JP2007062472A - 車両用操舵装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】車両の運転中に警戒すべき事態が発生した場合に、運転者に警戒すべき事態が発生したことを付加的構成によらず、かつ有効な方法で報知することが可能な車両用操舵装置を提供する。
【解決手段】車両用操舵装置11は、転舵輪14と機械的に分離されたステアリングホイール12と、該ステアリングホイール12の操舵角に基づいてステアリング操作に応じた転舵輪14の転舵角を発生させるべく制御される転舵アクチュエータ23と、運転者の居眠りを検出する居眠りセンサ29を備えている。そして、居眠りセンサ29により運転者の居眠りが検出された場合には、ステアリングホイール12と転舵アクチュエータ23との連動関係を一時的に解除するとともに該ステアリングホイール12を左右に強制的に回動させることで、運転者に居眠りしていることを報知する。
【選択図】 図1
【解決手段】車両用操舵装置11は、転舵輪14と機械的に分離されたステアリングホイール12と、該ステアリングホイール12の操舵角に基づいてステアリング操作に応じた転舵輪14の転舵角を発生させるべく制御される転舵アクチュエータ23と、運転者の居眠りを検出する居眠りセンサ29を備えている。そして、居眠りセンサ29により運転者の居眠りが検出された場合には、ステアリングホイール12と転舵アクチュエータ23との連動関係を一時的に解除するとともに該ステアリングホイール12を左右に強制的に回動させることで、運転者に居眠りしていることを報知する。
【選択図】 図1
Description
この発明は、ステアバイワイヤ式の車両用操舵装置に関する。
近年、転舵輪とステアリングホイールとを機械的に分離し、操舵角センサにより検出されたステアリングホイールの舵角(操舵角)に基づいて、そのステアリング操作に応じた転舵輪の舵角(転舵角)を発生させるべく転舵アクチュエータの作動を制御する所謂ステアバイワイヤ式の車両用操舵装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
この特許文献1の車両用操舵装置は、転舵輪とステアリングホイールとが機械的に分離されているため、制御装置により、転舵輪とステアリングホイールとを互いに連動しないようにすることが可能になっている。
特開2005−112130号公報
ところで、車両の運転中には、運転者が居眠りしたりすることや、路上に落下物があったりすること等の様々な警戒すべき事態が発生することがある。このような場合、警戒すべき事態が発生したことを運転者に報知する必要があるが、そのためには、ブザーや光等で報知する警報装置等を車両に別途設けなければならない。このため、部品点数が増えて構成が複雑になったり、警報装置等を取付けるための費用が余分にかかったりするという問題があった。また、音や光による警報は、運転者の認知が遅れる傾向にあり、同乗者に対して余計な不安を与えることも考えられる。
本発明は、このような従来技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的とするところは、車両の運転中に警戒すべき事態が発生した場合に、運転者に警戒すべき事態が発生したことを付加的構成によらず、かつ有効な方法で報知することが可能な車両用操舵装置を提供することにある。
上記の目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、転舵輪と機械的に分離されたステアリングホイールと、該ステアリングホイールの操舵角に基づいてステアリング操作に応じた前記転舵輪の転舵角を発生させるべく制御される転舵アクチュエータと、前記ステアリングホイールに操舵反力を付与すべく制御される反力アクチュエータと、少なくとも前記転舵アクチュエータ及び前記反力アクチュエータの作動を制御する制御手段と、警戒すべき事態を検出する警戒事態検出手段とを備え、前記制御手段は、前記警戒事態検出手段により警戒すべき事態が検出された場合には、前記ステアリングホイールと前記転舵アクチュエータとの連動関係を一時的に解除するとともに該ステアリングホイールを強制的に回動させるように前記反力アクチュエータを作動させることを要旨とする。
上記構成によれば、車両の運転中に警戒すべき事態が検出された場合には、ステアリングホイールと転舵アクチュエータとの連動関係が解除された状態でステアリングホイールが強制的に回動されるため、この運転者の意志と異なるステアリングホイールの回動により、警戒すべき事態が発生したことが速やかに運転者に対して報知される。したがって、運転者に警戒すべき事態が発生したことを付加的構成によらず、かつ有効な方法で報知することが可能となる。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記制御手段は、前記ステアリングホイールと前記転舵アクチュエータとの連動関係が解除されている状態では、前記転舵輪の転舵角が、前記ステアリングホイールと前記転舵アクチュエータとの連動関係が解除される前と同じ状態に維持されるように前記転舵アクチュエータの作動を制御することを要旨とする。
