JP4640009B2 - 運転支援装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両を運転する運転者の運転操作を支援する運転支援装置に関する。

車両の進行方向を決定するステアリングホイールの確実な操作は、ある程度の操作技術を要するため、一般に不得手としている運転者が多い。例えば、カーブ走行、レーンチェンジや追い越し走行を行う際には、道路形状、走行環境、車速などに応じて、ステアリングホイールを操作し車両を転舵させる転舵開始タイミング、転舵量を適切に判断する必要がある。特に、車両が、高速走行をしている際には、迅速な判断が運転者に要求されることになる。

ステアリングホイールの転舵開始タイミング、転舵量の適切な判断がなされないと、運転者には、ステアリングホイールの急激な操舵が求められるため、車両挙動を不安定にさせてしまう傾向にある。

また、ステアリングホイールを速い転舵角速度で転舵した際の車両の応答遅れに伴い、必要以上の転舵量でステアリングホイールを操舵してしまった場合、運転者には修正操舵が要求されるため、これにより車両挙動が不安定になってしまう。

このように、刻々と変化する道路形状、走行環境、車速に応じて、車両挙動を不安定にさせることなく確実にステアリングホイールを操作することは、車両の運転に慣れていない運転者にとっては、非常に労力を要する作業となる。

そこで、このような運転者の労力を軽減するために、例えば、車両の走行状態に応じて、制動力を自律的に制御して車両の旋回性能と走行安定性を向上させることができる車両旋回挙動制御装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。この車両旋回挙動制御装置は、操舵操作による車両挙動を制御することで走行を安定させている。
特願平２−１７６５２９号公報

しかしながら、特許文献１で開示されている車両旋回挙動制御装置は、非常に高価な装置であるため、車両に搭載させた場合に製造コストが増大してしまうといった問題がある。

また、この車両旋回挙動制御装置は、運転者主体ではなく装置主体の制御機構となっており、特に旋回限界領域付近において、運転者の操作とは独立して車両の旋回性能の向上を図る機能が実行されてしまう。したがって、通常運転時の運転者のステアリングホイール操作によって、車両旋回挙動制御機能が、操作干渉（コンフリクト）を起こしてしまう可能性が高い。逆に、運転者とっては、車両旋回挙動制御装置による制御によって、自身が意図していない操作が突然実行されてしまうため違和感を感じてしまうことになる。

そこで、本発明は、上述したような問題を解決するために案出されたものであり、通常運転時での運転者によるステアリングホイールの過剰な操作を、運転者の操作と干渉することなく抑制し、安定した円滑な運転者を主体とする走行を支援することができる運転支援装置を提供することを目的とする。

本発明の運転支援装置は、車両に搭載され、前記車両を運転する運転者の運転操作を支援する運転支援装置であって、 所定の把持部位を把持した運転者の操作により、前記車両の転舵操作をする操舵手段と、前記操舵手段の把持部位の形状を変化させる形状変化付与手段と、前記車両の現在の走行状態を示す車両状態情報を検出する車両状態情報検出手段と、前記車両状態情報検出手段によって検出される前記車両状態情報に基づき、前記操舵手段の把持部位を把持している運転者の掌に、所定の機械的刺激を与えるよう前記形状変化付与手段を制御する制御手段とを備え、前記車両状態情報検出手段によって検出される前記車両状態情報は、少なくとも前記操舵手段で転舵操作した際の転舵角速度であり、前記制御手段は、前記転舵角速度が所定の閾値を超えたことに応じて、前記操舵手段の把持部位を把持している運転者の掌に、所定の機械的刺激を与えるよう前記形状変化付与手段を制御することにより、上述の課題を解決する。

また、本発明の運転支援装置は、車両に搭載され、前記車両を運転する運転者の運転操作を支援する運転支援装置であって、所定の把持部位を把持した運転者の操作により、前記車両の転舵操作をする操舵手段と、前記操舵手段の把持部位の形状を変化させる形状変化付与手段と、前記車両の現在の走行状態を示す車両状態情報を検出する車両状態情報検出手段と、前記車両状態情報検出手段によって検出される前記車両状態情報に基づき、前記操舵手段の把持部位を把持している運転者の掌に、所定の機械的刺激を与えるよう前記形状変化付与手段を制御する制御手段とを備え、前記車両状態情報検出手段によって検出される前記車両状態情報は、少なくとも前記操舵手段で転舵操作した際の転舵角加速度であり、前記制御手段は、前記転舵角加速度が所定の閾値を超えたことに応じて、前記操舵手段の把持部位を把持している運転者の掌に、所定の機械的刺激を与えるよう前記形状変化付与手段を制御することにより、上述の課題を解決する。

また、本発明の運転支援装置は、車両に搭載され、前記車両を運転する運転者の運転操作を支援する運転支援装置であって、所定の把持部位を把持した運転者の操作により、前記車両の転舵操作をする操舵手段と、前記操舵手段の把持部位の表面に設けられた複数の電極に対し所定の周波数の電流を供給する電流供給手段と、前記車両の現在の走行状態を示す車両状態情報を検出する車両状態情報検出手段と、前記車両状態情報検出手段によって検出される前記車両状態情報に基づき、前記操舵手段の把持部位を把持し、前記複数の電極と接触している運転者の掌に、所定の電気的刺激を与えるよう前記電流供給手段を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記車両状態情報検出手段によって検出される前記車両状態情報に基づき、前記電流供給手段を制御して、前記複数の電極に接触している運転者の掌に、１００Ｈｚ以下の周波数の電流を流すことで所定の電気的刺激を与えることにより、上述の課題を解決する。

本発明の運転支援装置は、車両状態情報に基づき、操舵手段の把持部位の形状を変化させ、操舵手段の把持部位を把持している運転者の掌に、所定の機械的刺激を与える。

これにより、必要以上の転舵量で車両を転舵させるような操舵手段の転舵操作を運転者に知覚させ、転舵量を減少させる方向への運転者による無意識の反応を誘発させるように運転支援を行うことができる。したがって、運転者の無意識な反応により転舵量が減少するため、運転者との操作干渉が生じることなく、操舵手段の必要以上の転舵操作が抑制され、運転者主体の運転となるよう支援することを可能とする。

また、操舵手段の把持部位の形状を変化させたことにより、運転者の操舵手段の把持力が高くなるため、操舵手段の転舵操作をさらに安定させることができ、快適な走行を支援することを可能とする。

また、本発明の運転支援装置は、車両状態情報に基づき、操舵手段の把持部位の表面に設けられた複数の電極に対し所定の周波数の電流を供給し、操舵手段の把持部位を把持し、複数の電極と接している運転者の掌に、所定の電気的刺激を与える。

これにより、必要以上の転舵量で車両を転舵させるような操舵手段の転舵操作を運転者に知覚させ、転舵量を減少させる方向への運転者による無意識の反応を誘発させるように運転支援を行うことができる。したがって、運転者の無意識な反応により転舵量が減少するため、運転者との操作干渉が生じることなく、操舵手段の必要以上の転舵操作が抑制され、運転者主体の運転となるよう支援することを可能とする。

また、操舵手段の把持部位の表面に設けられた複数の電極から、運転者の掌に所定の周波数の電流が印加されたことにより、運転者の操舵手段の把持力が高くなるため、操舵手段の転舵操作をさらに安定させることができ、快適な走行を支援することを可能とする。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

［第１の実施の形態］
まず、図１を用いて、本発明の第１の実施の形態として示す運転支援装置１の構成について説明をする。

運転支援装置１は、運転者が把持するステアリングホイール１０のリム１１上の把持部位１３に設けられた把持部位駆動装置２１と、車両状態情報検出装置３１と、周囲環境情報取得装置３２と、信号処理装置４０とを備える。

この図１に示す運転支援装置１は、車両状態情報検出装置３１によって検出される車両状態情報、周囲環境情報取得装置３２によって検出される周囲環境情報に基づき、把持部位駆動装置２１を駆動制御し、運転者が車両運転中に把持しているステアリングホイール１０の把持部位１３の形状を変化させて運転者に機械的刺激を与えることで、必要以上の転舵量で車両を転舵させるようなステアリングホイール１０の操舵を運転者に知覚させて運転支援をする。

高速走行時に限らずカーブ走行、レーンチェンジや追越時などの場面において、車速に応じて車両が適切に転舵するようなステアリング操作は、経験などに基づいた運転者の運転技能に大きく依存している。

一般的な運転者は、上述したような場面におけるステアリング操作において、転舵タイミングがずれてしまったり、転舵量を判断するのが遅れてしまったり、さらには適切に転舵量を判断できていなかったりした場合に、このような状況を回復させることの焦りから必要以上に急激なステアリング操作をしてしまう傾向にある。その結果、車両挙動を不安定にさせてしまうことになる。

