(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの回転出力をＶベルト式自動変速機を介して駆動輪に伝えると共に、スロットル弁開度をモータにより制御することにより、現在車速（Ｖ）を設定車速（Ｖ0）に一致させるように速度制御する小型自動走行車において、スロットル開度（θ）を基準指示開度（θs）に制御する通常走行用のスロットル弁制御手段と、設定車速（Ｖ0）と現在車速（Ｖ）との車速差（ΔＶ＝Ｖ0−Ｖ）を求める減算部と、前記自動変速機の変速比（Ｋ）を求める変速比演算部と、前記減算部で求めた車速差（ΔＶ）が設定車速差（ΔＶ0）より大となったことおよび前記変速比演算部で求めた変速比（Ｋ）が設定変速比（Ｋ0）より大になることとの少なくとも一方の条件を満たすことから負荷の急増を検出し前記スロットル弁制御手段による基準指示開度（θs）より大きい指示開度（θsa）にスロットル開度（θ）を制御する増加補正手段とを備えることを特徴とする小型自動走行車のスロットル弁開度制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、スロットル弁をモータにより開閉することにより車速を設定車速に一致させるように制御する自動走行車のスロットル弁開度制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
ゴルフカーや工場内無人運搬車などにおいて、走行コースに沿って埋設した誘導線を車体側に設けた誘導コイル等のセンサで検出すると共に、車速を設定車速に自動で制御しながら無人走行可能とした車両すなわち小型自動走行車が公知である。例えば、誘導線に交流電流を流しておく一方、車両側にこの交流電流が形成する交流磁界を検出するコイル（誘導コイル）を設け、このコイルの検出出力の変化から車両の誘導線からのずれすなわち偏差量を検出し、この偏差量が所定範囲内に入るように車両の操向輪を操舵するものがある。この種の小型車両では車速制御を簡単にするため、電動モータを走行動力源とすることが多い。
【０００３】
【従来技術の問題点】
しかしこの場合には一充電走行距離が不十分であったり、モータや電池の重量が大きくなって、芝生を傷めるなどの問題が生じる。そこでモータに代えてガソリンエンジンを走行動力源として用いることが考えられる。この場合スロットル弁の開閉により車速制御を行うことが必要になる。
【０００４】
しかしスロットル弁の開閉と車速の変化との間には時間遅れがあるため、発進時や急坂登坂時などに負荷が急増するとエンジンの出力増加がこの負荷の急増に追従できないことがある。このため車速が低下して速度制御が不安定になり、またエンジンが停止したりすることもあり得るという問題があった。
【０００５】
【発明の目的】
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、走行動力源としてエンジンを用いた場合に負荷が急増してもエンジンの出力を速やかに増加させて車速を速やかに安定させ、車速を精度良く制御することができる小型自動走行車のスロットル弁開度制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【発明の構成】
本発明によればこの目的は、エンジンの回転出力をＶベルト式自動変速機を介して駆動輪に伝えると共に、スロットル弁開度をモータにより制御することにより、現在車速（Ｖ）を設定車速（Ｖ0）に一致させるように速度制御する小型自動走行車において、スロットル開度（θ）を基準指示開度（θs）に制御する通常走行用のスロットル弁制御手段と、設定車速（Ｖ0）と現在車速（Ｖ）との車速差（ΔＶ＝Ｖ0−Ｖ）を求める減算部と、前記自動変速機の変速比（Ｋ）を求める変速比演算部と、前記減算部で求めた車速差（ΔＶ）が設定車速差（ΔＶ0）より大となったことおよび前記変速比演算部で求めた変速比（Ｋ）が設定変速比（Ｋ0）より大になることとの少なくとも一方の条件を満たすことから負荷の急増を検出し前記スロットル弁制御手段による基準指示開度（θs）より大きい指示開度（θsa）にスロットル開度（θ）を制御する増加補正手段とを備えることを特徴とする小型自動走行車のスロットル弁開度制御装置により達成される。
