(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ばね上重量を特定する重量特定手段と、
車両ロール剛性を特定する剛性特定手段と、
ばね上角速度を測定するばね上角速度測定手段と、
ばね下角速度を測定するばね下角速度測定手段と、
前記ばね上角速度と前記ばね下角速度との関係を示す伝達関数の周波数成分に基づいて、ばね上のロール共振周波数を特定する共振周波数特定手段と、
前記ばね上重量と、前記車両ロール剛性と、前記共振周波数特定手段が特定した前記ロール共振周波数と、に基づいて、重心高さを推定する推定手段と、
を有する車両重心高さ推定装置。
【請求項２】
前記共振周波数特定手段は、前記ばね上角速度とばね下角速度のクロススペクトル密度関数を前記ばね下角速度のパワースペクトル密度関数で除算することにより得られる前記伝達関数の周波数成分に基づいて、前記ロール共振周波数を特定する、
請求項１に記載の車両重心高さ推定装置。
【請求項３】
前記共振周波数特定手段は、前記伝達関数の周波数成分が最も大きい周波数を前記ロール共振周波数として特定する、
請求項１又は２に記載の車両重心高さ推定装置。
【請求項４】
前記ばね上角速度測定手段は、車体シャーシに設けられており、
前記ばね下角速度測定手段は、前記ばね上角速度測定手段から最も近い車軸に設けられている、
請求項１から３のいずれか１項に記載の車両重心高さ推定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の重心の高さを推定する車両重心高さ推定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両のばね上のロール角速度を測定し、測定したばね上ロール角速度に基づいてロール共振周波数を特定することにより、車両の重心の高さを推定する方法が知られている。特許文献１には、ばね上ロール角速度の周波数特性に基づいて、ロール共振周波数を特定する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４５１７１０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、ばね上のロール角速度だけを用いてロール共振周波数を推定する場合、車両が走行する路面の状態の影響を受けやすいという問題があった。例えば、路面の凹凸の状態によって、車両の搖動傾向が異なるので、路面の状態が変化すると、ばね上のロール角速度の周波数スペクトルが変化してしまい、ロール共振周波数の推定精度が低下してしまうという問題があった。その結果、車両の重心高さの推定精度も低下してしまっていた。
【０００５】
そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、車両の重心高さの推定精度を向上させることができる車両重心高さ推定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の車両重心高さ推定装置は、ばね上重量を特定する重量特定手段と、車両ロール剛性を特定する剛性特定手段と、ばね上角速度を測定するばね上角速度測定手段と、ばね下角速度を測定するばね下角速度測定手段と、前記ばね上角速度と前記ばね下角速度との関係を示す伝達関数の周波数成分に基づいて、ばね上のロール共振周波数を特定する共振周波数特定手段と、前記ばね上重量と、前記車両ロール剛性と、前記共振周波数特定手段が特定した前記ロール共振周波数と、に基づいて、重心高さを推定する推定手段と、を有する。このようにすることで、車両重心高さ推定装置は、車両が走行する路面の状態の影響を除去することができるので、高い精度で車両の重心高さを推定することができる。
【０００７】
前記共振周波数特定手段は、例えば、前記ばね上角速度とばね下角速度のクロススペクトル密度関数を前記ばね下角速度のパワースペクトル密度関数で除算することにより得られる前記伝達関数の周波数成分に基づいて、前記ロール共振周波数を特定する。このようにすることで、車両重心高さ推定装置は、車両が走行する路面の状態の影響を効果的に除去することができる。
【０００８】
前記共振周波数特定手段は、前記伝達関数の周波数成分が最も大きい周波数を前記ロール共振周波数として特定してもよい。このようにすることで、車両重心高さ推定装置は、路面の状態の影響が抑制された車両の重心高さを容易に推定することができる。
【０００９】
前記ばね上角速度測定手段は、例えば、車体フレームに設けられており、前記ばね下角速度測定手段は、前記ばね上角速度測定手段から最も近い車軸に設けられている。このようにばね上角速度測定手段及びばね下角速度測定手段が配置されていることにより、車両の捩れによる、車両前部と後部でのロール運動の差異の影響を小さくできる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、車両の重心高さの推定精度を向上させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態に係る車両Ｓを後ろから見た状態の模式図である。
【図２】重心高さ推定装置の構成を示す図である。
【図３】伝達関数の周波数特性を示す図である。
【図４】ばね上角速度の周波数特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［本実施形態の概要］
