JP3477904B2

JP3477904B2 - ステアリング操作反力調節装置

Info

Publication number: JP3477904B2
Application number: JP10849095A
Authority: JP
Inventors: 晴彦佐藤
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1995-05-02
Filing date: 1995-05-02
Publication date: 2003-12-10
Anticipated expiration: 2018-12-10
Also published as: JPH08301136A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ステアリング装置の
操作反力を調節して運転者の疲労を軽減するステアリン
グ操作反力調節装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のステアリング装置の操作反力を調
節する装置としては、例えば特開平５−８５３７９号公
報に示されたものがある。この装置は、車速の検知信号
に応じてパワーステアリング装置の作動オイル流量を調
節し、図２０の（ア）のような特性を得るようにしたも
のである。即ち、この装置によれば車速が高くなるに応
じて操作反力を増大させ、低速走行時には軽く、高速走
行時には若干重い操作感覚を得るようにしたものであ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
装置では、ステアリング装置の操作反力を調節するパラ
メータが車速となっており、運転者の上肢の状態等は一
切考慮されていないものであった。即ち、運転者の上肢
の状態はステアリングホイールの操舵角や運転者の体
格、運転姿勢等によって異なり、同じ操作感を得られる
とは限らない。これを図２１を用いて説明する。

【０００４】この図２１（ａ）は横軸に操舵角αを取
り、縦軸に人間が感じる筋負担を取っている。図２１
（ｂ）は、操舵角αを示している。そして、（ａ）の
（イ）のカーブはステアリング操作反力、即ちステアリ
ングホイールから乗員の手に入力される反力が一定の場
合に人間が感じる筋負担のカーブを示している。この
（イ）のカーブのようにステアリング操舵角が異なると
運転者の筋負担は異なり、舵角が大きくなる程運転者は
操作しづらいと感じると考えられる。又、運転者が変わ
り、肩とステアリングホイールとの位置関係が変わった
場合でも、筋負担に変化を生じる。これを図２２を用い
て説明する。

【０００５】図２２の（ａ）は、ステアリングホイール
ＳＷと乗員Ｐとの関係を示している。Ｒはステアリング
ホイールＷに対する握り点位置を示し、Ｑは肩関節の位
置を示している。そして、Ｒ，Ｑの前後方向の距離を
Ｘ、上下方向の距離をＹとした場合に、それぞれＸ，Ｙ
の違いに対する筋負担の変化を（ｂ）の（ウ）、（ｃ）
の（エ）のように示される。この（ウ）、（エ）の変化
は操作反力が一定である場合にＸ，Ｙの変化に対する筋
負担の変化を表している。この（ウ）、（エ）のように
運転者が変わり、Ｘ，Ｙが変化すると操作反力が一定で
あるにも拘らず筋負担が変化している。即ち、運転者の
上肢が長くなる等Ｘ，Ｙが大きくなり、運転者は操作し
ずらく感じる可能性がある。又、長時間運転する場合の
運転者の負担を考えてもステアリング反力は運転者に運
転状況のインフォメーションを与える分だけあれば良
く、必要以上の上肢負荷は筋疲労を引き起こしやすくさ
せるだけである。

【０００６】そこで、この発明は、操舵角や運転者の姿
勢、体格が異なる場合でも一定の上肢負荷で操作するこ
とのできるステアリング操作反力調節装置の提供を目的
とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１の発明は、ステアリング装置の操作反力を
調節する反力調節手段と、運転者が上肢を保持する筋力
を検出する筋力検出手段と、運転者のステアリング操作
筋力の目標値を設定する目標筋力設定手段と、前記筋力
検出手段が検出する筋力と前記目標筋力設定手段が設定
する目標値とからステアリング装置の操作反力を決定す
る操作反力演算手段と、該操作反力演算手段が決定した
操作反力に基づき前記反力調節手段を制御する制御手段
とよりなることを特徴とする。

【０００８】請求項２の発明は、請求項１記載のステ
アリング操作反力調節装置であって、前記筋力検出手段
は、運転者の体格を検出する体格検出部を有し、運転者
の体格に応じた筋力を検出することを特徴とする。

