(57)【要約】      （修正有）【課題】操舵速度を安定させつつ、運転者の疲労感を軽減可能な操舵装置を提供すること。【解決手段】運転者がステアリングホイールを操舵する際、運転者のステアリングホイール把持位置を変更することなく、運転者と前記把持位置との相対位置変動を抑制するように、前記ステアリングホイールの位置を変更する位置変更手段を備えた。【選択図】図２９
2006290327.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転者がステアリングホイールを操舵する際、運転者のステアリングホイール把持位置を変更することなく、運転者と前記把持位置との相対位置変動を抑制するように、前記ステアリングホイールの位置を変更する位置変更手段を備えたことを特徴とする操舵装置。
【請求項２】
請求項１に記載の操舵装置において、
前記位置変更手段は、ステアリングホイールの鉛直方向上下位置を変更することを特徴とする操舵装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の操舵装置において、
前記位置変更手段は、ステアリングホイールの車両前後方向位置を変更することを特徴とする操舵装置。
【請求項４】
請求項１ないし３いずれか１つに記載の操舵装置において、
前記位置変更手段は、運転者がステアリングホイールを切り増したときは、鉛直方向上下位置を下方に変更することを特徴とする操舵装置。
【請求項５】
請求項１ないし４いずれか１つに記載の操舵装置において、
前記位置変更手段は、運転者がステアリングホイールを切り増したときは、車両前後方向位置を後方に変更することを特徴とする操舵装置。
【請求項６】
請求項１ないし５いずれか１つに記載の操舵装置において、
前記ステアリングホイールを、直進時に短軸方向が上向きとなる楕円形状としたことを特徴とする操舵装置。
【請求項７】
請求項１に記載の操舵装置において、
前記位置変更手段は、ステアリングホイールの車両左右方向位置を変更することを特徴とする操舵装置。
【請求項８】
運転者がステアリングホイールを操舵する際、運転者のステアリングホイール把持位置を変更することなく、運転者と前記把持位置との相対変動を抑制するように、ステアリングホイールの位置を変更することを特徴とする操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の操舵速度を安定させる操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、運転者による操舵速度の変動を抑制するため、運転者によるステアリングホイールの降下操作を検出してアシスト力を変更する操舵装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−８７３０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら特許文献１の技術にあっては、運転者の手がステアリングホイールの鉛直上部から下部へ移動した際に降下操作を検出し、モータにより反力を与えるという構成であったため、操舵速度は一定となるものの反力による操舵負荷が増大し、運転者に疲労感を与える、という問題があった。
【０００４】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、操舵速度を安定させつつ、運転者の疲労感を軽減可能な操舵装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明の操舵装置では、運転者がステアリングホイールを操舵する際、運転者のステアリングホイール把持位置を変更することなく、運転者と前記把持位置との相対位置変動を抑制するように、前記ステアリングホイールの位置を変更する位置変更手段を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
よって、運転者とステアリングホイール把持位置との相対位置の変動が抑制され、操舵速度が安定すると共に、運転者の疲労感を軽減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の操舵装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施例に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００８】
［概念図］
実施例１につき図１ないし図１２に基づき説明する。図１、図２はステアリングホイール１の上下位置変更概念図であり、図１は正面図、図２は側面図である。なお、図３〜図６は操舵時に使用する筋肉の概略及び特性を示す図であり、以下の出典文献に記載されている。
出典１．  倉森他；運転者の筋活動と操縦安定性  自動車技術会学術講演前刷集No．83-03，PP1-4，2003
出典２．  社団法人自動車技術会；自動車の人間工学技術  朝倉書店，PP1-16，2002
【０００９】
運転者はステアリングホイール１に対し両手の把持位置を適宜持ち替えながら操舵を行うが、操舵角変更時はステアリングホイール１は回転を継続している。したがって、一方の手がステアリングホイールの握りを開始してから離すまで運転者の肩に対し手の位置が必然的に移動することとなる。
