(57)【要約】      （修正有）【課題】ペダル操作時の足の動きを最小限に抑え、安定した着座姿勢を提供する。【解決手段】本発明のペダル装置は、運転者が車両内のシートに着座した状態で、足首と膝の位置を算出する身体部位算出装置３００と、車両の衝突の可能性を検出する衝突検出センサー３５０と、運転者の足の踏込操作が伝達されるペダル１０４と、衝突の可能性がある場合に、運転者の足をペダル１０４に対して固定するつま先固定具と、算出した足首と膝の位置に応じて、衝突時に運転者の足が車両内のどの部分に当接するかを推定する当接位置推定部４０２と、当接位置推定部４０２による推定結果に基づいて、運転者の足が衝撃吸収部に当たるように前記ペダルの位置を移動するペダル駆動部２００と、を備える。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転者が車両内のシートに着座した状態で、足首と膝の位置を算出する算出部と、
車両の衝突の可能性を推定する衝突推定部と、
運転者の足の踏込操作が伝達されるペダルと、
衝突の可能性がある場合に、運転者の足を前記ペダルに対して固定する固定部と、
算出した足首と膝の位置に応じて、衝突時に運転者の足が車両内のどの部分に当接するかを推定する当接位置推定部と、
前記当接位置推定部による推定結果に基づいて、運転者の足が衝撃吸収部に当たるように前記ペダルの位置を移動するペダル駆動部と、
を備えることを特徴とする、ペダル装置。
【請求項２】
前記当接位置推定部は、足首回転中心を中心として膝の位置までの距離を半径とする円弧の軌跡に基づいて、衝突時に運転者の膝が車両内のどの部分に当接するかを推定することを特徴とする、請求項１に記載のペダル装置。
【請求項３】
前記ペダル駆動部は、車両内の衝撃吸収部と前記円弧の軌跡との位置関係に基づいて、前記ペダルの位置を移動することを特徴とする、請求項２に記載のペダル装置。
【請求項４】
前記当接位置推定部による推定結果に基づいて、運転者の足を前記衝撃吸収部に当てるための前記ペダルの移動量を算出するペダル移動量算出部を備え、
前記ペダル駆動部は、前記ペダル移動量算出部が算出した前記移動量に基づいて前記ペダルの位置を移動することを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のペダル装置。
【請求項５】
前記ペダル移動量算出部は、前記当接位置推定部が推定した位置と前記衝撃吸収部との位置との差分に基づいて前記移動量を算出することを特徴とする、請求項４に記載のペダル装置。
【請求項６】
前記ペダル駆動部は、前記差分が所定のしきい値以下の場合は前記ペダルの位置を移動しないことを特徴とする、請求項５に記載のペダル装置。
【請求項７】
前記算出部は、運転者の身長に応じた人体の大きさに関連する人体データに基づいて、前記足首と膝の位置を算出することを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載のペダル装置。
【請求項８】
身長に応じた複数の前記人体データを予め記憶する記憶部を備え、
前記算出部は、前記シートの前後方向の位置に基づいて推定した運転者の身長に基づいて、複数の前記人体データの中から運転者の身長に対応する前記人体データを選択することを特徴とする、請求項７に記載のペダル装置。
【請求項９】
前記シートに着座した状態の運転者を撮影する撮像部を備え、前記算出部は、前記撮像部が撮像した画像を解析した結果に基づいて、前記足首と膝の位置を算出することを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載のペダル装置。
【請求項１０】
前記ペダル駆動部は、ペダル回転軸と前記ペダルとの間を連結する伸縮可能な複数の連結部を含むことを特徴とする、請求項９に記載のペダル装置。
【請求項１１】
前記ペダル駆動部は、
前記ペダル回転軸と前記ペダルに設けられた第１の軸受との間を連結する伸縮可能な第１の連結部と、
前記ペダル回転軸と前記ペダルに対してスライド可能なスライド部材に設けられた第２の軸受との間を連結する第２の連結部と、
前記第１の軸受と前記第２の軸受との間を連結する第３の連結部と、を含むことを特徴とする、請求項１０に記載のペダル装置。
【請求項１２】
運転者が車両内のシートに着座した状態で、足首と膝の位置を算出するステップと、
車両の衝突の可能性を推定するステップと、
衝突の可能性がある場合に、運転者の足の踏込操作が伝達されるペダルに対して運転者の足を固定するステップと、
推定した足首と膝の位置に応じて、衝突時に運転者の足が車両内のどの部分に当接するかを推定するステップと、
前記推定の結果に基づいて、運転者の足が衝撃吸収部に当たるように前記ペダルの位置を移動するステップと、
を備えることを特徴とする、ペダル駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ペダル装置及びペダル駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば下記の特許文献１には、膝から足首までの膝下部の位置を特定し、衝突の際の乗員の挙動を予測する乗員保護装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−０４４５３3号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