また、急激なステアリング操作により、ステアリングホイールが速い転舵角速度で操作された場合、ステアリング操作に対する車両の応答が間に合わないため、運転者は、転舵量が少ないのだと錯覚してしまい必要以上の転舵量でステアリング操作してしまうこともある。その結果、修正操舵が要求されることになり、車両挙度が安定しないという状況になってしまう。

このように、運転者は、自身が感じた主観的な転舵量でステアリングホイールを転舵しているため、場合によっては冷静な判断が困難となり必要以上にステアリングホイールを転舵させてしまう傾向が高い。

ところで、本発明の発明者は、ステアリングホイールの把持部位の形状を変化させた場合に、ステアリングホイールを把持している運転者の掌とステアリングホイールの把持部位との接触部分にマイクロスリップが発生するため、ステアリングホイールを操作した運転者が主観的に感じる転舵量と比較して、運転者が実際にステアリングホイールを転舵させた転舵量が過渡的な減少を示すということを測定結果から見出した。

つまり、ステアリングホイールの把持部位の形状を変化させた場合、運転者が主観的にある程度の転舵量でステアリングホイールを転舵したと感じても、実際には、運転者が感じているほどの転舵量でステアリングホイールが転舵されないことになる。したがって、このようにステアリングホイールの把持部位の形状を変化させると、必要以上の転舵量でステアリングホイールを転舵することを抑制することができる。

ここで、本発明の第１の実施の形態として示す運転支援装置１の詳細な構成について説明する前に、ステアリングホイールの把持部位の形状を変化させることで、ステアリングホイールを転舵した運転者が主観的に感じる転舵量に対して、実際に転舵させた転舵量が減少することについて発明者が試行した測定結果に基づき説明をする。

まず、図２に示すように、実際の車両と同様のシート２００とステアリングホイール２０１を用意し、さらにステアリングホイール２０１には、所望の負荷をかけることができる負荷付与装置２０２を設置した。そして、ステアリングホイール２０１に所定の負荷をかけた状態で、転舵量が一定となるように、被験者にステアリングホイール２０１を振らせ続け転舵量を計測した。この時、被験者が視覚的に転舵量を一定に合わせることがないように配慮した。また、負荷付与装置２０２でステアリングホイール２０１に付与する負荷を変えた計測も行う。

さらに、このように、被験者が一定の転舵量となるようにステアリングホイール２０１を転舵し続けている際に、被験者が把持しているステアリングホイール２０１のリム２０１ａのグリップ径を約８％太くして、そのときの転舵量を計測した。

図３に、計測結果を示す。図３において、縦軸は、負荷付与装置２０２によって、被験者のステアリングホイール２０１の操作に抗するように与えられた実際の荷重が示され、横軸は、計測された転舵量から求められた被験者が主観的に感じる荷重が示されている。

図３に示すように、ステアリングホイール２０１のリム２０１ａのグリップ径を太くする前後において、被験者の主観的荷重が同一であるにも関わらず、実荷重がグリップ径を太くした後では減少している。つまり、被験者は、ステアリングホイール２０１のリム２０１ａのグリップ径を太くした前後において、主観的には同一の転舵量で操作していると感じているが、実際には、グリップ径を太くした後の転舵量が減少している。

逆に、グリップ径を細くした場合も同様の結果となり、グリップ径を細くした直後のステアリングホイール２０１の実際の転舵量は、被験者が感じる主観的な転舵量に対して減少することになる。

負荷付与装置２０２でステアリングホイール２０１に付与する負荷を変えて計測をしたところ、図３に示すように、実荷重が大きくなるにつれて、ステアリングホイール２０１を転舵した際に、被験者が主観的に感じる荷重との差が大きくなっているのが分かる。これにより、ステアリングホイール２０１のリム２０１ａのグリップ径を約８％程度太くなるように変化させた場合において、被験者が主観的に感じるステアリングホイール２０１の転舵量に対して、実際の転舵量は最大で１９％減少することが分かった。これは、グリップ径を細くした場合でも、同じ結果が得られた。

図４は、被験者が一定の転舵量でステアリングホイール２０１を転舵して振り続けている際に、ステアリングホイール２０１のリム２０１ａのグリップ径を変化させた場合の実荷重の時間変化を示した図である。

図４に示すように、グリップ径を変化させる前までは、ほぼ一定の転舵量でステアリングホイール２０１が転舵されているが、グリップ径を変化させた直後の実荷重の減少から、上述したように、ステアリングホイール２０１の実際の転舵量が減少しているのが分かる。

また、図４に示すように、このグリップ径の変化によるステアリングホイール２０１の実際の転舵量の減少が所定の時間継続された後、グリップ径を変化させていないのにも関わらず、グリップ径を変化させる前のステアリングホイール２０１の転舵量へと時間経過と共に徐々に回復しているのが分かる。これは、ステアリングホイール２０１のリム２０１ａのグリップ径を大きくした場合であっても、グリップ径を小さくした場合であっても、時間経過と共に徐々に、グリップ径を変化させる前の転舵量へと回復することになる。

このように、ステアリングホイール２０１のリム２０１ａの把持部位におけるグリップ径を変化させると、被験者の掌と把持部位との接触部分に機械的刺激が与えられてマイクロスリップが発生し、被験者は、この接触部分の皮膚が変形したことを知覚する。

これに応じて、被験者は、無意識に把持力を強めるため、転舵操作時の慣性モーメントが大きくなり、リム２０１ａのグリップ径の変化直後において、運転者が主観的に感じている転舵量に較べ、実際にステアリングホイール２０１を操作する転舵量が減少するということが起こる。

また、ヒトは、物体を把持する際、指と物体の接触部分にて皮膚変形初期の情報を検出し、この情報をフィードバックし、把持力を制御しているという知見もある（参考文献１：Vaughan G.macefield,Charlotte Hager-Ross,and Roland S. Johansson:“Control of grip force during restraint of an object held between finger and thumb: responses of cutaneous afferents from the digits”, Exp.Brain Res., vol.108, pp.155-171, 1996）、（参考文献２： Roland S. Johansson, Charlotte Hager, and Lars Backstrom:“Somatosensory control of precision grip during unpredictable pulling loads”, Exp.Brain Res., vol.89, pp.204-213, 1992 ）。

したがって、このリム２０１ａのグリップ径の変化によるステアリングホイール２０１の転舵量の減少は、被験者の反射的で無意識な反応の結果であるといえる。

また、上述したように、リム２０１ａのグリップ径の変化によるステアリングホイール２０１の転舵量の減少は、被験者の反射的で無意識な反応の結果であるため、グリップ径の変化後の時間経過と共に、グリップ径を変化させる前の転舵量へと回復して被験者の主観的な転舵量に一致するようになる。

このように運転者の掌に対する機械的刺激の付与による転舵量の減少は、ステアリングホイールのグリップ径の変化に対して過渡的に現れる現象である。また、運転者による無意識の反応であるため、機械的刺激を付与したことによる運転者との操作干渉もないため、このような機能を車両に搭載した場合、良好に運転支援を行うことができる。

以上のような、測定結果及び知見に基づき、本発明の第１の実施の形態として示す運転支援装置１は、車両状態情報検出装置３１によって検出される車両状態情報、周囲環境情報取得装置３２によって検出される周囲環境情報に基づき、把持部位駆動装置２１を駆動制御し、運転者が車両運転中に把持しているステアリングホイール１０の把持部位１３の形状を変化させて運転者に機械的刺激を与えることで、必要以上の転舵量で車両を転舵させるようなステアリングホイール１０の転舵を運転者に知覚させ、無意識の反応として運転者が行う転舵量を減少させる方向のステアリング操作を起こさせることで運転支援をする。

再び、図１を用いて、本発明の第１の実施の形態として示す運転支援装置１の構成について説明をする。

ステアリングホイール１０は、車両の進行方向を変えるために運転者が操作するパーツである。ステアリングホイール１０を運転者が回転操作すると、回転力がステアリングシャフトを介して、ステアリングギヤに伝わり、タイヤの向きが変わる。

ステアリングホイール１０のリム１１の運転者が把持する把持部位１３には、把持部位の形状を変化させる把持部位駆動装置２１が備えられている。この把持部位駆動装置２１の詳細な構成については、後で説明をする。

車両状態情報検出装置３１は、走行している車両の現在の車両状態を示した車両状態情報を検出し、検出した車両状態情報を信号処理装置４０の信号入力部４１に出力する。

車両状態情報検出装置３１は、例えば、車両速度を検出する車速センサ、ステアリングホイール１０の転舵角速度を検出する転舵角速度センサ、ステアリングホイール１０の転舵角加速度を検出する転舵角加速度センサ、ヨー角速度を検出するヨーレイトセンサ、ロール角を検出するロールレイトセンサ、ピッチング角を検出するピッチングレイトセンサといったセンサである。また、エンジン回転数センサ、シフトポジションセンサ、アクセルセンサ、ブレーキスイッチセンサ、方向指示センサなども備えている。なお、転舵角速度センサ、転舵角加速度センサは、いずれか一つが備えられていればよい。