【００１０】
図３は、肩付近の三角筋を示す図である。三角筋は肩の外転運動（下げた腕を横水平方向からさらに上に上げる運動）時に働く筋肉である。
【００１１】
図４はレーンチェンジ時における左右三角筋の筋電図と操舵トルク及び操舵角の関係を示す図である。一般に筋電圧が高ければ当該筋肉は活発に活動していると判断される。図４（ｃ）は左右三角筋の筋電図にローパスフィルタを施したものを比較しており、筋電図の左右差と操舵トルクの波形は酷似することがうかがえる。したがって操舵時には三角筋を用いることが認められ、操舵負荷と三角筋疲労の因果関係が確認される。
【００１２】
図５は定常旋回時における左右の三角筋ぞれぞれの筋電図を示す図である。左旋回時には右三角筋、右旋回時には左三角筋の活動が強くなり、同一方向への操舵が継続する場合、片腕側の三角筋への負担が大きくなることを示している。
【００１３】
図６は肘の屈曲運動及び伸展運動時の筋力と持久時間を示す図である。操舵時に三角筋を用いて操舵していると同時に、操舵時には肘の屈曲運動（屈曲，伸展）が行われる。このとき、肘の屈曲運動と持久時間の関係に示すように、肘の屈曲に係わる筋肉の持久時間は筋肉の使用により極端に低下することが分かる。
【００１４】
この三角筋や肘の屈曲運動に係わる疲労感を軽減するためには、三角筋の外転運動量を抑制すること、すなわち肩の位置に対する手の移動量を低減すること、及び肘の屈曲運動を低減することが有効である。ここで、操舵に伴う手の動きは３方向に分類され、鉛直方向、車幅方向、及び車両前後方向である。この３方向の手の動きのうちいずれか１方向の移動量でも低減することにより、三角筋の外転運動量が減少し、疲労感も軽減されるものである。
【００１５】
したがって本願実施例１では、鉛直方向の動きを低減するため、運転者の操舵に合わせてステアリングホイール１の鉛直方向位置を変更し、操舵時における疲労感の低減を図るものである。なお、車両前後方向位置の変更については実施例２で述べる。
【００１６】
［操舵装置の基本構成］
図７は、実施例１における操舵装置の基本構成図、図８はカム４の軸方向正面図である。ステアリングシャフト２においてステアリングホイール１と反対側の端部には、ステアリングシャフト２の鉛直方向回動を可能とする支点３が設けられている。
【００１７】
ステアリングシャフト２には楕円形のカム４が一体回転可能に設けられている。このカム４はステアリングニュートラル時に長軸ａを鉛直方向、短軸ｂを車幅方向に設けられるとともに鉛直下側は台座５に当接支持され、ステアリングホイール１の回転に伴ってカム運動を行う。
【００１８】
［操舵角と上下位置変更の関係］
図９は、操舵角θとステアリングホイール１の上下位置の関係を示す図である。カム４の回転に伴ってカム４と台座５との当接点はカム４外周を移動し、ステアリングシャフト２は支点３を回転中心とする鉛直方向の往復回動を行う。したがって、ステアリングホイール１の中心位置は操舵角θをパラメータとするコサインカーブとなる。周期は１８０°、振幅はLa×cos(tan−１(a/l)/l)-Lb×cos(tan−１(b/l)/l)となる（図７参照）。
【００１９】
図１０は、９時１５分位置握り時における運転者の手の動き（左旋回）とステアリングホイール１の上下位置の相関図である。９時１５分位置握りとは、ステアリングホイール１を時計に見立て、時刻９時１５分における時計の針の位置で握ることであり、操舵時に運転者が最も握りやすい位置である。
【００２０】
操舵ニュートラル時に基準位置にあったステアリングホイール１は、操舵角θの増加に伴って鉛直下方に移動し、操舵角９０°の位置で鉛直方向最下点に到達する。９０°を超えると鉛直上方へ移動を開始し、１８０°において鉛直方向位置は基準位置（θ＝０°）と同一位置となる。
【００２１】
ここで、ニュートラル位置から左旋回する際、ステアリングホイール１の左回転に伴って運転者の左手は鉛直下方に、右手は鉛直上方に移動する。したがって操舵角θの増加につれ、運転者は左手を離して右手のみで操舵を行った後、１８０°付近で手を持ち替え、３６０°付近に至って再び９時１５分位置にてステアリングホイール１を両手で握る。
【００２２】
操舵角９０°及び２７０°位置付近においては、運転者の右手もしくは左手はステアリングホイール１の鉛直方向最上部付近に位置するが、ステアリングシャフト２に設けられたカム４の作用によりステアリングホイール１は最下点に位置する。このように、カム４を設けたことで、ステアリングホイール１が回転したとしても運転者の手の位置の鉛直方向移動量は相対的に抑制され、操舵速度の変動が抑制されると共に、三角筋疲労も抑制される。
【００２３】
実施例１では９時１５分握りに対応してカム４の楕円曲率を設定しているため、ニュートラル時９時１５分握りで操舵を開始すれば、操舵角θによらず手の鉛直方向移動量をほぼ０に抑制することができる（図１０（ａ）参照）。
【００２４】
［実施例１における効果］
実施例１においては、ステアリングシャフト２端部には鉛直方向回動を可能とする支点３を設けるとともに、ステアリングシャフト２に楕円形のカム４を一体回転可能に設けることとした。このカム４はステアリングニュートラル時に長軸ａを鉛直方向、短軸ｂを車幅方向に設けられるとともに鉛直下側は台座５に当接支持されることとした。
【００２５】
