トレーラ半径指示

発明の分野 本発明は、前方方向にターンして移動している間に車両およびトレーラに対する損傷を防止する方法である。

発明の背景 トレーラおよび車両のバックアップアシスト方法および装置に関して、多数の種類の発明が存在する。バックアップアシスト方法は、後進経路においてトレーラまたは車両を操縦する際に、運転者に対して障害物を警告することを目指している。しかしながら、いずれのバックアップアシスト方法も、前方方向に移動する車両の後方で牽引されるトレーラに対する衝突または損傷の可能性を運転者に警告していない。特に、旋回中にコーナーを操縦する場合には、トレーラのフロント部、トレーラホイール、または車両のリアハーフ部が対象物または縁石に衝突する可能性があり、トレーラを前方方向に牽引する運転者を支援する必要性が存在する。

バックアップアシスト方法は、車両の後退時に車両の運転者を支援して、運転者に対して潜在的な危険を警告するためにも役立つ。1つの例は、車両のリア部が対象物と衝突する危険性があるときに音声警告を提供するセンサを有するバックアップカメラである。しかしながら、フルサイズのピックアップトラックやスポーツユーティリティービークルのような、比較的長いホイールベースを有する車両の場合には、ターンを曲がって前方方向に移動するときに、このような車両が、縁石のような対象物に衝突する可能性がしばしば存在する。コーナーを曲がるように操縦するときには、前方方向に移動する車両の運転者を支援する必要性が存在する。

本発明は、旋回するには「急すぎる」または「きつすぎる」と考えられるようなコーナーを旋回する場合、または車両またはトレーラの前方の移動経路が旋回中に対象物または縁石に衝突しうるようなコーナーを旋回する場合に、前方に移動する車両、およびトレーラを牽引する車両の運転者に対して警告を提供する必要性に対処することを目指している。

発明の概要 本発明は、カーブにおいて前方に移動することによって操縦する車両またはトレーラに対する損傷を防止する方法に関する。前方に移動する車両の経路を提供するために必要とされる入力は、車両長さと、車両幅と、車両速度と、横方向加速度と、ヨーレートと、車輪角度であり、この場合、車両の2つ以上の車輪は、車両が現在の前方の走行経路に沿ってカーブを曲がって移動または旋回するようにするものであり、さらに、このような入力は、任意選択的に、トレーラ特性の直接的な入力を含みうる。車両は、2つ以上の車輪が1つまたは複数の車輪角度に回転することを制御するための車両操舵制御システムも含む。操舵制御システムは、電子的に制御される操舵入力か、または運転者によって液圧式に制御される操舵入力とすることができる。車両に設置された対象物検出システムは、車両の外部の対象物を検出する。車両にはさらに、運転者フィードバック装置が設けられている。本方法は、車両操舵制御システムと、車両速度データと、対象物検出システムとからの入力を受信し、運転者フィードバック装置に信号を送信するための電子制御ユニット(ECU)を、車両内に提供することをさらに含む。

トレーラが車両の後方で牽引される本発明の別の実施形態では、本方法は、トレーラ長さを有するトレーラを提供するステップを含み、この場合、トレーラは、車両の後方の旋回点で接続されている。トレーラ長さと、旋回点と、車両の現在の前方の走行経路とが、トレーラの少なくとも1つの旋回半径を規定する。

本方法は、車両操舵制御システムからECUへの操舵信号を生成するステップを含み、この場合、操舵信号は、操舵される全ての車輪の現在の車輪角度を指示し、操舵信号は、車両の1つまたは複数の車輪角度を制御する。また、本方法は、1つまたは複数の速度センサからECUへの速度信号を生成することと、車両に隣接するカーブまたは対象物の存在および位置を指示する、ECUへの対象物検出信号を生成することも含む。本方法は、現在の車両ヨーレートと、現在の車両横方向加速度とを求めるために、センサからECUへの信号を生成することをさらに含む。

