(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに離隔されて設けられた平板部材と、前記平板部材を振動させる振動手段と、前記平板部材を支持する懸垂手段と、前記平板部材の下部に所定の間隔に離隔されて位置する電極部材を含む振動型ジャイロスコープにおいて、
前記懸垂手段は、
前記各平板部材と連結部材により連結されたバーと、
前記バーを支持し前記バーの長手方向の引張力を低減するため前記バーの両端部に結合される固定手段と、
前記バーを支持するため前記バーの中間部に設けられた支持手段とを備え、
前記連結部材は前記バーの振動変位が最も大きい部位に結合されていることを特徴とする振動型ジャイロスコープ。
【請求項２】
前記固定手段は前記バーの端部に結合される緩衝部と、前記緩衝部に結合されて前記バーを支持する固定部とを含むことを特徴とする請求項１に記載の振動型ジャイロスコープ。
【請求項３】
前記緩衝部は前記バーの端部から直角に延びることを特徴とする請求項２に記載の振動型ジャイロスコープ。
【請求項４】
前記緩衝部は四角の環状よりなることを特徴とする請求項２に記載の振動型ジャイロスコープ。
【請求項５】
前記緩衝部に少なくとも一つのＵ字形の曲げ部が形成されることを特徴とする請求項４に記載の振動型ジャイロスコープ。
【請求項６】
前記緩衝部は蛇行またはジグザグ型であることを特徴とする請求項２に記載の振動型ジャイロスコープ。
【請求項７】
前記支持手段は、
前記バーの中間部から前記バーと直角になるように両側に延びる歪みバーと、前記バーを支持するため前記歪みバーの端部に結合される固定部とを含むことを特徴とする請求項１に記載の振動型ジャイロスコープ。
【請求項８】
前記支持手段は、
前記バーの中間部から前記バーと直角になるように両側に延びる連結バーと、前記連結バーの各端部に結合される四角環状の歪み部と、前記バーを支持するため前記歪み部に結合される固定部とを含むことを特徴とする請求項１に記載の振動型ジャイロスコープ。
【請求項９】
前記支持手段は、
前記バーの中間部から前記バーと直角になるように両側に延びる連結バーと、前記連結バーの端部から前記連結バーと直角になるように両側に分岐され、前記分岐された端部は内側に曲がる歪みバーと、前記歪みバーの端部が結合される固定部とを含むことを特徴とする請求項１に記載の振動型ジャイロスコープ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はジャイロスコープに係り、さらに詳細には振動型ジャイロスコープに関する。
【０００２】
【従来の技術】
慣性体の角速度を検出するためのジャイロスコープはミサイルや船舶、航空機などの航法装置用の核心部品として用いられているが、現在は自動車の航法装置や高倍率のカムコーダの手振れを検出してこれを補正する装置に適用されるなど、その使用領域が拡大されつつある。従来の角速度検出用のジャイロスコープは精密加工された多数の部品を組み立てて製作されるのでコスト高を招き、装置も大型なので一般産業用や民生用への適用は不向きである。
【０００３】
ＣＳＤＬ（The Charles Stark Draper Labortory, Inc)により開発されたチューニングフォークモードを用いるコーム駆動型マイクロジャイロスコープが米国特許第５，３４９，８５５号に開示されている。該コーム駆動型マイクロジャイロスコープが図１に示されている。ここで、実線及び点線のハッチング部分は電極（端子）及び固定構造物をそれぞれ示し、ハッチングが引かれない部分は懸垂構造物を示す。
【０００４】
図１を参照すると、平板部材１０１ａ，１０１ｂの両側にはコーム１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄがそれぞれ形成されており、連結部材１０３ａ，１０３ｂにより前記平板部材１０１ａ，１０１ｂと連結されたバー１０４ａ，１０４ｂは固定部１０５ａ，１０５ｂにより支持される。固定構造体１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃには前記コーム１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄの間に一定の間隔に隔てて結合されるコーム１０７ａ，１０７ｂ，１０７ｃ，１０７ｄが形成されている。
【０００５】
前記平板部材１０１ａ，１０１ｂの下部には電極１０８ａ，１０８ｂが設けられ、端子１０９ａ，１０９ｂ，１０９ｃ，１０９ｄ，１０９ｅは前記固定構造体１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃと電極１０８ａ，１０８ｂにそれぞれ電圧を印加する。
【０００６】
