JP2019031218A - 接触検出方法及び接触検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】検出対象に操作者が接触していることを精度よく検出する。【解決手段】ステアリングホイール１０には、スポーク芯金部２８Ｃに加振器３４が設けられ、リム芯金部２４に第１振動センサ３６が設けられている。コントローラ４０は、加振器３４を作動させてステアリングホイール１０を振動させながら、第１振動センサ３６によってリム部１６（リム芯金部２４）の振動レベルを検出する。コントローラ４０は、第１振動センサ３６によって検出された振動レベルが所定以上低下すると、乗員がリム部１６に接触したと判定する。これにより、ステアリングホイール１０のリム部１６に乗員が接触したことを精度よく検出できる。【選択図】図１

Description

本発明は、接触検出方法及び接触検出装置に関する。

特許文献１に記載の操舵装置は、第１の振動センサにより車両のステアリング部の振動を検出し、第２の振動センサによってステアリングコラムの振動を検出して、演算部が、第１の振動センサ及び第２の振動センサの検出結果からステアリング部の振動の共振周波数及び振動伝達レベルを演算する。また、演算部は、手放し状態における共振周波数及び振動伝達レベルを手放し状態閾値として求めておき、第１の振動センサ及び第２の振動センサの検出結果から得られる共振周波数及び振動伝達レベルを、手放し状態閾値と比較して、乗員がステアリング部を保持していない手放し状態であるか否かを判定している。

特開２０１０−１８４６３８号公報

ところで、車両には、車両の操舵を自動で行うことを含めた自動運転モードで動作する自動運転システムを備える車両がある。この車両では、自動運転システムが操舵する自動運転モードと、乗員がステアリングホイールを操作して操舵を行う手動運転モードとが自動運転システムによって切替えられる。自動運転システムは、乗員がステアリングホイールを握っている（ステアリングホイールに乗員の手が接触している）ことが検出された場合に、自動運転モードから手動運転モードに切替え可能にしている。

このような自動運転システムが設けられた車両においては、乗員がステアリングホイールを握っているか否かを適正に検出できることが要求される。

本発明は上記事実を鑑みて成されたものであり、検出対象に操作者が接触していることを精度よく検出できる接触検出方法及び接触検出装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様は、支持部に支持される被支持部、操作する際に操作者が接触する被接触部、及び前記被支持部と前記被接触部との間に設けられた加振部を一体に備えた検出対象の前記加振部によって前記検出対象を加振しながら、前記検出対象の前記被接触部側の振動レベルを検出し、前記被接触部側の振動レベルが低下した場合に、前記被接触部に前記操作者が接触していると判定する。

第２の態様は、第１の態様において、前記検出対象の前記被支持部側の振動レベルを検出し、前記被接触部側の振動レベルが前記被支持部側の振動レベル以下となった場合に、前記被接触部に前記操作者が接触していると判定する。

第３の態様は、支持部に支持される被支持部、操作される際に操作者が接触する被接触部、及び前記被支持部と前記被接触部との間に設けられた加振部が一体にされた検出対象と、前記検出対象の前記加振部よりも前記被接触部側に設けられて前記被接触部側の振動レベルを検出する被接触部側検出部と、前記被接触部側検出部によって検出された振動レベルの変化から前記被接触部に操作者が接触したか否かを判定する判定部と、を備える。

第４の態様は、第３の態様において、前記判定部は、前記被接触部側検出部によって検出された振動レベルが基準レベル以下となった場合に、前記被接触部に操作者が接触していると判定する。

第５の態様は、第３の態様において、前記検出対象の前記加振部よりも前記被支持部側に設けられて前記検出対象の前記被支持部側の振動レベルを検出する被支持部側検出部を備え、前記判定部は、前記被接触部側検出部によって検出された振動レベルが前記被支持部側検出部によって検出される振動レベル以下となった場合に、前記被接触部に操作者が接触したと判定する。

第６の態様は、第３の態様から第５の態様の何れかにおいて、前記検出対象が被覆部材によって被覆されている。

本発明の第１の態様では、検出対象が支持部に支持される被支持部、操作される際に操作者が接触する被接触部、及び被支持部と被接触部との間に設けられた加振部が一体にされている。このため、加振部により検出対象が加振される。

ここで、加振部によって加振された検出対象の被接触部に操作者が接触すると、検出対象において被接触部側の振動レベルが低下する。このため、検出対象の被接触部側の振動レベルが低下した場合に、被接触部に操作者が接触したことを検出できるので、検出対象の被接触部側の振動レベルの変化から被接触部に操作者が接触したことを精度よく検出できる。

