JP4305993B2 - Angular velocity sensor - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、航空機、車両等の移動体の姿勢制御やナビゲーションシステム等に用いる角速度センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の角速度センサとしては、特開平８−１７０９１７号公報に開示されたものが知られている。
【０００３】
以下、従来の角速度センサについて、図面を参照しながら説明する。
【０００４】
図４は従来の角速度センサの側断面図、図５は同角速度センサにおける音叉部を基台に固着した状態を示す斜視図である。
【０００５】
図４、図５において、１はコ字柱状の音叉部で、この音叉部１は一対の柱部２とこの柱部２の端部を接続する接続部３とで構成されている。そして音叉部１の一対の柱部２のそれぞれの外側面には駆動圧電素子４が設けられるとともに、この駆動圧電素子４を設けた側面と同一面状に参照圧電素子５が設けられている。そしてまた音叉部１の駆動圧電素子４および参照圧電素子５を設けた側面と異なる側面には一対の検知圧電素子６を設けている。７は金属製の支持部材で、この支持部材７は音叉部１の接続部３の根元を支持している。８は金属製の基台で、この基台８は支持部材７の下面を上面に固着するとともに、この基台８には複数の端子挿入孔９を設けており、そしてこの端子挿入孔９に端子１０を絶縁物１１を介して挿通させ、この端子１０を音叉部１の駆動圧電素子４、参照圧電素子５および検知圧電素子６に電気的に接続している。１２は回路基板で、この回路基板１２は基台８の下方に設けられるとともに、基台８の端子１０と電気的に接続されているリード線１３に半田付けによって電気的に接続され、かつ音叉部１の検知圧電素子６から角速度により発生する出力電圧を処理する電子部品１４を上面に設けている。１５は支持台で、この支持台１５はスタットボルト１６により基台８および回路基板１２を支持している。
【０００６】
以上のように構成されている従来の角速度センサについて、次にその動作を説明する。
【０００７】
音叉部１の駆動圧電素子４に交流電圧を印加することにより音叉部１が柱部２の固有振動数で駆動方向に速度ｖで屈曲振動している状態において、音叉部１が音叉部１の中心軸まわりに角速度ωで回転すると、音叉部１の一対の柱部２にＦ＝２ｍｖωのコリオリ力が発生する。このコリオリ力により検知圧電素子６に発生する電荷を回路基板１２の電子部品１４で増幅し、出力電圧として外部コンピュータ（図示せず）で測定することにより、角速度を検出していた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成では、スタットボルト１６により支持台１５に基台８および回路基板１２を支持するようにしているため、スタットボルト１６による支持位置が音叉部１における重心と異なることになり、その結果、外部から振動が角速度センサの内部に伝わると、音叉部１に回転方向の共振が発生して音叉部１における検知圧電素子６に電荷が発生することになり、これにより、角速度センサの出力特性が不安定になってしまうという課題を有していた。
【０００９】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、外部から振動が角速度センサの内部に伝わったとしても角速度センサの出力特性が不安定になるということはない角速度センサを提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の角速度センサは、四面のうちの二面に少なくとも一対の駆動電極を設けた四角柱状の駆動電極振動体とこの駆動電極振動体と平行に設けられかつ四面のうち一面に少なくとも一対の検出電極を設けた四角柱状の検出電極振動体と駆動電極振動体と検出電極振動体のそれぞれの一端を一体に接続する接続部とを設けた音叉部と、この音叉部における接続部を支持する支持台と、この支持台の下部を固着するとともに複数の端子挿入孔を設け、この端子挿入孔に駆動電極あるいは検出電極と電気的に接続される端子を絶縁物を介して挿通させる金属製の基台と、外周が基台の外周と接して基台の上面を覆う金属製のカバーと、基台の下方に設けられるとともにこの基台の端子を実装する孔を設け、かつ検出電極振動体の検出電極から角速度により発生する出力電圧を処理する電子部品を設けた回路基板と、基台とカバーの両端部をそれぞれ支持する一対のゴム体と、基台とカバー、回路基板およびゴム体を収納するとともに開口部を設けた外ケースと、この外ケースの開口部を閉塞するとともに、一端が回路基板における電子部品と電気的に接続され、かつ他端が外方へ突出する複数の外端子を設けた蓋とを備え、基台とカバーおよび回路基板の全体の重心は、ゴム体によって支持された基台とカバーの両端部を結ぶ軸線近傍に位置する構成としたもので、この構成によれば、外部から振動が角速度センサの内部に伝わったとしても出力特性が不安定になるということはない角速度センサを提供することができるものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、四面のうちの二面に少なくとも一対の駆動電極を設けた四角柱状の駆動電極振動体とこの駆動電極振動体と平行に設けられかつ四面のうち一面に少なくとも一対の検出電極を設けた四角柱状の検出電極振動体と駆動電極振動体と検出電極振動体のそれぞれの一端を一体に接続する接続部とを設けた音叉部と、この音叉部における接続部を支持する支持台と、この支持台の下部を固着するとともに複数の端子挿入孔を設け