【０００７】
【実施例】
図１は本発明の一実施例を説明するために用いたエンジン駆動式ゴルフカーの概念図、図２はその車速制御系の概念図、図３はそのブロック図、図４は発進時の制御特性図、図５は登板時の制御特性図である。このゴルフカーは無人誘導する無人走行モードと、運転者が乗って手動により操縦する手動走行モードとを切換え可能としたものである。
【０００８】
図１において、１０は本発明に係る自動走行車としてのゴルフカーの車体である。この車体１０の前部には操向輪としての前輪１２、１２が配設され、後部には駆動輪としての後輪１４、１４が配設されている。また、車体１０の最後部には、手動操縦時に操縦者が乗車するためのステップ１６が設けられている。
【０００９】
１８は車体１０の前部に固定された荷物搭載用のキャリアであり、このキャリア１８にはゴルフバッグが載置される。
【００１０】
前記車体１０の車体幅方向中央部には、車体後方へ向って斜め上方へのびるステアリング軸２０が回動自在に保持されている。このステアリング軸２０の上端には操向ハンドル２２が取付けられている。このハンドル２２の右端にはアクセルレバー２４が取付けられ、左端にはブレーキレバー２６が取付けられている。これらは人が乗って手動で操縦する手動走行モードで使用される。
【００１１】
ステアリング軸２０の下端部にはステアリングアーム２８が固着されている。このステアリングアーム２８の回動端はステアリングロッド３０、３０を介して左右の前輪１２のナックルアーム３２、３２に連結されている。
【００１２】
３６は無人走行モードで作動する自動操舵用の電動モータであり、車体１０側に固定されている。このモータ３６の回転はチェーン３８（あるいは歯付きベルト）によってステアリング軸２０に伝えられる。キャリヤ１８の下方には左右一対の誘導線センサ４０が配設され、走行ルートに沿って路面に敷設された誘導線４２を検出する。各センサ４０、４０の出力はこの誘導線４２との距離に応じて変化するから、両センサ４０、４０の出力の差に基づいて車体１０の誘導線４０からのずれすなわち誘導偏差を求めることができる。
【００１３】
なお各センサ４０、４０はステアリング軸２０の回動に同期して左右へ所定角度範囲内で揺動するようにしてもよい。この場合前輪１２の操舵による車体１０の方向変化を予測して誘導偏差を求めることになり、無人誘導による操舵精度を向上させることができる。また路面や車体１０の左右方向への傾きによってもセンサ４０、４０の出力が変化する。そこでこの出力変化による精度の低下を防ぐためにセンサ４０を３個等間隔に並べ、３個のセンサ４０の出力を比較することにより誘導偏差を求めてもよい。
【００１４】
このゴルフカー１０は、無人走行の自動モードと、ハンドル２２で操縦する手動モードとが選択可能であり、自動モードではモータ３６は操舵制御装置（図示せず）により制御される。すなわち他のメインコントローラの操舵角指令に基づいて、このモータ３６は所定回転量だけ右または左に回動させる。
【００１５】
次に動力系統を説明する。符号５０は車体１０の中央付近に搭載されたエンジン、５２は後輪１４、１４間に配設された駆動ケースである。この駆動ケース５２の入力軸には、エンジン５０のクランク軸回転がＶベルト式自動変速機５４を介して伝えられる。変速機５４と伝動ケース５２の入力軸との間には電磁ブレーキ５６（図２）が介在する。この電磁ブレーキ５６は走行時に励磁されてブレーキが解放され、主電源のオフ時に非励磁となってブレーキがかかるスプリングクローズ型のものが適する。