【０００９】請求項３の発明は、請求項１又は２記載
のステアリング操作反力調節装置であって、前記筋力検
出手段は、運転者の姿勢を検出する姿勢検出部を有し、
運転者の姿勢に応じた筋力を検出することを特徴とす
る。

【００１０】請求項４の発明は、請求項３記載のステ
アリング操作反力調節装置であって、前記姿勢検出部
は、シートスライド位置、シートバック角度、シートク
ッション角度、ステアリング操作角からステアリング装
置に対する運転者の肩関節位置、肘関節位置を演算して
運転者の姿勢とすることを特徴とする。

【００１１】請求項５の発明は、請求項１記載のステ
アリング操作反力調節装置であって、前記目標筋力設定
手段は、前記運転者の上肢の筋長を検出する筋長検出部
を有し、該筋長に応じた前記目標値を決定することを特
徴とする。

【００１２】請求項６の発明は、請求項５記載のステ
アリング操作反力調節装置であって、前記筋長検出部
は、シートスライド位置、シートバック角度、シートク
ッション角度、ステアリング操作角からステアリング装
置に対する運転者の肩関節位置、肘関節位置を演算して
上肢の状態を検出し、該上肢の状態から上肢の関節角度
を求め、該関節角度に応じた筋長を検出することを特徴
とする。

【００１３】請求項７の発明は、請求項５〜６のいず
れかに記載のステアリング操作反力調節装置であって、
前記目標筋力設定手段は、運転者の体格検出部を有し、
運転者の体格に応じた目標値を設定することを特徴とす
る。

【００１４】

【００１５】

【００１６】

【００１７】

【００１８】

【作用】請求項１の発明では、筋力検出手段が運転者が
上肢を保持する筋力を検出する。又、目標筋力設定手段
が運転者のステアリング操作筋力の目標値を設定する。
そして、検出した筋力と設定した目標値とから演算手段
がステアリング装置の操作反力を決定する。次に制御手
段が決定した操作反力に基づき、反力調節手段を制御
し、ステアリング操作に際して運転者の上肢負荷状態を
略一定にすることができる。

【００１９】請求項２の発明では、請求項１の発明の
作用に加え、筋力検出手段は、その体格検出部によって
運転者の体格を検出し、運転者の体格に応じた筋力を検
出することができる。従って、演算手段は運転者の体格
に応じた操作反力を決定することができる。

【００２０】請求項３の発明では、請求項１又は２の
発明の作用に加え、筋力検出手段は状態検出部が検出し
た運転者の状態に応じた筋力を検出することができる。

【００２１】請求項４の発明では、請求項３の発明の
作用に加え、状態検出部は、シートスライド位置、シー
トバック角度、シートクッション角度、ステアリング操
作角からステアリング装置に対する運転者の肩関節位
置、肘関節位置を演算して運転者の状態とすることがで
きる。従って、運転者の肩関節位置、肘関節位置に応じ
た筋力を検出することができる。

【００２２】請求項５の発明では、請求項１の発明の
作用に加え、目標筋力設定手段は、筋長検出部によって
運転者の上肢の筋長を検出し、この筋長に応じて運転者
のステアリング操作筋力の目標値を設定することができ
る。

【００２３】請求項６の発明では、請求項５の発明の
作用に加え、筋長検出部は、シートスライド位置、シー
トバック角度、シートクッション角度、ステアリング操
作角からステアリング装置に対する運転者の肩関節位
置、肘関節位置を演算して上肢の状態を検出し、この上
肢の状態から上肢の関節角度を求め、この関節角度に応
じた筋長を検出することができる。

【００２４】請求項７の発明では、請求項５〜６の発
明の作用に加え、目標筋力設定手段は、運転者の体格検
出部によって体格を検出し、運転者の体格に応じた目標
値を設定することができる。

【００２５】

【００２６】

【００２７】

【００２８】

【００２９】

【実施例】以下、この発明の実施例を説明する。

【００３０】（第１実施例）図１は、この発明の第１実
施例に係るステアリング操作反力調節装置の概略構成図
を示している。この図１のように、このステアリング操
作反力調節装置は、反力調節装置１、舵角センサ３を備
えている。又、シート５にはシートスライドセンサ７、
シートクッション角センサ９、及びシートバック角セン
サ１１が設けられている。更に、図示しないアクセルペ
ダルにはペダル位置検出センサ１３が設けられている。

