移动体的运动控制用传感器系统及运动控制系统的制作方法

专利名称：移动体的运动控制用传感器系统及运动控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及适用于移动体转弯时的行驶稳定性控制的移动体的运动控制 用传感器系统及运动控制系统。
背景技术：
一直以来，为了提高作为移动体的车辆的制动、驱动性能(制駆動性能) 和操纵稳定性，开发了对车辆的运动进行测定，并才艮据测定结果对车辆的制动、 驱动及各车轮的操纵进行控制的系统。
利用检测车辆的各车轮的旋转速度的车轮速度传感器，通过抑制各车轮的 抱死及打滑的防抱死制动系统及牵引力控制系统一般已得到普及。
安装了车轮速度传感器的现有的运动控制系统示于图13及图14。图13 是表示作为车辆的悬挂而一般被使用的支承式悬挂车轮附近的图，是从后側观 察到的车辆为前轮驱动式时的右侧前轮的图。另外，图14是表示图13的运动 控制系统的一部分的局部俯视图。
为了增加直行时及转弯时的稳定性， 一般轮胎101相对于垂直轴V倾斜 一个外側角(约l度)，借助于轮子(未图示)连接在轮毂102的旋转部上。 轮毂102的旋转部连接在传递来自发动机的旋转的驱动轴103上。
轮毂102用关节104支撑(刚性连接)。另外，关节104在其上部侧与吸 震器105的下部侧刚性连冲妄，即、借助于该吸震器105与车身(在图13中， 用与发动机室的边界壁106表示)连接。
在吸震器105的上部侧安装有弹簧107，利用由吸震器105得到的减震功 能和由弹簧107得到的弹性功能会緩和在路面H的凹凸不平及转弯时车身相 对横摇以及前后颠簸的上下动。即、吸震器105所起的作用是緩和并会聚由弹 簧107的特性引起的反复摇动的现象(周期振动)。
关节104的下部如图14所示，利用^^关节109与下部臂108连4妾。另夕卜， 该下部臂108通过用于干涉下部臂108的运动的橡胶套筒(未图示)连接到车身侧部件110上。并且，在关节104上连接有用于改变车轮的方向(转向)的 转向横拉杆lll,当转向横拉杆lll左右动作时，关节104以球关节109为支 点向图14所示的表示旋转动作的箭头方向旋转。由此，车辆的车轮的方向改 变，可进行车辆的转弯。然而，在车身侧的部件(与发动机室的边界壁106，车身侧部件110等) .和轮胎101侧之间如上所述，有如弹簧107,吸震器105、关节104、轮毂102、 制动转动体112、驱动轴103、转向横拉杆111等各种零部件。本申请中，在 从车身侧到轮胎的过程中，将位于比弹簧107靠下方的区域称为"弹簧下"， 将位于该区域内的部件称为"弹簧下部件"。但是，对于只有一部分进入到"弹 簧下"的区域的部件的场合，仅将进入该区域的一部分称为"弹簧下部件"。 即、吸震器105的场合，对位于弹簧107之下的部分称为"弹簧下部件"。同 样，将比弹簧107位于靠上方的区域称为"弹簧上"。为了检测车轮(轮胎101+轮子(未图示)+轮毂102 )的旋转速度，例如， 在与车轮一体旋转的轮毂102的旋转体外周设有交替地设置多对S极和N极 的磁编码器，将磁传感器(内装在车轮速度传感器头113内)安装在轮毂102 的不旋转的部分上，并根据磁传感器的输出变化速度来求出车轮的旋转速度。与车轮速度传感器头113连接的电缆114通过"弹簧下"，即、经由在吸震 器105的下部及设于与发动「机室的边界壁106的三处左右的固定部(固定部中 设置于发动机室的边界壁106的部分属于"弹簧上")与发动机室内的车轮速 度传感器用信号处理电路(未图示)连接。另外，该电缆114由于因车轮的转 向而摆动，因而进行;^弛的配线以不施加过大的张力。设有车轮速度传感器头113的轮毂102位于靠近盘式制动器或者圆筒式制 动器的转子的位置。这些部件因制动被加热到数百。C,在继续行驶时虽然因伴 随着行驶的冷却效果而抑制发热及向周围的传热，但当刚制动直停止时，则由 于充满热，产生设有车轮速度传感器头113的设置部附近的温度上升。