JP3881775B2 - 車両の自動操舵装置 - Google Patents
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Description
【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、従来のものは自動操舵制御中にドライバーがステアリングホイールを操作し、その操舵トルクが予め設定した所定値を越えたと判断されると自動操舵制御が中止されるようになっている。
【０００４】
しかしながら、操舵トルク検出手段の出力を所定値と比較するだけで前記判断を行うと、操舵トルク検出手段のノイズにより、あるいはタイヤが小石を踏んだような場合やアクチュエータによる自動操舵が行われた場合のステアリングホイールの慣性トルクにより、前記操舵トルク検出手段の出力が一時的に所定値を越えることがあり、その度に自動操舵制御が中止されてしまう問題がある。このような不都合を回避するために前記所定値を高めに設定すると、自動操舵と手動操舵とが干渉しあってドライバーに違和感を与えるだけでなく、自動操舵制御中にドライバーがステアリングホイールを操作しても自動操舵制御が直ちに中止されなくなる可能性がある。
【０００５】
そこで、所定値以上の操舵トルクが所定時間以上に亘って検出されたときに、手動操舵が行われたと判断して自動操舵制御を中止することが考えられる。この場合、ドライバーが緩やかな手動操舵を行って操舵トルクが所定値を僅かに越えたときは、ドライバーに違和感を与えることなく所定時間が経過して自動操舵制御が中止される。しかしながら、ドライバーが急激な手動操舵を行って操舵トルクが所定値を大きく越えたときは、この状態が所定時間経過するまで自動操舵制御が中止されないため、ステアリングホイールが重くなってドライバーに違和感を与えることがある。
【０００６】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、自動操舵制御中にドライバーがステアリング操作を行ったとき、ドライバーに違和感を与えないようにすることを目的とする。
【０００７】
【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算出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、ドライバーがステアリングホイールに加える操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、移動軌跡設定手段により設定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アクチュエータ制御手段とを備えた車両の自動操舵装置において、前記アクチュエータ制御手段は、ドライバーがステアリングホイールに加える操舵トルクが第１の操舵トルクを越えないように前記アクチュエータの駆動を制御し、また前記操舵トルクが前記第１の操舵トルクよりも小さい第２の操舵トルクを所定時間以上に亘って越えたときには、前記移動軌跡に基づく前記アクチュエータの制御を中止することを特徴とする。
【０００８】
上記構成によれば、自動操舵制御中に例えばドライバーが障害物を避けようとして自発的にステアリングホイールを操作した場合に、その操舵トルクが第１の操舵トルクを越えないようにアクチュエータが駆動されるので、ドライバーは違和感を感じることなくステアリングホイールを操作して障害物を回避することができる。
【０００９】
前記第１の操舵トルクは、実施例では０．３ｋｇｆｍに設定されるが、その値は適宜変更可能な設計上の値である。
【００１１】
また自動操舵制御中に例えばドライバーが障害物を避けようとして自発的にステアリングホイールを操作し、操舵トルクが第２の操舵トルクを所定時間以上に亘って越えると自動操舵制御が中止されるので、障害物の回避を的確に行うことができる。自動操舵制御を中止するのに必要な第２の操舵トルクは前記第１操舵トルクよりも小さく設定されているため、ドライバーが違和感を感じることはない。またノイズにより、あるいはタイヤが小石を踏んだような場合に発生する慣性トルクにより操舵トルク検出手段の出力が一時的に増加しても、操舵トルクが第２の操舵トルクを越える状態が所定時間以上に亘って継続しない限りアクチュエータ制御手段は前記移動軌跡に基づくアクチュエータの制御を中止しないので、ドライバーの意思に反して自動操舵制御が中止される虞がない。
【００１２】
前記第２の操舵トルクは、実施例では０．２ｋｇｆｍに設定され、また前記所定時間は実施例では０．２ｓｅｃに設定されるが、それらの値は適宜変更可能な設計上の値である。
【００１３】
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、前記車両の移動軌跡は、車両の移動距離に対する車輪の転舵角の関係として記憶または算出されることを特徴とする。
【００１４】
上記構成によれば、車両の移動軌跡が車両の移動距離に対する車輪の転舵角の関係として記憶または算出されるので、自動操舵制御中における車速の大小によって移動軌跡にずれが発生するのを回避することができる。
【００１５】
【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。
【００１６】
