JP4188346B2 - 車両の操舵装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両を駐車開始位置から進行方向切換位置まで前進移動させた後に、車両を駐車終了位置まで後進移動させる運転操作を支援するための車両の操舵装置に関する。

かかる車両の操舵装置は下記特許文献１および下記特許文献２により既に知られている。これらの車両の操舵装置は、従来周知の電動パワーステアリング装置のアクチュエータを利用し、予め記憶した車両の移動距離と転舵角との関係に基づいて前記アクチュエータを制御することにより、バック駐車や縦列駐車を自動で行うようになっている。
特開平３−７４２５６号公報 特開平４−５５１６８号公報

ところで上記従来の車両の操舵装置は、車両が駐車開始位置から進行方向切換位置まで前進移動する区間だけでなく、車両が進行方向切換位置から駐車終了位置まで後進移動する区間においても操舵輪をアクチュエータで自動的に転舵するので、車両の移動距離を検出するセンサや操舵輪の転舵角を検出するセンサに高い精度が要求され、僅かな検出誤差が存在するだけで車両の移動軌跡がずれて駐車終了位置に正しく誘導できなくなる場合があった。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、精度の高いセンサを必要とせずに駐車のためのドライバーの運転操作を効果的に支援できるようにすることを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、車両を駐車開始位置から進行方向切換位置まで自動操舵で前進移動させた後に、車両を駐車終了位置まで自動操舵によらず後進移動させる運転操作を支援するための車両の操舵装置であって、操舵輪を転舵するアクチュエータと、駐車開始位置から進行方向切換位置までの車両の前進移動軌跡を予め設定する移動軌跡設定手段と、ドライバーのステアリング操作に代えてアクチュエータで操舵輪を転舵することにより、移動軌跡設定手段により設定された前進移動軌跡に沿って車両を前進移動させる、自動操舵のための制御手段とを備えてなり、前記前進移動軌跡は、進行方向切換位置における操舵輪の転舵角を保持したまま車両を後進移動させれば駐車終了位置に到達するように設定されており、かつ進行方向切換位置における操舵輪の転舵角は限界転舵角であることを特徴とする車両の操舵装置が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、車両を駐車開始位置から進行方向切換位置まで自動操舵で前進移動させた後に、車両を駐車終了位置まで自動操舵によらず後進移動させる運転操作を支援するための車両の操舵装置であって、操舵輪を転舵するアクチュエータと、駐車開始位置から進行方向切換位置までの車両の前進移動軌跡を予め設定する移動軌跡設定手段と、ドライバーのステアリング操作に代えてアクチュエータで操舵輪を転舵することにより、移動軌跡設定手段により設定された前進移動軌跡に沿って車両を前進移動させる、自動操舵のための制御手段とを備えてなり、前記前進移動軌跡は、進行方向切換位置における操舵輪の転舵角を保持したまま車両を後進移動させれば駐車終了位置に到達するように設定されており、かつ進行方向切換位置における操舵輪の転舵角は限界転舵角よりも若干小さい所定の転舵角であり、車両が進行方向切換位置から駐車終了位置まで後進移動する間に、転舵角が増加する方向および減少する方向の両方向へのステアリング操作が可能であることを特徴とする車両の操舵装置が提案される。

また請求項３に記載された発明によれば、請求項１または請求項２の構成に加えて、前記前進移動軌跡は、車両の移動距離に対する操舵輪の転舵角の関係として設定されることを特徴とする車両の操舵装置が提案される。

また請求項４に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、車両が進行方向切換位置を越えて前進移動するとき、前記制御手段は操舵輪の転舵角を前記限界転舵角に保持することを特徴とする車両の操舵装置が提案される。

また請求項５に記載された発明によれば、請求項２の構成に加えて、車両が進行方向切換位置を越えて前進移動するとき、前記制御手段は操舵輪の転舵角を前記所定の転舵角に保持することを特徴とする車両の操舵装置が提案される。

