JP6193809B2 - Steering device and transportation device - Google Patents
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Description
本発明は、配線パターンを埋設したステアリングホイールを備える操舵装置及び、配線パターンを埋設した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 steering apparatus including a steering wheel having a wiring pattern embedded therein, and a transportation apparatus including a steering wheel having a wiring pattern embedded therein.
近年、人間や貨物を輸送するための、例えば自動車等の車両、鉄道、飛行機、船舶等の運輸装置の操舵装置を操作している操作者が居眠りすることによる事故を防止するため、操作者が眠っていないか否かを検査する手段の必要性が高まっている。 In recent years, in order to prevent accidents caused by sleep of an operator operating a steering device of a transportation device such as a vehicle such as an automobile, a railway, an airplane, or a ship for transporting humans or cargo, There is a growing need for a means of testing whether or not you are asleep.
例えば、特許文献1には、操作者の手と車両の操舵装置との間の接触を連続的にモニタリングする技術が開示されている。以下に具体的に説明する。
For example,
従来の操舵装置は、第1の周波数f1を有する第1の信号を発生する第1の発振器OSC1と、第2の周波数f2を有する第2の信号を発生する第2の発振器OSC2と、第1の信号の周波数f1と第2の信号の周波数f2の差の絶対値を形成するミキサMIXと、差の絶対値を出力電圧Uに変換する周波数−電圧変換器と、を備えている。車両を操作している操作者の手が操舵装置のステアリングホイールに接触すると第1の信号の周波数f1は変化する。よって、ミキサMIXが形成する、第1の周波数f1と第2の周波数f2の差の絶対値は変化するので、これに基づく出力電圧Uをモニタリングすることにより、車両の操作者の手がステアリングホイール上に存在しているか否かを判別している。 The conventional steering apparatus includes a first oscillator OSC1 that generates a first signal having a first frequency f1, a second oscillator OSC2 that generates a second signal having a second frequency f2, and a first oscillator OSC2. A mixer MIX that forms an absolute value of the difference between the frequency f1 of the second signal and the frequency f2 of the second signal, and a frequency-voltage converter that converts the absolute value of the difference into an output voltage U. When the operator's hand operating the vehicle contacts the steering wheel of the steering device, the frequency f1 of the first signal changes. Therefore, the absolute value of the difference between the first frequency f1 and the second frequency f2 formed by the mixer MIX changes. By monitoring the output voltage U based on this, the hand of the vehicle operator can control the steering wheel. It is determined whether or not it exists above.
しかしながら、特許文献1で開示された従来技術は、ステアリングホイールに1つの配線パターンしか埋設されていないので、操作者の手ではなく足が操舵装置のステアリングホイールに接触していた場合も、第1の信号の周波数f1は変化してしまい、操作者の手がステアリングホイール上に存在していると誤認識してしまうという問題がある。
However, since the conventional technique disclosed in
そこで、本発明は、操作者の足がステアリングホイールに接触していた場合に、操作者の手がステアリングホイールに接触していると誤認識する可能性が低減すると共に、操作者の手がステアリングホイールに接触しているときに手の接触を正確に検出する認識性能が向上した操舵装置及び運輸装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention reduces the possibility of erroneous recognition that the operator's hand is in contact with the steering wheel when the operator's foot is in contact with the steering wheel. An object of the present invention is to provide a steering device and a transportation device with improved recognition performance for accurately detecting hand contact when touching a wheel.
本願の第1の発明は、ステアリングホイールと、ステアリングホイールの径方向における内周部と外周部のうち主として内周部に埋設された第1配線パターンと、第1配線パターンからの信号を受理して処理する制御部と、を備える操舵装置である。 The first invention of the present application receives a steering wheel, a first wiring pattern embedded mainly in an inner peripheral portion and an outer peripheral portion in the radial direction of the steering wheel, and a signal from the first wiring pattern. And a control unit that performs processing.
本願の第2の発明は、ステアリングホイールと、ステアリングホイールの径方向における内周部と外周部のうち主として内周部に埋設された第1配線パターンと、第1配線パターンからの信号を受理して処理することにより、ステアリングホイールの操作者が内周部に触れているか否かを判別する制御部と、を備えた運輸装置である。 The second invention of the present application receives a steering wheel, a first wiring pattern embedded mainly in an inner peripheral portion and an outer peripheral portion in the radial direction of the steering wheel, and a signal from the first wiring pattern. And a control unit that determines whether or not the operator of the steering wheel is touching the inner peripheral part by performing the above process.
本発明によると、操作者の足がステアリングホイールに接触していた場合に、操作者の手がステアリングホイールに接触していると誤認識する可能性が低減すると共に、操作者の手がステアリングホイールに接触しているときに手の接触を正確に検出する認識性能が向上した操舵装置及び運輸装置を提供することができる。 According to the present invention, when the operator's foot is in contact with the steering wheel, the possibility of erroneous recognition that the operator's hand is in contact with the steering wheel is reduced, and the operator's hand is in the steering wheel. Thus, it is possible to provide a steering device and a transportation device with improved recognition performance for accurately detecting a hand contact when touching the vehicle.
以下、図面を参照して本発明の第1、第2、及び第3実施形態における操舵装置及び運輸装置の構成について説明する。いずれも、一例として運輸装置のうち車両に本発明を適用したものである。
(第1実施形態)
図1は、本発明の実施形態による操舵装置及びその周辺部の模式図である。車両(運輸装置)1は、操舵装置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75、運転座席76、助手席77、第2制御部8、フロントガラス79を備えている。スピーカ3及び表示装置4は注意喚起装置の一例である。また、操舵装置2は第1制御部24を内蔵している。第1制御部24及び第2制御部8は制御部の一例である。
Hereinafter, the configuration of the steering device and the transport device in the first, second, and third embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In either case, the present invention is applied to a vehicle in a transport device as an example.
