(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行中の前方道路の車線状態を検知する第１の手段と、自車の運動状態を検知する第２の手段と、前記第１、第２の手段の出力から前方道路車線に対する自車の位置関係を維持するために必要な操舵量を算出する第３の手段と、車両の操舵車輪を作動させる操向手段と、前記第３の手段の出力に応じて前記操向手段に操舵トルクを発生させる第１の駆動手段と、ステアリングホィールに加えられた操舵角度に関わらず前記操舵量を生じさせるためにステアリングホィールを駆動する第２の駆動手段と、前記操舵トルクの最大値を規定する手段とからなると共に、前記第２の駆動手段が作動するとき、その作動量に応じて前記自車の運動状態を変更できるように前記第１の駆動手段の出力を変更するように構成したことを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項２】
前記第２の駆動手段が作動するとき、その作動量に応じて前記ステアリングホィールを前記第２の駆動手段の基準位置へ付勢するように前記第２の駆動手段を駆動するよう構成したことを特徴とする請求項１項記載の車両用操舵装置。
【請求項３】
前記ステアリングホィールに加えられた操舵トルクを計測可能な計測手段を備え、前記操舵トルクが既定の範囲にあるときはその操舵トルクに比例した変位を、また前記操舵トルクが上記既定の範囲を超えたときは実質的に一定な変位を、前記第２の駆動手段に与えるように構成したことを特徴とする請求項２項記載の車両用操舵装置。
【請求項４】
前記第２の駆動手段の駆動変位を計測して前記駆動変位に応じた付勢力を前記ステアリングホィールに作用させるべく、前記第２の駆動手段が駆動できるように前記駆動変位の計測手段を設けたことを特徴とする請求項２項記載の車両用操舵装置。
【請求項５】
前記第２の駆動手段の駆動範囲を規定の角度以内に規定する角度規定手段を設けたことを特徴とする請求項１項、３項、および４項のいずれかに記載の車両用操舵装置。
【請求項６】
前記第１の駆動手段の駆動力の最大値を、車両が走行中に受ける路面抵抗値以上に設定したことを特徴とする請求項１項記載の車両用操舵装置。
【請求項７】
走行中の前方道路の車線状態を検知する第１の手段と、自車の運動状態を検知する第２の手段と、前記第１、第２の手段の出力から前方道路車線に対する自車の位置関係を維持するために必要な操舵量を算出する第３の手段と、車両の操舵車輪を作動させる操向手段と、前記第３の手段の出力に応じて前記操向手段に操舵トルクを発生させる第１の駆動手段と、ステアリングホィールに加えられた操舵角度に関係なく前記操舵量を生じさせるためにステアリングホィールを駆動する第２の駆動手段とを備えると共に、前記第２の駆動手段の駆動力を、前記第１の駆動手段の駆動力以下に設定したことを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項８】
前記操舵力が小さいときはレーン追従機能を強化すると共に、前記操舵力が大きいときはレーン追従機能を低下させるように構成したことを特徴とする、請求項３項ないし７項のいずれかに記載の車両用操舵装置。
【請求項９】
前記第２の駆動手段が作動されるとき、その作動量に応じて前記第１の駆動手段の駆動力の最大値を変更するように構成したことを特徴とする請求項２項ないし７項のいずれかに記載の車両用操舵装置。
【請求項１０】
前記第２の駆動手段が駆動されて前記の駆動範囲の規定値に近づくとき、前記第１の駆動手段の駆動力の最大値を減少させるように構成したことを特徴とする請求項９項記載の車両用操舵装置。
【請求項１１】
前記第２の駆動手段が駆動されて前記の駆動範囲の規定値に近づくとき、前記第１の駆動手段の駆動力の最大値を前記第２の駆動手段の駆動力と実質的に同じレベルに低下させることを特徴とする請求項９項または１０項記載の車両用操舵装置。
【請求項１２】
