JP3783621B2 - Automatic steering device for vehicles - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等の車輌の操舵装置に係り、更に詳細には操舵輪を自動的に操舵する自動操舵装置に係る。
【0002】
【従来の技術】
例えば特開平9−66841号公報に記載されている如く、運転者によるステアリングホイールの操作データ及び車輌の走行データを記憶し、自動操舵の際には記憶されているステアリングホイールの操作データ及び車輌の走行データに基づいて自動操舵機構により操舵輪を転舵することにより自動操舵を行うよう構成された自動操舵装置が従来より知られている。この種の自動操舵装置によれば、運転者によるステアリングホイールの操作状況に応じた自動操舵が実行されるので、運転者が自らの操作状況や嗜好とは異なる態様にて自動操舵が実行されることに起因して違和感を感じる虞れが低減される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、自動操舵装置に於いては、自動操舵により操舵輪が転舵されるとそれに対応してステアリングホイールも回転する。しかるに上述の従来の自動操舵装置に於いては、操舵輪の転舵速度に対するステアリングホイールの回転角速度の比を適宜に設定することができないため、自動操舵時に運転者が想定していた回転角速度とは異なる回転角速度にてステアリングホイールが回転することに起因して違和感を感じることがある。
【0004】
本発明は、自動操舵機構により操舵輪を転舵することにより自動操舵を行うよう構成された自動操舵装置に於ける上述の如き問題に鑑みてなされたものであり、本発明の主要な課題は、操舵輪の転舵速度に対するステアリングホイールの回転角速度の比を適宜に制御することにより、操舵輪の転舵速度に拘わらず自動操舵時に運転者が想定していた回転角速度とは異なる回転角速度にてステアリングホイールが回転することに起因して違和感を感じることを防止することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上述の主要な課題は、本発明によれば、請求項1の構成、即ちステアリングホイールに対する運転者の操舵操作に依存せずに操舵輪を転舵する自動操舵手段と、前記ステアリングホイールと前記操舵輪との間の操舵系に設けられ前記操舵輪の転舵角度に対する前記ステアリングホイールの回転角度の比を変化させる比可変手段と、前記操舵輪の転舵角度に対する前記ステアリングホイールの回転角度の目標比を設定する目標比設定手段と、前記操舵輪の目標転舵角度を演算し前記目標転舵角度に基づき前記自動操舵手段を制御すると共に、前記操舵輪の転舵角度に対する前記ステアリングホイールの回転角度の比が前記目標比になるよう前記比可変手段を制御する制御手段とを有することを特徴とする車輌用自動操舵装置によって達成される。
【0006】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項1の構成に於いて、前記目標比設定手段は前記ステアリングホイールの目標回転角速度を設定すると共に、前記目標回転角速度及び前記自動操舵手段による前記操舵輪の転舵速度に基づき前記目標比を設定するよう構成される(請求項2の構成)。
【0007】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項2の構成に於いて、前記目標比設定手段は運転者が前記ステアリングホイールを回転操作する際の操舵速度を車速に対応させて記憶する操舵速度記憶手段を含み、車速及び前記操舵速度記憶手段により記憶された操舵速度に基づき前記目標回転角速度を設定するよう構成される(請求項3の構成)。
【0008】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項2の構成に於いて、前記目標比設定手段は運転者により設定操作される操作手段を含み、運転者による前記操作手段の設定に応じて前記目標回転角速度を設定するよう構成される(請求項4の構成)。
【0009】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項1乃至4の構成に於いて、前記比可変手段は前記操舵輪側の第一のステアリングシャフトと前記ステアリングホイール側の第二のステアリングシャフトとの間に設けられ、前記第一のステアリングシャフトに対し相対的に前記第二のステアリングシャフトを回転させることにより前記操舵輪の転舵角度に対する前記ステアリングホイールの回転角度の比を変化させるよう構成される(請求項5の構成)。
【0010】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項5の構成に於いて、前記目標比設定手段は前記第一のステアリングシャフトの回転角度に対する前記第一及び第二のステアリングシャフトの相対回転角度の比の目標値を設定するよう構成される(請求項6の構成)。
【0011】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項6の構成に於いて、前記制御手段は前記操舵輪の転舵角度を前記目標転舵角度にするための前記第一のステアリングシャフトの目標回転角度を演算し、前記第一のステアリングシャフトの前記目標回転角度に基づき前記自動操舵手段を制御すると共に、前記比の目標値に基づき前記比可変手段を制御するよう構成される(請求項7の構成)。
【0012】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項7の構成に於いて、前記制御手段は前記第一のステアリングシャフトの前記目標回転角度及び前記比の目標値に基づき前記第二のステアリングシャフトの目標回転角度を演算し、前記第一のステアリングシャフトの回転角度がその目標回転角度になった時点以降に於いて前記第二のステアリングシャフトの回転角度がその目標回転角度になっていないときには、前記第二のステアリングシャフトの回転角度がその目標回転角度になるまで前記比の目標値に基づく前記比可変手段の制御を継続するよう構成される(請求項8の構成)。
【0013】
【発明の作用及び効果】
上記請求項1の構成によれば、目標比設定手段により操舵輪の転舵角度に対するステアリングホイールの回転角度の目標比が設定され、操舵輪の目標転舵角度が演算され、該目標転舵角度に基づき自動操舵手段が制御されると共に、操舵輪の転舵角度に対するステアリングホイールの回転角度の比が目標比になるよう比可変手段が制御されるので、操舵輪の転舵角度が目標転舵角度になるよう操舵輪を自動操舵することができると共に、自動操舵時に於ける操舵輪の転舵角度に対するステアリングホイールの回転角度の比を確実に目標比に制御し、これにより自動操舵時に於ける操舵輪の転舵角速度度に対するステアリングホイールの回転角速度の比を前記目標比に制御することができ、従って自動操舵時に運転者が想定していた回転角速度とは異なる回転角速度にてステアリングホイールが回転することを確実に防止することができる。
【0014】
また上記請求項2の構成によれば、目標比設定手段によりステアリングホイールの目標回転角速度が設定されると共に、目標回転角速度及び自動操舵手段による操舵輪の転舵速度に基づき目標比が設定されるので、自動操舵時に於けるステアリングホイールの回転角速度を確実に目標回転角速度に制御することができ、これにより自動操舵時に運転者が想定していた回転角速度とは異なる回転角速度にてステアリングホイールが回転することに起因して運転者が違和感を感じることを確実に防止することができる。
【0015】
また上記請求項3の構成によれば、操舵速度記憶手段により運転者がステアリングホイールを回転操作する際の操舵速度が車速に対応させて記憶され、車速及び操舵速度記憶手段により記憶された操舵速度に基づき目標回転角速度が設定されるので、自動操舵時に於けるステアリングホイールの回転角速度を車速に拘わらず運転者の通常の操舵操作時に於ける操舵速度と同一の回転角速度に制御することができる。
【0016】
また上記請求項4の構成によれば、目標比設定手段は運転者により設定操作される操作手段を含み、運転者による操作手段の設定に応じて目標回転角速度を設定するので、自動操舵時に於けるステアリングホイールの回転角速度を運転者による操作手段の設定に応じた目標回転角速度に制御することができる。
【0017】
また上記請求項5の構成によれば、比可変手段は操舵輪側の第一のステアリングシャフトとステアリングホイール側の第二のステアリングシャフトとの間に設けられ、第一のステアリングシャフトに対し相対的に第二のステアリングシャフトを回転させることにより操舵輪の転舵角度に対するステアリングホイールの回転角度の比を変化させるので、操舵輪の転舵角度に対するステアリングホイールの回転角度の比を任意に変化させることができ、これにより操舵輪の転舵角速度に拘わらず操舵輪の転舵角速度に対するステアリングホイールの回転角速度の比を任意に変化させることができる。
【0018】
また上記請求項6の構成によれば、目標比設定手段は第一のステアリングシャフトの回転角度に対する第一及び第二のステアリングシャフトの相対回転角度の比の目標値を設定するので、操舵輪の転舵角度に対するステアリングホイールの回転角度の目標比を容易に且つ確実に設定することができる。
【0019】
また上記請求項7の構成によれば、操舵輪の転舵角度を目標転舵角度にするための第一のステアリングシャフトの目標回転角度が演算され、第一のステアリングシャフトの目標回転角度に基づき自動操舵手段が制御されると共に、比の目標値に基づき比可変手段が制御されるので、第一のステアリングシャフトの回転角度を目標回転角度に制御することにより操舵輪の転舵角度を確実に目標転舵角度に制御することができ、またその際の第一のステアリングシャフトの回転角度に対する第一及び第二のステアリングシャフトの相対回転角度の比を確実に比の目標値に制御することができる。
【0020】
