(57)【要約】【課題】簡単な回路構成で運転者のリムの把持を広い範囲にわたって正確に検出することができる把持検出装置を提供する。【解決手段】把持検出装置１は、ステアリングホイール１０のリム１２に組み込まれる検知センサ２０Ａと、運転者がリム１２を把持したことを検出する把持検出部３０とを備える。把持検出部３０は、検知センサ２０Ａの電極対８０の上側電極６０に接続される静電容量検出回路３１と、上側電極６０及び下側電極５０に接続される抵抗検出回路３２Ａ，３２Ｂとを含む。静電容量検出回路３１は上側電極６０と検出対象物との間の静電容量を検出し、抵抗検出回路３２Ａ，３２Ｂは下側電極５０と上側電極６０との間で形成される電気抵抗を検出する。把持検出部３０の判断部３４は、検出された静電容量が閾値ＴCよりも大きいと判断し、電極対８０の電気抵抗が閾値ＴF，ＴRよりも低いと判断した場合に、リム１２が把持されていると判断する。【選択図】図１３
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【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検知センサと、該検知センサを用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る把持検出装置であって、
前記検知センサは、加えられる荷重に伴って電気抵抗が変化する特性を有し、
前記リムの外表面の上方に配置される下側電極と、該下側電極に対向する上側電極とにより構成される少なくとも２つの電極対と、
前記上側電極と前記下側電極とを離間させるための介在部と、
を含み、
前記把持検出部は、
前記検知センサの前記少なくとも２つの電極対のうち１以上の電極対の前記上側電極に電気的に接続される静電容量検出回路であって、前記上側電極と検出対象物との間の静電容量を検出する静電容量検出回路と、
前記検知センサの前記少なくとも２つの電極対における前記上側電極及び前記下側電極に電気的に接続される抵抗検出回路であって、前記少なくとも２つの電極対における前記下側電極と前記上側電極との間で形成される電気抵抗を検出する抵抗検出回路と、
前記静電容量検出回路及び前記抵抗検出回路からの出力に基づいて前記ステアリングホイールの前記リムの把持状態を判断する判断部と、
を含み、
前記判断部は、
前記静電容量検出回路により検出された静電容量が第１の閾値よりも大きいか否かを判断し、
前記静電容量が前記第１の閾値よりも大きいと判断した場合に、前記抵抗検出回路により検出された、前記少なくとも２つの電極対のうち２以上の電極対における前記電気抵抗が第２の閾値よりも低いか否かを判断し、
前記少なくとも２つの電極対のうち２以上の電極対における前記電気抵抗が前記第２の閾値よりも低いと判断した場合に、前記ステアリングホイールの前記リムが把持されていると判断する
ように構成されている
ことを特徴とする把持検出装置。
【請求項２】
前記静電容量検出回路は、前記検知センサの前記少なくとも２つの電極対のそれぞれの前記上側電極に電気的に接続され、前記上側電極と検出対象物との間の静電容量を検出するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の把持検出装置。
【請求項３】
前記把持検出部は、前記静電容量検出回路が接続される前記上側電極に対向する前記下側電極に電気的に接続されるシールド駆動回路であって、前記下側電極の電位を前記上側電極の電位と同じ電位に調整するシールド駆動回路をさらに備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の把持検出装置。
【請求項４】
前記検知センサは、
前記リムの前記外表面に取付可能な下側基板と、
前記下側基板の上方に配置される上側基板と、
を備え、
前記下側電極は、前記下側基板の上面に取り付けられ、
前記上側電極は、前記上側基板の下面に取り付けられ、
前記上側電極及び前記下側電極の少なくとも一方が感圧電極により構成され、
前記介在部は、前記少なくとも２つの電極対の周囲に配置される基板スペーサであって、前記上側基板と前記下側基板との間に配置される基板スペーサである、
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把持検出装置。
【請求項５】
ステアリングホイールのリムに組み込まれる検知センサと、該検知センサを用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る把持検出装置であって、
前記検知センサは、加えられる荷重に伴って電気抵抗が変化する特性を有し、
前記リムの外表面の上方に配置される下側電極と、該下側電極に対向する上側電極とにより構成される少なくとも２つの電極対と、
前記上側電極と前記下側電極とを離間させるための介在部と、
前記介在部の内部に配置される検出電極と、
を含み、
前記把持検出部は、
前記検知センサの前記少なくとも２つの電極対における前記上側電極及び前記下側電極に電気的に接続される抵抗検出回路であって、前記少なくとも２つの電極対における前記下側電極と前記上側電極との間で形成される電気抵抗を検出する抵抗検出回路と、
前記検出電極に電気的に接続される静電容量検出回路であって、前記検出電極と検出対象物との間の静電容量を検出する静電容量検出回路と、
前記抵抗検出回路及び前記静電容量検出回路からの出力に基づいて前記ステアリングホイールの前記リムの把持状態を判断する判断部と、
を含み、
前記判断部は、
前記静電容量検出回路により検出された静電容量が第１の閾値よりも大きいか否かを判断し、
前記静電容量が前記第１の閾値よりも大きいと判断した場合に、前記少なくとも２つの電極対のうち２以上の電極対における前記電気抵抗が第２の閾値よりも低いか否かを判断し、
前記少なくとも２つの電極対のうち２以上の電極対における前記電気抵抗が前記第２の閾値よりも低いと判断した場合に、前記ステアリングホイールの前記リムが把持されていると判断する
ように構成されている
ことを特徴とする把持検出装置。
【請求項６】
前記把持検出部は、前記抵抗検出回路と前記静電容量検出回路とを選択可能な切替スイッチをさらに含み、
前記判断部は、前記静電容量が前記第１の閾値よりも大きいと判断した場合に、前記切替スイッチにより前記静電容量検出回路から前記抵抗検出回路に切り替えるように構成されている
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の把持検出装置。
