JPH06336169A - Control method for automatic steering device - Google Patents

Control method for automatic steering device

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Publication number
JPH06336169A
JPH06336169A JP5125980A JP12598093A JPH06336169A JP H06336169 A JPH06336169 A JP H06336169A JP 5125980 A JP5125980 A JP 5125980A JP 12598093 A JP12598093 A JP 12598093A JP H06336169 A JPH06336169 A JP H06336169A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
steering
control motor
vehicle
torque
automatic
Prior art date
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Pending
Application number
JP5125980A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takashi Kimura
多加志 木村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Subaru Corp
Original Assignee
Fuji Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Heavy Industries Ltd filed Critical Fuji Heavy Industries Ltd
Priority to JP5125980A priority Critical patent/JPH06336169A/en
Publication of JPH06336169A publication Critical patent/JPH06336169A/en
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  • Control Of Driving Devices And Active Controlling Of Vehicle (AREA)
  • Power Steering Mechanism (AREA)
  • Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)

Abstract

PURPOSE:To accurately steer a vehicle in the case of the quick steering for avoiding a collision or the like in automatic steering control. CONSTITUTION:A gear ratio changing mechanism 25 having a steering control motor 36 and a torque control motor 38 is provided on the steering device 10 of a vehicle 1. In the automatic steering mode, the steering control motor 36 is rotatively controlled, the torque control motor 38 is torque-controlled, and the vehicle 1 is automatically steered along the white line or the like on a road with a steering wheel kept intact. For quick steering in the automatic steering mode, both the steering control motor 36 and the torque control motor 38 are controlled, the vehicle 1 is automatically steered by them, the vehicle 1 is accurately steered while the load of the steering control motor 36 is reduced, and a collision with an obstacle is avoided.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、自動車等の車両の運転
支援システム(ADA)に使用されて電子的に自動操舵
する自動操舵装置の制御方法に関し、詳しくは、衝突回
避等のため急転舵する場合の自動操舵制御に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control method of an automatic steering device which is used in a driving assistance system (ADA) of a vehicle such as an automobile and automatically electronically steers the vehicle. The present invention relates to automatic steering control when performing.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、車両の安全性を飛躍的に向上する
対策として、エアバック等の衝突被害軽減技術に対し
て、衝突しないための技術、即ち運転操作系を積極的に
アシストして安全側に自動的に制御する総合的な運転支
援システム(ADA:Active Drive Assist system)が
開発されている。このADAシステムは、車両の前後に
装着したカメラを有して道路状況、他の車両、障害物等
の外部環境を三次元的に認識する制御ユニットにより、
ドライバと同等の自律走行能力を持たせ、この自律走行
能力によりブレーキ、スロットル及びステアリングの操
作系の各種装置を自動的に適正に操作するように構成さ
れる。そしてADAシステムが目指す機能として、衝突
防止機能と限定自動走行機能が考えられている。衝突防
止機能は、運転操作の誤り等で追突の危険がある場合に
自動ブレーキ作動したり、横風の際にハンドル修正する
ものである。限定自動走行機能は、ドライバに代わって
自動操舵して車線追従走行したり、障害物を自動回避し
たり、安全車間距離に保持するものである。
2. Description of the Related Art In recent years, as a measure to drastically improve the safety of a vehicle, a technique for avoiding a collision against a collision damage reducing technique such as an airbag, that is, a driving operation system is actively assisted for safety. A comprehensive Active Drive Assist system (ADA) that automatically controls the side has been developed. This ADA system has cameras mounted in front of and behind the vehicle to recognize a road condition, another vehicle, and an external environment such as an obstacle three-dimensionally by a control unit.
The driver is provided with the same autonomous running capability as the driver, and the autonomous running capability is configured to automatically and properly operate various devices in the operation system such as the brake, throttle, and steering. Then, as functions aimed at by the ADA system, a collision prevention function and a limited automatic traveling function are considered. The collision prevention function is to automatically brake when there is a risk of a rear-end collision due to an error in driving operation or to correct the steering wheel in case of cross wind. The limited automatic traveling function is to perform automatic steering on behalf of the driver for lane following traveling, avoid obstacles automatically, and maintain a safe inter-vehicle distance.

【0003】上記ADAシステムについて更に具体的に
説明すると、例えば本件出願人による特願平4−653
47号の出願で示すように、車両に装着した複数のカメ
ラにより前方風景や交通環境をとらえ、その画像を小領
域に分割して各々について三角測量法で距離を算出し
て、画面全体が三次元の距離分布の画像を得る。そして
距離画像から車線、前方車、障害物等を分離して検出す
る。車線からは左右の白線、道路形状等を認識する。前
方車や障害物に対しては、物体が何であるか、障害物と
の相対的な距離や速度等を認識して、種々の画像データ
を得る。
The above ADA system will be described more specifically. For example, Japanese Patent Application No. 4-653 filed by the present applicant.
As shown in the application No. 47, the front scene and traffic environment are captured by a plurality of cameras mounted on the vehicle, the image is divided into small areas, and the distance is calculated by triangulation for each, and the entire screen is cubic. Obtain an image of the original distance distribution. Then, lanes, vehicles in front, obstacles, etc. are separated and detected from the distance image. Left and right white lines, road shapes, etc. are recognized from the lane. For a forward vehicle or an obstacle, what kind of object the object is, the relative distance to the obstacle, the speed, and the like are recognized to obtain various image data.