前記操舵力検出手段の検出トルクが増大して規定値に近づくとき、その接近量に応じて前記第１の駆動手段の駆動力の最大値を変更するように構成したことを特徴とする請求項８項記載の車両用操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両用操舵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両用操舵装置として、本出願人は、例えば特開平５−１９７４２３号公報において、車両などの移動体を滑らかな軌跡で目標経路に追従させる技術を提案している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本出願人が先に提案した技術は、専ら装置の出力によって車両を自動運転させるものであった。しかるに車両が走行中に遭遇する場面には、レーンチェンジ（車線変更）や、インターチェンジなどでの車線乗換え、路面に落ちている障害物の回避、路肩で作業している作業車や工事標識による僅かばかりの車線内コース変更などには高度な知能を必要とし、現在の技術では完全な自動運転を行うことは無理がある。
【０００４】
上記のような場合に、自動運転中でも運転者の意思による介入が行えるように構成することが、より実用的であり、遠い将来に道路側のインフラ整備が進んで自動運転に適したものとなるまでの間は、人間が運転の主体者であり続け、それでいて装置側から運転に適した情報を、運転者に分かりやすい形で提供する装置の実現が望まれている。
【０００５】
そのような視点に立って、本出願人は、先に特願平７−３１００７０号において、道路走行中に例えばカメラなどの視覚手段を用いてレーン（車線）と自車との関係を検知し、車両の操向装置にレーンに沿って走行するための指令を出力し、継続的にレーンに沿った走行を行わせる技術を提案している。
【０００６】
本発明はその先に提案した技術を改良するものであり、その目的とするところは、車両が車線に沿って走行するために必要な情報を、操舵力と操舵角度の形に変換して運転者に伝え、運転者はこれらの情報を参酌しつつ自らの意思で車両を運転することができる、一層優れたマンマシーンインターフェイスを備えた車両用操舵装置を提供することにある。
【０００７】
より具体的には、レーン（車線）追従のために操向装置を駆動する装置と、運転者の入力した操舵角度に対する補正を行う操舵角度補正装置を駆動する装置とを分離した形で管理しつつ各々の能力を効率良く発揮させるようにした車両用操舵装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、この発明に係る車両用操舵装置は、走行中の前方道路の車線状態を検知する第１の手段と、自車の運動状態を検知する第２の手段と、前記第１、第２の手段の出力から前方道路車線に対する自車の位置関係を維持するために必要な操舵量を算出する第３の手段と、車両の操舵車輪を作動させる操向手段と、前記第３の手段の出力に応じて前記操向手段に操舵トルクを発生させる第１の駆動手段と、ステアリングホィールに加えられた操舵角度に関わらず前記操舵量を生じさせるためにステアリングホィールを駆動する第２の駆動手段と、前記操舵トルクの最大値を規定する手段とからなる如く構成した。
【０００９】
【作用】
車両が車線に沿って走行するために必要な情報を、操舵力と操舵角度の形に変換して運転者に伝えるようにしたので、より具体的には、追従走行のために操向装置を駆動する装置と、運転者の入力した操舵角度に対する補正を行う操舵角度補正装置を駆動する装置とについて前者の最大トルクを決定すると共に、後者の操舵トルクをそれ以下で制御するようにしたので、両者を分離して管理するときに各々の能力を効率良く発揮させることができると共に、装置としても小型軽量化することができ、運転者はこれらの情報を参酌しつつ自らの意思で車両を一層最適に運転することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に即してこの発明の実施の形態を説明する。
【００１１】
図１において仮想線１０で示されているのは、この出願に係る車両用操舵装置を搭載した車両の外形線である。この装置は、操向車輪１２とこれを転舵させるための操向装置１４と、前記操向装置１４を操作するためのステアリングホィール１６と、このステアリングホィールと前記操向装置１４とを結合するコラム１８とを備える。
【００１２】
前記コラム１８上には、操舵トルクを検知する操舵トルクセンサ２０と、後述するＣＰＵ（制御ユニット）からの指令を受けてコラム１８に回転トルクを与える電動モータ２４と、前記モータの回転角度を検出するエンコーダからなる操舵角度センサ２２とが設けられる。
【００１３】