【００３１】前記反力調節装置１は、ステアリング装置
の操作反力、即ちステアリングホイールＳＷの操作反力
を調節するものであり、具体的には例えば、パワーステ
アリング装置の流量を調節する構成となっている。前記
舵角センサ３は、ステアリングホイールＳＷの操舵角を
検出する。前記シートスライドセンサ７は、シート５の
スライド位置を検出する。前記シートクッション角セン
サ９は、シート５のシートクッション角を検出する。前
記シートバック角センサ１１は、シート５のシートバッ
ク角を検出する。前記ペダル位置検出センサ１３は、図
示しないアクセルペダルのペダル踏込み角を検出する。
各センサ３，７，９，１１，１３の出力信号はコントロ
ーラ１５へ入力されるようになっている。このコントロ
ーラ１５は決められた制御ロジックによって前記反力調
節装置１を制御する構成となっている。

【００３２】図２は、図１をブロック化して示したもの
である。この図２のようにシートスライドセンサ７及び
シートクッション角センサ９は、運転者の体格を検出す
る体格検出部１７を構成している。又、舵角センサ３、
シートスライドセンサ７、シートクッション角センサ
９、シートバック角センサ１１は運転者の姿勢を検出す
る姿勢検出部１９を構成している。又、同時に運転者の
上肢の筋長を検出する筋長検出部２１を構成している。
そして、これら姿勢検出部１９及び筋長検出部２１は、
運転者の状態を検出する状態検出手段及び運転者が上肢
を保持する筋力を検出する筋力検出手段を構成してい
る。

【００３３】前記コントローラ１５は、運転者の上肢負
荷状態が一定となるように反力調節手段を制御する制御
手段を構成している。又、運転者のステアリング操作筋
力の目標値を設定する目標筋力設定手段を構成してい
る。更に、筋力検出手段が検出する筋力と目標筋力設定
手段が設定する目標値とからステアリング装置の操作反
力を決定する操作反力演算手段を構成している。前記操
作反力調節装置１は、ステアリング装置の操作反力を調
節する反力調節手段を構成している。

【００３４】次に、作用を説明する。

【００３５】この発明の第１実施例に係るステアリング
操作反力調節装置は、後述するフローチャートで説明す
るように、まず現在の上肢の各筋の負荷、即ち上肢を保
持するための現在筋力を求め、ステアリング反力を発生
させた時の人間の使用すべき一定値の筋力（目標筋力）
を設定し、現在筋力が目標筋力と等しくなるようにして
人間が感じる操作感（負荷）が一定になるようにしたも
のである。

【００３６】現在筋力の検出ここで現在筋力とは、運転者の体格、姿勢等から検出さ
れ、運転者が現在上肢を保持するために必要とされる筋
力である。

【００３７】まず、図３，図４によりステアリングホイ
ールＳＷを操作している時の運転者の上肢の状態を説明
する。図３は、ステアリングホイールＳＷを握っている
上肢の状態を斜視図で示し、図４は、ステアリングホイ
ールＳＷを操作している乗員を側面から見て模式的に示
したものである。

【００３８】まず、図３において、上肢２３は握り点Ｒ
によってステアリングホイールＳＷを握りながら操作し
ている。この上肢２３の肩関節を２５、肘関節を２７、
上腕を２９、前腕を３１、上腕を動かす筋を３３、前腕
を動かす筋を３５で示している。又、ステアリング中心
は３７であり、舵角をαで示している。図４では更に、
腰を３９、膝を４１で示している。そして、現在筋力は
握り点Ｒとの関係で検出される。肩関節２５から握り点
Ｒまでの水平、垂直距離はＸ，Ｙとしている。又、この
現在筋力は運転者の状態、即ち姿勢や体格によって異な
るため、この姿勢や体格を考慮した検出を行なってい
る。

【００３９】まず、図５の関係を用いて運転者の体格を
推定する。この図５は、横軸にシートスライド位置、縦
軸に体格を取り、クッション角の大、中、小により体格
とシートスライド位置との関係を３本のグラフ（オ）、
（カ）、（キ）で示している。従って、クッション角と
シートスライド位置とから運転者の体格を推定すること
ができる。

