JP2745239B2 - 横転防止装置 - Google Patents
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- B60G2800/912—Attitude Control; levelling control
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Description
【発明の詳細な説明】 イ．発明の目的と在来技術 曲線状の道路を走る車には遠心力が働き、屡横転事故
を起こす。遠心力は車の速度・重量・旋回半径等によっ
て変動するが、その作用の程度は従来は運転者の経験か
ら感覚的に判断する外なく、科学的に適切な対処は出来
なかった。
を起こす。遠心力は車の速度・重量・旋回半径等によっ
て変動するが、その作用の程度は従来は運転者の経験か
ら感覚的に判断する外なく、科学的に適切な対処は出来
なかった。
本発明は横転事故を未然に防ぐ装置に関するものであ
る。
る。
ロ．発明の構成・作用 遠心力がすべて車の横転の為に費やされるものとすれ
ば（即ち、車を旋回半径方向外方にスリップさせる効果
等を無視すれば）、第１図，第２図で、右旋回の場合、
外側接地点P.Pを結ぶ線を軸として、車を横転させよう
とするモーメントFCH（FCは遠心力、Ｈは重心Ｇの高
さ）が働く。これに対し、WDL（Ｗは全車重量、DLはP.P
を含んで路面に垂直な面と重心との距離）のモーメント
が車を安定させる方向に働く。従って FH＞WDL （１） になれば車は横転する事になる。
ば（即ち、車を旋回半径方向外方にスリップさせる効果
等を無視すれば）、第１図，第２図で、右旋回の場合、
外側接地点P.Pを結ぶ線を軸として、車を横転させよう
とするモーメントFCH（FCは遠心力、Ｈは重心Ｇの高
さ）が働く。これに対し、WDL（Ｗは全車重量、DLはP.P
を含んで路面に垂直な面と重心との距離）のモーメント
が車を安定させる方向に働く。従って FH＞WDL （１） になれば車は横転する事になる。
こゝで、遠心力はFC＝WV2/gR（Ｖは車の線速度、ｇは
重力加速度、Ｒは旋回半径）だから（１）式は WV2H/gR＞WDL ∴ V2/gRDL/H （２） となるが、Ｈは、乗用車の場合は最低荷重（車両重量＋
運転者重量）時と最大荷重時との間の変動が小さいの
で、例えば安全側の極値（Ｈの最大値、即ち最低荷重時
の値）をとるなどして一定値として扱う事が出来るの
で、同じく一定値であるｇと一括してg/Hを一定値とし
て扱い、更に、これに全体の安全率を考慮に入れてｋと
置換えれば（２）式は V2＞kRDL （３） と簡略化される。
重力加速度、Ｒは旋回半径）だから（１）式は WV2H/gR＞WDL ∴ V2/gRDL/H （２） となるが、Ｈは、乗用車の場合は最低荷重（車両重量＋
運転者重量）時と最大荷重時との間の変動が小さいの
で、例えば安全側の極値（Ｈの最大値、即ち最低荷重時
の値）をとるなどして一定値として扱う事が出来るの
で、同じく一定値であるｇと一括してg/Hを一定値とし
て扱い、更に、これに全体の安全率を考慮に入れてｋと
置換えれば（２）式は V2＞kRDL （３） と簡略化される。
従って、適宜な検出装置によって得た諸元を演算し
て、上式が成立つ状態に至った時には安全装置が働く様
にすればよい訳である。
て、上式が成立つ状態に至った時には安全装置が働く様
にすればよい訳である。
第５図はこの様な装置の構成の１例を示すブロックダ
イヤグラムである。
イヤグラムである。
第１図に示す各車輪にかゝるバネ上荷重w1u,w2u,w3u,
w4uは、それぞれのバネ部に設置された適宜な荷重検出
機構（例えば歪ゲージ、ロードセル等）31,32,33,34に
よって検出され、演算機１はそれ等を入力として各荷重
の特定時の値w10,w20,w30,w40（説明後記）を選出、ま