車両が衝突すると、前面衝突時の衝撃により乗員の体は車両前方へ移動し、ニーエアバック等を装備しない車両では、膝はインパネと接触する。このため、接触時の傷害値を下げるためには衝撃吸収を最適に行うことのできるインパネの特定部位へ膝が接触するようにペダルやフロア形状を工夫することが重要となる。
【０００５】
一方、前面衝突時の加速度の影響で足が前方へ滑るように移動するが、その量は衝突時の条件（速度・方向）と乗員の体格によって変動する。そのため、足が衝撃吸収を行うことのできる特定部位から外れる場合、そのズレ量が不明確であると、膝とインパネの接触位置が不明確になる問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、衝突時に車両内の最適な位置に足を当てることが可能な、新規かつ改良されたペダル装置及びペダル駆動方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、運転者が車両内のシートに着座した状態で、足首と膝の位置を算出する算出部と、車両の衝突の可能性を推定する衝突推定部と、運転者の足の踏込操作が伝達されるペダルと、衝突の可能性がある場合に、運転者の足を前記ペダルに対して固定する固定部と、算出した足首と膝の位置に応じて、衝突時に運転者の足が車両内のどの部分に当接するかを推定する当接位置推定部と、前記当接位置推定部による推定結果に基づいて、運転者の足が衝撃吸収部に当たるように前記ペダルの位置を移動するペダル駆動部と、を備えるペダル装置が提供される。
【０００８】
前記当接位置推定部は、足首回転中心を中心として膝の位置までの距離を半径とする円弧の軌跡に基づいて、衝突時に運転者の膝が車両内のどの部分に当接するかを推定するものであっても良い。
【０００９】
また、前記ペダル駆動部は、車両内の衝撃吸収部と前記円弧の軌跡との位置関係に基づいて、前記ペダルの位置を移動するものであっても良い。
【００１０】
また、前記当接位置推定部による推定結果に基づいて、運転者の足を前記衝撃吸収部に当てるための前記ペダルの移動量を算出するペダル移動量算出部を備え、前記ペダル駆動部は、前記ペダル移動量算出部が算出した前記移動量に基づいて前記ペダルの位置を移動するものであっても良い。
【００１１】
また、前記ペダル移動量算出部は、前記当接位置推定部が推定した位置と前記衝撃吸収部との位置との差分に基づいて前記移動量を算出するものであっても良い。
【００１２】
また、前記ペダル駆動部は、前記差分が所定のしきい値以下の場合は前記ペダルの位置を移動しないものであっても良い。
【００１３】
また、前記算出部は、運転者の身長に応じた人体の大きさに関連する人体データに基づいて、前記足首と膝の位置を算出するものであっても良い。
【００１４】
また、身長に応じた複数の前記人体データを予め記憶する記憶部を備え、前記算出部は、前記シートの前後方向の位置に基づいて推定した運転者の身長に基づいて、複数の前記人体データの中から運転者の身長に対応する前記人体データを選択するものであっても良い。
【００１５】
また、前記シートに着座した状態の運転者を撮影する撮像部を備え、前記算出部は、前記撮像部が撮像した画像を解析した結果に基づいて、前記足首と膝の位置を算出するものであっても良い。
【００１６】
また、前記ペダル駆動部は、ペダル回転軸と前記ペダルとの間を連結する伸縮可能な複数の連結部を含むものであっても良い。
【００１７】
また、前記ペダル駆動部は、前記ペダル回転軸と前記ペダルに設けられた第１の軸受との間を連結する伸縮可能な第１の連結部と、前記ペダル回転軸と前記ペダルに対してスライド可能なスライド部材に設けられた第２の軸受との間を連結する第２の連結部と、前記第１の軸受と前記第２の軸受との間を連結する第３の連結部と、を含むものであっても良い。
【００１８】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、運転者が車両内のシートに着座した状態で、足首と膝の位置を算出するステップと、車両の衝突の可能性を推定するステップと、衝突の可能性がある場合に、運転者の足の踏込操作が伝達されるペダルに対して運転者の足を固定するステップと、推定した足首と膝の位置に応じて、衝突時に運転者の足が車両内のどの部分に当接するかを推定するステップと、前記推定の結果に基づいて、運転者の足が衝撃吸収部に当たるように前記ペダルの位置を移動するステップと、を備えるペダル駆動方法が提供される。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように本開示によれば、ペダル操作時の足の動きを最小限に抑え、安定した着座姿勢を提供することが可能となる。
なお、上記の効果は必ずしも限定的なものではなく、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書に示されたいずれかの効果、または本明細書から把握され得る他の効果が奏されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係るシステムの外観を示す模式図である。
