JP4358485B2 - 車両用操舵装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、操舵部材の操作に応じて転舵輪を転舵させる車両用操舵装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両を長時間休みなく連続して運転すると、運転者が疲労し、集中力が低下して、居眠り運転をする場合がある。
そこで、従来、居眠り運転を防止する目的で、運転者の覚醒度を検出して警告音等の警報を発する装置が提案されている。
しかしながら、警報では、運転者を覚醒させることができない場合がある。
【０００３】
そこで、運転者の覚醒度等に応じて、ステアリングホイールに例えばディザ処理の信号レベルに相当する非常に微小な振動を与える装置が提案されている（特開平８−２６８２８７号公報参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ステアリングホイールと転舵輪とが機械的に連結されているタイプの車両用操舵装置において、転舵輪による操向に悪影響を与えない範囲でステアリングホイールに与えることのできる振動は、せいぜい上記のディザ信号レベルであり、このような非常に微小な振動では、運転者を覚醒させることが困難である。
一方で、マン・マシンシステムである車両用操舵装置において、車両の走行状態にかからわず運転者の状態のみで、警告等を実施すると、車両の挙動が不安定になるおそれがある。例えば、車両がコーナリングしているときや、高速走行しているとき等に警告等を与えると、不具合が生じるおそれがある。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、例えば居眠り運転の発生時に車両の挙動を不安定にさせることなく運転者に警告を与えることができる車両用操舵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及び発明の効果】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、操舵部材による操舵に応じて転舵輪を転舵させる舵取り機構と、走行中の運転者の覚醒度を検出する覚醒度検出手段と、車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、操舵部材を振動させる加振手段と、上記覚醒度検出手段により覚醒度低下状態が検出され且つ走行状態検出手段により特定の走行状態が検出された際に、加振手段により操舵部材に振動を付与するべく制御する制御部と、転舵輪を転舵させるための操舵用アクチュエータと、操舵部材に操作反力を与えるための反力用アクチュエータとを備え、操舵部材と転舵輪との間の機械的な結合が解かれており、上記制御部は、操舵用アクチュエータによって転舵輪を現状態に保持し、且つ反力用アクチュエータによって操舵部材に操作方向に振幅を与えることを特徴とするものである。
【０００８】
本発明では、操舵部材と転舵輪との間の機械的な結合が解かれた、いわゆるステア・バイ・ワイヤ・システムであって操舵部材と転舵輪とを互いに無関係に調整することができる。すなわち、転舵輪を現状態に維持して車両の進行方向を不変に保ちつつ、反力用アクチュエータによって操舵部材を操作方向に比較的大きな振幅で振らせることができ、その結果、運転者を確実に覚醒させることができる。また、覚醒した運転者が仮に不用意に操舵部材を操作したとしても、覚醒度低下状態が判定されているので、転舵輪の操向に悪影響を与えない。さらに、加振手段として反力用アクチュエータを用いるので、別途に加振手段を設ける場合と比較して、構造を簡素化でき、製造コストを安くすることができる。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１において、上記車両の特定の走行状態には、車両が直進走行する状態が含まれることを特徴とするものである。加振手段による振動付与は、車両が直進走行しているという条件付きで実施することが好ましい。このようにすれば、車両の進行に悪影響を及ぼさない。
請求項３記載の発明は、請求項１又は２において、上記車両の特定の走行状態には、車両の速度が所定範囲内にある状態を含むことを特徴とするものである。加振手段による振動付与は、車両の速度が例えば時速４０〜１００ｋｍの範囲にあるという条件付きで実施することが好ましい。このようにすれば、車両の進行に悪影響を及ぼさない。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明の一実施の形態の車両用操舵装置の概略構成を示す模式図である。図１を参照して、本車両用操舵装置は、例えばステアリングホイール等の操舵部材１と舵取り機構との機械的な結合をなくし、操舵部材１の例えば回転操作に応じて駆動される操舵用アクチュエータ２の動作を、ハウジング３に支持された操舵軸４の車幅方向の直線運動に変換し、この操舵軸４の直線運動を舵取り用の左右の転舵輪５の転舵運動に変換する操舵を達成するようにした、いわゆるステア・バイ・ワイヤ（ＳＢＷ）システムである。
