JP2017140915A - Heater device, steering wheel, and transport device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ヒータ装置、そのヒータ装置を備えるステアリングホイール、およびそのステアリングホイールを備える運輸装置に関する。 The present invention relates to a heater device, a steering wheel including the heater device, and a transportation device including the steering wheel.
近年、人間や貨物を輸送するための、自動車等の車両、鉄道、飛行機、船舶等の運輸装置の事故を防止するため、運輸装置の操作者が居眠りをしていないかを検出する装置の必要性が高まっている。 In recent years, in order to prevent accidents in transportation devices such as cars, railroads, airplanes, ships, etc. for transporting people and cargo, the need for a device that detects whether a transport device operator is asleep The nature is increasing.
例えば、特許文献1には、操作者の手と車両のステアリングホイールとの間の接触を、ステアリングホイールの加熱器(ヒータ装置)を用いて連続的にモニタリングする技術が開示されている。 For example, Patent Document 1 discloses a technique for continuously monitoring contact between an operator's hand and a steering wheel of a vehicle using a heater (heater device) of the steering wheel.
また、特許文献2には、操作者の手と車両のステアリングホイールとの間の接触を検知する装置である静電容量検出装置が開示されている。また、この静電容量検出装置とヒータとを備えたステアリングホイールについても記載されている。
図1は、特許文献2の静電容量検出装置を示す図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating a capacitance detection device disclosed in
静電容量検出装置は、ステアリングホイール918のトリム922と金属フレーム924との間に配置されたセンシング電極926およびシールド電極928を備える。このような静電容量検出装置では、センシング電極926と車両のシャーシとの間の静電容量を検出する。また、このステアリングホイール918にはヒータ(図示せず)が備えられ、そのヒータと静電容量検出装置によってヒータ装置が構成される。
The capacitance detection device includes a
しかしながら、上記特許文献1または2におけるヒータ装置では、温度特性によって、操作者がステアリングホイールを把持しているのかを検出する精度が低くなる場合があるという課題がある。
However, the heater device in
具体的には、特許文献1のヒータ装置では、ステアリングホイールの加熱によって、手がステアリングホイールに接触したか否かを検出する感度が変化することが想定される。加えて、エアコンの温風または冷風が直接ハンドルに吹き付けられたり、日陰から日向に入り直射日光が当たるなどにより、ステアリングホイールの温度が変化した場合に、手がステアリングホイールに接触したか否かを検出する感度が変化することが想定される。つまり、このヒータ装置には温度特性があり、手がステアリングホイールに触れていないにもかかわらず、手が触れたと検知してしまうことがある。また、特許文献2のヒータ装置(ヒータを含む静電容量検出装置)では、シールド電極によって、その温度特性が改善されている。しかし、センシング電極926の形状によっては、シールド電極による電界の遮蔽が不十分になり、温度特性が顕著に表れることがある。
Specifically, in the heater device of Patent Document 1, it is assumed that the sensitivity of detecting whether or not the hand has touched the steering wheel changes due to the heating of the steering wheel. In addition, whether the hand touches the steering wheel when the temperature of the steering wheel changes, such as when the air conditioner's warm or cold air is blown directly on the steering wheel or when it enters the sun from the shade and is exposed to direct sunlight. It is assumed that the sensitivity to detect changes. That is, this heater device has a temperature characteristic, and may detect that the hand is touched even though the hand is not touching the steering wheel. Further, in the heater device (capacitance detection device including a heater) of
本発明の第1の態様のヒータ装置は、リムを備えるステアリングホイールに配置されるヒータ装置であって、前記リムに取り付けられる基材と、前記基材上に配置されるヒータ線と、前記ヒータ線よりも前記リムの内側に配置されるシールド電極と、前記ヒータ線の先端または後端に接続され、前記ヒータ線の静電容量を計測するセンサ部とを備え、前記ヒータ線は、直列に接続される第1の配線パターンと第2の配線パターンとを形成し、前記第1および第2の配線パターンは、(a)前記ヒータ線の先端側から後端側に向かう向きが互いに逆になるように、前記リムの円周方向である第1方向に沿って配置され、かつ、(b)前記第1方向と垂直な第2方向に互いに対向するように配置され、前記シールド電極は、前記リムの径方向において前記第1の配線パターンに対向して配置される第1のシールド電極部分と、前記リムの径方向において前記第2の配線パターンに対向して配置される第2のシールド電極部分とを有し、前記第1および第2のシールド電極部分は、(c)前記第2方向に互いに対向するように配置され、かつ、(d)前記第1および第2のシールド電極部分の接続部が、前記第1および第2の配線パターンの接続部に、前記リムの径方向において対向するように、直列に接続されている。 A heater device according to a first aspect of the present invention is a heater device disposed on a steering wheel including a rim, the base material attached to the rim, the heater wire disposed on the base material, and the heater A shield electrode disposed on the inner side of the rim than the wire, and a sensor unit connected to a front end or a rear end of the heater wire and measuring a capacitance of the heater wire, wherein the heater wire is connected in series A first wiring pattern and a second wiring pattern to be connected are formed, and the first and second wiring patterns are (a) the directions from the front end side to the rear end side of the heater wires are opposite to each other. So as to be arranged along a first direction which is the circumferential direction of the rim, and (b) arranged so as to face each other in a second direction perpendicular to the first direction, In the radial direction of the rim A first shield electrode portion disposed opposite to the first wiring pattern, and a second shield electrode portion disposed opposite to the second wiring pattern in the radial direction of the rim. The first and second shield electrode portions are (c) disposed so as to face each other in the second direction, and (d) the connecting portion of the first and second shield electrode portions is The first and second wiring patterns are connected in series so as to face each other in the radial direction of the rim.
本発明によると、温度特性を改善して、操作者がステアリングホイールを把持しているのかを検出する精度が向上したヒータ装置、ステアリングホイールおよび運輸装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a heater device, a steering wheel, and a transportation device that have improved temperature characteristics and improved accuracy in detecting whether an operator is holding the steering wheel.
上記課題を解決するための本発明の第1の態様のヒータ装置は、リムを備えるステアリングホイールに配置されるヒータ装置であって、前記リムに取り付けられる基材と、前記基材上に配置されるヒータ線と、前記ヒータ線よりも前記リムの内側に配置されるシールド電極と、前記ヒータ線の先端または後端に接続され、前記ヒータ線の静電容量を計測するセンサ部とを備え、前記ヒータ線は、直列に接続される第1の配線パターンと第2の配線パターンとを形成し、前記第1および第2の配線パターンは、(a)前記ヒータ線の先端側から後端側に向かう向きが互いに逆になるように、前記リムの円周方向である第1方向に沿って配置され、かつ、(b)前記第1方向と垂直な第2方向に互いに対向するように配置され、前記シールド電極は、前記リムの径方向において前記第1の配線パターンに対向して配置される第1のシールド電極部分と、前記リムの径方向において前記第2の配線パターンに対向して配置される第2のシールド電極部分とを有し、前記第1および第2のシールド電極部分は、(c)前記第2方向に互いに対向するように配置され、かつ、(d)前記第1および第2のシールド電極部分の接続部が、前記第1および第2の配線パターンの接続部に、前記リムの径方向において対向するように、直列に接続されている。 A heater device according to a first aspect of the present invention for solving the above-described problem is a heater device that is disposed on a steering wheel that includes a rim, and a base material that is attached to the rim, and is disposed on the base material. A heater wire, a shield electrode disposed inside the rim with respect to the heater wire, and a sensor unit that is connected to a front end or a rear end of the heater wire and measures a capacitance of the heater wire, The heater wire forms a first wiring pattern and a second wiring pattern connected in series, and the first and second wiring patterns are (a) a rear end side from a front end side of the heater wire. Are arranged along a first direction which is the circumferential direction of the rim so that the directions toward each other are opposite to each other, and (b) arranged so as to face each other in a second direction perpendicular to the first direction. The shield electrode A first shield electrode portion disposed opposite to the first wiring pattern in the radial direction of the rim; and a second shield electrode portion disposed opposite to the second wiring pattern in the radial direction of the rim. And (c) the first and second shield electrodes are arranged so as to face each other in the second direction, and (d) the first and second shield electrodes. The partial connection portions are connected in series so as to face the connection portions of the first and second wiring patterns in the radial direction of the rim.
