(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵方向における障害物との衝突可能性がある時に、操舵抑制力を作用させる手段を備える車両において、
前記操舵抑制力の大きさを、車両の方向変換時における制動操作に対する操舵の優先度に対応する操舵依存度に対応させることが可能とされていることを特徴とする車両のステアリング装置。
【請求項２】
操舵トルクを検知する手段と、
その検知された操舵トルクと前記操舵依存度に対応して操舵抑制力を演算する手段とを備え、
その操舵トルクに対する操舵抑制力の比率は、その操舵依存度に対応するように定められている請求項１に記載の車両のステアリング装置。
【請求項３】
その操舵依存度に相関するパラメータを求める手段と、
そのパラメータと操舵依存度の関係を記憶する手段と、
その求めたパラメータと記憶した関係とに基づき操舵依存度を演算する手段とを備える請求項１または２に記載の車両のステアリング装置。
【請求項４】
その操舵依存度の設定値の入力装置を備える請求項１〜３の中の何れかに記載の車両のステアリング装置。
【請求項５】
操舵方向における障害物との衝突可能性がある時に、操舵抑制力を作用させる手段を備える車両において、
操舵トルクが零の時は一定の操舵抑制力が付与され、且つ、操舵トルクが設定値未満の場合は設定値以上の場合よりも、操舵トルクに対する操舵抑制力の増加率が小さくされていることを特徴とする車両のステアリング装置。
【請求項６】
前記操舵抑制力の大きさを、車両の方向変換時における制動操作に対する操舵の優先度に対応する操舵依存度に対応させることが可能とされている請求項５に記載の車両のステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、走行中の車両が、他車両やガードレール等の障害物に衝突するのを防止するためのステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
レーンチェンジ等の際に車両が側方や後側方の障害物と衝突するのを防止することを目的として、車両と障害物との衝突可能性に基づき操舵抑制を行なうステアリング装置の開発が進められている。これは、操舵方向における障害物の検出時に、操舵方向と逆方向に操舵抑制力を作用させることで、障害物の存在をドライバーに認識させるものである。
【０００３】
その操舵抑制力が小さ過ぎると障害物の存在をドライバーに認識させることができず、過大になると車両挙動を不安定にしてしまう。そこで、ドライバーが作用させる操舵トルクを検出し、その操舵トルクに対して一定の比率の操舵抑制力を作用させることが提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、操舵トルクに対して一定の比率の操舵抑制力を作用させても、ドライバーによっては障害物の存在を認識することなく操舵抑制力に抗して操舵を行う場合や、操舵抑制力の作用が過大であると感じる場合がある。また、操舵トルクが小さい場合は操舵抑制力が小さくなるため、障害物の存在をドライバーに認識させるのが困難になる。
【０００５】
本発明は、上記問題を解決することのできる車両のステアリング装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明による車両のステアリング装置の第１の特徴は、操舵方向における障害物との衝突可能性がある時に、操舵抑制力を作用させる手段を備える車両において、前記操舵抑制力の大きさを、車両の方向変換時における制動操作に対する操舵の優先度に対応する操舵依存度に対応させることが可能とされている点にある。
【０００７】
本発明による車両のステアリング装置の第１の特徴は、操舵抑制の最適化にドライバーの操舵依存度が影響することに着目したことに基づくものである。先ず、操舵依存度について説明する。
図６に示すようにパイロンＰを並べることで、幅３．５ｍの走行路を形成した。その走行路は、図において破線矢印で示すように、車両１０が一台のみ走行できる幅を有し、途中で進路変更のために操舵が必要とされている。また、その進路変更できる距離は１０ｍとされ、進路変更が遅れたり、進路変更が早すぎる場合はパイロンＰに車両１０が衝突するものとされている。
