JP2008056169A - 走行車両 - Google Patents

Abstract

【課題】 姿勢検出手段や駆動手段等が走行時に故障した場合や回避不可能な障害物に衝突する場合等の緊急時に、乗員を効率的に保護する走行車両を提供する。
【解決手段】 緊急時を判断する緊急時判断手段２３ａと、緊急時判断手段２３ａからの指令により、車体１を強制的に一方向へ傾斜させる強制傾斜手段７，２６，２７と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、故障時や障害物衝突時等の緊急時の走行車両の制御に関する。

従来、車両が傾斜する場合に、蓄えられたエネルギの迅速な解除を通じて折り畳み状態から膨張し展開するクッションが、地面と接触することで、乗客の負傷を防止するクッションシステムがある（特許文献１参照）。
特表２００１−５２１８５６号公報

しかしながら、特許文献１に記載された発明では、姿勢センサやホイールモータ等が走行時に故障した場合、車両の走行や制動を安定に制御することができず、車両がどの方向に傾斜するかわからないので、少なくとも前後左右の方向に展開するクッションを設ける必要があり、車両の重量やコストの増加を余儀なくされていた。

また、走行中、突然障害物が車両の前方に現れ、前方へのクッションの展開が間に合わない場合、乗員は、正面から障害物と接触すると共に、その後の前方へのクッションの膨張により、後方の地面へ接触することで、２度の大きな衝撃を受ける場合が考えられる。

本発明は、上記課題を解決するものであって、姿勢検出手段や駆動手段等が走行時に故障した場合や回避不可能な障害物に接触しそうな場合等の緊急時に、乗員を効率的に保護する走行車両を提供することを目的とする。

そのために本発明は、緊急時を判断する緊急時判断手段と、前記緊急時判断手段からの指令により、前記車体を強制的に一方向へ傾斜させる強制傾斜手段と、を備えたことを特徴とする。

また、前記走行車両は、姿勢を制御するために姿勢を検出する姿勢検出手段を備え、前記緊急時判断手段は、前記姿勢検出手段が故障した場合に緊急時と判断することを特徴とする。

また、前記走行車両の周囲の障害物を検出する障害物検出手段を有し、前記緊急時判断手段は、前記走行車両の走行中、前記障害物検出手段が回避できない障害物を検出した場合に緊急時と判断することを特徴とする。

また、前記走行車両は、駆動手段を備え、前記緊急時判断手段は、前記駆動手段が故障した場合に緊急時と判断することを特徴とする。

また、前記強制傾斜手段は、少なくとも前記車体の一部が地面に接触するまで傾斜させることを特徴とする。

また、前記強制傾斜手段は、駆動トルクを増大する前記駆動手段と、前記車体に配設された乗員搭載部の前部を持ち上げる乗員持ち上げ用アクチュエータと、前記車体の前方下部に突出する押出用アクチュエータのうち少なくとも一つであることを特徴とする。

本発明は、緊急時を判断する緊急時判断手段と、前記緊急時判断手段からの指令により、前記車体を強制的に一方向へ傾斜させる強制傾斜手段と、を備えたので、緊急時に乗員の保護に対して一方向のみを考慮すれば良く、乗員の保護を効率的にすることができると共に、緊急時の乗員の乗降が容易になる。

また、前記走行車両は、姿勢を制御するために姿勢を検出する姿勢検出手段を備え、前記緊急時判断手段は、前記姿勢検出手段が故障した場合に緊急時と判断するので、走行車両が制御不能になっても迅速に対応することができる。

また、前記走行車両の周囲の障害物を検出する障害物検出手段を有し、前記緊急時判断手段は、前記走行車両の走行中、前記障害物検出手段が回避できない障害物を検出した場合に緊急時と判断するので、走行車両が制御不能になっても迅速に対応することができる。

また、前記走行車両は、駆動手段を備え、前記緊急時判断手段は、前記駆動手段が故障した場合に緊急時と判断するので、走行車両が制御不能になっても迅速に対応することができる。