【0004】また上述の画像データを利用して自動操舵
するシステムとして、特開平3−238809号の出願
で示すように、ステアリング装置の操舵系に操舵制御モ
ータやトルク制御モータを備えたプラネタリギヤ式のギ
ヤ比可変機構を設ける。そして画像データ等により車線
の白線に沿うような舵角を算出し、この舵角に応じた電
流を操舵制御モータに供給してギヤ比可変機構を作動す
ることで、タイヤ側を自動的に操舵し、車線追従で自律
走行することが考えられている。このシステムは最も重
要な画像認識の技術の開発により具体性を生じたもので
あり、実用化するためには更に種々の点で技術開発する
必要がある。
As a system for automatically steering using the above-mentioned image data, as shown in the application of Japanese Patent Laid-Open No. 3-238809, a planetary gear type system having a steering control motor and a torque control motor in a steering system of a steering device is used. A gear ratio variable mechanism is provided. Then, the steering angle along the white lane of the lane is calculated from the image data, etc., and a current corresponding to this steering angle is supplied to the steering control motor to operate the gear ratio variable mechanism to automatically steer the tire side. However, it is considered that the vehicle autonomously follows the lane. This system has been made more concrete by the development of the most important image recognition technology, and it is necessary to further develop the technology in various points in order to put it into practical use.

【0005】従来、上記自動操舵装置に関しては、例え
ば特開平3−276310号公報の先行技術がある。こ
の先行技術において、無人の移動車を対象とし、所定時
間後の自車の予測位置と目標位置を設定し、両者の偏差
により制御量を演算する。また現在の自車位置と予測位
置との距離に基づき制御量を補正してアクチュエータに
出力することで、走行制御することが示されている。
Conventionally, as for the above-mentioned automatic steering device, for example, there is a prior art disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 3-276310. In this prior art, an unmanned moving vehicle is targeted, a predicted position and a target position of the own vehicle after a predetermined time are set, and a control amount is calculated from a deviation between the two. It is also shown that traveling control is performed by correcting the control amount based on the distance between the current vehicle position and the predicted position and outputting the corrected amount to the actuator.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記先行技
術のものにあっては、自車の予測位置と目標位置の偏差
による制御量の信号をモータ等の単一のアクチュエータ
に出力して走行制御する方法であるから、以下のような
問題がある。即ち、乗用車等の車両に適応して実際の道
路を走行する場合は、車両の前方に障害物が存在するこ
とがあり、この場合は障害物に対して衝突を回避するよ
うに急転舵するように制御される。このような状況にお
いて先行技術のようにモータ等のアクチュエータが単一
の場合は、モータの負担が大きくなって高出力のモータ
が必要になる。また舵力不足により適確に急転舵できな
いことがある。
By the way, in the above-mentioned prior art, traveling control is performed by outputting a signal of a control amount due to a deviation between the predicted position of the vehicle and the target position to a single actuator such as a motor. However, there are the following problems. That is, when traveling on an actual road adapted to a vehicle such as a passenger car, an obstacle may exist in front of the vehicle. In this case, steer the steered vehicle to avoid a collision with the obstacle. Controlled by. In such a situation, when a single actuator such as a motor is used as in the prior art, the load on the motor increases and a high output motor is required. Also, due to insufficient rudder force, it may not be possible to accurately steer.

【0007】本発明は、このような点に鑑み、自動操舵
制御において衝突回避等の急転舵の場合に適確に転舵す
ることを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above points, the present invention has an object to appropriately steer in the case of sudden turning such as collision avoidance in automatic steering control.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明は、車両のステアリング装置に操舵制御モータと
トルク制御モータを備えて自動的に操舵するギヤ比可変
機構が設けられ、自動操舵モードの場合に車両前方の画
像データ、車速、実舵角の信号により操舵制御モータを
回転制御し、トルク制御モータをトルク制御して、走行
中の車両をハンドル操作なしで道路の白線等に沿うよう
に自動操舵する自動操舵装置において、自動操舵モード
の際に実舵角の舵角速度が設定値より大きいか否かを判
断し、設定値より大きい場合は急転舵を判定して、トル
ク制御モータを操舵制御モータと連動して同一転舵方向
に回転制御することを特徴とする。
To achieve this object, the present invention is directed to a vehicle steering system provided with a steering control motor and a torque control motor for providing a variable gear ratio mechanism for automatic steering. In the case of, the steering control motor is rotationally controlled by the image data in front of the vehicle, the vehicle speed, and the signal of the actual steering angle, and the torque control motor is torque-controlled so that the running vehicle follows the white line of the road without operating the steering wheel. In the automatic steering device that automatically steers the vehicle, it is determined whether the steering angle speed of the actual steering angle is larger than the set value in the automatic steering mode. It is characterized in that the rotation is controlled in the same turning direction in conjunction with the steering control motor.

