(57)【要約】【課題】  ステアリング操舵時において、運転者の手が滑る事態が発生しても、操舵中に慌てることがなく、安心した車両の運転を行わせる。【解決手段】  操舵滑り予測部２１では、車両の進行方向を制御するステアリング部１１を掌握する運転者の手の握力を算出すると共に、ステアリング部１１の反力を算出し、これら握力及び反力に基づいて、運転者の手の操舵時における滑りの発生を事前に予測し、この予測結果に基づいて、運転者の手の操舵時における滑りの発生を事前に報知する。これにより、このステアリング操舵状態報知システムにおいては、ステアリング部１１の操舵時において、運転者の手が滑る事態が発生しても、操舵中に慌てることがなく、安心した車両の運転を行わせることができる。【選択図】      図１
2005119539.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の走行方向を調整するために運転者によって操作されるステアリング部に対する運転者の操舵状態を報知するステアリング操舵状態報知装置において、
前記ステアリング部を掌握する運転者の手の握力を算出する握力算出手段と、
前記ステアリング部の反力を算出する反力算出手段と、
前記握力算出手段によって算出された握力、及び前記反力算出手段によって算出された反力に基づいて、操舵時における前記運転者の手の滑りの発生を事前に予測する操舵滑り予測手段と、
前記操舵滑り予測手段による予測結果に基づいて、前記運転者の手の操舵時における滑りの発生を事前に報知する報知手段と
を備えることを特徴とするステアリング操舵状態報知装置。
【請求項２】
前記握力算出手段は、前記ステアリング部に与えられる前記運転者の手の圧力と、当該運転者の手の前記ステアリング部に対する接触面積とに基づいて、握力を算出することを特徴とする請求項１に記載のステアリング操舵状態報知装置。
【請求項３】
前記操舵滑り予測手段は、車両が走行する道路情報と、当該車両の状態情報と、前記運転者の個人情報と、前記ステアリング部に対する操舵滑りの状態に関して記憶して学習した情報とに基づいて、前記握力算出手段によって算出された握力、及び前記反力算出手段によって算出された反力を補正することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のステアリング操舵状態報知装置。
【請求項４】
前記操舵滑り予測手段は、現在の前記ステアリング部に対する操舵滑り量を検出して操舵滑りの状態に関する情報として記憶し、当該記憶した現在の操舵滑りの状態に関する情報を用いて、蓄積しておいた操舵滑りの状態に関する情報を更新する学習処理を行うことを特徴とする請求項３に記載のステアリング操舵状態報知装置。
【請求項５】
前記ステアリング部の周辺の画像を取得する画像取得手段を更に備え、
前記操舵滑り予測手段は、現在の前記ステアリング部の操舵滑りの量を、前記画像取得手段により取得された画像を用いて検出することを特徴とする請求項４に記載のステアリング操舵状態報知装置。
【請求項６】
前記操舵滑り予測手段は、前記道路情報として、道路の曲率半径、道路幅、道路勾配、道路混雑度、制限速度の何れかの情報を用いることを特徴とする請求項３に記載のステアリング操舵状態報知装置。
【請求項７】
前記操舵滑り予測手段は、前記車両の状態情報として、前記ステアリング部の操舵角度、車速、操舵輪と路面との間の摩擦係数、操舵輪荷重、操舵速度の何れかの情報を用いることを特徴とする請求項３に記載のステアリング操舵状態報知装置。
【請求項８】
前記操舵滑り予測手段は、前記運転者の個人情報として、当該運転者の年齢、性別、筋力の持久時間、姿勢の何れかの情報を用いることを特徴とする請求項３に記載のステアリング操舵状態報知装置。
【請求項９】
前記操舵滑り予測手段によって操舵滑りの発生を事前に予測した結果に基づいて、操舵滑りが発生する前に前記ステアリング部の反力を制御する反力制御手段を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れかに記載のステアリング操舵状態報知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両等の操舵対象の旋回方向及び旋回角度を調整する場合に操作されるステアリング部に対する運転者の操舵状態を運転者に報知するステアリング操舵状態報知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えば自動車、建設機械及び農業機械といった各種車両の旋回方向及び旋回角度を調整する操舵装置としては、例えば下記の特許文献１に記載されたステアリング装置が知られている。
【０００３】
この特許文献１には、操縦者に操縦される操縦機械に回転可能に設けられた回転軸に固定された中心部と、この中心部の周囲に設けられた操縦者把持用の周部と、中心部と周部とを連結するステアリング梁部とを備え、回転操作されることで回転軸が一体に回転されて回転操作される方向及び角度に応じて操縦機械の旋回方向及び旋回角度がそれぞれ調整されるステアリング装置が開示されている。
【０００４】
このステアリング装置は、運転者による操作を容易とするために、ステアリング中心部とステアリング周部の左側又は右側とを連結するステアリング梁部の左右何れかの端部中央を、回転軸を通る水平線よりも上方へ配置し、且つ、回転軸を通る垂直線に対し左右非対称形に構成している。
【特許文献１】特開２００２−２１１４１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述した特許文献１に記載された技術をはじめとする従来のステアリング装置においては、運転者の握力低下やステアリング反力の増減等により、ステアリング操舵時に、運転者の意に反してステアリングの掌握位置から手が滑るという問題があった。