【００４０】図６は、体格による操作反力係数Ｔ₁を求
めるグラフ（ク）を示している。この操作反力係数Ｔ₁
は後述する目標筋力の補正に用いる。又、体格が推定さ
れると、体格に比例する上腕２９の長さ（肩関節２５か
ら肘関節２７までの距離）及び前腕３１の長さ（ここで
は肘関節２７からステアリング握り点Ｒまでの距離）を
求めることができる。又、握り点Ｒは、ステアリング舵
角αから推定する。肘関節２７の位置は肩関節２５の位
置、上腕２９の長さ、前腕３１の長さから幾何学的に計
算することができる。

【００４１】次に、図７，図８は肩関節２５から握り点
Ｒまでの水平、垂直距離Ｘ，Ｙ位置とその姿勢を保持す
るための上肢２３の使用する筋の負荷との関係を示して
いる。

【００４２】図７は、垂直距離Ｙを一定として、水平距
離Ｘを変化させた場合の上腕２９及び前腕３１の筋負荷
の変化を（ケ）、（コ）で表している。図８は、水平距
離Ｘを一定とし、垂直距離Ｙを変化させた時の上腕２９
及び前腕３１の筋負荷の変化を（サ）、（シ）で表して
いる。例えば図４で示す握り点位置Ｒ（Ａ）と握り点位
置Ｒ（Ｂ）とでは、図７からも明らかなように肩関節２
５に近い握り点Ｒ（Ｂ）の方が保持のための筋負荷が小
さいことが分かる。そして、検出したＸ，Ｙによって図
７，図８から上肢を保持するための現在の筋負荷（現在
筋力）を求める。

【００４３】目標筋力次に、ステアリング反力を発生させた時の人間が使用す
べき一定値の筋力（目標筋力）を上腕２９及び前腕３１
毎に予め設定しておく。この発明の第１実施例では、人
間が感じる操作感（負荷）が一定となるように上腕２
９、前腕３１の少なくとも一方の筋力が目標筋力と等し
くなるよう操作反力を調節するものである。ここで、同
一の操作反力であっても人間が感じる操作感（負荷）
は、運転者の体格や筋長によって異なるため、体格及び
筋長を考慮した目標筋力を設定する。ここで、目標筋力
の体格による補正は、前記図６で求めた操作反力係数Ｔ
₁を目標筋力に掛けることによって行なう。

【００４４】次に、筋長についてであるが、筋長Ｌと発
生できる筋力（最大筋力）は、図９（ａ）に示すような
関係がある。従って、運転者に同じ操作感を感じさせる
ために目標筋力を補正する必要がある。図９（ａ）の
（ス）は筋長Ｌと発生できる筋力（最大筋力）との関係
を表したものである。（セ）は上肢保持に使う筋力（現
在筋力）を表している。又、（ソ）は最大筋力（ス）の
変化に応じて補正した目標筋力を表している。即ち、筋
長Ｌの変化に応じて変わる最大筋力（ス）に応じ、目標
筋力（ソ）を補正しているのである。図９（ｂ）は筋長
Ｌと筋力との関係を示している。そして、目標筋力
（ソ）の補正は、図１０で求める操作反力係数Ｋ₂によ
って行なう。この図１０は筋長Ｌと補正のための操作反
力係数Ｋ₂との関係（タ）を表している。筋長が１００
％、即ち伸びも縮みもしていない状態では、操作反力係
数Ｋ₂＝１．０となっている。ここで、前記筋長Ｌは、
関節角度（上腕２９の筋は肩関節角度、前腕３１の筋は
肘関節角度）と、図１１（ａ）の（チ）に示す関係があ
る。（ｂ）は肘関節角度を示している。そして、上記の
ようにして求めた上肢の状態から関節角度を計算し、図
１１（ａ）から筋長Ｌを求めることができる。

【００４５】操作反力上記のようにして現在筋力、目標筋力が求まった時、ス
テアリングホイールＳＷの操作反力を計算する。まず、
目標筋力から現在の筋力を引き、ステアリング操作反力
による筋力を求める（上腕、前腕）。このイメージを前
記図９（ａ）に示す。即ち、（ａ）の斜線部分（ツ）が
目標筋力（ソ）と現在筋力（セ）との差を示している。

