(57)【要約】【課題】ステアリングホイールの外面に配置される熱源部の位置ずれや相互接触を防止する把持部材温度制御装置を備えるステアリング装置を提供すること。【解決手段】ステアリング装置１は、把持部材２の外面に配置され所定温度よりも低い温度状態を発生させる第一熱源部３０と、把持部材２の外面に配置され所定温度よりも高い温度状態を発生させる第二熱源部３１と、把持部材２の外面に配置され、第一熱源部３０及び第二熱源部３１を所定間隔で受け入れる複数の受け入れ部２６１を有する熱源部受け入れ部材２６とを備える。【選択図】図１
2008308021.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
把持部材外面に配置され所定温度よりも低い温度状態を発生させる第一熱源部と、
把持部材外面に配置され所定温度よりも高い温度状態を発生させる第二熱源部と、
把持部材外面に配置され、前記第一熱源部及び前記第二熱源部を所定間隔で受け入れる複数の受け入れ部を有する熱源部受け入れ部材と、
を備える把持部材温度制御装置。
【請求項２】
前記第一熱源部及び前記第二熱源部は、ペルチェ素子であり、
前記熱源部受け入れ部材は、前記ペルチェ素子と前記把持部材外面との間の熱伝導性を維持しながら前記ペルチェ素子を密接に受け入れる複数の受け入れ枠を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の把持部材温度制御装置。
【請求項３】
前記熱源部受け入れ部材は、所定間隔で配置される各熱源部間を絶縁する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の把持部材温度制御装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか一項に記載の把持部材温度制御装置を備えるステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両を操作するために用いるステアリングホイール等の把持部材表面における温度を制御する把持部材温度制御装置及びその把持部材温度制御装置を備えるステアリング装置に関し、特に、把持部材表面の複数の微小領域のそれぞれで温度変化を生じさせる把持部材温度制御装置及びその把持部材温度制御装置を備えるステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、背中合わせに吸熱面及び放熱面を有するペルチェ素子を所定配列で外面に配置したステアリング装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
このステアリング装置は、それらペルチェ素子に流す電流の向き及び大きさを制御することでペルチェ素子の表面のうちステアリングを握る操作者の皮膚と接する側の表面を温めたり冷やしたりすることにより、ステアリング装置の表面温度が高すぎたり低すぎたりした場合にも、操作者がそのステアリング装置を快適に握ることができるようにする。
【０００４】
また、このステアリング装置は、ステアリングを握る操作者の皮膚に接する面で吸熱を担うペルチェ素子とステアリングを握る操作者の皮膚に接する面で放熱を担うペルチェ素子とを隣り合わせるようにすることで、ステアリングを握る操作者の隣接する冷点及び温点を同時に刺激し温冷覚の錯覚(擬似的に痛みを感じさせる現象（Thermal  Grill  Illusion）をいう。）を発生させ、運転に対する操作者の集中力を高めたりする。
【０００５】
なお、温冷覚の錯覚を発生させるため、このステアリング装置は、ステアリングホイールを握る操作者の皮膚に接する面で吸熱を担うペルチェ素子とステアリングホイールを握る操作者の皮膚に接する面で放熱を担うペルチェ素子とを一定の間隔で近接させながらも、所定の温度差を生じさせるよう熱的に相互に干渉させ過ぎないようにする必要がある。
【特許文献１】特開２００７−１０１０８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ステアリングホイールの湾曲した表面に薄板形状のペルチェ素子を配置する場合、表面形状の違いから、ペルチェ素子の位置ずれやペルチェ素子同士の接触を生じさせてしまう場合がある。
【０００７】