【００１１】
操舵用アクチュエータ２は、例えばブラシレスモータ等の電動モータを含む構成である。この電動モータの駆動力（出力軸の回転力）は、操舵軸４に関連して設けられた運動変換機構（例えばボールねじ機構）により、操舵軸４の軸方向（車幅方向）の直線運動に変換される。この操舵軸４の直線運動は、操舵軸４の両端から突出して設けられたタイロッド６に伝達され、さらにタイロッド６を介してキングピンＰに連結されたナックルアーム７の回動を引き起こす。これにより、ナックルアーム７に支持された車輪５の転舵が達成される。操舵軸４、タイロッド６及びナックルアーム７などにより、舵取り機構の転舵輪５を転舵するための舵取り機構が構成されている。
【００１２】
操舵部材１は、車両に対して回転自在に支持されたステアリングシャフト８に連結されている。このステアリングシャフト８には、操舵部材１に操作反力を与えるための反力用アクチュエータ９が付設されている。反力用アクチュエータ９には、ステアリングシャフト８と一体の出力シャフトを有するブラシレスモータ等の電動モータ等を含む。
反力用アクチュエータ９は、運転者の覚醒度が低下しているとき等に操舵部材２に振動を与えて運転者に警告するための加振手段としても機能する。具体的には、ステアリングシャフト８の軸線８ａの回りに操舵部材１を操作方向Ｘに所定の振幅角で振らせる。
【００１３】
ステアリングシャフト８の操舵部材１とは反対側の端部には、渦巻きばね等からなる弾性部材１０が連結されている。この弾性部材１０は、反力アクチュエータ９が操舵部材１にトルクを付加していないときに、その弾性力によって操舵部材１を直進操舵位置に復帰させる。
操舵部材１の操作入力値を検出するために、ステアリングシャフト８に関連して、操舵部材１の操作角を検出するための操作角センサ１１が設けられている。また、ステアリングシャフト８には、操舵部材１に加えられるトルクを検出するためのトルクセンサ１２が設けられている。一方、操舵軸４に関連して、舵取り用の転舵輪５の転舵角を検出するための転舵角検出センサ１３が設けられている。
【００１４】
操作角センサ１１、トルクセンサ１２および転舵角センサ１３は、マイクロコンピュータを含む構成の制御装置１４に接続されている。この制御装置１４には、さらに、車速を検出するための車速センサ１５と、走行中の運転者の覚醒度を検出する覚醒度検出器１６とが接続されている。
覚醒度検出器１６は、例えばＣＣＤカメラにより撮像した運転者の顔画像を処理して、眼球の動きを検出し、検出した眼球の動きのパターン変化によって運転者の覚醒度を検出する検出器を示すことができる。覚醒度検出器１６からの信号を入力した制御装置１４の覚醒度判定ルーチンでは、例えば、眼球のゆっくりとした回転運動が増加したときに、覚醒度低下状態であると判定する。
【００１５】
その他、覚醒度検出器１６としては、運転者の瞬き、脳波、心拍数、脈拍、血圧、皮膚温度等を検出して覚醒度を検出するものであっても良い。
図２は制御装置１４により実行される舵取り制御の処理について説明するためのフローチャートである。図２を参照して、制御部１４は、運転者が覚醒度低下状態にあるか否か（ステップＳ１）、および車両が特定の走行状態であるか否か（ステップＳ２）を監視している。特定の走行状態とは、検出車速が４０〜１００ｋｍ／時の範囲にあって且つ直進走行中である状態である。
【００１６】
運転者が覚醒度低下状態にないこと（ステップＳ１にてＮＯ）、或いは、運転者が覚醒度低下状態にあるが車両が特定の走行状態にないこと（ステップＳ１にてＹＥＳで且つステップＳ２でＮＯ）の何れか一方が満たされるときには、通常モードに入る（ステップＳ３）。
通常モードにおいて、制御装置１４は、操作角センサ１１によって検出される操作角（以下「検出操作角」という）、転舵角センサ１３によって検出される転舵角（以下「検出転舵角」という）、車速センサ１５によって検出される車速（以下「検出車速」という）によってアクチュエータ制御量を設定し、駆動回路１７を介して操舵用アクチュエータ２を制御する（ステップＳ４）。
【００１７】
また、通常モードにおいて、制御装置１４は、検出操作角、トルクセンサ１２によって検出される操作トルクおよび車速センサ１５によって検出される車速に基づいて、操舵部材２の操作方向と逆方向の適当な反力が発生されるように、駆動回路１８を介して反力用アクチュエータ９を制御する（ステップＳ５）。
一方、運転者が覚醒度低下状態にあって（ステップＳ１でＹＥＳ）、且つ車両が特定の走行状態にある（ステップＳ２でＹＥＳ）ときには、警告モードを開始する（ステップＳ６）。
【００１８】
