JP5947919B2 - 静電容量センサ及びステアリング - Google Patents
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Description
[1−1.第1の実施形態に係る静電容量センサの動作原理]
以下、本発明の第1の実施形態に係る静電容量センサについて説明する。本実施形態に係る静電容量センサの動作原理について、図1を参照して説明する。本実施形態に係る静電容量センサは、乗員の手と、静電容量センサ中の電極との間の静電容量の変化を検知することによって、乗員の手がステアリングに触れているか否かを検出するものである。即ち、図1(a)に示す通り、乗員の手がステアリングから離れている状態では、静電容量センサは、車体と金属箔との間の静電容量を検知する。しかしながら、図1(b)に示す通り、乗員の手がステアリングに近付くと、静電容量センサと車体の間に乗員が介在することになるので、静電容量センサで検知される静電容量が変化する。従って、静電容量センサによって検知された静電容量が所定の閾値以上になった場合には、乗員の手がステアリングに触れていると判断することが可能である。
図2は、本実施形態に係るステアリングの概略図である。ステアリング1のホイール11内部には、本実施形態に係る静電容量センサ2が配置される。本実施形態において、静電容量センサ2は、ホイール11の上部から右側に約120°分の範囲と、左側に約120°分の範囲とに、独立して設けられ、それぞれの範囲について、乗員の両手のそれぞれが接触しているか否かを検知する。また、ホイール11の下側約120°分の範囲には、静電容量センサ2が設けられていない。これは、ホイール11の下側には乗員の足が接触するおそれがあり、これによってホイール11に乗員の手が接触しているとの誤検知を生じるおそれがあるためである。左右に配置された静電容量センサ2は、それぞれコンタクト配線2aを介してステアリングコラム12内に配置された制御装置3に接続される。コンタクト配線2aは、ステアリングコラム12に対応する位置に設けられるのが好ましい。これにより無駄な端子部や配線を不要とすることができるからである。
本実施形態に係る静電容量センサ2は、メンブレン又はFPC(Flexible Printed Circuit)等、可撓性を有する基板上に形成された構成を有する。従って、金属箔等を用いて静電容量センサを構成する場合と比較して自由な形状に構成することが可能である。本実施形態に係る静電容量センサ2は、ステアリングコア111に取り付けられていない状態においては、図5に示す通り、第1部分2cの両側に第1部分2cの延びる方向と直交する方向に延びる複数の切れ込み2bを有することによって、第2部分2dが分割され、第1部分2cの両側(上下方向のそれぞれ)に複数の第2部分2dが形成される。複数の切れ込み2bを有することにより、他の部分が重なることなく環状のステアリングコア111にフィットしてステアリングコア111の全面を覆う事が可能な様に形成される。換言すると、静電容量センサ2は、ホイール11の延びる方向、則ちホイール11の外周部分に沿って延びる第1部分2cと、この第1部分2cの延びる方向と直交する方向に延出する複数の第2部分2dとを有する。第2部分2dは台形状に形成され、先端部分が基端部分と比較して細くなる。
図8は、第1の実施形態に係る静電容量センサ2の可撓性基板21と、表面配線層221を示す平面図である。可撓性基板21は、例えばポリイミドやPETの様な薄くて可撓性のあるフィルムが用いられ、例えば打ち抜き工程により、図5を用いて説明した形状に形成される。また表面配線層221には、銀(Ag)や銅(Cu)等が用いられ、外形形状に沿って形成される。即ち、上述した第2部分2dに該当する部分21dにも表面配線層221が形成される。従って、静電容量の検知範囲が密になり、きめ細かな検出が実現される。また、表面配線層221は、可撓性基板21の形状を縁取りする様な配線を有しており、例えばこの配線が一か所断線した様な場合にも、他の経路を通じて検知信号を制御部3に送信することが可能である。また、配線が可撓性基板21の外形を縁取りする様な形状なので、最大限検知エリアが広がり、検知感度が向上する。更に、本実施形態に係る静電容量センサ2はメンブレン又はFPCから形成することが可能であるため、金属テープを巻き付ける方法と比較して自由なパターニングが可能である。従って、有効な範囲のみに金属を配置することによって材料費の削減をすることが可能である。また、本実施形態においては表面配線層221を自由にパターニングすることが可能であり、例えば可撓性基板21の形状を縁取りする様な配線の内側に、後述する裏面配線層251のメッシュ部251bの様なパターンを有するメッシュ部を設けることも可能である。この場合には、より好適に乗員の手の位置を検出することが可能であると考えられる。また、この様なメッシュ部は、例えば銀(Ag)や銅(Cu)をベタ塗りする様な場合と比較して、安価に製造することが可能である。更に、例えば電極層222を省略して表面配線層221のみから静電容量検出電極22を構成する場合には、表面配線221に上記メッシュ部を設けることにより、検出範囲を狭めることなく製造工程を削減することが可能である。
