JP2014088050A - Lane deviation prevention system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車が走行車線を逸脱しないように自動的に制御する技術に関する。 The present invention relates to a technique for automatically controlling an automobile so as not to deviate from a driving lane.
運転者の意思とは無関係に車両が走行中に走行車線から逸脱しないように、自動的に車両の操舵装置を制御するような技術が提案されている。例えば、そのような車線逸脱の原因は、運転者の不注意、油断、又は眠気、更には、路面のうねりなども想定される。 There has been proposed a technique for automatically controlling a steering device of a vehicle so that the vehicle does not deviate from the traveling lane while the vehicle is traveling regardless of the driver's intention. For example, the cause of such a lane departure is assumed to be driver's carelessness, alertness or drowsiness, and even road swell.
例えば、特許文献1には、車両が車線からずれそうになった時に操舵力を補助することにより、運転者の操舵感を改善するようにした車線維持補助装置が記載されている。
このものは、補助トルク決定手段において、車両の位置、車線中央位置決め手段、中央に対する望ましい位置からの横方向のずれを計算するための計算手段、並びに、補助トルクを供給する電源を用いて、電源からの補助トルクが決定する。運転者の操舵操作によって横方向のずれが減少してくると、補助トルク決定手段は補助トルクを減少させるように構成されている。
For example,
The auxiliary torque determining means uses a vehicle position, a lane center positioning means, a calculation means for calculating a lateral deviation from a desired position with respect to the center, and a power source for supplying auxiliary torque. The auxiliary torque from is determined. The auxiliary torque determining means is configured to decrease the auxiliary torque when the lateral shift is reduced by the driver's steering operation.
また、例えば、特許文献2には、車両の車線維持補助のための運転制御方法及びシステムに関し、車両関連情報を供給するステップと、環境関連情報を供給するステップと、車両関連情報と環境関連情報とを統合するステップと、車両関連情報及び環境関連情報に基づいて車両の今後の軌道を予測するステップと、車両の望ましい車線位置及び/又は案内力を推測するステップと、今後の軌道と望ましい車線位置とを比較するステップと、操舵装置に案内力を供給すべきかどうかを判定するステップと、案内力を操舵装置に供給する場合には、車両の所定の運転挙動を記述した階層的順序集合に基づいて前記案内力の大きさを決定するステップと、車両が移動しようとしている方向に合わせて前記案内力の大きさを調節するステップと、大きさが調節された前記案内力を前記操舵装置に供給するための1つ以上のアクチュエータを起動するステップとを含むようにした技術が記載されている。
Further, for example,
上記特許文献1や特許文献2に記載の技術によれば、車両が走行中に走行車線から逸脱しそうな場合に、運転者の操作とは別ルートで、アクチュエータを制御装置により駆動してステアリング装置(操舵装置)を動作させることにより、そのような逸脱を回避することができるが、実際の操舵装置においては、左右のリンク機構の長さが違うなどの要因から、左右間で操舵特性に相違が存在し円滑で適切な制御を行なうことが難しいといった実情があった。
According to the techniques described in
本発明は、かかる実情に鑑みなされたもので、簡単かつ低コストな構成でありながら、車両が走行中に走行車線から逸脱しそうな場合に、運転者の操作とは別ルートでアクチュエータを制御装置により駆動してステアリング装置(操舵装置)を自動操作することにより車両が走行車線から逸脱しないようにした車線逸脱防止システムにおいて、ステアリング操作の左右間でステアリング特性(操舵特性)に相異があっても、適切に操舵させることができる車線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 such circumstances, and has a simple and low-cost configuration, and when the vehicle is likely to deviate from the traveling lane while traveling, the actuator is controlled by a route different from the operation of the driver. In the lane departure prevention system in which the vehicle does not deviate from the driving lane by automatically operating the steering device (steering device) by driving the vehicle, there is a difference in the steering characteristics (steering characteristics) between the left and right of the steering operation. Another object of the present invention is to provide a lane departure prevention system that can be steered appropriately.
