DE69934169T2

DE69934169T2 - Drehgeschwindigkeitssensor

Info

Publication number: DE69934169T2
Application number: DE69934169T
Authority: DE
Inventors: Yasuhiro Nagaokakyo Negoro
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1998-07-10
Filing date: 1999-07-06
Publication date: 2007-10-18
Anticipated expiration: 2019-07-07
Also published as: EP0971208A2; EP0971208B1; DE69934169D1; JP3106395B2; EP0971208A3; US6386033B1; JP2000028366A

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Winkelgeschwindigkeitssensor, der verwendet wird, um eine Winkelgeschwindigkeit zu erfassen, die beispielsweise auf ein sich bewegendes Objekt wirkt, wie beispielsweise einen Rotor, etc.
2. Beschreibung der verwandten Technik
Im Allgemeinen ist ein Winkelgeschwindigkeitssensor einer herkömmlichen Technologie bekannt, wie es in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. 5-312576 und anderen Veröffentlichungen beschrieben ist.
Der Winkelgeschwindigkeitssensor, der in dieser ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. 5-312576 beschrieben ist, ist im Wesentlichen aus einer Platine, einem ersten und einem zweiten Schwinger einer Schwingungserzeugungsseinrichtung und einer Verschiebungserfassungseinrichtung gebildet.
Der erste Schwinger ist an der Platine durch erste Tragestützen getragen und angeordnet, um in die Richtung einer ersten Achse horizontal zu der Platine geschwungen zu werden. Ferner ist der zweite Schwinger an dem ersten Schwinger durch zweite Tragestützen getragen und angeordnet, um in die Richtung einer zweiten Achse in einem rechten Winkel zu der Richtung der ersten Achse und horizontal zu der Platine geschwungen zu werden. Aufgrund dessen ist der zweite Schwinger in der Lage, in die Richtung der ersten und der zweiten Achse in dem Zustand geschwungen zu werden, in dem der zweiten Schwinger horizontal zu der Platine gehalten ist.
Ferner liefert die Schwingungserzeugungseinrichtung eine Schwingung in die Richtung der ersten Achse zu dem ersten Schwinger. In diesem Zustand wird, wenn eine Winkelgeschwindigkeit um eine dritte Achse in rechten Winkeln zu der ersten und der zweiten Achse angelegt ist, d. h. eine Drehachse vertikal zu der Ebene, der zweite Schwinger in die Richtung der zweiten Achse durch eine Corioliskraft proportional zu der Winkelgeschwindigkeit verschoben. Aufgrund dessen erfasst die Verschiebungserfassungseinrichtung eine Verschiebung des zweiten Schwingers in die Richtung der zweiten Achse, um die Winkelgeschwindigkeit zu erfassen.
Bei dem obigen Winkelgeschwindigkeitssensor einer herkömmlichen Technologie wird, wenn eine Beschleunigung in die Richtung der zweiten Achse angelegt ist, der zweite Schwinger in die Richtung der zweiten Achse durch die Beschleunigung verschoben. Zu diesem Zeitpunkt erfasst die Verschiebungserfassungseinrichtung auch die Verschiebung des zweiten Schwingers durch eine derartige Beschleunigung als die Verschiebung, die durch eine Winkelgeschwindigkeit bewirkt wird. Das heißt, selbst falls der ganze Sensor nicht um die dritte Achse vertikal zu der Platine gedreht wird, erfasst die Winkelgeschwindigkeitserfassungseinrichtung die Verschiebung des zweiten Schwingers, wenn eine Beschleunigung in die Richtung der zweiten Achse angelegt ist.
Wenn eine Beschleunigung in die Richtung der zweiten Achse angelegt ist, besteht auf diese Weise ein Problem, dass die Erfassungsgenauigkeit einer Winkelgeschwindigkeit verschlechtert ist, weil die Verschiebung des zweiten Schwingers, die durch die Beschleunigung erzeugt ist, als Rauschen hinzugefügt ist.
Die JP 09318359 beschreibt, wie es in 1 und 2 gezeigt ist, eine Platine 1, die durch einen Betätiger 5 entlang einer Anregungsrichtung entlang A reziprok gedreht wird, und unter diesem Zustand, wenn eine Eingangswinkelgeschwindigkeit von außen eingegeben wird, wirkt eine Corioliskraft auf ein Gyroskop 2 vom elektrostatischen Typ, mit dem Ergebnis einer Veränderung einer elektrostatischen Kapazität aufgrund einer Handlung, wobei somit eine Eingangswinkelgeschwindigkeit erfasst wird. Da mehrere Gyroskope 2 vom elektrostatischen Kapazitätstyp an der gleichen flachen Oberfläche der Platine 1 vorgesehen sind, wird eine 2-Achsen-Erfassung möglich und kann durch ein Erhöhen der Anzahl eine Mehrachsenanpassung erreicht werden. Zusätzlich ist eine Beschleunigungsempfindlichkeit aufgrund einer Veränderung einer elektrostatischen Kapazität aufgrund einer Beschleunigung durch ein Nehmen einer Ausgangsdifferenz zwischen zwei Gyroskopen vom elektrostatischen Kapazitätstyp geringer, so dass die Eingabe einer Eingangswinkelgeschwindigkeit bei einer geringeren Beschleunigungswirkung erfasst wird. Das Dokument US-A-5635640 offenbart einen Winkelgeschwindigkeitssensor, der zwei getrennte, rotationsmäßig geschwungene Massen aufweist, die an einer Platine aufgehängt sind.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das Problem zu lösen, das der zuvor erwähnten herkömmlichen Technologie zugeordnet ist, wie es beispielsweise in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 5-312576 beschrieben ist.
Diese Aufgabe wird durch einen Winkelgeschwindigkeitssensor gemäß Anspruch 1 gelöst.
Die vorliegende Erfindung sieht einen Winkelgeschwindigkeitssensor vor, der gekennzeichnet ist durch: eine Platine; einen Drehschwinger; Drehtragestützen, die mit der Platine und dem Drehschwinger verbunden sind, zum Tragen des Drehschwingers über der Platine an einer mittleren Achse (01-01), die sich vertikal von einer Mitte der Platine erstreckt; einen ersten Schwinger, der an einer ersten Seite des Drehschwingers entlang einer ersten Achse gelegen und durch erste Tragestützen getragen ist; einen zweiten Schwinger, der an einer zweiten, gegenüberliegenden Seite des Drehschwingers entlang der ersten Achse gelegen und durch zweite Tragestützen getragen ist; einen Drehschwingungsgenerator zum rotationsmäßigen Schwingen des Drehschwingers, wobei der Drehschwinger bewirkt, dass der erste und der zweite Schwinger in entgegengesetzte Richtungen entlang einer zweiten Achse quer zu der ersten Achse schwingen; einen ersten Verschiebungsdetektor zum Erfassen einer Verschiebung des ersten Schwingers, wenn sowohl eine Winkelgeschwindigkeit um die mittlere Achse (01-01) des Drehschwingers angelegt ist als auch der Drehschwinger rotationsmäßig geschwungen wird; und einen zweiten Verschiebungsdetektor zum Erfassen einer Verschiebung des zweiten Schwingers, wenn sowohl eine Winkelgeschwindigkeit um die mittlere Achse (01-01) des Drehschwingers angelegt ist als auch der Drehschwinger rotationsmäßig geschwungen wird.
Mit anderen Worten sieht die vorliegende Erfindung einen Winkelgeschwindigkeitssensor vor, der auf der zuvor erwähnten Technologie basiert und der in der Lage ist, eine Winkelgeschwindigkeit zu erfassen, die um die dritte Achse angelegt ist, selbst falls eine Beschleunigung in die Richtung der zweiten Achse angelegt wurde.
Ein Ausführungsbeispiel des Winkelgeschwindigkeitssensors weist folgende Merkmale auf: eine Platine in der Form einer flachen Platte; einen Drehschwinger, der von der mittleren Achse vertikal zu der Platine als der Mitte der Drehschwingung zu der Rechten und der Linken über der Platine erweitert und an der Position der mittleren Achse durch Drehtragestützen getragen ist, um rotationsmäßig geschwungen zu werden; einen ersten Schwinger, der an einer rechten Seite des Drehschwingers gelegen und durch erste Tragestützen getragen ist, einen zweiten Schwinger, der an der linken Seite des Drehschwingers gelegen und durch zweite Tragestützen getragen ist; eine Drehschwingungserzeugungseinrichtung zum Schwingen des zweiten Schwingers rückwärts und vorwärts, wenn der erste Schwinger durch ein Geben einer Drehschwingung zu dem Drehschwinger vorwärts und rückwärts geschwungen wird; einen ersten Verschiebungsdetektor zum Erfassen einer Verschiebung des ersten Schwingers, der zu der Rechten und der Linken geschwungen wird, wenn eine Winkelgeschwindigkeit um die mittlere Achse des Drehschwingers in dem Zustand angelegt ist, in dem eine Drehschwingung zu dem Drehschwinger durch die Drehschwingungserzeugungseinrichtung gegeben ist, und einen zweiten Verschiebungsdetektor zum Erfassen einer Verschiebung des zweiten Schwingers, der zu der Rechten und der Linken geschwungen wird, wenn eine Winkelgeschwindigkeit um die mittlere Achse des Drehschwingers in dem Zustand angelegt ist, in dem eine Drehschwingung zu dem Drehschwinger durch die Drehschwingungserzeugungseinrichtung gegeben ist.
Bei so einem Aufbau wird, wenn die Drehschwingungserzeugungseinrichtung dem Drehschwinger über die Platine eine Drehschwingung gibt und den ersten Schwinger vorwärts und rückwärts schwingen lässt, der zweite Schwinger vorwärts und rückwärts geschwungen. Und eine Winkelgeschwindigkeit ist an den ganzen Sensor um die Drehachse des Drehschwingers in dem Zustand angelegt, in dem eine Drehschwingung dem Drehschwinger gegeben wird, und eine Corioliskraft in Proportion zu der Winkelgeschwindigkeit wirkt auf den ersten und den zweiten Schwinger. Zu diesem Zeitpunkt, wenn der erste Schwinger vorwärts und rückwärts geschwungen wird und der zweite Schwinger vorwärts und rückwärts geschwungen wird, ist die Corioliskraft, die auf den ersten und den zweiten Schwinger wirkt, rückwärts und werden der erste und der zweite Schwinger mit Bezug auf die mittlere Achse des Drehschwingers symmetrisch zu der Linken und der Rechten geschwungen. Das heißt, wenn der erste Schwinger zu einer Seite zu der Rechten und der Linken verschoben wird, wird der zweite Schwinger zu der anderen Seite zu der Rechten und der Linken verschoben.
