JP3687252B2

JP3687252B2 - 自動車の操舵装置

Info

Publication number: JP3687252B2
Application number: JP04627597A
Authority: JP
Inventors: 宏毛利; 裕之古性
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1997-02-28
Filing date: 1997-02-28
Publication date: 2005-08-24
Anticipated expiration: 2017-02-28
Also published as: US6050359A; DE19808100B4; JPH10236330A; GB2322608A; GB2322608B; GB9803728D0; KR100298134B1; KR19980071817A; DE19808100A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、手動と自動とで切り替えて操舵する自動車の操舵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の自動車の操舵装置としては、例えば図１０に示すものがある（特開平４ー３８２６６５公報参照）、この自動車の操舵装置は、第１の操舵機構１と第２の操舵機構３とからなっている。
【０００３】
前記第１の操舵機構１は、ステアリングホイール５、ステアリングシャフト７、ピニオンギア９及び、ラック軸１１を備えるほか、パワーアシスト用のシリンダ装置１３及び油圧回路１５を備えている。又、前記第２の操舵機構３は、ステアリングシャフト７を駆動するサーボモータ１７及びサーボモータ１７を制御する自動操向制御部１９とを備えている。
【０００４】
そして第１の操舵機構１によりステアリングホイール５を手動回転させるとステアリングシャフト７、ピニオンギア９の回転を介してラック軸１１が左右方向へ並進運動し、左右前輪２１，２３が転舵される。このとき油圧回路１５によってシリンダ装置１３の左右の油圧室１３ａ，１３ｂに対して作動油が給排され、ステアリングホイール５の手動操舵に対するパワーアシストが行われるようになっている。又、自動操向制御部１９の制御によってサーボモータ１７を駆動すると、ステアリングホイール５を手動回転させずにステアリングシャフト７を自動回転させることができ、前輪を自動によって転舵することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のように手動、自動のいずれの操舵の場合にもステアリングシャフト７を回転駆動するものであるため、第２の操舵機構３によって自動操舵を行っているときに第１の操舵機構１であるステアリングホイール５、ステアリングシャフト７、ピニオンギア９及びラック軸１１の舵角を保持することができず、自動操舵から手動操舵へ移行したときに違和感を招きやすいという問題があった。又、自動操舵を行っているときにステアリングホイール５が自動で回転することになり、車室内の乗員に違和感を招きやすいという問題があった。
【０００６】
これに対し本願出願人は、自動操舵から手動操舵への移行を無理なく行わせることができ、又、自動操舵中にステアリングホイールを回転させないようにすることができる自動車の操舵装置を既に出願している（特願平９−８８１３号）。
【０００７】
そこで本発明は、より利便性を高めた自動車の操舵装置の提供を課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、ステアリングホイールの手動回転に応じて前輪を転舵する第１の操舵機構と、該第１の操舵機構に独立してアクチュエータの自動制御により前輪又は後輪の少なくとも一方を転舵する第２の操舵機構と、前記第１の操舵機構と前記第２の操舵機構とを運転者が切り替える切替手段と、前記切替手段の第２の操舵機構への切り替えにより前記アクチュエータを走行環境情報に基づき自動制御する制御手段と、前記第２の操舵機構により前輪又は後輪の少なくとも一方を転舵するとき、前記第１の操舵機構の舵角を保持する保舵手段とを備え、前記第１の操舵機構の舵角が左右中立位置になることを検出する中立検出手段と、前記切替手段を運転者が操作したとき、前記中立検出手段が左右中立位置を検出しない場合に、運転者に、前記第１の操舵機構の舵角を左右中立位置とするための前記ステアリングホイールに対する操作を促すとともに、前記第２の操舵機構の前輪舵角又は後輪舵角を、前記第１の操舵機構が左右中立位置であるとした場合に車線に沿った走行を維持するのに必要な舵角まで徐々に変化させる中立促進手段と、を設け、前記制御手段は、切替手段が第２の操舵機構へ切り替えられたとき、前記中立検出手段が左右中立位置を検出したときのみ前記アクチュエータの走行環境情報に基づいた自動制御を行なうことを特徴とする。
【０００９】
