JP4101455B2 - Vehicle rollover prevention device - 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、その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】
車体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、車体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、傾斜角度の検出精度が低く、傾斜状態の表示及び警報音の発生制御が必ずしも適切に行なわれず、車両横転の危険性があった。また、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。
【0005】
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。
【0006】
【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、車両の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、演算されたロール角度の移動平均の変化率に基づいて、車両のロール角速度を演算するロール角速度演算手段と、演算されたロール角度の移動平均及びロール角速度に基づいて、所定時間経過後における車両のロール角度を推定するロール角度推定手段と、推定されたロール角度の絶対値とロール緊急度が大である領域を画定する第1の閾値及びロール緊急度が小である領域を画定する第2の閾値とを比較することで、車両横転の危険性を示す尺度として、緊急度「大」,「中」及び「小」のいずれかであるかを判定する緊急度判定手段と、演算されたロール角度の移動平均の絶対値又は推定されたロール角度の絶対値が前記緊急度判定手段により判定された緊急度に対応し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。
【0010】
かかる構成によれば、現在のロール角度及びロール角速度に基づいて、所定時間経過後における車両のロール角度が推定される。そして、推定されたロール角度に応じた緊急度が判定され、演算されたロール角度の移動平均の絶対値又は推定されたロール角度の絶対値が緊急度に対応し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、直接的に予測された車両のロール状態に基づいて早期に発せられることとなり、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、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。
【0012】
請求項2記載の発明では、前記所定時間は、ロール角速度が大きくなるにつれて小さくなるように設定されることを特徴とする。
かかる構成によれば、ロール角速度が大きくなるにつれて所定時間が小さくなる。
【0015】
請求項3記載の発明では、ロール角速度の絶対値に基づいて、前記所定値を補正するための補正値を設定する補正値設定手段を備え、前記危険性判定手段は、演算されたロール角度の移動平均の絶対値又は推定されたロール角度の絶対値が前記所定値と補正値との加算値より大きいときに、車両横転の危険性ありと判定することを特徴とする。
かかる構成によれば、ロール角度の移動平均の絶対値又はロール角度の絶対値が所定値と補正値との加算値より大きいときに、車両横転の危険性ありと判定される。
【0016】
請求項4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。
【0017】
請求項5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】
【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。
【0020】
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、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18と、警報タイミング選択スイッチ20と、ブザー等の警報器22(警告発生手段)と、が配設される。
【0021】
ロールインジケータ18は、図示するように、円環状のゾーン18a内に、車両のロール状態を表わす指針部18bが揺動制御可能に取り付けられる。ゾーン18a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18cが赤色で表示される。また、ロールインジケータ18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20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20a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。
【0022】
車高センサ16L,16R及び警報タイミング選択スイッチ20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)24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18及び警報器22の駆動制御が行なわれる。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ロール角度を小さくするため、エンジンコントローラ26及びブレーキコントローラ28に制御指令が伝達される。
【0023】
なお、コントロールユニット24により、ロール角度演算手段,移動平均演算手段,ロール角速度演算手段,ロール角度推定手段,緊急度判定手段,危険性判定手段,補正値設定手段,車両減速手段,ブレーキ作動手段及び燃料低減手段がソフトウエア的に実現される。
【0024】
図2は、コントロールユニット24の機能構成を示す。
コントロールユニット24は、ロール角度演算部24aと、ロール角速度演算部24bと、ロール緊急度判定部24cと、横転危険性判定部24dと、インジケータ制御部24eと、警報器制御部24fと、減速制御部24gと、を含んで構成される。
【0025】
