JP5515782B2 - 操舵装置 - Google Patents

Description

本発明は、牽引車と被牽引車の操舵を制御する操舵装置に関する。

従来の操舵装置として、複数の動作をすることができるステアリングハンドルを備えるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このステアリングハンドルは、ステアリングシャフトの軸線回りに回動可能であり、ステアリングシャフトの軸線と直交する軸線回りに回動可能である。また、このステアリングハンドルは、ステアリングシャフトと直交する軸線回りに対しては左右のハンドルが各々独立して回動可能である。

特開２００８−１５５７２０号公報

上述の操舵装置において、多自由度の操作入力系を有することで一つのステアリングハンドルで複数の入力を行うことができるにも関らず、そのメリットを十分に活かしきれていないという問題がある。また複数の入力が行えるステアリングハンドルの操作系を、トレーラなどの牽引に応用することが考えられるとしても、上述の操舵装置では、自車両の操舵制御を行うことのみが考慮されており、当該操舵装置をトレーラなどの牽引において有効に適用することが求められていた。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、複数の異なる動作で操作することのできるステアリングハンドルを用いて牽引車両及び被牽引車両の操舵制御に対する操作性を向上させることのできる操舵装置を提供することを目的とする。

本発明に係る操舵装置は、牽引車両及び被牽引車両の操舵制御を行う操舵装置であって、複数の異なる動作で操作することのできるステアリングハンドルを有する入力手段と、牽引車両の操舵処理を行う第一操舵部と、被牽引車両の操舵処理を行う第二操舵部と、入力手段からの入力に基づいて第一操舵部及び第二操舵部を制御する制御手段と、を備え、制御手段は、少なくとも所定の動作におけるステアリングハンドルの操作による第一入力に基づいて第一操舵部を制御し、制御手段は、少なくとも第一入力を除く動作におけるステアリングハンドルの操作による第二入力に基づいて第二操舵部を制御することを特徴とする。

本発明に係る操舵装置では、複数の異なる動作で操作することのできるステアリングハンドルを有する入力手段を備えており、制御手段は、少なくとも第一入力に基づいて牽引車両側の第一操舵部を制御し、少なくとも第二入力に基づいて被牽引車両側の第二操舵部を制御することができる。このように、ステアリングハンドルの複数の異なる動作における操作のうち、一部を被牽引車両側の操舵制御に用いることによって、ステアリングハンドルの操作によって牽引車両の操舵を行いつつも、ステアリングハンドルを握ったままの状態で被牽引車両の操舵も行うことができる。以上によって、複数の異なる動作で操作することのできるステアリングハンドルを用いて牽引車両及び被牽引車両の操舵制御に対する操作性を向上させることができる。

また、本発明に係る操舵装置において、制御手段は、第二入力による信号に対してローパスフィルタ処理を行うことが好ましい。被牽引車両の制御は牽引車両の操舵に比して応答遅れが大きいが、第二入力による信号に対して不要高周波成分をカットするローパスフィルタ処理を実行することで、高い周波数での入力を低減することができる。

また、本発明に係る操舵装置において、第一入力は、ステアリングシャフト回りにおけるステアリングハンドルの回転による入力であり、第二入力は、ステアリングシャフトと交差する軸線回りにおけるステアリングハンドルの回動による入力、あるいはステアリングシャフトの延在方向におけるステアリングハンドルの進退による入力であり、制御手段は、第一入力が所定量以下の場合は、第二操舵部に対する第二入力を無効とすることが好ましい。ステアリングシャフト回りにおけるステアリングハンドルの回転による入力が、牽引車両を制御する第一入力である。また、ステアリングシャフトと交差する軸線回りにおけるステアリングハンドルの回動による入力、あるいはステアリングシャフトの延在方向におけるステアリングハンドルの進退による入力が、被牽引車両を制御する第二入力である。従って、車両走行に対する主たる操作である牽引車両の制御は、ステアリングハンドルの回転による入力に基づいて行い、車両走行に対する補助的な操作である被牽引車両の制御は、それ以外の入力に基づいて行う。従って、運転者は従来の車両の操作と同じ操作感覚でステアリングハンドルを回転させて運転を行いつつも、多自由度のメリットを活かして被牽引車両の補助的な操舵を行うことができる。また、本発明に係る操舵装置は、第一入力が所定量以下の場合は、第二操舵部に対する第二入力を無効とすることができる。牽引車両に対する入力である第一入力が所定量以下の場合とは、牽引車両が直進走行に近い場合である。このような場合は、被牽引車両の操舵制御は必要ではない一方、微小な操作によって第二入力が誤って入力された場合に被牽引車両の不要な操舵制御がなされる。従って、第二入力を無効とすることによって、状況にあわせた適切な操舵制御を行うことができる。

また、本発明に係る操舵装置において、第一入力は、ステアリングシャフト回りにおけるステアリングハンドルの回動による入力であり、第二入力は、ステアリングシャフトと交差する入力軸回りにおけるステアリングハンドルの回動による入力、あるいはステアリングハンドルの延在方向におけるステアリングハンドルの進退による入力であり、制御手段は、第一入力が所定量以上の場合は、第二操舵部に対する第二入力を許可することが好ましい。ステアリングシャフト回りにおけるステアリングハンドルの回転による入力が、牽引車両を制御する第一入力である。また、ステアリングシャフトと交差する軸線回りにおけるステアリングハンドルの回動による入力、あるいはステアリングシャフトの延在方向におけるステアリングハンドルの進退による入力が、被牽引車両を制御する第二入力である。従って、車両走行に対する主たる操作である牽引車両の制御は、ステアリングシャフトの回転による入力に基づいて行い、車両走行に対する補助的な操作である被牽引車両の制御は、それ以外の入力に基づいて行う。従って、運転者は従来の車両の操作と同じ操作感覚でステアリングハンドルを回転させて運転を行いつつも、多自由度のメリットを活かして被牽引車両の補助的な操舵を行うことができる。また、本発明に係る操舵装置は、第一入力が所定量以上の場合は、第二操舵部に対する第二入力を許可することができる。牽引車両に対する入力である第一入力が所定量以上となる場合とは、牽引車両が直進走行に近い状態から旋回を行う状態になるである。牽引車両が直進走行をしているときは被牽引車両の操舵制御は必要ではない一方、微小な操作によって第二入力が誤って入力された場合に被牽引車両の不要な操舵制御がなされる。従って、第一入力が所定量以上となったときに第二入力を有効とすることによって、状況にあわせた適切な操舵制御を行うことができる。

