JP6429730B2

JP6429730B2 - 把持検出装置及び静電容量センサ

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Publication number: JP6429730B2
Application number: JP2015114521A
Authority: JP
Inventors: 慎介長▲濱▼; 雄介井口
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2015-06-05
Filing date: 2015-06-05
Publication date: 2018-11-28
Anticipated expiration: 2035-06-05
Also published as: JP2017003291A

Description

本発明は、把持検出装置及び静電容量センサに係り、特に自動車のステアリングホイールのリムを運転者が把持したことを検出する把持検出装置及びこれに用いられる静電容量センサに関するものである。

自動車には様々なセンサが実装されており、これらのセンサにより検出された信号を用いて各種機器の制御が行われている。例えば、運転者がステアリングホイールのリムを把持しているか否かに応じて、カーナビゲーションシステムや運転支援システム、ヒータ、エアバッグなどを制御するために、リムに静電容量センサを組み込み、静電容量センサの電極と運転者の手との間の静電容量の変化に基づいて運転者がリムを把持しているか否かを検出することも行われている。最近では、複数の電極を用いてより正確にリムの把持状態を検出するようにした静電容量センサも開発されている（例えば、特許文献１の図２６参照）

図１は、このようなステアリングホイールのリムに組み込まれる従来の静電容量センサを示す模式図である。図１に示す静電容量センサは、リムが延びる方向に沿って延びる複数の電極５０１〜５０６を有しており、これらの電極５０１〜５０６は、可撓性を有する絶縁フィルム５１０上に配置されている。これらの電極５０１〜５０６のうち、最も長い電極５０３と最も短い電極５０６は直線状に延びている。図１において電極５０３の左側に位置する電極５０１と電極５０２は左側に湾曲しており、電極５０３と電極５０６との間に位置する電極５０４と電極５０５は右側に湾曲している。

最も長い電極５０３はリムの最外周に配置され、最も短い電極５０６はリムの最内周に配置されるため、これらの電極５０３，５０６は直線状に形成すればリムが延びる方向に沿って配置することができる。一方、電極５０１，５０２，５０４，５０５は、リムの最外周と最内周との間の曲面上に配置されるため、リムが延びる方向に沿って配置できるように図１に示すような湾曲形状とする必要がある。したがって、これらの電極５０１，５０２，５０４，５０５の湾曲形状はリムの形状や大きさに合わせて設計される。

しかしながら、ステアリングホイールのリムの環状形状や断面形状、大きさなどは自動車によって異なっており、上述したような従来の静電容量センサでは、リムの形状や大きさが変わる度に電極５０１，５０２，５０４，５０５の湾曲形状を設計する必要があり、製造コストが上昇するという問題がある。したがって、様々なリムの形状や大きさに対応できる汎用性を有する静電容量センサが要望されている。

国際公開第２０１４／１２３２２２号

本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、安価な構成で様々な形状や大きさのリムに組み込むことができる汎用性のある静電容量センサ及びこれを備えた把持検出装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様によれば、安価な構成で様々な形状や大きさのリムに組み込むことができる汎用性のある静電容量センサが提供される。この静電容量センサは、可撓性を有する絶縁フィルムと、上記絶縁フィルム上で第１の方向に沿って直線状に延びる外周側直線電極と、上記絶縁フィルム上で上記第１の方向に沿って直線状に延びる内周側直線電極と、上記絶縁フィルム上で上記第１の方向に沿って延びる少なくとも１つの中間電極と、上記外周側直線電極、上記内周側直線電極、及び上記中間電極のそれぞれから延びる配線とを備えている。上記外周側直線電極は、上記リムに組み込まれた際に上記リムの外周に配置され、上記内周側直線電極は、上記リムに組み込まれた際に上記リムの内周に配置され、上記中間電極は、上記リムに組み込まれた際に上記リムの上記外周と上記内周との間に配置される。上記中間電極は、上記第１の方向に互いに離間して配置される複数の分割電極部と、これらの分割電極部のうち隣り合う分割電極部を互いに電気的に連結する少なくとも１つの連結電極部とを含んでいる。上記絶縁フィルムは、上記第１の方向に沿って延びる外周側フィルム部と、上記第１の方向に沿って延びる内周側フィルム部と、上記第１の方向に互いに離間して配置される複数の分割フィルム部と、これらの分割フィルム部のうち隣り合う分割フィルム部を互いに連結する少なくとも１つの連結フィルム部と、上記第１の方向と交わる方向に延びて上記外周側フィルム部、上記内周側フィルム部、及び上記分割フィルム部を接続する接続フィルム部とを含んでいる。上記外周側フィルム部には上記外周側直線電極が載置され、上記内周側フィルム部には上記内周側直線電極が載置される。上記分割フィルム部には上記中間電極の分割電極部が載置され、上記連結フィルム部には上記中間電極の連結電極部が載置される。上記接続フィルム部は上記配線を内部に含んでいる。上記中間電極の連結電極部の幅が、上記分割電極部の幅よりも狭い。また、上記連結フィルム部の幅が、上記分割フィルム部の幅よりも狭い。

