(57)【要約】【課題】本発明は、設置場所の自由度が高く、安価な車体の前後方向の傾き検出装置およびこれを用いた車両の光軸方向調整装置を提供することを目的とするものである。【解決手段】本発明の車体の前後方向の傾き検出装置は、車体２の前後方向を検出軸とする加速度センサ５と、車両１の進行方向の変位を基に車両の進行方向の加速度を算出する加速度算出装置６とを備え、加速度センサ５が検出した加速度ｇ、加速度算出装置６の加速度Ａおよび重力加速度Ｇにより車体２の前後方向の傾きθを求める計算装置７を備えたものである。【選択図】図１
2009126268.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
慣性力を利用して車体の前後方向の加速度を検出する加速度センサと、車両の進行方向の変位を基に車両の進行方向の加速度を算出する加速度算出装置とを備え、前記加速度センサが検出した加速度ｇ、前記加速度算出装置が算出した加速度Ａおよび重力加速度Ｇにより車体の前後方向の傾きθを求める計算装置を備えた車体の前後方向の傾き検出装置。
【請求項２】
請求項１記載の車体の前後方向の傾き検出装置に、前記車体の前後方向の傾き検出装置により求めたθに基づいて車両の前照灯の光軸の方向を調整する光軸調整装置を付加した車両の光軸方向調整装置。
【請求項３】
車体のピッチ角方向の角速度を検出する角速度センサと、前記車体の前後方向の傾き検出装置の値と前記角速度センサの値に基づいて前記光軸調整装置を動作させる制御装置とを備えた請求項２記載の車両の光軸方向調整装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車体の前後方向の傾きを検出することのできる車体の前後方向の傾き検出装置、およびこれを用いて車両の前照灯等の光軸の方向を調整する車両の光軸方向調整装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般にこの種の車体の前後方向の傾き検出装置および車両の光軸方向調整装置においては、車体と車軸との間に車高センサを設け、この車高センサの値から車体の前後方向の傾きを検出し、さらにこの検出結果に基づいて前照灯の光軸を調整するものが知られている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平９−２８６２７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記特許文献１に記載された従来の車体の前後方向の傾き検出装置および車両の光軸方向調整装置は、車軸と車体との間に車高センサを設ける必要があるという場所的な制約があり、また、車体の傾きを推定する必要があり、システム全体としても複雑で高価なものであった。
【０００４】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、設置場所の自由度が高く、安価な車体の前後方向の傾き検出装置およびこれを用いた車両の光軸方向調整装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有するものである。
【０００６】
本発明の請求項１に記載の発明は、慣性力を利用して車体の前後方向の加速度を検出する加速度センサと、車両の進行方向の変位を基に車両の進行方向の加速度を算出する加速度算出装置とを備え、前記加速度センサが検出した加速度ｇ、前記加速度算出装置が算出した加速度Ａおよび重力加速度Ｇにより車体の前後方向の傾きθを求める計算装置を備えたものであって、この構成によれば、慣性力を利用して車体の前後方向の加速度を検出する加速度センサと、車両の進行方向の変位を基に車両の進行方向の加速度を算出する加速度算出装置とを利用して車体の前後方向の傾きを検出するようにしたため、加速度センサを車体のいずれに設置してもよいので設置場所の自由度が高く、また加速度算出装置に入力するデータは車両に取り付けられている速度計に使用するデータを用いることができ、さらに単純な三角関数の式を解くことで車体の傾きを求めることができるため、複雑なアルゴリズムおよびそのための複雑な電気回路を必要としないため安価であるという作用効果を有するものである。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、特に、請求項１記載の車体の前後方向の傾き検出装置に、前記車体の前後方向の傾き検出装置により求めたθに基づいて車両の前照灯の光軸の方向を調整する光軸調整装置を付加したもので、この構成によれば、請求項１に記載の発明と同様の効果を得ると共に、車両の前照灯の光軸方向を適切に調整することができるため、対向車の運転手に眩光を与えることを防止し、さらに本車両の運転手の夜間時における視認性を適切に確保することができるという作用効果を有するものである。