JP2009052972A - 油圧制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】振動型角速度センサを含む油圧制御装置において、振動型角速度センサが、コリオリ力の検出方向と同一方向の外乱振動を受けても、その影響を受けないようにする。
【解決手段】油圧制御装置は、筐体と、通路を有する油圧配管ブロックと、油圧配管ブロックの通路を開閉するピストンを有する直線駆動アクチェータと、直線駆動アクチェータを駆動する回路を備えたプリント配線基板と、振動方向に対して直交するコリオリ力検出方向に可動な２つの振動子を有する振動型角速度センサと、を有する。振動型角速度センサは、振動子の振動方向がピストンの駆動方向に対して実質的に平行に配置され、コリオリ力検出方向がピストンの駆動方向に対して実質的に直交するように、プリント配線基板上に実装されている。
【選択図】図１

Description

本発明は油圧制御装置に関し、特に、振動型角速度センサを備えた油圧制御装置に関する。

自動車には、車両が急なカーブを曲がると自動的にブレーキを掛けるブレーキ制御装置が設けられている。ブレーキ制御装置は、角速度センサによって、車両が急カーブを曲がることを検知すると、油圧システムを制御し、ブレーキを掛け、低速運転させる。

振動型角速度センサは、互いに反対方向に振動する１対の振動子を有する。振動型角速度センサが回転すると、振動子にコリオリ力が作用する。コリオリ力は、角速度センサが受ける回転角速度に比例する。従って、コリオリ力を検出することによって、角速度を検出することができる。特開２００６−９０７３７号には、角速度センサの実装構造が記載されている。

特開２００６−９０７３７号

従来の振動型角速度センサは、角速度ベクトル方向の外乱振動に対して最も強く、次いで振動子の振動方向の外乱振動に対して強く、コリオリ力の検出方向の外乱振動に対して最も弱かった。コリオリ力の検出方向の外乱に対して、特に、共振点付近の振動に対して極端に弱い。

従来の油圧制御装置では、振動型角速度センサが、コリオリ力の検出方向と同一方向の外乱振動からの影響を受けないように配置されていない。従って、コリオリ力の検出方向と同一方向の外乱振動を受けると、その影響によって検出精度が低下する問題がある。

本発明の目的は、振動型角速度センサを含む油圧制御装置において、振動型角速度センサが、コリオリ力の検出方向と同一方向の外乱振動を受けても、その影響を受けないようにすることにある。

油圧制御装置は、筐体と、通路を有する油圧配管ブロックと、油圧配管ブロックの通路を開閉するピストンを有する直線駆動アクチェータと、直線駆動アクチェータを駆動する回路を備えたプリント配線基板と、振動方向に対して直交するコリオリ力検出方向に可動な２つの振動子を有する振動型角速度センサと、を有する。

振動型角速度センサは、振動子の振動方向がピストンの駆動方向に対して実質的に平行に配置され、コリオリ力検出方向がピストンの駆動方向に対して実質的に直交するように、プリント配線基板上に実装されている。

本発明によると、振動型角速度センサを含む油圧制御装置において、振動型角速度センサが、コリオリ力の検出方向と同一方向の外乱振動を受けても、その影響を受けない。

図１を参照して本発明による油圧制御装置の第１の例を説明する。本例の油圧制御装置１は、内部に通路を有する油圧配管ブロック４と、油圧配管ブロック４内の通路の開閉を制御する直線駆動アクチェータ５、６と、プリント配線基板３と、プリント配線基板３上に実装された振動型角速度センサ９と、筐体２と、を有する。

油圧配管ブロック４内の通路は、図示しない油圧配管に接続されている。この油圧配管は、ブレーキ装置の駆動する。直線駆動アクチェータ５、６は、本例では、電磁アクチュエータであり、ピストン５ａ、６ａとソレノイド・バルブ５ｂ、６ｂからなる。ピストン５ａ、６ａは、油圧配管ブロック４に対して垂直な方向に往復運動する。ピストン５ａ、６ａが突出した位置にあるとき、油圧配管ブロック４内の配管は閉じられ、ピストン５ａ、６ａが引っ込み位置にあるとき、油圧配管ブロック４内の配管は開けられる。

