(57)【要約】【課題】環境変化があっても乗員によるステアリングホイールの把持を正確に検出可能なステアリング把持検出装置を提供することを目的とする。【解決手段】ステアリング把持検出装置１０は、ステアリングホイール１２を加振する加振器２０と、ステアリングホイール１２の振動レベルを検出する振動検知センサ２２と、周波数を変更して加振し、周波数毎の振動レベルを検出するよう加振器２０及び振動検知センサ２２を制御し、振動検知センサ２２の周波数毎の振動レベルの検出結果に基づいて、乗員によるステアリングホイール１２の把持を判定する制御部２４と、を含む。【選択図】図１
2020078980.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングホイールを加振する加振部と、
前記ステアリングホイールの振動レベルを検出する検出部と、
周波数を変更して加振し、周波数毎の前記振動レベルを検出するよう前記加振部及び前記検出部を制御する制御部と、
前記検出部の周波数毎の前記振動レベルの検出結果に基づいて、乗員による前記ステアリングホイールの把持を判定する判定部と、
を含むステアリング把持検出装置。
【請求項２】
ステアリングシャフトに発生するトルクを検出するトルク検出部を更に備え、
前記制御部は、前記トルク検出部によってトルクが予め定めた時間以上検出されない場合に、前記加振部及び前記検出部を制御し、
前記判定部は、前記トルク検出部によってトルクが検出された場合に、前記トルク検出部の検出結果に基づいて乗員による前記ステアリングホイールの把持を判定し、前記トルク検出部によってトルクが予め定めた時間以上検出されない場合に、前記検出部の周波数毎の前記振動レベルの検出結果に基づいて、乗員による前記ステアリングホイールの把持を判定する請求項１に記載のステアリング把持検出装置。
【請求項３】
前記制御部は、予め定めた下限周波数から予め定めた上限周波数まで周波数が上昇する周期、または予め定めた上限周波数から予め定めた下限周波数まで周波数が減少する周期で加振するように前記加振部を制御する請求項１又は請求項２に記載のステアリング把持検出装置。
【請求項４】
前記判定部の判定結果に応じて、乗員が前記ステアリングホイールを把持していることを表す情報、及び乗員が前記ステアリングホイールを非把持であることを表す情報の少なくとも一方の情報を出力する出力部を更に備えた請求項１〜３の何れか１項に記載のステアリング把持検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、乗員によるステアリングホイールの把持を検出するステアリング把持検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
乗員によるステアリングホイールの把持を検出する技術としては、例えば、特許文献１に記載の技術が提案されている。
【０００３】
特許文献１には、ステアリングホイールと、ステアリングホイールの環状部に装着される静電容量センサと、静電容量センサによる人体の近接検知に基づいて運転者がステアリングホイールを把持したか否かを判定する判定部とを備える把持検出装置が提案されている。詳細には、静電容量センサは、第１検知電極と、第１検知電極と沿う方向に延在し、第１検知電極と離間して配置される第２検知電極であって、第１検知電極と対向する対向部と対向しない非対向部とから構成される第２検知電極と、第１検知電極を変位可能に支持し、押圧力に応じて第１及び第２検知電極の間隔を変化させる絶縁材と、第１及び第２検知電極の一方に接続される静電容量検出回路とを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−１９３６６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のように、導電体をステアリングホイールに巻くことで静電センサの電極として用いる場合には、温度変化が発生した場合や、ステアリングヒータ等が搭載されてヒータがオンされた場合などの環境変化が発生すると、静電容量が変化してしまう。静電容量が変化すると、乗員によるステアリングホイールの把持の検出性能に影響を及ぼし、乗員によるステアリングホイールの把持を正確に検出するためには改善の余地がある。
【０００６】