【０００６】
また、上述した従来のステアリング装置においては、操舵滑りを事前に予測し、何が問題であるのかをタイミングよく運転者に明確に指示する手段を備えていないので、十分な対応がとれないという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、上述した問題に鑑みて提案されたものであり、ステアリング操舵時において、運転者の手が滑る事態が発生する場合であっても、安定した車両の運転を行わせることができるステアリング操舵状態報知装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るステアリング操舵状態報知装置では、握力算出手段によりステアリング部を掌握する運転者の手の握力を算出すると共に、反力算出手段によりステアリング部の反力を算出し、これら握力及び反力に基づいて、操舵滑り予測手段により運転者の手の操舵時における滑りの発生を事前に予測し、この予測結果に基づいて、報知手段により運転者の手の操舵時における滑りの発生を事前に報知することにより、上述の課題を解決する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係るステアリング操舵状態報知装置によれば、ステアリング部の操舵時において、運転者の手がステアリング部に対して滑る事態が発生する場合であっても、その旨を事前に予測して報知するので、操舵中に慌てさせることがなく、安心した車両の運転を行わせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を適用した第１実施形態〜第２実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１１】
本発明は、例えば、自動車、建設機械及び農業機械といった各種車両の旋回方向及び旋回角度を調整して、車両の走行方向を調整するステアリング操舵状態報知システムに適用される。
【００１２】
［第１実施形態］
［第１実施形態に係るステアリング操舵状態報知システムの構成］
第１実施形態に係るステアリング操舵状態報知システムは、図１に示すように、車両前輪タイヤＴＹと接続された操舵装置１と、当該操舵装置１と接続されて、運転者にステアリング操舵状態を報知するステアリング操舵状態報知装置２とを備える。
【００１３】
操舵装置１は、ステアリング部１１と操舵補助装置１２、操舵補助装置１２とリンク機構１３とをステアリングシャフトで接続し、リンク機構１３と前輪タイヤＴＹのホイールとをホイールシャフトで接続して構成されている。このような操舵装置１では、運転者に操作されるステアリング部１１の操作力を、操舵補助装置１２及びリンク機構１３を介して伝達して、タイヤＴＹをステアリング部１１の操作によって左右方向に車両を旋回させるように動作する。
【００１４】
ステアリング部１１は、運転者が自己の手ＨＤによって掌握することによって車両の進行方向を制御するために操作されるものである。ここで、図２に示すように、ステアリング部１１の径をφとし、左右の手ＨＤのそれぞれのステアリング部１１に対する接触面積をＳｈとし、このときのステアリング面と手ＨＤとの間の摩擦係数をμ１とし、ステアリング反力をＦｓとする。このステアリング部１１の操舵角度Ｓθは、運転者の着座位置に対するステアリング部１１の背面側に設けられた操舵角センサ１４によって検出される。また、ステアリング反力Ｆｓを算出するために用いられるステアリングトルクＴｓは、操舵補助装置１２に内蔵されたトルクセンサ１５によって検出される。
【００１５】
このようなステアリング部１１には、シート状に形成されてステアリング周囲部（ステアリングホイール）に内蔵された圧力センサ１６が設けられる。この圧力センサ１６は、ステアリング部１１に与えられる運転者の左右の手ＨＤのそれぞれの握力Ｆｈを算出するために設けられるものである。この圧力センサ１６は、車両走行時において、運転者の左右の手ＨＤのそれぞれの操作圧力Ｐｈを検出する。この圧力センサ１６によって検出された操作圧力Ｐｈを示す圧力情報は、ステアリング操舵状態報知装置２に供給される。
【００１６】
操舵角センサ１４は、運転者の操作によるステアリング部１１の操舵角度Ｓθを検出する。この操舵角センサ１４によって検出された操舵角度Ｓθを示す操舵角度情報は、ステアリング操舵状態報知装置２に供給される。
【００１７】
トルクセンサ１５は、ステアリング反力Ｆｓを算出するために用いられるステアリングトルクＴｓを検出する。このトルクセンサ１５によって検出されたステアリングトルクＴｓを示すトルク情報は、ステアリング操舵状態報知装置２に供給される。
【００１８】
操舵補助装置１２は、例えば油圧式パワーステアリング装置等からなり、ステアリング部１１の操舵力を増幅させて、リンク機構１３に伝達することで、運転者の操舵力を補助する。
【００１９】
ステアリング操舵状態報知装置２は、図１に示すように、操舵滑り予測部２１に、上述の操舵装置１に備えられる操舵角センサ１４、トルクセンサ１５及び圧力センサ１６が接続されると共に、前輪荷重センサ２２、車速センサ２３、ナビゲーション装置２４が接続されて構成されている。
【００２０】
前輪荷重センサ２２は、操舵する前輪タイヤＴＹに加えられる前輪荷重Ｍを検出する。この前輪荷重センサ２２によって検出された前輪荷重Ｍを示す荷重情報は、操舵滑り予測部２１に読み込まれる。車速センサ２３は、車両の走行速度Ｖを検出する。この車速センサ２３によって検出された走行速度Ｖを示す車速情報は、操舵滑り予測部２１に読み込まれる。
【００２１】
