JPH02280077A - 車両姿勢検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、車両の路面に対する姿勢変化を超音波のドツ
プラ効果を利用して検出する車両姿勢検出装置に関する
。

（従来の技術） 近年の自動車においては、車両の路面に対する姿勢変化
、即ちロールやピッチ等による車両の路面に対する傾斜
角変化を検出し、該傾斜角変化に基づいて種々の制御、
例えばサスペンションの電子制御等が行なわれている。

上記車両の姿勢変化（傾斜角変化）を検出する装置とし
て、従来は、車両の前後等の複数個所、例えば４車輪が
位置しているそれぞれの個所にリードスイッチ式、ホー
ルＩＣ式あるいはフォトインタラプタ式等の車高センサ
を設け、各センサによって検出された車高値、つまり４
車輪か位置しているそれぞれの個所の車高値に基づいて
車両の傾斜角を検出するように構成したものか用いられ
ている。

しかしながら、これらのリードスイッチ式、ホールＩＣ
式あるいはフォトインタラプタ式車高センサは、いずれ
もセンサを構成する要素間の、例えばリードスイッチ式
の場合にはリードスイッチとマグネットとの間の相対位
置により車高をいくつかの領域に分割して階段状に検出
するものであり、従って車高変化ひいては車両の傾斜角
変化を連続的に検出することができないものである。

これに対し、例えば実開昭８０−５３０７７号公報には
、超音波を路面に向けて送信し、路面からの反射波を受
信し、送受信間の伝播遅延時間を計測することによって
車高を検出する超音波式の車高センサが開示されており
、上記リードスイッチ式車高センサ等に代えてこの超音
波式車高センサを用いることも考えられる。そして、こ
の様に超音波式車高センサを用いると、上記車高をひい
ては車両の傾斜角変化を連続的に検出することが可能と
なる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述の車両姿勢検出装置は、いずれも車
両の傾斜角を直接求めるセンサではなく車高を求める車
高センサを用いて構成されており、従って車両の傾斜角
を求めるために上述の如く車高センサを複数個用いかつ
それらを車両の離れた個所に設置しなければならず、装
置構成が複雑であり、それによって装置の組付が面倒、
装置のコストアップ、装置の故障に対する信頼性の低下
等種々の問題が生じていた。

本発明の目的は、上記事情に鑑み、車両の路面に対する
傾斜状況を車高を介してではなく直接的に検出し得るセ
ンサを用い、もって装置構成の簡略化を図った車両姿勢
検出装置を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明に係る車両姿勢検出装置は、上記［１的を達成す
るため、 車両に設けられ路面に対して所定の放射角度をもって超
音波を送信する送信器と、 車両に設けられ上記送信器から送信された超音波の上記
路面からの乱反射波を受信する受信２：；と、該受信器
によって受信された乱反射波の周波数を検出する周波数
検出手段と、 車速を検出する車速検出手段と、 上記周波数検出手段によって検出された上記乱反射波の
周波数と上記車速検出手段によって検出された車速とに
基づいて上記車両の上記路面に対する傾斜角を算出する
傾斜角算出手段とを備えて成ることを特徴とする。

（作　　用） 上記の如く路面に対し所定の放射角度で超音波を送信す
べく送信器を車両に設けておけば、該車両の傾きに応じ
てその放射角度が変化する。

一方、車両走行中に上記送信器から周波数ｆ。

の超音波を路面に対し所定の放射角度で送信し、該超音
波の上記路面からの乱反射波を受信すると、該受信した
乱反射波の周波数ｒ、はドツプラ効果により送信時の上
記周波数ｆｓから所定量シフトしている。かかる周波数
のシフト量、即ちドツプラシフト量（ｆ　ａ　　ｆ　ｓ
　）は、勿論上記車両の速度に依存するものであるが、
さらに上記路面に対する放射角度の変化によっても変化
するものである。

従って、上記受信周波数ｆ、の変化を検出し、その変化
から車速変化によるｆ６変化分を減算すれば上記路面に
対する放射角度変化によるｆ４変化分が求められ、該放
射角度変化によるｆ、変化分から放射角度の変化、つま
り車両の姿勢変化を求めることができる。

（実　施　例） 以下、図面を参照しながら本発明の実施例を詳細に説明
する。

第１図は本発明に係るｉｆｉ両姿勢検出装置の一実施例
を示すブロック図であり、かつ図中の送信：（Ｘおよび
受信器については＝＋２面図、第２図は第１図に示す送
信器および受信器が取り付けられた自動車の後部側面図
である。なお、この第１図　第２図および後に説明する
第４図中の矢印Ｆは車両前方を示す。

