JPH06123634A - 振動ジャイロ - Google Patents
振動ジャイロInfo
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- JPH06123634A JPH06123634A JP4335014A JP33501492A JPH06123634A JP H06123634 A JPH06123634 A JP H06123634A JP 4335014 A JP4335014 A JP 4335014A JP 33501492 A JP33501492 A JP 33501492A JP H06123634 A JPH06123634 A JP H06123634A
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- vibrating
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- piezoelectric
- piezoelectric element
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
- G01C19/56—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
- G01C19/5642—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces using vibrating bars or beams
- G01C19/5663—Manufacturing; Trimming; Mounting; Housings
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
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- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Gyroscopes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 安定した特性を有し、かつ高いＱを有する振
動ジャイロを得る。 【構成】 振動ジャイロ１０は、非金属材料で形成した
柱状の振動体１２を含む。振動体１２の側面の中央付近
から一方のノード点付近まで延びるパターン電極１４，
１６，１８を形成する。パターン電極１４，１６，１８
上に、圧電素子２０ａ，２０ｂ，２０ｃの電極２６ａ，
２６ｂ，２６ｃを接着する。振動体１２は、圧電素子よ
り大きいＱを有し、かつ圧電素子と近似する熱膨張係数
を有する。圧電素子２０ａ，２０ｂ，２０ｃの電極２４
ａ，２４ｂ，２４ｃから振動体１２の他方のノード点付
近まで、パターン電極２８，３０，３２を形成する。振
動体１２のノード点付近において、導電材料で形成した
支持部材３４ａ，３４ｂ，３６ａ，３６ｂを取り付ける
とともに、これらの支持部材をパターン電極１４，１
６，２８，３０に電気的に接続する。振動体１２のノー
ド点付近において、パターン電極１８，３２にリード線
４０，４２を接続する。
動ジャイロを得る。 【構成】 振動ジャイロ１０は、非金属材料で形成した
柱状の振動体１２を含む。振動体１２の側面の中央付近
から一方のノード点付近まで延びるパターン電極１４，
１６，１８を形成する。パターン電極１４，１６，１８
上に、圧電素子２０ａ，２０ｂ，２０ｃの電極２６ａ，
２６ｂ，２６ｃを接着する。振動体１２は、圧電素子よ
り大きいＱを有し、かつ圧電素子と近似する熱膨張係数
を有する。圧電素子２０ａ，２０ｂ，２０ｃの電極２４
ａ，２４ｂ，２４ｃから振動体１２の他方のノード点付
近まで、パターン電極２８，３０，３２を形成する。振
動体１２のノード点付近において、導電材料で形成した
支持部材３４ａ，３４ｂ，３６ａ，３６ｂを取り付ける
とともに、これらの支持部材をパターン電極１４，１
６，２８，３０に電気的に接続する。振動体１２のノー
ド点付近において、パターン電極１８，３２にリード線
４０，４２を接続する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は振動ジャイロに関し、
特にたとえば、角速度を検知することにより移動体の位
置を検出して適切な誘導を行うナビゲーションシステ
ム、あるいは外的振動を検知して適切な制振を行うヨー
レートセンサなどに応用できる振動ジャイロに関する。
特にたとえば、角速度を検知することにより移動体の位
置を検出して適切な誘導を行うナビゲーションシステ
ム、あるいは外的振動を検知して適切な制振を行うヨー
レートセンサなどに応用できる振動ジャイロに関する。
【０００２】
【従来の技術】図４（Ａ）はこの発明の背景となる従来
の振動ジャイロの一例を示す斜視図であり、図４（Ｂ）
はその側面図である。この振動ジャイロ１は振動体２を
含む。振動体２の側面には、それぞれ圧電素子３ａ，３
ｂ，３ｃが形成される。圧電素子３ａ，３ｂ，３ｃは、
