JP2019051784A - ステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】乗員が車両の操舵可能な状態で手動運転モードに移行できるステアリング装置。【解決手段】ステアリング装置のステアリングＥＣＵは、自動運転モードにおいて、反力アクチュエータを停止させた状態で、ステアリングホイールを回転操作する操作タスクの実行を要求し（ステップ１００、１０２）、操作タスクに応じてステアリングホイールが回転操作されたか否かを確認する（ステップ１０４、１０８）。操作タスクに応じてステアリングホイールが回転操作された場合には、乗員がステアリング操作の準備ができていると判定する（ステップ１１０）。これにより、乗員が車両の転舵可能な状態で手動運転モードに移行できる。【選択図】図４

Description

本発明は、ステアリング装置に関する。

特許文献１の自動運転制御装置は、自動運転モードと手動運転モードとの切換えを行う運転モード切換え装置を備え、自動運転モードに切換えられている際に、自動運転コントローラが、アクチュエータを作動させて車両の速度及び操舵角を制御する。また、自動運転制御装置は、運転者のステアリング操作であるステアリングオーバーライドを検出するオーバーライド検出装置を備えており、オーバーライド検出装置によって運転者のステアリングオーバーライドが検出された場合に、自動運転コントローラが自動運転モードから手動運転モードに切換える。

また、特許文献２のステアバイワイヤ式操舵装置は、運転操作装置とステアリング装置機構とが機械的に切離されており、所定の角度以上のステアリング操作又は所定のトルク以上のステアリング操作が行われた場合に、自動運転システムより優先して乗員のステアリング操作に応じた操舵が実施される。

特開２０００−２７６６９０号公報 特開２００４−２２４２３８号公報

ところで、自動運転モードから手動運転モードへの切換えは、乗員がステアリングをオーバーライド操作する場合に限らず、自動運転システムの発意により自動運転モードの終了及び手動運転モードでのステアリング操作を乗員に要求する場合がある。この場合も乗員がステアリングをオーバーライド操作したことが検出されると、自動運転モードから手動運転モードに切換えられる。この際、乗員が意図せずにステアリングに触れしまうと、手動運転モードに切換わってしまう。自動運転モードから手動運転モードに切換える際、車両の安定走行を確保するためには、乗員が車両の操舵可能な状態で手動運転モードに移行する必要がある。

本発明は、上記事実を鑑みて成されたものであり、乗員の意図しない状態で手動運転モードに移行されるのを抑制できるステアリング装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様は、手動転舵の場合の操舵角を検出する操舵角検出部、及び非手動転舵の場合の転舵角を検出する転舵角検出部を備え、手動転舵の場合に、前記操舵角検出部で検出された前記操舵角に応じて転舵輪を転舵し、非手動転舵の場合に、転舵情報に応じて前記転舵輪を転舵し、かつ前記転舵角検出部で検出された前記転舵角に応じてステアリングホイールを回転する操舵転舵部と、非手動転舵中に、前記転舵角に応じた前記ステアリングホイールの回転を停止させて、前記ステアリングホイールを所定状態に回転させる操作タスクを乗員に要求する要求部と、前記操作タスクが実行されたか否かを検出する検出部と、前記検出部による検出結果に基づいて、乗員の手動転舵が可能か否かを判定する判定部と、を含む。

第２の態様は、第１の態様において、前記要求部は、報知部によって前記操作タスクを報知することで、前記操作タスクの実行を要求する。

第３の態様は、第１又は第２の態様において、前記判定部は、前記要求部が前記操作タスクを要求してから所定時間内に前記操作タスクの終了が検出された場合に、乗員の手動転舵が可能と判定する。

第４の態様は、第１又は第２の態様において、前記要求部は、前記操作タスクとして、前記転舵情報に応じた前記転舵輪の転舵と前記ステアリングホイールの回転操作による前記転舵輪の転舵とが一致するように前記ステアリングホイールの回転操作を要求する。

第５の態様は、第４の態様において、前記判定部は、前記ステアリングホイールが回転操作されて検出された前記操舵角と前記転舵情報に応じた前記転舵輪の前記転舵角とを照合して、乗員の手動転舵が可能か否かを判定する。

本発明の第１の態様では、転舵操舵部が、手動転舵の場合の操舵角を検出する操舵角検出部、及び非手動転舵の場合の転舵角を検出する転舵角検出部を備え、手動転舵の場合に、操舵角検出部で検出された操舵角に応じて転舵輪を転舵する。また。転舵操舵部は、非手動転舵の場合に、転舵情報に応じて転舵輪を転舵し、かつ転舵角検出部で検出された転舵角に応じてステアリングホイールを回転する。

ここで、要求部は、非手動転舵中に、転舵角に応じたステアリングホイールの回転を停止させて、ステアリングホイールを所定状態に回転させる操作タスクを乗員に要求し、検出部は、操作タスクが実行されたか否かを検出する。

判定部は、検出部による検出結果に基づいて、乗員の手動転舵が可能か否かを判定する。これにより、乗員による手動転舵が可能と判定されることで、乗員の意図しない状態で非手動転舵から手動転舵に移行されるのを抑制できる。

第２の態様では、報知部によって操作タスクを報知することで、乗員が操作タスクを認識できる。このため、乗員が操作タスクを実行でき、乗員による運転操作が可能と判定されることで、乗員の意図しない状態で非手動転舵から手動転舵に移行されるのをより抑制できる。

