JPH1029547A - 操舵制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 手動操舵を規制せず、自動操舵中は操舵角範
囲を所定範囲に規制することを可能とする。 【解決手段】 ステアリングホイール５の操舵角に応じ
て前輪１３を操舵する手動操舵機構１と、走行環境情報
を入力した制御手段４７によるアクチュエータ２７の制
御により前記前輪１３を自動操舵する自動操舵機構３
と、前記自動操舵機構３に介設され、前記自動操舵のみ
を断続するクラッチ４１とを備えた操舵制御装置におい
て、前記クラッチ４１の接続時に機能し、前記自動操舵
の舵角範囲を機械的に規制するストッパ４２を設けたこ
とを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車の自動操舵
を可能とする操舵制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の操舵制御装置としては、
例えば、特開平５−５０９３２号公報に記載された図９
に示すようなものがある。この図９の操舵制御装置は、
手動操舵機構１と自動操舵機構３とからなっている。

【０００３】前記手動操舵機構１は、ステアリングホイ
ール５、ステアリングシャフト７、ピニオンギヤ９、ラ
ック１１などを備えている。従って、ステアリングホイ
ール５を操舵すると、コラムシャフト７を介してピニオ
ンギヤ９に回転力が伝達され、この回転がピニオンギヤ
９からラック１１へ伝達され、前輪１３の操舵が行なわ
れる。

【０００４】前記自動操舵機構３は、前記ステアリング
シャフト７に噛合するギヤ１５を有し、このギヤ１５が
クラッチ１７を介してモータ１９に連結されている。ク
ラッチ１７及びモータ１９はコントローラ２１によって
制御されるようになっている。従って、コントローラ２
１の制御によってクラッチ１７が接続され、モータ１９
の回転によりギヤ１５を介しステアリングシャフト７が
回転駆動され、ステアリングホイール５から手を放して
も自動的な操舵を行なうことができる。又、自動操舵機
構３の故障時などにはコントローラ２１の制御によって
クラッチ１７を切断することにより、自動操舵を解除す
ることができ、乗員の手動操舵機構１による操舵によっ
て円滑な運転操作を継続することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な構造において、自動操舵機構３によって自動操舵が行
なわれる時に、コントローラ２１の制御によりモータ１
９の回転角を規制し、あるいはモータ１９の回転角が一
定以上になる時に、クラッチ１７を切るようにすること
によって一定の操舵角範囲内でのみ自動操舵を行なわせ
るようにすることができる。そして、このような自動操
舵により万一の場合でも、走行中に車線からずれるのを
抑制することができる。

【０００６】一方、このような制御に加えて、自動操舵
中の操舵角の範囲を機械的に一定範囲内とすることによ
り、一定舵角範囲内の自動操舵をより確実に行なわせる
ことができる。しかしながら、舵角範囲を機械的に単に
規制してしまうと、手動操舵機構１での操舵に際して
も、舵角範囲が規制されてしまい、手動操舵によって急
な曲り角を曲がったり、駐車する際に大きくハンドルを
切ったりする場合に、大きな操舵角が必要となり、一定
操舵角範囲内での自動操舵と大きな操舵角を必要とする
こともある手動操舵との両立が困難となっていた。

【０００７】そこで、本発明は、手動操舵を規制せずに
自動操舵を一定舵角範囲内で機械的に規制することがで
きる操舵制御装置の提供を課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、ステ
アリングホイールの操舵角に応じて前輪を操舵する手動
操舵機構と、走行環境情報を入力した制御手段によるア
クチュエータの制御により前記前輪を自動操舵する自動
操舵機構と、前記自動操舵機構に介設され、前記自動操
舵のみを断続するクラッチとを備えた操舵制御装置にお
いて、前記クラッチの接続時に機能し、前記自動操舵の
舵角範囲を機械的に規制するストッパを設けたことを特
徴とする。

【０００９】従って、ステアリングホイールの操舵によ
り、操舵角に応じて手動操舵を行なうことができる。ま
た、クラッチを接続すると、自動操舵機構による自動操
舵が可能となり、走行環境情報を入力した制御手段がア
クチュエータを制御し、前輪を自動操舵することができ
る。クラッチを切ると、自動操舵機構が働かなくなり、
ステアリングホイールの操舵角に応じて前輪を手動操舵
することができる。そして、自動操舵中は、クラッチの
接続によってストッパが機能するため、舵角範囲を機械
的に規制することができ、自動操舵を一定舵角範囲内で
行なわせることができる。

【００１０】請求項２の発明は、請求項１記載の操舵制
御装置であって、前記アクチュエータは、回転動力によ
って前記前輪を自動操舵する回転動力源であり、前記自
動操舵機構は、前記手動操舵機構に連結された第１ギヤ
及び該第１ギヤに噛合した第２ギヤと、前記アクチュエ
ータに連結された第３ギヤ及び該第３ギヤに噛合され且
つ前記第２ギヤに連動軸によって同軸に連結された第４
ギヤとを備え、前記クラッチは、前記連動軸に介設され
たことを特徴とする。

【００１１】従って、請求項１の発明の作用に加え、ク
ラッチを接続するとアクチュエータの回転動力により第
３ギヤ、第４ギヤ、第２ギヤ及び第１ギヤを介し手動操
舵機構側に回転動力が伝達され、前輪を自動操舵するこ
とができる。クラッチを切ると、自動操舵は行なわれな
くなる。