車両状態情報検出装置３１は、車両状態情報として、少なくとも転舵角速度センサによって検出されるステアリングホイール１０の転舵角速度、若しくは転舵角加速度センサによって検出される転舵角加速度を信号処理装置４０の信号入力部４１に出力する。

周囲環境情報取得装置３２は、主にナビゲーションシステムから構成され、ナビゲーションシステムで利用される情報を、信号処理装置４０に送信することで、ステアリングホイール１０の把持部位駆動装置２１の制御処理に、自車両が走行している道路の道路環境情報を始めとする車両の周囲環境を特徴付ける各種情報を利用できるようにする。

また、周囲環境情報取得装置３２は、路面センサ、車線検出センサ、車両前方の障害物を検出する前方障害物センサ、雨滴を検出するレインセンサなども備えている。

信号処理装置４０は、車両状態情報検出装置３１、周囲環境情報取得装置３２からそれぞれ出力される車両状態情報と周囲環境情報とを入力し、制御部４２に出力する入力インターフェースである信号入力部４１と、制御部４２と、記憶部４３と、制御信号出力部４４とを備える。

信号処理装置４０は、車両状態情報検出装置３１から出力される車両状態情報、周囲環境情報取得装置３２から出力される周囲環境情報に基づき、制御信号生成して、ステアリングホイール１０の把持部位駆動装置２１を制御する。

制御部４２は、信号処理装置４０を統括的に制御する制御手段であり、記憶部４３に格納された実行プログラムを実行して、信号入力部４１を介して入力される車両状態情報、周囲環境情報に基づき把持部位駆動装置２１を制御する制御信号を生成する。

記憶部４３は、信号処理装置４０による制御処理において、制御部４２で実行される実行プログラムや、制御部４２で読み込まれる各種パラメータを格納しているメモリである。また、記憶部４３のメモリ領域は、制御部４２での制御処理を実行する際の作業領域として使用される。

制御信号出力部４４は、制御部４２で生成された制御信号を把持部位駆動装置２１に応じた電気信号に変換し、把持部位駆動装置２１へと供給する出力インターフェースである。

このような構成の運転支援装置１は、車両状態情報検出装置３１によって検出される車両状態情報、周囲環境情報取得装置３２によって取得される周囲環境情報に基づき、ステアリングホイール１０の把持部位１３に設けられた把持部位駆動装置２１を制御して、運転者の掌に機械的刺激を付与することで、運転者の過剰なステアリング操作を無意識に抑制させることができる。

（ステアリングホイールの一般的な構成）
続いて、把持部位駆動装置２１を搭載したステアリングホイール１０の詳細な構成について説明する前に、図５を用いて、把持部位駆動装置２１を組み込む、一般的なステアリングホイール５の構造について説明をする。なお、図５に示すステアリングホイール５において、後述するステアリングホイール１０と共通する部材などは説明のため同一符号を付す。

図５（ａ）は、一般的なステアリングホイール５の外観を示した概略図である。図５（ａ）に点線で示したリム１１の把持部位１３は、ステアリングホイール５を操作する際に運転者が主に把持する箇所である。

図５（ｂ）は、この把持部位１３を中心に拡大して示した図である。把持部位１３を含め、ステアリングホイール５のリム１１並びにスポーク１２の一部は、柔らかい表皮１４で覆われており、運転者がリム１１を把持した際の触覚を良好に保つ。この表皮１４は、図５（ｃ）に一部分を示すような形状に裁断した合成皮革や本革などを、糸などでステアリングホイール５に縫合して取り付けることになる。

図５（ｄ）に、図５（ｂ）に示すＡＡ断面でステアリングホイール５のリム１１を切断した断面図を示す。図５（ｄ）に示すように、ステアリングホイール５のリム１１は、ステアリングホイール５に機械的強度を与える芯金１５を中央に配し、その周りに、例えば、ウレタンなどからなる緩衝材１６を配している。緩衝材１６は、運転者がリム１１を把持した際の圧力をステアリングホイール５に十分伝えると共に、長時間の把持でも運転者の疲労を軽減させるために用いられる。この緩衝材１６の上に、上述した表皮１４が被せられることになる。

ステアリングホイール１０は、このようなステアリングホイール５に把持部位駆動装置２１を搭載させることでなる。把持部位駆動装置２１は、上述したように、把持部位１３を運転者が把持した際に運転者の掌に対して機械的刺激を与えるように、把持部位１３の形状を変形させる機構となっている。

したがって、把持部位駆動装置２１は、把持部位１３のリム１１の寸法変化（グリップ径の変化）、リム１１の表面形状の変化といった把持部位１３の形状変化を実行できればどのような構成であってもよく、様々な構成が考えられるが、本発明の第１の実施の形態として示す運転支援装置１では、一例として、以下に、電気的に駆動される物理的な部材を利用して把持部位１３の形状を変化させるタイプ、流体の圧力変化を利用して把持部位１３の形状を変化させるタイプ、所定の条件で変形する金属を利用して把持部位１３の形状を変化させるタイプといった３タイプの把持部位駆動装置２１について説明をする。

「電気的に駆動される物理的な部材を利用して把持部位１３の形状を変化させるタイプ」

まず、図６乃至図１０を用いて、電気的に駆動される物理的な部材として、ステッピングモータで回転される回転子を用いた把持部位駆動装置２１Ａについて説明をする。

把持部位駆動装置２１Ａは、図５（ａ）に示すステアリングホイール５と同じ外観を有するステアリングホイール１０の左右の把持部位１３近傍のリム１１、スポーク１２内部に設けられている。図７は、図６に示す矢印Ｂ方向から、把持部位駆動装置２１Ａを備えたステアリングホイール１０内部を透視した様子を示した図である。

図７に示すように把持部位駆動装置２１Ａは、スポーク１２内部の芯金１５に取り付けられたステッピングモータ５１と、ステッピングモータ５１のモータ軸に取り付けられた回転子５２と、回転子５２が回転することでステアリングホイール１０内部からリム１１のグリップ径を押し広げる作用を把持部位１３全体に伝えるリテーナ５３とを備えている。

図８（ａ）は、把持部位１３近傍の表皮１４を示した図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）のＣＣ断面で切断した様子を示した図である。図８（ｂ）に示すように、リテーナ５３は、把持部位１３のリム１１、スポーク１２の形状に合わせてＴ字型をしており、把持部位１３の表皮１４の裏側に取り付けられる。図８（ｂ）では、片側のみしか示していないが、リテーナ５３は、緩衝材１６が巻かれた芯金１５を介して対向する表皮１４の裏側にも配されることになる。

図９に、図６に示すＤＤ断面でリム１１を切断した様子を示す。図９に示すように、リテーナ５３は、緩衝材１６と表皮１４との間に配されている。リテーナ５３は、例えば、弾性を有する金属の薄肉板や樹脂成型品などを用いることができる。

また、図９に示すように、緩衝材１６を覆ってリム１１に表皮１４を取り付ける際、例えば、縫合箇所においてゴム糸を編み込んだ繊維状の伸縮部材５４を用いる。

図１０（ａ）、図１０（ｂ）は、図７に示すＥＥ断面でスポーク１２を切断した様子を示した図である。図１０（ａ）、図１０（ｂ）は、それぞれ、把持部位１３の形状を変化させる前の断面、把持部位１３の形状を変化させた後の断面である。

図１０（ａ）、図１０（ｂ）に示すように、回転子５２は、ステッピングモータ５１に駆動され、当該回転子５２の長手方向がリテーナ５３と垂直となる方向に回転した場合に、伸縮部材５４の弾性力に抗して、対向するように配置された２枚のリテーナ５３を互いに引き離すように押し広げ把持部位１３の形状を変化させる。

上述したように、リテーナ５３は、ステアリングホイール１０のリム１１からスポーク１２にかけて配されたＴ字型の形状をしているため、スポーク１２の芯金１５に取り付けられたステッピングモータ５１により駆動される回転子５２による作用を把持部位１３全体に伝えることができる。

また、把持部位１３の形状を変化させた状態から、ステッピングモータ５１を逆回転させるなどして回転子５２を初期状態に戻すと、伸縮部材５４の弾性力によりリテーナ５３、表皮１４は、速やかに形状変化前の状態に戻ることになる。

