本发明涉及一种能够通过移动诸如方向盘之类的操作构件增加在驾驶员前面的空间的转向系统。
背景技术：
在系统负责车辆的自动驾驶的自动驾驶级别3或更高级别，驾驶员不需要负责车辆的操作，因此不需要握持方向盘。因此，如果在自动驾驶过程中方向盘被移动以在驾驶员前方创建较大的空间，则可以提高驾驶员的舒适度。例如，日本未经审查的专利申请公报jp2019-77354a公开了一种车辆操作系统，该车辆操作系统能够移动为方向盘的驾驶操作器。该车辆操作系统包括：驾驶操作器，其接受由乘员进行的操作；以及控制单元，其控制用于驾驶操作器的保持机构，从而通过基于在车辆中执行的自动驾驶的状态改变驾驶操作器的保持机构的状态来收纳驾驶操作器。
技术实现要素：
例如，在诸如现有技术中的车辆操作系统之类的使方向盘(操作构件)移动的转向系统中，操作构件在该操作构件被驾驶员操作的位置(通常位置)与位于通常位置前方的储存区域之间移动。即，当驾驶员不需要对操作构件进行操作时，例如，在车辆以自动驾驶模式行驶时，操作构件被储存(“缩回”)在储存区域中。例如，为了抑制操作构件与驾驶员之间的干涉，在驾驶员座椅前方的诸如仪表板之类的车辆构件的内部设置有储存区域。在这种情况下，储存在储存区域中的操作构件的旋转位置是固定的，使得操作构件以及与操作构件一起移动和旋转的构件在储存区域中不旋转。这是为了抑制例如储存区域的壁与包括操作构件的储存对象之间的干涉。
如上所述，当操作构件被储存在储存区域中时，通过不使在自动驾驶模式下行进的车辆的转向轮的转向角与操作构件的旋转位置同步，抑制了操作构件等的由于与其他构件的干涉而导致的损坏或异常噪音。然而，在这种情况下，当将储存在储存区域中的操作构件前进到通常位置以开始或恢复手动驾驶模式时，该操作构件当时的旋转位置很可能与当时转向轮的转向角不一致。因此，操作前进到通常位置的操作构件的驾驶员可能会感到操作该操作构件不舒服。通过执行同步控制，即，将前进至通常位置的操作部件调整至与转向轮的转向角对应的旋转位置的控制，能够减轻驾驶员开始操作操作构件时的不适感。然而，在这种情况下，打算手动驾驶车辆的驾驶员需要等待很长时间。
本发明提供一种转向系统，该转向系统能够增加驾驶员前方的空间并有效地切换至手动驾驶。
本发明的一方面涉及一种构造为使车辆转向的转向系统。该转向系统包括：旋转轴，操作构件联接至该旋转轴；构造为向旋转轴施加用于使旋转轴旋转的驱动力的第一致动器；构造为向未机械地联接至旋转轴的转向轮施加用于转向的驱动力的第二致动器，转向轮包括在车辆中；配置为控制转向系统的操作的控制单元；以及构造为使操作构件在为由驾驶员操作操作构件的位置的通常位置与位于通常位置前方的储存区域之间移动的移动单元。控制单元配置为在手动驾驶模式与自动驾驶模式之间切换。手动驾驶模式是其中控制单元基于在操作构件不处于储存区域中时由驾驶员对操作构件的操作来驱动第二致动器的模式，并且自动驾驶模式是其中控制单元基于不依赖于由驾驶员对操作构件的操作而产生的指令来驱动第二致动器的模式。控制单元配置为：在操作构件从储存区域向通常位置移动时，在操作构件到达通常位置之前，当操作构件满足预定条件时，控制单元开始同步控制。同步控制为其中控制单元控制第一致动器将旋转轴的旋转角改变为与由第二致动器驱动的转向轮的转向角对应的角度的控制。
根据本发明的上述方面，提供了一种转向系统，该转向系统能够增加驾驶员前方的空间并且能够有效地切换至手动驾驶。
附图说明
下面将参照附图描述本发明的示例性实施方式的特征、优点以及技术和产业意义，其中，相同的附图标记表示相同的元件，并且其中：
图1图示出根据实施方式的转向系统的示意性构型；
图2是图示出包括在根据实施方式的转向系统中的转向机构单元的外观的立体图；
图3是图示出根据实施方式的转向系统的功能构型的框图；
图4图示出当在根据实施方式的转向系统中的操作构件被缩回时执行的操作；
图5a图示出当根据实施方式的操作构件在通常位置时操作构件的旋转位置的示例；
图5b图示出当根据实施方式的操作构件储存在储存区域中时操作构件的旋转位置的示例；
图5c图示出当根据实施方式的操作构件储存在储存区域中时操作构件的姿态的示例；
图6a图示出根据实施方式的操作构件的旋转位置与转向轮的转向角不对应时的操作构件；
图6b图示出根据实施方式的操作构件的旋转位置与转向轮的转向角对应时的操作构件；
图7是图示出根据实施方式的转向系统的基本操作流程的流程图；
图8图示出在根据实施方式的转向系统中同步控制开始的位置的第一示例；以及
图9图示出在根据实施方式的转向系统中同步控制开始的位置的第二示例。
具体实施方式