因此， 车轮速度传感器头113的使用温度上限需要考虑达到150。C左右。然而，未使用盘式制动器而是使用圆筒式制动器的场合，在轮毂102接近 温度变高的圓筒这点上也与使用盘式制动器的场合相同。定的行驶的系统，开发了使用用于测定车辆的横向加速度及水平面内角速度 (偏离速度、3 — l^一卜)的一个加速度传感器和一个角速度传感器中的任一个或两者的系统(例如，ESC普及委员会的HP;非专利文献1-http: 〃esc-jpromo-activesafety. com/abouthtml )。该系统是由于伴随着车辆的运动而产生来自路面的反作用力，车辆产生横 向加速度及水平面内角速度而用于对它们进行检测的系统。由于检测横向加速 度的橫向加速度传感器及检测水平面内角速度的偏离速度传感器(3 — V—卜七y廿)一般设置在车辆的重心位置附近的车身上，并通过悬挂而与轮胎及路 面连接，因而检测的信息相对于来自路面的输入(反作用力)产生延迟，未能 进行正确的控制。在为解决这个问题的专利文献1 (专利文献1:日本特开2004 - 98709号 公报)中，将加速度传感器等传感器安装在轮胎上。然而，这种方式由于将传 感器设置在随着车辆的运转而旋转的轮胎上，因而需要向该旋转部分供给电 源、且来自该部分的信息传输(无线)，系统变得非常复杂，并且传输信息有 可能中断。作为解决这个问题的方式，提出了将应变传感器安装在将旋转体的轮胎和 轮子与非旋转部分连接的轮毂的非旋转部分上，从而检测对轮毂施加的负载的 方式的方案(专利文献2:日本特开2007-271005号公报)。但是，这种方式 为了检测作为结构体的轮毂的应变，需要对来自要检测的轴以外的影响进行修 正，为了进行这种修正，需要使用用于检测一个轴方向的应变的多个应变传感 器。另外，设有应变传感器的轮毂由于与制动器接近而因在制动时的制动器发 热的影响，设置了应变传感器的设置部分的温度成为高温。因此，由于温度变 化确保测定精度是困难的，并且，由于为确保测定精度而需要采取种种措施， 还存在成本增高的问题。作为检测对轮毂施加的负载的方式，还提出了使用多个旋转速度传感器检 测因施加负载而产生的轮毂的变形的方式的方案(专利文献3:.日本特开 2004-3918号公报)。这是用位移传感器单元在轮毂的四个位置检测轮毂的变形 而求得对轮毂施加的负载的方式。但是，存在因需要在四处设置位移传感器单 元而成为高价的问题。为增加转弯时的行驶稳定性而研究开发出的系统使用对车辆的横向加速 度、水平面内角速度(偏离速度)，或者对车轮施加的负载及位移的检测结果。 在车辆的"弹簧上，，设置加速度传感器或偏离速度传感器的场合，虽然所设置的传感器较少，设置环境的温度也在比较窄的范围而较佳，但由于所检测 的信号相对来自路面的响应被延迟，因而希望进一步缩短响应时间。以缩短响应时间为目的，在将传感器设置在轮胎上的场合，为了将传感器 设置在旋转部分上而需要对旋转部分进行供电、和从旋转部分进行信息传输。就作为将传感器设置在轮毂的非旋转部分上的方式而研究开发出的系统而言，由于i殳置环境的温度高，在使用应变传感器的方法时要进^f亍其它轴的灵敏度修正而需要设置多个传感器，存在成本增高的问题。发明内容本发明的目的在于提出一种适合于移动体转弯时的行驶稳定性控制的移 动体的运动控制用传感器系统及运动控制系统。特别是，要通过减小因制动发热引起的对传感器的温度影响，从而将涉及 传感器的使用环境特性的使用温度范围变窄成为可能，可以容易地实现传感器 的高精度化、低成本化。另外，要能避免因转向操作引起的运动的影响。并且，通过实现以控制车轮的抱死及打滑为目的所Y吏用的车轮速度传感器 及横向加速度传感器等多种物理量传感器的复合化，从而实现车辆控制系统整 体的低成本化、轻量化、使用材料的减少、组装工时的减少等。另外，要求出实际的转向角速度。为了实现上述发明目的，本发明的移动体的运动控制用传感器系统是，在 车辆等移动体中，在从移动体的车身侧至车轮的过程中，在位于设置在将上述 车轮支撑在上述车身上的部件上的弹簧的下方的区域即"弹簧下"设置了物理 量传感器。