(57)【要約】【課題】  ステアリング操作部材の操作に追従してステアリング駆動を行わせる制御が不能になった非常時にも運転者がステアリング操作できるようにする。【解決手段】  操作制御ユニット２６は、ステアリング操作部材の操作状態に基づいてステアリング操作信号を作成し、操舵制御ユニット３６に出力する。操舵制御ユニット３６は、前記ステアリング操作信号に基づいて操舵用モータ３４の駆動を制御する通常制御モードに加え、非常制御装置４０によって非常時に切換えられる非常制御モードを有している。同装置４０の非常操舵制御部４６は、マイク５０を通じて入力される音声の認識内容に基づいて非常操作信号を作成して操舵制御ユニット３６に入力することにより、同ユニット３６の制御モードを非常制御モードに切換え、前記非常操作信号に基づく非常制御を行わせる。【選択図】      図２ 
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリング操作部材の操作状態を検出してその検出値に基づきステアリング操作信号を作成し出力するステアリング操作信号作成手段と、車輪の操向角を変化させるためのステアリング駆動手段と、前記ステアリング操作信号作成手段から出力されるステアリング操作信号に基づいて前記ステアリング駆動手段の駆動を制御するステアリング制御手段とを備えた車両のステアリングシステムにおいて、前記ステアリング操作部材の操作以外の運転者による操作に基づいて非常操作信号を作成し出力する非常操作信号作成手段を備え、かつ、前記ステアリング制御手段は、前記ステアリング操作信号に基づいて前記ステアリング駆動手段の駆動を制御する通常制御モードと、前記非常操作信号に基づいて前記ステアリング駆動手段の駆動を制御する非常制御モードとに切換可能であることを特徴とする車両のステアリングシステム。
【請求項２】
請求項１記載の車両のステアリングシステムにおいて、前記非常操作信号作成手段は、車室内で発せられた音声を認識する音声認識手段を含み、その認識内容に基づいて前記非常操作信号を作成し出力することを特徴とする車両のステアリングシステム。
【請求項３】
請求項１記載の車両のステアリングシステムにおいて、前記非常操作信号作成手段は、車室内に設けられるターンシグナルスイッチの操作に基づいて前記非常操作信号を作成し出力することを特徴とする車両のステアリングシステム。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の車両のステアリングシステムにおいて、前記ステアリング制御手段の制御モードを前記通常制御モードと前記非常制御モードとに相互切換えるモード切換手段を備えたことを特徴とする車両のステアリングシステム。
【請求項５】
請求項４記載の車両のステアリングシステムにおいて、前記モード切換手段は、前記ステアリング制御手段への前記ステアリング操作信号の入力に障害が生じたか否かを判定するステアリング異常判定手段を含み、このステアリング異常判定手段により前記障害が生じたと判定されたときに前記ステアリング制御手段の制御モードを通常制御モードから非常制御モードに切換えるように構成されていることを特徴とする車両のステアリングシステム。
【請求項６】
請求項４または５記載の車両のステアリングシステムにおいて、前記モード切換手段は、車室内に設けられるモード切換スイッチを含み、このモード切換スイッチの操作に基づいて前記ステアリング制御手段の制御モードを切換えるように構成されていることを特徴とする車両のステアリングシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステアリング操作部材の操作に基づいてステアリング駆動を電気的に制御する車両のステアリングシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両における電子化はめざましく、ステアリング駆動を電気アクチュエータによって行う装置の開発が進められている。例えば、特許文献１には、操舵軸を動かして車輪の操向角を変化させる操舵モータと、ステアリングシャフトの回転操作角を検出するロータリエンコーダと、その検出された操作角に基づいて前記操舵モータの駆動を制御する操舵制御部とを備えた車両のステアリングシステムが開示されている。
【特許文献１】特開２０００−２８０９２６号公報（第３〜５頁，図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前記のような電気アクチュエータを利用したステアリングシステムにおいて、何らかの故障によりステアリングシャフトの回転操作角に基づくステアリング操作信号が操舵モータの駆動を制御する操舵制御部に伝達されなくなった場合、運転者がステアリングシャフトを回転操作してもこれに対応する操舵が行われないことになる。このような非常時についての安全対策が重要な課題とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
