JP3036562B2 - 車輌の自動操舵制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車輌のステアリング操
作を自動的に実施する装置に関し、特に自動操舵開始及
び自動操舵解除のための制御に関する。

【０００２】

【従来の技術】運転者のハンドル操作なしに車輌のステ
アリング操作を自動的に実施する自動操舵装置に関する
技術が提案されている。例えば、ステアリング機構に油
圧もしくは電動の自動操舵用駆動装置を接続し、テレビ
カメラ等を用いてドライバの視野と同等の領域の映像を
入力し、入力した映像を画像処理して車線，標識，他の
車輌等の道路情報を検出すれば、その情報に基づいて所
定の車線内を車輌が走行するように操舵量を調整した
り、自動操舵により障害物を避けるように走行車線を変
更したりできる。

【０００３】ところで、通常のステアリング機構に油圧
機構や電動機構を直接結合して自動的に操舵を行なおう
とすると、自動操舵する時に、ドライバが何もしなくて
も、操舵量に応じてハンドル（ステアリングホイ−ル）
が勝手に回転することになる。このような現象は、状況
によっては好ましくなく、自動操舵の時でもドライバが
操作しない限りハンドルは回転しない方が良い。

【０００４】一般的なステアリング機構においては、ス
テアリングホイ−ルの回転に応じて回転するステアリン
グシャフトの先端にピニオンが設けられ、該ピニオンと
係合する歯が形成されたラックが左右方向に直線運動可
能に配置され、該ラックの両端に操舵軸であるタイロッ
ドがそれぞれ結合され、各々のタイロッドが、左右の各
タイヤの転回軸に結合されるように構成されている。

【０００５】そこで本出願人は、ラックと似た形状の副
軸を設け、ラックと各タイロッドとの間に前記副軸を介
挿し、ラックと副軸との相対的な位置を調整する駆動機
構を設け、該駆動機構によって自動操舵を行なうように
して、ステアリングホイ−ルが動かない状態でタイロッ
ドを動かし自動操舵可能に構成したステアリング機構を
既に提案している。また、このような構成の場合であっ
ても、操舵時の路面からの反力が大きい時には、該反力
が副軸及びラックを介してステアリングシャフトに伝わ
り、ステアリングホイ−ルが回転する場合があるので、
電磁クラッチ等を用いて自動操舵中にはステアリングホ
イ−ルの動きを拘束することも提案している（特願平３
−２２９９２６号）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
にステアリングシャフトの回転によってラックを動かす
主操舵機構と、該ラックと前記副軸等との相対位置を調
整する副操舵機構とを直列に結合した場合、実際の車輪
の切れ角θｔは、主操舵機構による操舵量θｍと副操舵
機構による操舵量θｓとを加えたものになる。従って、
ドライバがハンドル操作を行ないながら自動操舵モ−ド
に入って、θｍ＝θ１の状態でハンドルを拘束状態にセ
ットした場合、副操舵機構によって車輪の切れ角θｔを
θ２にするには、一方向（例えば右）はθ２−θ１、反
対方向（例えば左）はθ２＋θ１の副操舵量θｓが必要
になり、自動操舵（副操舵）に必要とされる操舵量は、
右と左の方向によって異なる。副操舵機構の操舵量θｓ
の調整可能範囲が比較的狭く、θ１が比較的大きい場合
には、副操舵機構だけでは必要な車輪切れ角まで方向に
よっては操舵しきれず危険な場合が生じうる。また、自
動操舵を解除する時に副操舵機構の操舵量θｓを０に戻
すと、実際の車輪の切れ角θｔがθ１になり、θ１が大
きいと車輌が直進しないので危険な場合がある。

【０００７】従って本発明は、副操舵機構による操舵可
能範囲が実質的に狭くなるのを防止するとともに、自動
操舵解除時に車輌が直進するように制御し、自動操舵の
安全性を高めることを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明においては、ドライバによって操作され車輛
の進行方向の変更を指示するステアリング入力手段，該
ステアリング入力手段と結合され該手段の操作量に応じ
た変位を生じる第１の操舵部材，各車輪の支持軸と結合
されそれの移動によって車輛に対する各車輪の向きを変
更する第２の操舵部材，前記第１の操舵部材と第２の操
舵部材との相対的な位置関係を自動的に調整する自動駆
動手段，及び前記ステアリング入力手段及び第１の操舵
部材の少なくとも一方と係合しそれの動きを拘束する拘
束手段、を備える車両の自動操舵制御装置において、前
記ステアリング入力手段が実質上中立位置にあるか否か
を検出する主操舵角検出手段；及び前記ステアリング入
力手段が実質上中立位置にあることを前記主操舵角検出
手段が検出した時に、ドライバによって操舵されると共
に自動操舵がなされる車輪に対し、前記自動駆動手段の
自動操舵を許可して前記拘束手段を拘束状態にし、ステ
アリング入力手段が中立位置でないときには前記自動駆
動手段の自動操舵を禁止して前記拘束手段の拘束を解除
する、自動モード切換手段；を設ける。

