metall, das wenigstens eine ebene Bodenwand
und einander gegenüberliegende
Seitenwände
kontinuierlich mit der ebenen Bodenwand aufweist, sowie ein plattenförmiges zweites
Halteelement, wobei das erste und das zweite Halteelement gegen
die jeweiligen elastischen Elemente gedrückt sind, wobei wenigstens
eine der Seitenwände
des ersten Halteelements mit einer Befestigungslasche versehen ist,
die elastischen Elemente und der Basisteil des Schwingkörpers zwischen
den Seitenwänden
des ersten Halteelements derart angeordnet sind, daß die Oberflächen des
Basisteils und die ebene Oberfläche
der Bodenwand des ersten Halteelements im wesentlichen parallel
zueinander sind, und wobei die Befestigungslasche durch Crimpen
an dem zweiten Halteelement befestigt ist, das mit seinem plattenförmigen Teil
der ebenen Bodenwand des ersten Halteelements zugewandt angeordnet
ist. Da die elastischen Elemente zwischen der Bodenwand des ersten
Halteelements und dem zweiten Halteelement zusammengedrückt sind,
können
die elastischen Elemente im wesentlichen rechtwinklig zu den Oberflächen des Basisteils
des Schwingkörpers
in einfacher Weise gegen den Basisteil des Schwingkörpers gedrückt werden,
und somit kann es kaum zu einem Verdrehen und Kippen des Basisteils
des Schwingkörpers kommen.
Der Schwingkörper,
die elastischen Elemente und das Schwingkörper-Haltegehäuse lassen sich
in einfacher Weise montieren, indem das erste elastische Element,
der Schwingkörper,
das zweite elastische Element und das zweite Halteelement in dieser
Reihenfolge in dem ersten Halteelement angeordnet werden und die
Befestigungslasche(n) festgecrimpt wird (werden).
-
Vorzugsweise ist das erste Halteelement
mit Positioniereinrichtungen zum Festlegen der Distanz zwischen
der ebenen Bodenwand des ersten Halteelments und dem plattenförmigen Teil
des zweiten Halteelements versehen. Die Distanz zwischen der ebenen
Bodenwand des ersten Halteelements und dem plattenförmigen Teil
des zweiten Halteelements läßt sich
durch die Positioniereinrichtungen exakt festlegen, die elastischen
Element lassen sich durch eine vorbestimmte Kompressionsbelastung
exakt zusammendrücken,
und eine Veränderung
der charakteristischen Eigenschaften des Schwingkörpers läßt sich
unterdrücken.
-
Vorzugsweise sind die Seitenwände des
ersten Halteelements jeweils mit Montagelaschen bzw. Befestigungslaschen
versehen und ist das Schwingkörper-Haltegehäuse mittels
dieser Befestigungslaschen an der Verdrahtungsplatte angebracht.
Das Schwingkörper-Haltegehäuse läßt sich
in einfacher Weise an der Verdrahtungsplatte montieren, indem die
Befestigungslaschen an der Verdrahtungsplatte befestigt werden.
-
Vorzugsweise besitzt das Schwingkörper-Haltegehäuse Festhalteeinrichtungen
zum Festhalten der elastischen Elemente in diesem. Die Festhalteeinrichtungen
positionieren und halten die elastischen Elemente in Position in
dem Schwingkörper-Haltegehäuse und
verhindern ein Herausfallen der elastischen Elemente aus dem Schwingkörper-Haltegehäuse, selbst
wenn unerwünschte
Kräfte und
Schwingungen auf das Schwingkörper-Haltegehäuse aufgebracht
werden.
-
Vorzugsweise sind die elastischen
Elemente aus Silikongummi hergestellt. Die aus Silikongummi hergestellten
elastischen Elemente sind in der Lage, eine ausgezeichnete Schwingungsisolierungsfunktion
bei Temperaturen in einem großen
Temperaturbereich auszuüben,
und außerdem
besitzt das Schwingkreiselgerät
ein geringes Gewicht und ist kostengünstig.
-
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben
sich aus den Unteransprüchen.
-
Die Erfindung und Weiterbildungen
der Erfindung werden im folgenden anhand der zeichnerischen Darstellungen
mehrerer Ausführungsbeispiele noch
näher erläutert. In
den Zeichnungen zeigen:
-
1 eine
Seitenaufrißansicht
eines Schwingkreiselgeräts
bei einem bevorzugten Ausführungbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
-
2A – 2E eine Draufsicht, eine
Frontansicht, eine Bodenansicht, eine von rechts gesehene Aufrißansicht
bzw. eine von hinten gesehene Aufrißansicht des in 1 dargestellten Schwingkreiselgeräts;
-
3A und 3B eine Längsschnittansicht durch eine
Abschirmabdeckung bzw. eine von hinten gesehene Auf rißansicht
ohne Deckel des in 1 dargestellten
Schwingkreiselgeräts;
-
4A,4B und 4C eine von hinten gesehene Aufrißansicht,
eine von links gesehene Aufrißansicht bzw.
eine Bodenansicht der Anordnung aus einem Schwingkörper und
einer Verdrahtungsplatte, die in dem in 1 dargestellten Schwingkreiselgerät vorhanden
sind;
-
5 eine
auseinandergezogene Perspektivansicht des in 1 dargestellten Schwingkreiselgeräts;
-
6A – 6E eine Draufsicht, eine
Frontaufrißansicht,
eine Bodenansicht, eine von links gesehene Seitenaufrißansicht
bzw. eine Rückansicht
eines Deckels;
-
7 eine
Schnittansicht entlang der Linie 7-7 in 6B;
-
8 eine
Schnittansicht entlang der Linie 8-8 in 6E;
-
9A – 9E eine Frontaufrißansicht,
eine Bodenansicht, eine von rechts gesehene Seitenaufrißansicht,
eine von hinten gesehene Aufrißansicht bzw.
eine Draufsicht eines Gehäuses;
-
10 eine
Schnittansicht entlang der Linie 10-10 in 9B;
-
11 eine
Seitenaufrißansicht
einer Anordnung aus einem Schwingkörper und einem Schwingkörper-Haltegehäuse;
-
12 eine
Längsschnittansicht
der in 11 dargestellten
Anordnung;
-
13A – 13E eine Draufsicht, eine
von hinten gesehene Aufrißansicht,
eine Bodenansicht, eine von rechts gesehene Seitenaufrißansicht
bzw. eine von links gesehene Seitenaufrißansicht eines ersten Halteelements
des Schwingkörper-Haltegehäuses;
-
14A und 14B eine von hinten gesehene Aufrißansicht
bzw. eine Seitenaufrißansicht
eines zweiten Halteelements des Schwingkörper-Haltegehäuses;
-
15A und 15B eine Frontaufrißansicht bzw.
eine Seitenaufrißansicht
eines zweiten Schwingungsisolierungselements eines Gummi-Schwingungsisolators;
-
16A – 16D eine Draufsicht, eine
von hinten gesehene Aufrißansicht,
eine Bodenansicht bzw. eine Längsschnittansicht
eines ersten Schwingungsisolierungselements des Gummi-Schwingungsisolators;
-
17 eine
Perspektivansicht eines Gummi-Schwingungsisolators in einer modifizierten
Ausführungsform;
-
18A,18B und 18C Frontaufrißansichten von Schwingkörpern in
modifizierten Ausführungsformen;
-
19 eine
auseinandergezogene Perspektivansicht vor der Anbringung einer flächigen Abdeckung; 20A und 20B eine Frontaufrißansicht bzw. eine von hinten
gesehene Aufrißansicht
eines Schwingkörpers
zur Erläuterung
zum Zeitpunkt des Detektionsantriebs des Schwingkörpers;
-
21 eine
schematische Ansicht zur Erläuterung
der Richtung der dielektrischen Polarisierung des Schwingkörpers; und
-
22 eine
auseinandergezogene Perspektivansicht eines herkömmlichen Schwingkreiselgeräts.
