JPH11146578A - ハンドル内信号伝送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フレキシブルケーブルを使用せず且つ省スペ
ース化を図る。 【解決手段】 自動車本体の固定側コイルアンテナ１３
と、回転可動なステアリングホイール１４のホイール側
コイルアンテナ１６とを対向配置し、これらの一対のコ
イルアンテナの間で電磁誘導を利用してデータ信号の送
受信及び電力供給する。この際、固定側コイルアンテナ
１３を運転席前のインストゥルメントパネル１１の縁部
にループ状に設置し、ホイール側コイルアンテナ１６を
ステアリングホイール１４の一部にループ状に設置す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ステアリングホ
イール（ハンドル）の中央部に装備された操作ボードの
電気信号を車内の固定制御ユニットに伝送するハンドル
内信号伝送装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車において、ステアリングホイール
は運転者の手に最も近く、そのため便利性を向上すべ
く、ステアリングホイールの中央に操作ボードを配し、
この操作ボードと車内の固定制御ユニットとを電気的に
接続して信号の送受信を行う技術がいくつか開示されて
いる（特開平７−２４３１号公報、特開昭６４−４６２
００号公報及び特開昭５８−３６７４２号公報等）。

【０００３】例えば特開平７−２４３１号公報（第１従
来技術）においては、ステアリングホイールの中央の操
作ボード内のスイッチのオン／オフ状態を示す信号を、
可動部（ステアリングホイール）と固定制御ユニット
（メータ計器側）との間に接続されたフレキシブルケー
ブルを通じて伝送していた。

【０００４】あるいは、特開昭６４−４６２００号公報
（第２従来技術：図１３）や特開昭５８−３６７４２号
公報（第３従来技術：図１４）では、ステアリングホイ
ール１中の操作ボード２に接続されてステアリングホイ
ール１とともに回転する回転側コイル３と、固定制御ユ
ニットに接続されて回転側コイル３に対向配置された固
定側コイル４とを備えており、回転側コイル３と固定側
コイル４との間の電力供給または信号伝達を電磁誘導に
て行っていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記した第１従来技術
では、スイッチの個数が多くなると、フレキシブルケー
ブル自体の太さ等のサイズが多くなり収納エリアの確保
が難しい。また、耐久性のあるフレキシブル構造とする
ため、ケーブルは特殊な線材、被覆材が必要である。そ
のため、コストが高くつくという問題があった。

【０００６】一方、第２従来技術及び第３従来技術にお
いては、フレキシブルケーブルを使用していないので、
第１従来技術のような問題が生じることはないが、回転
側コイル３の設置場所はステアリングホイール１の回転
軸に固定取付けされることになり、このスペースは、近
年エアバッグ装置のインフレータや、前述のフレキシブ
ルケーブルを使用したコネクタですでに占有されている
ことが多く、新たに回転側コイル３用のスペースを設け
るのは容易ではない。同様に、固定側コイル４の設置ス
ペースを設けることも容易ではない。

【０００７】そこで、この発明の課題は、フレキシブル
ケーブルを使用しない電磁誘導式のハンドル内信号伝送
装置において、省スペース効果を図り得るハンドル信号
伝送装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく、
請求項１に記載の発明は、回転可動なステアリングホイ
ールに設けられた少なくとも１個以上のスイッチについ
て操作を行った際に、当該操作に係る信号を自動車本体
側に伝送するハンドル内信号伝送装置であって、前記自
動車本体内に設置された固定制御ユニットと、前記ステ
アリングホイール内に設置されたハンドル内ユニットと
を備え、前記固定制御ユニットは、前記自動車本体の運
転席前に配されたインストゥルメントパネルの縁部にル
ープ状に設置される固定側コイルアンテナと、前記固定
側コイルアンテナを通じて前記ハンドル内ユニットに対
し電磁誘導にて電源を供給する電源供給部と、前記固定
側コイルアンテナを通じて前記ハンドル内ユニットから
電磁誘導にて与えられたデータ信号を受信処理するデー
タ受信処理部とを備え、前記データ受信処理部は、前記
固定側コイルアンテナで受信した信号のうち前記ハンド
ル内ユニットから電磁誘導で伝送されたデータ信号のみ
を抽出するバンドパスフィルタを少なくとも有してな
り、前記ハンドル内ユニットは、前記ステアリングホイ
ールのうち前記固定制御ユニットの前記固定側コイルア
ンテナに対向した位置にループ状に設置されたホイール
側コイルアンテナと、前記ホイール側コイルアンテナの
両端に発生した交流誘起電圧を整流して直流電圧に変換
しこれを回路電源とする整流回路と、前記整流回路から
の前記回路電源を受けて前記ステアリングホイール中の
前記スイッチにおける操作についての信号を前記ホイー
ル側コイルアンテナでの電磁誘導に適した信号方式に変
換処理するスイッチ信号処理回路とを備え、前記固定制
御ユニット内の前記固定側コイルアンテナと前記ハンド
ル内ユニット内の前記ホイール側コイルアンテナとの間
で、電磁誘導によりデータ信号の送受信及び電力供給を
行うようにされたものである。

