JP5009473B2 - ステアリングホィール上の手の位置を検出する方法 - Google Patents

Description

【０００１】
従来の技術
本発明は，請求項１の上位概念に記載のセンサを有するステアリングホィール，併置された請求項６に記載のステアリングホィール上の手の位置を検出する方法及び併置された請求項８に記載の制御装置に関する。
【０００２】
ＪＰ４１８３４３９Ａ１とＪＰ５３４５５６９からは，車両ステアリングホィールの接触を検出して評価することが知られている。
【０００３】
ＪＰ４１８３４３９Ａ１には，ステアリングホィールに取り付けられた電極によって心電図が形成されることが，開示されている。心電図を評価することによって，運転者の疎かになった注意力あるいは眠り込みを検出することができる。
【０００４】
ＪＰ５３４５５６９によれば，運転者が操舵する前に，操舵に関するデータを得るためにステアリングホィールに加わる押圧力が測定されるので，車両の応答行動を改良することができる。
【０００５】
事故安全性，走行行動，快適性など多くのことに関して車両を続行して開発する途上で，運転者行動の検出がますます重要性を獲得している。
【０００６】
本発明の課題は，例えば電子操舵（ステア−バイ−ワイヤ）又はアクティブな走行安定性制御のような，安全上重要なシステムの冗長性を向上させ，かつ付加的な蓋然性コントロールと必要な場合には運転者への警告信号の出力を可能にするために，運転者行動の独立したパラメータを提供することである。さらに，車両の他の電子的なサブシステムの機能性を，付加的な独立したパラメータによって拡張して改良しようとしている。
【０００７】
この課題は，本発明によれば，ステアリングリング，ハブ，ステアリングリングとハブとを結合する少なくとも１つのスポークを有し，その場合にステアリングリング上にはステアリングリングの周面に渡って分配して配置されたセンサが設けられており，その場合にセンサは，ステアリングリングの全長に渡って延びており，かつその場合にセンサは，ステアリングリングの長手方向に相前後して配置された複数のセグメントに分割されている，車両用のステアリングホィールによって解決される。
【０００８】
発明の利点
本発明に基づくステアリングホィールにおいては，運転者の手の位置を確実かつ十分に高い局所的解像度で検出することができる。運転者の手の位置は，極めて重要な運転者行動の独立したパラメータである。というのは，ほぼ全ての潜在的に危機的な走行状況は，運転者の手の行動と結びついているからである。従って，運転者の手の位置の評価は，特に車両の安全性を著しく改良することができる。
【０００９】
本発明の変形例においては，ステアリングリングの周面に約１８０°又は１２０°変位して配置された２つ又は３つのセンサが設けられているので，ステアリングリングにおける手とその位置の検出は，手の親指と他の指における区別が可能であることによりさらに改良される。
【００１０】
本発明をさらに補完して，センサのセグメントは，ステアリングリングの長手方向において指の幅よりも短く，センサの２つのセグメントのステアリングリングの長手方向における互いに対する距離は，指の幅よりも小さいので，手の親指と他の指を互いに確実に区別することができ，かつより高い局所的解像度が得られる。
【００１１】
本発明の他の変形例においては，センサは抵抗的，容量的又は誘導的に作用するセンサであるので，それ自体公知のこれらのセンサを本発明に基づくステアリングホィールに利用することができる。
【００１２】
冒頭で挙げた課題は，ステアリングホィール上の手の位置を検出する方法によっても解決され，その場合に
−センサのセグメントが番号付けされ，
−ステアリングリングに接触する片方又は両方の手によって影響を受けるセグメントが検出され，
−ステアリングリング上の片方又は両方の手の位置は，ステアリングリングに接触する手によって影響を受けるセグメントの番号に基づいて，次の規則を用いて求められる：
セグメントが時計方向に上昇するように番号付けされている場合に，
ａ）左手の親指によって接触されるセグメントの番号は，他の指がステアリングリング外側に配置されているセンサに接触した場合に，対向する指によってまだ接触されているセグメントの最小の番号よりも大きく，
ｂ）左手の親指によって接触されるセグメントの番号は，他の指がステアリングリング内側に配置されたセンサに接触した場合に，対向する指によってまだ接触されているセグメントの最大の番号よりも常に小さく，
ｃ）右手の親指によって接触されるセグメントの番号は，他の指がステアリングリング外側に配置されたセンサに接触した場合に，対向する指によってまだ接触されているセグメントの最大の番号よりも常に小さく，
ｄ）右手の親指によって接触されるセグメントの番号は，他の指がステアリングリング内側に配置されているセンサに接触した場合に，対向する指によってまだ接触されているセグメントの最小の番号よりも常に大きい。