図示の如く、車両２の後部下面２ａに車幅方向に並んで
かつ所定間隔２　Ｓ　＝　１０ｍｍを置いて、同種の２
００ＫｌｌＺ用超行波トランスデューザ（例えばＭＡ２
０［］Ａｌ）から成る超音波の送信器４と受信器６とが
設けられている。

上記送信器４は、発振器８が接続され、所定の周波数（
送信周波数）ｆｓの超音波を路面１０に対して所定の放
射角度をもって送信する。さらに詳しくは、上記送信器
４は路面ＩＯから高さｈ−２４０順の位置に設置され、
超音波は車両後方に向けてかつ車幅方向受信器６側に距
離Ｓ＝３５Ｍｎだけ離れた地点に向けて送信され、その
際の放射角度は車両前後方向に延びる地面に垂直な面へ
の投影角度でθ−４５°をなしている。なお、上記送信
器４は上記路面に対する超音波の放射角度θをθ−０〜
９０°の範囲で変化させ得るように構成されている。

上記送信器４から送信された超音波は路面ｌＯによって
乱反射され、その乱反射波の一部が上記受信器６によっ
て受信され、増幅回路１２．　　ＢＰＦＩ４゜増幅回路
１Ｂを介して周波数検出手段たる周波数カウンタ１８に
入力され、該周波数カウンタ１８によって受信された乱
反射波の周波数（受信周波数）ｆ、が検出され、該検出
された受信周波数ｆ、は記憶回路２０と演算回路２２と
から成る傾斜角検出手段２４に入力される。

また、この傾斜角検出手段２４には車速検出手段２Ｇに
よって検出された車両の速度信号（車速Ｖ）が人力され
る。上記車速検出手段２６は、車両のエンジンの回転に
対応してパルスを発生させる車速センサ２８と、該車速
センサ２８から出力されるパルスをカウントするカウン
タ回路３０とから成っている。

上記傾斜角検出手段２４は、上記受信周波数ｆ。

と車速Ｖとに基づいて車両の傾斜角検出を行なう。

検出原理は以下の通りである。

即ち、上記構成の装置において、受信器６によって受信
された乱反射波の周波数ｆ４は、車速Ｖに起因するドツ
プラ効果により送信周波数ｆＳよりも周波数が所定量（
ドツプラシフト量）だけシフトし、かつそのドツプラシ
フト量は上記超音波の放射角度θにも依存し、該放射角
度θが変化すると上記ドツプラシフト量も変化するもの
であり、かかる乱反射波の受信周波数ｆ４は下式（１）
によって表わされる。

ｃ＋Ｖｃｏｓ　　α なお、上式において、【、は上記送信周波数。

Ｃは音速、Ｖは車速であり、またαは、放射角度θ、送
信／受信器と路面との間の距離りおよび送受信器間の距
Ｍ２ｓによって決よされる実効角度であり、 ｃｏｓａ−０１八□。θ）ｌｈ　２＋　ｓ　２＋　（ｈ
／ｌａ＋、ｏ＞　２　ｒ’・・・・・・（２１ て表わされる。

従って、今車両がピッチングにより第１図中破線で示す
様に角度γだけ傾斜すると、それに伴なって超音波の放
射角度θもγだけ変化しくこの場合にはγだけ小さくな
る）、その結果ｅＯ３αも変化し、受信周波数ｆ、が変
化する。

しかるに、上記ｆｓ、ｃ、ｈ、ｓは予め知ることかでき
るので、上記の様に車速Ｖと受信周波数ｆ、を検出すれ
ば、それらと上記（１１，（２）式とに基づいて放射角
度θを求めることがてき、かつ当初の車両が傾斜してい
ない状態における放射角度θ０も予め知ることができる
ので、車両の傾斜角度γ−θ−〇。を求めることができ
る。

なお、第２図に示す車両の傾斜は送受信器４゜６を中心
にしたピッチングによる傾斜であってｈは変化しないが
、実際の車両の傾斜においては１１は多少変化する。し
かしながら、このｈの変化による受信周波数ｆｄへの影
ツは非常に小さく、従ってｈは変化しないものとして扱
っても殆ど不都合は生じない。