たとえば圧電セラミックの両面に電極を形成したもので
ある。そして、この圧電素子３ａ，３ｂ，３ｃが、はん
だ付けや導電接着剤などによって、振動体２の側面に接
着される。圧電素子３ａ，３ｂ，３ｃには、振動体２の
ノード点付近において、ボンディングやはんだ付けなど
によってリード線４ａ，４ｂ，４ｃが接続される。そし
て、これらのリード線４ａ，４ｂ，４ｃが、圧電素子３
ａ，３ｂ，３ｃの信号入出力用として用いられる。リー
ド線４ａ，４ｂ，４ｃを振動体２のノード点付近に接続
するのは、リード線から振動体２の振動が漏れることに
よる振動ジャイロ１の特性の劣化を防止するためであ
る。
の振動ジャイロの一例を示す斜視図であり、図４（Ｂ）
はその側面図である。この振動ジャイロ１は振動体２を
含む。振動体２の側面には、それぞれ圧電素子３ａ，３
ｂ，３ｃが形成される。圧電素子３ａ，３ｂ，３ｃは、
たとえば圧電セラミックの両面に電極を形成したもので
ある。そして、この圧電素子３ａ，３ｂ，３ｃが、はん
だ付けや導電接着剤などによって、振動体２の側面に接
着される。圧電素子３ａ，３ｂ，３ｃには、振動体２の
ノード点付近において、ボンディングやはんだ付けなど
によってリード線４ａ，４ｂ，４ｃが接続される。そし
て、これらのリード線４ａ，４ｂ，４ｃが、圧電素子３
ａ，３ｂ，３ｃの信号入出力用として用いられる。リー
ド線４ａ，４ｂ，４ｃを振動体２のノード点付近に接続
するのは、リード線から振動体２の振動が漏れることに
よる振動ジャイロ１の特性の劣化を防止するためであ
る。
【０００３】振動体２は、そのノード点付近の稜線部分
で支持部材５に支持され、この支持部材５が支持台６に
固定される。なお、振動体２の側面に圧電素子３ａ，３
ｂ，３ｃを接着する時の熱応力や雰囲気温度の変化によ
る圧電素子３ａ，３ｂ，３ｃへの応力を小さくするた
め、振動体２の熱膨張係数と圧電素子３ａ，３ｂ，３ｃ
の熱膨張係数とをほぼ一致させる必要がある。そのた
め、振動体２の材質としては、たとえば圧電セラミック
の熱膨張係数に近い熱膨張係数を有するＮｉ−Ｆｅ合金
などが用いられる。
で支持部材５に支持され、この支持部材５が支持台６に
固定される。なお、振動体２の側面に圧電素子３ａ，３
ｂ，３ｃを接着する時の熱応力や雰囲気温度の変化によ
る圧電素子３ａ，３ｂ，３ｃへの応力を小さくするた
め、振動体２の熱膨張係数と圧電素子３ａ，３ｂ，３ｃ
の熱膨張係数とをほぼ一致させる必要がある。そのた
め、振動体２の材質としては、たとえば圧電セラミック
の熱膨張係数に近い熱膨張係数を有するＮｉ−Ｆｅ合金
などが用いられる。
【０００４】この振動ジャイロ１では、圧電素子３ａ，
３ｂと圧電素子３ｃとの間に、自励振駆動するための帰
還ループとして発振回路などが接続される。そして、発
振回路からの駆動信号によって、振動体２は、圧電素子
３ｃ形成面に直交する方向に屈曲振動する。この状態
で、振動体２の軸を中心として回転すると、コリオリ力
によって振動体２の振動方向が変わり、圧電素子３ａ，
３ｂ間に出力差が生じる。その出力差を測定することに
よって、回転角速度を検知することができる。この振動
ジャイロ１では、周波数や感度を調整するために、振動
体２の稜線部分が切削される。
３ｂと圧電素子３ｃとの間に、自励振駆動するための帰
還ループとして発振回路などが接続される。そして、発
振回路からの駆動信号によって、振動体２は、圧電素子
３ｃ形成面に直交する方向に屈曲振動する。この状態
で、振動体２の軸を中心として回転すると、コリオリ力
によって振動体２の振動方向が変わり、圧電素子３ａ，
３ｂ間に出力差が生じる。その出力差を測定することに
よって、回転角速度を検知することができる。この振動
ジャイロ１では、周波数や感度を調整するために、振動
体２の稜線部分が切削される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このような振動ジャイ
ロでは、リード線４ａ〜４ｃを振動体２のノード点付近
に接続するために、圧電素子３ａ〜３ｃを振動体２のノ
ード点付近を含む大きさに形成する必要がある。ところ
が、一般的に、圧電素子３ａ〜３ｃに用いられる圧電セ
ラミックはＱが低い。そのため、圧電素子３ａ〜３ｃが
大型になると、振動体２の材料としてＱの高い材料を使
用しても、振動ジャイロ全体としてのＱは低くなる。
ロでは、リード線４ａ〜４ｃを振動体２のノード点付近
に接続するために、圧電素子３ａ〜３ｃを振動体２のノ
ード点付近を含む大きさに形成する必要がある。ところ
が、一般的に、圧電素子３ａ〜３ｃに用いられる圧電セ
ラミックはＱが低い。そのため、圧電素子３ａ〜３ｃが
大型になると、振動体２の材料としてＱの高い材料を使
用しても、振動ジャイロ全体としてのＱは低くなる。
【０００６】また、振動体２の材料として金属材料を用
いると、振動ジャイロ１の周波数や感度を調整するため
に振動体２の稜線部分を切削するときに、金属の延性の
ために、図５に示すようなバリ７が生じる。このような
バリ７が生じると、振動ジャイロ１の特性が不安定にな
ってしまう。
