JP7360993B2

JP7360993B2 - 空転検出装置と空転検出方法

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Publication number: JP7360993B2
Application number: JP2020097539A
Authority: JP
Inventors: 信太郎宮本
Original assignee: IHI Aerospace Co Ltd
Current assignee: IHI Aerospace Co Ltd
Priority date: 2020-06-04
Filing date: 2020-06-04
Publication date: 2023-10-13
Anticipated expiration: 2040-06-04
Also published as: JP2021187408A

Description

本発明は、車両の駆動輪の空転を検出する技術に関する。

車両の加速時や制動時に、車両の駆動輪のトルクが、駆動輪と走行面との摩擦力よりも大きくなると、駆動輪が空転してしまう。この場合には、車両の挙動が不安定になり、例えば駆動輪のスリップが発生する。そのため、駆動輪の空転を防止する装置として、トラクションコントロールシステム（ＴＣＳ：Traction Control System）と呼ばれるものがある。

ＴＣＳでは、車両の進行速度と駆動輪の回転速度を計測し、これらの計測値に基づいて、駆動輪の空転を検出する（例えば、特許文献１を参照）。より詳しくは、車両の進行速度と、駆動輪の回転速度（角速度）に駆動輪の有効半径を乗じた値との差に基づいて、駆動輪の空転を検出する。空転が検出された場合には、例えば駆動輪の回転を減少させることにより、車体の安定性が保たれるようにする。

特開２００１－８２１９９号公報特許第６３４６９３４号公報

上述のように、ＴＣＳにおける駆動輪の空転検出では車両の進行速度を用いている。

ＴＣＳに用いる車両の進行速度を、特許文献１では次のように求めている。すなわち、特許文献１では、求める進行速度に路面勾配による誤差が生じないように、複数の車輪のうち最も回転速度が小さいものを選択し、選択した車輪の回転速度と車両の加速度とから車両の進行速度を推定している。しかし、この場合に、車両の加速度を検出する加速度センサとして、慣性センサを用いる場合、車両の低速走行時に加速度センサからの検出信号のＳ／Ｎ比が低くなる。その結果、加速度に基づいて求めた車両の進行速度の精度が下がり、駆動輪の空転を検出するのが困難となることがある。

一方、ＴＣＳに用いる車両の進行速度を、レーザドップラ効果を利用して計測することもできる（例えば特許文献２）。レーザドップラ効果を利用するセンサでは、レーザ光を走行面へ下方に射出し、その散乱光に基づいて、走行面と車両との相対速度を車両進行速度として検出する。このようなセンサの場合、当該センサと走行面（例えば地面）との距離が許容範囲内にある場合に、車両進行速度が検出可能である。そのため、岩場などのような凹凸の激しい走行面の場合、センサと走行面との距離が許容範囲外となり、加速度の検出精度が低下する。その結果、駆動輪の空転を検出するのが困難となる。

そこで、本発明の目的は、車両が勾配のある走行面を低速で走行する時であっても、車両が岩場のような凹凸の激しい走行面を走行する時であっても、駆動輪の空転を検出できる技術を提供することにある。

本発明による空転検出装置は、車両の駆動輪の空転を検出する装置であって、
前記駆動輪と同軸の中心軸回りに回転自在な従動回転部と、
前記駆動輪の回転速度を検出する第１速度検出装置と、
前記従動回転部の回転速度を検出する第２速度検出装置と、
前記第１速度検出装置が検出した回転速度と第２速度検出装置が検出した回転速度に基づいて、前記駆動輪の空転を検出する空転検出部とを備え、
前記従動回転部は、前記駆動輪に対して中心軸回りに回転自在な中心部と、該中心部に結合され前記中心軸に対して放射状に突出する複数の突出部とを有し、
前記複数の突出部は、前記駆動輪の半径方向において前記駆動輪の外周面よりも外側まで突出している。

本発明による空転検出方法は、車両の駆動輪の空転を検出する方法であって、
前記駆動輪と同軸の中心軸回りに回転自在な従動回転部を前記車両に設け、前記従動回転部は、前記中心軸回りに回転自在な中心部と、該中心部に結合され前記中心軸に対して放射状に突出する複数の突出部とを有し、前記複数の突出部は、前記駆動輪の半径方向において前記駆動輪の外周面よりも外側まで突出し、
車両の走行時に、前記駆動輪の回転速度を検出するとともに、前記従動回転部の回転速度を検出し、
検出した前記駆動輪の回転速度と検出した従動回転部の回転速度に基づいて、前記駆動輪の空転を検出する。

上述した本発明によると、車両の駆動輪と同軸で且つ回転自在な従動回転部を設け、従動回転部は、該従動回転部の中心軸に対して放射状に延びる複数の突出部を有し、前記複数の突出部は、前記駆動輪の半径方向において前記駆動輪の外周面よりも外側まで突出している。

