DE69313961T2

DE69313961T2 - Vibratorgyroskop

Info

Publication number: DE69313961T2
Application number: DE69313961T
Authority: DE
Inventors: Katsumi Fujimoto; Sasuga Kakehi
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1992-08-31
Filing date: 1993-08-24
Publication date: 1998-03-19
Anticipated expiration: 2013-08-25
Also published as: US5635641A; DE69313961D1; EP0585785A1; JPH06123634A; EP0585785B1

Description

Hintergrund der Erfindung

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Vibrationsgyroskop und insbesondere auf ein Vibrationsgyroskop, das beispielsweise in einem Navigationssystem einsetzbar ist, das eine Winkelgeschwindigkeit erfaßt, um eine Position eines sich bewegenden Objekts für eine ordnungsgemäße Führung zu erfassen, oder in einem Giergeschwindigkeitssensor, der eine äußere Vibration für eine geeignete Dämpfung und dergleichen erfaßt.

Beschreibung des Stands der Technik

Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel eines herkömmlichen Vibrationsgyroskops zeigt, das als ein Hintergrund der vorliegenden Erfindung dient, während Fig. 6 eine Seitenansicht desselben ist. Das Vibrationsgyroskop 1 weist einen Vibrationskörper 2 auf. Auf Seitenflächen des Vibrationskörpers 2 sind piezoelektrische Elemente 3a, 3b bzw. 3c gebildet. Die piezoelektrischen Elemente 3a, 3b und 3c sind mit Elektroden auf beiden Oberflächen der Piezokeramiken gebildet. Die piezoelektrischen Elemente 3a, 3b und 3c sind mittels Löten, leitfähigem Kleber oder dergleichen mit den Seitenflächen des Vibrationskörpers 2 verbunden. Mit den piezoelektrischen Elementen 3a, 3b und 3c sind Anschlußdrähte 4a, 4b und 4c in der Nähe der Knotenpunkte des Vibrationskörpers 2 mittels Bonden oder Löten verbunden. Die Anschlußdrähte 4a, 4b und 4c sind verwendet, um Signale in die piezoelektrischen Elemente 3a, 3b und 3c einzugeben und von denselben auszugeben. Der Grund für die Verbindung der Anschlußdrähte 4a, 4b und 4c in der Nähe der Knotenpunkte des Vibrationskörpers 2 besteht darin, eine Verschlechterung der Charakteristik des Vibrationsgyroskops 1 durch einen Vibrationsschwund des Vibrationskörpers 2 durch die Anschlußdrähte zu verhindern.
Der Vibrationskörper 2 wird an Firstabschnitten in der Nähe der Knotenpunkte desselben durch Trägerbauglieder 5 getragen, wobei die Trägerbauglieder 5 an einer Trägerbasis 6 befestigt sind. Um eine thermische Belastung zum Zeitpunkt des Anbringens der piezoelektrischen Elemente 3a, 3b und 3c an den Seitenflächen des Vibrationskörpers 2 und eine Belastung, die durch Änderungen der atmosphärischen Temperatur auf die piezoelektrischen Elemente 3a, 3b und 3c ausgeübt wird, zu minimieren, muß der thermische Expansionskoeffizient des Vibrationskörpers 2 und der der piezoelektrischen Elemente 3a, 3b und 3c übereinstimmen. Folglich wird beispielsweise eine Ni-Fe-Legierung, die einen thermischen Expansionskoeffizienten in der Nähe dessen der piezoelektrischen Keramik aufweist, als ein Material für den Vibrationskörper 2 verwendet.
Bei dem Vibrationsgyroskop 1 ist zwischen den piezoelektrischen Elementen 3a, 3b und dem piezoelektrischen Element 3c eine Oszillationsschaltung und dergleichen als eine Rückkopplungsschleife für einen Selbst-Oszillationsantrieb verschaltet. Der Vibrationskörper 2 wird durch ein Antriebssignal von der Oszillationsschaltung gebogen und schwingt in eine Richtung senkrecht zu einer Oberfläche des piezoelektrischen Elements 3c. Wenn das Vibrationsgyroskop in diesem Zustand um eine Achse des Vibrationskörpers 2 gedreht wird, ändert sich die Vibrationsrichtung des Vibrationskörpers 2 durch die Coriolis-Kraft, wobei eine Ausgangssignaldifferenz zwischen den piezoelektrischen Elementen 3a und 3b erzeugt wird. Eine Drehwinkelgeschwindigkeit kann durch das Messen der Ausgangssignaldifferenz erfaßt werden. Bei diesem Vibrationsgyroskop 1 ist der Firstabschnitt des Vibrationskörpers 2 geschnitten, um die Frequenz und die Empfindlichkeit einzustellen.
