(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
二つのアームとこれらのアームを支持するベースとを有する振動体と、該振動体を保持する保持部材とを具備する角速度センサにおいて、
前記振動体の前記保持部材に保持される側の端部は、略Ｕ字状を形成し、
前記保持部材は、前記端部の厚さ以上に離して配置された二つの突起部を有し、
該二つの突起部が前記振動体の振幅を規制し、
前記略Ｕ字状の振動体の端部は、前記二つの突起部の間を通り、かつ前記保持部材の一部を挟むようにしていることを特徴とする角速度センサ。
【請求項２】
前記保持部材は、水平部及び垂直部を有し、
該水平部又は垂直部に前記略Ｕ字状の振動体の端部の厚さより大きい穴を設けたことを特徴とする請求項１記載の角速度センサ。
【請求項３】
前記保持部材による前記振動体の保持は、弾性材料を含む材料及び防振機能を有する材料により接合して行うことを特徴とする請求項１又は２記載の角速度センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、角速度センサに係り、特に、振動型の角速度センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
振動型の角速度センサは、近年車両安全装置などへ適用され、活発に開発されている。ところで、振動型の角速度センサの弱点は、耐衝撃性等の機械的強度が弱いことである。そこで、車載用としての振動ジャイロに対して、性能の向上はもとより外部振動に対する防振機能及び衝撃による振動子の損傷を防止する緩衝機能を両立させることが求められ、数々の工夫が成されている。
【０００３】
図１は、防振機能及び緩衝機能を有する従来の音叉型振動ジャイロの構造体の分解図である。
音叉型振動ジャイロは、キャップ１、ストッパ２、振動体３、回路基板４、ステム５から構成される。音叉振動体３は、二つのアーム１１、１２、これらのアームを支持するベース９及びセラミック基板８から構成される。二つのアーム１１、１２には、駆動電極及び検出電極が張り付けられている。
【０００４】
また、セラミック基板８は、駆動電極へ振動を与えるための信号を回路基板４から受け、検出電極からの角速度に比例した信号を回路基板４に送出する。回路基板４は、駆動電極を励振する駆動回路及び検出電極で検出した検出信号を処理する検出回路を有する。また、回路基板４は、複数の端子１４を有し、複数のリード線１３でセラミック基板８と接続される。また、端子１４は、ステム５に設けられた端子ピン６を介し、外部装置（図示せず）と接続されている。ステム５には、支持アーム７が設けられており、音叉振動体３を支持する。セラミック基板８の断面が略Ｕ字状をしており、支持アーム７の水平部を挟むように組み合わせられる。組み合わせられたセラミック基板８と支持アーム７の水平部には、セラミック基板８のＵ字状全体を満たし、水平部を包むようにゴム状弾性体からなる接着層を設ける。これにより、セラミック基板８は支持アーム７にフレキシブルに取り付けられる。支持アーム７の両端部には、突起が設けられ、これらの突起がステム５に形成されたホール内に挿入されている。
【０００５】
ストッパ２は、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコンゴム等の弾性体の材料で形成され、振動体３を挿入した状態で使用する。ストッパ２は、回路基板４を挟むことによって、音叉型振動体３のベース９近辺で固定される。
また、これらの部材を覆って保護するためにキャップ１が設けられている。このキャップ１とステム５とにより、ケースが構成される。
【０００６】
図２は、図１の要素を組み立てた音叉型振動ジャイロの全体図である。
このように構成することにより、外部からの振動又は衝撃によって引き起こされる音叉型振動子の破壊を、小型な構成によって、防止することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、振動体３の損傷防止として、図２に示すように、所定の位置に緩衝部材（ストッパ２）を設けた場合でも、図３に示すように、耐衝撃性が悪化する場合がある。つまり、振動体３とストッパ２の取り付け位置ズレによって、大きな空隙が存在すると、振動体３の一部が、回路基板４に接触し、耐衝撃性が悪化する。
【０００８】
また、角速度センサを小型化した場合、振動体３とストッパ２のギャップが小さくなり、高い組み立て精度が必要となり、コストアップの要因となる。
また、外部から衝撃及び振動が発生した場合、振動体は支持アーム７で回転することになるが、この支持アーム７における回転を抑えるために、強固に支持すると、振動の共振先鋭度（以下、「Ｑ値」という。 ）が低下し、感度特性が悪化する。また、Ｑ値を高めるために、支持を弱くすると、衝撃及び振動によって、振動体３がケース等に衝突損傷するという問題がある。
【０００９】