これにより、ステアリングホイール１が回転したとしても運転者の把持位置の鉛直方向移動量は相対的に抑制され、操舵速度の変動が抑制されると共に、三角筋疲労を抑制して運転者の疲労感を低減することができる。また、ステアリングホイール１が鉛直下側に移動することで運転者との相対距離を近づけることが可能となり、肘の屈曲運動を低減することができる。よって、持久時間の短い肘の筋肉の疲労感を低減することができる。また、実施例１ではステアリングシャフト２が傾角を有しており、この傾角を変更することでステアリングシャフト１の傾角も変更される。これにより、把持位置における手首の屈曲運動も抑制することが可能となり、更に疲労を軽減することができる。
【実施例２】
【００２６】
実施例２につき図１１ないし図１４に基づき説明する。ステアリングホイール１の位置を変更し、操舵時の三角筋負荷を低減する点で実施例１と同様である。実施例１ではステアリングホイール１の鉛直方向位置を変更することで手の移動量を低減し、三角筋の疲労を抑制したが、実施例２ではステアリングホイール１の車両前後方向位置を変更することで、三角筋及び肘の屈曲に伴う疲労を低減する。
【００２７】
［概念図］
図１１はステアリングホイール１の前後方向位置変更概念図である。ステアリングシャフト２に軸方向移動機構としてテレスコ機構２０を設け、運転者の操舵に合わせてステアリングホイール１の車両前後方向位置を変更し、操舵時における手の移動量を低減して疲労感を抑制する。
【００２８】
［実施例２の構成］
図１２は実施例２におけるテレスコ機構２０の概略構成図、図１３はなぞられ板６及びなぞり棒７の詳細である。ステアリングシャフト２には凸状のなぞられ板６が設けられ、ばね９によりステアリングホイール１と逆方向に押圧されている。なぞられ板６にはなぞり棒７が当接するよう設けられ、さらになぞり棒７と並列にガイドレール８が設けられてステアリングシャフト２が常に軸方向移動するよう拘束する。
【００２９】
なぞられ板６の表面形状は周方向に凹凸を有し、操舵時にこの凹凸をなぞり棒７がなぞることによって、操舵角θに対してステアリングホイール１と支点３'との距離が変化する。なぞられ板６の凹凸形状を変えることにより、ステアリングホイール１の前後方向移動量や移動軌跡を変更する。
【００３０】
［操舵角と前後方向位置変更の関係］
図１４は、操舵角θに対するステアリングホイール１と支点３'との距離Ｌ(θ)の相関関係を示す図である。実施例２では、ステアリングニュートラル時にＬ(θ)を最小に、１８０°操舵時に最大となるよう設けている。
【００３１】
すなわち、ニュートラル時における手の位置は肩から見てほぼ車両前方向であるが、操舵角θが増大するに連れ手の位置は車幅方向に移動し、肩から見て斜め前方向に位置することとなる。したがって肩から手の位置までの距離も増大し、これに対応するため運転者は肘を延ばさなければならないが、その際三角筋の運動量が増加して疲労感を招くこととなる。
【００３２】
したがって図１４に示すように、操舵角θの増大に伴って手の位置がニュートラル位置から遠ざかるに連れてＬ(θ)が増加し、ステアリングホイール１を運転者に接近させるよう、なぞられ板６の表面形状を設定する。さらに、肩に対する手の位置が最も遠くなる１８０°操舵位置においてＬ(θ)を最大とし、最も運転者に近接させるよう設けることとする。
【００３３】
このようになぞられ板６の表面形状を決定することにより、三角筋の運動量を抑制して運転者の疲労感を低減することができる。また、車両特性に合わせてなぞられ板６の表面形状を適宜変更することにより、運転者の疲労低減をきめ細かく行うことができる。
【００３４】
尚、実施例２では、ステアリングシャフト２を水平方向に設けた例を示したが、鉛直上方に傾角を有する場合には、車両前後方向に移動させることでステアリングホイール１の上端を鉛直方向に移動させることも可能となり、実施例１と実施例２の作用効果を複合的に得ることができる。
【実施例３】
【００３５】
実施例３につき図１５ないし図２０に基づき説明する。操舵角θに基づきステアリングホイール１の鉛直方向位置及び車両前後方向位置を変更する、という思想については実施例１及び２と同様である。実施例１及び２ではステアリングホイール１の操舵角θに基づき機構的にステアリングホイール１の位置を変更したが、実施例３では図１５のステアリングホイール運動概略図に示すように、操舵角θに基づきアクチュエータを用いて鉛直方向及び前後方向の両方を制御的に変更する点で異なる。
【００３６】
［システム構成］
図１６は、実施例３における操舵装置のシステム構成図である。ステアリングシャフト２であってステアリングホイール１と反対側の端部にはチルト機構１０が設けられ、チルト機構１０とステアリングホイール１との間にはテレスコ機構２０が設けられている。
【００３７】
チルト機構１０は支点３を中心にステアリングシャフト２を回動させる上下位置変更機構であり、チルトアクチュエータコントローラ１１の指令に基づきチルトアクチュエータ１２を駆動し、ウォームギヤ１３を介して鉛直方向に平行に設けられたウォームホイール１４を回動させ、ステアリングホイール１の上下位置を変更する。
【００３８】
テレスコ機構２０はステアリングシャフト２を軸方向移動させる前後位置変更機構であり、テレスコアクチュエータコントローラ２１の指令に基づきテレスコアクチュエータ２２を駆動し、ピニオン２３を介してラック２４を軸方向移動させ、ステアリングホイール１の車両前後方向位置を変更する。また、ステアリングシャフト２にはガイドレール８が設けられて軸方向以外の動きを規制する。
