JPH11208496A - 車両の自動操舵装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 車両の自動操舵装置において、車輪に加わる
荷重の変化によって発生する移動軌跡に誤差を補償す
る。 【解決手段】 懸架装置のアームの揺動角やダンパーの
伸縮量に基づいて前後輪の荷重を検出し、その荷重に基
づいて前後輪への荷重配分比率を算出する（ステップＳ
２）。操舵輪である前輪への荷重配分比率が基準状態よ
りも大きければ、自動操舵を行うべく記憶されている規
範転舵角を増加方向に補正するとともに（ステップＳ
３，Ｓ４）、前記荷重配分比率が基準状態よりも小さけ
れば、前記規範転舵角を減少方向に補正する（ステップ
Ｓ５，Ｓ６）。これにより、乗員の人数、乗員の着座位
置、荷物や燃料の積載状態、路面の傾斜状態等により発
生する車両の移動軌跡にずれを的確に補正し、常に所望
の移動軌跡に沿って車両を自動操舵することが可能とな
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、ドライバーのステ
アリング操作によらずに車両を自動的に駐車するための
車両の自動操舵装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】かかる車両の自動操舵装置は特開平３−
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規範転舵角と
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。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、車輪の転舵
角が一定であっても、乗車人数の差や荷物の積載量の差
によって車輪に加わる荷重が変化すると、それに応じて
車両の移動軌跡も変化する。特に、操舵輪の荷重変化は
車両の移動軌跡に大きな影響を与えるもので、懸架装置
のジオメトリーの変化、アクチュエータの負荷増大に伴
う転舵角の追従遅れ、タイヤの変形量の増大等の要因に
より車両の旋回半径が増加する傾向が発生する。

【０００４】しかしながら、従来の自動操舵装置は標準
積載状態（例えば、二人乗車で荷物無し）で適正な移動
軌跡が得られるように設定されているため、車輪に加わ
る荷重の増減によって移動軌跡に誤差が発生する問題が
ある。

【０００５】本発明は前述の事情に鑑みてなされたもの
で、車両の自動操舵装置において、車輪に加わる荷重の
変化によって発生する移動軌跡に誤差を補償することを
目的とする。

【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、請求項１に記載された発明は、目標位置までの車両
の移動軌跡を記憶または演算する移動軌跡設定手段と、
車輪を転舵するアクチュエータと、車両が目標位置まで
移動する間に移動軌跡設定手段により記憶または演算さ
れた移動軌跡に基づいてアクチュエータの駆動を制御す
る制御手段とを備えた車両の自動操舵装置において、車
輪の荷重状態を検出する荷重状態検出手段と、荷重状態
検出手段により検出された車輪の荷重状態に応じて前記
移動軌跡を補正する移動軌跡補正手段とを備えたことを
特徴とする。

【０００７】上記構成によれば、乗員の人数、乗員の着
座位置、荷物や燃料の積載状態、路面の傾斜状態、懸架
ばねの劣化による車高変化等に応じて転舵角に対する車
両の移動軌跡にずれが発生しても、荷重状態検出手段で
検出した車輪の荷重状態に応じて移動軌跡補正手段が前
記移動軌跡を補正するので、常に所望の移動軌跡に沿っ
て車両を自動操舵することが可能となる。

【０００８】また請求項２に記載された発明は、請求項
１の構成に加えて、前記荷重状態検出手段は懸架装置の
アームの揺動角に基づいて車輪の荷重状態を検出するこ
とを特徴とする。

【０００９】上記構成によれば、懸架装置のアームの揺
動角に基づいて車輪の荷重状態を検出するので、車輪の
荷重状態を正確に検出することができる。

【００１０】また請求項３に記載された発明は、請求項
１の構成に加えて、前記荷重状態検出手段は車輪の懸架
装置のダンパーの伸縮量に基づいて車輪の荷重状態を検
出することを特徴とする。

【００１１】上記構成によれば、懸架装置のダンパーの
伸縮量に基づいて車輪の荷重状態を検出するので、車輪
の荷重状態を正確に検出することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、添
付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。