更に、前記電動モータ２４と一体となってアクチュエータ２６を構成するウオーム形式の減速機２７と、ステアリングホィール１６とコラム１８との間に介在して両者を相対回転可能に結合するウオーム形式の操舵角度補正装置３２と、前記補正装置３２を駆動する第２の電動モータ３０と、補正角度を検出するポテンショ形式の補正角度センサ２８を備える。尚、操舵角度補正装置３２の詳細は先に提案した出願に述べられている。
【００１４】
また、車両の走行速度を電気的に検出する車速センサ３４と、車両の垂直軸回りの回転速度を電気的に検出するヨーレイトセンサ３６と、車両の前方道路状況を撮像するＣＣＤカメラ３８とが用意され、これらのセンサからの情報に基づいて前記したＣＰＵ（制御ユニット）４０は上記２つのモータ２４、３０を駆動する。
【００１５】
図２は前記したＣＰＵ（制御ユニット）４０の構成の詳細を示すブロック図である。
【００１６】
図示の如く、ＣＣＤカメラ３８で撮像された画像は先ず画像処理部３８ａに送られ、そこで特徴点抽出、ハフ変換などの処理が行われた後、走行可能領域認識部３８ｂに送られて走行可能な領域が探索され、次いで探索結果が目標経路設定部３８ｃに送られてこれから走行しようとしているコースの計画が策定される。これらの処理結果がＣＰＵ４０に入力される。
【００１７】
また操舵角度センサ２２はエンコーダで、その出力はＣＰＵ４０に入力される。操舵トルクセンサ２０の出力はＡ／Ｄ変換器２０ａを通してデジタル量にされた後、ＣＰＵ４０に入力される。ＣＰＵ４０はこれらの入力信号に基づいて、図３および図４に示すアルゴリズムに従ってモータトルク指令値を算出し、モータ２４、およびモータ３０を駆動する。モータに出力する経路には公知のようにＤ／Ａ変換器２４ａ、３０ａとこの微弱な信号を電流値に変えるモータアンプ２４ｂおよび３０ｂとが挿入される。
【００１８】
またこの装置を起動させるために運転席には手動で切り換えることのできる  ＳＡＳ（Ｓｔｅｅｒ  Ａｓｓｉｓｔ  Ｓｗｉｔｃｈ）スイッチ４１と、この装置が起動されていることを運転者に表示する追従表示灯４２が設けられる（図１で図示省略）。尚、ＣＰＵ４０は、内部に計算に必要な各種のゲインなどを記憶しておく記憶装置ＲＯＭを持っており、必要に応じてＲＯＭの情報を読み出せるようになっている。
【００１９】
このような構成の操舵装置は図３および図４に関して後述するアルゴリズムに従い、モータ２４を駆動することでレーンに追従する操舵トルクを発生させ、運転者を誘導すると共に、モータ３０を駆動することで運転者の不適切な操舵入力角度を適宜補正し、車両がレーン内を安定して走行することを約束する。また後述するアルゴリズムにより、操舵トルクセンサの出力に応じてモータ２４の出力が誘導するコースを変更し、レーン内部に落ちている障害物あるいは路肩で安全に作業するために設けられたパイロン列などを避けることを可能とする。
【００２０】
図３および図４はこの操舵装置の動作を示すフロー・チャートであるが、同図の説明に入る前に、この発明の課題をより具体的に敷衍する。
【００２１】
この発明はマンマシーンインターフェイスを備えた車両用操舵装置でレーン追従のために操向装置を駆動する装置と、運転者の入力した操舵角度に対する補正を行う操舵角度補正装置を駆動する装置とを分離した形で管理して、各々の能力を効率良く発揮させるようにした車両用操舵装置を提供することを目的とすることから、レーンに追従させるための操舵トルクを発生するモータ２４と、運転者の入力した操舵角度の誤りを補正して、正しい舵角を操向装置に与えるためのモータ３０とを備えるようにした。
【００２２】
そして、前者のモータにはレーンに沿った追従機能を発揮させ、後者のモータには運転者の入力角度と装置の出力した舵角に差分が生じたときにこの差分を舵力に変換して注意を促すように構成する。また運転者の意思による同一レーン内でのコース変更を実現する機能を前者のモータに割当る。このように各モータに分担させる役割を最適化して構造上の特性を最大限に発揮させると共に、装置全体を小型化、軽量化する。
【００２３】
それと共に、上記のように分離した結果、２つのモータ出力が運転情報として相反することがないようにする。運転中に操舵系は路面から来る路面反力に耐えて操舵車輪を転舵しなければならないが、前者のモータ２４はこの路面反力の最大値に打ち勝つような出力を与えられることが要求される。若しそうでなければ、遭遇する可能性のある最大のカーブを曲がり切れない恐れが生じる。
【００２４】
