(57)【要約】【課題】  ドライバーのステアリング操作による衝突回避を効果的に行えるようにする。【解決手段】  車両が障害物を回避するステアリング操作を支援するステアリング操作支援装置は、ドライバーによる障害物の回避操作を判定する回避操作判定手段Ｍ４と、車両の規範ヨーレートを算出する規範ヨーレート算出手段Ｍ５と、車両の目標ヨーレートを算出する目標ヨーレート算出手段Ｍ６と、目標ヨーレートに基づいてステアリングアクチュエータ１８の作動を制御するステアリング制御手段Ｍ８とを備える。目標ヨーレート算出手段Ｍ６は、回避操作判定手段Ｍ４がドライバーによる障害物の回避操作を判定すると、規範ヨーレート算出手段Ｍ５が算出した規範ヨーレートを増加方向に補正して目標ヨーレートを算出するので、障害物の回避操作時に大きな目標ヨーレートを出力して車輪の転舵角を増加させ、障害物との接触を確実に回避することができる。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両が障害物を回避するステアリング操作を支援するステアリング操作支援装置において、
ドライバーによる障害物の回避操作を判定する回避操作判定手段（Ｍ４）と、
車両の規範ヨーレートを算出する規範ヨーレート算出手段（Ｍ５）と、
車両の目標ヨーレートを算出する目標ヨーレート算出手段（Ｍ６）と、
目標ヨーレートに基づいてステアリングアクチュエータ（１８）の作動を制御するステアリング制御手段（Ｍ８）とを備え、
目標ヨーレート算出手段（Ｍ６）は、回避操作判定手段（Ｍ４）がドライバーによる障害物の回避操作を判定すると、規範ヨーレート算出手段（Ｍ５）が算出した規範ヨーレートを増加方向に補正して目標ヨーレートを算出することを特徴とするステアリング操作支援装置。
【請求項２】
車両が障害物を回避するステアリング操作を支援するステアリング操作支援装置において、
ステアリングホイール（１１）の操舵角に対する車輪（ＷＦＬ，ＷＦＲ）の転舵角の比率を変更する舵角比可変機構（８１）と、
舵角比可変機構（８１）の作動を制御するステアリング制御手段（Ｍ８）と、
ドライバーによる障害物の回避操作を判定する回避操作判定手段（Ｍ４）とを備え、
ステアリング制御手段（Ｍ８）は、回避操作判定手段（Ｍ４）がドライバーによる障害物の回避操作を判定すると、舵角比可変機構（８１）を作動させてステアリングホイール（１１）の操舵角に対する車輪（ＷＦＬ，ＷＦＲ）の転舵角を比率を増加させることを特徴とするステアリング操作支援装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両が障害物を回避するステアリング操作を支援するステアリング操作支援装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーダー装置が自車の前方の衝突対象障害物を検知して自動制動手段が車輪に自動的に制動力を作用させたときに、操舵力設定手段がステアリングホイールの操作が重くなるように操舵力を設定することで、ドライバーの不要なステアリング操作を抑制して自動制動手段を良好に作動させるものが、下記特許文献１により公知である。
【特許文献１】特開平６−２７０８３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、障害物との衝突を回避する手段として自動制動よりもドライバーの自発的なステアリング操作を優先する場合には、ステアリングホイールの操作が重くなるように操舵力を設定してしまうと、効果的な衝突回避運動が規制される可能性がある。
【０００４】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、ドライバーのステアリング操作による衝突回避を効果的に行えるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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、車両が障害物を回避するステアリング操作を支援するステアリング操作支援装置において、ドライバーによる障害物の回避操作を判定する回避操作判定手段と、車両の規範ヨーレートを算出する規範ヨーレート算出手段と、車両の目標ヨーレートを算出する目標ヨーレート算出手段と、目標ヨーレートに基づいてステアリングアクチュエータの作動を制御するステアリング制御手段とを備え、目標ヨーレート算出手段は、回避操作判定手段がドライバーによる障害物の回避操作を判定すると、規範ヨーレート算出手段が算出した規範ヨーレートを増加方向に補正して目標ヨーレートを算出することを特徴とするステアリング操作支援装置が提案される。