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。本発明に係るステアリングは基本的には第1の実施形態に係るステアリング1とほぼ同様に構成されるが、図14に示す通り、本実施形態においてはステアリングコア111と静電容量センサ2との間に、静電容量センサ2の検知信号に応じて発熱するヒータ114を更に有している。この様な構成においてはヒータ114をシールド電極25よりも内側に配置する為、ヒータ114による検知信号の影響を排除して乗員の手がホイール11に触れているか否かを検知することが可能である。また、第1の実施形態と同様、本実施形態においても静電容量センサ2をホイール11の二つの領域に分割して配置しているため、本実施形態においては乗員の手が接触している領域についてのみヒータをONにすることが可能であり、低消費電力化が可能である。
次に、本発明のその他の実施形態について説明する。図5において、本発明に係る静電容量センサの平面形状の一例を示したが、静電容量センサ2の平面形状は必ずしも図5に示す形状と同様にする必要は無く、複数の切れ込み2bを有することによってステアリングコア111に巻き付けることが可能な形状であれば、採用可能である。例えば第1の実施形態においてはホイール11の延びる方向に沿う第1部分2cの両側からホイール11の延びる方向と交差する方向に第2部分2dが延出する形状を採用していたが、図15に示す通り、静電容量センサ2Aは、ホイール11に沿って延びる第1部分2Acとその片側のみから第1部分と直交するように延出させた第2部分2Adとで構成することも可能である。第2部分2Adは、第1部分2Acから離れるに従い、幅が細くなり、中間部分からは逆に幅が広くなって末端で一番太くなるように形成されている。この実施形態でも、第1部分2Acがステアリングコア111の最外周に装着され、第2部分2Adの最も幅が狭い部分がステアリングコア111の最内周に装着される。この実施形態によれば、第1部分2Acの片側からしか第2部分2Adが設けられていないので、ステアリングコア111への装着が更に容易になる。また、第2部分2Adをステアリングコア111に巻きつけた際に、最も検知が難しくなるステアリングコア111の内周に確実に静電容量検知電極22を設けることができるので、検出感度が向上する。なお、第1の実施形態においては第2部分2Adが、先端部分が基端部分よりも細い台形状に形成されるが、図16及び図17に示す通り、静電容量センサ2B,2Cとして、第2部分2Bd,2Cdの幅を先端部分の幅に合わせ、短冊状に形成することも可能である。このような形状であると、加工が容易になる。
Claims (13)
- ステアリングに装着される静電容量センサであって、
絶縁性を有する可撓性基板と、
前記可撓性基板の上に設けられた静電容量検出電極と
を有し、
前記ステアリングのホイールの延びる方向に沿う第1部分と、ステアリングのホイールの延びる方向と交差する方向に前記第1部分から延出する第2部分とを有し、ステアリングコアを全面的に覆う様に形成されている
ことを特徴とする静電容量センサ。 - 前記第1部分及び第2部分の少なくとも一方が、複数に分割されている
ことを特徴とする請求項1記載の静電容量センサ。 - 前記可撓性基板の裏面に、シールド電極を有することを特徴とする請求項1記載の静電容量センサ。
- 前記静電容量検出電極は、前記第2部分にも形成されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項記載の静電容量センサ。
- 前記静電容量検出電極は、前記可撓性基板を縁取りする形状の配線を有することを特徴とする請求項4記載の静電容量センサ。
- 前記静電容量検出電極は、前記ステアリングのホイールの延びる方向と交差する方向に複数に分割され、隣接する静電容量検出電極は、それぞれ独立して静電容量を検出可能に構成されていることを特徴とする請求項1記載の静電容量センサ。
- 前記静電容量検出電極は、前記隣接する静電容量検出電極同士がそれぞれ異なる組に属するように複数の組に分割され、
同一の組に属する複数の静電容量検出電極は共通接続されている
ことを特徴とする請求項6記載の静電容量センサ。 - ステアリングコアと、
このステアリングコアに装着される静電容量センサとを備えたステアリングにおいて、
前記静電容量センサは、
絶縁性を有する可撓性基板と、
前記可撓性基板の上に設けられた静電容量検出電極と、
を有し、
ステアリングのホイールの延びる方向に沿う第1部分と、前記ステアリングのホイールの延びる方向と交差する方向に前記第1部分から延出する第2部分とを有し、前記ステアリングコアを全面的に覆う様に形成されている
ことを特徴とするステアリング。 - 前記可撓性基板の裏面に、シールド電極を有することを特徴とする請求項8記載のステアリング。
- 前記ステアリングコアと前記静電容量センサとの間に、前記静電容量センサの検知信号に応じて発熱するヒータを有する事を特徴とする請求項9記載のステアリング。
- 前記ステアリングコアに、前記静電容量センサを覆う緩衝材が装着されていることを特徴とする請求項8〜10のいずれか1項記載のステアリング。
- 前記静電容量検出電極は、前記ステアリングのホイールの延びる方向と交差する方向に複数に分割され、隣接する静電容量検出電極は、それぞれ独立して静電容量を検出可能に構成されていることを特徴とする請求項8記載のステアリング。
- 前記静電容量検出電極は、前記隣接する静電容量検出電極同士がそれぞれ異なる組に属するように複数の組に分割され、
同一の組に属する複数の静電容量検出電極は共通接続されている
ことを特徴とする請求項12記載のステアリング。
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