Und wenn eine Verschiebung des ersten Schwingers durch den ersten Verschiebungsdetektor erfasst wird, wird eine Verschiebung des zweiten Schwingers zu der anderen Seite durch den zweiten Verschiebungsdetektor erfasst. Aufgrund dessen kann durch ein Verwenden von Signalen von dem ersten und dem zweiten Verschiebungsdetektor die Winkelgeschwindigkeit, die an den gesamten Sensor angelegt ist, erfasst werden.
Wenn zudem eine Beschleunigung zu einer Seite hin zu der Rechten und der Linken an den gesamten Sensor angelegt ist, wird veranlasst, dass der erste und der zweite Schwinger durch diese Beschleunigung aufgrund der Trägheit des ersten und des zweiten Schwingers zu der anderen Seite zu der Rechten und der Linken verschoben werden. Falls eine Winkelgeschwindigkeit um die mittlere Achse des Drehschwingers an den gesamten Sensor angelegt ist, ist in diesem Zustand beispielsweise die Verschiebung zu der Rechten und der Linken des ersten Schwingers erhöht und ist die Verschiebung des ersten Schwingers gleich der Addition der Verschiebung aufgrund einer Winkelgeschwindigkeit und der Verschiebung aufgrund einer Beschleunigung gemacht. Die Verschiebung zu der Rechten und der Linken des zweiten Schwingers ist jedoch reduziert und die Verschiebung des zweiten Schwingers ist der Subtraktion der Verschiebung aufgrund einer Winkelgeschwindigkeit von der Verschiebung aufgrund einer Beschleunigung gleich gemacht. Aufgrund dessen gleichen sich durch ein Addieren von Erfassungssignalen von dem ersten und dem zweiten Verschiebungsdetektor die Erfassungssignale aufgrund einer Beschleunigung aus und können lediglich die Erfassungssignale aufgrund einer Winkelgeschwindigkeit herausgenommen werden.
Die Drehtragestützen können in einer Spiralform zwischen einem Trageabschnitt, der bei der mittleren Achse an der Platine gegeben ist, und dem Drehschwinger angeordnet sein. In diesem Fall sind die Drehtragestützen in der Lage, den Drehschwinger zu tragen, um eine Drehschwingung um die mittlere Achse dadurch zu ergeben, dass die ganzen Drehtragestützen gebogen und verformt werden.
Der erste Schwinger und der zweite Schwinger können so angeordnet sein, um symmetrisch zu der Rechten und der Linken mit Bezug auf die mittlere Achse zu sein. In dem Fall, wenn eine Drehschwingung zu dem Drehschwinger gegeben ist, sind der erste und der zweite Schwinger in der Lage, mit der gleichen Geschwindigkeit symmetrisch zu der Rechten und der Linken geschwungen zu werden. Wenn folglich der erste und der zweite Schwinger durch eine Winkelgeschwindigkeit verschoben werden, ist das Maß der Verschiebung beinahe gleich gemacht. Deshalb kann die Amplitude von Signalen durch eine Winkelgeschwindigkeit bei den Signalen von dem ersten Verschiebungserfassungsabschnitt und dem zweiten Verschiebungserfassungsabschnitt beinahe gleich gemacht werden.
Zudem können die Federkonstanten der ersten und der zweiten Tragestützen gesetzt sein, um benahe gleich zu sein, und zu der gleichen Zeit ist die Masse des ersten und des zweiten Schwingers gesetzt, um beinahe gleich zu sein. In dem Fall, wenn eine Beschleunigung in die Richtung einer Tangente des Drehschwingers angelegt ist, werden der erste und der zweite Schwinger um ein beinahe gleiches Maß verschoben. Ohne verschiedene Operationen auszuführen, wird deshalb die Verschiebungskapazität durch eine Beschleunigung ohne Weiteres durch ein Verwenden von Verschiebungssignalen von dem ersten und dem zweiten Verschiebungsdetektor ausgeglichen.
Der Drehschwinger kann Rahmenabschnitte in der Form eines rechteckigen Rahmens an beiden der Endseiten zu der Rechten und der Linken aufweist. Genauer gesagt kann der erste Schwinger aus einem ersten Schwingabschnitt in der Form des Buchstabens „H" gebildet sein, der im Inneren eines ersten der Rahmenabschnitte gegeben ist, und der zweite Schwinger kann aus einem zweiten Schwingabschnitt in der Form des Buchstabens „H" gebildet sein, der im Inneren eines zweiten der Rahmenabschnitte gegeben ist. Der erste Verschiebungsdetektor kann aus einer ersten Schwingseitenelektrode, die in dem ersten Schwingabschnitt gegeben ist, und einer ersten Festseitenelektrode gebildet sein, die im Inneren des ersten Rahmenabschnitts angeordnet ist. Der zweite Verschiebungsdetektor kann aus einer zweiten Schwingseitenelektrode, die in dem zweiten Schwingabschnitt gegeben ist, und einer zweiten Festseitenelektrode gebildet sein, die im Inneren des zweiten Rahmenabschnitts angeordnet ist. Wenn eine Drehschwingung zu dem Drehschwinger gegeben ist, wird in diesem Fall der erste Rahmenabschnitt vorwärts und rückwärts geschwungen und wird der zweite Rahmenabschnitt vorwärts und rückwärts geschwungen. Deshalb werden der erste und der zweite Schwingabschnitt in die Rückwärtsrichtung voneinander vorwärts und rückwärts geschwungen.
Und die erste Schwingseitenelektrode und die erste Festseitenelektrode erfassen eine Kapazität zwischen dieser ersten Schwingseitenelektrode und Festseitenelektrode und erfassen das Verschiebungsmaß des ersten Schwingabschnitts zu der Rechten und der Linken. Ferner erfassen die zweite Schwingseitenelektrode und die zweite Festseitenelektrode eine Kapazität zwischen dieser ersten Schwingseitenelektrode und ersten Festseitenelektrode und erfassen das Verschiebungsmaß des zweiten Schwingabschnitts zu der Rechten und der Linken.
Die Drehschwingungserzeugungseinrichtung kann einen ersten und einen zweiten Schwingungsgenerator aufweisen, die an der Seite von einem Ende zu der Rechten und der Linken des Drehschwingers positioniert sind, in die Vorwärts- und die Rückwärtsrichtung des Drehschwingers getrennt sind und einem ersten Schwinger eine Rückwärts- und Vorwärtsschwingung geben, sowie einen dritten und einen vierten Schwingungsgenerator, die an der Seite des anderen Endes zu der Rechten und Linken des Drehschwingers positioniert sind, in die Rückwärts- und Vorwärtsrichtung des Drehschwingers getrennt sind und dem zweiten Schwinger eine Rückwärts- und Vorwärtsschwingung geben. Wenn der erste Schwinger durch eine Eingabe von Treibersignalen der gleichen Phase zu dem ersten und dem vierten Schwingungsgenerator, die bei den mit Bezug auf die mittlere Achse symmetrischen Positionen gegeben sind, vorwärts verschoben wird, wird der zweite Schwinger rückwärts verschoben, und wenn der erste Schwinger durch eine Eingabe von Treibersignalen der gleichen Phase zu dem zweiten und dem dritten Schwingungsgenerator, die bei den mit Bezug auf die mittlere Achse symmetrischen Positionen gegeben sind, rückwärts verschoben wird, wird der zweite Schwinger vorwärts verschoben.
Weil dieselben so aufgebaut sind, sind der erste bis vierte Schwingungsgenerator in der Lage, dem Drehschwinger eine Drehschwingung um die mittlere Achse zu geben. Und der erste und der vierte Schwingungsgenerator sind so angeordnet, um symmetrisch mit Bezug auf die mittlere Achse zu sein, und sind zu der gleichen Zeit durch Treibersignale der gleichen Phase getrieben. Wenn deshalb der erste Schwinger durch den ersten und den vierten Schwingungsgenerator vorwärts verschoben wird, kann der zweite Schwinger rückwärts verschoben werden.
Ferner sind der zweite und der dritte Schwingungsgenerator so angeordnet, um mit Bezug auf die mittlere Achse symmetrisch zu sein, und sind zu der gleichen Zeit durch Treibersignale der gleichen Phase getrieben. Wenn deshalb der erste Schwinger durch den zweiten und den dritten Schwingungsgenerator rückwärts verschoben wird, kann der zweite Schwinger vorwärts verschoben werden.
Andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels (der bevorzugten Ausführungsbeispiele) der Erfindung ersichtlich, die sich auf die zugehörigen Zeichnungen bezieht.
Kurze Beschreibung der Zeichnung (en)
1 ist eine Vorderansicht eines Winkelgeschwindigkeitssensors gemäß einem Ausführungsbeispiel.
2 ist ein vertikaler Querschnitt, der an einer Linie II-II von 1 genommen ist.
3 ist eine vergrößerte Vorderansicht des Zustands des ersten und des zweiten Schwingabschnitts in der Form des Buchstabens „H" und anderer am Anfang.
4 ist eine vergrößerte Vorderansicht des Zustands des ersten und des zweiten Schwingabschnitts in der Form des Buchstabens „H" und anderer zu dem Zeitpunkt, wenn eine Winkelgeschwindigkeit um eine Axiallinie 01-01 angelegt ist.
5 ist eine vergrößerte Vorderansicht des Zustands des ersten und des zweiten Schwingabschnitts in der Form des Buchstabens „H" und anderer zu dem Zeitpunkt, wenn eine Beschleunigung G in die Richtung der X-Achse angelegt ist, wobei eine Winkelgeschwindigkeit Ω um die Axiallinie 01-01 angelegt ist.
Detaillierte Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels (der bevorzugten Ausführungsbeispiele)
Hierin werden im Folgenden die bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen detailliert erläutert.
Bezugszeichen 1 stellt eine Platine in der Form einer flachen Platte dar, die in die Rückwärts- und die Vorwärtsrichtung und zu der Rechten und der Linken erweitert ist, und die Basis eines Winkelgeschwindigkeitssensors bildet, und die Platine 1 ist in einer rechteckigen Form unter Verwendung von beispielsweise einem Glasmaterial gebildet. Hier sind beispielsweise die Rückwärts- und die Vorwärtsrichtung der Platine 1 gesetzt, um die Richtung der Y-Achse zu sein, und ist die Richtung zu der Rechten und der Linken der Platine 1 in einem rechten Winkel zu der Richtung der Y-Achse gesetzt, um die Richtung der X-Achse zu sein. Die Richtung senkrecht zu der Platine 1 ist gesetzt, um die Richtung der Z-Achse zu sein.
