(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のロール角（θ）およびロール角速度（ω）をパラメータとする二次元マップ上に敷居値ライン（Ｓ）を設定し、車両の実際のロール角（θ）およびロール角速度（ω）の履歴ラインが前記敷居値ライン（Ｓ）の原点側の非横転領域から反原点側の横転領域に横切ったときに車両が横転する可能性が有ると判定する車両の横転判定方法において、
左右一方へのロール角（θ）が発生した後に左右他方へのロール角（θ）が発生したとき、ロール角速度（ω）が減少しながら前記左右他方へのロール角（θ）がフルバンプロール角（θＦＢ）に達した後に前記ロール角速度（ω）が増加した場合に、前記敷居値ライン（Ｓ）を原点側に移動させることを特徴とする車両の横転判定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両のロール角およびロール角速度に基づいて該車両が横転する可能性の有無を判定するための方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両のロール角およびロール角速度をパラメータとする二次元マップ上で、ロール角およびロール角速度が大きいところ（原点から離れた領域）に横転領域を設定するとともに、ロール角およびロール角速度が小さいところ（原点を含む領域）に非横転領域を設定し、センサで検出した実際のロール角およびロール角速度をマップ上にプロットした履歴ラインが前記非横転領域から前記横転領域に入ったとき、車両が横転する可能性が有ると判定してアクティブロールバーを起立させるものが、特開平７−１６４９８５号公報により公知である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、例えばダブルレーンチェンジのような運転操作の過程でステアリングホイールを左に急激に操作したために車両が大きく左にロールしてフルバンプロール角に達すると、左車輪の懸架ばねが限界まで縮み、右車輪の懸架ばねが限界まで伸びる場合がある。このように左右の車輪の懸架ばねが限界まで伸縮すると、懸架ばねの弾性によるロールモーメントの緩衝作用が失われるため、左ロール角速度急激に増加して車両が横転に至る可能性がある。このようなロール共振現象による横転は急激に発生するため、通常の二次元マップ上に設定した横転領域および非横転領域による判定では遅れを生じてしまい、的確なタイミングでエアカーテン等の乗員拘束装置を作動させられなくなる可能性がある。
【０００４】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、車両のロール角およびロール角速度に基づいて該車両が横転する可能性の有無を判定する際に、ロール共振現象による横転に的確に対応できるようにすることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、車両のロール角およびロール角速度をパラメータとする二次元マップ上に敷居値ラインを設定し、車両の実際のロール角およびロール角速度の履歴ラインが前記敷居値ラインの原点側の非横転領域から反原点側の横転領域に横切ったときに車両が横転する可能性が有ると判定する車両の横転判定方法において、左右一方へのロール角が発生した後に左右他方へのロール角が発生したとき、ロール角速度が減少しながら前記左右他方へのロール角がフルバンプロール角に達した後に前記ロール角速度が増加した場合に、前記敷居値ラインを原点側に移動させることを特徴とする車両の横転判定方法が提案される。
【０００６】
上記構成によれば、車両のロール角速度が減少しながらロール角がフルバンプロール角に達した後に前記ロール角速度が増加する場合には、ロール共振現象による横転が発生し易い状態にあると判定して敷居値ラインを原点側に移動させるので、ロール角およびロール角速度の履歴ラインが敷居値ラインの非横転領域から横転領域に横切り易くして横転可能性有りの判定を早めに行うことができる。
【０００７】
