JP2006335083A - 車両の運転姿勢提供装置および運転姿勢提供方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 シートバックのリクライニング角度に応じたステアリングホイールの回転中心位置およびステアリングホイールの角度を求めてステアリング位置を調整することにより、運転者の運転操作性をより向上できる車両の運転姿勢提供装置の提供を図る。
【解決手段】 シートバック１２のリクライニング角度に応じたステアリングホイール２１の回転中心Ｏｗ位置およびステアリングホイール２１の角度θを求め、ステアリング位置決定手段１３０によってそれら回転中心Ｏｗ位置および角度θに対応させてステアリング位置を調整することにより、適正なステアリング位置を実現して運転者による運転操作性を向上することができる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、運転者の姿勢に応じてステアリング位置を調整するようにした車両の運転姿勢提供装置および運転姿勢提供方法に関する。

従来の車両の運転姿勢提供装置としては、座席の前後スライド量やステアリングホイールのチルト量などの調整量と対応させてステアリングの操作性指標を求めて記憶させる一方、ヨーレートから車両の走行状態の操作性指標を求め、これら操作性指標から目標となる調整量を求め、その調整量となるように座席やすレアリングの可動部分を駆動して調整することにより、運転者の運転姿勢の最適化を図るようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
特開平１０−３２４１８０号公報（第３〜５頁、図２）

しかしながら、かかる従来の車両の運転姿勢提供装置では、手先にとって最も力の出しやすい方向にステアリングを配置しても、個々人の身体特性により必ずしも力の出し易い方向がステアリング操作性を最適化した方向ではなく、また、手先にとって最も力の出し易い方向は、同様に個々人の身体特性の影響を受けるため、必ずしも運転者個人にとって最適な位置にステアリングが配置されるとは限らず、理想的な運転のし易さを得ることが困難となってしまう。

そこで、本発明はシートバックのリクライニング角度に応じたステアリングホイールの回転中心位置およびステアリングホイールの角度を求めてステアリング位置を調整することにより、運転者の運転操作性をより向上できる車両の運転姿勢提供装置および運転姿勢提供方法を提供するものである。

本発明の車両の運転姿勢提供装置は、シートクッションに対するシートバックの相対的な傾斜角が可変となるリクライニング機構を備えた運転席と、ステアリングホイールの上下，前後および角度をそれぞれ調整するステアリング調整機構を備えたステアリング装置と、前記シートバックのリクライニング角度に応じたステアリングホイールの回転中心位置およびステアリングホイールの角度を求め、それら回転中心位置および角度に対応させてステアリング位置を調整するステアリング位置決定手段と、を備えたことを最も主要な特徴とする。

また、本発明の車両の運転姿勢提供方法は、運転席のシートバックのリクライニング角度に応じたステアリングホイールの回転中心位置およびステアリングホイールの角度を求め、それら回転中心位置および角度に対応させてステアリング位置を調整することを特徴とする。

本発明の車両の運転姿勢提供装置および運転姿勢提供方法によれば、運転席のシートバックのリクライニング角度に応じたステアリングホイールの回転中心位置およびステアリングホイールの角度に対応させてステアリング位置を調整するようにしているので、適正なステアリング位置を実現して運転者による運転操作性を向上することができる。

以下、本発明の実施形態を図面と共に詳述する。

図１〜図８は本発明にかかる車両の運転姿勢提供装置の一実施形態を示し、図１は本発明の運転姿勢提供装置を構成するシートおよびステアリングを示す側面図、図２は車両の運転姿勢提供装置の駆動システムを示すブロック図、図３は車両の運転姿勢提供装置による制御手順を実行するフローチャートの説明図である。

また、図４は運転者の運転姿勢を人体リンクモデルを用いて概略的に示す側面図、図５はステアリングホイールと運転者の手先部との関係を示す説明図、図６はリクライニング角度に対する上肢姿勢の変換係数を示す説明図、図７はリクライニング角度に対する操作性の変換係数を示す説明図であり、図８は運転姿勢提供装置を構成する各駆動制御部の制御を実行するフローチャートを示す説明図である。

