專利名稱：角速度傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及一種角速度傳感器，更具體地涉及一種具有多個(gè)音叉式振動(dòng)器的角速度傳感器。
背景技術(shù)：
角速度傳感器檢測(cè)旋轉(zhuǎn)的角速度，并且用于避免由于手運(yùn)動(dòng)而導(dǎo)致圖像模糊，并應(yīng)用于諸如汽車導(dǎo)航系統(tǒng)、機(jī)動(dòng)車、機(jī)器人姿態(tài)控制系統(tǒng)等系統(tǒng)。日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_(kāi)平9-292229號(hào)公報(bào)(以下稱為文獻(xiàn)1)公開(kāi)了一種配備有多個(gè)柱狀振動(dòng)器的角速度傳感器。日本專利No.3418245(以下稱為文獻(xiàn)2)公開(kāi)了一種檢測(cè)多個(gè)軸線并以兩點(diǎn)支承柱狀振動(dòng)器的角速度傳感器。上述柱狀或棒狀振動(dòng)器被稱作音桿式振動(dòng)器。另外，國(guó)際公報(bào)No.WO 03/100350(以下稱為文獻(xiàn)3)公開(kāi)了一種音叉式振動(dòng)器，其具有基部以及從該基部延伸的多個(gè)臂部。
音桿式振動(dòng)器不能相對(duì)于外部振動(dòng)調(diào)整振動(dòng)平衡來(lái)抵消振動(dòng)。因此，若如文獻(xiàn)1和文獻(xiàn)2中所述在一個(gè)外殼中布置兩個(gè)音桿式振動(dòng)器，那么在各音桿式振動(dòng)器中由外部振動(dòng)引起的不必要振動(dòng)(泄漏振動(dòng))會(huì)彼此干涉(干涉噪音)，并會(huì)使角速度的檢測(cè)精度變差。此外，音桿式振動(dòng)器在固有振動(dòng)頻率下具有窄的不動(dòng)區(qū)。如果在各音桿式振動(dòng)器中支承不動(dòng)區(qū)之外的區(qū)域，那么其中一個(gè)音桿式振動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)振動(dòng)會(huì)傳播到另一音桿式振動(dòng)器，從而會(huì)產(chǎn)生干涉噪音并且角速度的檢測(cè)精度會(huì)變差。另外，由于整個(gè)音桿式振動(dòng)器振動(dòng)，所以有必要以兩點(diǎn)支承音桿式振動(dòng)器。因此，難以保持兩個(gè)支承部的位置精度或平衡。
同時(shí)，音叉式振動(dòng)器具有這樣的構(gòu)造，其中左右臂部抵消了外部振動(dòng)。在具有多個(gè)音叉式振動(dòng)器的角速度傳感器中，這可防止角速度的檢測(cè)精度變差并防止干涉噪音。但是，即使在具有多個(gè)音叉式振動(dòng)器的角速度傳感器中，對(duì)干涉噪音的抑制也不充分。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述情況做出了本發(fā)明，并且本發(fā)明提供了一種角速度傳感器，其可以減少多個(gè)音叉式振動(dòng)器之間的干涉噪音。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種角速度傳感器，該角速度傳感器包括多個(gè)音叉式振動(dòng)器，這之中的每個(gè)音叉式振動(dòng)器分別包括基部和從該基部延伸的多個(gè)臂部，并且所述多個(gè)音叉式振動(dòng)器之間的臂部長(zhǎng)度差至少為所述多個(gè)音叉式振動(dòng)器的臂部長(zhǎng)度的平均值的百分之一。因此，可以減少多個(gè)音叉式振動(dòng)器之間的干涉噪音。


下面將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例，其中圖1是本發(fā)明第一示例性實(shí)施例中采用的角速度傳感器的立體圖；圖2A是本發(fā)明第一示例性實(shí)施例中采用的角速度傳感器的頂視圖；圖2B是本發(fā)明第一示例性實(shí)施例中采用的角速度傳感器中的音叉式振動(dòng)器和支承部的立體圖；圖3A和圖3B是表示音叉式振動(dòng)器的表面上的電極圖案的圖；圖4A和圖4B是表示音叉式振動(dòng)器的振動(dòng)模式的圖；圖5是表示相對(duì)于兩個(gè)音叉式振動(dòng)器的臂部長(zhǎng)度差的干涉噪音的曲線圖；圖6A和圖6B是本發(fā)明第二示例性實(shí)施例中采用的角速度傳感器的立體圖；圖7A和圖7B是說(shuō)明本發(fā)明第三示例性實(shí)施例中采用的角速度傳感器的圖；圖8A和圖8B是本發(fā)明第四示例性實(shí)施例中采用的角速度傳感器中的支承部的圖；圖9A到圖9D是表示在本發(fā)明第一到第四示例性實(shí)施例中采用的角速度傳感器上進(jìn)行熱沖擊試驗(yàn)的結(jié)果的圖；