プリント配線基板３には、振動型角速度センサ９が実装されている。プリント配線基板３には、マイクロコンピュータ、ソレノイド・バルブ用の駆動回路が装着されている。マイクロコンピュータには、ソレノイド・バルブ用のドライバソフトウエアが格納されている。図示されていないが、プリント配線基板３と直線駆動アクチェータ５、６は配線によって接続されている。

ここで、水平面上にＸ軸及びＹ軸をとり、垂直上方にＺ軸をとる。紙面に垂直に、Ｙ軸をとり、紙面に平行にＸ軸をとる。本明細書では、２つの面又は線が直交する、又は、垂直である、とは、両者の間の角度が必ずしも完全に90度である必要はなく、略90度であればよい。例えば、両者の間の角度が80度より大きく100度より小さければよい。また、２つの面又は線が平行である、とは、両者の間の角度が完全にゼロである必要はなく、略平行であればよい。例えば、両者の間の角度が少なくとも１０度以内であればよい。従って、以下に、略直交、又は、略垂直を、単に、直交、又は、垂直、と称し、略平行を単に、平行と称する。

油圧配管ブロック４は板状の形状を有し、垂直に配置されている。即ち、油圧配管ブロック４は、紙面に垂直に、ＹＺ平面に平行に配置されている。プリント配線基板３は、油圧配管ブロック４に平行に配置されている。即ち、プリント配線基板３は、紙面に垂直に、ＹＺ平面に平行に配置されている。

こうして、本例では、プリント配線基板３と油圧配管ブロック４を平行に配置することによって、油圧制御装置１の寸法を小さくすることができる。特に、油圧制御装置のＸ方向の寸法を小さくすることができる。振動型角速度センサ９は１対の振動子１０、１１を有する。

図２はプリント配線基板３上に振動型角速度センサ９を実装した状態を示す。図示のように、水平面上にＸ軸及びＹ軸を設定し、垂直上方にＺ軸を設定する。振動型角速度センサ９は板状の矩形の形状を有する。振動型角速度センサ９のＸ方向の寸法をＬｘ、Ｙ方向の寸法をＬｙとする。Ｌｙ＞Ｌｘである。振動型角速度センサ９は、プリント配線基板３上に、プリント配線基板３に対して垂直に実装されている。従って、振動型角速度センサ９は水平に配置されている。振動型角速度センサ９の長い辺の一方がプリント配線基板３上に装着され、振動型角速度センサ９の短い辺は、プリント配線基板３に垂直に配置されている。

振動型角速度センサ９はプリント配線基板３に、リード部１２〜１５によって、取り付けられている。リード部は、振動型角速度センサ９をプリント配線基板３上に取り付ける取り付け部材として機能するが、振動型角速度センサ９の配線とプリント配線基板３上の配線を電気的に接続する機能も有する。

図３を参照して、振動型角速度センサ９の振動子１０、１１の振動方向、コリオリ力検出方向、角速度ベクトルの方向、を説明する。図３は振動型角速度センサ９の平面構成を模式的に示す。図示のように、紙面上にＸ軸及びＹ軸を設定し、紙面に垂直にＺ軸を設定する。振動型角速度センサ９は２つの振動子１０、１１を有する。２つの振動子１０、１１は、矢印Ａにて示すように、Ｘ方向に振動する。即ち、２つの振動子１０、１１は、互いに反対方向に、同一速度で、Ｘ方向に沿って振動する。２つの振動子１０、１１は、矢印Ｂにて示すように、Ｙ方向に移動可能である。振動型角速度センサ９によって検出する角速度は、Ｚ軸周りの回転角速度である。振動型角速度センサ９がＺ軸回りに回転すると、２つの振動子はＹ方向のコリオリ力を受け、Ｙ方向に移動する。振動子のＹ方向の移動量を検出することによって、コリオリ力を検出することができる。コリオリ力は、角速度に比例する。従って、コリオリ力を求めることによって、角速度を検出することができる。コリオリ力検出方向はＹ方向である。