第２の態様では、検出対象の被支持部側の振動レベルを検出する。検出対象においては、被支持部側の振動レベルより被支持部の振動レベルが高くなっており、被接触部側の振動レベルが被支持部側の振動レベル以下となった場合に、操作者が被接触部に接触したと判定する。これにより、被接触部に操作者が接触したことをより精度よく検出できる。しかも、被接触部に操作者が接触したことを迅速に検出できる。

第３の態様では、被支持部、被接触部、及び被支持部と被接触部との間の加振部が一体にされた検出対象において、被接触部側の振動レベルを検出する被接触部側検出部を設けている。

判定部は、加振部によって加振された検出対象において、被接触部側検出部によって被接触部側の振動レベルを検出し、被接触部側検出部によって検出される振動レベルの変化から、被接触部に操作者が接触したか否かを判定する。これにより、検出対象の被接触部に操作者が接触したか否かを精度よく判定できて、被接触部に操作者が接触したことを精度よく検出できる。

第４の態様では、被接触部側検出部によって検出された振動レベルが、予め設定した基準位置以下となった場合に、被接触部に操作者が接触していると判定する。これにより、被接触部に操作者が接触したことをより精度良く検出できる。しかも、被接触部に操作者が接触したことを迅速に検出できる。

第５の態様では、被支持部側の振動レベルを検出する被支持部側検出部を設けており、判定部は、被接触部側検出部によって検出された振動レベルが、被支持部側検出部によって検出された振動レベル以下となった場合に、被接触部に操作者が接触していると検出する。これにより、検出対象に支持部を介して振動が加わっても、被接触部に操作者が接触したことを精度よく検出できる。

第６の態様では、フレームが被覆部材によって被覆されている。これにより、加振部及び被接触部側検出部等を被覆材によって被覆できて、被接触部に操作者が接触しているか否かを検出するための構成が、検出対象の見た目を損ねるのを防止できる。

本実施の形態に係るステアリングホイール及び接触検出装置を示す概略構成図である。 接触検出処理を示す流れ図である。 接触検出処理においてレベル差の設定を示す流れ図である。 変形例に係る接触検出処理を示す流れ図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
図１には、本実施の形態に係る検出対象を構成するステアリングホイール１０が操作者としての乗員側から見た平面視にて示されている。ステアリングホイール１０は、車両の操舵を行う操舵装置（ステアリング装置）１２に設けられており、図示しない車両を運転操作する乗員が着座する座席（運転席）の車両前側に配置されている。

操舵装置１２には、支持部としてのステアリングシャフト１４が設けられており、ステアリングシャフト１４は、運転席の前側において車体に回転可能に支持されている。車両は、ステアリングシャフト１４が回転されることで、ステアリングシャフト１４の回転に応じて操舵される。

ステアリングホイール１０は、被接触部を構成する円環状のリム部１６、被支持部を構成するリム部１６の軸心部のボス部１８、及びリム部１６とボス部１８との間のスポーク部２０を備えている。ステアリングホイール１０は、軸心部のボス部１８がステアリングシャフト１４の上端部に固定されてステアリングシャフト１４に取付けられ、リム部１６がステアリングシャフト１４の軸回りにステアリングシャフト１４と一体回転可能とされている。これにより、運転席に着座した乗員がステアリングホイール１０のリム部１６を握って（把持して）、ステアリングシャフト１４の軸回りにリム部１６を回転操作することで、ステアリングシャフト１４が回転されて車両が操舵される。

なお、以下の説明では、ステアリングホイール１０においてリム部１６を把持して回転操作を行うことをステアリング操作という。また、図１には、ステアリングホイール１０が車両を直進させる状態の直進操舵位置が示されており、図１には、ステアリングホイール１０の周方向（ステアリング周方向）が矢印Ｌにて示され、ステアリングホイール１０の径外方向（ステアリング径外方向）の一例が矢印Ｒにて示されている。

ステアリングホイール１０は、検出対象を構成するフレーム（骨格）としての金属製の芯金２２を備えている。芯金２２は、リム部１６内に配置されて被接触部を構成するリム芯金部２４、ボス部１８内に配置されて被支持部を構成するボス芯金部２６、及びスポーク部２０内に配置されているスポーク芯金部２８を備えている。芯金２２は、スポーク芯金部２８によりリム芯金部２４とボス芯金部２６とが一体的に連結されており、芯金２２は、ボス芯金部２６がステアリングシャフト１４に固定されている。

また、ステアリングホイール１０には、被覆部材及び加飾部材としてのカバー部材３０が設けられており、ステアリングホイール１０は、芯金２２がカバー部材３０によって被覆されることで加飾されている。また、リム部１６、ボス部１８及びスポーク部２０は、リム芯金部２４、ボス芯金部２６及びスポーク芯金部２８の外周がカバー部材３０によって被覆されて形成されている。

