JP2005345405A - 角速度センサと角速度計測方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡易な構成で、出力の信頼性を向上させることのできる角速度センサを提供しようとする。
【解決手段】
従来の角速度センサにかわって、第一検出軸の回りの角速度に対応した第一出力値を出力する第一角速度検出素子と、第二検出軸の回りの角速度に対応した第二出力値を出力する第二角速度検出素子と、を備え、第一角速度検出素子と第二角速度検出素子とが第一検出軸と第二検出軸とを平行かつ互いの向きを反対にする様に配置され、第一出力値と第二出力値との和が変動したときに第一角速度検出素子の異常の有無を確認する第一故障テストと第二角速度検出素子の異常の有無を確認する第二故障テストとを実施してどちらが故障したかを決定するものとした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、検出軸の回りの角速度を検出する角速度センサと角速度計測方法とに係る。特に、故障確率を低減するのに好適な構造に特徴のある角速度センサと角速度計測方法とに関する。

運動体の角速度を検出したい場合がある。
例えば、走行中の自動車の垂直軸の回りの角速度を検出して、自動車の横滑りを察知するのに用いる。
角速度センサの出力を連続的に取り込み、何らかの制御に用いる場合には、角速度センサの出力の信頼性が特に求められる。
通常、自動車の垂直軸の回りの角速度を検出するには、検出軸の回りの角速度を検出する角速度センサを検出軸を垂直軸に沿わせる様に自動車に取り付ける。

通例、角速度センサは複数の角速度検出素子を準備し、正常時には複数の角速度検出素子の出力を用いて（例えば、平均して）、自動車の横滑りを察知する。
複数の角速度検出素子のうちの一方が故障した場合は、故障していない他方の角速度検出素子の出力を用いて、自動車の横滑りを察知する。
複数の角速度検出素子の故障を検出するために、故障の有無を確認する故障テストが、角速度検出素子のドライブ回路に組み込まれている。
故障テストは、一般にＢＩＴ（ビルトインテスト）と呼称され、いくつかのタイプの回路がある。
例えは、一つのタイプの回路は、角速度検出素子が故障をおこしたときに、出力がゼロに固着する様になる内部回路を持つ。このタイプのＢＩＴは、内部で断線、短絡等の異常が生じた結果として発生する故障の場合に有効である。
例えば、他の一つのタイプの回路は、端子に一定の入力電圧を入力すると、出力がある一定のレート分だけシフトする。このタイプのＢＩＴは、アンプのゲインを決定する内部素子に異常が生じた結果として発生する故障の場合に有効である。

特開平２００４−０４５２７５号 特開平２００２−２４３４９４号

しかし、全てのタイプの異常に起因する故障を一つのＢＩＴで検知でない。また、上述の他の一つのタイプの回路では、出力がシフトしてしまうため、出力された値を制御に用いている時には、使用することができない。したがって、角速度センサの信頼性を今以上に向上させることができないという問題点があった。

本発明は以上に述べた問題点に鑑み案出されたもので、簡易な構成で、出力の信頼性を向上させることのできる角速度センサを提供しようとする。

上記目的を達成するため、本発明に係る角速度センサを、第一検出軸の回りの角速度に対応した第一出力値を出力する第一角速度検出素子と、第二検出軸の回りの角速度に対応した第二出力値を出力する第二角速度検出素子と、を備え、第一角速度検出素子と第二角速度検出素子とが第一検出軸と第二検出軸とを平行かつ互いの向きを反対にする様に配置され、第一出力値と第二出力値との和が変動したときに第一角速度検出素子の異常の有無を確認する第一故障テストと第二角速度検出素子の異常の有無を確認する第二故障テストとを実施してどちらが故障したかを決定するものとした。

上記本発明の構成により、第一角速度検出素子が第一検出軸の回りの角速度に対応した第一出力値を出力し、第二角速度検出素子が第二検出軸の回りの角速度に対応した第二出力値を出力し、第一検出軸と第二検出軸とが平行かつ互いの向きを反対になり、第一出力値と第二出力値との和が変動したときに前記第一故障テストと前記第二故障テストとを実施してどちらが故障したかを決定するので、どちらが故障したかを速やかに決定できる。

上記目的を達成するため、本発明に係る角速度センサを、第一検出軸の回りの角速度に対応した第一出力値を出力する第一角速度検出素子と、第二検出軸の回りの角速度に対応した第二出力値を出力する第二角速度検出素子と、を備え、第一角速度検出素子と第二角速度検出素子とが第一検出軸と第二検出軸とを平行かつ互いの向きを同じにする様に配置され、第一出力値と第二出力値との差が変動したときに第一角速度検出素子の異常の有無を確認する第一故障テストと第二角速度検出素子の異常の有無を確認する第二故障テストとを実施してどちらが故障したかを決定するものとした。

上記本発明の構成により、第一角速度検出素子が第一検出軸の回りの角速度に対応した第一出力値を出力し、第二角速度検出素子が第二検出軸の回りの角速度に対応した第二出力値を出力し、第一検出軸と第二検出軸とが平行かつ互いの向きを同じにし、第一出力値と第二出力値との差が変動したときに前記第一故障テストと前記第二故障テストとを実施してどちらが故障したかを決定するので、どちらが故障したかを速やかに決定できる。