将参照附图具体地描述根据本发明的转向系统的实施方式。以下描述的实施方式说明了全面的或特定的示例。在以下实施方式中示出的数值、形状、材料、部件、部件的位置和连接、步骤、步骤的顺序等仅是示例，并且不意图限制本发明。
附图是示意图，其中为了说明本发明而适当地强调、省略或按比例调整了部件，并且附图中的形状、位置关系和比例可能与实际形状、位置关系和比例不同。在以下实施方式中，有时使用诸如平行和垂直之类的表示相对方向或姿态的表达。这些表达包括相对方向或姿态与所指示的方向或姿态不完全相同的情况。例如，两个方向平行不仅意味着两个方向完全平行，而且还意味着两个方向基本平行，即，两个方向在例如大约百分之几的差异内几乎平行。
实施方式
1.转向系统的机械构型
图1图示出根据实施方式的转向系统100的示意性构型。图2是图示出根据实施方式的转向系统100中包括的转向机构单元101的外观的立体图。
根据实施方式的转向系统100是安装在能够在手动驾驶模式与自动驾驶模式之间切换的车辆上的系统，该车辆诸如为乘用车、巴士、卡车、建筑设备或农业机械。
如图1所示，转向系统100包括：转向机构单元101，其包括由驾驶员操作的操作构件110；以及使转向轮210转向的转向操作机构单元102。转向系统100是所谓的线控转向(sbw)系统，其中，例如在手动驾驶模式下，通过传感器等读取操作构件110的旋转角等，通过轴230基于来自传感器等的信号在车辆的横向方向(图1中的左右方向)上往复运动来使转向轮210转向。
在与车辆的转向有关的这种操作和过程中位于上游的转向机构单元101中，操作构件110联接有旋转轴112，并且旋转轴112构造为接收第一致动器151的旋转驱动力。当驾驶员对操作构件110进行操作时，操作构件110受到第一致动器151的旋转驱动力的反作用力。第一致动器151的旋转驱动力还用于使操作构件110的旋转位置与转向轮210的转向角同步。使用第一致动器151进行操作控制的示例将在下文中参照图7等来描述。
在位于转向机构单元101的下游的转向操作机构单元102中，当轴230沿车辆的横向方向(宽度方向)(即，图1中的左右方向)运动时，通过拉杆211与轴230连接的转向轮210被转向。具体地，在手动驾驶模式下，第二致动器250基于从转向机构单元101发送的指示操作构件110的旋转角等的信号进行操作。结果，轴230在车辆的横向方向上运动，且转向轮210被相应地转向。即，转向轮210根据操作构件110的操作而转向。在自动驾驶模式中，第二致动器250基于从安装在车辆上的用于自动驾驶的计算机(未示出)发送的信号等进行操作。因此，转向轮210在不依赖于操作构件110的操作的情况下被转向。
更具体地，在如上所述地构型的转向系统100中，如图2所示，转向机构单元101包括支撑操作构件110的支撑构件115和旋转机构单元130。在本实施方式中，操作构件110例如是对应于方向盘的轮缘的构件，支撑构件115是对应于方向盘的轮辐的构件。
当驾驶员进行操作时，操作构件110绕转向轴线aa(沿车辆的纵向方向延伸的假想轴线，在本实施方式中平行于x轴延伸的假想轴线)旋转，联接到操作构件110的旋转轴112也相应地绕转向轴线aa旋转。在手动驾驶模式下，基于该旋转量等，如上所述地使车辆的一个或多个转向轮210转向。
操作构件110由从旋转机构单元130延伸的支撑构件115支撑。例如，当转向轮210处于中立状态时，即当转向轮210处于转向轮210面向直进方向的直进状态时，支撑构件115分别位于旋转机构单元130的在车辆横向方向(在本实施方式中为y轴方向)的两侧。当操作构件110绕转向轴线aa旋转时，旋转机构单元130也相应地绕转向轴线aa旋转。一端固定到旋转机构单元130的旋转轴112也随着操作构件110的旋转而旋转。即，在本实施方式中，旋转轴112经由旋转机构单元130联接至操作构件110。
在本实施方式中，在旋转机构单元130的驾驶员侧(x轴正侧)固定有安全气囊收容单元120。在从驾驶员侧观察操作构件110时，安全气囊收容单元120位于操作构件110的中央。安全气囊收容单元120以使安全气囊能够展开的方式将安全气囊收容在其内。在例如车辆碰撞的情况下，安全气囊通过冲破安全气囊收容单元120而展开。
旋转机构单元130是使支撑构件115绕沿车辆的横向方向延伸的旋转轴线(横向轴线ab)旋转的装置。旋转机构单元130包括构造为使支撑构件115等旋转的旋转用马达131。当支撑构件115通过旋转机构单元130的驱动力绕横向轴线ab旋转时，由支撑构件115支撑的操作构件110也绕着横向轴线ab相应地旋转。
