JP7148962B2 - 自動車の衝突回避装置 - Google Patents

Description

この発明は，例えば，車両に搭載した前方監視機器の信号に応答して作動し，ブレーキペダルに対して直接駆動するアクチュエータを備えた自動車の衝突回避装置に関する。

従来，高齢者等のドライバーによるアクセルペダルとブレーキペダルとの踏み間違いによる自動車事故が増大しているが，それはドライなーによる車両の前方認識や前方確認の遅れが原因になっている。そのため，近年では，自動車には，衝突回避装置が取り付けられている場合が多い。

従来，車両衝突回避装置として，車両が障害物に衝突する危険を未然に検知し，車両の方向転換時の誤作動を防止するものが知られている。該車両衝突回避装置は，障害物までの距離を非接触で測定する距離センサと，車両の回転を検出する角加速度センサと，車両の速度に比例して衝突危険距離を判定する基準信号とを備えている。上記車両衝突回避装置は，距離センサと基準信号とを比較して車両の現在位置が障害物に対し衝突危険な位置にあるか否かを検出すると共に，角加速度センサからの信号により，吸入空気量，燃料制御及び制動機制御を行うことにより，車両の方向転換時の誤作動を防止するものである。（例えば，特許文献２参照）。

また，物体認識装置として，他車両の周囲の通過可能物体を適切に認識するものが知られている。該物体認識装置は，自車両に搭載されたライダーの検出点情報に基づいて，自車両の周辺を走行する他車両を認識すると共に，他車両の大きさを認識する他車両認識部と，ライダーの検出点情報に基づいて，他車両をトラッキングする他車両追跡部と，トラッキングしている他車両の大きさが拡大したか否かを判定する拡大判定部と，他車両の大きさが拡大したと判定された場合に，ライダーの検出点情報に基づいて，他車両の近傍の近傍物体をロストしたか否かを判定するロスト判定部と，拡大判定部によって他車両の大きさが拡大したと判定された場合であって，ロスト半定部により近傍物体をロストしたと判定されないとき，ライダーの検出した検出点のうち，拡大前の他車両の周囲に位置する検出点を通過可能物体として認識する通過可能物体認識部とを備えている（例えば，特許文献２参照）。

また，車両の衝突の可能性が高い場合に，対向車両との衝突回避を実行する車両における衝突回避装置が知られている。該衝突回避装置は，対象物を検出する対象物検出部と，対象物検出部による検出結果を用いて，対向車両の属性を取得する属性取得部と，属性取得部によって取得された属性を用いて，対向車両が中央線をはみ出していると判定した場合に，衝突可能性の報知および衝突回避操作の少なくともいずれか一方を実行する衝突回避実行部とを備えている（例えば，特許文献３参照）。

特開平８－７２６３９号公報 特開２０１８－１１５９９０号公報 特開２０１８－９７６４８号公報

ところで，既存の自動車の衝突回避装置は，警告，警報を発信すうものが大半であり，自動車のブレーキペダルに取り付けたアクチュエータを用いて，車両の減速，強制停止させ，発進できないようにする装置は，従来の自動車には存在しない。また，使用過程車に搭載するアクチュエータとしては，ブレーキ力を作動させるには，ブレーキの油圧回路に増圧装置を取り付ける方法が考えられるが，使用過程車に取り付けるには，作業のバラツキが大きいため，油漏れ等の問題が発生し，好ましい方法ではない。また，車両のブレーキの油圧回路に加圧装置を追加するも容易にできることであり，車両毎の改造も容易に行えることであるが，ブレーキ回路を改造する場合に，万が一の油漏れ等が発生すると，通常のブレーキが作動しなくなるおそれがある。そこで，自動車の衝突回避装置として，使用過程車のブレーキシステムに一切手を加えることなく，環境監視機器の信号に応じて制御装置の判断によりブレーキを作動させることが望まれている。