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic diagram of a steering apparatus and its peripheral part according to an embodiment of the present invention. The vehicle (transportation device) 1 includes a
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と電気的に接続し、図示しない接続線を介して表示装置4と電気的に接続している。
The
図2は、操舵装置2の正面図である。操舵装置2は、円環状をしたステアリングホイール21と、操舵装置2の中央部に位置するパッド22と、ステアリングホイール21とパッド22を連結するスポーク23と、パッド22の内部に配設された第1制御部24とを有している。
FIG. 2 is a front view of the
ステアリングホイール21の径方向における内周部21I(図2のI−I線断面図である図3参照)である第1領域21aには第1配線パターン21Aが埋設されている。一方、ステアリングホイール21の径方向における外周部21O(図3参照)である第2領域21bには第1配線パターン21Aと絶縁された第2配線パターン21Bが埋設されている。また、図2において、4つのスポーク23のうちの2つの内部には、複数の接続線29が配設されている。そして、接続線29を介して第1配線パターン21A及び第2配線
パターン21Bは第1制御部24と電気的に接続している。
A
なお、図2においては、理解を容易にするため、埋設されている第1配線パターン21A及び第2配線パターン21Bを図示せず、便宜上、第1及び第2領域21a、21bの境界を点線で示している。
In FIG. 2, for easy understanding, the embedded
図3は、図2のI−I線断面図である。ステアリングホイール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、樹脂層21Gの周囲を取り巻くように接着固定されている不織布21Hとを備えている。不織布21Hには第1配線パターン21Aと第2配線パターン21Bが縫い付けられている。さらに、例えば革、木材、樹脂等からなる表層21Jが不織布21Hを被覆している。
3 is a cross-sectional view taken along the line II of FIG. The
なお、図3においては、第1配線パターン21Aと第2配線パターン21Bの埋設状態を理解し易くするため、本来的には不織布21Hに隠れているため点線で示すべき部分もすべて実線で示している。第1配線パターン21Aと第2配線パターン21Bは、ステアリングホイール21の表層21Jの表面に沿って埋設されている。
In FIG. 3, in order to make it easy to understand the embedded state of the
図4は、本実施形態の操舵装置2の配線パターン21A、21Bを説明する部分正面図である。本実施形態ではステアリングホイール21を暖めるためのハンドルヒータ用のヒータパターンを第1配線パターン21Aと第2配線パターン21Bに流用している。第1配線パターン21Aと第2配線パターン21Bはそれぞれ、途中で2本に分岐していない、いわゆる一筆書き状をしており、不織布21Hに縫い付けられて不織布21Hと一体化したヒータエレメント21HEを構成している。なお、図4では第1配線パターン21Aと第2配線パターン21Bの形状を理解し易くするために、それぞれのパターンを簡略化している。
FIG. 4 is a partial front view for explaining the
本発明において、「中立位置」とは、車両が直進するようにタイヤが操舵された際の操舵装置の位置(操舵角に関する位置)のことをいう。また、車両に限らず、輸送装置が直進するように操舵された際の操舵装置の位置である。 In the present invention, the “neutral position” refers to the position of the steering device (position related to the steering angle) when the tire is steered so that the vehicle goes straight. Moreover, it is a position of the steering device when the transportation device is steered so as to go straight ahead, not limited to the vehicle.
図4において不織布21Hの紙面左側の矩形部は、中立位置におけるステアリングホイール21の上側部21U(図2参照)において樹脂層21Gに接着固定されることとなる上側部用不織布部21HUである。第1配線パターン21Aがステアリングホイール21の内周部21Iに位置すると共に、第2配線パターン21Bがステアリングホイール21の外周部21Oに位置するように、不織布21Hの上側部用不織布部21HUのX方向における両方の端21H1を図3における内周部21Iの頂部21IT近傍に配置して、上側部用不織布部21HUを樹脂層21Gに接着固定している。
In FIG. 4, the rectangular portion on the left side of the
図5は、本実施形態の操舵装置2の主要部の正面図である。不織布21Hの中央部には第1制御部24が配置されている。そして不織布21Hの紙面左側にある上側部用不織布部21HUには、中立位置におけるステアリングホイール21の上側部21Uに埋設される第1及び第2配線パターン21A、21Bが縫い付けられている。一方、不織布21Hの紙面右側の下側部用不織布部21HLには中立位置におけるステアリングホイール21の下側部21L(図2参照)に埋設される第1及び第2配線パターン21A、21Bが縫い付けられている。すなわち、不織布21Hには2つの第1配線パターン21Aと2つの第2配線パターン21Bが縫い付けられている。第1配線パターン21Aと第2配線パターン21Bは接続線29を介して第1制御部24と電気的に接続している。不織布21Hを上側部用不織布部21HUと下側部用不織布部21HLという2つの領域に分けて配線パターンを具備させているので、不織布21Hに例えば図5の紙面右側の矩形部を設けず、紙面左側の矩形部に全ての配線パターンを縫い付けた場合と比べて不織布21Hを樹脂
層21Gに巻きつけ易いという効果が得られる。
FIG. 5 is a front view of the main part of the
また、図5に示すように、第1及び第2配線パターン21A、21Bとして兼用するヒータパターンは、ヒータ温度分布を均一化するため緻密に縫い合わされている。後に動作原理の説明で詳述するが、このようにステアリングホイール21の表層21Jの表面に沿って配線パターンを緻密に埋設することによって静電容量の計測に関する感度が向上する。
Further, as shown in FIG. 5, the heater patterns that are also used as the first and
図6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は、第1センサ部(図示せず)にて第1配線パターン21Aの静電容量C1を計測し、第2センサ部(図示せず)にて第2配線パターン21Bの静電容量C2を計測し、処理部(図示せず)にて静電容量C1、C2の大きさに応じたアナログ電圧信号を生成し、そのアナログ電圧信号を信号SG1として車両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、入力された信号SG1に基づいて操作者の手のステアリングホイール21に対する接触状態を演算処理し、車両1に設けられたスピーカ3、表示装置4にそれぞれ信号SG2、SG3を出力する。信号SG2、SG3をそれぞれ受けたスピーカ3、表示装置4はそれに応じた動作を行う。なお、信号SG2、SG3の内容については、図7の説明部分で詳述するので、ここでは省略する。