また、前記強制傾斜手段は、少なくとも前記車体の一部が地面に接触するまで傾斜させるので、緊急時の乗員の乗降が容易になる。

また、前記強制傾斜手段は、駆動トルクを増大する前記駆動手段と、前記車体に配設された乗員搭載部の前部を持ち上げる乗員持ち上げ用アクチュエータと、前記車体の前方下部に突出する押出用アクチュエータのうち少なくとも一つであるので、乗員の保護を既存の装置で実行することができ、コストを安くすることができる。

以下、本発明の一例としての実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は本実施形態の走行車両を示す。なお、図１（ａ）は側面図、図１（ｂ）は正面図を示す。図中、Ｖは走行車両、１は車体、２はフレーム、３は乗員搭載部の一例としての座席、４はフットレスト、５は傾斜防止バー、６は操作手段の一例としてのジョイスティック、７は駆動手段の一例としてのホイールモータ、８は車輪、９は乗員保護手段の一例としての座席後方エアバックである。他、図示しないが座席の下方にＥＣＵを備えている。

また、車体１とは、フレーム２、座席３、フットレスト４、傾斜防止バー５、ジョイスティック６左右のホイールモータ７及びバランサ１０等を示す。フレーム２は、上部に、乗員Ｍの座る座席３を、略中央部に、バランサ１０を搭載すると共に、前方に、乗員Ｍの脚部を載せるフットレスト４、下部に、前後に延びる傾斜防止バー５を結合している。座席３は、フレームに支持され、乗員Ｍを搭載する座部３ａ及び乗員Ｍの背もたれとなるシートバック３ｂを有する。シートバック３ｂの高さは乗員Ｍの頭部より高いことが好ましい。また、座席３は、乗員のみでなく、もちろん物を搭載することも可能である。ジョイスティック６は、座席３に座る乗員Ｍが操作するもので、フレーム２に支持されている。なお、本実施形態の走行車両Ｖは、通信による遠隔操作とすることも可能であり、その場合は必ずしもジョイスティック６は必要ではない。左右のホイールモータ７は、共通な軸上でフレーム２に支持されており、前後駆動力を独立に制御することができ、フレーム２に回転可能に支持された車輪８と連結される。バランサ１０は、フレーム２に搭載され、車体１の姿勢を制御する。

図２は、本実施形態のバランサ１０を示す図である。バランサ１０は、レール１１にボールねじ１２を設置し、ナットブロック１３によりボールねじ１２に保持されると共に、錘１４を載置したスライダ１５を、サーボモータ等のバランサアクチュエータ１６によりレール１１に沿って移動させるものである。錘１４の位置は、バランサ位置センサ１７により検出される。本実施形態では、錘１４は、バッテリを利用しているが、ＥＣＵ等を利用することも可能であり、この構成に限られるものではない。なお、バランサ１０は、必ずしも設ける必要はないが、加減速時の姿勢や後述する強制的な傾斜をより効果的に制御するために設けることが好ましい。

図３は、本実施形態のブロック図を示す。図中、６はジョイスティック、７は駆動手段の一例としてのホイールモータ、７１は第１ホイールモータ、７２は第２ホイールモータ、２１は姿勢検出手段の一例としての姿勢センサ、２２は障害物検出手段の一例としての障害物検出センサ、２３は姿勢制御手段の一例としてのＥＣＵ、２３ａは緊急時判断手段、２４は姿勢制御手段の一例としてのホイールモータＥＣＵ、２５は姿勢変更手段の一例としての伸縮アクチュエータ、１６は姿勢変更手段及び強制傾斜手段の一例としてのバランサアクチュエータ、２６は強制傾斜手段の一例としての乗員持ち上げ用アクチュエータ、２７は強制傾斜手段の一例としての押出用アクチュエータ、９は乗員保護手段の一例としての座席後方エアバックである。

ジョイスティック６は、走行車両Ｖの前後進及び旋回等を操作し、その操作量等をＥＣＵ２２に出力するものである。姿勢センサ２１は、角速度、傾斜角、加速度等のフレーム２の姿勢を検出し、ＥＣＵ２３へ信号を出力する。障害物検出センサ２２は、フレーム２の周囲、特に前方の障害物を検出し、ＥＣＵ２３へ信号を出力する。ＥＣＵ２３は、姿勢センサ２１又は障害物検出センサ２２の検出値から姿勢を制御する信号を各アクチュエータに出力する。緊急時判断手段２３ａは、姿勢センサ２１及び障害物検出センサ２２等の検出結果から緊急時であるかどうかを判断する。

