(57)【要約】【課題】変速機のギヤシフトのタイミングを改善する車両を提供する。【解決手段】車両は、本体と、複数のギヤ段を有する変速機と、データ記憶装置と、電子制御装置とを備えている。データ記憶装置は、規定の車両走行状態、検知された車両走行状態、および送信された車両走行状態の少なくとも１つを含む車両走行状態データを記憶する。電子制御装置は、その車両走行状態データに基づいて推定された将来車速に基づいて、変速機のギヤ段のギヤシフトを決定する。【選択図】図５
2019120409.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体と、
複数のギヤ段を有する変速機と、
規定の車両走行状態、検知された車両走行状態、および送信された車両走行状態の少なくとも１つを含む車両走行状態データを記憶するデータ記憶装置と、
前記車両走行状態データに基づいて推定された将来車速に基づいて、変速機のギヤ段のギヤシフトを決定するように構成されている電子制御装置と、
を備える車両。
【請求項２】
前記電子制御装置はさらに、現車速および前記将来車速に基づいて前記変速機の前記ギヤ段の前記ギヤシフトを決定するように構成されている、請求項１に記載の車両。
【請求項３】
前記電子制御装置はさらに、前記車両が加速中であると判定し、かつ前記現車速が現ギヤ段の第１規定閾値未満であると判定すると、ギヤアップシフトを実行しないように構成されており、
前記電子制御装置はさらに、前記車両が加速中であると判定し、かつ前記将来車速が前記現ギヤ段の第２規定閾値未満であると判定すると、前記ギヤアップシフトを実行しないように構成されている、
請求項２に記載の車両。
【請求項４】
前記電子制御装置はさらに、前記現車速が前記現ギヤ段の前記第１規定閾値を越えていると判定し、かつ前記将来車速が前記現ギヤ段の前記第２規定閾値を越えていると判定すると、前記ギヤアップシフトを実行するように構成されている、請求項３に記載の車両。
【請求項５】
前記現ギヤ段の前記第１規定閾値は、前記現ギヤ段の前記第２規定閾値よりも小さい、請求項３に記載の車両。
【請求項６】
前記電子制御装置はさらに、前記車両が減速中であると判定し、かつ前記現車速が現ギヤ段の第３規定閾値を越えていると判定すると、ギヤダウンシフトを実行しないように構成されており、
前記電子制御装置はさらに、前記車両が減速中であると判定し、かつ前記将来車速が前記現ギヤ段の第４規定閾値を越えていると判定すると、前記ギヤダウンシフトを実行しないように構成されている、請求項２に記載の車両。
【請求項７】
前記電子制御装置はさらに、前記現車速が前記現ギヤ段の前記第３規定閾値未満である判定し、かつ前記将来車速が前記現ギヤ段の前記第４規定閾値未満であると判定すると、前記ギヤダウンシフトを実行するように構成されている、請求項６に記載の車両。
【請求項８】
前記現ギヤ段の前記第３規定閾値は、前記現ギヤ段の前記第４規定閾値よりも大きい、請求項６に記載の車両。
【請求項９】
前記将来車速は、前記車両走行状態データに基づく予測経路に沿った最大車速と最小車速とを用いて推定される、請求項１に記載の車両。
【請求項１０】
前記最大車速および前記最小車速は、前記予測経路の所定範囲内での最大車速および最小車速である、請求項９に記載の車両。
【請求項１１】
前記予測経路の前記所定範囲は、所定の時間期間を有する、請求項１０に記載の車両。
【請求項１２】
前記電子制御装置はさらに、道路の勾配、前記道路のキャンバー、前記道路のバンク、および路面状態のうちの少なくとも１つにさらに基づいて、前記変速機の前記ギヤ段の前記ギヤシフトを決定するように構成されている、請求項１に記載の車両。
【請求項１３】
前記電子制御装置はさらに、前記車両走行状態データに基づいて前記道路の前記勾配の変化を判定すると、前記将来車速を維持するためにギヤダウンシフトを実行するように構成されている、請求項１に記載の車両。
【請求項１４】
前記電子制御装置を含み、かつ前記変速機を作動させて前記車両を操舵するように構成された外部車両アクチュエータをさらに備える、請求項１に記載の車両。
【請求項１５】
前記変速機を作動させて前記車両を操舵するように構成された内部車両アクチュエータをさらに備える、請求項１に記載の車両。
【請求項１６】
ハンドルと、
フロントフォークを介して前記本体に取り付けられた単一の操舵可能な前輪と、
をさらに備える、請求項１に記載の車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、車両に関する。より具体的には、本発明は、複数のギヤ段を有する変速機を備えた車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車では、内燃エンジンなどの動力源から駆動輪への速度変換およびトルク変換を行うために変速機が使用される。例えば、変速機は、より高いエンジン速度をより低い車輪速度に減速し、これはまた、同プロセスにおいてトルクを増加させる。一般的に、変速機は、速度の変化に応じて切り替える複数のギヤ段を有する。この切り替え、即ちギヤシフトは、手動または自動で行うことができる。
【０００３】
具体的には、手動変速システムでは、ドライバーがクラッチペダルまたはクラッチレバーとシフトペダルまたはシフトスイッチとを用いてシフトアクチュエータを操作してギヤシフトを実行する。自動変速システムでは、車速、エンジン回転速度などに応じてシフトアクチュエータが自動的に作動する。また、ドライバーはシフトペダルまたはシフトスイッチを操作すればよく、クラッチ操作は自動的に実行される自動マニュアル変速システムもある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般的に、変速機のギヤシフトは適切なタイミングで行わなければならない。特に、ギヤシフトが不適切なタイミングにて手動で行われた場合、ドライバーは、ギヤシフトによるステップトルクの変化（すなわち、エンジン側トルクと変速機側トルクとのトルク差による）が起こるため、その車両の運転に更なる操作または注意が必要となる。
【０００５】
また、その時点の車速及びその時点のエンジン回転速度などに応じてギヤシフトが自動的に行われても、不要なギヤシフトになる、または所望のギヤシフトにならない場合がある。例えば、ギヤのシフトダウンが直ちに必要となる状況下で車両を運転中、不要なギヤのシフトアップが自動的に発生する場合があることがわかっている。また、エンジンブレーキを直ちに使用する必要がある状況下で車両を運転しているときに、所望のギヤのシフトダウンが自動的に発生しない場合があることがわかっている。
【０００６】
本開示は、概して、車両の様々な特徴を対象とする。１つの目的は、変速機のギヤシフトのタイミングを改善する車両を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の１つの態様によれば、車両は、本体と、複数のギヤ段を有する変速機と、データ記憶装置と、電子制御装置とを含む。データ記憶装置には、規定の車両走行状態、検知された車両走行状態、および送信された車両走行状態の少なくとも１つを含む車両走行状態データが記憶されている。電子制御装置は、車両走行状態データに基づいて推定された将来車速に基づいて、変速機のギヤ段のギヤシフトを判定する。
【０００８】
また、車両の分野の当業者は、添付の図面と共に、多様な特徴を有する車両の例示的実施形態を開示する以下の詳細な説明から、開示された車両の他の特徴、態様および利点をよく理解するであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
ここで、この出願時の開示の一部を形成する添付の図面を参照する。
【図１】一実施形態による車両の車輪付き車体の左側面図。
【図２】図１に示された車体の駆動ユニットを示す概略図、および図１に示される車体の電子構成のブロック図。
【図３】車体に取り付けられた外部車両アクチュエータの左側面図。
【図４】図３に示された外部車両アクチュエータの電子構成のブロック図。
【図５】図３に示す外部車両アクチュエータによって実行されるギヤシフト制御を示す概略フローチャート。
【図６】図５に示すギヤシフト制御におけるギヤシフト判断処理を示すフローチャート。
【図７】図６に示すギヤシフト判断処理で用いられるギヤアップシフト判断用の第１および第２規定閾値を格納するギヤアップシフトテーブル。
【図８】図６に示すギヤシフト判断処理で用いられるギヤダウンシフト判断用の第３および第４規定閾値を格納するギヤダウンシフトテーブル。
【図９】所定の車速プロファイルのグラフであって、車両位置に対する目標車速のグラフ例。
【図１０】上記所定の車速プロファイルの車両位置に対する目標車速のグラフであって、同所定の車速プロファイルを、将来車速を決定するためのデータ処理範囲に分割したもの。
【図１１】上記所定の車速プロファイルの車両位置に対する目標車速のグラフであって、将来車速を決定するための探索範囲を現車両位置に対して設定したもの。
【図１２】上記所定の車速プロファイルの車両位置に対する目標車速のグラフであって、図６に示すギヤシフト判断処理を説明するグラフ。
【図１３Ａ】道路情報に基づいて生成された目標速度プロファイルを示す概略図。
【図１３Ｂ】交通情報に基づいて生成される目標速度プロファイルを示す概略図。
【図１４】現車両位置および将来車両位置における道路情報に基づいて決定されるシフト操作を示す概略図。
【図１５】変形例に係る車両の電子構成を示すブロック図。
【図１６】他の変形例に係る車両の電子構成を示すブロック図。
【００１０】
これらの図は、特定の例示的な実施形態において利用される方法、構造および／または材料の一般的特徴を説明し、以下に提供される説明を補足することを意図していることに留意されたい。ただし、これらの図は、縮尺どおりではなく、各実施形態の正確な構造または動作特性を正確に反映しない場合があり、例示的実施形態によって包含される値または特性の範囲を確定または限定するものとして解釈されるべきではない。各図において類似または同一の符号を使用することは、類似または同一の要素または特徴の存在を示すことを意図している。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、選択された実施形態を図面を参照して説明する。実施形態の以下の説明は、説明のためのみに提供され、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される本発明を限定する目的ではないことは、この開示から当業者には明らかであろう。図における同様の参照番号は、同様のまたは同一の要素または特徴を示しており、従って、類似または同一の要素または特徴の説明は、後の実施形態では省略する場合がある。
【００１２】
まず図１を参照すると、一実施形態によるギヤシフト制御によって操作されるように構成された車両１０が示されている。図示の実施形態では、車両１０のギヤシフト制御は、車両１０の将来走行状態を用いて行われる。
【００１３】
図１に示すように、車両１０は、自動二輪車またはスポーツバイクとして示される車輪付き車体１１を有する。ただし、車輪付き車体１１は、他のストリート型すなわちオンロード型の自動二輪車であってもよい。また、車輪付き車体１１は、オンロード型の自動二輪車に限定されず、例えば、いわゆるスクータ型、原付、オフロード型などであってもよい。また、車輪付き車体１１は、自動二輪車に限らず、ＡＴＶ（オール・テレイン・ビークル）や四輪バギーなどのようにドライバー（ライダー）が跨って乗車する、その他の鞍乗型車両であってもよいし、他の任意のタイプの自動車であってもよい。
【００１４】
