JPH07131280A - 振動子の支持構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 振動子の振動をその初期状態のまま維持す
る。 【構成】 角柱状の振動子２０は、対向する支持部材４
１，４２と対向する支持部材３３，３４により、固定枠
体３５に支持されている。これら各支持部材は、振動子
２０が１次の振動モードで振動した場合における振動の
節２０ａ，２０ｂにおいて、それぞれ対向して一端が振
動子２０に結合し、これを支持する。各支持部材は、同
一形状をなし、図中Ｘ−Ｙ平面において１箇所で屈曲し
たＬ字状の外形形状で形成されている。そして、振動子
２０の節２０ａ，２０ｂにおいてそれぞれ対向する支持
部材同士は、該当する節を中心に点対称に配置されてい
るとともに、振動子２０の重心２０ｃを中心に点対称に
も配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、重心を中心に点対称な
外形形状をなし１次の振動モードで振動する振動子を支
持部材で支持する振動子の支持構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の振動子としては、棒状の
振動子がよく知られている。そして、この棒状の振動子
は、単純な形状であるために板材から容易に製造できる
或いは固定枠にこの振動子を支持した基板状のものとし
て容易に製造できる等の利点があり、例えば車両旋回時
に発生するヨーレイトを検出する振動ジャイロ等に広く
用いられている。その一方で、振動子の継続的な振動の
確保やヨーレイトの検出といった振動子の振動状態の解
析等の観点から、振動子の振動モードとしては１次の振
動モードが採られている。

【０００３】そして、棒状の振動子を支持するに当た
り、次のように振動子を支持すれば、棒状の振動子は１
次の振動モードで効率的に振動することが理論的に知ら
れている。即ち、図１２に示すように、棒状の振動子２
０とこれを対向して支持する支持部材２１Ａおよび２２
Ｂとの間には、その結合位置に関して次の式が成立す
るよう配慮されている。 Ｌ1 ＝Ｌ2 ＝０．２２４Ｌ0 … ここで、Ｌ0 は振動子２０の全長、Ｌ1 およびＬ2 は振
動子２０の自由端から各支持部材と振動子２０との結合
部中心までの距離である。

【０００４】上記式を満たせば、振動子２０は、１次
の振動モードの振動の節で支持されて当該１次の振動モ
ードで振動し、その振動周波数は、振動子２０の全長Ｌ
0 ，縦弾性係数，密度等で定まる。

【０００５】振動子２０を式に従い支持し振動子２０
を１次の振動モードで振動させた場合、各支持部材２１
Ａ，２２Ｂが振動子２０と点接触している理論モデルで
は、振動の各節は動かず、振動子２０の重心は振動によ
りその位置を変えない。例えば、振動子２０が上下に湾
曲するよう振動させた場合には、これを横方向から見た
図１３に示すように、振動の各節である支持部材２１Ａ
および２２Ｂの結合部中心Ａ，Ｂは動かないことにな
る。このように振動の節が不動点であれば、振動のエネ
ルギが外部に漏れないので、振動子２０は与えられた振
動のエネルギで効率よく振動を継続する。

【０００６】しかし、各支持部材２１Ａ，２２Ｂは、剛
体である一方、振動子２０とはその結合部中心Ａ，Ｂに
おいて点接触しているわけではなくこの中心を含んだ結
合端面で各支持部材の断面積に亘って面接触している。
このため、振動のエネルギが各支持部材を経て外部に漏
れ、この振動のエネルギの漏れが、振動の各節が不動点
とならず振動するいわゆるダンピング現象として表われ
たり、振動系の共振の鋭さを表わす量であるＱの値の低
減をもたらし、振動子２０の振動が阻害される。

【０００７】このような不具合をできるだけ解消する技
術としては、特開昭６１−１１４１２３が挙げられる。
この公報には、図１４に示すように、Ｌ字状に屈曲した
支持部材２２Ａ，２３Ｂにより、振動子２０をその節に
おいて対向して支持する支持構造が提案されている。こ
のように振動子２０をＬ字状に屈曲した支持部材２２
Ａ，２３Ｂで支持することで、各支持部材が屈曲部を中
心に屈曲できることから振動子２０を固定部材２４に対
して柔軟に支持し、振動エネルギの漏れの回避が図られ
ている。よって、ダンピング現象を支持部材の屈曲によ
る内部エネルギ損失により抑制することが可能となる。
また、各支持部材を細くしたり、図１４に示すように、
各支持部材と振動子２０との結合部中心から各支持部材
と固定部材２４との結合部との距離Ｌ3 を長くして振動
子２０をより柔軟に支持し、ダンピング現象の抑制やＱ
の値の向上が図られている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１４
に示した従来の振動子の支持構造において、各支持部材
を細くしてその断面積を少なくしたり、各支持部材に関
する上記した距離Ｌ3 を長くすると、次のような新たな
問題点が生じることが指摘されている。

