(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円柱状圧電セラミックからなる振動子を具備したホルダーに衝撃緩衛用のシリコンダンパーを両端に装着した振動子ユニットと駆動・検出回路を収納する、一外側面に数本の入出力用の信号端子ピンとともに１個あるいは数個の外部基板固定用の爪を有する金属薄板金具を一体成形した樹脂ケースを用いることを特徴とする圧電振動ジャイロ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【利用される産業分野】
本発明は、カメラ一体型ＶＴＲの手振れ防止や自動車のナビゲーションシステムなどに用いられるジャイロスコープの内、特に、圧電振動子の超音波振動を用いた、いわゆる圧電振動ジャイロに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８は、従来の振動ジャイロに用いられる音片振動子の構造概略を示す斜視図である。音片振動子を用いた振動ジャイロは、音片振動子の屈曲振動モードを利用しており、屈曲振動モードを励振するために、エリンバー等の恒弾性金属振動体に圧電セラミック薄板を接着している。
【０００３】
音片振動子３１の隣り合う面に、駆動および検出用の圧電セラミック薄板３２、３３が接着されている。駆動用の圧電セラミック薄板３２にこの音片振動子３１の共振周波数にほぼ等しい周波数の交流電圧を印加すると、振動子は駆動振動面に沿って振動する。
【０００４】
音片振動子３１は、その屈曲振動の節点線３４上で金属支点３５の溶着等により固定されている。駆動、検出用の圧電セラミック薄板３２，３３に半田付けされた入出力用のリード線３６は、励振振動への影響をなるべく少なくするように、節点線３４上まで引き回して、そこから外部に引き出される。
【０００５】
図９は、従来の振動ジャイロの構造概略を示す分解斜視図である。従来の圧電振動ジャイロは、前記音片振動子３１を具備した振動子ユニットと駆動・検出回路基板３７に衝撃緩衝用のシリコンダンパー３８を装着し、樹脂ケース３９に収納されている。
【０００６】
フレキシブル基板４０は、振動子ユニットと駆動・検出回路基板３７を電気的に接続している。駆動・検出回路の動作電源電圧や出力信号は、フレキシブル基板４１を介して樹脂ケース３９に一体成形によって形成された信号端子ピン４２から入出力される。
【０００７】
振動子ユニットおよび駆動・検出回路が収納された樹脂ケース３９は、開放端部を上蓋４３で封じ、接着樹脂によってモールドされる。そして、前記樹脂ケース３９に金属ケース４４を被せ、固定用の爪４５を数箇所折り曲げ、樹脂ケース３９を固定する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の振動ジャイロには、金属ケースが使われていることが多い。そのため、図５に示すように、振動ジャイロを外部基板２６に取り付ける場合、固定用の爪２４を折り曲げ、または半田付けしなければならなかった。
【０００９】
また、振動子が金属であるため、外部からの電磁的ノイズの影響を受けやすい。そこで、この外部ノイズを遮蔽するためにケーシングし、それをアース接地することによってシールドしなければならないという欠点があった。
【００１０】
本発明の課題は、前記金属ケースを用いずに、外部基板に固定する機能を有する樹脂ケースを用いて、低コストの圧電振動ジャイロを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、円柱状圧電セラミックからなる振動子を具備したホルダーに衝撃緩衛用のシリコンダンパーを両端に装着した振動子ユニットと駆動・検出回路を収納する、一外側面に数本の入出力用の信号端子ピンとともに１個あるいは数個の外部基板固定用の爪を有する金属薄板金具を一体成形した樹脂ケースを用いることを特徴とする圧電振動ジャイロが得られる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、実施例を用いて説明する。