このように、ステアリングホイール１０の把持部位１３内部に設けられた把持部位駆動装置２１Ａは、ステッピングモータ５１の駆動により回転子５２が回転することで、把持部位１３のグリップ径を大きくすることができる。したがって、把持部位１３を把持している運転者の掌に対して機械的刺激を付与することができる。

また、上述した説明では、図１０（ａ）に示す状態から図１０（ｂ）に示す状態というように、ステアリングホイール１０の把持部位１３のグリップ径を大きくすることで、運転者の掌に対して機械的刺激を付与している。これとは逆に、図１０（ｂ）に示す状態を初期状態として、図１０（ａ）に示す状態へとグリップ径が小さくなるように把持部位１３を変化させることで、運転者の掌に機械的刺激を付与するようにしてもよい。

次に、図１１乃至図１４を用いて、電気的に駆動される物理的な部材として、ステッピングモータで回転される螺旋状の金属板を用いた把持部位駆動装置２１Ｂについて説明をする。

把持部位駆動装置２１Ｂは、図５（ａ）に示すステアリングホイール５と同じ外観を有するステアリングホイール１０の左右の把持部位１３近傍のリム１１、スポーク１２内部に設けられている。図１２は、図１１に示す矢印Ｆ方向から、把持部位駆動装置２１Ｂを備えたステアリングホイール１０内部を透視した様子を示した図である。

図１２に示すように把持部位駆動装置２１Ｂは、リム１１の芯金１５に取り付けられたステッピングモータ６１と、リム１１の芯金１５に対して螺旋状に巻き付け、一端をステッピングモータ６１のモータ軸に、他端を芯金１５に固定させた弾性を有する金属薄肉板６２とを備えている。

図１３（ａ）、図１４（ａ）は、図１２に示すＧＧ断面でリム１１を切断した様子示した図である。図１３（ａ）、図１４（ａ）は、それぞれ、把持部位１３の形状を変化させる前の断面、把持部位１３の形状を変化させた後の断面である。

図１３（ａ）に示すように、緩衝材１６をリム１１に表皮１４を取り付ける際、例えば、縫合箇所においてゴム糸を編み込んだ繊維状の伸縮部材６３を用いる。

図１３（ｂ）は、図１３（ａ）に示すＨＨ断面でリム１１を切断した様子示した図である。図１３（ａ）、（ｂ）に示すように、通常状態において、金属薄肉板６２は、弾性力に抗する方向で芯金１５に、ステッピングモータ６１によって螺旋状に巻き付けられている。

図１４（ｂ）は、図１４（ａ）に示すＩＩ断面でリム１１を切断した様子を示した図である。図１４（ａ）、（ｂ）に示すように、芯金１５に螺旋状に巻き付けられている金属薄肉板６２の巻き付けを緩める方向にステッピングモータ６１を回転させると、金属薄肉板６２の弾性力により、伸縮部材６３の弾性力に抗して、緩衝材１６、表皮１４が押し広げられ把持部位１３の形状を変化させることができる。

また、把持部位１３の形状を変化させた状態から、ステッピングモータ６１を逆回転させるなどして金属薄肉板６２を芯金１５に巻き付けて初期状態に戻すと、伸縮部材６３の弾性力により緩衝材１６、表皮１４は速やかに形状変化前の状態に戻ることになる。

このように、ステアリングホイール１０の把持部位１３内部に設けられた把持部位駆動装置２１Ｂは、ステッピングモータ６１の駆動により金属薄肉板６２の芯金１５に対する巻き付けを緩めることで、金属薄肉板６２の弾性力により把持部位１３のグリップ径を大きくすることができる。したがって、把持部位１３を把持している運転者の掌に対して機械的刺激を付与することができる。

なお、金属薄肉板６２は、芯金１５に螺旋状に巻き付けるようにしたが、緩衝材１６に対して同様に螺旋状に巻き付けることもできる。この場合も、金属薄肉板６２を芯金１５に巻き付けた時と同様に、ステッピングモータ５１の駆動により、金属薄肉板６２が弾性力のある方向に緩められた場合に、把持部位１３のグリップ径を大きくするように、把持部位１３の形状を変化させることができる。したがって、把持部位１３を把持している運転者の掌に対して機械的刺激を付与することができる。

また、上述した説明では、図１３（ａ）、（ｂ）に示す状態から図１４（ａ）、（ｂ）に示す状態というように、ステアリングホイール１０の把持部位１３のグリップ径を大きくすることで、運転者の掌に対して機械的刺激を付与している。これとは逆に、図１４（ａ）、（ｂ）に示す状態を初期状態として、図１３（ａ）、（ｂ）に示す状態へとグリップ径が小さくなるように把持部位１３を変化させることで、運転者の掌に機械的刺激を付与するようにしてもよい。

続いて、図１５乃至図１８を用いて、電気的に駆動される物理的な部材として、ステッピングモータで回転される回転子を用いた把持部位駆動装置２１Ｃについて説明をする。

把持部位駆動装置２１Ｃは、図５（ａ）に示すステアリングホイール５と同じ外観を有するステアリングホイール１０の左右の把持部位１３近傍のリム１１、スポーク１２内部に設けられている。図１６は、図１５に示す矢印Ｊ方向から、把持部位駆動装置２１Ｃを備えたステアリングホイール１０内部を透視した様子を示した図である。

図１６に示すように把持部位駆動装置２１Ｃは、リム１１の芯金１５の内部に取り付けられたステッピングモータ７１と、ステッピングモータ７１のモータ軸に取り付けられた回転子７２とを備えている。

図１７は、図１６に示すＫＫ断面でステアリングホイール１０を切断した様子を示した図である。ステッピングモータ７１は、リム１１の略中央位置となるようにスポーク１２の芯金１５で固定保持されている。つまり、ステッピングモータ７１のモータ軸は、リム１１の略中央に位置することになる。このように配置されたステッピングモータ７１のモータ軸には、リム１１の円周方向を長手方向とする回転子７２が取り付けられている。

図１８（ａ）、図１８（ｂ）は、図１５に示すＬＬ断面でリム１１を切断した様子示した図である。図１８（ａ）、図１８（ｂ）は、それぞれ、把持部位１３の形状を変化させる前の断面、把持部位１３の形状を変化させた後の断面である。

図１８（ａ）、図１８（ｂ）に示すように、把持部位駆動装置２１Ｃをステアリングホイール１０内に設けるにあたり、リム１１内に設けられている芯金１５、緩衝材１６は、図５（ｄ）で示した構成と若干異なっている。図１８（ａ）に示すように、芯金１５と緩衝材１６とは、ステッピングモータ７１に取り付けられ、リム１１の円周方向を長手方向とする回転子７２を包み込むように配置される。

つまり、芯金１５と緩衝材１６とを組み合わせることで形成された中空構造のステアリングホイール１０の芯部材内部に、ステッピングモータ７１のモータ軸に取り付けられた回転子７２が配されることになる。

図１８（ａ）、図１８（ｂ）に示すように、回転子７２には、表面に複数の凸部が形成されており、緩衝材１６には、把持部位１３を変形させない通常状態において、この凸部と嵌合する凹部が形成されている。

図１８（ａ）、図１８（ｂ）に示すように、リム１１に表皮１４を取り付ける際、例えば、縫合箇所においてゴム糸を編み込んだ繊維状の伸縮部材７３を用いる。

図１８（ａ）、図１８（ｂ）に示すように、回転子７２は、ステッピングモータ７１で駆動され、通常状態において嵌合されていた回転子７２の凸部が緩衝材１６の凹部から外れると、回転子７２の凸部が緩衝材１６を押し広げ、伸縮部材７３の弾性力に抗して、把持部位１３の形状を変化させる。

また、把持部位１３の形状を変化させた状態から、ステッピングモータ７１を逆回転させるなどして回転子７２の凸部を緩衝材１６の凹部に嵌合させて初期状態に戻すと、伸縮部材７３の弾性力により押し広げられていた緩衝材１６、表皮１４は、速やかに形状変化前の状態に戻ることになる。

このように、ステアリングホイール１０の把持部位１３に設けられた把持部位駆動装置２１Ｃは、ステッピングモータ７１の駆動により回転子７２が回転することで、把持部位１３のグリップ径を大きくすることができる。したがって、把持部位１３を把持している運転者の掌に対して機械的刺激を付与することができる。

また、上述した説明では、図１８（ａ）に示す状態から図１８（ｂ）に示す状態というように、ステアリングホイール１０の把持部位１３のグリップ径を大きくすることで、運転者の掌に対して機械的刺激を付与している。これとは逆に、図１８（ｂ）に示す状態を初期状態として、図１８（ａ）に示す状態へとグリップ径が小さくなるように把持部位１３を変化させることで、運転者の掌に機械的刺激を付与するようにしてもよい。