このように、リムの外周と内周との間に配置される中間電極を複数の分割電極部に分け、分割電極部の幅よりも幅が狭い連結電極部でこれら複数の分割電極部を接続し、対応する連結フィルムの幅も分割フィルム部の幅よりも狭くすることにより、静電容量センサをリムに組み込む際に連結電極部及び連結フィルム部を撓ませることでリムの外面の形状に合わせて分割電極部を配置することができる。したがって、リムの形状や大きさが変わっても、連結電極部及び連結フィルム部を撓ませることにより静電容量センサをリムに組み込むことができ、リムの形状や大きさに合わせた専用設計が不要となり、静電容量センサの製造コストを低減することができる。

上記連結電極部及び上記連結フィルム部は、上記第１の方向に対して斜めに延びていることが好ましい。また、上記中間電極の上記複数の分割電極部の上記第１の方向における長さの総和は、上記外周側直線電極の上記第１の方向における長さよりも小さく、上記内周側直線電極の上記第１の方向における長さよりも大きいことが好ましい。

上記静電容量センサは、上記外周側フィルム部及び上記内周側フィルム部の少なくとも一方と上記分割フィルム部との間を連結する第１の調整部を含んでいてもよい。この第１の調整部は、折り曲げることにより上記外周側直線電極又は上記内周側直線電極と上記中間電極との間の距離を調整できるように構成される。この第１の調整部は、上記第１の方向に対して斜めに延びていることが好ましい。

このような第１の調整部を折り曲げることによって、外周側直線電極と中間電極との間の距離を調整することができる。したがって、第１の調整部を適切な位置で折り曲げることにより、外周側直線電極と中間電極との間の距離を適切な距離に維持しつつ、外周側フィルム部から延びる第１の調整部によって分割フィルム部を支持することができる。したがって、複数の分割電極部をリムの外面に配置していく際の分割電極部の位置決め及び位置の保持が容易になる。

また、上記静電容量センサは、上記中間電極を複数備えていることが好ましい。この場合において、上記静電容量センサは、上記第２の方向で隣り合う上記分割フィルム部を互いに連結する第２の調整部を含んでいてもよい。この第２の調整部は、折り曲げることにより隣り合う上記中間電極の間の距離を調整できるように構成される。この第２の調整部は、上記第１の方向に対して斜めに延びていることが好ましい。

このような第２の調整部を折り曲げることによって、隣り合う中間電極間の距離を調整することができる。したがって、第２の調整部を適切な位置で折り曲げることにより、隣り合う中間電極間の距離を適切な距離に維持しつつ、第２の調整部によって隣り合う中間フィルム部を支持することができる。したがって、複数の分割電極部をリムの外面に配置していく際の分割電極部の位置決め及び位置の保持が容易になる。

本発明の第２の態様によれば、安価な構成で様々な形状や大きさのリムに組み込むことができる汎用性のある把持検出装置が提供される。この把持検出装置は、上述した静電容量センサと、上記静電容量センサの上記配線に接続される把持検出部とを備えている。上記静電容量センサはステアリングホイールのリムに装着される。上記把持検出部は、上記静電容量センサの外周側直線電極、上記内周側直線電極、及び上記中間電極における静電容量の変化に基づいて運転者が上記リムを把持したことを検出できるように構成される。

このように、リムの外周と内周との間に配置される中間電極を複数の分割電極部に分け、第２の方向における幅が分割電極部の第２の方向における幅よりも狭い連結電極部でこれら複数の分割電極部を接続することにより、静電容量センサをリムに組み込む際に連結電極部及び連結フィルム部を撓ませることでリムの外面の形状に合わせて分割電極部を配置することができる。したがって、リムの形状や大きさが変わっても、連結電極部及び連結フィルム部を撓ませることにより静電容量センサをリムに組み込むことができ、リムの形状や大きさに合わせた専用設計が不要となり、把持検出装置の製造コストを低減することができる。

本発明によれば、安価な構成で様々な形状や大きさのリムに組み込むことができる汎用性のある静電容量センサ及びこれを備えた把持検出装置が提供される。

ステアリングホイールのホイールコアに装着される従来の静電容量センサを示す平面図である。本発明の一実施形態における把持検出装置の構成を模式的に示す図である。図２のＡ−Ａ線断面を模式的に示す図である。図２に示す把持検出装置における静電容量センサを示す平面図であり、ステアリングホイールのリムに組み込む前の静電容量センサの状態を示すものである。図４のＢ−Ｂ線断面図である。図４のＣ−Ｃ線断面図である。図４のＤ−Ｄ線断面図である。図２に示す把持検出装置の回路構成を模式的に示す図である。図４に示す静電容量センサの部分拡大図である。図４に示す静電容量センサの部分拡大図である。本発明の他の実施形態における静電容量センサを示す平面図である。

以下、本発明に係る把持検出装置の実施形態について図２から図９を参照して詳細に説明する。なお、図２から図９において、同一又は相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。また、図２から図９においては、各構成要素の縮尺や寸法が誇張されて示されている場合や一部の構成要素が省略されている場合がある。

図２は、本発明の一実施形態における把持検出装置１の構成を模式的に示す図である。図２に示すように、把持検出装置１は、ステアリングホイール１０のリム１２に組み込まれた２つの静電容量センサ２０，２０と、ステアリングホイール１０のハブ１４内に配置された把持検出部２２と、静電容量センサ２０，２０と把持検出部２２とを電気的に接続する配線部２３，２３とを備えている。それぞれの静電容量センサ２０は、ハブ１４内の把持検出部２２からステアリングホイール１０のスポーク１５の内部を通って延びる配線部２３に接続される接続部２１を有している。把持検出部２２は、静電容量センサ２０，２０により検出される静電容量の変化に基づいて運転者がリム１２を把持したか否かを判断する。なお、本実施形態では、静電容量センサ２０，２０は、リム１２の左右両側の２箇所に設けられているが、静電容量センサ２０の位置や数は図示のものに限られるものではない。例えば、静電容量センサ２０の数を１つにしてもよく、あるいは３つ以上にすることもできる。

