JP2005106471A

JP2005106471A - 傾斜角度測定装置

Info

Publication number: JP2005106471A
Application number: JP2003336041A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Katayama; 喜雄片山
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-09-26
Filing date: 2003-09-26
Publication date: 2005-04-21

Abstract

【課題】車両下方の車高測定空間の様相や路面状況の影響を抑制して、車両の傾斜角度を高い精度で測定する。
【解決手段】超音波の送受信時間を車両１０の前側及び後側で計測する車高測定手段２ａ，２ｂと、路面Ｒにて反射した複数の超音波を受信して、その位相差から傾斜角度データθ１を計測する位相差測定手段１と、車高測定手段２ａ，２ｂの測定結果から車両前側１０と路面Ｒとの距離を求めて傾斜角度データθ２を算出し、傾斜角度データθ１と傾斜角度データθ２とから車両１０の傾斜角度を判断する制御手段３とを備えた。
【選択図】図１

Description

この発明は、超音波を用いて車両の傾きを測定する傾斜角度測定装置に関するものである。

従来の傾斜角度測定装置は、超音波の発振器と受信器とから成る測長器を車両の前部と後部に各々備え、車両と路面間の距離を測定している。夫々の測長器から出力される測定値は、マイクロコンピュータ等の制御部へ入力され、この制御部が、双方の測長器の配置間隔と双方の測定値の差とを用いて演算を行い、車両の傾斜角度を求める（例えば、特許文献１参照）。

また、車両の車幅方向に送信センサと受信センサとを１組の超音波センサとして並べ、さらに車両の前後方向に、例えば２つの超音波センサを並べて箱形ケースに収納した傾斜センサを、車両前部のフレームに取り付ける。各超音波センサは、送信センサから路面に向かって超音波を送信し、送信センサと組を成す受信センサが路面にて反射した超音波を夫々受信する。制御手段は、各超音波センサの送信センサから出力された信号と送信センサと組を成す受信センサが受信した信号とを比較し、各超音波センサの受信時間を求め、さらに２つの超音波センサの受信時間差に基づいて路面に対する車両の傾斜状態を判定する。なお、傾斜センサは受信位相差を基づいて路面に対する車両の傾斜状態を判定するようにしてもよい（例えば、特許文献２参照）。

特開平１−３０９８３７号公報（第２，３頁、第１図）特開２００３−１１８４７６号公報（第３頁、図１〜図５）

従来の傾斜角度測定装置は以上のように構成されているので、車両の前部と後部では車高測定空間の様相が異なる場合、例えば、車両の前部と後部の車高測定空間の気温や風の流れが異なっていたり、車両前部または後部の下方に位置する測定路面に障害物が存在する場合には、車両の前部と後部に測定手段を設けたものでは車両傾斜角度を正しく測定できなくなる。また、複数の超音波センサを近設させたものでは、路面の測定範囲が極めて狭小になり、路面の凹凸や砂利等が受信波の位相差に大きく影響し、このような路面の１ポイント計測では正しい傾斜角度が得られないという課題があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、車両下方の車高測定空間の様相や路面状況の影響を抑制して、精度よく車両の傾斜角度を測定する傾斜角度測定装置を得ることを目的とする。

この発明に係る傾斜角度測定装置は、路面に超音波を送信してから路面にて反射した超音波を受信するまでの送受信時間を車両の前側及び後側で計測する車高測定手段と、複数の超音波を路面に送信し、路面にて反射した複数の超音波を受信して当該複数の受信波の位相差から第一の傾斜角度を計測する位相差測定手段と、車高測定手段の測定結果から車両前側と路面との距離及び車両後側と路面との距離を求めて第二の傾斜角度を算出し、第一の傾斜角度と第二の傾斜角度とから車両の傾斜角度を判断する制御手段とを備えたものである。

この発明によれば、超音波の送受信時間を車両の前側及び後側で計測する車高測定手段と、複数の受信波の位相差から第一の傾斜角度を計測する位相差測定手段と、車高測定手段の測定結果から車両と路面との距離を求めて第二の傾斜角度を算出し、第一の傾斜角度と第二の傾斜角度とから車両の傾斜角度を判断する制御手段とを備えたので、信頼性の高い車両の傾斜角度を得ることができるという効果がある。

以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による傾斜角度測定装置の構成を示す説明図である。図において、車両前側１０ａに設置される位相差測定手段１は、超音波を送信する送信手段と超音波を受信する受信手段とを並設させて配置した超音波センサを複数備えたものである。位相差測定手段１には、車両前後方向に並設した二つの超音波センサを一組として、このような超音波センサの組が少なくとも一組以上備えられる。なお、位相差測定手段１は車両後側１０ｂに設置してもよいが、車両１０の下方を流れる走行風の影響を考慮すると、この走行風の流れが安定している車両前側１０ａに、図示したように設置することが好ましい。

車両前側１０ａに設置される車高測定手段２ａは、車両前側１０ａの底端部と路面Ｒ間の距離、即ち車両１０のプラットホーム、またはプラットホームに備えられるフレーム・クロスメンバなどの地上高（以下、車両底端部の地上高を車高と記載する）を測定するもので、超音波を送信する送信手段と超音波を受信する受信手段とを並設させて配置したものである。車両後側１０ｂに設置される車高測定手段２ｂは、車両後側１０ｂの底端部と路面Ｒとの間の距離、即ち車両後側１０ｂの車高を測定し、車高測定手段２ａと同様に構成されたものである。制御手段３は、車高測定手段２ａと車高測定手段２ｂで測定された夫々の車高データを入力し、後述するように傾斜角度データθ２（第二の傾斜角度）を演算によって求める。なお、ここで説明した車高測定手段２ａ，２ｂから出力される車高データは、後述する超音波の受信信号に該当する。また、制御手段３は、位相差測定手段１から傾斜角度データθ１（第一の傾斜角度）を入力し、この傾斜角度データθ１と前述の傾斜角度データθ２とを比較判断して適切な値の傾斜角度を確定し、この傾斜角度の確定値に基づいて光軸角度制御信号を生成して光軸駆動手段４へ出力する。光軸駆動手段４は、車両１０の左右のヘッドランプの光軸を光軸角度制御信号に基づいて調整する。