その走行路において複数のドライバーにより時速５０ｋｍでの車両１０の走行試験を行った。なお、操舵依存度を明確に判断できるように、その走行路での進路変更は急操舵により行うようにした。
図７、図８は、その走行試験結果であり、図中△印はパイロンＰを倒すことなく車両１０が通過でき、図中○印は車両１０が停止し、図中□はパイロンＰに車両１０が衝突した場合である。図７における横軸は操舵の優先度に対応する最大操舵トルクであり、縦軸は制動操作の優先度に対応する平均減速度である。図８における横軸は操舵の優先度に対応する最大舵角であり、縦軸は制動操作の優先度に対応する平均減速度である。
この走行試験から、車両の方向変換時における制動操作に対する操舵の優先度が高過ぎる場合、すなわちドライバーの操舵依存度が過大であるとパイロンＰに車両１０が衝突する。その制動操作に対する操舵の優先度が低過ぎる場合、すなわちドライバーの操舵依存度が小さくなり過ぎると車両１０は停止する。その制動操作と操舵とがバランスする場合、すなわちドライバーの操舵依存度が適正範囲であればパイロンＰを倒すことなく車両１０は通過できる。
以上のことから、車両の方向変換を行う場合、制動操作に対する操舵の優先度に対応する操舵依存度の適正範囲には幅があり、操舵と制動操作の何れを優先するかはドライバー毎に異なることを確認できる。
【０００８】
上記本発明の構成によれば、操舵方向において障害物との衝突可能性がある時に作用させる操舵抑制力を、操舵依存度の増大により増大させ、操舵依存度の減少により減少させることができる。これにより、ドライバーの操舵依存度に対応した操舵抑制力を作用させ、ドライバーに確実に障害物の存在を認識させて障害物との衝突を回避でき、且つ、過大な操舵抑制力の作用を防止してドライバーに違和感を与えるのを防止できる。
【０００９】
本発明において、操舵トルクを検知する手段と、その検知された操舵トルクと前記操舵依存度に対応して操舵抑制力を演算する手段とを備え、その操舵トルクに対する操舵抑制力の比率は、その操舵依存度に対応するように定められているのが好ましい。
これにより、操舵抑制力を、障害物に向かう操舵トルクの増大により増大させ、その操舵トルクの減少により減少させると共に、ドライバーの操舵依存度に対応させることができるので、ドライバーに違和感を与えることなく速やかに障害物の存在を認識させることができる。
【００１０】
その操舵依存度に相関するパラメータを求める手段と、そのパラメータと操舵依存度の関係を記憶する手段と、その求めたパラメータと記憶した関係とに基づき操舵依存度を演算する手段とを備えるのが好ましい。
その操舵依存度をパラメータに基づき演算することで、時々刻々変化する状況に対応した操舵抑制力を作用させることができる。
その操舵依存度に相関するパラメータとして、操舵トルクの大きさ、車両の減速度、ブレーキペダルの踏力、操舵の開始時点に対するブレーキ操作の開始時点の遅れ等を求めることができる。
そのパラメータと操舵依存度の関係は、その関係に従うことで、そのパラメータから操舵依存度を求めることができるように定めればよく、具体的な関係は実験的に求めればよい。
【００１１】
その操舵依存度の設定値の入力装置を備えるのが好ましい。
これにより、ドライバーの意思により操舵依存度を予め任意の値に設定することができ、ドライバー自身が最適と考える操舵抑制力を作用させることができる。
【００１２】
本発明による車両のステアリング装置の第２の特徴は、操舵方向における障害物との衝突可能性がある時に、操舵抑制力を作用させる手段を備える車両において、操舵トルクが零の時は一定の操舵抑制力が付与され、且つ、操舵トルクが設定値未満の場合は設定値以上の場合よりも、操舵トルクに対する操舵抑制力の増加率が小さくされている点にある。
これにより、操舵トルクが大きな場合だけでなく、操舵トルクが小さい場合にも、操舵抑制力をドライバーに障害物の存在を認識させるのに充分な大きさにできる。操舵トルクが零の時の一定の操舵抑制力の大きさや、操舵トルクに対する操舵抑制力の増加率は、操舵抑制力の値が、ドライバーに障害物の存在を認識させるのに充分な大きさになるように定めればよく、具体的な値は実験的に求めればよい。
