(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ軸部と振動部とを有する振動子が含まれる少なくとも２つの角速度センサを備えた角速度センサユニットであって、
前記両角速度センサは、それぞれ前記軸部が直交三軸のうちのＸ軸及びＹ軸によって形成されるＸＹ平面に平行にならないように配置され、
前記両角速度センサの一方は、Ｚ軸回りの角速度検出値が他方の角速度センサによるＺ軸回りの角速度検出値の公差範囲外であるか否かによって故障判断がなされ、
前記他方の角速度センサは、擬似的に算出された角速度との比較によって故障判断がなされる角速度センサユニット。
【請求項２】
前記両角速度センサは、それぞれ軸部が前記Ｘ軸と前記Ｚ軸とによって形成されるＸＺ平面上に配置されている請求項１に記載の角速度センサユニット。
【請求項３】
前記両角速度センサは、前記軸部の延長線が互いに直交するように配置されている請求項２に記載の角速度センサユニット。
【請求項４】
前記両角速度センサは、前記軸部がＺ軸に対して対称になるようにそれぞれＺ軸に対して４５度傾斜した配置とされている請求項３に記載の角速度センサユニット。
【請求項５】
前記Ｚ軸は移動体のヨー軸であり、前記Ｘ軸は前記移動体のロール軸であり、前記Ｙ軸は前記移動体のピッチ軸である請求項１に記載の角速度センサユニット。
【請求項６】
前記両角速度センサは、それぞれ前記ヨー軸及び前記ロール軸によって形成される平面上に配置され、
前記両角速度センサの一方は、前記ロール軸に対して傾斜して配置され、
前記両角速度センサの他方は、前記ヨー軸に平行に配置されている請求項５に記載の角速度センサユニット。
【請求項７】
車両に搭載されるものである請求項５に記載の角速度センサユニット。
【請求項８】
それぞれ軸部と振動部とを有する振動子が含まれる少なくとも２つの角速度センサを備え、これら両角速度センサの前記軸部が直交三軸のうちのＸ軸及びＹ軸によって形成されるＸＹ平面に平行にならないようにそれぞれ配置される角速度センサユニットと、
前記一方の角速度センサによるＺ軸回りの角速度検出値が前記他方の角速度センサによるＺ軸回りの角速度検出値の公差範囲外であるか否かによって、前記一方の角速度センサの故障判断をする第１の故障判断回路と、
擬似的に算出された角速度との比較によって前記他方の角速度センサの故障判断をする第２の故障判断回路とを備えている角速度センサ診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、航空機、自動車、ロボット、船舶、車両等の移動体の姿勢制御やナビゲーション等、各種電子機器に用いられる角速度センサユニット及びこの角速度センサユニットが適用される角速度センサ診断装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の角速度センサは、例えば、音さ形状の振動子を振動させて、コリオリ力の発生に伴う振動子の歪を電気的に検知し、この振動子からの出力に基づいて角速度を算出する。通常、１つの角速度センサによって、１つの回転軸に対する角速度を算出できる。
【０００３】
この種の角速度センサに用いられる振動子の形状としては、音さ形状やＨ形状やＴ字形状等、各種の形状がある。例えば、図６に示すように、音さ形状の振動子１は、一対のアーム部２で形成されたＵ字部３に、棒状の軸部４が連結された構成となっている。
【０００４】
また、この振動子１には、コリオリ力に伴う振動子１の歪を電気的に検知し、それを演算処理して角速度を算出する演算処理回路が接続されている。
【０００５】
このような角速度センサを用いて、例えば車両の姿勢制御を行うには、２つの角速度センサを配置する必要がある。そして、車両における互いに直交する３軸をヨー軸、ロール軸及びピッチ軸とすると、第１の角速度センサの振動子１を、その軸部がヨー軸方向になるように配置し、第２の角速度センサの振動子１を、その軸部がロール軸方向になるように配置する必要がある。
【０００６】
この配置によって、第１の角速度センサからはヨー軸周りの角速度が算出でき、第２の角速度センサからはロール軸周りの角速度が算出できる。これにより、ヨー軸とロール軸に関する車両姿勢を把握することができ、車両の姿勢制御が可能となる。
