角加速度检测元件制造技术

角加速度检测元件(1)具备旋转锤(2)、固定部(4)、支撑梁(3)和检测部(5)。旋转锤(2)在围绕Z轴的角加速度所引起的惯性力的作用下相对于固定部(4)围绕Z轴旋转。固定部(4)设置在与旋转锤(2)分离的位置。支撑梁(3)设置在X-Y面中的固定部(4)与旋转锤(2)之间，相对于固定部(4)弹性支撑旋转锤(2)。检测部(5)输出在支撑梁(3)产生的应力所对应的检测信号。关于旋转锤(2)，从Z轴方向观察到的旋转锤(2)的重心位置与支撑梁(3)重合。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】角加速度检测元件
本专利技术涉及对围绕检测轴作用的角加速度进行检测的角加速度检测元件。
技术介绍
一种角加速度检测元件被构成为具备旋转锤、支撑梁和检测部(例如参照专利文献I以及2。)。支撑梁在垂直于检测轴的方向上延伸设置，两端部与旋转锤和固定部连接。若围绕检测轴的角加速度作用于角加速度检测元件，则旋转锤在伴随于此的旋转惯性力的作用下相对于固定部进行旋转(摆动)。支撑梁随着旋转锤的旋转而变形，检测部检测支撑梁产生的应力。支撑梁所产生的应力根据作用于旋转锤的围绕检测轴的角加速度而变化，所以能根据检测部的检测信号来测量围绕检测轴的角加速度。在这样的角加速度检测元件中，旋转锤的围绕检测轴的旋转平衡被破坏，在并进惯性力的作用下旋转锤会发生旋转。于是，并进惯性力成为检测信号的噪声的重要因素，围绕检测轴的角加速度的检测精度降低。通常，为了取得旋转锤的旋转平衡，以旋转锤的重心位置为中心以对称形状形成角加速度检测元件。在专利文献I中，通过以重心位置为中心对称配置的多个支撑梁，从内侧支撑环状的旋转锤。在专利文献2中，通过以重心位置为中心对称配置的多个支撑梁，从外侧支撑旋转锤。在先技术文献专利文献专利文献I JP特许第2602300号公报专利文献2 JP特开2010-139263号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题在现有技术中，由于多个支撑梁分散接受旋转锤受到的惯性力，所以在以规定的固有振动频率来构成角加速度检测元件的情况下，存在每个角加速度下的梁上产生的应力变小，角加速度的检测灵敏度变低的问题。因此，为了在角加速度检测元件中得到高的检测灵敏度，考虑减少支撑梁的数量，但是为了确保旋转锤的旋转平衡，支撑梁的数量和配置存在很强的制约，支撑梁的数量的减少存在界限。本专利技术的目的在于提供一种能确保旋转锤的旋转平衡的同时降低实质的支撑梁的数量，并能实现高的检测灵敏度的角加速度检测元件。用于解决课题的手段本专利技术涉及具备旋转锤、固定部、支撑梁与检测部的角加速度检测元件。旋转锤在围绕规定的检测轴的旋转惯性力的作用下围绕检测轴旋转。固定部设置在与上述旋转锤分离的位置。支撑梁设置在与上述检测轴正交的正交面中的上述固定部与上述旋转锤之间，相对于上述固定部弹性支撑上述旋转锤。检测部输出在上述支撑梁产生的应力所对应的检测信号。另外，旋转锤在上述正交面中的重心位置与上述支撑梁重合。在该构成中，仅利用与旋转锤的重心位置重合的单一的支撑梁就能够取得旋转锤的旋转平衡。或者，本专利技术的角加速度检测元件具备伴随围绕检测轴的上述旋转锤的旋转而进行作用的应力的中立面一致的多个支撑梁，旋转锤在上述正交面中的重心位置与上述中立面重合。在在该构成中，由于分别作用于多个支撑梁的应力的中立面一致，所以作为多个支撑梁的总体的应力分布，与单一的支撑梁的应力分布实质是等效的。因此，仅通过实质单一的支撑梁就能取得旋转锤的旋转平衡。上述的角加速度检测元件的旋转锤优选构成为以沿着上述检测轴的方向为厚度方向的薄板状。在该构成中，由于围绕检测轴的旋转锤的惯性力矩变大，所以能增大每个角加速度下的旋转惯性力。于是，为了保持固有振动频率所需的支撑梁的宽度变宽并且支撑梁的长度变短。这有助于提高角加速度的检测灵敏度。上述的角加速度检测元件的旋转锤优选由具有沿着上述正交面的长轴方向与短轴方向的形状构成。在该构成中，由于围绕检测轴的旋转锤的惯性力矩进一步变大，所以能进一步增大每个角加速度下的旋转惯性力。因此，能降低为了得到相同的角加速度检测灵敏度所需的元件占有面积，能推进低成本化和小型化。上述的角加速度检测元件的支撑梁优选将上述旋转锤的长轴方向作为长度方向而构成。该构成的旋转锤，围绕短轴的惯性力矩大，干扰振动引起的围绕短轴的旋转惯性力变大。因此，若旋转锤的短轴方向为支撑梁的长度方向，则支撑梁因为围绕短轴的旋转惯性力而扭曲，在支撑梁的边缘部分产生过大的应力集中，使得耐冲击性能降低。为此，通过如上述那样将支撑梁的长度方向设为旋转锤的长轴方向，从而能防止支撑梁因围绕短轴的旋转惯性力而扭曲，能避免应力集中于支撑梁的边缘部分。专利技术效果根据本专利技术，由于仅通过支撑旋转锤的实质单一的支撑梁就可取得旋转锤的旋转平衡，所以即使作用并进惯性力也不会产生旋转锤的旋转，另外，为了减少实质的支撑梁的数量而在支撑梁所产生的应力变大。