振動ジャイロ
【目的】 構成が簡単で小型かつ高感度の振動ジャイロを提供する。
【構成】 振動ジャイロ１０は、基部１２から３つの振動片１４，１６，１８を突出して備え、各振動片には一対のピエゾ素子のみを有する。そして、振動片１４をピエゾ素子２０によりＸ軸に沿って励振する。この振動片１４の振動は振動片１６，１８に伝播される。振動片１４の振動が伝播してＸ軸に沿って振動する振動片１８の振動状態は、振動片１８に設けたピエゾ素子２２により検出され、振動片１４の励振に反映される。一方、振動ジャイロ１０にＺ軸回りの回転加速度ωが加わると、振動片１４の振動が伝播してＸ軸に沿って振動している振動片１６にコリオリの力が作用し、この振動片１６がＹ軸に沿って振動する。そして、この振動片１６のＹ軸に沿った振動状態がピエゾ素子２４から検出される。
【構成】 振動ジャイロ１０は、基部１２から３つの振動片１４，１６，１８を突出して備え、各振動片には一対のピエゾ素子のみを有する。そして、振動片１４をピエゾ素子２０によりＸ軸に沿って励振する。この振動片１４の振動は振動片１６，１８に伝播される。振動片１４の振動が伝播してＸ軸に沿って振動する振動片１８の振動状態は、振動片１８に設けたピエゾ素子２２により検出され、振動片１４の励振に反映される。一方、振動ジャイロ１０にＺ軸回りの回転加速度ωが加わると、振動片１４の振動が伝播してＸ軸に沿って振動している振動片１６にコリオリの力が作用し、この振動片１６がＹ軸に沿って振動する。そして、この振動片１６のＹ軸に沿った振動状態がピエゾ素子２４から検出される。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、共通する基部から突出した３本の振動片を備え、該３本の振動片のうちの一つの振動片が直交座標軸におけるＸ軸に沿って振動している場合に該振動が他の２本の振動片に伝播し該２本の振動片がＸ軸に沿って振動するよう構成された振動ジャイロに関する。
【０００２】
【従来の技術】所定方向に沿って振動している振動片、例えば直交座標軸平面（Ｘ−Ｙ平面）におけるＸ軸に沿って振動している振動片がこのＸ−Ｙ平面と直交するＺ軸の回りに回転すると、その回転角速度により振動片にＹ軸方向にコリオリの力が生じる。このコリオリの力は角速度に依存して定まることから、コリオリの力を振動片の撓み変位量等として間接的に、或いは圧電素子の圧電効果により直接的に測定して、振動片の角速度を求めることができる。このため、振動する振動片を用いた振動ジャイロを車両等に搭載して、車両旋回時に発生するヨーレイトを検出することが行なわれている。また、こうして検出したヨーレイトから車両の走行軌跡を記録することも行なわれている。例えば、特公表４−５０４６１７には音叉型の振動子を用いる振動ジャイロが提案されている。
【０００３】この特公表４−５０４６１７における振動ジャイロでは、対になる振動片のそれぞれに励振用の駆動電極およびヨーレイト検出用の電極が設けられている。そして、コリオリの力による各振動片の撓み変位量をヨーレイト検出用の電極から求め、ヨーレイトが算出されている。
【０００４】一方、振動子を構成する各振動片はその周辺の温度の影響を受けて伸縮し弾性率が変化するため、振動の周波数が変化する。よって、各振動片を同一のエネルギで励振した際の周波数や同一のコリオリの力により振動した際の周波数が、環境温度に依存して変化し、検出感度の低下を招くことがよく知られている。このような不具合を回避して感度向上を図るために、振動状態にある振動片の周波数出力を取り出して各振動片の励振制御にフィードバックする技術が提案されている（特開昭６０−１９２２０６）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記したように振動片の周波数出力をフィードバックするにしても、次のような問題点が指摘されている。即ち、振動片には励振用の駆動電極と周波数出力を取り出すための電極とを形成する必要がある。特に、特公表４−５０４６１７のように振動片に励振用の駆動電極とヨーレイト検出用の電極を有するものでは、これら電極に加えて周波数出力を取り出すための電極を別途形成する必要がある。各電極はその目的が異なることに起因して電極パターンが異なるため、一つの振動片に複数のパターンの電極を必要とし、構成が複雑であった。また、構成が複雑なために、電極形成作業や工程の複雑化を招いていた。更には、各電極に到るそれぞれの配線をも他の電極と干渉しないよう形成する必要があり、配線の形成に要する作業や工程も当然に複雑であった。
【０００６】しかも、振動片を複数の電極が形成可能な大きさのものとする必要があり、小型化が阻害されていた。また、複数の電極の形成が可能な大きさの振動片であっても、配線を他の電極と干渉しないよう形成する必要があるので、配線を細線化せざるを得なかった。よって、このように配線が細線化するので励振用電極に印加できる電圧が制限されていた。一方、振動片が振動している際には振動片の根元では結晶の撓み変位が大きいことから、振動片を効率よく振動させたり振動片の振動を感度よく検出するためには、励振用電極或いは振動検知用電極（ヨーレイト検出用の電極およびフィードバック用の電極）を振動片の根元に設けることが好ましい。しかし、振動片に複数の電極を形成する都合上、励振用電極或いは振動検知用電極のいずれかを振動片の先端部に設けざるを得ない。例えば励振用電極を先端部に形成した場合には、上記したように励振用電極に印加できる電圧が制限されるため、振動片を大きな振幅で振動させることができなかった。このため、コリオリの力に基づくヨーレイトの検出感度が低下する虞が指摘されている。なお、上記した問題点は、振動片をピエゾ素子（ＰＺＴ）等の圧電素子にて励振させたりしてヨーレイトを検出する振動ジャイロにあっても生じる。
【０００７】本発明は、上記問題点を解決するためになされ、構成が簡単で小型かつ高感度の振動ジャイロを提供することを目的とする。
【０００８】
【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なされた本発明の振動ジャイロの採用した手段は、共通する基部から突出した３本の振動片を備え、該３本の振動片のうちの一つの振動片が直交座標軸におけるＸ軸に沿って振動している場合に該振動が他の２本の振動片に伝播し該２本の振動片がＸ軸に沿って振動するよう構成された振動ジャイロであって、前記一つの振動片に設けられ、該振動片をＸ軸に沿って振動させる励振手段と、前記他の２本の振動片のうちの一方の振動片に設けられ、該振動片が前記Ｘ軸と直交するＹ軸に沿って振動したときの振動状態を検出する第１の検出手段と、前記他の２本の振動片のうちの他方の振動片に設けられ、前記一つの振動片のＸ軸に沿った振動が伝播して該他方の振動片が前記Ｘ軸に沿って振動したときの振動状態を検出する第２の検出手段とを備えることをその要旨とする。
