JP2019166978A - ステアリング装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】誤判定を抑制できるステアリング装置。【解決手段】接触検出装置20では、イグニッションスイッチ28が操作されると、操作制御部26がステアリングホイール12に設けたセンサ電極22A、22Bの静電容量Cに応じた出力値Coutを読込む。また、検出制御部26は、出力値Coutの差ΔCを算出し、差ΔCがしきい値Cth未満であると、運転者がステアリングホイール12に触れていないと判定する。これにより、運転者がステアリングホイールに触れていないことを適正に判定できて、出力値Coutから判定する場合の誤判定を抑制できる。【選択図】図2
Description
本発明は、ステアリング装置に関する。
特許文献1のグリップセンサでは、複数の静電容量式検出部のそれぞれから出力される出力値のうち、絶対値で第1の閾値より小さい出力値を特定し、特定された出力値又は出力値の平均値を複数の静電容量式検出部のそれぞれの基準値として決定している。
ところで、静電容量の検出に用いられるセンサ電極には、寄生容量があり、センサ電極の静電容量に寄生容量が含まれている。寄生容量は、センサ電極ごとに生じており、複数のセンサ電極に対して、同様の基準値が設定された場合、誤判定の懸念がある。
本発明は、上記事実を鑑みて成されたものであり、誤判定を抑制できるステアリング装置を提供することを目的とする。
本発明の第1の態様のステアリング装置は、操作されることで操舵対象が操舵されるステアリング体と、前記ステアリング体に複数設けられ、各々に操作者が近接することで静電容量が変化する電極部と、前記ステアリング体から離れた手によって操作部が操作された際、前記電極部の各々の静電容量に応じた出力値のうちの二つの電極部の出力値の差の各々が予め設定されたしきい値未満である場合に、前記電極部の各々に操作者が近接していないと判定する判定部と、を備える。
第2の態様のステアリング装置は、第1の態様のステアリング装置において、前記電極部の各々に操作者が近接していないと判定された場合に、前記電極部ごとの基準値を前記電極部ごとの前記出力値に設定する設定部を含み、前記判定部が前記電極部の各々について前記出力値と前記基準値とを対比して該電極部において操作者が近接したか否かを判定する。
第3の態様のステアリング装置は、第2の態様のステアリング装置において、前記判定部は、前記電極部の各々の静電容量に応じた出力値のうちの二つの電極部の出力値の差が前記しきい値以上である場合に、前記電極部に操作者が近接していると判定し、前記設定部は、前記電極部に操作者が近接していると判定された場合に、前記基準値の設定を中止する。
第4の態様のステアリング装置は、第1の態様から第3の態様の何れか1のステアリング装置において、前記操作部は、車両のイグニッションスイッチである。
第5の態様のステアリング装置は、第1の態様から第4の態様の何れか1のステアリング装置において、前記出力値には、前記静電容量の取得のための複数のパラメータのうちの一つのパラメータのパラメータ値が用いられている。
本発明の第1の態様のステアリング装置では、ステアリング体の周方向に複数の電極部が設けられており、電極部の各々は、操作者が近接することで静電容量が変化する。また、操作部は、操作者がステアリング体から手を離して操作される。
ここで、操作者によって操作部が操作された際、複数の電極部のうちの二つの電極部の出力値の差の各々が予め設定されたしきい値未満である場合に、電極部の各々に操作者が近接していないと判定部が判定する。これにより、複数の電極部の各々の静電容量から、ステアリング体に操作者が触れていないことを適切に判定できて、誤判定が生じるのを抑制できる。
第2の態様のステアリング装置では、判定部が電極部の各々について出力値と基準値とを対比し、該電極部において操作者が近接したか否かを判定する。ここで、電極部の何れにも操作者が近接していないと判定された場合に、設定部が、電極部ごとの基準値を電極部ごとの出力値に設定する。これにより、基準値を適切に設定できて、基準値が用いられることによる誤判定の発生を抑制できる。
