JP2008308120A - 車両用操舵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】乗員の体の一部が操舵部材の近傍にある場合に、操舵部材の回転速度を制限することにより、安全性を向上することができる車両用操舵装置を提供する。
【解決手段】ステアリングホイール３０の回転操作に応じて舵取り動作をなす舵取機構１と、舵取機構１に操舵力を加える電動モータ６と、電動モータ６の駆動を制御する操舵制御部７とを備える車両用操舵装置において、自動操舵中に、ステアリングホイール３０の回転領域内に障害物が検出された場合に、舵取機構１を動作させる電動モータ６の回転速度を制限することにより、舵取機構１にステアリング軸３を介して連結されたステアリングホイール３０の操舵角速度を制限しているから、ステアリングホイール３０の回転に巻き込まれることを防止することができ、安全性を向上することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動操舵可能に構成された車両用操舵装置に関する。

車両の操舵は、ステアリングホイール等の操舵部材の操作に応じて舵取機構を動作させ、該舵取機構の動作により操舵用車輪の転舵角を変えることにより行われる。このような操舵を行わせるための車両用操舵装置として、近年、操舵部材の操作の如何に拘わらず、舵取機構に操舵力を加えることが可能なアクチュエータを備える車両用操舵装置が提案されている（特許文献１参照）。

この車両用操舵装置においては、例えば、車載カメラにより撮像された画像に基づいて目標転舵角を定め、定めた目標転舵角にすべく前記アクチュエータを駆動して舵取機構を動作させることにより、操舵を自動的に行う自動操舵が可能である。ところが、この自動操舵中、運転者の操作とは関係なく操舵部材が動くから、乗員に驚き又は不快感を与える虞があった。そこで、特許文献１に開示された車両用操舵装置においては、操舵部材にタッチセンサを設けて、該タッチセンサにより乗員の接触が検知された場合、操舵部材の回転速度の上限値を制限するように構成してある。
特開２００４−２０３１１７号公報

ところが、特許文献１の車両用操舵装置においては、自動操舵中に運転者が操舵部材に接触しているときのみ操舵部材の回転速度を低く制限しているから、乗員の手、腕等の体の一部が操舵部材の近傍にあり、自動操舵中に操舵部材の回転に伴って接触する場合、操舵部材の回転速度の制限が間に合わず、手、腕等の体の一部が操舵部材の回転に巻き込まれる虞がある。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、乗員の体の一部が操舵部材の近傍にある場合に、操舵部材の回転速度を制限することにより、安全性を向上することができる車両用操舵装置を提供することを目的とする。

第１発明に係る車両用操舵装置は、操舵部材の回転操作に応じて舵取り動作をなす舵取機構と、該舵取機構に操舵力を加えるアクチュエータと、該アクチュエータの駆動を制御する制御手段とを備える車両用操舵装置において、前記操舵部材の回転領域内の障害物を検出する検出手段を備え、前記制御手段は、前記検出手段により障害物が検出されたとき、前記アクチュエータの駆動を制限するように構成してあることを特徴とする。

第２発明に係る車両用操舵装置は、第１発明において、前記制御手段は、前記検出手段により障害物が検出されたとき、前記操舵部材の回転速度を減速するように前記アクチュエータの駆動を制限するように構成してあることを特徴とする。

第３発明に係る車両用操舵装置は、第１発明又は第２発明において、前記検出手段は、前記操舵部材の回転領域を径方向に横切る光を発する発光部及び該発光部からの光を受光することが可能な受光部を前記操舵部材に備えてなることを特徴とする。

第４発明に係る車両用操舵装置は、第１発明乃至第３発明のいずれか一項において、警報を発する警報手段を備え、前記制御手段は、前記検出手段により障害物が検出されたとき、前記警報手段を動作させるように構成してあることを特徴とする。

第１発明によれば、検出手段により操舵部材の回転領域内に障害物が検出された場合に、舵取機構を動作させるアクチュエータの駆動を制限しており、例えば、乗員が操舵部材の回転領域内に手を入れた場合、アクチュエータの駆動の制限に応じて操舵部材の動きが制限されるから、乗員の手が操舵部材の回転に巻き込まれることを防止することができ、安全性を向上することができる。

第２発明によれば、操舵部材の回転領域内に障害物が検出された場合に、舵取機構を動作させるアクチュエータの駆動を制限して、操舵部材の回転速度を減速しており、自動操舵を継続しているから、乗員に違和感を与えずにすむ。

第３発明によれば、操舵部材の回転領域を径方向に横切る光を発する発光ダイオード等の発光部と該発光部からの光を受光可能なように配されたフォトダイオード等の受光部とを操舵部材に設けて、フォトダイオードの受光に伴う出力信号の変化により障害物の有無を判定しているから、シンプルな構成にて障害物を精度良く検出することができる。

