JP2012232704A - 車両用操舵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車線の幅変化等の状況変化があっても、車両に目標走行ラインを走行させるための適切な支援ができる車両用操舵装置を提供する。
【解決手段】操舵補助力をモータ６によって発生させる操舵補助モード、及び、走行車線を自動的に維持するための反力トルクをモータ６によって発生させる車線維持支援モードで使用可能な車両用操舵装置１００であって、道路の１車線の幅及び当該幅内の自車両の位置を検知する検知装置１５と、車線維持支援モードにおいて、前記幅内の目標走行ラインから前記幅の最寄りの一方の端を車両が逸脱しない位置までの距離に対して所要のトルク値が得られる反力トルクの特性を、目標走行ラインを中心線として設定し、設定した特性に基づく反力トルクを操舵機構に付与する制御装置１２とを備えたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両用操舵装置に関し、特に、車両が自動的に車線を維持して走行することを支援する機能に関する。

走行中の自動車が、運転者の不注意で車線（レーン）を逸脱することによる危険を防止すべく、電動パワーステアリング装置を利用して自動的に車線内の走行を維持する支援機能を備えた装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この装置では、車線の幅の中央と、車両の幅中心とのずれ量に基づいて、車線の幅の中央へ車両を戻すトルクを発生させるように自動操舵が行われる。
また、その他、車線維持支援に関する技術としては、車線維持支援モードに移行する前に一定時間経過を条件とする装置（特許文献２参照。）、操舵トルクが所定値未満のときは車線変更を行わないとする装置（特許文献３参照。）、車線維持支援モード時に少ない操舵力で車線変更を行う装置（特許文献４参照。）、実舵角と目標舵角との偏差に応じて車線維持のためのトルクを付与する装置（特許文献５参照。）等が提案されている。

特許第３２０９１５４号公報（図１，図１０，段落［００３３］〜［００３６］） 特許第３５９９１４４号公報（図１４，段落［０１０３］） 特許第３５６６８０２号公報（図２，図５，段落［００４５］〜［００４９］） 特許第３５６９５８７号公報（図６，段落［００３１］） 特許第４１４８１７９号公報（図２，図３，図５，図６，段落［００４３］〜［００４７］）

しかしながら、特許文献１の装置では、ずれ量に基づいてトルクが発生するので、例えば車線の幅が道路事情によって狭くなった場合においては、車両が最も大きく中央からずれたときでも、まだ十分なトルクが発生しない。従って、車両を中央に戻す力が弱く、その結果、運転者の意思による操舵なしでは、目標とする走行ラインを走行できなかったり、車線をはみ出したりする可能性がある。特許文献２〜５の装置も、この問題点の解決策を開示していない。

かかる従来の問題点に鑑み、本発明は、車線の幅変化等の状況変化があっても、車両に目標走行ラインを走行させるための適切な支援ができる車両用操舵装置を提供することを目的とする。

（１）本発明は、車両に搭載され、操舵補助力をモータによって発生させる操舵補助モード、及び、走行車線を自動的に維持するための反力トルクを前記モータによって発生させる車線維持支援モードで使用可能な車両用操舵装置であって、
道路の１車線の幅及び当該幅内の自車両の位置を検知する検知装置と、前記車線維持支援モードにおいて、前記幅内の目標走行ラインから前記幅の最寄りの一方の端を車両が逸脱しない位置までの距離に対して所要のトルク値が得られる反力トルクの特性を、前記目標走行ラインを中心線として設定し、設定した特性に基づく反力トルクを操舵機構に付与する制御装置とを備えたものである。

上記のように構成された車両用操舵装置では、道路の１車線の幅が狭くなったときには、その幅変化に合わせて、反力トルクの特性全体の幅も狭くなり、かつ、所要のトルク値は確保される。逆に、車線の幅が広くなったときには、その幅変化に合わせて、反力トルクの特性全体の幅も広くなり、かつ、所要のトルク値は確保される。

（２）また、上記（１）の車両用操舵装置において、反力トルクの絶対値のピーク値として前記所要のトルク値が維持されるように特性の立ち上がり勾配を変化させるようにしてもよい。
この場合、例えば車線の幅が狭くなったときは、立ち上がり勾配を大きくすることによって、目標走行ラインからの車両のずれに対して反力トルクを素早く立ち上げることができる。従って、車線の幅が狭くなっても確実に反力トルクを発生させ、目標走行ラインの走行のための適切な支援をすることができる。