操作构件110通过旋转机构单元130旋转，该旋转与使操作构件110前进或缩回的操作一起进行。例如，当转向系统100的操作模式从手动驾驶模式切换到自动驾驶模式时，操作构件110被储存在驾驶员座椅前面的仪表板中的储存区域中。此时，操作构件110折叠成与转向轴线aa平行。当转向系统100的操作模式从自动驾驶模式切换到手动驾驶模式时，操作构件110返回其通常位置。此时，操作构件110绕横向轴线ab旋转至垂直于转向轴线aa的姿态。稍后将参照图4等描述操作构件110从储存区域前进和缩回到储存区域中的操作。
如图2所示，根据实施方式的转向系统100还包括设置在旋转机构单元130的前侧(x轴负侧)的开关保持单元140和反作用力产生装置150。开关保持单元140是保持构造为操作转向信号的开关等的构件，并且开关保持单元140连接至由驾驶员操作的转向信号杆等(未示出)。
反作用力产生装置150是当驾驶员操作用于转向的操作构件110时，抵抗来自驾驶员的力向操作构件110施加扭矩的装置。反作用力产生装置150包括第一致动器151等。反作用力产生装置150是将例如在轮胎(轮子)与操作构件机械地连接的传统车辆的驱动期间施加到操作构件的力作为反作用力再现的装置。即，在该实施方式中，旋转轴112的一端固定至旋转机构单元130，并且插入通过开关保持单元140的旋转轴112的另一端连接至反作用力产生装置150。反作用力产生装置150经由旋转轴112将反作用力施加到操作构件110。反作用力产生装置150还可以控制操作构件110绕转向轴线aa的旋转位置。具体地，例如，在转向系统100的操作模式被切换为自动驾驶模式时或在车辆停止时操作构件110被储存在储存区域中的情况下，操作构件110被操作至其中转向轮210处于直进状态的中立旋转位置。此时，第一致动器151用于旋转并驱动操作构件110。当操作构件110从储存区域前进到通常位置时，同步控制被执行。在同步控制中，操作构件110的旋转位置被控制为与当时的转向轮210的转向角相对应的旋转位置。在该同步控制期间，第一致动器151用于旋转并驱动操作构件110。稍后将参照图6a至图9描述在同步控制期间转向系统100的操作的示例。
转向系统100进一步包括改变由操作构件110、支撑构件115、旋转机构单元130、开关保持单元140和反作用力产生装置150组成的一体机构单元的位置的机构。操作构件110与驾驶员之间的距离因此可以改变。
具体来说，如图2所示，转向系统100包括移动单元170，该移动单元170使包括操作构件110的一体机构单元沿纵向方向(前后方向)移动。在本实施方式中，移动单元170是通过滑动机构使操作构件110等移动的装置。具体地，包括操作构件110的一体机构单元经由可动体162由基础导引件161支撑，并且可动体162由基础导引件161可滑动地保持。基础导引件161经由例如未示出的支架固定在车辆上。如图2所示，滑动驱动轴173固定到基础导引件161，并且移动单元170的包括滑动用马达172的本体通过移动单元170的滑动用马达172的驱动力沿着滑动驱动轴173移动。如此，与移动单元170的本体连接的可动体162沿着基础导引件161沿纵向方向移动。因此，操作构件110、旋转机构单元130等沿纵向方向移动。转向系统100可以包括倾斜机构单元，该倾斜机构单元改变包括操作构件110的一体机构单元的倾斜。
2-1.转向系统的基本功能配置和操作
将参照图3至图5c描述如上所述地构造的转向系统100的基本功能构型和操作。图3是图示出根据实施方式的转向系统100的功能配置的框图。图4图示出根据实施方式的转向系统100中的操作构件110的缩回操作。图5a图示出当根据实施方式的操作构件110处于通常位置pa时操作构件110的旋转位置的示例。图5b图示出当根据实施方式的操作构件110缩回时操作构件110的旋转位置的示例。图5c图示出当根据实施方式的操作构件110被储存在储存区域410中时操作构件110的姿态的示例。
在图4以及图5a至图5c中，仅图示出了操作构件110和转向系统100中位于操作构件110周围的构件，以更好地理解操作构件110的行为。在图4中，仪表板400以简单的截面示出，以便图示出储存区域410。就图4和图5a至图5c的补充说明也适用于稍后将描述的图6a、图6b、图8和图9。
如图3所示，转向系统100包括第一致动器151、第二致动器250、控制单元190和移动单元170。如上所述，第一致动器151是向旋转轴112(见图1)施加旋转驱动力的装置，第二致动器250是将用于转向的驱动力施加到转向轮210(见图1)的装置。如图4所示，移动单元170是使操作构件110在为驾驶员对操作构件110进行操作的位置的通常位置pa与位于通常位置pa前方的储存区域410之间移动的装置。
