JP2009234309A - 車両用衝突被害軽減装置 - Google Patents

Abstract

【課題】オフセット衝突の際に適切に車両の運動を制御して衝当被害を軽減することが可能な車両用衝突被害軽減装置を提供すること。
【解決手段】車両の左右後輪５Ｌ、５Ｒのトー角を制御する後輪トー角制御手段１３Ｌ、１３Ｒ、２１と、車両の衝突を検出するとともに、該衝突の種類を特定する衝突検出手段３２と、衝突検出手段によって車両の衝突が検出され、衝突の種類がオフセット衝突であると特定された場合、後輪トー角制御手段は、前記左右後輪の少なくとも一方がトーインとなるようにトー角制御することを特徴とする車両用衝突被害軽減装置を提供する。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両用衝突被害軽減装置に関する。特に、衝突の種類に応じて適切に車両の運動を制御することが可能で且つ応答特性の改善された車両用衝突被害軽減装置に関する。

従来、衝突の衝撃を緩和するため衝突時の車両状態に応じて後輪の操舵制御を行う車両用衝突緩和装置が提案されている（特許文献１）。特許文献１に記載の車両用衝突緩和装置では、衝突により車両が動く方向に後輪の操舵制御を行い、衝突時に車両が動きやすくなるようにすることで、衝突の衝撃を緩和する。また、この文献には、衝突緩和装置が運転者の操舵操作を妨げるのを防止するため、衝突により車両が動く方向に後輪の操舵制御を行い衝突の衝撃を緩和した後、この制御とは逆方向に後輪の操舵制御を行って、車両の動きを抑制することが開示されている。

特開平９−１３６６５９号公報

しかしながら、衝突時に常に車両が移動し易いように後輪舵角を制御すると、オフセット衝突の場合、車両が回転して対向車線にはみ出すなどして二次衝突の可能性が増大し得る。また、後輪操舵制御の応答速度は比較的遅いため、衝突検知時に後輪舵角を制御しても十分に衝突の衝撃を緩和できない恐れがある。

本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の第１の目的は、オフセット衝突の際に適切に車両の運動を制御して衝当被害を軽減することが可能な車両用衝突被害軽減装置を提供することである。

本発明の第２の目的は、応答特性が改善され且つ効果的に衝突被害を軽減することが可能な車両用衝突被害軽減装置を提供することである。

上記課題を解決するため、本発明に基づくと、車両用の衝突被害軽減装置であって、前記車両の左右後輪（５Ｌ、５Ｒ）のトー角を制御する後輪トー角制御手段（１３Ｌ、１３Ｒ、２１）と、前記車両の衝突を検出するとともに、該衝突の種類を特定する衝突検出手段（３２）とを有し、前記衝突検出手段によって前記車両の衝突が検出され、前記衝突の種類がオフセット衝突であると特定された場合、前記後輪トー角制御手段は、前記左右後輪の少なくとも一方がトーインとなるようにトー角制御することを特徴とする車両用衝突被害軽減装置が提供される。衝突検出手段は、例えば車両の前後Ｇセンサ、横Ｇセンサ、ヨーレートセンサなどの車両の運動状態量を検出する１乃至複数のセンサからの信号に基づいて車両の衝突を検知し、衝突の種類を特定するものとすることができる。或いは、または、それに加えて、衝突検出手段は、車両の適所に設けられたビデオカメラからの画像信号やレーダによる周囲物体の検出結果等に基づいて車両の衝突を検知し、衝突の種類を特定するものとしてもよい。また、本明細書では、車両の衝突の検知には、実際に生じた車両の衝突の検知だけでなく、車両の衝突が不可避であると判断した場合も含まれる。

好適には、車両用衝突被害軽減装置は、前記衝突のエネルギーの大きさを算出する衝突エネルギー算出手段（３３）を更に有し、前記後輪トー角制御手段は、前記衝突時の前記後輪トー角制御における前記左右後輪の少なくとも一方のトーイン量を前記衝突エネルギーの大きさに応じて設定するものとすることができる。