以下の説明において、「前」および「前方」とは、ドライバーがシートに着座したときにまっすぐに見る方向をいう。また、以下の説明において、「後」、「後方」および「後部」とは、前または前方と反対の方向をいう。また、また、「左」とは、ドライバーが座席に座って前をまっすぐ見たときにドライバーの左側に向かう方向をいう。さらに、「右」とは、左方向とは反対の方向をいう。
【００１５】
図１に示すように、車輪付き車体１１は、基本的に、本体１２と、駆動ユニット１４と、前輪１６と、後輪１８とを備える。本体１２は、本体フレーム２２とスイングアーム２４とを有する。本体フレーム２２は、車輪付き車体１１の骨格を構成し、従来の態様で駆動ユニット１４を搭載する。また、本体フレーム２２の前端部には、ヘッドチューブ２６が設けられている。ヘッドチューブ２６は、ステアリングシャフト２８を枢動自在に支持している。車輪付き車体１１はまた、ステアリングシャフト２８の上端に連結されたハンドル３０と、ステアリングシャフト２８の下端に連結されたフロントフォーク３２とを備える。ハンドル３０は、右のハンドルスロットルグリップまたはアクセル３１（図２）、ブレーキレバー３３（図２）およびクラッチレバー３５を有する。アクセル３１は、内燃エンジン３６（図２）のスロットルを制御するように回転可能である。ブレーキレバー３３は、アクセル３１に近いハンドル３０の右側部分に枢動自在に連結され、フロントブレーキ１６ａを作動させ、前輪１６に制動力を作用させる。クラッチレバー３５は、クラッチ３８（図２）の係合容量を調整するためにハンドル３０の左側部分に枢動自在に連結されている。フロントフォーク３２は、前輪１６を回転可能に支持している。スイングアーム２４は、本体フレーム２２の後端に回動自在に連結されている。スイングアーム２４は後輪１８を後端部で枢動自在に支持している。図示の実施形態では、前輪１６は、車両１０のステアリング可能な車輪（例えば、単一のステアリング可能な前輪）であり、後輪１８は、駆動ユニット１４によって駆動される車両１０の駆動車輪である。また、車輪付き車体１１は、燃料タンク３４とシート４８とを備える。燃料タンク３４は、本体フレーム２２に設けられている。シート４８は、燃料タンク３４の後方において本体フレーム２２に配置されている。シート４８は、ドライバーが跨るシートである。車輪付き車体１１はさらに、ブレーキペダル３７（図２）およびシフトペダル３９を含む。ブレーキペダル３７は、本体１２の右下部において本体１２に枢動可能に連結されている。ブレーキペダル３７は後輪ブレーキ１８ａを作動させて後輪１８に制動力を作用させる。シフトペダル３９は、本体１２の左下部において本体１２に枢動可能に連結されている。シフトペダル３９は、変速機構４０のギヤ段をシフトさせるために、変速機構４０（図２）を作動させる。車輪付き車体１１は、自動二輪車または自動車に典型的に設けられる他の多くの従来の車両構成要素をさらに含む。しかし、簡潔にするため、本明細書では本発明の理解に必要な車両構成要素のみを例示および／または記載する。
【００１６】
図２に示すように、駆動ユニット１４は、基本的に、エンジン３６、クラッチ３８、および複数の（図示の実施形態では６つの）ギヤ段を備えた変速機構４０（例えば、トランスミッション）を含む。図示の実施形態では、エンジン３６、クラッチ３８、および変速機構４０は、クランクケース内に一体に組み立てられている。変速機構４０は、クラッチ３８を介してエンジンクランクシャフト４２に連結され、エンジン３６の駆動力を受け取り、その駆動力を駆動チェーン４４（図１）を介して後輪１８に伝達する。具体的には、エンジン３６のクランクシャフト４２は、クランクシャフトギヤ４２ａを有する。クランクシャフトギヤ４２ａは、クラッチ３８のクラッチハウジング３８ｂと一体に設けられた駆動ギヤ３８ａに噛み合う。図示の実施形態では、クラッチ３８は、クラッチ３８が係合状態にあるときにエンジン３６からの駆動力を変速機構４０に伝達し、クラッチ３８が非係合状態にあるときに駆動力が変速機構４０に伝達されないようにする多板摩擦クラッチを含む。車輪付き車体１１はさらに、クラッチ３８を作動させて係合状態と非係合状態とを切り替えるクラッチアクチュエータ４６を含む。図示の実施形態では、クラッチアクチュエータ４６は、サーボモータを含む。ただし、クラッチアクチュエータ４６は、必要および／または所望に応じて、自動二輪車または自動車に従来から使用されている油圧アクチュエータなどの他のタイプのクラッチアクチュエータであってもよい。
【００１７】
変速機構４０は、複数の入力軸ギヤ５０ａを有する入力軸５０と、複数の出力軸ギヤ５２ａおよび駆動スプロケット５２ｂを有する出力軸５２とを備える。出力軸ギヤ５２ａはそれぞれ、入力軸ギヤ５０ａに選択的に噛み合う。具体的には、本実施形態では、変速機構４０は、入力軸ギヤ５０ａと出力軸ギヤ５２ａとの各ギヤ対を常に噛合させた常時噛合型の変速機を備える。これらのギヤ対は、それぞれ異なるギヤ比を提供する複数のギヤ段を形成し、ギヤ対のうちの１対だけが選択的に係止位置に置かれ、その位置は、その１対が入力軸５０の回転を出力軸５２に伝達できる場所である。具体的には、変速機構４０は、複数（図示例では３つ）の溝５４ａと複数（図示例では３つ）のシフトフォーク５６とを有するシフトドラム５４をさらに含む。シフトフォーク５６の端部は、シフトドラム５４が回転するにつれて、溝５４ａが特定のシフトフォーク５６を入力軸５０および出力軸５２に平行な方向にシフトさせるように、溝５４ａ内に乗る。またこれにより、その特定のシフトフォーク５６に連結された、特定の入力軸ギヤ５０ａを入力軸５０に沿って、又は特定の出力軸ギヤ５２ａを出力軸５２に沿ってスライドさせて、ギヤ対の１対を係止位置に配する。ギヤ対の一対が係止位置に配されると、その１対に対応するギヤ比で、入力軸５０の回転が出力軸５２に伝達される。駆動スプロケット５２ｂは、出力軸５２の一端に固着され、出力軸５２の回転が駆動チェーン４４を介して後輪１８に伝達される。
【００１８】
図示の実施形態では、車輪付き車体１１はさらに、シフトドラム５４を所定の角度を回転させて変速機構４０のギヤ段をシフトさせるシフトアクチュエータ５８を含む。図示の実施形態では、シフトアクチュエータ５８はサーボモータを含む。ただし、シフトアクチュエータ５８は、必要および／または所望に応じて、自動二輪車または自動車に従来から使用されている油圧アクチュエータなどの他のタイプのシフトアクチュエータであってもよい。
【００１９】
図示の実施形態では、駆動ユニット１４は、自動二輪車または自動車の駆動ユニットに典型的に設けられる他の多くの従来の車両構成要素をさらに含むことができる。しかし、駆動ユニット１４の構成は比較的従来のものであるので、簡潔にするために詳細には説明しない。また、駆動ユニット１４は、必要および／または所望に応じて、自動二輪車または自動車に従来から使用されている他のタイプの駆動ユニットであってもよい。
【００２０】
図２をさらに参照すると、車輪付き車体１１は、車輪付き車体１１の各部を制御する電子制御装置としての車両ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ、電子制御ユニット）６０を備える。具体的には、車両ＥＣＵ６０は、当該技術において理解されるように、車輪付き車体１１を制御するための一以上の制御プログラムを実行する一以上のプロセッサを有するマイクロコンピュータを備える。また、車両ＥＣＵ６０は、入力インタフェース回路、出力インタフェース回路、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）装置やＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）装置などのデータ／プログラム記憶装置などの他の従来の構成要素を含むこともできる。ＲＡＭおよびＲＯＭは、車両ＥＣＵ６０のプロセッサによって実行される処理結果および制御プログラムを記憶する。車両ＥＣＵ６０は、従来通り、適宜、車輪付き車体１１の構成要素に作動可能に接続されている。車両ＥＣＵ６０の正確な構造およびアルゴリズムは、本発明の機能を実行するハードウェアおよびソフトウェアの任意の組み合わせであり得ることは、この開示から当業者には明らかであろう。
【００２１】
図２に示すように、車両ＥＣＵ６０は、車両１０の様々なパラメータを検出する様々なセンサに電気的に接続されている。特に、センサは、エンジン３６の様々なパラメータを検出するセンサを含む。例えば、これらのセンサは、エンジン回転速度センサ６２およびスロットル位置センサ６４を含む。エンジン回転速度センサ６２は、従来のようにクランクシャフト４２の回転速度を検出するように配置されている。エンジン回転速度センサ６２は、エンジン回転速度を示す信号を車両ＥＣＵ６０に出力する。スロットル位置センサ６４は、従来のようにスロットルのスロットル開度を検出するように配置されている。スロットル位置センサ６４は、スロットル開度を示す信号を車両ＥＣＵ６０に出力する。もちろん、センサは、エンジン３６の温度を検出するための温度センサ、吸気圧を検出するための圧力センサ、排ガスに含まれる酸素を検出するためのＯ2センサなど、従来から自動二輪車や自動車に使用されている他のタイプのセンサを含むことができる。
【００２２】
さらに、車両ＥＣＵ６０は、車両１０の各種動作パラメータを検出する各種センサに電気的に接続されている。これらのセンサは、例えば、車速センサ６６、加速度センサ６８、ジャイロスコープ７０、クラッチレバー操作センサ７２、シフトペダル操作センサ７４、アクセル操作センサ７６、クラッチアクチュエータセンサ７８、シフトアクチュエータセンサ８０、ステアリングセンサ８２、ブレーキレバー操作センサ８４、ブレーキペダル操作センサ８６などを含む。車速センサ６６は、従来のように車両１０の現車速を検出するように配置されている。例えば、車速センサ６６は、後輪１８の回転速度を検出し、車両１０の現車速を示す信号を出力する。加速度センサ６８は、車両１０の前後、上下、左右方向の加速度を検出するよう配置され、従来のように車両１０の加速度を示す信号を車両ＥＣＵ６０に出力する。ジャイロスコープ７０は、ピッチ、ロールおよびヨー方向の角速度を検出するように配置され、従来のように車両ＥＣＵ６０に角速度を示す信号を出力する。図示の実施形態では、加速度センサ６８およびジャイロスコープ７０は、ＩＭＵ（慣性測定ユニット）など、１つのユニットとしてパッケージ化することもできる。この場合、ＩＭＵは、車両の傾き角（バンク角）および／または後輪スライドをさらに算出し、車両の傾き角および／または後輪スライドを示す出力信号を車両ＥＣＵ６０に出力することができる。クラッチレバー操作センサ７２は、クラッチレバー３５のレバー操作量を検出するように配置され、従来のようにレバー操作量を示す信号を車両ＥＣＵ６０に出力する。シフトペダル操作センサ７４は、シフトペダル３９のシフト操作（アップシフトまたはダウンシフト）を検出するように配置され、従来のようにシフト操作を示す信号を車両ＥＣＵ６０に出力する。アクセル操作センサ７６は、アクセル３１の操作量を検出するように配置され、従来のようにアクセル３１の操作量を示す信号を車両ＥＣＵ６０に出力する。クラッチアクチュエータセンサ７８は、クラッチアクチュエータ４６の駆動量（クラッチ位置）を検出するように配置され、クラッチアクチュエータ４６の駆動量を示す信号を従来のように車両ＥＣＵ６０に出力する。シフトアクチュエータセンサ８０は、シフトアクチュエータ５８の駆動量または現在のシフト位置（現ギヤ段）を検出するように配置され、従来のようにそのシフトアクチュエータ５８の駆動量または現在のシフト位置（現ギヤ段）を示す信号を車両ＥＣＵ６０に出力する。ステアリングセンサ８２は、ハンドル３０の操舵角を検出するように配置され、ハンドル３０の操舵角を示す信号を車両ＥＣＵ６０に出力する。ブレーキレバー操作センサ８４は、ブレーキレバー３３のレバー操作量を検出するように配置され、従来のようにレバー操作量を示す信号を車両ＥＣＵ６０に出力する。ブレーキペダル操作センサ８６は、ブレーキペダル３７のペダル操作量を検出するように配置され、従来のようにペダル操作量を示す信号を車両ＥＣＵ６０に出力する。もちろん、センサは、必要および／または所望に応じて、自動二輪車または自動車に従来から使用されている任意の他のタイプのセンサを含むこともできる。図示の実施形態では、図２の車両ＥＣＵ６０に電気的に接続されたセンサは、以下、車輪付き車体１１の「車体センサ９０」と称する。もちろん、車体センサ９０は、上述したセンサの全てを含む必要はなく、車両１０のギヤシフト制御の必要および／または所望に応じてセンサの一部のみを含むことができる。