-
Wie in 1 gezeigt
ist, ist ein Schwingkreiselgerät 100,
das in seinem Inneren eine dreiarmigen Stimmgabel-Schwingkörper 1 aufweist,
bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung an einer gedruckten Schaltungsplatte 101 angebracht,
die in einem Navigationssystem für Fahrzeuge
vorhanden ist.
-
Der dreiarmige Stimmgabel-Schwingkörper 1 dient
als Sensor, der in einem Schwingkreiselgerät (Gyroskop) zum Messen der
Winkelgeschwindigkeit vorgesehen ist, indem Schwingungen durch die
Corioliskraft in einem Rotationssystem erzeugt werden.
-
Wie unter Bezugnahme auf 5 zu sehen ist, besitzt
das Schwingkreiselgerät 100 ein
Gehäuse 2 mit
einem offenen Ende, den Schwingkörper 1,
einen Gummi-Schwingungsisolator 3 aus Gummi, der auf einem
Basisteil 1A des Schwingkörpers 1 angeordnet
ist, ein Schwingkörper-Haltegehäuse 4,
das den auf dem Basisteil 1A des Schwingkörpers 1 angeordneten
Gummi-Schwingungsisolator 3 hält, eine flexible Verdrahtungsplatte 5,
die mit dem Basisteil 1A des Schwingkörpers 1 durch Schweißen verbunden
ist, eine Verdrahtungsplatte 6, die an dem den Schwingkörper 1 haltenden
Schwingkörper-Haltegehäuse 4 angebracht
ist, einen Deckel 7 zum Abdecken des offenen Endes des
Gehäuses 2 sowie
eine Abschirmabdeckung 8 zum Abschirmen der Anordnung aus
dem Gehäuse 2 und
dem Deckel 7.
-
Bei dem Schwingkörper 1 handelt es
sich um ein plattenförmiges
Element, das durch Laminieren eines piezoelektrischen Flächenkörpers, der
als Antriebseinrichtung dient, sowie einer Erfassungseinrichtung
auf eine Oberfläche
eines Körpers
aus einem Material mit konstantem Elastizitätsmodul, wie zum Beispiel Elinvar,
oder auf ein vollständig
aus einem piezoelektrischen Material bestehendes, plattenförmiges Element
gebildet ist. Treiberelektroden zum Antreiben der Schwingarme des
Schwingkörpers 1 sowie
Detektionselektroden zum Detektieren von Schwingungen der Schwingarme
sind an der piezoelektrischen Oberfläche des Schwingkörpers 1 angebracht.
-
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt
es sich bei dem Schwingkörper 1 um
ein plattenförmiges
Element aus einem piezoelektrischen Keramikmaterial, wie zum Beispiel
PZT (eine feste Lösung
aus PbZrO3 und PbTiO3).
Wie in 20 gezeigt ist,
sind bei dem Schwingkörper 1 der
Basisteil 1A sowie die drei Schwingarme 12a, 12b und 12c durch
Schlitze 11 getrennt, wobei sie in integraler Weise mit
dem Basisteil 1A verbunden sind. Die Richtungen der dielektrischen
Polarisierung der Schwingarme 12a, 12b und 12c sind
durch die Pfeile in 21 angedeutet.
Die jeweiligen Richtungen der dielektrischen Polarisierung des rechten
Schwingarms 12c und des linken Schwingarms 12b sind
dieselben. Die jeweiligen Richtungen der dielektrischen Polarisierung
des rechten Schwingarms 12c und des mittleren Schwingarms 12e sind
symmetrisch, und die jeweiligen Richtungen der dielektrischen Polarisierung
des linken Schwingarms 12b und des mittleren Schwingarms 12a sind
sowohl vertikal als auch horizontal symmetrisch.
-
Wie in 20B gezeigt
ist, ist ein Paar Treiberelektroden 13 aus leitfähigem Material
auf der rückwärtigen Oberfläche jedes
Schwingarms 12a, 12b und 12c ausgebildet,
wobei die Treiberelektroden 13 mit Kontaktflächen 13a und
13b verbunden sind,
die an dem Basisteil 1A des Schwingkörpers 1 derart ausgebildet
sind, daß sie
sich bis zu der Endfläche 1B des
Basisteils 1A des Schwingkörpers 1 erstrecken.
Jede der Kontaktflächen 13b ist
mit den beiden Treiberelektroden 13 verbunden. Eine Wechselstrom-Energiequelle 15 ist
mit den Treiberelektroden 13 elektrisch verbunden, um auf
die Treiberelektroden 13 eine Treiberspannung aufzubringen.
Eine Erdungselektrode 14 ist auf der rückwärtigen Oberfläche des
mittleren Schwingarms 12a ausgebildet und mit einer Kontaktfläche 14a verbunden,
die an dem Basisteil 1A derart ausgebildet ist, daß sie sich bis
zu der Endfläche 1B des
Schwingkörpers 1 erstreckt.
Die Erdungselektrode 14 ist durch die Kontaktfläche 14a elektrisch
mit Masse verbunden.
-
Ein Paar Erdungselektroden 16 ist
jeweils auf der vorderen Oberfläche
des rechten Schwingarms 12c und des linken Schwingarms 12b ausgebildet,
und eine Erdungselektrode 16 ist auf der vorderen Oberfläche des
mittleren Schwingarms 12a ausgebildet. Wie in 20A gezeigt ist, sind die jeweiligen Paare
der Erdungselektroden 16 mit Kontaktflächen 16b verbunden,
die auf dem Basisteil 1A des Schwingkörpers 1 derart ausgebildet
sind, daß sie sich
bis zu der Endfläche 1B des
Basisteils 1A des Schwingkörpers 1 erstrecken.
Die auf dem mittleren Schwingarm 12a gebildete Erdungselektrode 16 ist mit
einer Kontaktfläche 16a verbunden,
die auf dem Basisteil 1A derart ausgebildet ist, daß sie sich
in Richtung auf die Endfläche 1B des
Schwingkörpers 1 erstreckt.
Die Erdungselektroden 16 sind elektrisch mit Masse verbunden.
-
Eine Treiberspannung wird durch die
Treiberelektroden 13 und die Erdungselektroden 14 und 16 an
das piezoelektrische Material als Antriebsmittel angelegt. Der rechte
Schwingarm 12c und der linke Schwingarm 12b werden
zur Ausführung
von Schwingungen in Richtungen parallel zu der X-Achse (im folgenden
als "X-Achsen-Schwingung") mit derselben Phase
angetrieben, und der mittlere Schwingarm 12a wird zur Ausführung von
Schwingungen in einer zu der Schwingungsphase der Schwingarme 12b und 12c entgegengesetzten
Phase angetrieben, d. h. einer Phase, die von der der Schwingung
der Schwingarme 12b und 12c um 180° verschieden
ist; das heißt,
die Richtung der Schwingungsverlagerung des mittleren Schwingarms 12a entlang
der X-Achse ist entgegengesetzt zu der Richtung der Schwingungsverlagerung
des rechten Schwingarms 12c und des linken Schwingarms 12b.
-
Ein Paar Fühlelektroden 17a und 17b ist
auf der vorderen Oberfläche
des mittleren Schwingarms 12a ausgebildet. Auf dem Basisteil 1A des
Schwingkörpers 1 ausgebildete
Teile der Fühlelektroden 17a und 17b sind
an Kontaktflächen 17a1 und 17b1 ausgebildet,
die sich bis zu der Endfläche 1B erstrecken. Endteile
der Kontaktflächen 17a und 17b sind
mit vergrößerter Breite
ausgebildet, da die Kontaktfläche 16a der
Erdungselektrode 16, die an dem mittleren Schwingarm 12a ausgebildet
ist, sich nicht bis zu der Endfläche 1B des
Basisteils 1A des Schwingkörpers 1 erstreckt.
