(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動操舵と手動操舵のいずれも実行可能な自動操舵装置において、
自動操舵中に運転者によって与えられる操舵トルクが所定値以上の時に運転者によるステアリング操作入力があったと判断して手動操舵に切り換え、
運転者によって与えられる操舵トルクに対してアシストトルクを発生させ、そのアシストトルクを自動操舵中は手動操舵中よりも小さくすることを特徴とする自動操舵装置。
【請求項２】
ステアリングホイールと連結する操舵軸の回転に応じて車輪が転舵する操舵機構の前記操舵軸に対して自動操舵トルクを与える自動操舵装置において、
自動操舵トルク値および目標アシストトルク値を生成する操舵制御部と、
前記操舵制御部によって制御されるアクチュエータであって、前記自動操舵トルク値と前記目標アシストトルク値との和と一致するトルクを前記操舵軸に与えるアクチュエータとを備え、
前記操舵制御部は運転者によって前記ステアリングホイールから前記操舵軸に与えられる操舵トルクにアシストトルクゲインを乗じることにより前記目標アシストトルク値を生成し、自動操舵時の前記アシストトルクゲインを非自動操舵時よりも小さくすることを特徴とする自動操舵装置。
【請求項３】
前記アクチュエータは、前記操舵軸にトルクを与える手段として電動モータを備え、前期操舵制御部は前記操舵軸に与えるトルクが前記目標アシストトルク値と前記自動操舵トルク値との和と一致するように前記電動モータを制御することを特徴とする請求項２に記載の自動操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、運転者のステアリング操作によらず車両を自動的に駐車する場合などに適用される自動操舵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動操舵装置に関する従来技術として、特開平４−２０５５０５号に開示されたものがある。この従来技術では、自動操舵トルクとパワーステアリングのアシストトルクとを同時に発生させることにより、自動操舵中における運転者によるステアリング操作入力を容易にすることができる。すなわち、パワーステアリングのアシストトルクによって、自動操舵トルクにうち勝つための操舵トルクを小さくし、運転者が自動操舵中にステアリング操作を行おうとするときに、その負担を軽減することができる。
【０００３】
また、自動操舵中に運転者によるステアリング操作があったときには自動操舵を中止して手動操舵に切り換えるという制御を行う場合、上記従来技術によれば、なめらかな切り換えを行うことができる。上記従来技術以前の自動操舵装置では自動操舵中にはパワーステアリングのアシストトルクを発生させないので、切り換え時に自動操舵トルクが急に消滅すると共に自動操舵トルクとは逆方向のアシストトルクが急に発生する。そのため、操舵反力が急峻に変化する。しかし、上記従来技術によれば、自動操舵トルクにうち勝つための操舵トルクが小さいため、操舵反力の変化が少なく、なめらかな切り換えを行うことができる。
【０００４】
ステアリング操作があったときに自動操舵から手動操舵へ切り換えるという技術は、特開平１１−１９８８３９号に開示されており、操舵トルクセンサで検出された操舵トルク検出値に基づいてステアリング操作の有無を認識する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
