JP7327179B2 - パワーステアリング装置および車両 - Google Patents

Description

本開示は、パワーステアリング装置および車両に関する。

従来、例えば、車両が高速道路を走行する際、車線の中央付近を維持するようにステアリング操作を支援し、運転者の運転負担を軽減するレーンキープアシスト（Lane Keeping Assistant System :LKAS）が知られている。

例えば、特許文献１には、レーンキープアシスト（ＬＫＡＳ）時において、ステアリングシャフトにアシスト力を付与するアクチュエータを備えたパワーステアリング装置が開示されている。

特開２００９－２７４６８８号公報

ところで、高速道路においては、車線と別路線とが接続される接続地点（分岐地点や、合流地点）が存在する。多くの運転者は、車両を分岐地点付近で走行させる場合、車両を車線の幅方向の中央付近よりも幅方向で分岐側へ寄った位置に維持する。その理由の一つは、分岐地点で車線を走行する自車両の分岐側に、車線から別路線へ走行する予定の後続の他車両（二輪車など）を割り込ませないことで、自車両と他車両との間の距離を所定量以上に保つためである。これにより、安全性を向上することが可能となる。

また、多くの運転者は、車両を合流地点付近で走行させる場合、車両を車線の幅方向の中央付近よりも幅方向で合流側とは反対の側へ寄った位置に維持する。その理由の一つは、合流地点で車線を走行する自車両と別路線から車線へ走行する予定の他車両との間のスペースをなるべく広くするためである。これにより、安全性を向上することが可能となる。

しかしながら、特許文献１に記載されるレーンキープアシスト時において、車両は予め定められた位置に維持される。それにより、車両の位置は、例えば、車線の分岐地点や合流地点に基づいて変更されない。そのため、レーンキープアシスト時における安全性を向上する観点から改善する余地があるといえる。

本開示の目的は、レーンキープアシスト時における安全性を向上することが可能なパワーステアリング装置および車両を提供することである。

上記の目的を達成するため、本開示におけるパワーステアリング装置は、
車両が車線の幅方向で予め定められた位置に維持されるように、ステアリングシャフトにアシスト力を付与するアクチュエータと、
前記車両の位置が前記車線に別路線が接続される接続地点である場合、かつ、前記車両が前記接続地点を通過する場合、車両が維持される位置を、前記幅方向で中央付近である第１位置から、前記第１位置よりも前記幅方向に所定のシフト量だけ寄った第２位置に切り替えるように前記アクチュエータを制御する制御部と、
を備え、
前記接続地点は、当該接続地点の中心位置を間にして前後方向に所定の距離を有する区域を含み、
前記制御部は、前記車両が維持される位置を、前記第１位置から前記区域における車両の走行方向の手前側端に向かって徐々に前記第２位置に変更し、かつ、前記第２位置から前記区域における車両の走行方向の奥側端に向かって徐々に前記第１位置に変更するように前記アクチュエータを制御する。

本開示における車両は、上記パワーステアリング装置を備える。

本開示のパワーステアリング装置によれば、レーンキープアシスト時における安全性を向上することができる。

図１は、本開示の実施の形態に係るパワーステアリング装置を備えた車両の構成を模式的に示す図である。 図２は、車両ＥＣＵの機能ブロック図である。 図３は、レーンキープアシスト時において車両が維持される位置を示す図である。 図４は、モータアシスト部の制御方法の一例を示すフローチャートである。

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本開示の実施の形態に係るパワーステアリング装置３を備えた車両Ｖの構成を模式的に示す図である。以下の明細書では、車両Ｖがバスやトラック等の大型の車両Ｖであることを前提に説明するが、本開示は、大型の車両Ｖに限定されない。

車両Ｖは、アシスト部としてのパワーステアリング装置３を有している。車両Ｖの運転者が車両Ｖに設けられるステアリングホイール１を操舵することにより発生した操舵力に対し、モータによるモータアシスト力及び油圧による油圧アシスト力を発生させることにより、操舵補助を実現する。また、車両Ｖは、ステアリングホイール１の操舵や、車両Ｖを車線内に維持して走行させるレーンキープアシスト（ＬＫＡＳ）等の制御に応じて、モータアシスト力や、油圧アシスト力を発生させることにより、操舵補助を実現する。