このような構成により以下の作用が得られる。車両が走行面を走行する時に、走行面は車両に対して後方へ相対移動する。この時、従動回転部の各突出部は、駆動輪の外周面よりも半径方向外側に突出しているので、走行面に接触する。そのため、走行面に接触している突出部は、後方側へ相対移動する走行面による摩擦や押圧等により後方側へ引かれ又は押される。したがって、複数の突出部が、順に、車両に対して後方側へ相対移動する走行面に引かれ又は押され、その結果、従動回転部が回転する。したがって、従動回転部は、車両の進行速度に応じて回転する。

このような従動回転部は、車両が低速度で走行している時でも、車両の進行速度に応じた速さで回転するので、駆動輪が空転すると、その分、従動回転部の回転速度は低下する。したがって、この場合に、第１速度検出装置が検出する駆動輪の回転速度と、第２速度検出装置が検出する従動回転部の回転速度との差が十分に大きくなるので、これらの回転速度に基づいて、駆動輪の空転を検出できる。

また、岩場のような凹凸の激しい走行面を走行する時に、突出部は、走行面の凹凸に接触するので、複数の突出部が、順に、車両に対して後方側へ相対移動する走行面に押され、その結果、従動回転部が回転する。したがって、凹凸の激しい走行面を走行する時でも、駆動輪が空転した場合に、第１速度検出装置が検出する駆動輪の回転速度と、第２速度検出装置が検出する従動回転部の回転速度との差が生じるので、これらの回転速度に基づいて、駆動輪の空転を検出できる。

本発明の実施形態による空転検出装置を備える車両の一例を示す側面図である。図１Ａの１Ｂ－１Ｂ矢視図ある。本発明の実施形態による空転検出装置の構成を示すブロック図である。図１Ａの部分拡大図であり、従動回転部を示す。本発明の実施形態による空転検出方法を示すフローチャートである。変更例による空転検出装置の構成を示すブロック図である。変更例による従動回転部を示す側面図である。

（車両の構成）
図１Ａと図１Ｂは、本発明の実施形態による空転検出装置１０を備える車両２０の一例を示す。図１Ａは、水平方向に見た車両２０の側面図であり、図１Ｂは、図１Ａの１Ｂ－１Ｂ矢視図ある。なお、図１Ａは、図１Ｂの１Ａ－１Ａ矢視図でもある。車両２０は、地球以外の天体（例えば月）の表面又は地球の表面を走行し、観測や作業を行うための車両であってよい。車両２０には、観測を行うためのカメラや放射線検出器などの観測機器（図示せず）が設けられてよい。これに加えて又は代わりに、車両２０には、作業（例えば、土砂の掘削、整地、物体の採取など）を行うためのアーム等の作業装置（図示せず）が設けられてもよい。車両２０は、駆動輪２１と駆動装置２２と制御部２３を備える。

車両２０は全輪駆動車である。すなわち、車両２０の全ての車輪が駆動輪２１である。図１Ａと図１Ｂの例では、駆動輪２１は、４つ設けられており、車両２０は４輪駆動車である。すなわち、車両２０の前方側（図１Ａの右側）に設けられた左右一対の前輪と、車両２０の後方側（図１Ａの左側）に設けられた左右一対の後輪とが、それぞれ駆動輪２１である。各駆動輪２１は、走行面１に接触し、車両２０の進行時に走行面１上を転動する。なお、砂地や岩場での走行を容易にするために、駆動輪２１の外周面２１ａには、図示を省略するが、外周面２１ａから突出した複数の爪部が、外周面２１ａの周方向に間隔をおいて設けられていてもよい。

図１Ａの例では、駆動輪２１は、駆動装置２２に回転駆動される回転シャフト２４に結合されている。この回転シャフト２４は、車体２５に結合されたシャフト支持部材２６に軸受け（図示せず）を介して回転可能に支持されている。

駆動装置２２は、駆動輪２１を回転駆動する。駆動装置２２は、一例では、図１Ａのようにモータであってよいが、これに限定されず、駆動輪２１を回転駆動できる装置であればよい。また、図１Ｂのように、駆動輪２１毎に、当該駆動輪２１を回転駆動する駆動装置２２が設けられてよい。あるいは、図１Ｂと違って、複数の駆動輪２１に対して、１つの駆動装置２２が設けられ、これら複数の駆動輪２１は、当該１つの駆動装置２２から伝達される回転駆動力により回転駆動されてもよい。この場合、例えば、前輪としての左右一対の駆動輪２１に対して１つの駆動装置２２が設けられ、後輪としての左右一対の駆動輪２１に対して別の１つの駆動装置２２が設けられてよい。