従って、切替手段によって第１の操舵機構と第２の操舵機構とを切り替えて、第１の操舵機構による手動操舵と、第２の操舵機構による自動操舵とを選択的に行なわせることができる。第２の操舵機構へ切り替えられた時には制御手段が走行環境情報に基づきアクチュエータを自動制御することによって自動運転を行なわせることができる。そして、第２の操舵機構により前輪を転舵する時、第１の操舵機構の舵角を保舵手段により保持することができる。但し、制御手段は、切替手段が第２の操舵機構へ切り替えられた時、中立検出手段が第１の操舵機構の舵角が左右中立位置にあることを検出した時のみアクチュエータの走行環境情報に基づいた自動制御を行なう。
【００１４】
請求項２の発明は、請求項１記載の自動車の操舵装置であって、前記中立促進手段は、前記第１の操舵機構の舵角を左右中立位置とするように前記ステアリングホイールの操舵を促すことを特徴とする。
【００１５】
従って、請求項１の発明の作用に加え、中立促進手段は第１の操舵機構の舵角を中立位置とするようにステアリングホイールの操舵を促すことができる。
【００２４】
請求項３の発明は、請求項１記載の自動車の操舵装置であって、前記中立促進手段は、前記ステアリングホイールから手を離すことを指示することを特徴とする。
【００２５】
従って、請求項１の発明の作用に加え、中立促進手段は、切替手段が切り替えられた時、中立検出手段が左右中立位置を検出しない場合は、ステアリングホイールから手を離すことを指示する。運転者がステアリングホイールから手を離すと、第１の操舵機構の舵角はセルフアライニングトルクによって左右中立位置に戻る。
【００２６】
請求項４の発明は、請求項３記載の自動車の操舵装置であって、前記第１の操舵機構に、前記中立促進手段の指示によってステアリングホイールから手を離して、前記第１の操舵機構がセルフアライニングで左右中立位置に戻るとき減衰力を与える減衰要素を設けたことを特徴とする。
【００２７】
従って、請求項３の発明の作用に加え、中立促進手段の指示によって運転者がステアリングホイールから手を離すと、第１の操舵機構がセルフアライニングトルクによって左右中立位置に戻る。この時、第１の操舵機構の減衰要素によって減衰力が与えられ、セルフアライニングトルクによる左右中立位置への戻りを減衰を行ないながら行なわせることができる。
【００２８】
【発明の効果】
請求項１の発明では、切替手段によって第２の操舵機構へ切り替えられ、アクチュエータの走行環境情報に基づいた自動制御が行なわれる時には、第１の操舵機構の舵角が左右中立位置に保持されるため、例えば道路のカーブ路走行中に第２の操舵機構へ切り替えられたとしても、第１の操舵機構の舵角は左右中立位置で保持されるため、カーブ路を抜けた時においても無理のない自動操舵を行なわせることができる。
【００２９】
また、前記切替手段を運転者が操作したとき、前記中立検出手段が左右中立位置を検出しない場合に、中立促進手段が、運転者に、前記第１の操舵機構の舵角を左右中立位置とするための前記ステアリングホイールに対する操作を促すとともに、前記第２の操舵機構の前輪舵角又は後輪舵角を、前記第１の操舵機構が左右中立位置であるとした場合に車線に沿った走行を維持するのに必要な舵角まで徐々に変化させることにより、第１の操舵機構の舵角を左右中立位置に移行させることができる。
【００３１】
請求項２の発明では、請求項１の発明の効果に加え、中立促進手段によってステアリングホイールの操舵を促すことができ、第１の操舵機構の舵角をより的確に左右中立位置とすることができ、より的確な自動制御を行なわせることができる。
【００３６】
請求項３の発明では、請求項１の発明の効果に加え、乗員がステアリングホイールから手を離すだけで第１の操舵機構が左右中立位置となり、簡単な制御で第１の操舵機構の左右中立位置を達成することができ、より的確な自動制御を行なわせることができる。
【００３７】
請求項４の発明では、請求項３の発明の効果に加え、減衰を行ないながら第１の操舵機構を左右中立位置とすることができ、左右中立位置への移行を違和感なく円滑に行なわせることができ、より的確な自動制御を行なうことができる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を説明する。なお、図１０の構成と対応する構成部分には同符号を付して説明し、また重複した説明省略する。
【００３９】
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態にかかる概略構成図である。第１実施形態の自動車の操舵装置においても第１の操舵機構１と第２の操舵機構３とを備えている。
【００４０】
前記第１の操舵機構１は、ステアリングホイール５とステアリングシャフト７とピニオンギア９及びラックハウジング１１とを備えている。前記ピニオンギア９及びラック軸１１は、ラックハウジング２５側に支持されている。前記ステアリングシャフト７には、ピニオンギア９との間に、トーションバー２７が介設されている。前記ステアリングシャフト７には、ハンドル角センサ２９が設けられている。ハンドル角センサ２９は、第１の操舵機構１の舵角が左右中立位置にあることを検出する中立検出手段を構成している。
