(57)【要約】【課題】乗員の不適切な操縦操作をステアリング操舵に関する検出値に基づいて素早く検知し、警報によって知らせるステアリング警報装置を提供する。【解決手段】ステアリング警報装置はホイールと共に回転するハブ９、ステアリングホイール４からの操舵力を伝達するステアリングシャフト５、ハブ９の転舵力を検出する力センサ１０、ステアリングシャフト５の操舵力を検出する力センサ８、乗員にステアリング操舵に関して注意を促すブザー１４を備える。力センサ１０からの転舵力（Ｆa）と、力センサ８からの操舵力（Ｆb）とが｜Ｆa｜＞｜Ｆb｜の関係を満たすと共に、転舵力（Ｆa）と操舵力（Ｆb）との比と基準値（αF）との絶対値対比で｜Ｆb／Ｆa｜≦｜αF｜なる関係が時間（Ｔ）を通して継続したならば、居眠りと判定して乗員に音で知らせる。【選択図】図１
2005178500.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホイールが装着され、前記ホイールと共に回転するハブと、ステアリングホイールからの操舵力を伝達するシャフトと、前記ハブの転舵力を検出する第１の検出器と、前記シャフトの操舵力を検出する第２の検出器と、乗員にステアリング操舵に関して注意を促す警報手段とを備え、前記第１の検出器から与えられる転舵力（Ｆa）と、前記第２の検出器から与えられる操舵力（Ｆb）とが、
｜Ｆa｜＞｜Ｆb｜
の関係を満たすと共に、前記転舵力Ｆaと前記操舵力Ｆbとの比と所定の基準値αFとの絶対値対比で、
｜Ｆb／Ｆa｜≦｜αF｜
なる関係が決められた時間Ｔを通して継続した場合に前記警報手段を駆動することを特徴とするステアリング警報装置。
【請求項２】
ホイールが装着され、前記ホイールと共に回転するハブと、ステアリングホイールからの操舵力を伝達するシャフトと、前記ハブの転舵角を検出する第１の検出器と、前記シャフトの操舵角を検出する第２の検出器と、乗員にステアリング操舵に関して注意を促す警報手段とを備え、前記第１の検出器から与えられる転舵角（θa）と、前記第２の検出器から与えられる操舵角（θb）とが、
｜θa｜＞｜θb｜
の関係を満たすと共に、前記転舵角θaと前記操舵角θbとの比と所定の基準値αθとの絶対値対比で、
｜θb／θa｜≦｜αθ｜
なる関係が決められた時間（Ｔ）を通して継続した場合に前記警報手段を駆動することを特徴とするステアリング警報装置。
【請求項３】
前記警報手段が音響発生装置であることを特徴とする請求項１ないし２記載のステアリング警報装置。
【請求項４】
前記警報手段が振動発生装置であることを特徴とする請求項１ないし２記載のステアリング警報装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は運転乗員の不適切な操縦操作を素早く検知して乗員に警報で知らせるステアリング警報装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高速交通時代の到来で自動車には広範囲にわたる性能の向上が求められている。優先して改良が求められるものの一つに安全性能があり、今日、自動車運転中に不測の事態が発生しても乗員の安全確保を図る、たとえば、エアバッグなどの乗員保護装置が多くの自動車に装備されている。
【０００３】
一方、乗員の運転操作をアシストするのに有効な技術も開発されている。たとえば、直線路において走行車線（２本の白線）内を自動車が真っ直ぐに進むようにステアリングホイールの操舵力の一部を補助的に加えるシステムがある。これは、たとえば、画像処理によって算出される２本白線内における自動車の横方向の偏り程度の応じて操舵力を補助的に与えることが可能である（特許文献１参照）。
【０００４】
このようなシステムによれば、たとえば、乗員が覚醒程度の低下した状態に陥るような場合も、ステアリングコラムに備えられるアクチュエータによって加えられる操舵トルクで自己の走行車線を大きく外すことなく、走り抜けることが可能で、適切な運転操作に役立てることができる。