Bezugszeichen 2 stellt einen Trageabschnitt dar, der beinahe bei der mittleren Position der Platine 1 gegeben ist. Der Trageabschnitt 2 ist beinahe in der Form eines Rechteckigen Festkörpers gebildet und an den vier Ecken des Trageabschnitts 2 ist die Seite des Basisendes von Drehtragestützen 3, die später beschrieben werden sollen, befestigt. Der Trageabschnitt 2 ist zusammen mit einem Drehschwinger 4, der später beschrieben werden soll, ersten und zweiten Tragestützen 5, 7, einem ersten und einem zweiten Schwinger 6, 8 in der Form des Buchstabens „H" unter Verwendung von Polysilizium, Siliziumeinkristall, etc. dotiert mit P, Sb, etc. und mit geringem Widerstandswert integriert gebildet.
Bezugszeichen 3, 3,... stellen vier Drehtragestützen dar, die sich beinahe spiralförmig von dem Trageabschnitt 2 nach außerhalb der Platine 1 erstrecken und jede der Drehtrage stützen 3 ist zwischen dem Trageabschnitt 2 und dem Drehschwinger 4 vorgesehen. Und die Seite des Basisendes von jeder der Drehtragestützen ist an den vier Ecken des Trageabschnitts 2 befestigt und zur gleichen Zeit ist die Spitzenseite an dem Drehschwinger 4 befestigt. Ferner weist jede der Drehtragestützen 3 einen gebogenen Abschnitt in der Mitte der beinahe spiralförmigen Erweiterung auf. Und diese vier Drehtragestützen 3 tragen den Drehschwinger 4 so, um horizontal zu der Platine 1 zu sein.
Bezugszeichen 4 stellt einen Drehschwinger dar, der durch die Drehtragestützen 3 so getragen ist, um von der Oberfläche der Platine 1 getrennt zu sein, und der Drehschwinger 4 ist so gebildet, um sich in die Richtung der X-Achse von einer Axiallinie 01-01 als der mittleren Achse senkrecht zu der mittleren Platine 1 über der Platine 1 zu erstrecken. Und der Drehschwinger 4 ist durch die Drehtragestützen 3 so getragen, um rotationsmäßig geschwungen zu werden.
Und der Drehschwinger 4 ist aus einem rechten und einem linken Rahmenabschnitt 4A, 4B in der Form eines rechteckigen Rahmens gebildet, die beinahe eine quadratische Form aufweisen und an der Seite von beiden Enden zu der Rechten und der Linken (in die Richtung der X-Achse) gegeben sind, und einen mittleren Rahmenabschnitt 4C in der Form eines rechteckigen Rahmens, der beinahe eine quadratische Form aufweist und zwischen den Rahmenabschnitten 4A, 4B in der Form eines rechteckigen Rahmens gegeben ist, und ist aufgrund dieser Rahmenabschnitte 4A–4C in der Form eines rechteckigen Rahmens beinahe in der Form einer Leiter aufgebaut.
Ferner ist im Inneren des mittleren Rahmenabschnitts 4C in der Form eines rechteckigen Rahmens der Trageabschnitt 2 angeordnet und ist zu der gleichen Zeit die Spitzenseite von jeder der Drehtragestützen 3 an dem Eckabschnitt des Rahmenabschnitts 4C in der Form eines rechteckigen Rahmens befestigt. Aufgrund dessen ist der Drehschwingers 4 in dem Trageabschnitt 2 durch die vier Drehtragestützen 3 befestigt und wird dazu gebracht, um die Axiallinie 01-01 in die Richtung eines Pfeils A in 1 in dem Zustand rotationsmäßig geschwungen zu werden, in dem der Drehschwinger 4 horizontal zu der Platine 1 gehalten ist. Und der Drehschwinger 4 wird bei einer Resonanzfrequenz, die durch die Masse des Drehschwingers 4, die Masse des ersten und des zweiten Schwingabschnitts 6, 8 und die Federkonstante der Drehtragestützen 3 bestimmt ist, rotationsmäßig geschwungen.
Bezugszeichen 5, 5,... stellen vier erste Tragestützen dar und jede der Tragestützen 5 ist innerhalb des Rahmenabschnitts 4A in der Form eines rechteckigen Rahmens des Drehschwingers 4 positioniert und ist an der Mitte der Seite befestigt, die sich in die Rückwärts- und Vorwärtsrichtung (die Richtung der Y-Achse) erstreckt, und erstreckt sich in die Richtung der Y-Achse. Und die Spitzenseite von jeder der Tragestützen 5 ist an dem ersten Schwingabschnitt befestigt.
Bezugszeichen 6 stellt einen ersten Schwingabschnitt in der Form des Buchstabens „H" als einen ersten Schwinger dar, der innerhalb des linken Rahmenabschnitts 4A des Drehschwingers 4 gegeben ist, und der Schwingabschnitt 6 ist aus zwei Armabschnitten 6A gebildet, die sich in die Richtung der X-Achse erstrecken und Abschnitte 6B verbinden, die jeden der Armabschnitte 6A verbinden, um beinahe in der Form des Buchstabens „H" zu sein, und beide Endseiten von jedem der Armabschnitte 6A sind an der Spitzenseite von jeder der Tragestützen 5 befestigt. Aufgrund dessen ist der erste Schwingabschnitt 6 an dem Drehschwinger 4 durch die vier Tragestützen 5 befestigt, um in die Richtung der X-Achse geschwungen zu werden. Ferner sind zu dem Verbindungsabschnitt 6B des ersten Schwingabschnitts 6 erste Schwingseitenerfassungselektroden 15, 15 in die Richtung der X-Achse gebildet, die später beschrieben werden sollen.
Und der erste Schwingabschnitt 6 soll mit einer Resonanzfrequenz f2 geschwungen werden, die durch die Masse des ersten Schwingabschnitts 6 und die Federkonstante der ersten Tragestütze 5 bestimmt ist. Ferner sind die Resonanzfrequenz f2 des ersten Schwingabschnitts 6 und die Resonanzfrequenz f1 des Drehschwingers gesetzt, um einander beinahe gleich zu sein. Wenn eine Corioliskraft F, die auf den ersten Schwingabschnitt 6 wirkt, erhöht wird und eine Winkelgeschwindigkeit Ω um die Axiallinie 01-01 angelegt wird, kann aufgrund dessen der erste Schwingabschnitt 6 in die Richtung der X-Achse mehr verschoben werden.
Bezugszeichen 7, 7,... stellen vier zweite Tragestützen dar, und jede der Tragestützen 7, die beinahe in der gleichen Weise wie die ersten Tragestützen 5 gebildet ist, ist innerhalb des Rahmenabschnitts 4B des Drehschwingers 4 positioniert und ist an der Mitte der Seite befestigt, die sich in die Rückwärts- und Vorwärtsrichtung (die Richtung der Y-Achse) erstreckt, und erstreckt sich in die Richtung der Y-Achse. Und die Spitzenseite von jeder der Tragestützen 7 ist an dem zweiten Schwingabschnitt 8 befestigt.
Bezugszeichen 8 stellt einen zweiten Schwingabschnitt in der Form des Buchstabens „H" als einen zweiten Schwinger dar, der innerhalb des rechten Rahmenabschnitts 4B des Drehschwingers 4 gegeben ist, und der Schwingabschnitt 8 ist aus zwei Armabschnitten 8A, die sich in die Richtung der X-Achse erstrecken, und Verbindungsabschnitten 8B gebildet, die jeden der Armabschnitte 8A verbinden, um beinahe in der Form des Buchstabens „H" zu sein, beinahe in der gleichen Weise wie der erste Schwingabschnitt 6, und beide Endseiten jedes der Armabschnitte 8A sind an der Spitzenseite jeder der Tragestützen 7 befestigt. Aufgrund dessen ist der zweite Schwingabschnitt 8 an dem Drehschwinger 4 durch die vier Tragestützen 7 so befestigt, um in Richtung der X-Achse geschwungen zu werden. Ferner sind zu dem Verbindungsabschnitt 8B des zweiten Schwingabschnitts 8 zweite Schwingseitenerfassungselektroden 19, 19 in die Richtung der X-Achse gebildet, die später beschrieben werden sollen.
Und aus dem Schwingabschnitt 2, den ersten und den zweiten Tragestützen 5, 7 und dem ersten und dem zweiten Schwingabschnitt 5, 7 ist lediglich der Trageabschnitt 2 in einem festen Zustand an der Platine 1 befestigt und sind die ersten und die zweiten Tragestützen 5, 7 und der erste und der zweite Schwingabschnitt 6, 8 einen vorgeschriebenen Abstand weg von der Platine 1 horizontal getragen. Wenn jede der ersten Tragestützen 5 in die Richtung der Y-Achse erweitert ist, indem die ersten Tragestützen 5 in die Richtung der X-Achse gebogen sind, kann ferner der erste Schwingabschnitt 6 in die Richtung der X-Achse verschoben werden. Wenn jede der zweiten Tragestützen 7 in die Richtung der Y-Achse erweitert ist, indem die zweiten Tragestützen 7 in die Richtung der X-Achse gebogen sind, kann auf ähnliche Weise der zweite Schwingabschnitt 8 in die Richtung der X-Achse verschoben werden.
Ferner ist die Masse des zweiten Schwingabschnitts 8 beinahe gleich der Masse des ersten Schwingabschnitts 6 gesetzt und gleichzeitig ist die Federkonstante der zweiten Tragestütze 7 beinahe gleich der Federkonstante der ersten Tragestütze 5 gesetzt. Aufgrund dessen soll der zweite Schwingabschnitt 8 mit der Resonanzfrequenz f3 geschwungen werden, die beinahe gleich der Resonanzfrequenz f2 des ersten Schwingabschnitts 6 ist.
Wenn eine Winkelgeschwindigkeit Ω um die Axiallinie 01-01 in dem Zustand angelegt ist, in dem der Drehschwinger 4 rotationsmäßig geschwungen ist, soll eine Schwingung des zweiten Schwingabschnitts 8 und des ersten Schwingabschnitts 6 symmetrisch in die Richtung der X-Achse um den Punkt sein, der durch die Axiallinie 01-01 bestimmt ist.
Das heißt mit Bezug auf 2 und 4, wenn der erste Schwingabschnitt in die Richtung eines Pfeils B1 oder zu der Axiallinie 01-01 hin verschoben wird, wird auch der zweite Schwingabschnitt 8 in die Richtung eines Pfeils C1 oder zu der Axiallinie 01-01 hin verschoben. Ferner wird der erste Schwingabschnitt 6 in die Richtung eines Pfeils B2 oder weg von der Axiallinie 01-01 verschoben und wird auch der zweite Schwingabschnitt 8 in die Richtung eines Pfeils C2 oder weg von der Axiallinie 01-01 verschoben.
Wie es am besten in 1 zu sehen ist, stellen Bezugszeichen 9, 9,... vier feste Abschnitte für eine Schwingung dar, die in den vier Ecken an der Platine 1 gegeben sind, und jeder der festen Abschnitte für eine Schwingung 9 ist an der Platine 1 befestigt, um die Rahmenabschnitte 4A, 4B des Drehschwingers 4 zwischen denselben anzuordnen.