また、本発明に係る操舵装置において、制御手段は、被牽引車両が牽引車両に接続されているか否かの判定を行い、被牽引車両が接続されていると判定した場合に、第二入力に基づいて第二操舵部を制御することが好ましい。被牽引車両が接続されている場合に、第二入力に基づいて第二操舵部を制御することで、接続されていない場合には第二入力を他の制御に有効活用することができる。

また、本発明に係る操舵装置において、ステアリングハンドルの操作に対して反力を付与する反力付与手段を備え、反力付与手段は、牽引車両に対する被牽引車両の偏向が小さくなる方向に第二入力が入力された場合、反力を付与することが好ましい。すなわち、運転者が被牽引車両の偏向を小さくするための第二入力を発生させる操作を行うとき、当該操作に対して反力が付与される。ステアリングハンドルを操作する人間は反力を受ける方向に操作を行う傾向があるが、操作に対して反力が付与されることで、運転者は操作すべき方向へ操作を行う。更に、反力の付与によって、運転者は被牽引車両を操作している感覚を体感することができる。

また、本発明に係る操舵装置において、被牽引車両の操舵は、被牽引車両の制駆動力を制御することにより行われることが好ましい。これによって、被牽引車両に操舵機構が設けられていなくても、被牽引車両の操舵を行うことができる。

また、本発明に係る操舵装置において、制駆動力を発生させる第二入力の入力方向は、旋回方向に基づいて定められることが好ましい。このように旋回方向に基づいて入力方向を定めることにより、（例えば、制動の場合は運転者の姿勢が前のめりになるなど）慣性力を考慮して操作性を向上させることができる。

本発明によれば、複数の異なる動作で操作することのできるステアリングハンドルを用いて牽引車両及び被牽引車両の操舵制御に対する操作性を向上させることができる。

本発明の実施形態に係る操舵装置を搭載した車両の斜視図である。 本発明の実施形態に係る操舵装置を搭載した車両の内部構成である。 本発明の実施形態に係る操舵装置のブロック構成図である。 本発明の実施形態に係る操舵装置のメイン車両駆動処理の処理内容を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る操舵装置のメイン車両駆動処理の処理内容を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る操舵装置のトレーラ駆動処理の処理内容を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る操舵装置の反力制御処理の処理内容を示すフローチャートである。 メイン車両駆動処理で用いる各係数を決定するためのマップである。 ステアリング角と転舵指令値との関係の一例を示す図である。 トレーラ駆動処理で用いる各係数を決定するためのマップである。 トレーラ偏向角及びステアリングハンドルの操作に対する反力を説明するための図である。 トレーラ偏向角と反力目標値との関係を示す図である。 本発明の変形例に係る操舵装置を搭載した車両の斜視図である。

以下、図面を参照して本発明に係る操舵装置の好適な実施形態について詳細に説明する。

まず、図１に示すように、本発明の実施形態に係る操舵装置１を搭載した車両は、メイン車両Ｍ１と当該メイン車両Ｍ１によって牽引されるトレーラ（被牽引車両）Ｍ２とを備えている。メイン車両Ｍ１とトレーラＭ２とは、各々車輪を有しており、接続部Ｃを介して互いに接続されている。図１及び図２に示すように、操舵装置１は、制御部（制御手段）２と、運転者が操作を行うことのできる入力部（入力手段）３と、入力部３からの入力に基づいてメイン車両Ｍ１の操舵処理を行うメイン車両操舵部（第一操舵部）４と、入力部３からの入力に基づいてトレーラＭ２の操舵処理を行うトレーラ操舵部（第二操舵部）６とを備えて構成されている。

入力部３は、メイン車両操舵部４に接続されたステアリングシャフト１１と、ステアリングシャフト１１の端部に接続されたステアリングハンドル１２とを備えている。ステアリングハンドル１２は、複数の異なる動作で操作することが可能であり、各動作に応じて複数の入力を行うことができる。具体的には、ステアリングハンドル１２は、ステアリングシャフト１１の軸線ＬＳ回りに回転することができる。以下の説明では、当該操作をステアリングハンドル１２の回転と称する。また、ステアリングハンドル１２は、ステアリングシャフト１１の軸線ＬＳに対して車幅方向に直交する軸線ＬＤ回りに回動することができる。以下の説明では、当該操作をステアリングハンドル１２の傾きと称する。また、ステアリングハンドル１２は、ステアリングシャフト１１の軸線ＬＳに対して上下方向に直交する軸線ＬＲ回りに回動することができる。以下の説明では、当該操作をステアリングハンドル１２の揺動と称する。また、ステアリングハンドル１２は、ステアリングシャフト１１の軸線ＬＳの延在方向に進退させることができる。以下の説明では、当該操作をステアリングハンドル１２の押し引きと称する。

メイン車両操舵部４は、メイン車両Ｍ１の車輪に取り付けられており、ステアリングハンドル１２の複数の入力に基づく操舵制御によって、メイン車両Ｍ１の操舵を行うことができる。トレーラ操舵部６は、トレーラＭ２の車輪に取り付けられており、ステアリングハンドル１２の複数の入力に基づく操舵制御によって、トレーラＭ２の操舵を行うことができる。メイン車両操舵部４は、ギアボックスやタイロッドによって構成されている。トレーラ操舵部６は、更に動力源１４を備えている。

操舵装置１は、複数のセンサを有している。具体的に、操舵装置１は、ステアリングハンドル１２の回転操作のステアリング角を検出する舵角センサ２１と、ステアリングハンドル１２の揺動操作の揺動角を検出する揺動センサ２２と、ステアリングハンドル１２の押し引き操作の操作量を検出するストロークセンサ２３を有している。また、操舵装置１は、メイン車両Ｍ１及びトレーラＭ２の車輪付近に取り付けられて車輪速を検出する車速センサ２４と、接続部Ｃに設けられてトレーラＭ２の検出を行うトレーラ検出センサ２６と、接続部Ｃに設けられてメイン車両Ｍ１に対するトレーラＭ２の偏向角を検出する偏向角センサ２７と、トレーラ操舵部６における舵角を検出する舵角センサ２９とを備えている。更に、操舵装置１は、ステアリングハンドル１２の操作に対して反力を付与する反力アクチュエータ（反力付与手段）２８を備えている。また、操舵装置１は、第二入力をメイン車両Ｍ１限定あるいはトレーラＭ２限定で行うかの切り分けモードの設定を行うための切り分けモードスイッチ２９を備えている。