【0009】[0009]

【作用】上記制御方法による本発明では、車両走行中に
自動操舵モードに設定すると、車両前方の画像データ、
車速、実舵角の信号で例えば道路の白線と車両の関係に
基づいて指示舵角が演算され、この指示舵角に応じてギ
ヤ比可変機構の操舵制御モータが回転し、同時にトルク
制御モータにより操舵トルクを相殺するようにトルクア
シストする。そこでドライバがハンドル操作しない状態
でも前輪が自動的に転舵して、白線に沿い安全に車線追
従走行される。そして自動操舵モードでは更に実舵角の
舵角速度により転舵状態が判断され、障害物に対して衝
突を回避するため、舵角速度が大きくなって急転舵する
場合は、トルク制御モータも同一転舵方向に回転制御さ
れる。このため操舵制御モータとトルク制御モータの両
者で自動操舵されて舵力等が増大し、操舵制御モータの
負荷を軽減しつつ適確に転舵して衝突が回避される。
In the present invention based on the above control method, when the automatic steering mode is set while the vehicle is traveling, image data in front of the vehicle,
The commanded steering angle is calculated based on the relationship between the vehicle white line and the vehicle, for example, the relationship between the white line on the road and the vehicle, and the steering control motor of the gear ratio variable mechanism rotates in accordance with this commanded steering angle. Torque assist is provided to cancel the steering torque. Therefore, even if the driver does not operate the steering wheel, the front wheels automatically steer and safely follow the lane along the white line. In the automatic steering mode, the steering state is further determined by the steering angle speed of the actual steering angle, and in order to avoid a collision with an obstacle, when the steered steering speed is increased and steered steered, the torque control motor is also steered. The rotation is controlled in the direction. Therefore, both the steering control motor and the torque control motor are automatically steered to increase the steering force and the like, and the steering control motor is appropriately steered while avoiding a collision while reducing the load on the steering control motor.

【0010】[0010]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図2において、ADAシステムの概略について説
明する。先ず、車両1のエンジン2のスロットル弁3に
は電気信号で開閉するアクチュエータ11が設けられ、
ブレーキペダル4の操作で前輪5と後輪6のホイールシ
リンダ7にブレーキ圧を発生して制動するブレーキ装置
8には電気信号でブレーキ圧を加減圧する自動ブレーキ
油圧ユニット12が設けられる。また車両1の例えば左
右前方には車両前方の所定の範囲を撮像するCCDカメ
ラ13が配置され、ハンドル9を有するステアリング装
置10に電気信号で操舵する自動操舵パワーユニット1
4が設けられる。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. An outline of the ADA system will be described with reference to FIG. First, the throttle valve 3 of the engine 2 of the vehicle 1 is provided with an actuator 11 that opens and closes by an electric signal,
An automatic brake hydraulic unit 12 that increases or decreases the brake pressure by an electric signal is provided in a brake device 8 that applies brake pressure to the wheel cylinders 7 of the front wheels 5 and the rear wheels 6 by operating the brake pedal 4 to perform braking. A CCD camera 13 for picking up a predetermined range in front of the vehicle 1 is arranged on the left and right sides of the vehicle 1, and an automatic steering power unit 1 for steering an electric signal to a steering device 10 having a steering wheel 9 is provided.
4 are provided.

【0011】制御系として、CCDカメラ13の撮像信
号が入力する画像認識制御ユニット15を有し、撮像信
号に基づき三角測量法で距離を算出して、画面全体が三
次元の距離分布の画像を得る。そして距離画像から車
線、前方車、障害物等を分離して検出し、車線からは左
右の白線、道路形状等を認識する。前方車や障害物に対
しては、物体が何であるか、障害物との相対的な距離や
速度等を認識して、種々の画像データを得る。この画像
データは車間距離制御ユニット16と自動操舵制御ユニ
ット17に入力する。
As a control system, an image recognition control unit 15 to which the image pickup signal of the CCD camera 13 is input is provided, and the distance is calculated by the triangulation method based on the image pickup signal, and an image with a three-dimensional distance distribution is displayed on the entire screen. obtain. Then, lanes, vehicles in front, obstacles, etc. are separately detected from the distance image, and left and right white lines, road shapes, etc. are recognized from the lanes. For a forward vehicle or an obstacle, what kind of object the object is, the relative distance to the obstacle, the speed, and the like are recognized to obtain various image data. This image data is input to the inter-vehicle distance control unit 16 and the automatic steering control unit 17.

【0012】車間距離制御ユニット16は、画像データ
と他の種々のセンサ信号により先行車や道路の障害物に
対して安全な距離を保つように加減速度を演算し、この
加減速度に基づく適正なスロットル開度のスロットル信
号をアクチュエータ11に出力してスロットル制御す
る。また加減速度に基づく適正なブレーキ圧のブレーキ
信号を自動ブレーキ油圧ユニット12に出力してブレー
キ制御する。そしてドライバのブレーキ操作等が不充分
な場合でも、安全車間を保ち、安全に走行することを可
能にする。自動操舵制御ユニット17は、画像データと
他の種々のセンサ信号により道路の白線と車両とのずれ
等を演算し、このずれに基づく操舵信号を自動操舵パワ
ーユニット14に出力して操舵制御する。そしてドライ
バがハンドル操作しない場合にも、安全に車線追従走行
することを可能に構成される。
The inter-vehicle distance control unit 16 calculates the acceleration / deceleration so as to maintain a safe distance with respect to the preceding vehicle and obstacles on the road based on the image data and various other sensor signals, and an appropriate acceleration / deceleration based on this acceleration / deceleration is calculated. A throttle signal indicating the throttle opening is output to the actuator 11 for throttle control. Further, a brake signal having an appropriate brake pressure based on the acceleration / deceleration is output to the automatic brake hydraulic unit 12 for brake control. Even if the driver's brake operation is not sufficient, it is possible to keep a safe distance and to drive safely. The automatic steering control unit 17 calculates the deviation between the white line on the road and the vehicle based on the image data and various other sensor signals, and outputs a steering signal based on this deviation to the automatic steering power unit 14 to perform steering control. Even if the driver does not operate the steering wheel, it is possible to safely follow the lane.