図１は、本発明の振動ジャイロに用いられる樹脂ケースを示す説明図であり、図１（ａ）は斜視図、図１（ｂ）は断面図である。
図２は、本発明の振動ジャイロに用いられる樹脂ケースの金属薄板金具を示す斜視図であり、図２（ａ）は、２脚の金属薄板金具の斜視図、図２（ｂ）は、コ字形の金属薄板金具の斜視図、図２（ｃ）は、Ｈ字形の金属薄板金具の斜視図である。
図３は、本発明の圧電振動ジャイロに用いられる振動子、支持具及び振動子を組み込んだホルダーの構造を示す斜視図である。図３（ａ）は振動子の斜視図、図３（ｂ）は支持具の斜視図、図３（ｃ）は振動子を組み込んだホルダの斜視図である。
図４は、本発明の圧電振動ジャイロの構造概略を示す斜視図である。
【００１３】
本発明の圧電振動ジャイロは、図３、図４に示すように、円柱状圧電セラミックの振動子６を支持具１１の貫通孔１２に挿入し、前記支持具１１の貫通孔１２の縁部で振動子１１の屈曲振動の節点線１０を支持し、この支持具と振動子の接する部分に、シリコーンゴムを注入して接着してなるホルダー１３に、衝撃緩衝用のシリコンダンパー１６を両端に装着した振動子ユニットと駆動・検出回路基板１７を樹脂ケース１８に収納したものである。
【００１４】
振動子６と駆動・検出回路基板１７の接続用フレキシブル基板１９は、ホルダーの金属端子棒１５によって、振動子と駆動・検出回路基板を電気的に接続している。駆動・検出回路の動作電源電圧や出力信号は、駆動・検出回路基板１７と信号端子ピン２１の接続用フレキシブル基板２０によって、樹脂ケース１８に一体成形によって形成された信号端子ピン２１から入出力される。
【００１５】
振動子ユニットおよび駆動・検出回路を収納する樹脂ケース１は、図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、従来のケースと同様に、数本の信号端子ピン３を、有底に埋設し外壁に突き抜けるように一体成形し、上蓋で閉じられ、接着樹脂によってモールドされる。前記樹脂ケース１に上蓋２２（図４参照）をかぶせた後、金属薄板金具２の固定用の爪２ａを数箇所折り曲げ、樹脂ケース１を基板に固定する。
【００１６】
また、樹脂ケース１は、図１（ａ）、図１（ｂ）に示すように、固定用の爪２ａ２個を１組としたコの字形の金属薄板金具２を前記外壁に埋没するように２個設けている。また、爪２ａは、信号端子ピン３を植設した外壁に４箇所突出している。
【００１７】
図２（ａ）に示す金型薄板金具４は、２本の脚を設けて、その２本の脚を開いた状態のものである。また、図２（ｂ）に示すコ字形のものは、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示したものである。また、図２（ｃ）に示すＨ字形で、固定用の爪２ａ４個１組とした金属薄板金具５も、１個一体で埋設されるので、他の金具に比べ、強度が大きい。このような前記外部基板固定用の爪を有する金属薄板金具２，４，５を設けることにより、金属ケースの使用を省略できるので、コストを低減できる。
【００１８】
本発明の振動ジャイロにおいては、金属ケースの基板に取り付ける機能を従来の樹脂ケースにもたせることで、前記樹脂ケースと前記金属ケースの両者併用をやめて、単独で使用することができる。
【００１９】
次に、本発明の振動ジャイロが、外部磁界の影響を受けるかどうかを調べた。前記エリンバーの恒弾性金属振動体に圧電セラミック薄板と接着している音片振動子を用いた従来の振動ジャイロと本発明の振動ジャイロとを比較したのが、図６のグラフである。
【００２０】
図６（ａ）は、比較例として、金属ケースを使用しない場合における前記音片振動子を使用した振動ジャイロの出力ノイズを示したものである。
【００２１】
図６（ｂ）は、比較例として、金属ケースを使用した場合における音片振動子を使用した振動ジャイロの出力ノイズを示したものである。
【００２２】
図６（ｃ）は、円柱状セラミックからなる振動子及び樹脂ケースを用いた本発明の圧電振動ジャイロの出力ノイズを示したものである。
【００２３】
図６に示すように、金属ケースを使用しない場合における音片振動子を使用した比較例の振動ジャイロは、出力ノイズが大きく、本発明の振動ジャイロと金属ケースを使用した場合の音片振動子を用いた振動ジャイロとが、ほぼ同レベルの出力ノイズであることがわかる。
