JP2014211410A

JP2014211410A - 車輌のボディと地面のなす角を計測する計測装置及び方法

Info

Publication number: JP2014211410A
Application number: JP2013089170A
Authority: JP
Inventors: 慎太郎水上; Shintaro Mizukami
Original assignee: Tamagawa Seiki Co Ltd
Current assignee: Tamagawa Seiki Co Ltd
Priority date: 2013-04-22
Filing date: 2013-04-22
Publication date: 2014-11-13

Abstract

【課題】車輌のボディに設けた一対の傾斜計を用いた簡単な構成により車輌のボディと地面のなす角を計測する装置及び方法を提供する。【解決手段】前輪４及び後輪５を合計して少なくとも３個以上の車輪を有する車輌２のボディ１と、前輪４の前車軸４ａと後輪５の後車軸５ａとを結ぶと共に地面１１と平行な第１平行部材１０、又は前輪４の前車軸４ａに設けられるか、又は一対の後輪の各後車軸５ａ間を結ぶと共に地面１１と平行な第２平行部材と、ボディ１の上部に設けられた１軸又は２軸検出型の第１傾斜計３と、第１平行部材１０又は第２平行部材に設けられた１軸又は２軸検出型の第２傾斜計１２と、を備え、第１傾斜計３の第１検出角度θ1と第２傾斜計１２の第２検出角度θ2との差角度θ3をボディ１と地面１１のなす傾斜角θ4とする。【選択図】図１

Description

本発明は、車輌のボディと地面のなす角を計測する計測装置及び方法に関し、特に、車軸を利用して地面と平行に配設された平行部材に傾斜計を設け、簡単な構成で車輌のボディと地面のなす傾斜角を計測することができるようにするための新規な改良に関する。

従来、用いられていたこの種の車輌のボディと地面のなす角を計測する計測装置としては、例えば、特許文献１の車輌に開示されているように、図示していないが、互いに連結された操舵部及び駆動部を備える車体と、操舵部又は駆動部を旋回方向に傾斜させる傾斜用アクチュエータ装置と、車体に作用する横加速度を直接的又は間接的に検出する複数のセンサと、車体の要求旋回量を検出する要求旋回量検出手段と、車速を検出する車速検出手段とを有し、横加速度に基づくフィードバック制御を行うと共に、要求旋回量及び車速に基づくフィードフォワード制御を行って車体の傾斜を制御するようにした構成で、車体の姿勢が変化する時であっても横方向の加速度成分がゼロとなり、車体及び乗員には車体の縦方向軸線と平行な方向の力が作用するので、車体の安定を維持することができ、また、旋回性能を向上させることができると共に、乗員が違和感を感じることがなく、乗り心地がよく、安定した走行状態を実現することができるようにしている。

特開２０１２−１２００４号公報

従来の車輌のボディと地面のなす角を計測する計測装置は、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、車輌のボディの前後左右に地面との距離センサを設けることで計測可能であるが、車輌のボディ自体に多くの数種類のセンサを設けなければならず、複雑となると共に、演算も複雑となっていた。

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、特に、車軸を利用して地面と平行に配設された平行部材に傾斜計を設け、簡単に車輌のボディと地面のなす傾斜角を計測することである。

本発明による車輌のボディと地面のなす角を計測する計測装置は、前輪及び後輪を合計して少なくとも３個以上の車輪を有する車輌のボディと、前記前輪の前車軸と後輪の後車軸とを結ぶと共に地面と平行な第１平行部材、又は、前記前輪の前車軸に設けられるか又は一対の前記後輪の各後車軸間を結ぶと共に地面と平行な第２平行部材と、前記ボディの上部に設けられた１軸又は２軸検出型の第１傾斜計と、前記第１平行部材又は前記第２平行部材に設けられた１軸又は２軸検出型の第２傾斜計と、を備え、前記第１傾斜計の第１検出角度と前記第２傾斜計の第２検出角度との差角度を前記ボディと前記地面のなす傾斜角であるとする構成であり、また、前記第１平行部材を用いることにより、前記ボディのピッチ角を計測する構成であり、また、前記第２平行部材を用いることにより、前記ボディのロール角を計測する構成であり、また、本発明による車輌のボディと地面のなす角を計測する計測方法は、前輪及び後輪を合計して少なくとも３個以上の車輪を有する車輌のボディと、前記前輪の前車軸と後輪の後車軸とを結ぶと共に地面と平行な第１平行部材、又は、前記前輪の前車軸に設けられるか又は一対の前記後輪の各後車軸間を結ぶと共に地面と平行な第２平行部材と、前記ボディの上部に設けられた１軸又は２軸検出型の第１傾斜計と、前記第１平行部材又は前記第２平行部材に設けられた１軸又は２軸検出型の第２傾斜計と、を用い、前記第１傾斜計の第１検出角度と前記第２傾斜計の第２検出角度との差角度を前記ボディと前記地面のなす傾斜角であるとする方法であり、また、前記第１平行部材を用いることにより、前記ボディのピッチ角を計測する方法であり、また、前記第２平行部材を用いることにより、前記ボディのロール角を計測する方法である。

