JP2020082807A - ステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】より好適にステアリングを暖めながら運転者による把持状態を検出すること。【解決手段】ステアリング装置は、ステアリングの把持状態を検出すべく、そのステアリングに設けられたセンサ要素としての静電容量センサを駆動するセンサ駆動部と、このステアリングに設けられたヒータを駆動するヒータ駆動部と、を備えた制御装置を有する。また、センサ駆動部は、間隔をあけて周期的にセンサ要素の駆動を実行し、ヒータ駆動部は、そのセンサ駆動部によるセンサ駆動と交互にヒータ駆動を実行する。そして、このステアリング装置は、ステアリングが把持された状態においては、そのステアリングが把持されていない状態よりも、センサ駆動部によるセンサ駆動の間隔が拡張される構成になっている（ｔ０→ｔ１、ｔ１＞ｔ０）。【選択図】図４

Description

本発明は、ステアリング装置に関するものである。

従来、車両のステアリングには、運転者による把持状態を検出するためのセンサ要素、及び、そのステアリング（の把持部）を暖めるための発熱体（ヒータ線）が設けられたものがある。例えば、特許文献１には、サーモスタットの作動によるヒータの間欠動作が、そのステアリングに設けられたセンサ要素（静電容量センサ）を用いた把持検出に与える影響を低減する回路構成が開示されている。また、例えば、特許文献２には、そのセンサ要素の駆動とヒータの駆動とを交互に行う（択一的に切り替える）構成が開示されている。そして、これにより、ステアリングを暖めながら、精度よく、その運転者による把持状態を検出することが可能となっている。

国際公開第２０１６／１８５６５０号 特開２０１５−１２８９９３号公報

しかしながら、車両においては、あらゆる構成部品について、その更なる改善が進められている。そして、上記のようなステアリング装置についてもまた、上記従来技術の構成によって、必ずしも、その要求水準を満足するとは言い切れないことから、この点において、なお改善の余地を残すものとなっていた。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、より好適にステアリングを暖めながら運転者による把持状態を検出することのできるステアリング装置を提供することにある。

上記課題を解決するステアリング装置は、ステアリングの把持状態を検出すべく該ステアリングに設けられたセンサ要素を駆動するセンサ駆動部と、前記ステアリングに設けられたヒータを駆動するヒータ駆動部と、を備え、前記センサ駆動部は、間隔をあけて周期的に前記センサ要素の駆動を実行し、前記ヒータ駆動部は、前記センサ駆動部によるセンサ駆動と交互にヒータ駆動を実行するものであって、前記ステアリングが把持された状態においては、前記ステアリングが把持されていない状態よりも、前記センサ駆動の間隔が拡張される。

即ち、センサ駆動とヒータ駆動とが交互に実行される構成では、センサ駆動の間隔が広がることで、そのヒータ駆動の実行時間もまた長くなる。従って、上記構成によれば、運転者が把持するステアリングを効果的に暖めることができる。そして、これに併せ、ステアリングが把持されていない場合について、その省電力化を図ることができる。

上記課題を解決するステアリング装置は、車両の走行状態を判定する走行状態判定部を備え、前記車両が走行状態にあり、且つ前記ステアリングが把持された状態においては、前記車両が停止状態にあり、且つ前記ステアリングが把持されていない状態よりも、前記センサ駆動の間隔が拡張されることが好ましい。

即ち、車両が走行状態にあり、且つステアリングが把持されている状態においては、その後も、その把持状態が維持される可能性が高いと推定される。従って、このような場合に、センサ駆動の間隔を拡張し、ヒータ駆動の実行時間を長くすることで、効果的に、ステアリングを暖めることができる。

上記課題を解決するステアリング装置は、車両の走行状態を判定する走行状態判定部を備え、前記車両が走行状態にあり、且つ前記ステアリングが把持されていない状態においては、前記車両が停止状態にあり、且つ前記ステアリングが把持されていない状態よりも、前記センサ駆動の間隔が短縮されることが好ましい。

