JP2010125952A - Lane keeping or lane departure prevention system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両のレーンキープ又はレーン逸脱防止システムに関する。 The present invention relates to a vehicle lane keeping or lane departure prevention system.
CCDカメラやレーダ装置等によって車両の外界の状況を検知しながら走行する自動車を支援する自動車走行支援手段として、例えば、先行車との車間距離を一定に保持して走行し、先行車がいないときは一定の速度で走行するACCシステム(アダプティブ・クルーズコントロール・システム)や、車両が走行する走行レーンからずれないようにステアリングハンドルを操作するレーンキープシステムや、先行車との車間距離が所定値以下になったときや障害物を検知したときに、自動的に減速・停止する衝突軽減ブレーキシステム等が知られている。 For example, when there is no preceding vehicle as a vehicle driving support means for supporting a vehicle that travels while detecting the external environment of the vehicle with a CCD camera, a radar device, etc., while maintaining a constant distance from the preceding vehicle Is an ACC system (adaptive cruise control system) that travels at a constant speed, a lane keeping system that operates the steering wheel so that it does not deviate from the traveling lane in which the vehicle travels, and the distance between the vehicle and the preceding vehicle is less than a predetermined value A collision mitigation brake system that automatically decelerates and stops when an obstacle is detected or when an obstacle is detected is known.
例えば、特許文献1には、レーンキープシステムにおいて、CCDカメラで進行方向の走行レーンを撮影した映像を画像処理するなどして、走行レーンの路面に設けられた白線等の境界線を識別し、そして、前輪の転舵操作によって、自動車が境界線から逸脱しないように操舵する技術が開示されている。
For example, in
また、特許文献2には、ステアリングハンドルの操作角と車速とに基づいて、全走行輪を独立して作動制御する全輪独立操舵装置が開示されている。
ところで、従来技術に係るレーンキープシステムでは、車両の操舵において、前輪は電動パワーステアリング装置を用い、ステアリングハンドルに付与される操作反力を増加させることによって境界線から車両が逸脱しないようにし、または、車両が自車線に戻るようにステアリングハンドルの操舵をアシストすることによって障害物に対する衝突を回避している。 By the way, in the lane keeping system according to the prior art, in steering the vehicle, the front wheels use an electric power steering device so that the vehicle does not deviate from the boundary line by increasing an operation reaction force applied to the steering handle, or The collision with the obstacle is avoided by assisting the steering of the steering wheel so that the vehicle returns to the own lane.
この場合、従来技術に係るレーンキープシステムでは、電動パワーステアリング装置のみによって車両のレーンキープ制御を行っており、ステアリングハンドルの操作に起因するヨーレートの変化量はそのままで何ら制御していないと共に、ステアリングハンドルの必要操作量も変化させることがなく一定に保持されている。このため、ヨーレート等の変化によって、運転者がレーンキープをしようとしてステアリングハンドルを操作した際、車両挙動の不安定化を招来するおそれがある。 In this case, in the lane keeping system according to the prior art, the lane keeping control of the vehicle is performed only by the electric power steering device, and the change amount of the yaw rate due to the operation of the steering handle is not controlled as it is, and the steering is The required amount of operation of the handle is also kept constant without being changed. For this reason, when the driver operates the steering wheel in order to keep the lane due to a change in the yaw rate or the like, the vehicle behavior may become unstable.
本発明は、前記の点に鑑みてなされたものであり、車両挙動の安定を確保しながら、走行レーンからの逸脱を抑制(防止)してレーンキープすることが可能なレーンキープ又はレーン逸脱防止システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and can prevent lane keeping or lane departure that can suppress (prevent) lane departure and keep lane while ensuring stable vehicle behavior. The purpose is to provide a system.
前記の目的を達成するために、本発明は、前輪を転舵させるステアリングハンドルによる操舵を電動機で補助し、前記ステアリングハンドルの操作角に対する車輪の転舵角との舵角比を変化させる舵角比可変機構を有する電動パワーステアリング装置と、左右の後輪のトー角を変更可能とするトー角変更装置と、走行レーンをキープする際に設定される目標とのずれを判定する判定装置と、前記判定装置の判定結果に基づいて、前記電動パワーステアリング装置の前記舵角比可変機構及び前記トー角変更装置をそれぞれ制御する操舵制御装置とを備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention assists steering by a steering wheel that steers front wheels with an electric motor, and changes the steering angle ratio of the steering angle of the wheel to the steering angle of the steering handle. An electric power steering device having a variable ratio mechanism, a toe angle changing device capable of changing the toe angles of the left and right rear wheels, a determination device for determining a deviation from a target set when keeping the driving lane; And a steering control device for controlling the steering angle ratio variable mechanism and the toe angle changing device of the electric power steering device based on a determination result of the determination device.
本発明によれば、判定装置によって、車両が走行レーンを逸脱しその逸脱方向に障害物(対向車)があることで衝突の可能性があると判定されたとき、又は、車両が走行レーンを逸脱していると判定されたときに、運転者が車両を逸脱方向に操作しようとする場合において、操舵制御装置は、電動パワーステアリング装置を制御して、ステアリングハンドルを操作する運転者に付与される操作反力を増大させると共に、舵角比可変機構に対して制御信号を導出し、ステアリングハンドルの操作角に対する車輪(前輪)の転舵角との舵角比を、車両が走行レーンを逸脱する前と比較して減少させる。同時に、操舵制御装置は、後輪のトー角が所定角度でトーインとなるように制御信号を導出し、トー角変更装置を作動させて後輪のトー角をトーインに変更する。 According to the present invention, when the determination device determines that there is a possibility of a collision because the vehicle departs from the traveling lane and there is an obstacle (an oncoming vehicle) in the deviating direction, or the vehicle moves through the traveling lane. When it is determined that the vehicle has deviated, the steering control device is provided to the driver who operates the steering handle by controlling the electric power steering device when the driver tries to operate the vehicle in the departure direction. In addition, the control signal is derived for the steering angle ratio variable mechanism, and the vehicle deviates from the driving lane by the steering angle ratio of the steering angle of the wheel (front wheel) to the steering wheel operating angle. Reduce compared to before. At the same time, the steering control device derives a control signal so that the toe angle of the rear wheel becomes toe-in at a predetermined angle, and operates the toe angle changing device to change the toe angle of the rear wheel to toe-in.