図１〜図６は本発明の一実施例を示すもので、図１は操舵制御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はステアリング操作による操舵トルクと慣性トルクとを示すグラフ、図５は緩やかなステアリング操作を行ったときの操舵トルクを示すグラフ、図６はアクチュエータによるトルク制限を行った場合の操舵トルクを示すグラフである。
【００１７】
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。
【００１８】
操舵制御装置２１は制御部２２と記憶部２３と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Ｔ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 ととからの信号が入力される。制御部２２は本発明のアクチュエータ制御手段を構成し、記憶部２３は本発明の移動軌跡設定手段を構成する。
【００１９】
図３を併せて参照すると明らかなように、ドライバーにより操作されるモード選択スイッチＳ6 および自動駐車スタートスイッチＳ7 が制御部２２に接続される。モード選択スイッチＳ6 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Ｓ7 は、モード選択スイッチＳ6 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。
【００２０】
記憶部２３には、前記４種類の駐車モードのデータ、即ち車両Ｖの移動距離Ｘに対する規範転舵角θｒｅｆの関係が、予めテーブルとして記憶されている。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。
【００２１】
制御部２２は、前記各検出手段Ｓ1 〜Ｓ5 およびスイッチＳ6 ，Ｓ7 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とに基づいて、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。
【００２２】
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。
【００２３】
自動駐車を行わない通常時（前記モード選択スイッチＳ6 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Ｔを検出し、制御部２２は前記操舵トルクＴ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。
【００２４】
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。
【００２５】
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Ｓ6 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Ｓ7 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。
【００２６】
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Ｓ6 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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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Ｓ6 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を操作した場合に解除され、通常のパワーステアリング制御に復帰する。
【００３０】
ドライバーがステアリングホイール１を操作した場合の自動操舵制御の中止について更に説明する。自動操舵制御中にドライバーが障害物を発見した場合や、ドライバーが自らの意思で進路を変更しようとした場合に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 がドライバーのステアリング操作による操舵トルクＴを検出して制御部２２が自動操舵制御を中止する。これにより、自動操舵とドライバーの操作による操舵との干渉が回避されて速やかな障害物回避が可能になるだけでなく、自動操舵制御を中止するために特別のスイッチ操作を行う必要がなくなって利便性が向上する。
【００３１】
ところで、操舵トルク検出手段Ｓ2 の出力は必ずしもドライバーのステアリング操作による操舵トルクＴを表しておらず、ノイズ等により操舵トルク検出手段Ｓ2 の出力が瞬間的に増加する場合や、タイヤが小石や縁石を踏んだ衝撃がステアリングシャフト２に伝達されたり、ステアリングホイール１の回転がラック４のエンド部での突き当たりにより急激に停止したり、ステアリングアクチュエータ７が作動した場合にステアリングホイール１の慣性によって疑似的な操舵トルクＴ（以下、慣性トルクという）が検出され、操舵トルク検出手段Ｓ2 の出力が瞬間的に増加する場合がある。そこで、ドライバーのステアリング操作による操舵トルクＴと、それ以外の要因による操舵トルクＴとを識別し、ドライバーのステアリング操作による操舵トルクＴが検出された場合に限って自動操舵制御を中止する必要がある。
【００３２】