FIG. 6 is a block diagram of the
なお、図6においては、中立位置におけるステアリングホイール21の上側部21Uに埋設される第1及び第2配線パターン21A、21Bと下側部21Lに埋設される第1及び第2配線パターン21A、21Bとを区別せずに表示している。
In FIG. 6, the first and
ここで、本発明の動作原理について説明する。操舵装置2は配線パターンとGND(ステアリングホイール内の金属部材)との間で静電容量をもっているが、操舵装置2の操作者の手がステアリングホイール21に接近して内周部21Iと外周部21Oに触れると、第1配線パターン21Aと手との静電容量が増加するので第1センサ部からみた第1配線パターン21Aの静電容量C1は増加する。同様に、第2配線パターン21Bと手との静電容量も増加するので、第2センサ部からみた第2配線パターン21Bの静電容量C2も増加する。よって、第1制御部24が、第1配線パターン21Aの静電容量C1と、第2配線パターン21Bの静電容量C2を計測し、処理部にて処理して第1信号SG1(アナログ電圧信号)を生成し、第2制御部8が第1信号SG1を連続的にモニタリングしてその増加量を演算することにより、操作者の手がステアリングホイール21の内周部21Iと外周部21Oに触れているのか否かを判別することができる。なお、操作者の手がステアリングホイール21を覆う面積が大きいほど静電容量C1、C2の増加量が大きくなる。
Here, the operation principle of the present invention will be described. The
例えば、操舵装置2の操作者がステアリングホイール21をしっかり把持した場合、すなわち、操作者の手がステアリングホイール21の内周部21I及び外周部21Oと接触した場合には、内周部21Iに埋設された第1配線パターン21Aの静電容量C1及び外周部21Oに埋設された第2配線パターン21Bの静電容量C2が共に増加するので、第2制御部8はその増加量を検出して操作者の手がステアリングホイール21の内周部21I及び外周部21Oと接触していることを正しく判別・認識することができる。
For example, when the operator of the
また、例えば、操舵装置2の操作者が手でステアリングホイール21を握らず、足のみがステアリングホイール21と接触した場合には、足はステアリングホイール21の外周部21Oには接触するが、物理的にステアリングホイール21の内周部21Iには接触することは不可能である。よって、内周部21Iに埋設された第1配線パターン21Aの静電容量C1は変化せず、外周部21Oに埋設された第2配線パターン21Bの静電容量C2のみ変化するので、第2制御部8は操作者の手がステアリングホイール21の内周部2
1Iと接触している状態にないことを正しく判別・認識することができる。
Further, for example, when the operator of the
It is possible to correctly determine and recognize that there is no contact with 1I.
また、操作者がステアリングホイール21をしっかりと握らず、操作者の手がステアリングホイール21の外周部21Oには触れずに内周部21Iのみに触れた場合、外周部21Oに埋設された第2配線パターン21Bの静電容量C2は変化せず、内周部21Iに埋設された第1配線パターン21Aの静電容量C1のみ変化するので、第2制御部8は操作者の手がステアリングホイール21の内周部21Iと接触しているが外周部21Oと接触していない状態であることを正しく判別・認識することができる。
Further, when the operator does not hold the
図7は、制御部における、本実施形態の車両の動作を示すフローチャートである。ステップS1で操舵装置2の操作者が車両1のイグニッション・キーをON状態として車両1を起動(スタート)させると、ステップS3に進み第1制御部24のセンサ部が初期化(イニシャライズ)される。
FIG. 7 is a flowchart showing the operation of the vehicle of the present embodiment in the control unit. In step S1, when the operator of the
次に、ステップS5に進む。ステップS5では、第1制御部24の第1センサ部が、ステアリングホイール21の内周部21Iに埋設された第1配線パターン21Aの静電容量C1を計測し、処理部にて静電容量C1の大きさに応じたアナログ電圧信号を生成し、そのアナログ電圧信号を第1信号SG1として車両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に基づいて静電容量C1が増加するか否かを演算処理し、操作者の手が内周部21Iに接触しているか否かを判断する。
Next, the process proceeds to step S5. In step S5, the first sensor unit of the
第2制御部8が、静電容量C1が増加せず操作者の手が内周部21Iに接触していないと判断した場合には、ステップS7に進む。ステップS7では、第2制御部8は、例えば「ハンドルを握って下さい」という音声警告をスピーカ3にさせる指令を第2信号SG2としてスピーカ3に出力する。第2信号SG2が入力されたスピーカ3は音声警告を発し、ステップS5に戻る。
When the
一方、静電容量C1が増加したので操作者の手が内周部21Iに接触していると第2制御部8が判断した場合には、ステップS9に進む。
On the other hand, if the
ステップS9では、第1制御部24の第2センサ部が、ステアリングホイール21の外周部21Oに埋設された第2配線パターン21Bの静電容量C2を計測し、処理部にて静電容量C2の大きさに応じたアナログ電圧信号を生成し、そのアナログ電圧信号を第1信号SG1として車両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に基づいて静電容量C2が増加するか否かを演算処理し、操作者の手が外周部21Oに接触しているか否かを判断する。
In step S9, the second sensor unit of the
第2制御部8が、静電容量C2が増加せず操作者の手が外周部21Oに接触していないと判断した場合には、ステップS11に進む。ステップ11では、第2制御部8は、例えば「安全のため、しっかりハンドルを握って下さい」という表示警告を表示装置4にさせる指令を第3信号SG3として表示装置4に出力する。第3信号SG3が入力された表示装置4は表示警告を発し、ステップS5に戻る。なお、ステップS11において、表示装置4が表示警告をした後で、スピーカ3の音声警告を終了させるために音声警告をOFFさせる指令を第2信号SG2として第2制御部8がスピーカ3に出力することとしても良い。
When the
一方、静電容量C2が増加したので操作者の手が外周部21Oに接触していると第2制御部8が判断した場合には、ステップS13に進む。
On the other hand, when the
ステップ13では、発せられている音声警告をオフにするように指令する第2信号SG
2をスピーカ3に出力する動作、及び/又は、発せられている表示警告をオフにするように指令する第3信号SG3を表示装置4に出力する動作を、第2制御部8が行う。これにより、音声警告及び表示警告がなされていない状態となり、ステップ5へ進む。以降は前述したステップの繰り返しである。
In step 13, a second signal SG commanding to turn off the sound warning being issued.
