JP2018142411A - グリップセンサ、ステアリングホイールおよび車両 - Google Patents

Abstract

【課題】把持の位置による検出感度の均一性を高めたグリップセンサを提供する。
【解決手段】グリップセンサ１００は、基材１１１と、基材１１１に配置されるセンサ線１１２と、センサ線１１２の一端に電気的に接続されるセンサ回路１２２とを備え、センサ線１１２におけるセンサ端ａから折り返し部Ｔまでに至る第１の線部１１２ａと、センサ線１１２における折り返し部Ｔから電源端ｂまでに至る第２の線部１１２ｂとが並置されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、例えば車両のステアリングホイールなどの把持を検出するグリップセンサなどに関する。

従来、ステアリングホイールを温めるためにそのステアリングホイールに装着されるヒータユニットが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

図１は、特許文献１のヒータユニットを示す図である。

ヒータユニット１０００は、図１に示すように、基材１００１と、その基材１００１上に配設されるコード状ヒータ１００２とからなる。このヒータユニット１０００は、ステアリングホイールの芯材上に配置され、被覆材によって覆われる。

このようなヒータユニット１０００では、コード状ヒータ１００２を加熱するために、このコード状ヒータ１００２に電圧がかけられる。したがって、コード状ヒータ１００２は、ループ状に、すなわち、基材１００１の一端から、基材１００１の各部位を経由して再びその一端に至るように、基材１００１に配設され、そのコード状ヒータ１００２の両端が電源に接続されている。

また、現在では、車両のステアリングホイールの把持を検出するグリップセンサも検討されている。さらに、ステアリングホイールに相当する操舵ハンドルの把持を検出するとともに、その操舵ハンドルを加熱する装置も提案されている（例えば、特許文献２参照）。

グリップセンサは、ヒータユニット１０００と同様に、基材と、その基材の上に設けられたセンサ線とを有する。そして、その基材はステアリングホイールの芯材に巻き付けられ、緩衝材などによって覆われる。このようなグリップセンサでは、車両とセンサ線との間に静電容量が生じるが、ステアリングホイールに人の手が触れると、その手とセンサ線との間にも静電容量が生じる。したがって、そのセンサ線に生じる静電容量の変化を観測すれば、人の手によるステアリングホイールの把持を検出することができる。

特開２０１１−１２１４７７号公報 特開２００２−３４０７１２号公報

しかしながら、グリップセンサのセンサ線を、上記特許文献１のコード状ヒータ１００２のように基材上に配設した場合には、把持の位置により検出感度が不均一になってしまうという課題がある。

そこで、本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであって、把持の位置による検出感度の均一性を高めたグリップセンサを提供する。

本発明の一態様に係るグリップセンサは、基材と、前記基材に配置されるセンサ線と、前記センサ線の一端に電気的に接続されるセンサ回路とを備え、前記センサ線における前記一端から折り返し部までに至る第１の線部と、前記センサ線における前記折り返し部から他端までに至る第２の線部とが並置されている。

なお、これらの包括的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたは記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。

本発明のグリップセンサは、把持の位置による検出感度の均一性を高めることができる。

図１は、従来のヒータユニットを示す図である。 図２は、センサ線における位置と、その位置における把持の検出感度との関係を示す図である。 図３は、実施の形態におけるグリップセンサが配置された車両の車室の一例を示す図である。 図４は、実施の形態におけるグリップセンサの構成例を示す図である。 図５は、実施の形態におけるセンサ部が取り付けられたリムの断面の一例を示す図である。 図６は、実施の形態の変形例に係るグリップセンサの構成例を示す図である。

（本発明の基礎となった知見）
本発明者は、「背景技術」の欄において記載したグリップセンサに関し、以下の問題が生じることを見出した。

例えば、グリップセンサは、基材と、その基材の上に設けられた、図１に示すコード状ヒータ１００２と同一の形状のセンサ線とを有する。このようなセンサ線が配置された基材は、例えばステアリングホイールに巻き付けられる。

また、センサ線の一端には、センサ回路が接続される。このセンサ回路は、センサ線の上述の一端から他端側に交流電流を流すことにより、センサ線の静電容量の変化を検出する。なお、グリップセンサが、ステアリングホイールを温める機能を有する場合には、そのセンサ線の上述の他端（以下、電源端という）に電源部が接続され、上述の一端にグラウンドが接続される。

