(57)【要約】【課題】大きな力で自動車操縦機器を一定位置または角度で保持する必要がある状況であっても、アクチュエータのエネルギー消費を抑制し、機器の寿命を確保すると共に、装置の小型化を図る。【解決手段】自動車の運転を支援する自動車運転支援装置であって、駆動力を発生するアクチュエータと、前記アクチュエータが発生した駆動力を一方向にのみ伝達する不可逆機構と、前記不可逆機構から伝達される駆動力を伝達しまたは切断する切り替え機構と、前記駆動力切断機構が前記不可逆機構から伝達される駆動力を伝達するときに、自動車操縦機器へ前記駆動力を伝達する駆動力伝達機構と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車の運転を支援する自動車運転支援装置であって、
駆動力を発生するアクチュエータと、
前記アクチュエータが発生した駆動力を一方向にのみ伝達する不可逆機構と、
前記不可逆機構から伝達される駆動力を伝達しまたは切断する切り替え機構と、
前記駆動力切断機構が前記不可逆機構から伝達される駆動力を伝達するときに、自動車操縦機器へ前記駆動力を伝達する駆動力伝達機構と、を備えることを特徴とする自動車運転支援装置。
【請求項２】
前記不可逆機構は、前記アクチュエータから回転力を受けて回転するウォームギアと、
前記ウォームギアと連動するウォームホイールと、から構成され、
前記切り替え機構は、電磁クラッチから構成されることを特徴とする請求項１記載の自動車運転支援装置。
【請求項３】
前記電磁クラッチを接続状態から切断状態に切り替えるスイッチと、
前記スイッチが操作されたときに、前記自動車のブレーキペダルを操作する停止装置と、を更に備えることを特徴とする請求項２記載の自動車運転支援装置。
【請求項４】
前記自動車操縦機器は、前記アクチュエータから伝達された駆動力で駆動するステアリンク駆動システムおよびアクセル・ブレーキ駆動システムであることを特徴とする請求項１記載の自動車運転支援装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の自動車運転支援装置を備えたことを特徴とする自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車の運転を支援する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、自動車の運転を支援する自動車運転支援装置が提案されている。例えば、特許文献１には、油圧シリンダーなどを用いた運転支援システムが開示されている。この運転支援システムでは、ブレーキ、アクセルのそれぞれのペダルについて、油圧アクチュエータを配置している。また、特許文献２には、電動モータを使用した運転支援システムが開示されている。この運転支援システムは、ペダルおよびブレーキ駆動用に１つの電動モータを備えると共に、舵取りハンドルの回転駆動用に１つの電動モータを備えている。そして、各電動モータをペダル付近、ハンドルの付け根付近に設置し、１本のスティックで２つの電動モータの動きを操作する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第４７２２４１６号明細書
【特許文献２】米国特許第５０８６８７０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の従来の技術では、ステアリングホイール、アクセルペダル、およびブレーキペダルを含む自動車操縦機器の作動に大きな力が必要となる状況、例えば、ブレーキを完全にかけた場合や，車両が停止した状態での操舵動作である、いわゆる“すえきり動作”の場合では、油圧シリンダーにより常に大きな出力を維持しつづける必要がある。その結果、エネルギー消費量が大きくなったり，機器の寿命を短くなったり，また、装置自体の大きさが大きくなったりする欠点があった。さらに，油圧ポンプが何らかの異常で停止した場合には，シリンダー動作と自動車操縦機器の動作を瞬時に切り離すことが困難であったので、車両の安全性が十分であるとは言い切れなかった。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、大きな力で自動車操縦機器を一定位置または角度で保持する必要がある状況であっても、アクチュエータのエネルギー消費を抑制し、機器の寿命を確保すると共に、装置の小型化を図ることができる自動車運転支援装置および自動車を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）上記の目的を達成するために、本発明は、以下のような手段を講じた。すなわち、本発明の自動車運転支援装置は、自動車の運転を支援する自動車運転支援装置であって、駆動力を発生するアクチュエータと、前記アクチュエータが発生した駆動力を一方向にのみ伝達する不可逆機構と、前記不可逆機構から伝達される駆動力を伝達しまたは切断する切り替え機構と、前記駆動力切断機構が前記不可逆機構から伝達される駆動力を伝達するときに、自動車操縦機器へ前記駆動力を伝達する駆動力伝達機構と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