The
上述したように、本実施形態においては、ステアリングホイール21の径方向における内周部21Iと外周部21Oのうち内周部21Iに埋設された第1配線パターン21A、すなわち、ステアリングホイール21の径方向における内周部21Iと外周部21Oのうち主として内周部21Iに埋設された第1配線パターン21Aと、第1配線パターン21Aの静電容量C1を計測する第1制御部24を操舵装置2が備えているので、操作者の手がステアリングホイール21に接触しているか否かの認識性能を向上させることが可能となる。
As described above, in the present embodiment, the
また、第1制御部24は、第1配線パターン21Aの静電容量C1を計測して処理することにより、操舵装置2の操作者が内周部21Iに触れているか否かを判別する、という構成にすることができ、この構成によって、車両1に備えた第2制御部8によらずとも操舵装置2のみで操作者の手がステアリングホイール21に接触しているか否かの認識をすることができる。
In addition, the
また、ステアリングホイール21の径方向における内周部21Iと外周部21Oのうち外周部21Oに埋設される(すなわち、ステアリングホイール21の径方向における内周部21Iと外周部21Oのうち主として外周部21Oに埋設される)と共に、第1配線パターン21Aとは絶縁された第2配線パターン21Bを操舵装置2がさらに備えるので、操作者の手がステアリングホイール21に接触しているか否かの認識性能をより向上させることが可能となる。
Further, the inner peripheral portion 21I and the outer peripheral portion 21O in the radial direction of the
また、このような操舵装置2を備えた車両1は、操作者の手がステアリングホイール21に接触しているか否かの認識性能が向上している。
Further, 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、操舵装置2の操作者に手でステアリングホイール21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。
Further, since the
本発明において、注意喚起装置とはスピーカ3や表示装置4に限らず、操舵装置2の操作者に警告を発して注意を喚起する装置である。スピーカ3に音声警告をさせる指令や表示装置4に表示警告をさせる指令は、注意喚起装置を作動させる指令の一例である。
In the present invention, the alerting device is not limited to the
なお、本実施形態においては、第1制御部24は、第1及び第2配線パターン21A、21B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に出力し、第2制御部8が、第1信号SG1を処理して操作者の手のステアリングホイール21との接触状態を識別し、それに対応した指令を第2信号SG2、第3信号SG3としてそれぞれスピーカ3や表示装置4に出力するという形態について説明したが、それに限定されない。
In the present embodiment, the
例えば、第1信号SG1として、アナログ電圧信号をデジタル化したデジタル信号を用いることができる。また、第1制御部24において、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、さらにそれの処理を進めて、操作者の手のステアリングホイール21との接触状態を判断・識別し、それに応じた指令(音声警告指令や表示警告指令)を第1信号として第2制御部8に出力し、第2制御部8が第1信号SG1から生成した第2及び第3信号SG2、SG3をそれぞれスピーカ3、表示装置
4に出力する形態とすることもできる。
For example, a digital signal obtained by digitizing an analog voltage signal can be used as the first signal SG1. Further, the
なお、図5のように不織布21Hを上側部用不織布部21HUと下側部用不織布部21HLという2つの領域に分けて配線パターンを具備させるという構成にせずに、紙面左側の矩形部に1つの第1配線パターン21Aと1つの第2配線パターン21Bを設け、紙面右側の矩形部を設けない構成のヒータエレメント21HEとすることもできる。ただし、この場合、不織布21Hの矩形部の長さ(図5のY方向の長さ)が長くなって、不織布21Hの樹脂層21Gへの巻き付け作業の効率が低下するという弊害は避けられない。
(第2実施形態)
操舵装置2の操作者の手が操舵装置2の上側部21Uにおける外周部21Oには触れているが、内周部21Iには触れていない場合、例えば操作者が上側部21Uにおける外周部21Oに手の指を引っ掛けているだけの場合に、第1実施形態では操作者の足が操舵装置2に触れていると誤認識する可能性がある。第2実施形態はそのような問題を解決することができる。
As shown in FIG. 5, the
(Second Embodiment)
When the operator's hand of the
第1実施形態の上側部21Uには内周部21Iに主として埋設されている1つの第1配線パターン21Aと外周部21Oに主として埋設されている1つの第2配線パターン21Bが具備されていたが、第2実施形態の上側部21Uには、内周部21Iと外周部21Oの両方に埋設されている1つの配線パターン(第3配線パターン)のみが具備されている。以下に、第1実施形態との差異点を中心に説明し、共通する事項については説明を省略又は簡略化する。
Although the
図8は、第2実施形態における操舵装置2の正面図である。説明を容易にするため、第1制御部と、各配線パターンと第1制御部を電気的に接続する接続線の図示を省略している。ステアリングホイール21の下側部21Lのうち径方向における内周部21Iである第1領域21aに第1配線パターン21Aが埋設され、外周部21Oである第2領域21bに第2配線パターン21Bが埋設されている。また、ステアリングホイール21の上側部21Uである第3領域21cにはその径方向における内周部と外周部にわたって第3配線パターン21Cが埋設されている。第1、第2、及び第3配線パターン21A、21B、21Cは互いに絶縁されている。図による具体的な説明はしないが、第3配線パターン21Cは上側部用不織布にいわゆる一筆書き状で緻密に縫い付けられている。
FIG. 8 is a front view of the
なお、図8においては、理解を容易にするため、埋設されている第1配線パターン21A、第2配線パターン21B、及び第3配線パターン21Cを図示せず、便宜上、第1、第2、及び第3領域21a、21b、21cの境界を点線で示している。
In FIG. 8, for easy understanding, the embedded
本実施形態においては、図8に示すように、下側部21Lは、中立位置におけるステアリングホイール21の左右線対称軸21Pを中心として角度αの範囲を占めている。角度αとしては例えば180度〜30度とすることができる。角度αが180度未満の場合、上側部用不織布部21HUに縫い付けられた第3配線パターン21Cの長さ(図5のY方向の長さ)は、下側部用不織布部21HLに縫い付けられた第1及び第2配線パターン21A、21Bの長さ(図5のY方向の長さ)に比べて長くなる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 8, the