【０００７】
ヨー軸周りの角速度を算出する第１の角速度センサについては、故障が発生したかどうかを判断する故障判断回路が設けられている。これは、車両の速度、車両の操舵角、加速度等により擬似的に算出した角速度と、第１の角速度センサによる角速度とを比較して、互いの角速度の一致の程度によって、故障判断するものである。
【０００８】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【特許文献１】特開平２−２９７０６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記構成のものでは、ヨー軸回りの角速度を算出する第１の角速度センサについては、故障判断が可能であるものの、ロール軸回りの角速度を算出する第２の角速度センサについては故障判断ができないという問題があった。
【００１０】
本発明は上記問題点を解決するものであり、２つの角速度センサの双方の故障判断が可能な角速度センサユニットを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために本発明は、それぞれ軸部と振動部とを有する振動子が含まれる少なくとも２つの角速度センサを備えた角速度センサユニットであって、前記両角速度センサは、それぞれ前記軸部が直交三軸のうちのＸ軸及びＹ軸によって形成されるＸＹ平面に平行にならないように配置され、前記両角速度センサの一方は、Ｚ軸回りの角速度検出値が他方の角速度センサによるＺ軸回りの角速度検出値の公差範囲外であるか否かによって故障判断がなされ、前記他方の角速度センサは、擬似的に算出された角速度との比較によって故障判断がなされる。
【００１２】
本発明では、２つの角速度センサがそれぞれＸＹ平面と平行にならないように設けられるので、この両角速度センサによってそれぞれＺ軸回りの角速度が検出可能となっている。そして、擬似的に算出された角速度との比較により前記他方の角速度センサの故障を判断できるとともに、両角速度センサの検出値を比較することによって前記一方の角速度センサの故障判断をすることができる。したがって、２つの角速度センサの双方の故障判断をすることができる。しかも両角速度センサの検出値を比較するだけなので、部品点数の増大を抑制しつつ前記一方の角速度センサの故障判断ができるようになる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、２つの角速度センサの双方の故障判断が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１５】
図１は本発明に従う角速度センサユニットの一実施形態に設けられる角速度センサの振動子の配置関係を説明するための説明図であり、図２は同角速度センサユニットを搭載した車両の概略図であり、図３は同角速度センサユニットが適用された角速度センサ診断装置のブロック図であり、図４は同角速度センサユニットに搭載された第１角速度センサおよび第２角速度センサの透視斜視図である。
【００１６】
図１から図４に示すように、本発明の実施形態に係る角速度センサ診断装置２０は、角度速度センサユニット１０と、第１の故障判断回路１４と、第２の故障判断回路１９と、第１比較器２１と、第２比較器２２と、補正回路２３とを備えている。
【００１７】
前記角速度センサユニット１０は、車両１１等の姿勢制御の検知用として用いられるものであり、第１角速度センサ１２と第２角速度センサ１３とを備えている。第２角速度センサ１３は、前記第１の故障判断回路１４によって故障しているかどうかの判断がなされる。一方、第１角速度センサ１２は、前記第２の故障判断回路１９によって故障しているかどうかの判断がなされる。第２角速度センサ１３と第１の故障判断回路１４との間には前記第１比較器２１が設けられ、第１角速度センサ１２と第２の故障判断回路１９との間には前記第２比較器２２が設けられている。
【００１８】
第１角速度センサ１２および第２角速度センサ１３は、同じタイプの角速度センサであり、各角速度センサ１２，１３は、音さ形状の振動子１７をそれぞれ備えている。振動子１７は、軸部１５と、この軸部１５の軸方向端部から延出される振動部としての一対のアーム部１６とを備えている。そして、角速度センサ１２，１３は、アーム部１６が振動すると、この振動に応じた出力がなされるように構成されている。