このような把持部位駆動装置２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃは、信号処理装置４０によって制御される。信号処理装置４０の制御部４２は、ステッピングモータ５１、６１、７１の回転速度、回転量を制御して、把持部位１３のグリップ径の変化速度、変化量を制御する。

「流体の圧力変化を利用して把持部位１３の形状を変化させるタイプ」
まず、図１９乃至図２１を用いて、把持部位駆動装置２１Ｄについて説明をする。把持部位駆動装置２１Ｄは、図５（ａ）に示すステアリングホイール５と同じ外観を有するステアリングホイール１０の左右の把持部位１３近傍のリム１１、スポーク１２内部に設けられている。図２０（ａ）は、図１９に示すＭＭ断面にて、把持部位駆動装置２１Ｄを備えたステアリングホイール１０のリム１１を切断した様子を示した図である。図２０（ａ）に示すように、リム１１に表皮１４を取り付ける際、例えば、縫合箇所においてゴム糸を編み込んだ繊維状の伸縮部材８６を用いる。

また、図２０（ｂ）は、図２０（ａ）に示すＮＮ断面でリム１１を切断した様子を示した図である。

把持部位駆動装置２１Ｄは、図２０（ｂ）に示すように、リム１１内部の芯金１５と緩衝材１６との間に設けられ、流体が封入された流体封入空間８４と、流体封入空間８４に封入された流体を圧縮する可動部８２とを備えている。

可動部８２には電磁石８１が備えられており、流体封入空間８４を介して電磁石８１の磁力が及ぶ位置に別の電磁石８３が備えられている。この電磁石８１、８３は、信号処理装置４０から出力された電気信号に応じて同一極性の磁力、又は反対の極性の磁力を発することになる。

信号処理装置４０が、互いに逆極性の磁力が発生するような電気信号を電磁石８１、８３出力した場合、電磁石８１、８３は引き合うため、可動部８２が流体封入空間８４を縮める方向へと可動し、流体封入空間８４に封入された流体を圧縮する。流体封入空間８４に封入された流体が圧縮されると、伸縮部材８６の弾性力に抗して、当該流体封入空間８４を形成している緩衝材１６が表皮１４と共に外側へと押し広げられるため把持部位１３が変化することになる。

また、信号処理装置４０が、同一極性の磁力が発生するような電気信号を電磁石８１，８３に出力した場合、電磁石８１、８３は反発するため、可動部８２が流体封入空間８４を広げる方向へと可動し、流体封入空間８４に封入された流体の圧力を下げることになる。流体封入空間８４の圧力が下がると、伸縮部材８６の弾性力により、緩衝材１６、表皮１４は速やかに形状変化前の状態に戻ることになる。

このように、ステアリングホイール１０の把持部位１３内部に設けられた把持部位駆動装置２１Ｄは、電磁石８１、８３の磁力を制御することで可動する可動部８２により、流体が封入された流体封入空間８４を圧縮することで把持部位１３のグリップ径を大きくすることができる。したがって、把持部位１３を把持している運転者の掌に対して機械的刺激を付与することができる。

また、把持部位駆動装置２１Ｄは、図２１（ａ）、（ｂ）に示すように、電磁石８３に代えて、流体封入空間８４内に弾性体８５を用いた構成とすることもできる。なお、図２１（ａ）は、図１９に示すＭＭ断面にて、把持部位駆動装置２１Ｄを備えたステアリングホイール１０のリム１１を切断した様子を示した図であり、図２１（ｂ）は、図２１（ａ）に示すＯＯ線でリム１１を切断した様子を示した図である。

把持部位駆動装置２１Ｄをこのように構成した場合、信号処理装置４０が、電磁石８１に対して電気信号を出力して磁力を発生させると、電磁石８１が対向する位置にある芯金１５と引き合い、弾性体８５の弾性力に抗して可動部８２が可動し流体封入空間８４に封入された流体が圧縮される。流体封入空間８４に封入された流体が圧縮されると、伸縮部材８６の弾性力に抗して、当該流体封入空間８４を形成している緩衝材１６が表皮１４と共に外側へと押し広げられるため把持部位１３が変化することになる。

また、信号処理装置４０は、電磁石８１への電気信号の出力を停止すると、弾性体８５の弾性力により可動部８２が流体封入空間８４を広げる方向へと可動し、流体封入空間８４に封入された流体の圧力が下がることになる。流体封入空間の圧力が下がると、伸縮部材８６の弾性力により、緩衝材１６、表皮１４は速やかに形状変化前の状態に戻ることになる。

このように、ステアリングホイール１０の把持部位１３内部に設けられた把持部位駆動装置２１Ｄは、電磁石８１の磁力を制御することで可動する可動部８２により、流体が封入された流体封入空間８４を圧縮することで把持部位１３のグリップ径を大きくすることができる。したがって、把持部位１３を把持している運転者の掌に対して機械的刺激を付与することができる。

また、上述した説明では、ステアリングホイール１０の把持部位１３のグリップ径を大きくすることで、運転者の掌に対して機械的刺激を付与している。これとは逆に、グリップ径が小さくなるように把持部位１３を変化させることで、運転者の掌に機械的刺激を付与するようにしてもよい。

続いて、図２２乃至図２４を用いて、把持部位駆動装置２１Ｅについて説明をする。

把持部位駆動装置２１Ｅは、図５（ａ）に示すステアリングホイール５と同じ外観を有するステアリングホイール１０の左右の把持部位１３近傍のリム１１、スポーク１２内部に設けられている。図２３は、図２２に示すＱＱ断面にて、把持部位駆動装置２１Ｅを備えたステアリングホイール１０のリム１１を切断した様子を示した図であり、また、図２４は、図２２に示すＰＰ断面でステアリングホイール１０を切断した様子を示した図である。

図２３、図２４に示すように把持部位駆動装置２１Ｅは、流体を供給するスポーク１２内の芯金に取り付けたポンプ９１と、ポンプ９１にて供給される流体をリム１１内部の緩衝材１６と表皮１４との間に供給するチューブ９２とを備えている。チューブ９２には、把持部位１３を変化させる前の通常状態において既に流体が注入されており、把持部位１３を変化させる際には、ポンプ９１からさらに流体を注入することになる。また、ポンプ９１は、チューブ９２に対する流体の供給に代えて、圧力をかけるようにしてもよい。

図２４に示すように、リム１１に表皮１４を取り付ける際、例えば、縫合箇所においてゴム糸を編み込んだ繊維状の伸縮部材９５を用いる。

信号処理装置４０が、ポンプ９１に対して流体の供給又は圧力をかけるよう指示をする制御信号を出力すると、ポンプ９１は、チューブ９２に対してさらなる流体の供給又は圧力をかける。これに応じて、チューブ９２は、伸縮部材９５の弾性力に抗して表皮１４を外側へと押し広げるため把持部位１３が変化することになる。

また、信号処理装置４０が、ポンプ９１に対して、チューブ９２に注入した流体を抜く又は圧力を開放するよう制御することで、伸縮部材９５の弾性力により、表皮１４は速やかに形状変化前の状態に戻ることになる。

このように、ステアリングホイール１０の把持部位１３内部に設けられた把持部位駆動装置２１Ｅは、リム１１内部に配されたチューブ９２内の流体の量又は圧力制御をすることで、把持部位１３のグリップ径を大きくすることができる。したがって、把持部位１３を把持している運転者の掌に対して機械的刺激を付与することができる。

また、上述した説明では、ステアリングホイール１０の把持部位１３のグリップ径を大きくすることで、運転者の掌に対して機械的刺激を付与している。これとは逆に、チューブ９２に圧力がかかった状態を初期状態とし、減圧してグリップ径が小さくなるように把持部位１３を変化させることで、運転者の掌に機械的刺激を付与するようにしてもよい。

次に、図２５乃至図２８を用いて、把持部位駆動装置２１Ｆについて説明をする。

把持部位駆動装置２１Ｆは、図５（ａ）に示すステアリングホイール５と同じ外観を有するステアリングホイール１０の左右の把持部位１３近傍のリム１１、スポーク１２内部に設けられている。図２６は、図２５に示すＲＲ断面にて、把持部位駆動装置２１Ｅを備えたステアリングホイール１０のリム１１を切断した様子を示した図であり、図２７（ａ）は、図２５に示すＳＳ断面で、リム１１を切断した様子を示した図である。また、図２７（ｂ）は、図２７（ａ）のＴＴ断面でリム１１を切断した様子を示した図である。

図２７（ａ）に示すように、リム１１に表皮１４を取り付ける際、例えば、縫合箇所においてゴム糸を編み込んだ繊維状の伸縮部材１０５を用いる。

把持部位駆動装置２１Ｆでは、芯金１５は、中空構造をなし流体が入れられている。この芯金１５内部の流体が入れられた流体空間１０２には、スポーク１２内部の芯金１５に取り付けられたポンプ１０１から、チューブ１０３を介して流体又は圧力が供給されるようになっている。

