JPH0740757A

JPH0740757A - 覚醒度判定装置並びに電子制御式パワーステアリング装置

Info

Publication number: JPH0740757A
Application number: JP5187791A
Authority: JP
Inventors: Hidekazu Suzuki; 秀和鈴木; Mitsuhiko Harayoshi; 光彦原良; Tadao Tanaka; 忠夫田中
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1993-07-29
Filing date: 1993-07-29
Publication date: 1995-02-10

Abstract

(57)【要約】【目的】運転者の健康状態を把握して確実に覚醒度を
判定できる覚醒度判定装置、並びにこの覚醒度判定装置
を適用して運転者の走行状態に応じて最適な操舵特性を
得ることのできる電子制御式パワーステアリング装置を
提供する。【構成】操舵覚醒度判定装置は、車両の走行速度Ｖを
検出する車速センサ４１と、車両の操舵角haを検出する
操舵角センサ５２と、車両の操舵力hfを検出する操舵力
センサ５３とを設け、操舵力hfに基づいて操舵力速度の
平均値を算出して求めた操舵覚醒度検出値Ｆ_dと基準値
Ｆ_sとを比較して運転者の覚醒度の低下を判定すること
で構成し、この操舵覚醒度判定装置を電子制御式パワー
ステアリング装置に適用し、車速Ｖと操舵角haと操舵覚
醒度係数Ｋ_fとを入力条件（メンバシップ関数）として
ファジー演算部５６が目標アシスト量を設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は車両の運転者や船舶、飛
行機の操縦者などの人間の覚醒度を判定する覚醒度判定
装置、並びにその覚醒度判定装置を装着して車両のステ
アリング機構における操舵アシスト量を電子制御する電
子制御式パワーステアリング装置に関し、例えば、ファ
ジィルールによりその目標アシスト量を設定するように
したものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、道路網の著しい発達によって自動
車のもつ移動能力が大幅に向上することでその行動半径
が拡大すると共に、生活の安定と余暇の増加によって家
族のレジャー指向が強くなり、また、日常生活の中でも
自動車を運転する機会が増えてきている。この自動車の
運転走行に際してドライバは常に安定した心身の健康が
望まれるが、一般に、ドライバは自己の体調不良を自覚
しながらもほとんどの場合、これを軽視してハンドルを
握る傾向にある。自動車の運転は自己の体調にあった適
正な範囲で行うことが望ましいが、自己の体調不良は本
人が気づかずについつい無理してしまう場合もある。車
両を長時間休みなく連続して運転すると、ドライバに疲
労が蓄積して健康状態が悪化し、集中力が低下すること
で事故を引き起こす可能性が高くなる。

【０００３】そのため、従来、車両に居眠り運転警報装
置を設け、ある時間間隔でドライバに応答を求める信号
を与え、ドライバの応答時間の適否によって覚醒度の低
下を判定して警報を与えるようにしたものがある。しか
し、この従来の装置では、市街地やカーブ走行時などの
ドライバが神経を集中しなければならないときや覚醒度
が低下していないときに応答を求められたりすることが
あって、ドライバにとっては煩わしかった。

【０００４】そこで、自己の体調による運転状態を監視
して適正運転限界を越えたときにはドライバにこれを知
らせることによって事故を未然に防ぐことが考えられて
おり、例えば、特開平１−１３１６４８号公報に開示さ
れている。一般に、人間の心臓の心拍数は運転強度や精
神的な緊張あるいは恐怖感などに応じて増減することが
知られている。従って、この公報に開示された覚醒度判
定装置にあっては、センサによって車両を運転中のドラ
イバの心拍数を検出し、この心拍数の周期を順次演算、
変換し、その数値が許容範囲内にあるか否かを判定する
ことによりドライバの覚醒度を判定している。なお、詳
細は公開公報を参照して戴きたい。

【０００５】一方、近年、ステアリングホイール（以
下、ハンドルという）を操作する力（以下、ハンドル操
作力又は操舵力という）をアシストするために、パワー
ステアリング装置が普及している。このパワーステアリ
ング装置としては、油圧シリンダ機構を利用して油圧に
より操舵アシストする油圧式パワーステアリング装置が
一般的に用いられているが、このほか、電動モータによ
り操舵アシストする電動パワーステアリング装置も開発
されている。

【０００６】このようなパワーステアリング装置を用い
ることで、例えば、大型車や幅太タイヤを操舵輪に装着
した車両等の大きなハンドル操作力が要求される車両で
あっても、小さなハンドル操作力でハンドル操舵を行な
うことができ、所謂、ハンドルの重さが解消される。と
ころで、一般に、車庫入れ等の低速時にはハンドルをよ
り軽くすることで軽快に操作できるようにしたい。一
方、高速走行時にはハンドルがあまり軽いと走行が不安
定になってしまうので、重くすることで安定して操作で
きるようにしたい。そのため、車速に応じて低速時には
操舵アシスト量を多くし、中高速時には高速になるのに
伴って操舵アシスト量を少なくするようにした車速感応
型パワーステアリング装置が開発されている。

【０００７】このような車速感応型パワーステアリング
装置としては、車両に車速センサを設ける一方、油圧式
パワーステアリング装置の油圧系統の一部にパワーステ
アリングへの供給油圧を調整しうるバルブ等を設け、車
速センサで検出した車速に基づいてバルブ等の作動を電
子制御しながら、操舵アシスト量を調整するようにした
もの（これを電子制御式パワーステアリング装置とい
う）がある。

【０００８】図１５に従来の電子制御式パワーステアリ
ング装置の一例を表すパワーステアリング用油圧制御部
の概略構成、図１６に図１５のXVI−XIVI 断面、図１７
に図１５のXVII−XVII断面を示す。

【０００９】図１５乃至図１７に示すように、１１は図
示しないステアリングホイール（ハンドル）から操舵力
を受けるインプットシャフトであり、ケーシング１２内
に軸受により回転自在に支持されている。このインプッ
トシャフト１１の下端には図示しないブッシュ等を介し
てピニオンギヤ１３が相対回転自在に装着されている。
また、インプットシャフト１１の中空部内にはトーショ
ンバー１４が内装されており、このトーションバー１４
はその上端がインプットシャフト１１にピンにより一体
回転できるように結合される一方、その下端はインプッ
トシャフト１１に対して拘束されずにフリーとなってい
る。

【００１０】インプットシャフト１１の下端のピニオン
ギヤ１３はトーションバー１４の下端とセレーション結
合しており、インプットシャフト１１に入力された操舵
力がトーションバー１４を介してピニオンギヤ１３に伝
達されるようになっている。このピニオンギヤ１３はラ
ック１５と噛み合っており、インプットシャフト１１に
よる操舵力がピニオンギヤ１３を介してラック１５に伝
わり、このラック１５を軸方向（図１５において紙面直
交方向）に駆動することで図示しない車輪の操舵を行う
ことができるようになっている。

【００１１】ケーシング１２内において、インプットシ
ャフト１１側とピニオンギヤ１３側との間にはロータリ
バルブ１６が介装されており、このロータリバルブ１６
はインプットシャフト１１とピニオンギヤ１３との周方
向の位相差に応じて開閉するようになっている。そし
て、このロータリバルブ１６には外部に設けられたオイ
ルポンプ１７の作動油供給管１８及びオイルリザーバ１
９の作動油排出管２０が接続されている。一方、２１は
パワーステアリング用油圧シリンダであり、この油圧シ
リンダ２１は車体側の所定の部材に設置された中空のシ
リンダ２２内にピストン２３が軸方向移動自在に支持さ
れて構成され、このピストン２３のピストン軸２４は前
述したラック１５の途中に固結されている。そして、ピ
ストン２３はシリンダ２２内を左右に仕切り、油室２
５，２６を形成している。

【００１２】従って、インプットシャフト１１に操舵力
が入力されると、インプットシャフト１１は剛であって
殆ど捩じりを生じないが、トーションバー１４は捩じれ
を生じながらピニオンギヤ１３に操舵力を伝達する。す
ると、このピニオンギヤ１３がインプットシャフト１１
に対して操舵側へ位相差を生じるようになり、この位相
差に応じてロータリバルブ１６が駆動する。そして、こ
のロータリバルブ１６の開閉に応じてオイルポンプ１７
から作動油供給管１８を介して油圧シリンダ２２の左右
の油室２５，２６に作動油の供給が行われることで、操
舵アシスト力がラック１５に与えられ、操舵方向へ所要
の操舵アシスト力が生じるようになっている。