請求項１の構成によれば、車両を駐車開始位置から進行方向切換位置まで前進移動させる間、移動軌跡設定手段により設定された前進移動軌跡に沿って車両が自動操舵で前進移動するようにアクチュエータが制御されるので、ドライバーはステアリング操作を行うことなく車両を正確に進行方向切換位置に導いて停止させることができる。従って、ドライバーは進行方向切換位置における転舵角を保持したまま進行方向切換位置から駐車終了位置まで車両を自動操舵によらずに後進移動させるだけで、車両を正確に駐車終了位置に導いて停止させることが可能となり、ドライバーの操作負担が大幅に軽減される。

また進行方向切換位置での車両の停止位置に若干の誤差が存在しても、進行方向切換位置から駐車終了位置まで車両が後進移動する間にドライバーがステアリングホイールを操作して進行方向を微調整すれば、前記誤差を補償して車両を駐車終了位置に正しく導くことができる。従って、駐車開始位置から進行方向切換位置までの自動操舵を行うための各種センサに高精度のものを使用する必要がなくなり、コストダウンに寄与することができる。

しかも進行方向切換位置における操舵輪の転舵角が限界転舵角であるので、車両が進行方向切換位置から駐車終了位置まで後進移動する間の旋回半径が最小になって狭い場所での車庫入れが可能になるだけでなく、ステアリングホイールを保持するドライバーの操作が容易になって転舵角の変動が防止される。

請求項２の構成によれば、車両を駐車開始位置から進行方向切換位置まで前進移動させる間、移動軌跡設定手段により設定された前進移動軌跡に沿って車両が自動操舵で前進移動するようにアクチュエータが制御されるので、ドライバーはステアリング操作を行うことなく車両を正確に進行方向切換位置に導いて停止させることができる。従って、ドライバーは進行方向切換位置における転舵角を保持したまま進行方向切換位置から駐車終了位置まで車両を自動操舵によらずに後進移動させるだけで、車両を正確に駐車終了位置に導いて停止させることが可能となり、ドライバーの操作負担が大幅に軽減される。

また進行方向切換位置での車両の停止位置に若干の誤差が存在しても、進行方向切換位置から駐車終了位置まで車両が後進移動する間にドライバーがステアリングホイールを操作して進行方向を微調整すれば、前記誤差を補償して車両を駐車終了位置に正しく導くことができる。従って、駐車開始位置から進行方向切換位置までの自動操舵を行うための各種センサに高精度のものを使用する必要がなくなり、コストダウンに寄与することができる。

しかも進行方向切換位置における操舵輪の転舵角を限界転舵角よりも若干小さい所定の転舵角としたので、車両が進行方向切換位置から駐車終了位置まで後進移動する間に、転舵角が増加する方向および減少する方向の両方向へのステアリング操作を行うことで、車両の進行方向の微調整が一層容易になる。

請求項３の構成によれば、駐車開始位置から進行方向切換位置までの前進移動軌跡が車両の移動距離に対する操舵輪の転舵角の関係として設定されるので、車両の前進移動中に車速が変化しても前進移動軌跡に誤差が発生するのを防止することができる。

請求項４又は５の構成によれば、車両が進行方向切換位置をオーバーランして前進移動する間の転舵角が進行方向切換位置における転舵角、即ち限界転舵角又は限界転舵角よりも若干小さい所定の転舵角のままに保持されるので、車両が進行方向切換位置をオーバーランして停止した停止位置から後進移動する過程で、ドライバーが転舵角をそのままに保持していれば、車両は進行方向切換位置を自動的に通過して駐車終了位置に正しく導かれる。

以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。

図１〜図４は本発明の一実施例を示すもので、図１は操舵装置を備えた車両の全体構成図、図２はバック駐車／左モードの作用説明図、図３はバック駐車／左モードの移動距離Ｘに対する規範転舵角θｒｅｆの関係を示すテーブル、図４はモード選択スイッチおよび自動駐車スタートスイッチを示す図である。