、この端子挿入孔に駆動電極あるいは検出電極と電気的に接続される端子を絶縁物を介して挿通させる金属製の基台と、外周が基台の外周と接して基台の上面を覆う金属製のカバーと、基台の下方に設けられるとともにこの基台の端子を実装する孔を設け、かつ検出電極振動体の検出電極から角速度により発生する出力電圧を処理する電子部品を設けた回路基板と、基台とカバーの両端部をそれぞれ支持する一対のゴム体と、基台とカバー、回路基板およびゴム体を収納するとともに開口部を設けた外ケースと、この外ケースの開口部を閉塞するとともに、一端が回路基板における電子部品と電気的に接続され、かつ他端が外方へ突出する複数の外端子を設けた蓋とを備え、基台とカバーおよび回路基板の全体の重心は、ゴム体によって支持された基台とカバーの両端部を結ぶ軸線近傍に位置する構成としたもので、この構成によれば、基台とカバーおよび回路基板の全体の重心位置に近接する基台とカバーを一対のゴム体で支持するため、基台とカバーおよび回路基板の全体の重心位置の近傍が一対のゴム体で支持されることになり、その結果、外部から角速度センサの内部に振動が伝わったとしても音叉部が回転方向への共振を起こしにくい構成となっているため、角速度センサの出力特性が不安定になるということはないという作用を有するものである。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の複数の外端子の一端を蓋の表面より突出するように蓋に設け、かつこの外端子の一端の突出した部分を逃がす逃がし部をゴム体に設けたもので、この構成によれば、外端子の一端の突出した部分を逃がす逃がし部をゴム体に設けているため、この逃がし部に外端子の一端の突出した部分が位置することになり、これにより、小型の角速度センサを提供できるという作用を有するものである。
【００１３】
以下、本発明の一実施の形態における角速度センサについて、図面を参照しながら説明する。
【００１４】
図１は本発明の一実施の形態における角速度センサの分解斜視図、図２は同角速度センサの側断面図、図３は同角速度センサにおけるゴム体の上面図である。
【００１５】
図１〜図３において、２１は水晶製の音叉部で、この音叉部２１は四角柱状の駆動電極振動体２２と、この駆動電極振動体２２と平行に設けられた四角柱状の検出電極振動体２３と、駆動電極振動体２２の一端と検出電極振動体２３の一端を一体に接続する接続部２４とにより構成されている。そして駆動電極振動体２２の４つの側面には、それぞれ金からなる駆動電極２５を設けている。また検出電極振動体２３の表面および裏面には金からなるモニタ電極２６が設けられるとともに、この検出電極振動体２３の内側の側面には金からなるＧＮＤ電極２７（図示せず）が設けられ、かつ外側の側面には金からなる一対の検出電極２８が設けられている。２９は直方体形状の金属製の支持台で、この支持台２９は接続部２４の根元を支持している。３０は金属製の基台で、この基台３０は支持台２９の下部を固着するとともに、複数の端子挿入孔３１を設けており、この端子挿入孔３１の内側面には絶縁物３２を設けている。そして基台３０の端子挿入孔３１に絶縁物３２を介して端子３３を挿通している。また基台３０の端子３３は駆動電極２５、検出電極２８、ＧＮＤ電極２７およびモニタ電極２６とリード線３３ａによりそれぞれ電気的に接続されている。３４は金属製のカバーで、このカバー３４は基台３０の上面を覆うように設けており、このカバー３４と基台３０とにより、駆動電極振動体２２、検出電極振動体２３および接続部２４からなる音叉部２１を内側に収納している。３５は回路基板で、この回路基板３５は基台３０の下方に設けられるとともに、下面に電子部品３６を設けており、検出電極振動体２３の検出電極２８から角速度により発生する出力電圧を端子３３を介してこの電子部品３６に入力し、出力電圧に変換している。また回路基板３５には孔３７を設けており、この孔３７に端子３３を実装し、そして基台３０と回路基板３５との間に間隙３８を設けて、端子３３と回路基板３５とを半田付けしている。３９は一対のゴム体で、この一対のゴム体３９によりカバー３４および基台３０の両端部をそれぞれ支持しており、カバー３４、音叉部２１および基台３０の全体の重心位置をこのゴム体３９により支持する構成となっている。またゴム体３９には貫通孔からなる逃がし部３９ａを設けている。４０は金属製の外ケースで、この外ケース４０は基台３０とカバー３４、回路基板３５および一対のゴム体３９を収納している。４１は樹脂製の蓋で、この蓋４１は外ケース４０の開口部を閉塞するとともに複数の外端子４２を一体に設けており、かつこの外端子４２は一端を回路基板３５における電子部品３６と電気的に接続するとともに、他端を外方に突出させている。また蓋４１における外端子４２の一端は蓋４１の表面より突出するように設けるとともに、この一端の突出した部分をゴム体３９における逃がし部３９ａに位置させているもので、このようにゴム体３９における逃がし部３９ａに蓋４１における外端子４２の一端を位置させて逃がしているため、外端子の一端の突出した部分は逃がし部３９ａの小さなスペースに収納されることになり、これにより、小型の角速度センサを提供することができるという作用効果を有するものである。
【００１６】
以上のように構成された本発明の一実施の形態における角速度センサについて、次にその組立方法を説明する。
【００１７】
まず、駆動電極振動体２２、検出電極振動体２３および接続部２４を一体に構成した水晶製の音叉部２１を準備する。
【００１８】