【０００９】請求項２に記載の発明は、前記スイッチは
前記ステアリングホイール中において少なくとも２以上
設けられ、前記ハンドル内ユニット内の前記スイッチ信
号処理回路は、少なくとも２以上の前記スイッチのオン
／オフの組合わせをシリアルデータ列信号にして出力す
るエンコーダ部と、前記エンコーダ部からの前記シリア
ルデータ列信号を、前記スイッチのオン／オフの組合わ
せに応じて周波数が変化された周波数変調データに変調
する周波数変調器とを少なくとも備えてなり、前記固定
制御ユニット内の前記データ受信処理部は、前記ハンド
ル内ユニットから前記固定側コイルアンテナを介して得
られた周波数変調データをデータ列信号に復調する周波
数復調器と、前記周波数復調器から出力されたデータ列
信号をサンプリング処理して前記スイッチのオン／オフ
の組合わせを判断するデコーダ回路とをさらに有してな
るものである。

【００１０】請求項３に記載の発明は、回転可動なステ
アリングホイールに設けられた少なくとも１個以上のス
イッチについて操作を行った際に、当該操作に係る信号
を自動車本体側に伝送するハンドル内信号伝送装置であ
って、前記自動車本体内に設置された固定制御ユニット
と、前記ステアリングホイール内に設置されたハンドル
内ユニットとを備え、前記ハンドル内ユニットは、前記
ステアリングホイールのうち前記固定制御ユニットの前
記固定側コイルアンテナに対向した位置にループ状に設
置されたホイール側コイルアンテナと、前記ホイール側
コイルアンテナの両端に互いに並列に接続された共振用
の固定同調コンデンサと、前記スイッチに直列に接続さ
れ且つ前記スイッチとともに前記固定同調コンデンサに
並列に接続される個別同調コンデンサとを備えてなり、
前記固定制御ユニットは、前記自動車本体の運転席前に
配されたインストゥルメントパネルの縁部にループ状に
設置される固定側コイルアンテナと、所定の範囲で周波
数が変化される信号を出力する電圧可変周波数発振回路
と、前記電圧可変周波数発振回路の出力に基づいて前記
固定側コイルアンテナを介して前記ハンドル内ユニット
との間で電磁誘導結合を行う共振電圧検知回路と、前記
共振電圧検知回路によって検知された前記固定側コイル
アンテナとハンドル内ユニットとの共振周波数に基づい
て前記ハンドル内ユニット内での前記スイッチのオン／
オフ状態を判断するデコーダ回路とを備えてなるもので
ある。

【００１１】請求項４に記載の発明は、前記スイッチは
前記ステアリングホイール中において少なくとも２以上
設けられ、前記個別同調コンデンサは、互いに並列に接
続された少なくとも２以上の前記スイッチのそれぞれに
対して直列に接続され、前記固定同調コンデンサ及び前
記個別同調コンデンサの各容量値は、当該各同調コンデ
ンサの作動及び停止が各スイッチのオン／オフによって
切換えられた際に、当該固定側コイルアンテナと前記ハ
ンドル内ユニットとで形成される共振周波数が全て異な
って実現するよう、互いに異なった値に設定されるもの
である。

【００１２】

【発明の実施の形態】｛第１実施形態｝図１はこの発明
の第１実施形態のハンドル内信号伝送装置が適用される
自動車のステアリングホイール（ハンドル）周りを示す
正面図、図２は同じくその側面図である。このハンドル
内信号伝送装置は、図１及び図２の如く、自動車本体の
インストゥルメントパネル１１におけるフェイスレンズ
１２の縁部に設置されたループ状の固定側コイルアンテ
ナ１３と、ステアリングホイール１４のうち固定側コイ
ルアンテナ１３に対向した位置にある上部ループ部１５
に設置されたホイール側コイルアンテナ１６との間で、
電磁誘導によりデータ信号の送受信及び電力供給を行う
ことにより、従来問題とされていた設置スペースの問題
を解決しようとするものである。以下、この実施の形態
に係るハンドル内信号伝送装置について詳述する。

【００１３】このハンドル内信号伝送装置は、自動車本
体のインストゥルメントパネル１１内に設置された固定
制御ユニット２１と、ステアリングホイール１４内に設
置されたハンドル内ユニット２２とから構成されてい
る。

【００１４】固定制御ユニット２１は、図３の如く、車
速センサや燃料計等の各種メータ・ゲージ類での計測情
報をフェイスレンズ１２内に設置されたＬＣＤ等の表示
素子２３に表示するメータ表示制御回路２４と、各種メ
ータ・ゲージ類からの計測情報をメータ表示制御回路２
４に伝達するメータ入力Ｉ／Ｆ回路２５と、前述の固定
側コイルアンテナ１３と、この固定側コイルアンテナ１
３を通じてハンドル内ユニット２２に対し電磁誘導にて
電源を供給する電源供給部２６と、固定側コイルアンテ
ナ１３を通じてハンドル内ユニット２２から電磁誘導に
て与えられたデータ信号を受信処理してメータ表示制御
回路２４に出力するデータ受信処理部２７と、メータ表
示制御回路２４からの信号を自動車内の関係各部へ送信
する出力Ｉ／Ｆ回路２８とを備えてなる。

【００１５】メータ入力Ｉ／Ｆ回路２５は、各種メータ
・ゲージ類から送信された車速、エンジン回転数、燃
料、水温、各種警告及びインジケーション等のデータ信
号を電圧変換及び波形整形し、メータ表示制御回路２４
に出力する。