次のステップは、車両長さのデータおよびトレーラ長さのデータをECUに入力することを含む。トレーラ長さのデータは、運転者によって提供されるか、または車両の後方で牽引されるトレーラの長さを求めて、ECUにトレーラ長さを送信することができる対象物検出システムによって提供される。車両長さのデータは、手動で入力することができるか、または一般的に、未修正の車両の長さは製造時に既知であるので、製造時の選択に基づいてECUに自動的にプログラミングすることができる。さらに、既知の製造設定に加えて、対象物検出システムによって検出された、車両に取り付けられた物体によってもたらされる任意の追加的な長さにも基づいて車両長さを求めることができる対象物検出システムによって車両長さを提供することも、本発明の範囲内に含まれている。車両に接続される物体の例には、貨物運搬プラットフォーム、ブラッシュガード、プッシュバー、ウインチ、ライトバー等が含まれる。

次に、車両の後方で牽引されたトレーラを有する車両の現在の前方の経路を計算するステップは、車両のホイールベース、長さ、速度、ヨーレート、横方向加速度、および操舵信号に基づいて計算される。次に、ECUは、現在の前方の走行経路と、対象物検出信号と、車両長さと、トレーラ長さとを評価することによって現在の前方の走行経路が安全な経路であるか、または安全でない経路であるかを判定する。現在の車輪角度と、現在の車両速度と、現在の車両ヨーレートおよび車両横方向加速度の測定値とは、スナップショット信号であり、車両が前方に移動するにつれて連続的に変化しうる変数である。したがって、車両の現在の前方の移動経路に関して実施される計算は、現在の車輪角度と、現在の車両速度と、現在の車両ヨーレートおよび車両横方向加速度の測定値とのうちの1つまたは複数の連続的な測定値から外挿された投影経路であることが理解される。なぜなら、現在の経路は、現在の車両の位置に基づいた判定であり、車両が前方に移動したときの車両の将来の位置は、現在の測定値に基づいた判定であるからである。走行経路が、対象物検出システムによって検出された1つまたは複数の対象物と車両との衝突、または車両の後方で牽引されるトレーラとの衝突を引き起こす場合には、安全でない経路であると判定される。対象物検出システムによって検出された1つまたは複数の対象物と車両とが衝突しない場合であって、かつ対象物検出システムによって検出された1つまたは複数の対象物と車両の後方で牽引されるトレーラとが衝突しない場合には、安全な経路であると判定される。安全でない経路であると検出された場合に、ECUは、運転者フィードバック装置に警告信号を送信する。運転者フィードバック装置は、安全でない走行経路であると判定されたことを伝達するために作動する。

本発明の適用可能なさらなる領域は、以下に記載される詳細な説明から明らかになるであろう。詳細な説明および特定の実施例は、本発明の好ましい実施形態を示すものであり、例示のみを目的としており、本発明の範囲を限定することを意図したものではないことを理解すべきである。

方向指示器画面を有する車両の車室内の斜視環境図である。

本発明による方向指示器画面の一例である。

車両およびトレーラが安全な経路に沿って走行していることを通知する方向指示器画面を有する、安全な走行経路に沿ってコーナーを曲がって旋回している、トレーラを牽引する車両の概略俯瞰図である。

車両およびトレーラが安全でない経路に沿って走行していることを通知する方向指示器画面を有する、安全でない走行経路に沿ってコーナーを曲がって旋回している、トレーラを牽引する車両の概略俯瞰図である。