いると、振動ジャイロ１の周波数や感度を調整するため
に振動体２の稜線部分を切削するときに、金属の延性の
ために、図５に示すようなバリ７が生じる。このような
バリ７が生じると、振動ジャイロ１の特性が不安定にな
ってしまう。
【０００７】それゆえに、この発明の主たる目的は、安
定した特性を有し、かつ高いＱを有する振動ジャイロを
提供することである。
定した特性を有し、かつ高いＱを有する振動ジャイロを
提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明は、非金属材料
で形成された柱状の振動体と、振動体の側面の中央部付
近からノード点付近まで延びるように形成されるパター
ン電極と、パターン電極に取り付けられる圧電素子と、
振動体のノード点付近に取り付けられ、かつパターン電
極に電気的に接続される導電材料で形成された支持部材
とを含み、振動体は、圧電素子より高いＱを有し、かつ
圧電素子と近似する熱膨張係数を有する、振動ジャイロ
である。
で形成された柱状の振動体と、振動体の側面の中央部付
近からノード点付近まで延びるように形成されるパター
ン電極と、パターン電極に取り付けられる圧電素子と、
振動体のノード点付近に取り付けられ、かつパターン電
極に電気的に接続される導電材料で形成された支持部材
とを含み、振動体は、圧電素子より高いＱを有し、かつ
圧電素子と近似する熱膨張係数を有する、振動ジャイロ
である。
【０００９】
【作用】振動体の材料として、圧電素子より高いＱを有
する非金属材料を用いることによって、振動ジャイロ全
体のＱが高くなる。しかも、このような非金属材料とし
ては、圧電素子に使用される圧電セラミックに近い熱膨
張係数を有するものが使用される。また、非金属材料に
は、金属材料のような延性がない。さらに、圧電素子へ
の信号の入出力は、振動体に形成されるパターン電極に
取り付けられた支持部材を通じて行われる。支持部材
は、振動体のノード点付近に取り付けられる。
する非金属材料を用いることによって、振動ジャイロ全
体のＱが高くなる。しかも、このような非金属材料とし
ては、圧電素子に使用される圧電セラミックに近い熱膨
張係数を有するものが使用される。また、非金属材料に
は、金属材料のような延性がない。さらに、圧電素子へ
の信号の入出力は、振動体に形成されるパターン電極に
取り付けられた支持部材を通じて行われる。支持部材
は、振動体のノード点付近に取り付けられる。
【００１０】
【発明の効果】この発明によれば、振動体に用いられる
非金属材料の熱膨張係数と圧電素子に用いられる圧電セ
ラミックの熱膨張係数とが近いため、雰囲気温度が変化
しても、圧電素子などにかかる応力が小さい。そのた
め、振動ジャイロの特性の温度安定性が良好である。ま
た、非金属材料には延性がないため、周波数や感度を調
整するために振動体を切削しても、切削部分にバリが発
生しない。そのため、振動ジャイロの特性を安定にする
ことができる。さらに、信号入出力用および振動体保持
用に用いられる支持部材は、振動体に形成された電極に
接続されるため、圧電素子を大きくする必要がない。そ
のため、圧電素子の体積の振動体に対する割合が小さ
く、圧電素子より高いＱを有する非金属材料を振動体の
材料として使用することにより、振動ジャイロ全体のＱ
を高くすることができる。
非金属材料の熱膨張係数と圧電素子に用いられる圧電セ
ラミックの熱膨張係数とが近いため、雰囲気温度が変化
しても、圧電素子などにかかる応力が小さい。そのた
め、振動ジャイロの特性の温度安定性が良好である。ま
た、非金属材料には延性がないため、周波数や感度を調
整するために振動体を切削しても、切削部分にバリが発
生しない。そのため、振動ジャイロの特性を安定にする
ことができる。さらに、信号入出力用および振動体保持
用に用いられる支持部材は、振動体に形成された電極に
接続されるため、圧電素子を大きくする必要がない。そ
のため、圧電素子の体積の振動体に対する割合が小さ
く、圧電素子より高いＱを有する非金属材料を振動体の
材料として使用することにより、振動ジャイロ全体のＱ
を高くすることができる。
【００１１】この発明の上述の目的，その他の目的，特
徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳
細な説明から一層明らかとなろう。
徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳
細な説明から一層明らかとなろう。
【００１２】
【実施例】図１（Ａ）はこの発明の一実施例を示す斜視
図であり、図１（Ｂ）はその側面図である。振動ジャイ
ロ１０は振動体１２を含む。振動体１２は、たとえば誘
電体，アルミナおよびガラスなどの絶縁性の非金属材料
で、正３角柱状に形成される。振動体１２の材料として
は、後述の圧電素子より大きいＱを有し、かつ圧電素子
と近似する熱膨張係数を有するものが用いられる。振動
体１２の３つの側面には、それぞれパターン電極１４，
１６および１８が形成される。パターン電極１４は、振
動体１２の１つの側面の中央部分に形成された平面状部