カバー部材３０は、皮革（人工皮革）製、樹脂製、本杢製（木材製）の何れであってもよく、芯金２２を覆う樹脂製の基部が皮革材料によって被覆されていてもよく、樹脂製の基部に本杢製の加飾部品が嵌め込まれるなどして取付けられていてもよい。なお、図１では、ボス芯金部２６及びスポーク芯金部２８を被覆したカバー部材３０の図示が省略されている。

本実施の形態のステアリングホイール１０には、スポーク部２０としてスポーク部２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃの３本が設けられており、スポーク部２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃは、カバー部材３０内にスポーク芯金部２８Ａ、２８Ｂ、２８Ｃが配置されている。スポーク部２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃは、ステアリングホイール１０の直進操舵位置において、乗員側から見て左側がスポーク部２０Ａとされ、右側がスポーク部２０Ｂとされ、乗員側がスポーク部２０Ｃとされている。ステアリングホイール１０は、直進操舵位置である場合、ステアリング操作する乗員により主に左右両側のスポーク部２０Ａ、２０Ｂの近傍においてリム部１６が把持される（乗員の両手がリム部１６に接触する）。

一方、操舵装置１２には、本実施の形態に係る接触検出装置３２が設けられている。接触検出装置３２は、加振部としての加振器３４、被接触部側検出部としての第１振動センサ３６、被支持部側検出部としての第２振動センサ３８、及び判定部（出力部）としてのコントローラ（ＥＣＵ）４０を備えている。

加振器３４は、加振用アクチュエータとしてピエゾ素子等の圧電素子（図示省略）が用いられて略シート状（薄肉状）に形成されており、加振器３４は、圧電素子が駆動されることで振動を発する。

第１振動センサ３６及び第２振動センサ３８は、圧電セラミックスを備えた振動加速度センサが適用され、略シート状（薄肉状）に形成されている。第１振動センサ３６及び第２振動センサ３８は、振動によって生じた加速度を検出して、検出した加速度に応じた出力信号（例えば、電圧）を出力する。

加振器３４は、ステアリングホイール１０のスポーク芯金部２８Ｃに配置されており、加振器３４は、ボス芯金部２６とリム芯金部２４との中間位置においてスポーク芯金部２８Ｃの表面に取付けられて、芯金２２と一体にされている。また、第２振動センサ３８は、スポーク芯金部２８Ｃが接続されたボス芯金部２６（スポーク芯金部２８Ｃのボス芯金部２６側でもよい）に配置されており、第２振動センサ３８は、ボス芯金部２６の表面に取付けられている。

第１振動センサ３６は、ステアリングホイール１０のリム芯金部２４（スポーク芯金部２８Ａ、２８Ｂのリム芯金部２４側でもよい）に配置されており、第１振動センサ３６は、スポーク芯金部２８Ｂ（スポーク芯金部２８Ａでもよい）の近傍においてリム芯金部２４の表面に取付けられている。

加振器３４、第１振動センサ３６及び第２振動センサ３８は、カバー部材３０によってボス芯金部２６、スポーク芯金部２８（２８Ｃ）、及びリム芯金部２４と共に被覆されている。これにより、ステアリングホイール１０には、ステアリング径方向において中間部（ボス芯金部２６とリム芯金部２４との間）に加振器３４が配置されると共に、加振器３４を挟んでステアリング径内方に第２振動センサ３８が配置され、ステアリング径外方に第１振動センサ３６が配置されている。また、加振器３４、第１振動センサ３６、及び第２振動センサ３８は、カバー部材３０によって隠蔽されて、乗員からは視認不能とされている。

ステアリングホイール１０は、加振器３４が作動されることで、スポーク芯金部２８Ｃが振動され、スポーク芯金部２８Ｃの振動がリム芯金部２４及びボス芯金部２６に伝達される。これにより、リム芯金部２４、ボス芯金部２６及びスポーク芯金部２８Ａ〜２８Ｃ（芯金２２）が振動され、ステアリングホイール１０（リム部１６、ボス部１８及びスポーク部２０）が加振器３４によって振動される。第１振動センサ３６は、スポーク部２０Ｂ近傍においてリム部１６の振動を検出し、第２振動センサ３８は、スポーク部２０Ｃ近傍においてボス部１８側の振動を検出する。

ここで、ステアリング操作をする際、乗員がスポーク部２０Ｂの近傍においてリム部１６を把持（手が接触）すると、乗員の手が接触したリム部１６（スポーク部２０Ｂ近傍）の剛性が高まる。このため、リム部１６が振動している場合には、乗員が接触したリム部１６の振動が抑制され、乗員の接触位置（把持位置）から離れるに従って振動の抑制が少なくなる。これにより、乗員がリム部１６に接触した場合、第１振動センサ３６によって検出される振動レベルが低下する（変化する）が、第２振動センサ３８によって検出される振動レベルの変化が少ない（又は変化しない）。