図１に示すように、車両Ｖは駆動輪であると同時に操舵輪である一対の前輪Ｗｆ，Ｗｆと、従動輪であると同時に非操舵輪である一対の後輪Ｗｒ，Ｗｒとを備える。ステアリングホイール１と操舵輪である前輪Ｗｆ，Ｗｆとが、ステアリングホイール１と一体に回転するステアリングシャフト２と、ステアリングシャフト２の下端に設けたピニオン３と、ピニオン３に噛み合うラック４と、ラック４の両端に設けた左右のタイロッド５，５と、タイロッド５，５に連結された左右のナックル６，６とによって接続される。ドライバーによるステアリングホイール１の操作をアシストすべく、あるいは後述する車庫入れのための操舵を行うべく、電気モータよりなるステアリングアクチュエータ７がウオームギヤ機構８を介してステアリングシャフト２に接続される。

操舵制御装置２１は制御部２２と記憶部２３とから構成される。制御部２２には、ステアリングホイール１の回転角に基づいて前輪Ｗｆ，Ｗｆの転舵角θを検出する転舵角検出手段Ｓ₁ と、ステアリングホイール１の操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段Ｓ₂ と、従動輪である左右の後輪Ｗｒ，Ｗｒの回転角を検出する後輪回転角検出手段Ｓ₃ ，Ｓ₃と、セレクトレバー１１により選択されたシフトレンジ（「Ｄ」レンジ、「Ｒ」レンジ、「Ｎ」レンジ、「Ｐ」レンジ等）を検出するシフトレンジ検出手段Ｓ₄ とからの信号が入力される。

後輪回転角検出手段Ｓ₃ ，Ｓ₃ は、後輪Ｗｒ，Ｗｒが所定角度回転する毎にパルスを出力するもので、検出されたパルス数に後輪Ｗｒ，Ｗｒの半径に応じて決定される定数を乗算することにより車両Ｖの移動距離Ｘを算出することができる。尚、一対の後輪回転角検出手段Ｓ₃ ，Ｓ₃ の出力は、そのハイセレクト値、ローセレクト値、あるいは平均値が採用される。

更に制御部２２には、ドライバーにより操作されるモード選択スイッチＳ₆ および自動駐車スタートスイッチＳ₇ が接続される。図４から明らかなように、モード選択スイッチＳ₆ は、２種類の駐車モード、即ちバック駐車／右モードおよびバック駐車／左モードの何れかを選択する際に操作されるもので、各モードに対応する２個のスイッチボタンを備えている。自動駐車スタートスイッチＳ₇ は、モード選択スイッチＳ₆ で選択した何れかのモードによる自動駐車を開始する際に操作される。

前記記憶部２３は本発明の移動軌跡設定手段を構成するもので、そこには前記２種類の駐車モードのデータ、即ち車両Ｖの移動距離Ｘに対する規範転舵角θｒｅｆの関係が、図３に示すように、予めテーブルとして記憶されている。

而して、制御部２２は前記各検出手段Ｓ₁ 〜Ｓ₄ およびスイッチＳ₆ ，Ｓ₇ からの信号と、記憶部２３に記憶された駐車モードのデータとに基づいて、前記ステアリングアクチュエータ７の作動と、液晶モニター、スピーカ、ランプ、チャイム、ブザー等を含む操作段階教示装置１２の作動とを制御する。

次に、前述の構成を備えた本発明の実施例の作用について説明する。

自動操舵制御を行わない通常時（前記自動駐車スタートスイッチＳ₇ がＯＮしていないとき）には、操舵制御装置２１は一般的なパワーステアリング制御装置として機能する。具体的には、ドライバーが車両Ｖを旋回させるべくステアリングホイール１を操作すると、操舵トルク検出手段Ｓ₂ がステアリングホイール１に入力された操舵トルクを検出し、制御部２２は前記操舵トルクに基づいてステアリングアクチュエータ７の駆動を制御する。その結果、ステアリングアクチュエータ７の駆動力によって左右の前輪Ｗｆ，Ｗｆが転舵され、ドライバーのステアリング操作がアシストされる。