上述の点に鑑み、本発明は、把持部材の外面に配置される熱源部の位置ずれや相互接触を防止する把持部材温度制御装置及びその把持部材温度制御装置を備えるステアリング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の目的を達成するために、第一の発明に係る把持部材温度制御装置は、把持部材外面に配置され所定温度よりも低い温度状態を発生させる第一熱源部と、把持部材外面に配置され所定温度よりも高い温度状態を発生させる第二熱源部と、把持部材外面に配置され、前記第一熱源部及び前記第二熱源部を所定間隔で受け入れる複数の受け入れ部を有する熱源部受け入れ部材と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、第二の発明は、第一の発明に係る把持部材温度制御装置であって、前記第一熱源部及び前記第二熱源部は、ペルチェ素子であり、前記熱源部受け入れ部材は、前記ペルチェ素子と前記把持部材外面との間の熱伝導性を維持しながら前記ペルチェ素子を密接に受け入れる複数の受け入れ枠を有することを特徴とする。
【００１０】
また、第三の発明は、第一又は第二の発明に係る把持部材温度制御装置であって、前記熱源部受け入れ部材は、所定間隔で配置される各熱源部間を絶縁することを特徴とする。
【００１１】
また、第四の発明は、第一乃至第三の何れかの発明に係る把持部材温度制御装置を備えるステアリング装置である。
【発明の効果】
【００１２】
上述の手段により、本発明は、把持部材の外面に配置される熱源部の位置ずれや相互接触を防止する把持部材温度制御装置及びその把持部材温度制御装置を備えるステアリング装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照しつつ、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。
【実施例】
【００１４】
図１は、本発明に係る把持部材温度制御装置を備えるステアリング装置の構成例を示すブロック図であり、ステアリング装置１は、車両等の操舵に用いられ、ステアリングホイール２、熱源素子３、温度センサ４、低温指示ボタン５、高温指示ボタン６、刺激指示ボタン７、温度コントローラ８、注意力判定器９及び熱源素子用電源１０から構成される。
【００１５】
ステアリングホイール２は、車両の操作者がステアリング操作を行う際に手で握る把持部材である環状のリム２０（例えば、熱伝導性の高いアルミ製である。）、リム２０の回転を支えるハブ２１、及び、リム２０とハブ２１とを連結する複数のスポーク２２から構成される。
【００１６】
なお、リム２０は環状ではなく、円環の一部が欠けた形状など、操作者が車両等を操作し易い他の形状であってもよい。また、リム２０の断面は円形であるが、楕円形その他の操作者が握り易い形状であってもよい。
【００１７】
熱源素子３は、所定の温度状態を発生させる素子であり、例えば、一方の面で吸熱を行い（例えば、表面温度を２０℃とする。）、他方の面で放熱を行う（例えば、表面温度を４０℃とする。）、ペルチェ素子であって、ステアリングホイール２の表面に複数配置される。
【００１８】
ペルチェ素子は、可動部を有さずメンテナンスが容易であり、騒音も発生させることもなく、かつ、電流の方向に応じて吸熱面と放熱面とを切り替えることができるため、ステアリングホイール２の表面の温度を制御するための用途に好適である。
【００１９】
各ペルチェ素子は、ステアリングホイール２の表面に吸熱専用又は放熱専用として固定的に配置され、熱源素子用電源１０のオン、オフにより吸放熱を開始或いは停止させてもよく、ステアリングホイール２の表面に吸放熱両用として固定的に配置され、電流方向の切り替えにより吸放熱を切り替えるようにしてもよい。
【００２０】
なお、熱源素子３の一部は、電気を熱に変換するニクロム線等、専ら高温状態を発生させるための素子であってもよい。
【００２１】
また、熱源素子３は、自ら熱を発生させる素子そのものの他、それら素子に接続されそれら素子が発生させた熱を伝える伝熱部材をも含むものとする。
【００２２】
また、熱源素子３は、本実施例において正方形の表面を有するが、円形、楕円形、多角形等の他の形状から成る表面を有していてもよく、好適には、円形、線対称の正多角形、点対称の正偶数多角形等が用いられる。全方位における長さの偏りが少なくリム２０の表面に密接に敷き詰めることができるからである。
【００２３】
温度センサ４は、リム２０の表面にある熱源素子３の温度を測定するためのセンサであり、測定した温度を温度コントローラ８に出力してフィードバック制御を行わせるようにする。
【００２４】
低温指示ボタン５は、熱源素子３によるステアリングホイール２表面の冷却を開始させるためのボタンであり、高温指示ボタン６は、熱源素子３によるステアリングホイール２表面の加熱を開始させるためのボタンである。
【００２５】
また、刺激指示ボタン７は、熱源素子３の一部によるステアリングホイール２表面の冷却と、熱源素子３の他の一部によるステアリングホイール２表面の加熱とを同時に開始させるためのボタンである。
【００２６】
温度コントローラ８は、温度センサ４が出力するステアリングホイール２表面の温度情報に基づいて、熱源素子３が所望の温度状態になるよう熱源素子用電源１０を制御する。
【００２７】