図２は、実施の形態１による傾斜角度測定装置の位相差測定手段の構成を示すブロック図である。位相差測定手段１を構成する超音波センサ１ａは、前述のように超音波の送信手段と受信手段とから成り、これらの超音波の送信面と受信面とを路面Ｒに向け、車両１０の前後方向において位相差測定手段１内の前側１１ａの底端部に設置される。超音波センサ１ｂは、超音波センサ１ａと同様に構成されたもので、超音波センサ１ａの後方となる位相差測定手段１内の後側１１ｂの底端部に設置される。送信回路１ｃは、超音波センサ１ａ，１ｂから送信させる超音波の送信駆動信号を生成し、この送信駆動信号を超音波センサ１ａ，１ｂへ出力する。バンドパスフィルタ等の受信回路１ｄは、超音波センサ１ａが受信した超音波の受信信号から特定の周波数成分を抽出する。受信回路１ｅは、受信回路１ｄと同様に構成されたもので、超音波センサ１ｂが受信した超音波の受信信号から特定の周波数成分を抽出する。位相同期検波回路１ｆは、受信回路１ｄ,１ｅから出力された信号の波形を比較し、超音波センサ１ａが受信した信号波形と超音波センサ１ｂが受信した信号波形との位相差を求め、この位相差データが示す車高差と、超音波センサ１ａと超音波センサ１ｂとの配置間隔、即ち図２に示すセンサピッチ値Ｌ１とを用いて車両１０の傾斜角度データθ１を求め、これを制御手段３へ出力する。

図３は、実施の形態１による傾斜角度測定装置の車高測定手段の構成を示すブロック図である。この図は、車高測定手段２ａの回路構成を示したもので、車両後側に設置される車高測定手段２ｂも同様に構成される。車高測定手段２ａは、超音波を送信する送信手段と超音波を受信する受信手段とを並設させた超音波センサ２ａａ、超音波センサ２ａａに超音波送信を実行させる送信駆動信号を生成する送信回路２ａｃ、超音波センサ２ａａが受信した超音波信号から特定の周波数成分を抽出するバンドパスフィルタの受信回路２ａｄ、送信回路２ａｃから送信駆動信号と共に出力される超音波送信開始時間を示す信号と受信回路２ａｄから出力される信号によって超音波の送信開始時間と受信開始時間とを認識し、超音波送受信時間データＴを求める送受信時間測定回路２ａｇを備える。なお、車両後側１０ｂに設置される車高測定手段２ｂも、車高測定手段２ａと同様に構成され、ここではその説明を省略する。

図４は、実施の形態１による傾斜角度測定装置の制御手段の構成を示すブロック図である。制御手段３は、ＣＰＵ等と周辺デバイスなどで構成されたもので、図５に示したもののように、例えば、入力されたデータに所定の演算等を行うＣＰＵ等から成る制御回路３３を備え、また、位相差測定手段１から出力される信号を処理して制御回路３３へ入力する通信インタフェース（以下、インタフェースをＩ／Ｆと記載する）３１、車両前側１０ａの車高測定手段２ａから出力された信号を処理して制御回路３３へ入力する通信Ｉ／Ｆ３２ａ、車両後側１０ｂの車高測定手段２ｂから出力された信号を処理して制御回路３３へ入力する通信Ｉ／Ｆ３２ｂ、車速センサ５から出力された信号を処理して制御回路３３へ入力する入力Ｉ／Ｆ３５、制御回路３３によって求められた演算結果を処理して右側前照灯及び左側前照灯の光軸駆動手段４へ出力する出力Ｉ／Ｆ３４を備える。

次に、動作について説明する。
初めに位相差測定手段１による測定動作を説明する。
図５は、実施の形態１による傾斜角度測定装置の位相差測定手段が送受信する超音波を示す説明図である。この図は、前側１１ａの超音波センサ１ａ及び後側１１ｂの超音波センサ１ｂから送信される超音波の波形と、各超音波センサ１ａ，１ｂが受信した超音波の波形とを示すタイミングチャートである。図５に例示した超音波波形は、図１の路面Ｒに対して車両１０が傾斜しているとき、例えば、車両１０が前下がりとなる前傾状態で超音波センサ１ａ，１ｂが送受信する超音波の波形を示したものである。車両１０が前傾状態の場合には、位相差測定手段１の前側１１ａに配置された超音波センサ１ａが、後側１１ｂに配置された超音波センサ１ｂに比べて早く反射波を受信することになり、受信する反射波の位相は、超音波センサ１ａの方が図示したようにΔＴだけ早くなる。図２に示した位相同期検波回路１ｆは、受信回路１ｄと受信回路１ｅから入力した信号から位相差ΔＴを求め、各超音波センサ１ａ，１ｂから送信している超音波の伝送速度と位相差ΔＴの関係から、超音波センサ１ａ下方の車高と超音波センサ１ｂ下方の車高との車高差ΔＳを求める。さらに、この車高差ΔＳと、図２に示した超音波センサ１ａ及び超音波センサ１bの設置距離を示すセンサピッチ値Ｌ１とを用いて次式により傾斜角度データθ１を求める。
θ１＝ｔａｎ^−１（ΔＳ／Ｌ１）
位相差測定手段１は、このようにして求めた傾斜角度データθ１を制御手段３へ出力する。前述のように位相差測定手段１内に超音波センサ１ａ，１ｂが配置されていることから、センサピッチ値Ｌ１は極めて近い距離となる。このことからわかるように、位相差測定手段１は、車両前後方向について極めて近い距離の２点から路面Ｒに向けて超音波を送信し、路面Ｒに反射して戻ってきた受信波の位相差から傾斜角度データθ１を求めるものである。