たそれ等の合力Wuを算出する。演算機２はこれ等と、バ
ネ設置点の前後方向間隔Ｌ及び左右方向間隔ｄ（これ等
は車種毎に一定で、設計上或は実測から既知であり、適
宜な設定機構41,42で入力される）とからWuの位置、即
ち重心Guの水平方向の位置（前後方向l1u）、（左右方
向d1u）を算出する。
w4uは、それぞれのバネ部に設置された適宜な荷重検出
機構（例えば歪ゲージ、ロードセル等）31,32,33,34に
よって検出され、演算機１はそれ等を入力として各荷重
の特定時の値w10,w20,w30,w40（説明後記）を選出、ま
たそれ等の合力Wuを算出する。演算機２はこれ等と、バ
ネ設置点の前後方向間隔Ｌ及び左右方向間隔ｄ（これ等
は車種毎に一定で、設計上或は実測から既知であり、適
宜な設定機構41,42で入力される）とからWuの位置、即
ち重心Guの水平方向の位置（前後方向l1u）、（左右方
向d1u）を算出する。
但し、これ等はバネ上荷重関係の諸元から得た結果で
あるから車全体の重量・重心のデータではない。車全体
の重心等を求めるにはバネ下荷重を考慮せねばならな
い。
あるから車全体の重量・重心のデータではない。車全体
の重心等を求めるにはバネ下荷重を考慮せねばならな
い。
なほ、上記の重心位置算出は、車に加速度が加わって
いる状態では各車輪にかゝる荷重が変って来るし、走行
中は路面の凹凸や障害物によるピッチングやローリング
の影響を受けるので、静止時の検出値・演算値を記憶、
保持させる。
いる状態では各車輪にかゝる荷重が変って来るし、走行
中は路面の凹凸や障害物によるピッチングやローリング
の影響を受けるので、静止時の検出値・演算値を記憶、
保持させる。
また、路面の傾斜も算出結果に影響するので、水平状
態での検出値を用いる。
態での検出値を用いる。
この為演算機１には、前記の荷重検出値の外に適宜な
速度検出機構35（勿論スピードメーターから取ってもよ
い）から得た速度Ｖを、また適宜な傾斜検出機構36から
得た条件を入力する。そしてＶ＝０、即ち速度検出機構
からの入力が無く、且水平、即ち傾斜検出機構からの入
力が無い時（若干の許容限度を設けて、水平からある角
度以内は信号を発しないという様にしてよい）にのみw
10〜w40を選出して演算機２に入力する。前記の特定時
の値とはこの条件下での出力の意である（条件外の時の
値は第６図の演算機13に送られる）。
速度検出機構35（勿論スピードメーターから取ってもよ
い）から得た速度Ｖを、また適宜な傾斜検出機構36から
得た条件を入力する。そしてＶ＝０、即ち速度検出機構
からの入力が無く、且水平、即ち傾斜検出機構からの入
力が無い時（若干の許容限度を設けて、水平からある角
度以内は信号を発しないという様にしてよい）にのみw
10〜w40を選出して演算機２に入力する。前記の特定時
の値とはこの条件下での出力の意である（条件外の時の
値は第６図の演算機13に送られる）。
バネ下荷重は車種毎に一定で、設計上の計算或は実測
によってその重量Wlとその重心Glの位置（前後方向l1l,
左右方向d1l）が得られるからこれ等を設定機構43,44,4
5で演算機３に入力する。演算機３では他の入力Wu,l1u,
d1uとから全車重量Ｗの重心Ｇの位置（前後方向lF,左右
方向dL）がWu,Wlの合力計算で容易に求められる。
によってその重量Wlとその重心Glの位置（前後方向l1l,
左右方向d1l）が得られるからこれ等を設定機構43,44,4
5で演算機３に入力する。演算機３では他の入力Wu,l1u,
d1uとから全車重量Ｗの重心Ｇの位置（前後方向lF,左右
方向dL）がWu,Wlの合力計算で容易に求められる。
車の旋回半径Ｒはハンドル回転角θと1:1で対応し、
その間の函数関係は車種毎に一定だから設計上からθで
知る事が出来、またそのθは適宜な回転角検出機構（例
えばロータリーエンコーダー等）で容易に検出出来る。