次に、駆動電極振動体２２の４つの側面に駆動電極２５を、検出電極振動体２３の表面および裏面にモニタ電極２６を、検出電極振動体２３の内側の側面にＧＮＤ電極２７（図示せず）を、検出電極振動体２３の外側の側面に一対の検出電極２８をそれぞれ金を蒸着することにより形成する。
【００１９】
次に、音叉部２１の根元を支持台２９に固着した後、支持台２９の下面を基台３０の上面に固着する。
【００２０】
次に、予め絶縁物３２を内側面に設けた基台３０の端子挿入孔３１に端子３３を挿入した後、この端子３３と駆動電極２５、検出電極２８、ＧＮＤ電極２７（図示せず）およびモニタ電極２６をそれぞれリード線３３ａを介して半田付けにより電気的に接続する。
【００２１】
次に、基台３０と回路基板３５との間に間隙３８を設けるように、端子３３を回路基板３５の孔３７に挿入した後、回路基板３５と端子３３とを半田付けにより電気的に接続する。
【００２２】
次に、カバー３４および基台３０の両端部に一対のゴム体３９を設置する。
【００２３】
次に、カバー３４、基台３０および一対のゴム体３９を外ケース４０の内側に収納した後、回路基板３５における電子部品３６と蓋４１における外端子４２を電気的に接続するとともに、この外端子４２の一端がゴム体３９の逃がし部３９ａに位置するように外ケース４０の開口部を蓋４１により閉塞する。
【００２４】
以上のようにして組み立てられた本発明の一実施の形態における角速度センサについて、次にその動作を説明する。
【００２５】
音叉部２１の駆動電極振動体２２における駆動電極２５に交流電圧を印加することにより、駆動電極振動体２２が駆動方向の固有振動数で駆動方向に速度ｖで屈曲振動する。この屈曲振動は接続部２４を介して対向する検出電極振動体２３にも伝わり、そしてこの検出電極振動体２３も駆動方向の固有振動数で駆動方向に速度ｖで屈曲振動する。この駆動電極振動体２２および検出電極振動体２３が屈曲振動している状態において、音叉部２１が音叉部２１の長手方向の中心軸周りに角速度ωで回転すると、検出電極振動体２３にＦ＝２ｍｖωのコリオリ力が発生する。このコリオリ力により、検出電極振動体２３の検出電極２８に発生する電荷を端子３３を介して回路基板３５の電子部品３６により出力電圧に変換し、さらに蓋４１における外端子４２を介して相手側のコンピュータ（図示せず）に入力することにより、角速度として検出するものである。
【００２６】
ここで、外部から振動が角速度センサに伝わった場合について考えて見ると、本発明の一実施の形態における角速度センサにおいては、基台３０とカバー３４および回路基板３５の全体の重心位置に近接する基台３０とカバー３４を一対のゴム体３９で支持しているため、基台３０とカバー３４および回路基板３５の全体の重心位置の近傍が一対のゴム体３９で支持されることになり、その結果、外部から角速度センサの内部に振動が伝わったとしても音叉部２１が回転方向の共振を起こしにくい構成となっているため、角速度センサの出力特性が不安定になるということはないという作用効果を有するものである。
【００２７】
【発明の効果】
以上のように本発明の角速度センサは、四面のうちの二面に少なくとも一対の駆動電極を設けた四角柱状の駆動電極振動体とこの駆動電極振動体と平行に設けられかつ四面のうち一面に少なくとも一対の検出電極を設けた四角柱状の検出電極振動体と駆動電極振動体と検出電極振動体のそれぞれの一端を一体に接続する接続部とを設けた音叉部と、この音叉部における接続部を支持する支持台と、この支持台の下部を固着するとともに複数の端子挿入孔を設け、この端子挿入孔に駆動電極あるいは検出電極と電気的に接続される端子を絶縁物を介して挿通させる金属製の基台と、外周が基台の外周と接して基台の上面を覆う金属製のカバーと、基台の下方に設けられるとともにこの基台の端子を実装する孔を設け、かつ検出電極振動体の検出電極から角速度により発生する出力電圧を処理する電子部品を設けた回路基板と、基台とカバーの両端部をそれぞれ支持する一対のゴム体と、基台とカバー、回路基板およびゴム体を収納するとともに開口部を設けた外ケースと、この外ケースの開口部を閉塞するとともに、一端が回路基板における電子部品と電気的に接続され、かつ他端が外方へ突出する複数の外端子を設けた蓋とを備え、基台とカバーおよび回路基板の全体の重心は、ゴム体によって支持された基台とカバーの両端部を結ぶ軸線近傍に位置する構成としたもので、この構成によれば、基台とカバーおよび回路基板の全体の重心位置に近接する基台とカバーを一対のゴム体で支持するとともに、回路基板を一対のゴム体で支持しないように構成しているため、基台とカバーおよび回路基板の全体の重心位置の近傍が一対のゴム体で支持されることになり、その結果、外部から角速度センサの内部に振動が伝わったとしても音叉部が回転方向への共振を起こしにくい構成となっているため、出力特性が不安定になるということはない角速度センサを提供することができるというすぐれた効果を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施の形態における角速度センサの分解斜視図
【図２】 同角速度センサの側断面図
【図３】 同角速度センサのゴム体の上面図
【図４】 従来の角速度センサの側断面図
【図５】 同角速度センサにおける音叉部を基台に固着した状態を示す斜視図
【符号の説明】
２１ 音叉部
２２ 駆動電極振動体
２３ 検出電極振動体
２４ 接続部
２５ 駆動電極
２８ 検出電極
２９ 支持台
３０ 基台
３１ 端子挿入孔
３２ 絶縁物
３３ 端子
３４ カバー
３５ 回路基板
３６ 電子部品
３７ 孔
３９ 一対のゴム体
３９ａ 逃がし部
４０ 外ケース
４１ 蓋