上記目的を達成するため、本発明に係る角速度センサを、第一検出軸の回りの角速度に対応した第一出力値を出力する第一角速度検出素子と、第二検出軸の回りの角速度に対応した第二出力値を出力する第二角速度検出素子と、第一出力値の二進数化された第一デジタル値と第二出力値の二進数化された第二デジタル値とを出力するアナログ−デジタル変換器と、を備え、第一角速度検出素子と第二角速度検出素子とが第一検出軸と第二検出軸とを平行かつ互いの向きを反対にする様に配置され、前記第一デジタル値と前記第二デジタル値との少なくとも上位の桁の値をビット毎に比較して、少なくとも一つのビットの値が同じであるときに異常が生じたと判定する、ものとした。

上記本発明の構成により、第一角速度検出素子が第一検出軸の回りの角速度に対応した第一出力値を出力し、第二角速度検出素子が第二検出軸の回りの角速度に対応した第二出力値を出力し、第一検出軸と第二検出軸とが平行かつ互いの向きを反対になり、アナログ−デジタル変換器が第一出力値の二進数化された第一デジタル値と第二出力値の二進数化された第二デジタル値とを出力し、前記第一デジタル値と前記第二デジタル値との少なくとも上位の桁の値をビット毎に比較して、少なくとも一つのビットの値が同じであるときに異常が生じたと判定するので、速やかに異常を検知できる。

さらに、本発明の実施形態に係る角速度センサは、第一角速度検出素子をドライブする回路を持つ第一基板と、第二角速度検出素子をドライブする回路を持つ第二基板と、を備え、第一角速度検出素子が第一基板に固定され、第二角速度検出素子が第二基板に固定され、第一基板と第二基板とが板厚の方向に重なる。
上記本発明の構成により、第一角速度検出素子をドライブする回路を持つ第一基板が第一角速度検出素子を固定し、第二角速度検出素子をドライブする回路を持つ第二基板が第二角速度検出素子を固定し、第一基板と第二基板とが板厚の方向に重なるので、角速度センサをコンパクトにすることができ、かつメンテナンスが容易になる。

さらに、本発明の実施形態に係る角速度センサは、前記第一角速度検出素子と前記第二角速度検出素子とが隣り合わせに配置される。
上記本発明の構成により、前記第一角速度検出素子と前記第二角速度検出素子とが隣り合わせに配置されるので、角速度センサをコンパクトにすることができる。

上記目的を達成するため、本発明に係る角速度計測方法を、第一検出軸の回りの角速度に対応した第一出力値を出力する第一角速度検出素子と第二検出軸の回りの角速度に対応した第二出力値を出力する第二角速度検出素子とを第一検出軸と第二検出軸とを平行かつ互いの向きを反対にする様に配置する検出素子配置工程と、第一出力値と第二出力値との和の変動を確認する異常検知工程と、第一出力値と第二出力値との和が変動したときに第一角速度検出素子の異常の有無を確認する第一故障テストと第二角速度検出素子の異常の有無を確認する第二故障テストとを実施してどちらが故障したかを決定する故障素子特定工程と、を備えるものとした。

上記本発明の構成により、第一角速度検出素子が第一検出軸の回りの角速度に対応した第一出力値を出力し、第二角速度検出素子が第二検出軸の回りの角速度に対応した第二出力値を出力し、第一検出軸と第二検出軸とが平行かつ互いの向きを反対になり、第一出力値と第二出力値との和が変動したときに前記第一故障テストと前記第二故障テストとを実施してどちらが故障したかを決定するので、どちらが故障したかを速やかに決定できる。

上記目的を達成するため、本発明に係る角速度計測方法を、第一検出軸の回りの角速度に対応した第一出力値を出力する第一角速度検出素子と第二検出軸の回りの角速度に対応した第二出力値を出力する第二角速度検出素子とを第一検出軸と第二検出軸とを平行かつ互いの向きを同じにする様に配置する検出素子配置工程と、第一出力値と第二出力値との差の変動を確認する異常検知工程と、第一出力値と第二出力値との差が変動したときに第一角速度検出素子の異常の有無を確認する第一故障テストと第二角速度検出素子の異常の有無を確認する第二故障テストとを実施してどちらが故障したかを決定する故障素子特定工程と、を備えるものとした。

上記本発明の構成により、第一角速度検出素子が第一検出軸の回りの角速度に対応した第一出力値を出力し、第二角速度検出素子が第二検出軸の回りの角速度に対応した第二出力値を出力し、第一検出軸と第二検出軸とが平行かつ互いの向きを同じになり、第一出力値と第二出力値との差が変動したときに前記第一故障テストと前記第二故障テストとを実施してどちらが故障したかを決定するので、どちらが故障したかを速やかに決定できる。