本実施形態のブロック図を図9に示す。第1実施形態と異なるのは、操舵装置2の第1制御部24が第3配線パターン21Cの静電容量C3を計測するための第3センサ部(図示せず)を有し、静電容量C1、C2に加えて第3配線パターン21Cの静電容量C3を第1制御部24が計測することである。
A block diagram of this embodiment is shown in FIG. The difference from the first embodiment is that the
本実施形態のフローチャートを図10に示す。第1実施形態と異なるステップS5とS9を中心に説明することとする。 A flowchart of the present embodiment is shown in FIG. The description will focus on steps S5 and S9 that are different from the first embodiment.
ステップS5では、第1制御部24の第1センサ部が第1配線パターン21Aの静電容量C1を計測すると共に、第3センサ部が第3配線パターン21Cの静電容量C3を計測し、処理部にて静電容量C1、C3の大きさに応じたアナログ電圧信号を生成し、そのアナログ電圧信号を第1信号SG1として車両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に基づいて静電容量C1又はC3が増加するか否かを演算処理し、操作者の足ではなく手がステアリングホイール21に接触しているか否かを判断する(ステップS5)。
In step S5, the first sensor unit of the
静電容量C1又はC3が増加していない場合、第2制御部8は、操作者の手がステアリングホイール21に接触していないと判断し、ステップS7に進む。一方、静電容量C1又はC3が増加した場合、第2制御部8は、操作者の手がステアリングホイール21に接触していると判断し、ステップS9に進む。
When the capacitance C1 or C3 has not increased, the
ステップS9では、第1制御部24の第1、第2、及び第3センサ部が、それぞれ第1、第2、及び第3配線パターン21A、21B、及び21Cの静電容量C1、C2、及びC3を計測し、処理部にて静電容量C1、C2、C3の大きさに応じたアナログ電圧信号を生成し、そのアナログ電圧信号を第1信号SG1として車両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に基づいて静電容量C3の増加量がある一定の限度レベル以上すなわち所定の数値以上となっているか否か、又は、静電容量C1、C2の両方が増加しているか否かを演算処理する(ステップS9)。
In step S9, the first, second, and third sensor units of the
静電容量C3の増加量が所定の数値以上となっている場合、第2制御部8は、操作者がステアリングホイール21の上側部21U(第3領域21c)をしっかり握っていると判断する。また、静電容量C1、C2の両方が増加している場合、第2制御部8は、操作者の手がステアリングホイール21の下側部21Lの内周部21I(第1領域21a)と外周部21O(第2領域21b)に接触した状態でステアリングホイール21の下側部21Lを操作者がしっかり握っていると判断する。そして、上記判断のいずれかがなされた場合、ステップS13に進む。
When the increase amount of the capacitance C3 is equal to or greater than a predetermined numerical value, the
一方、ステップS9において、静電容量C3の増加量が所定の数値以上となっていない場合、第2制御部8は、操作者がステアリングホイール21の上側部21U(第3領域21c)をしっかり握っていないと判断する。また、静電容量C1、C2の両方が増加していない場合、第2制御部8は、操作者の手がステアリングホイール21の下側部21Lの内周部21I(第1領域21a)と外周部21O(第2領域21b)に接触していないと判断する。そして、上記判断のいずれもがなされた場合、ステップS11に進む。
(第3実施形態)
第2実施形態の上側部21Uには内周部21Iと外周部21Oの両方に埋設されている1つの配線パターン(第3配線パターン)のみが具備されていたが、第3実施形態の上側部21Uには、それぞれ内周部21Iと外周部21Oの両方に埋設されている配線パターンが3つ具備されている。以下に、第2実施形態との差異点を中心に説明し、共通する事項については説明を省略又は簡略化する。
On the other hand, if the increase amount of the capacitance C3 is not greater than or equal to a predetermined value in step S9, the
(Third embodiment)
The
図11は、第3実施形態における操舵装置2の正面図である。説明を容易にするため、第1制御部と、各配線パターンと第1制御部を電気的に接続する接続線の図示を省略している。ステアリングホイール21の下側部21Lのうち径方向における内周部21Iである第1領域21aに第1配線パターン21Aが埋設され、外周部21Oである第2領域21bに第2配線パターン21Bが埋設されている。
FIG. 11 is a front view of the
また、ステアリングホイール21の上側部21Uの中央部、左部、右部はそれぞれ第3
領域21c、第4領域21d、第5領域21eを構成している。そして、第3領域21cには第3配線パターン21Cが、第4領域21dには第4配線パターン21Dが、第5領域21eには第5配線パターン21Eが埋設されている。第3、第4、及び第5配線パターン21C、21D、及び21Eは互いに絶縁されており、また、いずれもステアリングホイール21の径方向における内周部21Iと外周部21Oに埋設されている。図による具体的な説明はしないが、第3、第4、及び第5配線パターン21C、21D、及び21Eは上側部用不織布部にいわゆる一筆書き状で緻密に縫い付けられている。なお、上側部用不織布部を第1、第2、及び第3ユニットに分割し、第1ユニットに第3配線パターン21Cのみを、第2ユニットに第4配線パターン21Dのみを、第3ユニットに第5配線パターン21Eのみを、いわゆる一筆書き状に縫い付ける構成としても良い。
Further, the center portion, the left portion, and the right portion of the
A
なお、図11においては、理解を容易にするため、埋設されている第1配線パターン21A、第2配線パターン21B、第3配線パターン21C、第4配線パターン21D、及び第5配線パターン21Eを図示せず、便宜上、第1、第2、第3、第4、及び第5領域21a、21b、21c、21d、21eの境界を点線で示している。
In FIG. 11, the embedded
