JP2011213257A - 車両内制御信号通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】ステアリングホイール周辺に設けられたスイッチからの制御信号を光通信により安定して送受信できる車両用制御信号通信システムを提供する。
【解決手段】発光部１２をステアリングポスト５０に固定してステアリングコラムカバーで覆い、受光部２２をインストルメントパネル内のリーンホース５１に固定して、互いに一直線上向かいあうように対向して配置することにより、ステアリングホイールの回転動作、車の振動の影響を受けず、また汚れや光路遮蔽等の影響の少ない、安定した光通信が可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両内において、ステアリング周りに設けられたホイールパッドスイッチ及びステアリングコラム部のコラムスイッチ等からの制御信号を関連する各補助機に送信し、補助機からの各種信号を受信する車両内制御信号通信システムに関するものである。

最近の車両では、安全性の観点及び操作の容易性の観点から、運転中に視線や手を大きく動かさなくともスイッチ操作を行うことができるように、ステアリングホイールの周辺に各種補機を操作するスイッチが集中的に配置されている。ここで、「補機」とは、ホーン、ワイパー、ライト、ウインカー、カーナビ、ＴＶ、ラジオ、モード変換、その他の機器をいう。
このようなステアリングホイール周辺に配置された多くのスイッチからの制御信号を、各種補機まで安定的に伝達するために、従来、電線による配線や回転コネクタ等が用いられていた。しかし、スイッチの集中化により制御信号線の数が増えると、構造が複雑化・大型化するため、これらのスイッチからの制御信号を無線通信化することが提案されている。

たとえば、特許文献１には、ステアリングホイールパッド内に複数のスイッチを配置するとともに、送信回路及び発光素子が配置され、メータクラスタ側に受光素子及び受信回路を配置して、スイッチからの信号を赤外線を用いた光通信により伝達することが提案されている。しかし、このような方式で赤外線通信を行う場合、光におよそ±４５度の方向性があるため、ステアリングホイールを±４５度（＝９０度）以上回転させると、通信不能な状態が生じるという問題がある。

この不具合を解消するため、特許文献２では、スイッチから出力される信号を、出射角度の異なる複数の発光素子を用いて、回転角度が９０度を超える角度範囲の光通信ができるようにした通信システムが開示されている（それぞれの発光素子の出射角度が一部重なった状態でずらして配置されており、全体として出射領域の合計範囲が広がるように構成されている）。これにより、ステアリングホイールが９０度以上回転したときでも光通信ができるようにしている。

特開１０−２９５４０号公報 特開２００３−３１２３９３号公報

しかしながら、特許文献２に記載の技術にも以下の問題がある。すなわち、特許文献２に記載の発明は、ホイールパッド側部に設けられた発光部からインストルメントパネル表面の所定の位置に設けられた受光部に向けて光信号を送信するため、発光素子及び受光素子が車内の運転席近傍に露出している。このように、発光部及び受光部が外部（車内）に露出していると、表面の汚れや外乱光による通信性能劣化の問題が発生するほか、発光部又は受光部自体が一時的に運転手の腕その他の障害物で覆われて通信途絶状態が発生するおそれがあり、一時的に通信障害が発生する等、安定した通信を確保できないという問題がある。

これらのパネル操作が円滑に行われないと、単に補機がうまく動作しないというだけではなく、運転者が操作に気を取られて注意力が分散してしまうというおそれがある。また、方向指示器やワイパー等運転に直結する補機もあるため、運転に安全性に重要な影響を与えかねない問題でもある。

本発明は上記のような従来技術の課題に鑑みてなされたもので、ステアリングの回転角度に関係なく確実な制御信号の伝達を可能にし、汚れや、光路遮蔽等による通信障害が発生し難い車両内制御信号通信システムを提供することを目的とする。

本発明は、発光部をステアリング周りのステアリングポストに固定し、受光部を車体側に固定して、発光部と受光部を互いに距離をおいて配置し、光通信により制御信号の送受信を行うよう構成したことにより、上記課題を解決した。

