JP6874512B2 - 電動車両の操舵装置 - Google Patents

Description

本発明は電動車両の操舵装置に関する。

特許文献１には、障害物の速度に応じて複数の動作モードから一つの動作モードを設定し、この設定された動作モードによって電動モータを制御することで、障害物の状態に応じた走行支援制御を行う小型電動車両の走行支援方法が開示されている。また、電動車椅子などの小型電動車両には、車載カメラやレーザ等で障害物を検出して、この障害物を回避するように走行を支援する走行支援装置が知られている。

特開２００６−１１０２０７号公報

背景技術における走行支援装置では、障害物を検出したときの回避方法の一つとして、障害物を回避できる方向へ自動で操舵しながら走行する自動操舵制御を用いることが考えられる。しかしながら、障害物を検出して自動操舵制御を実行する場合に、運転者の意図に反して操作ハンドルが回転して運転者に違和感を生じさせる恐れがある。

本発明の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、障害物を回避する自動操舵制御の実行時に、運転者の意図に反して操作ハンドルが回転することを防止して、運転者のハンドル操作に関する違和感を解消できる電動車両の操舵装置を提供することにある。

本発明に係る電動車両の操舵装置は、操作ハンドルが接続されて前記操作ハンドルからの操作力を操舵輪へ伝達するステアリングシャフトと、障害物を検出する障害物検出手段と、この障害物検出手段により前記障害物が検出された際に、この障害物を回避するように自動操舵制御を実行する制御手段と、を有する電動車両の操舵装置であって、前記ステアリングシャフトは、前記操作ハンドルに接続された第１シャフトと、前記操舵輪側に接続された第２シャフトとを備えて構成され、前記第１シャフトを前記第２シャフトに連結させ、またはその連結を解除させる連結・解除手段を備え、前記制御手段は、前記自動操舵制御を実行する際に、前記操作ハンドルにおける運転者の操作位置が前記第１シャフトとの接続位置から所定距離以上離れている場合に、前記連結・解除手段により前記第１シャフトと前記第２シャフトとの連結を解除させ、前記第２シャフトを回転させることで前記操舵輪を操舵させるよう構成されたことを特徴とするものである。
また、本発明に係る電動車両の操舵装置は、操作ハンドルが接続されて前記操作ハンドルからの操作力を操舵輪へ伝達するステアリングシャフトと、障害物を検出する障害物検出手段と、この障害物検出手段により前記障害物が検出された際に、この障害物を回避するように自動操舵制御を実行する制御手段と、を有する電動車両の操舵装置であって、前記ステアリングシャフトは、前記操作ハンドルに接続された第１シャフトと、前記操舵輪側に接続された第２シャフトとを備えて構成され、前記第１シャフトを前記第２シャフトに連結させ、またはその連結を解除させる連結・解除手段を備え、前記制御手段は、前記自動操舵制御を実行する際に、前記連結・解除手段により前記第１シャフトと前記第２シャフトとの連結を解除させ、前記第２シャフトを回転させることで前記操舵輪を操舵させるよう構成され、前記操作ハンドルまたは前記第１シャフトには、前記操作ハンドルに作用する荷重を検出可能な荷重検出手段が設置され、前記制御手段は、前記荷重検出手段による検出荷重に基づいて第１状態と第２状態とを判定し、前記第１状態では前記障害物が検出されたときに、前記第２状態では前記障害物の検出の有無に拘らず、前記自動操舵制御を実行するよう構成されたことを特徴とするものである。

本発明によれば、ステアリングシャフトが、操作ハンドルに接続された第１シャフトと、操舵輪側に接続された第２シャフトとを備えて構成され、自動操舵制御時には、第２シャフトが回転して操舵輪を操舵させ、第１シャフト及び操作ハンドルが回転されない。この結果、障害物を回避する自動操舵制御の実行時に、運転者の意図に反して操作ハンドルが回転することを防止でき、運転者のハンドル操作に関する違和感を解消できる。

本発明に係る電動車両の操舵装置における第１実施形態が適用された電動車両を示す左側面図。 図１のステアリングシャフト周囲を示す左側面図。 図２のＩＩＩ矢視図。 図２の連結・解除手段を示す斜視図。 図４の連結・解除手段を示す断面図。 図１に搭載された操舵装置のシステム構成を示すブロック図。 図６の制御手段が実行する自動操舵制御に関する手順を示すフローチャート。 本発明に係る電動車両の操舵装置における第２実施形態が適用された電動車両の操舵装置のシステム構成を示すブロック図。 図８の制御手段が実行する自動操舵制御に関する手順を示すフローチャート。

以下、本発明を実施するための実施形態を図面に基づき説明する。
［Ａ］第１実施形態（図１〜図７）
図１は、本発明に係る電動車両の操舵装置における第１実施形態が適用された電動車両を示す左側面図である。この図１に示すように、ハンドル形電動車椅子などの電動車両１０においては、車体フレーム１１に左右一対の前輪１２及び後輪１３が、図示しないサスペンションを介して支持される。車体フレーム１１はその一部を除き、前部カバー１４、レッグシールド１５、フロアパネル１６及び後部カバー１７等からなる樹脂製カバーによって覆われる。