本実施形態の車両の運転姿勢提供装置１００は運転席１０に適用され、この運転席１０は図１に示すようにシートクッション１１とシートバック１２とを備え、シートクッション１１はシートスライダ１３により前後移動可能に車体フロア１４に取り付けられるとともに、そのシートスライダ１３とシートクッション１１との間にはシートクッション１１を昇降させるシートリフタ１５が設けられる。

そして、図２にも示すようにシートスライダ１３はシートスライド駆動手段１０５によってシートクッション１１の前後位置が調節されるとともに、シートリフタ１５はシートリフタ駆動手段１０８によってシートクッション１１の上下位置が調節される。

また、シートバック１２は、リクライニング機構１６により前後方向のリクライニング角度（傾動角）が可変となり、シートバック駆動手段１１１によってそのリクライニング角度が調節される。

また、前記シートスライド駆動手段１０５にはシートスライド状態検出手段１０４が、また、前記シートリフタ駆動手段１０８にはシートリフタ状態検出手段１０７が、そして、前記シートバック駆動手段１１１にはシートバック状態検出手段１１０がそれぞれ設けられて、シートスライド量、シートリフト量およびリクライニング量を検出するようになっている。

また、図１に示すように前記運転席１０の前方に位置するステアリング装置２０は、ステアリングホイール２１の上下位置，前後位置および角度θをそれぞれ調整するステアリング調整機構２２を備えている。

ステアリング調整機構２２は、ステアリングホイール２１の上下位置を可変とするチルト機構２３と、ステアリングホイール２１の前後位置を可変とするテレスコピック機構２４と、ステアリングホイール２１の角度θを可変とするステアリング角可変機構２５と、によって構成される。

そして、図２にも示すように前記チルト機構２３はステアリング上下駆動手段１１４を備えてステアリングホイール２１の上下位置を調整するとともに、前記テレスコピック機構２４はステアリング前後駆動手段１１７を備えてステアリングホイール２１の前後位置を調整し、また、前記ステアリング角可変機構２５はステアリング角駆動手段１２０を備えてステアリングホイール２１の角度θを調整する。

また、前記ステアリング上下駆動手段１１４にはステアリング上下状態検出手段１１３が、また、前記ステアリング前後駆動手段１１７にはステアリング前後状態検出手段１１６が、そして、前記ステアリング角駆動手段１２０にはステアリング角状態検出手段１１９が、それぞれ設けられて、ステアリングホイール２１の上下位置（チルト量）、前後位置（テレスコ量）および角度θを検出するようになっている。

前記運転姿勢提供装置１００は、図２に示すようにマクロコンピュータとして構成される駆動演算部１０１、駆動判断部１０２、状態記憶手段１２１、体格演算部１２２、シートスライド駆動制御部１０３、シートリフタ駆動制御部１０６、シートバック駆動制御部１０９、ステアリング上下駆動制御部１１２、ステアリング前後駆動制御部１１５、ステアリング角駆動制御部１１８が設けられる。

前記シートスライド駆動制御部１０３は、シートスライド状態検出手段１０４からのシートスライド量情報が入力されるとともに、シートスライド駆動手段１０５にフィードバックしつつ駆動信号を出力する。

前記シートリフタ駆動制御部１０６は、シートリフタ状態検出手段１０７からのシートリフト量情報が入力されるとともに、シートリフタ駆動手段１０８にフィードバックしつつ駆動信号を出力する。

前記シートバック駆動制御部１０９は、シートバック状態検出手段１１０からのリクライニング量情報が入力されるとともに、シートバック駆動手段１１１にフィードバックしつつ駆動信号を出力する。

前記ステアリング上下駆動制御部１１２は、ステアリング上下状態検出手段１１３からのチルト量情報が入力されるとともに、ステアリング上下駆動手段１１４にフィードバックしつつ駆動信号を出力する。