本発明による車輌のボディと地面のなす角を計測する計測装置及び方法は、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、前輪及び後輪を合計して少なくとも３個以上の車輪を有する車輌のボディと、前記前輪の前車軸と後輪の後車軸とを結ぶと共に地面と平行な第１平行部材、又は、前記前輪の前車軸に設けられるか又は一対の前記後輪の各後車軸間を結ぶと共に地面と平行な第２平行部材と、前記ボディの上部に設けられた１軸又は２軸検出型の第１傾斜計と、前記第１平行部材又は前記第２平行部材に設けられた１軸又は２軸検出型の第２傾斜計と、を備え、前記第１傾斜計の第１検出角度と前記第２傾斜計の第２検出角度との差角度を前記ボディと前記地面のなす傾斜角であるとすることにより、車輌のボディと地面のなす角を従来よりも少ない数のセンサで簡単に計測することが可能で、サスペンションの制御システムを安価に構成することができる。
また、前記第１平行部材を用いることにより、前記ボディのピッチ角を計測することにより、極めて容易にピッチ角の検出ができる。
また、前記第２平行部材を用いることにより、前記ボディのロール角を計測することにより、極めて容易にロール角の検出ができる。

本発明による車輌のボディと地面のなすピッチ角を計測する計測装置を示す側面図である。図１のロール角を計測する形態の背面図である。図１の他の形態を示す側面図である。図３のロール角を計測する形態の背面図である。

本発明は、車軸を利用して地面と平行に配設された平行部材に傾斜計を設け、簡単に車輌のボディと地面のなす傾斜角を計測するようにした車輌のボディと地面のなす角を計測する計測装置及び方法を提供することを目的とする。

以下、図面と共に本発明による車輌のボディと地面のなす角を計測する計測装置及び方法の好適な実施の形態について説明する。
図１において、符号１で示されるものは車輌２のボディであり、このボディ１の上部の１ヶ所には１軸又は２軸検出型の１個構成の第１傾斜計３が設けられている。

前記ボディ１の下部には図示しないサスペンションを介して一対の前輪４及び一対の後輪５が設けられ、前記前輪４の前車軸４ａと前記後輪５の後車軸５ａとを結ぶようにその間には長手状の第１平行部材１０が設けられ、前記第１平行部材１０は、前記前輪４か後輪５の何れか一方が図示しない穴の中に落ちない限り、地面１１に対して常にほぼ平行となるように構成されている。

前記第１平行部材１０の１ヶ所には、１軸又は２軸検出型の１個構成の第２傾斜計１２が設けられており、図１では、角度θの坂道１３上に前記ボディ１課位置する場合には、前記坂道１３の地面１１に対して前記第１平行部材１０が平行状態にあり、前記ボディ１は前のめりの状態であるため、このボディ１の傾斜は第１傾斜計３によって第１検出角度θ_１として検出され、前記坂道１３の地面１１の傾斜は前記第２傾斜計１２によって第２検出角度θ_２として検出される。

前記第１傾斜計３の第１検出角度θ_１と前記第２傾斜計１２の第２検出角度θ_２との差角度θ_３を前記ボディ１と前記坂道１３の地面１１のなす傾斜角θ_４、すなわち、前記ボディ１のピッチ角θ_Ｐとして検出することができる。前記ピッチ角θ_Ｐの算出は図示しない演算部により行うことができる。
尚、前述の各傾斜計３,１２は、周知のＭＥＭＳにより加工された静電式等の超小型素子で構成され、ピッチ角又はロール角用の１軸検出型、又は、ピッチ角とロール角の両方を検出することができる２軸検出型の何れかを用いることができる。

前述の図１の構成は、前記ボディ１が下り傾斜の坂道１３の地面１１上を走行している一瞬におけるピッチ角θ_Ｐを計測する状態の場合について述べたが、図２は、図１のボディ１を背部から見て構成を一部変更した場合におけるローリング時のロール角を検出する状態について示している。尚、この場合は、各傾斜計３,１２でロール角θ_Ｒを検出した第１、第２検出角度θ_１ａとθ_２ａを用いる。
すなわち、図２において、前記地面１１の傾斜状態により前記ボディ１が実線から点線で示すようにローリングして傾斜した場合、図１の場合と同様に、前記第１傾斜計３のロール時の第１検出角度θ_１ａと各後輪５の各後車軸５ａ間に設けられ地面１１と平行な第２平行部材３０に取付けた前記第２傾斜計１２のロール時の第２検出角度θ_２ａとの差角度θ_３ａを前記ボディ１と地面１１のなす傾斜角θ_４ａ、すなわち、前記ボディ１のロール角θ_Ｒとして前記演算部によって演算することができる。尚、図２の構成は図１とほぼ同様であるため、図１と異なる構成のみ説明し、図１と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略している。

図３は図１の四輪車に対して他の形態である三輪車の場合について示している。
図３においては、三輪車であるため前輪４は１個であるが、図１の場合と同様に第１平行部材１０を前車軸４ａと後輪５の後車軸５ａとを結ぶと共に地面１１に対して平行な状態の第１平行部材１０を設け、その他の構成については、図１の構成と同様であるため、同一部分には同一符号を付し、その説明は重複を避けるために省略する。
すなわち、前記傾斜角θ_４を前記ボディ１のピッチ角θ_Ｐとして前記演算部により演算することができる。

