JP2007186060A - 車両用操舵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ステアリングホイールを操舵軸の軸長方向に振動させることにより、車両の操舵への影響を抑えつつ、運転者に確実に警告を与え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１２の回転操作を、ステアリング軸１０を介して車両の舵取機構４に伝え、舵取機構４の動作により舵取りを行わせる車両用操舵装置において、走行状況センサ９により検出された走行状況に基づき警告の要否を判定し、警告要と判定されたときに、テレスコ駆動モータ６によりステアリングホイール１２をステアリング軸１０の軸長方向に振動させるよう構成している。これによりステアリングホイール１２の回転操作に影響を与えることなく、運転者に確実に警告を与えることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両の走行状況に基づいて操舵部材を振動させることにより、運転者に警告を与えるように構成された車両用操舵装置に関する。

走行中の車両において、前後車両との間の距離、車線との位置関係、横加速度、車速等、種々の走行状況の情報は、安全に走行するために重要な情報であり、近年のセンサ技術の発達に伴い、種々の走行状況の情報をセンサにより検出することが可能となっている。これらの走行状況の情報に基づいて、前後車両の接近、車線からの逸脱、横滑り、過大な車速等、危険を伴う走行状況にあるとき、運転者に警告を与えることが考えられている。警告の手段としては、ランプの点灯、警告音の発生等、種々の手段があるが、確実に警告を与える一手段として、運転者が把持操作する操舵部材を振動させることが従来から提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１の発明においては、電動パワーステアリング装置の操舵補助用のモータを加振手段として利用しており、障害物に車両が接近したときに、前記モータを間欠駆動し、操舵部材であるステアリングホイールを回転方向に振動させて、運転者に警告を与えるように構成してある。
特開平８−１７５４１３号公報

ところが、この構成においては、ステアリングホイールを回転方向に振動させているため、操舵に影響を与える可能性があり、微少な振動に抑える等、限定的な警告しか与えることができないという問題があった。また、警告を与えている間は操舵補助用のモータによる操舵の補助が制限されるため、警告を発する時間を長くとることができないという問題があった。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、ステアリングホイールを操舵軸の軸長方向に振動させることにより、車両の操舵への影響を抑えつつ、運転者に確実に警告を与えることができ、更には複数種の警告を与え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、車両の操舵部材の回転を、操舵軸を介して舵取機構に伝え、該舵取機構の動作により舵取りを行わせる車両用操舵装置において、前記操舵部材を前記操舵軸の軸長方向に振動させる加振手段と、前記車両の走行状況を示す情報を検出する検出手段と、該検出手段により検出された走行状況に基づき警告の要否を判定する判定手段と、該判定手段により警告要と判定されたときに、前記加振手段を動作させる制御手段とを備え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発明における加振手段が、前記操舵部材を前記操舵軸の軸長方向に移動させる電動テレスコピック手段の駆動用モータを兼ねていることを特徴とする。

第３発明に係る車両用操舵装置は、前記車両の走行状況を示す情報を検出する複数の検出手段を備え、第１発明における判定手段が、前記検出手段により検出された走行状況に基づき複数種の警告の要否が判定でき、第１発明における制御手段が、判定された警告の種類に応じて前記操舵部材に与える振動の態様を変更すべく、前記加振手段を制御す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、操舵部材を操舵軸の軸長方向に振動させる加振手段を設けてあり、走行状況に基づき警告要と判定されたときに操舵部材の回転方向とは異なる操舵軸の軸長方向に操舵部材を振動させるようにしたから、操舵部材の回転操作に影響を与えることなく、運転者に確実に警告を与えることができる。

第２発明によれば、電動テレスコピック手段のモータを加振手段として兼用するから、専用の加振手段を追加する必要がなく、運転者に確実に警告を与えることができる。

第３発明によれば、複数種の警告の要否を判定し、警告の種類に応じて操舵部材に与える振動の態様（周波数、振幅等）を変更するよう加振手段を制御するから、運転者に適切な警告を与えることができる。

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。

図中１は、ステアリングコラムであり、該ステアリングコラム１は、筒形をなすコラムハウジング１１と、該コラムハウジング１１の内部に回転自在に支持されたステアリング軸１０とを備え、車体に固定されたアッパブラケット２及びロアブラケット３によりコラムハウジング１１の中途部及び一側端部を夫々支えて、ロアブラケット３による支持側を前下方に向けた傾斜姿勢にて車室の内部に取付けられている。

