(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
前部車体と、前記前部車体に対して回動自在に連結された後部車体とを有する連結車両の転倒予兆判定装置であって、
前記後部車体の左右方向の加速度を検出する横方向加速度センサと、
前記後部車体のヨーレートを検出するヨーレートセンサと、
前記後部車体に対する前記前部車体の操舵角を検出する操舵角センサと、
前記横方向加速度センサ、前記ヨーレートセンサおよび前記操舵角センサで検出された検出データに基づいて転倒予兆状態であるか否かを判定する判定装置とを備え、
前記判定装置は、
前記横方向加速度センサの検出値に基づいて算出した第１横加速度が第１閾値以上である場合、または、前記ヨーレートセンサの検出値および前記操舵角センサの検出値に基づいて算出した第２横加速度が第２閾値以上である場合に、前記転倒予兆状態であると判定する
ことを特徴とする連結車両の転倒予兆判定装置。
【請求項２】
前部車体と、前記前部車体に対して回動自在に連結された後部車体とを有する連結車両の転倒予兆判定装置であって、
前記後部車体の左右方向の加速度を検出する横方向加速度センサと、
前記連結車両の速度を検出する車速センサと、
前記後部車体に対する前記前部車体の操舵角を検出する操舵角センサと、
前記横方向加速度センサ、前記車速センサおよび前記操舵角センサで検出された検出データに基づいて転倒予兆状態であるか否かを判定する判定装置とを備え、
前記判定装置は、
前記横方向加速度センサの検出値に基づいて算出した第１横加速度が第１閾値以上である場合、または、前記車速センサの検出値および前記操舵角センサの検出値に基づいて算出した第３横加速度が第３閾値以上である場合に、前記転倒予兆状態であると判定する
ことを特徴とする連結車両の転倒予兆判定装置。
【請求項３】
請求項２に記載の連結車両の転倒予兆判定装置において、
前記後部車体のヨーレートを検出するヨーレートセンサを備え、
前記判定装置は、
前記ヨーレートセンサの検出値および前記操舵角センサの検出値に基づいて算出した第２横加速度が第２閾値以上である場合、前記転倒予兆状態であると判定する
ことを特徴とする連結車両の転倒予兆判定装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の連結車両の転倒予兆判定装置において、
前記後部車体のヨーレートを検出するヨーレートセンサと、
前記連結車両の速度を検出する車速センサと、を備え、
前記判定装置は、
前記ヨーレートセンサの検出値および前記車速センサの検出値に基づいて算出した第４横加速度が第４閾値以上の場合、前記転倒予兆状態であると判定する
ことを特徴とする連結車両の転倒予兆判定装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の連結車両の転倒予兆判定装置において、
前記後部車体のロール角を検出するロール角センサを備え、
前記判定装置は、
前記横方向加速度センサの検出値を、前記ロール角センサの検出値に基づいて補正して前記第１横加速度を算出する
ことを特徴とする連結車両の転倒予兆判定装置。
【請求項６】
請求項１または請求項３に記載の連結車両の転倒予兆判定装置において、
前記判定装置は、
前記ヨーレートセンサの検出値を２乗した値と、
前記操舵角センサの検出値から算出した旋回半径とを乗算して前記第２横加速度を算出する
ことを特徴とする連結車両の転倒予兆判定装置。
【請求項７】
請求項２に記載の連結車両の転倒予兆判定装置において、
前記判定装置は、
前記車速センサの検出値から求めた車速を２乗した値を、
前記操舵角センサの検出値から算出した旋回半径で除算して前記第３横加速度を算出する
ことを特徴とする連結車両の転倒予兆判定装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の連結車両の転倒予兆判定装置と、
前記転倒予兆判定装置で転倒予兆状態と判定した場合に、前記転倒予兆状態であることを通知する通知装置とを備える
ことを特徴とする連結車両。
【請求項９】
請求項８に記載の連結車両において、
前記判定装置は、
前記通知装置に前記転倒予兆状態であることを通知させる通知信号を出力した後、前記転倒予兆状態ではないと判定した状態が所定時間経過した場合には、前記通知信号の出力を停止する
ことを特徴とする連結車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アーティキュレート式ダンプトラックなどの連結車両の転倒予兆判定装置および連結車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
運転室を有する前部車体と、荷台等を有する後部車体とが連結された連結車両において、横転などの事象の発生可能性を検出する技術が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。【０００３】
特許文献１は、牽引部分と、被牽引部分とを備えるトレーラトラックのような連結式車両において、牽引部分に設けた牽引部センサと、非牽引部分に設けた非牽引部センサと、１つまたは複数の操縦センサと、１つまたは複数の環境センサと、１つまたは複数の車輪速度センサとから受信したデータを処理装置で解析している。この際、処理装置は、牽引部センサで検出した牽引部ヨーイング速度と、前記操縦センサからのデータに基づく運転者が意図した牽引部ヨーイング速度との差を第１の閾値と比較し、被牽引部センサで検出した被牽引部ヨーイング速度と、前記操縦センサからのデータに基づく運転者が意図した被牽引部ヨーイング速度との差を第２の閾値と比較し、被牽引部ヨーイング速度と牽引部ヨーイング速度との差を第３の閾値と比較し、これらの比較結果から修正制御が必要か否かを判断し、さらに、どの修正制御が用いられるべきかを前記計算した３つの差に基づいて割り出している。