これにより、センシング電極926に相当するヒータ線の第1および第2の配線パターンの全体の形状が略U字状であっても、その形状に合った略U字状のシールド電極が用いられるため、温度特性を改善することができる。その結果、操作者がステアリングホイールを把持しているのかを検出する精度を向上することができる。
As a result, even if the overall shape of the first and second wiring patterns of the heater wire corresponding to the
ここで、従来の構成におけるさらなる課題を説明する。図2は特許文献3のヒータ装置の構成を示す平面図である。図2に示す配線パターンをもつヒータ装置を特許文献1の加熱器に採用することにより、操作者の手とステアリングホイールとの間の接触を検出することができる。しかしながら、この場合、操作者の手がステアリングホイールのどの部分と接触しているか、すなわち、操作者の手が加熱器のどの部分の上方に置かれているかにより、配線パターン921Aの静電容量の大きさが異なる。そのため、検出される周波数の差が変化してしまうという課題がある。
Here, further problems in the conventional configuration will be described. FIG. 2 is a plan view showing the configuration of the heater device of
周波数の差ではなく静電容量の差により手とステアリングホイールとの接触を検出する場合でも、操作者の手がステアリングホイールに触れる位置が異なると、静電容量を計測するセンサ部からみたインピーダンスが異なる。よって、操作者が同じ把持状態でステアリングホイールを把持しても、把持する位置が異なると、静電容量の増加量は同じではない。なお、「把持状態」とは、操作者の手がステアリングホイールにどの程度の接触面積で接触しているかを意味する。 Even when the contact between the hand and the steering wheel is detected not by the difference in frequency but by the difference in capacitance, if the position of the operator's hand touching the steering wheel is different, the impedance seen from the sensor unit that measures the capacitance will be Different. Therefore, even if the operator grips the steering wheel in the same gripping state, if the gripping position is different, the amount of increase in capacitance is not the same. The “gripping state” means the contact area of the operator's hand with the steering wheel.
例えば、操作者が図2の領域9TC1の上方に手を置いてステアリングホイールを把持した場合と、領域9TC2の上方に手を置いて同じ態様でステアリングホイールを把持した場合とでは、静電容量を計測するセンサ部が測定した静電容量の増加量は同じではない。 For example, when the operator places his hand above the region 9TC1 in FIG. 2 and grips the steering wheel, and when the operator places his hand above the region 9TC2 and grips the steering wheel in the same manner, the capacitance is The amount of increase in capacitance measured by the sensor unit to be measured is not the same.
よって、特許文献1と特許文献3の技術を組み合わせたとしても、操作者がステアリングホイールを把持しているのかを検出する精度が低いセンシング装置しか得られない。
Therefore, even if the techniques of Patent Document 1 and
そこで、本発明の第2の態様のヒータ装置では、前記第1および第2の配線パターンのそれぞれは、直列に接続されるN個(Nは2以上の整数)の配線ブロックからなり、前記第1の配線パターンにおけるN個の配線ブロックと、前記第2の配線パターンにおけるN個の配線ブロックとは、前記ヒータ線の先端側から後端側に向かうN個の配線ブロックの配置の向きが互いに逆になるように、前記第1方向に沿って配置され、かつ、前記第2方向に互いに対向するように配置され、前記互いに対向する配線ブロックの組における静電容量に対する前記センサ部の感度の和が、他の互いに対向する配線ブロックの組における静電容量に対する前記センサ部の感度の和と実質的に等しくてもよい。 Therefore, in the heater device according to the second aspect of the present invention, each of the first and second wiring patterns includes N wiring blocks (N is an integer of 2 or more) connected in series, and The N wiring blocks in one wiring pattern and the N wiring blocks in the second wiring pattern are arranged in such a manner that the arrangement directions of the N wiring blocks from the front end side to the rear end side of the heater wire are mutually aligned. The sensor unit is arranged along the first direction so as to be opposite to each other and opposed to each other in the second direction. The sum may be substantially equal to the sum of the sensitivities of the sensor units with respect to the electrostatic capacitances in other sets of wiring blocks facing each other.
これにより、ステアリングホイールに触れる位置によって検出感度が異なってしまうことを抑えることができる。 Thereby, it can suppress that detection sensitivity changes with positions which touch a steering wheel.
本発明の第3の態様のヒータ装置では、前記第1および第2の配線パターンのそれぞれに含まれる前記のN個の配線ブロックのそれぞれは、前記ヒータ線の一部がメアンダ状に繰り返し折り返されたメアンダ部分を有し、前記第1および第2のシールド電極部分のそれぞれは、前記第1または第2の配線パターンに含まれる複数のメアンダ部分のそれぞれに前記リムの径方向において対向する電極片が、直列に接続された状態に形成されていてもよい。 In the heater device according to the third aspect of the present invention, in each of the N wiring blocks included in each of the first and second wiring patterns, a part of the heater wire is repeatedly folded in a meander shape. Each of the first and second shield electrode portions is opposed to each of the plurality of meander portions included in the first or second wiring pattern in the radial direction of the rim. May be formed in a state of being connected in series.
これにより、温度特性をさらに改善することができる。 Thereby, temperature characteristics can be further improved.
本発明の第4の態様のヒータ装置は、第1の態様において、各配線ブロックは、ヒータ線が第1方向と第1方向の反対方向との折り返しを繰り返して、第2方向または第2方向とは反対方向に延びるように配置される。 In the heater device according to the fourth aspect of the present invention, in the first aspect, each wiring block repeats the return of the heater wire in the first direction and the direction opposite to the first direction, and the second direction or the second direction. It arrange | positions so that it may extend in the opposite direction.
本発明の第5の態様のヒータ装置は、第1の態様において、ヒータ線は、第1および第2の配線パターンに加えて、ステアリングホイールのスポークに配設されるスポーク配線パターンをさらに形成し、スポーク配線パターンはヒータ線の先端または後端のうちセンサ部が接続される側から遠い。 According to a fifth aspect of the present invention, in the heater device according to the first aspect, the heater wire further forms a spoke wiring pattern disposed on the spokes of the steering wheel in addition to the first and second wiring patterns. The spoke wiring pattern is far from the front end or rear end of the heater wire from the side where the sensor unit is connected.
本発明の第6の態様は、ステアリングホイールに向けられており、第1から第5のいずれかの態様のヒータ装置を備える。 A sixth aspect of the present invention is directed to the steering wheel and includes the heater device according to any one of the first to fifth aspects.
本発明の第7の態様のステアリングホイールは、第6の態様において、ヒータ装置の第1の配線パターンは、操作者と対向しないリムの裏側部に配設される。 In the steering wheel according to the seventh aspect of the present invention, in the sixth aspect, the first wiring pattern of the heater device is disposed on the back side of the rim that does not face the operator.
本発明の第8の態様は、運輸装置に向けられており、第6または第7のいずれかの態様のステアリングホイールを備える。 An eighth aspect of the present invention is directed to a transportation apparatus and includes the steering wheel according to any of the sixth and seventh aspects.
なお、以下で説明する実施形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。以下の実施形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。本発明は、請求の範囲によって特定される。よって、以下の実施形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、本発明の課題を達成するのに必ずしも必要ではないが、より好ましい形態を構成するものとして説明される。 Note that each of the embodiments described below shows a preferred specific example of the present invention. Numerical values, shapes, materials, components, arrangement positions and connection forms of components, steps, order of steps, and the like shown in the following embodiments are merely examples, and are not intended to limit the present invention. The invention is specified by the claims. Therefore, among the constituent elements in the following embodiments, constituent elements that are not described in the independent claims indicating the highest concept of the present invention are not necessarily required to achieve the object of the present invention, but are more preferable. It will be described as constituting a form.
なお、運輸装置として車両を一例として説明する。 A vehicle will be described as an example of the transportation device.
