JP2008062906A - ステアリング装置の信号伝送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ステアリングスイッチと車載機器との間の通信においてフラットケーブルの信号線を不要とする。
【解決手段】ステアリングスイッチと、ステアリングスイッチにより動作される車載機器とを接続するステアリング装置の信号伝送装置であって、ステアリングホイールに設けられた送信ユニットと、車載機器と接続されると共に、送信ユニットと電磁波を送受信できる範囲内の固定部材に搭載される受信ユニットを備え、送信ユニットは、コイル状のアンテナと、整合回路と、受信ユニットへ送信する識別情報信号を発生すると共に、整合回路に接続した無線タグと、整合回路と並列に、前記アンテナと前記無線タグとに接続した前記操作用スイッチを備え、操作用スイッチの短絡・開放に応じて整合回路を非動作と動作に切り替え、整合回路の動作時に無線タグの識別情報信号を整合回路およびアンテナを介して受信ユニットへ無線送信できる構成としている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ステアリング装置の信号伝送装置に関し、特に、ステアリングスイッチのスイッチ信号をインストルメントパネル等に搭載した受信ユニットに無線送信して、車載機器を動作させるものである。

従来、ステアリングスイッチと、ステアリングスイッチにより操作される車載機器との間の信号の送受信手段として、ケーブルリールが用いられている。
例えば、特開２００２−４３００８号公報（特許文献１）に提案されているケーブルリール１は、図１１に示すようにステアリングコラム側に固定されるステータ２と、ステアリングホイール側に固定されるロータ３とが回転可能に連結されており、ステータとロータの間の環状中空部には、フラットケーブル４が渦巻き状に収容されている。
フラットケーブル４は、ステアリングホイールの回転操作に連動するロータ３の正逆回転に応じて巻き締め及び巻き戻しされる構成となっている。

特開２００２−４３００８号公報

近年では自動車の高性能化に伴ってステアリングスイッチも増加しており、ケーブルリール内のフラットケーブルの信号線も増加している。
しかし、ケーブルリールの環状中空部のスペースは限られており、フラットケーブルの信号線が多く必要になった場合に、信号線の増設には限界があるという問題がある。

本発明は、前記問題に鑑みてなされたもので、ケーブルリールのフラットケーブルの信号線を低減し、あるいはフラットケーブルを用いずに、ステアリングスイッチと車載機器との間を無線通信できる構成とすることを課題としている。

前記課題を解決するため、本発明は、ステアリングスイッチと、前記ステアリングスイッチにより動作される車載機器とを接続するステアリング装置の信号伝送装置であって、
前記ステアリングホイールに設けられた操作用スイッチを備えた送信ユニットと、
前記車載機器と接続されると共に、前記送信ユニットと電磁波を送受信できる範囲内の固定部材に搭載される受信ユニットを備え、
前記送信ユニットは、
前記受信ユニットが発生する電磁波により起電用電力を取得すると共に前記受信ユニットへ識別情報信号を送信するコイル状のアンテナと、
前記アンテナに接続した整合回路と、
前記受信ユニットへ送信する識別情報信号を発生すると共に、前記整合回路に接続した無線タグと、
前記整合回路と並列に、前記アンテナと前記無線タグとに接続した前記操作用スイッチを備え、
前記スイッチの短絡・開放に応じて前記整合回路を非動作と動作に切り替え、該整合回路の動作時に前記無線タグの識別情報信号を整合回路およびアンテナを介して前記受信ユニットへ無線送信できる構成としていることを特徴とするステアリング装置の信号伝送装置を提供している。

前記構成によれば、ステアリングスイッチには送信ユニットが接続される一方、ステアリングスイッチにより動作される車載機器は受信ユニットが接続される。ステアリングホイール側の送信ユニットは車体固定部材に搭載する受信ユニットからの電磁波（信号）を送受信できる範囲内に配置し、この電磁波を送信ユニット側の起電力として取得して、送信ユニット側から受信ユニット側へ無線通信を行う構成としているため、ステアリングスイッチと車載機器はケーブルリール内に取り付けられるフラットケーブルの信号線を用いることなく信号の送受信を行うことができる。

