(57)【要約】  【課題】  コスト高を抑制しつつ、外乱による影響を受けにくいセンサを取り付けることにより、車両の傾斜角度を検出することができる傾斜検出装置、及び傾斜検出装置を備えた車両を提供する。  【解決手段】  車両の前後に位置する複数の車輪に加わる荷重に応じて長さが変動する緩衝部材を備え、該緩衝部材の長さの変動量に基づいて、車両の前後方向の傾斜角度を検出する傾斜検出装置において、緩衝部材は、作動液を充填した内筒と、該内筒との間に空気室を形成する外筒と、該内筒に対して移動可能なピストンと、該ピストンの移動により内筒から作動液を空気室へ誘導するオリフィスと、空気室内に配置してあるサーミスタとを有し、サーミスタに係る電気量に基づいて緩衝部材毎の長さの変動量を検出し、前後に位置する車輪に設置してある緩衝部材の長さの変動量に基づいて車両の前後方向の傾斜角度を算出し、算出した傾斜角度を外部へ送出する。【選択図】        図７
2007010511.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の前後に位置する複数の車輪に加わる荷重に応じて長さが変動する緩衝部材を備え、該緩衝部材の長さの変動量に基づいて、車両の前後方向の傾斜角度を検出する傾斜検出装置において、
前記緩衝部材は、
作動液を充填した内筒と、該内筒との間に空気室を形成する外筒と、該内筒に対して移動可能なピストンと、該ピストンの移動により前記内筒から作動液を前記空気室へ誘導するオリフィスと、前記空気室内に配置してあるサーミスタとを有し、
前記サーミスタに係る電気量に基づいて前記緩衝部材毎の長さの変動量を検出する検出手段と、
前後に位置する車輪に設置してある緩衝部材の長さの変動量に基づいて前記車両の前後方向の傾斜角度を算出する傾斜角度算出手段と、
算出した傾斜角度を外部へ送出する送出手段と
を備えることを特徴とする傾斜検出装置。
【請求項２】
前記車両は四輪車であり、車両前部に位置する車輪に設置してある緩衝部材の長さの平均値と、車両後部に位置する車輪に設置してある緩衝部材の長さの平均値とに基づいて、前記車両の前後方向の傾斜角度を算出するようにしてあることを特徴とする請求項１記載の傾斜検出装置。
【請求項３】
前記サーミスタは、作動液に浸る度合が大きくなるほど抵抗値が大きくなる特性を有することを特徴とする請求項１又は２記載の傾斜検出装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の傾斜検出装置を備えたことを特徴とする車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に外部から加わる荷重を車輪ごとに検出することにより、車両の前後方向の傾斜角度を検出する傾斜検出装置、及び傾斜検出装置を備えた車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の電子制御が進展するに伴い、車両の傾斜状態を正確に把握することにより、夜間に前方を照射するヘッドランプの光軸方向を調整して、夜間走行の安全度を高めるシステムが多々開発されている。例えば特許文献１では、車幅方向に２個の超音波センサを設置し、超音波センサが発した超音波の反射波を受信する時間差を測定することにより車両の傾斜角度を推算し、ヘッドランプの光軸方向を調整する光軸調整装置が開示されている。
【０００３】
特許文献１では、２個の超音波センサを車両の左右方向に略水平に配設しており、超音波センサから発する超音波を路面に向けて発する。そして、路面からの反射波を受信することにより超音波の反射時間差を求め、反射時間差に基づいて車高差を算出して、車両の傾斜角度を算出する。
【特許文献１】特開平５−２２１２５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上述した車両の傾斜角度検出方法では、高価な超音波センサを備える必要が有り、装置全体のコストが高くなるという問題点があった。斯かるコスト高を解消すべく、例えばコイルバネの長さを検知する磁気式変位センサ等の比較的安価なセンサを用いて傾斜角度を検出する方法も開発されている。
【０００５】