(第1実施形態)
図3は、本発明の第1実施形態による車両のステアリングホイールおよびその周辺部の模式図である。車両1は、ステアリングホイール2、スピーカ3、液晶ディスプレイ等の表示装置4、シフトレバー76、運転座席77、助手席78、第2制御部8、およびフロントガラス79を備えている。スピーカ3および表示装置4は注意喚起装置の一例である。また、ステアリングホイール2は、ヒータ装置25を内蔵している。ヒータ装置25は、2つのヒータ素子21HEと、第1制御部24とを備えている。第1制御部24は図示しない接続線を介して第2制御部8と電気的に接続している。第2制御部8は、図示しない接続線を介してスピーカ3と表示装置4に電気的に接続している。
(First embodiment)
FIG. 3 is a schematic view of the steering wheel and its peripheral portion of the vehicle according to the first embodiment of the present invention. The vehicle 1 includes a
図4Aはステアリングホイール2の正面図であり、図4Bはステアリングホイール2の右側面図である。ステアリングホイール2は、円環状をしたリム21と、ステアリングホイール2の中央部に位置するパッド22と、リム21とパッド22を連結するスポーク23を有している。リム21にはヒータ素子21HEが埋設されており、パッド22の内部には第1制御部24が配設されている。3本のスポーク23のうちの1本の内部には、複数の接続線29が配設されている。そして、接続線29を介して2つのヒータ素子21HEが第1制御部24と電気的に接続している。
4A is a front view of the
ステアリングホイール2が中立位置にあるとき、リム21の上側の領域を上側部21Sとし、下側の領域を下側部21Tとする。また、中立位置において、ステアリングホイール2の操作者から見てリム21の右側の領域を右側部21Rとし、左側の領域を左側部21Lとする。さらに、中立位置において、ステアリングホイール2の操作者に対向するリム21の領域を表側部21Uとし、表側部21Uの反対側の領域を裏側部21Vとする。
When the
なお、本実施形態において、「中立位置」とは、車両1が直進するように操舵されたステアリングホイール2の位置(操舵角=0°の位置)を意味する。また、「中立位置」は、車両1に限らず、運輸装置が直進するように操舵されたステアリングホイール2の位置である。
In the present embodiment, the “neutral position” means the position of the
図5は、図4Aに示した3−3線におけるリム21の断面図である。図5において、リム21の径方向に内周側の領域を内周部21Iとし、リム21の径方向に外周側の領域を外周部21Oとする。リム21は、金属製の芯材21Fと、芯材21Fを被覆している樹脂層21Gと、ヒータ素子21HEを備えている。ここで、ヒータ素子21HEは、基材である不織布21Hと、不織布21Hの上にヒータ線が縫いつけられた配線パターン21Aと、その配線パターン21Aよりもリム21の内側に配置されるシールド電極21Kとにより構成されている。ヒータ素子21HEは、ヒータ素子21HEが樹脂層21Gの周囲を取り巻くように、樹脂層21Gに接着固定されている。リム21は、さらに、例えば革、木材、樹脂等からなる表層21Jを備え、表層21Jはヒータ素子21HEを被覆している。
FIG. 5 is a cross-sectional view of the
なお、図5においては、ヒータ素子21HEの配線パターン21Aの埋設状態を理解し易くするため、本来は不織布21Hに隠れているため点線で示すべき部分がすべて実線で示されている。また、不織布21H、配線パターン21Aおよびシールド電極21Kの厚さも、見やすさを考慮してデフォルメされている。また、シールド電極21Kは、ヒータ線によって形成される配線パターン21Aよりもリム21の内側(芯材21F側)に配置され、配線パターン21Aとともに、リム21の表層21Jの下に埋設されている。
In FIG. 5, in order to facilitate understanding of the embedded state of the
図6は、本実施形態のヒータ装置25のヒータ素子21HEの配線パターン21Aを説明する図である。本実施形態では、ステアリングホイール2を暖めるためのヒータ素子21HEの配線パターン21Aが、ステアリングホイール2への操作者の手の接触を検出するために利用される。配線パターン21Aは、1本のヒータ線26を繰り返し折り返して、不織布21H上に配置することにより構成されている。ここで、1本のヒータ線26は、複数の細い金属線をより合わせて1本にした線であってもよい。配線パターン21Aのヒータ線26は不織布21Hに縫い付けられて、不織布21Hと一体化している。なお、図6では、配線パターン21Aを分かりやすく説明するために、シールド電極21Kを図示していないが、シールド電極21Kは、この不織布21Hに一体化されたヒータ線26からなる配線パターン21Aよりもリム21の内側に配置されている。そして、このヒータ線26が縫い付けられた不織布21Hと、図6に図示されてないシールド電極とからヒータ素子21HEが構成されている。
FIG. 6 is a diagram illustrating the
配線パターン21Aは、温度分布を均一化するため、不織布21H上に精確に配置されている。このように配線パターン21Aが精確に配置されたヒータ素子21HEをリム21の表層21Jの下に埋設することによって、静電容量を計測(後に詳述する)する精度が向上する。
The
なお、本実施形態においては、リム21の円周方向を第1方向(以下、Y方向という)とし、第1方向と垂直な方向を第2方向(以下、X方向という)と定義して説明する。また、図5に示すリム21の断面図における芯材21Fから表層21Jに向かう方向を径方向と定義して説明する。
In the present embodiment, the circumferential direction of the
図6において、左側部用不織布部21HLは、ステアリングホイール2が中立位置にあるときに、リム21の左側部21Lの樹脂層21Gに接着固定される不織布21Hである。左側部用不織布部21HLのX方向における両方の端21H1を、図5に示した内周部21Iの頂部21IT近傍に配置して、左側部用不織布部21HLは樹脂層21Gに接着固定される。
In FIG. 6, the left-side nonwoven fabric portion 21HL is a
図6に示すように、第1制御部24は配線パターン21Aの静電容量を計測するためのセンサ部24Sと、ヒータ線26への電力の供給を制御する電源部24Pを備えている。また、配線パターン21Aは、配線パターン21Aと第1制御部24との間の配線経路において、センサ部24Sに接続されるセンサ部側端部21ACと、センサ部側端部21ACと反対側の端部である反対側端部21ADとを備えている。なお、センサ部24Sの回路におけるグラウンドは電源部24Pのグラウンドと共通になっているので、図6ではグラウンドの表記を省略している。
As shown in FIG. 6, the
配線パターン21Aは直列に接続される第1の配線パターン21A1と第2の配線パターン21A2からなる。第1の配線パターン21A1は直列に接続される複数の配線ブロック21A11〜21A14からなる。また、第2の配線パターン21A2は直列に接続される複数の配線ブロック21A21〜21A24からなる。第1の配線パターン21A1と第2の配線パターン21A2とは、実質的にY方向に延びる境界部21A3を挟んでX方向に対向する位置に配置されている。
The
図7は、一例として、図6においてX方向に互いに対向する1組の配線ブロック21A12、21A23を拡大した図である。図7を参照して配線ブロック21A12、21A23について以下に説明する。 FIG. 7 is an enlarged view of a pair of wiring blocks 21A12 and 21A23 facing each other in the X direction in FIG. 6 as an example. The wiring blocks 21A12 and 21A23 will be described below with reference to FIG.
配線ブロック21A12は、配線パターン21Aの配線上で反対側端部21ADよりセンサ部側端部21ACに近い第1の配線パターン21A1に含まれる。配線ブロック21A23は、配線パターン21Aの配線上でセンサ部側端部21ACより反対側端部21ADに近い第2の配線パターン21A2に含まれる。
The wiring block 21A12 is included in the first wiring pattern 21A1 closer to the sensor unit side end 21AC than the opposite side end 21AD on the wiring of the
配線ブロック21A12、21A23は、複数の折りたたみ部21A4が複数の折り返し部21A5で連結し、X方向またはX方向と反対方向に沿って延びるようなパターンで構成されている。また、折りたたみ部21A4はX方向となす角度よりもY方向となす角度が小さくなるように延びている。 The wiring blocks 21A12 and 21A23 are configured in a pattern in which a plurality of folding portions 21A4 are connected by a plurality of folding portions 21A5 and extend along the X direction or the direction opposite to the X direction. The folding portion 21A4 extends so that the angle formed with the Y direction is smaller than the angle formed with the X direction.
図6に示すように、第1の配線パターン21A1において、センサ部側端部21ACを起点にする左端の配線ブロック21A11のヒータ線26がY方向に延びて、隣合う配線ブロック21A12を構成する。ヒータ線26は、さらにY方向に延びて、隣合う配線ブロック21A13を構成する。このように、複数の配線ブロック21A11〜21A14がセンサ部側端部21ACから実質的にY方向に順に並んで配置されることで、第1の配線パターン21A1は構成される。右端の配線ブロック21A14を構成するヒータ線26は、境界部21A3を横切ってX方向に延び、第2の配線パターン21A2の配線ブロック21A21を構成する。
As shown in FIG. 6, in the first wiring pattern 21A1, the
ヒータ線26は、第2の配線パターン21A2の右端の配線ブロック21A21からY方向の反対方向に隣合う配線ブロック21A22に延びて、配線ブロック21A22を構成する。このように、複数の配線ブロック21A21〜21A24が、第1の配線パターン21A1と境界部21A3を挟んで、Y方向と反対方向に順に並んで配置されることで、第2の配線パターン21A2は構成される。そして、第2の配線パターン21A2の左端の配線ブロック21A24において、ヒータ線26は反対側端部21ADで終端される。
The
センサ部側端部21ACは、左端の配線ブロック21A11におけるY方向の一方の縁端部に設けられている。反対側端部21ADは、左端の配線ブロック21A24におけるY方向の一方の縁端部に設けられている。センサ部側端部21ACは、第1の配線パターン21A1の折りたたみ部21A4のY方向の縁端部である。一方、反対側端部21ADは、第2の配線パターン21A2の折りたたみ部21A4のY方向の縁端部である。センサ部側端部21ACと反対側端部21ADには、第1制御部24への接続線29が接続されている。
The sensor unit side end 21AC is provided at one edge of the left end wiring block 21A11 in the Y direction. The opposite end 21AD is provided at one edge of the left end wiring block 21A24 in the Y direction. The sensor portion side end portion 21AC is an edge portion in the Y direction of the folding portion 21A4 of the first wiring pattern 21A1. On the other hand, the opposite end 21AD is an edge in the Y direction of the folding part 21A4 of the second wiring pattern 21A2. A
次に、図8〜図11を用いて、本実施形態におけるシールド電極21Kについて説明する。
Next, the
図8は、シールド電極の課題を説明するための図である。 FIG. 8 is a diagram for explaining the problem of the shield electrode.
