(57)【要約】【課題】  複数の操舵駆動系を備え、フェールセーフ機能の向上を図った車両用操舵装置を提供すること。【解決手段】  操舵力を付与する第一の操舵駆動系９及び第二の操舵駆動系１０を備え、平常時において、第一の操舵駆動系９により操舵力を付与する。また、第二の操舵駆動系１０に、車両の道路上の横位置に応じた操舵制御値を入力し、第一の操舵駆動系９が故障した際に第二の操舵駆動系１０により操舵力を付与する。第一の操舵駆動系９が故障した際に、車両の横位置に応じて第二の操舵駆動系１０を制御することができるため、車両を安全な場所まで移動させることが可能となり、フェールセーフ機能の向上を図ることができる。【選択図】  図３
2008132826.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の転舵輪に伝達される操舵力を付与する第一の操舵駆動系及び第二の操舵駆動系を備えた車両用操舵装置であって、
前記車両の道路上の横位置に応じた操舵制御値を算出する制御手段を有し、
前記第一の操舵駆動系は、平常時に前記操舵力を付与し、
前記第二の操舵駆動系は、前記操舵制御値が入力され、前記第一の操舵駆動系が故障した際に前記操舵制御値に応じた前記操舵力を付与することを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項２】
前記第二の操舵駆動系は、機械的に構成されていることを特徴とする請求項１記載の車両用操舵装置。
【請求項３】
前記第二の操舵駆動系は、前記操舵制御値を油圧として蓄圧する油圧式操舵駆動系であり、前記第一の操舵駆動系が故障した際に、蓄圧された油圧を開放して前記操舵力を付与することを特徴とする請求項２記載の車両用操舵装置。
【請求項４】
前記操舵制御値は、前記車両の走行位置から前記道路上の空きスペースまで前記車両を移動させる量として計算されることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の車両用操舵装置。
【請求項５】
前記道路上の空きスペースは、前記道路の路肩であり、
前記操舵制御値は、前記車両が前記路肩に近い車線上にあるほど小さい値となることを特徴とする請求項４記載の車両用操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両用操舵装置として、主操舵駆動系の他に副操舵駆動系を更に備え、多重系とされたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載された車両用操舵装置では、平常時に使用する主操舵駆動系が故障した場合に、副操舵駆動系に切換えて駆動することで、フェールセーフ機能を持たせている。
【特許文献１】特開２００２−３７１１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ここで、近年にあっては、自動運転を可能とする自動操舵システムを備えた車両の開発が進められ、例えば、主操舵駆動系及び副操舵駆動系を両方とも電動アクチュエータによって構成した自動操舵システムでは、電源系統に故障、異常等が発生した場合に主操舵駆動系及び副操舵駆動系の両方が作動しなくなる虞があり、フェールセーフ機能の向上が求められている。
【０００４】
本発明は、このような課題を解決するために成されたものであり、複数の操舵駆動系を備え、フェールセーフ機能の向上を図った車両用操舵装置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】
【０００５】
本発明による車両用操舵装置は、車両の転舵輪に伝達される操舵力を付与する第一の操舵駆動系及び第二の操舵駆動系を備えた車両用操舵装置であって、車両の道路上の横位置に応じた操舵制御値を算出する制御手段を有し、第一の操舵駆動系は、平常時に操舵力を付与し、第二の操舵駆動系は、操舵制御値が入力され、第一の操舵駆動系が故障した際に操舵制御値に応じた操舵力を付与することを特徴としている。
【０００６】