次に車高測定手段２ａ，２ｂによる測定動作を説明する。
図６は、実施の形態１による傾斜角度測定装置の傾斜角度の計測を示す説明図である。この図は、車両前側１０ａの車高測定手段２ａが測定する車高Ｈ１と車両後側１０ｂの車高測定手段２ｂが測定する車高Ｈ２の車高差ΔＨから傾斜角度データθ２を求める概念を示すものである。

図３に例示した車高測定手段２ａは、超音波を路面Ｒへ送信するとき、送信回路２ａｃが送信駆動信号を生成して超音波センサ２ａａに出力すると共に、超音波の送信開始を示す信号を送受信時間測定回路２ａｇへ出力する。超音波センサ２ａａは、送信駆動信号に基づいて超音波を路面Ｒへ送信する。さらに、超音波センサ２ａａは、路面Ｒにて反射した超音波を受信し、この超音波の受信信号をバンドパスフィルタ等の受信回路２ａｄへ出力する。受信回路２ａｄは、入力した受信信号から特定の周波数を抽出し、このように処理した受信信号を送受信時間測定回路２ａｇへ出力する。送受信時間測定回路２ａｇは、送信回路２ａｃから入力した超音波の送信開始を示す信号から超音波の送信開始を認識し、また受信回路２ａｄから入力した受信信号から路面Ｒで反射した超音波の受信開始を認識し、超音波センサ２ａａから超音波を送信して路面Ｒで反射した超音波を受信するまでの時間を測定する。この測定した時間は、超音波送受信時間データＴとして制御手段３へ出力する。ここでは車高測定手段２ａの動作を説明したが、このような動作は車両後側１０ｂに設置された車高測定手段２ｂも同様に行われる。

前述のように、車高測定手段２ａが生成した超音波送受信時間データＴと車高測定手段２ｂが生成した超音波送受信時間データＴとを入力した制御手段３は、超音波の伝送速度と各超音波送受信時間データＴから、車高測定手段２ａ下方の車高Ｈ１と、車高測定手段２ｂ下方の車高Ｈ２とを求める。次に車高Ｈ１と車高Ｈ２との車高差ΔＨを求め、車高差ΔＨが有意な値となった場合には、図６に示した車高測定手段２ａと車高測定手段２ｂとの設置距離を示すセンサピッチ値Ｌ２を用いて次式により車両１０の傾斜角度データθ２を算出する。
θ２＝ｔａｎ^−１（ΔＨ／Ｌ２）
車高測定手段２ａと車高測定手段２ｂは、図１に示したように車両１０のホイールベースよりも大きな距離を隔てて設置されている。このことからセンサピッチ値Ｌ２は、図２に示したセンサピッチ値Ｌ１に比べて相当大きな値と成ることがわかる。

次に、実施の形態１による傾斜角度測定装置の制御手段３の動作を説明する。
図７は、実施の形態１による傾斜角度測定装置の動作を示すフローチャートである。傾斜角度測定装置を起動させると（ステップＳＴ１００）、制御手段３は、位相差測定手段１を制御して傾斜角度データθ１の測定を実行させ（ステップＳＴ１０１）、傾斜角度データθ１を取得する。次に車高測定手段２ａと車高測定手段２ｂとを制御して車両前側１０ａと車両後側１０ｂの車高測定を実行させ、得られた車高Ｈ１と車高Ｈ２とを用いて前述のように演算を行って傾斜角度データθ２を求める（ステップＳＴ１０２）。取得した傾斜角度データθ１と傾斜角度データθ２とを比較し（ステップＳＴ１０３）、傾斜角度データθ１と傾斜角度データθ２の値が等しい、もしくはほぼ同値であると判定した場合は、車両１０と路面Ｒ間の傾斜角度を正常に測定できたと判断して、そのときの傾斜角度データθ１と傾斜角度データθ２の値を車両１０の傾斜角度として確定する（ステップＳＴ１０４）。制御手段３は、この傾斜角度の確定値に基づいて光軸角度制御信号を生成し、ヘッドランプの光軸を調整する光軸駆動手段４へ出力する。

ステップＳＴ１０３の比較過程において、傾斜角度データθ１と傾斜角度データθ２の値が等しくない、もしくは甚だ値が異なっている場合は、車両１０と路面Ｒ間の傾斜角度が正しく測定できなかったと判断し、このときの傾斜角度データθ１と傾斜角度データθ２を破棄し、ステップＳＴ１０１の処理過程に戻って、これまで説明した傾斜角度を測定する一連の処理過程を繰り返す。なお、このように傾斜角度データθ１と傾斜角度データθ２の値が甚だ異なる場合は、位相差測定手段１による傾斜角度の測定時に、路面Ｒ上に石などや路面Ｒの凹凸が存在したことが想定され、また、車高測定手段２ａ,２ｂによる傾斜角度の測定時に、測定空間の気流が乱れていたことが想定される。

なお、位相差測定手段１または車高測定手段２ａ，２ｂのいずれか一方に障害が発生し、正常に測定動作を行えない場合には、制御手段３が、各測定手段から出力される測定結果を判定して障害が発生した測定手段を認識し、障害の発生していない測定手段の測定結果のみを用いて車両１０の傾斜角度を求めるようにしてもよい。