図３は、図２のＡ−Ａ線断面を模式的に示す図である。図３に示すように、静電容量センサ２０は、リム１２のコア１６の周りに取り付けられる６つのセンサ部３１〜３６を有している。これらのセンサ部３１〜３６は、コア１６の断面の周方向に離間して配置されている。静電容量センサ２０の外周面上には、静電容量センサ２０による凹凸を吸収してリム１２の表面に凹凸が生じないようにするための緩衝材１７が設けられている。この緩衝材１７の外周面は、革などから構成されるスキン１８により覆われており、運転者はこのスキン１８の上からリム１２を握って自動車を操縦する。

図４は、リム１２に組み込まれる前の静電容量センサ２０を示す平面図である。図４に示すように、静電容量センサ２０は、可撓性を有する絶縁材料（例えばポリイミドやポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ））からなる絶縁フィルム４０を有している。図４において、Ｙ方向は、静電容量センサ２０をコア１６の外周面に取り付けた際のリム１２（コア１６）が延びる方向Ｅ（図２参照）に対応しており、Ｘ方向は、この方向Ｅに垂直なコア１６の断面の周方向Ｒ（図３参照）に対応している。以下、リム１２（コア１６）が延びる方向をリム延在方向Ｅ、コア１６の断面の周方向をコア断面周方向Ｒということがある。

図４に示すように、上述した６つのセンサ部３１〜３６は、Ｙ方向に沿って直線状に延びる外周側直線センサ部３１及び内周側直線センサ部３２と、Ｙ方向に沿って延びる第１の中間センサ部３３、第２の中間センサ部３４、第３の中間センサ部３５、及び第４の中間センサ部３６とを含んでいる。これらのセンサ部３１〜３６は、Ｘ方向に互いに離間して配置されており、図３に示すように、リム１２に組み込まれた際にコア断面周方向Ｒに互いに離間して配置されるようになっている。また、センサ部３１〜３６は、それぞれのＹ方向の略中央で絶縁フィルム４０の接続フィルム部４０Ａによって互いに接続されている。本実施形態では、接続フィルム部４０Ａは、センサ部３１〜３６が延びる方向と垂直な方向（Ｘ方向）に延びているが、これに限られるものではなく、センサ部３１〜３６が延びる方向と交わる方向に延びていればよい。

外周側直線センサ部３１は、Ｙ方向に沿って直線状に延びる絶縁フィルム４０の外周側フィルム部４０Ｂと、Ｙ方向に沿って直線状に延びる外周側直線電極５１とを含んでいる。外周側直線電極５１は、両面粘着テープや接着材を用いて外周側フィルム部４０Ｂ上に固定される。内周側直線センサ部３２は、Ｙ方向に沿って直線状に延びる絶縁フィルム４０の内周側フィルム部４０Ｃと、Ｙ方向に沿って直線状に延びる内周側直線電極５２とを含んでいる。内周側直線電極５２は、両面粘着テープや接着材を用いて内周側フィルム部４０Ｃ上に固定されている。静電容量センサ２０をリム１２に組み込んだ際には、外周側直線電極５１を含む外周側直線センサ部３１がリム１２の最外周にリム延在方向Ｅに沿って配置され、内周側直線電極５２を含む内周側直線センサ部３２がリム１２の最内周にリム延在方向Ｅに沿って配置される。このため、外周側直線電極５１のＹ方向の長さは、内周側直線電極５２のＹ方向の長さよりも長くなっている。

第１の中間センサ部３３は、図４において最も左側に位置しており、Ｙ方向に沿って延びる絶縁フィルム４０の第１の中間フィルム部４０Ｄと、Ｙ方向に沿って延びる第１の中間電極５３とを含んでいる。第１の中間電極５３は、両面粘着テープや接着材を用いて第１の中間フィルム部４０Ｄ上に固定される。第１の中間電極５３は、Ｙ方向に互いに離間して配置される複数の分割電極部６３（図４に示す例では７個）と、隣り合う分割電極部６３を互いに電気的に接続する複数の連結電極部７３（図４に示す例では６個）とを含んでいる。これに対応して、第１の中間フィルム部４０Ｄは、Ｙ方向に互いに離間して配置される複数の分割フィルム部４１と、隣り合う分割フィルム部４１を互いに連結する複数の連結フィルム部４２とを含んでいる。

第２の中間センサ部３４は、Ｘ方向において第１の中間センサ部３３と外周側直線センサ部３１との間に位置している。この第２の中間センサ部３４は、Ｙ方向に沿って延びる絶縁フィルム４０の第２の中間フィルム部４０Ｅと、Ｙ方向に沿って延びる第２の中間電極５４とを含んでいる。第２の中間電極５４は、両面粘着テープや接着材を用いて第２の中間フィルム部４０Ｅ上に固定される。第２の中間電極５４は、Ｙ方向に互いに離間して配置される複数の分割電極部６４（図４に示す例では７個）と、隣り合う分割電極部６４を互いに電気的に接続する複数の連結電極部７４（図４に示す例では６個）とを含んでいる。これに対応して、第２の中間フィルム部４０Ｅは、Ｙ方向に互いに離間して配置される複数の分割フィルム部４３と、隣り合う分割フィルム部４３を互いに連結する複数の連結フィルム部４４とを含んでいる。