前述の図３の構成は、前記ボディ１が下り傾斜の坂道１３の地面１１上を走行している一瞬におけるピッチ角状態の場合について述べたが、図４は、図３のボディ１を背部から見た場合における一部構成を変更してローリング時のロール角θ_Ｒを検出する状態について示している。
尚、この場合は、各傾斜計３,１２のロール角を検出した第１、第２検出角度θ_１ａとθ_２ａを用いるが、前記第２傾斜計１２は、前輪４の前車軸４ａに軸方向に沿って設けた第２平行部材３０又は図２のように各後車軸５ａ間の前記第２平行部材３０を用いることができる。

すなわち、図４において、前記地面１１の傾斜状態により前記ボディ１が実線から点線で示すようにローリングして傾斜した場合、図３の場合と同様に、前記第１傾斜計３のロール時の第１検出角度θ_１ａと前記第２傾斜計１２のロール時の第２検出角度θ_２ａとの図４に示す差角度θ_３ａを前記ボディ１と地面１１のなす傾斜角θ_４ａ、すなわち、ロール角θ_Ｐとして検出することができる。
尚、図４の構成は、図３と同一部分に同一符号を付してその説明は省略し、図３と異なる部分についてのみ説明した。

本発明による車輌のボディと地面のなす角を計測する計測装置は、車軸を利用して地面と平行に配設された平行部材に傾斜計を設け、簡単な構成で車輌のボディと地面のなす傾斜角を計測することができる。

１ボディ
２車輌
３第１傾斜計
４前輪
４ａ前車軸
５後輪
５ａ後車軸
１０第１平行部材
１１地面
１２第２傾斜計
θ_１、θ_１ａ第１検出角度
θ_２、θ_２ａ第２検出角度
θ_３、θ_３ａ差角度
θ_４、θ_４ａ傾斜角
θ_Ｐピッチ角
θ_Ｒロール角
３０第２平行部材

Claims

前輪(4)及び後輪(5)を合計して少なくとも３個以上の車輪を有する車輌(2)のボディ(1)と、前記前輪(4)の前車軸(4a)と後輪(5)の後車軸(5a)とを結ぶと共に地面(11)と平行な第１平行部材(10)、又は、前記前輪(4)の前車軸(4a)に設けられるか又は一対の前記後輪(5)の各後車軸(5a)間を結ぶと共に地面(11)と平行な第２平行部材(30)と、前記ボディ(1)の上部に設けられた１軸又は２軸検出型の第１傾斜計(3)と、前記第１平行部材(10)又は前記第２平行部材(30)に設けられた１軸又は２軸検出型の第２傾斜計(12)と、を備え、
前記第１傾斜計(3)の第１検出角度(θ₁,θ_1a)と前記第２傾斜計(12)の第２検出角度(θ_２,θ_2a)との差角度(θ_３,θ_3a)を前記ボディ(1)と前記地面(11)のなす傾斜角(θ₄,θ_4a)であるとすることを特徴とする車輌のボディと地面のなす角を計測する計測装置。
前記第１平行部材(10)を用いることにより、前記ボディ(1)のピッチ角(θ_P)を計測することを特徴とする請求項１記載の車輌のボディと地面のなす角を計測する計測装置。
前記第２平行部材(30)を用いることにより、前記ボディ(1)のロール角(θ_R)を計測することを特徴とする請求項１記載の車輌のボディと地面のなす角を計測する計測装置。
前輪(4)及び後輪(5)を合計して少なくとも３個以上の車輪を有する車輌(2)のボディ(1)と、前記前輪(4)の前車軸(4a)と後輪(5)の後車軸(5a)とを結ぶと共に地面(11)と平行な第１平行部材(10)、又は、前記前輪(4)の前車軸(4a)に設けられるか又は一対の前記後輪(5)の各後車軸(5a)間を結ぶと共に地面(11)と平行な第２平行部材(30)と、前記ボディ(1)の上部に設けられた１軸又は２軸検出型の第１傾斜計(3)と、前記第１平行部材(10)又は前記第２平行部材(30)に設けられた１軸又は２軸検出型の第２傾斜計(12)と、を用い、
前記第１傾斜計(3)の第１検出角度(θ₁,θ_1a)と前記第２傾斜計(12)の第２検出角度(θ_２,θ_2a)との差角度(θ_３,θ_3a)を前記ボディ(1)と前記地面(11)のなす傾斜角(θ₄,θ_4a)であるとすることを特徴とする車輌のボディと地面のなす角を計測する計測方法。
前記第１平行部材(10)を用いることにより、前記ボディ(1)のピッチ角(θ_P)を計測することを特徴とする請求項４記載の車輌のボディと地面のなす角を計測する計測方法。
前記第２平行部材(30)を用いることにより、前記ボディ(1)のロール角(θ_R)を計測することを特徴とする請求項４記載の車輌のボディと地面のなす角を計測する計測方法。