JP3970533B2 - 車両のロールオーバ防止装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両横転の危険性を早期に警告して、車両運行上の安全性を向上させる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両が急旋回したり、コーナにオーバスピードで進入すると、車両が過度にロールして横転してしまうおそれがある。また、トラック等の荷物を運搬する車両では、荷物を積載することで重心が高くなるので、他の車両に比べてロール角度が大きくなり、横転の危険性が増大してしまう。
【０００３】
車両のロール角度を運転者に報知する装置として、例えば、特開平５−９６９８５号公報に開示される自動車用傾斜表示装置（以下「傾斜表示装置」という）が公知である。かかる傾斜表示装置では、車両の前後方向及び左右方向の傾斜角度が検出され、車両の傾斜状態が絵図等により表示されると共に、傾斜角度が所定値以上になると警報音が発せられる。このため、運転者は、車両の傾斜状態を一目で把握でき、車両の横転を防止することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の傾斜表示装置では、現在における車両の傾斜角度に基づいて、傾斜状態の表示及び警報音の発生制御がなされていたため、運転者の対応が遅れると、依然として車両横転の危険性があった。
そこで、本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、車両のロール状態の予測結果に基づいて車両横転の危険性を早期に警告することで、危険回避操作のための時間を確保し、車両運行上の安全性を向上させたロールオーバ防止装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１記載の発明では、車両のロール角度を検出するロール角度検出手段と、車両横方向に作用する加速度を検出する加速度検出手段と、車両横方向に作用する加速度に応じた予想ロール角度が設定されたマップを参照して、検出された加速度に対応する所定時間経過後の車両のロール角度を予想するロール角度予想手段と、ロール角度の予想後、所定時間経過したときに検出されたロール角度に基づいて、前記マップを更新するマップ更新手段と、予想されたロール角度に応じた緊急度を判定する緊急度判定手段と、検出されたロール角度の絶対値が、前記緊急度に応じた所定値より大きいときに、車両横転の危険性ありと判定する危険性判定手段と、該危険性判定手段により車両横転の危険性ありと判定されたときに、運転者に対して警告を発する警告発生手段と、を含んで車両のロールオーバ防止装置を構成したことを特徴とする。
【０００６】
かかる構成によれば、車両横方向に作用する加速度は、車両のロール角度と密接な関係にあると考えられることから、先ず、車両横方向に作用する加速度に基づいて、所定時間経過後における車両のロール角度が予想される。そして、予想されたロール角度に応じた緊急度が判定され、ロール角度の絶対値が緊急度に応じた所定値より大きいときに、車両横転の危険性ありと判定され、運転者に対して警告が発せられる。このため、運転者に対する警告は、予想された車両のロール角度に基づいて早期に発生されることとなり、危険回避操作を開始するまでの時間的余裕が確保される。
このとき、所定時間経過後における車両のロール角度は、車両横方向に作用する加速度をパラメータとして、加速度に応じた予想ロール角度が設定されたマップを参照して予想されるので、車両のロール角度の予想にあたり、複雑な演算式等を用いる必要がなく、ロール角予想に係る負荷が軽減される。また、所定時間経過後におけるロール角度を予想するマップは、初期値として適当な値が設定されていても、その後の実際の運行状態に応じて逐次更新されるので、車両運行に従って実車に則したマップとなり、ロール角度の予想精度が徐々に向上する。
【０００７】
請求項２記載の発明では、車両の左右における車輪速度を検出する車輪速度検出手段と、検出された車輪速度に基づいて、旋回半径を演算する旋回半径演算手段と、を備え、前記加速度検出手段は、検出された車輪速度及び演算された旋回半径に基づいて、車両横方向に作用する加速度を演算することを特徴とする。
かかる構成によれば、車両横方向に作用する加速度は、旋回半径及び車速に密接な関係にあると考えられることから、先ず、車両の左右における車輪速度に基づいて旋回半径が演算される。そして、車速と同意である車輪速度及び旋回半径に基づいて、簡単な演算式により加速度が演算される。このため、ＡＢＳ（Anti-lock Break System）を備えた車両においては、ＡＢＳを構成する車輪速度センサの信号を流用することで、新たなセンサを追加しなくとも、車両横方向に作用する加速度が検出されることとなる。
【０００８】
請求項３記載の発明では、車両が進入するコーナの曲率半径を検出する曲率半径検出手段と、車速を検出する車速検出手段と、を備え、前記加速度検出手段は、検出された曲率半径及び車速に基づいて、車両横方向に作用する加速度を演算することを特徴とする。
かかる構成によれば、車両横方向に作用する加速度は、走行路の曲率半径及び車速に密接な関係にあると考えられることから、車両が進入するコーナの曲率半径及び車速に基づいて、簡単な演算式により加速度が演算される。このため、ＧＰＳ（Global Positioning System）やナビゲーションシステムを備えた車両においては、これらの機能を用いて、進入するコーナの曲率半径を検出するようにすれば、新たな機器を追加しなくとも、車両横方向に作用する加速度が検出されることとなる。
【００１０】
請求項４記載の発明では、検出されたロール角度及び加速度に基づいて、車両のロールのしやすさを示すロール指数を演算するロール指数演算手段を備え、前記緊急度判定手段は、演算されたロール指数に基づいて、予想されたロール角度に応じた緊急度を判定することを特徴とする。
かかる構成によれば、車両のロールのしやすさは、例えば、車種，積荷の重量や高さに応じて変化すると考えられることから、ロール角度及び加速度に基づいて演算したロール指数は、車両のロールのしやすさを示す指標となる。このため、ロール指数に基づいて、ロール角度に応じた緊急度を判定するようにすれば、緊急度の判定精度が向上されることとなる。
【００１１】
請求項５記載の発明では、車両のロール角度を検出するロール角度検出手段と、操舵角を検出する操舵角検出手段と、検出された操舵角の変化率に基づいて、操舵角速度を演算する操舵角速度演算手段と、操舵角及び操舵角速度に応じた予想ロール角度が設定されたマップを参照して、検出された操舵角及び演算された操舵角速度に対応する所定時間経過後の車両のロール角度を予想するロール角度予想手段と、ロール角度の予想後、所定時間経過したときに検出されたロール角度に基づいて、前記マップを更新するマップ更新手段と、予想されたロール角度に応じた緊急度を判定する緊急度判定手段と、検出されたロール角度の絶対値が、前記緊急度に応じた所定値より大きいときに、車両横転の危険性ありと判定する危険性判定手段と、該危険性判定手段により車両横転の危険性ありと判定されたときに、運転者に対して警告を発する警告発生手段と、を含んで車両のロールオーバ防止装置を構成したことを特徴とする。
【００１２】
かかる構成によれば、車両の操舵角及び操舵角速度は、車両のロール角度と密接な関係にあると考えられることから、先ず、操舵角及び操舵角速度に基づいて、所定時間経過後における車両のロール角度が予想される。そして、予想されたロール角度に応じた緊急度が判定され、ロール角度の絶対値が緊急度に応じた所定値より大きいときに、車両横転の危険性ありと判定され、運転者に対して警告が発せられる。このため、運転者に対する警告は、予想された車両のロール角度に基づいて早期に発生されることとなり、危険回避操作を開始するまでの時間的余裕が確保される。
このとき、所定時間経過後における車両のロール角度は、操舵角及び操舵角速度をパラメータとして、操舵角及び操舵角速度に応じた予想ロール角度が設定されたマップを参照して予想されるので、車両のロール角度の予想にあたり、複雑な演算式等を用いる必要がなく、ロール角予想に係る負荷が軽減される。また、所定時間経過後におけるロール角度を予想するマップは、初期値として適当な値が設定されていても、その後の実際の運行状態に応じて逐次更新されるので、車両運行に従って実車に則したマップとなり、ロール角度の予想精度が徐々に向上する。