更に好適には、前記後輪トー角制御手段は、前記衝突検出手段によって前記車両の衝突が検出されたとき、前記車両の左右後輪のいずれか一方のみのトー角を制御するものとすることができる。

特に、車両用衝突被害軽減装置が、前記衝突による前記車両の回転の方向を判定する車両回転方向判定手段（３４）を更に有し、前記車両の左右後輪の前記いずれか一方が、前記車両の左右後輪のうち前記車両の回転に対して外輪に当たる方であるものとするとよい。

また本発明に基づくと、車両用の衝突被害軽減装置であって、前記車両の左右後輪（５Ｌ、５Ｒ）のトー角を制御する後輪トー角制御手段（１３Ｌ、１３Ｒ、２１）と、前記車両の衝突を検出する衝突検出手段（３２）とを有し、前記後輪トー角制御手段は、前記衝突検出手段によって前記車両の衝突が検出されたとき、前記車両の左右後輪のいずれか一方のみのトー角を制御することを特徴とする車両用衝突被害軽減装置が提供される。

好適には、車両用衝突被害軽減装置は、前記衝突による前記車両の回転の方向を判定する車両回転方向判定手段（３４）を更に有し、前記車両の左右後輪の前記いずれか一方は、前記車両の左右後輪のうち前記車両の回転に対して外輪に当たる方とすることができる。

また、前記衝突検出手段が前記衝突の種類も特定し、該衝突検出手段によって特定された前記衝突の種類が側面衝突のとき、前記後輪トー角制御手段は、前記車両の左右後輪の前記いずれか一方のみがトーアウトとなるようにトー角制御するものとするとよい。

本発明によれば、衝突検出手段によって車両のオフセット衝突が検出されたとき、後輪トー角制御手段は、左右後輪の少なくとも一方がトーインとなるようにトー角制御するので、トー角制御された左右後輪の少なくとも一方は、車両の水平面内での回転に対して抵抗となり、その結果、車両の回転を抑制し二次衝突の可能性を低減することができる。

車両用衝突被害軽減装置が、前記衝突のエネルギーの大きさを算出する衝突エネルギー算出手段を更に有し、前記後輪トー角制御手段は、前記衝突時の前記後輪トー角制御における前記左右後輪の少なくとも一方のトーイン量を前記衝突エネルギーの大きさに応じて設定するものとすると、衝突エネルギーの大きさに応じて適切な回転抑止力を発揮することができる。

前記後輪トー角制御手段が、前記衝突検出手段によって前記車両の衝突が検出されたとき、前記車両の左右後輪のいずれか一方のみのトー角を制御するものとすると、両方を駆動する場合と比べて、駆動電流を大きくして素早く左右後輪のいずれか一方のトー角を変化させることができるため、衝突に対する応答速度を向上することができる。尚、このような左右後輪のいずれか一方のみのトー角を制御することによる応答速度向上の効果は、オフセット衝突のときに後輪をトーインに制御して車両の回転を抑制する場合だけでなく、側面衝突の場合に後輪をトーアウトにして衝突エネルギーを吸収する場合にも大きな利点となる。

車両用衝突被害軽減装置が、前記衝突による前記車両の回転の方向を判定する車両回転方向判定手段を更に有する場合、前記車両の左右後輪のうち前記車両の回転に対して外輪に当たる方を制御すると、回転に伴う車両のロールによって内輪よりも外輪により多くの荷重がかかるため、より効果的に車両の姿勢変化を制御することができる。

また、側面衝突のとき、前記後輪トー角制御手段が、前記車両の左右後輪の前記いずれか一方のみがトーアウトとなるようにトー角制御するものとすると、車両が回転方向に動き易くなり、車両の移動によって衝突エネルギーを吸収して衝突による衝撃を緩和することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。説明にあたり、車輪やそれらに対して配置された部材、即ち、タイヤやサスペンション等については、それぞれ数字の符号に左右を示す添字（ＬまたはＲ）を付して、例えば、左後輪５Ｌ、右後輪５Ｒ（ただし、総称する場合には、後輪５）と記す。