【０００９】

【作用】本発明によれば、ステアリング入力手段（ステ
アリングホイ−ル等）が実質上中立位置にあるか否かを
検出する主操舵角検出手段が設けられており、ステアリ
ング入力手段が実質上中立位置にあることを前記主操舵
角検出手段が検出した時には自動駆動手段の自動操舵が
許可され拘束手段が拘束状態に制御されるが、ステアリ
ング入力手段が中立位置でない時には自動操舵は禁止さ
れ、拘束手段の拘束は解除される。従って、仮にドライ
バがハンドル操作を行ないながら自動操舵モ−ドのスイ
ッチをオンにしたとしても、主操舵角θｍが０に近づく
まで、つまりステアリングホイ−ルが中立位置に戻るま
では自動操舵は禁止され、ステアリングホイ−ルも拘束
されることがない。そして、ステアリングホイ−ルが中
立位置に戻ると、拘束手段が拘束状態に制御され、θｍ
が略０の状態のまま自動操舵が開始される。このため、
副操舵量θｓがそのまま車輪切れ角θｔになり、操舵方
向による副操舵量θｓと車輪切れ角θｔとの違いは生じ
ない。自動操舵を解除して副操舵量θｓを０にすれば、
車輪切れ角θｔも０になるので、ドライバがステアリン
グホイ−ルを操作しなければ車輌は直進状態で走行す
る。

【００１０】

【実施例】図１及び図５に自動車のステアリング機構の
主要部分を示す。なお図１では一部分が簡略化又は省略
して示されているが、図１の右端部分の詳細は図２に示
され、左端部分の詳細は図３に示されている。図５はス
テアリングコラムの内部に配置される部分を示してお
り、メインシャフト５１の上端側は図示しないステアリ
ングホイ−ルと結合され、メインシャフト５１の下端側
は図示しない連結用の中間シャフトを介して図１に示す
入力軸９１に結合されている。ドライバがステアリング
ホイ−ルを回動することによって、メインシャフト５１
が回動し、図１の入力軸９１に回動力が伝達される。な
お図１に示すステアリング機構にはパワ−ステアリング
機構が備わっているが、その機構の基本的な構成及び動
作は従来より良く知られているので、それに関する説明
はここでは省略する。

【００１１】図１に示すステアリング機構は、基本的に
はラック＆ピニオン型式の構成になっており、入力軸９
１の先端部にピニオン９２が設けられ、該ピニオン９２
の外周に歯が形成されている。このピニオン９２と軸が
交叉する形で、軸状のラック８４が配置されている。ラ
ック８４外周面の一部分のピニオン９２と対向する面に
は歯が形成されており、この歯によってラック８４とピ
ニオン９２とが常時噛み合って両者が連結されている。

【００１２】この実施例では、ラック８４は中空に、つ
まり筒状に形成されており、その内側にラテラルパワ−
シャフト８２が配置されている。ラテラルパワ−シャフ
ト８２はラック８４に対して軸方向、つまり左右方向に
摺動自在に支持されている。ラテラルパワ−シャフト８
２の右端には、ボ−ルジョイント１２０Ｒを介してタイ
ロッド１２２Ｒが結合されており、該タイロッド１２２
Ｒが左右方向に動くことによって右前輪の向きが変わ
る。同様に、ラテラルパワ−シャフト８２の左端には、
ボ−ルジョイント１２０Ｌを介してタイロッド１２２Ｌ
が結合されており、該タイロッド１２２Ｌが左右方向に
動くことによって左前輪の向きが変わる。ラテラルパワ
−シャフト８２とラック８４とは軸方向に相対移動自在
であるが、両者の間には油圧アクチュエ−タ１３０が結
合されており、この油圧アクチュエ−タ１３０が両者の
相対移動を規制したり積極的に相対移動させることによ
り自動的な操舵を可能にしている。即ち図３に示すよう
に、ラック８４の左端側に固着されたシリンダ１３２の
内空間に、ラテラルパワ−シャフト８２に形成したピス
トン１３４が配置されている。ピストン１３４によって
分離されたシリンダ１３２の内空間１３３の各々と連通
するポ−ト１３８及び１４０には、後述する油圧回路が
結合されている。シリンダ１３２内に油を充填しポ−ト
１３８及び１４０からの油の流入出を遮断すれば、シリ
ンダ１３２内でピストン１３４の動きが規制されるの
で、ラテラルパワ−シャフト８２とラック８４との相対
的な動きは実質上なくなり、ラック８４の動きはそのま
まラテラルパワ−シャフト８２に伝達されるので、一般
のステアリング装置と同様に、ステアリングホイ−ルを
操作すれば、メインシャフト５１及び中間シャフトを介
してピニオン９２が回動し、ラック８４が左右方向に移
動し、その動きが油圧アクチュエ−タ１３０を介してラ
テラルパワ−シャフト８２に伝達され、車輪の操舵が行
なわれる。