Da die Anschlußdrähte 4a bis 4c in der Nähe der Knotenpunkte des Vibrationskörpers 2 mit demselben verbunden sind, müssen bei einem solchen Vibrationsgyroskop die piezoelektrischen Elemente 3a bis 3c in einer Größe ausgebildet sein, die die Nähe der Knotenpunkte des Vibrationskörpers 2 einschließt. Jedoch weist die piezoelektrische Keramik, die bei den piezoelektrischen Elementen 3a bis 3c verwendet wird, im allgemeinen eine geringe Güte (Q) auf. Wenn die piezoelektrischen Elemente 3a bis 3c groß sind, ist folglich, selbst wenn ein Material mit einer hohen Güte als das Material des Vibrationskörpers 2 verwendet ist, die Güte des gesamten Vibrationsgyroskops gering.
Wenn metallische Materialien als das Material des Vibrationskörpers 2 verwendet sind, wird, wenn der Firstabschnitt des Vibrationskörpers 2 geschnitten wird, um die Frequenz und die Empfindlichkeit des Vibrationsgyroskops 1 einzustellen, ein Grat 7, wie in Fig. 7 gezeigt ist, durch die Dehnbarkeit des Metalls erzeugt. Wenn ein solcher Grat 7 erzeugt wird, wird eine Mehrzahl von Charakteristika des Vibrationsgyroskops 1 instabil.
Die US-A-4,836,023 offenbart einen Vibrations-Winkelgeschwindigkeitssensor, der einen quadratischen säulenförmigen Vibrator, vier Vibratorknoten-Trägerstifte und eine externe Vibratorträgerbasis aufweist, die alle einstückig miteinander aus einem metallischen Material, einem keramischen Material oder einem kristallinen Material gebildet sind. Zumindest drei piezoelektrische Elemente sind über drei getrennte leitfähige Dünnfilmschichten, die sich von dem jeweiligen piezoelektrischen Element auf und entlang jedes Vibratorknoten-Trägerstifts zu einer externen Vibratorträgerbasis erstrecken, mit einer externen Schaltung verbunden.
Die EP 477540A1 offenbart eine Erfassungsschaltung für ein Vibrationsgyroskop, das einen prismenförmigen Vibrator und piezoelektrische Elemente, die auf zwei Seitenflächen des Vibrators gebildet sind, aufweist. Die piezoelektrischen Elemente umfassen eine piezoelektrische Schicht, wobei Elektroden auf den zwei Oberflächen der piezoelektrischen Schicht gebildet sind. Ferner sind in der Nähe der Knotenpunkte des Vibrators Trägerbauglieder vorgesehen, die in der Nähe der Knotenpunkte des Vibrators an denselben geschweißt sind.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Vibrationsgyroskop mit stabilen Charakteristika und einer hohen Güte zu schaffen.
Die vorliegende Erfindung richtet sich auf ein Vibrationsgyroskop mit folgenden Merkmalen: einem säulenformigen Vibrationskörper, der aus einem nicht-metallischen Material gebildet ist; Musterelektroden, die gebildet sind, um sich von dem Mitte, labschnitt auf Seitenflächen des Vibrationskörpers in die Nähe von Knotenpunkten zu erstrecken; piezoelektrischen Elementen, die an den Musterelektroden befestigt sind; und Trägerbaugliedern, die in der Nähe der Knotenpunkte des Vibrationskörpers an demselben befestigt sind, und elektrisch mit den Musterelektroden verbunden sind; wobei der Vibrationskörper eine höhere Güte als die piezoelektrischen Elemente und einen thermischen Expansionskoeffizienten, der näherungsweise dem der piezoelektrischen Elemente ist, aufweist.