図１は本発明の実施形態に係る衝突被害軽減装置を有する車両の概略構成を示す模式図である。車両（自動車）１は、タイヤ２Ｌ、２Ｒが装着された前輪３Ｌ、３Ｒと、タイヤ４Ｌ、４Ｒが装着された後輪５Ｌ、５Ｒとを備えており、これら前輪３および後輪５がサスペンションアーム、スプリング、ダンパ等からなる前輪サスペンション８および後輪サスペンション９によってそれぞれ車体に懸架されている。また車両１には、ステアリングホイール１０の操舵によって左右の前輪３Ｌ、３Ｒを直接転舵する前輪操舵装置１１と、左右の後輪サスペンション９Ｌ、９Ｒにおけるナックル１２Ｌ、１２Ｒに連結されて個別に伸縮されることにより、後輪５Ｌ、５Ｒの転舵角（トー角）を個別に変化させることが可能な左右のアクチュエータ１３Ｌ、１３Ｒとが設置されている。

車両１は、各種システムを統括制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit）２１を有し、また、車速を検出する車速センサ２２、横加速度を検出する横Ｇセンサ２３、前後加速度を検出する前後Ｇセンサ２４、ヨーレートを検出するヨーレートセンサ２５、各アクチュエータ１３Ｌ、１３Ｒの変位量から左右後輪５Ｌ、５Ｒのトー角をそれぞれ検出するトー角センサ２６Ｌ、２６Ｒ等が車両１の適所に設置されている。

アクチュエータ１３としては、例えば、減速機付き電動モータとねじ機構とを組み合わせた回転運動／直線運動変換装置、あるいは流体圧でピストンロッドを直線駆動するシリンダ装置など、公知の直線変位アクチュエータを用いることができる。

ＥＣＵ２１は、図示しないマイクロコンピュータ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、周辺回路、各種ドライバ等から構成されており、所定の通信回線を介して各アクチュエータ１３や各センサ２２〜２６と接続されている。また、各センサ２２〜２６には、公知の検出装置を用いることができる。例えば、トー角センサ２６には、ポテンショメータなど、公知の変位センサを適用できるが、耐久性を考慮すると、電磁式など非接触センサが良い。

また、車両１はＥＣＵ２１やアクチュエータ１３等に必要な動作電圧及び電流を供給する共通の電源（バッテリー）２７を有する。

図２は、実施形態に係る衝突被害軽減装置の構成を表すブロック図である。この衝突被害軽減装置２８では、ＥＣＵ２１が、各センサの検出値に基づいてアクチュエータ１３Ｌ、１３Ｒを伸縮させることで、後輪５Ｌ、５Ｒを転舵してそのトー角を制御する。

図示されているように、ＥＣＵ２１は、各センサ２２〜２６に接続されて、それらの検出値が入力される入力インタフェース３１を有している。また、ＥＣＵ２１は、センサ２２〜２６からの信号に基づき衝突を検知する衝突検知部３２、衝突エネルギーを算出する衝突エネルギー算出部３３、及び衝突時の車両１の回転方向を算出する車両回転方向算出部３４を有している。後に詳述するように、衝突検知部３２は衝突の種類も特定する。衝突検知部３２からの衝当検知信号及び衝突の種類を表す情報は、衝突エネルギー算出部３３で求められた衝突エネルギー及び車両回転方向３４で求められた車両１の回転方向と共に目標トー角設定部３５に入力され、目標トー角設定部３５は入力された信号に基づき、左右後輪５Ｌ、５Ｒそれぞれの目標トー角を設定する。設定された目標トー角は駆動信号生成部３６に入力され、駆動信号生成部３６は、目標トー角とトー角センサ２６Ｌ、２６Ｒにより検出された実トー角との差異に基づいてアクチュエータ１３Ｌ、１３Ｒを駆動するための駆動信号を生成し、出力インタフェース３７を通じてアクチュエータ１３Ｌ、１３Ｒに対して出力する。

