JP3424003B2 - 応力測定センサとこれを用いた車両の走行制御システム - Google Patents

応力測定センサとこれを用いた車両の走行制御システム

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JP3424003B2 JP07823994A JP7823994A JP3424003B2 JP 3424003 B2 JP3424003 B2 JP 3424003B2 JP 07823994 A JP07823994 A JP 07823994A JP 7823994 A JP7823994 A JP 7823994A JP 3424003 B2 JP3424003 B2 JP 3424003B2
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長生 宮崎
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、3次元的な応力測定を
単独で可能にする応力測定センサと、これを車両の車軸
に応用して、急制動時に車輪のロック(固着)を防止す
るアンチロックブレーキ装置(ABS)又は加速時に車
輪の過大なスリップを防止するトラクションコントロー
ル装置を構成する要素となり、安全性の高い車両の走行
制御システムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】物体への応力を測定する応力センサとし
ては、従来から種々開発されているが、従来のものはほ
とんどが一方向の応力を測定するものである。また、ロ
ゼットゲージ等の平面での応力と方向を測定可能なセン
サまではあるが、3次元的な応力方向や応力値を測定す
るセンサが無く、ロゼットゲージ等を複数組み合わせて
測定する必要があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、1センサで
3次元的な応力方向や応力値を測定するセンサを提供
し、また、本センサの特徴を用いて、3次元的に複雑な
応力が発生する車両の車軸に埋め込み、より安全生の高
い車両の走行制御システムを提供することを目的として
いる。
【0004】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の本発明
は、基体の互に直交するX,Y,Z軸上にそれぞれ各軸
方向の応力を検出するX軸主応力センサ、Y軸主応力セ
ンサ、Z軸主応力センサが配設されるとともに、上記
X,Y,Z軸の全ての軸に対して傾いたA軸上に当該軸
方向の応力を検出するA軸補助応力センサが配設された
構成になっている。請求項2に記載の本発明は、請求項
1に記載の応力測定センサにおいて、主応力の方向変化
を計測することにより、制御パラメータとなる各主体的
運動分力の動向及びその変化を算出する構成になってい
る。請求項3に記載の本発明は、請求項1又は請求項2
に記載の応力測定センサを、X軸、Y軸及びZ軸がそれ
ぞれ車両の進行方向、当該進行方向に対して横方向、車
両の上下方向と略一致するように、車両の車軸に配設
し、当該応力測定センサによる応力測定結果を用いて、
ブレーキ制御、エンジン制御、ハンドル操作等の外的要
因による動的運動性向に対し、予め選択された条件に自
動的に制御する構成になっている。請求項4に記載の本
発明は、請求項3に記載の車両の走行制御システムに、
更にヨー及びコーナリングによるタイヤと路面との接触
点の移動及びこれらのコーナリングフォース、サイドフ
ォース、コーナリング抵抗等のパラメータを計測して、
最大制動力、最適操縦性、安定性等の走行安全性を保持
できる構成になっている。
【0005】
【作用】請求項1に記載の本発明は、基体の互に直交す
X,Y,Z軸上にそれぞれ各軸方向の応力を検出する
X軸主応力センサ、Y軸主応力センサ、Z軸主応力セン
サが配設されるとともに、上記X,Y,Z軸の全ての軸
に対して傾いたA軸上に当該軸方向の応力を検出するA
軸補助応力センサが配設された構成とすることにより、
計測すべき基体の変化による応力の応力方向やその応力
の変化及び任意の点の応力の方向又はその応力の変化を
計測できる。請求項2に記載の本発明は、請求項1に記
載の応力測定センサにおいて、主応力の方向変化を計測
することにより、制御パラメータとなる各主体的運動分
力の動向及びその変化を算出することができる。請求項
3に記載の本発明は、請求項1又は請求項2に記載の応