以上のように、実施の形態１によれば、位相差測定手段１及び車高測定手段２ａ,２ｂを用いて傾斜角度データθ１及び傾斜角度データθ２を求めて路面Ｒに対する車両１０の傾斜角度を判断するようにしたので、車両１０の傾斜角度を高い精度で測定することができるという効果がある。

実施の形態２．
図８は、この発明の実施の形態２による傾斜角度測定装置の構成を示す説明図である。図１に示したものと同一あるいは相当する部分に同じ符号を使用し、その説明を省略する。図８に示した傾斜角度測定装置は、車両１０の速度を検出して制御手段３へ車速を表すパルス信号を出力する車速センサ５を備えた他は、図１に示したものと同様に構成されたものである。なお、図８に示した位相差測定手段１は図２に示したものと同様に構成され、また図８の車高測定手段２ａ，２ｂは、図３に示したものと同様に構成される。図８に示した位相差測定手段１、及び車高測定手段２ａ，２ｂを構成する各部分は、図２、図３に使用した符号を用いて以下の説明を行う。また、実施の形態２による傾斜角度測定装置の制御手段３も、実施の形態１で説明したものと同様に構成されたものである。

次に、動作について説明する。
前述のように、実施の形態２による傾斜角度測定装置は、実施の形態１による傾斜角度測定装置とほとんど同様に構成されたもので、概ね同様に動作する。ここでは、実施の形態２による傾斜角度測定装置の特徴となる動作について説明し、実施の形態１にて説明した傾斜角度測定装置と同様な動作について、その説明を省略する。

ここで、各測定手段の測定動作に影響する要素・状況を説明する。
図９は、位相差測定手段の測定時における障害物の影響を示す説明図である。例えば、車両１０が路面Ｒに対して水平な場合でも、図示したように位相差測定手段１が測定を行う位置に石などの障害物１２が存在すると、位相差測定手段１の前側に備えられる超音波センサ１ａと後側に備えられる超音波センサ１ｂでは、超音波を同時に送信してから路面Ｒで反視した超音波を受信するまでの時間が異なってしまう。図９に例示した状況では、路面Ｒで反射した超音波を受信する超音波センサ１ａに比べて、超音波センサ１ｂは障害物１２で反射した超音波を早く受信する。このように超音波センサ１ａと超音波センサ１ｂに位相が異なる受信波を受信すると、位相差測定手段１の超音波センサ１ａと超音波センサ１ｂは極めて近い距離のセンサピッチ値Ｌ１で設置されていることから、このように小さい値のセンサピッチ値Ｌ１を用いて演算を行うと、水平とは判断し難い傾斜角度データθ１が求められ、図示したように角度θ１が計測されたことになる。このような傾斜角度データθ１を入力した制御手段３は、実際には水平な車両１０が角度θ１で前斜しているように誤認識してしまう。

図１０は、車高測定手段の測定時における障害物の影響を示す説明図である。なお、図１０に示した障害物１２と図９に示した障害物１２は、同じ大きさ・形状をしているものとする。車両１０が路面Ｒに対して水平に位置している場合に、車両後側に設置される車高測定手段２ｂが測定を行う位置に障害物１２が存在すると、車高測定手段２ａと車高測定手段２ｂは異なる値の車高を測定結果として出力するが、車高測定手段２ａと車高測定手段２ｂは車両１０のホイールベースに凡そ相当するセンサピッチ値Ｌ２で設置されているので、車高測定手段２ａが測定した車高と車高測定手段２ｂが測定した車高との差に比べてセンサピッチ値Ｌ２が充分に大きい値であることから、演算で求められる傾斜角度データθ２は、図１０に示したように概ね水平とみなせる小さな角度θ２を示すものとなり、障害物１２の影響は微小なもの、あるいは無いものとして扱うことができる。

図９及び図１０から、位相差測定手段１によって求められた傾斜角度データθ１と、車高測定手段２ａ，２ｂによって求められた傾斜角度データθ２とを比較すると、θ１＞θ２であることが判り、車高測定手段２ａ，２ｂを用いて取得した傾斜角度データθ２の方が傾斜角度データθ１に比べて誤差が小さい。路面Ｒには小石や路面凹凸などの障害物１２が存在することから、制御手段３は、車両１０が停止しているときには、位相差測定手段１によって求められる傾斜角度データθ１よりも、車高測定手段２ａ，２ｂの計測結果から求められる傾斜角度データθ２を優先して使用する。

図１１は、車両が走行しているとき車高測定手段に吹き付ける走行風の影響を示す説明図である。図１１に示した車高測定手段２ａ，２ｂは、図８に示したように車両１０の前側に車高測定手段２ａが、また車両１０の後側に車高測定手段２ｂが設置される。車両１０が走行しているときは、車両１０の下方にも車両前側から後側へ走行風が流れ、車高測定手段２ａ，２ｂは、この走行風の影響を受ける。車両１０の前側、特に前輪より前側のフロントオーバーハングでは走行風が一定の方向に安定して流れ、車両１０の前側に設置される車高測定手段２ａは、安定した走行風にさらされる。これに対し、車両１０の後側に設置される車高測定手段２ｂは、前後輪や、その他プラットホームから下方へ突出する各構成部分により走行風の流れが乱され、不安定な気流にさらされることになる。車高測定手段２ａ，２ｂが測定に用いる超音波は気流に影響され、図１１に示したように車高測定手段２ｂの下方となる測定空間に、乱気流や対流などのような不安定な気流が存在すると、測定空間において超音波の伝達経路が長くなり、即ち、超音波の送受信時間に余計な時間が含まれることになる。このように車両１０の後側で走行風が乱れる状態で車高測定手段２ａ，２ｂを用いて測定を行うと、車両１０の前側で正常に超音波の送受信時間を測定した場合でも車両１０の後側では正確に超音波の送受信時間が測定できないことから、正確な車両１０の傾斜角度を求めることができなくなる。