ヒータ装置25において配線パターン21Aが発熱すると、例えばウレタンからなる樹脂層21Gの温度が上昇する。ヒータ素子21HEがシールド電極21Kを備えていない場合には、この樹脂層21Gの温度変化によって、センサ部24Sによるセンシングの感度が変化する。つまり、温度特性がある。このような温度特性を改善するためには、配線パターン21Aと金属製の芯材21Fとの間に電界(電気力線)が生じないようにする必要がある。
When the
そこで、例えば、配線パターン21Aと金属製の芯材21Fとの間に電界(電気力線)が生じないように、特許文献2に開示されているシールド電極を、配線パターン21Aの全てに対向させて配置することが想定される。例えば、図8に示すように、略長尺矩形平板状のシールド電極を配置する。しかし、この図8に示すシールド電極では、温度特性を十分に改善することができない。
Therefore, for example, the shield electrode disclosed in
具体的には、配線パターン21Aに入力される信号(センサ信号)と同じ信号を同時にシールド電極に入力することによって、配線パターン21Aと金属製の芯材21Fとの間の電界を遮蔽することができる。センサ信号は、周期性を有するパルス信号である。センサ信号を配線パターン21Aに入力すると、そのセンサ信号は、配線パターン21Aのヒータ線26に沿って流れる。一方、このようなセンサ信号と同様の信号(シールド信号)を図8に示すシールド電極に入力すると、配線パターン21Aのヒータ線26よりもシールド電極の信号路の方が短いため、配線パターン21Aの終端に向かうにつれて、センサ信号とシールド信号との間に位相のずれが生じる。このような位相のずれがあると、配線パターン21Aと金属製の芯材21Fとの間に電界が生じてしまい、温度特性を十分に改善することができない。
Specifically, by simultaneously inputting the same signal as the signal (sensor signal) input to the
図9は、本実施形態におけるシールド電極21Kの配置および構成を示す図である。なお、図9では、配線パターン21Aとシールド電極21Kとを分かりやすくするために、それぞれを実線および網掛けによって示しているが、シールド電極21Kは、不織布21Hの裏側(紙面奥側)に配置されている。
FIG. 9 is a diagram showing the arrangement and configuration of the
本実施形態におけるシールド電極21Kは、ヒータ線26からなる配線パターン21Aに、リム21の径方向において対向して配置されるが、図8に示すシールド電極とは異なり、略U字状に形成されている。つまり、シールド電極21Kは、第1の配線パターン21A1に対向して配置される第1のシールド電極部分21K1と、第2の配線パターン21A2に対向して配置される第2のシールド電極部分21K2とを有する。また、第1および第2のシールド電極部分21K1、21K2は、X方向(第2方向)に互いに対向するように配置される。さらに、第1および第2のシールド電極部分21K1、21K2の接続部Kが、第1および第2の配線パターン21A1、21A2の接続部Aに、リム21の径方向において対向するように、第1および第2のシールド電極部分21K1、21K2は直列に接続されている。
The
また、第1のシールド電極部分21K1における接続部Kと反対側の端、つまり、センサ部側端部21ACに対応する端と、センサ部24Sとは、接続線29を介して接続されている。
Further, the end of the first shield electrode portion 21K1 opposite to the connection portion K, that is, the end corresponding to the sensor portion side end portion 21AC, and the
センサ部24Sは、接続線29を介して配線パターン21Aに対してセンサ信号を出力するとともに、他の接続線29を介してシールド電極21Kに対してシールド信号を出力する。これらの信号は位相を揃えて出力される。なお、配線パターン21Aに流れるセンサ信号の波形を観測することによって、配線パターン21Aにおける静電容量の変化が検出される。
The
図10は、センサ信号の信号路を説明するための図である。 FIG. 10 is a diagram for explaining the signal path of the sensor signal.
センサ信号は、配線パターン21Aにおけるヒータ線26に沿って流れる。ここで、配線パターン21Aにおける配線ブロックでは、ヒータ線26は、メアンダ状に繰り返し折り返されている。また、そのメアンダ状をなすヒータ線26の一部の長さは、センサ信号の波長と比べて十分に短い。したがって、このメアンダ状に繰り返し折り返されたヒータ線26の一部に流れるセンサ信号と、その一部と隣り合う部分に流れるセンサ信号とは互いに打ち消しあう。したがって、ヒータ線26に流れるセンサ信号の信号路を、図10の(b)または(c)のように近似することができる。
The sensor signal flows along the
図9に示すシールド電極21Kにおけるシールド信号の信号路は、図10の(c)のように近似されたセンサ信号の信号路に類似している。したがって、図9に示すシールド電極21Kでは、センサ信号とシールド信号との位相のずれを抑えることができる。その結果、配線パターン21Aと金属製の芯材21Fとの間に電界が生じることを抑制し、温度特性を十分に改善することができる。
The signal path of the shield signal in the
図11は、本実施形態におけるシールド電極21Kの配置および構成の他の例を示す図である。なお、図11では、図9と同様、配線パターン21Aとシールド電極21Kとを分かりやすくするために、それぞれを実線および網掛けによって示しているが、シールド電極21Kは、不織布21Hの裏側(紙面奥側)に配置されている。
FIG. 11 is a diagram showing another example of the arrangement and configuration of the
上述のように、ヒータ線26に流れるセンサ信号の信号路は、図10の(b)のように近似することができる。そこで、本実施形態におけるシールド電極21Kは、複数の電極片21K11〜21K18からなる第1のシールド電極部分21K1と、複数の電極片21K21〜21K28からなる第2のシールド電極部分21K2とを備えてもよい。これらの電極片21K11〜21K18、21K21〜21K28はそれぞれ、上述のメアンダ状をなすヒータ線26の一部に、リム21の径方向において対向するように配置されている。
As described above, the signal path of the sensor signal flowing through the
つまり、第1の配線パターン21A1に含まれる配線ブロック21A11〜21A14のそれぞれは、ヒータ線26の一部がメアンダ状に繰り返し折り返されたメアンダ部分を有する。同様に、第2の配線パターン21A2に含まれる配線ブロック21A21〜21A24のそれぞれは、ヒータ線26の一部がメアンダ状に繰り返し折り返されたメアンダ部分を有する。このような配線パターン21Aに対して、本実施形態における第1のシールド電極部分21K1は、第1の配線パターン21A1に含まれる複数のメアンダ部分のそれぞれにリム21の径方向において対向する電極片21K11〜21K18が直列に接続された状態に形成されている。同様に、本実施形態における第2のシールド電極部分21K2は、第2の配線パターン21A2に含まれる複数のメアンダ部分のそれぞれにリム21の径方向において対向する電極片21K21〜21K28が直列に接続された状態に形成されている。
That is, each of the wiring blocks 21A11 to 21A14 included in the first wiring pattern 21A1 has a meander portion in which a part of the
図11に示すシールド電極21Kにおけるシールド信号の信号路は、図10の(b)のように近似されたセンサ信号の信号路に類似している。ここで、図10の(b)のように近似されたセンサ信号の信号路は、図10の(c)のように近似されたセンサ信号の信号路よりも現実に近い信号路である。したがって、図11に示すシールド電極21Kでは、センサ信号とシールド信号との位相のずれをより抑えることができる。その結果、配線パターン21Aと金属製の芯材21Fとの間に電界が生じることをより抑制し、温度特性をさらに改善することができる。
The signal path of the shield signal in the
図12は、本実施形態のヒータ装置25の正面図である。なお、図12では、配線パターン21Aを見え易くするためにシールド電極21Kを省略している。第1制御部24の紙面左側には、図6で説明した左側部用不織布部21HLが配置されている。左側部用不織布部21HLの配線パターン21Aと第1制御部24は、接続線29を介して電気的に接続されている。また、第1制御部24の紙面右側には、リム21の右側部21Rに埋設されることとなる右側部用不織布部21HRが配置されている。右側部用不織布部21HRの配線パターン21Aと第1制御部24は、接続線29を介して電気的に接続されている。右側部用不織布部21HRおよびそれに配置された配線パターン21Aと、左側部用不織布部21HLおよびそれに配置された配線パターン21Aとは、第1制御部24の中心線をはさんで線対称の形状をしている。
FIG. 12 is a front view of the
本実施形態では、不織布21Hを左側部用不織布部21HLと右側部用不織布部21HRという2つの領域に分割し、各々に配線パターン21Aを具備させている。そのため、不織布21Hを分割せずに1つの不織布に全ての配線パターン21Aを配置した場合と比べて、不織布21Hをリム21の樹脂層21Gに巻きつけ易い。なお、不織布21Hは2つの領域に分割されるものに限定されず、1つの不織布であっても、3つ以上に分割された不織布であってもよい。
In this embodiment, the
図13A、13B、13Cはリム21のどの部分に配線パターン21Aのどの部分が埋設されるのかを説明する図である。図13A、13B、13Cはそれぞれステアリングホイール2の表面、裏面、右側面を示している。本実施形態では、図12の左側部用不織布部21HLにおける配線パターン21Aの第1の配線パターン21A1の配線ブロック21A6、21A7と、第2の配線パターン21A2の配線ブロック21A8、21A9が、それぞれ、図13A、13Bで示すリム21の左側部21Lの部分21P6、21P7、21P8、21P9に埋設されている。また、図12の右側部用不織布部21HRにおける配線パターン21Aの第1の配線パターン21A1の配線ブロック21A6、21A7と、第2の配線パターン21A2の配線ブロック21A8、21A9が、それぞれ、図13A、13Bで示すリム21の右側部21Rの部分21P6、21P7、21P8、21P9に埋設されている。
13A, 13B, and 13C are diagrams for explaining which part of the
なお、図12においては、理解を容易にするため、左側部用不織布部21HLおよび右側部用不織布部21HRにおける配線ブロック21A6〜21A9をそれぞれ点線で囲っている。また、図13A、13B、13Cにおいてはリム21の各部分21P6、21P7、21P8、21P9の範囲を明確にするためハッチングを付している。
