JP2008254527A - 走行装置の安全停止装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エアバッグ技術を利用して並行２輪車の走行停止が安全に行われるようにする。
【解決手段】姿勢センサ２１、荷重センサ２２、加速度センサ２３、速度センサ２４、電流センサ２５、通電確認２６などが設けられ、これらの検出信号が中央制御装置２０に供給される。そしてこの中央制御装置２０には、異常検出監視回路の機能が設けられ、ここで異常が検出されると、インフレータ２７を作動させて、エアバッグ２８を所定形状に膨張させる機構が設けられる。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば並行２輪車に使用して好適な走行装置の安全停止装置に関する。詳しくは、乗用車の安全対策などに用いられるエアバッグの技術を利用して並行２輪車の走行停止が安全に行われるようにする。

従来技術としては、車輌転倒時に地面と乗員の間で、展開するクッションが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特表２００１−５２１８５６号公報

しかしながらこの構造は、図９Ａ、Ｂに示すように、人の全身を保護する必要や、すべての転倒方向に対してクッションを開かせるために、大掛かりなクッション、気体導入装置、センサ、制御回路などを多数持たないと、乗員が保護されない欠点があった。また、転倒して衝撃が加発生したことを検知し、クッションを展開し衝撃を和らげるというかたちで、事故が起こってからの処理であるため、車輌がダメージを受けて壊れる恐れや、人も転倒するという恐怖を味わうことになる。

さらに、並行２輪車では、自動車と異なり、直接的に人が衝撃を受けた後に始めてクッションが展開するため、人も何らかのダメージを受けてしまう恐れがある。そこで、検知して展開するまでの時間を短くするために、複雑な制御や処理速度を早める必要があり、精度の高い高額な部品で構成する必要があった。また、車輌速度を低減する効果がないため、スピードの出た状態のまま転倒する方式であり、転倒したときに乗員に与えるダメージが大きいという欠点があった。

本発明はこのような点に鑑みて成されたものであって、この発明の目的は、一人乗り車輌の転倒を防止する、または転倒する速度を遅くし、乗員が余裕を持って転倒に対応できるようにする機構を提供することである。

このため本発明においては、エアバッグの技術を利用して並行２輪車の走行停止が安全に行われるようにしたものであって、これによれば、一人乗り車輌の転倒を防止する、または転倒する速度を遅くし、乗員が余裕を持って転倒に対応できる機構を実現することができる。

請求項１の発明によれば、エアバッグの技術を利用して並行２輪車の走行停止が安全に行われるようにしたものであって、これによれば、一人乗り車輌の転倒を防止する、または転倒する速度を遅くし、乗員が余裕を持って転倒に対応できる機構を実現することができるものである。

請求項２の発明によれば、膨張袋は、搭乗部筐体の下面の部位に設けられる場合には、搭乗部筐体の下面の周囲に拡大して膨張することによって、並行２輪車の走行停止が安全に行われるものである。

請求項３の発明によれば、膨張袋は、並行２輪車の進行方向の膨張の容積が大きくなるように制御して拡大を行うことによって、並行２輪車の走行停止が安全に行われるものである。

請求項４の発明によれば、膨張袋は、搭乗部筐体の前面の部位に設けられる場合には、前方に膨張される形状の下面が路面に接触することによって、並行２輪車の走行停止が安全に行われるものである。

請求項５の発明によれば、電源の停止を含む並行２輪車の走行の不具合を検知する手段を有し、走行の不具合が検知されたときに膨張袋を作動させることによって、並行２輪車の走行停止が安全に行われるものである。

これによって、従来の装置では、すべての転倒方向に対してクッションを開かせるために、大掛かりなクッション、気体導入装置、センサ、制御回路などを多数持たないと、乗員が保護されないなどの問題点があったものを、本発明によれば、このような問題点を容易に解消することができるものである。

以下、図面を参照して本発明を説明するに、図１には本発明の適用される走行装置の模式的な外観を示す。また、図２には本発明による走行装置の安全停止装置を適用する場合の制御装置の一実施形態の構成をブロック図で示す。

図１において、左右の車輪１Ｌ、１Ｒの車軸の間に搭乗者の乗るステップ２が設けられる。このステップ２には、ジャイロ等を含む姿勢センサ、荷重センサ、加速度センサ等のセンサ類（図示せず）が設けられると共に、これらの姿勢センサ回路等の出力にしたがって車輪１Ｌ、１Ｒを駆動する中央制御装置（図示せず）が内蔵される。また、ステップ２からは、搭乗者が走行方向の制御等を行うためのハンドル３が植立されている。