さらに、処理装置は、牽引部ヨーイング速度、被牽引部ヨーイング速度、牽引部横方向加速度、被牽引部横方向加速度、車輪速度センサなどのデータにより、開始すべき修正制御を決定する。【０００４】
特許文献２は、バス、トラック、トラクタトレーラ連結車等の車両のロール転倒を防止するロールオーバ防止装置である。第１のロールオーバ防止装置は、車両のホイールベースを選択するスイッチと、ステアリングギヤ比を選択するスイッチとから入力されたデータと、車体のロール角を検出するロール角検出手段、操舵角センサ、車速センサの各センサからの信号に基づいて車体のロール状態を演算し、ロール危険警告情報を送信して警告ブザーで警告している。
また、第２のロールオーバ防止装置は、車体のロール角を検出するロール角検出手段と、車体の横方向加速度を検出する横Ｇセンサとからの信号に基づいて車体のロール状態を演算し、ロール危険警告情報を送信して警告ブザーで警告している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２７３５０４号公報
【特許文献２】特開２００１−３４７９１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、連結車両において後部車体が転倒する可能性は、主に後部車体の横方向加速度によって判断できる。
この際、特許文献１や特許文献２の第２のロールオーバ防止装置のように、横方向加速度を検出するセンサを用いた場合、旋回時などで後部車体のロール角が大きい場合には、前記センサが横方向加速度を正しく検出できず、後部車体の転倒予兆状態を適切に判定できない可能性がある。
また、特許文献２の第１のロールオーバ防止装置のように、操舵角センサおよび車速センサで横方向加速度を検出する場合、タイヤロック時などに車速を正しく検出できず、このため、横方向加速度も正しく検出できず、後部車体の転倒予兆状態を適切に判定できない可能性がある。【０００７】
本発明の目的は、後部車体の転倒予兆状態を適切に判定できる連結車両の転倒予兆判定装置および連結車両を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の連結車両の転倒予兆判定装置は、前部車体と、前記前部車体に対して回動自在に連結された後部車体とを有する連結車両の転倒予兆判定装置であって、前記後部車体の左右方向の加速度を検出する横方向加速度センサと、前記後部車体のヨーレートを検出するヨーレートセンサと、前記後部車体に対する前記前部車体の操舵角を検出する操舵角センサと、前記横方向加速度センサ、前記ヨーレートセンサおよび前記操舵角センサで検出された検出データに基づいて転倒予兆状態であるか否かを判定する判定装置とを備え、前記判定装置は、前記横方向加速度センサの検出値に基づいて算出した第１横加速度が第１閾値以上である場合、または、前記ヨーレートセンサの検出値および前記操舵角センサの検出値に基づいて算出した第２横加速度が第２閾値以上である場合に、前記転倒予兆状態であると判定することを特徴とする。【０００９】
本発明によれば、２種類の横加速度を閾値と比較して転倒の予兆を判定しているので、様々な走行状態にある連結車両においても、転倒の予兆を適切に判定できる。従って、後部車体の転倒予兆判定を適切に行うことができる。
特に、第１横加速度および第２横加速度に基づいて判定しているので、ロール角が大きい時、タイヤスリップ／タイヤロック時、アンダーステア／オーバーステア時には、少なくとも一方の横加速度は検出精度が高いため、転倒の予兆を適切に判定できる。【００１０】
本発明の連結車両の転倒予兆判定装置は、前部車体と、前記前部車体に対して回動自在に連結された後部車体とを有する連結車両の転倒予兆判定装置であって、前記後部車体の左右方向の加速度を検出する横方向加速度センサと、前記連結車両の速度を検出する車速センサと、前記後部車体に対する前記前部車体の操舵角を検出する操舵角センサと、前記横方向加速度センサ、前記車速センサおよび前記操舵角センサで検出された検出データに基づいて転倒予兆状態であるか否かを判定する判定装置とを備え、前記判定装置は、前記横方向加速度センサの検出値に基づいて算出した第１横加速度が第１閾値以上である場合、または、前記車速センサの検出値および前記操舵角センサの検出値に基づいて算出した第３横加速度が第３閾値以上である場合に、前記転倒予兆状態であると判定することを特徴とする。【００１１】
本発明によれば、２種類の横加速度を閾値と比較して転倒の予兆を判定しているので、様々な走行状態にある連結車両においても、転倒の予兆を適切に判定できる。従って、後部車体の転倒予兆判定を適切に行うことができる。
特に、第１横加速度および第３横加速度に基づいて判定しているので、ロール角が大きい時、タイヤスリップ／タイヤロック時、アンダーステア／オーバーステア時には、少なくとも一方の横加速度は検出精度が高く、応答性も良好であるため、転倒の予兆を適切に判定できる。【００１２】