前記ステアリング前後駆動制御部１１５は、ステアリング前後状態検出手段１１６からのテレスコ量情報が入力されるとともに、ステアリング前後駆動手段１１７にフィードバックしつつ駆動信号を出力する。

前記ステアリング角駆動制御部１１８は、ステアリング角状態検出手段１１９からのステアリングホイール２１の角度θ情報が入力されるとともに、ステアリング角駆動手段１２０にフィードバックしつつ駆動信号を出力する。

また、前記シートスライド駆動制御部１０３と前記シートリフタ駆動制御部１０６は前記体格演算部１２２と情報を遣り取りして、シートスライド量とシートリフタ量から運転者の体格を推定し、その体格演算部１２２は前記駆動判断部１０２と情報が遣り取りされる。

更に、前記シートバック駆動制御部１０９、前記ステアリング上下駆動制御部１１２、前記ステアリング前後駆動制御部１１５、前記ステアリング角駆動制御部１１８は、前記駆動判断部１０２と情報が遣り取りされるとともに、この駆動判断部１０２は前記駆動演算部１０１および前記状態記憶手段１２１と情報が遣り取りされる。

運転席１０は、各運転者に応じてシート前後位置、シート上下位置およびリクライニング角度が調整され、シートスライド駆動手段１０５、シートリフタ駆動手段１０８およびシートバック駆動手段１１１が駆動されることになる。

ここで、本発明の運転姿勢提供装置１００は、前記シートバック１２のリクライニング角度に応じたステアリングホイール２１の回転中心Ｏｗ位置およびステアリングホイール２１の角度θを求め、それら回転中心Ｏｗ位置および角度θに対応させてステアリング位置を調整するステアリング位置決定手段１３０を設けてある。

ステアリング位置決定手段１３０は、シートバック状態検出手段１１０のリクライニング角度情報をシートバック駆動制御部１０９が受けて、その情報を駆動判断部１０２から状態記憶手段１２１を用いつつ駆動演算部１０１に送って演算し、その結果を駆動判断部１０２からステアリングの各駆動制御部１１２，１１５，１１８に送ってステアリング上下駆動手段１１４、ステアリング前後駆動手段１１７、ステアリング角駆動手段１２０を必要量駆動するようになっている。

これによってステアリングホイール２１は、それのチルト量、テレスコ量および角度θが最適な運転姿勢を取れるように調整される。

また、本実施形態の車両の運転姿勢提供方法は、運転席１０のシートバック１２のリクライニング角度に応じたステアリングホイール２１の回転中心Ｏｗ位置およびステアリングホイール２１の角度θを求め、それら回転中心Ｏｗ位置および角度θに対応させてステアリング位置を調整するようになっている。

前記ステアリング位置決定手段１３０によるステアリング位置の調整は、図３に示すフローチャートに従って実行され、まず、通常の乗車時には運転者はステップＳ２０によって運転者の初期運転姿勢を調整する。

つまり、運転者が乗車すると個々人の感覚により運転席１０の各駆動手段１０５，１０８，１１１を駆動することにより、シートスライダ１３、シートリフタ１５、リクライニング機構１６を作動して着座姿勢を決定し、その後、ステアリング装置２０の各駆動手段１１４，１１７，１２０を駆動することにより、チルト機構２３、テレスコピック機構２４、ステアリング角可変機構２５を作動して初期運転姿勢を調整する。

次に、ステップＳ２１によって運転席１０の各駆動手段１０５，１０８，１１１に設けられた状態検出手段１０４，１０７，１１０からの検出信号に基づいて、シートスライド位置、シートリフタ位置およびシートバック１２のリクライニング量の情報を取得する。

次のステップＳ２２では、運転者のショルダポイントＰｓ（図４参照）を算出する。

このとき、ステップＳ２１で取得したシートスライド位置、シートリフタ位置、リクライニング量の情報から、シートクッション１１上のヒップポイントＰｂ（図４参照）位置を設計値に基づいて算出できる。

