JPH09156528A - 車両用操舵支援装置 - Google Patents

車両用操舵支援装置

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JPH09156528A
JPH09156528A JP7337771A JP33777195A JPH09156528A JP H09156528 A JPH09156528 A JP H09156528A JP 7337771 A JP7337771 A JP 7337771A JP 33777195 A JP33777195 A JP 33777195A JP H09156528 A JPH09156528 A JP H09156528A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 運転者の運転操作負担のより一層の軽減化を
達成し得る車両用操舵支援装置を提供する 【解決手段】 車両用操舵支援装置の構成を、操向輪を
転舵する転舵装置と、該転舵装置に付加する操舵方向ト
ルクを発生する電動機と、自車の進行方向方位角を検出
する実方位角検出手段と、当該車両が走行中の道路の進
路上の接線方向方位角を検出する目標方位角検出手段
と、前記実・目標両方位角検出手段からの信号に基づい
てその偏差を減少させる向きの操舵方向トルクを発生す
るように前記電動機を制御する制御手段とを有するもの
とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、走行中の道路の進
路上の接線方向の方位角を予測し、道路から逸脱しない
ように操舵力を発生させる車両用操舵支援装置に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】ナビゲーションシステムにより得られた
地図情報を基にして自車の進行方向前方のカーブの曲率
を予測し、自車の現状の走行速度でそのカーブを安定に
通過可能か否かを判断し、運転者の注意を促すようにす
る技術が特開昭６０−８９２９８号公報に開示されてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記既知
の技術は、カーブの曲率と走行速度との関係を監視し、
安定走行ができなくなるおそれのある場合に警報を発す
るに止まり、必ずしも運転者の運転操作負担を軽減する
ものではない。
【０００４】本発明は、このような従来技術の問題点を
解消し、運転者の運転操作負担のより一層の軽減化を達
成し得る車両用操舵支援装置を提供することを目的に案
出されたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】このような目的を果たす
ために、本発明に於いては、操向輪を転舵する転舵装置
と、該転舵装置に付加する操舵方向トルクを発生する電
動機と、自車の進行方向方位角を検出する実方位角検出
手段と、当該車両が走行中の道路の進路上の接線方向方
位角を検出する目標方位角検出手段と、前記実・目標両
方位角検出手段からの信号に基づいてその偏差を減少さ
せる向きの操舵方向トルクを発生するように前記電動機
を制御する制御手段とを有することを特徴とする車両用
操舵支援装置を提供するものとした。また本発明は、転
舵装置に加えられる手動操舵トルクを検出する操舵トル
ク検出手段を車両に備えさせ、実・目標両方位角検出手
段の偏差値によって操舵トルク検出手段からの信号を補
正した信号に基づいて電動機の出力を制御することを第
２の特徴とし、転舵装置に加えられる手動操舵トルクを
検出する操舵トルク検出手段を車両に備えさせ、少なく
とも操舵トルク検出手段の信号に基づいて電動機の出力
を制御することを第３の特徴とし、実方位角検出手段が
地磁気センサであることを第４の特徴とし、実方位角検
出手段がヨーレイトセンサを含むものであることを第５
の特徴とし、実方位角検出手段の信号を目標方位角検出
手段の信号によって補正することを第６の特徴とし、目
標方位角検出手段が、自車が走行中の道路を含む地図情
報を出力する地図情報出力手段と、地図上の自車位置を
検出する自車位置検出手段と、自車が走行中の地図上の
