JP2009234308A

JP2009234308A - 後輪転舵車両

Info

Publication number: JP2009234308A
Application number: JP2008079631A
Authority: JP
Inventors: Miki Mori; 美樹森
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2008-03-26
Filing date: 2008-03-26
Publication date: 2009-10-15
Anticipated expiration: 2028-03-26
Also published as: JP5303170B2

Abstract

【課題】自車両が走行車線から逸脱した場合であっても、迅速かつ安定的に元の走行車線に復帰することを可能とする。
【解決手段】左右の後輪５を独立して転舵させるアクチュエータ１３と、アクチュエータを駆動制御する後輪トー角設定部４２と、走行車線からの逸脱を検出する車線逸脱検出部４３と、運転者によるステアリング操作を検出する操舵角センサ２３とを備えた自動車１において、走行車線からの逸脱とともに運転者による元の走行車線への復帰操作が検出された場合、後輪トー角設定部が、旋回内側の後輪を中立に保持するとともに、旋回外側の後輪をトーインまたはトーアウト側に転舵させる構成とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、走行状態に応じて左右後輪を独立して転舵可能な後輪転舵車両に関し、特に、走行車線からの逸脱を検出する手段を備えた後輪転舵車両に関する。

近年の自動車では、自車両の走行車線からの逸脱が検出（または予測）された場合、ステアリングホィールに操舵力を加えるなどして運転者の操舵を補助することで、車両を車線に沿って走行させるレーンキープアシストシステムが普及している。

この種のシステムとして、例えば、操舵力に応じて操舵アシスト力を発生する電子制御式パワーステアリング機構と、このパワーステアリング機構を制御するパワーステアリング制御手段と、所定条件が成立した場合に、車両を走行レーン内に保持するために操舵系に操舵力を加える操舵アクチュエータとを備え、パワーステアリング制御手段が、上記所定条件が成立した場合には上記所定条件が成立ない場合よりも該操舵力に対する該操舵アシスト力が大きくなるようにパワーステアリング機構を制御するものが存在する（特許文献１参照）。

特開２００３−２６０２８号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載されたような従来技術では、操舵アシスト力の発生が運転者の操舵に依存する（即ち、操舵力が大きいほど大きなアシスト力を発生する）ため、車両が走行車線から逸脱したような場合、運転者による十分な操舵が行われずに元の車線への復帰を速やかに行えないことがあった。この場合、より強い力で操舵アクチュエータを動作させることも考えられるが、急激な操舵により車両の挙動が不安定になったり、運転者が強い違和感をを抱いたりする虞があった。

本発明は、このような従来技術の課題を鑑みて案出されたものであり、自車両が走行車線から逸脱した場合であっても、迅速かつ安定的に元の走行車線に復帰することを可能とする後輪転舵車両を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた第１の発明は、左右後輪（５Ｌ，５Ｒ）を独立して転舵させる後輪転舵手段（１３Ｌ，１３Ｒ）と、前記後輪転舵手段を駆動制御する後輪転舵制御手段（４２）と、走行車線からの逸脱を検出する車線逸脱検出手段（４３）と、運転者によるステアリング操作を検出する操舵検出手段（２３）とを備え、前記後輪転舵制御手段は、前記走行車線からの逸脱とともに前記ステアリング操作が検出された場合、旋回内側の後輪を中立に保持するとともに、旋回外側の後輪をトーインまたはトーアウト側に転舵させる構成とする。

上記課題を解決するためになされた第２の発明は、自車両の車速を検出する車速検出手段（２２）を更に備え、前記後輪転舵制御手段は、前記車速に基づき前記旋回外側の後輪の転舵方向を決定する構成とすることができる。この場合、車速が所定の判定閾値以上の場合（高速走行時）には、旋回外側の後輪をトーイン側に転舵させることで、走行安定性を向上させることが可能となる一方、車速が所定の判定閾値未満の場合（低速走行時）には、旋回外側の後輪をトーアウト側に転舵させることで、旋回操縦性を向上させることが可能となる。

上記課題を解決するためになされた第３の発明は、前記後輪転舵制御手段は、前記ステアリング操作量が所定の判定閾値を超えた場合、前記車速に拘わらずに前記旋回外側の後輪をトーアウト側に転舵させる構成とすることができる。

上記第１の発明によれば、自車両が走行車線から逸脱した場合であっても、走行状態に応じて後輪を適切に転舵することで、迅速かつ安定的に元の走行車線に復帰することが可能となる。また、上記第２の発明によれば、車速に応じて走行安定性または旋回操縦性を選択的に向上させることが可能となる。また、上記第３の発明によれば、操舵量を指標として運転者の意図を判断することで、運転者の意図に応じて旋回操縦性を向上させることが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。説明にあたり、車輪やそれらに対して配置された部材、即ち、タイヤやサスペンション等については、それぞれ数字の符号に左右を示す添字（ＬまたはＲ）を付して、例えば、左後輪５Ｌ、右後輪５Ｒ（ただし、総称する場合には、後輪５）と記す。