圖10A到圖10C是本發(fā)明第五示例性實(shí)施例中采用的角速度傳感器中的支承部的圖；圖11A到圖11D是本發(fā)明第六示例性實(shí)施例中采用的角速度傳感器中的支承部的圖；圖12A到圖12C是本發(fā)明第七示例性實(shí)施例中采用的角速度傳感器中的支承部的圖；圖13是表示本發(fā)明第八示例性實(shí)施例中采用的角速度傳感器中的音叉式振動(dòng)器的圖；以及圖14A到圖14C是本發(fā)明第八示例性實(shí)施例中采用的角速度傳感器中的支承部的圖。
具體實(shí)施例方式
下面將參照附圖描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例。
(第一示例性實(shí)施例)第一示例性實(shí)施例是角速度傳感器的一個(gè)示例，其中，兩個(gè)音叉式振動(dòng)器安裝在用作安裝部的外殼中。圖1是本發(fā)明第一示例性實(shí)施例中采用的角速度傳感器的立體圖。圖2A是本發(fā)明第一示例性實(shí)施例中采用的角速度傳感器的頂視圖(但是沒(méi)有示出其帽)。圖2B是本發(fā)明第一示例性實(shí)施例中采用的角速度傳感器中的音叉式振動(dòng)器10和支承部20的立體圖。參照?qǐng)D1和圖2A，通過(guò)支承部20a和20b分別將分別具有兩個(gè)臂部的音叉式振動(dòng)器10a和10b固定并安裝在空腔型外殼30中。音叉式振動(dòng)器10a和10b彼此大致正交，并且分別檢測(cè)以檢測(cè)軸線1和檢測(cè)軸線2為中心的角速度，而檢測(cè)軸線1和檢測(cè)軸線2分別沿著音叉式振動(dòng)器10a和10b的縱向(臂部的延伸方向)配置。外殼30可以包括例如控制電路42，該控制電路中的電子部件安裝在基板中?？刂齐娐?2控制音叉式振動(dòng)器10a和10b，向音叉式振動(dòng)器10a和10b分別施加驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并由音叉式振動(dòng)器10a和10b分別饋給檢測(cè)信號(hào)。帽40用作外殼30的蓋。
參照?qǐng)D2B，各個(gè)音叉式振動(dòng)器10a和10b均包括基部13；以及從基部13延伸的兩個(gè)(多個(gè))臂部11和12。這里，各個(gè)音叉式振動(dòng)器10a和10b表示成音叉式振動(dòng)器10，并且各個(gè)支承部20a和20b表示成支承部20。用于支承音叉式振動(dòng)器10的支承部20包括用于支承音叉式振動(dòng)器10的支承面22；以及用于將音叉式振動(dòng)器10安裝在外殼30中的安裝面24。這里，音叉式振動(dòng)器10的長(zhǎng)度表示為L(zhǎng)b，臂部11和12的長(zhǎng)度表示為L(zhǎng)a。音叉式振動(dòng)器10通過(guò)結(jié)合部件(例如粘合劑等)牢固地固定至支承面22。支承部20的各個(gè)安裝面24通過(guò)結(jié)合部件(例如粘合劑等)牢固地固定至外殼30?？梢允褂弥T如環(huán)氧樹(shù)脂等的粘合劑。而且，除了粘合劑之外，可以使用低熔點(diǎn)玻璃或焊料(例如無(wú)鉛焊料或Au-Sn焊料)作為結(jié)合部件。
圖3A和圖3B表示音叉式振動(dòng)器10的電極圖案。音叉式振動(dòng)器10可以例如由諸如LiNbO3(鈮酸鋰)、LiTaO3(鉭酸鋰)等的壓電材料制成。例如，如果采用LiNbO3(鈮酸鋰)或LiTaO3(鉭酸鋰)，那么通過(guò)使用130℃到140℃的Y形板可以獲得K為23的高的機(jī)電耦合系數(shù)。在音叉式振動(dòng)器10的表面上形成有諸如Au(金)、Al(鋁)或Cu(銅)的金屬膜電極。
圖3A表示音叉式振動(dòng)器10的前視圖，而圖3B表示其后視圖。在臂部11處設(shè)置有檢測(cè)電極11a、11b和11c。檢測(cè)電極11a和檢測(cè)電極11b通過(guò)電極11d連接。為檢測(cè)電極11a設(shè)置有引出電極11f。檢測(cè)電極11c與引出電極11e連接。按照類似方式，在臂部12處設(shè)置有檢測(cè)電極12a、12b和12c。檢測(cè)電極12a和檢測(cè)電極12b通過(guò)電極12d連接。為檢測(cè)電極12a設(shè)置有引出電極12f。檢測(cè)電極12c與引出電極12e連接。在音叉式振動(dòng)器10的前側(cè)設(shè)置有驅(qū)動(dòng)電極14a，其與引出電極14b連接。按照類似方式，在音叉式振動(dòng)器10的后側(cè)設(shè)置有驅(qū)動(dòng)電極15a，其與引出電極15b連接。