車体後部の略箱形状の前記後部カバー１７は上方に突設され、この後部カバー１７の内側に、後輪１３を駆動するための走行用電動モータ１８、この走行用電動モータ１８の出力を車軸１９に伝達するギアユニット及びバッテリ（共に図示せず）等が収容される。走行用電動モータ１８は、駆動輪としての後輪１３に駆動力を付与して電動車両１０を走行させるものであり、制御手段２０により制御される。

後部カバー１７の上方には、車体フレーム１１から立ち上がる図示しないブラケットを介して、運転者が着座するシート２２が搭載される。このシート２２は、シートクッション２３及びシートバック（背もたれ）２４を含む。更に、シートバック２４の両側部にはアームレスト２６が設けられ、各アームレスト２６は、支点２７回りに回動可能に支持される。

レッグシールド１５は車体前部で上下方向に配置され、シート２２に着座した運転者の脚まわりを風等があたらないように保護する。このレッグシールド１５の内部には、前輪１２を操舵するためのステアリングシャフト２９が立設され、このステアリングシャフト２９の上端にハンドルユニット３０が取り付けられる。通常操舵時に、運転者は、シート２２に着座してハンドルユニット３０を回転操作することで、操舵輪としての前輪１２を左右に操舵する。

ハンドルユニット３０は、図２及び図３に示すように、メインプレート３１の左右両側にそれぞれ半円形状の操作ハンドル３２が取り付けられ、更にメインプレート３１にアクセルレバー３３が回動可能に設けられる。メインプレート３１は、スイッチボックス３４内に収容され、このスイッチボックス３４に図示しない電源スイッチや最高速設定スイッチなどが設けられる。

アクセルレバー３３は軸方向中央部分の回動軸部３３Ａから両側にクランク状に屈曲して車両幅方向延び、両先端部に操作部３３Ｂが設けられる。電動車両１０の運転者が操作ハンドル３２のグリップ部３２Ａに掌を置き、アクセルレバー３３の操作部３３Ｂを指で押下げ操作したときの押下げ量に基づいて制御手段２０が走行用電動モータ１８を制御して、電動車両１０の走行速度が制御される。

ところで、図１及び図２に示すように、本実施形態の電動車両１０は、段差や溝などの障害物と電動車両１０との距離が危険と判断される距離に至ったときに、前輪１２を自動で操舵して障害物を回避する自動操舵制御を、前述の如く運転者がハンドルユニット３０を手動で回転操作する通常操舵の他に実施させる操舵装置３５が装備されている。

この操舵装置３５は、操舵ハンドル３２を備えたハンドルユニット３０と、ステアリングシャフト２９と、電磁接離機構としての電磁ブレーキ機構３６を備えた連結・解除手段３７と、固定手段としてのロック機構３８と、操舵用電動モータ３９と、障害物検出手段４０と、第１回転角度検出手段４１及び第２回転角度検出手段４２と、を有して構成される。

ステアリングシャフト２９は、図２及び図３に示すように、第１シャフトとしての上側ステアリングシャフト２９Ａと、第２シャフトとしての下側ステアリングシャフト２９Ｂとが、連結・解除手段３７により解除可能に連結されて構成される。上側ステアリングシャフト２９Ａの上部は、ハンドルユニット３０のメインプレート３１に接続されることで、このメインプレート３１に取り付けられた操作ハンドル３２に接続される。

また、下側ステアリングシャフト２９Ｂの下部にはステアリングプレート４４が固着され、このステアリングプレート４４が、前輪１２を軸支するナックルアームにタイロッド（共に図示せず）を介して連結される。これにより、下側ステアリングシャフト２９Ｂが前輪１２側に接続される。従って、上側ステアリングシャフト２９Ａが連結・解除手段３７により下側ステアリングシャフト２９Ｂと連結されることで、ハンドルユニット３０の操作ハンドル３２からの操作力が前輪１２へ伝達される。

上述の連結・解除手段３７について、図４及び図５を用いて説明する。この連結・解除手段３７は、上側ステアリングシャフト２９Ａを下側ステアリングシャフト２９Ｂに連結させ、またはその連結を解除するものであり、アッパケース４５、ロアケース４６、上側ホルダプレート４７、下側ホルダプレート４８及び前記電磁ブレーキ機構３６を有して構成される。

アッパケース４５は、椀形状に形成されたロアケース４６の上方開口を閉塞し、このロアケース４６に締結ボルト４９を用いて連結される。また、アッパケース４５は、上側ステアリングシャフト２９Ａの下端プラグ５０と回転一体に嵌合される。更にアッパケース４５は、上側軸受５１を介して上側ホルダプレート４７に回転自在に支持される。図２に示すように、車体フレーム１１には、フレームブラケット５２を介してブレース５３が固定され、このブレース５３から延設された上側取付ブラケット５４（図５）に、上記上側ホルダプレート４７が取付ボルト５５を用いて取り付けられる。

ロアケース４６は、図４及び図５に示すように、下側軸受５６を介して下側ホルダプレート４８に回転自在に支持され、この下側ホルダプレート４８が、ブレース５３から延設された下側取付ブラケット５７に、取付ボルト５５を用いて取り付けられる。このロアケース４６の内側には、下側ステアリングシャフト２９Ｂの上端プラグ５８と電磁ブレーキ機構３６が配設される。このうち、下側ステアリングシャフト２９Ｂの上端プラグ５８は、軸受５９を介してロアケース４６に回転自在に支持される。更に、上端プラグ５８の上端には、ギア部材６０の内周が回転一体に結合され、このギア部材６０の外周ギアに、電磁ブレーキ機構３６における摩擦板６１の内周ギアが噛み合う。