前記ショルダポインＰｓは、運転席１０位置から検出したヒップポイントＰｂ上に、運転席１０位置から検出した身長を元に定まる図４の人体リンクモデルをリクライニング角度に応じた関数で定義した関節角度（膝角θ１，骨盤角θ２，第１仙椎角θ３，第１０胸椎角θ４，第１胸椎角θ５，上腕角θ６，肘角θ７，手首角θ８）で積み上げて定めることができる。

即ち、算出したヒップポイントＰｂ位置と車両に固有のヒールポイントＰｈ（図４参照）を用いて運転者の体格（身長）を推定する。これは図４に示す人体リンクモデル上で、下腿長Ｌ１と大腿長Ｌ２が予め定めた身長との回帰式で定義されているため幾何学的な関係式として、身長を未知数とし、両端位置のわかる２リンクの相対角度を求める計算式が成立し、これを解くことで運転者の身長を推定することができる。

まず、求めた身長から人体リンクモデルの各節のリンク長Ｌ３〜Ｌ９を計算した後、次に、予め定めたリクライニング角度と骨盤角度θ２の関係式と、同様に予め定めた関節角度の相互関係式、つまり、θ２とθ３の関係式、θ３とθ４の関係式、θ４とθ５の関係式により、ヒップポイントＰｂからＬ３〜Ｌ５のリンクをリンクの相対角度を用いて幾何学的に積み上げ、運転者の肩の位置である前記ショルダポイントＰｓを推定する。

次に、ステップＳ２３によってステアリング状態の検出、つまり、ステアリング各駆動手段１１４，１１７，１２０に設けられた位置検出手段１１３，１１６，１１９を用いて、各駆動部の位置、つまりチルト機構２３、テレスコピック機構２４、ステアリング角可変機構２５の位置を取得し、ステアリングホイール２１の回転中心Ｏｗ位置とステアリングホイール２１の角度θを求める。

次に、ステップＳ２４によって、図４に示す人体リンクモデル上で上肢姿勢をリンク間の相対角度θ６〜θ８として求める。

運転者の上肢姿勢は、ステアリング装置２０から定まるステアリングホイール２１の回転中心Ｏｗ位置と運転席１０の位置から定まるショルダポイントＰｓを用いて計算する。

つまり、ステップＳ２２で求めたショルダポイントＰｓ位置とステップＳ２３で求めたステアリングホイール２１の回転中心Ｏｗ位置の２点を両端とし、前記人体リンクモデルにおける上腕部Ａｕ、前腕部Ａｆ、手先部Ａｈの３リンクが角度θ６〜θ８の相対関係で上肢姿勢が決定される。

このとき、リンク長Ｌ７〜Ｌ８は身長を基準に求めて既知であり、また、両端のＰｓ，Ｏｗの座標は既知であるため、両端位置のわかる３リンクの相対角度を求める計算式が成立する。

ところが、本計算式は未知数に対して式の数が少ないため解として求めることができず、手首若しくは肘の軌跡しか定義されない。

そのため、運転姿勢決定時に運転者は幾何学的に取り得る姿勢の中から、肩に掛かる上肢各リンクの自重による関節モーメントが最小になるように姿勢を決定しているとして、予め定めたリンク上の重心位置に予め定めた身長に応じたリンク自重を負荷させて、肩に掛かる関節モーメントを求め、これを最小化する条件の元で３リンクの相対角度を最適化により求める。

従って、上肢姿勢の幾何学的方程式の数学的な解のうち、肩関節に掛かる手先部Ａｈ、前腕部Ａｆ、上腕部Ａｕの自重によるモーメントが最小となる位置を上肢姿勢の解としてある。

つまり、運転者の上肢姿勢は、ステアリングホイール２１の中心ＯｗとショルダポイントＰｓの位置座標および身長を元に計算される手先部Ａｈ、前腕部Ａｆ、上腕部Ａｕの３リンクを用いて、幾何学的に成立する方程式を解くことにより計算して、手首Ｐｗ、肘Ｐｅ、肩Ｐｓの角関節角度を求めるようになっている。