本発明の第１の態様に係る車両内制御信号通信システムは、互いに距離をおいて対向して配置される発光部と受光部を備え、ステアリングホイール周りに設けられた複数のスイッチから入力される制御信号を、光通信により対応する各補機に伝達する通信システムであって、前記発光部は、ステアリングコラムカバー内において、ステアリングポストに固定され、前記受光部は、インストルメントパネル内において、車体に前記発光部と対向するよう配置固定されることを特徴とする。

この態様において「固定」の用語は、取り付けられた状態で全く動かない状態のみならず、位置及び角度を調整可能に固定することも含む意味で使用している。本態様によると、発光部はステアリングポストに固定され、受光部は車体に固定されているため、発光部及び受光部のいずれもステアリングホイールの回転角度の影響を受けず、安定した光通信が可能となる。
また、発光部、受光部ともにステアリングコラムカバー等で覆われているため、汚れにくく、運転者または同乗者等により光通信光路が遮蔽されることもない。

本発明の第２の態様に係る車両内制御信号通信システムは、離れて配置された対向する前記発光部と前記受光部とが、その基準位置において、前記発光部と受光部を結ぶ線が、前記ステアリングポストとほぼ平行となる位置に配置されていることを特徴とする。

安定した光通信を行うためには、発光部と受光部はできるだけ正確に対向した状態に保つことが望ましい。そこで、発光部と受光部の光軸が、ステアリングポストにほぼ平行になるように発光部と受光部を固定することとしたものである。しかし、最近の車は、運転者の身長や体格によって、ステアリングホイールの位置や角度を調整できる機能を備えるものが多い。この場合、ステアリングポストの角度は、運転者によるステアリングの位置調整により変わる。そのため、本態様においては、所定の基準位置において、発光部と受光部の光軸がステアリングポストとほぼ平行となるように取り付けるものである。ここで基準位置とは、工場出荷時における取付位置であっても、ステアリング調整機能範囲の中間位置に調整したときの位置であってもよい。また、出荷国の利用者の体格に合わせて基準位置を変更しても良い。

本発明の第３の態様に係る車両内制御信号通信システムは、前記受光部がリーンホースに固定されていることを特徴とする。リーンホースとは、車両の剛性を保つために車体のインストルメントパネルの内側部分に車体を横切るように横方向に配置される車両補強部材である。リーンホースとステアリングポストは互いに結合されており、走行中の振動等の揺れに対しては同じ方向に振動する。そのため、受光部と発光部との間では、走行中の揺れに対して相対的には振動していない状態であり、安定した光通信が可能となる。

本発明の第４の態様に係る車両内制御信号通信システムは、前記発光部及び前記受光部が、取付部材を介して固定されていることを特徴とする。取付部材を用いて固定することにより、発光部と受光部とが対向するように容易に取付固定することが可能となる。

本発明の第５の態様に係る車両内制御信号通信システムは、前記取付部材が、前記発光部及び前記受光部の位置及び方向を調整可能であることを特徴とする。取付部材により、発光部または受光部の位置及び方向が調整可能であると、発光部及び受光部を最適な通信位置へ固定するための調整がさらに容易となる。

本発明の第６の態様に係る車両内制御信号通信システムは、前記受光部を覆う前記ステアリングコラムカバーの内面に、光を反射する反射面を備えることを特徴とする。
このように、ステアリングコラムカバーの内面を反射面とすることにより、発光部から出射され、散乱した光が反射面により反射されて、受光部に入力される可能性が高くなり、通信の効率が高くなる。ステアリングコラムカバーの内面の全面に反射面を設けても、一部に反射面を設けても良い。

本発明の第７の態様の車両内制御信号通信システムは、前記受光部覆う前記ステアリングコラムカバーの内面に光を反射する反射部材を備え、該反射部材からの反射光を前記受光部に集光するように前記反射部材を配置することを特徴とする。

本発明の第８の態様に係る車両内制御信号通信システムは、前記発光部を複数備え、該発光部のすべてが同時に制御信号を出力し、一つの受光部と光通信を行うことを特徴とする。