【００１５】
請求項６記載の発明では、車両の左右における車高を検出する車高検出手段と、検出された車高に基づいて、ロール角度を演算するロール角度演算手段と、演算されたロール角度の移動平均を演算する移動平均演算手段と、を備え、前記ロール角度検出手段は、演算されたロール角度の移動平均をロール角度とすることを特徴とする。
【００１６】
かかる構成によれば、車両の左右における車高に基づいてロール角度が演算されると共に、ロール角度の移動平均が演算され、ロール角度の移動平均が車両のロール角度とされる。このため、例えば、路面の凹凸による細かい振動を検出したとしても、移動平均を演算することでこれが平滑化され、不適切な警告が発せられることが防止される。
【００１７】
請求項７記載の発明では、前記危険性判定手段により車両横転の危険性ありと判定されたときに、車両を減速させる車両減速手段を備えたことを特徴とする。
かかる構成によれば、車両横転の危険性ありと判定されたときには、車両が減速されるので、車両に作用する遠心力が低減され、ロール角度が小さくなる。このため、運転者による危険回避操作が遅れたとしても、車両横転の危険性が低減される。
【００１８】
請求項８記載の発明では、前記車両減速手段は、車両のブレーキを作動させるブレーキ作動手段と、内燃機関に供給される燃料を低減させる燃料低減手段と、のうち少なくとも一方であることを特徴とする。
かかる構成によれば、車両のブレーキを作動させるか、内燃機関に供給される燃料が低減されることで、車両が減速される。このため、例えば、ブレーキコントローラ又は／及びエンジンコントローラに制御指令を伝達するだけで、車両を減速することができ、制御内容が複雑になることが防止される。
【００１９】
請求項９記載の発明では、前記危険性判定手段により車両横転の危険性ありと判定されたときに、車両のロール角度を機械的に制限するロール角度制限手段を備えたことを特徴とする。
かかる構成によれば、車両横転の危険性ありと判定されると、車両のロール角度が機械的に制限される。このため、車両のロール角度が、危険角度以上になることが確実に防止される。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、添付された図面を参照して本発明を詳述する。
図１は、本発明に係る車両のロールオーバ防止装置（以下「ロールオーバ防止装置」という）を、セミトラクタ（以下「トラクタ」という）に適用した実施形態を示す。
【００２１】
左右のサイドフレーム１０Ｌ，１０Ｒと後軸１２とは、リーフスプリング若しくはエアスプリングを利用したサスペンション機構１４により介装連結される。左右のサイドフレーム１０Ｌ，１０Ｒ近傍には、サイドフレーム１０Ｌ，１０Ｒと後軸１２との距離（間隔）を介して、車両左右の車高ＨL及びＨRを検出する車高センサ１６Ｌ，１６Ｒ（車高検出手段）が配設される。また、図示しない前軸両端に連結された前輪には、車輪速度（以下「車輪速」という）ＶL及びＶRを検出する車輪速センサ１８Ｌ，１８Ｒ（車輪速度検出手段）が配設される。さらに、運転席近傍には、車両のロール状態を絵図で表示するロールインジケータ２０と、警報タイミング選択スイッチ２２と、ブザー等の警報器２４（警告発生手段）と、が配設される。
【００２２】
ロールインジケータ２０は、図示するように、円環状のゾーン２０ａ内に、車両のロール状態を表わす指針部２０ｂが揺動制御可能に取り付けられる。ゾーン２０ａ下部には、ロール角度が過度になり、車両横転の危険性があることを示す危険ゾーン２０ｃが赤色で表示される。また、ロールインジケータ２０には、運転者に対して、車両横転の危険性があることを警告する警告灯（警告発生手段）が併設される。警報タイミング選択スイッチ２２は、運転者の好みに応じて、警報を出力すべきタイミングを設定するためのスイッチであって、図示するように、スイッチ部材２２ａを回転させることで、早めＡ，普通Ｂ及び遅めＣの選択が可能である。即ち、普通Ｂを選択した場合には、その車両にとって一般的に危険とされるロール角度が警報発生ロール角度として選択される。一方、早めＡ又は遅めＣを選択した場合には、その車両にとって一般的に危険とされるロール角度より所定角度大きい又は小さいロール角度が警報発生ロール角度として選択される。
【００２３】
車高センサ１６Ｌ，１６Ｒ、車輪速センサ１８Ｌ，１８Ｒ及び警報タイミング選択スイッチ２２の出力は、夫々、マイクロコンピュータを内蔵した電子コントロールユニット（以下「コントロールユニット」という）２６に入力される。そして、入力信号に基づいて後述する処理が実行され、ロールインジケータ２０及び警報器２４等の駆動制御が行われる。また、車両のロール角度が過度になったときに、エンジン回転速度を低下させることで、旋回速度を低下させてロール角度を小さくするため、エンジンコントローラ２８及びブレーキコントローラ３０に制御指令が伝達される。
【００２４】
なお、コントロールユニット２６により、ロール角度検出手段，加速度検出手段，ロール角度予想手段，緊急度判定手段，危険性判定手段，旋回半径演算手段，ロール指数演算手段，操舵角速度演算手段，マップ更新手段，ロール角度演算手段，移動平均演算手段，車両減速手段，ブレーキ作動手段及び燃料低減手段が実現される。
【００２５】
図２は、コントロールユニット２６の機能構成を示す。
コントロールユニット２６は、ロール角度演算部２６ａと、予想ロール角度演算部２６ｂと、ロール緊急度判定部２６ｃと、横転危険性判定部２６ｄと、インジケータ制御部２６ｅと、警報器制御部２６ｆと、減速制御部２６ｇと、を含んで構成される。
【００２６】
ロール角度演算部２６ａでは、車高センサ１６Ｌ，１６Ｒからの信号に基づいて、現在におけるロール角度θ[rad]が演算される。予想ロール角度演算部２６ｂでは、車輪速センサ１８Ｌ，１８Ｒからの信号に基づいて、所定時間ｔ[sec]経過後における車両の予想ロール角度θ’[rad]が演算される。ロール緊急度判定部２６ｃでは、予想ロール角度θ’に基づいて、ロール緊急度が判定される。ここで、「ロール緊急度」とは、車両横転の危険性の大小を示す尺度であって、本実施形態では、少なくとも、緊急度：大，緊急度：中，緊急度：小の３段階で判定される。横転危険性判定部２６ｄでは、ロール緊急度及びロール角度θに基づいて、車両が横転する危険性があるか否かが判定される。インジケータ制御部２６ｅでは、ロール角度θ及び横転危険性の判定結果に基づいて、ロールインジケータ２０が制御される。警報器制御部２６ｆでは、横転危険性の判定結果に基づいて、警報器２４が制御される。減速制御部２６ｇでは、横転危険性の判定結果に基づいて、エンジンコントローラ２８を介して燃料供給量を減少させると共に、ブレーキコントローラ３０を介してブレーキを作動させて、車速を減速させる。そして、車速が低下することにより、旋回速度が低下してロール角度θが小さくなり、車両横転の危険性を低減させることができる。
【００２７】
図３及び図４は、コントロールユニット２６において、所定時間ごとに繰り返し実行される主制御内容の一実施例を示す。
ステップ１（図では「Ｓ１」と略記する。以下同様）では、所定のサンプリング時間（例えば、数msec〜数百msec）ごとに、車高センサ１６Ｌ，１６Ｒを介して車両左右の車高ＨL及びＨRが検出される。
【００２８】
ステップ２では、検出された車高ＨL及びＨRに基づいて、現在のロール角度θが演算される。車両が左旋回をしたときには、図５に示すように、車両左側の車高ＨLが車両右側の車高ＨRよりも大きくなる（ＨL＞ＨR）。ここで、車高センサ１６Ｌ，１６Ｒの取付間隔をＬとすると、車両のロール角度θは、θ≒ｔａｎ-1（（ＨL−ＨR）／Ｌ）という演算式により算出される。また、ここで演算されるロール角度θは、後軸１２に対する車両の傾きを示す相対角度である。なお、ステップ２における処理が、ロール角度演算手段に該当する。
【００２９】
ここで、車両のロール角度θは、次に示す演算式により演算してもよい。
【００３０】
【数１】
または、より精度の高い演算式として、次式を用いてもよい。
【００３１】
【数２】
ステップ３では、平均ロール角度θaveが演算される。即ち、ステップ２で演算されるロール角度θは、車高センサ１６Ｌ，１６Ｒを介して車高ＨL及びＨRを検出した瞬間におけるロール角度であるため、例えば、路面の凹凸による細かい振動も検出してしまう。このため、数個〜数十個のロール角度θの移動平均を演算し、これを平均ロール角度θaveとすることで、誤動作の要因となる必要以上の感度を排除することができる。なお、ステップ３における処理が、移動平均演算手段に該当する。また、ステップ１〜ステップ３における一連の処理が、ロール角度検出手段に該当する。