また上記請求項8の構成によれば、第一のステアリングシャフトの目標回転角度及び比の目標値に基づき第二のステアリングシャフトの目標回転角度が演算され、第一のステアリングシャフトの回転角度がその目標回転角度になった時点以降に於いて第二のステアリングシャフトの回転角度がその目標回転角度になっていないときには、第二のステアリングシャフトの回転角度がその目標回転角度になるまで比の目標値に基づく比可変手段の制御が継続されるので、自動操舵が完了してもステアリングホイールの回転角度位置が操舵輪の切れ角に対応していないときには確実にステアリングホイールを操舵輪の切れ角に対応する回転角度位置まで確実に回転させることができると共に、その際にステアリングホイールを自動操舵時に於ける回転角速度と同一の回転角速度にて回転させることができ、自動操舵が完了した後にステアリングホイールの回転角度位置が操舵輪の切れ角に対応していないことや自動操舵の完了後に於けるステアリングホイールの回転が不自然になることに起因して運転者が違和感を感じることを確実に防止することができる。
【0021】
【課題解決手段の好ましい態様】
本発明の一つの好ましい態様によれば、上記請求項1の構成に於いて、操舵輪の目標転舵角度は車輌を所定の駐車スペースに自動的に誘導し停止させる駐車アシスト制御のための目標転舵角度であるよう構成される(好ましい態様1)。
【0022】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項1の構成に於いて、操舵輪の目標転舵量は車輌を走行車線に沿って走行させるレーンキープ制御のための目標転舵量であるよう構成される(好ましい態様2)。
【0023】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記好ましい態様1の構成に於いて、自動操舵時に於ける操舵輪の転舵速度は実質的に一定であるよう構成される(好ましい態様3)。
【0024】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記好ましい態様2の構成に於いて、自動操舵時に於ける操舵輪の転舵速度は車速が高いほど低くなるよう車速に応じて可変設定されるよう構成される(好ましい態様4)。
【0025】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項3の構成に於いて、操舵速度記憶手段は運転者がステアリングホイールを回転操作する際の操舵速度を複数の車速区間毎に記憶するよう構成される(好ましい態様5)。
【0026】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記好ましい態様5の構成に於いて、目標比設定手段は操舵速度記憶手段による全ての車速区間についての操舵速度の記憶が完了していないときには、目標回転角速度を予め設定された値に設定するよう構成される(好ましい態様6)。
【0027】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項5の構成に於いて、比可変手段は第一のステアリングシャフトに対し相対的に第二のステアリングシャフトを回転させる回転駆動手段を含むよう構成される(好ましい態様7)。
【0028】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項8の構成に於いて、第一のステアリングシャフトの回転角度がその目標回転角度になった時点以降には、第二のステアリングシャフトの回転角速度が前記時点以前の回転角速度と同一になるよう比可変手段を制御するよう構成される(好ましい態様8)。
【0029】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項1の構成に於いて、自動操舵手段は電動式パワーステアリング装置を含むよう構成される(好ましい態様9)。
【0030】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図を参照しつつ、本発明を好ましい実施形態について詳細に説明する。
【0031】
第一の実施形態
図1はギヤ比可変装置及び電動式パワーステアリング装置を備えた車輌に適用され駐車アシストの自動操舵を行うよう構成された本発明による車輌用自動操舵装置の第一の実施形態を示す概略構成図である。
【0032】
図1に於て、10FL及び10FRはそれぞれ車輌12の左右の前輪を示し、10RL及び10RRはそれぞれ車輌の左右の後輪を示している。操舵輪である左右の前輪10FL及び10FRは運転者によるステアリングホイール14の操作に応答して駆動されるラック・アンド・ピニオン型の電動式パワーステアリング装置16によりラックバー18及びタイロッド20L及び20Rを介して転舵される。
【0033】
ステアリングホイール14はアッパステアリングシャフト22A及びロアステアリングシャフト22Bによりステアリングギヤボックス24に駆動接続されており、アッパステアリングシャフト22Aとロアステアリングシャフト22Bとの間には比可変手段としてのギヤ比可変装置(図に於いてはVGRSと略称する)26が介装されている。ロアステアリングシャフト22Bには歯車減速機構28によりパワーユニット30が駆動接続されており、パワーユニット30は電気モータ32を有している。
【0034】
かくしてラック・アンド・ピニオン型の電動式パワーステアリング装置16、歯車減速機構28、パワーユニット30等は互いに共働して運転者による左右の前輪10FL及び10FRの操舵操作時に操舵アシストトルクを発生することにより運転者の操舵操作を補助する。またパワーユニット30等は自動操舵時には転舵トルクを発生しロアステアリングシャフト22Bを回転駆動することにより運転者による操舵操作とは独立に左右前輪を自動的に転舵する自動操舵手段として機能する。
【0035】
また図には示されていないが、ギヤ比可変装置26はアッパステアリングシャフト22Aに対し相対的にロアステアリングシャフト22Bを回転駆動する電気モータを含む一般的な構成のものであり、運転者による通常の操舵操作時にはアッパステアリングシャフト22A及びロアステアリングシャフト22Bがあたかも一体的に回転するよう、アッパステアリングシャフト22Aの回転角度に対するロアステアリングシャフト22Bの回転角度の比(可変ギヤ比K)を1に維持し、自動操舵時には電気モータによりアッパステアリングシャフト22Aに対し相対的にロアステアリングシャフト22Bを積極的に回転させ、これによりアッパステアリングシャフト22Aの回転角度に対するロアステアリングシャフト22Bの回転角度の比を変化させる比可変手段として機能する。
【0036】
図示の第一の実施形態に於ては、アッパステアリングシャフト22Aには該アッパステアリングシャフトの回転角度を操舵角θsとして検出する操舵角センサ34及び操舵トルクTを検出するトルクセンサ36が設けられており、ロアステアリングシャフト22Bには該ロアステアリングシャフトの回転角度を実操舵角θdとして検出する操舵角センサ38が設けられており、これらのセンサの出力は電子制御装置40へ供給される。
【0037】
また電子制御装置40には車速センサ42により検出された車速Vを示す信号、運転者により操作される駐車アシストスイッチ(SW)44より該スイッチがオン状態にあるか否かを示す信号、運転者により操作されステアリングホイール14の目標回転角速度θsdrを設定する設定ダイヤル46よりステアリングホイール14の目標回転角速度θsdrを示す信号、車輌の後方を撮影するビデオカメラ48より撮影された映像を示す信号も入力される。
【0038】
尚図1には詳細に示されていないが、電子制御装置40はCPUとROMとRAMと入出力ポート装置とを有し、これらが双方向性のコモンバスにより互いに接続されたマイクロコンピュータ及び駆動回路よりなっていてよい。また操舵角センサ34及び38、トルクセンサ36はそれぞれ車輌の左旋回方向への操舵の場合を正として操舵角θs及びθa、操舵トルクTを検出する。
【0039】
後述の如く、電子制御装置40は駐車アシストスイッチ44がオフ状態にあり運転者により通常の操舵操作が行われるときには、ギヤ比可変装置26の可変ギヤ比Kを1に維持すると共に、操舵トルクT及び車速Vに応じてアシストトルクTaを演算し、アシストトルクTaに基づき電動式パワーステアリング装置16のパワーユニット30を制御することにより運転者の操舵負荷を軽減する操舵アシストを行う。
【0040】
また電子制御装置40は駐車アシストスイッチ44がオン状態にあるときには、車速V及びビデオカメラ48よりの映像信号に基づき、当技術分野に於いて公知の要領にて車輌を所定の駐車スペースへ自動的に誘導するための左右前輪の目標転舵角度θwrを演算し、目標転舵角度θwrに基づきロアステアリングシャフト22Bの目標回転角度θdr及びステアリングホイール14の目標回転角度θsrを演算し、ロアステアリングシャフト22Bの回転角度θdが目標回転角度θdrになるよう電動式パワーステアリング装置16を制御すると共に、必要に応じてエンジン制御装置50及び制動制御装置52へ制御信号を出力することによりエンジン出力及び制動力を制御し、これにより車輌を所定の駐車スペースへ自動的に誘導し停止させる。
【0041】
この場合、電子制御装置40は設定ダイヤル46により設定されたステアリングホイール14の目標回転角速度θsdr及び自動操舵時に於ける電動式パワーステアリング装置16によるロアステアリングシャフト22Bの回転角速度B(絶対値は定数)に基づき比の目標値αrを演算し、ロアステアリングシャフト22Bに対するアッパステアリングシャフト22Aの相対回転角度をθvとして、ロアステアリングシャフト22Bの回転角度θdに対する相対回転角度θvの比αが上記比の目標値αrになるようギヤ比可変装置26を制御することによりロアステアリングシャフト22Bに対し相対的にアッパステアリングシャフト22Aを回転させ、これにより駐車アシスト時に於けるステアリングホイール14の回転角速度θsdを目標回転角速度θsdrに制御する。
【0042】
更に電子制御装置40はロアステアリングシャフト22Bの回転角度θdが実質的に目標回転角度θdrになっても、ステアリングホイール14の回転角度θsが目標回転角度θsrに到達していないときには、ステアリングホイール14の回転角度θsが目標回転角度θsrに到達するまでロアステアリングシャフト22Bの回転角度θdに対する相対回転角度θvの比が上記比の目標値αrになるようギヤ比可変装置26を制御することによりロアステアリングシャフト22Bに対するアッパステアリングシャフト22Aの相対回転を継続し、これによりステアリングホイール14の回転角度θsが左右前輪の転舵角度θwに対応する角度になるようステアリングホイール14を回転させると共に、その際のステアリングホイールの回転角速度θsdを目標回転角速度θsdrに制御する。