以上のプロセスにより、運転者が乗車後姿勢を決定した状態での上肢姿勢が決定されることになる。

一般に２リンクロボットアームの操作性指標としてリンクの長さと角度で定義され、図４に示すように前腕部Ａｆと上腕部Ａｕの長さＬ８，Ｌ７および角度θ７，θ６が既知であれば計算することができ、図５に示すように可操作性楕円の主軸ベクトルＶ１方向により力の最も出し易い方向と、その主軸ベクトルＶ１に直交する可操作力楕円の主軸ベクトルＶ２方向により速度の最も出し易い方向と、が定義できる。

本発明では、ステアリング操作性は、図５に示すように運転者の上肢姿勢を元に形成される手先における可操作性楕円の主軸ベクトルＶ１の方向で定義される力の出し易い方向と、同様に計算される可操作力楕円の主軸ベクトルＶ２の方向で定義される速度の出し易い方向とのバランスにより定義してある。

即ち、前述のステップＳ２４までで定まった上肢姿勢からステップＳ２５によって図５に示すように前記可操作性楕円の主軸ベクトルＶ１方向を計算し、互いに直交する力と速度の出し易い方向を定義し、ステップＳ２３によって検出したステアリング角度を用いて、運転者の初期運転姿勢におけるステアリング操作性を力と速度の軸に対する相対角度として定義する。

尚、前記ステアリング操作性は、操作性（％）＝α度／９０度…（１）として表すことができる。

次に、ステップＳ２６によってシートバック１２のリクライニング角度が変更された場合について説明する。

シートバック１２のリクライニング角度が変更されると、シートバック状態検出手段１１０によって角度を検出した後、ステップＳ２７によって姿勢変更後の上肢姿勢を計算する。

このとき、リクライニング角度からステップＳ２４と同様の手順によってリクライニング角度変更後のショルダポイントを計算する。

次に、図６に示すような予め定めたリクライニング角度の関数として計算される変換係数を用いて、初期姿勢の上肢関節角度θ６〜θ８（図４参照）を変換し、リクライニング後の上肢姿勢として計算する。

これにより、リクライニング角度変更後の上肢姿勢が確定され、そして、リクライニング角度に応じた姿勢間の変化とともに、運転者本人が初期に設定した上肢姿勢の特徴を相対的に維持する。

尚、リクライニング後関節角度＝ｆ（リクライニング角度）×従来姿勢関節角度…（２）として表すことができる。

次に、ステップＳ２８によって上肢姿勢の手先位置からステアリング回転中心Ｏｗ位置を計算し、そのステアリング回転中心Ｏｗ位置の制御目標値として、ステップＳ２９によってステアリングの上下および前後駆動制御部１１２，１１５に信号を送り、同駆動手段１１４，１１７を駆動し、ステアリング回転中心Ｏｗ位置を合わせる。

つまり、ステアリングホイール２１の回転中心Ｏｗ位置は、運転者が設定した初期のステアリングホイール２１の回転中心Ｏｗ位置から運転者の上肢姿勢を計算し、予め定めたリクライニング角度の関数として定義される係数を乗じてリクライニング調整後の上肢の姿勢を計算して決定するようになっている。

次に、ステップＳ３０によって図７に示すような予め定めたリクライニング角度の関数として計算される変換係数を用いて、ステップＳ２５で求めた初期姿勢でも操作性をリクライニング後の操作性として計算する。

尚、リクライニング後ステアリング角度＝ｆ（リクライニング角度）×従来姿勢操作性×リクライニング後可操作性ベクトル…（３）として表すことができる。

次に、ステップＳ３１によって前記操作性を維持可能なステアリング角度θを求め、ステアリング角度変更目標値として設定し、ステップＳ３２によってステアリング角駆動制御部１１８に信号を送り、同駆動手段１２０によってステアリング角度θを制御する。