【００４１】
前記ラック軸１１の左右（ただし図１では右側のみ示す）には、サイドロッド３１が連結されている。サイドロッド３１にはナックルアーム３３を介してアクスル３５が連結されアクスル３５に前輪２３が支持されている。
【００４２】
前記ラックハウジング２５内には、前記ラック軸１１に固着されたピストン３７が収容されピストン３７の左右に左右油圧室１３ａ，１３ｂが区画されている。該左右油圧室１３ａ，１３ｂは、油タンク４１に対して左右の配管４３，４５によって接続され、配管４３，４５間にパワーステアリングバルブ（ＰＳバルブ）及びロックバルブ４９が介設されている。又、左右の配管４３，４５には圧力検出用の油圧センサ５１，５３が設けられている。ロックバルブ４９はノーマルオープンのバルブが使用され、万一の信号線、電源線の断線時にステアリングホイール５がロックされないようにしている。
【００４３】
前記油タンク４１からの油は、パワーステアリングポンプ（ＰＳポンプ）の駆動によって左右油圧室１３ａ，１３ｂに給排されるようになっている。
【００４４】
このような構造によって、前記第１の操舵機構１はパワーステアリング機構となっている。また、本実施形態では、前記ロックバルブ４９、左右油圧室１３ａ，１３ｂ、ポンプ５５は、第１の操舵機構１の舵角を保持する保舵手段を構成している。
【００４５】
前記ラックハウジング２５には、凸部５７が設けられ車体側に固定された規制手段としてのストローク規制部材５９内に挿入されている。
【００４６】
前記第２の操舵機構３は、操舵用アクチュエータ６１によって左右に移動されるようになっている。操舵用アクチュエータ６１はシリンダ装置で構成され、内部に操舵用ピストン６３が収納され、左右の操舵用油圧室６５ａ，６５ｂが区画されている。操舵用ピストン６３には連結ロッド６７を介してラックハウジング２５に固着された連結ステー６９が結合されている。
【００４７】
前記左右の操舵用油圧室６５ａ，６５ｂは、サーボバルブ７１を介して前記油タンク４１に接続されている。なお、サーボバルブ７１は電動モータドライバに代えることもできる。このサーボバルブ７１はコントローラ７３で制御されるようになっている。コントローラ７３には第１の操舵機構１と第２の操舵機構３とを切り替える切換手段として手動モード、自動モードの切り替えを行うモード切替スイッチ７５からの信号が入力されるようになっている。前記コントローラ７３には、車速センサ７７、画像センサ（ＣＣＤカメラ）７９からの信号が入力され、車速や車線を示す白線からの前方注視点位置での横変位等の走行環境情報を入力するようになっている。又、コントローラ７３からスピーカ８１に出力が行なわれ、さらにコントローラ７３によって前記ロックバルブ４９が制御されるようになっている。
【００４８】
次に作用を説明する。まずモード切替スイッチ７５が自動モード（自動操舵のモード）になっているとき、ドライバーがステアリングホイール５を手動回転させるとステアリングシャフト７が一体となって回転する。この回転はトーションバー２７、ピニオンギア９に伝えられ、ピニオンギア９と噛み合うラック軸１１の左右並進運動に変換される。
【００４９】
前記ラック軸１１が左右に動くとその並進運動はサイドロッド３１、ナックルアーム３３、アクスル３５によって再び回転運動に変換され、左右前輪（図１では右前輪２３のみ示す）が転舵される。このとき左右前輪の発生するセルフアライニングトルクとドライバーがステアリングホイール５を操舵する操舵トルクとによってトーションバー２７がねじられ、そのねじれ角に応じてＰＳバルブ４７が油圧を発生する。この油圧は左右油圧室１３ａ，１３ｂに対して給排され、その差圧によってピストン３７がアシスト力を与えられるため、ドライバーは小さい負荷で左右前輪を転舵することができる。
【００５０】
次にモード切替スイッチ７５によって手動モード（手動操舵のモード）から自動モードに切り替えられると、第２の操舵機構３によって自動による転舵が行われる。すなわち自動モードに切り替えられるとコントローラ７３がサーボバルブ７１に制御信号を送ると共に、ロックバルブ４９にも信号を送る。ロックバルブ４９は図の状態から右に移動して左右油圧室１３ａ，１３ｂに作動油を封じ込める。これによってラックハウジング２５に対しラック軸１１及びピニオンギア９が固定され、第１の操舵機構１の舵角が保持されることになる。
【００５１】
従って、第１実施形態においてラックハウジング２５、ラック軸１１、ピストン３７、左右油圧室１３ａ，１３ｂ、油タンク４１、左右配管４３，４５は、保舵手段を構成している。ロックバルブ４９によって油圧の封じ込めを行ったときには、ＰＳポンプ５５からＰＳバルブ４７に流入した油は圧力を上昇させることなく油タンク４１に還流する。
【００５２】