【0043】
次に図示の第一の実施形態に於いて、上述の如くロアステアリングシャフト22Bの回転角度θdに対する相対回転角度θvの比αが上記比の目標値αrになるようギヤ比可変装置26を制御することによりロアステアリングシャフト22Bに対し相対的にアッパステアリングシャフト22Aを回転させ、これにより駐車アシスト時に於けるステアリングホイール14の回転角速度θsdを目標回転角速度θsdrに制御する際の作動の概要を説明する。
【0044】
電動式パワーステアリング装置16のギヤボックス24のギヤ比をRとし、ギヤ比可変装置26のギヤ比Kが1であるとすると、下記の式1及び2が成立するので、下記の式3が成立する。この場合下記の式3より解る如く、ロアステアリングシャフト22Bの回転角度θdに対する相対回転角度θvの比αが1よりも小さい場合にはステアリングホイール14はロアステアリングシャフト22Bと同一方向に回転し、αが1よりも大きい場合にはステアリングホイール14はロアステアリングシャフト22Bと逆方向に回転し、αが1である場合にはロアステアリングシャフト22Bが回転してもステアリングホイール14は回転せず静止状態を維持する。
【0045】
θv=θd−θs ……(1)
α=θv/θd ……(2)
θs=(1−α)θd ……(3)
【0046】
ロアステアリングシャフト22Bの回転角速度をθddとすると、上記式3より下記の式4が成立し、従って下記の式4より、比αを制御することにより、操舵輪である左右前輪の転舵状況とは独立にステアリングホイール14の回転角速度を制御することができるので、比αを適宜な比の目標値αrに設定することにより自動操舵時に於けるステアリングホイール14の回転角速度を運転者にとって違和感のない目標回転角速度θsdrに制御し得ることが解る。
θsd=(1−α)θdd ……(4)
【0047】
この場合上記式4より下記の式5が成立するので、自動操舵時のロアステアリングシャフト22Bの回転角速度θddが既知の値Bであるとすると、目標回転角速度θsdrに対応する比の目標値αrは下記の式6により求められる。また自動操舵時に於ける相対回転角度θvの変化率、即ちアッパステアリングシャフト22A及びロアステアリングシャフト22Bの相対回転角速度θvdは上記式1より下記の式7により表わされる。
【0048】
【0049】
また左右前輪の転舵角度θwとロアステアリングシャフト22Bの回転角度θdとの間には下記の式8の関係があるので、左右前輪の目標転舵角度θwrに対応するロアステアリングシャフト22Bの目標回転角度θdrは下記の式9により演算され、またステアリングホイール14の目標回転角度θsrは上記式3に対応する下記の式10により演算される。
【0050】
θw=Rθd ……(8)
θdr=θwr/R ……(9)
θsr=(1−αr)θdr ……(10)
【0051】
ロアステアリングシャフト22Bをその目標回転角度θdr回転させるために必要な時間t1は下記の式11により表わされ、ステアリングホイール14を目標回転角度θdrに対応する目標回転角度θsr回転させるために必要な時間t2は下記の式12により表わされる。
【0052】
【0053】
従ってt2>t1であるときには、左右前輪の転舵が完了しロアステアリングシャフト22Bがその目標回転角度θdr回転した時点に於いてもステアリングホイール14は目標回転角度θsrの回転を完了していない状況になるので、その場合には左右前輪の転舵が完了した時点以降にもステアリングホイール14の回転角度θsが目標回転角度θsrになるまで上記式7により求められる回転角速度にてギヤ比可変装置26によりロアステアリングシャフト22Bに対し相対的にアッパステアリングシャフト22Aを回転させれば、左右前輪の転舵が完了した時点よりステアリングホイール14の回転角度θsが目標回転角度θsrになる時点までの間に於いてもステアリングホイール14の回転角速度θsdをその目標回転角速度θsdrに制御することができ、これにより左右前輪の転舵が完了する時点の前後に於いてステアリングホイール14の回転角速度が急変することを確実に防止することができる。
【0054】
次に図2に示されたフローチャートを参照して図示の第一の実施形態に於ける自動操舵制御について説明する。尚図2に示されたフローチャートによる制御は図には示されていないイグニッションスイッチの閉成により開始され、所定の時間毎に繰返し実行される。
【0055】
まずステップ10に於いては操舵角θsを示す信号等の読み込みが行われ、ステップ20に於いては駐車アシストスイッチ44がオン状態にあるか否かの判別が行われ、否定判別が行われたときにはステップ210へ進み、肯定判別が行われたときにはステップ30へ進む。
【0056】
ステップ30に於いては駐車アシストスイッチ44がオンに切り替えられた後の最初の駐車アシスト制御であるか否かの判別が行われ、肯定判別が行われたときにはそのままステップ50へ進み、否定判別が行われたときにはステップ40へ進む。
【0057】
ステップ40に於いては運転者によりステアリングホイール14の回転速度設定ダイヤル46が操作されることによりステアリングホイール14の目標回転速度θsdrの設定が変更されたか否かの判別が行われ、否定判別が行われたときにはそのままステップ130へ進み、肯定判別が行われたときにはステップ50に於いて上記式6に従って比の目標値αrが演算される。
【0058】
ステップ130に於いては駐車アシストを実行するための左右前輪の目標転舵角度θwrが演算され、ステップ140に於いてはそれぞれ上記式9及び10に従ってロアステアリングシャフト22Bの目標回転角度θdr及びステアリングホイール14の目標回転角度θsrが演算される。
【0059】
ステップ150に於いてはロアステアリングシャフト22Bの目標回転角度θdrとロアステアリングシャフト22Bの実際の回転角度θdとの偏差の絶対値が基準値θdo(微小な正の定数)を越えているか否かの判別が行われ、否定判別、即ち左右前輪の転舵角度θwが実質的に目標転舵角度θwrになった旨の判別が行われたときにはステップ190へ進み、肯定判別、即ち左右前輪の転舵制御が必要である旨の判別が行われたときにはステップ160へ進む。
【0060】
ステップ160に於いてはロアステアリングシャフト22Bが回転速度Bにて回転されるよう電動式パワーステアリング装置16が制御され、ステップ170に於いてはロアステアリングシャフト22Bに対しアッパステアリングシャフト22Aが(1−αr)Bの回転速度にて相対的に回転されるようギヤ比可変装置26が制御され、ステップ180に於いては必要に応じてエンジン制御装置50及び制動制御装置52へ制御信号が出力される。
【0061】
ステップ190に於いてはステアリングホイール14の目標回転角度θsrとステアリングホイール14の実際の回転角度θsとの偏差の絶対値が基準値θso(微小な正の定数)を越えているか否かの判別が行われ、否定判別、即ちステアリングホイール14の回転角度θsが実質的にその目標回転角度θsrに到達している旨の判別が行われたときにはそのまま図2に示されルーチンによる制御を終了し、肯定判別、即ちステアリングホイール14の回転制御が必要である旨の判別が行われたときにはステップ200に於いてアッパステアリングシャフト22AがαrBの回転速度にて回転するようギヤ比可変装置26が制御される。
【0062】
ステップ210に於ては操舵トルクTに基き図3に示されたグラフに対応するマップより基本アシストトルクTabが演算され、ステップ220に於ては車速Vに基づき図4に示されたグラフに対応するマップより車速係数Kvが演算され、ステップ230に於ては車速係数Kvと基本アシストトルクTabとの積としてアシストトルクTaが演算され、ステップ240に於てはアシストトルクTaに対応する制御信号がモータ32へ出力され、これにより運転者に必要な操舵力を軽減するパワーアシストが実行される。
【0063】
かくして図示の第一の実施形態によれば、駐車アシストスイッチ44がオフ状態にあるときには、即ち車輌の通常走行時の如く運転者が自動操舵による駐車アシストを希望していないときには、ステップ20に於いて否定判別が行われ、ステップ210〜240の操舵アシスト制御が実行されることにより、運転者の操舵操作の負担が軽減される。
【0064】
これに対し、運転者が自動操舵による駐車アシストを希望し駐車アシストスイッチ44がオン状態にあるときには、ステップ20に於いて肯定判別が行われ、ステップ30以降の自動操舵による駐車アシストの制御が実行され、左右前輪が自動的に操舵され車輌の駆動力若しくは制動力が自動的に制御されることにより車輌が所定の駐車スペースへ自動的に誘導され停止される。
【0065】
この場合、ステップ30〜50に於いて運転者により操作される回転速度設定ダイヤル46により設定されたステアリングホイール14の目標回転角速度θsdrに応じて比の目標値αrが演算され、ステップ120に於いて駐車アシストを実行するための左右前輪の目標転舵角度θwrが演算され、ステップ130に於いて目標転舵角度θwrに基づきロアステアリングシャフト22Bの回転角度θdr及びステアリングホイール14の目標回転角度θsrが演算される。
【0066】
そしてステップ150に於いて否定判別が行われるまで、即ち左右前輪の転舵角度θwが実質的に目標転舵角度θwrになって左右前輪の転舵が完了するまで、ステップ160に於いて電動式パワーステアリング装置16によりロアステアリングシャフト22Bが回転速度Bにて回転駆動されることにより左右前輪が操舵され、ステップ170に於いてギヤ比可変装置26によりアッパステアリングシャフト22Aがロアステアリングシャフト22Bに対し相対的に(1−αr)Bの回転速度にて回転駆動され、これによりステアリングホイール14が目標回転角度θsrにて左右前輪の転舵方向へ回転駆動される。
【0067】
従って駐車アシストの自動操舵時にはステアリングホイール14は運転者が回転速度設定ダイヤル46を操作することにより設定された目標回転角速度θsdrにて左右前輪の転舵方向へ回転駆動されるので、駐車アシスト時にステアリングホイール14が不自然な回転角速度にて回転すること及びこれに起因して運転者が違和感を感じることを確実に防止することができる。