次に、バック駐車／左モード（車両Ｖの左側にある車庫にバックしながら駐車するモード）を例にとって、本実施例の作用を説明する。

先ず、図２に示すように、車両Ｖを駐車しようとする車庫の近傍に移動させ、車体の左側面を車庫入口線にできるだけ近づけた状態で、予め決められた目印Ｍ（例えば、ドアの内側に設けられたマークやサイドミラー）が車庫の中心線に一致する駐車開始位置Ｐ₁ に停止させる。このとき、車両Ｖの中心線と車庫の中心線とが直交するようにする。そして、モード選択スイッチＳ₆ を操作してバック駐車／左モードを選択すると、操作したスイッチボタンが点灯し、操作段階教示装置１２がスピーカで「左バック駐車です」とドライバーに報知する。操作したスイッチボタンに誤りがないことを確認したドライバーがステアリングホイール１から手を放して自動駐車スタートスイッチＳ₇ をＯＮすると、そのスイッチボタンが点灯して自動操舵制御が開始され、操作段階教示装置１２がスピーカで「ゆっくり前進してください」とドライバーに報知する。

自動操舵制御が行われている間、操作段階教示装置１２の液晶モニターには自車の現在位置、駐車開始位置Ｐ₁ 、進行方向切換位置Ｐ₂ 、駐車終了位置Ｐ₃ 、駐車開始位置Ｐ₁
から駐車終了位置Ｐ₃ までの自車の予想前進移動軌跡等が表示される。

自動操舵制御により、ドライバーがブレーキペダル９を緩めて車両Ｖをクリープ走行させるだけで、あるいはアクセルペダル１０を僅かに踏んで車両Ｖを走行させるだけで、ステアリングホイール１を操作しなくても、モード選択スイッチＳ₆ により選択されたバック駐車／左モードのデータに基づいて前輪Ｗｆ，Ｗｆが自動操舵される。即ち、図３に示すように、駐車開始位置Ｐ₁ から進行方向切換位置Ｐ₂ まで車両Ｖが前進移動する間は、前輪Ｗｆ，Ｗｆは先ず右に自動操舵された後に中立位置を経て左に自動操舵され、車両Ｖが進行方向切換位置Ｐ₂ に達したときに前輪Ｗｆ，Ｗｆの転舵角θは左の限界転舵角θｍａｘになる。

その間、制御部２２は記憶部２３から読み出したバック駐車／左モードのデータに、後輪回転角検出手段Ｓ₃ ，Ｓ₃ の出力に基づいて算出した車両Ｖの移動距離Ｘを適用して規範転舵角θｒｅｆを検索する。そして前記規範転舵角θｒｅｆと転舵角検出手段Ｓ₁ から入力された転舵角θとに基づいて偏差Ｅ（＝θｒｅｆ−θ）を算出し、その偏差Ｅが０になるようにステアリングアクチュエータ７の作動を制御する。このとき、規範転舵角θｒｅｆのデータは車両Ｖの移動距離Ｘに対応して設定されているため、自動操舵制御中の車速に多少の変動があっても、前記移動距離Ｘが正しく検出されている限り車両Ｖは常に前記前進移動軌跡上を移動することになる。

上述した自動操舵制御は、ドライバーがモード選択スイッチＳ₆ をＯＦＦした場合に解除されるが、それ以外にもドライバーがステアリングホイール１を操作した場合、車速が所定値を越えた場合に解除され、通常のパワーステアリング制御に復帰する。

而して、自動操舵により車両Ｖが進行方向切換位置Ｐ₂ に達すると、操作段階教示装置１２がスピーカで「停止してシフトチェンジしてください」とドライバーに報知する。ドライバーが車両Ｖを停止させてセレクトレバーセレクトレバー１１を「Ｄ」レンジから「Ｒ」レンジに切り換え、これが後輪回転角検出手段Ｓ₃ ，Ｓ₃ およびシフトレンジ検出手段Ｓ₄ により検出されると、操作段階教示装置１２がスピーカで「終了します」とドライバーに報知する。