【００１３】また、ケーシング１２内において、インプ
ットシャフト１１の下部外周には、操舵時に操舵反力を
与えて操舵力（操舵手応え）を増大させる反力プランジ
ャ２７が設けられている。この反力プランジャ２７はイ
ンプットシャフト１１の外周を包囲するように複数個設
けられており、油圧制御バルブ２８の制御を通じて供給
された油圧を受け、この油圧に応じてインプットシャフ
ト１１を拘束して操舵反力を与えるようになっている。

【００１４】即ち、反力プランジャ２７はインプットシ
ャフト１１の外周を包囲するようにケーシング１２に均
等間隔で４個設けられており、その外端部側にチャンバ
２９が形成されると共にリターン用オリフィス３０が設
けられている。一方、油圧制御バルブ１８はケーシング
１２内においてインプットシャフト１１の側方に隣接し
てこれと平行をなして設けられている。この油圧制御バ
ルブ２８において、ケーシング１２内にはスプール３１
が上下に移動自在に設けられており、且つ、このスプー
ル３１は上部に設けられたスプリング３２によって下方
に付勢支持されている。また、スプール３１の下部外周
片にはソレノイド３３が設けられており、このスプール
３１にはソレノイド３３を励磁することで上方への軸力
が与えられるようになっている。

【００１５】このスプール３１にはオイルリザーバ１９
の作動油排出管２０に通じる油路３４，３５とオイルポ
ンプ１７の作動油供給管１８に通じうる環状油路３６と
が形成されると共に、反力プランジャ２７のチャンバ２
９に作動油給排管３７を介して通じる環状油路３８と環
状油路３６，３８を相互に連通する油路３９とが形成さ
れている。従って、通常、ソレノイド３３の消磁状態で
は、スプール３１が下降位置にあって作動油供給管１８
と環状油路３６とは連通している。そのため、オイルポ
ンプ１７から作動油供給管１８を介して油圧制御バルブ
２８に供給された作動油は、環状油路３６から油路３
９、環状油路３８を通じて反力プランジャ２７のチャン
バ２９に供給されるようになっている。一方、ソレノイ
ド３３の励磁状態では、スプール３１が上昇位置にあっ
て作動油供給管１８と環状油路３６とは連通していな
い。そのため、オイルポンプ１７から作動油供給管１８
を介して油圧制御バルブ２８に供給された作動油は、反
力プランジャ２７のチャンバ２９には供給されないよう
になっている。

【００１６】このようにソレノイド３３に与える電流を
調整することで、操舵アシスト特性を制御することがで
きる。また、ソレノイド３３を制御するコントロールユ
ニット（ＣＵ）４０には車速センサ４１、エンジン回転
数センサ４２等が接続されており、コントロールユニッ
ト４０はこれらからの出力信号に基づいて、ソレノイド
３３に与える電流量を設定してソレノイド３３を制御す
ることができるようになっている。

【００１７】而して、例えば、車両の据え切り時や低速
走行操舵時には、ソレノイド３３に最大電流を与えるよ
うにする。これにより、スプール３１が最も上昇して環
状油路３６がオイルポンプ１７の作動油供給管１８と連
通しなくなり、反力プランジャ２７のチャンバ２９への
オイル供給が行なわれなくなる。従って、この反力プラ
ンジャ２７によりインプットシャフト１１は拘束されな
くなり、ハンドルを軽快に操舵することができる。

【００１８】そして、例えば、車両の中高速走行時に
は、車速の増加に応じてソレノイド３３に与える電流を
減少させていく。すると、ハンドルの中立時には、スプ
ール３１の軸力が電流現象に伴って低下し、これに伴い
スプール３１が降下して環状油路３６がオイルポンプ１
７の作動油供給管１８と連通するようになり、反力プラ
ンジャ２７のチャンバ２９へオイル供給が行なわれるよ
うになる。従って、反力プランジャ２７によりインプッ
トシャフト１１は拘束されるので、ハンドルが中立に保
持される。そして、この中立状態でハンドルを微小に操
舵すると、オイルポンプ１７の出力が上昇しようとする
が、この吐出圧は油圧制御バルブ２８でほとんど制御さ
れることなく反力プランジャ２７のチャンバ２９に作用
する。そのため、ハンドルの中立状態の近傍では、操舵
力が増してハンドル中立手応えを十分に得ることがで
き、中立状態でのハンドル安定感が増加するようになっ
ている。

【００１９】また、この中高速走行時に操舵する際、通
常の操舵範囲内では、ハンドルの操舵に応じて（操舵力
の増大に応じて）オイルポンプ１７の出力が上昇し、操
舵アシストを増大させるように作用する。一方で、オイ
ルポンプ１７の吐出圧が油圧制御バルブ２８で制御され
ながら反力プランジャ２７のチャンバ２９に作用する。
従って、この反力プランジャ２７によりインプットシャ
フト１１は拘束され、操舵手応え（操舵力）を増大させ
ることができる。

【００２０】この結果、中高速走行操舵時には、据え切
り時や低速走行操舵時に比べて反力プランジャ２７の作
用する分だけ操舵力が増大する。つまり、操舵手応えが
大きくなって安定した操舵フィーリングが得られる。特
に、車速の増加に応じてソレノイド３３に与える電流を
減少させていることで、高速になるほど操舵アシストが
減少して操舵力（操舵手応え）が大きくなり、より安定
した操舵フィーリングを得ることができる。

【００２１】また、ソレノイド３３を制御するコントロ
ールユニット４０には車速センサ４１とエンジン回転数
センサ４２が接続されており、車速信号とエンジン回転
信号から検出系統などの異常を検知し、ソレノイド３３
をオフにするなどしてフェイルセーフ制御を行うことが
できるようになっている。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】上述した特開平１−１
３１６４８号公報に記載された従来の覚醒度判定装置に
あっては、心拍数センサ（フォトカプラ）によって運転
中のドライバの心拍数を検出し、この検出した心拍数デ
ータに基づいてドライバの覚醒度を判定している。そし
て、この心拍数センサは操舵ハンドルに設けられてお
り、ドライバの右手の親指が発光ダイオードの発光面及
びフォトトランジスタの受光面を覆うように絶縁基板の
表面に接触したとき、発光ダイオードから生じる光が親
指内の血管を通る血液により反射されてフォトトランジ
スタに入射し、その入射量に対応するレベルにて受光信
号を生じることで、ドライバの脈波を検出するようにし
ている。

【００２３】車両を長時間休みなく運転すると、ドライ
バには疲労が蓄積して集中力が低下して覚醒度も低下
し、睡魔が起こったり、ついには居眠り状態となってし
まう。従来の覚醒度判定装置にあっては、ドライバの心
拍数を検出する場合、ドライバは操舵ハンドルの所定の
位置を握り、右手の親指を心拍数センサ（フォトカプ
ラ）上に乗せなければならない。ところが、ドライバが
居眠り状態となった場合、ドライバは手の握力も低下し
て操舵ハンドルからも手を離してしまって、操舵ハンド
ルの所定の位置を握ることができなくなってしまう。そ
のため、心拍数センサはドライバの心拍数を検出するこ
とができず、ドライバの覚醒度を判定することができな
い虞がある。

【００２４】一方、パワーステアリング装置において、
実際には、車両の走行状態、つまり、直進走行であるか
旋回走行であるか、また、加速時であるか制動時である
か、更に、ドライバの運転状態等によって要求される操
舵力特性が異なるものである。しかしながら、前述した
従来の電子制御式パワーステアリング装置にあっては、
単に、車速に対応して操舵アシスト量の制御を行ってい
るので、ドライバは常に最適な操舵フィーリングを得る
ことができない。