【００３９】
チルトアクチュエータコントローラ１１及びテレスコアクチュエータコントローラ２１はそれぞれ目標値演算コントローラ３０と接続し、操舵角θに基づいた目標値により各アクチュエータ１２，２２を駆動する。
【００４０】
［制御構成］
図１６は、チルト機構１０及びテレスコ機構２０の制御ブロック図である。目標値演算コントローラ３０は現在の操舵角θに基づきチルトアクチュエータ１２の駆動指令値Ｓθ、及びテレスコアクチュエータ２２の駆動指令値ＳＬ(θ)を演算する。
【００４１】
チルトアクチュエータコントローラ１１及びテレスコアクチュエータコントローラ２１は、それぞれＳθ、ＳＬ(θ)の値に対応する電流値ｉθ、ｉＬＳ(θ)を演算し、チルトアクチュエータ１２及びテレスコアクチュエータ２２を駆動する。
【００４２】
［操舵角と上下位置及び前後方向位置変更の関係］
実施例３においては、チルトアクチュエータ１２及びテレスコアクチュエータ２２によりステアリングホイール１の鉛直（上下）方向位置及び車両前後方向位置をそれぞれ変更するものである。したがって操舵角θとステアリングホイール１の上下位置及び前後方向位置の関係は実施例１（図９，１０）及び実施例２（図１４）を組み合わせたものであり、作用効果も同様であるため説明は省略する。
【００４３】
なお、実施例１では、操舵角θとステアリングホイール１の上下方向位置は楕円状カム４の形状に規定されており、実施例２でも前後方向位置はなぞり板６の表面形状に規定され、操舵角θと独立に位置を変更することはできない。
【００４４】
これに対し実施例３では、ステアリングホイール１の鉛直（上下）方向位置及び車両前後方向位置をそれぞれ各アクチュエータ１２，２２を用いて制御的に変更するため、操舵角θの値によらず独立にステアリングホイール１の上下位置及び前後位置を変更することが可能である。以下、その具体例を列挙する。
【００４５】
（実施例３−１）
図１８は、運転者がステアリングホイール１の９時１５分位置よりも上部を握った際における上下位置変更例である（図１０参考）。実施例３−１ではステアリングホイール１に圧電素子を設け、ニュートラル時において運転者がステアリングホイール１のどの位置を握ったかを検出し、その位置に基づきチルトアクチュエータ１２の制御を行う。
【００４６】
すなわち、疲労低減のため運転者の手の移動を最小限に抑制するには、運転者の手の軌跡が最も上方に位置する際にステアリングホイール１を最下点に位置させ、手の軌跡が最も下方に位置する（左右の手の持ち替え位置）際にステアリングホイール１を最上点に位置させることが望ましい。
【００４７】
しかし、ニュートラル時に９時１５分位置よりも上部を握って操舵を開始した場合、９時１５分ちょうどの位置を握って操舵を開始した場合（図１０）に比べ、手の位置は操舵開始位置が上部にずれた分だけ早く最上点に到達する（回転位相が進んだ状態）。逆に、９時１５分位置より下部を握って操舵を開始した場合、下部にずれた分遅く最上点に到達する（回転位相が遅れた状態）。
【００４８】
したがって実施例３−１では、圧電素子によってニュートラル時におけるステアリングホイール１の把持位置を検出し、運転者の手の軌跡が最上点に達した際にステアリングホイール１の上下方向位置が最下点となるよう、チルトアクチュエータ１２を制御する。すなわち、把持位置の軌跡が上昇する過程ではステアリングホイール１の位置を下降させ、把持位置の軌跡が下降する過程ではステアリングホイール１の位置を上昇させる。
【００４９】
［握り開始位置に対応するステアリングホイール上下位置変更制御フロー］
図１９は、ステアリングホイール１の上下位置変更フローである。
【００５０】
ステップＳ１０１では操舵角θ、把持位置αを検出し、ステップＳ１０２へ移行する。ここで、把持位置αとは９時１５分位置に対するズレ角と定義する。
【００５１】
ステップＳ１０２では手の軌跡における最上点位置に対応する回転位置９０°−α、２７０°＋αを演算し、ステップＳ１０３へ移行する。
【００５２】
ステップＳ１０３では現在の操舵角θが０°≦θ≦９０°−αの関係にあるかが判断され、ＹＥＳであれば把持位置の軌跡が上昇する過程と判断されてステップＳ１０６へ移行し、ＮＯであればステップＳ１０４へ移行する。
【００５３】
ステップＳ１０４では、現在の操舵角θが９０°−α≦θ≦１８０°の関係にあるかが判断され、ＹＥＳであれば把持位置の軌跡が下降する過程と判断されてステップＳ１０７へ移行し、ＮＯであればステップＳ１０５へ移行する。
【００５４】
ステップＳ１０５では、現在の操舵角θが１８０°≦θ≦２７０°＋αの関係にあるかが判断され、ＹＥＳであれば把持位置の軌跡が下降する過程と判断されてステップＳ１０６へ移行し、ＮＯであれば２７０°＋α≦θ≦３６０°の関係にあるため把持位置の軌跡が上昇する過程と判断され、ステップＳ１０７へ移行する。
【００５５】
ステップＳ１０６では、チルトアクチュエータ１２へ下降制御指令を出力して制御を終了する。
【００５６】
ステップＳ１０７では、チルトアクチュエータ１２へ上昇制御指令を出力して制御を終了する。
【００５７】