第３の中間センサ部３５は、外周側直線センサ部３１に対して第２の中間センサ部３４とは反対側に位置している。この第３の中間センサ部３５は、Ｙ方向に沿って延びる絶縁フィルム４０の第３の中間フィルム部４０Ｆと、Ｙ方向に沿って延びる第３の中間電極５５とを含んでいる。第３の中間電極５５は、両面粘着テープや接着材を用いて第３の中間フィルム部４０Ｆ上に固定される。第３の中間電極５５は、Ｙ方向に互いに離間して配置される複数の分割電極部６５（図４に示す例では７個）と、隣り合う分割電極部６５を互いに電気的に接続する複数の連結電極部７５（図４に示す例では６個）とを含んでいる。これに対応して、第３の中間フィルム部４０Ｆは、Ｙ方向に互いに離間して配置される複数の分割フィルム部４５と、隣り合う分割フィルム部４５を互いに連結する複数の連結フィルム部４６とを含んでいる。

第４の中間センサ部３６は、Ｘ方向において第３の中間センサ部３５と内周側直線センサ部３２との間に位置している。この第４の中間センサ部３６は、Ｙ方向に沿って延びる絶縁フィルム４０の第４の中間フィルム部４０Ｇと、Ｙ方向に沿って延びる第４の中間電極５６とを含んでいる。第４の中間電極５６は、両面粘着テープや接着材を用いて第４の中間フィルム部４０Ｇ上に固定される。第４の中間電極５６は、Ｙ方向に互いに離間して配置される複数の分割電極部６６（図４に示す例では７個）と、隣り合う分割電極部６６を互いに電気的に接続する複数の連結電極部７６（図４に示す例では６個）とを含んでいる。これに対応して、第４の中間フィルム部４０Ｇは、Ｙ方向に互いに離間して配置される複数の分割フィルム部４７と、隣り合う分割フィルム部４７を互いに連結する複数の連結フィルム部４８とを含んでいる。

図５Ａは図４のＢ−Ｂ線断面図、図５Ｂは図４のＣ−Ｃ線断面図、図５Ｃは図４のＤ−Ｄ線断面図である。図４及び図５Ａ〜図５Ｃに示すように、本実施形態の静電容量センサ２０は、電極５１〜５６からＸ方向に延びる３本の配線８１〜８３を有する配線部８０を備えている。これらの配線８１〜８３は、図５Ａ〜図５Ｃに示すように、上述した絶縁フィルム４０の接続フィルム部４０Ａ内に形成される。

図５Ａ〜図５Ｃに示すように、配線８１〜８３は電極５１〜５６より下方に形成されている。図５Ａに示すように、配線８１は、接続部８４，８４を介して第１の中間電極５３の分割電極部６３及び第３の中間電極５５の分割電極部６５と電気的に接続されている。また、図５Ｂに示すように、配線８２は、接続部８５，８５を介して外周側直線電極５１及び内周側直線電極５２と電気的に接続されている。図５Ｃに示すように、配線８３は、接続部８６，８６を介して第２の中間電極５４の分割電極部６４及び第４の中間電極５６の分割電極部６６と電気的に接続されている。これらの配線８１〜８３及び電極５１〜５６は、銀や銅などの導電性の材料から構成される。また、図示は省略するが、各電極５１〜５６はそれぞれレジストなどの絶縁体により被覆されている。

配線部８０の配線８１〜８３は、静電容量センサ２０の接続部２１（図２参照）まで延びており、ここで配線８１〜８３が把持検出部２２から延びる配線部２３（図２参照）の端子に接続されることによって、把持検出部２２と上述した電極５１〜５６とが電気的に接続される。

図６は、把持検出装置１の回路構成を模式的に示す図である。図５Ａ〜図５Ｃ及び図６に示すように、第１の中間電極５３及び第３の中間電極５５は共通の配線８１に接続され、外周側直線電極５１及び内周側直線電極５２は共通の配線８２に接続され、第２の中間電極５４及び第４の中間電極５６は共通の配線８３に接続されている。このように、コア断面周方向Ｒに沿って隣り合う３つの電極がそれぞれ異なる配線８１〜８３に接続されるように構成されている。

図６に示すように、把持検出部２２は、配線８１を介して第１の中間電極５３及び第３の中間電極５５に接続されたＣ／Ｖ変換回路９１と、配線８２を介して外周側直線電極５１及び内周側直線電極５２に接続されたＣ／Ｖ変換回路９２と、配線８３を介して第２の中間電極５４及び第４の中間電極５６に接続されたＣ／Ｖ変換回路９３と、これらのＣ／Ｖ変換回路９１〜９３にそれぞれ接続された検出回路９４〜９６と、検出回路９４〜９６に接続された判断部９７とを含んでいる。

Ｃ／Ｖ変換回路９１〜９３は、接続された電極を積分回路の一部とし、電極の静電容量値によってデューティ比が変化する電圧パルスを生成することにより、静電容量値を電圧パルスに変換するものである。検出回路９４〜９６は、Ｃ／Ｖ変換回路９１〜９３から出力される電圧パルスを直流化して所定の閾値と比較することにより、運転者の手のリム１２への近接又は接触を検出するものである。