コラムハウジング１１の上部に突出するステアリング軸１０の上端部には、操舵部材としてのステアリングホイール１２が、車室内部の運転者の前方に対面し、把持操作が可能なように嵌着固定されている。またコラムハウジング１１の下部に突出するステアリング軸１０の下端部は、車室の前方外部に配された舵取機構４の入力軸４０に、軸心を交叉及び偏心させて対向させてあり、これらは両端に自在継手５０，５０を備える中間軸５を介して回転伝達可能に連結されている。

以上の構成により、操舵のために運転者がステアリングホイール１２に操舵トルクを加えた場合、この操舵トルクが、ステアリング軸１０及び中間軸５を介して舵取機構４の入力軸４０に伝達され、該舵取機構４の動作により舵取りが実行される。

なお図１に示す車両用操舵装置は、コラムハウジング１１の下端部近傍に操舵補助用のモータ１３を備え、また該モータ１３よりも上位置のコラムハウジング１１の内部にトルクセンサ１４を備えており、ステアリングホイール１２に加えられる操舵トルクをトルクセンサ１４により検出し、この検出トルクに基づいて駆動されるモータ１３の回転力をコラムハウジング１１内部のステアリング軸１０に伝え、前述の如く行われる操舵を補助する電動パワーステアリング装置として構成されている。但し、以下に示す本発明の特徴的な構成は、運転者によりステアリングホイール１２に加えられる操舵トルクのみによって操舵を行わせるマニュアル式のステアリング装置にも適用可能であり、また舵取機構４に付設された油圧シリンダの発生力により操舵を補助する油圧パワーステアリング装置にも適用可能である。

図２は、アッパブラケット２による支持部近傍の拡大図であり、この支持部近傍には、テレスコ駆動モータ６とテレスコ駆動ギヤ６１とテレスコ駆動ラック６２とを備える電動テレスコピック手段が設けられている。

コラムハウジング１１は、適長に亘って内外に嵌め合わされた内筒１１ａ及び外筒１１ｂを備え、またコラムハウジング１１の内部に支持されたステアリング軸１０も同様の嵌合部を備えており、夫々の嵌合部はコラムハウジング１１の軸長方向に嵌め合い長さ可変に構成されている。コラムハウジング１１の中途部を支持するアッパブラケット２は、該アッパブラケット２の固定端から下方に突出する矩形をした上下一対の支持板２１ａ，２１ｂを備えている。これらの支持板２１ａ，２１ｂには、アッパブラケット２の固定端と平行をなして延設された長孔２２，２２が夫々適長に亘って形成されている。

これらの長孔２２，２２には、コラムハウジング１１の外筒１１ｂの周面に径方向外向きに突設された支持ピン２３，２３が、夫々の長孔２２，２２の長手方向に摺動可能に挿通されている。コラムハウジング１１の内筒１１ａは、ロアブラケット３により固定支持されている。この構成により、外筒１１ｂは長孔２２，２２の長さ範囲で軸長方向に移動可能であり、この移動によりステアリング軸１０の上端部に固定されたステアリングホイール１２を前後方向に位置調節（テレスコ調節）することができる。

テレスコ駆動モータ６は、上位置に設けられた支持板２１ａに取付けてあり、斜め下方に延びるテレスコ駆動モータ６の出力端には、適長のウォーム６０が形成されている。テレスコ駆動ギヤ６１は、支持板２１ａの下端近傍に支持板２１ａと直交する軸周りに回転可能に取付けてあり、ウォーム６０に噛合させてある。

テレスコ駆動ラック６２は、コラムハウジング１１の外筒１１ｂに軸長方向の適長に亘って延設されている。テレスコ駆動ラック６２の上部外面には、略全長に亘ってラック歯が形成されており、このラック歯にテレスコ駆動ギヤ６１を噛合させてある。

このように構成された電動テレスコピック手段においては、テレスコ駆動モータ６が回転駆動された場合、テレスコ駆動モータ６の回転がテレスコ駆動ギヤ６１に減速伝動され、テレスコ駆動ギヤ６１の回転が、テレスコ駆動ラック６２のラック歯との噛合部において、コラムハウジング１１の軸長方向の移動に変換される。これにより外筒１１ｂに軸長方向の移動力が加わり、外筒１１ｂは、支持ピン２３，２３が挿通された長孔２２，２２をガイドとして、図２中に白抜矢符で示すようにコラムハウジング１１の軸長方向に移動する。この移動に伴い、ステアリングホイール１２は前述したようにテレスコ調節される。一方、テレスコ駆動モータ６が回転駆動されない場合は、テレスコ駆動モータ６は回転しないので外筒１１ｂに移動力は加わらず、またテレスコ駆動モータ６のウォーム６０、テレスコ駆動ギヤ６１及びテレスコ駆動ラック６２とが相互に噛合しているため、ステアリングホイール１２は現状位置に保持される。