衝突検知部３２は、例えば横Ｇセンサ２３または前後Ｇセンサ２４の出力値がそれぞれの所定値を越えたとき、衝突があったものと判定する。また、前後Ｇセンサ２４の出力値が所定値を越え且つヨーレートセンサ２５からの出力が所定値を越えた場合、衝突検知部３２は、衝突の種類はオフセット正面衝突（以下、単にオフセット衝突という）であると判断し、横Ｇセンサ２３の出力値が所定値を越えた場合は、衝突の種類は側面衝突であると判断する。

衝突検知部３２により衝突が検知されたとき、衝突エネルギー算出部３３は、例えば衝突時の車速の変化に基づいて衝突エネルギーを算出する。また、車両回転方向算出部３４は、ヨーレートセンサ２５及び／または横Ｇセンサ２３からの出力に基づいて車両１の水平面内での回転方向を算出する。

衝突検知部３２によりオフセット衝突があったと判定された場合、車両１が任意の方向に回転して二次衝突が発生するのを防止するため、目標トー角設定部３５は、図３に示すように、左右後輪５Ｌ、５Ｒのうち車両１の回転に対して外輪に当たる方がトーインとなるようにその目標トー角を設定する。左右後輪５Ｌ、５Ｒのうち、どちらが車両１の回転に対して外輪に当たるかは、車両回転方向算出部３４によって求められた車両回転方向に基づいて決定される。また、目標トー角（トーイン量）は、衝突エネルギー算出部３３によって求められた衝突エネルギーが大きい程、大きくなるように設定される。好ましくは、車両１の回転の接線方向と制御される後輪（図３では５Ｒ）の回転軸線の延在方向とが極力一致するように、後輪の目標トー角を設定するとよい。

このように、オフセット衝突が発生したとき、左右後輪５Ｌ、５Ｒのうち車両１の回転に対して外輪に当たる方をトーイン側に制御することによって、トーイン側に制御された後輪５Ｌ、５Ｒが車両１の水平面内での回転（スピン）に対して効果的な抵抗となり、車両１の回転を抑制し二次衝突の可能性を低減することができる。また、左右後輪５Ｌ、５Ｒの一方（車両１の回転に対して外輪に当たる方）のみを制御することで、対応するアクチュエータ１３Ｌまたは１３Ｒの駆動電流を最大化して応答速度を向上することができる。尚、左右後輪５Ｌ、５Ｒのうち車両１の回転に対して外輪に当たる方のトー角を制御するのは、回転に伴う車両１のロールにより内輪より外輪により多くの荷重がかかり、車両挙動に対する影響が大きいからである。即ち、両後輪５Ｌ、５Ｒのトー角をトーイン側に制御する、または、外輪に当たる方をトーイン側に制御するだけでなく内輪に当たる方をトーアウト側に制御することも可能であるが、より多くの荷重がかかった後輪のトー角のみを制御することで、より反応性良く且つ効果的に車両１の姿勢変化を制御することができる。

衝突検知部３２により、側面衝突があったと判定された場合、衝突エネルギーを吸収して衝突による衝撃を緩和するべく、目標トー角設定部３５は、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、左右後輪５Ｌ、５Ｒのうち車両１の回転に対して外輪に当たる方がトーアウトとなるようにその目標トー角を設定する。図４（ａ）及び（ｂ）では、いずれも車両１の右側面に他の車両１′が衝突しているが、図４（ａ）では車両１の前方部に他の車両１′が衝突しているのに対し、図４（ｂ）では車両１の後方部に他の車両１′が衝突しているため、衝突による車両１の回転方向は図４（ａ）と図４（ｂ）とで逆となり、その結果、図４（ａ）では右後輪５Ｒが外輪となり、図４（ｂ）では左後輪５Ｌが外輪となっている。また、目標トー角（トーアウト量）は回転方向に合わせて調整されるものとすることができる。好ましくは、車両１の回転の接線方向と、制御される後輪５Ｌまたは５Ｒの回転軸線とが極力直交するように目標トー角を設定するとよい。