制御部２３は、駆動装置２２を制御することにより、駆動輪２１の回転速度を制御する。車両２０は、制御部２３の制御により自律移動するように構成されていてもよいし、車両２０の外部から（例えば進行方向や進行速度が）遠隔操縦されてもよい。

車両２０が自律移動する場合、例えば車両２０に障害物センサが設けられる。障害物センサは、車両２０から進行方向側の障害物を検出する。制御部２３は、検出された障害物を避ける経路を車両２０が走行するように車両２０の走行制御を行う。例えば、目標位置と、この目標位置へ至る前に通過する複数の経由点とが予め設定されており、制御部２３は、検出された障害物を避けつつ、次の経由点に向かう移動経路を生成して、当該経路を車両２０が走行するように車両２０の走行制御を行う。

車両２０が遠隔操縦される場合には、例えば車両２０にカメラが搭載される。カメラは、車両２０の進行方向側の画像を取得する。この画像が、車両２０から離れた遠隔操縦装置へ送信され、遠隔操縦装置のディスプレイに表示される。操作者は、表示された画像を見て、車両２０への指令を与えるための操作を遠隔操縦装置の操作部にする。この操作による指令が、車両２０へ送信され、この指令に基づいて、制御部２３は、車両２０の走行制御を行う。

なお、制御部２３による車両２０の走行制御は、次のように行われてよい。すなわち、制御部２３は、車両２０のステアリング（図示せず）と駆動装置２２を制御することにより車両２０の走行制御を行ってもよいし、前輪又は後輪である左右一対の駆動輪２１のそれぞれの駆動装置２２を制御して当該一対の駆動輪２１の回転速度の差を制御することにより車両２０の進行方向を変えて車両２０の走行制御を行ってもよい。

（空転検出装置の構成）
図２は、本発明の実施形態による空転検出装置１０の構成を示すブロック図である。本実施形態では、複数の駆動輪２１（図１Ｂの例では、２つの駆動輪２１）の各々に対して空転検出装置１０が設けられてよい。以下の説明では、１つの空転検出装置１０の構成を説明するが、各空転検出装置１０は、同じ構成を有していてよい。なお、本発明によると、複数の駆動輪２１のいずれか１つに対してのみ空転検出装置１０が設けられてもよい。

空転検出装置１０は、車両２０に設けられ、従動回転部１１（図１Ａと図１Ｂを参照）と第１速度検出装置１２と第２速度検出装置１３と空転検出部１４を備える。

従動回転部１１は、駆動輪２１と同軸に設けられ、駆動輪２１と同軸の中心軸Ｃ（図１Ｂを参照）回りに回転自在である。従動回転部１１は、少なくとも１つの駆動輪２１に対して設けられていればよい。例えば、図１Ｂでは２つの駆動輪２１の各々に対して従動回転部１１が設けられているが、車両２０における全ての駆動輪２１（例えば４つの駆動輪２１）の各々に対して従動回転部１１が設けられてもよい。２つの駆動輪２１の各々に対して従動回転部１１が設ける場合には、当該２つの駆動輪２１は、２つの前輪であってもよいし、２つの後輪であってもよい。従動回転部１１は、対応する駆動輪２１に近接して設けられてよい。本実施形態では、従動回転部１１は、車両２０の左右方向において対応する駆動輪２１の外側に設けられていてよい。すなわち、従動回転部１１は、対応する駆動輪２１に関して車体２５の左右方向中央部の反対側に設けられていてよい。ただし、本発明は、これに限定されない。

図３は、図１Ａの部分拡大図であり、従動回転部１１を示す。従動回転部１１は、駆動輪２１に対して中心軸Ｃ回りに回転自在な中心部１１ａと、該中心部１１ａに結合され中心軸Ｃに対して放射状に突出する複数の突出部１１ｂとを有する。各突出部１１ｂは、駆動輪２１の半径方向において駆動輪２１の外周面２１ａよりも外側まで突出している。各突出部１１ｂは、中心軸Ｃに対する半径方向において駆動輪２１の外周面２１ａよりも外側まで棒状に延びる部材であってよい。この場合、図３の例では、各突出部１１ｂが棒状に延びる方向は、中心軸Ｃに対する半径方向であってもよいし、車両２０の前進走行時の駆動輪２１の回転方向の側に傾いた方向であってもよいし、当該回転方向と反対側に傾いた方向であってもよい。

なお、従動回転部１１（中心部１１ａ）は、例えば、シャフト支持部材２６に結合された、中心軸Ｃと同軸の支持シャフト２７に軸受け（図示せず）を介して回転自在に支持されていてよい。

