(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定距離ｗ離れた車両前後方向の２個所ＰｆとＰｒの内の何れか一方に車高検出手段を設けて車高変化量を検出し、前記ＰｆとＰｒの内の前記車高検出手段を設置しない側の車高変化量として所定の車高変化量仮想値を設定し、前記実際の車高変化量検出値と前記車高変化量仮想値と前記距離ｗとに基づいて車両のピッチ角を演算する装置であって、
前記ＰｆとＰｒの何れか一方において実際に検出した車高変化量の値が、空車状態の車高値を基準位置とした場合に車体が沈む方向で所定値未満の場合は、前記車高変化量仮想値を、空車状態を基準として車高が沈んだ状態の値とし、前記所定値以上の場合は、前記車高変化量仮想値を、空車状態を基準として車高が上がった状態の値に設定するように構成し、
前記Ｐｒとして後輪位置の車高変化量を検出する車高検出手段を設けた場合は、基準位置から車高が低くなる方への変化量を正とし、逆に高くなる方への変化量を負とした場合に、前記車高検出手段で実際に検出した後輪位置の車高変化量ｈｒの値が、所定値Ｒａ未満の場合は、前輪位置の車高変化量仮想値を正の所定値αとし、所定値Ｒａ以上の場合は負の所定値−βとして、下記の第１式、第２式に基づいてピッチ角θを演算し、
前記Ｐｆとして前輪位置の車高変化量を検出する車高検出手段を設けた場合は、基準位置から車高が低くなる方への変化量を正とし、逆に高くなる方への変化量を負とした場合に、前記車高検出手段で実際に検出した前輪位置の車高変化量ｈｆの値が、所定値Ｒａ未満の場合は、後輪位置の車高変化量仮想値を正の所定値αとし、所定値Ｒａ以上の場合は負の所定値−βとして、下記の第３式、第４式に基づいてピッチ角θを演算することを特徴とする車両のピッチ角演算装置。
θ＝ｔａｎ−１〔（α−ｈｒ）／ｗ〕    ただし、ｈｒ＜Ｒａ    …第１式
θ＝ｔａｎ−１〔（−β−ｈｒ）／ｗ〕  ただし、ｈｒ≧Ｒａ    …第２式
θ＝ｔａｎ−１〔（ｈｆ−α）／ｗ〕    ただし、ｈｆ＜Ｒａ    …第３式
θ＝ｔａｎ−１〔（ｈｆ＋β）／ｗ〕    ただし、ｈｆ≧Ｒａ    …第４式
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車両のピッチ角、すなわち車両における前後方向の水平方向に対する角度を演算する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両のピッチ角は、例えば前照灯の角度を自動補正する装置（いわゆるヘッドランプ・オートレベライザ）等で必要とされる数値である。このピッチ角θは、車両の前輪位置における車高ｈｆと、後輪位置における車高ｈｒと、ホイールベース長ｗとに基づいて、下記（数１）式によって求めることができる。
θ＝ｔａｎ-1〔（ｈｆ−ｈｒ）／ｗ〕…（数１）
なお、前輪位置の車高ｈｆと後輪位置の車高ｈｒは、地上からの高さの値ではなく、車両の基準状態（例えば空荷状態）における車高位置（以下、基準位置と記載）からの変化量を用いる（以下ｈｆ、ｈｒを車高変化量と記載）。したがって車両の基準状態におけるピッチ角θは０度である。
車高変化量ｈｆ、ｈｒを検出するセンサとしては、各輪のサスペンション・アーム角度を検出して車高変化量に換算する車高センサが実用に供されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のごとき車高センサを用い、前記（数１）式のごとき演算を行なうことにより、ピッチ角を求めることができる。しかし、４輪駆動車のような複雑なサスペンション構造の車種では、車高センサを取り付けるのが難しいことがあり、かつ、工数やコストを削減するため、出来るだけ少ない車高センサでピッチ角を検出することが望まれる。