本発明は、上記事実を考慮して成されたもので、環境変化があっても乗員によるステアリングホイールの把持を正確に検出可能なステアリング把持検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために第１の態様は、ステアリングホイールを加振する加振部と、前記ステアリングホイールの振動レベルを検出する検出部と、周波数を変更して加振し、周波数毎の前記振動レベルを検出するよう前記加振部及び前記検出部を制御する制御部と、前記検出部の周波数毎の前記振動レベルの検出結果に基づいて、乗員による前記ステアリングホイールの把持を判定する判定部と、を含む。
【０００８】
第１の態様によれば、加振部によってステアリングホイールが加振され、ステアリングホイールの振動レベルが検出部によって検出される。
【０００９】
制御部では、周波数を変更して加振し、周波数毎の振動レベルを検出するよう加振部及び検出部が制御される。
【００１０】
そして、判定部では、検出部の周波数毎の振動レベルの検出結果に基づいて、乗員によるステアリングホイールの把持が判定される。振動レベルの変化は、環境が変化しても静電容量のように変化しないため、環境変化があっても乗員によるステアリングホイールの把持を正確に検出することができる。
【００１１】
なお、ステアリングシャフトに発生するトルクを検出するトルク検出部を更に備え、前記制御部は、前記トルク検出部によってトルクが予め定めた時間以上検出されない場合に、前記加振部及び前記検出部を制御し、前記判定部は、前記トルク検出部によってトルクが検出された場合に、前記トルク検出部の検出結果に基づいて乗員による前記ステアリングホイールの把持を判定し、前記トルク検出部によってトルクが予め定めた時間以上検出されない場合に、前記検出部の周波数毎の前記振動レベルの検出結果に基づいて、乗員による前記ステアリングホイールの把持を判定してもよい。
【００１２】
また、前記制御部は、予め定めた下限周波数から予め定めた上限周波数まで周波数が上昇する周期、または予め定めた上限周波数から予め定めた下限周波数まで周波数が減少する周期で加振するように前記加振部を制御してもよい。
【００１３】
また、前記判定部の判定結果に応じて、乗員が前記ステアリングホイールを把持していることを表す情報、及び乗員が前記ステアリングホイールを非把持であることを表す情報の少なくとも一方の情報を出力する出力部を更に備えてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように本発明によれば、環境変化があっても乗員によるステアリングホイールの把持を正確に検出可能なステアリング把持検出装置を提供できる、という効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施形態に係るステアリング把持検出装置の概略構成を示す図である。
【図２】第１実施形態に係るステアリング把持検出装置の構成を示すブロック図である。
【図３】ステアリングホイールを把持している場合と非把持の場合の周波数毎の振動レベルの一例を示す図である。
【図４】時間経過に対する加振器の振動周波数を変化の一例を示す図である。
【図５】第１実施形態に係るステアリング把持検出装置の制御部で行われる処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図６】第２実施形態に係るステアリング把持検出装置の構成を示すブロック図である。
【図７】本実施形態に係るステアリング把持検出装置の制御部で行われる処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施形態に係るステアリング把持検出装置の一例を詳細に説明する。
【００１７】
（第１実施形態）
図１は、本実施形態に係るステアリング把持検出装置の概略構成を示す図であり、図２は、本実施形態に係るステアリング把持検出装置の構成を示すブロック図である。
【００１８】
ステアリング把持検出装置１０は、車両の操舵を行うステアリングホイール１２に設けられており、図示しない車両を運転操作する乗員が着座する座席（運転席）の車両前側に配置されている。
【００１９】
ステアリングホイール１２には、運転席の前側において車体に回転可能に支持されたステアリングシャフト１４が接続されている。車両は、ステアリングシャフト１４が回転されることで、ステアリングシャフト１４の回転に応じて操舵される。
【００２０】
ステアリングホイール１２は、フレーム（骨格）としての金属製の芯金１６を備えている。芯金１６は、円環状のリム部１６Ａ、リム部１６Ａの軸心部のボス部１６Ｂ、及びリム部１６Ａとボス部１６Ｂとの間のスポーク部１６Ｃを有する。
【００２１】