このような制御により、ステアリングハンドルを操作する運転者に対し、前記ステアリングハンドルが重くなるようなステアリング操作感覚が付与されると共に、舵角比を走行レーンの逸脱前と比較して所定値だけ減少させることにより、ステアリングハンドルによる必要操作量が所定量だけ増大されてステアリングハンドルに付与される負荷量が増大する。 By such control, a driver who operates the steering wheel is given a feeling of steering operation that makes the steering wheel heavy, and the steering angle ratio is reduced by a predetermined value compared to before the departure of the driving lane. By doing so, the amount of operation required by the steering wheel is increased by a predetermined amount, and the amount of load applied to the steering wheel is increased.
この結果、本発明では、ステアリングハンドルによるステアリング操作が鈍感(dull)な特性となり、運転者に対して逸脱を回避してステアリングハンドルを戻すようなステアリング操作を促すと共に、車両が走行レーンを逸脱する前と比較して、ステアリングハンドルを所定角度だけ切っても実際の前輪の転舵角がステアリング操作角に対応して増大しないように制御される。また、後輪のトー角がトーインに設定されることにより、ヨーレートの発生が抑制されて、車両挙動の安定性を維持することができる。 As a result, in the present invention, the steering operation by the steering wheel becomes insensitive (dull) characteristics, the driver is prompted to perform the steering operation to avoid the deviation and return the steering wheel, and the vehicle deviates from the driving lane. As compared with the front, the actual steering angle of the front wheels is controlled not to increase corresponding to the steering operation angle even if the steering wheel is turned by a predetermined angle. In addition, by setting the toe angle of the rear wheels to toe-in, the generation of the yaw rate is suppressed and the stability of the vehicle behavior can be maintained.
このように、本発明では、判定装置において、車両が走行レーンを逸脱しその逸脱方向に障害物(対向車)があることで衝突の可能性があると判定したとき、又は、走行レーンを逸脱したと判定したとき、電動パワーステアリング装置及び舵角比可変機構の舵角比によるステアリング制御と、トー角変更装置による車両挙動制御とを略同時に行うことにより、車両挙動の安定を確保しながら、走行レーンからの逸脱を抑制してレーンキープ又はレーン逸脱防止をすることができる。 As described above, in the present invention, when the determination device determines that there is a possibility of a collision because the vehicle departs from the traveling lane and there is an obstacle (an oncoming vehicle) in the deviating direction, or deviates from the traveling lane. When it is determined that the vehicle behavior control by the steering angle ratio of the electric power steering device and the steering angle ratio variable mechanism and the vehicle behavior control by the toe angle changing device are performed substantially simultaneously, while ensuring the stability of the vehicle behavior, Lane departure or lane departure prevention can be prevented by suppressing deviation from the running lane.
また、本発明によれば、操舵制御装置が、ステアリングハンドルを操作する運転者に付与される操作反力を増大させると共に、舵角比可変機構の舵角比を、車両が走行レーンを逸脱する前と比較して減少させ、且つ、前記トー角変更装置を作動させて後輪のトー角をトーインに変更することにより、車両挙動の安定を確保しながら、走行レーンからの逸脱を抑制してレーンキープすることができる。 Further, according to the present invention, the steering control device increases an operation reaction force applied to a driver who operates the steering handle, and the vehicle deviates from the traveling lane with respect to the steering angle ratio of the steering angle ratio variable mechanism. By deactivating the toe angle changing device and changing the toe angle of the rear wheels to toe-in, the deviation from the driving lane is suppressed while ensuring the stability of the vehicle behavior. You can keep the lane.
さらに、本発明では、運転者が車両を逸脱低減の方向に操作しようとする場合において、操舵制御装置が、電動パワーステアリング装置に設けられた電動機を駆動させ、ステアリングハンドルを操作する運転者に対して積極的に衝突を回避するための操舵アシストをすると共に、舵角比可変機構の舵角比を、衝突回避動作を開始する前と比較して増大させ、且つ、トー角変更装置を作動させて後輪のトー角をトーアウトに変更するように構成すると好適である。 Further, in the present invention, when the driver tries to operate the vehicle in the direction of reducing deviation, the steering control device drives the electric motor provided in the electric power steering device and operates the steering handle. The steering angle ratio of the variable steering angle ratio mechanism is increased compared to before the collision avoidance operation is started, and the toe angle changing device is operated. It is preferable to configure the rear wheel toe angle to be changed to toe-out.
すなわち、判定装置によって走行レーンを逸脱したと判定された後、車両が対向車等の障害物と衝突しそうになったとき、操舵制御装置は、電動パワーステアリング装置の電動機を駆動させ、ステアリングハンドルを操作する運転者に対して積極的に衝突を回避するための操舵アシストをすると共に、舵角比可変機構の舵角比を衝突回避動作前と比較して増大させ、且つ、後輪のトー角が所定角度でトーアウトとなるようにトー角変更装置を作動させる。 That is, after the determination device determines that the vehicle has deviated from the driving lane, when the vehicle is about to collide with an obstacle such as an oncoming vehicle, the steering control device drives the electric motor of the electric power steering device and moves the steering handle. The driver assists the driver to actively avoid a collision, increases the rudder angle ratio of the rudder angle ratio variable mechanism as compared with that before the collision avoidance operation, and increases the rear wheel toe angle. The toe angle changing device is operated so that is toe out at a predetermined angle.
従って、本発明では、障害物(対向車)との衝突を回避するためにステアリングハンドルを操作する運転者に対して前記ステアリングハンドルが切れ易くなるように電動機の駆動力で操舵アシストすると共に、舵角比を衝突回避動作前と比較して所定値だけ増大させることにより、ステアリングハンドルの必要操作量を早期に増大させてステアリングハンドルの切り遅れ操作を回避することができる。また、後輪のトー角がトーアウトに設定されてヨーレートの発生が促進され、前記発生するヨーレートを利用して車両を迅速に退避動作させることにより、障害物(対向車)に対する衝突を早期に回避することができる。 Therefore, according to the present invention, the driver who operates the steering handle in order to avoid a collision with an obstacle (oncoming vehicle) assists the steering with the driving force of the electric motor so that the steering handle can be easily cut, and By increasing the angle ratio by a predetermined value as compared with before the collision avoidance operation, the necessary operation amount of the steering wheel can be increased at an early stage, and the steering wheel turning delay operation can be avoided. In addition, the rear wheel toe angle is set to toe-out, and the generation of yaw rate is promoted. By using the generated yaw rate, the vehicle is quickly retracted to avoid collision with an obstacle (oncoming vehicle) at an early stage. can do.