【０００４】
本発明は上記のごとき問題に鑑みてなされたものであり、車両の前後いずれか一方の車高変化量を検出することによってピッチ角を演算することの出来るピッチ角演算装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明においては、特許請求の範囲に記載するように構成している。すなわち、請求項１に記載の発明においては、所定距離ｗ離れた車両前後方向の２個所ＰｆとＰｒの内の何れか一方に車高検出手段を設けて車高変化量を検出し、車高検出手段を設置しない側の車高変化量として所定の車高変化量仮想値を設定し、前記実際の車高変化量検出値と前記車高変化量仮想値と前記距離ｗとに基づいて車両のピッチ角を演算する装置であって、前記車高検出手段で実際に検出した車高変化量の値が、空車状態の車高値を基準位置とした場合に車体が沈む方向で所定値未満の場合は、車高変化量仮想値を、空車状態を基準として車高が沈んだ状態の値とし、前記所定値以上の場合は、前記車高変化量仮想値を、空車状態を基準として車高が上がった状態の値に設定するように構成し、
前記Ｐｒとして後輪位置の車高変化量を検出する車高検出手段を設けた場合は、基準位置から車高が低くなる方への変化量を正とし、逆に高くなる方への変化量を負とした場合に、前記車高検出手段で実際に検出した後輪位置の車高変化量ｈｒの値が、所定値Ｒａ未満の場合は、前輪位置の車高変化量仮想値を正の所定値αとし、所定値Ｒａ以上の場合は負の所定値−βとして、下記の第１式、第２式に基づいてピッチ角θを演算し、
前記Ｐｆとして前輪位置の車高変化量を検出する車高検出手段を設けた場合は、基準位置から車高が低くなる方への変化量を正とし、逆に高くなる方への変化量を負とした場合に、前記車高検出手段で実際に検出した前輪位置の車高変化量ｈｆの値が、所定値Ｒａ未満の場合は、後輪位置の車高変化量仮想値を正の所定値αとし、所定値Ｒａ以上の場合は負の所定値−βとして、下記の第３式、第４式に基づいてピッチ角θを演算するように構成している。
θ＝ｔａｎ−１〔（α−ｈｒ）／ｗ〕    ただし、ｈｒ＜Ｒａ    …第１式
θ＝ｔａｎ−１〔（−β−ｈｒ）／ｗ〕  ただし、ｈｒ≧Ｒａ    …第２式
θ＝ｔａｎ−１〔（ｈｆ−α）／ｗ〕    ただし、ｈｆ＜Ｒａ    …第３式
θ＝ｔａｎ−１〔（ｈｆ＋β）／ｗ〕    ただし、ｈｆ≧Ｒａ    …第４式
【０００６】
上記のように構成したことにより、前後の一方にだけ車高検出手段を設けた構成で、通常の乗車状態の場合でフロントもリアも空車状態より沈む場合でも、リアに大量の貨物を搭載してリアが沈みフロントが浮き上がるような場合でも、常に正確なピッチ角を検出することが出来る。
【０００７】
【発明の効果】
本発明によれば、搭乗人員や貨物の重量に応じてピッチ角が大幅に変化した場合でも、車両の前後のいずれか一方に車高検出手段を設けるだけで正確なピッチ角を演算することができ、装置のコストを低減できる、という効果が得られる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明をヘッドランプ・オートレベライザに適用した実施の形態を説明する。ヘッドランプ・オートレベライザはピッチ角に応じて前照灯の角度を自動的に調節し、常に適切な照明が出来るように制御する装置である。なお、本発明はヘッドランプ・オートレベライザに限定されるものではなく、ピッチ角に基づいて制御を行なうすべての装置に応用することができる。
【０００９】
（第１の実施の形態）
