JPH0476460A

JPH0476460A - ヨーレートセンサ

Info

Publication number: JPH0476460A
Application number: JP19140690A
Authority: JP
Inventors: Masao Hideshima; 秀島　政雄
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1990-07-18
Filing date: 1990-07-18
Publication date: 1992-03-11
Anticipated expiration: 2014-05-31
Also published as: JP2896410B2

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）本発明は可動物体の振れ運動の方向と大きさ（ヨーレー
ト）を検出するためのヨーレートセンサに関する。

（従来の技術）操舵輪の操舵操作により前輪のみでなく後輪をも転舵す
るようにした四輪操舵式（すなわち４ＷＳ）の車両では
、高速走行時は操舵輪の操作方向と同方向に後輪を転舵
しく同相）、しかもその転舵量を抑えて車体の安定を保
てるようにし、一方、車庫入れ時等は操舵輪の操作方向
と逆方向に後輪を転舵しく逆相）、しかもその転舵量を
大きくして十分小回りがきくように制御を行うのが普通
である。そして、この制御は、一般に車速と舵角の二つ
をパラメータとして行われる。

ところで、車両の旋回操作時には、旋回によって生ずる
角速度を直接検出し、その検出値を後輪転舵の制御量を
演算するパラメータに加えることで、より応答性の良い
制御が可能になる。また、車両が走行中に例えば横風等
の横方向外力を受けて左右に振れるような時には、振れ
を検出し、それを打ち消す方向に後輪を転舵制御するこ
とで、車両を直進状態に保持することが可能となる。そ
こで、例えば特開昭５７−４４５６８号公報に記載され
ているように、車両の旋回あるいは振れをヨーレートセ
ンサによって直接検出し、ヨーレートに応じて４ＷＳの
きり角を変えるようにしたものが提案されている。

（発明が解決しようとする課題）可動物体の振れを検出するセンサとして代表的なものに
ジャイロがあるが、このような高価なものを車両の制御
システムに用いることは実用的でない。そこで、車両の
４ＷＳ制御等への入力信号にヨーレートを用いる場合に
、ヨーレートセンサとしては、例えば、ビデオカメラの
画振れ等を防止するシステムに用いられている音叉型あ
るいは振動子型の角速度センサを転用することが考えら
れる。

上記角速度センサは、例えば、圧電バイモルフからなる
駆動素子と検知素子を直交接合した振動ユニットと、モ
ニター素子と検知素子を直交接合した振動ユニットとを
連結板で連結して、この連結板を一点で支持して音叉構
造とし、一方の駆動素子に一定の駆動信号を加えること
で連結板を介し音叉全体を共振させ、これに角速度が加
わったときに圧電バイモルフの面に直角に発生する力を
電圧に変換しセンサ出力として取り出すようにしたもの
である。

しかしながら、このような角速度センサを車両の制御シ
ステムに用いようとしたときには、つぎのような問題が
発生する。すなわち、通常の角速度センサの場合、出力
電圧がゼロ（Ｖ）で角速度ゼロとし、出力電圧がプラス
側のときは例えば右側の振れとして検出し、マイナス側
のときは左側の振れとして検出するのが普通であって、
その場合、ゼロ点（基準点）は、制御系の他の回路と共
通のグランドレベルであって変動しないため、認識が容
易である。しかしながら、車両の制御システムのための
ヨーレートセンサとしてこれを用いる場合、車両にはマ
イナス電隙がないため、上記のようにグランドレベルを
ゼロ点としたのでは左右両方の振れあるいは旋回を検出
することができない。そこで、車載ヨーレートセンサの
場合には、センサ内電源電圧が例えば５ｖであれば、ゼ
ロ点はその真中の２．５■というように設定し、それを
基準に左右の角加速度等を演算することになる。

しかし、その場合には、大兄のバッテリ電圧の変動によ
ってセンサ内電源電圧が変わるので、ゼロ点自体が変動
して正確に認識できなくなることがあり、それによりセ
ンサ出力の精度が悪化し、制御の安定性が損なわれると
いう問題が発生する。

たとえば、高速道路等の直進走行でトンネルから出たと
きを例にとると、トンネルを抜けたときに急に横風を受
けて車両が流されると、ヨーレートセンサの出力は第３
図に示すように大きく変動するが、ハンドル操作で直進
姿勢に戻ればヨーレート（ψ）はゼロとなるはずであっ
て、本来ならセンサ出力は第３図に点線で示すようにゼ
ロに復帰しなければいけない。しかし、上記のようにゼ
ロ点の認識が正確でなくなると、本来ならヨーレートが
ゼロに復帰するはずのところでセンサ出力がドリフトす
るようなことになり、これを入力情報としたのでは制御
の安定性が保てなくなる。

また、コントロールユニットの方にマイナス側を読める
ような回路を設けることによってゼロ点をグランドレベ
ルに一致させるようにすることも考えられるが、それで
はコントロールユニットが大型で高価なしのとなってし
まうということで問題がある。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであって、ゼ
ロ点が正確に認識できセンサ出力の精度を高めることが
できるヨーレートセンサを得ることを目的とする。