【００３２】
ステップ４では、平均ロール角度θaveの絶対値が、所定値θ0より大きいか否かが判定される。ここで、所定値θ0は、ロールが少ないときには処理を行わないようにする閾値であって、例えば、車両が横転する可能性が極めて低い値に設定される。そして、平均ロール角度θaveの絶対値が所定値θ0より大きければステップ５へと進み（Ｙｅｓ）、平均ロール角度θaveの絶対値が所定値θ0以下であれば処理を終了する（Ｎｏ）。
【００３３】
ステップ５では、所定時間経過後における予想ロール角度θ'を演算すべく、図６に示すサブルーチンがコールされる。
ステップ６では、予想ロール角度θ'の絶対値が、所定値θ'2より大きいか否かが判定される。ここで、所定値θ'2は、ロール緊急度が大である領域を画定する閾値であって、例えば、車両横転の危険性が大となる値に設定される。そして、予想ロール角度θ'の絶対値が所定値θ'2より大きければステップ７へと進み（Ｙｅｓ）、ロール緊急度が大であると判定される。一方、予想ロール角度θ'の絶対値が所定値θ'2以下であればステップ８へと進む（Ｎｏ）。
【００３４】
ステップ８では、予想ロール角度θ'の絶対値が、所定値θ'1以上かつ所定値θ'2以下であるか否かが判定される。ここで、所定値θ'1は、ロール緊急度が小である領域を画定する閾値であって、例えば、車両横転の危険性が小である値に設定される。そして、予想ロール角度θ'の絶対値が所定値θ'1以上かつ所定値θ'2以下であればステップ９へと進み（Ｙｅｓ）、ロール緊急度が中であると判定される。一方、予想ロール角度θ'の絶対値が所定値θ'1未満（予想ロール角度θ'の絶対値が所定値θ'2より大きい場合は、ステップ６で判定済み）であればステップ１０へと進み（Ｎｏ）、ロール緊急度が小であると判定される。
【００３５】
なお、ステップ６〜ステップ１０における一連の処理が、緊急度判定手段に該当する。
ロール緊急度が大であると判定されたステップ１１では、現在の平均ロール角度θaveの絶対値が、所定値θ3より大きいか否かが判定される。ここで、所定値θ3は、車両横転の危険性を判定するための閾値であって、例えば、車両横転の危険性があると考えられるロール角度に設定される（後述する所定値θ2及びθ1も同様）。そして、現在の平均ロール角度θaveの絶対値が所定値θ3より大きければステップ１４へと進み（Ｙｅｓ）、現在の平均ロール角度θaveの絶対値が所定値θ3以下であれば処理を終了する（Ｎｏ）。
【００３６】
ロール緊急度が中であると判定されたステップ１２では、現在の平均ロール角度θaveの絶対値が、所定値θ2より大きいか否かが判定される。そして、現在の平均ロール角度θaveの絶対値が所定値θ2より大きければステップ１４へと進み（Ｙｅｓ）、現在の平均ロール角度θaveの絶対値が所定値θ2以下であれば処理を終了する（Ｎｏ）。
【００３７】
ロール緊急度が小であると判定されたステップ１３では、現在の平均ロール角度θaveの絶対値が、所定値θ1より大きいか否かが判定される。そして、現在の平均ロール角度θaveの絶対値が所定値θ1より大きければステップ１４へと進み（Ｙｅｓ）、現在の平均ロール角度θaveの絶対値が所定値θ1以下であれば処理を終了する（Ｎｏ）。
【００３８】
なお、ステップ１１〜ステップ１３における一連の処理が、危険性判定手段に該当する。
ステップ１４では、車両横転の危険性があると判定し、ロールインジケータ２０に付設された警告灯が点灯される。
ステップ１５では、車両横転の危険性があることを運転者に音声で報知すべく、警報器２４が作動される。なお、ステップ１４及びステップ１５において警告灯及び警報器２４を作動させる処理が、警告発生手段に該当する。
【００３９】
ステップ１６では、平均ロール角度θaveの絶対値が、ロール緊急度に応じた所定値θ1，θ2又はθ3と増分Δθとの加算値より大きいか否かが判定される。ここで、増分Δθは、車両横転の危険性を低下させるべく、減速制御を実行するか否かを判定するための閾値であって、例えば、正の値をとる所定値に設定される。なお、増分Δθは、ロール緊急度に応じて変化させてもよい。
【００４０】
ステップ１７では、エンジンコントローラ２８又は／及びブレーキコントローラ３０に対して、燃料供給量減量指令又はブレーキ作動指令を伝達し、減速制御が行われる。なお、ステップ１７における処理が、車両減速手段，ブレーキ作動手段及び燃料低減手段に該当する。
図６は、予想ロール角度θ'を演算するサブルーチンの処理内容を示す。
【００４１】
ステップ２１では、所定のサンプリング間隔（例えば、数msec〜数百msec）ごとに、車輪速センサ１８Ｌ，１８Ｒを介して左右前輪の車輪速ＶL及びＶR[m/sec]が検出される。
ステップ２２では、次式により、所定時間ｔで、左右前輪が進む走行距離ＤL及びＤR[m]が演算される。
【００４２】
ＤL＝ＶL×ｔ
ＤR＝ＶR×ｔ
ステップ２３では、次式により、車両の旋回半径Ｒ[m]が演算される。ここで、次式中のＴr[m]は、前輪のトレッドを示す。なお、ステップ２１〜ステップ２３における一連の処理が、旋回半径演算手段に該当する。
【００４３】
【式３】
ステップ２４では、車両に作用する横Ｇが推定演算される。即ち、横Ｇは、車輪速ＶL及びＶR並びに旋回半径Ｒに基づいて、Ｇ＝（ＶL＋ＶR）2／Ｒという演算式により演算される。なお、ステップ２４における処理が、加速度検出手段に該当する。
【００４４】
ステップ２５では、横Ｇに応じた予想ロール角度θ'が設定されたマップを参照して、所定時間経過後における予想ロール角度θ'が演算される。なお、ステップ２５における処理が、請求項１に係るロール角度予想手段に該当する。
ステップ２６では、横Ｇに応じた予想ロール角度θ'が設定されたマップが更新される。即ち、推定演算された横Ｇと所定時間経過したときの平均ロール角度θaveとを比較し、予想ロール角度θ'が平均ロール角度θaveに近づくように、マップが更新される。従って、初期値として適当な値を設定しておいても、実際の運行状態に応じてマップが逐次更新されるため、予想ロール角度θ'の演算精度が徐々に向上するようになる。なお、ステップ２６における処理が、マップ更新手段に該当する。
【００４５】
以上説明した処理によれば、所定のサンプリング間隔で検出された車高ＨL及びＨRに基づいて、車両のロール角度θが演算される。そして、数個〜数十個のロール角度θの移動平均が演算され、これが平均ロール角度θaveとされる。このため、例えば、路面の凹凸による細かい振動が検出されたときであっても、移動平均を演算することでこれが平滑化され、誤動作の要因となる必要以上の感度を排除することができる。
【００４６】
また、平均ロール角度θaveの絶対値が所定値θ0より大きいときには、所定時間経過後における予想ロール角度θ'が演算され、これに応じたロール緊急度が判定される。ロール緊急度は、車両横転の危険性の大小を示す尺度であって、これにより、以後の判定処理を分けることで、横転危険性判定に係る精度を向上することができる。そして、ロール緊急度ごとに、平均ロール角度θaveの絶対値が所定値以上であるか否かが判定され、その判定結果に応じて、ロールインジケータ２０に付設された警告灯及び警報器２４の制御が行われる。
【００４７】
従って、所定時間経過後の予想ロール角度θ'に基づく警告制御が行われるため、実際のロール角度が横転危険角度になる前に、運転者に対して警告が発せられることとなる。このため、運転者は、余裕をもって危険回避操作を行うことができ、車両運行上の安全性を向上させることができる。
さらに、運転者に対して警告が発せられた場合であっても、平均ロール角度θaveの絶対値が所定値より大きくなると、減速制御が実行される。このため、警告が発せられたにもかかわらず、運転者が危険回避操作を行わなかったときであっても、減速を通してロール角度が減少し、車両横転の危険性を幾分でも低くすることができる。
【００４８】
なお、車輪速ＶL及びＶRを介して横Ｇを検出する代わりに、横Ｇを直接検出する加速度センサを用いてもよい。
また、ＧＰＳやナビゲーションシステムの機能を用いて、車両が進入するコーナの曲率半径ｒを取得し、これと車速センサ（車速検出手段）から検出された車速Ｖに基づいて、例えば、Ｇ＝Ｖ2／ｒという演算式により横Ｇを求めるようにしてもよい。この場合、ＧＰＳやナビゲーションシステムは、曲率半径検出手段として機能する。