各突出部１１ｂは、弾性変形可能に構成されている。これについて、平らで水平な硬い走行面１（例えばコンクリートの表面）を車両２０が走行している時に、車両２０の重量により突出部１１ｂが弾性変形することにより駆動輪２１（駆動輪２１の外周面２１ａに上述の爪部がある場合には爪部、上述の爪部が無い場合には外周面２１ａ）が常に走行面１に接するようになっていてよい。本実施形態では、各突出部１１ｂは、弾性変形可能な材質（例えば鋼等の金属）により形成されている。また、各突出部１１ｂは、弾性変形しやすくなるように細長く（例えば図３のように細長い棒状に）形成されていてよい。

また、複数の突出部１１ｂは、中心軸Ｃ回りの周方向において等間隔で設けられていてよい。すなわち、中心軸Ｃを中心とする仮想の円（或いは、中心軸Ｃの方向から見た場合に円形である中心部１１ａの外周面）において、複数の突出部１１ｂは等間隔で設けられてよい。図３の例では、突出部１１ｂの数は、１２本であるが、１２本よりも多くてもよいし、場合によっては１２本より少なくてもよい。

第１速度検出装置１２は、駆動輪２１の回転速度を検出する。第２速度検出装置１３は、従動回転部１１の回転速度を検出する。本実施形態では、第２速度検出装置１３は、各時点における従動回転部１１の回転速度を検出する回転速度センサ１３ａと、回転速度センサ１３ａが検出した各時点での回転速度の平均値を求める平均算出部１３ｂとを有する。第２速度検出装置１３の回転速度センサ１３ａ（及び第１速度検出装置１２）として、周知の（例えば光学式の）回転速度センサを用いることができるので、その詳しい説明を省略する。

空転検出部１４は、第１速度検出装置１２が検出した回転速度と第２速度検出装置１３が検出した回転速度に基づいて、駆動輪２１の空転を検出する。本実施形態では、空転検出部１４は、空転率算出部１４ａと判断部１４ｂを有する。

空転率算出部１４ａは、第１速度検出装置１２が検出した回転速度と第２速度検出装置１３が検出した回転速度に基づいて、駆動輪２１の空転率を求める。本実施形態では、空転率算出部１４ａは、第１速度検出装置１２が検出した回転速度と、第２速度検出装置１３が求めた従動回転部１１の回転速度の平均値（すなわち平均算出部１３ｂが求めた平均値）とに基づいて、駆動輪２１の空転率を求める。

例えば、空転率算出部１４ａは、次の式（１）で表される空転率λを算出する。

λ＝（Ｖ_１－Ｖ_２）／ｍａｘ（Ｖ_１，Ｖ_２）・・・（１）

式（１）において、Ｖ_１は、第１速度検出装置１２が算出した駆動輪２１の回転速度に基づく車両２０の進行速度であり、Ｖ_２は、第２速度検出装置１３が算出した従動回転部１１の回転速度（本実施形態では、上記平均値）に基づく車両２０の進行速度である。

より具体的には、Ｖ_１＝Ｒω_１であり、Ｖ_２＝Ｒω_２である。ここで、Ｒは、駆動輪２１の既知の有効半径である。例えば、Ｒは、駆動輪２１の回転軸から駆動輪２１の外周面２１ａまでの長さである。ω_１は、第１速度検出装置１２が検出した駆動輪２１の回転速度としての角速度である。ω_２は、従動回転部１１の回転速度としての角速度の平均値であり、第２速度検出装置１３の平均算出部１３ｂにより算出される。

また、式（１）において、ｍａｘ（Ｖ_１，Ｖ_２）は、Ｖ_１とＶ_２のうち大きい方の値を用いることを示す。したがって、Ｖ_１＞Ｖ_２である場合には、式（１）は、λ＝（Ｖ_１－Ｖ_２）／Ｖ_１となり、Ｖ_２＞Ｖ_１である場合には、式（１）は、λ＝（Ｖ_１－Ｖ_２）／Ｖ_２となる。なお、Ｖ_１＝Ｖ_２の場合には、λ＝０である。

なお、上述のようにＶ_１＝Ｒω_１であり、Ｖ_２＝Ｒω_２である場合、ω_１は、１つの時点での駆動輪２１の角速度であり、ω_２は、当該１つの時点を含む所定時間内の各時点で回転速度センサ１３ａが検出した従動回転部１１の角速度の平均値であってよい。当該所定時間の長さは、例えば、１秒程度であってもよいし、又は、１秒よりも短い時間（例えば０．５秒以上であり１秒未満の時間）であってもよいし、又は、数秒程度（例えば２秒以上であり５秒以下の時間）であってもよいが、これらに限定されない。

