JPH09207799A - 自動操舵装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 自動操舵と手動操舵を切り替え可能な車両に
おいて、自動操舵から手動操舵へ円滑に移行する。 【解決手段】 自動操舵モードにおいては、差動モータ
１４を駆動することによりタイヤ駆動機構１１を駆動す
る。また、ロック機構１６を作動させてステアリングホ
イール１０をロックする。自動操舵から手動操舵に移行
する場合には、ステアリングホイール１０とステアリン
グシャフトの結合部に設けられた超音波モータを作動さ
せてステアリングホイール１０のみを回転させ、実操舵
角と一致させる。角度一致後に超音波モータと差動モー
タ１４を停止させ、ロック機構１６を解除して手動操舵
に移行する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は自動操舵装置、特に
自動操舵から手動操舵に移行する際の制御に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、車両が走行すべき進行コース
を算出し、このコースに沿って車両を誘導する自動操舵
装置が知られている。

【０００３】例えば、特開平３−２８６３１５号公報に
は、自動操舵装置において自動操舵と通常のハンドル
（ステアリングホイール）操作による手動操舵との切替
を任意に行わせる操舵モード切替スイッチ手段を設ける
ことが記載されている。そして、自動操舵モードにおい
ては、ステアリングホイールがタイヤ駆動機構部から切
り離されてタイヤ駆動機構部がアクチュエータにより独
自に駆動され、この自動操舵中に運転者がステアリング
ホイールを操作した場合には、その操舵量を加味してト
ータルの目標操舵角を決定することが開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このように自
動操舵制御においてステアリングホイールとタイヤ駆動
機構部を切り離してしまうと、自動操舵モードから手動
操舵モードに復帰する場合に、ステアリングホイールの
回転角と実操舵角とが一致しない場合が生じ得るため、
運転者の運転フィーリングが低下する問題がある。な
お、自動操舵中にステアリングホイールをロックしてし
まうことも考えられるが、この場合にも自動操舵中はス
テアリングホイールとは無関係にタイヤ駆動機構部が回
転するため、手動操舵モード移行時に両者の不一致が生
じ得ることに変わりない。

【０００５】本発明は上記従来技術の有する課題に鑑み
なされたものであり、その目的は自動操舵モードから手
動操舵モードに移行する場合に、ステアリングホイール
の回転角と実操舵角、すなわちタイヤ駆動機構の回転角
を一致させ、円滑に手動操舵モードに移行することがで
きる自動操舵装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１の発明は、自動操舵モードと手動操舵モードを
切り替える切替手段と、前記自動操舵モードではステア
リングホイールとは独立にステアリングシャフトを回転
させて操舵を行う自動操舵機構とを有する自動操舵装置
において、前記切替手段により自動操舵モードから手動
操舵モードに切り替えられた場合に、前記自動操舵機構
による回転に同期させて前記ステアリングホイールのみ
を回転させる駆動手段と、前記駆動手段によりステアリ
ングシャフトの回転角とステアリングホイールの回転角
が一致した場合に前記自動操舵モードから手動操舵モー
ドへの移行を許容するモード制御手段とを有することを
特徴とする。ステアリングホイールの回転角及び実操舵
角とは基準（中立）位置からの角度として定義されてい
るものである。

【０００７】このように、切替手段により自動操舵モー
ドから手動操舵モードに切り替えられた場合でも、直ち
に手動操舵モードに移行するのではなく、ステアリング
ホイールとタイヤ駆動機構であるステアリングシャフト
の回転角を一致させた後にモード移行を許容するので、
運転者は違和感を感じることなく円滑に手動操舵に移行
できる。

【０００８】なお、前記自動操舵機構及び前記駆動手段
は、出力角を自己保持する特性を有するモータを含むこ
とが好適であり、これにより、手動操舵モードでは、前
記自動操舵機構と前記駆動手段が前記ステアリングホイ
ールと前記ステアリングシャフトを一体として回転させ
るコネクタとして機能し、手動操舵を確実に遂行でき
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づき本発明の実施
形態について説明する。