【請求項７】
前記検知センサは、
前記リムの前記外表面に取付可能な下側基板と、
前記下側基板の上方に配置される上側基板と、
を備え、
前記下側電極は、前記下側基板の上面に取り付けられ、
前記上側電極は、前記上側基板の下面に取り付けられ、
前記上側電極及び前記下側電極の少なくとも一方が感圧電極により構成され、
前記介在部は、前記少なくとも２つの電極対の周囲及び前記検出電極の周囲に配置される基板スペーサであって、前記上側基板と前記下側基板との間に配置される基板スペーサである、
ことを特徴とする請求項５又は６に記載の把持検出装置。
【請求項８】
前記検知センサは、互いに対向する前記下側電極と前記上側電極とが離間するように前記基板スペーサの内側に配置される少なくとも１つの電極スペーサであって、前記リムの延びる方向に垂直なリム断面の周方向に対応する第１の方向の長さが前記リムの延びる方向に対応する第２の方向の長さよりも長くなるように形成される少なくとも１つの電極スペーサをさらに含むことを特徴とする請求項４又は７に記載の把持検出装置。
【請求項９】
前記検知センサの前記介在部は感圧抵抗体により構成され、前記感圧抵抗体の下面に前記下側電極が形成され、前記感圧抵抗体の上面に前記上側電極が形成されることを特徴とする請求項１から３、５、及び６のいずれか一項に記載の把持検出装置。
【請求項１０】
前記感圧抵抗体は、布材からなる基材と、該基材に浸み込んだ感圧インクとにより構成されることを特徴とする請求項９に記載の把持検出装置。
【請求項１１】
前記少なくとも２つの電極対は、前記リムの表側に配置される表側電極対と、前記リムの裏側に配置される裏側電極対とを含むことを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項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ことが行われている。このように、運転者がリムを把持したか否かを検出するために、リムに複数のタッチセンサを組み込み、これらのタッチセンサにより運転者の手がリムに接触しているか否かを検出することも行われている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
リムの把持状態をより正確に検出するためには、広い範囲にわたってリムの把持を検出できることが必要となる。このため、特許文献１に開示されている技術では、複数のタッチセンサをリムの周方向に沿って等間隔で配置して検出範囲を広げている。しかしながら、これらのタッチセンサは、それぞれ独立して接触又は非接触を判断するものであるため、タッチセンサの数だけ独立した配線が必要となり、配線が複雑化し、コストも上昇するという問題があった。
【０００４】
また、このような把持検出装置にはリムの把持状態を正確に検出することが求められている。例えば、運転者（人間）ではない物体によってセンサが押圧されている場合に、リムが把持されていると検出されることは好ましくない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−０６１７６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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、簡単な回路構成で運転者のリムの把持をリムの広い範囲にわたって正確に検出することができる把持検出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】
【０００７】
本発明の第１の態様によれば、簡単な回路構成で運転者のリムの把持をリムの広い範囲にわたって正確に検出することができる把持検出装置が提供される。この把持検出装置は、ステアリングホイールのリムに組み込まれる検知センサと、該検知センサを用いて運転者が上記リムを把持したことを検出する把持検出部とを備えている。上記検知センサは、加えられる荷重に伴って電気抵抗が変化する特性を有し、上記リムの外表面の上方に配置される下側電極と、該下側電極に対向する上側電極とにより構成される少なくとも２つの電極対と、上記上側電極と上記下側電極とを離間させるための介在部とを備えている。上記把持検出部は、上記検知センサの上記少なくとも２つの電極対のうち１以上の電極対の上記上側電極に電気的に接続される静電容量検出回路と、上記検知センサの上記少なくとも２つの電極対における上記上側電極及び上記下側電極に電気的に接続される抵抗検出回路と、上記静電容量検出回路及び上記抵抗検出回路からの出力に基づいて上記ステアリングホイールの上記リムの把持状態を判断する判断部とを含む。上記静電容量検出回路は、上記上側電極と検出対象物との間の静電容量を検出する。上記抵抗検出回路は、上記少なくとも２つの電極対における上記下側電極と上記上側電極との間で形成される電気抵抗を検出する。上記判断部は、上記静電容量検出回路により検出された静電容量が第１の閾値よりも大きいか否かを判断し、上記静電容量が上記第１の閾値よりも大きいと判断した場合に、上記抵抗検出回路により検出された、上記少なくとも２つの電極対のうち２以上の電極対における上記電気抵抗が第２の閾値よりも低いか否かを判断し、上記少なくとも２つの電極対のうち２以上の電極対における上記電気抵抗が上記第２の閾値よりも低いと判断した場合に、上記ステアリングホイールの上記リムが把持されていると判断するように構成される。
【０００８】
このように、検知センサが、加えられる荷重に伴って電気抵抗が変化する特性を有するため、単に電極間の接触又は非接触による検出ではなく、電極に作用する押圧力に基づく検出が可能となる。したがって、それぞれの電極の面積を大きくしてもリムの把持状態の検出が可能であり、広い検出範囲を確保できる。このように、それぞれの電極の面積を大きくすることができるので、電極の総数を減らすことができる。これに伴い、配線の数が減るため、センサの回路構成を簡略化してコストを下げることができる。
【０００９】
また、少なくとも１つの電極対の上側電極に生じる静電容量が第１の閾値よりも大きくなってはじめて、ステアリングホイールのリムが把持されていると判断され得ることになるため、運転者の手ではなく他の物体が検知センサに触れてしまった場合などにリムが把持されていると誤検出されることが防止される。また、２以上の電極対に対応する電気抵抗が第２の閾値よりも低くなってはじめて、ステアリングホイールのリムが把持されていると判断されるため、運転者が検知センサの１つの電極対に対応する部分に偶然触れてしまった場合などにリムが把持されていると誤検出されることが防止される。