【０００６】
また請求項２に記載された発明によれば、車両が障害物を回避するステアリング操作を支援するステアリング操作支援装置において、ステアリングホイールの操舵角に対する車輪の転舵角を比率を変更する舵角比可変機構と、舵角比可変機構の作動を制御するステアリング制御手段と、ドライバーによる障害物の回避操作を判定する回避操作判定手段とを備え、ステアリング制御手段は、回避操作判定手段がドライバーによる障害物の回避操作を判定すると、舵角比可変機構を作動させてステアリングホイールの操舵角に対する車輪の転舵角の比率を増加させることを特徴とするステアリング操作支援装置が提案される。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１の構成によれば、回避操作判定手段がドライバーによる障害物の回避操作を判定すると、目標ヨーレート算出手段は規範ヨーレート算出手段が算出した規範ヨーレートを増加方向に補正して目標ヨーレートを算出するので、障害物の回避操作時に大きな目標ヨーレートを出力して車輪の転舵角を増加させ、障害物との接触を確実に回避することができる。
【０００８】
請求項２の構成によれば、回避操作判定手段がドライバーによる障害物の回避操作を判定すると、ステアリング制御手段は舵角比可変機構を作動させてステアリングホイールの操舵角に対する車輪の転舵角の比率を増加させるので、障害物の回避操作時に車輪の転舵角を増加させて障害物との接触を確実に回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【００１０】
図１〜図３は本発明の第１実施例を示すもので、図１はステアリング操作支援装置を搭載した自動車の全体構成を示す図、図２は操舵装置の構成を示す図、図３はステアリング操作支援装置の制御系のブロック図である。
【００１１】
図１および図２に示すように、本実施例のステアリング操作支援装置を搭載した四輪の車両は、エンジンＥの駆動力がトランスミッションＴを介して伝達される駆動輪たる左右の前輪ＷＦＬ，ＷＦＲと、車両の走行に伴って回転する従動輪たる左右の後輪ＷＲＬ，ＷＲＲとを備える。ステアリングホイール１１の回転はステアリングシャフト１２、連結軸１３およびピニオン１４を介してラック１５に伝達され、更にラック１５の往復動が左右のタイロッド１６，１６を介して左右の前輪ＷＦＬ，ＷＦＲに伝達される。操舵装置１０に設けられたパワーステアリング装置１７は、ステアリングアクチュエータ１８の出力軸に設けた駆動ギヤ１９と、この駆動ギヤ１９に噛み合う従動ギヤ２０と、この従動ギヤ２０と一体のスクリューシャフト２１と、このスクリューシャフト２１に噛み合うとともに前記ラック１５に連結されたナット２２とを備える。従って、ステアリングアクチュエータ１８を駆動すれば、その駆動力を駆動ギヤ１９、従動ギヤ２０、スクリューシャフト２１、ナット２２、ラック１５および左右のタイロッド１６，１６を介して左右の前輪ＷＦＬ，ＷＦＲに伝達することができる。
【００１２】
電子制御ユニットＵには、車体前方に向けてミリ波等の電磁波を発信し、その反射波に基づいて障害物と自車との相対距離、障害物と自車との相対速度、障害物と自車との相対位置および障害物の大きさを検知するレーダー装置Ｓａと、前輪ＷＦＬ，ＷＦＲおよび後輪ＷＲＬ，ＷＲＲの回転数をそれぞれ検知する車輪速センサＳｂ…と、ステアリングホイール１１の操舵角δを検知する操舵角センサＳｃと、車両のヨーレートγを検知するヨーレートセンサＳｄと、車両の横加速度ＹＧを検知する横加速度センサＳｅと、ブレーキペダル２３の操作を検知するブレーキ操作センサＳｆとが接続される。
【００１３】