このため、本発明は、
車両が走行中に走行車線から逸脱しそうな場合に、運転者の操作とは別ルートで、アクチュエータを駆動して車両のステアリング装置を自動操作することにより車両が走行車線から逸脱しないようにした車線逸脱防止システムであって、
右方向へのステアリング操作と、左方向へのステアリング操作と、の間における実際のタイヤの切れ角の相異を無くすように、前記アクチュエータに対する駆動量を補正することを特徴とする。
For this reason, the present invention
A lane that prevents the vehicle from deviating from the driving lane by driving the actuator and automatically operating the steering device of the vehicle by a route different from the driver's operation when the vehicle is likely to deviate from the driving lane while driving. A departure prevention system,
The drive amount for the actuator is corrected so as to eliminate the difference in actual tire turning angle between the steering operation in the right direction and the steering operation in the left direction.
本発明において、前記アクチュエータに対する駆動量の補正は、ステアリング操作量と、実際のタイヤの切れ角と、の比に基づいてなされることを特徴とすることができる。 In the present invention, the drive amount for the actuator may be corrected based on a ratio between a steering operation amount and an actual tire turning angle.
本発明において、前記車両のステアリング装置が、ステアリングホイールの回転をドラッグリンクの直線運動に変換し、該ドラッグリンクの直線運動により、当該ドラッグリンクに連結されるナックルアームと、該ナックルアームにタイロッドを介して連結される反対側のナックルアームと、を連動させつつ操舵する構成を有することを特徴とすることができる。 In the present invention, the vehicle steering device converts the rotation of the steering wheel into a linear motion of the drag link, and a knuckle arm coupled to the drag link by the linear motion of the drag link, and a tie rod to the knuckle arm. It can be characterized by having a configuration in which the knuckle arm on the opposite side coupled via the steering is interlocked.
本発明によれば、簡単かつ低コストな構成でありながら、車両が走行中に走行車線から逸脱しそうな場合に、運転者の操作とは別ルートでアクチュエータを制御装置により駆動してステアリング装置(操舵装置)を自動操作することにより車両が走行車線から逸脱しないようにした車線逸脱防止システムにおいて、ステアリング操作の左右間でステアリング特性(操舵特性)に相異があっても、適切に操舵させることができる車線逸脱防止システムを提供することができる。 According to the present invention, in a simple and low-cost configuration, when the vehicle is likely to deviate from the driving lane while traveling, the actuator is driven by the control device in a route different from the driver's operation, and the steering device ( In a lane departure prevention system in which the vehicle does not deviate from the driving lane by automatically operating the steering device), even if there is a difference in steering characteristics (steering characteristics) between the left and right of the steering operation, steering is appropriately performed It is possible to provide a lane departure prevention system capable of
以下に、本発明の一実施の形態について、添付の図面を参照しつつ説明する。なお、以下で説明する実施の形態により、本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The present invention is not limited to the embodiments described below.
ここで、上述したように、ステアリング装置(操舵装置)を、モータ等のアクチュエータにより自動操作する技術において、左右のステアリング操作(ハンドル操作)で、タイヤの切れ角に相違が生じ、ヨーレート(自動車の旋回方向への回転角の変化する速度)が左右操舵間で相違し、安全面や、運転者等に違和感を与えるなど円滑な制御を行なうことができないおそれがある。 Here, as described above, in the technique of automatically operating the steering device (steering device) with an actuator such as a motor, a difference occurs in the tire turning angle between the left and right steering operations (steering operations), and the yaw rate (of the automobile) The speed at which the rotation angle in the turning direction changes) differs between left and right steering, and there is a risk that smooth control cannot be performed, such as giving a sense of discomfort to the driver and the like.
左右で操舵のバラツキが生じる原因としては、トラック、バスなどの大型車両では、ステアリング機構の剛性が不足していること、リンク機構の各リンク長が長いことなどが考えられる。 Possible causes of steering variations on the left and right are that the rigidity of the steering mechanism is insufficient and the length of each link of the link mechanism is long in large vehicles such as trucks and buses.