ロール角度演算部24a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。ロール角速度演算部24bでは、ロール角度θの変化率に基づいて、現在におけるロール角速度ω[rad/s]が演算される。ロール緊急度判定部24cでは、ロール角度θ及びロール角速度ω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段階が判定される。横転危険性判定部24d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24e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18が制御される。警報器制御部24fでは、横転危険性の判定結果に基づいて、警報器22が制御される。減速制御部24g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26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28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することができる。
【0026】
図3及び図4は、コントロールユニット24において実行される制御内容の一実施例を示す。なお、かかる制御は、所定時間毎に繰り返し実行される。
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間隔(例えば、数msec〜数百msec)毎に、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。
【0027】
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。
【0028】
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。
【0029】
【数1】
【0030】
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】
【0032】
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。
【0033】
ステップ4では、平均ロール角度θaveの変化率に基づいて、車両のロール角速度ωが演算される。なお、ステップ4における処理が、ロール角速度演算手段に該当する。
【0034】
ステップ5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な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6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)。
【0035】
ステップ6では、ロール角速度ωの絶対値が、所定値ω0より大きいか否かが判定される。ここで、所定値ω0は、停車中又は低速走行中であるか否かを判定する閾値であって、例えば、停車中又は低速走行中では採り得ない値に設定される。そして、ロール角速度ωの絶対値が所定値ω0より大きければステップ7へと進み(Yes)、車両横転の危険性を判定するための所定値θ 1 〜θ 3 の補正値Δθとして、0(補正なし)が設定される。一方、ロール角度ωの絶対値が所定値ω0以下であればステップ8へと進み(No)、車両横転の危険性を判定するための所定値θ 1 〜θ 3 の補正値Δθとして、所定値θ’が設定される。なお、ステップ6〜ステップ8における処理が、補正値設定手段に該当する。
【0036】
ステップ9では、ロール角速度ωの絶対値が、ロール緊急度が大である領域を画定する所定値ω2より大きいか否かが判定される。そして、ロール角速度ωの絶対値が所定値ω2より大きければステップ10へと進み(Yes)、ロール緊急度が大であると判定される。一方、ロール角速度ωの絶対値が所定値ω2以下であればステップ11へと進む(No)。
【0037】
ステップ11では、ロール角速度ωの絶対値が、ロール緊急度が小である領域を画定する所定値ω1以上かつ所定値ω2以下であるか否かが判定される。そして、ロール角速度ωの絶対値が所定値ω1以上かつ所定値ω2以下であればステップ12へと進み(Yes)、ロール緊急度が中であると判定される。一方、ロール角速度ωの絶対値が所定値ω1未満(ロール角速度ωの絶対値が所定値ω2より大きい場合は、ステップ9で判定済み)であればステップ13へと進み(No)、ロール緊急度が小であると判定される。
【0038】
ロール緊急度が大であると判定されたステップ14では、平均ロール角度θaveの絶対値が、所定値θ3と補正値Δθとの加算値より大きいか否かが判定される。そして、平均ロール角度θaveの絶対値が所定値θ3と補正値Δθとの加算値より大きければステップ17へと進み(Yes)、平均ロール角度θaveの絶対値が所定値θ3と補正値Δθとの加算値以下であれば処理を終了する(No)。ここで、補正値Δθを用いることで、停車中又は低速走行中のように、平均ロール角度θ ave が大きいが車両横転の危険性が低い状態を処理対象から除外することができる。
【0039】
ロール緊急度が中であると判定されたステップ15では、平均ロール角度θaveの絶対値が、所定値θ2と補正値Δθとの加算値より大きいか否かが判定される。そして、平均ロール角度θaveの絶対値が所定値θ2と補正値Δθとの加算値より大きければステップ17へと進み(Yes)、平均ロール角度θaveの絶対値が所定値θ2と補正値Δθとの加算値以下であれば処理を終了する(No)。
【0040】
ロール緊急度が小であると判定されたステップ16では、平均ロール角度θav eの絶対値が、所定値θ1と補正値Δθとの加算値より大きいか否かが判定される。そして、平均ロール角度θaveの絶対値が所定値θ1と補正値Δθとの加算値より大きければステップ17へと進み(Yes)、平均ロール角度θaveの絶対値が所定値θ1と補正値Δθとの加算値以下であれば処理を終了する(No)。
【0041】
なお、ステップ14〜ステップ16における処理が、危険性判定手段に該当する。
ステップ17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18に付設された警告灯が点灯される。
ステップ18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22が作動される。なお、ステップ17及びステップ18において警告灯及び警報器22を作動させる処理が、警告発生手段に該当する。
【0042】