【００１６】メータ表示制御回路２４は、ＣＰＵ、ＲＯ
Ｍ及びＲＡＭを有するマイクロコンピュータチップが使
用されたもので、メータ入力Ｉ／Ｆ回路２５及びデータ
受信処理部２７からのデータ信号を受けて表示素子２３
に表示し、また必要に応じて出力Ｉ／Ｆ回路２８を通じ
自動車内各部のランプやモータ等にデータ信号の出力を
行うとともに、ハンドル内ユニット２２側の各スイッチ
のオン／オフ状態をスキャンするため定周期に電源供給
部２６に電源供給指令を出力するよう機能する。これら
の機能は、ＲＯＭ内に予め格納されたソフトウェアプロ
グラムによって規律される。

【００１７】電源供給部２６は、メータ表示制御回路２
４からの電源供給指令に従って電力供給用の交流信号の
源発振を行う発振回路３１と、この発振回路３１で発振
された交流信号をハンドル内ユニット２２内の回路動作
に必要な電力まで増幅する電力増幅回路３２と、この電
力増幅回路３２と固定側コイルアンテナ１３との間で特
性インピーダンスの整合を行うインピーダンス整合回路
３３とから構成されている。

【００１８】ここで、発振回路３１で源発振する交流信
号の発振周波数は、数百ｋＨｚから数１００ＭＨｚまで
任意の値がとれるが、ラジオへの影響、電波法等の規制
から実施の形態では１００ＫＨｚ〜２００ＫＨｚの長波
をとる。

【００１９】また、インピーダンス整合回路３３は、イ
ンダクタンスとコンデンサからなる回路で、固定側コイ
ルアンテナ１３への信号入力における信号反射を最小に
するよう設定される。

【００２０】データ受信処理部２７は、固定側コイルア
ンテナ１３で受信した信号のうち必要なデータ信号のみ
を抽出するバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）３４と、この
ＢＰＦ３４からの出力信号を増幅する高周波信号増幅器
（ＲＦ−ＡＭＰ）３５と、このＲＦ−ＡＭＰ３５から出
力された周波数変調（Frequency Shift keying）データ
を２値のデータ列に変換する周波数復調器（ＦＳＫ復調
器）３６と、このＦＳＫ復調器３６から出力されたデー
タ列をサンプリング処理するデコーダ回路３７とから構
成されている。

【００２１】ＢＰＦ３４は、インダクタンスとコンデン
サからなる回路で、固定側コイルアンテナ１３が感応し
た電力供給用の交流信号とデータ信号の重畳信号のう
ち、データ受信処理部２７での処理に不要な電力供給信
号のフィルタリングを行う。

【００２２】ＲＦ−ＡＭＰ３５では、ＢＰＦ３４からの
出力信号をＦＳＫ復調器３６で復調できる信号レベルま
で増幅するもので、その増幅度が６０〜１００ｄＢ、出
力が０ｄＢｍ程度に設定されている。

【００２３】デコーダ回路３７では、ＦＳＫ復調器３６
からのデータ列を多点サンプリングしてディジタルデー
タ列に変換した後、さらに当該データ列の中からハンド
ル内ユニット２２でのスイッチングに係るオン／オフデ
ータのみを抽出して、４ビット（４本）のレベル信号デ
ータとしてメータ表示制御回路２４に送信する。

【００２４】ハンドル内ユニット２２は、図４の如く、
前述のホイール側コイルアンテナ１６と、このホイール
側コイルアンテナ１６の両端に発生した交流誘起電圧を
整流して直流電圧に変換しこれを回路電源とする整流回
路４１と、ステアリングホイール１４の中央部の操作ボ
ード１４ａ内に設けられた４個のスイッチ４２ａ〜４２
ｄのオン／オフパターンを読み取りシリアルデータ列に
して出力するエンコーダ部（データ入力回路）４２と、
このデータ入力回路４２からのデータ列信号を周波数変
調（Frequency Shift keying）データに変調する周波数
変調器（ＦＳＫ変調回路）４３と、このＦＳＫ変調回路
４３からの周波数変調データに係る信号を固定制御ユニ
ット２１で必要とされる電力レベルまで増幅する電力増
幅回路４４と、この電力増幅回路４４とホイール側コイ
ルアンテナ１６との間で特性インピーダンスの整合を行
うインピーダンス整合回路４５とから構成されている。
これらのハンドル内ユニット２２内の各要素４１〜４５
は、１チップのＣＭＯＳ等の集積回路（ＩＣ）として構
成し、このＩＣ自体の消費電流が数十〜数百μＡ程度に
設定されたものである。なお、データ入力回路４２、Ｆ
ＳＫ変調回路４３、電力増幅回路４４及びインピーダン
ス整合回路４５は、スイッチ４２ａ〜４２ｄにおける操
作についての信号をホイール側コイルアンテナ１６での
電磁誘導に適した信号方式に変換処理するスイッチ信号
処理回路として機能するものである。

【００２５】次に、この実施の形態におけるハンドル内
信号伝送装置の各部の動作について説明する。

【００２６】まず、車速、エンジン回転数、燃料、水
温、各種警告及びインジケーションについての信号がメ
ータ入力Ｉ／Ｆ回路２５に入力されると、このメータ入
力Ｉ／Ｆ回路２５内で電圧変換及び波形整形されてメー
タ表示制御回路２４に出力され、所定のデータに変換処
理されて表示素子２３に表示される。

【００２７】これと並行して、メータ表示制御回路２４
は、ハンドル内ユニット２２の各スイッチ４２ａ〜４２
ｄのオン／オフ状態をスキャンするために、電源供給部
２６の発振回路３１に定周期で送信指令を出す。