判断部９７は、検出回路９４〜９６からの出力に基づいてステアリングホイール１０のリム１２の把持状態を判断する。例えば、判断部９７は、検出回路９４〜９６のうち１つ又は２つの検出回路が手の近接又は接触を検出した場合には、運転者の手がリム１２に接触したと判断し、すべての検出回路９４〜９６が手の近接又は接触を検出した場合に、運転者の手がリム１２を把持したと判断し、外部のカーナビゲーションシステムや運転支援システム、ヒータ、エアバッグなどに制御信号を出力する。このようにすべての検出回路９４〜９６が手の近接又は接触を検出した場合に運転者の手がリム１２を把持したと判断することで、柔らかい腕などが２つの電極にまたがって接触した場合に運転者の手がリム１２を把持したと誤検出することを防止することができる。

図７は、図４に示す静電容量センサ２０の外周側直線センサ部３１の中央の左側の部分拡大図である。図７に示すように、第１の中間電極５３の連結電極部７３及び第２の中間電極５４の連結電極部７４は、Ｙ方向に対して斜めに延びている。図７において、第１の中間電極５３の連結電極部７３Ａは、分割電極部６３ＡのＹ方向縁部の図中左端から隣接する分割電極部６３ＢのＹ方向縁部の図中右端へ斜めに延びている。同様に、第２の中間電極５４の連結電極部７４Ａは、配線８３に接続される分割電極部６４ＡのＹ方向縁部の図中左端から隣接する分割電極部６４ＢのＹ方向縁部の図中右端へ斜めに延びている。すなわち、第１の中間電極５３の連結電極部７３Ａと第２の中間電極５４の連結電極部７４Ａとは互いに平行に延びている。

また、第１の中間電極５３の連結電極部７３Ｂは、分割電極部６３ＢのＹ方向縁部の図中右端から隣接する分割電極部６３ＣのＹ方向縁部の図中左端へ斜めに延びている。同様に、第２の中間電極５４の連結電極部７４Ｂは、分割電極部６４ＢのＹ方向縁部の図中右端から隣接する分割電極部６４ＣのＹ方向縁部の図中左端へ斜めに延びている。すなわち、第１の中間電極５３の連結電極部７３Ｂと第２の中間電極５４の連結電極部７４Ｂとは互いに平行に延びている。

一方で、第１の中間電極５３の連結電極部７３Ａと連結電極部７３Ｂとは斜めに延びる方向が逆になっており、第２の中間電極５４の連結電極部７４Ａと連結電極部７４Ｂとは斜めに延びる方向が逆になっている。図４に示すように、第１の中間電極５３及び第２の中間電極５４においては、連結電極部７３，７４の延びる方向がＹ方向に沿って交互に変化している。

第１の中間フィルム部４０Ｄの分割フィルム部４１の形状は、第１の中間電極５３の分割電極部６３に略相似しているが、分割フィルム部４１の大きさは分割電極部６３よりも少し大きくなっている。この分割フィルム部４１上に第１の中間電極５３の分割電極部６３が載置される。また、第１の中間フィルム部４０Ｄの連結フィルム部４２の形状は、第１の中間電極５３の連結電極部７３に略相似しているが、連結フィルム部４２の大きさは連結電極部７３よりも少し大きくなっている。この連結フィルム部４２上に第１の中間電極５３の連結電極部７３が載置される。

第２の中間フィルム部４０Ｅの分割フィルム部４３の形状は、第２の中間電極５４の分割電極部６４に略相似しているが、分割フィルム部４３の大きさは分割電極部６４よりも少し大きくなっている。この分割フィルム部４３上に第２の中間電極５４の分割電極部６４が載置される。また、第２の中間フィルム部４０Ｅの連結フィルム部４４の形状は、第２の中間電極５４の連結電極部７４に略相似しているが、連結フィルム部４４の大きさは連結電極部７４よりも少し大きくなっている。この連結フィルム部４４上に第２の中間電極５４の連結電極部７４が載置される。

図７に示すように、第１の中間電極５３の連結電極部７３のＸ方向の幅Ｗ₇₃は、第１の中間電極５３の分割電極部６３のＸ方向の幅Ｗ₆₃よりも狭くなっており、第２の中間電極５４の連結電極部７４のＸ方向の幅Ｗ₇₄は、第２の中間電極５４の分割電極部６４のＸ方向の幅Ｗ₆₄よりも狭くなっている。同様に、第１の中間フィルム部４０Ｄの連結フィルム部４２のＸ方向の幅は、第１の中間フィルム部４０Ｄの分割フィルム部４１のＸ方向の幅よりも狭くなっており、第２の中間フィルム部４０Ｅの連結フィルム部４４のＸ方向の幅は、第２の中間フィルム部４０Ｅの分割フィルム部４３のＸ方向の幅よりも狭くなっている。このようなＸ方向の幅が狭くなった連結電極部７３，７４及び連結フィルム部４２，４４を撓ませることにより、後述するように、リム１２の外面の形状に合わせて分割電極部６３，６４をリム１２の外面に配置することができる。