本発明の連結車両の転倒予兆判定装置において、前記後部車体のヨーレートを検出するヨーレートセンサを備え、前記判定装置は、前記ヨーレートセンサの検出値および前記操舵角センサの検出値に基づいて算出した第２横加速度が第２閾値以上である場合、前記転倒予兆状態であると判定することが好ましい。【００１３】
本発明の連結車両の転倒予兆判定装置において、前記後部車体のヨーレートを検出するヨーレートセンサと、前記連結車両の速度を検出する車速センサと、を備え、前記判定装置は、前記ヨーレートセンサの検出値および前記車速センサの検出値に基づいて算出した第４横加速度が第４閾値以上の場合、前記転倒予兆状態であると判定することが好ましい。【００１４】
本発明の連結車両の転倒予兆判定装置において、前記後部車体のロール角を検出するロール角センサを備え、前記判定装置は、前記横方向加速度センサの検出値を、前記ロール角センサの検出値に基づいて補正して前記第１横加速度を算出することが好ましい。【００１５】
本発明の連結車両の転倒予兆判定装置において、前記判定装置は、前記ヨーレートセンサの検出値を２乗した値と、前記操舵角センサの検出値から算出した旋回半径とを乗算して前記第２横加速度を算出することが好ましい。【００１６】
本発明の連結車両の転倒予兆判定装置において、前記判定装置は、前記車速センサの検出値から求めた車速を２乗した値を、前記操舵角センサの検出値から算出した旋回半径で除算して前記第３横加速度を算出することが好ましい。【００１７】
本発明の連結車両は、前記転倒予兆判定装置と、前記転倒予兆判定装置で転倒予兆状態と判定した場合に、前記転倒予兆状態であることを通知する通知装置とを備えることを特徴とする。【００１８】
本発明の連結車両において、前記判定装置は、前記通知装置に前記転倒予兆状態であることを通知させる通知信号を出力した後、前記転倒予兆状態ではないと判定した状態が所定時間経過した場合には、前記通知信号の出力を停止することが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる連結車両であるアーティキュレート式ダンプトラックを示す斜視図。
【図２】アーティキュレート式ダンプトラックの要部を示す平面図。
【図３】連結車両におけるセンサ類の配置位置を示す概略平面図。
【図４】転倒予兆判定装置の構成を示すブロック図。
【図５】転倒予兆判定処理を示すフローチャート。
【図６】加速度算出処理を示すフローチャート。
【図７】第１横加速度ay1の算出原理を説明する図。
【図８】旋回半径ｒの算出原理を説明する図。
【図９】本発明の第２実施形態の転倒予兆判定処理を示すフローチャート。
【図１０】本発明の第３実施形態の転倒予兆判定処理を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。
図１、２には、本実施形態の連結車両１であるアーティキュレート式ダンプトラックが示されている。なお、各図においては、連結車両１の運転姿勢にあるオペレータを基準として、車体前後方向を単に前後方向といい、車体幅方向を左右方向といい、車体上下方向を単に上下方向という。
【００２１】
［連結車両１の概略説明］
連結車両１は、前輪５を有する前部車体２と、後輪６を有する後部車体３と、前部車体２および後部車体３を連結する連結装置４とを備える。連結車両１は、２つの前輪５および４つの後輪６のすべてが駆動される６輪駆動車である。
前部車体２にはキャブ７が設けられ、後部車体３には土砂等を積載するダンプボディ８が搭載されている。ダンプボディ８は、排土時には、ダンプシリンダ９により後方にダンプされる。
連結装置４は、前部車体２に対して後部車体３を、連結車両１の前後方向に沿った水平軸回りに回動可能に連結し、かつ、垂直軸回りに回動可能に連結している。
【００２２】
［センサの構成］
次に、本実施形態において用いるセンサ類について図３、４を参照して説明する。
連結車両１には、連結車両１の車速情報を検出する車速センサ２０と、操舵角情報として後部車体３に対する前部車体２のアーティキュレート角を検出するアーティキュレート角センサ（操舵角センサ）２３と、Inertial Measurement Unit（ＩＭＵ）２５とを備えている。
車速センサ２０は、左右の前輪５の回転速度を検出するホイールスピードセンサ２１Ｌ、２１Ｒと、左右の後輪６の回転速度を検出するホイールスピードセンサ２２Ｌ、２２Ｒとを備えて構成されている。
なお、操舵角センサとしては、アーティキュレート角センサ２３に限定されず、オペレータが操作するハンドルの操舵角を検出するセンサでもよい。
【００２３】
ＩＭＵ２５は、少なくとも後部車体３の横加速度と、ヨーレート（ヨー角速度）と、ロール角とを検出するものである。このため、ＩＭＵ２５は、横加速度を検出する横方向加速度センサ２６、ヨーレートを検出するヨーレートセンサ２７、ロール角を検出するロール角センサ２８として機能する。
ＩＭＵ２５は、後部車体３のリアフレーム１１の重心に近い場所に配置することが好ましい。本実施形態では、図２に示すように、ＩＭＵ２５を設置可能であり、かつ、リアフレーム１１の重心位置に近い位置に配置されたクロスメンバ１２上にＩＭＵ２５を設置している。このため、ＩＭＵ２５で検出される各検出値の精度を高めることができ、検出値に基づいて判定される転倒予兆状態の判定精度も高めることができる。なお、ＩＭＵ２５が重心位置から大きく離れて配置され、検出値の精度が判定精度に影響する場合には、その離間距離に応じて検出値を補正すればよい。
【００２４】