ステップ19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すべく減速制御を実行するか否かを判定するための補正値であって、例えば、正の値をとる所定値に設定される。そして、平均ロール角度θ ave の絶対値が所定値θ 1 ,θ 2 又はθ 3 と増分Δθ’との加算値より大きければステップ20へと進む一方(Yes)、平均ロール角度θ ave の絶対値が所定値θ 1 ,θ 2 又はθ 3 と増分Δθ’との加算値以下であれば処理を終了する(No)。なお、増分Δθ’は、ロール緊急度に応じて変化させてもよい。
【0043】
ステップ20では、エンジンコントローラ26又は/及びブレーキコントローラ28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、減速制御が行なわれる。なお、ステップ20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。
以上説明したステップ1〜ステップ20の処理によれば、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。
【0044】
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、ロール角速度ωに応じた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、以後の判断処理を分けることで、横転危険性判断に係る精度を向上することができる。そして、各ロール緊急度毎に、平均ロール角度θaveの絶対値が所定値θ 1 〜θ 3 と補正値Δθとの加算値より大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18に付設された警告灯及び警報器22の制御が行なわれる。
【0045】
従って、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なうことができ、車両運行上の安全性を向上させることができる。
【0046】
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θ 1 〜θ 3 と増分Δθ’との加算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なわなかったときであっても、減速を介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。
【0047】
なお、車両が停車中又は低速走行中であるか否かを判定するため、車両走行状態としてのロール角速度ωに代えて、車速vを用いてもよい。このようにすれば、車速vを介して車両の走行状態が直接的に把握できるため、判定精度を向上することができる。
図6は、コントロールユニット24において実行される制御内容の他の実施例を示す。なお、図3及び図4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。
【0048】
ステップ21では、所定時間t[s]経過後におけるロール角度(以下「推定ロール角度」という)θ’が演算される。ここで、所定時間tは、ロール角速度ωに応じた時間であって、例えば、ロール角速度ωが大きくなるにつれて小さくなるように設定される。推定ロール角度θ’は、平均ロール角度θave,ロール角度の変化状態を表わすロール角速度ωに基づいて、θ’=θave+ω×tという演算式から演算される。
【0049】
また、ロール角速度ωの代わりに、ロール角度の変化状態を表わすロール角加速度α[rad/s2]を用い、θ’=θave+(α×t2)/2という演算式から演算してもよい。この場合、ロール角加速度αを用いることで、ロール角速度ωの変化率が把握でき、推定精度をより向上することができる。
なお、ステップ21における処理が、ロール角度推定手段に該当する。
【0050】
ステップ22では、推定ロール角度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、推定ロール角度θ'の絶対値が所定値θ'2より大きければステップ23へと進み(Yes)、ロール緊急度が大であると判定される。一方、推定ロール角度θ'の絶対値が所定値θ'2以下であればステップ24へと進む(No)。
【0051】
ステップ24では、推定ロール角度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、推定ロール角度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25へと進み(Yes)、ロール緊急度が中であると判定される。一方、推定ロール角度θ'の絶対値が所定値θ'1未満(推定ロール角度θ'の絶対値が所定値θ'2より大きい場合は、ステップ22で判定済み)であればステップ26へと進み(No)、ロール緊急度が小であると判定される。
【0052】
なお、ステップ22〜ステップ26における処理が、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27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。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17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)。
【0053】
ロール緊急度が中であると判定されたステップ28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17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)。
【0054】
ロール緊急度が小であると判定されたステップ29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17へと進み(Yes)、現在のロール角度θaveの絶対値が所定値θ1以下であれば処理を終了する(No)。
【0055】
なお、ステップ27〜ステップ29における処理が、危険性判定手段に該当する。
以上説明したステップ21〜ステップ29の処理によれば、現在における平均ロール角度θave並びにロール角速度ω若しくはロール角加速度αに基づいて、所定時間t経過後の推定ロール角度θ’が演算される。そして、演算された推定ロール角度θ’に基づいて、ロール緊急度の大,中又は小が判定される。このため、先の実施形態に比べて、ロール緊急度の判定精度が向上し、より適切な時点で運転者に対して警告を発することができるようになる。また、先の実施形態と同様に、ロール角速度ωに応じた補正値Δθを設定し、ステップ27〜ステップ29において、現在の平均ロール角度θaveの絶対値が、所定値θ1,2,3と補正値Δθとの加算値より大きいか否かを判定するようにしてもよい。
【0056】