そこで図２においては、ステップ２が設けられるセンサ類及び中央制御装置の構成をブロック図で示す。すなわちセンサ類には、上述の姿勢センサ２１、荷重センサ２２、加速度センサ２３や、速度センサ２４、電流センサ２５、通電確認２６などが設けられ、これらの検出信号が中央制御装置２０に供給される。そしてこの中央制御装置２０には、異常検出監視回路の機能が設けられ、ここで異常が検出されると、インフレータ２７を作動させて、エアバッグ２８を所定形状に膨張させる機構が設けられる。

すなわち、図１に示すような並行２輪の車輌で、制御により乗員の安定を保っている車輌の場合、何らかの失陥で制御が行えなくなった場合、バランスの取りにくい不安定な状態に移行する。このような場合は、乗員が安定的に降車出来る様にするには、速度を落とすことと、乗車板の安定を極力保ってやることが有効である。しかしながら、制御が失陥している場合や断線等で電源に問題がある場合は、それらを検知し、機構的にバックアップするシステムが必要となる。本発明はそのような場合のフェールセーフ機構である。

そこで、本発明の走行装置の安全停止装置においては、常時異常を検知するシステムを備え、異常検知した場合に、エアバッグのガスを膨張しエアバッグを膨らませる起爆装置に指令を送る。エアバッグ及び起爆装置は乗車台の仮面又は前面に固定されている。前後でバランスをとる場合には後方にも設置しても良いし、展開形状で、前後を共に支える形にしても良い。

ここで、図３Ａ、Ｂに示すように、エアバッグ４１は、例えば乗車台４２の下面と地面の間に展開し、走行している車輌側のエアバッグ４１と地面の間で摩擦力が発生し、車輌進行速度を低下させる。エアバッグ４１は、車輌に堅固に固定されており、簡単に外れることがなく、破損して瞬時にガスが抜けない耐性を有している。

また、エアバッグ４１は、図３Ａ、Ｂに示すように展開するので、乗車台４２の下面全面を支えることになり、ガスが充満している間は、乗員を含め安定が保たれる。乗員は上記安定が保たれている間に、降車することで、ぐらつく恐れや、意図に反して転倒や落車することはない。

あるいは、図４に示すように、エアバッグ５１の展開形状を乗車台５２の前進方向側が持ち上がるようなかたちに展開させることによって、乗員５３が後傾させられ、制動効果による慣性力が矢印５４方向に働くのに抗することができる。

さらに、インフレータとエアバッグの搭載位置は、図４Ａに示すように、乗車台の下面の、中央７２に１個、前方７１に１個、前方７１と後方７３に計２個など、必要に応じ位置と場所を決めることができる。あるいは、図４Ｂに示すように前方８１に搭載することも可能で、展開形状及び制動のさせ方により、最適な位置を選択する。また、図５Ｃに示すようにエアバッグが展開したときに、地面との強い接触を維持するためのエアバッグを押さえる座面の面積が不足する場合は、物入れ９１の下面９２等を利用するのも良い。

攻して上述の構成によれば、万一のシステム故障や異常、電源系の故障などで、乗員及び移動体を適正な姿勢に制御することが困難な状況が起こっても、適切な異常、故障が検知され、膨張したバッグの機能により、速度が低減され、降車するのに十分な時間移動体の姿勢が安定に保たれる。

また、展開したエアバックが路面やタイヤとの間で摩擦を起こし走行抵抗になること、あるいは、エアバッグの展開形状をタイヤが乗り上げるように設計し、走行抵抗になるようにすることで、車輌の速度を落とすことが同時にできるため、よりスムーズに人が降車できる。

さらに、システム故障時のバッグの展開形状を、乗車台を前上がりに持ち上げるように設計することで、人を後傾させ、走行抵抗で減速する場合に、人が慣性力で前に飛び出す力を相殺させることができる。また、自動車のエアバックのように、身体に直接衝撃が加わらないため、身体がダメージを受ける恐れや、過度に乗員がビックリモードになる恐れがない。

したがって、本発明の走行装置の安全停止装置によれば、乗員の転倒を防ぐ機能であるため、転倒による乗員の２次的な障害の可能性を軽減できる。同時に、周りの人、物に対しても害を与える可能性を軽減できる。また、システム故障の検出のために特別にセンサ等を追加する必要がなく、通常の制御のために必要なセンサや、信頼性の向上のために必要なセンサと共用で検出ができる。

さらに、システム構成は簡単で、専用品は不要または最小限で済み、エアバックが小型で済むため、エアバックやその入れ物、ガス注入用のアクチュエータまたはインフレータ、ガス量、膨張用の火薬なども少なくて済む。

また、判断のための制御アルゴリズム及び制御回路、ソフトなどが簡略となり、システムとして重量、容積、価格が低減できる。さらに、衝突センサと組み合わせることで、壁、障害物、人などとの衝突を未然に検知し、衝突を免れないと判断した場合は、バックを展開させ衝突の衝撃を緩和することも、同時または個別に行うことができる。

