DE69512703T2

DE69512703T2 - Vibrationskreisel

Info

Publication number: DE69512703T2
Application number: DE69512703T
Authority: DE
Inventors: Kazuhiro Ebara; Katsumi Fujimoto; Nobuyuki Ishitoko; Takeshi Nakamura
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1994-06-03
Filing date: 1995-05-30
Publication date: 2000-06-21
Anticipated expiration: 2015-05-31
Also published as: KR100356695B1; US5635786A; EP0685704B1; JPH07332988A; JP2780643B2; DE69512703D1; EP0685704A1; KR960001721A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Vibrationsgyroskop und insbesondere auf ein Vibrationsgyroskop, das bei einem Navigationssystem, das eine Position einer beweglichen Vorrichtung durch Erfassen von deren Rotationswinkelgeschwindigkeit erfaßt und dieselbe geeignet führt, bei einem System zum Dämpfen einer Schwingung, wie z. B. eine Vorrichtung zum Schützen einer wackelnden Halterung, die eine Rotationswinkelgeschwindigkeit aufgrund einer äußeren Schwingung, wie z. B. einer Handschwingung, erfaßt und dieselbe geeignet dämpft, oder bei dergleichen angewendet wird.
Fig. 15 ist eine beispielhafte Ansicht, die ein Beispiel eines herkömmlichen Vibrationsgyroskops zeigt. Das Vibrationsgyroskop 1 weist ein Schwingungselement 2 auf.
Das Schwingungselement 2 weist einen regelmäßigen dreieckigen prismenförmigen Schwingungskörper 3 auf, der aus einer Ni-Legierung besteht, wobei auf im wesentlichen zentralen Abschnitten der drei Seitenflächen des Schwingungskörpers 3 drei piezoelektrische Elemente 4a, 4b bzw. 4c gebildet sind. Wenn gleiche Treibersignale an beispielsweise die piezoelektrischen Elemente 4a und 4b angelegt werden, biegt sich und vibriert bei dem Schwingungselement 2 der Schwingungskörper 3 in einer Richtung senkrecht zu einer Hauptoberfläche des piezoelektrischen Elements 4c. Wenn keine Drehung vorhanden ist, werden von den piezoelektrischen Elementen 4a und 4b die gleichen Erfassungssignale erhalten. Wenn eine Drehwinkelgeschwindigkeit an das Schwingungselement 2 um eine Mittelachse des Schwingungskörpers 3 angelegt wird, wird die Biege- und Schwingungsrichtung des Schwingungskörpers 3 durch eine Coriolis-Kraft geändert, wobei von den zwei piezoelektrischen Elementen 4a bzw. 4b Erfassungssignale erhalten werden, die der Drehwinkelgeschwindigkeit entsprechen. In diesem Fall wird beispielsweise entsprechend der Drehwinkelgeschwindigkeit eine Spannung des Erfassungssignals von einem piezoelektrischen Element 4a größer, wobei eine Spannung des Erfassungssignals von dem anderen piezoelektrischen Element 4b kleiner wird.
Das piezoelektrische Element 4c des Schwingungselements 2 ist mit einem Eingangsanschluß einer Oszillierungsschaltung 5 verbunden, die beispielsweise aus einem Verstärker besteht. Ein Ausgangsanschluß der Oszillierungsschaltung 5 ist mit Enden zweier Widerstände 6a und 6b verbunden, wobei die anderen Enden der Widerstände 6a und 6b mit den piezoelektrischen Elementen 4a bzw. 4b verbunden sind. Die piezoelektrischen Elemente 4a und 4b sind mit einem nicht-invertierenden Eingangsanschluß bzw. einem invertierenden Eingangsanschluß einer Differenzverstärkerschaltung 7 verbunden.
Dementsprechend kann bei dem Vibrationsgyroskop 1 durch ein Ausgangssignal von der Differenzverstärkerschaltung 7 erfaßt werden, daß eine Drehwinkelgeschwindigkeit an dasselbe angelegt ist, oder eine Drehwinkelgeschwindigkeit, die an dasselbe angelegt ist, kann erfaßt werden.
Da eine aufwendige Ni-Legierung bei dem Schwingungskörper 3 des Schwingungselements 2 verwendet wird, ist dies bei dem Vibrationsgyroskop 1 jedoch insofern problematisch, da die Kosten hoch werden, und das Signal, das gerade erfaßt wird, durch ein magnetisches Feld beeinträchtigt und gestört wird.
Die US-A-4,431,935 bezieht sich auf eine Erfassungseinrichtungsstruktur, die eine Mehrzahl piezoelektrischer Erzeugungseinrichtungen unterbringt. Die Struktur weist drei flache rechteckige Platten eines piezoelektrischen Materials auf, die zusammenlaminiert sind und entweder alle in dieselbe Richtung oder in entgegengesetzte Richtungen polarisiert sind. Ferner sind Elektroden und innere Elektroden vorgesehen. In einer Mittelregion der Vorrichtung ist ein Durchführungsloch vorgesehen, das ein stangenförmiges Element aufnimmt. Sobald die Vorrichtung um die Z-Achse gedreht wird, wird eine Spannung EO als ein Ausgangssignal verwendet, das über Kontaktringe zu einer stationären Schaltungsanordnung zugeführt wird.
Die WO85/04722 bezieht sich auf eine Beschleunigungserfassungsvorrichtung, die aus drei laminierten Lagen besteht, wobei zwei Lagen in dieselbe Richtung polarisiert sind, während die dritte Lage in einer unterschiedlichen Richtung polarisiert ist. Lediglich zwei Lagen sind mit einer Oszillierungsschaltung verbunden, um zu bewirken, daß dieselben schwingen, wohingegen die dritte Lage nicht getrieben wird. Ein Verdrehen der Erfassungseinrichtung aufgrund einer Drehbeschleunigung bewirkt eine wesentliche Änderung der Spannung, die in die dritte Lage induziert wird, wobei die Spannung proportional zu der Rate der Drehbeschleunigung ist, wobei die Erfassungseinrichtung um eine Achse gedreht wird.
Die JP-A-05 264281 betrifft ein piezoelektrisches Gyrometer, das aus zwei piezoelektrischen Platten gebildet ist, die in einer Richtung parallel zu ihren Oberflächen polarisiert sind, wobei die Polarisationsrichtungen in den jeweiligen Platten senkrecht zueinander sind. Ein Erfassen und ein Treiben der Elektroden ist vorgesehen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Vibrationsgyroskop mit niedrigen Kosten zu schaffen, bei dem ein Signal, das gerade erfaßt wird, durch ein magnetisches Feld kaum beeinträchtigt wird, und das eine erhöhte Empfindlichkeit aufweist.
Diese Aufgabe wird durch ein Vibrationsgyroskop gemäß An spruch 1, Anspruch 3, Anspruch 5, Anspruch 7 und Anspruch 9 erreicht.
Bei dem Vibrationsgyroskop gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Treibersignal zwischen den zwei geteilten Elektroden und der gemeinsamen Elektrode durch die Treibereinrichtung angelegt. Durch das Treibersignal schwingen die erste piezoelektrische Basisplatte und die zweite piezoelektrische Basisplatte umgekehrt zueinander. Wenn die erste piezoelektrische Basisplatte in einer Richtung parallel zu ihrer Hauptoberfläche ausgedehnt ist, ist in diesem Fall die zweite piezoelektrische Basisplatte in einer Richtung parallel zu ihrer Hauptoberfläche zusammengezogen. Wenn die erste piezoelektrische Basisplatte in einer Richtung parallel zu ihrer Hauptoberfläche zusammengezogen ist, ist umgekehrt die zweite piezoelektrische Basisplatte in einer Richtung parallel zu ihrer Hauptoberfläche ausgedehnt. Folglich biegen und schwingen die erste piezoelektrische Basisplatte und die zweite piezoelektrische Basisplatte in der Richtung senkrecht zu ihren Hauptoberflächen. Wenn das Vibrationsgyroskop in diesem Zustand gedreht wird, wird ein Signal, das dessen Drehwinkelgeschwindigkeit entspricht, zwischen den zwei geteilten Elektroden erzeugt. Das Signal wird durch die Erfassungseinrichtung erfaßt.