上記目的を達成するため、本発明に係る角速度計測方法を、第一検出軸の回りの角速度に対応した第一出力値を出力する第一角速度検出素子と第二検出軸の回りの角速度に対応した第二出力値を出力する第二角速度検出素子とを第一検出軸と第二検出軸とを平行かつ互いの向きを反対にする様に配置する検出素子配置工程と、第一出力値の二進数化された第一デジタル値と第二出力値の二進数化された第二デジタル値とを出力するアナログ−デジタル変換工程と、前記第一デジタル値と前記第二デジタル値との少なくとも上位の桁の値をビット毎に比較して、少なくとも一つのビットの値が同じであるときに異常が発生したと判断する異常判断工程と、を備えるものとした。

上記本発明の構成により、第一角速度検出素子が第一検出軸の回りの角速度に対応した第一出力値を出力し、第二角速度検出素子が第二検出軸の回りの角速度に対応した第二出力値を出力し、第一検出軸と第二検出軸とが平行かつ互いの向きを反対になり、アナログ−デジタル変換工程で第一出力値の二進数化された第一デジタル値と第二出力値の二進数化された第二デジタル値とを出力し、異常判断工程で前記第一デジタル値と前記第二デジタル値との少なくとも上位の桁の値をビット毎に比較して、少なくとも一つのビットの値が同じであるときに異常が発生したと判断するので、速やかに異常を検知できる。

以上説明したように本発明に係る角速度センサと角速度計測方法は、その構成により、以下の効果を有する。
第一検出軸と第二検出軸とを平行にして互いの向きを反対になるように第一角速度検出素子と第二角速度検出素子とを配置し、第一出力値と第二出力値との和が変動したときに前記第一故障テストと前記第二故障テストとを実施してどちらが故障したかを決定するので、第一回転角加速度値または第二回転角加速度値のどちらが故障したかを速やかに決定できる。
また、第一検出軸と第二検出軸とを平行にして互いの向きを同じになるように第一角速度検出素子と第二角速度検出素子とを配置し、第一出力値と第二出力値との差が変動したときに前記第一故障テストと前記第二故障テストとを実施してどちらが故障したかを決定するので、第一回転角加速度値または第二回転角加速度値のどちらが故障したかを速やかに決定できる。
また、第一検出軸と第二検出軸とを平行にして互いの向きを反対になるように第一角速度検出素子と第二角速度検出素子とを配置し、第一出力値の二進数化された第一デジタル値と第二出力値の二進数化された第二デジタル値とをビット単位に比較するので、速やかに異常を検知できる。
また、第一角速度検出素子をドライブする回路を持つ第一基板が第一角速度検出素子を固定し、第二角速度検出素子をドライブする回路を持つ第二基板が第二角速度検出素子を固定し、第一基板と第二基板とが第一検出軸の方向に重なるので、角速度センサをコンパクトにすることができ、かつメンテナンスが容易になる。
また、前記第一角速度検出素子と前記第二角速度検出素子とが隣り合わせに近接して配置されるので、 角速度センサをコンパクトにすることができる。
従って、簡易な構造で、角速度センサの信頼性を向上させることのできる角速度センサと角速度計測方法とを提供できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照して説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。

最初に、本発明の第一の実施形態に係る角速度センサ１０を、図を基に、説明する。
図１は、本発明の第一の実施形態に係る角速度センサの斜視図である。

角速度センサ１０は、検出軸の回りの角速度に対応した出力値を出力するセンサであって、第一角速度検出素子２０と第一基板３０と第二角速度検出素子４０と第二基板５０とケース６０とで構成される。
例えば、検出軸の回りに右ねじの方向に回転するのを（正）とし、検出軸の回りに右ねじの反対方向に回転するのを（負）とする。

第一角速度検出素子２０は、第一検出軸Ｅ１の回りの角速度に対応した第一出力値を出力する素子である。
第一角速度検出素子２０は、物体が垂直軸回りに回転する際に作用するコリオリ力の変化から角速度に対応した第一出力値を検出する。

第一基板３０は、第一角速度検出素子２０をドライブする回路を実装される基板である。第一角速度検出素子２０は、第一基板３０の基板面に固定される。例えば、第一角速度検出素子２０の端子が、第一基板３０に設けられたスルーホールにハンダ付けされる。
また第一基板３０には、第一角速度検出素子２０の異常の有無を確認する第一故障テストのためのＢＩＴが組み込まれている。
第一故障テストには、２つの形式がある。
第一の形式のテストは、出力値が０ボルトまたは駆動電圧に固着しているときに故障と判定する。
第二の形式のテストは、入力に所定のバイアスを印加て、出力がバイアスに相当する分だけシフトするか否か見て、シフト量が適正でないときに故障と判断する。

第二角速度検出素子４０は、第二検出軸Ｅ２の回りの角速度に対応した第一出力値を出力する素子である。
例えば、第二角速度検出素子４０は、第一角速度検出素子２０と同一の形式の物である。

第二基板５０は、第二角速度検出素子４０をドライブする回路を実装される基板である。第二角速度検出素子４０は、第二基板５０の基板面に固定される。例えば、第二角速度検出素子４０の端子が、第二基板５０に設けられたスルーホールにハンダ付けされる。
また第二基板５０には、第二角速度検出素子４０の異常の有無を確認する第二故障テストのためのＢＩＴが組み込まれている。
第二故障テストには、２つの形式がある。２つの形式の説明は第一故障テストのものと同じなので、説明を省略する。
第一基板３０と第二基板５０とは、ターミナル３１とスルーホール５１とで導通される。