と、この平面状部から振動体１２の一方のノード点付近
まで延びる引出し部とからなる。同様に、パターン電極
１６，１８は、振動体１２の側面の中央部分に形成され
た平面状部と、振動体１２の一方のノード点付近まで延
びる引出し部とからなる。これらのパターン電極１４，
１６，１８は、たとえばめっきや蒸着などの方法で形成
される。
図であり、図１（Ｂ）はその側面図である。振動ジャイ
ロ１０は振動体１２を含む。振動体１２は、たとえば誘
電体，アルミナおよびガラスなどの絶縁性の非金属材料
で、正３角柱状に形成される。振動体１２の材料として
は、後述の圧電素子より大きいＱを有し、かつ圧電素子
と近似する熱膨張係数を有するものが用いられる。振動
体１２の３つの側面には、それぞれパターン電極１４，
１６および１８が形成される。パターン電極１４は、振
動体１２の１つの側面の中央部分に形成された平面状部
と、この平面状部から振動体１２の一方のノード点付近
まで延びる引出し部とからなる。同様に、パターン電極
１６，１８は、振動体１２の側面の中央部分に形成され
た平面状部と、振動体１２の一方のノード点付近まで延
びる引出し部とからなる。これらのパターン電極１４，
１６，１８は、たとえばめっきや蒸着などの方法で形成
される。
【００１３】これらのパターン電極１４，１６，１８の
平面状部には、それぞれ圧電素子２０ａ，２０ｂおよび
２０ｃが形成される。圧電素子２０ａは圧電体２２ａを
含み、この圧電体２２ａの両面に電極２４ａおよび２６
ａが形成されている。そして、一方の電極２６ａが、振
動体１２に形成されたパターン電極１４に接着される。
同様に、圧電素子２０ｂ，２０ｃは圧電体２２ｂ，２２
ｃを含み、圧電体２２ｂの両面に電極２４ｂ，２６ｂが
形成され、圧電体２２ｃの両面に電極２４ｃ，２６ｃが
形成される。そして、圧電素子２０ｂ，２０ｃの一方の
電極２６ｂ，２６ｃが、振動体１２のパターン電極１
６，１８に接着される。
平面状部には、それぞれ圧電素子２０ａ，２０ｂおよび
２０ｃが形成される。圧電素子２０ａは圧電体２２ａを
含み、この圧電体２２ａの両面に電極２４ａおよび２６
ａが形成されている。そして、一方の電極２６ａが、振
動体１２に形成されたパターン電極１４に接着される。
同様に、圧電素子２０ｂ，２０ｃは圧電体２２ｂ，２２
ｃを含み、圧電体２２ｂの両面に電極２４ｂ，２６ｂが
形成され、圧電体２２ｃの両面に電極２４ｃ，２６ｃが
形成される。そして、圧電素子２０ｂ，２０ｃの一方の
電極２６ｂ，２６ｃが、振動体１２のパターン電極１
６，１８に接着される。
【００１４】さらに、圧電素子２０ａ，２０ｂ，２０ｃ
の電極２４ａ，２４ｂ，２４ｃから振動体１２の他方の
ノード点付近まで延びるように、別のパターン電極２
８，３０，３２が形成される。これらのパターン電極２
８，３０，３２は、図２に示すように、圧電素子２０
ａ，２０ｂ，２０ｃの電極２４ａ，２４ｂ，２４ｃから
振動体１２の側面にかけて、たとえば蒸着などの方法で
形成される。振動体１２の一方のノード点付近におい
て、パターン電極１４，１６に接続されるように、支持
部材３４ａ，３４ｂが形成される。支持部材３４ａ，３
４ｂには、たとえば金属材料が使用されたり、絶縁材料
の表面に金属めっきを施したものが使用される。支持部
材３４ａ，３４ｂは、これらの材料を用いた線材を鉤状
に形成したものである。そして、支持部材３４ａ，３４
ｂの一端が、振動体１２に取り付けられるとともに、振
動体１２のパターン電極１４，１６に電気的に接続され
る。同様に、振動体１２の他方のノード点付近におい
て、パターン電極２８，３０に電気的に接続されるよう
に、支持部材３６ａ，３６ｂの一端が取り付けられる。
これらの支持部材３４ａ，３４ｂおよび支持部材３６
ａ，３６ｂの他端は、板状の支持台３８に取り付けられ
る。
の電極２４ａ，２４ｂ，２４ｃから振動体１２の他方の
ノード点付近まで延びるように、別のパターン電極２
８，３０，３２が形成される。これらのパターン電極２
８，３０，３２は、図２に示すように、圧電素子２０
ａ，２０ｂ，２０ｃの電極２４ａ，２４ｂ，２４ｃから
振動体１２の側面にかけて、たとえば蒸着などの方法で
形成される。振動体１２の一方のノード点付近におい
て、パターン電極１４，１６に接続されるように、支持
部材３４ａ，３４ｂが形成される。支持部材３４ａ，３
４ｂには、たとえば金属材料が使用されたり、絶縁材料
の表面に金属めっきを施したものが使用される。支持部
材３４ａ，３４ｂは、これらの材料を用いた線材を鉤状
に形成したものである。そして、支持部材３４ａ，３４
ｂの一端が、振動体１２に取り付けられるとともに、振
動体１２のパターン電極１４，１６に電気的に接続され
る。同様に、振動体１２の他方のノード点付近におい
て、パターン電極２８，３０に電気的に接続されるよう
に、支持部材３６ａ，３６ｂの一端が取り付けられる。
これらの支持部材３４ａ，３４ｂおよび支持部材３６
ａ，３６ｂの他端は、板状の支持台３８に取り付けられ
る。
【００１５】この振動ジャイロ１０では、支持部材３４
ａ，３４ｂ，３６ａ，３６ｂが、振動体１２を保持する