-
Die an dem Schwingkörper 1 ausgebildeten Treiberelektroden 13 sind
durch die flexible Verdrahtungsplatte 5, die in 20 nicht gezeigt ist, mit
einem auf der Verdrahtungsplatte 6 ausgebildeten Schaltungsmuster
elektrisch verbunden. Die Treiberelektroden 13 sind durch
das Schaltungsmuster der Verdrahtungsplatte 6 mit der Wechselstrom-Energiequelle 15 elektrisch
verbunden. Die Erdungselektroden 14 und 16 und
die Fühlelektroden 17a und 17b sind
durch die flexible Verdrahtungsplatte 5 mit einem vorbestimmten
Schaltungsmuster elektrisch verbunden, das auf der Verdrahtungsplatte 6 ausgebildet
ist. Ein Endteil der flexiblen Verdrahtungsplatte 5 ist
in einen vorderen Verbindungsteil 5a, der mit den an der vorderen
Oberfläche
des Schwingkörpers 1 ausgebildeten
Kontaktflächen
verschweißt
ist, sowie in ein hinteres Verbindungsteil 5B gegabelt,
das mit den auf der hinteren Oberfläche des Schwingkörpers 1 ausgebildeten
Kontaktflächen
verschweißt
ist, und das andere Ende der flexiblen Schaltungsplatte 5 dient als
Anschlußteil 5c.
-
Da der Schwingkörper 1 an seinem einen Endteil
auf dem Schwingkörper-Haltegehäuse 4 in freitragender
Weise gehaltert ist, ist nur eine geringe Anzahl von Teilen zum
Befestigen des Schwingkörpers 1 erforderlich.
Der Basisteil 1A des Schwingkörpers 1 ist durch
das Schwingkörper-Haltegehäuse 4 fest
gehalten. Da der Basisteil 1A des Schwingkörpers 1 durch
das Schwingkörper-Haltegehäuse 4 gehalten
ist, ist der Schwingkörper 1 durch
das Schwingkörper-Haltegehäuse 4 stabil
gehalten. Da ferner der Schwingkörper 1 unter
Zwischenanordnung des Gummi-Schwingungsisolators 3 an der Verdrahtungsplatte 6 angebracht
ist, werden auf die Verdrahtungsplatte 6 ausgeübte externe
Stöße und externe
Schwingungen durch den Gummi-Schwingungsisolator 3 gedämpft, so
daß eine
direkte Übertragung
von Stößen und
Schwingungen auf den Schwingkörper 1 verhindert
ist.
-
Da die Phase der Schwingung des mittleren Schwingarms 12a des
dreiarmigen Schwinggabel-Schwingkörpers 1, wie er bei
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
verwendet wird, von der Phase der Schwingung des rechten Schwingarms 12c und des
linken Schwingarms 12b des Schwingkörpers 1 um 180° verschieden
ist, ist der Schwingkörper 1 in der
Lage, in einer gut ausgeglichenen Weise zu schwingen, und eine Schwingung
des Basisteils 1A des Schwingkörpers 1, wenn eine
solche Schwingung überhaupt
auftritt, ist sehr gering. Somit sind die Schwingarme 12a, 12b und 12c in
der Lage, frei mit dem durch das Schwingkörper-Haltegehäuse 4 gehaltenen
Basisteil 1A zu schwingen, und somit sind die Schwingarme 12a, 12b und 12c in
der Lage, rasch anspre chend auf die Treiberspannung zu schwingen
und eine Messung mit hoher Ansprechempfindlichkeit zu erzielen.
-
Die Corioliskraft F (Vektorgröße) wird
folgendermaßen
ausgedrückt:
F
= 2m(v x ω0) (x bedeutet Vektorprodukt)
dabei
ist m die Masse des Schwingarms, v ist die Schwingungsgeschwindigkeit
(Vektorgröße) des Schwingarms
in Richtungen parallel zu der X-Achse, und ω0 ist die Winkelgeschwindigkeit
eines drehenden Systems um die Z-Achse. Die Corioliskraft F ist proportional
zur Winkelgeschwindigkeit ω0. Somit läßt sich die Winkelgeschwindigkeit ω0 durch die Messung der durch die Schwingung
verursachten Verlagerung in einer zu der Y-Achse parallelen Richtung
(die im folgenden als "Y-Achsen-Schwingungsverlagerung" bezeichnet wird)
des mittleren Schwingarms 12a bestimmt werden.
-
Wenn der Schwingkörper 1 in einem Drehsystem
plaziert wird, das sich mit einer Winkelgeschwindigkeit um die Z-Achse bewegt, beinhalten Schwingungen
der Schwingarme 12a, 12b und 12c Schwingungskomponenten
in Richtungen parallel zu der Y-Achse aufgrund von Corioliskräften F.
Da die Phasendifferenz zwischen der Schwingung des mittleren Schwingarms 12a und
der Schwingung der Schwingarme 12b und 12c 180° beträgt, ist
die Phasendifferenz zwischen der Y-Achsen-Schwingung des mittleren Schwingarms 12a und
derjenigen der Schwingarme 12b und 12c, welche
durch Corioliskräfte
F bedingt sind, 180°;
das heißt,
zu einem Zeitpunkt wird der mittlere Schwingarm 12a in
einer Richtung parallel zu der Y-Achse verzogen, während die Schwingarme 12b und 12c in
der entgegengesetzten Richtung parallel zu der Y-Achse verzogen
werden.
-
Die Fühlelektroden 17a und 17b sind
auf der vorderen Oberfläche
des mittleren Schwingarms 12a ausgebildet, um die Corioliskraft
F durch den mittleren Schwingarm 12a zu messen, der aus
dem piezoelektrischen Material hergestellt ist. Da die Richtungen
der dielektrischen Polarisierung in Bereichen des mittleren Schwingarms 12a,
an dem die Fühlelektroden 17a und 17b ausgebildet
sind, zueinander entgegengesetzt sind, ist die Phasendifferenz zwischen Ausgangssignalen,
die piezoelektrische Effekte darstellen und auf den Fühlelektroden 17a und 17b erscheinen,
180°. Die
Absolutwerte der Ausgangssignale, die an den Fühlelektroden 17a und 17b auftreten,
werden addiert, um dadurch eine Winkelgeschwindigkeit w um die Z-Achse
auf der Basis der Ausgangssignale zu berechnen.
-
Wie unter Bezugnahme auf die 3 bis 5, 11 und 12 zu sehen ist, ist der Basisteil 1A des Schwingkörpers 1 in
den Gummi-Schwingungsisolator 3 eingebettet, und der Gummi-Schwingungsisolator 3 ist
in dem Schwingkörper-Haltegehäuse 4 gehalten.
Wie in den 5, 11 und 12 zu sehen ist, besteht das Schwingkörper-Haltegehäuse 4 aus
einem ersten Halteelement 41, das gehäuseförmig ausgebildet ist und den
Gummi-Schwingungsisolator 3 enthält, sowie aus einem zweiten
Halteelement 42, das in Form eines Deckels ausgebildet
ist und an dem ersten Halteelement 41 angebracht ist. Das
erste Halteelement 41 ist durch Biegen einer 0,3 mm dicken
Platte aus Phosphorbronze gebildet. Das zweite Halteelement 42 ist
durch Formen einer 0,5 mm dicken Platte aus Phosphorbronze gebildet.
Wie in 13 gezeigt ist, besitzt das
erste Halteelement 41 eine ebene, rechteckige Bodenwand 41a sowie
Seitenwände 41b,
die sich von drei Seiten der Bodenwand 41a nach oben erstrecken.
Die einander gegenüberliegenden
Seitenwände 41b sind
an ihren oberen Rändern
mit Befestigungslaschen 41c sowie mit Gummi-Schwingungsisolator-Haltelaschen 41d ausgebildet,
die durch Anheben bzw. Umbiegen von Bereichen derselben nach innen
gebildet sind. Die Seitenwände 41b sind
an ihren oberen Rändern
mit Montagelaschen 41e für den Eingriff mit der Verdrahtungsplatte 6 ausgebildet.