【００２８】発振回路３１では、メータ表示制御回路２
４からの送信指令に従って電力供給用の交流信号の源発
振を行う。電力増幅回路３２では、発振回路３１からの
交流信号をハンドル内ユニット２２の動作条件に適切な
電力まで増幅する。そして、インピーダンス整合回路３
３で特性インピーダンスの整合を行った後、固定側コイ
ルアンテナ１３に出力される。

【００２９】固定側コイルアンテナ１３に交流電圧が流
れると、この固定側コイルアンテナ１３の周囲に交流磁
界（以下「電力用交流磁界」と称す）が発生する。ここ
で、この交流磁界においては、ホイール側コイルアンテ
ナ１６が固定側コイルアンテナ１３に対向配置されてい
るため、この交流磁界がホイール側コイルアンテナ１６
を交差し、ホイール側コイルアンテナ１６の両端に交流
誘起電圧を生じる。

【００３０】ハンドル内ユニット２２内の整流回路４１
では、ホイール側コイルアンテナ１６で得られた交流誘
起電圧を整流して直流電圧に変換し、回路電源として、
各部（４３，４４，４２）に供給する。

【００３１】データ入力回路４２では、ステアリングホ
イール１４の操作ボード１４ａに設けられた４個のスイ
ッチ４２ａ〜４２ｄのオン／オフパターンを読み取り、
所定形式のシリアルデータ列にしてＦＳＫ変調回路４３
に送る。ここでのシリアルデータ列としては、例えば、
図５のように、ハンドル内信号伝送装置のバージョン等
を識別するための例えば８ビット長の固有の第１のデー
タ＃１（図６）と、上記したスイッチ４２ａ〜４２ｄの
オン／オフパターンを示す例えば８ビット長の第２のデ
ータ＃２（図７）と、例えば８ビット長のデータ誤り検
出データ＃３とで構成されたものが定義される。なお、
図６及び図７中において符号ＬＳＢは先頭ビット、符号
ＭＳＢは末尾ビットを示しており、また図７中において
符号ＳＷ０〜ＳＷ３は各スイッチ４２ａ〜４２ｄのオン
／オフ状態を意味するカラムを示している。かかるデー
タは、整流回路４１がデータ入力回路４２に回路電源を
供給している間、繰り返しＦＳＫ変調回路４３に出力し
続けられる。

【００３２】ＦＳＫ変調回路４３では、データ入力回路
４２から与えられたデータ”１”，”０”に応じて周波
数変調した信号を生成し、これを電力増幅回路４４に送
る。ここで使用される周波数変調信号としては、例えば
５０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの電力供給用信号の１／２の
周波数付近の信号を使用する。

【００３３】電力増幅回路４４では、固定制御ユニット
２１内のデータ受信処理部２７でのデータ復調に必要な
電力まで増幅する。例えば、固定制御ユニット２１のＢ
ＰＦ３４での入力端において−９０〜−６０ｄＢｍ程度
の信号が入力される程度にまで増幅するのが望ましい。

【００３４】インピーダンス整合回路４５では、電力増
幅回路４４から与えられた信号について、ホイール側コ
イルアンテナ１６の入力端において信号反射を最小にす
るように特性インピーダンスの整合を行う。

【００３５】このようにしてホイール側コイルアンテナ
１６に交流電圧が流れると、このホイール側コイルアン
テナ１６の周囲に交流磁界（以下「信号伝達用交流磁
界」と称す）が発生する。ここで、この信号伝達用交流
磁界は、固定側コイルアンテナ１３によって発生せしめ
られた電力用交流磁界と重畳することになるが、信号伝
達用交流磁界が固定側コイルアンテナ１３によって生じ
た電力用交流磁界の１／２の周波数付近の周波数特性の
ものとして識別可能に生じている。

【００３６】次に、固定制御ユニット２１の固定側コイ
ルアンテナ１３がハンドル内ユニット２２のホイール側
コイルアンテナ１６に対向配置されているため、この信
号伝達用交流磁界が固定側コイルアンテナ１３を交差
し、当該固定側コイルアンテナ１３の両端に交流誘起電
圧を生じる。この交流誘起電圧は、主として信号伝達用
交流磁界に係る信号と電力用交流磁界に係る信号の重畳
信号として現れるため、ＢＰＦ３４によって周波数のフ
ィルタリングを行い、ハンドル内ユニット２２からのシ
リアルデータ列（図５）に係る信号のみを抽出する。

【００３７】ＲＦ−ＡＭＰ３５では、ＢＰＦ３４からの
出力信号をＦＳＫ復調できる信号レベルまで増幅する。
ここでは、例えば増幅度６０〜１００ｄＢ程度に増幅す
る。そして、ＦＳＫ復調器３６において、ＦＳＫ変調デ
ータを２値のデータ列に変換し、さらにこのデータ列を
デコーダ回路３７において多点サンプリングしてディジ
タルデータ列に変換し、さらに、データ列の中から、ス
イッチ４２ａ〜４２ｄのオン／オフデータを抽出して４
ビット（４本）のレベル信号データとして、メータ表示
制御回路２４に送る。

【００３８】メータ表示制御回路２４では、デコーダ回
路３７からの信号に応じて、表示素子２３の所定の表示
の点灯・消灯を行い、またスイッチ４２ａ〜４２ｄのオ
ン／オフパターンに対応して出力Ｉ／Ｆ回路２８に信号
を出力し、自動車内各部のランプやモータ等にデータ信
号の出力を行う。