［転倒予兆判定装置の構成］
次に、本実施形態における転倒予兆判定装置３０について図４を参照して説明する。
連結車両１には、エンジンコントローラ３１、リターダコントローラ３２、マルチモニタ３３が設けられている。これらのエンジンコントローラ３１、リターダコントローラ３２、マルチモニタ３３、ＩＭＵ２５は、Controller Area Network（ＣＡＮ）３５を介して互いに通信可能に接続されている。
エンジンコントローラ３１は、前部車体２に設けられるエンジンの動作を制御するものであり、アクセルのオン、オフの状態を示すアクセル情報（アクセルフラグ）をリターダコントローラ３２に出力している。
リターダコントローラ３２は、連結車両１に設けられたリターダを制御するコントローラであり、さらに、後部車体３が転倒予兆状態であるか否かを判定する判定装置として利用される。
マルチモニタ３３は、キャブ７内に配置され、オペレータに対して、転倒予兆状態を通知する通知装置として利用される。例えば、マルチモニタ３３は、転倒予兆状態であることを示すアイコンをディスプレイに表示したり、ランプを点滅させたり、ブザーを鳴らすことで、転倒予兆状態であることをオペレータに通知する。
【００２５】
リターダコントローラ３２には、エンジンコントローラ３１から出力されるアクセル情報と、ＩＭＵ２５から出力される横加速度、ヨーレート、ロール角と、ホイールスピードセンサ２１Ｒ、２１Ｌ、２２Ｒ、２２Ｌから出力されるホイール速度と、アーティキュレート角センサ２３から出力されるアーティキュレート角（操舵角）とが入力される。リターダコントローラ３２は、これらの情報から後述するように転倒予兆状態であるかを判定し、転倒予兆状態であると判定した場合には、マルチモニタ３３に対して通知信号を出力する。
【００２６】
マルチモニタ３３は、リターダコントローラ３２から通知信号が入力されると、転倒予兆状態であることを、表示や音によって、オペレータに通知する。
したがって、判定装置であるリターダコントローラ３２と、車速センサ２０（ホイールスピードセンサ２１Ｌ、２１Ｒ、２２Ｒ、２２Ｌ）と、アーティキュレート角センサ２３と、横方向加速度センサ２６、ヨーレートセンサ２７、ロール角センサ２８として機能するＩＭＵ２５とによって、転倒予兆判定装置３０が構成されている。また、連結車両１は、転倒予兆判定装置３０と、通知装置であるマルチモニタ３３とを備える。
【００２７】
［転倒予兆判定処理］
次に、転倒予兆判定装置３０における転倒予兆判定処理について、図５のフローチャートに基づいて説明する。
転倒予兆判定処理が開始されると、転倒予兆判定装置３０のリターダコントローラ３２は、各種信号の入力処理を実行する（ステップＳ１）。本実施形態では、前述のとおり、車速センサ２０、アーティキュレート角センサ２３、ＩＭＵ２５、エンジンコントローラ３１から、ホイール速度、アーティキュレート角（操舵角）、横加速度、ヨーレート、ロール角、アクセル情報が入力される。なお、横方向加速度センサ２６で測定される横加速度は、路面の凹凸などの影響も受けるため、ノイズが大きくなる。このため、リターダコントローラ３２は、入力信号である横加速度をローパスフィルターなどを用いてフィルタリングしている。なお、リターダコントローラ３２は、ヨーレート、ロール角の入力信号に対してもローパスフィルター等を用いてフィルタリングしている。
【００２８】
［加速度算出処理］
次に、リターダコントローラ３２は、入力された信号を用いて加速度の算出処理を実行する（ステップＳ２）。この加速度算出処理Ｓ２の処理内容を、図６に示す。
リターダコントローラ３２は、アクセル情報と、４つのホイールスピードセンサ２１Ｌ、２１Ｒ、２２Ｌ、２２Ｒから出力されるホイール速度を用いて連結車両１の車速ｖを算出する（ステップＳ２１）。
具体的には、リターダコントローラ３２は、アクセル情報がオンつまり力行時には、４輪のホイール速度のうち最も小さい速度を車速ｖ(m/s)とする。力行時には、一部のタイヤがスリップして空転することがあり、ホイール速度が高く検出される可能性があるので、最も小さいホイール速度を車速とすることが好ましいためである。
また、リターダコントローラ３２は、アクセル情報がオフつまり力行時以外には、４輪のホイール速度のうち最も大きい速度を車速ｖ(m/s)とする。力行時以外では、例えば、下り坂で一部のタイヤがロックすることがあり、ホイール速度が低く検出される可能性があるので、最も大きいホイール速度を車速とすることが好ましいためである。
【００２９】
［第１横加速度算出処理］
リターダコントローラ３２は、第１横加速度ay1(m/s2)を、ＩＭＵ２５から入力される横加速度ay(m/s2)およびロール角φを用いて算出する（ステップＳ２２）。すなわち、横加速度ayを計測するＩＭＵ２５は、リアフレーム１１のクロスメンバ１２上に設置される。このため、図７に示すように、後部車体３が左右方向に傾き、ＩＭＵ２５も左右方向に傾くと、ＩＭＵ２５が計測する横加速度ayは水平方向に対して傾斜角（ロール角）φだけ傾いた方向の加速度となる。このため、後部車体３の実際の横加速度ay1は、重力加速度をｇとすると、次の数１で求めることができる。
【００３０】
（数１）
ay1=(ay−g×sinφ)／cosφ
【００３１】
［第２横加速度算出処理］