このように、側面衝突が発生したとき、左右後輪５Ｌ、５Ｒのうち車両１の回転に対して外輪に当たる方をトーアウト側に制御することによって、車両１が回転方向に動き易くして、車両１の移動によって衝突エネルギーを吸収し衝突による衝撃を緩和することができる。側面衝突では車両１の変形による衝突エネルギーの吸収量が比較的小さいため、このような車両１の移動による衝突エネルギーの吸収が被害軽減に効果的である。また、両後輪５Ｌ、５Ｒのトー角をトーアウト側に制御することも可能であるが、左右後輪５Ｌ、５Ｒの一方（特に、車両１の回転に対して外輪に当たる方）のみを制御することで、対応するアクチュエータ１３Ｌまたは１３Ｒの駆動電流を、両アクチュエータ１３Ｌ及び１３Ｒを駆動する場合より大きくすることができるので、応答速度を向上することができる。

上記したように、本発明によれば、衝突の種類に応じて、車両１の回転方向への動きを妨げる方向（オフセット衝突の場合）、または、車両１の回転方向への動きを妨げない方向（側面衝突の場合）に選択的に後輪５Ｌまたは５Ｒの舵角（トー角）を制御するため、衝突の種類に応じて適切に車両１の挙動を制御して衝突による被害を効果的に軽減することができる。

図５は、上記のような車両用衝突軽減装置２８の動作を示すフローチャートである。ステップＳ１で衝突検知部３２により衝突が検出されると、ステップＳ２において衝突検知部３２は衝突の種類を特定し、ステップＳ３で車両１の回転方向を算出し、ステップＳ４で衝突エネルギーを算出する。尚、ステップＳ３では、左右後輪５Ｌ、５Ｒのうち、いずれが車両１の回転方向に対して外輪に当たるかも特定する。

続いてステップＳ５で、衝突の種類がオフセット衝突であるか否かを判定し、オフセット衝突の場合はステップＳ６へ、オフセット衝突でない場合はステップＳ７へ進む。

ステップＳ６では、ステップＳ４で算出された衝突エネルギーに基づいて、外輪となる左右後輪５Ｌ、５Ｒの一方の目標トー角（トーイン量）を設定し、ステップＳ９に進む。

ステップＳ５において、衝突の種類がオフセット衝突でなかった場合、ステップＳ７において、衝突の種類が側面衝突か否かを判定する。側面衝突の場合、ステップＳ８に進み、そうでない場合はステップＳ５に戻る。

ステップＳ８では、ステップＳ３で求めた車両１の回転方向に基づいて、外輪となる左右後輪５Ｌ、５Ｒの一方の目標トー角（トーアウト量）を設定し、ステップＳ９に進む。

ステップＳ９では、設定された目標トー角とトー角センサ２６Ｌ、２６Ｒによって検出された実トー角に基づいて駆動信号を生成する。

上記において、本発明を好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、本発明の思想を逸脱することなく様々な変形変更が可能である。例えば、上記実施形態では、オフセット衝突時の後輪の目標トー角（トーイン量）は衝突エネルギーに応じて可変としたが、所定の一定値としてもよい。同様に、側面衝突時の後輪の目標トー角（トーアウト量）は車両の回転方向に合わせて可変としたが、所定の一定値としてもよい。衝突検知時の後輪目標トー角を所定の一定値とすることで、演算に要する時間を省き、応答速度を向上することができる。