車両が安全な経路に沿って走行していることを通知する指示器を有する、安全な走行経路に沿ってコーナーを曲がって旋回している車両の概略俯瞰図である。

車両が安全でない経路に沿って走行していることを通知する指示器を有する、安全でない走行経路に沿ってコーナーを曲がって旋回している車両の概略俯瞰図である。

本発明による方法のステップを説明するフロー図である。

本発明による方法のステップを説明するフロー図である。

好ましい実施形態の詳細な説明 ここで図3〜6を参照すると、図3および4に図示されるトレーラを牽引する車両、または図5および6に図示されるような車両自体に対する損傷を防止する方法が図示されており、両方のケースにおいて、車両およびトレーラは、図示および記載されるようにカーブを前方に移動しながら走行中である。図3〜6において車両10は、長さ、幅、速度、ヨーレート、および横方向加速度を有する。車両の速度、ヨーレート、および横方向加速度は、1つまたは複数のセンサ15を使用して求められ、このセンサ15は、速度センサ、加速度計、および横滑り防止装置からの入力とすることができる。トレーラ12(図3および4に図示)のような、車両に取り付けられた物体を含むことができる車両の長さは、車両10に配置された対象物検出システム11を使用して求めることができる。対象物検出システム11は、車両10またはトレーラ12の周辺の対象物16と同様に、カーブ14の存在を検出するためにも使用される。対象物検出システム11は、多数の種類のセンサとすることができ、これらのセンサには、限定するわけではないが、前方、後方、側方の対象物を車両10から提供または検知するための、車両の側面に設置された超音波センサ、車両のヘッドライト、サイドビューミラー、または車両の尾灯が含まれる。車両10は、2つ以上の車輪13を有し、これらの車輪13は、車両操舵制御システムに接続されている。車両操舵制御システムは、2つ以上の車輪13を1つまたは複数の車輪角度で回転させて、車両10およびトレーラ12(存在する場合)がカーブ14を曲がって移動または旋回するようにする。

図3は、安全な経路に沿ってカーブ14を通って前方に移動する車両10およびトレーラ12を図示する。運転者フィードバック装置18も図示されており、この運転者フィードバック装置18は、本発明の本実施形態では視覚的なディスプレイ画面19である。この視覚的なディスプレイ画面19は、概略的に図示されており、点灯されていない矢印20を有し、これによって、車両10およびトレーラ12が安全な経路に沿って走行していて、カーブ14または対象物16に衝突しないということを指示する。

図4は、安全でない経路に沿ってカーブ14を通って前方に移動する車両10およびトレーラ12を図示する。図示されているように、車両10およびトレーラ12は、進路を変更しなければカーブ14または対象物16に衝突する。運転者フィードバック装置18の視覚的なディスプレイ画面19は、矢印20’を点灯させることによって、車両10およびトレーラ12が安全でない経路に沿って走行していることを伝達する。

図3〜6において、ディスプレイ画面19および矢印20,20’は、車両内部の画面上に表示可能な、考えられる視覚的なディスプレイをより良好に説明するために、概略的な形態で図示されている。ディスプレイ画面19は、運転者計器板領域またはヘッドアップディスプレイ(HUD)に配置された、点灯されたグラフィックスとすることが可能である。図3〜6に図示されたような概略図を、格段に大型のディスプレイ画面上に表示し、この場合に、車両10または車両およびトレーラ12の俯瞰図を、画面上に表示される現在の前方の走行経路22のラインと、推奨される走行経路24のラインと一緒に表示することによって、車両10の車輪角度をどのくらい調整すべきであるかの判断材料を運転者に供与することも、画面に関する本発明の範囲内に含まれている。運転者がステアリングホイールを回転させると、現在の走行経路のライン22を画面上で移動させることまたは調整することができ、どのくらいの修正が必要であるか、または運転者が危険な状態に陥ることなくなおどのくらい回転させることが可能であるかが、運転者に表示される。

図2を参照すると、カーブ28の対象物30と道路32とを表示する3次元ディスプレイ26を有する、本発明の別の実施形態が図示されている。3次元ディスプレイ26はさらに、車両または車両およびトレーラが、カーブ28を通る安全でない走行経路上を走行していることを指示するために点灯させることができる矢印34の指示器を有する。3次元ディスプレイ26は、現在の走行経路36と、安全でない経路であると判定された場合には、推奨される走行経路38とを有することができる。3次元ディスプレイ26によって、運転者がステアリングホイールを回転させるにつれて、現在の走行経路36のラインを移動させて、カーブ28または対象物30との衝突を回避するための車両の操舵に関する適切な修正を実施することが可能となる。

