JPH09128699A - 車両の操舵角補正装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 自動操舵とマニアル操舵とを両立させると共
に、マニアル操舵に切り換えるとき滑らかに切り換える
車両の操舵角補正装置を提供する。 【解決手段】 画像処理を経て求められた目標経路に沿
って目標舵角を決定して自動走行する装置において、目
標値と検出値（マニアル操舵を含む）の差分が減少する
ようにフィードバック制御するサーボモータを、ステア
リングホィールにに固定して配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は車両の操舵角補正
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】運転状況に応じて運転者の入力した操舵
角度を補正して実舵角とする概念はこれまでに多数提案
されてきた。例えば特公昭５１−４２３７５号公報には
ヨーレート（車両重心を通る鉛直回りの角速度）に応じ
て入力舵角を補正し、実舵角とする概念が提案されてい
る。

【０００３】また特公昭５８−５８２６号公報では車速
に応じて入力舵角に対する実舵角の割合を補正する概念
が提唱されている。これらは運転者が基本的に操縦して
いると言う点で、自動運転車とは概念が異なっている。

【０００４】近年コンピュータ技術の驚異的な進展は、
車両の前方の状況を事前に把握する各種のセンサ、及び
そのセンサからの出力を利用した知能レベルに関する技
術の発展を促してきた。例えばＣＣＤカメラによる画像
解析から前方の車線の自車に対する相対的な位置関係や
車線の曲がり具合を知ることができるようになったし、
レーダ技術は前方の障害物の存在と、そこまでの距離を
瞬時に算出、衝突の可能性を割り出して運転者に警報の
形で警告したり、或いは自動的に制動、又は回避行動を
とる技術などが提案されている。

【０００５】この種の「予見センサ」の出力を利用して
車両を自動的に操縦する「自動運転車」は、価格や信頼
性にまだ改善すべき余地を残しているものの基本技術と
しては完成しつつある。この概念は運転者が基本的に運
転の当事者ではなくなると言う点で上記の概念とは異な
っている。本出願人も先に特開平５−１９７４２３号で
それに関する技術を提案している。

【０００６】自動運転車の技術が熟成し普及する前の段
階では、人間が運転の主導権を握ったままこれらの「予
見センサ」の出力を最大限に利用した、マンマシーン協
調のシステムが実現するものと予想される。この協調シ
ステムの下では、人間はセンサ情報に基づいたコンピュ
ータの制御出力を一種の情報として享受しつつ自らは自
分の意志によってコンピュータの操縦を承認、或いは自
分の意志と食い違いがあるときは、直ちにこれに介入し
て自分の意志通りの運転を実現することができるように
なる。この種の概念に基づいて既に実用化された技術で
は、車両の進行方向に限った制御技術としてオートクル
ーズがあるが、車両の横方向の運動制御に関する技術で
実用化された技術はまだない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】予見センサを利用する
技術の特徴は、これから起きるであろう事態を予測し、
その予測結果に基づいて必要に応じて修正動作を加える
ことにある。フィードバック技術が既に起きた現象を検
出して修正動作を加えるのに比べて位相が早く、よりス
ムースに運転ができる。

【０００８】ＣＣＤカメラなどの情報に基づいて操舵系
に舵角を入力し、車両をレーン（車線）に沿って走らせ
る技術として前記した特開平５−１９７４２３号公報記
載のものがあり、例示の明細書には操舵部が図示されて
いるが、その操舵部がどのように車体に固定されている
かまでは言及していない。通常の自動運転車であれば、
操舵部は車体に固定されており、直接操舵系を駆動する
ことが一つのやり方として想起される。このように車体
に固定する方式では、その操舵時の反力は車体が担うの
は当然である。

【０００９】上記した従来技術（特開平５−１９７４２
３号）では明示されていないが、当然人間が操舵するた
めのステアリングホィールは装備されているものと思わ
れ、この場合にはシステムが自動運転をしているときに
は、ステアリングホィールは制御出力に応じて時計方
向、反時計方向に随時動くことになり、もし運転者が自
分の意志を伝えたいときは、ステアリングホィールを直
接回すことで、割り込み操舵が可能となる。

【００１０】この割り込み操舵を行う場合、当初はシス
テムが運転者の意志に逆らう為に重い操舵力となること
は否めない。また運転者が割り込みをかける場合は駆動
モータの慣性力やモータの出力を高める目的で挿入され
る減速機の内部摩擦力も抵抗となる。これらの抵抗を減
少させる最も簡単な手法は、人間が介在したことを何ら
かのセンサが感知して、駆動モータをシステムから切り
離すクラッチを別途用意することであるが、人間の介在
を感知するセンサも、切り離すクラッチも技術的にはま
だ小型で安価なものが開発されていない。

【００１１】本発明はこのような背景に鑑みてなされた
ものであり、その目的とするところは運転者が、常時、
装置（システム）と協調関係を保ちつつ、運転者の意志
と装置の決定とが異なるときは何時でも直ちに介入でき
る、マンマシーンのインターフェイスを兼ね備えた、セ
ミ自動操舵の概念を有する車両の操舵角補正装置を提供
することにある。

【００１２】即ち、自動操舵とマニアル操舵とが両立で
きるシンプルな装置を提案することにあり、なかんずく
マニアル操舵に切替えるときに自然な感覚で切替えるこ
とができ、且つそのときに自然な操舵感覚の得られる車
両の操舵角補正装置を提供することにある。

【００１３】更にまた、操舵機構が直接操舵系を駆動す
る場合には操舵機構の担う回転トルクと回転速度とは車
両をレーンから逸脱させないために必然的に大きく、従
って駆動モータの大きさも大型のものとなるが、操舵系
の設計では通常、そのような大型のデバイスを設置する
ためのスペースを用意することが非常に困難な場合が多
い。もしここで駆動に要求される所要エネルギーが小さ
くて済む手法が提案できれば既存のレイアウトに大きな
変更を加えることなく、上記した装置を提供することが
容易となる。

【００１４】従って本発明の第２の目的は、自動運転に
要するエネルギーが従来技術に比べて少なくて済み、従
って既存のレイアウトに大きな変更を加えることなく実
現できるようにした車両の操舵角補正装置を提供するこ
とにある。

【００１５】更に本発明の第３の目的は、装置が微少な
補正操作を行う際に、その修正操作の方向を運転者にと
っても大局的な操作の方向と一致させることで、運転者
の大局的な操作を助長させ、一層マンマシーンの協調が
図られるようにした車両の操舵角補正装置を提供するこ
とにある。

【００１６】更に本発明の第４の目的は、具体的な商品
設計に際して、よりコンパクトでより信頼性が高く、結
果的に安価な形態で提供することができる車両の操舵角
補正装置を提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、この発明は、走行中の車の前方道路の車線状態
を知る第１の手段と、自車の道路車線に対する現在の位
置関係を知る第２の手段と、前記第１、第２の手段の出
力から前方道路車線に対する自車の位置関係を維持する
ために必要な操舵量を算出する第３の手段と、現在の操
舵量を検出する第４の手段と、前記第３の手段が算出し
た操舵量と第４の手段が検出した操舵量との差分が少な
くなるように操向装置を駆動する第１の駆動手段とから
なると共に、前記駆動手段をステアリングホィールの握
り部と前記操向装置との間に配置する如く構成した。