【００１３】また、ステアリングホイ−ルを操作しない
場合であっても、油圧回路の操作によりシリンダ１３２
内のピストン１３４の位置を動かすことによって、ラテ
ラルパワ−シャフト８２がラック８４に対して相対的に
移動し、車輪の向きが変わる。つまり、油圧アクチュエ
−タ１３０を駆動することによって、ステアリングホイ
−ルの操作に対して補償的な補助操舵を行なったり、あ
るいは完全な自動操舵を行なうことが可能である。

【００１４】ところで、完全な自動操舵を行なう場合に
は、ドライバがステアリングホイ−ルから手を離すこと
になるので、操舵力に対する路面からの反力が大きい場
合には、その力がラテラルパワ−シャフト８２，油圧ア
クチュエ−タ１３０，ラック８４，メインシャフト５１
等を介してステアリングホイ−ルに伝わり、ステアリン
グホイ−ルが勝手に回動し、その結果操舵量も目標値よ
り少なくなる。このような不都合をなくするため、この
実施例においては、自動操舵の場合にステアリングホイ
−ルの動きを拘束する機構を設けてある。

【００１５】その拘束機構について図５を参照して説明
する。板状のスティ５６は、ねじ６３によってステアリ
ングコラムの固定部材６２に固着されており、ベアリン
グ５７を介してメインシャフト５１を回動自在に支持し
ている。円板状に形成されたロ−タ５３は、スペ−サ５
５によってスティ５６との間隔が所定量に保持され、ま
たキ−５２によってメインシャフト５１に固着されてい
る。ロ−タ５３の小径部の外周に、環状の可動板５８が
配置されており、該可動板５８は、板ばね６０を介して
ロ−タ５３に結合されている。板ばね６０は、ロ−タ５
３と可動板５８の各々にリベットのカシメにより固着さ
れている。スティ５６の下面側に固着されたフレ−ム６
４の内側に電気コイル６１が装着されており、またフレ
−ム６４の可動板５８と対向する面には環状に形成され
た摩擦材５９が装着されている。５４は電気コイル６１
から引き出されたリ−ド線である。

【００１６】電気コイル６１に通電しない状態では、可
動板５８は板ばね６０の力によってロ−タ５３の大径部
（下側）に近づけられ、可動板５８と摩擦材５９とは離
れている。従ってその状態では、メインシャフト５１は
自由に動くことができる。電気コイル６１に通電する
と、磁性体でなる可動板５８は電気コイル６１側に吸引
される力を受け、上方に移動して摩擦材５９の面に当接
しその状態に保持される。従ってその状態では、固定さ
れた摩擦材５９と可動板５８との間の摩擦力によって、
可動板５８の回動方向の動きが拘束される。従って、ロ
−タ５３及びメインシャフト５１の回動も拘束される。
しかし、この拘束力は摩擦力によるものなので、それほ
ど大きな力ではなく、路面からの反力に対してはメイン
シャフト５１の動きを確実に止めることができるが、緊
急時などに比較的大きな力でステアリングホイ−ルが操
作される時には、電気コイル６１が通電された状態であ
っても、可動板５８は摩擦材５９に対して相対移動で
き、ドライバによる操舵は可能である。

【００１７】油圧アクチュエ−タ１３０の故障等が生じ
た場合に、ラテラルパワ−シャフト８２とラック８４と
の相対位置を中立位置に自動的に戻すための機構が、ラ
テラルパワ−シャフト８２の右端近傍に設けられてい
る。即ち、図２に示すように、ラック８２の右端に固着
したハウジング部材１７１及び１７２の内側に、圧縮コ
イルスプリング１７５、及びその両端にそれぞれ当接す
る形でフランジが形成された円筒形状のストッパ１７３
及び１７４が設けられている。ストッパ１７３及び１７
４はラテラルパワ−シャフト８２上を摺動可能であり、
中立位置から、ラテラルパワ−シャフト８２がラック８
４に対して矢印ＡＲ方向に移動する時には、ストッパ１
７４の動きはハウジング部材１７２によって規制され、
ストッパ１７３はラテラルパワ−シャフト８２に押され
てそれとともに矢印ＡＲ方向に移動し、スプリング１７
５を圧縮する。従ってスプリング１７５は、ストッパ１
７３を矢印ＡＬ方向に押圧し、ストッパ１７３と係合す
るラテラルパワ−シャフト８２は中立位置に戻るように
力を受ける。逆に中立位置からラテラルパワ−シャフト
８２がラック８４に対して矢印ＡＬ方向に移動する時に
は、ストッパ１７３の動きはハウジング部材１７１によ
って規制され、ストッパ１７４はラテラルパワ−シャフ
ト８２に押されてそれとともに矢印ＡＬ方向に移動し、
スプリング１７５を圧縮する。従ってスプリング１７５
は、ストッパ１７４をＡＲ方向に押圧し、ストッパ１７
４と係合するラテラルパワ−シャフト８２は中立位置に
戻るように力を受ける。

