JPH02310418A - 加速度・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 本発明はジャイロスコープなどに用いる角速度及び加速
度検出装置に関するものである。

従来の技術 近年、メカトロニクス関連の技術が発展し、多くの機能
を有した製品が商品化されるようになり、そのため、各
種センサの要求が太き（なっている。

特に最近、車輌の乗り心地及び操縦安定性向、上を目的
とするサスペンション制御装置の開発が盛んである。

従来この種の装置においては、車輌の操縦中に発生する
車輌の横揺れ、縦揺れなどの外乱を、車輌中に配置され
た数多（のセンサからの情報により、サスペンションの
バネ定数、減衰力、ストロークを可変させ、乗り心地及
び操縦安定性の改善が進められて来た。

サスペンション制御は一般に乗り心地を重視する場合軟
らかめに設定され、操縦安定性を重視すべき場合には堅
めに設定される。従来のものでは、乗り心地よりも操縦
安定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、操舵角の変化
、路面の状態の変化など、多くの現象を捕らまえ、次に
必ずくるであろう車輌の横揺れ、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。

発明が解決しようとする課題 サスペンション等の制御では走行路面によって発生する
揺れを防止するのに、従来では多数のセンサを必要とし
ていた。これは大別すると加速度成分と角速度成分の信
号検知センサに分けることができる。

本発明は、少ないセンサでサスペンション等の状態を制
御できる様にするための加速度・角速度検出装置を提供
する事を目的とするものである。

課題を解決するための手段 この目的を達成するために本発明は、駆動系と検知系を
有しかつ振動先端部に音叉振動方向と直交方向の振動成
分を検知する２つの検知情報検出体を設けた音叉構造体
を備え、かつ前記２つの検知情報検出体より得た信号情
報値を減算及び加算処理する手段を設け、角速度成分と
、加速度成分を単一素子で検出するものである。

作用 以上の構成により、減算処理を行った結果、同相の信号
成分は相殺され、逆相成分であるコリオリの力による信
号成分を抽出することができる。

一方加算処理を行った結果、逆相の信号成分は相殺され
、同相成分である加速度成分を抽出することができる。

従って、角速度を与えた時に生じるコリオリの力の信号
成分と、加速度が加わった時に得られる信号成分とを分
離抽出することができるのである。

実施例 以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら説
明する。第１図に本発明の一実施例における角速度・加
速度検出装置のブロック図を示す。第２図は検出細分（
第１図では１０，１１゜１２．１３，１４．１５からな
る部分に対応する）を詳細に拡大した図であり、正面図
、側面図を示す。

次に詳細に説明する。第１図において１０．１１は検知
情報検出体である検知用圧電バイモルフ素子、１２．１
３は駆動用圧電バイモルフ素子である。１４は真鍮等よ
りなる導電部材１５は導電部材１４と接合されたＮｉ等
よりなる金属弾性部材である。１６はＦｅ等よりなる支
持台、１７は圧電バイモルフ素子１０．１１と圧電バイ
モルフ素子１２．１３をそれぞれ直交させて接合する絶
縁性の接合支持部材である。尚、駆動系の圧電バイモル
フ素子１２．１３、さらには検知情報検出体の圧電体バ
イモルフ素子１０．１１から引出された検知部と回路系
とを含めた実施例について説明を下記に行う。

まず、駆動用圧電バイモルフ素子１２を駆動するには圧
電バイモルフ素子１２０両面に駆動信号Ｇ（共振周波数
）を印加する。駆動ループについては後述する。圧電バ
イモルフ素子１２に駆動信号Ｇを印加したことにより、
駆動用圧電バイモルフ素子１２が振動を始め、圧電バイ
モルフ素子１２と検知用圧電バイモルフ素子１０とから
なる振動系は導電部材１４を介して他方に接合されてい
る駆動系の圧電バイモルフ素子１３と検知用圧電バイモ
ルフ素子１１とからなる振動系と共振し、音叉振動を開
始する。