つまり、ステアリング操作性は、初期に運転者が設定したステアリングホイール２１の角度θを元に計算し、予め設定したリクライニング調整後の操作性を計算する係数がリクライニング角度の関数として定義される係数を乗じて、リクライニング調整後のステアリング操作性を求め、その操作性を提供可能なリクライニング調整後のステアリングホイール２１の角度θを定めるようになっている。

これにより、リクライニング角度に応じた姿勢間の適正操作性の変化とともに、運転者本人が初期に設定した操作性の特徴として、力と速度の出し易い方向のバランスを相対的に維持することが可能となる。

以上の制御の流れにあって各駆動制御部１０３，１０６，１０９，１１２，１１５，１１８がそれぞれの駆動手段１０５，１０８，１１１，１１４，１１７，１２０に対して駆動信号を送り、そして、それぞれの状態検出手段１０４，１０７，１１０，１１３，１１６，１１９の信号を受けて駆動制御を実行する流れを図８のフローチャートによって説明する。

即ち、各駆動手段の駆動制御は、ステップＳ４０で駆動後の状態の目標値を制御部で設定して駆動信号を送り、ステップＳ４１で駆動手段が作動し、検出部で検出した状態検出値をステップＳ４２で常にモニタリングしつつ目標値に達するまで駆動するよになっており、この制御流れは本実施形態の全ての駆動制御部１０３，１０６，１０９，１１２，１１５，１１８に適用される。

以上の構成により本実施形態の車両の運転姿勢提供装置１００および運転姿勢提供方法によれば、運転席１０のシートバック１２のリクライニング角度に応じたステアリングホイール２１の回転中心Ｏｗ位置およびステアリングホイール２１の角度θに対応させてステアリング位置を調整するようにしているので、適正なステアリング位置を実現して運転者による運転操作性を向上することができる。

また、前記運転姿勢提供装置１００では、前記ステアリングホイール２１の回転中心Ｏｗ位置を、運転者が設定した初期のステアリングホイール２１の回転中心Ｏｗ位置から運転者の上肢姿勢を計算し、予め定めたリクライニング角度の関数として定義される係数を乗じてリクライニング調整後の上肢の姿勢を計算して決定しているので、リクライニング角度に応じた上肢の姿勢が加味されたステアリングホイール２１の回転中心Ｏｗ位置を提供することができ、運転者の運転操作性の更なる向上を図ることができる。

更に、ステアリング操作性は、初期に運転者が設定したステアリングホイール２１の角度θを元に計算し、予め設定したリクライニング調整後の操作性を計算する係数がリクライニング角度の関数として定義される係数を乗じて、リクライニング調整後のステアリング操作性を求め、その操作性を提供可能なリクライニング調整後のステアリングホイール２１の角度θを定めているので、運転者の特性に応じたステアリングホイール２１の角度θを提供できるため、運転者の運転操作性を更に向上することができる。

更にまた、ステアリング操作性は、運転者の上肢姿勢を元に形成される手先における可操作性楕円の主軸ベクトルＶ１の方向で定義される力の出し易い方向と、同様に計算される可操作力楕円の主軸ベクトルＶ２の方向で定義される速度の出し易い方向とのバランスにより定義しているので、個々の運転者のステアリング操作の特徴に応じて適切なステアリング操作性を維持することができるようになり、ひいては運転者の運転操作性の更なる向上を図ることができる。

また、運転者の上肢姿勢を、ステアリング装置２０から定まるステアリングホイール２１の回転中心Ｏｗ位置と運転席１０の位置から定まるショルダポイントＰｓを用いて計算しているので、運転者の上肢姿勢を正しくステアリング位置提供に反映することができ、運転者の運転操作性をより向上することができる。

更に、ショルダポインＰｓを、運転席１０位置から検出したヒップポイントＰｂ上に、運転席１０位置から検出した身長を元に定まる人体リンクモデルをリクライニング角度に応じた関数で定義した関節角度で積み上げて定めているので、運転者の体幹姿勢を正しくステアリング位置提供に反映することができ、運転者の運転操作性を向上することができる。

