JP3731997B2 - 車両のステアリング装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両を自動操舵することのできるステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】
近年、操舵力発生用アクチュエータと、そのアクチュエータの制御系とを備え、その制御系による制御によりアクチュエータが発生する操舵力に基づき車両の自動操舵が可能なステアリング装置が開発されている。
【０００３】
そのようなステアリング装置においては、制御系の故障による誤動作を防止するため、制御系に故障が生じた場合、自動操舵を解除してドライバーの操舵入力に基づき車両を操舵可能な状態に切換えることが可能とされ、フェイルセーフが図られている。
【０００４】
しかし、制御系の故障により自動操舵が解除されたことをドライバーが気付かなければ、操舵力が作用しないために車両挙動が不安定になってしまう。
【０００５】
そこで、制御系の故障により自動操舵が解除された場合にランプやブザー等により警告を発することが考えられる。しかし、ドライバーが警告に気付いて操舵力を入力するまでのタイムラグがあるため、その間は車両挙動を安定化させることができない。
【０００６】
本発明は、上記問題を解決することのできる車両のステアリング装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、操舵力発生用アクチュエータと、そのアクチュエータの制御系とを備え、その制御系による制御によりアクチュエータが発生する操舵力に基づき車両の自動操舵が可能とされ、その制御系の故障時に自動操舵を解除可能なステアリング装置において、その制御系の故障時に舵角を保持する手段と、ドライバーの操舵入力の有無を判断する手段と、そのドライバーの操舵入力時に舵角保持を解除する手段とが設けられていることを特徴とする。
その舵角保持の解除により、そのドライバーの操舵入力に基づき車両を操舵可能であるのが好ましい。あるいは、そのアクチュエータを制御可能なバックアップ用制御系を備え、その舵角保持の解除により、そのバックアップ用制御系による制御によりアクチュエータが発生する操舵力に基づき車両の自動操舵が可能とされているのが好ましい。
【０００８】
本発明の構成によれば、制御系の故障により自動操舵が解除されたことをドライバーが気付かず、ドライバーの操舵入力がない場合、舵角を保持することで車両挙動が不安定になるのを防止できる。その舵角保持はドライバーが操舵力を入力することで解除できるので、そのドライバーの操舵入力に基づき車両を操舵したり、あるいは、バックアップ用制御系により自動操舵を行うことができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００１０】
図１に示す車両のラックピニオン式ステアリング装置１は、ステアリングホイールＨに連結されるステアリングシャフト２と、このステアリングシャフト２にユニバーサルジョイント３を介して接続されるピニオン４と、このピニオン４に噛み合うラック５とを備え、そのラック５の各端に車輪６が連結される。
【００１１】
そのステアリングシャフト２の外周にベベルギヤ７が設けられ、このベベルギヤ７に噛み合うベベルギヤ８が、操舵力発生用モータ（アクチュエータ）９に電磁クラッチ１０を介して接続される。そのクラッチ１０によりモータ９とベベルギア８とは通常は接続され、そのモータ９の発生する操舵力がクラッチ１０、ギヤ８、７を介してステアリングシャフト２に伝達されることでピニオン４が回転し、ラック５が軸線方向に移動することで車両の操舵がなされる。
【００１２】
そのモータ９とクラッチ１０は制御系２０に接続される。その制御系２０による制御によってモータ９が発生する操舵力に基づき車両の自動操舵がなされる。すなわち、その制御系２０は、コンピュータにより構成される主制御装置２１と、この主制御装置２１に接続される操舵制御装置２２とを有する。その操舵制御装置２２に、トルクセンサ２４、電磁ブレーキ２５、操舵量センサ２６、および警告装置２７が接続される。
【００１３】
そのトルクセンサ２４は、上記ステアリングシャフト２により伝達される操舵トルクを検知できる。その電磁ブレーキ２５は、そのステアリングシャフト２の回転を阻止可能なもので、通常はステアリングシャフト２の回転を許容する。その操舵量センサ２６は、上記ラック５の移動量に基づき操舵量を検知する。その警告装置２７は、例えばランプやブザーにより構成できる。