（３）また、上記（１）の車両用操舵装置において、反力トルクの絶対値のピーク値として前記所要のトルク値が維持されるように前記反力トルクの特性における不感帯の幅を変化させるようにしてもよい。
この場合、例えば車線の幅が狭くなったときは、不感帯の幅を狭くすることによって、目標走行ラインからの車両のずれに対して反力トルクを早めに立ち上げることができる。従って、車線の幅が狭くなっても確実に反力トルクを発生させ、目標走行ラインの走行のための適切な支援をすることができる。

（４）また、上記（２）又は（３）の車両用操舵装置において、上記変化は途中の値を経て徐々に実現させるようにしてもよい。
この場合、特性の急変による運転者の違和感を防止することができる。

（５）また、上記（１）〜（４）のいずれかの車両用操舵装置において、車線の幅中心より左右いずれかの方向にずれた位置を前記目標走行ラインとする運転者の要望を受け付ける入力装置を備えてもよい。
この場合、車線の中心以外に、運転者の意思で、左寄り又は右寄りの目標走行ラインを設定することができる。また、寄った方へは車線の幅が狭くなるが、目標走行ラインからの車両のずれに対して反力トルクを素早く又は早めに立ち上げることにより、目標走行ラインの走行のための適切な支援をすることができる。

（６）また、上記（１）の車両用操舵装置において、制御装置は、操舵補助モードから車線維持支援モードへの移行を求める運転者の操作指示を受けた場合に、操舵機構に対して操舵補助モードによる操舵補助を実行しながら、所定の条件が成立すれば車線維持支援モードへ移行するスタンバイモードを実行するようにしてもよい。
この場合、操舵補助モードと車線維持支援モードとの間にスタンバイモードが存在することになり、車線維持支援モードが解除されてもスタンバイモードに戻る。従って、例えば車線変更によって車線維持支援モードが一旦解除されても、変更後の車線で再び車線維持支援モードへの移行の指示をしなくても、スタンバイモードから再び車線維持支援モードへ移行することができる。

（７）また、上記（６）の車両用操舵装置において、制御装置は、スタンバイモードから車線維持支援モードへ移行するとき、モータに発生させるトルクを、滑らかに変化させることが好ましい。
この場合、車線維持支援モードへの移行時のトルク急変を緩和し、運転者に違和感を与えずに移行を実現することができる。

（８）また、上記（１）の車両用操舵装置において、制御装置は、方向指示器が操作されたとき、ブレーキ操作が行われたとき、操舵トルクが所定値以上であるとき、操舵角が所定値以上であるとき、操舵速度が所定値以上であるとき、及び、操舵角速度が所定値以上であるとき、のいずれか１つ以上が成り立つ場合に、車線維持支援モードを解除するようにしてもよい。
この場合、車線維持支援モードにおける運転者の意思による操舵時（緊急危険回避行動等）には、反力トルクによる運転者の操舵への干渉を防止することができる。

本発明の車両用操舵装置によれば、例えば車線の幅が変化しても所要の反力トルクを生じて、車両に、目標走行ラインを走行させるための適切な支援をすることができる。

本発明の実施形態に係る車両用操舵装置の概略構成を示す図である。 車線維持支援モードにおいて発生させる反力トルク（ガイダンストルク）の特性の一例を示すグラフである。 図２の場合よりも、車線の幅が狭くなった場合の特性（実線）を示すグラフである。 図３と同様のグラフであるが、特性の変化を徐々に実現するための途中の特性を付加して示すグラフである。 車線維持支援モードにおいて発生させる反力トルクの特性の他の例を示すグラフである。 図５よりも車線の幅が狭くなった場合の特性（実線）を示すグラフである。 図５に示した特性が、目標走行ラインの変化（左寄り）によってどのように変化するかを示すグラフである。 図５に示した特性が、目標走行ラインの変化（右寄り）によってどのように変化するかを示すグラフである。 運転者の要望を受け付ける入力装置の一例としてのスイッチを示す図である。 目標走行ラインのずれに対して、反力トルクの特性において絶対値の立ち上がりの勾配を変化させる例を示すグラフである。 ステアリングホイールの近辺に設けられるランプ付きのスイッチ及びランプを示す図である。 ＥＣＵにおいて実行されるモード移行の動作を示すフローチャートである。 ＬＫＡモードへの移行の例を示すグラフである。 ＬＫＡモード開始後のモード維持又は解除の処理を示すフローチャートである。