【０００９】各支持部材は板材に種々の加工を施して振
動子２０とともに当該板材から形成されるので、自ずと
その細さに制限を受ける。具体的には、金属板に切削加
工や放電加工等を施す場合や水晶板にエッチング加工等
を施す場合には、採用する加工に依存して支持部材の細
さが定まる。このため、ある一定値までしか支持部材を
細くすることはできない。

【００１０】また、支持部材を最大限細くして一定とし
た場合でも、各支持部材に関する上記した距離Ｌ3 をで
きるだけ長くしなければならない。そして、このように
距離Ｌ3 を長くすると、図１５に示すように、支持部材
のうち振動子２０と平行になる範囲が長くなることにな
る。すると、同図に示すように、支持部材２３Ｂは振動
子２０に類似した棒状の振動可能部分を長く有すること
になり、支持部材２３Ｂの固有振動数が振動子２０の固
有振動数に近似してくる。また、支持部材は、固定部材
２４との結合部と振動子２０との結合部とで支持されて
いるとはいえ、棒状の振動可能部分が長くなるため、細
いことと相俟って、片持ち梁としての振動が起き易くな
る。このため、振動子２０の振動が支持部材２３Ｂと振
動子２０との結合部を経て支持部材２３Ｂに漏れ、この
支持部材２３Ｂは、片持ち梁としての振動を起こし易く
なる。よって、このように支持部材２３Ｂが振動する
と、結果的には振動子２０との結合部中心Ｄが振動する
ことになる。なお、上記した現象は、他の支持部材にお
いても同様に見られる。

【００１１】更に、図１５に示すように、支持部材２３
Ｂは、屈曲しているがため、振動子２０との結合部中心
Ｄにおいて、振動子２０と交差し支持部材に到る方向Ｘ
+ に沿った剛性とこれと反対の方向Ｘ- に沿った剛性と
が相違する。つまり、支持部材２３Ｂは、上記した方向
Ｘ+ ，Ｘ- について異なるバネ定数を有することにな
る。振動子２０の長手方向の方向Ｙ+ とこれと反対の方
向Ｙ- についても、異なるバネ定数を有する。また、Ｚ
軸回りの回転に関しても、右回りと左回りとに同様な差
異が生じる。

【００１２】このような支持部材２２Ａ，２３Ｂに支持
された振動子２０（図１４参照）を図１３に示すように
振動させた場合、各支持部材と振動子２０との結合部に
は振動子２０の振動に起因する重心回りのモーメントが
作用する。このため、各支持部材について方向Ｘ+ ，Ｘ
- および方向Ｙ+ ，Ｙ- でバネ定数が異なるために、各
結合部中心における力のバランスが崩れて各結合部中心
が移動し、振動子２０の振動エネルギの漏れやダンピン
グ振動が誘発される。よって、振動子２０には、ダンピ
ング振動による重心の移動や振動初期の振動方向と異な
る方向の振動が見られることになり、振動子２０を安定
して振動させることができなくなる。また、振動エネル
ギの漏れにより、Ｑの値の低下を招いてしまう。

【００１３】本発明は、上記問題点を解決するためにな
され、振動子の振動をその初期状態のまま維持すること
を目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに本発明の採用した手段は、重心を中心に点対称な外
形形状をなし１次の振動モードで振動する振動子を、対
向する支持部材により前記１次の振動モードの振動のそ
れぞれの節において固定部材に支持する振動子の支持構
造であって、前記支持部材は、前記振動子との結合部と
前記固定部材との結合部との間に少なくとも１箇所の屈
曲部を有する外形形状をなし、前記振動の節において対
向する前記各支持部材を、該節を中心に点対称に配置し
たことをその要旨とする。

【００１５】

【作用】上記構成を有する振動子の支持構造では、振動
子を固定部材に支持する支持部材を、屈曲部を有する外
形形状として屈曲部を中心に屈曲可能とする。そして、
この支持部材により振動子を固定部材に対して柔軟に支
持し、振動エネルギの漏れの回避を可能とする。しか
も、振動子の振動の節において対向する各支持部材をそ
の節を中心に点対称としたので、節における一方の支持
部材についての各方向についての剛性が他方の支持部材
についての各方向についての剛性と点対称に発現するよ
うになる。