ナビゲーション装置２４は、車両が走行する道路の曲率半径、道路幅、道路勾配、道路混雑度、又は制限速度等の各種道路情報を格納し、これら道路情報に基づいて、スピーカ２５及びモニタ２６を介した経路誘導案内を行う。このとき、ナビゲーション装置２４は、操舵滑り予測部２１から供給された操舵滑り予測情報に基づいて、運転者の手ＨＤの操舵滑りの発生が予測された旨を示す情報をモニタ２６及びスピーカ２５に出力する。
【００２２】
モニタ２６は、通常、ナビゲーション装置２４の制御に従って、地図情報等の経路案内に必要な各種情報を表示するものである。なお、モニタ２６は、液晶ディスプレイで構成される場合のみならず、いわゆるヘッドアップディスプレイ等であってもよい。モニタ２６は、操舵滑り予測部２１によって運転者の手ＨＤの操舵滑りの発生が事前に予測された場合には、ナビゲーション装置２４の制御に従って、運転者の手ＨＤの操舵滑りの発生が予測された旨を示す視覚的な情報を表示する。
【００２３】
スピーカ２５は、通常、ナビゲーション装置２４の制御に従って、音声による経路案内に必要な各種情報を放音するものである。スピーカ２５は、操舵滑り予測部２１によって運転者の手ＨＤの操舵滑りの発生が事前に予測された場合には、ナビゲーション装置２４の制御に従って、運転者の手ＨＤの操舵滑りの発生が予測された旨を示す警報音や音声による聴覚的な情報を放音する。
【００２４】
操舵滑り予測部２１は、操舵装置１の操舵角センサ１４、トルクセンサ１５及び圧力センサ１６からのセンサ信号を読み込むと共に、前輪荷重センサ２２及び車速センサ２３からのセンサ信号を読み込んで、操舵時におけるステアリング部１１に対する運転者の手の滑りの発生を事前に予測し、当該予測結果に基づいて、運転者の手の操舵時におけるステアリング部１１に対する手ＨＤの滑りの発生を事前に報知する処理を行う。
【００２５】
具体的には、操舵滑り予測部２１は、圧力センサ１６から供給された圧力情報、操舵角センサ１４から供給された操舵角度情報、トルクセンサ１５から供給されたトルク情報、車速センサ２３から供給された車速情報、及び前輪荷重センサ２２から供給された荷重情報等に基づいて、運転者の手ＨＤの操舵時における滑りの発生を事前に予測する。操舵滑り予測部２１は、予測結果を示す操舵滑り予測情報をナビゲーション装置２４に出力する。
【００２６】
このようなステアリング操舵状態報知システムにおいて、圧力センサ１６及び操舵滑り予測部２１は、運転者の手ＨＤの握力Ｆｈを算出する握力算出手段として構成され、トルクセンサ１５及び操舵滑り予測部２１は、ステアリング反力を算出する反力算出手段として構成され、モニタ２６、スピーカ２５は、操舵滑り予測部２１による予測結果に基づいて、運転者の手ＨＤの操舵時における滑りの発生を事前に報知する報知手段として構成される。
【００２７】
このようなステアリング操舵状態報知システムにおいては、運転者の操作によるステアリング部１１の回転角度入力に応じて、操舵補助装置１２及びリンク機構１３等を介して、前輪タイヤＴＹの角度を変化させる。これにより、車両は、進行方向が調整される。このとき、ステアリング部１１には、操舵角センサ１４によって検出される操舵角度Ｓθ、車速センサ２３によって検出される走行速度Ｖ、及び前輪タイヤＴＹと路面との間の摩擦係数μ２に対応した反力Ｆｓが発生する。このステアリング反力Ｆｓの強さや振動の周波数特性等は、路面状態等に応じて変化し、運転者の手ＨＤに伝達される。
【００２８】
［手の操舵滑りの発生原因とその事前予測処理］
つぎに、上述したステアリング操舵状態報知システムにおいて、ステアリング部１１に対する手ＨＤの滑り（操舵滑り）の発生原因と、操舵滑り予測部２１による操舵滑りの予測処理について説明する。
【００２９】
ここで、例えば女性や高齢者といった筋力の弱い運転者や、ステアリング部１１を不適切な状態及び位置で掌握している場合には、操舵中にステアリング部１１に対して手ＨＤが滑ることがある。
【００３０】
このようにステアリング部１１の操舵時に手ＨＤが滑る現象は、物理学的に、ステアリング反力Ｆｓと、当該ステアリング部１１を掌握する手ＨＤの握力Ｆｈと、ステアリング面と手ＨＤとの間の摩擦係数μ１との関係が、次式（１）を満たした場合に一意に発生する。
【００３１】
Ｆｓ＞Ｆｈ×μ１    ・・・（１）
なお、ここでは、運転者がドライビング手袋を装着する等の滑り防衛対策、車室内の温度及び湿度環境に対する操舵滑りの影響、並びにステアリング部１１のホイール部の表皮や形状に対する操舵滑りの影響等を考慮して、ステアリング面と手ＨＤとの間の摩擦係数μ１は、一定であるものとしている。
【００３２】
握力Ｆｈは、ステアリング面に設けられた面状の圧力センサ１６によって検出された圧力情報に応じた操作圧力Ｐｈ及び手ＨＤのステアリング部１１に対する接触面積Ｓｈに基づいて、操舵滑り予測部２１によって次式（２）を用いて算出される。
【００３３】
Ｆｈ＝Ｐｈ×Ｓｈ    ・・・（２）
また、ステアリング反力Ｆｓは、トルクセンサ１５によって検出されるステアリングトルクＴｓとステアリング部１１における回転中心から回転操作点までの距離φ／２とに基づいて、操舵滑り予測部２１によって次式（３）を用いて算出される。
【００３４】
Ｆｓ＝Ｔｓ／（φ／２）    ・・・（３）
したがって、ステアリング部１１の操舵中に手ＨＤが滑る状態になることを事前に予測するために、操舵滑り予測部２１では、
ａ）ステアリング反力Ｆｓに影響を与える因子と、
ｂ）握力Ｆｈに影響を与える因子との関係を明確にし、
ｃ）今後車両が走行する道路情報
に基づいて操舵滑りの判定を行うことになる。
【００３５】
「ステアリング反力算出処理」
まず、上記ａ）のステアリング反力Ｆｓに影響を与える因子について説明すると共に、当該ステアリング反力Ｆｓを算出する処理について説明する。