Die einander gegenüberliegenden
Seitenwände 41b sind
an ihren oberen Rändern
mit Positioniervertiefungen 41f ausgebildet, auf deren
Böden das
zweite Halteelement 42 aufsitzt, um die Distanz zwischen
der Bodenwand 41a und dem zweiten Halteelement 42 festzulegen.
Der Gummi-Schwingungsisolator 3 wird
in einen Raum 41A eingepaßt, der durch die Bodenwand 41a,
die Seitenwände 41b und
die Positionierlaschen 41d definiert ist. Wie in 14 gezeigt ist, ist das zweite Halteelement 42 an
Stellen, die den Befestigungslaschen 41c und den Montagelaschen 41e entsprechen,
mit Schlitzen 42a versehen. Die Befestigungslaschen 41c und
die Montagelaschen 41e werden durch die Schlitze 42a des
zweiten Halteelements 42 hindurch eingeführt. Das
zweite Halteelement 42 besitzt einen ebenen Teil 42b zum
Zusammendrücken
des Gummi-Schwingungsisolators 3.
Die Dicke der das zweite Halteelement 42 bildenden Platte
ist größer als
die der das erste Halteelement 41 bildenden Platte, da das
zweite Halteelement 42 nicht gebogen ist und das zweite
Halteelement 42 eine ausreichende Steifigkeit durch die
Dicke der Platte, aus der sie gebildet ist, gewährleisten muß.
-
Das Schwingkörper-Haltegehäuse 4 kann aus
einem Metall, wie zum Beispiel Kupfer, Stahl oder Aluminium, oder
aus einem technischen Kunststoff gebildet sein. Vorzugsweise ist
das Schwingkörper-Haltegehäuse 4 im
Hinblick auf die dimensionsmäßige Genauigkeit,
die mechanische Festigkeit sowie die Kosten aus Phosphorbronze hergestellt.
Das Schwingkörper-Haltegehäuse ist
mit Lötmaterial
plattiert. Wenn das Schwingkörper-Haltegehäuse 4 an der
Verdrahtungsplatte 6 durch Crimpen befestigt wird, braucht
das Halteelement 4 nicht mit Lötmaterial plattiert zu sein.
-
Wie in 5 gezeigt
ist, besteht der Gummi-Schwingungsisolator 3 aus einem
ersten Schwingungsisolierungselement 31 und einem zweiten Schwingungsisolierungselement 32.
Wie in 16 gezeigt ist, weist das erste
Schwingungsisolierungselement 31 einen Hohlraum 31a zum
Aufnehmen des Basisteils 1A des Schwingkörpers 1 sowie
ein Paar Wände 31c auf,
die eine Aussparung 31b definieren, durch die die mit dem
Basisteil 1A des Schwingkörpers 1 verschweißte flexible
Verdrahtungsplatte 5 nach außen geführt ist . Wie in 15 gezeigt ist, ist das in Form einer
rechteckigen Platte ausgebildete, zweite Schwingungsisolierungselement 32 mit
einem Paar Aussparungen 32a versehen, die zur Verbindung
mit den beiden Wänden
31c des ersten Schwingungsisolierungselements 31 dienen.
-
Der Schwingungsisolator (elastisches
Element) 3 ist aus NBR (Acrylnitril-Butadien-Gummi), EPDM
(Ethylen-Propyplen-Dimethylen),
Silikongummi oder Urethangummi gebildet. Es ist bevorzugt, den Gummi-Schwingungsisolator 3 aus
Silikongummi mit einer Härte
(Elastizität)
herzustellen, die sich im Verlauf der Zeit nicht stark ändert, wenn
das Schwingkreiselgerät
zur Verwendung in einer Umgebung gedacht ist, in der sich die Temperatur über einen
großen
Bereich ändert,
wie zum Beispiel in einem Fahrzeug. Vorzugsweise besitzt der Schwingungsisolator
eine Shore-Härte
im Bereich von 10 – 30,
und in weiter bevorzugter Weise eine Shore-Härte in der Größenordnung
von 20. Der Gummi-Schwingungsisolator 3 aus
Silikongummi mit einer Shore-Härte im Bereich
von 10 – 30
kann durch Formen in eine gewünschte
Form gebracht werden und zeigt zufriedenstellende Schwingungsisolierungs-Eigenschaften.
-
Das erste Schwingungsisolierungselement 31 wird
in das erste Halteelement 41 des Schwingkörper-Haltegehäuses 4 eingepaßt, die
durch Verlöten
der flexiblen Verdrahtungsplatte 5 mit dem Basisteil 1A des
Schwingkörpers 1 gebildete
Anordnung wird in den Hohlraum 31a des ersten Schwingungsisolierungselements 31 eingepaßt, das
zweite Schwingungsisolierungselement 32 wird auf den Basisteil 1A des
Schwingkörpers 1 gepaßt, wobei
die beiden Wände 31c des
ersten Schwingungsisolierungselements 31 in die Vertiefungen 32a des
zweiten Schwingungsisolierungselements 32 gepaßt werden,
so daß der
Basisteil 1A zwischen dem ersten Schwingungsisolierungselement 31 und
dem zweiten Schwingungsisolierungselement 32 gehalten ist,
das zweite Halteelement 42 wird derart auf das erste Halteelement 41 gesetzt,
daß die
Befestigungslaschen 41c aus den Schlitzen 42a herausragen,
und die Befestigungslaschen 41c werden gebogen, um das zweite
Halteelement 42 an dem ersten Halteelement 41 zu
befestigen, so daß der
Gummi-Schwingungsisolator 3 mit einem Kompressionsverhältnis im
Bereich von 10 – 30
% in dem Schwingkörper-Haltegehäuse 4 komprimiert
wird. Auf diese Weise wird der Gummi-Schwingungsisolator 3 aufgrund
des Schwingkörper-Haltegehäuses 4 gegen
den Basisteil 1A des Schwingkörpers 1 gedrückt.
-
Die Montagelaschen 41e des
Schwingkörper-Haltegehäuses 4 werden
durch in der Verdrahtungsplatte 6 ausgebildete Schlitze 6b hindurchgeführt, und
die Montagelaschen 41e werden mit der Rückseite der Verdrahtungsplatte 6 verlötet, um
das Schwingkörper-Haltegehäuse 4,
das den auf dem Basisteil 1A des Schwingkörpers 1 angeordneten Gummi-Schwingungsisolator 3 hält, an der
Verdrahtungsplatte 6 zu montieren, wie dies in 4 gezeigt ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel
ist der Schwingkörper 1 mit
seiner Endfläche 1B nach
unten weisend angeordnet, und die Schwingarme 12a , 12b und 12c erstrecken
sich von dem Schwingkörper-Haltegehäuse 4 vertikal
nach oben.
-
Wie unter Bezugnahme auf 9 und 10 zu sehen
ist, ist das Gehäuse 2 aus
einem Kunstharz in Form eines rechteckigen Kastens mit einem offenen Ende
ausgebildet. Das Gehäuse
besitzt eine rechteckige Bodenwand 20, Seitenwände 21,
in integraler Weise mit den Seitenwänden 21 in den vier
Ecken des Gehäuses 2 ausgebildete
Stützsäulen 22 zum Abstützen der
Verdrahtungsplatte 6 auf diesen, Befestigungsrippen 23 zum
Einpassen in die in den Kanten der Verdrahtungsplatte 6 ausgebildeten
Aussparungen 6a zum Positionieren der Verdrahtungsplatte 6 in
dem Gehäuse 2,
wobei jede Befestigungsrippe 23 ein Endteil aufweist, das
bei auf den Stützsäulen 22 plazierter
Verdrahtungsplatte 6 von der Verdrahtungsplatte 6 wegragt
und einem Crimpvorgang unter Verwendung von Wärme ausgesetzt wird, um die
Verdrahtungsplatte 6 auf den Stützsäulen 22 zu befestigen,
an den Außenflächen der
einander gegenüberliegenden
Seitenwände 21 ausgebildete
abgeschrägte
Führungen 24 zum
Führen
der Abschirmabdeckung 8 beim Aufschieben der Abschirmabdeckung 8 auf
das Gehäuse 2,
kontinuierlich mit den abgeschrägten
Führungen 24 ausgebildete
Stufen 25, die als Drückbereiche
für eine
Druckkraft dienen, die beim Umbiegen von Anschlaglaschen 87 der
Abschirmabdeckung 8 ausgeübt werden kann, Aussparungen 26,
durch die die Anschlüsse 9 der
Verdrahtungsplatte 6 nach außen ragen, Positionierstifte 27 zum
Positionieren der Verdrahtungsplatte 6 sowie abgeschrägte Führungen 28 zum
Führen
der Abschirmabdeckung 8 beim Aufschieben der Abschirmabdeckung 8 auf
das Gehäuse 2.