圖4A和圖4B是說(shuō)明音叉式振動(dòng)器10的驅(qū)動(dòng)模式和檢測(cè)模式的圖。參照?qǐng)D4A，向音叉式振動(dòng)器10的驅(qū)動(dòng)電極14a和驅(qū)動(dòng)電極15a饋給驅(qū)動(dòng)信號(hào)，以產(chǎn)生使臂部11和12開(kāi)合的振動(dòng)模式。該振動(dòng)與沿臂部11和12的方向布置的平面平行，因而稱為面內(nèi)振動(dòng)模式。這里，如果向檢測(cè)軸線施加角速度，那么會(huì)由于科氏力(Corilis force)而產(chǎn)生如圖4B所示使臂部11和12前后振動(dòng)的另一振動(dòng)模式。該振動(dòng)是垂直于沿臂部11和12方向布置的平面的扭曲振動(dòng)，因而稱為面垂直振動(dòng)模式?？梢酝ㄟ^(guò)利用檢測(cè)電極11a至11c以及檢測(cè)電極12a至12c檢測(cè)振動(dòng)模式而檢測(cè)繞檢測(cè)軸線的角速度。驅(qū)動(dòng)模式是指進(jìn)行驅(qū)動(dòng)所用的振動(dòng)模式，而檢測(cè)模式是指進(jìn)行檢測(cè)所用的振動(dòng)模式。驅(qū)動(dòng)模式和檢測(cè)模式不限制于圖4A或圖4B所示的振動(dòng)模式。僅需要在驅(qū)動(dòng)模式中通過(guò)科氏力產(chǎn)生檢測(cè)模式。在各振動(dòng)模式中，節(jié)點(diǎn)(node)是指非振動(dòng)區(qū)域。在圖4A中，節(jié)點(diǎn)A對(duì)應(yīng)于音叉式振動(dòng)器10中的對(duì)稱平面。在圖4B中，節(jié)點(diǎn)B對(duì)應(yīng)于音叉式振動(dòng)器10的中心軸線。
接下來(lái)，將對(duì)具有如圖1所示構(gòu)造的音叉式振動(dòng)器10的角速度傳感器、以及具有由方柱構(gòu)成的音桿式振動(dòng)器而不是音叉式振動(dòng)器10的角速度傳感器的干涉噪音(泄漏振動(dòng))進(jìn)行計(jì)算。這里，假設(shè)在同一外殼中安裝有兩個(gè)振動(dòng)器，并向其中一個(gè)振動(dòng)器供應(yīng)固有振動(dòng)頻率的電壓以激勵(lì)驅(qū)動(dòng)振動(dòng)而所述干涉使得另一振動(dòng)器產(chǎn)生振動(dòng)，則干涉噪音是指通過(guò)驅(qū)動(dòng)振動(dòng)的位移分量對(duì)所產(chǎn)生的振動(dòng)的位移分量進(jìn)行歸一化的結(jié)果。因此，具有音叉式振動(dòng)器10的角速度傳感器的干涉噪音是具有音桿式振動(dòng)器的角速度傳感器的大約20％。
圖5表示|L1-L2|/LAVG與干涉噪音之間的關(guān)系。這里，通過(guò)音叉式振動(dòng)器10a和10b的長(zhǎng)度La的平均值LAVG對(duì)音叉式振動(dòng)器10a和音叉式振動(dòng)器10b的臂部長(zhǎng)度La之差|L1-L2|進(jìn)行歸一化。黑圓表示測(cè)量值，虛線表示計(jì)算結(jié)果。如果目的是將干涉噪音減少到1/10，即從臂部長(zhǎng)度La之差|L1-L2|為0的情況下減少20dB，那么|L1-L2|/LAVG為1％以上將能從臂部長(zhǎng)度差|L1-L2|為0的情況減少大約20dB以上的干涉噪音。另外，|L1-L2|/LAVG為2％以上將能從臂部長(zhǎng)度差|L1-L2|為0的情況減少20dB以上的干涉噪音。優(yōu)選地，|L1-L2|/LAVG為4％以上將能進(jìn)一步減少干涉噪音。
如所述，為了減少干涉噪音，需要將|L1-L2|/LAVG設(shè)置為1％以上。優(yōu)選為2％以上，更優(yōu)選為4％以上。如果增大|L1-L2|/LAVG，那么多個(gè)音叉式振動(dòng)器之間的角速度敏感度差也會(huì)增大。因此，|L1-L2|/LAVG需要足夠小以使多個(gè)音叉式振動(dòng)器10之間的角速度敏感度差為容許水平。然而，容許水平會(huì)根據(jù)應(yīng)用角速度傳感器的系統(tǒng)而不同。如果角速度傳感器包括三個(gè)以上的音叉式振動(dòng)器10，那么音叉式振動(dòng)器10之間的臂部長(zhǎng)度La之差分別需要為臂部長(zhǎng)度的平均值LAVG的1％以上。|L1-L2|/LAVG為1％以上的一個(gè)示例為音叉式振動(dòng)器10a的長(zhǎng)度Lb和臂部長(zhǎng)度La分別為4.4mm和3.1mm，而音叉式振動(dòng)器10b的長(zhǎng)度Lb和臂部長(zhǎng)度La分別為4.2mm和2.9mm。