【００１４】
その主制御装置２１に受信器２８が接続される。その受信器２８に、例えば、走行路やガードレールに設けられる発信器から発信される車両の誘導信号や、他車両に設けられた発信器から発信される衝突危険性を報知する警報信号等の外部信号が入力される。その主制御装置２１は、その外部信号に基づき定められる所定方向に車両を導くのに必要な操舵量に対応する制御信号を、操舵制御装置２２に出力する。操舵制御装置２２は、その制御信号と操舵量センサ２６から出力される操舵量検知信号との偏差に基づき、その必要な操舵量を確保できるようにモータ９に駆動信号を出力する。
【００１５】
図２のフローチャートは、その自動操舵時における制御系２０の故障に対処するための操舵制御装置２２による制御手順を示す。
【００１６】
まず、操舵制御装置２２は、制御系２０の故障の有無を判断する（ステップ１）。その制御系２０の故障は、自動操舵時において発生される信号の変化が、予め定めた異常パターンに合致するか否かにより判断できる。例えば、主制御装置２１と操舵制御装置２２との間の断線により主制御装置２１から出力されるべき制御信号が入力されない場合、操舵制御装置２２と操舵量センサ２６との間の断線により操舵量センサ２６から出力されるべき操舵量検知信号が入力されない場合、操舵制御装置２２とモータ９との間の断線により、モータ９に駆動信号を出力したにも拘らず操舵量センサ２６により検知される操舵量が変化しない場合等は故障であると判断できる。また、その故障は断線に基づくものに限定されず、例えば、主制御装置２１の故障により異常な制御信号が出力され、その制御信号と操舵量センサ２６による操舵量検知信号との偏差の変化量が予め設定した値よりも大きくなった場合は故障であると判断できる。
【００１７】
ステップ１において故障がないと判断された場合はステップ１を繰り返す。ステップ１において故障があると判断された場合、自動操舵を解除する（ステップ２）。この自動操舵の解除は、上記クラッチ１０に接続解除信号を出力し、モータ９とベベルギア８との接続を解除することで行う。
【００１８】
次に、警告装置２７に警告信号を出力することでドライバーに警告を与える（ステップ３）。
【００１９】
次に、その制御系２０の故障時点での舵角を保持する（ステップ４）。
その舵角保持は、上記ブレーキ２５に制動信号を出力し、ステアリングシャフト２の回転を阻止することで行う。
【００２０】
次に、ドライバーの操舵入力の有無を判断する（ステップ５）。
この判断は、上記トルクセンサ２４により検知されるステアリングシャフト２により伝達される操舵トルクが、設定値以上か否かにより判断できる。その設定値は、ドライバーがステアリングホイールＨを操作して操舵を行う意志を有する場合にステアリングシャフト２により伝達される操舵トルクに基づき設定できる。
【００２１】
ステップ５においてドライバーの操舵入力がなければステップ３に戻り、ドライバーの操舵入力があればブレーキ２５への制動信号の出力を解除することで舵角保持を解除する（ステップ６）。その舵角保持の解除により、そのドライバーの操舵入力に基づき車両を操舵可能になる。
【００２２】
上記構成によれば、制御系２０の故障により自動操舵が解除されたことをドライバーが気付かず、ドライバーの操舵入力がない場合、舵角を保持することで車両挙動が不安定になるのを防止できる。その舵角保持はドライバーが操舵力を入力することで解除できるので、そのドライバーの操舵入力に基づき車両を操舵できる。
【００２３】
なお、本発明は上記実施形態に限定されない。
【００２４】
例えば、図１において２点鎖線で示すように、上記実施形態において、操舵制御装置２２にバックアップ用操舵制御装置２２′を接続し、そのバックアップ用操舵制御装置２２′に主制御装置２１、モータ９、クラッチ１０、トルクセンサ２４、電磁ブレーキ２５、操舵量センサ２６、および警告装置２７を接続することで、上記制御系２０と同様のバックアップ用制御系２０′を構成する。この場合、上記実施形態のフローチャートにおけるステップ６においてドライバーの操舵入力があれば、電磁ブレーキ２５への制動信号の出力を解除することで舵角保持を解除すると共に、主制御装置２１とバックアップ用操舵制御装置２２′との間の制御信号伝送路の開閉スイッチ（図示省略）を閉じ、主制御装置２１と操舵制御装置２２との間の制御信号伝送路の開閉スイッチ（図示省略）を開くことで、制御系２０からバックアップ用制御系２０′にシステムを置換する。これにより、そのバックアップ用制御系２０′による制御によりモータ９が発生する操舵力に基づき車両の自動操舵ができる。また、このバックアップ用制御系２０′の故障時は、上記実施形態と同様に舵角を保持し、ドライバーの操舵入力時に舵角保持を解除し、ドライバーの操舵入力に基づき車両を操舵できる。
