JPH02306111A - 角速度検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は車両のサスペンションの状態を車両の走行条件
に合せて可変し、乗り心地及び操安性を向上させるよう
に制御する車両用サスペンション制御装置等に用いられ
る角速度検出装置に関するものである。

従来の技術 近年、半導体の進歩により複雑な演算処理機能を持った
ＬＳＩ　、マイクロコンピュータが開発すれ、これらを
使用してきめこまかな制御機能を持つ制御機器が実現さ
れている。またこれら制御機器の信頼性も向上し、車両
に搭載されるような非常に厳しい環境下においても正常
な動作が保証される技術も実現されている。このような
背景に於て、特にきめこまかな制御が必要とされる車両
の制御に活用されている。特に最近、車両の乗り心地及
び操安性向上を目的とするサスペンシコン制御装置の開
発が盛んである。従来この種の装置に於ては、車両の操
縦中に発生するような車両の横揺れ、縦揺れなどの外乱
を、車両に設置された多（ノセ７　ｔ　カラの情報によ
り、サスベンジ式ンのバネ定数や減衰１力やストローク
を可変させ、乗り心地及び操安性を確保してきた。

従来のサスベンジ這ン制御装置の一実施例を第９図に基
づき説明する。車両には多くのセンサが搭載され、これ
らのセンサの検出情報が演算処理部である電子制御コン
トローラ１に入力され、サスペンションの構成部品であ
るシｉ７クアブンーバ２に内蔵されたアクチュエータを
切換え、減衰力を可変させて制御を行なうようにしたも
のである。例えば加速時のテールの沈み込みを防止する
ため、スロットルホジションセンサ３や車速センサ４の
入力によって制御するアンチバウン機能、ブレーキング
またはエンジンブレーキによる制動時のノーズの沈み込
みを防止するため、ブレーキスイッチ６や車速センサ４
の入力によって制御するアンチロール機能、ステアリン
グの操作によって発生する横揺れを防止するため、ステ
アリングセンサ６や車速センサ４の入力によって制御す
るアンチロール機能、走行路面の状態によって発生する
縦揺れを防止するため、路面センサ７や車速センサ４の
入力によって制御するアンチバウンス機能、等の機能を
有している。

尚、池のサスペンション制御のシステムに於ても上述例
にあげた車速センサ、スロットルボジシせンセンサ、ブ
レーキスイッチ、ステアリングセンサ、路面センサの池
に加速度センサ、クラッチスイッチ、パーキングブレー
キスイッチ、ドアスインチなど多数のセンサを使用した
例もある。

発明が解決しようとする課題 一般に乗り心地を重視する場合、サスペンシロンは軟ら
かめに設定され、操安性を重視すべき場合にはサスペン
ションは堅めに設定される。従来の実施例では、乗り心
地よシも操安性を重視するような場合、横揺れ、縦揺れ
等の外乱を発生させる原因、例えば車速の変化、ステア
リングの変化、路面の状態の変化など多くの現象を捕ら
まえ、つぎに必ずくるであろう車両の横揺れ、縦揺れ等
の外乱を予測してサスペンションの状態を変化させてい
るものであり、外乱原因となる多くの現象を捕らまえる
ために多数のセンサが必要であったり、あくまでも予測
による制御である念め、演算処理が複雑になってしまっ
たシ、また最悪の場合実際の車両の変位に合わない、誤
った制御を行なってしまう可能性もあっな。

これに対し、例えば特開昭６３−６８４１３号公報に記
載のように少数のセンサで車両の変位を直接つかみ、サ
スペンションの状態を制御しようというものが提案され
ている。

本発明は少ないセンサでサスペンションの状態を制御で
きるようにすることを目的とする。

課題を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明は少なくとも２個の
音叉構造振動型の角速度センサを互いに直交させてケー
スに収納することにより構成し、前記角速度センすの振
動ユニットの振動周波数を各角速度センサ毎に異ならせ
た構成としたものである。