図８は、図４に示す静電容量センサ２０の外周側直線センサ部３１の中央の右側の部分拡大図である。図８に示すように、第３の中間電極５５の連結電極部７５及び第４の中間電極５６の連結電極部７６は、Ｙ方向に対して斜めに延びている。図８において、第３の中間電極５５の連結電極部７５Ａは、配線８１に接続される分割電極部６５ＡのＹ方向縁部の図中左端から隣接する分割電極部６５ＢのＹ方向縁部の図中右端へ斜めに延びている。同様に、第４の中間電極５６の連結電極部７６Ａは、配線８３に接続される分割電極部６６ＡのＹ方向縁部の図中左端から隣接する分割電極部６６ＢのＹ方向縁部の図中右端へ斜めに延びている。すなわち、第３の中間電極５５の連結電極部７５Ａと第４の中間電極５６の連結電極部７６Ａとは互いに平行に延びている。

また、第３の中間電極５５の連結電極部７５Ｂは、分割電極部６５ＢのＹ方向縁部の図中右端から隣接する分割電極部６５ＣのＹ方向縁部の図中左端へ斜めに延びている。同様に、第４の中間電極５６の連結電極部７６Ｂは、分割電極部６６ＢのＹ方向縁部の図中右端から隣接する分割電極部６６ＣのＹ方向縁部の図中左端へ斜めに延びている。すなわち、第３の中間電極５５の連結電極部７５Ｂと第４の中間電極５６の連結電極部７６Ｂとは互いに平行に延びている。

一方で、第３の中間電極５５の連結電極部７５Ａと連結電極部７５Ｂとは斜めに延びる方向が逆になっており、第４の中間電極５６の連結電極部７６Ａと連結電極部７６Ｂとは斜めに延びる方向が逆になっている。図４に示すように、第３の中間電極５５及び第４の中間電極５６においては、連結電極部７５，７６の延びる方向がＹ方向に沿って交互に変化している。

第３の中間フィルム部４０Ｆの分割フィルム部４５の形状は、第３の中間電極５５の分割電極部６５に略相似しているが、分割フィルム部４５の大きさは分割電極部６５よりも少し大きくなっている。この分割フィルム部４５上に第３の中間電極５５の分割電極部６５が載置される。また、第３の中間フィルム部４０Ｆの連結フィルム部４６の形状は、第３の中間電極５５の連結電極部７５に略相似しているが、連結フィルム部４６の大きさは連結電極部７５よりも少し大きくなっている。この連結フィルム部４６上に第３の中間電極５５の連結電極部７５が載置される。

第４の中間フィルム部４０Ｇの分割フィルム部４７の形状は、第４の中間電極５６の分割電極部６６に略相似しているが、分割フィルム部４７の大きさは分割電極部６６よりも少し大きくなっている。この分割フィルム部４７上に第４の中間電極５６の分割電極部６６が載置される。また、第４の中間フィルム部４０Ｇの連結フィルム部４８の形状は、第４の中間電極５６の連結電極部７６に略相似しているが、連結フィルム部４８の大きさは連結電極部７６よりも少し大きくなっている。この連結フィルム部４８上に第４の中間電極５６の連結電極部７６が載置される。

図８に示すように、第３の中間電極５５の連結電極部７５のＸ方向の幅Ｗ₇₅は、第３の中間電極５５の分割電極部６５のＸ方向の幅Ｗ₆₅よりも狭くなっており、第４の中間電極５６の連結電極部７６のＸ方向の幅Ｗ₇₆は、第４の中間電極５６の分割電極部６６のＸ方向の幅Ｗ₆₆よりも狭くなっている。同様に、第３の中間フィルム部４０Ｆの連結フィルム部４６のＸ方向の幅は、第３の中間フィルム部４０Ｆの分割フィルム部４５のＸ方向の幅よりも狭くなっており、第４の中間フィルム部４０Ｇの連結フィルム部４８のＸ方向の幅は、第４の中間フィルム部４０Ｇの分割フィルム部４７のＸ方向の幅よりも狭くなっている。このようなＸ方向の幅が狭くなった連結電極部７５，７６及び連結フィルム部４６，４８を撓ませることにより、後述するように、リム１２の外面の形状に合わせて分割電極部６５，６６をリム１２の外面に配置することができる。

図４に戻って、絶縁フィルム４０は、外周側フィルム部４０Ｂと第２の中間フィルム部４０Ｅとの間を連結する複数の調整フィルム部４０Ｈ（図４に示す例では６個）と、外周側フィルム部４０Ｂと第３の中間フィルム部４０Ｆとの間を連結する複数の調整フィルム部４０Ｉ（図４に示す例では６個）とを有している。これらの調整フィルム部４０Ｈ，４０Ｉは、Ｙ方向に対して斜めに延びている。

さらに、絶縁フィルム４０は、第１の中間フィルム部４０Ｄと第２の中間フィルム部４０Ｅとの間を連結する複数の調整フィルム部４０Ｊ（図４に示す例では６個）と、第３の中間フィルム部４０Ｆと第４の中間フィルム部４０Ｇとの間を連結する複数の調整フィルム部４０Ｋ（図４に示す例では６個）とを有している。これらの調整フィルム部４０Ｊ，４０Ｋは、Ｙ方向に対して斜めに延びている。本実施形態では、調整フィルム部４０Ｈ，４０Ｉ，４０Ｊ，４０Ｋが外周側直線電極５１に対して線対称となるように構成されているが、これに限られるものではない。

