(57)【要約】【課題】曲率の異なる部分を含むリム断面を有するリムに組み込まれた際に正確に把持を検出することを可能とする静電容量センサを提供する。【解決手段】静電容量センサ２０は、可撓性を有する絶縁フィルム４０と、リム断面周方向Ｑに沿って間隔をあけて設けられる複数の電極５０Ａ〜５０Ｌと、電極５０Ａ〜５０Ｌのそれぞれから延びる電極配線８０Ａ〜８０Ｌとを備える。複数の電極５０Ａ〜５０Ｌは、中央電極と、中央電極に隣接する第１の側方電極と、中央電極に隣接する第２の側方電極とにより構成された電極セットを複数含む。リム断面の大きな曲率Ｃ1，Ｃ3を有する部分に配置された電極セットＳ1，Ｓ2の中央電極５０Ｉ，５０Ｄと側方電極５０Ｊ，５０Ｅとの間の電極間隔Ｗ1，Ｗ2は、リム断面の小さな曲率Ｃ2を有する部分に配置された電極セットＳ3の中央電極５０Ｆと側方電極５０Ｇとの間の電極間隔Ｗ3よりも短い。【選択図】図１０
2017050238.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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に設けられる複数の電極であって、前記リムに組み込まれた際にリム断面の周方向に沿って間隔をあけて配置されて前記リムの周方向に延びる複数の電極と、
前記複数の電極のそれぞれから延びる電極配線と、
を備え、
前記複数の電極は、中央電極と、前記中央電極に隣接する第１の側方電極と、前記中央電極に対して前記第１の側方電極の反対側で前記中央電極に隣接する第２の側方電極とにより構成された電極セットを複数含み、
それぞれの電極セットにおける前記中央電極、前記第１の側方電極、及び前記第２の側方電極から延びる電極配線は互いに独立しており、
複数の前記電極セットは、
前記リムに組み込まれた際に前記中央電極が前記リム断面の第１の曲率を有する部分に配置される第１の電極セットと、
前記リムに組み込まれた際に前記中央電極が前記リム断面の前記第１の曲率よりも小さな第２の曲率を有する部分に配置される第２の電極セットと、
を含み、
前記リムに組み込まれた際の前記第１の電極セットの前記中央電極と、前記第１の電極セットの前記第１の側方電極及び前記第２の側方電極の少なくとも一方との間の第１の電極間隔が、前記リムに組み込まれた際の前記第２の電極セットの前記中央電極と、前記第２の電極セットの前記第１の側方電極及び前記第２の側方電極の少なくとも一方との間の第２の電極間隔よりも短くなるように、前記複数の電極が構成されている
ことを特徴とする静電容量センサ。
【請求項２】
前記第１の電極間隔を規定する前記中央電極の端面が接する前記リム断面における接線と、前記第１の電極間隔を規定する前記第１の側方電極及び前記第２の側方電極のうちの少なくとも一方の側方電極の端面が接する前記リム断面における接線とが第１の接線角度で交差し、
前記第２の電極間隔を規定する前記中央電極の端面が接する前記リム断面における接線と、前記第２の電極間隔を規定する前記第１の側方電極及び前記第２の側方電極のうちの少なくとも一方の側方電極の端面が接する前記リム断面における接線とが第２の接線角度で交差し、
前記第１の接線角度と前記第２の接線角度とが同一である、
ことを特徴とする請求項１に記載の静電容量センサ。
【請求項３】
前記複数の電極のうち最も幅が広い電極は、前記リムに組み込まれた際に、他の電極が位置する前記リム断面の部分の曲率よりも大きな曲率を有する前記リム断面の部分に配置されたことを特徴とする、
請求項１又は２に記載の静電容量センサ。
【請求項４】
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４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電極配線に接続され、前記静電容量センサの前記複数の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。
【請求項５】
前記静電容量センサの前記複数の電極は少なくとも３つの電極を含み、
前記把持検出部は、前記複数の電極のうち隣接する３つの電極における静電容量の変化を検出したときに運転者が前記リムを把持したことを検出する
ことを特徴とする請求項４に記載の把持検出装置。
【請求項６】
前記静電容量センサの前記複数の電極のうち２つおきに配置される電極が同一の共通配線によって前記把持検出部に接続されることを特徴とする請求項５に記載の把持検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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、リム断面の周方向に複数のセンサ部を配置し、該センサ部の複数が運転者の手の接触を検出した場合にリムが把持されたと判断（検出）する静電容量センサも開発されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ところで、ステアリングホイールのリムには、リム断面の曲率が同一（真円）であるものだけなく、リム断面が曲率の異なる部分を含むものも多く存在する。