力測定センサを、X軸、Y軸及びZ軸がそれぞれ車両の
進行方向、当該進行方向に対して横方向、車両の上下方
向と略一致するように、車両の車軸に配設し、当該応力
測定センサによる応力測定結果を用いて、ブレーキ制
御、エンジン制御、ハンドル操作等の外的要因による動
的運動性向に対し、予め選択された条件に自動的に制御
することが可能となる。請求項4に記載の本発明は、請
求項3に記載の車両の走行制御システムに、更にヨー及
びコーナリングによるタイヤと路面との接触点の移動及
びこれらのコーナリングフォース、サイドフォース、コ
ーナリング抵抗等のパラメータを計測して、最大制動
力、最適操縦性、安定性等の走行安全性を保持できる。
【0006】
【実施例】ここに示すのは好ましい実施形態の一例であ
って、特許請求の範囲はここに示す実施例に限定される
ものではない。以下に車両の応力測定センサを例に、図
示の実施例に基づいて本発明を説明する。図1は車両の
車軸に埋め込む応力測定センサの構成例である。 ここ
で、たとえば歪ゲージからなる応力センサを用いて、X
軸主応力センサ(GX)、Y軸主応力センサ(GY)、
Z軸主応力センサ(GZ)を各々直角になるように配設
する。またA軸補助応力センサ(GA)は、X軸主応力
センサ方向とY軸主応力センサ方向で構成するXY平面
から特定の角度(θZ)と、Y軸主応力センサ方向とZ
軸主応力センサ方向で構成するYZ平面から特定の角度
(θX)と、Z軸主応力センサ方向とX軸主応力センサ
方向で構成するZX平面から特定の角度(θY)となる
ように配設して応力測定センサ(S)を構成する。この
ときの各平面からの特定の角度は既知の値であれば良い
が、測定する応力の主な方向が予めわかっている場合
は、その方向に合わせるのが良い。ここで応力測定セン
サ(S)の母材として樹脂もしくは車軸と同一材質に、
歪センサからなる主応力センサGX,GY,GZ及び補
助応力センサGAをX軸、Y軸、Z軸及びA軸の方向に
それぞれ配設して埋込むことで応力測定センサ(S)を
構成することが出来る。この応力測定センサ(S)を図
2のようにX軸を車両の進行方向(4)、Y軸を進行方
向に対して横方向、Z軸を上下方向となるように車両の
車軸(2)に埋め込む。これにより、X軸主応力センサ
(GX)で路面摩擦力方向、Y軸主応力センサ(GY)
で横力方向、Z軸主応力センサ(GZ)で垂直坑力をそ
れぞれ測定できる。さらに、X軸主応力センサ(GX)
の値をZ軸主応力センサ(GZ)の値で除算すると路面
摩擦計数を得ることが出来、車両の急制動時のアンチロ
ックブレーキ制御や発進時のトラクションコントロール
に応用可能である。次に、A軸補助応力センサ(GA)
の測定値のXY平面投影分力とX,Y軸主応力センサ測
定値を基にロゼット解析を実施すると、路面に水平な面
の応力値と水平面内の応力方向が計測可能となる。同様
に、X,Z軸主応力センサ及びA軸補助応力センサから
路面と垂直かつ車両の進行方向面の応力値と応力方向
が、Y,X軸主応力センサ及びA軸補助応力センサから
路面と垂直かつ車両の横方向面の応力値と応力方向がそ
れぞれ計測可能となる。
【0007】上記による応力測定センサ(S)で、X
Y,YZ,ZX平面の計測値を入力値として、ベクトル
計算等の演算を行うことで、制御パラメータとして使用
できる車両の運動によるX,Y,Z軸方向の応力変化の
動向、すなわち車軸(2)にかかる主応力の方向変化を
計測する事が可能となる(請求項2)。
【0008】4輪車両の4輪全てに応力測定センサを各
車軸に各々埋込み配設して、たとえば車両が走行中にハ
ンドル操作を行った場合には、遠心力により車両の旋回
方向内側のZ軸主応力センサ出力は増加し、Y軸主応力
センサ出力は減少して、旋回方向外側のZ軸主応力セン
サとY軸主応力センサ出力は共に減少する。またブレー
キ操作時には、各輪のX軸主応力センサと前輪のZ軸主
応力センサ出力が共に減少し、後輪のZ軸主応力センサ
出力が増加する。またエンジン操作で加速する時には、
駆動輪のX軸主応力センサと前輪のZ軸主応力センサが
共に増加し、後輪のZ軸主応力センサ出力が減少する。
また、A軸補助応力センサの測定値のXY平面投影分力
とX,Y軸主応力センサ測定値を基にロゼトト解析を実
施すると、路面に水平な面の応力値と水平面内の応力方
向が計測可能となる。同様に、X,Z軸主応力センサ及
びA軸補助応力センサから路面と垂直かつ車両の進行方
向面の応力値と応力方向が、Y,X軸主応力センサ及び