【００１０】
上記静電容量検出回路は、上記検知センサの上記少なくとも２つの電極対のそれぞれの上記上側電極に電気的に接続され、上記上側電極と検出対象物との間の静電容量を検出するように構成されていてもよい。このように静電容量検出回路を電極対ごとに設けることによって、検出対象物の接近をより正確に検出することができる。
【００１１】
上記把持検出部は、上記静電容量検出回路が接続される上記上側電極に対向する上記下側電極に電気的に接続されるシールド駆動回路を備えていることが好ましい。このシールド駆動回路は、上記下側電極の電位を上記上側電極の電位と同じ電位に調整する。このようなシールド駆動回路により、電極対の上側電極と下側電極との間に静電容量が生じることが防止されるので、静電容量検出回路による静電容量の正確な検出が可能となる。
【００１２】
上記検知センサは、上記リムの上記外表面に取付可能な下側基板と、上記下側基板の上方に配置される上側基板とを備えていてもよい。この場合には、上記下側電極は、上記下側基板の上面に取り付けられ、上記上側電極は、上記上側基板の下面に取り付けられる。また、上記上側電極及び上記下側電極の少なくとも一方が感圧電極により構成される。上記少なくとも２つの電極対の周囲に配置され、上記上側基板と上記下側基板との間に配置される基板スペーサにより上記介在部を構成することができる。
【００１３】
本発明の第２の態様によれば、簡単な回路構成で運転者のリムの把持をリムの広い範囲にわたって正確に検出することができる把持検出装置が提供される。この把持検出装置は、ステアリングホイールのリムに組み込まれる検知センサと、該検知センサを用いて運転者が上記リムを把持したことを検出する把持検出部とを備えている。上記検知センサは、加えられる荷重に伴って電気抵抗が変化する特性を有し、上記リムの外表面の上方に配置される下側電極と、該下側電極に対向する上側電極とにより構成される少なくとも２つの電極対と、上記上側電極と上記下側電極とを離間させるための介在部と、上記介在部の内部に配置される検出電極とを備えている。これらの電極対の上記上側電極及び上記下側電極の少なくとも一方は感圧電極により構成される。上記把持検出部は、上記検知センサの上記少なくとも２つの電極対における上記上側電極及び上記下側電極に電気的に接続される抵抗検出回路と、上記検出電極に電気的に接続される静電容量検出回路と、上記抵抗検出回路及び上記静電容量検出回路からの出力に基づいて上記ステアリングホイールの上記リムの把持状態を判断する判断部とを含む。上記抵抗検出回路は、上記少なくとも２つの電極対における上記下側電極と上記上側電極との間で形成される電気抵抗を検出する。上記静電容量検出回路は、上記検出電極と検出対象物との間の静電容量を検出する。上記判断部は、上記静電容量検出回路により検出された静電容量が第１の閾値よりも大きいか否かを判断し、上記静電容量が上記第１の閾値よりも大きいと判断した場合に、上記少なくとも２つの電極対のうち２以上の電極対における上記電気抵抗が第２の閾値よりも低いか否かを判断し、上記少なくとも２つの電極対のうち２以上の電極対における上記電気抵抗が上記第２の閾値よりも低いと判断した場合に、上記ステアリングホイールの上記リムが把持されていると判断するように構成される。
【００１４】
このように、検知センサが、加えられる荷重に伴って電気抵抗が変化する特性を有するため、単に電極間の接触又は非接触による検出ではなく、電極に作用する押圧力に基づく検出が可能となる。したがって、それぞれの電極の面積を大きくしてもリムの把持状態の検出が可能であり、広い検出範囲を確保できる。このように、それぞれの電極の面積を大きくすることができるので、電極の総数を減らすことができる。これに伴い、配線の数が減るため、センサの回路構成を簡略化してコストを下げることができる。
【００１５】
また、検出電極に生じる静電容量が第１の閾値よりも大きくなってはじめて、ステアリングホイールのリムが把持されていると判断され得ることになるため、運転者の手ではなく他の物体が検知センサに触れてしまった場合などにリムが把持されていると誤検出されることが防止される。また、２以上の電極対に対応する電気抵抗が第２の閾値よりも低くなってはじめて、ステアリングホイールのリムが把持されていると判断されるため、運転者が検知センサの１つの電極対に対応する部分に偶然触れてしまった場合などにリムが把持されていると誤検出されることが防止される。
【００１６】
上記把持検出部は、上記抵抗検出回路と上記静電容量検出回路とを選択可能な切替スイッチをさらに含んでいてもよい。この場合に、上記判断部は、上記静電容量が上記第１の閾値よりも大きいと判断した場合に、上記切替スイッチにより上記静電容量検出回路から上記抵抗検出回路に切り替えてもよい。このような構成により、使用しない抵抗検出回路及び静電容量検出回路の一方の電源をオフにすることができるので、装置の消費電力を削減することができる。
【００１７】
上記検知センサは、上記リムの上記外表面に取付可能な下側基板と、上記下側基板の上方に配置される上側基板とを備えていてもよい。この場合には、上記下側電極は、上記下側基板の上面に取り付けられ、上記上側電極は、上記上側基板の下面に取り付けられる。また、上記上側電極及び上記下側電極の少なくとも一方が感圧電極により構成される。上記少なくとも２つの電極対の周囲及び上記検出電極の周囲に配置され、上記上側基板と上記下側基板との間に配置される基板スペーサにより上記介在部を構成することができる。
【００１８】
上記検知センサは、互いに対向する上記下側電極と上記上側電極とが離間するように上記基板スペーサの内側に配置される少なくとも１つの電極スペーサであって、上記リムの延びる方向に垂直なリム断面の周方向に対応する第１の方向の長さが上記リムの延びる方向に対応する第２の方向の長さよりも長くなるように形成される少なくとも１つの電極スペーサをさらに含んでいてもよい。このような構成により、感圧電極を用いることにより電極の面積が大きくなったセンサをリム断面の周方向に沿って湾曲させた場合でも、一対の電極対の周囲に設けられた基板スペーサの内側に電極スペーサが介在する結果、該上側電極と下側電極とが意図せず接触することを防止することができる。
【００１９】