本発明によると、ω_１とω_２の両方が平均値であってもよい。この場合、第１速度検出装置１２は、回転速度センサと平均算出部を有し、当該回転速度センサは、所定時間内の各時点で駆動輪２１の角速度を検出し、当該平均算出部は、これらの角速度の平均値をω_１として算出する。当該所定時間は、ω_２の場合における上記所定時間と同じであってよい。また、本発明によると、ω_１とω_２の両方が、１つの時点での回転速度であってもよい。この場合、平均算出部１３ｂは省略され、ω_２は、回転速度センサ１３ａが検出した従動回転部１１の角速度である。

判断部１４ｂは、空転率算出部１４ａが算出した空転率が予め定めた閾値よりも大きいかどうかを判断する。判断部１４ｂは、空転率が閾値よりも大きいと判断した場合には、空転が発生している旨の空転信号を制御部２３に出力する。制御部２３は、空転信号を受けると、駆動装置２２を制御することにより駆動輪２１の回転速度を減少させる。これにより、駆動輪２１の空転により車体２５が不安定になることを回避できる。一例では、空転信号は、空転率を示す信号であり、制御部２３は、空転率に応じて駆動輪２１の回転速度を減少させるように駆動装置２２を制御する。

（空転検出方法）
図４は、本発明の実施形態による空転検出方法を示すフローチャートである。この空転検出方法は、車両２０が走行面１を走行している期間において、上述した空転検出装置１０により繰り返し行われる。また、この空転検出方法は、互いに対応する各組の駆動輪２１と従動回転部１１について行われ、ステップＳ１～Ｓ３を有する。

ステップＳ１において、第１速度検出装置１２により駆動輪２１の回転速度を検出するとともに、第２速度検出装置１３により従動回転部１１の回転速度を検出する。本実施形態では、この時、第２速度検出装置１３において、回転速度センサ１３ａが各時点で従動回転部１１の回転速度を検出し、平均算出部１３ｂが、これらの回転速度の平均値を算出する。

ステップＳ２において、ステップＳ１で検出した駆動輪２１の回転速度と従動回転部１１の回転速度に基づいて、空転検出部１４により、駆動輪２１が空転しているかどうかを判断する。ステップＳ２は、ステップＳ２１，Ｓ２２を有する。

ステップＳ２１では、ステップＳ１で検出した駆動輪２１の回転速度と従動回転部１１の回転速度（本実施形態では、当該回転速度の上記平均値）に基づいて、空転率算出部１４ａにより駆動輪２１の空転率を算出する。

ステップＳ２２では、判断部１４ｂにより、ステップＳ２１で算出された空転率が予め定めた閾値を超えるかどうかを判断する。ここで、判断部１４ｂは、空転率が予め定めた閾値を超えると判断した場合には、判断部１４ｂは、駆動輪２１が空転しているとして、その旨を示す空転信号を制御部２３へ出力し、処理はステップＳ３へ進む。

ステップＳ３では、制御部２３は、ステップＳ２２で出力された空転信号を受けると、ステップＳ２１で算出された空転率に基づいて、空転率をゼロに近づける制御を行う。例えば、駆動輪２１の回転速度を調整するように、駆動輪２１に対応する駆動装置２２を制御する。ステップＳ３は、ステップＳ３１～Ｓ３３を有していてよい。

ステップＳ３１において、空転信号を受けた時に、制御部２３が車両２０の加速制御（すなわち、駆動輪２１の回転速度を増加させる制御）を行っている場合（又は、車両２０の加速制御と減速制御のいずれも行っていない場合）には、ステップＳ３２へ進み、そうでない場合（制御部２３が車両２０の減速制御を行っている場合）には、ステップＳ３３へ進む。
ステップＳ３２では、制御部２３は、駆動輪２１の回転速度を減少するように、駆動輪２１に対応する駆動装置２２を制御する。
ステップＳ３３では、制御部２３は、駆動輪２１の回転速度を増加するように、駆動輪２１に対応する駆動装置２２を制御する。なお、この時、減速制御中にステップＳ３１からステップＳ３３へ移行してきた場合には、制御部２３は、駆動輪２１の回転速度を増加させる制御の代わりに又は当該制御に加えて、駆動輪２１の回転に対する制動力を弱めるように、駆動輪２１に対応するブレーキを制御してもよい。この場合、車両２０において、ブレーキは、駆動輪２１毎に設けられていてよい。

ステップＳ３の制御の結果、駆動輪２１の空転によって車体２５が不安定になることが回避される。ステップＳ３の後、ステップＳ１へ戻り、上述の処理を繰り返す。

一方、ステップＳ２２において、判断部１４ｂは、空転率が予め定めた閾値を超えていないと判断した場合には、ステップＳ３を行わずに、ステップＳ１へ戻り、上述の処理を繰り返す。