即ち、車両が走行状態にあるにも関わらず、ステアリングが把持されていない状態においては、その後、そのステアリングが把持される可能性が高いと推定される。従って、このような場合に、センサ駆動の実行頻度を高めることで、精度よく、そのステアリングの把持状態を判定することができる。

上記課題を解決するステアリング装置は、前記ステアリングの操舵角に基づき該ステアリングの操舵状態を判定する操舵状態判定部を備え、前記ステアリングが操舵された状態においては、前記ステアリングが操舵されていない状態よりも、前記センサ駆動の間隔が拡張されることが好ましい。

即ち、ステアリングが操舵された状態にある場合には、そのステアリングが把持された状態にある可能性が高いと推定される。そして、その後も、そのステアリングが把持された状態が継続する可能性が高いと推定される。従って、このような場合に、センサ駆動の間隔を拡張し、ヒータ駆動の実行時間を長くすることで、効果的に、ステアリングを暖めることができる。

上記課題を解決するステアリング装置において、前記ヒータ駆動部は、前記ステアリングが把持された状態にあることが検出された場合に、前記ヒータ駆動を開始することが好ましい。

上記構成によれば、効率的にステアリングを暖めて、その省電力化を図ることができる。
上記課題を解決するステアリング装置は、前記センサ要素が静電容量センサであることが好ましい。

即ち、センサ要素に静電容量センサを用いる構成では、例えば、ヒータ駆動とセンサ駆動とを同時に行った場合、そのステアリングの把持状態検出に影響を与える可能性が大きくなる。従って、上記構成によれば、精度よく、その把持状態検出を行うことができる。

本発明によれば、より好適にステアリングを暖めながら運転者による把持状態を検出することができる。

ステアリングの正面図。 ステアリング装置の概略構成を示すブロック図。 センサ駆動及びヒータ駆動の態様を示すタイミングチャート。 センサ駆動の間隔変更制御の態様を示すタイミングチャート。 第２の実施形態におけるステアリング装置の概略構成を示すブロック図。 第２の実施形態におけるセンサ駆動の間隔変更制御の処理手順を示すフローチャート。 第２の実施形態におけるセンサ駆動の間隔変更制御の態様を示すタイミングチャート。 第３の実施形態におけるステアリング装置の概略構成を示すブロック図。 第３の実施形態におけるセンサ駆動の間隔変更制御の態様を示すタイミングチャート。 ヒータ駆動を開始するタイミングの別例を示すタイミングチャート。

［第１の実施形態］
以下、車両のステアリング装置を具体化した第１の実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、本実施形態のステアリング１は、リング状の外形を有して車両の乗員（運転者）に把持されるリム２と、図示しないステアリングシャフトに連結されるハブ３と、このハブ３とリム２との間を略Ｔ字状に接続する３本のスポーク４と、を備えている。そして、本実施形態のステアリング１には、その運転者による把持状態を検出するためのセンサ要素（センサエレメント）１０として機能する静電容量センサ１１と、その把持部となるリム２を暖めるためのヒータ１２と、が設けられている。

具体的には、本実施形態のステアリング１において、静電容量センサ１１のセンサ電極１１ａ及びヒータ１２のヒータ線１２ａは、それぞれ、そのステアリング１の外表面を覆う表皮１ｓの内側に設けられている。尚、本実施形態のセンサ電極１１ａ及びヒータ線１２ａは、互いに独立した別体の構成を有している。また、これらのセンサ電極１１ａ及びヒータ線１２ａは、ステアリング１の延在方向、詳しくは、その環状をなすリム２の延在方向、略全域に亘って配索されている。そして、本実施形態では、これにより、ステアリング１を暖めるとともに、その運転者によるステアリング１の把持状態を検出可能なステアリング装置２０が形成されている。