第3の態様のステアリング装置では、判定部が、電極部に操作者が近接していると判定した場合、設定部は、基準値の設定を中止する。これにより、基準値が誤って設定されてしまうのを抑制できて、誤った基準値が用いられることによる誤判定の発生を抑制できる。
第4の態様のステアリング装置では、車両のイグニッションスイッチが操作された際に、判定部が電極部に操作者が近接しているか否かの判定を行う。このため、操作者の片手について、ステアリング体の何れかの電極部に近接しているか否かを判定できる。
第5の態様のステアリング装置では、静電容量の取得に用いられる複数のパラメータのうちの一つのパラメータのパラメータ値が出力値とされる。これにより、静電容量を取得することなく、電極部に操作者が近接しているか否かを判定できるので、判定のための構成を簡略化できる。
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。
本実施の形態に係るステアリング装置10は、ステアリング体としてのステアリングホイール12を備えており、ステアリングホイール12は、操作者としての車両(操作対象)を運転する運転者(乗員)が着座する座席(運転席)の車両前側に配置されている。図1には、ステアリングホイール12が運転者側から見た正面図にて示されている。なお、図面では、上側が矢印UPにて示され、車幅右側が矢印HRにて示され、ステアリングホイール12の周方向が矢印Lにて示されている。
本実施の形態に係るステアリング装置10は、ステアリング体としてのステアリングホイール12を備えており、ステアリングホイール12は、操作者としての車両(操作対象)を運転する運転者(乗員)が着座する座席(運転席)の車両前側に配置されている。図1には、ステアリングホイール12が運転者側から見た正面図にて示されている。なお、図面では、上側が矢印UPにて示され、車幅右側が矢印HRにて示され、ステアリングホイール12の周方向が矢印Lにて示されている。
ステアリングホイール12は、把持部としての円環状のリム部14、リム部14の軸心部分に設けられたボス部16、及びステー部18によって構成されている。また、ステアリングホイール12には、金属製の芯金(図示省略)が設けられており、芯金は、ステアリングホイール12の骨格を構成している。芯金は、リム部14、ボス部16及びステー部18の各々に設けられて、リム部14の芯金とボス部16の芯金とがステー部18の芯金によって連結されている。これにより、ステアリングホイール12は、リム部14、ボス部16及びステー部18が一体とされている。
ステアリング装置10は、ステアリングシャフト(図示省略)を備えており、ステアリングシャフトが車体に回転可能に支持されている。ステアリングホイール12では、ボス部16の芯金がステアリングシャフトに固定されており、ステアリングホイール12は、ステアリングシャフトに支持されてステアリングシャフトと一体回転可能となっている。
このため、ステアリングホイール12が回転操作されることで、ステアリングシャフトが回転されて、車両が操舵される。なお、図1では、車両を直進させる状態における回転位置(直進操舵位置)のステアリングホイール12が示されている。
リム部14の芯金は、リング状に形成されており、リム部14の芯金は、インサート成形により樹脂製の基体(図示省略)に収容されている。リム部14は、芯金を収容した基体の外周面が絶縁部材としての皮革製、樹脂製及び木製の何れかの被覆部材(図示省略)によって被覆されている。
一方、ステアリング装置10には、本実施の形態に係る接触検出装置(タッチセンサ)20が設けられており、接触検出装置20は、ステアリングホイール12のリム部14が運転者によって把持されているか等の検出を行う。図2には、接触検出装置20の概略構成がブロック図にて示されている。
図2に示すように、接触検出装置20は、電極部としての複数のセンサ電極22、及びセンサ電極22ごとに設けられた検出部24を備えている。また、接触検出装置20は、判定部及び設定部としての検出制御部26を備えている。接触検出装置20では、センサ電極22としてセンサ電極22A、22Bが設けられ、検出部24として検出部24A、24Bが設けられている。センサ電極22Aは、検出部24Aに電気的に接続され、センサ電極22Bは、検出部24Bに電気的に接続されている。