図１は、本実施形態に係る車両Ｓを後ろから見た状態の模式図である。車両Ｓは、例えば、積荷の状態によって重心の位置が変化するトラックである。車両Ｓは、ばね上に、車体シャーシ１と、積荷部２とを有している。積荷部２には、車両Ｓが運搬する積荷が収容される。また、車両Ｓは、ばね下に、アクスル（車軸）３と、デフ（差動装置）４と、タイヤ５（右タイヤ５Ｒ及び左タイヤ５Ｌ）とを有している。
【００１３】
ばね上とばね下との間には、エアサスペンション１１（１１Ｒ、１１Ｌ）が設けられている。また、車体シャーシ１には、ばね上角速度測定部１２が設けられており、アクスル３又はデフ４には、ばね下角速度測定部１３が設けられている。ばね上角速度測定部１２は、ばね上部のロール角速度を測定する角速度センサーである。ばね下角速度測定部１３は、ばね下部のロール角速度を測定する角速度センサーである。
【００１４】
ばね上角速度測定部１２及びばね下角速度測定部１３は、車両Ｓの進行方向、すなわち車体幅に直交する方向において、略同じ位置に設けられている。例えば、ばね下角速度測定部１３は、ばね上角速度測定部１２が設けられている位置に最も近いアクスル３又はデフ４に設けられている。
【００１５】
図１における「合成重心点」は、車両Ｓの本体と積荷部２に収容された積荷とを合わせた場合の重心の位置を示している。本明細書において、合成重心点の高さをＨ１、ロールセンターの高さをＨｒｃ、ロールセンターから合成重心点までの距離をｈ＝Ｈ１−Ｈｒｃと表す。
【００１６】
ばね上の質量ｍが、合成重心点に集中しているとすると、ロール共振周波数ｆφｘは、以下の式（１）により表される。
【数１】
0006485295.tif 000002
ここで、Ｋφｔは車両Ｓのロール剛性である。ロール剛性とは、ロール角を単位角だけ変化させるために必要なローリングモーメントの大きさである。
【００１７】
上記の式（１）を展開すると、ロールセンターから合成重心点までの距離ｈは、以下の式（２）より求められる。
【数２】
0006485295.tif 000003
【００１８】
車両ロール剛性Ｋφｔは、積載状態に左右されない車両Ｓに固有の値として算出することができる。また、ばね上質量ｍは、エアサスペンション１１のエアスプリング内圧等に基づいて推定することができる。よって、ロール共振周波数ｆφｘがわかれば、ｈを算出することができ、ｈにロールセンターの高さＨｒｃを加算することにより、車両重心高さを推定することができる。
以下、車両Ｓの重心高さを推定する重心高さ推定装置１０の構成及び動作について詳細に説明する。
【００１９】
［重心高さ推定装置１０の構成及び動作］
図２は、重心高さ推定装置１０の構成を示す図である。
重心高さ推定装置１０は、エアサスペンション１１と、ばね上角速度測定部１２と、ばね下角速度測定部１３と、記憶部１４と、制御部１５とを有する。記憶部１４は、例えば、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びハードディスク等の記憶媒体である。記憶部１４は、制御部１５により実行されるプログラム、制御部１５が車両重心高さの推定に用いるためのデータ等を記憶している。記憶部１４は、例えば、車両ロール剛性Ｋφｔを、車両Ｓの種類又は型名に関連付けて記憶している。
【００２０】
制御部１５は、例えばＣＰＵである。制御部１５は、記憶部１４に記憶されたプログラムを実行することにより、エアサスペンション１１、ばね上角速度測定部１２及びばね下角速度測定部１３から入力される情報に基づいて、車両高さを推定する。記憶部１４及び制御部１５は、プリント基板に実装されており、制御部１５は、エアサスペンション１１、ばね上角速度測定部１２及びばね下角速度測定部１３とケーブル又は無線により接続されている。
【００２１】
制御部１５は、プログラムを実行することにより、重量特定部１５１、剛性特定部１５２、共振周波数特定部１５３及び推定部１５４として機能する。
重量特定部１５１は、エアサスペンション１１から入力されるエアスプリングの内圧値に基づいて、ばね上の重量を特定する。重量特定部１５１は、例えば、記憶部１４に記憶されている、内圧値と重量とが関連付けられた重量算出テーブルを参照することにより、ばね上の重量を特定する。
剛性特定部１５２は、記憶部１４に記憶された車両ロール剛性Ｋφｔを読み出すことにより、車両Ｓのロール剛性を特定する。
【００２２】
共振周波数特定部１５３は、ばね上角速度とばね下角速度との関係を示す伝達関数の周波数成分に基づいて、ばね上のロール共振周波数を特定する。共振周波数特定部１５３は、ばね上角速度とばね下角速度のクロススペクトル密度関数をばね下角速度のパワースペクトル密度関数で除算することにより伝達関数を算出することができる。また、共振周波数特定部１５３は、スペクトル密度関数の他に、例えば自己回帰過程を用いた時系列解析法（ＡＲ法）やＥｉｇｅｎｓｙｓｔｅｍ  Ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ  Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ（ＥＲＡ法）を用いてもよい。
【００２３】