作用 以上の構成によれば、互いに直交させた角速度センサの
出力を取り出し、各センサ出力信号に合わせ、サスペン
ションの状態を可変させることができ、車両の乗り心地
や操安性の向上を図ることができる。

実施例 以下本発明による車両用サスベンジ目ン制御装置の一実
施例を図面に基づいて説明する。

まず車両の変位を検知する音叉構造振動型角速度センサ
について第６図〜第８図を用いて説明する。

角速度センサは第６図に示す様な構造であり、主に４つ
の圧電バイモルフからなる駆動素子、モニター素子、第
１及び第２の検知素子で構成され、駆動素子１ｏ１と第
１の検知素子１０３を接合°部１０５で直交接合した第
１の振動ユニッｌ−１０９と、モニター素子１０２と第
２の検知素子１０４を接合部１０６で直交接合した第２
の振動ユニット１１ｏとを連結板１０７で連結し、この
連結板１０７を支持棒１０Ｂで一点支持した音叉構造と
なっている。

駆動素子１０１に正弦波電圧信号を与えると、逆圧電効
果により第１の振動ユニッ）１０９が振動を始め、音叉
振動によシ第２の振動ユニット１１０も振動を開始する
。従ってモニター素子１０２の圧電効果によって素子表
面に発生する電荷は駆動素子１Ｑ１へ印加している正弦
波電圧信号に比例する。このモニター素子１０２に発生
する電荷を検出し、これが一定振幅になる様に駆動素子
ＩＱ’ｆへ印加する正弦波電圧信号をコントロールする
ことにより安定した音叉振動を得ることが出来る。

このセンサが角速度に比例した出力を発生させるメカニ
ズムを第７図及び第８図を用いて説明する。

第７図は第６図に示した角速度センサを上からみたもの
で、速度υで振動している検知素子１ｏ３に角速度ωの
回転が加わると、検知素子１０３には「コリオリの力」
が生ずる。この「コリオリの力」は速度υに垂直で大き
さは２ｍυωである。

検知素子１０３は音叉振動をしているので、ある時点で
検知素子１０３が速度υて振動しているとすれば、検知
素子１０４は速度−υで振動しており「コリオリの力」
は−２ｍυωである。よって検知素子１０３，１０４は
第７図の様に互いに「コリオリの力」が働く方向に変形
し、素子表面には圧電効果によって電荷が生じる。ここ
でυは音叉振動によって生じる運動であシ、音叉振動が
υ＝ａ　−ｓｉｎ　ωｏｔ ａ＝音叉振動の振幅 ω０：音叉振動の周期 であるとすれば「コリオリの力」は ＦＣ＝ａ−ｗ　−５ｉｎｃｃ＋□ｔ となり角速度ω及び音叉振幅ａに比例しており、検知素
子１０３，１０４を面方向に変形させる力となる。従っ
て検知素子ＩＱ３．ｆｆＱ４の表面電荷量Ｑは Ｑｃｃａ　−ｔｌ）　・８ｉｎωｏｔ となり音叉振幅ａが一定にコントロールされているとす
れば Ｑ　ｃｃ　ｔＢ　−Ｓｉｎωｏｔ となり検知素子１Ｑ３．ＩＱ４に発生する表面電荷量Ｑ
は角速度ωに比例した出力として得られ、この信号をω
Ｏｔで同期検波すれば角速度ωに比例した直流信号が得
られる。尚、このセンサに角速度以外の併進運動を与え
ても検知素子１０３と検知素子１０４の２つの素子表面
には同極性の電荷が生ずるため、直流信号に変換時、互
に打ち消しあって出力は出ない様になっている。

第１図は本発明の角速度検出装置の一実施例であり、第
６図にて説明した角速度センサ１１ｘ、　１１７．１１
Ｚの３個を互いに直交させ次状態で１個のケース１２に
収納した角速度検出装置である。このケース１２内に収
納した角速度センサ１１）Ｃ，１１７，１１２はそれぞ
れ第１の振動ユニット部分の振動周波数を異なる値に設
定している。