自動操舵トルクとパワーステアリングのアシストトルクとを同時に発生させることができる上記従来技術の自動操舵装置の場合、自動操舵中であっても運転者は小さい操舵トルクで自動操舵に逆らってステアリング操作を行うことができるという利点を有するが、運転者による操舵トルクが大きくならないということが、却って災いし、操舵トルク検出値からステアリング操作の有無を検出することが難しいという問題を生み出してしまう。すなわち、ステアリング操作を認識するためには、操舵トルク検出値のしきい値を低くせざるを得ないが、そうすると、運転者のステアリング操作に基づく操舵トルクをステアリングホイール自身の慣性トルクのようなノイズとの識別が難しくなり、正確にステアリング操作入力を検出できない。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の自動操舵装置は、このような課題を解決するためになされたものであり、自動操舵と手動操舵のいずれも実行可能な自動操舵装置において、自動操舵中に運転者によって与えられる操舵トルクが所定値以上の時に運転者によるステアリング操作入力があったと判断して手動操舵に切り換え、運転者によって与えられる操舵トルクに対してアシストトルクを発生させ、そのアシストトルクを自動操舵中は手動操舵中よりも小さくすることを特徴とする。
さらに具体的には、ステアリングホイールと連結する操舵軸の回転に応じて車輪が転舵する操舵機構の操舵軸に対して自動操舵トルクを与える自動操舵装置において、自動操舵トルク値および目標アシストトルク値を生成する操舵制御部と、操舵制御部によって制御されるアクチュエータであって自動操舵トルク値と目標アシストトルク値との和と一致するトルクを操舵軸に与えるアクチュエータとを備え、操舵制御部はステアリングホイールから操舵軸に与えられる操舵トルクにアシストトルクゲインを乗じることにより目標アシストトルク値を生成し、自動操舵時のアシストトルクゲインを非自動操舵時よりも小さくすることを特徴とする。
【０００７】
自動操舵中は、アシストトルクが、一層具体的にはアシストトルクゲインが操舵中（手動操舵中）に比べて小さくなるので、自動操舵中のステアリング操作に伴う操舵トルクは、ある程度大きくなる。そのため、ステアリング操作入力を検出するための操舵トルクしきい値を大きな値に設定でき、ステアリングホイールの慣性トルクとの区別が容易となる。したがって、操舵トルク検出値に基づいてステアリング操作の有無を誤り無く認識することができ、その認識結果に基づいて手動操舵への切り換えを正確に行うことができる。
【０００８】
なお、自動操舵中の操舵トルクがある程度大きくなったとはいえ、アシストトルクを生じさせない場合に比べて自動操舵中のステアリング操作は容易であり、ステアリング操作に基づいて自動操舵から手動操舵に切り換えたときに生ずる操舵トルクの急減も緩和される。
【０００９】
アクチュエータは、操舵軸にトルクを与える手段として電動モータを備え、操舵制御部はそのトルクが目標アシストトルク値と自動操舵トルク値の和と一致するように電動モータを制御することが望ましい。
【００１０】
操舵軸に自動操舵トルクを与える機能とアシストトルクを与える機能を一つの電動モータで実現するので、アクチュエータの構成の簡素化を図ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施形態である自動操舵装置およびこれに適用される操舵機構（ステアリング機構）を示す図である。この自動操舵装置は、自動操舵ＥＣＵ(Electrical Control Unit)１０と、ＥＭＰＳ（電動式パワーステアリング）・ＥＣＵ１２と、操舵トルクセンサ１４と、電動モータ１６およびギア１８ａ，１８ｂの組合せによるＥＭＰＳアクチュエータ２０とを備えて構成されている。
【００１２】
自動操舵ＥＣＵ１０とＥＭＰＳ・ＥＣＵ１２は、この自動操舵装置の操舵制御部１１を構成している。操舵トルクセンサ１４は、ステアリングホイール２２に直結されたステアリングシャフト（操舵軸）２４に配設されており、ステアリングホイール２２から操舵軸２４に与えられる操舵トルクの値を検出する。ギア１８ａはステアリングシャフト２４に固定され、電動モータ１６の軸に固定されたギア１８ｂと組み合わされている。
【００１３】
ステアリングシャフト２４は、自在継手２６によって所定箇所で継ぎ合わされ、ステアリングシャフト２４の先端部が、ラックアンドピニオン式ステアリングギアボックスなどのギアボックス２８によってサイドロッド３０に接続されている。