加振器３４、第１振動センサ３６及び第２振動センサ３８の各々は、コントローラ４０に電気的に接続されている。コントローラ４０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ及び不揮発性のメモリ等がバスによって接続された図示しないマイクロコンピュータを含んで構成されている。コントローラ４０は、加振器３４の作動を制御すると共に、加振器３４の作動時に、第１振動センサ３６及び第２振動センサ３８の検出結果（出力信号）を読み込む。

なお、加振器３４は、予め設定された振動周波数で振動してもよく、圧電素子に供給される駆動電圧のパルス周期に応じた振動周波数で振動するものであってもよい。加振器３４によってステアリングホイール１０を振動させる振動周波数は、乗員がリム部１６を把持した際にリム部１６が振動していると感じる振動周波数であってもよいが、乗員が振動していると感じない周波数であることがより好ましく、これにより、ステアリングホイール１０のリム部１６を把持した乗員に違和感が生じるのを抑制できる。また、加振器３４によって発生する振動周波数は、ステアリングホイール１０に共振が生じて振動音が発せられることのない振動周波数であることがより好ましく、これにより、ステアリングホイール１０が振動することにより生じる音が、乗員に違和感を生じさせるのを防止できる。

コントローラ４０は、第１振動センサ３６及び第２振動センサ３８の出力信号（検出結果）から、振動レベルを検出する。また、コントローラ４０は、第１振動センサ３６及び第２振動センサ３８の検出結果に基づいて、乗員がステアリングホイール１０のリム部１６を把持しているか否か、即ち、乗員がリム部１６に接触しているか否かを判定する。

本実施の形態では、第１振動センサ３６及び第２振動センサ３８として振動加速度センサを用いており、コントローラ４０は、第１振動センサ３６及び第２振動センサ３８によって検出される加速度を単位時間当たりの移動量に換算して、振動レベルとしている。具体的には、第１振動センサ３６によって検出した加速度Ａ１及び単位時間ｔから、第１振動センサ３６が検出した振動レベルＣ１をＣ１＝Ａ１×ｔとし、第２振動センサ３８によって検出した加速度Ａ２及び単位時間ｔから、第２振動センサ３８が検出した振動レベルＣ２をＣ２＝Ａ１×ｔとしている。なお、振動レベルＣ１、Ｃ２は、第１振動センサ３６及び第２振動センサ３８が検出している振動の大きさ（振幅など）を適正に評価し得るものであれば任意の算出方法を適用できる。

コントローラ４０は、ステアリングホイール１０のリム部１６に乗員が接触している判定すると、乗員のリム部１６への接触が検出されたことを出力する。コントローラ４０による接触検出の出力先としては、車両に設けられて車両の操舵制御を行う機能を備えた自動運転システムが挙げられる。自動運転システムでは、自動運転モードで動作している場合、ステアリングホイール１０への乗員の接触（リム部１６の把持）が不要となっており、手動運転モードにおいて、ステアリング操作のために乗員がステアリングホイール１０に接触（リム部１６の把持）していることが必要となる。なお、コントローラ４０による検出結果の出力先としては、自動運転システムに限らず、乗員がステアリングホイール１０のリム部１６に接触しているか否かの検出結果を必要とする（要求する）任意の出力先（装置）を適用できる。また、コントローラ４０は、検出結果として、乗員がリム部１６に接触していないこと（非接触）を出力してもよい。

次に、本実施の形態の作用として、接触検出装置３２における接触検出を説明する。
図２には、接触検出処理の概略が示されている。この接触検出処理では、第１振動センサ３６及び第２振動センサ３８の検出結果（振動レベルＣ１、Ｃ２）からリム部１６に乗員が接触しているか否かを判定するための基準値（しきい値）としての振動レベルのレベル差Δｃを予め設定する。また、接触検出処理において第１振動センサ３６の検出結果（振動レベルＣ１）とレベル差Δｃとを用いて接触検出を行う。

図２の接触検出処理は、予め設定されたタイミングで実行される。実行されるタイミングは、検出結果の出力先から要求されたタイミングでもよく、予め設定された時間間隔で実行されてもよい。

このフローチャートでは、最初のステップ１００において加振器３４を作動させて、ステアリングホイール１０を加振する。この後、ステップ１０２では、第１振動センサ３６及び第２振動センサ３８の検出結果を読み込み、第１振動センサ３６が検出する振動レベルＣ１を取得する。次にステップ１０４では、振動レベルＣ１の検証を行う。ステップ１０４における振動レベルＣ１の検証においては、振動レベルＣ１がリム部１６への乗員の接触した状態の振動レベルか否かを判定し、ステップ１０６では、検証結果から乗員がリム部１６に接触しているか否かを判定する。