しかし、コイルバネの長さに基づいて傾斜角度を求める場合、センサは車両の車輪近傍に配設する必要があり、路面から跳ね上げられた泥、小石等の異物の衝突等の外乱によりセンサに障害が発生する等の影響を受けやすい。したがって、センサ部分のカバー、保護容器等の保護用具を備えることが必要となり、コスト低減効果が半減するという問題点があった。
【０００６】
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、コスト高を抑制しつつ、路面から跳ね上げられた泥、小石等の異物の衝突等の外乱による影響を受けにくいセンサを取り付けることにより、車輪ごとに設置してある緩衝部材の長さに基づいて車両の傾斜角度を検出することができる傾斜検出装置、及び傾斜検出装置を備えた車両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】
【０００７】
上記目的を達成するために第１発明に係る傾斜検出装置は、車両の前後に位置する複数の車輪に加わる荷重に応じて長さが変動する緩衝部材を備え、該緩衝部材の長さの変動量に基づいて、車両の前後方向の傾斜角度を検出する傾斜検出装置において、前記緩衝部材は、作動液を充填した内筒と、該内筒との間に空気室を形成する外筒と、該内筒に対して移動可能なピストンと、該ピストンの移動により前記内筒から作動液を前記空気室へ誘導するオリフィスと、前記空気室内に配置してあるサーミスタとを有し、前記サーミスタに係る電気量に基づいて前記緩衝部材毎の長さの変動量を検出する検出手段と、前後に位置する車輪に設置してある緩衝部材の長さの変動量に基づいて前記車両の前後方向の傾斜角度を算出する傾斜角度算出手段と、算出した傾斜角度を外部へ送出する送出手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
また、第２発明に係る傾斜検出装置は、第１発明において、前記車両は四輪車であり、車両前部に位置する車輪に設置してある緩衝部材の長さの平均値と、車両後部に位置する車輪に設置してある緩衝部材の長さの平均値とに基づいて、前記車両の前後方向の傾斜角度を算出するようにしてあることを特徴とする。
【０００９】
また、第３発明に係る傾斜検出装置は、第１又は第２発明において、前記サーミスタは、作動液に浸る度合が大きくなるほど抵抗値が大きくなる特性を有することを特徴とする。
【００１０】
また、第４発明に係る車両は、第１乃至第３発明のいずれか１つの傾斜検出装置を備えたことを特徴とする。
【００１１】
第１発明では、作動液を充填した内筒と、該内筒との間に空気室を形成する外筒と、該内筒に対して移動可能なピストンと、該ピストンの移動により内筒から作動液を空気室へ誘導するオリフィスと、空気室内に配置してあるサーミスタとを有する緩衝部材を備えており、サーミスタに係る電気量、例えば電流値に基づいて緩衝部材毎の長さの変動量を検出する。検出した緩衝部材毎の長さの変動量に基づいて車両の前後方向の傾斜角度を算出する。これにより、センサ部分の保護用具を必要とすることなく、路面から跳ね上げられた泥、小石等の異物の衝突等の外乱によりセンサに障害が発生する等の影響を受けない。したがって、複雑な構成によるコスト高を回避しつつ、センサからの検出値の信頼度を高く維持することができ、前後方向の傾斜角度を精度良く算出することが可能となる。
【００１２】
第２発明では、四輪車の場合、車両前部に位置する車輪に設置してある緩衝部材の長さの平均値と、車両後部に位置する車輪に設置してある緩衝部材の長さの平均値とに基づいて、車両の前後方向の傾斜角度を算出する。これにより、左右方向の傾斜による誤差を最小限にして前後方向の傾斜角度を算出することが可能となる。
【００１３】
第３発明では、サーミスタは、作動液に浸る度合が大きくなるほど抵抗値が大きくなる特性を有する。これにより、ピストンに荷重が加わり、サーミスタがオリフィスから流れ出た作動液に浸る度合が大きくなるほど、電気抵抗値が増大し、電流値が減少する。したがって、ピストンに加わる荷重、すなわち車輪にかかっている荷重を略リアルタイム的に推算することができ、車両の傾斜角度を確実に検出することが可能となる。
【００１４】
第４発明では、上述したような傾斜検出装置を備えることにより、安価なセンサを用い、車両の前後方向の傾斜角度を精度良く検出することが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