作为上述物理量传感器，使用^r测在上述移动体的"弹簧下，，作用的加速 度的加速度传感器，该加速度传感器还可以设置成该加速度传感器的检测轴与 上述移动体的操作轴相交。作为上述物理量传感器，使用检测在上述移动体的"弹簧下，，作用的加速度的第 一加速度传感器和第二加速度传感器，上述第 一加速度传感器可以设置成该第一加速度传感器的检测轴与上述移动体的操作轴相交，上述第二加速度传感器还可以设置成该第二加速度传感器的检测轴与上述第一加速度传感器的检测轴平行并且与上述移动体的操作轴不相交。也可以在上述移动体的"弹簧下"设置多个上述物理量传感器，用连续的电缆连接这多个物理量传感器。另夕卜，本发明的移动体的运动控制系统，使用了上述各方案中任一项所述 的移动体的运动控制用传感器系统。本发明发挥了如下的优良效果。(1 )能提供一种适合于控制移动体转向时的行驶稳定性的移动体的运动控制用传感器系统及运动控制系统。(2) 物理量传感器难以受到因制动器发热引起的温度影响，使用环境的温度变化范围能够变窄，可以实现物理量传感器的高精度化、低成本化。(3) 能够避免因转向操作引起的运动的影响。(4) 通过实现多种物理量传感器的复合化，从而实现在车辆控制系统整 体的低成本化、轻量化、使用材料的减少、组装工时的减少等。(5) 能求出实际的转向角速度。


图1是用于说明本发明的原理的运动控制系统的构成图。图2是图1的运动控制系统的局部俯视图。图3是表示转向轴S与检测轴的关系的说明图。图4是表示使用了双轴传感器时的转向轴S与检测轴的关系的说明图。图5是本发明的第一实施方式的运动控制系统的构成图。图6是本发明的第二实施方式的运动控制系统的构成图。图7是本发明的第三实施方式的运动控制系统的构成图。图8是本发明的第四实施方式的运动控制系统的构成图。图9是本发明的第五实施方式的运动控制系统的构成图。图10是图9的运动控制系统的配线图。图11是本发明的第六实施方式的运动控制系统的配线图。图12是本发明的第七实施方式的运动控制系统的配线图。图13是现有的运动控制系统的构成图。图14是图13的运动控制系统的局部俯视图。图中101-轮胎，102-轮毂，103-驱动轴，104-转向节，105-吸震器， 106-边界壁，107-弹簧，108-下部臂，109-球关节， 110-车身侧部件，lll-转向横拉杆，112-制动转动体， 113-车轮速度传感器头，114、 132-电缆， 131-加速度传感器头(第一加速度传感器头)， 141 -第二加速度传感器头。
具体实施方式
如图l及图2所示，在车辆等移动体的"弹簧下"设置加速度传感器及角 速度传感器等物理量传感器。具体的，将物理量传感器(未图示)安装在吸震 器105的下部或刚性连接在吸震器105的下部侧的关节104上。在进行移动体的操作时，还由于该操作本身的旋转运动产生角加速度。因 此，不要将由该角加速度产生的加速度作为加速度传感器的检测对象。为此， 加速度传感器的检测轴设置成与产生角加速度的操作轴相交。所谓检测轴与操 作轴相交是指检测轴与操作轴在同一平面内，并且检测轴与操作轴在该同一平 面内交叉。移动体为车辆的场合，加速度传感器的检测轴设置成与转向轴相交。 也可以使用两个加速度传感器。将第一加速度传感器的检测轴设置成与产 生角加速度的操作轴相交，而将第二加速度传感器的检测轴设置成与第一加速 度传感器的检测轴平行且与产生上述角加速度的操作轴不相交(检测轴与操作 轴不在同一平面内)。由此，第一加速度传感器由于检测轴与绕操作轴的角加 速度方向相交，因而不检测角加速度的切线方向的加速度成分。第二加速度传 感器由于检测轴与绕操作轴的角加速度方向不相交，因而检测角加速度的切线 方向的加速度成分。使用第一加速度传感器输出，笫二加速度传感器输出、以 及第一加速度传感器和第二加速度传感器及操作轴的位置关系，可以求出绕上 述操作轴的角加速度。用连续(一連)的电缆连接车辆与设置在移动体的"弹簧下"的多个物理 量传感器。