【００１３】
この方法によって，ステアリングリング上の手の位置は，エラーのある結果に比べて，確実，簡単かつ高い安全性で検出することができる。それによって，測定された操舵角度（運転者の意図）を検査するため，及び操舵角度への介入を含む走行安定性のアクティブな制御のための独立したパラメータが提供される。さらに，手の位置パターン間の変化に基づいて，運転者反応に関する予測を行うことができ，その予測が走行安全性をさらに向上させる。
【００１４】
さらに，ステアリングホィールにおける手の位置を，以下の機能のための入力量として利用することができる：
−運転者が片方の手のみをステアリングホィールにおいている，あるいはどの手もステアリングホィールにおいていない場合に，運転者に警告。
−手の位置のドキュメンテーション及びこの情報と事故の重要なデータとの相関（事故データ記述装置），
−訓練された運転者パターンに対応付けることのできる，ステアリングホィールにおける運転者固有の手の位置を求めることによる運転者の同定。それによって車両を運転者に個別に適合させることができ，運転日誌を自動的につけることができ，かつ盗難保護を改良することができる。運転者を認識するために，さらに運転者の電気的な容量を測定することができる。
【００１５】
さらに，格納されているデータを，操舵プロセスなどの人間工学的調査に利用することができる。
【００１６】
本発明に基づく方法をさらに補完して，ステアリングリングはその実際の位置において複数の象限に分割され，ステアリングリングにおける手の位置が各々象限に対応付けられ，この対応付けに従って握り代えなしに最大可能な操舵角度及び／又は最大の操舵トルクが求められるので，ステア−バイ−ワイヤ−操舵による操舵センサの独立したコントロールが可能である。
【００１７】
さらに，運転者が操舵角度を設定することができるか，そして場合によっては手の位置が危険な場合に，設けられているセンサ技術によって検出された走行状況（例えば速度，視野などのような）に従ってアクティブな介入あるいは警告を出力することができるか，を決定することができる。
【００１８】
運転者によりその時の手の位置において最大もたらすことのできる操舵トルクを，センサ技術（環境センサ技術，回転率センサ）によって求められた必要な操舵トルクと比較することによって，運転者により操舵角度のためのガイド量設定が可能であるか，を決定することができる。
【００１９】
本方法をさらに補完して，ステアリングリングにおける手の位置の時間的な推移が求められ，及び／又はステアリングリングにおける手の位置の時間的な推移が事故の重要なデータに関する情報と関連付けられるので，事故を分析して場合によっては改良可能性を認識することができる。事故に関する情報は，例えば事故データ記録装置からもたらすことができる。
【００２０】
本方法の他の形態においては，求められたデータは記憶されるので，データを例えば電子的な走行日誌，事故データ記録装置，盗難保護，アクティブな操舵及び／又は走行安定性制御によって利用することができる。
【００２１】
本発明の変形例においては，車両操舵の操舵角度センサの機能が，手の位置を用いて検査され，必要な場合には警告装置，特に音響的な警告装置が作動されるので，操舵角度センサのエラー機能について独立した検査が可能であって，従って操舵の機能安全性が向上する。
【００２２】
本方法の他の形態においては，手の位置の時間的推移が記憶されて，個々の運転者に対応付けられ，記憶されている手の位置の時間的な推移を実際に求められた手の位置の時間的な推移と比較することによって，運転者が同定され，及び／又は運転者の同定に従って，例えばトランスミッションオートマチックの切換えプログラム，ミラー位置及び運転者シート位置のような，車両のパラメータが適応されるので，車両の走行安全性と走行快適性がさらに増大される。
【００２３】
本方法をさらに補完して，求められたデータを用いて運転者の反応が予測されるので，車両は運転者の反応を最適に変換する。例えば，危険な状況が認識された場合に，サーボ操舵のトルク減速比を変更することができる。
【００２４】
本発明の他の利点と好ましい形態は，以下の説明，図面及び特許請求項から明らかにされる。
【００２５】
実施例の説明
図１には，ステアリングホィール１が簡略化して示されている。ステアリングホィールは，ステアリングリング３，図示されていないハブ及び２本のスポーク５から形成されている。ステアリングリング３には，２つのセンサ７と９が取り付けられている。センサ７と９は，互いに対して約１８０°変位してステアリングリング横断面の周面に配置されており，長手方向１１においてステアリングリング３の全長に渡って延びている。また，１２０°変位して配置して，３つのセンサを設けることもできる。センサ７と９は，複数のセグメント１３及び１５に分割されている。見やすくする理由から，図１には全てのセンサ１３と１５が示されているわけではない。好ましくは，図１にステアリングリング３の一部について示されているように，一方のセンサ９はステアリングリングの内側に，そして他方のセンサ７はステアリングリングの外側に取り付けられる。センサ７と９は，フィルム圧力センサ，容量センサ，電極対又は他の接触センサとすることができる。