このような状態においてサーボバルブ７１の制御により、左右操舵用油圧室６５ａ，６５ｂに油が給排され、操舵用ピストン６３の位置が制御されて連結ロッド６７及び連結ステー６９を介しラックハウジング２５が左右に移動する。かかる移動によってラックハウジング２５に固定されたラック軸１１も一体に移動し、左右前輪が自動で転舵されることになる。
【００５３】
前記のようにして手動モードから自動モードへ切り替えられたときには、ハンドル角センサ２９の検出値がコントローラ７３で呼び込まれ、ステアリングホイール５が左右中立位置にあるとき、すなわち、第１の操舵機構１の舵角が左右中立位置にあるときにのみ自動モードに切り替わるようになり、コントローラ７３によりサーボバルブ７１を介し操舵用アクチュエータ６１の走行環境情報に基づいた自動制御が行なわれる。ステアリングホイール５がほぼ中立にあるときにのみ自動モードに入れるようにする理由は以下の通りである。
【００５４】
今操舵用アクチュエータ６１で制御できる前輪転舵角を±２°とし、ステアリングギア比を２０とするとハンドル角換算で±４０°の舵角が制御できることになる。しかしステアリングホイール５が右に２０°切れていたときに自動モードに入ってしまうと、右には６０°左には０°という制御舵角範囲になり、自動モードで左旋回ができなくなってしまうことになる。
【００５５】
すなわち、道路のカーブ路走行などの様に、ハンドル角が発生している状況で自動モードの制御に入ると直進での車線追従が充分迅速に行なうのが難しくなることがある。この様な不具合があると、道路直線部でしかモード切換ができず、運転者が本当に必要となるタイミングで本来の性能を発揮することがむずかしくなると共に、自動モードが直ちに必要となる時にすぐに動作しないと運転者の違和感が増加することになる（例えば、カーブ路走行中に携帯電話が鳴り始めても、カーブ路を抜けるまでは応答できないなど）。また、仮にカーブ路を脱出してから直進状態になってステアリングホイール５が中立位置に戻ってから自動モードに移行する構成になっていても、切替スイッチ７５を押しても車両が自動モードに入らない間は、車両がどのような状態にあるかを運転者がわからず、違和感がより増加することになる。
【００５６】
このためステアリングホイール５によるハンドル角がある規定範囲、常識的にはθ₀＝±５°程度の範囲にあるときだけ舵角が左右中立位置であるとして自動モードに入れるようにしておく必要がある。
【００５７】
即ち、道路のカーブ路走行等のようにここで運転者がモード切替スイッチ７５によって手動モードから自動モードに切り替えた時、運転者が操舵しているステアリングホイール５のハンドル角が規定範囲θ₀以内に無い場合の制御を以下に述べる。
【００５８】
▲１▼ステアリングホイール５が運転者の操舵により規定範囲θ₀＝±５°の範囲に入るまで自動モードには移行しない。即ち、第１の操舵機構１の舵角が左右中立位置になるまではコントローラ７３による自動制御が待機されることになる。その際、コントローラ７３からスピーカ８１に出力が行なわれ「曲線部では車線追従不可能です」等のメッセージを運転者に伝える。
【００５９】
即ち、コントローラ７３及びスピーカ８１は運転者がモード切替スイッチ７５を操作した時、第１の操舵機構１の舵角が左右中立位置にない場合、これを運転者に意識させる中立促進手段を構成している。この中立促進手段は、第１の操舵機構１から第２の操舵機構３への切り替えができないことを運転者に知らせるものである。
【００６０】
さらに前記中立促進手段は、第１の操舵機構１の舵角を左右中立位置とするようにステアリングホイール５の操舵を促すものである。又、中立促進手段は第２の操舵機構３を作動させて第１の操舵機構１の舵角を左右中立位置とするように促すものである。さらに、中立促進手段は第１の操舵機構１が左右中立位置であるとした場合に車線に沿った走行を維持するに必要な前輪舵角を前記第２の操舵機構３によって発生させるものである。
【００６１】
▲２▼中立促進手段は第１の操舵機構１が左右中立位置であるとした場合に車線に沿った走行を維持するに必要な前輪舵角を第２の操舵機構３によって発生させる。即ち、コントローラ７３は前輪の補助舵角を現在のカーブ路を走行する時に必要となる舵角δ₀まで徐々に操舵し、その間スピーカ８１へも出力を行ない、「まもなく自動モードに入ります。それまではハンドルを操舵して走行して下さい」、或いは「自動モードはハンドルが真直ぐな状態で可能です。車線から外れないように徐々にハンドルを戻して下さい」等のメッセージを運転者に伝える。
【００６２】
その結果、運転者はそのカーブ路の車線から車両がずれないようにステアリングホイール５を操舵するため、ステアリングホイール５を左右中立位置まで戻す操舵をすることになり、操舵角が規定範囲θ₀＝±５°に入った時点でロックバルブ４９を移動させて左右油圧室１３ａ，１３ｂに作動油を封じこめ、第１の操舵機構１の舵角を保持する。以後、第２の操舵機構３のコントローラ７３による自動制御を円滑に行なうことができる。
【００６３】
