JPH1194557A

JPH1194557A - 振動ジャイロ

Info

Publication number: JPH1194557A
Application number: JP9268058A
Authority: JP
Inventors: Akira Mori; 章森; Akira Kumada; 明久万田; Yoshio Kawai; 合義男河
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1997-09-12
Filing date: 1997-09-12
Publication date: 1999-04-09
Also published as: DE69837512D1; EP0902253A2; EP0902253A3; CN1211725A; EP0902253B1; US6035713A; CN1091515C

Abstract

(57)【要約】【課題】外部環境の変化の影響を受けにくく、正確な
回転角速度を検出することができる振動ジャイロを提供
する。【解決手段】振動ジャイロ１０は、振動子１２を含
む。振動子１２は、振動体１４、駆動用圧電素子１８お
よび検出用圧電素子２０から構成される。振動体１４の
稜線１４ａのノード点近傍の２箇所には、振動体１４の
稜線１４ａから断面方向に延びる溝１６，１６が形成さ
れる。支持部材２２は、エリンバなどの金属の平板から
なり、平面からみて略ロの字状の一枚の平板の長手方向
に対向する両端辺２２ａを同一方向に折り曲げて、側面
からみて略コの字状に形成したものである。支持部材２
２の折り曲げられ起立された両端辺２２ａ，２２ａは、
溝１６、１６内に挿入され、突起２４，２４の先端部が
溝１６，１６の底面に固着される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は振動ジャイロに関
し、特にたとえば、カメラの手振れ補正、回転角速度を
検出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、あるいは移動体の姿勢
制御に利用される回転角速度検出のための振動ジャイロ
に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１８は、従来の振動ジャイロの一例を
示す斜視図である。この振動ジャイロ１００は、略正三
角柱状の振動子１０１を含む。振動子１０１は、恒弾性
金属からなる略正三角柱状の振動体１０２と、その振動
体１０２の３つの側面のほぼ中央に取り付けられた略短
冊状の圧電素子１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃとからな
る。圧電素子１０３ｃは、駆動信号入力用として用いら
れ、圧電素子１０３ａ，１０３ｂは、検出・帰還用とし
て用いられる。圧電素子１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ
のそれぞれの両面には電極（図示せず）が形成されてお
り、一方の電極は振動体１０２に固着され、他方の電極
にはリード線１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃの一端がハ
ンダなどにより接続される。リード線１０６ａ，１０６
ｂ，１０６ｃは、振動体１０２のノード点付近まで弾性
接着剤１０７で固定され、他端が取付基板１０５上へ引
き出され、回路（図示せず）と導通される。また、振動
子１０１の振動体１０２の稜線部１０２ｄの１次の振動
モードにおけるノード点近傍には、弾性率が高い細い線
材からなる略コの字形状の金属製支持部材１０４，１０
４がたとえば溶接などにより固着される。そして、支持
部材１０４，１０４の端部は、ガラスエポキシ材等から
なる取付基板１０５の一方主面に固着され、振動体１０
２が、支持部材１０４，１０４を介して取付基板１０５
に支持されている。そして、特に図示はしないが、駆動
信号入力用の圧電素子１０３ｃと検出・帰還用の圧電素
子１０３ａ、１０３ｂとの間には、振動体１０２を自励
振動させるための帰還ループとして駆動回路が接続さ
れ、この駆動回路によって振動体１０２は圧電素子１０
３ｃ形成面に直交する方向に屈曲振動する。この屈曲振
動を以下の説明において駆動モード（ｆｘモード）とい
う。駆動モードの屈曲振動をしている状態で振動体１０
２の軸を中心とした回転が加わると、コリオリ力によっ
て駆動モードと直交する方向への屈曲振動が生じる。こ
の屈曲振動を以下の説明において検出モード（ｆｙモー
ド）という。検出モードの屈曲振動により、圧電素子１
０３ａ，１０３ｂ間に回転角速度に応じた出力差が生
じ、この出力差を検出回路で検出することにより回転角
速度が検出できる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来の振動ジャイロ１００では、振動子１０１
の振動が支持部材１０４，１０４の４本の足を伝わって
取付基板１０５へ漏れていく。ここで、振動ジャイロ１
００に衝撃、振動、温度変化などの外部環境の変化の影
響が加わり、支持部材１０４，１０４の４本の足からの
振動の漏れ方がそれぞれ異なってくると、振動子１０１
の振動のバランスに微妙な変化（アンバランス）が生
じ、正確な回転角速度を検出することが困難になる。ま
た、別の問題として、支持部材１０４，１０４が細い線
材で形成されているので、衝撃に弱いという不都合があ
った。