Bei einem weiteren Vibrationsgyroskop gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Treibersignal zwischen der ersten gemeinsamen Elektrode und der zweiten gemeinsamen Elektrode durch die Treibereinrichtung angelegt. Durch das Treibersignal schwingen die erste piezoelektrische Basisplatte und die zweite piezoelektrische Basisplatte umgekehrt zueinander. Wenn die erste piezoelektrische Basisplatte in einer Richtung parallel zu ihrer Hauptoberfläche ausgedehnt ist, ist die zweite piezoelektrische Basisplatte in diesem Fall in einer Richtung parallel zu ihrer Hauptoberfläche zusammengezogen. Wenn die erste piezoelektrische Basisplatte in einer Richtung parallel zu ihrer Hauptoberfläche zusammengezogen ist, ist umgekehrt die zweite piezoelektrische Basis platte in einer Richtung parallel zu ihrer Hauptoberfläche ausgedehnt. Folglich biegen und schwingen die erste piezoelektrische Basisplatte und die zweite piezoelektrische Basisplatte in der Richtung senkrecht zu ihren Hauptoberflächen. Wenn in diesem Zustand das Vibrationsgyroskop gedreht wird, wird ein Signal, das dessen Drehwinkelgeschwindigkeit entspricht, zwischen den zwei geteilten Elektroden erzeugt. Das Signal wird durch die Erfassungseinrichtung erfaßt.
Bei noch einem weiteren Vibrationsgyroskop gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Treibersignal durch die Treibereinrichtung zwischen den zwei geteilten Elektroden, der ersten gemeinsamen Elektrode und der zweiten gemeinsamen Elektrode angelegt. Durch das Treibersignal schwingen die erste piezoelektrische Basisplatte und die zweite piezoelektrische Basisplatte umgekehrt zueinander, wenn die erste piezoelektrische Basisplatte in einer Richtung parallel zu ihrer Hauptoberfläche ausgedehnt ist, ist in diesem Fall die zweite piezoelektrische Basisplatte in einer Richtung parallel zu ihrer Hauptoberfläche zusammengezogen. Wenn die erste piezoelektrische Basisplatte in einer Richtung parallel zu ihrer Hauptoberfläche zusammengezogen ist, ist umgekehrt die zweite piezoelektrische Basisplatte in einer Richtung parallel zu ihrer Hauptoberfläche ausgedehnt. Folglich biegen sich und schwingen die erste piezoelektrische Basisplatte und die zweite piezoelektrische Basisplatte in der Richtung senkrecht zu ihren Hauptoberflächen. Wenn in diesem Zustand das Vibrationsgyroskop gedreht wird, wird ein Signal, das dessen Drehwinkelgeschwindigkeit entspricht, zwischen den zwei geteilten Elektroden erzeugt. Das Signal wird durch die Erfassungseinrichtung erfaßt.
Bei dem getrennten Vibrationsgyroskop gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Treibersignal durch die Treibereinrichtung zwischen der einen ersten geteilten Elektrode, der einen zweiten geteilten Elektrode und der gemeinsamen Elektrode angelegt. Durch das Treibersignal schwingen die erste piezoelektrische Basisplatte und die zweite piezoelektrische Basisplatte umgekehrt zueinander. Wenn die erste piezoelektrische Basisplatte in einer Richtung parallel zu ihrer Hauptoberfläche ausgedehnt ist, ist in diesem Fall die zweite piezoelektrische Basisplatte in einer Richtung parallel zu ihrer Hauptoberfläche zusammengezogen. Wenn die erste piezoelektrische Basisplatte in einer Richtung parallel zu ihrer Hauptoberfläche zusammengezogen ist, ist umgekehrt die zweite piezoelektrische Basisplatte in einer Richtung parallel zu ihrer Hauptoberfläche ausgedehnt. Folglich biegen sich und schwingen die erste piezoelektrische Basisplatte und die zweite piezoelektrische Basisplatte in der Richtung senkrecht zu ihren Hauptoberflächen. Wenn in diesem Zustand das Vibrationsgyroskop gedreht wird, wird ein Signal, das dessen Drehwinkelgeschwindigkeit entspricht, zwischen der einen ersten geteilten Elektrode und der einen zweiten geteilten Elektrode erzeugt. Das Signal wird durch die Erfassungseinrichtung erfaßt.
Bei einem weiterhin getrennten Vibrationsgyroskop gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Treibersignal durch die Treibereinrichtung zwischen den zwei ersten geteilten Elektroden, den zwei zweiten geteilten Elektroden und der gemeinsamen Elektrode angelegt. Durch das Treibersignal schwingen die erste piezoelektrische Basisplatte und die zweite piezoelektrische Basisplatte umgekehrt zueinander. Wenn die erste piezoelektrische Basisplatte in einer Richtung parallel zu ihrer Hauptoberfläche ausgedehnt ist, ist in diesem Fall die zweite piezoelektrische Basisplatte in einer Richtung parallel zu ihrer Hauptoberfläche zusammengezogen. Wenn die erste piezoelektrische Basisplatte in einer Richtung parallel zu ihrer Hauptoberfläche zusammengezogen ist, ist umgekehrt die zweite piezoelektrische Basisplatte in einer Richtung parallel zu ihrer Hauptoberfläche ausgedehnt. Folglich biegen sich und schwingen die erste piezoelektrische Basisplatte und die zweite piezoelektrische Basisplatte in der Richtung senkrecht zu ihren Hauptoberflächen. Wenn in diesem Zustand das Vibrationsgyroskop gedreht wird, wird ein Signal, das dessen Drehwinkelgeschwindigkeit entspricht, zwischen der einen ersten geteilten Elektrode und der einen zweiten geteilten Elektrode, der anderen ersten geteilten Elektrode und der anderen zweiten geteilten Elektrode erzeugt. Das Signal wird durch die Erfassungseinrichtung erfaßt.
Da kein aufwendiges Metallmaterial, wie z. B. eine Ni-Legierung, verwendet wird, wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Vibrationsgyroskop erhalten, bei dem die Kosten verringert werden können, und bei dem ein Signal, das gerade erfaßt wird, durch das magnetische Feld kaum beeinträchtigt und gestört wird.
Die vorhergehenden und andere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der Ausführungsbeispiele bezüglich der begleitenden Zeichnungen offensichtlicher werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine beispielhafte Ansicht, die ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Schwingungselement zeigt, das bei einem Vibrationsgyroskop, das in Fig. 1 gezeigt ist, verwendet wird.
Fig. 3 ist eine beispielhafte Seitenansicht, die den Biegungs- und Schwingungszustand des Schwingungselements zeigt, das in Fig. 2 gezeigt ist.
Fig. 4(A) bis 4(C) sind beispielhafte Ansichten, die einen Herstellungsprozeß des Vibrationsgyroskops zeigen, das in Fig. 1 gezeigt ist.
Fig. 5 ist eine beispielhafte Ansicht, die ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 6 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die ein Schwingungselement zeigt, das bei einem Vibrationsgyroskop, das in Fig. 5 gezeigt ist, verwendet wird.
Fig. 7 ist eine beispielhafte Ansicht, die noch ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 8 ist eine beispielhafte Ansicht, die ein getrenntes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 9 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Schwingungselement zeigt, das bei einem Vibrationsgyroskop, das in Fig. 8 gezeigt ist, verwendet wird.
Fig. 10 ist eine beispielhafte Ansicht, die ein weiterhin getrenntes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 11 ist eine Draufsicht, die ein weiteres Beispiel einer geteilten Elektrode zeigt.
Fig. 12 ist eine Draufsicht, die noch ein weiteres Beispiel einer geteilten Elektrode zeigt.
Fig. 13 ist eine beispielhafte Seitenansicht, die ein weiteres Beispiel einer piezoelektrischen Basisplatte zeigt.
Fig. 14 ist eine beispielhafte Schnittansicht, die ein weiteres Beispiel eines Schwingungselements zeigt.
Fig. 15 ist eine beispielhafte Ansicht, die ein Beispiel eines herkömmlichen Vibrationsgyroskops zeigt.