ここで図1を参照すると、(図3〜6に図示された)車両12の車室40の斜視図が図示されている。車室40は、座席44に着座してステアリングホイール46を動かしながら車両を操作する運転者42を有する。車室40は、運転者フィードバック装置18の様々な描写も含む。運転者フィードバック装置18は、図1に図示されるように多くの異なる形態をとることができる。例えば図1では、1つの実施形態における運転者フィードバック装置18は、図3〜6に関連して上述したディスプレイ画面19であるか、または図2に関連して上述した3次元ディスプレイ26である。図1に図示されたディスプレイ画面19または3次元ディスプレイ26は、車両10が動いていない場合には、運転者インターフェースとすることもできる。運転者インターフェースによって、運転者42は、車両長さのデータまたはトレーラ長さのデータのようなデータをECU43に入力することが可能となり、その後、ECU43は、カーブ28または対象物30との関連において、車両10の経路の計算、または車両10およびトレーラ12の経路の計算を実施するために使用される。上述したように、ディスプレイ画面19または3次元ディスプレイ26が現在の経路22,36のラインを含む場合には、運転者42がステアリングホイール46を回転させると、現在の走行経路が、それぞれのディスプレイ画面19または3次元ディスプレイ26上で変化する。

本発明の別の実施形態では、運転者フィードバック装置18は、1つまたは複数の接触フィードバック装置であり、この接触フィードバック装置は、運転者42が着座する座席44において、または実質的に他のあらゆる位置において振動する接触装置50とすることができ、ステアリングホイール46内の接触装置50’も含まれる。接触装置50,50’は、単独で使用されるか、またはディスプレイ画面19または3次元ディスプレイ26と組み合わせて使用される。本発明の別の実施形態では、運転者フィードバック装置18は、音声警告52であり、この音声警告52は、単独で使用されるか、または接触装置50,50’、ディスプレイ画面19、または3次元ディスプレイ26と組み合わせて使用される。音声警告52は、運転者42が聞こえるチャイム音またはビープ音を含む、実質的にあらゆる種類の音を形成することができる。

図7は、カーブにおいて前方に移動している間における車両またはトレーラに対する損傷を防止する方法100の概要を示すフローチャートを図示する。方法100は、車両10において実施され、図7の破線のボックスとして概略的に図示されている。ステップ102において、方法100は、車両長さ、車両速度を有する前方に移動する車両を提供することを含み、この車両長さ、車両速度は、車両10の電子制御ユニットに提供される。車両長さは、車両製造業者の仕様に基づいてECU43にプログラミングされている既知の変数である。しかしながら特に、車両10の長さおよび幅に加えて、車両に物体または物品が取り付けられている場合には、センサを使用して車両の幅および長さを求めることも、本発明の範囲内に含まれている。ステップ102はさらに、2つ以上の車輪を提供することも含み、これらの2つ以上の車輪は、1つまたは複数の車輪角度で回転して、車両10が現在の前方の走行経路22,36に沿ってカーブを曲がって移動または旋回するようにする。

ステップ104において、本方法は、2つ以上の車輪13が1つまたは複数の車輪角度に回転することを制御する、ステアリングホイール46を含む車両操舵制御システム45を提供する。上述したように、車両操舵制御システム45は、運転者42がステアリングホイール46を様々な位置に回転させたときの運転者42からの運転者ステアリングホイール入力によって制御され、これによって今度は、車両操舵制御システム45は、車両10の2つ以上の車輪13を回転させて、1つまたは複数の車輪角度へと回転させる。運転者ステアリングホイール入力は、方法100のステップ104において受信される。ステップ106において、本方法は、車両10の外部の対象物を検出することができる対象物検出システム11を、車両10に提供することを含む。検出される対象物は、上述したように縁石14および対象物16を含むことができる。ステップ108において、本方法は、図1に関連して説明したような運転者フィードバック装置18を提供するステップも含む。

次に、ステップ110において、本方法は、同様にして図1に関連して説明したような電子制御ユニットを提供することを含み、電子制御ユニットは、車両10に含まれており、車両操舵制御システム45、対象物検出システム11からの入力を受信し、運転者フィードバック装置18に、または複数存在する場合には複数の運転者フィードバック装置18に信号を送信する。

ステップ112は、車両10に旋回点で接続されたトレーラ12を提供することを含む代替的なステップであり、この場合には、トレーラ長さ、車両の現在の前方の走行経路における旋回点が、トレーラの旋回半径を規定し、この旋回半径は、ECU43によって計算される。ステップ112は、代替的なステップである。なぜなら、方法100は、図5および6に図示されたようなトレーラ12を牽引していない車両10のために実施することも、または図3および4に図示されたようなトレーラ12を牽引している車両10のために実施することも可能であるからである。