上記構成によれば、前記ステアリングホイールと前記転舵アクチュエータとの連動関係が解除されている状態における車両の安定性が確保される。
請求項3に記載の発明は、請求項1または請求項2に記載の発明において、前記制御手段は、前記反力アクチュエータを作動させた後、前記ステアリングホイールと前記転舵アクチュエータとの連動関係を復帰させることを要旨とする。
請求項3に記載の発明は、請求項1または請求項2に記載の発明において、前記制御手段は、前記反力アクチュエータを作動させた後、前記ステアリングホイールと前記転舵アクチュエータとの連動関係を復帰させることを要旨とする。
上記構成によれば、警戒すべき事態が発生したことが運転者に対して報知された後には、運転者が警戒すべき事態に速やかに対処することが可能となる。
請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の発明において、前記制御手段は、前記ステアリングホイールと前記転舵アクチュエータとの連動関係の解除から復帰までを一瞬で行うことを要旨とする。
請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の発明において、前記制御手段は、前記ステアリングホイールと前記転舵アクチュエータとの連動関係の解除から復帰までを一瞬で行うことを要旨とする。
上記構成によれば、ステアリングホイールと転舵アクチュエータとの連動関係を解除した状態で反力アクチュエータを作動させることによる車両の安定性への影響を抑制することが可能となる。なお、ここで言う「一瞬」とは、1秒未満の極めて短い時間を言うものとする。
請求項5に記載の発明は、請求項3または請求項4に記載の発明において、前記制御手段は、前記ステアリングホイールと前記転舵アクチュエータとの連動関係を復帰させる際には、前記ステアリングホイールの操舵角が前記ステアリングホイールと前記転舵アクチュエータとの連動関係を解除する前と同じになるように、前記反力アクチュエータの作動を制御することを要旨とする。
上記構成によれば、ステアリングホイールと転舵アクチュエータとの連動関係の復帰後には、運転者に対してステアリングホイールの操舵が速やかに且つ好適に委ねられるようになる。
本発明によれば、車両の運転中に警戒すべき事態が発生した場合に、運転者に警戒すべき事態が発生したことを付加的構成によらず、かつ有効な方法で報知することが可能な車両用操舵装置を提供することができる。
以下、本発明をステアバイワイヤ式の車両用操舵装置に具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。
図1に示すように、車両用操舵装置11は、ステアリングホイール12を含む操舵機構13と、転舵輪14の舵角を変更するための転舵機構15と、制御手段としての制御装置16とを備えている。そして、車両用操舵装置11は、操舵機構13と転舵機構15とが、制御装置16を介して電気的に連結されているとともに、ステアリングホイール12と転舵輪14とが機械的に分離された構成になっている。
図1に示すように、車両用操舵装置11は、ステアリングホイール12を含む操舵機構13と、転舵輪14の舵角を変更するための転舵機構15と、制御手段としての制御装置16とを備えている。そして、車両用操舵装置11は、操舵機構13と転舵機構15とが、制御装置16を介して電気的に連結されているとともに、ステアリングホイール12と転舵輪14とが機械的に分離された構成になっている。
操舵機構13は、ステアリングホイール12が固定されたステアリングシャフト17と、ステアリング操作に伴うステアリングホイール12の舵角、すなわち操舵角を検出するための操舵角センサ18とを備えている。さらに、操舵機構13は、運転者のステアリング操作によってステアリングホイール12に印加される操舵トルクを検出するためのトルクセンサ19と、該トルクセンサ19により検出された操舵トルク等に応じた操舵反力をステアリングホイール12に付与するための反力アクチュエータ20とを備えている。
反力アクチュエータ20は、モータ21と、該モータ21の回転を減速してステアリングシャフト17に伝達する減速機構22とを備えている。そして、反力アクチュエータ20は、減速機構22を介してモータ21が発生するモータトルクをステアリングシャフト17に伝達することによりステアリングホイール12に操舵反力を付与するようになっている。