【００１８】ハウジング部材１７１の外側に、副操舵角
センサ１５０が装着されている。該センサ１５０は、軸
方向に摺動する摺動子を有するポテンショメ−タであ
り、その摺動子は、ボ−ルジョイント１２０Ｒに固着さ
れたア−ム１７６と係合されている。ラック８４に対し
てラテラルパワ−シャフト８２が移動すると、ハウジン
グ部材１７１に対してア−ム１７６が軸方向に移動し、
副操舵角センサ１５０の摺動子が動く。従って、副操舵
角センサ１５０は、ラック８４に対するラテラルパワ−
シャフト８２の相対位置を検出する。

【００１９】図２に示す１８０及び図３に示す１９１及
び１９２は、機構内部に塵や埃が侵入するのを防ぐため
のブ−ツである。図３に示すブ−ツ１９１及び１９２は
一般的な構造になっているが、図２に示すブ−ツ１８０
には特別な工夫をしてある。即ち一般的なブ−ツは、ブ
ロウ成形によって形成される１つの部品で構成され、図
３に示すように、両端部に形成される各開口の中心位置
は、ブ−ツの中心軸と一致する位置に限られる。しかし
図２に示すようにこの例では、ハウジング部材１７１の
上側に突出する形で副操舵角センサ１５０が配置され、
ブ−ツ内包物がブ−ツ中心軸に対して軸対象に配置され
ていないので、タイロッド１２２Ｒの位置に形成される
開口が中心軸上に配置されたブ−ツによってこの部分全
体を覆うためには、大型のブ−ツが必要になり無駄なス
ペ−スを必要とする。また、１つの部品でブ−ツを構成
すると、その両端部の開口が小さいので、組付けや取外
しは、所定の順番で行なわざるを得ず、メカ部品の組付
後にブ−ツを装着することができない。メカ部品の組付
後にブ−ツを装着できるのが望ましい。

【００２０】そこでこの実施例においては、図２及び図
４に示すように、複数の部品を組合せてブ−ツを構成す
るとともに、ブ−ツの開口を中心軸からずらした位置に
形成してある。図４を参照すると、このブ−ツは蛇腹形
状のブ−ツ本体１８１と、その両端に装着されたサイド
カバ−１８２及び１８３と、リング状の金具１８４及び
１８５によって構成されている。ブ−ツ本体１８１の両
端部は比較的大きく開口しており、これらの開口を覆う
形でサイドカバ−１８２及び１８３が装着されている。
サイドカバ−１８２及び１８３には、ブ−ツを装着する
機構部分の形状に合わせた比較的小さい開口部１８２ａ
及び１８３ａがそれぞれ形成されており、これらの開口
部１８２ａ及び１８３ａは、ブ−ツの中心軸からずらし
た位置に形成されている。

【００２１】このブ−ツ１８０を図２のようにステアリ
ング機構上に組付ける場合には、まずサイドカバ−１８
３のみをステアリングギアハウジング９０上に装着し、
次にストッパ１７３及び１７４，圧縮コイルスプリング
１７５，ハウジング部材１７１及び１７２，副操舵角セ
ンサ１５０等を組付け、それらを覆うようにブ−ツ本体
１８１を装着し、ブ−ツ本体１８１にサイドカバ−１８
３をはめ合わせる。ブ−ツ本体１８１の開口は大きいの
で、ブ−ツを装着する際に他のメカ部品とブ−ツとが干
渉することがなく、組付けが容易である。

【００２２】図８に、前述のステアリング機構を制御す
る電気回路及び油圧回路の構成を示す。図８を参照して
まず油圧回路を説明する。１１はポンプ、１２はアキュ
−ムレ−タ、１３は３位置切換電磁弁、１４はリザ−バ
である。３位置切換電磁弁１３を第１の状態に設定する
と、ポンプ１１からの高圧の油がシリンダ１３２の右側
の室内に供給され、同時にシリンダ１３２の左側室内の
油がリザ−バ１４に流れるので、ピストン１３４は左側
に移動する。同様に３位置切換電磁弁１３を第２の状態
に設定すると、ポンプ１１からの高圧の油がシリンダ１
３２の左側の室内に供給され、同時にシリンダ１３２の
右側室内の油がリザ−バ１４に流れるので、ピストン１
３４は右側に移動する。３位置切換電磁弁１３を第３の
状態に設定すると、シリンダ１３２の各ポ−トからの油
の流入出が遮断され、各室内の油量変化がなくなるの
で、ピストン１３４の位置は固定される。ピストン１３
４の位置に応じたラック８４とラテラルパワ−シャフト
８２との相対位置関係は、副操舵角センサ１５０によっ
て検出される。