前記課題を解決するための手段として、本発明は、ステアリング操作部材の操作状態を検出してその検出値に基づきステアリング操作信号を作成し出力するステアリング操作信号作成手段と、車輪の操向角を変化させるためのステアリング駆動手段と、前記ステアリング操作信号作成手段から出力されるステアリング操作信号に基づいて前記ステアリング駆動手段の駆動を制御するステアリング制御手段とを備えた車両のステアリングシステムにおいて、前記ステアリング操作部材の操作以外の運転者による操作に基づいて非常操作信号を作成し出力する非常操作信号作成手段を備え、かつ、前記ステアリング制御手段は、前記ステアリング操作信号に基づいて前記ステアリング駆動手段の駆動を制御する通常制御モードと、前記非常操作信号に基づいて前記ステアリング駆動手段の駆動を制御する非常制御モードとに切換可能なものである。
【０００５】
この構成において、通常運転時は、前記ステアリング制御手段を通常制御モードにしておけば、運転者によるステアリング操作部材の操作に基づいて作成されたステアリング操作信号がステアリング制御手段に入力されて当該ステアリング制御手段がステアリング駆動手段によるステアリング駆動を制御することにより、前記ステアリング操作部材の操作に追従する操舵が行われる。
【０００６】
一方、何らかの故障によって前記ステアリング制御手段へのステアリング操作信号の入力に障害が生ずると、ステアリング操作部材の操作による運転が困難になるが、このような非常時には、前記ステアリング制御手段の制御モードを前記通常制御モードから非常制御モードに切換えればよい。これにより、前記ステアリング操作部材の操作以外の運転者による操作に基づいて非常操作信号が作成、出力されるため、前記障害にかかわらず運転者はステアリングの非常操作を行うことができる。
【０００７】
具体的に、前記非常操作信号作成手段としては、車室内で発せられた音声を認識する音声認識手段を含み、その認識内容に基づいて前記非常操作信号を作成し出力するものが、好適である。この構成によれば、特別な非常用操作部材を付加しなくても、運転者等が音声によってステアリング内容を指示することによって非常操作を行うことができる。
【０００８】
また、前記非常操作信号作成手段としては、車室内に設けられるターンシグナルスイッチの操作に基づいて前記非常操作信号を作成し出力するものも、好適である。この構成によれば、既存のターンシグナルスイッチを有効に活用することにより、特別な非常用操作部材を付加しなくても非常操作が可能になる。
【０００９】
このステアリングシステムでは、前記ステアリング制御手段の制御モードを前記通常制御モードと前記非常制御モードとに相互切換えるモード切換手段を備えることが、より好ましい。
【００１０】
このモード切換手段としては、例えば、前記ステアリング制御手段への前記ステアリング操作信号の入力に障害が生じたか否かを判定するステアリング異常判定手段を含み、このステアリング異常判定手段により前記障害が生じたと判定されたときに前記ステアリング制御手段の制御モードを通常制御モードから非常制御モードに切換えるように構成されたものが、好適である。この構成によれば、前記ステアリング制御手段への前記ステアリング操作信号の入力に障害が生じたか否かが自動的に判定され、その判定結果に基づいてステアリング制御手段の制御モードが自動的に非常制御モード、すなわち非常操作が可能なモードに切換えられる。
【００１１】
また、前記モード切換手段としては、車室内に設けられるモード切換スイッチを含み、このモード切換スイッチの操作に基づいて前記ステアリング制御手段の制御モードを切換えるように前記モード切換手段が構成されているものも、好適である。この構成によれば、運転者等は前記モード切換スイッチの操作によって前記ステアリング制御手段の制御モードを状況に応じたモードに切換えることができる。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように、本発明によれば、ステアリング操作部材の操作に追従してステアリング駆動を行わせる制御が不能になった非常時にも運転者がステアリング操作を行うことを可能にすることにより、高い安全性を確保することができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の第１の実施の形態を図１及び図２を参照しながら説明する。