制御部２は、操舵装置１全体の制御を行う電子制御ユニットであり、例えばＣＰＵを主体として構成され、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入力信号回路、出力信号回路、電源回路などを備えている。図３に示すように、制御部２は、各種センサ２１，２２，２３，２４，２６，２７，２９と接続されて検出結果を入力されると共に、メイン車両操舵部４、トレーラ操舵部６、及び反力アクチュエータ２８と接続されて制御信号を出力する機能を有する。

また、制御部２は、入力部３からの各種センサを介した入力に基づいて、メイン車両操舵部４及びトレーラ操舵部６を制御する機能を有している。なお、ステアリングハンドル１２の操作による入力のうち、回転による入力を第一入力とし、それ以外の操作、すなわち揺動、押し引き、傾きによる入力を第二入力として以下の説明を行う。制御部２は、第一入力及び第二入力に基づいてメイン車両操舵部４を制御することができる。制御部２は、操舵の大きな動作は第一入力に基づいて行うことができ、操舵の微調整は第二入力に基づいて行うことができる。これによって、運転者がステアリングハンドル１２を握った状態で車両の細かい挙動を操作することができる。ただし、制御部２は、少なくとも第一入力に基づいてメイン車両操舵部４を制御すればよく、第二入力を考慮しなくてもよい。また、制御部２は、少なくとも第二入力に基づいてトレーラ操舵部６を制御することができる。トレーラ操舵部６の制御に用いられる第二入力は、揺動、押し引き、傾きによる全ての入力を用いる必要はなく、少なくともいずれか一つの入力を用いればよい。

制御部２は、各種センサからの入力に対してローパスフィルタ（ＬＰＦ）処理を行う機能を有している。特に、本実施形態では、制御部２は、第二入力に対してＬＰＦ処理を行い、更に、偏向角センサ２７からの信号に対してＬＰＦ処理を行う機能を有している。これによって、高い周波数の入力信号を遮断／減衰させる。

また、制御部２は、ステアリングハンドル１２の回転による第一入力が所定以上の場合に、揺動、押し引き、傾きによる第二入力によるメイン車両操舵部４の操舵の調整を無効とし、第二入力によってトレーラ操舵部６の操舵を調整する機能を有している。メイン車両操舵部４に対する主たる入力である第一入力が大きく回転することで予め定めておいた所定の閾値（例えば図９に示すＭＡ_ｍａｘ）よりも大きくなった場合は、メイン車両Ｍ１が大きく旋回しているときであるため、メイン車両操舵部４の第二入力による微調整を行わない一方、トレーラＭ２の操舵の調整が必要であるため、トレーラ操舵部６の第二入力による調整を行う。例えば、第二入力があった場合に、トレーラ操舵部６の操舵角を一定値に保持することができる。ただし、所定以上の大きな入力があった場合は、主たる入力を優先させることができる。更に、制御部２は、ステアリングハンドル１２の回転による第一入力が所定以下の場合に、揺動、押し引き、傾きによる第二入力によるトレーラ操舵部６の操舵の調整を無効とする機能を有している。第一入力が小さく、メイン車両Ｍ１が限りなく直進に近い場合は、トレーラＭ２の操舵は必要とされないため、トレーラ操舵部６に対する第二入力を無効とする。これによって、直進中のステアリングハンドル１２の微小な誤作動によってトレーラＭ２が不要に操舵されることを防止できる。なお、本発明において、「無効とする」とは、ステアリングハンドル１２の揺動、押し引き、傾きの操作を固定することで物理的に入力できないようにする方法と、固定はされず物理的に揺動、押し引き、傾きの操作をすることができるが制御信号が出力されないようにする方法のいずれの場合も含まれる。

また、制御部２は、トレーラ検出センサ２６の検出結果に基づいて、メイン車両Ｍ１にトレーラＭ２が接続されているか否かの判定を行う機能を有している。また、制御部２は、トレーラＭ２が接続されていると判定した場合に、第二入力に基づいてトレーラ操舵部６を制御する機能を有している。また、制御部２は、反力アクチュエータに制御信号を出力することによって、ステアリングハンドル１２の操作に対して反力を付与する機能を有している。制御部２は、メイン車両Ｍ１に対するトレーラＭ２の偏向が小さくなる方向に第二入力が入力された場合に、反力を付与する機能を有している。付与される反力の方向は、トレーラＭ２の偏向が小さくなる操作をした場合に、反力が増大する方向に作用する。具体的には、旋回が終了してメイン車両Ｍ１が直進走行に戻った直後、メイン車両Ｍ１に対して偏向しているトレーラＭ２を直進走行に戻すために揺動、押し引き、傾きの操作を行った場合、制御部２は、反力アクチュエータを介して当該操作に対して反力を付与する。ステアリングハンドル１２を操作する人間は反力を受ける方向に操作を行う傾向があるが、ステアリングハンドル１２の操作に対して反力が付与されることで、運転者は操作すべき方向へ操作を行う。更に、反力の付与によって、運転者はトレーラＭ２を操作している感覚を体感することができる。

また、制御部２は、運転者がステアリングハンドル１２の戻し操作を行っているか否かの判定を行う機能を有している。戻し操作とは、直進状態から所定の方向へステアリングハンドル１２を回転させた後に、再びハンドルを戻す操作である。制御部２は、ステアリングハンドル１２の戻し操作時は、ステアリング角に対して、その時のメイン車両操舵部４の操舵角から直線的に０点に戻るように、揺動、押し引き、傾きの操作による第二入力を無効とする機能を有している。当該処理内容の詳細については、後述する。

次に、図４，図５，図６、及び図７を参照して、本実施形態に係る操舵装置１の動作について説明する。図４及び図５は、本発明の実施形態に係る操舵装置１のメイン車両駆動処理の処理内容を示すフローチャートである。図６は、本発明の実施形態に係る操舵装置１のトレーラ駆動処理の処理内容を示すフローチャートである。図７は、本発明の実施形態に係る操舵装置１の反力制御処理の処理内容を示すフローチャートである。各制御処理は、制御部２によって所定のタイミングで繰り返し実行される。