＜車両Ｖの構成＞
図１に示すように、車両Ｖは、ステアリングホイール１と、ステアリングシャフト２と、パワーステアリング装置３とを車両ＥＣＵ１０（Electronic Control Unit）とを備える。

ステアリングシャフト２は、一端がステアリングホイール１に接続されるとともに、他端がスタブシャフト４を介してパワーステアリング装置３のパワーシリンダ部３４の入力軸に接続されている。ステアリングシャフト２は、ステアリングホイール１に付与された操舵トルクをパワーシリンダ部３４に伝達する。

パワーステアリング装置３は、トルクセンサ３１と、電動モータ３２と、パワーシリンダ部３４と、ポンプユニット３５とを備える。

トルクセンサ３１は、ステアリングシャフト２に設けられる。トルクセンサ３１は、運転者によりステアリングホイール１が操舵される際にステアリングシャフト２に付与される入力トルク（操舵トルク）を検出する。

車両ＥＣＵ１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、バックアップＲＡＭ（又は不揮発性メモリ）及びインターフェース等を含むマイクロコンピュータを主要構成部品として有する電子制御回路である。ＣＰＵは、ＲＯＭに格納されたインストラクション（ルーチン）を実行することにより各種機能（後述する）を実現する。

車両ＥＣＵ１０は、トルクセンサ３１から入力トルクを取得する。ＥＥＰＲＯＭには、入力トルクと指示値とを対応付けた指示値マップが格納されている。車両ＥＣＵ１０は、指示値マップに基づいて、入力トルクに対応する指示値を電動モータ３２に出力する。

電動モータ３２は、ステアリングシャフト２に連結されており、車両ＥＣＵ１０からの指示値に従った回転速度にて回転して回転駆動力（モータアシスト力）を発生させる。これにより、モータアシスト力がパワーシリンダ部３４の入力軸に伝達される。電動モータ３２は、モータアシスト部として機能する。

ポンプユニット３５は、車両ＥＣＵ１０の制御の下、リザーバータンク(不図示)からパワーシリンダ部３４に供給される作動油の流量を制御する。

パワーシリンダ部３４およびポンプユニット３５は、油圧によるアシスト力である油圧アシスト力を発生させる油圧アシスト部として機能する。これにより、油圧アシスト力がリンク機構５を介して車両Ｖの転舵輪６に伝達される。本開示にかかるアクチュエータは、モータアシスト部として機能する電動モータ３２、並びに、油圧アシスト部として機能するパワーシリンダ部３４およびポンプユニット３５を備える。

以上により、ステアリングホイール１の操舵時において、モータアシスト力および油圧アシスト力が車両Ｖの転舵輪６に伝達される。これにより、転舵輪６が回転する。

次に、レーンキープアシスト（ＬＫＡＳ）時において、モータアシスト力および油圧アシスト力が車両Ｖの転舵輪６に伝達される場合について説明する。以下の説明で、高速道路の車線の区分線（白線）間の方向を幅方向といい、車線の幅方向中心の位置を「第１位置」という。また、車両Ｖの進行方向を「前方」という。

車両Ｖの運転席の前方位置には撮像部１２（例えば、ＣＣＤカメラ）が配置されている。撮像部１２は、車両Ｖの前方を撮像して所定の時間間隔で撮像信号を出力する。撮像部１２の出力は、車両ＥＣＵ１０に送られ、高速道路の車線の区分線（白線）が抽出される。