【図２】ペダル調整装置の構成を示す模式図である。
【図３】各ステー、各ジョイント、各シャフトを含む構造物を示す三面図である。
【図４】図２に示すＹ軸方向からペダルを見た状態を示す模式図である。
【図５】ペダルと軸受ブロックを組み合わせた状態を示す三面図である。
【図６】軸受ブロックの構成を示す三面図である。
【図７】つま先固定具２３０の構成を示す三面図である。
【図８】本実施形態に係るシステムの機能構成を示すブロック図である。
【図９】身体部位算出装置が、人体図を用いて足首回転中心Ｐ２を求める処理を説明するための模式図である。
【図１０】カメラで撮影した画像を解析して足首回転中心Ｐ２、膝回転中心Ｐ３を求める方法を説明するための模式図である。
【図１１】カメラで撮影した画像を解析して足首回転中心Ｐ２、膝回転中心Ｐ３を求める方法を説明するための模式図である。
【図１２】カメラで撮影した画像を解析して足首回転中心Ｐ２、膝回転中心Ｐ３を求める方法を説明するための模式図である。
【図１３】カメラで撮影した画像を解析して足首回転中心Ｐ２、膝回転中心Ｐ３を求める方法を説明するための模式図である。
【図１４】カメラで撮影した画像を解析して足首回転中心Ｐ２、膝回転中心Ｐ３を求める方法を説明するための模式図である。
【図１５】カメラで撮影した画像を解析して足首回転中心Ｐ２、膝回転中心Ｐ３を求める方法を説明するための模式図である。
【図１６Ａ】足首回転中心Ｐ２の位置をペダルの回転中心Ｐ１の位置に一致させるための調整の流れを示す模式図である。
【図１６Ｂ】足首回転中心Ｐ２の位置をペダルの回転中心Ｐ１の位置に一致させるための調整の流れを示す模式図である。
【図１６Ｃ】足首回転中心Ｐ２の位置をペダルの回転中心Ｐ１の位置に一致させるための調整の流れを示す模式図である。
【図１７Ａ】通常のペダルを示す模式図である。
【図１７Ｂ】本実施形態のペダルを示す模式図である。
【図１８Ａ】衝突時の通常のペダルを示す模式図である。
【図１８Ｂ】衝突時の本実施形態のペダルを示す模式図である。
【図１９】衝突時の膝位置の予測方法を説明するための模式図である。
【図２０】衝突時に膝が衝撃緩和材１１４に当たらない場合を示す模式図である。
【図２１】本実施形態の処理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】
【００２１】
以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２２】
なお、説明は以下の順序で行うものとする。
１．本実施形態に係るシステムの構成例
２．足首回転中心の算出について
３．足首回転中心とペダル回転中心位置とを一致させるための調整
４．衝突時に運転手が受ける傷害を最小限に抑えるための処理
５．本実施形態のシステムで行われる処理
【００２３】
１．本実施形態に係るシステムの構成例
図１は、本発明の一実施形態に係るシステム１０００（ペダル装置）の外観を示す模式図である。図１は、車両内に設けられたシステム１０００を車両前方から見て右側（助手席側）から見た状態を示している。図１に示すように、システム１０００は、シート１０２、ペダル１０４、座面センサー１０６、ペダル調整装置（ペダル駆動部）２００、オットマン１１０、を有して構成される。本実施形態では、一例として、ペダル１０４としてアクセルペダルを例示する。
【００２４】
本実施形態に係るシステム１０００は、シート１０２に座った運転者Ｓがペダル１０４を操作する際に、足の動きを最小限に抑え、足のサポートを増やす事で安定した着座姿勢を提供する。このため、ペダル調整装置２００により足首の回転中心位置を調整可能とし、ペダル１０４の操作時の足首回転中心とペダル１０４の回転中心位置を一致させる。これにより、足の動きを最小限に抑えることができるため、大腿部の座圧を均一にすることができ、安定した運転姿勢を提供することが可能となる。
【００２５】
また、本実施形態に係るシステム１０００は、前面衝突時に衝撃吸収を最適に行うインパネ部位へ膝が接触するように膝の動きを調整する。このため、回転中心位置が調整可能なペダル調整装置２００を用い、プリクラッシュブレーキ等の衝突予防安全装置にて前面衝突の危険が高まった場合に、衝撃吸収を最適に行うインパネ部位へ接触するように足の位置を調整する。これにより前面衝突時の膝の傷害値を最小限にする。
【００２６】
図２は、ペダル調整装置２００の構成を示す模式図である。図２に示すように、ペダル調整装置２００は、ペダル（ガイド付き）１０４の位置を調整する機能を有し、ステー２０４、ステー２０６、ステー２０８、ジョイント２１０、ジョイント２１２、ジョイント２１４、シャフト２１６、シャフト２１８、シャフト２２０、軸受２２２、軸受ブロック（ガイド付き）２２４を有して構成される。
【００２７】
図３は、ステー２０４、ステー２０６、ステー２０８、ジョイント２１０、ジョイント２１２、ジョイント２１４、シャフト２１６、シャフト２１８、シャフト２２０を含む構造物を示す三面図である。図３において、ジョイント２１０とシャフト２１６は一体に構成されている。また、ジョイント２１２とシャフト２１８は一体に構成されている。また、ジョイント２１４とシャフト２２０は一体に構成されている。ジョイント２１４とジョイント２１０とは、ステー２０４により連結されている。また、ジョイント２１４とジョイント２１２とは、ステー２０８により連結されている。また、ジョイント２１０とジョイント２１２とは、ステー２０６により連結されている。