リターダコントローラ３２は、第２横加速度ay2(m/s2)を、ＩＭＵ２５から入力されるヨーレートR(rad/sec)と、連結車両１の旋回半径ｒ(m)とを用いて算出する（ステップＳ２３）。ここで、旋回半径ｒは、図８に示すように、δをアーティキュレート角（操舵角）とし、Lf、Lrをそれぞれ車体屈曲点Ａから前輪車軸、後輪車軸までの距離とすると、次の数２で求めることができる。なお、連結車両１は、後輪６が４輪であるため、前記距離Lrは、車体屈曲点Ａから後輪６の前後２つの車軸の中間位置までの距離に設定されている。
【００３２】
（数２）
ｒ=（Lr＋Lf×cosδ)／sinδ
【００３３】
そして、リターダコントローラ３２は、前記ヨーレートＲと、前記旋回半径ｒとを利用し、次の数３に基づいて第２横加速度を算出する。
【００３４】
（数３）
ay2=Ｒ2×r
【００３５】
［第３横加速度算出処理］
リターダコントローラ３２は、第３横加速度ay3(m/s2)を、前記車速ｖ(m/s)と、前記旋回半径ｒ(m)とを用い、次の数４で算出する（ステップＳ２４）。
【００３６】
（数４）
ay3=ｖ2／ｒ
【００３７】
［第４横加速度算出処理］
リターダコントローラ３２は、第４横加速度ay4(m/s2)を、前記ヨーレートＲ(rad/sec)と、前記車速ｖ(m/s)とを用い、次の数５で算出する（ステップＳ２５）。
【００３８】
（数５）
ay4=Ｒ×ｖ
【００３９】
［転倒予兆判定処理］
以上の加速度算出処理Ｓ２によって、第１〜４横加速度が算出されると、図５に示すように、リターダコントローラ３２は、第１〜４横加速度がそれぞれ閾値以上となっているかを判定する。すなわち、リターダコントローラ３２は転倒予兆状態であるかを判定する。
リターダコントローラ３２は、算出した第１横加速度ay1の絶対値が第１閾値a1以上の状態が、第１時間t1継続したかを判定する（ステップＳ３）。
リターダコントローラ３２は、ステップＳ３で「ＮＯ」と判定すると、算出した第２横加速度ay2の絶対値が第２閾値a2以上の状態が、第２時間t2継続したかを判定する（ステップＳ４）。
リターダコントローラ３２は、ステップＳ４で「ＮＯ」と判定すると、算出した第３横加速度ay3の絶対値が第３閾値a3以上の状態が、第３時間t3継続したかを判定する（ステップＳ５）。
リターダコントローラ３２は、ステップＳ５で「ＮＯ」と判定すると、算出した第４横加速度ay4の絶対値が第４閾値a4以上の状態が、第４時間t4継続したかを判定する（ステップＳ６）。
【００４０】
なお、ステップＳ３〜Ｓ６において、第１閾値a1〜第４閾値a4は、予め設定された閾値であり、制御対象の連結車両１の転倒条件等をシミュレーションや実機を用いた検証実験などで求め、転倒状態となるまでのマージンを設定することで設定できる。前記マージンは、転倒予兆状態であることを通知後、減速操作などの転倒を防止する操作をオペレータが実行するために必要な時間に基づいて設定すればよい。
さらに、各閾値a1〜a4は、車両状態、例えば、積荷状態であるか空荷状態であるか等に応じて補正される。例えば、第１閾値a1〜第４閾値a4は、マルチモニタ３３で設定されたノミナル加速度閾値に対し、連結車両１の車両状態に応じた補正値を加えた値に設定すればよい。
【００４１】
また、第１横加速度ay1〜第４横加速度ay4は、後部車体３に加わる横加速度であるため、ほぼ同じ値になる。従って、第１閾値a1〜第４閾値a4もすべて同じ値に設定することもできる。ただし、各第１横加速度ay1〜第４横加速度ay4の特性を考慮して第１閾値a1〜第４閾値a4も調整してもよい。例えば、第１横加速度ay1は、ＩＭＵ２５から入力される横加速度ayを用いて算出するため、第２横加速度ay2〜第４横加速度ay4に比べてノイズの影響を受けやすく、ノイズによって第１横加速度ay1の値が大きくなって誤判定する可能性がある。このため、第１閾値a1を第２閾値a2〜第４閾値a4よりも高い値に設定してもよい。
また、ステップＳ３〜Ｓ６において、第１時間t1〜第４時間t4は、ノイズなどの影響によって第１横加速度ay1〜第４横加速度ay4の値が瞬間的に閾値を超えた場合に誤判定することを防止するために設定されたものである。第１時間t1〜第４時間t4は、例えば100〜500msec程度など、後部車体３の挙動に基づいて、第１横加速度ay1〜第４横加速度ay4の値が閾値を超えたと判定できる時間に設定すればよい。
【００４２】
［通知信号出力処理］
リターダコントローラ３２は、ステップＳ３〜Ｓ６のいずれかで「ＹＥＳ」と判定すると、マルチモニタ３３に転倒予兆状態であることを通知させる通知信号を出力する（ステップＳ７）。マルチモニタ３３は、通知信号が入力されると所定のアラーム表示を点滅したり、ブザー等を鳴らして通知し、オペレータに対して注意を喚起する。
これにより、オペレータは、転倒予兆状態であることに気がつくことができ、減速操作やステアリング操作を行って転倒状態となることを未然に防止できる。なお、オペレータが減速操作などを行わず、転倒予兆状態が設定時間以上継続する場合などに、リターダコントローラ３２が自動的に減速制御するように設定してもよい。
リターダコントローラ３２は、ステップＳ７の処理が終了すると、転倒予兆判定処理を終了する。そして、リターダコントローラ３２は、次の信号入力タイミングになると、ステップＳ１から処理を繰り返す。例えば、リターダコントローラ３２が10msec間隔で信号を入力している場合には、図５の転倒予兆判定処理も10msec間隔毎に実行される。この場合、第１横加速度ay1が第１閾値a1以上であることを10回連続して検出すれば、第１横加速度ay1が第１閾値a1以上の状態が100msec継続していると判定できる。