上記電磁ブレーキ機構３６は、ロアケース４６に回転一体に設置された電磁石６２と、この電磁石６２上に載置された下プレート６４と、この下プレート６４上に載置されて上述の如くギア部材６０に噛み合う上記摩擦板６１と、下プレート６４と共に摩擦板６１を挟み込むように位置づけられて電磁石６２に取り付けられた上プレート６３と、ロアケース４６の底部と下プレート６４との間に介装されたスプリング６５と、を有して構成される。

電磁ブレーキ機構３６の電磁石６２への通電が停止されているとき（通常操舵時）には、スプリング６５の付勢力の作用で下プレート６４が上プレート６３と共に摩擦板６１を挟持して、この摩擦板６１と上プレート６３及び下プレート６４との間に摩擦力が発生する。このため、上側ステアリングシャフト２９Ａの回転力は、アッパケース４５、ロアケース４６及び電磁石６２を経て、上プレート６３及び下プレート６４から摩擦力の作用で摩擦板６１へ伝達され、この摩擦板６１からギア部材６０を介して、下側ステアリングシャフト２９Ｂの上端プラグ５８へ伝達される。

従って、連結・解除手段３７は、電磁ブレーキ機構３６の電磁石６２への通電停止時には、電磁ブレーキ機構３６により、上側ステアリングシャフト２９Ａと下側ステアリングシャフト２９Ｂとを連結させる。

また、電磁ブレーキ機構３６の電磁石６２への通電が実施されたとき（自動操舵制御時）には電磁石６２に磁力が発生し、この磁力によって、下プレート６４がスプリング６５の付勢力に抗して電磁石６２に引き寄せられることで、摩擦板６１と上プレート６３及び下プレート６４との間に隙間が生ずる。これにより、摩擦板６１と上プレート６３及び下プレート６４との間の摩擦力が低減または消滅し、下側ステアリングシャフト２９Ｂの上端プラグ５８は、上プレート６３、下プレート６４、電磁石６２、ロアケース４６、アッパケース４５及び上側ステアリングシャフト２９Ａに対して相対回転可能となる。

従って、連結・解除手段３７は、電磁ブレーキ機構３６の電磁石６２への通電時には、電磁ブレーキ機構３６によって、上側ステアリングシャフト２９Ａと下側ステアリングシャフト２９Ｂとがこれらの軸回りに独立して回転可能に設けられて、上側ステアリングシャフト２９Ａと下側ステアリングシャフト２９Ｂとの連結を解除させる。

図４及び図５に示すロック機構３８は、上側ホルダプレート４７に設置されてロックピン６７を備えたソレノイド装置６８と、アッパケース４５の周方向に複数形成されたロック穴６９と、を有して構成される。尚、上側ホルダプレート４７にロック穴６９が形成され、アッパケース４５にソレノイド装置６８が設置されてもよい。

自動操舵制御時には、ソレノイド装置６８が通電されることでロックピン６７が突出し、このロックピン６７がロック穴６９に係合することで、連結・解除手段３７のアッパケース４５、上側ステアリングシャフト２９Ａ及びハンドルユニット３０が固定（ロック）される。これにより、ハンドルユニット３０の操作ハンドル３２からの操作力によって上側ステアリングシャフト２９Ａ及びアッパケース４５が回転することが阻止される。

また、通常操舵時には、ソレノイド装置６８への通電が停止されてロックピン６７が収納された状態となる。このため、ロックピン６７がロック穴６９に結合されず、連結・解除手段３７のアッパケース４５は上側ホルダプレート４７に対して回転可能に設けられる。従って、上側ステアリングシャフト２９Ａ及びアッパケース４５は、ハンドルユニット３０からの操作力によって上側ホルダプレート４７に対し回転する。

図２に示す操舵用電動モータ３９は、車体フレーム１１に固定されたフレームブラケット５２にモータブラケット７０を介して取り付けられる。この操舵用電動モータ３９のモータ軸にピニオンギア７１が固定され、このピニオンギア７１が、下側ステアリングシャフト２９Ｂに固定されたカウンタギア７２に噛み合う。従って、操舵用電動モータ３９の駆動により、ピニオンギア７１及びカウンタギア７２を介して下側ステアリングシャフト２９Ｂがステアリングシャフト２９の軸回りに回転し、これにより前輪１２が操舵される。この操舵用電動モータ３９の駆動は、自動操舵制御時のほか、後述の如く下側ステアリングシャフト２９Ｂの回転角度を上側ステアリングシャフト２９Ａの回転角度に一致させる場合にも実施される。

図１及び図６に示す障害物検出手段４０は、電動車両１０の前方及び後方、即ち前部カバー１４の前端部と後部カバー１７の後端部にそれぞれ設置される。これらの障害物検出手段４０は、カメラや光学式（例えばレーザ式）距離センサ、超音波式距離センサなどであり、段差や溝などの障害物を検出すると共に、この障害物と電動車両１０との距離を検出する。この障害物検出手段４０にて検出された検出信号は、制御手段２０へ送信される。