演算機４は、回転角検出機構37で検出されたハンドル回
転角θの回転が右か左か（＋か−か）でdL又はdR（＝ｄ
−dL）を出力する（例えばθ＞０の時は回転角検出機構
から演算機４に信号が発せられず、その間は演算機４は
入力dLを出力として演算機５に送り、他の場合には一定
の信号が入力、その際は演算機４はｄとdLとからdRを出
力するなどして）。DLは演算機５で、dLに、車種毎に一
定で設計上あるいは実測から容易に知られる間隔Dw（設
定機構46で入力）を加えて得られる。演算機７はこれ
と、設定機構47による入力である常数ｋ及び演算機６で
θから変換したＲとでkRDLを算出する。
その間の函数関係は車種毎に一定だから設計上からθで
知る事が出来、またそのθは適宜な回転角検出機構（例
えばロータリーエンコーダー等）で容易に検出出来る。
演算機４は、回転角検出機構37で検出されたハンドル回
転角θの回転が右か左か（＋か−か）でdL又はdR（＝ｄ
−dL）を出力する（例えばθ＞０の時は回転角検出機構
から演算機４に信号が発せられず、その間は演算機４は
入力dLを出力として演算機５に送り、他の場合には一定
の信号が入力、その際は演算機４はｄとdLとからdRを出
力するなどして）。DLは演算機５で、dLに、車種毎に一
定で設計上あるいは実測から容易に知られる間隔Dw（設
定機構46で入力）を加えて得られる。演算機７はこれ
と、設定機構47による入力である常数ｋ及び演算機６で
θから変換したＲとでkRDLを算出する。
演算機８はＶを入力としてV2を出力。演算機９は両入
力を比較演算して V2＞KRDL の時は安全機構51を発動する（アクセルを緩める、警報
を発する等）。
力を比較演算して V2＞KRDL の時は安全機構51を発動する（アクセルを緩める、警報
を発する等）。
なほ、演算機１でw10〜w40が選出されるのは静止、水
平時だけであるのに対し、演算機４にθの条件が入力さ
れる瞬間、そしてθがＲに換算され、更にkRDLが算出さ
れて演算機９で比較演算される瞬間等は走行中であっ
て、その間に必ず時間的なずれがある（演算機４へのθ
の入力から演算機９の出力までは瞬間的）。従ってWu,W
10〜w40、或は演算機２・演算機３等の出力はその間ず
っと、次の静止、水平の時まで記憶・保持されねばなら
ない。
平時だけであるのに対し、演算機４にθの条件が入力さ
れる瞬間、そしてθがＲに換算され、更にkRDLが算出さ
れて演算機９で比較演算される瞬間等は走行中であっ
て、その間に必ず時間的なずれがある（演算機４へのθ
の入力から演算機９の出力までは瞬間的）。従ってWu,W
10〜w40、或は演算機２・演算機３等の出力はその間ず
っと、次の静止、水平の時まで記憶・保持されねばなら
ない。
勿論、以上の間に於いて、各入力の単位は同一歩調を
取る様整合されねばならない。また、演算機は対応機能
を適宜分割或は集約してよいし、各式を等価で変換（例
えば移項するなど）して、これに合わせて演算機の内容
や組合わせを変えてもよい。また例えば、演算機２でd
1uの代りにd2uを出力し（演算式の組立思想は同じ）、
演算機３の入力d1lの代りにd2lを入力してdRを算出する
などしても同じ最終効果を得る事が出来る。これ等は以
下の例に於いても同様である。
取る様整合されねばならない。また、演算機は対応機能
を適宜分割或は集約してよいし、各式を等価で変換（例
えば移項するなど）して、これに合わせて演算機の内容
や組合わせを変えてもよい。また例えば、演算機２でd
1uの代りにd2uを出力し（演算式の組立思想は同じ）、
演算機３の入力d1lの代りにd2lを入力してdRを算出する
などしても同じ最終効果を得る事が出来る。これ等は以
下の例に於いても同様である。
以上は重心高Ｈを既知の一定値として扱った場合だ
が、トラックの様に荷重が大きく、且つその変動の激し
い場合にはそれでは通らない。そこで、次の様にＨを自