【００２３】
図２に示すように、車輪付き車体１１は、ライド・バイ・ワイヤまたはスロットル・バイ・ワイヤシステムを有する。例えば、車両ＥＣＵ６０は、アクセル３１の操作に応じたアクセル操作センサ７６からのアクセル３１の操作量を示す信号に応じて、エンジン３６のスロットルを作動させて車輪付き車体１１を加速または減速させる。また、車両ＥＣＵ６０は、クラッチレバー３５の操作に応じたクラッチレバー操作センサ７２からのクラッチレバー３５のレバー操作量を示す信号に応じて、クラッチアクチュエータ４６を作動させてクラッチ３８を作動させる。また、車両ＥＣＵ６０は、シフトペダル３９の操作に応じたシフトペダル操作センサ７４からのシフトペダル３９のシフト操作を示す信号に応じて、シフトアクチュエータ５８を作動させて変速機構４０のギヤ段をシフトさせる。
【００２４】
図示の実施形態では、車輪付き車体１１は、「手動変速モード」、「自動変速モード」および「自動化変速モード」の間で動作モードを切り替えるように構成することができる。手動変速モードでは、クラッチレバー３５およびシフトペダル３９の物理的操作に応じて、クラッチアクチュエータ４６およびシフトアクチュエータ５８が駆動される。自動変速モードでは、クラッチレバー３５およびシフトペダル３９の物理的な操作なしに車両ＥＣＵ６０からの作動信号に基づいてクラッチアクチュエータ４６およびシフトアクチュエータ５８が駆動される。自動化変速モードでは、シフトペダル３９の物理的操作に応じてシフトアクチュエータ５８が駆動され、クラッチレバー３５が物理的に操作されることなく車両ＥＣＵ６０からの作動信号に基づいてクラッチアクチュエータ４６が駆動される。もちろん、車輪付き車体１１の構成はこれに限定されるものではない。車輪付き車体１１は、従来のようにクラッチレバー３５の物理的操作に応じてクラッチ３８を機械的に操作するように構成することができる。また、車輪付き車体１１は、シフトペダル３９の物理的操作に応じてシフトドラム５４を機械的に作動させるように構成できる。
【００２５】
ここで図３を参照すると、車両１０は、外部車両アクチュエータ１００をさらに含む。図３に示すように、外部車両アクチュエータ１００は、人間のドライバー（ライダー）に似ているヒューマノイドすなわち擬人化ロボットとして形成される。外部車両アクチュエータ１００は、車輪付き車体１１をほとんど、または全く変更せずに、車輪付き車体１１の外側に取り付けられる。外部車両アクチュエータ１００は、ハンドル３０、アクセル３１、ブレーキレバー３３、クラッチレバー３５、ブレーキペダル３７、シフトペダル３９などの車輪付き車体１１の各部を物理的に作動させて、車両１０を自律走行させる。これにより、車両１０は、自律走行モードと手動走行モードとの間で運転モードを切り替えて利用することができる。自律走行モードでは、外部車両アクチュエータ１００が車輪付き車体１１に取り付けられ、車両１０を自律走行させる。手動運転モードでは、外部車両アクチュエータ１００が車輪付き車体１１から取り外され、人間の運転手が車両１０を手動で運転する。
【００２６】
具体的には、図３および図４に示すように、外部車両アクチュエータ１００は、ステアリングアクチュエータ１１２と、アクセルアクチュエータ１１４と、ブレーキレバーアクチュエータ１１６と、クラッチレバーアクチュエータ１１８と、ブレーキペダルアクチュエータ１２０と、シフトペダルアクチュエータ１２２とを含む。図示の実施形態では、これらのアクチュエータは、外部車両アクチュエータ１００の単一の本体１０２上に配置されている。これらのアクチュエータは、自動二輪車または自動車の技術分野において理解される従来の方法で、車輪付き車体１１のハンドル３０、アクセル３１、ブレーキレバー３３、クラッチレバー３５、ブレーキペダル３７、シフトペダル３９を作動させるようにさらに構成および配置される。
【００２７】
特に、ステアリングアクチュエータ１１２は、サーボモータを含み、ハンドル３０を操舵するように配置される。具体的には、ステアリングアクチュエータ１１２は、本体１０２の内部に取り付けられている。ステアリングアクチュエータ１１２は、本体１０２の左右のアーム部分を介してハンドル３０に機械的に連結され、ハンドル３０を従来の方法で操縦する。アクセルアクチュエータ１１４は、サーボモータを含み、アクセル３１をハンドル３０に対して回転させるように配置されている。具体的には、アクセルアクチュエータ１１４は、本体１０２の右側部分に配置され、アクセル３１に機械的に連結されて、従来の方法でアクセル３１を回転させる。ブレーキレバーアクチュエータ１１６は、サーボモータを含み、ブレーキレバー３３を把持または操作するように配置されている。具体的には、ブレーキレバーアクチュエータ１１６は、本体１０２の右側部分に配置され、ブレーキレバー３３に機械的に連結されて従来の方法でブレーキレバー３３を操作する。クラッチレバーアクチュエータ１１８は、サーボモータを含み、クラッチレバー３５を把持または操作するように取り付けられている。具体的には、クラッチレバーアクチュエータ１１８は、本体１０２の左側部分に配置され、クラッチレバー３５に機械的に連結され、従来の方法でクラッチレバー３５を操作する。ブレーキペダルアクチュエータ１２０は、サーボモータを含み、ブレーキペダル３７を操作するように配置されている。具体的には、ブレーキペダルアクチュエータ１２０は、本体１０２の右足部に配置され、ブレーキペダル３７に機械的に連結されて従来の方法でブレーキペダル３７を操作する。シフトペダルアクチュエータ１２２は、サーボモータを含み、シフトペダル３９を操作するように配置さられている。具体的には、シフトペダルアクチュエータ１２２は、本体１０２の左足部に配置され、シフトペダル３９に機械的に連結されて従来の方法でシフトペダル３９を操作する。図示の実施形態では、これらのアクチュエータは、外部車両アクチュエータ１００の単一の本体１０２上に配置されている。しかし、これらのアクチュエータは、単一の本体を有することなく、独立して車両１０の本体１２に取り付けることができる。また、これらのアクチュエータの配置や構成はこれに限定されるものではない。これらのアクチュエータの配置や構成は、これらのアクチュエータが連結された車輪付き車体１１の各部の配置や構成に応じて採用することができる。
【００２８】
図４に示すように、外部車両アクチュエータ１００は、外部車両アクチュエータ１００の各部を制御する電子制御装置としての外部ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）１３２を備えている。具体的には、外部ＥＣＵ１３２は、当該技術分野において理解されるように、外部車両アクチュエータ１００を制御するための１つ以上の制御プログラムを実行する１つ以上のプロセッサを有するマイクロコンピュータを含む。外部ＥＣＵ１３２は、入力インタフェース回路、出力インタフェース回路、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）デバイス、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）デバイスなどのデータ／プログラム記憶デバイスなどの他の従来の構成部材を含むこともできる。ＲＡＭおよびＲＯＭは、外部ＥＣＵ１３２のプロセッサによって実行される処理結果および制御プログラムを記憶する。外部ＥＣＵ１３２は、従来のように、適宜、外部車両アクチュエータ１００の構成要素に動作可能に接続される。外部ＥＣＵ１３２の正確な構造およびアルゴリズムは、本発明の機能を実行するハードウェアおよびソフトウェアの任意の組み合わせであり得ることは、本開示から当業者には明らかであろう。
【００２９】
図４に示すように、外部ＥＣＵ１３２は、外部車両アクチュエータ１００の様々なパラメータを検出する種々のセンサに電気的に接続されている。例えば、これらのセンサは、ＧＰＳ／ＩＭＵ１３４およびカメラ１３６を含む。ＧＰＳ／ＩＭＵ１３４は、外部車両アクチュエータ１００の本体１０２に配置されている。ＧＰＳ／ＩＭＵ１３４は、基本的に車両１０の現車両位置を検出する。ＧＰＳ／ＩＭＵ１３４は、衛星からの衛星信号を受信し、ＩＭＵデータを用いてＧＰＳデータを補正し、車両１０の現車両位置を出力する。もちろん、ＧＰＳ／ＩＭＵ１３４は、外部車両アクチュエータ１００の加速度および／または角速度（すなわち、車両１０の加速度および／または角速度）も出力することができる。ＧＰＳ／ＩＭＵ１３４は、現車両位置を検出する異なるタイプのセンサとすることができる。例えば、現在の車両位置は、例えばＧＬＯＮＡＳＳ、ＧａｌｉｌｅｏおよびＢｅｉＤｏｕなど、ＧＰＳ以外の衛星ベースの測位システム（全地球測位衛星システム、ＧＮＳＳ）から導き出すことができる。
【００３０】
カメラ１３６は、外部車両アクチュエータ１００の本体１０２に配置されている。カメラ１３６は、車両１０の周囲の走行環境を光学的に検出する。もちろん、車両１０の周囲の走行環境は、ＬＩＤＡＲ（Ｌｉｇｈｔ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｒａｎｇｉｎｇ）、ＲＡＤＡＲ（Ｒａｄｉｏ  Ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ  ａｎｄ  Ｒａｎｇｉｎｇ）などの他のタイプのセンサによっても検出することができる。図示の実施形態では、カメラ１３６は、車両１０の周囲の走行環境の画像を撮影する。外部ＥＣＵ１３２は、走行環境の画像を処理して、従来の方法で道路情報および交通情報などを検出する。道路情報は、道路勾配／キャンバー／バンク、隆起、マンホール、路面状態などの情報を含む。交通情報は、交通信号、交通標識（例えば、速度制限標識、停止標識など）、車両１０周辺の歩行者、および車両１０周辺の車両などに関する情報を含む。
【００３１】
図４に示すように、外部ＥＣＵ１３２は、送受信機１３８にも電気的に接続されている。送受信機１３８は、地上局と無線通信して動作コマンドを受信する。送受信機１３８は、クラウドサーバやデータベースにアクセスするために外部サーバと通信するように構成することもできる。
【００３２】
図４に示すように、外部ＥＣＵ１３２は、車輪付き車体１１の車両ＥＣＵ６０にも電気的に接続されている。外部ＥＣＵ１３２は、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）などの車両バスを介して車両ＥＣＵ６０に相互に接続されている。これにより、外部ＥＣＵ１３２は、車体センサ９０（図２）が車両ＥＣＵ６０から取得した現在の車両走行状態を取得する。
【００３３】
また、図４に示すように、外部車両アクチュエータ１００は、データ記憶装置１４０を含む。データ記憶装置１４０は、外部ＥＣＵ１３２が取得したデータを記憶する。具体的には、データ記憶装置１４０は、車両ＥＣＵ６０、ＧＰＳ／ＩＭＵ１３４、カメラ１３６、送受信機１３８などから取得したデータを記憶する。もちろん、データ記憶装置１４０は、予め記憶された地図データなどの他の種類の所定のデータを記憶することができる。図示の実施形態では、データ記憶装置１４０は、外部車両アクチュエータ１００の本体１０２の内部に配置される。ただし、データ記憶装置１４０の位置はこれに限定されない。データ記憶装置１４０を、車輪付き車体１１の本体１２に配置することができる。