なお、互いに対応する各組の駆動輪２１と従動回転部１１について上述の空転検出方法を行う場合に、複数の駆動輪２１の回転速度のバランスをとる制御が行われてもよい。例えば、駆動輪２１同士の回転速度差が閾値を超えない範囲内でステップＳ３が行われるように制御部２３を制御する別のバランス制御部（図示せず）が設けられてもよい。

（実施形態の効果）
本実施形態による以下の作用が得られる。車両２０が走行面１を走行する時に、走行面１は車両２０に対して後方へ相対移動する。この時、従動回転部１１の各突出部１１ｂは、駆動輪２１の外周面２１ａよりも半径方向外側に突出しているので、走行面１に接触する。そのため、走行面１に接触している突出部１１ｂは、後方側へ相対移動する走行面１による摩擦や押圧等により後方側へ引かれ又は押される。したがって、複数の突出部１１ｂが、順に、車両２０に対して後方側へ相対移動する走行面１に引かれ又は押され、その結果、従動回転部１１が回転する。したがって、従動回転部１１は、車両２０の進行速度に応じて回転する。

このような従動回転部１１は、車両２０が低速度で走行している時でも、車両２０の進行速度に応じた速さで回転するので、駆動輪２１が空転すると、その分、従動回転部１１の回転速度は低下する。したがって、この場合に、第１速度検出装置１２が検出する駆動輪２１の回転速度と、第２速度検出装置１３が検出する従動回転部１１の回転速度との差が十分に大きくなるので、これらの回転速度に基づいて、駆動輪２１の空転を検出できる。

また、岩場のような凹凸の激しい走行面１を車両２０が走行する時に、突出部１１ｂは、走行面１の凹凸に接触するので、複数の突出部１１ｂが、順に、車両２０に対して後方側へ相対移動する走行面１に押され、その結果、車両２０の進行速度に応じて従動回転部１１が回転する。したがって、凹凸の激しい走行面１を走行する時でも、駆動輪２１が空転した場合に、第１速度検出装置１２が検出する駆動輪２１の回転速度と、第２速度検出装置１３が検出する従動回転部１１の回転速度との差が生じるので、これらの回転速度に基づいて、駆動輪２１の空転を検出できる。

また、砂地の走行面１を走行する時に、突出部１１ｂは、砂に食い込むので、複数の突出部１１ｂが、順に、車両２０に対して後方側へ相対移動する走行面１に押され、その結果、車両２０の進行速度に応じて従動回転部１１が回転する。したがって、砂地の走行面１を走行する時でも、駆動輪２１が空転した場合に、第１速度検出装置１２が検出する駆動輪２１の回転速度と、第２速度検出装置１３が検出する従動回転部１１の回転速度との差が生じるので、これらの回転速度に基づいて、駆動輪２１の空転を検出できる。

各突出部１１ｂが上述のように弾性変形するように構成されていることにより、突出部１１ｂは走行面１に接触する時に、走行面１の形状に合わせて弾性変形するので、従動回転部１１は車両２０の走行時に円滑に回転しやすくなる。

車両２０の走行時（特に岩場を走行する時）に、走行面１に接触する突出部１１ｂが、走行面１により、しなり又ははじかれながら、車両２０が進行する。これにより、従動回転部１１の回転速度は変動する。そこで、上述のように、駆動輪２１の空転率を求める時に、従動回転部１１の回転速度の平均値を用いる。これにより、従動回転部１１の回転速度が変動しても、駆動輪２１の空転の発生有無を適切に判断できる。

本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の技術的思想の範囲内で種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、以下の変更例１～４のいずれかを採用してもよいし、変更例１～４の２つ以上を任意に組み合わせて採用してもよい。この場合、以下で述べない点は、上述と同じである。

（変更例１）
図５は、変更例１による空転検出装置１０の構成を示すブロック図である。この変更例では、空転検出装置１０は、更に、回転速度センサ１３ａが検出した回転速度（角速度）の変動幅を求める変動監視部１４ｃを備える。変動監視部１４ｃが求めた変動幅が基準値以下である場合には、空転率算出部１４ａは、第１速度検出装置１２が検出した回転速度と、第２速度検出装置１３の回転速度センサ１３ａが検出した回転速度との差に基づいて、駆動輪２１の空転率を算出する。変動監視部１４ｃが求めた変動幅が基準値を超える場合には、空転率算出部１４ａは、第１速度検出装置１２が検出した回転速度と、第２速度検出装置１３の平均算出部１３ｂが求めた平均値との差に基づいて、駆動輪２１の空転率を算出する。以下、この場合の一例を詳しく説明する。

