JPH02310419A - 角速度・加速度検出装置 - 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・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シ、そのため、各種
センサの要求が大きくなっている。

特に最近、車両の乗シ心地及び操縦安定性向上を目的と
するサスペンシロ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
れた多く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、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。

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Ｅｌ、少ないセンサで車両のサスペンション等の状
態を制御できるようにするだめの角速度・加速度検出装
置を提供する事を目的とするものである。

課題を解決するだめの手段 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
報値の信号レベルを別個に調整するとともにすくなくと
も２つの信号レベルに偏差を設け、かつその２つの信号
レベルを加算する手段を設け、その手段からの信号を信
号処理することにより、角速度成分と加速度成分を検出
するものである。

作用 以上の構成により、２つの検知情報検出体より得たそれ
ぞれの信号はレベル調整器で調整し、２つのレベル間に
レベル偏差を設けかつ、この信号を逆相で加算すること
により、同相の信号成分は相殺され、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、前記のレベ
ル調整器で調整されたレベル偏差は、加速度に対応する
。従がって、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も
、合成された信号で抽出することが出来るのである。

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、第３図は検知情報検出体より得た信号情報値ヲ
レベル調整器で、２つのレベル値間にレベル偏差値を設
け、逆相で、このレベル信号を加算させる一実施例を示
したものである。尚、本実施例は第１図の破線で囲まれ
た部分人に該当する。

第４図は検出部分（第１図では１０，１１，１２゜１３
．１４．１５からなる部分に対応）を詳細に拡大した構
成図であり、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゛ＣＥバイＣ及７素子、１２．１３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、１６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Ｆａ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それぞれを直交させた状態で接合する
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バ
イモルフ素子１０．１１から引出された検知部を回路系
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で説明する。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１ｏ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１ＫＨｚ付近に設計
した。そして、この音叉振動を連続して行なうために、
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に供給するだめのものであり、
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と駆動位相信号工とによ
って信号処理を行なう。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電圧（
駆動振幅信号Ｎ）を発生する機能と、出力信号Ｈに適当
な移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、駆動振幅信号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（１Ｑ〜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
レベル調整器１，２でレベルの偏差値を若干設け、得た
信号り、ＩＣを逆相で加算器３で加算させる。ここで、
２つの信号を逆相で加算すると言うことは、音叉構造体
（１０〜１７）に、加速度を受けた時、この加速度信号
の振動成分に対して検知情報検出体である圧電バイモル
フ素子１ｏと１１が同一方向に振動するため、得られる
信号は同相であるので、どちらか一方の出力の極性を逆
に接続することにより得られる。そして、この加速度の
信号成分を含む情報信号Ｂ、Ｃはレベル調整器により、
おのおのの振幅値を調整し、レベル偏差値をＢに比較し
てＣは９ｏ％に設定し、調整した信号成分（１３−＋Ｄ
　、　Ｃ＋Ｋ　）を加算すると、加速度信号成分は大部
分、互に相殺され、信号成分は前記、レベル偏差値（Ｂ
−Ｃ＝１０％）に対応した信号レベルが残る。この信号
成分が並進加速度検出信号として検出される。

−・方、音叉構造体（１０〜１７）を図示のようにθの
方向に回転させると、音叉構造体（１０〜１了）を中心
として角速度を与えたことになり、圧電バイモルフ素子
１０，１１に生じるコリオリの力によって得られる情報
信号Ｂ、Ｃは前記、加速度を検知した時に得られる信号
とは異なり、位相的には１８０ｏ異なり、前記と同様に
逆相で加算すると、コリオリの力による信号成分のみが
重畳されたことＫなる。

すなわち、音叉構造体（１ｏ〜１７）全体の軸に対して
回転θさせた時、信号Ｆは音叉構造体（１０〜１７）に
働くコリオリの力による信号成分と、前記レベル偏差値
に対応した並進加速度信号の検知機能を合せもつ検出が
得られる。