Durch die Verwendung des nicht-metallischen Materials mit der Güte, die höher ist als die der piezoelektrischen Elemente, als das Material des Vibrationskörpers, wird die Güte des gesamten Vibrationsgyroskops höher. Als derartiges nicht-metallisches Material werden solche verwendet, die einen thermischen Expansionskoeffizienten nahe dem der piezoelektrischen Keramik, die in den piezoelektrischen Elementen verwendet ist, aufweisen. Das nicht-metallische Material weist keine Dehnbarkeit wie ein metallisches Material auf. Signale werden durch die Trägerbauglieder, die an den Musterelektroden, die auf dem Vibrationskörper gebildet sind, in die piezoelektrischen Elemente eingegeben und von denselben ausgegeben. Die Trägerbauglieder sind in der Nähe der Knotenpunkte des Vibrationskörpers an denselben befestigt, wobei die Trägerbauglieder aus Drähten, die aus einem metallischen Material bestehen, gebildet sind.
Gemäß der vorliegenden Erfindung sind Belastungen, die auf die piezoelektrischen Elemente ausgeübt werden, gering, selbst wenn sich die atmosphärische Temperatur ändert, da der thermische Expansionskoeffizient des nicht-metallischen Materials, das in dem Vibrationskörper verwendet ist, und der der piezoelektrischen Keramik, die in den piezoelektrischen Elementen verwendet ist, nahe beieinander liegen. Folglich ist die charakteristische Temperaturstabilität des Vibrationsgyroskops gut. Da das nicht-metallische Material keine Dehnbarkeit aufweist, tritt, selbst wenn der Vibrationskörper geschnitten wird, um die Frequenz und die Empfindlichkeit einzustellen, an den Schnittabschnitten niemals ein Grat auf. Daher kann eine Mehrzahl von Charakteristika des Vibrationsgyroskops stabilisiert sein. Da die Trägerbauglieder, die zum Eingeben und Ausgeben der Signale und zum Halten des Vibrationskörpers verwendet sind, mit den Elektroden, die auf dem Vibrationskörper gebildet sind, verbunden sind, müssen die piezoelektrischen Elemente nicht vergrößert sein. Folglich ist das Verhältnis des Volumens der piezoelektrischen Elemente relativ zu dem des Vibrationskörpers gering, wobei, durch die Verwendung des nicht-metallischen Materials, das eine höhere Güte als die piezoelektrischen Elemente aufweist, als das Material des Vibrationskörpers die Güte des gesamten Vibrationsgyroskops erhöht sein kann.
Die obigen und weitere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die bezugnehmend auf die Zeichnungen erfolgt, offensichtlicher.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 2 ist eine Seitenansicht des Vibrationsgyroskops, das in Fig. 1 gezeigt ist.
Fig. 3 ist eine veranschaulichende Ansicht, die die Beziehung zwischen einer Musterelektrode und einem piezoelektrischen Element des Vibrationsgyroskops, das in Fig. 1 gezeigt ist, zeigt.
Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht, die ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel eines herkömmlichen Vibrationsgyroskops, das als Hintergrundtechnik der Erfindung dient, zeigt.
Fig. 6 ist eine Seitenansicht eines herkömmlichen Vibrationsgyroskops, das in Fig. 5 gezeigt ist.
Fig. 7 ist eine veranschaulichende Ansicht, die einen Zustand zeigt, bei dem ein Firstabschnitt des Vibrationskörpers des herkömmlichen Vibrationsgyroskops, das in Fig. 5 gezeigt ist, geschnitten ist.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei Fig. 2 eine Seitenansicht desselben ist. Ein Vibrationsgyroskop 10 weist einen Vibrationskörper 12 auf. Der Vibrationskörper 12 ist beispielsweise aus einem isolierenden nicht-metallischen Material, beispielsweise einem Dielektrikum, Aluminiumoxid, Glas und dergleichen, in eine Säule in der Form eines rechtwinkligen Dreiecks ausgebildet. Als Materialien des Vibrationskörpers 12 werden solche verwendet, die eine größere Güte aufweisen als ein piezoelektrisches Element, das später beschrieben wird, und einen thermischen Expansionskoeffizienten, der näherungsweise gleich dem des piezoelektrischen Elements ist. Auf drei Seitenflächen des Vibrationskörpers 12 sind Musterelektroden 14, 16 bzw. 18 gebildet. Die