【００１４】
図１に示す車両は、車室１０及びその前方に設けられたエンジンルーム１２を備え、エンジンルーム１２内には、各部位に電力を供給するためのバッテリー１４と、左右方向に延びる操舵軸１６とが設けられている。操舵軸１６は、例えばラックシャフトで構成され、この操舵軸１６が軸方向にスライド駆動されることにより両前輪１８の操向角が変化するように構成されている。
【００１５】
前記車室１０内にはステアリング操作モジュール２０及び非常制御装置４０が設けられ、前記エンジンルーム１２内にはステアリング駆動モジュール３０が設けられている。
【００１６】
前記ステアリング操作モジュール２０は、ステアリングシャフト２２の後端部にステアリングホイール２１が設けられたステアリング操作部材を備えるとともに、図２に示すような操作角センサ２４、反力付与モータ２５、及び操作制御ユニット２６を備えている。
【００１７】
操作角センサ２４は、運転者による前記ステアリングシャフト２２の回転操作角を検出するものであり、反力付与モータ２５は前記ステアリングシャフト２２に操作反力を与えるものである。操作制御ユニット２６は、前記操作角センサ２４の出力する検出信号に基づいてステアリング操作信号を作成し、前記ステアリング駆動モジュール３０に出力するとともに、前記反力付与モータ２５により前記ステアリングシャフト２２に与えられる操作反力を制御する。
【００１８】
すなわち、前記操作角センサ２４及び操作制御ユニット２６により、本発明に係るステアリング操作信号作成手段が構成されている。
【００１９】
なお、本発明にかかるステアリング操作部材は前記のようなステアリングシャフト２２及びステアリングホイール２１で構成されたものに限らず、例えば前後左右に回動操作されるレバー式のものでもよい。
【００２０】
ステアリング駆動モジュール３０は、前記操舵軸１６の位置から前輪１８の操向角を検出する操向角センサ３２と、前記操舵軸１６をスライド駆動して操向角を変化させるステアリング駆動手段である操舵用モータ３４と、ステアリング制御手段である操舵制御ユニット３６とを備えている。
【００２１】
操舵制御ユニット３６は、その制御モードとして、通常制御モードと非常制御モードとに切換可能とされており、通常運転時は前記通常制御モードを維持し、前記非常制御装置４０から非常操作信号が入力された場合にのみ前記非常制御モードに切換えられるようになっている。そして、前記通常制御モードでは、前記操向角センサ３２から入力される操向角検出信号と前記操作制御ユニット２６から入力されるステアリング操作信号とをベースにして操舵用モータ３４の駆動を制御し、前記非常制御モードでは、前記操向角センサ３２から入力される操向角検出信号と前記非常制御装置４０から出力される非常操作信号とをベースにして操舵用モータ３４の駆動を制御する。各制御モードで行われる具体的な制御動作については後述する。
【００２２】
非常制御装置４０は、故障判断部４２、音声認識部４４、及び非常操舵制御部４６とを備えている。
【００２３】
故障判断部（ステアリング異常判定手段）４２は、前記操作制御ユニット２６及び前記操舵制御ユニット３６から入力される信号に基づき、当該操作制御ユニット２６から操舵制御ユニット３６へのステアリング操作信号の入力の障害となる故障が生じたか否かを判断するものであり、当該故障が生じたと判断した場合には非常操舵制御部４６に故障判定信号を入力する。
【００２４】
音声認識部４４は、車室１０内に設けられたマイク５０に接続されており、当該マイク５０から入力される音声の認識を行う。この音声認識部４４については、従来から知られている音声認識装置の適用が可能であり、例えばカーナビゲーションシステムの操作のために設置されている音声認識装置を前記音声認識部４４に兼用することも可能である。
【００２５】
非常操舵制御部４６は、前記故障判断部４２から故障判定信号が入力されたときに前記音声認識部４４の音声認識内容に基づいて非常操作信号を作成し、前記操舵制御ユニット３６に出力して同ユニット３６を非常制御モードに切換えるとともに、車室１０内に設置される警告ランプ等で構成された警告器５２に警告指令信号を出力して警告動作を行わせる。
【００２６】
すなわち、前記非常操舵制御部４６は、前記故障判断部４２とによって、前記操舵制御ユニット３６の制御モードを切換えるモード切換手段を構成するとともに、前記音声認識部４４とによって、非常操作信号を作成して操舵制御ユニット３６に入力する非常操作信号作成手段を構成する。
【００２７】
次に、このステアリングシステムにおいて行われる制御動作を説明する。
【００２８】