このように、アクチュエータが発生した駆動力を一方向にのみ伝達する不可逆機構および不可逆機構から伝達される駆動力を伝達しまたは切断する切り替え機構を備えるので、アクチュエータ自身、アクチュエータの制御装置、または、アクチュエータのエネルギー源である自動車のバッテリーシステムや油圧、空気圧システムその他の箇所において、運転者の意図に反したアクチュエータ動作が発生したときに、アクチュエータと自動車操縦機器あるいは不可逆機構との動力伝達を切り離すことができるので、車両の安全を確保することが可能となる。
【０００８】
（２）また、本発明の自動車運転支援装置において、前記不可逆機構は、前記アクチュエータから回転力を受けて回転するウォームギアと、前記ウォームギアと連動するウォームホイールと、から構成され、前記切り替え機構は、電磁クラッチから構成されることを特徴とする。
【０００９】
この構成により、運転者に予期せぬ事態が生じた場合であっても、アクチュエータと自動車操縦機器あるいは不可逆機構との動力伝達を切り離すことができるので、車両の安全を確保することが可能となる。
【００１０】
（３）また、本発明の自動車運転支援装置において、前記電磁クラッチを接続状態から切断状態に切り替えるスイッチと、前記スイッチが操作されたときに、前記自動車のブレーキペダルを操作する停止装置と、を更に備えることを特徴とする。
【００１１】
このように、電磁クラッチを接続状態から切断状態に切り替えるスイッチと、スイッチが操作されたときに、自動車のブレーキペダルを操作する停止装置を備えるので、車両の安全を確保することが可能となる。
【００１２】
（４）また、本発明の自動車運転支援装置において、前記自動車操縦機器は、前記アクチュエータから伝達された駆動力で駆動するステアリンク駆動システムおよびアクセル・ブレーキ駆動システムであることを特徴とする。
【００１３】
この構成により、アクチュエータと自動車操縦機器あるいは不可逆機構との動力伝達を切り離すことができるので、車両の安全を確保することが可能となる。
【００１４】
（５）また、本発明の自動車は、上記（１）から（４）のいずれかに記載の自動車運転支援装置を備えたことを特徴とする。
【００１５】
この構成により、一般の自動車について後付けで自動車運転支援装置として機能させることが可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、アクチュエータが発生した駆動力を一方向にのみ伝達する不可逆機構および不可逆機構から伝達される駆動力を伝達しまたは切断する切り替え機構を備えるので、アクチュエータ自身、アクチュエータの制御装置、または、アクチュエータのエネルギー源である自動車のバッテリーシステムや油圧、空気圧システムその他の箇所において、運転者の意図に反したアクチュエータ動作が発生したときに、アクチュエータと自動車操縦機器あるいは不可逆機構との動力伝達を切り離すことができるので、車両の安全を確保することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１の実施形態に係る自動車運転支援装置のステアリングホイールの駆動機構を示す図である。
【図２】第１の実施形態に係る自動車運転支援装置のペダルの駆動機構を示す図である。
【図３】第２の実施形態に係る自動車運転支援装置の概要を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る自動車運転支援装置のステアリングホイールの駆動機構を示す図である。このステアリングホイールの駆動機構では、ステアリングドライブユニット１０からの駆動力をユニバーサルジョイント１７で伝達する。この駆動力は、チェーン１８、スプロケット１９を介して、ステアリングホイール２１に伝達される。ステアリングホイール２１には、パワーステアリングユニット２０が設けられており、運転者は楽にステアリングホイールを操作することができるように構成されている。パワーステアリングユニット２０は、ステアリングラック２２を介してフロントタイヤ２３の操舵角を制御する。