第３の態様では、要求部が操作タスクを要求してから所定時間内に操作タスクの終了が検出された場合に、乗員による運転操作が可能と判定する。このため、乗員が車両の転舵可能な状態であると適正に判定でき、非手動転舵から手動転舵に移行されるのをより抑制できる。

第４の態様は、操作タスクとして、転舵情報に基づいた転舵輪の転舵とステアリングホイールの回転操作による転舵輪の転舵とが一致するようにステアリングホイールの回転操作を要求する。このため、乗員が実際に車両を運転している感覚で操作タスクを実行でき、乗員の意図しない状態で非手動転舵から手動転舵に移行されるのをより抑制できる。

第５の態様では、ステアリングホイールが回転操作されて検出された操舵角と転舵情報に基づいた転舵輪の転舵角とを照合して、乗員の手動転舵が可能か否かを判定する。このため、乗員が車両の転舵可能な状態であることを適正に判定できて、非手動転舵から手動転舵に移行されるのをより抑制できると共に、手動転舵に円滑に移行できる。

第１の実施の形態に係るステアリング装置の概略構成図である。 自動運転システムの概略構成図である。 第１の実施の形態に係るステアリングホイールの正面図である。 第１の実施の形態に係る操作判定処理を示す流れ図である。 第１の実施の形態の変形例に係る操作判定処理を示す流れ図である。 第２の実施の形態に係る操作判定処理を示す流れ図である。 車両走行経路を示す走行路の一例を示す概略図である。 第２の実施の形態に係る操作判定処理を示す流れ図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。
〔第１の実施の形態〕
図１には、第１の実施の形態に係るステアリング装置１０の概略構成がブロック図にて示され、図２には、乗員の運転操作を支援する運転支援装置としての自動運転システム１２の概略構成がブロック図にて示されている。

ステアリング装置１０は、車両（図示省略）に設置されて車両の操舵（転舵）に用いられる。また、自動運転システム１２は、車両に設けられ、自動運転モードで動作することで、車両の速度制御及び操舵制御を行って車両の走行を制御する。ステアリング装置１０では、自動運転システム１２が手動運転モードで動作することで、手動転舵（手動操舵）が行われ、自動運転システム１２が自動運転モードで動作することで、非手動操舵としての自動操舵を行う。

図１に示すように、ステアリング装置１０は、ステアバイワイヤ式とされており、操舵転舵部を構成する操舵部としての操舵機構１４、及び操舵転舵部を構成する転舵部としての転舵機構１６を備えている。操舵機構１４は、支持部としてのステアリングシャフト（コラムシャフト）１８を備えており、ステアリングシャフト１８が乗員（運転者）の着座する座席の車両前側において車体に回転可能に支持されている。ステアリングシャフト１８の先端部には、ステアリングホイール２０が取付けられている。図３には、ステアリングホイール２０が正面図にて示されている。なお、図３では、車両を直進させる状態におけるステアリングホイール２０の直進操舵位置が示されている。

図３に示すように、ステアリングホイール２０は、リング状のリム部２２、リム部２２の軸心部に配置されたボス部２４、及びリム部２２とボス部２４とを連結するステー部２６により構成されている。ステアリングホイール２０は、ボス部２４がステアリングシャフト１８の先端部に取付けられて車体に支持され、ステアリングシャフト１８と一体回転可能とされている。

図１に示すように、操舵機構１４は、操舵動作部としての反力アクチュエータ２８、及び検出部を構成すると共に操舵角検出部としての操舵角センサ３０を備えており、反力アクチュエータ２８及び操舵角センサ３０がステアリングシャフト１８に取付けられている。操舵機構１４は、反力アクチュエータ２８が作動することでステアリングシャフト１８を介してステアリングホイール２０に回転トルクを付与できると共に、ステアリングホイール２０の回転が可能となっている。また、反力アクチュエータ２８では、ステアリングホイール２０に生じる回転トルクの変化がステアリングシャフト１８を介して検出でき、操舵角センサ３０は、ステアリングシャフト１８の回転を検出することで、ステアリングホイール２０が回転操作された際の操舵角を検出する。

転舵機構１６は、転舵動作部としての転舵アクチュエータ３２及び転舵角検出部としての転舵角センサ３４を備えている。転舵アクチュエータ３２は、図示しないリンク機構を介して車両の左右の転舵輪（例えば、前輪）３６に連結されており、転舵アクチュエータ３２が作動されることで、転舵輪３６が転舵されて車両の進行方向が変更（転舵）される。また、転舵角センサ３４は、転舵輪３６の転舵角を検出する。

ステアリング装置１０には、制御部、要求部、検出部及び判定部を構成するステアリングＥＣＵ４０が設けられており、ステアリングＥＣＵ４０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、不揮発性のメモリ等がバスによって接続されたマイクロコンピュータ（図示省略）を備えている。ステアリングＥＣＵ４０には、反力アクチュエータ２８、操舵角センサ３０、転舵アクチュエータ３２、及び転舵角センサ３４が電気的に接続されている。