【０００９】また、上記の振動ジャイロであって、前記他の２本の振動片のうちの他方の振動片に設けられた前記第２の検出手段の検出結果に基づいて、前記一つの振動片の前記励振手段を制御する制御手段を有することをその要旨とする。
【００１０】
【作用】上記構成を有する請求項１記載の振動ジャイロでは、３本の振動片を備えそのうちの一つの振動片に設けられた励振手段により、当該一つの振動片をＸ軸に沿って振動させる。そして、この振動を他の２本の振動片に伝播して、各振動片をＸ軸に沿った振動状態におく。このように各振動片が振動状態にある振動ジャイロがＸ−Ｙ平面に直交する軸（Ｚ軸）の回りに回転すると、その回転角速度に基づくコリオリの力を受けて各振動片がＹ軸に沿って振動することになる。このＹ軸に沿った振動の振動状態は、上記した一つの振動片以外の一方の振動片に設けられた第１の検出手段により検出される。また、励振手段によって振動した一つの振動片から他方の振動片に伝播した振動のＸ軸に沿った振動状態は、他方の振動片に設けられた第２の検出手段により検出される。つまり、各振動片には励振手段，第１の検出手段或いは第２の検出手段のいずれか一つしか必要がなく、これら各手段を共通する基部近傍、即ち振動片の根元に独立して設けることが可能となる。なお、ここでいうＸ軸は、３本の振動片の並びに沿った方向の軸とすることも、３本の振動片の並びに沿った方向と交差する方向の軸とすることもでき、Ｙ軸はこのＸ軸と直交した軸であればよい。
【００１１】この場合、一つの振動片がＸ軸に沿って振動したときにその振動を他の二つの振動片に伝播できればよく、振動片についての材質的な制約はない。例えば、金属は勿論、水晶，半導体等の結晶体、ガラスやセラミック等の振動の伝播が可能な材料を用いることができる。
【００１２】また、励振手段は、一の振動片をＸ軸に沿って振動させることができればよく、振動片の材質等を考慮して適宜選択すればよい。例えば、振動片が金属、水晶，半導体等の結晶体、ガラスやセラミック等を用いて形成されていれば、ピエゾ素子（ＰＺＴ）等の圧電素子を励振手段として採用し、当該素子の逆圧電効果により振動片を振動させればよい。また、振動片が水晶，半導体等の結晶体やセラミック等の圧電効果を有する材料を用いて形成されていれば、電極を励振手段として採用し、振動片自体の逆圧電効果により振動片を振動させればよい。更に、振動片に作用する誘導磁力や容量電荷を変化させて振動片を振動させ、励振手段を構成することもできる。第１および第２の検出手段についても同様であり、ピエゾ素子（ＰＺＴ）等の圧電素子や電極を介して圧電効果により振動片の振動状態を検出するよう、また誘導磁力や容量電荷の変化により振動片の振動状態を検出するよう検出手段を構成すればよい。
【００１３】一方、請求項２記載の振動ジャイロでは、他方の振動片に伝播した振動のＸ軸に沿った振動状態についての第２の検出手段の検出結果に基づいて、制御手段により一つの振動片の励振手段を制御する。このため、励振手段によるＸ軸に沿った振動を定常的な振動にすることが可能となる。
【００１４】
【実施例】次に、本発明に係る振動ジャイロの好適な実施例について、図面に基づき説明する。図１は、実施例の振動ジャイロ１０の斜視図である。図示するように、振動ジャイロ１０は、基部１２から３本の振動片１４，１６，１８を突出して備える。この振動ジャイロ１０は、振動を伝播する金属、例えばジュラルミン等の軽合金の板材から図示する形状に適宜な機械加工を経て形成されている。この場合、振動ジャイロ１０の（縦×横×厚み）の寸法は、６６ｍｍ×２１．６ｍｍ×３．０ｍｍであり、各振動片１４，１６，１８の（長さ×幅×厚み）の寸法は、３３ｍｍ×２．８ｍｍ×３．０ｍｍである。
【００１５】このように振動ジャイロ１０は振動の伝播が可能な金属製であることから、上記した３つの振動片のいずれかが、例えば振動片１４が図中に示す直交座標軸におけるＸ軸に沿って振動すれば、当該振動は他の２本の振動片１６，１８に伝播する。よって、振動片１４が継続してＸ軸に沿って振動していれば、他の２本の振動片１６，１８もＸ軸に沿って継続して振動することになる。この際、振動片１６は、振動片１４と振動片１８との間の中央に位置することから、振動片１４，１８の２倍の振幅で振動することになる。
【００１６】また、図１およびその２−２線拡大断面図である図２に示すように、各振動片には圧電素子であるピエゾ素子が貼着・固定されている。つまり、振動片１４と振動片１８の両側面（Ｘ軸が直交するＹ−Ｚ平面と平行な面）には、それぞれ一対のピエゾ素子２０，２２が、振動片１６の上下面（Ｙ軸が直交するＸ−Ｚ平面と平行な面）には一対のピエゾ素子２４が対向して貼着・固定されている。そして、対向する各ピエゾ素子２０，２２，２４には、図示しない導電ラインが各振動片の振動を阻害しないように配線されている。
【００１７】次に、この振動ジャイロ１０の回路構成について図３のブロック図を用いて説明する。この図３に示すように、振動ジャイロ１０の振動片１４および振動片１８における一対のピエゾ素子２０，２２は励振側回路２９に、振動片１６における一対のピエゾ素子２４は検出側回路３７にそれぞれ接続されている。
【００１８】励振側回路２９は、振動片１４のピエゾ素子２０に交流電圧を印加する励振回路３０と、振動片１８のピエゾ素子２２が圧電効果により生じる電気信号の位相を揃える検出バランス調整回路３２と、入力した電気信号のレベルにかかわらず一定の出力レベルとするオートマティックゲインコントローラ（ＡＧＣ）３４と、振動片１４の共振周波数を中心とした所定幅の周波数の電気信号を選別するバンドパスフィルタ３６とから構成される。そして、この励振側回路２９は、励振回路３０により、振動片１４のピエゾ素子２０にこの振動片１４のＸ軸方向の共振周波数と一致する周波数の交流電圧を常時印加する。その様子については、後述する。
【００１９】一方、検出側回路３７は、振動片１６のピエゾ素子２４の圧電効果により生じる電気信号（交流電圧）の位相の調整を行なう検出バランス調整回路３８と、検出バランス調整回路３８により調整された電気信号の出力レベルを増幅する増幅回路４０と、交流電圧である電気信号の負の部分を反転して正電圧とし、整流作用をはたす同期検波回路４２と、正電圧化された電気信号を整流電圧の電気信号とする積分回路４４と、整流電圧の電気信号の出力レベルを増幅する増幅出力回路４６とから構成される。