【００２５】例えば、ドライバが車両を長時間休みなく
連続して運転すると、疲労が蓄積してハンドル操舵感覚
が鈍くなってくる。即ち、従来のパワーステアリング装
置にあっては車速に対応して操舵アシスト量の制御を行
い、低速走行では軽い、高速走行ではある程度重みのあ
る操舵力としている。そのため、ドライバの健康状態が
良好なときにはこのような操舵アシスト量の制御を行う
ことで、車両を適切な操舵力変化により把握できる。と
ころが、ドライバが、前述したように、車両を休みなく
連続して運転すると疲労が蓄積し、健康状態が良好なと
きに比べてハンドルがより重く感じるものである。従っ
て、このようにドライバが疲労しているときには、通
常、最適な操舵フィーリングであるものが負担となって
しまうことがあった。

【００２６】なお、電子制御式パワーステアリング装置
としては前述したものの他に、ハンドルの操舵方向の信
号と車両の車高値の信号とからファジィルールに従って
アシスト量を変化させるパワーステアリング装置が、特
開平２−１７１３８４において開示されている。また、
ハンドルの操舵方向の信号と車両内の温度の信号とから
ファジィルールに従ってアシスト量を変化させるパワー
ステアリング装置が、特開平２−１７１３８５において
開示されている。

【００２７】しかし、これらのパワーステアリング装置
にあっても、前述したように、ドライバの運転状態、即
ち、変更状態に応じて車両の走行状態を適切に把握でき
るようにハンドルの操舵アシスト量を制御することはで
きず、常に最適な操舵フィーリングを得ることができな
いという問題がある。

【００２８】本発明はこのような問題を解決するもので
あって、運転者の健康状態を的確に把握して運転者の覚
醒度を判定することのできる覚醒度判定装置を提供する
と共に、この覚醒度判定装置を適用して運転者の走行状
態に応じて最適な操舵特性を得ることのできる電子制御
式パワーステアリング装置を提供することを目的とす
る。

【００２９】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの本発明の覚醒度判定装置は、走行中の車両のステア
リング機構の操舵力を検出する操舵力検出手段と、該操
舵力検出手段の検出結果に基づいて所定時間ごとの操舵
力速度の平均値を算出して操舵覚醒度を求める操舵覚醒
度算出手段と、該操舵覚醒度算出手段により求められた
前記操舵覚醒度を予め設定された基準値と比較して覚醒
度の低下を判定する操舵覚醒度判定手段とを具えたこと
を特徴とするものである。

【００３０】一方、上述の目的を達成するための本発明
の電子制御式パワーステアリング装置は、車両のステア
リング機構における操舵アシスト量を電子制御する電子
制御式パワーステアリング装置において、車両の走行速
度を検出する車速検出手段と、前記ステアリング機構の
操舵力を検出する操舵力検出手段と、該操舵力検出手段
の検出結果に基づいて所定時間ごとの操舵力速度の平均
値から求めた操舵覚醒度を予め設定された基準値と比較
して運転者の疲労度係数を算出する疲労度係数演算手段
と、前記車両の走行速度並びに運転者の疲労度係数を入
力条件として目標アシスト量を設定する目標アシスト量
設定手段とを具えたことを特徴とするものである。

【００３１】また、本発明の電子制御式パワーステアリ
ング装置は、車両のステアリング機構における操舵アシ
スト量を電子制御する電子制御式パワーステアリング装
置において、車両の走行速度を検出する車速検出手段
と、前記ステアリング機構の操舵力を検出する操舵力検
出手段と、該操舵力検出手段の検出結果に基づいて所定
時間ごとの操舵力速度の平均値から求めた操舵覚醒度を
予め設定された基準値と比較して運転者の疲労度係数を
算出する疲労度係数演算手段と、前記車両の走行速度並
びに運転者の疲労度係数を入力条件としてファジィルー
ルに基づいて目標アシスト量を設定する目標アシスト量
設定手段とを具えたことを特徴とするものである。

【００３２】更に、本発明の電子制御式パワーステアリ
ング装置は、請求項３記載の電子制御式パワーステアリ
ング装置において、目標アシスト量設定手段を、車両の
走行速度を評価するメンバシップ関数と運転者の疲労度
係数を評価するメンバシップ関数とを用い、前記車両の
走行速度の減少に伴って前記目標アシスト量を増加する
と共に前記運転者の疲労度係数の減少に伴って前記目標
アシスト量を増加するファジィルールに基づいて前記目
標アシスト量を設定するように構成したことを特徴とす
るものである。

【００３３】

【作用】操舵力検出手段が走行中の車両のステアリング
機構の操舵力を検出し、操舵覚醒度算出手段がその操舵
力検出手段によって検出されたステアリング機構の操舵
力に基づいて所定時間ごとの操舵力速度の平均値を算出
して操舵覚醒度を求め、操舵覚醒度判定手段は操舵覚醒
度算出手段により求められた操舵覚醒度を予め設定され
た基準値と比較して運転者の覚醒度の低下を判定する。
従って、運転者のステアリング保持位置に関係なくステ
アリングの操舵力により、的確に運転者の覚醒度を判定
できる。

【００３４】車速検出手段は車両の走行速度を検出し、
また、操舵力検出手段がステアリング機構の操舵力を検
出して疲労度係数演算手段はその操舵力に基づいて所定
時間ごとの操舵力速度の平均値から求めた操舵覚醒度を
予め設定された基準値と比較して運転者の疲労度係数を
算出し、目標アシスト量設定手段がその車両の走行速度
と運転者の疲労度係数とを入力条件として目標アシスト
量を設定することで、車両の走行状態並びに運転者の健
康状態に応じて最適な操舵特性が得られる。

【００３５】また、目標アシスト量設定手段がその車両
の走行速度と運転者の疲労度係数とを入力条件としてフ
ァジィルールに基づいて目標アシスト量を設定すること
で、少ないルール数で細かい制御が可能となる。

【００３６】目標アシスト量設定手段は、車両の走行速
度を評価するメンバシップ関数と運転者の疲労度係数を
評価するメンバシップ関数とを用い、車両の走行速度の
減少に伴って目標アシスト量を増加すると共に運転者の
疲労度係数の減少に伴って目標アシスト量を増加するフ
ァジィルールによって目標アシスト量を設定する。従っ
て、車速並びに疲労度係数の減少に応じて操舵アシスト
量が増加されることで、低速になるほど、且つ、運転者
に疲労が蓄積するほど操舵力特性が軽くなって操舵操作
感が容易なものとなる。

【００３７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。

【００３８】図１に本発明の一実施例に係る覚醒度判定
装置を有する車両用居眠り警報装置の概略構造を表すブ
ロック、図２に本実施例における車室内の外観を表す斜
視、図３に運転者の操舵覚醒度判定の処理の流れを表す
フローチャート、図４及び図５に運転者の操舵覚醒度演
算の処理の流れを表すフローチャートを示す。

【００３９】本実施例の覚醒度判定装置において、図１
に示すように、車両の走行速度（以下、これを車速Ｖと
呼称する）を検出する車速センサ４１は操舵覚醒度演算
手段７１に接続されている。また、ステアリング機構に
おける操舵軸の中立位置からのずれ（以下、これを操舵
角haと呼称する）を検出する操舵角センサ５２、並び
に、ステアリング機構における操舵軸に作用する力（以
下、これを操舵力hfと呼称する）を検出する操舵力セン
サ５３もこの操舵覚醒度演算手段７１に接続されてい
る。

【００４０】この操舵覚醒度演算手段７１は、車速セン
サ４１によって検出された車速Ｖと、操舵角センサ５２
によって検出された操舵角haと、操舵力センサ５３によ
って検出された操舵力hfとに基づいて操舵力速度の平均
値を算出して操舵覚醒度を求めるものであって、この操
舵覚醒度算出手段７１は基準値演算手段７２と検出値演
算手段７３とを有している。基準値演算手段７２は、ド
ライバの操舵覚醒度が低下しているかどうかを判定する
ための基準値を求めるものであり、ドライバが車両の運
転を開始した所定時間内は覚醒度が高いとしてこのとき
のステアリングの操舵力hfに基づいて基準値を演算す
る。そして、この基準値は個人差があり、ドライバが変
わるたびに行う。検出値演算手段７３は、走行中の車両
を運転しているドライバの操舵覚醒度の検出値を求める
ものであり、走行中は常時ステアリングの操舵力hfに基
づいて検出値を演算する。