図４に実線で示すように、一般にドライバーのステアリング操作入力に対する操舵トルク検出手段Ｓ2 の出力はステップ状となる。一方、図４に破線で示すように、タイヤが小石や縁石を踏んだときの衝撃や、ステアリングホイール１の回転がラック４のエンド部での突き当たりにより急激に停止したときの衝撃により発生する慣性トルクに対する操舵トルク検出手段Ｓ2 の出力はインパルス状になる。従って、第２の操舵トルクＴ2 （例えば、０．２ｋｇｆｍ）以上の操舵トルクＴが、所定時間ｔｓ（例えば、０．２ｓｅｃ）以上に亘って検出されたときにドライバーによるステアリング操作が行われたと判断すれば、ドライバーによるステアリング操作と慣性トルクとを識別することができる。
【００３３】
ところで、図５に示すように、ドライバーのステアリング操作により、第２の操舵トルクＴ2 を僅かに越える操舵トルクＴが所定時間ｔｓを越えて入力された場合、ドライバーに違和感を与えることなく自動操舵制御を中止することができる。しかしながら、図４に実線で示すようにドライバーが第２の操舵トルクＴ2 を遙に越える大きな操舵トルクＴを入力したとき、その大きな操舵トルクＴを所定時間ｔｓ以上に亘って入力しないと自動操舵制御が中止されないため、ドライバーに違和感を与えることになる。
【００３４】
そこで、図６に示すように、本実施例では自動操舵制御中にドライバーが自発的にステアリングホイール１を操作し、操舵トルク検出手段Ｓ2 で検出された操舵トルクＴが前記第２の操舵トルクＴ2 よりも大きい第１の操舵トルクＴ1 （例えば、０．３ｋｇｆｍ）に達すると、ステアリングアクチュエータ７が作動して操舵トルクＴが第１の操舵トルクＴ1 を越えないようにドライバーのステアリング操作をアシストする。そして第２の操舵トルクＴ2 以上の操舵トルクＴが所定時間ｔｓ以上に亘って検出されたときに、ドライバーによるステアリング操作が行われたと判断されて自動操舵制御が中断される。
【００３５】
このように、自動操舵制御中に緊急事態が発生してドライバーがステアリングホイール１を急激に操作したような場合でも、ステアリングアクチュエータ７のアシストにより操舵トルクＴが第１の操舵トルクＴ1 を越えないように制御されるので、ステアリングホイール１が異常に重くなる事態（即ち、パワーステアリング機能が発揮されていない状態）が回避されてドライバーの違和感を解消することができる。そして第２の操舵トルクＴ2 以上の操舵トルクＴが所定時間ｔｓ以上に亘って継続すると自動操舵制御が中断されるので、ドライバーの意思に基づく操舵を可能にして障害物を確実に回避することができる。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
【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、自動操舵制御中に例えばドライバーが障害物を避けようとして自発的にステアリングホイールを操作した場合に、その操舵トルクが第１の操舵トルクを越えないようにアクチュエータが駆動されるので、ドライバーは違和感を感じることなくステアリングホイールを操作して障害物を回避することができる。
【００３９】
また自動操舵制御中に例えばドライバーが障害物を避けようとして自発的にステアリングホイールを操作し、操舵トルクが第２の操舵トルクを所定時間以上に亘って越えると自動操舵制御が中止されるので、障害物の回避を的確に行うことができる。自動操舵制御を中止するのに必要な第２の操舵トルクは前記第１操舵トルクよりも小さく設定されているため、ドライバーが違和感を感じることはない。またノイズにより、あるいはタイヤが小石を踏んだような場合に発生する慣性トルクにより操舵トルク検出手段の出力が一時的に増加しても、操舵トルクが第２の操舵トルクを越える状態が所定時間以上に亘って継続しない限りアクチュエータ制御手段は前記移動軌跡に基づくアクチュエータの制御を中止しないので、ドライバーの意思に反して自動操舵制御が中止される虞がない。
【００４０】
また特に請求項２の発明によれば、車両の移動軌跡が車両の移動距離に対する車輪の転舵角の関係として記憶または算出されるので、自動操舵制御中における車速の大小によって移動軌跡にずれが発生するのを回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】操舵制御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】ステアリング操作による操舵トルクと慣性トルクとを示すグラフ
【図５】緩やかなステアリング操作を行ったときの操舵トルクを示すグラフ
【図６】アクチュエータによるトルク制限を行った場合の操舵トルクを示すグラフ
【符号の説明】
１ ステアリングホイール
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（アクチュエータ制御手段）
２３ 記憶部（移動軌跡設定手段）
Ｓ2 操舵トルク検出手段
Ｔ 操舵トルク
Ｔ1 第１の操舵トルク
Ｔ2 第２の操舵トルク
Ｖ 車両
Ｗｆ 前輪（車輪）
Ｘ 移動距離
ｔｓ 所定時間
θ 転舵角
【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、従来のものは自動操舵制御中にドライバーがステアリングホイールを操作し、その操舵トルクが予め設定した所定値を越えたと判断されると自動操舵制御が中止されるようになっている。
【０００４】