【００１３】図１〜図５は本発明の一実施例を示すもの
で、図１は自動操舵装置を備えた車両の全体構成図、図
２はバック駐車／左モードの作用説明図、図３はモード
選択スイッチおよび自動駐車スタートスイッチを示す
図、図４は自動駐車プログラムのフローチャート、図５
は懸架装置の正面図である。

【００１４】図１に示すように、車両Ｖは一対の前輪Ｗ
ｆ，Ｗｆおよび一対の後輪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に噛み合うラック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、ある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。

【００１５】操舵制御装置２１は、制御部２２、記憶部
２３、荷重状態検出部２４および移動軌跡補正部２５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Ｗｆ，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の操作量を検出
するブレーキ操作量検出手段Ｓ₄ と、セレクトレバー１
０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
部およ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、レーダー、テレビカメラ等から構成され
る。尚、８個の物体検出手段Ｓ₆ …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。

【００１６】図３を併せて参照すると明らかなように、
車両Ｖの自動駐車を行うべく、ドライバーにより操作さ
れるモード選択スイッチＳ₇ および自動駐車スタートス
イッチＳ₈ が制御部２２に接続される。モード選択スイ
ッチＳ₇ 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
モードおよび縦列駐車／左モードの何れかを選択する際
に操作される４個のボタンを備える。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。

【００１７】本発明の移動軌跡設定手段を構成する記憶
部２３には、４種類の駐車モードのデータが、車両Ｖの
移動距離Ｘに対する規範転舵角θｒｅｆの関係を表すテ
ーブルとして予め記憶されている。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Ｓ
₃ ，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、あるいは平均値が使用され
る。

【００１８】本発明の荷重状態検出手段を構成する荷重
状態検出部２４には、前輪Ｗｆ，Ｗｆおよび後輪Ｗｒ，
Ｗｒのサスペンションアームにそれぞれ設けた揺動角検
出手段Ｓ₉ …が接続される。各揺動角検出手段Ｓ₉ …で
検出した各車輪の荷重は荷重状態検出部２４に入力さ
れ、荷重状態検出部２４は前輪Ｗｆ，Ｗｆおよび後輪Ｗ
ｒ，Ｗｒへの荷重配分比率を算出する。尚、４個の揺動
角検出手段Ｓ₉ …と荷重状態検出部２４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。

【００１９】図５は前輪Ｗｆ（あるいは後輪Ｗｒ）の懸
架装置の正面図であって、車体３１にアッパーアーム３
２およびロアアーム３３を介してナックル６が接続され
ており、このナックル６と一体の車軸３４に前輪Ｗｆが
回転自在に支持される。そして懸架ばね３５を外周に備
えたダンパー３６によって、ロアアーム３３と車体３１
とが接続される。

【００２０】例えば、アッパーアーム３２の基部に該ア
ッパーアーム３２の上下揺動角を検出する前記揺動角検
出手段Ｓ₉ が設けられる。前輪Ｗｆに加わる荷重が増加
すると、懸架ばね３５およびダンパー３６を圧縮して前
輪Ｗｆが車体３１に対して相対的に上動し、アッパーア
ーム３２の先端が上方に揺動する。従って、揺動角検出
手段Ｓ₉ により検出したアッパーアーム３２の揺動角に
基づいて、前輪Ｗｆに加わる荷重の大きさを検出するこ
とができる。後輪Ｗｒ，Ｗｒに加わる荷重も同様して検
出することができる。

【００２１】尚、アッパーアーム３２に代えて、ロアア
ーム３３に揺動角検出手段Ｓ₉ を設けることができる。
またダンパー３６の伸縮量を検出するストローク検出手
段Ｓ ₁₀を設け、このストローク検出手段Ｓ₁₀で検出した
ダンパー３６の伸縮量に基づいて前輪Ｗｆあるいは後輪
Ｗｒに加わる荷重の大きさを検出しても良い。