まず、メイン車両駆動処理の処理内容について図４及び図５を参照して説明する。制御部２は、Ｉ／Ｇ＝ＯＮ、すなわちエンジンが起動しているか否かを判定する（ステップＳ１０）。Ｓ１０においてＩ／ＧがＯＦＦであると判定されると、再びＳ１０の処理を繰り返す。一方、Ｓ１０においてＩ／Ｇ＝ＯＮであると判定されると、制御部２は、各種センサから検出値の読み込みを行う（ステップＳ１２）。具体的に、制御部２は、ステアリング角ＭＡ＿ＴＥＭＰと、揺動角θ１と、ストローク量Ｓｔと、トレーラＭ２の偏向角θ２と、車速Ｖと、トレーラ検出信号ＳＩＧ＿ＴＲＡＩＬの有無を読み込む。なお、ステアリングハンドル１２の操作による入力のうち、回転による入力であるステアリング角ＭＡ＿ＴＥＭＰを第一入力とし、それ以外の操作、すなわち揺動による入力である揺動角θ１と、押し引きによる入力であるストローク量Ｓｔとを第二入力として以下の説明を行う。

次に、制御部２は、ステアリング角ＭＡ＿ＴＥＭＰ、揺動角θ１、ストローク量Ｓｔ、トレーラＭ２の偏向角θ２に対してローパスフィルタ（ＬＰＦ）処理を行う（ステップＳ１４）。トレーラＭ２の制御は応答遅れが大きいが、少なくとも第二入力に対して不要高周波成分をカットするＬＰＦ処理を実行することで、高い周波数での入力を低減することができる。なお、このＬＰＦ処理は、少なくとも第二入力に対してＬＰＦ処理を実行すればよく、第一入力に対してＬＰＦ処理を実行しなくともよい。

次に、制御部２は、第二入力すなわち揺動／押し引きによる微調整禁止フラグＦ＿ＵＮＣＯＵＮＴがＯＦＦになっているか否かを判定する（ステップＳ１６）。微調整とは、メイン車両操舵部４による大きな操舵処理は第一入力であるステアリングハンドル１２の回転に基づいて行う一方、操舵の微調整を第二入力であるステアリングハンドル１２の揺動／押し引きに基づいて行う処理である。微調整禁止フラグＦ＿ＵＮＣＯＮＴ＝０の時は微調整が禁止されておらず、微調整禁止フラグＦ＿ＵＮＣＯＮＴ≠０の時は微調整が禁止されていると判断することができる。Ｓ１６において、微調整が禁止されていると判定された場合、制御部２は、ステアリング角ＭＡ＿ＴＥＭＰがステアリング角に対して予め設定された所定の閾値ＭＡ_ｍａｘよりも小さいか否かの判定を行う（ステップＳ１８）。Ｓ１８において、ステアリング角ＭＡ＿ＴＥＭＰ＜ＭＡ_ｍａｘと判定されると、第二入力であるステアリングハンドル１２の揺動／押し引きに基づく微調整を考慮したメイン車両操舵部４の操舵処理を行うと判断し、制御部２は、メイン車両Ｍ１の転舵指令値ＭＡ＿ｒｅｆの演算を行う（ステップＳ２０）。転舵指令値ＭＡ＿ｒｅｆは、メイン車両操舵部４の制御に用いられるステアリング値である。通常の制御では、実際のステアリング角が制御に用いられるが、本実施形態では実際のステアリング角に揺動や押し引き操作による影響が加減算された値である転舵指令値ＭＡ＿ｒｅｆが制御に用いられる。Ｓ２０において、制御部２０は、図８に示すように、車速Ｖに従って変化する揺動角用係数Ｋ１と、車速Ｖに従って変化するストローク量係数Ｋ２と、車速Ｖに従って変化する揺動トルク用係数Ｋ３を用いて、ステアリング角ＭＡ＿ＴＥＭＰに対する転舵指令値ＭＡ＿ｒｅｆを演算する。第二入力による微調整をおこなった場合のステアリング角ＭＡ＿ＴＥＭＰと転舵指令値ＭＡ＿ｒｅｆとの関係は、例えば、図９（ａ）に示すＭ１のようになる。なお、Ｍ２は、舵角の増加減分が加減算されない場合におけるステアリング角ＭＡ＿ＴＥＭＰと転舵指令値ＭＡ＿ｒｅｆとの関係である。制御部２は、演算後、メイン車両Ｍ１の転蛇角指令値の現在値（ＭＡ＿ｒｅｆ）とステアリング角ＭＡ＿ＴＥＭＰの保持を行う（ステップＳ２２）。

次に、制御部２は、ステアリングハンドル１２の戻し操作が行われているかを判定するため、戻し操作フラグＦ＿ＲＥＴＵＲＮがＯＦＦであるか否かを判定する（ステップＳ２４）。Ｓ２４において戻し操作フラグＦ＿ＲＥＴＵＲＮ≠０である場合はＯＦＦであると判定される。次に、制御部２は、運転者によってステアリングハンドル１２の戻し操作が行われているか否かを判定する（ステップＳ２６）。Ｓ２６において、ｄ（ＭＡ）≧０の場合は戻し操作が行われていないと判定する。Ｓ２６において戻し操作が行われていないと判定された場合、制御部２は、ＭＡ＿ＴＥＭＰ＝ＭＡ＿ｒｅｆ＿ｆｉｘとし、メイン車両転蛇角指令値を確定させる（ステップＳ２８）。ここでは、Ｓ２２で保持していた値をメイン車両転蛇角指令値とする。メイン車両転蛇角指令値が確定したら、当該値に基づいてメイン車両操舵部４へ制御信号を出力して駆動させる（ステップＳ３０）。Ｓ３０が終了すると、図５に示す制御処理Ａへ移行する。