【0068】
特に図示の第一の実施形態によれば、左右前輪の転舵角度θwが実質的に目標転舵角度θwrになって左右前輪の転舵が完了してもステアリングホイール14の回転角度θsがその目標回転角度θsrに到達していないときには、ステップ150に於いて否定判別が行われるがステップ190に於いて肯定判別が行なわれ、ステップ200に於いてギヤ比可変装置26によりアッパステアリングシャフト22Aがロアステアリングシャフト22Bに対し相対的にαrBの回転速度にて回転駆動され、これによりステアリングホイール14が目標回転角度θsrにて左右前輪の転舵方向へ回転駆動される。
【0069】
従ってステアリングホイール14の回転角度θsが左右前輪の切れ角θwに対応しなくなること及びこれに起因してその後の運転者による操舵に悪影響が生じることを確実に防止することができると共に、自動操舵による左右前輪の転舵が完了した直後にステアリングホイール14の回転角度が急変すること及びこれに起因して運転者が違和感を感じることを確実に防止することができる。
【0070】
第二の実施形態
図5はギヤ比可変装置及び電動式パワーステアリング装置を備えた車輌に適用されレーンキープの自動操舵を行うよう構成された車輌に適用された本発明による車輌用自動操舵装置の第二の実施形態を示す概略構成図である。尚図5に於いて図1に示された部材と同一の部材には図1に於いて付された符号と同一の符号が付されている。
【0071】
この第二の実施形態に於いては、電子制御装置40には操舵角センサ34よりの操舵角θsを示す信号、トルクセンサ36よりの操舵トルクTを示す信号、操舵角センサ38よりの実操舵角θdを示す信号に加えて、運転者により操作されるレーンキープスイッチ(SW)54より該レーンキープスイッチがオン状態にあるか否かを示す信号、運転者により操作される学習スイッチ(SW)56より該学習スイッチがオン状態にあるか否かを示す信号、車輌の前方を撮影するビデオカメラ58より撮影された映像を示す信号も入力される。
【0072】
電子制御装置40はレーンキープスイッチ54がオフ状態にあり運転者によりる通常の操舵操作が行われるときには、上述の第一の実施形態の場合と同様の要領にて操舵アシストを行い、レーンキープスイッチ54がオン状態にあるときには、車輌を走行路に沿って走行させるレーンキープの自動操舵を行う。
【0073】
特に電子制御装置40はレーンキープの自動操舵時には車速V及びビデオカメラ58よりの映像信号に基づき、当技術分野に於いて公知の要領にて車輌を走行路に沿って走行させるための左右前輪の目標転舵角度θwrを演算し、目標転舵角度θwrに基づきロアステアリングシャフト22Bの目標回転角度θdr及びステアリングホイール14の目標回転角度θsrを演算し、ロアステアリングシャフト22Bの回転角度θdが目標回転角度θdrになるよう電動式パワーステアリング装置16を制御すると共に、必要に応じてエンジン制御装置50及び制動制御装置52へ制御信号を出力することによりエンジン出力及び制動力を制御し、これにより車輌を走行路に沿って走行させる。
【0074】
また電子制御装置40はレーンキープの自動操舵時には、上述の第一の実施形態に於ける駐車アシストの自動操舵の場合と同様にステアリングホイール14の回転角速度θsdを目標回転角速度θsdrに制御し、特に自動操舵時に於ける電動式パワーステアリング装置16によるロアステアリングシャフト22Bの回転角速度Bの絶対値が車速Vが高いほど小さくなるよう回転角速度Bを車速Vに応じて可変設定する。
【0075】
更に電子制御装置40は学習スイッチ56がオン状態にある状況にて運転者により操舵操作が行われる際に於ける操舵速度θsdを演算し、例えば20km/h毎の車速区間毎に操舵速度θsdの最大値をn(正の一定の整数)個記憶し、各車速区間毎にn個の操舵速度θsdの最大値の平均値を演算し、それらの値を各車速区間毎のステアリングホイール14の目標回転角速度θsdrとする。
【0076】
次に図示の第二の実施形態に於いて、上述の如くロアステアリングシャフト22Bの回転角度θdに対する相対回転角度θvの比が上記比の目標値αrになるようギヤ比可変装置26を制御することによりロアステアリングシャフト22Bに対し相対的にアッパステアリングシャフト22Aを回転させ、これによりレーンキープ制御時に於けるステアリングホイール14の回転角速度θsdを目標回転角速度θsdrに制御する際の作動の概要を説明する。
【0077】
(1)自動操舵による左右前輪の切り増しや切り戻しがない場合
左右前輪の実際の転舵角度θwが目標転舵角度θwrに到達し、これに伴うステアリングホイール14の回転が終了するまで自動操舵による左右前輪の切り増しや切り戻しがない場合に於ける左右前輪の転舵制御及びステアリングホイールの回転制御は上述の駐車アシストの場合と同一である。
【0078】
(2)ステアリングホイールが目標回転位置に到達する前に左右前輪が切り増しされる場合
2−1.左右前輪の実際の転舵角度θwが目標転舵角度θwrに到達しておらず、ステアリングホイール14の回転角度θsも目標回転角度θsrに到達していない場合(θdd≠0の場合)
この場合には左右前輪の目標転舵角度θwrの大きさが増大され左右前輪の転舵の終了が時間的に遅れるだけであるので、これに対応してステアリングホイール14の目標回転角度θsrの大きさも増大するだけであり、ギヤ比可変装置26に対する制御を変更する必要はない。
【0079】
2−2.左右前輪の実際の転舵角度θwが目標転舵角度θwrに到達した後の場合(θdd=0の場合)
この場合は左右前輪は転舵されておらず、ステアリングホイール14のみがギヤ比可変装置26の電気モータによって回転されている状況である。切り増しによる左右前輪の転舵角度増大量についてギヤ比可変装置26の制御を変更する必要はなく、ただ単に左右前輪の転舵角度増大量に対応する増加補正量がそのままステアリングホイール14の目標回転角度θsrに加算されるだけでよい。
【0080】
(3)ステアリングホイールが目標回転位置に到達する前に左右前輪が切り戻される場合
3−A.左右前輪の現在の転舵位置が左右前輪の現在の目標転舵位置と新たな目標転舵位置との間にない場合
左右前輪が現在の目標転舵位置へ向けて転舵されている状況であるので、左右前輪の目標転舵位置が切り戻し方向に変更されても車体のロールや車輌の横加速度が逆方向になることはなく、ただ単に左右前輪の目標転舵角度の大きさが元々小さかった場合とほぼ同様である。
【0081】
3−A−1.左右前輪の実際の転舵角度θwが目標転舵角度θwrに到達しておらず、ステアリングホイール14の回転角度θsも目標回転角度θsrに到達していない場合(θdd≠0の場合)
この場合は左右前輪の目標転舵角度の大きさが低減され、これに対応してステアリングホイール14の目標回転角度θsrの大きさも低減されることと等価な場合であるので、左右前輪の転舵も早く終了し、ギヤ比可変装置26の制御を変更する必要もない。
【0082】
3−A−2.左右前輪の実際の転舵角度θwが目標転舵角度θwrに到達した後の場合(θdd=0の場合)
この場合は左右前輪は転舵されておらず、ステアリングホイール14のみがギヤ比可変装置26の電気モータによって回転されている状況である。切り戻しによる左右前輪の転舵角度減少量についてギヤ比可変装置26の制御を変更する必要はなく、ただ単にステアリングホイール14の目標回転角度θsrの大きさが左右前輪の転舵角度減少量に対応する量低減されるだけでよく、またその方が運転者にとって車輌の挙動が解り易い。
【0083】
3−B.左右前輪の現在の転舵位置が左右前輪の現在の目標転舵位置と新たな目標転舵位置との間にある場合
3−B−1.ステアリングホイールの現在の回転位置が現在の目標回転位置と新たな目標回転位置との間にない場合
3−B−1−1.左右前輪の実際の転舵角度θwが目標転舵角度θwrに到達しておらず、ステアリングホイール14の回転角度θsも目標回転角度θsrに到達していない場合(θdd≠0の場合)
この場合には左右前輪の転舵方向が逆転するので、まず左右前輪の転舵位置が新たな目標転舵位置に到達するまでギヤ比可変装置26によりアッパステアリングシャフト22Aをロアステアリングシャフト22Bに対し相対的に回転させることによりステアリングホイール14を静止状態に維持し、しかる後ステアリングホイール14をギヤ比可変装置26により新たな目標回転位置まで所定の回転角速度にて回転させる。
【0084】
上記式1より下記の式13が成立し、従って下記の式14が成立する。相対回転角速度θvd、即ち上記所定の回転角速度を上記式7に従って(θdd−θsdr)に設定すると、下記の式15の通りステアリングホイール14の回転角速度θsdは目標回転角速度θsdrになる。
【0085】
【0086】
尚この場合にはステアリングホイール14の新たな目標回転角度位置は現在の回転角度位置に対し切り増し方向にあるため、ステアリングホイール14の回転方向は左右前輪の転舵方向とは逆方向になる。しかし制御サイクルの周期は一般に非常に小さく、またレーンキープ制御時に於ける切り戻し量は一般に小さいので、ステアリングホイール14の回転方向が左右前輪の転舵方向とは逆方向になることに起因して運転者が違和感を感じることはない。
【0087】
3−B−1−2.左右前輪の実際の転舵角度θwが目標転舵角度θwrに到達した後の場合(θdd=0の場合)
この場合にはステアリングホイール14が切り戻し方向に回転した後切り増し方向へ回転しないよう、上記3−B−1−1の場合と同様に、まず左右前輪の転舵位置が新たな目標転舵位置に到達するまでギヤ比可変装置26によりステアリングホイール14を静止状態に維持し、しかる後ステアリングホイール14をギヤ比可変装置26により新たな目標回転位置まで所定の回転角速度にて回転させる。
【0088】
3−B−2.左右前輪の現在の回転位置が現在の目標回転位置と新たな目標回転位置との間にある場合
この場合の制御も上記3−B−1の場合と同様でよい。但しこの場合にはステアリングホイール14の新たな目標回転位置は現在の目標回転位置に対し切り戻し方向に位置するので、ギヤ比可変装置26によるステアリングホイール14の回転方向は左右前輪の転舵方向と同一の方向になる。
【0089】