【００４１】この操舵覚醒度算出手段７１（基準値演算
手段７２、検出値演算手段７３）は操舵覚醒度判定手段
７４に接続しており、操舵覚醒度判定手段７４は警報手
段７５に接続している。操舵覚醒度判定手段７４は、検
出値演算手段７３により求められた操舵覚醒度の検出値
と基準値演算手段７２により求められた操舵覚醒度の基
準値と比較してドライバの覚醒度の低下を判定するもの
である。また、警報手段７５は操舵覚醒度判定手段７４
にて判定されたドライバの覚醒度の低下状態に基づいて
警報を発生するものである。この場合、この警報手段７
５としては多種多様考えられるものであり、運転席の変
形によって発生させたり、車両のフロントウインドウに
透過表示することで発生させたり、居眠り警報音を発生
させたりしてもよいものである。

【００４２】なお、本実施例では、図２に示すように、
車速センサ４１は車両のインストルメントパネル８０内
の速度計８１内に組み込まれている。操舵角センサ５２
及び操舵力センサ５３はハンドル８２の図示しない操舵
軸に装着されている。また、警報手段７５において、運
転席の変形はシートバック８３に設けられた左右一対の
サイドサポート８４を作動することで行い、フロントウ
インドウへの透過表示はダッシュボード８５に居眠り警
報を透過表示するためのディスプレイ８６を埋設し、通
電状態では居眠り警報マーク８７をフロントウインドウ
８８に透過することで行い、居眠り警報音はインストル
メントパネル８０内に組み込まれた警報ブザー８９を吹
き鳴らすことで行う。なお、図示しないが、これらの警
報はドライバが解除装置を操作することで即座に解除で
きるようになっている。

【００４３】このような本実施例の覚醒度判定装置にお
ける操舵覚醒度判定における処理の流れを図３に基づい
て説明する。図３に示すように、ステップＦ１におい
て、車速センサ４１からの車速Ｖと操舵角センサ５２か
らの操舵角haと操舵力センサ５３からの操舵力hfとを読
み込んでステップＦ２に移行する。ステップＦ２では、
操舵覚醒度Ａ_fの演算を行ってステップＦ３に移行し、
ここでドライバの覚醒度の判定を行う。即ち、操舵覚醒
度Ａ_fが判定値、本実施例では０．２より小さいかどう
かを判定し、そうでなければドライバの覚醒度が高いと
判定する。一方、ステップＦ３にて、ドライバの操舵覚
醒度Ａ_fが０．２より小さければドライバの覚醒度が低
下していると判定し、ステップＦ４にて警報を発生す
る。

【００４４】この場合、警報は、前述したように、シー
トバック８３のサイドサポート８４を作動させたり、居
眠り警報マーク８７をフロントウインドウ８８に透過さ
せたり、警報ブザー８９を吹き鳴らすことで行う。ま
た、操舵覚醒度Ａ_fの判定値を３段階にして段階的に警
報を発生させてもよいものである。

【００４５】また、ここで、前述した操舵覚醒度判定の
処理の中の操舵覚醒度演算における処理の流れを図４及
び図５に基づいて説明する。図４及び図５に示すよう
に、この操舵覚醒度演算の処理はイグニッションをオン
することで開始され、ステップＧ１において、車速Ｖが
３０km／ｈ以上で、且つ、操舵角haが１０deg以上であ
るかどうかを判定し、そうであればドライバは車両を走
行させていると判定してステップＧ２に移行する。そし
て、ステップＧ２では、操舵力hfに基づいて操舵力速度
hf’を下式より演算する。 hf’＝｜hf_n−hf_n-1｜／ｔなお、この演算は５０ミリ秒ごとに行うものである。

【００４６】ステップＧ３では、ステップＧ２で求めた
操舵力速度hf’を累積し、ステップＧ４では、基準値タ
イマＴ_fsのカウントアップを開始する。そして、ステッ
プＧ５において、基準値タイマＴ_fsのカウント値が３０
分になったかどうかを判定する。即ち、操舵覚醒度の基
準値Ｆ_sはドライバが車両の運転を開始してから３０分
間の操舵力hfの変化に基づいて算出するものであり、Ｔ
_fs＝３０であれば、ステップＧ６に移行する。そして、
ステップＧ６では、３０分間における操舵力速度hf’の
平均値を演算することで、下式より操舵覚醒度の基準値
Ｆ_sを求める。Ｆ_s＝hf’₃₀／３０

【００４７】一方、ステップＧ５において、基準値タイ
マＴ_fsのカウント値が３０分でなければステップＧ８に
移行し、以下の処理で走行中の車両を運転しているドラ
イバの操舵覚醒度の検出値Ｆ_dを求める。即ち、ステッ
プＧ８において、ステップＧ２で求めた操舵力速度hf’
を累積し、ステップＧ９では、検出値タイマＴ_fdのカウ
ントアップを開始する。そして、ステップＧ１０におい
て、検出値タイマＴ_fdのカウント値が５分になったかど
うかを判定する。即ち、操舵覚醒度の検出値Ｆ _dはドラ
イバが車両の運転を開始してから５分間ごとの操舵力hf
の変化に基づいて算出するものであり、Ｔ_fd＝５であれ
ば、ステップＧ１１に移行する。そして、ステップＧ１
１では、５分間における操舵力速度hf’の平均値を演算
することで、下式より操舵覚醒度の検出値Ｆ_dを求め
る。Ｆ_d＝hf’₅／５そして、ステップＧ１２にて基準値タイマＴ_fdのカウン
ト値を０とし、ステップＧ１３にて操舵力速度hf’の５
分間の累積値hf’₅を０とする。

【００４８】そして、ステップＧ１４において、ステッ
プＧ６にて求めた基準値Ｆ_s（操舵力速度hf’の３０分
間の平均値hf’₃₀／３０）とステップＧ１１にて求めた
検出値Ｆ_d（操舵力速度hf’の５分間の平均値hf’₅／
５）との比（Ｆ_d／Ｆ_s）から操舵覚醒度Ａ_fを算出す
る。

【００４９】なお、ステップＧ１４において、操舵覚醒
度の基準値Ｆ_sと検出値Ｆ_dとの比から操舵覚醒度Ａ_f
を算出するが、操舵覚醒度の基準値Ｆ_sはドライバが車
両の運転を開始してから３０分後に求められるものであ
り、それ以前には求められていない値である。従って、
ドライバが車両の運転を開始してから３０分未満（Ｔ _fs
＜３０）までは操舵覚醒度の基準値Ｆ_sに一般的な数値
を与えておき、操舵覚醒度の基準値Ｆ_sの演算（Ｆ_s＝
hf’₃₀／３０）を行った後に書き換えればよいものであ
る。但し、ドライバが車両の運転を開始してから３０分
まではドライバの覚醒度は高いものであり、実際には操
舵覚醒度の判定は必要ないものである。

【００５０】このように本実施例の覚醒度判定装置にあ
っては、走行中の車両のステアリング機構の操舵力hfを
検出してその検出結果に基づいて所定時間の操舵力速度
hf’の平均値を算出することで、操舵覚醒度の基準値Ｆ
_sと検出値Ｆ_dを求め、この操舵覚醒度の基準値Ｆ_sと
検出値Ｆ_dとを比較してドライバの覚醒度の低下を判定
し、覚醒度が低下していれば警報を発生するようにした
ので、ドライバに疲労が蓄積しているときの集中力の低
下を防止して事故を未然に防ぐことができる。

【００５１】そして、本実施例の覚醒度判定装置では、
ステアリング機構に操舵力センサ５３を設け、ドライバ
の覚醒度を判定する要素としてこの操舵力センサ５３に
よって検出された操舵力hfを適用し、この操舵力hfに基
づいて各種の演算を行うことでドライバの操舵覚醒度を
判定しようとしたことで、構造が簡単で、且つ、低価格
にて装置を提供することができる。