このような車両用操舵装置によれば、操舵力を付与する第一の操舵駆動系及び第二の操舵駆動系を備えている。第一の操舵駆動系は、平常時において操舵力を付与し、第二の操舵駆動系は、車両の道路上の横位置に応じた操舵制御値が入力され、第一の操舵駆動系が故障した際に操舵力を付与する。これにより、第一の操舵駆動系が故障した場合に備えて操舵制御値を算出して予め第二の操舵駆動系に操舵制御値を入力しておくことで、第一の操舵駆動系が故障した際に、車両の横位置に応じて第二の操舵駆動系を制御することができる。そのため、第二の操舵駆動系によって車両を安全な場所まで移動させることが可能となり、フェールセーフ機能の向上を図ることができる。
【０００７】
また、第二の操舵駆動系は、機械的に構成されていることが好ましい。これにより、第一の操舵駆動系が故障した際に、機械的に構成された第二の操舵駆動系によって車両を操舵することができる。そのため、電源系が故障した場合であっても第二の操舵駆動系を作動させることができ、フェールセーフ機能を一層向上させることができる。
【０００８】
また、第二の操舵駆動系は、操舵制御値を油圧として蓄圧する油圧式操舵駆動系であり、第一の操舵駆動系が故障した際に、蓄圧された油圧を開放して前記操舵力を付与することが好ましい。これにより、操舵制御値を油圧として蓄圧し、第一の操舵駆動系が故障した際に、蓄圧された油圧を開放することで、第一の操舵駆動系の故障をトリガーとして油圧式の第二の操舵駆動系を作動させ、車両の操舵を行うことができる。
【０００９】
また、操舵制御値は、車両の走行位置から道路上の空きスペースまで車両を移動させる量として計算されることが好ましい。これにより、第一の操舵駆動系が故障した際に、第二の操舵駆動系を用いて、車両を道路上の空きスペースまで移動させることができる。
【００１０】
また、道路上の空きスペースは、道路の路肩であり、操舵制御値は、車両が路肩に近い車線上にあるほど小さい値となることが好ましい。これにより、第一の操舵駆動系が故障した際に、第二の操舵駆動系を用いて、車両を近いほうの路肩まで移動させることで、素早く車両を安全な位置へ移動させることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の車両用操舵装置によれば、第一の操舵駆動系が故障した際に、車両の横位置に応じて第二の操舵駆動系を制御することができるため、車両を安全な場所まで移動させることが可能となり、フェールセーフ機能の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明による車両用操舵装置の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において、同一または相当要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。図１は、本発明の実施形態に係る車両用操舵装置を示す概略構成図、図２は、図１中のメインＥＣＵを中心に示すブロック図、図３は、図２中の油圧式操舵駆動系を中心に示す概略構成図である。なお、本明細書において、車両が直前進している際の前方方向を「前方」と定め、「前」「後」「左」「右」等の方向を表す語を用いることとする。
【００１３】
図１に示す車両用操舵装置１は、車両２(図４参照)に搭載され自動操舵（自動制御運転）に利用されるものである。車両用操舵装置１は、ステアリングホイール３と、このステアリングホイール３と連結され操舵力を伝達するステアリングシャフト４と、ステアリングシャフト４の回動を直線運動に変換するラックアンドピニオン式ステアリングギアボックス５と、を備えている。車両用操舵装置１は、操舵力に応じてステアリングギアボックス５のラック８を駆動し、転舵輪６，７を操舵する。
【００１４】
また、ステアリングギアボックス５は、図３に示すように、左切り用シリンダ３１及び右切り用シリンダ３２を有している。車両用操舵装置１は、各シリンダ３１，３２に油圧を供給することで、ステアリングギアボックス５のラック８を駆動し、転舵輪６，７を操舵することができる。なお、左切り用シリンダ３１と右切り用シリンダ３２とは、開閉弁５３を有する油圧配管Ｌ９によって接続されている。
【００１５】