図１は本発明の実施形態に係る自動車の概略構成を示す模式図である。自動車（後輪転舵車両）１は、タイヤ２Ｌ，２Ｒが装着された前輪３Ｌ，３Ｒと、タイヤ４Ｌ，４Ｒが装着された後輪５Ｌ，５Ｒと、前輪３Ｌ，３Ｒに設けられた前ブレーキ６Ｌ，６Ｒと、後輪５Ｌ，５Ｒに設けられた後ブレーキ７Ｌ，７Ｒとを備えており、これら前輪３および後輪５がサスペンションアームやスプリング、ダンパ等からなる前輪サスペンション８および後輪サスペンション９によってそれぞれ車体に懸架されている。自動車１には、ステアリングホイール１０の操舵によって左右の前輪３Ｌ，３Ｒを直接転舵する前輪操舵装置１１と、左右の後輪サスペンション９Ｌ，９Ｒにおけるナックル１２Ｌ，１２Ｒに連結されて個別に伸縮されることにより、後輪５Ｌ，５Ｒの転舵角を個別に変化させる左右のアクチュエータ１３Ｌ，１３Ｒとが設置されている。

また、自動車１には、各種システムを統括制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit）２１とともに、車速を検出する車速センサ２２と、ステアリングホイール１０の操舵角を検出する操舵角センサ２３と、車体前方の所定領域の撮像を行うカメラ２４と、各アクチュエータ１３Ｌ，１３Ｒの変位量から左右後輪５Ｌ，５Ｒのトー角をそれぞれ検出するトー角センサ２５Ｌ，２５Ｒとが設置されている。なお、本明細書中では、用語「トー角」は、トーインまたはトーアウトの状態における進行方向に対するタイヤの角度に限らず、アクチュエータ１３によって任意の方向に転舵されるタイヤ５の転舵角に対して用いるものとする。

アクチュエータ１３としては、例えば、減速機付き電動モータとねじ機構とを組み合わせた回転運動／直線運動変換装置、あるいは流体圧でピストンロッドを直線駆動するシリンダ装置など、公知の直線変位アクチュエータを用いることができる。

カメラ２４は、車体の前部中央部に取り付けられ、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサ等の撮像素子により光を電気信号に変換することで、映像信号を生成する。撮像素子は、その撮像領域を変更可能なように、電動モータ等によって水平面上で左右に首振り駆動される。カメラ２４によって生成された映像信号は、走行車線領域（ここでは、白線等の車線区分線によって画成される領域）を認識するために用いられ、これにより、自車両の走行車線からの逸脱を判定することが可能となる。

なお、走行車線領域を認識するための手段は、上記カメラに限定されるものではなく、例えば、周知のカーナビゲーションシステムを用いて走行車線領域（道路形状等）と自車両の走行位置とを検出することで、自車両の走行車線からの逸脱を判定することも可能である。或いは、隣接車線を走行する車両その他の障害物との距離および相対速度等をレーダーで計測することにより、自車両の走行車線からの逸脱を判定することも可能である。

ＥＣＵ２１は、図示しないマイクロコンピュータ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、周辺回路、各種ドライバ等から構成されており、所定の通信回線を介して各アクチュエータ１３や各センサ類２２〜２５と接続されている。ＥＣＵ２１およびこれに接続される各センサ類２２〜２５は、アクチュエータ１３とともに後輪転舵制御装置３１を構成する。詳細は後述するが、後輪転舵制御装置３１において、ＥＣＵ２１は、自車両の走行車線からの逸脱を判定し、そこで、運転者による走行車線への復帰方向（即ち、車線逸脱の基準とされた車線区分線が存在する側とは逆方向）へのステアリング操作（以下、「復帰操作」という。）を検出すると、後輪の転舵を適切に制御して迅速かつ安定的な走行車線への復帰動作を実現する。

各センサ類２２〜２５には、公知の検出装置を用いることができる。例えば、トー角センサ２５には、ポテンショメータなど、公知の変位センサを適用できるが、耐久性を考慮すると、電磁式など非接触センサが良い。

図２は図１に示した後輪転舵制御装置の機能ブロック図である。

ＥＣＵ２１は、各センサ類２２〜２５に接続されて、それらの検出値が入力される入力インタフェース４１と、センサ類から取得した情報に基づき後輪の目標後輪トー角を設定する後輪トー角設定部４２と、自車両の走行車線からの逸脱を検出する車線逸脱検出部４３と、アクチュエータ１３を駆動制御するための駆動信号を生成する駆動信号生成部４４と、アクチュエータ１３に接続される出力インタフェース４５とから構成される。

