(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダに嵌挿したピストンのラツクに、操向車輪を偏向させるための操舵軸に備えた歯車を噛み合わせ、前記ピストンにより前記シリンダに区画される１対の油室の一方へ選択的に油圧ポンプからの圧油を供給する回転型サーボ制御弁が、ハンドル軸に結合した内側弁要素と、前記ピストンに螺合するボールねじ軸に結合した外側側弁要素とからなり、前記ハンドル軸と前記ボールねじ軸が捩り棒により連結されている動力舵取機構において、前記ハンドル軸のハンドル付近に舵角センサを、前記操舵軸のピストン付近に実舵角センサをそれれ配設し、前輪の実舵角変化量とハンドルの舵角変化量の差が所定値αを超えてから所定時間経過後に、前輪の実舵角変化量とハンドルの舵角変化量の差が所定値β以下になつた時、居眠り防止装置への制御信号をキヤンセルすることを特徴とする、居眠り防止装置のための舵取機構の路面入力検出装置。
【請求項２】
前記実舵角センサは前記操舵軸に設けた回転角センサである、請求項１に記載の舵取機構の路面入力検出装置。
【請求項３】
前記実舵角センサは前記シリンダの両端油室の油圧差を検出する油圧センサである、請求項１に記載の舵取機構の路面入力検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は路面の轍などの外乱を運転者の操舵入力と区別できるようにした、舵取機構の路面入力検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の舵角センサはハンドルの近くに配設され、運転者の自由なハンドルの操作状態を検知するのが主たる目的であつた。しかしながら、例えば操舵状況から居眠り運転を検出する居眠り運転防止装置などを搭載する場合には、居眠り中の操舵と、路面の轍、カント、キヤンバなど（以下、単に轍などと言うことにする）による修正操舵との判別ができないので、居眠り運転防止装置が誤作動することがある。居眠り運転をより正確に検知するには、轍などによる外乱を検知ないし判別する必要がある。
【０００３】
特開平５−２６２１６２号公報に開示される居眠り運転検出装置では、外乱を検出するために、ハンドル軸の応力を検出する荷重センサがハンドル軸に配設されているが、これは荷重センサの取付構成が複雑であり、荷重センサの検出精度や信頼性が完璧なものとは言いがたい。特に、捩り棒による弁要素間の回転差動を得るサーボ制御弁を備えた動力舵取機構では、荷重センサをハンドル軸の中央部分（捩り棒よりもハンドルに近い部分）に配設したのでは、捩り棒により回転差動が吸収されるので、前輪（操向車輪）の実際の舵角変化を正確に検出できない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は上述の問題に鑑み、居眠り防止装置のための舵取機構の路面入力検出装置、特に舵取機構の内部構造を用いて路面の轍、凹凸などによる外乱を検知し、この外乱に対して居眠り防止装置の制御をキヤンセルするようにした、作動が正確で経済的な居眠り防止装置のための舵取機構の路面入力検出装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の構成はシリンダに嵌挿したピストンのラツクに、操向車輪を偏向させるための操舵軸に備えた歯車を噛み合わせ、前記ピストンにより前記シリンダに区画される１対の油室の一方へ選択的に油圧ポンプからの圧油を供給する回転型サーボ制御弁が、ハンドル軸に結合した内側弁要素と、前記ピストンに螺合するボールねじ軸に結合した外側側弁要素とからなり、前記ハンドル軸と前記ボールねじ軸が捩り棒により連結されている動力舵取機構において、前記ハンドル軸のハンドル付近に舵角センサを、前記操舵軸のピストン付近に実舵角センサをそれれ配設し、前輪の実舵角変化量とハンドルの舵角変化量の差が所定値αを超えてから所定時間経過後に、前輪の実舵角変化量とハンドルの舵角変化量の差が所定値β以下になつた時、居眠り防止装置への制御信号をキヤンセルすることを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明による舵取機構の路面入力検出装置は、ハンドル付近に配設した舵角センサと、動力舵取機構に配設した実舵角センサと、舵角センサと実舵角センサの各信号を処理する電子制御装置とから構成される。