本発明に基づく車両用衝突被害軽減装置を備えた自動車の模式図。 本発明に基づく車両用衝突被害軽減装置の好適な実施形態の構成を示すブロック図。 オフセット衝突時の車両用衝突被害軽減装置による後輪トー角制御を説明するための模式図。 側面衝突時の車両用衝突被害軽減装置による後輪トー角制御を説明するための模式図。 本発明に基づく車両用衝突被害軽減装置の好適な実施形態の動作を示すフロー図。

符号の説明

１ 車両（自動車）
２Ｌ、２Ｒ タイヤ
３Ｌ、３Ｒ 前輪
４Ｌ、４Ｒ タイヤ
５Ｌ、５Ｒ 後輪
８Ｌ、８Ｒ 前輪サスペンション
９Ｌ、９Ｒ 後輪サスペンション
１０ ステアリングホイール
１１ 前輪操舵装置
１２Ｌ、１２Ｒ ナックル
１３Ｌ、１３Ｒ アクチュエータ
２１ ＥＣＵ（Electronic Control Unit）
２２ 車速センサ
２３ 横Ｇセンサ
２４ 前後Ｇセンサ
２５ ヨーレートセンサ
２６Ｌ、２６Ｒ トー角センサ
２７ 電源（バッテリー）
２８ 衝突被害軽減装置
３１ 入力インタフェース
３２ 衝突検知部
３３ 衝突エネルギー算出部
３４ 車両回転方向算出部
３５ 目標トー角設定部
３６ 駆動信号生成部
３７ 出力インタフェース

Claims (7)

1. 車両用の衝突被害軽減装置であって、
   前記車両の左右後輪のトー角を制御する後輪トー角制御手段と、
   前記車両の衝突を検出するとともに、該衝突の種類を特定する衝突検出手段とを有し、
   前記衝突検出手段によって前記車両の衝突が検出され、前記衝突の種類がオフセット衝突であると特定された場合、前記後輪トー角制御手段は、前記左右後輪の少なくとも一方がトーインとなるようにトー角制御することを特徴とする車両用衝突被害軽減装置。
2. 前記衝突のエネルギーの大きさを算出する衝突エネルギー算出手段を更に有し、
   前記後輪トー角制御手段は、前記衝突時の前記後輪トー角制御における前記左右後輪の少なくとも一方のトーイン量を前記衝突エネルギーの大きさに応じて設定することを特徴とする請求項１に記載の車両用衝突被害軽減装置。
3. 前記後輪トー角制御手段は、前記衝突検出手段によって前記車両の衝突が検出されたとき、前記車両の左右後輪のいずれか一方のみのトー角を制御することを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の車両用衝突被害軽減装置。
4. 前記衝突による前記車両の回転の方向を判定する車両回転方向判定手段を更に有し、
   前記車両の左右後輪の前記いずれか一方は、前記車両の左右後輪のうち前記車両の回転に対して外輪に当たる方であることを特徴とする請求項３に記載の車両用衝突被害軽減装置。
5. 車両用の衝突被害軽減装置であって、
   前記車両の左右後輪のトー角を制御する後輪トー角制御手段と、
   前記車両の衝突を検出する衝突検出手段とを有し、
   前記後輪トー角制御手段は、前記衝突検出手段によって前記車両の衝突が検出されたとき、前記車両の左右後輪のいずれか一方のみのトー角を制御することを特徴とする車両用衝突被害軽減装置。
6. 前記衝突による前記車両の回転の方向を判定する車両回転方向判定手段を更に有し、
   前記車両の左右後輪の前記いずれか一方は、前記車両の左右後輪のうち前記車両の回転に対して外輪に当たる方であることを特徴とする請求項５に記載の車両用衝突被害軽減装置。
7. 前記衝突検出手段は前記衝突の種類を特定し、前記衝突の種類が側面衝突のとき、前記後輪トー角制御手段は、前記車両の左右後輪の前記いずれか一方のみがトーアウトとなるようにトー角制御することを特徴とする請求項５または請求項６のいずれかに記載の車両用衝突被害軽減装置。

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