道路の方位角を検出する道路方位角検出手段とから構成
されることを第７の特徴とし、更に両方位角検出手段
は、所定時間後の方位角を予測するものであることを第
８の特徴とした。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下に添付の図面を参照して本発
明の構成を詳細に説明する。
【０００７】図１は、本発明が適用される電動パワース
テアリング装置を示している。この電動パワーステアリ
ング装置は、ステアリングホイール１、該ステアリング
ホイール１に一体結合されたステアリングシャフト２、
該ステアリングシャフト２に自在継手３ａ・３ｂを有す
る連結軸３を介して連結されたピニオン４、及び、ピニ
オン４に噛合して車幅方向に往復動し得ると共にタイロ
ッド５を介して左右の前輪６のナックルアーム７にその
両端が連結されたラック軸８からなる手動操舵力発生手
段９と、この手動操舵力発生手段９に対して付加する補
助操舵力を発生するべくラック軸８と同軸的に配設され
た電動機１０と、電動機１０の回転トルクをラック軸８
の推力に変換するボールねじ機構１０ａと、電動機１０
の出力を制御するための制御手段１１とからなってい
る。なお、ピニオン４には、ステアリングホイール１に
加わる操舵トルクを検出するための手動操舵トルク検出
手段１２が連結されている。
【０００８】このパワーステアリング装置は、図２に示
すように、例えば地磁気センサ等の実方位角検出手段１
５により検出した車両１６の実方位角βt と、後に詳述
するカーナビゲーションシステム１７の情報から目標方
位角検出手段１８にて得た前方の道路の方位角αt との
偏差ｅｒを偏差演算手段１９にて演算し、この偏差ｅｒ
を小さくするために電動機１０が発生するべき付加トル
クＴO を付加トルク決定手段２０にて演算し、ここで得
られたトルク指令値に基づいて電動機駆動手段２１から
電動機１０に駆動指令を与えるようになっている。
【０００９】以上の電動機制御は、操舵に必要な力の全
てを電動機１０が発生可能なようにしておき、ピニオン
４に作用する手動操舵トルクを手動操舵トルク検出手段
１２で検出し、手動操舵トルク値ＴP が所定の値を超え
た時、この値ＴP に応じて電動機１０の出力を増減する
ように構成することにより（図２に於ける想像線で囲ん
だ部分）、手動操舵トルクを軽減することができる。
【００１０】図３は、目標方位角を求めるためのカーナ
ビゲーションシステム１７の構成を示している。このシ
ステムは、ヨーレイトセンサ２４及び車速センサ２５の
信号に基づいて自車の走行軌跡を把握する慣性航法手段
２６と、ＣＤ−ＲＯＭ等を用いた地図情報出力手段２７
と、走行軌跡と地図情報とを照合するマップマッチング
処理手段２８と、ＧＰＳアンテナ２９からの信号に基づ
いて自車の位置を把握する衛星航法手段３０と、マップ
マッチング処理手段２８が出力する位置座標と衛星航法
手段３０が出力する位置座標とに基づいて自車位置を検
出する自車位置検出手段３１と、目的地入力手段３２に
よる目的地座標と自車位置検出手段３１による自車位置
座標とに基づいて目的地までの経路を検索する経路検索
手段３３とを備えている。
【００１１】経路検索手段３３で検索した自車の進路
は、多数の点の集合から構成されているが、自車位置と
走行速度とが分かれば、走行速度を積分することによっ
てある時点からｔ秒後に自車が位置すると推測される地
点が得られるので、この地点の道路情報に基づいて、目
標方位角検出手段１８にて進路上の接線方向方位を予測
することができる。なお、方位予測点は、走行速度と演
算時間とを加味して定めた適宜な距離だけ前方に置けば
良い。
【００１２】他方、車両の実方位角は、地磁気センサで
リアルタイムに求めるのみならず、ヨーレイトγから次
式にて求めることもできる。 βt ＝β0 −γ・ｔ 但し、β0 ：ある時点での車両の進行方向方位角 βt ：ある時点からｔ秒後の予測される車両の進行方向
方位角 なお、この場合、車体横滑り角は微小なものとして無視
する。
【００１３】このようにして求めた実方位角は、自車位
置検出手段３１の自車位置情報を基にして適宜なタイミ
ングで補正することにより、精度を高めることができる
