(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
目標位置までの車両（Ｖ）の移動軌跡を記憶または演算する移動軌跡設定手段（２３）と、
車輪（Ｗｆ）を転舵するアクチュエータ（７）と、
車両（Ｖ）が目標位置まで移動する間に移動軌跡設定手段（２３）により記憶または演算された移動軌跡に基づいてアクチュエータ（７）の駆動を制御する制御手段（２２）と、
を備えた車両の自動操舵装置において、
車輪（Ｗｆ，Ｗｒ）の荷重状態を検出する荷重状態検出手段（２４）と、
荷重状態検出手段（２４）により検出された車輪（Ｗｆ，Ｗｒ）の荷重状態に応じて前記移動軌跡を補正する移動軌跡補正手段（２５）と、
を備えたことを特徴とする車両の自動操舵装置。
【請求項２】
前記荷重状態検出手段（２４）は車輪（Ｗｆ，Ｗｒ）の懸架装置のアーム（３２）の揺動角に基づいて車輪（Ｗｆ，Ｗｒ）の荷重状態を検出することを特徴とする、請求項１に記載の車両の自動操舵装置。
【請求項３】
前記荷重状態検出手段（２４）は車輪（Ｗｆ，Ｗｒ）の懸架装置のダンパー（３６）の伸縮量に基づいて車輪（Ｗｆ，Ｗｒ）の荷重状態を検出することを特徴とする、請求項１に記載の車両の自動操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ドライバーのステアリング操作によらずに車両を自動的に駐車するための車両の自動操舵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
かかる車両の自動操舵装置は特開平３−７４２５６号公報、特開平４−５５１６８号公報により既に知られている。これらの車両の自動操舵装置は、従来周知の電動パワーステアリング装置のアクチュエータを利用し、予め記憶した車両の移動距離と規範転舵角との関係に基づいて前記アクチュエータを制御することにより、バック駐車や縦列駐車を自動で行うようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、車輪の転舵角が一定であっても、乗車人数の差や荷物の積載量の差によって車輪に加わる荷重が変化すると、それに応じて車両の移動軌跡も変化する。特に、操舵輪の荷重変化は車両の移動軌跡に大きな影響を与えるもので、懸架装置のジオメトリーの変化、アクチュエータの負荷増大に伴う転舵角の追従遅れ、タイヤの変形量の増大等の要因により車両の旋回半径が増加する傾向が発生する。
【０００４】
しかしながら、従来の自動操舵装置は標準積載状態（例えば、二人乗車で荷物無し）で適正な移動軌跡が得られるように設定されているため、車輪に加わる荷重の増減によって移動軌跡に誤差が発生する問題がある。
【０００５】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、車両の自動操舵装置において、車輪に加わる荷重の変化によって発生する移動軌跡に誤差を補償することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明は、目標位置までの車両の移動軌跡を記憶または演算する移動軌跡設定手段と、車輪を転舵するアクチュエータと、車両が目標位置まで移動する間に移動軌跡設定手段により記憶または演算された移動軌跡に基づいてアクチュエータの駆動を制御する制御手段とを備えた車両の自動操舵装置において、車輪の荷重状態を検出する荷重状態検出手段と、荷重状態検出手段により検出された車輪の荷重状態に応じて前記移動軌跡を補正する移動軌跡補正手段とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
上記構成によれば、乗員の人数、乗員の着座位置、荷物や燃料の積載状態、路面の傾斜状態、懸架ばねの劣化による車高変化等に応じて転舵角に対する車両の移動軌跡にずれが発生しても、荷重状態検出手段で検出した車輪の荷重状態に応じて移動軌跡補正手段が前記移動軌跡を補正するので、常に所望の移動軌跡に沿って車両を自動操舵することが可能となる。