また、ステアリングホイール１２は、カバー部材１８によって被覆されることで加飾されている。カバー部材１８は、皮革（人工皮革）製、樹脂製、本杢製（木材製）の何れを適用してもよい。また、芯金１６を覆う樹脂製の基部が皮革材料によって被覆されていてもよい。また、樹脂製の基部に本杢製の加飾部品が嵌め込まれるなどして取付けられていてもよい。
【００２２】
また、本実施形態に係るステアリング把持検出装置１０は、加振部としての加振器２０、検出部としての振動検知センサ２２、並びに、判定部及び制御部としての制御部２４を備えている。加振器２０、振動検知センサ２２、及び制御部２４は、カバー部材１８によって隠蔽されて、乗員からは視認不能とされている。
【００２３】
加振器２０は、振動を伝えやすいように、本実施形態では芯金１６に固定され、作動することにより、ステアリングホイール１２に振動を発生する。加振器２０は、例えば、モータや、ＬＲＡ（Linear Resonant Actuator）、圧電素子、ソレノイド、ボイスコイルアクチュエータ等のアクチュエータを適用することができる。
【００２４】
振動検知センサ２２は、芯金１６に直接設けてもよいが、本実施形態では、制御部２４内のプリント基板上に設けられ、ステアリングホイール１２の振動を検知する。振動検知センサ２２は、例えば、加速度センサを適用して振動による加速度を検知する。
【００２５】
制御部２４は、ボス部１６Ｂに設けられ、加振器２０の作動を制御する共に、振動検知センサ２２の検知結果を取得し、乗員のステアリングホイール１２の把持判定を行う。
【００２６】
ここで、操舵操作をする際、乗員がステアリングホイール１２を把持（手が接触）すると、乗員の手や腕の質量が加わるため、振動の周波数特性が変化する。
【００２７】
そこで、本実施形態では、制御部２４が、周波数を変更して加振し、周波数毎の振動レベルを検出するよう加振器及び振動検知センサ２２を制御し、周波数毎の振動レベルの検出結果に基づいて、乗員によるステアリングホイール１２の把持を判定する。具体的には、制御部２４が、加振器２０を作動してステアリングホイール１２に振動を発生する際に、図３に示すように、振動の周波数を変化させながら振動を発生させる。そして、ステアリングホイール１２上に設けた振動検知センサ２２で各周波数における振動を検知して振動レベルを求めて、周波数特性の変化から、乗員によるステアリングホイール１２の把持を判定する。例えば、図３に示すように、非把持の場合の周波数毎の振動レベルを予め記憶して、周波数を変更しながら検知した振動検知センサ２２の検知結果と比較することにより、ステアリングホイール１２の乗員による把持を判定する。すなわち、振動レベルの特性に変化がない場合は、非把持と判定し、振動レベルの特性に変化がある場合に把持と判定する。なお、本実施形態では、振動検知センサ２２として加速度センサを用いており、振動レベルは、振動検知センサ２２が検知している振動の大きさ（振幅など）を適正に評価し得るものであれば任意の算出方法を適用できる。
【００２８】
制御部２４は、例えば、図４の実線で示すように、予め定めた速度で周波数が予め定めた下限周波数から予め定めた上限周波数まで上昇するように変化させる周期を繰り返すように加振器２０を制御する。なお、図４の実線では直線的に０から所定周波数まで周波数を変化する例を示すが、これに限るものではない。例えば、図４の点線や一点鎖線で示すように曲線的に周波数を変化させるようにしてもよい。また、図４では、下限周波数として０から上昇する例を示すが、０ではなく、予め定めた周波数から開始してもよい。また、図４の実線、点線、及び一点鎖線の例では、振動の周波数が徐々に上昇する周期を繰り返す例を示すが、図４の二点鎖線で示すように、振動の周波数が予め定めた上限周波数から予め定めた下限周波数まで徐々に減少する周期を繰り返すようにしてもよい。また、加振器２０によって発生する振動周波数は、ステアリングホイール１２に共振が生じて振動音が発生し難い範囲の周波数で変化させることが好ましい。これにより、ステアリングホイール１２が振動することにより生じる音が、乗員に違和感を生じさせるのを防止できる。
【００２９】
また、制御部２４は、ステアリングホイール１２を乗員が把持していると判定すると、乗員によるステアリングホイール１２の把持が検出されたことを表す情報を出力する。制御部２４による把持検出の出力先としては、車両に設けられて車両の操舵制御を行う機能を備えた運転支援システムなどが挙げられる。なお、制御部２４による検出結果の出力先としては、運転支援システムに限らず、乗員がステアリングホイール１２を把持しているか否かの検出結果を必要とする（要求する）任意の出力先を適用できる。また、制御部２４は、ステアリングホイール１２を乗員が把持していないと判定すると、乗員がステアリングホイール１２を把持していないこと（非把持）を表す情報を出力する。