【００３６】
ステアリング反力Ｆｓは、詳細に検討すればステアリング部１１から前輪タイヤＴＹまでの回転入力を伝達する機構、すなわち、ステアリングシャフト、操舵補助装置１２やリンク機構１３に影響されて値が変化する。これに対し、操舵装置１としては様々な種類のものがあるため、以下の説明では、全ての機構で共通な要素である操舵角度Ｓθ、走行速度Ｖ、操舵輪である前輪タイヤＴＹと路面との間の摩擦係数μ２、前輪荷重Ｍ、及び操舵速度Ｖｈからなる車両の状態情報とステアリング反力Ｆｓとの関係に注目し、これらを利用してステアリング反力Ｆｓを操舵滑り予測部２１により算出する。
【００３７】
図３に、油圧式の場合における右回転時のステアリング反力Ｆｓと操舵角度Ｓθとの関係例を示す。図３から、ステアリング反力Ｆｓは、走行速度Ｖ＝０（ｋｍ／ｈ）時には操舵角度Ｓθに拘わらず一定である。これに対し、走行速度Ｖが増加して走行速度Ｖ＝４０（ｋｍ／ｈ）となると、操舵角度Ｓθが大きくなるほどステアリング反力Ｆｓが大きくなる特性となり、四角形の面積が小さくなるようなヒステリシス特性となる。この特性は、操舵装置１が油圧式の場合であるが、操舵装置１の種類に応じてステアリング反力Ｆｓと操舵角度Ｓθとの特性は決まっており、操舵装置１の種類に応じた特性となる。
【００３８】
また、走行速度Ｖ、前輪タイヤＴＹと路面との間の摩擦係数μ２、前輪荷重Ｍ、及び操舵速度Ｖｈと、ステアリング反力Ｆｓとの関係は、図４に示すような特性となる。なお、図４においては、それぞれ独立事象と仮定して、単独のグラフで示している。すなわち、図４（ａ）には、ステアリング反力Ｆｓと走行速度Ｖとの関係を示し、図４（ｂ）には、ステアリング反力Ｆｓと摩擦係数μ２との関係を示し、図４（ｃ）には、ステアリング反力Ｆｓと前輪荷重Ｍとの関係を示し、図４（ｄ）には、ステアリング反力Ｆｓと操舵速度Ｖｈとの関係を示している。より具体的には、ステアリング反力Ｆｓは、走行速度Ｖが増加するのにともない単調減少する傾向があり、摩擦係数μ２及び前輪荷重Ｍが増加するのにともない単調増加する傾向があり、操舵速度Ｖｈにはかかわらず一定となる傾向がある。
【００３９】
これらの図においては、一般的な特性を示しているが、これに限らず、操舵装置１が線形でなく２次関数や３次関数のような非線形特性の場合には、その特性に合わせればよい。例えば、図４（ｄ）に示す操舵速度Ｖｈとステアリング反力Ｆｓとの特性では、ステアリング反力Ｆｓが一定であるものとしているが、操舵装置１の種類によっては単調増加するもの等がある。
【００４０】
また、図４に示すステアリング反力Ｆｓを変化させるパラメータを組み合わせてステアリング反力Ｆｓを求める場合には、操舵滑り予測部２１は、例えば、各種パラメータに応じたステアリング反力Ｆｓの値を記憶したルックアップテーブルを参照してステアリング反力Ｆｓを求めても良く、次式（４）のような所定の関数Ｆを用いてステアリング反力Ｆｓを求めても良い。
【００４１】
Ｆｓ＝Ｆ（Ｓθ，Ｖ，μ２，Ｍ，Ｖｈ）    ・・・（４）
このように、操舵滑り予測部２１では、操舵角度Ｓθ、走行速度Ｖ、摩擦係数μ２、前輪荷重Ｍ及び操舵速度Ｖｈを入力し、当該各情報を用いて現在のステアリング反力Ｆｓを求めることになる。
【００４２】
なお、ステアリング反力Ｆｓに影響を与える因子としては、摩擦係数μ２にかかわるものとして、前輪タイヤＴＹの空気圧や溝状態、路面と前輪タイヤＴＹとの適合性、及び、降雨、積雪、凍結、砂利道といった路面状態や路面温度等がある。したがって、ステアリング操舵状態報知装置２では、摩擦係数μ２に基づいてステアリング反力Ｆｓを変化させる場合には、前輪タイヤＴＹの空気圧や溝状態、路面と前輪タイヤＴＹとの適合性、路面状態や路面温度も検出して、操舵滑り予測部２１によりステアリング反力Ｆｓを補正しても良い。
【００４３】
また、前輪荷重Ｍには、車両の重量バランスや、前後方向の加速度等が影響する。したがって、ステアリング操舵状態報知装置２では、前輪荷重Ｍに基づいてステアリング反力Ｆｓを変化させる場合には、車両の重量バランスや、前後方向の加速度も検出して、操舵滑り予測部２１によりステアリング反力Ｆｓを補正しても良い。
【００４４】
「握力算出処理」
つぎに、ｂ）の握力Ｆｈに影響を与える因子について説明すると共に、当該握力Ｆｈを算出する処理について説明する。
【００４５】
握力Ｆｈは、例えば図５に示すように、運転者の年齢、性別等の個人データ、筋力の持久時間、及び運転時の姿勢に影響する。具体的には、握力Ｆｈは、図５（ａ）に示すように、女性よりも男性の方が一般的に大きく、且つ、ある年齢を超えると単調減少する傾向がある。また、握力Ｆｈは、図５（ｂ）に示すように、ステアリング部１１の掌握時間（持久時間）が長くなるのにともなって減少する傾向があり、更には運転者の姿勢、すなわちステアリング部１１と運転者との距離等によって変化する。
【００４６】
したがって、操舵滑り予測部２１では、図５に示したような特性を用いて、ある時点での握力Ｆｈを推定する。すなわち、操舵滑り予測部２１では、予めデータベースとして記憶しておいた個人データに基づく個人係数（図５（ａ）参照）及び運転者が着座するシートのシート位置傾斜角度によって決まる姿勢データ（図５（ｂ）参照）に基づいて算出する運転者の筋力減衰率と、更に、車両が走行した場合の各地点におけるステアリング反力Ｆｓに基づく握力Ｆｈの持久時間係数（図５（ｂ）参照）とに基づいて、ある時点での握力Ｆｈを求める。
【００４７】