【００１６】このため、各支持部材は各方向について異
なる剛性、延いては異なるバネ定数を有していても、各
節において対向し点対称な支持部材同士にあっては、向
きが反対でその大きさが同一の力を振動子に及ぼし合
う。よって、振動子が１次の振動モードで振動しその振
動に起因する重心回りのモーメントが各支持部材に作用
しても、各節においては、対向する点対称な支持部材同
士によってそのモーメントに基づく力が相殺され、各節
における力はバランスするため本来振動子の節となるべ
き部分の振動が抑制される。

【００１７】また、このように各節において力がバラン
スすることにより、支持部材を振動子と平行になる部分
を長い範囲に亘って有するものとする必要もない。

【００１８】上記した振動子の支持構造において、振動
の節を中心に点対称な各支持部材を、振動子の重心を中
心に点対称とすれば、各節により支持されていることに
より振動時に振動子の重心に作用する力を、この重心に
おいてもバランスさせることが可能となる。よって、各
節において力がバランスすることと相俟って、全体とし
ての力のバランスを崩すことがない。

【００１９】

【実施例】次に、本発明に係る振動子の支持構造の好適
な実施例について、図面に基づき説明する。図１は、第
１の実施例における振動子の支持構造を示す概略斜視図
である。

【００２０】図示するように、角柱状の振動子（棒状の
振動子）２０は、対向する支持部材３１，３２と対向す
る支持部材３３，３４により、固定枠体３５に支持され
ている。これら各支持部材は、振動子２０が１次の振動
モードで振動した場合における振動の節２０ａ，２０ｂ
において、それぞれ対向して一端が振動子２０に結合
し、これを支持する。また、各支持部材の他端は、固定
枠体３５に結合している。

【００２１】各支持部材は、同一形状をなし、振動子２
０の側面に直交する軸をＸ軸とし振動子２０の軸心に沿
った軸をＹ軸とするＸ−Ｙ平面において１箇所で屈曲し
たＬ字状の外形形状で形成されている。そして、振動子
２０の節２０ａにおいて対向する支持部材３１と支持部
材３２とは、節２０ａを中心に点対称に配置され、振動
子２０および固定枠体３５に結合されている。また、振
動子２０の節２０ｂにおいて対向する支持部材３３と支
持部材３４も同様に、節２０ｂを中心に点対称に配置さ
れ、振動子２０および固定枠体３５に結合されている。

【００２２】上記した振動子２０，各支持部材および固
定枠体３５は、単一の板材、例えばジュラルミン等の軽
金属の板材、水晶，半導体等の結晶体の板材或いはガラ
ス板やアルミナ等のセラミック板に、適宜な加工を施す
ことにより、形成される。例えば、板厚の調整のために
研磨加工が施され、軽金属の板材から形成するのであれ
ばのであれば放電加工等が、結晶体の板材から形成する
のであればエッチング加工等が施され、振動子２０等が
形成される。

【００２３】この第１の実施例の支持構造にあっては、
水晶の板材（厚み：０．３ｍｍ）にエッチング加工を施
して振動子２０等を形成した。よって、振動子２０およ
び各支持部材の厚みはこの水晶の板材の厚み（０．３ｍ
ｍ）に等しい。この場合、振動子２０（厚み：０．３ｍ
ｍ）の幅ｗ0 は０．２５ｍｍ、長さＬ0 は１０ｍｍであ
る。そして、振動子２０の自由端から支持部材３１，３
２と振動子２０との結合部中心までの距離Ｌ1 および支
持部材３３，３４と振動子２０との結合部中心までの距
離Ｌ2 は、２．２４ｍｍ（１０ｍｍ×０．２２４）であ
る。また、各支持部材の幅ｗは０．１ｍｍである。

【００２４】振動子２０を１次の振動モードで振動させ
るには、振動子２０の対向する２面のそれぞれにプラス
電極およびマイナス電極を振動子２０の軸心に沿って並
べて設け、振動子２０に関して定まる１次の振動モード
の振動周波数の交流電圧を上記電極に印加すればよい。
例えば、Ｘ−Ｙ平面と直交するＺ軸方向に沿って振動さ
せる場合には、振動子２０の上下面のそれぞれに上記電
極を設けて交流電圧を印加し、振動子２０を励振すれば
よい。また、振動子２０の対向する２面に独立して金属
薄膜を形成し、静電力でこの振動子２０を励振すること
もできる。