【００３９】以上のように、互いに対向した２つのルー
プ状コイルアンテナ１３，１６の電磁誘導作用により、
回転可動部であるステアリングホイール１４内のハンド
ル内ユニット２２に電力を供給し、ステアリングホイー
ル１４からのスイッチ４２ａ〜４２ｄの操作に係る信号
を固定制御ユニット２１へ送ることで、第１従来技術の
ようにフレキシブルケーブルを使用する必要がなく、少
なくともこの限りにおいて省スペース化を図ることがで
きる。

【００４０】また、両コイルアンテナ１３，１６のため
の特別の設置容積を必要としない構成となっていること
から、第２従来技術及び第３従来技術のようにステアリ
ングホイールの回転軸周りの省スペース化を図ることが
できる。

【００４１】なお、この実施の形態では、ハンドル内ユ
ニット２２のホイール側コイルアンテナ１６をステアリ
ングホイール１４の上部ループ部１５に配設していた
が、これは、通常スイッチ操作を行う場合は自動車が駐
車していたり信号待ち等の停止状態にある場合に、ステ
アリングホイール１４を中央位置に復帰してから行うこ
とが殆どであり、この場合においてはステアリングホイ
ール１４の上部ループ部１５に限ってホイール側コイル
アンテナ１６を配設しても支障がないからであり、むし
ろ、固定側コイルアンテナ１３とホイール側コイルアン
テナ１６との間の電磁誘導を考えるとサイズ的に適切で
あり、またホイール側コイルアンテナ１６の敷設の際に
も便利性が高まるからである。

【００４２】｛第２実施形態｝図８はこの発明の第２実
施形態のハンドル内信号伝送装置を示す図である。な
お、図８では第１実施形態と同様の機能を有する要素に
ついては同一符号を付している。

【００４３】この実施形態のハンドル内信号伝送装置
は、図８の如く、ステアリングホイール１４側のハンド
ル内ユニット２２において共振用の複数の同調コンデン
サＣ０〜Ｃ４を設け、これらの同調コンデンサＣ１〜Ｃ
４の作動をスイッチ５１ａ〜５１ｄでオン／オフ切換え
するようにしたもので、互いに対向した２個のコイルア
ンテナ１３，１６の間の電磁誘導結合による共振現象を
利用して、ステアリングホイール１４のスイッチ５１ａ
〜５１ｄのオン／オフ状態を読み取るようにしたもので
ある。

【００４４】自動車本体内に固定された固定制御ユニッ
ト２１は、第１実施形態と同様の固定側コイルアンテナ
１３、メータ表示制御回路２４、メータ入力Ｉ／Ｆ回路
２５、出力Ｉ／Ｆ回路２８及び表示素子２３の他、１個
のデコーダ回路５２と、このデコーダ回路５２から出力
された制御電圧に基づいて所定の周波数域の信号を周波
数を換えながら連続的に出力する電圧可変周波数発振回
路５３と、この電圧可変周波数発振回路５３の出力を増
幅する電力増幅回路５４と、ハンドル内ユニット２２の
ホイール側コイルアンテナ１６との間で電磁誘導結合を
行って共振現象を発生せしめる共振電圧検知回路５５と
を備えてなる。

【００４５】デコーダ回路５２は、メータ表示制御回路
２４からの指令信号を受けて電圧可変周波数発振回路５
３に制御電圧をその電圧値を所定範囲で変化（スイー
プ）させつつ出力する機能と、このときの制御電圧の周
波数と共振電圧検知回路５５からの与えられた信号の周
波数とを比較することでハンドル内ユニット２２内での
各スイッチ５１ａ〜５１ｄのオン／オフ状態を判断する
機能とを有せしめられている。

【００４６】電圧可変周波数発振回路５３は、デコーダ
回路５２からの電圧値が変化する制御電圧に基づいて、
図９のような５個の異なる周波数ｆ０，ｆ１，ｆ２，ｆ
３，ｆ４を含む所定範囲の周波数域で周波数が変化する
検出信号を出力するものである。

【００４７】電力増幅回路５４は、電圧可変周波数発振
回路５３から与えられた検出信号を、そのピークが容易
に検出できる一定のレベルまで増幅するものである。

【００４８】共振電圧検知回路５５は、図１０の如く、
電力増幅回路５４で増幅された検出信号をシリーズ抵抗
Ｒｓを介して固定側コイルアンテナ１３に印加するとと
もに、この検出信号が固定側コイルアンテナ１３とハン
ドル内ユニット２２とで等価的に構成されるＬＣ並列共
振回路の共振周波数によって変化してＬＣ並列共振回路
（１３，２２）のインピーダンスが増大する旨を検波器
５５ａで検出し、ＤＣ電圧に変換してデコーダ回路５２
に出力するものである。なお、検波器５５ａは、シリー
ズ抵抗Ｒｓとデコーダ回路５２との間に介装された１個
のダイオードＤと、このダイオードＤとデコーダ回路５
２との接続中間点から接地側に接続された１個のコンデ
ンサＣとから構成される。

【００４９】一方、ハンドル内ユニット２２は、図８の
如く、ホイール側コイルアンテナ１６の両端に接続され
た１個の固定同調コンデンサＣ０を備えるともに、複数
のスイッチ５１ａ〜５１ｄのそれぞれに個別同調コンデ
ンサＣ１〜Ｃ４が直列に接続されて共振スイッチ回路５
６ａ〜５６ｄが形成され、この複数の共振スイッチ回路
５６ａ〜５６ｄが固定同調コンデンサＣ０の両端に並列
に接続されたものである。このうち、スイッチ５１ａ〜
５１ｄは図１及び図２のようにステアリングホイール１
４の操作ボード１４ａ内に配置される。そして、ホイー
ル側コイルアンテナ１６が相互誘導により固定制御ユニ
ット２１の固定側コイルアンテナ１３と結合し、等価的
に１個のインダクタンスとして働くようになっている。
すなわち、ハンドル内ユニット２２は、図１１に示した
等価回路の如く、スイッチ５１ａ〜５１ｄがオン（導
通）すると、固定側コイルアンテナ１３及びホイール側
コイルアンテナ１６は、オンとなったスイッチ５１ａ〜
５１ｄに対応する同調コンデンサＣ１〜Ｃ４及びコンデ
ンサＣ０とともに並列共振回路を構成する。