４２ 外端子[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an angular velocity sensor used for attitude control of a moving body such as an aircraft or a vehicle, a navigation system, or the like.
[0002]
[Prior art]
As a conventional angular velocity sensor of this kind, one disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-1701717 is known.
[0003]
Hereinafter, a conventional angular velocity sensor will be described with reference to the drawings.
[0004]
4 is a side sectional view of a conventional angular velocity sensor, and FIG. 5 is a perspective view showing a state in which a tuning fork portion of the angular velocity sensor is fixed to a base.
[0005]
4 and 5, reference numeral 1 denotes a U-shaped column-shaped tuning fork, and the tuning fork 1 is composed of a pair of columns 2 and a connection 3 connecting the ends of the columns 2. And the driving piezoelectric element 4 is provided on the respective outer surfaces of the pair of column portions 2 of the sound or section 1, reference piezoelectric element 5 is provided with the driving piezoelectric element 4 on the sides in the same plane shape provided Yes. On the side different from the side surface provided with a dynamic piezoelectric element 4 and the reference piezoelectric element 5 driving the Soshitema were sound or portion 1 is provided with a pair of sensing piezoelectric elements 6. 7 is a supporting member made of metal, the support member 7 supports the base of the connecting section 3 the sound or unit 1. 8 is a metal base, with the base 8 is fixed to the lower surface of the supporting support member 7 on the upper surface, this base 8 is provided with a plurality of terminal insertion holes 9, and the terminal insertion holes 9 the terminal 10 is inserted through an insulator 11, which connects this terminal 10 sound or portion 1 of the driving piezoelectric element 4, the electrically reference piezoelectric element 5 and the detection piezoelectric element 6. 12 is a circuit board, the circuit board 12 together with provided below the base 8 are electrically connected by soldering to a lead wire 13 connected to the terminal 10 and the electrical of the base 8, One or the electronic components 14 for processing the output voltage generated by the angular velocity from the detection piezoelectric elements 6 sound or portion 1 is provided on the upper surface. 15 is a support base, the support base 15 supports the Rimoto base 8 and the circuit board 12 by the stud bolt 16.