例えば、図１８（ｂ）では、ニュートラル時に９時１５分位置よりも上部を握った際の上下位置変更例を示す。０°≦θ≦９０°−α及び１８０°≦θ≦２７０°＋αの領域は把持位置の軌跡が上昇する過程であり、ステアリングホイール１の位置を上昇させる制御を実行する。９０°−α≦θ≦１８０°及び２７０°＋α≦θ≦３６０°の領域は把持位置の軌跡が下降する過程であり、ステアリングホイール１の位置を上昇させる。
【００５８】
また、９時１５分位置よりも上部を握って操舵を開始したため、手の持ち替え位置（手の軌跡の最下点）も相対的に上部に位置することとなる。したがって、手の最下点位置（１８０°操舵位置）の上昇に合わせステアリングホイール１の最上点も基準位置から上昇させる。逆に、操舵開始時に９時１５分位置よりも下方を握っていた場合、ステアリングホイール１の最上点は基準位置から下降させる制御を行う。このように制御を行うことで、運転者の把持位置に合わせた最適な上下位置変更を行うことができる。
【００５９】
（実施例３−２）
図２０は、手の軌跡の上下（鉛直）方向位置を一定としない場合のステアリングホイール１上下位置変更例である。疲労感低減のためには、操舵時の手の位置の軌跡が上下方向に変化しないことが望ましい。しかし手の軌跡の上下方向位置を完全に一定させることは現実的でなく、また完全に一定でなくとも変化が小さければ三角筋疲労も少ない。
【００６０】
したがって、実施例３−２では、チルトアクチュエータ１２により運転者が疲労感を感じない程度にステアリングホイール１の上下方向位置を変更するものの、手の軌跡の上下方向位置を完全に一定とすることは放棄する。
【００６１】
手の位置を一定とする制約から解放することで、例えばステアリングホイール１の上下移動を運転者の膝に当たらない程度に抑制したり、上下位置変更周期を変更するなど、疲労感を抑制しつつ設計自由度を向上させることができる。
【実施例４】
【００６２】
次に、実施例４について説明する。実施例１と基本的な構成は同様であり、実施例４では、ステアリングホイール１の外径形状が楕円形である点で異なる。
【００６３】
［視界確保の点での従来例と本願実施例の対比］
図２１は楕円形のステアリングホイール１'に変更しステアリングシャフト２の軸を固定した比較例を表す図である。また、図２２は実施例４におけるステアリングホイール１'の正面図である。視界確保のため、比較例及び実施例４ともにステアリングホイール１'は車幅方向を短軸とする楕円形とされているが、比較例にあっては９０°（２７０°）回転位置付近では長軸が鉛直方向付近に位置し、ステアリングホイール１により視界が妨げられてしまう。
【００６４】
これに対し実施例４では、カム４の作用によりステアリングホイール１は操舵角θに伴って鉛直方向に往復運動し、９０°（２７０°）回転位置において最下点に達する。したがって、楕円形のステアリングホイール１'が回転したとしても鉛直方向最上部の位置は変化せず、長軸が鉛直方向付近に位置する９０°（２７０°）回転位置においても視界が確保される。
【００６５】
［実施例４における効果］
ニュートラル時における視界確保のためステアリングホイール１を楕円形とした場合であっても、回転位置によらず鉛直方向最上部の位置を一定とし、常に視界を確保することができる。尚、長軸の上端が必ずしも短軸の上端と一致するように鉛直方向に変化させなくともよく、若干鉛直方向に変化するだけでも視界確保に貢献することは言うまでもない。
【実施例５】
【００６６】
次に、実施例５について、図２３〜図３２に基づき説明する。実施例５は、運転者と把持位置との相対位置変動を抑制することにより運転者の疲労を低減する点で実施例１〜３と同様である。ステアリングホイールの車両左右方向位置を変更する点で実施例１〜３と異なる。
【００６７】
［実施例１〜３と実施例５との対比］
実施例１〜３では、ステアリングホイールの鉛直方向上下位置、または車両前後方向位置を変更することによって、運転者と把持位置との相対位置変動を抑制している。
【００６８】
しかし、実施例１のように鉛直方向上下位置を変更した場合、運転者と把持位置との距離が最も遠ざかる操舵角１８０°での操舵時には、上記相対位置変動の抑制効果代が小さい（図３０参照）。
【００６９】
また、実施例２のように車両前後方向位置を変更した場合、ステアリングホイールを車両前後方向で運転者側に近づけることにより上記相対位置変動を抑制しようとするため、操舵角１８０°での操舵時には、肩、肘関節の屈曲角が増大することによる運転者の疲労増が懸念される（図３２参照）。
【００７０】
そこで、本実施例５の位置変更機構は、上記問題を解決するため、ステアリングホイールの車両左右方向位置を変更する。これにより、特に操舵角８０°〜１８０°での操舵時に、運転者と把持位置との相対位置変動を抑制するとともに肩、肘関節の屈曲角増大を抑制することで、運転者の疲労を低減する。
［概念図］
【００７１】
図２３、図２４は、ステアリングホイール１の左右方向位置変更概念図である。図２３は正面図、図２４は側面図である。本実施例５ではステアリングシャフト２に位置変更機構４０を設け、運転者の操舵に合わせてステアリングホイール１の車両左右方向位置を変更し、操舵時における疲労感を低減する。
［実施例５の構成］
【００７２】