(第二示例性實(shí)施例)在第二示例性實(shí)施例中，在|L1-L2|/LAVG為1％以上的角速度傳感器中，在用作安裝部的印刷電路板31上設(shè)置有吸音部。參照?qǐng)D6A和圖6B，分別通過(guò)支承部20a和20b將彼此正交的兩個(gè)音叉式振動(dòng)器10a和10b安裝在印刷電路板31中。參照?qǐng)D6A，在印刷電路板31中設(shè)置有用作吸音部的吸音部件32，以便吸收音叉式振動(dòng)器10a和音叉式振動(dòng)器10b的振動(dòng)。吸音部件32可以由用于吸收印刷電路板31的振動(dòng)的軟材料制成，并且可以采用例如諸如環(huán)氧樹(shù)脂、硅樹(shù)脂等的樹(shù)脂。參照?qǐng)D6B，在吸音部件32之上設(shè)置有重物34，其它結(jié)構(gòu)與圖6A的相同。吸音部件32還具有如同粘合劑的功能，以粘附重物34。在圖6B中，重物34使得吸音部件32能吸收印刷電路板31的更多振動(dòng)。根據(jù)第二示例性實(shí)施例，因?yàn)槲舨课樟搜赜∷㈦娐钒?1從音叉式振動(dòng)器10a向音叉式振動(dòng)器10b或者從音叉式振動(dòng)器10b向音叉式振動(dòng)器10a傳播的振動(dòng)，所以可以減少干涉噪音。由于吸音部吸收從音叉式振動(dòng)器10a向音叉式振動(dòng)器10b或者從音叉式振動(dòng)器10b向音叉式振動(dòng)器10a的振動(dòng)，因此優(yōu)選將吸音部插設(shè)在音叉式振動(dòng)器10a與音叉式振動(dòng)器10b之間?？梢酝ㄟ^(guò)局部增大印刷電路板31等的安裝部的厚度以增大慣性矩，從而使得來(lái)自音叉式振動(dòng)器10a或音叉式振動(dòng)器10b的振動(dòng)難以傳播來(lái)吸收振動(dòng)。
(第三示例性實(shí)施例)在第三示例性實(shí)施例中，在|L1-L2|/LAVG為1％以上的角速度傳感器中，音叉式振動(dòng)器10的重心布置在支承部上方。圖7A和圖7B是分別表示帶有音叉式振動(dòng)器10的重心、重力方向和縱向的投影面的圖。在第三示例性實(shí)施例中，其它結(jié)構(gòu)與第一示例性實(shí)施例的相同從而省略對(duì)其的描述。參照?qǐng)D7A，重心G設(shè)置在一區(qū)域的正上方，該區(qū)域即用于支承音叉式振動(dòng)器10的支承部20的支承面22垂直投影在支承面的投影面上所在的區(qū)域。這使得即使從外部施加短時(shí)振動(dòng)或沖擊，音叉式振動(dòng)器10也可抑制擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)。如果音叉式振動(dòng)器10進(jìn)行擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，則盡管沒(méi)有繞檢測(cè)軸線的旋轉(zhuǎn)，也會(huì)在錯(cuò)誤地識(shí)別出繞檢測(cè)軸線進(jìn)行了旋轉(zhuǎn)之后輸出不必要的信號(hào)。圖7A的角速度傳感器能夠抑制擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)從而抑制任何不必要信號(hào)的輸出。另外，如果將角速度傳感器用在溫度急劇變化的環(huán)境下(例如用在車輛中)，則用于將音叉式振動(dòng)器10牢固地裝配在支承面22中的諸如粘合劑等的結(jié)合部件在某些情況下會(huì)由于溫度變化而改變硬度，從而會(huì)在變軟的狀態(tài)下使音叉式振動(dòng)器10傾斜。這會(huì)改變音叉式振動(dòng)器10的靈敏度或偏移量(offset)。即使在這種狀態(tài)下，通過(guò)將音叉式振動(dòng)器10的重心G配置在支承面22的正上方，也可以抑制因溫度變化引起的音叉式振動(dòng)器10的靈敏度或偏移量的變化。
參照?qǐng)D7B，重心G設(shè)置在一區(qū)域的正上方，該區(qū)域即用于安裝音叉式振動(dòng)器10的安裝面24垂直投影在圖7B的投影面上所在的區(qū)域。這使得可以按照與圖7A相似的方式抑制擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)并抑制不必要信號(hào)的輸出。還可以抑制由于溫度變化使安裝面24的結(jié)合部件劣化而引起的、音叉式振動(dòng)器10的靈敏度或偏移量的變化。這里，可以將多個(gè)音叉式振動(dòng)器10中的至少一個(gè)的重心G設(shè)置在支承面22投影在投影面上所在區(qū)域的正上方。第三示例性實(shí)施例中所采用的結(jié)構(gòu)可以與第二示例性實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)一起使用。