【００５２】ところで、ここでは上述した覚醒度判定装
置を、車両のステアリング機構における操舵アシスト量
を電子制御する電子制御式パワーステアリング装置に適
用した場合について説明する。即ち、以下の実施例で
は、ドライバの操舵覚醒度Ａ_fを疲労度係数Ｋ_fとして
置き換え、この疲労度係数Ｋ_fの増減によってステアリ
ング機構における操舵アシスト量を制御している。

【００５３】図６に本発明の電子制御式パワーステアリ
ング装置の一実施例に係るパワーステアリング用油圧制
御部の概略構成、図７にファジィ制御に用いる車速のメ
ンバシップ関数を表すグラフ、図８にファジィ制御に用
いる車速×横加速度のメンバシップ関数を表すグラフ、
図９にファジィ制御に用いる疲労度係数のメンバシップ
関数を表すグラフ、図１０に各メンバシップ関数の適合
度からパワーステアリングアシスト量を重心法により求
める演算処理を表すグラフ、図１１及び図１２に疲労度
係数演算の処理の流れを表すフローチャート、図１３に
ファジィ制御を表すフローチャート、図１４に車速及び
車速×横加速度、疲労度係数の各メンバシップ関数から
重心法によりアシスト量を求める演算処理の具体的な制
御例を示す。なお、従来と同様の機能を有する部材には
同一の符号を付して重複する説明は省略する。

【００５４】本実施例の電子制御式パワーステアリング
装置はファジィ推論によってパワーステアリング用油圧
制御部を制御するものであるが、電子制御式パワーステ
アリング装置の機械的な部分（ハード構成）は、前述し
た従来例のものとほぼ同様に構成されているものであ
り、その点については簡単に説明する。

【００５５】図６に示すように、インプットシャフト１
１は図示しないステアリングホイール（ハンドル）から
操舵力を受けるもであり、ケーシング１２内に回転自在
に支持されている。このインプットシャフト１１の下端
にはピニオンギヤ１３が相対回転自在に装着されてお
り、また、インプットシャフト１１の中空部内にはトー
ションバー１４が内装され、その上端のみがインプット
シャフト１１に結合されている。ピニオンギヤ１３はト
ーションバー１４の下端とセレーション結合し、且つ、
このピニオンギヤ１３はラック１５と噛み合っており、
インプットシャフト１１による操舵力がトーションバー
１４を介してピニオンギヤ１３に伝達され、更に、ラッ
ク１５に伝わり、このラック１５を軸方向に駆動するこ
とで車輪の操舵を行うことができるようになっている。

【００５６】ケーシング１２内のロータリバルブ１６は
インプットシャフト１１とピニオンギヤ１３との周方向
の位相差に応じて開閉するようになっており、オイルポ
ンプ１７の作動油供給管１８及びオイルリザーバ１９の
作動油排出管２０が接続されている。一方、パワーステ
アリング用油圧シリンダ２１はシリンダ２２内にピスト
ン２３が軸方向移動自在に支持されて構成され、このピ
ストン２３のピストン軸２４はラック１５の途中に固結
されている。そして、ピストン２３はシリンダ２２内を
左右に仕切り、油室２５，２６を形成している。

【００５７】従って、インプットシャフト１１に操舵力
が入力されると、トーションバー１４が捩じれを生じな
がらピニオンギヤ１３に操舵力を伝達し、ピニオンギヤ
１３がインプットシャフト１１に対して操舵側へ位相差
を生じるようになり、この位相差に応じてロータリバル
ブ１６が駆動する。そして、このロータリバルブ１６の
開閉に応じてオイルポンプ１７から作動油が油圧シリン
ダ２２の各油室２５，２６に供給されることで、操舵ア
シスト力がラック１５に与えられ、操舵方向へ所要の操
舵アシスト力が生じるようになっている。

【００５８】また、インプットシャフト１１の下部外周
には操舵時に操舵反力を与えて操舵力（操舵手応え）を
増大させる反力プランジャ２７が設けられており、油圧
制御バルブ２８の制御によってインプットシャフト１１
を拘束して操舵反力を与えるようになっている。即ち、
反力プランジャ２７はインプットシャフト１１の外周を
包囲するように本実施例ではケーシング１２に均等間隔
で４個設けられており、その外端部側にチャンバ２９が
形成されている。一方、油圧制御バルブ２８はケーシン
グ１２内においてインプットシャフト１１の側方に隣接
してこれと平行をなして設けられている。この油圧制御
バルブ１８において、ケーシング１２内にはスプール３
１が上下に移動自在に設けられており、且つ、このスプ
ール３１は上部に設けられたスプリング３２によって下
方に付勢支持されている。また、スプール３１の下部外
周片にはソレノイド３３が設けられており、このスプー
ル３１にはソレノイド３３を励磁することで上方への軸
力が与えられるようになっている。

【００５９】このスプール３１にはオイルリザーバ１９
の作動油排出管２０に通じる油路３４，３５とオイルポ
ンプ１７の作動油供給管１８に通じうる環状油路３６と
が形成されると共に、反力プランジャ２７のチャンバ２
９に作動油給排管３７を介して通じる環状油路３８と環
状油路３６，３８を相互に連通する油路３９とが形成さ
れている。従って、ソレノイド３３の消磁状態では、ス
プール３１が下降位置にあって作動油供給管１８と環状
油路３６とは連通しており、作動油はオイルポンプ１７
から作動油供給管１８を介して油圧制御バルブ２８に供
給され、環状油路３６から油路３９、環状油路３８を通
じて反力プランジャ２７のチャンバ２９に供給される。
一方、ソレノイド３３の励磁状態では、スプール３１が
上昇位置にあって作動油供給管１８と環状油路３６とは
連通しておらず、作動油は油圧制御バルブ２８には供給
されない。

【００６０】このような油圧制御バルブ２８はコントロ
ールユニット（ＣＵ）５１によって制御されるようにな
っている。即ち、このコントロールユニット５１には車
速センサ４１、並びに操舵角センサ５２、操舵力センサ
５３、ＥＰＳ（電子制御式パワーステアリング）モード
切換スイッチ４２、エンジン回転数センサ４３等が接続
されている。このコントロールユニット５１は横加速度
演算部５４と疲労度係数演算部５５とファジィ演算によ
り目標アシスト量を設定するファジィ演算部５６とを有
している。そして、コントロールユニット５１におい
て、横加速度演算部５４では、車速センサ４１から入力
された車速Ｖと操舵角センサ５２から入力された操舵角
haとに基づいて車両に生じる横加速度Ｇ_Yを算出する。
更に、横加速度演算部５４では、車速Ｖに算出された横
加速度Ｇ_Yを乗算して演算値Ｖ・Ｇ _Yを求め、ファジィ
演算部５６に出力する。

【００６１】また、疲労度係数演算部５５では、車速セ
ンサ４１から入力された車速Ｖと操舵角センサ５２から
入力された操舵角haと操舵力センサ５３から入力された
操舵力hfとに基づいてドライバに作用する疲労度係数Ｋ
_fを求め、ファジィ演算部５６に出力する。ファジィ演
算部５６では、車速センサ４１から入力された車速Ｖと
横加速度演算部５４から入力された演算値Ｖ・Ｇ_Yと疲
労度係数演算部５５から入力された疲労度係数Ｋ_fとか
らファジィ演算を行い、その演算結果を油圧制御バルブ
２８に出力し、ソレノイド３３に与える電流量を設定し
てソレノイド３３を制御するようになっている。

【００６２】このファジィ演算部５６では、図７に示す
ように、車速Ｖから走行状態に関する適合度（グレー
ド）を求めるメンバシップ関数と、図８に示すように、
車速Ｖに横加速度Ｇ_Yを乗算した演算値Ｖ・Ｇ_Yに関す
る適合度を求めるメンバシップ関数と、図９に示すよう
に、疲労度係数Ｋ_fに関する適合度を求めるメンバシッ
プ関数とを適用し、車両の走行状態における車速Ｖの適
合度及び演算値Ｖ・Ｇ_Yの適合度、ドライバの疲労度係
数Ｋ_fの適合度をそれぞれ求める。そして、これらの適
合度から、図１０に示すように、台集合を示すグラフか
ら重心法によって制御量、即ち、操舵アシスト量を決定
し、ソレノイド３３に与える電流量を制御するようにな
っている。

