JP3138803B2 - 車両の自動操舵装置 - Google Patents
車両の自動操舵装置Info
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Description
アリング操作によらずに車両を車庫入れするための車両
の自動操舵装置に関する。
74256号公報、特開平4−55168号公報により
既に知られている。これらの車両の自動操舵装置は、従
来周知の電動パワーステアリング装置のアクチュエータ
を利用し、予め記憶した車両の移動距離と転舵角との関
係に基づいて前記アクチュエータを制御することによ
り、バック駐車や縦列駐車を自動で行うようになってい
る。また、ドライバーによる駐車操作中に、自車の予想
移動軌跡内に障害物が検出されると警報を発するもの
が、特開昭62−278477号公報により既に知られ
ている。
を発する警報装置を車両の自動操舵装置に組み合わせれ
ば、自動駐車を一層確実に行うことが可能となる。しか
しながら、前記特開昭62−278477号公報に記載
された警報装置は、車両が障害物と接触する直前になっ
て警報が発せられるので回避操作が間に合わない可能性
があり、また自動駐車制御中に警報が発せられると駐車
操作を最初からやり直すことになって操作が面になる。
で、障害物が存在する場合の自動駐車制御を確実に行え
るようにすることを目的とする。
明では、自動駐車制御中に判定手段が車両の移動軌跡内
に存在する障害物の有無や、車両の移動軌跡内に侵入し
てくる障害物の有無を判定するので、前記障害物が有る
と判定された場合に回避手段を講じることが可能とな
る。また自動駐車制御の開始時に自車の移動軌跡内に既
に障害物が存在する場合には、無駄な自動駐車制御を行
う必要がなくなって時間が節約される。
動軌跡が車両の移動距離に対する車輪の転舵角として記
憶されているので、自動駐車制御中の車速が変動しても
常に一定の移動軌跡を確保することができる。
が障害物となる物体が有ると判定したときに報知手段が
ドライバーに報知するので、ドライバーは障害物の回避
操作を実行することができる。
が障害物となる物体が有ると判定したときに車両自動停
止手段が車両を自動停止させるので、ドライバーが回避
操作行わなくても障害物となる物体を自動的に回避する
ことができる。
ーがブレーキ入力手段を操作するか、或いは自動変速機
をパーキングレンジにシフトすると車両自動停止手段の
作動が解除されるので、ドライバーは特別の操作を行う
ことなく車両自動停止手段の作動を解除することがで
き、更に車両自動停止手段の作動が解除されてもその途
端に車両が動き出すことを防止できる。
転舵されるので車両の小回りが可能になり、狭い場所で
の駐車が容易になる。
付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
で、図1は操舵制御装置を備えた車両の全体構成図、図
2は自車、障害物及び駐車位置の位置関係を説明する
図、図3はバック駐車/左モードの作用説明図、図4は
車両の移動軌跡内に障害物が存在する場合の作用説明
図、図5は車両の移動軌跡内に障害物が侵入する場合の
作用説明図である。
f,Wf及び一対の後輪Wr,Wrを備える。ステアリ
ングホイール1と操舵輪である前輪Wf,Wfとが、ス
テアリングホイール1と一体に回転するステアリングシ
ャフト2と、ステアリングシャフト2の下端に設けたピ
ニオン3と、ピニオン3に噛合するラック4と、ラック
4の両端に設けた左右のタイロッド5,5と、タイロッ
ド5,5に連結された左右のナックル6,6とによって
接続される。ドライバーによるステアリングホイール1
の操作をアシストすべく、或いは後述する車庫入れのた
めの自動操舵を行うべく、電気モータよりなるステアリ
ングアクチュエータ7がウオームギヤ機構8を介してス
テアリングシャフト2に接続される。
3と判断部24とから構成されており、制御部22に
は、ステアリングホイール1の回転角に基づいて前輪W
f,Wfの転舵角θを検出する転舵角検出手段S1 と、
ステアリングホイール1の操舵トルクを検出する操舵ト