車両ＥＣＵ１０は、抽出した車線の区分線（白線）から、車両Ｖの前方の時間（例えば２ｓｅｃ）と車速Ｖを乗算して得た距離となる箇所の車線の中心線上に前方注視点を設定し、中心線に沿って設定された前方注視点に至る走行経路の曲率を算出するとともに、中心線からの横ずれ量を算出する。車両ＥＣＵ１０は、曲率および横ずれ量からアシストトルクを算出する。車両ＥＣＵ１０は、アシストトルクに対応する指示値を電動モータ３２へ出力する。

なお、電動モータ３２がモータアシスト力を発生し、モータアシスト力が車両Ｖの転舵輪６に伝達される。これにより、転舵輪６が回転し、車両Ｖが車線の幅方向の中心線に沿って走行する。つまり、車両Ｖが維持される位置が第１位置となる。

ところで、車線に別路線が接続される接続地点では、車線を走行する自車両と、車線から別路線へ走行する予定の後続の他車両又は別路線から車線へ走行する予定の他車両との間の距離を所定量以上に保つことが必要となる。これにより、レーンキープアシスト時における安全性を上げることが可能となる。

レーンキープアシスト時における安全性を上げるために、多くの運転者は、接続地点が分岐地点である場合、車両Ｖを第１位置よりも分岐側に寄った位置に維持する。また、接続地点が合流地点である場合、車両Ｖを第１位置よりも合流側とは反対の側へ寄った位置に維持する。

しかしながら、従来、レーンキープアシスト時において、車両Ｖが維持される位置は、第１位置に維持され、例えば、分岐地点や合流地点に基づいて変更されない。そのため、レーンキープアシスト時における安全性を向上する観点から改善する余地があるといえる。

そこで、本実施の形態にかかる車両ＥＣＵ１０は、安全性を向上するための機能を有する。

以下、車両ＥＣＵ１０の詳細について説明する。車両ＥＣＵ１０は、図２に示すように、取得部１０１、判定部１０２、制御部１０３としての各機能とを有する。

また、本実施の形態にかかるパワーステアリング装置３を備える車両Ｖは、ＧＰＳ（Global Positioning System）受信器（不図示）を備えている。取得部１０１は、ＧＰＳ受信器から車両Ｖの位置データや車両Ｖの姿勢データを、所定時間毎に取得する。

記憶部（例えば、ＥＥＰＲＯＭ）には、地図データベースが格納されている。取得部１０１は、地図データベースから、道路の位置データ（例えば、高速道路の分岐地点や、高速道路の合流地点など）および高速道路の形状データ（例えば、高速道路の幅など）を、所定時間毎に取得する。なお、車両の位置データ、車両の姿勢データ、高速道路の位置データおよび高速道路の形状データを、車両の周辺データと総称する場合がある。

判定部１０２は、車両Ｖの周辺データに基づいて、車両Ｖの位置が分岐地点（または合流地点）であるか否かについて判定する。なお、本実施の形態において、分岐地点には、分岐地点の中心位置の他に、その中心位置を間にして前後方向に所定の距離を有する区域が含まれる。また、合流地点には、合流地点の中心位置の他に、その中心位置を間にして前後方向に所定の距離を有する区域が含まれる。

図３は、レーンキープアシスト時において車両Ｖが維持される位置を示す図である。図３の横軸に直線状に延ばされた高速道路に沿った距離（ｋｍ）を示し、縦軸にシフト量（ｍ）を示す。図３において、上方向を分岐側、下方向を合流側、右方向を前方、左方向を後方という。また、図３において、第１位置を「Ｌ１」で示し、また、第１位置から分岐側に寄った第２位置を「Ｌ２１」で示し、第１位置から合流側とは反対の側に寄った第２位置を「Ｌ２２」で示す。また、図３において、分岐地点を「Ｒ１」、分岐地点の中心位置を「Ｐ１」で示し、合流地点を「Ｒ２」、合流地点の中心位置を「Ｐ２」で示す。

制御部１０３は、車両Ｖの位置が分岐地点Ｒ１である場合、車両Ｖが維持される位置を、第１位置Ｌ１から分岐側へ所定のシフト量S21（例えば、０．３ｍ）だけ寄った第２位置Ｌ２１に切り替えるようにモータアシスト部を制御する。