【００３０】
続いて、上述のように構成された本実施形態に係るステアリング把持検出装置１０の制御部２４で行われる具体的な処理について説明する。図５は、本実施形態に係るステアリング把持検出装置１０の制御部２４で行われる処理の流れの一例を示すフローチャートである。なお、図５の処理は、ステアリングホイール１２の把持検出が必要な場合に開始する。一例としては、運転支援装置を作動する場合に開始する。
【００３１】
ステップ１００では、制御部２４が、加振器２０の作動を制御して、ステアリングホイール１２を振動させてステップ１０２へ移行する。
【００３２】
ステップ１０２では、制御部２４が、加振器２０の振動周波数を変更してステップ１０４へ移行する。本実施形態では、図４に示すように、振動周波数が予め定めた下限周波数から予め定めた上限周波数まで徐々に増加する周期を繰り返すように加振器２０の振動周波数を変更する。
【００３３】
ステップ１０４では、制御部２４が、振動検知センサ２２によって検知した加速度から振動レベルを検出してステップ１０６へ移行する。
【００３４】
ステップ１０６では、制御部２４が、１周期の振動レベルの特性を検出したか否かを判定する。該判定は、周波数を予め定めた下限周波数から予め定めた上限周波数まで上昇する周期における１周期分の振動レベルを検出したか否かを判定する。該判定が肯定されるまで待機してステップ１０８へ移行する。
【００３５】
ステップ１０８では、制御部２４が、乗員によるステアリングホイール１２の把持を検出したか否かを判定する。該判定は、検出した１周期の振動レベルの特性が、乗員がステアリングホイール１２を把持している場合の振動レベルの特性であるか否かを判定する。該判定が否定された場合にはステップ１１０へ移行し、肯定された場合にはステップ１１２へ移行する。
【００３６】
ステップ１１０では、制御部２４が、乗員によるステアリングホイール１２の非把持が検出されたことを表す情報を出力してステップ１１４へ移行する。
【００３７】
ステップ１１２では、制御部２４が、乗員によるステアリングホイール１２の把持が検出されたことを表す情報を出力してステップ１１４へ移行する。なお、ステップ１１０及びステップ１１２は出力部に対応する。
【００３８】
ステップ１１４では、制御部２４が、ステアリングホイール１２の把持を検出する処理の終了であるか否かを判定する。該判定は、例えば、処理を開始してから予め定めた時間が経過するなどして把持を検出する処理の終了するタイミングになったか否かを判定する。該判定が否定された場合にはステップ１００に戻って上述の処理を繰り返して、判定が肯定された場合にはステップ１１６へ移行する。
【００３９】
ステップ１１６では、制御部２４が、加振器２０の作動を停止するように制御して、ステアリングホイール１２の振動を停止して一連の処理を終了する。
【００４０】
このように、ステアリングホイール１２の振動周波数の変化を利用して、ステアリングホイール１２の把持を検出することにより、ステアリングヒータや環境温度等に左右されることなく、ステアリングホイール１２の乗員による把持検出を行うことが可能となる。
【００４１】
（第２実施形態）
続いて、第２実施形態に係るステアリング把持検出装置について説明する。図６は、本実施形態に係るステアリング把持検出装置の構成を示すブロック図である。なお、上記実施形態と同一構成については同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００４２】
上記の実施形態では、乗員によるステアリングホイール１２の把持を検出する際には、ステアリングホイール１２を常に振動させる必要がある。従って、加振器２０の寿命を延ばす観点では改善の余地がある。本実施形態では、加振器２０の寿命を延ばすための構成が上記実施形態に対して追加されている。
【００４３】
本実施形態に係るステアリング把持検出装置１１は、図６に示すように、上記の実施形態に対してトルク検出部としてのトルクセンサ２６が制御部２４に更に接続されている。
【００４４】
トルクセンサ２６は、ステアリングシャフト１４に発生するトルクを検出し、検出結果を制御部２４に出力する。トルクセンサ２６は、例えば、電動パワーステアリングシステムに設けられたトルクセンサを適用する。電動パワーステアリングシステムでは、トルクセンサ２６の検出結果を用いて、ステアリングホイール１２への乗員の把持を検出する技術がある。すなわち、本実施形態では、トルクセンサ２６の検出結果を用いた把持検出を上記の実施形態に対して追加している。
【００４５】