まず初期段階では、ステアリング駆動モジュールにおける操舵制御ユニット３６の制御モードが通常制御モードに保たれている。この通常制御モードでは、操作制御ユニット２６が、操作角センサ２４により検出されるステアリングシャフト２２の回転操作角に基づいてステアリング操作信号を作成し、操舵制御ユニット３６に入力する。操舵制御ユニット３６は、前記ステアリング操作信号と操向角センサ３２から入力される前輪１８の操向角の検出信号との対比をベースにしてフィードバック制御信号を作成し、操舵用モータ３４に入力する。すなわち、ステアリングシャフト２２の回転操作角に前輪１８の操舵角を追従させる制御を行う。
【００２９】
なお、前記フィードバック制御信号の作成は、前記ステアリング操作信号のみならず、車速センサにより検出される車速や、ヨーレートセンサにより検出される車両の傾き等も加味して行われるのが、より好ましい。具体的には、車速が大きいほど操向角の変化速度を抑える制御や、車両の傾きによって操向角を微調整する制御などを行えばよい。また、車載カメラを設置し、同カメラによる白線検知や障害物検知に基づいて車両が正常に走行しているか否かの監視を同時に行うようにしてもよい。
【００３０】
このような通常制御モードでの運転中、故障判定部４２は、前記操舵制御ユニット３６へのステアリング操作信号の入力に支障をきたすような故障が生じていないかどうかを監視する。ここで、前記故障を判断する手法は適宜設定可能であるが、例えば次のような条件に該当する場合に故障と判定することが可能である。
【００３１】
１）ステアリング操作モジュール２０の少なくとも一つの構成要素への電源供給が断たれた場合（電力供給線の断線等）。
【００３２】
２）操作角センサ２４から操作制御ユニット２６に入力される検出信号が一定時間以上変化しない場合（操作角センサ２４の故障）。
【００３３】
３）反力付与モータ２５の作動不良。
【００３４】
４）操作制御ユニット２６から出力されるステアリング操作信号と、操舵制御ユニット３６において作成されるフィードバック制御信号との不対応が認められる場合（ステアリング操作モジュール２０とステアリング駆動モジュール３０とを結ぶ信号線の断線等）。この不対応は、例えば、前記ステアリング操作信号に対応する目標操向角と、操舵制御ユニット３６の制御により調節される実際の操向角とのずれが許容範囲を超えたか否かによって判定することが可能である。
【００３５】
なお、前記条件は、必ずしも全て設定しなくてもよく、必要に応じて取捨選択が可能である。例えば、３）の反力付与モータ２５の作動不良については、非常状態を脱するための最低限のステアリング操作は可能であるため、モード切換は行わずに警告のみ実行するようにしてもよい。また、操舵用モータ３４の故障は本発明に係る非常処理に直接関係するものではないが、当該モータ３４の故障については、例えば当該操舵用モータ３４を複数具備しておき、いずれかのモータが故障した場合に他のモータによって非常駆動を行うようにすることにより対処することが可能である。
【００３６】
故障判断部４２は、前記故障が生じたと判断したときに故障判定信号を非常操舵制御部４６に入力する。これを受けた非常操舵制御部４６は、警告器５２に警告動作を行わせるとともに、非常操作信号を作成して操舵制御ユニット３６に出力することにより、同ユニット３６の制御モードを通常制御モードから非常制御モードへ強制的に切換えさせる。
【００３７】
この非常制御モードでは、運転者等がマイク５０に入力した音声を音声認識部４４が認識し、その認識内容に基づいて非常操舵制御部４６が非常操作信号を作成する。例えば、単に「右」という音声を認識した場合には、前輪１８の操向角を右方向に所定角度変化させるための非常操作信号を作成し、「右に３０°」という音声を認識した場合には、当該操向角を右方向に３０°だけ変化させるための非常操作信号を作成する。この非常操作信号も、車体の車速や傾き等を考慮して適宜補正されることが、より好ましい。また、車速や走行距離を認識している場合には、「２００ｍ直進してから右折」などの音声指令に対応することも可能である。
【００３８】
このような非常操作信号が操舵制御ユニット３６に入力され、当該非常操作信号に基づいて操舵用モータ３４の駆動制御が行われることにより、当該操舵制御ユニット３６へのステアリング操作信号の入力に障害が生じてステアリングホイール２１の操作による運転が困難になっても、運転者等はマイク５０を通じての音声指令の入力によって非常操作を行うことにより、安全な場所まで車両を誘導することが可能になる。
【００３９】
以上説明したステアリングシステムは、前記障害の発生を自動的に判断して制御モードを強制切換するものであるが、運転者等が自らの判断で制御モードを通常制御モードから非常制御モードに切換えられるようにしてもよい。その例を第２の実施の形態として図３及び図４に示す。