詳しくは、前記受信ユニット側の電磁波は、運転者がイグニッションキーをオンすると、車載機器と接続された受信ユニットは電磁波を発生する。この電磁波を、ステアリングホイールの送信ユニットのコイル状アンテナで受信させ、該アンテナに電磁誘導により起電力を発生させ、この起電力により無線タグを動作させる電力としている。
送信ユニットのアンテナが電磁波を受信しているかぎり、無線タグには常に電力が供給され、無線タグの識別情報信号を整合回路とアンテナに向けて送ることができる。

整合回路に並列接続された操作用スイッチが短絡状態である場合、無線タグが送信しようとする識別情報信号は整合回路を介さずに、操作用スイッチを介してアンテナへ送られる。しかし、整合回路を動作させていないので、アンテナと無線タグとの間でインピーダンスの不整合が起こり、識別情報信号の電波が反射して送信距離が非常に短くなるか、もしくは識別情報信号を発信することができなくなる。このため、送信ユニットが送信する識別情報信号は受信ユニットまで届かず、受信ユニット側から見て送信ユニットはオフ状態となる。

一方、操作用スイッチが開放状態である場合、無線タグが送信しようとする識別情報信号は整合回路を介してアンテナへ送られる。整合回路を動作させてアンテナと無線タグとのインピーダンスを整合させることで、送信ユニットが送信する識別情報信号は受信ユニットまで届き、受信ユニットから見て送信ユニットはオン状態となる。
即ち、操作用スイッチをオン（短絡状態）にすると送信ユニットの動作をオフとし、操作用スイッチをオフ（開放状態）にすると、送信ユニットの動作をオンとしている。

前記構成によれば、受信ユニットが発生する電磁波によりステアリングスイッチに設けた送信ユニット側で起電力を発生させ、この電力によって送信ユニットの無線タグの動作用電力を取得するため、ステアリングスイッチに電源線や電池など設置する必要がない。
さらに、ステアリングスイッチを操作して操作用スイッチをオン・オフ（短絡・開放状態）にするだけで、送信ユニットの無線タグの識別情報信号の送信をオフ・オンできるため、送信ユニットにはＣＰＵや判別回路などが不要となり送信ユニットを小型化することができ、ステアリングスイッチ内の狭いスペースに送信ユニットを収容することができる。

前記受信ユニットの設置位置は、インストルメントパネルに搭載することが好ましい。特に、インストルメントパネルの上面で且つステアリングホイールに近接して、送信ユニットに電磁場を送信できる位置に設置することが好ましい。
なお、インストルメントパネルに限定されず、固定部材であればよく、例えばステアリングホイールの下部のステアリングコラムに搭載してもよい。

前記ステアリングスイッチは、ステアリングホイールのボス部、スポーク部等に設けられるスイッチであり、例えば、オーディオスイッチ、オーディオの消音用のミュートスイッチ、インストルメントパネルの輝度調整スイッチ、ハザードスイッチ、警報音量あるいは／および音色の調整スイッチ、交通情報選択スイッチの少なくとも１つを含む。

即ち、信号伝送装置により無線通信を行う車載機器は、エアバックなどの安全に関わる車載機器や、エンジン・ハンドル制御等走行に関わる車載機器ではないことが好ましい。これらの安全系に関する車載機器は信号線を用いて接続することが好ましい。
エアバックなどの安全に関わる車載機器は信号線を用いて接続して制御することにより、確実に信号の送受信を行うことが好ましい。一方、安全に関わる車載機器以外の車載機器に接続される操作用スイッチは、操作用スイッチと車載機器との通信を信号伝送装置により無線通信で行うことで、車載機器との通信を全て信号線で行う場合に比べて、信号線の本数を削減することができる。よって、フラットケーブルを収容したケーブルリールを用いる場合には、フラットケーブルの信号線の数を大幅に減少することができる。

前記送信ユニットは各操作用スイッチ毎に設けられていることが好ましい。
このように、送信ユニットを各スイッチ毎に設けておくと、各送信ユニットの無線タグに互いに異なる識別情報信号を記憶させておくことで、任意の送信ユニットのスイッチを短絡・開放状態にすることにより、異なる識別情報信号を受信ユニットに送信することができる。