【００１９】
ここで、互いに略直交したＸ軸とＹ軸とＺ軸において、車両１１のヨー軸をＺ軸とし、ロール軸をＸ軸とし、ピッチ軸をＹ軸とする。第１角速度センサ１２は、Ｚ軸回り（ヨー軸回り）の角速度を検出するためのものであり、第２角速度センサ１３は、Ｘ軸回り（ロール軸回り）の角速度を検出するためのものである。
【００２０】
第１角速度センサ１２及び第２角速度センサ１３は、それぞれ軸部１５がＸ軸とＹ軸とで形成されるＸＹ平面に平行にならないように配置される。言い換えると、第１角速度センサ１２および第２角速度センサ１３の軸部１５は、それぞれＸＹ平面に対して傾斜した配置となっている。
【００２１】
そして、両角速度センサ１２，１３に搭載された振動子１７は、Ｘ軸とＺ軸とで形成されるＸＺ平面上に配置されている。そして、第１角速度センサ１２に搭載された振動子１７は、その軸部１５がＺ軸方向（ＸＹ平面に対して直角な方向）に平行になるように配置され、また第２角速度センサ１３に搭載された振動子１７は、その軸部１５がＸ軸に対してもＺ軸に対しても傾斜した方向になるように配置されている。より具体的には、第２角速度センサ１３は、ＸＺ平面内においてＺ軸に対して数度程度傾斜した配置となっている。これら両角速度センサ１２，１３は、何れも軸部１５の方向が既知となっている。
【００２２】
前記第２比較器２２は、車両１１に搭載された図外のセンサによって擬似的に算出された擬似角速度と、第１角速度センサ１２によって検出された角速度とを比較する。ここで、前記擬似角速度は、車両１１の速度、車両１１の操舵角、加速度等によって導出することができる。
【００２３】
前記第２の故障判断回路１９は、第２比較器２２による比較結果に基づいて第１角速度センサ１２の故障を判断する。すなわち、擬似角速度と第１角速度センサ１２による角速度との差が所定範囲外のときに、第１角速度センサ１２が故障していると判断する。
【００２４】
前記第１比較器２１は、第１角速度センサ１２によるＺ軸回りの角速度についての検出値と、第２角速度センサ１３によるＺ軸回りの角速度についての検出値とを比較する。
【００２５】
前記第１の故障判断回路１４は、第１比較器２１によって両角速度センサ１２，１３の検出値が比較された結果、両検出値の差が公差範囲外であれば、第２角速度センサ１３が故障していると判断する。
【００２６】
前述したように、第１角速度センサ１２に搭載された振動子１７の軸部１５はＺ軸方向に配置されるのに対して、第２角速度センサ１３に搭載された振動子１７の軸部１５はＸ軸方向からＺ軸方向に数度傾斜する方向に配置されている。このため、第２角速度センサ１３に搭載された振動子１７に発生するコリオリ力は、第１角速度センサ１２に搭載された振動子１７に発生するコリオリ力よりも弱くなる。したがって、第２角速度センサ１３では、このような配置関係の差によるコリオリ力の差を補正回路２３で補正した上で、Ｚ軸周りの角速度として検出するようにしている。これにより、第２角速度センサ１３で検出されたＺ軸周りの角速度が第１角速度センサ１２で検出されたＺ軸周りの角速度の検出公差範囲外であれば、第２角速度センサ１３が故障していると判断できるようになっている。
【００２７】
以上説明したように、２つの角速度センサ１２，１３がそれぞれＸＹ平面と平行にならないように設けられるので、この両角速度センサ１２，１３によってそれぞれＺ軸回りの角速度が検出可能となっている。そして、擬似的に算出された角速度との比較により第１角速度センサ１２の故障を判断することができる。そして、第２角速度センサ１３で検出されたＺ軸周りの角速度が、第１角速度センサ１２で検出されたＺ軸周りの角速度の検出公差範囲外であれば、第２角速度センサ１３が故障していると判断できるので、ヨー軸周りの角速度を算出する第１角速度センサ１２を利用することによって、ロール軸周りの角速度を算出する第２角速度センサ１３の故障判断が可能となる。しかも両角速度センサ１２，１３の検出値を比較するだけなので、部品点数の増大を抑制しつつ第２角速度センサ１３の故障判断ができるようになる。