【００１８】更には、走行中の車の前方道路の車線状態
を知る第１の手段と、自車の道路車線に対する現在の位
置関係を知る第２の手段と、前記第１、第２の手段の出
力から前方道路車線に対する自車の位置関係を維持する
ために必要な操舵量を算出する第３の手段と、現在の操
舵量を検出する第４の手段と、車体と操向装置との間に
あって前記第３の手段が算出した操舵量と第４の手段が
検出した操舵量との差分が少なくなるように前記操向装
置を駆動する第２の駆動手段と、前記操向装置に対する
ステアリングホィールの握り部の相対角度を変更し得る
相対角度可変手段とからなる如く構成した。

【００１９】

【作用】運転者が、常時、装置（システム）と協調関係
を保ちつつ、その意志と装置の決定とが異なるときは何
時でも直ちに介入できる、マンマシーンのインターフェ
イスを兼ね備えた、セミ自動操舵の概念を有すると共
に、マニアル操舵に切替えるときに自然な感覚で切替え
ることができる。

【００２０】更に、自動運転に要するエネルギーが従来
技術に比べて少なくて済み、従って既存のレイアウトに
大きな変更を加えることがなく、装置が微少な補正操作
を行う際に、その修正操作の方向を運転者にとっても大
局的な操作の方向と一致させることで、運転者の大局的
な操作を助長させ、一層マンマシーンの協調を図ること
ができる。更に、具体的な商品設計に際して、よりコン
パクトでより信頼性が高く、結果的に安価な形態で提供
することができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に即してこの発明
の実施の形態を説明する。

【００２２】図１ないし図３はこの発明に係る車両の操
舵系を示す説明図である。

【００２３】図１において、操向装置１０はラックアン
ドピニオン形式のもので、ピニオン１２はこれと機械的
に結合するステアリングホィール１４の回動によりコラ
ム１６を介して駆動され、ラック１８を図で上下に駆動
する。ラック１８の動きはタイロッド（図示せず）を介
して操舵車輪（図示せず）を転向させ、所望の操舵を得
る。

【００２４】図２は図１に示すステアリングホィール１
４を運転席側から見た説明平面断面図であり、図３は図
２のIII-III 線断面図である。図示の如く、操舵機構３
０はサーボモータ３２とその周辺機器により構成される
と共に、ステアリングホィール１４の内部に一体的に組
み込まれる。

【００２５】サーボモータの出力はウォームギア形式の
減速機３４でトルクを増大され、サーボモータ３２が通
電されると、ステアリングホィール１４とコラム１６と
の間に相対運動を生じ、その方向と大きさとに応じてコ
ラム１６をステアリングホィール１４に対して時計方向
または反時計方向に駆動する。

【００２６】ウォームギア（減速機３４）は一方で、ス
テアリングホィール１４から物理的な力でコラム１６を
駆動しようとしてもセルフロックする性質があり、かか
る不可逆伝達機構を備えることで、万一電気系統に断線
などの異常が生じても運転者は直接ステアリングホィー
ルを回すことで操舵が可能となる。また後述するよう
に、装置が制御を停止した場合にも、自動的に手動操向
に切り替わることができ、切替え時のより自然な感覚を
保証できる。

【００２７】またこの特性は、運転者が自分の意志のみ
で運転したいときに後述するスイッチを切って舵角補正
制御を停止させるときにも、ステアリングホィール１４
とコラム１６間の結合をリジットにする働きがあり、こ
のときは従来の操舵感覚で操縦できることになる。減速
機３４の出力は歯のついたゴムベルト３６によってコラ
ム１６と機械的に結合する被駆動プーリ３８に伝えられ
る。

【００２８】上記構成において、運転者がステアリング
ホィール１４を操作すると、その動きは直接コラム１６
に伝えられるために、操舵機構３０のサーボモータ３２
は必要な操舵角度とステアリングホィールに入力された
角度との差分のみを出力すれば良い。この利点は後ほど
更に詳述する。

【００２９】ここで、駆動した方向と角度とを検出する
ためにサーボモータ３２の出力軸にはエンコーダ４０が
設けられる。また、ピニオン１２の回転角度（出力舵
角）を検出するためのエンコーダ４２が図１に示すよう
に設けられ、所望の操舵角度が出力されているかどうか
監視する。

【００３０】更に、図３に詳しく示すように、ステアリ
ングホィール１４に加えられた操舵トルクを検出するた
めに、ステアリングホィール１４と機械的に結合してト
ルクセンサ４８が回転軸（コラム１６）と同芯に配置さ
れる。このトルクセンサ４８は図において右端で複数の
ボルトによりサーボモータ３２の取り付けベース５０と
一体に結合され、結果的にサーボモータ３２をステアリ
ングホィール１４に固定している。

【００３１】被駆動プーリ３８はキーなどの適切な手法
によってコラムパイプ１６ａに固定され、プーリ３０の
回転は同時にコラムパイプ１６ａの回転となる。コラム
１６をコラムパイプ１６ａに固定するためにセレーショ
ンなどの継ぎ手を介して特殊ナット１６ａにより強固に
固定される。このように、図示の形態にあってはサーボ
モータ３２などの操舵機構はステアリングホィール１４
側に固定され、車体側に固定されない。

【００３２】コラムパイプ１６ａとステアリングホィー
ル１４間の相対回転運動量を規制するために、ステアリ
ングホィール１４側より水平方向に伸びた舌５８がコラ
ムパイプ側に設けられたスリット６０に差し込まれ、舌
５８はスリット６０の内部では自由に相対回転でき、舌
５８がスリット６０の壁に突き当たった後では両者は一
体となって回転運動する構造になっている。このような
構造はパワーステアリングの世界ではロストモーション
コネクションとして公知であり、その場合にはパワー失
陥時のフェイルセイフ機構を構成している。

【００３３】図４は出願に係る装置を全体的に示すブロ
ック図である。尚、出願に係る装置は、本出願人が先に
提案した特開平５−１９７４２３号公報記載の技術を前
提にしている。

【００３４】図示の如く、この出願に係る装置は、車両
（図示せず）の適宜位置に取り付けられ、進行方向前方
を撮像するＣＣＤカメラ７０と、それが撮像した画像情
報を演算・処理する画像処理部７２と、演算・処理され
た画像情報から走行可能な領域を認識する走行可能領域
認識部７４と、その走行可能な領域内において車両を走
行させるべき目標経路を設定する目標経路設定部７６と
を備える。尚、図示は省略するが、運転席付近の適宜位
置には装置をオン・オフするスイッチが設けられる。

【００３５】また、車両のドライブシャフト（図示せ
ず）などの適宜位置には、車両の走行速度Ｖを検出する
車速センサ８０が設けられると共に、車両の中心位置付
近にはヨーレート（車両重心の鉛直軸回りの角速度）γ
を検出するヨーレートセンサ８２が設けられる。尚、入
力舵角θおよび出力舵角δを検出するエンコーダ４０，
４２は先に述べた通りである。

【００３６】ＣＰＵ８４はＣＣＤカメラ７０の撮像信号
より走行可能領域が確認され、目標経路が設定された
後、後述のようにサーボモータ３２への目標舵角θD を
演算して出力し、モータアンプ８６を介してサーボモー
タ３２を駆動する。

【００３７】図５は出願に係る装置の動作を示すフロー
・チャートである。尚、図示のプログラムは例えば１０
ｍｓごとに起動される。

【００３８】以下説明すると、先ずＳ１００でフラッグ
のビットが１にセットされているか否か判断する。ここ
で、フラッグのビット（初期値０）が１にセットされて
いるときは以下に説明するＳ１０１からＳ１１０までの
制御を行わないものと約束する。