また、車両用操舵装置１は、図１〜図３に示すように、平常時に作動する電動式操舵駆動系（第一の操舵駆動系）９と、この電動式操舵駆動系（第二の操舵駆動系）９が故障した際に作動する油圧式操舵駆動系１０とを備えている。電動式操舵駆動系９は、電動モータ２５を有し、この電動モータ２５による回転力をステアリングシャフト４に伝達することで操舵力を付与する。一方は、油圧式操舵駆動系１０は、所定の油圧回路を有し、この油圧回路による油圧を、各シリンダに供給することで操舵力を付与する。詳しくは後述する。
【００１６】
開閉弁５３は、電動式操舵駆動系９によって操舵を行う場合には、開状態とされ、左切り用シリンダ３１と右切り用シリンダ３２との間の作動油の移動を可能とする。また、開閉弁５３は、油圧式操舵駆動系１０によって操舵を行う場合には、閉状態とされ、左切り用シリンダ３１と右切り用シリンダ３２との間の作動油の移動を不可能とする。
【００１７】
そして、電動式操舵駆動系９は、この電動式操舵駆動系９と電気的に接続されたステアＡＣＴコントローラ１１によって制御され、油圧式操舵駆動系１０は、この油圧式操舵駆動系１０と電気的に接続された油圧コントローラ１２によって制御される。これらのステアＡＣＴコントローラ１１及び油圧コントローラ１２は、車両２全体の制御を司るメインＥＣＵ（制御手段）１３と電気的に接続されている。
【００１８】
メインＥＣＵ１３は、上記ステアＡＣＴコントローラ１１、油圧コントローラ１２の他に、図２に示すように、ＲＴＫ−ＧＰＳ１４、実舵角センサ１５、操作ボタン１６、車輪速センサ１７と電気的に接続され、車両用操舵装置１における自動操舵を制御するものである。このメインＥＣＵ１３は、演算処理を行うＣＰＵ１８、記憶部１９となるＲＯＭ及びＲＡＭ、入力信号回路、出力信号回路、電源回路などを備えている。また、メインＥＣＵ１３は、油圧式操舵駆動系１０内の油圧を検出する複数の油圧センサ４８，４９（図３参照）と電気的に接続されている。
【００１９】
ＲＴＫ−ＧＰＳ１４は、車両２の走行位置情報を検出するものであり、道路１００（図４参照）上における車両２の横位置を検出することができる。ＲＴＫ−ＧＰＳ１４は、検出された走行位置情報をメインＥＣＵ１３に出力する。実舵角センサ１５は、転舵輪６，７の舵角を検出するものであり、例えばキングピンの回転角を検出し、検出された実舵角（回転角）に関するデータをメインＥＣＵ１３に出力する。
【００２０】
操作ボタン１６は、ドライバによって操作されるものであり、この操作ボタン１６を操作することで、レーンチェンジ、速度設定等の指示を入力することができる。操作ボタン１６による入力に基づいて、メインＥＣＵ１３に出力信号を送信する。車輪速センサ１７は、各車輪６，７に設けられ、車輪６，７の回転速度を検出するものであり、検出された回転速度に関するデータをメインＥＣＵ１３に出力する。
【００２１】
メインＥＣＵ１３の記憶部１９には、ＣＰＵ１８を作動させるためのプログラムのほかに、自動運転に関するデータ、車両２が走行する道路に関するデータなどが記憶されている。道路に関するデータとしては、道路位置、道路形状、車線位置、路肩位置などが挙げられる。メインＥＣＵ１３のＣＰＵ１８では、記憶部１９に記憶されているプログラムを実行することで、走行位置判定部２０、走行軌跡生成部２１、実速度演算部２２、油圧演算部２３が構成される。
【００２２】
走行位置判定部２０は、ＲＴＫ−ＧＰＳ１４、実舵角センサ１５及び操作ボタン１６からの出力信号に基づいて車両２の道路上における走行位置を判定し、車両２の横位置を求める。走行軌跡生成部２１は、ＲＴＫ−ＧＰＳ１４、実舵角センサ１５及び操作ボタン１６からの出力信号に基づいて車両２の直近の走行軌跡を算出する。実速度演算部２２は、操作ボタン１６及び車輪速センサ１７からの出力信号に基づいて車両２の実速度を算出する。
【００２３】
油圧演算部２３は、走行位置判定部２０、走行軌跡生成部２１及び実速度演算部２２からの情報に基づいて油圧式操舵駆動系１０において必要な油圧を算出する。また、油圧演算部２３は、油圧センサ４８，４９からの出力信号に基づいて、フィードバック制御を行う。
【００２４】
