JPH10288527A

JPH10288527A - 角速度センサ

Info

Publication number: JPH10288527A
Application number: JP9099318A
Authority: JP
Inventors: Junji Moriwaki; 淳二森脇; Takashi Ito; 岳志伊藤
Original assignee: Denso Corp; Nippon Soken Inc
Current assignee: Denso Corp; Soken Inc
Priority date: 1997-04-16
Filing date: 1997-04-16
Publication date: 1998-10-27

Abstract

(57)【要約】【課題】圧電体からなる音叉型振動子１を用いて角速
度を検出する角速度センサにおいて、センサの温度ドリ
フトを低減する。【解決手段】振動子１は、一対のアーム部４、５と各
アーム部４、５の一端を連結する連結部６とを有する略
コ字型の音叉形状に形成されている。この振動子１は、
連結部６の略中央からアーム部４、５の反対方向に延び
る柱部３によって支持されている。ここで、柱部３の幅
ｗはアーム部４、５の幅ｗ₀の０．５倍以上１．０倍以
下であり、柱部３の厚さｔはアーム部４、５の厚さｔ₀
の０．７５倍以上としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧電体からなる音
叉型振動子を用いて角速度を検出する角速度センサに関
するものであり、特に車両の姿勢制御装置の角速度セン
サとして用いて好適である。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の角速度センサとしては、
特開平８−２１０８６０号公報に記載のものがある。そ
の構成を図１３に示す。これは、圧電体により一対の四
角柱状のアーム部４、５および各アーム部４、５の一端
を連結する連結部６を有する略コ字型音叉形状に形成さ
れた振動子１を備えたもの（いわゆるバルク音叉型）で
あり、この振動子１を一定振動させて、角速度Ωｚが発
生した時に振動子１が受けるコリオリ力を振動子１の振
動の変化状態から検出するものである。

【０００３】ここで、２本のアーム部４、５の配列方向
をｙ軸方向、振動子１における略コ字型を呈する側面Ｘ
１、Ｘ２に直交する方向をｘ軸方向、アーム部４、５が
延びる方向に平行な且つ２本のアーム部４、５の中心間
に位置する軸をｚ軸方向として定義した場合、各軸によ
ってｘｙｚ直交座標系が構成（図１３参照）される。こ
の座標系において、上記の角速度センサは、具体的には
以下のように作用する。

【０００４】ｘ軸方向に分極処理された振動子１に対し
てｘ軸方向に交流電圧を印加すると、２本のアーム部
４、５はｙ軸方向に振動する。そして、振動子１がｚ軸
回りの回転力を受ける、すなわちｚ軸回りの角速度Ωｚ
が発生すると、コリオリの力によりアーム部４、５はｘ
軸方向に振動する。このｘ軸方向の振動を検出すること
で、振動子１のｚ軸回りの角速度Ωｚを検出する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記の角速度センサに
おいては、発生する角速度Ωｚすなわち入力角速度が０
の場合、振動子のアーム部４、５の振動はｙ軸方向成分
のみであることが望ましい。しかしながら、圧電体にて
振動子１が形成されているため、振動子１の加工誤差や
圧電体の分極の不均一さ等により、入力角速度が０の場
合でも振動はｘ軸方向の成分を持つ。

【０００６】また、図１３に示すように、振動子１は、
連結部６の略中央からアーム部４、５と反対方向に延び
る柱部３によって支持されており、この柱部３は、振動
子１と平行に配置された基板２に連結固定されている。
そして、上記のｘ軸方向の振動成分は、柱部３から基板
２に伝達（いわゆる振動の漏れ）し、基板２のｚ軸回り
の振動を発生させる加振力となると考えられる。

【０００７】このようなｘ軸方向の振動およびそれに起
因する振動は、角速度の検出信号に対してオフセットと
なるだけでなく、振動として不安定である。そのため、
特に温度変化などがあった場合に振動が不安定になる。
そして、結果的に、このような不要振動が原因で、オフ
セット出力の温度ドリフトが生じ、センサ性能が悪化す
ると考えられる。なお、温度ドリフトとは、センサの使
用温度範囲におけるオフセット出力の最大値と最小値と
の差である。