【００２５】なお、固定枠体３５は、図示しない基材に
積層・固定されており、上記したように振動子２０が振
動してもその振動に影響を及ぼすことはない。

【００２６】上記した第１の実施例における振動子の支
持構造では、振動子２０を固定枠体３５に支持する支持
部材３１ないし支持部材３４を、屈曲部を有するＬ字状
の外形形状として屈曲部を中心に屈曲可能とする。そし
て、このように屈曲可能な支持部材３１ないし支持部材
３４で振動子２０を固定部材に対して柔軟に支持する。
よって、支持部材の屈曲により、振動エネルギの漏れを
回避することができる。

【００２７】しかも、振動子２０の振動の各節２０ａ，
２０ｂにおいて対向し点対称な支持部材同士（支持部材
３１と支持部材３２，支持部材３３と支持部材３４）
を、それぞれの節２０ａ，２０ｂを中心に点対称とし
た。このため、例えば節２０ａにおける支持部材３１に
ついての図中Ｘ+ に沿った剛性とこれと反対の方向Ｘ-
に沿った剛性とは相違するが、支持部材３１についての
図中Ｘ+ に沿った剛性は、支持部材３１と対向し点対称
な支持部材３２により図中Ｘ- の方向に同じ大きさで発
現する。また、支持部材３１についての図中Ｘ- に沿っ
た剛性は、この支持部材３２により図中Ｘ+ の方向に同
じ大きさで発現する。節２０ａにおける支持部材３１に
ついての図中Ｙ+ に沿った剛性とこれと反対の方向Ｙ-
に沿った剛性についても、支持部材３２によりその方向
を逆にして同じ大きさで発現する。また、Ｚ軸回りの剛
性についても同様である。よって、各節２０ａ，２０ｂ
において対向し点対称な支持部材同士にあっては、向き
が反対でその大きさが同一の力を振動子２０に及ぼし合
う。

【００２８】このため、振動子２０が１次の振動モード
で振動しその振動に起因する重心回りのモーメントが各
支持部材に作用しても、各節２０ａ，２０ｂにおいて
は、対向する支持部材同士によってそのモーメントに基
づく力が相殺され、各節における力はバランスする。こ
の結果、第１の実施例における振動子の支持構造によれ
ば、振動子２０を振動させるために与えられた振動エネ
ルギの外部への漏れを回避できるので、振動子２０の振
動をその初期状態のまま安定して維持することができ
る。

【００２９】次に、第２の実施例における振動子の支持
構造について説明する。なお、その説明に際しては、上
記した第１の実施例における支持構造と異なる点につい
て詳述することとする。また、第１の実施例と同一の部
材については、その機能が同一であれば第１の実施例の
説明で用いた名称および符号を用いることとする。

【００３０】第２の実施例における振動子の支持構造を
示す概略斜視図である図２に示すように、固定枠体３５
に支持される振動子２０は、対向する支持部材４１，４
２により振動の節２０ａにおいて支持され、対向する支
持部材３３，３４により振動の節２０ｂにおいてそれぞ
れ支持されている。

【００３１】各支持部材は、同一形状をなし、第１の実
施例と同様に図におけるＸ−Ｙ平面においてＬ字状に屈
曲した外形形状で形成されている。そして、振動子２０
の節２０ａにおいて対向する支持部材４１と支持部材４
２とは、節２０ａを中心に点対称に配置され、振動子２
０および固定枠体３５に結合されている。また、振動子
２０の節２０ｂにおいて対向する支持部材３３と支持部
材３４についても同様である。なお、振動子２０および
各支持部材等の寸法や振動子２０の振動方法等は、第１
の実施例におけるものと同一である。

【００３２】上記した第２の実施例における振動子の支
持構造では、各支持部材が屈曲可能なＬ字状の外形形状
をなし、振動子２０の振動の各節において対向する支持
部材同士（支持部材４１と支持部材４２，支持部材３３
と支持部材３４）をそれぞれの節を中心に点対称とする
とともに、各支持部材を振動子２０の重心２０ｃを中心
に点対称とした。このため、上記した第２の実施例の支
持構造にあっては、振動子２０の振動の各節２０ａ，２
０ｂは勿論、その重心２０ｃにおいても力はバランスす
る。この結果、第２の実施例の振動子の支持構造によれ
ば、振動子２０の振動をその初期状態のままより安定し
て維持することができる。