【００２０】励振側回路２９の励振回路３０からは、振動片１４のピエゾ素子２０にこの振動片１４のＸ軸方向の共振周波数と一致する周波数の交流電圧が印加されるため、この一対のピエゾ素子２０のそれぞれは、逆圧電効果により電圧に応じてそれぞれ伸縮する。この交流電圧の印加に当たっては、一対のピエゾ素子２０のそれぞれに位相が１８０度異なる交流電圧が印加されるので、一対のピエゾ素子２０の各素子の伸縮は、一方が伸びるときに他方が縮み、一方が縮むときに他方が伸びることとなる。この結果、振動片１４は、図中Ｘ軸方向に沿ってその共振周波数で振動する。そして、この振動片１４のＸ軸に沿った振動は他の振動片１６，１８に伝播し、これら振動片はＸ軸に沿って振動する。
【００２１】振動片１８がこのようにＸ軸に沿って振動すると、この振動片における一対のピエゾ素子２２は振動に伴って伸縮し、圧電効果により各素子の伸縮に応じた交流電圧の電気信号を生じる。ピエゾ素子２２の各素子の伸縮は互いに逆となるので、生じる電気信号は、位相が１８０度異なる交流電圧となる。この電気信号は、検出バランス調整回路３２により一方の電気信号を反転して位相が揃えられ、ＡＧＣ３４により出力レベルを一定（振動片１４の共振周波数を中心とした所定幅）にされる。そして、バンドパスフィルタ３６により共振周波数を中心とした所定幅の電気信号が選別され、励振回路３０により選別された電気信号が振動片１４における一対のピエゾ素子２０に印加される。従って、振動片１４における一対のピエゾ素子２０には、振動片１４の共振周波数で、かつ一定レベルの交流電圧が常時印加される。このため、振動片１４は、Ｘ軸方向の共振周波数で定常的に一定の振幅で振動を継続し、他の２本の振動片１６，１８もＸ軸に沿って継続して振動する。
【００２２】また、振動片１４の振動が振動片１６に伝播してこの振動片１６がＸ軸に沿って継続して振動している状態にあるときに、振動ジャイロ１０にＸ−Ｙ平面に直交するＺ軸の回りに回転角速度ωが作用すると、振動片１６は式Ｆ＝２ｍＶ・ωで表わされるコリオリの力Ｆを受けてＹ軸に沿って振動する。ここで、ｍは振動片１６の振動部分の質量、Ｖは振動部分の速度である。この振動部分の速度Ｖは、式Ｖ＝Ａω・cos ωｔで表わされ、回転角速度ωが一定のときには振動片１６のＸ軸方向の振動の振幅Ａに比例する。従って、コリオリの力Ｆは振動片１６のＸ軸方向の振動の振幅Ａを大きくすることにより大きくすることができる。
【００２３】このように振動片１６がコリオリの力Ｆを受けてＹ軸に沿って振動すると、振動片１６は、振動片１４から伝播したＸ軸方向の振動とＹ軸方向の振動とにより、全体として楕円運動を起こす。振動片１６における一対のピエゾ素子２４は、この楕円運動のＹ軸方向成分の振動に伴って伸縮し、各素子の圧電効果により各素子の伸縮に応じた交流電圧の電気信号を生じる。この電気信号は、各素子の伸縮を反映したものであるので、伸縮が大きくなれば大きな出力レベルの電気信号となる。従って、検出感度を高くするために電気信号の出力レベルを大きくするには、振動片１６のピエゾ素子２４を大きく伸縮させることが望ましい。
【００２４】振動片１６のピエゾ素子２４から得られた電気信号は、検出バランス調整回路３８に入力され、この検出バランス調整回路３８では、各素子から生じる電気信号の位相が揃えられる。増幅回路４０では、電気信号の出力レベルが増幅される。同期検波回路４２では、励振回路３０の参照信号と同期して交流電圧である電気信号を検波して正電圧となる。積分回路４４では、正電圧化された電気信号は整流電圧の電気信号となる。整流電圧の電気信号は、増幅出力回路４６により増幅されて出力される。つまり、コリオリの力Ｆによる振動片１６のＹ軸に沿った振動の振動状態を反映した電気信号が、検出側回路３７の検出バランス調整回路３８等を経て、Ｚ軸回りの回転角速度ωの方向と大きさを表わすリニアな電気信号として図示しない電子制御装置に出力される。このため、振動ジャイロ１０を車両に搭載すれば、車両の旋回方向とその単位時間当たりの大きさを検出することができる。
【００２５】以上説明したように、本実施例の振動ジャイロ１０では、各振動片に単一のピエゾ素子を設けるだけでよい。より詳しくは、振動片１４にはこの振動片をＸ軸に沿って振動させるためのピエゾ素子２０のみを、振動片１８にはこの振動片がＸ軸に沿って振動している際の振動状態を検出するためのピエゾ素子２２のみを、振動片１６にはこの振動片がＹ軸に沿って振動している際の振動状態を検出するためのピエゾ素子２４のみを設けるだけでよい。このため、本実施例の振動ジャイロ１０によれば、一つの振動片に複数のピエゾ素子を設ける必要がないので、振動ジャイロの構成を簡略化することができるとともに小型化を図ることができる。
【００２６】また、本実施例の振動ジャイロ１０では、各振動片が振動した際の歪が著しい振動片の根元に該当するピエゾ素子を独立して設けることができる。このため、本実施例の振動ジャイロ１０によれば、ピエゾ素子２０により振動片１４を効率よく振動させることができるとともに、コリオリの力、延いては回転角速度ωの方向およびその大きさをピエゾ素子２４により感度よく検出できる。しかも、本実施例では、コリオリの力を受ける振動片１６をＸ軸に沿った振動状態にある振動片１４と振動片１８と同一形状とし、且つ、これら振動片１４と振動片１８の間の中央に位置させたので、この振動片１６を振動片１４，１８の２倍の振幅でＸ軸に沿って振動させる。このため、本実施例の振動ジャイロ１０によれば、この振動片１６に加わるコリオリの力による振動片１６のＹ軸に沿った振動の振幅を拡大させて、コリオリの力、延いては回転角速度ωの方向およびその大きさの検出感度をより向上させることができる。
【００２７】更に、本実施例の振動ジャイロ１０では、振動片１４の振動が伝播することにより振動する振動片１８の振動状態に基づいて振動片１４を定常的に一定振幅で振動させ、この定常的な振動をコリオリの力の検出用の振動片１６に伝播することができる。このため、本実施例の振動ジャイロ１０によれば、コリオリの力の検出感度をより一層向上させることができる。
【００２８】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。
【００２９】例えば、上記した実施例では、振動ジャイロ１０をジュラルミン等の金属から形成し振動片の励振や振動状態の検出にピエゾ素子を用いたが、これに限るわけではない。つまり、図４に示すように、基部５２から３本の振動片５４，５６，５８を突出して備える振動ジャイロ５０を、単結晶体である水晶をエッチングして形成することもできる。この場合には、水晶自体が圧電効果を有するので、振動片５４にはこの振動片自体の逆圧電効果によりＸ軸に沿って励振することができる電極を設ければよい。また、振動片５６にはこの振動片がＹ軸に沿って振動した場合に振動片自体の圧電効果により振動片５６の振動状態を検出することができる電極を設ければよい。更に、振動片５８にはこの振動片がＸ軸に沿って振動した場合に振動片自体の圧電効果により振動片５８の振動状態を検出することができる電極を設ければよい。