【０００８】本発明は上記問題点に鑑みて、圧電体から
なる音叉型振動子を用いて角速度を検出する角速度セン
サにおいて、センサの温度ドリフトを低減することを目
的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、鋭意検討
の結果、振動子１の形状（音叉型）から考えて、振動子
１を支持する柱部３のねじれ剛性に着目した。すなわ
ち、ねじれ剛性を大きくすれば、上述した振動子１にお
ける加工誤差や圧電体の分極の不均一等が存在しても、
それによる不要振動（ｘ軸方向の振動）が発生しにくく
なり、温度ドリフトが低減できると考えた。

【００１０】ここで、温度ドリフトは小さいほど良い
が、さらに検討を進めたところ、実際には、温度ドリフ
トに対する要求が厳しいといわれる自動車用として角速
度センサを用いた場合、センサ使用温度範囲、制御回路
によるセンサ出力補正限界等の制約条件を考慮すると、
その温度ドリフトは１０°／秒以下（−３０℃〜８０
℃）を必要とすることがわかった。ちなみに、従来のこ
の種の角速度センサにおいては、温度ドリフトは２０〜
３０°／秒のものが多く、１０°／秒以下のレベルを安
定して実現できていなかった。

【００１１】ところで、図１３に示すように、上記した
従来の角速度センサの柱部３は、細いものとなってい
る。柱部３が無い、あるいはあっても太いものである場
合、振動子１からの振動が電極基板２へ漏れやすくなる
ため、柱部３を細くしている。本発明者等は、従来の角
速度センサにおいて、細い部分である柱部（３）のねじ
れ剛性を大きくすることが必要であると考えて柱部
（３）の太さに着目し、その太さがセンサの温度ドリフ
トに与える影響を調査した。

【００１２】その結果、ｘ軸方向およびｙ軸方向におけ
る柱部の幅および厚さ（ｗ、ｔ）とｘ軸方向およびｙ軸
方向におけるアーム部（４、５）である四角柱の幅およ
び厚さ（ｗ₀、ｔ₀）との寸法関係において、温度ドリ
フトを１０°／秒以下に低減できるような所定範囲が存
在することを見出した。すなわち、請求項１の発明にお
いては、柱部（３）のｙ軸方向の幅（ｗ）はアーム部
（４、５）のｙ軸方向の幅（ｗ₀）の０．５倍以上１．
０倍以下であり、柱部（３）のｘ軸方向の厚さ（ｔ）は
アーム部（４、５）のｘ軸方向の厚さ（ｔ ₀）の０．７
５倍以上としている。

【００１３】柱部（３）の太さが、このようなアーム部
（４、５）との寸法関係を有することにより、温度ドリ
フトが１０°／秒以下に低減された角速度センサが安定
して実現できる。ここで、柱部（３）のｘ軸方向の厚さ
（ｔ）は、アーム部（４、５）のｘ軸方向の厚さ
（ｔ₀）の０．７５倍以上であるが、厚すぎるとセンサ
のｘ軸方向の体格の過大化や上記の振動の漏れ等が発生
し、実用上好ましくない。そのため、請求項２の発明に
記載のように、柱部（３）のｘ軸方向の厚さ（ｔ）は、
アーム部（４，５）のｘ軸方向の厚さ（ｔ₀）の１．０
倍以下が好ましい。

【００１４】また、請求項４の発明においては、柱部
（３）を構成する材料のヤング率は前記圧電体よりも大
きいものとしている。それによって、柱部（３）のねじ
れ剛性が向上するため、請求項１に記載の効果を実現で
きる。なお、好ましくは、請求項５に記載のように、柱
部（３）を構成する材料のヤング率は、１０，０００〜
１００，０００ｋｇｆ／ｍｍ²であり、圧電体のヤング
率は、約８，０００ｋｇｆ／ｍｍ²である。