さらに、ステップ27〜ステップ29において車両横転の危険性を判定する際に、現在の平均ロール角度θaveに代えて、ステップ21において演算された推定ロール角度θ’を用いてもよい。この場合、所定時間経過後の推定ロール角度θ’に基づいて車両横転の危険性が判定されるため、判定精度を一層向上することができる。ここで、推定ロール角度θ’に基づいて車両横転の危険性を判定する処理が、危険性判定手段に該当する。
【0057】
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なわれる。そして、運転者に対する警告が余裕をもって行なわれることで、安全性をより向上させることができる。
また、車両横転の危険性が大であると判定されたときには、図7に示すように、車両の左右に装着された補助輪30L,30R(ロール角度制限手段)を作動し、ロール角度θが限界値以下になるようにしてもよい。
【0058】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1記載の発明によれば、運転者に対する警告は、車両のロール状態の予測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。また、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2記載の発明によれば、ロール角度が大ききなるにつれて所定時間を小さくすることができる。
【0060】
請求項3記載の発明によれば、ロール角度又はその移動平均の絶対値が所定値と補正値との加算値より大きいときに、車両横転の危険性ありと判定することができる。
【0061】
請求項4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5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。
【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】制御内容の一例を示すフローチャート
【図4】制御内容の一例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】制御内容の他の一例を示すフローチャート
【図7】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
18 ロールインジケータ
22 警報器
24 コントロールユニット
24a ロール角度演算部
24b ロール角速度演算部
24c ロール緊急度判定部
24d 横転危険性判定部
24e インジケータ制御部
24f 警報器制御部
24g 減速制御部
26 エンジンコントローラ
28 ブレーキコントローラ [0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present inventionIt is related with the technique which warns early of the danger of the vehicle and improves the safety | security on vehicle operation.
[0002]
[Prior art]
If the vehicle turns sharply or enters the corner at an overspeed, the vehicle may roll excessively and roll over. Further, in a vehicle that transports a load such as a truck, the center of gravity is increased by loading the load, so that the roll angle becomes larger than other vehicles, and the risk of rollover increases.
[0003]
As an apparatus for informing the driver of the roll angle of the vehicle body, for example, an automotive tilt display device (hereinafter referred to as “tilt display device”) disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-96985 is known. In such a tilt display device, the tilt angle in the front-rear direction and the left-right direction of the vehicle is detected, the tilt state of the vehicle is displayed by a picture or the like, and an alarm sound is emitted when the tilt angle exceeds a predetermined value. For this reason, the driver can grasp the tilt state of the vehicle body at a glance, and can prevent the vehicle from overturning.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional tilt display device, the tilt angle detection accuracy is low, the tilt state display and the alarm sound generation control are not always properly performed, and there is a risk of vehicle rollover. Further, since the display of the tilt state and the control of the generation of the warning sound are performed based on the current tilt angle of the vehicle, there is still a risk of the vehicle overturning when the driver's response is delayed.