《全体構成》
図１は、本発明の実施形態に係る車両用操舵装置１００の概略構成を示す図である。車両用操舵装置１００は、電動パワーステアリング装置３０及び検知装置１５を主要な要素として構成されている。電動パワーステアリング装置３０は、ステアリングホイール１と操向車輪９とを繋ぐ操舵機構２０に、モータ６による操舵補助力を付与するものである。操舵補助力を加える場所によって、コラムアシスト、ピニオンアシスト、ラックアシスト等のタイプがあり、どのタイプでもよいが、一例としてこの図は、ピニオンアシストの電動パワーステアリング装置３０を示している。

図において、ステアリングホイール１は、第１ステアリングシャフト２と接続されている。第１ステアリングシャフト２は、トーションバー３を介して、第２ステアリングシャフト４と接続されている。第２ステアリングシャフト４には、減速機構５を介して、モータ６の回転による操舵補助力を付与することができる。

減速機構５は、モータ６により回転駆動される駆動ギヤ５ａと、この駆動ギヤ５ａと噛み合い、第２ステアリングシャフト４に操舵補助力を付与する従動ギヤ５ｂとを有している。第２ステアリングシャフト４の下端にはピニオン７が形成されており、このピニオン７が、ラック８と噛み合う。ラック８がその軸方向（紙面の横方向）に動くことにより、操向車輪（前輪）９に転舵角を付与することができる。

トーションバー３の捻れ（第１ステアリングシャフト２と第２ステアリングシャフト４との相対回転角度差）すなわち、操舵トルクは、トルク検出装置１０によって検出される。トルク検出装置１０の出力は、制御装置としてのＥＣＵ（電子制御ユニット）１２に与えられる。また、第２ステアリングシャフト４の舵角を検出する舵角センサ１１が設けられており、その出力は、ＥＣＵ１２に与えられる。ＥＣＵ１２には、その他、車両の方向指示器（図示せず。）を操作したことによる方向指示器信号、ブレーキ操作をしたことによるブレーキ信号、及び、車速信号も入力される。ＥＣＵ１２は、通常の電動パワーステアリング装置としての操舵補助モードを実行するときは、操舵トルクや車速に基づいて必要な操舵補助力を生じさせるべく、モータ６を駆動する。

一方、カメラ１３は、例えばフロントガラスの内側で、ルームミラーの近辺に設けられ、路面の画像を常時、画像処理ＥＣＵ１４に送っている。画像処理ＥＣＵ１４は、画像に写っている左右の白線や路肩等の情報を解析して、車線の幅を検知する。また、画像処理ＥＣＵ１４は、左右の白線等が画像に写り込んでいる位置から、車線の幅内における自車両の位置も検知する。すなわち、カメラ１３及び画像処理ＥＣＵ１４は、道路の１車線の幅及び当該幅内の自車両の位置を検知する検知装置１５を構成している。

画像処理ＥＣＵ１４は、ＣＡＮ(Controller Area Network)バス１６を介して、電動パワーステアリング装置３０のＥＣＵ１２と接続されている。これにより、ＥＣＵ１２は、車線の幅や、自車両の位置についての情報を取得することができる。
次に、通常の電動パワーステアリング装置としての操舵補助モードとは異なる車線維持支援モード（ＬＫＡ（Lane Keeping Assist）モードとも言う。）について、具体的に説明する。

《車線の幅変化に対する車線維持支援モードでの対応》
［立ち上がり勾配の変化］
図２は、車線維持支援モードにおいて発生させる反力トルク（ガイダンストルク）の特性の一例を示すグラフである。横軸は、車線中央を特性の中心線に対応させた場合の車線中央からの距離を表し、縦軸は、トルク（反力トルク）を表している。目標走行ラインＧ（太線）は、車線中央に設定され、矢印は車両進行方向を示している。車両が、中央の目標走行ラインＧから左へずれると、そのずれ量に応じて図示の特性で右方向トルクが発生し、車両は目標走行ラインに戻される。また、車両が、中央の目標走行ラインから右へずれると、そのずれ量に応じて図示の特性で左方向トルクが発生し、車両は目標走行ラインに戻される。なお、中央付近には、トルクを発生しない若干の不感帯がある。

走行中の車両の幅方向中心が、目標走行ラインＧから左車線ラインＬまでずれると、車両の左側車輪が、例えば車線の左端を示す白線に達する。このとき、右方向トルクはピーク値Ｔ_Ｒｍａｘとなる。同様に、走行中の車両の幅方向中心が、目標走行ラインＧから右車線ラインＲまでずれると、車両の右側車輪が、例えば車線の右端を示す白線に達する。このとき、左方向トルクはピーク値Ｔ_Ｌｍａｘとなる。