図1に示すように、センサ電極22A、22Bは、リム部14の周方向において、互いに重なることなく、略半周ずつの範囲に配置されて、リム部14の略全周に渡って取付けられている。センサ電極22A、22Bは、リム部14の芯金が収容された基体の外周面に巻付けられて、被覆部材によって被覆されている。
これにより、運転者がステアリングホイール12(リム部14)を把持したり触れたりした際には、運転者の手が被覆部材に接触されてセンサ電極22A、22Bに近接される。センサ電極22A、22Bでは、運転者の手等が近接されることで、運転者が対向する面積に応じて静電容量(容量値)Cが変化する。なお、ステアリングホイール12の直進操舵位置において、運転者が両手でステアリングホイール12を把持した際、センサ電極22A、22Bは、一方(センサ電極22A)に運転者の右手が近接され、他方(センサ電極22B)に運転者の左手が近接されるようにステアリングホイール12に配置されている。
図2に示すように、検出部24A、24Bは、検出制御部26に電気的に接続されている。また、検出制御部26には、操作部としてのイグニッションスイッチ(IGスイッチ)28が電気的に接続されている。イグニッションスイッチ28は、インストルメントパネル(図示省略)等に設けられており、イグニッションスイッチ28は、運転者がステアリングホイール12から離した手によって操作される。
検出制御部26は、マイクロコンピュータ(図示省略)を備えており、検出制御部26は、検出部24A、24Bを制御して、センサ電極22A、22Bの静電容量Cを検出する。また、検出制御部26は、検出部24A、24Bの各々が検出した静電容量Cに応じて出力する出力値Coutを読込む。
また、検出制御部26には、センサ電極22A、22Bごとに出力値Coutに対する基準値Csが設定されている。検出制御部26は、センサ電極22A、22Bについて出力値Coutと基準値Csとを比較して、センサ電極22A、22Bの各々に運転者が近接しているか否かを判定する。この際、検出制御部26は、出力値Coutから運転者がステアリングホイール12を把持しているか(把持判定)又は運転者の手がステアリングホイール12に触れているか(タッチ判定)を判定して、判定結果を出力してもよい。
図3(A)〜図3(D)には、センサ電極22A、22Bの静電容量Cに応じた出力値Coutが概略図にて示されており、図3(A)は、センサ電極22A、22Bの一方に運転者が近接された状態が示され、図3(B)は、センサ電極22A、22Bの双方に運転者が近接されていない状態が示されている。また、図3(C)は、ステアリングホイール12が把持されて、センサ電極22A、22Bの双方に運転者が近接された状態が示され、図3(D)は、ステアリングホイール12に運転者の手が接触されて、センサ電極22A、22Bの双方に運転者が近接された状態が示されている。なお、以下において説明を簡略化するために、センサ電極22A、22Bの間では、下記寄生容量Cpのみが異なり、静電容量Cf、Cminを同様としている。また、センサ電極22A、22Bについて、初期値Csを同様の表記としているが、センサ電極22A、22Bの間では、初期値Csが異なることが可能なっている。さらに、図面では、ステアリングホイール12の直進操舵位置において、運転者の右手に対応するセンサ電極22Aが「右」にて示され、運転者の左手に対応するセンサ電極22Bが「左」にて示されている。
図3(B)に示すように、自己容量方式においてセンサ電極22A、22Bには、寄生容量Cpがあり、寄生容量Cpは、センサ電極22A、22Bの間で異なっている。図3(C)及び図3(D)に示すように、運転者がステアリングホイール12を把持した際、センサ電極22A、22Bの出力値Cout(静電容量C)には、寄生容量Cp、及び運転者との間の静電容量Cfが含まれる。また、図3(D)に示すように、運転者が指先でステアリングホイール12に触れた際、センサ電極22A、22Bの静電容量Cfは、ステアリングホイール12を把持した際よりも少ない静電容量Cminとなる。