【００３９】Ｓ１００で否定されるときはＳ１０１に進
んで前記したセンサ情報を読み込み、Ｓ１０２に進んで
座標上での自車（車両Ｗとする）の傾斜角度ΘW を算出
する。

【００４０】図６を参照して説明すると、出願に係る装
置の動作は先に提案した技術（特開平５−１９７４２３
号）を前提とし、前記した目標経路設定部７６におい
て、図示の如く、ＣＣＤカメラ７０より得られた画像情
報から道路線分を抽出し、その抽出した道路線分から走
行可能領域Ａを平面的に認識し、そこに予め定められた
規則（走行可能領域の中心に目標経路を設定するなど）
に従って目標経路Ｍを設定する。

【００４１】この場合、目標経路Ｍは同図に示すよう
に、車両Ｗ（自車）を原点ｏ、車両Ｗの前後方向をｘ
軸、車幅方向をｙ軸とするｘ−ｙ軸座標において、点列
より形成された曲線Ｍとして表現される。尚、Ｘ−Ｙは
固定座標（即ち、ｏを原点とする座標）である。

【００４２】ＣＰＵ８４は目標経路Ｍ上に目標点Ｐを定
め、車両Ｗを目標点Ｐまで到達させる目標点到達ヨーレ
ートγP を求め、目標点Ｐにおける車両Ｗの傾斜角度θ
PMと目標経路Ｍの傾斜角度θPMとの角度偏差ΔθP を求
める。そして、角度偏差ΔθP を減少させるのに要する
ヨーレートの補正分を求めて目標ヨーレートを補正し、
補正目標ヨーレートγm となるような目標舵角δm を求
め、その値となるように舵角制御する。

【００４３】ここで、Ｘ−Ｙ固定座標における車両Ｗの
傾斜角度ΘW は具体的には、車両Ｗの停止時に、車両Ｗ
を基準とするｘ−ｙ相対座標とＸ−Ｙ固定座標とが一致
するように初期設定しておけば、図５フロー・チャート
が起動される度に、検出したヨーレートγを積分するこ
とで求められる。

【００４４】図５フロー・チャートにおいては続いてＳ
１０３に進んで車両Ｗの現在位置を算出する。これは車
両Ｗのｘ−ｙ相対座標の原点ｏのＸ−Ｙ座標成分（ＸW,
ＹW）を求めることを意味する。

【００４５】続いてＳ１０４に進んで目標点Ｐを設定す
る。これは目標経路Ｍをｘ−ｙ相対座標における点列と
して表現したことから、車両Ｗの現在の車速Ｖでｘ軸方
向に所定の予見時間Ｔだけ移動した距離ｘｐ（＝ＶＴ）
をｘ座標成分とする、目標経路Ｍ上の点として設定す
る。

【００４６】続いてＳ１０５に進んで目標ヨーレートγ
m を算出する。

【００４７】これは先ず、目標点到達ヨーレートγP 、
即ち、車両Ｗを現在位置（原点ｏ）から目標点Ｐに到達
させるための車両Ｗのヨーレートを適宜な式から求める
ことで行う。続いて目標点Ｐにおける車両Ｗと目標経路
Ｍとの角度偏差ΔθP を求め、角度偏差ΔθP を解消す
るヨーレートの補正分ΔγP を求める。続いて目標ヨー
レートγP から求めたΔγP に補正係数Ｋm （後述）を
乗じて得た積を減算して目標ヨーレートγP を補正する
ことで行う。

【００４８】この補正係数Ｋm について説明すると、図
示のフロー・チャートではＳ１０１の後、Ｓ１０２以下
の処理と平行してＳ１０６およびＳ１０７の処理が平行
して行われ、Ｓ１０６で走行可能経路Ａ（前記した走行
可能領域に同じ）の曲率ρ、道幅Ｄを求め、Ｓ１０７に
進んで曲率ρ、道幅Ｄ、車速Ｖからファジー推論により
補正係数Ｋm を求める。

【００４９】これは、走行可能路の曲率などによっては
滑らかに目標経路に収束するのが困難であることに鑑
み、走行経路の曲率や道幅などの状態量に応じて補正係
数を求めると共に、その算出をファジー推論を用いて行
うようにした。尚、その詳細は先に提案した技術に詳細
に述べられているので、ここでの説明は省略する。

【００５０】続いてＳ１０８に進んで目標ヨーレートγ
P を生ぜしめる舵角を目標舵角δmとして算出する。こ
れはヨーレートと舵角との関係を記述する適宜な式を用
いて行う。

【００５１】続いてＳ１０９に進んで目標舵角δm とな
るようにサーボモータ３２の変位角度の目標値θD を算
出し、Ｓ１１０に進んでサーボモータ３２の変位が目標
値θD に一致するようにフィードバック制御する。

【００５２】続いてＳ１１１に進んで道路車線（レー
ン）の変更があったか否か判断する。即ち、運転者が介
入して操舵を行い、その結果車両Ｗがそれまでのレーン
から離れて隣のレーンに移行したか否かを目標経路設定
部７６の出力から判断する。そしてそれが確認された場
合には、以下に述べるようにＳ１０１からＳ１１０まで
の制御を中止する。

【００５３】Ｓ１１１で肯定される、即ち、車線変更と
判断された場合にはサーボモータ３２がロストモーショ
ン機構の限界位置、換言すれば舌５８がスリット６０の
壁に当接する位置まで駆動されていると推定されること
から、これを元に戻してから上記制御を停止させるよう
に「修復」動作を挿入した。

【００５４】即ち、Ｓ１１１で肯定されるときはＳ１１
２に進んで前記フラッグのビットを１にセットし、Ｓ１
１３に進んでサーボモータ３２の目標変位角度θD を零
に設定し、Ｓ１１４に進んでその角度となるようにサー
ボモータ３２を低速で駆動制御する。次いでＳ１１５に
進んで検出値が零に達したか否か判断し、否定されると
きはＳ１００に戻る。

【００５５】そして次回のプログラムループにおいてＳ
１００で肯定されてＳ１１３にスキップし、Ｓ１１４を
経由してＳ１１５で検出値が零に達したと判断されると
き、プログラムを終了する。この修復動作は例えば２de
g/sec 程度の時間をかけて行う。

【００５６】この修復機能がないと直進走行の際にステ
アリングホィール１４が真っ直ぐに位置しないので、不
自然な感覚を運転者に与えたり、再度Ｓ１０１からＳ１
１０までの制御を実行する場合に、左右いずれかにサー
ボモータ３２を駆動する余裕がない、と言った不都合が
生ずる可能性があるからである。

【００５７】尚、Ｓ１１１で否定されるときはＳ１１６
に進んでプログラム終了か否か判断し、否定される限り
Ｓ１００に戻る。即ち、運転者が操舵に介入しようと否
とに係わらず、同じレーン内を走行している場合には引
き続きＳ１０１からＳ１１０までの制御を継続する。

【００５８】上記において、先に提案した技術（特開平
５−１９７４２３号）との相違点は、操舵機構が車体側
に固定されていないことに加えて、目標舵角δm を算出
した後、エンコーダ４２の値がその目標値になるよう
に、サーボモータ３２をフィードバック制御で駆動する
ことにある。そのときのサーボモータの角度変位をθ
（エンコーダ４０出力）とすると、δm とθとの間には
次の関係式が成り立つ。 δm ＝δH ＋θ/ ＫW

【００５９】但しここで ＫW ：ウォームギア（減速機３４）のギア比 δH ：運転者がステアリングホィールを介して入力した
操舵角度で絶対空間に対する値 このように、δm とθとが直接計測可能なためδH は上
式により検知できる。