【００１２】請求項３の発明は、請求項２記載の操舵制
御装置であって、前記手動操舵機構は、ステアリングホ
イールの回転をステアリングシャフトを介して前輪へ伝
達するものであり、前記第１ギヤは、前記ステアリング
シャフトに同軸に連結されたことを特徴とする。

【００１３】従って、請求項２の発明の作用に加え、ク
ラッチを接続すると第３ギヤ、第４ギヤ、第２ギヤ及び
第１ギヤを介してステアリングシャフトに回転動力が伝
達され、自動操舵を行なわせることができる。

【００１４】請求項４の発明は、請求項２記載の操舵制
御装置であって、前記手動操舵機構は、ステアリングホ
イールの回転をステアリングシャフト及び第１ピニオン
ギヤからラックを介して前輪へ伝達するものであり、前
記第１ギヤは、前記ラックに噛合する第２ピニオンギヤ
に同軸に連結されたことを特徴とする。

【００１５】従って、請求項２の発明の作用に加え、ク
ラッチを接続するとアクチュエータの回転動力が第３ギ
ヤ、第４ギヤ、第２ギヤ及び第１ギヤを介して第２ピニ
オンギヤに伝達され、第２ピニオンギヤの回転がラック
に伝達され、自動操舵を行なうことができる。

【００１６】請求項５の発明は、請求項２〜４のいずれ
かに記載の操舵制御装置であって、前記第１ギヤ及び第
２ギヤの減速比よりも、前記第３ギヤ及び第４ギヤの減
速比を大きくしたことを特徴とする。

【００１７】従って、請求項２〜４のいずれかの発明の
作用に加え、必要な操舵角に対し第４ギヤの回転角を小
さくすることができ、第４ギヤにストッパを設定するの
が容易となる。

【００１８】請求項６の発明は、請求項１記載の操舵制
御装置であって、前記アクチュエータは、回転動力によ
って前記前輪を自動操舵する回転動力源であり、前記手
動操舵機構は、ステアリングホイールの回転をステアリ
ングシャフト及び第１ピニオンギヤからラックを介して
前輪へ伝達するものであり、前記自動操舵機構は、前記
アクチュエータによって回転駆動される第３ギヤ及び第
３ギヤに噛合され且つ前記ラックに噛合する第２ピニオ
ンギヤに連動軸を介して同軸に連結された第４ギヤを備
え、前記クラッチは、前記連動軸に介設されたことを特
徴とする。

【００１９】従って、請求項１の発明の作用に加え、ク
ラッチを接続するとアクチュエータの回転動力により第
３ギヤ及び第４ギヤを介して第２ピニオンギヤが回転駆
動され、ラックの移動によって前輪を自動操舵すること
ができる。

【００２０】請求項７の発明は、請求項１〜６のいずれ
かに記載の操舵制御装置であって、前記ストッパは、前
記アクチュエータとクラッチとの間に設けられ、回転動
力の回転範囲を前記舵角範囲に対応して規制することを
特徴とする。

【００２１】従って、請求項１〜６のいずれかの発明の
作用に加え、クラッチを接続するとアクチュエータとク
ラッチとの間に設けられたストッパが舵角範囲に対応し
てアクチュエータの回転動力の回転範囲を規制する。
又、クラッチを切ると、手動操舵機構による操舵に対し
てストッパは機能しなくなる。

【００２２】請求項８の発明は、請求項２〜７のいずれ
かに記載の操舵制御装置であって、前記ストッパは、前
記第４ギヤに設けられた一対の係合部と、固定側に設け
られた一対の係止ピンとよりなることを特徴とする。

【００２３】従って、請求項２〜７のいずれかの発明の
作用に加え、クラッチを接続すると自動操舵中にアクチ
ュエータが大きく回転し、第４ギヤが回転駆動されると
係合部が固定側の係止ピンに係合することによってその
回転範囲が規制され、これによって舵角範囲を規制する
ことができる。クラッチを切ると手動操舵機構に対し第
４ギヤは関わらなくなるのでストッパは機能しなくな
る。

【００２４】請求項９の発明は、請求項４〜６のいずれ
かに記載の操舵制御装置であって、前記ストッパは、前
記第２ピニオンギヤ及びラックの噛合範囲を、前記舵角
範囲に対応して形成し構成したことを特徴とする。

【００２５】従って、請求項４〜６のいずれかの発明の
作用に加え、自動操舵中にアクチュエータが大きく回転
すると、第２ピニオンギヤも大きく回転し、ラックの噛
合範囲を逸脱する。従って、それ以上第２ピニオンギヤ
によってラックは駆動されなくなり、舵角範囲を規制す
ることができる。

【００２６】請求項１０の発明は、請求項１記載の操舵
制御装置であって、前記自動操舵機構は、前記手動操舵
機構に連結された第１ギヤ及び第１ギヤに噛合し前記ア
クチュエータに連動軸を介して同軸に連結された第２ギ
ヤを備え、前記クラッチは、前記連動軸に介設されたこ
とを特徴とする。

【００２７】従って、請求項１の発明の作用に加え、ク
ラッチを接続するとアクチュエータの回転駆動によって
第２ギヤ及び第１ギヤを介しステアリングシャフトが回
転駆動され、前輪を自動操舵することができる。クラッ
チを切ると、手動操舵機構のみによって前輪を操舵する
ことができる。