特に、左右一方へのロール角が発生した後に左右他方へのロール角が発生する場合、つまりダブルレーンチェンジやトリプルレーンチェンジを行うべく、あるいはＳ字路を通過すべくステアリングホイールを左右に交互に操作したような場合に、横転可能性有りの判定を早めに行うことができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【０００９】
図１〜図９は本発明の一実施例を示すもので、図１は車両の横転の種類を示す図、図２はロール角θおよびロール角速度ωと車両の横転可能性との関係を説明する図、図３は車両の横転可能性の有無を判定するためのマップ、図４はエアカーテンの制御系のブロック図、図５は横加速度Ｇｙからロール角θの初期値θｉを算出する手法の説明図、図６は履歴ラインが横転領域にあるか非横転領域にあるかを判定する手法を示す図、図７は作用を説明するフローチャート、図８は車両がフルバンプした状態を示す図、図９はロール共振が発生したときの敷居値ラインの移動を示す図である。
【００１０】
図１は車両の横転の種類を原因別に分類して示すものである。車両の横転の種類は、横転に至る過程における車両挙動に応じて「単純回転」、「単純回転＋横滑り速度」および「発散」に分類され、「単純回転」型の横転は、更に「フリップオーバー」、「クライムオーバー」および「フォールオーバー」に細分類される。「単純回転＋横滑り速度」型の横転の代表的なものは「トリップオーバー」と呼ばれ、また「発散」型の横転の代表的なものは「ターンオーバー」と呼ばれる。
【００１１】
「フリップオーバー」は、車両の左右一方の車輪が障害物に乗り上げて発生する横転である。「クライムオーバー」は、底部を障害物に乗り上げてタイヤが路面から浮き上がった車両が側方に倒れて発生する横転である。「フォールオーバー」は、車両の左右一方の車輪が路肩を踏み外して落下する横転である。「トリップオーバー」は、車両が横滑りして左右一方のタイヤが縁石等に衝突したときに、この縁石を支点とするロールモーメントにより発生する横転である。「ターンオーバー」は、ダブルレーンチェンジやトリプルレーンチェンジを行うべく、あるいはＳ字路を通過すべくステアリングホイールを左右に交互に操作したような場合に、そのステアリングホイールの操作の周波数が車両のサスペンションの固有振動の周波数に接近していると、車両のロール角が共振により発散して発生する横転である。
【００１２】
図２は車両の横転可能性を判定するための二次元マップの一部（第１象限）を示すもので、縦軸のロール角θは正値（原点の上側）が右ロール角に対応し、横軸のロール角速度ωは正値（原点の右側）が右ロール角速度に対応する。この二次元マップには右下がりの直線よりなる敷居値ラインＳが設定されており、敷居値ラインＳの原点側、つまりロール角θおよびロール角速度ωが小さい領域が非横転領域とされ、敷居値ラインＳの反原点側、つまりロール角θおよびロール角速度ωが大きい領域が横転領域とされる。そして車両の実際のロール角θおよびロール角速度ωの履歴ラインＨ１〜Ｈ３が敷居値ラインＳを原点側の非横転領域から反原点側の横転領域に横切ると、車両の横転可能性が有ると判定される。
【００１３】
履歴ラインＨ１は、ロール角θおよびロール角速度ωが共に０の状態（原点）から、ロール角速度ωをほぼ０に保持したままロール角θだけをゆっくりと増加させた場合であり、敷居値ラインＳが縦軸と交わる切片であるａ点においてロール角θが臨界ロール角θＣＲＴに達したときに車両の横転可能性が有ると判定される。このときローリングの支点となるロール方向外側のタイヤを通る鉛直線上に車両の重心位置ＣＧがあり、この状態が車両の横転についての静的な安定限界となる。臨界ロール角θＣＲＴの値は車両の形状や積載状態によって異なるが、一般的に５０°程度である。
【００１４】
尚、ロール角θが０であっても、大きいロール角速度ωが作用していれば車両が横転する可能性がある。このときのロール角速度ωを臨界ロール角速度ωＣＲＴとする。
【００１５】
車両がロール角θの方向と同方向のロール角速度ωを持つ場合には、このロール角速度ωによって横転が助長されるため、ロール角θが臨界ロール角θＣＲＴより小さい状態であっても横転が発生することになる。例えば、ロール角θおよびロール角速度ωの履歴ラインがＨ２で示される場合、履歴ラインＨ２が敷居値ラインＳを原点側から反原点側に横切るｂ点において車両の横転可能性が有ると判定される。このときのロール角θは前記臨界ロール角θＣＲＴよりも小さい値となる。