ステアリングＥＣＵ４０は、乗員によりステアリングホイール２０が回転操作（操舵）された際に、操舵角センサ３０によってステアリングホイール２０の操舵角を検出する。また、ステアリングＥＣＵ４０は、転舵角センサ３４によって検出される転舵輪３６の転舵角が、操舵角センサ３０によって検出された操舵角となるように転舵アクチュエータ３２を作動させて、転舵輪３６を転舵させる。また、ステアリングＥＣＵ４０は、転舵アクチュエータ３２が転舵輪３６から受ける反力を検出し、検出された反力に基づいて反力アクチュエータ２８を作動させて、ステアリングホイール２０に反力（回転トルク）を付与する。これにより、転舵輪３６が路面から受ける反力がステアリングホイール２０に伝達され、乗員は、ステアリングホイール２０と転舵輪３６とが機械的に接続されていると感じることができる。

図２に示すように、自動運転システム１２には、運転制御部としての自動運転制御装置４２が設けられており、自動運転制御装置４２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、不揮発性のメモリ等がバスによって接続されたマイクロコンピュータ（図示省略）を備えている。ステアリングＥＣＵ４０は、自動運転制御装置４２に電気的に接続されており、自動運転制御装置４２（自動運転システム１２）が自動運転モードで動作する際には、ステアリングＥＣＵ４０が、自動運転制御装置４２の転舵情報としての転舵信号（転舵要求）に応じて転舵アクチュエータ３２の作動を制御して転舵輪３６を転舵する。また、ステアリングＥＣＵ４０は、転舵角センサ３４によって検出される転舵角に応じて反力アクチュエータ２８を作動させ、ステアリングホイール２０を回転させる。これにより、自動運転モードにおいて、乗員がステアリングホイール２０を回転させることなく、転舵輪３６の転舵に応じてステアリングホイール２０が回転される。

車両には、表示部としてのディスプレイ４４、エンジンＥＣＵ４６、ブレーキＥＣＵ４８、及びトランスミッションＥＣＵ５０等が設けられている。ディスプレイ４４は、インストルメントパネル等に設けられて各種の情報の表示に用いられる。エンジンＥＣＵ４６は、駆動源としてのエンジン（電機モータでもよく、エンジン及び電機モータでもよい）の作動を制御し、ブレーキＥＣＵ４８は、制動装置（ブレーキシステム）の作動を制御し、トランスミッションＥＣＵ５０は、トランスミッション（自動変速機）を制御する。

また、車両には、監視装置５２及びナビゲーション装置５４が設けられている。監視装置５２は、車体前方及び車体後方を含む周囲を撮像する撮像装置（カメラ）等を備え、撮像装置の撮影画像から車両周囲の他の車両、歩行者等の対象物、路上の白線等の路上表示などの検出、及び対象物と車体との相対位置の判定などが可能となっている。なお、監視装置５２は、撮影画像を図示しないディスプレイ（ディスプレイ４４であってもよい）に表示して、乗員の視認を補助してもよい。また、監視装置５２は、ミリ波レーザ等の計測手段を備え、車両の周囲の対象物との距離を計測可能であってもよい。

ナビゲーション装置５４は、地図情報が記憶されていると共に、車両の位置情報、及び車両の走行経路を含む走行情報（走行速度、走行方向などの情報）の取得が可能となっている。ナビゲーション装置５４は、位置情報及び走行情報に基づいて地図上における自車両の位置、走行経路等を図示しないディスプレイに表示する。また、ナビゲーション装置５４は、目的地が設定されることで、現在地から目的地までの走行経路を設定し、設定した走行経路に沿って車両を案内可能となっている。

自動運転制御装置４２には、ディスプレイ４４、エンジンＥＣＵ４６、ブレーキＥＣＵ４８、トランスミッションＥＣＵ５０、監視装置５２、及びナビゲーション装置５４の各々が電気的に接続されている。自動運転制御装置４２は、自動運転モードで動作する際、監視装置５２及びナビゲーション装置５４から取得する情報に基づいて、ステアリングＥＣＵ４０を介した操舵制御、エンジンＥＣＵ４６を介した速度制御、トランスミッションＥＣＵ５０を介した変速制御、及びブレーキＥＣＵ４８を介した制動制御を行う。この際、自動運転制御装置４２は、監視装置５２によって検出される路面表示に合せて操舵制御を行うと共に、周囲の対象物との距離及び相対速度に応じて速度制御を行いながら、予め設定された走行経路に沿って車両が走行するように走行制御を行う。

また、自動運転制御装置４２は、乗員が自動運転モードでの走行が解除されるなどの予め設定された条件によって自動運転モードを終了し、乗員がステアリング操作等を行う手動運転モードに移行する。この際、自動運転制御装置４２は、運転動作が自動運転モード又は手動運転モードであるかをディスプレイ４４に表示して乗員に報知する。

自動運転制御装置４２は、高速道路などの自動車専用道路から一般道へ降りる場合、目的地に近づいた場合などの予め設定されたタイミングで、自動運転モードから手動運転モードに切換えて、自動運転モードでの動作を終了する。この際、自動運転制御装置４２は、ステアリングＥＣＵ４０に対して、手動運転モードへの移行確認を要求する。ステアリングＥＣＵ４０は、手動運転モードへの移行確認が要求されると、乗員がステアリングホイール２０を把持してステアリング操作が可能か否かを確認（乗員がステアリング操作の準備ができているか否かを確認）し、確認結果を自動運転制御装置４２に出力する。自動運転制御装置４２は、ステアリングＥＣＵ４０の確認結果を含めて手動運転モードへ移行するか否かを判定し、手動運転モードに移行すると判定した場合に、自動運転モードでの動作終了を報知（音声又はディスプレイ４４上の表示で報知）し、自動運転モードから手動運転モードに切換える。