【００３３】上記した第２の実施例の支持構造で支持し
た振動子２０を第１の実施例の場合と同様に振動させ、
その後の振動子２０の振動状態を観察した結果、第２の
実施例の支持構造によっても、振動子２０の振動をその
初期状態のまま安定して維持することができた。

【００３４】次に、上記した第２の実施例における振動
子の支持構造の変形例について説明する。この変形例で
は、その支持構造を示す概略斜視図である図３に示すよ
うに、固定枠体３５に支持される振動子２０は、対向す
る支持部材５１，５２により振動の節２０ａにおいて支
持され、対向する支持部材５３，５４により振動の節２
０ｂにおいてそれぞれ支持されている。

【００３５】各支持部材は、同一形状をなし、図におけ
るＸ−Ｙ平面において２箇所で屈曲したＺ字状の外形形
状で形成されている。そして、振動子２０の節２０ａに
おいて対向する支持部材５１と支持部材５２とは、節２
０ａを中心に点対称に配置され、振動子２０および固定
枠体３５に結合されている。また、振動子２０の節２０
ｂにおいて対向する支持部材５３と支持部材５４につい
ても同様である。なお、振動子２０および各支持部材等
の寸法や振動子２０の振動方法等は、第１の実施例にお
けるものと同一である。

【００３６】上記した変形例における振動子の支持構造
では、各支持部材が２箇所で屈曲可能なＺ字状の外形形
状をなし、振動子２０の振動の各節において対向する支
持部材同士（支持部材５１と支持部材５２，支持部材５
３と支持部材５４）をそれぞれの節を中心に点対称とす
るとともに、各支持部材を振動子２０の重心２０ｃを中
心に点対称とした。このため、この変形例の支持構造に
あっても、振動子２０の振動の各節２０ａ，２０ｂは勿
論、その重心２０ｃにおいても力はバランスする。この
結果、第２の実施例の変形例の支持構造によれば、振動
子２０の振動をその初期状態のままより安定して維持す
ることができる。しかも、各支持部材を２箇所で屈曲可
能なＺ字状としたため、振動子２０をより柔軟に固定枠
体３５に支持できるので、振動子２０の振動を初期状態
のままより一層安定して維持することができる。

【００３７】次に、上記した第２の実施例における振動
子の支持構造の第２の変形例について説明する。この変
形例では、その支持構造を示す概略斜視図である図４に
示すように、固定枠体３５に支持される振動子２０は、
対向する支持部材６１，６２により振動の節２０ａにお
いて支持され、対向する支持部材６３，６４により振動
の節２０ｂにおいてそれぞれ支持されている。

【００３８】各支持部材は、同一形状をなし、図におけ
るＸ−Ｙ平面において４箇所で屈曲しコ字状部を有する
外形形状で形成されている。そして、振動子２０の節２
０ａにおいて対向する支持部材６１と支持部材６２と
は、節２０ａを中心に点対称に配置され、振動子２０お
よび固定枠体３５に結合されている。更に、支持部材６
１，６２の振動子２０への結合部の中心と支持部材６
１，６２の固定枠体３５への結合部の中心は、Ｘ軸に沿
った直線上に位置し、当該直線上には節２０ａも位置す
る。また、振動子２０の節２０ｂにおいて対向する支持
部材６３と支持部材６４についても同様である。なお、
振動子２０および各支持部材等の寸法や振動子２０の振
動方法等は、第１の実施例におけるものと同一である。

【００３９】上記した第２の変形例における振動子の支
持構造では、各支持部材が４箇所で屈曲可能な外形形状
をなし、振動子２０の振動の各節において対向する支持
部材同士（支持部材６１と支持部材６２，支持部材６３
と支持部材６４）をそれぞれの節を中心に点対称とする
とともに、各支持部材を振動子２０の重心２０ｃを中心
に点対称とした。このため、この第２の変形例の支持構
造にあっても、振動子２０の振動の各節２０ａ，２０ｂ
は勿論、その重心２０ｃにおいても力はバランスする。
この結果、第２の変形例の支持構造によれば、振動子２
０の振動をその初期状態のままより安定して維持するこ
とができる。しかも、各支持部材を４箇所で屈曲可能な
形状として屈曲可能箇所を増やしたため、振動子２０を
より柔軟に固定枠体３５に支持できるので、振動子２０
の振動を初期状態のままより一層安定して維持すること
ができる。