【００４９】
図７は、車両のロールのしやすさを示す「ロール指数」という概念を導入し、ロール緊急度を判定する判定値θ'1及びθ'2を可変設定する制御内容を示す。なお、図６に示す制御内容と同一のものについては、その部分の説明は省略するものとする。
マップ更新後に実行されるステップ２７では、ロール指数[rad・sec2／m]が演算される。ロール指数は、平均ロール角度θave及び横Ｇに基づいて、ロール指数＝平均ロール角度θave／横Ｇという演算式により演算される。なお、ステップ２７における処理が、ロール指数演算手段に該当する。
【００５０】
ステップ２８では、図８に示すマップを参照し、ロール指数に応じたロール緊急度判定値θ'1及び及びθ'2が演算される。
即ち、車両のロールのしやすさは、例えば、車種，積荷の重量や高さに応じて変化する。このため、平均ロール角度θaveを横Ｇで除算したロール指数は、車両のロールのしやすさを示す指標となり、これに応じてロール緊急度判定値θ'1及び及びθ'2が設定することで、ロール緊急度の判定精度を一層向上することができる。
【００５１】
図９は、横Ｇに代えて、操舵角αに基づいて予想ロール角度θ'を演算する制御内容を示す。この場合、図１の車輪速センサ１８Ｌ，１８Ｒに代えて、操舵輪近傍に、図示しない操舵角センサが配設される。
ステップ３１では、操舵角センサを介して操舵角αが検出される。
ステップ３２では、操舵角αの変化率に基づいて、操舵角速度βが演算される。ここで、操舵角速度βは、数個〜数十個の操舵角αに対して、最小二乗法を適用して演算されることが望ましい。なお、ステップ３２における処理が、操舵角速度演算手段に該当する。
【００５２】
ステップ３３では、操舵角α及び操舵角速度βに応じた予想ロール角度θ'が設定されたマップを参照して、所定時間経過後における予想ロール角度θ'が演算される。なお、ステップ３３における処理が、請求項５に係るロール角度予想手段に該当する。
ステップ３４では、操舵角α及び操舵角速度βに応じた予想ロール角度θ'が設定されたマップが更新される。即ち、操舵角α及び操舵角速度βと所定時間経過したときの平均ロール角度θaveとを比較し、予想ロール角度θ'が平均ロール角度θaveに近づくように、マップが更新される。従って、初期値として適当な値を設定しておいても、実際の運行状態に応じてマップが逐次更新されるため、予想ロール角度θ'の演算精度が徐々に向上するようになる。なお、ステップ３４における処理が、マップ更新手段に該当する。
【００５３】
以上説明した処理によれば、先の実施形態と同様な効果を享受することが可能となる。
なお、車高センサは、前軸における車両左右の車高を検出するようにしてもよい。この場合、車両のロールは操舵輪が連結される前軸から開始されるので、ロール状態の予測がより早く行われる。そして、運転者に対する警告が余裕をもって行われることで、安全性をより向上させることができる。
【００５４】
また、車輪速センサは、後軸両端に連結された後輪の車輪速を検出するようにしてもよい。但し、車両は前輪から旋回を開始するため、前輪の車輪速を用いた方が望ましい。
さらに、車両横転の危険性が大であると判定されたときには、図９に示すように、車両の左右に装着された補助輪３２Ｌ，３２Ｒ（ロール角度制限手段）を作動させ、ロール角度θが限界値以下になるようにしてもよい。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１又は請求項５に記載の発明によれば、運転者に対する警告は、所定時間経過後における予想ロール角度に基づいて早期に発せられるため、危険回避操作を開始するまでの時間的余裕が確保され、車両運行上の安全性を向上させることができる。このとき、車両のロール角度の予想にあたり、複雑な演算式等を用いる必要がなく、ロール角度予想に係る負荷を軽減することができる。また、車両運行に従って実車に則したマップとなり、ロール角度の予想制度を徐々に向上することができる。
【００５６】
請求項２記載の発明によれば、ＡＢＳを備えた車両においては、ＡＢＳを構成する車輪速度センサの信号を流用することで、新たなセンサを追加しなくとも、車両横方向に作用する加速度が検出されることとなる。このため、コスト上昇を抑制することができる。
請求項３記載の発明によれば、ＧＰＳやナビゲーションシステムを備えた車両においては、これらの機能を用いて走行路の曲率半径を検出するようにすれば、新たな機器を追加しなくとも、車両横方向に作用する加速度が検出されることとなる。このため、コスト上昇を抑制することができる。
【００５７】
請求項４記載の発明によれば、車両のロールのしやすさを示す指標としてのロール指数に基づいて、ロール角度に応じた緊急度を判定するので、緊急度の判定精度を向上させることができる。
【００５８】
請求項６記載の発明によれば、例えば、路面の凹凸による細かい振動を検出したとしても、移動平均を演算することでこれが平滑化されるため、不適切な警告が発せられることを防止できる。
【００５９】
請求項７記載の発明によれば、車両の減速によりロール角度が小さくなるため、運転者による危険回避操作が遅れたとしても、車両横転の危険性を低減することができる。
請求項８記載の発明によれば、例えば、ブレーキコントローラ又は／及びエンジンコントローラに制御指令を伝達するだけで、車両を減速することができ、制御内容が複雑になることを防止できる。
【００６０】
請求項９記載の発明によれば、車両のロール角度が、危険角度以上になることが確実に防止されるため、車両横転を効果的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るロールオーバ防止装置をトラクタに適用した構成図
【図２】コントロールユニットにより実現される機能の説明図
【図３】ロールオーバ防止装置の主制御内容を示すフローチャート
【図４】ロールオーバ防止装置の主制御内容を示すフローチャート
【図５】ロール角度の演算方法を示す説明図
【図６】予想ロール角度の演算処理の一例を示すフローチャート
【図７】ロール緊急度判定値を可変設定する演算処理を示すフローチャート
【図８】ロール緊急度判定値を設定するためのマップの説明図
【図９】予想ロール角度の演算処理の他の例を示すフローチャート
【図１０】ロール角度を限界値以下にする補助輪の説明図
【符号の説明】
１６Ｌ，１６Ｒ 車高センサ
１８Ｌ，１８Ｒ 車輪速センサ
２０ ロールインジケータ
２４ 警報器
２６ コントロールユニット
２６ａ ロール角度演算部
２６ｂ 予想ロール角度演算部
２６ｃ ロール緊急度判定部
２６ｄ 横転危険性判定部
２６ｅ インジケータ制御部
２６ｆ 警報器制御部
２６ｇ 減速制御部
２８ エンジンコントローラ
３０ ブレーキコントローラ
３２ 補助輪
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両横転の危険性を早期に警告して、車両運行上の安全性を向上させる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両が急旋回したり、コーナにオーバスピードで進入すると、車両が過度にロールして横転してしまうおそれがある。また、トラック等の荷物を運搬する車両では、荷物を積載することで重心が高くなるので、他の車両に比べてロール角度が大きくなり、横転の危険性が増大してしまう。
【０００３】
車両のロール角度を運転者に報知する装置として、例えば、特開平５−９６９８５号公報に開示される自動車用傾斜表示装置（以下「傾斜表示装置」という）が公知である。かかる傾斜表示装置では、車両の前後方向及び左右方向の傾斜角度が検出され、車両の傾斜状態が絵図等により表示されると共に、傾斜角度が所定値以上になると警報音が発せられる。このため、運転者は、車両の傾斜状態を一目で把握でき、車両の横転を防止することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の傾斜表示装置では、現在における車両の傾斜角度に基づいて、傾斜状態の表示及び警報音の発生制御がなされていたため、運転者の対応が遅れると、依然として車両横転の危険性があった。