一方、Ｓ１６において微調整禁止フラグＦ＿ＵＮＣＯＮＴ≠０と判定された場合、あるいはＳ１８において、ステアリング角ＭＡ＿ＴＥＭＰ≧ＭＡ_ｍａｘと判定された場合、制御部２は、微調整禁止フラグＦ＿ＵＮＣＯＮＴ＝１としてＯＮにする（ステップＳ３２）。そして、制御部２は、メイン車両Ｍ１に対して第二入力によるメイン車両Ｍ１の操舵における微調整禁止処理を行ってメイン車両転蛇角指令値ＭＡ＿ｒｅｆの演算を行う。具体的には、制御部２は、メイン車両転蛇角指令値ＭＡ＿ｒｅｆをステアリング角ＭＡに比例するものとして演算する。具体的には、ＭＡ＿ｒｅｆ＝ＭＡ＿ＴＥＭＰ×（ＭＡ＿ｒｅｆ_ｍａｘ／ＭＡ_ｍａｘ）で演算することができる。制御部２は、メイン車両転蛇角指令値を確定させて（ステップＳ３６）、当該確定した値にてメイン車両操舵部４を駆動させる（ステップＳ３０）。Ｓ３０が終了すると、図５に示す制御処理Ａへ移行する。

また、Ｓ２４において戻し操作フラグＦ＿ＲＥＴＵＲＮ＝０でありＯＮであると判定された場合、あるいはＳ２６においてｄ（ＭＡ）＜０であってステアリングハンドル１２の戻し操作があると判定された場合は、制御部２は、戻し操作フラグ＝１としてフラグをＯＮにする（ステップＳ３８）。次に、制御部２は、ステアリングハンドル１２の戻し操作時におけるメイン車両転蛇角指令値ＭＡ＿ｒｅｆ＿Ｒｅｔｕｒｎを演算する（ステップＳ４０）。Ｓ４０では、揺動や押し引き操作による第二入力による調整を行うことなく、戻し操作によるステアリング角に対してメイン車両転蛇角指令値が直線的に０点に戻るように、ステアリング角に対してギヤ比を一定とする。具体的には、図９（ｂ）に示すように、Ｐ１で戻し操作が生じたときは直線Ｔ１に従って戻り、Ｐ２で戻し操作が生じたときは直線Ｔ２に従って戻る。次に、制御部２は、ＭＡ＿ＴＥＭＰ＝ＭＡ＿ｒｅｆ＿Ｒｅｔｕｒｎとし、戻し操作時のメイン車両転蛇角指令値を確定し（ステップＳ４２）、当該確定した値にてメイン車両操舵部４を駆動させる（ステップＳ３０）。Ｓ３０が終了すると、図５に示す制御処理Ａへ移行する。

次に、図５に示す制御処理Ａについて説明する。制御部２は、第二入力による微調整禁止フラグＦ＿ＵＮＣＯＮＴがＯＦＦであるか否かの判定を行う（ステップＳ５０）。微調整禁止フラグＦ＿ＵＮＣＯＮＴ＝０の場合、フラグがＯＦＦであると判定される。このとき、制御部２は、戻し操作フラグＦ＿ＲＥＴＵＲＮがＯＦＦであるか否かの判定を行う（ステップＳ５２）。戻し操作フラグＦ＿ＲＥＴＵＲＮ＝０の場合、フラグがＯＦＦであると判定される。Ｓ５２においてＯＦＦであると判定されると、図４及び図５に示す処理が終了し、再びＳ１０から処理が開始される。

一方、Ｓ５０において微調整禁止フラグＦ＿ＵＮＣＯＮＴ≠０であってフラグがＯＮであると判定された場合、あるいはＳ５２において戻し操作フラグＦ＿ＲＥＴＵＲＮ≠０であってフラグがＯＮであると判定された場合、ステアリング角ＭＡ＿ＴＥＭＰが０ｄｅｇ近傍以上であるか否かの判定を行う（ステップＳ５４）。Ｓ５４において、制御部２は、｜ＭＡ＿ＴＥＭＰ｜≧Ｄを満たすか否かで判定を行う。Ｄは、メイン車両Ｍ１がほぼ直進とみなすことができる０ｄｅｇ近傍の値であり、任意に設定することができる。Ｓ５４において、ステアリング角ＭＡ＿ＴＥＭＰが０ｄｅｇ近傍以上であると判定されると、メイン車両Ｍ１は直進している状態ではないと判断され、フラグ状態が維持される。そして、図４及び図５に示す処理が終了し、再びＳ１０から処理が開始される。

一方、Ｓ５４において、ステアリング角ＭＡ＿ＴＥＭＰが０ｄｅｇ近傍であると判定されると、メイン車両Ｍ１は直進している状態であると判断され、微調整禁止フラグＦ＿ＵＮＣＯＮＴ及び戻し操作フラグＦ＿ＲＥＴＵＲＮのリセット（０にセットされる）がなされる（ステップＳ５６）。Ｓ５６の処理が終了すると、図４及び図５に示す処理が終了し、再びＳ１０から処理が開始される。

次に、トレーラ駆動処理の処理内容について図６を参照して説明する。図６の処理の前には、Ｓ１０〜Ｓ１４の処理が制御部２内において実行されている。制御部２は、トレーラ検出センサ２６の検出結果に基づいて、トレーラＭ２の検出がなされたか否かの判定を行う（Ｓ６０）。制御部２は、トレーラ検出信号ＳＩＧ＿ＴＲＡＩＬ＝０の場合、トレーラＭ２が接続されていないと判断し、再びＳ６０を実行する。一方、トレーラ検出信号ＳＩＧ＿ＴＲＡＩＬ≠０の場合、トレーラＭ２が接続されていると判断する。Ｓ６０において検出がなされたと判定されると、制御部２は、揺動／押し引きによるメイン車両／トレーラの各操舵の切り分けモードに設定されているか否かの判定を行う（ステップＳ６２）。切り分けモードに設定されているときは、揺動、押し引き操作による第二入力の出力がメイン車両Ｍ１とトレーラＭ２とで切り分けられており、メイン車両Ｍ１で第二入力による微調整が行われているときは第二入力がメイン車両Ｍ１で用いられ、微調整が禁止されているときは第二入力がトレーラＭ２で用いられる。一方、切り分けモードが設定されていない場合は、メイン車両Ｍ２によらず、第二入力（本制御処理では揺動による入力のみが用いられる）がトレーラＭ２の制御に用いられる。Ｓ６２において、操舵切り分けモードに設定されていると判定された場合、制御部２は、第二入力によるメイン車両の微調整禁止フラグＦ＿ＵＮＣＯＮＴがＯＮであるか否かの判定を行う（ステップＳ６４）。