【００１６】
駆動ケース５２には、入力軸および後輪１４の車軸に連動する軸（図示せず）の回転を規制するディスクブレーキ５８が取付けられている。このブレーキ５８は前記ハンドル２２のブレーキレバー２６により手動操作される。従ってエンジン５０の出力は、変速機５４を介して駆動ケース５２の入力軸に伝えられ、この駆動ケース５２内の減速歯車および差動装置（共に図示せず）を介して後輪１４に伝えられる。なおエンジン５０の伝動ケ−ス５２内には機械式ガバナー６４が取付けられ、手動モ−ドの時に走行速度を制限するように気化器６０のスロットル弁６２の開度を制御する。
【００１７】
エンジン５０に接続された気化器６０のスロットル弁６２は、切換装置６５、ガバナ−６４を介して前記アクセルレバー２４により、また切換装置６５、電磁クラッチ６６を介してステップモータ６８により開閉される。すなわち手動モードでは電磁クラッチ６６を切ってアクセルレバー２４の回動をガバナ−６４および切換装置６５を介してスロットル弁６２に伝える。また自動モードでは、電磁クラッチ６６をつなぎステップモータ６８の回転によりスロットル弁６２を開閉する。この時のスロットル弁６２の開度（現在開度）θはスロットルセンサ７０で検出されてスロットル弁開度制御装置７２に帰還され、この開度（現在開度θ）が後記する指示開度（θs ）となるように制御される。
【００１８】
次に無人走行モードで車速を設定車速にするようにスロットル弁開度を制御するスロットル弁開度制御装置７２を説明する。この装置７２はマイクロコンピュータ（ＣＰＵ）７４を備え、前記スロットルセンサ７０の出力は入力インターフェース（図示せず）を介して入力される。このスロットルセンサ７０は例えば回転角度によって出力電圧が変化するポテンショメータで構成され、その出力はインターフェースでデジタル化されてＣＰＵ７４に入力される。ＣＰＵ７４はソフトウェアで構成される種々の演算機能を持ち、このスロットル弁の現在開度θを演算により求める。
【００１９】
ＣＰＵ７４にはまた車速Ｖが入力される。例えば駆動ケース５２に後輪１４の回転に同期してパルスを出力する車速センサ７６を取付け、このセンサ７６の出力をインターフェース（図示せず）を介してＣＰＵ７４に入力する。ＣＰＵ７４はこのセンサ７６の出力パルスをカウントすることにより現在車速Ｖを演算する。
【００２０】
ＣＰＵ７４にはさらに設定車速Ｖo がインターフェース（図示せず）を介して入力される。この設定車速Ｖo は自動走行モードでの走行パターンに基づいて他の制御装置により設定されるものである。ＣＰＵ７４ではこれら設定車速Ｖo 、現在車速Ｖおよび現在開度θを用いて指示開度θs を通常走行用のスロットル弁制御手段７８で演算する。
【００２１】
通常走行用のスロットル弁制御手段７８は、通常の負荷での走行時におけるスロットル弁の指示開度（この時の指示開度θs を基準指示開度という）を演算するものである。ここに負荷が通常の範囲か急増しているかは、現在車速Ｖと設定車速Ｖo との車速差ΔＶ（＝Ｖo −Ｖ）を減算部８０で求め、この車速差ΔＶを外部から設定される設定車速差ΔＶo と比較部８２で比較することにより判別される。
【００２２】
すなわちこの比較部８２には、ΔＶ＜ΔＶ0の時には通常の負荷変化の範囲と判断し、スロットル開度演算部８４において通常走行時におけるスロットル指示開度（基準指示開度）θsを求めるものである。この演算は所定の方程式により行われるが、例えば、
θs ＝ｆ（Ｖs）
で求める。関数ｆ（Ｖs）としてＶsの一次関数ｆ（Ｖs）＝ｋ1Ｖs2＋ｋ2を用いることができる。ここにＶsは車速、ｋ1、ｋ2は正の定数である。
【００２３】