注意力判定器９は、操作者の注意力を判定する装置であり、例えば、近赤外線を操作者の頭部に照射し、その透過光を検出することで、非侵襲的に血液中の酸素化ヘモグロビン濃度等の脳活動値を測定し、脳活動値から操作者の注意力を判定する光トポグラフィ装置である。
【００２８】
また、注意力判定器９は、カメラにより操作者を継続的にモニターし、操作者のまばたきの回数や、あくび等を画像処理により認識し、操作者の注意力を判定する装置であってもよい。
【００２９】
熱源素子用電源１０は、熱源素子３に電気エネルギーを供給するための装置であり、例えば、ペルチェ素子に流れる電流の向き及び大きさを制御する。
【００３０】
次に、図２を参照しながら、温度コントローラ８が熱源素子３の温度を制御する処理（以下、「温度制御処理」とする。）の流れについて説明する。なお、図２は、温度制御処理の流れを示すフローチャートである。
【００３１】
最初に、温度コントローラ８は、低温指示ボタン５、高温指示ボタン６又は刺激指示ボタン７の何れのボタンが押下されたかを判定する（ステップＳ１）。
【００３２】
温度コントローラ８は、低温指示ボタン５が押下されたものであると判定すると、熱源素子用電源１０によって複数の熱源素子３の全ての外面が吸熱面３０となるよう電流の向き及び大きさを制御する（ステップＳ２）。
【００３３】
また、温度コントローラ８は、高温指示ボタン６が押下されたものであると判定すると、熱源素子用電源１０によって複数の熱源素子３の全ての外面が放熱面３１となるよう電流の向き及び大きさを制御する（ステップＳ３）。
【００３４】
なお、温度コントローラ８は、熱源素子３の温度が設定温度となるように、温度センサ４からの情報を用いて熱源素子用電源１０による熱源素子３への印加電圧をフィードバック制御する。
【００３５】
これにより、温度コントローラ８は、操作者が把持する部分のリム２０表面の温度が操作者にとって快適な温度となるよう制御することが可能となる。なお、低温指示ボタン５及び高温指示ボタン６は、エアコンの作動に連動させるようにしてもよい。
【００３６】
また、温度コントローラ８は、刺激指示ボタン７が押下されたものであると判定すると、熱源素子用電源１０によって、相互に隣接する三つの熱源素子３の外面が、一つの吸熱面３０と二つの放熱面３１とになるよう（以下、この配置を「基本配置」とする。）、電流の向き及び大きさを制御する（ステップＳ４）。
【００３７】
これにより、熱源素子３の吸熱面３０と放熱面３１とが所定の間隔を空けて基本配置に並べられ、その結果、熱源素子３に触れている操作者の手は、高密度で温冷覚を同時に刺激されることとなる。
【００３８】
その結果、温冷覚の同時刺激により操作者に痛みを感じさせることにより、温度コントローラ８は、操作者の眠気を覚ましたり、或いは、集中力の低下を防止したりすることが可能となる。
【００３９】
なお、温度コントローラ８は、刺激指示ボタン７の出力に代え、注意力判定器９の出力に基づいて、温冷覚の錯覚を発生させるための温冷覚の同時刺激を実行すべきか否かを自動的に判定するようにしてもよい。
【００４０】
また、上述において、温度コントローラ８は、熱源素子用電源１０によって電流の向き及び大きさを制御しながら吸放熱両用の熱源素子３における吸熱面３０と放熱面３１とを切り替えるようにするが、熱源素子用電源１０によって各熱源素子３に流れる電流をオン、オフしながら吸熱専用の熱源素子３と放熱専用の熱源素子３とを個別に制御するようにしてもよい。
【００４１】
次に、図３〜図１０を参照しながら、熱源素子３間のクリアランスを所定幅に維持する手段について説明する。
【００４２】
図３は、ステアリングホイール２の部分斜視図であり、リム２０は、複数の熱源素子３を相互に接触させないようにしながら、相互に隣接する（厳密には非接触である。）三つの熱源素子３が常に一つの吸熱面３０（黒で塗りつぶされた熱源素子３）と二つの放熱面３１（白で塗りつぶされた熱源素子３）との組み合わせから成る基本配置になるよう、それら熱源素子３を表面に配置させる（部分拡大図参照。）。
【００４３】
相互に隣接する三つの熱源素子３を基本配置とするのは、人間の受容器(刺激を感受する細胞や器官をいう。)である、冷点（冷たさを感じさせる感覚器である。）及び温点（熱さを感じさせる感覚器である。）の分布に対応させるためであり、単位面積当たりの密度が比較的大きい冷点で冷たさを感じさせるようにしながら、単位面積当たりの密度が冷点より小さい温点にも確実に熱さを感じさせられるようにするためである。
【００４４】
ここで、吸熱面３０及び放熱面３１は、同じ種類の熱源素子３のものを使用するため表面積が等しい構成をとるが、例えば、放熱を担う熱源素子３の表面積と吸熱を担う熱源素子３の表面積とが異なる構成をとるようにしてもよい。
【００４５】