詳述すると、図２に示すように、本実施形態のステアリング装置２０は、そのセンサ要素１０としての静電容量センサ１１を駆動するセンサ駆動部２１と、ヒータ１２を駆動するヒータ駆動部２２と、を備えた制御装置３０を備えている。また、この制御装置３０には、ヒータスイッチ３２が接続されている。尚、このヒータスイッチ３２は、例えば、インストルメントパネル等、車室内の乗員が操作可能な位置に設けられている。そして、本実施形態の制御装置３０は、このヒータスイッチ３２に対する操作入力に基づいて、そのヒータ駆動部２２が、ヒータ１２の駆動を実行、即ちヒータ線１２ａに対する通電を行う構成になっている。

また、図３に示すように、本実施形態の制御装置３０において、センサ駆動部２１は、間隔をあけて周期的に静電容量センサ１１の駆動を実行する構成になっている。そして、本実施形態の制御装置３０は、この周期的に行うセンサ駆動に基づく検出結果、つまりはステアリング１（のリム２）に設けられたセンサ電極１１ａの静電容量変化に基づいて、そのステアリング１の把持状態を検出する構成になっている。

さらに詳述すると、本実施形態のヒータ駆動部２２は、上記のようなセンサ駆動部２１によるセンサ駆動と交互に、そのヒータ駆動を実行する。つまり、そのセンサ駆動部２１がセンサ駆動を行わない合間の間隔において、そのヒータ駆動を実行する。そして、本実施形態のステアリング装置２０は、これにより、そのヒータ駆動の実行が静電容量センサ１１を用いたステアリング１の把持検出に与える影響を抑える構成になっている。

また、図４に示すように、本実施形態の制御装置３０は、その静電容量センサ１１を用いた検出結果に基づいて、ステアリング１が把持された状態にあると判定した場合には、そのステアリング１が把持されていない状態よりもセンサ駆動部２１によるセンサ駆動の実行周期Ｔを長くする。そして、本実施形態のステアリング装置２０においては、これにより、そのセンサ駆動の間隔が「ｔ０」から「ｔ１」に拡張される構成になっている（ｔ１＞ｔ０）。

次に、本実施形態の作用・効果について説明する。
（１）即ち、上記のようにセンサ駆動とヒータ駆動とが交互に実行される構成では、センサ駆動の間隔が広がることで（ｔ０→ｔ１）、そのヒータ駆動の実行時間もまた長くなる（ヒータ駆動を実行する割合が増加する）。その結果、その運転者が把持するステアリング１を効果的に暖めることができる。そして、これに併せ、ステアリング１が把持されていない場合について、その省電力化を図ることができる。

（２）また、センサ要素１０に静電容量センサ１１を用いる構成では、例えば、ヒータ駆動とセンサ駆動とを同時に行った場合、そのステアリング１の把持状態検出に影響を与える可能性が大きくなる。従って、上記構成によれば、精度よく、その把持状態検出を行うことができる。

（３）センサ電極１１ａとヒータ線１２ａとが別体に構成される。これにより、より効果的に、そのヒータ駆動の実行が静電容量センサ１１を用いたステアリング１の把持検出に与える影響を抑えることができる。

［第２の実施形態］
以下、車両のステアリング装置を具体化した第２の実施形態を図面に従って説明する。尚、説明の便宜上、上記第１の実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して、その説明を省略することとする。

図５に示すように、本実施形態の制御装置３０Ｂは、上記第１の実施形態における制御装置３０（図２参照）と同様、センサ駆動部２１Ｂ及びヒータ駆動部２２Ｂを備えている。また、本実施形態のステアリング装置２０Ｂにおいて、この制御装置３０Ｂには、車速Ｖが入力されるようになっている。そして、本実施形態の制御装置３０Ｂは、この車速Ｖに基づいて、その車両の走行状態を判定する走行状態判定部３３を備えている。