このような電動テレスコピック手段のテレスコ駆動モータ６は、図１に示すように、テレスコ制御部７から与えられる制御指令によって駆動される。テレスコ制御部７には、テレスコ調節用のスイッチ８の信号が与えられており、また車両の適宜部位に配された距離検出センサ、横加速度センサ、車速センサ等の走行状況センサ９による前後車両との距離、横加速度、車速等の走行状況の検出値が与えられている。テレスコ制御部７は、運転者によるスイッチ８の操作に応じたテレスコ調節動作と、走行状況センサ９の検出結果に基づく警告動作とを行う。

テレスコ制御部７によるテレスコ調節動作は、運転者がステアリングホイール１２を前方又は後方に移動させるために行うスイッチ８の操作に応じて、テレスコ制御部７がスイッチ８により発せられる信号を取込み、該信号に基づいてテレスコ駆動モータ６に制御指令を発し、該テレスコ駆動モータ６を正転又は逆転させてステアリングホイール１２を前方又は後方に移動させる公知の動作である。

テレスコ制御部７による警告動作は、運転者に警告を与えるために、車両の走行状況センサ９の検出値に基づいてテレスコ駆動モータ６を駆動し、ステアリングホイール１２をステアリング軸１０の軸長方向に振動させる動作であり、以下に示すようになされる。

図３は、テレスコ制御部７による警告動作の内容を示すフローチャートである。以下、走行状況センサ９として距離検出センサを用い、この走行状況センサ９により検出される前後車両との間の距離に基づいてなされる警告動作を例に説明する。走行状況センサ９としての距離検出センサは、例えば車両の前後角部に夫々備えられており、夫々の位置と対象物（車両）との距離に対応する出力を発するセンサである。この距離検出センサは、例えば超音波センサ、赤外線センサのように、超音波又は赤外線を発信し、近接する他の車両からの反射波を受信して該車両との距離を検出するセンサを用いることができる。

テレスコ制御部７は、走行状況センサ９の検出値を所定のサンプリング周期にて取込み（ステップＳ１）、取込まれた走行状況の検出値により、他の車両との距離ＬがＬ₁ 以下であるか否かを判定する（ステップＳ２）。

ステップＳ２での判定に用いるＬ₁ は、軽度の危険を伴う距離として予め設定された基準値である。他の車両との距離ＬがＬ₁ 以下である場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）、テレスコ制御部７は、軽度の危険を伴う距離内に他の車両があると認識し、運転者への警告が必要と判定して、次のステップＳ３に進む。一方、他の車両との距離ＬがＬ₁ よりも大である場合（ステップＳ２：ＮＯ）、テレスコ制御部７は、軽度の危険を伴う距離内に他の車両がないと認識し、運転者への警告が不要と判定して、後述のテレスコ駆動モータ６の駆動による警告を行わずにその動作を終了する。

次いでテレスコ制御部７は、他の車両との距離ＬがＬ₂ 以下であるか否かを判定する（ステップＳ３）。ステップＳ３での判定に用いるＬ₂ は、重度の危険を伴う距離として予め設定されたしきい値であり、Ｌ₁ よりも小さい値である。他の車両との距離ＬがＬ₂ 以下である場合（ステップＳ３：ＹＥＳ）、テレスコ制御部７は、重度の危険を伴う距離内に他の車両があると認識し、運転者への緊急の警告が必要と判定して、高レベルの警告を選定し、ステップＳ４に進む。一方、他の車両との距離ＬがＬ₂ よりも大である場合（ステップＳ３：ＮＯ）、テレスコ制御部７は、重度の危険を伴う距離内ではないが、軽度の危険を伴う距離内に他の車両があると認識し、運転者への緊急の警告は不要と判定して、低レベルの警告を選定し、ステップＳ５に進む。

そして高レベルの警告が選定された場合、テレスコ制御部７は、テレスコ駆動モータ６の回転速度Ｖを高回転速度Ｖ_H に設定し（ステップＳ４）、低レベルの警告が選定された場合、テレスコ制御部７は、テレスコ駆動モータ６の回転速度Ｖを低回転速度Ｖ_L に設定して（ステップＳ５）、夫々の回転速度にてテレスコ駆動モータ６を駆動する（ステップＳ６）。なお、このテレスコ駆動モータ６の駆動は、予め設定された一定の回転範囲にて正逆回転するように行われる。