BESCHREIBUNG DER VORLIEGENDEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Fig. 1 ist eine beispielhafte Ansicht, die ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. Ein Vibrationsgyroskop 10 weist beispielsweise ein regelmäßiges viereckiges prismenförmiges Schwingungselement 12 auf.
Wie es in Fig. 2 gezeigt ist, weist das Schwingungselement 12 beispielsweise eine rechteckige erste piezoelektrische Basisplatte 14a und eine rechteckige zweite piezoelektrische Basisplatte 14b auf. Die erste piezoelektrische Basisplatte 14a und die zweite piezoelektrische Basisplatte 14b sind laminiert und zusammen verbunden. Die erste piezoelektrische Basisplatte 14a und die zweite piezoelektrische Basisplatte 14b sind umgekehrt zueinander in einer Richtung der Dicke polarisiert, wie es durch Pfeile P in Fig. 1 gezeigt ist. Die Polarisationsrichtungen der ersten piezoelektrischen Basisplatte 14a und der zweiten piezoelektrischen Basisplatte 14b können in Richtungen gerichtet sein, die zueinander gerichtet sind.
An einer Hauptoberfläche der ersten piezoelektrischen Basisplatte 14a sind zwei geteilte Elektroden 16, 16 in einer lateral beabstandeten Beziehung gebildet. An einer Hauptoberfläche der zweiten piezoelektrischen Basisplatte 14b ist eine gemeinsame Elektrode 18 gebildet. Ferner ist zwischen der ersten piezoelektrischen Basisplatte 14a und der zweiten piezoelektrischen Basisplatte 14b eine Scheinelektrode 20 gebildet. Die Scheinelektrode 20 kann nicht gebildet sein.
Da die erste piezoelektrische Basisplatte 14a und die zweite piezoelektrische Basisplatte 14b in der Richtung der Dicke umgekehrt zueinander polarisiert sind, schwingen bei dem Schwingungselement 12 die erste piezoelektrische Basisplatte 14a und die zweite piezoelektrische Basisplatte 14b umgekehrt zueinander, wenn ein Treibersignal, wie z. B. ein Sinus-Wellen-Signal, zwischen den zwei geteilten Elektroden 16, 16 und der gemeinsamen Elektrode 18 angelegt wird. Wenn die erste piezoelektrische Basisplatte 14a in einer Richtung parallel zu ihrer Hauptoberfläche ausgedehnt ist, ist in diesem Fall die zweite piezoelektrische Basisplatte 14b in einer Richtung parallel zu ihrer Hauptoberfläche zusammengezogen. Wenn die erste piezoelektrische Basisplatte 14a in einer Richtung parallel zu ihrer Hauptoberfläche zusammengezogen ist, ist umgekehrt die zweite piezoelektrische Basisplatte 14b in einer Richtung parallel zu ihrer Hauptoberfläche ausgedehnt. Wie es in Fig. 3 gezeigt ist, biegen sich und schwingen folglich die erste piezoelektrische Basisplatte 14a und die zweite piezoelektrische Basisplatte 14b in der Richtung senkrecht zu ihren Hauptoberflächen, wobei Abschnitte, die bezüglich gegenüberliegenden Endabschnitten in einer Längsrichtung etwas weiter innen liegen, als Knotenabschnitte beibehalten werden. Wie es in Fig. 2 gezeigt ist, sind folglich in der Nähe der Knotenabschnitte des Schwingungselements 12 beispielsweise jeweils lineare Tragebauglieder 22 angebracht. Das Schwingungselement 12 wird durch die Tragebauglieder 22 getragen. Sogar wenn die Tragebauglieder 22 in der Nähe der Knotenabschnitte an der oberen Seite oder unteren Seite des Schwingungselements 12 befestigt sind, kann das Schwingungselement 12 ohne große Beeinträchtigung der Schwingung getragen werden.
Zum Anlegen des Treibersignals, wie es im vorhergehenden erwähnt wurde, an das Schwingungselement 12, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, ist ein Ausgangsanschluß einer Oszillierungsschaltung 30 als eine Treibereinrichtung über Widerstände 32a und 32b mit den zwei geteilten Elektroden 16, 16 verbunden. Darüber hinaus ist ein weiterer Ausgangsanschluß der Oszillierungsschaltung 30 mit der gemeinsamen Elektrode 18 des Schwingungselements 12 verbunden.
Die zwei geteilten Elektroden 16, 16 des Schwingungselements 12 sind über Widerstände 34a und 34b mit einem nicht-invertierenden Eingangsanschluß bzw. einem invertierenden Eingangsanschluß einer Differenzverstärkerschaltung 36 als eine Erfassungseinrichtung verbunden. Darüber hinaus ist ein Widerstand 34c zwischen einen Ausgangsanschluß und den invertierenden Eingangsanschluß der Differenzverstärkerschaltung 36 geschaltet.
Zum Herstellen des Vibrationsgyroskops 10, wie es in Fig. 4(A) gezeigt ist, werden zwei piezoelektrischen Basisplatten 13, 13, die in einer Richtung der Dicke umgekehrt polarisiert sind, mittels eines Epoxydharzes und dergleichen verbunden. In diesem Fall sind auf beiden Hauptoberflächen der piezoelektrischen Basisplatten 13, 13 jeweils Elektroden 15 gebildet.
Die zwei verbundenen piezoelektrischen Basisplatten 13, 13 sind bei Abschnitten geteilt, die durch Ein-Punkt-Strichlinien in Fig. 4(B) gezeigt sind, wobei dadurch jedes Element 11 gebildet wird.
Als nächstes werden, wie es durch Ein-Punkt-Strichlinien in Fig. 4(C) gezeigt ist, bei einer Elektrode 15 an der Außenseite des Elements 11 an der lateralen Mitte desselben Rillen ausgeschnitten. Dadurch werden die geteilten Elektroden 16, 16 gebildet, wobei die Schwingungselemente 12 massenproduziert werden.
Dann werden die Tragebauglieder 22 an dem Schwingungselement 12 angebracht, wobei die Oszillierungsschaltung 39, die Widerstände 32a, 32b, 34a, 34b und 34c und die Differenzverstärkerschaltung 36 angeschlossen werden.
Bei dem Vibrationsgyroskop 10 wird das Treibersignal, wie z. B. das Sinus-Wellen-Signal, das von der Oszillierungsschaltung 30 ausgegeben wird, über die Widerstände 32a und 32b zwischen den zwei geteilten Elektroden 16, 16 und der gemeinsamen Elektrode 18 des Schwingungselements 12 angelegt.
Durch das Treibersignal biegen sich und schwingen die erste piezoelektrische Basisplatte 14a und die zweite piezoelektrische Basisplatte 14b in der Richtung senkrecht zu ihren Hauptoberflächen, wie es in Fig. 3 gezeigt ist.
Wenn in diesem Zustand das Vibrationsgyroskop 10 um eine Mittelachse O (Fig. 2) des Schwingungselements 12 gedreht wird, wird eine Coriolis-Kraft, die der Drehwinkelgeschwindigkeit desselben entspricht, in einer Richtung parallel zu den Hauptoberflächen der ersten piezoelektrischen Basisplatte 14a und der zweiten piezoelektrischen Basisplatte 14b und senkrecht zu der Mittelachse O des Schwingungselements 12 ausgeübt. Folglich wird die Biegungs- und Schwingungsrichtung des Schwingungselements 12 geändert.
Dementsprechend wird ein Signal, das der Drehwinkelgeschwindigkeit desselben entspricht, zwischen den zwei geteilten Elektroden 16, 16 erzeugt.
Das Signal, das zwischen den geteilten Elektroden 16, 16 erzeugt wird, wird über die Widerstände 34a und 34b durch die Differenzverstärkerschaltung 36 erfaßt.