本例の油圧配管ブロック４をエンジン制御装置に設ける場合を想定する。車両が左にカーブすると、振動型角速度センサ９は、上から見て、Ｚ軸の回りに左方向に回転する角速度を検出する。車両が右にカーブすると、振動型角速度センサ９は、上から見て、Ｚ軸の回りに右方向に回転する角速度を検出する。

振動角速度センサ９は、通常、基板１６上に形成される。基板１６の、Ｘ方向の寸法をＭｘ、Ｙ方向を寸法をＭｙとする。振動型角速度センサ９のＸ方向の寸法をＬｘ、Ｙ方向を寸法をＬｙとする。Ｍｙ＞Ｍｘであり、Ｌｙ＞Ｌｘである。

本発明によると、直線駆動アクチェータ５、６のピストンの移動方向は矢印Ｃにて示すように、Ｘ方向である。即ち、直線駆動アクチェータ５、６からの外乱の振動方向は、Ｘ軸方向である。従って、直線駆動アクチェータ５、６からの外乱振動の振動方向と、コリオリ力の検出方向（Ｙ方向）は直交する。

更に、振動型角速度センサ９のコリオリ力の検出方向の寸法Ｌｙは、振動方向の寸法Ｌｘより大きい。そのため、振動型角速度センサ９は、コリオリ力検出方向の外乱に対して影響を受けることがない。従って、本発明によると、振動型角速度センサ９によって、高精度の角速度を検出することができる。

従来の振動型角速度センサは、Ｚ方向の外乱振動に対して最も強く、次いでＸ方向の外乱に対して強く、Ｙ方向の外乱に対して最も弱かった。Ｙ方向の外乱に対して、特に、共振点付近の振動に対して極端に弱い。

本例では、外乱振動の振動方向（Ｘ方向）と、コリオリ力の検出方向（Ｙ方向）を直交させ、振動型角速度センサ９のコリオリ力の検出方向の寸法Ｌｙを大きくした。そのため、外乱振動の影響を小さくすることができる。

また、油圧配管ブロック４とプリント配線基板３を垂直に配置した。そのため、筐体２を縦長にし、油圧制御装置１を縦型にした。それによって、油圧制御装置１を自動車のエンジンルームのように狭い空間に縦に実装することができる。

一般に、外乱振動の影響を低減するには、振動子の振動周波数を高くすればよい。しかしながら、振動周波数を高くすると、振動型角速度センサ自体の感度が小さくなる。

更に、外乱振動が伝達しないように、ゴム等の防振構造を用いてもよい。しかしながら、防振構造を用いると、振動型角速度センサの寸法が大きくなる。本発明によると、振動周波数を高くすることなしに、更に、ゴム等の防振構造を用いることなく、角速度を高精度に検出することができる。

上述のように、本明細書によると、２つの面又は線が直交するとは、両者の角が、80度以上100度以下であればよい。例えば、外乱振動の振動方向（Ｘ方向）と、コリオリ力の検出方向（Ｙ方向）を直交させたと記載した。これは、両者の方向が略直角であれば良いという意味である。また、本明細書によると、２つの面又は線が平行であるとは、両者の間の角度が少なくとも１０度以内であればよい。例えば、外乱振動の振動方向（Ｘ方向）と振動子の振動方向（Ｘ方向）を平行にさせたと記載した。これは、両者の方向が略平行であれば良いという意味である。

図４を参照して、振動型角速度センサ９の内部の構造を説明する。振動型角速度センサ９は、第１及び第２の振動子１０、１１と、コリオリ力を検出するための第１及び第２の変位検出部１０１、２０１と、第１及び第２の振動子を駆動するための第１及び第２の駆動部１０２、１０３、２０２、２０３と、を有し、基板１６に形成されている。第１の振動子１０と第２の振動子１１は同一の構造を有してよい。第１の変位検出部１０１と第２の変位検出部２０１は同一の構造を有してよい。第１の駆動部１０２、１０３と第２の駆動部２０２、２０３は同一の構造を有してよい。ここでは、第１の振動子１０と、第１の変位検出部１０１及び第１の駆動部１０２、１０３を説明する。