【０００８】
また請求項２に記載された発明は、請求項１の構成に加えて、前記荷重状態検出手段は懸架装置のアームの揺動角に基づいて車輪の荷重状態を検出することを特徴とする。
【０００９】
上記構成によれば、懸架装置のアームの揺動角に基づいて車輪の荷重状態を検出するので、車輪の荷重状態を正確に検出することができる。
【００１０】
また請求項３に記載された発明は、請求項１の構成に加えて、前記荷重状態検出手段は車輪の懸架装置のダンパーの伸縮量に基づいて車輪の荷重状態を検出することを特徴とする。
【００１１】
上記構成によれば、懸架装置のダンパーの伸縮量に基づいて車輪の荷重状態を検出するので、車輪の荷重状態を正確に検出することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【００１３】
図１〜図５は本発明の一実施例を示すもので、図１は自動操舵装置を備えた車両の全体構成図、図２はバック駐車／左モードの作用説明図、図３はモード選択スイッチおよび自動駐車スタートスイッチを示す図、図４は自動駐車プログラムのフローチャート、図５は懸架装置の正面図である。
【００１４】
図１に示すように、車両Ｖは一対の前輪Ｗｆ，Ｗｆおよび一対の後輪Ｗｒ，Ｗｒを備える。ステアリングホイール１と操舵輪である前輪Ｗｆ，Ｗｆとが、ステアリングホイール１と一体に回転するステアリングシャフト２と、ステアリングシャフト２の下端に設けたピニオン３と、ピニオン３に噛み合うラック４と、ラック４の両端に設けた左右のタイロッド５，５と、タイロッド５，５に連結された左右のナックル６，６とによって接続される。ドライバーによるステアリングホイール１の操作をアシストすべく、あるいは後述する車庫入れのための自動操舵を行うべく、電気モータよりなるステアリングアクチュエータ７がウオームギヤ機構８を介してステアリングシャフト２に接続される。
【００１５】
操舵制御装置２１は、制御部２２、記憶部２３、荷重状態検出部２４および移動軌跡補正部２５から構成されており、制御部２２には、ステアリングホイール１の回転角に基づいて前輪Ｗｆ，Ｗｆの転舵角θを検出する転舵角検出手段Ｓ1 と、ステアリングホイール１の操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段Ｓ2 と、左右の前輪Ｗｆ，Ｗｆの回転角を検出する前輪回転角検出手段Ｓ3 ，Ｓ3 と、ブレーキペダル９の操作量を検出するブレーキ操作量検出手段Ｓ4 と、セレクトレバー１０により選択されたシフトレンジ（「Ｄ」レンジ、「Ｒ」レンジ、「Ｎ」レンジ、「Ｐ」レンジ等）を検出するシフトレンジ検出手段Ｓ5 と、車両Ｖの前部、中央部および後部に設けられた合計８個の物体検出手段Ｓ6 …とからの信号が入力される。物体検出手段Ｓ6 …は公知のソナー、レーダー、テレビカメラ等から構成される。尚、８個の物体検出手段Ｓ6 …と制御部２２とを接続するラインは、図面の煩雑化を防ぐために省略してある。
【００１６】
図３を併せて参照すると明らかなように、車両Ｖの自動駐車を行うべく、ドライバーにより操作されるモード選択スイッチＳ7 および自動駐車スタートスイッチＳ8 が制御部２２に接続される。モード選択スイッチＳ7 は、後述する４種類の駐車モード、即ちバック駐車／右モード、バック駐車／左モード、縦列駐車／右モードおよび縦列駐車／左モードの何れかを選択する際に操作される４個のボタンを備える。自動駐車スタートスイッチＳ8 は、モード選択スイッチＳ7 で選択した何れかのモードによる自動駐車を開始する際に操作される。
【００１７】
本発明の移動軌跡設定手段を構成する記憶部２３には、４種類の駐車モードのデータが、車両Ｖの移動距離Ｘに対する規範転舵角θｒｅｆの関係を表すテーブルとして予め記憶されている。車両Ｖの移動距離Ｘは、既知である前輪Ｗｆの周長に前輪回転角検出手段Ｓ3 ，Ｓ3 で検出した前輪Ｗｆの回転角を乗算することにより求められる。尚、前記移動距離Ｘの算出には、左右一対の前輪回転角検出手段Ｓ3 ，Ｓ3 の出力のハイセレクト値、ローセレクト値、あるいは平均値が使用される。