控制单元190是控制转向系统100的操作的装置。具体地，控制单元190可以将转向系统100的操作模式从自动驾驶模式和手动驾驶模式中的一者切换到另一者。例如，当转向系统100的操作模式从自动驾驶模式切换到手动驾驶模式时，控制单元190控制移动单元170以使储存在储存区域410中的操作构件110前进到图4中所示的通常位置pa。当转向系统100的操作模式从手动驾驶模式切换到自动驾驶模式时，控制单元190控制移动单元170以将位于通常位置pa的操作构件110储存到图4所示的储存区域410中。例如，控制单元190可以根据由于例如驾驶员执行的切换操作而发送的驾驶员的前进或后退指令来执行使操作构件110前进或后退的操作。当以下两个条件满足时，控制单元190可以执行使操作构件110前进或后退的操作。所述两个条件包括控制单元190将转向系统100的操作模式从自动驾驶模式和手动驾驶模式中的一者切换到另一者的条件，以及控制单元190接收到来自驾驶员的前进或后退指令的条件。通常位置pa不必是固定位置，并且可以根据例如驾驶员的偏好来改变。
控制单元190由计算机实现，该计算机包括例如中央处理单元(cpu)、诸如储存器的储存设备、用于输入和输出信息的接口等。控制单元190可以例如通过cpu执行储存在储存装置中的预定程序根据车辆中从主控制单元300等发送的控制信号、传感器检测结果等进行转向系统100的操作控制。
如上所述，当包括转向系统100的车辆通过自动驾驶行驶时，操作构件110被储存在储存区域410中。因此，驾驶员前方的空间增大。当在车辆中开始手动驾驶时或当重新开始手动驾驶时，即，当车辆切换到手动驾驶时，操作构件110前进到通常位置pa。驾驶员因此可以对操作构件110进行操作以驾驶车辆。
在实施方式中，储存区域410位于作为车辆构件的示例的仪表板400内部。仪表板400在其前表面中具有开口405，并且操作构件110通过开口405从储存区域410前进以及缩回到储存区域410中。例如，如图5a所示，开口405在大小上不足以允许操作构件110和与操作构件110一起移动的构件组例如旋转机构单元130在它们保持与手动驾驶期间相同的姿态时从储存区域410前进和缩回到储存区域410中。因此，如图4所示，控制单元190控制旋转机构单元130以使支撑构件115绕横向轴线ab旋转以使操作构件110折叠。具体地，操作构件110被旋转为与转向轴线aa平行的姿态。
此时，例如，如图5a所示地在操作构件110的旋转位置不是中立旋转位置的情况下，即使当操作构件110折叠时，包括操作构件110的构件组也不能穿过开口405。因此，在操作构件110被储存在储存区域410中时，控制单元190使操作构件110绕转向轴线aa旋转，以如图5b所示地将操作构件110的旋转位置改变为中立旋转位置。具体地，控制单元190控制第一致动器151以使旋转轴112旋转，使得操作构件110的旋转位置与中立旋转位置匹配。控制单元190可以始终使用例如第一致动器151的马达的编码器值来获取旋转轴112的旋转角。因此，控制单元190可以始终获取操作构件110的旋转位置。
控制单元190如图5b所示地将操作构件110的旋转位置改变为中立旋转位置，并且控制旋转机构单元130，以如图5c所示地使操作构件110折叠。控制单元190还控制移动单元170以如图4中所示地将操作构件110储存在储存区域410中。在操作构件110从储存区域410返回到通常位置pa时，控制单元190控制旋转机构单元130如图4和图5b中所示地将操作构件110移动到垂直于转向轴线aa的姿态。在下文中，将折叠的操作构件110(处于平行于转向轴线aa的姿态)返回到垂直于转向轴线aa的姿态称为“展开操作构件110”。
当操作构件110被储存在储存区域410中时，操作构件110的旋转位置被固定以避免与储存区域410的内壁等发生干涉。具体地，控制单元190控制第一致动器151以控制联接到操作构件110的旋转轴112的旋转角，以将包括操作构件110的构件组保持在其在图4中所示的姿态。这减少了由于例如行驶过程中的振动引起的操作构件110绕转向轴线aa的旋转，结果，抑制了由于包括操作构件110的构件组与储存区域410的内壁等的干涉而引起的损坏和异常噪音。此外，例如，能够避免由于第一致动器151在操作构件110不可旋转的状态下被操作而在第一致动器151上引起负荷的情况。