以上の考察より解る如く、左右前輪の目標転舵角度の変化に拘わらず、左右前輪の転舵角度θwが目標転舵角度θwrになるようロアステアリングシャフト22Bの回転角度θdがその目標回転角度θdrになるまで電動式パワーステアリング16により回転角速度θdd=Bにてロアステアリングシャフト22Bを回転駆動し、ステアリングホイール14の回転角度θsが目標回転角度θsrになるまでギヤ比可変装置26によりロアステアリングシャフト22Bに対し相対的にアッパステアリングシャフト22Aを回転角速度αrBにて回転させれば、ステアリングホイール14の回転角速度を目標回転角速度θsdrに制御することができると共に、左右前輪の切れ角に対するステアリングホイール14の回転角度のずれ、即ち所謂中点ずれを防止し得ることが解る。
【0090】
また左右前輪の転舵が完了しロアステアリングシャフト22Bの回転角度θdがその目標回転角度θdrになった時点に於いてもステアリングホイール14の回転角度θsが目標回転角度θsrになっていない場合には、ロアステアリングシャフト22Bを回転させることなくギヤ比可変装置26によりロアステアリングシャフト22Bに対し相対的にアッパステアリングシャフト22Aを回転角速度αrBにて回転させれば、ステアリングホイール14の回転角速度を変化させることなくステアリングホイール14の中点ずれを防止し得ることが解る。
【0091】
次に図6に示されたフローチャートを参照して図示の第二の実施形態に於ける自動操舵制御について説明する。尚図6に於いて図2に示されたステップと同一のステップには図2に於いて付されたステップ番号と同一のステップ番号が付されている。また図6に示されたフローチャートによる制御も図には示されていないイグニッションスイッチの閉成により開始され、所定の時間毎に繰返し実行される。
【0092】
まずステップ10に於いては操舵角θsを示す信号等の読み込みが行われ、ステップ60に於いては学習スイッチ56がオン状態にあるか否かの判別が行われ、否定判別が行われたときにはそのままステップ90へ進み、肯定判別が行われたときにはステップ70へ進む。
【0093】
ステップ70に於いては各車速区間について運転者による操舵速度の学習値としてステアリングホイール14の回転角速度の平均値の演算が完了しているか否かの判別が行われ、肯定判別が行われたときにはステップ100へ進み、否定判別が行われたときにはステップ80へ進む。
【0094】
ステップ80に於いては車速Vに基づき車速区間が判定されると共に、前述の要領にて当該車速区間について運転者による操舵速度の学習値としてステアリングホイール14の回転角速度の平均値が演算されRAMの如き記憶手段に記憶され、ステップ90に於いては比の目標値αrがそのデフォルト値αo(0より大きく1より小さい正の定数)に設定される。
【0095】
ステップ100に於いては車速Vが高いほど自動操舵のためのロアステアリングシャフト22Bの回転角速度Bの絶対値が小さくなるよう、車速Vに基づきロアステアリングシャフト22Bの回転角速度Bが演算される。
【0096】
ステップ110に於いては車速Vに基づき車速Vが属する車速区間が特定されると共に、その特定された車速区間について記憶されている目標回転角速度θsdr及びロアステアリングシャフト22Bの回転角速度Bに基づき上記式6に従って比の目標値αrが演算される。
【0097】
ステップ120に於いてはレーンキープスイッチ54がオン状態にあるか否かの判別が行われ、否定判別が行われたときには上述の第一の実施形態の場合と同様の要領にてステップ210〜240が実行され、肯定判別が行われたときにはステップ130に於いてレーンキープ、即ち車輌を走行路に沿って走行させるに必要な左右前輪の目標転舵角度θwrが演算され、しかる後上述の第一の実施形態の場合と同様にステップ140〜200が実行される。
【0098】
かくしてこの第二の実施形態によれば、学習スイッチ56がオフ状態にあるときにはステップ90に於いて比の目標値αrがデフォルト値αoに設定されるが、学習スイッチ56がオン状態にあるときには操舵速度の学習が終了するまで運転者の操舵操作時に於けるステアリングホイールの代表的な回転角速度が学習値として演算される。そしてステップ100に於いて車速Vに応じて自動操舵時に於ける最適のロアステアリングシャフト22Bの回転角速度Bが演算され、ステップ110に於いて回転角速度B及び学習値として記憶されているステアリングホイールの目標回転角速度θsdrに基づき比の目標値αrが演算される。
【0099】
従ってこの第二の実施形態によれば、レーンキープの自動操舵時にも運転者の通常の操舵操作時に於ける運転者の操舵速度に対応する回転角速度にてステアリングホイール14を回転させることができ、これによりレーンキープの自動操舵時にステアリングホイール14が不自然な回転角速度にて回転すること及びこれに起因して運転者が違和感を感じることを確実に防止することができる。
【0100】
またこの第二の実施形態に於いても、左右前輪の転舵角度θwが実質的に目標転舵角度θwrになって左右前輪の転舵が完了してもステアリングホイール14の回転角度θsがその目標回転角度θsrに到達していないときには、ステップ150に於いて否定判別が行われるがステップ190に於いて肯定判別が行われ、ステップ200に於いてギヤ比可変装置26によりアッパステアリングシャフト22Aがロアステアリングシャフト22Bに対し相対的にαrBの回転速度にて回転駆動され、これによりステアリングホイール14が目標回転角度θsrにて回転駆動される。
【0101】
従ってステアリングホイール14の回転角度θsが左右前輪の切れ角θwに対応しなくなること及びこれに起因してその後の運転者による操舵に悪影響が生じることを確実に防止することができると共に、自動操舵による左右前輪の転舵が完了した直後にステアリングホイール14の回転角度が急変すること及びこれに起因して運転者が違和感を感じることを確実に防止することができる。
【0102】
また図示の第二の実施形態によれば、ステップ100に於いて車速Vに応じて自動操舵時に於ける最適のロアステアリングシャフト22Bの回転角速度Bが演算され、ステップ110に於いて車速Vに基づき目標回転角速度θsdrが決定されると共に目標回転角速度θsdr及びロアステアリングシャフト22Bの回転角速度Bに基づき比の目標値αrが演算されるので、レーンキープ制御のための左右前輪の転舵速度を車速に応じて最適な速度に制御することができ、これにより自動操舵時に於けるロアステアリングシャフト22Bの回転角速度Bが一定である場合に比して車速に拘わらずレーンキープ制御を最適に実施することができ、また回転角速度Bの変動に拘わらずレーンキープ制御時に於けるステアリングホイール14の回転角速度を確実に目標回転角度θsrに制御することがてきる。
【0103】
以上に於いては本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかであろう。
【0104】
例えばロアステアリングシャフト22Bの回転角速度Bは上述の第一の実施形態に於いては一定であり、上述の第二の実施形態に於いては車速Vに応じて可変設定されるようになっているが、第一の実施形態に於いても回転角速度Bが車速Vに応じて可変設定されてもよく、また左右前輪の転舵角度θwが目標転舵角度θwrになる直前に漸次低下するよう修正されてもよい。
【0105】
また上述の各実施形態に於いては、自動操舵は駐車アシスト制御又はレーンキープ制御の自動操舵であり、左右前輪の目標転舵角度は駐車アシスト制御又はレーンキープ制御を達成するための目標転舵角度であるが、自動操舵は例えば車輌前方の障害物を回避するための自動操舵や車輌の挙動を安定化させるための自動操舵の如く当技術分野に於いて公知の任意の目的の自動操舵であってよい。
【0106】
また上述の第二の実施形態に於いては、運転者の操舵操作時の操舵速度の学習は各車速区間毎にn個最大操舵速度の平均値として演算されるようになっているが、例えば車速Vが高いほど小さくなるよう基準値を演算すると共に大きさが該基準値以上の操舵角速度の最大値について平均値が演算されてもよく、また各車速区間毎に基準値以上のm(正の一定の整数)個の操舵角速度の正規分布を求め、その正規分布の最大個数に対応する操舵速度が学習値として演算されてもよく、更には運転者の操舵操作時の操舵速度を示す値である限り、任意の態様にて演算されてよいものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】ギヤ比可変装置及び電動式パワーステアリング装置を備えた車輌に適用され駐車アシストの自動操舵を行うよう構成された本発明による車輌用自動操舵装置の第一の実施形態を示す概略構成図である。
【図2】第一の実施形態に於ける自動操舵制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図3】操舵トルクTと基本アシスト量Tabとの間の関係を示すグラフである。
【図4】車速Vと車速係数Kvとの間の関係を示すグラフである。
【図5】ギヤ比可変装置及び電動式パワーステアリング装置を備えた車輌に適用されレーンキープの自動操舵を行うよう構成された車輌に適用された本発明による車輌用自動操舵装置の第二の実施形態を示す概略構成図である。
【図6】第二の実施形態に於ける自動操舵制御ルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
10FR〜10RL…車輪
16…電動式パワーステアリング装置
22…ステアリングシャフト
22A…アッパステアリングシャフト
22B…ロアステアリングシャフト
26…ギヤ比可変装置
30…パワーユニット
34、38…操舵角センサ
36…トルクセンサ
40…電子制御装置
42…車速センサ
44…駐車アシストスイッチ
46…設定ダイヤル
48…ビデオカメラ
54…レーンキープスイッチ
56…学習スイッチ
58…ビデオカメラ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a steering apparatus for a vehicle such as an automobile, and more particularly to an automatic steering apparatus that automatically steers steering wheels.
[0002]
[Prior art]