【００２６】
左手と右手の明確な区別を可能にし，かつ保持位置を求めるために，センサのセグメント１３と１５は指の幅よりも小さい。長手方向１１における２つのセグメント１３及び長手方向１１における２つのセグメント１５の間は，指の幅よりもずっと小さい。
【００２７】
２つのセンサ７と９の中で接触されるセグメント１３と１５の数は，手の親指と他の指との区別を可能にする。親指は最大で２つのセグメント１３又は１５に接触し，反対側において他の指は，ステアリングホィールを２本の指だけでつまむ場合でも，少なくとも３つのセグメント１５又は１３に接触する。センサが１８０°変位して配置されている場合には，手の親指は所定の時点では常に２つのセンサフィールドの１つだけに接触し，あるいはどちらにも接触しない。左手と右手の間の区別は，手の面積あるいは指の面積に対する親指の相対位置を介して行われる。その場合に，左手の親指はステアリングホィールを掴むときに小指の右に位置し，右手の親指は小指の左に来なければならないことが成立する。個々のセグメントに時計方向に上昇するように番号付けすると，
−左手の親指によって接触されているセグメント１５の番号は，他の指がステアリングホィール外側に取り付けられているセンサ７に接触した場合に，対向する指によってまだ接触されているセグメント１３の最も小さい番号よりも大きく，
−左手の親指によって接触されているセグメント１３の番号は，他の指がステアリングホィール内側に取り付けられたセンサ９に接触した場合には，対向する指によってまだ接触されているセグメント１５の最大の番号よりも常に小さく，
−右手の親指によって接触されているセグメント１５の番号は，他の指がステアリングホィール外側に取り付けられているセンサ７に接触した場合に，対向する指によってまだ接触されているセグメント１３の最大の番号よりも常に小さく，
−右手の親指によって接触されているセグメント１３の番号は，他の指がステアリングホィール内側に配置されたセンサ９に接触した場合に，対向する指によって接触されているセグメント１５の最も小さい番号よりも常に大きい。
【００２８】
２つのセンサ７と９の中で接触されるセグメント１３と１５の数は，手の親指と他の指との区別を可能にする。親指は最大で２つのセグメント１３又は１５に接触し，反対側において他の指は，ステアリングホィールを２本の指だけでつまむ場合でも，少なくとも３つのセグメント１５又は１３に接触する。センサが１８０°変位して配置されている場合には，手の親指は所定の時点では常に２つのセンサフィールドの１つだけに接触し，あるいはどちらにも接触しない。左手と右手の間の区別は，手の面積あるいは指の面積に対する親指の相対位置を介して行われる。その場合に，左手の親指はステアリングホィールを掴むときに小指の右に位置し，右手の親指は小指の左に来なければならないことが成立する。個々のセグメントに時計方向に上昇するように番号付けすると，
−左手の親指によって接触されているセグメント１５の番号は，他の指がステアリングホィール外側に取り付けられているセンサ７に接触した場合に，対向する指によってまだ接触されているセグメント１３の最も小さい番号よりも大きく，
−左手の親指によって接触されているセグメント１３の番号は，他の指がステアリングホィール内側に取り付けられたセンサ９に接触した場合には，対向する指によってまだ接触されているセグメント１５の最小の番号よりも常に大きく，
−右手の親指によって接触されているセグメント１５の番号は，他の指がステアリングホィール外側に取り付けられているセンサ７に接触した場合に，対向する指によってまだ接触されているセグメント１３の最大の番号よりも常に小さく，
−右手の親指によって接触されているセグメント１３の番号は，他の指がステアリングホィール内側に配置されたセンサ９に接触した場合に，対向する指によって接触されているセグメント１５の最も小さい番号よりも常に大きい。
【００２９】
親指がステアリングホィールに触れない場合には，指面積あるいは手の面積に対する親指の上述した位置から，ステアリングホィールを握る手を推定することができる。手の実際の位置を同定するために，手の時間的に移動した位置を使用することは，蓋然性コントロールとしても使用することができる。
【００３０】
全ての指がステアリングホィールに触れない場合には，親指は各々対向する側において２つのセンサセグメントより多く変位することはできない。