具体的には、本実施形態の走行状態判定部３３は、車速Ｖが所定速度Ｖ０を超える場合（Ｖ＞Ｖ０）に、その車両が走行状態にあると判定する。また、走行状態判定部３３は、その車速Ｖが所定速度Ｖ０以下である場合（Ｖ≦Ｖ０）に、車両が停止状態にあると判定する。そして、本実施形態の制御装置３０Ｂは、この走行状態判定部３３の判定結果に基づいて、そのセンサ駆動部２１Ｂによるセンサ駆動の間隔を変化させる構成になっている。

詳述すると、図６のフローチャートに示すように、本実施形態の制御装置３０Ｂは、車両が走行状態にない、つまり停止状態にある場合（ステップ１０１：ＮＯ）、センサ駆動の間隔が「ｔ２」となるように、そのセンサ駆動の実行周期Ｔを設定する（基本間隔、ステップ１０２）。また、上記ステップ１０１において、車両が走行状態にあると判定した場合（ステップ１０１：ＹＥＳ）、本実施形態の制御装置３０Ｂは、続いて、そのステアリング１が把持された状態にあるか否かを判定する（ステップ１０３）。更に、制御装置３０Ｂは、このステップ１０３において、ステアリング１が把持された状態にある場合（ステップ１０３：ＹＥＳ）、そのセンサ駆動の間隔が上記基本間隔「ｔ２」よりも長い「ｔ３」に拡張されるように、このセンサ駆動の実行周期Ｔを設定する（ｔ３＞ｔ２，間隔拡張、ステップ１０４）。そして、本実施形態の制御装置３０Ｂは、上記ステップ１０３において、ステアリング１が把持された状態にない場合（ステップ１０３：ＮＯ）には、そのセンサ駆動の間隔が上記基本間隔「ｔ２」よりも短い「ｔ４」に短縮されるように、このセンサ駆動の実行周期Ｔを設定する構成になっている（ｔ４＜ｔ２，間隔短縮、ステップ１０５）。

例えば、図７に示すように、車両が停止状態にあり、且つステアリング１が把持されていない状態においては、そのセンサ駆動部２１Ｂによるセンサ駆動の間隔は、基本間隔となる「ｔ２」となっている。また、その後、車両が走行状態にあることが検知されると、ステアリング１が把持された状態にないこととの組み合わせによって、そのセンサ駆動の間隔が短縮される（ｔ２→ｔ４）。そして、その後、ステアリング１が把持された状態にあることが検出されることで、そのセンサ駆動の間隔が拡張される構成になっている（ｔ４→ｔ３）。

即ち、車両が走行状態にあり、且つステアリング１が把持されている状態においては、その後も、その把持状態が維持される可能性が高いと推定される。従って、このような場合に、センサ駆動の間隔を拡張し、ヒータ駆動の実行時間を長くすることで、効果的に、ステアリング１を暖めることができる。

また、車両が走行状態にあるにも関わらず、ステアリング１が把持されていない状態においては、その後、そのステアリング１が把持される可能性が高いと推定される。従って、このような場合に、センサ駆動の実行頻度を高めることで、精度よく、そのステアリングの把持状態を判定することができる。

［第３の実施形態］
以下、車両のステアリング装置を具体化した第３の実施形態を図面に従って説明する。尚、説明の便宜上、上記第１の実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して、その説明を省略することとする。

図８に示すように、本実施形態の制御装置３０Ｃもまた、上記第１の実施形態における制御装置３０（図２参照）と同様、センサ駆動部２１Ｃ及びヒータ駆動部２２Ｃを備えている。また、本実施形態のステアリング装置２０Ｃにおいて、この制御装置３０Ｃには、ステアリング１の操舵角θｓが入力されるようになっている。そして、この制御装置３０Ｃは、この操舵角θｓに基づいて、そのステアリング１の操舵状態を判定する操舵状態判定部３４を備えている。