更には、図1に示すようなステアリング装置(操舵装置)においては、ステアリングホイール10の回転を、ドラッグリンク(drag link:引き棒)30の往復直線運動に変換するステアリングギヤボックス20と、右側のタイヤを操舵するナックルアーム40Aと、左側のタイヤを操舵するナックルアーム40Bと、これらを連動させるために連結するタイロッド50と、が備えられ、前記ドラッグリンク30によりナックルアーム40Aを揺動駆動することで、左右のタイヤ60A、60Bを連動させて操舵するように構成されているが、このドラッグリンク30には、車両への搭載レイアウトなどの関係上、オフセット部分30Aが存在し、当該オフセット部分30Aが、左右で操舵特性にバラツキを生じさせているものと考えられる。
Further, in the steering apparatus (steering apparatus) as shown in FIG. 1, a
また、ステアリングホイール10を右回り(右切り)に操作する場合、ドラッグリンク30には、操舵力とタイヤ反力によって、引張力が作用するため比較的変形(伸び)が大きくなる一方、ステアリングホイール10を左回り(左切り)に操作する場合、ドラッグリンク30には圧縮力が作用するため比較的変形(縮み)が小さいことなどにより、左右で操舵特性にバラツキを生じさせているものと考えられる。 When the steering wheel 10 is operated clockwise (right turn), the drag link 30 is relatively deformed (elongated) due to the steering force and the tire reaction force due to the steering force and the tire reaction force. When 10 is operated counterclockwise (left turn), it is considered that the drag link 30 has a small deformation (shrinkage) due to a compressive force, resulting in variations in steering characteristics on the left and right. It is done.
このような左右間の操舵特性の相違を、リンク機構の構造変更などにより解消することも考えられるが、車両への搭載レイアウトの関係上、リンク機構の構造変更などは簡単ではないといった実情がある。 Such differences in steering characteristics between the left and right can be resolved by changing the structure of the link mechanism, but there is a fact that changing the structure of the link mechanism is not easy due to the mounting layout on the vehicle. .
このため、本実施の形態に係る車線逸脱防止システムでは、以下のような方法により、ステアリング操作において左右間でステアリング特性(操舵特性)に相異があっても、適切に操舵させることができるようにした。 For this reason, the lane departure prevention system according to the present embodiment can be appropriately steered by the following method even when the steering characteristic (steering characteristic) is different between the left and right in the steering operation. I made it.
すなわち、本実施の形態に係る車線逸脱防止システムは、
(1)現在車両に搭載されているヨーレートセンサ(車両の旋回方向への回転角の変化する速度を検出するセンサ)100と、車速センサ200と、ステアリングセンサ(操舵量(角)センサ)300と、を利用する。図4に示すように、車線逸脱防止システムの制御を司る電子制御装置(ECU)400には、それぞれの検出出力(センサにより取得される取得情報)が入力されている。
That is, the lane departure prevention system according to the present embodiment is
(1) A yaw rate sensor (a sensor that detects a speed at which the rotation angle of the vehicle changes in the turning direction) 100, a
(2)車速センサ200の検出出力から実際の車速(車両の走行速度)と、ホイールベースの距離(車両の仕様によって設定)と、ヨーレートセンサ100により検出されたヨーレートと、により、実際の操舵車輪の切れ角度(実操舵角)を演算処理により取得する。
(2) From the detection output of the
(3)ステアリングセンサ300の検出出力に基づいて、ステアリング(ハンドル)操作によるステアリング操舵角を取得する。
(3) Based on the detection output of the
(4)上記(2)と上記(3)は、左右方向への操舵のそれぞれについて通常走行時に演算処理を行い、左右でのバラツキ(相違)を取得すると共に、実操舵角と、ステアリング操舵角と、の比を取得し、ステアリング操舵角毎にマップ化する。例えば、図3に示すようなマップを作成する。 (4) In the above (2) and (3), calculation processing is performed at the time of normal traveling for each of the steering in the left and right directions, and the variation (difference) between the left and right is acquired, and the actual steering angle and the steering steering angle are obtained. The ratio is obtained and mapped for each steering angle. For example, a map as shown in FIG. 3 is created.