【０００４】そこで、図１９および図２０に示すような
振動ジャイロが考えられた。この振動ジャイロ１１０
は、図１８に示したものと比べて支持構造が相違する。
すなわち、図１９および図２０に示す振動ジャイロ１１
０は、平面略ロの字状の１枚の平板からなり、平板の一
対の対向する辺同士を曲折起立させてなる支持部材１１
２を含む。振動子１０１の振動時に発生するノード点に
対応する稜線１０２ｄ上の２か所には、支持部材１１２
の曲折起立された一対の辺のそれぞれの略中央部が、振
動体１０２の稜線１０２ｄを挟み込むように固着され
る。そして、支持部材１１２は、取付基板１０５上に設
けられた突起状の取付部１１４に固着されて、振動子１
０１が取付基板１０５上に支持部材１１２によって吊り
下げられるように支持される。

【０００５】ところが、図１９および図２０に示す振動
ジャイロ１１０では、支持部材１１２が振動体１０２の
稜線部１０２ｄを挟み込むように固着されているので、
支持部材１１２によって振動子１０１の振動が大きく制
動されてしまうおそれがある。また、図１８、図１９お
よび図２０に示したいずれの振動ジャイロも、外部環境
の変化により周波数特性（共振特性）に変化が生じた場
合に、図２１のグラフに示すように、回転角速度の検出
感度が大きく変動してしまうおそれがあった。すなわ
ち、これらの振動ジャイロは、ｆｘモードの共振周波数
がｆｙモードの共振周波数に一致するよう形成されてい
るため、良好な検出感度を有するものである。しかし、
ｆｙモードの共振周波数特性を示す曲線の傾きが急峻な
ため、外部環境の変化によりｆｘモードの共振周波数に
対応するｆｙモードの共振周波数が変化すると、検出感
度が急激に変動してしまうおそれがある。

【０００６】それゆえに、本発明の主たる目的は、外部
環境の変化の影響を受けにくく、正確な回転角速度を検
出することができる振動ジャイロを提供することであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明にかかる振動ジャ
イロは、柱状の振動子と、略ロの字状または略日の字状
の１枚の平板の長さ方向に対向する辺をそれぞれ同一方
向へ折り曲げてなり、振動子の振動時に発生するノード
点近傍を支持する支持部材とを含む振動ジャイロであっ
て、振動子のノード点近傍には、少なくとも支持部材の
厚みよりも大きな幅の溝が形成され、支持部材の辺には
溝の底へ向かって突き出す突起が形成され、突起の先端
が溝の底の一部に固着された、振動ジャイロである。こ
の振動ジャイロは、支持部材が略ロの字状または略日の
字状の平板から構成されているので、外部からの衝撃な
どの影響を受けにくい。しかも、振動子のノード点近傍
に溝を形成し、その溝の底の一部に支持部材の突起の先
端を固着して振動子を支持するので、よりノード点に近
い部分で振動子を支持することができる。そのため、支
持部材の剛性で振動子の振動が制動されにくく、振動漏
れも小さくできる。