(第四示例性實(shí)施例)在第四示例性實(shí)施例中，在|L1-L2|/LAVG為1％以上的角速度傳感器中，支承面具有用于增強(qiáng)與音叉式振動(dòng)器的結(jié)合的結(jié)合增強(qiáng)部(第一結(jié)合增強(qiáng)部)。圖8A和圖8B是表示第四示例性實(shí)施例中采用的角速度傳感器的支承部20的圖。參照?qǐng)D8A，支承面22限定有至少一個(gè)貫通支承部20的開(kāi)口或狹縫23a。參照?qǐng)D8B，支承面22限定有至少一個(gè)切口23b。按照這種方式，設(shè)置結(jié)合增強(qiáng)部以增強(qiáng)與音叉式振動(dòng)器10的結(jié)合。通過(guò)在第四示例性實(shí)施例中被采用并用作結(jié)合增強(qiáng)部的狹縫23a或切口23b，可增大支承面22的表面積，從而可以增大與諸如粘合劑等的結(jié)合部件的結(jié)合面積。這使得音叉式振動(dòng)器10和支承部20可通過(guò)錨固作用以增強(qiáng)方式連接。
圖9A到圖9D表示音叉式振動(dòng)器10與支承部20之間的增強(qiáng)結(jié)合的改進(jìn)效果。通過(guò)使用第一示例性實(shí)施例中采用的角速度傳感器(其在支承面22中不包括結(jié)合增強(qiáng)部)和第四示例性實(shí)施例中采用的角速度傳感器(其在支承面22中包括如圖8A所示的用作結(jié)合增強(qiáng)部的狹縫23a)，在-55℃和125℃進(jìn)行30分鐘的熱沖擊試驗(yàn)。圖9A和圖9C是表示在熱沖擊試驗(yàn)之前和之后，第一示例性實(shí)施例中采用的多個(gè)角速度傳感器與第四示例性實(shí)施例中采用的多個(gè)角速度傳感器在驅(qū)動(dòng)模式和檢測(cè)模式中的諧振頻率差(去諧Δf)相對(duì)于熱沖擊次數(shù)(周期)的曲線圖。圖9B和圖9D表示在第一示例性實(shí)施例中采用的多個(gè)角速度傳感器與第四示例性實(shí)施例中采用的多個(gè)角速度傳感器的檢測(cè)模式中相對(duì)于熱沖擊次數(shù)的阻抗變化。
如圖9A所示，在第一示例性實(shí)施例中采用的角速度傳感器中，當(dāng)熱沖擊次數(shù)超過(guò)100時(shí)，去諧Δf急劇增大。另一方面，如圖9C所示，即使對(duì)第四示例性實(shí)施例中采用的角速度傳感器進(jìn)行1000次熱沖擊試驗(yàn)時(shí)，去諧Δf才達(dá)到2Hz。而且，如圖9B所示，在第一示例性實(shí)施例中采用的角速度傳感器中，當(dāng)熱沖擊次數(shù)超過(guò)100時(shí)，檢測(cè)模式中的阻抗急劇改變。另一方面，如圖9D所示，即使對(duì)第四示例性實(shí)施例中采用的角速度傳感器進(jìn)行1000次熱沖擊試驗(yàn)時(shí)，檢測(cè)模式中的阻抗也幾乎不變。例如，對(duì)于在車輛中使用角速度傳感器的標(biāo)準(zhǔn)，需要的是在進(jìn)行了至少1000次或者3000次熱沖擊試驗(yàn)之后，在去諧Δf為5Hz以下時(shí)，檢測(cè)模式中的阻抗幾乎不變。如圖9A所示，第一示例性實(shí)施例中采用的角速度傳感器不滿足上述標(biāo)準(zhǔn)。但是，第四示例性實(shí)施例中采用的角速度傳感器能夠在1000次熱沖擊試驗(yàn)之后使去諧Δf為5Hz以下，如圖9C所示。如所述，可以通過(guò)在支承面22中設(shè)置結(jié)合增強(qiáng)部而增強(qiáng)對(duì)熱沖擊的抵抗。僅需要使用于支承音叉式振動(dòng)器10的多個(gè)支承部20的至少一個(gè)支承面22包括結(jié)合增強(qiáng)部。第四示例性實(shí)施例中采用的結(jié)構(gòu)可以與第二或第三示例性實(shí)施例中采用的結(jié)構(gòu)一起使用。
(第五示例性實(shí)施例)在第五示例性實(shí)施例中，在|L1-L2|/LAVG為1％以上的角速度傳感器中，安裝面具有用于增強(qiáng)與安裝部的結(jié)合的結(jié)合增強(qiáng)部(第二結(jié)合增強(qiáng)部)。圖10A到圖10C是表示第五示例性實(shí)施例中采用的角速度傳感器的支承部20的圖。其它結(jié)構(gòu)與第一示例性實(shí)施例中采用的相同。參照?qǐng)D10A，安裝面24限定有至少一個(gè)貫通支承部20延伸的開(kāi)口或狹縫25a。參照?qǐng)D10B，安裝面24限定有至少一個(gè)切口25b。參照?qǐng)D10C，安裝面24限定有至少一個(gè)凹坑(從底部看時(shí)為突起)25c。根據(jù)第五示例性實(shí)施例，在安裝面24中設(shè)置有結(jié)合增強(qiáng)部以增強(qiáng)與安裝部的結(jié)合。通過(guò)在第五示例性實(shí)施例中被采用并用作結(jié)合增強(qiáng)部的狹縫25a、切口25b或凹坑25c可以增大安裝面24的表面積，從而可以增大與諸如粘合劑等的結(jié)合部件的結(jié)合面積。這使得外殼30和支承部20可通過(guò)錨固作用以增強(qiáng)方式連接。僅需要使得用于支承音叉式振動(dòng)器10的多個(gè)支承部20中的安裝面24中的至少一個(gè)如此。而且，第五示例性實(shí)施例中采用的結(jié)構(gòu)可以與第二到第四示例性實(shí)施例中采用的任一結(jié)構(gòu)一起使用。