しかしながら、特許文献１は、曲率が同一であるリム断面の周方向に沿ってセンサ部を複数設けることについては開示しているものの、曲率の異なる部分を含むリム断面を有するリムに複数のセンサ部を設けることについては何ら開示していない。そのため、このような曲率の異なる部分を含むリム断面に対しても、センサ部の複数が運転者の手の接触を検出した場合にリムが把持されたことを正確に検出可能な静電容量センサが必要とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１９３５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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、曲率の異なる部分を含むリム断面を有するリムに組み込まれた場合に、正確に把持を検出することが可能な把持検出装置及びこれに用いられる静電容量センサ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】
【０００６】
そこで、本発明の第１の態様によれば、曲率の異なる部分を含むリム断面を有するリムに組み込まれた場合に、正確に把持を検出することを可能にする静電容量センサが提供される。この静電容量センサは、ステアリングホイールのリムに組み込まれるように構成されており、可撓性を有する絶縁フィルムと、上記絶縁フィルム上に設けられる複数の電極であって、上記リムに組み込まれた際にリム断面の周方向に沿って間隔をあけて配置されて上記リムの周方向に延びる複数の電極と、上記複数の電極のそれぞれから延びる電極配線とを備える。上記複数の電極は、中央電極と、上記中央電極に隣接する第１の側方電極と、上記中央電極に対して上記第１の側方電極の反対側で上記中央電極に隣接する第２の側方電極とにより構成された電極セットを複数含む。それぞれの電極セットにおける上記中央電極、上記第１の側方電極、及び上記第２の側方電極から延びる電極配線は互いに独立している。複数の上記電極セットは、上記リムに組み込まれた際に上記中央電極が上記リム断面の第１の曲率を有する部分に配置される第１の電極セットと、上記リムに組み込まれた際に上記中央電極が上記リム断面の上記第１の曲率よりも小さな第２の曲率を有する部分に配置される第２の電極セットとを含んでいる。ここで、上記リムに組み込まれた際の上記第１の電極セットの上記中央電極と、上記第１の電極セットの上記第１の側方電極及び上記第２の側方電極の少なくとも一方との間の第１の電極間隔が、上記リムに組み込まれた際の上記第２の電極セットの上記中央電極と、上記第２の電極セットの上記第１の側方電極及び上記第２の側方電極の少なくとも一方との間の第２の電極間隔よりも短くなるように、上記複数の電極は構成される。
【０００７】
このように、本発明に係る静電容量センサは、リム断面の第２の曲率よりも大きな第１の曲率を有する部分に中央電極が配置された第１の電極セットの第１の電極間隔が、リム断面の第２の曲率を有する部分に中央電極が配置された第２の電極セットの第２の電極間隔よりも短くなるように構成されているため、リム断面の第１の曲率を有する部分を把持するために運転者の手が大きく湾曲した場合であっても、隣接する３つの電極（第１の側方電極、中央電極、及び第２の側方電極）の全てに運転者の手が近接又は接触しやすくなる。したがって、運転者がリムを把持しているにも関わらず「把持していない」と誤検出することを防止することができる。
【０００８】
一方、リム断面の第１の曲率よりも小さな第２の曲率を有する部分に中央電極が配置された第２の電極セットの第２の電極間隔が、リム断面の第１の曲率を有する部分に中央電極が配置された第１の電極セットの第１の電極間隔よりも長くなるように構成されているため、リム断面の第２の曲率を有する部分に運転者の腕などが触れた場合に、隣接する３つの電極（第１の側方電極、中央電極、及び第２の側方電極）のすべてに腕などが近接又は接触することを防止することができる。すなわち、リム断面の第２の曲率を有する部分に運転者の腕などが接触しただけの場合に「把持している」と誤検出することを防止することができる。
【０００９】
ここで、上記第１の電極間隔を規定する上記中央電極の端面が接する上記リム断面における接線と、上記第１の電極間隔を規定する上記第１の側方電極及び上記第２の側方電極のうちの少なくとも一方の側方電極の端面が接する上記リム断面における接線とが交差する第１の接線角度と、上記第２の電極間隔を規定する上記中央電極の端面が接する上記リム断面における接線と、上記第２の電極間隔を規定する上記第１の側方電極及び上記第２の側方電極のうちの少なくとも一方の側方電極の端面が接する上記リム断面における接線とが交差する第２の接線角度とを同一にしてもよい。
【００１０】
このような構成により、リム断面の大きな曲率を有する部分に配置された電極の間の電極間隔を短くすることができるとともに、リム断面の小さな曲率を有する部分に配置された電極の間の電極間隔を長くすることができ、リム断面の曲率に応じて電極間隔を調整することができる。