(5)車線逸脱のおそれが生じた場合、車両が車線を逸脱しないように、運転者のステアリング操作とは別ルートで、図1に示すような電動モータ等のアクチュエータ70を駆動して、ステアリングギヤボックス20を駆動(補助)して車両の進行方向(タイヤ切れ角)を自動的に制御(操舵)する自動操舵制御を実行するが、その際に、右方向への操舵と、左方向への操舵と、の間における操舵特性のバラツキを解消することができるように、アクチュエータ70に与える駆動量(操舵量)を補正する。
(5) When there is a possibility of lane departure, an
すなわち、上記(4)で取得したマップ(図3等参照)を参照して、実操舵角(実際のタイヤの切れ角)が左右間で略同一となるように、自動操舵制御において車線からのズレ度合い等に応じて設定される「アクチュエータ70に与える操舵量(駆動量)」を補正したうえで、その補正後の操舵量に応じた駆動信号をアクチュエータ70に与えるような制御を行なう。
That is, referring to the map (see FIG. 3 etc.) acquired in the above (4), the automatic steering control from the lane so that the actual steering angle (actual tire turning angle) is substantially the same between the left and right. After correcting the “steering amount (driving amount) applied to the
なお、車線逸脱のおそれがあるか否かの判定は、例えばCCDカメラなどから取得される画像情報に基づいて行なって、目標進路との横方向のズレ量(横偏差)を解消するように、自動操舵しつつ車両を走行させる操舵制御を行なうことができる。 The determination as to whether or not there is a possibility of lane departure is performed based on image information acquired from, for example, a CCD camera, so as to eliminate the lateral deviation (lateral deviation) from the target course. Steering control for running the vehicle while automatically steering can be performed.
ここで、本実施の形態に係る車線逸脱防止システムが行なう制御を、図2の制御フローチャートに従って、より具体的に説明する。なお、図2の制御フローチャートは所定時間毎に実行される。 Here, the control performed by the lane departure prevention system according to the present embodiment will be described more specifically according to the control flowchart of FIG. In addition, the control flowchart of FIG. 2 is performed for every predetermined time.
図2に示すように、
ステップ(図では、Sと記す。以下、同様)1では、車線逸脱のおそれがあるか否かの判定を、CCDカメラから取得される画像情報などに基づいて行なう。車線逸脱のおそれがなく通常の走行が行なわれている場合には、OKとして、ステップ10へ進み、本制御をOFFして終了する。
車線逸脱のおそれがある場合には、NGとして、ステップ2へ進む。
As shown in FIG.
In step (denoted as S in the figure, the same applies hereinafter) 1, whether or not there is a possibility of lane departure is determined based on image information acquired from the CCD camera or the like. If there is no risk of lane departure and normal travel is being performed, the process proceeds to step 10 as OK, and this control is turned off and the process ends.
If there is a risk of lane departure, the process proceeds to step 2 as NG.
ステップ2では、運転者(ドライバ)の操作(ステアリング操作、アクセルペダル操作、ブレーキペダル操作、その他の各種スイッチの操作など)の有無を確認する。
運転者が何らかの操作を行なっている場合には、YES判定して、ステップ11へ進み、各種の運転情報及びその履歴などを分析して、運転者の不注意、油断、眠気などに関連する特徴量などに基づいて、運転者(ドライバ)の状態を推定(判定)する。
In
If the driver is performing any operation, a YES determination is made and the process proceeds to step 11 where various driving information and its history are analyzed, and characteristics related to driver's carelessness, alertness, sleepiness, etc. Based on the amount or the like, the state of the driver (driver) is estimated (determined).
通常の状態である場合には、OK判定して、ステップ12へ進み、本制御をOFFして終了する。 If it is in a normal state, an OK determination is made, the process proceeds to step 12, this control is turned off, and the process ends.
一方、運転者に不注意、油断、眠気などが生じているおそれがあると判定された場合には、NG判定して、ステップ3へ進む。 On the other hand, if it is determined that there is a risk of carelessness, alertness, drowsiness, etc. on the driver, an NG determination is made and the process proceeds to step 3.