【０００８】また、本発明にかかる振動ジャイロにおい
て、溝は、多角柱状の振動子の稜線から断面方向へスリ
ット状に形成されることが好ましい。多角柱状の振動子
の稜線から断面方向へスリット状の溝を形成した場合に
は、溝の幅や深さを調整することにより、ｆｘモードと
ｆｙモードの共振周波数差Δｆを任意に調整することが
できる。共振周波数差Δｆを調整しておくことにより、
外部環境の変化による検出感度の変動を低減させること
ができる。

【０００９】また、本発明にかかる振動ジャイロにおい
て、溝は、柱状の振動子の側面から断面方向へスリット
状に形成されてもよい。略三角柱状の振動子の側面から
断面方向へスリット状の溝を形成した場合には、溝の幅
や深さを変えてもｆｘモードとｆｙモードの共振周波数
差Δｆはほとんど変わらないので、感度の高い振動ジャ
イロを得ることが可能になる。一方、円柱状や他の多角
柱状の振動子の側面から断面方向へスリット状の溝を形
成した場合には、溝の幅や深さを調整することにより、
ｆｘモードとｆｙモードの共振周波数差Δｆを任意に調
整することができる。共振周波数差Δｆを調整しておく
ことにより、外部環境の変化による検出感度の変動を低
減させることができる。

【００１０】本発明の上述の目的，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発明の実施の
形態の詳細な説明から一層明らかとなろう。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は、本発明にかかる振動ジャ
イロの一実施形態を示す斜視図であり、図２はその線Ｉ
Ｉ−ＩＩにおける断面図であり、図３はその線ＩＩＩ−
ＩＩＩにおける断面図である。図１に示す振動ジャイロ
１０は、振動子１２を含む。この振動子１２は、振動体
１４、駆動用圧電素子１８および検出用圧電素子２０か
ら構成される。

【００１２】振動体１４は、エリンバ、鉄−ニッケル合
金、石英、ガラス、水晶、セラミックなどの一般的に機
械的な振動を生じる材料で形成されるが、この実施形態
においては、エリンバで正三角柱状に形成される。そし
て、振動体１４の３つの稜線のうちの一つの稜線１４ａ
のノード点に対応する２か所には、図２および図３に示
すように、稜線１４ａから振動体１４の断面方向にスリ
ット状の溝１６、１６が形成される。この溝１６、１６
の形状は、図２に示すように正面からみて三角形状で、
図３に示すように側面からみて矩形状に形成される。し
かも、この溝１６，１６は、少なくとも後述する支持部
材２２の厚みよりも大きな幅長で形成される。なお、こ
の明細書において、振動体１４の断面方向とは、振動体
１４の長手方向に直交する横断面方向をいう。

【００１３】振動体１４の稜線１４ａに断面方向に対向
する側面１４ｂには、図２、図３および図６に示すよう
に、振動体１４にｆｘモードの屈曲振動を励振するため
の機能片として駆動用圧電素子１８および振動体１４の
変形を検出するための検出用圧電素子２０が形成され
る。図１に示す振動ジャイロ１０では、側面１４ｂは振
動子１２の底面となるものである。次に、図４および図
５を参照しながら、これらの素子について説明する。

【００１４】図４は、駆動用圧電素子１８の一例を示す
斜視図である。駆動用圧電素子１８は、たとえば圧電セ
ラミックなどで形成される１枚の圧電板１８ａを含む。
圧電板１８ａの厚み方向に対向する両面には、電極１８
ｂと電極１８ｃとが形成される。そして、この駆動用圧
電素子１８は、図６に示すように、その長手方向の一端
部が振動体１４の一方のノード点に対応する位置に重な
るようにして振動体１４の側面１４ｂに取り付けられ
る。このとき駆動用圧電素子１８の一方の電極１８ｂは
振動体１４と導通するように振動体１４に固着されるも
のである。