将适用对象作为汽车之类的车辆的场合，将加速度传感器及角速度传感器
等物理量传感器安装在与轮毂102刚性连接的关节104和吸震器105的下部 侧。
将加速度传感器的检测轴安装成与转向轴(転舵軸)S相交。 将物理量传感器设置部设置在车轮速度传感器头113的电缆114的中途。 将物理量传感器设置部设置在固定车轮速度传感器头113的电缆114的部 分上。
在设置于车轮速度传感器头113的电缆114中途的物理量传感器设置部， 具有对车轮速度传感器的信息进行中继的功能。
使用转向轴S与检测轴相交地设置的加速度传感器的输出、和转向轴S 与检测轴不相交地设置的加速度传感器的输出，并从两个输出的差求得转向角 力口速度-
用一条电气配线连接设置于"弹簧下"的多个加速度传感器的物理量传感 器和车轮速度传感器。也可以具有信息中继功能。 下面，说明本发明的原理。
一直以来，为 了用结构部件的变形及应变检测来自路面H的反作用力， 提出了在容易测定这些物理现象的轮毂102的部分设置传感器的方案。但是， 在轮毂102的部分设置传感器的场合，由于传感器的设置位置接近盘式制动器 的转动体112及圆筒式制动器的圆筒，因而考虑到在制动后停止时的温度上 升，需要考虑传感器的温度范围至少达到15(TC左右。
另一方面，由于车辆的加速度因来自路面H的反作用力而变化，因而也 可以通过检测加速度来把握车辆的运动并将其用于运动控制，过去还4全测在车 辆的"弹簧上，，的横向加速度并用于运动控制。但是，在"弹簧上"检测加 速度的场合，改善来自路面的反作用力的延迟成为课题。为了实现该目的，在 更为接近路面的部分测定加速度是有效的。在纟t测与4仑毂102的变形和应变抬r 测相对应的加速度的场合，与轮毂102刚性连接的部件，即、关节104及吸震 器105的下部侧(比减震机构更靠近关节104的部分)是适当的。关节104和吸震器105的下部侧若与轮毂102相比，可选择从发热体的制动盘离开的位 置，因能降低使用温度范围的上限(例如85。C以下)也很合适。
另夕卜，在与被转向的车轮的轮毂102刚性连接的部分若以检测轴与车轮的 旋转方向成直角的方式安装加速度传感器，则能够直接检测与车轮的旋转方向 成直角的加速度(即，车轮的旋转方向的加速度)，而不是与车辆行进方向成 直角的加速度(车辆的横向加速度)。在设置于车身上的加速度传感器中，虽 然检测与车辆行进方向成直角的加速度，但为了把握车身相对于来自路面H 的反作用力的运动，适宜的方式是使用与车轮的旋转方向成直角的加速度。在 以下的说明中，将与车轮的旋转方向成直角的加速称为横向加速度。
但是，关节104和吸震器105的下部侧是车轮用方向盘的操作而转向时与 转向动作一起动作的部分，为了检测与车辆运动的对应的加速度，需要解决以 下所述的问题。
在将检测横向加速度的加速度传感器设置在转向的车轮附近的场合，通过 转向而产生的角加速度(绕转向轴S的角加速度)的圆周方向成分施加在加速 度传感器上，不能只检测由从路面H受到的力产生的加速度。但是，角加速 度的圆周方向成分由于与转向轴S和传感器检测轴的距离成比例，因而当以转 向轴S和加速度传感器检测轴相交的方式设置加速度传感器时，则能够使该半 径为O,可以不受到由转向产生的角加速度的影响地检测横向加速度。下面， 使用图3及图4对这点进行更详细的说明。
图3是使用具有一个检测轴的传感器的例子。图3的传感器A配置成检 测轴与转向轴s相交，传感器B和传感器C配置成各自的检测轴与转向轴S 不相交。