図２及び図６に示す第１回転角度検出手段４１は、上側ステアリングシャフト２９Ａに固着された第１ギアプレート７４と、ブレース５３に設置された第１回転角度センサ７５とを有して構成される。第１ギアプレート７４が第１回転角度センサ７５の検出部に噛み合うことで、この第１回転角度センサ７５により上側ステアリングシャフト２９Ａの回転角度（操舵角）が検出される。

また、第２回転角度検出手段４２は、下側ステアリングシャフト２９Ｂに固着された第２ギアプレート７６と、フレームブラケット５２に設置された第２回転角度センサ７７とを有して構成される。第２ギアプレート７６が第２回転角度センサ７７の検出部に噛み合うことで、この第２回転角度センサ７７により下側ステアリングシャフト２９Ｂの回転角度（操舵角）が検出される。これらの第１回転角度検出手段４１、第２回転角度検出手段４２にてそれぞれ検出された回転角度は、制御手段２０へ送信される。

図１及び図６に示す制御手段２０は、アクセルレバー３３の操作部３３Ｂの押下げ操作に基づき走行用電動モータ１８を制御して電動車両１０の走行速度を制御する走行速度制御機能と、障害物検出手段４０により障害物が検出されたときにこの障害物を回避する自動操舵制御機能とを有する。以下、後者の自動操舵制御機能について述べる。

制御手段２０は、図１、図５及び図６に示すように、障害物検出手段４０により段差や溝などの障害物が検出され、この障害物と電動車両１０との距離が危険と判断される距離に至ったとき（自動操舵開始判定時）に、連結・解除手段３７における電磁ブレーキ機構３６の電磁石６２への通電を実施し、更に、ロック機構３８におけるソレノイド装置６８への通電を実施する。電磁ブレーキ機構３６の電磁石６２への通電によって、摩擦板６１と上プレート６３及び下プレート６４との間の摩擦力が低減または消滅し、上側ステアリングシャフト２９Ａと下側ステアリングシャフト２９Ｂとの連結が解除されて、上側ステアリングシャフト２９Ａと下側ステアリングシャフト２９Ｂとはステアリングシャフト２９の軸回りに相対回転可能になる。

また、ロック機構３８のソレノイド装置６８への通電によってこのソレノイド装置６８のロックピン６７が突出し、上側ホルダプレート４７に設置されたソレノイド装置６８のロックピン６７がアッパケース４５のロック穴６９に係合することで、上側ステアリングシャフト２９Ａ及びハンドルユニット３０（操作ハンドル３２）が固定（ロック）されて、それらの回転が阻止される。

その後、制御手段２０は、操舵用電動モータ３９を駆動させて下側ステアリングシャフト２９Ｂを回転させ、障害物を回避すべく前輪１２を操舵させる自動操舵制御を実行する。

また、制御手段２０は、自動操舵制御の実行によって障害物が回避されて障害物検出手段４０により障害物が検出されなくなったとき（自動操舵解除判定時）には、第１回転角度検出手段４１により検出された上側ステアリングシャフト２９Ａの回転角度（操舵角）と、第２回転角度検出手段４２により検出された下側ステアリングシャフト２９Ｂの回転角度（操舵角）とが一致するように操舵用電動モータ３９を駆動させて、下側ステアリングシャフト２９Ｂをその軸回りに回転させる。そして、第１回転角度検出手段４１と第２回転角度検出手段４２とにより検出されるそれぞれの回転角度が一致した時点で、操舵用電動モータ３９を停止させる。

この状態で、制御手段２０は、連結・解除手段３７の電磁ブレーキ機構３６の電磁石６２への通電を停止し、電磁ブレーキ機構３６における摩擦板６１と上プレート６３及び下プレート６４との間に摩擦力を発生させて、上側ステアリングシャフト２９Ａと下側ステアリングシャフト２９Ｂとを連結させ、更に、ロック機構３８のソレノイド装置６８への通電を停止して、ソレノイド装置６８のロックピン６７とロック穴６９との係合を外し、アッパケース４５及び上側ステアリングシャフト２９Ａの回転阻止を解除させて、自動操舵制御を終了する。これにより、上側ステアリングシャフト２９Ａと下側ステアリングシャフト２９Ｂとがステアリングシャフト２９の軸回りに一体に回転可能になって、運転者による通常操舵に備える。

制御手段２０による上述の自動操舵制御に関して、図７のフローチャートを用いて更に説明する。
制御手段２０は、障害物検出手段４０により障害物が検出され、その障害物と電動車両１０との距離が危険と判断される距離に至ったか否かを判断する（Ｓ１）。このステップＳ１で、障害物と電動車両１０との距離が危険と判断される距離に至ったと判断したＹｅｓの場合に、制御手段２０は、ロック機構３８のソレノイド装置６８への通電を実施して、このソレノイド装置６８のロックピン６７をロック穴６９に係合させ、連結・解除手段３７のアッパケース４５、上側ステアリングシャフト２９Ａ、及びハンドルユニット３０の回転を阻止する（Ｓ２）。