【００２３】次に電気回路を説明する。この実施例にお
いては、高速道路などにおいて、ステアリングホイ−ル
を操作することなく、所定の走行車線（レ−ン）内を自
動的に走行できる、自動操舵モ−ドを備えている。この
自動操舵モ−ドにおいては、テレビカメラ２１によっ
て、ほぼ運転者の視界に相当する自動車前方の映像を繰
り返し入力する。入力された画像は、画像処理＆車線検
出ユニット２２で処理され、現在の自動車と車線との位
置関係及び前方の車線の向きが、操舵に必要な情報とし
て検出される。なおこれは、例えばレ−ザレ−ダにより
道路上に埋め込まれた車輌前方の数個のマ−カをセンス
し、自車輌とそのセンスしたマ−カとの距離及び方位角
を演算し、前方の道路状況（直線かカ−ブか）を検出す
る方法でもよい。電子制御ユニットＥＣＵは、画像処理
＆車線検出ユニット２２が出力する情報、及び他の様々
なセンサが出力する情報とに基づいて、操舵すべき方向
及び操舵量を決定し、その操舵量に応じて油圧回路のリ
ニア圧力制御弁１５及び３位置切換電磁弁１３を制御
し、操舵系を自動制御する。また、自動操舵モ−ドでは
ステアリングホイ−ルの回動を拘束するため、電磁クラ
ッチ２５（図５の拘束機構）を制御する。電磁クラッチ
２５は、ドライバ２４を介して制御される。

【００２４】この実施例では、自動操舵の制御のために
必要な情報を検出するセンサとして、副操舵角センサ１
５０，主操舵角センサ１６０，車速センサ７１，前後Ｇ
センサ７２，操舵トルクセンサ７３及びヨ−レ−トセン
サ７４が備わっている。またシステムの信頼性を高める
ため、上記各センサが正常に機能しているか否かを検出
する異常検出回路７５が設けられている。ＳＷは自動操
舵モ−ドをオン／オフする切換スイッチであり、ＢＫは
ブレ−キペダルの踏込みの有無に応じてオン／オフする
ブレ−キスイッチである。

【００２５】主操舵角センサ１６０は、運転者のハンド
ル操作によって変化するステアリング入力軸の操舵角を
検出するものであり、この実施例では図１に示すように
ステアリングギアハウジング９０内の入力軸先端部分に
設置されている。具体的には、主操舵角センサ１６０は
ポテンショメ−タであり、ピニオン９２の回転角度を検
出する。前後Ｇセンサ７２は、車体の前後方向に加わる
加速度の大きさを検出する。操舵トルクセンサ７３は、
運転者のハンドル操作によって変化するステアリング入
力軸に加わるトルクの大きさを検出する。ヨ−レ−トセ
ンサ７４は、車体の重心位置近傍に配置され、それを通
る鉛直軸を中心とする回転方向の角度速、つまりヨ−イ
ング角速度を検出する。

【００２６】この実施例では電磁クラッチ２５の通電を
制御するドライバ２４を図６に示すような構成にしてい
る。図６を参照して説明する。目標値は、電圧として電
磁制御ユニットＥＣＵから出力される。電圧−デュ−テ
ィ変換器３１は、周期が一定のパルス信号を生成し、こ
のパルス信号のオン／オフのデュ−ティを入力信号電圧
の大小に応じて変化させる。電圧−デュ−ティ変換器３
１の出力は、電流増幅器３２を通り電磁クラッチの電気
コイル６１に印加される。従って電気コイル６１に流れ
る電流の平均値は、電圧−デュ−ティ変換器３１が出力
するパルスのデュ−ティに比例して変化する。電気コイ
ル６１と直列に接続された抵抗器Ｒの端子間には、電気
コイル６１の電流値に比例する電圧が現われる。この電
圧は増幅器３３で増幅され、平滑回路３４で平滑され
て、電圧−デュ−ティ変換器３１の入力にフィ−ドバッ
クされる。

【００２７】従って、電気コイル６１に流れる電流の平
均値が目標値より小さい時には、パルスデュ−ティが大
きくなる方向に更新されて通電電流が増大し、電気コイ
ル６１に流れる電流の平均値が目標値より大きい時に
は、パルスデュ−ティが小さくなる方向に更新されて通
電電流が減小し、通電電流は目標値に近づくように常時
制御される。従って、電気コイル６１が発熱してその抵
抗値が変化しても拘束トルクは変化しない。なお後述す
るように、この実施例では拘束を解除する際には、拘束
トルクを徐々に減小させるようにＥＣＵが目標値を変化
させる。

【００２８】電子制御ユニットＥＣＵの処理の概略を図
９に示す。図９を参照して説明する。ステップ１では、
所定のモ−ド判定処理を実行し、次のステップ２では後
述する自動操舵フラグの状態を参照し、自動操舵モ−ド
か否かを識別する。自動操舵モ−ドの時にはステップ３
に進み、そうでなければステップ１３に進む。自動操舵
モ−ドの場合、まずステップ３で電磁クラッチ２５の電
気コイル６１に通電してステアリングホイ−ルの回動を
拘束し、ステップ４で自動操舵に必要な各種センサから
情報を入力し、ステップ５で画像処理＆車線検出ユニッ
ト２２から走行車線情報を入力し、次のステップ６で、
位置センサ１５０が出力する信号を読取って実操舵位置
を入力し、次のステップ７では目標操舵位置と実操舵位
置に基づいてＰＩＤ制御等により目標操舵量を計算す
る。

【００２９】ステップ９では、３位置切換電磁弁１３及
びリニア圧力制御弁１５を制御してピストン１３４の位
置を調整し、操舵位置を調整する。また、調整を実施し
ても副操舵角が変化しないような、調整不可能な状態を
検出した場合には、ステップ２１に進み、ステアリング
ホイ−ルの拘束を解除して、以後の自動操舵を禁止す
る。