第１発明によれば、センサ部分の保護用具を必要とすることなく、路面から跳ね上げられた泥、小石等の異物の衝突等の外乱によりセンサに障害が発生する等の影響を受けない。したがって、複雑な構成によるコスト高を回避しつつ、センサからの検出値の信頼度を高く維持することができ、前後方向の傾斜角度を精度良く算出することが可能となる。
【００１６】
第２発明によれば、四輪車の場合、左右方向の傾斜による誤差を最小限にして前後方向の傾斜角度を算出することが可能となる。
【００１７】
第３発明によれば、ピストンに荷重が加わり、サーミスタがオリフィスから流れ出た作動液に浸る度合が大きくなるほど、電気抵抗値が増大し、電流値が減少する。したがって、ピストンに加わる荷重、すなわち車輪にかかっている荷重を略リアルタイム的に推算することができ、車両の傾斜角度を確実に検出することが可能となる。
【００１８】
第４発明では、上述したような傾斜検出装置を備えることにより、安価なセンサを用い、車両の前後方向の傾斜角度を精度良く検出することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
【００２０】
図１は、本発明の実施の形態に係る傾斜検出装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態に係る傾斜検出装置は、車両の車輪１毎に設置してある緩衝部材２により、車輪１へ加わる荷重、例えば路面からの荷重を緩衝する。緩衝部材２は、伸縮度合に応じて出力される電流値を検出する電流検出回路３に接続されており、電流検出回路３で検出した電流値は車載ＬＡＮ６を介して演算装置５へ送信される。さらに演算装置５は、車載ＬＡＮ６を介して、他の演算装置５と接続されており、種々のデータを送受信する。
【００２１】
図２は、本発明の実施の形態に係る傾斜検出装置の緩衝部材２の構成を示す斜視図である。図２に示すように、本実施の形態に係る傾斜検出装置の緩衝部材２は、略円筒形状のカバー２１の内部に、一体としてカバー２１と相互に移動可能な外筒２２及び内筒２３を備えている。内筒２３の内部は作動液（例えば作動油）２５で充填してあり、外筒２２及び内筒２３の間に配設してある空気室２４との間で作動液２５を出し入れする弁機能を有するオリフィス２６を備えている。
【００２２】
作動液２５、カバー２１内に設けてあるロッド２７の先端部に配設してあるピストン２８が押し下がることにより、オリフィス２６を押し下げ、空気室２４内へと流れ込む。すなわち、空気室２４は、オリフィス２６を介して押し出された作動液２５のリザーバとなっている。図３及び図４は、ピストン２８の位置と作動油２５の状態との関係を示す部分断面図である。図３はピストン２８を押し下げた場合の、図４はピストン２８を引き上げた場合の、それぞれの場合の作動油２５の空気室２４内への流入状態を示している。
【００２３】
図３に示すように、ピストン２８を押し下げた場合、ピストン２８自体に配設してあるオリフィス２９を介して、ピストン２８が下方へ移動した後の空間へ作動液２５が流入し、ピストン２８は荷重を緩衝しつつ円滑に移動することができる。また、内筒２３に配設してあるオリフィス２６を介して、作動液２５の一部が空気室２４へ流入する。したがって、空気室２４内の作動液２５の液位が上昇する。
【００２４】
図４に示すように、ピストン２８を引き上げた場合、ピストン２８自体に配設してあるオリフィス２９を介して、ピストン２８が上方へ移動した後の空間に流入していた作動液２５が内筒２３へと流入し、ピストン２８は荷重を緩衝しつつ円滑に移動することができる。また、内筒２３に配設してあるオリフィス２６を介して、空気室２４内の作動液２５が内筒２３へと流入する。したがって、空気室２４内の作動液２５の液位が下降する。
【００２５】
空気室２４内には、上下動する作動液２５の液位を検出するためのサーミスタ３０が設けてある。サーミスタ３０は、作動液２５に浸漬する表面積が大きくなるほど周囲の温度が低下し、抵抗値が大きくなる。したがって、サーミスタ３０に一定の電圧を印加している場合、負荷抵抗に流れる電流値の変動に応じて液位を推定することができる。
【００２６】