さらにまた、本発明では、操舵制御装置において、自車が衝突を回避し又は走行レーンの適切な位置に戻ったとき、電動パワーステアリング装置に設けられた電動機による、ステアリングを操作する運転者に対して積極的に衝突を回避するための操舵アシストの作動を停止して前記運転者に対する負荷を衝突回避動作開始前の状態に戻すと共に、舵角比可変機構の舵角比を衝突回避動作開始前の状態に戻し、且つ、トー角変更装置による後輪のトー角を衝突回避動作開始前の状態に戻すように構成すると好適である。 Furthermore, in the present invention, in the steering control device, when the vehicle avoids a collision or returns to an appropriate position in the traveling lane, the driver operating the steering by the electric motor provided in the electric power steering device is provided. The steering assist operation for actively avoiding the collision is stopped to return the load on the driver to the state before the collision avoidance operation is started, and the steering angle ratio of the rudder angle ratio variable mechanism is changed to before the collision avoidance operation is started. It is preferable that the rear wheel toe angle is returned to the state before the collision avoiding operation is started.
すなわち、判定装置によって、車両(自車)が走行レーンを逸脱し衝突回避位置又は走行レーンの適切な位置に戻ったと判定されたとき、電動パワーステアリング装置の電動機を衝突回避動作開始前の状態に戻し、ステアリングハンドルを操作する運転者に対して積極的に衝突を回避するための操舵アシストの作動を停止して衝突回避動作開始前の状態に戻し、舵角比可変機構の舵角比を通常の状態に戻すことで、操舵アシストが作動した状態から操舵負荷が軽減された衝突回避動作開始前の状態に戻すことができる。 That is, when it is determined by the determination device that the vehicle (own vehicle) has deviated from the travel lane and returned to the collision avoidance position or an appropriate position in the travel lane, the electric motor of the electric power steering device is brought into a state before the start of the collision avoidance operation. The steering assist for actively avoiding the collision is stopped for the driver who operates the steering wheel, and the operation is returned to the state before the collision avoidance operation is started. By returning to this state, it is possible to return to the state before the start of the collision avoidance operation in which the steering load is reduced from the state in which the steering assist is activated.
従って、運転者は、このような操舵負荷の軽減を体感することにより、車両が衝突回避位置まで移動したことを確認することができる。この結果、運転者が必要以上の回避動作をして車両の挙動の不安定にすることを防止し、操舵による回避行動から通常の運転モードに容易に戻すことができる。 Therefore, the driver can confirm that the vehicle has moved to the collision avoidance position by experiencing such a reduction in the steering load. As a result, it is possible to prevent the driver from making the vehicle's behavior unstable by performing an unnecessary avoidance operation, and to easily return from the avoidance behavior by steering to the normal driving mode.
車両挙動の安定を確保しながら、走行レーンからの逸脱を抑制(防止)してレーンキープすることが可能なレーンキープ又はレーン逸脱防止システムを得ることができる。 It is possible to obtain a lane keeping or lane departure preventing system capable of suppressing (preventing) a departure from a traveling lane and keeping a lane while ensuring stability of vehicle behavior.
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。図1は、本発明の実施形態に係る車両システムが適用された四輪車両の全体概念図、図2は、前記操舵システムを構成する電動パワーステアリング装置の構成図である。 Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. FIG. 1 is an overall conceptual diagram of a four-wheel vehicle to which a vehicle system according to an embodiment of the present invention is applied, and FIG. 2 is a configuration diagram of an electric power steering device that constitutes the steering system.
図1に示されるように、車両システム100は、前輪1L、1Rを転舵させるステアリングハンドル3による操舵を電動機4で補助する電動パワーステアリング装置110、ステアリングハンドル3の操作角と車速とに応じて後輪2L、2Rのトー角をそれぞれ独立にアクチュエータ30によって変更させるトー角変更装置120L、120R、電動パワーステアリング装置110及びトー角変更装置120L、120Rを制御する操舵制御装置130(以下、操舵制御ECUという)、レーンキープのために画像情報を処理する画像処理装置150、車速センサSV、ヨーレートセンサSY等を含んで構成される。
As shown in FIG. 1, the vehicle system 100 includes an electric power steering device 110 that assists the steering by the
左右の前輪1L、1Rは、車両システム100が備わる車両Vの進行方向を決定する転舵輪であって、運転者は、ステアリングハンドル3の操作によって前輪1L、1Rを操舵し、車両Vを左右方向に旋回させる。
The left and right front wheels 1L and 1R are steered wheels that determine the traveling direction of the vehicle V provided with the vehicle system 100, and the driver steers the front wheels 1L and 1R by operating the
ヨーレートセンサSYは、車両Vに発生しているヨーレートを検出するセンサである。このヨーレートセンサSYは、例えば、車両Vにヨーレートが発生していないときを「0」として、左方向のヨーレートが発生しているときに正の値、右方向のヨーレートが発生しているときに負の値が出力される。 Yaw rate sensor S Y is a sensor for detecting a yaw rate generated in the vehicle V. This yaw rate sensor SY is, for example, “0” when no yaw rate is generated in the vehicle V, a positive value when a left yaw rate is generated, and a right yaw rate being generated. A negative value is output at.