さらに、本発明の走行装置の安全停止装置においては、エアバッグをステップ台（または筐体）と地面の間で展開し倒れ速度を遅くし、且つ、走行速度を低減させる機構において、倒れ方向を判別する機構と、倒れ方向に応じてエアバックの展開順序、場所を変更し、倒れ方向に最適な展開をさせ倒れ速度を遅くする機構をもうける。また、倒れ方向及び、倒れ角(角速度）の検出は、筐体に走行制御と同系統または別系統で取り付けたジャイロセンサーまたは水平検出器で行う機構を設けることができる。

あるいは、坂道かアンジュレーションの有る路面など、水平以外の路面の場合のために、筐体と路面との距離を測定しで展開順序、展開間隔を変更する機能。路面との距離を、カメラによる画像、複数個の距離センサー（光学式、赤外線式、超音波式）で測定する機構を設ける。また、複数のエアバックを配置し展開順序とタイミングを適正化する機構を設けることができる。

なお、このような展開順序とタイミングを適正化するためのロジックとしては、図６に示すようなものが考えられる。すなわち、エアバッグ作動指令（ステップＳ１）が発せられると、倒れ方向を検出し（ステップＳ２）、筐体前後部の路面クリアランスを検出し（ステップＳ３）、エアバック展開順序、タイミングを決定する（ステップＳ４）。そして、インフレータを作動させて、エアバッグを所定形状に展開（ステップＳ５）させる。

これにより、本発明の走行装置の安全停止装置において、倒れ方向側を先に展開する。すなわち、路面クリアランスに応じ、例えば登り坂前進での前倒れは、前側を開きフラット路面に対し後ろ側のエアバッグの展開タイミングを早め、後ろ側に倒れにくいように調整する。さらに、フラット路面で横方向に倒れる場合は、前後の展開を同時に行う、などの展開順序とタイミングの適正化を行うことができる。

また、図７には、図６のロジックを実現するための構成をブロック図で示す。図７において、走行方向３１、モータ回転数３２、モータのトルク指令値３３、走行加速度３４、ステップ台傾き方向３５、ステップ台傾き角または角速度３６、ステップ台前後の路面との距離３７頭の情報がロジック３０に供給される。そしてロジックから、エアバッグ展開順序３８及びエアバッグ展開指令３９が出力される。このようにして、上述の図６のロジックを実現することができる。

また、本発明の走行装置の安全停止装置において、不意の電源ダウン、システムダウンの対処としては、メイン回路とエアバック作動回路を別電源とする。これにより、正常時は、メイン回路がソフトでメイン回路の電源を落とすと共に、エアバック回路の電源オフの指令を送り、エアバック回路の電源を落とす構造とする。

また、エアバック回路はメイン回路の電源のオン／オフの監視機能を持っている。これにより、不意の電源ダウンの場合は、エアバック回路はメインの電源がエアバック側に電源オフ指令無しに落ちたことが確認可能で、その場合は、倒れ方向、速度他がわからないため、エアバックを前後同時に開く構成とする。

さらに、前後エアバック展開の手順は、前進で、前方向に倒れる場合（傾き角センサで検知）は、閾値を超えた時点で前側のエアバックを展開させる。引き続き、ステップ台傾き角が前側エアバックを押した反動で、逆側(後傾）になるときに後ろ側のエアバックを作動させ後傾の挙動を抑制する。後ろ側に倒れる場合は上記と反対の順にエアバックを展開させる。

したがって、本発明の走行装置の安全停止装置において、システムが正常時の展開の条件は以下のようになる。
まず、モータ指令トルク（＝ステップ台の傾き角に比例）、及び、減速方向加速度が、それぞれ閾値を超えた場合にエアバックを展開する。ここでは、段差や障害物にぶつかったときを想定している。なお、モータ指令トルクはステップ台の（水平からの）傾き角に応じて発生させる。

これによって、スピードを出しながら段差に衝突し、乗りあがれず転倒する場合は、モータ指令トルク、減速方向加速度とも大きい値になり、エアバックが作動する。一方、ゼロスピード付近で段差に登る場合は、登れなくても減速方向加速度が低いためエアバックは作動しないようになる。

次に、モータ指令トルク（＝ステップ台の傾き角に比例)が大きく、モータ回転数が最大値の場合はエアバックを展開する。ここでは、スリップ状態での転倒、急ブレーキで後傾し転倒、最高速でモータトルクが、サチュレートして転倒するケースを想定している。なお、モータトルク回転数（Ｎ−Ｔ）線図は図８に示すようになっており、ある回転数以上ではトルクはゼロになる。