尚、ミリ波レーダーよりなる前記レーダー装置Ｓａに代えてレーザーレーダーを採用することができる。
【００１４】
電子制御ユニットＵは、レーダー装置Ｓａからの信号と、各センサＳｂ…〜Ｓｆからの信号とに基づいてステアリングアクチュエータ１８の作動を制御する。
【００１５】
図３に示すように、電子制御ユニットＵには、実ＴＴＣ算出手段Ｍ１（ＴＴＣ：衝突余裕時間  time to collision ）と、回避ＴＴＣ算出手段Ｍ２と、微分手段Ｍ３と、回避操作判定手段Ｍ４と、規範ヨーレート算出手段Ｍ５と、目標ヨーレート算出手段Ｍ６と、実ヨーレート算出手段Ｍ７と、ステアリング制御手段Ｍ８とを備える。
【００１６】
実ＴＴＣ算出手段Ｍ１は、自車の前後加速度が０であると見なした上で、レーダー装置Ｓａで検知した障害物との相対距離を相対速度で除算することにより、実ＴＴＣを算出する。実ＴＴＣは、自車が障害物に衝突するまでの実際の時間に対応する。
【００１７】
回避ＴＴＣ算出手段Ｍ２は、後述する回避操作判定手段Ｍ４においてドライバーによる衝突回避操作が行われたことを判定する際に使用する閾値である回避ＴＴＣを算出するもので、その回避ＴＴＣは車輪速センサＳｂ…の出力から算出した自車の車速Ｖに応じて所定の範囲に設定される。
【００１８】
微分手段Ｍ３は、操舵角センサＳｃで検知したステアリングホイール１１の操舵角δを時間微分することで、操舵角速度ｄδ／ｄｔを算出する。
【００１９】
回避操作判定手段Ｍ４は、ブレーキ操作センサＳｆで検知したドライバーによりブレーキペダル１の操作と、操舵角センサＳｃで検知したドライバーのステアリングホイール１１の操舵角δとに基づいて、ドライバーが障害物を回避するための操作を行ったか否かを判定するもので、その判定は実ＴＴＣが回避ＴＴＣ以下になったときに開始される。ドライバーが障害物回避操作を行ったか否かの判定は、以下の二つの異なるモードで行われる。
【００２０】
第１のモードは実ＴＴＣが所定値以上の場合（つまり衝突までの時間的余裕が比較的に大きい場合）に対応し、この第１のモードではブレーキ操作センサＳｆがドライバーのブレーキ操作を検知し、かつ微分手段Ｍ３が出力する操舵角速度ｄδ／ｄｔが所定値（例えば０．６ｒａｄ／ｓｅｃ）以上であり、かつ操舵角センサＳｃが出力する操舵角δが所定値（例えば６ｒａｄ）以下のときに、ドライバーが障害物を回避するための操作を行ったと判定する。
【００２１】
第２のモードは実ＴＴＣが所定値未満の場合（つまり衝突までの時間的余裕が比較的に小さい場合）に対応し、この第２のモードではブレーキ操作センサＳｆによるドライバーのブレーキ操作を検知を必要とせずに、微分手段Ｍ３が出力する操舵角速度ｄδ／ｄｔが所定値（例えば０．６ｒａｄ／ｓｅｃ）以上であり、かつ操舵角センサＳｃが出力する操舵角δが所定値（例えば６ｒａｄ）以下のときに、ドライバーが障害物を回避するための操作を行ったと判定する。
【００２２】
ドライバーの一般的な習性として、衝突までに時間的余裕がある場合には先ずブレーキペダル２３を踏んでからステアリングホイール１１を操作し、衝突までに時間的余裕がない場合にはブレーキペダル２３を踏まずに先ずステアリングホイール１１を操作することが多いため、ドライバーの障害物回避操作を上述した二つのモードに分けて判定することで、その判定精度を高めることができる。
【００２３】
尚、ドライバーの障害物回避操作の方向は、操舵角センサＳｃが出力する操舵角δの符号の正負により判断することができる。
【００２４】
規範ヨーレート算出手段Ｍ５は、操舵角センサＳｃで検知した操舵角δと、車輪速センサＳｂ…の出力から算出した自車の車速Ｖとに基づいて、規範ヨーレートを算出する。
【００２５】
目標ヨーレート算出手段Ｍ６は、通常時は規範ヨーレート算出手段Ｍ５から入力される規範ヨーレートをそのまま出力するが、回避操作判定手段Ｍ４により回避操作が判定されてから復帰操作が終了するまでの間、規範ヨーレートを増加方向に補正する。
【００２６】
実ヨーレート算出手段Ｓ７は、ヨーレートセンサＳｄで検知したヨーレートγと、横加速度センサＳｅで検知した横加速度ＹＧと、車速センサＳｂで検知した車速Ｖとから車両の実ヨーレートを算出する。
【００２７】