また、緩衝部材２は外筒２２及び内筒２３で保護されており、特段の保護用具を必要とすることなく、路面から跳ね上げられた泥、小石等の異物の衝突等の外乱により検出値に異常が生じるおそれがない。したがって、検出した作動液２５の液位の検出精度を一定水準に維持することが容易である。
【００２７】
図５は、サーミスタ３０の配設状態を模式的に示す図である。ピストン２８の上下動に応じて作動液２５の液位が上下動し、サーミスタ３０が作動液２５に浸漬される液位が変動する。電流検出回路３は、一定電圧Ｖを負荷抵抗Ｒに印加し、負荷抵抗Ｒに流れる電流Ｉを検出する。サーミスタ３０は、ピストン２８が押し下げられた場合、作動液２５の液位が増加し、作動液２５に浸漬する表面積が増加する。作動液２５に浸漬される表面積が増加するにつれてサーミスタ３０の周囲の温度が低下し、サーミスタ３０の電気抵抗値が増加する。したがって、負荷抵抗Ｒに流れる電流Ｉが減少する。逆に、ピストン２８が引き上げられた場合、作動液２５の液位が減少し、作動液２５に浸漬される表面積が減少する。作動液２５に浸漬される表面積が減少するにつれてサーミスタ３０の周囲の温度が上がり、サーミスタ３０の電気抵抗値が減少する。したがって、負荷抵抗Ｒに流れる電流Ｉが増加する。
【００２８】
サーミスタ３０の抵抗値Ｒは、サーミスタ定数をＢ、温度Ｔ０での抵抗値をＲ０とした場合、（数１）に従って変動する。
【００２９】
【数１】
2007010511.tif 000003
【００３０】
印加される電圧をＶとした場合、電流値をＩとすると抵抗値ＲはＲ＝Ｖ／Ｉであることから、（数２）によりサーミスタ３０の温度Ｔを求めることができる。
【００３１】
【数２】
2007010511.tif 000004
【００３２】
したがって、液位ｈは、温度Ｔ０での液位ｈ０を基準に、（数３）で示す実験値として求めることができる。なお、Ｋ１は経験値に基づく定数である。
【００３３】
【数３】
2007010511.tif 000005
【００３４】
液位ｈが求まることにより、演算装置５は、車輪１に加わる荷重を推算する。
【００３５】
図６は、本発明の実施の形態に係る演算装置５の概略構成を示すブロック図である。演算装置５は、少なくとも、ＭＰＵ５１、ＲＯＭ５２、ＲＡＭ５３、車載ＬＡＮ６と接続する通信インタフェース５４、及び上述したハードウェアを接続する内部バス５５で構成する。
【００３６】
ＭＰＵ５１は、内部バス５５を介して演算装置５の上述したようなハードウェア各部と接続されており、上述したハードウェア各部を制御するとともに、ＲＯＭ５２に記憶されている処理プログラムに従って、種々のソフトウェア的機能を実行する。
【００３７】
ＲＯＭ５２は、ＳＲＡＭ、フラッシュメモリ等で構成され、電流検出回路３で取得した電圧又は電流の変化量に基づいて、緩衝部材２の長さの変動量を算出するプログラム、算出した緩衝部材２の長さの変動量に基づいて、車両の前後方向の傾斜角度を算出するプログラム等を記憶してある。
【００３８】
ＲＡＭ５３は、ＳＲＡＭ、フラッシュメモリ等で構成され、ソフトウェアの実行時に発生する一時的なデータを記憶する。通信インタフェース５４は、内部バス５５に接続されており、車載ＬＡＮ６に接続されることにより、処理に必要とされるデータを送受信する。
【００３９】
図７は、本発明の実施の形態に係る傾斜検出装置の演算装置５のＭＰＵ５１の処理手順を示すフローチャートである。演算装置５のＭＰＵ５１は、車輪１毎に電流検出回路３から負荷抵抗に流れる電流値Ｉを取得し（ステップＳ７０１）、（数２）及び（数３）に従って液位ｈを算出する（ステップＳ７０２）。
【００４０】
ＭＰＵ５１は、算出した液位ｈをキー情報として、例えば事前にＲＡＭ５３に液位ｈと緩衝部材２の長さＬとの関係を長さテーブルとして記憶しておき、記憶してある長さテーブルを参照することにより緩衝部材２の長さＬを推算する（ステップＳ７０３）。
【００４１】
ＭＰＵ５１は、算出した車輪毎の緩衝部材２の長さＬに基づいて、傾斜角度αを算出する（ステップＳ７０４）。図８は、車両が４輪車である場合の前後方向の傾斜角度αの算出方法を示す図である。以下、車輪の識別記号は、前輪をｆ、後輪をｒとし、１は右側の車輪を、２は左側の車輪を、それぞれ示している。
【００４２】
まず前輪に配設してある緩衝部材２の長さＬｆ１、Ｌｆ２の平均値Ｌｆを、Ｌｆ＝（Ｌｆ１＋Ｌｆ２）／２で算出し、後輪に配設してある緩衝部材２の長さＬｒ１、Ｌｒ２の平均値Ｌｒを、Ｌｒ＝（Ｌｒ１＋Ｌｒ２）／２で算出する。