（課題を解決するための手段）本発明では、可動物体の振れ運動の方向と大きさに応じ
た電圧値を出力する計測部と、該計測部から出力された
電圧値を基準電圧と比較してヨーレートを演算するコン
トロールユニット部とでヨーレートセンサを構成すると
ともに、そのコントロールユニット部に、計測部の電源
電圧に応じて前記基準電圧を設定する基準電圧設定手段
を設け、それにより上記目的を達成した。

（作用）可動物体か直進方向に対しいずれかの方向に振れると、
その振れ運動の方向と大きさに応じた電圧値がヨーレー
トセンサの計測部からコントロールユニット部に出力さ
れる。そして、この電圧値を基準電圧と比較することに
よってヨーレートか演算され、それがセンサ出力として
出力される。

ここで、上記電圧値と同時に計測部の電源電圧がコント
ロールユニット部に出力される。そして、基準電圧設定
手段により、電源電圧に応じて上記基準電圧の設定が行
われる。その結果、電源電圧の変動に拘わらず常に正確
な基準点（ゼロ点）が認識され、それにより、ヨーレー
トの演算精度が向上する。

（実施例）第１図は本発明の一実施例の全体システム図である。図
で１はそれ自体公知の音叉型角速度センサによって構成
される計測部、２は上記計測部に接続されたコントロー
ルユニット部であって、これら計測部ｌおよびコントロ
ールユニット部２によりヨーレートセンサが構成される
。

上記計測部ｌを構成する角速度センサは、上述のように
それ自体公知のものであって、圧電バイモルフからなる
駆動素子と検知素子を直交接合した振動ユニットと、モ
ニター素子と検知素子を直交接合した振動ユニットとを
連結板で連結して、この連結板を一点で支持して音叉構
造とし、一方の駆動素子に一定の駆動信号を加え音叉全
体を共振させるようにしたものであって、これを垂直に
立てて車両に搭載することにより、垂直軸回りに角速度
が加わったときにその角速度の方向と大きさに応じた電
圧がヨーレート出力（ψ出力）として取り出される。

計測部１の電源は、バッテリ電源（１２Ｖ）から引いた
５■の電源３とされている。一方、コントロールユニッ
ト部２は、ＣＰＵ４と、２個のＡ／Ｄ変換器５．６と、
電源７とを備えている。そして、計測部１から取り出さ
れる上記ヨーレート出力は一方のＡ／Ｄ変換器５を介し
ＣＰＵ４に人力される。また、計測部ｌの電源電圧がヨ
ーレート検出の基準電圧を設定するための基準出力（Ｖ
ｒｅｆ出）〕）として取り出され、それがもう一つのＡ
／Ｄ変換器６を介してＣＰＵ４に入力される。

車両が左右に旋回したり振れたりするときの角速度じ／
　ｓ　）に対し、上記計測８１がらは第２図に示すよう
な電圧がヨーレート出力として取り出される。ここで、
電源電圧が５Ｖとして、半分の２．５ｖが基準電圧とし
て設定される。そして、この基準電圧よりヨーレート出
力が高いときは、進行方向に向かって右側へのヨー運動
と判定され、基準電圧よりヨーレート出力が低いときは
左側へのヨー運動と判定される。そして、基準電圧との
差に応じたヨーレート（ψ）が、振れの方向と角速度を
示す信号として出力される。また、上記基準電圧は、電
源電圧の変動に応じ、常に正確なゼロ点となるよう調整
され、その結果、ゼロ点の正確な認識が可能となり、左
右ヨーレートの検出精度か向上する。

ＣＰＵでは、また、上記のようにして検出されるヨーレ
ート（ψ）と別途入力される車速および舵角の三つをパ
ラメータとして４ＷＳ制御の後輪きり角の制御量が演算
される。この制御量は、ヨーレート（ψ）が大きいと同
相側にきり角が大きくなり、舵角が大）いと逆相側にき
り角が大きくなるよう設定されるしのであって、それに
車速かパラメータとして加わり、車速か大きい時にはヨ
ーレート（ψ）優先で、また、車速か小さい時には舵角
優先で制御ｊｌの演算が行われる。ただし、実際には、
後輪転舵の方向と角度の設定はマツプによって行われる
。そして、制御信号が後輪転舵用のアクチコエータに出
力され、設定量だけ後輪が転舵される。

（発明の効果）本発明は以上のように構成されているので、電源電圧の
変動に拘わらずヨーレート演算の基準点を正確に認識す
ることができ、それにより、センサ出力の精度が向上し
、安定性の高い制御が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の全体システム図、第２図は
同実施例におけるヨーレートセンサの出力特性図、第３
図は従来のヨーレートセンサの車両走行時における出力
特性の例を示すタイムチャートである。計測部、２　：コントロールユニツト部、、電源、５゜６　：Ａ／Ｄ変換器。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）可動物体の振れ運動の方向と大きさに応じた電圧
値を出力する計測部と、該計測部から出力された電圧を
基準電圧と比較してヨーレートを演算するコントロール
ユニット部とを備えたヨーレートセンサであって、前記
計測部の電源電圧に応じて前記基準電圧を設定する基準
電圧設定手段を前記コントロールユニット部に設けたこ
とを特徴とするヨーレートセンサ。