【００２８】
ペダル１０４の軸受２２２には、シャフト２１８が回動可能に挿入されている。また、軸受ブロック２２４の軸受２２４ｂには、シャフト２２０が回動可能に挿入されている。
【００２９】
ジョイント２１０は、車両側に設けられたシャフト２１６に固定されている。シャフト２１６は車両側のアクセル駆動機構に連結されており、その位置は固定されており、軸Ｐ１を回転中心として回動可能とされている。シャフト２１６の回動により、車両側のアクセル駆動機構が駆動され、アクセル開度が可変される。
【００３０】
各ステー２０４，２０６，２０８は、内蔵されたモータ、油圧、又は空気圧等の駆動力により伸縮可能とされている。このため、各ステー２０４，２０６，２０８の長さを調整することで、シャフト２１６に対するペダル１０３の相対的な位置を調整することができる。各ジョイント２１０，２１２，２１４は、各ステー２０４，２０６，２０８の伸縮時に意図しない回転を防ぐように構成されている。シャフト２１６(並びにジョイント２１０)の回転をロックできれば、ステー２０４、２０６、２０８の伸縮順を調整することで意図しない回転を防ぐことが可能である。シャフト２１６の回転を止めるロック機構としては、摩擦力を用いたブレーキ機構などでシャフトを挟み込んで止める方法や、シャフト２１６の一部をピニオンギヤのような加工を施し歯車等で挟み込んで止める方法が挙げられる。
【００３１】
図４は、図２に示すＹ軸方向からペダル１０４を見た状態を示す模式図である。図４に示すように、軸受ブロック２２４は、図４中の矢印Ａ１方向にスライド可能とされている。図５は、ペダル１０４と軸受ブロック２２４を組み合わせた状態を示す三面図である。
また、図６は、軸受ブロック２２４の構成を示す三面図である。図５に示すように、ペダル１０４の下面には、凸状のレール１０４ａが設けられている。一方、図６に示すように、軸受ブロック２２４には、凹状のレール２２４ａが設けられている。図５に示すように、ペダル１０４と軸受ブロック２２４とは、ペダル１０４のレール１０４ａに軸受ブロック２２４のレール２２４ａを係合させることによって、ペダル１０４に対して軸受ブロック２２４が矢印Ａ１方向に移動可能とされている。
【００３２】
図４に示すように、ペダル１０４の先端にはつま先固定具２３０が装着されている。つま先固定具２３０は、運転者の足がペダル１０４上に置かれた状態で、図４中の矢印Ａ３方向に動くことで、ペダル１０４の踵側に設けられた保持部１０４ｄとつま先固定具２３０の保持面２３０ａとの間で運転者の足を挟持し、これによって運転者の足のつま先をペダル１０４に対して保持する。
【００３３】
図５に示すように、ペダル１０４の上面（運転者の足が踏む面）には、ラック部１０４ｂが設けられている。また、ペダル１０４の側面には、レール１０４ｃが設けられている。レール１０４ｃには、つま先固定具２３０がスライド可能に装着される。
【００３４】
図７は、つま先固定具２３０の構成を示す三面図である。図７に示すように、つま先固定具２３０は、本体部２３１と、モータ２３２と、モータ２３２によって駆動される歯車（ピニオンギヤ）２３４と、を有して構成されている。つま先固定具２３０の本体部２３１には、レール２３１ａが設けられている。レール２３１ａは、ペダル１０４の側面に設けられたレール１０４ｃとスライド可能に係合し、これによってペダル１０４に対してつま先固定具２３０がスライド可能とされている。
【００３５】
つま先固定具２３０の歯車２３４は、ペダル１０４の上面に設けられたラック部１０４ｂと係合する。これにより、モータ２３２によって歯車２３４を駆動すると、つま先固定具２３０が図４中の矢印Ａ３方向にスライドする。
【００３６】
以上のように構成された本実施形態に係るシステム１０００では、ステー２０４、ステー２０６、ステー２０８を伸縮させることによって、足首回転中心Ｐ２とペダル１０４の回転中心の位置を一致させることができる。より詳細には、ペダル１０４の回転中心位置はシャフト２１６の回転中心である軸Ｐ１であり、軸Ｐ１の位置は車両に対して固定である。一方、ステー２０４、ステー２０６、ステー２０８を伸縮させることによって、シャフト２１６に対してペダル１０４の上面の位置を変化させることができる。そして、運転者の足はペダル１０４の上面を踏むため、シャフト２１６に対してペダル１０４の上面の位置を変化させることで、シャフト２１６に対して足首回転中心Ｐ２を移動することができる。これにより、足首回転中心Ｐ２を軸Ｐ１の位置に一致させることができる。
【００３７】
また、本実施形態に係るシステム１０００では、衝突時につま先固定具２３０によって運転者のつま先をペダル１０４に固定し、ペダル調整装置２００によりペダル１０４の位置を移動することで、運転者の膝をインパネの最適位置に当接させる。これにより、運転者の傷害を最小限に抑えることができる。
【００３８】