伸縮アクチュエータ２５は、旋回時等に座席３等を傾斜させるためのアクチュエータである。バランサアクチュエータ１６、乗員持ち上げ用アクチュエータ２６又は押出用アクチュエータ２７は、強制的に一方向へ車体１を傾斜させるアクチュエータである。なお、バランサアクチュエータ１６、乗員持ち上げ用アクチュエータ２６又は押出用アクチュエータ２７は、全て設ける必要はなく、緊急時制御時にどのように傾斜させるか各々の効果を考慮した上で選択して設ければよい。

座席後方エアバック９は、バランサアクチュエータ１６、乗員持ち上げ用アクチュエータ２６又は押出用アクチュエータ２７がフレーム２を傾斜させる際に乗員Ｍを保護するものである。

通常時、走行車両Ｖは、乗員Ｍのジョイスティック６による前後進や旋回の操作値、姿勢センサ２１による角速度、傾斜角及び加速度等の姿勢検出値、障害物検出センサ２２の障害物検出値並びにホイールモータ７からのレゾルバやバランサアクチュエータ１６からのカウンタエンコーダ等を入力とし、ＥＣＵ２３及びホイールモータＥＣＵ２４により第１ホイールモータ７１及び第２ホイールモータ７２を制御し、ＥＣＵ２３により伸縮アクチュエータ２５やバランサアクチュエータ１６を制御することによって姿勢を変更し走行する。

走行車両Ｖが姿勢センサ２１又はホイールモータ７の故障により制御不能になった場合、若しくは、走行車両Ｖが走行中に障害物を回避できない場合、走行車両Ｖは、バランサアクチュエータ１６、乗員持ち上げ用アクチュエータ２６又は押出用アクチュエータ２７等を作動させ、後方の地面へ接触するまで傾斜するようになっている。

次に、このような走行車両Ｖの緊急時制御のフローチャートについて説明する。図４及び図５は、本実施形態の緊急時制御のフローチャートを示す図である。

本実施形態の走行車両Ｖでは、まず、ステップ１で、図５に示す障害物回避処理を実行する（ＳＴ１）。障害物回避処理ＳＴ１では、まず、走行車両Ｖが走行中であるかどうかを判断する（ＳＴ１０１）。走行車両Ｖが走行中でない場合、すなわち停止している場合には、障害物回避処理ＳＴ１を終了する。走行車両Ｖが走行中である場合、ステップ１０２で、車速、旋回量、バッテリ残量、姿勢状態、ジョイスティック入力値及びアクチュエータ動作量等の走行情報を取得する（ＳＴ１０２）。

次に、ステップ１０３で、障害物検出センサ２２から障害物の有無や障害物までの距離等の情報を取得する（ＳＴ１０３）。次に、ステップ１０４で、障害物検出センサ２２からの情報により障害物の有無を判断する（ＳＴ１０４）。障害物が無い場合には、障害物回避処理ＳＴ１を終了する。

障害物がある場合には、ステップ１０５で、障害物検出センサ２２からの情報による障害物までの距離と、走行情報とから、走行車両Ｖが障害物を回避可能かどうか緊急時判断手段２３ａにより判断する（ＳＴ１０５）。障害物が回避可能でない場合には、ステップ１０６で、乗員Ｍに走行車両Ｖが緊急時であること又は後方へ傾斜することを警告する（ＳＴ１０６）。

次に、ステップ１０７で、強制傾斜手段により車体１を後方へ傾斜させ（ＳＴ１０７）、障害物回避処理ＳＴ１を終了する。障害物が回避可能な場合には、ステップ１０８で、乗員Ｍに走行車両Ｖが急旋回又は急制動し、障害物を回避することを警告する（ＳＴ１０８）。次に、ステップ１０９で、走行車両Ｖを急旋回又は急制動させ（ＳＴ１０９）、障害物回避処理ＳＴ１を終了する。