この発明の目的は，上記の問題を解決することであり，衝突回避装置が搭載されている新車を購入することなく，既存の自動車即ち使用過程車に安価に後付けできる衝突回避装置を提供することであり，衝突回避装置が誤ってアクセルペダルを踏み込んでも，ブレーキペダルが踏まれた時点で，アクセルよりブレーキの作動が優先することに着目し，車両に搭載されている前方環境監視機器からの情報を受信してその情報を人工知能（ＡＩ）で学習した結果，制御装置が危険状態であると判断したら，アクチュエータでブレーキペダルを機械的に直接作動してブレーキをかける衝突回避装置であり，使用過程車のブレーキシステムに一切，手を加えることなく，環境監視機器の信号に応じて制御装置の判断によりアクチュエータを駆動してブレーキを作動させることであり，環境監視機器として単眼カメラ，ライダー（ＬＩＤＡＲ），ミリ波レーダー，車速センサー等からの情報を基にしてＡＩの技術により，車両の前方の障害物等の環境を判断し，ブレーキ力の強弱を制御し，必要に応じては緊急停止を行うことができる自動車の衝突回避装置を提供することである。

この発明は，使用過程車の車両に装備されたブレーキ機構，前記ブレーキ機構を作動さ
せるアクチュエータ，前記車両に搭載されて前記車両の前方の物体を検知する監視機器，
及び前記監視機器からの情報を判断して前記アクチュエータの作動を制御する制御装置を
備えており，前記アクチュエータは，モータ，前記モータの出力軸の回転速度を減速する
減速機，前記減速機の出力軸に連結され且つ前記ブレーキ機構が備えている既存のブレー
キペダルに直接当接して前記ブレーキペダルを踏み込む方向に駆動するカム軸に設けたカ
ムを有するカム機構，及び前記カムの変位を電圧に変換するポテンショメータを備えてお
り，前記アクチュエータは，前記制御装置からの指令に応答して前記モータを駆動して前
記ブレーキペダルの踏み込む方向に前記カムを機械的に直接駆動することから成る自動車
の衝突回避装置に関する。

また，前記アクチュエータは，前記ブレーキペダルの踏込み領域に干渉しない位置に設
定されているものである。更に，前記カム機構は，前記カム軸に設けた前記カム，又は前
記カム軸に設けたクランクと前記クランクの先端に設けたベアリングで形成された前記カ
ムから構成されている。

また，前記車両に搭載された前記監視機器は，前方の環境を確認するカメラ，前記車両の速度を検知する前記使用過程車が備えている車速センサー，及び光を使って前方の物体を検知して対象物までの距離を計測するライダーであり，前記制御装置は，前記カメラ，前記車速センサー及び前記ライダーからの情報の検出信号を受けて，前記アクチュエータを駆動して前記ブレーキペダルを駆動するものである。。

この発明による自動車の衝突回避装置は，上記のように，使用過程車のブレーキシステムに一切手を加えることなく，ブレーキペダルの近傍に既存のブレーキとは独立して，ブレーキペダルを直接駆動するアクチュエータを設置し，車両に搭載した環境監視機器の信号に応答して，制御装置の判断により前記アクチュエータを作動してブレーキをかけることができ，高齢者等による車両の前方の認識の遅れや，アクセルペダルとブレーキペダルとの踏み間違いによる車両の前方の物体への衝突や，特に，人身事故を伴う車両衝突を回避することができる。アクチュエータは，モータの回転を減速機を通じてトルクを挙げるので，カム機構のカムを確実に迅速に駆動することができ，そのカム駆動によって直ちにブレーキかけることができ，車両が物体に衝突することを回避することができる。

この発明による衝突回避装置を搭載した自動車の実施例を示す概略説明図である。 図１の自動車に搭載されているブレーキ機構であり，ブレーキペダルに対してアクチュエータを取り付け，アクチュエータが駆動していない状態を示す説明図である。 図１の自動車に搭載されているブレーキ機構であり，ブレーキペダルに対してアクチュエータを取り付け，アクチュエータが駆動した状態を示す説明図である。 この自動車の衝突回避装置におけるアクチュエータを構成するカム機構の実施例を示す側面図である。 この自動車の衝突回避装置におけるアクチュエータを構成するカム機構の実施例を示す断面図である。