検出制御部26は、車両走行に先立ってイグニッションスイッチ28が操作された際に、センサ電極22A、22Bから検出された静電容量Cに応じて検出部24A、24Bから出力される出力値Cout(出力値Coutの初期値)を用いて、基準値Csを設定する。
ここで、図3(B)に示すように、検出制御部26は、検出部24A(右)、24B(左)の出力値Coutの差ΔCが、予め設定しているしきい値Cthに達していない場合、ステアリングホイール12に運転者が触れていないと判定して、出力値Coutを用いて基準値Csを設定する。基準値Csは、センサ電極22A、22B(検出部24A、24B)ごとに設定される。
しきい値Cthとしては、前に設定されていた基準値Csの差Δφと、運転者がセンサ電極22A、22Bに近接した際の最小の静電容量Cminとの差(差の絶対値、Cth=|Cmin−Δφ|)を適用している。また、静電容量Cminとしては、指先がステアリングホイール12に触れたときにセンサ電極22A又はセンサ電極22Bと運転者との間に生じる静電容量Cf(対向面積が最小の静電容量)を用いている(図3(D)参照)。
以下に、本実施の形態の作用を説明する。
ステアリング装置10では、運転者がステアリングホイール12(リム部14)を把持することで、車両が操舵される。また、ステアリングホイール12には、接触検出装置20のセンサ電極22(センサ電極22A、22B)が取付けられており、接触検出装置20では、検出制御部26がセンサ電極22A、22Bを用い、運転者がステアリングホイール12を把持しているか否か等を判定する。
ステアリング装置10では、運転者がステアリングホイール12(リム部14)を把持することで、車両が操舵される。また、ステアリングホイール12には、接触検出装置20のセンサ電極22(センサ電極22A、22B)が取付けられており、接触検出装置20では、検出制御部26がセンサ電極22A、22Bを用い、運転者がステアリングホイール12を把持しているか否か等を判定する。
センサ電極22(22A、22B)は、ステアリングホイール12(リム部14)の略全周に渡って取付けられている。このため、検出制御部26は、運転者がステアリングホイール12の周方向の何れの位置を握っていても、運転者がステアリングホイール12を握っていると判定(把持判定)できる。
また、検出制御部26には、センサ電極22A、22Bの各々について基準値Csが設定されており、基準値Csには、運転者がセンサ電極22A、22Bに近接していない状態における出力値Cout(静電容量C)が用いられている。検出制御部26は、センサ電極22A、22Bの静電容量Cに応じた出力値Coutと基準値Csとを比較して、センサ電極22A、22Bに運転者が近接しているか否かを判定する。このため、検出制御部26は、ステアリングホイール12に運転者の手(指)が触れているか否かの判定(タッチ判定)を行うこともできる。
ところで、検出制御部26では、予め設定されたタイミングでセンサ電極22A、22Bの各々に対する基準値Csを設定する。図4には、基準値Csの設定処理の概略が流れ図にて示されている。
検出制御部26は、車両走行に先立って動作して、図4のフローチャートを実行する。このフローチャートでは、最初のステップ100でイグニッションスイッチ28が操作されたか否かを確認する。なお、検出制御部26は、イグニッションスイッチ28が操作(オン操作)されることで動作してステップ100が実行されてもよい。
運転者によりイグニッションスイッチ28が操作されると、ステップ100において肯定判定されてステップ102に移行する。ステップ102では、センサ電極22A、22Bの静電容量Cを検出して、検出部24A、24Bの各々が出力する出力値Coutを読込む。
次のステップ104では、検出部24Aの出力値Coutと検出部24Bの出力値Coutの差ΔCを算出し、ステップ106では、算出した差ΔCが予め設定しているしきい値Cth以上か否かを確認する(ΔC≧Cth?)。
運転者は、イグニッションスイッチ28を操作する際、少なくとも片手をステアリングホイール12から離している。このため、ステアリングホイール12には、運転者の手が触れていても、片方の手が触れているのみとなる。