【００２８】請求項１１の発明は、請求項１記載の操舵
制御装置であって、前記自動操舵機構は、前記アクチュ
エータの回転動力を前記手動操舵機構側へ伝達するプー
リ及びベルトを備え、前記ストッパは、前記プーリの回
転範囲を規制することを特徴とする。

【００２９】従って、請求項１の発明の作用に加え、ク
ラッチを接続するとアクチュエータの回転動力がプーリ
及びベルトを介して手動操舵機構側へ伝達され、前輪を
自動操舵することができる。又、自動操舵中にアクチュ
エータが大きく回転した時にはストッパがプーリの回転
範囲を規制し、これによって舵角範囲を規制することが
できる。クラッチを切ると手動操舵機構のみによる操舵
が行なわれる。

【００３０】請求項１２の発明は、請求項１〜１１のい
ずれかに記載の操舵制御装置であって、前記舵角範囲
を、走行する道路の最小旋回半径と、自動操舵機構が作
動する自動車の最高車速と、該道路の最小旋回半径と、
車両のスタビリティファクタと、ステアリングギヤ比か
ら求められる最大操舵角を上回るものに設定したことを
特徴とする。

【００３１】従って、請求項１〜１１のいずれかの発明
の作用に加え、舵角範囲を最高車速、最高旋回半径、ス
タビリティファクタ、ステアリングギヤ比から求められ
る最大操舵角を上回るものに設定したため、道路状況な
どに応じた舵角範囲を設定することができる。

【００３２】請求項１３の発明は、請求項１〜１２のい
ずれかに記載の操舵制御装置であって、前記クラッチを
切断したとき、前記ストッパと前記規制する舵角範囲と
の関係が左右均等の中立状態となるように復帰させる復
帰手段を設けたことを特徴とする。

【００３３】従って、請求項１〜１２のいずれかの発明
の作用に加え、クラッチを切断した時、ストッパと規制
する舵角範囲との関係が左右均等の中立状態となるよう
に復帰手段によって復帰されるため、再びクラッチが接
続され、自動操舵が行なわれる時にストッパを中立状態
から機能させることができ、自動操舵へ円滑に移行させ
ることができる。

【００３４】請求項１４の発明は、請求項１〜１２のい
ずれかに記載の操舵制御装置であって、前記クラッチの
接続を、前記手動操舵機構による舵角が左右中立状態の
略零であるときのみ行なう接続規制手段を設けたことを
特徴とする。

【００３５】従って、請求項１〜１２のいずれかの発明
の作用に加え、自動操舵を行なうためのクラッチの接続
は、接続規制手段によって手動操舵機構による舵角が左
右中立状態の略零であるときにのみ行なわれるため、舵
角範囲を左右均等に確実に規制することができる。

【００３６】

【発明の効果】請求項１の発明では、自動操舵の際にス
トッパによって舵角範囲を機械的に規制することがで
き、舵角範囲の規制をより確実に行なわせることができ
る。又、クラッチを切り、自動操舵を解除すると、手動
操舵機構の操舵に対しストッパは機能しなくなり、手動
操舵機構により前記規制された舵角範囲を越えて大きく
操舵することもできる。

【００３７】請求項２の発明では、請求項１の発明の効
果に加え、クラッチを接続した時、アクチュエータの回
転動力を第３ギヤ、第４ギヤ、第２ギヤ、及び第１ギヤ
を介して手動操舵機構側に伝達することができ、前輪を
自動操舵することができる。従って、アクチュエータ側
の回転動力をストッパによって規制することにより、自
動操舵機構の舵角範囲を確実に規制することができる。
また、ギヤの減速により、アクチュエータを小形化する
こともできる。

【００３８】請求項３の発明では、請求項２の発明の効
果に加え、クラッチの接続時にアクチュエータの回転動
力をステアリングシャフトに伝達することにより、前輪
の自動操舵を行なうことができる。そして、ストッパに
よりアクチュエータの回転動力を規制することにより、
ステアリングシャフトの回転範囲を規制し、自動操舵の
舵角範囲を確実に規制することができる。

【００３９】請求項４の発明では、請求項２の発明の効
果に加え、クラッチの接続時にアクチュエータの回転動
力を第１ギヤから第２ピニオンギヤを介してラックに伝
達することができ、前輪の自動操舵を行なうことができ
る。そして、ストッパによりアクチュエータの回転動力
を規制することにより、ラックの移動範囲を規制し、自
動操舵の舵角範囲を確実に規制することができる。

【００４０】請求項５の発明では、請求項２〜４のいず
れかの発明の効果に加え、第４ギヤの回転範囲を小さく
することにより、ストッパにより自動操舵の舵角範囲を
確実に規制することができる。

【００４１】請求項６の発明では、請求項１の発明の効
果に加え、クラッチの接続時にアクチュエータの回転動
力を第２ピニオンギヤからラックに伝達することがで
き、前輪の自動操舵を確実に行なうことができる。そし
て、ストッパにより第２ピニオンギヤを介してラックの
動きを所定範囲に規制し、自動操舵の舵角範囲を確実に
規制することができる。

【００４２】請求項７の発明では、請求項１〜６のいず
れかの発明の効果に加え、クラッチを接続するとストッ
パが機能し、アクチュエータの回転動力の回転範囲を規
制し、自動操舵の舵角範囲を確実に規制することができ
る。クラッチを切ると、ストッパは機能せず、手動操舵
機構による操舵を規制することなく行なわせることがで
きる。