トルクセンサ２６の検出結果を用いたステアリングホイール１２への乗員の把持検出では、長い直線道路等のようにステアリングシャフト１４にトルクが発生しない場合には、乗員によるステアリングホイール１２の把持を正確に検出できない。そこで、制御部２４が、予め定めた時間の間、ステアリングシャフト１４のトルクが検出されない場合に、ステアリングホイール１２を振動させて把持検出を行う。一方、ステアリングシャフト１４にトルクが発生している場合には、トルクセンサ２６の検出結果を用いて把持検出を行う。これにより、加振器２０を常に作動させる必要がなくなり、加振器２０の寿命を延ばすことが可能となる。
【００４６】
続いて、本実施形態に係るステアリング把持検出装置１１の制御部２４で行われる具体的な処理について説明する。図７は、本実施形態に係るステアリング把持検出装置１１の制御部２４で行われる処理の流れの一例を示すフローチャートである。なお、図７の処理は、ステアリングホイール１２の把持検出が必要な場合に開始する。一例としては、運転支援装置を作動する場合に開始する。また、上記の実施形態と同一処理については同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００４７】
ステップ９２では、制御部２４が、トルクセンサ２６の検出結果を取得してステップ９４へ移行する。
【００４８】
ステップ９４では、制御部２４が、操舵トルクが発生しているか否かを判定する。該判定が肯定された場合には、上述のステップ１１２へ移行し、否定された場合にはステップ９６へ移行する。
【００４９】
ステップ９６では、制御部２４が、乗員によるステアリングホイール１２の非把持が検出されたことを表す情報を出力してステップ９８へ移行する。なお、ステップ９６は省略し、振動検知センサ２２の検出結果に基づいて非把持が検出されてステップ１１０へ移行した場合に非把持を表す情報を出力してもよい。
【００５０】
ステップ９８では、制御部２４が、トルクセンサ２６によってステアリングシャフト１４に発生するトルクが所定時間継続して検出されないか否かを判定する。ステアリングシャフト１４に発生するトルクが検出されて判定が否定された場合には上述のステップ１１２へ移行する。一方、ステアリングシャフト１４に発生するトルクが所定時間検出されない場合には判定が肯定されて上述のステップ１００へ移行し、以降は上述したステップ１００〜１１２の処理が行われる。
【００５１】
また、ステップ１１４において、判定が肯定された場合にはステップ１１５へ移行して、加振器２０を作動してステアリングホイール１２を振動中であるか否かを判定する。該判定が肯定された場合には上述のステップ１１６へ移行して加振器２０の作動を停止する。一方、判定が否定された場合にはそのまま一連の処理を終了する。
【００５２】
このように、トルクセンサ２６の検出結果に基づく把持判定と、振動検知センサ２２の検出結果に基づく把持検出とを併用することにより、常に加振器２０を作動する場合に比べて加振器２０の寿命を延ばすことが可能となる。
【００５３】
なお、上記の実施形態では、乗員によるステアリングホイール１２の把持検出と、非把持検出とを行う例を示したが、これに限るものではなく、何れか一方のみを検出する形態としてもよい。すなわち、上述のステップ１１０及びステップ１１２のうち一方は省略してもよい。
【００５４】
また、上記の実施形態における制御部２４で行われる処理は、ソフトウエアの処理として説明したが、これに限るものではない。例えば、ハードウエアで行う処理としてもよいし、ハードウエアとソフトウエアの双方を組み合わせた処理としてもよい。
【００５５】
また、上記の実施形態における制御部２４で行われる処理は、プログラムとして記憶媒体に記憶して流通させるようにしてもよい。
【００５６】
さらに、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００５７】
１０・・・ステアリング把持検出装置、１１・・・ステアリング把持検出装置、１２・・・ステアリングホイール、１４・・・ステアリングシャフト、２０・・・加振器、２２振動検知センサ、２４・・・制御部、２６・・・トルクセンサ
【図１】
2020078980.tif 000003
【図２】
2020078980.tif 000004
【図３】
2020078980.tif 000005
【図４】
2020078980.tif 000006
【図５】
2020078980.tif 000007
【図６】
2020078980.tif 000008
【図７】
2020078980.tif 000009