(電動パワーステアリング装置)
電動パワーステアリング装置110(以下、必要に応じてEPSともいう)は、図2に示されるように、ステアリングハンドル3を有し、前記ステアリングハンドル3は、シャフトを介して操作角検出センサ111及び、操作反力モータ112に連結される。この操作反力モータ112は、操舵制御ECU130に図示しない駆動回路を介して接続され、駆動されるときに運転者に対して適宜な操作反力が付与される。なお、前記操作反力モータ112を省略して後記する電動機4によって操作反力をステアリングハンドル3に付与するようにしてもよい。
(Electric power steering device)
As shown in FIG. 2, the electric power steering device 110 (hereinafter, also referred to as EPS as necessary) has a
すなわち、操作反力モータ112は、操舵制御ECU130からの信号を受けて、ステアリングハンドル3の操作角及び操作方向に対応して、ステアリングハンドル3の操作方向(ステアリングハンドル3の動き)とは異なる向き及び所定の大きさの反力(操作反力)を発生させることにより、転舵操作の操作性及び精度を向上させるものである。
That is, the operation reaction force motor 112 receives a signal from the
また、電動パワーステアリング装置110は、運転者の操作によって回転したステアリングハンドル3の操作角に対する車輪(前輪)の転舵角との舵角比を車速等に対応して適宜変更する舵角比可変機構113を有する。この舵角比可変機構113は、例えば、公知のハーモニックドライブ(登録商標)等の波動歯車減速機から構成される。このように舵角比可変機構113を有する操舵系は、舵角比を増減変更させることによって、前輪1L、1RがAFS(Active Front Steering)制御される。なお、前記ステアリングハンドル3と転舵系との機械的連結が遮断されたステア・バイ・ワイヤによって構成し、図示しない転舵角センサを用いて舵角比を制御するようにしてもよい。
The electric power steering device 110 also has a variable steering angle ratio that appropriately changes the steering angle ratio of the steering angle of the wheel (front wheel) to the operation angle of the
図2に示されるように、舵角比可変機構113の下方側にはピニオン軸7が延在するように設けられる。前記ピニオン軸7の下端部に設けられたピニオンギヤ7aは、車幅方向に往復運動可能なラック軸のラック歯8aに噛合し、ラック軸8の両端部には、タイロッド9、9を介して左右の前輪1L、1Rが連結されている。この構成により、電動パワーステアリング装置110は、ステアリングハンドル3の操作時に車両の進行方向を変えることができる。なお、ピニオン軸7は、図示しない軸受を介してステアリングギヤボックス6に支持されている。
As shown in FIG. 2, a
また、電動パワーステアリング装置110は、ステアリングハンドル3による操舵力を軽減するための補助操舵力を供給する電動機4を備えており、この電動機4の出力軸に設けられたウォームギヤ5aが、ピニオン軸7に設けられたウォームホィールギヤ5bに噛合している。すなわち、ウォームギヤ5aとウォームホィールギヤ5bとによって、減速機構が構成されている。
The electric power steering device 110 includes an
電動機4は、複数の界磁コイルを備えたステータ(図示せず)と前記ステータの内部で回動するロータ(図示せず)からなる3相ブラシレスモータからなり、電気エネルギを機械エネルギに変換するものである。
The
また、電動パワーステアリング装置110は、電動機4を駆動する電動機駆動回路23と、電動機4の回転角を検出するレゾルバ25と、ピニオン軸7に加えられるピニオントルクを検出するトルクセンサSTと、トルクセンサSTの出力を増幅する差動増幅回路21と、車両の速度(車速)を検出する車速センサSVとを備えている。
The electric power steering apparatus 110 includes a
電動機駆動回路23は、例えば、3相のFETブリッジ回路のような複数のスイッチング素子を備え、操舵制御ECU130からのDUTY(DU、DV、DW)信号を用いて、矩形波電圧を生成し、電動機4を駆動するものである。また、電動機駆動回路23は、図示しないホール素子を用いて3相の電動機電流を検出する機能を併有する。
The electric
操作角検出センサ111は、ステアリングハンドル3の操作量を検出するものであり、例えば、ポテンショメータによって構成され、ステアリングハンドル3の操作角を電圧値として出力する。また、トルクセンサSTは、例えば、歪ゲージ等によって構成され、ステアリングハンドル3から入力されるトルク量を検出する。さらに、車速センサSVは、車両Vの車速VSを単位時間当たりのパルス数として検出するものであり、車速信号VSを出力する。
The operation angle detection sensor 111 detects the operation amount of the
(トー角変更装置)
次に、図3及び図4を参照しながら、トー角変更装置120L、120Rの構成について説明する。図3は、左後輪側のトー角変更装置の平面図、図4は、トー角変更装置のアクチュエータの構造を示す概略断面図である。
(Toe angle changing device)
Next, the configuration of the toe angle changing devices 120L and 120R will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a plan view of the toe angle changing device on the left rear wheel side, and FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing the structure of the actuator of the toe angle changing device.