(第六示例性實(shí)施例)在第六示例性實(shí)施例中，在|L1-L2|/LAVG為1％以上的角速度傳感器中，設(shè)置有與音叉式振動(dòng)器10的臂部11和12的面內(nèi)振動(dòng)面相交的支承面26，并且支承面26具有結(jié)合增強(qiáng)部(第一結(jié)合增強(qiáng)部)。圖11A到圖11D是表示根據(jù)第六示例性實(shí)施例的角速度傳感器的支承部20的圖。其它結(jié)構(gòu)與第一示例性實(shí)施例中采用的相同。參照?qǐng)D11A，支承面26與音叉式振動(dòng)器10的面內(nèi)振動(dòng)模式(圖4所示)的振動(dòng)方向的平面直角相交。而且，支承面26具有貫通支承部20延伸的開(kāi)口或狹縫27a。支承面26和安裝面24通過(guò)部件29a連接。參照?qǐng)D11B，支承面26限定有切口27b，其它結(jié)構(gòu)與圖11A所示的相同。參照?qǐng)D11C，支承面26和安裝面24通過(guò)形狀與部件29a不同的部件29b連接，其它結(jié)構(gòu)與圖11A所示的相同。參照?qǐng)D11D，支承面26限定有切口27b，其它結(jié)構(gòu)與圖11C所示的相同。
根據(jù)第六示例性實(shí)施例，支承面26與面內(nèi)振動(dòng)面直角相交，該面內(nèi)振動(dòng)面即沿音叉式振動(dòng)器10的臂部11和12的面內(nèi)振動(dòng)模式(圖4A所示的振動(dòng)模式)的振動(dòng)方向虛擬布置的平面，也就是沿多個(gè)臂部11和12的方向虛擬布置的平面。在圖4A所示的面內(nèi)振動(dòng)模式以及圖4B所示的面垂直振動(dòng)模式中，面內(nèi)振動(dòng)面具有較大的振動(dòng)。因此，在第一到第五示例性實(shí)施例中，當(dāng)支承面22支承該面時(shí)，用作驅(qū)動(dòng)模式或檢測(cè)模式的振動(dòng)模式受到抑制。同時(shí)，在面內(nèi)振動(dòng)模式和面垂直振動(dòng)模式中，與面內(nèi)振動(dòng)模式虛擬地直角相交的面具有較小的振動(dòng)。因此，通過(guò)用與面內(nèi)振動(dòng)模式虛擬地直角相交的面支承音叉式振動(dòng)器10，可以控制如第一到第五示例性實(shí)施例中所述對(duì)振動(dòng)模式的抑制效果。當(dāng)支承面26與音叉式振動(dòng)器10的面內(nèi)振動(dòng)模式虛擬地直角相交時(shí)是優(yōu)選的且效果最大。但是，當(dāng)支承面26與面內(nèi)振動(dòng)模式相交時(shí)是有效的。另外，在支承面26中設(shè)置有用于增強(qiáng)與音叉式振動(dòng)器10的結(jié)合的結(jié)合增強(qiáng)部(第一結(jié)合增強(qiáng)部)。這能夠增強(qiáng)支承部20與音叉式振動(dòng)器10之間的結(jié)合。另外，使支承面26與支承部20的安裝面24相連接的部件29a或部件29b可以具有任意形狀。僅需要使作為支承音叉式振動(dòng)器10的支承部20中的至少一個(gè)部件的支承面26具有結(jié)合增強(qiáng)部。第二或第三示例性實(shí)施例的結(jié)構(gòu)可以與第六示例性實(shí)施例的結(jié)構(gòu)一起使用。
(第七示例性實(shí)施例)在第七示例性實(shí)施例中，在|L1-L2|/LAVG為1％以上的角速度傳感器中，設(shè)置有與音叉式振動(dòng)器10的臂部11和12的面內(nèi)振動(dòng)面虛擬相交的支承面26，安裝面24具有結(jié)合增強(qiáng)部(第二結(jié)合增強(qiáng)部)。圖12A到圖12C是表示根據(jù)第七示例性實(shí)施例的角速度傳感器的支承部20的圖。其它結(jié)構(gòu)與第一示例性實(shí)施例中采用的相同。參照?qǐng)D12A，支承面26與音叉式振動(dòng)器10的面內(nèi)振動(dòng)面虛擬地直角相交。而且，安裝面24限定有貫通支承部20延伸的至少一個(gè)開(kāi)口或狹縫25a。參照?qǐng)D12B，安裝面24限定有至少一個(gè)切口25b。參照?qǐng)D12C，安裝面24具有至少一個(gè)凹坑25c(從底部看時(shí)為突起)。