本実施形態のブロック図を図12に示す。第2実施形態と異なるのは、操舵装置2の第1制御部24が、第4配線パターン21Dの静電容量C4を計測するための第4センサ部(図示せず)と、第5配線パターン21Eの静電容量C5を計測するための第5センサ部(図示せず)を有し、静電容量C1、C2、C3に加えて第4及び第5配線パターン21D、21Eの静電容量C4、C5を第1制御部24が計測することである。
A block diagram of this embodiment is shown in FIG. The second embodiment is different from the second embodiment in that the
本実施形態のフローチャートを図13に示す。第2実施形態と異なるステップS5とS9を中心に説明することとする。 A flowchart of this embodiment is shown in FIG. The description will focus on steps S5 and S9 that are different from the second embodiment.
ステップS5では、第1制御部24の第1、第3、第4及び第5センサ部がそれぞれ第1配線パターン21Aの静電容量C1、第3配線パターン21Cの静電容量C3、第4配線パターン21Dの静電容量C4、及び第5配線パターン21Eの静電容量C5を計測し、処理部にて静電容量C1、C3、C4、C5の大きさに応じたアナログ電圧信号を生成し、そのアナログ電圧信号を第1信号SG1として車両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に基づいて静電容量C1、C3、C4、C5のうちのいずれかが増加するか否かを演算処理し、操作者の足ではなく手がステアリングホイール21に接触しているか否かを判断する。
In step S5, the first, third, fourth, and fifth sensor units of the
静電容量C1、C3、C4、C5のいずれも増加していない場合、第2制御部8は、操作者の手がステアリングホイール21に接触していないと判断し、ステップS7に進む。一方、静電容量C1、C3、C4、C5のうちのいずれかが増加した場合、第2制御部8は、操作者の手がステアリングホイール21に接触していると判断し、ステップS9に進む。
If none of the capacitances C1, C3, C4, and C5 has increased, the
ステップS9では、第1制御部24の第1、第2、第3、第4、及び第5センサ部が、それぞれ第1、第2、第3、第4、及び第5配線パターン21A、21B、21C、21D、及び21Eの静電容量C1、C2、C3、C4、及びC5を計測し、処理部にて静電容量C1、C2、C3、C4、C5の大きさに応じたアナログ電圧信号を生成し、そのアナログ電圧信号を第1信号SG1として車両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に基づいて静電容量C3、C4、C5のうちのいずれかの増加量がある一定の限度レベル以上すなわち所定の数値以上となっているか否か、又は、静電容量C1、C2の両方が増加しているか否かを演算処理する。
In step S9, the first, second, third, fourth, and fifth sensor units of the
静電容量C3、C4、C5のうちのいずれかの増加量が所定の数値以上となっている場
合、第2制御部8は、操作者がステアリングホイール21の上側部21Uをしっかり握っていると判断する。また、静電容量C1、C2の両方が増加している場合、第2制御部8は、操作者の手がステアリングホイール21の下側部21Lの内周部21I(第1領域21a)と外周部21O(第2領域21b)に接触した状態でステアリングホイール21の下側部21Lを操作者がしっかり握っていると判断する。そして、上記判断のいずれかがなされた場合、ステップS13に進む。
When the increase amount of any one of the capacitances C3, C4, and C5 is equal to or greater than a predetermined numerical value, the
一方、ステップS9において、静電容量C3、C4、C5のいずれもその増加量が所定の数値以上となっていない場合、第2制御部8は、操作者がステアリングホイール21の上側部21Uをしっかり握っていないと判断する。また、静電容量C1、C2の両方が増加していない場合、第2制御部8は、操作者の手がステアリングホイール21の下側部21Lの内周部21I(第1領域21a)と外周部21O(第2領域21b)に接触していないと判断する。そして、上記判断のいずれもがなされた場合、ステップS11に進む。
On the other hand, in step S9, when the increase amount of any of the capacitances C3, C4, and C5 is not equal to or greater than a predetermined numerical value, the
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、操舵装置の操作者が車両のステアリングホイールを握ることなく、車両に取り付けたカメラなどの撮影装置からの映像、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る測量などにより車両を運行させる、いわゆる自動運転技術の開発が活発化されているが、このような自動運転車両に第3実施形態の操舵装置2を適用すれば、操作者のステアリングホイールに対する挙動(操作者の手がステアリングホイールのどの部位とどの程度の面積でもって接触していたか)を後に分析することが可能となる。
For example, the
例えば、自動運転車両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の把持具合を特定できるので、事故の責任が操作者のステアリングホイール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ので有効である。 For example, when an autonomous driving vehicle causes a traffic accident, it is possible to specify the gripping degree of the steering wheel of the operator by analyzing the data of the first signal SG1 stored in the storage unit. This is effective because there is a high possibility that it can be investigated after the accident whether it is a steering wheel operation error, whether it is a bug in the automatic driving program, or whether the responsibility of the partner vehicle in the accident is greater.
