JP4685615B2 - 発車制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、車両を発進させる発車制御装置に関し、詳しくは、ハンドルと駆動輪とが機構的に分離されたバイワイヤ方式の操舵装置が適用されている車両を発進させる発車制御装置に関する。
近年、ハンドルと駆動輪とが機構的に分離されたバイワイヤ方式の操舵装置(ステアバイワイヤシステム)が次世代システムとして注目されている(例えば、特許文献1を参照)。この種の操舵装置では、ステアリングホイールの回転操作角度(ハンドル回転角)がステアリングアングルセンサにより検出されるとともに、このように検出されたハンドル回転角に対応するタイヤ切れ角が得られるように駆動輪が電気的に制御される。
詳述すると、バイワイヤ方式の操舵装置では、イグニッションOFFからイグニッションONとなった直後のハンドル回転角を初期のハンドル回転角とし、以後、ハンドルが回転操作されたとき、初期のハンドル回転角に対するハンドル回転角の変化量がステアリングアングルセンサにより検出される。そして、このように検出されたハンドル回転角の変化量に対応するタイヤ切れ角の変化量が得られるように駆動輪が制御される。
特開2004−314833号公報
ところで、ハンドルと駆動輪とが機構的に連結されたメカニカル方式の操舵装置では、ハンドルに対して付与された力が駆動輪に機械的に伝達されることによって駆動輪が操舵される。このため、メカニカル方式の操舵装置では、ハンドルの操作位置と駆動輪の操舵位置との両者が常に調和されることになる。
これに対して、バイワイヤ方式の操舵装置では、ハンドルに対して付与された力が電気的に処理されることによって駆動輪が操舵される。このため、バイワイヤ方式の操舵装置では、ハンドルの操作位置と駆動輪の操舵位置との両者が調和されないことがある。
例えば、ハンドル回転角が0度(ハンドルの回転操作位置が直進位置にある)となる位置までハンドルが回転させられるとともに、それに伴ってタイヤ切れ角が0度(駆動輪の操舵位置が直進位置にある)となる位置まで駆動輪が操舵された状態でイグニッションOFFされる場合を想定する。そして、イグニッションOFF中にハンドルに対して外力が付与されてハンドル回転角が45度(ハンドルの回転操作位置が直進位置に対して右回り方向に45度の位置にある)となった場合、ハンドル回転角が45度であるのに対してタイヤ切れ角が0度というように、ハンドルの操作位置と駆動輪の操舵位置との両者が調和されないことになる。
ここに、運転者は、ハンドル回転角が45度となる位置までハンドルが回転させられていることを根拠として、タイヤ切れ角が正の値(駆動輪の操舵位置が直進位置に対して右方向の位置にある)となっているものとみなし、現況のハンドル位置を維持したとき車両が右折方向に進む、との認識を持つ。従って、発進時に車両を直進させたいと望む運転者は、タイヤ切れ角を正の値から0度に戻すつもりでハンドルを左回り方向に45度回転させることになる。
しかし、そうしたとき、初期のハンドル回転角に対するハンドル回転角の変化量として「−45度」がステアリングアングルセンサにより検出される。すると、この場合、駆動輪は、タイヤ切れ角が0度となっている状態からタイヤ切れ角が負の値となるように制御される。つまり、この場合、車両を直進させようとする運転者の意志に反して車両が左折方向に進行させられてしまう。その結果、運転者は、ハンドルを操作して駆動輪を操舵した際において違和感を受けることになる。
本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、その目的は、違和感を与えることなく車両を発進させることが可能な発車制御装置を提供することにある。
上記の目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、ハンドルと駆動輪とが機構的に分離されたバイワイヤ方式の操舵装置が適用されている車両を発進させる発車制御装置において、ハンドルの操作位置と駆動輪の操舵位置との両者間で調和のとれた特定状態が得られていることを条件として車両の発進を許容する発車許容手段を備え、発車許容手段は、ハンドルの操作位置と駆動輪の操舵位置との両者間で調和のとれた特定状態が得られていることを示す調和完了信号を取得して且つ対応する通信端末が利用された旨を示すIDコード一致信号を取得したことを条件としてイグニッションONを許容することで車両の発進を許容することをその要旨としている。