Ｓ６４において微調整禁止フラグＦ＿ＵＮＣＯＮＴ≠０であってフラグがＯＮであると判定されると、制御部２は、トレーラＭ１の舵角ＭＡ＿ＴＲＡＩＬを演算する（ステップＳ６６）。Ｓ６６では、揺動角θ１及びストローク量Ｓｔに基づいて、例えば式（１）によって演算される。式（１）におけるＫ５は固定値であって任意に設定することができる。補正値としてＭＡ（１０ｄｅｇ）が用いられる。補正値としてステアリング角が１０ｄｅｇのものを用いたが、これに限定されない。ただし、大きすぎる角度を用いると揺動や押し引き操作がＭＡ＿ＴＲＡＩＬに与える影響が大きくなりすぎてしまうため、１０ｄｅｇ程度の小さい角度のものを用いることが好ましい。次に、制御部２は、Ｓ６６での演算結果に基づいて、トレーラ操舵部６を駆動させる（ステップＳ６８）。Ｓ６８の処理が終了すると、図６に示す処理が終了し、再びＳ６０から処理が開始される。

ＭＡ＿ＴＲＡＩＬ＝ＭＡ（１０ｄｅｇ）・Ｋ５×θ１／θ_ｍａｘ ＋ ＭＡ（１０ｄｅｇ）・Ｋ５×Ｓｔ／Ｓｔ_ｍａｘ …（１）

一方、Ｓ６２において、操舵切り分けモードに設定されていないと判定された場合、制御部２は、トレーラＭ１の舵角ＭＡ＿ＴＲＡＩＬを演算する（ステップＳ７２）。Ｓ７２においては、揺動角θ１に基づいて、例えば式（２）によって演算される。式（２）におけるＫ１は、図８（ａ）に示す揺動角用係数Ｋ１が用いられる。式（２）におけるβは、図１０（ａ）に示すような車速によって変動する揺動角のトレーラ用係数βが用いられる。

図１０（ａ）に示すように、低速領域ではトレーラＭ２が大きく回ることが多いため、βには、例えば３ｋｍ／ｈ付近でピークが形成される。低速で操作がなされるのは、例えば交差点で曲がる場合などであり、このときはトレーラＭ２の操舵制御が十分に行えるようにする。また、速度が大きくなる場合はトレーラの操舵制御を行う必要性が少なくなる上、安全性を確保する観点から、速度が増え続ける場合にはβは、上限値で一定となる。式（２）におけるＫ４は、図１０（ｂ）に示すような揺動角θ１によって変動する揺動角のトレーラ用係数Ｋ４が用いられる。後退時又は車速０〜５ｋｍ／ｈにおけるＫ４を示すグラフＧ１は、揺動角θ１が小さい領域では低下し、ある程度揺動角θ１が大きくなると一定の値となる。後退時は操作に対する操舵方向が逆になるので、Ｋ４は負の値となる。また、車速０〜５ｋｍ／ｈの低速時は曲がりが度をゆっくりと曲がっている状況であるが、このような場合、通常はコーナーでの接触を避けるべくトレーラＭ２を一度逆方向へ大回りさせてから旋回を行う。従って、車速０〜５ｋｍ／ｈはＫ４を負の値とすることで、トレーラの大回りの動作を操舵制御によって行う。車速が５ｋｍ／ｈより大きい場合におけるＫ４を示すグラフＧ２は、揺動角θ１が増加するにつれて大きくなり、揺動角θ１が一定以上大きくなると一定の値となる。次に、制御部２は、Ｓ７２での演算結果に基づいて、トレーラ操舵部６を駆動させる（ステップＳ６８）。Ｓ６８の処理が終了すると、図６に示す処理が終了し、再びＳ６０から処理が開始される。

ＭＡ＿ＴＲＡＩＬ＝ＭＡ（１０ｄｅｇ）・（Ｋ１・β・Ｋ４×θ１／θ_ｍａｘ） …（２）

一方、Ｓ６４において、メイン車両Ｍ１の微調整禁止フラグＦ＿ＵＮＣＯＮＴ＝０であってフラグがＯＦＦであると判定されると、制御部２は、式（２）に対してＫ１＝β＝０を代入し（ステップＳ７０）、トレーラＭ１の舵角ＭＡ＿ＴＲＡＩＬを演算する（ステップＳ７２）。これは、トレーラＭ２が運転者の操作に対してフリーになっている状態であり、第二入力によらず、実際の走行に追従するように車輪の向きが変わる。次に、制御部２は、Ｓ７２での演算結果に基づいて、トレーラ操舵部６を駆動させる（ステップＳ６８）。Ｓ６８の処理が終了すると、図６に示す処理が終了し、再びＳ６０から処理が開始される。

次に、反力制御処理について図７を参照して説明する。図７の処理の前には、Ｓ１０〜Ｓ１４の処理が制御部２内において実行されている。制御部２は、トレーラ検出センサ２６の検出結果に基づいて、トレーラＭ２の検出がなされたか否かの判定を行う（Ｓ８０）。制御部２は、トレーラ検出信号ＳＩＧ＿ＴＲＡＩＬ＝０の場合、トレーラＭ２が接続されていないと判断し、再びＳ８０を実行する。一方、トレーラ検出信号ＳＩＧ＿ＴＲＡＩＬ≠０の場合、トレーラＭ２が接続されていると判断する。Ｓ８０において検出がなされたと判定されると、制御部２は、ステアリング角ＭＡ＿ＴＥＭＰが０ｄｅｇ近傍以上であるか否かを判定する。｜ＭＡ＿ＴＥＭＰ｜≧Ｄが成り立ち、ステアリング角ＭＡ＿ＴＥＭＰが０ｄｅｇ近傍以上であると判定されると、制御部２は、メイン車両Ｍ１の進行方向が直進ではないと判断し、反力を発生させることなく、図７の処理を終了し、再びＳ８０から処理を開始する。

