JPH05142021A - 路面傾斜角検出装置 - Google Patents

路面傾斜角検出装置

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JPH05142021A
JPH05142021A JP32946591A JP32946591A JPH05142021A JP H05142021 A JPH05142021 A JP H05142021A JP 32946591 A JP32946591 A JP 32946591A JP 32946591 A JP32946591 A JP 32946591A JP H05142021 A JPH05142021 A JP H05142021A
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JP
Japan
Prior art keywords
road surface
vehicle
load
vehicle body
acceleration
Prior art date
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Pending
Application number
JP32946591A
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English (en)
Inventor
Takashi Shirasu
隆 白数
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
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  • Control Of Driving Devices And Active Controlling Of Vehicle (AREA)
  • Vehicle Body Suspensions (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 車体が路面に対して傾斜する場合でも路面の
傾斜角を高い精度で検出できるようにする。 【構成】 車体を支持している複数のサスペンションの
垂直負荷を負荷検出手段によって検出し、その垂直負荷
を加算した合計負荷W1と、車体重量W(路面傾斜角θ
=0の平地における合計負荷W1)とに基づいて、次式
に従って路面の傾斜角θを算出する。 θ=cos-1(W1/W)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は路面傾斜角検出装置に係
り、特に、高い精度で路面の傾斜角を検出できる装置に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】路面の傾斜角を検出して、自動変速機の
変速段の切換判断などに利用することが考えられている
が、かかる傾斜角を検出する傾斜角センサは、一般に、
車体に対して垂直に配設されたハウジング内に吊り下げ
られている振子が、路面の傾斜に対応してハウジングに
対して傾斜することを利用して傾斜角を算出するように
なっている。しかしながら、このような傾斜角センサ
は、車両の前後方向の加速度に対しても反応するため、
必ずしも高い精度で路面の傾斜角を検出することができ
ないという問題があった。
【0003】これに対し、上下方向の加速度センサを車
体に対して垂直に配設し、図5に示されているように、
その出力信号g1と重力加速度(平地での出力信号)g
とを用いて、次式(1)に従って傾斜角θを検出するこ
とが、例えば特開昭62−28672号公報に開示され
ている。この場合には、車両の前後方向の加速度に影響
されることなく傾斜角θを検出できるようになる。
【0004】
【数2】 θ=cos-1(g1/g) ・・・(1)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記上
下方向の加速度センサを用いて傾斜角を検出する場合に
は、車体が常に路面に対して平行、すなわち加速度セン
サが路面に対して垂直であれば問題ないが、制動時のノ
ーズダイブ(前傾)や加速時のスクウォート(尻下
り)、或いは荷物の積み方や乗員の乗車位置などによっ
て車体が路面に対して傾斜した場合には、その車体の傾
斜が傾斜角の検出に影響するという問題があった。
【0006】本発明は以上の事情を背景として為された
もので、その目的とするところは、車体が路面に対して
傾斜する場合でも路面の傾斜角を高い精度で検出できる
ようにすることにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めには、路面に対して垂直な方向の車体荷重を用いて傾
斜角を算出するようにすれば良く、本発明は、複数の車
輪上にそれぞれサスペンションを介して車体が支持され
ている車両において、その車両が走行している路面の傾
斜角を検出する装置であって、(a)前記各サスペンシ
ョンの路面に対して垂直方向の負荷を検出する複数の負
荷検出手段と、(b)その複数の負荷検出手段によって
検出された負荷を加算した合計負荷W1、および前記車
体の重量Wから、次式(2)に従って路面の傾斜角θを
算出する演算手段とを有することを特徴とする。
【0008】
【数3】 θ=cos-1(W1/W) ・・・(2)
【0009】
【作用および発明の効果】このような路面傾斜角検出装
置においては、複数のサスペンションの路面に対して垂
直方向の負荷が負荷検出手段によってそれぞれ検出さ
れ、それ等の負荷を加算した合計負荷W1および車体重
量W(傾斜角θ=0の平地における合計負荷W1)から
前記(2)式に従って傾斜角θが算出される。この場合
に、路面に対して垂直方向の負荷は車両の前後方向の加
速度に影響されないばかりでなく、例えば制動時のノー