以下，図面を参照して，この発明による自動車の衝突回避装置の実施例について説明する。この自動車の衝突回避装置は，使用過程車のブレーキシステムに一切手を加えることなく，使用過程車のブレーキペダル９の近傍に既存のブレーキ１０とは独立して，ブレーキペダル９を機械的に直接駆動するアクチュエータ２を設けたことに特徴を有している。アクチュエータ２は，ブレーキシステムを構成する使用過程車の車両（自動車）１に装備された既存のブレーキ機構２２を機械的に直接駆動するものである。この発明による自動車の衝突回避装置は，車両１には，その前方の障害物，人等の物体を検知する単眼カメラ７，ライダー（ＬＩＤＡＲ）６，ミリ波レーダー（図示せず），車速センサー８等の環境監視機器が搭載されている。この発明による自動車の衝突回避装置では，アクチュエータ２は，ＡＩ（人工知能，artificial intelligence ）４を持つ制御装置３の判断に応答してブレーキペダル９を機械的に直接駆動するものである。ＡＩ４は，監視機器からの情報を信号として受信し，それらの信号を論理推論して機械学習して学習結果から推論規則，即ち，種々の学習結果からマップを作成し，そのマップを基にして，制御装置３はアクチュエータ２に駆動の指示を出すものである。即ち，アクチュエータ２は，ブレーキ機構２２が備えているブレーキペダル９を機械的に直接駆動するものである。

この自動車の衝突回避装置では，アクチュエータ２は，ブレーキペダル９を人が踏込む領域に干渉しない位置，例えば，図示のように，ブレーキペダル９の上部に隙間１９を存在させて設置されている。アクチュエータ２は，概して，モータ１１，モータ１１の出力軸２１の回転速度を減速する減速機１２，減速機１２の出力軸に連結され且つブレーキペダル９に直接当接してブレーキペダル９を踏み込む方向に駆動するカム１３を備えたカム機構５，及びカム１３の変位を電圧に変換するポテンショメータを備えている。ポテンショメータは，例えば，カム１３の回転と同期するブラシを抵抗体に取り付け，抵抗体の両端に一定電圧を掛け，抵抗体の一端とブラシとの間の抵抗変化を読み取り，抵抗変化を電圧に変換して，カム１３の位置，例えば，カム１３の回転角や移動量を検出するものである。また，アクチュエータ２は，制御装置３からの指令に応答してモータ１１を駆動してカム１３をブレーキペダル９を踏み込む方向に機械的に直接駆動するものである。従って，こ制御装置３は，車両１の前方の状況を監視機器で検出してポテンショメータの測定結果を受けてアクチュエータ２の作動状態を制御するものである。

また，この自動車の衝突回避装置では，図１に示すように，車両１に搭載された監視機器は，前方の環境を確認する単眼カメラ７，車両１の速度を検知する車速センサー８，本装置の機能開始の時のＯＮ表示と機能しない時のＯＦＦ表示をするモニター２３，及び光を使って前方の物体を検知して対象物までの距離を計測するライダー６を備えている。この自動車の衝突回避装置は，ライダー６と単眼カメラ７を用いて二重に車両１の前方を監視しているが，ライダー６は光パルスを照射し，その反射を感知しているので，対象物の形はわかりますが，それが何かは判断されない。ライダー６は夜間でも有効である。一方，カメラ７は対象物を人間の目のように見れるので，その対象物が何かを判断し易いが，夜間は感度が落ちる。また，制御装置３は，カメラ７，車速センサー８及びライダー６からの情報の検出信号を受けて，アクチュエータ２を駆動してブレーキペダル９を駆動するものである。この自動車の衝突回避装置では，ライダー６と単眼カメラ７とからの検出信号は，結線ライン２０を通じてＡＩ４に送り込まれて，判断処理される。車速センサー８からの検出信号は，結線ライン２０を通じて制御装置３に送り込まれる。制御装置３は，結線ライン２０を通じて，アクチュエータ２を駆動制御する。この自動車の衝突回避装置では，車両１の車輪２９に対して車速センサー８が取り付けられ，車輪２９には，ブレーキディスク１７及びブレーキ１０が設けられている。モニター２３は，車両１に搭載されており，例えば，ＯＮ表示が緑ランプで，ＯＦＦ表示が赤ランプで表示することができる。