ステアＡＣＴコントローラ１１は、演算処理を行うＣＰＵ、記憶部となるＲＯＭ及びＲＡＭ、入力信号回路、出力信号回路、電源回路などを備えている。ステアＡＣＴコントローラ１１のＣＰＵは、メインＥＣＵ１３からの指示に応じて、記憶部に記憶されているプログラムやマップに従って演算処理を行い、電動式操舵駆動系９に駆動信号を送信する。
【００２５】
電動式操舵駆動系９は、図３に示すように、ステアＡＣＴコントローラ１１からの駆動信号に応じて作動する電動モータ２５を備えている。この電動モータ２５は、電動モータ２５による回転力の伝達を断続する電磁式クラッチ２６を介してウォームシャフト２７に連結されている。ウォームシャフト２７に伝達された回転力は、ステアリングシャフト４に設置されたウォームホイール２８に伝達されて、ステアリングシャフト４を回転駆動する。
【００２６】
電磁式クラッチ２６は、平常時において、接続状態であり、例えば電源系の故障等により電動式操舵駆動系９が故障した場合には、切断状態となる。この電磁式クラッチ２６には、切断状態を検知する切断状態検知センサ２９が設けられている。この切断状態検知センサ２９は、電磁式クラッチ２６の切断状態を検知すると、出力信号を開閉弁５３、後述する油圧制御弁（ＯＮ−ＯＦＦ弁）４０〜４２に送信する。
【００２７】
油圧コントローラ１２は、演算処理を行うＣＰＵ、記憶部となるＲＯＭ及びＲＡＭ、入力信号回路、出力信号回路、電源回路などを備えている。油圧コントローラ１２のＣＰＵは、メインＥＣＵ１３からの指示に応じて、記憶部に記憶されているプログラムやマップに従って演算処理を行い、油圧式操舵駆動系１０に駆動信号を送信する。
【００２８】
油圧式操舵駆動系１０は、ステアリング作動用油圧ポンプ３３、アキュムレータ３４、左右切り用油圧切替ユニット３５、左切り用油圧切替ユニット３６、右切り用油圧切替ユニット３７、油圧切替ユニット作動用油圧ポンプ３８、複数の油圧制御弁３９〜４２、複数のオイルタンク４３〜４７を備えている。
【００２９】
オイルタンク４３は、油圧配管Ｌ１を介して、ステアリング作動用油圧ポンプ３３に接続され、このステアリング作動用油圧ポンプ３３は、油圧配管Ｌ２を介して、アキュムレータ３４に接続されている。さらに、油圧配管Ｌ２は、分岐して各油圧切替ユニット３５〜３７のポートＡ１〜Ａ３に接続されている。
【００３０】
ステアリング作動用油圧ポンプ３３は、油圧コントローラ１２からの駆動信号に応じて作動し、作動油をアキュムレータ３４に蓄圧することができる。油圧配管Ｌ２には、油圧センサ４８が接続され、検出された油圧は、メインＥＣＵ１３に送信される。
【００３１】
各油圧切替ユニット３５〜３７のポートＰ１〜Ｐ３は、油圧配管Ｌ３を介して、ステアリングギアボックス５の左切り用シリンダ３１に接続されている。また、各油圧切替ユニット３５〜３７のポートＲ１〜Ｒ３は、油圧配管Ｌ４を介して、ステアリングギアボックス５の右切り用シリンダ３２に接続されている。また、各油圧切替ユニット３５〜３７のポートＢ１〜Ｂ３は、油圧制御弁３９を有する油圧配管Ｌ５を介して、オイルタンク４３に接続されている。油圧制御弁３９は、油圧コントローラ１２に電気的に接続され、油圧コントローラ１２からの指令信号に従い、開閉する。
【００３２】
オイルタンク４４は、油圧配管Ｌ６を介して、油圧切替ユニット作動用油圧ポンプ３８に接続され、この油圧切替ユニット作動用油圧ポンプ３８は、油圧配管Ｌ７を介して、各油圧切替ユニット３５〜３７のシリンダ３５ｃ，３６ｃ，３７ｃに接続されている。また、油圧配管Ｌ７には、逆止弁５０〜５２が設けられ、シリンダ３５ｃ，３６ｃ，３７ｃ内の作動油が油圧切替ユニット作動用油圧ポンプ３８側へ逆流することを防止している。さらに、油圧配管Ｌ７は、逆止弁５０〜５２とシリンダ３５ｃ，３６ｃ，３７ｃとの間で分岐して、油圧制御弁４０〜４２、オイルタンク４５〜４７に接続されている。そして、オイルタンク４５〜４７は、油圧配管Ｌ８を介して、オイルタンク４４に接続されている。
【００３３】
油圧切替ユニット作動用油圧ポンプ３８は、油圧コントローラ１２からの駆動信号に応じて作動し、各油圧切替ユニット３５〜３７のシリンダ３５ｃ，３６ｃ，３７ｃ内に作動油を供給する。油圧配管Ｌ７には、油圧センサ４９が接続され、検出された油圧は、メインＥＣＵ１３に送信される。