根據(jù)第七示例性實(shí)施例，支承面26與音叉式振動(dòng)器10的臂部11和12的面內(nèi)振動(dòng)面虛擬相交，并且設(shè)置有用于增強(qiáng)與音叉式振動(dòng)器10的結(jié)合的結(jié)合增強(qiáng)部。這使得能增強(qiáng)支承部20與音叉式振動(dòng)器10之間的結(jié)合。另外，使支承面26與安裝面24相連接的部件29a或部件29b可以具有任意形狀。僅需要使作為支承音叉式振動(dòng)器10的支承部20中的至少一個(gè)部件的安裝面24具有結(jié)合增強(qiáng)部。第二、第三或第六示例性實(shí)施例的結(jié)構(gòu)可以與第七示例性實(shí)施例的結(jié)構(gòu)一起使用。
(第八示例性實(shí)施例)在|L1-L2|/LAVG為1％以上的角速度傳感器中，支承面設(shè)置在音叉式振動(dòng)器10的節(jié)點(diǎn)附近。圖13是說(shuō)明通過(guò)結(jié)合部件與音叉式振動(dòng)器10中的支承部20的支承面接觸的面的圖。例如，在圖4A和圖4B所示的振動(dòng)模式中，節(jié)點(diǎn)B是圖4A的節(jié)點(diǎn)A和圖4B的節(jié)點(diǎn)B的共用節(jié)點(diǎn)。參照?qǐng)D13，區(qū)域R1(直線)是節(jié)點(diǎn)B垂直投影在音叉式振動(dòng)器10中的基部13的底面S1上所在的區(qū)域，而區(qū)域R2(點(diǎn))是后表面S2中的、節(jié)點(diǎn)B與后表面S2虛擬相交的區(qū)域。在第八示例性實(shí)施例中，作為底面S1的包括區(qū)域R1的部分的區(qū)域17或者作為后表面S2的包括區(qū)域R2的部分的區(qū)域18由支承面支承。
圖14A到圖14C是表示第八示例性實(shí)施例中采用的角速度傳感器的支承部20的圖。其它結(jié)構(gòu)與第一示例性實(shí)施例中采用的相同。參照?qǐng)D14A，支承面22a支承作為基部13的底面S1的一部分的區(qū)域17。參照?qǐng)D14B，支承面26a支承作為基部13的后表面S2的一部分的區(qū)域18。參照?qǐng)D14C，支承面22b和支承面26a分別支承區(qū)域17和區(qū)域18。
根據(jù)第八示例性實(shí)施例，音叉式振動(dòng)器10被支承在支承區(qū)域17或區(qū)域18的支承面22a、22b或26a處，區(qū)域17或區(qū)域18是面S1或面S2的、分別包括音叉式振動(dòng)器10的節(jié)點(diǎn)投影在基部13的面S1和面S2中的至少一個(gè)面上所在的區(qū)域R1或R2的部分。節(jié)點(diǎn)B是音叉式振動(dòng)器10不振動(dòng)的區(qū)域。因此，在基部13的面S1或面S2的最靠近節(jié)點(diǎn)B的區(qū)域中振動(dòng)較小，換言之，節(jié)點(diǎn)B垂直投影在面S1或面S2上所在的區(qū)域R1或區(qū)域R2的振動(dòng)較小。優(yōu)選的是，音叉式振動(dòng)器10由支承面的包括區(qū)域R1或區(qū)域R2的部分支承。這樣減少了施加到支承面的應(yīng)力，從而抑制了支承面與音叉式振動(dòng)器10分離。在第八示例性實(shí)施例中，被驅(qū)動(dòng)模式中的節(jié)點(diǎn)A和檢測(cè)模式中的節(jié)點(diǎn)B所共用的節(jié)點(diǎn)B附近由支承面支承。但是，可以用支承面支承驅(qū)動(dòng)模式中的節(jié)點(diǎn)附近以及檢測(cè)模式中的節(jié)點(diǎn)附近。另外，僅需要將當(dāng)前示例性實(shí)施例應(yīng)用于多個(gè)音叉式振動(dòng)器10中的至少一個(gè)。另外，第二至第七示例性實(shí)施例中采用的任一結(jié)構(gòu)可以與第八示例性實(shí)施例的結(jié)構(gòu)一起使用。
在第一示例性實(shí)施例中采用外殼30，在第二示例性實(shí)施例中采用印刷電路板31作為安裝部。但是，可以應(yīng)用其它結(jié)構(gòu)，只要安裝部具有安裝音叉式振動(dòng)器10a和音叉式振動(dòng)器10b的功能即可。在上述示例性實(shí)施例中，音叉式振動(dòng)器10a和音叉式振動(dòng)器10b分別具有兩個(gè)臂部11和12。但是，音叉式振動(dòng)器可具有三個(gè)或更多個(gè)臂部。支承部20不限制于第一到第八示例性實(shí)施例中描述的形狀，僅需要使支承部20包括支承音叉式振動(dòng)器10的支承面22以及待安裝在安裝部上的安裝面24。在上述示例性實(shí)施例中，采用了兩個(gè)振動(dòng)器；但是，可以采用三個(gè)或更多個(gè)振動(dòng)器。
盡管示出并描述了本發(fā)明所采用的幾個(gè)具體的示例性實(shí)施例，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，可以在不背離本發(fā)明的原理及精神的情況下對(duì)這些示例性實(shí)施例進(jìn)行改變，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。