【００３４】
図示の実施形態では、外部ＥＣＵ１３２は、車両１０のギヤシフト制御を実行する。車両１０のギヤシフト制御は、車両１０の自律的な制御、例えば経路追従制御の間に行われる。
【００３５】
経路追従制御では、車両１０は、例えば、所定の目標速度プロファイルを用いて、所定の目標経路に沿ったクローズドコースまたはオープンコースで自律的に走行する。所定の目標経路と所定の目標速度プロファイルは予め設定されており、例えばデータ記憶装置１４０に予め記憶されている。所定の目標経路は、一連の目標車両位置データを含む。目標車両位置データは、車両１０の目標車両位置を示す。所定の目標速度プロファイルは、一連の車速データを含む。車速データは、所定の目標経路に沿った車両位置に関連する目標車速を示す。もちろん、所定の目標経路および所定の目標速度プロファイルは、従来のナビゲーションシステムで使用される従来の方法で、データ記憶装置１４０に記憶された２Ｄまたは３Ｄの地図データを使用して外部ＥＣＵ１３２によって計算することができる。
【００３６】
図４に示すように、外部ＥＣＵ１３２は、基本的に、メイン制御モジュール１５０と、ギヤシフト制御モジュール１５２と、速度制御モジュール１５４と、ステアリング制御モジュール１５６と、現在走行状態認識モジュール１５８と、将来走行状態認識モジュール１６０とを含む。メイン制御モジュール１５０は、車両１０の経路追従制御を実行する。具体的には、メイン制御モジュール１５０は、車両１０が所定の目標速度プロファイルを用いて所定の目標経路を自律走行するように車両１０を制御する。具体的には、メイン制御モジュール１５０は、現在走行状態認識モジュール１５８から取得した現在走行状態データと、将来走行状態認識モジュール１６０から取得した将来走行状態データとに基づいて、ギヤシフト制御モジュール１５２、速度制御モジュール１５４、およびステアリング制御モジュール１５６を制御する。
【００３７】
車両１０の経路追従制御においては、メイン制御モジュール１５０はまた、ギヤシフト制御モジュール１５２、速度制御モジュール１５４、およびステアリング制御モジュール１５６を介して車両１０のギヤシフト制御、速度制御、およびステアリング制御をそれぞれ実行する。
【００３８】
ギヤシフト制御では、メイン制御モジュール１５０は、ギヤシフト制御モジュール１５２に、シフト操作（アップシフトまたはダウンシフト）を示すシフト動作信号を出力する。これに応答して、ギヤシフト制御モジュール１５２は、シフトペダルアクチュエータ１２２に制御信号を出力して、車輪付き車体１１のシフトペダル３９を物理的に操作してシフト操作（アップシフトまたはダウンシフト）を行う。また、ギヤシフト制御モジュール１５２は、クラッチレバーアクチュエータ１１８にクラッチ動作信号を出力し、アクセルアクチュエータ１１４にアクセル動作信号を出力して、車輪付き車体１１のクラッチレバー３５およびアクセル３１を物理的に操作してシフト操作（アップシフトまたはダウンシフト）を行う。
【００３９】
本実施形態では、外部車両アクチュエータ１００は、シフトペダルアクチュエータ１２２、クラッチレバーアクチュエータ１１８およびアクセルアクチュエータ１１４を用いて、車輪付き車体１１のシフトペダル３９、クラッチレバー３５およびアクセル３１を物理的に操作してギヤシフト制御を実行する。すなわち、本実施形態では、外部車両アクチュエータ１００は、「手動変速モード」で本実施形態によるギヤシフト制御を実行することができる。一方、外部車両アクチュエータ１００は、「自動変速モード」または「自動化変速モード」において、本実施形態によるギヤシフト制御をさらに実行することができることはもちろんである。具体的には、外部ＥＣＵ１３２を、シフトアクチュエータ５８、クラッチアクチュエータ４６、およびエンジン３６にシフト動作信号、クラッチ動作信号およびアクセル動作信号を（車両ＥＣＵ６０を介して）直接または間接的にそれぞれ出力して、自動変速モードでシフト操作（アップシフトまたはダウンシフト）を行うように構成することができる。また、外部ＥＣＵ１３２を、シフトペダルアクチュエータ１２２に制御信号を出力して、シフトペダル３９を物理的に操作するとともに、クラッチ動作信号およびアクセル動作信号を直接または間接的に（車両ＥＣＵ６０を介して）クラッチアクチュエータ４６およびエンジン３６にそれぞれ出力して、自動化変速モードでシフト操作（アップシフトまたはダウンシフト）を実行するように構成することができる。さらに、外部ＥＣＵ１３２は、シフトペダルアクチュエータ１２２に制御信号を出力して、シフトペダル３９を物理的に操作するように構成するだけでもよい。この場合、車両ＥＣＵ６０を、シフトペダル３９のシフト操作を検出したことに応じたシフトペダル３９のシフト操作に応じてクラッチアクチュエータ４６およびエンジン３６を自動的に作動させるように構成することもできる。
【００４０】
速度制御において、メイン制御モジュール１５０は、車両１０の現在の目標速度を示す目標速度信号を速度制御モジュール１５４に出力する。これに応答して、速度制御モジュール１５４は、アクセルアクチュエータ１１４、ブレーキレバーアクチュエータ１１６、およびブレーキペダルアクチュエータ１２０に制御信号を出力して、アクセル３１、ブレーキレバー３３およびブレーキペダル３７を物理的に操作して現在の目標速度を達成する（すなわち、現在の目標速度を達成するために車両１０を加速または減速させる）。また、ステアリング制御においては、メイン制御モジュール１５０は、車両１０のハンドル３０に加えられた現在の目標ステアリングトルクを示す目標ステアリング信号をステアリング制御モジュール１５６に出力する。ステアリング制御モジュール１５６は、ステアリングアクチュエータ１１２に制御信号を出力し、現在の目標ステアリングトルクを達成するために車両１０のハンドル３０を物理的に操作する。
【００４１】
次に図５を参照して、車両１０のギヤシフト制御についてさらに詳細に説明する。図５は、車両１０のギヤシフト制御のデータフローを示す。図５に示すように、ギヤシフト制御では、外部ＥＣＵ１３２は、基本的に車両１０の走行状態（認識処理Ｐ１~Ｐ４）を認識し、シフト操作（アップシフトまたはダウンシフト）を決定し（ギヤシフト判断処理Ｐ５）、車両１０のシフト操作を行う（ギヤシフト操作処理Ｐ６）。
【００４２】
具体的には、図５に示すように、外部ＥＣＵ１３２の現在走行状態認識モジュール１５８は、現在走行状態データソース（認識処理Ｐ１）から提供される現在走行状態データ（認識処理Ｐ２）を取得する。
【００４３】
図示の実施形態では、現在走行状態データソースは、例えば（ＣＳ１）センサを含むことができる。
【００４４】
具体的には、図示の実施形態では、現在走行状態データソース（ＣＳ１）のセンサは、例えば車体センサ９０（図２）およびＧＰＳ／ＩＭＵ１３４を含む。図示の実施形態では、現在走行状態データソース（ＣＳ１）から提供される現在走行状態データがデータ記憶装置１４０に記憶される。
【００４５】
外部ＥＣＵ１３２の現在走行状態認識モジュール１５８は、現在走行状態データをデータ記憶装置１４０から取得する（認識処理Ｐ２）。図５に示すように、現在走行状態認識モジュール１５８によって取得された現在走行状態データは、例えば以下のうちの１つ以上を含むことができる。
（Ｃ１）現車両位置
（Ｃ２）現車速
（Ｃ３）加減速
（Ｃ４）スロットル開度
（Ｃ５）エンジンの回転速度
（Ｃ６）車両の傾斜角
（Ｃ７）現ギヤ段
【００４６】
現在走行状態データ（Ｃ１）〜（Ｃ７）は、例えば車体センサ９０を用いて取得される。もちろん、現在走行状態認識モジュール１５８は、上記の現在走行状態データ（Ｃ１）〜（Ｃ７）の全てを取得する必要はない。現在走行状態認識モジュール１５８は、ギヤシフト制御の必要および／または所望に応じて、上記の現在走行状態データ（Ｃ１）〜（Ｃ７）の１つまたは複数を得ることができる。また、現在走行状態認識モジュール１５８は、必要および／または所望に応じて他の現在走行状態データを得ることができる。また、本実施形態では、車体センサ９０を用いて現在走行状態データ（Ｃ１）〜（Ｃ７）を取得する必要はなく、外部車両アクチュエータ１００の本体１０２に設けられたセンサによって取得することができる。具体的には、図示の実施形態では、ＧＰＳ／ＩＭＵ１３４を使用して、現車両位置、現車速、加減速および／または車両の傾斜角を取得することもできる。これにより、車体センサ９０を用いて取得された現車両位置、現車速、加減速および／または車両の傾斜角を、ＧＰＳ／ＩＭＵ１３４を使用して取得された現車両位置、現車速、加減速および／または車両の傾斜角を使用して、またこの逆も行って補足し合い、データの精度を向上させることができる。さらに、現車両位置は、経度／緯度、東（ｍ）／北（ｍ）などのグローバル座標系、またはローカル座標系に基づくことができる。
【００４７】
一方、図５に示すように、外部ＥＣＵ１３２の将来走行状態認識モジュール１６０は、１つ以上の将来走行状態データソース（認識処理Ｐ３）から提供される将来走行状態データ（認識処理Ｐ４）を取得する。
【００４８】
図示の実施形態では、将来走行状態データソースは、例えば、以下のうちの１つ以上を含むことができる。
（ＦＳ１）内部データ記憶装置
（ＦＳ２）センサ
（ＦＳ３）外部データ記憶装置
【００４９】
具体的には、将来走行状態データソース（ＦＳ１）の内部データ記憶装置は、データ記憶装置１４０などの、外部車両アクチュエータ１００に提供されるデータ記憶装置を含む。将来走行状態データソース（ＦＳ２）のセンサは、例えば、車体センサ９０（図２）、ＧＰＳ／ＩＭＵ１３４およびカメラ１３６を含む。将来走行状態データソース（ＦＳ３）の外部データ記憶装置は、データベースまたはクラウドなどの、車両１０の外部にある外部データ記憶装置を含む。
【００５０】
図５に示すように、将来走行状態データソース（ＦＳ１）の内部データ記憶装置は、規定の車両走行状態データを提供する。規定の車両走行状態データには、所定の目標速度プロファイルや規定の道路情報など、予め記憶された所定のガイダンスが含まれる。具体的には、図示の実施形態では、道路情報には、道路勾配／キャンバー／バンク、隆起、マンホールなどに関する情報が含まれる。図示の実施形態では、所定の目標速度プロファイルがデータ記憶装置１４０に予め記憶されている。図示の実施形態では、所定の目標速度プロファイルは、所定の目標経路に対する複数の異なる速度プロファイルを含むことができ、この異なる速度プロファイルは、外部コマンドを使用して所定の目標経路に沿って移動する間に選択的に切り替えることができる。この規定の車両走行状態データにより、遠い将来および近い将来における車両１０の将来走行状態を、特にクローズドコースを走行中に、高い確率で推定することができる。もちろん、規定の車両走行状態データは、上記データに限定されず、必要および／または所望に応じて、上述したデータの全てを含む必要はない。
【００５１】
図５に示すように、将来走行状態データソース（ＦＳ２）のセンサは、検知された車両走行状態データを提供する。検知された車両走行状態データは、例えば、車体センサ９０（図２）、ＧＰＳ／ＩＭＵ１３４、およびカメラ１３６によって検知された検知データを含む。図示の実施形態では、例えば、カメラ１３６によって撮影された画像に基づいて、検知された車両走行状態データが取得される。この場合、検知された車両走行状態データには、道路情報や交通情報などが含まれる。道路情報は、道路勾配／キャンバー／バンク、隆起、マンホール、路面状態などに関する情報を含むことができる。交通情報は、交通信号、交通標識（例えば、速度制限標識、停止標識など）、車両１０の周囲の歩行者、車両１０の周囲の車両などに関する情報を含むことができる。この検知された車両走行状態データにより、クローズドコースやオープンコースを走行中に、近い将来における車両１０の将来走行状態を高い確率で推定することができる。もちろん、検知された車両走行状態データは、上記データに限定されず、必要および／または所望に応じて、上述した全てのデータを含む必要はない。