【００３４】
油圧制御弁４０〜４２は、切断状態検知センサ２９と電気的に接続され、電磁式クラッチ２６が切断状態となった場合に、閉状態から開状態となり、シリンダ３５ｃ，３６ｃ，３７ｃ内の作動油を各オイルタンク４５〜４７に排出させる。
【００３５】
左右切り用油圧切替ユニット３５は、４ポジション型のスプール式の切換弁であり、スプールの一端側にシリンダ３５ｃ、他端側にばね３５ｓを配置したものである。シリンダ３５ｃ内を所定の油圧に保持することで、スプールは位置ａ１に維持される。油圧制御弁４０が開状態とされると、シリンダ３５ｃ内の作動油が排出され、スプールはスプリング３５ｓによって押圧され、その位置がａ１，ｂ１，ｃ１，ｄ１と順次移動する。スプールが位置ａ１にある場合、左右切り用油圧切替ユニット３５のポートＡ１とポートＢ１とが互いに連通し、ポートＰ１，Ｒ１は閉じられた状態となる。
【００３６】
左右切り用油圧切替ユニット３５のスプールが位置ｂ１に配置されると、ポートＡ１とポートＰ１とが互いに連通すると共に、ポートＢ１とポートＲ１とが互いに連通する。これにより、アキュムレータ３４に蓄圧された油圧が開放されて、左切り用シリンダ３１内に作動油が送油され、右切り用シリンダ３２内の作動油は排出されて、オイルタンク４３に作動油が戻され、左切り操舵を行うことができる。
【００３７】
左右切り用油圧切替ユニット３５のスプールが位置ｃ１に配置されると、ポートＡ１とポートＲ１とが互いに連通すると共に、ポートＢ１とポートＰ１とが互いに連通する。これにより、アキュムレータ３４に蓄圧された油圧が開放されて、右切り用シリンダ３２内に作動油が送油され、左切り用シリンダ３１内の作動油は排出されて、オイルタンク４３に作動油が戻され、右切り操舵を行うことができる。左右切り用油圧切替ユニット３５のスプールが位置ｄ１に配置されると、ポートＡ１，Ｂ１，Ｐ１，Ｒ１は閉じられた状態となる。
【００３８】
左切り用油圧切替ユニット３６は、３ポジション型のスプール式の切換弁であり、スプールの一端側にシリンダ３６ｃ、他端側にばね３６ｓを配置したものである。また、スプールの他端側には、外方に突出するロッド５４が設けられ、このロッド５４の先端には、カム部５４ａが形成されている。シリンダ３６ｃ内を所定の油圧に保持することで、スプールは位置ａ２に維持される。油圧制御弁４１が開状態とされると、シリンダ３６ｃ内の作動油が排出され、スプールはスプリング３６ｓによって押圧され、その位置がａ２，ｂ２，ｃ２と順次移動する。スプールが位置ａ２にある場合、左切り用油圧切替ユニット３６のポートＡ２，Ｂ２，Ｐ２，Ｒ２は閉じられた状態となる。
【００３９】
左切り用油圧切替ユニット３６のスプールが位置ｂ２に配置されると、ポートＡ２とポートＰ２とが互いに連通すると共に、ポートＢ２とポートＲ２とが互いに連通する。これにより、アキュムレータ３４に蓄圧された油圧が開放されて、左切り用シリンダ３１内に作動油が送油され、右切り用シリンダ３２内の作動油は排出されて、オイルタンク４３に作動油が戻され、左切り操舵を行うことができる。
【００４０】
左切り用油圧切替ユニット３６のスプールが位置ｃ２に配置されると、ポートＡ２，Ｂ２，Ｐ２，Ｒ２は閉じられた状態となる。また、スプールが位置ｃ２に配置されると、ロッド５４のカム部５４ａは、作動スイッチ５５を押圧する。作動スイッチ５５は、油圧制御弁４２と電気的に接続されている。作動スイッチ５５は、カム部５４ａによって押圧されると検知信号を油圧制御弁４２に送信し、油圧制御弁４２を開状態にすることができる。
【００４１】
右切り用油圧切替ユニット３７は、３ポジション型のスプール式の切換弁であり、スプールの一端側にシリンダ３７ｃ、他端側にばね３７ｓを配置したものである。また、スプールの他端側には、外方に突出するロッド５６が設けられ、このロッド５６の先端には、カム部５６ａが形成されている。シリンダ３７ｃ内を所定の油圧に保持することで、スプールは位置ａ３に維持される。油圧制御弁４２が開状態とされると、シリンダ３７ｃ内の作動油が排出され、スプールはスプリング３７ｓによって押圧され、その位置がａ３，ｂ３，ｃ３と順次移動する。スプールが位置ａ３にある場合、右切り用油圧切替ユニット３７のポートＡ３，Ｂ３，Ｐ３，Ｒ３は閉じられた状態となる。