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、ストッパ部材を付加することなく、簡単に耐衝撃性を高め、振動子の振動は抑圧しないで、不要な外部からの衝撃や振動を抑圧する。すなわち、本発明は、性能を落とさず、低コストの角速度センサを提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載された発明は、振動体を保持する保持部材を具備する角速度センサにおいて、前記保持部材は、前記振動体の振幅を規制する揺動規制機構を兼ね備えることを特徴とする角速度センサである。
請求項１記載の発明によれば、保持部材は、前記振動体の振幅を規制する揺動規制機構を兼ね備えることにより、ストッパ部材を付加することなく、簡単に耐衝撃性を高め、性能を落とさず、低コストの角速度センサを提供することができる。
【００１１】
請求項２に記載された発明は、請求項１記載の角速度センサにおいて、前記保持部材は、振動の共振先鋭度を落とさないための空間を有することを特徴とする。
請求項２記載の発明によれば、保持部材は、振動の共振先鋭度を落とさないための空間を有することにより、支持アームに音叉振動体を強固に結合しても、所定のＱ値を保つことができる。
【００１２】
請求項３に記載された発明は、請求項１又は２記載の角速度センサにおいて、前記角速度センサは、音叉型角速度センサであることを特徴とする。
請求項３記載の発明によれば、角速度センサは、音叉型角速度センサであることにより、より強固な支持が可能になる。いうまでもなく、本発明は、各種音叉型角速度センサを本発明に適用することができる。
【００１３】
請求項４に記載された発明は、請求項１ないし３いずれか一項記載の角速度センサにおいて、前記保持部材による前記振動体の保持は、弾性材料を含む材料及び防振機能を有する材料により接合して行うことを特徴とする。
請求項４記載の発明によれば、保持部材による前記振動体の保持は、弾性材料を含む材料及び防振機能を有する材料により接合して行うことにより、外部振動から振動体を防振する防振機能及び外部衝撃による振動体の損傷を防止する緩衝機能を有する角速度センサを提供することができる。
【００１４】
請求項５に記載された発明は、請求項４記載の角速度センサにおいて、前記保持部材は、前記弾性材料を含む材料及び防振機能を有する材料が、フィレットをひくような形状に形成されるように所定形状の突起を有することを特徴とする。
請求項５記載の発明によれば、突起により、弾性材料を含む材料及び防振機能を有する材料が、セルフアライメント効果によって、フィレットをひくような形状に形成されることにより、引っ張り強度を高めることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面と共に説明する。
図４に本発明で用いるストッパ付き支持アームの例を示す。ストッパ付き支持アーム１７は、振動体を保持する保持部材であって、振動体の振幅を規制する揺動規制機構を兼ね備えている。
【００１６】
ストッパ付き支持アーム１７は、両端に鍔を有し台状の形状をしている。その水平部には、そのほぼ中心位置に穴３１を有し、また、水平部は二つの突起３０を有している。
水平部に穴３１を設けることにより、ストッパ付き支持アーム１７に音叉振動体３を強固に結合しても、所定のＱ値を保つことができる。
【００１７】
ストッパ付き支持アームは、従来の支持アーム７に対応するもので、ストッパ付き支持アーム１７を取り付けた状態を図５に示す。
キャップ１、音叉振動体３、回路基板４、ステム５、端子ピン６、セラミック基板８は図２と同じである。ストッパが存在しない。なお、図５においては、ストッパ付き支持アーム１７と音叉振動体３との取り付けの関係を分かり易くするために、図６に示すシリコンゴムが記載されていない。
【００１８】
図６に、ストッパ付き支持アーム１７に音叉振動体３を装着・保持する状態を示す。図６（Ａ）は、ストッパ付き支持アーム１７と音叉振動体３との取り付けの位置関係を示す。図６（Ｂ）は、シリコンゴムによるストッパ付き支持アーム１７に音叉振動体３を装着・保持する状態を示す。
セラミック基板８の断面が略Ｕ字状をしており、支持アーム７の水平部の穴３１を挟むように組み合わせられる。セラミック基板８と支持アーム７の水平部の穴３１を含むストッパ付き支持アーム１７全体にシリコンゴムを満たす。これにより、セラミック基板８は支持アーム７にフレキシブルに取り付けられる。
【００１９】
シリコンゴムは、弾性材料を含む材料及び防振機能を有する材料であり、これにより接合（装着・保持）することにより、外部振動から振動体を防振する防振機能及び外部衝撃による振動体の損傷を防止する緩衝機能を有することができる。シリコンゴムに代えて、任意の弾性材料を含む材料及び防振機能を有する材料を用いることができる。
【００２０】
また、支持アームの穴にシリコンゴムを充填した構造であるので、よじりに対する抵抗は小さい。