図８は、本実施形態に係るシステム１０００の機能構成を示すブロック図である。図８に示すように、システム１０００は、上述したペダル１０４、座面センサー１０６、オットマン１１０、ペダル調整装置２００に加え、身体部位算出装置（算出部）３００、説明装置３１０、オットマン位置調整装置３２０、記憶部３３０、カメラ３４０、衝突検出センサー３５０、演算処理装置４００を有して構成される。図８に示す構成において、身体部位算出装置３００、演算処理装置４００などの構成要素は、ＣＰＵなどの中央演算処理装置と、これを機能させるためのプログラム（ソフトウェア）から構成することができる。
【００３９】
足首回転中心Ｐ２を移動して軸Ｐ１の位置に一致させるため、身体部位算出装置３００が、側方から運転者を観察した場合の足首回転中心Ｐ２の座標を求める。本実施形態では、足首回転中心Ｐ２を求める方法として、人体図による方法と画像解析による方法のいずれか一方を用いる。足首回転中心Ｐ２の座標は、運転手のシートポジションからヒップポイントを推測し、予めモデル化された人体図のヒップポイントと同期させることで算出できる。また、カメラ３４０で撮影した画像を解析して算出することもできる。更に、三次元計測器やモーションセンサーなどを用いて足首回転中心Ｐ２を求めることもできる。なお、足首回転中心Ｐ２を求める方法は、これらの方法に限定されるものではない。
【００４０】
説明装置３１０は、足首回転中心Ｐ２を求めるに際し、運転者に所定の姿勢を促すための説明情報を通知する装置である。説明装置３１０は、画面表示や音声により説明情報を運転者に提供する。
【００４１】
オットマン位置調整装置３２０は、オットマン１１０の位置、オットマン１１０の駆動状態を制御する装置であり、オットマン１１０を制御するための駆動モータを含む。
【００４２】
記憶部３３０は、身体部位算出装置３００が足首回転中心Ｐ２などの身体の部位を算出する際に用いる人体図などのデータを予め記憶しているメモリである。
【００４３】
カメラ３４０は、運転者が着座状態にある際に、側方から運転者を撮影し、画像情報を得る。この画像情報は、身体部位算出装置３００が足首回転中心Ｐ２などの身体の部位を算出する際に用いられる。
【００４４】
衝突検出センサー３５０は、例えばカメラによる撮像、レーダー波の照射などにより得られる車両の前方の物体に関する情報を取得する。衝突検出センサーが取得したこれらの情報は、演算処理装置４００に送られて、演算処理装置４００が衝突の可能性を推定する。すなわち、演算処理装置４００は衝突の可能性を推定する衝突推定部としても機能する。
【００４５】
演算処理装置４００は、システム１０００の全体を制御する処理を行う構成要素であり、身体部位算出装置３００が算出した足首中心位置Ｐ２に基づいて、足首中心位置Ｐ２と軸Ｐ１の位置とのズレ量を求め、このズレ量に基づいてステー２０４、ステー２０６、ステー２０８の伸縮量を求める。そして、ペダル調整装置２００は、演算処理装置４００が算出したステー２０４、ステー２０６、ステー２０８の伸縮量に基づいてステー２０４、ステー２０６、ステー２０８を伸縮することで、足首回転中心Ｐ２を軸Ｐ１の位置に一致させる。
【００４６】
また、演算処理装置４００は、身体部位算出装置３００が推定した足首と膝の位置に応じて、衝突時に運転者の足が車両内のどの部分に当接するかを推定する。当接位置推定部として機能する。また、演算処理装置４００は、ペダル１０４が車両に当接する最適位置と現状の当接位置とのズレ量を算出する。更に、演算処理部４００は、ズレ量に基づいて運転者の足を最適位置に当接させるためのペダル１０４の移動量を算出する。演算処理部４００は、これらの処理を行うため、当接位置推定部４０２、ズレ量算出部４０６、ペダル移動量算出部４０４を有している。
【００４７】
２．足首回転中心の算出について
図９は、身体部位算出装置３００が、人体図を用いて足首回転中心Ｐ２を求める処理を説明するための模式図である。足首回転中心Ｐ２を求める前提として、先ず座面センサー１０６により運転者がシート１０２に着座したことを検出すると、説明装置３１０が、腰とシート１０２の間に隙間ができないような着座姿勢を運転者に促す。
【００４８】
次に、図９において、シートスライドレール(上)１０２ａとシートスライドレール（下）１０２ｂの前後のズレ量から、シート１０２のスライド位置を求め、運転者の身長を予測する。ここで、シートスライドレール(上)１０２ａはシート１０２に固定され、シートスライドレール（下）１０２ｂは車両側に固定されている。シートスライドレール(上)１０２ａとシートスライドレール（下）１０２ｂの前後のズレ量は、シート１０２の前後の移動量を表している。シート１０２の前後の移動量と身長との間には相関があることから、シートスライドレール(下)１０２ｂに対してシートスライドレール（上）１０２ａが車両後方に位置するほど、運転者の身長が高いと推定できる。
【００４９】
次に、予測した身長に適合する人体図を、記憶部３３０が予め記憶している人体図の中から選択する。記憶部３３０は、身長に応じた複数の人体図を予め記憶している。人体図には、足首回転中心Ｐ２の他、膝回転中心Ｐ３、ヒップポイントの位置Ｐ４、踵位置Ｐ５などの各種情報を含んでいる。記憶部３３０は、車両（シート１０２上）に運転手が着座する場合のヒップポイントの位置Ｐ４等の情報をあらかじめ記憶している。
【００５０】
身体部位算出装置３００は、ヒップポイントＰ４を人体図の図面情報から推定する。次に、ペダル１０４の位置と傾きから人体モデルの踵位置Ｐ５と足の角度を推定する。次に、踵の位置Ｐ５と足の角度から足首回転中心Ｐ２を算出する。次に、ヒップポイントの位置Ｐ４と足首回転中心Ｐ２の関係から膝中心位置を算出する。