左車線ラインＬと、右車線ラインＲとの間の横軸上の距離は、道路の１車線の幅から車幅を減じた値に相当する。車線の幅の情報及び自車両の位置の情報は、前述のように、検知装置１５（図１）から送られてくる。そこで、ＥＣＵ１２（図１）は、これらの情報に基づいて図２の特性を設定し、この特性に従って反力トルクを操舵機構２０（図１）に付与し、車両が目標走行ラインＧを走行できるよう支援する。

図３は、図２の場合よりも、車線の幅が狭くなった場合の特性（実線）を示すグラフである。対比のために、図２と同じ特性及び左右車線ラインＬ，Ｒを二点鎖線で示している。車線が狭くなったことに反応して、左車線ラインはＬからＬ’に変化している。また、右車線ラインはＲからＲ’に変化している。目標走行ラインＧが特性の中心線となっていることは図２と変わらない。

走行中の車両の幅方向中心が、目標走行ラインＧから左車線ラインＬ’までずれると、車両の左側車輪が、例えば車線の左端を示す白線に達する。このとき、右方向トルクはピーク値Ｔ_Ｒｍａｘとなる。同様に、走行中の車両の幅方向中心が、目標走行ラインＧから右車線ラインＲ’までずれると、車両の右側車輪が、例えば車線の右端を示す白線に達する。このとき、左方向トルクはピーク値Ｔ_Ｌｍａｘとなる。すなわち、トルクのピーク値は図２の場合と同じであるが、それを実現するために、トルクの立ち上がりの勾配が大きくなっている。これにより、目標走行ラインＧからの車両のずれに対して反力トルクを素早く立ち上げることができる。すなわち、車線の幅が狭くなっても確実に反力トルクを発生させ、目標走行ラインＧの走行のための適切な支援をすることができる。

このように、ＥＣＵ１２は、道路の１車線の幅が狭くなったときには、その幅変化に合わせて、反力トルクの特性全体の幅（Ｌ’−Ｒ’）も狭く設定し、かつ、所要のトルク値（Ｔ_Ｌｍａｘ，Ｔ_Ｒｍａｘ）を確保する。逆に、車線の幅が広くなったときには、ＥＣＵ１２は、その幅変化に合わせて、反力トルクの特性全体の幅も広く設定し、かつ、所要のトルク値を確保する。
従って、このような車両用操舵装置１００では、車線の幅が変化しても所要の反力トルクを生じて、車両に、目標走行ラインを走行させるための適切な支援をすることができる。

図４は、図３と同様のグラフであるが、特性の変化を徐々に実現するための途中の特性を付加して示すグラフである。図示のように、車線の幅が狭くなった場合に急激に特性を変化させると、運転者に違和感を与える可能性もあり得る。そこで、図４における二点鎖線で示す途中の特性を用意することによって、滑らかに特性を変化させる。これにより、特性の急変による運転者の違和感を防止することができる。

［不感帯の幅の変化］
図５は、車線維持支援モードにおいて発生させる反力トルクの特性の他の例を示すグラフである。目標走行ラインＧ（太線）、左車線ラインＬ、右車線ラインＲ、左方向トルクのピーク値Ｔ_Ｌｍａｘ、右方向トルクのピーク値Ｔ_Ｒｍａｘは、図２と同様である。図２との違いは、説明の便宜上、実際の特性よりも不感帯の部分を強調（拡張）して図示している点である。但し、実際に、不感帯を若干拡張してもよい。

上記不感帯の幅を調節することによっても、車線の幅の変化に対応できる。図６は、車線の幅が狭くなった場合の特性（実線）を示すグラフである。対比のために、図５と同じ特性及び左右車線ラインＬ，Ｒを二点鎖線で示している。車線の幅が狭くなったことに反応して、不感帯の幅がＷからＷ’に変化している。左車線ラインはＬからＬ’に変化している。また、右車線ラインはＲからＲ’に変化している。目標走行ラインＧが特性の中心線となっていることは変わらない。

走行中の車両の幅方向中心が、目標走行ラインＧから左車線ラインＬ’までずれると、車両の左側車輪が、例えば車線の左端を示す白線に達する。このとき、右方向トルクはピーク値Ｔ_Ｒｍａｘとなる。同様に、走行中の車両の幅方向中心が、目標走行ラインＧから右車線ラインＲ’までずれると、車両の右側車輪が、例えば車線の右端を示す白線に達する。このとき、左方向トルクはピーク値Ｔ_Ｌｍａｘとなる。すなわち、トルクの立ち上がり勾配及びピーク値は図５の場合と同じであるが、それを実現するために、不感帯Ｗ’がＷより狭くなっている。これにより、目標走行ラインＧからの車両のずれに対して反力トルクを早めに立ち上げることができる。すなわち、車線の幅が狭くなっても確実に反力トルクを発生させ、目標走行ラインＧの走行のための適切な支援をすることができる。