具体的には、操舵滑り予測部２１においては、車両走行中においてステアリング部１１の操舵角度の最大値や平均値を検出してステアリング反力Ｆｓを求め累積時間からステアリング反力Ｆｓの累積値を求めて、当該ステアリング反力Ｆｓの累積値、図５（ａ）に示すような特性に基づく個人ごとのデータベースに蓄積されている過去に実際に走行したときに検出して蓄積しておいた握力Ｆｈの累積値によって筋力減衰率を演算する。そして、操舵滑り予測部２１では、累積値に基づく筋力減衰率によって、ある時点での握力Ｆｈを求める。
【００４８】
更に、握力Ｆｈは、ステアリング部１１に対して操舵する手ＨＤを載置する位置や掌握の仕方にも影響を受ける。この影響については、操舵滑り予測部２１では、運転者の姿勢データで代用して握力Ｆｈに反映させる処理を行い、個人データとは独立して握力Ｆｈを求める処理を行う。なお、この運転者の姿勢に基づく握力Ｆｈの予測については後述する。
【００４９】
なお、ステアリング部１１を掌握する手ＨＤの位置としては、教習所等でいわゆる「１０時１０分」の位置が望ましいといわれているが、操舵滑りを防止することを考えると、ステアリング部１１のホイール部とスポーク部との交点に手ＨＤの一部がかかるような掌握方法が望ましい。また、手ＨＤのステアリング部１１に対する接触面積Ｓｈは、大きければよいという訳ではなく、ホイール部断面の円形を介してバランスよく力がかかる程度になっていることが望ましい。したがって、操舵滑り予測部２１では、操舵滑りを予測する場合に、圧力センサ１６からのセンサ信号を入力して、ステアリング部１１に対する手ＨＤの位置を検出して、操舵滑りの可能性を補正しても良い。
【００５０】
更にまた、操舵滑り予測部２１は、姿勢データに基づいて握力Ｆｈを求める場合に、運転席シートのスライド位置、シートバック傾斜角度、及びステアリングチルト角度等を検出するシート状態検出センサ（図示せず）からのセンサ信号を入力して、姿勢データを求めて、握力Ｆｈを補正する。
【００５１】
更にまた、操舵滑り予測部２１は、個人データとして、年齢や性別のみならず、個人の体格情報や、当該体格情報に対応した加齢変化の特性を個人ごとのデータベースとして記憶しておき、当該体格情報や体格の加齢変化に基づいて握力Ｆｈを補正しても良い。
【００５２】
また、ステアリング部１１の操舵は、両手で行う場合と片手で行う場合とがある。したがって、操舵滑り予測部２１は、両手でステアリング部１１の操舵を行う場合には、両手の握力の合力を操舵滑りを求めるための握力Ｆｈとしても良く、更には左右の握力差から運転者にとって優勢な手を判定し、この優勢な片手の握力を操舵滑りを求めるための握力Ｆｈとしてもよい。
【００５３】
「道路情報に基づく処理」
最後に、ｃ）の今後車両が走行する道路情報に基づく操舵滑りの判定処理について説明する。
【００５４】
操舵滑り予測部２１では、今後車両が走行する道路情報に基づく操舵滑りの判定処理として、車両が進行する道路の曲率半径Ｒ、道路幅、道路勾配、道路混雑度、又は制限速度に基づいて操舵角度Ｓθを推定し、当該推定した操舵角度Ｓθをステアリング反力Ｆｓの補正に用いる。
【００５５】
操舵角度Ｓθは、図６（ａ）に示すように、道路の曲率半径Ｒに対して単調減少し、且つ、道路幅が狭い場合よりも広い場合の方が小さい傾向がある。また、操舵角度Ｓθは、図６（ｂ）に示すように、走行速度Ｖが高いほど２次関数的に小さくなり、且つ、道路の曲率半径Ｒが小さい場合よりも大きい場合の方が小さい傾向がある。
【００５６】
このような道路情報に対する操舵角度Ｓθの特性について、操舵滑り予測部２１では、例えばカーブ路において内回り走行又は大回り走行の何れかの走行を行うかの頻度、また、カーブ路における走行速度Ｖといった個人の走行パターンを、図示しないデータベースに記憶すると共に、学習機能によって常に蓄積してデータベースの内容を補正している。これにより、操舵滑り予測部２１では、個人ごとに図６（ａ）や（ｂ）に示すような操舵角度Ｓθに関するデータベースを作成しておき、操舵滑りを予測するに際して参照することになる。
【００５７】
また、操舵滑り予測部２１では、道路情報に加えて、降雨、積雪、凍結、砂利道といった路面状態等の情報を、所定のＩＴ（Information Technology）機器やナビゲーション装置２４により取得し、当該取得した情報を用いて、操舵滑りを予測するに際して使用する摩擦係数μ２を変更する。
【００５８】
更に、操舵滑り予測部２１では、経路誘導の道路情報を、事前に操舵滑りの発生を報知するタイミングの判定に利用する。すなわち、操舵滑り予測部２１では、操舵滑りを予測した結果としての報知に対して運転者が対応することができるように、操舵滑りが発生するものと予測される地点に到達する前の、少なくとも３秒以上前には操舵滑りが発生することを報知するようにナビゲーション装置２４を制御することになる。
【００５９】
更にまた、操舵滑り予測部２１、操舵角度Ｓθの算出等に要する処理を軽減するために、例えば、現時点から３秒以上の後に走行する道路範囲、且つ現地点から１０ｋｍ未満の道路範囲に限定することが望ましく、更には道路の制限速度や現在の走行速度に応じて道路範囲を変化させるようにしてもよい。
【００６０】
［操舵滑り発生の予測、報知処理］
つぎに、上述したように、ステアリング反力Ｆｓ、握力Ｆｈ及び道路情報に関する処理を行うステアリング操舵状態報知システムにおいて、操舵滑り予測部２１により操舵滑りの発生を予測して、その旨を報知する処理の処理手順について図７のフローチャートを参照して説明する。
【００６１】
この処理は、車両が走行している場合において例えば所定期間ごとに操舵滑り予測部２１により実行され、先ず、ステップＳ１においては、圧力センサ１６によって検出される圧力情報に基づいて、ステアリング部１１に対する手ＨＤの位置を認識して、現在のステアリング部１１に対する手ＨＤの操舵滑り量を検出する。このとき、操舵滑り予測部２１は、同じ程度の圧力で接触面の形状も同じ状態から、手ＨＤの位置のみが短時間に移動した場合に操舵滑りが発生したと判定する。なお、操舵滑り予測部２１は、操舵滑りの量をカメラ等の画像取得手段を用いて検出するようにしてもよい。