前記比較部８２は、ΔＶ≧ΔＶ0の時には負荷が急増したものと判断する。例えば急発進時や急坂に入ったものと判断する。この時にはＣＰＵ７４の補正指示部８６はスロットル弁開度の補正指示信号ａをスロットル開度演算部８４に送る。なおこの発明は、車速差ΔＶが設定車速差ΔＶ0より大となったことと、変速機５４の変速比Ｋを検出してこれが設定値Ｋ0以上になったこととの少なくとも一方の条件を満たすことから負荷の急増を検出するものであるが、ここでは車速差ΔＶを用いて負荷急増を検出する場合を説明している。
【００２４】
この演算部８４ではこの補正指示信号ａを受けると、前記の通常走行時のスロットル基準指示開度θs よりも大きい指示開度θsaを出力する。例えば演算部８４はこの補正指示信号ａを受けると、一定の補正量Δθs を基準指示開度θs に加算して、
θsa＝θs ＋Δθs
とする。また基準指示開度θs より大きい一定の開度をθsaとしてもよい。図３で８８はこの負荷の急増を検出して基準指示開度θs より大きい指示開度θsaを求める増加補正手段を示す。
【００２５】
このようにして求められた指示開度θs またはθsaは出力インターフェース（図示せず）を介して出力部９０に入力される。出力部９０はスロットル弁６２の現在開度θがこの指示開度θs またはθsaになるようにステッピングモータ６８を制御する。以上の動作を停車信号が入力されるまで繰り返す。
【００２６】
次に図４に基づき発進時の動作を説明する。まず時刻ｔo に始動、スイッチを押すと、ＣＰＵ７４はエンジンをスタートさせ、エンジンの点火を確認した後、時刻ｔ1 において自動発進させる。ｔo →ｔ1 の間はエンジン始動を確認する期間であり設定車速Ｖo は０となり、スロットル開度演算部８４はアイドリング開度θsoを指示開度θs として出力する。
【００２７】
時刻ｔ1になるとＣＰＵ７４は設定車速Ｖ0を例えば１０ｋｍ／ｈに増やす。すると車速差ΔＶは設定車速差ΔＶ0より大となるので、前記増加補正手段８８は補正指示信号ａを出力する。このためスロットル開度演算部８４は例えば一定の指示開度θsa（ただしθsaはこの時の基準指示開度θsよりも大きい）を出力する。
【００２８】
従ってスロットル開度θはこの指示開度θsaに制御されるから、エンジン出力は急速に増加し、車速Ｖも急増する。そして時刻ｔ2 においてΔＶ＝ΔＶo になると、補正指示信号ａはなくなり、増加補正を停止して基準指示開度θs によりスロットル開度が制御される。
【００２９】
平坦路走行中に急坂にさしかかって負荷が急増した時の動作は図５に示すようになる。時刻ｔ3 において急坂に入ると車速Ｖが急減する。車速差ΔＶがΔＶo になる時刻ｔ4 までの間は通常走行による基準指示開度θs にスロットル弁開度が制御される。ΔＶ＝ΔＶo になると増加補正信号ａが出力され、指示開度θsaに開度制御される。そしてΔＶ＜ΔＶo になる時刻ｔ5 をすぎると再び増加補正信号ａは消えて通常走行に戻る。すなわち基準指示開度θs に制御する。
【００３０】
以上の実施例では、増加補正手段８８は車速Ｖと設定車速Ｖ0との車速差ΔＶを設定車速差ΔＶ0と比較することにより、開度増加補正の有無を決定するものを説明している。しかしこの発明は車速差ΔＶと共に変速比Ｋを用いて負荷の急増を検出するものであり、車速差ΔＶおよび変速比Ｋと共に、車速差ΔＶ、減速度Ｄ、変速比の変化率ΔＫ、エンジン回転速度Ｎ、エンジン回転速度の増加率ΔＮなども併用して負荷の急増を判別するようにしてもよい。
【００３１】
図６は変速比Ｋに基づいて負荷急増を判別する場合の増加補正手段８８Ａの構成例を示す図である。この図で９２は変速比演算部であり、現在車速Ｖとエンジン回転速度Ｎとを用いて、自動変速機５４の変速比Ｋを算出する。
【００３２】