Wie in 9B gezeigt ist,
besitzen die Aussparungen 26 jeweils ebene Bodenflächen 26a.
Wie in 19 gezeigt ist, sind
die Kanten 29 an den gegenüberliegenden Enden der einen
Seitenwand 21 des Gehäuses 2 abgerundet,
um den Vorgang des Aufschiebens der Abschirmabdeckung 8 auf
das Gehäuse 2 zu
erleichtern.
-
Geeignete Materialien zur Bildung
des Gehäuses 2 und
des Deckels 7 sind technische Kunststoffe, d.h. Kunstharze, wie
zum Beispiel PBT (Polybutylenterephthalat), PPS (Polyphenylensulfid),
ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrolharz) und dergleichen. PBT ist in
Anbetracht seiner Wärmebeständigkeit und
Festigkeit bevorzugt. Das Gehäuse 2 kann
ein offenes unteres Ende aufweisen, und das offene untere Ende kann
mit einem unteren Deckel abgedeckt werden.
-
Die Verdrahtungsplatte 6 ist
mit einer Detektionsschaltung und dergleichen versehen. Wie in den 4 und 5 gezeigt
ist, besitzt die Verdrahtungsplatte 6 die Aussparungen 6a,
in die die Befestigungsrippen 23 eingepaßt werden,
die Schlitze 6b, durch die die Montagelaschen 41e hindurchgeführt werden, Positionieröffnungen 6c,
in die die Positionierstifte 27 eingepaßt werden, sowie die mit den
Detektionsschaltungen und dergleichen verbundenen Anschlüsse. Ein
voreingestellter variabler Widerstand 61 ist auf der Verdrahtungsplatte 6 angebracht.
Die Anschlüsse 9 werden
später
beschrieben.
-
Der Deckel 7 mit einer allgemein
rechteckigen Formgebung wird in einen Raum eingepaßt, der durch
die oberen Endteile der Seitenwände 21 des Gehäuses 2 definiert
ist, um das offene Ende des Gehäuses 2 abzudecken.
Wie in den 6 – 8 zu
sehen ist, besitzt der Deckel 7 einen ebenen Teil 70 mit
einer inneren Oberfläche,
die eine von Rippen 72 umgebene Aussparung 71 aufweist,
an dem Umfang der Außenfläche des
ebenen Teils 70 ausgebildete Abfasungen 73, an
der Außenoberfläche des
ebenen Teils 70 ausgebildete, abgeschrägte Führungen 74 zum Führen der
Abschirmabdeckung 8 beim Aufschieben derselben auf das
Gehäuse 2,
eine Belüftungsöffnung 75 zum
Abführen
von Druck aus dem Gehäuse beim
Miteinanderverbinden des Gehäuses 2 und
des Deckels 7 unter Verwendung von Wärme, sowie in einer der Seitenwände 72 ausgebildete
Aussparungen 76, durch die die Anschlüsse 9 nach außen ragen können.
-
Der Deckel 7 besitzt eine
Formgebung, die im allgemeinen an eine umgekehrte Schale erinnert. Wenn
der Deckel 7 auf das Gehäuse gesetzt wird, um das offene
Ende des Gehäuses 2 abzudecken,
ist eine Nut G entlang des Rands des Deckels 7 (entlang des
Verbindungsbereichs des Deckels 7 mit dem Gehäuse) durch
die Abfasungen 73 des Deckels 7 und Endteile der
Innenflächen
der Seitenwände 21 gebildet,
wie dies in den 3 und 19 gezeigt ist. Die Nut G wird mit einem
Klebstoff S gefüllt,
wie dies in 19 durch
einen schraffierten Bereich dargestellt ist, um den Deckel 7 entlang
des Rands desselben mit dem Gehäuse 2 zu
verbinden. Die vier Eckbereiche, die an den Verbindungsstellen der
Seitenwände 72 gebildet
sind, liegen auf der Verdrahtungsplatte 6 auf, und somit
sinkt der Deckel 7 nicht in das Gehäuse 2 ein.
-
Die Abschirmabdeckung 8 ist
durch Biegen eines Werkstücks
gebildet, das durch Stanzen einer 0,3 mm dicken Metallplatte gebildet
ist. Bei der Metallplatte kann es sich um eine Kupfer-, Stahl- oder um
eine Aluminiumplatte handeln. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
ist die Abschirmabdeckung 8 im Hinblick auf die Kosten,
die Festigkeit und die Lötbarkeit
durch Bearbeiten einer verzinnten Stahlplatte gebildet. Wie in den 2 und 5 gezeigt ist,
besitzt die Abschirmabdeckung 8 eine rechteckige obere
Wand 81, eine zweite Seitenwand 82a, die sich
von einer der langen Seiten der oberen Wand 81 in einem
stumpfen Winkel zu der oberen Wand 81 wegerstreckt, eine
vierte Seitenwand 82b, die sich von der anderen langen
Seite der oberen Wand 81 in einem stumpfen Winkel zu der
oberen Wand 81 wegerstreckt, zwei Paare von unterstützenden
bzw. Zusatzseitenwänden 83,
die durch Biegen von gegenüberliegenden
Seitenteilen der zweiten Seitenwand 82a und der vierten
Seitenwand 82b gebildet sind, eine erste Seitenwand 84a,
die sich von einer der kurzen Seiten der oberen Wand 81 in
einem stumpfen Winkel zu der oberen Wand 81 wegerstreckt, sowie
eine dritte Seitenwand 84b, die sich von der anderen kurzen
Seite der oberen Wand 81 in einem stumpfen Winkel zu der
oberen Wand 81 wegerstreckt. Die Zusatzseitenwände 83 sind
in Bereichen in der Nähe
ihrer freien Enden mit Öffnungen 85 versehen.
Festhaltelaschen 86 sind durch erhabenes Ausbilden von
Bereichen der ersten Seitenwand 84b und der dritten Seitenwand 84b entsprechend
den Öffnungen 85 gebildet.
Die Festhaltelaschen 86 schnappen in die Öffnungen 85 ein,
wenn die obere Wand 81 und die Seitenwände 82a, 82b, 84a und 84b zusammengebaut
werden. Die erste Seitenwand 84a und die dritte Seitenwand 84b sind
an ihren Endkanten mit Befestigungslaschen 84 zum Befestigen der
Abschirmabdeckung 8 an dem Gehäuse 2 versehen. Die
zweite Seitenwand 82a und die vierte Seitenwand 82b sind
an ihren Endkanten mit Montagelaschen 88 zum Anbringen
der Abschirmabdeckung 8 an der gedruckten Schaltungsplatte 101 des
Navigationssystems versehen.
-
Wenn die Abschirmabdeckung 8 in
Form eines rechteckigen Körpers,
wie er in 5 gezeigt
ist, durch Zusammensetzen der oberen Wand 81 und der Seitenwände 82a, 82b, 84a und 84b fertiggestellt wird,
werden die zweite Seitenwand 82a und die vierte Seitenwand 82b,
die sich in einem stumpfen Winkel zu der oberen Wand 81 erstrecken,
elastisch aufeinanderzu gebogen, so daß die Festhaltelaschen 86 in
die entsprechenden Öffnungen 85 einschnappen.