【００２８】
ここで、本実施の形態の特徴について説明する。
【００２９】
(1) 前記両角速度センサは、それぞれ軸部が前記Ｘ軸と前記Ｚ軸とによって形成されるＸＺ平面上に配置されている。したがって、Ｚ軸回りの角速度を検出可能な角速度センサの故障判断が可能となる。
【００３０】
(2) 前記Ｚ軸は移動体のヨー軸であり、前記Ｘ軸は前記移動体のロール軸であり、前記Ｙ軸は前記移動体のピッチ軸である。したがって、移動体のヨー軸回りの角速度を検出する角速度センサの故障判断が可能になる。
【００３１】
(3) 前記両角速度センサは、それぞれ前記ヨー軸及び前記ロール軸によって形成される平面上に配置され、前記両角速度センサの一方は、前記ロール軸に対して傾斜して配置され、前記両角速度センサの他方は、前記ヨー軸に平行に配置されている。したがって、角速度センサの故障判断を可能としつつ、前記他方の角速度センサによって移動体のヨー軸回りの角速度を精度良く検出することができる。
【００３２】
(4) 車両に搭載されるものである。したがって、車両のヨー軸回り及びロール軸回りの角速度を検出するセンサの故障判断を行うことができる。
【００３３】
(5) それぞれ軸部と振動部とを有する振動子が含まれる少なくとも２つの角速度センサを備え、これら両角速度センサの前記軸部が直交三軸のうちのＸ軸及びＹ軸によって形成されるＸＹ平面に平行にならないようにそれぞれ配置される角速度センサユニットと、前記一方の角速度センサによるＺ軸回りの角速度検出値が前記他方の角速度センサによるＺ軸回りの角速度検出値の公差範囲外であるか否かによって、前記一方の角速度センサの故障判断をする第１の故障判断回路と、擬似的に算出された角速度との比較によって前記他方の角速度センサの故障判断をする第２の故障判断回路とを備えている角速度センサ診断装置である。したがって、第２の故障判断回路によって前記他方の角速度センサの故障を判断できるとともに、両角速度センサの検出値を比較することによって前記第１の故障判断回路によって前記一方の角速度センサの故障判断をすることができる。これにより、２つの角速度センサの双方の故障判断をすることができる。
【００３４】
なお、第１角速度センサ１２の振動子１７と第２角速度センサ１３の振動子１７は、Ｘ軸とＺ軸とで形成されるＸＺ平面上に配置するとともに、両振動子１７の軸部１５の延長方向が互いに直交するように配置してもよい。こうすることで、公差範囲の設定を容易化することができる。この場合において、図５に示すように、Ｚ軸に対して、振動子１７の軸部１５が互いに反対方向に４５度傾斜するように配置するとよい。言い換えると、前記両角速度センサは、軸部がＺ軸に対して対称になるようにそれぞれＺ軸に対して４５度傾斜した配置とされていてもよい。
【００３５】
また、振動子１７は、音さ形状の他、Ｈ形状やＴ字形状等、各種の形状でもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
以上のように、本発明の角速度センサユニットは、航空機、自動車、ロボット、船舶、車両等の移動体の姿勢制御やナビゲーション等、各種電子機器に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に従う角速度センサユニットの一実施形態に設けられる角速度センサの振動子の配置関係を説明するための説明図である。
【図２】同角速度センサユニットを搭載した車両の概略図である。
【図３】同角速度センサユニットを備えた角速度センサ診断装置のブロック図である。
【図４】同角速度センサユニットに搭載された角速度センサの透視斜視図である。
【図５】本発明の他の実施形態に係る角速度センサユニットに設けられる角速度センサの振動子の配置関係を説明するための説明図である。
【図６】従来の角速度センサの振動子を示す正面図である。
【図１】
0004673314.tif 000002
【図２】
0004673314.tif 000003
【図３】
0004673314.tif 000004
【図４】
0004673314.tif 000005
【図５】
0004673314.tif 000006
【図６】
0004673314.tif 000007