【００３０】具体的に説明すると、図４およびその５−５線拡大断面図である図５に示すように、振動片５４の上下面（Ｘ軸が直交するＹ−Ｚ平面と平行な面）のそれぞれに、プラス電極６０，マイナス電極６２を並べて形成し、振動片５８の上下面のそれぞれに、プラス電極６４，マイナス電極６６を並べて形成する。一方、振動片５６にあっては、その上下面のそれぞれにプラス電極６８を、その両側面（Ｙ軸が直交するＸ−Ｚ平面と平行な面）のそれぞれにマイナス電極７０を形成する。この両側面のマイナス電極７０は、図４に示すように、振動片５６先端において導通されている。また、基部５２に、上記した各電極に到る配線７２から７７を形成する。この場合、振動片５６のマイナス電極７０に到る配線７７は、両側面の両マイナス電極７０が振動片５６先端において導通されているので、基部５２の上面にのみ形成されており、その他の配線は、基部５２の上下面に形成されている。
【００３１】そして、上記の振動ジャイロ５０のプラス電極６０，マイナス電極６２に配線７２，７３を介して励振回路（発振回路）を接続すれば、既述した振動ジャイロ１０と同様に、感度よくコリオリの力を検出することができる。しかも、この振動ジャイロ５０では、各電極に到る通電用の配線を他の電極との干渉を振動片において考慮することなく形成できる。このため、振動ジャイロ５０によれば、配線を太くして高い電圧の印加を図ることができ、振動片をより大きな振幅で振動させて検出感度を向上させることができる。
【００３２】更に、振動ジャイロ５０の振動片５４をＸ軸に沿って振動させるに当たり、このＸ軸を３本の振動片５４，５６，５８の並びに沿った方向と直交する方向の軸とし（図４，図５参照）、振動片５４を３本の振動片の並びに沿って振動させたがこれに限るわけではない。つまり、Ｘ軸を３本の振動片５４，５６，５８の並びに沿った方向の軸（図４および図５に表記したＹ軸）とすることもできるので、振動片５４を３本の振動片の並びに沿った方向と交差する方向に沿って振動させるよう構成することもできる。
【００３３】また、振動ジャイロ１０および振動ジャイロ５０では、共通する基部から３本の振動片が突出した構成としたが、図６に示すように、基部８２の両側からそれぞれ３本の振動片を突出して備えた振動ジャイロ８０とすることもできる。この場合には、基部８２を挟んで対向する振動片８４，９０をそれぞれＸ軸に沿って励振させ、振動片８８，９４からＸ軸に沿った振動の振動状態を検出し、振動片８６，９２のいずれか或いは両振動片からＹ軸に沿った振動の振動状態を検出するよう構成することもできる。振動片８６，９２の両振動片からＹ軸に沿った振動の振動状態を検出するよう構成した場合には、この両振動片がＸ軸に沿って振動する際の向きを逆にしておくことで、回転角速度を受けたときにこの両振動片に作用するコリオリの力の方向を逆にすることができる。このため、振動片に車両旋回に基づかない横加速度等の外乱が加わって振動片が撓んでも、この撓みによる出力を相殺することができるので、検出感度を向上させることができる。
【００３４】
【発明の効果】以上詳述したように請求項１記載の振動ジャイロでは、３本の振動片のうちの一つの振動片を振動させてその振動を他の２本の振動片に伝播し、各振動片をＸ軸に沿った振動状態におく。そして、振動ジャイロがＺ軸の回りに回転したときにコリオリの力により振動片に生じるＹ軸に沿った振動の振動状態を、一つの振動片以外の一方の振動片から検出する。また、一つの振動片から他の振動片に伝播する振動のＸ軸に沿った振動状態を、他方の振動片から検出する。この結果、請求項１記載の振動ジャイロによれば、各振動片には励振手段，第１の検出手段或いは第２の検出手段のいずれか一つを設ければよいので、振動ジャイロの構成を簡略化することができるとともに小型化を図ることができる。
【００３５】また、請求項１記載の振動ジャイロでは、励振手段，第１の検出手段或いは第２の検出手段を結晶の撓み変位が大きい振動片根元に独立して設けることができる。よって、請求項１記載の振動ジャイロによれば、効率よく振動片を励振させることができるとともにコリオリの力を感度よく検出できる。しかも、請求項１記載の振動ジャイロでは、励振手段等への通電用の配線の干渉を振動片において考慮する必要がない。このため、請求項１記載の振動ジャイロによれば、配線を太くして高い電圧の印加を図ることができ、振動片を大きな振幅で振動させて検出感度を向上させることができる。
【００３６】一方、請求項２記載の振動ジャイロでは、３本の振動片のうちの一つの振動片をＸ軸に沿って定常的に振動させてこの定常的な振動を他の振動片に伝播することができる。このため、請求項２記載の振動ジャイロによれば、コリオリの力の検出感度をより一層向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の振動ジャイロ１０の概略斜視図。
【図２】図１における２−２線拡大断面図。
【図３】振動ジャイロ１０を含む電気的な構成を示すブロック図。
【図４】他の実施例の振動ジャイロ５０の概略斜視図。
【図５】図４における５−５線拡大断面図。
【図６】他の実施例の振動ジャイロ８０の概略斜視図。
【符号の説明】
１０…振動ジャイロ
１２…基部
１４，１６，１８…振動片
２０，２２，２４…ピエゾ素子
２９…励振側回路
３０…励振回路
３２…検出バランス調整回路
３４…オートマティックゲインコントローラ（ＡＧＣ）
３６…バンドパスフィルタ
３７…検出側回路
３８…検出バランス調整回路
４０…増幅回路
４２…同期検波回路
４４…積分回路
４６…増幅・出力回路
５０…振動ジャイロ
５２…基部
５４，５６，５８…振動片
６０…プラス電極
６２…マイナス電極
６４…プラス電極
６６…マイナス電極
６８…プラス電極
７０…マイナス電極
７２〜７７…配線
８０…振動ジャイロ
８２…基部
８４，８６，８８，９０，９２，９４…振動片
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、共通する基部から突出した３本の振動片を備え、該３本の振動片のうちの一つの振動片が直交座標軸におけるＸ軸に沿って振動している場合に該振動が他の２本の振動片に伝播し該２本の振動片がＸ軸に沿って振動するよう構成された振動ジャイロに関する。
【０００２】