すなわち自動変速機５４では負荷の急増時に変速比Ｋが自動で増大するから、この変速比Ｋから逆に負荷の急増を検出できるのである。この求めた変速比Ｋは設定変速比Ｋo と比較部９４で比較され、Ｋ≧Ｋo の時に補正指示部９６は補正指示信号ａを出力して指示開度θs を増加補正するものである。
【００３３】
図７は減速度Ｄに基づいて負荷の急増、特に急坂の登板時を判別する場合の補正手段８８Ｂの構成例を示す図である。この図で９８は減速度演算部であり、現在車速Ｖの時間変化ΔＶから減速度Ｄを求める。この減速度Ｄは設定減速度Ｄo と比較部１００で比較され、Ｄ≧Ｄo の時に急坂に入ったと判別する。この時補正指示部１０２は補正指示信号ａを出力する。
【００３４】
図８は他の実施例の動作流れ図である。この実施例は、図３、６、７に示した車速差ΔＶ、変速比Ｋ、減速度Ｄおよびエンジン回転速度Ｎを並用したものである。すなわち車速制御がスタートすると（ステップ２００）、まず車速差ΔＶ、減速度Ｄを演算し（ステップ２０２）、さらにエンジン回転速度Ｎを求めてから（ステップ２０４）変速比Ｋを演算する（ステップ２０６）。
【００３５】
そして車速差ΔＶを設定車速差ΔＶo と比較し（ステップ２０８）、ΔＶ≧ΔＶo なら補正指示信号ａを出力する（ステップ２１０）。同様にＤ≧Ｄo 、Ｋ≧Ｋo 、Ｎ≧Ｎo なら補正指示信号ａを出力する（ステップ２１２、２１４、２１６）。ここにＮo は設定エンジン回転速度である。
【００３６】
すなわちこれらステップ２０８、２１２、２１４、２１６のいずれかの条件が満たされると補正指示信号ａが出力される。そしてこの時には指示開度θsaを通常走行に対応する基準指示開度θs よりも大きい指示開度θsaにスロットル開度θを制御する（ステップ２１８）。
【００３７】
またステップ２０８、２１２、２１４、２１６の条件がいずれも満たされなければ、補正指示信号ａが出力されないから通常走行に対する基準指示開度θs に制御される（ステップ２１８）。このように負荷の急増時にはスロットル開度θを通常の走行時における基準指示開度θs よりも大きい開度θsaに開くから、エンジン出力が急増することになり、車速が急減したり車速制御が不安定になったりすることがなくなる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明は以上のように、設定車速（Ｖ0）と現在車速（Ｖ）との車速差（ΔＶ＝Ｖ0−Ｖ）が急増したことと、自動変速機の変速比Ｋが急増したこととの少なくとも一方の条件を満たすことから負荷の急増を判別して、スロットル弁開度を通常走行における基準指示開度θsよりも大きい開度θsaに開く増加補正手段を備えるものであるから、設定車速差ΔＶ0と設定変速比Ｋ0とを別々に設定でき、設計自由度が増える。このためこれらを別々に適切に設定することによって、発進時や急坂にさしかかった時にも速やかにエンジン出力が増大し車速を速やかに設定車速Ｖ0に安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を説明するためのエンジン駆動式ゴルフカーの概念図
【図２】その車速制御系の概念図
【図３】そのブロック図
【図４】発進時の制御特性図
【図５】登坂時の制御特性図
【図６】増加補正手段の他の実施例を示す図
【図７】増加補正手段の他の実施例を示す図
【図８】他の実施例の動作流れ図
【符号の説明】
７２  スロットル弁開度制御装置
７４  ＣＰＵ
７８  スロットル弁制御手段
８８、８８Ａ、８８Ｂ  増加補正手段
θs   基準指示開度
θsa  増加補正した指示開度
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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