【００１１】
また、上記複数の電極のうち最も幅が広い電極を、上記リムに組み込まれた際に、他の電極が位置する上記リム断面の部分の曲率よりも大きな曲率を有する上記リム断面の部分に配置してもよい。このような構成により、上述の誤検出をさらに効率よく防止することができる。
【００１２】
本発明の第２の態様によれば、曲率の異なる部分を含むリム断面を有するリムに組み込まれた場合に、正確に把持を検出することが可能な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電極配線に接続された把持検出部とを備えている。上記把持検出部は、上記静電容量センサの上記複数の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。
【００１３】
本発明に係る把持検出装置によれば、リム断面の第２の曲率よりも大きな第１の曲率を有する部分に配置された電極の電極間隔（第１の電極間隔）が、リム断面の第２の曲率を有する部分に配置された電極の電極間隔（第２の電極間隔）よりも短くなるように構成されているため、運転者がリム断面の第１の曲率を有する部分を把持した際に、リム断面の第１の曲率を有する部分に配置された隣接する３つの電極（第１の側方電極、中央電極、及び第２の側方電極）のすべてに運転者の手が近接又は接触しやすくなる。したがって、リムを把持しているにも関わらず「把持していない」と誤検出することを防止することができる。
【００１４】
また、本発明に係る把持検出装置によれば、リム断面の第１の曲率よりも小さな第２の曲率を有する部分に配置された電極の電極間隔（第２の電極間隔）が、リム断面の第１の曲率を有する部分に配置された電極の電極間隔（第１の電極間隔）よりも長くなるように構成されているため、運転者の腕などがリム断面の第２の曲率を有する部分に接触した際に、リム断面の第２の曲率を有する部分に配置された隣接する３つの電極（第１の側方電極、中央電極、及び第２の側方電極）のすべてに運転者の腕などが近接又は接触することがない。したがって、本発明によれば、リムを把持していない（腕などが接触したにすぎない）にも関わらず「把持している」と誤検出することを防止することができる。
【００１５】
また、上記静電容量センサの上記複数の電極を少なくとも３つの電極とし、上記把持検出部が上記複数の電極のうち隣接する３つの電極における静電容量の変化を検出したときに、運転者が上記リムを把持したことを検出するように上記把持検出装置を構成してもよい。この場合において、上記静電容量センサの上記複数の電極のうち２つおきに配置される電極が同一の共通配線によって上記把持検出部に接続されていることが好ましい。このように一部の配線を共通配線化することにより、配線の構成を簡略化することができるとともに、把持検出部に設けられる回路の数を減らすことができるので、静電容量センサの製造コストを低減することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る把持検出装置は、リム断面の曲率に応じて電極間隔が調整された静電容量センサ（すなわち、リム断面の大きな曲率を有する部分に配置された電極の電極間隔が短くなるように、かつ、リム断面の小さな曲率を有する部分に配置された電極の間の電極間隔が長くなるように調整された静電容量センサ）を備えているため、曲率の異なる部分を含むリム断面を有するステアリングホイールに取り付ける場合でも、リムの把持を確実に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】ステアリングホイールのリムに組む込まれた静電容量センサの一例を示す模式図である。
【図２】ステアリングホイールのリムに組む込まれた静電容量センサの一例を示す模式図である。
【図３】本発明の第１の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４】図３のＡ−Ａ線断面を模式的に示す図である。
【図５】図４に示す静電容量センサの変形例を示す模式図である。
【図６】図３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７Ａ】図６のＢ−Ｂ線断面図である。
【図７Ｂ】図６のＣ−Ｃ線断面図である。
【図８】図３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９Ａ】図８に示す把持検出装置の把持検出過程の一例を示す模式図である。
【図９Ｂ】図８に示す把持検出装置の把持検出過程の一例を示す模式図である。
【図９Ｃ】図８に示す把持検出装置の把持検出過程の一例を示す模式図である。
【図１０】図４に示す静電容量センサの模式図である。
【図１１】電極間隔を定義するための模式図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態における静電容量センサの構成を示す図である。
【図１３】接線角度を定義するための模式図である。
【図１４】図１０に示す静電容量センサの接線角度を示す模式図である。