図１２は、車両が走行しているとき位相差測定手段に吹き付ける走行風の影響を示す説明図である。実施の形態１で説明したように、位相差測定手段１は車両１０のクロスメンバなどに取り付けられ、好ましくは車輪による気流の乱れに影響されない車両前側に設置される。また、位相差測定手段１を構成する超音波センサ１ａと超音波センサ１ｂは、図２などからわかるように位相差測定手段１内において極めて近い距離を隔てて備えられる。図８に示した車両１０のように、位相差測定手段１を車両前側１０ａに設置すると、走行中の位相差測定手段１は、図１２に示したように安定した流れの走行風を受けながら超音波の送受信を行うことができる。また、超音波センサ１ａと超音波センサ１ｂは、設置された位置が極めて近いことから、測定空間は同一と考えることができる。これは、超音波センサ１ａ，１ｂが同様な環境、即ち同じ強さで同じ方向へ流れる走行風を受けることになり、各超音波センサ１ａ，１ｂが送受信する超音波が走行風から受ける影響も同様なものとなって、位相差測定手段１の演算処理において走行風の影響を相殺することが可能になり、精度の高い傾斜角度データθ１を求めることができる。

車両１０の走行時には、車高測定手段２ａ，２ｂによる傾斜角度データθ２は、走行風の影響を受けて不正確なものとなるが、位相差測定手段１による傾斜角度データθ１は、走行風の影響が相殺されることから精度の高いものとなる。そこで、走行中の車両１０の傾斜角度の測定は、位相差測定手段１による傾斜角度データθ１を優先して使用し、走行風の影響を受けない状況、例えば停止中の車両１０の傾斜角度の測定は、路面Ｒの凹凸などの影響を受けにくい車高測定手段２ａ，２ｂによる傾斜角度データθ２を優先して使用する。

次に、実施の形態２による傾斜角度測定装置の制御手段３の動作を説明する。
図１３は、実施の形態２による傾斜角度測定装置の動作を示すフローチャートである。傾斜角度測定装置を起動させると（ステップＳＴ２００）、制御手段３は図８に示す車速センサ５から車両１０の車速を示すパルス信号を入力し、このパルス信号が例えば０ｋｍ／ｈを表すものか否か、即ち停車中か否かを判定する（ステップＳＴ２０１）。停車中であると判定したときは、さらに停車時間が規定値以上、例えば５秒以上経過しているか否かを判定する（ステップＳＴ２０２）。規定値未満であれば、走行状態から停止したときに生じる車両の振動が残っていると考えられるので、傾斜角度の測定を行わずにステップＳＴ２０１の判定過程に戻る。車両停止時間が規定値以上経過していると判定したときは、走行状態から停止したときに生じる車両１０の振動が収束したと考えられるので、車高測定手段２ａ，２ｂを制御して測定を行わせ、これらの測定結果を用いて傾斜角度データθ２を演算によって求める。このとき、ステップＳＴ２０１において車両１０は停止状態と判定しているので、この測定によって得られた傾斜角度データθ２を車両１０の傾斜角度の確定値とし（ステップＳＴ２０３）、ヘッドランプの光軸調整に用いられる光軸角度制御信号を当該傾斜角度の確定値に基づいて生成し、光軸駆動手段４へ出力する。この後、ステップＳＴ２０１の判定過程へ戻り、傾斜角度を測定する一連の処理動作を繰り返す。

また、ステップＳＴ２０１の判定過程において、車両１０が走行中であると判定したときは、車速センサ５から出力されているパスル信号の経時変化を検出し、車両１０が規定値以上の加減速中であるか否かを判定する（ステップＳＴ２１０）。規定値以上の加減速状態であると判定したとき、例えば車速センサ５の出力信号から±１．５ｍ／Ｓ^２以上の加速度が検出されたときには、規定値以上の加減速状態であると判定して、傾斜角度の測定を行わずに、ステップＳＴ２０１の判定過程に戻る。これは、規定値以上の加減速を行っている車両１０の姿勢は前傾または後傾していると考えられることから、傾斜角度の測定を行わないようにしている。ステップＳＴ２１０において、規定値未満の加減速状態であると判定したときは、車両１０の姿勢は安定していると判断し、また、ステップＳＴ２０１において車両１０が走行状態であると判定していることから、位相差測定手段１を制御して傾斜角度データθ１を測定させ、この傾斜角度データθ１を車両１０の傾斜角度の確定値とする（ステップＳＴ２１１）。この後、制御手段３は、ヘッドランプの光軸調整に用いられる光軸角度制御信号を当該傾斜角度の確定値に基づいて生成し、光軸駆動手段４へ出力する。この後、ステップＳＴ２０１の判定過程へ戻り、傾斜角度を測定する一連の処理動作を繰り返す。

なお、位相差測定手段１または車高測定手段２ａ，２ｂのいずれか一方に障害が発生し、正常に測定動作を行えない場合には、制御手段３が、各測定手段から出力される測定結果を判定して障害が発生した測定手段を認識し、車速や加減速度によらず障害の発生していない測定手段を用いて車両１０の傾斜角度を求めるようにしてもよい。

以上のように、実施の形態２によれば、制御手段３が車速センサ５の出力信号に基づいて車両１０が走行中あるいは停車中であることを判定し、走行中であれば位相差測定手段１を用いて測定を行い、停車中であれば車高測定手段２ａ，２ｂを用いて測定を行うようにしたので、走行風の影響を抑制して精度の高い傾斜角度を計測することができるという効果がある。