本実施形態の制御装置３０Ｃにおいて、この操舵状態判定部３４は、操舵角θｓ（の絶対値）が所定角度範囲を超える場合（｜θｓ｜＞θ０）に、ステアリング１が操舵された状態にあると判定する。また、操舵角θｓ（の絶対値）が所定の角度範囲内にある場合（｜θｓ｜≦θ０）に、そのステアリング１が操舵されていない状態にあると判定する。そして、本実施形態の制御装置３０Ｃは、この操舵状態判定部３４の判定結果に基づいて、そのセンサ駆動部２１Ｃによるセンサ駆動の間隔を変化させる構成になっている。

具体的には、図９に示すように、本実施形態の制御装置３０Ｃは、操舵角θｓ（の絶対値）の増加により、運転者によりステアリング１が操舵された状態にあることが検知された場合に、そのステアリング１が操作されていない状態よりもセンサ駆動部２１Ｃによるセンサ駆動の実行周期Ｔを長くする。そして、本実施形態のステアリング装置２０Ｃにおいては、これにより、そのセンサ駆動の間隔が「ｔ５」から「ｔ６」に拡張される構成になっている（ｔ６＞ｔ５）。

即ち、ステアリング１が操舵された状態にある場合には、そのステアリング１が把持された状態にある可能性が高いと推定される。そして、その後も、そのステアリング１が把持された状態が継続する可能性が高いと推定される。従って、このような場合に、センサ駆動の間隔を拡張し、ヒータ駆動の実行時間を長くすることで、効果的に、ステアリング１を暖めることができる。

なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

・上記各実施形態では、ヒータスイッチ３２に対する操作入力に基づいて、そのヒータ駆動が実行されることとしたが、図１０に示すように、ステアリングが把持された状態にあることが検出された場合に、そのヒータ駆動が開始される構成であってもよい。これにより、効率的にステアリング１を暖めて、その省電力化を図ることができる。そして、この場合、ヒータスイッチ３２を備えていない構成であってもよい。

・上記第２の実施形態では、走行状態判定部３３は、車速Ｖが所定速度Ｖ０を超える場合（Ｖ＞Ｖ０）に、その車両が走行状態にあると判定することとした。しかし、これに限らず、車両の走行判定は、例えば、ブレーキ信号及びパーキングブレーキ信号、或いはアクセル開度やシフト状態等、車両の制御信号や状態量を用いて行ってもよい。そして、上記第３の実施形態においてもまた、その他の車両状態量や制御信号を用いて、そのステアリング１の操舵状態を判定する構成であってもよい。

・上記第２の実施形態については、車両が停止状態にある場合にも、ステアリング１が把持されることにより、そのステアリング１が把持されていない状態よりも、センサ駆動の間隔が拡張される構成であってもよい。そして、車両が走行状態にあることを条件として、ステアリング１が把持されることによりセンサ駆動の間隔が拡張される構成、即ち車両が停止状態にある場合には、センサ駆動の間隔が拡張されない構成であってもよい。

・上記各実施形態では、静電容量センサ１１のセンサ電極１１ａとヒータ１２のヒータ線１２ａとが別体に構成されることとした。しかし、これに限らず、そのセンサ電極１１ａとヒータ線１２ａとが回路的に接続された構成に適用してもよい。そして、そのセンサ電極１１ａがヒータ線１２ａとして機能する構成に適用してもよい。

・上記実施形態では、センサ電極１１ａ及びヒータ線１２ａは、ステアリング１の延在方向、詳しくは、その把持部となるリム２の延在方向、略全域に亘って配索されることとしたが、ステアリング１に設けるセンサ要素１０及びヒータ１２の数、及び配置については任意に変更してもよい。

・上記各実施形態では、ステアリング１の把持状態を検出するためのセンサ要素１０には、静電容量センサ１１が用いられることとしたが、例えば、感圧センサ等、その他のセンサ要素１０を用いる構成に適用してもよい。そして、ヒータ１２についてもまた、例えば、ペルチェ素子等の熱電素子を用いて形成する構成であってもよい。