【図１５】本発明の他の実施形態における把持検出装置の回路構成を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明者等は、静電容量センサの複数のセンサ部を曲率の異なる部分を含むリム断面に配置した場合にリムが把持されたことを正確に検出すべく鋭意研究を行った。その結果、曲率の異なる部分を含むリム断面を有するリムにおいて、複数のセンサ部を互いの間隔を考慮することなくリム断面の周方向に配置した場合に生じる問題を見出した。まず、これらの問題点を説明した後に本発明に係る把持検出センサについて説明する。
【００１９】
図１及び図２は、曲率の異なる部分を含むリム断面を有するリム１２０に組み込まれた静電容量センサ２５０を示している。静電容量センサ２５０は、リム断面の周方向に沿って間隔を空けて配置された複数のセンサ部５５０Ａ〜５５０Ｉを備えている。ここで、この静電容量センサ２５０において隣接する３つの電極のすべての静電容量が変化した場合にリム１２０が把持されたと判断する場合を想定する。
【００２０】
図１は、運転者がリム断面の大きな曲率を有する部分（図１における上側の部分）を把持した場合を示している。この場合、運転者の手（指）Ｔは、センサ部５５０Ｆ及びセンサ部５５０Ｇと接触するものの、リム断面に沿って大きく湾曲するため指先がセンサ部５５０Ｈに届かない（すなわち、指Ｔがセンサ部５５０Ｈと近接又は接触しない。）。このように、リム断面の曲率が大きな部分においては、隣接する３つの電極のすべてに手Ｔが接触しないおそれがある。この場合、運転者がリム１２０を把持しているにも関わらず、把持検出装置がリム１２０の把持を検出しない（すなわち、「把持していない」と判断する）ことが考えられる。
【００２１】
一方、図２は、運転者の腕Ｕが、リム断面の小さな曲率を有する部分（左側リム断面）に接触した場合を示している。図２に示すように、左側リム断面は曲率が小さく直線に近い外形となっており、同様に運転者の腕Ｕも直線に近い外形を有しているため、左側リム断面と運転者の腕Ｕとは広い範囲で接触することとなる。そのため、左側リム断面に不意に運転者の腕Ｕが触れた場合、左側リム断面に配置された隣接する３つのセンサ部５５０Ｄ〜５５０Ｆのすべてに運転者の腕が近接又は接触するおそれがある。この場合、把持検出装置が運転者の腕がリムに接触した状態（すなわち、運転者がリム１２０を把持していない状態）を「把持している」と誤検出してしまうことが考えられる。
【００２２】
以上のように、本発明者等は、リム断面の曲率の違いを考慮することなくセンサ部をリムに配置した場合には、リムを把持した状態であっても「把持していない」と誤検出されたり、リムを把持していない状態であっても「把持している」と誤検出されたりする問題が生じることを見出し、このような問題を解決すべく本発明をするに至った。
【００２３】
以下、本発明に係る把持検出装置の実施形態について図３から図１５を参照して詳細に説明する。なお、図３から図１５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３から図１５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。
【００２４】
図３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３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。配線部２３，２３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ており、静電容量センサ２０，２０にそれぞれ設けられた接続部２１に接続される。把持検出部２２は、静電容量センサ２０により検出された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。
【００２５】
図４は、図３のＡ−Ａ線断面を模式的に示す図であり、リム１２（コア１６）が延びる方向と実質的に垂直なリム断面を示すものである。図４において、右側がリム１２の内周側に対応しており、左側がリム１２の外周側に対応している。リム断面は、図４における上下方向において対称となっており、曲率の異なる部分を有する外形を有している。すなわち、リム断面は、曲率Ｃ1（第１の曲率）を有する上側の部分（上側リム断面）及び下側の部分（下側リム断面）と、曲率Ｃ1よりも小さな曲率Ｃ2（第２の曲率）を有する左側の部分（中間リム断面）とを含んでいる。
【００２６】
静電容量センサ２０は、リム１２のコア１６の周りに（すなわち、リム断面の周方向に）離間して配置された１２個のセンサ部２０Ａ〜２０Ｌを有している。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たスキン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。なお、本実施形態において静電容量センサ２０は１２個のセンサ部２０Ａ〜２０Ｌを備えているが、センサ部の数は適宜変更することができる。例えば、図５に示すように８つのセンサ部２０Ｃ〜２０Ｊを備えるように構成してもよい。