【００３１】
所定の時点でどちらの手もステアリングホィールに接触していない場合には，即座に手の許容できない位置を推定することができる。２つのセンサ７又は９の一方のみが接触された場合にも，許容できない位置を推定することができる。
【００３２】
各々互いに１２０°変位して３つのセンサが配置されている場合には，手の面積又は指の面積を介して位置を求めることができる。親指位置の評価は，この場合には不要である。
【００３３】
図２には，ステアリングホィール１を８つの象限ＩからVIIIに分割することが示されている。その場合に象限は，部分操舵プロセスの持続する間，ステアリングコラム内に原点を有するローカルな座標システムに関して不変である。部分操舵プロセスは，片方又は両方の手がステアリングリング３に対して移動され，同時にステアリングホィール１の回動が行われた場合に行われる。部分操舵プロセスの終了後に，操舵角度センサに基づいて，象限が新たに計算されて，割り当てられるので，絶対的な基準システムに対する最初の象限分割は，ステアリングホィールが回動された場合でも再び形成される。しかしこれは，操舵角度センサによって測定された操舵角度が図４に示す最大許容される操舵角度の内部にある場合にのみ行われる。というのは，ステアリングホィールセンサからの最大の操舵角度情報が蓋然性コントロールとして使用されるからである。
【００３４】
一方の手が２つの象限内にある場合には，その手は，より大きい数のセグメントが接触される象限に対応付けられる。手の位置の各組合わせに，最大の操舵角度と最大もたらすべき操舵トルクが対応付けられる。図４には，可能が対応付けが示されている。
【００３５】
本発明に基づくステアリングホィール１を用いて検出されて，本発明に基づく方法によって評価された手の位置は，操舵角度センサの蓋然性試験のための例として使用することができる。
【００３６】
図示されていない操舵角度センサの蓋然性試験の遂行プランが，図３に示されている。その場合にαｇｅｍは，操舵角度センサによって測定された操舵角度である。
【００３７】
運転者により最大もたらすべき操舵トルクＭｍａｘは，環境センサ技術及び／又は回転率センサ技術から計算された必要な操舵トルクＭｓｏｌｌと比較することができる。Ｍｍａｘ＜Ｍｓｏｌｌの場合には，警告及び／又はアクティブな補正介入を行うことができる。使用されるセンサ技術が手とステアリングホィールとの間の垂直力の測定も可能な場合には，指とステアリングホィールとの間の摩擦係数を介して，運転者からステアリングホィール１へ伝達可能な最大の操舵トルクの付加的な評価を行うことができる。
【００３８】
手の位置センサ技術の他の使用領域は，運転者反応の予測である。車線変更，折曲などのような行動は，典型的な行動パターンとそれに伴って手の位置パターンあるいは手の位置変化と相関している。手の位置パターンあるいはその変化から予測すべき反応は，レーダー間隔センサのような他のセンサとビデオデータを使用して，可能な危険（例えば衝突）に関して評価することができる。危険な場合には，運転者に警告することができる。
【００３９】
ステアリングホィール１が走行の間接触されず，あるいは片手のみで保持された場合には，警告信号を出力し，及び／又は情報を記憶させることができる。
【００４０】
詳細な説明，請求の範囲及び図面に示されている全ての特徴は，単独でも互いに任意に組み合わせても，本発明の本質をなすことができる。
【図面の簡単な説明】
図面
本発明の対象の実施例を，図面に示し，以下で詳細に説明する。
【図１】 図１は，本発明に基づくステアリングホィールの実施例を示し，
【図２】 図２は，ステアリングホィールを象限に分割して示し，
【図３】 図３は，操舵角度センサの蓋然性試験のフローチャートであり，
【図４】 図４は，最大の操舵角度と最大の操舵トルクを求めるためのテーブルを示している。

Claims (15)

1. ステアリングリング（３），ハブ，及び前記ステアリングリング（３）と前記ハブとを結合する少なくとも１つのスポーク（５）を有し，その場合に前記ステアリングリング（３）上に抵抗的，容量的又は誘導的に作用するセンサが配置されており，前記センサ（７，９）は，前記ステアリングリング（３）の周面に渡って分配して配置されており，前記センサ（７，９）は，前記ステアリングリング（３）の全長に渡って延びており，その場合に，前記センサ（７，９）は，前記ステアリングリング（３）の長手方向（１１）に相前後して配置された複数のセグメント（１３，１５）に分割されている，車両用ステアリングホィールにおいて，
   前記センサ（７，９）のセグメント（１３，１５）は，前記ステアリングリング（３）の長手方向（１１）において指の幅よりも短く，かつ，複数の前記センサ（７，９）それぞれに属する２つのセグメント（１３，１５）の互いに対する長手方向（１１）における距離は，指の幅よりも小さい，