Bezugszeichen 10, 10,... stellen Festseitenelektroden für eine Schwingung dar, die von dem festen Abschnitt für eine Schwingung 9 aus zu dem Drehschwinger 4 vorstehen, und jede der Festseitenelektroden für eine Schwingung 10 ist aus neun Elektrodenplatten 10A gebildet, die zu dem festen Abschnitt für eine Schwingung 9 vorstehen. Obwohl sich jede der Elektrodenplatten 10A entlang der Drehrichtung des Drehschwingers 4 erstreckt, weil dieselbe weg von der Axiallinie 02-02 in die Rückwärtsrichtung und Vorwärtsrichtung (in die Richtung der Y-Achse) gegeben ist, ist dieselbe etwas aus der Richtung der Y-Achse geneigt. Und jede der Elektrodenplatten 10A ist abwechselnd jeder der unten erwähnten Elektrodenplatten 11A zugewandt, die mit einem Zwischenraum zwischen denselben in den Drehschwinger 4 integriert sind.
Bezugszeichen 11, 11,... stellen Schwingseitenschwingelektroden dar, die an dem Drehschwinger 4 gebildet sind, und jede der Schwingseitenschwingelektroden 11 ist außerhalb der Rahmenabschnitte 4A, 4B vorgesehen. Und die Schwingseitenschwingelektrode 11 ist aus neun Elektrodenplatten 11A gebildet, die zu dem festen Abschnitt für eine Schwingung in die Rückwärts- und Vorwärtsrichtung (in die Richtung der Y-Achse) vorstehen. Ferner erstrecken sich die Elektrodenplatten 11A in die Drehrichtung des Drehschwingers 4 und sind aus der Richtung der Y-Achse etwas heraus geneigt, und zur gleichen Zeit sind diese Elektrodenplatten 11A in einer kammförmigen Form angeordnet. Und die Schwingseitenschwingelektroden 11 und die Festseitenschwingelektroden 10 bilden Schwingungserzeugungsabschnitte 12A bis 12D.
Bezugszeichen 12A, 12B, 12C, 12D stellen Schwingungserzeugungsabschnitte als eine Drehschwingungserzeugungseinrichtung dar, die bei den vier Positionen um den Drehschwinger 4 herum gegeben sind, und jeder dieser Schwingungserzeugungsabschnitte 12A bis 12D, die aus der Festseitenelektrode für eine Schwingung 10 und der Schwingseitenschwingelektrode 11 gebildet sind, bildet einen ersten bis vierten Schwingungsgenerator. Und zwischen jeder der Elektrodenplatten 10A der Festseitenelektrode für eine Schwingung 10 und jeder der Elektrodenplatten 11A der Schwingseitenschwingelektrode 11 ist jeweils ein gleich großer Raum vorgesehen.
Ferner sind aus den Schwingungserzeugungsabschnitten 12A bis 12D der erste und der zweite Schwingungserzeugungsabschnitt 12A, 12B in die Rückwärts- und Vorwärtsrichtung auf der linken Seite des Drehschwingers 4 voneinander weg positioniert und sind der dritte und der vierte Schwingungserzeugungsabschnitt 12C, 12D in die Rückwärts- und Vorwärtsrichtung auf der rechten Seite des Drehschwingers 4 voneinander weg positioniert.
Hier ist zwischen der Festseitenelektrode für eine Schwingung 10 und der Schwingseitenelektrode 11 ein Treibersignal, wie beispielsweise eine gepulste Welle, eine Sinuswelle, etc. einer Frequenz f0 angelegt. Zu diesem Zeitpunkt wird periodisch eine elektrostatische Anziehung zwischen den Elektrodenplatten 10A, 11A erzeugt, die vorne und hinten positioniert sind. Ferner wird aus jedem der Schwin gungserzeugungsabschnitte 12A–12D an den ersten und den vierten Schwingungserzeugungsabschnitt 12A, 12D, die symmetrisch um die Axiallinie 01-01 positioniert sind, ein Treibersignal der gleichen Phase angelegt. An den zweiten und den dritten Schwingungserzeugungsabschnitt 12B, 12C wird jedoch ein Treibersignal der entgegengesetzten Richtung zu dem Treibersignal zu den Schwingungserzeugungsabschnitten 12A, 12D angelegt.
Wenn der Rahmenabschnitt 4A und der erste Schwingabschnitt 6 des Drehschwingers 4 durch den ersten und den vierten Schwingungserzeugungsabschnitt 12A, 12D vorwärts geschoben werden, wird aufgrund dessen der Schwingungserzeugungsabschnitt 12C durch den Rahmenabschnitt 4B und den zweiten Schwingabschnitt 8 rückwärts verschoben. Wenn jedoch der Rahmenabschnitt 4A und der erste Schwingabschnitt 6 des Drehschwingers 4 durch den zweiten und den dritten Schwingungserzeugungsabschnitt 12B, 12C rückwärts verschoben werden, wird der Schwingungserzeugungsabschnitt 12C durch den Rahmenabschnitt 4B und den zweiten Schwingabschnitt 8 vorwärts verschoben.
Und wenn der Drehschwinger 4 eine derartige Bewegung wiederholt, liefern die Schwingungserzeugungsabschnitte 12A bis 12D eine Drehschwingung um die Axiallinien 01-01 in die Richtung eines Pfeils A zu dem Drehschwinger 4, dem ersten und dem zweiten Schwingabschnitt 6, 8 und anderen Elementen.
Bezugszeichen 13, 13 stellen erste feste Erfassungsabschnitte dar, die innerhalb des Rahmenabschnitts 4A des Drehschwingers 4 vorgesehen sind, und die festen Erfassungsabschnitte 13 sind in die rechte und die linke Richtung voneinander weg gerichtet und sind an der Platine 1 befestigt und sind gleichzeitig in dem Raum vorgesehen, der durch die ersten Tragestützen 5 und den ersten Schwingabschnitt 6 umgeben ist.
Bezugszeichen 14, 14 stellen erste Festseitenerfassungselektroden als eine erste Festseitenelektrode dar, die in dem festen Erfassungsabschnitt 13 vorgesehen ist, und jede der Festseitenerfassungselektroden 14 ist aus Armabschnitten 14A, die sich von sowohl der Rückwärts- als auch der Vorwärtsseite des festen Erfassungsabschnitts 13 zu der Rechten und der Linken erstrecken, und sechs Elektrodenplatten 14B gebildet, die von dem Armabschnitt 14A einwärts vorstehen, so dass die Elektrodenplatten 14B abwechselnd jeder der Elektrodenplatten 15B einer Schwingseitenerfassungselektrode 15 die später beschrieben werden soll, mit einem Abstand zwischen denselben zugewandt sind.
Bezugzeichen 15, 15 stellen erste Schwingseitenelektrodenerfassungselektroden als eine erste Schwingseitenelektrode dar, die sich zu der Rechten und der Linken entlang der Axialrichtung 02-02 erstreckt, die sich in die Richtung der X-Achse erstreckt und die Axiallinie 01-01 von der Mitte des Verbindungsabschnitts 6B des ersten Schwingabschnitts 6 aus durchläuft, und jede der Schwingseitenerfassungselektroden 15 ist in der Form einer Antenne durch einen Armabschnitt 15A, der sich in die Richtung der X-Achse erstreckt, und sechs gleichmäßig beabstandete Elektrodenplatten 15B gebildet, die sich in die Rückwärts- und Vorwärtsrichtung (in die Richtung der Y-Achse) von dem Armabschnitt 15A aus erstrecken. Und die Schwingseitenerfassungselektroden 15 und Festseitenerfassungselektroden 14 sollen erste Verschiebungserfassungsabschnitte 16L, 16R bilden, die später beschrieben werden sollen.
Bezugszeichen 16L, 16R stellen erste Verschiebungserfassungsabschnitte dar, die auf der Rechten und der Linken als ein erster Verschiebungsdetektor positioniert sind, und jeder der Verschiebungserfassungsabschnitte 16L, 16R ist aus der Festseitenerfassungselektrode 14 und der Schwingseitenerfassungselektrode 15 gebildet.
Ferner befindet sich jeder der Verschiebungserfassungsabschnitte 16L, 16R am Anfang in dem in 3 gezeigten Zustand, und wenn die Elektrodenplatten 14B der Festseitenerfassungselektrode 14 veranlasst werden, abwechselnd den Elektrodenplatten 15B der Schwingseitenerfassungselektrode 15 zugewandt zu sein, ist der Abstand zwischen den benachbarten Elektrodenplatten 14B, 15B des Verschiebungserfassungsabschnitts 16L auf der Linken gesetzt, um abwechselnd d0 einer schmalen Beabstandung und d0' einer breiten Beabstandung zu betragen.
Der Verschiebungserfassungsabschnitt 16R auf der Rechten ist jedoch auf die gleiche Weise wie der Verschiebungserfassungsabschnitt 16L auf der Linken aufgebaut und der Abstand zwischen den benachbarten Elektrodenplatten 14B, 15B ist gesetzt, um abwechselnd d0 einer schmalen Beabstandung und d0' einer breiten Beabstandung zu betragen. Und die Abstände d0, d0' zwischen den Elektrodenplatten 14B, 15B des Verschiebungserfassungsabschnitts 16L auf der Linken und die Abstände d0, d0' zwischen den Elektrodenplatten 14B, 15B des Verschiebungserfassungsabschnitts 16R auf der Rechten sind gesetzt, um mit Bezug auf eine Linie symmetrisch zu sein, die durch den Verbindungsabschnitt 6B bestimmt ist.
Die Kapazität C0 die dem Start eines Kondensators aus parallelen flachen Platten mit einer schmalen Beabstandung d0 zwischen denselben und die Kapazität C0' bei dem Start eines Kondensators aus parallelen flachen Platten mit einer breiteren Beabstandung d0' zwischen denselben weisen deshalb die Beziehung auf, die durch die folgende Formel 1 gezeigt ist. C0 >> C0' [Formel 1]
Aufgrund dessen bildet am Anfang, wenn der Winkelgeschwindigkeitssensor nicht in Betrieb ist, lediglich die Seite mit einer schmaleren Beabstandung d0 einen Kondensator mit parallelen flachen Platten. Wenn folglich eine Winkelgeschwindigkeit Ω auf den Winkelgeschwindigkeitssensor wirkt, erfasst jeder der Verschiebungserfassungsabschnitte 16L, 16R die Veränderung der Beabstandung d0 zwischen den Elektrodenplatten 14B, 15B als die Veränderung der Kapazität.
Bezugszeichen 17, 17 stellen zweite feste Erfassungsabschnitte dar, die innerhalb des Rahmenabschnitts 4B des Drehschwingers 4 vorgesehen sind, und die festen Erfassungsabschnitte 17 sind in die rechte und linke Richtung voneinander gerichtet und sind an der Platine 1 befestigt und sind gleichzeitig in dem Raum vorgesehen, der durch die zweiten Tragestützen 7 und den zweiten Schwingabschnitt 8 umgeben ist.