このように、ＥＣＵ１２は、道路の１車線の幅が狭くなったときには、その幅変化に合わせて、反力トルクの特性全体の幅（Ｌ’−Ｒ’）も狭く設定し、かつ、所要のトルク値（Ｔ_Ｌｍａｘ，Ｔ_Ｒｍａｘ）を確保する。逆に、車線の幅が広くなったときには、ＥＣＵ１２は、その幅変化に合わせて、反力トルクの特性全体の幅も広く設定し、かつ、所要のトルク値を確保する。
従って、このような車両用操舵装置１００では、車線の幅が変化しても所要の反力トルクを生じて、車両に、目標走行ラインを走行させるための適切な支援をすることができる。

《目標走行ラインの変化に対する車線維持支援モードでの対応》
［不感帯の幅の変化］
図７及び図８は、図５に示した特性が、目標走行ラインの変化によってどのように変化するかを示すグラフである。目標走行ラインは、必ずしも車線の中央（幅中心）とは限らず、運転者の好みによって、中央より左寄り或いは右寄りを走行したい、という場合もある。

図９は、かかる運転者の要望を受け付ける入力装置の一例として、スイッチ１７を示す図である。スイッチ１７は、例えば中立復帰の双方向押しボタンスイッチで、右寄りを希望するときは右側を押し、左寄りを希望するときは左側を押す。スイッチ１７の出力信号はＥＣＵ１２に入力される。ＥＣＵ１２は、右寄り・左寄りの信号を受け取って、反力トルクの特性上の目標走行ラインを一定量移動させる。また、例えばスイッチ１７が複数回操作された（押された）場合は、一定量×回数分だけ、目標走行ラインを移動させる。スイッチ１７は、例えばステアリングホイールや、その近傍に設けることが好ましい。

図７に戻り、例えば、目標走行ラインＧが、車線の中央より左寄りの図示の位置であるとする。ＥＣＵ１２は、左寄りの目標走行ラインＧから左車線ラインＬまでの範囲内の特性はそのまま生かし、それと絶対値が同じ（符号は逆）特性を、目標走行ラインＧを中心線として右車線ラインＲ’までの範囲内に生じさせる。すなわち、これは、右車線ラインＲを、Ｒ’にシフトする量だけ、不感帯を狭くすることにより実現される特性である。

走行中の車両の幅方向中心が、目標走行ラインＧから左車線ラインＬまでずれると、車両の左側車輪が、例えば車線の左端を示す白線に達する。このとき、右方向トルクはピーク値Ｔ_Ｒｍａｘとなる。逆に、走行中の車両の幅方向中心が、目標走行ラインＧから右車線ラインＲ’までずれても、車両の右側車輪は、例えば車線の右端を示す白線には達しない。しかし、このとき、左方向トルクはピーク値Ｔ_Ｌｍａｘとなる。すなわち、トルクの立ち上がりの勾配及びピーク値は図５の場合と同じであるが、不感帯の幅が小さくなっている。これにより、目標走行ラインＧが車線中央からずれていても、確実に反力トルクを発生させ、目標走行ラインＧの走行のための適切な支援をすることができる。

このように、ＥＣＵ１２は、左寄りに目標走行ラインを設定したときには、そのずれ量に合わせて、反力トルクの特性全体の幅（Ｌ−Ｒ’）も狭く設定し、かつ、所要のトルク値（Ｔ_Ｌｍａｘ，Ｔ_Ｒｍａｘ）を確保する。
従って、このような車両用操舵装置１００では、目標走行ラインが車線中央からずれていても、所要の反力トルクを生じて、車両に、目標走行ラインを走行させるための適切な支援をすることができる。

次に、図８において、例えば、目標走行ラインＧが、車線の中央より右寄りの図示の位置であるとする。ＥＣＵ１２は、右寄りの目標走行ラインＧから右車線ラインＲまでの範囲内の特性はそのまま生かし、それと絶対値が同じ（符号は逆）特性を、目標走行ラインＧを中心線として左車線ラインＬ’までの範囲内に生じさせる。すなわち、これは、左車線ラインＬを、Ｌ’にシフトする量だけ、不感帯を狭くすることにより実現される特性である。

