(57)【要約】【課題】乱雑な操舵及び減速操作がなされる異常な走行状態を一般的に備えられているセンサの検出結果を利用して判定し、乱雑な操作による危険の発生を未然に防止することが可能な電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。【解決手段】操舵部材に加えられる操舵トルクを検出するトルクセンサ４と、車両の走行速度を検出する車速センサ７と、トルクセンサ４及び車速センサ７の検出結果に基づいて操舵補助用のモータ５を駆動制御するアシスト制御装置６を備える電動パワーステアリング装置において、トルクセンサ４から微分演算部62を介して与えられる操舵トルクの変化速度と、車速センサ７から与えられる車速とを用い、操舵の異常及び減速の異常を判定する異常判定部61を設け、異常判定部61での判定の結果を、例えばナビゲーション装置８に与え、警報表示を行わせる構成とする。【選択図】図２
2008265613.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵部材に加えられる操舵トルクを検出するトルクセンサと、車両の走行速度を検出する車速センサと、前記トルクセンサ及び車速センサの検出結果に基づいて駆動される操舵補助用のモータとを備える電動パワーステアリング装置において、
前記トルクセンサの検出結果に基づいて所定時間内での急操舵の回数を計数する急操舵計数手段と、
前記車速センサの検出結果に基づいて所定時間内での急減速の回数を計数する急減速計数手段と、
前記急操舵計数手段及び急減速計数手段による計数値と夫々の閾値との比較結果に基づいて異常の有無を判定する異常判定手段と
を備えることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項２】
前記閾値は、前記車両の走行ルート毎に設定してある請求項１記載の電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操舵部材に加えられる操舵トルクの検出結果と、車両の走行速度の検出結果とに基づいて駆動されるモータの回転力を操舵機構に加えて操舵を補助するように構成された電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ステアリングホイール等の操舵部材の回転操作に応じて操舵補助用のモータを駆動し、該モータの発生力を舵取機構に加えて操舵を補助する電動パワーステアリング装置は、操舵部材に加えられる操舵トルクをトルクセンサにより検出し、検出された操舵トルクに基づいて目標補助力を定め、この目標補助力を発生させるべく前記モータを駆動制御する構成となっている。
【０００３】
このような電動パワーステアリング装置においては、より良好な操舵感を得るべく、車速、ヨーレート等の操舵に影響を与える車両の走行状態に応じて前記目標補助力を補正する補正制御が広く実施されている。
【０００４】
一方近年においては、車両の走行状態を監視し、危険回避のための警告を発し、また、エンジン、ブレーキの制御により車速を調整する等の運転支援動作を実行する運転支援装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置は、先行車、対向車、車線等の走行状態に直接的に関連する検出結果に基づいて前述した運転支援動作を行うと共に、運転者の注意力の低下を引き起こし、走行状態に影響を及ぼすと予想される車載機器の操作に着目し、この種の操作がなされた場合に警告を発生する構成としてある。
【特許文献１】特開２００３−１２７７０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示された発明においては、注意力の低下を招く車載機器として、ナビゲーション装置、エアコン装置、ミラー調節装置等を想定し、これらの操作がなされた場合に警告するようにしてあるから、安全な走行を実現するための一定の効果が得られる。
【０００６】
一方この発明においては、車両の安全走行のために最も重要な操作である操舵及び加減速に対する対応が想定されておらず、疲労の蓄積等の原因により運転者の操舵及び加減速操作が乱雑となり、思わぬ危険を招来する虞れがあるが、このような危険の発生を未然に防止することは難しい。
【０００７】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、電動パワーステアリング装置に一般的に備えられているセンサの検出結果を利用することにより、乱雑な操作による危険の発生を未然に防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１発明に係る電動パワーステアリング装置は、操舵部材に加えられる操舵トルクを検出するトルクセンサと、車両の走行速度を検出する車速センサと、前記トルクセンサ及び車速センサの検出結果に基づいて駆動される操舵補助用のモータとを備える電動パワーステアリング装置において、前記トルクセンサの検出結果に基づいて所定時間内での急操舵の回数を計数する急操舵計数手段と、前記車速センサの検出結果に基づいて所定時間内での急減速の回数を計数する急減速計数手段と、前記急操舵計数手段及び急減速計数手段による計数値と夫々の閾値との比較結果に基づいて異常の有無を判定する異常判定手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明の第２発明に係る電動パワーステアリング装置は、第１発明における閾値が、前記車両の走行ルート毎に設定してあることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