【００１５】そして、請求項５を満足するようなものと
しては、請求項６のように、柱部（３）として４２アロ
イ、振動子（１）の圧電体としてチタン酸ジルコン鉛
（ＰＺＴ）を用いたものにできる。また、上記請求項１
ないし６の発明において、アーム部（４、５）をｙ軸方
向に励振するために第１電極取付面（Ｘ１、Ｘ２）の一
側の面（Ｘ１）に設けられる駆動電極（１０１、１０
２）は、請求項７に記載のようなものにできる。

【００１６】また、請求項８のように、上記請求項１な
いし７の発明において、共通電極（１０９）は、第１電
極取付面（Ｘ１、Ｘ２）の他側の面（Ｘ２）の全体に設
けられているものにすれば、一側の面（Ｘ１）の駆動電
極（１０１、１０２）の形状変更、あるいは、他の電極
を一側の面（Ｘ１）に設ける場合にも、対応することが
できる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施形態
について説明する。図１および図２は、本実施形態の角
速度センサの全体構成を示すものである。本実施形態の
センサは、例えば、自動車の横滑りやスピンを防止する
車両挙動制御システムの角速度センサとして使用され
る。

【００１８】図１に示すように、本実施形態の角速度セ
ンサは音叉形状に形成され、外周面に電極が設けられた
振動子１と、振動子１を励振させると共に、振動子１の
振動状態から図１に示すｚ軸回りの角速度Ωｚを検出す
る駆動・検出回路（図示しない）と、振動子１と基板２
を連結して固定支持する柱部３とから構成されている。

【００１９】振動子１は、図１に示すように、略平行に
配置された一対の四角柱状のアーム部４、５と、各アー
ム部４、５の一端を連結する四角柱状の連結部６とを有
する略コ字型の音叉形状を有し、圧電体によって一体成
形されている。ここで、振動子１を構成する圧電体に
は、チタン酸ジルコン鉛（ＰＺＴ）等のセラミック圧電
体や水晶等を用いることができるが、本実施形態の振動
子１には、分極方向を任意に設定可能で製造のし易いＰ
ＺＴが使用されている。

【００２０】そして、振動子１において両アーム部４、
５と連結部６とが同一平面を形成する第１電極取付面で
あるＸ１面、Ｘ２面は、基板２に対して平行となるよう
に位置している。なお、本実施形態においては、Ｘ１
面、Ｘ２面に直交する軸をｘ軸、各アーム部４、５の配
列方向の軸をｙ軸、ｘ軸とｙ軸の成すｘｙ平面に直交す
る軸を上述のｚ軸としている。そして、ｘｙｚ直交座標
系が構成され、角速度センサは、ｚ軸を車両上下方向に
向けて自動車へ搭載される。

【００２１】ここで、アーム部４、５においてｙ軸と直
交する面のうち、両アーム部４、５が対向する面でない
方の面をＹ１面（アーム部４側）、Ｙ２面（アーム部５
側）とする。これらＹ１面、Ｙ２面は、後述するよう
に、第２電極取付面として構成されている。また、振動
子１を支持する柱部３は、連結部６のうちアーム部４、
５とは反対側の面に、連結部６と略同等の長さを有する
接続部３ａを介して接合されている。ここで、柱部３
は、接続部３ａの略中央に一体に成形されており、接続
部３ａと連結部６とは、例えばエポキシ系の接着剤によ
り接合されている。そして、柱部３は、連結部６の略中
央からアーム部４、５と反対方向に延び、振動子１を支
持するようになっている。

【００２２】また、柱部３の下端には、基台３ｂが一体
成形されて設けられている。そして、基台３ｂは基板２
に対して、柱部３が平行となるように、例えば溶接等に
より取り付けられている。このようにして、振動子１
は、接続部３ａ、柱部３および基台３ｂを介して基板２
に固定されている。ここで、柱部３、接続部３ａおよび
基台３ｂの３つの部分は、金属（本実施形態では４２ア
ロイ）等により一体成形されているが、これら３つの部
分は、互いに接合されていてもよい。