図２は、上記▲１▼，▲２▼の状況を示したグラフであり、縦軸に前輪舵角θ、横軸に時間ｔをとっている。線分Ｐは運転者の第１の操舵機構１の操舵による前輪舵角の変化を示しており、線分Ｑは第２の操舵機構３の自動制御による前輪舵角の変化を示している。そして、Ａの時点でモード切替スイッチ７５の切り替えが行なわれ、Ｂの時点で第１の操舵機構１の舵角が規定範囲θ₀の範囲となったので舵角が保持され、自動制御に移行している。
【００６４】
図３は第１実施形態のフローチャートを示している。即ち、図３のフローチャートが実行されると、ステップＳ１で自動モード選択されたか否かの判断の処理が行なわれる。この処理は、モード切替スイッチ７５の信号に基づいて行なわれる。モード切り替えが行なわれていないと判断されれば、ステップＳ２において手動モードが維持される。
【００６５】
ステップＳ１において自動モードが選択されたと判断されれば、ステップＳ３においてハンドル角｜θ｜＜θ₀か否かの判断の処理が行なわれる。ステップＳ３でハンドル角、即ち第１の操舵機構１の舵角が規定範囲θ₀にないと判断されれば、ステップＳ１へリターンする。又、舵角が規定範囲θ₀内であると判断されれば、ステップＳ３へ移行し、ハンドルをロックして自動車線追従制御モード（自動モード）への処理が行なわれる。
【００６６】
即ち、上記のように左右油圧室３９ａ，３１ｂに油が封じ込められて第１の操舵機構１の舵角が保持され、コントローラ７３による第２の操舵機構３の自動制御が行なわれるのである。
【００６７】
なお、参考までにθ₀の決め方について述べると、制御舵角範囲が±Δδ_cとする本システムが想定している道路（例えば高速道路とする）を制限車速で走行する時に必要となる前輪実舵角が±δ_nとするハンドル角θ₀の時に発生する前輪実舵角が（δ_c−δ_n）以下になるようにマージンをとって設定すればよい。
【００６８】
例えば、制御舵角範囲δ_c＝２ｄｅｇ、δ_n＝１ｄｅｇの場合には、δ_c−δ_n＝１．０ｄｅｇであり、ステアリングギヤ比を仮に２０．０、カーブ路走行中の制御のマージンを０．７ｄｅｇとすると、θ₀は（２．０−１．０−０．７）^*２０．０＝６．０ｄｅｇのように設定される。
【００６９】
なお、同様の不具合は手動モードから自動モードへの切り替え時に操舵用アクチュエータ６１が中立位置にない時にも発生する。例えば、操舵用アクチュエータ６１によって左にめいっぱい前輪を転舵する状態になったままドライバーが手動操舵していて、この状態から自動モードに入る場合には自動モード時に操舵用アクチュエータ６１によってそれ以上左へ操舵することが不可能になる。従って、手動モードから自動モードになるときには操舵用アクチュエータ６１を中立位置にしておく必要がある。
【００７０】
換言すれば、自動モードから手動モードになったときには自動モードに備えて操舵用アクチュエータ６１を中立位置に戻し、操舵角が発生しない位置にしておく必要がある。このようにすることによって、手動モードと自動モードとの切り替えを違和感なく円滑に行わせることができる。
【００７１】
ここで自動モードにおいては、例えば前方の画像をカメラで認識して走行レーンに対する自車の横ずれ量を検出したり、路面に埋設されている磁石（磁気ネイル）に対する自車の横ずれ量を検出し、あるいは、道路脇の壁からの距離を検出するなどして自車が走行レーンから外れないように操舵用アクチュエータ６１によってラックハウジング２５を左右に移動させ自動転舵を行う。
【００７２】
自動モード中にドライバーがステアリングホイール５の操作を行うと、ピニオンギア９は前記油圧の封じ込めによってロックされているためトーションバー２７がねじられることになる。このときＰＳバルブ４７で油圧が発生し、その油圧を圧力センサ５１，５３で検出し、コントローラ７３の指令でロックバルブ４９が開状態となり、手動操舵が可能となる。従って、油圧センサ５１，５３による検出油圧が設定油圧を上回ったとき、ラックハウジング２５が固定され、左右油圧室１３ａ，１３ｂの作動油封じ込めが解除されて手動操舵が可能となる。従って、自動操舵中の手動操舵を円滑に行うことができる。
【００７３】
なお、ここでは油圧センサ５１，５３の信号を用いたが、ＰＳバルブ４７で発生した油圧をパイロット圧として利用し、ロックバルブ４９を解放するように油圧回路を構成することもできる。
【００７４】
いずれにしても、パワーステアリングの油圧が下がってもいったん解放されたロックバルブ４９は、次にドライバーが自動モードをモード切替スイッチ７５で選択しない限り遮断されることはない。自動モードから手動モードに切り替わったときには、前記のように操舵用アクチュエータ６１は中立位置に戻される。
【００７５】