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、特に、車体のピッチ角方向の角速度を検出する角速度センサと、前記車体の前後方向の傾き検出装置の値と前記角速度センサの値に基づいて前記光軸調整装置を動作させる制御装置とを備えたもので、この構成によれば、請求項１に記載の計算装置に加え、角速度センサによっても車体の前後方向の傾きを検出することが可能となり、冗長性が増し検出の信頼性が向上するという作用効果を有するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の車体の前後方向の傾き検出装置は、慣性力を利用して車体の前後方向の加速度を検出する加速度センサと、車両の進行方向の変位を基に車両の進行方向の加速度を算出する加速度算出装置とを備え、前記加速度センサが検出した加速度ｇ、前記加速度算出装置が算出した加速度Ａおよび重力加速度Ｇにより車体の前後方向の傾きθを求める計算装置を備えたものであって、車体の前後方向を検出軸として加速度を慣性力を利用して検出する加速度センサと、車両の進行方向の変位を基に車両の進行方向の加速度を算出する加速度算出装置とを利用して車体の前後方向の傾きを検出するようにしているため、設置場所の自由度が高く、また安価な車体の前後方向の傾き検出装置を得ることができるという優れた効果を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
（実施の形態１）
以下、本発明の特に請求項１、２に記載の発明について図面を参照しながら説明する。
【００１１】
図１は本発明の実施の形態１における車体の前後方向の傾き検出装置の動作原理の第１の説明図、図２は同車体の前後方向の傾き検出装置の動作原理の第２の説明図、図３は同車体の前後方向の傾き検出装置のブロック図、図４は本発明の実施の形態１における車両の光軸方向調整装置を搭載した車両の動作の説明図である。
【００１２】
図１〜図４において、車両１は車体の一例としての自動車であり、この車両１は車体２とタイヤ３を備えている。車体２は、車両１の一部であり、主として車両１からタイヤ３を除いたもので構成されている。この点で、車体２は、自動車全体を示す車両１とは、明確に区別されている。タイヤ３は、車両１の一部であり、サスペンション等を介して車体２を支えているものである。前照灯４は車体２の前方に取り付けられた照明であり、夜間等における運転者の視認性を確保するために、車両１の前方を照らすものである。Ｘ軸は進行方向を正とする水平線と平行な軸である。α軸は車体２の前後方向の軸であり前方を正としている。β軸は前照灯４からの発せられる照明の光軸である。なお、前照灯４からの発せられる照明の光束は、平行な光束ではなく、前方に進むにしたがって広がっているものである。図１、図２および図４に示す光軸はその光束の中央部を示しているものである。
【００１３】
加速度センサ５は、車体２に設けられており、α軸をその検知方向としている。加速度センサ５としては、慣性力を利用して検出するものが用いられている。そのような加速度センサ５の検出原理は、加速度センサ５内に弾性体（図示せず）を介して質量部（図示せず）を形成しておき、加速度が加わった際に、加速度センサの中で質量部が加速度方向と反対の方向へ移動することを利用したものである。このような加速度センサ５には公知のものがあり、それらを使用することができる。加速度算出装置６は、車両１の進行方向の変位を基に車両１の加速度を算出するものである。加速度とは、変位を時間で２回微分したものであるので、変位、または速度を入力情報として得ることができれば、加速度の算出は可能である。通常の自動車においては進行方向の変位を基に速度を検出する速度形が備わっていることを考慮すると、この速度計に入力する情報、または速度計から出力される情報を利用することで、車両１の加速度を算出することができる。
【００１４】
計算装置７は、加速度センサ５および加速度算出装置６の出力を基に車体２の傾きθを計算する装置である。
【００１５】
以下、この傾きθの計算方法について説明をする。
【００１６】
加速度センサ５が検出する加速度をｇ、重力加速度のα軸成分をｇ1、車両１の速度変化に起因する加速度のα軸成分をｇ2とすると、ｇはｇ1とｇ2との和で求まるものである。
【００１７】
図１は、車体２の傾きと加速度センサ５との関係を示しており、この状態では、車両１の速度に変化はないものとする。この状態において、加速度センサ５には重力加速度Ｇのα軸成分が検出される。車体２の傾き、即ち、Ｘ軸とα軸とがなす角度をθとすると、加速度センサ５が検知する重力加速度Ｇのα軸成分ｇ1は、以下の式で表すことができる。