本発明のステアリング装置は、この第２の特徴と上記第１の特徴とを併せ持つのが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図３を参照して本発明の第１実施形態を説明する。
図１に示すラックピニオン式電動パワーステアリング装置１は、車両１０のステアリングホイールＨに連結される入力シャフト２と、この入力シャフト２にトルクセンサ３を介して連結される出力シャフト４とを有するステアリングシャフトを備えている。その出力シャフト４はジョイント５を介してピニオン６に接続され、そのピニオン６に噛み合うラック７に操舵用車輪８が連結される。これにより、操舵トルクがステアリングホイールＨ、入力シャフト２、トルクセンサ３、出力シャフト４、およびピニオン６を介してラック７に伝達され、そのラック７の移動により車両１０の操舵がなされる。その出力シャフト４の外周にベベルギヤ１２が設けられ、このベベルギヤ１２に噛み合うベベルギヤ１５がモータ（アクチュエータ）１３により回転駆動される。
【００１４】
そのトルクセンサ３は、その入力シャフト２から出力シャフト４へ伝達される操舵トルクを出力するもので、公知の構成のものを用いることができる。そのトルクセンサ３は、コンピューターにより構成されるコントローラー５０に接続される。
【００１５】
そのコントローラー５０に、上記モータ１３、車速検知センサ５１、車両１０に取り付けられた複数の障害物検知センサ５３、５４、５５、５６、ブレーキペダルの踏力検知センサ６４、舵角センサ６５、入力装置７０が接続される。
【００１６】
それら障害物検知センサ５３、５４、５５、５６は、例えば、車両１０の左右側方と左右後側方における障害物を検知するもので、車両からレーザや超音波等のレーダ波を発射する発信器と、そのレーダ波の受信器と、その受信したレーダ波の増幅器とを有するものにより構成できる。そのレーダ波の発信から受信までの時間差からコントローラー５０は障害物までの距離を演算する。
【００１７】
そのコントローラー５０により、車両の方向変換時における制動操作に対する操舵の優先度に対応する操舵依存度に相関するパラメータとして、トルクセンサ３により検知される操舵トルクと、車速検知センサ５１により検知される車速の時間変化から求められる減速度と、踏力検知センサ６４により検知されるブレーキペダルの踏力と、舵角センサ６５による舵角検出開始時点と踏力検知センサ６４の踏力検出開始時点との差から求められる操舵の開始時点に対するブレーキ操作の開始時点の遅れとが求められる。
【００１８】
そのコントローラー５０は、そのパラメータと操舵依存度の関係を記憶し、その求めたパラメータと記憶した関係とに基づき操舵依存度を演算する。この演算式は、操舵トルクが大きく、車両の減速度が小さく、ブレーキペダルの踏力が小さく、操舵の開始時点に対するブレーキ操作の開始時点の遅れが大きい程に、操舵依存度が大きくなるように定められ、具体的には実験により求めればよい。
【００１９】
その入力装置７０は、操舵依存度の設定値をドライバーによる入力操作によってコントローラー５０に入力するもので、その操舵依存度を所望の値に設定することが可能とされている。この入力装置７０は、例えばキーボードにより構成できる。その操舵依存度の入力値はコントローラー５０により記憶される。また、その入力装置７０から、操舵依存度の選択信号がコントローラー５０にドライバーの操作により入力可能とされ、操舵依存度として入力装置７０により設定された値と上記のようにコントローラー５０により演算されることで自動設定された値の何れを用いるかを選択することが可能とされている。
【００２０】
上記コントローラー５０の制御プログラムに基づくステアリング装置の制御手順を、図２に示すフローチャートを参照して説明する。
【００２１】
まず、トルクセンサ３、車速検知センサ５１、障害物検知センサ５３、５４、５５、５６、踏力検知センサ６４、舵角センサ６５からの信号を読み込む（ステップ１）。次に、モータ１３の駆動電流に対応する制御値Ｉを演算する（ステップ２）。その制御値Ｉは、検知された操舵トルクに対応するものであり、操舵トルクが大きくなる程に大きな操舵補助力を発生するように定められる。本実施形態では、その制御値Ｉは検知された車速によっても変化し、低速状態では操舵補助力を大きくして車両の旋回性を向上し、高速状態では操舵補助力を小さくして高速走行時の安定性を向上する。