走行中の車両の幅方向中心が、目標走行ラインＧから右車線ラインＲまでずれると、車両の右側車輪が、例えば車線の右端を示す白線に達する。このとき、左方向トルクはピーク値Ｔ_Ｌｍａｘとなる。逆に、走行中の車両の幅方向中心が、目標走行ラインＧから左車線ラインＬ’までずれても、車両の左側車輪は、例えば車線の左端を示す白線には達しない。しかし、このとき、右方向トルクはピーク値Ｔ_Ｒｍａｘとなる。すなわち、トルクの立ち上がりの勾配及びピーク値は図５の場合と同じであるが、不感帯の幅が小さくなっている。これにより、目標走行ラインＧが車線中央からずれていても、確実に反力トルクを発生させ、目標走行ラインＧの走行のための適切な支援をすることができる。

このように、ＥＣＵ１２は、右寄りに目標走行ラインを設定したときには、そのずれ量に合わせて、反力トルクの特性全体の幅（Ｒ−Ｌ’）も狭く設定し、かつ、所要のトルク値（Ｔ_Ｌｍａｘ，Ｔ_Ｒｍａｘ）を確保する。
従って、このような車両用操舵装置１００では、目標走行ラインが車線中央からずれていても、所要の反力トルクを生じて、車両に、目標走行ラインを走行させるための適切な支援をすることができる。

［立ち上がり勾配の変化］
なお、不感帯の幅を調節する以外に、立ち上がりの勾配を変えることによっても、目標走行ラインのずれに対応することは可能である。図１０は、目標走行ラインのずれに対して、反力トルクの特性において絶対値の立ち上がりの勾配を変化させる例を示すグラフである。図において、二点鎖線は、図２と同じ特性を示している。

ここで、例えば、目標走行ラインＧが、車線の中央より左寄りの図示の位置であるとする。ＥＣＵ１２は、左寄りの目標走行ラインＧから左車線ラインＬまでの範囲内でピーク値Ｔ_Ｒｍａｘまで立ち上げるべく、立ち上がりの勾配を大きくする。そして、この特性と絶対値が同じ（符号は逆）特性を、目標走行ラインＧを中心として右車線ラインＲ’までの範囲内に生じさせる。結果的に、特性全体の幅は、右車線ラインＲを、Ｒ’にシフトする量だけ、狭くなる。

走行中の車両の幅方向中心が、目標走行ラインＧから左車線ラインＬまでずれると、車両の左側車輪が、例えば車線の左端を示す白線に達する。このとき、右方向トルクはピーク値Ｔ_Ｒｍａｘとなる。逆に、走行中の車両の幅方向中心が、目標走行ラインＧから右車線ラインＲ’までずれても、車両の右側車輪は、例えば車線の右端を示す白線には達しない。しかし、このとき、左方向トルクはピーク値Ｔ_Ｌｍａｘとなる。すなわち、トルクのピーク値は図２の場合と同じであるが、立ち上がりの勾配が大きくなっている。これにより、目標走行ラインＧが車線中央からずれていても、確実に反力トルクを発生させ、目標走行ラインＧの走行のための適切な支援をすることができる。

このように、ＥＣＵ１２は、左寄りに目標走行ラインを設定したときには、そのずれ量に合わせて、反力トルクの特性全体の幅（Ｌ−Ｒ’）も狭く設定し、かつ、所要のトルク値（Ｔ_Ｌｍａｘ，Ｔ_Ｒｍａｘ）を確保する。
なお、右寄りに目標走行ラインを設定したときも同様に、立ち上がりの勾配を大きくすることによって対応可能である。
従って、このような車両用操舵装置１００では、目標走行ラインが車線中央からずれていても、所要の反力トルクを生じて、車両に、目標走行ラインを走行させるための適切な支援をすることができる。

《車線維持支援モードとスタンバイモード》
次に、操舵補助モード、車線維持支援モード（ＬＫＡモード）の他に、第３のモードとしてスタンバイモードを設けた場合の動作について説明する。
図１１は、ステアリングホイールの近辺に設けられるランプ付きのスイッチ１８及び、ランプ１９を示す図である。スイッチ１８は、スタンバイモードの動作をオン／オフするもので、オンのとき点灯する。ランプ１９は、スタンバイモードからＬＫＡモードに移行したとき点灯する。ＬＫＡモードのオンスイッチは設けられていない。運転者は、ＬＫＡモードに設定したい場合、スタンバイモードのスイッチ１８をオンにする。
なお、スイッチ１８に代えて、これをスタンバイモードの表示用ランプとしてランプ１９と共にモード動作表示用ランプとし、別途、ＬＫＡモードのオン／オフを行うためのスイッチを設けてもよい。