【００４２】
右切り用油圧切替ユニット３７のスプールが位置ｂ３に配置されると、ポートＡ３とポートＲ３とが互いに連通すると共に、ポートＢ３とポートＰ３とが互いに連通する。これにより、アキュムレータ３４に蓄圧された油圧が開放されて、右切り用シリンダ３２内に作動油が送油され、左切り用シリンダ３１内の作動油は排出されて、オイルタンク４３に作動油が戻され、右切り操舵を行うことができる。
【００４３】
左切り用油圧切替ユニット３６のスプールが位置ｃ２に配置されると、ポートＡ２，Ｂ２，Ｐ２，Ｒ２は閉じられた状態となる。また、スプールが位置ｃ２に配置されると、ロッド５４のカム部５４ａは、作動スイッチ５５を押圧する。作動スイッチ５５は、油圧制御弁４２と電気的に接続されている。作動スイッチ５５は、カム部５４ａによって押圧されると検知信号を油圧制御弁４２に送信し、油圧制御弁４２を開状態にすることができる。
【００４４】
ここで、本実施形態の車両用操舵装置１は、車両２の道路１００上の横位置に応じた操舵制御値を油圧式操舵駆動系１０に入力し、電動式操舵駆動系９が故障した際に、油圧式操舵駆動系１０による操舵を行うことができる。具体的には、車両用操舵装置１は、車両２を路肩１０３に移動させるために必要な油圧を操舵制御値としてアキュムレータ３４に蓄圧し、電動式操舵駆動系９が故障した際に蓄圧された油圧を開放することで、各油圧切替ユニット３５〜３７を作動させて、操舵制御値に応じた操舵力を付与することができる。
【００４５】
次に、本実施形態に係る車両用操舵装置１の基本動作について図面を参照して説明する。自動運転制御時において、車両用操舵装置１は、メインＥＣＵ１３から信号を出力し、電動式操舵駆動系９を用いて、転舵輪６，７を操舵する。メインＥＣＵ１３は、車両２の横位置（走行レーン）、車速、操作ボタン１６によるドライバ入力（レーンチェンジ要求など）に基づいて、油圧式操舵駆動系１０に入力される操舵制御値を算出し、油圧コントローラ１２に指示する。
【００４６】
油圧コントローラ１２は、メインＥＣＵ１３からの指示に従い、ステアリング作動用油圧ポンプ３３、油圧切替ユニット作動用油圧ポンプ３８、複数の油圧制御弁３９〜４２する。これにより、車両２の横位置に応じて、アキュムレータ３４、油圧切替ユニット３５〜３７に必要な油圧を蓄圧することで、操舵制御値を入力する。
【００４７】
次に、車両２の横位置に応じた操舵制御値の入力、及び電動式操舵駆動系９が故障した際の車両用操舵装置１の動作について、図４〜図７を参照して説明する。図４は、走行車線を直進走行している車両が路肩に移動する際の走行軌跡を示す平面図、図５は、追越し車線を直進走行している車両が走行車線に移動する際の走行軌跡を示す平面図、図６は、追越し車線から走行車線へレーンチェンジする車両の走行軌跡を示す平面図、図７は、走行車線から追越し車線へレーンチェンジする車両の走行軌跡を示す平面図である。図４〜図７に示すように、車両２が走行する道路１００は、例えば高速道路等の自動車専用道路であり、走行車線１０１、追越し車線１０２、路肩１０３を有している。なお、図４〜図７において、実線で示す走行軌跡Ｌ１〜Ｌ４は、電動式操舵駆動系９が故障し、油圧式操舵駆動系１０によって操舵された場合ものであり、仮想線で示す走行軌跡Ｌ５〜Ｌ８は、電動式操舵駆動系９が正常に作動して操舵された場合ものである。
【００４８】
先ず、車両２が走行車線１０１を直進走行している場合の操舵制御値の入力について説明する。図４に示すように、車両２が走行車線１０１を直進走行している場合、メインＥＣＵ１３では、走行軌跡Ｌ１に沿って車両２を路肩１０３まで移動させるのに必要な油圧（レーンチェンジ１回分の油圧）を算出する。油圧コントローラ１２は、ステアリング作動用油圧ポンプ３３、油圧制御弁３９〜４２を作動させて、アキュムレータ３４へレーンチェンジ１回分の油圧を蓄圧する一方、左右切り用油圧切替ユニット３５のシリンダ３５ｃへ油圧を蓄圧する。
【００４９】