また、前記ステアリングホイールが初期位置にある場合は前記送信ユニットと前記受信ユニットとの間で電磁波を送受信できる範囲内となる一方、該ステアリングホイールの回転時には送受信できる範囲外となるように、前記送信ユニットおよび受信ユニットを配置していることが好ましい。
即ち、送信ユニットと受信ユニットの通信距離を一定距離とし、ステアリングホイールが回転している場合には、送信ユニットと受信ユニット間での無線通信を行わない構成としている。
このように設定すると、運転者がステアリングホイールを回転させて右折や左折を行うと送信ユニットと受信ユニットの通信距離が変わり、無線通信を行うことができずステアリングスイッチの操作用スイッチの操作は無効となる。このため、運転者はステアリングホイールの操作中にステアリングスイッチを操作せず、走行の安全を確保できる。

さらに、レバーコンビネーションスイッチに前記送信ユニットを設けていてもよい。
前記構成とすることで、レバーコンビネーションスイッチとして設けた場合、そのスイッチで動作する車載機器との間も信号線を用いることなく信号を無線で送受信を行うことができ、ステアリング系統の配線を大幅に削減することができる。
なお、前記無線で送受信するレバーコンビネーションスイッチには、ライティングスイッチやウィンカーを含まず、前記した走行系、安全系に関係のないスイッチとしている。

前述したように、本発明のステアリング装置の信号伝送装置によれば、ステアリングスイッチには送信ユニットが接続され、ステアリングスイッチにより動作する車載機器には受信ユニットが接続される構成と、送信ユニットと受信ユニットは無線通信を行うため、フラットケーブルの信号線を用いることなくステアリングスイッチと車載機器との信号の送受信を行うことができる。その結果、ステアリングスイッチと車載機器とを接続するためのケーブルリール内のフラットケーブルの信号線を大幅に削減でき、あるいは、ケーブルリール自体も無くすことができ、配線が困難なステアリング系統において省線化を図ることができる。

本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１乃至図５に本発明の信号伝送装置６０の第１実施形態を示す。
図１は送信ユニット３０と受信ユニット４０とからなる信号伝送装置６０を備えたステアリング装置１０の概略断面図である。運転席正面に位置するステアリングコラム１２の上端に取り付けたステアリングホイール２０のスポーク２５の裏面側に送信ユニット３０を取り付け、ステアリングホイール２０の表面に設置する操作用スイッチ２２と接続している。

一方、受信ユニット４０をステアリングホイール２０に近接した位置のインストルメントパネル１１の上面内部に設置している。
受信ユニット４０は電磁波Ｗを発生し、ステアリングホイール２０を回転させていない初期位置において、送信ユニット３０は図１中に点線で示す受信ユニット４０の電磁波Ｗの磁界領域Ａ内に位置している。
また、ステアリングホイール２０を回転させると、送信ユニット３０は磁界領域Ａをはずれ、受信ユニット４０と通信できない設定としている。該構成とすることで、右左折時にはステアリングスイッチ２１の操作用スイッチ２２を動作させても、該動作は無効とすることで、運転時の安全性を確保している。

図２に示すように、ステアリングホイール２０のボス部２４とホイール部２３とを連結するスポーク２５の表面にステアリングスイッチ２１を設けている。ステアリングスイッチ２１は複数の操作用スイッチ２２（２２Ａ〜２２Ｄ）からなる。

操作用スイッチ２２は、左右のスポーク部２５に２個づつ（２２Ａ，２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ）設けている。操作用スイッチ２２はその周辺部分よりも若干突出させており、周辺部分と区別可能としている。
送信ユニット３０（３０Ａ〜３０Ｄ）は各操作用スイッチ２２に１つずつ接続し、ステアリングホイール２０内に設けた基板３５（図４に示す）上に配置している。

各操作用スイッチ２２は、オーディオスイッチ、オーディオの消音用のミュートスイッチ、インストルメントパネル１１の輝度調整スイッチ、ハザードスイッチ、警報音量あるいは／および音色の調整スイッチ、交通情報選択スイッチ、ラジオスイッチ、ホーンスイッチ等として機能する。
インストルメントパネル１１に搭載する前記受信ユニット４０は各操作用スイッチ２２に対応させて設け、それぞれオーディオ等の車載機器と接続している。