【００６３】本実施例では、車速Ｖのメンバシップ関数
として走行状態を、図７に示すように、３段階の状態に
分け、車速Ｖが０〜７５km／ｈを「低速走行モード」、
３０〜１２０km／ｈを「中速走行モード」、７５km／ｈ
以上を「高速走行モード」と設定しており、これらのモ
ードに対する適合度を車速Ｖに対応して決定する。一
方、アシスト制御量の評価を、図１０に示すように、３
段階の状態に分け、「Ｓ（スモール）」、「Ｍ（ミディ
アム）」、「Ｂ（ビッグ）」と設定しており、評価Ｓで
はアシスト量を１００％とし、評価Ｂではアシスト量を
０％としている。

【００６４】そして、車速Ｖのメンバシップ関数の低速
走行モードに関してはアシスト制御量の評価Ｓ、また、
中速走行モードに関しては評価Ｍ、高速走行モードに関
しては評価Ｂというようにそれぞれ対応させている。即
ち、車速Ｖが上昇すると操舵アシスト量を低減してハン
ドルを重くする、というルールを設定している。

【００６５】また、車速Ｖに横加速度Ｇ_Yを乗算した演
算値Ｖ・Ｇ_Yのメンバシップ関数として走行状態を、図
８に示すように、演算値Ｖ・Ｇ_Yが０〜１００Ｇkm／ｈ
の領域までは、演算値Ｖ・Ｇ_Yの増大に応じて適合度が
リニアに増大し、演算値Ｖ・Ｇ_Yが１００Ｇkm／ｈ以上
の領域では、演算値Ｖ・Ｇ_Yの増大によらず適合度が一
定となるように設定されている。そして、この演算値Ｖ
・Ｇ_Yのメンバシップ関数は、その適合度に応じてアシ
スト制御量の評価Ｂに対応させている。即ち、演算値Ｖ
・Ｇ_Yが上昇すると操舵アシスト量を低減してハンドル
を重くする、というルールを設定している。

【００６６】更に、ドライバの疲労度係数Ｋ_fのメンバ
シップ関数として走行状態を、図９に示すように、疲労
度係数Ｋ_fが０〜１の領域までは、疲労度係数Ｋ_fの増
大に応じて適合度がリニアに減少し、疲労度係数Ｋ_fが
１以上の領域では適合度が０で一定となるように設定さ
れている。そして、この疲労度係数Ｋ_fのメンバシップ
関数は、その適合度に応じてアシスト制御量の評価Ｓに
対応させている。即ち、疲労度係数Ｋ_fが減少すると操
舵アシスト量を増加してハンドルを軽くする、というル
ールを設定している。

【００６７】このように求められた車速Ｖの適合度と演
算値Ｖ・Ｇ_Yの適合度と疲労度係数Ｋ_fの適合度とか
ら、図１０に示す演算処理のグラフを用いて重心法によ
り目標アシスト量を得ることができるようになってい
る。

【００６８】ここで、疲労度係数演算部５５による疲労
度係数Ｋ_fの演算方法について、図１１及び図１２のフ
ローチャートに基づいて説明する。図１１及び図１２に
示すように、この疲労度係数演算の処理はイグニッショ
ンをオンすることで開始され、ステップＨ１において、
車速センサ４１からの車速Ｖと操舵角センサ５２からの
操舵角haと操舵力センサ５３からの操舵力hfとを読み込
んでステップＨ２に移行する。ステップＨ２では、車速
Ｖが３０km／ｈ以上で、且つ、操舵各ｈａが１０deg以
上であるかどうかを判定し、そうであればドライバは車
両を走行させていると判定してステップＨ３に移行す
る。そして、ステップＨ３では、操舵力hfに基づいて操
舵力速度hf’を下式より演算する。 hf’＝｜hf_n−hf_n-1｜／ｔなお、この演算は５０ミリ秒ごとに行うものである。

【００６９】ステップＨ４では、ステップＨ３で求めた
操舵力速度hf’を累積し、ステップＨ５では、基準値タ
イマＴ_fsのカウントアップを開始する。そして、ステッ
プＨ６において、基準値タイマＴ_fsのカウント値が３０
分になったかどうかを判定する。即ち、操舵覚醒度の基
準値Ｆ_sはドライバが車両の運転を開始してから３０分
間の操舵力hfの変化に基づいて算出するものであり、Ｔ
_fs＝３０であれば、ステップＨ７に移行する。そして、
ステップＨ７では、３０分間における操舵力速度hf’の
平均値を演算することで、下式より操舵覚醒度の基準値
Ｆ_sを求める。Ｆ_s＝hf’₃₀／３０

【００７０】一方、ステップＨ６において、基準値タイ
マＴ_fsのカウント値が３０分でなければステップＨ９に
移行し、以下の処理で走行中の車両を運転しているドラ
イバの操舵覚醒度の検出値Ｆ_dを求める。即ち、ステッ
プＨ９において、ステップＨ３で求めた操舵力速度hf’
を累積し、ステップＨ１０では、検出値タイマＴ_fdのカ
ウントアップを開始する。そして、ステップＨ１１にお
いて、検出値タイマＴ _fdのカウント値が５分になったか
どうかを判定する。即ち、操舵覚醒度の検出値Ｆ_dはド
ライバが車両の運転を開始してから５分間ごとの操舵力
hfの変化に基づいて算出するものであり、Ｔ_fd＝５であ
れば、ステップＨ１２に移行する。そして、ステップＨ
１２では、５分間における操舵力速度hf’の平均値を演
算することで、下式より操舵覚醒度の検出値Ｆ_dを求め
る。Ｆ_d＝hf’₅／５そして、ステップＨ１３にて基準値タイマＴ_fdのカウン
ト値を０とし、ステップＨ１４にて操舵力速度hf’の５
分間の累積値hf’₅を０とする。

【００７１】そして、ステップＨ１５において、ステッ
プＨ７にて求めた基準値Ｆ_s（操舵力速度hf’の３０分
間の平均値（hf’₃₀／３０）とステップＨ１２にて求め
た検出値Ｆ_d（操舵力速度hf’の５分間の平均値（hf’
₅／５）との比（Ｆ_d／Ｆ_s）からドライバの疲労度係
数Ｋ_fを算出する。

【００７２】なお、ステップＨ１５において、操舵覚醒
度の基準値Ｆ_sと検出値Ｆ_dとの比から疲労度係数Ｋ_f
を算出するが、操舵覚醒度の基準値Ｆ_sはドライバが車
両の運転を開始してから３０分後に求められるものであ
り、それ以前には求められていない値である。従って、
ドライバが車両の運転を開始してから３０分未満（Ｔ _fs
＜３０）までは操舵覚醒度の基準値Ｆ_sに一般的な数値
を与えておき、操舵覚醒度の基準値Ｆ_sの演算（Ｆ_s＝
hf’₃₀／３０）を行った後に書き換えればよいものであ
る。但し、ドライバが車両の運転を開始してから３０分
まではドライバの覚醒度は高いものであり、実際には操
舵覚醒度の判定は必要ないものである。

【００７３】また、ここで、上述した本実施例の電子制
御式パワーステアリング装置において、コントロールユ
ニット５１による制御手順を図１３のフローチャートに
基づいて説明する。

【００７４】図１３に示すように、まず、ステップＳ１
において、車速センサ４１は走行中の車両の走行速度Ｖ
を検出し、車速のセンサ信号をＣＵ５１（横加速度演算
部５４及びファジィ演算部５６）に出力してステップＳ
２に移行する。ステップＳ２において、操舵角センサ５
２は車両の操舵角haを検出し、操舵角のセンサ信号をＣ
Ｕ５１（横加速度演算部５４、疲労度係数演算部５５）
に出力する。また、ステップＳ３において、操舵力セン
サ５３は車両の操舵力hfを検出し、操舵力のセンサ信号
をＣＵ５１（疲労度係数演算部５５）に出力してステッ
プＳ４に移行する。ステップＳ４では、ＣＵ５１が車速
Ｖと操舵角haのセンサ信号としてのアナログ信号をデジ
タル信号に変換処理し、横加速度演算部５４にて車速Ｖ
と操舵角haとに基づいて車両に生じる横加速度Ｇ_Yを算
出する。更に、ステップＳ５では、車速Ｖに横加速度Ｇ
_Yを乗算して演算値Ｖ・Ｇ_Yを求める。