図２５、図２６は、ステアリングニュートラル時（操舵角０°の時）における実施例５の位置変更機構４０の基本構成図である。図２５は車両左方向正面図であり、図２６は車両後方向正面図である。説明のため、直交座標系を設定する。ステアリングシャフト２の軸方向をｘ軸とし、ステアリングホイール１側を正方向とする。車両前後方向をｙ軸とし、車両前側を正方向とする。また、車両左右方向をｚ軸とし、車両左側を正方向とする。
【００７３】
位置変更機構４０は、ステアリングシャフト２、ユニバーサルジョイント４１、ウォームギヤ４２、スプリング４３、第１スプリング台座４４、第２スプリング台座４５、第１ガイドピン４６、および第２ガイドピン４７を有している。
【００７４】
ステアリングシャフト２は、ユニバーサルジョイント４１を介して上部シャフト２ａおよび下部シャフト２ｂに二分割されている。上部シャフト２ａは、ユニバーサルジョイント４１を支点として、下部シャフト２ｂに対して一定角度で揺動可能に設けられている。上部シャフト２ａのｘ軸正方向端はステアリングホイール１と接続し、下部シャフト２ｂのｘ軸負方向端は図外のステアリングギヤユニットと接続している。
【００７５】
下部シャフト２ｂのｘ軸正方向端には、ウォームギヤ４２が設けられている。すなわち、下部シャフト２ｂのｘ軸正方向端はウォームシャフト２ｃとして形成されており、ウォームシャフト２ｃは、ｙ軸正方向側では第１ウォームホイール４２０と噛合い、ｙ軸負方向側では第２ウォームホイール４２１と噛合っている。
【００７６】
第１ウォームホイール４２０と第２ウォームホイール４２１は、ステアリングシャフト２に関してｙ軸方向に対称に設けられた同種、同径の歯車である。第１ウォームホイール４２０の中心軸である第１ホイールシャフト４２２はｚ軸方向に延存し、回転可能に車体に固定されている。第２ウォームホイール４２１の第２ホイールシャフト４２３も同様である。
【００７７】
第１ウォームホイール４２０のｚ軸正方向側には、カム４２４が第１ウォームホイール４２０と同軸に一体に設けられている。同様に、第１ウォームホイール４２０のｚ軸負方向側には、カム４２６が第１ウォームホイール４２０と同軸に一体に設けられている。また、第２ウォームホイール４２１も第１ウォームホイール４２０と同様であり、その両側にはそれぞれカム４２５，４２７が第２ウォームホイール４２１と同軸に一体に設けられている。カム４２４〜４２７の形状および寸法はみな同一である。
【００７８】
ステアリングニュートラル時には、ｚ軸正方向側のカム４２４，４２５は、ともにｙ軸正方向側に偏心しており、同位相である。一方、ｚ軸負方向側のカム４２６，４２７は、ともにｙ軸負方向側に偏心しており、同位相である。すなわち、カム４２４、４２５の組とカム４２６，４２７の組とは互いに対称であり、位相が互いに１８０度異なる。
【００７９】
上部シャフト２ａの軸周りにはスプリング４３が設置されている。スプリング４３のｘ軸正方向端は第１スプリング台座４４に固定され、ｘ軸負方向端は第２スプリング台座４５に固定されている。
【００８０】
第１スプリング台座４４は、上部シャフト２ａの軸周りに設置されており、上記軸周りの回転は拘束されないが、ｘ軸方向の移動は不可能に設けられている。
【００８１】
第２スプリング台座４５は、第１スプリング台座４４に対してｘ軸負方向側の上部シャフト２ａの軸周りに設置されている。
【００８２】
第２スプリング台座４５は、板状部材をコの字状に折り曲げた形状であり、スプリング４３に接続されている支持部４５１と、支持部４５１のｙ軸正方向側に形成された第１揺動部４５２と、支持部４５１のｙ軸負方向側に形成された第２揺動部４５３とを有している。
【００８３】
支持部４５１は円筒部４５０を有しており、円筒部４５０には上部シャフト２ａが遊嵌状態で組み付けられている。よって、第２スプリング台座４５は、上部シャフト２ａの軸周りの回転、および軸方向の移動が可能である。
【００８４】
図２６に示すように、第２揺動部４５３はｘｚ平面に対して平行な板状部であり、ｘ軸正方向端で支持部４５１と接続している。ｘ軸負方向端においては、収納溝４５５が形成されるとともに、収納溝４５５のｚ軸方向両側において第１、第２当接部４５６，４５７が形成されている。第１、第２当接部４５６，４５７のｘ軸負方向端は半球状に丸く形成されている。
【００８５】
第１当接部４５６のｘ軸負方向端はカム４２５に当接し、第２当接部４５７のｘ軸負方向端はカム４２７に当接している。第２スプリング台座４５は、第１スプリング台座４４およびスプリング４３によってｘ軸負方向に付勢されており、第１、第２当接部４５６，４５７はそれぞれカム４２５，４２７に対して、常に一定の力で押し当てられている。
【００８６】
収納溝４５５には第２ウォームホイール４２１のｘ軸正方向側半分が回転自在に収納されている。収納溝４５５のｚ軸方向幅は、第２ウォームホイール４２１のｚ軸方向幅よりも大きく設けられており、第２揺動部４５３がｘ軸に対して若干傾いた場合であっても第２ウォームホイール４２１と接することはなく、その回転を妨げない大きさに設けられている。
【００８７】
第２揺動部４５３には、収納溝４５５のｘ軸正方向側に、ガイド溝４５４がｘ軸正方向に向かって細長く形成されている。ガイド溝４５４には、ｙ軸方向に延存する第２ガイドピン４７の一端が嵌合している。第２ガイドピン４７の他端は車体に固定されている。第２ガイドピン４７のｘ軸方向位置は、ユニバーサルジョイント４１のｘ軸方向位置と略同じである。ガイド溝４５４に第２ガイドピン４７が嵌合することにより、第２スプリング台座４５の上部シャフト２ａ軸周りの回転が抑制されている。同時に、第２スプリング台座４５が上部シャフト２ａに沿って若干移動することが可能となっている。