【0013】図3において自動操舵パワーユニット14
の構成について説明する。先ず、ステアリング装置10
のステアリング軸20が入力軸21と出力軸22に2分
割され、入力軸21の端部にハンドル9が設けられ、出
力軸22は油圧パワーステアリング機構23を介して前
輪5に連結され、両軸21,22の間にギヤ比可変機構
25がバイパスして連結される。ギヤ比可変機構25
は、入、出力軸21,22とこれらに平行配置されるモ
ータ軸24に、2組のギヤ26,27と1組のプラネタ
リギヤ30を組合せて構成される。
In FIG. 3, the automatic steering power unit 14
The configuration of will be described. First, the steering device 10
The steering shaft 20 is divided into an input shaft 21 and an output shaft 22, a handle 9 is provided at the end of the input shaft 21, and the output shaft 22 is connected to the front wheels 5 via a hydraulic power steering mechanism 23. The variable gear ratio mechanism 25 is connected between 21 and 22 by bypass. Gear ratio variable mechanism 25
Is constituted by combining two sets of gears 26 and 27 and one set of planetary gear 30 with the input and output shafts 21 and 22 and the motor shaft 24 arranged in parallel therewith.

【0014】即ち、第1のギヤ26は小径のドライブギ
ヤ26aが入力軸21に一体結合され、大径のドリブン
ギヤ26bがモータ軸24に回転可能に設けられる。第
2のギヤ27は大径のドライブギヤ27aがモータ軸2
4に回転可能に設けられ、小径のドリブンギヤ27bが
出力軸22に一体結合される。プラネタリギヤ30はサ
ンギヤ31がモータ軸24に一体結合され、リングギヤ
32が第2のギヤ27のドライブギヤ27aの内側に形
成され、サンギヤ31とリングギヤ32に噛合うピニオ
ン33が第1のギヤ26のドリブンギヤ26bと一体的
なキャリア34で支持される。そしてモータ軸24の一
端に可逆回転可能なウォームギヤ35を介して操舵制御
モータ36が連結され、入力軸21に同様なウォームギ
ヤ37を介してトルク制御モータ38が連結される。ま
た入力軸21と出力軸22の間には、タイヤが縁石等に
衝突して大きい操舵トルクが入力し、両軸21,22が
所定の角度以上回転した場合に直結するストッパ39が
設けられる。
That is, in the first gear 26, a small-diameter drive gear 26a is integrally connected to the input shaft 21, and a large-diameter driven gear 26b is rotatably provided on the motor shaft 24. In the second gear 27, the large-diameter drive gear 27a is the motor shaft 2
4, the driven gear 27b having a small diameter is integrally coupled to the output shaft 22. In the planetary gear 30, the sun gear 31 is integrally coupled to the motor shaft 24, the ring gear 32 is formed inside the drive gear 27 a of the second gear 27, and the pinion 33 that meshes with the sun gear 31 and the ring gear 32 is the driven gear of the first gear 26. It is supported by a carrier 34 integral with 26b. A steering control motor 36 is connected to one end of the motor shaft 24 via a reversibly rotatable worm gear 35, and a torque control motor 38 is connected to the input shaft 21 via a similar worm gear 37. Further, between the input shaft 21 and the output shaft 22, there is provided a stopper 39 which is directly connected when the tire collides with a curb or the like and a large steering torque is input and both shafts 21 and 22 rotate by a predetermined angle or more.

【0015】そこでモータ軸24のサンギヤ31が固定
した状態で、ドライバがハンドル9を操舵すると、入力
軸21と第1のギヤ26によりプラネタリギヤ30のキ
ャリア34が回転してピニオン33が遊星回転し、リン
グギヤ32と第2のギヤ27により出力軸22をハンド
ル9と同一方向に回転して転舵する。この場合に、ギヤ
の歯数を選択することにより、入、出力軸22の回転が
略同一にされる。またトルク制御モータ38により入力
軸21を固定して操舵反力を相殺するようにトルクアシ
ストする状態で、操舵制御モータ36によりサンギヤ3
1を回転すると、ピニオン33の自転でリングギヤ32
と第2のギヤ27を介し出力軸22を同一方向に回転し
て電気的に転舵するように構成される。
When the driver steers the handle 9 while the sun gear 31 of the motor shaft 24 is fixed, the carrier 34 of the planetary gear 30 is rotated by the input shaft 21 and the first gear 26, and the pinion 33 is planet-rotated. The ring gear 32 and the second gear 27 rotate the output shaft 22 in the same direction as the steering wheel 9 to steer the output shaft 22. In this case, the rotations of the input and output shafts 22 are made substantially the same by selecting the number of gear teeth. Further, in a state where the torque control motor 38 fixes the input shaft 21 to perform torque assist so as to cancel the steering reaction force, the steering control motor 36 causes the sun gear 3 to rotate.
When 1 is rotated, the ring gear 32 is rotated by the rotation of the pinion 33.
And the output shaft 22 is rotated in the same direction via the second gear 27 and electrically steered.