とともに、圧電素子２０ａ，２０ｂの信号入出力用とし
て用いられる。なお、もう１つの圧電素子２０ｃに接続
されたパターン電極１８，３２には、振動体１２のノー
ド点付近において、リード線４０，４２が接続される。
支持部材３４ａ，３４ｂおよびリード線４０は、圧電素
子２０ａ，２０ｂ，２０ｃの接地用として使用される。
そして、支持部材３６ａ，３６ｂおよびリード線４２に
よって、圧電素子２０ａ，２０ｂ，２０ｃに信号が入出
力される。
ａ，３４ｂ，３６ａ，３６ｂが、振動体１２を保持する
とともに、圧電素子２０ａ，２０ｂの信号入出力用とし
て用いられる。なお、もう１つの圧電素子２０ｃに接続
されたパターン電極１８，３２には、振動体１２のノー
ド点付近において、リード線４０，４２が接続される。
支持部材３４ａ，３４ｂおよびリード線４０は、圧電素
子２０ａ，２０ｂ，２０ｃの接地用として使用される。
そして、支持部材３６ａ，３６ｂおよびリード線４２に
よって、圧電素子２０ａ，２０ｂ，２０ｃに信号が入出
力される。
【００１６】この振動ジャイロ１０を使用する場合、支
持部材３６ａ，３６ｂとリード線４２との間に、たとえ
ば自励振駆動するための帰還ループとして発振回路など
が接続される。この発振回路からの信号によって、振動
体１２は、圧電素子２０ｃ形成面に直交する方向に屈曲
振動する。この状態で、振動ジャイロ１０がその軸を中
心として回転すると、コリオリ力によって振動体１２の
振動方向が変わる。それによって、出力信号検出用とし
て用いられる圧電素子２０ａ，２０ｂに発生する電圧に
差が生じ、この出力差を測定することによって、回転角
速度を検出することができる。
持部材３６ａ，３６ｂとリード線４２との間に、たとえ
ば自励振駆動するための帰還ループとして発振回路など
が接続される。この発振回路からの信号によって、振動
体１２は、圧電素子２０ｃ形成面に直交する方向に屈曲
振動する。この状態で、振動ジャイロ１０がその軸を中
心として回転すると、コリオリ力によって振動体１２の
振動方向が変わる。それによって、出力信号検出用とし
て用いられる圧電素子２０ａ，２０ｂに発生する電圧に
差が生じ、この出力差を測定することによって、回転角
速度を検出することができる。
【００１７】この振動ジャイロ１０の周波数や感度を調
整するために、振動体１２の稜線部分が切削される。こ
のとき、振動体１２はセラミックなどの非金属材料で形
成されているため、金属材料などのように延性がなく、
バリが発生しない。そのため、バリによる振動ジャイロ
１０の特性の劣化を防ぐことができる。また、振動体１
２と圧電素子２０ａ，２０ｂ，２０ｃの圧電体２２ａ，
２２ｂ，２２ｃとの熱膨張係数はだいたい等しく、雰囲
気温度の変化による応力の影響が少ない。振動体１２お
よび圧電体２２ａ，２２ｂ，２２ｃの熱膨張係数は、１
×１０-6〜８×１０-6／℃程度であることが望ましい。
一般的に、圧電体２２ａ，２２ｂ，２２ｃの熱膨張係数
は１×１０-6〜４×１０-6／℃程度である。また、振動
体１２の材料として用いられるアルミナの熱膨張係数は
８．４×１０-6／℃であり、ガラスの熱膨張係数は１×
１０-6〜１０×１０-6／℃程度である。このような振動
体１２に使用されるガラスの例としては、３．３×１０
-6／℃の熱膨張係数を有するコーニンググラスワークス
社製のパイレックス（登録商標）などがある。
整するために、振動体１２の稜線部分が切削される。こ
のとき、振動体１２はセラミックなどの非金属材料で形
成されているため、金属材料などのように延性がなく、
バリが発生しない。そのため、バリによる振動ジャイロ
１０の特性の劣化を防ぐことができる。また、振動体１
２と圧電素子２０ａ，２０ｂ，２０ｃの圧電体２２ａ，
２２ｂ，２２ｃとの熱膨張係数はだいたい等しく、雰囲
気温度の変化による応力の影響が少ない。振動体１２お
よび圧電体２２ａ，２２ｂ，２２ｃの熱膨張係数は、１
×１０-6〜８×１０-6／℃程度であることが望ましい。
一般的に、圧電体２２ａ，２２ｂ，２２ｃの熱膨張係数
は１×１０-6〜４×１０-6／℃程度である。また、振動
体１２の材料として用いられるアルミナの熱膨張係数は
８．４×１０-6／℃であり、ガラスの熱膨張係数は１×
１０-6〜１０×１０-6／℃程度である。このような振動
体１２に使用されるガラスの例としては、３．３×１０
-6／℃の熱膨張係数を有するコーニンググラスワークス
社製のパイレックス（登録商標）などがある。
【００１８】さらに、圧電素子２０ａ，２０ｂ，２０ｃ
の信号の入出力は、振動体１２に形成されたパターン電
極１４，１６，１８およびパターン電極２８，３０，３
２を介して行われるため、圧電素子２０ａ，２０ｂ，２
０ｃをノード点付近を含むような大きさにする必要がな
い。そのため、圧電素子２０ａ，２０ｂ，２０ｃの体積
の振動体１２に対する割合は小さく、圧電素子２０ａ，
２０ｂ，２０ｃより高いＱを有する振動体１２を使用す
ることにより、振動ジャイロ１０全体のＱを高くするこ
とができる。
の信号の入出力は、振動体１２に形成されたパターン電
極１４，１６，１８およびパターン電極２８，３０，３