制御部１０３は、車両Ｖの位置が合流地点Ｒ２である場合、車両Ｖが維持される位置を、第１位置Ｌ１から合流側とは反対の側へ所定のシフト量S22（例えば、０．３ｍ）だけ寄った第２位置Ｌ２２に切り替えるようにモータアシスト部を制御する。

図３に示すように、制御部１０３は、車両Ｖの位置が分岐地点Ｒ１よりも後方の区域、分岐地点Ｒ１と合流地点Ｒ２との間の区域、合流地点Ｒ２よりも前方の区域である場合、車両Ｖが第１位置に維持されるように、モータアシスト部を制御する。

次に、レーンキープアシスト時におけるモータアシスト部の制御方法について図４を参照して説明する。図４は、モータアシスト部の制御方法の一例を示すフローチャートである。本フローは、レーンキープアシスト時において所定の時間間隔で開始される。また、ここでは、取得部１０１、判定部１０２および制御部１０３の機能を車両ＥＣＵ１０が実行するものとして説明する。

先ず、ステップＳ１００において、車両ＥＣＵ１０は、車両Ｖの周辺データ（車両Ｖの位置データ、車両Ｖの姿勢データ、高速道路の位置データおよび高速道路の形状データ）を取得する。

次に、ステップＳ１１０において、車両ＥＣＵ１０は、周辺データに基づいて、車両Ｖの位置が分岐地点Ｒ１であるか否かについて判定する。車両Ｖの位置が分岐地点Ｒ１である場合（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）、処理はステップＳ１２０に遷移する。車両Ｖの位置が分岐地点Ｒ１でない場合（ステップＳ１１０：ＮＯ）、処理はステップＳ１３０に遷移する。

ステップＳ１２０において、車両ＥＣＵ１０は、車両Ｖが維持される位置を第１位置Ｌ１から車線の幅方向で分岐側へ寄った第２位置Ｌ２１に切り換えるように、モータアシスト部を制御する。その後、図４に示す処理は終了する。

次に、ステップＳ１３０において、車両ＥＣＵ１０は、周辺データに基づいて、車両Ｖの位置が合流地点Ｒ２であるか否かについて判定する。車両Ｖの位置が合流地点Ｒ２である場合（ステップＳ１３０：ＹＥＳ）、処理はステップＳ１４０に遷移する。車両Ｖの位置が合流地点Ｒ２でない場合（ステップＳ１３０：ＮＯ）、処理はステップＳ１５０に遷移する。

次に、ステップＳ１４０において、車両ＥＣＵ１０は、車両Ｖが維持される位置を第１位置Ｌ１から車線の幅方向で合流側とは反対側へ寄った第２位置Ｌ２２に切り換えるように、モータアシスト部を制御する。その後、図４に示す処理は終了する。

ステップＳ１５０において、車両ＥＣＵ１０は、車両Ｖが第１位置Ｌ１に維持されるように、モータアシスト部を制御する。その後、図４に示す処理は終了する。

上記実施の形態におけるパワーステアリング装置３は、車両Ｖが車線の幅方向で予め定められた位置に維持されるように、ステアリングシャフト２にアシスト力を付与するモータアシスト部と、車両Ｖの位置が車線に別路線が接続される接続地点である場合、車両Ｖが維持される位置を、車線の幅方向で中央付近である第１位置Ｌ１から、第１位置Ｌ１よりも幅方向に所定のシフト量寄った第２位置Ｌ２１（またはＬ２２）に切り替えるようにモータアシスト部を制御する制御部１０３と、を備える。

上記構成により、接続地点において、車両Ｖが維持される位置が第１位置に限定されず、第２位置に切り替わるため、接続地点において、例えば、車線を走行する自車両と車線から別路線へ走行する予定の後続の他車両又は別路線から車線へ走行する予定の他車両との間の距離を所定量以上に保つことが可能となり、レーンキープアシスト時において、安全性を向上することができる。