转向轴S与各自的传感器的检测轴的距离是指转向轴S与各检测轴的之 间的最短距离。若转向轴S与传感器的检测轴的距离为0，则传感器的输出不 受伴随着转向的圆周方向运动成分(例如，角加速度的圆周方向成分)引起的 影响。在图3的例子中，由于传感器A的检测轴与转向轴S相交，因而检测 轴与转向轴S的距离成为0。另一方面，传感器B和传感器C在^f企测轴与转 向轴S之间具有如图示的距离。因此，传感器A的传感器输出虽不受由转向 引起的影响，但传感器B和传感器C的传感器输出却受到由转向的引起影响。另外，传感器A C的检测轴虽朝向相同的方向，但这些检测轴能够是例 如与车轮的旋转方向成直角的方向。若传感器A C为加速度传感器，则传感 器A~C检测车轮的横向加速度。但是，只有传感器A不受由转向引起的角 加速度的影响，能够输出横向加速度。
其次，图4是使用具有两个检测轴的双轴传感器的例子。传感器D和传 感器E具有在传感器内部直行的两个检测轴(x轴才企测轴和y轴检测轴)。
图4的传感器D配置成x轴检测轴与转向轴S相交而y轴检测轴与转向 轴S安不相交。因此，传感器D的x轴;险测轴与转向轴S的距离为0，有关x 轴检测轴的传感器输出不受因转向引起的影响。但是，在传感器D的y轴检 测轴与转向轴S之间由于具有如图所示的距离，因而有关y轴检测轴的传感器 输出会受到因转向引起的影响。并且，即使是传感器D的配置，如后所述那 样通过使用两个传感器，从而修正因转向引起的影响成为可能。
另一方面，传感器E配置成x轴4企测轴和y轴纟全测轴的双方与转向轴S 相交。因此，x轴检测轴与转向轴S的距离、以及y轴检测轴与转向轴S的距 离两者都为0，任一个传感器输出都不受由转向引起的影响。
通过使用如图4所示的双轴传感器，用一个传感器不仅能够测量横向加速 度外，而且还能够检测车轮的旋转方向(即、车轮的行进方向)的加速度。通 过使用双轴传感器，与使用两个单轴传感器相比，可以降低有关传感器的成本 和安装成本。
下面，使用图l和图2说明车辆的转向带来的影响。车轮的转向轴虽然因 悬挂的形式而不同，但在支承式悬挂的场合，连接安装中心M和球关节109 的线成为转向轴S。这里，安装中心M是指吸震器105与车辆的设置面上的 中心部。转向是通过将方向盘(未图示)的旋转动作利用中途的齿条&小齿轮 机构(未图示)转换成转向横拉杆111的横向运动、与转向横拉杆111连接的 关节104以球关节109为中心进行旋转来进行的。
在从转向轴S离开的位置(例如，车轮速度传感器头113的位置)上，转 向时施加加速度，由此产生转向轴S的圆周方向的加速度。因此，若以在以转 向轴S为中心的圆周方向具有灵敏度的方式设置加速度传感器，则由转向运动 产生的角加速度与加速度传感器的输出重叠。若将检测由来自路面H的反作用力产生的横向的加速度的加速度传感器、 或者用于检测前后方向的加速度的加速度传感器的检测轴设置成不与转向轴
S相交，则伴随着转向产生的角加速度的影响成为误差。该误差与转向轴S和 加速度才企测轴的距离成比例。在检测上下方向的加速度的场合，严密地讲，虽 然也受到该影响，但由于转向轴S与垂直轴形成的角度小，因而没有像与检测 横向和前后方向的场合那样影响不大。
本发明通过以加速度传感器的检测轴与转向轴S相交的方式设置加速度 传感器，从而不会受到由转向产生的角加速度的影响。
伴随着车辆运动的转向轴S虽然也有一些移动，但只要以在静止时的未被 转向的状态下的转向轴S为基准来设定加速度传感器的设置位置，则平均地能 够不易受到由转向产生的角加速度的影响。
若将上述说明扩展到一般的移动体，则相当于如下在进行移动体的运动 操作时伴随着运动操作而产生角加速度的场合，以不将附带该角加速度的现象 作为检测对象的加速度传感器的检测轴与该操作轴相交的方式设置该加速度 传感器。
另一方面，若将用于检测横向和前后方向的加速度的第一加速度传感器的 检测轴设置成与转向轴S相交，将第二加速度传感器的检测轴设置成与第一加 速度传感器的检测轴平行且与转向轴S不相交，则能将起因于由转向引起的角 加速度的加速度分离地进行检测。即、通过从包含由转向引起的加速度的第二 加速度传感器的输出减去检测轴与第二加速度传感器平行的第一加速度传感 器的输出，从而能够求出由转向引起的第二加速度传感器检测轴上的加速度。 如果预先把握第二加速度传感器检测轴与转向轴之间的距离，则能够求出由转 向引起的角加速度。再有，如果对已求出的角加速度进行积分则能够求出由转 向引起的角速度，再次积分则能够求出转向量。