【００４６】次に、このステアリング操作反力による筋
力からステアリング操作反力を求めるものであり、これ
を図１２，図１３を用いて説明する。

【００４７】図１２は、肘関節の場合を示している。こ
こで、ステアリング操作反力に対して必要な筋力をｆ₁
とし、肘関節２７から筋付着点４３までのモーメントア
ームをＬ_1mとし、一定値とする。又、前腕３１の長さを
Ｌ₁、握り点Ｒと肘関節２７を結ぶ直線と略直交する方
向と、操作反力Ｆ₁とのなす角をθ₁としている。角度
θ₁は前記のようにして求めた上肢２３の状態から求め
ることができる。そして、ステアリングホイールＳＷの
操作反力はＦ₁として求めることができる。即ち、幾何
学的な関係からＦ₁＝（Ｌ₁cos θ₁）／（ｆ₁×Ｌ_1m）となる。

【００４８】図１３は、肩関節２５の場合を示してい
る。この場合もステアリング操作反力による筋力をｆ₂
とし、筋付着点を４５とし、モーメントアームをＬ_2mと
している。又、握り点Ｒから肩関節２５までの距離をＬ
₂とし、握り点Ｒと肩関節２５とを結ぶ線分に対し略直
交する方向と操作反力Ｆ₂とのなす角をθ₂としてい
る。従って、この場合も幾何学的な関係からＦ₂＝（Ｌ₂cos θ₂）／（ｆ₂×Ｌ_2m）によって求めることができる。

【００４９】要するに、図１，図２のように舵角センサ
３、シートスライドセンサ７、シートクッション角セン
サ９、シートバック角センサ１１、及びペダル位置検出
センサ１３の検出信号がコントローラ１５に入力され、
コントローラ１５は各信号から体格、運転姿勢に応じた
現在筋力を演算し、設定した目標筋力との関係において
ステアリングホイールＳＷの操作反力を演算する。演算
した操作反力によってコントローラ１５は、反力調節装
置１を制御するのである。

【００５０】図１４はコントローラ１５による制御フロ
ーチャートを示している。操作反力の決定は上記のよう
な原理によって行なわれ、以下のように制御されるもの
である。

【００５１】即ち、制御が開始されると、ステップＳ１
でシートスライド位置、クッション角が検知され、体格
の推定と操作反力係数Ｔ₁が求められる。

【００５２】次に、ステップＳ２では、シートバック角
を検知し、体格から肩関節の位置が求められる。ステッ
プＳ３では、体格から上腕の長さ、前腕の長さが推定さ
れ、舵角αから握り点及び肘関節位置、肘、肩関節角度
が推定される。

【００５３】ステップＳ４では目標筋力が設定される。
この目標筋力はステップＳ１で求めた操作反力係数Ｔ₁
によって補正される。即ち、前腕目標筋力としてＦ_ref1
´＝Ｔ₁×Ｆ_ref1、上腕目標筋力としてＦ_ref2´＝Ｔ₁
×Ｆ_ref2として設定される。

【００５４】ステップＳ５では、関節角度から筋長Ｌを
求め、操作反力係数Ｋ₂を算出する（図９，図１０）。

【００５５】ステップＳ６では、筋長Ｌに応じて目標筋
力を補正するために、ステップＳ４で求めた目標筋力Ｆ
_ref1´，Ｆ_ref2´にＫ₂を掛ける補正を行なう。即ち、
Ｆ_re _f1″＝Ｋ₂×Ｆ_ref1´，Ｆ_ref2″＝Ｋ₂×Ｆ_ref2´
となる。

【００５６】ステップＳ７では、上肢の現在筋力（現在
の負荷）Ｆ_l1，Ｆ_l2を求める（図７，図８）。

【００５７】ステップＳ８では、目標筋力と現在筋力と
の差、即ちステアリング操作反力による筋力を求める。
Ｆ_S1＝Ｆ_ref1″−Ｆ_l1，Ｆ_S2＝Ｆ_ref2″−Ｆ_l2 ステップＳ９では、ステアリング操作反力による筋力か
らステアリング操作反力Ｆ₁，Ｆ₂を求める（図１２，
図１３）。