【００４３】
［通知信号継続判定処理］
リターダコントローラ３２は、ステップＳ３〜Ｓ６のすべてで「ＮＯ」と判定すると、通知信号の出力がオンの状態であり、かつ、第１横加速度ay1から第４横加速度ay4までのすべての横加速度が各閾値未満の状態が第５時間t5継続したかを判定する（ステップＳ８）。リターダコントローラ３２は、ステップＳ８で「ＮＯ」と判定すると、通知信号の出力を継続する（ステップＳ７）。
【００４４】
［通知信号出力停止処理］
一方、リターダコントローラ３２は、ステップＳ８で「ＹＥＳ」と判定すると、通知信号の出力をオフに切り換える（ステップＳ９）。リターダコントローラ３２からの通知信号出力がオフになると、マルチモニタ３３は転倒予兆状態の通知を停止する。
なお、第５時間t5は、第１〜４時間よりも長い時間、例えば２秒等に設定されている。第５時間t5は、転倒予兆状態の通知を停止する条件であり、全横加速度が低下して転倒状態となることを回避できる状態になったことを確実に判断するために、転倒予兆状態の通知信号出力の判定時間t1〜t4に比べて長い時間に設定している。また、転倒予兆状態の通知時間があまりにも短いとオペレータが通知に気がつかない可能性があるため、第５時間t5は、オペレータが注意を喚起できるのに十分な時間に設定され、第５時間t5は転倒予兆状態の通知が継続するように設定している。
【００４５】
リターダコントローラ３２は、ステップＳ９の処理が終了すると、転倒予兆判定処理を終了する。そして、前述したように、リターダコントローラ３２は、次の信号入力タイミングになると、ステップＳ１から処理を繰り返す。
【００４６】
［判定方法の特徴］
以上の転倒予兆判定処理において、第１〜４横加速度は、表１に示すような特徴を有する。このため、転倒予兆判定装置３０は、第１〜４横加速度のいずれかが閾値以上となった場合に転倒予兆状態であると判定することで、様々な状況においても転倒の予兆を適切に判断することができる。
表１では、第１〜４横加速度の検出精度を、様々な状況において評価しており、「Ａ」は高い検出精度が得られる場合であり、「Ｂ」は検出精度が多少低い場合である。
ここで、ロール角が大きい時（表１では「ロール角大時」と表記）とは、ロール角が増大している場合であり、タイヤスリップ／タイヤロック時とは路面状態の影響などでタイヤがスリップやロックしている場合であり、アンダーステア／オーバーステア時とは路面状態の影響などでアンダーステアやオーバーステアが発生している場合である。また、応答性は、横加速度を検出できるタイミングに関する評価である。
【００４７】
【表１】
0005970623.tif 000002
【００４８】
［第１横加速度ay1の評価］
ＩＭＵ２５のロール角センサ２８は、積分値でロール角を求めているので、後部車体３のロール状態が継続すると、ロール角センサ２８の検出値が実際のロール角よりも大きくなってしまう場合がある。このため、ＩＭＵ２５で検出した横加速度ayおよびロール角を考慮して算出する第１横加速度ay1にも誤差が生じるため、ロール角が大きい時は「Ｂ」の評価とした。
また、第１横加速度ay1は、実際にＩＭＵ２５で検出される横加速度ayに基づいて算出され、実際に後部車体３が旋回等の横方向加速度が発生する挙動を行わないと検出できず、応答性が多少低下するため、応答性は「Ｂ」の評価とした。
一方、第１横加速度ay1は、横方向加速度センサ２６で直接測定した横加速度ayに基づくため、車速を用いる必要が無く、タイヤロック時等の車速を正確に測定できない場合でも、適切に判断できるため、タイヤスリップ／タイヤロック時は「Ａ」の評価とした。
また、第１横加速度ay1は、旋回半径を用いる必要が無いため、アンダーステアやオーバーステア時にアーティキュレート角δから旋回半径を誤推定する場合でも、適切に判断できるため、アンダーステア／オーバーステア時は「Ａ」の評価とした。
【００４９】
［第２横加速度ay2の評価］
第２横加速度ay2は、ヨーレートセンサ２７で測定したヨーレートを用いているので、後部車体３が実際に旋回してからでないとヨーレートを検出できず、応答性が多少低下するため、応答性は「Ｂ」の評価とした。
また、アーティキュレート角δから求めた旋回半径ｒを誤推定する可能性があるため、アンダーステア／オーバーステア時は「Ｂ」の評価とした。
一方、第２横加速度ay2は、横加速度ayの測定値を用いずに算出されて、ロール角が大きい時でも適切に判断できるため、ロール角が大きい時は「Ａ」の評価とした。
また、第２横加速度ay2は、車速ｖを用いずに算出されるため、タイヤスリップ／タイヤロック時は「Ａ」の評価とした。
【００５０】
［第３横加速度ay3の評価］
第３横加速度ay3は、車速ｖを用いているため、車速ｖを正確に測定できない可能性があるタイヤスリップ／タイヤロック時は「Ｂ」の評価とした。
また、アーティキュレート角δから求めた旋回半径ｒを誤推定する可能性があるため、アンダーステア／オーバーステア時は「Ｂ」の評価とした。
一方、第３横加速度ay3は、横加速度ayの測定値を用いずに算出されるため、ロール角が大きい時は「Ａ」の評価とした。
また、第３横加速度ay3は、車速とハンドルの操舵角に応じたアーティキュレート角δとで算出でき、後部車体３の挙動よりも先に第３横加速度ay3を求めて判定できるため、応答性は「Ａ」の評価とした。すなわち、連結車両１は、ハンドルを操舵してから、実際に後部車体３が旋回するまでタイムラグがあるため、車速ｖとアーティキュレート角δに基づいて算出できる第３横加速度ay3は、車両の挙動よりも先に算出できる。