【００１９】
ステアリングドライブユニット１０は、アクチュエータとして機能するモータ１１と、このモータ１１の駆動力を受けて回転するウォームギア１２を有している。このウォームギア１２は、不可逆機構を構成し、ウォームギア１２の回転力は、ウォームホイール１３に伝達される。切り替え機構としてのマグネットクラッチ（電磁クラッチ）１４は、ウォームホイール１３からの駆動力を伝達したり、切断したりする。マグネットクラッチ１４が接続状態である場合は、ギア１６ａ、１６ｂ、１６ｃに回転力が伝達される。ポテンショメータ１５は、ステアリングドライブユニット１０によるステアリングホイールの変位を検出する。
【００２０】
このような構成により、操舵輪から逆伝搬する力がモータ１１に伝達することが防止され、安定した操舵動作を行なうことが可能となる。また、近年の自動車に備えられるパワーステアリング装置に一切改変を加えることなく、その機能を有効に活用して、運転支援システムを用いることが可能となる。この際、パワーステアリングの形態は、油圧、電動の如何を問わず、あらゆる種類に対応することができる。これにより、自動車運転支援装置の小型化を図ることが可能となる。
【００２１】
さらに、ステアリングホイール２１が目標の角度に達したら、ポテンショメータ１５の検出結果に基づいて、モータ１１の電源を遮断したとしても、ステアリングホイール２１が不用意に回転することがなく、エネルギー消費を抑制することが可能となる。その結果、自動車運転支援装置の小型化を図ることが可能となる。
【００２２】
図２は、第１の実施形態に係る自動車運転支援装置のペダルの駆動機構を示す図である。このペダルの駆動機構では、ペダルドライブユニット３０からの駆動力をドライブアーム３７で伝達する。この駆動力は、ロッド３８、Ｌ形プレート３９を介してブレーキペダル４１およびアクセルペダル（ガスペダル）４２に伝達される。
【００２３】
なお、アクセルペダルとＬ形プレート３９とは、チェーン４０を介して接続されている。これにより、ブレーキペダル４１が操作されるとき、すなわち、紙面に向かって右側にＬ形プレート３９が動くときにはチェーン４０がたるむため、アクセルペダル４２には駆動力は伝達されない。一方、アクセルペダル４２が操作されるとき、すなわち、紙面に向かって左側にＬ形プレート３９が動くときには、チェーン４０には張力がかかるため、アクセルペダル４２に駆動力が伝達される。
【００２４】
ペダルドライブユニット３０は、アクチュエータとして機能するモータ３１と、このモータ３１の駆動力を受けて回転するウォームギア３２を有している。このウォームギア３２は、不可逆機構を構成し、ウォームギア３２の回転力は、ウォームホイール３３に伝達される。切り替え機構としてのマグネットクラッチ（電磁クラッチ）３４は、ウォームホイール３３からの駆動力を伝達したり、切断したりする。マグネットクラッチ３４が接続状態である場合は、ギア３６ａ、３６ｂに回転力が伝達される。ポテンショメータ３５は、ペダルドライブユニット３０によるペダルの変位を検出する。
【００２５】
このような構成により、ブレーキペダル４１およびアクセルペダル４２から逆伝搬する力がモータ３１に伝達することが防止され、安定したペダル動作を行なうことが可能となる。
【００２６】
（第２の実施形態）
図３は、第２の実施形態に係る自動車運転支援装置の概要を示す図である。ここでは、ステアリングホイールの駆動機構と、ペダルの駆動機構とを合わせて示している。ジョイスティック１００は、運転者がステアリングホイールを操作するための操作レバーである。ジョイスティック１００は、運転者の操作角度をシステムコントローラ１０１に出力する。システムコントローラ１０１は、コンピュータ１０２と、ＦＥＴブリッジ１０３と、リレー１０４とを備えており、モータ１１の駆動を制御する。
【００２７】
このモータ１１の駆動力は、ウォームギア１２に伝達される。このウォームギア１２は、不可逆機構を構成し、ウォームギア１２の回転力は、ウォームホイール１３に伝達される。切り替え機構としてのマグネットクラッチ（電磁クラッチ）１４は、ウォームホイール１３からの駆動力を伝達したり、切断したりする。マグネットクラッチ１４が接続状態である場合は、ギア１６ａ、１６ｂに回転力が伝達される。そして、図示しないユニバーサルジョイントを介して、ステアリングホイールに駆動力が伝達される。ポテンショメータ１５は、ステアリングホイールの変位を検出する。
【００２８】