第一角速度検出素子２０と第二角速度検出素子４０とが第一検出軸Ｅ１と第二検出軸Ｅ２とを平行かつ互いの向きを反対にする様に配置される。
この様にすると、第一角速度検出素子２０と第二角速度検出素子４０とが正常に機能している場合、第一出力値と第二出力値との和が一定の値となる。
図１は、第一基板３０と第二基板５０とが板厚方向に重なって、第一角速度検出素子２０が第一基板３０の裏面に固定され、第二角速度検出素子４０が第二基板５０の表面に固定されるのを示している。
第一検出軸が下方に向き、第二検出軸が上方に向き、第一検出軸と第二検出軸とが互いに平行になっている。

第一基板３０と第二基板５０には、第一出力値と第二出力値との和が変動したときに、第一故障テストと第二故障テストとを実施してどちらが故障したかを決定する故障素子判定のためのソフトウエアが組み込まれている。
第一角速度検出素子２０と第二角速度検出素子４０とが正常に機能している状態である場合、第一出力値と第二出力値との和が、常に一定の値になる。第一角速度検出素子２０または第二角速度検出素子４０の一方に異常が生ずると、第一出力値と第二出力値との和が一定の値からずれる。
通常、一定の値は第一角速度検出素子２０または第二角速度検出素子４０の最大の出力値である。
ソフトウエアが、第一出力値と第二出力値との和を演算して、その和が一定の値を中心とした所定の値をはみ出ているときには、第一故障テストを実行し第一角速度検出素子が故障しているが否かを判定し、第二故障テストを実行し第二角速度検出措辞が故障しているか否かを判定する。

ケース６０は、第一角速度検出素子２０と第一基板３０と第二角速度検出素子４０と第二基板５０とを収納する容器であって、ケース蓋６１とケース本体６２とで構成される。
第一基板３０と第二基板５０とが、ケース本体６２の設けられた収納空間に収納される。
第一基板３０と第二基板５０とが板厚の方向に重なるのが好ましい。
また、第一角速度検出素子２０と第二角速度検出素子４０とが隣り合わせに配置されるのが好ましい。
この様にすると、角速度センサをコンパクトに構成することができる。

次に、本発明の第一の実施形態に係る角速度計測方法を説明する。
図３は、本発明の実施形態に係る角速度計測方法のフローチャート図である。
角速度計測方法は、検出軸の回りの角速度を計測する方法であって、検出素子配置工程Ｓ１０と初期故障確認工程Ｓ２０と角速度第一演算工程Ｓ３０と異常検知工程Ｓ４０と故障素子特定工程Ｓ５０と角速度第二演算工程Ｓ６０とで構成される。

検出素子配置工程Ｓ１０は、第一角速度検出素子２０と第二角速度検出素子４０とを第一検出軸と第二検出軸とを平行かつ互いの向きを反対にする様に配置する工程である。
第一角速度検出素子２０は、第一検出軸Ｅ１の回りの角速度に対応した第一出力値を出力する。第二角速度検出素子４０は、第二検出軸Ｅ２の回りの角速度に対応した第二出力値を出力する。
第一角速度検出素子と第二角速度検出素子の構造は、上述したものと同じものである。

初期故障確認工程Ｓ２０は、第一角速度検出素子２０と第二角速度検出素子４０とに初期故障がないことを確認する工程である。
例えば、第一故障テストを作動させて第一角速度検出素子２０に異常がないことを確認し、第二故障テストを作動させて第二角速度検出素子４０に異常がないことを確認する工程である。

角速度第一演算工程Ｓ３０は、複数の角速度検出素子の出力する複数の出力値から、検出軸の回りの角速度を演算する工程である。
例えば、第一出力値に対応する第一角速度を演算し、第二出力値に対応する第二角速度を演算し、第一角速度にマイナスを乗じた値と第二角速度との平均値をとり、その平均値を演算結果とする。

異常検知工程Ｓ４０は、第一出力値と第二出力値との和の変動を確認する工程である。
変動を確認しない場合は、手順を角速度第一演算工程Ｓ３０に進める。
変動を確認した場合は、手順を故障素子特定工程Ｓ５０へ進める。
例えば、第一出力値と第二出力値との和が一定の値を中心とした所定の値の幅の中に納まる場合は、手順を角速度第一演算工程Ｓ３０に進める。第一出力値と第二出力値との和が一定の値を中心とした所定の値の幅からはみ出た場合は、手順を故障素子特定工程Ｓ５０へ進める。

故障素子特定工程Ｓ５０は、第一角速度検出素子２０の異常の有無を確認する第一故障テストと第二角速度検出素子４０の異常の有無を確認する第二故障テストとを実施してどちらが故障したかを決定する工程である。
第一故障テストを実行して、第一角速度検出素子２０の異常の有無を確認する。
第二故障テストを実行して、第二角速度検出素子４０の異常の有無を確認する。