動的に検出する。
が、トラックの様に荷重が大きく、且つその変動の激し
い場合にはそれでは通らない。そこで、次の様にＨを自
動的に検出する。
車の発進・停止時等における加速度の効果を利用する
のである。
のである。
４輪それぞれで検出される荷重w1u〜w4uはバネ上荷重
Wuの分力であって、それぞれその点での反力と釣合って
いる。バネ上荷重には、車の発進・停止時にその反対の
向に加速度αが働き、その結果いわゆるテールダウン，
ノウズダイブ等の現象が起るが、その瞬間，瞬間をとれ
ば荷重と反力は釣合っているものと考えられる。
Wuの分力であって、それぞれその点での反力と釣合って
いる。バネ上荷重には、車の発進・停止時にその反対の
向に加速度αが働き、その結果いわゆるテールダウン，
ノウズダイブ等の現象が起るが、その瞬間，瞬間をとれ
ば荷重と反力は釣合っているものと考えられる。
今、第３図について、発進時を例にとり、前輪側バネ
設置線を結ぶ線に関するモーメントを考えると、重心の
位置は変らないから Hul1u＋WuαHu/g＝（w3u＋W4u）Ｌ ∴Hu＝ｇ｛（w3u＋w4u）Ｌ−Wul1u｝/Wuα （４） となる（Huはバネ上荷重の重心点のバネ設置平面からの
高さ）。
設置線を結ぶ線に関するモーメントを考えると、重心の
位置は変らないから Hul1u＋WuαHu/g＝（w3u＋W4u）Ｌ ∴Hu＝ｇ｛（w3u＋w4u）Ｌ−Wul1u｝/Wuα （４） となる（Huはバネ上荷重の重心点のバネ設置平面からの
高さ）。
勿論、後輪側に関するモーメントをとっても同じ結果
となる。減速時について考えても同様である（Wu＝W1u
＋W2u＋W3u＋W4u,L＝l1u＋l2uの関係を用いれば皆同じ
結果に帰一する）。
となる。減速時について考えても同様である（Wu＝W1u
＋W2u＋W3u＋W4u,L＝l1u＋l2uの関係を用いれば皆同じ
結果に帰一する）。
第６図に、上記算定値を得る演算の１例をブロックダ
イヤグラムで示してあるが、上式のw3u＋w4uは演算機１
で算出されるし、Wuも演算機１で、l1uは演算機２でそ
れぞれ算出される。αは適宜な加速度検出機構38（速度
検出機構と時計から算出する事も出来る）から、また既
知の値Ｌ及びｇはそれぞれ設定機構41,48の入力として
得られるからHuは一連の演算機によって算出される（図
から自明なので説明は省略する）。
イヤグラムで示してあるが、上式のw3u＋w4uは演算機１
で算出されるし、Wuも演算機１で、l1uは演算機２でそ
れぞれ算出される。αは適宜な加速度検出機構38（速度
検出機構と時計から算出する事も出来る）から、また既
知の値Ｌ及びｇはそれぞれ設定機構41,48の入力として
得られるからHuは一連の演算機によって算出される（図
から自明なので説明は省略する）。
但し、前記の様にHuはバネ上だけの重心高であり、全
車の重心高はバネ上荷重Wuとバネ下荷重Wlの合力である
Ｗの重心高でなくてはならない。そしてバネ下荷重の重
心Glの位置は前記の様に車種毎に一定で、その高さHlも
既知である。またバネ設置点の高さ（車種毎に一定で既
知）をHcとすれば、バネ上荷重の重心Guの路面からの高
さはHu＋Hcとなり既知である。そしてＷはWuとWlの合力
であるから、全車の重心ＧはGuとGlを結んだ線上にあ
り、従ってH,Hu,Hlも第４図に示した関係にあり、比例
関係から h/（Hu＋Hc−Hl）＝（lF−l1l）／（l1u−l1l） ∴ｈ＝（lF−l1l）（Hu＋Hc−Hl）／（l1u−l1l） （４） 従って Ｈ＝ｈ＋Hl ＝｛（Hu＋Hc）（lF−l1l）＋Hl（l1u−lF）｝／ （l1u−l1l） （５） 以上は前後方向間隔に基づいて考察した結果だが、図
から明らかな様に、左右方向間隔で考えても同様であ
る。
車の重心高はバネ上荷重Wuとバネ下荷重Wlの合力である
Ｗの重心高でなくてはならない。そしてバネ下荷重の重