Folglich kann bei dem Vibrationsgyroskop 10 die Drehwinkelgeschwindigkeit durch das Ausgangssignal der Differenzverstärkerschaltung 36 erhalten werden.
Da kein aufwendiges Metallmaterial, wie z. B. eine Ni- Legierung, verwendet wird, können bei dem Vibrationsgyroskop 10 die Kosten verringert werden, und das Signal wird durch ein magnetisches Feld kaum beeinträchtigt und gestört.
Da das Schwingungselement 12 durch die Tragebauglieder 22 getragen wird, die in der Nähe der Knotenabschnitte des Schwingungselements 12 angebracht sind, geht darüber hinaus bei dem Vibrationsgyroskop 10 kaum eine Schwingung von dem Schwingungselement 12 nach außen verloren, und das Schwingungselement 12 kann effizient in eine Schwingung versetzt werden.
Bei dem Vibrationsgyroskop 10 kann eine große Anzahl von Schwingungselementen 12 durch einen einfachen Prozeß, wie er im vorhergehenden beschrieben wurde, hergestellt werden, was eine gute Produktivität ergibt.
Fig. 5 ist eine beispielhafte Ansicht, die ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. Das Vibrationsgyroskop 10, das in Fig. 5 gezeigt ist, weist beispielsweise ein regelmäßiges viereckiges prismenförmiges Schwingungselement 12 auf.
Wie es in Fig. 6 gezeigt ist, weist das Schwingungselement 12 beispielsweise eine rechteckige erste piezoelektrische Basisplatte 14a und eine rechteckige zweite piezoelektrische Basisplatte 14b auf. Die erste piezoelektrische Basisplatte 14a und die zweite piezoelektrische Basisplatte 14b sind laminiert und zusammen verbunden. Die erste piezoelektrische Basisplatte 14a und die zweite piezoelektrische Basisplatte 14b sind in einer Richtung der Dicke umgekehrt zueinander polarisiert, wie es durch Pfeile P in Fig. 5 gezeigt ist. Die Polarisationsrichtungen der ersten piezoelektrischen Basisplatte 14a und der zweiten piezoelektrischen Basisplatte 14b können in die Richtungen gerichtet sein, die zueinander gerichtet sind.
Zwischen der ersten piezoelektrischen Basisplatte 14a und der zweiten piezoelektrischen Basisplatte 14b sind zwei geteilte Elektroden 16, 16 in einer lateral beabstandeten Beziehung gebildet. Eine Ziehelektrode 17a, die an einer Seitenfläche und an einem Endabschnitt der Hauptoberfläche der ersten piezoelektrischen Basisplatte 14a gebildet ist, ist mit einer geteilten Elektrode 16 verbunden. Eine Ziehelektrode 17b, die an einer Seitenfläche und an einem Endabschnitt der zweiten piezoelektrischen Basisplatte 14b gebildet ist, ist mit der anderen geteilten Elektrode 16 verbunden. Bei einem Mittelabschnitt der Hauptoberfläche der ersten piezoelektrischen Basisplatte 14a ist eine erste gemeinsame Elektrode 18a gebildet. Darüber hinaus ist bei einem Mittelabschnitt der Hauptoberfläche der zweiten piezoelektrischen Basisplatte 14b eine zweite gemeinsame Elektrode 18b gebildet.
Da die erste piezoelektrische Basisplatte 14a und die zweite piezoelektrische Basisplatte 14b in der Richtung der Dicke umgekehrt zueinander polarisiert sind, schwingen bei dem Schwingungselement 12 die erste piezoelektrische Basisplatte 14a und die zweite piezoelektrische Basisplatte 14b umgekehrt zueinander, wenn ein Treibersignal, wie z. B. ein Sinus-Wellen-Signal, zwischen der ersten gemeinsamen Elektrode 18a und der zweiten gemeinsamen Elektrode 18b angelegt ist. Folglich biegen sich und schwingen die erste piezoelektrische Basisplatte 14a und die zweite piezoelektrische Basisplatte 14b in der Richtung senkrecht zu ihren Hauptoberflächen, wobei Abschnitte, die bezüglich gegenüberliegenden Endabschnitten in einer Längsrichtung etwas näher innen liegen, als Knotenabschnitte beibehalten werden. Folglich sind in der Nähe der Knotenabschnitte des Schwingungselements 12, genauso wie bei dem Schwingungselement, das in Fig. 2 gezeigt ist, beispielsweise jeweils lineare Tragebauglieder (nicht gezeigt) angebracht. Das Schwingungselement 12 wird durch die Tragebauglieder getragen. Die Tragebauglieder können in der Nähe der Knotenabschnitte an der oberen Seite oder der unteren Seite des Schwingungselements 12 angebracht sein.
Zum Anlegen des Treibersignals, wie es im vorhergehenden erwähnt wurde, an das Schwingungselement 12, wie es in Fig. 5 gezeigt ist, ist ein Ausgangsanschluß einer Oszillierungs schaltung 30 als eine Treibereinrichtung mit der ersten gemeinsamen Elektrode 18a verbunden. Darüber hinaus ist ein weiterer Ausgangsanschluß der Oszillierungsschaltung 30 mit der zweiten gemeinsamen Elektrode 18b des Schwingungselements 12 verbunden.
Die zwei geteilten Elektroden 16, 16 des Schwingungselements 12 sind über die Ziehelektroden 17a, 17b und die Widerstände 34a, 34b mit einem flicht-invertierenden Eingangsanschluß bzw. einem invertierenden Eingangsanschluß einer Differenzverstärkerschaltung 36 verbunden. Darüber hinaus ist ein Widerstand 34c zwischen einen Ausgangsanschluß und den invertierenden Eingangsanschluß der Differenzverstärkerschaltung 36 geschaltet.
Bei dem Vibrationsgyroskop 10, das in Fig. 5 gezeigt ist, ist das Treibersignal, wie z. B. das Sinus-Wellen-Signal, das von der Oszillierungsschaltung 30 ausgegeben wird, zwischen der ersten gemeinsamen Elektrode 18a und der zweiten gemeinsamen Elektrode 18b des Schwingungselements 12 angelegt.
Durch das Treibersignal schwingen die erste piezoelektrische Basisplatte 14a und die zweite piezoelektrische Basisplatte 14b umgekehrt zueinander und biegen sich und schwingen in der Richtung senkrecht zu ihren Hauptoberflächen.
Wenn in diesem Zustand das Vibrationsgyroskop 10 um eine Mittelachse des Schwingungselements 12 gedreht wird, wird eine Coriolis-Kraft, die der Drehwinkelgeschwindigkeit desselben entspricht, in einer Richtung parallel zu der Hauptoberfläche der ersten piezoelektrischen Basisplatte 14a und der zweiten piezoelektrischen Basisplatte 14b und senkrecht zu der Mittelachse des Schwingungselements 12 ausgeübt. Folglich wird die Biegungs- und Schwingungsrichtung des Schwingungselements 12 geändert. Dementsprechend wird ein Signal, das der Drehwinkelgeschwindigkeit desselben entspricht, zwischen den zwei geteilten Elektroden 16, 16 er zeugt.
Das Signal, das zwischen den zwei geteilten Elektroden 16, 16 erzeugt wird, wird über die Ziehelektroden 17a und 17b durch die Differenzverstärkerschaltung 36 erfaßt.
Bei dem Vibrationsgyroskop 10, das in Fig. 5 gezeigt ist, kann folglich die Drehwinkelgeschwindigkeit durch das Ausgangssignal der Differenzverstärkerschaltung 36 erhalten werden.
Da kein aufwendiges Metallmaterial, wie z. B. die Ni-Legierung, verwendet wird, können bei dem Vibrationsgyroskop 10, das in Fig. 5 gezeigt ist, die Kosten verringert werden, und das Signal, das gerade erfaßt wird, wird durch ein magnetisches Feld kaum beeinträchtigt und gestört.