警告モードでは、操舵用アクチュエータ２を現状態に保持する（ステップＳ７）一方で、反力用アクチュエータ９によって操舵部材２を操作方向に比較的大きな振幅で振動させる（ステップＳ８）。
これにより、操舵部材２に手を添えている運転者を確実に覚醒させることができる。操作部材２に与えられる振動の周波数としては、例えば２Ｈｚを示すことができ、また、振幅（振幅角度）としては、例えば５〜１０度を示すことができる。
【００１９】
警告モードは、警告モードの開始から所定時間Ｔ（例えばＴ＝０．５秒）の経過を待って解除され（ステップＳ９でＹＥＳ）、通常制御へ移行する（ステップＳ３）。
本実施の形態の車両用操舵装置は、いゆるステア・バイ・ワイヤ・システムであって操舵部材２と転舵輪５とを互いに無関係に作動させることができるので、上記のように、車両の進行方向に影響を与えることなく、操舵部材２を運転者を覚醒させるに十分なほどの振幅で動作させることが可能となる。
【００２０】
また、覚醒した運転者が仮に不用意に操舵部材２を操作したとしても、転舵輪５の操向に悪影響を与えないという利点もある。
さらに、加振手段として反力用アクチュエータ９を用いるので、別途に加振手段を設ける場合と比較して、構造を簡素化でき、製造コストを安くすることができる。
特に、単なる覚醒度のみの判断で警告モードに移行するのではなく、車両が特定の走行状態があるか否かという条件も加重しているので、不用意に警告を実施して、車両の挙動が不安定になるようなことがない。
【００２１】
また、特定の走行状態として、上記の条件を採用している理由は下記である。すなわち、検出車速が時速４０ｋｍ〜１００ｋｍの範囲とし、且つ直進走行中としたのは、この条件であれば、操舵部材２に警告振動を与えても車両の走行に与える影響が少ないと考えられるからである。
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。例えば上記の実施の形態では、いわゆるステア・バイ・ワイヤシステムである場合に則して説明したが、操舵部材と転舵輪とが機械的に結合されている車両用操舵装置に適用することもできる。この場合においては、操舵部材に操作方向と直交する方向に振幅を与えるのが、運転者の操舵状態を保持する点から好ましい。
【００２２】
また、例えば操舵伝達系に遊星ギヤ機構等の差動伝達機構を介在させ、操舵部材と転舵輪との機械的な結合を実質的に解くステア・バイ・ワイヤの状態と、機械的な連結を達成する状態とに変更可能なシステムに本発明を適用することもできる。
また、特定走行状態における検出車速の範囲を時速４０〜１００ｋｍとしたが、これに限らず５０〜８０ｋｍとすることもできる。
【００２３】
さらに、上記実施の形態では、警告モードに移行して加振手段を作動させたが、警告モードなるものをなくすことも可能であり、必要に応じて即座に加振手段を作動させることも可能である。
その他、本発明の特許請求の範囲で種々の変更を施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の車両用操舵装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】図１の車両用操舵装置の舵取り制御の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ 操舵部材
２ 操舵用アクチュエータ
４ 操舵軸
５ 転舵輪
８ ステアリングシャフト
９ 反力用アクチュエータ
１１ 操作角センサ
１２ トルクセンサ
１３ 転舵角センサ
１４ 制御装置
１５ 車速センサ
１６ 覚醒度検出器
Ｘ 操作方向

Claims (3)

1. 操舵部材による操舵に応じて転舵輪を転舵させる舵取り機構と、
   走行中の運転者の覚醒度を検出する覚醒度検出手段と、
   車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、
   操舵部材を振動させる加振手段と、
   上記覚醒度検出手段により覚醒度低下状態が検出され且つ走行状態検出手段により特定の走行状態が検出された際に、加振手段により操舵部材に振動を付与するべく制御する制御部と、
   転舵輪を転舵させるための操舵用アクチュエータと、
   操舵部材に操作反力を与えるための反力用アクチュエータとを備え、
   操舵部材と転舵輪との間の機械的な結合が解かれており、
   上記制御部は、操舵用アクチュエータによって転舵輪を現状態に保持し、且つ反力用アクチュエータによって操舵部材に操作方向に振幅を与えることを特徴とする車両用操舵装置。
2. 請求項１において、上記車両の特定の走行状態には、車両が直進走行する状態が含まれることを特徴とする車両用操舵装置。
3. 請求項１又は２において、上記車両の特定の走行状態には、車両の速度が所定範囲内にある状態を含むことを特徴とする車両用操舵装置。

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