【特許文献１】特開平７−１０４８５０号公報、  （第４頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の画像処理を用いた操舵補助装置においては固有の装置を搭載しなければならず、コストの大幅な増加および車輌重量の増大を招くと共に、低覚醒時の判別処理が難しいという、問題がある。
【０００６】
本発明の目的は安価で、容易に取り付けられ、乗員の不適切な操縦操作をステアリング操舵に関する検出値に基づいて素早く検知し、警報によって知らせることを可能にしたステアリング警報装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明はホイールが装着され、ホイールと共に回転するハブと、ステアリングホイールからの操舵力を伝達するシャフトと、ハブの転舵力を検出する第１の検出器と、シャフトの操舵力を検出する第２の検出器と、乗員にステアリング操舵に関して注意を促す警報手段とを備え、第１の検出器から与えられる転舵力（Ｆa）と、第２の検出器から与えられる操舵力（Ｆb）とが、
｜Ｆa｜＞｜Ｆb｜
の関係を満たすと共に、転舵力Ｆaと操舵力Ｆbとの比と所定の基準値αFとの絶対値対比で、
|Ｆb／Ｆa｜≦｜αF｜
なる関係が決めれた時間Ｔを通して継続した場合に警報手段を駆動することを特徴とするものである。
【０００８】
このような装置によれば、検出した転舵力および操舵力に基づいて所定の演算を実行し、得られた結果からテアリング操舵を完遂できない状況に陥ったことを捉えて居眠りと決めることが可能で、これにより、乗員の不適切な操縦操作を素早く検知し、警報によって乗員に知らせることができる。
【０００９】
また、機器構成が簡素であり、安価で、しかも、容易に取り付けることができる。
【００１０】
上記と異なる発明はホイールが装着され、ホイールと共に回転するハブと、ステアリングホイールからの操舵力を伝達するシャフトと、ハブの転舵角を検出する第１の検出器と、シャフトの操舵角を検出する第２の検出器と、乗員にステアリング操舵に関して注意を促す警報手段とを備え、第１の検出器から与えられる転舵角（θa）と、第２の検出器から与えられる操舵角（θb）とが、
｜θa｜＞｜θb｜
の関係を満たすと共に、転舵角θaと操舵角θbとの比と所定の基準値αθとの絶対値対比で、
｜θb／θa｜≦｜αθ｜
なる関係が決められた時間（Ｔ）を通して継続した場合に警報手段を駆動することを特徴とするものである。
【００１１】
このような装置によれば、検出した転舵角および操舵角に基づいて所定の演算を実行し、得られた結果からステアリング操舵を完遂できない状況に陥ったことを捉えて居眠りと決めることが可能で、これにより、乗員の不適切な操縦操作を素早く検知し、警報によって乗員に知らせることができる。
【００１２】
また、機器構成が簡素であり、安価で、しかも、容易に取り付けることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明に係るステアリング警報装置の一実施の形態について図面を参照して説明する。図１において、本発明の居眠りを検知する各手段の多くはステアリングコラム１に装着される。ステアリングコラム１は図示しない車体に固定されたアッパブラケット２およびロアブラケット３によって支持されており、操舵力を与えるステアリングホイール４がこの力を伝達するステアリングシャフト５の後端に設けられる。操舵力はステアリングシャフト５からインタミデイエイトシャフト６を介して図示しないステアリングギヤに伝達される。
【００１４】
このステアリング警報装置は処理装置７を具備する。この処理装置７にはステアリングシャフト５に取り付けた力センサ８からステアリングホイール４の操作で与えられた操舵力に基づく信号が入力される。また、処理装置７にはホイールと共に転舵されるハブ９に取り付けた力センサ１０から転舵力に基づく信号が入力される。さらに、回転数センサ１１からエンジン回転数信号および車速センサ１２から車速信号が入力される。