Da das Schwingungselement 12 durch die Tragebauglieder getragen wird, die in der Nähe der Knotenabschnitte des Schwingungselements 12 angebracht sind, geht bei dem Vibrationsgyroskop 10 kaum eine Schwingung von dem Schwingungselement 12 nach außen verloren.
Darüber hinaus kann bei dem Vibrationsgyroskop 10, das in Fig. 5 gezeigt ist, eine große Anzahl von Schwingungselementen 12 durch einen einfachen Prozeß hergestellt werden, indem die zwei piezoelektrischen Basisplatten usw. laminiert, verbunden und geschnitten werden, was eine gute Produktivität ergibt.
Fig. 7 ist eine beispielhafte Ansicht, die ein noch weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. Bei dem Ausführungsbeispiel, das in Fig. 7 gezeigt ist, sind verglichen mit dem Ausführungsbeispiel, das in Fig. 5 gezeigt ist, die erste piezoelektrische Basisplatte 14a und die zweite piezoelektrische Basisplatte 14b des Schwingungselements 12 in dieselbe Richtung der Dicke polarisiert, wie es durch Pfeile P in Fig. 7 gezeigt ist. Die Polarisations richtungen der ersten piezoelektrischen Basisplatte 14a und der zweiten piezoelektrischen Basisplatte 14b können in dieselbe Richtung gerichtet sein, die der Richtung, die in Fig. 7 gezeigt ist, entgegengerichtet ist.
Bei dem Ausführungsbeispiel, das in Fig. 7 gezeigt ist, ist ein Ausgangsanschluß der Oszillierungsschaltung 30 über die Ziehelektroden 17a, 17b und die Widerstände 32a und 32b jeweils mit den zwei geteilten Elektroden 16, 16 des Schwingungselements 12 verbunden. Darüber hinaus ist ein weiterer Ausgangsanschluß der Oszillierungsschaltung 30 mit der ersten gemeinsamen Elektrode 18a und der zweiten gemeinsamen Elektrode 18b verbunden.
Die zwei geteilten Elektroden 16, 16 des Schwingungselements 12 sind über die Ziehelektroden 17a, 17b und die Widerstände 34a, 34b mit dem nicht-invertierenden Eingangsanschluß bzw. dem invertierenden Eingangsanschluß der Differenzverstärkerschaltung 36 als die Erfassungseinrichtung verbunden. Darüber hinaus ist der Widerstand 34c zwischen den Ausgangsanschluß und den invertierenden Eingangsanschluß der Differenzverstärkerschaltung 36 geschaltet.
Bei dem Vibrationsgyroskop 10, das in Fig. 7 gezeigt ist, ist das Treibersignal, wie z. B. das Sinus-Wellen-Signal, das von der Oszillierungsschaltung 30 ausgegeben wird, über die Widerstände 32a, 32b und die Ziehelektroden 17a, 17b zwischen den zwei geteilten Elektroden 16, 16, der ersten gemeinsamen Elektrode 18a und der zweiten gemeinsamen Elektrode 18b des Schwingungselements 12 angelegt.
Durch das Treibersignal schwingen die erste piezoelektrische Basisplatte 14a und die zweite piezoelektrische Basisplatte 14b umgekehrt zueinander und biegen sich und schwingen in der Richtung senkrecht zu ihren Hauptoberflächen.
Wenn in diesem Zustand das Vibrationsgyroskop 10 um die Mittelachse des Schwingungselements 12 gedreht wird, wird eine Coriolis-Kraft, die der Drehwinkelgeschwindigkeit desselben entspricht, in der Richtung parallel zu den Hauptoberflächen der ersten piezoelektrischen Basisplatte 14a und der zweiten piezoelektrischen Basisplatte 14b und senkrecht zu der Mittelachse des Schwingungselements 12 ausgeübt. Folglich wird die Biegungs- und Schwingungsrichtung des Schwingungselements 12 geändert. Dementsprechend wird ein Signal, das der Drehwinkelgeschwindigkeit desselben entspricht, zwischen den zwei geteilten Elektroden 16, 16 erzeugt.
Das Signal, das zwischen den zwei geteilten Elektroden 16, 16 erzeugt wird, wird über die Ziehelektroden 17a, 17b durch die Differenzverstärkerschaltung 36 erfaßt.
Folglich kann bei dem Vibrationsgyroskop 10, das in Fig. 7 gezeigt ist, die Drehwinkelgeschwindigkeit durch das Ausgangssignal der Differenzverstärkerschaltung 36 erhalten werden.
Da das Treibersignal, das pro Einheitsdicke der ersten piezoelektrischen Basisplatte 14a und der zweiten piezoelektrischen Basisplatte 14b angelegt ist, größer wird, werden bei dem Vibrationsgyroskop 10, das in Fig. 7 gezeigt ist, die Biegungs- und Schwingungsamplitude der piezoelektrischen Basisplatten und die Ausgangssignalamplitude größer, was eine gute Empfindlichkeit ergibt.
Da kein aufwendiges Metallmaterial, wie z. B. die Ni-Legierung, verwendet wird, können bei dem Vibrationsgyroskop 10, das in Fig. 7 gezeigt ist, die Kosten verringert werden, und das Signal, das gerade erfaßt wird, wird durch das magnetisches Feld kaum beeinträchtigt und gestört.
Da das Schwingungselement 12 durch die Tragebauglieder getragen wird, die in der Nähe der Knotenabschnitte des Schwingungselements 12 angebracht sind, geht bei dem Vibrationsgyroskop 10, das in Fig. 7 gezeigt ist, kaum eine Schwingung von dem Schwingungselement 12 nach außen verloren.
Darüber hinaus kann bei dem Vibrationsgyroskop 10, das in Fig. 7 gezeigt ist, eine große Anzahl von Schwingungselementen 12 durch einen einfachen Prozeß hergestellt werden, indem die zwei piezoelektrischen Basisplatten usw. laminiert, verbunden und geschnitten werden, was eine gute Produktivität ergibt.
Fig. 8 ist eine beispielhafte Ansicht, die ein getrenntes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. Das Vibrationsgyroskop 10 weist beispielsweise ein regelmäßiges viereckiges prismenförmiges Schwingungselement 12 auf.
Wie es in Fig. 9 gezeigt ist, weist das Schwingungselement 12 beispielsweise eine rechteckige erste piezoelektrische Basisplatte 14a und eine rechteckige zweite piezoelektrische Basisplatte 14b auf. Die erste piezoelektrische Basisplatte 14a und die zweite piezoelektrische Basisplatte 14b sind laminiert und zusammen verbunden. Die erste piezoelektrische Basisplatte 14a und die zweite piezoelektrische Basisplatte 14b sind in derselben Richtung der Dicke polarisiert, wie es durch Pfeile P in Fig. 8 gezeigt ist. Die Polarisationsrichtungen der ersten piezoelektrischen Basisplatte 14a und der zweiten piezoelektrischen Basisplatte 14b können ·in dieselbe Richtung gerichtet sein, die der Richtung, die in Fig. 8 gezeigt ist, entgegengerichtet ist.
An einer Hauptoberfläche der ersten piezoelektrischen Basisplatte 14a sind zwei geteilte Elektroden 16a1, 16a2 in einer lateral beabstandeten Beziehung gebildet. An einer Hauptoberfläche der zweiten piezoelektrischen Basisplatte 14b sind zwei geteilte Elektroden 16b1, 16b2 in einer lateral beabstandeten Beziehung gebildet. Darüber hinaus ist zwischen der ersten piezoelektrischen Basisplatte 14a und der zweiten piezoelektrischen Basisplatte 14b eine gemeinsame Elektrode 18 gebildet.