角速度第二演算工程Ｓ６０は、第一角速度検出素子２０と第二角速度検出素子４０との内の故障をしていないセンサの出力値を用いて検出軸の回りの角速度を演算する。

次に、本発明の第二の実施形態に係る角速度センサの構造を、図を基に説明する。
図２は、本発明の第二の実施形態に係る角速度センサの斜視図である。

角速度センサ１０は、検出軸の回りの角速度に対応した出力値を出力するセンサであって、第一角速度検出素子２０と第一基板３０と第二角速度検出素子４０と第二基板５０とケース６０とで構成される。
第一角速度検出素子２０と第一基板３０と第二角速度検出素子４０と第二基板５０とケース６０の個々の構造は、第一の実施形態に係る角速度センサ１０のものとほぼ同じなので、説明を省略し、異なる点を説明する。

第一角速度検出素子２０と第二角速度検出素子４０とが第一検出軸Ｅ１と第二検出軸Ｅ２とを平行かつ互いの向きを同じにする様に配置される。
この様にすると、第一角速度検出素子２０と第二角速度検出素子４０とが正常に機能している場合、第一出力値と第二出力値との差がセロとなる。
図２は、第一基板３０と第二基板５０とが板厚方向に重なって、第一角速度検出素子２０が第一基板３０の表面に固定され、第二角速度検出素子４０が第二基板５０の表面に固定されるのを示している。
第一検出軸が上方に向き、第二検出軸が上方に向き、第一検出軸と第二検出軸とが互いに平行である。

第一基板３０と第二基板５０には、第一出力値と第二出力値との差が変動したときに、第一故障テストと第二故障テストとを実施してどちらが故障したかを決定する故障素子判定のためのソフトウエアが組み込まれている。
第一角速度検出素子２０と第二角速度検出素子４０とが正常に機能している状態である場合、第一出力値と第二出力値との差が、常にゼロになる。第一角速度検出素子２０または第二角速度検出素子４０の一方に異常が生ずると、第一出力値と第二出力値との差がゼロから変動する。
ソフトウエアが、第一出力値と第二出力値との差を演算して、その差がゼロを中心として所定の幅からはみ出ているときには、第一故障テストを実行し第一角速度検出素子が故障しているが否かを判定し、第二故障テストを実行し第二角速度検出措辞が故障しているか否かを判定する。

次に、本発明の第二の実施形態に係る角速度計測方法を説明する。
図３は、本発明の実施形態に係る角速度計測方法のフローチャート図である。
角速度計測方法は、検出軸の回りの角速度を計測する方法であって、検出素子配置工程Ｓ１０と初期故障確認工程Ｓ２０と角速度第一演算工程Ｓ３０と異常検知工程Ｓ４０と故障素子特定工程Ｓ５０と角速度第二演算工程Ｓ６０とで構成される。
初期故障確認工程Ｓ２０と故障素子特定工程Ｓ５０と角速度第二演算工程Ｓ６０とは、第一の実施形態に係る角速度計測方法のものと同じなので、説明を省略する。

検出素子配置工程Ｓ１０は、第一検出軸Ｅ１の回りの角速度に対応した第一出力値を出力する第一角速度検出素子２０と第二検出軸Ｅ２の回りの角速度に対応した第二出力値を出力する第二角速度検出素子４０とを第一検出軸と第二検出軸とを平行かつ互いの向きを同じにする様に配置する工程である。
第一角速度検出素子と第二角速度検出素子の構造は、上述したものと同じなので、説明を省略する。

角速度第一演算工程Ｓ３０は、複数の角速度検出素子の出力する複数の出力値から、検出軸の回りの角速度を演算する工程である。
例えば、第一出力値に対応する第一角速度を演算し、第二出力値に対応する第二角速度を演算し、第一角速度と第二角速度との平均値をとり、その平均値を演算結果とする。

異常検知工程Ｓ４０は、第一出力値と第二出力値との差の変動を確認する工程である。
変動を確認しない場合は、手順を角速度第一演算工程Ｓ３０に進める。
変動を確認した場合は、手順を故障素子特定工程Ｓ５０へ進める。
例えば、第一出力値と第二出力値との差がゼロを中心とした所定の値の幅の中二納まる場合は、手順を角速度第一演算工程Ｓ３０に進める。第一出力値と第二出力値との和がゼロを中心とした所定の値の幅からはみ出た場合は、手順を故障素子特定工程Ｓ５０へ進める。

次に、本発明の第三の実施形態に係る角速度センサ１０と角速度計測方法とを、図を基に、説明する。
図４は、本発明の第三の実施形態に係る角速度センサの機器構成図である。図５は、本発明の第三の実施形態に係るＣＰＵの機能ブロック図である。図６は、本発明の第三の実施形態に係る角速度計測方法のタイムチャート図である。図７は、本発明の第三の実施形態に係る角速度計測方法の説明図である。
角速度センサ１０は、検出軸の回りの角速度に対応した出力値を出力するセンサであって、第一角速度検出素子２０と第一基板３０と第二角速度検出素子４０と第二基板５０とケース６０とで構成される。
第一角速度検出素子２０と第一基板３０と第二角速度検出素子４０と第二基板５０とケース６０の個々の構造は、第一の実施形態に係る角速度センサ１０のものとほぼ同じなので、説明を省略し、追加の点および異なる点を説明する。