【００２２】本発明の移動軌跡補正手段を構成する移動
軌跡補正部２５は、荷重状態検出部２４が検出した前輪
Ｗｆ，Ｗｆおよび後輪Ｗｒ，Ｗｒへの荷重配分比率に基
づいて、記憶部２３に記憶した４種類の駐車モードのデ
ータを補正する。

【００２３】而して、制御部２２は、前記各検出手段Ｓ
₁ 〜Ｓ₆ およびスイッチ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、液晶モニタ
ー、スピーカ、ランプ、チャイム、ブザー等を含む操作
段階教示装置１１の作動とを制御する。

【００２４】次に、前述の構成を備えた本発明の実施例
の作用について説明する。

【００２５】自動駐車を行わない通常時（前記モード選
択スイッチＳ₇ が操作されていないとき）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、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の駆動を制御す
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。

【００２６】次に、バック駐車／左モード（車両Ｖの左
側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、自動操舵制御の内容を説明する。

【００２７】先ず、図２（Ａ）に示すように、ドライバ
ー自身のステアリング操作により車両Ｖを駐車しようと
する車庫の近傍に移動させ、車体の左側面を車庫入口線
にできるだけ近づけた状態で、予め決められた基準（例
えば、ドアの内側に設けられたマークやサイドミラー）
が車庫の中心線に一致する位置（スタート位置）に車
両Ｖを停止させる。そして、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ともに自動
駐車スタートスイッチＳ₈ をＯＮすると、自動操舵制御
が開始される。自動操舵制御が行われている間、操作段
階教示装置１１には自車の現在位置、周囲の障害物、駐
車位置、スタート位置から目標位置までの自車の予想移
動軌跡、前進から後進に切り換える折り返し位置等が表
示され、併せてスピーカからの音声でドライバーに前記
折り返し位置におけるセレクトレバー１０の操作等の各
種の指示や警報が行われる。

【００２８】自動操舵制御により、ドライバーがブレー
キペダル９を緩めて車両Ｖをクリープ走行させるだけで
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。即
ち、スタート位置から折り返し位置まで車両Ｖが前
進する間は前輪Ｗｆ，Ｗｆは右に自動操舵され、折り返
し位置から目標位置まで車両Ｖが後進する間は前輪
Ｗｆ，Ｗｆは左に自動操舵される。

【００２９】図２（Ｂ）から明らかなように、自動操舵
が行われている間、制御部２２は記憶部２３から読み出
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
なるようにステアリングアクチュエータ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Ｖ
の移動距離Ｘに対応して設定されているため、クリープ
走行の車速に多少の変動があっても車両Ｖは常に前記移
動軌跡上を移動することになる。

【００３０】ところで、上記自動操舵制御はドライバー
がブレーキペダル９を踏んで車両がクリープ走行する間
に実行されるため、ドライバーが障害物を発見したとき
に速やかにブレーキペダル９を踏み込んで車両Ｖを停止
させることができる。

【００３１】上述した自動操舵制御は、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
出した場合に解除され、通常のパワーステアリング制御
に復帰する。

【００３２】さて、上述した自動操舵制御を行う際に、
車両Ｖの前輪Ｗｆ，Ｗｆおよび後輪Ｗｒ，Ｗｒへの荷重
状態の変化によって移動軌跡に誤差が発生するのを回避
すべく、記憶部２３に記憶された駐車モードのデータ
（移動距離Ｘに対する規範転舵角θｒｅｆの関係）に以
下のような補正が加えられる。

【００３３】先ず、ステップＳ１で、揺動角検出手段Ｓ
₉ …で前輪Ｗｆ，Ｗｆおよび後輪Ｗｒ，Ｗｒのサスペン
ションアームの揺動角を検出する。続くステップＳ２
で、前記揺動角が入力された荷重状態検出部２４は、前
輪Ｗｆ，Ｗｆおよび後輪Ｗｒ，Ｗｒのそれぞれに作用す
る荷重を算出するとともに、その荷重から前輪Ｗｆ，Ｗ
ｆおよび後輪Ｗｒ，Ｗｒへの荷重配分比率を算出する。