第１の振動子１０は、外フレーム４０を有する。外フレーム４０は、弾性支持梁３７、３８、４２、４３、５７、６０によって弾性支持されている。弾性支持梁３７、３８、４２、４３、５７、６０は、それぞれ、アンカー部３６、３９、４１、４４、５６、６１によって、筐体に弾性支持されている。第１の振動子１０の外フレーム４０と第２の振動子１１の外フレーム７５は、連結梁５８、５９によって接続されている。

第１の変位検出部１０１は、外フレーム４０の内側に配置された内フレーム４６と、内フレーム４６内に設けられた静電力検出部４８、５０、５１、５３を有する。内フレーム４６は、連結梁４５、４７、５４、５５によって、外フレーム４０に弾性支持されている。それによって、外フレーム４０は内フレーム４６に対してＹ軸方向に相対的に変位することができる。静電力検出部４８、５０、５１、５３の各々は、内フレーム４６から突出した平板電極と、固定部４９、５２からそれぞれ突出した平板電極と、を有する。対応する平板電極は、噛み合うように、配置されている。それによって、互いに他方の電極に接触することなく、且つ、他方の電極との間に、同一の間隙が形成されている。

第１の振動子にコリオリ力が作用すると、外フレーム４０は、内フレーム４６に対してＹ軸方向に相対的に変位する。それによって、対応する平板電極の隣接する２つの電極間の隙間が変化する。電極間の隙間の変化は、平板電極を流れる電流を検出することによって、検出される。こうして、平板電極を流れる電流を検出することによって、第１の振動子のＹ方向、即ち、コリオリ力検出方向の変位を検出することができる。

第１の駆動部１０２、１０３は、外フレーム４０の上フレームに配置された上部静電力発生部２４、２５、２６、２７、２８、２９と外フレーム４０の下フレームに配置された下部静電力発生部８２、８３、８４、８５、８６、８７を有する。上部静電力発生部２４、２５、２６、２７、２８、２９の各々は、上フレームから突出した支持部から突出した櫛歯電極と、固定部から突出した櫛歯電極と、を有する。例えば、上部静電力発生部２４は、支持部２４ｂからから突出した櫛歯電極と、固定部２４ａから突出した櫛歯電極と、を有する。

下部静電力発生部８２、８３、８４、８５、８６、８７の各々は、下フレームから突出した支持部から突出した櫛歯電極と、固定部から突出した櫛歯電極と、を有する。例えば、下部静電力発生部８２は、支持部８２ｂからから突出した櫛歯電極と、固定部８２ａから突出した櫛歯電極と、を有する。

対応する櫛歯電極は、噛み合うように、配置されている。それによって、互いに他方の電極に接触することなく、且つ、他方の電極との間に、同一の間隙が形成されている。

静電力発生部の櫛歯電極に電流を流すと、対応する櫛歯電極の隣接する２つの電極間に吸引力又は反発力が生成される。例えば、静電力発生部にて吸引力を発生させると、振動子は、固定部に近づく方向に移動し、静電力発生部にて反発力を発生させると、振動子は、固定部より遠ざかる方向に移動する。静電力発生部にて吸引力と反発力を交互に発生させることによって、振動子はＸ方向に振動する。

基板１６には、パッド１７ａ〜１７ｇ、１８ａ〜１８ｇが設けられている。これらのパッドは、第１の変位検出部と第１の駆動部の櫛歯電極に電気的に接続されている。

本例の振動型角速度センサ９では、外フレーム４０の内側に内フレーム４６を配置することにより、振動型角速度センサ９の寸法を小さくすることができる。また、第１の駆動部の上部静電力発生部及び下部静電力発生部と、外フレーム４０を、Ｙ方向に沿って並べて配置した。そのため、本例の基板１６は、Ｙ方向の寸法ＭｙはＸ方向の寸法Ｍｘより大きい。