変動監視部１４ｃは、所定周期毎に、当該周期内の各時点で回転速度センサ１３ａにより検出された回転速度の変動幅（例えば、これらの回転速度の最大値と最小値との差の大きさ）を求める。なお、当該周期の長さは、例えば、１秒程度であってもよいし、又は、１秒よりも短い時間（例えば０．５秒以上であり１秒未満の時間）であってもよいし、又は、数秒程度（例えば２秒以上であり５秒以下の時間）であってもよいが、これらに限定されない。

変動監視部１４ｃは、上記変動幅を求める度に、当該変動幅が基準値を超えるかを判定し、その結果を示す判定信号を空転率算出部１４ａへ出力する。空転率算出部１４ａは、上記変動幅が基準値を超えることを示す判定信号を受けた場合には、平均算出部１３ｂにより算出された平均値を用いて空転率を算出する。例えば、空転率算出部１４ａは、上述の式（１）を用いて空転率λを算出する際に、上記ω_２として上記平均値を用いる。

一方、空転率算出部１４ａは、上記変動幅が基準値以下であることを示す判定信号を受けた場合には、回転速度センサ１３ａにより検出された１つの時点での回転速度（角速度）を用いて空転率を算出する。例えば、空転率算出部１４ａは、上述の式（１）を用いて空転率λを算出する際に、上記ω_２として、回転速度センサ１３ａにより検出された１つの時点での回転速度（角速度）を用いる。

この変更例１によると、従動回転部１１の回転速度の変動幅に応じて、空転率の算出方法を適切に切り替えることができる。

（変更例２）
各突出部１１ｂは、その一部又は全体が、駆動輪２１の半径方向外側へ棒状又は平板状に（例えば細長く）延びているものであってよい。ここで、平板状について、当該平板の厚み方向は、駆動輪２１の半径方向と、中心軸Ｃの方向との両方に交差（例えば直交）する方向（外周面２１ａの周方向）であってよい。また、突出部１１ｂの一部が駆動輪２１の半径方向外側へ平板状に延びている場合、当該突出部１１ｂの他の部分は、駆動輪２１の半径方向外側へ棒状に延びていてよい。突出部１１ｂにおける平板状の部分は、その厚み方向への剛性が小さくなっているので、突出部１１ｂが走行面１に接触する時に、走行面１の形状に合わせてより柔軟に弾性変形する。なお、上述の図３では、各突出部１１ｂは、全体が、駆動輪２１の半径方向外側へ棒状に延びている。

或いは、各突出部１１ｂは、図６のように形成されていてもよい。図６は、図３に対応する図であり、従動回転部１１を中心軸Ｃの方向から見た図である。図６のように、各突出部１１ｂは、内側部１１ｂ１と外側部１１ｂ２とを有するように構成されてもよい。内側部１１ｂ１は、中心軸Ｃに対する半径方向又は当該半径方向から傾いた方向を軸とするコイルの形に形成されたコイル形状部分１５を有し、中心部１１ａに結合されている。外側部１１ｂ２は、内側部１１ｂ１から駆動輪２１の半径方向外側へ延びる。コイル形状部分１５は、弾性変形可能な材質（例えば鋼等の金属）で形成されている。この構成で、各突出部１１ｂは、走行面１に接触する時に、走行面１の形状に合わせてより柔軟に弾性変形する。

（変更例３）
上述では、上記式（１）で算出した空転率と上記閾値が正の値であることを前提として説明した。上記式（１）で算出された空転率が正の値である場合と負の値である場合とで異なる制御が制御部２３により行われてもよい。以下において、このような変更例３について説明する。なお、負の値の空転率は、例えば、走行中の急ブレーキにより駆動輪２１が完全にロックした状態（空転率＝－１）、又は、このようなロックに近い状態であり駆動輪２１が多少回転している状態（－１＜空転率＜０）を示している。

上述のステップＳ２１において上記式（１）を用いて算出した空転率が負の値である場合には、ステップＳ２２では、判断部１４ｂは、負の値である閾値を用いる。この閾値は、ゼロより小さく且つ－１よりも大きい値であってよい（すなわち、－１＜閾値＜０）。負の閾値を用いるステップＳ２２では、判断部１４ｂは、ステップＳ２１で算出された空転率が閾値よりも小さいかどうかを判断する。判断部１４ｂは、空転率が閾値よりも小さいと判断した場合には（すなわち、-1≦空転率＜閾値）、判断部１４ｂは、その旨を示す車輪ロック信号を制御部２３へ出力し、処理はステップＳ３へ進み、そうでない場合には、ステップＳ１へ戻る。

車輪ロック信号は、駆動輪２１が上述のように急ブレーキによりロックしていることを示す。制御部２１は、車輪ロック信号を受けると、上述のステップＳ３の代わりに、駆動輪２１のロックを解消するための制御を行う。例えば、制御部２１は、駆動輪２１の回転に対する制動力を弱めるように、駆動輪２１に対応するブレーキを制御するとともに、駆動輪２１の回転を維持するように駆動装置２２を制御する。