伴随着车辆运动虽然转向轴也多少有些移动，但如果考虑到这点，则用上 述方法求出的转向角加速度有效用于车辆的运动分析中是可能的。
转向量由于大致与方向盘的旋转量成比例，所以如果使用检测与方向盘的 旋转量相对应的操纵量的传感器，则能知道大致的转向量。过去，为了检测操 纵量，使用方向盘的旋转角传感器和转向横拉杆111的移动量检测传感器等。但是，由于产生操纵系统的机械变形，操纵量与转向量不一定成比例。操纵量 与转向量的偏离由于车辆状况越靠近界限越变得显著，所以就用于确保行驶稳、 定性的控制而言，把握实际的转向量是重要的。因此，若能用上述方法进行转 向加速度检测则有效。
在"弹簧下，，的物理量传感器设置部进行信号的中继的场合，在轮毂102 上设置的车轮速度传感器的信号传送距离变短。虽然安装于轮毂102上的车轮 速度传感器要求在高温环境下的工作，但若使传送距离变短则能减小对信号传 送部的负载。若能减小高温部的信号传送负载，则变得容易实现安装空间的小 型化、轻型化、低成本化。
若在中继部具有信息传送功能，则还能够减少必要的心线数量。
下面，说明本发明的具体实施方式
。
图5所示的本发明的第一实施方式运动控制系统在车辆为前轮驱动式的 场合的右前轮上安装有加速度传感器。将内置有用于4全测横向加速度的加速度 传感器的加速度传感器头131用零件安装在吸震器105的下部侧(位于弹簧 107的下方的位置)，即加速度传感器的检测轴与转向轴S相交的位置。连接 在加速度传感器头131上的电缆132固定在吸震器105的下部侧，具有松弛度 地固定在发动机室的边界壁106上，与发动机室内的加速度处理电路(未图示) 连接。在本实施方式中，在电缆132的两处电缆固定部133上一起固定有车轮 速度传感器的电缆114。
该加速度传感器能够;险测在伴随着车辆的运动而受到来自路面H的反作 用力时所产生的横向加速度。即使通过方向盘的操作而进行车轮的转向，由于 在加速度检测轴上不会产生因通过转向引起的角加速度产生的加速度，因而能 够不受转向影响地检测横向加速度。
在将加速度传感器头131安装在其它车轮上的场合，也可以用与上述说明 相同的方法进行安装。^f旦是，对于不进行转向的车轮，有关转向轴S的制约可 不介意。
加速度传—感器头131能够使用检测横向加速度的加速度传感器，检测前后 方向的加速度的加速度传感器，检测上下方向的加速度的加速度传感器中的任 何一种，或者将它们的任意组合进行复合的传感器组。另外，为了冲企测冲黄向、前后方向、上下方向的加速度，也可以单独或者组 合使用与这些轴具有角度的检测轴的加速度传感器。在加速度传感器的检测轴 从垂直轴偏离时，由于重力加速度是已知的，因而能够求出水平方向等规定的 角度的加速度。
另外，也可以使用加速度传感器以外的物理量传感器，例如角速度传感器。 若安装测定绕转向轴S的角速度的角速度传感器，则可以直接测定转向角速 度。
使用图6说明本发明的第二实施方式。本实施方式除了在第一实施方式中 所使用的一个加速度传感器头(第一加速度传感器头)131外，还安装了内置 有第二加速度传感器的第二加速度传感器头141。第二加速度传感器头141安 装在安装了第一加速度传感器头131的吸震器105的相反侧。要使第二加速度 传感器头141的用于检测横向加速度的加速度传感器检测轴与转向轴S不相 交，并且与笫一加速度传感器头131的横向加速度传感器的检测轴平行。该安 装位置是从转向轴S偏移的位置。第一加速度传感器头131和第二加速度传感 器头141的设置位置近的一方由于受到振动等干扰的影响相同所以用差分处 理容易进行干扰影响的降低而为理想。