【００２７】
図６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６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６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Ｐ（図３参照）に対応しており、Ｘ方向は、この方向Ｐと垂直なリム断面の周方向Ｑ（図４参照）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Ｐ、コア１６の断面の周方向をリム断面周方向Ｑということがある。
【００２８】
センサ部２０Ａ〜２０Ｌは、それぞれ、全体としてＹ方向に沿って延びる絶縁フィルム４０の電極フィルム４０Ａ〜４０Ｌと、全体としてＹ方向に沿って延びる電極５０Ａ〜５０Ｌとを含んでいる。これらの電極５０Ａ〜５０Ｌは、両面粘着テープや接着材などを用いて対応する電極フィルム４０Ａ〜４０Ｌ上に固定されている。
【００２９】
センサ部２０Ａ〜２０Ｌ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リム断面周方向Ｑ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２０Ａ〜２０Ｌ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４１によって互いに接続されている。なお、センサ部２０Ａ〜２０Ｌ（電極５０Ａ〜５０Ｌ）のＸ方向における幅は略同一に形成されている。本実施形態では、接続フィルム部４１は、センサ部２０Ａ〜２０Ｌが延びる方向（Ｙ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２０Ａ〜２０Ｌが延びる方向と交わる方向に延びていればよい。
【００３０】
静電容量センサ２０は、Ｘ方向の中央部近傍に対して略左右対称の外形をしており、Ｘ方向の一端側に位置するセンサ部２０ＡからＸ方向の中央部近傍に位置するセンサ部２０Ｆにかけて、センサ部２０Ａ〜２０Ｆ（電極５０Ａ〜５０Ｆ）のＹ方向における電極長さが次第に長くなるように構成されており、センサ部２０Ｆに隣接するセンサ部２０ＧからＸ方向の他端側に位置するセンサ部２０Ｌにかけてセンサ部２０Ｇ〜２０Ｌ（電極５０Ｇ〜５０Ｌ）の電極長さが次第に短くなるように構成されている。また、センサ部２０Ａ〜２０Ｌは、それぞれが組み込まれることとなるリム１２の部分の曲率に対応して湾曲するように構成されている。
【００３１】
このような構成により、センサ部２０Ａ及びセンサ部２０Ｌのそれぞれがリム１２の最内周側に位置するように、かつセンサ部２０Ｆ及びセンサ部２０Ｇのそれぞれがリム１２の最外周側に位置するように静電容量センサ２０をリム１２に組み込むことにより、コア１６を覆うように静電容量センサ２０をリム延在方向Ｐに沿って取り付けることができる（図３及び図４参照）。なお、センサ部２０Ａ〜２０Ｌの上述した湾曲の度合は、センサ部２０Ａ〜２０Ｌが位置することとなるリム１２の部分の曲率に加えて、絶縁フィルム４０の可撓性や伸縮性などを考慮して決定することが好ましい。
【００３２】
図６に示すように、静電容量センサ２０は、センサ部２０Ａ〜２０ＬのそれぞれからＸ方向に延びる１２本の電極配線８０Ａ〜８０Ｌを備えている。電極配線８０Ａ〜８０Ｌは、それぞれ接続フィルム４１内に形成されており、接続部２１まで延びている（図３参照）。
【００３３】
図７Ａは図６のＢ−Ｂ線断面図、図７Ｂは図６のＣ−Ｃ線断面図である。図７Ａに示すように、電極配線８０Ａは電極５０Ａの下方で接続配線８１Ａを介して電極５０Ａと電気的に接続されている。また、図７Ｂに示すように、電極配線８０Ｂは電極５０Ｂの下方で接続配線８１Ｂを介して電極５０Ｂと電気的に接続されている。電極配線８０Ａ，８０Ｂと同様に、電極配線８０Ｃ〜８０Ｌもそれぞれ電極５０Ｃ〜５０Ｌの下方で接続配線８１Ｃ〜８１Ｌを介して電極５０Ｃ〜５０Ｌと電気的に接続されている（図８参照）。
【００３４】
このように、電極５０Ａ〜５０Ｌからはそれぞれ異なる（互いに独立した）電極配線８０Ａ〜８０Ｌが静電容量センサ２０の接続部２１に向かって延びており、ここで電極配線８０Ａ〜８０Ｌが把持検出部２２から延びる配線部２３（図３参照）の端子（図示せず）に接続されることによって、把持検出部２２と電極配線８０Ａ〜８０Ｌとが電気的に接続される。なお、電極配線８０Ａ〜８０Ｌ及び電極５０Ａ〜５０Ｌを銀や銅などの導電性の材料で構成してもよい。また、図示は省略するが、各電極５０Ａ〜５０Ｌ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。
【００３５】
図８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８に示すように、把持検出部２２は、配線部２３と電気的に接続されたＣ／Ｖ回路部２２ａと、Ｃ／Ｖ回路部２２ａと電気的に接続された検出回路部２２ｂと、検出回路部２２ｂと電気的に接続された判断部２２ｃとを備えている。Ｃ／Ｖ回路部２２ａは、電極５０Ａ〜５０Ｌにそれぞれ対応するＣ／Ｖ回路２２ａＡ〜２２ａＬを含み、検出回路部２２ｂはＣ／Ｖ回路２２ａＡ〜２２ａＬにそれぞれ対応する検出回路２２ｂＡ〜２２ｂＬを含んでいる。