図２７（ｂ）に示すように、緩衝材１６は、断面形状が波状とされた形状をしており、表皮１４とは、径が太くなる箇所である接合部ＡＧのみが接着されている。つまり、隣あう接合部ＡＧの間の、緩衝材１６の径が細くなる箇所は、表皮１４と接着されないため、表皮１４と、緩衝材１６との間にはリング状の空間ＲＳが複数形成されることになる。

この複数の空間ＲＳには、流体空間１０２から、芯金１５、緩衝材１６を通過して流体を供給できるように流体供給路１０４が形成されている。

信号処理装置４０が、ポンプ１０１に対して流体の供給又は圧力をかけるよう指示をする制御信号を出力すると、ポンプ１０１は流体空間１０２に対してさらなる流体の供給又は圧力をかける。これに応じて、流体空間１０２は、伸縮部材１０５の弾性力に抗して、流体供給路１０４を介して表皮１４を押し広げ、リング状の空間ＲＳを膨張させるため、図２８（ｂ）に示すように、把持部位１３が変化することになる。

また、信号処理装置４０は、ポンプ１０１に対して、流体空間１０２に注入した流体を抜く又は圧力を開放するよう制御することで、伸縮部材１０５の弾性力により、表皮１４は速やかに形状変化前の図２７（ｂ）に示すような状態に戻ることになる。

このように、ステアリングホイール１０の把持部位１３内部に設けられた把持部位駆動装置２１Ｆは、芯金１５内に形成された流体空間１０２内の流体の量又は圧力制御をすることで、流体供給路１０４を介して流体空間１０２と接続されているリング状の空間ＲＳを膨張させて把持部位１３のグリップ径を大きくすることができる。したがって、把持部位１３を把持している運転者の掌に対して機械的刺激を付与することができる。

また、信号処理装置４０は、ポンプ１０１に対して図２７（ｂ）の状態を初期状態として、流体を抜く又は圧力を減じることで、リング状の空間ＲＳを収縮させて図２８（ａ）に示すように、グリップ径を小さくして把持部位１３を変化させることもできる。

さらに、図２８（ａ）に示す収縮状態を初期状態として、図２８（ｂ）に示す膨張状態となるように制御することで把持部位１３を変化させることもできるし、逆に、図２８（ｂ）に示す膨張状態を初期状態とし、図２８（ａ）に示す収縮状態となるように制御することで把持部位１３を変化させることもできる。

つまり、初期状態から流体の圧力変化によって、把持部位１３の形状を変化させるように制御することで、運転者の掌に対して所望の機械的刺激を付与する。

このような把持部位駆動装置２１Ｄ、２１Ｅ、２１Ｆは、信号処理装置４０によって制御される。信号処理装置４０の制御部４２は、電磁石８１、８３の磁力を制御することで、可動部８２の駆動量、駆動速度を調整し、把持部位１３のグリップ径の変化速度、変化方向、変化量を制御する。

また、信号処理装置４０の制御部４２は、ポンプ９１、１０１からの供給流量、供給圧力、供給速度などを制御することで、把持部位１３のグリップ径の変化速度、変化方向、変化量を制御する。

「所定の条件で変形する金属を利用して把持部位１３の形状を変化させるタイプ」
次に、図２９乃至図３０を用いて、把持部位駆動装置２１Ｇについて説明をする。把持部位駆動装置２１Ｇは、図５（ａ）に示すステアリングホイール５と同じ外観を有するステアリングホイール１０の左右の把持部位１３近傍のリム１１、スポーク１２内部に設けられている。図３０は、図２９に示す、ＵＵ断面で、把持部位駆動装置２１Ｇを備えたステアリングホイール１０のリム１１を切断した様子を示した図である。

図３０（ａ）に示すように、把持部位駆動装置２１Ｇは、芯金１５に対して端部１１１ａで固定された金属片１１１と、金属片１１１に積層された圧電素子１１２とを備えている。

信号処理装置４０が、圧電素子１１２に電圧を印加した場合、当該圧電素子１１２が金属片１１１の面内で伸び縮し歪むため金属片１１１もこれに伴い、図３０（ｂ）に示すように反り返るように変形する。

したがって、緩衝材１６、表皮１４は、反り返った金属片１１１により押し広げられるため、把持部位１３が変化することになる。

このように、ステアリングホイール１０の把持部位１３内部に設けられた把持部位駆動装置２１Ｇは、金属片１１１に積層した圧電素子１１２に印加する電圧を制御して、金属片１１１の形状を変化させることで、把持部位１３のグリップ径を大きくすることができる。したがって、把持部位１３を把持している運転者の掌に対して機械的刺激を付与することができる。

また、上述した説明では、図３０（ａ）に示す状態から図３０（ｂ）に示す状態というように、ステアリングホイール１０の把持部位１３のグリップ径を大きくすることで、運転者の掌に対して機械的刺激を付与している。これとは逆に、図３０（ｂ）に示す状態を初期状態として、図３０（ａ）に示す状態へとグリップ径が小さくなるように把持部位１３を変化させることで、運転者の掌に機械的刺激を付与するようにしてもよい。

このような把持部位駆動装置２１Ｅは、信号処理装置４０によって制御される。信号処理装置４０の制御部４２は、圧電素子１１２に印加する電圧により、把持部位１３のグリップ径の変位量、変化速度(周波数)を制御する。

また、圧電素子１１２を積層した金属片１１１の代わりに形状記憶合金と温度を与える熱発生装置を用いてもよい。ただし、運転者が温度の影響で把持部位１３から手を離すことがないように、緩衝材１６に断熱材を用い、形状記憶合金と熱発生装置は芯金１５と緩衝材１６との間に配置する。あるいは形状記憶合金の形状変化温度と把持部位１３の常温の温度差を、形状変化が認められる範囲内で最少にする。

（運転支援装置１の処理動作）
続いて、図３１に示すフローチャートを用いて、運転支援装置１の処理動作について説明をする。

ステップＳ１において、車両状態情報検出装置３１の転舵角速度センサ又は転舵角加速度センサによって転舵角速度又は転舵角加速度を検出する。検出された転舵角速度又は転舵角加速度は、信号処理装置４０の信号入力部４１を介して制御部４２に出力される。

ステップＳ２において、制御部４２は、転舵角速度又は転舵角加速度とそれぞれに対応する所定の閾値とを比較し、所定の閾値を超えたかどうかを判断する。制御部４２は、転舵角速度又は転舵角加速度が、所定の閾値を超えた場合には、ステップＳ３へと進め、超えなかった場合には、ステップＳ１へと戻る。

なお、この転舵角速度又は転舵角加速度との比較に用いられる所定の閾値は、常に一定デフォルト値を用いることもできるし、車両状態情報検出装置３１によって検出される車両状態情報や、周囲環境情報取得装置３２によって取得される周囲環境情報に応じて適宜変更するようにすることもできる。

例えば、車両速度に応じて異なる閾値をテーブルとして記憶部４３に用意しておき、車両状態情報検出装置３１の車速センサで車両速度が検出されたことに応じて、対応する閾値を選択して用いるようにしてもよい。

ステップＳ３において、制御部４２は、車両状態情報検出装置３１によって検出される転舵角速度又は転舵角加速度以外の車両状態情報を取得する。

ステップＳ４において、制御部４２は、周囲環境情報取得装置３２によって取得される周囲環境情報を取得する。

ステップＳ５において、制御部４２は、取得された転舵角速度又は転舵角加速度、車両状態情報、周囲環境情報から、現在のステアリングホイール１０の操作は、回避運転であるのかどうかを判断する。

例えば、制御部４２は、車両状態情報検出装置３１の前方障害物センサによって検出される情報より、車両の前方にある障害物が自車両へ相対的に接近していて、現在の障害物までの距離と接近する速度から算出される時間より、この障害物が自車両と衝突すると判断した場合には、今回のステアリングホイール１０の操作は回避運転を示す操作であるとしてステップＳ１へと戻る。

また、走行中に、方向指示器を作動させずに車線を逸脱するような転舵が検出された場合にも、制御部４２は、今回のステアリングホイール１０の操作は回避運転を示す操作であるとしてステップＳ１へと戻る。

ステップＳ６において、制御部４２は、把持部位駆動装置２１を制御する制御信号を生成し、制御信号出力部４４を介してステアリングホイール１０の把持部位駆動装置２１に出力する。

ステップＳ７において、把持部位駆動装置２１は、制御信号出力部４４から出力された制御信号に基づきステアリングホイール１０の把持部位１３の形状を変化させる。

ステップＳ８において、制御部４２は、把持部位駆動装置２１に制御信号を供給してから所定の時間経過したかどうかを判断し、経過した場合にはステップＳ９へと進み、経過していない場合には、機械的刺激を付与し続けながら待機状態を継続する。