ステップＳ２の後に、制御手段２０は、連結・解除手段３７における電磁ブレーキ機構３６の電磁石６２への通電を実施して、摩擦板６１と上プレート６３及び下プレート６４間の摩擦力を低減または消滅させて、上側ステアリングシャフト２９Ａと下側ステアリングシャフト２９Ｂとの連結を解除して、下側ステアリングシャフト２９Ｂを上側ステアリングシャフト２９Ａに対して独立して回転可能とする（Ｓ３）。

ステップＳ３の後に、制御手段２０は、操舵用電動モータ３９を駆動させて自動操舵制御を実行し、前輪１２を操舵する（Ｓ４）。制御手段２０は、ステップＳ４の自動操舵制御の実行によって障害物が回避されたか否かを障害物検出手段４０からの検出信号により判断し（Ｓ５）、障害物が回避されるまで自動操舵制御を継続する。

制御手段２０は、ステップＳ５において障害物の回避がなされたと判断したＹＥＳのときには、第１回転角度検出手段４１と第２回転角度検出手段４２とがそれぞれ検出した上側ステアリングシャフト２９Ａと下側ステアリングシャフト２９Ｂの回転角度（操舵角）が一致しているか否かを判断する（Ｓ６）。これらの上側ステアリングシャフト２９Ａと下側ステアリングシャフト２９Ｂのそれぞれの回転角度が一致していないＮＯの場合には、制御手段２０は、操舵用電動モータ３９を駆動して下側ステアリングシャフト２９Ｂを回転させ、この下側ステアリングシャフト２９Ｂの回転角度を上側ステアリングシャフト２９Ａの回転角度に一致させる（Ｓ７）。

ステップＳ６において上側ステアリングシャフト２９Ａと下側ステアリングシャフト２９Ｂとのそれぞれの回転角度が一致したＹｅｓの場合に、制御手段２０は、連結・解除手段３７における電磁ブレーキ機構３６の電磁石６２への通電を停止し、摩擦板６１と上プレート６３及び下プレート６４間に摩擦力を発生させて、上側ステアリングシャフト２９Ａと下側ステアリングシャフト２９Ｂと連結させ、これらの上側ステアリングシャフト２９Ａと下側ステアリングシャフト２９Ｂとを一体に回転可能とする（Ｓ８）。

このステップＳ８の後に、制御手段２０は、ロック機構３８のソレノイド装置６８への通電を停止してこのソレノイド装置６８のロックピン６７を収納させ、ロックピン６７とロック穴６９との係合を外して、連結・解除手段３７のアッパケース４５、上側ステアリングシャフト２９Ａ及びハンドルユニット３０の回転阻止を解除する（Ｓ９）。このステップ９の実施によって自動操舵制御が終了し、運転者による通常操舵に備える（Ｓ１０）。また、ステップＳ１によって障害物が検出されないＮｏの場合には、自動操舵制御がなされず、運転者による通常操舵が実施される。

以上のように構成されたことから、本第１実施形態によれば、次の効果（１）〜（４）を奏する。
（１）図１及び図２に示すように、ステアリングシャフト２９は、操作ハンドル３２を備えたハンドルユニット３０に接続された上側ステアリングシャフト２９Ａと、前輪１２側に接続された下側ステアリングシャフト２９Ｂとが、連結・解除手段３７を介して連結されて構成される。そして、制御手段２０は、自動操舵制御を実行する際に、連結・解除手段３７の電磁ブレーキ機構３６により上側ステアリングシャフト２９Ａと下側ステアリングシャフト２９Ｂとの連結を解除させ、操舵用電動モータ３９を駆動させて下側ステアリングシャフト２９Ｂを回転させることで前輪１２を操舵させる。

このため、自動操舵制御の実行時には、上側ステアリングシャフト２９Ａ及びハンドルユニット３０（操作ハンドル３２）が回転されない。この結果、障害物を回避する自動操舵制御の実行時に、ハンドルユニット３０の操作ハンドル３２を把持している運転者の意図に反してハンドルユニット３０（操作ハンドル３２）が回転することを防止でき、運転者のハンドル操作に関する違和感を解消できる。

（２）図４及び図５に示すように、上側ステアリングシャフト２９Ａに嵌合された連結・解除手段３７のアッパケース４５と上側ホルダプレート４７との間には、上側ホルダプレート４７に設置されたソレノイド装置６８のロックピン６７が、アッパケース４５に形成されたロック穴６９に係合することで、上側ステアリングシャフト２９Ａ及びハンドルユニット３０を固定（ロック）して、それらの回転を阻止するロック機構３８が設けられている。そして、連結・解除手段３７により、上側ステアリングシャフト２９Ａと下側ステアリングシャフト２９Ｂとの連結が解除されて、下側ステアリングシャフト２９Ｂが操舵用電動モータ３９により回転される自動操舵制御時に、上記ロック機構３８により上側ステアリングシャフト２９Ａ及びハンドルユニット３０の回転が阻止される。

このため、自動操舵制御時に上側ステアリングシャフト２９Ａの不用意な回転が防止されて、運転者は、ハンドルユニット３０の操作ハンドル３２を把持することで体勢が不安定になることを防止できる。従って、自動操舵制御時における前輪１２を最大の操舵角で操舵させることもできる。