【００６０】従って、出力操舵角を検出するエンコーダ
４２の検出角度δと目標角度δm との差分があれば、そ
の差分にギア比を乗じた量が、サーボモータ３２の目標
角度θD となる。この目標角度と現在のサーボモータの
角度θとの差分を埋めるために、サーボモータが発揮し
なければならないトルクＴM は： ＴM ＝Ｋ0 ｛ＫW ( δm −δ）−θ｝ 但しＫ0 は
ゲイン定数 で表され、このトルクを発生させる電流をモータアンプ
８６は出力する。

【００６１】以上詳述してきたように、この実施の形態
に係る装置によるときは運転者は大局的な操舵入力を行
うだけで、あとは自動的にレーンに追従した操舵が行わ
れ、その分運転者の疲労軽減が図られる。運転者がステ
アリングホィールを放してしまうと、前記の如く操舵機
構３０は車体側に固定されていないことから、路面から
の反力を受ける部位がなくなるためにステアリングホィ
ールの方は空転し、実質的な操舵は実現しない。

【００６２】このために運転者に常時ステアリングホィ
ールを握らせることが必然的に実現できる。また運転者
が大局的な操舵行為を行うために、サーボモータの駆動
する速度は緩やかなもので足りることになり、小型で軽
量なサーボモータでも本発明を実現しうる利点がある。

【００６３】例えば緩いカーブに沿って運転している場
合を想定するに、運転者はそのカーブに適した操舵角度
を入力しているので、装置が補正する舵角は運転者の舵
角によってレーンに追従しきれない分のみを補正すれば
良いことになる。道路の曲率が変化しても、運転者はそ
の折々の変化に対応した舵角を入力するので、やはりモ
ータの補正量は少なくて済むと言う利点がある。

【００６４】運転者の入力した舵角がその道路の曲率に
対して著しく過不足している場合には、当然のことなが
ら車両はレーンから逸脱を始めるので、運転者は自分の
入力した舵角が不足、又は過剰であることを知ることが
できる。

【００６５】但しこの実施の形態によるときは、必ずし
も人間の大局的な操舵入力と装置の目標操舵量との差分
が小さいものとはならず、後述する第３の実施の形態に
比べてサーボモータの容量が大きくなることは否めな
い。例えば運転者が未熟な場合や疲労が著しい場合には
大局的な操舵量が見当違いの量となる可能性があるため
に、サーボモータはある程度の容量を備えるように設計
する必要がある。

【００６６】この実施の形態によるときは、例えばほぼ
直線の道路で運転者がステアリングホィールを真っ直ぐ
に保持していた場合にはコラム１６は画像情報に基づい
た装置の出力によってレーンに沿うべく前輪は微少な操
舵を与えられるのであるが、たまたまステアリングホィ
ールの操作をしないまま大きな曲率の道路に差しかかる
と、前輪が操舵され、その結果路面からの反力がコラム
１６を通じて運転者に伝えられることになる。

【００６７】この路面からの反力とは、この技術分野で
は良く知られているが、タイヤに与えられたジオメトリ
に基づいて発生するアライニングトルク( 前輪を真っ直
ぐの直進状態に戻そうとするトルク )のことである。ス
テアリングホィールを操作しないのに車両を直進状態に
戻す方向の操舵トルクを感じ取るわけであるが、その後
に前方のシーンは操舵に応じた挙動を示すので、運転者
は前輪が切れていることを視覚によっても確認できる。
視覚以外にも横加速度が発生しており、その加速度によ
っても旋回状態に車両が置かれていることを知ることが
できる。

【００６８】また装置がレーン追従の制御出力をしてい
る場合でも運転者が例えば障害物を避けたり、又は隣の
レーンに移行したいと思ったときは、運転者はステアリ
ングホィールに必要な操舵角度を入力するだけで、簡単
に装置に対してオーバーライドすることができる。

【００６９】このときは当然装置は運転者の操舵を打ち
消すような舵角を出力しているが、操舵系に作用してい
るトルクは路面反力だけであるために、サーボモータの
動きのあるなしに係わらずステアリングホィールに伝え
られるトルクは路面反力のみとなり、操舵機構３０を車
体に固定した場合がサーボモータが運転者の意志に逆ら
う反力トルクを発生するのに比べて格段にスムースにオ
ーバーライドできる利点がある。

【００７０】更に又この実施の形態によるときは、レー
ン中央を走行するように目標舵角δm が決定されること
から、レーンからの逸脱に対して自動的な補正が加えら
れることとなり、例えば横風や路面の凹凸などに起因す
る外乱が加えられて車両をコースから逸脱させようとし
ても、元のコースに自動的に復帰するように補正が加え
られるので、運転者としては上記の外乱に対して殆ど何
もしないでいることができる。

【００７１】このことを車両の軌跡で見れば、外乱に対
してコースからのズレが熟練した運転者と同じように収
斂することを意味し、それだけ自車の安定性が増したこ
とになる。また同時に隣のレーンを走行している車両か
ら見れば、回りの走行秩序がそれだけ安定した状態に保
たれるので、デスターブされずに済むと言う利点をもた
らす。

【００７２】この実施の形態によるときは、停電等の故
障のときに装置は固着した状態になるために直ちにマニ
アル操舵に移行できる利点がある。また前述のようにス
イッチを介して装置を不作動にして全て運転者が操縦す
る場合でも従来と同じリジットな操舵感覚を楽しむこと
ができる。

【００７３】更に又レーンチェンジを終えた後など、装
置が作動を停止したときも基本的にマニアル操舵に移行
するので、その移行時の操舵感覚は自然なものとなり、
商品性を高めることができる。尚、後述の第２の実施の
形態によるときも停電時に結合し通電時には結合を解除
するクラッチをモータと並列に追加するだけで、容易に
この利点を作りだすことができる。

【００７４】また今までのレーンから隣のレーンに移行
（車線変更）した場合にはレーン追従走行を禁止するよ
うに構成したから、隣のレーンに移行した後も、元のレ
ーンに戻ろうとするような運転者の意図に反した挙動を
することが防止できる。更に隣のレーンに移行した場合
とか、スイッチを操作して装置を働かないようにした場
合には、サーボモータの位置を中立点にゆっくりと戻す
ように構成したから、ステアリングホィールの位置が傾
いたまま走行することが防止できるし、再度起動させる
場合にサーボモータの制御が左右均等に用意された位置
からスタートできるようになる。

【００７５】図７はこの発明の第２の実施の形態を示
す、図１と同様の操舵系の説明である。

【００７６】第１の実施の形態ではサーボモータ３２を
ステアリングホィール１４の内部に収納した構造を示し
たが、その開示からこの発明の実施に当たっては、サー
ボモータ３２の配置位置はステアリングホィールの握り
部（リム）１４ａと操向装置１０の間であれば何処でも
良いことが理解できよう。

【００７７】そこで、第２の実施の形態ではコラム１６
中央にサーボモータ３２を設けた例を示す。図７におい
てサーボモータ３２はケーシング３２ａ側がステアリン
グホィール１４側に固定され、回転軸３２ｂ側が減速機
（図示せず）を介して操向装置のピニオン１２側に固定
される。また、その間には図８（図７のＶＩＩＩ−ＶＩ
ＩＩ線拡大断面図）に示すようにロストモーション機構
が設けられ、その範囲内（約２０度）で両軸は相対変位
できるようにした。尚、減速機にはセルフロック機能を
有しないものを用いた。