【００３６】
Ｃ／Ｖ回路２２ａＡ〜２２ａＬは、接続された電極５０Ａ〜５０Ｌを積分回路の一部とし、電極５０Ａ〜５０Ｌ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２２ｂＡ〜２２ｂＬは、Ｃ／Ｖ回路２２ａＡ〜２２ａＬから出力された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。
【００３７】
判断部２２ｃは、検出回路２２ｂＡ〜２２ｂＬ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ものであり、リム断面周方向Ｑに沿って互いに隣接する３つの電極（以下、「電極セット」ということがある。）の静電容量がすべて変化した場合に、「運転者によりリム１２が把持された」と判断するようにプログラムされている。このような把持検出プログラムは、具体的に以下のように動作する。
【００３８】
図９Ａ〜図９Ｄは、リム断面周方向Ｑに沿って隣接する３つの電極５０Ｈ〜５０Ｊ（電極セットＳ1）に関する把持検出部２２の把持検出過程の一例を模式的に示す図である。図９Ａ〜図９Ｄに示すように、リム断面周方向に沿って隣接する３つの電極（例えば、電極５０Ｈ〜５０Ｊ）には、それぞれの電極（例えば、電極５０Ｈ〜５０Ｊ）に対応する独立した電極配線（例えば、電極配線８０Ｈ〜８０Ｊ）が接続されている。
【００３９】
図９Ａは、運転者の手などが電極セットＳ1のすべての電極５０Ｈ〜５０Ｊに近接又は接触した場合を例示的に示している。この場合、電極５０Ｈ〜５０Ｊに運転者の手が近接又は接触しているため、電極５０Ｈ〜５０Ｊにおけるすべての静電容量が変化する（静電容量が変化した電極は黒塗りで示されている。以下同じ。）。そうすると、この３つの電極における静電容量の変化が各電極に対応する電極配線８０Ｈ〜８０Ｌを介してＣ／Ｖ回路２２ａＨ〜２２ａＪに伝わることにより、Ｃ／Ｖ回路２２ａＨ〜２２ａＪは、それぞれ、対応する電極５０Ｈ〜５０Ｌにおける静電容量の変化を電圧パルスに変換する。次に、Ｃ／Ｖ回路２２ａＨ〜２２ａＪにそれぞれ対応する検出回路２２ｂＨ〜２２ｂＪが、電極５０Ｈ〜５０Ｊの静電容量の変化を検出する。最終的に、電極セットＳ1のそれぞれの電極（すべての電極）における静電容量の変化が検出されたことにより、判断部２２ｃは、「運転者によりリム１２が把持された（把持）」と判断する。この場合、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、エアバックなどに制御信号が出力される。
【００４０】
図９Ｂは、運転者の手などが電極５０Ｈ及び５０Ｉに近接又は接触した場合を例示的に示している。この場合、隣接する３つの電極における静電容量の変化が検出されず、電極セットＳ1の一部の電極（電極５０Ｈ及び５０Ｉ）における静電容量の変化しか検出されないため、判断部２２ｃは「運転者によりリム１２が把持されていない（非把持）」と判断する。図９Ｃは、運転者の手などが電極５０Ｈにのみ近接又は接触した場合を例示的に示している。この場合、電極５０Ｈにおける静電容量の変化しか検出されないため、判断部２２ｃは「把持していない」と判断する。
【００４１】
このように、本実施形態によれば、互いに隣接する３つの電極におけるすべての電気容量が変化した場合に「運転者がリム１２を把持した」と判断（検出）するため、例えば、（リム１２を把持することなく）単に手が１つの電極に触れただけのような場合を「把持している」と誤検出することを防止し得る。
【００４２】
図１０は、リム１２に組み込まれた静電容量センサ２０を示す模式図であって、緩衝材１７及びスキン１８を省略して示すものである。図１０に示すように、静電容量センサ２０は、上述の電極セットＳ1と、電極５０Ｃ〜５０Ｅにより構成された電極セットＳ2と、電極５０Ｅ〜５０Ｇにより構成された電極セットＳ3とを含んでいる。電極セットＳ1の中央に位置する電極（中央電極）５０Ｉは、曲率Ｃ1を有する上側リム断面に配置されており、中央電極５０Ｉの左側に第１の側方電極５０Ｈ、右側に第２の側方電極５０Ｊがそれぞれ配置されている。電極セットＳ2の中央電極５０Ｄは、曲率Ｃ1を有する下側リム断面に配置されており、中央電極５０Ｄの右側に第１の側方電極５０Ｃ、左側に第２の側方電極５０Ｅがそれぞれ配置されている。電極セットＳ3の中央電極５０Ｆは、曲率Ｃ1よりも曲率が小さい曲率Ｃ2を有する中間リム断面に配置されており、中央電極５０Ｆの下側に第１の側方電極５０Ｅが配置され、上側に第２の側方電極５０Ｇが配置されている。
【００４３】
ここで、本明細書では、「電極間隔」を次のように定義する。すなわち、図１１に示すように、電極Ａと電極Ｂとがリム断面周方向Ｑにおいて互いに隣接している場合に、電極Ａ及び電極Ｂの互いに対向するそれぞれの端面（電極Ａの端面ａ，電極Ｂの端面ｂ）の間のリム断面周方向Ｑにおける間隔を電極Ａと電極Ｂとの間の電極間隔Ｗと定義する。
【００４４】