第１発明に係る電動パワーステアリング装置においては、トルクセンサによる操舵トルクの検出結果に基づいて、例えば、操舵トルクの微分値として得られるトルク変化から急操舵の有無を監視し、また車速センサによる走行速度の検出結果に基づいて、例えば、車速の微分値から急減速の有無を監視して、所定時間内での急操舵及び急減速の回数が閾値を超えたとき、異常な操舵又は減速状態にあると判定するから、この判定の結果を、警告音の発生、警告表示、操舵部材の加振等の適宜の手段により運転者に報知して注意を喚起し、乱雑な操舵又は減速操作による危険の発生を未然に防止することができる。
【００１１】
第２発明においては、走行ルート毎に異なる閾値を設定するから、例えば、頻繁な操舵の繰り返しが必要な走行ルートにおいて無為な異常判定がなされることを防止し、判定精度の向上を図ることができる。なお、閾値の設定のための走行ルートの情報は、ナビゲーション装置から与えられるようにしてもよく、運転者の操作により与えるようにしてもよい。また夫々の走行ルートにおける閾値は、同一ルートでの過去の走行履歴に基づいて変更されるのが望ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図１は、本発明に係る電動パワーステアリング装置の全体構成を示す模式図である。なお本図においては、ラックピニオン式の操舵機構１を備える車両への適用例が示されているが、本発明は、操舵機構の形式の如何に拘らず適用可能である。
【００１３】
ラックピニオン式の操舵機構１は、図示しない車体の左右方向に延設されたラックハウジング10の内部に軸長方向への移動自在に支持されたラック軸11と、ラックハウジング10の中途に交叉するピニオンハウジング20の内部に回転自在に支持されたピニオン軸２とを備えている。ラック軸11の両端は、ラックハウジング10の両側外部に突出させてあり、これらの突出端は、各別のタイロッド12，12を介して操舵輪としての左右の前輪13，13に連結されている。またピニオンハウジング20の外部に突出するピニオン軸２の上端は、ステアリング軸３を介して操舵部材としてのステアリングホイール30に連結されている。
【００１４】
ピニオンハウジング20の内部に延びるピニオン軸２の下部には、図示しないピニオンが一体形成されており、このピニオンは、ラックハウジング10との交叉部において、ラック軸11の中途部外面に適長に亘って設けられたラックに噛合させてある。ステアリング軸３は、筒形をなすハウジング31の内部に回転自在に支持され、該ハウジング31を介して、図示しない車室の内部に前方を下とした傾斜姿勢を保って取り付けてあり、ハウジング31の下方へのステアリング軸３の突出端にピニオン軸２が連結され、同じく上方への突出端にステアリングホイール30が固設されている。
【００１５】
以上の構成により、操舵のためにステアリングホイール30が回転操作された場合、この回転がステアリング軸３を介してピニオン軸２に伝達され、該ピニオン軸２の回転が、ピニオンとラックとの噛合部においてラック軸11の軸長方向の移動に変換される。このように生じるラック軸11の移動が各別のタイロッド12，12を介して左右の前輪13，13に伝えられ、これらの前輪13，13が向きを変えて操舵がなされる。
【００１６】
ステアリング軸３を支持するハウジング31の中途には、ステアリングホイール30の操作によりステアリング軸３に加わる操舵トルクを検出するトルクセンサ４が設けてあり、このトルクセンサ４の下部に操舵補助用のモータ５が取付けてある。
【００１７】
トルクセンサ４は、検出対象となるステアリング軸３を、捩れ特性が既知のトーションバーにより同軸上に連結された上下の２軸に分割し、これらの２軸間にトーションバーの捩れを伴って生じる相対角変位を適宜の手段により検出する公知の構成を有している。操舵補助用のモータ５は、ハウジング31の外側に軸心を略直交させて取り付けてあり、ハウジング31の内部に延びるモータ５の出力軸の回転を、ハウジング31の内部に構成されたウォームギヤ減速機により減速してステアリング軸３に伝えるようになしてある。
【００１８】
このように取付けられた操舵補助用のモータ５は、アシスト制御装置６から図示しない駆動回路を介して与えられる制御指令に従って駆動される。アシスト制御装置６には、トルクセンサ４による操舵トルクの検出値が与えられ、また車両の適宜部位に配された車速センサ７による車速の検出値が与えられている。
【００１９】