【００７８】第２の実施の形態ではサーボモータ３２へ
の電力供給が停止した場合には、ロストモーションの許
す遊びの最大値まではステアリングホィールを切っても
実質的な操舵が生じない。

【００７９】もっとも、ロボット技術の分野ではかかる
電力の供給ストップの場合に自動的に結合するクラッチ
が開発されており、そのクラッチ機構をモータと直列に
配置しておけば、停電と同時にクラッチの結合が行わ
れ、運転者の意志通りの操舵が得られることになる。こ
のクラッチ機構については、本発明の重要な部分を構成
するものではないし、且つロボット技術では公知公用に
供されているために、説明は省略する。

【００８０】第２の実施の形態ではサーボモータ３２に
付属する減速機にセルフロックの機能がない点を除い
て、第２の実施の形態と構成は異ならない。従って、作
用と効果において同じである。

【００８１】図９はこの発明に係る装置の第３の実施の
形態を示す、操舵機構の説明図である。

【００８２】第３の実施の形態に示す操舵系はステアリ
ングホィール１４と操向装置１０、及びこれらを繋ぐコ
ラム１６よりなり、操舵機構はコラム１６の中間にはプ
ーリ８８およびベルト９０を介して出力トルクを伝達す
るバイアスモータ９２から構成される。バイアスモータ
９２の回転量θB は、エンコーダ９４を通じて検出され
る。バイアスモータ９２の出力トルクは、基本的には第
１の実施の形態で述べた目標舵角δm の算出結果に比例
した大きさに設定する（後述）。

【００８３】尚、第３の実施の形態のステアリングホィ
ール１４の内部の構造は先の第１の実施の形態と同じ構
成である。従って第３の実施の形態では制御モータが２
個（３２，９２）存在する。

【００８４】図１０は第３の実施の形態に係る装置を全
体的に示すブロック図である。第１の実施の形態との相
違は、ＣＰＵ８４に入力される情報にステアリングホィ
ール１４に加えられる操舵トルクτが追加されたことで
ある。更には、バイアスモータ９２の回転量θB を検出
するエンコーダ９４およびバイアスモータ９２を駆動す
るモータアンプ９６も追加される。

【００８５】以下、図１１フロー・チャートを参照して
第３の実施の形態に係る装置の動作を説明する。

【００８６】先ず、Ｓ２００でロストモーションの中央
位置に対するステアリングホィール１４の位置を検出す
るためにサーボモータ３２をゆっくり回転させて両側の
機械的なストッパ１２ａ，１２ｂ（図８）に当接したと
きのエンコーダ値を２回読み取り、その平均値をもって
ロストモーションの中央位置（図１２に示す）と判断す
る。この作業によりＣＰＵ８４は、ステアリングホィー
ル１４がコラム１６に対してどの角度傾いているかをリ
アルタイムに認識することができる。

【００８７】続いてＳ２０１に進んで各種センサ出力を
読み取ってＳ２０２からＳ２０９まで進み、Ｓ２０４を
除いて第１の実施の形態と同様の処理を行った後、Ｓ２
１０に進んでバイアスモータ９２の出力トルクＴB を、
目標舵角δm に係数ＫB （適宜設定）を乗じて算出す
る。

【００８８】続いてＳ２１１に進んでサーボモータ３２
の変位角度の目標値θD を検出操舵トルクτに係数ＫS
( 適宜設定) を乗じて決定し、Ｓ２１２に進んで検出値
θが決定された目標値θD に一致するようにサーボモー
タ３２の出力トルクＴS を決定する。

【００８９】上記で入力操舵トルクをＫS 倍した角度の
変位、より具体的には図１２に示す如く、入力操舵トル
クτに比例したモータ変位を与えることとする。即ち、
中立点を境に左右対称にモータ変位を設定する。

【００９０】かかる制御を行うことにより、モータ機構
は一種のバネの機能を発揮することになる。このように
ストロークとそのストロークにおける反力をもつ仮想的
なバネを制御で作りだす手法自体はロボット工学ではコ
ンプライアンス制御と呼ばれ、公知公用に供されてい
る。

【００９１】続いてＳ２１３に進んで決定した出力トル
クＴB,ＴS をモータアンプ８６，９６に出力してバイア
スモータ９２とサーボモータ３２を駆動する。尚、図１
１に示すプログラムでは第１の実施の形態の図５で述べ
た車線変更（レーンチェンジ）時の行動やその後の「修
復」動作については説明の便宜上、省略した。

【００９２】ここで、Ｓ２０４の処理について説明する
と、Ｓ２０３で検出した自車の車幅方向の位置ＹW に、
ステアリングホィール１４に加えられた操舵トルクτに
比例した量（正確には操舵トルクτに係数ＫC （適宜設
定）を乗じた積）を故意に加えて、これをもって自車の
位置と誤認識させるようにした。

【００９３】この操作により自車がレーンに対して当該
量だけズレていると考えたシステムは修正動作に入り、
結果的に自車をレーン内で当該量だけズレたコースを走
行させることになる。この効果については後ほど述べ
る。

【００９４】第３の実施の形態では必要な操舵力はバイ
アスモータ９２が担うので、運転者から見ればレーンの
曲がりに沿ってステアリングホィールが自動的に適切な
角度曲がろうとしている。従ってそっと手を添えて、誘
導される方向にステアリングホィールを切っていけば、
自然とレーンの曲率に沿った運転が実現することにな
る。

【００９５】これは第１の実施の形態のときに、路面か
らの反力がステアリングホィールを直線走行の方に戻そ
うと働くのに比べると反対の方向に誘導されることにな
る。第１の実施の形態では運転者が大局的な操舵を行う
場合に、専ら自らの経験を基に操舵角度を入力していた
のに比べ、第３の実施の形態ではその大局的な操舵角度
まで装置が示唆してくれることになり、運転者にとって
は一層好ましいインターフェイスを構成することができ
る。

【００９６】運転者が自分の意志でこの情報に逆らい隣
のレーンに移行したければ、誘導トルクに逆らって操舵
すればよい。その場合にはバイアスモータは自己の出力
トルクとは逆に駆動されることになる（モータと言うよ
りは発電機として働くことになる）が、何ら問題は生じ
ない。

【００９７】また誘導トルクに従ってステアリングホィ
ールを操作している場合、ステアリングホィールの位置
がロストモーションの中心位置から離れるに従って、当
該中心位置に引き戻そうとする反力が生じているので、
運転者は図１２に示すように、ロストモーションの中心
位置を操舵力で感じ取ることができ、第１の実施の形態
で感じたようなロストモーションの中央部での遊びとは
違った感覚を得ることができる。

【００９８】また運転者が遊びの中央位置にステアリン
グホィールを置く結果、自動操舵システムからみれば、
何時もステアリングホィールのセット位置の両側に等し
い制御可能な角度が用意されていることになるので、制
御の上からも好ましい結果をもたらす。

【００９９】更に又、加えられた操舵力τに応じて、車
両の現在位置を実際よりは少しずらして処理するため
に、目標コースを同じレーンの内で僅かに変えることが
できる。この機能は、例えばレーン内にタイヤで踏みた
くない小さな物が落ちている場合とか、路肩で工事車両
がいる場合のように少しレーン内の右側を走りたい場合
にはステアリングホィールに少しトルクを加えることで
容易に意志通りの走行が実現できて便利である。また入
力トルクを加えると素直に車が挙動するので、上記の仮
想バネの作用と相まって運転者からみれば前記遊びを事
実上感じ取ることがなくなる。