共振周波数特定部１５３は、伝達関数に基づいてロール共振周波数を特定することにより、ばね上角速度とばね下角速度の両方に影響を及ぼす路面の状態を除去することができる。したがって、共振周波数特定部１５３は、路面の状態によらない、車両Ｓの特性と積荷の状態とに基づいて定まるロール共振周波数を高い精度で特定することが可能になる。
【００２４】
図３は、伝達関数の周波数特性を示す図である。図３の横軸は周波数を示し、縦軸は伝達関数の大きさを示す。図３に示すように、伝達関数の周波数特性においては、１つのピークが表れている。このピークが生じている周波数、すなわち、伝達関数の周波数成分が最大となる周波数が、ロール共振周波数に相当する。したがって、共振周波数特定部１５３は、伝達関数の周波数特性において最も周波数成分が大きいピークの周波数を特定することにより、ロール共振周波数を特定することができる。
【００２５】
推定部１５４は、ばね上重量と、車両ロール剛性と、算出したロール共振周波数と、に基づいて、重心高さを推定する。具体的には、推定部１５４は、上記の式（２）に、重量特定部１５１が取得したばね上重量と、剛性特定部１５２が取得した車両ロール剛性と、共振周波数特定部１５３が算出したロール共振周波数を代入することにより、ロールセンターから合成重心点までの距離ｈを算出する。そして、距離ｈにロールセンターの高さＨｒｃを加算することにより、重心高さを推定する。
【００２６】
推定部１５４は、推定した重心高さに基づく情報を運転席のモニター装置に出力してもよい。推定部１５４は、例えば、重心高さが所定の高さよりも大きい場合に、モニター装置に警告情報を出力することにより、運転手に注意を促すことができる。
【００２７】
［比較例］
図４は、ばね上角速度の周波数特性を示す図である。図４における横軸は周波数を示し、縦軸はばね上のローリング振幅（ロール角速度）を示している。図４において、実線は、車両Ｓが路面Ａを走行した場合のローリング振幅を示しており、破線は、車両Ｓが路面Ｂを走行した場合のローリング振幅を示している。従来の方法においては、図４に示すローリング振幅の周波数特性を用いて、ロール共振周波数が特定されていた。
【００２８】
車両Ｓが路面Ａを走行している間、ローリング振幅が最大になるロール角速度周波数は、ｆφｘ１である。これに対して、車両Ｓが路面Ｂを走行している間、ローリング振幅が最大になるロール角速度周波数は、ｆφｘ２である。路面Ｂの凹凸が路面Ａの凹凸よりも細かい場合、ｆφｘ１よりも高い周波数ｆφｘ２においてローリング振幅が最大になると考えられる。したがって、従来の方法を用いる場合、路面の状態によってローリング振幅が最大になる周波数が変化するので、共振周波数特定部１５３がロール共振周波数を高い精度で特定することは困難であることがわかる。
【００２９】
［本実施形態における効果］
以上説明したように、本実施形態に係る重心高さ推定装置１０においては、共振周波数特定部１５３が、ばね上角速度とばね下角速度との関係を示す伝達関数の周波数成分に基づいて、ばね上のロール共振周波数を特定する。そして、推定部１５４は、車両ロール剛性と、ばね上重量と、共振周波数特定手段が特定したロール共振周波数と、に基づいて、重心高さを推定する。このようにすることで、車両Ｓが走行する路面の状態の影響を除去することができるので、推定部１５４は、高い精度で車両Ｓの重心高さを推定することができる。
【００３０】
また、ばね上角速度測定部１２は、車体シャーシ１に設けられており、ばね下角速度測定部１３は、ばね上角速度測定部１２から最も近い車軸に設けられている。このようにばね上角速度測定部１２及びばね下角速度測定部１３が配置されていることにより、車両の捩れによる、車両前部と後部でのロール運動の差異の影響を小さくできるので、共振周波数特定部１５３はより精度の高い伝達関数を算出できる。
【００３１】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００３２】
例えば、上記の説明においては、ばね上部とばね下部との間にエアサスペンション１１が設けられている場合について説明したが、他の方式のサスペンションが設けられていてもよい。
【００３３】
また、上記の説明においては、ばね下角速度測定部１３が、角速度センサーを用いてばね下部のロール角速度を測定する場合について説明したが、ばね下角速度測定部１３は、他の手段を用いて、ばね下部のロール角速度を測定してもよい。例えば、ばね下角速度測定部１３は、車両Ｓの左右に設けられたハイトセンサー（高さを検出するセンサー）を用いて、ばね下部のロール角速度を測定してもよい。この場合、ばね下角速度測定部１３は、左右のハイトセンサーを用いて、ばね上部（フレーム）とばね下部（アクスル３）との距離の変化を測定し、測定した結果と左右のハイトセンサー間の距離とに基づいて、ばね下部のロール角速度を測定することができる。
【符号の説明】
【００３４】
１  車体シャーシ
２  積荷部
３  アクスル
４  デフ
５  タイヤ
１０  重心高さ推定装置
１１  エアサスペンション
１２  ばね上角速度測定部
１３  ばね下角速度測定部
１４  記憶部
１５  制御部
１５１  重量特定部
１５２  剛性特定部
１５３  共振周波数特定部
１５４  推定部
Ｓ  車両
【図１】
0006485295.tif 000004
【図２】
0006485295.tif 000005
【図３】
0006485295.tif 000006
【図４】
0006485295.tif 000007