ルク検出手段S2 と、左右の前輪Wf,Wfの回転角を
検出する前輪回転角検出手段S3 ,S3 と、ブレーキペ
ダル9の操作(操作量)を検出するブレーキ操作検出手
段S4 と、セレクトレバー10により選択されたシフト
レンジ(「D」レンジ、「R」レンジ、「N」レンジ、
「P」レンジ等)を検出するシフトレンジ検出手段S5
と、車両Vの前部、中央部及び後部に設けられた合計8
個の物体検出手段S6 …とからの信号が入力される。物
体検出手段S6 …は公知のソナー又はレーダーから構成
される。尚、8個の物体検出手段S 6 …と制御部22と
を接続するラインは、図面の煩雑化を防ぐために省略し
てある。
作されるモード選択スイッチS7 及び自動駐車スタート
スイッチS8 が接続される。モード選択スイッチS
7 は、後述する4種類の駐車モード、即ちバック駐車/
右モード、バック駐車/左モード、縦列駐車/右モード
及び縦列駐車/左モードの何れかを選択する際に操作さ
れる。自動駐車スタートスイッチS8 は、モード選択ス
イッチS7 で選択した何れかのモードによる自動駐車を
開始する際に操作される。
のデータ、即ち車両Vの移動距離Xに対する規範転舵角
θrefの関係が、予めテーブルとして記憶されてい
る。車両Vの移動距離Xは、既知である前輪Wfの周長
に前輪回転角検出手段S3 で検出した前輪Wfの回転角
を乗算することにより求められる。尚、前記移動距離X
の算出には、左右一対の前輪回転角検出手段S3 ,S3
の出力のハイセレクト値、ローセレクト値、或いは平均
値が使用される。
びスイッチS7 ,S8 からの信号と、記憶部23に記憶
された駐車モードのデータと、判断部24において判断
された障害物の有無とに基づいて、前記ステアリングア
クチュエータ7の作動と、ブレーキアクチュエータ12
(例えば、前輪Wf,Wf及び後輪Wr,Wrのブレー
キシリンダの作動を制御する油圧アクチュエータ)の作
動と、液晶モニターよりなる操作段階教示装置11の作
動とを制御する。操作段階教示装置11には、ドライバ
ーに音声で指示を行うスピーカが設けられる。
の作用について説明する。
スタートスイッチS8 がONしていないとき)には、操
舵制御装置21は一般的なパワーステアリング制御装置
として機能する。具体的には、ドライバーが車両Vを旋
回させるべくステアリングホイール1を操作すると、操
舵トルク検出手段S2 がステアリングホイール1に入力
された操舵トルクを検出し、操舵制御装置21の制御部
22は前記操舵トルクに基づいてステアリングアクチュ
エータ7を駆動する。その結果、ステアリングアクチュ
エータ7の駆動力によって左右の前輪Wf,Wfが転舵
され、ドライバーのステアリング操作がアシストされ
る。
にある駐車位置にバックしながら駐車するモード)を例
にとって、図2に示すような状況にある車両が自動駐車
を行う場合の作用を説明する。
き、ドライバーがモード選択スイッチS7 を操作してバ
ック駐車/左モードを選択すると、8個の物体検出手段
S6 …からの信号に基づいて作成された自車の周囲の画
像が操作段階教示装置11に写し出される。即ち、図3
(A)は前記図2に対応する操作段階教示装置11の画
像であって、そこには障害物となる駐車中の2台の車両
の画像と、●印で示す自車位置と、×印で示す駐車位置
と、○印で示すシフト位置(前進から後進に切り換える
位置)と、自車位置からシフト位置を経て駐車位置に至
る自車の予想移動経路とが示される。更に操作段階教示
装置11には、選択されたモードである「バック駐車/
左」の文字及び現在の段階である「前進」の文字が表示
される。
と、操作段階教示装置11に接続されたスピーカからの
音声で「ゆっくり前進して下さい。」と指示が出され
る。ドライバーがブレーキペダル9を緩めて車両を前進
クリープ走行させると、ドライバーがステアリングホイ
ール1を操作しなくても、モード選択スイッチS7 によ
り選択されたバック駐車/左モードのデータに基づいて
前輪Wf,Wfが自動操舵される。
したバック駐車/左モードの規範転舵角θrefと、転
舵角検出手段S1 から入力された転舵角θとに基づいて