[0005]
Therefore, the present invention has the above conventional problems.In view of the rolling state of the vehicleThe purpose is to provide a rollover prevention device that secures time for risk avoidance operation and improves safety in vehicle operation by warning the risk of vehicle rollover early based on the prediction result of And
[0006]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, in the invention according to
[0010]
According to such a configuration, the current roll angle andRoll angular velocityBased on the above, the roll angle of the vehicle after a predetermined time has elapsed is estimated. And to the estimated roll angleThe degree of urgency corresponding is determined, and the calculated absolute value of the moving average of the roll angle or the absolute value of the estimated roll angle corresponds to the degree of urgency.When larger than the predetermined value, it is determined that there is a risk of vehicle rollover, and a warning is issued to the driver. For this reason, the warning for the driver is issued early based on the directly predicted roll state of the vehicle, and a time margin until the danger avoidance operation is started is ensured.At this time, the roll angle is calculated based on the vehicle height at the left and right of the vehicle, and the moving average of the roll angle is calculated. For this reason, for example, even if fine vibration due to road surface unevenness is detected, the moving average is smoothed by calculating the moving average, and an inappropriate warning is prevented.
[0012]
Claim 2In the described invention, the predetermined time is set so as to decrease as the roll angular velocity increases.
According to this configuration, the predetermined time decreases as the roll angular velocity increases.
[0015]
Claim 3In the described invention, it is provided with a correction value setting means for setting a correction value for correcting the predetermined value based on the absolute value of the roll angular velocity, and the risk determination means includes:Absolute value of moving average of calculated roll angleAlternatively, when the estimated absolute value of the roll angle is larger than the sum of the predetermined value and the correction value, it is determined that there is a risk of vehicle rollover.
According to such a configuration,The absolute value of the moving average of the roll angle orWhen the absolute value of the roll angle is larger than the sum of the predetermined value and the correction value, it is determined that there is a risk of vehicle rollover.
[0016]
Claim 4The described invention is characterized by comprising vehicle deceleration means for decelerating the vehicle when it is determined by the risk determination means that there is a risk of vehicle rollover.
According to such a configuration, when it is determined that there is a risk of vehicle rollover, the vehicle is decelerated, so that the centrifugal force acting on the vehicle is reduced and the roll angle is reduced. For this reason, even if the risk avoidance operation by the driver is delayed, the risk of vehicle rollover is reduced.
[0017]
Claim 5In the described invention, the vehicle deceleration means is at least one of a brake actuation means for actuating a brake of the vehicle and a fuel reduction means for reducing fuel supplied to the internal combustion engine.
According to such a configuration, the vehicle is decelerated by operating the brake of the vehicle or reducing the fuel supplied to the internal combustion engine. For this reason, for example, the vehicle can be decelerated only by transmitting a control command to the brake controller or / and the engine controller, and the control contents are prevented from becoming complicated.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 shows an embodiment in which a rollover prevention device (hereinafter referred to as “rollover prevention device”) according to the present invention is applied to a semi-tractor (hereinafter referred to as “tractor”).
[0020]
The left and
[0021]
As shown in the figure, a
[0022]
The outputs of the
[0023]
The control unit 24Roll angle calculation means, moving average calculation means, roll angular velocity calculation means, roll angle estimation means, urgency determination means, risk determination means,The correction value setting means, the vehicle deceleration means, the brake operation means, and the fuel reduction means are realized by software.
[0024]
FIG. 2 shows a functional configuration of the
The
[0025]
In the roll
[0026]
3 and 4 show an embodiment of control contents executed in the
In step 1 (abbreviated as “S1” in the figure, the same applies hereinafter), the vehicle height H on the left and right sides of the vehicle is passed through the
[0027]
In step 2, the detected vehicle height HLAnd HRBased on the above, the current roll angle θ is calculated. When the vehicle makes a left turn, as shown in FIG.LIs the vehicle height H on the right side of the vehicleRLarger than (HL> HR). Here, when the mounting interval between the
[0028]
Here, the roll angle θ of the vehicle may be calculated by the following calculation formula.