【００８８】
第２スプリング台座４５の第１揺動部４５２側も、第２揺動部４５３と同様に設けられている。
［実施例５の作用］
【００８９】
図２７、図２８は、位置変更機構４０に設けられたカム４２４〜４２７の作用により、ステアリングシャフト２の上部シャフト２ａが車両左右方向に揺動する状態を示す。図２７は、ステアリングホイール１を左に切った時（左方向操舵時）のステアリングシャフト２の状態を示し、図２８は、右に切った時（右方向操舵時）の状態を示す。
【００９０】
図２７において、ステアリングホイール１が左方向に操舵されると、ステアリングホイール１の反時計回り方向の回転は、上部シャフト２ａおよびユニバーサルジョイント４１を介して下部シャフト２ｂに伝達される。下部シャフト２ｂの回転は、ウォームギヤ４２において回転角、トルクを調整されたうえで、カム４２４〜４２７の回転に変換される。
【００９１】
すなわち、ウォームシャフト２ｃの（ｘ軸正方向から見て）反時計回り方向の回転は、第１、第２ウォームホイール４２０，４２１の（ｚ軸正方向から見て）反時計回り方向の回転に変換される。このとき、第１、第２ウォームホイール４２０、４２１と一体に設けられているカム４２４〜４２７も、第１、第２ウォームホイール４２０、４２１と同様に回転する。
【００９２】
第１、第２ウォームホイール４２０、４２１が、ｚ軸正方向から見て反時計回り方向に回転角０°〜１８０°の範囲で回転すると、ｚ軸正方向側では、カム４２４，４２５の軸４２２，４２３からｘ軸正方向側外周面までの距離は、ステアリングニュートラル時、すなわち第１、第２ウォームホイール４２０、４２１の回転角が０°の時よりも大きくなる。よって、カム４２４、４２５のｘ軸正方向側外周面と当接している第２揺動部４５３の第１当接部４５６はｘ軸正方向側に持ち上げられる。第１揺動部４５２側も同様である。
【００９３】
一方、ｚ軸負方向側では、カム４２６，４２７の軸４２２，４２３からｘ軸正方向側外周面までの距離は、ステアリングニュートラル時よりも小さくなる。よって、カム４２６、４２７のｘ軸正方向側外周面と当接している第２揺動部４５３の第２当接部４５７は、スプリング４３の力によりｘ軸負方向側に押し下げられる。第１揺動部４５２側も同様である。
【００９４】
したがって、第２スプリング台座４５が、ｙ軸負方向側から見て時計回り方向に傾けられる。それに伴い、第２スプリング台座４５の円筒部４５０に嵌合している上部シャフト２ａも、ユニバーサルジョイント４１を支点として、ｙ軸負方向側から見て時計回り方向に傾く。よって、ステアリングホイール１の位置が車両右方向に移動（揺動）する。
【００９５】
図２８の右方向操舵時、すなわちステアリングホイール１を時計回り方向に操舵した時も同様である。ステアリングホイール１の時計回り方向の回転は、位置変更機構４０の作用によって、上部シャフト２ａの（ｙ軸負方向側から見て）反時計回り方向の傾きに変換される。よって、ステアリングホイール１の位置が車両左方向に移動（揺動）する。
【００９６】
以上のように、ｚ軸正方向側のカム４２４，４２５の組と、ｚ軸負方向側のカム４２６，４２７の組とは互いに対称に配置されているため、左切時と右切時とでステアリングホイール１の揺動を反対方向に切り替える。カムプロファイルを工夫することにより、操舵角に対するステアリングホイール１の揺動角を任意に調整できる。
［実施例５における効果］
【００９７】
図２９、図３０は、ステアリングホイール１の把持位置から肩関節までの距離を、ステアリングホイール変更機構なし、実施例１（上下方向位置変更）、本実施例５（左右方向位置変更）の三者で対比したものである。
【００９８】
図２９は、９時１５分位置握り時のステアリングニュートラル状態（操舵角０°）から、左方向操舵によって操舵角１８０°の状態に至るまでにおける、右肩関節から右手把持位置までの距離の変動を対比して表す模式図である。図２９では、ステアリングホイール１を車両後方向から見ている。図３０は、上記距離の変動をグラフで対比して表す。
【００９９】
図３０に示すように、本実施例５では、操舵角８０°〜１８０°での上記距離の変動が他の２例に対して最も抑制されている。
【０１００】
図３１、図３２は、両肩関節を結ぶ線と、右手把持位置および右肩関節を結ぶ線とがなす角度を、ステアリングホイール変更機構なし、実施例２（前後方向位置変更）、本実施例５（左右方向位置変更）の三者で対比したものである。
【０１０１】
図３１は、９時１５分位置握り時のステアリングニュートラル状態（操舵角０°）から、左方向操舵により操舵角１８０°の状態に至るまでにおける、両肩関節結線と右手把持位置および右肩関節を結ぶ線とがなす角度の変動を対比して表す模式図である。図３１では、ステアリングホイール１を鉛直上方向から見ている。図３２は、上記角度の変動をグラフで対比して表す。
【０１０２】
図３２に示すように、本実施例５は、操舵角８０°付近〜１８０°での角度変動が最も抑制されている。なお、図３２において実施例２と本実施例５との比較は、右手把持位置から右肩関節までの距離が等しくなる条件下で計算している。
【０１０３】