このような構成のジャイロスコープにおいて、端子１０９ａ，１０９ｂ，１０９ｃ，１０９ｄ，１０９ｅに交流電圧を印加すると、平板部材１０１，１０２の前記コーム１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄと固定構造物１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃのコーム１０７ａ，１０７ｂ，１０７ｃ，１０７ｄの間に静電気力が発生して平板部材１０１ａ，１０１ｂはＸ軸方向に振動する。固定構造物１０６ｂのコーム１０７ｂ，１０７ｃは平板部材１０１ａ，１０１ｂのＸ軸上の位置検出に用いられる。この際、ジャイロスコープがＹ軸を中心にして角速度（Ω）で回転すると、平板部材１０１ａ，１０１ｂにはＺ方向にコリオリ力が与えられる。これにより、平板部材１０１ａ，１０１ｂはＺ方向に変位され、平板部材１０１ａ，１０１ｂと電極１０８ａ，１０８ｂとの間隔の変化による蓄電量の差を測定することにより角速度（Ω）を検出する。
【０００７】
前記のような従来のジャイロスコープにおいて、バー１０４ａ，１０４ｂの中央部のみ固定及び支持されているので、コリオリ力による平板部材１０１ａ，１０１ｂのＺ方向の変位は不均一であり、これにより、平板部材１０１ａ，１０１ｂのＺ方向に変位による蓄電量の変化が非線形になる問題点がある。
【０００８】
他の従来のジャイロスコープは、図２に示したように、固定部２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃ，２０２ｄにその両端部が支持されて相互平行に設けられた一対のバー２０１ａ，２０１ｂを含む。
【０００９】
しかしながら、かかるジャイロスコープも動作時、平板部材２０３ａ，２０３ｂと電極２０４ａ，２０４ｂとの間隔が不均一になる問題点を解決することができない。
【００１０】
さらに、図３に示したように、バー２０１ａ，２０１ｂが振動するとき、バー２０１ａ，２０１ｂの中心振幅が大きくて平板部材２０３ａ，２０３ｂと電極２０４ａ，２０４ｂとの間隔はさらに不均一になり雑音の原因となる。そして、前記バー２０１ａ，２０１ｂは両端部が固定されているので、変形が大きくなる場合、バー２０１ａ，２０１ｂの長手方向への引張力はコリオリ力に比べ大きくて望ましくない。かつ、平板部材２０３ａ，２０３ｂが上下に振動するとき、バー２０１ａ，２０１ｂがある程度歪むことは望ましいが、前記バー２０１ａ，２０１ｂは固定部２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃ，２０２ｄに堅く結合されているので、可撓性を提供することができない。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記問題点を解決するために創出されたものであって、平板部材のＺ方向への変位が大きくなることによるバーの長手方向の引張力を低減することができ、角速度の大きさによる蓄電量変化の非線形性を取り除くことができる振動型ジャイロスコープを提供するにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために本発明は、互いに離隔されて設けられた平板部材と、前記平板部材を振動させる振動手段と、前記平板部材を支持する懸垂手段と、前記平板部材の下部に所定の間隔に離隔されて位置する電極部材を含む振動型ジャイロスコープにおいて、前記懸垂手段は、前記各平板部材と連結部材により連結されたバーと、前記バーを支持し前記バーの長手方向の引張力を低減するため前記バーの両端部に結合される固定手段と、前記バーを支持するため前記バーの中間部に設けられた支持手段とを備えてなることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面に基づき本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図４は本発明による振動型ジャイロスコープを示す平面図である。図４において図１と同じ参照符号は同じ部材を示す。
【００１４】
平板部材１０１ａ，１０１ｂを振動させる振動手段は前記平板部材１０１ａ，１０１ｂの両側から相互離隔されるように突出するコーム１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄと、該コーム１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄの間に所定の間隔に結合される他のコーム１０７ａ，１０７ｂ，１０７ｃ，１０７ｄと、前記コーム１０２ａ〜１０２ｄ、１０７ａ〜１０７ｄに電源を印加する端子１０９ａ〜１０９ｅとを含む。前記平板部材１０１ａ，１０１ｂを電極１０８ａ，１０８ｂの上部を支持する懸垂手段は、前記平板部材１０１ａ，１０１ｂと連結される連結部材１０３ａ，１０３ｂが形成されたバー４０１ａ，４０１ｂと、該バー４０１ａ，４０１ｂの両端に結合されてバー４０１ａ，４０１ｂを支持し、バー４０１ａ，４０１ｂを長手方向に変形され得るようにすることにより引張力を低減することができる固定手段４１０と、前記バー４０１ａ，４０１ｂの中間部を支持する支持手段４２０とを含む。