【００５０】ここで、各同調コンデンサＣ０〜Ｃ４の容
量値は、各スイッチ５１ａ〜５１ｄのオン／オフのあら
ゆる組合わせによって、ＬＣ並列共振回路（１３，２
２）の共振周波数が全て異なるように設定されている。
例えば、各同調コンデンサＣ０〜Ｃ４の容量比は、Ｃ
０：Ｃ１：Ｃ２：Ｃ３：Ｃ４＝１：２：５：１０：２０
となるように設定される。

【００５１】その他の構成は第１実施形態と同様のた
め、その説明を省略する。

【００５２】次に、この実施の形態におけるハンドル内
信号伝送装置の各部の動作について説明する。

【００５３】図８の如く、まず、車速、エンジン回転
数、燃料、水温、各種警告及びインジケーションについ
ての各種信号がメータ入力Ｉ／Ｆ回路２５に入力される
と、このメータ入力Ｉ／Ｆ回路２５内で電圧変換及び波
形整形されてメータ表示制御回路２４に出力され、所定
のデータに変換処理されて表示素子２３に表示される。

【００５４】これと並行して、メータ表示制御回路２４
は、デコーダ回路５２に指令信号を与え、デコーダ回路
５２はこれを受けて電圧可変周波数発振回路５３に所定
の電圧値範囲で変化する制御電圧を出力する。このと
き、図１２の如く、比較的大電圧のＶ０から始まって比
較的小電圧のＶ４以下まで連続でスイープさせ、これを
繰り返す。電圧可変周波数発振回路５３では、電圧Ｖ０
のときには周波数ｆ０に、電圧Ｖ４のときには周波数ｆ
４の制御電圧を発振する。そして、この制御電圧が電力
増幅回路５４でピークの検出が容易になる程度の一定の
レベルまで電力増幅を行い共振電圧検知出回路５５に送
る。このように増幅された後、共振電圧検知回路５５は
電力増幅回路５４で増幅された検出信号（交流電圧）を
シリーズ抵抗Ｒｓを介して固定側コイルアンテナ１３に
印加する。

【００５５】固定側コイルアンテナ１３に交流電圧が流
れると、この固定側コイルアンテナ１３の周囲に交流磁
界が発生する。この交流磁界においては、ホイール側コ
イルアンテナ１６が固定側コイルアンテナ１３に対向配
置されているため、この交流磁界がホイール側コイルア
ンテナ１６を交差し、ホイール側コイルアンテナ１６の
両端に交流誘起電圧を生じる。すなわち、ホイール側コ
イルアンテナ１６は相互誘導により固定制御ユニット２
１の固定側コイルアンテナ１３と結合し、等価的に一個
のＬＣ並列共振回路（１３，２２）として働くことにな
る。

【００５６】ここで、全てのスイッチ５１ａ〜５１ｄが
オフの場合、ＬＣ並列共振回路（１３，２２）に使用さ
れるコンデンサは固定同調コンデンサＣ０のみとなる。
また、例えば第１のスイッチ５１ａのみがオンとなった
場合、ＬＣ並列共振回路（１３，２２）に使用されるコ
ンデンサは固定同調コンデンサＣ０と第１の同調コンデ
ンサＣ１のみが使用される。あるいはすべてのスイッチ
５１ａ〜５１ｄがオンとなった場合、全ての同調コンデ
ンサＣ０〜Ｃ４が使用される。これらの全ての組合わせ
のそれぞれにつき、ハンドル内ユニット２２内では全て
互いに異なった容量値が設定され、故に異なるインピー
ダンスが設定されることになる。

【００５７】そして、共振電圧検知回路５５において、
電力増幅回路５４からの電圧の周波数がＬＣ並列共振回
路（１３，２２）の共振周波数になると、ＬＣ並列共振
回路（１３，２２）のインピーダンスは増大するため、
ＬＣ並列共振回路（１３，２２）の両端の電圧も増大す
る。この交流電圧を検波器５５ａにてＤＣ電圧に変換
し、デコーダ回路５２に出力する。

【００５８】図９は、ステアリングホイール１４の操作
ボード１４ａ内のそれぞれのスイッチ５１ａ〜５１ｄが
オンの場合にデコーダ回路５２に与えられる信号の周波
数特性例を示す図である。周波数ｆ０，ｆ１，ｆ２，ｆ
３，ｆ４は、それぞれ「全オフ」、「第１のスイッチ５
１ａのみオン」、「第２のスイッチ５１ｂのみオン」、
「第３のスイッチ５１ｃのみオン」、「第４のスイッチ
５１ｄのみオン」の場合を示している。なお、これ以外
にも、例えば複数のスイッチ５１ａ〜５１ｄがオンにな
った場合では、現れる信号の周波数は異なることにな
る。