ステアリングホイール１０においてリム部１６に乗員が接触していない状態では、リム部１６に剛性の変化が生じないので、リム部１６側の振動及びボス部１８側の振動に変化がない（振動レベルに変化がない）。しかし、乗員がリム部１６を把持するために接触すると、リム部１６において乗員が触れた部分の剛性が高くなり、リム部１６の振動が低下し、第１振動センサ３６によって検出される振動（振動レベルＣ１）が低くなる。この際、リム部１６から離れているボス部１８においては、振動が低下しないか、低下しても僅かな低下となり、第２振動センサ３８によって検出される振動（振動レベルＣ２）の変化はないとみなされる。

ここから、ステアリングホイール１０が加振器３４の振動以外の振動を含んでいない場合、第１振動センサ３６によって検出された振動レベルＣ１が低下するか、又は所定量以上低下した場合に、乗員がリム部１６に接触したと判定（乗員のリム部１６への接触が検出されたと判定）してもよい。

一方、ステアリングホイール１０が設けられている車両は、道路の路面状況などの走行環境の影響を受けて車体が振動し、エンジンの駆動によっても振動する。ステアリングホイール１０は、ステアリングシャフト１４が車体に取付けられており、車体の振動がステアリングシャフト１４を介してボス芯金部２６に伝達されることで、ステアリングホイール１０が振動する。また、ステアリングホイール１０は、加振器３４が作動することで、車体による振動と加振器３４による振動とが重畳されて振動する。この際、ステアリングホイール１０では、ボス部１８側における振動よりもリム部１６側の振動が大きくなっている。

ここから、コントローラ４０は、予め基準値とするレベル差Δｃを設定し、このレベル差Δｃと振動レベルＣ１のレベル差（今回検出された振動レベルと前回検出された振動レベルとの差、以下、レベル差ΔＣ１とする）とを比較する。

ここで、図３を参照しながら、レベル差Δｃの設定を説明する。図３には、第１振動センサ３６によって検出される振動レベルＣ１及び第２振動センサ３８によって検出される振動レベルＣ２を用いたレベル差Δｃの設定処理の概略が示されている。この設定処理は、自動運転システムが設けられた車両において、自動運転モードで動作されて、乗員がステアリングホイール１０のリム部１６に接触していない状態で実行されてもよい。また、この設定処理は、図２の接触検出処理において、リム部１６に乗員が接触していないと判定されている状態（ステップ１０６で否定判定されている状態）で実行されてもよく、ここでは、図２のステップ１０６において否定判定された状態で実行されるものとしている。

図３の最初のステップ１２０では、第１振動センサ３６及び第２振動センサ３８の検出結果（図２のステップ１００において読み込まれる第１振動センサ３６及び第２振動センサ３８の検出結果、加速度Ａ１、Ａ２）を読み込む。次のステップ１２２では、第１振動センサ３６の検出結果から振動レベルＣ１を取得する（Ｃ１＝Ａ１×ｔ）と共に、第２振動センサ３８の検出結果から振動レベルＣ２を取得する（Ｃ２＝Ａ２×ｔ）。

ステップ１２４では、振動レベルＣ１及び振動レベルＣ２からレベル差Δｃを取得する。この際、レベル差Δｃは、振動レベルＣ１と振動レベルＣ２との差分が用いられる（Δｃ＝Ｃ１−Ｃ２＝（Ａ１×ｔ）−（Ａ２×ｔ））。なお、レベル差Δｃは、所定の時間間隔で更新されてもよく、所定時間の間の平均値として取得されてもよい。また、レベル差Δｃは、順次加算されて平均化されてもよい。

車両の自動運転モードは、高速道路などの自動車専用道路において多用されており、自動車専用道路は、路面状態が安定し、車体の振動も安定している。このような走行環境においては、第１振動センサ３６の検出結果の変化及び第２振動センサ３８の検出結果の変化は少ない。従って、レベル差Δｃは、車体の振動に起因した振動を含む振動レベルの基準値として適用できる。

図２のステップ１０４では、振動レベルＣ１の今回の検出結果が前回の検出結果より低下し、かつ前回の検出結果と今回の検出結果との差（レベル差ΔＣ１）がレベル差Δｃを越えているか否かを検証する。

ここで、第１振動センサ３６の検出結果から得られるレベル差ΔＣ１が、レベル差Δｃに達していない場合（ΔＣ１＜Δｃ）、乗員がリム部１６に接触していない判断されて、ステップ１０６において否定判定される。