【００４３】請求項８の発明では、請求項２〜７のいず
れかの発明の効果に加え、クラッチの接続時に一対の係
止部と係止ピンとにより第４ギヤの回転範囲を規制する
ことができ、自動操舵の舵角範囲を確実に規制すること
ができる。

【００４４】請求項９の発明では、請求項４〜６のいず
れかの発明の効果に加え、クラッチの接続時に第２ピニ
オンギヤの回転に対し、ラックは所定範囲内でのみ移動
可能であり、自動操舵の舵角範囲を確実に規制すること
ができる。また、特別なストッパは不要であり、構造が
簡単である。

【００４５】請求項１０の発明では、請求項１の発明の
効果に加え、クラッチの接続時にアクチュエータにより
第２ギヤ、第１ギヤを介して自動操舵を確実に行なわせ
ることができる。

【００４６】請求項１１の発明では、請求項１の発明の
効果に加え、クラッチの接続時にアクチュエータにより
プーリ及びベルトを介して自動操舵を確実に行なわせる
ことができる。

【００４７】請求項１２の発明では、請求項１〜１１の
いずれかの発明の効果に加え、走行状況、道路状況など
に応じて、舵角範囲を設定することができ、舵角範囲の
確実な設定により円滑な自動操舵を行なわせることがで
きる。

【００４８】請求項１３の発明では、請求項１〜１２の
いずれかの発明の効果に加え、クラッチの断続に関わら
ず、ストッパが常に正しい位置で機能し、舵角範囲の規
制を確実に行なうことができる。

【００４９】請求項１４の発明では、請求項１〜１２の
いずれかの発明の効果に加え、クラッチの断続に関わら
ず、手動操舵機構とストッパとの関係を常に正しい状態
に維持することができ、舵角範囲を確実に規制すること
ができる。

【００５０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態（実施
形態）を説明する。尚、図９と対応する構成部分には同
符号を付して説明し、また重複した説明は省略する。

【００５１】（第１実施形態）図１は、本発明の操舵制
御装置の概略構成図を示している。図１において、手動
操舵機構１は、ステアリングホイール５、ステアリング
シャフト７、ピニオンギヤ９、ラック１１を備えてい
る。前記ステアリングシャフト７とピニオンギヤ９との
間には図示はしないがジョイントが介設されている。前
記ピニオンギヤ９及びラック１１はラックハウジング２
３内に配置され、ラックハウジング２３は図示しないイ
ンシュレータを介して車体側にマウントされている。前
記ラック１１の両端部はナックルアーム及びアクスル２
５を介して前輪１３に結合されている。

【００５２】従って、ステアリングホイール５の操舵に
よってステアリングシャフト７、図示しないジョイント
を介してピニオンギヤ９に回転が伝えられる。ピニオン
ギヤ９の回転は、ラック１１の並進運動に変換され、ラ
ック１１の並進運動はナックルアーム及びアクスル２５
の回転運動に変換されて前輪１３が手動操舵される。

【００５３】一方、自動操舵機構３はアクチュエータと
して回転動力源であるモータ２７を備えている。該モー
タ２７は後述する制御手段が走行環境情報を入力して制
御するようになっている。又、前記自動操舵機構３は手
動操舵機構に連結された第１ギヤ２９及び該第１ギヤ２
９に噛合した第２ギヤ３１、前記アクチュエータとして
のモータ２７に連結された第３ギヤ３３及び第３ギヤ３
３に噛合すると共に前記第２ギヤ３９と連動軸３７によ
って同軸に連結された第４ギヤ３５とを備えている。

【００５４】前記第１ギヤ２９は前記ステアリングシャ
フト７に同軸に連結されている。前記第３ギヤ３３はモ
ータ２７の出力軸３９に同軸に連結されている。前記連
動軸３７にはクラッチ４１が介設されている。従って、
クラッチ４１は自動操舵機構３に介設され、自動操舵の
みを断続する構成となっている。該クラッチ４１は後述
する制御手段によって断続制御されるようになってい
る。

【００５５】前記モータ２７とクラッチ４１との間には
モータ２７の回転動力の回転範囲を舵角範囲に対応して
規制するストッパ４２が設けられている。従って、スト
ッパ４２はクラッチ４１の接続時に機能し、自動操舵の
舵角範囲を機械的に規制する構成となっている。

【００５６】具体的には、図１，図２のように、ストッ
パ４２は第４ギヤ３５に設けられた一対の係合部４３
ａ，４３ｂと係止ピン４５ａ，４５ｂとよりなってい
る。係合部４３ａ，４３ｂ、係止ピン４５ａ，４５ｂは
左右対称に設けられ、係止ピン４５ａ，４５ｂは固定側
である車体側に設けられ、第４ギヤ３５の回転角をθ₀
の範囲で規制するようになっている。尚、係止ピン４５
ａ，４５ｂに代えて、面で受けるような構造にすること
もできる。

【００５７】ここで、前記モータ２７は車両への搭載性
を考えるとなるべく小さくするのが肝要であるため、第
１ギヤ２９、第２ギヤ３１、第３ギヤ３３、第４ギヤ３
５の減速比を所定のものに設定する必要がある。本実施
形態の場合、第３ギヤ３３を多回転させて、第４ギヤ３
５をゆっくり回転させる構成としている。従って、第３
ギヤ３３は±１８０°以上回転するため、所定の舵角範
囲に対応した回転角に機械的に規制するストッパを設定
することはできない。そこで、減速比の設定によって、
第４ギヤ３５の回転角を小さなものとして、図２のよう
にストッパ４２を設定している。尚、第２ギヤ３１にス
トッパを設定しないのは、第２ギヤ３１にストッパを設
定すると、クラッチ４１を切ってもストッパが機能して
しまい、手動操舵機構１の操舵角を規制することになる
からである。