再び図１０を参照すると、静電容量センサ２０は、上側リム断面（曲率Ｃ1）に配置された電極５０Ｉ（電極セットＳ1の中央電極）と電極５０Ｊ（電極セットＳ1の第２の側方電極）との間の電極間隔Ｗ1が、中間リム断面（曲率Ｃ2）に配置された電極５０Ｆ（電極セットＳ3の中央電極）と電極５０Ｇ（電極セットＳ3の第２の側方電極）との間の電極間隔Ｗ3よりも短くなるように構成されている。同様に、下側リム断面（曲率Ｃ1）に配置された電極５０Ｄ（電極セットＳ2の中央電極）と電極５０Ｅ（電極セットＳ2の第２の側方電極）との間の電極間隔Ｗ2が、上記電極間隔Ｗ3よりも短くなるように構成されている。すなわち、静電容量センサ２０は、リム断面の大きな曲率（第１の曲率）を有する部分に中央電極が配置された電極セット（例えば、電極セットＳ1，Ｓ2）の該中央電極（例えば、電極５０Ｉ，５０Ｄ）から該中央電極に隣接する側方電極の少なくとも一方（例えば、第２の側方電極５０Ｊ，５０Ｅ）までの電極間隔（例えば、電極間隔Ｗ1，Ｗ2）が、リム断面の第１の曲率に比べて小さな曲率（第２の曲率）を有する部分に中央電極が配置された電極セット（例えば、電極セットＳ3）の該中央電極（例えば、電極５０Ｆ）から該中央電極に隣接する側方電極の少なくとも一方（例えば、第２の側方電極５０Ｇ）までの電極間隔（例えば、電極間隔Ｗ3）よりも短くなるように構成された電極セットを含んでいる。
【００４５】
このような構成により、リム断面の大きな曲率（第１の曲率）を有する（急峻に湾曲する）部分（例えば、上側リム断面又は下側リム断面）に配置された電極の間の電極間隔（第１の電極間隔）を他の電極間隔に比べて短く（狭く）することができるため、第１の曲率を有するリム断面を把持するために運転者の手（指）が大きく湾曲したような場合でも、隣接する３つの電極の全てに運転者の手（指）が近接又は接触しやすくなる（図１参照）。したがって、運転者がリム１２を把持しているにも関わらず「把持していない」と誤検出することを防止することができる。
【００４６】
一方、リム断面の小さな曲率（第２の曲率）を有する（緩やかに湾曲する）部分（例えば、中間リム断面）に配置された電極の間の電極間隔（第２の電極間隔）を他の電極間隔に比べて長く（広く）することができるため、第２の曲率を有するリム断面に運転者の腕などが不意に触れた場合などに、電極セットを構成する３つの電極のすべてに腕などが近接又は接触することを防止することができる（図２参照）。すなわち、リム断面の小さな曲率を有する部分に運転者の腕などが接触しただけの場合などに「把持している」と誤検出することを防止することができる。
【００４７】
図１２は、本発明の第２の実施形態に係る静電容量センサ２００を示す図であり、静電容量センサ２００がリム１２に組み込まれた状態を示している。なお、図１２において、緩衝材１７及びスキン１８の図示は省略されている。図１２に示すように、本実施形態において、静電容量センサ２００の電極セットＳ30を構成する電極５００Ｆ及び電極５００Ｇの幅がそれぞれ他の電極に比べて短くなるように構成されている。このような構成により、リム１２の外周側に配置された電極セットＳ30の電極間隔Ｗ30を、静電容量センサ２０の電極セットＳ3における電極間隔Ｗ3（図１０参照）よりも長くすることができる。すなわち、リム断面の曲率が小さい部分に配置された電極の電極間隔をさらに広げることができる。したがって、本実施形態によれば、運転者の腕などがリム１２に接触しただけの場合に「把持していない」と誤検出することをさらに効果的に防止することができる。
【００４８】
ここで、本明細書では、「接線角度」を次のように定義する。すなわち、図１３に示すように、電極Ａ及び電極Ｂがリム断面において隣接し、電極Ａの端面ａ及び電極Ｂの端面ｂがリム断面周方向Ｑにおいて互い対向する場合に、端面ａが接するリム断面における接線Ｌ1と端面ｂが接するリム断面における接線Ｌ2とが交わる角度を、電極Ａと電極Ｂとの間の接線角度θと定義する。
【００４９】
図１４は、静電容量センサ２０における接線角度を示す模式図である。図１４に示すように、静電容量センサ２０は、上側リム断面（曲率Ｃ1）に配置された電極５０Ｉ（電極セットＳ1の中央電極）と電極５０Ｊ（電極セットＳ1の第２の側方電極）との間の接線角度θ1と、下側リム断面（曲率Ｃ1）に配置された電極５０Ｄ（電極セットＳ2の中央電極）と電極５０Ｅ（電極セットＳ2の第２の側方電極）との間の接線角度θ2と、中間リム断面（曲率Ｃ2）に配置された電極５０Ｆ（電極セットＳ3の中央電極）と電極５０Ｇ（電極セットＳ3の第２の側方電極）との間の接線角度θ3とがすべて同一になるように構成されている。すなわち、静電容量センサ２０は、リム１２に組み込まれた際にリム断面の曲率によらず接線角度が同一になるように調整された複数の電極を含んでいる。
【００５０】
このように、互いに隣接する電極の間の接線角度を同一にすることにより、リム１２と異なる外形を有するリムに静電容量センサ２０を組み込んだ場合でも、リム断面の大きな曲率（例えば、曲率Ｃ1）を有する部分に配置された電極の間の電極間隔（例えば、電極間隔Ｗ1，Ｗ2）を他の電極間隔に比べて短くするとともに、リム断面の小さな曲率（例えば、曲率Ｃ2）を有する部分に配置された電極の間の電極間隔（例えば、電極間隔Ｗ3）を他の電極間隔に比べて長くすることができるため、リム断面の曲率に応じて電極間隔を調整することが可能となる。