障害物回避処理ＳＴ１を終了し、車体１が傾斜していない場合、ＳＴ２で、車両に異常が発生しているかどうかを判断する（ＳＴ２）。車両異常は、ＥＣＵ２３からの指令に対して、消費電流、姿勢センサ２１からの信号、ホイールモータＥＣＵ２４からのホイールモータレゾルバやバランサアクチュエータ１６からのモータエンコーダ等の動作状況をみて、故障の有無を検出することで緊急時判断手段２３ａにより判断する。

車両異常有りと判断した場合、ステップ３で、乗員Ｍへ故障を警告する（ＳＴ３）。車両異常無しと判断した場合、本実施形態の緊急時制御を終了する。

乗員Ｍへ故障を警告した後、ステップ４で、走行車両Ｖが停止中か走行中かを判断する（ＳＴ４）。走行車両Ｖの車速が０で停止している場合、ステップ４１で、各システムの電源をＯＦＦにし（ＳＴ４１）、本実施形態の緊急時制御を終了する。走行車両Ｖの車速が０ではなく走行している場合、ステップ５で、車速が所定の閾値より大きいかどうかを判断する（ＳＴ５）。なお、閾値は、急制動しても走行車両が傾斜しない程度の速度値とする。

車速が所定の閾値より小さい場合、ステップ５１で、走行車両Ｖを停止させ、本実施形態の緊急時制御を終了する。なお、停止時に停止距離内に障害物や交差点を検出した場合、後方へ傾斜させてもよい。車速が所定の閾値より大きい場合、ステップ６で、故障箇所が姿勢センサ２１かどうかを判断する（ＳＴ６）。

故障箇所が姿勢センサ２１の場合、ステップ７で、車体１を強制傾斜手段１０，２６，２７により後方に傾斜させ（ステップ７）、本実施形態の緊急時制御を終了する。故障箇所が姿勢センサ２１でない場合、ステップ８で、故障箇所がホイールモータ７かどうかを判断する。故障箇所がホイールモータ７の場合、ステップ９で、車体１を強制傾斜手段１０，２６，２７により後方に傾斜させ（ステップ９）、本実施形態の緊急時制御を終了する。故障箇所がホイールモータ７でない場合、ステップ１０で、故障内容に応じて、走行車両Ｖの走行制限や停止を実行し（ＳＴ１０）、本実施形態の緊急時制御を終了する。

続いて、本実施形態の緊急時制御で車体１を後方に傾斜させるための強制傾斜手段１０，２６，２７の実施例を示す。

まず、第１実施例について説明する。第１実施例は、ホイールモータ７が制御可能な場合に適用し、走行車両Ｖのホイールモータ７の駆動トルクを増大することで傾斜させる例を示す。

図６は車体１が傾斜する際の概略図である。図中、Ｖは走行車両、１は車体、３は座席、５は傾斜防止バー、７はホイールモータ、８は車輪、９は座席後方エアバック、１０はバランサ、Ｍは乗員である。

図６（ａ）は、走行車両Ｖの通常走行時の状態を示す。この状態では、バランスを保ち、傾斜することなく走行している。次に、図６（ｂ）は、走行車両Ｖのホイールモータ７の駆動トルクを増大した状態を示す。この状態は、緊急時制御で回避できない障害物の検出や姿勢センサ２１の故障と判断した場合等に生じ、走行車両Ｖのホイールモータ７の駆動トルクを増大すると共に、座席３後方のエアバック９を展開する。

図６（ｃ）は、車体１が後方に傾斜し、車体１の一部が地面に接触した状態を示す。この状態のように、走行車両Ｖは、緊急時制御で回避できない障害物の検出や姿勢センサ２１の故障と判断した場合等に、走行車両Ｖのホイールモータ７の駆動トルクを増大するので、乗員Ｍを保護することが困難な前方や側方に傾斜する可能性が少なくなり、強制的に座席３等で保護される後方に傾斜することができる。