これに対して、第１振動センサ３６によって検出された振動レベルＣ１が低下し、レベル差ΔＣ１がレベル差Δｃ以上となった場合（ΔＣ１≧Δｃ）、乗員の手がリム部１６に接触していると判断される。即ち、第１振動センサ３６によって検出された振動レベルが、リム部１６に乗員が接触していないと判断されるリム部１６の振動レベルからリム部１６に乗員が接触していると判断される振動レベル以下となった場合に、乗員の手がリム部１６に接触していると判断される。この場合、ステップ１０６において肯定判定されてステップ１０８に移行する。このステップ１０８では、ステアリングホイール１０のリム部１６への乗員の接触が検出されたことを出力する。この際、所定時間（例えば１秒）以上振動レベルＣ１が低下した状態が継続している場合に、ステップ１０８において、リム部１６への乗員の接触を検出していると出力することがより好ましい。

なお、図２では、所定時間が経過するなどして、接触検出処理の終了するタイミングとなると、ステップ１１０において肯定判定されてステップ１１２へ移行し、加振器３４の作動を停止させて、接触検出処理を終了する。

このように接触検出装置３２では、スポーク部２０Ｃに加振器３４を設け、リム部１６に第１振動センサ３６を設けた簡単な構成で、ステアリングホイール１０のリム部１６に乗員が接触しているか否かを検出できる。また、乗員がリム部１６に接触していない状態における第１振動センサ３６の検出結果及び第２振動センサ３８の検出結果を用いて、レベル差Δｃを設定し、レベル差Δｃを用いて第１振動センサ３６によって検出される振動レベルＣ１を検証するので、乗員がステアリング操作をするつもりでリム部１６に接触したか否かを適正に判定できる。

また、ステアリングホイール１０のリム部１６に配置した第１振動センサ３６、及びボス部１８に配置した第２振動センサ３８を用いている。このため、ステアリングホイール１０が車体から伝達された振動と加振器３４による振動とが重畳されて振動していても、リム部１６への乗員の接触を適正に検出できる。

さらに、乗員がリム部１６に接触する場合、乗員の手などがリム部１６にぶつかってリム部１６に衝撃を与えるような接触が考えられる。この場合、リム部１６に振動が加わるので、第１振動センサ３６によって検出される振動レベルＣ１が高くなる。このため、リム部１６が振動を受けるような接触を、乗員がリム部１６を把持していると検出してしまう誤検出を防止できて、乗員がリム部１６に接触していることを高精度に検出できる。

一方、ステアリングホイールなどの検出対象において、乗員がリム部に接触したか否かを検出する方法としては、リム部に圧力センサなどの圧力検出手段や、静電センサなどの接触又は近接検出手段等を設ける方法がある。しかし、これらの検出手段では、リム部１６への乗員の接触を検出するのに時間を要する場合がある。

これに対して、第１振動センサ３６及び第２振動センサ３８には、振動加速度センサが用いられているので、ステアリングホイール１０の振動を迅速に検出できて、乗員のリム部１６への接触を迅速に検出できる。

また、リム部１６への乗員の接触を検出するために静電容量センサや圧力センサなどの検出手段は、乗員が触れるカバー部材３０の表面に取付ける必要があり、このために、カバー部材３０の表面に検出手段を設けるための加工（検出手段とコントローラ４０とを接続する配線のための加工を含む）が必要となる。これにより、カバー部材３０及びステアリングホイール１０のコスト上昇を招くと共に、検出手段がカバー部材３０の見た目にも影響を及ぼしてしまう。

これに対して、接触検出装置３２は、加振器３４、第１振動センサ３６及び第２振動センサ３８がステアリングホイール１０の芯金２２に取付けられ、芯金２２と共にカバー部材３０によって被覆されている。このため、ステアリングホイール１０において接触を検知するための部品（検出手段）がカバー部材３０の表面に露出することがなく、カバー部材３０の表面形状に影響を与えることがない。

これにより、ステアリングホイール１０において接触を検知するための部品が、ステアリングホイール１０の見た目（意匠性、美観）を損ねてしまうことがなく、意匠性の高いステアリングホイール１０が得られる。また、加振器３４、第１振動センサ３６及び第２振動センサ３８は、芯金２２（リム芯金部２４、ボス芯金部２６及びスポーク芯金部２８）への取付けが容易になっている。しかも、カバー部材３０の表面に検出手段を設ける場合、接触検出装置３２では、カバー部材３０の加工が不要であるので、接触検出装置３２は、ステアリングホイール１０のコスト上昇を抑制できる。

なお、第１振動センサ３６によって検出される振動レベルＣ１の変化は、乗員の指先がリム部１６に触れた場合と、乗員がステアリング操作を行うためにリム部１６を把持（握る）した場合とでは異なる。ここから、レベル差Δｃを補正して、判定基準とする複数段階のレベル差Δｃを設定してもよい。これにより、乗員がステアリング操作のためにリム部１６に接触しから否かをより適正に検出することができる。しかも、乗員の手がリム部１６に触れた程度の接触をも検出可能となる。