しかしながら、操舵トルク検出手段の出力を所定値と比較するだけで前記判断を行うと、操舵トルク検出手段のノイズにより、あるいはタイヤが小石を踏んだような場合やアクチュエータによる自動操舵が行われた場合のステアリングホイールの慣性トルクにより、前記操舵トルク検出手段の出力が一時的に所定値を越えることがあり、その度に自動操舵制御が中止されてしまう問題がある。このような不都合を回避するために前記所定値を高めに設定すると、自動操舵と手動操舵とが干渉しあってドライバーに違和感を与えるだけでなく、自動操舵制御中にドライバーがステアリングホイールを操作しても自動操舵制御が直ちに中止されなくなる可能性がある。
【０００５】
そこで、所定値以上の操舵トルクが所定時間以上に亘って検出されたときに、手動操舵が行われたと判断して自動操舵制御を中止することが考えられる。この場合、ドライバーが緩やかな手動操舵を行って操舵トルクが所定値を僅かに越えたときは、ドライバーに違和感を与えることなく所定時間が経過して自動操舵制御が中止される。しかしながら、ドライバーが急激な手動操舵を行って操舵トルクが所定値を大きく越えたときは、この状態が所定時間経過するまで自動操舵制御が中止されないため、ステアリングホイールが重くなってドライバーに違和感を与えることがある。
【０００６】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、自動操舵制御中にドライバーがステアリング操作を行ったとき、ドライバーに違和感を与えないようにすることを目的とする。
【０００７】
【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算出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、ドライバーがステアリングホイールに加える操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、移動軌跡設定手段により設定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アクチュエータ制御手段とを備えた車両の自動操舵装置において、前記アクチュエータ制御手段は、ドライバーがステアリングホイールに加える操舵トルクが第１の操舵トルクを越えないように前記アクチュエータの駆動を制御し、また前記操舵トルクが前記第１の操舵トルクよりも小さい第２の操舵トルクを所定時間以上に亘って越えたときには、前記移動軌跡に基づく前記アクチュエータの制御を中止することを特徴とする。
【０００８】
上記構成によれば、自動操舵制御中に例えばドライバーが障害物を避けようとして自発的にステアリングホイールを操作した場合に、その操舵トルクが第１の操舵トルクを越えないようにアクチュエータが駆動されるので、ドライバーは違和感を感じることなくステアリングホイールを操作して障害物を回避することができる。
【０００９】
前記第１の操舵トルクは、実施例では０．３ｋｇｆｍに設定されるが、その値は適宜変更可能な設計上の値である。
【００１１】
また自動操舵制御中に例えばドライバーが障害物を避けようとして自発的にステアリングホイールを操作し、操舵トルクが第２の操舵トルクを所定時間以上に亘って越えると自動操舵制御が中止されるので、障害物の回避を的確に行うことができる。自動操舵制御を中止するのに必要な第２の操舵トルクは前記第１操舵トルクよりも小さく設定されているため、ドライバーが違和感を感じることはない。またノイズにより、あるいはタイヤが小石を踏んだような場合に発生する慣性トルクにより操舵トルク検出手段の出力が一時的に増加しても、操舵トルクが第２の操舵トルクを越える状態が所定時間以上に亘って継続しない限りアクチュエータ制御手段は前記移動軌跡に基づくアクチュエータの制御を中止しないので、ドライバーの意思に反して自動操舵制御が中止される虞がない。
【００１２】
前記第２の操舵トルクは、実施例では０．２ｋｇｆｍに設定され、また前記所定時間は実施例では０．２ｓｅｃに設定されるが、それらの値は適宜変更可能な設計上の値である。
【００１３】
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、前記車両の移動軌跡は、車両の移動距離に対する車輪の転舵角の関係として記憶または算出されることを特徴とする。
【００１４】
上記構成によれば、車両の移動軌跡が車両の移動距離に対する車輪の転舵角の関係として記憶または算出されるので、自動操舵制御中における車速の大小によって移動軌跡にずれが発生するのを回避することができる。
【００１５】
【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。
【００１６】
図１〜図６は本発明の一実施例を示すもので、図１は操舵制御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はステアリング操作による操舵トルクと慣性トルクとを示すグラフ、図５は緩やかなステアリング操作を行ったときの操舵トルクを示すグラフ、図６はアクチュエータによるトルク制限を行った場合の操舵トルクを示すグラフである。
【００１７】
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。
【００１８】
操舵制御装置２１は制御部２２と記憶部２３と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Ｔ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 ととからの信号が入力される。制御部２２は本発明のアクチュエータ制御手段を構成し、記憶部２３は本発明の移動軌跡設定手段を構成する。