同構成によると、ハンドルの操作位置と駆動輪の操舵位置との両者間で調和のとれた特定状態が得られて且つ対応する通信端末が利用されたことを条件としてイグニッションONが許容されることで車両の発進が許容される。従って、違和感を与えることなく車両を発進させることができる。また、対応する通信端末を持たない第三者により車両が発進させられることが回避される。従って、セキュリティレベルを向上できる。
請求項に記載の発明は、請求項1に記載の発車制御装置において、発車許容手段は、ハンドルの操作位置と駆動輪の操舵位置との両者間で調和のとれた特定状態が得られていることを条件としてスイッチ閉となる第1のスイッチング手段と、それとは別のこととして対応する通信端末が利用されたことを条件としてスイッチ閉となる第2のスイッチング手段とを備え、第1のスイッチング手段と第2のスイッチング手段とが直列に接続されるとともに、それら両者がいずれもスイッチ閉となったとき、イグニッションONを許容することで車両の発進を許容することをその要旨としている。
同構成によると、第1のスイッチング手段及び第2のスイッチング手段がいずれもスイッチ閉にならない限り、イグニッションONが許容されることはなく、したがって車両の発進が許容されることはない。従って、信頼性を向上できる。
請求項に記載の発明は、請求項1に記載の発車制御装置において、発車許容手段は、ハンドルの操作位置と駆動輪の操舵位置との両者間で調和のとれた特定状態が得られていること及びそれとは別のこととして対応する通信端末が利用されたことがいずれも満足されたときイグニッションONを許容することで車両の発進を許容するAND回路を含むことをその要旨としている。
同構成によると、AND条件が満足されない限り、イグニッションONが許容されることはなく、したがって車両の発進が許容されることはない。従って、信頼性を向上できる。
本発明は、以上のように構成されているため、次のような効果を奏する。
本発明によれば、違和感を与えることなく車両を発進させることができる。
以下、本発明をバイワイヤ方式の操舵装置(ステアバイワイヤシステム)が適用されている自動車を発進させる発車制御装置に具体化した一実施形態を説明する。
図1に示すように、ステアバイワイヤシステム1は、入力系2、検出系3、制御系4、駆動系5を備えるとともに、入力系2と駆動系5とが機構的に分離されている。即ち、ステアバイワイヤシステム1では、入力系2に対する操作が行われたとき、その操作に基づく操作量が検出系3により検出される。そして、検出系3により検出された操作量に対応する操舵量が制御系4により決定される。そして、制御系4により決定された操舵量に基づく操舵が駆動系5により実現される。
ステアリングシャフト21の先端には、回転操作することが可能なハンドル22が連結されている。従って、ハンドル22が回転操作されたとき、それに伴ってステアリングシャフト21が一体的に回転される。
ステアリングシャフト21には、ハンドル22の回転操作角度(ハンドル回転角)を検出するべくステアリングシャフト21の回転角度を検出するステアリングアングルセンサ30が装着されている。
図2に示すように、ステアリングアングルセンサ30は、赤外線LEDよりなる発光素子31、ステアリングシャフト21と一体的に回転されるスリット円板32、スリット円板32に対して発光素子31とは反対側に設けられる受光素子33、受光素子33から入力される信号を処理する信号処理部34を備えている。つまり、本実施形態では、ステアリングアングルセンサ30として光学式センサが採用されている。
ここに、受光素子33は、発光素子31からスリット円板32のスリットを通過して受光素子33に達した赤外線を受光するときと、スリット円板32においてスリットが形成されていない部分により発光素子31からの赤外線が阻まれて赤外線を受光しないときとで互いに異なる電圧レベルとなるパルス信号を出力する。そして、信号処理部34は、スリット円板32の回転に伴って受光素子33から入力されるパルス信号をカウントすることによりハンドル回転角を示す検出信号を生成してそれをステアバイワイヤ制御装置40に出力する。