トー角変更装置120L、120R(以下、必要に応じてRTCともいう)は、車両Vの左右の後輪2L、2Rにそれぞれ取り付けられるものであり、図3では、左後輪2Lを例にしてトー角変更装置120Lを示している。トー角変更装置120Lは、アクチュエータ30、トー角変更制御装置(以下、トー角変更制御ECUという)37を備えている。なお、図3は、左側の後輪2Lのみを示しているが、右側の後輪2Rについても同様(対称)にして取り付けられている。
The toe angle changing devices 120L and 120R (hereinafter also referred to as RTC as needed) are respectively attached to the left and right rear wheels 2L and 2R of the vehicle V. In FIG. 3, the left rear wheel 2L is taken as an example. A toe angle changing device 120L is shown. The toe angle changing device 120L includes an
図3に示されるように、車体のリアサイドフレーム11に略車幅方向に延在するクロスメンバ12の車幅方向端部が弾性支持されている。そして、略車体前後方向に延在するトレーリングアーム13の前端がクロスメンバ12の車幅方向の端部近傍で支持されている。トレーリングアーム13の後端に後輪2Lが固定されている。トレーリングアーム13は、クロスメンバ12に装着される車体側アーム13aと、後輪2Lに固定される車輪側アーム13bとが、略鉛直方向の回動軸13cを介して連結されている。これにより、トレーリングアーム13が車幅方向へ変位することが可能となっている。
As shown in FIG. 3, the vehicle width direction end of the
アクチュエータ30は、その一端が車輪側アーム13bの回動軸13cより前方側の前端部にボールジョイント16を介して取り付けられ、他端がクロスメンバ12に他のボールジョイント17を介して取り付けられている。
One end of the
図4に示されるように、アクチュエータ30は、電動機31、減速機構33、送りねじ部35等を備えて構成されている。電動機31は、正逆両方向に回転可能なブラシモータやブラシレスモータ等で構成されている。減速機構33は、例えば、2段のプラネタリギヤ(図示せず)等が組み合わされて構成されている。
As shown in FIG. 4, the
送りねじ部35は、円筒形状に形成されたロッド35aと、このロッド35aの内部に挿入されて円筒形状を呈し、内周側にスクリュー溝35bが形成されたナット35cと、スクリュー溝35bと噛合してロッド35aを軸方向に変位可能に支持するスクリュー軸35dとを備えて構成されている。
The
送りねじ部35は、減速機構33及び電動機31と共に細長形状の略円筒形状のケース本体34内に収容されている。また、ケース本体34の送りねじ部35側には、樹脂製又はゴム製のブーツ36がケース本体34の端部とロッド35aの端部との間を被覆するように取り付けられている。このブーツ36によって、ケース本体34の端部から露呈したロッド35aの外周面に塵埃や異物が付着したり、ケース本体34の内部に外部から塵埃や異物が進入することを防止することができる。
The
減速機構33の一端部は、電動機31の出力軸と同軸状に連結され、他端部は、スクリュー軸35dと連結されている。電動機31からの回転駆動力は、減速機構33を介してスクリュー軸35dに伝達されてスクリュー軸35dが回転することにより、ロッド35dがケース本体34に対して左右方向(軸方向)に進退自在に動作するようになっている。スクリュー軸35dとナット35cのスクリュー溝35bとの噛合の摩擦力により、電動機31が通電されて駆動されていない状態においても、後輪2L、2Rのトー角が一定に保持される。
One end of the
また、アクチュエータ30には、ロッド35aの位置(進退動作時の変位量)を検出するストロークセンサ38が設けられている。このストロークセンサ38は、例えば、マグネットが内蔵され、磁気を利用して位置を検出することができるようになっている。このように、ストロークセンサ38を用いて位置を検出することにより、後輪2L、2Rのトーイン、トーアウトの舵角(トー角)を個別に高精度に検出することができる。
Further, the
このように構成されたアクチュエータ30は、ロッド35aの先端に設けられたボールジョイント16がトレーリングアーム13の車輪側アーム13b(図3参照)に回動自在に連結され、ケース本体34の基端部(図4において向かって右側の端部)に設けられたボールジョイント17がクロスメンバ12(図3参照)に回動自在に連結されている。電動機31の回転駆動力によってスクリュー軸35dが回転してロッド35aが図4の左方向に伸張すると、車輪側アーム13bが車幅方向外側(図3の左方向)に押圧されて、後輪2Lが左方向に旋回する。一方、ロッド35aが図4の右方向に縮退すると、車輪側アーム13bが車幅方向内側(図3の右方向)に引張されて、後輪2Lが右方向に旋回する。
In the
なお、アクチュエータ30のボールジョイント16が取り付けられる部位は、例えば、ナックル等の後輪2Lのトー角を変更できる位置であれば、車輪側アーム13bに限定されるものではない。また、本実施形態では、トー角変更装置120L、120Rをセミトレーリングアーム型独立懸架方式のサスペンションに適用した場合を例示しているが、これに限定されるものではなく、例えば、ダブルウイッシュボーン式サスペンションのサイドロッドや、ストラット式サスペンションのサイドロッド等に前記アクチュエータを組み付けるようにしてもよい。
The part to which the ball joint 16 of the
また、アクチュエータ30には、トー角変更制御ECU37が一体的に取り付けられている。トー角変更制御ECU37は、アクチュエータ30のケース本体34に固定され、ストロークセンサ38とコネクタ等を介して接続されている。さらに、左右のトー角変更制御ECU37、37同士の間と、トー角変更制御ECU37、37と操舵制御ECU130との間とは、通信回線で接続されている。なお、トー角変更制御ECU37には、車両に搭載された図示しないバッテリ等の電源から電力が供給される。操舵制御ECU130、電動機駆動回路23にも前記とは別系統でバッテリ等の電源から電力が供給される。
Further, a toe angle
(トー角変更制御ECU)
次に、図5を参照しながら、トー角変更制御ECUの詳細な構成を説明する。図5は、トー角変更制御ECUのブロック構成図である。
図5に示されるように、トー角変更制御ECU37は、アクチュエータ30、つまり電動機31を駆動制御する機能を有し、制御部81と電動機駆動回路83とで構成されている。また、各トー角変更制御ECU37は、操舵制御ECU130と通信線を介して接続され、一方と他方のトー角変更制御ECU37は、それぞれ、通信線(図1及び図5参照)を介して接続されている。この場合、操舵制御ECU130とトー角変更制御ECU37とによって、操舵制御装置が構成される。
(Toe angle change control ECU)
Next, a detailed configuration of the toe angle change control ECU will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a block diagram of the toe angle change control ECU.