２を介して行われるため、圧電素子２０ａ，２０ｂ，２
０ｃをノード点付近を含むような大きさにする必要がな
い。そのため、圧電素子２０ａ，２０ｂ，２０ｃの体積
の振動体１２に対する割合は小さく、圧電素子２０ａ，
２０ｂ，２０ｃより高いＱを有する振動体１２を使用す
ることにより、振動ジャイロ１０全体のＱを高くするこ
とができる。
【００１９】振動ジャイロ１０全体のＱは、振動体１２
のＱと圧電素子２０ａ，２０ｂ，２０ｃのＱとの複合と
なる。つまり、振動ジャイロ１０のＱは、振動体１２お
よび圧電素子２０ａ，２０ｂ，２０ｃの体積比率と、そ
れらが有するＱとで決定される。振動ジャイロ１０のＱ
としては、３０００以上であることが望ましい。ところ
が、現在の技術レベルから判断すると、圧電素子２０
ａ，２０ｂ，２０ｃのＱは、２０００〜２５００が限度
である。そのため、圧電素子の接着によるＱの低下を考
慮すると、振動体１２のＱとしては５０００以上が必要
である。そこで、約５０００〜１００００のＱを有する
振動体１２の材料として、アルミナや上述のパイレック
スなどのガラスが使用される。
のＱと圧電素子２０ａ，２０ｂ，２０ｃのＱとの複合と
なる。つまり、振動ジャイロ１０のＱは、振動体１２お
よび圧電素子２０ａ，２０ｂ，２０ｃの体積比率と、そ
れらが有するＱとで決定される。振動ジャイロ１０のＱ
としては、３０００以上であることが望ましい。ところ
が、現在の技術レベルから判断すると、圧電素子２０
ａ，２０ｂ，２０ｃのＱは、２０００〜２５００が限度
である。そのため、圧電素子の接着によるＱの低下を考
慮すると、振動体１２のＱとしては５０００以上が必要
である。そこで、約５０００〜１００００のＱを有する
振動体１２の材料として、アルミナや上述のパイレック
スなどのガラスが使用される。
【００２０】しかも、支持部材３４ａ，３４ｂおよび支
持部材３６ａ，３６ｂは、振動体１２のノード点付近に
取り付けられているため、振動体１２の振動の漏れが少
ない。
持部材３６ａ，３６ｂは、振動体１２のノード点付近に
取り付けられているため、振動体１２の振動の漏れが少
ない。
【００２１】なお、上述の実施例では、振動体１２の３
つの側面に、それぞれ圧電素子２０ａ，２０ｂ，２０ｃ
を形成したが、２つの圧電素子２０ａ，２０ｂのみを形
成してもよい。この場合、圧電素子２０ａ，２０ｂの電
極２４ａ，２４ｂに接続されたパターン電極２８，３０
に支持部材３６ａ，３６ｂが接続され、圧電素子２０
ａ，２０ｂの電極２６ａ，２６ｂに接続されたパターン
電極１４，１６に支持部材３４ａ，３４ｂが接続され
る。そして、支持部材３６ａ，３６ｂが信号入出力用と
して用いられ、支持部材３４ａ，３４ｂが帰還用として
用いられる。したがって、このような振動ジャイロで
は、リード線を完全に省略することができ、振動体１２
の振動の漏れをさらに少なくすることができる。
つの側面に、それぞれ圧電素子２０ａ，２０ｂ，２０ｃ
を形成したが、２つの圧電素子２０ａ，２０ｂのみを形
成してもよい。この場合、圧電素子２０ａ，２０ｂの電
極２４ａ，２４ｂに接続されたパターン電極２８，３０
に支持部材３６ａ，３６ｂが接続され、圧電素子２０
ａ，２０ｂの電極２６ａ，２６ｂに接続されたパターン
電極１４，１６に支持部材３４ａ，３４ｂが接続され
る。そして、支持部材３６ａ，３６ｂが信号入出力用と
して用いられ、支持部材３４ａ，３４ｂが帰還用として
用いられる。したがって、このような振動ジャイロで
は、リード線を完全に省略することができ、振動体１２
の振動の漏れをさらに少なくすることができる。
【００２２】さらに、上述の各実施例では、振動体１２
の形状として正３角柱状のものを使用したが、図３に示
すように、４角柱状など他の柱状の振動体を使用しても
よい。この実施例では、振動体１２の隣合う２つの側面
に、パターン電極１４，１６，圧電素子２０ａ，２０ｂ
およびパターン電極２８，３０が形成される。そして、
パターン電極１４，１６に支持部材３４ａ，３４ｂが接
続され、パターン電極２８，３０に支持部材３６ａ，３
６ｂが接続される。この場合でも、正３角柱状の振動体
を使用した場合と同様の効果を得ることができる。もち
ろん、振動体１２の４つの側面に圧電素子を形成しても
よい。この場合、上方で隣合う２つの圧電素子と下方で
隣合う２つの圧電素子との間に発振回路を接続し、上方
の２つの圧電素子間の出力差を測定すればよい。
の形状として正３角柱状のものを使用したが、図３に示
すように、４角柱状など他の柱状の振動体を使用しても
よい。この実施例では、振動体１２の隣合う２つの側面
に、パターン電極１４，１６，圧電素子２０ａ，２０ｂ
およびパターン電極２８，３０が形成される。そして、
パターン電極１４，１６に支持部材３４ａ，３４ｂが接
続され、パターン電極２８，３０に支持部材３６ａ，３
６ｂが接続される。この場合でも、正３角柱状の振動体
を使用した場合と同様の効果を得ることができる。もち
ろん、振動体１２の４つの側面に圧電素子を形成しても
よい。この場合、上方で隣合う２つの圧電素子と下方で
隣合う２つの圧電素子との間に発振回路を接続し、上方
