JP2014108646A - Device and method for detecting inclination between running vehicle and road surface by inertia sensor made of one unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、1ユニットのみの慣性センサによる走行中の車輌と路面との傾き検出装置及び方法に関し、特に、車体上に設けられた1ユニットのみの慣性センサからの角速度の高周波数成分及び角度/角速度を用いてダンパーの伸縮を制御することにより、車輌の走行中のピッチ軸回り及びロール軸回りの制御を行うための新規な改良に関する。 The present invention relates to an apparatus and a method for detecting the inclination of a running vehicle and a road surface using only one unit of inertial sensor, and in particular, a high-frequency component and an angle / frequency of angular velocity from only one unit of inertial sensor provided on a vehicle body. The present invention relates to a novel improvement for controlling around a pitch axis and a roll axis during traveling of a vehicle by controlling expansion and contraction of a damper using an angular velocity.
従来、用いられていたこの種の慣性センサによる車輌と路面との傾きを検出する装置としては、例えば、特許文献1に開示されている作業車輌の姿勢制御装置を図4として挙げることができる。
すなわち、図4において、車輌16,21,22に空気ばね11,12,14を介してシャシフレーム13が懸架され、空気ばね11,12,14に圧縮エアを給排することにより車輌16,21,22とシャシフレーム13との間隔が調整されるように構成されている。
As an apparatus for detecting the inclination of the vehicle and the road surface using this type of inertial sensor that has been conventionally used, for example, an attitude control apparatus for a working vehicle disclosed in Patent Document 1 can be cited as FIG.
That is, in FIG. 4, the chassis frame 13 is suspended on the
また、前記シャシフレーム13の傾斜角センサにより検出され、この傾斜角センサの検出出力に基づいてコントローラが空気ばね11,12,14への圧縮エアの給排を制御しシャシフレーム13を水平にするか、又は、所定の角度だけ傾斜させるように構成されている。
また、前記傾斜角センサは、例えば、3軸加速度センサ又はフリージャイロで構成されている。
Further, the controller detects the inclination angle sensor of the chassis frame 13, and the controller controls the supply and discharge of the compressed air to and from the
The tilt angle sensor is constituted by, for example, a triaxial acceleration sensor or a free gyro.
従来の車輌の姿勢制御装置は、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
すなわち、前述の車輌であるタンクローリー車は、走行中の姿勢制御ではなく路面上に停車している車輌の姿勢を制御するもので、慣性センサをサスペンションの上と下に設置する必要があり、システム自体が複雑となっていた。
また、複数の慣性センサを用いることはコスト上も不利となっていた。
Since the conventional vehicle attitude control device is configured as described above, the following problems exist.
In other words, the tank lorry vehicle, which is the aforementioned vehicle, controls the posture of the vehicle that is stopped on the road surface, not the posture control during traveling, and it is necessary to install inertial sensors above and below the suspension. It was complicated.
In addition, using a plurality of inertial sensors is disadvantageous in terms of cost.
本発明による1ユニットのみの慣性センサによる走行中の車輌と路面との傾き検出装置は、3個以上のタイヤをサスペンション及びダンパーを介して支持する車体上に、ジャイロ3軸と加速度計3軸の組合わせ、又は、ジャイロ1軸と加速度計2又は3軸の組合わせからなる1ユニットの慣性センサ及び前記慣性センサに接続された制御部を設け、前記車体の走行中のピッチ軸回りは前記慣性センサからの角速度の高周波数成分を用いて前記制御部により前記ダンパーの伸縮を制御し、前記車体の走行中のロール軸回りは前記慣性センサからの角度/角速度を用いて前記制御部により前記ダンパーの伸縮を制御するようにした構成であり、また、本発明による1ユニットのみの慣性センサによる走行中の車輌と路面との傾き検出方法は、3個以上のタイヤをサスペンション及びダンパーを介して支持する車体上に、ジャイロ3軸と加速度計3軸の組合わせ、又は、ジャイロ1軸と加速度計2又は3軸の組合わせからなる1ユニットの慣性センサ及び前記慣性センサに接続された制御部を設け、前記車体の走行中のピッチ軸回りは前記慣性センサからの角速度の高周波数成分を用いて前記制御部により前記ダンパーの伸縮を制御し、前記車体の走行中のロール軸回りは前記慣性センサからの角度/角速度を用いて前記制御部により前記ダンパーの伸縮を制御するようにした方法である。 An inclination detection device for a vehicle and a road surface by a single unit inertial sensor according to the present invention has a gyro 3 axis and an accelerometer 3 axis on a vehicle body that supports three or more tires via suspensions and dampers. One unit of inertial sensor comprising a combination or a combination of a gyro 1 axis and an accelerometer 2 or 3 axes, and a control unit connected to the inertial sensor are provided. Expansion and contraction of the damper is controlled by the control unit using a high frequency component of angular velocity from a sensor, and the damper around the roll axis during traveling of the vehicle body is measured by the control unit using the angle / angular velocity from the inertial sensor. In addition, there are three methods for detecting the inclination of a running vehicle and a road surface using only one unit of inertial sensor according to the present invention. One unit of inertial sensor comprising a combination of a gyro 3 axis and an accelerometer 3 axis or a combination of a gyro 1 axis and an accelerometer 2 or 3 axes on a vehicle body that supports the upper tire via a suspension and a damper. And a control unit connected to the inertial sensor, the extension of the damper is controlled by the control unit using the high frequency component of the angular velocity from the inertial sensor around the pitch axis while the vehicle body is running, The rotation around the roll axis during traveling is a method in which the expansion / contraction of the damper is controlled by the control unit using the angle / angular velocity from the inertial sensor.