【００１４】
操舵制御部１１は、目標アクチュエータトルク値を算出し、アクチュエータ２０が目標アクチュエータトルク値と一致するトルクを操舵軸２４に与えるようにアクチュエータ２０を制御する。
【００１５】
目標アクチュエータトルク値は、目標アシストトルク値と自動操舵トルク値との和であり、目標アシストトルク値は操舵トルクセンサ１４で検出された操舵トルク検出値に基づいてＥＭＰＳ・ＥＣＵ１２で算出される。
【００１６】
自動操舵トルク値は自動操舵ＥＣＵ１０で算出され、ＥＭＰＳ・ＥＣＵ１２に与えられる。ＥＭＰＳ・ＥＣＵ１２では、自己が算出した目標アシストトルク値に自動操舵ＥＣＵ１０からの自動操舵トルク値を加算して目標アクチュエータトルク値とする。
【００１７】
手動操舵時すなわち非自動操舵時には、自動操舵トルク値が零となるので、目標アクチュエータトルク値＝目標アシストトルク値となる。したがって、ＥＭＰＳ・ＥＣＵ１２は、非自動操舵時にあっては、操舵トルクセンサ１４で検出された操舵トルク検出値に基づいて目標アシストトルク値を決定し、目標アシストトルク値と一致するアシストトルクを発生するようにアクチュエータ２０を制御することになる。このとき、ＥＭＰＳ・ＥＣＵ１２において算出される目標アシストトルク値は、操舵トルクセンサ１４で検出された操舵トルク検出値にアシストトルクゲインを乗じることにより得られる。
【００１８】
自動操舵時には、ＥＭＰＳ・ＥＣＵ１２において、自動操舵ＥＣＵ１０で決定された自動操舵トルク値に目標アシストトルク値を加えて目標アクチュエータトルク値とし、ＥＭＰＳ・ＥＣＵ１２はさらにアクチュエータ２０が目標アクチュエータトルク値と一致したトルクを発生するように制御する。
【００１９】
自動操舵中は、運転者によるステアリング操作が加えられなければ、自動操舵開始と終了のとき以外は操舵トルクセンサ１４で検出された操舵トルク検出値が零であるため、目標アクチュエータトルク値＝自動操舵トルク値となる。
【００２０】
なお、自動操舵開始と終了のときには、ステアリングホイール２２の自重によって自動操舵の力方向と逆方向に瞬間的に慣性トルクが発生する。そのため、この慣性トルクが操舵トルクセンサ１４において操舵トルクのノイズとして検出されてしまう。
【００２１】
図２は慣性トルクを説明するためのタイミングチャートであり、図２（ａ）は操舵角に関するタイミングチャート、図２（ｂ）は操舵トルク検出値に関するタイミングチャートである。この図では、時刻ｔ１において自動操舵が開始し、時刻ｔ２において自動操舵が終了している。すなわち、時刻ｔ１からｔ２の間で自動操舵トルク値に応じた自動操舵が実行されている。このような自動操舵が実行されると、図２（ｂ）に示すように、時刻ｔ１およびｔ２において、インパルス状の操舵トルク検出値が検出される。これがステアリングホイール２２の自重に基づく慣性トルクである。
【００２２】
つぎに、このように構成された本実施形態の自動操舵装置の動作を図３に示すフローチャートを参照して説明する。
【００２３】
まず、ステップＳ１では自動操舵中かどうかが判断される。この結果、自動操舵中であれば、ステップＳ２でＥＭＰＳ・ＥＣＵ３２においてアシストトルクゲインを下げる制御が行われる。
【００２４】
この制御は、自動操舵時のアシストトルクゲインを、手動操舵時のアシストトルクのゲインよりも低くするものである。一例を挙げると、手動操舵時のアシストトルクゲインが、操舵トルク対アシストトルクの比が１対１５となるように設定されていたとすると、自動操舵時には操舵トルク対アシストトルクの比が１対３となるようなアシストトルクゲインにゲイン値を小さくする。
【００２５】
次に、ステップＳ３で自動操舵ＥＣＵ１０において、自動操舵トルク値の演算が行われる。その後、ステップＳ４で操舵トルクセンサ１４によって操舵トルクが検出され、この操舵トルク検出値に応じてステップＳ５でＥＭＰＳ・ＥＣＵ１２による目標アシストトルク値の演算が行われる。