またアシスト制御装置６は、車両に装備されたナビゲーション装置８と、例えば、車載ＬＡＮによる情報の授受を可能として接続されている。アシスト制御装置６は、車両が走行中の走行ルートに関する情報をナビゲーション装置８から取得し、また後述のように実施される異常判定の結果を報知すべくナビゲーション装置８に報知指令を与える動作をなす。
【００２０】
図２は、アシスト制御装置６の内部構成を示すブロック図である。なお本図には、個々の動作機能を機能ブロックとして示してあるが、実際のアシスト制御装置６は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭを備え、ＲＯＭに記憶された制御プログラムに従うＣＰＵの動作により以下のアシスト制御動作及び異常判定動作を実行するＥＣＵとして構成されている。
【００２１】
アシスト制御装置６は、アシスト制御部60及び異常判定部61を備え、また微分演算部62及び履歴記憶部63を備えている。トルクセンサ４から入力される操舵トルクの検出値は、アシスト制御部60に与えられ、また微分演算部62を経てアシスト制御部60及び異常判定部61に与えられている。また車速センサ７から入力される車速の検出値は、アシスト制御部60及び異常判定部61に与えられている。
【００２２】
アシスト制御部60は、操舵補助用のモータ５を制御対象とするアシスト制御動作をなす演算制御部である。このアシスト制御動作は、トルクセンサ４から与えられる操舵トルクの検出値を取り込み、この操舵トルクを予め設定された制御マップに適用して、発生すべき操舵補助力の目標値（目標補助力）を定め、この目標補助力を発生すべく操舵補助用のモータ５に制御指令を発し、該モータ５を駆動制御する公知の動作である。
【００２３】
目標補助力の決定に用いる制御マップは、車速に応じて複数準備されており、車速センサ７から取り込まれる車速の検出値に応じて選定して使用される。これにより、車速の高低に応じて補助力特性を異ならせることができ、例えば、前輪13，13に加わる路面反力が小さい高速走行時には、モータ５が発生する操舵補助力を低く抑え、ステアリングホイール30に剛性感を付与して、ふらつきのない安定した走行を実現し、逆に、路面反力が大きい停止時及び低速走行時には、操舵補助力を高めてステアリングホイール30の操作を軽快に行わせ、操舵に要する労力負担を軽減することが可能となる。
【００２４】
また微分演算部62を経てアシスト制御部60に与えられる操舵トルクの微分値、即ち、操舵トルクの変化速度は、前述の如く決定される目標補助力の補正に用いられる。この補正は、例えば、操舵トルクの変化速度の増大に応じて目標補助力を減少するようになされ、この補正により、ステアリングホイール30の急激な操作に応じて発生される操舵補助力を低く抑え、急操舵に起因する危険な走行を抑制することができる。
【００２５】
異常判定部61は、ナビゲーション装置８に接続されている。ナビゲーション装置８は、走行ルートに関する情報を異常判定部61に与え、また異常判定部61から与えられる異常報知指令に応じて所定の警報表示をなすように構成されている。なおナビゲーション装置８による警報表示は、ナビゲーション装置８の表示画面上へのメッセージ表示であってもよく、スピーカによる音声表示であってもよい。またこの警報表示は、ナビゲーション装置８とは別個に設けられた専用の警報手段により行わせることも可能である。
【００２６】
異常判定部61は、微分演算部62から与えられる操舵トルクの変化速度と車速センサ７から与えられる車速とを用いて運転者の異常を判定するための以下の異常判定動作をなす。異常判定部61には、履歴記憶部63が付設されており、逐次与えられる操舵トルクの変化速度及び車速の履歴が記憶させてあり、異常判定部61の異常判定動作は、履歴記憶部63の記憶内容を参照してなされる。
【００２７】
図３は、異常判定部61の動作内容を示すフローチャートである。このフローチャートに従う異常判定部61の動作は、アシスト制御部60による前述したアシスト制御動作と並行して、所定の制御周期毎に繰り返し実行される。
【００２８】
異常判定部61は、まず、微分演算部62から与えられる操舵トルクの変化速度ΔＴと車速センサ７から与えられる車速Ｖとを取り込み（ステップＳ１）、これらを履歴記憶部63に記憶させる（ステップＳ２）。
【００２９】
履歴記憶部63は、制御機会毎に与えられるΔＴ及びＶを逐次記憶し、予め定めた所定時間分の時系列的なデータとして格納しており、次に異常判定部61は、現状の変化速度ΔＴ及び車速Ｖを含む履歴記憶部63の記憶データを読み出し（ステップＳ３）、読み出したΔＴ及びＶの時系列データを参照して、ΔＴの時系列データ中に存在する急操舵の回数と、Ｖの時系列データ中に存在する急減速の回数とを夫々計数し（ステップＳ４）またナビゲーション装置８から与えられる現状の走行ルートを認識し（ステップＳ５）、認識された走行ルートに対応する閾値を選定する（ステップＳ６）。
【００３０】