転舵機構15は、上記の操舵角センサ18により検出される操舵角に基づいて、そのステアリング操作に応じた転舵輪14の舵角、すなわち転舵角を発生させるための転舵アクチュエータ23と、タイロッド24及びナックルアーム25を介して左右の転舵輪14を連結する転舵軸26とを備えている。転舵アクチュエータ23は、モータ27及び該モータ27の回転を転舵軸26の往復動に変換するボール螺子機構28を備えており、この転舵アクチュエータ23により駆動された転舵軸26の往復動が転舵輪14に伝達されることにより、該転舵輪14の舵角、すなわち転舵角が変更されるようになっている。したがって、ステアリングホイール12のステアリング操作に連動して転舵アクチュエータ23が駆動することで、転舵角が変更されるようになっている。
次に、上記車両用操舵装置11の電気的構成について説明する。
車両用操舵装置11の制御装置16は、図示しないCPU、ROM、RAM、及び両モータ21,27に駆動電力を供給する電力供給部(図示略)を備えている。CPUは、ROMに格納された各種制御プログラムに基づき、RAMを作業領域としてメイン制御を行うようになっている。制御装置16には、操舵角センサ18、トルクセンサ19、両モータ21,27、及び警戒すべき事態(本実施形態では、運転者が居眠りしていること)を検出する警戒事態検出手段としての居眠りセンサ29が電気的に接続されている。なお、本実施形態においては、居眠りセンサ29は、運転者の瞬きの状態に基づいて居眠りを検出するものである。
車両用操舵装置11の制御装置16は、図示しないCPU、ROM、RAM、及び両モータ21,27に駆動電力を供給する電力供給部(図示略)を備えている。CPUは、ROMに格納された各種制御プログラムに基づき、RAMを作業領域としてメイン制御を行うようになっている。制御装置16には、操舵角センサ18、トルクセンサ19、両モータ21,27、及び警戒すべき事態(本実施形態では、運転者が居眠りしていること)を検出する警戒事態検出手段としての居眠りセンサ29が電気的に接続されている。なお、本実施形態においては、居眠りセンサ29は、運転者の瞬きの状態に基づいて居眠りを検出するものである。
そして、制御装置16は、操舵角センサ18、トルクセンサ19、及び居眠りセンサ29からの信号の入力を受けて、各種制御プログラムに基づき両モータ21,27に電力供給部から駆動電力を供給し、この駆動電力の供給を通じて両モータ21,27の回転を制御するようになっている。すなわち、制御装置16は、両モータ21,27の回転を制御することにより、反力アクチュエータ20及び転舵アクチュエータ23の作動を制御するようになっている。
次に、上記車両用操舵装置11の居眠り運転処理ルーチンについて図2のフローチャートに基づいて説明する。
まず、制御装置16は、居眠りセンサ29から入力される信号に基づいて運転者が居眠りをしているか否かを判定する(ステップS1)。制御装置16は、ステップS1の判定が否定判定(NO)である場合、居眠り運転処理ルーチンを終了する。制御装置16は、ステップS1の判定が肯定判定(YES)である場合、ステアリングホイール12のステアリング操作に連動してモータ27を駆動しないようにするとともに、ステアリングホイール12の現在の操舵角を記憶する(ステップS2)。すなわち、ステップS2の肯定判定時において、制御装置16は、ステアリングホイール12と転舵アクチュエータ23との連動関係を解除するとともに、該連動関係の解除直前におけるステアリングホイール12の操舵角を記憶する。
まず、制御装置16は、居眠りセンサ29から入力される信号に基づいて運転者が居眠りをしているか否かを判定する(ステップS1)。制御装置16は、ステップS1の判定が否定判定(NO)である場合、居眠り運転処理ルーチンを終了する。制御装置16は、ステップS1の判定が肯定判定(YES)である場合、ステアリングホイール12のステアリング操作に連動してモータ27を駆動しないようにするとともに、ステアリングホイール12の現在の操舵角を記憶する(ステップS2)。すなわち、ステップS2の肯定判定時において、制御装置16は、ステアリングホイール12と転舵アクチュエータ23との連動関係を解除するとともに、該連動関係の解除直前におけるステアリングホイール12の操舵角を記憶する。
次に、制御装置16は、モータ21を駆動制御してステアリングホイール12を左右に強制的に回動(ソーイング)させる(ステップS3)。続いて、制御装置16は、ステアリングホイール12のステアリング操作に連動してモータ27を駆動するようにするとともに、ステアリングホイール12の操舵角がステップS2で記憶した操舵角と同じになるようにモータ21を駆動制御する(ステップS4)。すなわち、制御装置16は、ステアリングホイール12と転舵アクチュエータ23との連動関係を復帰させるとともに、該連動関係の復帰後におけるステアリングホイール12の操舵角を、該連動関係の解除直前におけるステアリングホイール12の操舵角と同じにする。