そこで、本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、車両のロール状態の予測結果に基づいて車両横転の危険性を早期に警告することで、危険回避操作のための時間を確保し、車両運行上の安全性を向上させたロールオーバ防止装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１記載の発明では、車両のロール角度を検出するロール角度検出手段と、車両横方向に作用する加速度を検出する加速度検出手段と、車両横方向に作用する加速度に応じた予想ロール角度が設定されたマップを参照して、検出された加速度に対応する所定時間経過後の車両のロール角度を予想するロール角度予想手段と、ロール角度の予想後、所定時間経過したときに検出されたロール角度に基づいて、前記マップを更新するマップ更新手段と、予想されたロール角度に応じた緊急度を判定する緊急度判定手段と、検出されたロール角度の絶対値が、前記緊急度に応じた所定値より大きいときに、車両横転の危険性ありと判定する危険性判定手段と、該危険性判定手段により車両横転の危険性ありと判定されたときに、運転者に対して警告を発する警告発生手段と、を含んで車両のロールオーバ防止装置を構成したことを特徴とする。
【０００６】
かかる構成によれば、車両横方向に作用する加速度は、車両のロール角度と密接な関係にあると考えられることから、先ず、車両横方向に作用する加速度に基づいて、所定時間経過後における車両のロール角度が予想される。そして、予想されたロール角度に応じた緊急度が判定され、ロール角度の絶対値が緊急度に応じた所定値より大きいときに、車両横転の危険性ありと判定され、運転者に対して警告が発せられる。このため、運転者に対する警告は、予想された車両のロール角度に基づいて早期に発生されることとなり、危険回避操作を開始するまでの時間的余裕が確保される。
このとき、所定時間経過後における車両のロール角度は、車両横方向に作用する加速度をパラメータとして、加速度に応じた予想ロール角度が設定されたマップを参照して予想されるので、車両のロール角度の予想にあたり、複雑な演算式等を用いる必要がなく、ロール角予想に係る負荷が軽減される。また、所定時間経過後におけるロール角度を予想するマップは、初期値として適当な値が設定されていても、その後の実際の運行状態に応じて逐次更新されるので、車両運行に従って実車に則したマップとなり、ロール角度の予想精度が徐々に向上する。
【０００７】
請求項２記載の発明では、車両の左右における車輪速度を検出する車輪速度検出手段と、検出された車輪速度に基づいて、旋回半径を演算する旋回半径演算手段と、を備え、前記加速度検出手段は、検出された車輪速度及び演算された旋回半径に基づいて、車両横方向に作用する加速度を演算することを特徴とする。
かかる構成によれば、車両横方向に作用する加速度は、旋回半径及び車速に密接な関係にあると考えられることから、先ず、車両の左右における車輪速度に基づいて旋回半径が演算される。そして、車速と同意である車輪速度及び旋回半径に基づいて、簡単な演算式により加速度が演算される。このため、ＡＢＳ（Anti-lock Break System）を備えた車両においては、ＡＢＳを構成する車輪速度センサの信号を流用することで、新たなセンサを追加しなくとも、車両横方向に作用する加速度が検出されることとなる。
【０００８】
請求項３記載の発明では、車両が進入するコーナの曲率半径を検出する曲率半径検出手段と、車速を検出する車速検出手段と、を備え、前記加速度検出手段は、検出された曲率半径及び車速に基づいて、車両横方向に作用する加速度を演算することを特徴とする。
かかる構成によれば、車両横方向に作用する加速度は、走行路の曲率半径及び車速に密接な関係にあると考えられることから、車両が進入するコーナの曲率半径及び車速に基づいて、簡単な演算式により加速度が演算される。このため、ＧＰＳ（Global Positioning System）やナビゲーションシステムを備えた車両においては、これらの機能を用いて、進入するコーナの曲率半径を検出するようにすれば、新たな機器を追加しなくとも、車両横方向に作用する加速度が検出されることとなる。
【００１０】
請求項４記載の発明では、検出されたロール角度及び加速度に基づいて、車両のロールのしやすさを示すロール指数を演算するロール指数演算手段を備え、前記緊急度判定手段は、演算されたロール指数に基づいて、予想されたロール角度に応じた緊急度を判定することを特徴とする。
かかる構成によれば、車両のロールのしやすさは、例えば、車種，積荷の重量や高さに応じて変化すると考えられることから、ロール角度及び加速度に基づいて演算したロール指数は、車両のロールのしやすさを示す指標となる。このため、ロール指数に基づいて、ロール角度に応じた緊急度を判定するようにすれば、緊急度の判定精度が向上されることとなる。
【００１１】
請求項５記載の発明では、車両のロール角度を検出するロール角度検出手段と、操舵角を検出する操舵角検出手段と、検出された操舵角の変化率に基づいて、操舵角速度を演算する操舵角速度演算手段と、操舵角及び操舵角速度に応じた予想ロール角度が設定されたマップを参照して、検出された操舵角及び演算された操舵角速度に対応する所定時間経過後の車両のロール角度を予想するロール角度予想手段と、ロール角度の予想後、所定時間経過したときに検出されたロール角度に基づいて、前記マップを更新するマップ更新手段と、予想されたロール角度に応じた緊急度を判定する緊急度判定手段と、検出されたロール角度の絶対値が、前記緊急度に応じた所定値より大きいときに、車両横転の危険性ありと判定する危険性判定手段と、該危険性判定手段により車両横転の危険性ありと判定されたときに、運転者に対して警告を発する警告発生手段と、を含んで車両のロールオーバ防止装置を構成したことを特徴とする。
【００１２】
かかる構成によれば、車両の操舵角及び操舵角速度は、車両のロール角度と密接な関係にあると考えられることから、先ず、操舵角及び操舵角速度に基づいて、所定時間経過後における車両のロール角度が予想される。そして、予想されたロール角度に応じた緊急度が判定され、ロール角度の絶対値が緊急度に応じた所定値より大きいときに、車両横転の危険性ありと判定され、運転者に対して警告が発せられる。このため、運転者に対する警告は、予想された車両のロール角度に基づいて早期に発生されることとなり、危険回避操作を開始するまでの時間的余裕が確保される。
このとき、所定時間経過後における車両のロール角度は、操舵角及び操舵角速度をパラメータとして、操舵角及び操舵角速度に応じた予想ロール角度が設定されたマップを参照して予想されるので、車両のロール角度の予想にあたり、複雑な演算式等を用いる必要がなく、ロール角予想に係る負荷が軽減される。また、所定時間経過後におけるロール角度を予想するマップは、初期値として適当な値が設定されていても、その後の実際の運行状態に応じて逐次更新されるので、車両運行に従って実車に則したマップとなり、ロール角度の予想精度が徐々に向上する。
【００１５】
請求項６記載の発明では、車両の左右における車高を検出する車高検出手段と、検出された車高に基づいて、ロール角度を演算するロール角度演算手段と、演算されたロール角度の移動平均を演算する移動平均演算手段と、を備え、前記ロール角度検出手段は、演算されたロール角度の移動平均をロール角度とすることを特徴とする。
【００１６】
かかる構成によれば、車両の左右における車高に基づいてロール角度が演算されると共に、ロール角度の移動平均が演算され、ロール角度の移動平均が車両のロール角度とされる。このため、例えば、路面の凹凸による細かい振動を検出したとしても、移動平均を演算することでこれが平滑化され、不適切な警告が発せられることが防止される。
【００１７】
請求項７記載の発明では、前記危険性判定手段により車両横転の危険性ありと判定されたときに、車両を減速させる車両減速手段を備えたことを特徴とする。
かかる構成によれば、車両横転の危険性ありと判定されたときには、車両が減速されるので、車両に作用する遠心力が低減され、ロール角度が小さくなる。このため、運転者による危険回避操作が遅れたとしても、車両横転の危険性が低減される。
【００１８】
請求項８記載の発明では、前記車両減速手段は、車両のブレーキを作動させるブレーキ作動手段と、内燃機関に供給される燃料を低減させる燃料低減手段と、のうち少なくとも一方であることを特徴とする。
かかる構成によれば、車両のブレーキを作動させるか、内燃機関に供給される燃料が低減されることで、車両が減速される。このため、例えば、ブレーキコントローラ又は／及びエンジンコントローラに制御指令を伝達するだけで、車両を減速することができ、制御内容が複雑になることが防止される。