[0006]
Next, the operation of the conventional angular velocity sensor configured as described above will be described.
[0007]
In a state where Rioto prongs 1 by the applying an alternating voltage to drive the piezoelectric element 4 of the tuning fork 1 has made the bending vibration at the speed v in the driving direction at the natural frequency of the column section 2, the tuning fork unit 1 is fork When around the central axis of the part 1 to rotate at an angular velocity omega, the Coriolis force F = 2mvω occurs the pair of column portions 2 of the sound prongs 1. The electric charge generated in the detection piezoelectric element 6 by this Coriolis force is amplified by the electronic component 14 of the circuit board 12, and the angular velocity is detected by measuring the output voltage with an external computer (not shown).
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above conventional configuration, since the base 8 and the circuit board 12 are supported on the support base 15 by the stat bolt 16, the support position by the stat bolt 16 is different from the center of gravity in the tuning fork portion 1. As a result, when vibration is transmitted from the outside to the inside of the angular velocity sensor, resonance in the rotational direction is generated in the tuning fork portion 1 and electric charges are generated in the detection piezoelectric element 6 in the tuning fork portion 1. There has been a problem that the output characteristics become unstable.
[0009]
The present invention solves the above-described conventional problems, and an object thereof is to provide an angular velocity sensor in which the output characteristics of the angular velocity sensor do not become unstable even if vibration is transmitted from the outside to the inside of the angular velocity sensor. Is.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an angular velocity sensor according to the present invention includes a quadrangular columnar drive electrode vibrating body in which at least a pair of driving electrodes are provided on two of the four faces, a parallel drive with the driving electrode vibrating body, a tuning fork portion having a connecting portion for connecting together the respective end of at least one pair of square pillar shape in which a detection electrode of the detection electrode oscillation member and drive movement electrode vibrator and the detection electrode vibrator on one surface of which, this insulating support base for supporting the connecting portion of the tuning fork portion, a plurality of terminal insertion holes provided terminal connected drive moving electrode or the detection electrode and electrically to the terminal insertion hole as well as fixing the lower portion of the support base implementing a metal base for inserting through the object, and a metal cover periphery covers the base of the upper surface in contact with the outer periphery of the base, the base of the terminal together with the provided below the base the hole is provided, or one detection electrode A circuit board provided with electronic components for processing the output voltage generated by the angular velocity from the detected electrode body, and a pair of rubber member for supporting both ends of the base and cover, respectively, base and a cover, the circuit board and the rubber body an outer casing having an opening portion with housing a, as well as close the opening of the outer case, one end of which is connected to the electronic components electrically in circuitry substrate, and the other end a plurality of outwardly projecting The center of the base, the cover, and the circuit board is located near the axis connecting the base and the both ends of the cover. According to the configuration, it is possible to provide an angular velocity sensor in which output characteristics do not become unstable even when vibration is transmitted from the outside to the inside of the angular velocity sensor.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The invention according to claim 1 of the present invention is a quadrangular columnar drive electrode vibrating body in which at least a pair of driving electrodes are provided on two of the four faces, and is provided in parallel with the driving electrode vibrating body and one of the four faces. a tuning fork portion having a connecting portion for connecting together the respective end of at least one pair of square pillar shape in which a detection electrode of the detection electrode oscillation member and drive movement electrode vibrator and the detection electrode vibrator, the tuning fork portion a support base for supporting the connecting portion of the plurality of terminal insertion holes thereby fixing the lower portion of the support base is provided, the terminals connected drive moving electrode or the detection electrode and electrically to the terminal insertion hole insulator a metal base on which is inserted through a metallic cover periphery covers the base of the upper surface in contact with the outer periphery of the base, a hole for mounting the base terminal with provided below the base provided, the detection electrode of the or one detection electrode vibrator A circuit board provided with electronic components for processing the output voltage generated by Luo angular velocity, and a pair of rubber member for supporting both ends of the base and cover, respectively, base and cover, as well as accommodating the circuit board and the rubber body an outer casing having an opening portion, thereby closing the opening of the outer case, one end of which is connected to the electronic components electrically in circuitry substrate, and a plurality of outer terminals to which the other end projecting outwardly provided The center of gravity of the base, the cover, and the circuit board is positioned in the vicinity of the axis connecting the base supported by the rubber body and both ends of the cover. , because the base and the cover in proximity to the overall center of gravity of the base and cover and the circuit board were you supported by a pair of rubber bodies, the rubber vicinity of a pair of total center of gravity of the base and the cover and the circuit board Be supported by the body As a result, even if vibration is transmitted from the outside to the inside of the angular velocity sensor, the tuning fork portion is configured not to easily resonate in the rotation direction, so that the output characteristics of the angular velocity sensor do not become unstable. It has the effect | action.