【００５９】デコーダ回路５２では、かかる周波数の違
いを判断することで、どのスイッチ５１ａ〜５１ｄがオ
ンになったかを判断し、その判断結果をメータ表示制御
回路２４に出力する。

【００６０】なお、全てのスイッチ５１ａ〜５１ｄがオ
フのときの共振周波数ｆ０を設けたのは、ステアリング
ホイール１４の回転角の変化によりインダクタンスＬ
（図１１）が変化し、共振周波数がずれた場合でも、最
初の極大点を基準にして、期待されるｆ１からｆ４を補
正することができるように考慮したためである。

【００６１】メータ表示制御回路２４では、デコーダ回
路５２からの信号に応じて、表示素子２３の所定の表示
の点灯・消灯を行い、またスイッチ５１ａ〜５１ｄのオ
ン／オフパターンに対応して出力Ｉ／Ｆ回路２８に信号
を出力し、自動車内各部のランプやモータ等にデータ信
号の出力を行う。

【００６２】以上のように、この実施の形態では、第１
実施形態と同様の効果を得ることができるだけでなく、
ステアリングホイール１４内のハンドル内ユニット２２
側を、単純なＬ，Ｃとスイッチ５１ａ〜５１ｄとで構成
したことで、より安価にかつ、小型にステアリングホイ
ール１４内でのスイッチング読み取り機構を実現でき
る。

【００６３】｛変形例｝なお、上記各実施の形態では、
ステアリングホイール１４の操作ボード１４ａにおいて
複数のスイッチ（４２ａ〜４２ｄまたは５１ａ〜５１
ｄ）を設置した例について説明したが、単一のスイッチ
のみを設けたものであってもよい。

【００６４】

【発明の効果】請求項１及び請求項３に記載の発明によ
れば、自動車本体内に設置された固定制御ユニットの固
定側コイルアンテナと、回転可動なステアリングホイー
ル内に設置されたハンドル内ユニットのホイール側コイ
ルアンテナとを対向配置し、これらの一対のコイルアン
テナの間で電磁誘導によりデータ信号の送受信及び電力
供給しまたは共振を行うことで、フレキシブルケーブル
を使用しなくても、簡単な機械的構成で信号の伝送を容
易に行うことができる。この場合、固定側コイルアンテ
ナを運転席前のインストゥルメントパネルの縁部にルー
プ状に設置し、ホイール側コイルアンテナをステアリン
グホイールの一部にループ状に設置してるだけなので、
特別の設置スペースを設ける必要がなく、省スペース化
を図ることができる。

【００６５】請求項２及び請求項４に記載の発明によれ
ば、請求項１及び請求項３のような省スペース化を実現
しながらも複数のスイッチの操作についての信号を効率
良く伝送できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施形態のハンドル内信号伝送
装置が適用された自動車のステアリングホイール周りを
示す正面図である。