【００７５】また、ステップＳ５において、ＣＵ５１が
操舵力hfのセンサ信号としてのアナログ信号をデジタル
信号に変換処理し、疲労度係数演算部５５にて操舵力hf
に基づいてドライバの疲労度係数Ｋ_fを算出する。

【００７６】そして、ステップＳ７において、ファジィ
演算部５６で、図７に示すメンバシップ関数のグラフか
ら車速Ｖの走行状態に関する適合度を求め、且つ、図８
に示すメンバシップ関数のグラフから演算値Ｖ・Ｇ_Yの
走行状態に関する適合度を求め、図９に示すメンバシッ
プ関数のグラフから疲労度係数Ｋ_fの走行状態に関する
適合度を求める。そして、ステップＳ８では、これらの
各適合度から、図１０に示す演算処理のグラフを用いて
重心法により目標とするアシスト量を決定する。更に、
ステップＳ９において、この目標アシスト量を対応する
油圧制御バルブ２８のソレノイド３３に与える電流量に
変換し、ステップＳ１０にて、操舵アシスト量を制御す
るこの電流量を駆動回路、つまり、油圧制御バルブ２８
のソレノイド３３に出力する。

【００７７】ここで、図１４に示す重心法によりアシス
ト量を求める演算処理に基づいて具体的な車両の走行状
態におけるファジィ制御について説明する。例えば、車
速Ｖが６０km／ｈで旋回している状況を考える。この場
合、車速Ｖが６０km／ｈで旋回走行しているときの横加
速度Ｇ_Yは０．２Ｇであり、疲労度係数Ｋ_fは０．５と
なっている。

【００７８】従って、車速Ｖが６０km／ｈのときは、中
速走行モードでの適合度が０．６７、低速走行モードで
の適合度が０．３３となり、中速走行に対応するアシス
ト制御量の評価はＭ、低速走行に対応するアシスト制御
量の評価はＳとなる。また、このときの横加速度Ｇ_Yは
０．２Ｇであり、車速Ｖ（６０km／ｈ）にこの横加速度
Ｇ_Y（０．２Ｇ）を乗算した演算値Ｖ・Ｇ_Yは１２Ｇkm
／ｈとなって、適合度は０．１２となる。更に、このと
きの疲労度係数Ｋ_fは０．５であり、適合度は０．５と
なる。

【００７９】そして、このようにして求めた車速Ｖ及び
演算値Ｖ・Ｇ_Y、疲労度係数Ｋ_fの適合度から重心法に
より、即ち、適合度に対応する総和面積の重心位置を求
めて目標とするアシスト量を決定する。即ち、車速Ｖが
６０km／ｈでの旋回走行状態では、車速Ｖに関するアシ
スト制御量の評価はＭでその適合度は０．６７であると
共に評価Ｓでその適合度は０．３３であり、演算値Ｖ・
Ｇ_Yに関するアシスト制御量の評価はＢでその適合度は
０．１２であり、疲労度係数Ｋ_fに関するアシスト制御
量の評価はＳでその適合度は０．５である。従って、ア
シスト量は６４％となる。

【００８０】このように車両が車速Ｖ＝６０km／ｈで旋
回走行の状態では、車速Ｖが高いが、横加速度Ｇ_Yは上
昇するので、一般的には、パワーステアリングの操舵ア
シスト量は若干増加させてやや重みのあるハンドル操舵
としている。しかし、このとき、ドライバの疲労度係数
Ｋ_fが高いのでドライバは疲労しており、ハンドル操舵
が重く感じて負担となる。従って、本実施例では、この
ドライバが操作するハンドルの操舵力速度hf’に基づい
て求められるドライバの疲労度係数Ｋ_fをメンバシップ
関数として適用することで、ドライバが休みなく連続し
て運転して疲労が蓄積したときには、疲労度係数Ｋ_fの
増減によりパワーステアリングの操舵アシスト量を増加
してハンドルを通常よりやや軽くしているのである。

【００８１】以上のように、本実施例の電子制御式パワ
ーステアリング装置にあっては、車速Ｖの増減のほか
に、疲労度係数Ｋ_fをメンバシップ関数として適用し、
これらのメンバシップ関数に対応してファジィ推論によ
って操舵アシスト量が制御されるので、ドライバが疲労
しているときには疲労度係数Ｋ_fが大きくなることから
アシスト量が増加して、この分だけハンドルが軽くな
る。従って、車両がある程度高速で走行していても、ド
ライバが疲労しているときにはハンドル操舵力が軽くな
って容易に操縦できるのである。

【００８２】また、本実施例の電子制御式パワーステア
リング装置にあっては、車速Ｖに横加速度Ｇ_Yを乗算し
た演算値Ｖ・Ｇ_Yをメンバシップ関数として適用し、こ
れらのメンバシップ関数に対応してファジィ推論によっ
て操舵アシスト量が制御されるので、車両によるコーナ
ーへの進入時には、横加速度Ｇ_Y（操舵角）が大きくな
ることからアシスト量の減少度合が増加して、この分だ
けハンドルが重たくなる。従って、車速状態が違っても
コーナーの進入時には、常に、ドライバがコーナーへの
進入をハンドルで実感しながら操縦できるのである。ま
た、横加速度Ｇ _Yに関するメンバシップ関数にこの横加
速度Ｇ_Yに対して適合度がリニアに変化する操舵リニア
リティ領域が設けられているので、操舵リニアリティが
確保される。

【００８３】更に、本実施例の電子制御式パワーステア
リング装置にあっては、操舵アシスト量を制御するメン
バシップ関数として車速Ｖと横加速度Ｇ_Yとを乗算した
演算値Ｖ・Ｇ_Yを適用したので、車両の高速走行時にお
いて、操舵角が少なくなって横加速度Ｇ_Yが減少しても
車速Ｖが十分に大きいので、演算値Ｖ・Ｇ_Yの大幅な低
下はなくなり、目標アシスト量の大幅な増加はなく、ハ
ンドルはそれほど軽くはならない。そのため、車両の高
速走行時における操舵操作感が十分に保たれ、ハンドル
操舵操作の安定度が向上される。

【００８４】また、本実施例の電子制御式パワーステア
リング装置にあっては、ファジィ推論により、「車速Ｖ
が上昇すると操舵アシスト量を低減してハンドルを重く
する」というルールと、「演算値Ｖ・Ｇ_Yが上昇すると
操舵アシスト量を低減してハンドルを重くする」という
ルールと、「疲労度係数Ｋ_fが減少すると操舵アシスト
量を増加してハンドルを軽くする」という３つのルール
に基づいて操舵アシスト量を制御することで、少ないル
ール数でより細かい制御を可能とすることができる。

【００８５】なお、上述の実施例において、電子制御式
パワーステアリング装置の制御系を油圧式として説明し
たが、本発明はこれに限定されるものではなく、モータ
を使用した電動式パワーステアリング装置に適用しても
同様の効果を奏することができるものであり、また、電
子制御式パワーステアリング装置の機械系も上述の実施
例に限定されるものではなく、いずれのものに対しても
適用することができるものである。

【００８６】また、上述の実施例において、コントロー
ルユニット５１に横加速度演算部５４を設け、この横加
速度演算部５４が車速センサ４１から入力された車速Ｖ
と操舵角センサ５２から入力された操舵角haとに基づい
て車両に生じる横加速度Ｇ_Yを算出するようにしたが、
車両に横加速度検出センサを装着してこの横加速度Ｇ _Y
を直接測定してもよいものである。更に、車速Ｖ及び横
加速度Ｇ_Yの演算値Ｖ・Ｇ_Y、疲労度係数Ｋ_fのメンバ
シップ関数、並びに操舵アシスト量の評価をそれぞれ３
段階に分けたが、例えば５段階でもよい。そして、この
操舵アシスト量を重心法により求めたが、最大平均法や
高さ法（スケルトン法）、面積法などによって求めても
よいものである。