【００２３】また、不要振動低減のためには、柱部３の
ねじれ剛性が大きいことが好ましいため、柱部３の材料
は、振動子１を形成する圧電体よりもヤング率の大きい
ものであることが好ましい。上述の４２アロイでは、ヤ
ング率は、約１２，０００ｋｇｆ／ｍｍ²であり、ＰＺ
Ｔは、約８，０００ｋｇｆ／ｍｍ²である。本発明者等
の検討の結果、柱部３の材料のヤング率としては、軟鋼
レベルの１０，０００〜１００，０００ｋｇｆ／ｍｍ²
であることが好ましいと考える。なお、柱部３１の太さ
の検討についての詳細は後述する。

【００２４】次に、図２も参照して、振動子１に設けら
れた各電極について説明する。図２（ａ）に示すよう
に、第１電極取付面であるＸ１面、Ｘ２面のうち一側の
Ｘ１面には、連結部６側から順に、駆動電極１０１、１
０２、モニタ電極１０３、１０４、及び分極処理用の分
極用電極１０５、１０６が形成されている。駆動電極１
０１および１０２は、それぞれ、連結部６を通って、Ｘ
１面のうちＹ１面およびＹ２面寄りの部位と、各アーム
部４、５の対向面寄りの部位とに形成され、Ｘ１面の形
状と相似なコ字形状を有したものとなっている。

【００２５】モニタ電極１０３及び１０４は、Ｘ１面の
うち各アーム部４、５の対向面寄りの部位に、それぞれ
形成されている。また、図２（ｂ）および（ｃ）に示す
ように、角速度検出電極１０７および１０８が、第２電
極取付面であるＹ１面およびＹ２面のうちＸ２面寄りの
部位にそれぞれ形成されている。

【００２６】また、第１電極取付面であるＸ１面、Ｘ２
面のうち、一側のＸ１面と対向する他側のＸ２面には、
駆動電極１０１、１０２、モニタ電極１０３、１０４お
よび角速度検出電極１０７、１０８に対する基準電極と
なる共通電極１０９が形成されている。さらに、角速度
検出電極１０７及び１０８からの検出信号を取出すため
のパッド電極１１６および１１７が、それぞれ、引出し
電極１１８および１１９を介して角速度検出電極１０７
及び１０８と接続されている。

【００２７】そして、各アーム部４、５のＸ１面及びＸ
２面に設けられた各電極を利用することによって、各ア
ーム部４、５は、図１の白抜き矢印で示すように、ｘ軸
に沿って、Ｘ１面からＸ２面に至る方向に分極処理され
ている。なお、分極用電極１０５および１０６は、それ
ぞれ短絡用電極１１０および１１１、仮想基準電極（仮
想ＧＮＤ電極）１１２および１１３、短絡用電極１１４
および１１５を介して、共通電極１０９と短絡されてい
るが、これら各短絡用電極１１０、１１１、１１４、１
１５および上記の引出し電極１１８、１１９は上記の分
極処理後に設けられたものである。

【００２８】以上のように、各電極は両アーム部４、５
に、それぞれ左右対称形に設けられている。次に、図示
しない駆動・検出回路は、モニタ電極１０３、１０４か
らモニタ信号を取り込む第１の入力回路、角速度検出電
極１０７、１０８から検出信号を取り込む第２の入力回
路、上記のモニタ信号を基準信号として駆動電極１０
１、１０２と共通電極１０９との間に駆動信号（交流電
圧）を印加する駆動手段としての自励発振回路、上記の
モニタ信号および検出信号に基づきｚ軸回りの各速度Ω
ｚを検出する検出手段としての検出回路を有した構成と
なっている。