【００１５】また、図５は、検出用圧電素子２０の一例
を示す斜視図である。検出用圧電素子２０は、たとえば
圧電セラミックなどで形成される１枚の圧電板２０ａを
含む。圧電板２０ａの厚み方向に対向する一方の面には
全面に電極２０ｂが形成され、他方の面に分割電極２０
ｃ，２０ｄが形成される。分割電極２０ｃ，２０ｄは、
圧電板２０ａの他方の面上において、互いに所定の間隔
をおきつつ、幅方向に対向して配置される。そして、こ
の検出用圧電素子２０は、図６に示すように、その長手
方向の一端部が振動体１４の他方のノード点に対応する
位置に重なるようにして振動体１４の側面１４ｂに取り
付けられる。このとき検出用圧電素子２０の電極２０ｂ
は振動体１４と導通するように振動体１４に固着される
ものである。

【００１６】次に、図１に示す振動ジャイロ１０の振動
子１２の支持構造について図１ないし図３を参照しなが
ら説明する。この振動ジャイロ１０は、振動子１２を吊
り下げるようにして支持するための支持部材２２を含
む。この支持部材２２は、エリンバなどの金属の平板か
らなり、平面からみて略ロの字状の一枚の平板の長手方
向に対向する両端辺２２ａ，２２ａを同一方向に折り曲
げて、側面からみて略コの字状に形成したものである。
そして、支持部材２２の両端辺２２ａ，２２ａの中央部
には、それぞれ略矩形の突起２４，２４が溝１６、１６
の底部に向かって突き出すようにして一体的に形成され
る。支持部材２２の折り曲げられ起立された両端辺２２
ａ，２２ａは、それぞれ振動子１２の溝１６、１６内に
挿入され、突起２４，２４の先端部が溝１６，１６の底
面に当接されてたとえば溶接により固着される。両端辺
２２ａ，２２ａの突起２４，２４以外の部分は、溝１
６，１６の内面に接触しない。こうして支持部材２２
は、振動子１２のノード点近傍に固着される。また、こ
のとき両者は電気的に導通される。また、この振動ジャ
イロ１０は、金属などからなる板状の取付基台２６を含
む。取付基台２６上には、たとえば２つのブロック状の
取付部２８，２８が溶接などの方法により取り付けられ
る。そして、支持部材２２の折り曲げられていない辺２
２ｂ，２２ｂの下面の中点が、それぞれ取付部２８，２
８上に固着される。こうして、振動子１２は、支持部材
２２によって吊り下げられるようにして、取付部２８を
介して取付基台２６上に支持される。

【００１７】次に、主として図６を参照しながら、図１
に示す振動ジャイロ１０の電気的接続状況および動作状
況を説明する。図６に示すように、振動ジャイロ１０の
検出用圧電素子２０の分割電極２０ｃ，２０ｄには、そ
れぞれＩ−Ｖ変換回路３０，３０が接続される。２つの
Ｉ−Ｖ変換回路３０，３０の出力は合成され、その合成
された信号がＡＧＣ回路３２に入力される。ＡＧＣ回路
３２の出力側には、位相補正回路３４および同期検波回
路３８が接続される。そして、位相補正回路３４の出力
側は、駆動用圧電素子１８の電極１８ｃに接続される。
駆動用圧電素子１８に駆動信号を印加すると、振動体１
４にｆｘモードの屈曲振動が励振される。ｆｘモードの
屈曲振動とは、図７（Ｂ）に示すように、駆動用圧電素
子１８の形成された側面１４ｂに直交する方向への屈曲
振動である。この屈曲振動による振動体１４の変形は、
検出用圧電素子２０によって検出され、分割電極２０
ｃ，２０ｄからそれぞれ検出信号として出力される。出
力された検出信号は、合成されてＡＧＣ回路３２および
位相補正回路３４を経て駆動片である駆動用圧電素子１
８に帰還される。こうして、この振動ジャイロ１０の振
動子１２は、機械的に安定な自励振振動をする。