A軸補助応力センサから路面と垂直かつ車両の横方向面
の応力値と応力方向がそれぞれ計測可能となる。このX
Y,YZ,ZX平面の計測値を入力値として、ベクトル
計算等の演算を行うことで、車両の運動によるX,Y,
Z軸方向の応力変化の動向、すなわち車軸(2)にかか
る主応力の方向変化を計測する事が可能となる。従っ
て、各車軸にかかる主応力の方向変化より、車両の運動
方向を知ることが可能である。ここで、図3のシステム
概要図から、まず、上記出力値の変化を検出し、次に予
め最適範囲と設定している値と比較を行い、最適範囲外
と判断すれば、判断内容に対応した制御装置を動作させ
ることで車両の安定走行を維持させる(請求項3)。
【0009】上記の走行制御システムに、更にヨー及び
コーナリングによるタイヤと路面との接触点の移動及び
これらのコーナリングフォース、サイドフォース、コー
ナリング抵抗等による各センサの計測値を予め計測し
て、最大制動力、最適操縦性、安定性等の走行安全性を
保持できるように操舵角制限装置、ブレーキ圧加減装
置、エンジンコントロール装置等を動作させることで車
両の安定走行を維持させる(請求項4)ことが可能であ
る。また、以上は本発明のセンサを車両の車軸に埋込ん
だ場合に付いて述べたが、ストラット部分に埋込んだ場
合にも同様の効果を得ることが可能である。
【0010】
【効果】本発明によれば、1センサで3次元的な応力方
向や応力値を測定するセンサが実現できる。また、本セ
ンサの特徴を用いて、3次元的に複雑な応力が発生する
車両の車軸に埋め込み、より安全性の高い車両の走行制
御システムを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】応力測定センサ構成図
【図2】応力測定センサを車両の車軸に取付けた状態を
示す図
【図3】走行制御システム概要図
【符号の説明】
X X軸(車両の進行方向) Y Y軸(横方向) Z Z軸(垂直方向) A A軸(X,Y,Z軸からそれぞれ特定の角度に
なるよう配設した軸) GX X軸主応力センサ(摩擦力測定用) GY Y軸主応力センサ(横力測定用) GZ Z軸主応力センサ(垂直坑力測定用) GA A軸補助応力センサ(主応力計算用−−ロゼッ
ト解析用) S 応力測定センサ 1 ストラット 2 車軸 3 タイヤ 4 車両の進行方向
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01L 5/16 B60T 8/00 B60T 8/58

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基体の互に直交するX,Y,Z軸上にそ
    れぞれ各軸方向の応力を検出するX軸主応力センサ、Y
    軸主応力センサ、Z軸主応力センサが配設されるととも
    に、上記X,Y,Z軸の全ての軸に対して傾いたA軸上
    に当該軸方向の応力を検出するA軸補助応力センサが配
    設されていることを特徴とする応力センサ。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の応力測定センサにおい
    て、主応力の方向変化を計測することにより、制御パラ
    メータとなる各主体的運動分力の動向及びその変化を算
    出することを特徴とする応力測定センサ。
  3. 【請求項3】 請求項1又は請求項2に記載の応力測定
    センサを、X軸、Y軸及びZ軸がそれぞれ車両の進行方
    向、当該進行方向に対して横方向、車両の上下方向と略
    一致するように、車両の車軸に配設し、当該応力測定セ
    ンサによる応力測定結果を用いて、ブレーキ制御、エン
    ジン制御、ハンドル操作等の外的要因による動的運動性
    向に対し、予め選択された条件に自動的に制御すること
    を特徴とする車両の走行制御システム。
  4. 【請求項4】 請求項3に記載の車両の走行制御システ
    ムに、更にヨー及びコーナリングによるタイヤと路面と
    の接触点の移動及びこれらのコーナリングフォース、サ
    イドフォース、コーナリング抵抗等のパラメータを計測
    して、最大制動力、最適操縦性、安定性等の走行安全性
    を保持できるようにしたことを特徴とする車両の走行制
    御システム。
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