本実施例では音叉の共振周波数を約ＩＫＨｚ付近に設計
した。そして、この音叉振動を連続して行うだめに、次
の様な駆動信号ループにより構成している。駆動回路７
は前記音叉構造体の共振系を励振するための電力を駆動
用圧電バイモルフ素子１２に供給するためのものであり
、その供給電力は後述の駆動情報抽出回路６からの信号
により制御され、常に一定の角速度検出感度を得るよう
に音叉共振系の振動状態を保つ。ここで、駆動信号ルー
プ内の駆動効率を最大にするために、共振系の共振周波
数で駆動する必要がある。そのため、駆動回路７は駆動
用圧電バイモルフ素子１２を周波数選択素子として含む
発振ループで構成し、そのループ中に利得可変増幅器８
を挿入し、後述の動作説明によって、駆動信号ループ中
の利得配分を調整することで所定振幅に保っている。駆
動情報抽出回路６は駆動系圧電バイモルフ素子１３で得
た出力信号Ｈを駆動振幅信号Ｎと駆動位相信号■とによ
って信号処理を行う。具体的には出力信号Ｈを整流、平
滑、増幅して物理的な振動振幅に対応した直流信号（駆
動振幅信号）を発生する機能と、出力信号Ｈに適当な位
相調整をほどこして、後述する位相検波における基準位
相となる駆動位相信号を発生する機能を有する。利得調
整回路８は前記、駆動位相信号Ｎと参照用基準電圧源よ
りの基準電圧にとを比較して、その差が零となる様に前
記利得可変増幅器８の利得を自動調整するものである。

次に、第１図の駆動系（１０〜１６）の圧電バイモルフ
素子１０．１１より得た２つの信号情報値Ｂ、Ｃを加算
器１で加算させる。ここで２つの信号情報値Ｂ、Ｃはそ
れぞれ同相の加速度成分と逆相の角速度成分とであられ
せられるので、加算出力Ｐは検知情報検出体１０．１１
が同一方向に振動した場合の並進加速度成分として出力
される。

一方、情報信号Ｂ、Ｃを減算器２で減算させると、前述
と同様に２つの情報値Ｂ、Ｃはそれぞれ同相の加速度成
分と逆相の角速度成分とであられせられるので、減算出
力Ｆは、駆動系（１０〜１７）を図示のようにθの方向
に回転させた時の駆動系（１０〜１７）を中心とした角
速度成分として出力される。すなわち、駆動系（１０〜
１７）全体の軸に対して回転θさせた時、信号Ｆは駆動
系（１０〜１７）に働くコリオリの力による信号成分で
ある。

次に前記で得られた信号Ｐ及びＦは検波回路４で、駆動
位相信号■を基準位相とした同期検波される。そして前
記に得られた信号Ｑ及びＬをフィルター回路５を通すこ
とによりそれぞれ角速度に対応した直流信号Ｍと、加速
度に対応した直流信号Ｒが得られる。前記フィルター回
路５は１００土のローパスフィルターを用いた。

尚、第２図ａ、ｂは駆動系部分の正面図、側面図である
。

発明の効果 以上のように本発明は、特に２つの検知情報検出体より
得た信号情報値をそれぞれ加算、減算することにより、
単一素子では分離が困難である加速度成分と角速度成分
をそれぞれ単独に出力することができ、より高精度の制
御を少ないセンサで実施できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による加速度・角速度検出装
置のブロック構成図、第２図ａ、ｂはセンサ部分の音叉
振動系の正面図および側面図である。 １・・・・・・加算器、２・・・・・・減算器、４・・
・・・・検波回路、５・・・・・・フィルター回路、６
・・・・・・駆動情報抽出回路、７・・・・・・駆動回
路、８・・・・・・利得可変増幅器、９・・・・・・基
準電圧源、１０，１１，１２．１３・・・・・・圧電バ
イモルフ素子、１４・・・・・・導電部材、１５・・・
・・・金属弾性部材、１６・・・・・・支持台、１７・
・・・・・接合支持部材。 代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　ほか１名Ｍ　２　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 駆動系と検知系を有しかつ振動先端部に音叉振動方向と
   直交方向の振動成分を検知する２つの検知情報検出体を
   設けた音叉構造体を備え、前記２つの検知情報検出体よ
   り得た信号情報値を減算及び加算処理する手段を設け、
   角速度成分と、加速度成分を検出することを特徴とする
   加速度・角速度検出装置。