【００２９】そして、上述した各電極と図示しない駆動
・検出回路との入出力は、基板２上に例えばハーメチッ
クシール等で基板２から絶縁構成された各ターミナル
（端子部）１０〜１７と、振動子１上の各電極とをワイ
ヤ２０〜２７でワイヤボンディングにより接続して行
う。従って、上記の図示しない駆動・検出回路により、
以下のように本実施形態の振動子１を作動させることが
できる。

【００３０】共通電極１０９を基準電位として、駆動電
極１０１および駆動電極１０２にそれぞれ位相の１８０
度異なる交流電圧がｘ軸方向に印加することにより、各
アーム部４、５をｙ軸方向に励振させる。この時、モニ
タ電極１０３、１０４と共通電極１０９との間を流れる
出力電流（モニタ信号）を検知し、周囲温度が変化して
もｙ軸方向の振幅が一定となるように自励発振制御を行
う。

【００３１】振動子１に対して、ｚ軸回りに角速度Ωｚ
が入力された時、コリオリ力によりアーム部４、５は、
ｘ軸方向に角速度Ωｚに比例した振動を発生する。この
時、角速度検出電極１０７、１０８と共通電極１０９と
の間に発生する角速度Ωｚに比例した出力電流（検出信
号）を検出して、各アーム部４、５の中心位置における
ｚ軸回りの角速度Ωｚを検出する。

【００３２】次に、上記構成の角速度センサにおいて、
支持部３の柱部３１の太さを種々変更して、温度ドリフ
トとの関係を調査した。ここで、温度ドリフトは、上記
の検出信号において入力角速度Ωｚが０の状態の時のオ
フセット出力が、周囲温度が変化した場合どれだけ変化
したかを評価したものである。図３（ａ）および（ｂ）
に示すように、本発明者等は柱部３の太さを規格化する
ために、柱部３のｙ軸方向の幅ｗについて、アーム部
４、５のｙ軸方向の幅ｗ ₀との比ｗ／ｗ₀をとり、柱部
３のｘ軸方向の厚さｔについて、アーム部４、５のｘ軸
方向の厚さｔ₀と比ｔ／ｔ₀をとることとした。これら
各比とオフセット出力（°／秒）の温度ドリフトとの関
係を調査した。なお、上述のように柱部３は４２アロイ
製、各アーム部４、５はＰＺＴ製である。

【００３３】ここで、温度ドリフトの温度範囲は−３０
℃〜８０℃とした。これは、自動車用の角速度センサの
使用範囲に相当する。また、ｚ軸方向における柱部３の
長さＬと各アーム部４、５の長さＬ₀との比Ｌ／Ｌ₀は
１／１７としている。まず、厚さ比ｔ／ｔ₀を１に固定
して、幅比ｗ／ｗ₀と温度ドリフトとの関係を調べた。
その結果を図４に示す。幅比ｗ／ｗ₀の各値に対して３
個ずつ合計９個のサンプルを作製し、各々温度ドリフト
を求めた。これから、幅比ｗ／ｗ₀は大きい程、温度ド
リフトは小さくなり、少なくとも０．５以上であれば、
温度ドリフト１０°／秒以下をばらつきなく安定して実
現できることがわかる。

【００３４】次に、温度ドリフト１０°／秒以下を達成
する下限である幅比ｗ／ｗ₀＝０．５において、厚さ比
ｔ／ｔ₀と温度ドリフトとの関係を調べた。その結果を
図５に示す。厚さ比ｔ／ｔ₀の各値に対して３個ずつ合
計９個のサンプルを作製し、各々温度ドリフトを求め
た。これから、厚さ比ｔ／ｔ₀も大きい程、温度ドリフ
トは小さくなり、少なくとも０．７５以上であれば温度
ドリフト１０°／秒以下をばらつきなく安定して実現で
きることがわかる。