ここで、センサ線における各部位では、センサ回路からの距離に応じて、把持に基づくインピーダンスの変化が異なるため、把持の位置による検出感度が異なる。

図２は、センサ線における位置と、その位置における把持の検出感度との関係を示す図である。

この図２に示すように、センサ回路に近いほど、すなわち電源端からの距離が長いほど、センサ線における、その位置での感度は高い。逆に、センサ回路から遠いほど、すなわち電源端からの距離が短いほど、センサ線における、その位置での感度は低い。

また、図１に示すコード状ヒータ１００２と同一の形状のセンサ線では、全体的に、センサ線におけるセンサ回路に比較的近い部位のみが集まるとともに、センサ回路から比較的遠い部位のみが集まって、それぞれ基材に配置されている。したがって、このようなセンサ線が配置された基材をステアリングホイールに巻き付けた場合には、ステアリングホイールの各部位（位置）における把持の検出感度が不均一になってしまう。

その結果、運転者がステアリングホイールを把持したときに、そのセンサ線におけるセンサ回路に近い部位のみに手が近接した場合には、その部位における感度は高いため、センサ回路は、その手の把持を適切に検出することができる。しかし、そのセンサ線におけるセンサ回路から遠い部位のみに手が近接した場合には、その部位における感度は低いため、センサ回路は、その手の把持を適切に検出することができない場合がある。

このような問題を解決するために、本発明の一態様に係るグリップセンサは、基材と、前記基材に配置されるセンサ線と、前記センサ線の一端に電気的に接続されるセンサ回路とを備え、前記センサ線における前記一端から折り返し部までに至る第１の線部と、前記センサ線における前記折り返し部から他端までに至る第２の線部とが並置されている。

これにより、第１の線部と第２の線部とが並置されているため、言い換えれば、第１の線部と第２の線部とが並走しているため、把持の位置による検出感度の均一性を高めることができる。つまり、センサ線が配置された基材が取り付けられる取付対象物のいずれの部位を人が把持しても、人の手は、第１の線部と第２の線部とに近接する。ここで、第１の線部はセンサ回路に近いため、その第１の線部における把持の検出感度は高い。逆に、第２の線部はセンサ回路から遠いため、その第２の線部における把持の検出感度は低い。その結果、人が取付対象物のいずれの部位を把持しても、人の手は、感度の高い第１の線部と、感度の低い第２の線部とに近接することになる。したがって、取付対象物の部位ごとに把持の検出感度が異なることを抑え、把持の位置による検出感度の均一性を高めることができる。

また、前記第１の線部と前記第２の線部とは、それぞれジグザグ状に、互いに隣り合いながら前記基材に配置されていてもよい。

これにより、把持の位置による検出感度の均一性をさらに高めることができる。

また、前記第１の線部と前記第２の線部とは、５ｍｍ以上１０ｍｍ以下の一定の距離だけ離間して前記基材に配置されていてもよい。

これにより、人の指が上述の取付対象物の何れの部位に触れても、その人の指は、第１の線部と第２の線部とに近接することになる。したがって、把持の位置による検出感度の均一性をさらに高めることができる。

また、前記グリップセンサは、さらに、前記センサ線の前記他端に電気的に接続され、前記センサ線に電流を流すことによって前記センサ線を加熱する電源部を備えてもよい。

これにより、ヒータとしての機能を兼ね備えることができ、例えば上述の取付対象物に新たにヒータを取り付ける必要が無く、構成を簡単にすることができる。

また、本発明の一態様に係るステアリングホイールは、上述のグリップセンサを備える。なお、ステアリングホイールは上述の取付対象物である。また、本発明の一態様に係る車両は、上述のステアリングホイールを備える。

以下、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。

なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、同じ構成部材については同じ符号を付している。また、以下の実施の形態において、略中央又は略一定幅などの表現を用いている。例えば、略同じは、完全に同じであることを意味するだけでなく、実質的に同じである、すなわち、例えば数％程度の誤差を含むことも意味する。他の「略」を用いた表現についても同様である。

（実施の形態）
図３は、本実施の形態におけるグリップセンサが配置された車両の車室の一例を示す図である。

車両１は、ステアリングホイール２００、スピーカ３０１、および液晶ディスプレイ等の表示装置３０２を備えている。スピーカ３０１および表示装置３０２は例えば注意喚起装置として構成される。

ステアリングホイール２００は、車両１を操舵するためのものである。ステアリングホイール２００は、リング形状を有するリム２１０と、リム２１０の内周面に一体的に形成された略Ｔ字状のスポーク２０２と、スポーク２０２の中央部に配置されたホーンスイッチ（図示せず）を覆うホーンスイッチカバー２０３とを有している。