Musterelektrode 14 besteht aus einem ebenen Abschnitt, der in dem mittleren Abschnitt auf einer Seitenfläche des Vibrationskörpers 12 gebildet ist, und einem Herausführungsabschnitt, der sich von dem ebenen Abschnitt in die Nähe eines Knotenpunkts des Vibrationskörpers 12 erstreckt. In gleicher Weise bestehen die Musterelektroden 16, 18 aus ebenen Abschnitten, die auf der mittleren Position der Seitenflächen des Vibrationskörpers 12 gebildet sind, und Herausführungsabschnitten, die sich in die Nähe eines Knotenpunkts des Vibrationskörpers 12 erstrecken. Die Musterelektroden 14, 16 und 18 sind beispielsweise mittels Plattierung, Vakuum-Verdampfung und dergleichen gebildet.
Auf den ebenen Abschnitten der Musterelektroden 14, 16 und 18 sind piezoelektrische Elemente 20a, 20b bzw. 20c gebildet. Das piezoelektrische Element 20a weist einen piezoelektrischen Körper 22a auf, wobei auf beiden Oberflächen des piezoelektrischen Körpers 22a Elektroden 24a und 26a gebildet sind. Eine Elektrode 26a ist mit der Musterelektrode 14, die auf dem Vibrationskörper 12 gebildet ist, verbunden. In gleicher Weise weisen die piezoelektrischen Elemente 20b, 20c piezoelektrische Körper 22b, 22c auf, wobei auf beiden Oberflächen des piezoelektrischen Körpers 22b Elektroden 24b, 26b gebildet sind, und wobei auf beiden Oberflächen des piezoelektrischen Körpers 22c Elektroden 24c, 26c gebildet sind. Eine Elektrode 26b und 26c der piezoelektrischen Elemente 20b und 20c ist mit den Musterelektroden 16 und 18 des Vibrationskörpers 12 verbunden.
Weitere Musterelektroden 28, 30 und 32 sind gebildet, um sich von den Elektroden 24a, 24b und 24c der piezoelektrischen Elemente 20a, 20b und 20c in die Nähe der anderen Knotenpunkte des Vibrationskörpers 12 zu erstrecken. Die Musterelektroden 28, 30 und 32 sind, wie in Fig. 3 gezeigt ist, mittels einer Vakuumverdampfung oder dergleichen von den Elektroden 24a, 24b und 24c der piezoelektrischen Elemente 20a, 20b und 20c zu den Seitenflächen des Vibrationskörpers 12 gebildet. Trägerbauglieder 34a und 34b sind gebildet, um in der Nähe von einem Knotenpunkt des Vibrationskörpers 12 mit den Musterelektroden 14 und 16 verbunden zu sein. Ein metallisches Material ist für die Trägerbauglieder 34aund 34b verwendet. Die Trägerbauglieder 34a und 34b bestehen aus Drähten unter Verwendung dieses Materials, die in einer Hakenform ausgebildet sind. Die einen Enden der Trägerbauglieder 34a und 34b sind an dem Vibrationskörper 12 befestigt und elektrisch mit den Musterelektroden 14 und 16 des Vibrationskörpers 12 verbunden. In gleicher Weise sind die einen Enden der Trägerbauglieder 36a und 36b befestigt, um elektrisch mit den Musterelektroden 28 und 30 in der Nähe des anderen Knotenpunkts des Vibrationskörpers 12 verbunden zu sein. Die anderen Enden der Trägerbauglieder 34a, 34b und der Trägerbauglieder 36a, 36b sind an einer plattenförmigen Trägerbasis 38 befestigt.
Bei dem Vibrationsgyroskop 10 halten die Trägerbauglieder 34a, 34b, 36a und 36b den Vibrationskörper 12 und sind gleichzeitig zum Eingeben und Ausgeben der Signale der piezoelektrischen Elemente 20a und 20b verwendet. Anschlußdrähte 40 und 42 sind mit den Musterelektroden 18 und 32, die mit einem weiteren piezoelektrischen Element 20c verbunden sind, in der Nähe der Knotenpunkte des Vibrationskörpers 12 verbunden. Die Trägerbauglieder 34a, 34b und der Anschlußdraht 40 sind verwendet, um die piezoelektrischen Elemente 20a, 20b und 20c zu erden. Durch die Trägerbauglieder 36a, 36b und den Anschlußdraht 42 werden die Signale in die piezoelektrisähen Elemente 20a, 20b und 20c eingegeben und von denselben ausgegeben.