【００１５】
力センサ８、１０はステアリングシャフト５およびハブ９にひずみゲージを装着し、負荷される力で生じるひずみを検出回路を介して電圧として取り出すようにしたものである。また、回転数センサ１１は回転数に比例したパルス信号を電磁ピックアップで検出し、電子カウンタでパルスを数えるものによる。車速センサ１２は車輪軸の回転を伝えるケーブルと共に回転する永久磁石がリードスイッチをオンオフして電気信号に変換するものである。
【００１６】
ステアリング警報装置は処理装置７で低覚醒または居眠りと判定されたとき、リレー駆動回路１３からの信号で乗員に音で注意を促すために音響発生装置、たとえば、ブザー１４を備える。このブザー１４はステアリングホイール４に近いステアリングコラム１の後端に装着される。
【００１７】
居眠り判定処理は次のフローチャートに示す手順で行われる。図２において、初めに、力センサ８、１０、回転数センサ１１および車速センサ１２から与えられる、各データを読み込む（ステップ１０１）。次に、力センサ１０で検出された転舵力Ｆaおよび力センサ８で検出された操舵力Ｆbについて双方の値を比較する（ステップ１０２）。一般に、ステアリング操作においては常に路面上の突起やうねりなどにより逆入力を受けており、この逆入力に抗する操舵力が加えられている。したがって、転舵力Ｆaとの比較で｜Ｆa｜＜｜Ｆb｜であるとき、意識のはっきりした高覚醒状態にあるものとしてその時点でリセット信号を出力する。
【００１８】
一方、低覚醒または居眠り状態に陥ったとき、ステアリングホイール操作は満足になされず、時間の経過と共に操舵力が小さくなる。転舵力Ｆaとの比較で｜Ｆa｜＞｜Ｆb｜の関係を満たすとき、覚醒程度は低下したとみることができ、後記のようにＦb／Ｆaが小さい値に収斂して行く。
【００１９】
操舵力Ｆbが転舵力Ｆaよりも小さいままであれば、次に、エンジン回転数Ｎが決められた基準値ＲNを超えているか、否かを判定する（ステップ１０３）。アイドリング中にはエンジン回転数が概略一定したままであるが、エンジン回転数Ｎが決められた基準値ＲNを超えて大きくならないときには検出した操舵力の大小に関係なく、そうした過程にあるものとしてリセット信号の出力で居眠り判定を中断する。
【００２０】
操舵力Ｆbが転舵力Ｆaよりも小さく、エンジン回転数が基準値よりも大きければ、次に、車速Ｓが決められた基準値ＲSを超えているか、否かを判定する（ステップ１０４）。本発明のステアリング警報装置が特に効果的と考えられるのは直線路走行時であり、たとえば、速度が上がらない直線路以外の走行時あるいは減速中など、車速Ｓが基準値ＲSを超えないときはリセット信号の出力で居眠り判定を中断する。
【００２１】
次に、操舵力Ｆbが転舵力Ｆaよりも小さく、しかも、エンジン回転数および車速のいずれも基準値を超えていれば、｜Ｆb／Ｆa｜を計算する（ステップ１０５）。意識が低下して低覚醒または居眠りに陥ったとき、操舵力Ｆbの減少からＦb／Ｆaは時間が経つに連れて小さい値に収斂する。この収斂したときのＦb／Ｆaについて予めしきい値を決めておく。たとえば、図３に示すように、操舵方向の一方に基準値αF、他方に基準値−αFを設定する。なお、図においては正符号がステアリングホイール４の右方向への操作、負符号がステアリングホイール４の左方向への操作を意味する。意識が低下して低覚醒または居眠りに陥って操舵力が小さくなったとき、Ｆb／Ｆaは基準値αFおよび基準値−αFの範囲内に入ってくる。このＦb／Ｆaが決められた時間Ｔを通して継続するのであれば、低覚醒または居眠りと判定する。一方、時間Ｔの進行中にＦb／Ｆaが基準値αFおよび基準値−αFのいずれかを超えるのであれば、覚醒状態と判定する。
【００２２】