【００３４】続いて、ステップＳ３で、算出された荷重
配分比率を標準状態での荷重配分比率と比較し、その結
果、前輪Ｗｆ，Ｗｆへの荷重配分比率が増加していれ
ば、ステップＳ４で、移動軌跡補正部２５が記憶部２３
に記憶された駐車モードのデータを補正する。前輪Ｗ
ｆ，Ｗｆへの荷重配分比率が増加した状態は、トランク
や後席に荷物が積載されておらず、且つ体重の重い乗員
が運転席および助手席だけに着座したような場合に発生
する。そして、このように操舵輪である前輪Ｗｆ，Ｗｆ
の荷重が増加した状態では、懸架装置のアライメントの
変化、アクチュエータの負荷増大に伴う転舵角の追従遅
れ、タイヤの変形量の増大等の要因により車両の旋回半
径が増加する傾向が発生するため、移動軌跡補正部２５
は前記傾向を打ち消すべく、図２（Ｂ）に破線で示すよ
うに規範転舵角θｒｅｆの絶対値を増加する方向に補正
する。

【００３５】一方、前記ステップＳ３で前輪Ｗｆ，Ｗｆ
への荷重配分比率が増加しておらず、ステップＳ５で後
輪Ｗｒ，Ｗｒへの荷重配分比率が増加していれば、ステ
ップＳ６で、移動軌跡補正部２５が記憶部２３に記憶さ
れた駐車モードのデータを補正する。後輪Ｗｒ，Ｗｒへ
の荷重配分比率が増加した状態は、助手席に乗員が着座
していない場合、後席に乗員が着座している場合、トラ
ンクや後席に荷物が積載されている場合等に発生する。
そして、このように操舵輪である前輪Ｗｆ，Ｗｆの荷重
が減少した状態では車両の旋回半径が減少する傾向が発
生するため、移動軌跡補正部２５は前記傾向を打ち消す
べく、図２（Ｂ）に鎖線で示すように規範転舵角θｒｅ
ｆの絶対値を減少する方向に補正する。

【００３６】尚、規範転舵角θｒｅｆの補正量は一定値
でも良いが、標準状態での荷重配分比率からの偏差が増
加するに応じて補正量が増加するように設定すれば、移
動軌跡のずれを一層効果的に補償することができる。ま
たステップＳ３およびステップＳ５で前輪Ｗｆ，Ｗｆお
よび後輪Ｗｒ，Ｗｒへの荷重配分比率が増加も減少もし
ていない状態では、図２（Ｂ）に実線で示す標準状態で
の規範転舵角θｒｅｆを補正することなくそのまま採用
する。

【００３７】而して、ステップＳ７で、図２（Ｂ）に示
す移動距離Ｘと規範転舵角θｒｅｆとの関係に基づいて
自動操舵を行うことにより、前輪Ｗｆ，Ｗｆおよび後輪
Ｗｒ，Ｗｒへの荷重配分比率の変化に影響されることな
く、常に一定の移動軌跡で自動駐車を行うことができ
る。

【００３８】また、路面が車両Ｖの前下がりに傾斜して
いると前輪Ｗｆ，Ｗｆへの荷重配分比率が増加し、路面
が車両Ｖの後下がりに傾斜していると後輪Ｗｒ，Ｗｒへ
の荷重配分比率が増加するが、この路面傾斜によって発
生する移動軌跡の誤差も本実施例により補償することが
できる。同様に、懸架ばねの劣化により車高が変化する
と、懸架装置のジオメトリーが変化して移動軌跡に誤差
が発生するが、その誤差も本実施例により補償すること
ができる。