以上説明したように、本発明によれば、発光部をステアリングポストに固定し、受光部を車体部に固定して、互いに対向させて離して配置し、両者をステアリングコラムカバーまたはインストルメントパネルで覆うことにより、外部からの汚れを抑制し、かつ障害物により光通信光路が遮蔽される等のおそれもなく、安定した光通信を行うことが可能となる。また、受光部をリーンホースに固定することにより、走行振動による受信精度の低下を抑制可能となる。

本発明の１実施形態にかかる車両用制御情報通信システムの発光部と受光部の取付位置を説明するための側面図である。 本発明の一例として、受光部を取り付けるリーンホースの位置を示す一部分解斜視図である。 本発明の一実施形態に係る車両用制御情報通信システムのスイッチの位置、発光部と受光部の位置、配線関係を模式的に示す、分解斜視図である。 本発明に係る車両用制御情報通信システムの制御信号経路の一例を示す機能ブロック図である。 本発明の他の実施形態を説明するための模式図である。 本発明のさらに他の実施形態を説明するための模式図である。 本発明の他の実施形態を説明するための模式図である。 本発明のさらに他の実施形態を説明するための模式図である。

以下、図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。
図１は、本発明の１実施形態にかかる車両用制御情報通信システムの発光部と受光部の取り付け位置を説明するための側面図であり、図２は、受光部を取り付ける固定位置の一例として、リーンホースの位置を示す一部分解斜視図である。図３は、車両用制御情報通信システムのスイッチの位置、発光部と受光部の位置、配線関係を模式的に示すステアリング周りの分解斜視図であり、図４は、本発明に係る車両用制御情報通信システムの制御信号経路の一例を示す機能ブロック図である。

図１に示す本発明の第１の実施形態に係る車両用制御信号通信システム１０においては、光通信のための光信号を発光して送信する発光部１２を備える入力制御器１１が、取付部材５５を介してステアリングポスト５０に取り付け固定されており、ステアリングコラムカバー４０により覆われている。また、発光部１２からの光信号を受光する受光部２２を備える補機駆動制御器２１も、取付部材５６を介して、リーンホース５１に取付け固定されている。ここで、発光部１２及び受光部２２が固定されているとは、取付部材５５，５６により、発光部１２、受光部２２の位置及び出射角度及び入射角度を調整可能な状態で固定されているものを含んでいる。

発光部１２と受光部２２は互いに離れた位置に配置固定されており、光通信により制御信号の送受信を行うことでハーネス等の長い信号線を使用せずに、光通信により各種補機を制御する制御信号の送受信を行う。発光部１２と受光部２２は、光信号を送受信できるように互いに対向して一直線上に設けられていることが望ましいが、後述するように、これに限定されるものではない。発光部１２と受光部２２の間には、光信号を遮蔽する障害物を設けないように構成することが好ましい。
なお、光通信には、赤外線を用いる赤外線通信が望ましいが、これに限定されず、各種周波数の光通信を用いることが可能である。また、発光部１２と受光部２２を結ぶ腺は、ステアリングポスト５０とほぼ平行に一直線となることが好ましいが、これに限定されるものではない。

図２を用いて、受光部２２の取り付け位置をより詳しく説明する。
ステアリングホイール３０に接続されたステアリングポスト５０は、リーンホース５１の方に伸びている。リーンホース５１は、車両補強部材であり、車両内部（奥側）でステアリングポスト５０と交差するように、車両の幅方向に亘って設けられている。ステアリングポスト５０は、リーンホース５１に交差点（図示せず）で互いに結合固定されている。リーンホース５１は、固定金具５３ａ、５３ｂ等により車体に固定されている。

受光部２２を備える補機入力制御器２１は、このリーンホース５１に、取付部材５６を介して固定されている。リーンホース５１は車体の補強部材であるから、車体及びステアリングポスト５０とともに振動する。従って、車両走行等に伴う発光部１２及び受光部２２の振動はほぼ同じであり、車両が振動しても両者は相対的には振動していないことになり、車両の振動に伴う光信号の光軸の振動は抑制されるため、振動による光通信への影響を極力抑制することが可能となる。