の２つの圧電素子間の出力差を測定すればよい。
【００２３】このように、この発明の振動ジャイロで
は、振動体の形状および圧電素子の数は任意に変更可能
である。そして、振動体にノード点付近まで延びる電極
を形成し、圧電素子を取り付けることによって、圧電素
子を小さいものとすることができる。そのため、振動体
の材料として高いＱを有するセラミックやガラスなどを
使用することによって、特性を劣化させることなく周波
数や感度を調整でき、しかも全体としてＱの高い振動ジ
ャイロを得ることができる。
は、振動体の形状および圧電素子の数は任意に変更可能
である。そして、振動体にノード点付近まで延びる電極
を形成し、圧電素子を取り付けることによって、圧電素
子を小さいものとすることができる。そのため、振動体
の材料として高いＱを有するセラミックやガラスなどを
使用することによって、特性を劣化させることなく周波
数や感度を調整でき、しかも全体としてＱの高い振動ジ
ャイロを得ることができる。
【図１】（Ａ）はこの発明の一実施例を示す斜視図であ
り、（Ｂ）はその側面図である。
り、（Ｂ）はその側面図である。
【図２】図１に示す振動ジャイロのパターン電極と圧電
素子との関係を示す図解図である。
素子との関係を示す図解図である。
【図３】この発明の他の実施例を示す斜視図である。
【図４】（Ａ）はこの発明の背景となる従来の振動ジャ
イロの一例を示す斜視図であり、（Ｂ）はその側面図で
ある。
イロの一例を示す斜視図であり、（Ｂ）はその側面図で
ある。
【図５】図４に示す従来の振動ジャイロの振動体の稜線
部分を切削した状態を示す図解図である。
部分を切削した状態を示す図解図である。
１０ 振動ジャイロ １２ 振動体 １４ パターン電極 １６ パターン電極 １８ パターン電極 ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ 圧電素子 ２８ パターン電極 ３０ パターン電極 ３２ パターン電極 ３４ａ，３４ｂ 支持部材 ３６ａ，３６ｂ 支持部材
Claims (3)
- 【請求項１】 非金属材料で形成された柱状の振動体、 前記振動体の側面の中央部付近からノード点付近まで延
びるように形成されるパターン電極、 前記パターン電極に取り付けられる圧電素子、および前
記振動体のノード点付近に取り付けられ、かつ前記パタ
ーン電極に電気的に接続される導電材料で形成された支
持部材を含み、 前記振動体は、前記圧電素子より高いＱを有し、かつ前
記圧電素子と近似する熱膨張係数を有する、振動ジャイ
ロ。 - 【請求項２】 前記振動体はアルミナからなることを特
徴とする、請求項１の振動ジャイロ。 - 【請求項３】 前記振動体はガラスからなることを特徴
とする、請求項１の振動ジャイロ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4335014A JPH06123634A (ja) | 1992-08-31 | 1992-11-20 | 振動ジャイロ |
| DE69313961T DE69313961T2 (de) | 1992-08-31 | 1993-08-24 | Vibratorgyroskop |
| EP93113520A EP0585785B1 (en) | 1992-08-31 | 1993-08-24 | Vibratory gyroscope |
| US08/390,429 US5635641A (en) | 1992-08-31 | 1995-02-17 | Vibratory gyroscope with reduced stress and stable characteristics |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25744692 | 1992-08-31 | ||
| JP4-257446 | 1992-08-31 | ||
| JP4335014A JPH06123634A (ja) | 1992-08-31 | 1992-11-20 | 振動ジャイロ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06123634A true JPH06123634A (ja) | 1994-05-06 |
Family
ID=26543210
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4335014A Pending JPH06123634A (ja) | 1992-08-31 | 1992-11-20 | 振動ジャイロ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5635641A (ja) |
| EP (1) | EP0585785B1 (ja) |
| JP (1) | JPH06123634A (ja) |