図１に示すように、ステアリング装置１０には、報知部を構成する発光部５６が設けられている。図３に示すように、発光部５６は、ステアリングホイール２０に設けられており、ステアリングホイール２０の直進操舵位置におけるリム部２２の左側部分に発光部５６Ｌが配置され、リム部２２の右側部分に発光部５６Ｒが配置されている。発光部５６Ｌ、５６Ｒには、光源としての所定色に発光するＬＥＤ（発光ダイオード、図示省略）が用いられている。

図１に示すように、発光部５６Ｌ、５６Ｒは、ステアリングＥＣＵ４０に電気的に接続されており、ステアリングＥＣＵ４０がＬＥＤの点灯を制御することで発光部５６Ｌ、５６Ｒの発光が制御される。また、発光部５６Ｌ、５６Ｒが発光されることで、発光部５６Ｌ、５６Ｒの発光が乗員に視認される。発光部５６Ｌ、５６Ｒは、点灯（発光）されたことを乗員が視認できればよく、リム部２２の外周面に露出されて取付けられていてもよく、リム部２２を被覆する意匠部材に被覆されていてもよい。

また、ステアリング装置１０には、報知部を構成するスピーカ５８が設けられてもよい。スピーカ５８は、車両の図示しないインストルメントパネル内に配置され、ステアリングＥＣＵ４０に電気的に接続されればよい。ステアリングＥＣＵ４０は、スピーカ５８を作動させることで、乗員に音声情報を報知する。なお、車両に設けられるディスプレイ４４が報知部の構成に含まれてもよく、ステアリングＥＣＵ４０がディスプレイ４４に情報を表示して乗員に報知してもよい。

ステアリングＥＣＵ４０は、自動運転制御装置４２から手動運転モードへの移行確認が要求されると、乗員（運転者）にステアリングホイール２０を所定状態に回転する操作タスクの実行を要求する。また、ステアリングＥＣＵ４０は、乗員により操作タスクが実行されかつ所定時間以内に終了されたことを検出することで、乗員がステアリングホイール２０を把持し、ステアリング操作可能であることを自動運転制御装置４２に出力する。

ここで、第１の実施の形態の作用として、ステアリング装置１０における操作判定処理を説明する。図４には、ステアリングＥＣＵ４０において実行される操舵操作の操作判定処理の概略が示されている。

このフローチャートは、自動運転制御装置４２から手動運転モードへの移行確認の要求が入力されると実行が開始され、最初のステップ１００では、初期設定を行う。初期設定では、発光部５６Ｌ、５６Ｒを消灯状態とする。また、初期設定では、操作タスクを設定する。ステアリングＥＣＵ４０には、操作タスクとして、ステアリングホイールの所定の回転パターンが複数種（複数パターン）が記憶されており、記憶されている複数種のパターンから一つを操作タスクとして選択する。操作タスクのパターンには、ステアリングホイール２０の回転方向の指定、及び回転角度（指示角度θ）の指定が含まれ、操作タスクは、指示角度θに達するようにステアリングホイール２０の回転操作を乗員に要求する。操作タスクにおける指示角度θは、ステアリングホイール２０の遊び（遊び角）を越える角度であり、乗員が車両を急旋回させたと感じない角度であることが好ましく、第１の実施の形態では、一例として指示角度θ＝１０°としている。

初期設定が終了すると、ステップ１０２に移行し、所定のタイミングで操作タスクの実行を要求する。また、次のステップ１０４では、所定時間以内（例えば、５秒以内）に操作タスクの実行が終了したか否かを確認する。

操作タスクの実行を要求するタイミングとしては、車両が直進状態であることが好ましい。また、操作タスクの実行要求は、ステアリングホイール２０の回転方向側の発光部５６（発光部５６Ｌ又は発光部５６Ｒ）を点灯又は点滅させることでステアリングホイール２０の回転方向を報知し、ステアリングホイール２０が指示角度θまで回転操作された際に、発光部５６を消灯させることで指示角度θの報知を行う。

図３に示すように、操作タスクがステアリングホイール２０の右方向への回転操作である場合、発光部５６Ｌを消灯状態としながら発光部５６Ｒのみを点灯させてステアリングホイール２０の回転方向を報知する。また、回転操作されたステアリングホイール２０の回転が指示角度θに達する（図３の二点鎖線参照）ことで、発光部５６Ｒを消灯させて、ステアリングホイール２０の回転角度が指示角度θに達したことを乗員に報知する。

ここで、ステアリングＥＣＵ４０は、操舵角センサ３０によって検出される操舵角からステアリングホイール２０の回転操作（回転方向を含む）及び回転角度を検出する。ステアリングＥＣＵ４０は、ステアリングホイール２０が要求された方向に回転操作され、かつ所定時間内にステアリングホイール２０の回転角度が指示角度θに達したことが検出されると、ステップ１０４において肯定判定してステップ１０６に移行する。