電子制御装置は運転者の居眠り判定、懸架機構の制御などに、舵角センサの信号を制御パラメータとして利用する。その際、前輪が轍を通過する時などは、ハンドルの舵角変化は瞬間的なものであり、操縦には影響しない。したがつて、このような場合に制御を行うと、逆に操縦感覚が悪くなることがあるので、操縦に影響を与えない程度の瞬間的な外乱の場合には、上述の制御を行わないようにする。
【０００７】
ハンドルの舵角はハンドル軸に配設した舵角（回転角）センサにより検出する。操舵軸の実舵角は操舵軸付近に配設した舵角（回転角）センサにより検出するか、パワーシリンダ部に配設した油圧センサにより検出した両端油室の油圧差から求める。運転者の操舵意志であるハンドルの舵角と、路面の凹凸などの影響を受ける操舵軸の実舵角とを、舵取機構の減速比を勘案したうえで比較し、両者の舵角差が所定値α以上の場合で、舵角差の継続時間が所定値β以下の時には、居眠りとは無関係の路面変化に起因する外乱と判断し、操縦に影響を与えないものとして居眠り防止装置への制御信号をキヤンセルする。しかし、両者の舵角差が所定値α以上の状態の継続時間が所定値β以上の時には、操縦に影響を与えるので通常通りの制御を行う。
【０００８】
【実施例】
図１は本発明に係る路面入力検出装置を備えた前輪動力舵取機構の概略構成を示す平面図、図２は同動力舵取機構の原理的構成図である。操向車輪としての前輪２を支持するナツクル４は上下方向の支軸３により車体に回動可能に支持される。左右のナツクル４にタイロツド６がピン５により連結される。動力舵取機構Ａはハンドル１２を結合するハンドル軸１３の回転を操舵軸１４へ伝達するパワーシリンダ部３９を一体に備えており、操舵軸１４に結合されたピツトマン腕１５がドラツグリンク１６を介して、右側のナツクル４から突出する腕１７に連結される。
【０００９】
本発明によれば、ハンドル軸１３に舵角センサ４９が、操舵軸１４に実舵角センサ４８がそれぞれ配設され、各センサの信号は電子制御装置５０へ入力され、電子制御装置５０で例えば居眠り運転などの異常な操舵状況が判別された時は、警報部ないし制御部５１へ制御信号を加えるようになつている。実舵角センサ４８の代りに、パワーシリンダ部３９に配設した油圧センサ４８ａ（図２を参照）により検出した両端油室の油圧差から求めるようにしてもよい。
【００１０】
図２に示すように、公知の動力舵取機構Ａは油圧ユニツト３８とパワーシリンダ部３９と回転型のサーボ制御弁４１とから構成される。油圧ユニツト３８は油圧ポンプ３５により油槽３６の油を吸い込み、吐出口から圧油を絞り３４、サーボ制御弁４１を経てシリンダ２１の油室２３と油室２４の一方へ供給し、他方の油室の油をサーボ制御弁４１を経て油槽３６へ戻すようになつている。サーボ制御弁４１へ供給される油の量を制御するために、油圧ポンプ３５の吐出口に絞り３４が備えられ、絞り３４の上流側部分と油槽３６との間を結ぶ通路に流量制御弁３３が接続される。また、絞り３４の下流側部分と油槽３６との間を結ぶ通路に絞り３１と逃し弁３２が直列に接続され、サーボ制御弁４１へ供給される油圧が異常に高くなつた時、油圧を絞り３１、逃し弁３２を経て油槽３６へ開放するようになつている。
【００１１】