・センサ駆動の間隔変更に加え、ヒータ駆動の態様、詳しくは、その通電電流量を変更する構成としてもよい。例えば、センサ駆動の間隔を拡張した場合に、ヒータ１２に対する通電電流量を低減することで、温度の上がり過ぎを防止することができる。また、反対に、間隔の拡張に合わせて、ヒータ１２に対する通電電流量を増大させることにより、速やかにステアリング１を暖めることができる。更に、センサ駆動の間隔を短縮した場合に、これに合わせてヒータ１２に対する通電電流量を低減することで、より一層の省電力化を図ることができる。そして、反対に、ヒータ１２に対する通電電流量を増大させることで、温度の低下を防止することができる。

次に、上記実施形態及び変更例から把握できる技術的思想について記載する。
（イ）前記センサ要素は、静電容量センサであって、該静電容量センサと前記ヒータとが別体に設けられていること、を特徴とするステアリング装置。これにより、より効果的に、そのヒータ駆動の実行が静電容量センサを用いたステアリングの把持検出に与える影響を抑えることができる。

１…ステアリング、１ｓ…表皮、２…リム、３…ハブ、４…スポーク、１０…センサ要素、１１…静電容量センサ、１１ａ…センサ電極、１２…ヒータ、１２ａ…ヒータ線、２０，２０Ｂ，２０Ｃ…ステアリング装置、２１，２１Ｂ，２１Ｃ…センサ駆動部、２２，２２Ｂ，２２Ｃ…ヒータ駆動部、３０，３０Ｂ，３０Ｃ…制御装置、３２…ヒータスイッチ、３３…走行状態判定部、３４…操舵状態判定部、Ｔ…実行周期、ｔ０，ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４，ｔ５，ｔ６…間隔、Ｖ…車速、Ｖ０…所定速度、θｓ…操舵角、θ０…所定角度。

Claims (6)

1. ステアリングの把持状態を検出すべく該ステアリングに設けられたセンサ要素を駆動するセンサ駆動部と、
   前記ステアリングに設けられたヒータを駆動するヒータ駆動部と、を備え、
   前記センサ駆動部は、間隔をあけて周期的に前記センサ要素の駆動を実行し、
   前記ヒータ駆動部は、前記センサ駆動部によるセンサ駆動と交互にヒータ駆動を実行するものであって、
   前記ステアリングが把持された状態においては、前記ステアリングが把持されていない状態よりも、前記センサ駆動の間隔が拡張されるステアリング装置。
2. 請求項１に記載のステアリング装置において、
   車両の走行状態を判定する走行状態判定部を備え、
   前記車両が走行状態にあり、且つ前記ステアリングが把持された状態においては、前記車両が停止状態にあり、且つ前記ステアリングが把持されていない状態よりも、前記センサ駆動の間隔が拡張されること、を特徴とするステアリング装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載のステアリング装置において、
   車両の走行状態を判定する走行状態判定部を備え、
   前記車両が走行状態にあり、且つ前記ステアリングが把持されていない状態においては、前記車両が停止状態にあり、且つ前記ステアリングが把持されていない状態よりも、前記センサ駆動の間隔が短縮されること、を特徴とするステアリング装置。
4. 請求項１〜請求項３の何れか一項に記載のステアリング装置において、
   前記ステアリングの操舵角に基づき該ステアリングの操舵状態を判定する操舵状態判定部を備え、
   前記ステアリングが操舵された状態においては、前記ステアリングが操舵されていない状態よりも、前記センサ駆動の間隔が拡張されること、を特徴とするステアリング装置。
5. 請求項１〜請求項４の何れか一項に記載のステアリング装置において、
   前記ヒータ駆動部は、前記ステアリングが把持された状態にあることが検出された場合に、前記ヒータ駆動を開始すること、を特徴とするステアリング装置。
6. 請求項１〜請求項５の何れか一項に記載のステアリング装置において、
   前記センサ要素が静電容量センサであること、を特徴とするステアリング装置。