このような構成の静電容量センサ２０をリム１２に組み込む際には、上述した外周側直線電極５１がリム１２のコア１６の最外周に配置され、内周側直線電極５２がリム１２のコア１６の最内周に配置される。中間電極５３〜５６は、リム１２のコア１６の最外周と最内周との間にそれぞれ配置される。中間電極５３〜５６は、コア１６の最外周と最内周との間の曲面上をリム延在方向Ｅに沿って配置されるものであるため、コア１６の曲面形状に合わせて配置する必要がある。本実施形態では、上述したように、中間電極５３〜５６のそれぞれを複数の分割電極部６３〜６６に分け、分割電極部６３〜６６の幅よりも幅が狭い連結電極部７３〜７６でこれら複数の分割電極部６３〜６６を接続し、対応する連結フィルム部４２，４４，４６，４８の幅も分割フィルム部４１，４３，４５，４７の幅よりも狭くしているため、静電容量センサ２０をリム１２に組み込む際に連結電極部７３〜７６及び連結フィルム部４２，４４，４６，４８を撓ませることでリム１２の外面の形状に合わせて分割電極部６３〜６６をリム１２の外面に配置することができる。したがって、リム１２の形状や大きさが変わっても、連結電極部７３〜７６及び連結フィルム部４２，４４，４６，４８を撓ませることにより静電容量センサ２０をリム１２に組み込むことができ、リム１２の形状や大きさに合わせた専用設計が不要となり、静電容量センサ２０及び把持検出装置１のコストを低減することができる。なお、本明細書における「幅」は、外周側直線電極５１及び内周側直線電極５２が延びる方向に垂直な方向（本実施形態においてはＸ方向）における幅をいう。

なお、上述したように、中間電極５３〜５６は、コア１６の最外周と最内周との間にそれぞれ配置されるものであるため、それぞれの中間電極５３〜５６の分割電極部６３〜６６のＹ方向における長さの総和は、外周側直線電極５１のＹ方向における長さよりも小さく、内周側直線電極５２のＹ方向における長さよりも大きくなっている。

ここで、中間電極５４，５５が載置された中間フィルム部４０Ｅ，４０Ｆは、複数の調整フィルム部４０Ｈ，４０Ｉ（第１の調整部）によって外周側直線電極５１が載置された外周側フィルム部４０Ｂと連結されており、これらの調整フィルム部４０Ｈ，４０Ｉを折り曲げることによって、外周側直線電極５１と中間電極５４，５５との間の距離を調整することができる。したがって、調整フィルム部４０Ｈ，４０Ｉを適切な位置で折り曲げることにより、外周側直線電極５１と中間電極５４，５５との間の距離を適切な距離に維持しつつ、外周側フィルム部４０Ｂから延びる調整フィルム部４０Ｈ，４０Ｉによって中間フィルム部４０Ｅ，４０Ｆを支持することができる。これにより、複数の分割電極部６４，６５をコア１６の外面に配置していく際の分割電極部６４，６５の位置決めが容易になる。なお、本実施形態では、絶縁フィルム４０を用いて、調整フィルム部４０Ｈ，４０Ｉを中間フィルム部４０Ｅ，４０Ｆ及び外周側フィルム部４０Ｂと一体的に形成した例について説明しているが、上述した第１の調整部を絶縁フィルム４０とは別の部材により構成することもできる。

同様に、中間電極５３，５６が載置された中間フィルム部４０Ｄ，４０Ｇは、複数の調整フィルム部４０Ｊ，４０Ｋ（第２の調整部）によって中間フィルム部４０Ｅ，４０Ｆと連結されており、これらの調整フィルム部４０Ｊ，４０Ｋを折り曲げることによって、中間電極５４と中間電極５３との間の距離及び中間電極５５と中間電極５６との間の距離を調整することができる。したがって、調整フィルム部４０Ｊ，４０Ｋを適切な位置で折り曲げることにより、中間電極５４と中間電極５３との間の距離及び中間電極５５と中間電極５６との間の距離を適切な距離に維持しつつ、中間フィルム部４０Ｅ，４０Ｆから延びる調整フィルム部４０Ｊ，４０Ｋによって中間フィルム部４０Ｄ，４０Ｇを支持することができる。これにより、複数の分割電極部６３，６６をコア１６の外面に配置していく際の分割電極部６３，６６の位置決めが容易になる。なお、本実施形態では、絶縁フィルム４０を用いて、調整フィルム部４０Ｊ，４０Ｋを中間フィルム部４０Ｄ，４０Ｅ，４０Ｆ，４０Ｇと一体的に形成した例について説明しているが、上述した第２の調整部を絶縁フィルム４０とは別の部材により構成することもできる。

上述した実施形態においては、図４に示すように、それぞれの中間電極５３〜５６において連結電極部７３〜７６の延びる方向がＹ方向に沿って交互に変化する例を説明したが、図９に示すように、それぞれの中間電極５３〜５６における連結電極部７３〜７６が同一の方向に延びていてもよい。図９に示す例では、すべての中間電極５３〜５６における連結電極部７３〜７６が同一の方向に延びているが、中間電極５３〜５６ごとに連結電極部７３〜７６が延びる方向を変化させてもよい。

また、上述した実施形態においては、外周側フィルム部４０Ｂと中間フィルム部４０Ｅ，４０Ｆとの間を調整フィルム部４０Ｈ，４０Ｉで連結した例について説明したが、これらの調整フィルム部４０Ｈ，４０Ｉに代えて、あるいはこれらの調整フィルム部４０Ｈ，４０Ｉに加えて、内周側フィルム部４０Ｃと中間フィルム部４０Ｇとの間に同様の調整フィルム部を設けてもよい。このような調整フィルム部は、折り曲げることにより内周側直線電極５２と中間電極５６との間の距離を調整できるように構成される。