（図４参照）。
【００１４】ここである時点からｔ秒後に通過する道路
の接線の方位角をαt 、ある時点からｔ秒後の予測され
る車両の進行方向方位角をβt とすると、その時点での
方位角エラーｅｒt は、 ｅｒt ＝αt −βt となる。即ちこの方位角エラーｅｒt 値を最小とする向
きのトルクを電動機１０に発生させれば良いことにな
る。
【００１５】上記は自動操舵を主としたものについて述
べたが、次に第２の実施例として、運転者の積極的な操
舵を道路情報に応じて的確に支援する制御について図５
を参照して説明する。
【００１６】図５に於いて、付加トルク決定手段２０
は、方位角エラーｅｒに対して反力トルクを設定する基
礎となる反力トルクベースマップ３６と、車速Ｖに応じ
て反力制御を開始するエラー量を変更する車速オフセッ
トマップ３７と、車速Ｖに応じて反力トルクのゲインを
変更する車速レシオマップ３８とから構成されている。
【００１７】先ず、予測される方位角エラーｅｒに対
し、車速Ｖに応じてオフセットマップ３７から読み取ら
れる値を減算することにより、反力制御を開始するエラ
ー量が設定される。これにより、方位角の変動の影響が
抑制され、安定した動作が行える。また本実施例に於い
ては、オフセットマップ３７の設定を、車速Ｖが高くな
るに連れてオフセット量が大きくなるようにしたので、
高速域での耐ノイズ性が高まる。
【００１８】次に、この補正されたエラー量に応じ、反
力トルクベースマップ３６によって付加反力のベースト
ルクが設定される。
【００１９】更に、車速レシオマップ３８によって車速
Ｖに応じたゲインを設定することにより、付加トルク指
令値の最終値ＴO が決まる。以上により、車速が高くな
るに連れて前輪６を転舵する力が軽減されるので、前輪
６が過度に転舵されることが抑制される。
【００２０】このようにして決定された付加トルクＴO
を、手動操舵トルク値ＴP に基づいてアシスト目標電流
決定手段３９が決定した通常のパワーステアリング装置
の補助トルクＴA に加算することにより、道路の曲率状
況に対応した最適な補助トルクが発生するように電動機
１０の制御が行われる。
【００２１】次に第３の実施例について図６を参照して
説明する。図６に於いて、付加トルク決定手段２０は、
方位角エラー信号ｅｒに対して手動操舵トルク検出手段
１２の検出値ＴP に加算する信号ＴO ＝ｆ（ｅｒ）を出
力するが、この信号は以下のようにして決定される。
【００２２】図７に於いて、例えば、車両１６がＡの向
きに向かっている時には、道路の接線方向方位に対する
方位角エラーｅｒが（＋）となるので、たとえ手動操舵
トルク信号ＴP が０の時でも、方位角エラーｅｒに応じ
た付加トルク信号ＴO1が出力されるため、この信号に基
づいてアシスト目標電流決定手段３９から電動機駆動信
号Ｓ1 が出力される。これにより、駆動手段２１を介し
て電動機１０が駆動され、この場合はステアリングホイ
ール１が時計方向に操舵され、車両１６の向きが目標方
位角に近づけられる。
【００２３】この逆に、車両１６がＢの向きに向かって
いる時には、方位角エラーｅｒが（−）となるので、ス
テアリングホイール１は反時計方向に操舵され、車両１
６の向きが目標方位角に近づけられる。なお、付加トル
ク決定手段２０は、方位角エラー信号ｅｒがある値以上
増大しても、付加トルク信号ＴO1はある値で頭打ちとな
るようになっており、急カーブの道路では運転者と協同
して操舵させるようになっている。
【００２４】
【発明の効果】このように本発明によれば、車両の進行
方向と道路の方向とを合致させる向きへの操舵トルクが
発生するので、直線路ではステアリングホイールの操舵
反力がいずれの方向にも大きくなるために車両の直進安
定性が高まり、曲線路ではその曲率に応じて適切な転舵
方向への操舵反力が小さくなるために車線追従操作性が
高まる。従って、操舵時の運転者の運転操作負担を軽減
する上に大きな効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される操舵装置の概略構成図。
【図２】本発明装置の全体構成を示すブロック図。
【図３】カーナビゲーションシステムの構成を示すブロ