【００５１】
［第４横加速度ay4の評価］
第４横加速度ay4は、車速ｖを用いているため、タイヤスリップ／タイヤロック時は「Ｂ」の評価とした。
また、ヨーレートセンサ２７で測定したヨーレートを用いているので、後部車体３が実際に旋回してからでないとヨーレートを検出できず、応答性が多少低下するため、応答性は「Ｂ」の評価とした。
一方、第４横加速度ay4は、横加速度ayの測定値を用いずに算出されるため、ロール角が大きい時は「Ａ」の評価とした。
また、第４横加速度ay4は、旋回半径を用いる必要が無いため、アンダーステアやオーバーステア時にアーティキュレート角δから旋回半径を誤推定する場合でも、適切に判断できるため、アンダーステア／オーバーステア時は「Ａ」の評価とした。
【００５２】
［第１実施形態の効果］
以上の本実施形態によれば、リターダコントローラ３２は、４種類の横加速度を算出し、いずれかの横加速度が閾値以上となった場合に、転倒予兆状態であると判定し、通知信号を出力するため、マルチモニタ３３によって転倒予兆状態であることを通知できる。このため、連結車両１の様々な走行状態において、転倒の予兆を適切に判定でき、後部車体３の転倒予兆判定を適切に行うことができる。
第１横加速度ay1は、横方向加速度センサ２６で検出された横加速度ayをそのまま利用するのではなく、ロール角φを用いて補正しているので、後部車体３が左右方向に対して傾斜している場合も、実際に後部車体３に加わる横加速度を精度よく検出できる。
第１閾値a1〜第４閾値a4は、車両状態に応じた補正値で補正することができるので、例えば、ダンプボディ８が積荷状態であるか空荷状態であるか等によって第１閾値a1〜第４閾値a4を補正でき、第１横加速度ay1〜第４横加速度ay4と比較することで、転倒予兆判定を適切に判定できる。
【００５３】
［第２実施形態］
第２実施形態は、図９に示すように、リターダコントローラ３２における転倒予兆判定処理において、第１横加速度ay1の絶対値が第１閾値a1以上の状態が、第１時間t1継続したかの判定処理（ステップＳ３）と、第２横加速度ay2の絶対値が第２閾値a2以上の状態が、第２時間t2継続したかの判定処理（ステップＳ４）を行い、第１実施形態のステップＳ５，Ｓ６の判定処理を行わないものである。
このため、第２実施形態の各種信号入力処理Ｓ１では、リターダコントローラ３２は、第１横加速度ay1および第２横加速度ay2の算出に必要な信号のみを入力すればよい。具体的には、横加速度ay、ロール角φ、ヨーレートＲ、アーティキュレート角δが入力されればよく、車速の算出に必要なホイール速度は入力する必要が無い。
第２実施形態の加速度算出処理Ｓ２では、リターダコントローラ３２は、第１横加速度算出処理（ステップＳ２２）、第２横加速度算出処理（ステップＳ２３）を実行し、第１実施形態では実行していた車速算出処理（ステップＳ２１）、第３横加速度算出処理（ステップＳ２４）、第４横加速度算出処理（ステップＳ２５）は実行しない。
【００５４】
リターダコントローラ３２は、算出した第１横加速度ay1の絶対値が第１閾値a1以上の状態が、第１時間t1継続して、ステップＳ３で「ＹＥＳ」と判定した場合、または、算出した第２横加速度ay2の絶対値が第２閾値a2以上の状態が、第２時間t2継続して、ステップＳ４で「ＹＥＳ」と判定した場合に、マルチモニタ３３に通知信号を出力する（ステップＳ７）。
また、リターダコントローラ３２は、ステップＳ３〜Ｓ４のすべてで「ＮＯ」と判定すると、通知信号出力がオンの状態であり、かつ、第１横加速度ay1および第２横加速度ay2が各閾値未満の状態が第５時間t5以上継続したかを判定し（ステップＳ８）、ステップＳ８で「ＹＥＳ」と判定した場合に、通知信号の出力をオフに切り換える（ステップＳ９）。
【００５５】
このような第２実施形態においても、２種類の横加速度を閾値と比較して転倒の予兆を判定しているので、様々な走行状態である連結車両１においても、転倒の予兆を適切に判定できる。従って、後部車体３の転倒予兆判定を適切に行うことができる。
特に、表１に示すように、第１横加速度ay1および第２横加速度ay2に基づいて判定しているので、ロール角が大きい時、タイヤスリップ／タイヤロック時、アンダーステア／オーバーステア時には、少なくとも一方の横加速度は検出精度が高いため、転倒の予兆を適切に判定できる。
【００５６】
［第３実施形態］
第３実施形態は、図１０に示すように、リターダコントローラ３２における転倒予兆判定処理において、第１横加速度ay1の絶対値が第１閾値a1以上の状態が、第１時間t1継続したかの判定処理（ステップＳ３）と、第３横加速度ay3の絶対値が第３閾値a3以上の状態が、第３時間t3継続したかの判定処理（ステップＳ５）を行い、第１実施形態のステップＳ４，Ｓ６の判定処理を行わないものである。
このため、第３実施形態の各種信号入力処理Ｓ１および加速度算出処理Ｓ２では、リターダコントローラ３２は、第１横加速度ay1および第３横加速度ay3の算出に必要な信号のみを入力すればよい。具体的には、横加速度ay、ロール角φ、ホイール速度、アーティキュレート角δが入力されればよく、ヨーレートＲは入力する必要が無い。
第３実施形態の加速度算出処理Ｓ２では、リターダコントローラ３２は、車速算出処理（ステップＳ２１）、第１横加速度算出処理（ステップＳ２２）、第３横加速度算出処理（ステップＳ２４）を実行し、第１実施形態では実行していた第２横加速度算出処理（ステップＳ２３）、第４横加速度算出処理（ステップＳ２５）は実行しない。