ステップ１０６では、発光部５６を消灯し、次の１０８では、ステアリングホイール２０の回転が停止されたか否かを確認する。なお、ステアリングホイール２０が乗員により回転される際には、ステアリングホイール２０が回転操作されるに従って発光部５６の発光間隔（ＬＥＤの点灯間隔）が徐々に短くなるように点滅させ、指示角度θに達した際に、発光部５６の発光を停止（消灯）してもよい。

ステアリングホイール２０が指定された回転方向に指示角度θまで回転操作されて回転が停止されていると、ステップ１０８において肯定判定されてステップ１１０へ移行する。このステップ１１０では、乗員がステアリング操作の準備（手動運転モードに移行する準備）ができていると判断して、乗員のステアリング操作が可能であることを自動運転制御装置４２へ出力して処理を終了する。処理を終了する際には、スピーカ５８からステアリングホイール２０を直進操舵位置に戻すように乗員に要求してもよく、反力アクチュエータ２８を制御してステアリングホイール２０を直進操舵位置に戻すようにしてもよい。

一方、ステアリングホイール２０が所定時間内に、指示角度θまで回転操作されなかった場合には、ステップ１０４において否定判定されてステップ１１２へ移行する。また、ステアリングホイール２０が所定時間内に指示角度θまで回転操作されたが（ステップ１０４で肯定判定）、さらにステアリングホイール２０の回転操作が継続された場合（ステアリングホイール２０が回り続けている場合や指示角度θを大きく越えて回転された場合）には、ステップ１０８において否定判定されてステップ１１２へ移行する。

このステップ１１２では、乗員がステアリング操作に適した状態でない可能性がある（ステアリング操作の準備ができていない）と判定し、乗員がステアリング操作に適した状態に至っていない（乗員のステアリング操作の準備ができていない）ことを自動運転制御装置４２に出力する。なお、ステップ１１２において判定結果を出力する際には、操作タスクのパターン（回転方向又は回転方向と指示角度θの組合せ）を変更して、ステップ１０２〜ステップ１０８を再実行（１回又は２回以上のリトライ）してから判定するようにしてもよい。

自動運転制御装置４２は、ステアリングＥＣＵ４０から乗員がステアリング操作に適した状態に至っていないと判定された場合、手動運転モードへ移行せずに自動運転モードでの動作を継続する。また、自動運転制御装置４２は、自動運転モードを継続する際に、退避動作を行うようにしてもよい。退避動作としては、例えば、車両が高速道路や自動車専用道路を走行中であれば、車両を道路上に設けられている退避位置（緊急停車位置）やパーキングエリア等に進入させて停止させてもよく、高速道路や自動車専用道路から一般道に降りて停車させてもよい。また、車両に緊急通報システムが設けられている場合、自動運転制御装置４２は、緊急通報システムを介して、車両が緊急状態に至っていることを通報してもよい。これにより、乗員が手動運転モードでの運転可能な状態に至っていないと判定されている場合に、自動運転モードから手動運転モードに切換わることにより生じる緊急事態の発生を防止できる。

このようにステアリング装置１０では、車両が自動運転モードで走行している状態で、乗員にステアリングホイール２０の回転操作する操作タスクを要求する。操作タスクは、ステアリングホイール２０を指定する方向へ指定した角度だけ回転操作するように要求するので、乗員が意図せずに操作タスクを実行して終了することが困難となっている。このため、操作タスクの実行終了後に、自動運転モードから手動運転モードに切換えても、乗員が意図せずに手動運転モードに切換わったと感じることがない。

また、操作タスクの終了状態では、乗員がステアリングホイール２０を把持しているので、操作タスク終了後では、自動運転モードから手動運転モードに円滑に移行できる。

また、ステアリングホイール２０を回転操作する際の指示角度θを、ステアリングホイール２０の遊び角より僅かに大きい角度とすることで、車両の走行状態とステアリングホイール２０の回転状態に相違が生じる。このため、操作タスクを実行する際に、乗員に緊張感を生じさせることができ、乗員を運転操作に集中できる状態にできる。これにより、乗員がより一層円滑に車両の運転操作を行うことができる。しかも、ステアリングホイール２０の回転角度を必要以上に大きい角度にすると、車両の走行状態とステアリングホイール２０の回転状態との間に大きな乖離が生じて、乗員に恐怖感を生じさせてしまうが、指示角度θを遊び角より僅かに大きい角度にすることで、乗員に恐怖感を生じさせてしまうのを防止できる。

さらに、ステアリングＥＣＵ４０では、ステアリングホイール２０が指示角度θ以上に回転されていなか否かを確認している（図４のステップ１０８）。これにより、乗員が意図せずに（無意識）にステアリングホイール２０を回転させている場合に、乗員がステアリング操作の準備ができていると誤判定してしまうのを防止できるので、乗員が意図せずに手動運転モードに切換わるのを防止できる。

一方、第１の実施の形態では、報知部として発光部５６（発光部５６Ｌ、５６Ｒ）を適用した。しかしながら、報知部としては、スピーカ５８であってもよい。図５には、報知部としてスピーカ５８を用いた変形例の操作判定処理の概略が示されている。