第４発明によれば、検出手段により障害物が検出されたとき警報を発するように構成してあるから、操舵部材に接触しないようにするための回避行動を乗員に促すことが可能となり、安全性を更に向上することができる。

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図１は、本発明に係る車両用操舵装置の構成を示す模式図である。

図示の車両用操舵装置は、ラックピニオン式の舵取機構１を備える。ラックピニオン式の舵取機構１は、図示しない車体の左右方向に延設されたラックハウジング１１の内部に軸長方向への移動自在に支持されたラック軸１０と、ラックハウジング１１の中途に交叉するピニオンハウジング２０の内部に回転自在に支持されたピニオン軸２とを備える公知の構成を有している。

ラックハウジング１１の両側から外部に突出するラック軸１０の両端は、各別のタイロッド１２，１２を介して操舵用車輪としての左右の前輪１３，１３に連結されている。またピニオンハウジング２０から外部に突出するピニオン軸２の上端は、ステアリング軸３を介して操舵部材としてのステアリングホイール３０に連結されている。ピニオンハウジング２０の内部に延びるピニオン軸２の下部には、図示しないピニオンが一体形成されており、該ピニオンは、ラックハウジング１１との交叉部において、ラック軸１０の中途に適長に亘って形成されたラックに噛合させてある。

ステアリング軸３は、筒形をなすハウジング３１の内部に回転自在に支持され、該ハウジング３１を介して、図示しない車室の内部に前方を下とした傾斜姿勢を保って取付けてある。ピニオン軸２は、ハウジング３１の下方に突出するステアリング軸３の下端に連結され、ステアリングホイール３０は、ハウジング３１の上方に突出するステアリング軸３の上端に固設されている。

以上の構成により、操舵のためのステアリングホイール３０の回転操作によりステアリング軸３が回転し、この回転がピニオン軸２に伝達され、該ピニオン軸２の回転が、ピニオンとラックとの噛合部においてラック軸１０の軸長方向の移動に変換されることとなり、このようなラック軸１０の移動が、左右の前輪１３，１３に各別のタイロッド１２，１２を介して伝えられて舵取りがなされる。

ステアリング軸３を支持するハウジング３１の中途には、ステアリングホイール３０の回転操作によりステアリング軸３に加わる操舵トルクを検出するトルクセンサ４が設けてある。該トルクセンサ４よりも下位置には、前輪１３，１３の転舵角に対応するステアリング軸３の回転角度である操舵角を検出する操舵角センサ５が並設してあり、操舵角センサ５よりも下位置には、アクチュエータとしての電動モータ６が取付けてある。

電動モータ６は、ハウジング３１の外側に軸心を略直交させて取付けてあり、例えば、ハウジング３１の内部に延びる出力端に固着されたウォームをステアリング軸３に外嵌固定されたウォームホイールに噛合させ、電動モータ６の回転を、ウォーム及びウォームホイールにより減速してステアリング軸３に伝えるように構成してある。

このように取付けられた電動モータ６は、操舵制御部７から図示しないモータ駆動回路を介して与えられる制御指令に従って駆動される。操舵制御部７には、トルクセンサ４による操舵トルクの検出値及び操舵角センサ５による操舵角の検出値が夫々与えられる。

操舵制御部７は、トルクセンサ４及び操舵角センサ５による検出値を用いて目標補助力を求めて、求めた目標補助力を発生させるべく電動モータ６を駆動するアシスト制御動作をなす。この動作により、前述の如く行われる舵取りが補助される。

また操舵制御部７には、車室内の適宜の部位に夫々設けられた操舵モード切換スイッチ７１及び自動駐車スイッチ７２が接続されている。この操舵モード切換スイッチ７１の操作に応じた出力信号が操舵制御部７に与えられ、操舵制御部７は、前記出力信号に応じて、前述したアシスト制御動作を行うアシストモードと後述する自動操舵モードとを切り換える切換動作を行う。同様に、自動駐車スイッチ７２の操作に応じた出力信号が操舵制御部７に与えられ、操舵制御部７は、前記出力信号に応じて、後述する自動駐車制御動作を開始する。

また、操舵制御部７には、車両の適宜の部位に設けられた車載カメラ７３により撮像される画像、車速センサ７４により検出される車速が夫々与えられる。操舵制御部７は、これらの検出結果を用いて、後述する自動操舵制御動作又は自動駐車制御動作を行う。

また、操舵制御部７には、ステアリングホイール３０に設けられた障害物検出器８からの出力信号が与えられる。この障害物検出器８は、操舵モード切換スイッチ７１及び自動駐車スイッチ７２からの出力信号に基づいた操舵制御部７からの動作指令に応じて動作するように構成してある。更に、操舵制御部７には、ブザー等の警報装置９が接続されており、警報装置９は、操舵制御部７からの動作指令に応じて動作し、所定の警報を発するように構成してある。