【００１９】
請求項９記載の発明では、前記危険性判定手段により車両横転の危険性ありと判定されたときに、車両のロール角度を機械的に制限するロール角度制限手段を備えたことを特徴とする。
かかる構成によれば、車両横転の危険性ありと判定されると、車両のロール角度が機械的に制限される。このため、車両のロール角度が、危険角度以上になることが確実に防止される。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、添付された図面を参照して本発明を詳述する。
図１は、本発明に係る車両のロールオーバ防止装置（以下「ロールオーバ防止装置」という）を、セミトラクタ（以下「トラクタ」という）に適用した実施形態を示す。
【００２１】
左右のサイドフレーム１０Ｌ，１０Ｒと後軸１２とは、リーフスプリング若しくはエアスプリングを利用したサスペンション機構１４により介装連結される。左右のサイドフレーム１０Ｌ，１０Ｒ近傍には、サイドフレーム１０Ｌ，１０Ｒと後軸１２との距離（間隔）を介して、車両左右の車高ＨL及びＨRを検出する車高センサ１６Ｌ，１６Ｒ（車高検出手段）が配設される。また、図示しない前軸両端に連結された前輪には、車輪速度（以下「車輪速」という）ＶL及びＶRを検出する車輪速センサ１８Ｌ，１８Ｒ（車輪速度検出手段）が配設される。さらに、運転席近傍には、車両のロール状態を絵図で表示するロールインジケータ２０と、警報タイミング選択スイッチ２２と、ブザー等の警報器２４（警告発生手段）と、が配設される。
【００２２】
ロールインジケータ２０は、図示するように、円環状のゾーン２０ａ内に、車両のロール状態を表わす指針部２０ｂが揺動制御可能に取り付けられる。ゾーン２０ａ下部には、ロール角度が過度になり、車両横転の危険性があることを示す危険ゾーン２０ｃが赤色で表示される。また、ロールインジケータ２０には、運転者に対して、車両横転の危険性があることを警告する警告灯（警告発生手段）が併設される。警報タイミング選択スイッチ２２は、運転者の好みに応じて、警報を出力すべきタイミングを設定するためのスイッチであって、図示するように、スイッチ部材２２ａを回転させることで、早めＡ，普通Ｂ及び遅めＣの選択が可能である。即ち、普通Ｂを選択した場合には、その車両にとって一般的に危険とされるロール角度が警報発生ロール角度として選択される。一方、早めＡ又は遅めＣを選択した場合には、その車両にとって一般的に危険とされるロール角度より所定角度大きい又は小さいロール角度が警報発生ロール角度として選択される。
【００２３】
車高センサ１６Ｌ，１６Ｒ、車輪速センサ１８Ｌ，１８Ｒ及び警報タイミング選択スイッチ２２の出力は、夫々、マイクロコンピュータを内蔵した電子コントロールユニット（以下「コントロールユニット」という）２６に入力される。そして、入力信号に基づいて後述する処理が実行され、ロールインジケータ２０及び警報器２４等の駆動制御が行われる。また、車両のロール角度が過度になったときに、エンジン回転速度を低下させることで、旋回速度を低下させてロール角度を小さくするため、エンジンコントローラ２８及びブレーキコントローラ３０に制御指令が伝達される。
【００２４】
なお、コントロールユニット２６により、ロール角度検出手段，加速度検出手段，ロール角度予想手段，緊急度判定手段，危険性判定手段，旋回半径演算手段，ロール指数演算手段，操舵角速度演算手段，マップ更新手段，ロール角度演算手段，移動平均演算手段，車両減速手段，ブレーキ作動手段及び燃料低減手段が実現される。
【００２５】
図２は、コントロールユニット２６の機能構成を示す。
コントロールユニット２６は、ロール角度演算部２６ａと、予想ロール角度演算部２６ｂと、ロール緊急度判定部２６ｃと、横転危険性判定部２６ｄと、インジケータ制御部２６ｅと、警報器制御部２６ｆと、減速制御部２６ｇと、を含んで構成される。
【００２６】
ロール角度演算部２６ａでは、車高センサ１６Ｌ，１６Ｒからの信号に基づいて、現在におけるロール角度θ[rad]が演算される。予想ロール角度演算部２６ｂでは、車輪速センサ１８Ｌ，１８Ｒからの信号に基づいて、所定時間ｔ[sec]経過後における車両の予想ロール角度θ’[rad]が演算される。ロール緊急度判定部２６ｃでは、予想ロール角度θ’に基づいて、ロール緊急度が判定される。ここで、「ロール緊急度」とは、車両横転の危険性の大小を示す尺度であって、本実施形態では、少なくとも、緊急度：大，緊急度：中，緊急度：小の３段階で判定される。横転危険性判定部２６ｄでは、ロール緊急度及びロール角度θに基づいて、車両が横転する危険性があるか否かが判定される。インジケータ制御部２６ｅでは、ロール角度θ及び横転危険性の判定結果に基づいて、ロールインジケータ２０が制御される。警報器制御部２６ｆでは、横転危険性の判定結果に基づいて、警報器２４が制御される。減速制御部２６ｇでは、横転危険性の判定結果に基づいて、エンジンコントローラ２８を介して燃料供給量を減少させると共に、ブレーキコントローラ３０を介してブレーキを作動させて、車速を減速させる。そして、車速が低下することにより、旋回速度が低下してロール角度θが小さくなり、車両横転の危険性を低減させることができる。
【００２７】
図３及び図４は、コントロールユニット２６において、所定時間ごとに繰り返し実行される主制御内容の一実施例を示す。
ステップ１（図では「Ｓ１」と略記する。以下同様）では、所定のサンプリング時間（例えば、数msec〜数百msec）ごとに、車高センサ１６Ｌ，１６Ｒを介して車両左右の車高ＨL及びＨRが検出される。
【００２８】
ステップ２では、検出された車高ＨL及びＨRに基づいて、現在のロール角度θが演算される。車両が左旋回をしたときには、図５に示すように、車両左側の車高ＨLが車両右側の車高ＨRよりも大きくなる（ＨL＞ＨR）。ここで、車高センサ１６Ｌ，１６Ｒの取付間隔をＬとすると、車両のロール角度θは、θ≒ｔａｎ-1（（ＨL−ＨR）／Ｌ）という演算式により算出される。また、ここで演算されるロール角度θは、後軸１２に対する車両の傾きを示す相対角度である。なお、ステップ２における処理が、ロール角度演算手段に該当する。
【００２９】
ここで、車両のロール角度θは、次に示す演算式により演算してもよい。
【００３０】
【数１】
【００３１】
【数２】
【００３２】
ステップ４では、平均ロール角度θaveの絶対値が、所定値θ0より大きいか否かが判定される。ここで、所定値θ0は、ロールが少ないときには処理を行わないようにする閾値であって、例えば、車両が横転する可能性が極めて低い値に設定される。そして、平均ロール角度θaveの絶対値が所定値θ0より大きければステップ５へと進み（Ｙｅｓ）、平均ロール角度θaveの絶対値が所定値θ0以下であれば処理を終了する（Ｎｏ）。
【００３３】
ステップ５では、所定時間経過後における予想ロール角度θ'を演算すべく、図６に示すサブルーチンがコールされる。
ステップ６では、予想ロール角度θ'の絶対値が、所定値θ'2より大きいか否かが判定される。ここで、所定値θ'2は、ロール緊急度が大である領域を画定する閾値であって、例えば、車両横転の危険性が大となる値に設定される。そして、予想ロール角度θ'の絶対値が所定値θ'2より大きければステップ７へと進み（Ｙｅｓ）、ロール緊急度が大であると判定される。一方、予想ロール角度θ'の絶対値が所定値θ'2以下であればステップ８へと進む（Ｎｏ）。
【００３４】
ステップ８では、予想ロール角度θ'の絶対値が、所定値θ'1以上かつ所定値θ'2以下であるか否かが判定される。ここで、所定値θ'1は、ロール緊急度が小である領域を画定する閾値であって、例えば、車両横転の危険性が小である値に設定される。そして、予想ロール角度θ'の絶対値が所定値θ'1以上かつ所定値θ'2以下であればステップ９へと進み（Ｙｅｓ）、ロール緊急度が中であると判定される。一方、予想ロール角度θ'の絶対値が所定値θ'1未満（予想ロール角度θ'の絶対値が所定値θ'2より大きい場合は、ステップ６で判定済み）であればステップ１０へと進み（Ｎｏ）、ロール緊急度が小であると判定される。
【００３５】
なお、ステップ６〜ステップ１０における一連の処理が、緊急度判定手段に該当する。
ロール緊急度が大であると判定されたステップ１１では、現在の平均ロール角度θaveの絶対値が、所定値θ3より大きいか否かが判定される。ここで、所定値θ3は、車両横転の危険性を判定するための閾値であって、例えば、車両横転の危険性があると考えられるロール角度に設定される（後述する所定値θ2及びθ1も同様）。そして、現在の平均ロール角度θaveの絶対値が所定値θ3より大きければステップ１４へと進み（Ｙｅｓ）、現在の平均ロール角度θaveの絶対値が所定値θ3以下であれば処理を終了する（Ｎｏ）。