このフローチャートでは、最初のステップ１２０において初期設定を行う。初期設定においては、操作タスクのパターン（指示角度θでのステアリングホイール２０の回転方向、又はステアリングホイール２０の回転方向と指示角度θとの組合せ）を設定する。次のステップ１２２では、車両が直進走行状態となったタイミングでスピーカ５８から音声を発して乗員への操作タスクの報知及び実行要求を行う。例えば、操作タスクがステアリングホイール２０を右方向に１０°回転操作するものであれば、スピーカ５８から「ステアリングホイールを右に１０°回転させてください」等の音声を発する。

この後、ステップ１０４では、操舵角センサ３０の検出結果から所定時間以内に操作タスクの実行が終了したか否かを確認し、ステップ１０４において肯定判定されると、ステップ１０８に移行して、ステアリングホイール２０の回転操作が停止されているか否かを確認する。これにより、ステアリングホイール２０が操作タスクに応じた回転方向に指示角度θまで回転操作されると、ステップ１０８において肯定判定されてステップ１１０へ移行して、乗員によりステアリング操作が可能であることを自動運転制御装置４２へ出力して、処理を終了する。

なお、ステアリングホイール２０が所定時間内に、指示角度θまで回転操作されなった場合（ステップ１０４において否定判定）、及びステアリングホイール２０が指示角度θを大きく越えて回転された場合（ステップ１０８において否定判定）には、ステップ１１２に移行する。

従って、報知部としてスピーカ５８を用いた場合においても、自動運転制御装置４２が自動運転モードから手動運転モードに切換えた際に、乗員が円滑に手動運転モードでのステアリング操作を行うことが可能となる。また、乗員が意図していない状態で自動運転モードから手動運転モードに切換わるのを防止できる。

さらに、報知部としてスピーカ５８を用いることで、ステアリングホイール２０のリム部２２に発光部５６を設ける必要がないので、ステアリングホイール２０の構成を簡略にでき、乗員が意図していない状態で手動運転モードに切換わるのを防止するためのステアリングホイール２０のコスト上昇を抑制できる。

なお、報知部としては、発光部５６、スピーカ５８を組合せて構成されてもよく、この場合、スピーカ５８から操作タスクを音声で報知しながら乗員の操作状態を発光部５６の点灯又は点滅により明示できる。このため、乗員が操作タスクを間違って認識するのを避けることができて、乗員がステアリング操作可能であるか否かの判定を的確に行うことができる。

〔第２の実施の形態〕
次に、図６から図８を参照しながら第２の実施の形態を説明する。なお、第２の実施の形態の基本的構成は、第１の実施の形態と同様であり、第２の実施の形態において、第１の実施の形態と同様の機能部品については、第１の実施の形態と同様の符号を付与して、詳細な説明を省略する。

図６には、第２の実施の形態に係るステアリング装置６０の主要部が示され、図７には、操作判定処理に係る走行道路が示され、図８には、第２の実施の形態に係る操作判定処理の概略が示されている。

ステアリング装置６０は、制御部、要求部、判定部及び報知部を構成するステアリングＥＣＵ６２を備えており、ステアリングＥＣＵ６２は、ステアリング装置１０のステアリングＥＣＵ４０に替えてステアリング装置６０に設けられている。ステアリングＥＣＵ６２の基本的機能は、ステアリングＥＣＵ４０と同様とされている。ステアリングＥＣＵ６２は、自動運転システム１２の自動運転制御装置４２に電気的に接続されている。また、ステアリング装置６０には、報知部を構成するスピーカ５８が設けられているが、発光部５６が省略されている。

自動運転制御装置４２は、自動運転モードにおいて、監視装置５２及びナビゲーション装置５４（何れも図２参照）から車両の周囲の走行環境情報及び前方の走行経路における経路情報を経路環境情報として取得し、取得した経路環境情報に基づいて速度制御及び操舵制御を行って車両を走行させる。

第２の実施の形態において経路環境情報には、少なくとも経路情報が含まれ、経路情報には、車両が走行する経路（目的地までの道順）、走行中の道路の車線数、複数車線である場合における自車両の走行車線が含まれる。また、経路環境情報の経路情報には、走行中の道路が直線かカーブか、分岐があるか否か、分岐がある場合には、自車両の走行経路が分岐側か否か、カーブ又は分岐の場合の曲率（湾曲径、即ち緩やかなカーブ又は分岐など）等が含まれる。さらに、経路環境情報には、走行環境情報が含まれてもよく、走行環境情報には、周囲を走行中の車両などの対象物の自車両から見た方向、距離、及び自車両に対する相対速度等が含まれる。

自動運転制御装置４２は、経路環境情報に基づいて走行道路上における走行経路（自車両が通過する位置、走行する道路など）を設定し、設定した走行経路に沿うように転舵させる転舵情報を設定する。転舵情報には、走行経路に合わせた転舵角、転舵角の変化が含まれる。

ここで、ステアリングＥＣＵ６２は、ステアリングホイール２０を所定状態に回転操作させる操作タスクを車両の経路環境情報に基づいて設定する。ステアリングＥＣＵ６２は、自動運転制御装置４２から手動運転モードへの移行確認が要求されると、経路環境情報に含まれる転舵情報から、転舵アクチュエータ３２が動作されて転舵が行われるカーブ又は分岐路において実行され、カーブ又は分岐路に沿ってステアリングホイール２０を回転操作させる操作タスクを設定する。