Bei Verwendung des Vibrationsgyroskops 10 ist beispielsweise eine Oszillationsschaltung als eine Rückkopplungsschleife für einen Selbst-Oszillationsantrieb zwischen die Trägerbauglieder 36a, 36b und den Anschlußdraht 42 geschaltet. Durch das Signal von der Oszillationsschaltung biegt sich der Vibrationskörper 12 und schwingt in eine Richtung senkrecht zu der Oberfläche des piezoelektrischen Elements 20c. Wenn das Vibrationsgyroskop 10 in diesem Zustand um seine Achse gedreht wird, ändert sich die Vibrationsrichtung des Vibrationskörpers 12 aufgrund der Coriolis-Kraft. Dadurch wird ein Unterschied zwischen Spannungen, die in den piezoelektrischen Elementen 20a und 20b, die zur Erfassüng der Ausgangssignale verwendet sind, erzeugt werden, erzeugt, wobei durch das Messen der Ausgangssignaldifferenz eine Drehwinkelgeschwindigkeit erfaßt werden kann.
Ein Firstabschnitt des Vibrationskörpers 12 ist geschnitten, um die Frequenz und die Empfindlichkeit des Vibrationsgyroskops 10 einzustellen. Da der Vibrationskörper 12 aus einem nicht-metallischen Material, beispielsweise Keramik, besteht, existiert hierbei keine Dehnbarkeit wie bei einem metallischen Material und kein Grat tritt auf. Daher kann eine Charakteristikverschlechterung des Vibrationsgyroskops 10 aufgrund des Grats verhindert sein. Die thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Vibrationskörpers 12 und der piezoelektrischen Körper 22a, 22b und 22c der piezoelektrischen Elemente 20a, 20b und 20c sind im wesentlichen gleich, wobei ein sehr geringer Einfluß von Belastungen aufgrund von Änderungen der atmosphärischen Temperatur existiert.
Der thermische Ausdehnungskoeffizient des Vibrationskörpers 12 und der piezoelektrischen Körper 22a, 22b und 22c beträgt vorzugsweise etwa 1 x 10&supmin;&sup6;/ºC bis 8 x 10&supmin;&sup6;/ºC. Im allgemeinen beträgt der thermische Expansionskoeffizient der piezoelektrischen Körper 22a, 22b und 22c etwa 1 x 10&supmin;&sup6;/ºC bis 4 x 10&supmin;&sup6;/ºC. Der thermische Expansionskoeffizient von Aluminiumoxid, das als das Material des Vibrationskörpers 12 verwendet ist, beträgt 8,4 x 10&supmin;&sup6;/ºC, wobei der von Glas etwa 1 x 10&supmin;&sup6;/ºC bis 10 x 10&supmin;&sup6;/ /ºC beträgt. Als ein Beispiel von Glas, das in einem derartigen Vibrationskörper 12 verwendet wird, existiert Pyrex (registrierte Marke), die von Corning Glass Works Inc., hergestellt wird, mit einem thermischen Expansionskoeffizienten von 3,3 x 10&supmin;&sup6;/ºC.
Da die Signale über die Musterelektroden 14, 16 und 18 und die Musterelektroden 28, 30 und 32, die auf dem Vibrationskörper 12 gebildet sind, in die piezoelektrischen Elemente 20a, 20b und 20c eingegeben und von denselben ausgegeben werden, müssen die piezoelektrischen Elemente 20a, 20b und 20c nicht größer gemacht sein, um die Nähe der Knotenpunkte zu umfassen. Daher ist das Verhältnis des Volumens der piezoelektrischen Elemente 20a, 20b und 20c relativ zu dem Vibrationskörper 12 gering, wobei durch die Verwendung des Vibrationskörpers 12, der eine höhere Güte aufweist als die piezoelektrischen Elemente 20a, 20b und 20c, die Güte des gesamten Vibrationsgyroskops 10 erhöht sein kann.
Die Güte des gesamten Vibrationsgyroskops 10 ist die zusammengesetzte Güte des Vibrationskörpers 12 und der piezoelektrischen Elemente 20a, 20b und 20c. Das heißt, daß die Güte des Vibrationsgyroskops durch das Volumenverhältnis zwischen dem Vibrationskörper 12 und den piezoelektrischen Elementen 20a, 20b und 20c sowie deren Güte bestimmt ist. Die Güte des Vibrationsgyroskops 10 beträgt vorzugsweise 3.000 oder darüber. Jedoch liegt unter Berücksichtigung des gegenwärtigen technologischen Pegels die Güte der piezoelektrischen Elemente 20a, 20b und 20c innerhalb der Grenzen von 2.000 bis 2.500. Unter Berücksichtigung der Verschlechterung der Güte durch das Verbinden der piezoelektrischen Elemente muß folglich die Güte des Vibrationskörpers 12 5.000 oder darüber betragen. Daher werden als ein Material des Vibrationskörpers 12, das eine Güte von etwa 5.000 bis 10.000 aufweist, Aluminiumoxid und Glas, beispielsweise das oben genannte Pyrex, verwendet.