心Glの位置は前記の様に車種毎に一定で、その高さHlも
既知である。またバネ設置点の高さ（車種毎に一定で既
知）をHcとすれば、バネ上荷重の重心Guの路面からの高
さはHu＋Hcとなり既知である。そしてＷはWuとWlの合力
であるから、全車の重心ＧはGuとGlを結んだ線上にあ
り、従ってH,Hu,Hlも第４図に示した関係にあり、比例
関係から h/（Hu＋Hc−Hl）＝（lF−l1l）／（l1u−l1l） ∴ｈ＝（lF−l1l）（Hu＋Hc−Hl）／（l1u−l1l） （４） 従って Ｈ＝ｈ＋Hl ＝｛（Hu＋Hc）（lF−l1l）＋Hl（l1u−lF）｝／ （l1u−l1l） （５） 以上は前後方向間隔に基づいて考察した結果だが、図
から明らかな様に、左右方向間隔で考えても同様であ
る。
第７図はこれを算出する装置の構成・作用の１例を示
すブロックダイヤグラムだが、図から容易に解明出来る
ので説明は省略する。
すブロックダイヤグラムだが、図から容易に解明出来る
ので説明は省略する。
なほ、このＨを使用する場合の横転防止装置の構成
は、例えば第５図に於ける演算機７に入力、同演算機の
出力をkRDL/Hと、演算機９の判定基準をV2＞kRDL/Hとす
ればよい（勿論、演算機７の演算内容は変る）。
は、例えば第５図に於ける演算機７に入力、同演算機の
出力をkRDL/Hと、演算機９の判定基準をV2＞kRDL/Hとす
ればよい（勿論、演算機７の演算内容は変る）。
ハ．発明の効果 以上に例示した様に、本発明によれば、従来は運転者
の勘のみが頼りであった横転事故防止が自動的になされ
る訳で、事故による損失を未然に防げるばかりでなく、
運転者の疲労を軽減出来、それがまた事故防止効果を高
めるなど、社会生活上極めて有用である。
の勘のみが頼りであった横転事故防止が自動的になされ
る訳で、事故による損失を未然に防げるばかりでなく、
運転者の疲労を軽減出来、それがまた事故防止効果を高
めるなど、社会生活上極めて有用である。
第１図は車輪と荷重・重心等の位置関係を示す車の平面
図。車体部分の輪郭を鎖線で示す（以下同様）。第２図
は同じく車の後面図。第３図は同じく車の左側面図。第
４図は重心相互の関係位置を示す図。第５図は本発明に
よる装置の演算の１例を示すブロックダイヤグラム。第
６図はHu算出の１例を示すブロックダイヤグラム。第７
図はＨ算出の１例を示すブロックダイヤグラム。 1,2,3,4,5,6,7,8,9はそれそれ演算機。11,12,13,14,15
はそれぞれ演算機。21,22,23,24,25,26,27はそれぞれ演
算機。31,32,33,34はそれぞれ荷重検出機構。35は速度
検出機構,36は傾斜検出機構,37は角度検出機構,38は加
速度検出機構。41,42,43,44,45,46,47,48,49,50はそれ
ぞれ設定機構。51は安全機構。
図。車体部分の輪郭を鎖線で示す（以下同様）。第２図
は同じく車の後面図。第３図は同じく車の左側面図。第
４図は重心相互の関係位置を示す図。第５図は本発明に
よる装置の演算の１例を示すブロックダイヤグラム。第
６図はHu算出の１例を示すブロックダイヤグラム。第７
図はＨ算出の１例を示すブロックダイヤグラム。 1,2,3,4,5,6,7,8,9はそれそれ演算機。11,12,13,14,15
はそれぞれ演算機。21,22,23,24,25,26,27はそれぞれ演
算機。31,32,33,34はそれぞれ荷重検出機構。35は速度
検出機構,36は傾斜検出機構,37は角度検出機構,38は加
速度検出機構。41,42,43,44,45,46,47,48,49,50はそれ
ぞれ設定機構。51は安全機構。
Claims (2)
- 【請求項１】適宜な荷重検出装置により検出した荷重時
の車の４輪に掛かる静止荷重と、バネ位置（各バネの配
設位置）とから、バネ上荷重とその重心の水平方向位置
を算出し、これ等と、バネ下荷重とその重心位置とから