【００２５】
また、図３の変形例のフローチャートに示すように、上記実施形態におけるステップ２とステップ３との間において、制御系２０の故障時に操舵制御装置２２自身が正常に機能するか否かを判断するステップを入れてもよい。すなわち、制御系２０の故障時に、警告装置２７への警告信号の出力があり、ブレーキ２５への制動信号の出力があり、トルクセンサ２４により検知される操舵トルクに基づくドライバーの操舵入力の有無判断があれば正常であると判断し、なければ正常ではないと判断する（ステップ２′）。正常であると判断した場合はステップ３に進む。正常でないと判断した場合は、警告装置２７への警告信号の出力、ブレーキ２５への制動信号の出力、トルクセンサ２４により検知される操舵トルクに基づくドライバーの操舵入力の有無判断を実行する状態をリセットし（ステップ２″）、ステップ２′に戻る。これにより、操舵制御装置２２の異常により舵角保持が解除されない状態に陥るのを防止できる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、自動操舵を解除してドライバーの操舵入力に基づき車両を操舵可能な状態に切換える際に、車両挙動が不安定になるのを防止できるステアリング装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態のステアリング装置の構成説明図
【図２】本発明の実施形態のステアリング装置の制御手順を示すフローチャート
【図３】本発明の変形例のステアリング装置の制御手順を示すフローチャート
【符号の説明】
９ モータ（操舵力発生用アクチュエータ）
１０ 電磁クラッチ
２０ 制御系
２０′ バックアップ用制御系
２１ 主制御装置
２２ 操舵制御装置
２５ 電磁ブレーキ
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両を自動操舵することのできるステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】
近年、操舵力発生用アクチュエータと、そのアクチュエータの制御系とを備え、その制御系による制御によりアクチュエータが発生する操舵力に基づき車両の自動操舵が可能なステアリング装置が開発されている。
【０００３】
そのようなステアリング装置においては、制御系の故障による誤動作を防止するため、制御系に故障が生じた場合、自動操舵を解除してドライバーの操舵入力に基づき車両を操舵可能な状態に切換えることが可能とされ、フェイルセーフが図られている。
【０００４】
しかし、制御系の故障により自動操舵が解除されたことをドライバーが気付かなければ、操舵力が作用しないために車両挙動が不安定になってしまう。
【０００５】
そこで、制御系の故障により自動操舵が解除された場合にランプやブザー等により警告を発することが考えられる。しかし、ドライバーが警告に気付いて操舵力を入力するまでのタイムラグがあるため、その間は車両挙動を安定化させることができない。
【０００６】
本発明は、上記問題を解決することのできる車両のステアリング装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、操舵力発生用アクチュエータと、そのアクチュエータの制御系とを備え、その制御系による制御によりアクチュエータが発生する操舵力に基づき車両の自動操舵が可能とされ、その制御系の故障時に自動操舵を解除可能なステアリング装置において、その制御系の故障時に舵角を保持する手段と、ドライバーの操舵入力の有無を判断する手段と、そのドライバーの操舵入力時に舵角保持を解除する手段とが設けられていることを特徴とする。
その舵角保持の解除により、そのドライバーの操舵入力に基づき車両を操舵可能であるのが好ましい。あるいは、そのアクチュエータを制御可能なバックアップ用制御系を備え、その舵角保持の解除により、そのバックアップ用制御系による制御によりアクチュエータが発生する操舵力に基づき車両の自動操舵が可能とされているのが好ましい。