【００１８】また、Ｉ−Ｖ変換回路３０，３０の出力
は、それぞれ差動増幅回路３６に入力される。そして、
差動増幅回路３６の出力は、同期検波回路３８に入力さ
れ、ＡＧＣ回路３２からの信号に基づいて同期検波され
る。そして、同期検波回路３８の出力信号は、平滑回路
４０および直流増幅回路４２を経て、この振動ジャイロ
１０の出力信号として出力される。振動ジャイロ１０が
ｆｘモードの振動をしている状態で、回転角速度が加わ
り振動子１２がその軸を中心として回転すると、コリオ
リ力により振動体１４にｆｙモードの屈曲振動が生じ
る。ここでｆｙモードの屈曲振動とは、図７（Ｂ）に示
すように、ｆｘモードの振動方向と直交する方向の振動
である。すると、検出用圧電素子２０の一方の分割電極
２０ｃと他方の分割電極２０ｄとの間に電圧差が発生
し、この電圧差が差動増幅回路３６から出力される。差
動増幅回路３６からの出力信号は、振動子１２の振動方
向の変化により発生した信号であるから、振動ジャイロ
１０に加わった回転角速度に対応した検出信号となる。
したがって、差動増幅回路３６からの出力信号を同期検
波回路３８で同期検波した後、平滑回路４０で平滑し、
直流増幅回路４２で増幅することにより、振動ジャイロ
１０に加わった回転角速度に対応した検出信号を得るこ
とができる。

【００１９】次に、図７ないし図１１を参照しながら、
この実施形態の振動ジャイロ１０の作用効果を説明す
る。図７（Ａ）は、図１に示す振動ジャイロ１０に用い
られる振動体１４の一実施例を示す側面図解図であり、
図７（Ｂ）はその正面図解図である。ここで用いた振動
体１４は、全長３５ｍｍ、高さ２ｍｍのエリンバの三角
柱である。以下の説明において、溝１６の深さとは、稜
線１４ａから側面１４ｂへ向かう方向の長さをいい、溝
１６の幅とは、振動体１４の長手方向の長さをいう。

【００２０】図８は、図７に示した振動体１４を用いた
振動ジャイロ１０において、溝１６の深さを０．９ｍｍ
にして、幅を０．６ｍｍ〜１．２ｍｍにした場合のｆｘ
モードの共振周波数とｆｙモードの共振周波数との差
（以下、単に共振周波数差という）Δｆを示すグラフで
ある。また、図９は、図７に示した振動体１４におい
て、溝１６の幅を１．０ｍｍにして、深さを０．７ｍｍ
〜１．３ｍｍにした場合の共振周波数差Δｆを示すグラ
フである。図８および図９から明らかなように、溝１６
の幅を変化させるよりも深さを変化させる方が共振周波
数差Δｆが大きく変化することがわかる。

【００２１】図１０は、図７に示した振動体１４を用い
た振動ジャイロ１０において、共振周波数差Δｆ（Ｈ
ｚ）と温度（℃）と感度変化率（％）との関係を示すグ
ラフである。ここで、感度変化率とは、２５℃での感度
を基準にしたときの感度の比率である。また、温度と
は、外部環境の温度をいう。そして、共振周波数差Δｆ
が１４３Ｈｚのときの温度と感度変化率との関係を実線
で示し、共振周波数差Δｆが２Ｈｚのときの温度と感度
変化率との関係を破線で示す。図１０から明らかなよう
に、共振周波数差Δｆが小さいときには、温度の変化に
よる感度変化率が大きいのに対し、共振周波数差Δｆが
大きいときには、温度の変化による感度変化率が小さく
なる。

【００２２】図１１は、本発明に係る振動ジャイロ１０
におけるｆｙモードの共振周波数特性の外部環境変化に
よる変動と、回転角速度の検出感度との関係を示すグラ
フである。この振動ジャイロ１０は、溝１６の形状を調
整することにより、あらかじめ共振周波数差Δｆが大き
くなるよう形成され、ｆｘモードの共振周波数がｆｙモ
ードの共振周波数特性を示す曲線の傾きの緩やかな裾野
付近の周波数に一致するように形成されている。したが
って、外部環境の変化によりｆｘモードの共振周波数に
対応するｆｙモードの共振周波数が変動しても、検出感
度の変動は小さくてすむのである。