【００４０】また、第２の変形例の支持構造では、振動
子２０の振動の各節において対向する支持部材同士の振
動子２０および固定枠体３５との結合部の中心は、各節
を通ってＸ軸に沿った直線上に位置する。よって、第２
の変形例の支持構造によれば、各支持部材両端が同一直
線に沿って結合・支持されるので、支持部材に片持ち梁
としての振動が起こりにくくなり、各支持部材自体を片
持ち梁として不用意に振動させることはない。

【００４１】次に、上記した第２の実施例における振動
子の支持構造の第３の変形例について説明する。この第
３の変形例では、その支持構造を示す概略斜視図である
図５に示すように、振動子２０を支持する各支持部材の
外形形状のみが上記の第２の変形例における各支持部材
と異なる。つまり、各支持部材６５〜６８は、同一形状
をなし、図におけるＸ−Ｙ平面において８箇所で屈曲し
２箇所のコ字状部を有する外形形状で形成されている。

【００４２】よって、この第３の変形例における振動子
の支持構造では、各支持部材の屈曲可能箇所を第２の変
形例の倍に増やした。このため、第３の変形例における
振動子の支持構造によっても、振動子２０をより柔軟に
固定枠体３５に固定して、振動子２０の振動を初期状態
のままより一層安定して維持することができる。なお、
各支持部材両端が同一直線に沿って結合・支持されるこ
とで、各支持部材自体を片持ち梁として不用意に振動さ
せないことは勿論である。

【００４３】次に、上記した第２の実施例における振動
子の支持構造の第４の変形例について説明する。この第
４の変形例では、その支持構造を示す概略斜視図である
図６に示すように、振動子２０を支持する各支持部材の
外形形状のみが上記の第２，第３の変形例における各支
持部材と異なる。つまり、各支持部材７１〜７４は、同
一形状をなし、図におけるＸ−Ｙ平面において６箇所で
屈曲し、２箇所のコ字状部を互い違いに接合して有する
外形形状で形成されている。

【００４４】よって、この第４の変形例における振動子
の支持構造では、各支持部材の屈曲可能箇所を増やした
とともに、支持部材の形状をコ字状部を互い違いに接合
したものとした。このため、第４の変形例における振動
子の支持構造によっても、振動子２０をより柔軟に固定
枠体３５に固定して、振動子２０の振動を初期状態のま
まより一層安定して維持することができる。なお、各支
持部材両端が同一直線に沿って結合・支持されること
で、各支持部材自体を片持ち梁として不用意に振動させ
ないことは勿論である。

【００４５】この第４の変形例における支持構造で支持
した振動子２０の振動の様子を有限要素法により解析し
たところ、図７（ｂ）に示すように、各節２０ａ，２０
ｂは勿論重心２０ｃも不動点であることが判明し、振動
子２０を１次の振動モードの振動周波数で継続して振動
させることができることが確認された。なお、図７
（ａ）に、図６の振動子２０および各支持部材の概略平
面を示す。

【００４６】一方、振動子と各支持部材の形状は上記の
第４の変形例と同一であるが、図８（ａ）に示すよう
に、各節を中心に点対称に配置されていない支持部材に
より各節において対向して支持した振動子２０の振動様
子を有限要素法により解析した。この振動子２０にあっ
ては、図８（ｂ）に示すように、各節２０ａ，２０ｂは
勿論重心２０ｃも振動子２０の振動に伴い移動する動点
であることが判明し、振動子２０を継続して振動させる
ことはできないことが確認された。

【００４７】次に、第３の実施例における振動子の支持
構造について説明する。この第３の実施例では、その支
持構造を示す概略斜視図である図９に示すように、振動
子２０を支持する各支持部材の屈曲の経路が上記した実
施例およびその変形例と異なる。つまり、振動子２０の
振動の節において対向して振動子２０を支持する支持部
材同士（支持部材８１と支持部材８２，支持部材８３と
支持部材８４）は、図におけるＸ−Ｚ平面において４箇
所で屈曲しコ字状部を有する外形形状で形成されている
点で上記した第１，第２の実施例と相違する。そして、
これら各支持部材がそれぞれの節２０ａ，２０ｂを中心
に点対称であることや対向する支持部材同士の振動子２
０および固定枠体３５への結合部の中心と該当する各節
が同一の直線上に位置すること等は、上記した第１又は
第２の実施例と同様である。

【００４８】この第３の実施例の支持構造にあっても、
振動子２０を柔軟に固定枠体３５に支持できるととも
に、振動子２０の振動の各節２０ａ，２０ｂにおいて力
はバランスする。この結果、第３の実施例の変形例の支
持構造によっても、振動子２０の振動をその初期状態の
まま安定して維持することができる。