なお、熱源素子３は、環状のリム２０の長手方向（矢印Ｌ参照。）全体にわたって配置されてもよく、操作者が握り易い範囲（例えば、円形のステアリングホイール２における１０時１０分の位置周辺の所定範囲である。）にだけ部分的に配置されてもよい。
【００４６】
また、熱源素子３は、リム２０の断面円周方向（矢印Ｒ参照。）の所定の角度範囲にだけ配置されてもよく、リム２０の全周にわたって配置されてもよい。これらの範囲が狭いと、熱源素子３がステアリングホイール２の外部の空気と接触する面積が小さくなることで低消費電力と高い温度応答性とを実現できるからであり、一方で、この範囲が広いと、操作者の様々なリム２０の握り方に対応できるからである。
【００４７】
図４は、図１におけるステアリングホイール２のＸ−Ｘ断面図であり、図５は、図４に示すステアリングホイール２の分解断面図である。また、図６は、図４におけるステアリングホイール２のＹ−Ｙ断面図であり、図７は、図６に示すステアリングホイール２の分解断面図である。
【００４８】
図４〜図７に示されるように、リム２０の表面には、接着部材２５、位置ずれ防止部材２６及び熱源素子３が順に配置される。
【００４９】
接着部材２５は、リム２０の表面と位置ずれ防止部材２６及び熱源素子３とを接着するための部材であり、例えば、シリコン系接着剤、両面テープ等であって、好適には、熱源素子３とリム２０との間の熱交換を容易にするため高い熱伝導性を有する。
【００５０】
また、接着部材２５は、リム２０の湾曲した表面と薄板形状の熱源素子３と間のクリアランスを埋める役割を果たす。薄板形状の熱源素子３とリム２０の湾曲した表面とを間接的に面接触させることで、熱源素子３の姿勢を安定化させ、かつ、熱源素子３とリム２０との間の熱移動を効率化させるためである。
【００５１】
位置ずれ防止部材２６は、熱源素子３を一つずつ受け入れる複数の枠２６１（破線円で示す。）を有する部材であり、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）を含むポリエステル等のプラスチック、シリコン、ゴム等、車室内で発生し得る温度状態に対する耐熱性、所定の温度差を発生させる熱源素子３間における熱の伝播を遮断する断熱性、及び、熱源素子３間の通電を遮断する電気絶縁性を備えた材料から生成され、好適には、熱源素子３を密接に保持するための可撓性を備えた材料から生成される。なお、位置ずれ防止部材２６は、接着部材２５を一体的に統合するようにしてもよい。
【００５２】
また、枠２６１の内周の形状は、熱源素子３を密接に保持できるよう熱源素子３と同じ形状を有するものとする。
【００５３】
さらに、位置ずれ防止部材２６は、枠２６１内に受け入れた熱源素子３のリム２０に向き合う側の表面（以下、「背面」とする。）とリム２０表面との間の熱を伝え易くするため、枠２６１内の底面を薄く形成するようにしてもよく、熱源素子３の背面を熱伝導両面テープ２５又はリム２０の表面に直接接触させるべく熱源素子３が位置ずれ防止部材２６を貫通するよう底面を省略するようにしてもよい。
【００５４】
ペルチェ素子の吸熱面３０を操作者の手が触れる側としながら吸熱を行った場合に、リム２０の表面に接する側であるペルチェ素子の放熱面３１で発生する熱を、リム２０を介して外部に効率的に排熱できるようにするためであり、ペルチェ素子の放熱面３１の温度が過度に上昇してペルチェ素子の反対側にある吸熱面３０における吸熱を阻害してしまわないようにするためである。
【００５５】
図８は、位置ずれ防止部材２６の上面図であり、位置ずれ防止部材２６が平面上に展開された状態を示す。
【００５６】
熱源素子３は、位置ずれ防止部材２６が平面上に展開された状態で各枠２６１にはめ込まれ、位置ずれ防止部材２６の枠２６１が規定する所定の間隔を維持しながら基本配置に並べられる。
【００５７】
その後、各枠２６１内に熱源素子３を保持する位置ずれ防止部材２６は、接着部材２５を介してリム２０の表面に接着される。なお、位置ずれ防止部材２６は、可撓性を備えており、リム２０の表面が湾曲している場合であっても、その湾曲表面に沿って密接に接着される。
【００５８】
また、位置ずれ防止部材２６は、所定の間隔を維持しながら熱源素子３を配置するので、熱源素子３の電源ラインの配線を相互に接触させ破損させてしまうのを防止することができる。
【００５９】
図９は、位置ずれ防止部材２６の別の実施例を示す斜視図であり、位置ずれ防止部材２６Ａは、リム２０の断面円周方向（図３の矢印Ｒ参照。）に沿ってリム２０の所定範囲（例えば、約６分の１の６０度）を覆うことができる湾曲形状を有する。
【００６０】
位置ずれ防止部材２６Ａは、湾曲形状を構成する複数の枠２６１Ａの一つ一つに熱源素子３をはめ込んで基本配置を構成した上でリム２０の表面に接着部材２５を介して接着されるが、リム２０の表面に複数の熱源素子３を基本配置で接着した上でそれら熱源素子３の間隔を矯正する矯正部材（カバー）としてその上から事後的にはめ込まれるようにしてもよい。