第２図は本発明の角速度検出装置を使用した車両用サス
ベンジ１ン制御装置の一実施例であシ、第６図に示す音
叉構造振動型角速度センサ１１ｘ。

１１７．１１Ｚからなる角速度検出装置１３、これらの
センナ出力信号に基づいて演算処理を行なうｔ子制御コ
ントローラ１４と、サスペンションの構成部品であるシ
ョノクアプンーバの減衰力全可変するアクチュエータ１
６からなるサスペンション制御装置である。

第３図は上述した角速度検出装置１３．電子制御コント
ローラ１４．アクチュエータ１６を’ｌｆ両に実装した
図で、第１の角速度センサ１１には車両の進行方向であ
るＸ軸を検出軸になるよう取付けられており車両のロー
ル方向の変位を検出する。

第２の角速度センサ１１７は車両の車幅方向であるＹ軸
を検出軸になるように取付けられており車両のピッチ方
向の変位を検出する。又、第３°の角速度センサ１１ｚ
は車両の車高方向であるＺ軸を検出軸になるように取付
けられており車両のヨ一方向の変位を検出する。これら
３個のセンサが１個のケースに収納され九角速度検出装
置が車両に取付けられることにより車両の姿勢を検知し
、外乱による車両の変位を最小限に抑えるように電子制
御コントローラ１４で演算処理され、乗り心地や操安性
を向上させるように、ブスペンシ暫ンの構成部品である
ショックアプンーバの減衰力を可変するアクチュエータ
１６を制御する。

また、これら３個の角速度センナの振動周波数は互いに
異なっているので、同じケースに収納されていても共振
やノイズ等互いに影響を与えることはない。ここで、サ
スペンション制御装置の具体的な動作について第４図、
第５図に基づき説明する。Ｍ４図、第５図は各々の角速
度センサから得られた信号に基づき、搭乗走行時の制御
、及び制御対象となる外乱現象に対する制御を示したも
のである。まず、通常の車両の走行状態は大きく３つに
分けられる。車両が停止、もしくは低速走行している場
合（約Ｏ〜５Ｋｍ／ｈ）、停車時の人の乗車、降車、及
び荷物の出し入れによる車両全体の荷重変化、また発車
直後、停車直前直後の外乱が考えられ、サスペンション
の状態は堅めて設定される（停車時制御機能）。車両が
中速走行している場合（約６〜ｓｏＫｍ／ｈ）、乗り心
地を重視するため特に外乱がなければサスペンションの
状態は軟らかめに設定される（中速走行時制御機能）。

車両が高速走行している場合には（約８０Ｋｍ／ｈ）’
、操安性を重視するためサスペンションの状態は堅めに
設定される（高速走行時制御機能）。

ここで停車時、及び低速走行時、または高速走行時には
サスペンションは無条件に堅めに設定されており、外乱
に対して車両の変位が大きくならないようになっている
。

次に、車両が中速走行時（約６〜８　ｏ　Ｋｍ／ｈ　）
には乗り心地を良くするためにサスペンションは軟らか
めに設定されているが、外乱が侵入するやいなやサスペ
ンションは堅めに設定され車両の変位を最小限にするよ
う制御される。例えば、第６図Ｃｂ）　Ｄように、コー
ナリング時、ロール方向及びヨ一方向に車両が変位する
たｉＸ軸方向及びＺ軸方向に角速度が発生し、第１の角
速度センサ１１Ｘ及び第３の角速度センサ１１ｚにて検
出された信号が電子制御コントローラ１４に送られ、ア
ンチロール機能として電子制御コントローラ１４はアク
チュエータ１５にサスペンシコンを堅めにするよう命令
を送る。また、第５図（２Ｌ）のように、急激な加速時
、ピッチ方向に車両が変位するためＹ軸方向に角速度が
発生し、第２の角速度センサ１１７にて検出された信号
が電子制御コントローラ１４に送られ、アンチロール機
能として電子制御コントローラ１４はアクチュエータ１
６にサスペンションを堅めにするよう命令を送る。同じ
く、第５［１（Ｃりのように、ブレーキング時などの制
動時にもピッチ方向に角速度が発生し、アンチロール機
能としてサスベンジジンを堅めにするよう命令を送る。