【００３６】
ロール緊急度が中であると判定されたステップ１２では、現在の平均ロール角度θaveの絶対値が、所定値θ2より大きいか否かが判定される。そして、現在の平均ロール角度θaveの絶対値が所定値θ2より大きければステップ１４へと進み（Ｙｅｓ）、現在の平均ロール角度θaveの絶対値が所定値θ2以下であれば処理を終了する（Ｎｏ）。
【００３７】
ロール緊急度が小であると判定されたステップ１３では、現在の平均ロール角度θaveの絶対値が、所定値θ1より大きいか否かが判定される。そして、現在の平均ロール角度θaveの絶対値が所定値θ1より大きければステップ１４へと進み（Ｙｅｓ）、現在の平均ロール角度θaveの絶対値が所定値θ1以下であれば処理を終了する（Ｎｏ）。
【００３８】
なお、ステップ１１〜ステップ１３における一連の処理が、危険性判定手段に該当する。
ステップ１４では、車両横転の危険性があると判定し、ロールインジケータ２０に付設された警告灯が点灯される。
ステップ１５では、車両横転の危険性があることを運転者に音声で報知すべく、警報器２４が作動される。なお、ステップ１４及びステップ１５において警告灯及び警報器２４を作動させる処理が、警告発生手段に該当する。
【００３９】
ステップ１６では、平均ロール角度θaveの絶対値が、ロール緊急度に応じた所定値θ1，θ2又はθ3と増分Δθとの加算値より大きいか否かが判定される。ここで、増分Δθは、車両横転の危険性を低下させるべく、減速制御を実行するか否かを判定するための閾値であって、例えば、正の値をとる所定値に設定される。なお、増分Δθは、ロール緊急度に応じて変化させてもよい。
【００４０】
ステップ１７では、エンジンコントローラ２８又は／及びブレーキコントローラ３０に対して、燃料供給量減量指令又はブレーキ作動指令を伝達し、減速制御が行われる。なお、ステップ１７における処理が、車両減速手段，ブレーキ作動手段及び燃料低減手段に該当する。
図６は、予想ロール角度θ'を演算するサブルーチンの処理内容を示す。
【００４１】
ステップ２１では、所定のサンプリング間隔（例えば、数msec〜数百msec）ごとに、車輪速センサ１８Ｌ，１８Ｒを介して左右前輪の車輪速ＶL及びＶR[m/sec]が検出される。
ステップ２２では、次式により、所定時間ｔで、左右前輪が進む走行距離ＤL及びＤR[m]が演算される。
【００４２】
ＤL＝ＶL×ｔ
ＤR＝ＶR×ｔ
ステップ２３では、次式により、車両の旋回半径Ｒ[m]が演算される。ここで、次式中のＴr[m]は、前輪のトレッドを示す。なお、ステップ２１〜ステップ２３における一連の処理が、旋回半径演算手段に該当する。
【００４３】
【式３】
【００４４】
ステップ２５では、横Ｇに応じた予想ロール角度θ'が設定されたマップを参照して、所定時間経過後における予想ロール角度θ'が演算される。なお、ステップ２５における処理が、請求項１に係るロール角度予想手段に該当する。
ステップ２６では、横Ｇに応じた予想ロール角度θ'が設定されたマップが更新される。即ち、推定演算された横Ｇと所定時間経過したときの平均ロール角度θaveとを比較し、予想ロール角度θ'が平均ロール角度θaveに近づくように、マップが更新される。従って、初期値として適当な値を設定しておいても、実際の運行状態に応じてマップが逐次更新されるため、予想ロール角度θ'の演算精度が徐々に向上するようになる。なお、ステップ２６における処理が、マップ更新手段に該当する。
【００４５】
以上説明した処理によれば、所定のサンプリング間隔で検出された車高ＨL及びＨRに基づいて、車両のロール角度θが演算される。そして、数個〜数十個のロール角度θの移動平均が演算され、これが平均ロール角度θaveとされる。このため、例えば、路面の凹凸による細かい振動が検出されたときであっても、移動平均を演算することでこれが平滑化され、誤動作の要因となる必要以上の感度を排除することができる。
【００４６】
また、平均ロール角度θaveの絶対値が所定値θ0より大きいときには、所定時間経過後における予想ロール角度θ'が演算され、これに応じたロール緊急度が判定される。ロール緊急度は、車両横転の危険性の大小を示す尺度であって、これにより、以後の判定処理を分けることで、横転危険性判定に係る精度を向上することができる。そして、ロール緊急度ごとに、平均ロール角度θaveの絶対値が所定値以上であるか否かが判定され、その判定結果に応じて、ロールインジケータ２０に付設された警告灯及び警報器２４の制御が行われる。
【００４７】
従って、所定時間経過後の予想ロール角度θ'に基づく警告制御が行われるため、実際のロール角度が横転危険角度になる前に、運転者に対して警告が発せられることとなる。このため、運転者は、余裕をもって危険回避操作を行うことができ、車両運行上の安全性を向上させることができる。
さらに、運転者に対して警告が発せられた場合であっても、平均ロール角度θaveの絶対値が所定値より大きくなると、減速制御が実行される。このため、警告が発せられたにもかかわらず、運転者が危険回避操作を行わなかったときであっても、減速を通してロール角度が減少し、車両横転の危険性を幾分でも低くすることができる。
【００４８】
なお、車輪速ＶL及びＶRを介して横Ｇを検出する代わりに、横Ｇを直接検出する加速度センサを用いてもよい。
また、ＧＰＳやナビゲーションシステムの機能を用いて、車両が進入するコーナの曲率半径ｒを取得し、これと車速センサ（車速検出手段）から検出された車速Ｖに基づいて、例えば、Ｇ＝Ｖ2／ｒという演算式により横Ｇを求めるようにしてもよい。この場合、ＧＰＳやナビゲーションシステムは、曲率半径検出手段として機能する。
【００４９】
図７は、車両のロールのしやすさを示す「ロール指数」という概念を導入し、ロール緊急度を判定する判定値θ'1及びθ'2を可変設定する制御内容を示す。なお、図６に示す制御内容と同一のものについては、その部分の説明は省略するものとする。
マップ更新後に実行されるステップ２７では、ロール指数[rad・sec2／m]が演算される。ロール指数は、平均ロール角度θave及び横Ｇに基づいて、ロール指数＝平均ロール角度θave／横Ｇという演算式により演算される。なお、ステップ２７における処理が、ロール指数演算手段に該当する。
【００５０】
ステップ２８では、図８に示すマップを参照し、ロール指数に応じたロール緊急度判定値θ'1及び及びθ'2が演算される。
即ち、車両のロールのしやすさは、例えば、車種，積荷の重量や高さに応じて変化する。このため、平均ロール角度θaveを横Ｇで除算したロール指数は、車両のロールのしやすさを示す指標となり、これに応じてロール緊急度判定値θ'1及び及びθ'2が設定することで、ロール緊急度の判定精度を一層向上することができる。
【００５１】
図９は、横Ｇに代えて、操舵角αに基づいて予想ロール角度θ'を演算する制御内容を示す。この場合、図１の車輪速センサ１８Ｌ，１８Ｒに代えて、操舵輪近傍に、図示しない操舵角センサが配設される。
ステップ３１では、操舵角センサを介して操舵角αが検出される。
ステップ３２では、操舵角αの変化率に基づいて、操舵角速度βが演算される。ここで、操舵角速度βは、数個〜数十個の操舵角αに対して、最小二乗法を適用して演算されることが望ましい。なお、ステップ３２における処理が、操舵角速度演算手段に該当する。
【００５２】
ステップ３３では、操舵角α及び操舵角速度βに応じた予想ロール角度θ'が設定されたマップを参照して、所定時間経過後における予想ロール角度θ'が演算される。なお、ステップ３３における処理が、請求項５に係るロール角度予想手段に該当する。
ステップ３４では、操舵角α及び操舵角速度βに応じた予想ロール角度θ'が設定されたマップが更新される。即ち、操舵角α及び操舵角速度βと所定時間経過したときの平均ロール角度θaveとを比較し、予想ロール角度θ'が平均ロール角度θaveに近づくように、マップが更新される。従って、初期値として適当な値を設定しておいても、実際の運行状態に応じてマップが逐次更新されるため、予想ロール角度θ'の演算精度が徐々に向上するようになる。なお、ステップ３４における処理が、マップ更新手段に該当する。
【００５３】
以上説明した処理によれば、先の実施形態と同様な効果を享受することが可能となる。