【００１０】図１には本実施形態のステアリング部の全
体構成が示されている。ステアリングホイール１０はス
テアリングシャフトに接続され、ステアリングシャフト
の下端はタイヤ駆動機構１１とピニオンで係合してい
る。ピニオン近傍にはこのピニオンの回転角を検出する
ためのピニオン角センサ１２が設けられている。また、
ステアリングシャフトには差動モータ１４が設けられて
おり、この差動モータ１４によりステアリングシャフト
は上部ステアリングシャフト１３ａと下部ステアリング
シャフト１３ｂに分割されている。差動モータ１４は出
力角を自己保持する特性を有しており、駆動電流が供給
された場合には出力軸を回転駆動するが、駆動電流が供
給されず外部から軸回りの回転トルクを受けた場合に
は、その出力角を保持する。差動モータの出力軸は下部
ステアリングシャフト１３ｂに連結されており、この差
動モータ１４を駆動することにより上部ステアリングシ
ャフト１３ａとは独立に下部ステアリングシャフト１３
ｂが回転してタイヤ駆動機構１１を駆動し、操舵を行
う。一方、差動モータ１４を駆動しない場合には、この
差動モータ１４は出力角を保持するため一種のコネクタ
として機能し、ステアリングシャフト１３ａとステアリ
ングシャフト１３ｂを一体的に回転させる。また、上部
ステアリングシャフト１３ａにはロック機構１６が設け
られており、このロック機構を作動させることにより、
上部ステアリングシャフト１３ａの回転を規制すること
ができる。また、上部ステアリングシャフト１３ａはベ
アリング及び超音波モータを介してステアリングホイー
ル１０に接続される。

【００１１】図２には、図１のイで示された部分、すな
わちステアリングホイール１０と上部ステアリングシャ
フト１３ａとの接続部分の拡大図が示されている。ステ
アリングホイール１０は上部ステアリングシャフト１３
ａにベアリングを介して嵌挿しており、また、上部ステ
アリングシャフト１３ａの上端部には超音波モータ２０
のステータ２０ａが圧着皿ばね２２を介して設けられ、
ステアリングホイール１０には超音波モータ２０のロー
タ２０ｂが設けられている。従って、超音波モータ２０
を駆動することにより、ステアリングホイール１０はス
テアリングシャフト１３ａを軸として回転することにな
る。一方、超音波モータ２０は、上述した差動モータ１
４と同様に出力角を自己保持する特性を有しているた
め、超音波モータ２０を駆動しない場合にはステアリン
グホイール１０と上部ステアリングシャフト１３ａのコ
ネクタとして機能し、ステアリングホイール１０とステ
アリングシャフト１３ａを一体として回転させる。な
お、ステアリングホイール１０にはその回転角を検出す
るためのセンサ１８が設けられている。

【００１２】このように、本実施形態のステアリング
は、ステアリングホイール１０のみを回転させる超音波
モータ２０と、下部ステアリングシャフト１３ｂのみを
回転させる差動モータ１４、上部ステアリングシャフト
１３ａをロックするロック機構を有しており、これら各
部材の作動／停止を適当なタイミングで制御することに
より、自動操舵及び手動操舵を円滑に行うものである。

【００１３】図３には本実施形態のシステム構成図が示
されている。運転席近傍には自動操舵モードと手動操舵
モードを切り替える切替スイッチ２４が設けられてお
り、そのモード信号は制御コンピュータ２６に供給され
る。制御コンピュータ２６は、自動操舵モードに設定さ
れた場合は、ロック機構１６を作動させて上部ステアリ
ングシャフト１３ａをロックし、ステアリングホイール
１０を固定する。また、差動モータ１４を作動して下部
ステアリングシャフト１３ｂを回転し、タイヤ駆動機構
１１を駆動して自動操舵を行う。なお、制御コンピュー
タ２６は、図示しない進行方向監視センサ（ＣＣＤカメ
ラやレーダなど）からの情報に基づいて車両進行コース
を決定し、このコースに沿って車両を誘導すべく差動モ
ータ１４を駆動する。自動操舵モードにおいては、超音
波モータ２０は作動させない。