図７に示す走行道路６４は、直線状の本線６６から分岐路（側道）６８が分岐されている。走行道路６４において自車両（車両）７０の走行経路７２（図７の二点鎖線参照）が本線６６から分岐路６８に進入するものである場合、自動運転制御装置４２は、走行経路情報に基づいて自車両７０が本線６６から分岐路６８に進入するように転舵情報を設定する。ステアリングＥＣＵ６２が転舵情報に基づいて転舵アクチュエータ３２を作動させることで、車両７０が走行経路７２に沿って走行される。

ここで、図７及び図８を参照しながら、車両７０が本線６６を走行中に、手動運転モードへの移行確認が要求された場合を例に操作判定処理を説明する。

図８のフローチャートは、自動運転制御装置４２から手動運転モードへの移行確認が要求されると実行され、最初のステップ１３０において初期設定を行を行う。初期設定においては、操作タスクが設定され、操作タスクの設定は、走行環境情報を取得して、取得した走行環境情報から走行経路７２において転舵が行われる区間を含むように操作判定区間７４を設定する。操作判定区間７４は、少なくとも開始位置Ｐ１が直線区間上であることが好ましく、開始位置Ｐ１及び終了位置Ｐ２が直線区間上であることがより好ましい。ここから、操作判定区間７４は、開始位置Ｐ１及び終了位置Ｐ２を直線区間上に設定しており、操作判定区間７４では、転舵アクチュエータ３２が作動されて転舵が行われる。

図８において、ステップ１３２では、転舵角センサ３４によって検出される転舵角に応じた反力アクチュエータ２８の作動（ステアリングホイール２０の回転）を停止状態にする。なお、操作判定処理の実行中において、転舵角に応じた転舵アクチュエータ３２の動作（ステアリングホイール２０の回転）は停止されるが、転舵アクチュエータ３２によって検出される反力に応じた反力アクチュエータ２８の動作は継続される。

次の、ステップ１３４では、自動運転制御装置４２から車両７０の走行位置を取得し、走行位置が操作判定区間７４の手前の所定の位置Ｐ０に達したか否かを確認する。位置Ｐ０としては、車両７０が開始位置Ｐ１に達するまでの時間又は距離が、操作タスクを乗員に報知してから乗員がステアリングホイール２０の操作可能となるのに十分な時間又は距離であることが好ましい。

車両７０の走行位置が操作判定区間７４の手前の位置Ｐ０に達すると、ステップ１３４において肯定判定されてステップ１３６に移行し、乗員に操作タスクを報知して、乗員に操作タスクの実行を要求する。この際、ステアリングＥＣＵ６２は、スピーカ５８から「車両の走行に合せてステアリングホイールを回転させてください」又は「車両の走行に合せてステアリングホイールを左に回してください」等の音声を発して操作タスクを報知する。

ここで、ステアリングＥＣＵ６２は、自動運転制御装置４２において設定された転舵情報に基づいて転舵アクチュエータ３２を作動させて、車両の転舵を行う。これにより、自車両７０が本線６６から分岐路６８に進入して、分岐路６８を走行する。

ステップ１３８では、自車両７０の位置が操作判定区間７４の開始位置Ｐ１に達したかを確認し、自車両７０が操作判定区間７４の開始位置Ｐ１を通過すると、ステップ１３８において肯定判定して、ステップ１４０に移行する。ステップ１４０では、操舵角センサ３０によってステアリングホイール２０の操舵角を検出して、操舵角の履歴を取得する。

次のステップ１４２では、操作判定区間７４が終了したか否か、即ち、自車両７０が操作判定区間７４の終了位置Ｐ２を通過したか否かを確認し、自車両７０が終了位置Ｐ２を通過すると、ステップ１４２において肯定判定してステップ１４４へ移行する。このステップ１４４では、操作タスクが実行されたか否か、即ち、ステアリングホイール２０の回転操作が行われたか否かを確認し、ステアリングホイール２０の回転操作が行われていた場合、ステップ１４４において肯定判定してステップ１４６に移行する。なお、乗員の操舵が行われていなかった場合には、ステップ１４４において否定判定して、ステップ１１２へ移行する。

ステップ１４６では、操作判定区間７４におけるステアリングホイール２０の操舵角（転舵角の履歴）と転舵情報に含まれる転舵角（転舵角の履歴）との照合処理を行い、ステップ１４８では、照合結果から実際の車両の転舵と同様の操舵がなされたか否かを判定する。

照合処理においては、操作タスクとして実行された乗員によるステアリング操作と実際の車両の転舵との乖離状態を判別し、乗員によるステアリング操作による転舵が実際の車両の転舵とが同様とみなせるか（近似しているか）否かを判別できるように照合する。照合処理においては、操作タスクが実行された際の操舵角による転舵角（転舵角の変化）が、実施に車両７０が走行した際の転舵角（転舵角の変化）と同様か否かを照合する。

照合処理においては、転舵情報における転舵角に許容範囲を設定し、ステアリングホイール２０が回転操作されることによる操舵角によって車両が転舵された際の転舵角が許容範囲内であるか否かを照合してもよい。また、照合処理においては、転舵角の許容範囲を操作判定区間７４の前半側と後半側とで異ならせ、操作判定区間７４の後半側の許容範囲より前半側の許容範囲を広くし、操作判定区間７４の後半部分におけるステアリング操作を重視するようにしてもよい。