このようにして決定された前者のモータの出力に対して、後者のモータ３０は前者のモータ出力の最大値よりも一般的には小さな出力を与えることとする。若し後者のモータ出力が前者のそれよりも大きいならば、舵角の補正中にレーンから逸脱する可能性があるからであり、それでは舵角補正の目的が達成できなくなる。従ってこれらの出力を適正に設定し、レーン追従の機能を発揮させるとともに、運転者に違和感を与えないように伝えなければならない。
【００２５】
具体的には、通常時には路面抵抗に耐えてレーン保持を行い、現在のレーンから他のレーンに移る際には、レーン内部に留まろうとする誘導トルクと、舵角の補正部分に発生させて補正範囲の中心に留まろうとするセンタリングトルクとを結合するとき、両者の結合点におけるトルク変動を自然な感覚が得られるように設定する。
【００２６】
上記の命題を解決する手段としては単に２つの出力を調整・設定するだけでは必ずしも最適なものにならないので、より能動的に状況に応じた調整機構を作りだす必要がある。具体的には、レーン誘導が主たるモードのときはレーン誘導に必要なトルクを大きく設定し、かなり急なカーブの走行車線にも良く追従できるようにしておき、レーンチェンジが必要なときにはこれを検知してレーン誘導に必要なトルクを次第に減少させ、操舵角度補正装置３２の発揮するセンタリングトルクと滑らかに接続させることで、より自然な運転感覚を獲得できるようにした。
【００２７】
上記を前提として以下説明すると、ＳＡＳ  スイッチ４１が押されるとＳＴＥＰ−５１  でプログラムが起動され、ＳＴＥＰ−５２  に進んで各種のセンサ情報が読み込まれてＳＴＥＰ−５３  に進む。
【００２８】
ＳＴＥＰ−５３  からＳＴＥＰ−６３  までの処理は、先に本出願人が提案した前記した特開平５−１９７４２３号および特願平７−３１００７０号に開示されている制御アルゴリズムに基づいている。以下、簡単に説明する。
【００２９】
先ずＳＴＥＰ−５３  において座標上での自車（車両Ｗとする）の傾斜角度ΘＷ  を算出し、ＳＴＥＰ−５４  に進んで車両Ｗの現在位置を算出する。これは車両Ｗのｘ−ｙ相対座標の原点ｏのＸ−Ｙ座標成分（ＸＷ，ＹＷ  ）を求めて行う。
【００３０】
続いてＳＴＥＰ−５５  に進んで目標点Ｐを設定する。これは目標経路Ｍをｘ−ｙ相対座標における点列として表現すると共に、車両Ｗの現在の車速Ｖでｘ軸方向に所定の予見時間Ｔだけ移動した距離ｘｐ（＝ＶＴ）をｘ座標成分とする、目標経路Ｍ上の点として設定する。
【００３１】
続いてＳＴＥＰ−５６  に進んでレーン（  車線）  の変更が行われたか否か判断し、肯定される場合はＳＴＥＰ−６９  に進んでプログラムを終了する。レーンが変更されたか否かの判断は、例えばレーン中央から自車が現在どれほど偏っているかを検出してその偏差ΔＬを算出し、その偏差ΔＬがレーンの幅Ｌに対して０．７５Ｌよりも大きくなったとき、実質的にレーンが変更されたものとみなすことで行う。
【００３２】
ＳＴＥＰ−５６  でレーンが変更されていないと判断されるときはＳＴＥＰ−５７  に進み、コース変更量ΔＸを算出する。ここで、ΔＸは検出操舵トルクτｓ  に比例定数Ｋ１  を乗じて求めるが、レーンの幅Ｌ以上に目標コースを変えることは意味がないので、レーンの幅Ｌに対して３０％（左右を考えればレーンの中で６０％の変更になる。車幅をも勘案すれば、この程度で充分実用的なコース変更となる）未満のときは、算出結果をそのままコース変更量ΔＸとし、算出結果が３０％を超えたときは３０％に制限する。
【００３３】
次いでＳＴＥＰ−５８  に進み、現在位置ＸＷ  を補正する。即ち、検出値ＸＷ  から上記したコース変更量ΔＸを減算し、ＣＰＵ４０に故意に現在の自車位置が横（車幅）方向に−ΔＸだけずれているものと誤認させる。これによって、続いて述べる処理において目標点が横方向にΔＸだけずれたものとみなされ、それに基づいて必要な操舵角度が算出され、結果的に目標コースをΔＸだけ横方向に移動させることができる。
【００３４】
続いてＳＴＥＰ−５９  に進んで目標ヨーレートγｍ  を算出する。
【００３５】
これは先ず、目標点到達ヨーレートγＰ  、即ち、車両Ｗを現在位置（原点ｏ）から目標点Ｐに到達させるための車両Ｗのヨーレートを適宜な式から求めることで行う。続いて目標点Ｐにおける車両Ｗと目標経路Ｍとの角度偏差ΔθＰ  を求め、角度偏差ΔθＰ  を解消するヨーレートの補正分ΔγＰ  を求め、目標ヨーレートγＰ  から求めたΔγＰ  に補正係数Ｋｍ  を乗じて得た積を減算して目標ヨーレートγＰ  を補正することで行う。