【０１００】ここに開示した例では、操舵トルクに応じ
て目標コースを変更させる技術であるが、操舵トルクの
代わりにステアリングホィール１４の握り部１４ａと操
向装置との間の角度変位を用いても同じ効果を実現でき
る。何故ならバネ系においては変位と力とは強い相関関
係で結ばれているからである。この実施例ではステアリ
ングホィール内部に収納されたモータの回転角度が利用
できる。

【０１０１】第３の実施の形態についても走行中に横風
等の外乱に対して自動的な舵角補正が行われるので、運
転者は修正操作の煩わしさが半減することになる。また
第３の実施の形態において、装置が人間の操舵量を示唆
するために人間と装置の目標操舵量の間の不一致はより
少なくなり、そのためにステアリングホィール内部のモ
ータは第２の実施の形態に比べて一層小型軽量のもので
済む。

【０１０２】このモータの小型化、少容量化について第
３の実施の形態の特徴を更に強調すると、例えばこのよ
うな優れた操舵の誘導が行われているにも係わらず人間
の操舵意志と装置の決定舵角とが大いに違う場合を想定
してみる。モータの能力が足りないことは人間の意志決
定に対するモータの補正が追いつかないことを意味する
わけであるが、そもそも何故人間と装置との間にそれほ
ど大きな差が生じているかを考える必要がある。

【０１０３】その場合には人間がより高度な立場から、
例えばレーンを変更しようとしているとか、高速道路か
ら下りようとしているとかレーン維持とは違うことを意
図しているわけであり、そのときは人間の操舵意志が装
置に対してオーバーライドすると言う本来の目的に照ら
しても合理的なものであり、何ら心配することはない。

【０１０４】ここでバイアスモータ９２をコラム１６に
プーリ８８およびベルト９０で取り付ける例を示して説
明したが、操舵系にバイアストルクを及ぼす機構として
はこれに限定される必要はなく、従来の油圧式パワース
テアリングの内部機構や電動パワーステアリングのソフ
トを変更するだけでバイアストルクを作りだすことがで
き、本出願人が別途提案した出願（特願平７−２４６９
０２号）にこれらの技術は開示されている。

【０１０５】図１３はこの発明の第４の実施の形態を示
すフロー・チャートである。

【０１０６】第３の実施の形態ではコースを微小量ずら
すのに、現在の自車位置を誤認識させる手法を開示した
が、これ以外にも目標点をずらすことでコースズレを実
現することができることを示す。第４の実施の形態では
図１３に示すアルゴリズムのみが第３の実施の形態と異
なり、その他の構成は全て第３の実施の形態と同じであ
る。

【０１０７】以下説明すると、Ｓ３００からＳ３０４ま
で第３の実施の形態と同様の処理を行った後、Ｓ３０５
に進んで目標点ＰをＹ軸方向（車幅方向）において右に
ＫCτだけ移動させ、これを新規に目標点としてＳ３０
６以降に進んで第３の実施の形態と同様の処理を行うよ
うにした。

【０１０８】第４の実施の形態も第３の実施の形態と同
じく、レーン中央を走行している場合に路上にタイヤで
踏みつけたくないものなどがあるとき、容易に走行コー
スを微小量だけ変更することができる。

【０１０９】目標コースを微小量ずらす手法には第３の
実施の形態や第４の実施の形態以外にも、例えば画像処
理部から得られた白線の位置を微小量左右にずらすこと
によっても実現できるし、本実施例から他の多くの手法
が容易に想起できよう。

【０１１０】図１４はこの発明の第５の実施の形態を示
す、ステアリングホィール１４の説明上面図である。

【０１１１】第５の実施の形態にあっては、先の第３の
実施の形態でのステアリングホィール内部の構成を簡素
化して一層生産性を高めたものを示している。第３の実
施の形態のステアリングホィール内部構造が結果として
バネとダンパの組み合わせを制御的に実現していること
に着目し、これを機械的なバネ１００とダンパ１０２
（減衰子）で置換した。

【０１１２】即ち、ステアリングホィール１４には大略
Ｈ字状のレバー１０４がコラム１６に固定され、コラム
１６とステアリングホィール１４とは軸受け１０６を介
して相対回転自在に結合される。ステアリングホィール
１４のスポーク部１４ｂとレバー１０４との間に上記し
たバネ１００とダンパ１０２が装着される。

【０１１３】上記構成において、ステアリングホィール
１４を回動させると、所定量（約１０度）を超えた時点
でスポーク部１４ｂがレバー１０４の壁１０４ａに当接
し、操舵力がレバー１０４からコラム１０６に伝達され
る。

【０１１４】第５の実施の形態も、コラム１６を駆動す
るバイアスモータ９２（図示省略）が設けられる点は第
３の実施の形態と同じである。

【０１１５】第５の実施の形態にあっては作用の点では
第３の実施の形態とほぼ同様であると共に、効果として
は第３の実施の形態に比べて軽量、安価で信頼性も高
い。特にステアリングホィール１４の内部のスペースが
著しく節約できるために、エアバックなどのデバイスと
スペース上の競合が生じにくい利点がある。

【０１１６】反面でバネ特性の設定に際してその設計自
由度が制約されることは否めない。またクラッチなどの
機構を設けない場合、図１１フロー・チャートに示す制
御を停止した場合にはバネの弾性の分だけ剛性感が低下
するので、操舵系全体のゴムマウントを含めた剛性配分
を設計する必要がある。

【０１１７】また図示の如く、装置のハードウェアやソ
フトウェアに故障が生じた場合に備えて、その相対運動
の最大値を規定するように機械的なストッパ（１４ｂ，
１０４ａ）を設けたことから、万一の故障の場合でもマ
ニアル操舵で障害物を回避することが可能となる。

【０１１８】図１５はこの発明の第６の実施の形態を示
す、図１４と同様のステアリングホィールの説明上面図
である。

【０１１９】第６の実施の形態に係るステアリングホィ
ール１４は、第５の実施の形態のステアリングホィール
におけるバネ１００とダンパ１０２の組み合わせ構造を
単純なゴム１１０で置き換えた。他の構成は第５の実施
の形態と同様である。ゴムの特性は良く知られているよ
うに弾性がある反面、内部抵抗があって変位に対してヒ
ステリシスを示す。これは一種のダンパが挿入されたの
と等価である。

【０１２０】ゴムの利用によりステアリングホィール１
４をコラム１６に対して装着する設計上の利点は、第５
の実施の形態では相対運動をする２つの部材間に精度の
必要な軸受け機構と機械的なストッパが必要であったも
のが、必要ではなくなることである。

【０１２１】尚、第５、第６の実施の形態においては高
価トルクセンサを廃して、安価なポテンショメータ（変
位検出手段）２００で代用するようにした。即ち、図１
６に示す如く、ポテンショアーム２０６はスリット２０
４によりステアリングホィール１４に同期して回転し、
前記ステアリングホィール１４の回転角を検出する。

【０１２２】上記の如く、走行中の車の前方道路の車線
状態を知る第１の手段（７０，７２）と、自車の道路車
線に対する現在の位置関係を知る第２の手段（７４，７
６）と、前記第１、第２の手段の出力から前方道路車線
に対する自車の位置関係を維持するために必要な操舵量
（目標舵角δm)を算出する第３の手段（８４）と、現在
の操舵量θを検出する第４の手段（４０）と、前記第３
の手段が算出した操舵量（目標舵角δm)と第４の手段が
検出した操舵量θとの差分が少なくなるように操向装置
（１０）を駆動する第１の駆動手段（３２）とからなる
と共に、前記駆動手段をステアリングホィールの握り部
（１４ａ）と前記操向装置（１０）との間に配置する如
く構成した。