ステアリング制御手段Ｍ８は、目標ヨーレート算出手段Ｍ６が出力する目標ヨーレートと実ヨーレート算出手段Ｓ７が出力する実ヨーレートとの偏差が０に収束するように、ステアリングアクチュエータ１８の作動をフィードバック制御する。
【００２８】
以上のように、回避操作判定手段Ｍ４がドライバーの衝突回避操作を判定すると、目標ヨーレート算出手段Ｍ６は規範ヨーレート算出手段Ｍ５が算出した規範ヨーレートを増加方向に補正するので、ドライバーのステアリングホイール１１に入力した操舵角に対する前輪ＷＦＬ，ＷＦＲの転舵角の比率が増加してステアリングの利きが鋭くなり、ドライバーのステアリング操作による衝突回避を有効に行わせることができる。
【００２９】
図４〜図１０は本発明の第２実施例を示すもので、図４は操舵装置の構成を示す図、図５はステアリング操作支援装置の制御系のブロック図、図６は図４の６−６線拡大断面図、図７は図６の７−７線断面図、図８は舵角比可変機構の分解斜視図、図９は舵角比可変機構の作動原理の説明図、図１０は舵角比可変機構の舵角比特性線図である。
【００３０】
図４に示すように、第２実施例の操舵装置は、ステアリングホイール１１の操舵角に対する前輪ＷＦＬ，ＷＦＲの転舵角の比率を変更する舵角比可変機構８１を備える。
【００３１】
図５に示すように、第２実施例のステアリング操作支援装置は、回避操作判定手段Ｍ４がステアリング制御手段Ｍ８に接続さており、ステアリング制御手段Ｍ８によって舵角比可変機構８１の作動が制御される。
【００３２】
次に、図６〜図１０に基づいて舵角比可変機構８１の構造を説明する。
【００３３】
ギヤケーシング８２のアッパーハウジング１２１にボールベアリング１２３を介して支持部材１２４が回転自在に支持されており、この支持部材１２４の中心から偏心した位置に入力軸１２５が一対のボールベアリング１２６，１２６を介して回転自在に支持される。入力軸１２５の下端には断面溝型のカップリング１２８が一体に設けられる。
【００３４】
ギヤケーシング８２のロアハウジング１２２に出力軸１２９が一対のボールベアリング１３０，１３１を介して回転自在に支持される。出力軸１２９は入力軸１２５に対して偏心している。出力軸１２９の上面の偏心位置に突出する中間軸１３２に支持した円錐ローラベアリング１３３の外周に、入力軸１２５に設けたカップリング１２８の下面に平型ニードルベアリング１３４を介してスライド自在に支持したスライダ１３５が支持される。出力軸１２９の下端はギヤケーシング８２のロアハウジング１２２に設けた下側のボールベアリング１３１にナット１３６で位置決めされ、前記ボールベアリング１３１は袋状のナット１３７で抜け止めされる。
【００３５】
ギヤケーシング８２のアッパーハウジング１２１に減速機ケーシング１３８を介してアクチュエータ１３９が支持されており、アッパーハウジング１２１および減速機ケーシング１３８に３個のボールベアリング１４０，１４１，１４２を介して駆動軸１４３が支持される。アクチュエータ１３９の出力軸１３９ａに設けたウオーム１４４と駆動軸１４３に設けたウオームホイール１４５とが減速機ケーシング１３８の内部で噛み合い、かつ駆動軸１４３に設けたウオーム１４６と支持部材１２４の上面に設けたセクタ型のウオームホイール１４７とが噛み合っている。従って、アクチュエータ１３９を駆動すると、出力軸１３９ａの回転がウオーム１４４、ウオームホイール１４５、駆動軸１４３およびウオーム１４６を介してウオームホイール１４７に伝達され、ボールベアリング１２３に支持された支持部材１２４を回転させる。
【００３６】
出力軸１２９の外周に形成したピニオン１４にラック１５が噛み合っており、その噛み合い部においてラック１５がピニオン１４に向けて付勢される。即ち、ロアハウジング１２２に形成した貫通孔１２２ａにスライド部材８６がＯリング８７を介してスライド可能に嵌合しており、貫通孔１２２ａにねじ結合したばね座８８とスライド部材８６との間に配置したコイルばね８９の弾発力で、スライド部材８６に設けた低摩擦部材９０がラック１５の背面に当接する。これにより、出力軸１２９の回転がピニオン１４を介してラック１５に伝達されて前輪ＷＦＬ，ＷＦＲが転舵される際に、ラック１５は大きな摺動抵抗を受けることなくガタや撓みの発生を防止されてスムーズに作動することができる。