【００５８】ここで、減速比を１／１０とする場合の２
つの例についてギヤ比の設定を説明する。ここでは、θ
₀ ＝±９０°で仮に設定する。

【００５９】

【表１】 このように、例１では第４ギヤ３５の回転角が±９０°
であり、第４ギヤ３５にストッパ４２を設けることがで
きる。しかし、例２の場合ではクラッチ１７からステア
リングシャフト７に至る減速比が大きいため、第４ギヤ
３５の回転角が±１８０°と大きくなりすぎ、ストッパ
を設定することができない。こうした事態を避けるため
に、第１ギヤ２９、第２ギヤ３１のギヤ比を大きくせず
に、各々の減速をクラッチ４１とモータ２７との間で行
なうことが望ましいのである。換言すると、モータ２７
の減速を行なうときには、クラッチ４１とステアリング
シャフト７との間の第１ギヤ２９及び第２ギヤ３１の減
速比よりも、クラッチ４１とモータ２７との間の第３ギ
ヤ３３及び第４ギヤ３５の減速比を大きく設定するのが
望ましく、本実施形態ではそのように設定している。

【００６０】尚、本実施形態では、上記のようにギヤの
減速段は第１ギヤ２９：第２ギヤ３１、第４ギヤ３５：
第３ギヤ３３の２段であるが、段をさらに増やすことも
可能である。モータ２７からクラッチ４１までの間で多
段で減速する場合には、規制する所定の舵角範囲がθ₀
であるとしてギヤの回転角度が±１８０°未満のギヤを
選択してストッパを設ければよい。尚、上記実施形態で
は、ギヤでモータ１９の動力を伝えるようにしたが、各
ギヤをプーリに代え、ベルトを掛け回すことによって構
成することもできる。この場合、ストッパを設けるプー
リの回転角を±１８０°未満とし、このプーリにストッ
パを設けて舵角範囲を設定する。

【００６１】ここで本実施形態では、上記のように第４
ギヤ３５の規制された前記回転角θ₀ が規制された舵角
範囲となっている。

【００６２】前記規制する舵角範囲θ₀ は次のように設
定している。対象となる自動車が走行する道路を、例え
ば最小旋回半径がＲ₀ （一般に２４０ｍとされている）
の高速道路として、車両のスタビリティファクタを
Ｋ_S 、ホイールベースをｌ、自動操舵機構が作動する自
動車の最高車速をＶ₀ 、ステアリングギヤ比をＮとする
と、必要舵角θはＲ₀ ／Ｎｌ（１＋Ｋ_S Ｖ₀ ² ）で得ら
れる。実際には、横Ｇが加わると、Ｋ_S の値は増加する
し、路面μなどで車両のアンダーステアが増加しがちと
なるので少なくとも θ₀ ＞Ｎｌ（１＋Ｋ_S Ｖ₀ ² ）／Ｒ₀ ………(1) のように設定しなければならない。上記(1) 式で等号に
等号を含まないのは、自動操舵が正常に行なわれている
時に舵角規制するのではなく、万一の異常が発生した時
だけ必要舵角を越えた範囲で舵角規制を行なうのが本来
の目的だからである。

【００６３】次に、前記モータ２７の制御は図３のよう
な制御装置によって行なう。即ち、前記モータ２７は、
走行環境情報を入力した制御手段としてのコントローラ
４７によって制御されるようになっている。

【００６４】前記走行環境情報は車載カメラであるＣＣ
Ｄカメラ４９と、車速を検出する車速センサ５１によっ
て検出され、ＣＣＤカメラ４９の信号は画像処理装置５
３に入力されるようになっており、画像処理装置５３は
コントローラ４７と信号のやり取りを行なうようになっ
ている。車速センサ５１の信号はコントローラ４７に入
力されるようになっている。

【００６５】コントローラ４７からはステアリングモー
タドライバ５５とクラッチドライバ５７へ信号が出力さ
れ、ステアリングモータドライバ５５はステアリングモ
ータ回転角センサ５９との信号のやり取りによって図１
で示すモータ２７を駆動する。クラッチドライバ５７は
クラッチ１７に断続信号を出力する。

【００６６】具体的には、ＣＣＤカメラ４９で車両前方
の画像を取り込み、画像処理装置５３内で画像のエッジ
処理などを行ない、前方注視点での横変位値εをコント
ローラ４７に入力する。前方注視点とは、例えば車幅方
向中央を通る前後方向の車体中心線上で自動車前方の規
定距離における点である。規定距離は実験等によって求
められ、前記前方注視点に車線が存在した場合でも再操
舵により車線の逸脱を回避できる距離である。又、横変
位値εは自動車前方の車線を区分する区分線と、前方注
視点との横方向における変位である。前記コントローラ
４７には車速センサ５１から車速値Ｖが入力される。
尚、前記前方注視点までの規定距離は車速値に応じて可
変にすることもできる。

【００６７】前記コントローラ４７は前方注視点横変位
εと車速値Ｖとから必要舵角θを演算し、ステアリング
モータドライバ５５に信号を出力する。この信号によっ
てステアリングモータドライバ５５がモータ２７を駆動
する。ここで、図示はしないがモータ２７はサーボ機構
により任意の初期値に制御できるものとしている。又、
コントローラ４７はクラッチドライバ５７に信号を出力
し、自動操舵中はクラッチ１７が接続される。尚、コン
トローラ４７からクラッチドライバ５７、クラッチドラ
イバ５７からクラッチ１７間に万一断線があった時は、
クラッチ１７が切られるように設定してある。