Bezugszeichen 18, 18 stellen zweite Festseitenerfassungselektroden als eine zweite Festseitenelektrode dar, die in dem festen Erfassungsabschnitt 17 vorgesehen ist, und jede der Festseitenerfassungselektroden 18 und ist aus Armabschnitten 18A, die sich von sowohl der Rückwärts- als auch der Vorwärtsseite des festen Erfassungsabschnitts 17 zu der Rechten und der Linken erstrecken, und sechs Elektrodenplatten 18B gebildet sind, die von dem Armabschnitt 18A einwärts vorstehen, so dass die Elektrodenplatten 18B abwechselnd jeder der Elektrodenplatten 19B einer Schwingseitenerfassungselektrode 19, die später beschrieben werden soll, mit einem Raum zwischen denselben zugewandt sind.
Bezugszeichen 19, 19 stellen zweite Schwingseitenerfassungselektroden als eine zweite Schwingseitenelektrode dar, die von der Mitte des Verbindungsabschnitts 8B des zweiten Schwingabschnitts 8 entlang der Axiallinien 02-02 zu der Rechten und der Linken vorstehen, und jede der Schwingseitenelektroden 19 ist in der Form einer Antenne durch einen Armabschnitt 19A, die sich in die Richtung der X-Achse erstrecken, und sechs gleichmäßig beabstandete Elektrodenplatten 19B gebildet, die sich von dem Armabschnitt 19A aus in die Rückwärts- und Vorwärtsrichtung (in die Richtung der Y-Achse) erstrecken. Und die Schwingseitenerfassungselektrode 15 und die Festseitenerfassungselektrode 15 sollen zweite Verschiebungserfassungsabschnitte 20L, 20R bilden, die später beschrieben werden sollen.
Bezugszeichen 20L, 20R stellen zweite Verschiebungserfassungsabschnitte dar, die als ein zweiter Verschiebungsdetektor auf der Rechten und der Linken positioniert sind, und jeder der Verschiebungserfassungsabschnitte 20L, 20R ist aus der Festseitenerfassungselektrode 18 und der Schwingseitenerfassungselektrode 19 beinahe in der gleichen Weise wie die ersten Verschiebungserfassungsabschnitte 16L, 16R gebildet.
Ferner befindet sich jeder der Verschiebungserfassungsabschnitte 20L, 20R am Anfang in dem in 3 gezeigten Zustand, und wenn die Elektrodenplatten 18B der Festseitenerfassungselektrode 18 dazu gebracht werden, abwechselnd den Elektrodenplatten 19b der Schwingseitenerfassungselektrode 19 zugewandt zu sein, ist der Abstand zwischen den benachbarten Elektrodenplatten 18B, 19B des Verschiebungserfassungsabschnitts 20L auf der Linken gesetzt, um abwechselnd d0 einer engen Beabstandung und d0' einer breiten Beabstandung zu betragen.
Der Verschiebungserfassungsabschnitt 20R auf der Rechten ist jedoch in der gleichen Weise wie der Verschiebungserfassungsabschnitt 20L auf der Linken aufgebaut und der Abstand zwischen den benachbarten Elektrodenplatten 18B, 19B ist gesetzt, um abwechselnd d0 einer engen Beabstandung und d0' einer breiten Beabstandung zu betragen. Und die Abstände d0, d0' zwischen den Elektrodenplatten 18B, 19B des Verschiebungserfassungsabschnitts 20L auf der Linken und die Abstände d0, d0' zwischen den Elektrodenplatten 18B, 19B des Verschiebungserfassungsabschnitts 20R auf der Rechten sind gesetzt, um mit Bezug auf eine Linie, die durch den Verbindungsabschnitt 6B bestimmt ist, symmetrisch zu sein.
Aufgrund dessen bilden bei den zweiten Verschiebungsdetektoren 20L, 20R lediglich die Seiten, die durch den Abstand d0 einer engeren Beabstandung beabstandet sind, einen Kondensator mit parallelen flachen Platten wie bei den ersten Verschiebungsdetektoren 16L, 16R, und die Kapazität C1 der Seite, die durch den Abstand d0 beabstandet ist, ist gesetzt, um beinahe gleich der Kapazität C0 der ersten Verschiebungsdetektoren 16L, 16R zu sein. Wenn folglich eine Winkelgeschwindigkeit Ω auf den Winkelgeschwindigkeitssensor wirkt, erfasst jeder der Verschiebungserfassungsabschnitte 20L, 20R, die Veränderung des Abstands d0 zwischen den Elektrodenplatten 18B, 19B als die Veränderung der Kapazität.
Ein Winkelgeschwindigkeitssensor gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist wie oben beschrieben aufgebaut. Als Nächstes wird die grundlegende Erfassungsoperation zu der der Zeit, wenn eine Winkelgeschwindigkeit Ω um die Axiallinie 01-01 (die Z-Achse) angelegt ist, mit Bezug auf 4 erläutert.
Wenn Treibersignale an die Schwingungserzeugungsabschnitte 12A bis 12D angelegt sind, wirkt zuerst zwischen jeder der Elektrodenplatten 10A, 11A eine elektrostatische Anziehung in einer abwechselnden Weise und wird der Drehschwinger 4 um die Axiallinie 01-01 rotationsmäßig geschwungen.
Zu diesem Zeitpunkt werden der erste und der zweite Schwingabschnitt 6, 8 in die Richtung der Y-Achse geschwungen. Wenn ferner der erste Schwingabschnitt 6 in die Richtung der Y-Achse rückwärts verschoben wird, wird der zweite Schwingabschnitt 8 in die Richtung der Y-Achse vorwärts verschoben. Wenn jedoch der erste Schwingabschnitt 6 in die Richtung der Y-Achse vorwärts verschoben wird, wird der zweite Schwingabschnitt 8 in die Richtung der Y-Achse rückwärts verschoben.
Wenn in diesem Zustand eine Winkelgeschwindigkeit Ω um die Axiallinie 01-01 angelegt ist, wird eine Corioliskraft, die durch die folgende Formel 2 gezeigt ist, in die Richtung der X-Achse erzeugt. F = 2 m Ω v [Formel 2]

m:: Masse des ersten und des zweiten Schwingabschnitts 6, 8.
Ω:: Winkelgeschwindigkeit.
v:: Geschwindigkeit in die Richtung der Y-Achse des ersten und des zweiten Schwingabschnitts 6, 8.

Und aufgrund dieser Corioliskraft werden der erste und der zweite Schwingabschnitt 6, 8 in die Richtung der X-Achse geschwungen. Zu diesem Zeitpunkt erfassen die ersten Verschiebungserfassungsabschnitte 16L, 16R eine Schwingverschiebung des ersten Schwingabschnitts 6 als eine Kapazitätsveränderung zwischen der Festseitenanpassungselektrode 14 und der Schwingseitenelektrode 15 und geben ein Verschiebungssignal aus. Ferner erfassen die zweiten Verschiebungseletrodenerfassungsabschnitte 20L, 20R eine Schwingverschiebung des zweiten Schwingabschnitts 8 als die Kapazitätsveränderung zwischen der Festseitenerfassungselektrode 18 und der Schwingseitenerfassungselektrode 19 und geben ein Verschiebungssignal aus. Aufgrund dessen kann durch ein Verwenden des Verschiebungssignals von den ersten Verschiebungserfassungsabschnitten 16L, 16R und des Verschiebungssignals in den zweiten Verschiebungserfassungsabschnitten 20L, 20R eine Winkelgeschwindigkeit Ω um die Axiallinie 01-01 erfasst werden.
Als Nächstes wird das Betriebsverfahren des Verschiebungssignals von den ersten Verschiebungserfassungsabschnitten 16L, 16R und des Verschiebungssignals von den zweiten Verschiebungserfassungsabschnitten 20L, 20R zu dem Zeitpunkt, wenn eine Winkelgeschwindigkeit Ω um die Axiallinie 01-01 erfasst wird, erläutert.
Zuerst wird die Zeit erläutert, wenn der erste und der zweite Schwingabschnitt 6, 8 in die Richtung eines Pfeils B1 und eines Pfeils C1 oder zu der Rechten und der Linken der Platine 1 verschoben werden, wie es in 4 gezeigt ist. Hier sind die Abstände d0, d0' zwischen jeder der Elektrodenplatten 14B, 15B der ersten Verschiebungserfassungsabschnitte 16L, 16R symmetrisch mit Bezug auf eine Linie, die durch den Verbindungsabschnitt 6B bestimmt ist. Aufgrund dessen ist aus den ersten Verschiebungserfassungsabschnitten 16L, 16R bei dem linken Verschiebungserfassungsabschnitt 16L der Abstand d0 zwischen den Elektroden 14B, 15B um einen Verschiebungsabstand von (+Δdc0) erhöht. Zu diesem Zeitpunkt gibt der linke Verschiebungserfassungsabschnitt 16L ein Verschiebungssignal einer Verschiebungskapazität von (–ΔCc0) aus.
Hier zeigt ein Verschiebungsmaß von (+Δdc0) die Differenz bei der Beabstandung zwischen den Elektrodenplatten 14B, 15B, wenn die Beabstandung von der Beabstandung d0 am Anfang durch die Verschiebung des ersten Schwingabschnitts 6 in der Form des Buchstabens „H" aufgrund der Corioliskraft erhöht ist. Ferner zeigt eine Verschiebungskapazität von (–ΔCc0) die Kapazitätsdifferenz, wenn die Beabstandung zwischen den Elektrodenplatten 14B, 15B um ein Verschiebungsmaß (+Δdc0) erhöht ist und die Kapazität zwischen den Elektrodenplatten 14B, 15B von der Kapazität C0 am Anfang reduziert ist.
Bei dem Verschiebungserfassungsabschnitt 16R auf der Rechten des Verbindungsabschnitts 6B jedoch ist die Beabstandung zwischen den Elektrodenplatten 14B, 15B um ein Ver schiebungsmaß von (–Δdc0) reduziert. Zu diesem Zeitpunkt gibt der Verschiebungserfassungsabschnitt 16R auf der Rechten ein Verschiebungssignal von (+ΔCc0) aus. Das heißt, wenn der erste Schwingabschnitt 6 zu der Linken verschoben wird, sind das Verschiebungsmaß und die Verschiebungskapazität der Verschiebungserfassungsabschnitte 18L, 18R auf der Rechten und der Linken so, wie es in Tabelle 1 unten gezeigt ist.