図１は、本実施の形態における構成を示すブロック図である。この実施の形態は車両の後輪位置における車高変化量ｈｒを検出し、ピッチ角θを演算してヘッドランプの光軸を調節する装置である。
図１において、モータ１は右ヘッドランプ（図示省略）の角度を調節して光軸を上下するためのモータであり、位置センサ２は右ヘッドランプの光軸位置を検出するセンサである。また、モータ３は左ヘッドランプ（図示省略）の角度を調節して光軸を上下するためのモータであり、位置センサ４は左ヘッドランプの光軸位置を検出するセンサである。なお、ヘッドランプはシールドタイプ、セミシールドタイプなど、どのような形式であってもよい。また、ヘッドランプの光軸の具体的な調整方法は、ヘッドランプのリフレクタを傾動させてもよいし、ヘッドランプユニットを傾動させてもよい。
【００１０】
制御回路５は、コントローラ７からの光軸位置指令信号と位置センサ２からの光軸位置フィードバック信号とに基づいてモータ１を駆動制御し、右ヘッドランプの光軸の位置制御を行なう。制御回路６は、コントローラ７からの光軸位置指令信号と位置センサ４からの光軸位置フィードバック信号とに基づいてモータ３を駆動制御し、左ヘッドランプの光軸の位置制御を行なう。
【００１１】
イグニッションスイッチ８はイグニッションキーがＯＮ位置に設定されると閉路し、コントローラ７にバッテリ電源ＢＡＴを供給する。さらに、スモールランプスイッチ９はライトスイッチ（図示省略）の１段目で閉路し、スモールランプ（車幅灯）１０を点灯させるとともに、制御回路５、６にバッテリ電源ＢＡＴを供給する。
【００１２】
車高センサ１１は、例えば右後輪のサスペンションアームに取り付けられ、アーム角度を検出して右後輪位置における車高変化量ｈｒを検出する。すなわち、車高センサは１個だけ用いられ、後輪における車高変化量ｈｒのみを検出する。
【００１３】
コントローラ７は、マイクロコンピュータとその周辺部品から構成され、車高センサ１１の信号を用いて車両のピッチ角θを演算し、左右ヘッドランプの光軸位置を決定する。そして、制御回路５へは右ヘッドランプの光軸位置指令信号を出力し、制御回路６へは左ヘッドランプの光軸位置指令信号を出力する。
【００１４】
図２は、前輪位置Ｐｆと後輪位置Ｐｒにおける基準位置、検出位置および車高変化量の関係を示す図である。前輪位置Ｐｆと後輪位置Ｐｒの白丸はいずれも車両の基準状態における車高位置、すなわち基準位置を示す。またｗはホイールベース長である。
【００１５】
前記のように、車両が空荷の基準状態にあるときのピッチ角θは０である。そして搭乗人員や貨物の重量に応じて前後輪位置の車高が基準位置から変化すると、変化量に応じたピッチ角が発生する。後輪位置Ｐｒにおける黒丸は検出位置を示し、この検出位置と基準位置との距離が基準位置からの車高の変化量、すなわち後輪位置Ｐｒにおける車高変化量ｈｒであり、車高センサ１１でこの値を検出する。
【００１６】
なお、この明細書では基準位置から車高が低くなる方への変化量を正とし、逆に高くなる方への変化量を負とする。したがって、（数１）式によれば車両前部が沈み込むか、または車両後部が持ち上がる場合のピッチ角θが正となり、逆に、車両前部が持ち上がるか、または車両後部が沈み込む場合のピッチ角θが負となる。図２の場合のピッチ角θは図示のようになり、値は負である。
【００１７】
第１の実施の形態では、後輪位置Ｐｒの車高変化量を検出する車高センサ１１のみを設置し、前輪位置Ｐｆには車高センサを設置しない。したがって、前輪位置Ｐｆの車高を基準位置（変化量はゼロ）と仮定すれば、ｈｆ＝０であるから、車両のピッチ角θ’は下記（数２）式によって表される。
θ’＝ｔａｎ-1〔（０−ｈｒ）／ｗ〕…（数２）