当操作构件110从储存区域410朝向通常位置pa前进时，旋转轴112的旋转角被固定为操作构件110被储存在储存区域410中时所处的旋转角，以使得操作构件110穿过开口405。因此，当操作构件110从储存区域410返回到通常位置pa并展开时，操作构件110的旋转位置可能不对应于转向轮210的转向角。具体地，可能存在已返回到通常位置pa并展开的操作构件110的旋转位置例如是图5b所示的中立旋转位置的情况，尽管此时对应于转向轮210的转向角的操作构件110的旋转位置是图5a所示的旋转位置。因此，需要同步控制以使操作构件110的旋转位置对应于转向轮210的转向角。如上所述，操作构件110的旋转位置(旋转轴112的旋转角)在操作构件110被储存在储存区域410中时是固定的。因此，需要在操作构件110离开储存区域410之后执行同步控制。将参照图6a至图9描述该同步控制的具体示例。
2-2.同步控制的具体示例
图6a图示出旋转位置与转向轮210的转向角不对应的根据实施方式的操作构件110。图6b图示出旋转位置与转向轮210的转向角对应的根据实施方式的操作构件110。
这里假设，例如，如图6a所示，在前进穿过开口405至储存区域410的外侧的操作构件110被展开时转向轮210的相对于直进方向的转向角为θ(≠0°)。在这种情况下，转向轮210不面向直进方向，而操作构件110处于中立旋转位置，即，与面向直进方向时的转向轮210相对应的旋转位置。因此，控制单元190控制第一致动器151以改变旋转轴112的旋转角。如此，控制单元190将操作构件110的旋转位置改变为与转向角θ相对应的旋转位置，如图6b所示。图6b中所示的操作构件110的旋转位置是操作构件110的相对于中立旋转位置逆时针旋转
控制单元190可以在操作构件110到通常位置pa的移动完成之后执行同步控制。在这种情况下，驾驶员需要等待操作构件110到通常位置pa的移动的完成以及随后的同步控制的完成。当操作构件110到达通常位置pa时，驾驶员可能会握住操作构件110。在这种情况下，例如，会使同步控制的开始被延迟。
因此，根据实施方式的转向系统100执行例如图7中所示的操作。图7是图示出根据实施方式的转向系统100的基本操作流程的流程图。如图7所示，控制单元190基于例如由驾驶员执行的预定操作或来自主控制单元300的指令(下文中称为“预定操作等”)来操作移动单元170。如此，操作构件110开始向后移动(前进)(s12)。此后，当预定条件在该时段中被满足直到操作构件110到达通常位置pa(s20中的“是”)时，控制单元190开始同步控制(s40)。换言之，当操作构件110位于中间位置时，即在操作构件110前进到储存区域410的外部之后并且在操作构件110到达通常位置pa之前，开始同步控制。
如上所述，根据本实施方式的转向系统100包括：操作构件110被联接至的旋转轴112、第一致动器151、第二致动器250、控制单元190和移动单元170。第一致动器151将用于使旋转轴112旋转的驱动力施加至旋转轴112。第二致动器250将用于转向的驱动力施加至未机械地联接至旋转轴112的转向轮210，转向轮210被包含在车辆中。控制单元190控制转向系统100的操作。移动单元170使操作构件110在作为驾驶员对操作构件110进行操作的位置的通常位置pa与位于通常位置pa的前方的储存区域410之间移动。控制单元190可以将转向系统100的操作模式在手动驾驶模式与自动驾驶模式之间切换。手动驾驶模式是这样的操作模式，其中在操作构件110不处于储存区域410中时，控制单元190基于驾驶员对操作构件110的操作来驱动第二致动器250。自动驾驶模式是这样的操作模式，其中控制单元190基于不依赖于驾驶员对操作构件110的操作而生成的指令驱动第二致动器250。在操作构件110从储存区域410向通常位置pa移动的情况下，在操作构件110抵达通常位置pa之前当操作构件110满足预定条件时，控制单元190开始同步控制。在同步控制中，控制单元190控制第一致动器151将旋转轴112的旋转角改变为与由第二致动器250驱动的转向轮210的转向角相对应的角度。
根据该配置，在包括转向系统100的车辆被切换为手动驾驶时，当前进至储存区域410外部的操作构件110在其达到通常位置pa之前满足一定条件时，开始同步控制。换言之，在车辆正行进期间自动驾驶模式被切换至手动驾驶模式时或者在停止的车辆开始移动时手动驾驶模式开始时，操作构件110前进至通常位置pa之时，同步控制在操作构件110到达正常位置pa之前开始。因此，例如，同步控制也可能在操作构件110到达正常位置pa之前完成。所以，驾驶员可以在操作构件110到达通常位置pa时或之后立即无不适感地操作操作构件110并开始手动驾驶。如上所述，通过本实施方式的转向系统100，在驾驶员前面的空间可以被增加，并且车辆能够高效地切换到手动驾驶。
2-3.用于启动同步控制的预定条件的具体示例