[0029]
[Expression 1]
[0030]
Alternatively, the following expression may be used as a more accurate arithmetic expression.
[0031]
[Expression 2]
[0032]
In step 3, the average roll angle θaveIs calculated. That is, the roll angle θ calculated in step 2 is determined by the vehicle height H via the
[0033]
In
[0034]
In
[0035]
In step 6, the absolute value of the roll angular velocity ω is set to a predetermined value ω.0It is determined whether or not it is larger. Where the predetermined value ω0Is a threshold for determining whether the vehicle is stopped or traveling at a low speed, for example,While stopped or traveling at low speedIs set to a value that cannot be taken. The absolute value of the roll angular velocity ω is a predetermined value ω0If it is larger, the process proceeds to Step 7 (Yes) to determine the risk of vehicle rollover.Predetermined value θ 1 ~ Θ Three Is set to 0 (no correction). On the other hand, the absolute value of the roll angle ω is a predetermined value ω0If it is below, the process proceeds to Step 8 (No) to determine the risk of vehicle rollover.Predetermined value θ 1 ~ Θ Three As the correction value Δθ, a predetermined value θ ′ is set. Step 6~In step 8Processing is correction value setting meansIt corresponds to.
[0036]
In
[0037]
In step 11, the absolute value of the roll angular velocity ω isDefine areas where roll urgency is lowPredetermined value ω1And the predetermined value ω2Whether or notDetermined. AndThe absolute value of the roll angular velocity ω is the predetermined value ω1And the predetermined value ω2If it is below, the process proceeds to Step 12 (Yes), and it is determined that the roll urgency is medium. On the other hand, the absolute value of the roll angular velocity ω is a predetermined value ω.1(The absolute value of the roll angular velocity ω is a predetermined value ω2If it is larger, the process proceeds to Step 13 (No) if it has been determined in Step 9 (No), and it is determined that the roll urgency is small.
[0038]
Roll urgencyIs determined to be large,
[0039]
In
[0040]
In step 16 in which the roll urgency is determined to be small, the average roll angle θav eIs the predetermined value θ1It is determined whether or not the sum is greater than the sum of the correction value Δθ. And the average roll angle θaveThe absolute value of1And the correction value Δθ is greater than the added value, the process proceeds to step 17 (Yes), and the average roll angle θaveThe absolute value of1And the correction value Δθ are equal to or less than the addition value, the process is terminated (No).
[0041]
In addition, the process in step 14-step 16 corresponds to a danger determination means.
In
In
[0042]
In
[0043]
In
According to the processing of
[0044]
Also, average roll angle θaveThe absolute value of0When larger, the degree of urgency according to the roll angular velocity ω is determined. The roll urgency level is a scale indicating the magnitude of the risk of vehicle rollover. Accordingly, the accuracy of rollover risk determination can be improved by dividing subsequent determination processing. And for each roll urgency, the average roll angle θaveThe absolute value ofPredetermined value θ 1 ~ Θ Three Greater than the sum of the correction value and ΔθIt is determined whether or not the warning light and the
[0045]
Therefore, actuallyA warning is issued to the driver before the roll angle becomes the rollover danger angle. For this reason, the driver can perform the danger avoidance operation with a margin, and can improve the safety in vehicle operation.
[0046]
Furthermore, even when a warning is issued to the driver, the average roll angle θaveThe absolute value ofPredetermined value θ 1 ~ Θ Three And increment Δθ 'When it becomes larger, deceleration control is executed. For this reason, even when a warning is issued, even when the driver does not perform the danger avoidance operation, the roll angle is reduced through deceleration, and the risk of vehicle rollover is somewhat reduced. be able to.
[0047]
In order to determine whether the vehicle is stopped or traveling at a low speed, the vehicle speed v may be used instead of the roll angular velocity ω as the vehicle traveling state. In this way, since the traveling state of the vehicle can be directly grasped via the vehicle speed v, the determination accuracy can be improved.