本発明による1ユニットのみの慣性センサによる走行中の車輌と路面との傾き検出装置及び方法は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、3個以上のタイヤをサスペンション及びダンパーを介して支持する車体上に、ジャイロ3軸と加速度計3軸の組合わせ、又は、ジャイロ1軸と加速度計2又は3軸の組合わせからなる1ユニットの慣性センサ及び前記慣性センサに接続された制御部を設け、前記車体の走行中のピッチ軸回りは前記慣性センサからの角速度の高周波数成分を用いて前記制御部により前記ダンパーの伸縮を制御し、前記車体の走行中のロール軸回りは前記慣性センサからの角度/角速度を用いて前記制御部により前記ダンパーの伸縮を制御するように構成したことにより、1台(ユニット)のみの慣性センサユニットで車輌と路面との間の傾きを走行中に検出・制御することができ、従来のようにサスペンションの下に設置する必要がなく、設置が簡単でかつ設置箇所の自由度が非常に高くなる。
Since the apparatus and method for detecting the inclination of a running vehicle and the road surface using only one unit of inertial sensor according to the present invention are configured as described above, the following effects can be obtained.
That is, a combination of a gyro 3 axis and an accelerometer 3 axis or a gyro 1 axis and an accelerometer 2 or 3 axis on a vehicle body that supports three or more tires via suspensions and dampers. A unit inertia sensor and a control unit connected to the inertia sensor are provided, and the expansion and contraction of the damper is controlled by the control unit using the high frequency component of the angular velocity from the inertia sensor around the pitch axis while the vehicle body is running Further, when the vehicle body is traveling, the rotation axis of the damper is controlled by the control unit using the angle / angular velocity from the inertia sensor, so that the inertia sensor of only one unit (unit) is used. The unit can detect and control the inclination between the vehicle and the road surface while driving, and there is no need to install it under the suspension as in the conventional case. In and the degree of freedom of the installation location is very high.
本発明は、車体上に設けられた1ユニットのみの慣性センサからの角速度及び角度/角速度を用いてダンパーの伸縮を制御することにより、走行中のピッチ軸回り及びロール軸回りの制御を行うようにした1ユニットのみの慣性センサによる走行中の車輌と路面との傾き検出装置及び方法を提供することを目的とする。 According to the present invention, by controlling the expansion and contraction of the damper using the angular velocity and the angle / angular velocity from only one unit of the inertial sensor provided on the vehicle body, it is possible to control around the pitch axis and the roll axis while traveling. It is an object of the present invention to provide an apparatus and a method for detecting the inclination of a running vehicle and a road surface using only one unit of inertial sensor.
以下、図面と共に本発明による1ユニットのみの慣性センサによる走行中の車輌と路面との傾き検出装置及び方法の好適な実施の形態について説明する。
尚、従来例と同一又は同等部分には、同一符号を用いて説明する。
図1において符号10で示されるものは車両であり、この車輌10の車体13上には、1ユニットのみからなる慣性センサ20が設けられ、この慣性センサ20は、図示しない周知のジャイロ3軸と加速度計3軸の組合わせ、又は、ジャイロ1軸と加速度計2又は3軸の組合わせの構成からなり、前記ジャイロ及び加速度計は、例えば、周知のMEMSを用いた静電容量検出型の構成とすることにより、極めて小型かつ薄型の慣性センサ20を得ることができる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A preferred embodiment of an apparatus and method for detecting the inclination of a running vehicle and a road surface by using only one unit of inertial sensor according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
In addition, the same code | symbol is used for the same or equivalent part as a prior art example, and is demonstrated.