（３）図２及び図５に示すように、自動操舵制御の終了時には、第１回転角度検出手段４１により検出される上側ステアリングシャフト２９Ａの回転角度と、第２回転角度検出手段４２により検出される下側ステアリングシャフト２９Ｂの回転角度とが一致したときに、連結・解除手段３７における電磁ブレーキ機構３６の電磁石６２への通電を停止して、電磁石６２と上プレート６３および下プレート６４との間に摩擦力を発生させ、この連結・解除手段３７により、上側ステアリングシャフト２９Ａを下側ステアリングシャフト２９Ｂに連結させるよう構成されている。このため、自動操舵制御を終了した後における運転者による通常操舵において、ハンドルユニット３０の操作ハンドル３２と前輪１２との位置関係が適切になって、この通常操舵を適正に実施できる。

（４）上側ステアリングシャフト２９Ａと下側ステアリングシャフト２９Ｂとを連結させ、またはその連結を解除させる連結・解除手段３７は、簡単な構造の電磁ブレーキ機構３６が用いられたものである。このため、この連結・解除手段３７の組付工数を低減できると共に、品質の確保を容易に実施できる。更に、連結・解除手段３７の軽量且つ小型化を実現できるため、運転者による操作ハンドル３２への操作力を低減でき、更に操舵用電動モータ３９を小型化できる。また、ステアリングシャフト２９周りの設計の自由度を拡大できる。

［Ｂ］第２実施形態（図１〜図３、図８、図９）
図８は、本発明に係る電動車両の操舵装置における第２実施形態が適用された電動車両の操舵装置のシステム構成を示すブロック図である。この第２実施形態において、第１実施形態と同様な部分については、第１実施形態と同一の符号を付すことにより説明を簡略化し、または省略する。

本第２実施形態の制御手段８０は、第１実施形態の制御手段２０と同一の機能を有するほか、次の機能を備える。つまり、制御手段８０は、荷重検出手段８１による検出荷重に基づいて第１状態と第２状態を判定し、第１状態と判定したときには、第１実施形態と同様に、障害物検出手段４０により障害物が検出されたときに自動操舵制御を実行し、第２状態と判定したときには、障害物検出手段４０による障害物の検出の有無に拘わらず自動操舵制御を実行するよう構成されている。

ここで、荷重検出手段８１は、複数枚の歪ゲージを備えたロードセルや半導体圧力センサなどであり、図３の２点鎖線に示す操作ハンドル３２のグリップ部３２Ａ、または図２の２点鎖線に示す上側ステアリングシャフト２９Ａなどに設置される。この荷重検出手段８１によって、操作ハンドル３２を備えたハンドルユニット３０に作用する略鉛直方向の荷重、例えば、運転者が発作や気絶等によってハンドルユニット３０に突っ伏したときの荷重が検出される。

制御手段８０は、荷重検出手段８１により検出された検出荷重が所定値よりも大きいときに、運転者がハンドルユニット３０に突っ伏すなどしてハンドルユニット３０に過大な荷重が作用した第２状態であると判定する。また、制御手段８０は、荷重検出手段８１による検出荷重が所定値以下であるときには、ハンドルユニット３０に過大な荷重が作用していない第１状態であると判定する。

図８に示すように、制御手段８０には、周囲に警報（例えば連続音など）を発生する報知手段８２が接続されている。この報知手段８２はスピーカなどであり、例えば図１の破線に示すようにハンドルユニット３０のスイッチボックス３４に内蔵される。即ち、スイッチボックス３４は、上側ボックスケース３４Ａと下側ボックスケース３４Ｂとが接合されてなり、この下側ボックスケース３４の底面の内側に保持手段８２が設置される。制御手段８０は、荷重検出手段８１の検出荷重に基づいて第２状態と判定したときに報知手段８２により警報を発生するよう制御して、例えば運転者がハンドルユニット３０に突っ伏している運転者の異常を周囲に報知する。

本第２実施形態の制御手段８０による自動操舵制御を含めた制御を、図９のフローチャートを用いて説明する。
制御手段８０は、荷重検出手段８１が所定値よりも大きな荷重を検出したか否かを判断する（Ｓ１１）。このステップＳ１１で、荷重検出手段８１による検出荷重が所定値以下であるＮＯの場合に、制御手段８０は、前述の図７のステップＳ１〜Ｓ１０のそれぞれのステップをステップＳ１３〜Ｓ２２として実行して、自動操舵制御を開始し、終了する。

ステップＳ１１で、荷重検出手段８１による検出荷重が所定値よりも大きいＹＥＳの場合、例えば運転者が発作や気絶等によってハンドルユニット３０に突っ伏した状態にある場合には、制御手段８０は、報知手段８２により警報を発生させて、運転者の異常を周囲に報知する（Ｓ１２）。

制御手段８０は、ステップＳ１２と同時に、またはステップＳ１２に引き続いて、障害物検出手段４０による障害物の検出の有無に拘わらず、ステップＳ２と同様にして、ロック機構３８により連結・解除手段３７のアッパケース４５、上側ステアリングシャフト２９Ａ、及びハンドルユニット３０の回転を阻止する（Ｓ１４）。このステップＳ１４の後に、制御手段８０は、ステップＳ３と同様にして、連結・解除手段３７により上側ステアリングシャフト２９Ａと下側ステアリングシャフト２９Ｂとの連結を解除して、下側ステアリングシャフト２９Ｂを上側ステアリングシャフト２９Ａに対して独立して回転可能とする（Ｓ１５）。