【００３５】よって、柱部３において、幅比ｗ／ｗ₀≧
０．５且つ厚さ比ｔ／ｔ₀≧０．７５であれば、温度ド
リフトが１０°／秒以下の角速度センサを安定して実現
できることがわかる。次に、図４よび図５に用いた各サ
ンプルについて、不要振動であるアーム部４、５のｘ軸
方向の振動、および基板２の振動がどのように低減され
ているか調べた。

【００３６】図３（ｃ）に示すように、アーム部４、５
のｘ軸方向の振動状態は、どちらか一方のアーム部（例
えばアーム部５）の上端部において、ｘ軸方向の振動幅
Ｖｘおよびｙ軸方向の振動幅Ｖｙを求め、両振動幅の比
（Ｖｘ／Ｖｙ）×１００（％）を斜め振動割合と定義し
て示した。一方、基板２の振動状態は、基板２上部の各
点において、ｘ軸方向への振動幅Ｕを求め、その最大値
Ｕｍａｘと上記の振動幅Ｖｙとの比（Ｕｍａｘ／Ｖｙ）
×１００を基板振動割合と定義して示した。なお、各振
動幅の測定は、振動速度を測定して積分する公知のドッ
プラー測定法によるものである。

【００３７】その結果を図６（ｗ／ｗ₀と斜め振動割
合）、図７（ｔ／ｔ₀と斜め振動割合）、図８（ｗ／ｗ
₀と基板振動割合）および図９（ｔ／ｔ₀と基板振動割
合）に示す。これら、図６ないし図９から、温度ドリフ
ト１０°／秒以下を安定して実現できる幅比ｗ／ｗ₀≧
０．５且つ厚さ比ｔ／ｔ₀≧０．７５の範囲において
は、それ以外の範囲に比べて、斜め振動割合および基板
振動割合は低減している。そして、斜め振動割合はおお
よそ４％以下に、基板振動割合はおおよそ０．０２％以
下におさまっている。よって、幅比ｗ／ｗ₀≧０．５且
つ厚さ比ｔ／ｔ₀≧０．７５の範囲においては、確かに
不要振動が小さくなっていることがわかる。

【００３８】上記の調査により、温度ドリフト低減に対
して、柱部３の太さが所定値以上あれば良いことがわか
った。ここで、柱部３は太くなるほど、ねじれ剛性が大
きくなるが、逆に振動もれが大きくなり、基板２の不要
振動が増大する恐れがあると考えられる。そこで、本発
明者等は、さらに柱部３の太さの上限を得るために調査
を進めた。

【００３９】その結果、図１０に示すように、グラフ上
からは、幅比ｗ／ｗ₀がおおよそ１．４以上であると、
温度ドリフトは１０°／秒よりも大きくなってしまうも
のが現れ、良好な温度ドリフト性能を有する角速度セン
サを安定して得ることはできないことがわかった。な
お、実際の測定値に基づけば、幅比ｗ／ｗ₀≦１である
ことが好ましい。

【００４０】なお、厚さ比ｔ／ｔ₀については、図５に
も示したように、厚さ比ｔ／ｔ₀≦１までは、良好な温
度ドリフト性能が安定して得られる。実際、柱部３の厚
さｔは、厚すぎるとセンサのｙ軸方向の体格が大きくな
ってしまうため、実用上、アーム部４、５の厚さｔ₀と
略同等以下の厚さであることが好ましい。以上述べてき
たように、本実施形態によれば、柱部３のサイズが０．
５≦ｗ／ｗ₀≦１且つｔ／ｔ₀≧０．７５の範囲にあれ
ば、温度ドリフトが１０°／秒以下の角速度センサを安
定して実現できる。ここで、厚さ比ｔ／ｔ₀について
は、実用上は、０．７５≦ｔ／ｔ₀≦１であることが好
ましい。

【００４１】さらに、上記構成の角速度センサにおいて
は、図１０では、柱部３１の幅ｗは、０．５〜４．６ｍ
ｍの範囲で変化させているが、幅ｗが１〜２ｍｍの範囲
にて温度ドリフト１０°／秒以下が実現されている。こ
の時、連結部６のｙ軸方向の長さｗ₁（図３（ａ）参
照）は、４．６ｍｍ程度であり、幅比ｗ／ｗ₁でいえ
ば、おおよそ０．２〜０．５である。