【００２６】
なお、ステップＳ１において自動操舵中でないと判断された場合は、ステップＳ２およびステップＳ３の処理がスキップされ、ステップＳ４に移行する。
【００２７】
次に、ステップＳ６では、ステップＳ５で算出された目標アシストトルク値とステップＳ３で算出された自動操舵トルク値とを加算して目標アクチュエータトルク値とし、アクチュエータ２０が出力するトルクが目標アクチュエータトルク値と一致するように、アクチュエータ２０を制御する。
【００２８】
この制御の後、ステップＳ７で再び自動操舵中かどうかが判断される。この結果、自動操舵中であれば、ステップＳ８に移行し、ステアリング操作入力すなわち手動操舵入力が操舵トルクセンサ１４での検出トルク値から判断される。ステップＳ７での判断の結果、非自動操舵中（手動操舵中）であれば、ステップＳ８における手動操舵入力判断は行われない。
【００２９】
つぎに、図４に示すタイミングチャートを参照しながらステップＳ８における手動操舵入力判断について説明する。図４（ａ）は操舵角に関するタイミングチャートであり、図４（ｂ）〜（ｄ）はそれぞれ操舵トルク検出値に関するタイミングチャートである。このタイミングチャートでは、時刻ｔ１において自動操舵が開始し、時刻ｔ２において手動操舵入力（運転者によるステアリング操作）があり、時刻ｔ３で手動操舵入力が無くなり、時刻ｔ４で自動操舵が終了している。すなわち、時刻ｔ１からｔ４の間で自動操舵トルク値に応じた自動操舵が実行されており、途中の時刻ｔ２からｔ３の間では、自動操舵に逆らって操舵角が変化しないように手動操舵による操舵トルクが運転者により付加されている。
【００３０】
図４（ｂ）は、自動操舵中にパワーアシスト機能を働かせない従来装置における操舵トルク検出値の時間変化を示すものであり、図４（ｃ）は本実施形態のように自動操舵中にもパワーアシスト機能を働かせるが、そのときのアシストトルクゲインを非自動操舵時のときと同じにした他の従来装置における操舵トルク検出値の時間変化を示すものである。図４（ｄ）は本実施形態の自動操舵装置における操舵トルク検出値の時間変化を示すものである。
【００３１】
図４（ａ）に示すような自動操舵およびその途中での運転者によるステアリング操作がなされたときにパワーアシストがなされないと、図４（ｂ）のトルク値Ｔ１で示されるように、マイナス側に大きな操舵トルクをステアリング操作により与えなければならない。
【００３２】
一方、手動操舵時と同じアシストトルクゲインでパワーアシスト機能を発揮させる他の従来装置によれば、図４（ｃ）のトルク値Ｔ２で示されるように、マイナス側に小さな操舵トルクを与えるだけで、自動操舵に逆らって操舵角を維持することができる。このとき、トルク値Ｔ１との差分はアシストトルクがカバーしている。この従来装置によれば、自動操舵中のステアリング操作が容易になるという利点を有するが、操舵トルクが小さいため、操舵トルクセンサの検出値に基づいて手動操舵入力を検出することが難しいという欠点をもっている。
【００３３】
本実施形態の自動操舵装置によれば、自動操舵中のアシストトルクゲインを非自動操舵中よりも小さくするので、自動操舵中のステアリング操作に基づく操舵トルク検出値は、図４（ｄ）のトルク値Ｔ３で示されるように、慣性トルクに起因するインパルス状の操舵トルク検出値とは明確に異なる、ある程度の幅とある程度の大きさを持った波形となる。したがって、波形の幅と大きさとから、ステアリング操作に基づく操舵トルク検出値の変化を慣性トルクに起因する操舵トルク検出値の変化と区別してピックアップできる。
【００３４】
このように、本実施形態の自動操舵装置によれば、自動操舵中においてもパワーアシストを行うのでステアリング操作を容易に行うことができ、しかも、その手動操舵入力を正確に検出することができる。
【００３５】