| DE (1) | DE69313961T2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07318351A (ja) * | 1994-05-23 | 1995-12-08 | Murata Mfg Co Ltd | 振動子の支持構造 |
| JPH09105639A (ja) * | 1995-08-08 | 1997-04-22 | Murata Mfg Co Ltd | 振動ジャイロおよびその製造方法 |
| JP3082663B2 (ja) * | 1996-04-04 | 2000-08-28 | 株式会社村田製作所 | 振動ジャイロ |
| JP3674440B2 (ja) * | 2000-02-15 | 2005-07-20 | 株式会社村田製作所 | 振動ジャイロ |
| JP3741041B2 (ja) * | 2001-05-09 | 2006-02-01 | 株式会社村田製作所 | 振動ジャイロおよびそれを用いた電子装置 |
| US9927239B2 (en) | 2015-06-01 | 2018-03-27 | Analog Devices, Inc. | Micromachined cross-hatch vibratory gyroscopes |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1207974A (en) * | 1966-11-17 | 1970-10-07 | Clevite Corp | Frequency selective apparatus including a piezoelectric device |
| DE3377043D1 (en) * | 1982-02-22 | 1988-07-14 | Fujitsu Ltd | Piezoelectric resonators |
| JPS5984921U (ja) * | 1982-11-27 | 1984-06-08 | 株式会社村田製作所 | 振動子支持構造 |
| JPS60113105A (ja) * | 1983-11-25 | 1985-06-19 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | 振動式角速度計 |
| US4674331A (en) * | 1984-07-27 | 1987-06-23 | Watson Industries Inc. | Angular rate sensor |
| JPH0773177B2 (ja) * | 1984-12-17 | 1995-08-02 | 株式会社東芝 | 弾性表面波共振子 |
| GB2208318B (en) * | 1987-07-24 | 1991-11-06 | Yazaki Corp | Vibrational angular velocity sensor |
| US4836023A (en) * | 1988-03-09 | 1989-06-06 | Yazaki Corporation | Vibrational angular rate sensor |
| US5014554A (en) * | 1989-04-14 | 1991-05-14 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Angular rate sensor |
| JPH0354414A (ja) * | 1989-07-24 | 1991-03-08 | Yazaki Corp | 角速度センサ |
| DE69111950T2 (de) * | 1990-08-27 | 1996-03-14 | Murata Manufacturing Co | Signaldetektorschaltung für Schwingkreisel. |
-
1992
- 1992-11-20 JP JP4335014A patent/JPH06123634A/ja active Pending
-
1993
- 1993-08-24 DE DE69313961T patent/DE69313961T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1993-08-24 EP EP93113520A patent/EP0585785B1/en not_active Expired - Lifetime
-
1995
- 1995-02-17 US US08/390,429 patent/US5635641A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE69313961T2 (de) | 1998-03-19 |
| DE69313961D1 (de) | 1997-10-23 |
| EP0585785A1 (en) | 1994-03-09 |
| EP0585785B1 (en) | 1997-09-17 |
| US5635641A (en) | 1997-06-03 |
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