【００３６】
補正係数Ｋｍ  は、図示のフロー・チャートではＳＴＥＰ−５３  以下の処理と平行して行われるＳＴＥＰ−６０  で走行可能経路Ａ（前記した走行可能領域に同じ）の曲率ρ、道幅Ｄを求め、ＳＴＥＰ−６１  で曲率ρ、道幅Ｄ、車速Ｖからファジイ推論を用いて求める。
【００３７】
続いてSTEP-62 に進んで目標ヨーレートγm を生ぜしめる舵角を適宜な式を用いて目標舵角δm として算出し、STEP-63 に進んで目標舵角δm となるようにモータ２４の変位角度の目標値θdを算出する。次いでSTEP-64 に進んで現在のモータ角度θt と目標角度θd との差分に既定のゲインＫ2 を乗じた量をトルク指令値Ｔ24として決定する。ここでモータトルク指令値Ｔ24の最高出力（最大トルク）値をＴo とし、計算値がこのＴo 以下ならば計算値をそのまま出力するが、計算値がＴo を超えていれば、計算結果を無視してＴo をモータトルク指令値として出力する。
【００３８】
次に操舵角度補正装置のモータ３０に出力するモータトルク指令値Ｔ３０を算出する。
【００３９】
即ち、ＳＴＥＰ−６５  に進んで検出操舵力τｓ  に比例定数Ｋ３  を乗じた量をモータ３０の目標角度αａｄとして算出する。もしαａｄの計算値が１５°以内であればそのまま計算値を採用し、計算値が１５°を越えていればαａｄを１５°に固定する。
【００４０】
図１に関して述べたようにモータ３０の出力はウォームギアで倍力されているので、モータ３０を１５°で固定するトルクは小さくてもウォームギアの不可逆性の動力伝達特性により、ステアリングホィール１６に加えられる操舵力がこのモータの出力を超えても角度は１５°に固定される。
【００４１】
続いてＳＴＥＰ−６６  に進み、この目標角度αａｄに実際の角度αｔ  がなるように追従制御させるためのモータトルク指令値Ｔ３０を公知のフィードバック制御の操作量として求める。次いでＳＴＥＰ−６７  に進んで決定された指令値をそれぞれのアンプ２４ｂ，３０ｂに出力する。
【００４２】
ここで、モータ２４の出力の最大値Ｔｏ  について説明すると、車両が走行中にカーブに沿って操舵を行う場合、前輪のアライメントによって車輪を直進位置に戻そうとする反力（  路面反力  ）が生ずる。この反力に逆らって操舵するにはそれ以上のトルクで操向装置を操作する必要がある。
【００４３】
路面反力は通常ハンドルの操作角度（  操舵角度  ）に比例して増大するから、湾曲路で予想される中で大きなＲを持つカーブでも曲がれる操舵角度を想定し、この操舵角度で発生する路面反力と同じか、それより大きな値をもって最大トルクＴｏ  とする。例えば、Ｔｏ  ＝５０Ｋｇ  ｍとする。Ｔｏ  ＝５０Ｋｇ  ｍは上記のカーブでも車両走行を確実に追従させることができるほどの値である。
【００４４】
このときモータ３０がモータ２４に対してどのような出力を出すべきかについて、両者の操舵トルクの関係を図５で説明する。
【００４５】
ここで、操舵角度の補正を±１５°に限定した場合を述べれば、操舵角度が±１５°以内では操舵角度補正装置３２が作りだす仮想的なバネ力によって図５に示す操舵角度に比例した操舵反力が得られる。これは制御的には加えられたトルクに応じてモータの駆動角度を決めているが、これを運転者から見れば、トルクを加えるとあたかもそのトルクでハンドルがコラムに対して捩じれたような一種のバネとして作用するためである。尚、その詳細は先に本出願人が提案した出願に述べられている。
【００４６】
操舵角度が±１５°に達するとＳＴＥＰ−６５  で補正角度は１５°に制限され、運転者がそれ以上の角度まで転舵しようとすれば、電動モータ２４に逆らってステアリングホィール１６を回転することになる。しかし、そのときに電動モータ２４は目標角度からの偏差が生ずるので、その最大トルクＴｏ  で運転者の加える転舵力に対抗する。運転者が電動モータ２４の出力トルクＴｏ  ×（  アクチュエータ２６のギアレシオＫｗ）よりも大きな操舵力を発揮すれば、操向装置１４は手動で運転者の意思通り回転し、隣のレーンに移ることができる。
【００４７】
しかし、運転者の操舵力がＴｏ  ×Ｋｗ  に満たないときは、車両は目標コース（最大３０％まで変位された修正目標コース）を走行するが、レーンの変更は生じない。このような挙動が得られるためには、±１５°の補正角度のときに発生する電動モータ３０の出力トルクに起因する操舵力τ１５よりも、電動モータ２４の最大トルクに起因するＴｏ  ×Ｋｗ  の方が大きいか、少なくとも同じであることが必要条件となる。