図２は、障害物検出器８の構成を示す図である。図に示すように、ステアリングホイール３０は、ステアリング軸３の上端に同軸をなして嵌着されている扁平な円柱状のハブ３０ａと円環状のリム３０ｂとを複数のスポーク３０ｃ，３０ｃ…（図においては３本）により連結して構成してある。障害物検出器８は、ハブ３０ａに取付けた複数の発光ダイオード８ａ，８ａ…（図においては８個）とリム３０ｂに取付けた複数のフォトダイオード８ｂ，８ｂ…（図においては８個）とを備えている。

発光ダイオード８ａ，８ａ…は、ハブ３０ａの周方向に等配をなして、夫々の位置から径方向外向きの光を発するように取付けてある。フォトダイオード８ｂ，８ｂ…は、発光ダイオード８ａ，８ａ…に夫々対向するようにリム３０ｂの内周に取付けてある。このように取付けた発光ダイオード８ａ，８ａ…夫々から発せられた光は、図２に二点鎖線にて示すように、リム３０ｂの内側の領域、即ちステアリングホイール３０の回転領域を横切る光路に沿って、対向するフォトダイオード８ｂ，８ｂ…に受光される。発光ダイオード８ａ，８ａ…及びフォトダイオード８ｂ，８ｂ…は、前記回転領域の周方向に等配をなして複数組設けてあるから、ステアリングホイール３０の回転領域内を放射状に網羅することになる。

フォトダイオード８ｂ，８ｂ…の出力値は、受光量に対応して変化するから、図２に示すように、ステアリングホイール３０の回転領域内に障害物８０があるとき、対応する位置にある発光ダイオード８ａからフォトダイオード８ｂに入射する光は遮断されて、フォトダイオード８ｂの出力値は減少する。従って、全てのフォトダイオード８ｂ，８ｂ…の出力値をモニターすることにより、ステアリングホイール３０の回転領域内に障害物があるか否かが分かる。この結果、操舵制御部７は、フォトダイオード８ｂ，８ｂ…の受光に伴う出力信号の変化により、ステアリングホイール３０の回転領域内における障害物の有／無を判定することが可能となる。

操舵制御部７の自動操舵制御動作は、自動的に舵取機構１を動作させて操舵を行わせるべく実施される。この制御動作は、例えば、車載カメラ７３により撮像された前方の画像及び車速センサ７４により検出された車速に基づいて、本願出願人による特開２００２−２００９８５号に記載された如く、電動モータ６を駆動制御することにより実現される。

また、操舵制御部７の自動駐車制御動作は、車両の駐車を自動的に行わせるべく実施される。この制御動作は、例えば、車載カメラ７３により撮像された後方の画像に基づいて、車両の現在の位置と駐車位置とを認識し、現在位置から駐車位置までの間に車両を移動させるための移動経路を設定し、この移動経路に沿って車両を移動させるための操舵手順を定め、この手順に従った操舵を行わせるべく、電動モータ６を駆動制御することにより実現される。

以上の如き自動操舵及び自動駐車制御動作中において、操舵制御部７は、障害物検出器８からの出力信号に応じて、以下の危険回避制御動作を行う。

図３は、操舵制御部７の危険回避制御動作の内容を示すフローチャートである。この制御動作は、自動操舵及び自動駐車制御動作中の割り込み処理として実行される。操舵制御部７は、フォトダイオード８ｂ，８ｂ…の出力信号Ｓ及び操舵角センサ５により検出された操舵角θを夫々取り込む（ステップＳ１，Ｓ２）。次に、ステップＳ２において取り込まれた操舵角θを用いて、ステアリングホイール３０の回転速度である操舵角速度ωを算出する（ステップＳ３）。

ステップＳ１において取り込まれたフォトダイオード８ｂ，８ｂ…の出力信号Ｓからステアリングホイール３０の回転領域内に障害物があるか否かを判定する（ステップＳ４）。ステアリングホイール３０の回転領域内に障害物がある場合（ステップＳ４：ＹＥＳ）、警報装置９に動作指令を発して、該警報装置９に警報を発令させる（ステップＳ５）。一方、ステアリングホイール３０の回転領域内に障害物がない場合（ステップＳ４：ＮＯ）、何らの制御動作を行うことなく危険回避制御動作を終了する。

次に、ステアリングホイール３０の操舵角速度ωが所定値ω_Thより大であるか否かを判定する（ステップＳ６）。ステアリングホイール３０の操舵角速度ωが所定値ω_Thより大である場合（ステップＳ６：ＹＥＳ）、ステアリングホイール３０の操舵角速度ωを所定値ω_Thにする（ステップＳ７）。一方、ステアリングホイール３０の操舵角速度ωが所定値ω_Th以下である場合（ステップＳ６：ＮＯ）、危険回避制御動作を終了する。