これまで本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。

１把持検出装置
１０ステアリングホイール
１２リム
１４ハブ
１５スポーク
１６コア
１７緩衝材
１８スキン
２０静電容量センサ
２１接続部
２２把持検出部
２３配線部
３１外周側直線センサ部
３２内周側直線センサ部
３３第１の中間センサ部
３４第２の中間センサ部
３５第３の中間センサ部
３６第４の中間センサ部
４０絶縁フィルム
４０Ａ接続フィルム部
４０Ｂ外周側フィルム部
４０Ｃ内周側フィルム部
４０Ｄ第１の中間フィルム部
４０Ｅ第２の中間フィルム部
４０Ｆ第３の中間フィルム部
４０Ｇ第４の中間フィルム部
４０Ｈ調整フィルム部（第１の調整部）
４０Ｉ調整フィルム部（第１の調整部）
４０Ｊ調整フィルム部（第２の調整部）
４０Ｋ調整フィルム部（第２の調整部）
４１，４３，４５，４７分割フィルム部
４２，４４，４６，４８連結フィルム部
５１外周側直線電極
５２内周側直線電極
５３第１の中間電極
５４第２の中間電極
５５第３の中間電極
５６第４の中間電極
６３〜６６分割電極部
７３〜７６連結電極部
８０配線部
８１〜８３配線
８４〜８６接続部
９１〜９３Ｃ／Ｖ変換回路
９４〜９６検出回路
９７判断部

Claims

ステアリングホイールのリムに組み込まれる静電容量センサであって、
可撓性を有する絶縁フィルムと、
前記絶縁フィルム上で第１の方向に沿って直線状に延び、前記リムに組み込まれた際に前記リムの外周に配置されることとなる外周側直線電極と、
前記絶縁フィルム上で前記第１の方向に沿って直線状に延び、前記リムに組み込まれた際に前記リムの内周に配置されることとなる内周側直線電極と、
前記絶縁フィルム上で前記第１の方向に沿って延び、前記リムに組み込まれた際に前記リムの前記外周と前記内周との間に配置されることとなる少なくとも１つの中間電極であって、
前記第１の方向に互いに離間して配置される複数の分割電極部と、
前記複数の分割電極部のうち隣り合う分割電極部を互いに電気的に連結する少なくとも１つの連結電極部と、
を含む少なくとも１つの中間電極と、
前記外周側直線電極、前記内周側直線電極、及び前記中間電極のそれぞれから延びる配線と、
を備え、
前記絶縁フィルムは、
前記第１の方向に沿って延び、前記外周側直線電極が載置される外周側フィルム部と、
前記第１の方向に沿って延び、前記内周側直線電極が載置される内周側フィルム部と、
前記第１の方向に互いに離間して配置される複数の分割フィルム部であって、前記中間電極の分割電極部が載置される複数の分割フィルム部と、
前記複数の分割フィルム部のうち隣り合う分割フィルム部を互いに連結する少なくとも１つの連結フィルム部であって、前記中間電極の連結電極部が載置される少なくとも１つの連結フィルム部と、
前記第１の方向と交わる第２の方向に延びて前記外周側フィルム部、前記内周側フィルム部、及び前記分割フィルム部を接続する接続フィルム部であって、前記配線を内部に含む接続フィルム部と、
を含み、
前記中間電極の連結電極部の幅が、前記分割電極部の幅よりも狭く、
前記連結フィルム部の幅が、前記分割フィルム部の幅よりも狭い、
ことを特徴とする静電容量センサ。
前記連結電極部及び前記連結フィルム部は、前記第１の方向に対して斜めに延びていることを特徴とする請求項１に記載の静電容量センサ。
前記中間電極の前記複数の分割電極部の前記第１の方向における長さの総和は、前記外周側直線電極の前記第１の方向における長さよりも小さく、前記内周側直線電極の前記第１の方向における長さよりも大きいことを特徴とする請求項１又は２に記載の静電容量センサ。
前記外周側フィルム部及び前記内周側フィルム部の少なくとも一方と前記分割フィルム部との間を連結する第１の調整部であって、折り曲げることにより前記外周側直線電極又は前記内周側直線電極と前記中間電極との間の距離を調整可能な第１の調整部をさらに備えたことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の静電容量センサ。
前記第１の調整部は、前記第１の方向に対して斜めに延びていることを特徴とする請求項４に記載の静電容量センサ。
前記中間電極を複数備え、
前記第２の方向で隣り合う前記分割フィルム部を互いに連結する第２の調整部であって、折り曲げることにより隣り合う前記中間電極の間の距離を調整可能な第２の調整部をさらに備えたことを特徴とする請求項４又は５に記載の静電容量センサ。
前記第２の調整部は、前記第１の方向に対して斜めに延びていることを特徴とする請求項６に記載の静電容量センサ。
ステアリングホイールのリムに装着された請求項１から７のいずれか一項に記載の静電容量センサと、
前記静電容量センサの前記配線に接続され、前記静電容量センサの外周側直線電極、前記内周側直線電極、及び前記中間電極における静電容量の変化に基づいて運転者が前記リムを把持したことを検出する把持検出部と、
を備えたことを特徴とする把持検出装置。