【００４９】また、第３の実施例の支持構造でも、各支
持部材両端が同一直線に沿って結合・支持されるので、
支持部材に片持ち梁としての振動が起こりにくくなり、
各支持部材自体を片持ち梁として不用意に振動させるこ
とはない。

【００５０】次に、第４の実施例における振動子の支持
構造について説明する。この第４の実施例では、その支
持構造を示す概略斜視図である図１０に示すように、振
動子２０の振動の節において対向して振動子２０を支持
する支持部材同士（支持部材８５と支持部材８６，支持
部材８３と支持部材８４）は、上記した第３の実施例
（図９参照）とその個々の形状では同一であるものの、
振動子２０の振動の各節において対向する支持部材同士
を振動子２０の重心２０ｃを中心に点対称とした点で相
違する。このため、この第４の実施例の支持構造にあっ
ては、振動子２０の振動の各節２０ａ，２０ｂは勿論、
その重心２０ｃにおいても力はバランスする。この結
果、第２の実施例の振動子の支持構造によれば、振動子
２０の振動をその初期状態のままより安定して維持する
ことができる。また、第４の実施例では、対向する支持
部材同士の振動子２０および固定枠体３５への結合部の
中心と該当する各節が同一の直線上に位置することにつ
いては、上記した第３の実施例と同様である。よって、
この第４の実施例の支持構造でも、各支持部材自体を片
持ち梁として不用意に振動させることはない。

【００５１】次に、第５の実施例における振動子の支持
構造について説明する。この第５の実施例では、その支
持構造を示す概略斜視図である図１１に示すように、振
動子の形状が上記した各実施例およびその変形例と相違
する。つまり、この第５の支持構造における振動子９０
は、重心９０ｃを中心に点対称な外形形状をなすもの
の、上記の各実施例およびその変形例における振動子２
０と異なり、棒状体をＳ字状に屈曲させた外形形状で形
成されている。しかしながら、振動子９０は、１次の振
動モードで振動可能であり、その際には、自由端から所
定距離離れた箇所を振動の節９０ａ，９０ｂとする。振
動子９０をこのような形状にすることにより、省スペー
スで強い共振を得ることができる。

【００５２】この振動子９０を支持する支持部材９１〜
９４は、上記した第２の実施例の第２の変形例（図４参
照）における支持部材とその個々の形状では同一であ
り、その他の点についても第２の実施例と同様である。
即ち、振動子９０の振動の節において対向して振動子９
０を支持する支持部材同士（支持部材９１と支持部材９
２，支持部材９３と支持部材９４）は、該当する振動の
節９０ａ，９０ｂを中心に点対称であるとともに、振動
子９０の重心９０ｃを中心に点対称でもある。そして、
この支持部材により、振動子９０は、固定枠体９５に柔
軟に支持されている。また、第５の実施例では、対向す
る支持部材同士の振動子９０および固定枠体９５への結
合部の中心と該当する各節が同一の直線上に位置するこ
とについても、上記した第２の実施例の第２の変形例等
と同様である。

【００５３】このため、この第５の実施例の支持構造に
あっても、振動子９０の振動の各節９０ａ，９０ｂは勿
論、その重心９０ｃにおいても力はバランスするので、
振動子９０の振動をその初期状態のままより安定して維
持することができる。また、第５の実施例でも、各支持
部材自体を片持ち梁として不用意に振動させることはな
い。

【００５４】以上本発明の一実施例について説明した
が、本発明はこの様な実施例になんら限定されるもので
はなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々な
る態様で実施し得ることは勿論である。例えば、支持部
材をその経路の途中でＶ字状に屈曲したものとしたりす
ることもできる。また、金属板等から振動子２０，各支
持部材等を形成した場合には、振動子２０にピエゾ素子
等の圧電素子を設けて当該振動子を振動させればよい。

【００５５】以上説明したように、上記した各実施例に
おける支持構造では、振動子の振動をその初期状態のま
まより安定して維持することができることから、振動子
は安定して振動することになる。このため、各実施例に
おける支持構造で支持された振動子を車両旋回時に発生
するヨーレイトを検出する振動ジャイロに用いれば、安
定した振動に起因してヨーレイトの検出感度を向上させ
ることができる。また、各実施例における支持構造で支
持された振動子をクロック信号生成器に使用すれば、正
確なクロック信号を生成することができる。