偏差E(=θref−θ)を算出し、その偏差Eが0に
なるようにアクチュエータ7の作動を制御する。このと
き、規範転舵角θrefのデータは車両の移動距離Xに
対応して設定されているため、クリープ走行の車速に変
動があっても車両は常に前記移動軌跡上を移動すること
になる。
に示すように、操作段階教示装置11に表示される現在
の段階が「前進」から「後進準備」に変わるとともに、
スピーカからの音声で「後進の準備をして下さい。」と
指示が出される。車両がシフト位置に達し、ドライバー
が車両を停車してセレクトレバー10を「D」レンジか
ら「R」レンジに操作すると、図3(C)に示すよう
に、操作段階教示装置11に表示される現在の段階が
「後進準備」から「後進」に変わるとともに、スピーカ
からの音声で「ゆっくり後進して下さい。」と指示が出
される。
がブレーキペダル9を緩めると、車両が移動軌跡に沿っ
て後進クリープ走行する。この後進クリープ走行の場合
も、前述した前進クリープ走行の場合と同様に、ドライ
バーがステアリングホイール1を操作しなくてもバック
駐車/左モードのデータに基づいて前輪Wf,Wfが自
動操舵される。そして、車両が駐車位置に達すると、ス
ピーカからの指示に基づいてドライバーがブレーキペダ
ル9を踏み込んで車両を停止させ、セレクトレバー10
を「R」レンジから「P」レンジに操作することにより
自動駐車制御が終了する。
制御は、ドライバーがモード選択スイッチS7 をOFF
した場合に解除されるが、それ以外にも以下の〜の
場合に解除されて通常のパワーステアリング制御に復帰
し、の場合には更に自動ブレーキが作動して車両が障
害物に接触することが防止される。 ドライバーがブレーキペダル9から足を離した場合 ドライバーがステアリングホイール1を操作した場
合 何れかの物体検出手段S6 が障害物を検出した場合 先ず、前記のドライバーがブレーキペダル9から足を
離した場合について説明する。自動駐車制御はドライバ
ーがブレーキペダル9を踏んでクリープ運転を行ってい
る間に実行されるもので、ドライバーがブレーキ操作を
中止したとき、即ちドライバーがブレーキペダル9から
足を離してブレーキ操作検出手段S4 で検出した操作量
が0になると、或いはクリープ走行車速を低車速に抑え
得るブレーキ力以下になると、自動駐車制御が解除され
て通常のパワーステアリング制御に復帰する。
9に足を乗せた状態でブレーキ操作量が僅かな状態での
み自動駐車制御を許可することにより、自動駐車制御中
にドライバーが自ら障害物を発見して車両を停止させる
場合に、ブレーキ操作を遅滞なく行うことができる。ま
た自動駐車制御中にドライバーが駐車を断念してアクセ
ルペダルを踏み込んだような場合、ブレーキペダル9か
ら足を離した瞬間に自動駐車制御が解除されるため、ド
ライバーがモード選択スイッチS7 をOFFする必要が
なくなって操作性が向上する。
ホイール1を操作した場合について説明する。自動駐車
制御中にドライバーはステアリングホイール1を操作す
る必要はないが、緊急時に備えてステアリングホイール
1に手を添えておいても良い。自動駐車制御中にドライ
バーが障害物等を発見し、その障害物を回避するために
ステアリングホイール1を操作した場合、操舵トルク検
出手段S2 が所定値以上の操舵トルクを検出すると自動
駐車制御が解除される。このように、ドライバーがステ
アリングホイール1を操作した場合に自動駐車制御を解
除することにより、ドライバーの障害物回避操作と自動
駐車制御との干渉が防止され、スムーズな障害物回避が
可能となる。
が障害物を検出した場合について説明する。8個の物体
検出手段S6 …により車両の周囲に存在する障害物を連
続的に検出することにより、判断部24が自車の移動軌
跡内に停止した障害物が既に存在しているか否かを判断
し、更に小動物のような移動する障害物の場合には、そ
の障害物の推定される移動軌跡が自車の移動軌跡内に進
入してくる可能性の有無を判断する。
の2台の車両の一部が自車の移動軌跡内に突出して障害
物となっている場合を示すものである。この場合、スピ