図１２は、ＥＣＵ１２において実行されるモード移行の動作を示すフローチャートである。図において、ＥＣＵ１２は、通常は操舵補助モード（ＥＰＳ制御モード）を実行しながら（ステップＳ１）、スタンバイモードのスイッチ１８がオフからオンに操作されるかどうかを監視している（ステップＳ２）。スタンバイモードがオンになると、ＥＣＵ１２は、所定の移行条件が成り立つか否かを判定する（ステップＳ３）。移行条件とは、例えば、第１条件として、車両の幅中心と、車線の幅中心とのずれ量が所定値以下であること、すなわち、車線の中央付近を走行していることである。また、第２条件として、舵角が中立若しくは、車線の中央に車両が向かうように舵角が向いている場合である。なお、舵角は、舵角センサ１１（図１）の出力により得られる。

ＥＣＵ１２は、第１，第２条件が共に満たされるのを待ち、満たされた場合、チャイムを鳴らし、ランプ１９を点灯させて、ＬＫＡモードへの移行を運転者に知らせる（ステップＳ４）。そして、ＥＣＵ１２の制御は、ＬＫＡモードへ移行する（ステップＳ５）。その後、車線変更があるかどうかを監視し（ステップＳ６）、車線変更があれば、ＥＣＵ１２の制御はスタンバイモードに移行する（ステップＳ７）。ここでも、ＥＣＵ１２は、チャイムを鳴らし、ランプ１８を点灯させて、スタンバイモードへの移行を運転者に知らせる（ステップＳ８）。なお、車線変更の有無は、例えば方向指示器信号（図１）の有無に基づく。その後ＥＣＵ１２は、ステップＳ３に戻り、同様の処理を繰り返す。

上記のように、操舵補助モードとＬＫＡモードとの間にスタンバイモードが存在することよって、ＬＫＡモードが解除されてもスタンバイモードに戻る。従って、例えば車線変更によってＬＫＡモードが一旦解除されても、変更後の車線で再びＬＫＡモードへの移行の指示をしなくても、スタンバイモードから再びＬＫＡモードへ移行することができる。

図１３は、上記のステップＳ５におけるＬＫＡモードへの移行の例を示すグラフである。横軸は時間、縦軸はトルクを表す。スタンバイモードでのトルクは操舵トルクであり、ＬＫＡモードへ移行しようとしているときの操舵トルクは小さい。一方、ＬＫＡモードでの反力トルクは、移行前の操舵トルクよりも大きくなる。瞬間的に移行させると、点線で示すように急激なトルク変化が生じ、運転者には違和感が生じ易い。そこで、実線で示すような滑らかな変化で移行させる。

上記の滑らかな変化を含むスタンバイモードからＬＫＡモードへの移行は、例えば、トルクをＴａ、車幅を考慮して車両が車線ラインに達するまでの距離をＬ、操舵角をＤ（車線方向に対する車輪の角度）、車速をＶとすると、
Ｔａ＝ａＤ／（ｂＬ×ｃＶ） ・・・（１）
で表される関数によって近似することができる。なお、ａ，ｂ，ｃは係数である。移行前のスタンバイモードにおいて、係数ａ，ｂ，ｃの値を適切に選択することで、式（１）によるトルクＴａをスタンバイモードにおけるトルクに合わせておく。そして、ＬＫＡモードへの移行開始により、係数ａ，ｂ，ｃを変化させながら図１３に示すように勾配が変化していく過渡特性を作り出す。

上記のような過渡特性により、ＬＫＡモードへの移行時のトルク急変を緩和し、運転者に違和感を与えずに移行を実現することができる。
なお、上記式（１）による演算トルクは、特性マップと同様に、ＬＫＡモードでも使用することができる。

《車線維持支援モードの解除条件》
次に、ＬＫＡモードの解除について補足説明する。なお、この解除条件は必ずしもスタンバイモードを前提としないので、図１２とは異なる。
図１４は、ＬＫＡモード開始後のモード維持又は解除を示すフローチャートである。図において、ＬＫＡモード開始後は、図示の６つの事象がいずれも「ＮＯ」の場合のみＥＣＵ１２は、ＬＫＡモードを維持し（ステップＳ１７）、１つでも事象が「ＹＥＳ」であればＬＫＡモードを解除する（ステップＳ１８）。具体的には、ＥＣＵ１２は、ステップＳ１１では、方向指示器が操作されたか否かを判定する。方向指示器が操作されれば、車線（レーン）変更をすることを意味するので、ＬＫＡモードを解除する。