上記検知センサの上記介在部は感圧抵抗体により構成され、該感圧抵抗体の下面に上記下側電極が形成され、該感圧抵抗体の上面に上記上側電極が形成されていてもよい。この場合において、上記感圧抵抗体は、布材からなる基材と、該基材に浸み込んだ感圧インクとにより構成してもよい。
【００２０】
上記少なくとも２つの電極対は、上記リムの表側に配置される表側電極対と、上記リムの裏側に配置される裏側電極対とを含むことが好ましい。運転者がリムを把持する場合には、リムの表側と裏側の双方を押圧することが多いため、このように電極対をリムの表側と裏側に配置することにより、リムの把持状態をより正確に検出することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、検知センサが、加えられる荷重に伴って電気抵抗が変化する特性を有するため、単に電極間の接触又は非接触による検出ではなく、電極に作用する押圧力に基づく検出が可能となる。したがって、それぞれの電極の面積を大きくしてもリムの把持状態の検出が可能であり、広い検出範囲を確保できる。このように、それぞれの電極の面積を大きくすることができるので、電極の総数を減らすことができる。これに伴い、配線の数が減るため、センサの回路構成を簡略化してコストを下げることができる。
【００２２】
また、少なくとも１つの電極対の上側電極に生じる静電容量が第１の閾値よりも大きくなってはじめて、ステアリングホイールのリムが把持されていると判断され得ることになるため、運転者の手ではなく他の物体が検知センサの１つの電極対に対応する部分に偶然触れてしまった場合などにリムが把持されていると誤検出されることが防止される。また、２以上の電極対に対応する電気抵抗が第２の閾値よりも低くなってはじめて、ステアリングホイールのリムが把持されていると判断されるため、運転者が検知センサの１つの電極対に対応する部分に偶然触れてしまった場合などにリムが把持されていると誤検出されることが防止される。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】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２】図１のＡ−Ａ線断面を模式的に示す図である。
【図３】図１に示す把持検出装置における検知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検知センサの状態を示すものである。
【図４】図３に示す検知センサの底面図である。
【図５】図３のＢ−Ｂ線断面図である。
【図６】図５のＣ−Ｃ線断面図である。
【図７】図５に示す基板スペーサの平面図である。
【図８】図５のＤ−Ｄ線断面図である。
【図９】図５のＥ−Ｅ線断面図である。
【図１０】図３に示す検知センサをリムのコアに取り付けた状態を示す図である。
【図１１】図５に示す検知センサの上側基板上に形成される上側電極と上側配線とを模式的に示す底面図である。
【図１２】図５に示す検知センサの下側基板上に形成される下側電極と下側配線とを模式的に示す平面図である。
【図１３】図１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１４】図１に示す把持検出装置の判断部における処理を示すフローチャートである。
【図１５】運転者がリムを把持したときに図１に示す把持検出装置の検出回路により測定される電圧の経時的変化を模式的に示す図である。
【図１６】図１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１７】図１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１８】図１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１９】本発明の第２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。
【図２０】図１９に示す把持検出装置における検知センサの断面図であり、図８に対応する図である。
【図２１】図１９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２２】本発明の他の実施形態における検知センサを模式的に示す断面図であり、図５に対応するものである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明に係る把持検出装置の実施形態について図１から図２２を参照して詳細に説明する。なお、図１から図２２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１から図２２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。
【００２５】
図１は、本発明の第１の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１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３つの検知センサ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ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３０と、それぞれの検知センサ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃと把持検出部３０とを電気的に接続する接続配線部４０とを備えている。それぞれの検知センサ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃは、ハブ１４内の把持検出部３０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接続配線部４０に接続される接続部２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃを有している。
【００２６】
検知センサ２０Ａは、リム１２の左側の領域Ｈから上方の領域Ｊにわたって設けられており、検知センサ２０Ｂは、リム１２の右側の領域Ｍから上方の領域Ｊにわたって設けられており、検知センサ２０Ｃは、リム１２の下方の領域Ｋの部分に設けられている。以下では、これら３つの検知センサ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃのうち検知センサ２０Ａを中心に説明するが、他の検知センサ２０Ｂ，２０Ｃの構成は、以下に述べる検知センサ２０Ａの構成と同様である。なお、検知センサ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ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、検知センサの数を１つにしてもよく、あるいは２つにしてもよく、あるいは４つ以上にしてもよい。