【００２２】
次に、検知された操舵トルクから操舵方向を判断し、その操舵方向におけるセンサ５３、５４、５５、５６からの障害物検知信号により、車両１０と障害物との衝突可能性を判断する（ステップ３）。例えば、その操舵方向において予め定めた一定距離内に障害物が検知された場合は衝突可能性があると判断する。
【００２３】
その衝突可能性が無い場合、ステップ２において演算した制御値Ｉを出力してモータ１３を駆動することで操舵補助力を作用させ（ステップ４）、ステップ１に戻る。
【００２４】
ステップ３において衝突可能性が有ると判断された場合、操舵依存度として、コントローラー５０により演算されることで自動設定される値を用いるか否かが、上記入力装置７０から入力される選択信号に基づいて判断される（ステップ５）。
【００２５】
ステップ５において、操舵依存度として自動設定される値が用いられる場合、上記のように操舵依存度に相関するパラメータと、そのパラメータと操舵依存度の記憶した関係とに基づき操舵依存度を演算し、その演算した値を操舵依存度として設定する（ステップ６）。
【００２６】
ステップ５において、操舵依存度として自動設定される値を用いない場合、入力装置７０によりドライバーにより操舵依存度として設定された値を読み出し（ステップ７）、その値を操舵依存度として設定する。
【００２７】
次に、検知された操舵トルクと設定された操舵依存度に対応して操舵抑制力を演算し、上記制御値Ｉを、その演算された操舵抑制力を作用させることができる値Ｉ′に変化させる（ステップ８）。図３における破線Ａ、実線Ｂ、２点鎖線Ｃは、その操舵抑制力と操舵依存度と操舵トルクとの関係を示す。本実施形態では操舵抑制力は操舵トルクに比例するものとされるが、操舵トルクに対応するように、操舵トルクの増大により増大し、操舵トルクの減少により減少すればよい。その操舵トルクに対する操舵抑制力の比率は、ステップ６あるいはステップ７において設定した操舵依存度に対応し、操舵依存度の増大により増大し、操舵依存度の減少により減少する。すなわち、図３において、操舵トルクに対する操舵抑制力の比率が最大の破線Ａの場合は実線Ｂの場合よりも操舵依存度が大きく、その比率が最小の２点鎖線Ｃの場合は実線Ｂの場合よりも操舵依存度が小さくされ、操舵抑制力の大きさが操舵依存度に対応する。
【００２８】
次に、その変化後の制御値Ｉ′を出力してモータ１３を駆動することで操舵抑制力を作用させ（ステップ９）、ステップ１に戻る。これにより、車両と障害物との衝突可能性がある時に操舵抑制力を作用させることができる。
【００２９】
上記構成によれば、操舵方向において障害物との衝突可能性がある時に操舵抑制力を作用させることができる。その操舵抑制力を、障害物に向かう操舵トルクの増大により増大させ、その操舵トルクの減少により減少させると共に、操舵依存度の増大により増大させ、操舵依存度の減少により減少させることができる。これにより、ドライバーの操舵依存度と操舵トルクに応じた操舵抑制力を作用させ、ドライバーに確実、速やかに障害物の存在を認識させて障害物との衝突を回避でき、且つ、過大な操舵抑制力の作用を防止し、ドライバーに違和感を与えるのを防止できる。また、その操舵依存度をパラメータに基づき演算することで、時々刻々変化する状況に応じた操舵抑制力を作用させることができる。その操舵依存度を入力装置７０によって設定することで、ドライバーの意思により操舵依存度を予め任意の値に設定することができ、ドライバー自身が最適と考える操舵抑制力を作用させることができる。
【００３０】
図４、図５を参照して本発明の第２実施形態を説明する。なお、第１実施形態と同様部分は同一符号で示し、相違点を説明する。
【００３１】
上記第１実施形態との相違は、操舵トルクが零の時は一定の操舵抑制力が付与され、且つ、操舵トルクが設定値未満の場合は設定値以上の場合よりも、操舵トルクに対する操舵抑制力の増加率が小さくされている点にある。すなわち、図４のフローチャートに示すように、この第２実施形態のコントローラー５０による制御手順は、操舵依存度が設定されるまでは第１実施形態のステップ１〜７と同様とされる（ステップ１′〜７′）。