車全体の荷重とその重心の水平方向位置を算出、これに
より、旋回走行中の車の外側の車輪の外側接地点P.Pを
含み路面に垂直な平面と重心との距離Ｄ（右回転の場合
D1、左回転の場合DR）を算出し、これと、適宜な回転角
検出装置によって検出したハンドルの回転角から求めた
車の旋回半径Ｒ、ｇ（重力加速度）、Ｈ（バネ上荷重と
その重心の水平方向の位置を基に、前後いづれかのバネ
設置線に関するバネ上荷重のモーメント、バネ上荷重が
加速時又は減速時の加速度によって重心に及ぼす力の同
バネ設置線に関するモーメント、その時の各輪に掛かる
荷重の同バネ設置線に関するモーメント等の３者の釣合
条件から演算機によりバネ上荷重の重心のバネ設置線か
らの高さを算出、これと該重心の水平方向の位置、バネ
下荷重の重心の高さ及び水平方向の位置等とから求めた
全車の重心の高さ。最大荷重と最小荷重との差が車の重
量に対して小さい車の場合は常時一定値としてもよい）
と安全率を考慮して定めた定数ｋ、適宜な速度検出装置
によって検出した線速度Ｖとから演算機により V2＞kRD/H ……（この式に於けるｋにはｇを含む） 又はこれと等価な式が成立する場合には自動的にアクセ
ルを緩めるか、警報を発するなどの安全措置が講じられ
る様にした事を特徴とする横転防止装置。 - 【請求項２】前記全車の重心の高さＨは、該バネ上荷重
と該重心の水平方向位置を基に、前後いづれかのバネ設
置線に関するバネ上荷重のモーメント、バネ上荷重と加
速時又は減速時の加速度（適宜な検出機構によって検
出）が重心に及ぼす力の同バネ設置線に関するモーメン
ト、その時の各輪に掛かる荷重の同バネ設置線に関する
モーメント等の３者の釣合条件から、演算機によりバネ
上荷重の重心のバネ設置線からの高さを算出、これと該
重心の水平方向の位置、バネ下荷重の重心の高さ及び水
平方向の位置等から算出されることを特徴とする請求項
１記載の横転防止装置。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2099950A JP2745239B2 (ja) | 1990-04-16 | 1990-04-16 | 横転防止装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP2099950A JP2745239B2 (ja) | 1990-04-16 | 1990-04-16 | 横転防止装置 |
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| JPH04128521A JPH04128521A (ja) | 1992-04-30 |
| JP2745239B2 true JP2745239B2 (ja) | 1998-04-28 |
Family
ID=14260982
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2099950A Expired - Fee Related JP2745239B2 (ja) | 1990-04-16 | 1990-04-16 | 横転防止装置 |
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| JP (1) | JP2745239B2 (ja) |
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-
1990
- 1990-04-16 JP JP2099950A patent/JP2745239B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPH04128521A (ja) | 1992-04-30 |
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