[0012]
According to a second aspect of the present invention, one end of the plurality of outer terminals according to the first aspect is provided on the lid so as to protrude from the surface of the lid, and an escape portion for allowing the protruding portion of one end of the outer terminal to escape According to this configuration, the rubber body is provided with a relief portion that escapes the protruding portion of one end of the outer terminal, so that the protruding portion of one end of the outer terminal is located in the escape portion. Thus, a small angular velocity sensor can be provided.
[0013]
Hereinafter, an angular velocity sensor according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0014]
FIG. 1 is an exploded perspective view of an angular velocity sensor according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a side sectional view of the angular velocity sensor, and FIG. 3 is a top view of a rubber body in the angular velocity sensor.
[0015]
In FIG. 1 to FIG. 3, reference numeral 21 denotes a quartz tuning fork portion. The tuning fork portion 21 is a square columnar drive electrode vibrating body 22 and a square columnar detection electrode vibrating body provided in parallel with the drive electrode vibrating body 22. and 23, one ends of the drive dynamic electrode vibrator 22 and the detection electrode vibrating member 23 is composed of a connecting portion 24 that connects together. And the four sides of the drive dynamic electrode vibrator 22 is provided with a driving electrode 25 formed of respectively metal. With monitor electrode 26 made of gold on the front and back surfaces of the or detection electrode vibrating member 23 is provided, GND electrode 27 made of gold on the side surface of the inner side of the detection electrode vibrator 23 (not shown) is provided A pair of detection electrodes 28 made of gold is provided on the outer side surface. 29 is a support base made of a rectangular parallelepiped metal, the support table 29 supports the base of the connection part 24. 30 is a metal base, with the base 30 to secure the lower portion of the supporting Jidai 29, and a plurality of terminal insertion holes 31, the insulator 32 on the inner surface of the terminal insertion holes 31 Provided. And it is inserted through the terminal 33 via the insulation material 32 into the terminal insertion hole 31 of the base 30. It is electrically connected through a terminal 33 of or base 30 is driving the dynamic electrode 25, detection electrode 28, GND electrode 27, and monitor electrode 26 and the lead wire 33a. 34 is a metal cover, the cover 34 is provided so as to cover the upper surface of the base 30 by a cover 34 and the base 30, drive dynamic electrode vibrator 22, detection electrode vibrating member 23 and the connecting portion A tuning fork portion 21 composed of 24 is housed inside. 35 is a circuit board, the terminal circuit board 35 together with provided below the base 30, the lower surface is provided with electronic components 36, the output voltage generated by the angular velocity from the detected electrode 28 of the detection electrode vibrator 23 This is input to the electronic component 36 via 33 and converted into an output voltage. Or the circuitry board 35 is provided with a hole 37, to implement the pin 33 into the hole 37, and a gap 38 between the base 30 and the circuit board 35 element is provided, pin 33 and the circuit The substrate 35 is soldered. 39 is a pair of rubber bodies, the end portions of Rika bars 34 and the base 30 by the pair of rubber bodies 39 are supported respectively, cover 34, the center of gravity position of the entire tuning fork unit 21 and the base 30 The rubber body 39 is supported. Is provided with a relief portion 39a a through hole in the rubber body 39 was or. 40 is a metal outer case, the outer case 40 houses the base 30 and the cover 34, the circuit board 35 and a pair of rubber bodies 39. 41 is a resin cover, the electronic component 36 in the lid 41 is a plurality of external terminals 42 while closing the opening of the outer case 40 are formed integrally, and the outer terminal 42 circuitry substrate 35 at one end is And the other end projecting outward. One end of the outer terminal 42 is provided so as to protrude from the surface of the lid 41 in the lid 41 was or, one that has to position the protruding portion of the one end escape portion 39a of the rubber member 39, a rubber thus Since one end of the outer terminal 42 in the lid 41 is positioned on the escape portion 39a in the body 39, the protruding portion of one end of the outer terminal is accommodated in a small space of the escape portion 39a. This has the effect of providing a small angular velocity sensor.
[0016]
Next, a method for assembling the angular velocity sensor according to the embodiment of the present invention configured as described above will be described.
[0017]
First, a crystal tuning fork 21 in which the drive electrode vibrating body 22, the detection electrode vibrating body 23 and the connection portion 24 are integrally formed is prepared.
[0018]
Next, the driving dynamic electrode vibrator driving electrode 25 on four sides of 22, a monitor electrode 26 on the front and back surfaces of the sensing electrodes vibrator 23, GND electrode 27 (Figure on the side surface of the inner detection electrode vibrator 23 the Shimese not), formed by depositing respective gold a pair of detection electrodes 28 on the side surface of the outer detection electrode vibrator 23.