【００１８】
本発明の荷重状態検出手段を構成する荷重状態検出部２４には、前輪Ｗｆ，Ｗｆおよび後輪Ｗｒ，Ｗｒのサスペンションアームにそれぞれ設けた揺動角検出手段Ｓ9 …が接続される。各揺動角検出手段Ｓ9 …で検出した各車輪の荷重は荷重状態検出部２４に入力され、荷重状態検出部２４は前輪Ｗｆ，Ｗｆおよび後輪Ｗｒ，Ｗｒへの荷重配分比率を算出する。尚、４個の揺動角検出手段Ｓ9 …と荷重状態検出部２４とを接続するラインは、図面の煩雑化を防ぐために省略してある。
【００１９】
図５は前輪Ｗｆ（あるいは後輪Ｗｒ）の懸架装置の正面図であって、車体３１にアッパーアーム３２およびロアアーム３３を介してナックル６が接続されており、このナックル６と一体の車軸３４に前輪Ｗｆが回転自在に支持される。そして懸架ばね３５を外周に備えたダンパー３６によって、ロアアーム３３と車体３１とが接続される。
【００２０】
例えば、アッパーアーム３２の基部に該アッパーアーム３２の上下揺動角を検出する前記揺動角検出手段Ｓ9 が設けられる。前輪Ｗｆに加わる荷重が増加すると、懸架ばね３５およびダンパー３６を圧縮して前輪Ｗｆが車体３１に対して相対的に上動し、アッパーアーム３２の先端が上方に揺動する。従って、揺動角検出手段Ｓ9 により検出したアッパーアーム３２の揺動角に基づいて、前輪Ｗｆに加わる荷重の大きさを検出することができる。後輪Ｗｒ，Ｗｒに加わる荷重も同様して検出することができる。
【００２１】
尚、アッパーアーム３２に代えて、ロアアーム３３に揺動角検出手段Ｓ9 を設けることができる。またダンパー３６の伸縮量を検出するストローク検出手段Ｓ10を設け、このストローク検出手段Ｓ10で検出したダンパー３６の伸縮量に基づいて前輪Ｗｆあるいは後輪Ｗｒに加わる荷重の大きさを検出しても良い。
【００２２】
本発明の移動軌跡補正手段を構成する移動軌跡補正部２５は、荷重状態検出部２４が検出した前輪Ｗｆ，Ｗｆおよび後輪Ｗｒ，Ｗｒへの荷重配分比率に基づいて、記憶部２３に記憶した４種類の駐車モードのデータを補正する。
【００２３】
而して、制御部２２は、前記各検出手段Ｓ1 〜Ｓ6 およびスイッチＳ7 ，Ｓ8 からの信号と、記憶部２３に記憶された駐車モードのデータに基づいて、前記ステアリングアクチュエータ７の作動と、液晶モニター、スピーカ、ランプ、チャイム、ブザー等を含む操作段階教示装置１１の作動とを制御する。
【００２４】
次に、前述の構成を備えた本発明の実施例の作用について説明する。
【００２５】
自動駐車を行わない通常時（前記モード選択スイッチＳ7 が操作されていないとき）には、操舵制御装置２１は一般的なパワーステアリング制御装置として機能する。具体的には、ドライバーが車両Ｖを旋回させるべくステアリングホイール１を操作すると、操舵トルク検出手段Ｓ2 がステアリングホイール１に入力された操舵トルクを検出し、制御部２２は前記操舵トルクに基づいてステアリングアクチュエータ７の駆動を制御する。その結果、ステアリングアクチュエータ７の駆動力によって左右の前輪Ｗｆ，Ｗｆが転舵され、ドライバーのステアリング操作がアシストされる。
【００２６】
次に、バック駐車／左モード（車両Ｖの左側にある駐車位置にバックしながら駐車するモード）を例にとって、自動操舵制御の内容を説明する。
【００２７】
先ず、図２（Ａ）に示すように、ドライバー自身のステアリング操作により車両Ｖを駐車しようとする車庫の近傍に移動させ、車体の左側面を車庫入口線にできるだけ近づけた状態で、予め決められた基準（例えば、ドアの内側に設けられたマークやサイドミラー）が車庫の中心線に一致する位置（スタート位置▲１▼）に車両Ｖを停止させる。そして、モード選択スイッチＳ7 を操作してバック駐車／左モードを選択するとともに自動駐車スタートスイッチＳ8 をＯＮすると、自動操舵制御が開始される。自動操舵制御が行われている間、操作段階教示装置１１には自車の現在位置、周囲の障害物、駐車位置、スタート位置から目標位置までの自車の予想移動軌跡、前進から後進に切り換える折り返し位置等が表示され、併せてスピーカからの音声でドライバーに前記折り返し位置におけるセレクトレバー１０の操作等の各種の指示や警報が行われる。