【００３０】自動操舵が解除されている時には、ステッ
プ１０で電磁クラッチ２５の電気コイル６１の通電を終
了してステアリングホイ−ルを解放し、ステップ１１で
目標操舵位置を０（中央）に設定し、目標操舵位置にな
るまでステップ１２，１３，１４，１５の処理を繰り返
し、操舵位置が中央に戻ったら、次のステップ２０で３
位置切換電磁弁１３を、リニア圧力制御弁１５の制御圧
とシリンダ１３２との流路を遮断する状態に設定し、ピ
ストン１３４の位置を固定する。

【００３１】ステップ１のモ−ド判定処理の内容を図１
０に示す。図１０を参照して説明する。最初のステップ
３１では、自動操舵フラグの状態を調べ、自動操舵モ−
ド中か否かを判定して、自動操舵モ−ドならステップ３
２に進み、自動操舵解除中ならステップ３９に進む。ス
テップ３２では切換スイッチＳＷがオフか否かを判定
し、ステップ３３では主操舵角センサ１６０の検出した
実主操舵角が所定範囲Ａを外れるか否かを判定し、ステ
ップ３４では前後Ｇセンサ７２の検出した実加速度が所
定範囲Ｃを外れるか否かを判定し、ステップ３５では操
舵トルクセンサ７３の検出した実操舵トルクが所定範囲
Ｅを外れるか否かを判定し、ステップ３６ではブレ−キ
スイッチの状態がブレ−キオン状態か否かを判定し、ス
テップ３７では異常検出回路７５がいずれかのセンサの
異常を検出しているか否かを判定する。

【００３２】また、ステップ３９では切換スイッチＳＷ
がオンか否かを判定し、ステップ４０では主操舵角セン
サ１６０の検出した実主操舵角が所定範囲Ｂ以内か否か
を判定し、ステップ４１では車速センサ７１の検出した
車速が所定範囲Ｖ以内か否かを判定し、ステップ４２で
は異常検出回路７５の出力を参照して全てのセンサが正
常か否かを判定し、ステップ４３では前後Ｇセンサ７２
の検出した実加速度が所定範囲Ｄ以内か否かを判定す
る。

【００３３】上記判定条件の各範囲Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ
及びＶは、図１３に示す状態に設定されている。即ち、
主操舵角の範囲Ｂは運転者によって操作される入力軸が
中立操舵位置の近傍に存在する状態を示し、範囲Ａはそ
れよりも少し広い操舵範囲を示し、前後Ｇの範囲Ｄは前
後方向の加速度が０に近く車輌が実質上定速走行してい
るとみなしうる範囲を示し、範囲Ｃはそれよりも少し広
い加速度範囲を示し、操舵トルクの範囲Ｅはステアリン
グ入力軸に大きな力が印加されていない範囲を示し、車
速の範囲Ｖはある最低車速（例えば７０Ｋｍ／ｈ）と最
高車速（例えば１００Ｋｍ／ｈ）の間の範囲を示してい
る。

【００３４】自動操舵モ−ドの場合、切換スイッチＳＷ
がオン（自動操舵オン指定）で、実主操舵角が所定範囲
Ａ以内にあり、前後の実加速度が所定範囲Ｃ以内にあ
り、実操舵トルクが所定範囲Ｅ以内の小さい値であり、
ブレ−キスイッチＢＫがオフ（非制動状態）であり、全
てのセンサが正常に動作している場合には、ステップ３
２，３３，３４，３５，３６及び３７を通ってこの処理
を終了し、そのまま自動操舵モ−ドを継続する。しか
し、切換スイッチＳＷがオフ（自動操舵オフ指定）の場
合，実主操舵角が所定範囲Ａを外れる場合，前後の実加
速度が所定範囲Ｃを外れる場合，実操舵トルクが所定範
囲Ｅを外れる場合，ブレ−キスイッチＢＫがオン（制動
状態）の場合，又はいずれかのセンサに何らかの異常が
生じている場合には、ステップ３８に進み、自動操舵フ
ラグをクリア（自動操舵解除状態に）する。

【００３５】また自動操舵解除中の場合には、切換スイ
ッチＳＷがオフの場合，実主操舵角が所定範囲Ｂを外れ
ている場合，車速が所定範囲Ｖを外れている場合，いず
れかのセンサに異常が生じている場合，又は前後Ｇが範
囲Ｄを外れている場合にはその時の状態を維持するが、
切換スイッチＳＷがオンし、実主操舵角が範囲Ｂ以内に
あり、実車速が範囲Ｖ以内にあり、全てのセンサが正常
に機能し、前後Ｇが範囲Ｄ以内にあると、ステップ３
９，４０，４１，４２及び４３を通ってステップ４４に
進み、自動操舵フラグをセット（自動操舵オン状態に）
する。