更にまた、運転者の上肢姿勢を、ステアリングホイール２１の中心ＯｗとショルダポイントＰｓの位置座標および身長を元に計算される手先部Ａｈ、前腕部Ａｆ、上腕部Ａｕの３リンクを用いて、幾何学的に成立する方程式を解くことにより計算して、手首Ｐｗ、肘Ｐｅ、肩Ｐｓの各関節角度を求めているので、運転者の上肢姿勢を正しくステアリング位置提供に反映することができ、運転者の運転操作性を向上することができる。

また、上肢姿勢の幾何学的方程式の数学的な解のうち、肩関節に掛かる手先部Ａｈ、前腕部Ａｆ、上腕部Ａｕの自重によるモーメントが最小となる位置を上肢姿勢の解としているので、運転者の上肢姿勢をより正しくステアリング位置提供に反映することができる。

ところで、本発明は前記実施形態に例をとって説明したが、この実施形態に限ることなく本発明の要旨を逸脱しない範囲で他の実施形態を各種採ることができる。

例えば、本実施形態の運転姿勢提供装置１００は、図３に示した制御プロセスを、車両の走行中にリクライニング角度が変更される度に行うことで、運転者には本人が初期に設定した操作性を相対的に保ったステアリング位置が提供され、常に適正な運転操作性を保つことが可能となる。

また、本実施形態では図４に示した人体リンクモデルは人類学的データに基づいて身長を元に定まるものとしたが、体重などの付加情報を用いることで、更にステアリング操作性の精度を向上することができる。この場合、体重を付加する場合は、シートクッション１１に荷重センサなどの体重検出手段を追加するという簡単な構成をもって可能となる。

更に、本実施形態の運転席１０は、シートスライダ１３、シートリフタ１５およびリクライニング機構１６の３箇所の可動機構をもって運転者の着座姿勢を調整する場合を開示したが、これらの可動機構に他の機構を追加してもよく、例えば、シートバック１２を上下方向に複数に分割してそれぞれを傾動可能とした中折れ機構を追加した場合にも、その追加機構の可動角度を加味した関係式で上肢姿勢、体幹部姿勢、姿勢変換係数、操作性変換係数を予め定めることで本発明を達成できる。

また、リクライニング機構１６を除く前記可動機構のいずれかが削減された場合にも同様であり、特に、シートリフタ１５が無い場合あっては、ヒップポインとＰｂがシートスライダ１３のみの関数となって制御手順を簡素化することができる。

更に、これらの関係式を起こりうる範囲で全て予め計算することでマップ形式のデータとして保有することで計算の手順を簡略化することができる。

ところで、本発明では運転者の体幹部姿勢の後傾度合いと上肢姿勢および操作性の変化度合いに一定の規則性があることを利用したものであり、この変化度合いを設計意図に合わせて設定することで、運転者に設計者が取らせたい姿勢に設定することができる。

また、本実施形態では運転者の姿勢変更後、ステアリング位置を求めるものとして制御流れを構成したが、姿勢変更中に随時応じる形でステアリング位置を計算して制御することで、姿勢変更中も運転操作性を適正に保つことができる。

更に、本実施形態では運転者本人の姿勢変更に車両が対応するものであるが、車両側で予め定めた条件で姿勢変更する場合にも適用できる。

本発明の一実施形態における運転姿勢提供装置を構成するシートおよびステアリングを示す側面図。 本発明の一実施形態における運転姿勢提供装置の駆動システムを示すブロック図。 本発明の一実施形態における運転姿勢提供装置による制御手順を実行するフローチャートの説明図。 本発明の一実施形態における運転者の運転姿勢を人体リンクモデルを用いて概略的に示す側面図。 本発明の一実施形態におけるステアリングホイールと運転者の手先部との関係を示す説明図。 本発明の一実施形態におけるリクライニング角度に対する上肢姿勢の変換係数を示す説明図。 本発明の一実施形態におけるリクライニング角度に対する操作性の変換係数を示す説明図。 本発明の一実施形態における運転姿勢提供装置を構成する各駆動制御部の制御を実行するフローチャートを示す説明図。