【００２８】
自動操舵制御により、ドライバーがブレーキペダル９を緩めて車両Ｖをクリープ走行させるだけでステアリングホイール１を操作しなくても、モード選択スイッチＳ7 により選択されたバック駐車／左モードのデータに基づいて前輪Ｗｆ，Ｗｆが自動操舵される。即ち、スタート位置▲１▼から折り返し位置▲２▼まで車両Ｖが前進する間は前輪Ｗｆ，Ｗｆは右に自動操舵され、折り返し位置▲２▼から目標位置▲３▼まで車両Ｖが後進する間は前輪Ｗｆ，Ｗｆは左に自動操舵される。
【００２９】
図２（Ｂ）から明らかなように、自動操舵が行われている間、制御部２２は記憶部２３から読み出したバック駐車／左モードの規範転舵角θｒｅｆと、転舵角検出手段Ｓ1 から入力された転舵角θとに基づいて偏差Ｅ（＝θｒｅｆ−θ）を算出し、その偏差Ｅが０になるようにステアリングアクチュエータ７の作動を制御する。このとき、規範転舵角θｒｅｆのデータは車両Ｖの移動距離Ｘに対応して設定されているため、クリープ走行の車速に多少の変動があっても車両Ｖは常に前記移動軌跡上を移動することになる。
【００３０】
ところで、上記自動操舵制御はドライバーがブレーキペダル９を踏んで車両がクリープ走行する間に実行されるため、ドライバーが障害物を発見したときに速やかにブレーキペダル９を踏み込んで車両Ｖを停止させることができる。
【００３１】
上述した自動操舵制御は、ドライバーがモード選択スイッチＳ7 をＯＦＦした場合に解除されるが、それ以外にもドライバーがブレーキペダル９から足を離した場合、ドライバーがステアリングホイール１を操作した場合、何れかの物体検出手段Ｓ6 が障害物を検出した場合に解除され、通常のパワーステアリング制御に復帰する。
【００３２】
さて、上述した自動操舵制御を行う際に、車両Ｖの前輪Ｗｆ，Ｗｆおよび後輪Ｗｒ，Ｗｒへの荷重状態の変化によって移動軌跡に誤差が発生するのを回避すべく、記憶部２３に記憶された駐車モードのデータ（移動距離Ｘに対する規範転舵角θｒｅｆの関係）に以下のような補正が加えられる。
【００３３】
先ず、ステップＳ１で、揺動角検出手段Ｓ9 …で前輪Ｗｆ，Ｗｆおよび後輪Ｗｒ，Ｗｒのサスペンションアームの揺動角を検出する。続くステップＳ２で、前記揺動角が入力された荷重状態検出部２４は、前輪Ｗｆ，Ｗｆおよび後輪Ｗｒ，Ｗｒのそれぞれに作用する荷重を算出するとともに、その荷重から前輪Ｗｆ，Ｗｆおよび後輪Ｗｒ，Ｗｒへの荷重配分比率を算出する。
【００３４】
続いて、ステップＳ３で、算出された荷重配分比率を標準状態での荷重配分比率と比較し、その結果、前輪Ｗｆ，Ｗｆへの荷重配分比率が増加していれば、ステップＳ４で、移動軌跡補正部２５が記憶部２３に記憶された駐車モードのデータを補正する。前輪Ｗｆ，Ｗｆへの荷重配分比率が増加した状態は、トランクや後席に荷物が積載されておらず、且つ体重の重い乗員が運転席および助手席だけに着座したような場合に発生する。そして、このように操舵輪である前輪Ｗｆ，Ｗｆの荷重が増加した状態では、懸架装置のアライメントの変化、アクチュエータの負荷増大に伴う転舵角の追従遅れ、タイヤの変形量の増大等の要因により車両の旋回半径が増加する傾向が発生するため、移動軌跡補正部２５は前記傾向を打ち消すべく、図２（Ｂ）に破線で示すように規範転舵角θｒｅｆの絶対値を増加する方向に補正する。
【００３５】
一方、前記ステップＳ３で前輪Ｗｆ，Ｗｆへの荷重配分比率が増加しておらず、ステップＳ５で後輪Ｗｒ，Ｗｒへの荷重配分比率が増加していれば、ステップＳ６で、移動軌跡補正部２５が記憶部２３に記憶された駐車モードのデータを補正する。後輪Ｗｒ，Ｗｒへの荷重配分比率が増加した状態は、助手席に乗員が着座していない場合、後席に乗員が着座している場合、トランクや後席に荷物が積載されている場合等に発生する。そして、このように操舵輪である前輪Ｗｆ，Ｗｆの荷重が減少した状態では車両の旋回半径が減少する傾向が発生するため、移動軌跡補正部２５は前記傾向を打ち消すべく、図２（Ｂ）に鎖線で示すように規範転舵角θｒｅｆの絶対値を減少する方向に補正する。