なお、制御装置16は、ステップS2からステップS4までの処理を一瞬(1秒未満の短い時間、好ましくは0.5秒未満の短い時間)で行う。さらに、制御装置16は、ステアリングホイール12と転舵アクチュエータ23との連動関係が解除されている間は、ステアリングホイール12の操舵角が、該連動関係の解除直前におけるステアリングホイール12の操舵角と同じ状態に維持されるようにモータ21を駆動制御する。その後、制御装置16は、居眠り運転処理ルーチンを終了する。
さて、車両の運転中に運転者が居眠りすると、居眠りセンサ29により運転者の居眠りが検出され、ステアリングホイール12と転舵アクチュエータ23との連動関係が解除された状態でステアリングホイール12がモータ21により自動的に左右に回動される。このとき、ステアリングホイール12の左右への回動角度は、該ステアリングホイール12の直進操舵位置(中立位置)を0°とした場合に、左右に10°〜60°ずつであることが好ましく、左右に15°〜45°ずつであることがより好ましい。
そして、このステアリングホイール12の回動が運転者に、そのステアリングホイール12を握っている手を通じて伝達されることで、該運転者に居眠りしていることが報知される。この報知により、運転者の居眠り運転が速やかに解消される。なお、運転者への居眠りの報知の際には、ステアリングホイール12と転舵アクチュエータ23との連動関係が解除された状態でステアリングホイール12が左右に回動されるため、この回動によって車両が蛇行することはない。
また、運転者に居眠りしていることを報知した後は、直ちにステアリングホイール12と転舵アクチュエータ23との連動関係が復帰されるとともに、ステアリングホイール12の操舵角が、該連動関係の解除直前におけるステアリングホイール12の操舵角と同じにされる。このため、運転者がステアリングホイール12の操舵角と転舵輪14の転舵角との関係に違和感を覚えることなく、速やかに該運転者にステアリングホイール12の操舵が委ねられるようになる。
以上詳述した実施形態によれば次のような効果が発揮される。
(1)車両の運転中に運転者の居眠りが検出された場合には、ステアリングホイール12と転舵アクチュエータ23との連動関係が解除された状態でステアリングホイール12が自動的に左右に回動されるため、このステアリングホイール12の回動により、居眠りしていることが速やかに運転者に対して報知される。したがって、運転者に居眠りしたことを、警報装置等の付加的構成によらず、かつ有効な方法で報知することができる。
(1)車両の運転中に運転者の居眠りが検出された場合には、ステアリングホイール12と転舵アクチュエータ23との連動関係が解除された状態でステアリングホイール12が自動的に左右に回動されるため、このステアリングホイール12の回動により、居眠りしていることが速やかに運転者に対して報知される。したがって、運転者に居眠りしたことを、警報装置等の付加的構成によらず、かつ有効な方法で報知することができる。
(2)ステアリングホイール12と転舵アクチュエータ23との連動関係が解除されている状態では、転舵輪14の転舵角が、ステアリングホイール12と転舵アクチュエータ23との連動関係が解除される前と同じ状態に維持されるため、車両の安定性を確保することができる。
(3)ステアリングホイール12を左右に回動して運転者に居眠りしていることを報知した後は、ステアリングホイール12と転舵アクチュエータ23との連動関係が復帰されるため、該復帰後には、運転者が戸惑うことなく継続してステアリングホイール12の操舵を行うことができる。
(4)ステアリングホイール12と転舵アクチュエータ23との連動関係の解除から復帰までは、一瞬(1秒未満の短い時間、好ましくは0.5秒未満の短い時間)で行われるため、ステアリングホイール12と転舵アクチュエータ23との連動関係を解除した状態における車両の安定性への影響を抑制することができる。
(5)ステアリングホイール12と転舵アクチュエータ23との連動関係を復帰させる際には、ステアリングホイール12の操舵角が該連動関係を解除する前と同じになる。このため、上記連動関係の復帰後には、運転者がステアリングホイール12の操舵角と転舵輪14の転舵角との関係に違和感を覚えることなく、速やかに該運転者にステアリングホイール12の操舵を委ねることができる。
(6)ステアリングホイール12を左右に回動することで、ステアリングホイール12を握る手を通じて運転者に居眠りしていることを報知するため、音楽やラジオが大音量で鳴っていても確実に運転者に居眠りしていることを報知することができる。