図３に各種スイッチと、発光部１２を備える入力制御器１１と、受光部２２を備える補機駆動制御器２１の位置関係を表す分解斜視図を示す。図３に示すように、ホイールパッド３１内及びステアリングコラム部３２に設けられた各種スイッチからの制御信号は、信号線３３を及びコネクタ３５を介して入力制御器１１に入力される。各種スイッチからの制御信号は、信号線３４を介して直接コネクタ３５に入力しても、または回転コネクタ（図示せず）及び信号線３３を介して、コネクタ３５に入力しても良い。好ましくは信号線３３をコネクタ３５を介さずに入力制御機器１１に入力しても良い。

入力制御器１１へ入力された制御信号は光信号に変換されて、発光部１２から出力される。発光部１２から出力された光信号は、補器駆動制御器２１の受光部２２で受信される。受光部２２で受信した光信号は電気信号に変換されて、補機駆動制御器２１から通信制御部を経て、コネクタ３６及び信号線３７を介して各補機に伝達される。

図４の機能ブロック図を用いて、制御信号の経路について簡単に説明する。
まず図４（ａ）について説明する。発光部１２は取付部材５５によりステアリングポスト５０に固定されている。図４では発光部だけをステアリングポスト５０に固定している例を示しているが、このように発光部１２だけをステアリングポスト５０に固定しても、入力制御部１１全体をステアリングポスト５０に固定にしても良い。本発明においては、特に限定しない限り、「発光部１２をステアリングポストに固定する」との表現は、これらのいずれの場合も含む意味で用いる。

また、前述したとおり、受光部２２はリーンホース５１に固定することが望ましい。リーンホース５１は、図４の紙面に垂直な方向に延びている。受光部２２も取付部材５６を用いてリーンホース５１に固定される。発光部１２の場合と同様に、本明細書においては、特に限定しない限り、「受光部２２をリーンホースに固定する」との表現は、受光部を直接固定する場合のみならず、補機駆動制御器をリーンホースに固定する場合も含んでいる。

図４に例示するように、ホイールパッド３１内及びステアリングコラム部３２内に設けられるスイッチとして、ホーンや地デジやオーディオ、ドライブモード切り替え、各種ライトの操作、ワイパー、ウインカー等の各種スイッチが設けられている。これらの各種スイッチからの制御信号は、コネクタを介して入力制御部１１の入力部１３に入力され、通信制御部１４を介して発光部１２から光信号として出力される。

発光部１２から出力された光信号は、発光部１２と対向して設けられた受光部２２により受光される。受光した光信号は電気信号に変換されて駆動部側の通信制御部２３に送られ、出力部２４を介して対応する各補機（ホーン、地デジ等）に出力される。このように、発光部１２と受光部２２とが、それぞれステアリングポスト５０とリーンホース５１に固定されており、両者が同じように振動するので、車体の振動の影響を受け難く安定した光通信が可能となる。また、発光部１２はステアリングコラムカバーにより覆われているので、外部露出の場合に比べて汚れや埃がつき難い。また、運転者や同乗者光通信の光路を遮蔽することもなく、安定した光通信が可能となる。

前述の通り、発光部１２及び受光部２２は、取付部材５５、５６により、ステアリングポスト５０またはリーンホース５１などに固定される。この取付部材５５、５６は、発光部１２及び受光部の位置や角度を調整できるよう構成することが望ましい。これらの位置及び角度の調整機構としては、ねじや歯車構造等の従来技術による調整機構を自由に採用することができ、これにより、発光部や受光部の出射角や入射角が変え、発光部１２及び受光部２２をそれぞれステアリングポストやリーンホースから近づけたり離れさせたりする調整が可能となる。