【従来の技術】所定方向に沿って振動している振動片、例えば直交座標軸平面（Ｘ−Ｙ平面）におけるＸ軸に沿って振動している振動片がこのＸ−Ｙ平面と直交するＺ軸の回りに回転すると、その回転角速度により振動片にＹ軸方向にコリオリの力が生じる。このコリオリの力は角速度に依存して定まることから、コリオリの力を振動片の撓み変位量等として間接的に、或いは圧電素子の圧電効果により直接的に測定して、振動片の角速度を求めることができる。このため、振動する振動片を用いた振動ジャイロを車両等に搭載して、車両旋回時に発生するヨーレイトを検出することが行なわれている。また、こうして検出したヨーレイトから車両の走行軌跡を記録することも行なわれている。例えば、特公表４−５０４６１７には音叉型の振動子を用いる振動ジャイロが提案されている。
【０００３】この特公表４−５０４６１７における振動ジャイロでは、対になる振動片のそれぞれに励振用の駆動電極およびヨーレイト検出用の電極が設けられている。そして、コリオリの力による各振動片の撓み変位量をヨーレイト検出用の電極から求め、ヨーレイトが算出されている。
【０００４】一方、振動子を構成する各振動片はその周辺の温度の影響を受けて伸縮し弾性率が変化するため、振動の周波数が変化する。よって、各振動片を同一のエネルギで励振した際の周波数や同一のコリオリの力により振動した際の周波数が、環境温度に依存して変化し、検出感度の低下を招くことがよく知られている。このような不具合を回避して感度向上を図るために、振動状態にある振動片の周波数出力を取り出して各振動片の励振制御にフィードバックする技術が提案されている（特開昭６０−１９２２０６）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記したように振動片の周波数出力をフィードバックするにしても、次のような問題点が指摘されている。即ち、振動片には励振用の駆動電極と周波数出力を取り出すための電極とを形成する必要がある。特に、特公表４−５０４６１７のように振動片に励振用の駆動電極とヨーレイト検出用の電極を有するものでは、これら電極に加えて周波数出力を取り出すための電極を別途形成する必要がある。各電極はその目的が異なることに起因して電極パターンが異なるため、一つの振動片に複数のパターンの電極を必要とし、構成が複雑であった。また、構成が複雑なために、電極形成作業や工程の複雑化を招いていた。更には、各電極に到るそれぞれの配線をも他の電極と干渉しないよう形成する必要があり、配線の形成に要する作業や工程も当然に複雑であった。
【０００６】しかも、振動片を複数の電極が形成可能な大きさのものとする必要があり、小型化が阻害されていた。また、複数の電極の形成が可能な大きさの振動片であっても、配線を他の電極と干渉しないよう形成する必要があるので、配線を細線化せざるを得なかった。よって、このように配線が細線化するので励振用電極に印加できる電圧が制限されていた。一方、振動片が振動している際には振動片の根元では結晶の撓み変位が大きいことから、振動片を効率よく振動させたり振動片の振動を感度よく検出するためには、励振用電極或いは振動検知用電極（ヨーレイト検出用の電極およびフィードバック用の電極）を振動片の根元に設けることが好ましい。しかし、振動片に複数の電極を形成する都合上、励振用電極或いは振動検知用電極のいずれかを振動片の先端部に設けざるを得ない。例えば励振用電極を先端部に形成した場合には、上記したように励振用電極に印加できる電圧が制限されるため、振動片を大きな振幅で振動させることができなかった。このため、コリオリの力に基づくヨーレイトの検出感度が低下する虞が指摘されている。なお、上記した問題点は、振動片をピエゾ素子（ＰＺＴ）等の圧電素子にて励振させたりしてヨーレイトを検出する振動ジャイロにあっても生じる。
【０００７】本発明は、上記問題点を解決するためになされ、構成が簡単で小型かつ高感度の振動ジャイロを提供することを目的とする。
【０００８】
【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なされた本発明の振動ジャイロの採用した手段は、共通する基部から突出した３本の振動片を備え、該３本の振動片のうちの一つの振動片が直交座標軸におけるＸ軸に沿って振動している場合に該振動が他の２本の振動片に伝播し該２本の振動片がＸ軸に沿って振動するよう構成された振動ジャイロであって、前記一つの振動片に設けられ、該振動片をＸ軸に沿って振動させる励振手段と、前記他の２本の振動片のうちの一方の振動片に設けられ、該振動片が前記Ｘ軸と直交するＹ軸に沿って振動したときの振動状態を検出する第１の検出手段と、前記他の２本の振動片のうちの他方の振動片に設けられ、前記一つの振動片のＸ軸に沿った振動が伝播して該他方の振動片が前記Ｘ軸に沿って振動したときの振動状態を検出する第２の検出手段とを備えることをその要旨とする。
【０００９】また、上記の振動ジャイロであって、前記他の２本の振動片のうちの他方の振動片に設けられた前記第２の検出手段の検出結果に基づいて、前記一つの振動片の前記励振手段を制御する制御手段を有することをその要旨とする。
【００１０】
【作用】上記構成を有する請求項１記載の振動ジャイロでは、３本の振動片を備えそのうちの一つの振動片に設けられた励振手段により、当該一つの振動片をＸ軸に沿って振動させる。そして、この振動を他の２本の振動片に伝播して、各振動片をＸ軸に沿った振動状態におく。このように各振動片が振動状態にある振動ジャイロがＸ−Ｙ平面に直交する軸（Ｚ軸）の回りに回転すると、その回転角速度に基づくコリオリの力を受けて各振動片がＹ軸に沿って振動することになる。このＹ軸に沿った振動の振動状態は、上記した一つの振動片以外の一方の振動片に設けられた第１の検出手段により検出される。また、励振手段によって振動した一つの振動片から他方の振動片に伝播した振動のＸ軸に沿った振動状態は、他方の振動片に設けられた第２の検出手段により検出される。つまり、各振動片には励振手段，第１の検出手段或いは第２の検出手段のいずれか一つしか必要がなく、これら各手段を共通する基部近傍、即ち振動片の根元に独立して設けることが可能となる。なお、ここでいうＸ軸は、３本の振動片の並びに沿った方向の軸とすることも、３本の振動片の並びに沿った方向と交差する方向の軸とすることもでき、Ｙ軸はこのＸ軸と直交した軸であればよい。
【００１１】この場合、一つの振動片がＸ軸に沿って振動したときにその振動を他の二つの振動片に伝播できればよく、振動片についての材質的な制約はない。例えば、金属は勿論、水晶，半導体等の結晶体、ガラスやセラミック等の振動の伝播が可能な材料を用いることができる。
