| 【発明の名称】 |
圧電振動ジャイロ |
| 【発明者】 |
【氏名】田中 博文
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| 【要約】 |
【課題】振動体の振動に呼応するリード線の共振による振動を抑圧して、コリオリ力に基づかない誤差信号が出力されることを防止した振動ジャイロを提供する。
【解決手段】振動体１の側面に圧電素子２、３、４が接着され、圧電素子２、３、４にはリード線２ａ、３ａ、４ａが接続され、振動体１はノード部を支持部材５ａ、５ｂにより支持されてなる圧電振動ジャイロにおいて、リード線２ａ、３ａ、４ａの全長に渡りポリパラキシリレン樹脂を被覆して、リード線２、３、４の共振による振動を抑え、リード線２ａ、３ａ、４ａの振動が圧電素子２、３、４に作用して誤差信号が出力されることを防止した圧電振動ジャイロ。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 振動体の側面に複数個の圧電素子が接着され、これらの圧電素子にはそれぞれリード線が接続され、前記振動体はノード部を支持部材に支持されてなる圧電振動ジャイロにおいて、真空成膜手段により、前記リード線、圧電素子および振動体が、ポリパラキシリレン樹脂により被覆されてなる圧電振動ジャイロ。
【請求項２】 振動体の側面に複数個の圧電素子が接着され、これらの圧電素子にはそれぞれリード線が接続され、前記振動体はノード部を支持部材に支持されてなる圧電振動ジャイロにおいて、前記リード線がその全長に渡りポリパラキシリレン樹脂により被覆されてなる圧電振動ジャイロ。
【請求項３】 振動体の側面に複数個の圧電素子が接着され、これらの圧電素子にはそれぞれリード線が接続され、前記振動体はノード部を支持部材に支持されてなる圧電振動ジャイロにおいて、前記リード線がその全長に渡り弾性体により被覆されてなる圧電振動ジャイロ。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、カーナビゲーションシステム、カメラの手振れ防止装置などに使用される振動ジャイロに関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の従来の振動ジャイロとして、特開平５−１９１６号公報に開示されている発明がある。この従来の振動ジャイロは、図５に示すように、正３角柱状の振動体１１に圧電素子１２を接着剤で接着し、この圧電素子１２の外部電極にリード線１３を弾性接着材１４で取り付けたものであり、また、外部電極にリード線１３を半田つけなどの通常の手段で接続し、このリード線１３の一部にシリコーンなどの弾性接着剤１４を塗布して、リード線１３を振動体１１に固定したものであり、この構成により、リード線１３に伝わった外部振動を弾性接着剤１４でダンピングして、外部振動がリード線１３を介して圧電素子１２に伝わらないようにしたものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従来の振動ジャイロは、印加されている駆動信号によって圧電素子１２が伸縮して振動体１１が屈曲振動をするに際し、リード線１３の弾性接着剤１４により被覆されていないリード線部分が振動体１１の振動に共振して振動する。このリード線１３の共振による振動が圧電素子１２に作用して、圧電素子１２に電圧を発生させ、この発生電圧がコリオリ力の検出信号に重畳して、コリオリ力に基づかない誤差信号を出力させていた。また、圧電振動ジャイロが回転していないときにも、コリオリ力に基づかない誤差信号が出力されていた。
【０００４】そこで、本発明は、振動体の振動に呼応するリード線の共振による振動を抑圧して、コリオリ力に基づかない誤差信号が出力されることを防止した振動ジャイロを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明は、振動体の側面に複数個の圧電素子が接着され、これらの圧電素子にはそれぞれリード線が接続され、前記振動体はノード部を支持部材に支持されてなる圧電振動ジャイロにおいて、真空成膜手段により、前記リード線、圧電素子および振動体が、ポリパラキシリレン樹脂により被覆されてなるものである。