   ことを特徴とする車両用ステアリングホィール。
2. ２つのセンサ（７，９）が設けられており，かつ，
   前記センサ（７，９）は，ステアリングリング（３）の周面に約１８０°変位して配置されている，ことを特徴とする請求項１に記載のステアリングホィール。
3. ３つのセンサが設けられており，かつ，
   前記センサは，ステアリングリング（３）の周面に約１２０°変位して配置されている，ことを特徴とする請求項１に記載のステアリングホィール。
4. 前記センサ（７，９）を搭載したステアリングホィール（１）上の手の位置を検出する方法において，次の処理ステップ：
   −センサ（７，９）のセグメント（１３，１５）に番号付けをし，
   −ステアリングリング（３）に接触している片方又は両方の手によって影響を受けるセグメント（１３，１５）を検出し，
   −前記ステアリングリング（３）に接触している手によって影響を受けるセグメント（１３，１５）の番号から，次の規則，即ち：
   前記セグメント（１３，１５）が時計方向に上昇するように番号付けされている場合に，
   ａ）左手の親指によって接触されるセグメント（１５）の番号は，他の指がステアリングリング外側に配置されているセンサ（７）に接触した場合に，対向する指によってまだ接触されているセグメント（１３）の最小の番号よりも大きく，
   ｂ）左手の親指によって接触されるセグメント（１３）の番号は，他の指がステアリングリング内側に配置されたセンサ（９）に接触した場合に，対向する指によってまだ接触されているセグメント（１５）の最小の番号よりも常に大きく，
   ｃ）右手の親指によって接触されるセグメント（１５）の番号は，他の指がステアリングリング外側に配置されたセンサ（７）に接触した場合に，対向する指によってまだ接触されているセグメント（１３）の最大の番号よりも常に小さく，
   ｄ）右手の親指によって接触されるセグメント（１３）の番号は，他の指がステアリングリング内側に配置されているセンサ（９）に接触した場合に，対向する指によってまだ接触されているセグメント（１５）の最大の番号よりも常に小さい，
   という規則を用いてステアリングリング（３）上の一方又は両方の手の位置を検出する，
   ことを特徴とするステアリングホィール上の手の位置を検出する方法。
5. 前記ステアリングリング（３）は，その実際の位置において複数の象限（ＩからVIII）に分割され，
   前記ステアリングリング（３）上の手の位置が，各々象限（ＩからVIII）に対応付けられ，
   前記対応付けに従って，握り代えなしに最大可能な操舵角度及び／又は最大の操舵トルクが求められる，
   ことを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 前記ステアリングリング（３）における手の位置の時間的推移が求められる，ことを特徴とする請求項４又は５に記載の方法。
7. 前記ステアリングリング（３）における手の位置の時間的推移が，事故に重要なデータに関する情報と関連付けられる，ことを特徴とする請求項６に記載の方法。
8. 前記求められたデータが，記憶される，ことを特徴とする請求項４から７のうちいずれか１項に記載の方法。
9. 車両操舵の操舵角度センサの機能が，手の位置を用いて検査され，必要な場合には警告装置，特に音響的な警告装置が作動される，ことを特徴とする請求項４から８のうちいずれか１項に記載の方法。
10. 手の位置の時間的な推移が格納されて，個々の運転者に対応付けられ，かつ，
    前記格納されている手の位置の時間的な推移を，実際に求められた手の位置の時間的な推移と比較することによって，運転者が同定される，
    ことを特徴とする請求項４から９のうちいずれか１項に記載の方法。
11. 前記運転者の同定に従って，車両のパラメータが適応される，ことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
12. 前記求められたデータを用いて，運転者の反応が予測される，ことを特徴とする請求項４から１１のうちいずれか１項に記載の方法。
13. コンピュータプログラムにおいて，
    コンピュータプログラムが請求項４から１２のうちいずれか１項に記載の方法に従って作動する，ことを特徴とするコンピュータプログラム。
14. コンピュータプログラムにおいて，
    コンピュータプログラムが，メモリ媒体上に格納されている，ことを特徴とする請求項１３に記載のコンピュータプログラム。
15. 車両用の制御装置において，
    制御装置が請求項４から１２のうちいずれか１項に記載の方法に従って作動する，ことを特徴とする車両用の制御装置。

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