ステップ3では、操舵制御モードへ移行する処理を行なう。すなわち、車両が車線を逸脱しないように、運転者のステアリング操作とは別ルートで、図1に示したように電動モータ等のアクチュエータ70を駆動してステアリングギヤボックス20を制御して車両の操舵を自動操作する操舵制御モードへ移行する処理を行なう。
In
まず、ステップ4では、車線逸脱のおそれを運転者に警告するために車線逸脱警報を発する(警告等を点灯、点滅させたり、警報音、警告アナウンスなどを発する)。
First, in
ステップ5では、ステップ4での車線逸脱警報に反応して、運転者(ドライバ)が何らかの操作(ステアリング操作、アクセルペダル操作、ブレーキペダル操作、その他の各種スイッチの操作なお)を行なったか否かを確認する。
In
YES(有り)の場合には、ステップ13へ進み、各種の運転情報及びその履歴などを分析して、運転者の不注意、油断、眠気などに関連する特徴量などに基づいて、運転者(ドライバ)の状態を推定(判定)する。 In the case of YES (Yes), the process proceeds to Step 13 where various driving information and its history are analyzed, and based on the feature amount related to the driver's carelessness, alertness, drowsiness, etc., the driver ( (Driver) state is estimated (determined).
そして、通常の状態に戻ったと判断できる場合には、OK判定して、ステップ14へ進み、本制御をOFFして終了する。 If it can be determined that the state has returned to the normal state, an OK determination is made, the process proceeds to step 14, the present control is turned off, and the process ends.
一方、NO(無し)の場合には、運転者に不注意、油断、眠気などが生じているおそれがあるため、ステップ6へ進む。 On the other hand, in the case of NO (none), there is a possibility that carelessness, alertness, drowsiness, etc. may occur in the driver, and thus the process proceeds to step 6.
ステップ6では、目標進路との横方向のズレ量(横偏差)を取得する。
In
ステップ7では、目標ヨーレートを設定する。目標ヨーレートは、通常走行時に重量推定や重心推定などから車両の状態(バスの場合には乗客の乗車位置や人数、トラックなどの場合には荷物の積載状態)を推定し、当該車両の状態に応じて適切な目標値に設定される構成とすることができる。 In step 7, a target yaw rate is set. The target yaw rate is estimated by estimating the vehicle state (such as the passenger's boarding position and number of passengers in the case of buses, and the loading state of luggage in the case of trucks) from the weight estimation and center of gravity estimation during normal driving. It can be set as the structure set to an appropriate target value according to it.
ステップ8では、目標操舵角を設定する。横偏差の大きさと目標ヨーレートから、最適な操舵が実現されるように、目標操舵量(目標操舵角)を設定する。
In
本実施の形態では、このとき、左右の操舵特性のバラツキ、右方向への操舵と、左方向への操舵と、の間に存在する操舵特性のバラツキを無くすように、アクチュエータ70に与える操舵量(駆動量)を補正する。
In the present embodiment, at this time, the steering amount given to the
具体的には、図3に示すようなマップを参照して目標操舵量(目標操舵角)を設定する。
すなわち、右への操舵の場合、図3のマップにおいて、右への操舵量(ステアリング操舵量)として「200」の目標操舵量(目標ステアリング操舵量)を与える場合、実操舵角(実際のタイヤの切れ角)が小さいため、実際に目標ヨーレートを得るためには、実際には、目標操舵量(目標ステアリング操舵量)の2.0倍程度の操舵量を与える必要がある。
Specifically, the target steering amount (target steering angle) is set with reference to a map as shown in FIG.
That is, in the case of steering to the right, when the target steering amount (target steering steering amount) of “200” is given as the steering amount to the right (steering steering amount) in the map of FIG. Therefore, in order to actually obtain the target yaw rate, it is actually necessary to give a steering amount about 2.0 times the target steering amount (target steering amount).
一方で、左への操舵の場合、図3のマップにおいて、左への操舵量(ステアリング操舵量)として「200」の目標操舵量(目標ステアリング操舵量)を与える場合、実操舵角(実際のタイヤの切れ角)が大きいため、実際に目標ヨーレートを得るためには、実際には、目標操舵量の0.7倍程度の操舵量を与える必要がある。 On the other hand, in the case of steering to the left, when a target steering amount (target steering steering amount) of “200” is given as the steering amount to the left (steering steering amount) in the map of FIG. In order to actually obtain the target yaw rate, it is actually necessary to give a steering amount of about 0.7 times the target steering amount.
このため、本実施の形態では、目標ヨーレートから設定される目標操舵量(目標操舵角)に対して、図3のマップ等を参照して、目標操舵量(目標操舵角)を補正して、補正後の値を、最終的な目標操舵量(目標操舵角)として設定する。 For this reason, in the present embodiment, the target steering amount (target steering angle) is corrected with reference to the map of FIG. 3 with respect to the target steering amount (target steering angle) set from the target yaw rate, The corrected value is set as the final target steering amount (target steering angle).