【００３６】つまり、運転者が切換スイッチＳＷをオン
にして自動操舵モ−ドにしようとしても、ステアリング
ホイ−ルを操作中であったり、車速が低すぎるか又は高
すぎる場合や、センサに異常が生じている場合や、車輌
が加速又は減速状態にある場合には、すぐには自動操舵
モ−ドには入らず、ステップ４０，４１，４２及び４３
の全ての条件が満たされた時に自動操舵モ−ドに入る。
この時に図９のステップ３でステアリングホイ−ルが拘
束されるので、自動操舵を開始する時には、主操舵角が
必ず０に近い状態（中立状態）になり、自動操舵モ−ド
で制御される副操舵角は、車輪の切れ角と実質上一致す
る。

【００３７】また、自動操舵モ−ドで車輌が走行中に何
らかの危険な状態が生じ、運転者がステアリングホイ−
ルを操作して、主操舵角が範囲Ａを外れるか又は操舵ト
ルクが範囲Ｅを外れた場合、あるいはブレ−キペダルの
踏込みが検出されるか急減速（又は急加速）が検出され
た場合には、自動操舵モ−ドが自動的に解除され、ステ
アリングホイ−ルの拘束も図９のステップ１０で解除さ
れる。

【００３８】なお図１３に示すように、自動操舵モ−ド
に入る時の条件である主操舵角範囲Ｂに比べて自動操舵
を解除する時の条件である主操舵角範囲Ａは充分に広
く、また自動操舵モ−ドに入る時の条件である前後方向
加速度範囲Ｄに比べて自動操舵を解除する時の条件であ
る加速度範囲Ｃが充分に広いので、主操舵角及び前後加
速度のわずかな変化に応答して自動操舵モ−ドのオン／
オフを繰り返すようなハンチング現象が生じる恐れはな
い。

【００３９】図９のステップ１０の「ステアリングホィ
−ル解放」処理の内容を図１１に示す。図１１を参照し
て説明する。ステップ５１では、電磁クラッチ２５の拘
束トルクに対応する値を保持するレジスタＬＶの内容を
微小値ΔＬだけ減算する。そしてステップ５３ではレジ
スタＬＶの値を図示しないＤ／Ａ変換器に出力する。こ
のＤ／Ａ変換器は、ＬＶの値に対応するアナログ電圧
を、ドライバ２４（図６参照）に目標値として印加す
る。ステップ５４では、所定時間ΔＴだけ時間待ちし、
再びステップ５１に進む。この動作をＬＶの値が正であ
る間繰り返す。ＬＶの値が負になると、ステップ５２か
ら５３に進み、ＬＶに０をストアし、ＬＶの値をＤ／Ａ
変換器に出力する。

【００４０】従って、図１２に示すように、ステアリン
グホイ−ルの拘束を解除する場合には、所定時間ΔＴ毎
にＬＶの値がΔＬづつ減少し、ステアリングホイ−ルの
拘束力は時間とともに徐々に減少する。このような制御
を実施するのは、運転者に不安を抱かせたり、運転者の
感覚を狂わせるのを防止するためである。即ち、この実
施例では、例えば運転者がステアリングホイ−ルを操作
することによって、自動操舵が解除され、それと同時に
スアアリングホイ−ルの拘束も自動的に解除されるが、
ステアリングホイ−ルの拘束を瞬時に解除すると、運転
者が感じる操舵感（ステアリングホイ−ルの重み）が急
激に軽くなるので、運転者が不要を感じたり、ステアリ
ングホイ−ルを回しすぎて運転操作を誤る可能性があ
る。しかしこの実施例では、自動操舵を解除する時に
は、ステアリングホイ−ルの拘束力を徐々に減らすの
で、運転者が不安を抱いたり、運転操作を誤る可能性が
小さく、時間がたつにつれて小さい力でもステアリング
ホイ−ルを操作可能になる。従って、例えば力の弱い女
性などが自動車を運転する場合であっても、自動操舵中
に危険な状態が生じれば、手動操作に切り換えて安全に
運転を継続しうる。

【００４１】なお上記実施例においては、自動操舵を開
始する時には、瞬時にステアリングホイ−ルの拘束力を
０から最大（Ｌ１）に切換えているが、拘束力を解除す
る場合と同様に、時間とともに徐々に拘束力が大きくな
るように変更してもよい。また上記実施例では、主操舵
角を操舵入力軸の先端（ピニオンの近傍）で検出してい
るが、ステアリングホイ−ルに近い位置で操舵入力軸の
操舵角を検出してもよい。操舵入力軸には通常ト−ショ
ンバ−が設けられるので、入力軸の先端とステアリング
ホイ−ルの近傍とでは検出される操舵角が異なる。