For example, as described in Japanese Patent Laid-Open No. 9-66841, steering wheel operation data and vehicle travel data by a driver are stored, and stored steering wheel operation data and vehicle operation data are stored during automatic steering. 2. Description of the Related Art Conventionally, an automatic steering apparatus configured to perform automatic steering by turning a steered wheel with an automatic steering mechanism based on travel data is known. According to this type of automatic steering device, automatic steering is executed according to the operation state of the steering wheel by the driver, so that the driver performs automatic steering in a manner different from his / her own operation state and preference. This can reduce the possibility of feeling uncomfortable.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In general, in an automatic steering device, when a steered wheel is steered by automatic steering, the steering wheel rotates correspondingly. However, in the above-described conventional automatic steering device, the ratio of the rotational angular speed of the steering wheel to the steering speed of the steered wheel cannot be appropriately set. May feel uncomfortable due to the steering wheel rotating at different rotational angular velocities.
[0004]
The present invention has been made in view of the above-described problems in an automatic steering apparatus configured to perform automatic steering by turning a steered wheel with an automatic steering mechanism, and the main problem of the present invention is By appropriately controlling the ratio of the rotational angular speed of the steering wheel to the steering speed of the steering wheel, the rotational angular speed is different from the rotational angular speed assumed by the driver during automatic steering regardless of the steering speed of the steering wheel. This is to prevent the user from feeling uncomfortable due to the rotation of the steering wheel.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, the main problem described above is the structure of claim 1, that is, the automatic steering means for turning the steering wheel without depending on the steering operation of the driver with respect to the steering wheel, the steering wheel, and the steering. A ratio variable means for changing a ratio of a rotation angle of the steering wheel to a steering angle of the steering wheel provided in a steering system between the steering wheel and a target of the rotation angle of the steering wheel with respect to the steering angle of the steering wheel A target ratio setting means for setting a ratio, a target turning angle of the steered wheel is calculated, the automatic steering means is controlled based on the target steered angle, and the steering wheel rotates with respect to the steered wheel turning angle. And a control means for controlling the ratio variable means so that the angle ratio becomes the target ratio.
[0006]
According to the present invention, in order to effectively achieve the main problem described above, in the configuration of claim 1, the target ratio setting means sets a target rotational angular velocity of the steering wheel and the target The target ratio is configured to be set based on a rotational angular velocity and a turning speed of the steered wheels by the automatic steering means (configuration of claim 2).
[0007]
According to the present invention, in order to effectively achieve the main problem described above, in the configuration of
[0008]
According to the present invention, in order to effectively achieve the main problems described above, in the configuration of
[0009]
According to the present invention, in order to effectively achieve the above-mentioned main problems, the ratio variable means includes the first steering shaft on the steering wheel side and the steering wheel. Rotation of the steering wheel relative to the steering angle of the steered wheel by rotating the second steering shaft relative to the first steering shaft, provided between the second steering shaft on the wheel side The angle ratio is changed (configuration of claim 5).
[0010]
According to the present invention, in order to effectively achieve the main problems described above, in the configuration of claim 5, the target ratio setting means includes the first and second rotation angles with respect to the rotation angle of the first steering shaft. The target value of the ratio of the relative rotation angle of the second steering shaft is set (configuration of claim 6).