【００３９】以上、本発明の実施例を説明したが、本発
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。

【００４０】例えば、実施例では目標位置までの車両Ｖ
の移動軌跡が予め記憶部２３に記憶されているが、車両
Ｖの現在位置および目標位置から前記移動軌跡を算出す
ることも可能である。また実施例では荷重状態検出部２
４が前輪Ｗｆ，Ｗｆおよび後輪Ｗｒ，Ｗｒ間の荷重配分
比率を算出しているが、移動軌跡のずれに及ぼす影響の
大きい前輪Ｗｆ，Ｗｆの荷重変化だけを検出し、その荷
重変化に基づいて移動軌跡を補正することができる。更
に前輪Ｗｆ，Ｗｆおよび後輪Ｗｒ，Ｗｒ間の荷重配分比
率に加えて、前輪Ｗｆ，Ｗｆおよび後輪Ｗｒ，Ｗｒのト
ータルの荷重を考慮して移動軌跡を補正しても良い。

【００４１】

【発明の効果】以上のように請求項１に記載された発明
によれば、乗員の人数、乗員の着座位置、荷物や燃料の
積載状態、路面の傾斜状態、懸架ばねの劣化による車高
変化等に応じて転舵角に対する車両の移動軌跡にずれが
発生しても、荷重状態検出手段で検出した車輪の荷重状
態に応じて移動軌跡補正手段が前記移動軌跡を補正する
ので、常に所望の移動軌跡に沿って車両を自動操舵する
ことが可能となる。

【００４２】また請求項２に記載された発明によれば、
懸架装置のアームの揺動角に基づいて車輪の荷重状態を
検出するので、車輪の荷重状態を正確に検出することが
できる。

【００４３】また請求項３に記載された発明によれば、
懸架装置のダンパーの伸縮量に基づいて車輪の荷重状態
を検出するので、車輪の荷重状態を正確に検出すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】自動操舵装置を備えた車両の全体構成図

【図２】バック駐車／左モードの作用説明図

【図３】モード選択スイッチおよび自動駐車スタートス
イッチを示す図

【図４】自動駐車プログラムのフローチャート

【図５】懸架装置の正面図

【符号の説明】

７ ステアリングアクチュエータ（アクチュエ
ータ） ２２ 制御部（制御手段） ２３ 記憶部（移動軌跡設定手段） ２４ 荷重状態検出部（荷重状態検出手段） ２５ 移動軌跡補正部（移動軌跡補正手段） ３２ アッパーアーム（アーム） ３６ ダンパー Ｖ 車両 Ｗｆ 前輪（車輪） Ｗｒ 後輪（車輪）

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｂ６２Ｄ 131:00

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 目標位置までの車両（Ｖ）の移動軌跡を
   記憶または演算する移動軌跡設定手段（２３）と、 車輪（Ｗｆ）を転舵するアクチュエータ（７）と、 車両（Ｖ）が目標位置まで移動する間に移動軌跡設定手
   段（２３）により記憶または演算された移動軌跡に基づ
   いてアクチュエータ（７）の駆動を制御する制御手段
   （２２）と、を備えた車両の自動操舵装置において、 車輪（Ｗｆ，Ｗｒ）の荷重状態を検出する荷重状態検出
   手段（２４）と、 荷重状態検出手段（２４）により検出された車輪（Ｗ
   ｆ，Ｗｒ）の荷重状態に応じて前記移動軌跡を補正する
   移動軌跡補正手段（２５）と、を備えたことを特徴とす
   る車両の自動操舵装置。
2. 【請求項２】 前記荷重状態検出手段（２４）は車輪
   （Ｗｆ，Ｗｒ）の懸架装置のアーム（３２）の揺動角に
   基づいて車輪（Ｗｆ，Ｗｒ）の荷重状態を検出すること
   を特徴とする、請求項１に記載の車両の自動操舵装置。
3. 【請求項３】 前記荷重状態検出手段（２４）は車輪
   （Ｗｆ，Ｗｒ）の懸架装置のダンパー（３６）の伸縮量
   に基づいて車輪（Ｗｆ，Ｗｒ）の荷重状態を検出するこ
   とを特徴とする、請求項１に記載の車両の自動操舵装
   置。