ステアバイワイヤ制御装置40は、ステアリングアングルセンサ30の信号処理部34からハンドル回転角を示す検出信号が入力されたとき、該ハンドル回転角に対応するタイヤ切れ角が得られるように操舵モータ51を制御する。
図3に示すように、操舵モータ51の出力軸には、ラック及びピニオンを有するギヤ機構52が連結されている。従って、操舵モータ51が回転されたとき、操舵モータ51の回転運動が、ギヤ機構52によりラック軸53の直線運動に変換される。そして、ラック軸53の直線運動に伴ってタイロッド54が左右に動き、その結果、キングピン55を中心にして駆動輪56が左右方向に向きを変えて操舵されるようになっている。
図1に示すように、ステアバイワイヤ制御装置40には、操舵角センサ57が電気的に接続されている。そして、駆動輪56の切れ角(タイヤ切れ角)が操舵角センサ57により検出されるとともに、タイヤ切れ角を示す検出信号が操舵角センサ57からステアバイワイヤ制御装置40に出力されるようになっている。つまり、ステアバイワイヤ制御装置40には、ハンドル回転角を示す検出信号がステアリングアングルセンサ30から入力されるとともに、タイヤ切れ角を示す検出信号が操舵角センサ57から入力されるようになっている。
そして、ステアバイワイヤ制御装置40は、ステアリングアングルセンサ30から入力される検出信号に基づいてハンドル回転角を認識するとともに、操舵角センサ57から入力される検出信号に基づいてタイヤ切れ角を認識する。そして、ステアバイワイヤ制御装置40は、ハンドル回転角とタイヤ切れ角との両者間で調和のとれた特定状態が得られているか否かを判断する。
ここで、ハンドル回転角が0度(ハンドル22の回転操作位置が直進位置にある)であり、且つタイヤ切れ角が0度(駆動輪56の操舵位置が直進位置にある)である場合を想定する。この場合、運転者側の観点からすると、ハンドル回転角が0度となる位置までハンドル22が回転させられていることを根拠として、運転者は、タイヤ切れ角が0度となっているものとみなし、現況のハンドル位置を維持したとき自動車が直進する、との認識を持つ。一方、自動車側の観点からすると、タイヤ切れ角が0度となる位置まで駆動輪56が操舵されていることから、現況のタイヤ位置が維持されたとき自動車は直進されることになる。
従って、このように運転者側の観点と自動車側の観点とを考慮した場合に「自動車が直進することが可能な状態にある」という点で双方の観点間において整合がとれるとき、ステアバイワイヤ制御装置40は、ハンドル回転角とタイヤ切れ角との両者間で調和のとれた特定状態(=自動車が直進することが可能な状態)が得られていると判断する。
これに対して、ハンドル回転角が0度となる位置までハンドル22が回転させられるとともに、それに伴ってタイヤ切れ角が0度となる位置まで駆動輪56が操舵された状態でイグニッションOFFとされ、イグニッションOFF中にハンドル22及び駆動輪56の少なくとも一方に対して外力が付与された場合を想定する。例えば、イグニッションOFF中にハンドル22に対して外力が付与されてハンドル回転角が45度(ハンドル22の回転操作位置が直進位置に対して右回り方向に45度の位置にある)となった場合を想定する。この場合、ハンドル回転角が45度であるのに対してタイヤ切れ角が0度となる。
すると、この場合、運転者側の観点からすると、ハンドル回転角が45度となる位置までハンドル22が回転させられていることを根拠として、運転者は、タイヤ切れ角が正の値(駆動輪56の操舵位置が直進位置に対して右方向の位置にある)となっているものとみなし、現況のハンドル位置を維持したとき自動車が右折方向に進む、との認識を持つ。一方、自動車側の観点からすると、タイヤ切れ角が0度となる位置まで駆動輪56が操舵されていることから、現況のタイヤ位置が維持されたとき自動車は直進されることになる。
従って、このように運転者側の観点と自動車側の観点とを考慮した場合に双方の観点間において整合がとれないとき、ステアバイワイヤ制御装置40は、ハンドル回転角とタイヤ切れ角との両者間で調和のとれた特定状態が得られていないと判断する。そして、この場合、ステアバイワイヤ制御装置40は、ハンドル22の操作位置を正として、駆動輪56の操舵位置をハンドル22の操作位置に対する調和に赴くように変更することによってハンドル22の操作位置と駆動輪56の操舵位置との両者を調和させる。