前記操作スイッチ２２毎に付設した送信ユニット３０の構成は、図３に示すように、アンテナ３１と、アンテナ３１に接続された整合回路３２と、整合回路３２に並列に接続し操作用スイッチ２２の操作により短絡・開放されるタグスイッチ回路３３と、整合回路３２に接続された無線タグであるＲＦＩＤタグ３４を備えている。

アンテナ３１はコイル状のアンテナからなり、受信ユニット４０からの電磁波Ｗを受信すると、該電磁波Ｗにより起電用電力を取得し、この取得した電力を送信ユニット３０内の整合回路３２、ＲＦＩＤタグ３４、およびタグスイッチ回路３３に供給している。また、アンテナ３１にＲＦＩＤタグ３４から固有の識別情報信号Ｓが送られると、該識別情報信号Ｓをアンテナ３１より受信ユニット４０に送信している。

前記整合回路３２はアンテナ３１とＲＦＩＤタグ３４とのインピーダンスの整合を取る回路である。
前記ＲＦＩＤタグ３４は、各ＲＦＩＤタグ３４毎に固有の識別情報信号Ｓを記憶している。ＲＦＩＤタグ３４は、図示していないが、アンテナ３１で発生した起電力から電力を取得する電力取得部や、該電力取得部で取得した電力を用いて識別情報信号Ｓを受信ユニット４０に無線通信する識別情報送信部、メモリ、クロック再生部、高周波回路等を備えている。

図４は送信ユニット３０を基板３５に搭載した図である。
基板３５上に、コイル状アンテナ３１と、ＩＣチップ３６と、操作用スイッチ２２との接点部３７と、タグスイッチ回路３３を搭載している。
ＩＣチップ３６には整合回路３２とＲＦＩＤタグ３４をチップ化して搭載している。コイル状アンテナ３１は基板３５の外周に沿って２周または３周程度巻線している。
操作用スイッチ２２を押すと、接点部３７が短絡してタグスイッチ回路３３が動作し送信ユニット３０のタグスイッチ回路３３が開放する設定としている。

受信ユニット４０は前記のように、インストルメントパネル１１の上面内部に収容し、ステアリングスイッチ２１の操作用スイッチ２２に対応した車載機器と接続している。
また、受信ユニット４０は、図示していないが、電磁波Ｗを送信する電力送信部と、送信ユニット３０から無線通信される識別情報信号Ｓを受信する識別情報受信部などを備えている。

次に、ステアリング装置１０の信号伝送装置６０の動作について説明する。
図５は動作の説明図であり、まず、時刻ｔ１において運転者がイグニッションキー（図示せず）の電源をオンにすると、受信ユニット４０から電磁波Ｗが発生する。送信ユニット３０のアンテナ３１が電磁波Ｗを受け、電磁波Ｗにより起電用電力を発生する。この電力はＲＦＩＤタグ３４を動作させる電力となる。

時刻ｔ２において、運転者がステアリングホイール２０の操作用スイッチ２２のうち、例えばオーディオ（図示せず）の再生スイッチ２２Ａを押すと、再生スイッチ２２Ａと接続した送信ユニット３０のタグスイッチ回路３３は開放状態となる。このとき、送信ユニット３０のＲＦＩＤタグ３４の識別情報信号Ｓ１は整合回路３２を介してアンテナ３１へ送られ、受信ユニット４０に送信される。
受信ユニット４０は識別情報信号Ｓ１を受信し、識別情報信号Ｓ１から再生スイッチ２２Ａが押されたことを認識し、オーディオ装置に再生動作を行うよう指令を出す。

再生スイッチ２２Ａが押されていないときは、送信ユニット３０のタグスイッチ回路３３は短絡状態となる。このとき、識別情報信号Ｓ１はタグスイッチ回路３３を介してアンテナ３１へ送られているが、整合回路３２を介していないので、送信ユニット３０は識別情報信号Ｓ１を受信ユニット４０まで送信することができない。