【0016】制御系として、入力軸21には操舵角Qh
を検出する操舵角センサ40、操舵トルクThを検出す
る操舵トルクセンサ41が設けられ、出力軸22には実
舵角Qpを検出する転舵角センサ42が設けられる。ま
たギヤ比可変機構25のモータ軸24には位相角Qsを
検出する位相角センサ43が設けられる。そして画像認
識制御ユニット15の画像データ、車速センサ44の車
速V及び上記各センサ40〜43の信号が自動操舵制御
ユニット17に入力して電気的に処理され、自動操舵モ
ードの場合に操舵信号を操舵制御モータ36に出力し、
トルク信号をトルク制御モータ38に出力するように構
成される。
As a control system, the input shaft 21 has a steering angle Qh.
Is provided with a steering angle sensor 40 for detecting the steering torque Th, and a steering angle sensor 42 for detecting the actual steering angle Qp is provided on the output shaft 22. Further, the motor shaft 24 of the gear ratio variable mechanism 25 is provided with a phase angle sensor 43 for detecting the phase angle Qs. Then, the image data of the image recognition control unit 15, the vehicle speed V of the vehicle speed sensor 44, and the signals of the sensors 40 to 43 are input to the automatic steering control unit 17 and electrically processed, and the steering signal is transmitted in the automatic steering mode. Output to the steering control motor 36,
It is configured to output a torque signal to the torque control motor 38.

【0017】図1において、自動操舵制御ユニット17
について説明する。先ず、画像認識制御ユニット15か
らの画像データが入力する距離算出部50を有し、図4
のように画像上の所定距離位置Dを設定する。目標軌道
設定部51は画像データに基づきその所定距離位置Dの
白線による目標軌道L1を設定する。また車速Vと実舵
角Qpが入力する予測軌道算出部52を有し、現在の車
両の位置、方向、走行状態のままで所定距離位置Dに走
行した場合の車両1の予測軌道L2を算出する。更に、
選択スイッチ45のON、OFFにより例えば制御シス
テムの電源を投入した自動操舵モードと、その電源を切
断した手動操舵モードを設定するモード設定部53を有
する。
In FIG. 1, the automatic steering control unit 17
Will be described. First, it has a distance calculation unit 50 to which the image data from the image recognition control unit 15 is input,
As described above, the predetermined distance position D on the image is set. The target trajectory setting unit 51 sets the target trajectory L1 by the white line at the predetermined distance position D based on the image data. Further, the vehicle has a predicted trajectory calculation unit 52 for inputting the vehicle speed V and the actual steering angle Qp, and calculates a predicted trajectory L2 of the vehicle 1 when traveling at a predetermined distance position D with the current position, direction, and traveling state of the vehicle. To do. Furthermore,
It has a mode setting unit 53 for setting, for example, an automatic steering mode in which the power of the control system is turned on and a manual steering mode in which the power is turned off by turning the selection switch 45 on and off.

【0018】上述の目標軌道L1、予測軌道L2及びモ
ード信号はずれ幅算出部54に入力して、自動操舵モー
ドの場合に目標軌道L1と予測軌道L2のずれ幅eを算
出する。このずれ幅eは舵角算出部55に入力して、ず
れ幅eと比例定数kとにより指示舵角φを算出する。指
示舵角φと実舵角Qpは制御量演算部56に入力し、両
者の偏差により制御量を算出し、駆動部57により制御
量に応じた電流Ipを操舵制御モータ36に供給する。
また手動操舵モードの場合はサンギヤ固定に必要な所定
の電流Ipを操舵制御モータ36に供給する。操舵トル
クセンサ41の操舵トルクThはアシストトルク演算部
58に入力し、自動操舵モードの場合にハンドル9側に
作用する操舵反力に応じた操舵トルクThを検出し、こ
の操舵反力を相殺するようなアシストトルクTaを演算
する。そして駆動部59によりトルクTaに応じた電流
Isをトルク制御モータ38に供給するように構成され
る。
The target trajectory L1, the predicted trajectory L2 and the mode signal described above are input to the deviation width calculator 54 to calculate the deviation width e between the target trajectory L1 and the predicted trajectory L2 in the automatic steering mode. The deviation width e is input to the steering angle calculation unit 55, and the indicated steering angle φ is calculated from the deviation width e and the proportional constant k. The instructed steering angle φ and the actual steering angle Qp are input to the control amount calculation unit 56, the control amount is calculated from the deviation between the two, and the drive unit 57 supplies the steering control motor 36 with a current Ip according to the control amount.
In the manual steering mode, the steering control motor 36 is supplied with a predetermined current Ip necessary for fixing the sun gear. The steering torque Th of the steering torque sensor 41 is input to the assist torque calculation unit 58, the steering torque Th corresponding to the steering reaction force acting on the steering wheel 9 side is detected in the automatic steering mode, and the steering reaction force is offset. Such an assist torque Ta is calculated. Then, the drive unit 59 is configured to supply the current Is according to the torque Ta to the torque control motor 38.