【００１６】
またロール角θおよびロール角速度ωの履歴ラインがＨ３で示される場合には、正値のロール角速度ωが速やかに増加から減少に転じ、更に負値へと移行するために履歴ラインＨ３が敷居値ラインＳを横切ることがなく、従って車両の横転可能性が無いと判定される。
【００１７】
図３は車両の横転可能性を判定するための二次元マップの全体を示すものである。２本の敷居値ラインＳ，Ｓは第１象限および第３象限に設定されており、それらの敷居値ラインＳ，Ｓは初期設定状態において原点を中心とする点対称である。ロール角θが正でロール角速度ωが負である第２象限と、ロール角θが負でロール角速度ωが正である第４象限とに横転領域が設定されていないのは、ロール角θの方向と逆方向のロール角速度ωが発生している状態では車両の横転が発生しないからである。
【００１８】
図３には、図１で説明した種々の横転の種類に対応するロール角θおよびロール角速度ωの履歴ラインＨ４〜Ｈ８が示される。
【００１９】
履歴ラインＨ４は、「フリップオーバー」、「クライムオーバー」、「フォールオーバー」等の「単純回転」型の横転に対応するもので、ロール角θの絶対値およびロール角速度ωの絶対値が単純に増加して横転に至っている。
【００２０】
履歴ラインＨ５は、「トリップオーバー」と呼ばれる「単純回転＋横滑り速度」型の横転に対応するもので、車両が横滑りする過程でタイヤが縁石等に衝突して発生するロールモーメントによりロール角速度ωが急激に増加して横転に至っている。
【００２１】
履歴ラインＨ６，Ｈ７は、「ターンオーバー」と呼ばれる「発散」型の横転に対応するものである。履歴ラインＨ６はダブルレーンチェンジでの横転を示すもので、最初のレーンチェンジで右にロールした車両が次のレーンチェンジで左にロールする過程でロール角θの絶対値が発散し、第３象限の敷居値ラインＳを越えて横転に至っている。履歴ラインＨ７はトリプルレーンチェンジでの横転を示すもので、最初のレーンチェンジで右にロールした車両が次のレーンチェンジで左にロールし、続くレーンチェンジで再度右にロールする過程でロール角θの絶対値が発散し、第１象限の敷居値ラインＳを越えて横転に至っている。
【００２２】
履歴ラインＨ８は、敷居値ラインＳを越える前にロール角θが原点に向かって収束するので、この場合には車両が横転に至ることはない。
【００２３】
図４は、車両の横転時に乗員の頭部を保護するエアカーテンを車室の内側面に沿って展開するための制御系の一例を示すものである。
【００２４】
バッテリ１１および接地部１２間に、エアカーテンを展開するための高圧ガスを発生するインフレータ１３と、点火トランジスタ１４とが直列に接続される。電子制御ユニットＵからの指令で点火トランジスタ１４がＯＮするとインフレータ１３が点火して高圧ガスが発生し、この高圧ガスの供給を受けたエアカーテンが車室の内側面に沿って展開する。車両の横転可能性の有無を判定すべく、電子制御ユニットＵには、車体左右方向の加速度である横加速度Ｇｙを検出する横加速度センサ１５からの信号と、車両のロール角速度ωを検出するロール角速度センサ１６とからの信号とが入力される。
【００２５】
図４および図５に示すように、車体に固定した横加速度センサ１５はイグニッションスイッチをＯＮしたときの横加速度Ｇｙを出力する。イグニッションスイッチをＯＮしたとき車両は停止状態にあるため、車両の旋回に伴う遠心力に起因する横加速度を検出することなく、重力加速度Ｇ＝１の車体左右方向の成分だけを横加速度Ｇｙとして検出する。従って、前記横加速度Ｇｙを用いて、車両のロール角θの初期値θｉを、θｉ＝sin -1Ｇｙにより算出することができる。
【００２６】
以上のようにしてイグニッションスイッチをＯＮしたときの横加速度センサ１５の出力に基づいて車両のロール角θの初期値θｉが算出されると、この初期値θｉにロール角θの変動分を加算することにより車両のロール角θが算出される。即ち、イグニッションスイッチをＯＮした時点から、ロール角速度センサ１６が出力するロール角速度ωの積分値∫ωｄｔをロール角θの変動分として前記初期値θｉに加算することにより、車両のロール角θが算出される。
【００２７】