ーカからの音声で「予想移動軌跡内に障害物がありま
す。」と報知され、同時に操作段階教示装置11の画面
上に、自車と障害物とが干渉する部分が点滅等により表
示されるとともに、「移動軌跡内に障害物あり」の文字
が表示される。この場合には、自動駐車制御を実行する
前の段階で障害物の存在により自動駐車制御ができない
ことが明らかになるため、無駄な自動駐車制御を行う必
要がなくなって時間が節約される。
自車の移動軌跡内に小動物等が侵入して障害物となる可
能性がある場合を示すものである。この場合、スピーカ
からの音声で「障害物が接近しています注意して下さ
い。」と報知され、同時に操作段階教示装置11の画面
上に、自車と障害物とが干渉する可能性がある部分が点
滅等により表示されるとともに、「障害物接近」の文字
が表示される。
する可能性があると判断した場合には、制御部22から
の指令でブレーキアクチュエータ12が作動して車両を
自動的に停止させ、同時に自動駐車制御を解除する。こ
のように障害物の検出により自動駐車制御を解除するこ
とにより、ドライバーが自発的に障害物回避操作を行っ
た場合に、その障害物回避操作と自動駐車制御との干渉
が防止される。
とき、ドライバーが自発的にブレーキペダル9を踏み込
んでブレーキ操作検出手段S4 が所定値以上の踏力を検
出するか、或いはドライバーがセレクトレバー10を
「P」レンジに操作すると前記自動ブレーキの作動が解
除される。これにより、ドライバーは特別の解除操作を
行う必要がなくなって操作性が向上する。
を説明する。
画面上にソナーやレーダーの出力に基づいて作成した自
車の周囲の画像が写しだされるが、第2実施例では、車
両に設けた物体検出手段S6 …としてのテレビカメラで
撮影した映像が写し出され、更にこの映像には自車の移
動軌跡が重ね合わされる。第1実施例の8個のソナーや
レーダーを全てテレビカメラで置き換えても良く、また
その一部をテレビカメラで置き換えても良いが、テレビ
カメラは車両の前後に少なくとも1台ずつ設けられる。
そして車両の前進時には車体前部のテレビカメラで撮影
した映像を写し出し、車両の後進時には車体後部のテレ
ビカメラで撮影した映像を写し出すことにより、ドライ
バーは自車の位置や周囲の状況を一層確実に把握するこ
とが可能となる。
もので、図7は前後輪操舵制御装置を備えた車両の全体
構成図、図8は作用説明図である。
r,Wrを操舵可能な前後輪操舵車両に本発明を適用し
たものであり、前輪Wf,Wf用のステアリングアクチ
ュエータ7に加えて、後輪Wr,Wr用のステアリング
アクチュエータ7′を備えている。
して操舵する場合には、記憶部23に前輪Wf,Wfの
規範転舵角θrefに加えて後輪Wr,Wrの規範転舵
角θrefを記憶しておき、前輪Wf,Wf及び後輪W
r,Wrの転舵角θがそれぞれの前記規範転舵角θre
fとなるように、制御部22が両方のステアリングアク
チュエータ7,7′の作動を制御する。
後輪Wr,Wrの転舵角θを制御する場合には、記憶部
23に前輪Wf,Wfの規範転舵角θrefのみを記憶
しておき、制御部22は前輪Wf,Wfの転舵角θが前
記規範転舵角θrefとなるようにステアリングアクチ
ュエータ7の作動を制御するとともに、後輪Wr,Wr
の転舵角θが前記規範転舵角θrefに比例した値とな
るようにステアリングアクチュエータ7′の作動を制御
する。
例の前輪操舵車両がバック駐車/左モードで駐車すると
きに必要なスペースは、図8(A)に斜線で示したスペ
ースとなる。また第3実施例の前後輪操舵車両がバック
駐車/左モードで駐車するときに必要なスペースは、図
8(C)に斜線で示した僅かなスペースとなり、これは
図8(B)に示すa,bの領域をできる限り小さくした
最小限にスペースに近いものとなる。
おいて複数の移動軌跡を設定できるようになり、障害物
を回避できるケースが増えて自動駐車制御の利用頻度が
大幅に増加する。
ッチ等の選択手段を設けてドライバーが前輪操舵或いは
前後輪操舵を選択できるようにしても良いし、物体検出
手段S6 の検出結果に基づいて駐車スペースの大小を判
断し、これにより前輪操舵或いは前後輪操舵を選択する