As shown in FIG. 5, the toe angle
制御部81は、CPU、RAM、ROM等を備えるマイクロコンピュータ及び周辺回路等によって構成され、目標電流算出部81a、電動機制御信号生成部81c、自己診断部81dを有している。
The
一方(右後輪2R側)のトー角変更制御ECU37の目標電流算出部81aは、操舵制御ECU130から通信線を介して入力される車速と、操作角と、後輪2Rの目標トー角と、ストロークセンサ38から得られる現在の後輪2Rのトー角とに基づいて、目標電流信号を算出して、電動機制御信号生成部81cに出力する。
On the other hand (to the right rear wheel 2R side), the target
他方(左後輪2L側)のトー角変更制御ECU37の目標電流算出部81aは、操舵制御ECU130から通信線を介して入力される車速と、操作角と、後輪2Lの目標トー角と、ストロークセンサ38から得られる現在の後輪2Lのトー角とに基づいて、目標電流信号を算出して、電動機制御信号生成部81cに出力する。ここで、目標電流信号とは、アクチュエータ30を所望の速度で所望の作動量(後輪2L、2Rを所望のトー角とする変位量)に設定するのに必要な電流信号である。
The target
電動機制御信号生成部81cは、目標電流算出部81aから目標電流信号が入力され、電動機駆動回路83に電動機制御信号を出力する。この電動機制御信号は、電動機31に供給される電流値と電流を流す方向を含む信号からなる。電動機駆動回路83は、FET(Field Effect Transistor)のブリッジ回路等で構成され、電動機制御信号に基づいて電動機31に電動機電流を供給する。
The motor
また、図5に示されるように、自己診断部81dは、ストロークセンサ38からの位置情報や電動機駆動回路83の状態の信号、目標電流算出部81aからの目標電流信号を受信し、また、自分が所属していない他方のトー角変更制御ECU37からの異常検知信号を受信していないかチェックする。つまり、自身のトー角変更制御ECU37に対応する電動機31や電動機駆動回路83が健全に作動しているか否かを示す信号を受信して監視していると共に、他方のトー角変更制御ECU37に対応する電動機31や電動機駆動回路83が健全に作動しているか否かを示す信号を監視している。
Further, as shown in FIG. 5, the self-
(画像処理装置)
次に、図1に戻って画像処理装置150について説明する。この画像処理装置150は、車両Vが走行する走行レーンを撮影して画像処理し、走行レーンの路面に備わるセンタラインや白線(黄色線を含む)で形成される境界線を識別する装置であって、進行方向の走行レーンを撮影するCCDカメラ151と画像処理部152とを含んで構成される。そして、CCDカメラ151で撮影した映像信号を、画像処理部152で画像処理して、走行レーンの路面に備わるセンタラインや白線等の境界線を抽出し、進行方向の走行レーンの状態(例えば、カーブの曲率等)を算出する。
(Image processing device)
Next, returning to FIG. 1, the
また、画像処理装置150は、抽出された境界線と車両Vの走行位置との関係から、車両Vと走行レーンの中央位置を、レーンキープのときに設定する目標として、車両Vの走行位置と走行レーンの中央とのずれx(以下、横変位xという)、境界線に対する車両Vのヨー角φV等を算出し、操舵制御ECU130に通知する機能を有する。
Further, the
さらに、画像処理装置150は、CCDカメラ151で撮影した映像信号を画像処理部152で画像処理することにより、例えば、境界線を逸脱して対向車等の障害物を検知したとき、操舵制御ECU130に通知する機能を有する。
Further, the
ここで、画像処理装置150は、例えば、車両Vが走行レーンの中央位置を走行するときに横変位xを「0」とし、車両Vが走行レーンの中央位置から偏位してずれた場合には、走行レーンの中央位置からのずれ(距離)を出力する。そして、例えば、車両Vが走行レーンの中央位置から左方向にずれた場合に正の値とし、右方向にずれた場合に負の値を出力するように構成すれば、ずれた量及び方向を出力することができる。
Here, for example, the
画像処理装置150が、センタラインや白線等の境界線を抽出する方法は、特に限定されるものではないが、例えば、入力された画像を二値化処理して、その明暗差から路面とセンタラインや白線等を識別する方法等によって実現することができる。さらに、画像処理装置150に設けられたCCDカメラ151は、これに限定されるものではなく、例えば、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)カメラ等が好適に用いられる。
The method by which the
(操舵制御ECU)
操舵制御ECU130(図1参照)は、電動パワーステアリング装置110の電動機駆動回路23(図2参照)、左右のトー角変更装置120L、120Rに接続され、それぞれを制御したり、各センサと接続され、各センサが出力する情報を入力したりする装置である。また、操舵制御ECU130は、画像処理装置150と接続され、境界線に対する車両Vのヨー角φVや横変位x等の情報が、画像処理装置150から入力される。操舵制御ECU130は、図示しないCPU、ROM、RAM等を備えたマイクロコンピュータ及び周辺回路によって構成される。
(Steering control ECU)
The steering control ECU 130 (see FIG. 1) is connected to the motor drive circuit 23 (see FIG. 2) of the electric power steering device 110 and the left and right toe angle changing devices 120L and 120R, and controls each of them and is connected to each sensor. A device for inputting information output from each sensor. Further, the steering control ECU130 is connected to the
また、操舵制御ECU130は、車両Vの車速VSと画像処理装置150から入力される横変位x、境界線に対する車両Vのヨー角φV等に基づいて、レーンキープに必要な目標が設定される。
Further, the steering control ECU130, the horizontal displacement x that is input from the vehicle speed VS and the
(レーンキープ)
以上のような構成要素を含んで構成される車両システム100を備える車両V(図1参照)は、画像処理装置150で走行レーンの路面に備わるセンタラインや白線等の境界線を抽出し、走行レーンの中央位置に対する車両Vの横変位x(目標とのずれ)を検出しながら走行する。
(Lane Keep)
A vehicle V (see FIG. 1) including the vehicle system 100 including the above components extracts a boundary line such as a center line or a white line provided on the road surface of the travel lane by the
そして、操舵制御ECU130は、車両Vが走行レーンからずれることがなくレーンキープするように、画像処理装置150から入力される、走行レーンの中央位置に対する車両Vの横変位xや境界線に対する車両Vのヨー角φV等の情報に基づいて、トー角変更装置120及び電動パワーステアリング装置110を制御する。
Then, the
図6は、レーンキープ制御に関する概略ブロック図である。以下、図6に基づいて、レーンキープ制御について説明する。 FIG. 6 is a schematic block diagram relating to lane keep control. Hereinafter, the lane keeping control will be described with reference to FIG.
先ず、操舵制御ECU130に対して、画像処理装置150から横変位x、ヨー角φV等の情報、トルクセンサSTからのトルク信号、車速センサSVからの車速信号、ヨーレートセンサSYからのヨーレート信号がそれぞれ入力される。なお、左右の後輪2L、2Rのトー角は、初期状態に予めイニシャライズされているものとする。
First, with respect to the
操舵制御ECU130は、これらの信号等に基づいて、車両Vが走行レーンに備わるセンタラインや白線等の境界線を逸脱しているか否かを判定し、車両Vが境界線を逸脱していると判定した場合、逸脱低減制御を指示する。なお、前記判定される「逸脱」とは、車両Vの一部が走行レーンの境界線から外れること以外に、車両が走行レーンの中央から大きく偏ることをも含む。
The
すなわち、操舵制御ECU130は、電動パワーステアリング装置110(以下、必要に応じてEPSともいう)の操作反力モータ112に対して制御信号を出力して前記操作反力モータ112を駆動させ、ステアリングハンドル3を操作する運転者に付与される操作反力を増大させると共に、舵角比可変機構113に対して制御信号を出力し、ステアリングハンドル3の舵角(操作角)に対する車輪(前輪1L、1R)の転舵角との舵角比を、車両Vが走行レーンを逸脱する前と比較して下げる(減少させる)AFS制御を遂行する(図6(a)参照)。
That is, the
前記EPSのステアリング制御により、ステアリングハンドル3を操作する運転者に対し、前記ステアリングハンドル3が重くなるようなステアリング操作感覚が付与されると共に、AFS制御によって舵角比を走行レーンの逸脱前と比較して所定値だけ下げることにより、ステアリングハンドル3による必要操作量が所定量だけ増大されてステアリングハンドル3に付与される負荷量が増大する。 The EPS steering control gives the driver operating the steering handle 3 a feeling of steering operation that makes the steering handle 3 heavy, and compares the steering angle ratio with that before the departure of the driving lane by AFS control. As a result, the required amount of operation by the steering handle 3 is increased by a predetermined amount, and the amount of load applied to the steering handle 3 is increased.