グリップセンサ１００は、手によるステアリングホイール２００の把持を検出する装置であって、図３に示すように、車両１のステアリングホイール２００に備えられている。具体的には、グリップセンサ１００は、ステアリングホイール２００のリム２１０に埋設されるセンサ部１１０と、センサ部１１０からの信号に基づいて把持を検出する制御回路部１２０と、センサ部１１０と制御回路部１２０を電気的に接続するハーネス１３０とを備えている。制御回路部１２０は、例えばスポーク２０２に埋設されている。このようなグリップセンサ１００は、ステアリングホイール２００のリム２１０の把持を検出する。

センサ部１１０では、車両１の運転者がステアリングホイール２００のリム２１０を把持しているか否かに応じて、計測される静電容量が変化する。制御回路部１２０は、そのセンサ部１１０の静電容量、またはその静電容量に応じた値（変化量）を計測し、その値に基づいて、運転者の手によるリム２１０の把持を検出する。そして、制御回路部１２０は、車両１が運転されているにもかかわらず、把持を検出していない場合には、運転者への注意喚起を注意喚起装置に実行させる。例えば、注意喚起装置のスピーカ３０１は、警告音または音声によって、運転者に注意を喚起する。表示装置３０２は、運転者にステアリングホイール２００をしっかり握るように促す注意喚起のメッセージを表示する。これにより、交通事故を減少させることができる。

図４は、本実施の形態におけるグリップセンサ１００の構成例を示す図である。

グリップセンサ１００は、上述のように、センサ部１１０と、制御回路部１２０と、ハーネス１３０とを備える。センサ部１１０は、基材１１１と、センサ線１１２とを備える。

基材１１１は、例えば不織布からなり長尺状に形成され、センサ線１１２を保持する。なお、本実施の形態では、その基材１１１の長手方向をＸ軸方向と称し、基材１１１に平行な面においてＸ軸方向と垂直な方向をＹ軸方向と称す。また、Ｙ軸方向における、基材１１１の一端側（図４の下端側）を負側と称し、他端側（図４の上端側）を正側と称す。同様に、Ｘ軸方向における、基材１１１の一端側（図４の左端側）を負側と称し、他端側（図４の右端側）を正側と称す。

センサ線１１２は、金属線（例えば銅線）であって、ジグザグ形状のパターンが形成されるように、基材１１１の表面に図示しない糸により縫い付けられている。また、センサ線１１２の一端であるセンサ端ａと、センサ線１１２の他端である電源端ｂとは、ハーネス１３０を介して制御回路部１２０に接続されている。

センサ線１１２は、基材１１１に配置される。このようなセンサ線１１２は、基材１１１の長手方向（すなわちＸ軸方向）に沿うようにその基材１１１に縫い付けられている。具体的には、センサ線１１２は、そのセンサ線１１２の長さにおける略中央部（以下、折り返し部という）Ｔで折り返されている。つまり、本実施の形態では、センサ線１１２におけるセンサ端ａから折り返し部Ｔまでに至る第１の線部１１２ａと、センサ線１１２における電源端ｂから折り返し部Ｔまでに至る第２の線部１１２ｂとが並置されている。このセンサ線１１２の形状の詳細については後述する。

なお、センサ線１１２は、基材１１１に縫い付けられているが、熱圧着などによって基材１１１に固定されていてもよい。さらに、センサ線１１２は、導体や抵抗体による面状の構造であってもよい。

制御回路部１２０は、センサ線１１２の一端であるセンサ端ａに電気的に接続されるセンサ回路１２２と、センサ線１１２の他端である電源端ｂに電気的に接続される電源部１２１とを備える。

電源部１２１は、センサ線１１２に電流を流すことによって、そのセンサ線１１２を加熱する。なお、電源部１２１からセンサ線１１２に電流が流れるように、センサ端ａは例えばインダクタを介してグラウンドに接続されている。

センサ回路１２２は、センサ端ａを介してセンサ線１１２に交流の電流を流す。そして、センサ回路１２２は、そのセンサ線１１２を流れる電流の電流値に基づいて、センサ線１１２における静電容量の変化を検出する。