このようにして、第１実施形態においては、第２の操舵機構３により前輪を転舵する時、第１の操舵機構の舵角を保持することができるので、自動モードと手動モードとの切り替えを違和感なく円滑に行なうことができる。即ち、モード切替スイッチ７５によるモードの切り替えは直線路での走行のみならず、カーブ路走行時でも行なうことができ、運転者が本当に必要となるタイミングで本来の性能を発揮することができると共に、自動モードが直ちに必要となる時にすぐに動作することになる。たとえば、カーブ路走行中に携帯電話が鳴り始めると、カーブ路においても自動モードに移行することができ、乗員に違和感を与えることがない。
【００７６】
更に、第２の操舵機構３により転舵する時、ステアリングホイール５が回転しないため、乗員に違和感を与えることもない。第１の操舵機構１の舵角を保持するのはパワーステアリング機構を利用して左右油圧室１３ａ，１３ｂに作動油を封じ込めて行なうため、特別な装置を必要とすることなく、舵角を確実に保持することができると共に、構造が極めて簡単である。
【００７７】
又、第２の操舵機構３によって自動の転舵が行なわれている時、ストローク規制部材５９がラックハウジング２５の凸部５７の移動を所定ストローク範囲で規制するため、万一第２の操舵機構３が故障しても必要以上に大きく転舵されることはなく、安定した走行が可能である。
【００７８】
しかも、ストローク規制部材５９はラックハウジング２５の移動を所定範囲に規制するものであるため、第１の操舵機構１による手動による転舵の場合にはストローク規制部材５９は働かず、手動によって大きく転舵をすることができ、自動運転時のみ容易に舵角規制を行なうことができる。
【００７９】
図４は、上記▲２▼に対応したフローチャートを示している。図３に示すフローチャートのステップＳ１からステップＳ４にステップＳ４１からステップＳ４４を加えたものである。即ち、このフローチャートではステップＳ４１において補助操舵角が所定値δ₀に達したか否かの判断の処理が行なわれる。これは前記のように前輪の自動モードによる補助舵角が現在のカーブ路を走行する時に必要となる舵角δ₀であり、まだ達していないと判断されれば、ステップＳ４２において徐々に補助操舵を発生させる処理が行なわれる。
【００８０】
即ち、コントローラ７３からの信号によって第２の操舵機構３による舵角が徐々に発生する。次いで、ステップＳ４３へ移行し、逸脱可能性大か否かの判断の処理が行なわれる。これは、第２の操舵機構３による舵角を徐々に発生させた時、運転者が第１の操舵機構１のステアリングホイール５を操舵して舵角を左右中立位置側へ戻すようにすれば、車線逸脱可能性はないのであるが、万が一ステアリングホイール５を戻さなかった場合には逸脱可能性大となるため、ステップＳ４４において舵角保持の処理を行なうのである。これによって、第２の操舵機構３による補助操舵を停止し、車線逸脱を防止する。従って、図３の例と比較してより安全性を高めることができる。
【００８１】
前記車線逸脱の判断は、例えば、次のようにして行なう。図１，図５のように自動車８３が走行している時に画像センサ７９の信号によって道路幅、道路線形を読み込み、車速センサ７７の信号によって車速を読み込み、ハンドル角センサ２９の信号によって舵角を刻々と読み込む。そして、車線逸脱可能性の判断は車線を区分する白線（車線区分線）と車両の前方に延ばした延長線の交点（前方注視点）が車両の前方何メートルの距離にあるかで判断する。図ではＬ₀（ｍ）としてある。この「逸脱可能性」は車速に応じて当然変化し、同じＬ₀（ｍ）でも車速が高くなると逸脱可能性は増加する。そこで、この距離を車速で基準化した値を逸脱可能性の尺度にする。つまり、距離が同じでも高速になるほど逸脱可能性は高くなる。
【００８２】
（第２実施形態）
図６は本発明の第２実施形態を示す全体概略構成図である。本実施形態では、第１実施形態が前輪を自動操舵しているのに対し、本実施形態では後輪を自動操舵する例を示した。
【００８３】
本実施形態では、第１の操舵機構１のパワーステアリング機構及び保舵手段の構成は図１と同様となっている。
【００８４】
一方、第２の操舵機構８３は後輪８５を転舵する構成となっている。第２の操舵機構８３は後輪操舵用のパワーシリンダ等を備えた後輪操舵ユニット８７を備え、左右タイロッド８９を介して後輪８５に連結されている。前記後輪操舵ユニット８７はコントローラ７３が図示しない後輪操舵用のコントロールバルブ及びポンプを制御することによってパワーシリンダを駆動し、前記後輪８５の転舵を行なうものである。
【００８５】
そして、本実施形態においても、モード切替スイッチ７５によって第１の操舵機構１の手動モードが選択されている時には前記同様ステアリングホイール５の操舵によって前輪２３を転舵することができる。又、モード切替スイッチ７５の切り替えによって第２の操舵機構８３の自動モードが選択された場合には、運転者が操舵しているステアリングホイール５の角度が規定範囲θ₀以内であれば、ロックバルブ４９の作動によって左右油圧室１３ａ，１３ｂに油を封じ込め、ステアリングホイール５の舵角を保持し、第２の操舵機構８３による自動モードによる制御を行なう。
【００８６】
一方、上記以外の状況の時、即ち運転者が自動モードを選択した時、運転者が操舵しているステアリングホイール５による舵角が規定範囲θ₀以内にない場合には以下のようにする。