【００３２】
ステップ６′あるいはステップ７′において操舵依存度が設定されたならば、トルクセンサ３により検知された操舵トルクＴが設定値Ｔａ以上か未満かが判断される（ステップ８′）。
【００３３】
ステップ８′において検知された操舵トルクＴが設定値Ｔａ以上であれば、第１実施形態のステップ８、９と同様に、制御値Ｉを操舵抑制力を作用させることができる値Ｉ′に変化させ（ステップ９′）、その変化後の制御値Ｉ′を出力し、モータ１３を駆動することで操舵抑制力を作用させ（ステップ１０′）、ステップ１′に戻る。
【００３４】
ステップ８′において検知された操舵トルクＴが設定値Ｔａ未満であれば、検知された操舵トルクＴが設定値Ｔａ以上の場合よりも、操舵トルクＴに対する操舵抑制力の増加率が小さくなるように、制御値Ｉを操舵抑制力を作用させることができる制御値Ｉ″に変化させ（ステップ１１′）、その変化後の制御値Ｉ″を出力し、モータ１３を駆動することで操舵抑制力を作用させる（ステップ１０′）。
図５における破線Ａ′、実線Ｂ′、２点鎖線Ｃ′は、第２実施形態における操舵抑制力と操舵依存度と操舵トルクＴとの関係を示す。その操舵トルクＴが設定値Ｔａ以上の場合、本実施形態では操舵抑制力は操舵トルクＴに比例するものとされるが、操舵トルクＴに対応するように、操舵トルクＴの増大により増大し、操舵トルクＴの減少により減少すればよい。その操舵トルクＴが設定値Ｔａ未満の場合、本実施形態では操舵抑制力は一定値とされるが、操舵トルクＴに対応するように、操舵トルクＴの増大により増大し、操舵トルクＴの減少により減少してもよく、その操舵トルクＴに対する操舵抑制力の増加率が、操舵トルクＴが設定値以上の場合よりも小さければよい。その操舵トルクＴに対する操舵抑制力の比率は、ステップ６′あるいはステップ７′において設定した操舵依存度に対応し、操舵依存度の増大により増大し、操舵依存度の減少により減少する。
【００３５】
上記第２実施形態によれば、操舵トルクＴが小さい場合でも、操舵抑制力をドライバーに障害物の存在を認識させるのに充分な大きさにできる。他は上記第１実施形態と同様である。
【００３６】
なお、本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、障害物の検知手段は特に限定されず、ＣＣＤカメラによる車両周囲の映像を画像処理することで、車両に接近する障害物の有無を検知するようにしてもよい。また、操舵方向の検知手段も特に限定されず、例えば、ウィンカの操作信号により検知してもよい。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、ドライバーの特性に応じた操舵抑制力の付与により、ドライバーに違和感を与えることなく障害物との衝突を確実に回避できる車両のステアリング装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態のステアリング装置の構成説明図
【図２】本発明の第１実施形態のステアリング装置の制御手順を示すフローチャート
【図３】本発明の第１実施形態のステアリング装置における操舵トルクと操舵抑制力との関係を示す図
【図４】本発明の第２実施形態のステアリング装置の制御手順を示すフローチャート
【図５】本発明の第２実施形態のステアリング装置における操舵トルクと操舵抑制力との関係を示す図
【図６】車両の走行試験の説明図
【図７】車両の走行試験の結果を示す最大操舵トルクと平均減速度との関係を示す図
【図８】車両の走行試験の結果を示す最大舵角と平均減速度との関係を示す図
【符号の説明】
１  パワーステアリング装置
３  トルクセンサ
１０  車両
５０  コントローラー
５３、５４、５５、５６  障害物検知センサ
７０  入力装置
【図１】
0003718346.tif 000002
【図２】
0003718346.tif 000003
【図３】
0003718346.tif 000004
【図４】
0003718346.tif 000005
【図５】
0003718346.tif 000006
【図６】
0003718346.tif 000007
【図７】
0003718346.tif 000008
【図８】
0003718346.tif 000009