【００５１】
図１０〜図１５は、カメラ３４０で撮影した画像を解析して足首回転中心Ｐ２、膝回転中心Ｐ３を求める方法を説明するための模式図である。この場合、説明装置３１０にて以下の手順（１）〜（３）の動作を運転手に促す。また、ペダル調整装置２００によって手順（１）〜（３）の動作を自動的に行っても良い。身体部位算出装置３００は、手順（１）〜（３）の動作をカメラ３４０が撮影した画像に基づいて、手順（４）〜（６）の処理を行うことで、足首回転中心Ｐ２の位置を算出する。
【００５２】
・手順（１）
図１０に示すように、膝基準点Ｐ１０の座標を、膝の最上端Ｐ１１から距離Ｌ１だけ離れた脛の稜線上の点とし、Ｌ１、Ｌ２を以下のように定義することで、膝基準点Ｐ１０の座標を求める。なお、膝の最上点Ｐ１１と足の最下端Ｐ１２の位置は運転者の着座状態を側方からカメラ３４０で撮影した画像から求める。
Ｌ１＝Ｌ２×６０％〜８０％
Ｌ２：膝の最上端Ｐ１１から足の最下端Ｐ１２までの長さ
【００５３】
・手順（２）
図１１に示すように、運転者に対し、太腿が動かないようにして膝を動かしてもらい、３つ以上の膝基準点Ｐ１０の移動位置から膝基準点Ｐ１０の移動軌跡Ｌ１を求め、移動軌跡Ｌ１の回転の中心を膝回転中心Ｐ１３と推定する。
【００５４】
・手順（３）
図１２に示すように、運転者に対し、ペダル１０４を踏み込むような動作を促し、３つ以上の膝回転中心Ｐ１３の移動位置から膝回転中心Ｐ１３の移動軌跡Ｌ２を算出する。また、足の最下端Ｐ１２を基準点１、足の最前端Ｐ１４を基準点２とし、基準点１、基準点２のそれぞれについて、３つ以上の移動位置から移動軌跡を算出する。なお、基準点１、基準点２の移動位置は、カメラ３４０で撮影した画像を解析して求める。なお、図１２では、一例として３つの移動位置を示している。
【００５５】
なお、膝基準点Ｐ１０、膝回転中心Ｐ１３、基準点１、基準点２の移動位置は、カメラ３４０で撮影した画像を解析して求める。
【００５６】
・手順（４）
図１３に示すように、図１２に示す３つの足位置を平行移動して基準点１を一致させ、膝回転中心Ｐ１３を平行移動させた位置を計算する。
【００５７】
・手順（５）
図１４に示すように、図１３に示す３つの足位置を回転移動して、基準点２を一致させる。
【００５８】
・手順（６）
図１５に示すように、足を固定した場合には膝回転中心Ｐ１３は足首を中心とした円上の軌跡を移動するため、回転移動後の膝回転中心Ｐ１３の移動軌跡Ｌ３の中心を求め、その中心を足首回転中心Ｐ２の位置と推定する。
【００５９】
３．足首回転中心とペダル回転中心位置とを一致させるための調整
以上のようにして、人体図、またはカメラ３４０で撮影した画像の解析による方法から足首回転中心Ｐ２が求まると、足首回転中心Ｐ２の位置をペダル１０４の回転中心位置（軸Ｐ１）の位置に一致させるための調整を行う。図１６Ａ〜図１６Ｃは、この調整の流れを示す模式図である。
【００６０】
運転者がシート１０２に着座した状態では、運転者の身長や股下の長さ等の個体差により、推定した足首回転中心Ｐ２の位置は変動する。図１６Ａは、推定した足首回転中心Ｐ２の位置とペダル１０４の回転中心Ｐ１の位置が一致していない状態を示している。
【００６１】
図１６Ａに示す状態から、ステー２０４、ステー２０６、ステー２０８を伸縮させることで、図１６Ｂに示すように、足首回転中心Ｐ２の位置とペダル１０４の回転中心Ｐ１の位置を一致させることができる。具体的には、推定した足首回転中心Ｐ２とペダル１０４の回転中心Ｐ１とのズレ量Ｄが判るため、ズレ量Ｄが０となるようにステー２０４、ステー２０６、ステー２０８を伸縮させる。
【００６２】
図１６Ｂに示す状態では、足首回転中心Ｐ２の位置とペダル１０４の回転中心Ｐ１の位置は一致しているが、ペダル１０４の初期位置（アクセルオフの位置）が定まっていない。より詳細には、図１６Ｂでは、シャフト２１６はアクセルオフの位置にあるが、ペダル１０４が本来のアクセルオフの位置よりも図面上で時計回り方向に回転した位置にあり、運転者の足首が過度に曲がり、つま先が脛に近づいた状態となっている。ペダル調整装置２００は、ステー２０４、ステー２０６、ステー２０８を適宜伸縮させることで、シャフト２１６に対してペダル１０４を相対的に回転させることができる。このため、図１６Ｂに示す状態から更にステー２０４、ステー２０６、ステー２０８を伸縮させることで、ペダル１０４を矢印Ａ２方向に回転し、ペダル１０４を初期位置に設定する。これにより、図１６Ｃに示すように、ペダル１０４の初期位置が定まる。
【００６３】
以上のようにして足首回転中心Ｐ２の位置とペダル１０４の回転中心Ｐ１の位置が一致すると、足首を回転させる動きのみでペダル１０４を操作することができる。従って、ペダル１０４を操作する際の足の動きを最小限にすることができ、特に脛、脹脛、太腿の動きを抑えることができる。これにより、脛、脹脛、太腿を動かす必要が無いため、シート１０２上の大腿部の座圧を均一にすることができる。これにより、安定した運転姿勢を提供することが可能である。
【００６４】