このようにして自動操舵が終了したとき、前述したように前輪Ｗｆ，Ｗｆの転舵角θは左の限界転舵角θｍａｘになっており、ドライバーがステアリングホイール１を保持して転舵角θを左の限界転舵角θｍａｘに固定したまま自動操舵によらずに車両Ｖを進行方向切換位置Ｐ₂ から後進移動させるだけで、その車両Ｖを駐車終了位置Ｐ₃ に正しく導くことができる。言い換えると、転舵角θを左の限界転舵角θｍａｘに保持したまま車両Ｖを後進移動させれば車両Ｖが正しく駐車終了位置Ｐ₃ に導びかれるように、車両Ｖの前進移動軌跡、即ち進行方向切換位置Ｐ₂ が予め設定されている。

このように、進行方向切換位置Ｐ₂ から駐車終了位置Ｐ₃ まで車両Ｖを後進移動させる間は自動操舵が行われないため、車両Ｖの位置がずれて駐車終了位置Ｐ₃ に正しく導かれないと判断したときに、ドライバーは自発的にステアリングホイール１を操作して進路を微調整し、車両Ｖを駐車終了位置Ｐ₃ に正しく導くことができる。従って、進行方向切換位置Ｐ₂ における車両Ｖの停止位置の精度は、駐車開始位置Ｐ₁ から駐車終了位置Ｐ₃ までの全行程で自動操舵を行う場合に比べて低くすることができ、転舵角検出手段Ｓ₁ や後輪回転角検出手段Ｓ₃ ，Ｓ₃ に特別高精度のものを使用する必要がなくなってコストダウンに寄与することができる。

また車両Ｖが進行方向切換位置Ｐ₂ から後進移動する間に転舵角θを限界転舵角θｍａｘに保持するので、車両Ｖの旋回半径が最小になって狭い場所での車庫入れが可能になるだけでなく、ステアリングホイール１を保持するドライバーの操作が容易になって転舵角θの変動を防止することができる。

またドライバーのブレーキ操作の遅れ等によって車両Ｖが進行方向切換位置Ｐ₂ を通り越して停止する場合があるが、その場合には進行方向切換位置Ｐ₂ から実際の停止位置までの間は転舵角θが限界転舵角θｍａｘに保持される。従って、車両Ｖが実際の停止位置から後進移動する過程で、ドライバーが転舵角θを限界転舵角θｍａｘに保持してさえいれば、車両Ｖは必ず進行方向切換位置Ｐ₂ を通過することになるため、最終的に駐車終了位置Ｐ₃ における位置ずれの発生が防止される。

以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、実施例では駐車開始位置Ｐ₁ から進行方向切換位置Ｐ₂ までの車両Ｖの前進移動軌跡が予め記憶部２３に記憶されているが、車両Ｖの現在位置および進行方向切換位置Ｐ₂ から前記前進移動軌跡を演算することも可能である。

また実施例では進行方向切換位置Ｐ₂ における転舵角θを限界転舵角θｍａｘに設定しているが、それを限界転舵角θｍａｘよりも若干小さい所定の転舵角θに設定することも可能である。このようにすれば、車両Ｖが進行方向切換位置Ｐ₂ から駐車終了位置Ｐ₃ まで後進移動する間に、転舵角θが増加する方向および減少する方向の両方向にステアリングホイール１を操作することが可能となり、車両Ｖの進行方向の微調整が一層容易になる。

操舵装置を備えた車両の全体構成図 バック駐車／左モードの作用説明図 バック駐車／左モードの移動距離Ｘに対する規範転舵角θｒｅｆの関係を示すテーブル モード選択スイッチおよび自動駐車スタートスイッチを示す図

符号の説明

１ ステアリングホイール
７ ステアリングアクチュエータ（アクチュエータ）
２２ 制御部（制御手段）
２３ 記憶部（移動軌跡設定手段）
Ｐ₁ 駐車開始位置
Ｐ₂ 進行方向切換位置
Ｐ₃ 駐車終了位置
Ｖ 車両
Ｗｆ 前輪（操舵輪）
Ｘ 移動距離
θ 転舵角
θｍａｘ 限界転舵角