ステップ114において、車両操舵制御システム45からの操舵信号がECU43へと生成され、この操舵信号は、2つ以上の車輪13の1つまたは複数の車輪角度を規定する。ステップ114の間には、車両10の1つまたは複数の速度センサ15からECU43へと速度信号も入力される。

ステップ116において、車両長さのデータと、トレーラ長さのデータ(該当する場合)とが求められ、この情報がECU43へと生成される。トレーラ長さのデータは、ECU43へのインターフェースを使用して運転者42によって提供されるか、または車両の後方で牽引されているトレーラの長さを指示する信号をECU43に送信することができる対象物検出システム11によって提供される。車両にトレーラが接続されていない実施形態や、製造時における既知の車両長さを使用して車両長さがECUにプログラミングされている実施形態では、ステップ116を省略してもよい。トレーラが牽引されていない場合における車両長さも、対象物検出システム11からの信号を使用して計算することができ、この場合、車両長さは、製造時における車両の長さとは異なる。例えば、車両のリア部またはフロント部にプラットフォームが接続されている場合には、実際には製造時の長さよりも車両長さが長くなることがある。

ステップ118において、ECU43は、上記のステップにおいて提供された車両の幅、速度、および操縦信号に基づいて、車両10単独の、または車両10の後方で牽引されたトレーラ12を有する車両10の、現在の前方の走行経路を計算する。ステップ120において、ECU43は、現在の前方の走行経路、対象物検出信号、車両長さ、およびトレーラ長さ(トレーラが牽引されている場合)を評価することによって、現在の前方の走行経路が安全でない経路であるかどうかを判定する。現在の前方の走行経路が、車両10または車両の後方で牽引されるトレーラ12と、対象物検出システムによって検出された縁石14または1つまたは複数の対象物16との衝突を引き起こす場合には、安全でない経路であると判定される。車両および車両の後方で牽引されるトレーラが、対象物検出システムによって検出された1つまたは複数の対象物または縁石と衝突しない場合には、安全な走行経路であると判定される。

ステップ120において安全でない経路であると判定されると、ステップ123において、衝突が差し迫っているかどうかの判定がなされる。衝突が差し迫っている場合には、ステップ125においてECU43は、衝突を回避するために車両10を自律的に制動および/または操舵する信号を送信し、ECUは、ステップ127において、図1の運転者フィードバック装置18に警告信号を送信する。ステップ123において、衝突が差し迫っていないと判定された場合には、ステップ122において、ECU43は、運転者フィードバック装置18に警告信号を送信し、安全でない走行経路であると判定されたことを運転者に伝達するために、運転者フィードバック装置18を作動させる。ステップ122において、安全な走行経路が検出されたとの判定がなされた場合、ステップ124において、ECU43は、対象物検出システム11からの信号の監視を継続し、この時点において方法100がリターンされる。

ステップ126において、安全でない走行経路であると判定された場合には、ECU43を使用して、安全な走行経路を計算し、次に、推奨される安全な経路を、図1〜6に関連して上述したような運転者フィードバック装置を使用して、または操舵ECUに命令を送信することによる車両の自動的な操舵によって、運転者42に伝達することができる。

現在の前方の走行経路と、推奨される走行経路との計算は、多くの異なる式を使用して実施することができる。1つの例の式は、Fy=MV²/Rであり、なお、Fyはコーナリングフォース、Mは車両の質量、Vは速度、Rは半径である。この式を使用して、車両の現在の走行経路と、該当する場合はトレーラを牽引する車両の現在の走行経路とを計算するができる。次に、車両長さまたはトレーラ長さに関する追加的な情報を使用して、上記の式を使用して、推奨される走行経路を計算することができ、そして、現在の走行経路の計算された経路と、推奨される走行経路との間の差を求めることができる。

本明細書に記載された発明は、その性質上単なる例示に過ぎず、したがって、本発明の要旨を逸脱しない変形例は、本発明の範囲内に含まれることが意図される。そのような変形例は、本発明の精神および範囲からの逸脱であると見なすべきではない。