【００６２】
次に操舵滑り予測部２１は、ステップＳ２において、ステップＳ１にて操舵滑りの発生を検出した時刻のステアリング反力Ｆｓ、握力Ｆｈ、操舵角度Ｓθ、走行速度Ｖ、道路の曲率半径Ｒ、道路幅、道路勾配、及び道路混雑度等をデータベース化して記録する。そして、操舵滑り予測部２１では、記録した操舵滑りが発生した時の各種情報を用いて、ステアリング反力Ｆｓ及び握力Ｆｈを更新する学習処理を行う。これらのデータベースに記録した各情報は、後の処理にてステアリング反力Ｆｓ及び握力Ｆｈの補正係数を変更するか否かの判断材料に用いられる。
【００６３】
続いて、操舵滑り予測部２１は、ステップＳ３において、圧力センサ１６からのセンサ信号を入力して、操舵する手ＨＤの位置及び掌握の仕方が十分で適切であるか否かを判定することにより、操舵滑りの発生が予測されないか否かを判定する。ここで、操舵滑り予測部２１は、操舵する手ＨＤの位置及び掌握の仕方が十分で適切ではなく操舵滑りの発生が予測されると判定した場合には、後述するステップＳ９へと処理を移行する。
【００６４】
一方、操舵滑り予測部２１は、操舵する手ＨＤの位置及び掌握の仕方が十分で適切であり操舵滑りの発生が予測されないと判定した場合には、ステップＳ４において、経路誘導に設定した走行路全域の操舵角度Ｓθを算出する。このとき、操舵滑り予測部２１は、上述したように、処理を軽減するために算出範囲を制限してもよい。また、操舵滑り予測部２１は、操舵角度Ｓθを算出する時に、ナビゲーション装置２４から道路情報を入力し、先に図６（ａ）に示した道路情報と操舵角度との関係を示すテーブルデータや、道路半径Ｒ、道路幅Ｗ、及び制限速度Ｖｓからなる関数Ｓθ＝Ｆ（Ｒ，Ｗ，Ｖｓ）等を用いて、操舵角度Ｓθを算出する。
【００６５】
続いて、操舵滑り予測部２１は、ステップＳ５において、ステップＳ４にて算出した操舵角度Ｓθに対応する各道路地点でのステアリング反力Ｆｓを、図３に示したＦｓ−Ｓθ特性を示すテーブルデータを参照して算出する。
【００６６】
続いて、操舵滑り予測部２１は、ステップＳ６において、ステップＳ５においてステアリング反力Ｆｓを求めた各道路地点での握力Ｆｈを推定する。このとき、操舵滑り予測部２１は、個人データである年齢と性別をデータベースから読み出すと共に、シート状態検出センサにより検出したセンサ信号に基づく運転席シートのスライド位置、シートバック傾斜角度、及びステアリングチルト角度等から求めた運転者の姿勢データに基づいて筋力減衰率を算出する。そして、操舵滑り予測部２１では、ステップＳ４にて求めた各道路地点でのステアリング反力Ｆｓを用いて握力Ｆｈの持久時間係数を求め、当該持久時間係数によって個人データに基づいた握力Ｆｈを補正して、各道路地点での握力Ｆｈを算出する。
【００６７】
続いて、操舵滑り予測部２１は、ステップＳ７において、学習結果としてステアリング反力Ｆｓ及び握力Ｆｈが記憶されたデータベースを参照して、ステアリング反力Ｆｓと握力Ｆｈとを補正する補正係数Ａ，Ｂを算出する。
【００６８】
このとき、操舵滑り予測部２１は、予め基礎特性として保持しておいたＦｓ−Ｓθ特性、Ｆｈ−Ｓθ特性を、ステップＳ１にて取得した実際に走行した各種条件に対応したＦｓ−Ｓθ特性、Ｆｈ−Ｓθ特性に基づいて補正し、当該補正後のＦｓ−Ｓθ特性、Ｆｈ−Ｓθ特性と、ステップＳ５で求めたステアリング反力Ｆｓ及びステップＳ６で求めた握力Ｆｈとの偏差を求め、当該偏差を考慮した補正係数Ａ，Ｂを算出する。
【００６９】
また、操舵滑り予測部２１は、予め用意しておいたステアリング反力Ｆｓの確率分布及び握力Ｆｈの確率分布を算出しておき、当該確率分布に対するステップＳ５及びステップＳ６にて求めたステアリング反力Ｆｓ及び握力Ｆｈのばらつきによって補正係数Ａ，Ｂを算出しても良い。なお、ステアリング反力Ｆｓの確率分布及び握力Ｆｈの確率分布は、カーブ路における速度及び減速度合いや、急加速又は急減速頻度といった個人の走行パターンによって変化するものである。
【００７０】
そして、操舵滑り予測部２１は、ステップＳ８において、ステップＳ７にて求めた補正係数Ａ，Ｂを用いて、次式（５）で示す操舵滑り判定式を用いて各地点での操舵滑りの発生の有無を判定する。
【００７１】
Ａ×Ｆｓ＞Ｂ×Ｆｈ×μ１    ・・・（５）
ここで、操舵滑り予測部２１は、何れの地点においても上式（５）の不等式を満たさず操舵滑りの発生が予測されないと判定した場合には、現在のステアリング部１１の操舵滑りの量を学習するために、ステップＳ１からの処理を繰り返す。
【００７２】
一方、操舵滑り予測部２１は、何れかの地点において上式（５）の不等式を満たして操舵滑りの発生が予測されると判定した場合には、ステップＳ９において、操舵滑りの発生が予測される地点情報を含む操舵滑りの発生が予測された旨の操舵滑り予測情報をナビゲーション装置２４に出力し、当該ナビゲーション装置２４によってモニタ２６やスピーカ２５を駆動させて運転者に報知させる。
【００７３】
このとき、操舵滑り予測部２１は、操舵滑りの報知タイミングを考慮して、操舵滑りが発生する３秒以上前には報知動作を行うようにナビゲーション装置２４を制御する。ここで、操舵滑り予測部２１は、操舵滑りの発生が予測される地点情報のみならず、報知地点を示す地点情報を含む操舵滑り予測情報をナビゲーション装置２４に送信しても良い。
【００７４】
また、操舵滑り予測部２１は、スピーカ２５から警報音や音声による報知を行わせる場合に、その音が操舵滑りの発生が予測された旨を意味していることが即座に把握させるように、音圧、周波数、トーン等を変化させるようにナビゲーション装置２４を制御する。