時刻ｔ３において、運転者がオーディオ装置の早送りスイッチ２２Ｂを押すと、再生スイッチ２２Ａを押したときと同様に送信ユニット３０のタグスイッチ回路３３は開放状態となり、早送りスイッチ２２Ｂに接続した送信ユニット３０から識別情報信号Ｓ２が受信ユニット４０に送信される。受信ユニット４０は識別情報信号Ｓ２を受信し、オーディオ装置に早送り動作を行うよう指令を出す。
時刻ｔ４において、運転者がイグニッションキーをオフすると、受信ユニット４０から電磁波Ｗの送信が停止する。コイル状アンテナ３１は起電力を発生させることができないので、送信ユニット３０のＲＦＩＤタグ３４も動作のための電力が供給されず、送信ユニット３０は動作を停止する。

本実施形態によれば、ステアリングスイッチ２１に送信ユニット３０が接続され、ステアリングスイッチ２１で操作する車載機器に受信ユニット４０が接続され、送信ユニット３０と受信ユニット４０は無線通信を行うので、フラットケーブルの信号線を用いることなく、ステアリングスイッチ２１と車載機器との信号の送受信を無線で行うことができる。
また、送信ユニット３０にＲＦＩＤタグ３４を用いることで、送信ユニット３０を動作させるための電力を供給する電源線や電池などをステアリングホイール２０に設ける必要がない。

図６、図７に本発明の第２実施形態を示す。
ステアリングホイール２０のボス部２４の内部にはエアバック２６が折り畳まれた形態で収容されている。
エアバック２６を動作させるための信号の通信は無線通信ではなく信号線４２で行い、信号線であるフラットケーブルを収容する収容するケーブルリール４１をステアリングホイール２０に取り付けている。ケーブルリール４１の構造は前記図１１に示す従来のケーブルリール１と同様である。
一方、オーディオスイッチなどの操作用スイッチ２２と、操作用スイッチ２２に対応するオーディオなどの車載機器と接続した受信ユニット４０は、前記第１実施形態と同様に無線通信により信号の送受信を行っている。

前記構成によれば、エアバック２６などの安全に関わる車載機器はケーブルリールを介して信号線４２で信号の送受信を行う一方、安全に関わる車載機器以外の車載機器は信号伝送装置６０を用いて無線通信により信号の送受信を行うので、車載機器への信号の送受信を全て通信線４２で行う場合に比べて信号線４２の本数を減らすことができる。
なお、他の構成および作用効果は第１実施形態と同様のため、同一の符号を付して説明を省略する。

図８に本発明の第３実施形態を示す。
送信ユニット３０をコンビネーションスイッチ４８のボディ内にも取り付け、コンビネーションスイッチのレバーに設けたスイッチ４８ａ、４８ｂも無線通信する構成としている。
コンビネーションスイッチのレバーに設けたスイッチ４８ａ、４８ｂは、エアバック２６などの安全に関わるスイッチや、ライティングスイッチ、ウィンカーなどのスイッチではなく、例えば、オーディオスイッチ、オーディオの消音用のミュートスイッチ、インストルメントパネルの輝度調整スイッチ、ハザードスイッチ、警報音量あるいは／および音色の調整スイッチ、交通情報選択スイッチなどである。
コンビネーションスイッチ４８のスイッチ４８ａ、４８ｂにそれぞれ送信ユニット３０Ａ’、３０Ｂ’を付設している。
各スイッチ４８ａ、４８ｂを動作させると、送信ユニット３０はインストルメントパネル１１に設けた受信ユニット４０に識別情報信号Ｓを送信する。
コンビネーションスイッチ４８に取り付けた送信ユニット３０は、ステアリングホイール２０の回転に関係なく、常にインストルメントパネル１１に設けた受信ユニット４０の磁界領域Ａ、Ａ’内に位置しており無線通信している。
前記構成によれば、コンビネーションスイッチ４８のスイッチ４８ａ、４８ｂとの信号の送受信を通信線を用いずに信号伝送装置６０を用いて無線通信により行うことができる。
なお、他の構成および作用効果は第１実施形態と同様のため、同一の符号を付して説明を省略する。