ところが、一般に搭乗人員や貨物を積載すると、図３に示すように、実際の前輪位置Ｐｆ（前輪位置Ｐｆに黒丸印で示す）が基準位置（前輪位置に白丸で示す）よりも低くなる。そのため、実際にはｈｆが正の値を持つため、真のピッチ角θ”が計算上のピッチ角θ’（数２式）よりも絶対値で小さくなる。したがって計算上のピッチ角θ’に基づいてヘッドランプの光軸調節を行なうと、光軸を必要以上に下げてしまい、ヘッドランプが下を向き過ぎて前方照射距離が短くなってしまう。
【００１８】
そこで、図４に示すように、前輪位置Ｐｆにおける車高位置を、車高が低くなる方向に所定値だけ予め補正しておき、補正後の車高位置（前輪位置Ｐｆに黒丸で示す）と基準位置との距離、すなわち前輪位置Ｐｆにおける補正後の車高変化量仮想値αを用いて下記（数３）式によってピッチ角θを演算する。
θ＝ｔａｎ-1〔（α−ｈｒ）／ｗ〕…（数３）
なお、車高変化量仮想値αの値は、乗員や荷物で一般に前輪位置が下がると予想される程度の値（車種によって異なる値）に設定する。
【００１９】
上記のように、後輪位置における車高変化量の検出値ｈｒと、前輪位置における車高変化量仮想値αとに基づいて算出したピッチ角θに応じてヘッドランプの光軸位置を決定し、光軸制御を行なうことにより、搭乗人員や貨物の重量に応じて後輪位置の車高だけでなく前輪位置の車高も低くなった場合でも、正確なピッチ角を演算することができ、適正なヘッドランプの照射距離および範囲を確保できる。
【００２０】
ところで、リアのトランクに大量の荷物を積載した場合、例えば、欧州のレギュレーションＥＣＥ４８のように、乗員が前席に１人、後席に０人、トランクに車両の最大積載量（２００〜５００Ｋｇ）の荷物を積んで走行するような場合には、リアが大きく沈むため、フロントが浮き上がり、図５に×印で示すように、前輪位置の車高が基準位置よりも高くなってしまうことがある。このような場合に前記（数３）式でピッチ角を計算すると、計算上のピッチ角が真のピッチ角よりも絶対値で小さくなる。この値に基づいてヘッドランプの光軸調節を行なうと、光軸を下げる量が小さくなるため、ヘッドランプが上を向して前方車両や対向車に眩惑を与えるおそれがある。
【００２１】
そこで、図５に示すように、前輪位置Ｐｆにおける車高位置を、車高が高くなる方向に所定値だけ予め補正しておき、補正後の車高位置（前輪位置Ｐｆに×印で示す）と基準位置との距離、すなわち前輪位置Ｐｆにおける補正後の車高変化量仮想値（−β）を用いて下記（数４）式によってピッチ角θを演算する。
θ＝ｔａｎ-1〔（−β−ｈｒ）／ｗ〕…（数４）
上記のように前輪位置の車高位置が基準位置より高くなるのは、リアに大量の荷物を積載した場合であり、その時、後輪位置の車高変化量は非常に大きな値となる。したがって、後輪位置の車高変化量が所定値（例えば７０ｍｍ）以上となった場合には、上記のように前輪位置の車高位置が基準位置よりも高くなったと判断して、（数４）式に基づいてピッチ角θを演算する。βの値は、後輪位置が所定値（例えば７０ｍｍ）以上に低下するような、リアに大量の荷物を搭載した場合に一般に前輪位置が上昇する程度の値（車種によって異なる値）に設定する。なお、図５において、θ１は（数３）式で求めたピッチ角、θ２は（数４）式で求めたピッチ角を示す。
【００２２】
上記のように、後輪位置の車高変化量が所定値Ｒａ（例えば７０ｍｍ）未満の場合には、（数３）式を用いてピッチ角θを演算し、所定値Ｒａ以上の場合には（数４）式を用いてピッチ角θを演算することにより、後輪位置にのみを車高センサを設けるだけで、通常の乗車状態の場合でも、リアに大量の貨物を搭載した場合でも、常に正確なピッチ角を検出することが出来、それによってヘッドランプの光軸を適正に調節することが出来る。
【００２３】
図６は光軸制御の処理を示すフローチャートである。