In FIG. 12, the wiring blocks 21A6 to 21A9 in the left side nonwoven fabric portion 21HL and the right side nonwoven fabric portion 21HR are surrounded by dotted lines for easy understanding. 13A, 13B, and 13C are hatched to clarify the ranges of the respective portions 21P6, 21P7, 21P8, and 21P9 of the
ここで、本実施形態におけるヒータ装置25のセンシングに関する動作原理について説明する。ヒータ装置25は配線パターン21Aと、車両1のシャーシなどのグラウンドとの間で静電容量をもっている。操作者の手がステアリングホイール2に触れると、配線パターン21Aと手との間の静電容量が増加するので、センサ部24Sからみた配線パターン21Aの静電容量は増加する。第1制御部24において、センサ部24Sが配線パターン21Aの静電容量を計測する。
Here, an operation principle regarding sensing of the
第1制御部24は、計測された静電容量の大きさに応じたアナログ電圧信号(第1信号SG1)を生成する。そして、第2制御部8は第1信号SG1を連続的にモニタリングして静電容量の増加量を演算し、操作者の手がステアリングホイール2に触れているのか否かを判別する。なお、操作者の手がリム21を覆う面積が大きいほど静電容量の増加量が大きくなる。
The
図14は、操作者のステアリングホイール2に対する把持状態が一定であれば、静電容量の増加量も手の置かれた箇所によらず一定になることを説明する図である。なお、図14においても図12と同様、配線パターン21Aを見え易くするためにシールド電極21Kを省略している。ここで、図6に示した配線ブロック21A11〜14をさらにY方向に2分割し、配線ブロック21A11〜21A18としている。同様に、図6に示した配線ブロック21A21〜24をさらにY方向に2分割し、配線ブロック21A21〜21A28としている。配線ブロック21A11〜21A18、21A21〜21A28の様に定義したとしても、上記した第1の配線パターン21A1と第2の配線パターン21A2を含む配線パターン21Aについての定義はそのまま適用できる。
FIG. 14 is a diagram illustrating that if the gripping state of the operator with respect to the
すなわち、種々の配線パターン21Aに対して一般的には、第1の配線パターン21A1および第2の配線パターン21A2のそれぞれは、直列に接続されるN個(Nは2以上の整数)の配線ブロックからなる。たとえば、図6の配線パターン21AではN=4であり、図14の配線パターン21AではN=8である。
That is, generally for each of the
図14に示した数値(1〜16)は、操作者の手がステアリングホイール2に触れたときにセンサ部24Sが検出する静電容量の増加量を示している。各数値は、第1の配線パターン21A1の各配線ブロック21A11〜21A18と、第2の配線パターン21A2の各配線ブロック21A21〜21A28における相対的な数値である。
The numerical values (1 to 16) shown in FIG. 14 indicate the amount of increase in capacitance detected by the
配線パターン21Aの配線上でセンサ部24Sから最も近い紙面左端の配線ブロック21A11における、センサ部24Sが検出する静電容量の増加量ΔC1を最大の16とする。第1の配線パターン21A1の各配線ブロック21A11〜21A18におけるΔC1は、センサ部24Sから遠くなるにつれて小さくなる。第1の配線パターン21A1の紙面右端の配線ブロック21A18におけるΔC1を9とする。
The increase amount ΔC1 of the capacitance detected by the
配線パターン21Aの配線上で配線ブロック21A18よりさらにセンサ部24Sから遠い、第2の配線パターン21A2の配線ブロック21A21における、センサ部24Sが検出する静電容量の増加量ΔC2を8とする。第2の配線パターン21A2の各配線ブロック21A21〜21A28におけるΔC2はセンサ部24Sから遠くなるにつれて小さくなる。第2の配線パターン21A2の紙面左端の配線ブロック21A28におけるΔC2を最小の1とする。
The increase amount ΔC2 of the capacitance detected by the
図14における紙面下方のブロック矢印は、第1の配線パターン21A1の各配線ブロック21A11〜21A18における、センサ部24Sが検出する静電容量の増加量ΔC1が、紙面右方向の配線ブロックほど相対的に大きな値(16)から中程度の値(9)に変わることを示している。また、紙面上方のブロック矢印は、第2の配線パターン21A2の各配線ブロック21A21〜21A28における、センサ部24Sが検出する静電容量の増加量ΔC2が、紙面左方向の配線ブロックほど相対的に中程度の値(8)から小さな値(1)になることを示している。
In FIG. 14, a block arrow below the paper surface indicates that the increase amount ΔC <b> 1 of the capacitance detected by the
操作者はステアリングホイール2を握る時、リム21のY方向の位置が略等しい表側部21Uと裏側部21Vに手が接触する。例えば、配線ブロック21A11と21A28の上方に手が置かれたとき、配線ブロック21A11に対してΔC1は16で、配線ブロック21A28に対してΔC2は1なので、センサ部24Sが検出する静電容量の増加量は17(=16+1)になる。すなわち、Y方向の位置が略等しく、境界部21A3を挟んで互いに対向する配線ブロックの組の上方に手が置かれたときに、センサ部24Sが検出する静電容量の増加量はΔC1とΔC2の和となるが、いずれも17で一定となる。
When the operator holds the
本実施形態では、配線ブロック21A11と配線ブロック21A28の組、配線ブロック21A12と配線ブロック21A27の組、配線ブロック21A13と配線ブロック21A26の組、配線ブロック21A14と配線ブロック21A25の組、配線ブロック21A15と配線ブロック21A24の組、配線ブロック21A16と配線ブロック21A23の組、配線ブロック21A17と配線ブロック21A22の組、配線ブロック21A18と配線ブロック21A21の組、のいずれの組の上方に操作者が手を置いたとしても、インピーダンスは異ならない。操作者がステアリングホイール2を握る場合、リム21の表側部21Uと裏側部21Vに同時に手が接触する。配線パターン21Aの配線上で、センサ部24Sから近い第1の配線パターン21A1と、センサ部24Sから遠い第2の配線パターン21A2の上方に、手が同時に置かれるため、どの組の配線ブロックの上方に手が置かれてもインピーダンスは同じになる。
In the present embodiment, a set of wiring block 21A11 and wiring block 21A28, a set of wiring block 21A12 and wiring block 21A27, a set of wiring block 21A13 and wiring block 21A26, a set of wiring block 21A14 and wiring block 21A25, a wiring block 21A15 and wiring Assume that the operator places his hand above any of the group of block 21A24, the group of wiring block 21A16 and wiring block 21A23, the group of wiring block 21A17 and wiring block 21A22, or the group of wiring block 21A18 and wiring block 21A21 However, the impedance is not different. When the operator holds the
手が置かれた位置によらずにインピーダンスがほぼ一定であるので、操作者のステアリングホイール2に対する把持状態が一定であれば、センサ部24Sが検出する静電容量の増加量も手の置かれた位置によらず一定となる。
Since the impedance is almost constant regardless of the position where the hand is placed, if the gripping state of the operator with respect to the
ヒータ素子21HEをリム21に埋設すると、各配線ブロックにおける静電容量は、その配設位置によって影響を受ける。そのため、センサ部24Sが検出する静電容量の増加量の和は、ある互いに対向する配線ブロックの組と、他の互いに対向する配線ブロックの組との間で必ずしも同一にはならず、多少のばらつきがある。しかし、例えば、センサ部24Sが検出する静電容量の増加量の和に20%程度のばらつきがあったとしても、第2制御部8は、操作者の手がステアリングホイール2に触れているのか否かを正しく判別することができる。
When the heater element 21HE is embedded in the
そのため、第1の配線パターン21A1の配線ブロック21A11〜21A18と、第2の配線パターン21A2の配線ブロック21A21〜21A28とは、必ずしも同じパターンである必要はない。互いに対向する配線ブロックの組における静電容量に対するセンサ部24Sの感度の和が、他の互いに対向する配線ブロックの組における静電容量に対するセンサ部24Sの感度の和と、実質的に等しければよい。実質的に等しいとは、20%程度のばらつきがあったとしても許容されるという意味である。
Therefore, the wiring blocks 21A11 to 21A18 of the first wiring pattern 21A1 and the wiring blocks 21A21 to 21A28 of the second wiring pattern 21A2 are not necessarily the same pattern. The sum of the sensitivity of the
ここで、図13A、13B、13Cでは、図12に示す配線パターン21Aの第1の配線パターン21A1の配線ブロック21A6、21A7をリム21の裏側に配置している。また、配線パターン21Aの第2の配線パターン21A2の配線ブロック21A8、21A9をリム21の表側に配置している。配線ブロック21A6、21A7における静電容量に対するセンサ部24Sの感度は、配線ブロック21A8、21A9における静電容量に対するセンサ部24Sの感度より高い。リム21の表側部21Uに第1の配線パターン21A1の配線ブロック21A6、21A7を配置すると、手がリム21の表側部21Uだけに触れていても、センサ部24Sは比較的大きい静電容量の増加量を検出する。その場合、第2制御部8は、手がステアリングホイール2をしっかりと把持していると誤って判断してしまう。その様な誤検知を避けるために、リム21の表側部21Uに第2の配線パターン21A2の配線ブロック21A8、21A9を配置する。それにより、操作者にステアリングホイール2を確実に把持するように促すことが可能となる。