ズダイブや加速時のスクウォート、或いは荷物の積み方
や乗員の乗車位置などによって車体が路面に対して傾斜
しても、各サスペンションの垂直負荷の合計である合計
負荷W1は変化しないため、車体の姿勢に拘らず常に高
い精度で傾斜角θを検出できるのである。
【0010】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。
【0011】図1において、車体10は4本の車輪12
a,12b,12c,12d上に独立懸架式のサスペン
ション14a,14b,14c,14dを介して支持さ
れている。図2は、右前輪12aのサスペンション14
aを模型的に示したもので、ショックアブソーバ16お
よびコイルスプリング18を備えて構成されており、コ
イルスプリング18のばね力によって路面20に対して
垂直方向の荷重を支持している。また、このサスペンシ
ョン14aには負荷検出手段として車高センサ22aが
配設されており、車体10の車輪12aに対する上下方
向位置、言い換えればコイルスプリング18の負荷を検
出するようになっている。車高センサ22aは、車体1
0に固定された本体24と、その本体24に回動可能に
配設されるとともに、先端部が車輪12a側の部材に相
対回動可能に連結されたリンク部材26とを備えてお
り、このリンク部材26の回動角度Xaを本体24内に
設けられたポテンショメータ等にて検出し、その回動角
度Xaを表す信号SXaをトランスミッション制御装置
28に供給するようになっている。なお、他のサスペン
ション14b〜14dも、実質的に上記サスペンション
14aと同様に構成されているとともに、車高センサ2
2b〜22dが配設されて回動角度Xb〜Xdを表す信
号SXb〜SXdをトランスミッション制御装置28に
供給するようになっている。以下の説明でa〜dを特に
区別しない場合には、そのa〜dの符号を省略する。
【0012】上記トランスミッション制御装置28には
また、車速センサ30からトランスミッション32の出
力軸の回転速度すなわち車速Vを表す信号SV、前後加
速度センサ34から車両前後方向の加速度Gを表す信号
SG、およびアクセル操作量センサ36からアクセル操
作量Aを表す信号SAがそれぞれ供給されるようになっ
ている。トランスミッション制御装置28は、CPU,
RAM,ROM,入出力インタフェース回路等を備えた
マイクロコンピュータにて構成されており、RAMの一
時記憶機能を利用しつつROMに予め記憶されたプログ
ラムに従って信号処理を行うもので、上記車速Vおよび
アクセル操作量Aに基づいて、トランスミッション32
の変速段を予め定められた変速マップに従って切り換え
るようになっている。また、図3に示されているフロー
チャートに従って路面20の傾斜角θを算出し、その傾
斜角θに応じて変速マップを補正する。
【0013】図3のステップS1では、上記信号SXa
〜SXd、SV、SGを読み込み、ステップS2におい
て合計負荷W1を算出する。この合計負荷W1はばね上
荷重、すなわち前記サスペンション14のコイルスプリ
ング18によって支持されている垂直負荷の合計であ
り、上記信号SXa〜SXdが表す回動角度Xa〜Xd
および予め設定されたコイルスプリング18のばね定数
に基づいて算出される。例えば、回動角度Xa〜Xdが
予め定められた設定荷重W2を基準として検出され、す
なわち車体10の路面に対する垂直荷重がW2の時の回
動角度Xa〜Xdを0として、その角度からの変位角が
回動角度Xa〜Xdとして検出され、前輪12a,12
bのコイルスプリング18のばね定数がKF 、後輪12
c,12dのコイルスプリング18のばね定数がKR
場合には、合計負荷W1は次式(3)に従って算出され
る。この場合の回動角度Xa〜Xdは、路面20の傾斜
等によって垂直負荷が減少した場合の回動方向を正とし
たものである。なお、回動角度Xa〜Xdをコイルスプ
リング18の軸方向の変位量に変換しても、ばね定数K
F ,KR の値を変更するだけで同様にして算出できる
し、車高センサ22として車体10の車輪12に対する
上下方向の変位量を直接検出するものを採用しても、同
様にして合計負荷W1を算出することができる。また、
回動角度Xa〜Xdが荷重0の場合を基準として増加方
向を正として検出される場合には、次式(4)に従って
合計負荷W1を算出できる。
【0014】
【数4】 W1=W2−(Xa+Xb)×KF −(Xc+Xd)×KR ・・・(3) W1=(Xa+Xb)×KF +(Xc+Xd)×KR ・・・(4)
【0015】そして、次のステップS3において、上記
合計負荷W1および車体重量Wに基づいて前記(2)式
に従って傾斜角θを算出する。すなわち、各サスペンシ
ョン14のコイルスプリング18は路面20に対して垂
直な方向の荷重を支持するものであるため、路面20が
傾斜している場合には、その傾斜の度合に応じてコイル
スプリング18の負荷は小さくなり、それに従って合計
負荷W1も小さくなるため、前記図5と同じ考え方で傾
斜角θを算出できるのである。車体重量Wについては、
乗車人数等に応じて予め設定したり、上記合計負荷W1
の最大値を用いたりすることもできるが、前記前後方向
の加速度Gは、車両加速度と傾斜角θに応じた重力加速
度(g・sinθ)とを加算した値となるため、前記車
速Vから車両加速度Kを求め、その車両加速度Kと加速
度Gとが一致した時、言い換えれば傾斜角θ=0の時の
合計負荷W1を用いることが望ましい。本実施例ではト
ランスミッション制御装置28による一連の信号処理の
うち、ステップS2およびS3を実行する部分が傾斜角
θを算出する演算手段に相当する。
【0016】ステップS4では、上記車速Vに基づいて
車両加速度Kを算出し、ステップS5において車両前後
方向における加速度Gと車両加速度Kとを比較する。上