【００２３】以上のように、図１に示す振動ジャイロ１
０は、支持部材２２が略ロの字状の平板から構成されて
いるので、外部からの衝撃などの影響を受けにくい。し
かも、振動子１２のノード点近傍に溝１６を形成し、そ
の溝１６の底の一部に支持部材２２の突起２４の先端を
固着して振動子１２を支持するので、よりノード点に近
い部分で振動子１２を支持することができる。そのた
め、支持部材２２の剛性で振動子１２の振動が制動され
にくく、振動漏れも小さくできる。また、図１に示す振
動ジャイロ１０においては、溝１６が、三角柱状の振動
子１２の稜線１４ａから側面１４ｂに向かって断面方向
へスリット状に形成されているので、溝１６の幅や深さ
を調整することにより、ｆｘモードとｆｙモードの共振
周波数差Δｆを任意に調整することができる。共振周波
数差Δｆを調整して大きくしておくことにより、外部環
境の変化による検出感度の変動を低減させることができ
る。

【００２４】図１２は、図１に示す振動ジャイロの変形
例を示す斜視図であり、図１３は図１２に示す線ＸＩＩ
Ｉ−ＸＩＩＩにおける断面図である。なお、図１に示す
振動ジャイロ１０と同一の構成箇所については同一番号
を付してその説明を省略する。図１２に示す振動ジャイ
ロ５０は、図１に示した振動ジャイロ１０と比べて、支
持構造が相違する。この振動ジャイロ５０は、振動子１
２を吊り下げるようにして支持するための支持部材５２
を含む。この支持部材５２は、エリンバなどの金属の平
板からなり、平面からみて略日の字状の一枚の平板の長
手方向に対向する両端辺５２ａ，５２ａを同一方向に折
り曲げて、側面からみて略コの字状に形成したものであ
る。そして、支持部材５２の両端辺５２ａ，５２ａの中
央部には、それぞれ略矩形の突起５４，５４が溝１６、
１６の底部に向かって突き出すようにして一体的に形成
される。支持部材５２の折り曲げられ起立された両端辺
５２ａ，５２ａは、それぞれ振動子１２の溝１６、１６
内に挿入され、突起５４，５４の先端部が溝１６，１６
の底面に当接されてたとえば溶接により固着される。両
端辺５２ａ，５２ａの突起５４，５４以外の部分は、溝
１６，１６の内面に接触しない。こうして支持部材５２
は、振動子１２のノード点近傍に固着される。また、こ
のとき両者は電気的に導通される。また、この振動ジャ
イロ５０は、金属などからなる板状の取付基台２６を含
む。取付基台２６上には、たとえば一つのブロック状の
取付部２８が溶接などの方法により取り付けられる。そ
して、支持部材５２の中央の辺５２ｃの下面の中点が、
取付部２８上に固着される。こうして、振動子１２は、
支持部材５２によって吊り下げられるようにして、取付
部２８を介して取付基台２６上に支持される。図１２に
示す振動ジャイロ５０では、支持部材５２が略日の字状
の平板から構成されているので、外部からの衝撃などの
影響を受けにくい。この振動ジャイロ５０によっても、
図１に示す振動ジャイロ１０と同様の作用効果を得るこ
とができる。

【００２５】また、図１４は、本発明にかかる振動ジャ
イロの別の実施形態を示す斜視図である。そして、図１
５（Ａ）は、図１４に示す線ＸＶ（Ａ）−ＸＶ（Ａ）に
おける断面図であり、図１５（Ｂ）は図１４に示す線Ｘ
Ｖ（Ｂ）−ＸＶ（Ｂ）における断面図である。なお、図
１に示す振動ジャイロ１０と同一の構成箇所については
同一番号を付してその説明を省略する。図１４に示す振
動ジャイロ６０は、図１に示した振動ジャイロ１０と比
べて溝１６の形成のされ方および振動子１２の支持のさ
れ方が相違する。すなわち、この振動ジャイロ６０で
は、溝１６は、図１５（Ａ）および図１５（Ｂ）に示す
ように、エリンバからなる略三角柱状の振動体１４の２
つのノード点近傍の側面１４ｂから断面方向へスリット
状に形成される。そして、振動子１２の稜線１４ａが取
付基台２６側に配置され、側面１４ｂが取付基台２６と
反対側に配置される。したがって、図１４に示す振動ジ
ャイロ６０では、側面１４ｂは振動子１２の上面とな
り、振動子１２は正面からみて逆三角形状の状態で取付
基台２６上に吊り下げられるようにして支持される。