【００５２】
図５に示すように、将来走行状態データ（ＦＳ３）の外部データ記憶装置は、送信された車両走行状態データを提供する。送信された車両走行状態データは、例えば、送受信機１３８を介して外部のデータベースやクラウドから送受信されるデータを含む。図示の実施形態では、送信された車両走行状態データは、例えば、交通情報を含む。交通情報は、交通信号、交通標識（例えば、速度制限標識、停止標識など）、交通の流れ（または交通渋滞）などに関する情報を含むことができる。この交通情報は、ナビゲーションシステムで使用される従来の方法で得ることができる。送信された車両走行状態データは、道路情報を含むこともできる。道路情報は、道路勾配／キャンバー／バンク、隆起、マンホール、路面状態、３Ｄマップに基づく道路標高などの情報を含むことができる。送信された車両走行状態データには、気象情報、温度情報、摩擦係数情報なども含むことができる。また、送信された車両走行状態データは、例えば、地上局から送信され、送受信機１３８を介して受信された動作指令を含むことができる。具体的には、地上局の操作者は、地上局を操作して、外部車両アクチュエータ１００を用いて車両１０を操作するための操作コマンドを送信することができる。例えば、操作指令には、車速や車両の加減速などを変更するためのコマンドを含めることができる。さらに、操作コマンドは、走行中に所定の目標速度プロファイルの異なる速度プロファイルを選択的に切り替えるためのコマンドを含むことができる。この場合、コマンドは、車両１０の走行に対する積極性を示して、異なる積極性にそれぞれ対応する速度プロファイルを切り替えることができる。この送信された車両走行状態データにより、クローズドコースまたはオープンコースを走行している間の、遠い将来および近い将来の双方における車両１０の将来走行状態を高い確率で推定することができる。もちろん、送信された車両走行状態データは、上記データに限らず、必要および／または所望に応じて、上述したデータの全てを含む必要はない。
【００５３】
データ記憶装置１４０は、上記将来走行状態データソース（ＦＳ１）〜 （ＦＳ３）の一以上から提供される将来走行状態データ（例えば、規定の車両走行状態データ、検知された走行状態データおよび送信された走行状態データの一以上）を記憶する。そして、外部ＥＣＵ１３２の将来走行状態認識モジュール１６０は、データ記憶装置１４０から将来走行状態データを取得する（認識処理Ｐ４）。もちろん、将来走行状態認識モジュール１６０は、上記の全ての将来走行状態データソース（ＦＳ１）〜（ＦＳ３）から将来走行状態データを取得する必要はない。将来走行状態認識モジュール１６０は、ギヤシフト制御の必要および／または所望に応じて、上記の１つ以上の将来走行状態データソース（ＦＳ１）〜（ＦＳ３）から将来走行状態データを得ることができる。また、将来走行状態認識モジュール１６０は、必要および／または所望に応じて、他の将来走行状態データソースから将来走行状態データを取得することができる。
【００５４】
図示の実施形態では、図５に示すように、将来走行状態認識モジュール１６０によって取得される将来走行状態データは、例えば、以下の１つまたは複数を含むことができる。
（Ｆ１）将来車速
（Ｆ２）将来の道路斜面／キャンバー／バンク
（Ｆ３）将来路面状態
【００５５】
具体的には、図示の実施形態では、走行状態データは、少なくとも車両１０の将来車速を含むことができ、例えば将来の道路勾配／キャンバー／バンクおよび／または将来路面状態を追加的かつ任意に含むことができる。つまり、将来走行状態認識モジュール１６０は、ギヤシフト制御の必要および／または所望に応じて、将来走行状態データ（Ｆ１）、あるいは、将来走行状態データ（Ｆ１）と上記走行状態データ（Ｆ２）および（Ｆ３）の一方または両方とを取得することができる。また、将来走行状態認識モジュール１６０は、必要および／または所望に応じて、他の将来走行状態データを取得することができる。
【００５６】
図示の実施形態では、将来走行状態データソース（ＦＳ１）〜（ＦＳ３）のうちの１つ以上からの様々なデータに基づいて、将来走行状態データ（Ｆ１）の将来車速を決定することができる。基本的には、将来走行状態認識モジュール１６０は、データ記憶装置１４０に記憶された所定の目標速度プロファイル（将来走行状態データソース（ＦＳ１））に基づいて将来車速を取得することができる。しかし、将来走行状態認識モジュール１６０は、将来走行状態データソース（ＦＳ１）〜（ＦＳ３）から得られる他のデータに基づいて、所定の目標速度プロファイルから得られる将来車速を更新することもできる。例えば、将来走行状態認識モジュール１６０は、１つ以上の将来走行状態データソース（ＦＳ１）〜（ＦＳ３）から得られる、道路情報、交通情報、気象情報、温度情報、摩擦係数情報に基づいて、所定の目標速度プロファイルから得られる将来車速を更新することができる。さらに、将来走行状態データ（Ｆ１）の将来車速は、所定の目標速度プロファイルなしに現在走行状態データを用いて算出することができる。例えば、現車両位置、現車速、加減速などを用いて将来車速を算出することができる。本実施形態では、将来車速自体を考慮して、将来走行状態データ（Ｆ１）の将来車速をギヤシフト制御に利用することができる。もちろん、ギヤシフト制御は、駆動トルクの推定値、エンジン回転速度の推定値、スロットル開度の推定値など、他の将来車両走行状態の将来車速を考慮して行うことができる。これにより、将来車両走行状態を考慮して不要なギヤシフトを回避することができる。
【００５７】
また、本実施形態では、将来走行状態データ（Ｆ２）の将来道路勾配は、将来車両位置における車両１０の進行方向の道路勾配を示すデータである。図示の実施形態では、将来道路勾配を考慮したギヤシフト制御を実行することができる。例えば、将来走行状態データ（Ｆ２）の将来の道路勾配に基づいて下り坂が判定された場合、効率的なエンジンブレーキ（ギヤダウンシフトなど）のために適切なギヤ段を選択するギヤシフト制御を行い、頻繁なブレーキ操作を回避することができる。また、将来走行状態データ（Ｆ２）の将来道路勾配に基づいて上り坂が判定された場合、目標の車速で坂を上るのに十分な駆動トルクを得られる適切なギヤ段（ギヤダウンシフトなど）を選択するギヤシフト制御を実行することができる。また、本実施形態では、将来走行状態データ（Ｆ２）の将来道路のキャンバーは、車両１０の横方向における道路頂部と縁石と間の道路勾配を示すデータである。図示の実施形態では、将来道路キャンバーを考慮したギヤシフト制御を実行することができる。例えば、将来道路キャンバーを考慮すると、特に自動二輪車のような車両を傾ける場合、ギヤシフト制御中の車両１０の操縦性はさらに改善され得る。また、本実施形態では、将来走行状態データ（Ｆ２）の将来道路のバンクは、車両１０の横方向における道路勾配全体を示すデータである。図示の実施形態では、将来道路のバンクを考慮してギヤシフト制御を実行することができる。例えば、将来道路のバンクを考慮すると、特に自動二輪車などの車両を傾ける場合、ギヤシフト制御中の車両１０の操縦性はさらに改善され得る。
【００５８】
また、本実施形態では、将来走行状態データ（Ｆ３）の将来路面状態は、路面の凹凸、隆起、滑りやすさを示すデータである。図示の実施形態では、将来路面状態を考慮してギヤシフト制御を実行することができる。例えば、将来路面状態を考慮すると、特に自動二輪車などの車両の場合、ギヤシフト制御中の車両１０の操縦性はさらに改善され得る。
【００５９】
図５を参照すると、外部ＥＣＵ１３２のメイン制御モジュール１５０は、車両１０のシフト操作（アップシフトまたはダウンシフト）を決定する（ギヤシフト判断処理Ｐ５）。具体的には、メイン制御モジュール１５０は、現在走行状態認識モジュール１５８からの現在走行状態データ（認識処理Ｐ１、Ｐ２により取得されたもの）と、将来走行状態認識モジュール１６０からの将来走行状態データ（認識処理Ｐ３、Ｐ４によって得られたもの）とに基づいて、シフト操作を決定する。
【００６０】
ここで、図６〜図８を参照して、メイン制御モジュール１５０によって実行されるギヤシフト判断処理Ｐ５について詳細に説明する。図示の実施形態では、メイン制御モジュール１５０は、シフト操作を決定するための将来走行状態データとして、将来走行状態データソース（ＦＳ１）のデータ記憶装置１４０から取得した将来走行状態データ（Ｆ１）の将来車速を利用して、ギヤシフト判断処理Ｐ５を実行する。
【００６１】
図６に示すように、メイン制御モジュール１５０は、車両１０の走行中に所定の間隔でギヤシフト判断処理Ｐ５を繰り返し実行する。ステップＳ１２において、メイン制御モジュール１５０は、車両１０の加速度（現在走行状態データ（Ｃ３））に基づいて車両１０が加速中であるか否かを判定する。メイン制御モジュール１５０は、車両１０が加速中であると判定した場合（ステップＳ１２でＹｅｓ）、車両１０の現ギヤ段（現在走行状態データ（Ｃ７））に基づいて現ギヤ段が最高ギヤ段であるか否かを判定する（ステップＳ１４）。メイン制御モジュール１５０は、現ギヤ段が最高ギヤ段ではないと判定した場合（ステップＳ１４でＮｏ）、車両１０の現車速（現在走行状態データ（Ｃ２））に基づいて、現車速が現ギヤ段の第１規定閾値を越えているか否かを判定する（ステップＳ１６）。メイン制御モジュール１５０は、現車速が現ギヤ段の第１規定閾値を越えていると判定した場合（ステップＳ１６でＹｅｓ）、車両１０の将来車速（将来走行状態データ（Ｆ１））に基づいて将来車速が現ギヤ段の第２規定閾値を越えているか否かを判定する（ステップＳ１８）。メイン制御モジュール１５０は、現ギヤ段で将来車速が第２規定閾値を越えていると判定した場合（ステップＳ１８でＹｅｓ）、ギヤアップシフトの実行を決定する（ステップＳ２０）。
【００６２】
一方、メイン制御モジュール１５０が現ギヤ段が最高ギヤ段であると判定した場合（ステップＳ１４でＹｅｓ）、現車速が現ギヤ段の第１規定閾値を越えていない（ステップＳ１６でＮｏ）、または将来車速が現ギヤ段の第２規定閾値を越えていない場合（ステップＳ１８でＮｏ）、メイン制御モジュール１５０はギヤシフトを実行しないと決定する（ステップＳ３０）。
【００６３】
さらに、メイン制御モジュール１５０は、車両１０が加速中でないと判定した場合（ステップＳ１２でＮｏ）、車両１０の現ギヤ段（現在走行状態データ（Ｃ７））に基づいて現ギヤ段が最低ギヤ段にあるか否かを判定する（ステップＳ２２）。メイン制御モジュール１５０は、現ギヤ段が最低ギヤ段ではないと判定した場合（ステップＳ２２でＮｏ）、車両１０の現車速（現在走行状態データ（Ｃ２））に基づいて、現車速が現ギヤ段の第３規定閾値未満であるか否かを判定する（ステップＳ２４）。メイン制御モジュール１５０は、現車速が現ギヤ段の第３規定閾値未満であると判定した場合（ステップＳ２４でＹｅｓ）、車両１０の将来車速（将来走行状態データ（Ｆ１））に基づいて、将来車速が現ギヤ段の第４規定閾値未満であるか否かを判定する（ステップＳ２６）。メイン制御モジュール１５０は、将来車速が現ギヤ段の第４規定閾値未満であると判定した場合（ステップＳ２６でＹｅｓ）、ギヤダウンシフトの実行を決定する（ステップＳ２８）。
【００６４】
一方、メイン制御モジュール１５０は、現ギヤ段が最低ギヤ段であるか（ステップＳ２２でＹｅｓ）、現車速が現ギヤ段の第３規定閾値以上であるか（ステップＳ２４でＮｏ）、または将来車速が現ギヤ段の第４規定閾値以上である（ステップＳ２６でＮｏ）と判定した場合には、ギヤシフトを実行しないと決定する（ステップＳ３０）。