ようにしても良い。
明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行う
ことが可能である。
によれば、記憶手段の記憶内容に基くステアリングアク
チュエータの制御中に、物体検出手段の出力に基づい
て、移動軌跡内に存在して障害物となる物体及び/又は
移動軌跡内に侵入して障害物となる物体の有無を判定す
る判定手段を備えたことにより、自動駐車制御中に車両
が障害物に接触しないように回避手段を講じることが可
能となる。しかも、自動駐車制御の開始時に自車の移動
軌跡内に既に障害物が存在する場合には、無駄な自動駐
車制御を行う必要がなくなって時間が節約される。
記憶手段は、車両の移動距離に対する車輪の転舵角とし
て車両の移動軌跡を記憶するので、自動駐車制御中の車
速の大小に関わらず一定の移動軌跡を確保することがで
きる。
判定手段が障害物となる物体が有ると判定したときにド
ライバーに報知する報知手段を備えたことにより、ドラ
イバーに障害物の回避操作を促すことができる。
判定手段が障害物となる物体が有ると判定したときに車
両を自動停止させる車両自動停止手段を備えたことによ
り、障害物となる物体との接触を自動的に回避すること
ができる。
車両が自動変速機を備えてなり、車両自動停止手段の作
動はドライバーによるブレーキ入力手段の操作、或いは
自動変速機のパーキングレンジへのシフトにより解除さ
れるので、車両自動停止手段の作動を解除した途端に車
両が動き出すことを防止できる。
転舵される車輪が前後輪であるので、車両の小回りが可
能になって狭い場所での駐車が容易になる。
る図
用説明図
用説明図
た車両の全体構成図
段) 22 制御部(制御手段) 23 記憶部(記憶手段) 24 判断部(判断手段) S6 物体検出手段 V 車両 Wf 前輪(車輪) Wr 後輪(車輪) θ 転舵角
Claims (6)
- 【請求項1】 ドライバーのステアリング操作に基づい
て車輪(Wf,Wr)を転舵するステアリングアクチュ
エータ(7,7′)と、 ドライバーにより操作されるブレーキ入力手段(9)
と、 目標停車位置までの車両(V)の移動軌跡を予め記憶す
る記憶手段(23)と、 ドライバーのステアリング操作に代えて、前記記憶手段
(23)の記憶内容に基づいて前記ステアリングアクチ
ュエータ(7,7′)を制御する制御手段(22)と、 車両(V)の周囲の物体を検出する物体検出手段
(S6 )と、を備えた車両の自動操舵装置において、 前記記憶手段(23)の記憶内容に基く前記ステアリン
グアクチュエータ(7,7′)の制御中に、物体検出手
段(S6 )の出力に基づいて、前記移動軌跡内に存在し
て障害物となる物体及び/又は前記移動軌跡内に侵入し
て障害物となる物体の有無を判定する判定手段(24)
を備えたことを特徴とする車両の自動操舵装置。 - 【請求項2】 前記記憶手段(23)は、車両(V)の
移動距離に対する車輪(Wf,Wr)の転舵角(θ)と
して前記車両(V)の移動軌跡を記憶することを特徴と
する、請求項1記載の車両の自動操舵装置。 - 【請求項3】 前記判定手段(24)が前記障害物とな
る物体が有ると判定したときにドライバーに報知する報
知手段(11)を備えたことを特徴とする、請求項1又
は2記載の車両の自動操舵装置。 - 【請求項4】 前記判定手段(24)が前記障害物とな
る物体が有ると判定したときに車両(V)を自動停止さ
せる車両自動停止手段(12)を備えたことを特徴とす
る、請求項1又は2記載の車両の自動操舵装置。 - 【請求項5】 車両(V)が自動変速機を備えてなり、
前記車両自動停止手段(12)の作動はドライバーによ
る前記ブレーキ入力手段(9)の操作、或いは前記自動
変速機のパーキングレンジへのシフトにより解除される
ことを特徴とする、請求項4記載の車両の自動操舵装
置。 - 【請求項6】 前記転舵される車輪(Wf,Wr)が前
後輪であることを特徴とする、請求項1〜5の何れかに
記載の車両の自動操舵装置。
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