なお、走行車両Ｖのホイールモータ７の駆動トルクを増大すると共に、バランサ１０の錘１４等をバランサアクチュエータ１６により後方へ移動するとより好ましい。

次に、第２実施例について説明する。第２実施例は、主に、ホイールモータ７が制御可能でない場合に適用し、乗員持ち上げ用エアバック２６により強制的に座席３の前部を持ち上げることで傾斜させる例を示す。特に、この例では、障害物を検出した場合の例を示す。

図７は車体１が傾斜する際の概略図である。図中、Ｖは走行車両、１は車体、２はフレーム、３は座席、７はホイールモータ、８は車輪、９は座席後方エアバック、２６は乗員持ち上げ用アクチュエータの一例としての乗員持ち上げ用エアバック、Ｍは乗員である。

図７（ａ）は、走行車両Ｖの通常走行時に状態を示す。この状態では、バランスを保ち、前方に障害物があるかどうか検出しながら走行している。次に、図７（ｂ）は、回避できない障害物を検出した状態を示す。この状態では、乗員持ち上げ用エアバック２６が展開すると共に、座席後方のエアバック９を展開する。走行車両Ｖの乗員持ち上げ用エアバック２６が展開することで、乗員Ｍが後方へ移動すると共に全体の重心が後方へ移動し、走行車両Ｖのバランスが崩れる。

図７（ｃ）は、走行車両Ｖが障害物に衝突した時点の状態を示す。走行車両Ｖは、障害物に衝突する際に、車体１を後方へ傾斜させており、乗員Ｍの前方への衝撃は最小限に抑制することができる。この状態のように、車体１は、ホイールモータ７が制御可能できない場合、乗員持ち上げ用エアバック２６等で座席３の前部を持ち上げて傾斜させるので、乗員Ｍを保護することが困難な前方や側方に傾斜する可能性が少なくなり、強制的に座席３等で保護される後方に傾斜することができる。

また、車体１は、後方傾斜時に、座席３後方のエアバック９を展開するので、乗員Ｍと地面との間に緩衝ができ、乗員Ｍへの衝撃を緩和することができる。さらに、乗員持ち上げ用エアバック２６を乗員Ｍの前方や側方に展開させれば、乗員Ｍと障害物等との間に緩衝ができ、乗員Ｍへの衝撃を緩和することができる。

なお、車体１を強制的に後方へ傾斜させるために、車体１の乗員持ち上げ用エアバック９等で座席３の前部を持ち上げると共に、バランサ１０の錘１４等をバランサアクチュエータ１６により後方へ移動してもよい。

次に、第３実施例について説明する。第３実施例は、主に、ホイールモータ７が制御可能できない場合に適用し、押出用ロッド２７を強制的に走行車両Ｖの前方下部の地面へ突出させることで傾斜させる例を示す。特に、この例では、障害物を検出した場合の例を示す。

図８は車体１が傾斜する際の概略図である。図中、Ｖは走行車両、１は車体、３は座席、７はホイールモータ、８は車輪、９は座席後方エアバック、２７は押出用アクチュエータの一例としての押出用ロッド、Ｍは乗員である。

図８（ａ）は、走行車両Ｖの通常走行時の状態を示す。この状態では、バランスを保ち、傾斜することなく走行している。この状態では、押出手段としての押出用ロッド２７は、走行車両Ｖに格納されている。次に、図８（ｂ）は、回避できない障害物を検出した状態を示す。この状態では、押出用ロッド２７が突出すると共に、座席後方のエアバック９を展開する。走行車両Ｖの押出用ロッド２７が突出することで、乗員Ｍが後方へ移動すると共に全体の重心が後方へ移動し、走行車両Ｖのバランスが崩れる。

図８（ｃ）は、走行車両Ｖが障害物に衝突した時点の状態を示す。走行車両Ｖは、障害物に衝突する前に後方へ傾斜し、車体１の一部が地面に接触するまで傾斜しており、乗員Ｍの前方への衝撃は最小限に抑制することができる。この状態のように、走行車両Ｖは、ホイールモータ７が制御可能でない場合、押出用ロッド２７を突出させて傾斜させるので、乗員Ｍを保護することが困難な前方や側方に傾斜する可能性が少なくなり、強制的に座席３等で保護される後方に傾斜することができる。また、車体１は、後方傾斜時に、座席３後方のエアバック９を展開するので、乗員Ｍと地面との間に緩衝ができ、乗員Ｍへの衝撃を緩和することができる。