上記傾斜角検出手段２４は、上述の検出原理に基づき、
予め入力されているｆ３．ｃ、ｈ、ｓ。

θ０と上記周波数検出手段１８および車速検出手段２Ｇ
によって検出されて入力される受１言周波数ｆ６と車速
Ｖとから車両の傾斜角γを求めるものであり、その具体
的算出手法はどの様なものでも良く、例えば予め車速Ｖ
と放射角度θと受信周波数ｆｄとの関係を示すマツプを
作成しておき、そのマツプに基づいて車両の傾斜角γを
求めるようにしても良いし、図示実施例の如く受信周波
数ｆ、を演算回路２２と記憶回路２０に入力し、記憶回
路２０からは前回の受信周波数ｆ、を演算回路２２に入
力することにより該演算回路２２において常に前回と今
回との受信周波数ｆ４を比較して該受信周波数ｆ６が変
化したか否かを調べ、変化している場合には車速の変化
を加味して上記ｆ、の変化分から車速変化に起因する変
化分を減算し、残りの変化分から車両の傾斜角変化を検
出するようにしても良い。

上記実施例においてはピッチングにより放射角度θが変
動する場合について説明を行なったが、車両がローリン
グを起した場合にも、車両の傾斜角変化により超音波の
放射角度θが変化するため受信周波数ｆ、が変化し、よ
って該受信周波数ｆ、の変化から車両の傾斜角変化を検
知することができる。なお、ピッチングによる受信周波
数変化の大きさとローリングによる受信周波数変化の大
きさとはオーダが異なり前者の方が大きいので、そのオ
ーダによってどちらの変化かを識別可能である。

本発明者は、上記第１図に示す実施例を、空気バネの給
排気を行なうことによりフロント、リヤの車高調整をそ
れぞれ自由に行なうことができるサスペンションを備え
、よって人為的に車両を前後方向に傾斜（ピッチング）
させることが可能な車両に搭載し、該車両を平坦な路面
上をＧｏ／Ｑ＋＋／ｈｒで定速走行させ、その際人為的
に車両を前後方向に±２°の範囲で傾斜させ、それに伴
なう受信周波数の変化量（ｆ、−ｆ、’　）を計測した
。その結果を第３図に示す。なお、上記ｆ６は車両が傾
斜していないときの受信周波数であり、ｆｄ／　は車両
をγだけ傾斜させたときの受信周波数であり、かかるｆ
、−ｆ、’は上記第１図に示す実施例において演算回路
２２に接続した表示器３２によって表示されるように構
成した。

この第３図から、車両の傾斜角の変化に伴ない受信周波
数の変化量も変化し、両者の間に理論値と同等の相関が
得られていることが認められる。

また、本発明者は５〜８０）Ｑ＋＋／ｈｒの速度範囲に
おいても同様の試験を行ない、上記両者の間に理論値と
同等の相関が得られることを確認した。

本発明に係る車両姿勢検出装置は、上記実施例の如く１
つの送受信器ユニットでローリング、ピッチングの各々
による車両の傾斜角度変化を検出することが可能である
が、例えば車両２の平面概略図である第４図に示す様に
、前後方向中心線３４を中心として左右に対称的に１つ
ずつ送受信器ユニットを設けると共に各送受信器ユニッ
トにおいては送信器４と受信器６とを図示の如く前後方
向中心線３４に対して所定角度傾いた線３６上に所定間
隔を置いて配置し、それぞれの送信器４は車幅方向外側
かつ後方に向けて超音波を送信するように構成しても良
く、その様に構成すると、両送受信器ユニットにおける
受信周波数の差からローリングによる受信周波数変化分
を検出でき、よってローリングおよびピッチング双方に
よる車両の傾斜角変化を区別して精度良く検出すること
が可能になる。

（発明の効果） 本発明に係る車両姿勢検出装置は、上述の如く、傾斜角
算出手段を備え、該算出手段により、路面から反射され
た乱反射波の周波数ドツプラシフト量は車速と放射角度
に依存することに基づいて、該乱反射波の受信周波数と
車速とから上記放射角度ひいては車両の傾斜角を算出す
るように構成されているので、車両の傾斜状況を直接的
に求めることが可能であり、もって従来の車高を介して
検出するものに比して装置構成の簡単化が図られるとい
う効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
第１図に示す実施例の送信器および受信器を備えた車両
後部の側面図、 第３図は第１図に示す実施例による測定結果を示す図、 第４図は他の実施例における送信器および受信器の配置
態様を示す平面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 車両に設けられ路面に対して所定の放射角度をもって超
   音波を送信する送信器と、 車両に設けられ上記送信器から送信された超音波の上記
   路面からの乱反射波を受信する受信器と、該受信器によ
   って受信された乱反射波の周波数を検出する周波数検出
   手段と、 車速を検出する車速検出手段と、 上記周波数検出手段によって検出された上記乱反射波の
   周波数と上記車速検出手段によって検出された車速とに
   基づいて上記車両の上記路面に対する傾斜角を算出する
   傾斜角算出手段とを備えて成ることを特徴とする車両姿
   勢検出装置。