横加速度センサ１５は、車両の自由落下時には横加速度Ｇｙを検出できず、また車両の旋回に伴う遠心力に起因する横加速度を、重力加速度Ｇの車体左右方向の成分である横加速度Ｇｙと識別できずに誤検出してしまうというデメリットを持つが、この横加速度センサ１５が出力する横加速度ＧｙをイグニッションスイッチをＯＮした時点での車両のロール角θの初期値θｉの算出にだけ使用し、その後の車両のロール角θの算出にはロール角速度センサ１６が出力するロール角速度ωの積分値∫ωｄｔを使用することにより、上記デメリットを解消して正確なロール角θを算出することができる。
【００２８】
而して、上述のようにして算出した車両のロール角θと、ロール角速度センサ１６が出力するロール角速度ωとが成す座標点の軌跡である履歴ラインを図６に示すマップ上に描き、その履歴ラインが敷居値ラインＳ，Ｓを原点側から反原点側に横切ったときに、車両が横転する可能性が有ると判定し、点火トランジスタ１４をＯＮしてエアカーテンのインフレータ１３を点火する。
【００２９】
上記作用を、図６および図７に基づいて更に説明する。
【００３０】
先ず、ステップＳ１で横加速度Ｇｙおよびロール角速度ωを読み込み、ステップＳ２で横加速度Ｇｙに応じてマップ上の敷居値ラインＳ，Ｓを確定する。敷居値ラインＳ，Ｓは、マップの縦軸の切片である臨界ロール角θＣＲＴと横軸の切片である臨界ロール角速度ωＣＲＴとが決まれば確定する。本実施例では横加速度Ｇｙによって車両の横転が助長されるときには、臨界ロール角θＣＲＴおよび臨界ロール角速度ωＣＲＴが共に減少して敷居値ラインＳ，Ｓが原点に近づく方向に移動し、横加速度Ｇｙによって車両の横転が抑制されるときには、臨界ロール角θＣＲＴおよび臨界ロール角速度ωＣＲＴが共に増加して敷居値ラインＳ，Ｓが原点から遠ざかる方向に移動する。これにより、車両の横加速度Ｇｙに応じた適切な横転領域および非横転領域を設定することができる。
【００３１】
尚、第１象限の敷居値ラインＳが原点から遠ざかる方向に移動するときには第３象限の敷居値ラインＳは原点に近づく方向に移動し、第１象限の敷居値ラインＳが原点に近づく方向に移動するときには第３象限の敷居値ラインＳは原点から遠ざかる方向に移動する。
【００３２】
臨界ロール角θＣＲＴおよび臨界ロール角速度ωＣＲＴが決まると、敷居値ラインＳ，Ｓの方程式は、
θ＝−（θＣＲＴ／ωＣＲＴ）ω±θＣＲＴ
で与えられる（図３参照）。
【００３３】
続いて、現在のロール角θ１およびロール角速度ω１の成す座標点Ｐが横転領域にあるか非横転領域にあるかを判定する。即ち、ステップＳ３で、上記敷居値ラインＳの方程式のωに現在のロール角速度ω１の値を代入して判定値θ２を算出する。判定値θ２は直線ω＝ω１と敷居値ラインＳとの交点Ｑのθ座標である。続くステップＳ４で、判定値θ２と現在のロール角θ１とを比較し、｜θ２｜＜｜θ１｜が成立していれば、ステップＳ５で現在のロール角θ１およびロール角速度ω１の成す座標点Ｐが横転領域にあると判定され、｜θ２｜＜｜θ１｜が成立しなければ、ステップＳ６で現在のロール角θ１およびロール角速度ω１の成す座標点Ｐが非横転領域にあると判定される。図６には、座標点Ｐが横転領域にある場合（｜θ２｜＜｜θ１｜）が示されている。
【００３４】
ところで、車両が急激なダブルレーンチェンジ等を行う際に、車両のロール角がフルバンプロール角（左右一方の車輪の懸架ばねが限界まで収縮し、左右他方の車輪の懸架ばねが限界まで伸長するロール角であり、一般的に８°±２°程度）に達すると、ロール共振による急激な横転が発生する場合がある。
【００３５】
図９の実線は、車両がダブルレーンチェンジを行った際にロール共振により横転に至る履歴ラインを示している。
【００３６】
先ず、マップ上のａ点（原点）から左にレーンチェンジを行うべくステアリングホイールを左に切ると、車体は左にロールしながら左に方向を変え、左側のレーン上に移動する。続いて左側のレーン上から元の右側のレーン上に復帰すべくステアリングホイールを右に切ると、それまで左方向にロールしていた車両は右方向にロールし、右方向のロール角速度ωを次第に減少させながら右方向のロール角θがフルバンプロール角θＦＢに接近する。そして右方向のロール角θがフルバンプロール角θＦＢに達し（ｂ点参照）、図８に示すように車体右側の懸架ばね１７Ｒが完全に収縮し、車体左側の懸架ばね１７Ｌが完全に伸長すると、両懸架ばね１７Ｌ，１７Ｒの弾性によるロールモーメントの緩衝作用が失われるため、右ロール角速度ωがｃ点に向けて急激に増加し、その過程で敷居値ラインＳを越えて車両が横転に至ることになる。