【０１２３】更には、走行中の車の前方道路の車線状態
を知る第１の手段（７０，７２）と、自車の道路車線に
対する現在の位置関係を知る第２の手段（７４，７６）
と、前記第１、第２の手段の出力から前方道路車線に対
する自車の位置関係を維持するために必要な操舵量（目
標舵角δm)を算出する第３の手段と、現在の操舵量θを
検出する第４の手段（４０）と、車体と操向装置（１
０）との間にあって前記第３の手段が算出した操舵量
（目標舵角δm)と第４の手段が検出した操舵量θとの差
分が少なくなるように前記操向装置を駆動する第２の駆
動手段（９２）と、前記操向装置１０に対するステアリ
ングホィールの握り部（１４ａ）の相対角度を変更し得
る相対角度可変手段（３２）とからなる如く構成した。

【０１２４】前記相対角度可変手段（３２）は、例えば
ステアリングホィールの握り部（１４ａ）と前記操向装
置（１０）との間に設けられた第１の駆動手段（３
２）、あるいはステアリングホィールの握り部（１４
ａ）と前記操向装置との間に設けられた弾性体（１１
０）、あるいはステアリングホィールの握り部（１４
ａ）と前記操向装置（１０）との間に設けられた弾性体
（１００）と減衰子（１０２）との組み合わせからな
る。

【０１２５】更に、前記第１の駆動手段（３２）が駆動
状態にあるときステアリングホィールの握り部（１４
ａ）と前記操向装置（３０）の間に相対運動が生じ、前
記第１の駆動手段（３２）が非駆動状態にあるとき前記
相対運動が生じない（３４）ように構成した。また、前
記第１の駆動手段（３２）は少なくともその駆動力伝達
経路に逆方向からの力伝達を防止する不可逆伝達機構
（３４）を含む如く構成した。

【０１２６】更に、ステアリングホィール（１４）に加
えられた操舵力の方向と大きさτを検出するトルク検出
手段（４８）を含み、前記トルク検出手段（４８）の出
力に関連付けて前記相対角度変更手段（３２）の目標相
対角度を決定する（θD ＝ＫS τ) よう構成した。

【０１２７】更に、前記ステアリングホィールの握り部
（１４ａ）と操向装置（１０）との相対角度に関して、
基準となる位置角度（θD ＝０）を設定し、この基準位
置からの相対角度の変位に応じて前記相対角度を減少さ
せる方向に前記第１の駆動手段（３２）を駆動するよう
に構成した。

【０１２８】更に、前記第２の手段（７０，７２）の出
力により車両が走行車線を変更したことが判明したと
き、前記第１の駆動手段（３２）の作動を停止する（図
５のＳ１１１）ように構成した。また、前記第２の手段
（７０，７２）の出力により車両が走行車線を変更した
ことが判明したとき、前記第１の駆動手段（３２）は操
向装置を所定の角度（θD ＝０）に向けて駆動するよう
に構成した。

【０１２９】更に、ステアリングホィールに加えられた
操舵力の方向と大きさτを検出するトルク検出手段（４
８）を含み、前記トルク検出手段の出力に関連付けて前
記維持すべき自車と前方車線との相対位置関係を変更す
る（ＹW ＝ＹW −ＫC τまたはＰ＝Ｐ−ＫC τ) ように
構成した。

【０１３０】更に、前記操向装置（１０）は、ステアリ
ングホィールの握り部（１４ａ）と操向装置間の相対変
位を検出する変位検出手段（４０，２００）を含み、前
記変位検出手段の出力θに関連付けて前記の維持すべき
自車と前方車線との相対位置関係を変更するように構成
した。

【０１３１】更に、前記第２の手段（７４，７６）の出
力に前記トルク検出手段（４８）の出力又は前記変位検
出手段の出力に応じた量を影響させることで、前記の維
持すべき自車と前方車線との相対位置関係を変更する
（ＹW ＝ＹW −ＫC τまたはＰ＝Ｐ−ＫC τ) ように構
成した。

【０１３２】更に、目標とする自車と前方車線との相対
位置関係に前記トルク検出手段の出力又は前記変位検出
手段の出力に応じた量を影響させることで、前記の維持
すべき自車と前方車線との相対位置関係を変更する（Ｙ
W ＝ＹW −ＫC τまたはＰ＝Ｐ−ＫC τ) ように構成し
た。

【０１３３】更に、前記ステアリングホィールの握り部
（１４ａ）と操向装置との間にあって両者の相対運動を
所定の角度の範囲に規制する機械的な規制手段（１２
ａ，１２ｂ，５８，６０，１４ｂ，１０４ａ）を設けた
如く構成した。

【０１３４】尚、上記した第１ないし第６の実施の形態
において、操向装置はラックアンドピニオンである必然
性はないし、またパワーステアリングであるか、マニア
ルステアリングであるかも問題ではない。

【０１３５】また、第３の実施の形態などで示したバイ
アスモータ９２は操向装置がパワーステアリングの場合
には必ずしも必須条件ではなく、パワーステアリングが
本来持っている駆動力発生装置で代用できる。例えば先
に本出願人が特願平７−２４６９０２号で提案したよう
に、電動式のパワーステアリングではソフトウエアを変
更するだけで容易に実現できる

【０１３６】また、上記した第１ないし第６の実施の形
態において、前方の車線情報を得るのにＣＣＤカメラ７
０を用いたが、それに限定されるべきではなく、他の手
法による場合でも適用可能である。例えば近年道路側に
磁気を帯びた目印を埋め込み、この磁気を頼りにレーン
内を走行させる試みが提案されているが、この手法と現
在よりも更に精密なナビゲーション情報が実用化されれ
ばＣＣＤカメラ情報に変えてこれらの情報を用いること
ができる。

【０１３７】

【発明の効果】運転者が、常時、装置（システム）と協
調関係を保ちつつ、その意志と装置の決定とが異なると
きは何時でも直ちに介入できる、マンマシーンのインタ
ーフェイスを兼ね備えた、セミ自動操舵の概念を有する
と共に、マニアル操舵に切替えるときに自然な感覚で切
替えることができる。

【０１３８】更に、自動運転に要するエネルギーが従来
技術に比べて少なくて済み、従って既存のレイアウトに
大きな変更を加えることがなく、装置が微少な補正操作
を行う際に、その修正操作の方向を運転者にとっても大
局的な操作の方向と一致させることで、運転者の大局的
な操作を助長させ、一層マンマシーンの協調を図ること
ができる。更に、具体的な商品設計に際して、よりコン
パクトでより信頼性が高く、結果的に安価な形態で提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る車両の操舵角補正装置のうちの
ステアリングホィールを含む操舵系の構成を示す説明上
面図である。