【００５６】なお、コ字状部を有する支持部材で振動子
を支持した支持構造（図４，図５，図６，図１１）にあ
っては、各節においては一つの支持部材で振動子を片持
ちで支持し、各節の支持部材を振動子の重心を中心に点
対称としても、上記各支持構造とほぼ同様の効果（振動
子の振動状態の確保）を奏することができる。

【００５７】

【発明の効果】以上詳述したように請求項１記載の振動
子の支持構造では、屈曲可能な支持部材により振動子を
固定部材に対して柔軟に支持し、振動の節において対向
する各支持部材をその節を中心に点対称とした。よっ
て、振動子の振動に起因する重心回りのモーメントが各
支持部材に作用しても、各節においては、対向する点対
称な支持部材同士によってそのモーメントに基づく力を
相殺し、各節における力をバランスさせる。この結果、
請求項１記載の振動子の支持構造によれば、振動子を振
動させるために与えられた振動エネルギの外部への漏れ
を回避できるので、振動子の振動をその初期状態のまま
安定して維持することができる。

【００５８】また、このように振動の各節において力が
バランスすることにより、各支持部材を振動子と平行に
なる部分を長い範囲に亘って有するものとする必要はな
い。このため、請求項１記載の振動子の支持構造によれ
ば、不用意に各支持部材自体を片持ち梁として振動させ
ることがないことになり、この点からも振動子の振動を
その初期状態のまま安定して維持することができる。

【００５９】一方、請求項２記載の振動子の支持構造で
は、各節において対向する点対称な支持部材同士をその
節を中心に点対称とすることに加え、対向する各支持部
材を振動子の重心を中心に点対称ともした。このため、
請求項２記載の振動子の支持構造によれば、各節におい
ては勿論のこと振動子の重心においても力をバランスさ
せるので、全体としての力のバランスを崩すことがなく
なり振動子の振動をその初期状態のままより安定して維
持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例における振動子の支持構造を示す
概略斜視図である。

【図２】第２の実施例における振動子の支持構造を示す
概略斜視図である。

【図３】第２の実施例における振動子の支持構造の変形
例を示す概略斜視図である。

【図４】その第２の変形例を示す概略斜視図である。

【図５】その第３の変形例を示す概略斜視図である。

【図６】その第４の変形例を示す概略斜視図である。

【図７】第４の変形例の支持構造における振動子の振動
の様子を説明するための説明図である。

【図８】従来例の支持構造における振動子の振動の様子
を説明するための説明図である。

【図９】第３の実施例における振動子の支持構造を示す
概略斜視図である。

【図１０】第４の実施例における振動子の支持構造を示
す概略斜視図である。

【図１１】第５の実施例における振動子の支持構造を示
す概略斜視図である。

【図１２】従来例の振動子の支持構造を示す概略斜視図
である。

【図１３】図１３の従来例の支持構造の問題点を説明す
るための説明図である。

【図１４】従来例の振動子の支持構造を示す概略斜視図
である。

【図１５】図１４の従来例の支持構造の問題点を説明す
るための説明図である。

【符号の説明】

２０…振動子 ２０ａ，２０ｂ…節 ２０ｃ…重心 ３１，３２…支持部材 ３３，３４…支持部材 ３５…固定枠体 ４１，４２…支持部材 ５１，５２…支持部材 ５３，５４…支持部材 ６１，６２…支持部材 ６３，６４…支持部材 ６５，６６，６７，６８…支持部材 ７１，７２，７３，７４…支持部材 ８１，８２…支持部材 ８３，８４…支持部材 ８５，８６…支持部材 ９０…振動子 ９０ａ，９０ｂ…節 ９０ｃ…重心 ９１，９２，９３，９４…支持部材 ９５…固定枠体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森川 健志 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 野々村 裕 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 大▲桑▼ 政幸 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重心を中心に点対称な外形形状をなし１
   次の振動モードで振動する振動子を、対向する支持部材
   により前記１次の振動モードの振動のそれぞれの節にお
   いて固定部材に支持する振動子の支持構造であって、 前記支持部材は、前記振動子との結合部と前記固定部材
   との結合部との間に少なくとも１箇所の屈曲部を有する
   外形形状をなし、 前記振動の節において対向する前記各支持部材を、該節
   を中心に点対称に配置したことを特徴とする振動子の支
   持構造。
2. 【請求項２】 請求項１記載の振動子の支持構造であっ
   て、 前記外形形状をなし前記振動の節を中心に点対称な前記
   各支持部材を、前記振動子の重心を中心に点対称に配置
   した振動子の支持構造。