【００５８】ステップＳ１０では、操作反力Ｆ₁，Ｆ₂
のどちらか小さい方を選択する。これは、肘関節の筋、
肩関節の筋共に目標筋力を越えないようにするためであ
る。即ち、Ｆ₁＞Ｆ₂ならば、Ｆ＝Ｆ₂とし、Ｆ₁＜Ｆ
₂ならば、Ｆ＝Ｆ₁とする。

【００５９】ステップＳ１１では、反力調節装置を操作
反力がＦとなるように駆動する。

【００６０】ステップＳ１０では、運転者がシートスラ
イド、シートバック、シートクッションを操作したか否
かが判断される。即ち、これらが操作されれば、運転者
の姿勢が変化するため、再び体格の推定、操作反力係数
Ｔ₁を求めるようにするためである。従って、シートス
ライド等が操作されていれば、ステップＳ１へ戻り、操
作されていなければ、ステップＳ３へ移行する。

【００６１】このようにして目標筋力を設定し、現在筋
力との差からステアリングホイールの操作反力を求めて
制御するため、ステアリングホイールの操舵角に拘ら
ず、運転者は常に一定の筋負荷で操作することができ、
良好な操作フィーリングを得ることができる。又、体格
の違いや姿勢変化を考慮した目標筋力の補正を行なって
いるため、運転者が異なったり運転姿勢が異なっても一
定の筋負荷で操作することができ、良好な操作フィーリ
ングを維持することができる。

【００６２】（第２実施例）この実施例は、上肢の現在
筋力を求めることなく、操作反力を演算するようにした
ものである。基本的な構成は第１実施例と同様であり、
図１，図２を共用する。そして、この第２実施例では、
舵角センサ３がステアリング装置の舵角を検出する舵角
検出部４７を構成している。この実施例では舵角αと図
４のようにして求めた距離Ｘ，Ｙとから操作反力を決定
している。

【００６３】図１５は、舵角αと操作反力Ｆ_αとの関係
を示している。舵角αは図１５（ｂ）のようになってい
る。即ち、握り点がＲ₁，Ｒ₂，Ｒ₃，Ｒ₄と移動する
につれて、舵角αが０度から増加することとしている。
又、逆方向の操作も同様な考え方である。そして、
（ａ）のように舵角αが０度から次第に増加すると、操
作反力Ｆ_αは次第に減少し９０度で最小になった後、そ
の後増大している。このような関係から舵角αによる操
作反力Ｆ_αを求めることができる。

【００６４】次に、乗員の体格や姿勢によって操作反力
を補正するため、距離Ｘ、距離Ｙによる操作反力係数を
求める。距離Ｘと操作反力係数Ｋ_Xの関係は、図１６の
ようになっており、距離Ｙと操作反力係数Ｋ_Yとの関係
は、図１７のようになっている。この図１６，図１７か
ら操作反力係数Ｋ_X，Ｋ_Yを求めることができる。そし
て、コントローラ１５による制御は図１８のフローチャ
ートに基づいて行なわれる。このフローチャートが実行
されると、まずステップＳ１でシートスライド位置、ク
ッション角が検知され、運転者の体格及び操作反力係数
Ｔ₁が求められる（図５，図６）。

【００６５】次に、ステップＳ２では、シートバック角
が検出され、求められた体格から肩関節の位置が求めら
れる。

【００６６】ステップＳ３では、舵角αが検知され、操
作反力Ｆ_αが求められる（図１５）。

【００６７】ステップＳ４では、肩関節位置及び舵角α
より肩から握り点までの距離Ｘ，Ｙを求め、操作反力係
数Ｋ_X，Ｋ_Yを求める。

【００６８】ステップＳ５では、運転者の体格及び姿勢
によって操作反力を補正するため、操作反力係数Ｔ₁，
Ｋ_X，Ｋ_YをステップＳ３で求めた操作反力Ｆ_αに掛け
る。即ち、Ｆ＝Ｆ_α×Ｔ₁×Ｋ_X×Ｋ_Yとなる。

【００６９】ステップＳ６では、コントローラによって
反力調節装置が操作反力がＦとなるように制御される。

【００７０】ステップＳ７では、運転者がシートスライ
ド等を操作したか否かが判断され、操作されていれば、
ステップＳ１へ移行し、操作されていなければステップ
Ｓ３へ移行する。