如上所述，当操作构件110满足预定条件时，控制单元190开始同步控制。预定条件的示例包括与操作构件110的位置或姿态有关的条件。预定条件的具体示例将参照图8和图9进行描述。图8图示出了在根据实施方式的转向系统100中同步控制开始的位置的第一示例。图9图示出了在根据实施方式的转向系统100中同步控制开始的位置的第二示例。
如图8所示，在根据实施方式的转向系统100中，控制单元190可以在操作构件110到达预定位置pb的时刻开始同步控制。当操作构件110到达预定位置pb的时刻是当操作构件110满足预定条件的时刻。即，在这种情况下，预定条件是操作构件110到达预定位置pb的条件。
具体地说，控制单元190可以例如通过使用移动单元170的滑动用马达172的编码器值或通过分析操作构件110的捕获图像来检测操作构件110相对于基准位置的相对位置。操作构件110的位置不是必须由控制单元190检测。例如，获取滑动用马达172的编码器值并输出操作构件110的相对位置的位置检测单元可以通过具有传感器等的专用装置来实现。
根据该配置，控制单元190可以通过使用相对容易取得(算出)的数值，即，操作构件110的纵向位置(即，操作构件110的在前后方向上的位置)来确定控制单元190是否应当开始对操作构件110的旋转位置进行同步控制。此外，例如，基于同步控制所需的最长时间和操作构件110在前进时移动的速度，控制单元190可以预先计算为同步控制开始的位置的预定位置pb，以使同步控制在操作部件110到达通常位置pa之前完成。即，控制单元190可以通过相对容易的信息处理高效地将车辆切换为手动驾驶。
不是必须通过在操作构件110本身的位置与预定位置pb之间作比较来确定操作构件110是否已经到达预定位置pb。例如，可通过在和操作构件110一起移动的诸如旋转轴112或旋转机构单元130之类的另一构件的位置与对应于预定位置pb的其他构件的预定位置之间作比较来确定操作构件110是否已经到达预定位置pb。
如图9所示，在根据实施方式的转向系统100中，控制单元190可以在操作构件110绕横向轴线ab(见图2)的旋转位置达到预定旋转位置的时刻开始同步控制。当操作构件110绕横向轴线ab的旋转位置达到预定旋转位置的时刻是当操作构件110满足预定条件的时刻。即，在这种情况下，该预定条件是操作构件110绕横向轴线ab的旋转位置达到预定旋转位置的条件。
具体地，控制单元190可以例如通过使用旋转机构单元130的旋转用马达131的编码器值或通过分析操作构件110的捕获图像来检测操作构件110的绕横向轴线ab的旋转位置。操作构件110的绕横向轴线ab的旋转位置不是必须由控制单元190检测。例如，获取旋转用马达131的编码器值并输出操作构件110的绕横向轴线ab的旋转位置的旋转位置检测单元可以通过具有传感器等的专用装置来实现。
在本实施方式中，如上所述地，当储存在储存区域410中的操作构件110移动到通常位置pa时，执行将折叠的操作构件110展开的控制。具体地，控制单元190在穿过开口405前进到储存区域410的外部的操作构件110处于不与例如仪表板400相干涉的位置处时控制旋转机构单元130。以此方式，控制单元190开始操作构件110的展开，然后完成该展开。操作构件110的在展开完成时的位置是位于通常位置pa前方的预定位置pc。即，转向系统100可以在操作构件110到达通常位置pa之前完成操作构件110的展开。
在根据实施方式的转向系统100中，例如，在操作构件110的展开完成时，可以开始同步控制。即，一旦操作构件110被推进到储存区域410的外部且操作构件110的展开完成，即使当操作构件110绕转向轴线aa旋转时，操作构件110也不会与诸如仪表板400之类的另一构件干涉。因此，控制单元190可以可靠且高效地执行同步控制。
控制单元190可以在操作构件110的展开完成之前，当操作构件110绕横向轴线ab的旋转位置达到预定旋转位置时执行同步控制。例如，预定旋转位置可以是紧接在开始操作构件110的展开之后的位置。基于同步控制所需的最大时间和操作构件110展开时的速度，可以确定预定旋转位置，以使得在操作构件110的展开完成以前完成同步控制。在这种情况下，例如，同步控制可以在操作构件110的展开完成时或之前完成。驾驶员因此可以基于视觉上容易看到的简单标准，即，操作构件110的展开完成时，开始手动驾驶。
不是必须通过在操作构件110本身的绕横向轴线ab的旋转位置与预定旋转位置之间作比较来确定操作构件110的旋转位置是否已经达到预定旋转位置。例如，可通过在和操作构件110一起绕横向轴线ab旋转的诸如支撑构件115之类的另一构件的绕横向轴线ab的旋转位置与其他构件的预定位置之间作比较来确定操作构件110的绕横向轴线ab的旋转位置是否已经达到预定旋转位置。