なお、車高センサは、前軸における車両左右の車高を検出するようにしてもよい。この場合、車両のロールは操舵輪が連結される前軸から開始されるので、ロール状態の予測がより早く行われる。そして、運転者に対する警告が余裕をもって行われることで、安全性をより向上させることができる。
【００５４】
また、車輪速センサは、後軸両端に連結された後輪の車輪速を検出するようにしてもよい。但し、車両は前輪から旋回を開始するため、前輪の車輪速を用いた方が望ましい。
さらに、車両横転の危険性が大であると判定されたときには、図９に示すように、車両の左右に装着された補助輪３２Ｌ，３２Ｒ（ロール角度制限手段）を作動させ、ロール角度θが限界値以下になるようにしてもよい。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１又は請求項５に記載の発明によれば、運転者に対する警告は、所定時間経過後における予想ロール角度に基づいて早期に発せられるため、危険回避操作を開始するまでの時間的余裕が確保され、車両運行上の安全性を向上させることができる。このとき、車両のロール角度の予想にあたり、複雑な演算式等を用いる必要がなく、ロール角度予想に係る負荷を軽減することができる。また、車両運行に従って実車に則したマップとなり、ロール角度の予想制度を徐々に向上することができる。
【００５６】
請求項２記載の発明によれば、ＡＢＳを備えた車両においては、ＡＢＳを構成する車輪速度センサの信号を流用することで、新たなセンサを追加しなくとも、車両横方向に作用する加速度が検出されることとなる。このため、コスト上昇を抑制することができる。
請求項３記載の発明によれば、ＧＰＳやナビゲーションシステムを備えた車両においては、これらの機能を用いて走行路の曲率半径を検出するようにすれば、新たな機器を追加しなくとも、車両横方向に作用する加速度が検出されることとなる。このため、コスト上昇を抑制することができる。
【００５７】
請求項４記載の発明によれば、車両のロールのしやすさを示す指標としてのロール指数に基づいて、ロール角度に応じた緊急度を判定するので、緊急度の判定精度を向上させることができる。
【００５８】
請求項６記載の発明によれば、例えば、路面の凹凸による細かい振動を検出したとしても、移動平均を演算することでこれが平滑化されるため、不適切な警告が発せられることを防止できる。
【００５９】
請求項７記載の発明によれば、車両の減速によりロール角度が小さくなるため、運転者による危険回避操作が遅れたとしても、車両横転の危険性を低減することができる。
請求項８記載の発明によれば、例えば、ブレーキコントローラ又は／及びエンジンコントローラに制御指令を伝達するだけで、車両を減速することができ、制御内容が複雑になることを防止できる。
【００６０】
請求項９記載の発明によれば、車両のロール角度が、危険角度以上になることが確実に防止されるため、車両横転を効果的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るロールオーバ防止装置をトラクタに適用した構成図
【図２】コントロールユニットにより実現される機能の説明図
【図３】ロールオーバ防止装置の主制御内容を示すフローチャート
【図４】ロールオーバ防止装置の主制御内容を示すフローチャート
【図５】ロール角度の演算方法を示す説明図
【図６】予想ロール角度の演算処理の一例を示すフローチャート
【図７】ロール緊急度判定値を可変設定する演算処理を示すフローチャート
【図８】ロール緊急度判定値を設定するためのマップの説明図
【図９】予想ロール角度の演算処理の他の例を示すフローチャート
【図１０】ロール角度を限界値以下にする補助輪の説明図
【符号の説明】
１６Ｌ，１６Ｒ 車高センサ
１８Ｌ，１８Ｒ 車輪速センサ
２０ ロールインジケータ
２４ 警報器
２６ コントロールユニット
２６ａ ロール角度演算部
２６ｂ 予想ロール角度演算部
２６ｃ ロール緊急度判定部
２６ｄ 横転危険性判定部
２６ｅ インジケータ制御部
２６ｆ 警報器制御部
２６ｇ 減速制御部
２８ エンジンコントローラ
３０ ブレーキコントローラ
３２ 補助輪
Claims (9)
- 車両のロール角度を検出するロール角度検出手段と、
車両横方向に作用する加速度を検出する加速度検出手段と、
車両横方向に作用する加速度に応じた予想ロール角度が設定されたマップを参照して、検出された加速度に対応する所定時間経過後の車両のロール角度を予想するロール角度予想手段と、
ロール角度の予想後、所定時間経過したときに検出されたロール角度に基づいて、前記マップを更新するマップ更新手段と、
予想されたロール角度に応じた緊急度を判定する緊急度判定手段と、
検出されたロール角度の絶対値が、前記緊急度に応じた所定値より大きいときに、車両横転の危険性ありと判定する危険性判定手段と、
該危険性判定手段により車両横転の危険性ありと判定されたときに、運転者に対して警告を発する警告発生手段と、
を含んで構成されたことを特徴とする車両のロールオーバ防止装置。 - 車両の左右における車輪速度を検出する車輪速度検出手段と、
検出された車輪速度に基づいて、旋回半径を演算する旋回半径演算手段と、
を備え、
前記加速度検出手段は、検出された車輪速度及び演算された旋回半径に基づいて、車両横方向に作用する加速度を演算することを特徴とする請求項１記載の車両のロールオーバ防止装置。 - 車両が進入するコーナの曲率半径を検出する曲率半径検出手段と、
車速を検出する車速検出手段と、
を備え、
前記加速度検出手段は、検出された曲率半径及び車速に基づいて、車両横方向に作用する加速度を演算することを特徴とする請求項１記載の車両のロールオーバ防止装置。 - 検出されたロール角度及び加速度に基づいて、車両のロールのしやすさを示すロール指数を演算するロール指数演算手段を備え、
前記緊急度判定手段は、演算されたロール指数に基づいて、予想されたロール角度に応じた緊急度を判定することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の車両のロールオーバ防止装置。 - 車両のロール角度を検出するロール角度検出手段と、
操舵角を検出する操舵角検出手段と、
検出された操舵角の変化率に基づいて、操舵角速度を演算する操舵角速度演算手段と、
操舵角及び操舵角速度に応じた予想ロール角度が設定されたマップを参照して、検出された操舵角及び演算された操舵角速度に対応する所定時間経過後の車両のロール角度を予想するロール角度予想手段と、
ロール角度の予想後、所定時間経過したときに検出されたロール角度に基づいて、前記マップを更新するマップ更新手段と、
予想されたロール角度に応じた緊急度を判定する緊急度判定手段と、
検出されたロール角度の絶対値が、前記緊急度に応じた所定値より大きいときに、車両横転の危険性ありと判定する危険性判定手段と、
該危険性判定手段により車両横転の危険性ありと判定されたときに、運転者に対して警告を発する警告発生手段と、
を含んで構成されたことを特徴とする車両のロールオーバ防止装置。 - 車両の左右における車高を検出する車高検出手段と、
検出された車高に基づいて、ロール角度を演算するロール角度演算手段と、
演算されたロール角度の移動平均を演算する移動平均演算手段と、
を備え、
前記ロール角度検出手段は、演算されたロール角度の移動平均をロール角度とすることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の車両のロールオーバ防止装置。 - 前記危険性判定手段により車両横転の危険性ありと判定されたときに、車両を減速させる車両減速手段を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載の車両のロールオーバ防止装置。
- 前記車両減速手段は、
車両のブレーキを作動させるブレーキ作動手段と、
内燃機関に供給される燃料を低減させる燃料低減手段と、
のうち少なくとも一方であることを特徴とする請求項７記載の車両のロールオーバ防止装置。 - 前記危険性判定手段により車両横転の危険性ありと判定されたときに、車両のロール角度を機械的に制限するロール角度制限手段を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか１つに記載の車両のロールオーバ防止装置。
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