ここで、操作判定区間７４におけるステアリングホイール２０の回転操作が実際の転舵と同様であると判定される場合には、ステップ１４８において肯定判定して、ステップ１１０へ移行する。これに対して、ステアリングホイール２０の回転操作が実際の転舵と乖離し、同様とみなすことができない場合には、ステップ１４８において否定判定してステップ１１２へ移行する。

このようにして操作タスクが実行されることで、乗員がステアリング操作の準備ができているか否かを的確に判定でき、この判定結果に基づいて手動運転モードに切換えることで、乗員が意図せずに手動運転モードに切換わったと感じることがない。また、操作タスクは、実際の車両走行に合わせたステアリング操作を要求するので、乗員は、実際に車両を操舵している感覚となって円滑に手動運転モードに移行できる。

なお、第２の実施の形態では、車両７０が所定の位置Ｐ０に達してから操作タスクを報知した。しかしながら、初期設定を開始した位置から操作判定区間７４の開始位置Ｐ１までが直線区間である場合、ステップ１３４を省略して、ステップ１３２に続いてステップ１３６を実行して、操作タスクの報知を行ってもよい。これにより、乗員が実行する準備ができて、乗員がステアリング操作の準備ができていると判定される可能性が高くなり、自動運転モードから手動運転モードへの切換えを効率的にできる。

また、第２の実施の形態では、本線６６から分岐路６８に進入する際の車両の転舵を操作タスクとした。しかしながら、操作タスクは、車線変更やカーブを通過する際に実行されるように設定されてもよい。

また、第２の実施の形態では、操作判定区間７４として開始位置Ｐ１から終了位置Ｐ２までの範囲を設定した。しかしながら、操作タスクは、操作判定区間として終了位置を設定せずに開始位置のみを設定し、操作タスクの実行中に操舵角と転舵角との照合を行い、照合結果が出力されることで、終了されてもよい。例えば、カーブの手前で操作タスクの開始位置を設定し、車両がカーブを通過中において乗員によるステアリング操作と実際の車両の転舵との乖離状態を判別し、ステアリング操作と実際の車両の転舵とが乖離していないとみなせた状態となった際に、操作タスクが終了されてもよい。これにより、手動運転モードに移行しても、乗員は、意図せずに手動運転モードに変わってしまったと感じることがなく、自然に手動運転モードに切換わったと感じる。しかも、車両がカーブを通過中であっても、乗員は、円滑に手動運転モードでの運転操作を行うことができる。

さらに、第２の実施の形態では、走行経路に基づいて操作タスクを設定するようにした。しかしながら、ステアリングＥＣＵ６２が、車両の車線変更等の車両の転舵の実行を自動運転制御装置４２に要求し、自動運転制御装置４２が車線変更のための操舵を行う際に、車線変更のための操舵を操作タスクとして乗員に実行するようにしてもよい。この場合、操舵角と転舵角とが一致すると判定された際に、判定結果の出力に替えて、自動運転制御装置４２に手動運転モードへの移行要求を行ってもよい。これにより、自動運転モードから手動運転モードへの移行を円滑にできる。

１０、６０ ステアリング装置
１４ 操舵機構（操舵転舵部）
１６ 転舵機構（操舵転舵部）
２０ ステアリングホイール
３０ 操舵角センサ（操舵角検出部、検出部）
３４ 転舵角センサ（転舵角検出部）
４０、６２ ステアリングＥＣＵ（要求部、判定部、報知部、検出部）
５６（５６Ｌ、５６Ｒ） 発光部（要求部、報知部）
５８ スピーカ（要求部、報知部）

Claims (5)

1. 手動転舵の場合の操舵角を検出する操舵角検出部、及び非手動転舵の場合の転舵角を検出する転舵角検出部を備え、手動転舵の場合に、前記操舵角検出部で検出された前記操舵角に応じて転舵輪を転舵し、非手動転舵の場合に、転舵情報に応じて前記転舵輪を転舵し、かつ前記転舵角検出部で検出された前記転舵角に応じてステアリングホイールを回転する操舵転舵部と、
   非手動転舵中に、前記転舵角に応じた前記ステアリングホイールの回転を停止させて、前記ステアリングホイールを所定状態に回転させる操作タスクを乗員に要求する要求部と、
   前記操作タスクが実行されたか否かを検出する検出部と、
   前記検出部による検出結果に基づいて、乗員の手動転舵が可能か否かを判定する判定部と、
   を含むステアリング装置。
2. 前記要求部は、報知部によって前記操作タスクを報知することで、前記操作タスクの実行を要求する請求項１に記載のステアリング装置。
3. 前記判定部は、前記要求部が前記操作タスクを要求してから所定時間以内に前記操作タスクの終了が検出された場合に、乗員の手動転舵が可能と判定する請求項１又は請求項２に記載のステアリング装置。
4. 前記要求部は、前記操作タスクとして、前記転舵情報に応じた前記転舵輪の転舵と前記ステアリングホイールの回転操作による前記転舵輪の転舵とが一致するように前記ステアリングホイールの回転操作を要求する請求項１又は請求項２に記載のステアリング装置。
5. 前記判定部は、前記ステアリングホイールが回転操作されて検出された前記操舵角と前記転舵情報に応じた前記転舵輪の前記転舵角とを照合して、乗員の手動転舵が可能か否かを判定する請求項４に記載のステアリング装置。