【００６８】前記モータ２７の駆動によってモータ２７
の回転動力は出力軸３９、第３ギヤ３３、第４ギヤ３
５、連動軸３７及びクラッチ４１、第２ギヤ３１、第１
ギヤ２９を介してステアリングシャフト７に伝達され
る。

【００６９】前記ステアリングシャフト７に伝えられた
回転動力は図示しないジョイントを介してピニオンギヤ
９に伝達され、ラック１１の並進運動、ナックルアーム
及びアクスル２５の回転運動を介して左右の前輪１３の
自動操舵が行なわれる。

【００７０】ここで、ＣＣＤカメラ４９で車線区分線で
ある白線を認識しているとき、全く別のものを白線であ
ると判断してしまったり、コントローラ４７に異常をき
たし、ステアリングモータドライバ５５に非常に大きな
舵角値を誤って与えてしまった場合、ソフトウエアによ
り安全側に制御する手段が考えられる。しかし、故障モ
ードは多岐にわたり、あらゆる故障条件に対応するには
別々にセンサ等を設ける必要があり、制御に限界があ
る。このため、本実施形態ではモータ２７が大きく回転
駆動された時、第４ギヤ３５の係合部４３ａ，４３ｂが
係止ピン４５ａ，４５ｂに係止されることによって第４
ギヤ３５の回転角をθ₀ の範囲に規制し、自動操舵中の
舵角範囲を機械的に所定の範囲に規制する。

【００７１】尚、係合部４３ａ，４３ｂが係止ピン４５
ａ，４５ｂに係止されて舵角規制が行なわれた時には、
モータ２７が初期位置（目標位置）まで回転できなくな
るので、モータ２７には大きな電流が流れることにな
る。この電流を検出してクラッチ４１を切るように構成
することもできる。

【００７２】前記クラッチ４１を切ると、自動操舵機構
３による自動操舵は行なわれなくなり、係合部４３ａ，
４３ｂ、係止ピン４５ａ，４５ｂはストッパ４２として
機能しなくなる。従って、ステアリングホイール５の操
作により手動操舵機構１による操舵を舵角範囲の規制な
しに十分に行なうことができる。

【００７３】このように機械的なストッパ４２を設ける
ことにより、ソフトウエアで舵角範囲を規制する場合の
ように、多数のセンサなどを設ける必要がなくなり、著
しいコストダウンを図ることができる。又、ソフトウエ
アによる舵角範囲の規制に加えて、上記機械的なストッ
パ４２による舵角範囲の規制を行なう場合には、舵角範
囲の規制が２重となり、より確実に規制を行なうことが
できる。

【００７４】ところで、クラッチ４１が接続された後、
操舵角範囲は左右均等に存在する必要がある。左右均等
でなければ左右方向で舵角が異なり、右コーナは楽々回
れるが、左コーナは曲がれなくなるなど、自動操舵に不
具合を生じるからである。このような不具合を生じない
ためには、前記クラッチ４１を切断したとき、ストッパ
４２と前記規制する舵角範囲θ₀ との関係が左右均等の
中立状態となるようにし、またクラッチ４１の接続を手
動操舵機構１による舵角が左右中立状態の略零である時
にのみ行なう必要がある。

【００７５】このため、前記コントローラ４７はクラッ
チ４１を切断した時、前記左右均等の中立状態となるよ
うに復帰させる復帰手段として機能させ、また前記クラ
ッチ４１の接続を前記左右中立状態の略零である時にも
に行なう接続規制手段として機能させている。

【００７６】前記コントローラ４７の復帰手段としての
ロジックを図４の（ａ）に、前記接続規制手段としての
ロジックを図４の（ｂ）に示している。

【００７７】図４（ａ）のように、前記コントローラ４
７はステップＳ１において自動運転解除になったか否か
の判断を行ない、クラッチ４１が切られたか否かの判断
が行なわれる。クラッチ４１が切られた時にステップＳ
２において第４ギヤ３５を中立状態となるように復帰さ
せる。

【００７８】又、図４（ｂ）のようにステップＳ１１で
自動運転に入ろうとしているか否かが判断される。この
判断は乗員の意思によってスイッチ操作などにより自動
運転が行なわれるような場合、そのスイッチが押された
か否かなどによって判断することができる。自動運転に
入ろうとしていると判断された場合には、ステップＳ１
２に移行し、ハンドル角の絶対値がθ_ref を下回ってい
るか否かの判断が行なわれる。この角θ_ref は零に近い
値である。ステップＳ１２でハンドル角の絶対値がθ
_ref を下回っていると判断されれば、ステップＳ１３に
おいて自動運転モードが開始される。即ち、クラッチ４
１が接続されるのである。

【００７９】この図４のように制御することにより、ス
トッパ４２がクラッチ４１の断続に関わらず常に正しい
状態で機能することができ、手動操舵機構１、自動操舵
機構３による操舵を無理なく行ない、自動操舵機構３に
よる自動操舵中はストッパ４２による操舵角の規制を確
実に行なわせることができる。