ここで、運転者の両手がステアリングホイール12から離れている(触れていない)と、センサ電極22A、22Bの各々に対する出力値Coutが増加しないので、出力値Coutの差ΔCは、しきい値Cthよりも小さくなる(ΔC<Cth)。これにより、ステップ106において否定判定される。
ステップ106において否定判定されると、ステップ108に移行する。このステップ108では、センサ電極22Aの出力値Coutを用いてセンサ電極22Aに対する基準値Csを設定すると共に、センサ電極22Bの出力値Coutを用いてセンサ電極22Bに対する基準値Csを設定する。
これに対して、運転者の片方の手がステアリングホイール12に触れていると、センサ電極22A、22Bの一方の出力値Coutが増加する。このため、センサ電極22A、22Bの出力値Coutの差ΔCが大きくなって、差ΔCがしきい値Cth以上となる(ΔC≧Cth、図3(A)参照)。
これにより、ステップ106において肯定判定して、ステップ110に移行する。このステップ110では、基準値Csの設定処理においてエラーが発生したとして、エラー処理を行う(エラーフラグを立てる)。このエラー処理においては、新たな基準値Csの設定を中止する。なお、検出制御部26では、エラー処理を行って基準値Csの設定を中止した場合、前回設定された基準値Csを用いて接触判定を行うようにしてもよく、運転者の両手がステアリングホイール12から離れるタイミングで改めて基準値Csの設定を行うようにしてもよい。
このように、検出制御部26では、運転者の片方の手がステアリングホイール12から離れていると判断される際、センサ電極22A、22Bの出力値Coutを用いて、運転者のもう片方の手がステアリングホイール12に触れているか否かを判断する。このため、基準値Csを用いることなく、センサ電極22A、22Bの出力値Coutから、運転者の手がステアリングホイール12に触れているか否かを的確に判定できる。しかも、運転者がステアリングホイール12に触れた際の静電容量Cfの最小の静電容量Cminを用いてしきい値Cthを設定することで、運転者がステアリングホイール12に触れているか否かを判定できる。
また、運転者がステアリングホイール12に触れていないと判定された場合、出力値Coutを用いて基準値Csを設定するので、センサ電極22A、22Bの各々について基準値Csを適切に設定できる。
さらに、検出制御部26は、運転者がステアリングホイール12に触れていると判断される場合には、基準値Csの設定を中止する。これにより、検出制御部26では、基準値Csが不適切に設定されてしまうのを抑制できて、基準値Csが不適切に設定されてしまうことにより誤判定が生じてしまうのを抑制できる。
したがって、検出制御部26は、運転者がステアリングホイール12を把持しているか否かを正確に判定できる。また、センサ電極22A、22Bにおいて基準値Csが適切に設定されていることで、検出制御部26は、運転者がステアリングホイール12に触れるタッチ操作を検出できる。これにより、自動運転モードに走行する車両において、ステアリングホイール12のタッチ操作を、車両に設けられた機器に対するスイッチ操作に適用できる。
なお、本実施の形態では、センサ電極22A、22Bの静電容量(容量値)Cを出力値Cout及び基準値Csとして適用した。しかしながら、出力値及び基準値は、電極部の静電容量の変化に比例して変化するパラメータの値又は静電容量の変化に反比例して変化するパラメータのパラメータ値が適用されてもよい。
一般に、コンデンサ回路において、コンデンサの静電容量Cを求めるためのパラメータには、回路電圧(充電電圧)V、回路電流(充電電流)I、及びコンデンサを充放電する際の周波数(スイッチ周波数)fがあり、周波数fに代えて時間(充電時間)tを用いることもできる。静電容量C、回路電圧V、回路電流I、及び周波数fの間には、I=fCVの関係があり、回路電圧V及び周波数fを一定とした場合、回路電流Iは、静電容量Cの変化に比例して変化し、静電容量Cを回路電流Iに変換して検出することができる。