【００４８】
もしそうでなければτ１５よりも低いトルクでレーンの変更が起きてしまい、舵角補正の角度範囲が狭められてしまうからである。ここでモータ３０の最大出力に起因する操舵トルクτ１５とは、モータ３０の出力トルクにアクチュエータ（操舵角度補正装置）３２のギアレシオ比ｋｗ  を乗じた量で記述される。
【００４９】
通常の操舵トルクはこれよりも遙かに低いので、先に述べたモータ２４の最大トルクに起因する操舵トルクが５０Ｋｇ  ｍと高いときは、モータ３０の最大出力に起因する操舵力τ１５を、図５に示すように設定することが、運転者にとってより自然に感じられよう。
【００５０】
再び図３および図４の説明に戻ると、次いでＳＴＥＰ−６８  に進んで終了か否か、具体的にはＳＡＳ  スイッチがオフされたか否か判断し、否定されるときはＳＴＥＰ−５２  に戻って再度同じ処理を繰り返す。また  ＳＡＳスイッチがオフと判断されるときはＳＴＥＰ−６９  に進んでプログラムを終了する。
【００５１】
この実施の形態においては上記のように構成した結果、レーンに追従する装置と舵角の補正を行う装置とをハードウェア（構造）とソフトウェア（制御アルゴリズム）の両面で分離し、且つ加えた操舵トルクに応じてレーン内で目標コースを変更できる役割をレーン追従側の装置２６に割り当て、加えられた操舵トルクに応じた仮想的なバネ作用を操舵角度補正側の装置３２に割り当てたから、各装置ごとに役割が明確化され、お互いの干渉が防止し易くなり、操舵トルクの設定がより合目的に行えるようになる。
【００５２】
またレーン追従側の装置２６の出力の大きさに対して、操舵角度補正側３２が作りだす出力をそれ以下にして互いの干渉を防止すると共に、レーン追従側のモータ出力の大きさを路面反力に対抗し得る大きさに一層容易に設定することができる。
【００５３】
次いで、この発明の第２の実施の形態を説明する。
【００５４】
第１の実施の形態では図５に示すように、モータ２４の出力を大きく設定する必要があり、操舵角度補正モータ出力との接続点で運転者は大きなトルクの変動に遭遇することになる。このように大きな操舵トルクに遭遇すると、実質的に運転者はそれ以上の操舵を諦めるであろうから、レーンの変更は行い難い。
【００５５】
第２の実施の形態はこの欠点を解消しようとするものである。第２の実施の形態に係る装置の構造は、図１および図２に示す第１の実施の形態のそれと同じである。
【００５６】
図６および図７は第２の実施の形態に係る装置の動作を示すフロー・チャートである。
【００５７】
図中、ＳＴＥＰ−１６３までは、第１の実施の形態の  ＳＴＥＰ−６３までと実質的に同じである。以下、相違点に焦点をおいて説明すると、第２の実施の形態にあっては、ＳＴＥＰ−１６４においてモータ２４の出力の最大値Ｔｏ  が、加えられた操舵トルクτｓ  によって変更されるように構成した。
【００５８】
即ち、図８に示すように、検出操舵トルクがτ１５に近づいてくると、それまでは高かったモータ２４の最大トルク値Ｔｏ  が次第に低下して、操舵力がτ１５に到達したとき、丁度τｓ  にまで小さくなるように構成した。
【００５９】
従って、ＳＴＥＰ−１６４では、検出操舵トルクτｓ  が０のときにはＴｏ  にそのままＴｏ  が当てられるが、τｓ  が増加して１５°／  Ｋ３  になったとき、丁度Ｔｏ  がτ１５に等しくなるような計算式を用意し、この計算式に従って算出した量をＴｏ  の代わりにトルク指令値として用いることにした。
【００６０】
尚、ＳＴＥＰ−１６５以後は、第１の実施の形態のＳＴＥＰ−６４  以後と実質的に同じである。
【００６１】
第２の実施の形態においては、第１の実施の形態で述べた効果に加えて、操舵力が増大するにつれてレーンに追従するためのトルクが減少するように構成したことから、図８に示すように２つのモータの出力の接合点で滑らかに操舵でき、図５に示すような急激なトルクの増大に遭遇することを避けることができる。
【００６２】
レーン追従のトルクを操舵力に応じて減少させることは、レーン追従の機能と矛盾しない。なぜならば操舵トルクが加えられて増大していることは、運転者がレーンチェンジを欲しているからであり、そのときはレーン追従の機能を低下させる方がより現実的だからである。