【0019】上記制御系において、急転舵の自動操舵制
御ついて説明する。ギヤ比可変機構25は、自動操舵の
場合にトルク制御モータ38を操舵制御モータ36と同
一方向にトルクアシストすることで、ハンドル側が固定
制御される。またトルク制御モータ38を操舵制御モー
タ36と同一方向に積極的に回転すると、タイヤ側のリ
ングギヤ32をサンギヤ31とピニオン33で回転して
転舵するのに加えて、それより大径のキャリア34でも
同一方向に回転して、操舵反力を受けながら転舵量や舵
力を増大することができる。
In the above control system, the automatic steering control for sudden turning will be described. In the gear ratio variable mechanism 25, the steering wheel side is fixedly controlled by assisting the torque control motor 38 in the same direction as the steering control motor 36 in the case of automatic steering. When the torque control motor 38 is positively rotated in the same direction as the steering control motor 36, the ring gear 32 on the tire side is rotated and steered by the sun gear 31 and the pinion 33, and the carrier 34 having a larger diameter than that is rotated. However, the steering amount and the steering force can be increased while receiving the steering reaction force by rotating in the same direction.

【0020】そこで実舵角Qpが入力する舵角速度検出
部60を有して、舵角速度ωpを検出する。この舵角速
度ωpとモード信号は急転舵判定部61に入力し、自動
操舵モードの場合に舵角速度ωpにより転舵状態を判断
する。そして舵角速度ωpが設定値aより大きい場合
は、衝突回避等の場合の急転舵を判定する。この急転舵
信号は回転制御部62に入力し、トルク制御モータ38
を操舵制御モータ36と連動して同一方向に回転するよ
うに構成される。
Therefore, the steering angular velocity detecting section 60 to which the actual steering angle Qp is input is provided to detect the steering angular velocity ωp. The steering angular velocity ωp and the mode signal are input to the rapid turning determination unit 61, and the steering state is determined based on the steering angular velocity ωp in the automatic steering mode. Then, when the steering angular velocity ωp is larger than the set value a, it is determined that the steering wheel is steered in the case of collision avoidance or the like. This rapid turning signal is input to the rotation control unit 62, and the torque control motor 38
Is configured to rotate in the same direction in conjunction with the steering control motor 36.

【0021】次に、この実施例の作用について説明す
る。先ず、車両走行時にドライバが選択スイッチ45を
OFFすると、自動操舵制御ユニット17は手動操舵モ
ードになり、操舵制御モータ36に所定電流が流れて自
動操舵パワーユニット14のギヤ比可変機構25のモー
タ軸24とサンギヤ31が固定される。またトルク制御
モータ38は不作動し、ハンドル9の入力軸21がフリ
ーの状態になる。そこでドライバが図5(a)のように
ハンドル9を握って操舵すると、入力軸21とギヤ比可
変機構25の第1と第2のギヤ26,27、固定したサ
ンギヤ31に対するプラネタリギヤ30の作動で出力軸
22が同一方向に回転し、油圧パワーステアリング機構
23の作動で前輪5が左右に自由に転舵される。
Next, the operation of this embodiment will be described. First, when the driver turns off the selection switch 45 while the vehicle is traveling, the automatic steering control unit 17 enters the manual steering mode, a predetermined current flows through the steering control motor 36, and the motor shaft 24 of the gear ratio variable mechanism 25 of the automatic steering power unit 14 is changed. And the sun gear 31 is fixed. Further, the torque control motor 38 does not operate and the input shaft 21 of the handle 9 becomes free. Then, when the driver grips the steering wheel 9 to steer as shown in FIG. 5A, the planetary gear 30 is operated with respect to the input shaft 21, the first and second gears 26 and 27 of the gear ratio variable mechanism 25, and the fixed sun gear 31. The output shaft 22 rotates in the same direction, and the front wheel 5 is freely steered left and right by the operation of the hydraulic power steering mechanism 23.

【0022】また選択スイッチ45をONすると、自動
操舵モードに切換わる。このため自動操舵制御ユニット
17では画像認識制御ユニット15からの画像データに
より所定距離位置Dの白線等の目標軌道L1が設定さ
れ、車速Vと実舵角Qpにより車両1の所定距離位置D
での予測軌道L2が算出される。そして目標軌道L1と
予測軌道L2のずれ幅eに応じて指示舵角φが算出さ
れ、この指示舵角φと実舵角Qpに基づく制御量の電流
Ipが操舵制御モータ36に流れる。このためギヤ比可
変機構25では、操舵制御モータ36が作動してウォー
ムギヤ35、モータ軸24及びサンギヤ31が回転する
が、このときリングギヤ32にはタイヤ側の大きい負荷
がかかっているため、キャリア34等が逆転してこの場
合の操舵反力がハンドル9側に作用する。
When the selection switch 45 is turned on, the automatic steering mode is selected. Therefore, in the automatic steering control unit 17, the target trajectory L1 such as the white line at the predetermined distance position D is set by the image data from the image recognition control unit 15, and the predetermined distance position D of the vehicle 1 is set by the vehicle speed V and the actual steering angle Qp.
The predicted trajectory L2 at is calculated. Then, the instructed steering angle φ is calculated according to the deviation width e between the target trajectory L1 and the predicted trajectory L2, and the steering control motor 36 is supplied with a current Ip of a control amount based on the instructed steering angle φ and the actual steering angle Qp. Therefore, in the gear ratio variable mechanism 25, the steering control motor 36 operates to rotate the worm gear 35, the motor shaft 24, and the sun gear 31, but at this time, since the ring gear 32 is heavily loaded on the tire side, the carrier 34 Etc. are reversed and the steering reaction force in this case acts on the steering wheel 9 side.