【００１２】また、励振手段は、一の振動片をＸ軸に沿って振動させることができればよく、振動片の材質等を考慮して適宜選択すればよい。例えば、振動片が金属、水晶，半導体等の結晶体、ガラスやセラミック等を用いて形成されていれば、ピエゾ素子（ＰＺＴ）等の圧電素子を励振手段として採用し、当該素子の逆圧電効果により振動片を振動させればよい。また、振動片が水晶，半導体等の結晶体やセラミック等の圧電効果を有する材料を用いて形成されていれば、電極を励振手段として採用し、振動片自体の逆圧電効果により振動片を振動させればよい。更に、振動片に作用する誘導磁力や容量電荷を変化させて振動片を振動させ、励振手段を構成することもできる。第１および第２の検出手段についても同様であり、ピエゾ素子（ＰＺＴ）等の圧電素子や電極を介して圧電効果により振動片の振動状態を検出するよう、また誘導磁力や容量電荷の変化により振動片の振動状態を検出するよう検出手段を構成すればよい。
【００１３】一方、請求項２記載の振動ジャイロでは、他方の振動片に伝播した振動のＸ軸に沿った振動状態についての第２の検出手段の検出結果に基づいて、制御手段により一つの振動片の励振手段を制御する。このため、励振手段によるＸ軸に沿った振動を定常的な振動にすることが可能となる。
【００１４】
【実施例】次に、本発明に係る振動ジャイロの好適な実施例について、図面に基づき説明する。図１は、実施例の振動ジャイロ１０の斜視図である。図示するように、振動ジャイロ１０は、基部１２から３本の振動片１４，１６，１８を突出して備える。この振動ジャイロ１０は、振動を伝播する金属、例えばジュラルミン等の軽合金の板材から図示する形状に適宜な機械加工を経て形成されている。この場合、振動ジャイロ１０の（縦×横×厚み）の寸法は、６６ｍｍ×２１．６ｍｍ×３．０ｍｍであり、各振動片１４，１６，１８の（長さ×幅×厚み）の寸法は、３３ｍｍ×２．８ｍｍ×３．０ｍｍである。
【００１５】このように振動ジャイロ１０は振動の伝播が可能な金属製であることから、上記した３つの振動片のいずれかが、例えば振動片１４が図中に示す直交座標軸におけるＸ軸に沿って振動すれば、当該振動は他の２本の振動片１６，１８に伝播する。よって、振動片１４が継続してＸ軸に沿って振動していれば、他の２本の振動片１６，１８もＸ軸に沿って継続して振動することになる。この際、振動片１６は、振動片１４と振動片１８との間の中央に位置することから、振動片１４，１８の２倍の振幅で振動することになる。
【００１６】また、図１およびその２−２線拡大断面図である図２に示すように、各振動片には圧電素子であるピエゾ素子が貼着・固定されている。つまり、振動片１４と振動片１８の両側面（Ｘ軸が直交するＹ−Ｚ平面と平行な面）には、それぞれ一対のピエゾ素子２０，２２が、振動片１６の上下面（Ｙ軸が直交するＸ−Ｚ平面と平行な面）には一対のピエゾ素子２４が対向して貼着・固定されている。そして、対向する各ピエゾ素子２０，２２，２４には、図示しない導電ラインが各振動片の振動を阻害しないように配線されている。
【００１７】次に、この振動ジャイロ１０の回路構成について図３のブロック図を用いて説明する。この図３に示すように、振動ジャイロ１０の振動片１４および振動片１８における一対のピエゾ素子２０，２２は励振側回路２９に、振動片１６における一対のピエゾ素子２４は検出側回路３７にそれぞれ接続されている。
【００１８】励振側回路２９は、振動片１４のピエゾ素子２０に交流電圧を印加する励振回路３０と、振動片１８のピエゾ素子２２が圧電効果により生じる電気信号の位相を揃える検出バランス調整回路３２と、入力した電気信号のレベルにかかわらず一定の出力レベルとするオートマティックゲインコントローラ（ＡＧＣ）３４と、振動片１４の共振周波数を中心とした所定幅の周波数の電気信号を選別するバンドパスフィルタ３６とから構成される。そして、この励振側回路２９は、励振回路３０により、振動片１４のピエゾ素子２０にこの振動片１４のＸ軸方向の共振周波数と一致する周波数の交流電圧を常時印加する。その様子については、後述する。
【００１９】一方、検出側回路３７は、振動片１６のピエゾ素子２４の圧電効果により生じる電気信号（交流電圧）の位相の調整を行なう検出バランス調整回路３８と、検出バランス調整回路３８により調整された電気信号の出力レベルを増幅する増幅回路４０と、交流電圧である電気信号の負の部分を反転して正電圧とし、整流作用をはたす同期検波回路４２と、正電圧化された電気信号を整流電圧の電気信号とする積分回路４４と、整流電圧の電気信号の出力レベルを増幅する増幅出力回路４６とから構成される。
【００２０】励振側回路２９の励振回路３０からは、振動片１４のピエゾ素子２０にこの振動片１４のＸ軸方向の共振周波数と一致する周波数の交流電圧が印加されるため、この一対のピエゾ素子２０のそれぞれは、逆圧電効果により電圧に応じてそれぞれ伸縮する。この交流電圧の印加に当たっては、一対のピエゾ素子２０のそれぞれに位相が１８０度異なる交流電圧が印加されるので、一対のピエゾ素子２０の各素子の伸縮は、一方が伸びるときに他方が縮み、一方が縮むときに他方が伸びることとなる。この結果、振動片１４は、図中Ｘ軸方向に沿ってその共振周波数で振動する。そして、この振動片１４のＸ軸に沿った振動は他の振動片１６，１８に伝播し、これら振動片はＸ軸に沿って振動する。
【００２１】振動片１８がこのようにＸ軸に沿って振動すると、この振動片における一対のピエゾ素子２２は振動に伴って伸縮し、圧電効果により各素子の伸縮に応じた交流電圧の電気信号を生じる。ピエゾ素子２２の各素子の伸縮は互いに逆となるので、生じる電気信号は、位相が１８０度異なる交流電圧となる。この電気信号は、検出バランス調整回路３２により一方の電気信号を反転して位相が揃えられ、ＡＧＣ３４により出力レベルを一定（振動片１４の共振周波数を中心とした所定幅）にされる。そして、バンドパスフィルタ３６により共振周波数を中心とした所定幅の電気信号が選別され、励振回路３０により選別された電気信号が振動片１４における一対のピエゾ素子２０に印加される。従って、振動片１４における一対のピエゾ素子２０には、振動片１４の共振周波数で、かつ一定レベルの交流電圧が常時印加される。このため、振動片１４は、Ｘ軸方向の共振周波数で定常的に一定の振幅で振動を継続し、他の２本の振動片１６，１８もＸ軸に沿って継続して振動する。
【００２２】また、振動片１４の振動が振動片１６に伝播してこの振動片１６がＸ軸に沿って継続して振動している状態にあるときに、振動ジャイロ１０にＸ−Ｙ平面に直交するＺ軸の回りに回転角速度ωが作用すると、振動片１６は式Ｆ＝２ｍＶ・ωで表わされるコリオリの力Ｆを受けてＹ軸に沿って振動する。ここで、ｍは振動片１６の振動部分の質量、Ｖは振動部分の速度である。この振動部分の速度Ｖは、式Ｖ＝Ａω・cos ωｔで表わされ、回転角速度ωが一定のときには振動片１６のＸ軸方向の振動の振幅Ａに比例する。従って、コリオリの力Ｆは振動片１６のＸ軸方向の振動の振幅Ａを大きくすることにより大きくすることができる。