図４は、ステップＳ４において参照されるΔＴ及びＶの時系列データの一例を示す図である。図示の如く操舵トルクの変化速度ΔＴは、走行中になされる操舵の都度、その時点での操舵トルクＴの変化の大きさに対応するピークが現出するデータとして与えられ、図中にＡとして示すように、所定の大きさ、例えば、３０Ｎｍ／秒を超えるピークが生じたとき急操舵がなされたと判定される。ステップＳ４においては、このようなピークの数を急操舵の回数として計数する。
【００３１】
また車速Ｖは、走行中になされる加減速に応じて増減するデータとして与えられ、図中にＢとして示すように、所定の大きさ、例えば、（２０ｋｍ／ｈ）／秒を超える急激な車速の低下が生じたとき急減速がなされたと判定される。ステップＳ４においては、このような車速低下の回数を急減速の回数として計数する。
【００３２】
ステップＳ６において選定される閾値は、異常判定のための基準として用いる基準値であり、急操舵及び急減速の回数の夫々に対し、過去の走行の間に得られる平均的な値として走行ルート毎に逐次更新して記憶させてある。ステップＳ５において認識される走行ルートが初めての走行ルートである場合には、予め定めた標準的な閾値が選定される。
【００３３】
次いで異常判定部61は、ステップＳ４における急操舵及び急減速の計数値をステップＳ６において選定した夫々の閾値と比較し、この比較結果に基づいて異常操舵の有無、及び異常減速の有無を判定し（ステップＳ７，Ｓ８）、異常操舵有り又は異常減速有りとの判定がなされた場合（ステップＳ７又はＳ８：ＹＥＳ）には、ナビゲーション装置８に異常報知指令を発して（ステップＳ９）、該ナビゲーション装置８に所定の警報表示を行わせて一連の動作を終了し、また異常操舵無し及び異常減速無しとの判定がなされた場合（ステップＳ７，Ｓ８：ＮＯ）には、異常報知動作を行わずに一連の動作を終了する。
【００３４】
以上の異常判定部61の動作により、現時点よりも前の所定時間内における操舵トルクの変化及び車速の履歴が参照され、この履歴中に現出している急操舵の回数及び急減速の回数に応じて異常な操舵又は減速操作がなされているか否かが判定されて、この結果がナビゲーション装置８の警報表示により報知されるから、操舵及び減速操作が乱雑となっていることを運転者に報知して注意を喚起することができ、疲労の蓄積等に起因する乱雑な操舵又は加減速操作による危険の発生を未然に防止することができる。
【００３５】
ステップＳ７，Ｓ８での判定に用いる閾値は、ステップＳ５及びＳ６において車両の走行ルート毎に選定されるから、異常判定の精度を向上し、無為な警報表示がなされる虞れを軽減することができる。ナビゲーション装置８を備えていない車両においては、ステップＳ５及びＳ６をなくし、予め定めた閾値を用いて判定を行うようにすればよく、また運転者による走行ルートの指定操作に応じて閾値が選定される構成としてもよい。前記指定操作は、例えば、山道、高速道路、一般道等、走行ルートの種別を指定するようになされる。
【００３６】
ナビゲーション装置８による警報表示は、警告メッセージの画面表示、警告音の発生、音声メッセージの発生、これらの組み合わせ等の適宜の形態にて行わせることができる。ステップＳ７，Ｓ８での異常判定を段階的に実施し、異常の程度に応じて異常報知指令の種別を変え、警告表示の形態を変えることも可能である。また、ナビゲーション装置８とは別個に設けた警報手段に異常報知指令を与え、この警報手段に所定の警報動作を行わせることも可能である。
【００３７】
実施の形態に示すアシスト制御装置６は、ナビゲーション装置８との間の情報の授受を利用して、例えば、ナビゲーション装置８に設定された走行ルート中に存在する交差点において、トルクセンサ４から与えられる操舵トルクの検出値を監視し、設定されたルートから外れる方向への操舵が実行された場合に適宜の報知を行わせるルート監視動作等、操舵に関連する他の制御動作を併せて行うように構成することができる。
【００３８】
この場合の報知も、ナビゲーション装置８における画面表示又は音声表示により行わせることができ、更には、操舵補助用のモータ５を反復回動させ、ステアリング軸３を介してステアリングホイール30を加振し、該ステアリングホイール30を把持する運転者にルート外れの虞れを直接伝えるようにしてもよい。なお、ステアリングホイール30の加振は、前述した異常操舵又は異常減速の報知手段としても利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に係る電動パワーステアリング装置の全体構成を示す模式図である。
【図２】アシスト制御装置の内部構成を示すブロック図である。
【図３】異常判定部の動作内容を示すフローチャートである。
【図４】操舵トルクの変化速度及び車速の時系列データの一例を示す図である。
【符号の説明】
【００４０】
４  トルクセンサ、５  モータ、６  アシスト制御装置、７  車速センサ、30  ステアリングホイール（操舵部材）、61  異常判定部（異常判定手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
2008265613.tif 000005
【図４】
2008265613.tif 000006