図４（ｂ）は、他の実施形態を示すブロック図である。この実施形態は、既存の補機入出力制御器４５を備える通信システムに、本発明を適用するもので、中継器２９の受光部２２により受光した制御信号を、通信制御部２３から従来の補機入出力制御器４５の入出力部４６に出力するものである。これにより、既存の補機入出力制御器４５を流用することができるため、新たな入出力制御器を設ける必要がなくなり、省スペース化、低コスト化を実現することが可能となる。

なお、図４（ａ）、（ｂ）ではスイッチ側から補機側への送信のみしか示していない。しかし、補機駆動制御器２１及び補機入出力制御器４５側に発光部を設け、入力制御器１１側に受光部を設けることにより、例えば、地デジＴＶ、オーディオ等の補機については、双方向の通信を行うように構成することも可能である。

なお、上記の例では、発光部１２をステアリングポスト５０に固定し、受光部２２をリーンホース５１に固定する例を示したが、固定する場所はこれらに限定されなくとも良い。発光部１２と受光部２２がステアリングポスト５０に沿ってほぼ対向して固定され、車体の振動による光軸のずれを生じない位置に固定することができれば、固定位置は上記の位置に限定されない。

図５に本発明の第２の実施形態を説明する。
この実施形態においては、ステアリングコラムカバー４０の内面に反射率の高い反射面４１を設けて、発光部からの光信号をより確実に受光部に届くようにしている。反射面４１としては、たとえば発泡樹脂等を成型することができる。また、内面に光反射率の高いフィルムや樹脂を貼り付けても良く、さらに真空蒸着等の蒸着やメッキ等を用いて、ステアリングコラムカバー４０内面に反射面を形成してもよい。これにより、反射光を受光部で受光可能となり、より確実な光通信が可能となる。

また、図５にも示しているように、ステアリングコラムカバー４０の内面に反射板を設けるだけでなく、反射光をできるだけ受光部の方向に向かわせるように、ステアリングコラムカバー４０裏面に反射面を備える突起部又は反射部材４２やテーパ形状を設けることも可能である。
ここでテーパ形状とは、ステアリングコラムカバー全体をテーパ形状にして、テーパの先端に受光部を配置することで、効率良く送信部からの光を受光部に集光することが可能となる。

図６に本発明の他の実施形態の模式図を示す。この例では、ステアリングコラムカバー４０の裏面に反射面を有する突起又は反射部材を設け、発光部からこの突起に向けて光信号を照射する。突起部又は反射部材４２は、反射光が受光面に集光される角度で配置される。これにより、発光部１２を受光部２２を一直線で結ぶことができない場合でも、光通信が可能となる。
すなわち、発光部１２と受光部２２を結ぶ仮想の直線状にどうしても光路を遮る部品を配置せざるを得ない場合に、発光部１２からの光信号をこの反射部材４２に向けて照射し、該反射部材４２からの反射光を受光部２２に照射するようにすることにより、光通信の経路を確保することが可能となる。また、この際、突起部（反射部材）４２を複数設けて、各部の相互反射による反射光ができるだけ多く受光部に集光されるように構成することも可能である。

次に、図７及び図４を用いて、本発明の他の実施形態を説明する。図７に示す実施形態では、発光部を２個持っている。２個の発光部からは一個の受光部に向けて光信号が出力される。２個の発光部から、同じ光信号を同時に出力することにより、２つの光路を通じて光通信が行われるため、より確実な光通信が可能となる。２個の発光部からの出力は、２つの赤外線を発光するＬＥＤをそれぞれ同時に駆動して光信号を出力するように構成することができる。
この例では２個の発光部を設ける例を示したが、発光部を３個以上の複数個設けるようにしても良い。この際、発光部ごとに異なる波長を用いて光通信を行うように構成しても良い。

さらに、上述のように複数の発光部を設けた上で、図５、図６に示すようなステアリングコラムカバー４０内面に反射面を設ける構成、突起部を設ける構成とすることも可能である。

