JP2008184142A - 車両の横転防止装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】トラクタのロール角を推定するトラクタロール角推定部(1)と、トラクタとトレーラの連結総重量を推定する連結総重量推定部(2)と、トラクタ及びトレーラを結合するカプラーが受ける荷重を推定する荷重推定部(3)と、該荷重と該連結総重量とトラクタロール角から、トレーラのロール角を推定演算するトレーラロール角推定部(4)と、を備える。
【選択図】図5
Description
セミトレーラ型の連結車両は図1に示すような構成を有し、トラクタ100に取り付けられたカプラー200によりトレーラ300の前部の垂直荷重(第5輪荷重)Wfifthを受ける形となっている。積荷とトレーラ300を合わせた重心CGの位置は、たとえ積荷の重量が同一でも、積荷を積む位置により異なり、そのため、第5輪荷重Wfifthとトレーラ軸荷重Wrrもその時々で異なるものとなる。この荷重配分の違いが、トラクタ100とトレーラ300とで旋回時のロール状態が異なる要因と考えられる。
実施例[1]の構成は図5に示すように、トラクタロール角推定部1、連結総重量推定部2、第5輪荷重推定部3、トレーラロール角推定部4、横転危険判定部5、及び横転危険警報部6から成る。これらはトラクタ100側に装備される。以下、各部について説明する。
トラクタロール角推定部1においては、図6(1)に示すようにトラクタ100のリアサスペンション11,12の左右にばね上とばね下の相対変位を計測するストロークセンサ13,14をそれぞれ取付け、その計測値を入力したロール角演算部15が、次式によりばね上ロール角Rtractorを求める。
連結総重量推定部2は、図7(1)に示すように、アクセル開度センサ21、エンジン回転数センサ22、車両前後加速度センサ23、及び演算部24から成る。
ここで、μ:ころがり抵抗、Wtotal:連結総重量、ρ:空気抵抗係数、A:車両前面投影面積、ΔWtotal:回転部等価慣性重量、α:加減速度、sinθ:路面勾配、V:車両速度、g:重力加速度である。この内、ころがり抵抗μ、路面勾配sinθ、及び車両速度Vは、状況に応じて変化する値であるが、その他は車両の固有値(車両の諸元)である。
・・・式(4)
Tf1=μWtotal+ρAV12+(α1/g)(Wtotal+ΔWtotal)+Wtotalsinθ
・・・式(5)
次に式(4)と式(5)の差分を演算すると、次式が得られる。
この式(6)から、次式が得られる。
更に、ΔWtotalを、一例として0.1Wtotalとすると、上記の式(7)の左辺はWtotal+0.1Wtotal=1.1Wtotalとなるので次式が得られる。
一方、式(4)及び式(5)の各時点で演算部24で得られたエンジントルクをそれぞれTe0及びTe1とし、車輪の駆動力をそれぞれT0及びT1とすると、T0及びT1はそれぞれ次式で与えられる。
T1 =(Te1・GT・GF・η)/R ・・・式(10)
ここで、GT:トランスミッションギヤ比、GF:終減速比、η:伝達効率、R:タイヤ半径である。これらは車両の固有値(車両の諸元)である。
この式(11)式から、次式が得られる。
またブレーキ力Fがブレーキ係数Bとブレーキエア圧Pとの関数として示される。具体的には前輪、後輪およびトレーラの各ブレーキ係数Bf, Br, Btと、ブレーキエア圧Pf,Pr, Ptとからブレーキ力Fは次式により求められる。
この式(13)のブレーキ力Fを式(12)に代入することで、連結総重量Wtotalを演算し推定することができる。
第5輪荷重推定部3では、トラクタ100がエアサスペンションで構成されている連結車両において、図8(1)に示すように、トラクタ100における各輪のエアスプリング内圧を計測する圧力センサ31を備え、計測した内圧の計測値を演算部32に送り、以て第5輪荷重Wfifthを推定演算する構成となっている。
よって、トラクタ100の第5輪荷重Wfifthも含めたばね上荷重WTractor_allは次式で求められる。
=ΣAi・Pi ・・・式(15)
第5輪荷重Wfifthは式(15)で求めたトラクタばね上荷重WTractor_allから、予め演算部32に記憶されているトラクタ単車時のばね上荷重WTractor_0を引くことで、次式に示すように求めることができる。
或いは、別の第5輪荷重推定方法として、カプラー200の取付位置が概略トラクタ100の後軸の上になっていることから、エアスプリング内圧の圧力センサ31を後軸のエアスプリングのみに取付け、iをトラクタ後軸各車輪、WTractor_allを後軸に掛かるばね上荷重、WTractor_0をトラクタ単車時の後軸のばね上荷重とそれぞれ読み替えて、式(14)から式(16)を計算することで第5輪荷重Wfifthを求めても良い。
例えば、ばね定数kiが一定である線形ばねの場合は次式となる。
よって、トラクタの第5輪荷重Wfifthも含めたばね上荷重WTractor_allは次式で求められる。
=Σfi(Hi) ・・・式(19)
第5輪荷重Wfifthは、式(19)で求めたトラクタばね上荷重WTractor_allから、予め演算部34に記憶されているトラクタ単車時のばね上荷重WTractor_0を引くことで求めることができる。
この方法も上記のエアサス内圧を用いた方法と同様に、サスストロークセンサ33をトラクタ後軸のサスペンションのみに取り付け、iをトラクタ後軸各車輪、WTractor_allを後軸に掛かるばね上荷重、WTractor_0をトラクタ単車時の後軸のばね上荷重とそれぞれ読み替えて式(17)から式(20)を計算することで第5輪荷重Wfifthを求めても良い。
トレーラロール角推定部4においては、図9に示すフローチャートに従いトレーラロール角の推定を行う。フローチャートの各ステップの処理内容は以下のとおりである。