由此，能提高角加速度的检测精度。【附图说明】图1是对第I实施方式所涉及的角加速度检测元件的构成进行说明的图。图2是对角加速度检测元件中的应力分布的模拟进行说明的图。图3是对角加速度检测元件中的检测电路的构成进行说明的图。图4是对检测电路的动作进行说明的图。图5是对本构成与比较构成的有限要素解析进行说明的图。图6是对第2实施方式所涉及的角加速度检测元件进行说明的图。图7是对角加速度检测元件中的应力分布的模拟进行说明的图。图8是对第3实施方式所涉及的角加速度检测元件进行说明的图。图9是对第4实施方式所涉及的角加速度检测元件进行说明的图。图10是对第5实施方式所涉及的角加速度检测元件进行说明的图。图11是对第6实施方式所涉及的角加速度检测元件进行说明的图。图12是对第7实施方式所涉及的角加速度检测元件进行说明的图。图13是对第8实施方式所涉及的角加速度检测元件进行说明的图。图14是对第9实施方式所涉及的角加速度检测元件进行说明的图。图15是对第10实施方式所涉及的角加速度检测元件进行说明的图。图16是对第11实施方式所涉及的角加速度检测元件进行说明的图。图17是对第12实施方式所涉及的角加速度检测元件进行说明的图。图18是对第13实施方式所涉及的角加速度检测元件进行说明的图。图19是对第14实施方式所涉及的角加速度检测元件进行说明的图。图20是对第15实施方式所涉及的角加速度检测元件进行说明的图。图21是对第16实施方式所涉及的角加速度检测元件进行说明的图。图22是对角加速度检测元件中的检测电路的构成进行说明的图。图23是对第17实施方式所涉及的角加速度检测元件进行说明的图。图24是对角加速度检测元件中的检测电路的构成进行说明的图。图25是对第18实施方式所涉及的角加速度检测元件的检测电路的构成进行说明的图。【具体实施方式】在以下的说明中，将角加速度检测元件的厚度方向设为直角坐标系的Z轴，将支撑梁的长度方向设为Y轴方向，将支撑梁的宽度方向设为X轴方向。《第I实施方式》图1 (A)是表示本专利技术的第I实施方式所涉及的角加速度检测元件I的构成的立体图，图1 (B)是角加速度检测元件I的俯视图。角加速度检测元件I由形成了在与Z轴垂直的上下表面间贯通的槽的一体的矩形板构成，具备旋转锤2、支撑梁3、固定部4以及检测部5 (未图示)。矩形板是通过半导体晶片的面加工而切出得到的。半导体晶片的面加工在加工技术、加工装置的性能方面已经很成熟，能高效、高精度制造多个矩形板。固定部4为矩形，被设置在从矩形板的X-Y面中心错开的位置，利用上表面与下表面的至少一方固定在未图示的筐体。旋转锤2按照在X-Y面包围固定部4的方式在矩形板设置矩形开口而构成。支撑梁3在X-Y面上的固定部4与旋转锤2之间，在Y轴正方向上以长方形延伸设置，在使旋转锤2的上下表面从未图示的筐体浮起的状态下，使固定部4支撑旋转锤2。检测部5 (未图示)输出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种角加速度检测元件，其具备：旋转锤，其在围绕规定的检测轴的角加速度所引起的惯性力的作用下，围绕上述检测轴旋转；固定部，其设置在与上述旋转锤分离的位置；支撑梁，其设置于正交面中的上述固定部与上述旋转锤之间，相对于上述固定部弹性支撑上述旋转锤，其中该正交面与上述检测轴正交；和检测部，其检测在上述支撑梁产生的应力所对应的检测信号，从上述检测轴方向观察到的上述旋转锤的重心位置与上述支撑梁重合。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.05.12 JP 2011-1073381.一种角加速度检测元件，其具备: 旋转锤，其在围绕规定的检测轴的角加速度所引起的惯性力的作用下，围绕上述检测轴旋转； 固定部，其设置在与上述旋转锤分离的位置； 支撑梁，其设置于正交面中的上述固定部与上述旋转锤之间，相对于上述固定部弹性支撑上述旋转锤，其中该正交面与上述检测轴正交；和 检测部，其检测在上述支撑梁产生的应力所对应的检测信号， 从上述检测轴方向观察到的上述旋转锤的重心位置与上述支撑梁重合。2.一种角加速度检测元件，其具备: 旋转锤，其在围绕规定的检测轴的角加速度所引起的惯性力的作用下，围绕上述检测轴旋转； 固定部，其设置在与上述旋转锤分离的位置； 多个支撑梁，设置在正交面中的上述固定部与上述旋转锤之间，相对于上述固定部弹性支撑上述旋转锤，其中该正交面与上述检测轴正交；和 检测部，其检测在上述多个支撑梁产生的应力所对应的检测信号， 从上述检测轴方向观察到的上述旋转锤的重心位置，与伴随围绕上述检测轴的上述旋转锤的旋转而作用于上述多个支撑梁的应力的中立面重合。3.根据权利要求1或2所述的角加速度检测元件，其特征在于， 上述旋转锤由具有沿上述正交面的长轴方向与短轴方向的形状构成。4.根据权利要求3所述的角加速度检测元件，其特征在于， ...

【专利技术属性】
技术研发人员：市丸正幸，
申请(专利权)人：株式会社村田制作所，
类型：
国别省市：