Hier zeigt ein Verschiebungsabstand von (–Δdc0) die Differenz bei der Beabstandung zwischen den Elektrodenplatten 14B, 15B, wenn die Beabstandung von der Beabstandung d0 am Anfang durch die Verschiebung des ersten Schwingabschnitts 6 aufgrurd einer Corioliskraft reduziert ist. Ferner zeigt eine Verchiebungskapazität von (+ΔCc0) die Kapazitätsdifferenz, wenn die Beabstandung zwischen den Elektrodenplatten 14B, 15B um ein Verschiebungsmaß von (–Δdc0) reduziert ist und die Kapazität zwischen den Elektrodenplatten 14B, 15B von der Kapazität C0 am Anfang erhöht ist.
Als Nächstes werden Verschiebungssignale durch die zweiten Verschiebungserfassungsabschnitte 20L, 20R erläutert. Wenn hier der erste und der zweite Schwingabschnitt 6, 8 in die Richtung der Y-Achse in der entgegengesetzten Weise voneinander geschwungen werden, ist die Richtung, in die die Corioliskraft auf den zweiten Schwingabschnitt 8 wirkt, entgegengesetzt zu der Richtung, in die die Corioliskraft auf den ersten Schwingabschnitt 6 wirkt. Wenn der erste Schwingabschnitt 6 in die Richtung eines Pfeils B1 oder zu der Rechten der Platine 1 verschoben wird, wird aufgrund dessen der zweite Schwingabschnitt 8 in die Richtung eines Pfeils C1. oder zu der Linken der Platine 1 verschoben.
Ferner sind die Federkonstanten der ersten und zweiten Tragestützen 5, 7 gesetzt, um einander beinahe gleich zu sein, und zugleich ist die Masse des ersten und des zweiten Schwingabschnitts 6, 8 gesetzt, um beinahe gleich zu sein. Aufgrund dessen ist das Verschiebungsmaß zu der Zeit, wenn der zweite Schwingabschnitt 8 in Richtung eines Pfeils C1 durch die Corioliskraft verschoben ist, beinahe gleich dem Verschiebungsmaß zu der Zeit gemacht, wenn der erste Schwingabschnitt 6 durch die Corioliskraft in die Richtung eines Pfeils B1 verschoben ist.
Aufgrund dessen ist bei dem linken Verschiebungsabschnitt 20L der zweiten Verschiebungserfassungsabschnitte 20L, 20R die Beabstandung d0 zwischen den Elektrodenplatten 18B, 19B um ein Verschiebungsmaß von (–Δdc0) reduziert. Und der linke Verschiebungsabschnitt 20L gibt ein Verschiebungssignal einer Verschiebungskapazität von (+ΔCc0) aus.
Bei dem rechten Verschiebungserfassungsabschnitt 20R jedoch ist die Beabstandung d0 zwischen den Elektrodenplatten 18B, 19B um ein Verschiebungsmaß von (+Δdc0) erhöht. Und der rechte Verschiebungserfassungsabschnitt 20R gibt ein Verschiebungssignal einer Verschiebungskapazität von (–ΔCc0) aus. Das heißt, wenn der erste Schwingabschnitt 6 in die Richtung eines Pfeils B1 verschoben wird und zugleich der zweite Schwingabschnitt 8 in die Richtung eines Pfeils C1 verschoben wird, sind das Verschiebungsmaß und die Verschiebungskapazität von jedem der Verschiebungserfassungsabschnitte 16L, 16R, 20L, 20R so, wie es in der folgenden Tabelle 1. gezeigt ist.
[Tabelle 1]
Und durch ein Subtrahieren eines Verschiebungssignals des linken Verschiebungserfassungsabschnitts 16L von einem Verschiebungssignal des rechten Verschiebungserfassungsabschnitts 16R, wie es in der folgenden Formel 3 gezeigt ist, kann ein Verschiebungssignal von (2 × ΔCc0) erfasst werden. (2 × ΔCc0) = +ΔCc0 – (–ΔCc0) [Formel 3]
Ferner kann durch ein Subtrahieren eines Verschiebungssignals des rechten Verschiebungserfassungsabschnitts 20R von einem Verschiebungssignal des linken Verschiebungserfassungsabschnitts 20L, wie in der folgenden Formel 4 gezeigt ist, ein Verschiebungssignal von (2 × ΔCc0) umfasst werden. (2 × ΔCc0) = +ΔCc0 – (–ΔCc0) [Formel 4]
Und durch ein Addieren dieser zwei Verschiebungssignale, wie es in der folgenden Formel 5 gezeigt ist, kann ein Verschiebungssignal von (4 × ΔCc0) erfasst werden, und die Erfassungsgenauigkeit einer Winkelgeschwindigkeit Ω kann verglichen mit einer Kapazitätsveränderung durch beispielsweise lediglich den linken Verschiebungserfassungsabschnitt 16L erhöht sein. (4 × ΔCc0) = (2 × ΔCc0) + (2 × ΔCc0) [Formel 5]
Zudem wurde der Fall erläutert, bei dem der erste und der zweite Schwingabschnitt 6, 8 in die Richtung der Pfeile B1, C1 durch die Corioliskraft F verschoben sind, aber selbst wenn der erste und der zweite Schwingabschnitt 6, 8 in die Richtung der Pfeile B2, C2 verschoben sind, kann beinahe das gleiche Verschiebungssignal erfasst werden, außer dass das Vorzeichen einer Verschiebungskapazität verändert ist.
Das heißt, die ersten Verschiebungserfassungsabschnitte 16L, 16R geben Verschiebungssignale einer Verschiebungskapazität von (+ΔCc0) und (–ΔCc0) aus und die zweiten Verschiebungserfassungsabschnitte 20L, 20R geben Verschiebungssignale einer Verschiebungskapazität von (–ΔCc0) und (+ΔCc0) aus. Aufgrund dessen kann durch ein Anwenden einer Subtraktion auf diese zwei Verschiebungssignale in der gleichen Weise wie in Formel 3 und Formel 4 ein Verschiebungssignal von {2 × (–ΔCc0)} erfasst werden. Und durch ein Addieren dieser zwei Verschiebungssignale in der gleichen Weise wie in Formel 5 kann ein Verschiebungssignal von {4 × (–ΔCc0)} erfasst werden.
Als Nächstes wird eine Erfassungsoperation zu der Zeit, wenn eine Beschleunigung G in die Richtung der Axiallinie 02-02 angelegt ist, wobei eine Winkelgeschwindigkeit Ω um die Axiallinie 01-01 angelegt ist, mit Bezug auf 5 erläutert.
Zuerst werden Treibersignale an die Schwingungserzeugungsabschnitte 12A–12D angelegt und der Drehschwinger 4 wird rotationsmäßig geschwungen. Folglich der erste und der zweite Schwingabschnitt 6, 8. Wenn eine Winkelgeschwindigkeit Ω um die Axiallinie 01-01 in diesem Zustand angelegt ist, werden der erste und der zweite Schwingabschnitt 6, 8 aufgrund der Corioliskraft in die Richtung der X-Achse geschwungen.
Wenn ferner beispielsweise eine Beschleunigung G zu der Rechten entlang der X-Achse auf den ganzen Winkelgeschwindigkeitssenor wirkt, werden der erste und der zweite Schwingabschnitt 6, 8 entlang der X-Achse zu der Linken oder in die entgegengesetzte Richtung zu der Beschleunigung G verschoben. Auf diese Weise wirken die Corioliskraft aufgrund der Winkelgeschwindigkeit Ω und die Beschleunigung G auf den ersten und den zweiten Schwingabschnitt 6, 8.
Wie es in 5 gezeigt ist, werden dann der erste und der zweite Schwingabschnitt 6, 8 erläutert, die durch die Corioliskraft aufgrund der Winkelgeschwindigkeit Ω in die Richtung der Pfeile B1, C1 oder zu der Rechten und der Linken der Platine 1 verschoben werden.
Wenn der erste und der zweite Schwingabschnitt 6, 8 durch die Winkelgeschwindigkeit Ω in die Richtung der Pfeile B1, C1 verschoben werden, ist bei dem linken Verschiebungserfassungsabschnitt 16L der ersten Verschiebungsabschnitte 16L, 16R die Beabstandung d0 zwischen den Elektrodenplatten 14B, 15B um ein Verschiebungsmaß +Δdc0 aufgrund der Corioliskraft erhöht und ist das Verschiebungssignal um eine Verschiebungskapazität von (–ΔCc0) reduziert. Ferner ist bei dem rechten Verschiebungserfassungsabschnitt 16R die Beabstandung d0 zwischen den Elektrodenplatten 14B, 15B um einen Verschiebungsabstand von (–Δdc0) aufgrund der Corioliskraft reduziert und ist das Verschiebungssignal um eine Verschiebungskapazität von (+ΔCc0) erhöht.
Bei dem linken Verschiebungserfassungsabschnitt 20L aus den zweiten Verschiebungserfassungsabschnitten 20L, 20R jedoch ist die Beabstandung zwischen den Elektrodenplatten 18B, 19B um ein Verschiebungsmaß von (–Δdc0) aufgrund der Corioliskraft reduziert und ist das Verschiebungssignal um eine Verschiebungskapazität von (+ΔCc0) erhöht. Zudem ist bei dem rechten Verschiebungserfassungsabschnitt 20R die Beabstandung d0 zwischen den Elektrodenplatten 14B, 15B um ein Verschiebungsmaß von (+Δdc0) erhöht und ist das Verschiebungssignal um eine Verschiebungskapazität von (–ΔCc0) reduziert.
Wenn zusätzlich sowohl der erste als auch der zweite Schwingabschnitt 6, 8 in die Richtung eines Pfeils C1 durch eine Beschleunigung G verschoben sind, ist bei dem linken Verschiebungsanpassungsabschnitt 16L aus den ersten Verschiebungserfassungsabschnitten 16L, 16R die Beabstandung d0 zwischen den Elektrodenplatten 14B, 15B um ein Verschie bungsmaß von (–Δdg0) aufgrund der Beschleunigung G reduziert und ist das Verschiebungssignal um eine Verschiebungskapazität von (+ΔCg0) erhöht. Ferner ist bei dem rechten Verschiebungserfassungsabschnitt 16R die Beabstandung d0 zwischen den Elektrodenplatten 14B, 15B um ein Verschiebungsmaß von (+Δdg0) reduziert und ist das Verschiebungssignal um eine Verschiebungskapazität von (–ΔCg0) reduziert.
Hier zeigt das Verschiebungsmaß von (–Δdg0) die Differenz der Beabstandung zwischen den Elektrodenplatten 14B, 15B zu der Zeit, wenn der erste Schwingabschnitt 6 durch die Beschleunigung G verschoben ist und die Beabstandung d0 am Anfang reduziert ist. Und die Verschiebungskapazität von (+ΔCg0) zeigt die Kapazitätsdifferenz zwischen den Elektrodenplatten 14B, 15B zu der Zeit, wenn die Beabstandung zwischen den Elektrodenplatten 14B, 15B um ein Verschiebungsmaß von (–Δdg0) reduziert ist und die Kapazität C0 zwischen den Elektrodenplatten 14B, 15B am Anfang erhöht ist.