図５を参照して、本発明による油圧制御装置の第２の例を説明する。本例の油圧制御装置１は、内部に通路を有する油圧配管ブロック４と、油圧配管ブロック４内の通路の開閉を制御する直線駆動アクチェータ５、６と、プリント配線基板３と、プリント配線基板３上に実装された振動型角速度センサ９と、筐体２と、を有する。本例の油圧制御装置を図１の第１の例と比較すると、プリント配線基板３及び振動型角速度センサ９の位置が異なり、それ以外の構造は、図１の第１の例と同様であってよい。ここでは、プリント配線基板３及び振動型角速度センサ９の位置について説明する。

水平面上にＸ軸及びＹ軸をとり、垂直上方にＺ軸をとる。紙面に垂直に、Ｙ軸をとり、紙面に平行にＸ軸をとる。プリント配線基板３は水平に配置されている。即ち、プリント配線基板３は、油圧配管ブロック４に略垂直に配置されている。即ち、プリント配線基板３は、ＸＺ平面に平行に配置されている。振動型角速度センサ９は、プリント配線基板３の上に配置されている。即ち、振動型角速度センサ９は、水平に配置されている。本例では、振動型角速度センサ９の空間的な配置状態は、図１の例と同様である。

本例の振動型角速度センサ９の振動子１０、１１の振動方向、コリオリ力検出方向、角速度ベクトルの方向は、図３を参照して説明したとおりである。即ち、２つの振動子１０、１１の振動方向は、Ｘ方向である。コリオリ力検出方向はＹ方向である。振動型角速度センサ９によって検出する角速度は、Ｚ軸周りの回転角速度である。

以上本発明の例を説明したが本発明は上述の例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲にて様々な変更が可能であることは当業者によって容易に理解されよう。

本発明による油圧制御装置の第１の例を説明する図である。 本発明による油圧制御装置において、振動型角速度センサを基板に実装する方法を示す図である。 本発明による油圧制御装置の振動型角速度センサにおいて、振動方向、コリオリ力検出方向、及び、角速度の検出方向を説明する図である。 本発明による油圧制御装置の振動型角速度センサの構造の例を示す図である。 本発明による油圧制御装置の第２の例を説明する図である。

符号の説明

１‥油圧制御装置、２‥筐体、３‥プリント基板、４‥油圧配管ブロック、５、６‥直線駆動アクチェータ、５ａ、６ａ‥ピストン、５ｂ、６ｂ‥ソレノイド・バルブ、９‥振動型角速度センサ、１０‥振動子、１１‥振動子、１２〜１５‥リード部、１６‥基板、１７ａ〜１７ｇ‥パッド、１８ａ〜１８ｇ‥パッド、２４〜３５‥櫛歯電極、３６‥アンカー部、３７‥弾性支持梁、３８‥弾性支持梁、３９‥アンカー部、４０‥外フレーム、４１‥アンカー部、４２‥弾性支持梁、４３‥弾性支持梁、４４‥アンカー部、４５‥連結梁、４６‥内フレーム、４７‥連結梁、４８‥平板電極、４９‥固定部、５０‥平板電極、５１‥平板電極、５２‥固定部、５３‥平板電極、５４‥連結梁、５５‥連結梁、５６‥アンカー部、５７‥弾性支持梁、５８‥連結梁、５９‥連結梁、６０‥弾性支持梁、６１‥アンカー部、６２‥連結梁、６３‥内フレーム、６４‥連結梁、６５‥平板電極、６６‥固定部、６７‥平板電極、６８‥平板電極、６９‥固定部、７０‥平板電極、７１‥連結梁、７２‥連結梁、７３‥アンカー部、７４‥弾性支持梁、７５‥外フレーム、７６‥弾性支持梁、７７‥アンカー部、７８‥アンカー部、７９‥弾性支持梁、８０‥弾性支持梁、８１‥アンカー部、８２〜９３‥櫛歯電極