【００７５】
また、操舵滑り予測部２１は、ナビゲーション装置２４の音声による経路誘導案内と併せて、操舵滑りの発生が予測された旨を報知するようにしてもよい。この場合、ナビゲーション装置２４では、操舵滑りが発生する地点についての経路誘導案内と、当該経路誘導案内を行う地点での操舵滑りとを提示するようにスピーカ２５及びモニタ２６を制御する。例えば、ナビゲーション装置２４は、「３００ｍ先を右折です。握力低下が２０％程度みられます。ステアリング操作中の滑りにご注意ください。」、「ステアリングの握り位置が不適切です。１０時１０分の位置を握るように意識してください。」、「慌てて操舵するとステアリングが滑る可能性があります。ご注意願います。」、「指２本だけで操舵すると、いざというときに滑る可能性があります。ご注意願います。」といったように、音声による経路誘導案内と操舵滑りの発生が予測された旨とを組み合わせたメッセージを出力する。
【００７６】
このように、ステアリング操舵状態報知システムにおいては、操舵滑り予測部２１により操舵滑りの発生を事前に予測し、その旨を適切なタイミング且つ運転者が把握しやすい形態で効果的に報知することができる。さらに、ステアリング操舵状態報知システムにおいては、操舵滑りを発生させないための具体的な対応策をも提示することにより、運転者に適切な対応を行うことを促すことができる。
【００７７】
［第１実施形態の効果］
以上詳細に説明したように、第１実施形態に係るステアリング操舵状態報知システムによれば、ステアリング部１１を掌握する運転者の手ＨＤの握力Ｆｈを算出すると共に、ステアリング部１１の反力Ｆｓを算出し、これら握力Ｆｈ及びステアリング反力Ｆｓに基づいて、運転者の手ＨＤの操舵時における滑りの発生を事前に予測し、この予測結果に基づいて、ステアリング部１１に対する操舵滑りの発生を事前に報知することにより、ステアリング部１１の操舵時において運転者の手ＨＤが滑る事態が発生する可能性がある場合であっても、操舵中に慌てることがなく、安心した車両の運転を行わせることができる。
【００７８】
ここで、このステアリング操舵状態報知システムにおいては、操舵滑り予測部２１により、ステアリング部１１に与えられる操作圧力Ｐｈと、ステアリング部１１に対する接触面積Ｓｈとに基づいて、握力Ｆｈを算出するので、既存のステアリング部１１の外観を大きく変更することなく、操舵滑りの発生を事前に予測するために必要な握力Ｆｈを算出することができる。
【００７９】
また、このステアリング操舵状態報知システムによれば、車両が走行する道路情報と、走行速度Ｖや前輪荷重Ｍ等の車両の状態情報と、運転者の個人情報と、操舵滑りに関して記憶及び学習した情報とに基づいて、算出された握力Ｆｈ及び反力Ｆｓを操舵滑り予測部２１によって補正することにより、予測精度を大幅に向上させることができる。
【００８０】
更に、このステアリング操舵状態報知システムによれば、操舵滑り予測部２１によって現在のステアリング部１１の操舵滑りの量をモニタし、操舵滑りに関する情報として記憶及び学習することにより、予測精度を大幅に向上させることができると共に、操舵滑りを予測した地点での操舵滑りを検出することにより報知に対する操舵滑りの防止効果の有無を判定して更に学習を行うことができる。
【００８１】
更にまた、このステアリング操舵状態報知システムによれば、操舵滑り予測部２１によって現在のステアリング部１１に対する操舵滑りの量を画像取得手段を用いて検出することにより操舵滑りの量を非接触計測することができ、予測精度を大幅に向上させることができる。
【００８２】
また、このステアリング操舵状態報知システムによれば、道路情報として、経路誘導案内、道路の曲率半径Ｒ、道路幅Ｗ、道路勾配、道路混雑度、制限速度Ｖｓ等を用いることにより、道路状態に応じた操舵滑りの予測精度を大幅に向上させることができる。
【００８３】
更に、このステアリング操舵状態報知システムによれば、車両の状態情報として、ステアリング部１１の操舵角度Ｓθ、走行速度Ｖ、操舵輪である前輪タイヤＴＹと路面との間の摩擦係数μ２、前輪荷重Ｍ、及び操舵速度Ｖｈを用いることにより、車両の状態に応じた操舵滑りの予測精度を大幅に向上させることができる。
【００８４】
更にまた、このステアリング操舵状態報知システムによれば、運転者の個人情報として、当該運転者の年齢、性別、筋力の持久時間、及び姿勢を用いることにより、個人ごとの操舵滑りの予測精度を大幅に向上させることができる。
【００８５】
［第２実施形態］
つぎに、第２実施形態に係る操舵装置について説明する。なお、この第２実施形態の説明では、上述の第１実施形態と同様の部分については同一の符号を付することによってその詳細な説明を省略する。
【００８６】
この第２実施形態に係る操舵装置は、十分に操舵滑りに対応することができない事態を確実に回避すべく、事前に予測した操舵滑りの予測結果を踏まえて、ステアリング反力を制御するものである。
【００８７】
第２実施形態に係るステアリング操舵状態報知システムは、図８に示すように、操舵補助装置１２に代えて、ステアリング部１１の入力を操舵輪である前輪タイヤＴＹに伝達する機構の補助装置であってステアリングトルクＴｓを制御する電動パワーステアリング駆動部３１を備え、この電動パワーステアリング駆動部３１を制御する電動パワーステアリング制御部３２とを操舵装置１’に備えた点で、第１実施形態に係るステアリング操舵状態報知システムとは異なる。
【００８８】
なお、これら電動パワーステアリング駆動部３１及び電動パワーステアリング制御部３２は、操舵滑り予測部３３によって操舵滑りの発生を事前に予測した結果に基づいて、ステアリング部１１の反力を制御する反力制御手段として構成される。