Ferner zeigt ein Verschiebungsmaß von (+Δdg0) die Differenz der Beabstandung zwischen den Elektrodenplatten 14B, 15B zu der Zeit, wenn der erste Schwingabschnitt 6 durch die Beschleunigung G verschoben ist und die Beabstandung d0 am Anfang erhöht ist. Und die Verschiebungskapazität von (–ΔCg0) zeigt die Kapazitätsdifferenz zwischen den Elektrodenplatten 14B, 15B zu der Zeit, wenn die Beabstandung zwischen den Elektrodenplatten 14B, 15B um das Verschiebungsmaß von (+Δdg0) erhöht ist, und die Kapazität C0 zwischen den Elektrodenplatten 14B, 15B am Anfang erhöht ist.
Bei dem linken Verschiebungserfassungsabschnitt 20L aus den zweiten Verschiebungserfassungsabschnitten 20L, 20R jedoch ist die Beabstandung d0 zwischen den Elektrodenplatten 18B, 19B um ein Verschiebungsmaß von (–Δdg0) aufgrund der Beschleunigung G reduziert und ist das Verschiebungssignal um eine Verschiebungskapazität von (+ΔCg0) erhöht. Bei dem rechten Verschiebungserfassungsabschnitt 16R ist ferner die Beabstandung d0 zwischen den Elektrodenplatten 14B, 15B um ein Verschiebungsmaß von (+Δdg0) aufgrund der Beschleunigung G erhöht und ist das Verschiebungssignal um eine Verschiebungskapazität von (–ΔCg0) reduziert.
Das heißt, wenn der erste und der zweite Schwingabschnitt 6, 8 in die Richtung der Pfeile B1, C1 durch eine Winkelgeschwindigkeit Ω verschoben sind und der erste und der zweite Schwingabschnitt 6, 8 durch die Beschleunigung G in die Richtung von C1 verschoben sind, sind das Verschiebungsmaß und die Verschiebungskapazität von jedem der Verschiebungserfassungsabschnitte 16L, 16R, 20L, 20R so, wie es in der folgenden Tabelle 2 gezeigt ist.
[Tabelle 2]
Wenn ein Verschiebungssignal des linken Verschiebungserfassungsabschnitts 16L von einem Verschiebungssignal des rechten Verschiebungserfassungsabschnitts 16R subtrahiert wird, wie es in der folgenden Formel 6 gezeigt ist, soll ein Verschiebungssignal von (2 × ΔCc0 – 2 × ΔCg0) erfasst werden. (2 × ΔCc0 – 2 × ΔCg0) – +Δdc0 –Δdg0 – (–ΔCc0 +ΔCg0) [Formel 6]
Ferner kann durch ein Subtrahieren des Verschiebungssignals des rechten Verschiebungserfassungsabschnitts 20R von einem Verschiebungssignal des linken Verschiebungserfassungsabschnitts 20L, wie es in der folgenden Formel 7 gezeigt ist, ein Verschiebungssignal von (2 × ΔCc0 + 2 × ΔCg0) erfasst werden. (2 × ΔCc0 + 2 × ΔCg0) = +ΔCc0 +ΔCg0 – (–ΔCc0 –ΔCg0) [Formel 7]
Und durch ein Addieren dieser zwei Verschiebungssignale, wie es in der folgenden Formel 8 gezeigt ist, kann ein Verschiebungssignal von (4 × ΔCc0) erfasst werden, und durch ein Ausgleichen von Verschiebungssignalen (2 × ΔCg0) basierend auf einer Beschleunigung G kann lediglich ein Verschiebungssignal (4 × ΔCc0) basierend auf einer Winkelgeschwindigkeit Ω herausgenommen werden. (4 × ΔCc0) = (2 × ΔCc0 + 2 × ΔCg0) + (2 × ΔCc0 – 2 × ΔCg0) [Formel 8]
Ohne durch die Beschleunigung G beeinflusst zu sein, die in die Richtung der X-Achse angelegt ist, können aufgrund dessen lediglich Verschiebungssignale basierend auf der Winkelgeschwindigkeit Ω herausgenommen werden und kann die Erfassungsgenauigkeit der Winkelgeschwindigkeit Ω verbessert werden.
Zudem wurde der Fall erläutert, bei dem der erste und der zweite Schwingabschnitt 6, 8 in die Richtung der Pfeile B1, C1 durch die Corioliskraft F verschoben werden, aber selbst wenn der erste und der zweite Schwingabschnitt 6, 8 in die Richtung der Pfeile B2, C2 verschoben sind, können beinahe die gleichen Verschiebungssignale erfasst werden, außer dass das Vorzeichen einer Verschiebungskapazität durch die Winkelgeschwindigkeit Ω verändert ist.
Das heißt, die ersten Verschiebungserfassungsabschnitte 16L, 16R geben die Verschiebungssignale einer Verschiebungskapazität von (+ΔCc0 +ΔCg0) und (–ΔCc0 –ΔCg0) aus und die zweiten Verschiebungserfassungsereignisse 20L, 20R geben die Verschiebungssignale einer Verschiebungskapazität von (–ΔCc0 +ΔCg0) und (+ΔCc0 –ΔCg0) aus. Aufgrund dessen können durch ein Anwenden einer Subtraktion auf die zwei Verschiebungssignale wie in Formel 6 und Formel 7 Verschiebungssignale von {2 × (–ΔCc0) – 2 × ΔCg0} und {2 × (–ΔCc0) + 2 × ΔCg0} erfasst werden. Und durch ein Addieren dieser zwei Verschiebungssignale wie in Formel 8 wird das Verschiebungssignal (2 × ΔCg0) basierend auf der Beschleunigung G ausgeglichen, und kann lediglich das Verschiebungssignal {4x (–ΔCc0)} basierend auf der Winkelgeschwindigkeit Ω herausgenommen werden.
Somit sind bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der erste und der zweite Schwingabschnitt 6, 8, die in die Richtung der X-Achse geschwungen werden sollen, an beiden Seiten des Drehschwingers 4 vorgesehen und umfasst der erste Schwingabschnitt 6 die ersten Verschiebungserfassungsabschnitte 16L, 16R, um eine Verschiebungskapazität in Richtung der X-Achse des ersten Schwingabschnitts 6 zu erfassen, und umfasst der zweite Schwingabschnitt die zweiten Schwingungserfassungsabschnitte 20L, 20R, um eine Verschiebungskapazität in die Richtung der X-Achse des zweiten Schwingabschnitts 8 zu erfassen. Durch ein Verwenden der Verschiebungskapazität des ersten Schwingabschnitts 6, die durch die ersten Schwingungserfassungsabschnitte 16L, 16R erfasst wird, kann das addierte Signal der Verschiebungskapazität durch die Winkelgeschwindigkeit Ω und der Verschiebungskapazität durch die Beschleunigung C erfasst werden. Durch ein Verwenden der Verschiebungskapazität des zweiten Schwingabschnitts 8 jedoch, die durch die zweiten Verschiebungserfassungsabschnitte 20L, 20R erfasst wird, kann das subtrahierte Signal der Verschiebungskapazität durch die Winkelgeschwindigkeit Ω und der Verschiebungskapazität durch die Beschleunigung G erfasst werden.
Aufgrund dessen kann, selbst wenn der erste und der zweite Schwingabschnitt 6, 8 durch die Winkelgeschwindigkeit Ω und durch eine Beschleunigung G zusätzlich verschoben werden, durch ein Verwenden des Verschiebungssignals, das durch die ersten Verschiebungserfassungsabschnitte 16L, 16R erfasst wird, und des Verschiebungssignals, das durch die zweiten Verschiebungserfassungsabschnitte 20L, 20R erfasst wird, die Verschiebungskapazität durch die Beschleunigung G ausgeglichen werden. Folglich kann die Erfassungsempfindlichkeit der Winkelgeschwindigkeit Ω verbessert werden.
Wenn ferner die vier Drehtragestützen 3 spiralförmig zwischen dem Trageabschnitt 2, der an der Platine 1 gegeben ist, und dem Drehschwinger 4 angeordnet sind, kann die Drehschwingung um die Axiallinie 01-01 durch ein Herstellen jeder der Drehtragestützen 3 als eine volle Biegung zu dem Drehschwinger 4 geliefert werden.
Wenn ferner der erste Schwingabschnitt 6 und so vorgesehen sind, um in die Richtung der X-Achse mit Bezug auf die Axiallinie 01-01 symmetrisch zu sein, können der erste Schwingabschnitt 6 und der zweite Schwingabschnitt 8 mit der gleichen Geschwindigkeit beinahe in die entgegengesetzte Richtung voneinander entlang der Y-Achse geschwungen werden, wenn eine Drehschwingung zu dem Drehschwinger 4 gegeben ist. Wenn folglich der erste und der zweite Schwingabschnitt 6, 8 durch die Winkelgeschwindigkeit Ω verschoben sind, ist das Verschiebungsmaß derselben beinahe gleich gemacht. Aufgrund dessen ist bei dem Verschiebungssignal der ersten Verschiebungserfassungsabschnitte 16L, 16R und dem Verschiebungssignal der zweiten Verschiebungserfassungsabschnitte 20L, 20R die Amplitude des Signals, das durch die Winkelgeschwindigkeit Ω bewirkt wird, beinahe gleich gemacht und kann die Erfassungsgenauigkeit der Winkelgeschwindigkeit Ω mehr verbessert werden als bei dem Fall, bei dem eines der Verschiebungssignale kleiner als das andere ist.
Wenn ferner die Federkonstante der ersten und der zweiten Tragestützen 5, 7 gesetzt ist, um beinahe gleich zu sein, und zugleich die Masse des ersten und des zweiten Schwingabschnitts 6, 8 gesetzt ist, um beinahe gleich zu sein, werden die ersten Schwingabschnitte 6 und die zweiten Schwingabschnitte 8 beinahe gleich verschoben, wenn eine Beschleunigung G in die Richtung der X-Achse angelegt ist. Aufgrund dessen kann durch ein Verwenden des Verschiebungssignals der ersten Verschiebungserfassungsabschnitte 16L, 16R und des Verschiebungssignals der zweiten Verschiebungserfassungsabschnitte 20L, 20R die Verschiebungskapazität durch eine Beschleunigung G ohne Weiteres ausgeglichen werden, ohne verschiedene Berechnungen durchzuführen.