【００２７】
図２は、図１のＡ−Ａ線断面を模式的に示す図である。図２の上方はリム１２の表側（図１の紙面表側）、下方はリム１２の裏側（図１の紙面裏側）を示している。図２に示すように、リム１２のコア１６の外周面にはクッション材３００が周設されている。検知センサ２０Ａは、リム１２のコア１６の断面の外周面を略全面にわたり覆うようにこのようなクッション材３００上に取り付けられている。なお、このようなクッション材３００を例えばウレタンなどで構成してもよい。
【００２８】
検知センサ２０Ａの外周面上には、検知センサ２０Ａ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。
【００２９】
図２に示すように、検知センサ２０Ａは、リム１２の外表面としてのクッション材３００上に取り付けられた下側基板２２と、下側基板２２上に固定された基板スペーサ２４と、基板スペーサ２４上に固定された上側基板２６と、下側基板２２の上面に取り付けられた複数の下側電極５０と、上側基板２６の下面に取り付けられた複数の上側電極６０と、互いに対向する下側電極５０と上側電極６０との間に配置される少なくとも１つの電極スペーサ９０とを含んでいる。本実施形態において、互いに対向する下側電極５０及び上側電極６０は、電極スペーサ９０により互いに離間されており、これらの下側電極５０及び上側電極６０により１つの電極対８０が構成される。このように、基板スペーサ２４は、下側電極５０と上側電極６０とを離間させるための介在部として機能する。なお、本明細書において、「下側」はリム１２の外表面に対して相対的に近い側を意味し、「上側」はリム１２の外表面に対して相対的に遠い側を意味する。
【００３０】
図３はリム１２に組み込まれる前の検知センサ２０Ａを示す平面図であり、図４は底面図である。また、図５は図３のＢ−Ｂ線断面図、図６は図５のＣ−Ｃ線断面図である。図３及び図４に示すように、上側基板２６と下側基板２２とは、同一の外形をしており、例えばポリイミドやポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）などの可撓性を有する樹脂から形成される。図３及び図４において、Ｘ方向（第１の方向）は、検知センサ２０Ａをコア１６の外周面に取り付けた際のリム１２が延びる方向に垂直なリム断面（コア１６の断面）の周方向Ｒ（図２参照）に対応しており、Ｙ方向（第２の方向）は、リム１２（コア１６）が延びる方向Ｅ（図１参照）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、リム断面の周方向をリム断面周方向Ｒということがある。
【００３１】
図３に示すように、上側基板２６は、Ｙ方向に長い略矩形状の板材から構成されており、Ｙ方向に沿って所定の間隔でＸ方向の両側に切り欠き７０が形成されている。このような切り欠き７０を形成することによって、上側基板２６は、複数の略短冊状の基板片２６ＡがＹ方向に連結された構造となっている。同様に、図４に示すように、下側基板２２は、Ｙ方向に長い略矩形状の板材から構成されており、Ｙ方向に沿って所定の間隔でＸ方向の両側に切り欠き７１が形成されている。このような切り欠き７１を形成することによって、下側基板２２は、複数の略短冊状の基板片２２ＡがＹ方向に連結された構造となっている。
【００３２】
図５及び図６に示すように、上側基板２６と下側基板２２との間には基板スペーサ２４が配置されている。ここで、図７はこの基板スペーサ２４の平面図である。図７に示すように、基板スペーサ２４は、上側基板２６及び下側基板２２と略同一の外形を有しており、例えばポリイミドやポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）などの可撓性を有する樹脂から形成され得る。基板スペーサ２４は、Ｙ方向に長い略矩形状の板材から構成されており、Ｙ方向に沿って所定の間隔でＸ方向の両側に切り欠き７２が形成されている。このような切り欠き７２を形成することによって、基板スペーサ２４は、複数の略短冊状の基板スペーサ片２４ＡがＹ方向に連結された構造となっている。
【００３３】
このように、検知センサ２０Ａは、それぞれ略同一の外形を有する下側基板２２と基板スペーサ２４と上側基板２６とが互いに重なった積層構造を有している。すなわち、下側基板２２の上に基板スペーサ２４が配置され、基板スペーサ２４の上に上側基板２６が配置された積層構造を有している（図５参照）。ここで、下側基板２２の１つの基板片２２Ａ、その上に配置された基板スペーサ片２４Ａ、この基板片２２Ａに形成された下側電極５０、この基板スペーサ片２４Ａの上に配置された上側基板２６の基板片２６Ａ、この基板片２６Ａに形成された上側電極６０、及び下側電極５０と上側電極６０との間に配置された電極スペーサ９０を１つのまとまりとして電極ユニット７５（図３〜図６参照）ということとする。本実施形態において、それぞれの電極ユニット７５はＸ方向に沿って配置された２つの電極対８０を有しており、それぞれの電極対８０に対して２つの電極スペーサ９０が配置される（図５及び図６参照）。すなわち、本実施形態における電極ユニット７５は、合計で４つの電極スペーサ９０を含んでいる。検知センサ２０Ａは、このような複数の電極ユニット７５（本実施形態では１５個）がＹ方向に連結された構造を有している（図３及び図４参照）。
【００３４】
なお、本実施形態において、電極ユニット７５は２つの電極対８０を含んでいるが（図５参照）、これに限られるものでなく、電極ユニット７５が３つ以上の電極対を含んでいてもよい。また、本実施形態において、検知センサ２０ＡはＹ方向に１５個の電極ユニット７５が連結した構造を有しているが（図３及び図４参照）、電極ユニットの数は適宜変更できることはいうまでもない。
【００３５】
ここで、図７に示すように、基板スペーサ２４のそれぞれの基板スペーサ片２４Ａには、上側電極６０及び下側電極５０に対応して、２つの貫通孔２５，２５がＸ方向に沿って所定の間隔で形成されている。なお、本実施形態では、電極ユニット７５を構成する電極対８０が２つであることに対応して基板スペーサ片２４Ａに２つの貫通孔２５が形成されているが、電極ユニット７５を構成する電極対の数に応じて貫通孔２５の数を変更してもよい。