以上のように、本実施例５の位置変更機構４０を備えた操舵装置は、運転者の操舵に応じてステアリングホイール１の車両左右方向位置を変更することにより、特に操舵角８０°付近〜１８０°において、運転者と把持位置との相対位置変動を抑制するとともに肩、肘関節の屈曲角増大を抑制する。したがって、運転者の疲労を低減することができる、という効果を有する。
【０１０４】
（他の実施例）
以上、本発明の操舵装置を実施例１ないし実施例５に基づき説明してきたが、具体的な構成についてはこれらに限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り設計の変更や追加等は許容される。
【０１０５】
例えば、実施例１と実施例２ではそれぞれステアリングホイール１の鉛直上下方向位置、車両前後方向位置のみを変更したが、実施例１と２を組み合わせることにより鉛直上下方向位置と車両前後方向位置を同時に変更することとしてもよい。
【０１０６】
また、実施例５では、ステアリングホイール１の操舵角に基づき、カム等を用いて機械的にステアリングホイール１の左右方向位置を変更したが、操舵角に基づきアクチュエータを用いて制御的に左右方向位置を変更することとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】実施例１におけるステアリングホイールの上下位置変更概念図（正面図）である。
【図２】実施例１におけるステアリングホイールの上下位置変更概念図（側面図）である。
【図３】操舵時に使用する三角筋の概略及び特性を示す図である。
【図４】操舵時に使用する三角筋の概略及び特性を示す図である。
【図５】操舵時に使用する三角筋の概略及び特性を示す図である。
【図６】操舵時に使用する三角筋の概略及び特性を示す図である。
【図７】実施例１における操舵装置の基本構成図である。
【図８】カムの軸方向正面図である。
【図９】実施例１における操舵角とステアリングホイールの上下位置の関係を示す図である。
【図１０】９時１５分位置握り時における運転者の手の動き（左旋回）とステアリングホイールの上下位置の相関図である。
【図１１】従来例におけるステアリングホイールの正面図である。
【図１２】実施例１におけるステアリングホイールの正面図である。
【図１３】実施例２におけるステアリングホイールの前後方向位置変更概念図（ステアリングホイールのみの側面図）である。
【図１４】実施例２におけるステアリングホイールの前後方向位置変更概念図（システム側面図）である。
【図１５】実施例２における操舵装置の基本構成図である。
【図１６】なぞられ板及びなぞり棒の詳細である。
【図１７】操舵角に対するステアリングホイールと支点との距離の相関関係を示す図である。
【図１８】実施例３における操舵装置のシステム構成図である。
【図１９】チルト機構及びテレスコ機構の制御ブロック図である。
【図２０】運転者がステアリングホイール１の９時１５分位置よりも上部を握った際における上下位置変更例である。
【図２１】実施例３におけるステアリングホイール上下位置変更フローである。
【図２２】実施例３における手の軌跡の上下（鉛直）方向位置を一定としない場合のステアリングホイール上下位置変更例である。
【図２３】実施例５におけるステアリングホイールの左右方向位置変更概念図（正面図）である。
【図２４】実施例５におけるステアリングホイールの左右方向位置変更概念図（側面図）である。
【図２５】実施例５における操舵装置の基本構成図（車両左方向正面図）である。
【図２６】実施例５における操舵装置の基本構成図（車両後方向正面図）である。
【図２７】実施例５における操舵装置の基本構成図（左方向操舵時）である。
【図２８】実施例５における操舵装置の基本構成図（右方向操舵時）である。
【図２９】実施例５におけるステアリングホイールの把持位置から肩関節までの距離を他の例と対比して示した模式図である。
【図３０】実施例５におけるステアリングホイールの把持位置から肩関節までの距離を他の例と対比して示したグラフである。
【図３１】実施例５における両肩関節結線と右手把持位置〜右肩関節結線とがなす角度を他の例と対比して示した模式図である。
【図３２】実施例５における両肩関節結線と右手把持位置〜右肩関節結線とがなす角度を他の例と対比して示したグラフである。
【符号の説明】
【０１０８】
１  ステアリングホイール
２  ステアリングシャフト
２ａ  上部シャフト
２ｂ  下部シャフト
２ｃ  ウォームシャフト
３  支点
４  カム
５  台座
６  なぞられ板
７  なぞり棒
８  ガイドレール
１０  チルト機構
１１  チルトアクチュエータコントローラ
１２  チルトアクチュエータ
１３  ウォームギヤ
１４  ウォームホイール
２０  テレスコ機構
２１  テレスコアクチュエータコントローラ
２２  テレスコアクチュエータ
２３  ピニオン
２４  ラック
３０  目標値演算コントローラ
４０  位置変更機構
４１  ユニバーサルジョイント
４２  ウォームギヤ
４３  スプリング
４４  第１スプリング台座
４５  第２スプリング台座
４２０  第１ウォームホイール
４２１  第２ウォームホイール
４２４〜４２７  カム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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