ステップＳ９において、制御部４２は、把持部位駆動装置２１に制御信号を供給してから所定の時間経過したことに応じて、把持部位駆動装置２１を制御して把持部位１３を変化させる前の初期状態へと戻す。このとき、制御部４２は、ステップＳ６において、把持部位１３を変化させた速度よりも遅い速度で初期状態へと戻す。

これにより、把持部位１３を変化させることで、運転者の掌に与えた機械的刺激により減少したステアリングホイール１０の実際の転舵量を、意図的に運転者が感じる主観的な転舵量へと近づけてやることができる。これにより、転舵量の減少を過渡的な変化であるとすることができる。

また、機械的刺激を付与した後、その状態を所定の時間継続した場合でも、運転者が主観的に感じるステアリングホイール１０の転舵量と、実際の転舵量との差は、実際の転舵量へと近づく方向で解消されるため、ステップＳ９、ステップＳ１０を実行しないようにすることもできる。

この場合、次のルーチンにおけるステップＳ７での把持部位駆動装置２１の動作を、変化状態が保たれたままの状態から初期状態へと戻すことで、把持部位１３を変化させ、運転者の掌に機械的刺激を付与すればよい。

［第２の実施の形態］
続いて、本発明の第２の実施の形態として示す運転支援装置２について説明をする。上述した第１の実施の形態として示した運転支援装置１では、運転者の掌に対してステアリングホイール１０の把持部位１３の形状変化により機械的刺激を付与することで、必要以上の転舵量で車両を転舵させるようなステアリングホイール１０の操舵を運転者に知覚させ、無意識の反応として運転者が行う転舵量を減少させる方向のステアリング操作を起こさせることで運転支援をしていた。

ところで、電気刺激を行うことによって，運転者は把持部位が変形した場合と同じ触覚を知覚し、把持部位が変形した場合と同様の効果が得られる。また、人の皮膚の触覚受容器（機械受容器）の中で，接触すべりに敏感なマイスナー小体は１００Ｈｚ以下の周波数で感度よく接触すべりを知覚することができる（参考文献３：R.S.J.et al.:“Tactile Afferent Signals in the Control of Precision Grip”,M.Jeanneod ed, Attention and Performance, vol.13, pp.677-713,1990）。

言い換えれば、第１の実施の形態として示した運転支援装置１で運転者の掌に与えた機械的刺激により得られる効果は、運転者の掌に所定の電気的刺激を付与することでも得られることが明示されている。

そこで、本発明の第２の実施の形態として示す運転支援装置２は、運転者の掌に対してステアリングホイール１０の把持部位１３の形状変化と同等の作用を電気的刺激により付与し、必要以上の転舵量で車両を転舵させるようなステアリングホイール１０の操舵を運転者に知覚させ、無意識の反応として運転者が行う転舵量を減少させる方向のステアリング操作を起こさせることで運転支援を行う。

図３２を用いて、本発明の第２の実施の形態として示す運転支援装置２の構成について説明をする。運転支援装置２は、第１の実施の形態として示す運転支援装置１において、ステアリングホイール１０の把持部位１３に設けた把持部位駆動装置２１に代えて、運転者の掌に電気刺激を付与する複数の電極１２０を設けた構成となっている。

この時、電気的刺激を点の刺激としてではなく、把持部位１３の接触面が変形した場合と同じ触覚として運転者に知覚させるため、把持部位１３に電極１２０を複数、配列させる。

このように第２の実施の形態として示す運転支援装置２は、第１の実施の形態として示す運転支援装置１の把持部位駆動装置２１に代えて、複数の電極１２０を設けた以外は全く同一の構成であるため、それ以外の機能部については同一符号を付して説明を省略する。

まず、ステアリングホイール１０の把持部位１３に設ける複数の電極１２０について説明をする。図３４は、図３３に示すステアリングホイール１０の把持部位１３をＶＶ断面で切断した際の様子を示した図である。

図３４に示すように、ステアリングホイール１０の表皮１４上には、複数の電極１２０が設けられている。

図３５（ａ）、（ｂ）に電極１２０の構成の一例を示す。図３５（ａ）に示す電極１２０は、内部電極１２１と外部電極１２２とが絶縁体１２３を介して同心円状に配置された電極である。また、図３５（ｂ）は、図３５（ａ）のＷＷ断面で電極１２０を切断した様子を示した図である。

機械的刺激を受容する機械受容器のうちマイスナー小体は、皮膚の浅部である表皮に存在しており、電極１２０の形状を適切に制御することで、このマイスナー小体を選択的に刺激することができる。

信号処理装置４０の制御部４２は、車両状態情報検出装置３１から出力される車両状態情報、周囲環境情報取得装置３２から出力される周囲環境情報に基づき、運転者の掌に流す電流を生成して、制御信号出力部４４を介してステアリングホイール１０の把持部位１３に形成された複数の電極１２０に供給する。

電極１２０に供給し、運転者の掌に電気的刺激として流す電流は、パルス周波数が１００Ｈｚ以下で、運転者に痛みを与えない程度の微弱な電流である。例えば、交流パルスで振動感覚を与えるようにしたり、直流パルスで圧覚を与えるようにする。信号処理装置４０の制御部４２は、このような電流を所定の時間だけ制御信号出力部４４を介して複数の電極１２０に供給する。

（運転支援装置２の処理動作）
続いて、図３６に示すフローチャートを用いて、運転支援装置２の処理動作について説明をする。

図３６に示すように、第２の実施の形態として示す運転支援装置２の処理動作は、図３１を用いて説明した第１の実施の形態の運転支援装置１の処理動作において、ステップＳ６、ステップＳ７をステップＳ６ａ、ステップＳ７ａに代え、ステップＳ８、ステップＳ９が省略されただけである。したがって、第２の実施の形態として示す運転支援装置２の処理動作の説明は、変更のあった箇所のみとする。

ステップＳ６ａにおいて、制御部４２は、ステアリングホイール１０の把持部位１３を把持している運転者の掌に流す電流を生成する。

ステップＳ７ａにおいて、制御部４２は、制御信号出力部４４を介して生成した電流をステアリングホイール１０の把持部位１３に配列された複数の電極１２０に供給し、運転者の掌に機械的刺激の代替である電気的刺激を所定の時間だけ付与する。ステップＳ７ａが終了すると、ステップＳ１へと戻りルーチンを繰り返す。

このように運転支援装置２は、車両状態情報検出装置３１によって検出される車両状態情報、周囲環境情報取得装置３２によって取得される周囲環境情報に基づき、パルス周波数が１００Ｈｚ以下の微弱な電流をステアリングホイール１０の把持部位１３に設けられた複数の電極１２０から運転者の掌に流すことで電気的刺激を付与し、運転者の過剰なステアリング操作を無意識に抑制させることができる。

なお、上述した第１の実施の形態として示す運転支援装置１、第２の実施の形態として示す運転支援装置２では、車両を転舵させる操舵手段としてステアリングホイール１０を用いているが、本発明は操舵手段としてステアリングホイール１０を用いた場合に限定されるものではく、例えば、ジョイスティックなどでもよく、車両の転舵操作を実行できればどのような形状であってもよい。