記のように加速度Gには傾斜角θに応じた重力加速度
(g・sinθ)が含まれるとともに、増速時の加速度
Gを正とすると、前上り勾配における重力加速度(g・
sinθ)は正で、前下り勾配における重力加速度(g
・sinθ)は負となるため、G>Kの場合にはステッ
プS6において前上り勾配と判定し、G≦Kの場合には
前下り勾配と判定する。
【0017】そして、例えば図4に太い実線および一点
鎖線で示されている「2→1」ダウンシフト変速線,
「1→2」アップシフト変速線を、上記傾斜角θが大き
くなる程細線や破線で示されているように高車速側へ補
正すれば、1速へダウンシフトし易くなるとともに2速
へアップシフトし難くなり、前下り勾配では充分なエン
ジンブレーキ作用が得られるようになるとともに、前上
り勾配ではアップシフトによるトルク不足が防止され
る。
【0018】ここで、かかる本実施例の路面傾斜角検出
装置は、車高センサ22によって各サスペンション14
の路面20に対して垂直方向の負荷を検出し、その負荷
の合計負荷W1から傾斜角θを算出するようにしている
ため、車両の前後方向の加速度Gに影響されないととも
に、例えば制動時のノーズダイブや加速時のスクウォー
ト、或いは荷物の積み方や乗員の乗車位置などによって
車体10が路面20に対して傾斜しても、各サスペンシ
ョン14の垂直負荷の合計である合計負荷W1は変化せ
ず、車体10の姿勢に拘らず常に高い精度で傾斜角θを
検出できる。制動時のノーズダイブについて具体的に説
明すると、車体10が前下りとなることにより前側のサ
スペンション14a,14bの垂直負荷は増大するが、
後ろ側のサスペンション14c,14dの垂直負荷はそ
の分だけ減少するため、合計負荷W1では変化が無いの
である。
【0019】以上、本発明の一実施例を図面に基づいて
詳細に説明したが、本発明は他の態様で実施することも
できる。
【0020】例えば、前記実施例では本発明がトランス
ミッション制御装置28に適用された場合について説明
したが、前後方向の加速度Gと車速(厳密には車輪速
度)Vから求めた車両加速度Kとの間には、次式(5)
の関係が成立するため、かかる(5)式が成立するか否
かによって車輪12のロックやスピンを判断することが
可能であり、本発明をブレーキの油圧制御や駆動力制御
の際の傾斜角θの検出に利用することもできる。なお、
(5)式において増速時の加速度K,Gを正とした場
合、重力加速度(g・sinθ)は前上り勾配を正とし
前下り勾配を負とすることになる。
【0021】
【数5】 K=G−g・sinθ ・・・(5)
【0022】また、前記実施例では加速度GとKとを比
較して傾斜の向きを判断していたが、アクセル操作量A
が0の時の加速度Kの正負から判断するなど、他の手法
で傾斜の向きを判断することもできる。なお、この傾斜
の向きは必要に応じて求めれば良い。
【0023】また、前記実施例ではショックアブソーバ
16およびコイルスプリング18を備えたサスペンショ
ン14を装着した車両について説明したが、例えば油圧
シリンダにより車高調整できるサスペンションではその
油圧を検出して垂直負荷を求めることができるなど、他
のサスペンションを備えた車両にも本発明は同様に適用
され得る。
【0024】その他一々例示はしないが、本発明は当業
者の知識に基づいて種々の変更,改良を加えた態様で実
施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例である路面傾斜角検出装置を
備えた車両の概略説明図である。
【図2】図1の車両のサスペンションを説明する模型図
である。
【図3】図1の車両において傾斜角θを算出するための
フローチャートである。
【図4】図1の車両における変速制御の変速線を傾斜角
θに応じて補正する一例を示す図である。
【図5】車両垂直方向の重力加速度から傾斜角θを算出
するための原理を説明する図である。
【符号の説明】
10:車体 12a〜12d:車輪 14a〜14d:サスペンション 22a〜22d:車高センサ(負荷検出手段) 28:トランスミッション制御装置 θ:傾斜角 S2,S3:演算手段

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の車輪上にそれぞれサスペンション
    を介して車体が支持されている車両において、該車両が
    走行している路面の傾斜角を検出する装置であって、 前記各サスペンションの路面に対して垂直方向の負荷を
    検出する複数の負荷検出手段と、 該複数の負荷検出手段によって検出された負荷を加算し
    た合計負荷W1、および前記車体の重量Wから、次式に
    従って路面の傾斜角θを算出する演算手段と 【数1】θ=cos-1(W1/W) を有することを特徴とする路面傾斜角検出装置。
JP32946591A 1991-11-18 1991-11-18 路面傾斜角検出装置 Pending JPH05142021A (ja)

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ID=18221685

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JP (1) JPH05142021A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6738704B2 (en) 2001-06-22 2004-05-18 Sumitomo Rubber Industries, Ltd. Apparatus and method for judging road surface gradients, and program for judging gradients
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