なお、車体１を強制的に後方へ傾斜させるために、走行車両Ｖの押出用ロッド２７を突出させると共に、バランサ１０の錘１４等をバランサアクチュエータ１６により後方へ移動してもよい。

このように、本実施形態の走行車両Ｖは、ＥＣＵ２３が、強制的に一方向へ車体１を傾斜させるバランサアクチュエータ１６、乗員持ち上げ用エアバック２６又は押出用ロッド２７を有するので、乗員Ｍの保護に対して一方向のみを考慮すれば良く、乗員Ｍの保護を効率的にすることができる。また、車体１は、座席後方エアバック１０を備えるので、乗員の保護をより効果的に実行することができる。また、走行車両Ｖが制御不能になっても乗員Ｍの保護を効率的にすることができる。また、ホイールモータ７の駆動トルクを増大することで強制傾斜させるので、乗員の保護を既存の装置で実行することができ、コストを安くすることができる。

なお、本実施形態を構成する部品位置は、この実施形態に限られたことではなく、例えば、バランサは駆動軸より上方に配置されているが、駆動軸より下方に配置されるなど、適宜変更可能である。

また、本実施形態のフローチャートにおいても、この処理を全て実行する必要はなく、例えば、障害物回避処理のみを実行することも可能であり、更に、この一連の流れの順番も適宜変更可能である。

本実施形態の走行車両を示す図 本実施形態のバランサを示す図 本実施形態のブロック図 緊急時制御のフローチャートを示す図 障害物回避処理のフローチャートを示す図 本実施形態の第１実施例を示す図 本実施形態の第２実施例を示す図 本実施形態の第３実施例を示す図

符号の説明

Ｖ…走行車両、１…車体、２…フレーム、３…座席（乗員搭載部）、４…フットレスト、５…傾斜防止バー、６…ジョイスティック、７…ホイールモータ（駆動手段、強制傾斜手段）、８…車輪、７１…第１ホイールモータ、７２…第２ホイールモータ、９…座席後方エアバック（乗員保護手段）、１０…バランサ（姿勢変更手段）、１４・・・錘、１６…バランサアクチュエータ、２１…姿勢センサ（姿勢検出手段）、２２…障害物検出センサ（障害物検出手段）、２３…ＥＣＵ（姿勢制御手段）、２３ａ…緊急時判断手段、２４…ホイールモータＥＣＵ（姿勢制御手段）、２５…伸縮アクチュエータ（姿勢変更手段）、２６…乗員持ち上げ用アクチュエータ、乗員持ち上げ用エアバック（強制傾斜手段）、２７…押出用アクチュエータ、押出用ロッド（強制傾斜手段）

Claims (6)

1. 緊急時を判断する緊急時判断手段と、
   前記緊急時判断手段からの指令により、前記車体を強制的に一方向へ傾斜させる強制傾斜手段と、
   を備えたことを特徴とする走行車両。
2. 前記走行車両は、姿勢を制御するために姿勢を検出する姿勢検出手段を備え、
   前記緊急時判断手段は、前記姿勢検出手段が故障した場合に緊急時と判断することを特徴とする請求項１に記載の走行車両。
3. 前記走行車両の周囲の障害物を検出する障害物検出手段を有し、
   前記緊急時判断手段は、前記走行車両の走行中、前記障害物検出手段が回避できない障害物を検出した場合に緊急時と判断することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の走行車両。
4. 前記走行車両は、駆動手段を備え、
   前記緊急時判断手段は、前記駆動手段が故障した場合に緊急時と判断することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の走行車両。
5. 前記強制傾斜手段は、少なくとも前記車体の一部が地面に接触するまで傾斜させることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の走行車両。
6. 前記強制傾斜手段は、駆動トルクを増大する前記駆動手段と、前記車体に配設された乗員搭載部の前部を持ち上げる乗員持ち上げ用アクチュエータと、前記車体の前方下部に突出する押出用アクチュエータのうち少なくとも一つであることを特徴とする請求項１乃至請求項５に記載の走行車両。
   
   

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