(変更例)
なお、上記実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・居眠りセンサ29は、運転者のステアリングホイール12の握る強さ、運転者の発汗状態、カメラ等で撮影した運転者の動き等に基づいて居眠りを検出するものであってもよい。
なお、上記実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・居眠りセンサ29は、運転者のステアリングホイール12の握る強さ、運転者の発汗状態、カメラ等で撮影した運転者の動き等に基づいて居眠りを検出するものであってもよい。
・1回の居眠り運転処理ルーチンで運転者の居眠りが解消されない場合には、運転者の居眠りが解消されるまで居眠り運転処理ルーチンを、数秒毎(好ましくは、1秒毎あるいは2秒毎)に断続的に実行するようにしてもよい。
・自動操舵機能を有する車両の場合には、ステアリングホイール12と転舵アクチュエータ23との連動関係が解除されている間は、転舵アクチュエータ23の作動を自動操舵(運転を車両に委ねた状態)としてもよい。この場合、ステアリングホイール12と転舵アクチュエータ23との連動関係を復帰させる際には、このときの転舵輪14の転舵角(切れ角)にステアリングホイール12の操舵角(回転角または回転数)を対応させる必要がある。
・警戒すべき事態は、路上に落下物があること、物陰に他の車両が隠れていること、路面が凍結していること、あるいはこれらの警戒すべき状況で運転者がわき見をしていること等であってもよい。この場合、警戒事態検出手段には、これらを検出することが可能な各種センサ等を用いる必要がある。
11…車両用操舵装置、12…ステアリングホイール、14…転舵輪、16…制御手段としての制御装置、20…反力アクチュエータ、23…転舵アクチュエータ、29…警戒事態検出手段としての居眠りセンサ。
Claims (5)
- 転舵輪と機械的に分離されたステアリングホイールと、該ステアリングホイールの操舵角に基づいてステアリング操作に応じた前記転舵輪の転舵角を発生させるべく制御される転舵アクチュエータと、前記ステアリングホイールに操舵反力を付与すべく制御される反力アクチュエータと、少なくとも前記転舵アクチュエータ及び前記反力アクチュエータの作動を制御する制御手段と、警戒すべき事態を検出する警戒事態検出手段とを備え、
前記制御手段は、前記警戒事態検出手段により警戒すべき事態が検出された場合には、前記ステアリングホイールと前記転舵アクチュエータとの連動関係を一時的に解除するとともに該ステアリングホイールを強制的に回動させるように前記反力アクチュエータを作動させることを特徴とする車両用操舵装置。 - 前記制御手段は、前記ステアリングホイールと前記転舵アクチュエータとの連動関係が解除されている状態では、前記転舵輪の転舵角が、前記ステアリングホイールと前記転舵アクチュエータとの連動関係が解除される前と同じ状態に維持されるように前記転舵アクチュエータの作動を制御することを特徴とする請求項1に記載の車両用操舵装置。
- 前記制御手段は、前記反力アクチュエータを作動させた後、前記ステアリングホイールと前記転舵アクチュエータとの連動関係を復帰させることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の車両用操舵装置。
- 前記制御手段は、前記ステアリングホイールと前記転舵アクチュエータとの連動関係の解除から復帰までを一瞬で行うことを特徴とする請求項3に記載の車両用操舵装置。
- 前記制御手段は、前記ステアリングホイールと前記転舵アクチュエータとの連動関係を復帰させる際には、前記ステアリングホイールの操舵角が前記ステアリングホイールと前記転舵アクチュエータとの連動関係を解除する前と同じになるように、前記反力アクチュエータの作動を制御することを特徴とする請求項3または請求項4に記載の車両用操舵装置。
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Cited By (3)
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EP3895962A1 (en) | 2020-04-15 | 2021-10-20 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Steering control system |
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2005
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