Da die erste piezoelektrische Basisplatte 14a und die zweite piezoelektrische Basisplatte 14b in derselben Dickenrichtung polarisiert sind, schwingen bei dem Schwingungselement 12 die erste piezoelektrische Basisplatte 14a und die zweite piezoelektrische Basisplatte 14b umgekehrt zueinander, wenn ein Treibersignal, wie z. B. ein Sinuswellensignal, zwischen den ersten geteilten Elektroden, den zweiten geteilten Elektroden und der gemeinsamen Elektrode angelegt ist. Folglich biegen sich und vibrieren die erste piezoelektrische Basisplatte 14a und die zweite piezoelektrische Basisplatte 14b in der Richtung senkrecht zu ihren Hauptoberflächen, wobei Abschnitte, die bezüglich gegenüberliegenden Endabschnitten in einer Längsrichtung etwas weiter innen liegen, als Knotenabschnitte beibehalten werden. Folglich sind in der Nähe der Knotenabschnitte des Schwingungselements 12 beispielsweise jeweils lineare Tragebauglieder 22 angebracht. Das Schwingungselement 12 wird durch die Tragebauglieder 22 getragen. Die Tragebauglieder können in der Nähe der Knotenabschnitte an der oberen Seite oder der unteren Seite des Schwingungselements 12 angebracht sein.
Zum Anlegen des Treibersignals, wie es im vorhergehenden erwähnt wurde, an das Schwingungselement 12, wie es in Fig. 8 gezeigt ist, ist ein Ausgangsanschluß einer Oszillierungsschaltung 30 über Widerstände 32a und 32b als eine Treibereinrichtung mit einer ersten geteilten Elektrode 16a1 und einer zweiten geteilten Elektrode 16b1 verbunden. Darüber hinaus ist ein weiterer Ausgangsanschluß der Oszillierungsschaltung 30 mit der gemeinsamen Elektrode 18 des Schwingungselements 12 verbunden.
Die eine erste geteilte Elektrode 16a1 und die eine zweite geteilte Elektrode 16b1 des Schwingungselements 12 sind über Widerstände 34a und 34b mit einem nicht-invertierenden Eingangsanschluß bzw. einem invertierenden Eingangsanschluß einer Differenzverstärkerschaltung 36 als eine Erfassungseinrichtung verbunden. Darüber hinaus sind die andere erste geteilte Elektrode 16a2 und die andere zweite geteilte Elektrode 16b2 miteinander verbunden.
Bei dem Vibrationsgyroskop 10, das in Fig. 8 gezeigt ist, ist das Treibersignal, wie z. B. das Sinus-Wellen-Signal, das von der Oszillierungsschaltung 30 ausgegeben wird, über die Widerstände 32a und 32b zwischen der einen ersten geteilten Elektrode 16a1, der einen zweiten geteilten Elektrode 16b1 und der gemeinsamen Elektrode 18 des Schwingungselements 12 angelegt.
Durch das Treibersignal schwingen die erste piezoelektrische Basisplatte 14a und die zweite piezoelektrische Basisplatte 14b umgekehrt zueinander und biegen sich und schwingen in der Richtung senkrecht zu ihren Hauptoberflächen.
Wenn in diesem Zustand das Vibrationsgyroskop 10 um eine Mittelachse des Schwingungselements 12 gedreht wird, wird eine Coriolis-Kraft, die der Drehwinkelgeschwindigkeit desselben entspricht, in einer Richtung parallel zu den Hauptoberflächen der ersten piezoelektrischen Basisplatte 14a und der zweiten piezoelektrischen Basisplatte 14b und senkrecht zu der Mittelachse des Schwingungselements 12 ausgeübt. Folglich wird die Biegungs- und Schwingungsrichtung des Schwingungselements 12 geändert. Dementsprechend werden Signale, die der Drehwinkelgeschwindigkeit desselben entsprechen, zwischen den zwei ersten geteilten Elektroden 16a1, 16a2 bzw. zwischen den zwei zweiten geteilten Elektroden 16b1, 16b2 erzeugt.
Ein Signal, das durch serielles Zusammensetzen des Signals, das zwischen den zwei ersten geteilten Elektroden 16a1, 16a2 erzeugt wird, und des Signals, das zwischen den zwei zweiten geteilten Elektroden 16b1, 16b2 erzeugt wird, erhalten wird, wird durch die Differenzverstärkerschaltung 36 erfaßt.
Folglich kann bei dem Vibrationsgyroskop 10, das in Fig. 8 gezeigt ist, die Drehwinkelgeschwindigkeit durch das Aus gangssignal der Differenzverstärkerschaltung 36 erhalten werden.
Da das Treibersignal, das pro Einheitsdicke der ersten piezoelektrischen Basisplatte 14a und der zweiten piezoelektrischen Basisplatte 14b angelegt ist, größer wird, werden bei dem Vibrationsgyroskop 10, das in Fig. 8 gezeigt ist, die Biegungs- und Schwingungsamplitude der piezoelektrischen Basisplatten und die Ausgangssignalamplitude größer, was eine gute Empfindlichkeit ergibt.
Da das Signal erfaßt wird, das durch das serielle Zusammensetzen des Signals, das zwischen den zwei ersten geteilten Elektroden 16a1, 16a2 erzeugt wird, und des Signals, das zwischen den zwei zweiten geteilten Elektroden 16b1, 16b2 erzeugt wird, erhalten wird, wird darüber hinaus bei dem Vibrationsgyroskop 10, das in Fig. 8 gezeigt ist, die Ausgangssignalamplitude noch größer und die Empfindlichkeit wird weiter verbessert.
Da kein aufwendiges Metallmaterial, wie z. B. die Ni-Legierung, verwendet wird, werden ferner bei dem Vibrationsgyroskop 10, das in Fig. 8 gezeigt ist, die Kosten verringert, und das Signal, das gerade erfaßt wird, wird durch das magnetisches Feld kaum beeinträchtigt und gestört.
Da das Schwingungselement 12 durch die Tragebauglieder 22 getragen wird, die in der Nähe der Knotenabschnitte des Schwingungselements 12 angebracht sind, geht bei dem Vibrationsgyroskop 10, das in Fig. 8 gezeigt ist, kaum eine Schwingung von dem Schwingungselement 12 nach außen verloren.
Darüber hinaus kann bei dem Vibrationsgyroskop 10, das in Fig. 8 gezeigt ist, eine große Anzahl von Schwingungselementen 12 durch einen einfachen Prozeß hergestellt werden, indem die zwei piezoelektrischen Basisplatten usw. laminiert, verbunden und geschnitten werden, was eine gute Produktivität ergibt.
Fig. 10 ist eine beispielhafte Ansicht, die ein weiterhin getrenntes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. Bei dem Ausführungsbeispiel, das in Fig. 10 gezeigt ist, wird das Schwingungselement 12, das in Fig. 8 und Fig. 9 gezeigt ist, verwendet.
Bei dem Ausführungsbeispiel, das in Fig. 10 gezeigt ist, ist ein Ausgangsanschluß einer Oszillierungsschaltung 30 über einen Widerstand 32a mit der einen ersten geteilten Elektrode 16a1 und der einen zweiten geteilten Elektrode 16b1 und über einen Widerstand 32b mit der anderen ersten geteilten Elektrode 16a2 und der anderen zweiten geteilten Elektrode 16b2 verbunden. Darüber hinaus ist ein weiterer Ausgangsanschluß der Oszillierungsschaltung 30 mit der gemeinsamen Elektrode 18 verbunden.
Die eine erste geteilte Elektrode 16a1 und die eine zweite geteilte Elektrode 16b1 des Schwingungselements 12 sind über einen Widerstand 34a mit einem nicht-invertierenden Eingangsanschluß einer Differenzverstärkerschaltung 36 als eine Erfassungseinrichtung verbunden, wobei die andere erste geteilte Elektrode 16a2 und die andere zweite geteilte Elektrode 16b2 über einen Widerstand 34b mit einem invertierenden Eingangsanschluß der Differenzverstärkerschaltung 36 verbunden sind. Darüber hinaus ist ein Widerstand 34c zwischen einen Ausgangsanschluß und den invertierenden Eingangsanschluß der Differenzverstärkerschaltung 36 geschaltet.