第一角速度検出素子２０と第一ドライバ３２とが、第一基板３０に実装される。
第一ドライバ３２は、第一角速度検出素子２０を駆動し、第一角速度検出素子２０の出力を基に、第一検出軸Ｅ１の回りの角速度に対応した第一アナログ電圧を出力する。
例えば、第一ドライバ３２はＡＳＩＣで構成される。
例えば、第一アナログ電圧は、計測した角速度に応じた０〜５Ｖの範囲の電圧である。

第二角速度検出素子４０と第二ドライバ５２とＣＰＵ５３とインターフェース４３とが、第二基板５０に実装される。
第二ドライバ５２は、第二角速度検出素子４０を駆動し、第二角速度検出素子４０の出力を基に、第二検出軸Ｅ２の回りの角速度に対応した第二アナログ電圧を出力する。
例えば、第二ドライバ５２はＡＳＩＣで構成される。
例えば、第二アナログ電圧は、計測した角速度に応じた０〜５Ｖの範囲の電圧である。
ＣＰＵ５３は、第一アナログ電圧と第二アナログ電圧とを入力して、内蔵するプログラムにしたがって所定の手順を実行する。
インターフェース５４は、ＣＰＵ５３に制御されて、外部とのデータをやり取りする入出力装置である。

ＣＰＵ５３は、演算回路５３ａとＡ／Ｄコンバータ５３ｂとマルチプレクサ５３ｃを内蔵する。
Ａ／Ｄコンバータ５３ｂとマルチプレクサ５３ｃとはアナログ−デジタル変換器に相当する。
アナログ−デジタル変換器は、第一出力値の二進数化された第一デジタル値Ｙａｗ１と第二出力値の二進数化された第二デジタル値Ｙａｗ２とを出力する。
マルチプレクサ５３ｃは、第一検出軸Ｅ１の回りの角速度Ｙａｗ１に対応した第一出力値と第二検出軸Ｅ２の回りの角速度Ｙａｗ２に対応した第二出力値を入力して、演算回路５３ａの指令に従って、第一出力値と第二出力値の一方をＡ／Ｄコンバータ５３ｂへ送る電子素子である。
Ａ／Ｄコンバータ５３ｂは、アナログ電圧である第一出力値または第二出力値を対応する第一デジタル値Ｙａｗ１または第二デジタル値Ｙａｗ２に変換する電子素子である。
第一デジタル値Ｙａｗ１は、第一出力値を二進数で表したビット列である。
第二デジタル値Ｙａｗ２は、第二出力値を二進数で表したビット列である。
演算回路５３ａは、内蔵されたプログラムにしたがって定められた手順を実行する論理素子である。演算回路５３ａは、Ａ／Ｄコンバータ５３ｂから第一デジタル値と第二デジタル値を取り込み定められた手順にしたがって処理する。

プログラムは、演算回路５３ａに異常判断手順を実行させる。
異常判断手順は、第一デジタル値Ｙａｗ１と第二デジタル値Ｙａｗ２との少なくとも上位の桁の値をビット毎に比較して、少なくとも一つのビットの値が同じであるときに異常が発生したと判断する手順である。
特に、異常判断手順は、アナログ−デジタル変換工程で異常が発生したと判断する手順である。
演算回路５３ａが、プログラムループタイムＴ毎に、第一デジタル値と第二デジタル値とを取り込む。
最初に、マルチプレクサ５３ｃが、第一出力値をＡ／Ｄコンバータ５３ｂへ送る。Ａ／Ｄコンバータ５３ｂが、第一出力値を第一デジタル値に変換して、演算回路５３ａへ送る。次に、マルチプレクサ５３ｃが、第二出力値をＡ／Ｄコンバータ５３ｂへ送る。Ａ／Ｄコンバータ５３ｂが、第二出力値を第二デジタル値に変換して、演算回路５３ａへ送る。
演算回路５３ａが受け取った第一デジタル値のサンプリングタイミングと第二デジタル値のサンプリングタイミングには、時間ｔ１の差が生ずる。この差ｔ１を、サンプリングタイムと呼称する。

第一検出軸と第二検出軸とを平行かつ互いの向きを反対にする様に配置するので、第一角速度検出素子２０と第二角速度検出素子４０と第一ドライバ３２と第二ドライバ５２とマルチプレクサ５３ｃとＡ／Ｄコンバータ５３ｂとが正常であり、精度良く調整されていおり、同時に第一角速度検出素子２０と第二角速度検出素子４０の出力を処理すると、第一デジタル値と第二デジタル値とは、互いに１の補数の関係になる。
但し、第一角速度検出素子２０と第二角速度検出素子４０の出力を処理するタイミングが、サンプリングタイムｔ１だけずれるために、第一デジタル値と第二デジタル値との下位の桁は僅かの差が生ずるので、下位の桁を無視した場合だけ、第一デジタル値と第二デジタル値とは、互いに１の補数の関係になる。