【００６１】
図１０は、図９の位置ずれ防止部材２６Ａを有するステアリングホイール２の分解断面図であり、位置ずれ防止部材２６Ａは、リム２０に事前に接着された熱源素子３の上から被さるように配置される。
【００６２】
この場合、位置ずれ防止部材２６Ａは、リム２０の表面に事前に接着された熱源素子３の位置ずれやゆがみを矯正することができる。
【００６３】
また、位置ずれ防止部材２６Ａは、複数並べて配置することによってリム２０の表面全体を覆うことができるモジュールとしてリム２０に対して取り外し可能となるように提供され、リム２０の表面に設置される熱源素子３の一部が損傷を受けた場合にも、熱源素子３の全部を取り替えることなくその一部の熱源素子３を含むモジュールだけを取り替えることで、簡易かつ迅速にその一部の原状を回復させることができる。
【００６４】
以上の構成により、ステアリング装置１は、位置ずれ防止部材２６を用いて熱源素子３間のクリアランスを一定に維持するので、温冷覚の錯覚を確実に発生させるようにすることができる。
【００６５】
また、ステアリング装置１は、位置ずれ防止部材２６、又は、熱源素子３がはめ込まれた状態の位置ずれ防止部材２６をモジュール化することにより、リム２０の表面が局所的に損傷を受けた場合にも、簡易かつ迅速にその原状を回復させることができる。
【００６６】
また、ステアリング装置１は、位置ずれ防止部材２６を用いて熱源素子３間を電気的に絶縁するので、熱源素子３の電源ラインが相互に接触するのを防止することができる。
【００６７】
また、ステアリング装置１は、位置ずれ防止部材２６を用いて熱源素子３間を熱的に絶縁するので、吸熱面３０と放熱面３１が相互に干渉するのを防止しながら、所定の温度差を確実に発生させることができる。
【００６８】
なお、特許請求の範囲に記載の「熱源部受け入れ部材」は、本実施例における「位置ずれ防止部材」に対応する。
【００６９】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなしに上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【００７０】
例えば、上述の実施例において、位置ずれ防止部材２６は、ステアリングホイール２の表面に配置される熱源素子３の間隔を調整又は矯正するが、シフトレバー、ハンドブレーキレバー、アームレスト等の他の装置の表面に配置される熱源素子３の間隔を調整又は矯正するようにしてもよい。温冷覚の錯覚を他の装置の表面でも確実に実現させるようにするためである。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明に係る把持部材温度制御装置を備えるステアリング装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】温度制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図３】ステアリングホイールの部分斜視図である。
【図４】図１におけるステアリングホイールのＸ−Ｘ断面図である。
【図５】図４に示すステアリングホイールの分解断面図である。
【図６】図４におけるステアリングホイールのＹ−Ｙ断面図である。
【図７】図６に示すステアリングホイールの分解断面図である。
【図８】位置ずれ防止部材の上面図である。
【図９】位置ずれ防止部材の別の実施例を示す斜視図である。
【図１０】図９の位置ずれ防止部材を有するステアリングホイールの分解断面図である。
【符号の説明】
【００７２】
１      ステアリング装置
２      ステアリングホイール
３      熱源素子
４      温度センサ
５      低温指示ボタン
６      高温指示ボタン
７      刺激指示ボタン
８      温度コントローラ
９      注意力判定器
１０    熱源素子用電源
２０    リム
２１    ハブ
２２    スポーク
２５    接着部材
２６、２６Ａ  位置ずれ防止部材
３０    吸熱面
３１    放熱面
２６１、２６１Ａ  枠
【図１】
2008308021.tif 000003
【図２】
2008308021.tif 000004
【図３】
2008308021.tif 000005
【図４】
2008308021.tif 000006
【図５】
2008308021.tif 000007
【図６】
2008308021.tif 000008
【図７】
2008308021.tif 000009
【図８】
2008308021.tif 000010
【図９】
2008308021.tif 000011
【図１０】
2008308021.tif 000012