例えば、特許文献1の技術に対して、ステアリングホイールの径方向における外周部のうち操作者の足に近いステアリングホイールの下部側を接触検出領域から除外するという方法も考えられるが、その構成では実際に操作者の手がステアリングホイールの下部と接触していた場合であっても第1の信号の周波数f1の変化量が小さいものとなり、検出装置としての感度の低下が避けられない。また、例えば操作者が除外領域と接触検出領域をどのような割合で握っているかによっても第1の信号の周波数f1の変化量が異なってしまうので、検出感度が好ましいものとはならない。それに対して、本発明によれば、このような問題は発生せず、検出感度が低下することなく、操作者の手がステアリングホイールに接触しているか否かの認識性能が向上した操舵装置及び運輸装置を実現することができる。
For example, with respect to the technique of
実施形態では、配線パターン21A、21B、21C、21D、21Eとしてハンドルヒータ用のヒータパターンを用いたがこれに限定されず、ステアリングホイールに対する操作者の手の接触度合いのセンシング専用の配線パターンを配設しても良い。
In the embodiment, the heater pattern for the handle heater is used as the
実施形態では自動車(車両)について説明したがあくまで一実施形態であり、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及びその操舵装置に本願発明を適用することができるのは言うまでもない。 Although the embodiments have been described with respect to automobiles (vehicles), this is only an embodiment, and the present invention can be applied to, for example, a transportation device for transporting humans and cargo such as railways, airplanes, and ships and its steering device. Needless to say.
なお、本願発明に関して、用語「操舵装置」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操舵装置の技術的範囲に属する。
In the present invention, the term “steering device” includes various types of steering grips and handles. Therefore, the present invention is not limited to the use of a vehicle such as an automobile, and an aircraft control stick and a ship rudder also belong to the technical scope of the steering device of the present invention.
また、例えば第1〜第3実施形態ではステアリングホイール21の径方向における内周部21Iにのみ第1配線パターン21Aを埋設し、外周部21Oにのみ第2配線パターン21Bを埋設したがこれに限定されない。第1制御部24の処理部の判断に影響を与えない範囲で、例えば第1配線パターン21Aの一部を外周部21Oに埋設させたり、第2配線パターン21Bの一部を内周部21Iに埋設させることもできる。すなわち、ステアリングホイール21の径方向における内周部21Iと外周部21Oのうち主として内周部21Iに第1配線パターン21Aを埋設させ、ステアリングホイール21の径方向における内周部21Iと外周部21Oのうち主として外周部21Oに第2配線パターン21Bを埋設させることができる。ただし、処理部の検出精度(認識性能)を高くするためには、内周部21Iにのみ第1配線パターン21Aを埋設し、外周部21Oにのみ第2配線パターン21Bを埋設する方が好ましい。なお、確認的に記載しておくが、例えば「内周部と外周部のうち主として内周部に埋設された」という文言は「内周部のみに埋設された」態様も含む概念である。また「内周部と外周部のうち主として外周部に埋設された」という文言は「外周部のみに埋設された」態様も含む概念である。
Further, for example, in the first to third embodiments, the
操作者の手によるステアリングホイールへの接触の検出精度(認識性能)を高めた操舵装置及び運輸装置を提供することができる。 It is possible to provide a steering device and a transportation device that improve the detection accuracy (recognition performance) of contact with the steering wheel by an operator's hand.