-
Wie in den 4 und 5 gezeigt ist, sind die Anschlüsse 9 streifenförmig ausgebildet
und rechtwinklig zu der Oberfläche
der Verdrahtungsplatte 6 in die Verdrahtungsplatte 6 hineingepreßt. Jeder
der Anschlüsse 9 besitzt
einen ersten vertikalen Teil 91, einen ersten horizontalen
Teil 92, der sich rechtwinklig zu dem ersten vertikalen
Teil 91 erstreckt, sowie einen zweiten vertikalen Teil 93,
der sich rechtwinklig zu dem ersten horizontalen Teil 92 er streckt.
Auf diese Weise besitzen die Anschlüsse 9 eine stufige
Konfiguration mit zwei Stufen.
-
Wenn die Verdrahtungsplatte 6 in
dem Gehäuse 2 angeordnet
ist, liegen die inneren Oberflächen
der ersten vertikalen Teile 91 der Anschlüsse 9 eng
auf den Bodenflächen 26a der
Aussparungen 26 des Gehäuses 2 auf
(10), und die unteren
Oberflächen
der ersten horizontalen Teile 92 der Anschlüsse 9 erstrecken
sich entlang der inneren Oberfläche
der unteren Seitenwand 21 des Gehäuses 2, wie dies in 3A gezeigt ist. Die Breite
der Anschlüsse 9 ist
gleich oder geringfügig
kleiner als die der Aussparungen 26 des Gehäuses 2 und
der Aussparungen 76 des Deckels 7.
-
Da in die Aussparungen 26 des
Gehäuses 2 und
die Aussparungen 76 des Deckels 7 die ersten vertikalen
Teile 91 der Anschlüsse 9 eingesetzt
werden, ist der die Nut G füllende
Klebstoff S nicht in der Lage, in das Gehäuse 2 hineinzulecken.
Der erste horizontale Teil 92 der Anschlüsse 9 verhindert,
daß der
die Nut G füllende
Klebstoff S auf die Seitenfläche
des Gehäuses 2 fließt.
-
Da die sich durch die Aussparungen 26 des Gehäuses 2 und
die Aussparungen 76 des Deckels 7 hindurcherstreckenden
Anschlüsse 9 in
Stufenform mit zwei Stufen gebogen sind, so daß sie an die die Nut G bildenden
Oberflächen
angepaßt
sind, kann die Nut G gleichmäßig mit
dem Klebstoff S gefüllt werden,
und der Deckel 2 ist somit fest an dem Gehäuse 2 angebracht.
-
Im folgenden wird ein Verfahren zum
Zusammensetzen des Gehäuses 2 und
des Deckels 7 erläutert.
Die Verdrahtungsplatte 6 wird in das Gehäuse 2 gesetzt,
die Verdrahtungsplatte 6 wird durch die Positionierstifte 27 positioniert,
und die Endbereiche der Befestigungsrippe 23 werden einem
Crimpvorgang unter Verwendung von Wärme unterzogen, um die Verdrahtungsplatte 6 an
dem Gehäuse 2 zu
befestigen. Anschließend
wird der Deckel 7 in das offene Ende des Gehäuses 2 gesetzt,
der unter Wärme
aushärtende
Klebstoff S, wie zum Beispiel ein Epoxyharz, wird mittels einer
Spendervorrichtung oder dergleichen auf die entlang der Verbindung
des Gehäuses 2 mit
dem Deckel 7 gebildeten Nut G aufgebracht, so daß die Aussparungen 26 und 76,
durch die die Anschlüsse 9 hindurchragen,
mit dem Klebstoff S bedeckt sind. Anschließend wird der Klebstoff 5 zum
Aushärten
desselben erwärmt.
Die Belüftungsöffnung 75 gestattet
einen Austritt von Luft aus dem Gehäuse 2 bei der Montage
des Gehäuses 2, wenn
die Verdrahtungsplatte 6 und der Deckel 7 zum Aushärten des
Klebstoffs S erwärmt
werden, um dadurch ein Zerbrechen des Gehäuses 2 und des Deckels 7 aufgrund
des Drucks zu verhindern. Nachdem der Klebstoff S auf diese Weise
ausgehärtet
ist, wird die Belüftungsöffnung 75 mittels
eines Dichtungselements 102 verschlossen, wie es in 19 gezeigt ist.
-
Bei dem Klebstoff S handelt es sich
um einen isolierenden Klebstoff, wie zum Beispiel ein Epoxyharz
oder ein Silikonharz. In Anbetracht der Wärmebeständigkeit und der Haftfestigkeit
ist ein unter Wärmeeinwirkung
aushärtendes
Epoxyharz bevorzugt. Bei dem Klebstoff S kann es sich auch um einen
unter UV-Licht aushärtenden
Klebstoff handeln. Es ist wünschenswert,
daß der
Klebstoff S eine relativ große
Viskosität
in der Größenordnung
von 500 P bei 20 °C
besitzt, da ein Klebstoff S mit einer derartigen Viskosität fließbeständig ist.
-
Wie in den 3A, 3B und 19 gezeigt ist, wird beim
Anbringen der Abschirmabdeckung an der Anordnung aus dem Gehäuse 2 und
dem Deckel 7 die Abschirmabdeckung 8 durch die
abgerundeten Kanten 29 des Gehäuses 2, die abgeschrägten Führungen 24 und 28 des
Gehäuses
sowie die abgeschrägten
Führungen 74 des
Deckels 7 geführt,
so daß die
Kanten der Abschirmabdeckung 8 nicht an Vorsprüngen hängenbleiben,
die an dem Gehäuse 2 und
dem Deckel 7 ausgebildet sind. Nach derartiger Anbringung
der Abschirmabdeckung 8 auf der Anordnung aus dem Gehäuse 2 und
dem Deckel 7 befinden sich die Innenflächen der Seitenwände der
Abschirmabdeckung 8 nur mit den abgeschrägten Führungen 24, 28 und 74 sowie
mit den Stufen 25 in Berührung. Die erste Seitenwand 84a,
die dritte Seitewand 84b, die zweite Seitenwand 82a,
die vierte Seitenwand 82b und die Zusatzseitenwände 83 werden durch
die abgeschrägten
Führungen 24, 28 und 74 und
die Stufen 25 nach außen
gedrückt.
Wie in 3B gezeigt ist,
werden die Anschlaglaschen 87 entlang der Ränder der
Stufen 25 gebogen, um das Gehäuse 2 und den Deckel 7 in
der Abschirmabdeckung 8 zu halten. Auf diese Weise ist
das in den 2A bis 2E dargestellte Schwingkreiselgerät 100 fertiggestellt.
-
Die Montagelaschen 88 der
Abschirmabdeckung 8 des Schwingkreiselgeräts 100 werden
in die in der gedruckten Schaltungsplatte 101 ausgebildeten
Schlitze eingeführt,
und die Montagelaschen 88 werden in der in 1 gezeigten Weise an der gedruckten Schaltungsplatte 1 festgecrimpt
oder damit verlötet,
um die Abschirmabdeckung 8 elektrisch mit einem nicht gezeigten
Erdungsmuster zu verbinden, das auf der gedruckten Schaltungsplatte 101 ausgebildet
ist. Das Erdungsmuster (wie zum Beispiel ein massives bzw. durchgehendes
Muster oder ein gitterartiges Muster, wobei jedoch ein durchgehendes Muster
bevorzugter ist) ist auf der gedruckten Schaltungsplatte 101 an
einer dem offenen Ende der Abschirmabdeckung 8 entsprechenden
Stelle ausgebildet, um die elektronischen Schaltungen, die auf der in
dem Gehäuse 2 enthaltenen
Verdrahtungsplatte 6 ausgebildet sind, in Zusammenwirkung
mit der Abschirmabdeckung 8 abzuschirmen.
-
Im folgenden wird eine Abstützkonstruktion zum
Haltern des Schwingkörpers 1 beschrieben.