【０００８】
本発明の構成によれば、制御系の故障により自動操舵が解除されたことをドライバーが気付かず、ドライバーの操舵入力がない場合、舵角を保持することで車両挙動が不安定になるのを防止できる。その舵角保持はドライバーが操舵力を入力することで解除できるので、そのドライバーの操舵入力に基づき車両を操舵したり、あるいは、バックアップ用制御系により自動操舵を行うことができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００１０】
図１に示す車両のラックピニオン式ステアリング装置１は、ステアリングホイールＨに連結されるステアリングシャフト２と、このステアリングシャフト２にユニバーサルジョイント３を介して接続されるピニオン４と、このピニオン４に噛み合うラック５とを備え、そのラック５の各端に車輪６が連結される。
【００１１】
そのステアリングシャフト２の外周にベベルギヤ７が設けられ、このベベルギヤ７に噛み合うベベルギヤ８が、操舵力発生用モータ（アクチュエータ）９に電磁クラッチ１０を介して接続される。そのクラッチ１０によりモータ９とベベルギア８とは通常は接続され、そのモータ９の発生する操舵力がクラッチ１０、ギヤ８、７を介してステアリングシャフト２に伝達されることでピニオン４が回転し、ラック５が軸線方向に移動することで車両の操舵がなされる。
【００１２】
そのモータ９とクラッチ１０は制御系２０に接続される。その制御系２０による制御によってモータ９が発生する操舵力に基づき車両の自動操舵がなされる。すなわち、その制御系２０は、コンピュータにより構成される主制御装置２１と、この主制御装置２１に接続される操舵制御装置２２とを有する。その操舵制御装置２２に、トルクセンサ２４、電磁ブレーキ２５、操舵量センサ２６、および警告装置２７が接続される。
【００１３】
そのトルクセンサ２４は、上記ステアリングシャフト２により伝達される操舵トルクを検知できる。その電磁ブレーキ２５は、そのステアリングシャフト２の回転を阻止可能なもので、通常はステアリングシャフト２の回転を許容する。その操舵量センサ２６は、上記ラック５の移動量に基づき操舵量を検知する。その警告装置２７は、例えばランプやブザーにより構成できる。
【００１４】
その主制御装置２１に受信器２８が接続される。その受信器２８に、例えば、走行路やガードレールに設けられる発信器から発信される車両の誘導信号や、他車両に設けられた発信器から発信される衝突危険性を報知する警報信号等の外部信号が入力される。その主制御装置２１は、その外部信号に基づき定められる所定方向に車両を導くのに必要な操舵量に対応する制御信号を、操舵制御装置２２に出力する。操舵制御装置２２は、その制御信号と操舵量センサ２６から出力される操舵量検知信号との偏差に基づき、その必要な操舵量を確保できるようにモータ９に駆動信号を出力する。
【００１５】
図２のフローチャートは、その自動操舵時における制御系２０の故障に対処するための操舵制御装置２２による制御手順を示す。
【００１６】
まず、操舵制御装置２２は、制御系２０の故障の有無を判断する（ステップ１）。その制御系２０の故障は、自動操舵時において発生される信号の変化が、予め定めた異常パターンに合致するか否かにより判断できる。例えば、主制御装置２１と操舵制御装置２２との間の断線により主制御装置２１から出力されるべき制御信号が入力されない場合、操舵制御装置２２と操舵量センサ２６との間の断線により操舵量センサ２６から出力されるべき操舵量検知信号が入力されない場合、操舵制御装置２２とモータ９との間の断線により、モータ９に駆動信号を出力したにも拘らず操舵量センサ２６により検知される操舵量が変化しない場合等は故障であると判断できる。また、その故障は断線に基づくものに限定されず、例えば、主制御装置２１の故障により異常な制御信号が出力され、その制御信号と操舵量センサ２６による操舵量検知信号との偏差の変化量が予め設定した値よりも大きくなった場合は故障であると判断できる。
【００１７】
ステップ１において故障がないと判断された場合はステップ１を繰り返す。ステップ１において故障があると判断された場合、自動操舵を解除する（ステップ２）。この自動操舵の解除は、上記クラッチ１０に接続解除信号を出力し、モータ９とベベルギア８との接続を解除することで行う。