【００８７】更に、上述の実施例では、コントロールユ
ニット（目標アシスト量設定手段）５１がファジィルー
ルに基づいて目標アシスト量を設定するようにしたが、
その他の制御手段に基づいて目標アシスト量を設定して
もよいものである。

【００８８】

【発明の効果】以上、実施例を挙げて詳細に説明したよ
うに、本発明の覚醒度判定装置によれば、操舵力検出手
段が走行中の車両のステアリング機構の操舵力を検出
し、操舵覚醒度算出手段が操舵力検出手段の検出結果に
基づいて所定時間ごとの操舵力速度の平均値を算出して
操舵覚醒度を求め、操舵覚醒度判定手段が操舵覚醒度算
出手段により求められた操舵覚醒度を予め設定された基
準値と比較して覚醒度の低下を判定するようにしたの
で、心拍数センサなど運転者によるステアリング装置に
支障をきすような検出装置を設ける必要がなく、ステア
リング機構の操舵力に基づいて所定時間の平均値を求め
て基準値と比較するという全く新しい知見によって運転
者の操舵覚醒度を判定することができ、運転者の運転姿
勢に関係なく、また、運転者に煩わしさを与えることな
く、運転者の健康状態を的確に把握して正確にその覚醒
度を判定することができる。

【００８９】また、本発明の電子制御式パワーステアリ
ング装置によれば、車速検出手段により車両の走行速度
を検出し、また、操舵力検出手段がステアリング機構の
操舵力を検出して疲労度係数演算手段はその操舵力に基
づいて所定時間ごとの操舵力速度の平均値から求めた操
舵覚醒度を予め設定された基準値と比較して運転者の疲
労度係数を算出し、目標アシスト量設定手段が車両の走
行速度並びに運転者の疲労度係数とを入力条件として目
標アシスト量を設定するようにしたので、運転者の疲労
運転状況に応じて操舵力の制御が可能となって操舵フィ
ーリングを向上することができ、運転者の疲労状態に応
じて最適な操舵特性が得られ、且つ、その入力条件とし
て運転者の疲労度係数を用いたことで、運転者に疲労が
蓄積したときの操舵操作の容易性を向上することができ
る。

【００９０】更に、本発明の電子制御式パワーステアリ
ング装置によれば、目標アシスト量設定手段が車両の走
行速度並びに運転者の疲労度係数を入力条件としてファ
ジィルールに基づいて目標アシスト量を設定するように
したので、少ないルール数で細かい操舵制御が可能とな
り、車速及び疲労度に応じて安定感と扱いやすさとをバ
ランスさせた操舵フィーリングが得られると共に操舵リ
ニアリティが増して運転者が車両の走行状況を把握でき
るようになり、操舵性能を向上することができる。

【００９１】また、本発明の電子制御式パワーステアリ
ング装置によれば、目標アシスト量設定手段が、車両の
走行速度を評価するメンバシップ関数と運転者の疲労度
係数を評価するメンバシップ関数とを用い、車両の走行
速度の減少に伴って目標アシスト量を増加すると共に運
転者の疲労度係数の増加に伴って目標アシスト量を低減
するファジィルールに基づいて目標アシスト量を設定す
るようにしたので、車速や疲労度係数の減少に応じて操
舵アシスト量が増加されることで、低速になるほど、且
つ、運転者に疲労が蓄積するほど操舵力特性が軽くなっ
て操舵操舵感が容易となって安定感を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る覚醒度判定装置を有す
る車両用居眠り警報装置の概略構造を表すブロック図で
ある。

【図２】本実施例における車室内の外観を表す斜視図で
ある。

【図３】運転者の操舵覚醒度判定の処理の流れを表すフ
ローチャートである。

【図４】運転者の操舵覚醒度演算の処理の流れを表すフ
ローチャートである。

【図５】運転者の操舵覚醒度演算の処理の流れを表すフ
ローチャートである。

【図６】本発明の電子制御式パワーステアリング装置の
一実施例に係るパワーステアリング用油圧制御部の概略
構成図である。

【図７】ファジィ制御に用いる車速のメンバシップ関数
を表すグラフである。

【図８】ファジィ制御に用いる車速×横加速度のメンバ
シップ関数を表すグラフである。

【図９】ファジィ制御に用いる疲労度係数のメンバシッ
プ関数を表すグラフである。

【図１０】各メンバシップ関数の適合度からパワーステ
アリングアシスト量を重心法により求める演算処理を表
すグラフである。

【図１１】疲労度係数演算の処理の流れを表すフローチ
ャートである。

【図１２】疲労度係数演算の処理の流れを表すフローチ
ャートである。

【図１３】ファジィ制御を表すフローチャートである。

【図１４】車速及び車速×横加速度、疲労度係数の各メ
ンバシップ関数から重心法によりアシスト量を求める演
算処理の具体的な制御例を表す説明図である。

【図１５】従来の電子制御式パワーステアリング装置の
一例を表すパワーステアリング用油圧制御部の概略構成
図である。

【図１６】図１５のXVI−XVI断面図である。

【図１７】図１５のXVII−XVII断面図である。

【符号の説明】

１１インプットシャフト１２ケーシング１３ピニオンギヤ１４トーションバー１５ラック１６ロータリバルブ１７オイルポンプ１９オイルリザーバ２１油圧シリンダ２５，２６油室２７反力プランジャ２８油圧制御バルブ２９チャンバ３１スプール３３ソレノイド４１車速センサ５１コントロールユニット（ＣＵ）５２操舵角センサ５３操舵力センサ５４横加速度演算部５５疲労度係数演算部５６ファジィ演算部

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｂ６２Ｄ 119:00 127:00 137:00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】走行中の車両のステアリング機構の操舵
力を検出する操舵力検出手段と、該操舵力検出手段の検
出結果に基づいて所定時間ごとの操舵力速度の平均値を
算出して操舵覚醒度を求める操舵覚醒度算出手段と、該
操舵覚醒度算出手段により求められた前記操舵覚醒度を
予め設定された基準値と比較して覚醒度の低下を判定す
る操舵覚醒度判定手段とを具えたことを特徴とする覚醒
度判定装置。
【請求項２】車両のステアリング機構における操舵ア
シスト量を電子制御する電子制御式パワーステアリング
装置において、車両の走行速度を検出する車速検出手段
と、前記ステアリング機構の操舵力を検出する操舵力検
出手段と、該操舵力検出手段の検出結果に基づいて所定
時間ごとの操舵力速度の平均値から求めた操舵覚醒度を
予め設定された基準値と比較して運転者の疲労度係数を
算出する疲労度係数演算手段と、前記車両の走行速度並
びに運転者の疲労度係数を入力条件として目標アシスト
量を設定する目標アシスト量設定手段とを具えたことを
特徴とする電子制御式パワーステアリング装置。
【請求項３】車両のステアリング機構における操舵ア
シスト量を電子制御する電子制御式パワーステアリング
装置において、車両の走行速度を検出する車速検出手段
と、前記ステアリング機構の操舵力を検出する操舵力検
出手段と、該操舵力検出手段の検出結果に基づいて所定
時間ごとの操舵力速度の平均値から求めた操舵覚醒度を
予め設定された基準値と比較して運転者の疲労度係数を
算出する疲労度係数演算手段と、前記車両の走行速度並
びに運転者の疲労度係数を入力条件としてファジィルー
ルに基づいて目標アシスト量を設定する目標アシスト量
設定手段とを具えたことを特徴とする電子制御式パワー
ステアリング装置。
【請求項４】請求項３記載の電子制御式パワーステア
リング装置において、目標アシスト量設定手段を、車両
の走行速度を評価するメンバシップ関数と運転者の疲労
度係数を評価するメンバシップ関数とを用い、前記車両
の走行速度の減少に伴って前記目標アシスト量を増加す
ると共に前記運転者の疲労度係数の減少に伴って前記目
標アシスト量を増加するファジィルールに基づいて前記
目標アシスト量を設定するように構成したことを特徴と
する電子制御式パワーステアリング装置。