如上所述，根据实施方式的转向系统100包括第一致动器151，第一致动器151用作将操作构件110的旋转位置固定到预定旋转位置的旋转固定单元。控制单元190可以在第一致动器151停止固定操作构件110的旋转位置(旋转轴112的旋转角)的时刻开始同步控制。第一致动器151停止固定操作构件110的旋转位置(即，旋转轴112的旋转角)的时刻是操作构件110满足预定条件的时刻。在这种情况下，该预定条件是第一致动器151停止固定操作构件110的旋转位置(即，旋转轴112的旋转角)的条件。即，控制单元190可以通过执行固定控制，即通过控制第一致动器151以使得操作构件110的旋转位置与预定旋转位置匹配来操作作为旋转固定单元的第一致动器151。在这种情况下，控制单元190可以通过完成固定控制来停止固定旋转位置。
具体地，当操作构件110绕转向轴线aa旋转时，除了操作部件110外，诸如旋转机构单元130和开关保持单元140之类的其它构件也旋转。包括操作构件110的构件组从转向轴线aa的方向上观察不是圆形的。因此，在处于储存区域410中时，在操作构件110的旋转位置固定的情况下，该构件组不与仪表板400干涉。然而，在处于储存区域410中时，当操作构件110的旋转位置改变时，该构件组可能会与仪表板400发生干涉。
例如，当包括操作构件110的整个构件组已经穿过仪表板400的开口405到达储存区域410的外部时，控制单元190因此停止固定操作构件110的旋转位置。其结果是，即使当包括操作构件110的构件组在控制单元190停止固定旋转位置后绕转向轴线aa旋转时，构件组也不与诸如仪表板400之类的其它构件干涉。即，控制单元190停止固定操作构件110的旋转位置(停止固定旋转轴112的旋转角)并开始同步控制。如此，控制单元190能够可靠且高效地完成同步控制，而不会引起操作构件110与诸如仪表板400之类的其他构件的干涉。
第一致动器151不必一定用作旋转固定单元。转向系统100可以包括例如锁定机构单元，该锁定机构单元根据控制单元190执行的控制移动与旋转轴112在周向方向上接合的构件。在这种情况下，锁定机构单元能够具有用于固定和停止固定旋转轴112的旋转角的旋转固定单元的功能。
其它实施方式
以上基于实施方式描述了根据本发明的转向系统。然而，本发明不限于以上实施方式。在不脱离本发明的范围的情况下，能够由本领域技术人员对上述实施方式做出的各种变形和使用上述两个或多个部件的任意组合的形式均在本发明的范围内。
例如，转向系统100不是必须包括旋转机构单元130。换言之，使操作构件110前进和缩回不是必须涉及操作构件110绕在车辆的横向方向上延伸的横向轴线ab的旋转。操作构件110还可以被储存在于例如驾驶员座椅前方的仪表板400中形成的储存区域410中。在这种情况下，例如在驾驶员座椅前方的仪表板400中形成的储存区域410(开口405)具有与操作构件110的形状或大小相对应的形状或大小，使得操作构件110可以被储存在储存区域410中，同时保持与手动驾驶期间的姿态相同的姿态。当操作构件110被储存在储存区域410中时，支撑操作构件110并且在转向轴线aa的方向上看是非圆形的构件也可以被储存在储存区域410中。此外，操作构件110在从转向轴线aa的方向观察时可以不是正圆形而是非圆形的。在这些情况下，操作构件110的在储存时的旋转位置受到限制。因此，在操作构件110从储存区域410前进的时点处的操作构件110的旋转位置可能与当时的转向轮210的转向角不匹配。因此，同样在这种情况下，当操作构件110前进到通常位置pa时，也需要对操作构件110的旋转位置进行同步控制。不管旋转机构单元130的有无，都在操作构件110到达通常位置pa之前开始同步控制因此对于高效地切换到手动驾驶是有用的。此外，不是必须以能够储存绕转向轴线aa的旋转位置不确定的非圆形构件的尺寸和形状形成储存区域410(开口405)。因此，可以将储存区域410(开口405)制作得相对较小。
控制单元190的控制包括第一致动器151等的转向机构单元101的功能以及控制单元190的控制包括第二致动器250等的转向操作机构单元102的功能可以由单独的计算机实现。即，根据实施方式的控制单元190可以由控制转向机构单元101的第一控制单元、控制转向操作机构单元102的第二控制单元以及控制第一控制单元和第二控制单元的主控制单元来实现。第一控制单元可以具有控制第二控制单元的功能。即，根据实施方式的控制单元190可以由第一控制单元和第二控制单元实现。用于控制转向系统100的硬件和软件的配置没有特别限制，并且其布置也没有特别限制。