【００１５】
前記固定手段４１０はバー４０１ａ，４０１ｂの端部から直角方向に延びる緩衝部４１１及び該緩衝部４１１と結合されて基板（図示せず）に固定される固定部４１２を含む。
【００１６】
前記固定手段の他の実施例が図５乃至図７に示されている。図５を参照すると、バー５０１ａは四角の環状の緩衝部５１１により固定部５１２に結合される。緩衝部５１１は図６に示したように、バー５０１ａの長手方向への引張力を緩和させるため少なくとも一つのＵ字形の曲げ部５１１ａを含むことができる。図７には蛇行またはジグザグ形態の緩衝部７１１が示されている。
【００１７】
図４において、支持手段４２０はバー４０１ａ，４０１ｂの中間部、即ち、バー４０１ａ，４０１ｂの振幅が最も大きい部分でバー４０１ａ，４０１ｂと直角になるように両側に延びる歪みバー４２１ａ，４２１ｂと、該歪みバー４２１ａ，４２１ｂの端部に結合されて基板に固定される固定部４２２ａ，４２２ｂとを含む。
【００１８】
前記支持手段４２０（図４）の他の実施例が図８に示されている。示したように、バー８０１ａの両側から延びた連結バー８２１ａの端部には固定部８２２に結合される四角環状の歪み部８２１ｂが連結されている。
【００１９】
図９に示したさらに他の支持手段は、バー９０１ａの両側から延びる連結バー９２１ａと、該連結バー９２１ａの端部から連結バーと直角になるように両側に分岐され、その分岐された端部は内側に曲がる歪みバー９２１ｂと、前記歪みバー９２１ｂが結合される固定部９２２とを含む。
【００２０】
前記固定手段と支持手段は開示した実施例により限らず、平板部材が上下に振動するとき、バーの引張力を低減し、バーの歪みを提供することができる構造は本発明に含まれる。
【００２１】
本発明によると、図４に示したように平板部材１０１ａ，１０１ｂを支持する連結部材１０３ａ，１０３ｂはバー４０１ａ，４０１ｂの最大変位点に設けられることが望ましい。
【００２２】
図１０には前記のように構成される本発明による振動型ジャイロスコープの振動状態が示されている。示したように、バー４０１ａ，４０１ｂが振動するとき、平板部材１０１ａ，１０１ｂと電極１０８ａ，１０８ｂとの間隔は均一である。従って、角速度の変化による蓄電量の変化は線形的になる。
【００２３】
【発明の効果】
以上、本発明による振動型ジャイロスコープの固定手段及び支持手段は平板部材の振動の際、バーの長手方向の引張力を緩和させ、平板部材と電極との間隔を均一に保たせてバーの歪みを可能にすることにより、雑音を防止し、さらに精密に角速度を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のジャイロスコープの平面図である。
【図２】他の従来のジャイロスープの平面図である。
【図３】図２のジャイロスコープの振動状態の概略側面図である。
【図４】本発明による振動型ジャイロスコープの概略平面図である。
【図５】本発明によるジャイロスコープの固定手段の実施例を示す平面図である。
【図６】本発明によるジャイロスコープの固定手段の実施例を示す平面図である。
【図７】本発明によるジャイロスコープの固定手段の実施例を示す平面図である。
【図８】本発明によるジャイロスコープの支持手段の実施例を示す平面図である。
【図９】本発明によるジャイロスコープの支持手段の実施例を示す平面図である。
【図１０】本発明による振動型ジャイロスコープの振動状態を示す側面図である。
【符号の説明】
１０１ａ，１０１ｂ  平板部材
１０２ａ〜１０２ｄ，１０７ａ〜１０７ｄ  コーム（振動手段）
１０３ａ，１０３ｂ  連結部材（懸垂手段）
１０８ａ，１０８ｂ  電極（電極部材）
１０９ａ〜１０９ｅ  端子（振動手段）
４０１ａ，４０１ｂ、５０１ａ，８０１ａ，９０１ａ  バー（懸垂手段）
４１０  固定手段（懸垂手段）
４１１，５１１，７１１  緩衝部
４１２，５１２  固定部
４２０  支持手段（懸垂手段）
４２１ａ，４２１ｂ，９２１ｂ  歪みバー
４２２ａ，４２２ｂ，８２２，９２２  固定部
５１１ａ  曲げ部
８２１ａ，９２１ａ  連結バー
８２１ｂ  歪み部
【図１】
0003814016.tif 000002
【図２】
0003814016.tif 000003
【図３】
0003814016.tif 000004
【図４】
0003814016.tif 000005
【図５】
0003814016.tif 000006
【図６】
0003814016.tif 000007
【図７】
0003814016.tif 000008
【図８】
0003814016.tif 000009
【図９】
0003814016.tif 000010
【図１０】
0003814016.tif 000011