図５は、センサ部１１０が取り付けられたリム２１０の断面の一例を示す図である。

リム２１０は、金属製の円環状の芯である芯金２１０ｂと、その芯金２１０ｂを覆うウレタン樹脂などからなる樹脂層２１０ａとを有する。

図４に示すようにセンサ線１１２が縫い付けられた基材１１１は、そのセンサ線１１２と反対側の面が樹脂層２１０ａ側に向くように、樹脂層２１０ａに巻き付けられる。なお、このように巻き付けられた基材１１１におけるセンサ線１１２側の面は、革、木材、または樹脂等からなる表層によって覆われる。また、本実施の形態では、センサ線１１２が縫い付けられた基材１１１は、例えばリム２１０の全周に配置される。

リム２１０に配置されるセンサ線１１２は、芯金２１０ｂとの間に静電容量を形成する。この静電容量は比較的小さい。ここで、リム２１０においてセンサ線１１２が配置されている部位が、運転者の手によって把持されると、センサ線１１２とその手との間にも静電容量が形成される。したがって、制御回路部１２０のセンサ回路１２２は、その静電容量の絶対値や変化量に応じて、手によるリム２１０の把持を検出することができる。

ここで、本実施の形態におけるセンサ線１１２における第１の線部１１２ａと第２の線部１１２ｂとについて、詳細に説明する。

上述のように、本実施の形態では、センサ線１１２における第１の線部１１２ａと第２の線部１１２ｂとは並置されている。言い換えれば、本実施の形態では、第１の線部１１２ａと第２の線部１１２ｂとが並走している。したがって、運転者がリム２１０のいずれの部位を把持しても、運転者の手は第１の線部１１２ａと第２の線部１１２ｂとに近接する。ここで、第１の線部１１２ａは、電源部１２１から遠く、センサ回路１２２に近いため、その第１の線部１１２ａにおける把持の検出感度は高い。逆に、第２の線部１１２ｂは、電源部１２１に近く、センサ回路１２２から遠いため、その第２の線部１１２ｂにおける把持の検出感度は低い。その結果、運転者がリム２１０のいずれの部位を把持しても、運転者の手は、感度の高い第１の線部１１２ａと、感度の低い第２の線部１１２ｂとに近接することになる。したがって、リム２１０の部位ごとに把持の検出感度が異なることを抑え、把持の位置による検出感度の均一性を高めることができる。

また、運転者がリム２１０のいずれの部位を把持しても、第１の線部１１２ａにおけるセンサ端ａからその部位の位置までの距離と、第２の線部１１２ｂにおける折り返し部Ｔからその部位の位置までの距離との和は、等しい。したがって、運転者がリム２１０のいずれの部位を把持しても、第１の線部１１２ａにおけるその部位の位置における感度と、第２の線部１１２ｂにおけるその部位の位置における感度との和は、等しい。その結果、リム２１０の部位ごとに把持の位置による検出感度が異なることをより高い精度で抑え、把持の位置による検出感度の均一性をより高めることができる。

さらに、本実施の形態では、第１の線部１１２ａと第２の線部１１２ｂとは、それぞれジグザグ状に、互いに隣り合いながら基材１１１に配置されている。具体的には、本実施の形態では、図４に示すように、センサ線１１２は、基材１１１のＸ軸方向に沿って配列されている例えば４つのジグザグパターンを有する。

さらに、第１の線部１１２ａと第２の線部１１２ｂとは、５ｍｍ以上１０ｍｍ以下の一定の距離だけ離間して基材１１１に配置されている。つまり、第１の線部１１２ａと第２の線部１１２ｂとは、センサ端ａまたは電源端ｂから折り返し部Ｔまでの範囲において、指先の幅（５ｍｍ以上１０ｍｍ以下）よりも小さい一定の距離だけ離れている。したがって、運転者の掌によるリム２１０の把持の検出感度だけでなく、運転者の指先によるリム２１０への接触の検出感度においても、その感度の均一性を高めることができる。

（まとめ）
以上のように、本実施の形態におけるグリップセンサ１００は、基材１１１と、基材１１１に配置されるセンサ線１１２と、センサ線１１２の一端に電気的に接続されるセンサ回路１２２とを備え、センサ線１１２におけるセンサ端ａから折り返し部Ｔまでに至る第１の線部１１２ａと、センサ線１１２における折り返し部Ｔから電源端ｂまでに至る第２の線部１１２ｂとが並置されている。