図１７Ａ及び図１７Ｂは、足首回転中心Ｐ２とペダルの回転中心Ｐ１の位置を一致させることのできない通常のペダル１０と、本実施形態のペダル１０４を比較して示す模式図である。図１７Ａは、通常のペダル１０を示している。通常のペダル１０では、ペダル１０の下端近傍にペダル１０の回転中心Ｐ１が位置している。この構成では、ペダル１０をオンした時（踏み込んだ時）に、足全体の動きでペダル１０を押し下げるため、膝の回転中心Ｐ３が下方に移動し、太腿がシート１０２の座面に押し付けられる。このため、ペダル１０をオンした時の足とシート１０２の干渉を防ぐため、シート座面を縮小したり、シート座面を軟化したりする必要が生じる。また、オットマン１１０を備える場合、ペダルオフ時はオットマン１１０と脹脛が当接することで脹脛がサポートされるが、ペダルオン時はオットマン１１０と脹脛が離れてしまい、オットマン１１０によるサポートは安定して機能しないことになる。
【００６５】
一方、図１７Ｂは、本実施形態のペダル１０４を示している。本実施形態のペダル１０４では、ペダル１０４の回転中心Ｐ１が足首回転中心Ｐ２と一致することで、足の動きを最小化できる。より詳細には、図１７Ｂに示すように、足首回転中心Ｐ２を回転中心とする足の回転のみでペダル１０４を操作できるため、足首回転中心Ｐ２よりも上部の脹脛、太腿に動きが生じないため、足の動きが最小化される。また、ペダル１０４を操作した場合に、脹脛に動きが生じないため、ペダル１０４の操作の有無に関わらず脹脛をオットマン１１０で確実にサポートすることができる。
【００６６】
４．衝突時に運転手が受ける傷害を最小限に抑えるための処理
次に、衝突時に運転手が受ける傷害を最小限に抑えるための処理について説明する。先ず、運転開始前には、上述した手法により足首回転中心Ｐ２と膝回転中心Ｐ３，Ｐ１３の座標と膝の形状を推定する。
【００６７】
次に、足首回転中心Ｐ２と膝の形状から衝突時の膝位置を算出し、インパネ１１２との接触位置を求める。その接触位置と最適位置とのズレ量が所定のしきい値ａを超えた場合に適切な衝突姿勢ではないと判定し、しきい値ａ内に収まるような足首回転中心Ｐ２の位置と、ペダル移動量Ｘを算出する。ここで、最適位置とは、インパネ１１２に設けたリブやニーボルスター等、又はその他の衝撃吸収構造又は装置によって、衝突時の衝撃吸収を最適に行える位置のことをいう。
【００６８】
運転中には、プリクラッシュブレーキなどで前面衝突の危険が高まり自動ブレーキが作動する前に、ペダル調整装置によって足を前後で挟み込むことで衝突時の足の前すべりを防ぐ。接触位置と最適位置とのズレ量が所定のしきい値ａ内に収まっていない場合には、ペダル調整装置２００によって調整する。
【００６９】
図１８Ａ及び図１８Ｂは、通常のペダル１０と、本実施形態のペダル１０４を比較して示す模式図であって、衝突時の状態を示している。図１８Ａ及び図１８Ｂに示すように、衝突時には車両が停止するため運転手の足が前方に移動する。図１８Ａに示す通常のペダル１０では、前面衝突時の加速度の影響で足が前方（矢印Ａ４方向）へ移動する。この移動量は、衝突条件と運転手の体格によって変動する。実際の衝突時には、足のズレ量は不明確であり、インパネ１１２への膝の当たり方も不明確となる。このため、インパネにはリブやニーボルスター等の衝撃緩和材１１４を設けて衝撃吸収を最適に行うようにしているが、衝撃緩和材１１４の位置と膝の当たる位置がずれてしまい、運転者の傷害の度合いが見積もりよりも悪化する可能性がある。
【００７０】
一方、図１８Ｂに示す本実施形態のペダル１０４では、前面衝突時につま先固定具２３０で足を拘束し、更にペダル１０４の位置を、衝撃吸収を最小限に抑える位置へ移動することで、足首中心位置Ｐ２を調整する。これにより、膝とインパネ１１２が接触する位置を最適位置に調整し、衝撃緩和材１１４の位置に膝を当接させることができ、傷害値を最低限に抑えることができる。プリクラッシュブレーキが作動した段階でつま先固定具２３０による足の拘束とペダル１０４の移動を実行することで、衝突前に調整を終わらせることができ、衝突後に膝を衝撃緩和材１１４に当接させることができる。
【００７１】
図１９は、衝突時の膝位置の予測方法を説明するための模式図である。図１９に示すように、足首回転中心Ｐ２の位置が固定された条件では、膝回転中心Ｐ３，Ｐ１３の移動軌跡は、足首回転中心Ｐ２を中心とした円弧Ｃに沿う軌跡と考えることができる。このため、身体部位算出装置３００によって求めた足首回転中心Ｐ２と膝回転中心Ｐ３，Ｐ１３の座標情報に基づいて、膝が回転移動する際の半径Ｒが求まり、膝回転中心Ｐ３，Ｐ１３の移動軌跡（円弧Ｃ）を算出することができる。そして、この移動軌跡に基づいて、膝がインパネ１１２のどの部分に当たるかが推測できる。
【００７２】
図１９に示す例では、膝が衝撃緩和材１１４に当たることが推測できるため、つま先固定具２３０によって足をペダル１０４に拘束するのみで、衝突時に膝を衝撃緩和材１１４に当接させることができる。
【００７３】
一方、図２０に示すように、足首回転位置Ｐ２によっては、衝突時に膝が衝撃緩和材１１４に当たらない場合がある。このような場合、衝突時にペダル１０４を移動して足首中心位置Ｐ２を調整することで、膝とインパネ１１２が接触する位置を最適位置（衝撃緩和材１１４の位置）に調整する。この場合、先ず、図１９に示した方法で膝の回転軌跡（円弧Ｃ）を求める。次に、図２０に示すように、回転軌跡（円弧Ｃ）と衝撃緩和材１１４の中心との最短距離Ｄと、最短距離Ｄの両端の点で始点と終点が規定されるベクトル（矢印Ａ５）の方向を算出し、距離Ｄが所定のしきい値ａ内か否かを判定する。次に、矢印Ａ５の方向に距離Ｄだけペダル１０４を動かすためのペダル移動量Ｘを計算する。次に、プリクラッシュブレーキが作動したら、ペダル移動量Ｘに基づいてペダル１０４を移動させる。ペダル１０４の移動は、ステー２０４、ステー２０６、ステー２０８を伸縮させることで行う。