この結果、ステアリングハンドル3によるステアリング操作が鈍感(dull)な特性となり、運転者に対して逸脱を回避してステアリングハンドル3を戻すようなステアリング操作を促すと共に、通常走行時と比較してステアリングハンドル3を所定角度だけ切っても実際の前輪1L、1Rの転舵角がステアリング操作角に対応して増大しないように制御する。換言すると、運転者がステアリングハンドル3を切っても、実際の前輪1L、1Rの転舵角が前記ステアリングハンドル3の操作角に対応して大きくなることがないように制御される。
As a result, the steering operation by the steering handle 3 becomes insensitive (dull) characteristics, and the driver is urged to perform the steering operation to return the steering handle 3 while avoiding the departure, and the steering handle is compared with that during normal driving. Control is performed so that the actual turning angle of the front wheels 1L and 1R does not increase corresponding to the steering operation angle even if 3 is turned by a predetermined angle. In other words, even when the driver turns the
同時に、操舵制御ECU130は、トー角変更制御ECU37に対して、左右の後輪2L、2Rのトー角が所定角度で「トーイン」となるように制御信号を導出し、トー角変更装置120を作動させて「トーイン」にトー角を変更する。トー角変更制御ECU37は、アクチュエータ30の電動機31を駆動させてロッド35aを軸方向に沿って縮退させることにより、左右の後輪2L、2Rを所望のトー角からなる「トーイン」に設定することができる。なお、前記左右の後輪2L、2Rのトー角は、ストロークセンサ38で検出され、その検出信号に基づいてフィードバック制御される。この場合、左右の後輪2L、2Rのトー角が「トーイン」に設定されることにより、ヨーレートの発生が抑制されて、車両挙動の安定性を維持することができる。
At the same time, the
このように、本実施形態では、操舵制御ECU130が境界線を逸脱したと判定したとき、運転者が車両Vを逸脱方向に向かって操作しようとする場合において、EPS及びAFSによるステアリング制御と、RTCによる車両挙動制御とを略同時に行うことにより、車両挙動の安定を確保しながら、走行レーンからの逸脱を抑制してレーンキープすることができる。
Thus, in the present embodiment, when the
次に、操舵制御ECU130が境界線を逸脱したと判定した後、例えば、対向車等の障害物に衝突しそうになったときの制御について以下、説明する。
Next, after it is determined that the
操舵制御ECU130が境界線を逸脱したと判定した後、画像処理装置150が、例えば、対向車等の障害物を検知し車両Vが対向車と衝突しそうになったとき、運転者が車両Vを逸脱低減の方向に操作する場合において、操舵制御ECU130は、衝突回避アシスト制御を指示する。
After the
すなわち、操舵制御ECU130は、EPSの電動機駆動回路23に対して制御信号を導出して電動機4を駆動させ、ステアリングハンドル3を操作する運転者に対して積極的に衝突を回避するための操舵アシストをすると共に、舵角比可変機構113に対して制御信号を導出し、ステアリングハンドル3の舵角(操作角)に対する車輪(前輪)の転舵角との舵角比を、衝突回避動作の前と比較して上げる(増大させる)AFS制御を遂行する(図6(b)参照)。
That is, the
前記EPSによるステアリング制御により、障害物(対向車)との衝突を回避するためにステアリングハンドル3を操作する運転者に対して前記ステアリングハンドル3が切れ易くなるように電動機4の駆動力で操舵アシストすると共に、AFS制御によって舵角比を衝突回避動作の前と比較して所定値だけ上げる(増大させる)ことにより、早期に必要操作量を増大させてステアリングハンドル3の切り遅れ操作を回避する。
By the steering control by the EPS, the steering assist is performed by the driving force of the
この結果、ステアリングハンドル3によるステアリング操作が鋭敏(sensitive)な特性となり、障害物(対向車)との衝突を早期に回避するために運転者に対してステアリングハンドル3を早く切るようにステアリング操作を促すと共に、通常走行時と比較してステアリングハンドル3を僅かに切っても実際の前輪1L、1Rの転舵角が大きくなるように制御する。換言すると、運転者がステアリングハンドル3を僅かに切っても、実際の前輪1L、1Rの転舵角が前記ステアリングハンドル3の操作角に対応する転舵角よりも大きくなるように制御される。
As a result, the steering operation by the
同時に、操舵制御ECU130は、トー角変更制御ECU37に対して、左右の後輪2L、2Rのトー角が所定角度で「トーアウト」となるように制御信号を導出する。トー角変更制御ECU37は、アクチュエータ30の電動機31を駆動させてロッド35aを軸方向に沿って伸張させることにより、左右の後輪2L、2Rを所望のトー角からなる「トーアウト」に設定することができる。なお、前記左右の後輪2L、2Rのトー角は、ストロークセンサ38で検出され、その検出信号に基づいてフィードバック制御される。この場合、左右の後輪2L、2Rのトー角が「トーアウト」に設定されることにより、ヨーレートの発生が促進され、前記発生するヨーレートを利用して車両Vを迅速に退避動作させることにより、障害物(対向車)に対する衝突を早期に回避することができる。なお、AFS制御では、舵角可変機構113によって上昇させた舵角比によって、ステアリングハンドル3の操作量が増大して必要操作量となったとき、前記舵角比を所定値に低下させる。
At the same time, the
このように、本実施形態では、逸脱防止制御において、操舵負荷が助長されてステアリングハンドル3が重くなると共に、ヨーレート変化が抑制されることにより、車両挙動の安定性を確保することができる。また、本実施形態では、衝突回避アシスト制御において、運転者のステアリングハンドル3の切り遅れを抑制すると共に、ヨーレート変化を早めに発生させることによって障害物(対向車)に対する衝突を早期に回避することができる。
As described above, in the present embodiment, in the departure prevention control, the steering load is promoted and the steering handle 3 becomes heavy, and the change in the yaw rate is suppressed, so that the stability of the vehicle behavior can be ensured. Further, in the present embodiment, in the collision avoidance assist control, the driver's steering delay of the
さらに、本実施形態では、操舵制御ECU130によって、車両V(自車)が走行レーンを逸脱し衝突回避位置又は走行レーンの適切な位置に戻ったと判定されたとき、電動パワーステアリング装置110の電動機4又は操作反力モータ112を衝突回避動作開始前の状態に戻し、ステアリングハンドル3を操作する運転者に対して積極的に衝突を回避するための操舵アシストの作動を停止して衝突回避動作開始前の状態に戻し、舵角比可変機構113の舵角比を通常の状態に戻すことで、操舵アシストが作動した状態から操舵負荷が軽減された衝突回避動作開始前の状態に戻すことができる。
Further, in the present embodiment, when the
従って、運転者は、このような操舵負荷の軽減を体感することにより、車両Vが衝突回避位置まで移動したことを確認することができる。この結果、運転者が必要以上の回避動作をして車両Vの挙動の不安定にすることを防止し、操舵による回避行動から通常の運転モードに容易に戻すことができる。 Therefore, the driver can confirm that the vehicle V has moved to the collision avoidance position by experiencing such a reduction in the steering load. As a result, it is possible to prevent the driver from performing the avoidance operation more than necessary to make the behavior of the vehicle V unstable, and to easily return from the avoidance behavior due to steering to the normal driving mode.