これら外乱がおさまった後、通常の中速走行時制御機能
により、サスペンションは軟らかめに戻る。。

発明の効果゛ 以上のように本発明は、駆動用圧電バイモルフ素子と第
１の検知用バイモμ〕素子とを互に直交接合してなる第
１の振動ユニット、及びモニター用圧電バイモルフ素子
と第２の検知用バイモルフ素子とを互に直交接合してな
る第２の振動ユニットからなり、かつ前記第１．第２の
振動ユニットを検知軸に沿って互に平行になるように前
記駆動用圧電バイモルフ素子と前記モニター用圧電バイ
モルフ素子の自由端どうしを連結板で連結して音叉構造
とした角速度センサを有し、かつ少なくとも２個の角速
度センサを互いに直交させてケースに収納することによ
シ構成され、前記角速度センナの第１の振動ユニットの
振動周波数を各角速度センサによって異ならせた構成に
することによって、互いに直交させ念角速度センサの出
力を取り出し、各センサ出力信号に合わせ、サスペンシ
ョンの状態を可変させる制御に利用することができ、し
かも同一ケース内に複数個の角速度センサを収納したコ
ンパクトな構造とすることができるとともに１個々の角
速度センサによる共振やノイズ等により互いに影響を与
えることがなく、確実な制御を行うことができるという
効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による角速度検出装置を示す
斜視図、第２図は本発明の角速度検出装置を用いたサス
ペンション制御装置の一実施例を示すブロック図、第３
図は車両へのセンサの実装状態を示す概略図、第４図及
び第６図は具体的な動作説明図、第６図は第１図中の音
叉構造振動型角速度センサの斜視図、第７図及び第８図
は動作説明図、第９図は従来のサスペンション制御装置
の一実施例を示す直両実装状態を示す概略図である。 １１Ｘ・・・・第１の角速度センサ、１１ｙ・・・・・
第２の角速度センサ、１１Ｚ・・・・・・第３の角速度
センサ、１２・・・・・ケース、１３・・・・角速度検
出装置、１４・・・・・電子制御コントローラ、１５・
・・・アクチュエータ、１０１・・・・・駆動素子、１
０２・・・・モニター素子、１ｏ３・・・・・第１の検
知素子、１０４・・・・・・第２の検知素子、ＩＱ５，
１Ｑ６・・・・・接合部。 ＩＱ７・・・・・連結板、１０９・・・・・・第１の振
動ユニット、１１０・・・・・・第２の振動ユニット。 代理人の氏名　弁理士　粟　野　重　孝　ほか１名４１
　区 Ｚ輸　　　　　／／χ片遼演ζべ １１７肉遼贋乞げ 第２図 角達友検出笈！ 第３図 ７轄 　　　ｔｓ 第４図 竺　５　図 第６図　　　　　１１７１１１ 第　８　図 、ｂ　７１１ 第　９　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　駆動用圧電バイモルフ素子と第１の検知用バイモルフ
   素子とを互に直交接合してなる第１の振動ユニット、及
   びモニター用圧電バイモルフ素子と第２の検知用バイモ
   ルフ素子とを互に直交接合してなる第２の振動ユニット
   からなりかつ前記第１，第２の振動ユニットを検知軸に
   沿って互に平行になるように前記駆動用圧電バイモルフ
   素子と前記モニター用圧電バイモルフ素子の自由端どう
   しを連結板で連結して音叉構造とした角速度センサを有
   し、かつ少なくとも２個の角速度センサを互いに直交さ
   せてケースに収納することにより構成され、前記角速度
   センサの第１の振動ユニットの振動周波数を各角速度セ
   ンサによって異ならせたことを特徴とする角速度検出装
   置。