なお、ステアリングホイール３０の操舵角速度ωの制限は、ステアリングホイール３０にステアリング軸３を介して連結された舵取機構１を動作させる電動モータ６を、所定値ω_Thに対応する回転速度以下になるように制御することにより実現される。警報装置９による警報は、例えば、操舵制御部７からの動作指令に応じてブザーを鳴らすことにより実現される。なお、警報装置９は、ブザーに限定されず、音声出力をするスピーカ、警告を表示するディスプレイ等、乗員に警告を与えることができる手段であればよい。

以上のように構成された本発明に係る車輌用操舵装置は、自動操舵中に、ステアリングホイール３０の回転領域内に障害物が検出された場合に、舵取機構１を動作させる電動モータ６の回転速度を制限することにより、舵取機構１にステアリング軸３を介して連結されたステアリングホイール３０の操舵角速度を制限しているから、ステアリングホイール３０の回転に巻き込まれることを防止することができ、安全性を向上することができる。

また、障害物検出器８が、ステアリングホイール３０のハブ３０ａに設けられ、ステアリングホイール３０の回転領域を径方向に横切る光を発する発光ダイオード８ａ，８ａ…と、発光ダイオード８ａ，８ａ…に夫々対向するようにリム３０ｂに設けられたフォトダイオード８ｂ，８ｂ…とを備えてなる光センサとして構成してあり、フォトダイオード８ｂ，８ｂ…の受光に伴う出力信号の変化により障害物の有無を判定しているから、シンプルな構成にて障害物を精度良く検出することができる。

更に、ステアリングホイール３０の回転領域内に障害物があるとき、操舵制御部７からの動作指令に応じて警報装置９が動作し、所定の警報を発するから、乗員がステアリングホイール３０に接触しないように回避行動をとることが可能となり、安全性を更に向上することができる。

なお、以上の実施の形態において、障害物検出器８からの出力信号に応じた危険回避制御動作において、ステアリングホイール３０の操舵角速度を所定値以下に制限しているが、ステアリングホイール３０の操舵角速度を０に制限して、ステアリングホイール３０を停止させるようにしても良い。

また、障害物検出器８は、発光ダイオード８ａ，８ａ…及びフォトダイオード８ｂ，８ｂ…を備える実施の形態に示す構成に限らず、ステアリングホイール３０の回転領域内における障害物の検出が可能な適宜の形態にて実現することができる。例えば、ステアリングホイール３０の回転領域を撮像視野としてカメラを設置し、該カメラにより撮像された画像を解析して、ハブ３０ａとリム３０ｂとの間に障害物が有るか否かを判定するように障害物検出器８を構成してもよい。

また、以上の実施の形態において、操舵部材としてステアリングホイール３０を用いているが、これに限定されず、操舵部材は、運転者による回転操作をステアリング軸３を介して舵取機構１に伝達可能に構成してあればよい。

更に、本発明は、その他、特許請求の範囲に記載した事項の範囲内において種々変更した形態にて実施することが可能である。

本発明に係る車両用操舵装置の構成を示す模式図である。 障害物検出器の構成を示す図である。 操舵制御部の危険回避制御動作の内容を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 舵取機構、６ 電動モータ（アクチュエータ）、７ 操舵制御部（制御手段）、８ 障害物検出器（検出手段）、８ａ 発光ダイオード（発光部、検出手段）、８ｂ フォトダイオード（受光部、検出手段）、９ 警報装置（警報手段）、３０ ステアリングホイール（操舵部材）

Claims (4)

1. 操舵部材の回転操作に応じて舵取り動作をなす舵取機構と、該舵取機構に操舵力を加えるアクチュエータと、該アクチュエータの駆動を制御する制御手段とを備える車両用操舵装置において、前記操舵部材の回転領域内の障害物を検出する検出手段を備え、前記制御手段は、前記検出手段により障害物が検出されたとき、前記アクチュエータの駆動を制限するように構成してあることを特徴とする車両用操舵装置。
2. 前記制御手段は、前記検出手段により障害物が検出されたとき、前記操舵部材の回転速度を減速するように前記アクチュエータの駆動を制限するように構成してある請求項１記載の車両用操舵装置。
3. 前記検出手段は、前記操舵部材の回転領域を径方向に横切る光を発する発光部及び該発光部からの光を受光することが可能な受光部を前記操舵部材に備えてなる請求項１又は請求項２記載の車両用操舵装置。
4. 警報を発する警報手段を備え、前記制御手段は、前記検出手段により障害物が検出されたとき、前記警報手段を動作させるように構成してある請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の車両用操舵装置。

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