図８に本発明の他の実施形態を示す。図８は、１つの発光部２５から出射される光信号を、光分岐装置２６を用いて２つの出力部２７、２８から出力するように構成されている。各出力部２７、２８から同一の光信号が２系統に分けて、光路Ｌ_１，Ｌ_２として出力される。２つの光路Ｌ_１，Ｌ_２に対応してそれぞれの受光部２２、３９が設けられている。
光分岐装置２６としては、図８に示すような二股に別れた導光体を用いることができる。導光体略Ｙ字状に形成されており、その基端部が凹部状に形成されて、凹部に対面するように発光素子（発光部）２５が配置される。

分岐総装置２６の出力部２７，２８から出力される２つの光信号のうち、いずれか１つの光路（例えば光路Ｌ_１）により受光部２２で受光した光信号は、図１，図５の例で示す場合と同様の各種スイッチからの制御信号として、各種補機に送信される。
他方の光路（例えば光路Ｌ_２）からの光を受光する受光部３９で受光した信号を用いて、例えば、ワイパーやステアリングの位置等、各種部位の移動状態を検知する検知装置として使用することが可能である。
光路Ｌ_２の使用方法の一例として、ステアリング調整位置の検知を説明する。ステアリングの位置は、運転者の体格に応じて、運転し易い位置に調整される。この場合に、ステアリング位置を調整すると、ステアリングに接続されている関連部材の一部Ｐが光路Ｌ_２を遮蔽する方向（実線の位置から破線の位置の方向）に移動するように構成しておく。これにより、ステアリング位置の調整が行われると、その調整量に応じて、光路Ｌ_２を徐々に遮蔽する。従って、受光部３９で受光する光量の変化を検知することにより、受光部３９によりステアリング調整位置を認識することが可能となる。

以上の説明においては、ステアリングポスト側には発光部のみを設け、車体側には受光部のみを配置する例を示したが、双方に発光部及び受光部を設けて、双方向通信を可能とするような構成することも可能である。

１０ 本発明の一実施形態に係る車両用制御情報通信システム
１１ 入力制御器
１２ 発光部
２１ 補機駆動制御器
２２ 受光部
３０ ステアリングホイール
３１ ホイールパッド
３２ ステアリングコラム部
３３，３４、３７ 信号線
３５、３６ コネクタ
４０ ステアリングコラムカバー
４１ 反射面
４２ 突起部（反射部材）
５０ ステアリングポスト
５１ リーンホース
５３ａ、５３ｂ 固定金具
５４ ステアリングシャフト
５５、５６ 取付部材

Claims (8)

1. 互いに距離をおいて対向して配置される発光部と受光部を備え、ステアリングホイール周りに設けられた複数のスイッチから入力される制御信号を、光通信により対応する各補機に伝達する通信システムであって、
   前記発光部は、ステアリングコラムカバー内において、ステアリングポストに固定され、
   前記受光部は、インストルメントパネル内において、車体に前記発光部と対向するよう配置固定されることを特徴とする車両内制御信号通信システム。
2. 離れて配置された対向する前記発光部と前記受光部とが、その基準位置において、前記発光部と受光部を結ぶ線が、前記ステアリングポストとほぼ平行となる位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の車両内制御信号通信システム。
3. 前記受光部がリーンホースに固定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の車両内制御信号通信システム。
4. 前記発光部及び前記受光部は、取付部材を介して固定されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の車両内制御信号通信システム。
5. 前記取付部材は、前記発光部及び前記受光部の位置及び方向を調整可能であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の車両内制御信号通信システム。
6. 前記受光部を覆う前記ステアリングコラムカバーの内面に、光を反射する反射面を備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の車両内制御信号通信システム。
7. 前記受光部覆う前記ステアリングコラムカバーの内面に光を反射する反射部材を備え、該反射部材からの反射光を前記受光部に集光するように前記反射部材を配置することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の車両内制御信号通信システム。
8. 前記発光部を複数備え、該発光部のすべてが同時に制御信号を出力し、一つの受光部と光通信を行うことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の車両用制御情報通信システム。
   
   
   

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