[0011]
According to the present invention, in order to effectively achieve the main problem described above, in the configuration of claim 6, the control means sets the turning angle of the steered wheels to the target turning angle. Calculating a target rotation angle of the first steering shaft, controlling the automatic steering means based on the target rotation angle of the first steering shaft, and controlling the ratio variable means based on the target value of the ratio (Structure of claim 7).
[0012]
According to the present invention, in order to effectively achieve the above main problem, in the configuration of
[0013]
[Action and effect of the invention]
According to the configuration of the first aspect, the target ratio setting means sets the target ratio of the rotation angle of the steering wheel with respect to the steering angle of the steering wheel, calculates the target steering angle of the steering wheel, and calculates the target steering angle. And the ratio variable means is controlled so that the ratio of the rotation angle of the steering wheel to the steering angle of the steered wheel becomes the target ratio. The steering wheel can be automatically steered to an angle, and the ratio of the rotation angle of the steering wheel to the steering angle of the steering wheel during the automatic steering is reliably controlled to the target ratio, so that during the automatic steering The ratio of the rotational angular velocity of the steering wheel to the steering angular velocity of the steering wheel can be controlled to the target ratio, and thus the rotational angular velocity assumed by the driver during automatic steering It is possible to reliably prevent the rotating steering wheel at different rotational angular velocity.
[0014]
According to the second aspect of the invention, the target rotation angular speed of the steering wheel is set by the target ratio setting means, and the target ratio is set based on the target rotation angular speed and the turning speed of the steered wheels by the automatic steering means. Therefore, the rotational angular speed of the steering wheel during automatic steering can be reliably controlled to the target rotational angular speed, and the steering wheel rotates at a rotational angular speed different from the rotational angular speed assumed by the driver during automatic steering. It is possible to reliably prevent the driver from feeling uncomfortable due to the fact that
[0015]
According to the third aspect of the present invention, the steering speed when the driver rotates the steering wheel is stored in correspondence with the vehicle speed by the steering speed storage means, and the steering speed stored by the vehicle speed and steering speed storage means is stored. Since the target rotational angular velocity is set based on the above, the rotational angular velocity of the steering wheel at the time of automatic steering can be controlled to the same rotational angular velocity as that at the time of the driver's normal steering operation regardless of the vehicle speed.
[0016]
According to the fourth aspect of the present invention, the target ratio setting means includes the operation means that is set and operated by the driver, and sets the target rotational angular velocity according to the setting of the operation means by the driver. The steering wheel rotational angular velocity can be controlled to a target rotational angular velocity according to the setting of the operating means by the driver.
[0017]
According to the fifth aspect of the present invention, the ratio variable means is provided between the first steering shaft on the steering wheel side and the second steering shaft on the steering wheel side, and is relative to the first steering shaft. Since the ratio of the steering wheel rotation angle to the steering wheel turning angle is changed by rotating the second steering shaft, the ratio of the steering wheel rotation angle to the steering wheel turning angle can be arbitrarily changed. Accordingly, the ratio of the rotational angular velocity of the steering wheel to the steering angular velocity of the steering wheel can be arbitrarily changed regardless of the steering angular velocity of the steering wheel.
[0018]
According to the sixth aspect of the present invention, the target ratio setting means sets the target value of the ratio of the relative rotation angle of the first and second steering shafts to the rotation angle of the first steering shaft. The target ratio of the rotation angle of the steering wheel with respect to the turning angle can be set easily and reliably.
[0019]
According to the seventh aspect of the present invention, the target rotation angle of the first steering shaft for setting the turning angle of the steered wheels to the target turning angle is calculated, and based on the target rotation angle of the first steering shaft. Since the automatic steering means is controlled and the ratio variable means is controlled based on the target value of the ratio, the turning angle of the steered wheels can be ensured by controlling the rotation angle of the first steering shaft to the target rotation angle. The target steering angle can be controlled, and the ratio of the relative rotation angle of the first and second steering shafts to the rotation angle of the first steering shaft can be reliably controlled to the target value of the ratio. it can.
[0020]
According to the configuration of claim 8, the target rotation angle of the second steering shaft is calculated based on the target rotation angle and ratio target value of the first steering shaft, and the rotation angle of the first steering shaft is If the rotation angle of the second steering shaft is not the target rotation angle after the time when the target rotation angle is reached, the target value of the ratio until the rotation angle of the second steering shaft reaches the target rotation angle Since the control of the ratio variable means based on the is continued, even if the automatic steering is completed, if the rotational angle position of the steering wheel does not correspond to the turning angle of the steering wheel, the steering wheel reliably corresponds to the turning angle of the steering wheel It is possible to reliably rotate to the rotation angle position to be rotated, and at that time the steering wheel is rotated during automatic steering. It can be rotated at the same angular velocity as the angular velocity, and after the completion of automatic steering, the rotation angle position of the steering wheel does not correspond to the turning angle of the steering wheel, and the rotation of the steering wheel after completion of automatic steering. It is possible to reliably prevent the driver from feeling uncomfortable due to the unnaturalness of the vehicle.
[0021]
[Preferred embodiment of the problem solving means]
According to one preferred aspect of the present invention, in the configuration of claim 1, the target turning angle of the steered wheel is a target for parking assist control that automatically guides and stops the vehicle in a predetermined parking space. It is comprised so that it may be a steering angle (preferred aspect 1).
[0022]
According to another preferred aspect of the present invention, in the configuration of claim 1, the target turning amount of the steered wheel is the target turning amount for lane keeping control that causes the vehicle to travel along the traveling lane. (Preferred embodiment 2).
[0023]
According to another preferred embodiment of the present invention, in the configuration of the preferred embodiment 1, the turning speed of the steered wheels during automatic steering is configured to be substantially constant (preferred embodiment 3). .
[0024]
According to another preferred aspect of the present invention, in the configuration of the
[0025]
According to another preferred aspect of the present invention, in the configuration of
[0026]
According to another preferred aspect of the present invention, in the configuration of the preferred aspect 5 described above, when the target ratio setting means has not completed the storage of the steering speed for all vehicle speed sections by the steering speed storage means, The target rotational angular velocity is configured to be set to a preset value (preferred aspect 6).
[0027]
According to another preferred aspect of the present invention, in the configuration of claim 5, the ratio variable means includes a rotational drive means for rotating the second steering shaft relative to the first steering shaft. (Preferred embodiment 7).
[0028]
According to another preferred aspect of the present invention, in the configuration of claim 8, after the time when the rotation angle of the first steering shaft reaches the target rotation angle, the second steering shaft The ratio variable means is configured to control the rotational angular velocity to be the same as the rotational angular velocity before the time (preferred aspect 8).
[0029]
According to another preferred aspect of the present invention, in the configuration of claim 1, the automatic steering means is configured to include an electric power steering apparatus (preferred aspect 9).
[0030]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0031]
First embodiment
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a first embodiment of an automatic steering device for a vehicle according to the present invention which is applied to a vehicle equipped with a gear ratio variable device and an electric power steering device and is configured to perform automatic parking assist. It is.
[0032]
In FIG. 1, 10FL and 10FR respectively indicate the left and right front wheels of the
[0033]
The
[0034]
Thus, the rack-and-pinion type electric
[0035]
Although not shown in the figure, the gear
[0036]
In the illustrated first embodiment, the
[0037]
The
[0038]
Although not shown in detail in FIG. 1, the
[0039]
As will be described later, when the parking assist
[0040]
In addition, when the parking assist
[0041]
In this case, the
[0042]
Further, the
[0043]
Next, in the illustrated first embodiment, the gear
[0044]
Assuming that the gear ratio of the
[0045]
θv = θd−θs (1)
α = θv / θd (2)
θs = (1−α) θd (3)
[0046]
Assuming that the rotational angular velocity of the
θsd = (1-α) θdd (4)
[0047]
In this case, since the following equation 5 is established from the above equation 4, if the rotational angular velocity θdd of the
[0048]
[0049]
Further, since there is a relationship of the following equation (8) between the steering angle θw of the left and right front wheels and the rotation angle θd of the
[0050]
θw = Rθd (8)
θdr = θwr / R (9)
θsr = (1−αr) θdr (10)
[0051]
The time t1 required to rotate the
[0052]
[0053]
Therefore, when t2> t1, the
[0054]
Next, the automatic steering control in the illustrated first embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG. The control according to the flowchart shown in FIG. 2 is started by closing an ignition switch not shown in the figure, and is repeatedly executed at predetermined time intervals.