これにより、センサ線１１２が配置された基材１１１が取り付けられる取付対象物のいずれの部位を人が把持しても、人の手は、感度の高い第１の線部１１２ａと、感度の低い第２の線部１１２ｂとに近接することになる。したがって、取付対象物の部位ごとに把持の検出感度が異なることを抑え、把持の位置による検出感度の均一性を高めることができる。

また、本実施の形態におけるステアリングホイール２００は、上述のグリップセンサ１００を備える。本実施の形態における車両１は、そのステアリングホイール２００を備える。したがって、ステアリングホイール２００および車両１においても、上述と同様に、把持の位置による検出感度の均一性を高めることができる。

（変形例）
上記実施の形態では、グリップセンサ１００の制御回路部１２０は電源部１２１を備えているが、その電源部１２１を備えていなくてもよい。

図６は、本変形例に係るグリップセンサの構成例を示す図である。

グリップセンサ１００ａは、制御回路部１２０の代わりに、制御回路部１２０ａを備える。この制御回路部１２０ａは、電源部１２１を備えていない。したがって、センサ線１１２のセンサ端ａと反対側の端ｃは、電源部１２１に接続されることなく開放されている。この場合には、グリップセンサ１００ａは、センサ線１１２を加熱して、ステアリングホイール２００のリム２１０を温めるヒータとしての機能を持たない。しかし、このようなグリップセンサ１００ａであっても、上記実施の形態と同様の効果を奏することができる。

（その他の変形例）
以上、一つまたは複数の態様に係るグリップセンサについて、実施の形態およびその変形例に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態およびその変形例に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を実施の形態またはその変形例に施したものや、異なる変形例における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれてもよい。

例えば、上記実施の形態およびその変形例では、センサ線１１２は金属線からなるが、センサ線１１２は略一定幅を有する金属箔などから構成されていてもよい。また、センサ線１１２は、導電性を有する素材によって形成されていればよく、その素材は金属に限定されない。

上記実施の形態およびその変形例では、センサ線１１２の第１の線部１１２ａと第２の線部１１２ｂとは、それぞれジグザグ状に配置されているが、その形状に限定されることなく、第１の線部１１２ａと第２の線部１１２ｂとが並置されていれば、どのような形状に配置されてもよい。

また、上記実施の形態およびその変形例では、運転者の手による把持を検出するが、運転者以外の人の手による把持を検出してもよい。

また、上記実施の形態およびその変形例では、基材１１１を、取付対象物である車両１のステアリングホイール２００のリム２１０に取り付けたが、取付対象物はそのリム２１０に限定されない。例えば取付対象物は、車両のドアハンドルまたはバイクのグリップなどであってもよい。この場合には、グリップセンサ１００は、手によるそのドアハンドルまたはグリップの把持を検出する。

本発明のグリップセンサは、把持の位置による検出感度の均一性を高めることができるという効果を有し、例えば、車両のステアリングホイールもしくはドアハンドル、またはバイクのグリップなどに適用可能である。

１ 車両
１００、１００ａ グリップセンサ
１１０ センサ部
１１１ 基材
１１２ センサ線
１１２ａ 第１の線部
１１２ｂ 第２の線部
１２０、１２０ａ 制御回路部
１２１ 電源部
１２２ センサ回路
２００ ステアリングホイール
２０１ リム
２０２ スポーク
３０１ スピーカ
３０２ 表示装置
ａ センサ端
ｂ 電源端
Ｔ 折り返し部

Claims (6)

1. 基材と、
   前記基材に配置されるセンサ線と、
   前記センサ線の一端に電気的に接続されるセンサ回路とを備え、
   前記センサ線における前記一端から折り返し部までに至る第１の線部と、
   前記センサ線における前記折り返し部から他端までに至る第２の線部とが並置されている
   グリップセンサ。
2. 前記第１の線部と前記第２の線部とは、それぞれジグザグ状に、互いに隣り合いながら前記基材に配置されている
   請求項１に記載のグリップセンサ。
3. 前記第１の線部と前記第２の線部とは、
   ５ｍｍ以上１０ｍｍ以下の一定の距離だけ離間して前記基材に配置されている
   請求項１、または２に記載のグリップセンサ。
4. 前記グリップセンサは、さらに、
   前記センサ線の前記他端に電気的に接続され、前記センサ線に電流を流すことによって前記センサ線を加熱する電源部を備える
   請求項１〜３の何れか１項に記載のグリップセンサ。
5. 請求項１〜４の何れか１項に記載のグリップセンサを備える
   ステアリングホイール。
6. 請求項５に記載のステアリングホイールを備える
   車両。

Images