その後、制御手段８０は、障害物検出手段４０により障害物が検出されている場合に、操舵用電動モータ３９を駆動させて自動操舵制御を実行する（Ｓ１６）。そして、制御手段８０は、ステップＳ５と同様にして、障害物検出手段４０からの検出信号に基づき障害物を回避したと判断したときに（Ｓ１７）、ステップＳ６と同様にして、上側ステアリングシャフト２９Ａと下側ステアリングシャフト２９Ｂの回転角度（操舵角）が一致しているか否かを判断する（Ｓ１８）。

制御手段８０は、上側ステアリングシャフト２９Ａと下側ステアリングシャフト２９Ｂのそれぞれの回転角度を一致させるように、ステップＳ７と同様にして操舵用電動モータ３９を制御する（Ｓ１９）。上側ステアリングシャフト２９Ａと下側ステアリングシャフト２９Ｂのそれぞれの回転角度が一致したときに、制御手段８０は、ステップＳ８と同様にして、連結・解除手段３７により上側ステアリングシャフト２９Ａと下側ステアリングシャフト２９Ｂとを連結して、上側ステアリングシャフト２９Ａと下側ステアリングシャフト２９Ｂとを一体に回転可能とする（Ｓ２０）。このステップＳ２０の後、ステップＳ９と同様にして、ロック機構３８により連結・解除手段３７のアッパケース４５、上側ステアリングシャフト２９Ａ及びハンドルユニット３０の回転阻止を解除して（Ｓ２１）、自動操舵制御を終了する（Ｓ２２）。

上述のように、荷重検出手段８１による荷重検出が所定値よりも大きな場合になされる自動操舵制御は、例えば、運転者が発作や気絶等によってハンドルユニット３０に突っ伏した状態にある場合である。この自動操舵制御時には、上側ステアリングシャフト２９Ａ及びハンドルユニット３０が回転されず、ロック機構３８により回転阻止されることで、運転者がハンドルユニット３０に突っ伏した状態が保持される。

以上のように構成されたことから、本第２実施形態においても、第１実施形態の効果（１）〜（４）と同様な効果を奏するほか、次の効果（５）及び（６）を奏する。

（５）図８に示すように、制御手段８０は、荷重検出手段８１による検出荷重に基づいて第２状態、つまり運転者がハンドルユニット３０に突っ伏した状態にあると判定したときに、障害物の検出の有無に拘わらず自動操舵制御を実行する。この自動操舵制御時には、ハンドルユニット３０に接続された上側ステアリングシャフト２９Ａの回転がロック機構３８により阻止されるので、運転者の体勢に影響を及ぼすことなく運転者の突っ伏した状態を保持して、安全に自動操舵制御を実施できる。

（６）制御手段８０は、荷重検出手段８１による検出荷重に基づいて、運転者がハンドルユニット３０に突っ伏した第２状態を判定したときに、報知手段８２により周囲に警報を発生させる。このため、運転者の異常を周囲に迅速に報知することができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができ、また、それらの置き換えや変更は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

例えば、図５に示す連結・解除手段３７における電磁ブレーキ機構３６の摩擦板６１には、例えばその外周側にドッグが設けられ、このドッグに噛み合い可能なドッグが、下プレート６４の例えば外周側に形成されてもよい。この場合、電磁ブレーキ機構３６の電磁石６２への通電が停止される通常操舵時に、スプリング６５の付勢力によって下プレート６４が摩擦板６１に押し付けられることで、摩擦板６１と下プレート６４の両ドッグが噛み合い、また、電磁ブレーキ機構３６の電磁石６２への通電が実施される自動操舵時に、電磁石６２に発生する磁力によって下プレート６４が電磁石６２に引き寄せられることで、摩擦板６１と下プレート６４の両ドッグの噛み合いが外れる。

上述のように通常操舵時に摩擦板６１と下プレート６４の両ドッグが噛み合うことで、上側ステアリングシャフト２９Ａと下側ステアリングシャフト２９Ｂ間に高トルクが作用する状況下でも、この高トルクを上側ステアリングシャフト２９Ａから下側ステアリングシャフト２９Ｂへ確実に伝達させることができる。

また、図３に示すハンドルユニット３０における操作ハンドル３２のグリップ部３２Ａと最大幅部３２Ｂに接触センサ（例えば圧電素子など）７８を設置する。ここで、操作ハンドル３２におけるハンドルユニット３０の中央位置（即ち、メインプレート３１と上側ステアリングシャフト２９Ａとの接続位置）からグリップ部３２Ａの車幅方向外側端までの距離を所定距離Ｌとしたとき、上記最大幅部３２Ｂは、操作ハンドル３２におけるハンドルユニット３０の中央位置から所定距離Ｌ以上だけ車幅方向外方に離れて位置づけられる。制御装置２０は、自動操舵制御を実行する際に、接触センサ７８からの検出信号を入力することで運転者による操作ハンドル３２の操作位置（把持位置）を判定する。そして、制御装置２０は、この操作位置がハンドルユニット３０の中央位置から所定距離Ｌ以上離れた最大幅部３２Ｂにある場合にのみ、連結・解除手段３７により上側ステアリングシャフト２９Ａと下側ステアリングシャフト２９Ｂとの連結を解除させて、自動操舵制御を実行するようにしてもよい。