【００８０】図５は上記第１実施形態の変形例を示し、
第１実施形態に対し第３ギヤ３３、第４ギヤ３５を省い
た。この例では、連動軸３７のモータ２７側にストッパ
を設ける。この図５の構造では減速段を持たないため、
モータ２７のトルクを十分確保する必要がある。即ち、
モータ２７のトルクを十分に大きく確保する以外は上記
実施形態と同一であるため、図５の形態においても上記
同様の作用効果を奏することができる。また、減速段を
持たないため、機構が簡単である。

【００８１】（第２実施形態）図６は本発明の第２実施
形態を示している。第２実施形態では、ステアリングシ
ャフト７側のピニオンギヤ（第１ピニオンギヤ）９に対
し、第２ピニオンギヤ６１が設けられ、第２ピニオンギ
ヤ６１には連動軸６３を介して第１ギヤ２９が同軸に連
結されている。減速段を構成する第１ギヤ２９、第２ギ
ヤ３１、第３ギヤ３３、第４ギヤ３５などの構成は第１
実施形態と同一であり、クラッチ４１が連動軸３７に介
設されている。ラックハウジング２３にはサブハウジン
グ部６５が一体に設けられ、モータ２７はサブハウジン
グ部６５にマウントされ、第１ギヤ２９、第２ギヤ３
１、第３ギヤ３３、第４ギヤ３５などはサブハウジング
部６５内に収納されている。ストッパ４２の係止ピン４
５ａ，４５ｂは、固定側であるサブハウジンク部６５に
固定されている。

【００８２】従って、本実施形態では、クラッチ４１を
接続するとモータ２７の回転動力が第３ギヤ３３、第４
ギヤ３５、クラッチ４１及び連動軸３７、第２ギヤ３
１、第１ギヤ２９、連動軸６３を介して、第２ピニオン
ギヤ６１に伝達され、第２ピニオンギヤ６１の回転がラ
ック１１の並進運動となり、第１実施形態同様に前輪１
３の自動操舵を行なうことができる。又、第１実施形態
と同様に自動操舵中の舵角範囲をストッパ４２により機
械的に規制することができる。従って、第１実施形態と
同様な作用効果を奏することができる。又、本実施形態
では、自動操舵機構３をエンジンルーム内に収納するこ
とができるので、モータ１９の作動音などが車室内に伝
達されないなどの効果を有する。

【００８３】図７は第２実施形態の変形例を示してい
る。この実施形態は図６の実施形態に対し、第１ギヤ２
９、第２ギヤ３３を省いている。また、ストッパ４２の
係止ピン４５ａ，４５ｂは、固定側であるサブハウジン
グ６５の仕切板６５ａに固定されている。このような形
態でも第２実施形態と略同様な作用効果を奏することが
できる。

【００８４】尚、第２実施形態に用いるストッパとして
は、前記第４ギヤ３５に用いる係合部４３ａ，４３ｂ及
び係止ピン４５ａ，４５ｂによるストッパ４２に代え
て、図８のようなストッパ４２を用いることもできる。
即ち、このストッパ６７は第２ピニオンギヤ６１及びラ
ック１１の噛合範囲を前記舵角範囲θ₀ に対応して形成
したものである。即ち、ラック１１のラック歯１１ａが
第２ピニオンギヤ６１の噛合する部分で舵角範囲θ₀ に
対応した範囲にのみ設けられている。尚、図６，図７に
おいて第１ピニオンギヤ９側は手動操舵機構１による操
舵を十分に行なわせるためにラック歯は操舵角に応じた
全範囲に設けられている。

【００８５】そして、図８のように構成することによ
り、必要舵角以上に自動操舵しようとしても第２ピニオ
ンギヤ６１とラック１１とが噛み合わないためにラック
１１がストロークしなくなる。従って、自動操舵中の操
舵角を所定範囲θ₀ に規制することができる。

【００８６】尚、第２ピニオンギヤ６１とラック１１と
が噛み合わなくなると、ラック１１はフリーになるが、
前輪１３のセルフアライニングトルクで中立位置に戻
り、安全性は確保することができる。

【００８７】前記各実施形態において、アクチュエータ
を、電動のモータに代えて、油圧駆動のモータや油圧シ
リンダの並進運動をクランク機構などで回転方向の運動
に変えたものを用いることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る概略全体構成図で
ある。

【図２】本発明の第１実施形態に係るストッパを説明す
る要部拡大図である。

【図３】本発明の第１実施形態に係る制御ブロック図で
ある。

【図４】本発明の第１実施形態に係るフローチャートで
あり、（ａ）は自動運転解除の場合のフローチャート、
（ｂ）は自動運転に入る場合のフローチャートを示して
いる。

【図５】第１実施形態の変形例に係る形態の概略全体構
成図である。

【図６】本発明の第２実施形態に係る概略全体構成図で
ある。

【図７】第２実施形態の変形例に係る概略全体構成図で
ある。

【図８】第２実施形態に用いるストッパの変形例を示す
要部拡大図である。

【図９】従来例に係る概略全体構成図である。

【符号の説明】

１ 手動操舵機構 ３ 自動操舵機構 ５ ステアリングホイール ７ ステアリングシャフト ９ ピニオンギヤ（第１ピニオンギヤ） １１ ラック １１ａ ラック歯 １３ 前輪 ２７ モータ（アクチュエータ） ２９ 第１ギヤ ３１ 第２ギヤ ３３ 第３ギヤ ３５ 第４ギヤ ３７ 連動軸 ４１ クラッチ ４２ ストッパ ４３ａ，４３ｂ 係合部 ４３ａ、４５ｂ 係止ピン ４７ コントローラ（制御手段） ６１ 第２ピニオンギヤ ６３ 連動軸 ６７ ストッパ