一方、Ｓ８２において、｜ＭＡ＿ＴＥＭＰ｜≧Ｄが成り立ちステアリング角ＭＡ＿ＴＥＭＰが０ｄｅｇ近傍であると判定されると、制御部２は、メイン車両Ｍ１が旋回している状態から直進する状態へと移行していると判断する。そして、制御部２は、偏向角センサ２７からの検出結果に基づいてトレーラ偏向角Ｅｒｒθを読み取る（ステップＳ８４）。ここで、トレーラ偏向角Ｅｒｒθとは、図１１（ａ）に示すように、メイン車両Ｍ１の車幅方向の中心軸線と、トレーラＭ２の車幅方向の中心軸線との間の角度である。制御部２は、トレーラ偏向角Ｅｒｒθに対してＬＰＦ処理を行う（ステップＳ８６）。トレーラＭ２の偏向は特に、操舵に対する位相遅れが大きいので、高い周波数での操舵入力がされにくくするように、反力側でもＬＰＦ処理を行う。

次に、制御部２は、ステアリングハンドル１２に付与するべき反力を演算する（ステップＳ８８）。Ｓ８８においては、メイン車両Ｍ１に対するトレーラＭ２の偏向が小さくなる方向に第二入力が入力された場合に反力が付与されるように演算を行う。ここでは、第二入力がステアリングハンドル１２の揺動である場合について説明する。制御部２は、Ｓ８４で読み取ったトレーラ偏向角Ｅｒｒθ及び図１２に基づいてステアリングハンドル１２の揺動に対して付与すべき反力の目標値を演算する。図１２に示すように、目標反力は、トレーラ偏向角Ｅｒｒに比例して増加する。また、反力はトレーラ偏向角Ｅｒｒθが小さくするような揺動操作に対して付与される。図１１で示す例では、トレーラＭ２が接続部Ｃの右回りに移動するようにステアリングハンドル１２を右回りに揺動させた場合、当該揺動操作に対して反力ＲＦが付与される。

Ｓ８８で反力が演算された後、制御部２は、演算値に応じた制御信号を反力アクチュエータ２８に出力し、反力アクチュエータ２８を駆動させる（ステップＳ９０）。Ｓ９０が終了すると、図７に示す処理が終了し、再びＳ８０から処理が開始される。

以上によって、本実施形態に係る操舵装置１では、複数の異なる動作で操作することのできるステアリングハンドル１２を有する入力部３を備えており、制御部２は、第一入力に基づいてメイン車両操舵部４を制御し、第二入力に基づいてトレーラ操舵部６を制御することができる。このように、ステアリングハンドル１２の複数の異なる動作における操作のうち、一部をトレーラＭ２側の操舵制御に用いることによって、ステアリングハンドル１２の操作によってメイン車両Ｍ１の操舵を行いつつも、ステアリングハンドル１２を握ったままの状態でトレーラＭ２の操舵も行うことができる。以上によって、複数の異なる動作で操作することのできるステアリングハンドル１２を用いてメイン車両Ｍ１及びトレーラＭ２の操舵制御に対する操作性を向上させることができる。

また、本実施形態に係る操舵装置１において、制御部２は、第二入力による信号に対してローパスフィルタ処理を行うことができる。トレーラＭ２の制御はメイン車両Ｍ１の操舵に比して応答遅れが大きいが、第二入力による信号に対して不要高周波成分をカットするローパスフィルタ処理を実行することで、高い周波数での入力を低減することができる。

また、本実施形態に係る操舵装置１において、第一入力は、ステアリングシャフト１１回りにおけるステアリングハンドル１２の回転による入力であり、第二入力は、ステアリングシャフト１１と交差する軸線ＬＲ，ＬＤ回りにおけるステアリングハンドル１２の回動による入力、あるいはステアリングシャフト１１の延在方向におけるステアリングハンドル１２の進退による入力である。従って、車両走行に対する主たる操作であるメイン車両Ｍ１の制御は、ステアリングハンドル１２の回転による入力に基づいて行い、車両走行に対する補助的な操作であるトレーラＭ２の制御は、それ以外の入力に基づいて行う。従って、運転者は従来の車両の操作と同じ操作感覚でステアリングハンドル１２を回転させて運転を行いつつも、多自由度のメリットを活かしてトレーラの補助的な操舵を行うことができる。また、制御部２は、第一入力が所定量以下の場合は、トレーラ操舵部６に対する第二入力を無効とすることができる。メイン車両Ｍ１に対する入力である第一入力が所定量以下の場合とは、直進走行に近い場合である。このような場合は、トレーラの操舵制御は必要ではない一方、微小な操作によって第二入力が誤って入力された場合にトレーラの不要な操舵制御がなされる。従って、第二入力を無効とすることによって、状況にあわせた適切な操舵制御を行うことができる。

また、本実施形態に係る操舵装置１において、制御部２は、トレーラがメイン車両Ｍ２に接続されているか否かの判定を行い、トレーラが接続されていると判定した場合に、第二入力に基づいてトレーラ操舵部６を制御することができる。トレーラが接続されている場合に、第二入力に基づいてトレーラ操舵部６を制御することで、接続されていない場合には第二入力を他の制御に有効活用することができる。

また、本実施形態に係る操舵装置１において、ステアリングハンドルの操作に対して反力を付与する反力アクチュエータ２８を備え、反力アクチュエータ２８は、メイン車両Ｍ１に対するトレーラＭ２の偏向が小さくなる方向に第二入力が入力された場合、反力を付与することができる。すなわち、運転者がトレーラの偏向を小さくするための第二入力を発生させる操作を行うとき、当該操作に対して反力が付与される。ステアリングハンドル１２を操作する人間は反力を受ける方向に操作を行う傾向があるが、操作に対して反力が付与されることで、運転者は操作すべき方向へ操作を行う。更に、反力の付与によって、運転者はトレーラを操作している感覚を体感することができる。

本発明に係る操舵装置は、上述の実施形態に限定されるものではない。

例えば、メイン車両Ｍ１とトレーラＭ２は、接続部Ｃでジョイントを介して接続されていたが、ロープを介して接続されていてもよく、あるいは物理的に繋がっておらず通信で牽引するものであってもよい。

また、上述の実施形態では、制御部２は、第一入力が所定量以下である場合に、トレーラ操舵部６における第二入力を無効としていたが、これに代えて、第一入力が所定量以上である場合に、トレーラ操舵部６を許可するような制御を行ってもよい。メイン車両Ｍ１が直進走行をしているときはトレーラＭ２の操舵制御は必要ではない一方、微小な操作によって第二入力が誤って入力された場合にトレーラＭ２の不要な操舵制御がなされる。従って、第一入力が所定量以上となったときに第二入力を有効とすることによって、状況にあわせた適切な操舵制御を行うことができる。なお、「許可」とは、第二入力のためのステアリングハンドル１２での操作が物理的に固定されていたものに対して、固定を解除することを示し、あるいは、ステアリングハンドル１２を物理的に操作することはできても制御信号が出なかったものに対して、制御信号が出るようにすることを示す。