また、ＥＣＵ１２は、ブレーキ操作がされたか否かを判定する（ステップＳ１２）。ブレーキ操作がされた場合は、何らかの減速すべき事情があるということなので、ＥＣＵ１２は、ＬＫＡモードを解除する。
また、その他、ＥＣＵ１２は、操舵トルクが閾値より大きい（ステップＳ１３）、操舵速度が閾値（例えば３００ｄｅｇ／秒）より大きい（ステップＳ１４）、操舵角が閾値（例えば中立±４５ｄｅｇ）より大きい（ステップＳ１５）、及び、操舵角加速度が閾値より大きい（ステップＳ１６）、のそれぞれの場合には、運転者が自らの意思で操舵しようとしていると推認し、ＬＫＡモードを解除する。

このようにして、種々の事象から運転者の意思を推認して的確に、ＬＫＡモードを解除することができる。
すなわち、ＬＫＡモードにおける運転者の意思による操舵時（緊急危険回避行動等）には、反力トルクによる運転者の操舵への干渉を防止することができる。

《その他》
なお、上記実施形態において、例えば図３，４，６，７，８，１０に示した反力トルクの特性の変化は、例えば、予め多種類のマップをＥＣＵ１２に記憶しておき、適切なマップを選択することにより実現することができる。また、正規化された基本マップを記憶しておいて、車線の幅や目標走行ラインに応じてその都度演算するという手法でもよい。さらに、式（１）にも示したように、例えば車速に応じて特性を変えることもできる。

なお、図６，７，８，１０に関しても、図４に示したものと同趣旨で、特性の変化を徐々に実現するための途中の特性を付加することができる。途中の特性を用意することによって、滑らかに特性を変化させれば、特性の急変による運転者の違和感を防止することができる。

６：モータ、１２：ＥＣＵ（制御装置）、１５：検知装置、１７：スイッチ（入力装置）

Claims (8)

1. 車両に搭載され、操舵補助力をモータによって発生させる操舵補助モード、及び、走行車線を自動的に維持するための反力トルクを前記モータによって発生させる車線維持支援モードで使用可能な車両用操舵装置であって、
   道路の１車線の幅及び当該幅内の自車両の位置を検知する検知装置と、
   前記車線維持支援モードにおいて、前記幅内の目標走行ラインから前記幅の最寄りの一方の端を車両が逸脱しない位置までの距離に対して所要のトルク値が得られる反力トルクの特性を、前記目標走行ラインを中心線として設定し、設定した特性に基づく反力トルクを操舵機構に付与する制御装置と
   を備えたことを特徴とする車両用操舵装置。
2. 反力トルクの絶対値のピーク値として前記所要のトルク値が維持されるように特性の立ち上がり勾配を変化させる請求項１記載の車両用操舵装置。
3. 反力トルクの絶対値のピーク値として前記所要のトルク値が維持されるように前記反力トルクの特性における不感帯の幅を変化させる請求項１記載の車両用操舵装置。
4. 前記変化は途中の値を経て徐々に実現させる請求項２又は３に記載の車両用操舵装置。
5. 車線の幅中心より左右いずれかの方向にずれた位置を前記目標走行ラインとする運転者の要望を受け付ける入力装置を備えた請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両用操舵装置。
6. 前記制御装置は、前記操舵補助モードから前記車線維持支援モードへの移行を求める運転者の操作指示を受けた場合に、前記操舵機構に対して前記操舵補助モードによる操舵補助を実行しながら、所定の条件が成立すれば前記車線維持支援モードへ移行するスタンバイモードを実行する請求項１記載の車両用操舵装置。
7. 前記制御装置は、前記スタンバイモードから前記車線維持支援モードへ移行するとき、前記モータに発生させるトルクを、滑らかに変化させる請求項６記載の車両用操舵装置。
8. 前記制御装置は、方向指示器が操作されたとき、ブレーキ操作が行われたとき、操舵トルクが所定値以上であるとき、操舵角が所定値以上であるとき、操舵速度が所定値以上であるとき、及び、操舵角速度が所定値以上であるとき、のいずれか１つ以上が成り立つ場合に、前記車線維持支援モードを解除する請求項１記載の車両用操舵装置。

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