次に、車両２が追越し車線１０２を直進走行している場合の操舵制御値の入力について説明する。図５に示すように、車両２が追越し車線１０２を直進走行している場合、メインＥＣＵ１３では、走行軌跡Ｌ２に沿って車両２を路肩１０３まで移動させるのに必要な油圧（レーンチェンジ２回分の油圧）を算出する。油圧コントローラ１２は、ステアリング作動用油圧ポンプ３３、油圧制御弁３９〜４２を作動させて、アキュムレータ３４へレーンチェンジ２回分の油圧を蓄圧する一方、各油圧切替ユニット３５〜３７のシリンダ３５ｃ，３６ｃ，３７ｃへ油圧を蓄圧する。
【００５０】
次に、車両２が追越し車線１０２から走行車線１０１へレーンチェンジしている場合の操舵制御値の入力について説明する。図６に示すように、車両２が追越し車線１０２から走行車線１０１へレーンチェンジしている場合、メインＥＣＵ１３では、走行軌跡Ｌ３に沿って車両２を路肩１０３まで移動させるのに必要な油圧を算出する。油圧コントローラ１２は、ステアリング作動用油圧ポンプ３３、油圧制御弁３９〜４２を作動させて、アキュムレータ３４の油圧を減圧する一方、油圧切替ユニット３６，３７のシリンダ３６ｃ，３７ｃ内を減圧する。
【００５１】
次に、車両２が走行車線１０１から追越し車線１０２へレーンチェンジしている場合の操舵制御値の入力について説明する。図７に示すように、車両２が走行車線１０１から走行車線１０２へレーンチェンジしている場合、メインＥＣＵ１３では、走行軌跡Ｌ４に沿って車両２を路肩１０３まで移動させるのに必要な油圧を算出する。油圧コントローラ１２は、ステアリング作動用油圧ポンプ３３、油圧制御弁３９〜４２を作動させて、アキュムレータ３４へ油圧を蓄圧する一方、各油圧切替ユニット３５〜３７のシリンダ３５ｃ，３６ｃ，３７ｃへ油圧を蓄圧する。
【００５２】
次に、車両２が走行車線を直進走行中に電動式操舵駆動系９が故障した場合の車両用操舵装置１の動作について説明する。自動運転制御中に電動式操舵駆動系９が故障した場合には、電磁式クラッチ２６が切断状態となる。続いて、電磁式クラッチ２６の切断状態が検出され、開閉弁５３及び油圧制御弁４０が開状態となる。このとき、アキュムレータ３４、及び左右切り用油圧切替ユニット３５のシリンダ３５ｃには、操舵制御値として必要な油圧が蓄圧されているので、油圧制御弁４０が開状態となると、左右切り用油圧切替ユニット３５が作動して、左切り操舵を行った後に右切り操舵を行うことができ、図４に示す走行軌跡Ｌ１に沿って車両２を走行車線１０１から路肩１０３へ移動させることができる。
【００５３】
次に、車両２が追越し車線１０２を直進走行中に電動式操舵駆動系９が故障した場合の車両用操舵装置１の動作について説明する。自動運転制御中に電動式操舵駆動系９が故障した場合には、電磁式クラッチ２６が切断状態となる。続いて、電磁式クラッチ２６の切断状態が検出され、開閉弁５３及び油圧制御弁４１が開状態となる。このとき、アキュムレータ３４、及び各油圧切替ユニット３５〜３７のシリンダ３５ｃ，３６ｃ，３７ｃには、操舵制御値として必要な油圧が蓄圧されているので、油圧制御弁４１が開状態となると、左切り用油圧切替ユニット３６、右切り用油圧切替ユニット３７、左右切り用油圧切替ユニット３５が順次作動して、アキュムレータ３４に蓄圧された油圧によって、左切り操舵、右切り操舵、左切り操舵、右切り操舵を行うことができ、図５に示す走行軌跡Ｌ２に沿って車両２を追越し車線１０２から路肩１０３へ移動させることができる。
【００５４】
同様に、車両２がレーンチェンジ中に電動式操舵駆動系９が故障した場合であっても、操舵制御値として必要な油圧が蓄圧されているので、油圧式操舵駆動系１０を用いて車両２の操舵を行うことができ、走行軌跡Ｌ３，Ｌ４（図６，７参照）に沿って車両２を路肩１０３へ移動させることができる。
【００５５】
このように本実施形態においては、平常時における操舵を行う電動式操舵駆動系９と、この電動式操舵駆動系９が故障した際に操舵を行う油圧式操舵駆動系１０とを備え、油圧式操舵駆動系１０には、車両２の横位置（向きや走行レーン）に応じた操舵制御値が入力されている。そのため、電動式操舵駆動系９が故障した際に、油圧式操舵駆動系１０を作動させて、車両２を路肩１０３へ退避させることができ、他車との接触が回避される。その結果、フェールセーフ機能の一層の向上が図られている。