Darüber hinaus ist, da die Trägerbauglieder 34a, 34b und die Trägerbauglieder 36a, 36b in der Nähe der Knotenpunkte des Vibrationskörpers 12 befestigt sind, der Vibrationsschwund des Vibrationskörpers gering.
Bei dem oben genannten Ausführungsbeispiel ist es möglich, daß nur die zwei piezoelektrischen Elemente 20a und 20b gebildet sind, obwohl die piezoelektrischen Elemente 20a, 20b und 20c jeweils auf den drei Seitenflächen des Vibrationskörpers 12 gebildet sind. In diesem Fall sind die Trägerbauglieder 36a, 36b mit den Musterelektroden 28, 30, die mit den Elektroden 24a, 24b der piezoelektrischen Elemente 20a, 20b verbunden sind, verbunden, wobei die Trägerbauglieder 34a, 34b mit den Musterelektroden 14, 16, die mit den Elektroden 26a, 26b der piezoelektrischen Elemente 20a, 20b verbunden sind, verbunden sind. Die Trägerbauglieder 36a, 36b sind verwendet, um die Signale einzugeben und auszugeben, während die Trägerbauglieder 34a, 34b zur Rückkopplung verwendet sind. Folglich können bei einem solchen Vibrationsgyroskop die Anschlußdrähte vollständig weggelassen sein, wobei der Vibrationsschwund des Vibrationskörpers 12 noch weiter reduziert sein kann.
Obwohl bei den vorher genannten Ausführungsbeispielen eine rechtwinklig dreieckige, säulenartige Form als die Form des Vibrationskörpers 12 verwendet wurde, wie in Fig. 4 gezeigt ist, können andere säulenartige Vibrationskörper, beispielsweise eine vierseitige Säule, verwendet werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Musterelektroden 14, 16, die piezoelektrischen Elemente 20a, 20b und die Musterelektroden 28, 30 auf zwei benachbarten Seitenflächen des Vibrationskörpers 12 gebildet. Die Trägerbauglieder 34a und 34b sind mit den Musterelektroden 14 und 16 verbunden, während die Trägerbauglieder 36a und 36b mit den Musterelektroden 28 und 30 verbunden sind. In diesem Fall können die gleichen Wirkungen wie bei der Verwendung des rechtwinklig dreieckigen, säulenförmigen Vibrationskörpers erhalten werden. Es ist of fensichtlich, daß die piezoelektrischen Elemente auf vier Seitenflächen des Vibrationskörpers 12 gebildet sein können. In diesem Fall kann eine Oszillationsschaltung zwischen die oberen zwei benachbarten piezoelektrischen Elemente und die unteren zwei benachbarten piezoelektrischen Elemente geschaltet sein, um die Ausgangssignaldifferenz zwischen den oberen zwei piezoelektrischen Elementen zu messen.
Somit können bei dem Vibrationsgyroskop der vorliegenden Erfindung die Form des Vibrationskörpers und die Anzahl der piezoelektrischen Elemente optional geändert werden. Durch das Bilden der Elektroden, die sich in die Nähe der Knotenpunkte erstrecken, und das Befestigen der piezoelektrischen Elemente auf dem Vibrationskörper, können die piezoelektrischen Elemente minimiert werden. Folglich kann durch das Verwenden der Keramik und des Glases mit einer hohen Güte als dem Material des Vibrationskörpers die Frequenz und die Empfindlichkeit eingestellt werden, ohne die Charakteristika zu verschlechtern, wobei überdies ein Vibrationsgyroskop, das als Ganzes eine hohe Güte aufweist, erhalten werden kann.
Obwohl die vorliegende Erfindung speziell beschrieben und dargestellt wurde, ist es offensichtlich, daß eine solche Beschreibung nur als eine Veranschaulichung und ein Beispiel, und nicht als eine Begrenzung dient, wobei der Bereich der vorliegenden Erfindung nur durch die beigefügten Ansprüche bestimmt ist.