（変更例４）
空転率λを算出する式として、上述の（１）の代わりに、次の式（２）を用いてもよい。

λ＝（Ｖ_２－Ｖ_１）／ｍａｘ（Ｖ_１，Ｖ_２）・・・（２）

この式（２）で算出された空転率λが正の値である場合には、上記式（１）で算出された空転率λが負の値の場合と同様の処理（変更例３の処理）が行われ、式（２）で算出された空転率λが負の値である場合には、上記式（１）で算出された空転率λが正の値の場合と同様の処理が行われる。

１走行面、１０空転検出装置、１１従動回転部、１１ａ中心部、１１ｂ突出部、１１ｂ１内側部、１１ｂ２外側部、１２第１速度検出装置、１３第２速度検出装置、１３ａ回転速度センサ、１３ｂ平均算出部、１４空転検出部、１４ａ空転率算出部、１４ｂ判断部、１４ｃ変動監視部、１５コイル形状部分、２０車両、２１駆動輪、２１ａ外周面、２２駆動装置、２３制御部、２４回転シャフト、２５車体、２６シャフト支持部材、２７支持シャフト、Ｃ中心軸

Claims

車両の駆動輪の空転を検出する空転検出装置であって、
前記駆動輪と同軸の中心軸回りに回転自在な従動回転部と、
前記駆動輪の回転速度を検出する第１速度検出装置と、
前記従動回転部の回転速度を検出する第２速度検出装置と、
前記第１速度検出装置が検出した回転速度と第２速度検出装置が検出した回転速度に基づいて、前記駆動輪の空転を検出する空転検出部とを備え、
前記従動回転部は、前記駆動輪に対して中心軸回りに回転自在な中心部と、該中心部に結合され前記中心軸に対して放射状に突出する複数の突出部とを有し、
前記複数の突出部は、前記駆動輪の半径方向において前記駆動輪の外周面よりも外側まで突出している、空転検出装置。
前記複数の突出部は、弾性変形可能に構成されている、請求項１に記載の空転検出装置。
前記各突出部は、
一部又は全体が、前記駆動輪の半径方向外側へ棒状又は平板状に延びているものであり、又は、
コイル状に形成されたコイル形状部分を有し前記中心部に結合された内側部と、当該内側部から前記半径方向外側へ延びる外側部とを備えるものである、請求項１又は２に記載の空転検出装置。
前記空転検出部は、
前記第１速度検出装置が検出した回転速度と前記第２速度検出装置が検出した回転速度に基づいて、前記駆動輪の空転率を求める空転率算出部と、
算出された前記空転率が閾値よりも大きいか否かを判断し、前記空転率が前記閾値よりも大きい場合には、空転が発生している旨の空転信号を出力する判断部とを有する、請求項１～３のいずれか一項に記載の空転検出装置。
前記第２速度検出装置は、各時点における前記従動回転部の回転速度を検出する回転速度センサと、前記回転速度センサが検出した各時点での回転速度の平均値を求める平均算出部とを有し、
前記空転率算出部は、前記第１速度検出装置が検出した回転速度と、前記第２速度検出装置が求めた前記平均値とに基づいて、前記駆動輪の空転率を求める、請求項４に記載の空転検出装置。
前記空転検出部は、前記回転速度センサが検出した回転速度の変動幅を求める変動監視部を有し、
前記変動監視部が求めた前記変動幅が基準値以下である場合には、前記空転率算出部は、前記第１速度検出装置が検出した回転速度と、前記第２速度検出装置の前記回転速度センサが検出した回転速度との差に基づいて、前記駆動輪の空転率を算出し、
前記変動監視部が求めた前記変動幅が前記基準値を超える場合には、前記空転率算出部は、前記第１速度検出装置が検出した回転速度と、前記第２速度検出装置の前記平均算出部が求めた前記平均値との差に基づいて、前記駆動輪の空転率を算出する、請求項５に記載の空転検出装置。
車両の駆動輪の空転を検出する空転検出方法であって、
前記駆動輪と同軸の中心軸回りに回転自在な従動回転部を前記車両に設け、前記従動回転部は、前記中心軸回りに回転自在な中心部と、該中心部に結合され前記中心軸に対して放射状に突出する複数の突出部とを有し、前記複数の突出部は、前記駆動輪の半径方向において前記駆動輪の外周面よりも外側まで突出し、
車両の走行時に、前記駆動輪の回転速度を検出するとともに、前記従動回転部の回転速度を検出し、
検出した前記駆動輪の回転速度と検出した従動回転部の回転速度に基づいて、前記駆動輪の空転を検出する、空転検出方法。