【００３７】
次に、舵角比可変機構８１の作用を説明する。
【００３８】
図９において、入力軸１２５の回転中心をＡ、出力軸１２９の回転中心をＢ、中間軸１３２の作用点をＣとし、ＢＣ間の寸法をｂ、入力軸１２５と出力軸１２９との間の偏位量（ＡＢ間距離）をａ、入力軸１２５の回転角度（ステアリングホイール１１の操舵角）をα、出力軸１２９の回転角（ピニオン１４の回転角）をβとすると、
ｂ・ｓｉｎβ＝（ｂ・ｃｏｓβ−ａ）・ｔａｎα
であるから、
α＝ｔａｎ-1｛（ｂ・ｓｉｎβ／（ｂ・ｃｏｓβ−ａ）｝
で表される。
【００３９】
入力軸１２５を回転させると、中間軸１３２は、入力軸１２５のカップリング１２８のスライダ１３５との係合により、出力軸１２９の軸心回りでクランク回転する。ここで支持部材１２４を回転させると、支持部材１２４の偏心カム作用により入力軸１２５の軸心位置が変化する。これにより、入力軸１２５および出力軸１２９間の偏位量ａを適宜に設定して入力軸１２５および出力軸１２９どうしを相互に偏心させると、入力軸１２５および出力軸１２９の回転角が不一致となる。しかも入力軸１２５を等角度ずつ回転させた際の出力軸１２９の角度変化率が漸進的に増大することになる（図１０の太線ａ１および細線ａ２参照）。
【００４０】
ここで、入力軸１２５と出力軸１２９との偏位量ａを、ａ２〜ａ０（ａ２＞  ａ１＞ａ０＝０）の範囲で連続的に変化させることにより、入力軸１２５の回転角度に対する出力軸１２９の回転角度の割合（β／α）、即ち実用上の舵角比を連続的に変化させることができ、入力軸１２５および出力軸１２９の偏位量ａを大きくすると、入力角αに対する出力角βの変化率の漸進性が高まり、入力軸１２５および出力軸１２９の偏位量ａを０にすれば、図１０に鎖線で示すように入力角αと出力角βとは等しくなる。
【００４１】
以上のように、回避操作判定手段Ｍ４がドライバーの衝突回避操作を判定しないときは、舵角比の変化を図１０のａ２側に移行させることで、ステアリングの効きが通常の状態に設定されるが、回避操作判定手段Ｍ４がドライバーの衝突回避操作を判定したときは、舵角比の変化を図１０のａ０側に移行させることで、ステアリングの効きを鋭くしてドライバーのステアリング操作による衝突回避を有効に行わせることができる。
【００４２】
以上、本発明の実施例を詳述したが、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。
【００４３】
例えば、舵角比可変機構８１は実施例のものに限定されず、その機能を発揮し得るものであれば任意の構造のものを採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】第１実施例に係るステアリング操作支援装置を搭載した自動車の全体構成を示す図
【図２】操舵装置の構成を示す図
【図３】ステアリング操作支援装置の制御系のブロック図
【図４】第２実施例に係る操舵装置の構成を示す図
【図５】ステアリング操作支援装置の制御系のブロック図
【図６】図４の６−６線拡大断面図
【図７】図６の７−７線断面図
【図８】舵角比可変機構の分解斜視図
【図９】舵角比可変機構の作動原理の説明図
【図１０】舵角比可変機構の舵角比特性線図
【符号の説明】
【００４５】
Ｍ４        回避操作判定手段
Ｍ５        規範ヨーレート算出手段
Ｍ６        目標ヨーレート算出手段
Ｍ８        ステアリング制御手段
ＷＦＬ      前輪（車輪）
ＷＦＲ      後輪（車輪）
１１        ステアリングホイール
８１        舵角比可変機構
【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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【図９】
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【図１０】
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