詳述すると、この例の場合、ハンドル回転角が45度であるので、ステアバイワイヤ制御装置40は、タイヤ切れ角が0度からハンドル回転角(この場合、45度)に対する調和に赴く角度(この場合、正の値)に変更されるように操舵モータ51を回転制御する。従って、この場合、駆動輪56は、操舵位置が直進位置にある状態から直進位置に対して右方向の位置となるように操舵される。そして、これにより、自動車側の観点からすると、自動車は右折方向に進むことが可能な状態に変更されることになる。
そして、その結果、運転者側の観点と自動車側の観点とを考慮した場合に「自動車が右折方向に進むことが可能な状態にある」という点で双方の観点間において整合がとれることになる。従って、この場合、ステアバイワイヤ制御装置40は、ハンドル回転角とタイヤ切れ角との両者間で調和のとれた特定状態(この場合、自動車が右折方向に進むことが可能な状態)が得られていると判断する。
ところで、本実施形態の自動車には、ステアバイワイヤシステム1が適用されているとともに、図4に示す電子キーシステム6が適用されている。
電子キーシステム6は、自動車の所有者によって所持される携帯機7と、自動車側に設けられる照合制御装置8とを備えるとともに、携帯機7と照合制御装置8との間での双方向通信が可能である。
携帯機7は、無線通信による受信機能及び無線通信による送信機能を有しているとともに、受信アンテナ71、受信回路72、マイコン73、送信回路74、送信アンテナ75を備えている。受信アンテナ71は、照合制御装置8から送信されてくるリクエスト信号を受信するための媒体である。受信回路72は、受信アンテナ71によりリクエスト信号が受信されたとき、リクエスト信号を復調して受信信号を生成する。そして、受信回路72は、受信信号をマイコン73に出力する。
マイコン73は、不揮発性のメモリ73aを備えている。メモリ73aには、携帯機7毎に個別に設定されたIDコード(携帯機7のIDコード)が記憶されている。マイコン73は、受信回路72から受信信号が入力されたとき、リクエスト信号に応答するために、携帯機7のIDコードを含む信号(IDコード信号)を生成する。そして、マイコン73は、IDコード信号を送信回路74に出力する。送信回路74は、マイコン73から入力されたIDコード信号を所定周波数(本実施形態では300MHz)の電波に変調する。送信アンテナ75は、送信回路74により変調されたIDコード信号を外部に送信するための媒体である。
照合制御装置8は、無線通信による送信機能及び無線通信による受信機能を有しているとともに、送信回路81、送信アンテナ82、受信アンテナ83、受信回路84、照合電子制御ユニット(照合ECU)85を備えている。送信回路81は、照合ECU85から入力されるリクエスト信号を所定周波数(本実施形態では134KHz)の電波に変調する。送信アンテナ82は、送信回路81により変調されたリクエスト信号を外部に送信するための媒体である。
ここで、リクエスト信号は、図5に2点鎖線で示す車内の所定領域A82の範囲内に送信される。本実施形態においてリクエスト信号は、車内の略全域に及んで且つ車外に殆ど及ばないように送信される。その結果、車内の所定領域A82の範囲内において、携帯機7と照合制御装置8との間での双方向通信が可能となる。つまり、リクエスト信号は、携帯機7と照合制御装置8との間での双方向通信を確立するためのトリガ信号である。これにより、リクエスト信号が送信されている車内の所定領域A82の範囲内に携帯機7が持ち込まれたとき、携帯機7によりリクエスト信号が受信されて同携帯機7からIDコード信号が送信されることになる。
受信アンテナ83は、リクエスト信号に応答して携帯機7から送信されてくるIDコード信号を受信するための媒体である。受信回路84は、受信アンテナ83によりIDコード信号が受信されたとき、IDコード信号を復調して受信信号を生成する。そして、受信回路84は、受信信号を照合ECU85に出力する。
照合ECU85は、不揮発性のメモリ85aを備えている。メモリ85aには、対応する携帯機7のIDコードと同一のIDコード(基準IDコード)が記憶されている。照合ECU85は、受信回路84から受信信号が入力されたとき、その受信信号に含まれているIDコード(比較対象のIDコード)と基準IDコードとが一致しているか否かを判断する。つまり、この場合、照合ECU85は、IDコード照合を実行する。そして、照合ECU85は、IDコード照合により両IDコードが一致したとき、対応する携帯機7が利用された旨を認識する。