【００２３】このように振動片１６がコリオリの力Ｆを受けてＹ軸に沿って振動すると、振動片１６は、振動片１４から伝播したＸ軸方向の振動とＹ軸方向の振動とにより、全体として楕円運動を起こす。振動片１６における一対のピエゾ素子２４は、この楕円運動のＹ軸方向成分の振動に伴って伸縮し、各素子の圧電効果により各素子の伸縮に応じた交流電圧の電気信号を生じる。この電気信号は、各素子の伸縮を反映したものであるので、伸縮が大きくなれば大きな出力レベルの電気信号となる。従って、検出感度を高くするために電気信号の出力レベルを大きくするには、振動片１６のピエゾ素子２４を大きく伸縮させることが望ましい。
【００２４】振動片１６のピエゾ素子２４から得られた電気信号は、検出バランス調整回路３８に入力され、この検出バランス調整回路３８では、各素子から生じる電気信号の位相が揃えられる。増幅回路４０では、電気信号の出力レベルが増幅される。同期検波回路４２では、励振回路３０の参照信号と同期して交流電圧である電気信号を検波して正電圧となる。積分回路４４では、正電圧化された電気信号は整流電圧の電気信号となる。整流電圧の電気信号は、増幅出力回路４６により増幅されて出力される。つまり、コリオリの力Ｆによる振動片１６のＹ軸に沿った振動の振動状態を反映した電気信号が、検出側回路３７の検出バランス調整回路３８等を経て、Ｚ軸回りの回転角速度ωの方向と大きさを表わすリニアな電気信号として図示しない電子制御装置に出力される。このため、振動ジャイロ１０を車両に搭載すれば、車両の旋回方向とその単位時間当たりの大きさを検出することができる。
【００２５】以上説明したように、本実施例の振動ジャイロ１０では、各振動片に単一のピエゾ素子を設けるだけでよい。より詳しくは、振動片１４にはこの振動片をＸ軸に沿って振動させるためのピエゾ素子２０のみを、振動片１８にはこの振動片がＸ軸に沿って振動している際の振動状態を検出するためのピエゾ素子２２のみを、振動片１６にはこの振動片がＹ軸に沿って振動している際の振動状態を検出するためのピエゾ素子２４のみを設けるだけでよい。このため、本実施例の振動ジャイロ１０によれば、一つの振動片に複数のピエゾ素子を設ける必要がないので、振動ジャイロの構成を簡略化することができるとともに小型化を図ることができる。
【００２６】また、本実施例の振動ジャイロ１０では、各振動片が振動した際の歪が著しい振動片の根元に該当するピエゾ素子を独立して設けることができる。このため、本実施例の振動ジャイロ１０によれば、ピエゾ素子２０により振動片１４を効率よく振動させることができるとともに、コリオリの力、延いては回転角速度ωの方向およびその大きさをピエゾ素子２４により感度よく検出できる。しかも、本実施例では、コリオリの力を受ける振動片１６をＸ軸に沿った振動状態にある振動片１４と振動片１８と同一形状とし、且つ、これら振動片１４と振動片１８の間の中央に位置させたので、この振動片１６を振動片１４，１８の２倍の振幅でＸ軸に沿って振動させる。このため、本実施例の振動ジャイロ１０によれば、この振動片１６に加わるコリオリの力による振動片１６のＹ軸に沿った振動の振幅を拡大させて、コリオリの力、延いては回転角速度ωの方向およびその大きさの検出感度をより向上させることができる。
【００２７】更に、本実施例の振動ジャイロ１０では、振動片１４の振動が伝播することにより振動する振動片１８の振動状態に基づいて振動片１４を定常的に一定振幅で振動させ、この定常的な振動をコリオリの力の検出用の振動片１６に伝播することができる。このため、本実施例の振動ジャイロ１０によれば、コリオリの力の検出感度をより一層向上させることができる。
【００２８】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。
【００２９】例えば、上記した実施例では、振動ジャイロ１０をジュラルミン等の金属から形成し振動片の励振や振動状態の検出にピエゾ素子を用いたが、これに限るわけではない。つまり、図４に示すように、基部５２から３本の振動片５４，５６，５８を突出して備える振動ジャイロ５０を、単結晶体である水晶をエッチングして形成することもできる。この場合には、水晶自体が圧電効果を有するので、振動片５４にはこの振動片自体の逆圧電効果によりＸ軸に沿って励振することができる電極を設ければよい。また、振動片５６にはこの振動片がＹ軸に沿って振動した場合に振動片自体の圧電効果により振動片５６の振動状態を検出することができる電極を設ければよい。更に、振動片５８にはこの振動片がＸ軸に沿って振動した場合に振動片自体の圧電効果により振動片５８の振動状態を検出することができる電極を設ければよい。
【００３０】具体的に説明すると、図４およびその５−５線拡大断面図である図５に示すように、振動片５４の上下面（Ｘ軸が直交するＹ−Ｚ平面と平行な面）のそれぞれに、プラス電極６０，マイナス電極６２を並べて形成し、振動片５８の上下面のそれぞれに、プラス電極６４，マイナス電極６６を並べて形成する。一方、振動片５６にあっては、その上下面のそれぞれにプラス電極６８を、その両側面（Ｙ軸が直交するＸ−Ｚ平面と平行な面）のそれぞれにマイナス電極７０を形成する。この両側面のマイナス電極７０は、図４に示すように、振動片５６先端において導通されている。また、基部５２に、上記した各電極に到る配線７２から７７を形成する。この場合、振動片５６のマイナス電極７０に到る配線７７は、両側面の両マイナス電極７０が振動片５６先端において導通されているので、基部５２の上面にのみ形成されており、その他の配線は、基部５２の上下面に形成されている。
【００３１】そして、上記の振動ジャイロ５０のプラス電極６０，マイナス電極６２に配線７２，７３を介して励振回路（発振回路）を接続すれば、既述した振動ジャイロ１０と同様に、感度よくコリオリの力を検出することができる。しかも、この振動ジャイロ５０では、各電極に到る通電用の配線を他の電極との干渉を振動片において考慮することなく形成できる。このため、振動ジャイロ５０によれば、配線を太くして高い電圧の印加を図ることができ、振動片をより大きな振幅で振動させて検出感度を向上させることができる。
【００３２】更に、振動ジャイロ５０の振動片５４をＸ軸に沿って振動させるに当たり、このＸ軸を３本の振動片５４，５６，５８の並びに沿った方向と直交する方向の軸とし（図４，図５参照）、振動片５４を３本の振動片の並びに沿って振動させたがこれに限るわけではない。つまり、Ｘ軸を３本の振動片５４，５６，５８の並びに沿った方向の軸（図４および図５に表記したＹ軸）とすることもできるので、振動片５４を３本の振動片の並びに沿った方向と交差する方向に沿って振動させるよう構成することもできる。