Bei dem Vibrationsgyroskop 10, das in Fig. 10 gezeigt ist, ist ein Treibersignal, wie z. B. ein Sinus-Wellen-Signal, das von der Oszillierungsschaltung 30 ausgegeben wird, über die Widerstände 32a, 32b zwischen den zwei ersten geteilten Elektroden 16a1, 16a2, den zwei zweiten geteilten Elektroden 16b1, 16b2 und der gemeinsamen Elektrode 18 des Schwingungselements 12 angelegt.
Durch das Treibersignal schwingen die erste piezoelektrische Basisplatte 14a und die zweite piezoelektrische Basisplatte 14b umgekehrt zueinander und biegen sich und schwingen in der Richtung senkrecht zu ihren Hauptoberflächen.
Wenn in diesem Zustand das Vibrationsgyroskop 10 um eine Mittelachse des Schwingungselements 12 gedreht wird, wird eine Coriolis-Kraft, die der Drehwinkelgeschwindigkeit desselben entspricht, in einer Richtung parallel zu den Hauptoberflächen der ersten piezoelektrischen Basisplatte 14a und der zweiten piezoelektrischen Basisplatte 14b und senkrecht zu der Mittelachse des Schwingungselements 12 ausgeübt. Folglich wird die Biegungs- und Schwingungsrichtung des Schwingungselements 12 geändert. Dementsprechend werden Signale, die der Drehwinkelgeschwindigkeit desselben entsprechen, zwischen den zwei ersten geteilten Elektroden 16a1, 16a2 bzw. zwischen den zwei zweiten geteilten Elektroden 16b1, 16b2 erzeugt.
Ein Signal, das durch paralleles Zusammensetzen des Signals, das zwischen den zwei ersten geteilten Elektroden 16a1, 16a2 erzeugt wird, und des Signals, das zwischen den zwei zweiten geteilten Elektroden 16b1, 16b2 erzeugt wird, erfaßt wird, wird durch die Differenzverstärkerschaltung 36 erfaßt.
Folglich kann bei dem Vibrationsgyroskop 10, das in Fig. 10 gezeigt ist, die Drehwinkelgeschwindigkeit durch das Ausgangssignal der Differenzverstärkerschaltung 36 erhalten werden.
Da das Treibersignal, das pro Einheitsdicke der ersten piezoelektrischen Basisplatte 14a und der zweiten piezoelektrischen Basisplatte 14b angelegt ist, größer wird, werden bei dem Vibrationsgyroskop 10, das in Fig. 10 gezeigt ist, die Biegungs- und Schwingungsamplitude der piezoelektrischen Basisplatten und die Ausgangssignalamplitude größer, was eine gute Empfindlichkeit ergibt.
Da das Signal erfaßt wird, das durch das parallele Zusammensetzen des Signals, das zwischen den zwei ersten geteilten Elektroden 16a1, 16a2 erzeugt wird, und des Signals, das zwischen den zwei zweiten geteilten Elektroden 16b1, 16b2 erzeugt wird, erhalten wird, wird darüber hinaus bei dem Vibrationsgyroskop 10, das in Fig. 10 gezeigt ist, das Ausgangssignal durch Verringern einer Ausgangsimpedanz stabilisiert, wobei sich eine stabile Empfindlichkeit ergibt.
Da kein aufwendiges Metallmaterial, wie z. B. die Ni-Legierung, verwendet wird, können ferner bei dem Vibrationsgyroskop 10, das in Fig. 10 gezeigt ist, die Kosten verringert werden, und das Signal, das gerade erfaßt wird, wird durch das magnetisches Feld kaum beeinträchtigt und wird kaum turbulent.
Da das Schwingungselement 12 durch die Tragebauglieder getragen wird, die in der Nähe der Knotenabschnitte des Schwingungselements 12 angebracht sind, geht bei dem Vibrationsgyroskop 10, das in Fig. 10 gezeigt ist, kaum eine Schwingung von dem Schwingungselement 12 nach außen verloren.
Darüber hinaus kann bei dem Vibrationsgyroskop 10, das in Fig. 10 gezeigt ist, eine große Anzahl von Schwingungselementen 12 durch einen einfachen Prozeß hergestellt werden, indem die zwei piezoelektrischen Basisplatten usw. laminiert, verbunden und geschnitten werden, was eine gute Produktivität ergibt.
Obwohl bei den im vorhergehenden erwähnten Ausführungsbeispielen die geteilten Elektroden, die ersten geteilten Elektroden und die zweiten geteilten Elektroden in einer I-förmigen länglichen Form von einem Ende zu dem anderen Ende der piezoelektrischen Basisplatte gebildet sind, wie es in Fig. 11 gezeigt ist, können die geteilten Elektroden 16 ferner in einer L-förmigen Form zwischen den zwei Knoten abschnitten der piezoelektrischen Basisplatte 14 gebildet sein. Wenn die geteilten Elektroden zwischen den Knotenabschnitten der piezoelektrischen Basisplatte gebildet sind, werden eine Schwingungseffizienz der piezoelektrischen Basisplatte durch die geteilten Elektroden usw. und eine Erfassungseffizienz des Signals, das der Drehwinkelgeschwindigkeit entspricht, verbessert.
Da die Polarität der Erzeugungsspannung innerhalb und außerhalb der Knotenabschnitte umgekehrt ist, können die geteilten Elektroden 16 alternativ bei den zwei Knotenabschnitten der piezoelektrischen Basisplatte 14 geschnitten und verbunden sein, wenn man diesen Punkt betrachtet, wie es in Fig. 12 gezeigt ist. Selbst bei dem Fall werden eine Schwingungseffizienz der piezoelektrischen Basisplatte durch die geteilten Elektroden usw. und eine Erfassungseffizienz des Signals, das der Drehwinkelgeschwindigkeit entspricht, verbessert.
Obwohl bei den im vorhergehenden erwähnten Ausführungsbeispielen jede piezoelektrische Basisplatte in derselben Richtung polarisiert ist, wie es durch Pfeile in Fig. 13 gezeigt ist, können die piezoelektrischen Basisplatten 14a und 14b bei dem inneren Abschnitt und dem äußeren Abschnitt der Knotenabschnitte umgekehrt polarisiert sein. Sogar in dem Fall werden eine Schwingungseffizienz der piezoelektrischen Basisplatte und eine Erfassungseffizienz des Signals, das der Drehwinkelgeschwindigkeit entspricht, verbessert.
Obwohl bei den im vorhergehenden beschriebenen Ausführungsbeispielen das Schwingungselement in einer regelmäßigen viereckigen Prismaform gebildet ist, wie es in Fig. 14 gezeigt ist, kann das Schwingungselement 12 darüber hinaus in einer achteckigen Prismaform oder in einer anderen Form gebildet sein. Das Schwingungselement ist vorzugsweise in einer regelmäßigen viereckigen Prismaform gebildet, um die Biegungs- und Schwingungsbewegung durch das Treibersignal und die Coriolis-Kraft oder das Signal, das der Drehwinkelgeschwindigkeit entspricht, effizient zu erhalten.
Aus der vorhergehenden Beschreibung wird offensichtlich, daß, während die vorliegende Erfindung detailliert und beispielhaft beschrieben worden ist, dieselbe lediglich eine spezielle Darstellung und ein spezielles Beispiel ist, und daß die vorliegende Erfindung nicht auf dieselbe beschränkt ist. Der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung ist lediglich durch die anhängigen Patentansprüche begrenzt.