次に、このようにステアバイワイヤシステム1や電子キーシステム6が適用されている本実施形態の自動車を発進させる発車制御装置について説明する。
図6に示すように、電源電子制御ユニット(電源ECU)90には、ステアバイワイヤ制御装置40及び照合ECU85が電気的に接続されている。ステアバイワイヤ制御装置40は、ハンドル回転角とタイヤ切れ角との両者間で調和のとれた特定状態が得られていると判断したとき、ハンドル回転角とタイヤ切れ角との両者間で調和のとれた特定状態が得られている旨を示す調和完了信号を電源ECU90に出力する。一方、照合ECU85は、対応する携帯機7が利用された旨を認識したとき、対応する携帯機7が利用された旨を示すIDコード一致信号を電源ECU90に出力する。
電源ECU90には、イグニッションリレー91が電気的に接続されている。電源ECU90は、ステアバイワイヤ制御装置40から調和完了信号が入力されて且つ照合ECU85からIDコード一致信号が入力されたことを条件としてイグニッションリレー91に励磁信号を出力する。イグニッションリレー91は、電源ECU90から励磁信号が入力されたとき、コイルが励磁されることによってスイッチがスイッチ閉となる。その結果、このようにイグニッションリレー91がスイッチ閉となったとき、自動車がイグニッションONとなって自動車の発進が許容される。
尚、本実施形態では、電源ECU90とイグニッションリレー91とにより、ハンドル22の操作位置と駆動輪56の操舵位置との両者間で調和のとれた特定状態が得られていることを条件として自動車の発進を許容する発車許容手段が構成されている。
以上、詳述したように本実施形態によれば、次のような作用、効果を得ることができる。
(1)ハンドル22の操作位置と駆動輪56の操舵位置との両者間で調和のとれた特定状態が得られていることを条件として自動車の発進が許容される。従って、違和感を与えることなく自動車を発進させることができる。
(2)ハンドル22の操作位置と駆動輪56の操舵位置との両者間で調和のとれた特定状態が得られて且つ対応する携帯機7が利用されたことを条件として自動車の発進が許容される。つまり、対応する携帯機7を持たない第三者により自動車が発進させられることが回避される。従って、セキュリティレベルを向上できる。
尚、前記実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・図7に示すように、イグニッション電源ラインにイグニッションリレー91とFET92とが直列に接続されるとともに、それら両者がいずれもスイッチ閉となったとき、自動車の発進が許容される構成を採用してもよい。この場合、ステアバイワイヤ制御装置40は、ハンドル22の操作位置と駆動輪56の操舵位置との両者間で調和のとれた特定状態が得られていると判断したとき、イグニッションリレー91に励磁信号を出力する。一方、電源ECU90は、照合ECU85からIDコード一致信号が入力されたとき、FET92にON信号を出力する。その結果、このようにイグニッションリレー91及びFET92がいずれもスイッチ閉となったとき、自動車がイグニッションONとなって自動車の発進が許容される。
尚、この場合、イグニッションリレー91は、ハンドル22の操作位置と駆動輪56の操舵位置との両者間で調和のとれた特定状態が得られていること(第1の条件)を条件としてスイッチ閉となる第1のスイッチング手段に相当する。一方、FET92は、第1の条件とは別のこと(この場合、対応する携帯機7が利用されたこと=第2の条件)を条件としてスイッチ閉となる第2のスイッチング手段に相当する。
同構成によると、イグニッションリレー91及びFET92がいずれもスイッチ閉にならない限り、自動車の発進が許容されることはない。従って、信頼性を向上できる。
・第1のスイッチング手段や第2のスイッチング手段は、リレーに代表される有接点式のスイッチング手段、或いはFETに代表される無接点式のスイッチング手段、のいずれであってもよい。
・図7に示す構成に代えて、イグニッション電源ラインの上流側のスイッチング手段を電源ECU90により制御するとともに、イグニッション電源ラインの下流側のスイッチング手段をステアバイワイヤ制御装置40により制御する構成を採用してもよい。