【００４２】なお、柱部３は四角柱状に限定されるもの
ではなく、例えば、図１１に示すような円形、菱形、楕
円形、四角形以外の多角形等、種々の柱断面形状であっ
てもよい。なお、駆動電極１０１、１０２はアーム部
４、５上になくともよく、図１２に示すように、少なく
とも連結部６上にあり、且つ両アーム部４、５の端部近
傍に位置するものであってもよい。

【００４３】なお、上記実施形態においては、柱部３の
幅比ｗ／ｗ₀、厚さ比ｔ／ｔ₀によりねじれ剛性を変化
させたが、長さ比Ｌ／Ｌ₀を変えることでねじれ剛性を
変えても同様の効果があると考えられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る角速度センサの全体構
成を示す斜視図である。

【図２】図１の電極構成を示す説明図であり、（ａ）は
正面図、（ｂ）および（ｃ）は側面図である。

【図３】図１の振動子および柱部の寸法関係を示す説明
図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は
上視平面図である。

【図４】上記実施形態の柱部の幅寸法と温度ドリフトと
の関係を示す線図である。

【図５】上記実施形態の柱部の厚さ寸法と温度ドリフト
との関係を示す線図である。

【図６】上記実施形態の柱部の幅寸法と斜め振動割合と
の関係を示す線図である。

【図７】上記実施形態の柱部の厚さ寸法と斜め振動割合
との関係を示す線図である。

【図８】上記実施形態の柱部の幅寸法と基板振動割合と
の関係を示す線図である。

【図９】上記実施形態の柱部の厚さ寸法と基板振動割合
との関係を示す線図である。

【図１０】上記実施形態の柱部の幅寸法を大きくしてい
った場合の幅寸法と温度ドリフトとの関係を示す線図で
ある。

【図１１】上記実施形態における柱部の断面形状の変形
例を示す断面図である。

【図１２】上記実施形態における駆動電極の形状の変形
例を示す正面図である。

【図１３】従来の角速度センサの構成を示す斜視図であ
る。

【符号の説明】

１…振動子、３…柱部、４、５…アーム部、６…連結
部、１０１、１０２…駆動電極、１０７、１０８…角速
度検出電極、Ｘ１、Ｘ２…第１電極取付面、Ｙ１、Ｙ２
…第２電極取付面、ｔ…柱部の厚さ、ｔ₀…アーム部の
厚さ、ｗ…柱部の幅、ｗ₀…アーム部の幅、ｗ₁…連結
部の長さ、Ωｚ…ｚ軸回りの角速度。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の四角柱状のアーム部（４、５）と
各アーム部（４、５）の一端を連結する連結部（６）と
を有する略コ字型音叉形状に形成された圧電体からなる
振動子（１）と、前記連結部（６）の略中央から前記アーム部（４、５）
と反対方向に延び前記振動子（１）を支持する柱部
（３）と、前記振動子（１）において前記両アーム部（４、５）と
前記連結部（６）とが同一平面を形成する第１電極取付
面（Ｘ１、Ｘ２）のうち、一側の面（Ｘ１）に設けられ
た駆動電極（１０１、１０２）および他側の面（Ｘ２）
に設けられた共通電極（１０９）と、前記アーム部（４、５）のうち前記アーム部（４、５）
の配列方向であるｙ軸と直交する第２電極取付面（Ｙ
１、Ｙ２）に設けられた角速度検出電極（１０７、１０
８）とを備え、前記アーム部（４、５）は、前記第１電極取付面（Ｘ
１、Ｘ２）と直交するｘ軸方向に分極処理されており、前記駆動電極（１０１、１０２）と前記共通電極（１０