Claims

1. Ein Vibrationsgyroskop mit folgenden Merkmalen:

einem säulenförmigen Vibrationskörper (12), der aus einem nicht-metallischen Material gebildet ist;

Musterelektroden (14, 16, 18), die ausgebildet sind, um sich von dem Mittelabschnitt der Seitenflächen des Vibrationskörpers (12) in die Nähe der Knotenpunkte zu erstrecken;

piezoelektrischen Elementen (20a, 20b, 20c), die an den Musterelektroden (14, 16, 18) befestigt sind; und

Trägerbaugliedern (34a, 34b, 36a, 36b), die in der Nähe der Knotenpunkte des Vibrationskörpers (12) befestigt sind und elektrisch mit den Musterelektroden (14, 16) verbunden sind;

wobei der Vibrationskörper (12) eine größere Güte aufweist als die piezoelektrischen Elemente (20a, 20b, 20c) und einen thermischen Expansionskoeffizienten, der näherungsweise gleich dem der piezoelektrischen Elemente (20a, 20b, 20c) ist;

dadurch gekennzeichnet, daß

die Trägerbauglieder (34a, 34b, 36a, 36b) aus Drähten bestehen, die aus einem metallischen Material bestehen, zum Eingeben und Ausgeben von Signalen der piezoelektrischen Elemente (20a, 20b).

2. Ein Vibrationsgyroskop gemäß Anspruch 1, bei dem der thermische Expansionskoeffizient des Vibrationskörpers in den Bereich von 1 x 10&supmin;&sup6;/ºC bis 10 x 10&supmin;&sup6;/ºC liegt, und bei dem der thermische Expansionskoeffizient der piezoelektrischen Elemente innerhalb des Bereichs von 1 x 10&supmin;&sup6;/ºC bis 4 x 10&supmin;&sup6;/ºC liegt.

3. Ein Vibrationsgyroskop gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem der Vibrationskörper eine dreieckige säulenartige Form aufweist.

4. Ein Vibrationsgyroskop gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem der Vibrationskörper eine viereckige säulenartige Form aufweist.

5. Ein Vibrationsgyroskop gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem die Güte des Vibrationskörpers 5.000 oder mehr beträgt.

6. Ein Vibrationsgyroskop gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem der Vibrationskörper aus Aluminiumoxid besteht.

7. Ein Vibrationsgyroskop gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem der Vibrationskörper aus Glas besteht.