水平部に設けられた突起３０は、振動体の振動を規制（振動体の振動を面４１で止める）すると共に、シリコンゴムが、フィレットをひくように所定形状の突起を有している。弾性材料を含む材料及び防振機能を有する材料が、フィレットをひくような形状に形成されることにより、引っ張り強度を高めることができる。また、この突起としては、四角、三角、円形等何でもそれなりの効果を有するが、三角状のものが好ましい。
【００２１】
図７に他のストッパ付き支持アーム１７1 、１７2 の例を示す。ストッパ付き支持アーム１７1 は、支持アームを側面から見て逆コ字状としたもので、ストッパ付き支持アーム１７2 は、支持アームを側面から見て逆Ｌ字状としたものである。ストッパ付き支持アーム１７2 は、振動体３のアーム１１、１２を横にしたとき用いる。
【００２２】
なお、ストッパ付き支持アームは、これに限定されることなく、任意のものを用いることができる。
図８及び図９に他のジャイロの場合の実施例を示す。
図８は、釣り鐘型ジャイロの場合である。４６が釣り鐘状振動体であり、その側面に駆動電極及び検出電極４７を設ける。４８が、回転軸で４５がストッパである。ストッパ４５と釣り鐘状振動体４６との間に、反響のための空間を有する。
【００２３】
図９は、断面三角状の音片型ジャイロである。支持アームは、Ｈ型をしている。Ｈの下の空間は、Ｑ値維持のための空間であり、Ｈの上の凹部の底で振動体を一点で支えている。５１は振動体、５２は駆動電極及び検出電極である。
図１０は、図２と図５の構造で振動体が損傷限界まで外部振動及び衝撃を与えたときを比較したものである。ストッパと振動体の先端からの距離（Ｘ）に対する衝撃の臨界Ｇで示す。従来のゴムダンパの場合を◆、本発明のストッパ付き支持アームの場合を■で示す。本発明のストッパ付き支持アームの場合は、従来のゴムダンパの場合に対して、約３から６倍だけ限界Ｇが向上している。
【００２４】
また、図１１に、支持アームの穴の径とＱ値の関係を示す。穴の大きさに応じて、Ｑ値が向上していることが分かる。
以上説明したように、緩衝部材を付加しなくても耐衝撃性の改善を図ることができ、振動のＱ値を低下させることなく機械的強度を高めることができる。
【００２５】
【発明の効果】
上述の如く本発明によれば、次に述べる種々の効果を奏することができる。
請求項１記載の発明によれば、保持部材は、前記振動体の振幅を規制する揺動規制機構を兼ね備えることにより、ストッパ部材を付加することなく、簡単に耐衝撃性を高め、性能を落とさず、低コストの角速度センサを提供することができる。
【００２６】
請求項２記載の発明によれば、保持部材は、振動の共振先鋭度を落とさないための空間を有することにより、支持アームに音叉振動体を強固に結合しても、所定のＱ値を保つことができる。
請求項３記載の発明によれば、角速度センサは、音叉型角速度センサであることにより、より強固な支持が可能になる。いうまでもなく、本発明は、各種音叉型角速度センサを本発明に適用することができる。
【００２７】
請求項４記載の発明によれば、保持部材による前記振動体の保持は、弾性材料を含む材料及び防振機能を有する材料により接合して行うことにより、外部振動から振動体を防振する防振機能及び外部衝撃による振動体の損傷を防止する緩衝機能を有する角速度センサを提供することができる。
請求項５記載の発明によれば、突起により、弾性材料を含む材料及び防振機能を有する材料が、セルフアライメント効果によって、フィレットをひくような形状に形成されることにより、引っ張り強度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の角速度センサの分解図である。
【図２】従来の角速度センサを説明するための図である。
【図３】従来のストッパによる耐衝撃性悪化を説明するための図である。
【図４】本発明の支持アームを説明するための図（その１）である。
【図５】本発明における振動体の取り付けを説明するための図である。
【図６】振動体の支持アームへの取り付けを説明するための図である。
【図７】本発明の支持アームを説明するための図（その２）である。
【図８】その他の振動体ジャイロの応用例を説明するための図（その１）である。
【図９】その他の振動体ジャイロの応用例を説明するための図（その２）である。
【図１０】本発明による耐衝撃性の改善を説明するための図である。
【図１１】本発明における支持アームの穴径とＱ値の関係を説明するための図である。
【符号の説明】
１    キャップ
２    ストッパ
３、４６、５１    振動体
４    回路基板
５    ステム
６    端子ピン
７    支持アーム
８    セラミック基板
１７、１７1 、１７2 、１７3     ストッパ付き支持アーム
３０    突起
３１    穴
４３    シリコンゴム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003913925.tif 000008
【図８】
0003913925.tif 000009
【図９】
0003913925.tif 000010
【図１０】
0003913925.tif 000011
【図１１】
0003913925.tif 000012