【００６５】
図７は、ギヤアップシフトを判定するための第１および第２規定閾値を有するギヤアップシフトテーブルを示し、図８は、ギヤダウンシフトを判定するための第３および第４規定閾値を有するギヤダウンシフトテーブルを示す。図７のギヤアップシフトテーブルは、車両１０が加速しているとメイン制御モジュール１５０が判定している（ステップＳ１２でＹｅｓ）間に利用される。図８のギヤダウンシフトテーブルは、車両１０が加速していないとメイン制御モジュール１５０が判定している（ステップＳ１２でＮｏ）間に利用される。
【００６６】
図７に示すように、第１および第２規定閾値は、現ギヤ段ごとに規定されている。図示の実施形態では、第１ギヤ段（すなわち、第１ギヤ段から第２ギヤ段へのギヤアップシフト）のための第１および第２規定閾値は、５０（ｋｍ／ｈ）および８０（ｋｍ／ｈ）にそれぞれ設定されている。また、第２ギヤ段（すなわち、第２ギヤ段から第３ギヤ段へのギヤアップシフト）の第１および第２規定閾値は、それぞれ１１５（ｋｍ／ｈ）および１４０（ｋｍ／ｈ）に設定されている。図７には示されていないが、第３、第４および第５ギヤ段に対する第１および第２規定閾値もギヤアップシフトテーブルに規定されている。もちろん、第１および第２規定閾値の値は、図７のギヤアップシフトテーブルに示された値に限定されない。しかし、図示の実施形態では、現ギヤ段の第１規定閾値は、現ギヤ段の第２規定閾値よりも小さく設定される。また、本実施形態では、第１規定閾値は、現ギヤ段が高くなるほど大きくなり、第２規定閾値は、現ギヤ段が高くなるほど大きくなる。
【００６７】
同様に、図８に示すように、第３および第４規定閾値は、現ギヤ段毎に規定されている。図示の実施形態では、第２ギヤ段（すなわち、第２ギヤ段から第１ギヤ段へのギヤダウンシフト）のための第３および第４規定閾値は７０（ｋｍ／ｈ）および４０（ｋｍ／ｈ）にそれぞれ設定されている。また、第３ギヤ段（第３ギヤ段から第２ギヤ段へのギヤダウンシフト）の第３および第４規定閾値は、それぞれ１３０（ｋｍ／ｈ）および１０５（ｋｍ／ｈ）に設定されている。図８には示されていないが、第４、第５、および第６のギヤ段のための第３および第４規定閾値も、ギヤダウンシフトテーブルに規定されている。もちろん、第３および第４規定閾値の値は、図８のギヤダウンシフトテーブルに示された値に限定されない。しかし、図示の実施形態では、現ギヤ段の第３規定閾値は、現ギヤ段の第４規定閾値よりも大きく設定される。また、本実施形態では、現ギヤ段が高いほど第３規定閾値が大きくなり、現ギヤ段が高いほど第４規定閾値は大きくなる。図示の実施形態では、図６〜図８に示すように、外部ＥＣＵ１３２のメイン制御モジュール１５０は、現車速（例えば、ステップＳ１６およびＳ２４）および将来車速（例えば、ステップＳ１８およびＳ２６）に基づいてギヤシフトを決定するように構成される。しかし、外部ＥＣＵ１３２のメイン制御モジュール１５０は、異なる方法でギヤシフトを決定することができる。具体的には、外部ＥＣＵ１３２のメイン制御モジュール１５０は、ギヤシフトを決定するために現車速を使用しないように構成することができる。例えば、外部ＥＣＵ１３２のメイン制御モジュール１５０は、現車速以外の他の現在走行状態データに基づいてギヤシフトを決定するように構成することができる。特に、外部ＥＣＵ１３２のメイン制御モジュール１５０は、例えばスロットル開度やエンジン回転速度などを用いて図６のステップＳ１６およびＳ２４の処理を実行することができる。
【００６８】
ここで図９〜図１２を参照して、図６のステップＳ１８およびＳ２６で使用される将来車速を決定するためのアルゴリズムについて詳細に説明する。図９は、データ記憶装置１４０に記憶された所定の目標速度プロファイルＶｐの一例を示す。図９に示すように、所定の目標速度プロファイルＶｐは、車両位置に対応付けられた目標車速を示す。メイン制御モジュール１５０は、データ記憶装置１４０から所定の目標速度プロファイルＶｐを取得する。図１０に示すように、メイン制御モジュール１５０は、所定の目標速度プロファイルＶｐをそれぞれが所定の時間距離を有する複数のデータ処理範囲Ｒｐに分割する。図示の実施形態では、所定の時間距離は５秒に設定される。もちろん、所定の時間距離は、必要および／または所望に応じて異なる値に設定することができる。さらに、メイン制御モジュール１５０は、異なる方法で、所定の目標速度プロファイルＶｐを複数のデータ処理範囲Ｒｐに分割することができる。例えば、メイン制御モジュール１５０は、所定の目標速度プロファイルＶｐを、それぞれが予め定められた距離（ｍ）に対応する複数のデータ処理範囲Ｒｐに分割することができる。さらに、例えば、メイン制御モジュール１５０は、所定の目標速度プロファイルＶｐを、それぞれが異なる時間距離を有する、またはそれぞれが異なる距離に対応する複数のデータ処理範囲Ｒｐに分割することができる。図１０において、データ処理範囲Ｒｐは長方形で示されている。また、メイン制御モジュール１５０は、データ処理範囲Ｒｐの終点Ｅｐを決定する。図１０において、終点Ｅｐはバツ印で示されている。
【００６９】
さらに、図１１に示すように、メイン制御モジュール１５０は、現車両位置に基づいて決定された探索範囲内で現車両位置の次の最大／最小点Ｍｐを順次探索する。最大／最小点Ｍｐは、現車両位置の次の探索範囲内の局所的最大または最小車速を有する点である。最大／最小点Ｍｐは、基本的には、所定の目標速度プロファイルＶｐの極値または探索範囲の終点Ｅｐに位置する。図１１では、最大／最小点Ｍｐは円で示されている。
【００７０】
具体的には、メイン制御モジュール１５０は、探索範囲内の現車両位置から所定の目標速度プロファイルＶｐの加減速傾向を逐次決定する。さらに、メイン制御モジュール１５０は、現車両位置の次の所定の目標速度プロファイルＶｐの加減速傾向の次の変化点を決定する。次に、メイン制御モジュール１５０は、最大／最小点Ｍｐとして加速／減速傾向の次の変化点（すなわち、次の極値）を決定する。一方、探索範囲内に加減速傾向の変化点が存在しない場合、メイン制御モジュール１５０は、探索範囲の終点Ｅｐを最大／最小点Ｍｐとして決定する。
【００７１】
図示の実施形態では、メイン制御モジュール１５０は、車両１０が走行中に現車両位置の次の最大／最小点Ｍｐを順次探索し、最大／最小点Ｍｐでの目標車速を将来車速として決定する。もちろん、最大／最小点Ｍｐは、現車両位置に対して一意に決定することができる。これにより、メイン制御モジュール１５０は、予め最大／最小点Ｍｐを算出し、現車両位置に対応付けて将来車速を記憶することができる。
【００７２】
最大／最小点Ｍｐを探索するための探索範囲は、現車両位置が位置するデータ処理範囲Ｒｐ内の現車両位置に基づいて決定される。具体的には、本実施形態では、探索範囲は、現車両位置がデータ処理範囲Ｒｐの（時間距離の）半分に達するまでに、現車両位置に対応する地点から現車両位置があるデータ処理範囲Ｒｐの次の終点Ｅｐまでのデータ範囲に設定される。一方、本実施形態では、探索範囲は、現車両位置がデータ処理範囲Ｒｐの半分の地点を通過した後は、現車両位置に対応する地点から現車両位置がある次のデータ処理範囲Ｒｐの次のデータ処理範囲Ｒｐの終点Ｅｐまでのデータ範囲に設定される。
【００７３】
次に図１１を参照して、将来車速の決定についてさらに詳細に説明する。
【００７４】
図１１に示すように、車両１０がデータ処理範囲Ｒｐ１の終点Ｅｐ０とハーフポイントＨｐ１との間のデータ処理範囲Ｒｐ１内の現車両位置Ｌ１を走行している間に、探索範囲Ｓｒ１を、現車両位置Ｌ１からデータ処理範囲Ｒｐ１の次の終点Ｅｐ１までのデータ範囲に設定する。メイン制御モジュール１５０は、探索範囲Ｓｒ１を探索して現車両位置Ｌ１から次の最大／最小点Ｍｐ１を決定し、現車両位置Ｌ１に対して最大／最小点Ｍｐ１での目標車速を将来車速として決定する。
【００７５】
さらに、車両１０が、ハーフポイントＨｐ１と終点Ｅｐ１との間のデータ処理範囲Ｒｐ１内の現車両位置Ｌ２を走行している間に、探索範囲Ｓｒ２を、現車両位置Ｌ２から車両１０が走行しているデータ処理範囲Ｒｐ１の次のデータ処理範囲Ｒｐ２の終点Ｅｐ２までのデータ範囲に設定する。メイン制御モジュール１５０は、探索範囲Ｓｒ２を探索することにより、現車両位置Ｌ２から次の最大／最小点Ｍｐ１を決定し、現車両位置Ｌ２に対して最大／最小点Ｍｐ１での目標車速を将来車速として決定する。
【００７６】
また、車両１０が、終点Ｅｐ１とデータ処理範囲Ｒｐ２のハーフポイントＨｐ２との間のデータ処理範囲Ｒｐ２内で現車両位置Ｌ３を走行している間に、探索範囲Ｓｒ３を、現車両位置Ｌ３からデータ処理範囲Ｒｐ２の次の終点Ｅｐ２までのデータ範囲に設定する。メイン制御モジュール１５０は、探索範囲Ｓｒ３を探索することにより、現車両位置Ｌ３から次の最大／最小点Ｍｐ２を決定し、現車両位置Ｌ３に対して最大／最小点Ｍｐ２での目標車速を将来車速として決定する。
【００７７】
また、車両１０が終点Ｅｐ１とデータ処理範囲Ｒｐ２のハーフポイントＨｐ２との間のデータ処理範囲Ｒｐ２内で現車両位置Ｌ４を走行している間に、探索範囲Ｓｒ４を、現車両位置Ｌ４からデータ処理範囲Ｒｐ２の次の終点Ｅｐ２までのデータ範囲に設定する。メイン制御モジュール１５０は、探索範囲Ｓｒ４を探索することにより、現車両位置Ｌ４から、次の終点Ｅｐ２に位置する次の最大／最小点Ｍｐ３を決定し、現車両位置Ｌ４に対して最大／最小点Ｍｐ３での目標車速を将来車速として決定する。
【００７８】
また、車両１０が、データ処理範囲Ｒｐ２のハーフポイントＨｐ２と終点Ｅｐ２との間のデータ処理範囲Ｒｐ２内で現車両位置Ｌ５を走行している間に、探索範囲Ｓｒ５を、現車両位置Ｌ５から次のデータ処理範囲Ｒｐ３の終点Ｅｐ３までのデータ範囲に設定する。探索範囲Ｓｒ５を探索している間に最大／最小点Ｍｐ３は加減速傾向の変化点として決定されないため、メイン制御モジュール１５０は、探索範囲Ｓｒ５を探索することにより現車両位置Ｌ５から次の最大／最小点Ｍｐ４を決定する。そしてメイン制御モジュール１５０は、現車両位置Ｌ５に対して最大／最小点Ｍｐ４における目標車速を将来車速として決定する。
【００７９】
もちろん、メイン制御モジュール１５０は、異なる方法で最大／最小点Ｍｐを決定することができる。例えば、メイン制御モジュール１５０は、車両１０がデータ処理範囲Ｒｐに対応する範囲内を走行している間データ処理範囲Ｒｐ内の現車両位置に関わらず、現車両位置とデータ処理範囲Ｒｐの終点Ｅｐとの間のデータ処理範囲Ｒｐ内を単に探索することができる。
【００８０】
ここで、図６および図１２を参照して、ギヤシフト判断処理Ｐ５についてさらに詳細に説明する。説明を簡単にするために、車両１０は、現車両位置における目標車速と同じ速度で走行しているものとする。
【００８１】
車両１０が現車両位置Ｌ１１を走行しているとき、メイン制御モジュール１５０は、車両１０が加速していると判定する（ステップＳ１２でＹｅｓ）。図１２に示すように、現ギヤ段は第２ギヤ段であるので、メイン制御モジュール１５０はまた、現ギヤ段が最高ギヤ段ではないと判定する（ステップＳ１４でＮｏ）。さらに、メイン制御モジュール１５０は、現車速が１１５（ｋｍ／ｈ）（つまり、第２ギヤ段の第１規定閾値）を超えていると判定する（ステップＳ１６でＹｅｓ）。メイン制御モジュール１５０は、将来車速（例えば、次の最大／最小点Ｍｐ１１での目標車速）が１４０（ｋｍ／ｈ）（すなわち、第２ギヤ段の第２規定閾値）を超えていると判定する（ステップＳ１８でＹｅｓ）。この結果、メイン制御モジュール１５０は、第２ギヤ段から第３ギヤ段へギヤアップシフトを実行すると決定する（ステップＳ２０）。
【００８２】