また、トレーラＭ２の操舵が、当該トレーラＭ２の制駆動力を制御することによって行われてもよい。図１３に示すように、トレーラＭ２の左右の車輪には、差動制限装置３１が設けられている。差動制限装置３１は、左右の車輪の回転速度に差がつくように減速することにより、トレーラＭ２の回頭を促すことができる。これによって、トレーラＭ２に操舵機構が設けられていなくても、第二入力によってトレーラＭ２の操舵を行うことができる。また、制駆動力を発生させる第二入力の入力方向は、旋回方向に基づいて定められてもよい。例えば、ステアリングハンドル１２を揺動させることで第二入力を行い、当該第二入力でトレーラＭ２の制駆動力を制御する場合について考える。このとき、左旋回の場合は、運転者がステアリングハンドル１２の左側を引いて右側を押す操作を行うことでトレーラＭ２が左旋回を行う。旋回を行う時は減速するので運転者の姿勢が前のめりになる。従って、左旋回の場合は、ステアリングハンドル１２の左側を引いて右側を押す操作とすることにより、慣性力に従った動作によって操作をすることができる。これによって、操作性を向上させることができる。仮に左旋回のときに、ステアリングハンドル１２の右側を引いて左側を押す操作とした場合は、慣性力に反した動作を行う必要が生じてしまう。なお、このような第二入力によるトレーラＭ２の操作の量を、ステアリングハンドル１２の回転による舵角に応じて変更してもよい。具体的には、第二入力によるトレーラＭ２の操作を、ステアリングハンドル１２の持ち換えが生じない角度（２０度程度まで）までとしてもよい。例えば、ステアリングハンドル１２の回転角が０〜１０度までは、揺動操作に応じてトレーラＭ２の回頭を増やすように制御し、回転角が１０〜２０度までは揺動操作によるトレーラＭ２の操作量を徐々に減らすように制御することができる。また、第二入力によるトレーラＭ２の操作の量を、車速に応じて変更してもよい。

１…操舵装置、２…制御部（制御手段）、３…入力部（入力手段）、４…メイン車両操舵部（第一操舵部）、６…トレーラ操舵部（第二操舵部）、１１…ステアリングシャフト、１２…ステアリングハンドル、２８…反力アクチュエータ（反力付与手段）。

Claims (8)

1. 牽引車両及び被牽引車両の操舵制御を行う操舵装置であって、
   複数の異なる動作で操作することのできるステアリングハンドルを有する入力手段と、
   前記牽引車両の車輪に取り付けられ、前記牽引車両の操舵処理を行う第一操舵部と、
   前記被牽引車両の車輪に取り付けられ、前記被牽引車両の操舵処理を行う第二操舵部と、
   前記入力手段からの入力に基づいて前記第一操舵部及び前記第二操舵部を制御する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、少なくとも所定の動作における前記ステアリングハンドルの操作による第一入力に基づいて前記第一操舵部を制御し、
   前記制御手段は、少なくとも前記第一入力を除く動作における前記ステアリングハンドルの操作による第二入力に基づいて前記第二操舵部を制御し、
   前記ステアリングハンドルの操作に対して反力を付与する反力付与手段を備え、
   前記反力付与手段は、前記牽引車両に対する前記被牽引車両の偏向が小さくなる方向に前記第二入力が入力された場合、反力を付与することを特徴とする操舵装置。
2. 前記制御手段は、前記第二入力による信号に対してローパスフィルタ処理を行うことを特徴とする請求項１記載の操舵装置。
3. 前記第一入力は、ステアリングシャフト回りにおける前記ステアリングハンドルの回転による入力であり、
   前記第二入力は、前記ステアリングシャフトと交差する軸線回りにおける前記ステアリングハンドルの回動による入力、あるいは前記ステアリングシャフトの延在方向における前記ステアリングハンドルの進退による入力であり、
   前記制御手段は、前記第一入力が所定量以下の場合は、前記第二操舵部に対する前記第二入力を無効とすることを特徴とする請求項１又は２記載の操舵装置。
4. 前記第一入力は、ステアリングシャフト回りにおけるステアリングハンドルの回動による入力であり、
   前記第二入力は、前記ステアリングシャフトと交差する入力軸回りにおける前記ステアリングハンドルの回動による入力、あるいは前記ステアリングハンドルの延在方向における前記ステアリングハンドルの進退による入力であり、
   前記制御手段は、前記第一入力が所定量以上の場合は、前記第二操舵部に対する前記第二入力を許可することを特徴とする請求項１又は２記載の操舵装置。
5. 前記制御手段は、前記被牽引車両が前記牽引車両に接続されているか否かの判定を行い、
   前記被牽引車両が接続されていると判定した場合に、前記第二入力に基づいて前記第二操舵部を制御することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の操舵装置。
6. 前記被牽引車両の操舵は、前記被牽引車両の制駆動力を制御することにより行われることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載の操舵装置。
7. 制駆動力を発生させる前記第二入力の入力方向は、旋回方向に基づいて定められることを特徴とする請求項６記載の操舵装置。
8. 牽引車両及び被牽引車両の操舵制御を行う操舵装置であって、
   複数の異なる動作で操作することのできるステアリングハンドルを有する入力手段と、
   前記牽引車両の操舵処理を行う第一操舵部と、
   前記被牽引車両の操舵処理を行う第二操舵部と、
   前記入力手段からの入力に基づいて前記第一操舵部及び前記第二操舵部を制御する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、少なくとも所定の動作における前記ステアリングハンドルの操作による第一入力に基づいて前記第一操舵部を制御し、
   前記制御手段は、少なくとも前記第一入力を除く動作における前記ステアリングハンドルの操作による第二入力に基づいて前記第二操舵部を制御し、
   前記ステアリングハンドルの操作に対して反力を付与する反力付与手段を備え、
   前記反力付与手段は、前記牽引車両に対する前記被牽引車両の偏向が小さくなる方向に前記第二入力が入力された場合、反力を付与することを特徴とする操舵装置。
   

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