・ステップS5:式(21)により演算したトレーラ重量Wtrailerが非常に小さく下記の式(22)が成り立つ場合、トレーラ300を連結していないと判定し、トレーラロール角推定演算を行わずにステップS10へ進む。
なお、式(22)における判定にはトレーラ重量Wtrailerの代わりに、次式に示すように、第5輪荷重の推定値Wfifthを用いて次式で判定しても良い。
・・・式(23)
・ステップS6:トレーラ重量Wtrailerは、次式に示すとおり第5輪荷重Wfifthとトレーラ軸荷重Wrrの和と考えることができる。
ここで、前述の如く、連結部−トレーラ重心間距離をLf、トレーラホイールベースをLtrailerとすると、力の釣り合いから次式が成り立つ。
連結部−トレーラ重心間距離LfのトレーラホイールベースLtrailerに対する比率をLCGratioとすると、この比率LCGratioは、式(24)及び式(25)から、次式により得られる。
・ステップS9:ステップS8で求めたトレーラロール角推定値Rtrailerをロール角出力値ROUTとする。
横転危険判定部5では、トレーラロール角推定部4からのロール角出力値Routと横転危険判定しきい値Rthresholdとの関係が次式を満たす場合、横転危険性が高いと判定し、横転危険警報部6に横転危険信号を送る。
6)横転危険警報部
横転危険警報部6では、横転危険信号を受け取った場合、運転者に警報ランプ、警報音などで警告する。
図12は、実施例[2]の構成を示し、この実施例[2]は、実施例[1]に対してトレーラホイールベース設定部8が追加されていると共に、トレーラロール角推定部4とは処理内容が異なるトレーラロール角推定部9を使用しており、トラクタロール角推定部1、連結総重量推定部2、第5輪荷重推定部3、横転危険判定部5、及び横転危険警報部6についてはそれぞれ実施例[1]の構成と同一である。
トレーラホイールベース設定部8では、テンキー、ダイヤル、数種類の中からの選択スイッチなどにより手動でトレーラのホイールベースLtrailerを入力してトレーラロール角推定部9に記憶しておく。
トレーラロール角推定部9においては、図13に示すフローチャートに従いトレーラロール角の推定演算を実施する。この場合、実施例[1]との違いは、連結部−トレーラ重心間距離LfのトレーラホイールベースLtrailerに対する比率LCGratioの代わりに、連結部−トレーラ重心間距離Lfを用いて、ロール補正係数Rcoefを求めるところにある。
上記のロール角をロール角速度或いはロール角加速度に置き換えることができ、その場合はそれぞれ、トレーラのロール角速度推定装置、トレーラのロール角加速度推定装置として動作せることができる。
2 連結総重量推定部
3 第5輪荷重推定部
4,9 トレーラロール角推定部
5 横転危険判定部
6 横転危険警報部
7 横転危険制御部
8 トレーラホイールベース設定部
11,12 リアサスペンション
13,14 サスペンションストロークセンサ
15 ロール角演算部
16 ロールレートセンサ
21 アクセル開度センサ
22 エンジン回転数センサ
23 車両前後加速度センサ
24,27 演算部
25 トラクタ各輪ブレーキ圧力センサ
26 トレーラブレーキ圧力センサ
31 トラクタ各輪エアサス圧力センサ
32,34 演算部
33 トラクタ各輪エアサスストロークセンサ
100 トラクタ
200 カプラー
300 トレーラ
CG トレーラ重心
図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
Claims (7)
- トラクタとトレーラから成る車両の横転防止装置であって、
該トラクタのロール角を推定するトラクタロール角推定手段と、
該トラクタ及び該トレーラの連結総重量を推定する連結総重量推定手段と、
該トラクタ及び該トレーラを連結するカプラーが受ける荷重を推定する荷重推定手段と、
該トラクタロール角と該連結総重量と該荷重から、該トレーラのロール角を推定するトレーラロール角推定手段と、
を備えたことを特徴とする車両の横転防止装置。 - 請求項1において、
該トレーラロール角推定手段が、該連結総重量と既知のトラクタ重量からトレーラ重量を求め、該トレーラ重量と該荷重からトレーラホイールベースに対する該カプラー−トレーラ前後重心間距離の比率を算出し、該比率から、予め記憶したマップに基づきロール補正係数を求め、該トラクタロール角と該ロール補正係数から該トレーラロール角を演算することを特徴とした車両の横転防止装置。 - 請求項1において、
該トレーラロール角推定手段が、該連結総重量と既知のトラクタ重量からトレーラ重量を求め、該トレーラ重量と該荷重と既知のトレーラホイールベースから、該カプラー−トレーラ前後重心間距離を算出し、該距離から、予め記憶したマップに基づきロール補正係数を求め、該トラクタロール角と該ロール補正係数から該トレーラロール角を演算することを特徴とした車両の横転防止装置。 - 請求項2又は3において、
該トレーラホイールベースが、該荷重の位置から単数トレーラ軸の位置又は複数トレーラ軸の中間位置までの距離であることを特徴とした車両の横転防止装置。 - 請求項1から4のいずれか1つにおいて、
該トレーラロール角に基づいて横転危険判定する手段と、この判定結果に基づいて警報を発する手段と、をさらに備えたことを特徴とする車両の横転防止装置。 - 請求項1から4のいずれか1つにおいて、
該トレーラロール角に基づいて横転危険判定する手段と、この判定結果に基づいて横転抑制制御を行う手段と、をさらに備えたことを特徴とする車両の横転防止装置。 - 請求項1から6のいずれか1つにおいて、
該ロール角の代わりに、ロール角速度又はロール角加速度を用いることを特徴とした車両の横転防止装置。
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