車両１０が現車両位置Ｌ１２を走行中である場合、メイン制御モジュール１５０は、車両１０が加速していないと判定する（ステップＳ１２のＮｏ）。図１２に示すように、現ギヤ段は第３ギヤ段であるので、メイン制御モジュール１５０は、現ギヤ段が最低ギヤ段ではないと判定する（ステップＳ２２でＮｏ）。さらに、メイン制御モジュール１５０は、現車速が１３０（ｋｍ／ｈ）（第３ギヤ段の第３規定閾値）未満であると判定する（ステップＳ２４でＹｅｓ）。また、メイン制御モジュール１５０は、将来車速（例えば、次の最大／最小点Ｍｐ１２での目標車速）が１０５（ｋｍ／ｈ）（すなわち、第３ギヤ段の第４規定閾値）未満であると判定する（ステップＳ２６でＹｅｓ）。この結果、メイン制御モジュール１５０は、第３ギヤ段から第２ギヤ段へギヤダウンシフトを実行すると決定する（ステップＳ２８）。
【００８３】
車両１０が現車両位置Ｌ１３を走行中である場合、メイン制御モジュール１５０は、車両１０が加速していないと判定し（ステップＳ１２でＮｏ）、現ギヤ段が最低ギヤ段でない（ステップＳ２２でＮｏ）と判定する。また、メイン制御モジュール１５０は、現車速が７０（ｋｍ／ｈ）（すなわち、第２ギヤ段の第３規定閾値）未満である（ステップＳ２４でＹｅｓ）が、将来車速（例えば、次の最大／最小点Ｍｐ１３での目標車速）が４０（ｋｍ／ｈ）（すなわち、第２ギヤ段の第４規定閾値）以上であると判定する（ステップＳ２６でＮｏ）。この結果、メイン制御モジュール１５０は、ギヤシフトを実行しないと決定する（ステップＳ３０）。
【００８４】
車両１０が現車両位置Ｌ１４またはＬ１５を走行中である場合、メイン制御モジュール１５０は、車両１０が加速していると判定し（ステップＳ１２でＹｅｓ）、現ギヤ段が最高ギヤ段ではないと判定する（ステップＳ１４でＮｏ）。さらに、メイン制御モジュール１５０は、現車速が１１５（ｋｍ／ｈ）（すなわち、第２ギヤ段の第１規定閾値）を超えている（ステップＳ１６でＹｅｓ）が、将来車速（例えば、次回の最大／最小点Ｍｐ１４またはＭｐ１５での目標車速）が１４０（ｋｍ／ｈ）（すなわち、第２ギヤ段の第２規定閾値）を超えていないと判定する（ステップＳ１８でＮｏ）。この結果、メイン制御モジュール１５０は、ギヤシフトを実行しないと決定する（ステップＳ３０）。
【００８５】
車両１０が現車両位置Ｌ１６を走行中である場合、メイン制御モジュール１５０は、車両１０が加速していないと判定し（ステップＳ１２でＮｏ）、現ギヤ段が最低ギヤ段でないと判定する（ステップＳ２２でＮｏ）。さらに、メイン制御モジュール１５０は、現車速が７０（ｋｍ／ｈ）（すなわち、第２ギヤ段の第３規定閾値）未満であると判定し（ステップＳ２４でＹｅｓ）、将来車速（例えば、次の最大／最小点Ｍｐ１６での目標車速）が４０（ｋｍ／ｈ）（すなわち、第２ギヤ段の第４規定閾値）未満であると判定する（ステップＳ２６でＹｅｓ）。この結果、メイン制御モジュール１５０は、第２ギヤ段から第１ギヤ段へギヤダウンシフトを実行することを決定する（ステップＳ２８）。
【００８６】
車両１０が現車両位置Ｌ１７を走行中である場合、メイン制御モジュール１５０は、車両１０が加速していると判定し（ステップＳ１２でＹｅｓ）、現ギヤ段が最高ギヤ段でないと判定する（ステップＳ１４でＮｏ）。また、メイン制御モジュール１５０は、現車速が５０（ｋｍ／ｈ）（すなわち、第１ギヤ段の第１規定閾値）を超えていると判定する（ステップＳ１６でＹｅｓ）。また、メイン制御モジュール１５０は、将来車速（例えば、次の最大／最小点Ｍｐ１７での目標車速）が８０（ｋｍ／ｈ）（すなわち、第１ギヤ段の第２規定閾値）を越えていると判定する（ステップＳ１８でＹｅｓ）。この結果、メイン制御モジュール１５０は、第１ギヤ段から第２ギヤ段へギヤアップシフトを実行すると決定する（ステップＳ２０）。
【００８７】
図５を参照すると、外部ＥＣＵ１３２のメイン制御モジュール１５０は、ギヤシフト判断処理Ｐ５により決定されたシフト操作（アップシフトまたはダウンシフト）を示すシフト動作信号をギヤシフト制御モジュール１５２に出力する。これに応答して、ギヤシフト制御モジュール１５２は、ギヤシフト動作を実行する（ギヤシフト操作処理Ｐ６）。具体的には、ギヤシフト制御モジュール１５２は、シフトペダルアクチュエータ１２２に制御信号を出力し、車両１０のシフトペダル３９を物理的に操作してシフト操作（アップシフトまたはダウンシフト）を行う。また、ギヤシフト制御モジュール１５２は、クラッチレバーアクチュエータ１１８へのクラッチ動作信号およびアクセルアクチュエータ１１４へのアクセル動作信号を出力し、クラッチレバー３５およびアクセル３１を物理的に操作してシフト操作（アップシフトまたはダウンシフト）を行う。
【００８８】
本実施形態では、所定の目標速度プロファイルを予め設定してデータ記憶装置１４０に記憶しておき、外部ＥＣＵ１３２の将来走行状態認識モジュール１６０により取得する。ただし、外部ＥＣＵ１３２の将来走行状態認識モジュール１６０は、目標速度プロファイルを算出するように構成することもできる。例えば、図１３Ａに示すように、将来走行状態認識モジュール１６０は、車両１０が走行している道路ＲＤの道路情報に基づいて目標速度プロファイルを算出するように構成することができる。具体的には、将来走行状態認識モジュール１６０は、道路ＲＤの将来の道路勾配／キャンバー／バンク（すなわち、将来走行状態データ（Ｆ２））および／または道また、将来走行状態認識モジュール１６０は、例えば、データ記憶装置１４０に記憶された地図データから、道路ＲＤの曲率などの他の種類の道路情報を取得することができる。そして、将来走行状態認識モジュール１６０は、取得した道路情報に基づいて、道路ＲＤに沿って形成される目標経路の目標速度プロファイルを算出する。例えば、将来車両位置のカーブ（図１３（Ａ）参照）で目標車速が低下する、目標車速が将来車両位置における隆起および／またはマンホールで低下する、目標車速が将来車両位置における上り坂／下り坂で変化する、および／または目標車速が将来車両位置における大きなキャンパー（camper）で低下するように、予め目標車速プロファイルを算出しておくことができる。また、濡れた路面や凍結路面のある将来車両位置で目標車速が低下するように、予め目標速度プロファイルを算出することができる。
【００８９】
また、図１３Ｂに示すように、将来走行状態認識モジュール１６０は、車両１０が走行している道路ＲＤの交通情報に基づいて目標速度プロファイルを算出するように構成することもできる。具体的には、将来走行状態認識モジュール１６０は、交通信号や交通標識などの交通情報を取得する。そして、将来走行状態認識モジュール１６０は、取得した交通情報に基づいて、道路ＲＤに形成される目標経路の目標速度プロファイルを算出する。例えば、目標速度プロファイルは、目標車速が目標経路に沿った速度制限標識によって制限されるように計算することができる。具体的には、図１３Ｂに示すように、速度制限標識が道路区間ａでは８０（ｋｍ／ｈ）、道路区間ｂでは６０（ｋｍ／ｈ）、道路区間ｃでは３０（ｋｍ／ｈ）、道路区間ｄでは６０（ｋｍ／ｈ）との速度制限を示す場合、道路区間ａ、ｂ、ｃ、ｄの最高速度がそれぞれの速度制限を超えないように目標速度プロファイルを計算することができる。
【００９０】
図示の実施形態では、メイン制御モジュール１５０は、さらに２Ｄまたは３Ｄの地図データに基づいてギヤシフト制御を実行することができる。具体的には、図１４に示すように、メイン制御モジュール１５０は、ＧＰＳ／ＩＭＵ１３４から現車両位置を取得し、その現車両位置に基づく３Ｄマップから現車両位置と将来車両位置との標高データを取得する。そして、メイン制御モジュール１５０は、道路勾配の変化を判定することができる。例えば、メイン制御モジュール１５０は、道路斜面の変化を判定する際に変速機構４０のギヤ段をシフトダウンさせて将来車速を維持することができる。
【００９１】
例えば、図１４に示すように、メイン制御モジュール１５０が、平地や上り坂などを走行する間に将来車両位置で下り坂ＤＳを判定した場合、メイン制御モジュール１５０は、ギヤシフト制御モジュール１５２にダウンシフトを示すシフト動作信号を出力できる。この構成により、適切なギヤ段を選択して効率的なエンジンブレーキを実現するギヤシフト制御を実行することができ、頻繁なブレーキ操作が回避することができる。また、図１４に示すように、メイン制御モジュール１５０は、平地や下り坂などを走行する間に将来車両位置で上り坂ＵＳを判定した場合、メイン制御モジュール１５０は、ギヤシフト制御モジュール１５２にダウンシフトを示すシフト動作信号を出力できる。この構成により、適切なギヤ段を選択して目標車速で上り坂ＵＳを登るのに十分な駆動トルクが得られるギヤシフト制御を実行することができる。
【００９２】
図示の実施形態では、メイン制御モジュール１５０は、さらに車両の傾斜角（および／またはロール方向の角速度）（すなわち、現在走行状態データ（Ｃ６））に基づいて、ギヤシフト制御を実行することができる。例えば、メイン制御モジュール１５０は、図６のステップＳ２０においてギヤアップシフトを実行する、あるいは図６のステップＳ２８でギヤダウンシフトを実行すると判定した場合であっても、車両の傾斜角が所定の閾値よりも大きい間ギヤシフトを実行しないと決定することができる。この構成により、車両の傾斜角が大きい間ギヤシフト制御を適切に回避することができる。
【００９３】
図示の実施形態では、車両１０は、車輪付き車体１１に外付けされた外部車両アクチュエータ１００を含む。一方、図１５に示すように、変形例に係る車両２１０は、少なくとも、変速機構４０（図２）を作動させて車両２１０を操舵する内部車両アクチュエータ２１２を備えている。具体的には、車両２１０は、外部車両アクチュエータ１００を有しない自律走行車両を構成する。車両１０と車両２１０との類似性を考慮して、車両１０の部品と同一の車両２１０の部品には、車両１０の部品と同じ符号が付されている。さらに、簡潔にするために、車両１０の部品と同一の車両２１０の部品の説明を省略する場合がある。
【００９４】
車両２１０は、ハンドル３０、アクセル３１、ブレーキレバー３３、クラッチレバー３５、ブレーキペダル３７およびシフトペダル３９などの車輪付き車体１１の物理的動作可能部品と、ステアリングセンサ８２、アクセル操作センサ７６、ブレーキレバー操作センサ８４、クラッチレバー操作センサ７２、ブレーキペダル操作センサ８６およびシフトペダル操作センサ７４などの対応センサを有さない点を除いて、基本的には車両１０と同一である。さらに、車両２１０は、車輪付き車体１１の物理的に動作可能な部品を物理的に動作させる外部車両アクチュエータ１００のアクチュエータを有さない点で、車両１０とは異なる。
【００９５】
図１５に示すように、車両２１０は、車両２１０を自律走行車両にするための車両１０（図２および図４）の電子構成と基本的に同じ電子構成を有する。具体的には、車両２１０は、車輪付き車体１１の車両ＥＣＵ６０と基本的に同一の車両ＥＣＵ２６０を有し、外部車両アクチュエータ１００の外部ＥＣＵ１３２と同様に機能する。車両２１０は、車輪付き車体１１の物理的に動作可能な部品に対応する上述したセンサを除いて車体センサ９０と基本的に同じセンサ２９０を有する。したがって、センサ２９０には、例えば、エンジン回転速度センサ６２、スロットル位置センサ６４、車速センサ６６、加速度センサ６８、ジャイロスコープ７０、クラッチアクチュエータセンサ７８、シフトアクチュエータセンサ８０が含まれる。図示の実施形態では、内部車両アクチュエータ２１２は、少なくともシフトアクチュエータ５８とステアリングアクチュエータ２３０とを含む。
【００９６】
図示の実施形態では、図１５に示すように、車両２１０は、車両２１０の前輪１６および後輪１８（図１）に制動力を加えるための電気的に作動可能な前ブレーキアクチュエータ２１６ａおよび後ブレーキアクチュエータ２１８ａと、車両２１０を操舵するためのステアリングアクチュエータ２３０とを含む。車両ＥＣＵ２６０は、外部ＥＣＵ１３２と同様に、経路追従制御およびギヤシフト制御を実行する。具体的には、車両ＥＣＵ２６０は、シフトアクチュエータ５８、クラッチアクチュエータ４６、エンジン３６、前後ブレーキアクチュエータ２１６ａ、２１８ａ、およびステアリングアクチュエータ２３０に動作信号を出力して、経路追従制御およびギヤシフト制御を実行する。