Here, in FIGS. 13A, 13B, and 13C, the wiring blocks 21A6 and 21A7 of the first wiring pattern 21A1 of the
しかしながら、本実施形態はこのような構成に限定されるものではなく、第1の配線パターン21A1の配線ブロック21A6、21A7と第2の配線パターン21A2の配線ブロック21A8、21A9を逆に配置する構成であってもかまわない。例えば、センサ部24Sを接続するヒータ線26の端部を電源部24Pと逆にして、第2の配線パターン21A2を、配線パターン21Aの配線上で反対側端部21ADよりセンサ部側端部21ACに近くにしてもよい。したがって、一般的には、ヒータ線26の静電容量を計測するセンサ部24Sは、ヒータ線26の先端または後端に接続される。
However, the present embodiment is not limited to such a configuration, and the configuration is such that the wiring blocks 21A6 and 21A7 of the first wiring pattern 21A1 and the wiring blocks 21A8 and 21A9 of the second wiring pattern 21A2 are arranged in reverse. It does not matter. For example, the end of the
操作者がステアリングホイール2をしっかり握る場合、手は大きな接触面積でリム21の裏側部21Vに接触するが、そうでない場合は、接触面積は小さいかゼロである。操作者がステアリングホイール2をしっかり握る場合、手が裏側部21Vに接触する面積は、表側部21Uに接触する面積よりも大きい。よって、センサ部24Sが手の接触を検出する感度が高い第1の配線パターン21A1をリム21の裏側部21Vに埋設すれば、操作者によるステアリングホイール2の把持状態を検出する精度は高くなる。
When the operator holds the
また、第1の配線パターン21A1は、操作者と対向するリム21の表側部21Uと裏側部21Vのうち、主として裏側部21Vに埋設されていれば良い。なお、「第1の配線パターン21A1が、操作者と対向するリム21の表側部21Uと裏側部21Vのうち主として裏側部21Vに埋設されている」の文言は、「第1の配線パターン21A1が、リム21の表側部21Uと裏側部21Vのうち裏側部21Vのみに埋設されている」という態様を含む。
Further, the first wiring pattern 21A1 only needs to be embedded mainly in the
本実施形態では、リム21の左側部21Lと右側部21Rにそれぞれ配線パターン21Aが埋設されている。第1制御部24のセンサ部24Sが配線パターン21Aにおける静電容量の増加量をモニタリングする。それにより、手がリム21の左側部21Lおよび/または右側部21Rを把持している状態が正確に検出される。
In the present embodiment,
図15は、本実施形態における車両1のブロック図である。第1制御部24において、第1センサ部24S1はリム21の左側部21Lに埋設された配線パターン21Aの静電容量CLを計測する。第2センサ部24S2はリム21の右側部21Rに埋設された配線パターン21Aの静電容量CRを計測する。そして、処理部24PRは静電容量CL、CRの大きさに応じたアナログ電圧信号(第1信号SG1)を生成し、車両1に設けられた第2制御部8に出力する。第2制御部8は、入力された第1信号SG1に基づいて操作者の手とステアリングホイール2の間の把持状態を判定する。
FIG. 15 is a block diagram of the vehicle 1 in the present embodiment. In the
第2制御部8は、把持状態が好ましくないと判定したときは、車両1に設けられたスピーカ3に第2信号SG2を出力し、表示装置4に第3信号SG3を出力する。第2信号SG2を受信したスピーカ3は、例えば「ステアリングホイールを握って下さい」のような警告音声を出力する。第3信号SG3を受信した表示装置4は、例えば「安全のため、しっかりステアリングホイールを握って下さい」のような警告を表示する。
When it is determined that the gripping state is not preferable, the
本実施形態のヒータ装置25およびステアリングホイール2によれば、シールド電極21Kによって、センサ部24Sが検出する静電容量の温度特性を効果的に改善することができる。さらに、本実施形態のヒータ装置25およびステアリングホイール2によれば、操作者のステアリングホイール2に対する把持状態が一定であれば、手の置かれた箇所によらずセンサ部24Sが検出する静電容量の増加量も一定となる。それにより、操作者の手のステアリングホイール2に対する把持状態を検出する精度が向上する。また、本実施形態のステアリングホイール2を備えた車両1は、操作者の手のステアリングホイール2に対する把持状態を検出する精度が向上するため、操作者に適切に警告することができる。それにより、車両1の安全性は向上する。
According to the
なお、第1の配線パターン21A1および第2の配線パターン21A2は、複数の折りたたみ部21A4を複数の折り返し部21A5で連結して構成され、X方向に沿って延びている。また、折りたたみ部21A4はX方向となす角度よりもY方向となす角度が小さくなるように延びている。すなわち、折りたたみ部21A4は、Y方向に実質的に延びている。 The first wiring pattern 21A1 and the second wiring pattern 21A2 are configured by connecting a plurality of folding portions 21A4 with a plurality of folding portions 21A5, and extend along the X direction. The folding portion 21A4 extends so that the angle formed with the Y direction is smaller than the angle formed with the X direction. That is, the folding part 21A4 substantially extends in the Y direction.
よって、Y方向と垂直なX方向に配線パターン21Aが引っ張られてもヒータ線26の折れや断線を防止することができる。また、配線パターン21AがY方向に伸ばされることによるヒータ線26の折れや断線は、複数の配線ブロックを設けることにより防止することができる。
Therefore, even if the
また、Y方向に折りたたみ部21A4が実質的に延びているので、配線パターン21Aの形状がリム21の表層21Jに浮き出しにくく、それ故、ステアリングホイール2の美観を損ねることを抑えることができる。また、操作者は配線パターン21Aの形状が浮き出すことによる違和感を覚えにくい。
Further, since the folding portion 21A4 substantially extends in the Y direction, the shape of the
また、車両1が、スピーカ3や表示装置4などの注意喚起装置を備えているので、操作者にステアリングホイール2をしっかり握るように注意喚起でき、結果として交通事故を減少させることができる。なお、本実施形態において、注意喚起装置とはスピーカ3や表示装置4に限らず、ステアリングホイール2の操作者に警告を発して注意を喚起する装置である。
In addition, since the vehicle 1 includes a warning device such as the
また、本実施形態においては、第1制御部24は、配線パターン21Aの静電容量を計測し処理することにより、静電容量をアナログ電圧信号に変換した第1信号SG1を第2制御部8に出力する。ここで、第1制御部24は、アナログ電圧信号をデジタル化した第1信号SG1を出力してもよい。第1制御部24は、計測された静電容量データを処理してアナログ電圧信号またはデジタル信号を生成し、さらに処理を進めて、操作者の手とステアリングホイール2との間の接触状態を判断してもよい。
In the present embodiment, the
なお、本実施形態では、図12のように不織布21Hを左側部用不織布部21HLと右側部用不織布部21HRの2つに分割して配線パターン21Aを配置しているが、本発明はその構成に限定されない。不織布21Hを3つ以上に分割し、それに対応して配線パターン21Aやセンサ部24Sも3つ以上具備させることもできる。この構成により、操作者の手がステアリングホイール2のどの部分にどれくらいの接触面積で接触しているかを、より高精度に検出することができる。
In this embodiment, as shown in FIG. 12, the
また、図12の構成では、2枚の不織布部21HL、21HRを用いているが、1枚の不織布21Hの中に配線パターン21Aを複数に分割して配置する構成としてもよい。
Further, in the configuration of FIG. 12, the two nonwoven fabric portions 21HL and 21HR are used, but the
また、本実施形態において配線パターン21Aは、1本のヒータ線26を繰り返し折り返して、不織布21H上に配置することにより構成したが、ヒータ線26は1本だけでなく、複数本で構成されていてもよい。
Further, in the present embodiment, the
また、本実施形態では、センサ部側端部21ACと反対側端部21ADとは、Y方向に関して最も外側の配線ブロックにおけるY方向の一方の縁端部に設けている。しかし、本発明はこのような構成に限定されるものではなく、センサ部側端部21ACと反対側端部21ADとが、Y方向に関して最も外側の配線ブロックにおけるX方向の縁端部に設けられる構成としてもよい。 In the present embodiment, the sensor portion side end portion 21AC and the opposite end portion 21AD are provided at one edge portion in the Y direction in the outermost wiring block with respect to the Y direction. However, the present invention is not limited to such a configuration, and the sensor portion side end portion 21AC and the opposite end portion 21AD are provided at the edge portion in the X direction in the outermost wiring block with respect to the Y direction. It is good also as a structure.