【００１８】
ｇ1＝Ｇ・ｓｉｎθ
なお、上記式において、θは、車体２の前方が上を向く方向を正とし、加速度センサ５が検知する重力加速度Ｇのα軸成分ｇ1は、加速度センサ５に印加される慣性力が車体２の後方向、言い換えると、加速度センサ５の質量部（図示せず）が車体２の後方向に引張られる場合を正としている。
【００１９】
次に、車体２の傾きと加速度算出装置６との関係について、図２を用いて説明する。図２において、車両１には速度の変化による加速度が生じているとし、重力加速度の影響は除外して考える。加速度算出装置６は、車両１の変位に基づいて加速度Ａを算出するものなので、この加速度Ａとそのα軸成分ｇ2は、以下の式で表すことができる。
【００２０】
ｇ2＝Ａ・ｃｏｓθ
上記式において、加速度Ａは、車両１が前方方向に正の加速度が生じている状態、言い換えると、車両１の速度が増加している状態を正としている。
【００２１】
加速度センサ５が検出する加速度ｇは、前述したように、重力加速度に起因する加速度のα軸成分ｇ1と車両１の速度変化に起因する加速度のα成分ｇ2との和であるから、以下の式が成立する。
【００２２】
ｇ＝ｇ1＋ｇ2＝Ｇ・ｓｉｎθ＋Ａ・ｃｏｓθ
上記式において、重力加速度Ｇは地域によって一定とみなせる定数であり、加速度算出装置６による加速度Ａは変位または速度の測定に基づいて算出できる値であり、ｇは加速度センサ５の値であるから、上記式をθについて解くことは可能であり、これにより、車体２の傾きを求めることができる。上記式をθについて解く方法は、数学的に周知の方法により求めることができるものであり、具体的には、下記に示す計算式で求めることができる。
【００２３】
θ＝ｓｉｎ-1（ｇ／（Ｇ2＋Ａ2）1/2）−φ
ただし、φは以下の式で定義される値とする。
【００２４】
φ＝ｃｏｓ-1（Ｇ／（Ｇ2＋Ａ2）1/2）
以上の計算を計算装置７で行うことにより、車体２の前後方向の傾きを検出することができる。
【００２５】
次に、以上のような車体の前後方向の傾き検出装置を用いた車両の光軸方向調整装置について説明をする。
【００２６】
図４において、図４（ａ）は車体２の前後方向のα軸が水平の場合を示している。この場合、前照灯４の光軸であるβ軸は、運転者の視認性を良好にするために適切な方向に設定されている。具体的には、水平に対し下を向いた方向に設定され、前照灯４の光が車両１の前方方向の所定距離にある路面を照らすようになっている。
【００２７】
次に図４（ｂ）は、車体２の前後方向のα軸が水平に対し車体２が上方を向く方向に傾いているが、車両の光軸方向調整装置を動作させていない状態のものである。この場合には、前照灯４の光軸β軸は所定距離の前方の路面を照らすときよりも、さらに前方を照らす方向や、水平方向または水平よりも上方向を向くものとなってしまう。
【００２８】
これに対し、図４（ｃ）においては、図４（ｂ）と同様に車体２の前後方向のα軸が水平軸に対して傾いているものの、車体２の傾きを検知し、この傾きに対応して前照灯４の光軸β軸の方向を調整して所定の距離の前方の路面を照らすようにしている。
【００２９】
このときの車体２の傾きの検出方法は、図１〜図３に示した原理に基づくものである。
【００３０】
以上説明したように、本発明の車両の光軸方向調整装置は、車体２の傾きを検出し、その傾きに応じて、車体２の光軸β軸を動かすものである。例えば、車体２の前方が上を向く方向にθ傾いた場合には、前照灯４の光軸β軸を車体２が傾いていないときの角度に対して下向きにθ傾ければよい。このとき、前照灯４の光軸β軸を傾けるための方法としては、モータの動力を利用する方法が考えられる。
【００３１】
以上のように本発明の実施の形態１における車体の前後方向の傾き検出装置は、慣性力を利用して車体２の前後方向の加速度を検出する加速度センサ５と、車体２の進行方向の変位を基に車体２の進行方向の加速度を算出する加速度算出装置６とを備え、前記加速度センサ５が検出した加速度ｇ、前記加速度算出装置６が算出した加速度Ａおよび重力加速度Ｇにより車体の前後方向の傾きθを求める計算装置７を備えたもので、加速度センサ５は車体２のいずれに設置してもよく、設置場所の自由度が高く、また加速度算出装置６に入力するデータは車両１に取り付けられている速度計に使用するデータを用いることで新たなセンサは不要であり、また単純な三角関数の式を解くことで車体２の傾きを求めることができるため、複雑なアルゴリズムおよびそのための複雑な電気回路を必要としないため安価であるという作用効果を有するものである。
【００３２】