【０００６】この発明は、ポリパラキシリレン樹脂によりリード線などが被覆されて、ポリパラキシリレン樹脂の弾性または質量負荷により振動体の振動に基づくリード線の共振による振動が抑圧される。したがって、圧電素子にリード線の共振による振動が作用しないので、コリオリ力の出力信号に誤差信号が重畳することを防止することができる。また、圧電振動ジャイロが回転していないときのコリオリ力に基づかない誤差信号が出力されることも防止することができる。
【０００７】また、この発明は、コリオリ力に基づかない誤差信号が出力される、組み立て後の特性不良品に、ポリパラキシリレン樹脂の真空成膜手段を用いて成膜することにより、このような特性不良品の良品化を図ることができる。
【０００８】さらに、ポリパラキシリレン樹脂の真空成膜手段により、振動体および圧電素子からなる振動系にもポリパラキシリレン樹脂が被覆されるが、この被覆は厚みが数μｍと薄いので、この被覆により振動系の振動が阻害されることはない。
【０００９】請求項２に記載の発明は、振動体の側面に複数個の圧電素子が接着され、これらの圧電素子にはそれぞれリード線が接続され、前記振動体はノード部を支持部材に支持されてなる圧電振動ジャイロにおいて、前記リード線がその全長に渡りポリパラキシリレン樹脂により被覆されてなるものである。
【００１０】この発明は、リード線がポリパラキシリレン樹脂により被覆されているので、ポリパラキシリレン樹脂の弾性または質量負荷により振動体の振動に基づくリード線の共振による振動、特にリード線の配線の形態から生じる共振による振動が抑圧される。したがって、このリード線の共振に基づく振動が圧電素子に作用しないので、コリオリ力の出力信号に誤差信号が重畳することを防止することができる。また、圧電振動ジャイロの回転停止時のコリオリ力に基づかない誤差信号が出力されることも防止することができる。
【００１１】請求項３に記載の発明は、振動体の側面に複数個の圧電素子が接着され、これらの圧電素子にはそれぞれリード線が接続され、前記振動体はノード部を支持部材に支持されてなる圧電振動ジャイロにおいて、前記リード線がその全長に渡り弾性体により被覆されてなるものである。
【００１２】この発明は、リード線をシリコン樹脂などの弾性体で被覆して、その弾性作用によりリード線の振動をダンピングする。したがって、請求項２に記載の発明と同様の作用を有する。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下に、図１を参照して、本発明の実施例の振動ジャイロ１０について説明する。１は正３角柱状の振動体で、エリンバ、鉄−ニッケル合金などの恒弾性金属材料から形成される。そして、この振動体１の３側面には、圧電素子２、３、４が接着剤で接着されている。これらの圧電素子２、３、４は、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）などの圧電板の両面に電極を形成したものである。そして、これらの圧電素子２、３、４には、それぞれ直径が５０μｍのリード線２ａ、３ａ、４ａが半田により接続されている。５ａ、５ｂは、支持部材で、取り付け基板６に植設されている。これらの支持部材５ａ、５ｂには、振動体１がその２つのノ−ド部を半田付け又は溶接されている。
【００１４】そして、圧電素子２、３、４、振動体１、リード線２ａ、３ａ、４ａ、支持部材５ａ，５ｂ、取り付け基板６は、図１のように組み立てられた状態でＣＶＤ（化学気相成長）の真空槽中に入れられて、振動ジャイロ１０の全体にポリパラキシリレン樹脂が５〜１０μｍ程度の厚みに成膜される。この成膜により、例えば、図２に拡大断面図にて示すように、リード線２ａ、３ａ、４ａは、その全長に渡ってポリパラキシリレン樹脂７により被覆される。
【００１５】なお、リード線２ａ、３ａ、４ａのみへのポリパラキシリレン樹脂の成膜（被覆）は、振動ジャイロ１０の組み立て前において、リード線２ａ、３ａ、４ａが線材の状態のときに行う。
【００１６】つぎに、圧電振動ジャイロ１０の動作について説明する。振動体１は、グランドに接続され、リード線２ａ、３ａから例えば、２５ｋＨｚの駆動周波数の交流電圧が圧電素子２、３に印加されて屈曲振動をする。そして、振動ジャイロ１０は、振動体１の軸を中心にして回転すると、圧電素子２、３からそれぞれリード線２ａ、３ａを介してコリオリ力に基づく信号が出力される。これらの２つの信号を差動増幅することにより、回転角速度信号を得ることができる。また、圧電素子４からはリード線４ａを介して、振動体１を自励振動させるための帰還用の信号が取り出される。