パワーシリンダ部３９はシリンダ２１にピストン２２を嵌挿して油室２３，２４を区画され、ピストン２２の周面に形成したラツク２２ａに、操舵軸１４に結合した部分歯車１４ａを噛み合される。サーボ制御弁４１はピストン２２に螺合するボールねじ軸２５に結合された外側弁要素４２と、ハンドル軸１３に結合された内側弁要素４３とからなり、両者は公知の捩り棒４４により連結される。したがつて、ハンドル１２を例えば図示の中立位置から右へ切ると、捩り棒４４の捩れを伴つて内側弁要素４３だけが時計方向へ回動し、内側弁要素４３の弁溝５４が入口４６と出力口５３とを連通し、かつ弁溝５５が出力口５２とドレン口４７とを連通する位置へ切り換わる。油圧ポンプ３５から圧油が絞り３４、入口４６へ供給され、さらに弁溝５４、出力口５３、油室２３へと供給され、ハンドル１２の回転に応じてピストン２２が右方へ移動し、操舵軸１４の部分歯車１４ａを時計方向へ回転する。図１において、ピツトマン腕１５の回動に伴いドラツグリンク１６が前方へ引かれ、前輪２が支軸３を中心に右へ偏向される。この時、油室２４の油はサーボ制御弁４１の出力口５２、弁溝５５、ドレン口４７を経て油槽３６へ戻る。
【００１２】
ここで、ハンドル１２を止めると、操舵軸１４は引き続き回転するが、ハンドル軸１３との回転差がなくなると、サーボ制御弁４１が中立位置になり、油圧ポンプ３５からの圧油は油室２３，２４のどちらへも供給されなくなる。いま、轍などの影響による路面入力が前輪２に作用すると、操舵軸１４が一方へ回動され、ハンドル軸１３との間に回転差が生じる。また、操舵軸１４の部分歯車１４ａによりピストン２２が一方へ押動されるので、１対の油室２３，２４の間に油圧差が生じる。しかし、このような挙動はごく短い時間であり、居眠り運転での操舵状況とは異なる。つまり、ハンドル１２の舵角と操舵軸１４の実舵角との間に所定値以上の差が生じている時間（舵角差が生じている継続時間）もごく僅か（所定値以下）であるので、この場合の路面入力による外乱は操縦に影響を与えない範囲であると判断することができる。
【００１３】
本発明では電子制御装置５０において、運転者の操舵意志であるハンドル１２の舵角D11 と、操舵軸１４の実舵角D12 とを比較し、D11 ＜D12 の時、正確にはD12 −D11 ＞α（αは所定値）の時に、この舵角差を外乱と判断する。そして、外乱の継続時間が所定値以下（操縦に影響を与えない程度の時間）の時には、居眠り判定などの制御をキヤンセルする信号（制御キヤンセル信号）を制御部５１へ出力する。しかし、外乱の継続時間が所定値以上の時には、操縦に影響を与えるので制御キヤンセル信号を出力せず、所要の制御を続行するようにする。
【００１４】
図３は上述の制御をマイクロコンピユータからなる電子制御装置５０により行うための制御プログラムの流れ図である。図３において、ｐ11〜ｐ23は制御プログラムの各ステツプを表す。本プログラムは所定時間ごとに繰返し実行する。ｐ11で制御プログラムを開始し、ｐ12でハンドルの舵角 D11と操舵軸の実舵角D12 を検出し、ｐ13で所定時間経過（例えば０．０１秒）後のハンドルの舵角 D21と操舵軸の実舵角 D22を検出する。ｐ14でハンドルの舵角 D11と操舵軸の実舵角 D12のいずれかが変化したか否かを判別する。ハンドルの舵角 D11と操舵軸の実舵角 D12のいずれも変化してない場合はｐ13へ戻る。ハンドルの舵角 D11と操舵軸の実舵角 D12のいずれかが変化した場合は、ｐ15でハンドルの舵角の変化量（D21−D11）が実舵角の変化量（D22−D12）と等しいか否かを判別する。ハンドルの舵角の変化量が操舵軸の実舵角の変化量と等しい場合はｐ13へ戻る。
【００１５】
ハンドルの舵角の変化量が操舵軸の実舵角の変化量と等しくない場合は、ｐ16で操舵軸の実舵角の変化量（D22−D12）とハンドルの舵角の変化量（D21−D11）との差が所定値（絶対値）αよりも大きいか否かを判別する。操舵軸の実舵角の変化量とハンドルの舵角の変化量との差が所定値αよりも小さい場合はｐ12へ戻る。操舵軸の実舵角の変化量とハンドルの舵角の変化量との差が所定値αよりも大きい場合は、ｐ17で所定時間（例えば０．２秒）をカウントする。
【００１６】
ｐ18で所定時間経過後のハンドルの舵角 D31と操舵軸の実舵角 D32を検出する。ｐ19で操舵軸の実舵角の変化量 （D32−D22） とハンドルの舵角の変化量（D31−D21）との差が所定値αよりも大きいか否かを判別する。操舵軸の実舵角の変化量とハンドルの舵角の変化量との差が所定値αよりも小さい場合は、操縦に影響を与えない程度に短時間の外乱であると判断し、ｐ20で制御キヤンセル信号を出力し、ｐ23へ進む。