被构造为使操作构件110沿纵向方向移动的机构不是必须为滑动机构。例如，可以通过折叠和展开具有一个或多个关节的臂而使操作构件110在储存区域与通常位置pa之间移动，所述关节一体地支撑包括操作构件110等的机构单元。
例如，可以在作为进入和离开储存区域410的入口和出口的开口405中设置当操作构件110进退时自动打开和关闭的遮闭件。在这种情况下，操作构件110在例如自动驾驶期间可以完全隐藏，并且遮闭件可以用作形成车厢的墙壁的一部分。通过在车辆停止时将操作构件110储存在储存区域410中，操作构件110被遮闭件遮挡，从而提高了车辆的防盗效果。
操作构件110不必一定具有如图1所示的环形形状。例如，操作构件110可以具有缺乏图2中的其上端和/或下端的一部分的u形形状或h形形状等。也就是说，操作构件110的形状和尺寸没有特别限制，只要驾驶员能够在手动驾驶模式下以他或她可以驾驶车辆的状态握持该操作构件110即可。
本发明可用作能够增加驾驶员前方空间并高效地切换至手动驾驶的转向系统。因此，本发明适用于能够被手动驾驶和自主驾驶的诸如乘用车、公共汽车、卡车、农业机械和建筑设备等的包括车轮、连续轨道等的车辆。
1.一种构造为使车辆转向的转向系统，所述转向系统的特征在于，包括：
旋转轴(112)，操作构件(110)联接至所述旋转轴(112)；
第一致动器(151)，所述第一致动器(151)构造为向所述旋转轴(112)施加用于使所述旋转轴(112)旋转的驱动力；
第二致动器(250)，所述第二致动器(250)构造为向未机械地联接至所述旋转轴(112)的转向轮(210)施加用于转向的驱动力，所述转向轮(210)包括在所述车辆中；
控制单元(190)，所述控制单元(190)配置为控制所述转向系统的操作；以及
移动单元(170)，所述移动单元(170)构造为使所述操作构件(110)在通常位置与位于所述通常位置前方的储存区域(410)之间移动，所述通常位置为由驾驶员操作所述操作构件(110)的位置，
其中，所述控制单元(190)配置为在手动驾驶模式与自动驾驶模式之间切换，所述手动驾驶模式是其中所述控制单元(190)基于在所述操作构件(110)不处于所述储存区域(410)中时由所述驾驶员对所述操作构件(110)的操作来驱动所述第二致动器(250)的模式，并且所述自动驾驶模式是其中所述控制单元(190)基于不依赖于由所述驾驶员对所述操作构件(110)的操作而产生的指令来驱动所述第二致动器(250)的模式，以及
其中，所述控制单元(190)配置为：在所述操作构件(110)从所述储存区域(410)向所述通常位置移动时，在所述操作构件(110)到达所述通常位置之前，当所述操作构件(110)满足预定条件时，所述控制单元(190)开始同步控制，所述同步控制为其中所述控制单元(190)控制所述第一致动器(151)将所述旋转轴(112)的旋转角改变为与由所述第二致动器(250)驱动的所述转向轮(210)的转向角对应的角度的控制。
2.根据权利要求1所述的转向系统，其特征在于：
所述控制单元(190)配置为当所述操作构件(110)到达预定位置的时刻开始所述同步控制；以及
所述当所述操作构件(110)到达所述预定位置的时刻是当所述操作构件(110)满足所述预定条件的时刻。
3.根据权利要求1所述的转向系统，其特征在于，还包括：
支撑构件(115)，所述支撑构件(115)构造为支撑所述操作构件(110)；以及
旋转机构单元(130)，所述旋转机构单元(130)构造为使所述支撑构件(115)绕沿所述车辆的横向方向延伸的横向轴线旋转，
其中，所述控制单元(190)配置为当所述操作构件(110)绕所述横向轴线的旋转位置达到预定旋转位置的时刻开始所述同步控制，以及
其中，所述当所述操作构件(110)绕所述横向轴线的所述旋转位置到达所述预定旋转位置的时刻是当所述操作构件(110)满足所述预定条件的时刻。
4.根据权利要求1所述的转向系统，其特征在于，还包括：
旋转固定单元，所述旋转固定单元将所述操作构件(110)的旋转位置固定到预定旋转位置，
其中，所述控制单元(190)配置为当所述旋转固定单元停止固定所述旋转位置的时刻开始所述同步控制，以及
其中，所述当所述旋转固定单元停止固定所述旋转位置的时刻是当所述操作构件(110)满足所述预定条件的时刻。
5.根据权利要求4所述的转向系统，其特征在于，所述控制单元(190)配置为通过执行固定控制来操作作为所述旋转固定单元的所述第一致动器(151)，并且通过结束所述固定控制来停止固定所述旋转位置，所述固定控制是其中所述控制单元(190)控制所述第一致动器(151)以使所述操作构件(110)的所述旋转位置与所述预定旋转位置相匹配的控制。
技术总结