【００３６】
再び図５及び図６を参照すると、基板スペーサ２４の貫通孔２５の中に互いに対向する上側電極６０と下側電極５０（すなわち電極対８０）が位置している。すなわち、それぞれの電極対８０のＸ方向の両側には基板スペーサ２４が位置している。そして本実施形態では、電極対８０の周囲を囲むようにして基板スペーサ２４が配置されている。この基板スペーサ２４によって、それぞれの電極ユニット７５を構成する下側基板２２と上側基板２６とが互いに離間されており、このように下側基板２２と上側基板２６とを互いに離間した状態で検知センサ２０Ａをコア１６の外周面に取り付けることが可能となっている。
【００３７】
図５における電極ユニット７５には、Ｘ方向に沿って２つの電極対８０が形成されている。ここで、それぞれの電極対８０を構成する上側電極６０及び下側電極５０は、貫通孔２５より少し小さい寸法を有しており、略長方形の同一の外形を有している。このような構成により、電極対８０を形成する下側電極５０と上側電極６０とが、互いに全面的に対向するようになっている。なお、基板スペーサ２４は、電極ユニット７５を構成する下側基板２２と上側基板２６とが互いに離間するように下側基板２２と上側基板２６との間に配置されればよく、電極対８０を構成する上側電極６０及び下側電極５０を、貫通孔２５より少し大きい寸法とし、上側電極６０及び下側電極５０の周囲（周縁）を囲むように基板スペーサ２４が配置されるようにしてもよい。
【００３８】
図８は図５のＤ−Ｄ線断面図、図９は図５のＥ−Ｅ線断面図である。図８及び図９に示すように、上側電極６０及び下側電極５０はいずれも外形が略矩形状の同一形状であり、上述したように互いに対向している。そして、上側電極６０及び下側電極５０は基板スペーサ２４に周囲を囲まれている。したがって、検知センサ２０Ａをコア１６の外周面に取り付けた際には、それぞれの電極対８０のリム断面周方向Ｒの両側とリム延在方向Ｅの両側には基板スペーサ２４が位置することとなる。このような構成により、下側基板２２と上側基板２６とが互いに離間した状態で検知センサ２０Ａがコア１６の外周面に取り付けられる（図２参照）。
【００３９】
また、図８及び図９に示すように、電極対８０の周囲を囲む基板スペーサ２４の内側には、電極対８０のＹ方向の中央部近傍に（該中央部を挟んでその両側に）Ｘ方向に延びる２つの細長い電極スペーサ９０が配置されている。すなわち、互いに対向する下側電極５０と上側電極６０との間に、その電極対８０のＹ方向の中央部近傍にＸ方向に延びる２つの細長い電極スペーサ９０が配置されている。それぞれの電極スペーサ９０は、Ｙ方向における幅がＸ方向における長さに比べて極めて短い、概して直線状のスペーサとして構成されている。このような電極スペーサ９０が、電極対８０のＸ方向における一方の端部から他方の端部にわたって延びており、下側電極５０の上面５０Ａと上側電極６０の下面６０Ａとを連結している（図６参照）。このような構成により、電極対８０を形成する下側電極５０と上側電極６０とが互いに離間され、検知センサ２０Ａをコア１６の外周面に取り付けた際にも、下側電極５０と上側電極６０とが互いに離間された状態が維持される（図２参照）。なお、このような電極スペーサ９０を例えばシリコンゴムなどの可撓性のある材料によって形成してもよい。
【００４０】
図１０は、検知センサ２０Ａをリム１２のコア１６に取り付けた状態を示す平面図であり、検知センサ２０Ａがスキン１８（図２参照）で覆われる前の状態を示している。図１０に示すように、検知センサ２０Ａは、検知センサ２０ＡのＸ方向の中央がコア１６の環状部の外周部に沿うように（リム延在方向Ｅに沿って）取り付けられる。ここで、上述したように、互いに隣接する電極ユニット７５間に切り欠き７０，７１，７２が形成されているため、検知センサ２０Ａをコア１６の外周面に取り付けた際にリム延在方向Ｅに隣接する電極ユニット７５が重なり合うことを防止することができるとともに、検知センサ２０Ａがコア１６の外周面を覆う面積を大きくすることができる。
【００４１】
ここで、本実施形態における下側電極５０及び上側電極６０は、加えられる荷重に伴って電気抵抗値が変化する感圧電極として構成されており、例えば銀をカーボンなどの感圧材料でコーティングすることにより形成される。このような感圧電極は、対向する２つの電極が接触したか否かのみを検出する接触型のセンサと異なり、抵抗値の変化により押圧される力を検出することができるため、それぞれの電極の面積を大きくすることにより検出範囲を広げることが可能となる。
【００４２】
ところで、図２及び図１０に示すように、検知センサ２０Ａをリム１２に取り付ける際には、検知センサ２０Ａはリム断面周方向Ｒに沿って大きく湾曲する（すなわち、図５に示すＺ方向に大きく湾曲する）こととなるため、それぞれの電極対８０を構成する下側電極５０及び上側電極６０の面積を大きくしようとすると、検知センサ２０Ａをリム１２に取り付ける際に、上側電極６０が撓んで下側電極５０に接触してしまうことが考えられる。このような状態では、運転者がリム１２を把持していない場合であっても、電極対８０が常に導通した状態となるため、把持検出部３０による正確な把持検出ができない。本実施形態では、図８及び図９に示すように、電極対８０の下側電極５０と上側電極６０との間に上述した電極スペーサ９０を配置することにより、上側電極６０及び下側電極５０の面積を大きくした場合であっても、検知センサ２０Ａをリム１２に取り付ける際に上側電極６０と下側電極５０とが意図せず接触することが防止される（図２参照）。なお、本実施形態では、１つの電極対８０に対して２つの電極スペーサ９０を設けているが、１つの電極対８０に対する電極スペーサ９０の数はこれに限られるものではない。
【００４３】
また、上述のように、下側基板２２とリム１２のコア１６との間にはクッション材３００（図２参照）が配置されている。このような構成により、検知センサ２０Ａを湾曲させるために電極対８０が上方から押されたような場合でも、この押圧をクッション材３００に吸収させることができる。したがって、電極対８０の下側電極５０と上側電極６０とが意図せず接触することをさらに効果的に防止することができる。なお、クッション材３００を設けない場合でも、後述するように電極対８０の下側電極５０と上側電極６０とが意図せず接触することを抑制することが可能である。
【００４４】