Claims

1. Ein Vibrationsgyroskop (10) mit

einer ersten piezoelektrischen Basisplatte (14a);

einer zweiten piezoelektrischen Basisplatte (14b), die an die erste piezoelektrische Basisplatte (14a) laminiert ist; und

einer gemeinsamen Elektrode (18; 18b), die an einer Hauptoberfläche der zweiten piezoelektrischen Basisplatte (14b) gebildet ist;

gekennzeichnet durch

zwei getrennte Elektroden (16), die an einer Hauptoberfläche der ersten piezoelektrischen Basisplatte (14a) gebildet sind;

eine Treibereinrichtung (30) zum Anlegen eines Treibersignals zwischen den zwei getrennten Elektroden (16) und der gemeinsamen Elektrode (18); und

eine Erfassungseinrichtung (36) zum Erfassen eines Signals, das zwischen den zwei getrennten Elektroden (16) erzeugt wird;

wobei die erste piezoelektrische Basisplatte (14a) in einer Dickenrichtung polarisiert ist; und

wobei die zweite piezoelektrische Basisplatte (14b) in einer zu der Polarisationsrichtung der ersten piezoelektrischen Basisplatte (14a) umgekehrten Richtung polarisiert ist.

2. Ein Vibrationsgyroskop (10) gemäß Anspruch 1, bei dem die Treibereinrichtung (30) eine Oszillierungsschaltung aufweist, von der ein Ausgangsanschluß mit den zwei getrennten Elektroden (16) verbunden ist und ein weiterer Ausgangsanschluß mit der gemeinsamen Elektrode (18) verbunden ist, und

bei dem die Erfassungseinrichtung (36) eine Differenzverstärkerschaltung aufweist, deren zwei Eingangsanschlüsse mit den zwei getrennten Elektroden (16) jeweils verbunden sind.

3. Ein Vibrationsgyroskop (10) mit

einer ersten piezoelektrischen Basisplatte (14a);

einer zweiten piezoelektrischen Basisplatte (14b), die an die erste piezoelektrische Basisplatte laminiert ist; und

einer ersten gemeinsamen Elektrode (18a), die an einer Hauptoberfläche der ersten piezoelektrischen Basisplatte (14a) gebildet ist;

gekennzeichnet durch

zwei getrennte Elektroden (16), die zwischen der ersten piezoelektrischen Basisplatte (14a) und der zweiten piezoelektrischen Basisplatte (14b) gebildet sind;

eine zweite gemeinsame Elektrode (18b), die an einer Hauptoberfläche der zweiten piezoelektrischen Basisplatte (14b) gebildet ist;

eine Treibereinrichtung (30) zum Anlegen eines Treibersignals zwischen der ersten gemeinsamen Elektrode (18a) und der zweiten gemeinsamen Elektrode (18b); und

eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen eines Signals, das zwischen den zwei getrennten Elektroden erzeugt wird;

4. Ein Vibrationsgyroskop (10) gemäß Anspruch 3, bei dem die Treibereinrichtung (30) eine Oszillierungsschaltung aufweist, von der ein Ausgangsanschluß mit der ersten gemeinsamen Elektrode (18a) verbunden ist, und ein weiterer Ausgangsanschluß mit der zweiten gemeinsamen Elektrode (18b) verbunden ist, und bei dem die Erfassungseinrichtung (36) eine Differenzverstärkerschaltung aufweist, deren zwei Eingangsanschlüsse mit den zwei getrennten Elektroden (16) jeweils verbunden sind.

5. Ein Vibrationsgyroskop (10) mit

einer ersten piezoelektrischen Basisplatte (14a);

gekennzeichnet durch

eine Treibereinrichtung (30) zum Anlegen eines Treibersignals zwischen den zwei getrennten Elektroden und der ersten gemeinsamen Elektrode (18a) und zwischen den zwei getrennten Elektroden und der zweiten gemeinsamen Elektrode (18b); und

wobei die zweite piezoelektrische Basisplatte (14b) in derselben Richtung wie die erste piezoelektrische Basisplatte (14a) polarisiert ist.

6. Ein Vibrationsgyroskop (10) gemäß Anspruch 5, bei dem die Treibereinrichtung (30) eine Oszillierungsschaltung aufweist, von der ein Ausgangsanschluß mit den zwei getrennten Elektroden (16) verbunden ist, und ein weiterer Ausgangsanschluß mit der ersten gemeinsamen Elektrode (18a) und der zweiten gemeinsamen Elektrode (18b) verbunden ist; und bei dem die Erfassungseinrichtung (36) eine Differenzverstärkerschaltung aufweist, deren zwei Eingangsan schlüsse mit den zwei getrennten Elektroden (16) jeweils verbunden sind.

7. Ein Vibrationsgyroskop (10) mit

einer ersten piezoelektrischen Basisplatte (14a);

einer gemeinsamen Elektrode (18), die zwischen der ersten piezoelektrischen Basisplatte (14a) und der zweiten piezoelektrischen Basisplatte (14b) gebildet ist;

gekennzeichnet durch

zwei erste getrennte Elektroden (16a1, 16a2), die an einer Hauptoberfläche der ersten piezoelektrischen Basisplatte (14a) gebildet sind;

zwei zweite getrennte Elektroden (16b1, 16b2), die an einer Hauptoberfläche der zweiten piezoelektrischen Basisplatte (14b) gebildet sind;

eine Treibereinrichtung (30) zum Anlegen eines Treibersignals zwischen einer ersten getrennten Elektrode (16a1) und der gemeinsamen Elektrode (18) und zwischen der zweiten getrennten Elektrode (16b1) und der gemeinsamen Elektrode (18); und

eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen eines Signals, das zwischen der einen ersten getrennten Elektrode (16a1) und der einen zweiten getrennten Elektrode (16b1) erzeugt wird;

wobei die andere erste getrennte Elektrode (16a2) und die andere zweite getrennte Elektrode (16b2) miteinander verbunden sind;

8. Ein Vibrationsgyroskop (10) gemäß Anspruch 7, bei dem die Treibereinrichtung (30) eine Oszillierungsschaltung aufweist, von der ein Ausgangsanschluß mit der einen ersten getrennten Elektrode (16a1) und der einen zweiten getrennten Elektrode (16b1) verbunden ist, und ein weiterer Ausgangsanschluß mit der gemeinsamen Elektrode (18) verbunden ist; und

bei dem die Erfassungseinrichtung (36) eine Differenzverstärkerschaltung aufweist, deren zwei Eingangsanschlüsse mit der einen ersten getrennten Elektrode (16a1) bzw. der einen zweiten getrennten Elektrode (16b1) verbunden sind.

9. Ein Vibrationsgyroskop (10) mit

einer ersten piezoelektrischen Basisplatte (14a);

gekennzeichnet durch zwei erste getrennte Elektroden (16a1, 16a2), die an einer Hauptoberfläche der ersten piezoelektrischen Basisplatte (14a) gebildet sind;

eine Treibereinrichtung (30) zum Anlegen eines Treibersignals zwischen den zwei ersten getrennten Elektroden (16a1, 16a2) und der gemeinsamen Elektrode (18) und zwischen den zwei zweiten getrennten Elektroden (16b1, 16b2) und der gemeinsamen Elektrode (18); und

eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen eines Signals, das zwischen einer ersten getrennten Elektrode (16a1), einer zweiten getrennten Elektrode (16b1), der anderen ersten getrennten Elektrode (16a2) und der anderen zweiten getrennten Elektrode (16b2) erzeugt wird;

bei der die erste piezoelektrische Basisplatte (14a) in einer Dickenrichtung polarisiert ist; und

bei der die zweite piezoelektrische Basisplatte (14b) in derselben Richtung wie die erste piezoelektrische Basisplatte (14a) polarisiert ist.

10. Ein Vibrationsgyroskop (10) gemäß Anspruch 9, bei dem die Treibereinrichtung (30) eine Oszillierungsschaltung aufweist, von der ein Ausgangsanschluß mit den zwei ersten getrennten Elektroden (16a1, 16a2) und den zwei zweiten getrennten Elektroden (16b1, 16b2) verbunden ist, und ein anderer Ausgangsanschluß mit der gemeinsamen Elektrode (18) verbunden ist; und

bei dem die Erfassungseinrichtung (36) eine Differenzverstärkerschaltung aufweist, von der ein Eingangs anschluß mit der einen ersten getrennten Elektrode (16a1) und der einen zweiten getrennten Elektrode (16b1) verbunden ist, und ein weiterer Eingangsanschluß mit der anderen ersten getrennten Elektrode (16a2) und der anderen zweiten getrennten Elektrode (16b2) verbunden ist.