【００７１】従って、この実施例でも第１実施例と同様
な作用効果を奏する他、上肢の状態を求めることなく、
舵角αの検出によって操作反力を求めることができ、よ
り制御を簡単にすることができる。

【００７２】尚、上記各実施例では、運転者が感じる操
作筋力が一定になるようステアリング操作反力を算出し
たが、更に上肢の動かし易さの指標を追加してステアリ
ング操作反力を求めることもできる。これは、上肢の関
節を一定量動かした時にステアリングホイールが大きく
操作できる時は操作反力は小さく、小さくしか操舵でき
ない場合はステアリング操作反力を大きくするものであ
る。

【００７３】まず、上肢が現在の状態にある時、ステア
リングホイールを一定舵角操舵する時の関節角度の変化
量を計算で求め、図１９から操作反力係数Ｋ₃を求め
る。この係数Ｋ₃を上記各実施例で求めたステアリング
操作反力に掛けて最終的なステアリング操作反力とする
ものである。従って、この場合は、運転者が感じる操作
筋力を一定にすることができると共に、上肢を動かし易
くなり、より良好な操作フィーリングで疲労軽減を図る
ことができる。

【００７４】

【発明の効果】以上より明らかなように、請求項１の発
明では、運転者が上肢を保持する筋力の検出と、目標値
との設定により上肢負荷状態を一定にすることができ、
良好な操作フィーリングを得ることができる。従って、
運転者の疲労を著しく軽減することができる。

【００７５】請求項２の発明では、請求項１の発明の
効果に加え運転者の体格に応じた制御を行なうことがで
き、運転者が異なる場合でも、上肢負荷状態を一定にす
ることができ、良好な操作フィーリングにより疲労軽減
を図ることができる。

【００７６】請求項３の発明では、請求項１又は２の
発明の効果に加え、運転者の姿勢に応じた制御を行なう
ことができる。従って、シートスライドを操作する等し
て、運転者の姿勢が変化した場合でも上肢負荷状態を一
定にすることができ、良好な操作フィーリングにより疲
労軽減を図ることができる。

【００７７】請求項４の発明では、請求項３の発明の
効果に加え、運転者の肩関節位置、肘関節位置を演算し
て運転者の姿勢を検出するため、正確な姿勢検出を行な
うことができる。従って、上肢負荷状態を一定にするこ
とを正確に行なうことができ、より良好な操作フィーリ
ングで疲労軽減を図ることができる。

【００７８】請求項５の発明では、請求項１の発明の
効果に加え、筋長に応じた目標値を設定することができ
る。従って、運転者の姿勢が変化する等して、筋長が変
わった場合でも上肢負荷状態を一定にすることができ、
より良好な操作フィーリングで疲労軽減を図ることがで
きる。

【００７９】請求項６の発明では、請求項５の発明の
効果に加え、関節角度に応じた筋長を検出することがで
き、より正確な筋長を測定することができる。従って、
より良好な操作フィーリングで疲労軽減を図ることがで
きる。

【００８０】請求項７の発明では、請求項５〜６のい
ずれかの発明の効果に加え、運転者の体格に応じた目標
値を設定することができる。従って、運転者が変わった
場合でも正確な目標値を設定することができ、より良好
な操作フィーリングで疲労軽減を図ることができる。