Claims (12)

1. 筐体と、通路を有する油圧配管ブロックと、前記油圧配管ブロックの通路を開閉するピストンを有する直線駆動アクチェータと、該直線駆動アクチェータを駆動する回路を備えたプリント配線基板と、振動方向に対して直交するコリオリ力検出方向に可動な２つの振動子を有する振動型角速度センサと、を有する油圧制御装置において、
   前記振動型角速度センサは、前記振動子の振動方向が前記ピストンの駆動方向に対して実質的に平行に配置され、前記コリオリ力検出方向が前記ピストンの駆動方向に対して実質的に直交するように、前記プリント配線基板上に実装されていることを特徴とする油圧制御装置。
2. 請求項１記載の油圧制御装置において、前記振動型角速度センサの前記コリオリ力検出方向の寸法は、前記振動型角速度センサの前記振動方向の寸法より大きいことを特徴とする油圧制御装置。
3. 請求項１記載の油圧制御装置において、前記プリント配線基板は、前記ピストンの駆動方向に対して実質的に直交して配置されていることを特徴とする油圧制御装置。
4. 請求項１記載の油圧制御装置において、前記プリント配線基板は、前記ピストンの駆動方向に対して実質的に平行に配置されていることを特徴とする油圧制御装置。
5. 請求項１記載の油圧制御装置において、前記ピストンの駆動方向は水平方向であり、前記コリオリ力検出方向及び前記振動子の振動方向は、水平方向に配置されていることを特徴とする油圧制御装置。
6. 請求項１記載の油圧制御装置において、前記振動型角速度センサは、前記振動子を振動させるための駆動部と、前記振動子に作用するコリオリ力を検出するために前記振動子の変位を検出するための変位検出部と、を有し、
   前記振動子、前記駆動部、及び、前記変位検出部は、前記コリオリ力検出方向に沿って配置されていることを特徴とする油圧制御装置。
7. 請求項１記載の油圧制御装置において、前記振動子、前記駆動部、及び、前記変位検出部は、基板に形成されており、前記基板の前記コリオリ力検出方向の寸法は、前記基板の前記振動方向の寸法より大きいことを特徴とする油圧制御装置。
8. 筐体内に、通路を有する油圧配管ブロックを装着することと、
   前記筐体内に、前記油圧配管ブロックの通路を開閉するピストンを有する直線駆動アクチェータを装着することと、
   前記筐体内に、前記該直線駆動アクチェータを駆動する回路を備えたプリント配線基板を装着することと、
   振動方向に対して直交するコリオリ力検出方向に可動な２つの振動子を有する振動型角速度センサを前記プリント配線基板上に実装することと、
   を有する振動型角速度センサの実装方法において、
   前記振動型角速度センサを、前記振動子の振動方向が前記ピストンの駆動方向に対して実質的に平行に配置され、前記コリオリ力検出方向が前記ピストンの駆動方向に対して実質的に直交するように、前記プリント配線基板上に実装することを特徴とする振動型角速度センサの実装方法。
9. 請求項８記載の振動型角速度センサの実装方法において、前記振動型角速度センサの前記コリオリ力検出方向の寸法は、前記振動型角速度センサの前記振動方向の寸法より大きいことを特徴とする振動型角速度センサの実装方法。
10. 請求項８記載の振動型角速度センサの実装方法において、前記プリント配線基板は、前記ピストンの駆動方向に対して実質的に直交して配置されていることを特徴とする振動型角速度センサの実装方法。
11. 請求項８記載の振動型角速度センサの実装方法において、前記プリント配線基板は、前記ピストンの駆動方向に対して実質的に平行に配置されていることを特徴とする振動型角速度センサの実装方法。
12. 請求項８記載の振動型角速度センサの実装方法において、前記ピストンの駆動方向は水平方向であり、前記コリオリ力検出方向及び前記振動子の振動方向は、水平方向に配置されていることを特徴とする振動型角速度センサの実装方法。

Images