ステップＳ４の高レベルの警告では、テレスコ制御部７はテレスコ駆動モータ６の回転速度Ｖを高回転速度Ｖ_H に設定しており、これによりテレスコ駆動モータ６は短い周期にて回転方向を切り替えるよう駆動され、上述したように伝動構成されたコラムハウジング１１の外筒１１ｂも同様に短い周期にて往復移動させられることになる。この結果、ステアリングホイール１２はステアリング軸１０の軸長方向に高周波数で振動させられることになる。ステップＳ５の低レベルの警告では、テレスコ制御部７はテレスコ駆動モータ６の回転速度Ｖを低回転速度Ｖ_L に設定しており、これによりテレスコ駆動モータ６は長い周期にて回転方向を切り替えるよう駆動され、コラムハウジング１１の外筒１１ｂも同様に長い周期にて往復移動させられることになる。この結果、ステアリングホイール１２はステアリング軸１０の軸長方向に低周波数で振動させられることになる。

なお以上の実施の形態では、テレスコ制御部７は、テレスコ駆動モータ６の回転速度Ｖを変更することにより、警告レベルに応じてステアリングホイール１２を異なる周波数で振動させる警告動作を行うとしたが、もちろん警告レベルに応じて異なる振幅で振動させる警告動作を行うとしても構わない。この場合、テレスコ制御部７は、テレスコ駆動モータ６の正逆回転する回転範囲を警告レベルに応じて変更するように動作する。また走行状況として前後車両との間の距離についてのみ述べたが、車線との位置関係、横加速度、車速等、他の走行状況の検出結果に基づいて、夫々の警告の要否を判定し、同様の警告動作を行わせることができる。更に警告レベルを数段階に細かく分けて、これらの走行状況の種類及び程度に応じて細かく警告レベルを割り振って、割り振られた警告レベルに応じてステアリングホイール１２に与える振動の周波数及び振幅の一方又は両方を変える警告動作を行わせるとしてもよい。

このように本発明に係る車両用操舵装置においては、走行状況センサ９による車両の走行状況の検出値に基づき運転者への警告要と判定されたときに、テレスコ駆動モータ６によりステアリングホイール１２をステアリング軸１０の軸長方向に振動させているため、ステアリングホイール１２の回転操作に影響を与えることなく、運転者に確実に警告を与えることができる。更に警告レベルに応じて、テレスコ駆動モータ６の回転速度及び回転範囲の一方又は両方を変更し、ステアリングホイール１２に与える振動の周波数及び振幅の一方又は両方を変更しているため、車両の走行状況に応じて運転者に適切な警告を与えることができる。また既設の電動テレスコピック手段のテレスコ駆動モータ６を加振手段として利用しているため、専用の加振手段の追加が不要であり、ソフトウェアの変更のみにより容易に対応ができる。

なお以上の実施の形態では、テレスコ駆動モータ６を加振手段として利用する適用例について述べたが、ステアリングホイール１２を振動させるための専用の加振手段を設置してもよい。

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。 アッパブラケットによる支持部近傍の拡大図である。 テレスコ制御部による警告動作の内容を示すフローチャートである。

符号の説明

４ 舵取機構、６ テレスコ駆動モータ（加振手段，駆動用モータ）、７ テレスコ制御部（判定手段，制御手段）、９ 走行状況センサ（検出手段）、１０ ステアリング軸（操舵軸）、１２ ステアリングホイール（操舵部材）

Claims (3)

1. 車両の操舵部材の回転を、操舵軸を介して舵取機構に伝え、該舵取機構の動作により舵取りを行わせる車両用操舵装置において、前記操舵部材を前記操舵軸の軸長方向に振動させる加振手段と、前記車両の走行状況を示す情報を検出する検出手段と、該検出手段により検出された走行状況に基づき警告の要否を判定する判定手段と、該判定手段により警告要と判定されたときに、前記加振手段を動作させる制御手段とを備えることを特徴とする車両用操舵装置。
2. 前記加振手段は、前記操舵部材を前記操舵軸の軸長方向に移動させる電動テレスコピック手段の駆動用モータを兼ねていることを特徴とする請求項１に記載の車両用操舵装置。
3. 前記車両の走行状況を示す情報を検出する複数の検出手段を備え、前記判定手段は、前記検出手段により検出された走行状況に基づき複数種の警告の要否が判定でき、前記制御手段は、判定された警告の種類に応じて前記操舵部材に与える振動の態様を変更すべく、前記加振手段を制御するように構成してあることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両用操舵装置。

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