【００３３】また、振動ジャイロ１０および振動ジャイロ５０では、共通する基部から３本の振動片が突出した構成としたが、図６に示すように、基部８２の両側からそれぞれ３本の振動片を突出して備えた振動ジャイロ８０とすることもできる。この場合には、基部８２を挟んで対向する振動片８４，９０をそれぞれＸ軸に沿って励振させ、振動片８８，９４からＸ軸に沿った振動の振動状態を検出し、振動片８６，９２のいずれか或いは両振動片からＹ軸に沿った振動の振動状態を検出するよう構成することもできる。振動片８６，９２の両振動片からＹ軸に沿った振動の振動状態を検出するよう構成した場合には、この両振動片がＸ軸に沿って振動する際の向きを逆にしておくことで、回転角速度を受けたときにこの両振動片に作用するコリオリの力の方向を逆にすることができる。このため、振動片に車両旋回に基づかない横加速度等の外乱が加わって振動片が撓んでも、この撓みによる出力を相殺することができるので、検出感度を向上させることができる。
【００３４】
【発明の効果】以上詳述したように請求項１記載の振動ジャイロでは、３本の振動片のうちの一つの振動片を振動させてその振動を他の２本の振動片に伝播し、各振動片をＸ軸に沿った振動状態におく。そして、振動ジャイロがＺ軸の回りに回転したときにコリオリの力により振動片に生じるＹ軸に沿った振動の振動状態を、一つの振動片以外の一方の振動片から検出する。また、一つの振動片から他の振動片に伝播する振動のＸ軸に沿った振動状態を、他方の振動片から検出する。この結果、請求項１記載の振動ジャイロによれば、各振動片には励振手段，第１の検出手段或いは第２の検出手段のいずれか一つを設ければよいので、振動ジャイロの構成を簡略化することができるとともに小型化を図ることができる。
【００３５】また、請求項１記載の振動ジャイロでは、励振手段，第１の検出手段或いは第２の検出手段を結晶の撓み変位が大きい振動片根元に独立して設けることができる。よって、請求項１記載の振動ジャイロによれば、効率よく振動片を励振させることができるとともにコリオリの力を感度よく検出できる。しかも、請求項１記載の振動ジャイロでは、励振手段等への通電用の配線の干渉を振動片において考慮する必要がない。このため、請求項１記載の振動ジャイロによれば、配線を太くして高い電圧の印加を図ることができ、振動片を大きな振幅で振動させて検出感度を向上させることができる。
【００３６】一方、請求項２記載の振動ジャイロでは、３本の振動片のうちの一つの振動片をＸ軸に沿って定常的に振動させてこの定常的な振動を他の振動片に伝播することができる。このため、請求項２記載の振動ジャイロによれば、コリオリの力の検出感度をより一層向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の振動ジャイロ１０の概略斜視図。
【図２】図１における２−２線拡大断面図。
【図３】振動ジャイロ１０を含む電気的な構成を示すブロック図。
【図４】他の実施例の振動ジャイロ５０の概略斜視図。
【図５】図４における５−５線拡大断面図。
【図６】他の実施例の振動ジャイロ８０の概略斜視図。
【符号の説明】
１０…振動ジャイロ
１２…基部
１４，１６，１８…振動片
２０，２２，２４…ピエゾ素子
２９…励振側回路
３０…励振回路
３２…検出バランス調整回路
３４…オートマティックゲインコントローラ（ＡＧＣ）
３６…バンドパスフィルタ
３７…検出側回路
３８…検出バランス調整回路
４０…増幅回路
４２…同期検波回路
４４…積分回路
４６…増幅・出力回路
５０…振動ジャイロ
５２…基部
５４，５６，５８…振動片
６０…プラス電極
６２…マイナス電極
６４…プラス電極
６６…マイナス電極
６８…プラス電極
７０…マイナス電極
７２〜７７…配線
８０…振動ジャイロ
８２…基部
８４，８６，８８，９０，９２，９４…振動片
【特許請求の範囲】
【請求項１】 共通する基部から突出した３本の振動片を備え、該３本の振動片のうちの一つの振動片が直交座標軸におけるＸ軸に沿って振動している場合に該振動が他の２本の振動片に伝播し該２本の振動片がＸ軸に沿って振動するよう構成された振動ジャイロであって、前記一つの振動片に設けられ、該振動片をＸ軸に沿って振動させる励振手段と、前記他の２本の振動片のうちの一方の振動片に設けられ、該振動片が前記Ｘ軸と直交するＹ軸に沿って振動したときの振動状態を検出する第１の検出手段と、前記他の２本の振動片のうちの他方の振動片に設けられ、前記一つの振動片のＸ軸に沿った振動が伝播して該他方の振動片が前記Ｘ軸に沿って振動したときの振動状態を検出する第２の検出手段と、を備えることを特徴とする振動ジャイロ。
【請求項２】 請求項１記載の振動ジャイロであって、前記他の２本の振動片のうちの他方の振動片に設けられた前記第２の検出手段の検出結果に基づいて、前記一つの振動片の前記励振手段を制御する制御手段を有する振動ジャイロ。
【請求項１】 共通する基部から突出した３本の振動片を備え、該３本の振動片のうちの一つの振動片が直交座標軸におけるＸ軸に沿って振動している場合に該振動が他の２本の振動片に伝播し該２本の振動片がＸ軸に沿って振動するよう構成された振動ジャイロであって、前記一つの振動片に設けられ、該振動片をＸ軸に沿って振動させる励振手段と、前記他の２本の振動片のうちの一方の振動片に設けられ、該振動片が前記Ｘ軸と直交するＹ軸に沿って振動したときの振動状態を検出する第１の検出手段と、前記他の２本の振動片のうちの他方の振動片に設けられ、前記一つの振動片のＸ軸に沿った振動が伝播して該他方の振動片が前記Ｘ軸に沿って振動したときの振動状態を検出する第２の検出手段と、を備えることを特徴とする振動ジャイロ。
【請求項２】 請求項１記載の振動ジャイロであって、前記他の２本の振動片のうちの他方の振動片に設けられた前記第２の検出手段の検出結果に基づいて、前記一つの振動片の前記励振手段を制御する制御手段を有する振動ジャイロ。
【図１】
【図２】
【図４】
【図５】
【図６】
【図３】
【図２】
【図４】
【図５】
【図６】
【図３】
【公開番号】特開平７−９８２２８
【公開日】平成７年（１９９５）４月１１日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平５−２６５８１１
【出願日】平成５年（１９９３）９月２８日
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（０００００３６０９）株式会社豊田中央研究所 (4,200)
【公開日】平成７年（１９９５）４月１１日
【国際特許分類】
【出願日】平成５年（１９９３）９月２８日
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（０００００３６０９）株式会社豊田中央研究所 (4,200)
[ Back to top ]