【図２】図１装置の操舵機構を内蔵するステアリングホ
ィールを運転席から見たときの説明平面断面図である。

【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線拡大断面図である。

【図４】この発明に係る車両の操舵角補正装置を全体的
に示すブロック図である。

【図５】図４の装置の動作を示すフロー・チャートであ
る。

【図６】図５のフロー・チャートが前提とする、本出願
人が先に提案した制御を説明する説明図である。

【図７】この発明の第２の実施の形態を示す、図１と同
様の操舵系の構成を示す説明上面図である。

【図８】図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線拡大断面図であ
る。

【図９】この発明の第３の実施の形態を示す、図１と同
様の操舵系の構成を示す説明上面図である。

【図１０】第３の実施の形態に係る装置を全体的に示す
ブロック図である。

【図１１】図１０の装置の動作を示すフロー・チャート
である。

【図１２】図１１フロー・チャートに示す制御を説明す
る説明図である。

【図１３】この発明の第４の実施の形態に係る装置の動
作を示すフロー・チャートである。

【図１４】この発明の第５の実施の形態に係る装置の操
舵機構を示す、運転席側から見たステアリングホィール
の説明平面断面図である。

【図１５】この発明の第６の実施の形態に係る装置の操
舵機構を示す、運転席側から見たステアリングホィール
の説明平面断面図である。

【図１６】図１５のＸＶＩ−ＸＶＩ線拡大断面図であ
る。

【符号の説明】

１０ 操向装置 １４ ステアリングホィール １４ａ ステアリングホィールの握り部（リム） １６ コラム ３０ 操舵機構 ３２ サーボモータ ２４ 減速機（ウォームギヤ） ４０ エンコーダ（変位検出手段） ４２ エンコーダ（変位検出手段） ４８ トルクセンサ（トルク検出手段） ５８ 舌（ストッパ） ６０ スリット（ストッパ） ７０ ＣＤカメラ ７２ 画像処理部 ７４ 走行可能領域認識部 ７６ 目標経路設定部 ８０ 車速センサ ８２ ヨーレートセンサ ９２ バイアスモータ ９４ エンコーダ（変位検出手段） １００ バネ（弾性体） １０２ ダンパ（減衰子） １１０ ゴム（弾性体） ２００ ポテンショメータ（変位検出手段）

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 走行中の車の前方道路の車線状態を知る
   第１の手段と、自車の道路車線に対する現在の位置関係
   を知る第２の手段と、前記第１、第２の手段の出力から
   前方道路車線に対する自車の位置関係を維持するために
   必要な操舵量を算出する第３の手段と、現在の操舵量を
   検出する第４の手段と、前記第３の手段が算出した操舵
   量と第４の手段が検出した操舵量との差分が少なくなる
   ように操向装置を駆動する第１の駆動手段とからなると
   共に、前記駆動手段をステアリングホィールの握り部と
   前記操向装置との間に配置したことを特徴とする車両の
   操舵角補正装置。
2. 【請求項２】 走行中の車の前方道路の車線状態を知る
   第１の手段と、自車の道路車線に対する現在の位置関係
   を知る第２の手段と、前記第１、第２の手段の出力から
   前方道路車線に対する自車の位置関係を維持するために
   必要な操舵量を算出する第３の手段と、現在の操舵量を
   検出する第４の手段と、車体と操向装置との間にあって
   前記第３の手段が算出した操舵量と第４の手段が検出し
   た操舵量との差分が少なくなるように前記操向装置を駆
   動する第２の駆動手段と、前記操向装置に対するステア
   リングホィールの握り部の相対角度を変更し得る相対角
   度可変手段とからなることを特徴とする車両の操舵角補
   正装置。
3. 【請求項３】 前記相対角度可変手段はステアリングホ
   ィールの握り部と前記操向装置との間に設けられた第１
   の駆動手段からなることを特徴とする請求項第２項記載
   の車両の操舵角補正装置。
4. 【請求項４】 前記相対角度可変手段はステアリングホ
   ィールの握り部と前記操向装置との間に設けられた弾性
   体よりなることを特徴とする請求項第２項記載の車両の
   操舵角補正装置。
5. 【請求項５】 前記相対角度可変手段はステアリングホ
   ィールの握り部と前記操向装置との間に設けられた弾性
   体と減衰子との組み合わせからなることを特徴とする請
   求項第２項記載の車両の操舵角補正装置。
6. 【請求項６】 前記第１の駆動手段が駆動状態にあると
   きステアリングホィールの握り部と前記操向装置の間に
   相対運動が生じ、前記第１の駆動手段が非駆動状態にあ
   るとき前記相対運動が生じないように構成したことを特
   徴とする請求項第１項または第３項記載の車両の操舵角
   補正装置。
7. 【請求項７】 前記第１の駆動手段は少なくともその駆
   動力伝達経路に逆方向からの力伝達を防止する不可逆伝
   達機構を含むことを特徴とする請求項第１項または第３
   項記載の車両の操舵角補正装置。
8. 【請求項８】 ステアリングホィールに加えられた操舵
   力の方向と大きさを検出するトルク検出手段を含み、前
   記トルク検出手段の出力に関連付けて前記相対角度変更
   手段の目標相対角度を決定するよう構成したことを特徴
   とする請求項第２項ないし第７項のいずれかに記載の車
   両の操舵角補正装置。
9. 【請求項９】 前記ステアリングホィールの握り部と操
   向装置との相対角度に関して、基準となる位置角度を設
   定し、この基準位置からの相対角度の変位に応じて前記
   相対角度を減少させる方向に前記第１の駆動手段を駆動
   するように構成したことを特徴とする請求項第１項、第
   ３項および第６項ないし第８項のいずれかに記載の車両
   の操舵角補正装置。
10. 【請求項１０】 前記第２の手段の出力により車両が走
    行車線を変更したことが判明したとき、前記第１の駆動
    手段の作動を停止するように構成したことを特徴とする
    請求項第１項、第３項および第６項ないし第８項のいず
    れかに記載の車両の操舵角補正装置。
11. 【請求項１１】 前記第２の手段の出力により車両が走
    行車線を変更したことが判明したとき、前記第１の駆動
    手段は前記操向装置を所定の角度に向けて駆動するよう
    に構成したことを特徴とする請求項第１項、第３項およ
    び第６項ないし第１０項のいずれかに記載の車両の操舵
    角補正装置。
12. 【請求項１２】 ステアリングホィールに加えられた操
    舵力の方向と大きさを検出するトルク検出手段を含み、
    前記トルク検出手段の出力に関連付けて前記の維持すべ
    き自車と前方車線との相対位置関係を変更するように構
    成したことを特徴とする請求項第２項ないし第１１項の
    いずれかに記載の車両の操舵角補正装置。
13. 【請求項１３】 ステアリングホィールの握り部と操向
    装置間の相対変位を検出する変位検出手段を含み、前記
    変位検出手段の出力に関連付けて前記の維持すべき自車
    と前方車線との相対位置関係を変更するように構成した
    ことを特徴とする請求項第２項ないし第１１項のいずれ
    かに記載の車両の操舵角補正装置。
14. 【請求項１４】 前記第２の手段の出力に前記トルク検
    出手段の出力又は前記変位検出手段の出力に応じた量を
    影響させることで、前記の維持すべき自車と前方車線と
    の相対位置関係を変更するように構成したことを特徴と
    する請求項第１２項または第１３項記載の車両の操舵角
    補正装置。
15. 【請求項１５】 目標とする自車と前方車線との相対位
    置関係に前記トルク検出手段の出力又は前記変位検出手
    段の出力に応じた量を影響させることで、前記の維持す
    べき自車と前方車線との相対位置関係を変更するように
    構成したことを特徴とする請求項第１２項または第１３
    項記載の車両の操舵角補正装置。
16. 【請求項１６】 前記ステアリングホィールの握り部と
    操向装置との間にあって両者の相対運動を所定の角度の
    範囲に規制する機械的な規制手段を用意したことを特徴
    とする請求項第１項ないし第１５項のいずれかに記載の
    車両の操舵角補正装置。