(第2実施形態)
図16A〜図17を参照して第2実施形態について説明する。図16Aは、本実施形態のヒータ装置35の配線パターン21Bと第1制御部24までの配線経路を示す図である。なお、図16Aでは、配線パターン21Bを分かりやすく説明するために、シールド電極21Kを図示していない。図16Bは、本実施形態におけるシールド電極21Kの配置および構成を示す図である。本実施の形態におけるシールド電極21Kは、不織布21Hに一体化されたヒータ線26からなる配線パターン21Bに、リム21の径方向において対向するように配置されている。そして、このヒータ線26が縫い付けられた不織布21Hと、シールド電極21Kとからヒータ素子21HEが構成されている。なお、図16Bでは、図9および図11と同様、配線パターン21Aとシールド電極21Kとを分かりやすくするために、それぞれを実線および網掛けによって示しているが、シールド電極21Kは、不織布21Hの裏側(紙面奥側)に配置されている。図17はステアリングホイール2のどの部分に配線パターン21Bのどの部分が埋設されるのかを説明する図であり、ステアリングホイール2の表側面(操作者に対向する側の面)を示している。
(Second Embodiment)
A second embodiment will be described with reference to FIGS. 16A to 17. FIG. 16A is a diagram illustrating a wiring path to the
本実施形態のヒータ装置35は、ステアリングホイール2に埋設されるヒータ素子21HEと、センサ部24Sとを備える。図16Aには、ステアリングホイール2の左側部21Lに埋設されるヒータ素子21HEが示されている。ヒータ素子21HEは、左側部用不織布部21HLと、左側部用不織布部21HL上に配置された配線パターン21Bを備える。
The heater device 35 of the present embodiment includes a heater element 21HE embedded in the
第1実施形態ではステアリングホイール2のスポーク23には配線パターン21Aは埋設されていない。本実施形態においては、配線パターン21Bは、第1実施形態と同様の配線パターンに加えて、スポーク23に埋設されるスポーク配線パターン部21BSを備えている。以下に、第1実施形態との差異を中心に説明し、共通する事項については説明を省略又は簡略化する。
In the first embodiment, the
図16Aにおいて、配線パターン21Bは、スポーク23に埋設されるスポーク配線パターン部21BSを2つ備えている。紙面下側のスポーク配線パターン部21BSはスポーク23の表側面の部分21PS(図17参照)に埋設される。また、紙面上側のスポーク配線パターン部21BSは、スポーク23の裏側面のうち図17に示した部分21PSと対応する部分に埋設されている。このスポーク配線パターン部21BSはスポーク23を暖めて、操作者のスポーク23に対する把持を快適なものにする。
In FIG. 16A, the
2つのスポーク配線パターン部21BSは、いずれも、配線パターン21Bの配線上ではセンサ部側端部21BCよりも反対側端部21BDに近い。そのため、スポーク配線パターン部21BSにおける静電容量に対するセンサ部24Sの感度は低いので、操作者の手がスポーク配線パターン部21BSの上方に置かれても、センサ部24Sが検出する静電容量の増加量は小さい。したがって、操作者がしっかりとステアリングホイール2を握っているか否かを第2制御部8が判定するときに、スポーク配線パターン部21BSがその判定に与える影響は小さい。
The two spoke wiring pattern portions 21BS are closer to the opposite end portion 21BD than the sensor portion side end portion 21BC on the wiring of the
図12と同様に、右側部用不織布部21HRに設けられた配線パターン21Bと、左側部用不織布部21HLに設けられた配線パターン21Bとは、第1制御部24の中心線をはさんで線対称の形状をしている。右側部用不織布部21HRに設けられた配線パターン21Bもスポーク配線パターン部21BSを2つ備えている。
Similarly to FIG. 12, the
また、スポーク配線パターン部21BSは隣接する配線ブロック21B14、21B15、21B23、21B24とは別個の配線パターンである。仮に、スポーク配線パターン部21BSをなくして、スポーク23を暖めるために配線ブロック21B14、21B15や、配線ブロック21B23、21B24がスポーク配線パターン部21BSの領域まで拡張されたとする。その場合、同じ把持状態であったとしても、配線ブロック21B14と配線ブロック21B24の組と、配線ブロック21B15と配線ブロック21B23の組は、他の配線ブロックの組と、静電容量の増加量が同じにならない。そのため、操作者の手がステアリングホイール2にどれくらいの接触面積で接触しているかを、高精度に検出することができない。
The spoke wiring pattern portion 21BS is a wiring pattern separate from the adjacent wiring blocks 21B14, 21B15, 21B23, and 21B24. Assume that the wiring blocks 21B14 and 21B15 and the wiring blocks 21B23 and 21B24 are extended to the area of the spoke wiring pattern portion 21BS in order to eliminate the spoke wiring pattern portion 21BS and warm the
図17に示すように本実施形態では、ステアリングホイール2にスポーク23が3つ設けられていたが、左側部21Lに2つと、右側部21Rに2つの合計4つのスポーク23が設けられていてもよい。この場合、図16Aを用いて説明すると、配線パターン21Bの紙面上側の領域に2つのスポーク配線パターン部21BSが設けられ、配線パターン21Bの紙面下側の領域に2つのスポーク配線パターン部21BSが設けられる。スポーク配線パターン部21BSの数については任意の数とすることができる。
As shown in FIG. 17, in the present embodiment, three
また、図16Bに示すように、本実施形態におけるシールド電極21Kは、不織布21Hに一体化されたヒータ線26からなる配線パターン21Bに、リム21の径方向に対向するように配置されている。第1実施形態と同様に、シールド電極21Kは、略U字状に形成されている。このシールド電極21Kの第1のシールド電極部分21K1は、第1の配線パターン21A1に、リム21の径方向において対向するように配置され、第2のシールド電極部分21K2は、第2の配線パターン21A2に、リム21の径方向において対向するように配置される。なお、本実施形態では、第2のシールド電極部分21K2における接続部Kと反対側の端、つまり、センサ部側端部21BCに対応する端と、センサ部24Sとが、接続線29を介して接続されている。
Further, as shown in FIG. 16B, the
なお、第1実施形態および第2実施形態は、例示であって様々な変形形態をとることもできる。 In addition, 1st Embodiment and 2nd Embodiment are illustrations and can also take various deformation | transformation forms.
図18は、配線パターンおよびシールド電極21Kの変形例を示す図である。なお、図18では、ステアリングホイール2に備えられている配線パターン、シールド電極21Kおよびセンサ部24Sに着目し、その他の構成要素を省略している。
FIG. 18 is a diagram illustrating a modification of the wiring pattern and the
例えば、ヒータ線26は、直列に接続される第1の配線パターン201A1と第2の配線パターン201A2とを形成する。第1の配線パターン201A1は、上記第1実施形態および第2実施形態における第1の配線パターン21A1に相当するが、配線ブロックを1つのみ有する。同様に、第2の配線パターン201A2は、上記第1実施形態および第2実施形態における第2の配線パターン21A2に相当するが、配線ブロックを1つのみ有する。なお、第1および第2の配線パターン201A1、201A2から配線パターン201Aが構成されている。第1および第2の配線パターン201A1、201A2は、(a)ヒータ線26の先端側から後端側に向かう向きが互いに逆になるように、リム21の円周方向である第1方向(Y方向)に沿って配置され、かつ、(b)第1方向と垂直な第2方向(X方向)に互いに対向するように配置されている。
For example, the
このような配線パターン201Aに対して、例えば図8に示すシールド電極を用いても、温度特性の問題が生じる。そこで、配線パターン201Aに対しても、第1実施形態における図9に示すシールド電極21Kを用いることにより、温度特性を改善することができる。
Even if, for example, the shield electrode shown in FIG. 8 is used for such a
つまり、本変形例においても、シールド電極21Kは、リム21の径方向において第1の配線パターン201A1に対向して配置される第1のシールド電極部分21K1と、リム21の径方向において第2の配線パターン201A2に対向して配置される第2のシールド電極部分21K2とを有する。第1および第2のシールド電極部分21K1、21K2は、第2方向(X方向)に互いに対向するように配置される。さらに、第1および第2のシールド電極部分21K1、21K2の接続部Kが、第1および第2の配線パターン201A1、201A2の接続部Aに、リム21の径方向において対向するように、第1および第2のシールド電極部分21K1、21K2は直列に接続されている。
That is, also in the present modification example, the
このような配線パターン201Aに対しても、シールド電極21Kによって、温度特性を十分に改善することができる。
Even for such a
また、例えば、第2制御部8に第1信号SG1のデータを長期間保存するための記憶部を設けることができる。近年、操作者が車両1のステアリングホイール2を握ることなく車両1を運行させる、いわゆる自動運転技術の開発が活発化されている。この車両1の自動運転技術には、車両1に取り付けたカメラからの映像情報、全地球測位システム(GPS)からの位置情報、レーザレーダ装置により測定された距離情報などが利用される。このような自動運転の車両1に本発明のステアリングホイール2を適用すれば、操作者のステアリングホイール2に対する把持状態を後に分析することが可能となる。
Further, for example, the
例えば、自動運転の車両1が交通事故を起こした場合、記憶部に保存された第1信号SG1のデータを解析することにより、操作者のステアリングホイール2の把持状態を特定できる。そのため、事故の責任が操作者によるステアリングホイール2の操作ミスなのか否か、自動運転プログラムのバグなのか否か、事故の相手車両の責任の方が大きいのか否か等を事故後に究明できる可能性が高くなる。
For example, when the autonomous driving vehicle 1 causes a traffic accident, the gripping state of the
第1実施形態、第2実施形態では、操作者のステアリングホイール2への接触を検出するために配線パターンに特徴を有するヒータ装置25、35を開示した。これにより、ステアリングホイール2を加熱するヒータ素子21HEにセンサ部24Sを接続するだけで、操作者のステアリングホイール2への接触を検出できる。それ以外にも、操作者のステアリングホイール2への接触を検出するための専用の配線パターンをリム21に埋設できる場合にも、上記実施形態に示した配線パターンを用いることができる。その場合は、ヒータ装置とは別の構成となるため、グリップセンサ装置となる。
In the first embodiment and the second embodiment, the
その場合、グリップセンサ装置は、リムを備えたステアリングホイールに配設され、基材と、基材上に1本の電極線が配置された配線パターンと、配線パターンの静電容量を計測するセンサ部とを備え、配線パターンは各実施形態で示した配線パターンとなる。 In that case, the grip sensor device is disposed on a steering wheel provided with a rim, a base material, a wiring pattern in which one electrode wire is disposed on the base material, and a sensor that measures the capacitance of the wiring pattern. The wiring pattern is the wiring pattern shown in each embodiment.