図７は、異常判断手順が第一デジタル値と第二デジタル値とを処理する様子を示す。
第一デジタル値Ｙａｗ１と第二デジタル値Ｙａｗ２とが１０ビットであるとして説明する。
第一デジタル値Ｙａｗ１の下位のＮ桁を無視する。Ｎの数は、上述したサンプリングタイムｔ１の存在に起因して無視する必要のある桁数であり、第一角速度検出素子２０と第二角速度検出素子４０と第一ドライバ３２と第二ドライバ５２とマルチプレクサ５３ｃとＡ／Ｄコンバータ５３ｂの特性から実際に則して定められる。
第一デジタル値Ｙａｗ１と第二デジタル値Ｙａｗ２との上位の（１０−Ｎ）桁のビット毎に排他的論理和（ＸОＲ）を演算する。

図７の（Ａ）は、Ａ／Ｄコンバータ５３ｂとマルチプレクサ５３ｃとが正常であるときにの演算結果を示す。
排他的論理和の結果、全てのビットが１になる。
全てのビットが１である場合には、アナログ−デジタル化工程で異常が発生していないと判断する。

図７の（Ｂ）は、Ａ／Ｄコンバータ５３ｂとマルチプレクサ５３ｃとが異常であるときにの演算結果を示す。
例えば、６桁目のビットが故障しているばあい、排他的論理和の結果、６桁目のビットが０で、その他のビットが１になる。
同様の理由により、複数のビットが故障して「１」または「０」に固着したり、第一角速度検出素子２０と第二角速度検出素子４０と第一ドライバ３２と第二ドライバ５２とマルチプレクサ５３ｃとＡ／Ｄコンバータ５３ｂに何らかの異常や、調整の誤差があると、排他的論理和を取った結果の複数のビットが０となる。
すくなとも１つのビットが０である場合には、アナログ−デジタル変換工程で異常が発生したと判断する。

上述の実施形態の角速度センサと角速度計測方法を用いれば、以下の効果を発揮する。
第一角速度検出素子２０と第二角速度検出素子４０とを第一検出軸Ｅ１と第二検出軸Ｅ２とが平行かつ互いの向きを反対になる様に配置し、第一出力値と第二出力値との和が一定の値を中心とした所定の幅からはみ出たときに第一故障テストと第二故障テストとを実施してどちらが故障したかを決定するので、いかなるタイプの異常が生じた場合でも、どちらが故障したかを決定できる。また、第一角速度検出素子と第二角速度検出素子とに異常が発生しない間は、故障テストを実行させる必要がない。
第一角速度検出素子２０と第二角速度検出素子４０とを第一検出軸Ｅ１と第二検出軸Ｅ２とを平行かつ互いの向きを同じにする様に配置し、第一出力値と第二出力値との差がゼロを中心とした所定の幅をはみ出たときに第一故障テストと第二故障テストとを実施してどちらが故障したかを決定するので、いかなるタイプの異常が生じた場合でも、どちらが故障したかを決定できる。また、第一角速度検出素子と第二角速度検出素子とに異常が発生しない間は、故障テストを実行させる必要がない。
第一角速度検出素子２０と第二角速度検出素子４０とを第一検出軸Ｅ１と第二検出軸Ｅ２とを平行かつ互いの向きを反対にする様に配置し、第一デジタル値Ｙａｗ１と第二デジタル値Ｙａｗ２との少なくとも上位の桁の値をビット毎に比較して、少なくとも一つのビットの値が同じであるときに異常が発生したと判断するので、異常の検出を簡易に、高速にすることができる。特に、アナログ−デジタル化工程で異常が発生したと判断することができる。
また、ケースのなかの収納空間で第一角速度検出素子を固定する第一基板と第二角速度検出素子を固定する第二基板を板厚の方向に重ねたので、角速度センサの設置面積をコンパクトにすることができる。
また、前記第一角速度検出素子と前記第二角速度検出素子とが隣り合わせに配置される様にしたので、角速度センサの大きさをコンパクトにすることができる。

本発明は以上に述べた実施形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で各種の変更が可能である。
実施例では、２つの角速度検出素子を用いた例で説明したがこれに限定されず、例えば、３つ以上の角速度検出素子を用いてもよい。
第一角速度検出素子または第二角速度検出素子が検出軸の回りの角速度を検出すると説明したが、「角速度を検出する」とは「角加速度を検出して角速度を演算する」の意を含む。
また、第三の実施形態の異常判定で、桁をビット毎に比較するのを排他的論理和を演算する方法で説明したがこれに限定されない。

本発明の第一の実施形態に係る角速度センサの斜視図である。 本発明の第二の実施形態に係る角速度センサの斜視図である。 本発明の実施形態に係る角速度計測方法の手続図である。 本発明の第三の実施形態に係る角速度センサの機器構成図である。 本発明の第三の実施形態に係るＣＰＵの機能ブロック図である。 本発明の第三の実施形態に係る角速度計測方法のタイムチャート図である。 本発明の第三の実施形態に係る角速度計測方法の説明図である。

符号の説明

ｔ１ サンプリングタイム
Ｔ プログラムループタイム
Ｙａｗ１ 第一デジタル値
Ｙａｗ２ 第二デジタル値
１０ 角速度センサ
２０ 第一角速度検出素子
３０ 第一基板
３１ ターミナル
３２ 第一ドライバ
４０ 第二角速度検出素子
５０ 第二基板
５１ スルーホール
５２ 第二ドライバ
５３ ＣＰＵ
５３ａ 演算回路
５３ｂ Ａ／Ｄコンバータ
５３ｃ マルチプレクサ
５４ インターフェース
６０ ケース
６１ ケース蓋
６２ ケース本体
Ｓ１０ 検出素子配置工程
Ｓ２０ 初期故障確認工程
Ｓ３０ 角速度第一演算工程
Ｓ４０ 異常検知工程
Ｓ５０ 故障素子特定工程
Ｓ６０ 角速度第二演算工程