図６において、ステップＳ１では、後輪位置に設けた車高センサ１１によって後輪位置の車高変化量ｈｒを検出する。
ステップＳ２では、後輪位置の車高変化量ｈｒが所定値Ｒａ以上か否かを判定する。ステップＳ２で“ＮＯ”（未満）の場合には、ステップＳ３で前輪位置の車高変化量仮想値をαとし、“ＹＥＳ”（以上）の場合にはステップＳ４で前輪位置の車高変化量仮想値を−βとする。
ステップＳ５では、上記のαまたは−βを用いて、前記（数３）式または（数４）式によってピッチ角を演算する。
ステップＳ６では、上記の演算したピッチ角に基づいてヘッドランプの光軸位置を演算し、ステップＳ７では、その光軸位置となるようにヘッドランプの角度を制御する。
【００２４】
（第２の実施の形態）
前記第１の実施の形態では、後輪位置にのみ車高センサを設置する場合を示したが、第２の実施の形態では前輪位置にのみ車高センサを設置する場合を説明する。なお、構成は前記図１において、車高センサ１１を前輪位置に設け、前輪位置Ｐｆの車高変化量ｈｆを検出する点のみが第１の実施の形態の構成と異なるだけであり、その他は同様である。
【００２５】
基本的な考え方は、第１の実施の形態と同様であり、前輪位置の車高変化量ｈｆに応じて後輪位置に車高変化量仮想値αと−βを設ければよい。すなわち、図７に示すように、前輪位置の車高変化量ｈｆが所定値（例えば７０ｍｍ）未満の場合には、後輪位置の車高変化量仮想値をαとして下記（数５）式を用いてピッチ角を演算し、所定値以上の場合には車高変化量仮想値を−βとして下記（数６）式を用いてピッチ角を演算する。
θ＝ｔａｎ-1〔（ｈｆ−α）／ｗ〕…（数５）
θ＝ｔａｎ-1〔（ｈｆ＋β）／ｗ〕…（数６）
なお、上記のピッチ角を用いてヘッドランプの光軸を調節する機能は、第１の実施の形態と同様である。
【００２６】
上記のように、前輪位置における車高検出値ｈｆのみを用いても、車高変化量の仮想値αおよび−βを設定することにより、正確なピッチ角を演算することができ、適正なヘッドランプの照射距離および範囲を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態における構成を示すブロック図。
【図２】前輪位置Ｐｆと後輪位置Ｐｒにおける基準位置、検出位置および車高変化量の関係を示す図。
【図３】実際の車両において前輪位置が沈んだ状態を示す図。
【図４】後輪位置の車高変化量を検出して車高変化量仮想値αを設けた状態を示す図。
【図５】後輪位置の車高変化量を検出して車高変化量仮想値αと−βを設けた状態を示す図。
【図６】光軸制御の処理を示すフローチャート。
【図７】前輪位置の車高変化量を検出して後輪位置に車高変化量仮想値αと−βを設けた状態を示す図。
【符号の説明】
１…モータ                          ２…位置センサ
３…モータ                          ４…位置センサ
５、６…制御回路                    ７…コントローラ
８…イグニッションスイッチ          ９…スモールランプスイッチ
１０…スモールランプ（車幅灯）      １１…車高センサ
【図１】
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【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】
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【図７】
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