【００６３】
尚、上記において、ここに開示した技術は一例に過ぎず、現実に商品設計を行う場合には様々な変更が可能である。
【００６４】
モータ２４はコラム上に設けることに限定されず、操向装置の中、例えばラック上にこれと同芯にモータを配置しても良い。
【００６５】
また操舵トルクセンサも様々なものがこれまでに提案されており、トーションバーとポテンショの組み合わせ、又は歪みゲージによる電気抵抗変化を利用したもの、またはトーションバーとホール素子の組み合わせなどが知られているので、開示のものに限定されるべきではない。
【００６６】
また目標コースの変更についてもここに例示した手法に限定される必要はなく、例えば目標点Ｐを操舵力τｓ  に応じて左右にずらすことでも同じ効果が得られる。
【００６７】
また操舵角度補正装置としては、本出願人が前記出願で提案しているように、ウオームギアが円形ではない、部分円の形をとるセクターギア方式も有効である。上記した実施の形態のように±１５°の範囲をアルゴリズムで決定する以外に、機械的なストッパを設けたりする手法も、前記出願には開示されている。これらの手法がこの発明にも適用できることはこの分野の技術者には明瞭であろう。
【００６８】
また図８の特性を実現する手法としては単に開示の実施の形態に限定されることなく、例えば補正角度センサ２８の出力の増大に応じてモータ２４の最大出力値を減ずるように構成することも容易である。
【００６９】
この発明においては上記の如く、走行中の前方道路の車線状態を検知する第１の手段（ＣＣＤカメラ３８）と、自車の運動状態を検知する第２の手段（３８ａ，３８ｂ，３８ｃ）と、前記第１、第２の手段の出力から前方道路車線に対する自車の位置関係を維持するために必要な操舵量δｍ  を算出する第３の手段（ＣＰＵ４０，ＳＴＥＰ−６２  他）  と、車両の操舵車輪を作動させる操向手段（操向装置１４）と、前記第３の手段の出力に応じて前記操向手段に操舵トルクＴ２４を発生させる第１の駆動手段（電動モータ２４）と、ステアリングホィール１６に加えられた操舵角度θｔ  に関わらず前記操舵量δｍ  を生じさせるためにステアリングホィールを駆動する第２の駆動手段（  電動モータ３０）と、前記操舵トルクの最大値Ｔｏ  を規定する手段（ＳＴＥＰ−６４）とからなる如く構成した。
【００７０】
更に、前記第２の駆動手段（電動モータ３０）が作動するとき、その作動量Ｔ３０に応じて前記自車の運動状態を変更できるように前記第１の駆動手段の出力Ｔ２４を変更する如く構成した。
【００７１】
更に、前記第２の駆動手段（電動モータ３０）が作動するとき、その作動量Ｔ３０に応じて前記ステアリングホィールを前記第２の駆動手段の基準位置へ付勢するように前記第２の駆動手段を駆動する（ＳＴＥＰ−６６）如く構成した。
【００７２】
更に、前記ステアリングホィールに加えられた操舵トルクτｓ  を計測可能な計測手段（操舵トルクセンサ２０）を備え、前記操舵トルクが既定の範囲（±１５°）にあるときはその操舵トルクτｓ  に比例した変位（αａｄ＝Ｋ３・τｓ）を、また前記操舵トルクが上記既定の範囲を超えたときは実質的に一定な変位（αａｄ＝±１５°）  を、前記第２の駆動手段に与える如く構成した。
【００７３】
更に、前記第２の駆動手段（電動モータ３０）の駆動変位θｔ  を計測して前記駆動変位に応じた付勢力Ｔ３０を前記ステアリングホィールに作用させるべく、前記第２の駆動手段が駆動できるように前記駆動変位の計測手段（補正角度センサ２８）を設ける如く構成した。
【００７４】
更に、前記第２の駆動手段（電動モータ３０）の駆動範囲を規定の角度（±１５度）以内に規定する角度規定手段（ＳＴＥＰ−６５）を設ける如く構成した。
【００７５】
更に、前記第１の駆動手段（電動モータ３０）の駆動力の最大値Ｔｏ  を、車両が走行中に受ける路面抵抗値以上に設定する如く構成した。
【００７６】
更に、走行中の前方道路の車線状態を検知する第１の手段（ＣＣＤ３８）と、自車の運動状態を検知する第２の手段（３８ａ，３８ｂ，３８ｃ）と、前記第１、第２の手段の出力から前方道路車線に対する自車の位置関係を維持するために必要な操舵量δｍ  を算出する第３の手段（ＣＰＵ，ＳＴＥＰ−６２  他）  と、車両の操舵車輪を作動させる操向手段（操向装置１４）と、前記第３の手段の出力に応じて前記操向手段に操舵トルクＴ２４を発生させる第１の駆動手段（電動モータ２４）と、ステアリングホィール１６に加えられた操舵角度θｔ  に関わらず前記操舵量δｍ  を生じさせるためにステアリングホィールを駆動する第２の駆動手段（  電動モータ３０）とを備えると共に、前記第２の駆動手段（電動モータ３０）の駆動力Ｔ３０を、前記第１の駆動手段（電動モータ２４）の駆動力Ｔ２４以下に設定する如く構成した。