[0019]
Then, after fixing the base of the tuning fork portion 21 to the supporting Jidai 29 to secure the lower surface of the supporting Jidai 29 on the upper surface of the base 30.
[0020]
Then, after inserting the terminals 33 in advance insulator 32 to the terminal insertion hole 31 of the base 30 which is provided on the inner surface, the dynamic electrode 25 driving this terminal 33, the detection electrode 28, GND electrode 27 (not shown) The monitor electrode 26 and the monitor electrode 26 are electrically connected by soldering via lead wires 33a.
[0021]
Next, electrically by so as to provide a gap 38, after inserting the pin 33 into the hole 37 of the circuit board 35, and the circuitry board 35 and the terminals 33 soldered between the base 30 and the circuit board 35 Connect to.
[0022]
Next, a pair of rubber bodies 39 are installed at both ends of the cover 34 and the base 30.
[0023]
Next, cover 34, after storing base 30, and a pair of rubber bodies 39 on the inside of the outer case 40, thereby electrically connecting the outer terminal 42 of the electronic component 36 and the lid 41 in the circuit board 35, the closing the lid 41 the opening of the outer case 40 so as to be positioned in the relief portion 39a of the end Gago arm member 39 of the outer terminal 42.
[0024]
Next, the operation of the angular velocity sensor according to the embodiment of the present invention assembled as described above will be described.
[0025]
By applying an alternating voltage to the driving electrode 25 of the driving electrode vibrator 22 of the tuning fork portion 21, drive dynamic electrode vibrator 22 bends and vibrates at a velocity v in the driving direction at the natural frequency in the driving direction. This bending vibration is also transmitted to the opposing detection electrode vibrating body 23 via the connecting portion 24, and this detection electrode vibrating body 23 also bends and vibrates at a speed v in the driving direction at a natural frequency in the driving direction. In a state in which the driving electrode vibrator 22 and the detection electrode vibrator 23 is bending vibration, the tuning fork unit 21 is rotated about the longitudinal central axis of the tuning fork portion 21 at an angular velocity omega, the detection electrode vibrator 23 F = 2 mvω Coriolis force is generated. The Coriolis force, the charge generated in the detection electrodes 28 of the detection electrode vibrating member 23 via the terminal 33 is converted into an output voltage by the electronic components 36 of the circuit board 35, further through the outer terminals 42 of the lid 41 opponent It is detected as an angular velocity by inputting it to a computer (not shown) on the side.
[0026]
Here, considering the case where vibration is transmitted from the outside to the angular velocity sensor, the angular velocity sensor according to the embodiment of the present invention is close to the center of gravity of the base 30, the cover 34, and the circuit board 35 as a whole. Since the base 30 and the cover 34 are supported by the pair of rubber bodies 39, the vicinity of the entire center of gravity of the base 30, the cover 34 and the circuit board 35 is supported by the pair of rubber bodies 39. As a result, even if vibration is transmitted from the outside to the inside of the angular velocity sensor, the tuning fork portion 21 is not easily caused to resonate in the rotational direction, so that the output characteristics of the angular velocity sensor do not become unstable. It has an effect.
[0027]
【The invention's effect】
As described above, the angular velocity sensor according to the present invention is a quadrangular columnar drive electrode vibrating body in which at least a pair of driving electrodes are provided on two of the four faces, and is provided in parallel with the driving electrode vibrating body and on one of the four faces. a tuning fork portion having a connecting portion for connecting together the respective end of at least one pair of square pillar shape in which a detection electrode of the detection electrode oscillation member and drive movement electrode vibrator and the detection electrode vibrator, in the tuning fork portion a support base for supporting the connecting portion, a plurality of terminal insertion holes thereby fixing the lower portion of the support base is provided, a terminal connected drive moving electrode or the detection electrode and electrically to the terminal insertion hole through an insulator a metal base for inserting a metallic cover periphery covers the base of the upper surface in contact with the outer periphery of the base, a hole for mounting the base terminal with provided below the base provided Te or one detection of detection electrodes vibrator Accommodating a circuit board provided with electronic components for processing the output voltage generated by the angular velocity from the pole, a pair of rubber member for supporting both ends of the base and cover, respectively, base and cover, a circuit board and a rubber member with an outer casing having an opening portion, thereby closing the opening of the outer case, one end of which is an electronic component electrically connected to the circuitry substrate, and a plurality of outer terminals to which the other end projecting outwardly The overall center of gravity of the base, the cover, and the circuit board is positioned near the axis line connecting the base and the both ends of the cover. For example , the base and cover that are close to the center of gravity of the base, the cover, and the entire circuit board are supported by a pair of rubber bodies, and the circuit board is not supported by the pair of rubber bodies. Base and cover As a result, even if vibration is transmitted from the outside to the inside of the angular velocity sensor, the tuning fork portion hardly causes resonance in the rotation direction. Since it is configured, it has an excellent effect that an angular velocity sensor can be provided in which output characteristics do not become unstable.