【００８１】

【００８２】

【００８３】

【００８４】

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１，第２実施例に係る概略構成図
である。

【図２】第１，第２実施例に係るブロック図である。

【図３】上肢の状態を示す斜視図である。

【図４】運転姿勢を示す側面から見た模式図である。

【図５】体格とシートスライド位置、クッション角との
関係を示すグラフである。

【図６】体格と操作反力係数との関係を示すグラフであ
る。

【図７】握り点位置Ｘと筋負荷との関係を示すグラフで
ある。

【図８】握り点位置Ｙと筋負荷との関係を示すグラフで
ある。

【図９】筋長と筋力との関係を説明するものであり、
（ａ）は筋長と筋力との関係を示すグラフ、（ｂ）は筋
長と筋力との説明図である。

【図１０】筋長と操作反力係数との関係を示すグラフで
ある。

【図１１】関節角度と筋長との関係を説明するもので、
（ａ）は関節角度と筋長との関係を示すグラフ、（ｂ）
は関節角度の説明図である。

【図１２】肘関節に関する操作反力の説明図である。

【図１３】肩関節に関する操作反力の説明図である。

【図１４】第１実施例に係るフローチャートである。

【図１５】第２実施例に係る舵角と操作反力との関係を
説明するもので、（ａ）は舵角と操作反力との関係のグ
ラフ、（ｂ）は舵角の説明図である。

【図１６】距離Ｘと操作反力係数との関係を示すグラフ
である。

【図１７】距離Ｙと操作反力係数との関係を示すグラフ
である。

【図１８】第２実施例に係るフローチャートである。

【図１９】肩関節の角度変化量と操作反力係数との関係
のグラフである。

【図２０】従来例の車速と操舵角との関係を示すグラフ
である。

【図２１】舵角と人間が感じる筋負担との関係を説明す
るもので、（ａ）は舵角と人間が感じる筋負担との関係
を示すグラフ、（ｂ）は舵角の説明図である。

【図２２】操作反力が一定の場合の人間が感じる筋負担
を説明するもので、（ａ）は運転姿勢の模式図、（ｂ）
は距離Ｘと人間が感じる筋負担との関係を示すグラフ、
（ｃ）は距離Ｙと人間が感じる筋負担との関係を示すグ
ラフである。

【符号の説明】

１反力調節装置（反力調節手段）３舵角センサ（状態検出手段、筋力検出手段）７シートスライドセンサ（状態検出手段、筋力検出手
段）９シートクッション角センサ（状態検出手段、筋力検
出手段）１１シートバック角センサ（状態検出手段、筋力検出
手段）１５コントローラ（制御手段、目標筋力設定手段、操
作反力演算手段）１７体格検出部１９姿勢検出部２１筋長検出部４７舵角検出部

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ステアリング装置の操作反力を調節する
反力調節手段と、運転者が上肢を保持する筋力を検出する筋力検出手段
と、運転者のステアリング操作筋力の目標値を設定する目標
筋力設定手段と、前記筋力検出手段が検出する筋力と前記目標筋力設定手
段が設定する目標値とからステアリング装置の操作反力
を決定する操作反力演算手段と、該操作反力演算手段が決定した操作反力に基づき前記反
力調節手段を制御する制御手段とよりなることを特徴と
するステアリング操作反力調節装置。
【請求項２】請求項１記載のステアリング操作反力調
節装置であって、前記筋力検出手段は、運転者の体格を検出する体格検出
部を有し、運転者の体格に応じた筋力を検出することを
特徴とするステアリング操作反力調節装置。
【請求項３】請求項１又は２記載のステアリング操作
反力調節装置であって、前記筋力検出手段は、運転者の姿勢を検出する姿勢検出
部を有し、運転者の姿勢に応じた筋力を検出することを
特徴とするステアリング操作反力調節装置。
【請求項４】請求項３記載のステアリング操作反力調
節装置であって、前記姿勢検出部は、シートスライド位置、シートバック
角度、シートクッション角度、ステアリング操作角から
ステアリング装置に対する運転者の肩関節位置、肘関節
位置を演算して運転者の姿勢とすることを特徴とするス
テアリング操作反力調節装置。
【請求項５】請求項１記載のステアリング操作反力調
節装置であって、前記目標筋力設定手段は、前記運転者の上肢の筋長を検
出する筋長検出部を有し、該筋長に応じた前記目標値を
決定することを特徴とするステアリング操作反力調節装
置。
【請求項６】請求項５記載のステアリング操作反力調
節装置であって、前記筋長検出部は、シートスライド位置、シートバック
角度、シートクッション角度、ステアリング操作角から
ステアリング装置に対する運転者の肩関節位置、肘関節
位置を演算して上肢の状態を検出し、該上肢の状態から
上肢の関節角度を求め、該関節角度に応じた筋長を検出
することを特徴とするステアリング操作反力調節装置。
【請求項７】請求項５〜６のいずれかに記載のステア
リング操作反力調節装置であって、前記目標筋力設定手段は、運転者の体格検出部を有し、
運転者の体格に応じた目標値を設定することを特徴とす
るステアリング操作反力調節装置。