【0023】そこで操舵トルクセンサ41によりこの場
合の操舵反力が検出され、操舵反力を相殺するようなア
シストトルクTaが演算され、このトルクTaに応じた
電流Isがトルク制御モータ38に流れる。そしてトル
ク制御モータ38とウォームギヤ37が作動して、入力
軸21、第1のギヤ26、キャリア34等を固定するよ
うにトルクアシストされる。このため操舵制御モータ3
6によるサンギヤ31の回転で、タイヤ側の負荷に抗し
てリングギヤ32、第2のギヤ27及び出力軸22が回
転し、図5(b)のようなハンドル手離の状態で前輪5
が操舵信号に応じて自動的に転舵される。こうしてドラ
イバがハンドル9を操作しなくとも、車両1は前輪5が
道路の白線に沿うように転舵して安全に車線追従走行さ
れる。
Then, the steering torque sensor 41 detects the steering reaction force in this case, the assist torque Ta for canceling the steering reaction force is calculated, and the current Is corresponding to the torque Ta flows into the torque control motor 38. Then, the torque control motor 38 and the worm gear 37 are operated, and torque assist is performed to fix the input shaft 21, the first gear 26, the carrier 34, and the like. Therefore, the steering control motor 3
When the sun gear 31 rotates by 6, the ring gear 32, the second gear 27, and the output shaft 22 rotate against the load on the tire side, and the front wheel 5 is released with the steering wheel released as shown in FIG. 5B.
Is automatically steered according to the steering signal. In this way, even if the driver does not operate the steering wheel 9, the front wheels 5 of the vehicle 1 are steered so as to follow the white line of the road, and the vehicle 1 safely follows the lane.

【0024】また急転舵の場合の制御を、図6のフロー
チャートを用いて説明する。先ず、ステップS1で自動
操舵モードを判断すると、ステップS2に進んで操舵制
御モータ36を回転制御し、ステップS3でトルク制御
モータ38をトルク制御してそれぞれ作動する。その後
ステップS4に進み舵角速度ωpを設定値aと比較し、
設定値a以下の通常の緩やかな転舵の場合はステップS
2に戻る。
The control in the case of sudden turning will be described with reference to the flowchart of FIG. First, when the automatic steering mode is determined in step S1, the process proceeds to step S2, the steering control motor 36 is rotationally controlled, and in step S3, the torque control motor 38 is torque-controlled to operate. After that, the process proceeds to step S4, the steering angular velocity ωp is compared with the set value a,
In the case of normal gentle steering with the set value a or less, step S
Return to 2.

【0025】ここで一般道での走行時に車両1の前方に
障害物が存在すると、その障害物に対して衝突を回避す
るように指示舵角φが大きく増減して算出され、このた
め操舵制御モータ36も回転が大きく増減して急転舵さ
れ、舵角速度ωpも増大する。そこで舵角速度ωpが設
定値a以上になってこの衝突回避等の急転舵を判定する
と、ステップS4からステップS5に進んでトルク制御
モータ38を操舵制御モータ36と連動して同一方向に
回転制御する。
If there is an obstacle in front of the vehicle 1 when traveling on a general road, the steering angle φ is greatly increased / decreased so as to avoid a collision with the obstacle. The rotation of the motor 36 is also greatly increased / decreased and steered, and the steering angular velocity ωp is also increased. Therefore, when the steered angular velocity ωp becomes equal to or greater than the set value a and it is determined that the steered steering is to avoid the collision, the process proceeds from step S4 to step S5, and the torque control motor 38 is controlled to rotate in the same direction in cooperation with the steering control motor 36. .

【0026】そこでギヤ比可変機構25は、図7のよう
に作動する。即ち、操舵制御モータ36によりプラネタ
リギヤ30のサンギヤ31が例えば矢印のように右回転
すると、ピニオン33の左回転でリングギヤ32が左回
転し、このため出力軸22がモータ36と同一に右回転
して転舵される。このときトルク制御モータ38も連動
して右回転するため、第1のギヤ26によりキャリア3
4が左回転してピニオン33が左方向に遊星回転され
る。そこでリングギヤ32の左回転は増速され、サンギ
ヤ31とそれより大径のキャリア34により回転力も増
大され、こうして操舵制御モータ36とトルク制御モー
タ38の両者により操舵反力を受けつつ強固に転舵され
る。従って、操舵制御モータ36の負荷を軽減しつつ、
2つのモータ36,38の大きい舵力により迅速に転舵
して、障害物に対し確実に衝突が回避される。
Therefore, the variable gear ratio mechanism 25 operates as shown in FIG. That is, when the steering control motor 36 rotates the sun gear 31 of the planetary gear 30 to the right, for example as indicated by the arrow, the ring gear 32 rotates to the left by the left rotation of the pinion 33, so that the output shaft 22 rotates to the same right as the motor 36. Steered. At this time, the torque control motor 38 also rotates in the right direction in conjunction with the torque control motor 38.
4 rotates counterclockwise, and the pinion 33 planetarily rotates counterclockwise. Therefore, the left rotation of the ring gear 32 is accelerated, and the rotational force is also increased by the sun gear 31 and the carrier 34 having a larger diameter, so that the steering control motor 36 and the torque control motor 38 both receive the steering reaction force and steer the vehicle firmly. To be done. Therefore, while reducing the load on the steering control motor 36,
The large steering forces of the two motors 36 and 38 steer the vehicle quickly to reliably avoid collision with an obstacle.