実施の形態３．
図１４は、この発明の実施の形態３による傾斜角度測定装置の構成を示す説明図である。図１、図２、及び図８に示したものと同一あるいは相当する部分に同じ符号を使用し、その説明を省略する。この図１４は、車両１０の底端部を路面側から正視したもので、車両１０の底端部に設置された位相差測定手段１と車高測定手段２ａ，２ｂの位置を示したものである。図１４に示した位相差測定手段１及び車高測定手段２ａ，２ｂは、車両１０の車幅方向において中央となる部位に設置されたもので、図中一点破線で示した車両中心線ＣＣ´上、もしくはその近傍に設置されたものである。

位相差測定手段１及び車高測定手段２ａ，２ｂを、車両１０の左右いずれかの側方に設置すると、車両１０の右側方と左側方で車両姿勢が異なる、即ち車両１０の車幅方向に傾斜が生じている場合には、車両１０の前後方向の傾斜角度も右側方と左側方では異なる大きさになることが考えられ、車両１０の前後方向の平均的な傾斜角度が測定できなくなる。そこで図１４に示したように、車両１０の底端部において車両中心線ＣＣ´上あるいはその近傍に各測定手段を設置し、例えば車両１０の右側後方が積載物によって沈み込んだ状態でも、車両１０の前後方向の平均的な傾斜角度が測定できるようにする。なお、図１４では図示を省略した制御手段３、光軸駆動手段４、及び車速センサ５等は、図１及び図８に示した傾斜角度測定装置と同様に備えられる。

また、実施の形態３による傾斜角度測定装置は、実施の形態１，２の傾斜角度測定装置とは位相差測定手段１及び車高測定手段２ａ，２ｂの設置位置が異なるのみで、その他の構成は同様である。またさらに、実施の形態３による傾斜角度測定装置の制御手段３は、実施の形態１で図７のフローチャートを用いて説明したように、あるいは実施の形態２で図１３のフローチャートを用いて説明したように位相差測定手段１及び車高測定手段２ａ，２ｂを用いて車両１０の傾斜角度を測定する。ここではこれらの動作説明を省略する。

以上のように、実施の形態３によれば、車両１０の車幅方向の中心に位相差測定手段１及び車高測定手段２ａ，２ｂを設置したので、車両１０が車幅方向に傾斜している状態でも車両１０の前後方向の平均的な傾斜角度を測定することができるという効果がある。

実施の形態４．
図１５は、この発明の実施の形態４による傾斜角度測定装置の構成を示す説明図である。図１、図２、及び図８に示したものと同一あるいは相当する部分に同じ符号を使用し、その説明を省略する。この図１５は、車両１０の底端部を路面側から正視したもので、車両１０の底端部に設置された位相差測定手段１と車高測定手段２ａ，２ｂの位置を示したものである。車両前側１０ａの車軸１０ｄは、車両１０の左右の前車輪１０ｃに接続され、車両後側１０ｂの車軸１０ｆは、左右の後車輪１０ｅに接続される。図１５に示した位相差測定手段１及び車高測定手段２ａ，２ｂは、車軸１０ｄと車軸１０ｆとの間、もしくは、図示したように前車輪１０ｃが車輪止めＳ１に接した状態で、車高測定手段２ａ及び位相差測定手段１が車輪止めＳ１に重ならないように車軸１０ｄの近傍に設置され、また、後車輪１０ｅが車輪止めＳ２に接した状態で、車高測定手段２ｂが車輪止めＳ２に重ならないように車軸１０ｆの近傍に設置されたものである。

乗員の乗降や荷物の積み下ろしが行われる駐車場等には、車両の車輪止めとしてブロックなどが路面に設置されている。このような場所に車両１０が駐車したとき、位相差測定手段１または車高測定手段２ａ，２ｂが車輪止めＳ１あるいは車輪止めＳ２の上方に位置すると、位相差測定手段１または車高測定手段２ａ，２ｂから送信された超音波の一部あるいは全部が、図１等に示した路面Ｒではなく車輪止めＳ１あるいは車輪止めＳ２にて反射することになり、正しく車両１０の傾斜角度を計測することができない。そこで、前車輪１０ｃが車輪止めＳ１に接する場合、あるいは後車輪１０ｅが車輪止めＳ２に接する場合のいずれでも、車輪止めＳ１，Ｓ２が超音波を用いた測定に影響しないように、位相差測定手段１と車高測定手段２ａ,２ｂの設置位置を車軸１０ｄと車軸１０ｆの間、即ち車両１０のホイールベース内として、傾斜角度の計測を高い精度で行えるようにする。なお、図１５では図示を省略した制御手段３、光軸駆動手段４、及び車速センサ５等は、図１及び図８に示した傾斜角度測定装置と同様に備えられる。

また、実施の形態４による傾斜角度測定装置は、実施の形態１，２の傾斜角度測定装置とは位相差測定手段１及び車高測定手段２ａ，２ｂの設置位置が異なるのみで、その他の構成は同様である。またさらに、実施の形態４による傾斜角度測定装置の制御手段３は、実施の形態１で図７のフローチャートを用いて説明したように、あるいは実施の形態２で図１３のフローチャートを用いて説明したように位相差測定手段１及び車高測定手段２ａ，２ｂを用いて車両１０の傾斜角度を測定する。ここではこれらの動作説明を省略する。

以上のように、実施の形態４によれば、位相差測定手段１及び車高測定手段２ａ，２ｂを、前車輪１０ｃに接続する車軸１０ｄと後車輪１０ｅに接続する車軸１０ｆとの間に設置したので、前車輪１０ｃが車輪止めＳ１に接している場合や、後車輪１０ｅが車輪止めＳ２に接している場合でも、車輪止めＳ１あるいは車輪止めＳ２の影響を受けずに精度の高い傾斜角度の測定を行うことができるという効果がある。