Das erste Schwingungsisolierungselement 31 wird in den Raum 41A des
ersten Halteelements 41 eingepaßt. Das erste Schwingungsisolierungselement 31 des Gummi-Schwingungsisolators 3 wird
mittels der Positionierlasche 41d positioniert und in seiner
Position festgehalten. Der Basisteil 1A des Schwingkörpers 1 wird
in den Hohlraum 31a des ersten Schwingungsisolierungselements 31 eingepaßt. Es ist
zwar in 11 nicht gezeigt,
jedoch werden die Verbindungsteile 5a und 5b der
flexiblen Verdrahtungsplatte 5, deren Masse 10 % oder weniger
der Masse des Schwingkörpers 1 entspricht,
mit der Vorderseite bzw. der Rückseite
des Basisteils 1A des Schwingkörpers 1 verlötet. Die
Endfläche 1D des
Basisteils 1A des Schwingkörpers 1 befindet sich
in Berührung mit
den beiden Wänden 31c.
Das zweite Schwingungsisolierungselement 32 wird auf dem
Basisteil 1A des Schwingkörpers 1 derart angeordnet,
daß die beiden
Wände 31c des
ersten Schwingungsisolierungselements 31 in die Aussparungen 32a des zweiten
Schwingungsisolierungselements 32 eingepaßt werden,
so daß der
Basisteil 1A zwischen dem ersten Schwingungsisolierungselement 31 und
dem zweiten Schwingungsisolierungselement 32 gehalten ist,
das flache zweite Halteelement 42 wird derart auf das erste
Halteelement 41 gesetzt, daß die an den gegenüberliegenden
Seitenwänden 41b des
ersten Halteelements 41 ausgebildeten Befestigungslaschen 41c aus
den Schlitzen 42a herausragen, und das erste Schwingungsisolierungselement 31 und das
zweite Schwingungsisolierungselement 32 werden derart zusammengedrückt, daß die Innenfläche des
ebenen Teils 42b des zweiten Halteelements 42 in
Berührung
mit den Bodenflächen
der Positionieraussparungen 41f gebracht wird. Wie in den 11 und 12 gezeigt ist, werden dann die Befestigungslaschen 41c einem
Crimpvorgang unterzogen, um das zweite Halteelement 42 an
dem ersten Halteelement
41 zu befestigen. Die Bodenflächen der
Positionieraussparungen 41f bestimmen die Kompressionsbelastung
(das Kompressionsverhältnis)
des Gummi-Schwingungsisolators 3,
und auf diese Weise kann der Gummi-Schwingungsisolator 3 durch
eine vorbestimmte Kompressionskraft mit einer gewünschten
Kompressionsbelastung zusammengedrückt werden, und der Schwingkörper 1 ist
somit in der Lage, die gewünschten
Eigenschaften zu haben. Somit können
das erste Schwingungsisolierungselement 31, der Schwingkörper 1,
das zweite Schwingungsisolierungselement 32 und das zweite
Halteelement 42 in dieser Reihenfolge in dem ersten Halteelement 41 angebracht
werden.
-
Der Basisteil 1A des Schwingkörpers 1 ist somit
zwischen dem ersten Schwingungsisolierungselement 31 und
dem zweiten Schwingungsisolierungselement 32 des Gummi-Schwingungsisolators 3 gehalten,
und der Gummi-Schwingungsisolator 3 ist zwischen dem ersten
Halteelement 41 und dem zweiten Halteelement 42 gehalten,
so daß der Schwingkörper 1 somit
in einer freitragenden Weise gehalten ist.
-
Wie in 4B gezeigt
ist, sind die Montagelaschen 41e noch nicht umgebogen und
mit der Verdrahtungsplatte 6 verlötet. Das Schwingkörper-Haltegehäuse 4 kann
an der Verdrahtungsplatte 6 einfach durch Festcrimpen der
Montagelaschen 41e oder durch Festcrimpen und Verlöten der
Montagelaschen 41e an der Verdrahtungsplatte 6 angebracht
werden. In 4 ist kein Lötmaterial
dargestellt.
-
Unter Bezugnahme auf die 18A, 18B und 18C werden
Schwingkörper 110, 120 und 130 beschrieben,
die Modifikationen des Schwingkörpers 1 darstellen.
Die Schwingkörper 110, 120 und 130 besitzen
Basisteile 1A, die mit kreisförmigen Aussparungen 111,
rechteckigen Aussparungen 112 bzw. mit Vorsprüngen 113 an
ihren Seitenflächen
ausgebildet sind. Gummi-Schwingungsisolatoren zur Verwendung in Kombination
mit den Schwingkörpern 110, 120 und 130 sind
mit Vorsprüngen
komplementär
zu den Aussparungen 111, mit Vorsprüngen komplementär zu den
Aussparungen 112 bzw. mit Aussparungen komplementär zu den
Vorsprüngen 113 ausgebildet,
um die Schwingkörper 110, 120 und 130 fester
zu halten.
-
Wie unter Bezugnahme auf 17 zu sehen ist, besitzt
ein Gummi-Schwingungsisolator 3, der eine Modifizierung
des vorstehend beschriebenen Gummi-Schwingungsisolators 3 darstellt,
einen Körper 3a,
der in seiner einen Seitenfläche
mit einem Schlitz 3b zum Aufnehmen des Basisteils 1A des Schwingkörpers 1 in
diesem versehen ist, sowie Schenkel 3c, die an den vier
Ecken der unteren Oberfläche
des Körpers 3a ausgebildet
sind. Bei Verwendung des in 17 gezeigten
Gummi-Schwingungsisolators 3 wird das Schwingkörper-Haltegehäuse 4 weggelassen,
und die Schenkel 3c werden in in der Verdrahtungsplatte 6 ausgebildete Öffnungen
eingesetzt und unter Wärmeeinwirkung
festgecrimpt, oder sie werden in in der Verdrahtungsplatte 6 ausgebildete Öffnungen
hineingezwängt,
um den den Schwingkörper 1 haltenden
Gummi-Schwingunsisolator 3 an der Verdrahtungsplatte 6 zu
befestigen.
-
Bei dem vorstehenden Ausführungsbeispiel besitzt
der Schwingkörper 1 (110,
120, 130) die freitragenden Schwingarme 12a, 12b und 12c,
den Gummi-Schwingungsisolator 3, der den Basisteil 1A des Schwingkörpers 12 (110,
120, 130) zwischen dem ersten und dem zweiten Schwingungsisolierungselement
hält, sowie
die Verdrahtungsplatte, die den Gummi-Schwingungsisolator 3 hält. Somit
ist nur die Masse des durch den Gummi-Schwingungsisolators 3 gehaltenen
Elements, d.h. die Masse des Schwingkörpers 1 (110, 120,
130), der Wirkung der Trägheitskraft
ausgesetzt. Da diese Masse gering ist, ist die Wirkung der auf den
Schwingkörper 1 (110,
120, 130) wirkenden Trägheitskraft nicht
wesentlich, und somit ist das Frequenzverhalten des Schwingkörpers 1, (110,
120, 130) zufriedenstellend. Obwohl die flexible Verdrahtungsplatte 5 mit
dem Schwingkörper 1 (110, 120,
130) verbunden ist, ist die Masse der flexiblen Verdrahtungsplatte 5 vernachlässigbar,
da diese im Vergleich zu der Masse des Schwingkörpers 1 (110, 120,
130) sehr gering ist.