【００８９】
具体的には、ステアリング操舵状態報知システムでは、第１実施形態と同様に、操舵滑り予測部３３の制御に従って、先に図７に示すような一連の処理を行うことにより、操舵滑りの発生を予測し、その旨を報知する。
【００９０】
このとき、操舵滑り予測部３３は、上記の式（５）で示す操舵滑り判定式に代えて、次式（６）となるようなステアリング反力Ｆｓ’を算出する。すなわち、操舵滑り予測部３３は、操舵滑りが発生しないであろうステアリング反力Ｆｓ’を算出する。
【００９１】
Ａ×Ｆｓ’≦Ｂ×Ｆｈ×μ１    ・・・（６）
このとき、操舵滑り予測部３３は、上記式（６）により求めたステアリング反力Ｆｓ’よりも大きいステアリング反力Ｆｓとすることにより、操舵滑りが発生すると予測する確率を高くする余裕代を１０％乃至５０％程度持たせるようにしてもよい。
【００９２】
そして、操舵滑り予測部３３は、予測した操舵滑り地点で、算出した操舵滑りが発生しないであろうステアリング反力Ｆｓ’の操舵力となるように、適当なタイミングで当該ステアリング反力Ｆｓ’を示す情報を電動パワーステアリング制御部３２に供給することによって電動パワーステアリング駆動部３１を制御し、その値に応じたステアリング反力Ｆｓ’を生じさせる。このステアリング反力Ｆｓ’は、操舵滑りが発生しないと判定された時点で、操舵角度Ｓθ≒０となるまで維持される。
【００９３】
このように、操舵滑り予測部３３では、操舵滑りの発生を事前に予測した結果を踏まえて、ステアリング反力を制御することにより、十分に操舵滑りに対応することができない事態を確実に回避することが可能となる。
【００９４】
なお、このステアリング操舵状態報知システムにおいては、ステアリング反力Ｆｓ’についても、第１実施形態と同様に、操舵滑り予測部３３に備えられた学習機能によって修正されることにより、精度向上を図ることができる。
【００９５】
以上詳細に説明したように、第２実施形態に係るステアリング操舵状態報知システムによれば、操舵滑り予測部３３によって操舵滑りの発生を事前に予測した結果に基づいて、ステアリング部１１の反力を制御することにより、操舵滑りが発生する事前の報知が不十分であった場合や運転者が見逃した場合であっても、操舵滑りが発生するのを回避することが可能となる。
【００９６】
すなわち、上述の第１実施形態に係るステアリング操舵状態報知システムでは、操舵滑りの発生を事前に予測し、その旨をモニタ２６やスピーカ２５による視覚的又は聴覚的な情報として適当なタイミングで報知するものであったが、運転者が十分に操舵滑りに対応することができないこともある。そこで、第２実施形態に係るステアリング操舵状態報知システムによれば、操舵滑りを事前に予測した結果、すなわち操舵滑り量等の操舵滑りの程度を踏まえて、ステアリング反力を制御することができ、確実に操舵滑りの発生を抑制することができる。
【００９７】
なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】本発明の第１実施形態に係るステアリング操舵状態報知システムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明を適用した第１実施形態に係るステアリング操舵状態報知システムが備えるステアリングの正面図であって、操舵滑りが発生する原因について説明するための図である。
【図３】油圧式の場合における右回転時のステアリング反力と操舵角度との関係例を示す図である。
【図４】ステアリング反力と各種変数との関係例を示す図であって、（ａ）はステアリング反力と車速との関係例を示す図、（ｂ）はステアリング反力と摩擦係数との関係例を示す図、（ｃ）はステアリング反力と前輪荷重との関係例を示す図、（ｄ）はステアリング反力と操舵速度との関係例を示す図である。
【図５】握力と各種変数との関係例を示す図であって、（ａ）は性別をパラメータとしたときの握力と運転者の年齢との関係例を示す図、（ｂ）は姿勢をパラメータとしたときの握力と持久時間との関係例を示す図である。
【図６】最大操舵角度と各種変数との関係例を示す図であって、（ａ）は道路幅をパラメータとしたときの最大操舵角度と道路の曲率半径との関係例を示す図、（ｂ）は道路の曲率半径をパラメータとしたときの最大操舵角度と車速との関係例を示す図である。
【図７】本発明を適用した第１実施形態に係るステアリング操舵状態報知システムにおいて、操舵滑りの発生を予測し、その旨を報知する際の一連の処理手順を示すフローチャートである。
【図８】本発明を適用した第２実施形態に係るステアリング操舵状態報知システムの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００９９】
１，１’  操舵装置
２，２’  ステアリング操舵状態報知装置
１１  ステアリング
１２  圧力センサ
１３  操舵角センサ
１４  トルクセンサ
１５  車速センサ
１６  前輪荷重センサ
１７  操舵補助部
１８，３３  操舵滑り予測部
１９  ナビゲーション部
２０  モニタ
２１  スピーカ
３１  電動パワーステアリング駆動部
３２  電動パワーステアリング制御部
ＨＤ  手
ＴＹ  前輪
【図１】
2005119539.tif 000003
【図２】
2005119539.tif 000004
【図３】
2005119539.tif 000005
【図４】
2005119539.tif 000006
【図５】
2005119539.tif 000007
【図６】
2005119539.tif 000008
【図７】
2005119539.tif 000009
【図８】
2005119539.tif 000010