【００１７】つぎに、図３および図４を参照して、組み立て後の振動ジャイロ１０の４個の試験サンプルを用いて、温度を−１０℃〜＋７５℃まで変化した場合の出力電圧特性について説明する。図３はリード線２ａ、３ａ、４ａにポリパラキシリレン樹脂７を塗布しない前の４個の試験サンプルの温度変化に対する出力電圧特性ａ、ｂ、ｃ、ｄを示すものである。また、図４はリード線２ａ、３ａ、４ａにポリパラキシリレン樹脂を、５μｍの厚みに蒸着した後の温度変化に対する出力電圧特性ａ１、ｂ１、ｃ１、ｄ１を示すものである。
【００１８】図３において、出力電圧特性ａ、ｂ、ｃは４０℃の近傍において、また出力電圧特性ｄは６℃の近傍においてそれぞれ共振点を有し、この共振点において非共振時に対し約１Ｖ近い共振電圧の増加を示している。この共振電圧は、コリオリ力に基づかない誤差電圧となるもので、この共振電圧すなわち誤差電圧は、振動体１の振動に伴って、リード線２ａ、３ａ、４ａが共振による振動をして、この共振による振動が圧電素子１に作用し、出力されたものである。この共振現象は、定温状態では観察しにくく、温度を変えた場合に、共振点と非共振点の顕著な出力差として現れることにより観察される。
【００１９】これに対し、リード線２ａ、３ａ、４ａにポリパラキシリレン樹脂を成膜（被覆）した後の出力電圧特性を示す図４においては、図３に示す出力電圧特性ａ、ｂ、ｃ、ｄの共振波形がなくなり、それぞれ平坦な出力電圧特性ａ１、ｂ１、ｃ１、ｄ１となっている。これはリード線２ａ、３ａ、４ａの共振による振動がポリパラキシリレン樹脂の弾性または質量負荷によりダンピングされて、圧電素子２、３、４にリード線２ａ、３ａ、４ａの共振による振動が作用しなくなったからである。
【００２０】上記実施例においては、リード線の共振による振動をダンピングする材料として、蒸着に適したポリパラキシリレン樹脂を例示したが、このポリパラキシリレン樹脂の他に、弾性を有していてその弾性によりリード線の共振による振動をダンピングすることのできる、例えば、シリコン接着剤、シリコンゴム等のシリコン樹脂などの弾性体であってもよい。この弾性体は、リード線にその全長に渡り厚さ数１０μｍ〜０．５ｍｍ程度に塗布などの手段により被覆される。
【００２１】
【発明の効果】請求項１に記載の発明は、ＣＶＤ法などの真空成膜手段により、リード線がポリパラキシリレン樹脂により被覆されて、振動体の振動に基づいてリード線が共振して振動するのが抑圧され、圧電素子にリード線の共振による振動が作用しないので、コリオリ力の出力信号にコリオリ力に基づかない誤差信号が重畳することを防止することができる。また、圧電振動ジャイロが回転していないときのコリオリ力に基づかない誤差信号が出力されることも防止することができる。
【００２２】また、この発明は、コリオリ力に基づかない誤差信号が出力される、組み立て後の特性不良品に、特にそのリード線に、真空成膜手段により、ポリパラキシリレン樹脂を成膜することにより、特性不良品の良品化を図ることができる。
【００２３】請求項２の記載の発明は、リード線がポリパラキシリレン樹脂により被覆されて、ポリパラキシリレン樹脂の弾性または質量負荷により振動体の振動に基づくリード線の共振による振動が抑圧され、圧電素子にリード線の共振による振動が作用しないので、コリオリ力の出力信号にコリオリ力に基づかない誤差信号が重畳することを防止することができる。また、圧電振動ジャイロが回転を停止しているときのコリオリ力に基づかない誤差信号が出力されることも防止することができる。
【００２４】請求項３に記載の発明は、リード線がシリコン樹脂などの弾性体で被覆されているので、その弾性作用によりリード線の共振による振動が抑圧されて、請求項２に記載の発明と同様の効果を有する。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００６２３１
【氏名又は名称】株式会社村田製作所
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| 【出願日】 |
平成９年（１９９７）１２月１８日 |
| 【代理人】 |
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| 【公開番号】 |
特開平１１−１８３１７５ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）７月９日 |
| 【出願番号】 |
特願平９−３４９２４５ |
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