このように、運転者が操作ハンドル３２の最大幅部３２Ｂを把持しているときのみに自動操舵制御が実施されることで、このとき上側ステアリングシャフト２９Ａとハンドルユニット３０が運転者の意図に反して回転しないので、操作ハンドル３２の最大幅部３２Ｂを把持している運転者は姿勢を崩すことを確実に防止できる。
更に、図６、図８に示す制御手段２０、８０が実行する自動操舵制御の手動解除は、例えばハンドルユニット３０のスイッチボックス３４に設定された解除ボタン（不図示）が操作されたとき、または例えば上側ステアリングシャフト２９Ａに設置されたトルクセンサ（不図示）が一定値以上のトルクを検出したときに実施される。

１０…電動車両、１２…前輪（操舵輪）、２０…制御手段、２９…ステアリングシャフト、２９Ａ…上側ステアリングシャフト、２９Ｂ…下側ステアリングシャフト、３０…ハンドルユニット、３２…操作ハンドル、３２Ａ…グリップ部、３２Ｂ…最大幅部、３５…操舵装置、３６…電磁ブレーキ機構（電磁接離機構）、３７…連結・解除手段、３８…ロック機構（固定手段）、３９…操舵用電動モータ、４０…障害物検出手段、４１…第１回転角度検出手段、４２…第２回転角度検出手段、６１…摩擦板、６３…上プレート、６４…下プレート、６７…ロックピン、６８…ソレノイド装置、６９…ロック穴、７４…第１ギアプレート、７５…第１回転角度センサ、７６…第２ギアプレート、７７…第２回転角度センサ、８０…制御手段、８１…荷重検出手段、８２…報知手段、Ｌ…所定距離。

Claims (7)

1. 操作ハンドルが接続されて前記操作ハンドルからの操作力を操舵輪へ伝達するステアリングシャフトと、障害物を検出する障害物検出手段と、この障害物検出手段により前記障害物が検出された際に、この障害物を回避するように自動操舵制御を実行する制御手段と、を有する電動車両の操舵装置であって、
   前記ステアリングシャフトは、前記操作ハンドルに接続された第１シャフトと、前記操舵輪側に接続された第２シャフトとを備えて構成され、
   前記第１シャフトを前記第２シャフトに連結させ、またはその連結を解除させる連結・解除手段を備え、
   前記制御手段は、前記自動操舵制御を実行する際に、前記操作ハンドルにおける運転者の操作位置が前記第１シャフトとの接続位置から所定距離以上離れている場合に、前記連結・解除手段により前記第１シャフトと前記第２シャフトとの連結を解除させ、前記第２シャフトを回転させることで前記操舵輪を操舵させるよう構成されたことを特徴とする電動車両の操舵装置。
2. 操作ハンドルが接続されて前記操作ハンドルからの操作力を操舵輪へ伝達するステアリングシャフトと、障害物を検出する障害物検出手段と、この障害物検出手段により前記障害物が検出された際に、この障害物を回避するように自動操舵制御を実行する制御手段と、を有する電動車両の操舵装置であって、
   前記ステアリングシャフトは、前記操作ハンドルに接続された第１シャフトと、前記操舵輪側に接続された第２シャフトとを備えて構成され、
   前記第１シャフトを前記第２シャフトに連結させ、またはその連結を解除させる連結・解除手段を備え、
   前記制御手段は、前記自動操舵制御を実行する際に、前記連結・解除手段により前記第１シャフトと前記第２シャフトとの連結を解除させ、前記第２シャフトを回転させることで前記操舵輪を操舵させるよう構成され、
   前記操作ハンドルまたは前記第１シャフトには、前記操作ハンドルに作用する荷重を検出可能な荷重検出手段が設置され、前記制御手段は、前記荷重検出手段による検出荷重に基づいて第１状態と第２状態とを判定し、前記第１状態では前記障害物が検出されたときに、前記第２状態では前記障害物の検出の有無に拘らず、前記自動操舵制御を実行するよう構成されたことを特徴とする電動車両の操舵装置。
3. 前記制御手段は、荷重検出手段による検出荷重が所定値以下であるときに第１状態と判定し、前記所定値よりも大きいときに第２状態と判定するよう構成されたことを特徴とする請求項２に記載の電動車両の操舵装置。
4. 前記制御手段には、周囲に警報を発する報知手段が接続され、前記制御手段は、第２状態と判定したときに前記報知手段により警報を発生させるよう制御することを特徴とする請求項２または３に記載の電動車両の操舵装置。
5. 前記第１シャフト側には、操作ハンドルからの操作力により前記第１シャフトが回転することを阻止する固定手段が設けられ、制御手段は、自動操舵制御を実行する際に、前記固定手段により第１シャフトの回転を阻止するよう構成されたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電動車両の操舵装置。
6. 前記連結・解除手段は、電磁石への通電により第１シャフトと第２シャフトとの連結を解除させる電磁接離機構を備えて構成されたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電動車両の操舵装置。
7. 前記制御手段は、自動操舵制御の終了時に、第１シャフトの回転角と第２シャフトの回転角とが同一になったときに、連結・解除手段により前記第１シャフトと前記第２シャフトとを連結させ、固定手段により前記第１シャフトの回転阻止を解除させるよう構成されたことを特徴とする請求項５または６に記載の電動車両の操舵装置。

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