由于设置成，用于检测横向及前后方向加速度的第一加速度传感器(第一 加速度传感器头部131 )的检测轴与转向轴S相交，第二加速度传感器(第二 加速度传感器头141)的检测轴与第一加速度传感器的检测轴平行并且与转向 轴S在同一平面内不相交，因而，可以将因转向产生的角加速度分离地进行检 测。即，通过从包含由转向产生的角加速度引起的加速度的第二加速度传感器 的输出减去不包含由转向产生的加速度且检测轴与第二加速度传感器平行的 第一加速度传感器的输出，从而能够求出由转向引起的第二加速度传感器检测 轴上的加速度。若预先把握第二加速度传感器检测轴与转向轴S之间的距离， 则能求出由转向引起的角加速度。
在第一加速度传感器头131和第二加速度传感器头141中将检测轴平行地 设置的加速度传感器尽管不用于检测横向加速度，但还可用于检测水平面内 (正确地说是与转向轴S径直(直行)的平面内)的加速度。
下面，使用图7说明本发明的第三实施方式。本实施方式中，第一加速度传感器头131设置在关节104的下侧的转向轴S上。另一方面，将第二加速度 传感器头141在从转向轴S偏离的位置上设置成^^测轴与转向轴S不相交。 但是，在可以不把握由转向引起的角加速度的场合，可以只安装第一加速度传 感器头131。与第一、第二实施方式相比，由于第一加速度传感器头131的设 置接近制动转动件112,因而传感器的使用温度变高。另外，由于还接近路面 H,因而电缆挂住路面上的物体的可能性变高。但是，按照车辆的结构设计， 在不产生这类问题的情况下也可以像图7那样配置。
下面，使用图8说明本发明的第四实施方式。本实施方式中，加速度传感 器头131设置在车轮速度传感器电缆的固定部上。通过这样配置，可以与车轮 速度传感器电缆固定用部件共用加速度传感器固定用的部件，可以实现部件的 低成本、轻型化以及组装工时的减少。
下面，使用图9和图iO说明本发明的第五实施方式。本实施方式中，做 成将第一加速度传感器头131和第二加速度传感器头141及车轮速度传感器头 113用信号传输用电缆171连接的形式。在将车轮速度传感器中所使用的心线 数设为N0条、将第一加速度传感器中所使用的心线数设为Nl条、将第二加 速度传感器中所使用的心线数为N2条时，要使连接车轮速度传感器头113和 第一加速度传感器头131之间的电缆的心线数为NO条，使连接第一加速度传 感器头131和第二加速度传感器头141的电缆的心线数为N0+N1条，使从第 二加速度传感器头141连接到发动机室内的电子电路的电缆的心线数为 N0+N1+N2条，用中间的传感器头对在其前面的传感器头所使用的心线进行中 继。这样一来，能够使在"弹簧下"的电缆条数为连续(一連)的一条，能够 削减"弹簧下，，的电缆配线空间，能够减少电缆及固定夹具的质量以及材料费 用。另外，由于作为用连续的电缆连接了三个传感器头的电气配线能够预先进 行制作，因而可以减少车辆组装时的工时。在传感器头部的电缆心线的中继可 以通过软钎焊或焊接等进行。
下面，使用图11说明本发明的第六实施方式。本实施方式中，作为加速 度传感器及车轮速度传感器的元件，使用具有SPI标准的接口的元件。就该 SPI标准接口而言，使用多个元件时所需的心线数以3+传感器数+N(电源线 数)为宜。因此，与第五实施方式相比可减少所使用的心线数。下面，使用图12说明本发明的第七实施方式。本实施方式中，中间的传 感器头设有通过多重处理等将在其前面的传感器信息进行中继的中继回路。这 时，电缆2的心线数可以做成与电缆1的心线数相同。
作为多个传感器的信号(心线)中继方法也有上述而外的方法，可考虑到 中继方法的得失可适当选择。
在上述说明中，虽然说明的是对于使用两个加速度传感器头的情况用连续 的电缆进行连接的例子，但使用一个加速度传感器头的情况，还可以用连续的 电缆连接加速度传感器头与车轮速度传感器头113。另外，传感器头为四个以 上的情况也同样能适用。
用连续的电缆连接多个传感器头的顺序可以是任何顺序，以考虑了安装性 的顺序为佳。
在上述实施方式中，虽然是对使用了支承式悬挂的车辆进行了说明，但即 使是双叉骨(wishbone)等其它悬挂形式本发明也能同样地适用。即，通过在 位于在将车轮支撑在车身上的部件上设置的弹簧的下方的区域配置物理量传 感器，从而起到与上述实施方式相同的效果。再有，若以转向量和物理量传感 器的检测轴为基准来进行传感器的设置，则能够不受由伴随着同样的操作产生 的角加速度的影响。