また、図２における接触検出処理においては、第１振動センサ３６によって検出された振動レベルＣ１及び第２振動センサ３８によって検出された振動レベルＣ２を用いて基準としてのレベル差Δｃを設定した。しかしながら、基準値は、ステアリングホイール１０の振動特性及び乗員がリム部１６を把持したときの振動特性の変化に基づいて、第１振動センサ３６によって検出された振動レベルＣ１の変化から乗員がリム部１６を把持したことを適正に判定できるように設定されてもよい。

〔変形例〕
次に、図４を参照しながら、本実施の形態の変形例を説明する。図４の接触検出処理は、接触検出装置３２において図２の接触検出処理に代えて実行される。
変形例では、基準値として第２振動センサ３８によって検出される振動レベルＣ２を適用し、第１振動センサ３６によって検出される振動レベルＣ１を検証して、乗員がリム部１６に接触しているか否かを判定する。なお、接触検出装置３２は、接触検出開始時に加振器３４を作動させ（図２のステップ１００）、接触検出終了時に加振器３４を停止する（図２のステップ１１０、１１２）。ここから、図４では、図２のステップ１００、１１０、１１２に対応する処理の説明を省略している。

図４のフローチャートは、接触検出処理が開始されると所定の時間間隔で実行され、最初のステップ１３０において、第１振動センサ３６及び第２振動センサ３８の出力信号を読み込み、振動レベルＣ１、Ｃ２を検出する。

次のステップ１３２では、第２振動センサ３８によって検出された振動レベルＣ２を基準とする振動レベルＣｓとして（Ｃｓ＝Ｃ２）、振動レベルＣ１と振動レベルＣｓとを比較する。また、ステップ１２４では、振動レベルＣ１が振動レベルＣｓ以下となっているか否かを判定する。

ここで、振動レベルＣ１が振動レベルＣｓを越えている場合（Ｃ１＞Ｃｓ）には、リム部１６に乗員が接触していない（非接触）として、ステップ１３４で否定判定される。

また、乗員がステアリング操作を行うためにリム部１６に接触し、リム部１６の剛性が高くなってリム部１６の振動が抑えられると、第１振動センサ３６によって検出される振動レベルＣ１が低下する。ここから、振動レベルＣ１が低下して、振動レベルＣｓ以下（Ｃ１≦Ｃｓ）となっている場合、ステップ１３４で肯定判定されてステップ１３６へ移行する。このステップ１３６では、リム部１６への乗員の接触が検出されたことを出力する（検出結果の出力）。

また、ステップ１３６において判定結果を出力する際には、振動レベルＣ１が振動レベルＣｓ以下の状態が所定時間以上（１秒以上）継続しているかを確認し、振動レベルＣ１が振動レベルＣｓ以下の状態が所定時間以上継続している場合に、乗員のリム部１６への接触検出を出力することがより好ましい。

このように変形例においても、スポーク部２０Ｃの加振器３４、リム部１６の第１振動センサ３６及びボス部１８の第２振動センサ３８を用いることで、ステアリングホイール１０に加振器３４とは別の振動が加わっていても、ステアリングホイール１０のリム部１６に乗員が接触しているか否かを迅速に判定することができる。

また、リム部１６への乗員の接触を検出しているとする判定において、振動レベルＣ１が振動レベルＣｓよりも低い状態が所定時間以上継続している場合に、リム部１６への乗員の接触を検出しているとする判定することで、乗員の手等が瞬間的に接触し場合などにおいて、リム部１６への乗員の接触を検出していると判定してしまう誤判定を防止できる。これにより、リム部１６への乗員の接触をより高精度に検出できる。

このような本実施の形態又は変形例に係る接触検出装置３２が自動運転システムに接続されて、自動運転システムが接触検出装置３２の検出結果を含めて自動運転モードから手動運転モードに移行することで、適正（安全）な移行が可能となる。

なお、以上説明した本実施の形態及び変形例では、被接触部側検出部及び被支持部側検出部として振動加速度センサを適用した第１振動センサ３６及び第２振動センサ３８を用いた。しかしながら、被接触部側検出部及び被支持部側検出部は、振動を検出して、検出した振動レベルに応じた信号を出力しうるものであれば、任意の振動センサを適用できる。

また、本実施の形態及び変形例では、加振部として加振用アクチュエータとしてピエゾ素子等の圧電素子（図示省略）が用いられた加振器３４を適用した。しかしながら、加振部は、振動モータ等の他の加振用アクチュエータを用いた構成であってもよい。