図９、図１０に本発明の第４実施形態を示す。
第１実施形態では送信ユニット３０はステアリングホイール２０内に操作用スイッチ２２と同数配置し、操作用スイッチ２２と一対一で接続されていたが、第４実施形態では1つの送信ユニット３０に複数の操作用スイッチ２２を接続している。送信ユニット３０はスポーク２５の裏面側に取り付けている。
また、複数の操作用スイッチ２２にはそれぞれ識別情報が割り当てられており、各操作用スイッチ２２と対応する識別情報を記憶したメモリ３８を送信ユニット３０に設けている。また送信ユニット３０にはタグスイッチ回路３３は設けていない。

例えば、オーディオの再生スイッチ２２Ａが運転者により操作されると、送信ユニット３０はメモリから対応する識別情報を読み取り、ＲＦＩＤタグ３４から受信ユニット４０にむけて識別情報信号Ｓとして送信する。受信ユニット４０は受信した識別情報信号より操作された操作用スイッチ２２がオーディオの再生スイッチ２２Ａであることを判別し、オーディオ装置に再生動作を行うよう指令を出す。
なお、他の構成および作用効果は第１実施形態と同様のため、同一の符号を付して説明を省略する。

本発明の第１実施形態である信号伝送装置を備えたステアリング装置の概略断面図である。 ステアリングホイールの説明図である。 送信ユニットの構成を示すブロック図である。 送信ユニットを基板に搭載した図である。 信号伝送装置の動作を説明する図である。 第２実施形態を示すステアリングホイールの説明図である。 第２実施形態を示すステアリング装置の概略断面図である。 第３実施形態を示すステアリング装置の概略断面図である。 第４実施形態を示すステアリングホイールの説明図である。 第４実施形態の送信ユニットの構成を示すブロック図である。 従来例を示す図である。

符号の説明

１０ ステアリング装置
２０ ステアリングホイール
１２ ステアリングコラム
２１ ステアリングスイッチ
２２ 操作用スイッチ
３０ 送信ユニット
４０ 受信ユニット
Ｗ 電磁波
Ａ 磁界領域
４１ ケーブルリール
４６ フラットケーブル

Claims (5)

1. ステアリングスイッチと、前記ステアリングスイッチにより動作される車載機器とを接続するステアリング装置の信号伝送装置であって、
   ステアリングホイールに設けられた操作用スイッチを備えた送信ユニットと、
   前記車載機器と接続されると共に、前記送信ユニットと電磁波を送受信できる範囲内の固定部材に搭載される受信ユニットを備え、
   前記送信ユニットは、
   前記受信ユニットが発生する電磁波により起電用電力を取得すると共に前記受信ユニットへ識別情報信号を送信するコイル状のアンテナと、
   前記アンテナに接続した整合回路と、
   前記受信ユニットへ送信する識別情報信号を発生すると共に、前記整合回路に接続した無線タグと、
   前記整合回路と並列に、前記アンテナと前記無線タグとに接続した前記操作用スイッチを備え、
   前記操作用スイッチの短絡・開放に応じて前記整合回路を非動作と動作に切り替え、該整合回路の動作時に前記無線タグの識別情報信号を整合回路およびアンテナを介して前記受信ユニットへ無線送信できる構成としていることを特徴とするステアリング装置の信号伝送装置。
2. 前記受信ユニットはインストルメントパネルに設置されている請求項１に記載のステアリング装置の信号伝送装置。
3. 前記ステアリングホイールに設けられた操作用スイッチは、オーディオスイッチ、オーディオの消音用のミュートスイッチ、インストルメントパネルの輝度調整スイッチ、ハザードスイッチ、警報音量あるいは／および音色の調整スイッチ、交通情報選択スイッチの少なくとも１つを含み、
   前記送信ユニットは各操作用スイッチ毎に設けられている請求項１または請求項２に記載のステアリング装置の信号伝送装置。
4. 前記ステアリングホイールが初期位置にある場合は前記送信ユニットと前記受信ユニットとの間で電磁波を送受信できる範囲内となる一方、該ステアリングホイールの回転時には送受信できる範囲外となるように、前記送信ユニットおよび受信ユニットを配置している請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のステアリング装置の信号伝送装置。
5. さらに、レバーコンビネーションスイッチに前記送信ユニットを設けている請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のステアリング装置の信号伝送装置。

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