【００１８】
次に、警告装置２７に警告信号を出力することでドライバーに警告を与える（ステップ３）。
【００１９】
次に、その制御系２０の故障時点での舵角を保持する（ステップ４）。
その舵角保持は、上記ブレーキ２５に制動信号を出力し、ステアリングシャフト２の回転を阻止することで行う。
【００２０】
次に、ドライバーの操舵入力の有無を判断する（ステップ５）。
この判断は、上記トルクセンサ２４により検知されるステアリングシャフト２により伝達される操舵トルクが、設定値以上か否かにより判断できる。その設定値は、ドライバーがステアリングホイールＨを操作して操舵を行う意志を有する場合にステアリングシャフト２により伝達される操舵トルクに基づき設定できる。
【００２１】
ステップ５においてドライバーの操舵入力がなければステップ３に戻り、ドライバーの操舵入力があればブレーキ２５への制動信号の出力を解除することで舵角保持を解除する（ステップ６）。その舵角保持の解除により、そのドライバーの操舵入力に基づき車両を操舵可能になる。
【００２２】
上記構成によれば、制御系２０の故障により自動操舵が解除されたことをドライバーが気付かず、ドライバーの操舵入力がない場合、舵角を保持することで車両挙動が不安定になるのを防止できる。その舵角保持はドライバーが操舵力を入力することで解除できるので、そのドライバーの操舵入力に基づき車両を操舵できる。
【００２３】
なお、本発明は上記実施形態に限定されない。
【００２４】
例えば、図１において２点鎖線で示すように、上記実施形態において、操舵制御装置２２にバックアップ用操舵制御装置２２′を接続し、そのバックアップ用操舵制御装置２２′に主制御装置２１、モータ９、クラッチ１０、トルクセンサ２４、電磁ブレーキ２５、操舵量センサ２６、および警告装置２７を接続することで、上記制御系２０と同様のバックアップ用制御系２０′を構成する。この場合、上記実施形態のフローチャートにおけるステップ６においてドライバーの操舵入力があれば、電磁ブレーキ２５への制動信号の出力を解除することで舵角保持を解除すると共に、主制御装置２１とバックアップ用操舵制御装置２２′との間の制御信号伝送路の開閉スイッチ（図示省略）を閉じ、主制御装置２１と操舵制御装置２２との間の制御信号伝送路の開閉スイッチ（図示省略）を開くことで、制御系２０からバックアップ用制御系２０′にシステムを置換する。これにより、そのバックアップ用制御系２０′による制御によりモータ９が発生する操舵力に基づき車両の自動操舵ができる。また、このバックアップ用制御系２０′の故障時は、上記実施形態と同様に舵角を保持し、ドライバーの操舵入力時に舵角保持を解除し、ドライバーの操舵入力に基づき車両を操舵できる。
【００２５】
また、図３の変形例のフローチャートに示すように、上記実施形態におけるステップ２とステップ３との間において、制御系２０の故障時に操舵制御装置２２自身が正常に機能するか否かを判断するステップを入れてもよい。すなわち、制御系２０の故障時に、警告装置２７への警告信号の出力があり、ブレーキ２５への制動信号の出力があり、トルクセンサ２４により検知される操舵トルクに基づくドライバーの操舵入力の有無判断があれば正常であると判断し、なければ正常ではないと判断する（ステップ２′）。正常であると判断した場合はステップ３に進む。正常でないと判断した場合は、警告装置２７への警告信号の出力、ブレーキ２５への制動信号の出力、トルクセンサ２４により検知される操舵トルクに基づくドライバーの操舵入力の有無判断を実行する状態をリセットし（ステップ２″）、ステップ２′に戻る。これにより、操舵制御装置２２の異常により舵角保持が解除されない状態に陥るのを防止できる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、自動操舵を解除してドライバーの操舵入力に基づき車両を操舵可能な状態に切換える際に、車両挙動が不安定になるのを防止できるステアリング装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態のステアリング装置の構成説明図
【図２】本発明の実施形態のステアリング装置の制御手順を示すフローチャート
【図３】本発明の変形例のステアリング装置の制御手順を示すフローチャート
【符号の説明】
９ モータ（操舵力発生用アクチュエータ）
１０ 電磁クラッチ
２０ 制御系
２０′ バックアップ用制御系