【００７４】
図２０に示すように、ステー２０４、ステー２０６、ステー２０８の伸縮によりペダル１０４がペダル移動量Ｘだけ上方に移動すると、膝の回転軌跡は円弧Ｃ’となり、プリクラッシュブレーキの作動時に膝が衝撃緩和材１１４に当たる軌跡となる。従って、衝突時の運転手の傷害を確実に抑えることができる。
【００７５】
５．本実施形態のシステムで行われる処理
図２１は、本実施形態の処理を示すフローチャートである。図２１に示す処理は、主に演算処理装置４００によって行われる。先ず、ステップＳ１０では、プリクラッシュブレーキをオンにする。次のステップＳ１２では、身体部位算出装置３００によって膝を含む運転手の足の全体形状を取得する。次のステップＳ１４では、演算処理装置４００によって前面衝突時の膝の動きを予測し、インパネ１１２との接触位置を算出する。
【００７６】
次のステップＳ１６では、膝とインパネ１１２との接触位置と、衝撃緩和材１１４の位置（最適位置）とのズレ量が所定のしきい値ａ以内か否かを判定し、所定のしきい値ａ以内の場合はステップＳ１８へ進み、プリクラッシュブレーキを作動させる。次のステップＳ２０では、つま先固定具２３０によってつま先を固定する。この場合、接触位置と最適位置のズレ量が所定のしきい値ａ以内であるため、ステー２０４、ステー２０６、ステー２０８の伸縮によるペダル１０４の移動は行わない。つま先固定具２３０で足をペダル１０４に拘束することで、図１９に示すように、膝回転中心Ｐ３，Ｐ１３が足首回転中心Ｐ２を中心とする円弧Ｃに沿って移動し、膝が衝撃緩和材１１４に当接する。ステップＳ２０の後は処理を終了する。
【００７７】
一方、ステップＳ１６で接触位置と最適位置とのズレ量が所定のしきい値ａを超えている場合は、ステップＳ２２へ進む。ステップＳ２２では、接触位置と最適位置とのズレ量が所定のしきい値ｃ以内となる膝の回転軌跡（円弧Ｃ’）を算出し、円弧Ｃ’の中心となる最適な足首回転中心Ｐ２の位置を求める。
【００７８】
次のステップＳ２４では、現状の足首回転中心Ｐ２と円弧Ｃ’の中心となる最適な足首回転中心Ｐ２の位置とのズレ量（図２０に示す距離Ｄ）を算出する。次のステップＳ２６では、ステップＳ２４で求めたズレ量を補正するためのペダル移動量Ｘを算出する。次のステップＳ２８では、プリクラッシュブレーキを作動する。次のステップＳ３０では、つま先固定具２３０によって運転者のつま先を固定する。次のステップＳ３２では、ステップＳ２４で算出したペダル移動量Ｘに基づきペダル１０４を移動させる。ステップＳ３２の後は処理を終了する。
【００７９】
以上説明したように本実施形態によれば、前面衝突時に衝撃吸収を最適に行うインパネ部位へ膝が接触するように膝の動きを調整するため、ペダル１０４の位置を移動させることができる。これにより、前面衝突時の膝の傷害値を最小限に抑えることが可能となる。
【００８０】
以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
【００８１】
また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。
【符号の説明】
【００８２】
１０００    システム
１０２    ペダル
２００    ペダル調整装置
２０４，２０６，２０８    ステー
２２２，２２４ｂ    軸受
２２４    軸受ブロック
２３０    つま先固定具
３００    身体部位算出装置
３３０    記憶部
３４０    カメラ
３５０    衝突検出センサー
４０２    当接位置推定部
４０４    ペダル移動量算出部
【図１】
2017128189.tif 000003
【図２】
2017128189.tif 000004
【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】
2017128189.tif 000009
【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】
2017128189.tif 000015
【図１４】
2017128189.tif 000016
【図１５】
2017128189.tif 000017
【図１６Ａ】
2017128189.tif 000018
【図１６Ｂ】
2017128189.tif 000019
【図１６Ｃ】
2017128189.tif 000020
【図１７Ａ】
2017128189.tif 000021
【図１７Ｂ】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
2017128189.tif 000024
【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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