このような構成により、操舵輪から逆伝搬する力がモータ１１に伝達することが防止され、安定した操舵動作を行なうことが可能となる。また、近年の自動車に備えられるパワーステアリング装置に一切改変を加えることなく、その機能を有効に活用して、運転支援システムを用いることが可能となる。この際、パワーステアリングの形態は、油圧、電動の如何を問わず、あらゆる種類に対応することができる。これにより、自動車運転支援装置の小型化を図ることが可能となる。
【００２９】
ジョイスティック２００は、運転者がブレーキペダル４１およびアクセルペダル４２を操作するための操作レバーである。ジョイスティック２００は、運転者の操作角度をシステムコントローラ２０１に出力する。システムコントローラ２０１は、コンピュータ２０２と、ＦＥＴブリッジ２０３と、リレー２０４とを備えており、モータ３１の駆動を制御する。このモータ３１の駆動力は、ウォームギア３２に伝達される。このウォームギア３２は、不可逆機構を構成し、ウォームギア３２の回転力は、ウォームホイール３３に伝達される。切り替え機構としてのマグネットクラッチ（電磁クラッチ）３４は、ウォームホイール３３からの駆動力を伝達したり、切断したりする。マグネットクラッチ３４が接続状態である場合は、ギア３６ａ、３６ｂに回転力が伝達される。ポテンショメータ３５は、ブレーキペダル４１およびアクセルペダル４２の変位を検出する。
【００３０】
このような構成により、ブレーキペダル４１およびアクセルペダル４２から逆伝搬する力がモータ３１に伝達することが防止され、安定したペダル動作を行なうことが可能となる。
【００３１】
また、第２の実施形態に係る自動車運転支援装置は、マグネットクラッチ１４を接続状態から切断状態に切り替えるスイッチ５０を備えている。また、スイッチ５０が操作されたときに、自動車のブレーキペダル４１を操作する停止装置を備えている。また、第２の実施形態に係る自動車運転支援装置は、マグネットクラッチ３４を接続状態から切断状態に切り替えるスイッチ５１を備えている。また、スイッチ５１が操作されたときに、自動車のブレーキペダル４１を操作する停止装置を備えている。すなわち、第２の実施形態では、各マグネットクラッチの動力線にスイッチを挿入し、非常停止の際には、マグネットクラッチの動力を強制的に切断する。これにより、いかなるモータの動作も操作装置には伝達されず、図示しない空気圧シリンダーなどを利用して、ブレーキを作動させる。
【００３２】
また、例えば、システムの異常時にマグネットクラッチを切断する場合のみならず、ステアリングホイールを利用した通常の運転を行う場合には、マグネットクラッチによる接続を切ることによって、モータの動力伝達系と、ステアリングホイールの動作を完全に遮断することができる。これにより、異常時には安全に車両を停止し、緊急避難をすることを可能とすると共に、通常のステアリングホイールを用いた運転時には、通常のステアリングホイールの操作と変わらない軽い操作を実現することができる。
【００３３】
以上説明したように、本実施形態によれば、マグネットクラッチを接続状態から切断状態に切り替えるスイッチと、スイッチが操作されたときに、自動車のブレーキペダルを操作する停止装置を備えるので、車両の安全を確保することが可能となる。
【符号の説明】
【００３４】
１０  ステアリングドライブユニット
１１  モータ
１２  ウォームギア
１３  ウォームホイール
１４  マグネットクラッチ
１５  ポテンショメータ
１６ａ、１６ｂ  ギア
１７  ユニバーサルジョイント
１８  チェーン
１９  スプロケット
２０  パワーステアリングユニット
２１  ステアリングホイール
２２  ステアリングラック
２３  フロントタイヤ
３０  ペダルドライブユニット
３１  モータ
３２  ウォームギア
３３  ウォームホイール
３４  マグネットクラッチ
３５  ポテンショメータ
３６ａ、３６ｂ  ギア
３７  ドライブアーム
３８  ロッド
３９  Ｌ形プレート
４０  チェーン
４１  ブレーキペダル
４２  アクセルペダル
５０  スイッチ
５１  スイッチ
１００  ジョイスティック
１０１  システムコントローラ
１０２  コンピュータ
１０３  ＦＥＴブリッジ
１０４  リレー
２００  ジョイスティック
２０１  システムコントローラ
２０２  コンピュータ
２０３  ＦＥＴブリッジ
２０４  リレー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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