図２及び図３には，車両１に設けられたブレーキシステムのブレーキ機構が示されている。ブレーキペダル９は，エンジンの吸気負圧でブレーキペダル９の踏み込む力を倍増するマスタバック１８に，支点軸３０で枢動するように取り付けられている。図２は，この自動車の衝突回避装置について，ブレーキ１０が掛かっていないブレーキペダル９を示しており，図３は，この自動車の衝突回避装置について，ブレーキ１０が掛かっているブレーキペダル９を示しており，アクチュエータ２によってブレーキペダル９がフルストロークに移動した状態が示されている。

この自動車の衝突回避装置に設けた減速機１２は，例えば，図４及び図５に示すように，減速３段式の歯車機構に構成されているが，更に減速段を増やして５段に構成してもよいものである。図５では，ハウジング２４内にモータ１１と減速機１２は収容されている。減速機１２は，モータ１１の出力軸２１に減速機１２の第１段の歯車列２５が連結されてモータ１１の回転が減速され，次いで，歯車列２５は第２段の歯車列２６に連結されて歯車列２５の出力側の回転が更に減速され，更に，歯車列２６は第３段の歯車列２７に連結されて歯車列２６の出力側の回転が更に減速される。次いで，歯車列２７の出力側の出力軸２８は，カム機構５のカム軸１４を構成している。また，カム機構５は，図４及び図５に示すように，カム軸１４に設けたクランク３１とクランク３１の先端に設けたベアリング１６で形成されたカム１３，或いは，図示していないが，カム軸１４に設けた一般的な卵形で偏芯したカムから構成されている。カム機構５を構成する図示されたカム１３は，カム軸５から延びた一種のクランク３１であり，クランク３１の先端にはベアリング１６が取り付けられている。カム機構５は，カム１３として機能するベアリング１６を設けることによって，カム１３がブレーキペダル９に容易に乗り上げることができ，アクチュエータ２の駆動に応じて直ちにブレーキペダル９を押し下げてブレーキ１０をかけることができる。

この自動車の衝突回避装置について，アクチュエータ２は，モータ１１の回転を減速機１２によって２０～５０倍程度に減速し，カム軸１４に伝達し，同時にカム軸１４の回転トルクを高めることができる。この自動車の衝突回避装置は，ＡＩ４の学習結果から制御装置３が判断して，制御装置３からアクチュエータ２のモータ１１に指令を出して短時間でモータ１１を回転させ，カム機構５のカム１３を予め決められた所定の回転角に駆動する。本衝突回避装置では，ブレーキ力は，ブレーキペダル９の位置で０であり，ブレーキペダル９の最大踏込み時，即ち，ブレーキフルストロークの位置１５で２００Ｎ程度である。また，ブレーキペダル９の最大踏込みストロークは２０ｍｍ程度である。ブレーキペダル９のレバー比は４程度であるので，マスターバック１８のレバーを踏み込むところでの荷重は８００Ｎ，最大変位は５ｍｍ程度になる。ブレーキペダル９を踏み込む場合に，油圧アクチュエータで押し込む場合は，初期より最大荷重の８００Ｎでの作動となる。一方，本衝突回避装置では，カム機構５を用いた駆動では，初期は荷重はほぼ０であり，偏芯量は５ｍｍに設定されているとすると，回転モーメントは０である。また，ブレーキペダル９をフルに踏み込む時は，８００Ｎであるが，偏芯量は０になるので，駆動トルクはほぼ０になる。

この自動車の衝突回避装置については，カム機構５のカム軸１４，即ち，クランク軸の回転の速度と回転角は，ＡＩ４の判定による運転の危険度により判断されて駆動するように設定されている。ＡＩ４の判定について，車両１の走行が危険ではあるが，アクチュエータ２のポテンショメータからの検出信号により，車両１の減速でよいという判断では，，それなりのカム軸１４の回転速度とカム１３の回転角になるように設定する。車両１の前に急に人が飛び出してきた時も，その危険度によってブレーキ強度を加減するように設定する。アクチュエータ２のポテンショメータからの検出信号により，人の極めて危険な飛び出しには，最高速度によってブレーキペダル９のブレーキフルストローク位置１５まで一気に駆動する。制御装置３では，車両１の運転の安全が確保される限り，過度のブレーキ１０を避けるようにプログラミングされている。その理由は，車両１の搭乗者の安全に配慮するためである。車両１の急ブレーキでは，運転者がハンドルにぶつかったり，助手席の搭乗者がフロントガラスにぶつかるのを避けるためである。しかしながら，アクチュエータ２は，車外の人に危害が加わると判断したら，容赦なく緊急ブレーキを最高速度でブレーキフルストローク位置１５まで駆動する。それは，車内の人が受ける衝撃よりも，車外の人の人命が圧倒的に優先度が高いためである。