【００５６】
また、車両用操舵装置１は、電動式操舵駆動系９が故障した場合に備えて操舵制御値を算出し、車両２の横位置に応じた操舵制御値として、油圧式操舵駆動系１０に油圧を逐次蓄圧している。そして、電動式操舵駆動系９が故障した際には、蓄圧された油圧が開放され、操舵値制御値に応じた操舵力を付与することができる。これにより、例えば電気系統の故障等により電動式操舵駆動系９が故障した場合であっても、電動式操舵駆動系９が故障したことをトリガーとして油圧式操舵駆動系１０を作動させて車両２の操舵を行うことができる。これにより、フェールセーフ機能を一層向上させることができる。
【００５７】
また、車両用操舵装置１は、電動式操舵駆動系９が故障した際に、油圧式操舵駆動系１０が作動するようになっているので、例えばドライバが意識を失っている場合であっても、車両２を安全な場所へ移動させることができる。
【００５８】
また、操舵制御値は、車両２の走行位置から路肩まで車両２を移動させる量として計算され、車両２が路肩１０３に近い車線上にあるほど小さい値となる。このため、油圧式操舵駆動系１０に蓄圧される油圧を小さくすることができる。
【００５９】
以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態において、車両用操舵装置１は、第一の操舵駆動系として電動式操舵駆動系９を備え、第二の操舵駆動系として油圧式操舵駆動系１０を備える構成としているが、例えば、第一の操舵駆動系及び第二の操舵駆動系を両方とも電動式としてもよい。なお、第二の操舵駆動系を電動式とする場合には、バックアップ用のバッテリー、操舵制御値を記憶する記憶部を備える構成とする。また、第一の操舵駆動系を油圧式操舵駆動系としてもよい。
【００６０】
また、機械的な構成の第二の操舵駆動系として、油圧式の操舵駆動系としているが、例えば、空圧式やその他の機械的な操舵駆動系としてもよい。
【００６１】
また、操舵制御値として、車両２を空きスペースである路肩１０３まで移動させる量として必要な油圧を算出しているが、空きスペースは、路肩に限定されず、例えばその他の退避用車線等であってもよく、その他の場所でも良い。要は、車両の道路上の横位置に応じた操舵制御値を入力し、第一の操舵駆動系が故障した際に、操舵制御値が入力された第二の操舵駆動系を用いて操舵可能であれば良い。
【００６２】
また、上記実施形態では、自動操舵制御可能な車両に、車両用操舵装置１を適用しているが、自動操舵制御を実施しない車両に車両用操舵装置１を適用してもよい。
【００６３】
また、上記実施形態では、ＲＴＫ−ＧＰＳ１４、実舵角センサ１５、操作ボタン１６からの情報に基づいて、車両の横位置を判定しているが、例えば車載カメラ等を備える構成とし、車載カメラ等の情報に基づいて車両の横位置を判定しても良く、その他の情報に基づいて車両の横位置を判定してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の実施形態に係る車両用操舵装置を示す概略構成図である。
【図２】図１中のメインＥＣＵを中心に示すブロック図である。
【図３】図２中の油圧式操舵駆動系を中心に示す概略構成図である。
【図４】走行車線を直進走行している車両が路肩に移動する際の走行軌跡を示す平面図である。
【図５】追越し車線を直進走行している車両が走行車線に移動する際の走行軌跡を示す平面図である。
【図６】追越し車線から走行車線へレーンチェンジする車両の走行軌跡を示す平面図である。
【図７】走行車線から追越し車線へレーンチェンジする車両が走行車線に移動する際の走行軌跡を示す平面図である。
【符号の説明】
【００６５】
１…車両用操舵装置、２…車両、６，７…転舵輪、９…電動式操舵駆動系（第一の操舵駆動系）、１０…油圧式操舵駆動系（第二の操舵駆動系）、１２…油圧コントローラ、１３…メインＥＣＵ（制御手段）。
【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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