次に、前記で得られた信号Ｆは検波回路４で信号処理さ
れる。検波回路１１は圧電バイモルフ素子１０，１１よ
り得た出力信号成分から、角速度に対応した検波信号成
分と並進加速度検出信号成分との合成信号を抽出するも
のであり、前記、駆動位相信号工を基準位相とした同期
検波回路である。そして、前記に得られた信号りはフィ
ルター回路６に入力することによυ角速度に対応した直
流信号が得られ、また加速度信号成分は交流成分である
ので、ローパスフィルターとして働き、出力信号Ｍが得
られる。前記フィルター回路６は１００１１７のローパ
スフィルターヲ用いた。

ところで、前記に説明した様に圧電バイモルフ素子１０
．１１より得た信号Ｂ、０をレベル調整器１，２にて調
整し、そして逆相で加算する実施例を以下に説明する。

実施例としての構成図を第２図に示す。第２図は第１図
の破線部分を詳細に示したものである。第２図は入力信
号Ｂ、Ｃに対し、増幅器１８．１９を設け、インピーダ
ンス整合した後、この両信号に可変抵抗器２０の両端子
を接続し、中点は両信号レベルのレベル偏差値を設ける
と共に、両信号を加算し、レベル調整器１゜２そして、
加算器３を構成したものである。

この様にして構成した本発明の角速度・加速度検出装置
によると、レベル調整器のレベル偏差値は実施例では１
０％と設定したが、このレベル値を変えることにより、
加速度の信号感度を調整することが出来る。又、第２図
において、インピーダンス整合、設計的、その他の条件
が整えば増幅器１８．１９を用いなくても第３図の様に
可変抵抗器２０のみを用いても同様の効果が得られる。

たとえば可変抵抗器２ｏは２０にΩのものを使用した。

尚、第４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
得た信号情報値を別個にその出力レベルをレベル調整器
にて調整し、すくなくとも２つの信号値レベルに偏差値
を設け、かつその２つの信号レベルを逆相にて加算する
ことにより、まず第１に、単一素子で、加速度と角速度
とが合成した検知信号で検出でき、装置がシンプルであ
る、第２として、加速度と角速度の信号が合成されて出
力するが、加速度は交流成分として、角速度は直流成分
として１つの出力端子から検出することができる、第３
として、２つの検知情報検出体の雨検出レベル値のレベ
ル偏差値を調整し、設けることにより、このレベル偏差
値に対応した加速度検知感度の調整が容易に行うことが
できるなどの効果が得られる。

【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・加速度検出装
置のブロック構成図、第２図、第３図は第１図のブロッ
ク図の一部分の詳細を示す回路図、第４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。 １．２・・・・・・レベル調整器、３・・・・・・加算
器、４・・・・・・検波回路、６・・・・・・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、１８．１９・・・
・・・増幅器、２ｏ・・・・・・可変抵抗器。 代理人の氏名　弁理士　粟　野　重　孝　ほか１名１．
２−　　レベル調整器 ３−−−ｖｎＸＮ ４−　　噴破回路 ５−　　フィルター回路 ６−・−１跋　宜か　子育　ｆｆＪ由　出回　　ツシ７
−駐動回路 ８−１７傳可変Ｊ曽巾ａ ９−・基ＩＩＩＩＱ圧源 １０、　Ｊ　１．１２．１３−・　圧電バイモルフ米チ
Ｊ４　＝−・　導電部材 １５−　　金属違法部材 ／６−−・支碑台 １７−　　播合支４４伸材 第１図 第２図 第３図 第４図 （α）（ｂＪ

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の信号レベルを別個に調整するとと
   もにすくなくとも２つの信号レベルに偏差を設け、かつ
   その２つの信号レベルを加算する手段を設け、この加算
   した信号を信号処理することにより、角速度成分と加速
   度成分を検出することを特徴とする角速度・加速度検出
   装置。