ック図。
【図４】車両方位角の決定に関わるブロック図。
【図５】操舵反力制御に関わる第２実施例のブロック
図。
【図６】操舵反力制御に関わる第３実施例のブロック
図。
【図７】方位角エラーに対する付加トルクの決定要領を
説明するための概念図。
【符号の説明】
１ ステアリングホイール ２ ステアリングシャフト ３ 連結軸 ４ ピニオン ５ タイロッド ６ 前輪 ７ ナックルアーム ８ ラック軸 ９ 手動操舵力発生手段 １０ 電動機 １１ 制御手段 １２ 手動操舵トルク検出手段 １５ 実方位角検出手段 １６ 車両 １７ カーナビゲーションシステム １８ 目標方位角検出手段 １９ 変位演算手段 ２０ 付加トルク決定手段 ２１ 電動機駆動手段 ２４ ヨーレイトセンサ ２５ 車速センサ ２６ 慣性航法手段 ２７ 地図情報出力手段 ２８ マップマッチング処理手段 ２９ ＧＰＳアンテナ ３０ 衛星航法手段 ３１ 自車位置検出手段 ３２ 目的地入力手段 ３３ 経路検出手段 ３６ 反力トルクベースマップ ３７ 車速オフセットマップ ３８ 車速レシオマップ ３９ アシスト目標電流決定手段

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 操向輪を転舵する転舵装置と、該転舵装
    置に付加する操舵方向トルクを発生する電動機と、自車
    の進行方向方位角を検出する実方位角検出手段と、当該
    車両が走行中の道路の進路上の接線方向方位角を検出す
    る目標方位角検出手段と、前記実・目標両方位角検出手
    段からの信号に基づいてその偏差を減少させる向きの操
    舵方向トルクを発生するように前記電動機を制御する制
    御手段とを有することを特徴とする車両用操舵支援装
    置。
  2. 【請求項２】 前記車両は、転舵装置に加えられる手動
    操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段を有し、前記
    制御手段は、前記実・目標両方位角検出手段の偏差値に
    よって前記操舵トルク検出手段からの信号を補正した信
    号に基づいて前記電動機の出力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支援装置。
  3. 【請求項３】 前記車両は、転舵装置に加えられる手動
    操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段を有し、前記
    制御手段は、少なくとも前記操舵トルク検出手段の信号
    に基づいて前記電動機の出力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支援装置。
  4. 【請求項４】 前記実方位角検出手段は、地磁気センサ
    であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項
    に記載の車両用操舵支援装置。
  5. 【請求項５】 前記実方位角検出手段は、ヨーレイトセ
    ンサを含むものであることを特徴とする請求項１乃至３
    のいずれか一項に記載の車両用操舵支援装置。
  6. 【請求項６】 前記実方位角検出手段の信号を前記目標
    方位角検出手段の信号によって補正することを特徴とす
    る請求項５に記載の車両用操舵支援装置。
  7. 【請求項７】 前記目標方位角検出手段は、自車が走行
    中の道路を含む地図情報を出力する地図情報出力手段
    と、地図上の自車位置を検出する自車位置検出手段と、
    自車が走行中の地図上の道路の方位角を検出する道路方
    位角検出手段とから構成されることを特徴とする請求項
    １乃至６のいずれか一項に記載の車両用操舵支援装置。
  8. 【請求項８】 前記両方位角検出手段は、所定時間後の
    方位角を予測するものであることを特徴とする請求項１
    乃至７のいずれか一項に記載の車両用操舵支援装置。
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