【００２４】
次に、シールドした音片振動子を用いた振動ジャイロと本発明の振動ジャイロに、６．２５×１０−２Ｗｂ／ｍ２の外部磁界を印加し、各々の振動ジャイロの耐磁界特性である出力を調べた。
【００２５】
図７（ａ）は、６．２５×１０−２Ｗｂ／ｍ２の外部磁界の波形を示している。図７（ｂ）は、本発明の振動ジャイロの出力変化を示している。図７（ｃ）は、シールドした場合の音片振動子を用いた比較例の振動ジャイロの出力変化を示している。
【００２６】
図７より、本発明の振動ジャイロが外部磁界の影響が、きわめて小さいことが分かる。
【００２７】
【発明の効果】
以上に示したように、本発明によれば、セラミック単体からなる円柱状の振動子の特長を生かし、金属ケースを用いずに、外部基板に固定する機能を有する樹脂ケースを提供し、圧電振動ジャイロの低コスト化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の振動ジャイロに用いられる樹脂ケースを示す説明図。図１（ａ）は樹脂ケースの構造示す斜視図。図１（ｂ）は樹脂ケースの構造を示す断面図。
【図２】本発明の振動ジャイロに用いられる樹脂ケース用の金属薄板金具を示す斜視図。図２（ａ）は２脚の金属薄板金具の斜視図。図２（ｂ）はコ字形の金属薄板金具の斜視図。図２（ｃ）はＨ字形の金属薄板金具の斜視図。
【図３】圧電振動ジャイロに用いられる振動子、支持具及び振動子も組み込んだホルダーの構造概略を示す斜視図。図３（ａ）は振動子の斜視図。図３（ｂ）は支持具の斜視図。図３（ｃ）は振動子を組込んだホルダーの斜視図。
【図４】本発明の圧電振動ジャイロの構造概略を示す分解斜視図。
【図５】圧電振動ジャイロの固定方法の説明図。
【図６】音片振動子とセラミック単体振動子を用いた振動ジャイロの出力ノイズを比較した特性図。図６（ａ）はシールドしない場合の音片振動子を用いた振動ジャイロの出力ノイズの特性図。図６（ｂ）はシールドした場合の音片振動子を用いた振動ジャイロの出力ノイズの特性図。図６（ｃ）は本発明の振動ジャイロの出力ノイズの特性図。
【図７】音片振動子とセラミック単体振動子を用いた振動ジャイロの耐磁界特性を示す図。図７（ａ）は印加磁界の波形を示す図。図７（ｂ）は印加磁界を加えたときの外部磁界に対する本発明の振動ジャイロの出力変化を示す図。図７（ｃ）は印加磁界を加えたときの外部磁界に対する音片振動子を用い、シールドした場合の振動ジャイロの出力変化を示す図。
【図８】従来の振動ジャイロに用いられる音片振動子の斜視図。
【図９】従来の振動ジャイロの分解斜視図。
【符号の説明】
１，１８，３９    樹脂ケース
２，４，５    金属薄板金具
２ａ，４５    爪
３，２１，４２    信号端子ピン
６    振動子
７    帯状電極
８，３６    リード線
９    半田点
１０，３４    節点線
１１    支持具
１２    （支持具の）貫通孔
１３    ホルダー
１４    （ホルダーの）貫通孔
１５    金属端子棒
１６，３８    シリコンダンパー
１７，３７    駆動・検出回路基板
１９，４１    （振動子と駆動・検出回路基板の接続用）フレキシブル基板
２０，４０    （駆動・検出回路基板と信号端子ピンの接続用）フレキシブル基板
２２，４３    上蓋
２３，４４    金属ケース
２５    端子
２６    外部基板
３１    音片振動子
３２，３３        圧電セラミック薄板
３５    金属支点
【図１】
0003593197.tif 000002
【図２】
0003593197.tif 000003
【図３】
0003593197.tif 000004
【図４】
0003593197.tif 000005
【図５】
0003593197.tif 000006
【図６】
0003593197.tif 000007
【図７】
0003593197.tif 000008
【図８】
0003593197.tif 000009
【図９】
0003593197.tif 000010