２１ 主制御装置
２２ 操舵制御装置
２５ 電磁ブレーキ
Claims (3)
- 操舵力発生用アクチュエータと、
そのアクチュエータの制御系とを備え、
その制御系による制御によりアクチュエータが発生する操舵力に基づき車両の自動操舵が可能とされ、
その制御系の故障時に自動操舵を解除可能なステアリング装置において、
その制御系の故障時に舵角を保持する手段と、
ドライバーの操舵入力の有無を判断する手段と、
そのドライバーの操舵入力時に舵角保持を解除する手段とが設けられていることを特徴とする車両のステアリング装置。 - その舵角保持の解除により、そのドライバーの操舵入力に基づき車両を操舵可能である請求項１に記載の車両のステアリング装置。
- 前記アクチュエータを制御可能なバックアップ用制御系を備え、
その舵角保持の解除により、そのバックアップ用制御系による制御によりアクチュエータが発生する操舵力に基づき車両の自動操舵が可能とされている請求項１に記載の車両のステアリング装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36960297A JP3731997B2 (ja) | 1997-12-26 | 1997-12-26 | 車両のステアリング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36960297A JP3731997B2 (ja) | 1997-12-26 | 1997-12-26 | 車両のステアリング装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11192958A JPH11192958A (ja) | 1999-07-21 |
| JP3731997B2 true JP3731997B2 (ja) | 2006-01-05 |
Family
ID=18494855
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP36960297A Expired - Fee Related JP3731997B2 (ja) | 1997-12-26 | 1997-12-26 | 車両のステアリング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3731997B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10829151B2 (en) * | 2016-11-03 | 2020-11-10 | Ford Global Technologies, Llc | Method for differentiating driver input |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4435519B2 (ja) * | 2003-08-21 | 2010-03-17 | 富士重工業株式会社 | 車両の走行制御装置 |
| KR101783075B1 (ko) * | 2013-05-28 | 2017-10-23 | 주식회사 만도 | 모터 위치 센서 고장 발생에 따른 조타 제어 방법 및 그 장치 |
| JP6129800B2 (ja) | 2014-09-12 | 2017-05-17 | アイシン精機株式会社 | 駐車支援装置 |
| JP6455486B2 (ja) | 2016-06-07 | 2019-01-23 | トヨタ自動車株式会社 | 電源システム |
-
1997
- 1997-12-26 JP JP36960297A patent/JP3731997B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10829151B2 (en) * | 2016-11-03 | 2020-11-10 | Ford Global Technologies, Llc | Method for differentiating driver input |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11192958A (ja) | 1999-07-21 |
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