９）との間に電圧を印加して、前記アーム部（４、５）
を前記ｙ軸方向に励振させるとともに、前記振動子
（１）の所定軸回りの角速度（Ωｚ）によって生じる前
記アーム部（４、５）の前記ｘ軸方向の振動状態を、前
記角速度検出電極（１０７、１０８）により検出する角
速度センサにおいて、前記柱部（３）の前記ｙ軸方向の幅（ｗ）は、前記アー
ム部（４、５）の前記ｙ軸方向の幅（ｗ₀）の０．５倍
以上１．０倍以下であり、前記柱部（３）の前記ｘ軸方
向の厚さ（ｔ）は、前記アーム部（４、５）の前記ｘ軸
方向の厚さ（ｔ ₀）の０．７５倍以上であることを特徴
とする角速度センサ。
【請求項２】前記柱部（３）の前記ｘ軸方向の厚さ
（ｔ）は、前記アーム部（４、５）の前記ｘ軸方向の厚
さ（ｔ₀）の１．０倍以下であることを特徴とする請求
項１に記載の角速度センサ。
【請求項３】前記柱部（３）の前記ｙ軸方向の幅
（ｗ）は、前記連結部（６）の前記ｙ軸方向の幅
（ｗ₁）の０．２〜０．５倍であることを特徴とする請
求項１または２に記載の角速度センサ。
【請求項４】一対の四角柱状のアーム部（４、５）と
各アーム部（４、５）の一端を連結する連結部（６）と
を有する略コ字型音叉形状に形成された圧電体からなる
振動子（１）と、前記連結部（６）の略中央から前記アーム部（４、５）
と反対方向に延び前記振動子（１）を支持する柱部
（３）と、前記振動子（１）において前記両アーム部（４、５）と
前記連結部（６）とが同一平面を形成する第１電極取付
面（Ｘ１、Ｘ２）のうち、一側の面（Ｘ１）に設けられ
た駆動電極（１０１、１０２）および他側の面（Ｘ２）
に設けられた共通電極（１０９）と、前記アーム部（４、５）のうち前記アーム部（４、５）
の配列方向であるｙ軸と直交する第２電極取付面（Ｙ
１、Ｙ２）に設けられた角速度検出電極（１０７、１０
８）とを備え、前記アーム部（４、５）は、前記第１電極取付面（Ｘ
１、Ｘ２）と直交するｘ軸方向に分極処理されており、前記駆動電極（１０１、１０２）と前記共通電極（１０
９）との間に電圧を印加して、前記アーム部（４、５）
を前記ｙ軸方向に励振させるとともに、前記振動子
（１）の所定軸回りの角速度（Ωｚ）によって生じる前
記アーム部（４、５）の前記ｘ軸方向の振動状態を、前
記角速度検出電極（１０７、１０８）により検出する角
速度センサにおいて、前記柱部（３）を構成する材料のヤング率は前記圧電体
のヤング率よりも大きいことを特徴とする角速度セン
サ。
【請求項５】前記柱部（３）を構成する材料のヤング
率は、１０，０００〜１００，０００ｋｇｆ／ｍｍ²で
あり、前記圧電体のヤング率は、約８，０００ｋｇｆ／
ｍｍ²であることを特徴とする請求項４に記載の角速度
センサ。
【請求項６】前記柱部（３）は４２アロイからなり、
前記圧電体はチタン酸ジルコン鉛であることを特徴とす
る請求項１ないし５のいずれか１つに記載の角速度セン
サ。
【請求項７】前記駆動電極（１０１、１０２）は、前
記第１電極取付面（Ｘ１、Ｘ２）の形状と相似形状を有
し、前記アーム部（４、５）のうち一方のアーム部側か
ら前記連結部（６）を通って他方のアーム部側に連続し
て形成されていることを特徴とする請求項１ないし６の
いずれか１つに記載の角速度センサ。
【請求項８】前記共通電極（１０９）は前記第１電極
取付面（Ｘ１、Ｘ２）の他側の面（Ｘ２）の全体に設け
られていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれ
か１つに記載の角速度センサ。