ステップ9では、最終的な目標操舵量(目標操舵角)に基づいて、電動モータ等のアクチュエータ70を駆動して、ステアリングギヤボックス20を駆動し、車両を自動的に操舵する自動操舵制御を実行する。
なお、この際に、警告等を点灯、点滅させたり、警報音、警告アナウンスなどを発することで、運転者に自動操舵制御を実行している旨を警告する。
In
At this time, the driver is warned that automatic steering control is being executed by lighting or blinking a warning or the like, or issuing an alarm sound or a warning announcement.
以上のように、本実施の形態によれば、車線逸脱のおそれが生じた場合、車両が車線を逸脱しないように、運転者のステアリング操作とは別ルートで、電動モータ等のアクチュエータ70を駆動してステアリングギヤボックス20を駆動(補助)して車両の進行方向(タイヤ切れ角)を自動的に制御(操舵)する自動操舵制御を実行するが、その際に、右方向への操舵と、左方向への操舵と、の間における操舵特性のバラツキを解消することができるように、アクチュエータ70に与える駆動量(操舵量)を補正するようにしたので、左右の操舵におけるヨーレートをほぼ均一なものとすることができるので、自動操舵制御における急操舵或いは緩慢過ぎる操舵などが抑制され、違和感を無くすことができると共に、安全性などを高めることが可能となる。
As described above, according to the present embodiment, when there is a risk of lane departure, the
すなわち、本実施の形態によれば、簡単かつ低コストな構成でありながら、車両が走行中に走行車線から逸脱しそうな場合に、運転者の操作とは別ルートでアクチュエータを制御装置により駆動してステアリング装置(操舵装置)を自動操作することにより車両が走行車線から逸脱しないようにした車線逸脱防止システムにおいて、ステアリング操作の左右間でステアリング特性(操舵特性)に相異があっても、適切に操舵させることができる車線逸脱防止システムを提供することができる。 That is, according to the present embodiment, when the vehicle is likely to deviate from the travel lane while traveling, the actuator is driven by the control device in a route different from the driver's operation, even though the configuration is simple and low-cost. In a lane departure prevention system in which the vehicle does not deviate from the driving lane by automatically operating the steering device (steering device), even if there is a difference in steering characteristics (steering characteristics) between the left and right of the steering operation It is possible to provide a lane departure prevention system that can be steered.
なお、上述した本実施の形態では、バス、トラック等の大型車両の操舵装置を例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、普通自動車などにおいても、同様に適用することができるものである。 In the above-described embodiment, the description has been given of the steering device for a large vehicle such as a bus and a truck. However, the present invention is not limited to this, and the present invention can be similarly applied to an ordinary automobile. It is something that can be done.
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々変更を加え得ることは勿論である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
10 ステアリングホイール(ハンドル)
20 ステアリングギヤボックス
30 ドラッグリンク(引き棒)
30A オフセット部分
40A ナックルアーム(右)
40B ナックルアーム(左)
50 タイロッド
60A タイヤ(右)
60B タイヤ(左)
100 ヨーレートセンサ
200 車速センサ
300 ステアリングセンサ(操舵角センサ)
400 電子制御装置(ECU)
10 Steering wheel (handle)
20 Steering gear box 30 Drag link (pull bar)
30A offset
40B Knuckle arm (left)
50
60B tire (left)
100
400 Electronic control unit (ECU)
Claims (3)
右方向へのステアリング操作と、左方向へのステアリング操作と、の間における実際のタイヤの切れ角の相異を無くすように、前記アクチュエータに対する駆動量を補正することを特徴とする車線逸脱防止システム。 A lane that prevents the vehicle from deviating from the driving lane by driving the actuator and automatically operating the steering device of the vehicle by a route different from the driver's operation when the vehicle is likely to deviate from the driving lane while driving. A departure prevention system,
A lane departure prevention system for correcting a driving amount for the actuator so as to eliminate a difference in actual tire turning angle between a steering operation in the right direction and a steering operation in the left direction. .
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