【００５７】
リターダコントローラ３２は、第１横加速度ay1による判定処理（ステップＳ３）と、第３横加速度ay3による判定処理（ステップＳ５）とを行い、いずれかの判定処理で「ＹＥＳ」と判定した場合に、マルチモニタ３３に通知信号を出力する（ステップＳ７）。
また、リターダコントローラ３２は、ステップＳ３、Ｓ５で「ＮＯ」と判定すると、通知信号出力がオンの状態であり、かつ、第１横加速度ay1および第３横加速度ay3が各閾値未満の状態が第５時間t5以上継続したかを判定し（ステップＳ８）、ステップＳ８で「ＹＥＳ」と判定した場合に、通知信号の出力をオフに切り換える（ステップＳ９）。
【００５８】
このような第３実施形態においても、２種類の横加速度を閾値と比較して転倒の予兆を判定しているので、様々な走行状態である連結車両１においても、転倒の予兆を適切に判定できる。従って、後部車体３の転倒予兆状態の判定を適切に行うことができる。
特に、表１に示すように、第１横加速度ay1および第３横加速度ay3に基づいて判定しているので、ロール角が大きい時、タイヤスリップ／タイヤロック時、アンダーステア／オーバーステア時には、少なくとも一方の横加速度は検出精度が高く、応答性も良好であるため、転倒の予兆を適切に判定できる。
【００５９】
［変形例］
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、リターダコントローラ３２は、第１横加速度ay1、第２横加速度ay2、第３横加速度ay3の３種類の横加速度によって転倒予兆状態の判定処理を行ってもよい。この場合も、表１に示すように、ロール角が大きい時、タイヤスリップ／タイヤロック時、アンダーステア／オーバーステア時には、少なくとも一方の横加速度は検出精度が高く、応答性も良好であるため、転倒の予兆を適切に判定できる。
また、リターダコントローラ３２は、第１横加速度ay1、第３横加速度ay3、第４横加速度ay4の３種類の横加速度によって転倒予兆状態の判定処理を行ってもよい。この場合も、表１に示すように、ロール角が大きい時、タイヤスリップ／タイヤロック時、アンダーステア／オーバーステア時には、少なくとも一方の横加速度は検出精度が高く、応答性も良好であるため、転倒の予兆を適切に判定できる。
さらに、リターダコントローラ３２は、第１横加速度ay1、第２横加速度ay2、第４横加速度ay4の３種類の横加速度によって転倒予兆状態の判定処理を行ってもよい。この場合も、表１に示すように、ロール角が大きい時、タイヤスリップ／タイヤロック時、アンダーステア／オーバーステア時には、少なくとも一方の横加速度は検出精度が高いため、転倒の予兆を適切に判定できる。
【００６０】
前記各実施形態では、第１横加速度ay1として、ＩＭＵ２５の横方向加速度センサ２６で測定された横加速度ayを、ロール角φを用いて補正した値を用いていたが、横方向加速度センサ２６で測定された横加速度ayをそのまま用いてもよい。この場合、ロール角φが大きくなると、実際の横加速度と誤差が生じるが、第２横加速度ay2〜第４横加速度ay4はロール角φの増大時にも精度の高い判定が可能であり、これらの横加速度による判定も併用しているため、転倒の予兆の判定における前記誤差の影響を低減できる。
また、第１横加速度として、ロール角φを用いて補正した前記第１横加速度ay1と、ＩＭＵ２５での測定値である横加速度ayとの両方を求め、第１横加速度ay1が所定の閾値以上の場合、または、横加速度ayが所定の閾値以上の場合に、ステップＳ３で「ＹＥＳ」と判定してもよい。
【００６１】
本発明の連結車両１は、アーティキュレート式ダンプトラックに限定されず、トラクターおよびトレーラーからなる連結車両でもよい。
【符号の説明】
【００６２】
１…連結車両、２…前部車体、３…後部車体、４…連結装置、５…前輪、６…後輪、７…キャブ、８…ダンプボディ、９…ダンプシリンダ、１１…リアフレーム、１２…クロスメンバ、２０…車速センサ、２１Ｒ、２１Ｌ、２２Ｒ、２２Ｌ…ホイールスピードセンサ、２３…アーティキュレート角センサ、２５…ＩＭＵ、２６…横方向加速度センサ、２７…ヨーレートセンサ、２８…ロール角センサ、３０…転倒予兆判定装置、３１…エンジンコントローラ、３２…リターダコントローラ（判定装置）、３３…マルチモニタ（通知装置）。
【要約】
連結車両（１）の転倒予兆判定装置（３０）は、横方向加速度センサ（２６）と、ヨーレートセンサ（２７）と、アーティキュレート角センサ（２３）と、判定装置であるリターダコントローラ（３２）とを備える。判定装置は、横方向加速度センサ（２６）の検出値に基づいて算出した第１横加速度が第１閾値以上である場合、または、ヨーレートセンサ（２７）の検出値およびアーティキュレート角センサ（２３）の検出値に基づいて算出した第２横加速度が第２閾値以上である場合に、転倒予兆状態であると判定する。【図１】
0005970623.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0005970623.tif 000008
【図７】
0005970623.tif 000009
【図８】
0005970623.tif 000010
【図９】
0005970623.tif 000011
【図１０】
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