[Brief description of the drawings]
1 is an exploded perspective view of an angular velocity sensor according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a side sectional view of the angular velocity sensor. FIG. 3 is a top view of a rubber body of the angular velocity sensor. FIG. 5 is a perspective view showing a state in which the tuning fork portion of the same angular velocity sensor is fixed to the base.
DESCRIPTION OF SYMBOLS 21 Tuning fork part 22 Drive electrode vibrating body 23 Detection electrode vibrating body 24 Connection part 25 Drive electrode 28 Detection electrode 29 Supporting base 30 Base 31 Terminal insertion hole 32 Insulator 33 Terminal 34 Cover 35 Circuit board 36 Electronic component 37 Hole 39 A pair of Rubber body 39a Escape part 40 Outer case 41 Lid 42 Outer terminal

Claims (2)

四面のうちの二面に少なくとも一対の駆動電極を設けた四角柱状の駆動電極振動体とこの駆動電極振動体と平行に設けられかつ四面のうち一面に少なくとも一対の検出電極を設けた四角柱状の検出電極振動体と前記駆動電極振動体と前記検出電極振動体のそれぞれの一端を一体に接続する接続部とを設けた音叉部と、
この音叉部における接続部を支持する支持台と、
この支持台の下部を固着するとともに複数の端子挿入孔を設け、この端子挿入孔に前記駆動電極あるいは検出電極と電気的に接続される端子を絶縁物を介して挿通させる金属製の基台と、
外周が前記基台の外周と接して前記基台の上面を覆う金属製のカバーと、
前記基台の下方に設けられるとともにこの基台の端子を実装する孔を設け、かつ前記検出電極振動体の検出電極から角速度により発生する出力電圧を処理する電子部品を設けた回路基板と、
前記基台とカバーの両端部をそれぞれ支持する一対のゴム体と、
前記基台とカバー、回路基板およびゴム体を収納するとともに開口部を設けた外ケースと、
この外ケースの開口部を閉塞するとともに、一端が前記回路基板における電子部品と電気的に接続され、かつ他端が外方へ突出する複数の外端子を設けた蓋とを備え、
前記基台とカバーおよび回路基板の全体の重心は、前記ゴム体によって支持された前記基台とカバーの両端部を結ぶ軸線近傍に位置することを特徴とする角速度センサ。A quadrangular columnar drive electrode vibrator having at least a pair of drive electrodes on two of the four sides, and a quadrangular columnar shape provided in parallel with the drive electrode vibrator and having at least a pair of detection electrodes on one of the four sides. A tuning fork portion provided with a connection portion that integrally connects one end of each of the detection electrode vibrating body, the drive electrode vibrating body, and the detection electrode vibrating body;
A support base for supporting the connecting portion in the tuning fork,
A base made of metal for fixing a lower portion of the support base and providing a plurality of terminal insertion holes, and inserting terminals electrically connected to the drive electrodes or the detection electrodes through the terminal insertion holes through an insulator; ,
A metal cover whose outer periphery is in contact with the outer periphery of the base and covers the upper surface of the base;
A circuit board provided below the base and provided with a hole for mounting a terminal of the base and an electronic component for processing an output voltage generated by an angular velocity from the detection electrode of the detection electrode vibrating body;
A pair of rubber bodies that respectively support both ends of the base and the cover;
An outer case that houses the base and cover, a circuit board, and a rubber body and that has an opening,
A lid provided with a plurality of external terminals, one end of which is electrically connected to the electronic component in the circuit board, and the other end projects outward, while closing the opening of the outer case;
An angular velocity sensor characterized in that the center of gravity of the base, the cover, and the circuit board is located in the vicinity of an axis connecting the base supported by the rubber body and both ends of the cover . 前記基台とカバーおよび回路基板の全体の重心は、前記ゴム体によって支持された前記基台とカバーの両端部を結ぶ軸線上に位置することを特徴とする請求項１記載の角速度センサ。 2. The angular velocity sensor according to claim 1 , wherein the center of gravity of the base, the cover, and the circuit board is located on an axis that connects the base supported by the rubber body and both ends of the cover .

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