後輪トー角設定部４２は、通常時には、車速センサ２２および操舵角センサ２３等の検出値に基づき目標後輪トー角を算出し、その算出した目標後輪トー角の情報を駆動信号生成部４４に対して送出する。その一方で、後輪トー角設定部４２は、車線逸脱検出部４３から自車両の車線逸脱を検出した旨の情報（以下、「車線逸脱情報」という）を受け取った後に、運転者による復帰操作を検出すると、車速や運転者によるステアリング操作量等の情報に基づき、車両の復帰動作のための目標後輪トー角を設定する。このとき、後輪トー角設定部４２は、旋回内側の後輪を中立に保持するとともに、旋回外側の後輪をトーインまたはトーアウト側に転舵させる。

車線逸脱検出部４３は、カメラ２４から取得した映像信号を処理する画像処理部５１と、その画像処理結果に基づき車線区分線を認識する車線区分線認識部５２と、自車両の走行車線からの逸脱を判定する車線逸脱判定部５３とを備える。

画像処理部５１は、カメラ２４から出力された映像信号に対して、フィルタリングやや二値化処理等の画像処理を行い、これにより、車線区分線を認識するための撮像データを生成して車線区分線認識部５２に入力する。

車線区分線認識部５２は、画像処理部５１から出力された撮像データから車両進行方向の左右に存在する車線区分線（白線等）を抽出・認識し、この車線区分線の形状や位置に関する情報を含む車線情報を生成して車線逸脱判定部５３に入力する。

車線逸脱判定部５３は、車線区分線認識部５２から出力された車線情報から走行車線領域を推定し、この走行車線領域と自車両の現在位置とに基づき、自車両が走行車線から逸脱しているか否かを判定する。

駆動信号生成部４４は、例えば、アクチュエータ１３が減速機付き電動モータとねじ機構とを組み合わせた装置である場合、後輪トー角設定部４２からの目標後輪トー角の情報とトー角センサ２５の検出値との偏差からアクチュエータ１３の発生すべき最適トルクを演算し、それを実現するために電動モータをデューティー制御する。

図３は図２に示した後輪転舵制御装置による後輪転舵制御の手順を示すフロー図である。まず、車線区分線認識部５２が車線区分線の抽出・認識処理を実行し（ＳＴ１０１）、続いて、車線逸脱判定部５３が、その認識された車線区分線と自車両との現在位置との関係から自車両が走行車線から逸脱しているか否かを判定する（ＳＴ１０２）。

そこで、後輪トー角設定部４２は、自車両が走行車線を逸脱したと判定した場合（Ｙｅｓ）、操舵角センサ２３の検出結果に基づき、運転者による走行車線への復帰操作が実行されたか否かを判定する（ＳＴ１０３）。この判定は、例えば、運転者によるステアリング操作量（操舵角）が所定値を超えたか否かによって行うことができる。所定時間内に運転者による復帰操作が実行されない場合（ＳＴ１０４：Ｙｅｓ）、後輪トー角設定部４２は通常の車線変更動作が実行されたものと判断し、車線逸脱時の後輪転舵制御を実行しない。なお、ＳＴ１０３における運転者の復帰操作を促すために、例えば、後輪トー角設定部４２の判定に基づき車線の逸脱を警報する警報手段を計器パネル等に設けることができる。

ＳＴ１０３において、後輪トー角設定部４２は、運転者による走行車線への復帰操作が実行されたと判定すると（Ｙｅｓ）、車速センサ２２および操舵角センサ２３から現在の車速および操舵角それぞれ取得する（ＳＴ１０５）。続いて、後輪トー角設定部４２は検出された車速が所定の判定閾値以上であるか否かを判定する（ＳＴ１０６）。このとき、車速が判定閾値未満である場合（Ｎｏ）、後輪トー角設定部４２は、例えば、図４（Ａ）に示すように、旋回内側の後輪（ここでは、左後輪５Ｌ）を中立に保持するとともに、旋回外側の後輪（ここでは、右後輪５Ｒ）をトーアウト側に転舵させる（ＳＴ１０７）。

一方、車速が判定閾値以上である場合（Ｙｅｓ）、更に後輪トー角設定部４２は検出された操舵角が所定の判定閾値以上であるか否かを判定し（ＳＴ１０８）、操舵角が判定閾値未満であると判定した場合（Ｎｏ）、例えば、図４（Ｂ）に示すように、旋回内側の後輪（ここでは、左後輪５Ｌ）を中立に保持するとともに、旋回外側の後輪（ここでは、右後輪５Ｒ）をトーイン側に転舵させる（ＳＴ１０９）。また、ＳＴ１０８において操舵角が判定閾値以上である場合にも（Ｙｅｓ）、後輪トー角設定部４２は上記ＳＴ１０７の転舵制御を実行する。