さらに、本実施の形態及び変形例では、被接触部側検出部としての一つの振動センサ３６をスポーク部２０Ｂ（スポーク芯金部２８Ｂ）近傍のリム部１６（リム芯金部２４）に設けた。しかしながら、被接触部側検出部は、複数が設けられてもよい。例えば、被接触部側検出部は、スポーク部２０Ａ、２０Ｂ（スポーク芯金部２８Ａ、２８Ｂ）の近傍のリム部１６に設けてもよい。これにより、乗員が右手又は左手の何れにおいてリム部１６に接触しているか否かを検出でき、また、乗員が右手及び左手の両方でリム部１６に接触しているか否かを検出できる。

また、被接触部側検出部は、スポーク部２０近傍に限らず、リム部１６（リム芯金部２４）の周方向に複数が設けられてもよい。これにより、リム部１６のステアリング周方向の何れの位置に乗員が接触しても、乗員がリム部１６に接触したことを高精度に検出できる。また、乗員が接触しているリム部１６のステアリング周方向の位置を高精度に検出できる。

さらに、本実施の形態及び変形例では、ステアリングホイール１０を検出対象として、ステアリングホイール１０のリム部１６への乗員の接触（保持）を検出した。しかしながら、検出対象は、ステアリングホイール１０に限らず、操作者が把持等のために接触する任意の構成を適用できる。例えば、車両に設けられるシフト装置のシフトレバーを検出対象としてもよい。

シフトレバーは、一端側（車体側）が車体に回動あるいは揺動可能に支持され（被支持部）、他端側（車体とは反対側、ノブ）が乗員によって把持される（被接触部）。この場合、シフトレバーの中間部に加振部を配置すると共に、シフトレバーの加振部よりもノブ側に配置すればよい。これにより、被接触部側検出部の検出結果に基づいて乗員の手がシフトレバーに接触しているか否か（シフトレバーのノブを把持しているか否か）を検出できる。この際、シフトレバーの加振部よりも車体側に被支持部側検出部を設けることで、車体振動によいってシフトレバーが振動していても、ノブへの乗員の接触を高精度に検出できる。しかも、加振部、被接触部側検出部及び被支持部側検出部を被覆できるので、シフトレバーの意匠性を損ねることがない。

また、検出対象は、ステアリングホイール１０やシフト装置のシフトレバーに限らず、被支持部が支持部に支持されて被接触部において操作者が接触する構成の検出対象に適用でき、検出対象において被接触部への操作者の接触を検出できる。

１０ ステアリングホイール（検出対象）
１６ リム部（被接触部）
１８ ボス部（被支持部）
２２ 芯金（検出対象）
３０ カバー部材（被覆部材）
３２ 接触検出装置
３４ 加振器（加振部）
３６ 第１振動センサ（被接触部側検出部）
３８ 第２振動センサ（被支持部側検出部）
４０ コントローラ（判定部）

Claims (6)

1. 支持部に支持される被支持部、操作する際に操作者が接触する被接触部、及び前記被支持部と前記被接触部との間に設けられた加振部を一体に備えた検出対象の前記加振部によって前記検出対象を加振しながら、前記検出対象の前記被接触部側の振動レベルを検出し、
   前記被接触部側の振動レベルが低下した場合に、前記被接触部に前記操作者が接触していると判定する、
   接触検出方法。
2. 前記検出対象の前記被支持部側の振動レベルを検出し、
   前記被接触部側の振動レベルが前記被支持部側の振動レベル以下となった場合に、前記被接触部に前記操作者が接触していると判定する請求項１記載の接触検出方法。
3. 支持部に支持される被支持部、操作される際に操作者が接触する被接触部、及び前記被支持部と前記被接触部との間に設けられた加振部が一体にされた検出対象と、
   前記検出対象の前記加振部よりも前記被接触部側に設けられて前記被接触部側の振動レベルを検出する被接触部側検出部と、
   前記被接触部側検出部によって検出された振動レベルの変化から前記被接触部に操作者が接触したか否かを判定する判定部と、
   を備えた接触検出装置。
4. 前記判定部は、前記被接触部側検出部によって検出された振動レベルが基準レベル以下となった場合に、前記被接触部に操作者が接触していると判定する請求項３に記載の接触検出装置。
5. 前記検出対象の前記加振部よりも前記被支持部側に設けられて前記検出対象の前記被支持部側の振動レベルを検出する被支持部側検出部を備え、
   前記判定部は、前記被接触部側検出部によって検出された振動レベルが前記被支持部側検出部によって検出される振動レベル以下となった場合に、前記被接触部に操作者が接触したと判定する請求項３に記載の接触検出装置。
6. 前記検出対象が被覆部材によって被覆されている請求項３から請求項５の何れか１項に記載の接触検出装置。