1 is a vehicle, and an inertial sensor 20 consisting of only one unit is provided on a vehicle body 13 of the
前記車体13の下部には、サスペンション22を介して3個以上、すなわち、3個又は4個(実施例は4個)のタイヤ26の車輌21が設けられており、このサスペンション21と共働するように、前記車体13と車軸21との間には可変伸縮型のダンパー11,11Aが設けられている。
Under the vehicle body 13, three or more, that is, three or four (four in the embodiment)
前記慣性センサ20は、前記車体13上に設けられた制御部23に接続され、前記車体13の走行中のピッチ軸回りは、前記慣性センサ20からの角速度の高周波数成分を用いて前記制御部23により前記ダンパー11又は11Aの伸縮を制御し、前記車体13の走行中のロール軸回りは前記慣性センサ20からの角度/角速度を用いて前記制御部23により前記ダンパー11,11Aの右側又は左側の伸縮を制御するように構成され、1個のみの1ユニットからなる慣性センサ20からの角速度の高周波数成分を用いる場合、及び角度/角速度を用いる場合を前述のように軸回りによって選択使用することにより、慣性センサ20は1台のみで済ませることができるように構成されている。
The inertial sensor 20 is connected to a
次に、本発明における1ユニットのみの慣性センサによる走行中の車輌10と路面30との傾き検出方法について述べる。
まず、図2では、通常、この状況が発生する確率が極めて大である登り坂又は図示しない下り坂の場合、前記車輌10の走行中のピッチ軸回りは前記慣性センサ20からの角速度の高周波数成分を用いて制御部23により前後のダンパー11,11Aの何れかの伸縮を制御して車輌10の姿勢の安定化を計ることができる。
Next, a method for detecting the inclination of the traveling
First, in FIG. 2, in the case of an uphill or a downhill (not shown) where the probability of occurrence of this situation is usually extremely high, the circumference of the pitch axis during travel of the
さらに、図3のように、通常、この状況が発生する確率は極めて少ない傾斜地の場合、前記車輌10の走行中のロール軸回りは前記慣性センサ20からの角度/角速度すなわち傾斜角を用いて前記制御部23により前記ダンパー11及び11Aの右側又は左側の伸縮を制御することにより、車輌10の傾斜に対する安定化を計ることができる。
従って、前述のように、1個のみの1ユニットの慣性センサ20を用いて、走行中の2軸の異なる軸回りの姿勢を容易に制御することができる。
Further, as shown in FIG. 3, in the case of an inclined place where the probability of occurrence of this situation is usually very small, the rotation around the roll axis while the
Therefore, as described above, it is possible to easily control the postures around the two different axes during traveling by using only one unit of inertial sensor 20.
本発明による1ユニットのみの慣性センサによる走行中の車輌と路面との傾き検出装置及び方法は、車体上に設けられた1ユニットのみの慣性センサからの角速度の高周波数成分及び角度/角速度を用いてダンパーの伸縮を制御することにより、走行中の車両のピッチ軸回り及びロール軸回りの制御を行うことができる。
尚、前述の図1〜図3の構成においては、四輪車について述べたが、三輪車にも適用しても図1の原理構成を適用できる。
An apparatus and a method for detecting the inclination of a vehicle and a road surface by a single unit inertial sensor according to the present invention uses a high frequency component and an angle / angular velocity of an angular velocity from a single unit inertial sensor provided on a vehicle body. By controlling the expansion and contraction of the damper, it is possible to perform control around the pitch axis and the roll axis of the traveling vehicle.
Although the four-wheeled vehicle has been described in the configuration of FIGS. 1 to 3 described above, the principle configuration of FIG. 1 can also be applied to a tricycle.
10 車輌
11,11A ダンパー
13 車体
20 慣性センサ
21 車軸
22 サスペンション
23 制御部
26 タイヤ
30 路面
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JP2016223798A (en) * | 2015-05-27 | 2016-12-28 | 多摩川精機株式会社 | Attitude detector and attitude detection method |
CN108444474A (en) * | 2018-05-03 | 2018-08-24 | 湖北三江航天红峰控制有限公司 | One kind minimizing high-precision optical fiber inertial positioning orienting device based on spatial reuse |
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JPS63132111A (en) * | 1986-11-21 | 1988-06-04 | Tokyo Keiki Co Ltd | Attitude detector |
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2012
- 2012-11-30 JP JP2012262392A patent/JP2014108646A/en active Pending
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