Claims (8)

1. 角速度センサであって、
   第一検出軸の回りの角速度に対応した第一出力値を出力する第一角速度検出素子と、
   第二検出軸の回りの角速度に対応した第二出力値を出力する第二角速度検出素子と、
   を備え、
   第一角速度検出素子と第二角速度検出素子とが第一検出軸と第二検出軸とを平行かつ互いの向きを反対にする様に配置され、
   第一出力値と第二出力値との和が変動したときに第一角速度検出素子の異常の有無を確認する第一故障テストと第二角速度検出素子の異常の有無を確認する第二故障テストとを実施してどちらが故障したかを決定する、
   ことを特徴とする角速度センサ。
2. 角速度センサであって、
   第一検出軸の回りの角速度に対応した第一出力値を出力する第一角速度検出素子と、
   第二検出軸の回りの角速度に対応した第二出力値を出力する第二角速度検出素子と、
   を備え、
   第一角速度検出素子と第二角速度検出素子とが第一検出軸と第二検出軸とを平行かつ互いの向きを同じにする様に配置され、
   第一出力値と第二出力値との差が変動したときに第一角速度検出素子の異常の有無を確認する第一故障テストと第二角速度検出素子の異常の有無を確認する第二故障テストとを実施してどちらが故障したかを決定する、
   ことを特徴とする角速度センサ。
3. 角速度センサであって、
   第一検出軸の回りの角速度に対応した第一出力値を出力する第一角速度検出素子と、
   第二検出軸の回りの角速度に対応した第二出力値を出力する第二角速度検出素子と、
   第一出力値の二進数化された第一デジタル値と第二出力値の二進数化された第二デジタル値とを出力するアナログーデジタル変換器と、
   を備え、
   第一角速度検出素子と第二角速度検出素子とが第一検出軸と第二検出軸とを平行かつ互いの向きを反対にする様に配置され、
   前記第一デジタル値と前記第二デジタル値との少なくとも上位の桁の値をビット毎に比較して、少なくとも一つのビットの値が同じであるときに異常が生じたと判定する、
   ことを特徴とする角速度センサ。
4. 第一角速度検出素子をドライブする回路を持つ第一基板と、
   第二角速度検出素子をドライブする回路を持つ第二基板と、
   を備え、
   第一角速度検出素子が第一基板に固定され、
   第二角速度検出素子が第二基板に固定され、
   第一基板と第二基板とが板厚の方向に重なる、
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載の角速度センサ。
5. 前記第一角速度検出素子と前記第二角速度検出素子とが隣り合わせに配置される、
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のに記載の角速度センサ。
6. 角速度計測方法であって、
   第一検出軸の回りの角速度に対応した第一出力値を出力する第一角速度検出素子と第二検出軸の回りの角速度に対応した第二出力値を出力する第二角速度検出素子とを第一検出軸と第二検出軸とを平行かつ互いの向きを反対にする様に配置する検出素子配置工程と、
   第一出力値と第二出力値との和の変動を確認する異常検知工程と、
   第一出力値と第二出力値との和が変動したときに第一角速度検出素子の異常の有無を確認する第一故障テストと第二角速度検出素子の異常の有無を確認する第二故障テストとを実施してどちらが故障したかを決定する故障素子特定工程と、
   を備えることを特徴とする角速度計測方法。
7. 角速度計測方法であって、
   第一検出軸の回りの角速度に対応した第一出力値を出力する第一角速度検出素子と第二検出軸の回りの角速度に対応した第二出力値を出力する第二角速度検出素子とを第一検出軸と第二検出軸とを平行かつ互いの向きを同じにする様に配置する検出素子配置工程と、
   第一出力値と第二出力値との差の変動を確認する異常検知工程と、
   第一出力値と第二出力値との差が変動したときに第一角速度検出素子の異常の有無を確認する第一故障テストと第二角速度検出素子の異常の有無を確認する第二故障テストとを実施してどちらが故障したかを決定する故障素子特定工程と、
   を備えることを特徴とする角速度計測方法。
8. 角速度計測方法であって、
   第一検出軸の回りの角速度に対応した第一出力値を出力する第一角速度検出素子と第二検出軸の回りの角速度に対応した第二出力値を出力する第二角速度検出素子とを第一検出軸と第二検出軸とを平行かつ互いの向きを反対にする様に配置する検出素子配置工程と、
   第一出力値の二進数化された第一デジタル値と第二出力値の二進数化された第二デジタル値とを出力するアナログ−デジタル変換工程と、
   前記第一デジタル値と前記第二デジタル値との少なくとも上位の桁の値をビット毎に比較して、少なくとも一つのビットの値が同じであるときに異常が発生したと判断する異常判断工程と、
   を備えることを特徴とする角速度計測方法。
   

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