【００１９】
図３を併せて参照すると明らかなように、ドライバーにより操作されるモード選択スイッチＳ6 および自動駐車スタートスイッチＳ7 が制御部２２に接続される。モード選択スイッチＳ6 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Ｓ7 は、モード選択スイッチＳ6 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。
【００２０】
記憶部２３には、前記４種類の駐車モードのデータ、即ち車両Ｖの移動距離Ｘに対する規範転舵角θｒｅｆの関係が、予めテーブルとして記憶されている。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。
【００２１】
制御部２２は、前記各検出手段Ｓ1 〜Ｓ5 およびスイッチＳ6 ，Ｓ7 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とに基づいて、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。
【００２２】
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。
【００２３】
自動駐車を行わない通常時（前記モード選択スイッチＳ6 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Ｔを検出し、制御部２２は前記操舵トルクＴ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。
【００２４】
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。
【００２５】
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Ｓ6 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Ｓ7 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。
【００２６】
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Ｓ6 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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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Ｓ6 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を操作した場合に解除され、通常のパワーステアリング制御に復帰する。
【００３０】
ドライバーがステアリングホイール１を操作した場合の自動操舵制御の中止について更に説明する。自動操舵制御中にドライバーが障害物を発見した場合や、ドライバーが自らの意思で進路を変更しようとした場合に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 がドライバーのステアリング操作による操舵トルクＴを検出して制御部２２が自動操舵制御を中止する。これにより、自動操舵とドライバーの操作による操舵との干渉が回避されて速やかな障害物回避が可能になるだけでなく、自動操舵制御を中止するために特別のスイッチ操作を行う必要がなくなって利便性が向上する。
【００３１】
ところで、操舵トルク検出手段Ｓ2 の出力は必ずしもドライバーのステアリング操作による操舵トルクＴを表しておらず、ノイズ等により操舵トルク検出手段Ｓ2 の出力が瞬間的に増加する場合や、タイヤが小石や縁石を踏んだ衝撃がステアリングシャフト２に伝達されたり、ステアリングホイール１の回転がラック４のエンド部での突き当たりにより急激に停止したり、ステアリングアクチュエータ７が作動した場合にステアリングホイール１の慣性によって疑似的な操舵トルクＴ（以下、慣性トルクという）が検出され、操舵トルク検出手段Ｓ2 の出力が瞬間的に増加する場合がある。そこで、ドライバーのステアリング操作による操舵トルクＴと、それ以外の要因による操舵トルクＴとを識別し、ドライバーのステアリング操作による操舵トルクＴが検出された場合に限って自動操舵制御を中止する必要がある。
【００３２】
図４に実線で示すように、一般にドライバーのステアリング操作入力に対する操舵トルク検出手段Ｓ2 の出力はステップ状となる。一方、図４に破線で示すように、タイヤが小石や縁石を踏んだときの衝撃や、ステアリングホイール１の回転がラック４のエンド部での突き当たりにより急激に停止したときの衝撃により発生する慣性トルクに対する操舵トルク検出手段Ｓ2 の出力はインパルス状になる。従って、第２の操舵トルクＴ2 （例えば、０．２ｋｇｆｍ）以上の操舵トルクＴが、所定時間ｔｓ（例えば、０．２ｓｅｃ）以上に亘って検出されたときにドライバーによるステアリング操作が行われたと判断すれば、ドライバーによるステアリング操作と慣性トルクとを識別することができる。
【００３３】