【００２６】また、図１４に示す振動ジャイロ６０で
は、駆動用圧電素子１８が振動体１４の側面１４ｂの略
中央部に取り付けられる。そして、検出用圧電素子とし
て駆動用圧電素子１８と同じ構成の圧電素子１８が、振
動体１４の稜線１４ａを挟んで隣り合う２つの側面の略
中央部にそれぞれ取り付けられる。検出用圧電素子とし
ての２つの圧電素子１８は、それぞれ図６に示した回路
図における検出用圧電素子２０の分割電極２０ｃ，２０
ｄの代わりにＩ−Ｖ変換回路３０，３０に接続されるも
のである。

【００２７】図１６は、溝の形成される位置と溝の深さ
（ｍｍ）と共振周波数差Δｆ（Ｈｚ）との関係を示すグ
ラフである。図１６において、側面１４ｂから溝１６を
形成した場合の溝１６の深さと共振周波数差Δｆとの関
係を破線で示し、稜線１６ａから溝１６を形成した場合
の溝１６の深さと共振周波数差Δｆとの関係を実線で示
す。なお、図９に示したグラフと数値が異なるのは、図
９に示す評価結果を得るのに用いた振動体と図１７に示
す評価結果を得るのに用いた振動体とでは形状が異なる
からである。図１６に示すグラフから明らかなように、
振動子１２に側面１４ｂから断面方向へスリット状の溝
１６を形成した場合には、溝１６の深さを変えてもｆｘ
モードとｆｙモードの共振周波数差Δｆはほとんど変わ
らない。これは溝１６の幅を変えても同様である。

【００２８】図１４に示す振動ジャイロ６０では、支持
部材２２が略ロの字状の平板から構成されているので、
外部からの衝撃などの影響を受けにくい。しかも、振動
子１２のノード点近傍に溝１６を形成し、その溝の底の
一部に支持部材の突起の先端を固着して振動子を支持す
るので、よりノード点に近い部分で振動子１２を支持す
ることができる。そのため、支持部材２２の剛性で振動
子１２の振動が制動されにくく、振動漏れも小さくでき
る。また、この構造の振動ジャイロ６０では、ｆｘモー
ドとｆｙモードの共振周波数差Δｆはほとんど変わらな
いので、回転角速度の検出感度が高くなる。

【００２９】図１７は図１４に示す振動ジャイロの変形
例を示す斜視図である。図１７に示す振動ジャイロ７０
は、図１４に示した振動ジャイロ６０に比べて支持構造
のみが相違する。すなわち、図１７に示す振動ジャイロ
７０では、平面から見て略日の字形状の平板の両辺５２
ａを同一方向に折り曲げて、側面から見て略コの字状に
したものを支持部材５２として用いている。そして、支
持部材５２は、中央の片５２ｃの下面の中点が取付部２
８上に固着され、この取付部２８を介して取付基台２６
上に支持される。この振動ジャイロ７０によっても、図
１４に示す振動ジャイロ６０と同様の作用効果を得るこ
とができる。

【００３０】なお、上述の各実施形態においては、振動
体１４として略正三角柱状のものを用いたが、これに限
らず、四角柱状その他の多角柱状に形成してもよく、ま
た、円柱状に形成してもよい。この場合には、溝の幅や
深さを調整することにより、ｆｘモードとｆｙモードの
共振周波数差Δｆを任意に調整することができ、共振周
波数差Δｆを調整しておくことにより、外部環境の変化
による検出感度の変動を低減させることができる。