実施の形態５．
図１６は、この発明の実施の形態５による傾斜角度測定装置の構成を示す説明図である。図１または図８に示したものと同一あるいは相当する部分に同じ符号を使用し、その説明を省略する。図１６に示した傾斜角度測定装置は、図１または図８に示した位相差測定手段１及び車高測定手段２ａに替えて位相差・車高測定手段（位相差車高測定手段）４０を車両１０に備えたものである。なお、その他の制御手段３、光軸駆動手段４、車速センサ５は、図１または図８に示したものと同様に備えられる。位相差・車高測定手段４０は、当該位相差・車高測定手段４０の前側４１ａが車両前側１０ａとなるように、また位相差・車高測定手段４０の後側４１ｂが車両後側１０ｂとなるように向きを揃え、例えば車両１０底端部の車両前側１０ａに在るフレーム・クロスメンバ等に取り付けられ、超音波送受信時間データＴまたは傾斜角度データθ１を制御手段３へ出力する。なお、位相差・車高測定手段４０は車両後側１０ｂに設置してもよいが、車両１０の下方を流れる走行風の影響を考慮すると、この走行風の流れが安定している車両前側１０ａに、図示したように設置することが好ましい。また、位相差・車高測定手段４０が設置された車両前側１０ａと車両１０の前後方向で逆側になる車両後側１０ｂには、実施の形態１などで説明したものと同様な車高測定手段２ｂが設置される。

図１７は、実施の形態５による傾斜角度測定装置の位相差・車高測定手段の構成を示すブロック図である。超音波センサ４０ａは、超音波の送信手段と受信手段とから成り、超音波の送信面と受信面とを路面Ｒに向け、車両１０の前後方向において位相差・車高測定手段４０内の前側４１ａの底端部に設置される。超音波センサ４０ｂは、超音波センサ４０ａと同様に構成されたもので、超音波センサ４０ａの後方となる位相差・車高測定手段４０内の後側４１ｂの底端部に設置される。バンドパスフィルタ等の受信回路４０ｄは、超音波センサ４０ａが受信した超音波の受信信号から特定の周波数成分を抽出する。受信回路４０ｅは、受信回路４０ｄと同様に構成されたもので、超音波センサ４０ｂが受信した超音波の受信信号から特定の周波数成分を抽出する。送信回路４０ｃは、超音波センサ４０ａ，４０ｂから送信させる超音波の送信駆動信号を生成すると共に、超音波送信の開始を示す信号を測定制御回路４０ｆへ出力する。測定制御回路４０ｆは、マイクロプロセッサ等を備え、制御手段３の制御に基づいて送信回路４０ｃ及び受信回路４０ｄ，４０ｅから取得した各信号を用いて演算等の処理を行い、傾斜角度データθ１または超音波送受信時間データＴを求めて制御手段３へ出力する。

次に、動作について説明する。
位相差・車高測定手段４０は、制御手段３の制御に基づいて超音波送受信測定時間データＴの測定あるいは傾斜角度データθ１の測定・演算処理を行う。制御手段３の制御により傾斜角度データθ１を求める場合は、超音波センサ４０ａ，４０ｂを用いて超音波の送受信を行い、各超音波センサ４０ａ，４０ｂから出力される超音波の受信信号を受信回路４０ｃ，４０ｄを介して測定制御回路４０ｆへ入力する。測定制御回路４０ｆは、受信回路４０ｄ,４０ｅから出力された信号の波形を比較し、超音波センサ４０ａの受信信号の波形と超音波センサ４０ｂの受信信号の波形との位相差を求め、この位相差データが示す車高差と、超音波センサ４０ａと超音波センサ４０ｂとの配置間隔、即ち図１７に示すセンサピッチ値Ｌ１とを用いて車両１０の傾斜角度データθ１を求める。

前述の傾斜角度データθ１を求める動作は、実施の形態１で説明した位相差測定手段１の動作と同様で、図２に示した超音波センサ１ａが図１７の超音波センサ４０ａに、また図２の超音波センサ１ｂが図１７の超音波センサ４０ｂに、また図２の受信回路１ｄが図１７の受信回路４０ｄに、また図２の受信回路１ｅが図１７の受信回路４０ｅに、また図２の送信回路１ｃが図１７の送信回路４０ｃに相当する。また図１７の測定制御回路４０ｆは、図２に示した位相差同期検波回路１ｆと同様に入力した信号を処理演算して傾斜角度データθ１を求め、制御手段３へ出力する。

また、制御手段３の制御により送受信時間データＴを求める場合には、超音波センサ４０ａあるいは超音波センサ４０ｂのいずれか一方を用いて、例えば、図１６に示したものでは設置位置が車両１０の前輪から離れている超音波センサ４０ａを用いて路面Ｒからの車高を測定する。この測定動作は、実施の形態１で説明した図４の車高測定手段２ａの動作と同様で、図３に示した超音波センサ２ａａが図１７の超音波センサ４０ａに、また図３の受信回路２ａｄが図１７の受信回路４０ｄに、また図３の送信回路２ａｃが図１７の送信回路４０ｃに相当する。また、送受信時間データＴを求めるとき、図１７の測定制御回路４０ｆは、図３に示した送受信時間測定回路２ａｇと同様に、送信回路４０ｃから超音波の送信開始を示す信号を入力し、また受信回路４０ｄから入力した信号に基づいて超音波センサ４０ａの送受信時間を求め、送受信時間データＴを生成して制御手段３へ出力する。このとき、制御手段３は、車両後側１０ｂに設置されている車高測定手段２ｂを同時に制御して車高測定を実行させ、求められた車両後側１０ｂの送受信時間データＴを取得して実施の形態１で説明したように演算処理を行い、傾斜角度データθ２を求める。