FIG. 6 shows another embodiment of the control content executed in the
[0048]
Step 21Then, the roll angle (hereinafter referred to as “estimated roll angle”) θ ′ after the elapse of the predetermined time t [s] is calculated. Here, the predetermined time t is a time corresponding to the roll angular velocity ω, and is set to decrease as the roll angular velocity ω increases, for example. The estimated roll angle θ ′ is the average roll angle θave,Roll angle change stateΘ ′ = θ based on the roll angular velocity ω representingaveIt is calculated from an arithmetic expression of + ω × t.
[0049]
Also, instead of the roll angular velocity ω,Roll angle change stateRoll angular acceleration α [rad / s2], Θ ′ = θave+ (Α × t2) / 2. in this case,Roll angular acceleration αBy usingRoll angular velocity ωThe rate of change can be grasped, and the estimation accuracy can be further improved.
The process in step 21 is performed by the roll angle estimation means.Applicable.
[0050]
In
[0051]
In
[0052]
In addition, the process in step 22-
In step 27 where the roll urgency is determined to be large, the current average roll angle θaveIs the predetermined value θThreeIt is determined whether or not it is larger. And the current average roll angle θaveThe absolute value ofThreeIf it is larger, the process proceeds to Step 17 (Yes), and the current average roll angle θaveThe absolute value ofThreeIf it is below, the process is terminated (No).
[0053]
In
[0054]
In
[0055]
In addition, the process in step 27-
According to the processing of step 21 to step 29 described above, the current average roll angle θaveIn addition, an estimated roll angle θ ′ after a predetermined time t has been calculated based on the roll angular velocity ω or the roll angular acceleration α. Based on the calculated estimated roll angle θ ′, whether the roll urgency level is large, medium or small is determined. For this reason, compared with the previous embodiment, the determination accuracy of the roll urgency is improved, and a warning can be issued to the driver at a more appropriate time. Further, similarly to the previous embodiment, a correction value Δθ corresponding to the roll angular velocity ω is set, and the current average roll angle θ is set in steps 27 to 29.aveIs the predetermined value θ1,2,3It may be determined whether or not the sum of the correction value and the correction value Δθ is larger.
[0056]
Further, when determining the risk of vehicle rollover in step 27 to step 29, the current average roll angle θaveInstead, the estimated roll angle θ ′ calculated in step 21 may be used. In this case, since the risk of vehicle rollover is determined based on the estimated roll angle θ ′ after a predetermined time has elapsed, the determination accuracy can be further improved. Here, the process of determining the risk of vehicle rollover based on the estimated roll angle θ ′,Risk assessment meansIt corresponds to.
[0057]
The vehicle height sensor may detect vehicle left and right vehicle heights on the front axle. In this case, since the roll of the vehicle is started from the front shaft to which the steered wheels are connected, the roll state is predicted earlier. And the safety | security can be improved more because the warning with respect to a driver | operator is performed with margin.
When it is determined that the risk of vehicle rollover is great, as shown in FIG. 7, the
[0058]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, since the warning to the driver is issued early based on the prediction of the roll state of the vehicle, there is enough time to start the danger avoidance operation. Therefore, safety in vehicle operation can be improved.Further, for example, even if fine vibration due to road surface unevenness is detected, since it is smoothed by calculating the moving average, it is possible to prevent an inappropriate warning from being issued.
[0059]
According to invention of Claim 2,, Roll angleAs time increases, the predetermined time can be reduced.
[0060]
According to invention of Claim 3, a roll angle or its moving averageWhen the absolute value of is greater than the sum of the predetermined value and the correction value, it can be determined that there is a risk of vehicle rollover.
[0061]
Claim 4According to the described invention, since the roll angle is reduced by the deceleration of the vehicle, the risk of vehicle rollover can be reduced even if the danger avoidance operation by the driver is delayed.