【００１４】一方、手動操舵モードにおいては、制御コ
ンピュータ２６はロック機構を解除してステアリングシ
ャフト１３ａの回転を許容し、差動モータ１４の作動を
停止する。差動モータ１４の停止によりステアリングシ
ャフト１３ａとステアリングシャフト１３ｂは一体とし
て回転するので、超音波モータ２０が停止している限
り、車両運転者はステアリングホイール１０の操作によ
り所望の操舵を行うことができる。

【００１５】しかし、自動操舵モードにおいては、上述
したように下部ステアリングシャフト１３ｂはステアリ
ングホイール１０とは独立して回転しているため、ステ
アリングシャフト１３ｂの回転角、すなわち実操舵角と
ステアリングホイール角とは一致していない。従って、
自動操舵モードから直ちに手動操舵モードに移行した場
合には、両者の不一致がそのまま手動操舵モードに残る
ことになり、運転フィーリングを低下させてしまうこと
になる。

【００１６】そこで、制御コンピュータ２６は、切替ス
イッチ２４の操作により自動操舵モードから手動操舵モ
ードに切り替えられた場合は、超音波モータ２０を作動
させてステアリングホイール１０を回転させ、実操舵角
との同期を確立するのである。そして、同期が確立、す
なわち両者の回転角が一致した場合に初めてロック機構
１６を解除し、差動モータ１４を停止して手動操舵モー
ドに移行する。これにより、運転者は何等違和感を感じ
ることなく、円滑に手動操舵を実行できることになる。

【００１７】但し、超音波モータ２０を作動させてステ
アリングホイール１０を回転させる場合、同期を確立す
るために大きな回転角が必要となる場合もあり、仮に運
転者がステアリングホイールを意識的あるいは無意識的
に操作している場合には、運転者に余計な不安あるいは
負担を与えることになる。そこで、本実施形態では、下
部ステアリングシャフト１３ｂの回転角であるピニオン
角、すなわち実操舵角をピニオン角センサ１２で検出
し、ステアリングホイール１０の回転角をステアリング
角センサ１８で検出して制御コンピュータ２６に供給
し、両者の角度の差分が所定値以上で大きいと判定され
た場合には、制御コンピュータ２６はその旨を警報器２
８で運転者に報知するようにしている。これにより、運
転者はステアリングホイール１０が回転することを前も
って知ることができるので、回転に対し備えることがで
きる。

【００１８】図４には、自動操舵モードから手動操舵モ
ードに切り替える際の処理フローチャートが示されてい
る。まず、制御コンピュータ２６は、切替スイッチ２４
からの信号により手動操舵モードへの移行要求がなされ
たか否かを判定する（Ｓ１０１）。手動操舵モードへの
移行要求がなされた場合には、次にステアリング角セン
サ１８からの検出信号とピニオン角センサ１２からの検
出信号に基づき、ステアリング角θH とピニオン角θP
の差分の大きさが所定値θth（例えば３０ｄｅｇ）以上
あるか否かを判定する（Ｓ１０２）。所定値以上ある場
合には、これからステアリングホイール１０を大きく回
転しなければならないので、警報器２８を介してその旨
運転者に報知する（Ｓ１０７）。報知メッセージとして
は、例えば「ステアリングが大きく回転します。回転が
緩やかになるまでステアリングから手を離して下さい」
等が好適である。一方、両者の角度差分があまり大きく
ない場合には、運転者への影響はほとんどないと考えら
れるので、直ちに両者の回転角を一致させるべくステア
リングホイール１０の同期回転を行う（Ｓ１０３）。こ
の同期回転は、差動モータ１４の回転角とステアリング
ホイール１０の回転角が同一となるように超音波モータ
２０を駆動することにより行われ、具体的には、差動モ
ータ１４を駆動する駆動信号（自動操舵を行うための駆
動信号）と同一位相の信号を超音波モータ２０に供給
し、θH とθP が一致しているか否かを判定すればよ
い。両者の回転角が一致した場合には（Ｓ１０４）、制
御コンピュータ２６はロック機構１６を解除して上部ス
テアリングシャフト１３ａを回転自在とし（Ｓ１０
５）、同時に超音波モータ２０と差動モータ１４の差動
を停止して同期回転を完了し、ステアリングホイール１
０と上部ステアリングシャフト１３ａを連結するととも
に上部ステアリンシャフト１３ａと下部ステアリングシ
ャフト１３ｂを連結して手動操舵モードに移行する（Ｓ
１０６）。