【0027】以上、本発明の実施例について説明した
が、ギヤ比可変機構の構成の異なる場合にも適応でき
る。
Although the embodiment of the present invention has been described above, the invention can be applied to the case where the structure of the variable gear ratio mechanism is different.

【0028】[0028]

【発明の効果】以上に説明したように本発明によると、
操舵制御モータとトルク制御モータを作動して自動操舵
する自動操舵装置において、舵角速度の大きい急転舵の
場合は操舵制御モータとトルク制御モータの両方で操舵
するので、操舵制御モータの負荷を確実に軽減しつつ舵
力を増大することができ、このため高出力モータが不要
になってコスト的にも有利になる。また舵力の増大で適
確に急転舵して、車両前方の障害物に対して衝突を回避
することができる。ギヤ比可変機構の構造を利用してト
ルク制御モータを回転制御する方法であるから、操舵反
力を受けつつ舵力等を充分に増大することができ、制御
も容易である。
As described above, according to the present invention,
In an automatic steering device that operates the steering control motor and the torque control motor to perform automatic steering, both the steering control motor and the torque control motor steer in the case of sudden turning with a large steering angular velocity, so the load on the steering control motor must be ensured. It is possible to increase the steering force while reducing the amount, which eliminates the need for a high-output motor, which is advantageous in terms of cost. Further, it is possible to appropriately steer the vehicle by increasing the rudder force to avoid a collision with an obstacle in front of the vehicle. Since this is a method of controlling the rotation of the torque control motor by utilizing the structure of the gear ratio variable mechanism, the steering force and the like can be sufficiently increased while receiving the steering reaction force, and the control is easy.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係る自動操舵装置の制御方法に適した
自動操舵制御ユニットの実施例を示すブロック図であ
る。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of an automatic steering control unit suitable for a control method for an automatic steering device according to the present invention.

【図2】ADAシステムの全体の概略を示す構成図であ
る。
FIG. 2 is a configuration diagram showing an overall outline of an ADA system.

【図3】自動操舵パワーユニットを示す構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram showing an automatic steering power unit.

【図4】自動操舵制御の概念図である。FIG. 4 is a conceptual diagram of automatic steering control.

【図5】手動操舵と自動操舵の状態を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing states of manual steering and automatic steering.

【図6】急転舵の場合の自動操舵制御を示すフローチャ
ートである。
FIG. 6 is a flowchart showing automatic steering control in the case of rapid turning.

【図7】ギヤ比可変機構の作動状態を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing an operating state of a gear ratio variable mechanism.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 車両 9 ハンドル 10 ステアリング装置 14 自動操舵パワーユニット 15 画像認識制御ユニット 17 自動操舵制御ユニット 25 ギヤ比可変機構 36 操舵制御モータ 38 トルク制御モータ 60 舵角速度検出部 61 急転舵判定部 62 回転制御部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vehicle 9 Steering wheel 10 Steering device 14 Automatic steering power unit 15 Image recognition control unit 17 Automatic steering control unit 25 Gear ratio variable mechanism 36 Steering control motor 38 Torque control motor 60 Steering angular velocity detection part 61 Rapid steering determination part 62 Rotation control part

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B62D 137:00 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Internal reference number FI technical display location B62D 137: 00

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 車両のステアリング装置に操舵制御モー
タとトルク制御モータを備えて自動的に操舵するギヤ比
可変機構が設けられ、自動操舵モードの場合に車両前方
の画像データ、車速、実舵角の信号により操舵制御モー
タを回転制御し、トルク制御モータをトルク制御して、
走行中の車両をハンドル操作なしで道路の白線等に沿う
ように自動操舵する自動操舵装置において、自動操舵モ
ードの際に実舵角の舵角速度が設定値より大きいか否か
を判断し、設定値より大きい場合は急転舵を判定して、
トルク制御モータを操舵制御モータと連動して同一転舵
方向に回転制御することを特徴とする自動操舵装置の制
御方法。
1. A steering device for a vehicle is provided with a gear ratio variable mechanism that is equipped with a steering control motor and a torque control motor to automatically steer, and image data, vehicle speed, and actual steering angle in front of the vehicle in the automatic steering mode. The steering control motor is rotationally controlled by the signal of, and the torque control motor is torque controlled,
In an automatic steering device that automatically steers a running vehicle along a white line on the road without operating the steering wheel, determines whether the steering angular velocity of the actual steering angle is greater than the set value in the automatic steering mode, and sets If it is larger than the value, it is judged as a sudden turn,
A method for controlling an automatic steering device, characterized in that a torque control motor is controlled to rotate in the same turning direction in conjunction with a steering control motor.
【請求項2】 トルク制御モータは、通常の自動操舵モ
ードの場合にアシストトルクを付与して操舵反力を相殺
するようにトルク制御し、急転舵の場合に操舵制御モー
タと同一方向に回転して舵力を増大するように回転制御
することを特徴とする請求項1記載の自動操舵装置の制
御方法。
2. The torque control motor controls the torque so as to offset the steering reaction force by applying an assist torque in the normal automatic steering mode, and rotates in the same direction as the steering control motor in the case of sudden turning. The control method for the automatic steering device according to claim 1, wherein the rotation is controlled so as to increase the steering force.
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