【図２】同じくその側面図である。

【図３】ハンドル内信号伝送装置の固定制御ユニットを
示すブロック図である。

【図４】ハンドル内信号伝送装置のハンドル内ユニット
を示すブロック図である。

【図５】ハンドル内信号伝送装置の固定制御ユニットの
データ入力回路から出力されるシリアルデータ列を示す
図である。

【図６】図５に示したシリアルデータ列のうちハンドル
内信号伝送装置のバージョン等を識別するための第１の
データを示す図である。

【図７】図５に示したシリアルデータ列のうちスイッチ
のオン／オフパターンを意味する第２のデータを示す図
である。

【図８】この発明の第２実施形態のハンドル内信号伝送
装置を示すブロック図である。

【図９】この発明の第２実施形態において各スイッチが
オンの場合に固定制御ユニット内のデコーダ回路に与え
られる信号の周波数特性例を示す図である。

【図１０】この発明の第２実施形態における固定制御ユ
ニット内の共振電圧検知回路の内部構成を示す回路図で
ある。

【図１１】この発明の第２実施形態におけるハンドル内
ユニットの等価回路図である。

【図１２】この発明の第２実施形態の電圧可変周波数発
振回路における電圧と周波数との関係を示す図である。

【図１３】第２従来技術における自動車のステアリング
ホイール周りを示す正面図である。

【図１４】第３従来技術のハンドル内信号伝送装置の概
略を示す断面図である。

【符号の説明】

１１ インストゥルメントパネル １２ フェイスレンズ １３ 固定側コイルアンテナ １４ ステアリングホイール １４ａ 操作ボード １５ 上部ループ部 １６ ホイール側コイルアンテナ ２１ 固定制御ユニット ２２ ハンドル内ユニット ２３ 表示素子 ２４ メータ表示制御回路 ２５ メータ入力Ｉ／Ｆ回路 ２６ 電源供給部 ２７ データ受信処理部 ２８ 出力Ｉ／Ｆ回路 ３１ 発振回路 ３２ 電力増幅回路 ３３ インピーダンス整合回路 ３４ ＢＰＦ ３５ ＲＦ−ＡＭＰ ３６ ＦＳＫ復調器 ３７ デコーダ回路 ４１ 整流回路 ４２ データ入力回路 ４２ａ〜４２ｄ スイッチ ４３ ＦＳＫ変調回路 ４４ 電力増幅回路 ４５ インピーダンス整合回路 ５１ａ〜５１ｄ スイッチ ５２ デコーダ回路 ５３ 電圧可変周波数発振回路 ５４ 電力増幅回路 ５５ 共振電圧検知回路 ５５ａ 検波器 ５６ａ〜５６ｄ 共振スイッチ回路 Ｃ０ 固定同調コンデンサ Ｃ１〜Ｃ４ 個別同調コンデンサ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転可動なステアリングホイールに設け
   られた少なくとも１個以上のスイッチについて操作を行
   った際に、当該操作に係る信号を自動車本体側に伝送す
   るハンドル内信号伝送装置であって、 前記自動車本体内に設置された固定制御ユニットと、 前記ステアリングホイール内に設置されたハンドル内ユ
   ニットとを備え、 前記固定制御ユニットは、 前記自動車本体の運転席前に配されたインストゥルメン
   トパネルの縁部にループ状に設置される固定側コイルア
   ンテナと、 前記固定側コイルアンテナを通じて前記ハンドル内ユニ
   ットに対し電磁誘導にて電源を供給する電源供給部と、 前記固定側コイルアンテナを通じて前記ハンドル内ユニ
   ットから電磁誘導にて与えられたデータ信号を受信処理
   するデータ受信処理部とを備え、前記データ受信処理部
   は、前記固定側コイルアンテナで受信した信号のうち前
   記ハンドル内ユニットから電磁誘導で伝送されたデータ
   信号のみを抽出するバンドパスフィルタを少なくとも有
   してなり、 前記ハンドル内ユニットは、 前記ステアリングホイールのうち前記固定制御ユニット
   の前記固定側コイルアンテナに対向した位置にループ状
   に設置されたホイール側コイルアンテナと、 前記ホイール側コイルアンテナの両端に発生した交流誘
   起電圧を整流して直流電圧に変換しこれを回路電源とす
   る整流回路と、 前記整流回路からの前記回路電源を受けて前記ステアリ
   ングホイール中の前記スイッチにおける操作についての
   信号を前記ホイール側コイルアンテナでの電磁誘導に適
   した信号方式に変換処理するスイッチ信号処理回路とを
   備え、 前記固定制御ユニット内の前記固定側コイルアンテナと
   前記ハンドル内ユニット内の前記ホイール側コイルアン
   テナとの間で、電磁誘導によりデータ信号の送受信及び
   電力供給を行うようにされたことを特徴とするハンドル
   内信号伝送装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のハンドル内信号伝送装
   置であって、 前記スイッチは前記ステアリングホイール中において少
   なくとも２以上設けられ、 前記ハンドル内ユニット内の前記スイッチ信号処理回路
   は、 少なくとも２以上の前記スイッチのオン／オフの組合わ
   せをシリアルデータ列信号にして出力するエンコーダ部
   と、 前記エンコーダ部からの前記シリアルデータ列信号を、
   前記スイッチのオン／オフの組合わせに応じて周波数が
   変化された周波数変調データに変調する周波数変調器と
   を少なくとも備えてなり、 前記固定制御ユニット内の前記データ受信処理部は、 前記ハンドル内ユニットから前記固定側コイルアンテナ
   を介して得られた周波数変調データをデータ列信号に復
   調する周波数復調器と、 前記周波数復調器から出力されたデータ列信号をサンプ
   リング処理して前記スイッチのオン／オフの組合わせを
   判断するデコーダ回路とをさらに有してなることを特徴
   とするハンドル内信号伝送装置。
3. 【請求項３】 回転可動なステアリングホイールに設け
   られた少なくとも１個以上のスイッチについて操作を行
   った際に、当該操作に係る信号を自動車本体側に伝送す
   るハンドル内信号伝送装置であって、 前記自動車本体内に設置された固定制御ユニットと、 前記ステアリングホイール内に設置されたハンドル内ユ
   ニットとを備え、 前記ハンドル内ユニットは、 前記ステアリングホイールのうち前記固定制御ユニット
   の前記固定側コイルアンテナに対向した位置にループ状
   に設置されたホイール側コイルアンテナと、 前記ホイール側コイルアンテナの両端に互いに並列に接
   続された共振用の固定同調コンデンサと、 前記スイッチに直列に接続され且つ前記スイッチととも
   に前記固定同調コンデンサに並列に接続される個別同調
   コンデンサとを備えてなり、 前記固定制御ユニットは、 前記自動車本体の運転席前に配されたインストゥルメン
   トパネルの縁部にループ状に設置される固定側コイルア
   ンテナと、 所定の範囲で周波数が変化される信号を出力する電圧可
   変周波数発振回路と、 前記電圧可変周波数発振回路の出力に基づいて前記固定
   側コイルアンテナを介して前記ハンドル内ユニットとの
   間で電磁誘導結合を行う共振電圧検知回路と、前記共振
   電圧検知回路によって検知された前記固定側コイルアン
   テナとハンドル内ユニットとの共振周波数に基づいて前
   記ハンドル内ユニット内での前記スイッチのオン／オフ
   状態を判断するデコーダ回路とを備えてなることを特徴
   とするハンドル内信号伝送装置。
4. 【請求項４】 請求項３に記載のハンドル内信号伝送装
   置であって、 前記スイッチは前記ステアリングホイール中において少
   なくとも２以上設けられ、 前記個別同調コンデンサは、互いに並列に接続された少
   なくとも２以上の前記スイッチのそれぞれに対して直列
   に接続され、 前記固定同調コンデンサ及び前記個別同調コンデンサの
   各容量値は、当該各同調コンデンサの作動及び停止が各
   スイッチのオン／オフによって切換えられた際に、当該
   固定側コイルアンテナと前記ハンドル内ユニットとで形
   成される共振周波数が全て異なって実現するよう、互い
   に異なった値に設定されることを特徴とするハンドル内
   信号伝送装置。