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステアリングホイールの操舵角に応じて
   前輪を操舵する手動操舵機構と、 走行環境情報を入力した制御手段によるアクチュエータ
   の制御により前記前輪を自動操舵する自動操舵機構と、 前記自動操舵機構に介設され、前記自動操舵のみを断続
   するクラッチとを備えた操舵制御装置において、 前記クラッチの接続時に機能し、前記自動操舵の舵角範
   囲を機械的に規制するストッパを設けたことを特徴とす
   る操舵制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の操舵制御装置であって、 前記アクチュエータは、回転動力によって前記前輪を自
   動操舵する回転動力源であり、 前記自動操舵機構は、前記手動操舵機構に連結された第
   １ギヤ及び該第１ギヤに噛合した第２ギヤと、前記アク
   チュエータに連結された第３ギヤ及び該第３ギヤに噛合
   され且つ前記第２ギヤに連動軸によって同軸に連結され
   た第４ギヤとを備え、 前記クラッチは、前記連動軸に介設されたことを特徴と
   する操舵制御装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の操舵制御装置であって、 前記手動操舵機構は、ステアリングホイールの回転をス
   テアリングシャフトを介して前輪へ伝達するものであ
   り、 前記第１ギヤは、前記ステアリングシャフトに同軸に連
   結されたことを特徴とする操舵制御装置。
4. 【請求項４】 請求項２記載の操舵制御装置であって、 前記手動操舵機構は、ステアリングホイールの回転をス
   テアリングシャフト及び第１ピニオンギヤからラックを
   介して前輪へ伝達するものであり、 前記第１ギヤは、前記ラックに噛合する第２ピニオンギ
   ヤに同軸に連結されたことを特徴とする操舵制御装置。
5. 【請求項５】 請求項２〜４のいずれかに記載の操舵制
   御装置であって、前記第１ギヤ及び第２ギヤの減速比よ
   りも、前記第３ギヤ及び第４ギヤの減速比を大きくした
   ことを特徴とする操舵制御装置。
6. 【請求項６】 請求項１記載の操舵制御装置であって、 前記アクチュエータは、回転動力によって前記前輪を自
   動操舵する回転動力源であり、 前記手動操舵機構は、ステアリングホイールの回転をス
   テアリングシャフト及び第１ピニオンギヤからラックを
   介して前輪へ伝達するものであり、 前記自動操舵機構は、前記アクチュエータによって回転
   駆動される第３ギヤ及び第３ギヤに噛合され且つ前記ラ
   ックに噛合する第２ピニオンギヤに連動軸を介して同軸
   に連結された第４ギヤを備え、 前記クラッチは、前記連動軸に介設されたことを特徴と
   する操舵制御装置。
7. 【請求項７】 請求項１〜６のいずれかに記載の操舵制
   御装置であって、前記ストッパは、前記アクチュエータ
   とクラッチとの間に設けられ、回転動力の回転範囲を前
   記舵角範囲に対応して規制することを特徴とする操舵制
   御装置。
8. 【請求項８】 請求項２〜７のいずれかに記載の操舵制
   御装置であって、前記ストッパは、前記第４ギヤに設け
   られた一対の係合部と、固定側に設けられた一対の係止
   ピンとよりなることを特徴とする操舵制御装置。
9. 【請求項９】 請求項４〜６のいずれかに記載の操舵制
   御装置であって、前記ストッパは、前記第２ピニオンギ
   ヤ及びラックの噛合範囲を、前記舵角範囲に対応して形
   成し構成したことを特徴とする操舵制御装置。
10. 【請求項１０】 請求項１記載の操舵制御装置であっ
    て、 前記自動操舵機構は、前記手動操舵機構に連結された第
    １ギヤ及び第１ギヤに噛合し前記アクチュエータに連動
    軸を介して同軸に連結された第２ギヤを備え、前記クラ
    ッチは、前記連動軸に介設されたことを特徴とする操舵
    制御装置。
11. 【請求項１１】 請求項１記載の操舵制御装置であっ
    て、 前記自動操舵機構は、前記アクチュエータの回転動力を
    前記手動操舵機構側へ伝達するプーリ及びベルトを備
    え、 前記ストッパは、前記プーリの回転範囲を規制すること
    を特徴とする操舵制御装置。
12. 【請求項１２】 請求項１〜１１のいずれかに記載の操
    舵制御装置であって、 前記舵角範囲を、走行する道路の最小旋回半径と、自動
    操舵機構が作動する自動車の最高車速と、該道路の最小
    旋回半径と、車両のスタビリティファクタと、ステアリ
    ングギヤ比から求められる最大操舵角を上回るものに設
    定したことを特徴とする操舵制御装置。
13. 【請求項１３】 請求項１〜１２のいずれかに記載の操
    舵制御装置であって、 前記クラッチを切断したとき、前記ストッパと前記規制
    する舵角範囲との関係が左右均等の中立状態となるよう
    に復帰させる復帰手段を設けたことを特徴とする操舵制
    御装置。
14. 【請求項１４】 請求項１〜１２のいずれかに記載の操
    舵制御装置であって、 前記クラッチの接続を、前記手動操舵機構による舵角が
    左右中立状態の略零であるときのみ行なう接続規制手段
    を設けたことを特徴とする操舵制御装置。