3 ステアリングハンドル
4 電動機
23 電動機駆動回路
37 トー角変更制御ECU(操舵制御装置)
110 電動パワーステアリング装置
113 舵角比可変機構
120R、120L トー角変更装置
130 操舵制御ECU(操舵制御装置、判定装置)
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF SYMBOLS 110 Electric power steering apparatus 113 Steering angle ratio variable mechanism 120R, 120L Toe
Claims (4)
左右の後輪のトー角を変更可能とするトー角変更装置と、
走行レーンをキープする際に設定される目標とのずれを判定する判定装置と、
前記判定装置の判定結果に基づいて、前記電動パワーステアリング装置の前記舵角比可変機構及び前記トー角変更装置をそれぞれ制御する操舵制御装置と、
を備えることを特徴とするレーンキープ又はレーン逸脱防止システム。 An electric power steering device having a steering angle ratio variable mechanism that assists steering by a steering wheel that steers front wheels with an electric motor, and changes a steering angle ratio of a steering angle of a wheel to an operation angle of the steering handle;
A toe angle changing device capable of changing the toe angles of the left and right rear wheels;
A determination device for determining a deviation from a target set when keeping the driving lane;
A steering control device for controlling the steering angle ratio variable mechanism and the toe angle changing device of the electric power steering device based on the determination result of the determination device;
A lane keep or lane departure prevention system comprising:
前記操舵制御装置は、前記ステアリングハンドルを操作する運転者に付与される操作反力を増大させると共に、前記舵角比可変機構の舵角比を、前記車両が走行レーンを逸脱する前と比較して減少させ、且つ、前記トー角変更装置を作動させて後輪のトー角をトーインに変更することを特徴とするレーンキープ又はレーン逸脱防止システム。 The lane keep or lane departure prevention system according to claim 1,
The steering control device increases an operation reaction force applied to a driver who operates the steering handle, and compares the steering angle ratio of the steering angle ratio variable mechanism with that before the vehicle deviates from the travel lane. And a lane keeping or lane departure prevention system, wherein the toe angle changing device is operated to change the toe angle of the rear wheels to toe-in.
前記操舵制御装置は、前記電動パワーステアリング装置に設けられた電動機を駆動させ、ステアリングハンドルを操作する運転者に対して積極的に衝突を回避するための操舵アシストをすると共に、前記舵角比可変機構の舵角比を、衝突回避動作を開始する前と比較して増大させ、且つ、前記トー角変更装置を作動させて後輪のトー角をトーアウトに変更することを特徴とするレーンキープ又はレーン逸脱防止システム。 The lane keep or lane departure prevention system according to claim 1,
The steering control device drives a motor provided in the electric power steering device to assist a driver who operates a steering handle to actively avoid a collision, and to change the steering angle ratio. A lane keep or a steering angle ratio of the mechanism is increased as compared with that before the collision avoidance operation is started, and the toe angle changing device is operated to change the toe angle of the rear wheel to toe out. Lane departure prevention system.
前記操舵制御装置は、自車が衝突を回避し又は走行レーンの適切な位置に戻ったとき、前記電動パワーステアリング装置に設けられた電動機による、前記ステアリングを操作する運転者に対して積極的に衝突を回避するための操舵アシストの作動を停止して前記運転者に対する負荷を衝突回避動作開始前の状態に戻すと共に、前記舵角比可変機構の舵角比を衝突回避動作開始前の状態に戻し、且つ、前記トー角変更装置による後輪のトー角を衝突回避動作開始前の状態に戻すことを特徴とするレーンキープ又はレーン逸脱防止システム。 The lane keep or lane departure prevention system according to claim 3,
The steering control device actively responds to a driver who operates the steering by an electric motor provided in the electric power steering device when the own vehicle avoids a collision or returns to an appropriate position in a traveling lane. The operation of the steering assist for avoiding the collision is stopped to return the load on the driver to the state before the start of the collision avoidance operation, and the steering angle ratio of the steering angle ratio variable mechanism is set to the state before the start of the collision avoidance operation. A lane keep or lane departure prevention system that returns and returns the toe angle of the rear wheel by the toe angle changing device to the state before the start of the collision avoidance operation.
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