｜Ｆb／Ｆa｜を求めたならば、次に、｜Ｆb／Ｆa｜≦｜αF｜を満たすか、否かを判定する（ステップ１０６）。すなわち、所定時間Ｔを通して｜Ｆb／Ｆa｜≦｜αF｜であるとき、低覚醒または居眠りと判定する。所定時間Ｔの進行中、｜Ｆb／Ｆa｜＞｜αF｜となったとき、覚醒と判定する。覚醒と判定したときはリセット信号を出力する。
【００２３】
低覚醒または居眠りと判定したならば、次に、乗員に注意を促すためにアラーム信号を出力する（ステップ１０７）。このとき、処理装置７からの制御信号でリレー駆動回路１３では接点が閉じてアラーム信号が出力される。この信号でステアリングコラム１に装着したブザー１４が所定の音量で鳴る。
【００２４】
この居眠り判定処理では、上述の図３に示すように、基準値αFおよび基準値−αFを超える値が検出されたその時点（ｔ2）から次の時間Ｔのカウントを始めるのが望ましい。この方法によれば、たとえば、居眠り警報の発生を待って次の時間Ｔのカウントを開始する場合よりも、タイムラグを伴わず低覚醒または居眠りを検知することができる。
【００２５】
なお、本実施の形態では好ましい音響発生装置としてブザー１４が説明されるが、これに代えて、乗員に振動で注意を促すために、たとえば、バイブレータのような振動発生装置によって知らせるようにしてもよい。これは着衣のポケットなどにも収容でき、乗員により近づけることが可能である。
【００２６】
また、本警報装置はブザー１４などの音響発生装置およびバイブレータのような振動発生装置の双方を備えるようにしてもよい。
【００２７】
このように本実施の形態によれば、検出した転舵力および操舵力に基づいて所定の演算を実行し、ステアリング操舵を完遂できない状況に陥ったことを捉えて居眠りと決めることができる。これにより、乗員の不適切な操縦操作を素早く検知し、警報によって乗員に知らせることが可能になる。
【００２８】
また、機器構成が簡素であり、安価で、しかも、容易に取り付けることができる。
【００２９】
本発明の上記と異なる実施の形態について説明する。図４において、このステアリング警報装置はステアリングシャフト５に取り付けられてステアリングシャフト回転角を検出する、たとえば、ポテンショメータのような位置センサ１５を備える。また、ハブ９に取り付けられてハブ回転角を検出する、位置センサ１６を備える。
【００３０】
処理装置７には位置センサ１５からステアリングホイール４の操作で与えられた操舵力に基づく角度信号が入力される。また、処理装置７には位置センサ１６から転舵力に基づく角度信号が入力される。さらに、回転数センサ１１からエンジン回転数信号および車速センサ１２から車速信号が入力される。
【００３１】
居眠り判定処理は次のフローチャートに示す手順で行われる。すなわち、図５に示すように、初めに、位置センサ１５、１６、回転数センサ１１および車速センサ１２から与えられる、各データを読み込む（ステップ１１１）。次に、位置センサ１６で検出された転舵角θaおよび位置センサ１５で検出された操舵角θbについて双方の値を比較する（ステップ１１２）。双方の値を比較した結果、｜θa｜＜｜θb｜であるとき、意識のはっきりした高覚醒状態にあるものとしてその時点でリセット信号を出力する。
【００３２】
一方、低覚醒または居眠り状態に陥ったとき、ステアリングホイール操作は満足になされず、時間の経過と共に操舵角が小さくなる。転舵角θaとの比較で｜θa｜＞｜θb｜の関係を満たすとき、覚醒程度は低下したとみることができ、後記のようにθb／θaが小さい値に収斂して行く。
【００３３】
操舵角θbが転舵角θaよりも小さいままであれば、次に、エンジン回転数Ｎが決められた基準値ＲNを超えているか、否かを判定する（ステップ１１３）。エンジン回転数Ｎが基準値ＲNを超えて大きくならないときには検出した操舵力の大小に関係なく、リセット信号の出力により居眠り判定を中断する。
【００３４】