【００１７】
操舵軸の実舵角の変化量とハンドルの舵角の変化量との差が所定値αよりも大きい場合は、ｐ21でハンドルの舵角の変化量（D31−D21）と操舵軸の実舵角の変化量（D32−D22）との差が所定値βよりも大きいか否かを判別する。ハンドルの舵角の変化量と操舵軸の実舵角の変化量との差が所定値βよりも大きい場合はｐ20へ進み、ハンドルの舵角の変化量と操舵軸の実舵角の変化量との差が所定値β（β＜α）よりも小さい場合は、ｐ22で通常の制御を続行するようにし、ｐ23で終了する。図４に示すように、１つの継続した外乱が終了してはじめて次の制御サイクルに移るので、外乱の継続時間を正しく判定することができる。
【００１８】
上述の実施例では、ボールねじ軸と捩り棒を備えた動力舵取機構に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の形式の動力舵取機構にも適用できる。
【００１９】
【発明の効果】
本発明は上述のように、シリンダに嵌挿したピストンのラツクに、操向車輪を偏向させるための操舵軸に備えた歯車を噛み合わせ、前記ピストンにより前記シリンダに区画される１対の油室の一方へ選択的に油圧ポンプからの圧油を供給する回転型サーボ制御弁が、ハンドル軸に結合した内側弁要素と、前記ピストンに螺合するボールねじ軸に結合した外側側弁要素とからなり、前記ハンドル軸と前記ボールねじ軸が捩り棒により連結されている動力舵取機構において、前記ハンドル軸のハンドル付近に舵角センサを、前記操舵軸のピストン付近に実舵角センサをそれれ配設し、前輪の実舵角変化量とハンドルの舵角変化量の差が所定値αを超えてから所定時間経過後に、前輪の実舵角変化量とハンドルの舵角変化量の差が所定値β以下になつた時、居眠り防止装置への制御信号をキヤンセルするものであるから、居眠り運転防止装置に有効な情報を提供し、装置の誤作動を防止できる。
【００２０】
つまり、継続時間が長い外乱があつた時には制御信号を出力せず、継続時間が短い外乱があつた時にのみ制御信号を出力するので、運転者の居眠り運転判定や懸架機構の制御などにこの制御信号を利用すれば、操縦に影響を与えない程度の瞬間的な外乱に対しては、不必要な制御を行わないようにすることができる。
【００２１】
本発明は電子制御装置が各パラメータを取り込むと同時に制御（居眠り判定、懸架機構の制御など）を開始するものには適用できないが、電子制御装置が各パラメータを取り込んでから時間をおいて制御を開始するので、外乱が終了してから制御信号を出力しても時間的に十分に間に合う。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る舵取機構の路面入力検出装置の平面図である。
【図２】同動力舵取機構の原理的構成図である。
【図３】マイクロコンピユータからなる電子制御装置により舵取機構の路面入力を検出するための制御プログラムの流れ図である。
【図４】同制御プログラムの制御内容を表す線図である。
【符号の説明】
Ａ：動力舵取機構  ２：前輪  ３：支軸  ４：ナツクル  ５：ピン  ６：タイロツド  １２：ハンドル  １３：ハンドル軸  １４：操舵軸（出力軸）  ４ａ：部分歯車  １５：ピツトマン腕  １６：ドラツグリンク  １７：腕  ２１：シリンダ  ２２：ピストン  ２２ａ：ラツク  ２３：油室  ２４：油室  ２５：ボールねじ軸  ３１：絞り  ３２：逃し弁  ３３：流量制御弁  ３４：絞り  ３５：油圧ポンプ  ３６：油槽  ３８：油圧ユニツト  ３９：パワーシリンダ部  ４１：サーボ制御弁  ４２：外側弁要素  ４３：内側弁要素  ４４：捩れ棒  ４６：入口  ４７：ドレン口  ４８：実舵角センサ  ４９：舵角センサ  ５０：電子制御装置  ５１：制御部  ５２：出力口  ５３：出力口  ５４：弁溝  ５５：弁溝
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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