本發(fā)明基于2006年4月19日提交的日本專利申請(qǐng)No.2006-116001，其全部公開(kāi)通過(guò)引用結(jié)合于此。
權(quán)利要求
1.一種角速度傳感器，該角速度傳感器包括多個(gè)音叉式振動(dòng)器，這之中的每個(gè)音叉式振動(dòng)器分別包括基部和從該基部延伸的多個(gè)臂部，其中，所述多個(gè)音叉式振動(dòng)器之間的臂部長(zhǎng)度差至少為所述多個(gè)音叉式振動(dòng)器的多個(gè)臂部長(zhǎng)度的平均值的百分之一。
2.如權(quán)利要求1所述的角速度傳感器，其特征在于，該角速度傳感器還包括多個(gè)支承部，所述多個(gè)支承部分別支承所述多個(gè)音叉式振動(dòng)器；和安裝所述多個(gè)支承部的安裝部。
3.如權(quán)利要求2所述的角速度傳感器，其特征在于，該角速度傳感器還包括吸音部，該吸音部吸收設(shè)置在所述安裝部中的所述多個(gè)音叉式振動(dòng)器的振動(dòng)。
4.如權(quán)利要求2所述的角速度傳感器，其特征在于，在所述多個(gè)音叉式振動(dòng)器中的至少一個(gè)中，其重心位于第一區(qū)域的正上方或者位于第二區(qū)域的正上方，所述第一區(qū)域即支承音叉式振動(dòng)器的相應(yīng)支承部的支承面投影在包括該音叉式振動(dòng)器的重心、該音叉式振動(dòng)器的重力方向和縱向的投影面上所在的區(qū)域，所述第二區(qū)域即所述相應(yīng)支承部的待安裝在所述安裝部上的安裝面投影在所述投影面上所在的區(qū)域。
5.如權(quán)利要求2所述的角速度傳感器，其特征在于，所述多個(gè)支承部中的至少一個(gè)在支承相應(yīng)音叉式振動(dòng)器的支承面中包括第一結(jié)合增強(qiáng)部，該第一結(jié)合增強(qiáng)部用于增強(qiáng)所述多個(gè)支承部中的所述至少一個(gè)與所述相應(yīng)音叉式振動(dòng)器之間的結(jié)合。
6.如權(quán)利要求2所述的角速度傳感器，其特征在于，所述多個(gè)支承部中的至少一個(gè)在待安裝在所述安裝部上的安裝面中包括第二結(jié)合增強(qiáng)部，該第二結(jié)合增強(qiáng)部用于增強(qiáng)所述多個(gè)支承部中的所述至少一個(gè)與所述安裝部之間的結(jié)合。
7.如權(quán)利要求2所述的角速度傳感器，其特征在于，所述多個(gè)支承部中的至少一個(gè)包括這樣的支承面，該支承面與所述音叉式振動(dòng)器的臂部的面內(nèi)振動(dòng)面虛擬相交并支承相應(yīng)音叉式振動(dòng)器。
8.如權(quán)利要求7所述的角速度傳感器，其特征在于，所述多個(gè)支承部中的至少一個(gè)在所述支承面中包括第一結(jié)合增強(qiáng)部，該第一結(jié)合增強(qiáng)部用于增強(qiáng)所述多個(gè)支承部中的所述至少一個(gè)與所述相應(yīng)音叉式振動(dòng)器之間的結(jié)合。
9.如權(quán)利要求7所述的角速度傳感器，其特征在于，所述多個(gè)支承部中的至少一個(gè)在待安裝在所述安裝部上的安裝面中包括第二結(jié)合增強(qiáng)部，該第二結(jié)合增強(qiáng)部用于增強(qiáng)所述多個(gè)支承部中的所述至少一個(gè)與所述安裝部之間的結(jié)合。
10.如權(quán)利要求1所述的角速度傳感器，其特征在于，所述多個(gè)支承部中的至少一個(gè)通過(guò)一支承面來(lái)支承相應(yīng)的音叉式振動(dòng)器，該支承面包括相應(yīng)音叉式振動(dòng)器的節(jié)點(diǎn)投影在相應(yīng)基部的至少一個(gè)平面上所在的區(qū)域并支承所述至少一個(gè)平面的一部分。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種角速度傳感器。該角速度傳感器包括多個(gè)音叉式振動(dòng)器，這之中的每個(gè)音叉式振動(dòng)器分別包括基部和從該基部延伸的多個(gè)臂部，并且所述多個(gè)音叉式振動(dòng)器之間的臂部長(zhǎng)度差至少為所述多個(gè)音叉式振動(dòng)器的多個(gè)臂部長(zhǎng)度的平均值的百分之一。
文檔編號(hào)G01P9/04GK101059347SQ200710096500
公開(kāi)日2007年10月24日 申請(qǐng)日期2007年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月19日
發(fā)明者山地隆行, 石川寬, 今井彰, 小笠原昭二, 勝木隆史, 高橋勇治, 中澤文彥, 高木宏明 申請(qǐng)人:富士通媒體部品株式會(huì)社, 富士通株式會(huì)社