ところで、図５に示すように、ドライバーのステアリング操作により、第２の操舵トルクＴ2 を僅かに越える操舵トルクＴが所定時間ｔｓを越えて入力された場合、ドライバーに違和感を与えることなく自動操舵制御を中止することができる。しかしながら、図４に実線で示すようにドライバーが第２の操舵トルクＴ2 を遙に越える大きな操舵トルクＴを入力したとき、その大きな操舵トルクＴを所定時間ｔｓ以上に亘って入力しないと自動操舵制御が中止されないため、ドライバーに違和感を与えることになる。
【００３４】
そこで、図６に示すように、本実施例では自動操舵制御中にドライバーが自発的にステアリングホイール１を操作し、操舵トルク検出手段Ｓ2 で検出された操舵トルクＴが前記第２の操舵トルクＴ2 よりも大きい第１の操舵トルクＴ1 （例えば、０．３ｋｇｆｍ）に達すると、ステアリングアクチュエータ７が作動して操舵トルクＴが第１の操舵トルクＴ1 を越えないようにドライバーのステアリング操作をアシストする。そして第２の操舵トルクＴ2 以上の操舵トルクＴが所定時間ｔｓ以上に亘って検出されたときに、ドライバーによるステアリング操作が行われたと判断されて自動操舵制御が中断される。
【００３５】
このように、自動操舵制御中に緊急事態が発生してドライバーがステアリングホイール１を急激に操作したような場合でも、ステアリングアクチュエータ７のアシストにより操舵トルクＴが第１の操舵トルクＴ1 を越えないように制御されるので、ステアリングホイール１が異常に重くなる事態（即ち、パワーステアリング機能が発揮されていない状態）が回避されてドライバーの違和感を解消することができる。そして第２の操舵トルクＴ2 以上の操舵トルクＴが所定時間ｔｓ以上に亘って継続すると自動操舵制御が中断されるので、ドライバーの意思に基づく操舵を可能にして障害物を確実に回避することができる。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
【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、自動操舵制御中に例えばドライバーが障害物を避けようとして自発的にステアリングホイールを操作した場合に、その操舵トルクが第１の操舵トルクを越えないようにアクチュエータが駆動されるので、ドライバーは違和感を感じることなくステアリングホイールを操作して障害物を回避することができる。
【００３９】
また自動操舵制御中に例えばドライバーが障害物を避けようとして自発的にステアリングホイールを操作し、操舵トルクが第２の操舵トルクを所定時間以上に亘って越えると自動操舵制御が中止されるので、障害物の回避を的確に行うことができる。自動操舵制御を中止するのに必要な第２の操舵トルクは前記第１操舵トルクよりも小さく設定されているため、ドライバーが違和感を感じることはない。またノイズにより、あるいはタイヤが小石を踏んだような場合に発生する慣性トルクにより操舵トルク検出手段の出力が一時的に増加しても、操舵トルクが第２の操舵トルクを越える状態が所定時間以上に亘って継続しない限りアクチュエータ制御手段は前記移動軌跡に基づくアクチュエータの制御を中止しないので、ドライバーの意思に反して自動操舵制御が中止される虞がない。
【００４０】
また特に請求項２の発明によれば、車両の移動軌跡が車両の移動距離に対する車輪の転舵角の関係として記憶または算出されるので、自動操舵制御中における車速の大小によって移動軌跡にずれが発生するのを回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】操舵制御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】ステアリング操作による操舵トルクと慣性トルクとを示すグラフ
【図５】緩やかなステアリング操作を行ったときの操舵トルクを示すグラフ
【図６】アクチュエータによるトルク制限を行った場合の操舵トルクを示すグラフ
【符号の説明】
１ ステアリングホイール
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（アクチュエータ制御手段）
２３ 記憶部（移動軌跡設定手段）
Ｓ2 操舵トルク検出手段
Ｔ 操舵トルク
Ｔ1 第１の操舵トルク
Ｔ2 第２の操舵トルク
Ｖ 車両
Ｗｆ 前輪（車輪）
Ｘ 移動距離
ｔｓ 所定時間
θ 転舵角
Claims (2)
- 目標位置までの車両（Ｖ）の移動軌跡を記憶または算出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、
ドライバーがステアリングホイール（１）に加える操舵トルク（Ｔ）を検出する操舵トルク検出手段（Ｓ2 ）と、
移動軌跡設定手段（２３）により設定された移動軌跡に基づいてアクチュエータ（７）の駆動を制御するアクチュエータ制御手段（２２）と、
を備えた車両の自動操舵装置において、
前記アクチュエータ制御手段（２２）は、ドライバーがステアリングホイール（１）に加える操舵トルク（Ｔ）が第１の操舵トルク（Ｔ1 ）を越えないように前記アクチュエータ（７）の駆動を制御し、また前記操舵トルク（Ｔ）が前記第１の操舵トルク（Ｔ 1 ）よりも小さい第２の操舵トルク（Ｔ 2 ）を所定時間（ｔｓ）以上に亘って越えたときには、前記移動軌跡に基づく前記アクチュエータ（７）の制御を中止することを特徴とする、車両の自動操舵装置。 - 前記車両（Ｖ）の移動軌跡は、車両（Ｖ）の移動距離（Ｘ）に対する車輪（Ｗｆ）の転舵角（θ）の関係として記憶または算出され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。
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