また、本発明の実施の形態１における車両の光軸方向調整装置は、特に、前述の車体２の前後方向の傾き検出装置により求めたθに基づいて車両１の前照灯の光軸であるβ軸の方向を調整する光軸調整装置を付加したもので、この構成によれば、車両１の前照灯の光軸であるβ軸の方向を適切に調整することができるため、対向車の運転手に眩光を与えることを防止し、さらに車体２の運転手の夜間時における視認性を適切に確保することができるという作用効果を有するものである。
【００３３】
（実施の形態２）
以下、本発明の特に請求項３に記載の発明について図面を参照しながら説明する。
【００３４】
本発明の実施の形態２における車両の光軸方向調整装置は、基本的には実施の形態１における車両の光軸方向調整装置に対して、さらに角速度センサを付加したものである。
【００３５】
図５は、本発明の実施の形態２における車両の光軸方向調整装置の動作の説明図である。
【００３６】
図５において、角速度センサは車体２のピッチ角方向の角速度を検出するために、図５の紙面前後方向、即ち車両１の進行方向を前方としたときの左右方向を検出軸Ｙとして車体２に取り付けられており、この検出軸周りの角速度、即ち、図５の矢印で示した方向の角速度を検出することができる。
【００３７】
このように角速度センサを車体２に取り付けることによって、車体２の前後方向の傾きに対して前照灯４の光軸β軸の調整を行うことができる。この角速度センサを用いた前照灯４の光軸β軸の調整は、デジタルビデオムービーや、デジタルスチルカメラなどの手ブレ防止装置と同じ原理に立つものである。即ち、車両１の進行方向に対する左右方向軸周りの角速度と反対の方向に前照灯４の光軸β軸を回転させる原理である。具体的には、通常、角速度センサからの角速度情報として出力される物性値は電圧であるので、この電圧値に応じた速さで前照灯４の光軸β軸を車体２に生じている角速度に対する反対方向に回転させればよい。より具体的には、角速度センサからの電圧出力に対し適当な増幅を行い、前照灯４の光軸β軸を回転させる制御装置（図示せず）を動作させることにより、車体２の傾きに対する前照灯４の光軸β軸の調整を行うことができる。
【００３８】
角速度センサを用いる場合においては、車体２の角速度、即ち、前後方向への傾く速さを検出することができるが、絶対的な車体２の傾き、即ち、Ｘ軸に対する傾きを直接的に検出することはできない。したがって、あらかじめ、計算装置７による車体２の前後方向の傾きを検出しておき、さらにこの傾きに応じて前照灯４の光軸β軸を調整しておけば、これを基準にして角速度センサからの出力に基づく前照灯４の光軸β軸の調整を行えばよい。このような場合において、角速度センサの検出誤差や、前照灯４の光軸β軸の調整誤差などによる累積誤差が懸念されるが、所定時間毎に計算装置７からのＸ軸に対する車体２の傾きの情報を検知して、これに基づいて前照灯４の光軸β軸を調整することによって、上記した懸念を払拭することができる。
【００３９】
以上のように本発明の実施の形態２における車両１の光軸方向調整装置は、車体２のピッチ角方向の角速度を検出する角速度センサと、前記車体の前後方向の傾き検出装置の値と前記角速度センサの値に基づいて前記光軸調整装置を動作させる制御装置とを備えたもので、この構成によれば、請求項１に記載の計算装置７に加え、角速度センサによっても車体２の前後方向の傾きを検出することが可能となり、冗長性が増し検出の信頼性が向上するという作用効果を有するものである。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明に係る車体の前後方向の傾き検出装置は、車体の前後方向の傾きを検出することができるという効果を有するものであり、また、この車体の前後方向の傾き検出装置を用いた車両の光軸方向調整装置は、車体の前後方向の傾きに応じて車両の光軸方向を調整することができるものであり、自動車などの車両に適用して有用となるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施の形態１における車体の前後方向の傾き検出装置の動作原理の第１の説明図
【図２】同車体の前後方向の傾き検出装置の動作原理の第２の説明図
【図３】同車体の前後方向の傾き検出装置のブロック図
【図４】本発明の実施の形態１における車両の光軸方向調整装置を搭載した車両の動作の説明図
【図５】本発明の実施の形態２における車両の光軸方向調整装置の動作の説明図
【符号の説明】
【００４２】
１  車両
２  車体
３  タイヤ
４  前照灯
５  加速度センサ
６  加速度算出装置
７  計算装置
【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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