1 車両
2 操舵装置
3 スピーカ
4 表示装置
8 第2制御部
21 ステアリングホイール
21A 第1配線パターン
21B 第2配線パターン
21C 第3配線パターン
21D 第4配線パターン
21E 第5配線パターン
21H 不織布
21I 内周部
21L 下側部
21O 外周部
21U 上側部
24 第1制御部
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記ステアリングホイールの径方向における内周部と外周部のうち主として内周部に埋設された第1配線パターンと、
前記ステアリングホイールの径方向における内周部と外周部のうち主として外周部に埋設されると共に、前記第1配線パターンとは絶縁された第2配線パターンと、を備え、
前記第1配線パターンと前記第2配線パターンは、中立位置における前記ステアリングホイールの下側部に埋設され、
前記第1配線パターンと前記第2配線パターンのいずれからも絶縁された第3配線パターンが、中立位置における前記ステアリングホイールの上側部に埋設され、
前記第1配線パターン、前記第2配線パターン、および前記第3配線パターンの静電容量を計測する制御部をさらに備え、
前記制御部は、
前記第1配線パターンの前記静電容量、又は、前記第3配線パターンの前記静電容量が増加していれば、操作者の手が前記ステアリングホイールに接触していると判断し、そうでなければ前記操作者の前記手が前記ステアリングホイールに接触していないと判断するとともに、
前記操作者の前記手が前記ステアリングホイールに接触していると判断した場合、前記第3配線パターンの前記静電容量の増加量が所定の数値以上となっているか、又は、前記第1配線パターンの前記静電容量と前記第2配線パターンの前記静電容量の両方が増加していれば、前記操作者が前記ステアリングホイールをしっかり握っていると判断し、そうでなければ前記操作者が前記ステアリングホイールをしっかり握っていないと判断する
操舵装置。 A steering wheel,
A first wiring pattern embedded mainly in the inner peripheral portion of the inner and outer peripheral portions in the radial direction of the steering wheel;
A second wiring pattern embedded in the outer peripheral portion of the inner peripheral portion and the outer peripheral portion in the radial direction of the steering wheel, and insulated from the first wiring pattern,
The first wiring pattern and the second wiring pattern are embedded in a lower portion of the steering wheel in a neutral position,
A third wiring pattern insulated from both the first wiring pattern and the second wiring pattern is embedded in an upper portion of the steering wheel in a neutral position;
A control unit for measuring capacitances of the first wiring pattern , the second wiring pattern, and the third wiring pattern ;
The controller is
If the capacitance of the first wiring pattern or the capacitance of the third wiring pattern is increased, it is determined that the operator's hand is in contact with the steering wheel. And determining that the operator's hand is not in contact with the steering wheel,
When it is determined that the operator's hand is in contact with the steering wheel, the amount of increase in the capacitance of the third wiring pattern is greater than or equal to a predetermined value, or the first wiring pattern If both of the capacitance of the second wiring pattern and the capacitance of the second wiring pattern are increased, it is determined that the operator is firmly holding the steering wheel, otherwise, the operator A steering device that determines that the steering wheel is not firmly held .
請求項1に記載の操舵装置。 The control unit, by processing measures the capacitance of the first wiring pattern, a steering device according to claim 1, before Kimisao author determines whether touching the inner peripheral portion .
前記ステアリングホイールの径方向における内周部と外周部のうち主として内周部に埋設された第1配線パターンと、
前記ステアリングホイールの径方向における内周部と外周部のうち主として外周部に埋設されると共に、前記第1配線パターンとは絶縁された第2配線パターンと、を備え、
前記第1配線パターンと前記第2配線パターンは、中立位置における前記ステアリングホイールの下側部に埋設され、
前記第1配線パターンと前記第2配線パターンのいずれからも絶縁された第3配線パターンが、中立位置における前記ステアリングホイールの上側部に埋設され、
前記第1配線パターン、前記第2配線パターン、および前記第3配線パターンの静電容量を計測する制御部をさらに備え、
前記制御部は、
前記第1配線パターンの前記静電容量を計測して処理することにより、前記ステアリングホイールの操作者が前記内周部に触れているか否かを判別し、
前記第1配線パターンの前記静電容量、又は、前記第3配線パターンの前記静電容量が増加していれば、操作者の手が前記ステアリングホイールに接触していると判断し、そうでなければ前記操作者の前記手が前記ステアリングホイールに接触していないと判断するとともに、
前記操作者の前記手が前記ステアリングホイールに接触していると判断した場合、前記第3配線パターンの前記静電容量の増加量が所定の数値以上となっているか、又は、前記第1配線パターンの前記静電容量と前記第2配線パターンの前記静電容量の両方が増加していれば、前記操作者が前記ステアリングホイールをしっかり握っていると判断し、そうでなければ前記操作者が前記ステアリングホイールをしっかり握っていないと判断する
運輸装置。 A steering wheel,
A first wiring pattern embedded mainly in the inner peripheral portion of the inner and outer peripheral portions in the radial direction of the steering wheel;
A second wiring pattern embedded in the outer peripheral portion of the inner peripheral portion and the outer peripheral portion in the radial direction of the steering wheel, and insulated from the first wiring pattern,
The first wiring pattern and the second wiring pattern are embedded in a lower portion of the steering wheel in a neutral position,
A third wiring pattern insulated from both the first wiring pattern and the second wiring pattern is embedded in an upper portion of the steering wheel in a neutral position;
A control unit for measuring capacitances of the first wiring pattern , the second wiring pattern, and the third wiring pattern ;
The controller is
By measuring and processing the capacitance of the first wiring pattern, it is determined whether or not an operator of the steering wheel is touching the inner periphery ,
If the capacitance of the first wiring pattern or the capacitance of the third wiring pattern is increased, it is determined that the operator's hand is in contact with the steering wheel. And determining that the operator's hand is not in contact with the steering wheel,
When it is determined that the operator's hand is in contact with the steering wheel, the amount of increase in the capacitance of the third wiring pattern is equal to or greater than a predetermined numerical value, If both the capacitance of the second wiring pattern and the capacitance of the second wiring pattern are increased, it is determined that the operator is firmly holding the steering wheel, otherwise the operator is Judge that you are not holding the steering wheel firmly
Transportation equipment.
請求項3に記載の運輸装置。 The control unit measures and processes only the capacitances of the first wiring pattern and the second wiring pattern, or all the capacitances of the first, second and third wiring patterns. The transportation device according to claim 3 , wherein the state of contact of the steering wheel operator with the steering wheel is determined, and the operation is commanded to the alerting device when it is determined that the state is not the predetermined contact state.
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