実施の形態５による傾斜角度測定装置の制御手段３は、前述のように動作する位相差・車高測定手段４０及び車高測定手段２ｂを用いて、傾斜角度データθ１及び傾斜角度データθ２とを求め、実施の形態１において図７のフローチャートを用いて説明したものと同様に、あるいは実施の形態２において図１３のフローチャートを用いて説明したものと同様に動作処理を行い、車両１０の傾斜角度を確定して光軸角度制御信号を生成し、光軸駆動装置４へ出力する。

以上のように、実施の形態５によれば、制御手段３の制御により、送受信時間データＴまたは傾斜角度データθ１を求める測定・動作を行う位相差・車高測定手段４０を備えたので、構成を簡素化させると共に傾斜角度の精度を高めることができるという効果がある。

この発明の実施の形態１による傾斜角度測定装置の構成を示す説明図である。実施の形態１による傾斜角度測定装置の位相差測定手段の構成を示すブロック図である。実施の形態１による傾斜角度測定装置の車高測定手段の構成を示すブロック図である。実施の形態１による傾斜角度測定装置の制御手段の構成を示すブロック図である。実施の形態１による傾斜角度測定装置の位相差測定手段が送受信する超音波を示す説明図である。実施の形態１による傾斜角度測定装置の傾斜角度の計測を示す説明図である。実施の形態１による傾斜角度測定装置の動作を示すフローチャートである。この発明の実施の形態２による傾斜角度測定装置の構成を示す説明図である。位相差測定手段の測定時における障害物の影響を示す説明図である。車高測定手段の測定時における障害物の影響を示す説明図である。車両が走行しているとき車高測定手段に吹き付ける走行風の影響を示す説明図である。車両が走行しているとき位相差測定手段に吹き付ける走行風の影響を示す説明図である。実施の形態２による傾斜角度測定装置の動作を示すフローチャートである。この発明の実施の形態３による傾斜角度測定装置の構成を示す説明図である。この発明の実施の形態４による傾斜角度測定装置の構成を示す説明図である。この発明の実施の形態５による傾斜角度測定装置の構成を示す説明図である。実施の形態５による傾斜角度測定装置の位相差・車高測定手段の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１位相差測定手段、１ａ，１ｂ超音波センサ、１ｃ送信回路、１ｄ，１ｅ受信回路、１ｆ位相同期検波回路、２ａ，２ｂ車高測定手段、２ａａ超音波センサ、２ａｃ送信回路、２ａｄ受信回路、２ａｇ送受信時間測定回路、３制御手段、４光軸駆動手段、５車速センサ、１０車両、１０ａ車両前側、１０ｂ車両後側、１０ｃ前車輪、１０ｄ，１０ｆ車軸、１０ｅ後車輪、１１ａ前側、１１ｂ後側、１２障害物、３１，３２ａ，３２ｂ通信Ｉ／Ｆ、３３制御回路、３４出力Ｉ／Ｆ、３５入力Ｉ／Ｆ、４０位相差・車高測定手段、４０ａ，４０ｂ超音波センサ、４０ｃ送信回路、４０ｄ，４０ｅ受信回路、４０ｆ測定制御回路、４１ａ前側、４１ｂ後側、Ｒ路面、Ｓ１，Ｓ２車輪止め。

Claims

超音波を用いて路面に対する車両の傾斜角度を求める傾斜角度測定装置において、
前記路面に超音波を送信してから前記路面にて反射した前記超音波を受信するまでの送受信時間を前記車両の前側及び後側で計測する車高測定手段と、
複数の超音波を前記路面に送信し、前記路面にて反射した前記複数の超音波を受信して当該複数の受信波の位相差から第一の傾斜角度を計測する位相差測定手段と、
前記車高測定手段の測定結果から前記車両前側と前記路面との距離及び前記車両後側と前記路面との距離を求めて第二の傾斜角度を算出し、前記第一の傾斜角度と前記第二の傾斜角度とから前記車両の傾斜角度を判断する制御手段とを備えたことを特徴とする傾斜角度測定装置。
制御手段は、車両が停車中の時は第二の傾斜角度を車両の傾斜角度として採用し、前記車両の走行時は第一の傾斜角度を前記車両の傾斜角度として採用することを特徴とする請求項１記載の傾斜角度測定装置。
制御手段は、車速センサの検出結果に基づいて、車両の停車時か走行時かを判定することを特徴とする請求項２記載の傾斜角度測定装置。
位相差測定手段及び車高測定手段は、車両の車幅方向の中央部位に設置されることを特徴とする請求項１記載の傾斜角度測定装置。
位相差測定手段及び車高測定手段は、車両の前側車軸と後側車軸との間に設置されることを特徴とする請求項１記載の傾斜角度測定装置。
超音波を用いて路面に対する車両の傾斜角度を求める傾斜角度測定装置において、
前記路面に超音波を送信してから前記路面にて反射した前記超音波を受信するまでの送受信時間を計測し、また前記路面に複数の超音波を送信して前記路面にて反射した前記複数の超音波を受信して当該複数の受信波の位相差から第一の傾斜角度を計測する位相差車高測定手段と、
前記位相差車高測定手段が設置された前記車両の前後方向で逆側となる側方に前記路面に超音波を送信してから前記路面にて反射した前記超音波を受信するまでの送受信時間を計測する車高測定手段と、
前記位相差車高測定手段を制御して、前記送受信時間及び前記第一の傾斜角度を計測させ、前記送受信時間と前記車高測定手段が計測した送受信時間とから前記車両前側と前記路面との距離及び前記車両後側と前記路面との距離を求めて第二の傾斜角度を算出し、前記第一の傾斜角度と前記第二の傾斜角度とから前記車両の傾斜角度を判断する制御手段とを備えたことを特徴とする傾斜角度測定装置。