[0055]
First, at step 10, a signal indicating the steering angle θs is read, and at
[0056]
In
[0057]
In
[0058]
In step 130, the target turning angle θwr of the left and right front wheels for executing the parking assist is calculated. In step 140, the target rotation angle θdr of the
[0059]
In step 150, whether or not the absolute value of the deviation between the target rotation angle θdr of the
[0060]
In
[0061]
In step 190, it is determined whether or not the absolute value of the deviation between the target rotation angle θsr of the
[0062]
In
[0063]
Thus, according to the first embodiment shown in the figure, when the parking assist
[0064]
On the other hand, when the driver desires parking assist by automatic steering and the parking assist
[0065]
In this case, the target value αr of the ratio is calculated according to the target rotational angular velocity θsdr of the
[0066]
Then, until a negative determination is made in step 150, that is, until the steering of the left and right front wheels is substantially equal to the target turning angle θwr and the steering of the left and right front wheels is completed, the electric type is operated in
[0067]
Accordingly, during automatic parking assist steering, the
[0068]
In particular, according to the first embodiment shown in the drawing, even if the steering angle θw of the left and right front wheels becomes substantially the target steering angle θwr and the steering of the left and right front wheels is completed, the rotation angle θs of the
[0069]
Therefore, it is possible to reliably prevent the rotation angle θs of the
[0070]
Second embodiment
FIG. 5 shows a second embodiment of an automatic steering device for a vehicle according to the present invention applied to a vehicle equipped with a gear ratio variable device and an electric power steering device and configured to perform automatic steering of a lane keep. It is a schematic block diagram which shows. In FIG. 5, the same members as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as those shown in FIG.
[0071]
In the second embodiment, the
[0072]
When the lane keep
[0073]
In particular, the
[0074]
Further, the
[0075]
Further, the
[0076]
Next, in the second embodiment shown in the figure, the gear
[0077]
(1) When the left and right front wheels are not increased or reduced by automatic steering
The left and right front wheels in the case where the actual turning angle θw of the left and right front wheels reaches the target turning angle θwr, and there is no additional turning or turning back of the left and right front wheels by automatic steering until the rotation of the
[0078]
(2) When the left and right front wheels are increased before the steering wheel reaches the target rotational position
2-1. When the actual turning angle θw of the left and right front wheels has not reached the target turning angle θwr, and the rotation angle θs of the
In this case, since the magnitude of the target turning angle θwr of the left and right front wheels is increased and the end of turning of the left and right front wheels is only delayed in time, the magnitude of the target rotation angle θsr of the
[0079]
2-2. When the actual turning angle θw of the left and right front wheels has reached the target turning angle θwr (when θdd = 0)
In this case, the left and right front wheels are not steered, and only the
[0080]
(3) When the left and right front wheels are turned back before the steering wheel reaches the target rotational position
3-A. When the current steering position of the left and right front wheels is not between the current target steering position of the left and right front wheels and the new target steering position
Since the left and right front wheels are steered toward the current target steered position, even if the target steered position of the left and right front wheels is changed to the reverse direction, the roll of the vehicle body and the lateral acceleration of the vehicle are reversed. This is almost the same as when the target turning angle of the left and right front wheels is originally small.
[0081]
3-A-1. When the actual turning angle θw of the left and right front wheels has not reached the target turning angle θwr, and the rotation angle θs of the
In this case, since the size of the target turning angle of the left and right front wheels is reduced and the size of the target rotation angle θsr of the
[0082]
3-A-2. When the actual turning angle θw of the left and right front wheels has reached the target turning angle θwr (when θdd = 0)
In this case, the left and right front wheels are not steered, and only the
[0083]
3-B. When the current steering position of the left and right front wheels is between the current target steering position of the left and right front wheels and the new target steering position
3-B-1. When the current rotational position of the steering wheel is not between the current target rotational position and the new target rotational position
3-B-1-1. When the actual turning angle θw of the left and right front wheels has not reached the target turning angle θwr, and the rotation angle θs of the
In this case, since the steering direction of the left and right front wheels is reversed, first, the
[0084]
From the above equation 1, the following equation 13 is established, and therefore the following
[0085]
[0086]
In this case, since the new target rotation angle position of the
[0087]
3-B-1-2. When the actual turning angle θw of the left and right front wheels has reached the target turning angle θwr (when θdd = 0)
In this case, first, the steering positions of the left and right front wheels are set to the new target steering so that the
[0088]
3-B-2. When the current rotational position of the left and right front wheels is between the current target rotational position and the new target rotational position
The control in this case may be the same as in the case of 3-B-1. However, in this case, since the new target rotational position of the
[0089]
As understood from the above consideration, the rotation angle θd of the
[0090]
If the steering angle of the
[0091]
Next, the automatic steering control in the illustrated second embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG. In FIG. 6, the same steps as those shown in FIG. 2 are assigned the same step numbers as those shown in FIG. Also, the control according to the flowchart shown in FIG. 6 is started by closing an ignition switch (not shown), and is repeatedly executed at predetermined time intervals.
[0092]
First, in step 10, a signal indicating the steering angle θs is read, and in step 60, it is determined whether or not the learning
[0093]
In step 70, it is determined whether or not the calculation of the average value of the rotational angular speed of the
[0094]
In
[0095]
In step 100, the rotational angular velocity B of the
[0096]
In step 110, the vehicle speed section to which the vehicle speed V belongs is specified based on the vehicle speed V, and the above formula is calculated based on the target rotational angular speed θsdr and the rotational angular speed B of the
[0097]
In step 120, it is determined whether or not the lane keep
[0098]
Thus, according to the second embodiment, when the learning
[0099]
Therefore, according to this second embodiment, the
[0100]
Also in this second embodiment, even if the steering angle θw of the left and right front wheels becomes substantially the target steering angle θwr and the steering of the left and right front wheels is completed, the rotation angle θs of the
[0101]
Therefore, it is possible to reliably prevent the rotation angle θs of the
[0102]
Further, according to the second embodiment shown in the figure, in step 100, the optimum rotational angular velocity B of the
[0103]
Although the present invention has been described in detail with respect to specific embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various other embodiments are possible within the scope of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art.
[0104]
For example, the rotational angular velocity B of the
[0105]
Further, in each of the above-described embodiments, the automatic steering is the parking assist control or the lane keeping control automatic steering, and the target turning angle of the left and right front wheels is the target turning for achieving the parking assist control or the lane keeping control. Although it is an angle, automatic steering is automatic steering for any purpose known in the art, such as automatic steering to avoid obstacles in front of the vehicle and automatic steering to stabilize the behavior of the vehicle. It may be.
[0106]
In the second embodiment described above, the learning of the steering speed at the time of the steering operation by the driver is calculated as an average value of n maximum steering speeds for each vehicle speed section. A reference value may be calculated so as to decrease as the vehicle speed V increases, and an average value may be calculated for the maximum value of the steering angular speed whose magnitude is greater than or equal to the reference value. A constant integer) of steering angular velocities, a steering speed corresponding to the maximum number of the normal distributions may be calculated as a learning value, and a value indicating the steering speed at the time of the driver's steering operation. As long as it is, it may be calculated in any manner.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration showing a first embodiment of an automatic steering device for a vehicle according to the present invention which is applied to a vehicle equipped with a gear ratio variable device and an electric power steering device and is configured to perform automatic parking assist steering. FIG.
FIG. 2 is a flowchart showing an automatic steering control routine in the first embodiment.
FIG. 3 is a graph showing a relationship between a steering torque T and a basic assist amount Tab.
FIG. 4 is a graph showing a relationship between a vehicle speed V and a vehicle speed coefficient Kv.
FIG. 5 shows a second embodiment of the vehicle automatic steering device according to the present invention applied to a vehicle which is applied to a vehicle equipped with a gear ratio variable device and an electric power steering device and is configured to perform automatic steering of a lane keep. It is a schematic block diagram which shows a form.
FIG. 6 is a flowchart showing an automatic steering control routine in the second embodiment.
[Explanation of symbols]
10FR ~ 10RL ... wheel
16 ... Electric power steering device
22 ... Steering shaft
22A ... Upper steering shaft
22B ... Lower steering shaft
26. Gear ratio variable device
30 ... Power unit
34, 38 ... Steering angle sensor
36 ... Torque sensor
40. Electronic control unit
42 ... Vehicle speed sensor
44 ... Parking assist switch
46 ... Setting dial
48 ... Video camera
54 ... Lane Keep Switch
56 ... Learning switch
58 ... Video camera
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