【００３６】
尚、規範転舵角θｒｅｆの補正量は一定値でも良いが、標準状態での荷重配分比率からの偏差が増加するに応じて補正量が増加するように設定すれば、移動軌跡のずれを一層効果的に補償することができる。またステップＳ３およびステップＳ５で前輪Ｗｆ，Ｗｆおよび後輪Ｗｒ，Ｗｒへの荷重配分比率が増加も減少もしていない状態では、図２（Ｂ）に実線で示す標準状態での規範転舵角θｒｅｆを補正することなくそのまま採用する。
【００３７】
而して、ステップＳ７で、図２（Ｂ）に示す移動距離Ｘと規範転舵角θｒｅｆとの関係に基づいて自動操舵を行うことにより、前輪Ｗｆ，Ｗｆおよび後輪Ｗｒ，Ｗｒへの荷重配分比率の変化に影響されることなく、常に一定の移動軌跡で自動駐車を行うことができる。
【００３８】
また、路面が車両Ｖの前下がりに傾斜していると前輪Ｗｆ，Ｗｆへの荷重配分比率が増加し、路面が車両Ｖの後下がりに傾斜していると後輪Ｗｒ，Ｗｒへの荷重配分比率が増加するが、この路面傾斜によって発生する移動軌跡の誤差も本実施例により補償することができる。同様に、懸架ばねの劣化により車高が変化すると、懸架装置のジオメトリーが変化して移動軌跡に誤差が発生するが、その誤差も本実施例により補償することができる。
【００３９】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００４０】
例えば、実施例では目標位置までの車両Ｖの移動軌跡が予め記憶部２３に記憶されているが、車両Ｖの現在位置および目標位置から前記移動軌跡を算出することも可能である。また実施例では荷重状態検出部２４が前輪Ｗｆ，Ｗｆおよび後輪Ｗｒ，Ｗｒ間の荷重配分比率を算出しているが、移動軌跡のずれに及ぼす影響の大きい前輪Ｗｆ，Ｗｆの荷重変化だけを検出し、その荷重変化に基づいて移動軌跡を補正することができる。更に前輪Ｗｆ，Ｗｆおよび後輪Ｗｒ，Ｗｒ間の荷重配分比率に加えて、前輪Ｗｆ，Ｗｆおよび後輪Ｗｒ，Ｗｒのトータルの荷重を考慮して移動軌跡を補正しても良い。
【００４１】
【発明の効果】
以上のように請求項１に記載された発明によれば、乗員の人数、乗員の着座位置、荷物や燃料の積載状態、路面の傾斜状態、懸架ばねの劣化による車高変化等に応じて転舵角に対する車両の移動軌跡にずれが発生しても、荷重状態検出手段で検出した車輪の荷重状態に応じて移動軌跡補正手段が前記移動軌跡を補正するので、常に所望の移動軌跡に沿って車両を自動操舵することが可能となる。
【００４２】
また請求項２に記載された発明によれば、懸架装置のアームの揺動角に基づいて車輪の荷重状態を検出するので、車輪の荷重状態を正確に検出することができる。
【００４３】
また請求項３に記載された発明によれば、懸架装置のダンパーの伸縮量に基づいて車輪の荷重状態を検出するので、車輪の荷重状態を正確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】自動操舵装置を備えた車両の全体構成図
【図２】バック駐車／左モードの作用説明図
【図３】モード選択スイッチおよび自動駐車スタートスイッチを示す図
【図４】自動駐車プログラムのフローチャート
【図５】懸架装置の正面図
【符号の説明】
７          ステアリングアクチュエータ（アクチュエータ）
２２        制御部（制御手段）
２３        記憶部（移動軌跡設定手段）
２４        荷重状態検出部（荷重状態検出手段）
２５        移動軌跡補正部（移動軌跡補正手段）
３２        アッパーアーム（アーム）
３６        ダンパー
Ｖ          車両
Ｗｆ        前輪（車輪）
Ｗｒ        後輪（車輪）
【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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