【００４０】
これらの図において、車室１０内の適当な位置には、運転者等が操作可能なモード切換スイッチ５４が設けられ、このモード切換スイッチ５４が非常制御装置４０に接続されている。非常制御装置４０は、前記故障判断部４２に代え、切換指令部４３を備えており、この切換指令部４３は、前記モード切換スイッチ５４がオンに切換えられたときに切換指令を非常操舵制御部４６に入力して当該非常操舵制御部４６に前述の非常操作信号の作成及び出力を行わせる。
【００４１】
このような構成によれば、運転者等は、ステアリングホイール２１を用いたステアリング操作に異常を感じたときにモード切換スイッチ５４を操作することにより、操舵制御ユニット３６の制御モードを自らの意思で通常制御モードから非常制御モードに切換えることができ、その後は音声指令の入力によって非常時の対応をすることができる。
【００４２】
なお、非常操作信号の作成は前記音声指令の入力によるものに限らず、例えば非常操作用の操作部材を車室１０内に特設するようにしてもよいし、運転席近傍に設けられている既存のスイッチを非常操作用に兼用してもよい。当該スイッチとしては、右折や左折を表示するためのターンシグナルスイッチが好適である。このターンシグナルスイッチを利用したステアリングシステムの例を第３の実施の形態として図５に示す。
【００４３】
図５に示す非常制御装置４０は、前記図１に示した音声認識部４４に代えて指令入力部４５を具備し、この指令入力部４５に前記ターンシグナルスイッチ５６が接続されている。当該指令入力部４５は、ターンシグナルスイッチ５６の操作方向を認識し、その操作方向に対応する指令を非常操舵制御部４６に入力する。
【００４４】
非常操舵制御部４６は、故障判断部４２が故障を判定した場合に、前記ターンシグナルスイッチ５６の操作方向に基づいて非常操作信号を作成する。具体的に、ターンシグナルスイッチ５６が左に操作されたときには前輪１８の操向角を左方向に所定角度だけ変化させるための非常操作信号を作成し、同スイッチ５６が右に操作されたときには前記操向角を右方向に所定角度だけ変化させるための非常操作信号を作成する。この非常操作信号が操舵制御ユニット３６に入力されることにより、当該操舵制御ユニット３６の制御モードが非常制御モードに切換えられ、前記ターンシグナルスイッチ５６の操作方向に操向角を変化させるようなステアリング制御が実行されることになる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる車両のステアリングシステムの全体構成を示す図である。
【図２】図１に示すステアリングシステムの回路構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態にかかる車両のステアリングシステムの全体構成を示す図である。
【図４】図３に示すステアリングシステムの回路構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態にかかる車両のステアリングシステムの回路構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００４６】
１０    車室
１２    エンジンルーム
１６    操舵軸
２０    ステアリング操作モジュール
２１    ステアリングホイール（ステアリング操作部材）
２２    ステアリングシャフト（ステアリング操作部材）
２４    操作角センサ（ステアリング操作信号作成手段を構成）
２６    操作制御ユニット（ステアリング操作信号作成手段を構成）
３０    ステアリング駆動モジュール
３２    操向角センサ
３４    操舵用モータ（ステアリング駆動手段）
３６    操舵制御ユニット（ステアリング制御手段）
４０    非常制御装置
４２    故障判断部（ステアリング異常判定手段）
４４    音声認識部
４６    非常操舵制御部（モード切換手段及び非常操作信号作成手段を構成）
５０    マイク
５４    モード切換スイッチ
５６    ターンシグナルスイッチ
【図１】
2005067524.tif 000003
【図２】
2005067524.tif 000004
【図３】
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【図４】
2005067524.tif 000006
【図５】
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