すなわち、本実施形態では、電極対８０の下側電極５０と上側電極６０とは単にリム１２に取り付けられただけでは互いに接触することがなく、上側基板２６の外側から下側基板２２に向けて力が加わり、上側基板２６及び電極スペーサ９０がコア１６に向けて撓んではじめて、その部分の上側電極６０が下側電極５０に接触することとなる。したがって、上側電極６０及び下側電極５０の面積を大きくすることができ、検出範囲を広くするとともに、電極の数を減らして配線を簡単な構成にすることができる。
【００４５】
図１１は、上側基板２６を上側電極６０及び配線とともに模式的に示す底面図である。図１１に示すように、それぞれの上側電極６０には共通の配線６２Ａが接続されており、上側電極６０は配線６２Ａを介して互いに接続される。また、検知センサ２０Ａの接続部２１Ａに近い上側電極６０ＡＨには、接続部２１Ａに設けられた端子４１まで延びる配線６２Ｂが接続されている。したがって、すべての上側電極６０は、１つの共通の配線（上側配線）６２によって端子４１に電気的に接続されている。この端子４１が把持検出部３０から延びる接続配線部４０（図１参照）の端子に接続されることによって、把持検出部３０と上側電極６０とが電気的に接続される。
【００４６】
図１１に示すように、本実施形態における上側電極６０は、リム１２に組み込まれた際に、リム１２の上側の領域Ｊ（図１参照）の表側に配置される５つの上側電極６０ＡＪと、リム１２の上側の領域Ｊの裏側に配置される５つの上側電極６０ＢＪと、リム１２の左側の領域Ｈ（図１参照）の表側に配置される１０個の上側電極６０ＡＨと、リム１２の左側の領域Ｈの裏側に配置される１０個の上側電極６０ＢＨとを含んでいる。
【００４７】
図１２は、下側基板２２を下側電極５０及び配線とともに模式的に示す平面図である。図１２に示すように、本実施形態における下側電極５０は、リム１２に組み込まれた際に、リム１２の上側の領域Ｊ（図１参照）の表側に配置される５つの下側電極５０ＡＪと、リム１２の上側の領域Ｊの裏側に配置される５つの下側電極５０ＢＪと、リム１２の左側の領域Ｈ（図１参照）の表側に配置される１０個の下側電極５０ＡＨと、リム１２の左側の領域Ｈの裏側に配置される１０個の下側電極５０ＢＨとを含んでいる。
【００４８】
下側基板２２には、これらの下側電極５０に加えて、下側電極５０に電気的に接続される５つの配線５１〜５５（下側配線）が形成されている。本実施形態においては、配線５１は、リム１２の領域Ｊの表側に配置される５つの下側電極５０ＡＪに接続されており、接続部２１Ａに設けられた端子４２まで延びている。配線５２は、リム１２の領域Ｊの裏側に配置される５つの下側電極５０ＢＪに接続されており、接続部２１Ａに設けられた端子４３まで延びている。配線５３は、リム１２の領域Ｈの表側に配置される５つの下側電極５０ＡＨに接続されており、接続部２１Ａに設けられた端子４４まで延びている。配線５４は、リム１２の領域Ｈの表側に配置される５つの下側電極５０ＡＨに接続されており、接続部２１Ａに設けられた端子４５まで延びている。配線５５は、リム１２の領域Ｈの裏側に配置される１０個の下側電極５０ＢＨに接続されており、接続部２１Ａに設けられた端子４６まで延びている。これらの端子４２〜４６が把持検出部３０から延びる接続配線部４０（図１参照）の端子に接続されることによって、把持検出部３０と下側電極５０とが電気的に接続される。
【００４９】
図１３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１３では、理解を容易にするために、リム１２の領域Ｊに配置される複数の電極ユニット７５のうちの１つの電極ユニット７５についての配線のみ図示し、他の電極ユニットについての配線は図示を省略する。図１３に示すように、把持検出部３０は、電極対８０Ａ，８０Ｂの上側電極６０ＡＪ，６０ＢＪと検出対象（例えば運転者の手）９２との間の静電容量Ｃの変化を検出する静電容量検出回路３１と、リム１２の表側に配置される電極対（表側電極対）８０Ａに対応する抵抗検出回路３２Ａと、リム１２の裏側に配置される電極対（裏側電極対）８０Ｂに対応する抵抗検出回路３２Ｂと、静電容量検出回路３１及び抵抗検出回路３２Ａ，３２Ｂ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判断部３４と、下側電極５０ＡＪ，５０ＢＪの電位をそれぞれ上側電極６０ＡＪ，６０ＢＪの電位と同じ電位に調整するシールド駆動回路３５とを含んでいる。運転者がリム１２を把持する場合には、リム１２の表側と裏側の双方を押圧することが多いため、本実施形態のように電極対８０Ａ，８０Ｂをリム１２の表側と裏側に配置することにより、リム１２の把持状態をより正確に検出することができる。なお、判断部３４は、ＣＰＵなどのプロセッサ及びこれに付随するメモリなどから構成される。
【００５０】
把持検出部３０は、電極対８０Ａ，８０Ｂの上側電極６０ＡＪ，６０ＢＪから延びる配線６２に接続される第１の切替スイッチＳＷ１と、電極対８０Ａの下側電極５０ＡＪから延びる配線５１に接続される第２の切替スイッチＳＷ２と、電極対８０Ｂの下側電極５０ＢＪから延びる配線５２に接続される第３の切替スイッチＳＷ３とを有している。第１の切替スイッチＳＷ１は、判断部３４からの指令に基づいて、配線６２の接続先を静電容量検出回路３１と抵抗検出回路３２Ａ，３２Ｂとの間で排他的に切り替えるものである。第２の切替スイッチＳＷ２は、判断部３４からの指令に基づいて、配線５１の接続先をシールド駆動回路３５と抵抗検出回路３２Ａとの間で排他的に切り替えるものである。第３の切替スイッチＳＷ３は、判断部３４からの指令に基づいて、配線５２の接続先をシールド駆動回路３５と抵抗検出回路３２Ｂとの間で排他的に切り替えるものである。
【００５１】
第１の切替スイッチＳＷ１により配線６２の接続先が静電容量検出回路３１に切り替えられると、静電容量検出回路３１が、電極対８０Ａ，８０Ｂの上側電極６０ＡＪ，６０ＢＪに接続されることとなる。この静電容量検出回路３１は、接続された上側電極６０ＡＪ，６０ＢＪを積分回路の一部とし、上側電極６０ＡＪ，６０ＢＪ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Ｃ／Ｖ回路を内部に含んでいる。静電容量検出回路３１は、このＣ／Ｖ回路により電極対８０Ａ，８０Ｂの上側電極６０ＡＪ，６０ＢＪと検出対象（例えば運転者の手）９２との間の静電容量Ｃの変化を検出する。静電容量検出回路３１は、Ｃ／Ｖ回路から出力された電圧パルスを直流化して判断部３４に出力する。判断部３４は、静電容量検出回路３１から出力される静電容量の変化をモニタできるようになっている。すなわち、判断部３４は、検出対象物９２が検知センサ２０Ａの上側電極６０ＡＪ，６０ＢＪに近接した際に生じる静電容量の変化を利用して、検出対象物９２が上側電極６０ＡＪ，６０ＢＪに近接したか否かを判断する。