・図8に示すように、AND回路93によりイグニッションリレー91が制御される構成を採用してもよい。この場合、ステアバイワイヤ制御装置40は、ハンドル22の操作位置と駆動輪56の操舵位置との両者間で調和のとれた特定状態が得られていると判断したとき、AND回路93に調和完了信号を出力する。一方、電源ECU90は、照合ECU85からIDコード一致信号が入力されたとき、AND回路93にイグニッションON許可信号を出力する。そして、AND回路93は、AND条件が満足されたとき(第1の条件及び第2の条件がいずれも満足されたとき)、イグニッションリレー91に励磁信号を出力する。その結果、このようにイグニッションリレー91がスイッチ閉となったとき、自動車がイグニッションONとなって自動車の発進が許容される。
同構成によると、AND条件が満足されない限り、自動車の発進が許容されることはない。従って、信頼性を向上できる。
・ハンドル22の操作位置と駆動輪56の操舵位置との両者間で調和のとれた特定状態が得られていることを条件として、エンジン始動に供されるスタータモータを駆動することで自動車の発進を許容する構成を採用してもよい。
・ハンドル(操舵用の操作部材)は、前記実施形態のように回転操作することが可能なハンドル22に限定されない。つまり、ハンドルは、左右方向にスライド操作することが可能なレバーであってもよい。要するに、ハンドルは、回転操作部材に代えてスライド操作部材であってもよい。この場合、操作量は、回転操作角度ではなくスライド量(移動距離)となる。
・ステアリングアングルセンサ30は、光学式センサに限定されない。つまり、ステアリングアングルセンサ30は、磁気式センサであってもよい。この場合、スリット円板32に代わるものとして磁石がステアリングシャフト21と一体的に回転される。そして、発光素子31及び受光素子33に代わるものとして磁気抵抗素子(MRE)やホール素子等が設けられる。
ステアバイワイヤシステムの構成を示すブロック図。 検出系の構成を示す説明図。 駆動系の構成を示す説明図。 電子キーシステムの構成を示すブロック図。 車内の所定領域を示す説明図。 本実施形態の発車制御装置の構成を示すブロック図。 他の実施形態の発車制御装置の構成を示すブロック図。 他の実施形態の発車制御装置の構成を示すブロック図。
符号の説明
1…ステアバイワイヤシステム(バイワイヤ方式の操舵装置)、7…携帯機(通信端末)、22…ハンドル、56…駆動輪、90…電源ECU(発車許容手段)、91…イグニッションリレー(発車許容手段)。

Claims (3)

  1. ハンドルと駆動輪とが機構的に分離されたバイワイヤ方式の操舵装置が適用されている車両を発進させる発車制御装置において、
    ハンドルの操作位置と駆動輪の操舵位置との両者間で調和のとれた特定状態が得られていることを条件として車両の発進を許容する発車許容手段を備え
    発車許容手段は、ハンドルの操作位置と駆動輪の操舵位置との両者間で調和のとれた特定状態が得られていることを示す調和完了信号を取得して且つ対応する通信端末が利用された旨を示すIDコード一致信号を取得したことを条件としてイグニッションONを許容することで車両の発進を許容することを特徴とする発車制御装置。
  2. 請求項1に記載の発車制御装置において、
    発車許容手段は、ハンドルの操作位置と駆動輪の操舵位置との両者間で調和のとれた特定状態が得られていることを条件としてスイッチ閉となる第1のスイッチング手段と、それとは別のこととして対応する通信端末が利用されたことを条件としてスイッチ閉となる第2のスイッチング手段とを備え、
    第1のスイッチング手段と第2のスイッチング手段とが直列に接続されるとともに、それら両者がいずれもスイッチ閉となったとき、イグニッションONを許容することで車両の発進を許容することを特徴とする発車制御装置。
  3. 請求項1に記載の発車制御装置において、
    発車許容手段は、ハンドルの操作位置と駆動輪の操舵位置との両者間で調和のとれた特定状態が得られていること及びそれとは別のこととして対応する通信端末が利用されたことがいずれも満足されたときイグニッションONを許容することで車両の発進を許容するAND回路を含むことを特徴とする発車制御装置。
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