操舵角θbが転舵角θaよりも小さく、エンジン回転数が基準値よりも大きければ、次に、車速Ｓが決められた基準値ＲSを超えているか、否かを判定する（ステップ１１４）。車速が上がらない直線路以外の走行時あるいは減速中など、車速Ｓが基準値ＲSを超えて大きくならないときにはリセット信号の出力で居眠り判定を中断する。
【００３５】
次に、操舵角θbが転舵力θaよりも小さく、しかも、エンジン回転数および車速のいずれも基準値を超えていれば、｜θb／θa｜を計算する（ステップ１１５）。意識が低下して低覚醒または居眠りに陥ったとき、操舵角θbの減少からθb／θaは時間が経つに連れて小さい値に収斂する。この収斂したときのθb／θaについて予めしきい値を決めておく。たとえば、図６に示すように、操舵方向の一方に基準値αθ、他方に基準値−αθを設定する。意識が低下して低覚醒または居眠りに陥って操舵力が小さくなったとき、θb／θaは基準値αθおよび基準値−αθの範囲内に入ってくる。このθb／θaが決められた時間Ｔを通して継続するのであれば、低覚醒または居眠りと判定する。一方、時間Ｔの進行中にθb／θaが基準値αθおよび基準値−αθのいずれかを超えるのであれば、覚醒状態と判定する。
【００３６】
｜θb／θa｜を求めたならば、次に、｜θb／θa｜≦｜αθ｜を満たすか、否かを判定する（ステップ１１６）。すなわち、所定時間Ｔを通して｜θb／θa｜≦｜αθ｜であるならば、低覚醒または居眠りと判定する。所定時間Ｔの進行中、｜θb／θa｜＞｜αθ｜となったときは、覚醒と判定する。覚醒と判定したときはリセット信号を出力する。
【００３７】
低覚醒または居眠りと判定したならば、次に、乗員に注意を促すためにアラーム信号を出力する（ステップ１１７）。このとき、リレー駆動回路１３では処理装置７からの制御信号で接点が閉じてアラーム信号が出力される。この信号でステアリングコラム１に装着したブザー１４が所定の音量で鳴る。
【００３８】
なお、本実施の形態では好ましい音響発生装置としてブザー１４が説明されるが、これに代えて、乗員に振動で注意を促すために、たとえば、バイブレータのような振動発生装置で知らせるようにしてもよい。
【００３９】
また、本警報装置はブザー１４などの音響発生装置およびバイブレータのような振動発生装置の双方を備えるようにしてもよい。
【００４０】
本実施の形態によれば、検出した転舵角および操舵角に基づいて所定の演算を実行し、ステアリング操舵を完遂できない状況に陥ったことを捉えて居眠りと決めることができる。これにより、乗員の不適切な操縦操作を素早く検知し、警報によって乗員に知らせることが可能になる。
【００４１】
また、機器構成が簡素であり、安価で、しかも、容易に取り付けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明によるステアリング警報装置の一実施の形態を示す構成図である。
【図２】本発明による居眠り判定処理の一手順を示すフローチャートである。
【図３】本発明に係る典型的な居眠り判定用アルゴリズム概念を示すグラフである。
【図４】本発明によるステアリング警報装置の他の実施の形態を示す構成図である。
【図５】本発明による居眠り判定処理の他の手順を示すフローチャートである。
【図６】本発明に係る異なる居眠り判定用アルゴリズム概念を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４３】
１…  ステアリングコラム
４…  ステアリングホイール
５…  ステアリングシャフト
７…  処理装置
８、１０…  力センサ
９…  ハブ
１１…  回転数センサ
１２…  車速センサ
１４…  ブザー
１５、１６…  位置センサ
【図１】
2005178500.tif 000003
【図２】
2005178500.tif 000004
【図３】
2005178500.tif 000005
【図４】
2005178500.tif 000006
【図５】
2005178500.tif 000007
【図６】
2005178500.tif 000008