また，この自動車の衝突回避装置は，車両１のミスシフトや，車両１のコンビニに前向きに停車し，バックにシフトした積もりで，運転者がアクセルベダルを踏むと，車両１が直進してコンビニ店内に突き込むことになるが，この場合には，本発明に設けたライダー６や単眼カメラ７等の監視機器が車両１の前方を監視しているので，本衝突回避装置が作動して車両１は緊急停止ることができる。運転者がアクセルペダルとブレーキペダル９を踏み間違えて，停車の積もりでアクセルペダルを踏み込んでしまった場合も，車両１の前方を監視しており，車両１の物体への衝突の危険と判断すれば，本衝突回避装置が作動して車両１の障害物への衝突を回避する。既存の衝突回避装置は，どんにアクセルペダルを踏み込んでも，ブレーキペダル９が踏まれた時点で，アクセルよりブレーキ１０の作動が優先するように設定されている。それは，アクセルペダルは，エンジンを直接制御しておらず，アクセルの回度を信号に置き換えてエンジンを制御しているために上記の設定が成り立っている。アクセル信号に対してブレーキペダル９が踏まれたブレーキ信号が優先するということである。

この発明による自動車の衝突回避装置は，，使用過程車のブレーキペダルの近傍に既存のブレーキとは独立して取り付けたアクチュエータであって，例えば，使用過程車のブレーキシステムに独立して設けることが好ましいものである。

１ 車両
２ アクチュエータ
３ 制御装置
４ ＡＩ
５ カム機構
６ ライダー
７ 単眼カメラ
８ 車速センサー
９ ブレーキペダル
１０ ブレーキ
１１ モータ
１２ 減速機
１３ カム
１４ カム軸
１５ ブレーキ降るストローク位置
１６ ベアリング
１９ 隙間
２２ ブレーキ機構
２３ モニター
３１ クランク

Claims (4)

1. 使用過程車の車両に装備されたブレーキ機構，前記ブレーキ機構を作動させるアクチュ
   エータ，前記車両に搭載されて前記車両の前方の物体を検知する監視機器，及び前記監視
   機器からの情報を判断して前記アクチュエータの作動を制御する制御装置を備えており，
   前記アクチュエータは，モータ，前記モータの出力軸の回転速度を減速する減速機，前記
   減速機の出力軸に連結され且つ前記ブレーキ機構が備えている既存のブレーキペダルに直
   接当接して前記ブレーキペダルを踏み込む方向に駆動するカム軸に設けたカムを有するカ
   ム機構，及び前記カムの変位を電圧に変換するポテンショメータを備えており，
   前記アクチュエータは，前記制御装置からの指令に応答して前記モータを駆動して前記
   ブレーキペダルの踏み込む方向に前記カムを機械的に直接駆動することから成る自動車の
   衝突回避装置。
2. 前記アクチュエータは，前記ブレーキペダルの踏込み領域に干渉しない位置に設定され
   ていることから成る請求項１に記載の自動車の衝突回避装置。
3. 前記カム機構は，前記カム軸に設けた前記カム，又は前記カム軸に設けたクランクと前
   記クランクの先端に設けたベアリングで形成された前記カムから構成されていることから
   成る請求項１又は２に記載の自動車の衝突回避装置。
4. 前記車両に搭載された前記監視機器は，前方の環境を確認するカメラ，前記車両の速度
   を検知する前記使用過程車が備えている車速センサー，及び光を使って前方の物体を検知
   して対象物までの距離を計測するライダーであり，前記制御装置は，前記カメラ，前記車
   速センサー及び前記ライダーからの情報の検出信号を受けて，前記アクチュエータを駆動
   して前記ブレーキペダルを駆動することから成る請求項１～３のいずれか１項に記載の自
   動車の衝突回避装置。

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