【００３７】
図９の破線は、車両が単純なレーンチェンジを行った際にロール共振により横転に至る履歴ラインを示している。
【００３８】
マップ上のａ点（原点）から右にレーンチェンジを行うべくステアリングホイールを右に切ると、右方向のロール角θが単調に増加するとともに、右方向のロール角速度ωが一旦増加してから減少に転じ、やがて右方向のロール角θがフルバンプロール角θＦＢに達する（ｂ点参照）。その結果、前述したダブルレーンチェンジの場合と同様に、両懸架ばね１７Ｌ，１７Ｒの弾性によるロールモーメントの緩衝作用が失われるため、右ロール角速度ωがｄ点に向けて急激に増加し車両が横転に至ることになる。
【００３９】
このようなロール共振による横転が発生する場合の履歴ラインには、図９に楕円で囲った領域Ａに示される特徴、即ち、ロール角速度ωが減少しながらロール角θがフルバンプロール角θＦＢに達した後に前記ロール角速度ωが急激に増加するという特徴がある。従って、このような特徴を持つ履歴ラインが検出された場合には、短時間の内にロール共振による横転が発生する可能性が高いと判定し、図９に示すように敷居値ラインＳを原点に接近する方向に移動させる。これにより、車両の横転に先立ってエアカーテンを早期に展開して乗員を確実に拘束することができる。
【００４０】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００４１】
例えば、実施例では車両の横転可能性の有無の判定をエアカーテンの展開制御に適用しているが、それをサイドエアバッグの展開制御や格納式ロールバーの展開制御等の他の用途に適用することができる。また車両のロール角θの初期値θｉを、重力加速度Ｇの車体上下方向の成分である上下加速度Ｇｚを用いて、θｉ＝cos -1Ｇｚにより算出することができる。
【００４２】
【発明の効果】
以上のように請求項１に記載された発明によれば、車両のロール角速度が減少しながらロール角がフルバンプロール角に達した後に前記ロール角速度が増加する場合には、ロール共振現象による横転が発生し易い状態にあると判定して敷居値ラインを原点側に移動させるので、ロール角およびロール角速度の履歴ラインが敷居値ラインの非横転領域から横転領域に横切り易くして横転可能性有りの判定を早めに行うことができる。
【００４３】
特に、左右一方へのロール角が発生した後に左右他方へのロール角が発生する場合、つまりダブルレーンチェンジやトリプルレーンチェンジを行うべく、あるいはＳ字路を通過すべくステアリングホイールを左右に交互に操作したような場合に、横転可能性有りの判定を早めに行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  車両の横転の種類を示す図
【図２】  ロール角θおよびロール角速度ωと車両の横転可能性との関係を説明する図
【図３】  車両の横転可能性の有無を判定するためのマップ
【図４】  エアカーテンの制御系のブロック図
【図５】  横加速度度Ｇｙからロール角θの初期値θｉを算出する手法の説明図
【図６】  履歴ラインが横転領域にあるか非横転領域にあるかを判定する手法を示す図
【図７】  作用を説明するフローチャート
【図８】  車両がフルバンプした状態を示す図
【図９】  ロール共振が発生したときの敷居値ラインの移動を示す図
【符号の説明】
Ｓ          敷居値ライン
θ          ロール角
θＦＢ      フルバンプロール角
ω          ロール角速度
【図１】
0004010736.tif 000002
【図２】
0004010736.tif 000003
【図３】
0004010736.tif 000004
【図４】
0004010736.tif 000005
【図５】
0004010736.tif 000006
【図６】
0004010736.tif 000007
【図７】
0004010736.tif 000008
【図８】
0004010736.tif 000009
【図９】
0004010736.tif 000010