【００７７】
更に、前記操舵力τｓ  が小さいときはレーン追従機能を強化すると共に、前記操舵力が大きいときはレーン追従機能を低下させる（図５。Ｔｏ  ×  Ｋｗ）如く構成した。
【００７８】
更に、前記第２の駆動手段（電動モータ３０）が作動されるとき、その作動量Ｔ３０に応じて前記第１の駆動手段（電動モータ２４）の駆動力Ｔ２４の最大値Ｔｏ  を変更する（  ＳＴＥＰ−１６４）  如く構成した。
【００７９】
更に、前記第２の駆動手段（電動モータ３０）が駆動されて前記の駆動範囲の規定値（±１５°）に近づくとき、前記第１の駆動手段（電動モータ２４）の駆動力Ｔ２４の最大値Ｔｏ  を減少させる（  ＳＴＥＰ−１６４）  如く構成した。
【００８０】
更に、前記第２の駆動手段（電動モータ３０）が駆動されて前記の駆動範囲の規定値（±１５°）に近づくとき、前記第１の駆動手段（電動モータ２４）の駆動力Ｔ２４の最大値Ｔｏ  を前記第２の駆動手段（電動モータ３０）の駆動力Ｔ３０と実質的に同じレベルに低下させる（  ＳＴＥＰ−１６４）  如く構成した。
【００８１】
更に、前記操舵力検出手段（操舵トルクセンサ２０）の検出トルクτｓ  が増大して規定値に近づくとき、その接近量に応じて前記第１の駆動手段（電動モータ２４）の駆動力Ｔ２４の最大値Ｔｏ  を変更する（ＳＴＥＰ−１６４）  如く構成した。
【００８２】
また、上記した実施の形態において、前方の車線情報を得るのにＣＣＤカメラを用いたが、それに限定されるべきではなく、他の手法による場合でも適用可能である。例えば近年道路側に磁気を帯びた目印を埋め込み、この磁気を頼りにレーン内を走行させる試みが提案されているが、この手法と現在よりも更に精密なナビゲーション情報が実用化されればＣＣＤカメラ情報に変えてこれらの情報を用いることができる。
【００８３】
【発明の効果】
車両が車線に沿って走行するために必要な情報を、操舵力と操舵角度の形に変換して運転者に伝えるようにしたので、より具体的には、追従走行のために操向装置を駆動する装置と、運転者の入力した操舵角度に対する補正を行う操舵角度補正装置を駆動する装置とについて前者の最大トルクを決定すると共に、後者の操舵トルクをそれ以下で制御するようにしたので、両者を分離して管理するときに各々の能力を効率良く発揮させることができると共に、装置としても小型軽量化することができ、運転者はこれらの情報を参酌しつつ自らの意思で車両を一層最適に運転することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１はこの発明に係る車両用操舵装置の全体を示す概略図である。
【図２】図１の装置中の制御ユニット（ＣＰＵ）の構成の詳細を示すブロック図である。
【図３】図１の装置の動作を示すフロー・チャートの前半部を示す、前半部フロー・チャートである。
【図４】図１の装置の動作を示すフロー・チャートの後半部を示す、後半部フロー・チャートである。
【図５】図３および図４の動作を説明するモータの操舵トルク特性を示すグラフ図である。
【図６】第２の実施の形態に係る装置の動作を示すフロー・チャートの前半部を示す、前半部フロー・チャートである。
【図７】第２の実施の形態に係る装置の動作を示すフロー・チャートの後半部を示す、後半部フロー・チャートである。
【図８】図５と同様な第２の実施の形態におけるモータの操舵トルク特性を示すグラフ図である。
【符号の説明】
１０  車両
１４  操向装置
１６  ステアリングホィール
１８  コラム
２０  操舵トルクセンサ
２２  操舵角度センサ
２４，３０  電動モータ
２６  アクチュエータ
２８  補正角度センサ
３２  操舵角度補正装置
３４  車速センサ
３８  ＣＣＤカメラ
４０  ＣＰＵ（制御ユニット）
４１  ＳＡＳ  スイッチ
【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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