-
Der Gummi-Schwingungsisolator 3 besitzt das
erste Schwingungsisolierungselement 31 und das zweite Schwingungsisolierungselement 32,
der Basisteil 1A des Schwingkörpers 1 ist zwischen
dem ersten Schwingungsisolierungselement 31 und dem zweiten
Schwingungsisolierungselement 32 gehalten, der Gummi-Schwingungsisolator 3,
der somit den Schwingkörper 1 hält, ist
in dem Schwingungskörper-Haltegehäuse 4 angeordnet
und durch dieses zusammengedrückt,
und das Schwingkörper-Haltegehäuse 4 ist
an der Verdrahtungsplatte 6 angebracht. Da die Leitungsdrähte und
die Verdrahtungsleitungen der flexiblen Verdrahtungsplatte 5,
die mit den auf dem Basisteil 1A des Schwingkörpers 1 ausgebildeten
Elektroden verbunden sind, somit von dem Gummi-Schwingungsisolator 3 bedeckt
sind, ist die Möglichkeit
einer Beschädigung
der Verbindungsbereiche der Elektroden sowie der Leitungsdrähte und
dergleichen zum Zeitpunkt der Montage des Schwingkreiselgeräts reduziert.
Wenn der Gummi-Schwingungsisolator 3 mit einer Öffnung versehen
ist und der Basisteil 1A des Schwingkörpers 1 in die Öffnung gedrückt wird,
ist es möglich,
daß die Verbindungen
der Elektroden und die Leitungsdrähte und dergleichen an dem
Rand der Öffnung
hängenbleiben,
so daß die
Elektroden sowie die Leitungsdrähte
usw. möglicherweise
getrennt werden.
-
Der Gummi-Schwingungsisolator 3 besteht aus
dem ersten Schwingungsisolierungselement 31, das mit dem
Hohlraum 31a ausgebildet ist, und aus dem zweiten Schwingungsisolie rungselement 32, das
auf dem in den Hohlraum 31a des ersten Schwingungsisolierungselements 31 eingepaßten Basisteil 1A des
Schwingkörpers 1 angeordnet
ist, um den Basisteil 1A zwischen dem ersten Schwingungsisolierungselement 31 und
dem zweiten Schwingungsisolierungselement 32 zu halten.
Das erste Schwingungsisolierungselement 31, der Schwingkörper 1 und
das zweite Schwingungsisolierungselement 32 sind somit
in dieser Reihenfolge übereinander
angeordnet, wobei dies die Montagearbeiten zum Montieren des Gummi-Schwingungsisolators 3 und
des Schwingkörpers 1 erleichtert.
-
Der Basisteil 1A des Schwingkörpers 1 besitzt
die Form einer Platte, das Schwingkörper-Haltegehäuse 4 drückt den
Gummi-Schwingungsisolator 3 in Richtung der Dicke, d.h.
im wesentlichen rechtwinklig zu den Oberflächen des Basisteils 1A des Schwingkörpers 1 zusammen.
Somit kommt es kaum zu einem Verdrehen des Gummi-Schwingungsisolators 3,
der Schwingkörper 1 wird
kaum gekippt, und eine Veränderung
der Eigenschaften des Schwingkörpers 1 aufgrund
eines Kippens desselben läßt sich
verhindern. Wenn der Gummi-Schwingungsisolator 3 in anderen
Richtungen zusammengedrückt wird
als den zu den Oberflächen
des Basisteils 1A des Schwingkörpers 1 rechtwinkligen
Richtungen, kann der Gummi-Schwingungsisolator 3 verdreht werden,
wodurch es zu einem unregelmäßigen Kippen
des Schwingkörpers 1 kommt,
wodurch sich die intrinsischen Eigenschaften des Schwingkörpers 1 stark
verändern.
-
Das Schwingkörper-Haltegehäuse 4 besteht aus
dem ersten Halteelement 41 (Gehäuse) aus einem Metall, das
wenigstens die ebene Bodenwand 41a sowie einander gegenüberliegende
Seitenwände 41b aufweist,
die kontinuierlich mit der Bodenwand 41a ausgebildet sind,
und das zweite Halteelement 42 (Deckel) weist den ebenen
Teil 42b auf, der den Gummi-Schwingungsisolator 3 gegen
die Bodenwand
41a des ersten Halteelements 41 drückt. Die
Seitenwände 41b des
ersten Halteelements 41 sind mit jeweiligen Befestigungslaschen 41c versehen,
der den Basisteil 1A des Schwingkörpers 1 haltende Gummi-Schwingungsisolator 3 ist
zwischen den Seitenwänden
des ersten Halteelements 41 derart plaziert, daß sich die
Oberflächen
des Basisteils 1A im wesentlichen parallel zu der Bodenwand 41a erstrecken,
das zweite Halteelement 42 ist über dem Gummi-Schwingungsisolator 3 derart
angeordnet, daß sein
ebenes Teil 42b mit dem Gummi-Schwingungsisolator 3 in
Berührung
ist, und die Befestigungslaschen 41c sind derart festgecrimpt,
daß das zweite
Halteelement 42 in seiner Position festgehalten ist. Da
der Gummi-Schwingungsisolator 3 zwischen
der ebenen Bodenwand 41a des ersten Halteelements 41 und
dem ebenen Bereich 42b des zweiten Halteelements 42 zusammengedrückt wird,
läßt sich
der Gummi-Schwingungsisolator 3 in einfacher Weise in Richtungen
zusammendrücken,
die zu den Oberflächen
des Basisteils 1A des Schwingkörpers 1 rechtwinklig
sind, um auf diese weise ein Verbiegen und Kippen des Basisteils 1A des
Schwingkörpers 1 mit
verbesserter Zuverlässigkeit
zu verhindern. Das erste Schwingungsisolierungselement 31,
der Schwingkörper
1, das zweite Schwingungsisolierungselement 32 und das
zweite Halteelement 42 können in dieser Reihenfolge übereinander
in dem ersten Halteelement 41 angeordnet werden, und das zweite
Halteelement 42 läßt sich
einfach dadurch in Position halten, daß man die Befestigungslaschen 41c festcrimpt.
Auf diese Weise lassen sich der Schwingkörper 1, der Gummi-Schwingungsisolator 3 und
das Schwingkörper-Haltegehäuse 4 in
einfacher Weise montieren.
-
Das erste Halteelement 41 ist
mit den Positionieraussparungen 41f versehen, um die Distanz zwischen
der ebenen Bodenwand 41a und dem ebenen Bereich 42b des
zweiten Halteelements 42 festzulegen. Somit können die
ebene Boden wand 41a des ersten Halteelements 41 und
der ebene Bereich 42b des zweiten Halteelements 42 in
einer vorbestimmten Distanz exakt voneinander beabstandet werden,
wodurch der Gummi-Schwingungsisolator 3 durch einen vorbestimmten
Druck exakt mit einer gewünschten
Kompressionsbelastung zusammengedrückt wird. Somit kann der Schwingkörper 1 seine ihm
eigenen, charakteristischen Eigenschaften haben.
-
Die Seitenwände 41b des ersten
Halteelements 41 sind mit den Montagelaschen 41e versehen,
und die Montagelaschen 41e werden an der Verdrahtungsplatte 6 befestigt,
um das den Gummi-Schwingungsisolator 3 haltende Schwingkörper-Haltegehäuse 4 an
der Verdrahtungsplatte 6 anzubringen. Auf diese Weise kann
der Gummi-Schwingungsisolator 3 in einfacher und sicherer Weise
an der Verdrahtungsplatte 6 gehalten werden.
-
Das Schwingkörper-Haltegehäuse 4 ist
mit den Positionierlaschen 41d zum Positionieren und Festhalten
des Gummi-Schwingungsisolators 3 in dem
Schwingkörper-Haltegehäuse 4 versehen.
Somit kann der Gummi-Schwingungsisolator 3 selbst dann
nicht aus dem Schwingungskörper-Haltegehäuse 4 herausfallen,
wenn Schwingungen auf den Gummi-Schwingungsisolator 3 aufgebracht
werden.
-
Da der Gummi-Schwingungsisolator 3 aus Silikongummi
hergestellt ist, ist der Gummi-Schwingungsisolator 3 in
der Lage, seine Schwingungsisolierungsfunktion bei Temperaturen
in einem großen Temperaturbereich
auszuüben,
und das Schwingkreiselgerät
besitzt ein geringes Gewicht und ist kostengünstig.