【００９７】
この構成により、人間のドライバーやヒューマノイドのドライバー（例えば、外部車両アクチュエータ１００）を介さずに車両２１０を自律的に運転することができる。
【００９８】
図示の実施形態では、車両１０および２１０は、基本的に自律走行車両を形成する。一方、本願のギヤシフト制御は、自動ギヤシフト動作を実行するために、および／または人間のドライバーのシフト操作をアシストするために、人間のドライバーによって手動で運転される車両３１０に適用することができる。図１６に示すように、車両３１０は、車両３１０が、車輪付き車体１１の物理的に動作可能な部品を物理的に操作する外部車両アクチュエータ１００のアクチュエータを有さない点を除いて、車両１０と基本的に同一ある。車両１０と車両３１０との類似性を考慮して、車両１０の部品と同一の車両３１０の部品には、車両１０の部品と同じ符号が付されている。さらに、車両１０の部品と同一の部品の説明は、簡潔のため省略する場合がある。
【００９９】
図１６に示すように、車両３１０は、車輪付き車体１１の車両ＥＣＵ６０と基本的に同じ車両ＥＣＵ３６０を有する。また、車両ＥＣＵ３６０は、主にギヤシフト制御を実行する点を除き、外部車両アクチュエータ１００の外部ＥＣＵ１３２と同様に機能する。具体的には、車両ＥＣＵ３６０には、ギヤシフト制御モジュール３５２が主にギヤシフト制御を実行し、外部ＥＣＵ１３２のギヤシフト制御モジュール１５２と同様に機能する点を除いては、外部ＥＣＵ１３２のメイン制御モジュール１５０と同様に機能するギヤシフト制御モジュール３５２が含まれる。
【０１００】
この構成により、車両ＥＣＵ３６０は、車輪付き車体１１の外部ＥＣＵ１３２と同様に、ギヤシフト制御を実行することができる。そして、車両ＥＣＵ３６０は、シフトアクチュエータ５８に動作信号を出力し、ギヤシフト制御を実行することができる。
【０１０１】
したがって、車両３１０は、適切なギヤシフトタイミングを提供し、人間のドライバーのシフト操作をアシストすることができる。図示の実施形態では、車両ＥＣＵ３６０はシフト動作のためにシフトアクチュエータ５８を直接制御する。ただし、車両ＥＣＵ３６０は、シフトアクチュエータ５８を直接的に制御することなく、かつシフト動作を行わずに、人間のドライバーにギヤシフトのタイミングを通知だけをするように構成してもよい。この場合、車両ＥＣＵ３６０は、推奨されるギヤシフトのタイミングを、事前に、あるいは事後に、リアルタイムで、ドライバーに知らせることができる。
【０１０２】
図１６には示されていないが、車両３１０は、車両位置データに対応させて所定の目標速度プロファイルを記憶するデータ記憶装置１４０（図４および図１５）も含むことができる。この場合、所定の目標速度プロファイルを、同一または他のドライバーが過去にその位置を走行したときの車両の走行状態（例えば、車速、加減速など）を示す履歴データに基づいて走行中に決定することができる。さらに、この場合、ドライバーは、走行中に所定の目標速度プロファイルの異なる速度プロファイルを選択的に切り替えるコマンドを入力することができる。この場合、コマンドは、車両３１０の走行に対する積極性を示し、異なる積極性にそれぞれ対応する異なる速度プロファイルを切り替えることができる。
【０１０３】
図示の実施形態では、車両１０は、本体１２と、複数のギヤ段を有する変速機構４０（例えば、変速機）と、データ記憶装置１４０と、外部ＥＣＵ１３２（例えば、電子制御装置）とを備える。データ記憶装置は、規定の車両走行状態、検知された車両走行状態、送信された車両走行状態の少なくとも１つを含む車両走行状態データを記憶する。外部ＥＣＵ１３２は、車両の走行状態データに基づいて推定された将来車速に基づいて、変速機構４０のギヤ段のギヤシフトを決定するように構成されている。
【０１０４】
図示の実施形態では、外部ＥＣＵ１３２は、さらに、現車速および将来車速に基づいて、変速機構４０のギヤ段のギヤシフトを決定するように構成されている。さらに、外部ＥＣＵ１３２は、現車速と車両走行状態データに基づいて推定された将来車速とに基づいて、変速機構４０のギヤ段をシフトするように構成されている。
【０１０５】
また、図示の実施形態では、外部ＥＣＵ１３２は、さらに、車両１０が加速中であると判定し（ステップＳ１２でＹｅｓ）、現車速が現ギヤ段の第１規定閾値未満であると判定する（ステップＳ１６でＮｏ）と、ギヤアップシフトを実行しない（ステップＳ３０）ように構成されている。さらに、外部ＥＣＵ１３２は、車両１０が加速中であると判定し（ステップＳ１２でＹｅｓ）、将来車速が現ギヤ段の第２規定閾値未満であると判定する（ステップＳ１８でＮｏ）と、ギヤアップシフトを実行しない（ステップＳ３０）ように構成されている。
【０１０６】
さらに、図示の実施形態では、外部ＥＣＵ１３２はさらに、現車速が現ギヤ段の第１規定閾値を超えていると判定し（ステップＳ１６でＹｅｓ）、将来車速が現ギヤ段の第２規定閾値を超えていると判定する（ステップＳ１８でＹｅｓ）と、ギヤアップシフトを実行する（ステップＳ２０）ように構成されている。
【０１０７】
図示の実施形態では、現ギヤ段の第１規定閾値は、現ギヤ段の第２規定閾値よりも小さい。
【０１０８】
さらに、図示の実施形態では、外部ＥＣＵ１３２は、車両１０が減速中であると判定し（ステップＳ１２でＮｏ）、現車速が現ギヤ段の第３規定閾値を越えていると判定すると（ステップＳ２４でＮｏ）、ギヤダウンシフトを実行しない（ステップＳ３０）ように構成されている。さらに、外部ＥＣＵ１３２は、車両１０が減速中であると判定し（ステップＳ１２でＹｅｓ）、将来車速が現ギヤ段の第４規定閾値を越えていると判定すると（ステップＳ２６でＮｏ）、ギヤダウンシフトを実行しない（ステップＳ３０）ように構成されている。
【０１０９】
図示の実施形態では、外部ＥＣＵ１３２は、さらに、現車速が現ギヤ段の第３規定閾値未満であると判定し（ステップＳ２４でＹｅｓ）、将来車速が現ギヤ段の第４規定閾値未満であると判定すると（ステップＳ２６でＹｅｓ）、ギヤダウンシフトを実行する（ステップＳ２８）ように構成されている。
【０１１０】
図示の実施形態では、現ギヤ段の第３規定閾値は、現ギヤ段の第４規定閾値よりも大きい。
【０１１１】
図示の実施形態では、車両の走行状態データに基づく所定の目標経路（例えば、予測経路）に沿った最大／最小点Ｍｐ（例えば、最大車速および最小車速）での目標車速を用いて将来車速を推定する。
【０１１２】
図示の実施形態では、将来車速（例えば、最大車速および最小車速）は、データ処理範囲Ｒｐ（例えば、予測経路の所定の範囲）内の最大／最小点Ｍｐ（例えば、最大車速および最小車速）での目標車速である。
【０１１３】
図示の実施形態では、データ処理範囲Ｒｐは、所定の時間期間（例えば、５秒）を有する。
【０１１４】
図示の実施形態では、外部ＥＣＵ１３２は、さらに、道路勾配（例えば、道路の勾配）、道路キャンバー（例えば、道路のキャンバー）、道路バンク（例えば、道路のバンク）、および路面状態の少なくとも１つに基づいて、変速機構４０のギヤ段をシフトするかどうかを決定するように構成されている。
【０１１５】
図示の実施形態では、車両１０は、外部ＥＣＵ１３２を含む外部車両アクチュエータ１００をさらに含む。外部車両アクチュエータ１００は、変速機構４０を作動させ、車両１０を操舵するように構成されている。
【０１１６】
図示の実施形態では、車両１０は、さらに、ハンドル３０と、フロントフォーク３２を介して本体１２に取り付けられた単一の操舵可能な前輪１６とを含む。
【０１１７】
図示の実施形態では、外部ＥＣＵ１３２は、さらに、車両走行状態データに基づいて道路の勾配の変化を判定すると、将来車速を維持するために、変速機構４０のギヤ段をシフトダウンするように構成される。
【０１１８】
図示の実施形態では、車両２１０は、変速機構４０を作動させ、車両２１０を操舵するように構成された内部車両アクチュエータ２１２を含む。
【０１１９】
本発明の範囲を理解する上で、本明細書で使用する用語「備える」およびその派生語は、記載された特徴、要素、構成要素、群、整数および／または工程の存在を特定するオープンエンドの用語を意図しているものであり、他の言及していない特徴、要素、構成要素、群、整数および／または工程の存在を排除するものではない。前述したものは、「含む」、「有する」、およびそれらの派生語のような類似の意味を有する単語にも適用される。また、「部品」、「部分」、「部」、「部材」または「要素」という用語は、単数で使用される場合、単一の部分または複数の部分の二重の意味を有することができる。他に定義されない限り、本明細書で使用される全ての用語（技術用語および科学用語を含む）は、本発明の概念の例示的な実施形態が属する技術分野における当業者によって一般的に理解されるものと同じ意味を有する。また、一般に使用される辞書に定義されているような用語は、本明細書において明確に定義されていない限り、関連技術の文脈における意味と一致する意味を有するものとして解釈されるべきであり、理想化されたまたは過度に形式的な意味で解釈されないことは理解されるべきである。
【０１２０】
ある要素が他の要素に「接続されている」または「連結されている」と言及されている場合、それは他の要素に直接的に接続または連結されてもよく、または介在要素が存在してもよい。一方、ある要素が別の要素に「直接接続されている」または「直接連結されている」と言及される場合、介在要素は存在しない。本明細書で使用される場合、用語「および／または」は、１つまたは複数の関連する列挙された項目の任意のおよびすべての組み合わせを含む。さらに、要素または層の間の関係を説明するために使用される同様の単語は、同様の態様で解釈されるべきである（例えば、「間」と「直接的な間」、「上方」と「真上」、「下方」と「真下」、「隣」と「隣接」、「上」と「直上」）。したがって、互いに直接接続または接触して示される構成要素は、他に特定されない限り、それらの間に配置される中間的構造を有することができる。
【０１２１】
「前方」、「後方」、「上方」、「下方」、「下」、「下方」、「垂直」、「水平」、および「横断」などの空間に関連する用語および他の同様の用語は、上記の実施形態の別の要素または特徴（単数または複数）に対する１つの要素または特徴の関係を容易に説明するために本明細書で使用することができる。本発明を説明するために利用されるこれらの用語は、水平面上の車両を基準に解釈される。
【０１２２】
本発明を説明するために選択された実施形態のみが選ばれたが、添付の特許請求の範囲に定義された本発明の範囲から逸脱することなく本明細書に様々な変更および修正を加えることができることは、当然に当業者に理解されることである。一実施形態の構造および機能は、別の実施形態で採用することができる。特定の実施形態において、すべての効果が同時に存在する必要はない。先行技術に対し独特であるすべての特徴は、単独でまたは他の特徴と組み合わせて、そのような特徴によって具体化される構造的および／または機能的概念を含む、出願人によるさらなる発明の別個の記述と見なされるべきである。したがって、本発明による実施形態の前述の説明は、例示のみを目的として提供され、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される本発明を限定する目的のためではない。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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