その他、上記実施の形態は、何れも本開示の実施をするにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本開示の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本開示はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

上記実施の形態では、車両Ｖが第１位置Ｌ１から第２位置Ｌ２１（または、Ｌ２２）へ移動するシフト量は、道路の幅に拘わらず一定（例えば、０．３ｍ）である。しかし、本開示はこれに限らない。例えば、シフト量は、車線の幅に応じて定められてもよい。

また、上記実施の形態では、接続地点におけるモータアシスト部の制御について、図３に示すように、分岐側と合流側とが車線の同じ側に配置される接続地点を一例に挙げて説明したが、分岐側と合流側とが車線の互いに反対側に配置される接続地点である場合、車両Ｖが維持される位置は、分岐地点では、第１位置よりも分岐側に寄った第２位置に切り替えられ、合流地点では、第１位置よりも合流側とは反対の側に寄った第２位置に切り替えられる。

また、上記実施の形態においては、レーンキープアシスト（ＬＫＡＳ）を、高速道路を走行する車両Ｖについて適用した。しかし、本開示はこれに限らず、例えば、一般道路を走行する車両Ｖに適用してもよい。この場合、一般道路の交差点において、車両Ｖが維持される位置を、第１位置（車線の中心位置）から第２位置（車線の白線側に寄った位置）に切り替える。これにより、車両Ｖと白線との間のスペースが狭くなるため、スペースに他車両（例えば、二輪車など）を割り込ませないようにして、車両Ｖと他車両との間の距離を所定量以上に保つことで、安全性を向上することが可能となる。

また、上記実施の形態においては、本開示をモータアシスト部および油圧アシスト部の両方を備えるアクチュエータに適用したが、モータアシスト部の一方を備えるアクチュエータに適用してもよい。

本開示は、レーンキープアシスト時において、安全性を向上することが要求されるパワーステアリング装置を備える車両に好適に利用される。

１ ステアリングホイール
２ ステアリングシャフト
３ パワーステアリング装置
４ スタブシャフト
５ リンク機構
６ 転舵輪
１０ 車両ＥＣＵ
３１ トルクセンサ
３２ 電動モータ
３４ パワーシリンダ部
３５ ポンプユニット
１０１ 取得部
１０２ 判定部
１０３ 制御部

Claims (5)

1. 車両が車線の幅方向で予め定められた位置に維持されるように、ステアリングシャフトにアシスト力を付与するアクチュエータと、
   前記車両の位置が前記車線に別路線が接続される接続地点である場合、かつ、前記車両が前記接続地点を通過する場合、車両が維持される位置を、前記幅方向で中央付近である第１位置から、前記第１位置よりも前記幅方向に所定のシフト量だけ寄った第２位置に切り替えるように前記アクチュエータを制御する制御部と、
   を備え、
   前記接続地点は、当該接続地点の中心位置を間にして前後方向に所定の距離を有する区域を含み、
   前記制御部は、前記車両が維持される位置を、前記第１位置から前記区域における車両の走行方向の手前側端に向かって徐々に前記第２位置に変更し、かつ、前記第２位置から前記区域における車両の走行方向の奥側端に向かって徐々に前記第１位置に変更するように前記アクチュエータを制御する、
   パワーステアリング装置。
2. 前記シフト量は、前記車線の幅に応じて定められる、
   請求項１に記載のパワーステアリング装置。
3. 前記制御部は、前記車両の位置が前記接続地点としての分岐地点である場合、車両が維持される位置を、前記第１位置よりも前記幅方向における分岐側へ寄った前記第２位置に切り替えるように前記アクチュエータを制御する、
   請求項１または２に記載のパワーステアリング装置。
4. 前記制御部は、前記車両の位置が前記接続地点としての合流地点である場合、車両が維持される位置を、前記第１位置よりも前記幅方向における合流側とは反対の側へ寄った前記第２位置に切り替えるように前記アクチュエータを制御する、
   請求項１または２に記載のパワーステアリング装置。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載のパワーステアリング装置を備える、車両。

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