なお、図４の動作例では、説明を容易にするために、ステアリング操作終了後も自動操舵が維持されているが、実際には、自動操舵中におけるステアリング操作（手動操舵入力）が検出されると、自動操舵を中止して手動操舵に切り換えるように制御する。すなわち、ステアリング操作が検出された時点で自動操舵トルクを零にする。
【００３６】
このとき、図４（ｂ）の例のように、自動操舵中にパワーアシストが働いていないと、操舵トルクが大きいため、自動操舵トルクが零になったときに操舵トルク反力が急減し、運転者に操舵に関する不快感を与えてしまう。
【００３７】
しかし、本実施形態の自動操舵装置によれば、図４（ｄ）に示すように、自動操舵中にパワーアシストが働くために操舵トルクを低減することができ、手動操舵への切り換え時における操舵トルク反力の急減を緩和することができる。
【００３８】
ステアリング操作入力の判断は、上述したように操舵トルク検出値がしきい値を越えたか否か、および、しきい値を越えている時間が所定継続時間を超えたか否かで行う。操舵トルク検出値のしきい値Ｔｈと所定継続時間Ｓの設定は、一通りでもよいし、複数の組み合わせを用意してもよい。
【００３９】
ここで、操舵トルク検出値のしきい値Ｔｈと所定継続時間Ｓの設定に関する複数の組み合わせの例を示す。たとえば、しきい値ＴｈとしてＴｈ１、Ｔｈ２、Ｔｈ３（Ｔｈ１＜Ｔｈ２＜Ｔｈ３）の３種類を用意し、所定継続時間ＳとしてＳ１、Ｓ２、Ｓ３（Ｓ１＞Ｓ２＞Ｓ３＞）の３種類を用意し、
▲１▼操舵トルク検出値がＴｈ１以上でＳ１以上継続したとき、または、
▲２▼操舵トルク検出値がＴｈ２以上でＳ２以上継続したとき、または、
▲３▼操舵トルク検出値がＴｈ３以上でＳ３以上継続したとき、
のいずれかを満たしたときにステアリング操作入力があったと判定する。
【００４０】
ステアリング操作入力の判定基準をこのように設定すると、運転者が大きな操舵トルクを与えると短時間で自動操舵を中止することができ、小さな操舵トルクを与えたときには少しの余裕時間を経過した後に自動操舵を中止することができる。
【００４１】
なお、本実施形態では、アクチュエータ２０は単一であり、アクチュエータ２０が出力するトルクは、目標アシストトルク値と自動操舵トルク値の和と一致するように制御される。しかし、自動操舵用のアクチュエータとパワーアシスト用のアクチュエータを別々に備え、前者の出力を自動操舵トルク値と一致させ、後者を目標アクチュエータトルク値と一致させるように制御してもよい。だだし、本実施形態のように、自動操舵トルクを与えるアクチュエータの機能とアシストトルクを与えるアクチュエータの機能を一つの電動モータで実現すれば、操舵機構の簡素化を図ることができる。
【００４２】
【発明の効果】
以上のように、本発明の自動操舵装置によれば、自動操舵中はアシストトルクが、一層具体的にはアシストトルクゲインが非自動操舵中（手動操舵中）に比べて小さくなるので、自動操舵中に運転者によるステアリング操作が行われたときの操舵トルクがある程度大きくなる。そのため、操舵トルクをステアリングホイールの慣性トルクと明確に区別することができ、操舵トルクの検出値に基づいてステアリング操作の有無を正確に認識することができる。したがって、その認識結果に基づいて手動操舵への切り換えを正確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である自動操舵装置の構成を示す図。
【図２】慣性トルクを説明するためのタイミングチャート。
【図３】本実施形態の動作を示すフローチャート。
【図４】自動操舵中におけるステアリング操作入力判断を説明するためのタイミングチャート。
【符号の説明】
１０…自動操舵ＥＣＵ、１１…操舵制御部、１２…ＥＭＰＳ・ＥＣＵ、１４…操舵トルクセンサ、１６…電動モータ、１８ａ，１８ｂ…ギア、２０…アクチュエータ。
【図１】
0003693048.tif 000002
【図２】
0003693048.tif 000003
【図３】
0003693048.tif 000004
【図４】
0003693048.tif 000005