すなわち、スリッピーな路面ではグリップ力が出ないため、所定の加速度が得られず、ステップ台が傾く→更に高いトルク指令値→モータ回転数（車輪速）上昇となり、トルク指令値とモータ回転数が高い値となる。また、急停止で体重を後に過度に預けた場合は、タイヤの接地圧が低下しタイヤが浮き気味になりスリップ又は空転し、上記と同様な現象になる。さらに、規定の速度を超えて、高速走行した場合（下り坂で発生し易い）は、図８に示すトルク線図の特性より必要なトルクが得られなくなり、転倒の恐れが発生する。

したがって、これらの場合にトルク指令値とモータ回転数が高いことになる。そこで、本発明の走行装置の安全停止装置においては、このような場合にエアバックを展開するものである。

さらに本発明の走行装置の安全停止装置で、エアバッグが一つの場合は、図２の構成においてインフレータ２７及びエアバック２８は一組設けられる。また、姿勢センサ２１、荷重センサ２２、加速度センサ２３等によって、倒れ方向、倒れ角検出器が形成される。そして、中央制御装置２０においては、最初に、倒れ方向、倒れ角の検出、次に、倒れ角が閾値越えたか否かを判断し、さらに、倒れ方向がエアバッグ装着側か否かを判断して、膨張袋を展開する。これによって、倒れ速度を遅く、走行速度を低くすることができる。

また、エアバッグが複数の場合は、図２の構成においてインフレータ２７及びエアバック２８は複数組設けられる。そして、姿勢センサ２１、荷重センサ２２、加速度センサ２３等によって、倒れ方向、倒れ角検出器が形成される。また、最先展開部決定器、及び展開順序決定器が設けられる。なお、展開順序決定器は、左右のいずれかに倒れた場合は、左右の膨張袋を同時に展開。前後のいずれかに倒れた場合は、倒れた方の膨張袋を展開した後に、倒れなかった反対側の膨張袋を展開するものである。

これによって、中央制御装置２０においては、最初に、倒れ方向、倒れ角の検出し、次に倒れ角が閾値越えたか否か判断する。さらに倒れ方向の膨張袋を最先展開部として決定し、倒れ方向が左右の場合は左右の膨張袋を同時に展開する。また、倒れ方向が前の場合は前の膨張袋を展開した後に後ろの膨張袋を展開する。さらに、倒れ方向が後ろの場合は後ろの膨張袋を展開した後に前の膨張袋を展開する。これにより、倒れ速度を遅く、走行速度を低くすることができると共に、倒れ方向に応じた制御が可能となる。

こうして、本発明の走行装置の安全停止装置によれば、エアバッグの技術を利用して並行２輪車の走行停止が安全に行われるようになり、一人乗り車輌の転倒を防止する、または転倒する速度を遅くし、乗員が余裕を持って転倒に対応できる機構を実現することができる。

なお、本発明は、上述の説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の精神を逸脱することなく種々の変形が可能とされるものである。

本発明の適用される走行装置の模式的な外観を示す構成図である。 本発明による走行装置の安全停止装置を適用する場合の制御装置の一実施形態の構成を示すブロック図である。 その説明のための図である。 その説明のための図である。 その説明のための図である。 その説明のための図である。 その説明のための図である。 その説明のための図である。 従来の走行装置の模式的な外観を示す構成図である。

符号の説明

１Ｌ，１Ｒ…車輪、２…ステップ、３…ハンドル、２０…中央制御装置、２１…姿勢センサ、２２…荷重センサ、２３…加速度センサ、２４…速度センサ、２５…電流センサ、２６…通電確認、２７…インフレータ、２８…エアバッグ

Claims (5)

1. 並行２輪車を制御駆動して走行する走行装置の安全停止装置であって、
   少なくとも搭乗部筐体と一体の部位に設けられ、要停止時に膨張して路面との間で前記搭乗部筐体を支持する形状の膨張袋を有する
   ことを特徴とする走行装置の安全停止装置。
2. 前記膨張袋は、前記搭乗部筐体の下面の部位に設けられる場合には、前記搭乗部筐体の下面の周囲に拡大して膨張する
   ことを特徴とする請求項１記載の走行装置の安全停止装置。
3. 前記膨張袋は、前記並行２輪車の進行方向の膨張の容積が大きくなるように制御して拡大を行う
   ことを特徴とする請求項２記載の走行装置の安全停止装置。
4. 前記膨張袋は、前記搭乗部筐体の前面の部位に設けられる場合には、前方に膨張される形状の下面が前記路面に接触する
   ことを特徴とする請求項１記載の走行装置の安全停止装置。
5. 電源の停止を含む前記並行２輪車の走行の不具合を検知する手段を有し、
   前記走行の不具合が検知されたときに前記膨張袋を作動させる
   ことを特徴とする請求項１記載の走行装置の安全停止装置。

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