【００５１】
しかしながら、接線角度が同一になるように静電容量センサを構成した場合、リム断面の曲率が非常に大きいと電極間隔が非常に短く（狭く）なってしまう。したがって、このような部分に運転者の腕などが触れると、リムを把持していないにもかかわらず、隣接する３つの電極のすべてに運転者の腕などが近接又は接触してしまうことが考えられる。この場合、把持検出装置が腕の接触を「把持している」と誤検出してしまうおそれがある。
【００５２】
このような誤検出を防止するため、非常に大きな曲率（最も大きな曲率）を有する部分に配置された電極の幅を他の電極の幅よりも広げることが考えられる。このような構成により、リム断面の非常に大きな曲率を有する部分に腕などが触れた場合に、隣接する３つの電極に同時に接触することが防止され、把持検出部が「把持している」と誤検出することを防止することができる。したがって、腕などの接触を把持と誤検出することをさらに効果的に防止することができる。
【００５３】
上述した実施形態においては、それぞれの電極５０Ａ〜５０Ｌに対してＣ／Ｖ回路２２ａＡ〜２２ａＬ及び検出回路２２ｂＡ〜２２ｂＬが設けられ、電極５０Ａ〜５０ＬとＣ／Ｖ回路２２ａＡ〜２２ａＬとが互いに独立した電極配線８０Ａ〜８０Ｌによって接続されているが、一部の電極配線８０Ａ〜８０Ｌを共通配線化してもよい。上述の実施形態のように、隣接する３つの電極のすべての静電容量が変化した場合にリム１２が把持されたと判断するような場合には、隣接する３つの電極が互いに独立した配線により接続されるように構成することが好ましい。例えば、図８に示す回路構成において、図１５に示すように、２つおきに配置される電極が同一の共通配線に接続されるようにしてもよい。図１５に示す例では、電極５０Ａ、電極５０Ｄ、電極５０Ｇ、電極５０Ｊが同一の共通配線３８０Ａに接続され、電極５０Ｂ、電極５０Ｅ、電極５０Ｈ、電極５０Ｋが同一の共通配線３８０Ｂに接続され、電極５０Ｃ、電極５０Ｆ、電極５０Ｉ、電極５０Ｌが同一の共通配線３８０Ｃに接続される。共通配線３８０ＡにはＣ／Ｖ回路３２２Ａ及び検出回路４２２Ａが接続され、共通配線３８０ＢにはＣ／Ｖ回路３２２Ｂ及び検出回路４２２Ｂが接続され、共通配線３８０ＣにはＣ／Ｖ回路３２２Ｃ及び検出回路４２２Ｃが接続される。このように、一部の電極配線８０Ａ〜８０Ｌを共通配線化することにより配線の構成を簡略化することができるとともに、Ｃ／Ｖ回路や検出回路の数を減らすことができるので、静電容量センサの製造コストを低減することができる。
【００５４】
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。
【００５５】
なお、本明細書において使用した「上」、「下」、及び「左」などの位置関係を示す用語は、図示した実施形態との関連において使用されているのであり、装置の相対的な位置関係によって変化するものである。
【符号の説明】
【００５６】
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
２０Ａ〜２０Ｌ  センサ部
２１    接続部
２２    把持検出部
２２ａ  Ｃ／Ｖ回路部
２２ａＡ〜２２ａＬ  Ｃ／Ｖ回路
２２ｂ    検出回路部
２２ｂＡ〜２２ｂＬ  検出回路
２２ｃ  判断部
２３    配線部
４０    絶縁フィルム
４０Ａ〜４０Ｌ  電極フィルム
４１    連結フィルム
５０Ａ〜５０Ｌ  電極
８０Ａ〜８０Ｌ  電極配線
８１Ａ〜８１Ｌ  接続配線
１２０  リム
２００  静電容量センサ
２２０  静電容量センサ
２５０  静電容量センサ
３８０Ａ〜３８０Ｃ  共通配線
３２２Ａ〜３２２Ｃ  Ｃ／Ｖ回路
４２２Ａ〜４２２Ｃ  検出回路
５００Ｆ，５００Ｇ  電極
５５０Ａ〜５５０Ｉ  センサ部
【図１】
2017050238.tif 000003
【図２】
2017050238.tif 000004
【図３】
2017050238.tif 000005
【図４】
2017050238.tif 000006
【図５】
2017050238.tif 000007
【図６】
2017050238.tif 000008
【図７Ａ】
2017050238.tif 000009
【図７Ｂ】
2017050238.tif 000010
【図８】
2017050238.tif 000011
【図９Ａ】
2017050238.tif 000012
【図９Ｂ】
2017050238.tif 000013
【図９Ｃ】
2017050238.tif 000014
【図１０】
2017050238.tif 000015
【図１１】
2017050238.tif 000016
【図１２】
2017050238.tif 000017
【図１３】
2017050238.tif 000018
【図１４】
2017050238.tif 000019
【図１５】
2017050238.tif 000020