【００１９】なお、本実施形態ではステアリング角とピ
ニオン角の差分が所定値以上の場合に運転者に報知した
が、両者の角度差分が所定値以下の場合でも、超音波モ
ータを駆動する場合にはその都度運転者に報知する構成
としてもよいのは言うまでもない。

【００２０】また、本実施形態ではステアリングホイー
ルを回転させる駆動手段として超音波モータを用いた
が、これに限定されることはなく、出力角を自己保持す
る特性を有するモータ、すなわち外部から回転トルクを
印加した場合にはその入力軸と出力軸が一体として回転
するように機能するモータであればどのようなものでも
用いることができる。

【００２１】さらに、本実施形態では、ステアリングホ
イールと実操舵角との同期が確立した時点でロック機構
１６を解除するとともに超音波モータ２０と差動モータ
１４の作動を停止させたが、同期を確立した後も所定時
間はそのまま同期を維持しつつ自動操舵を行わせること
も可能である。自動操舵モードから手動操舵モードに移
行する際、運転者はある程度の緊張感を覚えるものと予
想されるが、このようにステアリングホイール１０が自
動操舵の実操舵角との同期を確立しつつ回転している場
合には、運転者はステアリングホイール１０を軽く握っ
て現在の走路環境に応じた操舵状況を容易に知ることが
でき、現在の走行に適した操舵に慣れることができる。
これにより、一層円滑に手動操舵に移行できるであろ
う。また、この場合、運転者が現在の走路に十分慣れて
いない場合には、ステアリングホイールには運転者の操
作に起因する回転トルクが外乱トルクとして印加される
と考えられるので、この外乱トルクを常に監視し、外乱
トルクが十分小さくなって運転者が現在の走路状況に適
した操舵に習熟したと判定された場合に、初めて手動操
舵モードへの移行を許容することも可能であろう。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
自動操舵モードから手動操舵モードに移行する際にステ
アリングホイールの回転角と実操舵角を自動一致させる
ので、運転者は円滑に手動操舵モードに移行することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態のステアリング構成図であ
る。

【図２】 図１の一部拡大図である。

【図３】 同実施形態のシステム構成図である。

【図４】 同実施形態の処理フローチャートである。

【符号の説明】

１０ ステアリングホイール、１２ ピニオン角セン
サ、１３ａ，１３ｂ ステアリングシャフト、１４ 差
動モータ、１６ ロック機構、１８ ステアリング角セ
ンサ、２０ 超音波モータ、２４ 切替スイッチ、２６
制御コンピュータ、２８ 警報器。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 自動操舵モードと手動操舵モードを切り
   替える切替手段と、 前記自動操舵モードでは、ステアリングホイールとは独
   立にステアリングシャフトを回転させて操舵を行う自動
   操舵機構と、 を有する自動操舵装置において、 前記切替手段により自動操舵モードから手動操舵モード
   に切り替えられた場合に、前記自動操舵機構による回転
   に同期させて前記ステアリングホイールのみを回転させ
   る駆動手段と、 前記駆動手段によりステアリングシャフトの回転角とス
   テアリングホイールの回転角が一致した場合に前記自動
   操舵モードから手動操舵モードへの移行を許容するモー
   ド制御手段と、 を有することを特徴とする自動操舵装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の自動操舵装置において、 前記自動操舵機構及び前記駆動手段は、出力角を自己保
   持する特性を有するモータを含み、 前記手動操舵モードでは、前記自動操舵機構と前記駆動
   手段は、前記ステアリングホイールと前記ステアリング
   シャフトを一体として回転させるコネクタとして機能す
   ることを特徴とする自動操舵装置。