Claims (5)

1. 車両（Ｖ）を駐車開始位置（Ｐ₁ ）から進行方向切換位置（Ｐ₂ ）まで自動操舵で前進移動させた後に、車両（Ｖ）を駐車終了位置（Ｐ₃ ）まで自動操舵によらず後進移動させる運転操作を支援するための車両の操舵装置であって、
   操舵輪（Ｗｆ）を転舵するアクチュエータ（７）と、
   駐車開始位置（Ｐ₁ ）から進行方向切換位置（Ｐ₂ ）までの車両（Ｖ）の前進移動軌跡を予め設定する移動軌跡設定手段（２３）と、
   ドライバーのステアリング操作に代えてアクチュエータ（７）で操舵輪（Ｗｆ）を転舵することにより、移動軌跡設定手段（２３）により設定された前進移動軌跡に沿って車両（Ｖ）を前進移動させる、自動操舵のための制御手段（２２）と、
   を備えてなり、
   前記前進移動軌跡は、進行方向切換位置（Ｐ₂ ）における操舵輪（Ｗｆ）の転舵角（θ）を保持したまま車両（Ｖ）を後進移動させれば駐車終了位置（Ｐ₃ ）に到達するように設定されており、かつ進行方向切換位置（Ｐ₂ ）における操舵輪（Ｗｆ）の転舵角（θ）は限界転舵角（θｍａｘ）であることを特徴とする車両の操舵装置。
2. 車両（Ｖ）を駐車開始位置（Ｐ₁ ）から進行方向切換位置（Ｐ₂ ）まで自動操舵で前進移動させた後に、車両（Ｖ）を駐車終了位置（Ｐ₃ ）まで自動操舵によらず後進移動させる運転操作を支援するための車両の操舵装置であって、
   操舵輪（Ｗｆ）を転舵するアクチュエータ（７）と、
   駐車開始位置（Ｐ₁ ）から進行方向切換位置（Ｐ₂ ）までの車両（Ｖ）の前進移動軌跡を予め設定する移動軌跡設定手段（２３）と、
   ドライバーのステアリング操作に代えてアクチュエータ（７）で操舵輪（Ｗｆ）を転舵することにより、移動軌跡設定手段（２３）により設定された前進移動軌跡に沿って車両（Ｖ）を前進移動させる、自動操舵のための制御手段（２２）と、
   を備えてなり、
   前記前進移動軌跡は、進行方向切換位置（Ｐ₂ ）における操舵輪（Ｗｆ）の転舵角（θ）を保持したまま車両（Ｖ）を後進移動させれば駐車終了位置（Ｐ₃ ）に到達するように設定されており、かつ進行方向切換位置（Ｐ₂ ）における操舵輪（Ｗｆ）の転舵角（θ）は限界転舵角（θｍａｘ）よりも若干小さい所定の転舵角（θ）であり、車両（Ｖ）が進行方向切換位置（Ｐ₂ ）から駐車終了位置（Ｐ₃ ）まで後進移動する間に、転舵角（θ）が増加する方向および減少する方向の両方向へのステアリング操作が可能であることを特徴とする車両の操舵装置。
3. 前記前進移動軌跡は、車両（Ｖ）の移動距離（Ｘ）に対する操舵輪（Ｗｆ）の転舵角（θ）の関係として設定されることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の車両の操舵装置。
4. 車両（Ｖ）が進行方向切換位置（Ｐ₂ ）を越えて前進移動するとき、前記制御手段（２２）は操舵輪（Ｗｆ）の転舵角（θ）を前記限界転舵角（θｍａｘ）に保持することを特徴とする、請求項１に記載の車両の操舵装置。
5. 車両（Ｖ）が進行方向切換位置（Ｐ ₂ ）を越えて前進移動するとき、前記制御手段（２２）は操舵輪（Ｗｆ）の転舵角（θ）を前記所定の転舵角（θ）に保持することを特徴とする、請求項２に記載の車両の操舵装置。

Images