【００３１】

【発明の効果】以上のように、本発明にかかる振動ジャ
イロよれば、外部環境の変化の影響を受けにくく、正確
な回転角速度を検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる振動ジャイロの一実施形態を示
す斜視図である。

【図２】図１に示す線ＩＩ−ＩＩにおける断面図であ
る。

【図３】図１および図２に示す線ＩＩＩ−ＩＩＩにおけ
る断面図である。

【図４】駆動用圧電素子の一例を示す斜視図である。

【図５】検出用圧電素子の一例を示す斜視図である。

【図６】図１に示す振動ジャイロの回路図である。

【図７】（Ａ）は、図１に示す振動ジャイロに用いられ
る振動体の一実施例を示す側面図解図であり、（Ｂ）は
その正面図解図である。

【図８】図１に示す振動ジャイロにおける溝の幅と共振
周波数差との関係を示すグラフである。

【図９】図１に示す振動ジャイロにおける溝の深さと共
振周波数差との関係を示すグラフである。

【図１０】図１に示す振動ジャイロにおける温度と感度
変化率との関係を示すグラフである。

【図１１】図１に示す振動ジャイロにおけるｆｙモード
の共振周波数特性の外部環境変化による変動と、回転角
速度の検出感度との関係を示すグラフである。

【図１２】図１に示す振動ジャイロの変形例を示す斜視
図である。

【図１３】図１２に示す線ＸＩＩＩ−ＸＩＩＩにおける
断面図である。

【図１４】本発明にかかる振動ジャイロの別の実施形態
を示す斜視図である。

【図１５】（Ａ）は、図１４に示す線ＸＶ（Ａ）−ＸＶ
（Ａ）における断面図であり、（Ｂ）は、図１４に示す
線ＸＶ（Ｂ）−ＸＶ（Ｂ）における断面図である。

【図１６】溝の深さと共振周波数差との関係を、溝を稜
線から形成した場合と側面から形成した場合とで比較し
て示すグラフである。

【図１７】図１４に示す振動ジャイロの変形例を示す斜
視図である。

【図１８】従来の振動ジャイロの一例を示す斜視図であ
る。

【図１９】従来の振動ジャイロの別の例を示す斜視図で
ある。

【図２０】図１９に示す線ＸＸ−ＸＸにおける断面図で
ある。

【図２１】従来の振動ジャイロにおけるｆｙモードの共
振周波数特性の外部環境変化による変動と、回転角速度
の検出感度との関係を示すグラフである。

【符号の説明】１０，５０，６０，７０振動ジャイロ１２振動子１４振動体１４ａ稜線１４ｂ側面１６溝１８駆動用圧電素子２０検出用圧電素子２２，５２支持部材２４，５４突起２６取付基台２８取付部３０Ｉ−Ｖ変換回路３２ＡＧＣ回路３４位相補正回路３６差動増幅回路３８同期検波回路４０平滑回路４２直流増幅回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】柱状の振動子、および略ロの字状または
略日の字状の１枚の平板の長さ方向に対向する辺をそれ
ぞれ同一方向へ折り曲げてなり、前記振動子の振動時に
発生するノード点近傍を支持する支持部材を含む振動ジ
ャイロであって、前記振動子の前記ノード点近傍には、少なくとも前記支
持部材の厚みよりも大きな幅の溝が形成され、前記支持部材の前記辺には前記溝の底へ向かって突き出
す突起が形成され、前記突起の先端が前記溝の底の一部
に固着された、振動ジャイロ。
【請求項２】前記溝は、多角柱状の前記振動子の稜線
から断面方向へスリット状に形成される、請求項１に記
載の振動ジャイロ。
【請求項３】前記溝は、柱状の前記振動子の側面から
断面方向へスリット状に形成される、請求項１に記載の
振動ジャイロ。