第1実施形態、第2実施形態では、車両1について説明したが、それ以外にも例えば鉄道、飛行機、船舶等の人間や貨物を輸送するための運輸装置およびそのステアリングホイールに、本願発明のヒータ装置を適用することができる。 In the first embodiment and the second embodiment, the vehicle 1 has been described, but other than that, for example, a transport device for transporting humans and cargo such as railways, airplanes, ships and the like, and the steering wheel thereof, the heater of the present invention. The device can be applied.
なお、本願発明に関して、用語「ステアリングホイール」は、各種タイプの操舵グリップ・ハンドルをも包含するものである。したがって、例えば自動車などの車両の用途に限定されず、航空機の操縦桿や船舶の舵も本願発明におけるステアリングホイールの技術的範囲に属する。 In the present invention, the term “steering wheel” includes various types of steering grips and handles. Accordingly, the present invention is not limited to the use of vehicles such as automobiles, and aircraft control sticks and ship rudders also belong to the technical scope of the steering wheel in the present invention.
操作者がステアリングホイールを把持する状態を検出する精度が向上したヒータ装置、ステアリングホイールおよび運輸装置を提供することができる。 It is possible to provide a heater device, a steering wheel, and a transportation device with improved accuracy in detecting a state in which an operator holds the steering wheel.
1 車両(運輸装置)
2 ステアリングホイール
3 スピーカ
4 表示装置
8 第2制御部
21 リム
21A、21B、201A、921A 配線パターン
21A1、201A1 第1の配線パターン
21A2、201A2 第2の配線パターン
21A3 境界部
21A11〜21A18、21A21〜21A28、21A6、21A7、21A8、21A9、21B14、21B15、21B23、21B24 配線ブロック
21AC、21BC センサ部側端部
21AD、21BD 反対側端部
21BS スポーク配線パターン部
21H 不織布(基材)
21K シールド電極
21K1 第1のシールド電極部分
21K2 第2のシールド電極部分
21K11〜21K18、21K11〜21K18 電極片
23 スポーク
24 第1制御部
24S センサ部
24P 電源部
25、35 ヒータ装置
26 ヒータ線
29 接続線
A、K 接続部
1 Vehicle (Transport Equipment)
2
21K shield electrode 21K1 first shield electrode portion 21K2 second shield electrode portion 21K11-21K18, 21K11-
Claims (8)
前記リムに取り付けられる基材と、
前記基材上に配置されるヒータ線と、
前記ヒータ線よりも前記リムの内側に配置されるシールド電極と、
前記ヒータ線の先端または後端に接続され、前記ヒータ線の静電容量を計測するセンサ部とを備え、
前記ヒータ線は、直列に接続される第1の配線パターンと第2の配線パターンとを形成し、
前記第1および第2の配線パターンは、
(a)前記ヒータ線の先端側から後端側に向かう向きが互いに逆になるように、前記リムの円周方向である第1方向に沿って配置され、かつ、
(b)前記第1方向と垂直な第2方向に互いに対向するように配置され、
前記シールド電極は、
前記リムの径方向において前記第1の配線パターンに対向して配置される第1のシールド電極部分と、前記リムの径方向において前記第2の配線パターンに対向して配置される第2のシールド電極部分とを有し、
前記第1および第2のシールド電極部分は、
(c)前記第2方向に互いに対向するように配置され、かつ、
(d)前記第1および第2のシールド電極部分の接続部が、前記第1および第2の配線パターンの接続部に、前記リムの径方向において対向するように、直列に接続されている
ヒータ装置。 A heater device disposed on a steering wheel having a rim,
A base material attached to the rim;
A heater wire disposed on the substrate;
A shield electrode disposed inside the rim from the heater wire;
A sensor unit that is connected to a front end or a rear end of the heater wire and measures a capacitance of the heater wire;
The heater wire forms a first wiring pattern and a second wiring pattern connected in series,
The first and second wiring patterns are:
(A) arranged along a first direction that is a circumferential direction of the rim so that directions from the front end side to the rear end side of the heater wire are opposite to each other; and
(B) arranged to face each other in a second direction perpendicular to the first direction,
The shield electrode is
A first shield electrode portion disposed opposite to the first wiring pattern in the radial direction of the rim; and a second shield disposed opposite to the second wiring pattern in the radial direction of the rim. An electrode portion,
The first and second shield electrode portions are:
(C) arranged to face each other in the second direction, and
(D) The connection portion of the first and second shield electrode portions is connected in series so as to face the connection portion of the first and second wiring patterns in the radial direction of the rim. apparatus.
直列に接続されるN個(Nは2以上の整数)の配線ブロックからなり、
前記第1の配線パターンにおけるN個の配線ブロックと、前記第2の配線パターンにおけるN個の配線ブロックとは、
前記ヒータ線の先端側から後端側に向かうN個の配線ブロックの配置の向きが互いに逆になるように、前記第1方向に沿って配置され、かつ、前記第2方向に互いに対向するように配置され、
前記互いに対向する配線ブロックの組における静電容量に対する前記センサ部の感度の和が、他の互いに対向する配線ブロックの組における静電容量に対する前記センサ部の感度の和と実質的に等しい、
請求項1に記載のヒータ装置。 Each of the first and second wiring patterns is
It consists of N wiring blocks (N is an integer of 2 or more) connected in series,
N wiring blocks in the first wiring pattern and N wiring blocks in the second wiring pattern are:
The N wiring blocks arranged from the front end side to the rear end side of the heater wire are arranged along the first direction so as to be opposite to each other, and are opposed to each other in the second direction. Placed in
The sum of the sensitivity of the sensor unit with respect to the capacitance in the set of wiring blocks facing each other is substantially equal to the sum of the sensitivity of the sensor unit with respect to the capacitance in another set of wiring blocks facing each other.
The heater device according to claim 1.
前記第1および第2のシールド電極部分のそれぞれは、
前記第1または第2の配線パターンに含まれる複数のメアンダ部分のそれぞれに前記リムの径方向において対向する電極片が、直列に接続された状態に形成されている
請求項2に記載のヒータ装置。 Each of the N wiring blocks included in each of the first and second wiring patterns has a meander portion in which a part of the heater wire is repeatedly folded in a meander shape,
Each of the first and second shield electrode portions includes:
3. The heater device according to claim 2, wherein electrode pieces facing each other in a radial direction of the rim are formed in series with each of a plurality of meander portions included in the first or second wiring pattern. .
請求項2または3に記載のヒータ装置。 Each of the wiring blocks is arranged so that the heater wire extends in the second direction or the direction opposite to the second direction by repeatedly folding back the first direction and the direction opposite to the first direction.
The heater device according to claim 2 or 3.
請求項1〜4のいずれか1項に記載のヒータ装置。 In addition to the first and second wiring patterns, the heater wire further forms a spoke wiring pattern disposed on the spokes of the steering wheel, and the spoke wiring pattern is formed at a front end or a rear end of the heater wire. Of which is far from the side to which the sensor unit is connected,
The heater apparatus of any one of Claims 1-4.
ステアリングホイール。 The heater device according to any one of claims 1 to 5, comprising the heater device.
Steering wheel.
請求項6記載のステアリングホイール。 The first wiring pattern of the heater device is disposed on the back side of the rim that does not face the operator.
The steering wheel according to claim 6.
運輸装置。 The steering wheel according to claim 6 or 7,
Transportation equipment.
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