【００８７】
▲１▼ステアリングホイール５が運転者の操舵により舵角が規定範囲θ₀以内に入るまで自動モードに移行しない。その際、コントローラ７３からスピーカ８１に出力を行ない、「カーブ路では車線追従不可能です」等のメッセージを発生させ、運転者に知らせる。
【００８８】
▲２▼後輪８５の舵角を第１の操舵機構１が左右中立位置であるとした場合に車線に沿った走行を維持するに必要な後輪８５の舵角を第２の操舵機構８３によって徐々に発生させ、その間コントローラ７３がスピーカ８１に出力し、「まもなく車線追従モードに入ります。それまではハンドルを操舵して走行して下さい」等のメッセージを出し、運転者に知らせる。
【００８９】
その結果、運転者はカーブ路の車線からずれないようにステアリングホイール５を操舵するため、ステアリングホイール５による第１の操舵機構１の舵角を略左右中立位置まで戻すことになり、舵角が規定範囲θ₀以内に入った時点でロックバルブ４９の作動による油圧ロックを行なう。
【００９０】
この舵角の時間変化を示したのが図７である。各符号の意味は図２の場合と同様である。但し、図７では後輪舵角を示し、また第２の操舵機構８３による舵角変化をＱ´で示している。
【００９１】
まず、モード切替スイッチ７５が自動モード側に切り替えられたＡではロックバルブ４９は作動せず、第１の操舵機構１の舵角の保持は行なわれず、第２の操舵機構８３によって上記のように徐々に操舵を行ない、後輪舵角をＱ´のように変化させる。これによって、運転者は車線を維持しようとしてステアリングホイール５の操舵を戻し、第１の操舵機構１の舵角がＰのように変化していく。そして、Ｂの時点で第１の操舵機構１の舵角が規定範囲θ₀以内となった時、第２の操舵機構８３による自動制御を行なうのである。
【００９２】
図８（ａ）は、図７のＡの時点からＢの時点への車両の前輪２３及び後輪８５の変化を示している。これに対し、上記のようにして第１の操舵機構１の舵角を左右中立位置とするように促さずに図８（ａ）のＡの時点での状態において直ちに第１の操舵機構１の舵角をロックバルブ４９の作動によって保持してしまうと、直線路に移行した時、前輪２３及び後輪８５の関係は図８（ｂ）のような状態となり、車体が直線路に傾いた状態で走行してしまうという、いわゆる蟹走り状態となって、乗員に違和感を招くものとなるが、上記制御によってこのような蟹走り状態を抑制し、的確に自動モードで走行させることができるのである。
【００９３】
又、上記のようにして、第２の操舵機構８３を作動させて運転者にステアリングホイール５を左右中立位置まで操舵させる時に運転者が操作を誤る等して車両が車線から逸脱してしまう可能性がある場合には、第２の操舵機構８３の制御を中止して後輪８５の舵角をその位置で保持するのが望ましい（図４のステップＳ４３，Ｓ４４参照）。その際、コントローラ７３からスピーカ８１に出力して「制御を中止します」等のメッセージを流すのが望ましい。なお、後輪８５の舵角は直進路へ移行した時に極めてゆっくり（例えば０．０１ｄｅｇ／ｓｅｃ程度）中立に戻すようにする。
【００９４】
従って、本実施形態でも第１実施形態と略同様な作用効果を奏することができる。又、本実施形態では、後輪８５の制御によって行なうから、例えば従来の４輪操舵装置（４ＷＳ）を用いることができ、また４ＷＳと共用することもできる。また、装置のレイアウトが容易である。
【００９５】
（第３実施形態）
図９は第３実施形態を示す概略全体構成図であり、本実施形態はステアリングホイール５をフリーにした時、セルフアライニングトルクで左右中立位置に戻すようにしたものである。従って、全体的な構成は図６の第２実施形態と略同様であり、対応する構成部分には同符号を付して説明し、また重複した説明は省略する。
【００９６】
本実施形態においては、図６の第２実施形態の構成に対し、減衰要素として絞り弁９１を設けたものである。
【００９７】
本実施形態では、モード切替スイッチ７５によって第２の操舵機構８３による自動モードが選択されると、コントローラ７３からスピーカ８１に出力が行なわれ、例えば「ハンドルから手を離して下さい」等のメッセージが運転者に送られる。これによって運転者がステアリングホイール５から手を離すと、前輪２３のセルフアライニングトルクで第１の操舵機構１の舵角が左右中立位置に戻ろうとする。このままでは、図８（ａ）のようなカーブ路走行の時でも車両は直進状態に戻ってしまうので、第２の操舵機構８３による自動制御が直ちに行なわれ、車両軌跡が車線から逸脱しないように制御される。そして、第１の操舵機構１の舵角が規定範囲θ₀内に入ったら、ロックバルブ４９の作動によって第１の操舵機構１の舵角をロックするのである。
【００９８】
このようにして、第２実施形態と同様に図８（ａ）のＡ時点からＢ時点のように前輪２３及び後輪８５の舵角制御を行なうことができ、図８（ｂ）の蟹走りを規制することができる。
【００９９】