Claim 5According to the described invention, for example, the vehicle can be decelerated only by transmitting a control command to the brake controller or / and the engine controller, and the control contents can be prevented from becoming complicated.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram in which a rollover prevention device according to the present invention is applied to a tractor.
FIG. 2 is an explanatory diagram of functions realized by the control unit.
FIG. 3 is a flowchart showing an example of control content.
FIG. 4 is a flowchart showing an example of control content.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a roll angle calculation method.
FIG. 6 is a flowchart showing another example of control content.
FIG. 7 is an explanatory diagram of an auxiliary wheel for setting a roll angle to a limit value or less.
[Explanation of symbols]
16L, 16R Vehicle height sensor
18 Roll indicator
22 Alarm
24 Control unit
24a Roll angle calculation unit
24b Roll angular velocity calculation unit
24c Roll Urgency Determination Unit
24d Rollover risk determination unit
24e Indicator control unit
24f Alarm control unit
24g Deceleration control unit
26 Engine controller
28Brake controller
Claims (5)
検出された車高に基づいて、車両の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、
演算されたロール角度の移動平均の変化率に基づいて、車両のロール角速度を演算するロール角速度演算手段と、
演算されたロール角度の移動平均及びロール角速度に基づいて、所定時間経過後における車両のロール角度を推定するロール角度推定手段と、
推定されたロール角度の絶対値とロール緊急度が大である領域を画定する第1の閾値及びロール緊急度が小である領域を画定する第2の閾値とを比較することで、車両横転の危険性を示す尺度として、緊急度「大」,「中」及び「小」のいずれかであるかを判定する緊急度判定手段と、
演算されたロール角度の移動平均の絶対値又は推定されたロール角度の絶対値が前記緊急度判定手段により判定された緊急度に対応し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。 Vehicle height detection means for detecting vehicle height on the left and right sides of the vehicle;
Roll angle calculating means for calculating the roll angle of the vehicle based on the detected vehicle height;
A moving average calculating means for calculating a moving average of the calculated roll angle;
Roll angular velocity calculating means for calculating the roll angular velocity of the vehicle based on the calculated rate of change of the moving average of the roll angle;
A roll angle estimating means for estimating a roll angle of the vehicle after a predetermined period of time based on the calculated moving average of the roll angles and the roll angular velocity ;
By comparing the absolute value of the estimated roll angle with a first threshold value defining a region where the roll urgency level is large and a second threshold value defining a region where the roll urgency level is small, Urgency determination means for determining whether the degree of urgency is “large”, “medium”, or “small” as a scale indicating risk,
When the calculated absolute value of the moving average of the roll angle or the absolute value of the estimated roll angle is larger than a predetermined value corresponding to the urgency determined by the urgency determining means, it is determined that there is a risk of vehicle rollover Risk judging means to
Warning generation means for issuing a warning to the driver when the risk determination means determines that there is a risk of vehicle rollover;
An apparatus for preventing rollover of a vehicle, comprising:
前記危険性判定手段は、演算されたロール角度の移動平均の絶対値又は推定されたロール角度の絶対値が前記所定値と補正値との加算値より大きいときに、車両横転の危険性ありと判定することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の車両のロールオーバ防止装置。 Correction value setting means for setting a correction value for correcting the predetermined value based on the absolute value of the roll angular velocity,
When the absolute value of the calculated moving average of the roll angles or the estimated absolute value of the roll angle is greater than the sum of the predetermined value and the correction value, the risk determination means has a risk of vehicle rollover. The vehicle rollover prevention device according to claim 1 or 2, wherein the determination is made .
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4記載の車両のロールオーバ防止装置。 The vehicle deceleration means is
Brake actuating means for actuating the brake of the vehicle;
Fuel reduction means for reducing fuel supplied to the internal combustion engine;
The vehicle rollover prevention device according to claim 4, wherein the device is at least one of the above.
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