【００４３】
次に、算出した前輪に配設してある緩衝部材２の長さの平均値Ｌｆ、及び後輪に配設してある緩衝部材２の長さの平均値Ｌｒに基づいて、（数４）により傾斜角度αを算出する。（数４）において、Ａはホイールベース長さである。
【００４４】
【数４】
2007010511.tif 000006
【００４５】
（数４）においては、前輪、後輪ともに、左右の緩衝部材２の長さの平均値に基づいて傾斜角度αを算出しているが、特にこれに限定されるものではなく、例えば左右のいずれかの緩衝部材２の長さを用いて傾斜角度αを算出しても良い。
【００４６】
ＭＰＵ５１は、算出した傾斜角度αを、演算装置５の外部に設けてある様々な機器の動作を制御するＥＣＵに対して送出する（ステップＳ７０５）。例えば、算出した前後方向の傾斜角度αをヘッドライトの光軸方向を変更するアクチュエータの動作を制御するＥＣＵへ送出する。ヘッドライトの光軸方向を変更することにより、車両正面を確実に照射することができ、夜間走行の安全を確保することが可能となる。
【００４７】
この場合、ＭＰＵ５１は、算出した傾斜角度αに基づいたヘッドライトの光軸方向を指示する指示信号を、ヘッドライトの照射方向を変更するアクチュエータの動作を制御するＥＣＵへ送信する。指示信号を受信したＥＣＵは、アクチュエータを動作して、指示信号で指示された光軸方向へヘッドライトを調整する。
【００４８】
この他、前方の死角に存在する障害物を検出するために備えてある障害物センサの方向を変更する、前方の死角に存在する障害物を検出するため画像を撮像する撮像装置の角度を変更する等、様々な機器の動作を制御することが可能となる。
【００４９】
以上のように本実施の形態によれば、センサ部分に油圧式の緩衝部材を用いることで、特段の保護用具を必要とすることなく、路面から跳ね上げられた泥、小石等の異物の衝突等の外乱により検出値に影響する等の障害が発生しない。したがって、複雑な構成によるコスト高を回避しつつ、センサからの検出値の信頼度を高く維持することができ、前後方向の傾斜角度を精度良く算出することが可能となる。
【００５０】
なお、サーミスタ３０の特性は、作動液２５に浸漬する表面積が大きくなるほど周囲の温度が低下し、抵抗値が大きくなる特性を有するものに限定されるものではなく、抵抗値が小さくなる特性を有していても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施の形態に係る傾斜検出装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る傾斜検出装置の緩衝部材の構成を示す斜視図である。
【図３】ピストンを押し下げた場合の作動油の空気室内への流入状態を示す図である。
【図４】ピストンを引き上げた場合の作動油の空気室内への流入状態を示す図である。
【図５】サーミスタの配設状態を模式的に示す図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る演算装置の概略構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る傾斜検出装置の演算装置のＭＰＵの処理手順を示すフローチャートである。
【図８】車両が４輪車である場合の前後方向の傾斜角度αの算出方法を示す図である。
【符号の説明】
【００５２】
１  車輪
２  緩衝部材
３  電流検出回路
５  演算装置
６  車載ＬＡＮ
２１  カバー
２２  外筒
２３  内筒
２４  空気室
２５  作動液
２６、２９  オリフィス
２８  ピストン
３０  サーミスタ
５１  ＭＰＵ
５２  ＲＯＭ
５３  ＲＡＭ
５４  通信インタフェース
５５  内部バス
【図１】
2007010511.tif 000007
【図２】
2007010511.tif 000008
【図３】
2007010511.tif 000009
【図４】
2007010511.tif 000010
【図５】
2007010511.tif 000011
【図６】
2007010511.tif 000012
【図７】
2007010511.tif 000013
【図８】
2007010511.tif 000014