ここから、静電容量に変えて、静電容量の取得に用いられる電圧V、電流I、周波数f及び時間tの各パラメータから何れかのパラメータを適用し、そのパラメータ値を出力値として用いてもよい。この場合、基準値は、出力値と同じパラメータのパラメータ値とすればよい。
静電容量Cを取得するためのパラメータを用いることで、静電容量Cを取得することなく、ステアリング体に運転者が触れているか否かを判定できて、判定のための構成を簡略化できる。
また、本実施の形態では、イグニッションスイッチ28が操作された際に、運転者がステアリングホイール12に触れているか否かの判定を行った。しかしながら、走行用の駆動源として電動機(電気モータ)を備える電気自動車やハイブリッド車においては、走行開始に先立って操作されるスタートスイッチを操作部として適用し、運転者がステアリング体に触れているか否かの判定を行うようにしてもよい。
また、本実施の形態では、イグニッションスイッチ28が操作されることで得られる出力値Coutの初期値を基準値Csに設定するように説明した。しかしながら、基準値Csは、更新されるようにしてもよい。この場合、操作部が操作された際に、運転者がステアリング体に触れていると判定された場合、基準値Csを更新せずに、それまでの基準値Csを継続して用いるようにしてもよい。
さらに、自動運転モードで走行可能な車両においては、自動運転モードでの走行中、運転者がステアリングホイール12に触れる必要がない。ここから、操作部は、インストルメントパネル等に設けられた空調装置の各種スイッチ、オーディオ装置の各種スイッチなどを適用されてもよい。これにより、自動運転モードで走行中において操作部が操作された際に、運転者がステアリング体に触れているか否かの判定を行うことができ、自動運転モードで走行中の車両において、任意のタイミングで基準値の設定を行うことができる。
また、本実施の形態では、2つのセンサ電極22A、22Bを用いた。しかしながら、電極部は、3以上であってもよい。この場合、二つずつの電極部の出力値の各々について差を算出し、算出した差がしきい値未満であるか否か(又は何れか二つの出力値の差がしきい値以上であるか否か)を判定して、操作者が電極部に近接しているか否かを判定すればよい。
10 ステアリング装置
12 ステアリングホイール(ステアリング体)
22(22A、22B) センサ電極(電極部)
24(24A、24B) 検出部
26 検出制御部(判定部、設定部)
28 イグニッションスイッチ
12 ステアリングホイール(ステアリング体)
22(22A、22B) センサ電極(電極部)
24(24A、24B) 検出部
26 検出制御部(判定部、設定部)
28 イグニッションスイッチ
Claims (5)
- 操作されることで操舵対象が操舵されるステアリング体と、
前記ステアリング体に複数設けられ、各々に操作者が近接することで静電容量が変化する電極部と、
前記ステアリング体から離れた手によって操作部が操作された際、前記電極部の各々の静電容量に応じた出力値のうちの二つの電極部の出力値の差の各々が予め設定されたしきい値未満である場合に、前記電極部の各々に操作者が近接していないと判定する判定部と、
を備えたステアリング装置。 - 前記電極部の各々に操作者が近接していないと判定された場合に、前記電極部ごとの基準値を前記電極部ごとの前記出力値に設定する設定部を含み、
前記判定部が前記電極部の各々について前記出力値と前記基準値とを対比して該電極部において操作者が近接したか否かを判定する請求項1に記載のステアリング装置。 - 前記判定部は、前記電極部の各々の静電容量に応じた出力値のうちの二つの電極部の出力値の差が前記しきい値以上である場合に、前記電極部に操作者が近接していると判定し、
前記設定部は、前記電極部に操作者が近接していると判定された場合に、前記基準値の設定を中止する請求項2に記載のステアリング装置。 - 前記操作部は、車両のイグニッションスイッチである請求項1から請求項3の何れか1項に記載のステアリング装置。
- 前記出力値には、前記静電容量の算出のための複数のパラメータのうちの一つのパラメータのパラメータ値が用いられた請求項1から請求項4の何れか1項に記載のステアリング装置。
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