符号の説明

１０ 運転席
１１ シートクッション
１２ シートバック
１３ シートスライダ
１５ シートリフタ
１６ リクライニング機構
２０ ステアリング装置
２１ ステアリングホイール
２２ ステアリング調整機構
２３ チルト機構
２４ テレスコピック機構
２５ ステアリング角可変機構
１００ 運転姿勢提供装置
１３０ ステアリング位置決定手段
Ｏｗ ステアリングホイールの回転中心
Ｐｓ ショルダポイント

Claims (9)

1. シートクッションに対するシートバックの相対的な傾斜角が可変となるリクライニング機構を備えた運転席と、
   ステアリングホイールの上下，前後および角度をそれぞれ調整するステアリング調整機構を備えたステアリング装置と、
   前記シートバックのリクライニング角度に応じたステアリングホイールの回転中心位置およびステアリングホイールの角度を求め、それら回転中心位置および角度に対応させてステアリング位置を調整するステアリング位置決定手段と、を備えたことを特徴とする車両の運転姿勢提供装置。
2. ステアリングホイールの回転中心位置は、運転者が設定した初期のステアリングホイールの回転中心位置から運転者の上肢姿勢を計算し、予め定めたリクライニング角度の関数として定義される係数を乗じてリクライニング調整後の上肢の姿勢を計算して決定することを特徴とする請求項１に記載の車両の運転姿勢提供装置。
3. ステアリング操作性は、初期に運転者が設定したステアリングホイールの角度を元に計算し、予め設定したリクライニング調整後の操作性を計算する係数がリクライニング角度の関数として定義される係数を乗じて、リクライニング調整後のステアリング操作性を求め、その操作性を提供可能なリクライニング調整後のステアリングホイールの角度を定めることを特徴とする請求項１または２に記載の車両の運転姿勢提供装置。
4. ステアリング操作性は、運転者の上肢姿勢を元に形成される手先における可操作性楕円の主軸ベクトルの方向で定義される力の出し易い方向と、同様に計算される可操作力楕円の主軸ベクトルの方向で定義される速度の出し易い方向とのバランスにより定義することを特徴とする請求項３に記載の車両の運転姿勢提供装置。
5. 運転者の上肢姿勢は、ステアリング装置から定まるステアリングホイールの回転中心位置と運転席の位置から定まるショルダポイントを用いて計算することを特徴とする請求項２〜３のいずれか１つに記載の車両の運転姿勢提供装置。
6. ショルダポインは、運転席位置から検出したヒップポイント上に、運転席位置から検出した身長を元に定まる人体リンクモデルをリクライニング角度に応じた関数で定義した関節角度で積み上げて定めることを特徴とする請求項５に記載の車両の運転姿勢提供装置。
7. 運転者の上肢姿勢は、ステアリングホイールの中心とショルダポイントの位置座標および身長を元に計算される手先部、前腕部、上腕部の３リンクを用いて、幾何学的に成立する方程式を解くことにより計算して、手首、肘、肩の各関節角度を求めることを特徴とする請求項２〜６のいずれか１つに記載の車両の運転姿勢提供装置。
8. 上肢姿勢の幾何学的方程式の数学的な解のうち、肩関節に掛かる手先部、前腕部、上腕部の自重によるモーメントが最小となる位置を上肢姿勢の解とすることを特徴とする請求項７に記載の車両の運転姿勢提供装置。
9. 運転席のシートバックのリクライニング角度に応じたステアリングホイールの回転中心位置およびステアリングホイールの角度を求め、それら回転中心位置および角度に対応させてステアリング位置を調整することを特徴とする車両の運転姿勢提供方法。

Images