なお、ＳＴ１０８における判定処理は、操舵角の代わりに、操舵速度が所定の判定閾値以上であるか否かを判定することによっても実現可能である。また、ＳＴ１０８における操舵角の判定閾値は、高速走行時（ＳＴ１０６：Ｙｅｓ）にも拘わらず運転者が大きなステアリング操作を必要とする状況（即ち、運転者が走行安定性よりも旋回操舵性の向上（例えば、緊急性を要する障害物回避）を望む場合）を想定して設定することができる。

次に、図５を参照して、図１に示した自動車の車線逸脱時における復帰動作の一例を示す。

図５は、自動車１が、道路６１において走行車線６１ａから対向車線６１ｂへと逸脱した際に、対向車線６１ｂにおいて前方から接近する自動車Ｃとの衝突を回避する復帰動作を示すものである。

自動車１は、図５の（ａ）において、カメラの撮像範囲Ａに入ったセンターライン（車線区分線）を認識することにより、自車両が走行車線から逸脱した（ここでは、対向車線６１ｂ側にはみ出した）ことを判定する。その後、自動車１は、図５の（ｂ）において、運転者による走行車線への復帰操作を検出すると、図４（Ａ）または（Ｂ）の場合と同様に、旋回内側の後輪を中立に保持するとともに、このときの車速およびステアリング操作量に応じて旋回外側の後輪をトーインまたはトーアウト側に転舵させる。

このとき、自動車１は、高速走行時には、旋回外側の後輪をトーイン側に転舵させることで、走行安定性を向上させつつ、左方向（走行車線６１ａに復帰する方向）に旋回することができ、また、低速走行時には、旋回外側の後輪をトーアウト側に転舵させることで、旋回操縦性を向上させつつ、左方向に旋回することができる。このような車線逸脱時の復帰動作により、自動車１は、図５の（ｃ）に示すように、走行車線６１ａに戻って自動車Ｃとの衝突が回避される。

このように、上記構成の自動車では、自車両が走行車線から逸脱した場合であっても、車速やステアリング操作量に応じて後輪を適切に転舵させることで、走行状態に応じて迅速かつ安全に元の走行車線に復帰することが可能となる。特に、高速走行時には、旋回内側の後輪を中立に保持するとともに、旋回外側の後輪をトーイン側に転舵させることで、走行安定性および外乱安定性を向上させることができる。一方、低速走行時には、旋回内側の後輪を中立に保持するとともに、旋回外側の後輪をトーアウト側に転舵させることで、旋回操縦性を向上させることができる。また、後輪を転舵することで、操舵アシスト力を発生させるなどして前輪のみを操舵する場合に比べて、車両の旋回性が高まって衝突を迅速に回避可能になるとともに、旋回軸が車両の前方側に位置するため運転者が違和感を抱き難いという利点がある。

実施形態に係る自動車の概略構成を示す模式図実施形態に係る後輪転舵制御装置の機能ブロック図実施形態に係る後輪転舵制御装置による制御手順を示すフロー図実施形態に係る後輪の作動説明図実施形態に係る自動車の車線逸脱時における復帰動作の説明図

符号の説明

１自動車
３前輪
５後輪
８前輪サスペンション
９後輪サスペンション
１０ステアリングホィール
１３アクチュエータ
２１ＥＣＵ
２２車速センサ
２３操舵角センサ
２４カメラ
２５トー角センサ
３１後輪転舵制御装置
４２トー角設定部
４３車線逸脱検出部
５２車線区分線認識部
５３車線逸脱判定部
６１ａ走行車線
６１ｂ対向車線

Claims

左右後輪を独立して転舵させる後輪転舵手段と、
前記後輪転舵手段を駆動制御する後輪転舵制御手段と、
走行車線からの逸脱を検出する車線逸脱検出手段と、
運転者によるステアリング操作を検出する操舵検出手段と
を備え、
前記後輪転舵制御手段は、前記走行車線からの逸脱とともに前記ステアリング操作が検出された場合、旋回内側の後輪を中立に保持するとともに、旋回外側の後輪をトーインまたはトーアウト側に転舵させることを特徴とする後輪転舵車両。
自車両の車速を検出する車速検出手段を更に備え、
前記後輪転舵制御手段は、前記車速に基づき前記旋回外側の後輪の転舵方向を決定することを特徴とする、請求項１に記載の後輪転舵車両。
前記後輪転舵制御手段は、前記ステアリング操作量が所定の判定閾値を超えた場合、前記車速に拘わらずに前記旋回外側の後輪をトーアウト側に転舵させることを特徴とする、請求項２に記載の後輪転舵車両。