在上述实施方式中，为了避免由转向引起的角加速度的影响，虽然将加速 度传感器的检测轴配置成与转向轴在相同平面内进行交叉，但即使在相同平面 内没有严密交叉，只要转向轴和加速度传感器的检测轴的距离近，则角加速度 的影响小(与距离成比例)。只要转向轴和检测轴的距离关系纳入车辆设计上 转向角加速度的影响不成为障碍的范围内，则在相同平面内不严密交叉也可 以。
在上述实施方式中，虽然以车辆为对象进行了说明，但只要是在受到来自 周围的反作用力而运动的移动体中，具有借助于用于减小反作用力影响的减震 器和弹簧的"弹簧上"、和比减震器及弹簧靠近产生反作用力一侧的"弹簧下，，
的移动体，或者具有在进行移动体的运动操作时伴随着运动操作而产生角加速 度的机构的移动体都能适用本发明。例如，本发明对于铁道车辆和移动机器人 也能适用。不言而喻，使用在上述实施方式中说明的运动控制用传器，可以构筑转弯 时的转向不灵或过度转向的抑制、打滑的抑制、横向转动防止等的车辆的运动 控制系统。
另外，作为运动控制系统，不言而喻，除了来自本发明的运动控制用传感 器系统的信息外，还能并用一直以来所使用的车轮速度传感器的信息。即，通 过合并使用其它的传感器，例如设置在"弹簧上"的加速度传感器、角速度传 感器以及方向盘操纵角度检测传感器和转矩传感器等的信息，从而能够实现运 动控制系统的功能提高。
另夕卜，在本发明的运动控制用传感器系统中加上了一直以来所使用的车轮 速度传感器等的场合，能够进行传感器(电缆)的设置空间、质量、材料及组 装工时的减少。
根据本发明，得到所检测到的信息相对于来自路面的响应延迟少的运动控 制用传感器成为可能。
并且，通过在非旋转部分上设置传感器，从而无需进行向旋转部分的电源 供给、从旋转部分的信息传输。
权利要求
1.一种移动体的运动控制用传感器系统，在车辆等移动体中，其特征在于，在从移动体的车身侧至车轮的过程中，在位于设置在将上述车轮支撑在上述车身上的部件上的弹簧的下方的区域即“弹簧下”设置了物理量传感器。
2. 根据权利要求1所述的移动体的运动控制用传感器系统，其特征在于， 作为上述物理量传感器，使用检测在上述移动体的"弹簧下"作用的加速度的加速度传感器，该加速度传感器设置成该加速度传感器的检测轴与上述移动体的操作轴 相交。
3. 根据权利要求1所述的移动体的运动控制用传感器系统，其特征在于， 作为上述物理量传感器，使用检测在上述移动体的"弹簧下"作用的加速度的第 一加速度传感器和第二加速度传感器，上述第 一加速度传感器设置成该第 一加速度传感器的^f全测轴与上述移动 体的操作轴相交，上述第二加速度传感器设置成该第二加速度传感器的检测轴与上述第一 加速度传感器的检测轴平^"并且与上述移动体的#:作轴不相交。
4. 根据权利要求1 ~3中任一项所述的移动体的运动控制用传感器系统， 其特征在于，在上述移动体的"弹簧下"设置多个物理量传感器，用连续的电缆连接这 多个物理量传感器。
5. —种移动体的运动控制系统，其特征在于，使用了权利要求1 ~4中任一项所述的移动体的运动控制用传感器系统。
全文摘要
本发明的目的在于提供一种适合于控制移动体转弯时的行驶稳定性的移动体的运动控制用传感器系统及运动控制系统。通过在移动体的“弹簧下”设置物理量传感器，从而不借助于弹簧便能够检测“弹簧下”的物理量。检测在移动体的“弹簧下”作用的加速度的加速度传感器(加速度传感器头(131))通过设置成检测轴与移动体的操作轴(转向轴(S))相交，从而不检测由绕操作轴的角加速度引起的加速度。
文档编号B62D6/00GK101670833SQ200910002288
公开日2010年3月17日 申请日期2009年9月9日 优先权日2008年9月10日
发明者山本哲 申请人:日立电线株式会社