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。

本発明の第１の実施の形態として示す運転支援装置の構成について説明するための図である。 運転者の主観的なステアリングホイールの転舵量と実際の転舵量との関係を検証するための測定装置を示した図である。 ステアリングホイールのグリップ径を変化させることで運転者の実際の転舵量が減少することの測定結果を示した図である。 ステアリングホイールのグリップ径を変化させた際の運転者の実際の転舵量の時間的推移を示した図である。 把持部位駆動装置を取り付ける一般的なステアリングホイールについて説明するための図である。 把持部位駆動装置の取り付け位置を示した図である。 回転子、リテーナ、ステッピングモータで構成される把持部位駆動装置の概略構成を示した図である。 リテーナの取り付け位置について説明するための図である。 把持部位駆動装置が設けられたステアリングホイールのリムの断面図である。 図７に示すステアリングホイールをＥＥ断面で切断した断面図である。 把持部位駆動装置の取り付け位置を示した図である。 金属薄肉板とステッピングモータで構成される把持部位駆動装置の概略構成を示した図である。 （ａ）は、図１２に示すステアリングホイールをＧＧ断面で切断した断面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示すリム断面をＨＨ断面で切断した断面図である。 （ａ）は、図１２に示すステアリングホイールをＧＧ断面で切断した断面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示すリム断面をＩＩ断面で切断した断面図である。 把持部位駆動装置の取り付け位置を示した図である。 回転子とステッピングモータで構成される把持部位駆動装置の概略構成を示した図である。 図１６に示すステアリングホイールをＫＫ断面で切断した断面図である。 図１５に示すステアリングホイールをＬＬ断面で切断した断面図である。 把持部位駆動装置の取り付け位置を示した図である。 （ａ）は、図１９に示すステアリングホイールをＭＭ断面で切断した断面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示すリム断面をＮＮ断面で切断した断面図である。 （ａ）は、図１９に示すステアリングホイールをＭＭ断面で切断した断面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示すリム断面をＯＯ断面で切断した断面図である。 把持部位駆動装置の取り付け位置を示した図である。 図２２に示すステアリングホイールをＱＱ断面で切断した断面図である。 図２２に示すステアリングホイールをＰＰ断面で切断した断面図である。 把持部位駆動装置の取り付け位置を示した図である。 図２５に示すステアリングホイールをＲＲ断面で切断した断面図である。 （ａ）は、図２５に示すステアリングホイールをＳＳ断面で切断した断面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示すリム断面をＴＴ断面で切断した断面図である。 図２７（ａ）に示すリム断面をＴＴ断面で切断した断面図であり、（ａ）は収縮時の様子を示す断面図であり、（ｂ）は膨張時の様子を示す断面図である。 把持部位駆動装置の取り付け位置を示した図である。 図２９に示すステアリングホイールをＵＵ断面で切断した断面図であり、（ａ）は金属片が歪む前の様子を示す断面図であり、（ｂ）は金属片が歪んだ際の様子を示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態として示す運転支援装置の処理動作について説明するためのフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態として示す運転支援装置の構成について説明するための図である。 電極の取り付け位置を示した図である。 図３３に示すステアリングホイールをＶＶ断面で切断した断面図である。 ステアリングホイールの把持部位に配列させる電極の構成例を示した図である。 本発明の第２の実施の形態として示す運転支援装置の処理動作について説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１ 運転支援装置
２ 運転支援装置
１０ ステアリングホイール
１１ リム
１２ スポーク
１３ 把持部位
１４ 表皮
１５ 芯金
１６ 緩衝材
２１ 把持部位駆動装置
３１ 車両状態情報検出装置
３２ 周囲環境情報取得装置
４０ 信号処理装置
４２ 制御部
５１ ステッピングモータ
５２ 回転子
５３ リテーナ
６１ ステッピングモータ
６２ 金属薄肉板
７１ ステッピングモータ
７２ 回転子
８１ 電磁石
８２ 可動部
８３ 電磁石
８４ 流体封入空間
８５ 弾性体
９１ ポンプ
９２ チューブ
１０１ ポンプ
１０２ 流体空間
１０３ チューブ
１０４ 流体供給路
１１１ 金属片
１１２ 圧電素子
１２０ 電極

Claims (11)

1. 車両に搭載され、前記車両を運転する運転者の運転操作を支援する運転支援装置であって、
   所定の把持部位を把持した運転者の操作により、前記車両の転舵操作をする操舵手段と、
   前記操舵手段の把持部位の形状を変化させる形状変化付与手段と、
   前記車両の現在の走行状態を示す車両状態情報を検出する車両状態情報検出手段と、
   前記車両状態情報検出手段によって検出される前記車両状態情報に基づき、前記操舵手段の把持部位を把持している運転者の掌に、所定の機械的刺激を与えるよう前記形状変化付与手段を制御する制御手段とを備え、
   前記車両状態情報検出手段によって検出される前記車両状態情報は、少なくとも前記操舵手段で転舵操作した際の転舵角速度であり、
   前記制御手段は、前記転舵角速度が所定の閾値を超えたことに応じて、前記操舵手段の把持部位を把持している運転者の掌に、所定の機械的刺激を与えるよう前記形状変化付与手段を制御すること
   を特徴とする運転支援装置。
2. 車両に搭載され、前記車両を運転する運転者の運転操作を支援する運転支援装置であって、
   所定の把持部位を把持した運転者の操作により、前記車両の転舵操作をする操舵手段と、
   前記操舵手段の把持部位の形状を変化させる形状変化付与手段と、
   前記車両の現在の走行状態を示す車両状態情報を検出する車両状態情報検出手段と、
   前記車両状態情報検出手段によって検出される前記車両状態情報に基づき、前記操舵手段の把持部位を把持している運転者の掌に、所定の機械的刺激を与えるよう前記形状変化付与手段を制御する制御手段とを備え、
   前記車両状態情報検出手段によって検出される前記車両状態情報は、少なくとも前記操舵手段で転舵操作した際の転舵角加速度であり、
   前記制御手段は、前記転舵角加速度が所定の閾値を超えたことに応じて、前記操舵手段の把持部位を把持している運転者の掌に、所定の機械的刺激を与えるよう前記形状変化付与手段を制御すること
   を特徴とする運転支援装置。
3. 前記車両が走行する周囲の周囲環境情報を取得する周囲環境情報取得手段を備え、
   前記制御手段は、前記周囲環境情報取得手段によって取得される前記周囲環境情報に基づき、前記操舵手段の把持部位を把持している運転者の掌に、所定の機械的刺激を与えるよう前記形状変化付与手段を制御すること
   を特徴とする請求項１乃至請求項２のいずれか１項に記載の運転支援装置。
4. 前記制御手段は、前記形状変化付与手段を制御して、前記操舵手段の把持部位を把持している運転者の掌に、所定の機械的刺激を与えるよう前記把持部位の形状を変化させた後、所定の時間経過したことに応じて、
   形状を変化させた速度よりも遅い速度で、前記把持部位を変化前の状態に戻すよう前記形状変化付与手段を制御すること
   を特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の運転支援装置。
5. 前記操舵手段は、ステアリングホイールであり、
   前記形状変化付与手段は、当該ステアリングホイールの把持部位であるリム内部に設けられ、回転駆動手段によって回転駆動される物理的部材により、前記リム内部から前記把持部位を変化させること
   を特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の運転支援装置。
6. 前記操舵手段は、ステアリングホイールであり、
   前記形状変化付与手段は、当該ステアリングホイールの把持部位であるリム内部に設けられ、前記リム内部に封入した流体の圧力変化により、前記リム内部から前記把持部位を変化させること
   を特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の運転支援装置。
7. 前記操舵手段は、ステアリングホイールであり、
   前記形状変化付与手段は、当該ステアリングホイールの把持部位であるリム内部に設けられ、所定の条件で変形する金属特性を有する金属を用いて、前記リム内部から前記把持部位を変化させること
   を特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の運転支援装置。
8. 車両に搭載され、前記車両を運転する運転者の運転操作を支援する運転支援装置であって、
   所定の把持部位を把持した運転者の操作により、前記車両の転舵操作をする操舵手段と、
   前記操舵手段の把持部位の表面に設けられた複数の電極に対し所定の周波数の電流を供給する電流供給手段と、
   前記車両の現在の走行状態を示す車両状態情報を検出する車両状態情報検出手段と、
   前記車両状態情報検出手段によって検出される前記車両状態情報に基づき、前記操舵手段の把持部位を把持し、前記複数の電極と接触している運転者の掌に、所定の電気的刺激を与えるよう前記電流供給手段を制御する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、前記車両状態情報検出手段によって検出される前記車両状態情報に基づき、前記電流供給手段を制御して、前記複数の電極に接触している運転者の掌に、１００Ｈｚ以下の周波数の電流を流すことで所定の電気的刺激を与えること
   を特徴とする運転支援装置。
9. 前記車両状態情報検出手段によって検出される前記車両状態情報は、少なくとも前記操舵手段で転舵操作した際の転舵角速度であり、
   前記制御手段は、前記転舵角速度が所定の閾値を超えたことに応じて、前記操舵手段の把持部位を把持し、前記複数の電極と接触している運転者の掌に、所定の電気的刺激を与えるよう前記電流供給手段を制御すること
   を特徴とする請求項８記載の運転支援装置。
10. 前記車両状態情報検出手段によって検出される前記車両状態情報は、少なくとも前記操舵手段で転舵操作した際の転舵角加速度であり、
    前記制御手段は、前記転舵角加速度が所定の閾値を超えたことに応じて、前記操舵手段の把持部位を把持し、前記複数の電極と接触している運転者の掌に、所定の電気的刺激を与えるよう前記電流供給手段を制御すること
    を特徴とする請求項８記載の運転支援装置。
11. 前記車両が走行する周囲の周囲環境情報を取得する周囲環境情報取得手段を備え、
    前記制御手段は、前記周囲環境情報取得手段によって取得される前記周囲環境情報に基づき、前記操舵手段の把持部位を把持し、前記複数の電極と接触している運転者の掌に、所定の電気的刺激を与えるよう前記電流供給手段を制御すること
    を特徴とする請求項８乃至請求項１０のいずれか１項に記載の運転支援装置。

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