【００４２】

【発明の効果】以上のとおり本発明によれば、ステアリ
ング入力手段（９１）が実質上中立位置にあることを主
操舵角検出手段（１６０）が検出した時には自動駆動手
段の自動操舵が許可され拘束手段（２５）が拘束状態に
制御されるが、ステアリング入力手段が中立位置でない
時には自動操舵は禁止され、拘束手段の拘束は解除され
る。従って、仮にドライバがハンドル操作を行ないなが
ら自動操舵モ−ドのスイッチ（ＳＷ）をオンにしたとし
ても、主操舵角θｍが０に近づくまで、つまりステアリ
ングホイ−ルが中立位置に戻るまでは自動操舵は禁止さ
れ、ステアリングホイ−ルも拘束されることがない。そ
して、ステアリングホイ−ルが中立位置に戻ると、拘束
手段が拘束状態に制御され、θｍが略０の状態のまま自
動操舵が開始される。このため、副操舵量θｓがそのま
ま車輪切れ角θｔになり、操舵方向による副操舵量θｓ
と車輪切れ角θｔとの違いは生じない。自動操舵を解除
して副操舵量θｓを０にすれば、車輪切れ角θｔも０に
なるので、ドライバがステアリングホイ−ルを操作しな
ければ車輌は直進状態で走行する。従って安全性の高い
自動操舵制御装置を提供しうる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例の自動車のステアリング機構の主要部
分を示す断面図である。

【図２】 図１の機構の右端部分を詳細に示す部分断面
図である。

【図３】 図１の機構の左端部分を詳細に示す部分断面
図である。

【図４】 図２のブ−ツ１８０を示す縦断面図である。

【図５】 図１の入力軸に接続されるメインシャフトと
その拘束機構を示す縦断面図である。

【図６】 図８のドライバ２４の構成を示すブロック図
である。

【図７】 図５の拘束機構の拘束トルクと電流の関係を
示すグラフである。

【図８】 実施例の自動操舵装置の構成を示すブロック
図である。

【図９】 図８のＥＣＵの処理の概略を示すフロ−チャ
−トである。

【図１０】 図９のステップ１の内容を示すフロ−チャ
−トである。

【図１１】 図９のステップ１３の内容を示すフロ−チ
ャ−トである。

【図１２】 ステアリング拘束力の変化を示すタイムチ
ャ−トである。

【図１３】 各判定条件の範囲を示すマップである。

【符号の説明】

１３：３位置切換電磁弁 ２１：テレビカメラ ２２：画像処理＆車線検出ユニット ２
４：ドライバ ２５：電磁クラッチ ５１：メインシャフト ５
２：キ− ５３：ロ−タ ５４：リ−ド線 ５
５：スペ−サ ５６：スティ ５７：ベアリング ５
８：可動板 ５９：摩擦材 ６０：板ばね ６
１：電気コイル ６２：固定部材 ６３：ねじ ６
４：フレ−ム ７１：車速センサ ７２：前後Ｇセンサ ７
３：操舵トルクセンサ ７４：ヨ−レ−トセンサ ７５：異常検出回路 ８２：ラテラルパワ−シャフト ８
４：ラック ９１：入力軸 ９２：ピニオン １２０Ｒ，１２０Ｌ：ボ−ルジョイント １２２Ｒ，１２２Ｌ：タイロッド １３０：油圧アクチュエ−タ １３
２：シリンダ １３４：ピストン １３８，１４０：ポ−ト １５０：副操舵角センサ １６０：主操舵角センサ（主操舵角検出手段） １７１，１７２：ハウジング部材 １７５：圧縮コ
イルスプリング １７３，１７４：ストッパ １７６：ア−ム １８０，１９１，１９２：ブ−ツ １８１：ブ−ツ
本体 １８２，１８３：サイドカバ− １８２ａ，１８
３ａ：開口部 １８４，１８５：金具 ＥＣＵ：電子制御ユニット（自動モ−ド切換手段） ＳＷ：切換スイッチ ＢＫ：ブレ−キ
スイッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｂ６２Ｄ 113:00 119:00 137:00 (72)発明者 楠 秀 樹 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 審査官 川向 和実 (56)参考文献 特開 昭63−16311（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−199771（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B62D 6/00 B62D 1/16

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ドライバによって操作され車輛の進行方
   向の変更を指示するステアリング入力手段，該ステアリ
   ング入力手段と結合され該手段の操作量に応じた変位を
   生じる第１の操舵部材，各車輪の支持軸と結合されそれ
   の移動によって車輛に対する各車輪の向きを変更する第
   ２の操舵部材，前記第１の操舵部材と第２の操舵部材と
   の相対的な位置関係を自動的に調整する自動駆動手段，
   及び前記ステアリング入力手段及び第１の操舵部材の少
   なくとも一方と係合しそれの動きを拘束する拘束手段、
   を備える車両の自動操舵制御装置において、 前記ステアリング入力手段が実質上中立位置にあるか否
   かを検出する主操舵角検出手段；及び前記ステアリング
   入力手段が実質上中立位置にあることを前記主操舵角検
   出手段が検出した時に、ドライバによって操舵されると
   共に自動操舵がなされる車輪に対し、前記自動駆動手段
   の自動操舵を許可して前記拘束手段を拘束状態にし、ス
   テアリング入力手段が中立位置でないときには前記自動
   駆動手段の自動操舵を禁止して前記拘束手段の拘束を解
   除する、自動モード切換手段； を設けたことを特徴とする、車輛の自動操舵制御装置。