そして、前記のようにモード切り替えが行なわれた時に、運転者がステアリングホイール５から急に手を離しても車両が安定するように絞り弁９１がコントローラ７３からの出力によって働くので、左右油圧室１３ａ，１３ｂ内の油がセルフアライニングトルクに抵抗するようになり、Ａの時点からＢの時点においてフリーとなったステアリングホイール５はゆっくりと左右中立位置へ戻ることになる。従って、極めて安定した状態で手動モードから自動モードに移行させることができる。
【０１００】
このようにして、本実施形態では、第２実施形態と略同様な作用効果を奏することができる。又、本実施形態では、セルフアライニングトルクで第１の操舵機構１の舵角を左右中立位置へ戻すようにしているため、極めて簡単に制御することができる。
【０１０１】
なお、上記各実施形態では、前輪又は後輪のいずれかの自動操舵によって自動モードの制御を行なうようにしたが、前輪及び後輪の双方の自動制御によって手動モード、自動モードの移行を行なわせることができる。即ち、前輪の補助操舵によってステアリングホイールによる操舵角を吸収してしまうものである。つまり、運転者が自動モードを選択した時にステアリングホイールによる第１の操舵機構の舵角が左右中立位置にない場合は、その舵角で第１の操舵機構を保舵手段によって保持し、第２の操舵機構のうち前輪の補助操舵機構の自動制御によって前輪舵角を左右中立位置に保持し、自動モードの制御は後輪の補助操舵で行なうようにするものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る全体概略構成図である。
【図２】第１実施形態に係り、舵角の時間変化を示すグラフである。
【図３】第１実施形態のフローチャートである。
【図４】第１実施形態の他のフローチャートである。
【図５】車線逸脱可能性の説明図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る全体概略構成図である。
【図７】第２実施形態に係り、舵角の時間変化を示すグラフである。
【図８】前後輪の舵角変化を道路との関係で示すもので、（ａ）はカーブ路での平面図、（ｂ）は直進路での平面図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係る全体概略構成図である。
【図１０】従来例に係る全体概略構成図である。
【符号の説明】
１第１の操舵機構
３，８３第２の操舵機構（中立促進手段）
５ステアリングホイール
２９ハンドル角センサ（中立検出手段）
１３ａ左油圧室（保舵手段）
１３ｂ右油圧室（保舵手段）
４９ロックバルブ（保舵手段）
６１操舵用アクチュエータ（アクチュエータ）
７３コントローラ（制御手段）
７５モード切替スイッチ（切替手段）
９１絞り弁（減衰要素）
８１スピーカ（中立促進手段）

Claims

ステアリングホイールの手動回転に応じて前輪を転舵する第１の操舵機構と、
該第１の操舵機構に独立してアクチュエータの自動制御により前輪又は後輪の少なくとも一方を転舵する第２の操舵機構と、
前記第１の操舵機構と前記第２の操舵機構とを運転者が切り替える切替手段と、
前記切替手段の第２の操舵機構への切り替えにより前記アクチュエータを走行環境情報に基づき自動制御する制御手段と、
前記第２の操舵機構により前輪又は後輪の少なくとも一方を転舵するとき、前記第１の操舵機構の舵角を保持する保舵手段とを備え、
前記第１の操舵機構の舵角が左右中立位置であることを検出する中立検出手段と、
前記切替手段を運転者が操作したとき、前記中立検出手段が左右中立位置を検出しない場合に、運転者に、前記第１の操舵機構の舵角を左右中立位置とするための前記ステアリングホイールに対する操作を促すとともに、前記第２の操舵機構の前輪舵角又は後輪舵角を、前記第１の操舵機構が左右中立位置であるとした場合に車線に沿った走行を維持するのに必要な舵角まで徐々に変化させる中立促進手段と、
を設け、
前記制御手段は、前記切替手段が第２の操舵機構へ切り替えられたとき、前記中立検出手段が左右中立位置を検出したときのみ前記アクチュエータの走行環境情報に基づいた自動制御を行なうことを特徴とする自動車の操舵装置。
請求項１記載の自動車の操舵装置であって、前記中立促進手段は、前記第１の操舵機構の舵角を左右中立位置とするように前記ステアリングホイールの操舵を促すことを特徴とする自動車の操舵装置。
請求項１記載の自動車の操舵装置であって、前記中立促進手段は、前記ステアリングホイールから手を離すことを指示するものであり、当該指示によって運転者がステアリングホイールから手を離した場合には前記第１の操舵機構のセルフアライニングによって当該第１の操舵機構の舵角が左右中立位置に戻るようにしたことを特徴とする自動車の操舵装置。
請求項３記載の自動車の操舵装置であって、前記第１の操舵機構に、前記中立促進手段の指示によってステアリングホイールから手を離して、前記第１の操舵機構がセルフアライニングで左右中立位置に戻るとき減衰力を与える減衰要素を設けたことを特徴とする自動車の操舵装置。