Der Drehschwinger 4 ist ferner aus den Rahmenabschnitten 4A, 4B in der Form eines rechteckigen Rahmens, die an der rechten und der linken Seite des Drehschwingers 4 gegeben sind, dem ersten und dem zweiten Schwingabschnitt 6, 8 in der Form des Buchstabens „H", die innerhalb der Rahmenabschnitte 4A, 4B in der Form eines rechteckigen Rahmens gegeben sind, den ersten Verschiebungserfassungsabschnitten 16L, 16R, die aus der ersten Schwingseitenerfassungselektrode 15, die in den ersten Schwingabschnitten 6 gegeben ist, und der ersten Festseitenerfassungselektrode 14 gebildet sind, die an der Platine 1 gegeben ist, und den zweiten Verschiebungserfassungsabschnitten 20L, 20R gebildet, die aus der zweiten Schwingseitenerfassungselektrode 19, die in den zweiten Schwingabschnitten 8 gegeben ist, und der zweiten Festseitenerfassungselektrode 18 gebildet sind, die an der Platine 1 gegeben ist. Wenn folglich der Drehschwinger 4 rotationsmäßig geschwungen wird, können die ersten und zweiten Schwingabschnitte 6, 8, die innerhalb der Rahmenabschnitte 4A, 4B gegeben sind, in die entgegengesetzte Richtung voneinander rückwärts und vorwärts geschwungen werden.
Und durch die erste Festseitenerfassungselektrode 14 und die erste Schwingseitenerfassungselektrode 15 kann die Kapazität zwischen diesen Elektrodenplatten 14B, 15B erfasst werden, um die Größe einer Verschiebung der ersten Schwingabschnitte 6 in die Richtung der X-Achse zu erfassen. Ferner kann durch die zweite Festseitenerfassungselektrode 18 und die zweite Schwingseitenerfassungselektrode 19 die Kapazität zwischen diesen Elektrodenplatten 18B, 19B erfasst werden, um die Größe einer Verschiebung des zweiten Schwingabschnitts 8 in die Richtung der X-Achse zu erfassen.
Wenn zusätzlich die ersten Schwingabschnitte 6 durch ein Eingeben von Treibersignalen der gleichen Phase zu dem ersten und dem vierten Schwingungserzeugungsabschnitt 12A, 12D vorwärts verschoben wird, wird der zweite Schwingabschnitt 8 rückwärts verschoben. Und wenn zugleich der erste Schwingabschnitt 6 durch ein Eingeben von Treibersignalen der gleichen Phase zu dem zweiten und dem dritten Schwingungserzeugungsabschnitt 12B, 12C rückwärts verschoben wird, wird der zweite Schwingabschnitt 8 vorwärts verschoben. Folglich können der erste bis vierte Schwingungserzeugungsabschnitt 12A bis 12D eine Drehschwingung um die mittlere Achse zu dem Drehschwinger liefern und den ersten und den zweiten Schwingabschnitt 6, 8 in die entgegengesetzte Richtung voneinander in die Rückwärts- und die Vorwärtsrichtung (in die Richtung der Y-Achse) verschieben.
Zudem war bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel der Fall dargestellt, bei dem die Festseitenschwingelektrode 10 neun Elektrodenplatten 10A aufweist und die Schwingseitenelektrode 11 neun Elektrodenplatten 11A aufweist, aber die Erfindung ist nicht so begrenzt. Es können mehr als neun Elektrodenplatten verwendet werden, und durch ein Erhöhen der Anzahl von Elektrodenplatten kann die Antriebskraft, die in den Schwingungserzeugungsabschnitten 12A–12D erzeugt wird, erhöht werden.
Ferner war bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel der Fall dargestellt, bei dem die erste und die zweite Festsei tenerfassungselektrode 14, 18 sechs Elektrodenplatten 14B, 18B aufweisen und die erste und die zweite Schwingseitenerfassungselektrode 15, 19 sechs Elektrodenplatten 15B, 19B aufweisen, aber die Erfindung ist nicht so begrenzt. Es können mehr als acht Elektrodenplatten verwendet werden, und durch ein Erhöhen der Anzahl von Elektrodenplatten kann die Erfassungsempfindlichkeit bei den Verschiebungserfassungsabschnitten 16L, 20L (16R, 20R) verbessert werden.
Während bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung offenbart wurden, werden verschiedene Modi zum Ausführen der hierin offenbarten Prinzipien als innerhalb des Schutzbereichs der folgenden Ansprüche betrachtet. Deshalb ist klar, dass der Schutzbereich der Erfindung nicht begrenzt sein soll, außer wenn es in den Ansprüchen anderweitig dargelegt ist.

Claims

Ein Winkelgeschwindigkeitssensor, der folgende Merkmale aufweist: eine Platine (1); einen Drehschwinger (4); Drehtragestützen (3), die mit der Platine (1) und dem Drehschwinger (4) verbunden sind, zum Tragen des Drehschwingers (4) über der Platine (1) an einer mittleren Achse (01–01), die sich vertikal von einer Mitte der Platine (1) erstreckt; einen ersten Schwinger (6), der an einer ersten Seite des Drehschwingers (4) entlang einer ersten Achse gelegen und durch erste Tragestützen (5) getragen ist; einen zweiten Schwinger (8), der an einer zweiten, gegenüberliegenden Seite des Drehschwingers (4) entlang der ersten Achse gelegen und durch zweite Tragestützen (7) getragen ist; einen Drehschwingungsgenerator (12A–D) zum rotationsmäßigen Schwingen des Drehschwingers (4), wobei der Drehschwinger (4) bewirkt, dass der erste und der zweite Schwinger (6, 8) in entgegengesetzte Richtungen entlang einer zweiten Achse quer zu der ersten Achse schwingen; gekennzeichnet durch: einen ersten Verschiebungsdetektor (16L, 16R) zum Erfassen einer Verschiebung des ersten Schwingers (6), wenn sowohl eine Winkelgeschwindigkeit um die mittlere Achse (01-01) des Drehschwingers (4) angelegt ist als auch der Drehschwinger (4) rotationsmäßig geschwungen wird; und einen zweiten Verschiebungsdetektor (20L, 20R) zum Erfassen einer Verschiebung des zweiten Schwingers (8), wenn sowohl eine Winkelgeschwindigkeit um die mittlere Achse (01-01) des Drehschwingers (4) angelegt ist als auch der Drehschwinger rotationsmäßig geschwungen wird.
Ein Winkelgeschwindigkeitssensor gemäß Anspruch 1, bei dem der erste Verschiebungsdetektor (16L, 16R) eine Verschiebung des ersten Schwingers (6) entlang der ersten Achse erfasst und bei dem der zweite Verschiebungsdetektor (20L, 20R) eine Verschiebung des zweiten Schwingers (8) entlang der ersten Achse erfasst.
Ein Winkelgeschwindigkeitssensor gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem der erste Schwinger (6) an einer linken Seite des Drehschwingers (4) gelegen ist und bei dem der zweite Schwinger (8) an einer rechten Seite des Drehschwingers (4) gelegen ist.
Ein Winkelgeschwindigkeitssensor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Drehtragestützen (3) zwischen der Platine (1) und dem Drehschwinger (4) spiralförmig angeordnet sind.
Ein Winkelgeschwindigkeitssensor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der erste Schwinger (6) und der zweite Schwinger (8) bei symmetrischen Positionen des Drehschwingers (4) in die rechte und die linke Richtung mit Bezug auf die mittlere Achse (01-01) vorgesehen sind.
Ein Winkelgeschwindigkeitssensor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem eine Federkonstante der ersten Tragestützen (5) gleich einer Federkonstante der zweiten Tragestützen (7) ist und die Masse des ersten Schwingers (6) im Wesentlichen gleich der Masse des zweiten Schwingers (8) gesetzt ist.
Ein Winkelgeschwindigkeitssensor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem der Drehschwinger (4) Rahmenabschnitte (4A, 4B) in der Form eines rechteckigen Rahmens an sowohl der ersten als auch der zweiten Seite aufweist.
Ein Winkelgeschwindigkeitssensor gemäß Anspruch 7, bei dem der erste Schwinger (6) in der Form des Buchstabens „H" im Inneren eines rechteckigen Rahmens an der ersten Seite des Drehschwingers (4) geformt ist und der zweite Schwinger (8) in der Form des Buchstabens „H" innerhalb eines rechteckigen Rahmens an der zweiten Seite des Drehschwingers (4) geformt ist.
Ein Winkelgeschwindigkeitssensor gemäß Anspruch 8, bei dem der erste Verschiebungsdetektor (16L–16R) eine erste Schwingseitenelektrode (15), die innerhalb des ersten Schwingers (6) vorgesehen ist, und eine erste Festseitenelektrode (14) umfasst, die innerhalb des rechteckigen Rahmens des ersten Schwingers (6) angeordnet ist, und der zweite Verschiebungsdetektor (20L–20R) eine zweite Schwingseitenelektrode (19), die innerhalb des zweiten Schwingers (8) vorgesehen ist, und eine zweite Festseitenelektrode (18) umfasst, die innerhalb des rechteckigen Rahmens des zweiten Schwingers (8) angeordnet ist.
Ein Winkelgeschwindigkeitssensor gemäß Anspruch 9, bei dem die erste Festseitenelektrode (14) und die erste Schwingseitenelektrode (15) strukturiert und angeordnet sind, derart, dass eine Verschiebung des ersten Schwingers (6) eine Veränderung bei einer Kapazität zwischen der ersten Festseitenelektrode (14) und der ersten Schwingseitenelektrode (15) bewirkt, und bei dem die zweite Festseitenelektrode (18) und die zweite Schwingseitenelektrode (19) strukturiert und angeordnet sind, derart, dass eine Verschiebung des zweiten Schwingers (8) eine Veränderung bei einer Kapazität zwischen der ersten Festseitenelektrode (14) und der zweiten Schwingseitenelektrode (19) bewirkt.
Ein Winkelgeschwindigkeitssensor gemäß Anspruch 10, bei dem der Drehschwingungsgenerator (12A–D) eine erste und eine zweite Schwingungserzeugungseinheit, die an der ersten Seite des Drehschwingers (4) gelegen sind und positioniert sind, um den Drehschwinger (4) zwischen denselben anzuordnen, und eine dritte und eine vierte Schwingungserzeugungseinheit umfasst, die an der zweiten Seite des Drehschwingers (4) gelegen sind und positioniert sind, um den Drehschwinger (4) zwischen demselben anzuordnen, wobei die Lage und Positionierung der ersten, der zweiten, der dritten und der vierten derart ist, dass, wenn der erste Schwinger (6) durch eine Eingabe von Treibersignalen der gleichen Phase zu der ersten und der vierten Schwingungserzeugungseinheit in eine erste Richtung verlagert ist, der zweite Schwinger (8) in eine entgegengesetzte Richtung, verlagert ist, und dass, wenn der erste Schwinger (6) durch eine Eingabe von Treibersignalen der gleichen Phase zu der zweiten und der dritten Schwingungserzeugungseinheit rückwärts verlagert ist, der zweite Schwinger (8) in die erste Richtung verlagert ist.