【００５２】
第１の切替スイッチＳＷ１により配線６２の接続先が抵抗検出回路３２Ａ，３２Ｂに切り替えられるとともに第２の切替スイッチにより配線５１の接続先が抵抗検出回路３２Ａに切り替えられると、抵抗検出回路３２Ａが、表側電極対８０Ａの上側電極６０ＡＪと下側電極５０ＡＪとに接続されることとなる。そして、抵抗検出回路３２Ａは、上側電極６０ＡＪと下側電極５０ＡＪとの間の電圧ＶFを測定し、この電圧ＶFに基づいて上側電極６０ＡＪと下側電極５０ＡＪとの間に形成される電気抵抗を検出する。また、第１の切替スイッチＳＷ１により配線６２の接続先が抵抗検出回路３２Ａ，３２Ｂに切り替えられるとともに第３の切替スイッチにより配線５２の接続先が抵抗検出回路３２Ｂに切り替えられると、抵抗検出回路３２Ｂが、裏側電極対８０Ｂの上側電極６０ＢＪと下側電極５０ＢＪとに接続されることとなる。そして、抵抗検出回路３２Ｂは、上側電極６０ＢＪと下側電極５０ＢＪとの間の電圧ＶRを測定し、この電圧ＶRに基づいて上側電極６０ＢＪと下側電極５０ＢＪとの間に形成される電気抵抗を検出する。本実施形態においては、下側電極５０ＡＪ，５０ＢＪ及び上側電極６０ＡＪ，６０ＢＪが、押圧される力によって抵抗値が変化する感圧電極として構成されているため、上側電極６０ＡＪ，６０ＢＪと下側電極５０ＡＪ，５０ＢＪとの間に形成される電気抵抗を検出することにより、検知センサ２０Ａへの接触圧力を検出することができる。
【００５３】
運転者がステアリングホイール１０のリム１２を把持すると、その把持する力によって把持した部分の上側基板２６がコア１６側に押されて撓む。これに伴い、その部分の上側電極６０が下側電極５０に接触してこの電極対８０が導通するとともに、接触圧力に応じた抵抗値の変化により電圧（又は電流）が変化することとなる。抵抗検出回路３２Ａ，３２Ｂは、このリム１２の把持により生ずる電極対８０における電圧（又は電流）及び電気抵抗値の変化を検出するものである。
【００５４】
判断部３４は、静電容量検出回路３１の出力に基づいて検出対象としての運転者の手９２が検知センサ２０Ａに近接しているか否かを判断し、運転者の手９２が検知センサ２０Ａに近接していると判断した場合に、抵抗検出回路３２Ａ，３２Ｂからの出力に基づいて運転者の手９２がリム１２を把持しているか否かを判断する。
【００５５】
以下、運転者が手９２を検知センサ２０Ａに近接させた後、リム１２を把持する場合における判断部３４の動作について図１４及び図１５を参照して説明する。図１４は、判断部３４における処理を示すフローチャート、図１５は、図１４に示す処理中に静電容量検出回路３１によって検出される静電容量及び抵抗検出回路３２Ａ，３２Ｂによって検出される電圧の時間的変化の一例を模式的に示すグラフである。
【００５６】
まず、初期状態において、判断部３４は、第１の切替スイッチＳＷ１を静電容量検出回路３１側に、第２の切替スイッチＳＷ２及び第３の切替スイッチＳＷ３をシールド駆動回路３５側に切り替え、図１３に示す状態とする（ステップＳ１０１）。すなわち、電極対８０Ａ，８０Ｂの上側電極６０ＡＪ，６０ＢＪは静電容量検出回路３１に接続され、下側電極５０ＡＪ，５０ＢＪはそれぞれシールド駆動回路３５に接続される。このとき、判断部３４は、使用しない抵抗検出回路３２Ａ，３２Ｂの電源をオフにする。
【００５７】
次に、静電容量検出回路３１により電極対８０Ａ，８０Ｂの上側電極６０ＡＪ，６０ＢＪと検出対象物９２との間に形成される静電容量Ｃを測定する（ステップＳ１０２）。そして、判断部３４は、静電容量検出回路３１で検出される静電容量Ｃが所定の閾値ＴC（第１の閾値）を超えるか否かを判断する（ステップＳ１０３）。Ｃ＞ＴCが満たされるまでステップＳ１０２及びステップＳ１０３がループされる。
【００５８】
ここで、検出対象としての運転者の手９２が検知センサ２０Ａから十分に離れている状態においては、運転者の手９２は電極対８０Ａ，８０Ｂの上側電極６０ＡＪ，６０ＢＪの静電容量に影響を及ぼさない。したがって、静電容量検出回路３１により検出される静電容量は変化しない。一方、運転者の手９２が検知センサ２０Ａの上側電極６０ＡＪ，６０ＢＪに接近すると、運転者の手９２も一定の導電性を有するため、図１３に示すように、運転者の手９２を介して接地と上側電極６０ＡＪ，６０ＢＪとの間に静電容量Ｃが形成される。したがって、運転者の手９２が上側電極６０ＡＪ，６０ＢＪに近づくにつれて、静電容量検出回路３１により検出される静電容量Ｃも増加する。一方、人間以外の物体（例えばペットボトルなど）が検知センサ２０Ａの上側電極６０ＡＪ，６０ＢＪに接近しても上側電極６０ＡＪ，６０ＢＪとの間に静電容量がほとんど形成されないため、静電容量検出回路３１により検出される静電容量は変化しない。
【００５９】
このとき、電極対８０Ａ，８０Ｂの上側電極６０ＡＪ，６０ＢＪと下側電極５０ＡＪ，５０ＢＪとの間に静電容量が生じると静電容量検出回路３１による正確な測定ができないため、下側電極５０ＡＪ，５０ＢＪにはシールド駆動回路３５が接続される。すなわち、シールド駆動回路３５は、静電容量検出回路３１からの出力を受けて、下側電極５０ＡＪ，５０ＢＪの電位を上側電極６０ＡＪ，６０ＢＪの電位と同じ電位に調整する。これにより、電極対８０Ａ，８０Ｂの上側電極６０ＡＪ，６０ＢＪと下側電極５０ＡＪ，５０ＢＪとの間に静電容量が生じることが防止されるので、静電容量検出回路３１による静電容量の正確な検出が可能となる。
【００６０】
上述のように、運転者の手９２が検知センサ２０Ａの上側電極６０ＡＪ，６０ＢＪに接近すると静電容量検出回路３１により検出される静電容量Ｃが増加するため、やがてＣ＞ＴCが満たされることになる。図１５に示す例では、静電容量検出回路３１により検出される静電容量Ｃが時刻ｔ0から増加し始め、時刻ｔ1で閾値ＴCに達している。
【００６１】
Ｃ＞ＴCが満たされると、判断部３４は、第１の切替スイッチＳＷ１を抵抗検出回路３２Ａ，３２Ｂ側に、第２の切替スイッチＳＷ２を抵抗検出回路３２Ａ側に、第３の切替スイッチＳＷ３を抵抗検出回路３２Ｂ側に切り替え、図１６に示す状態とする（ステップＳ１０４）。すなわち、電極対８０Ａの上側電極６０ＡＪと下側電極５０ＡＪとが抵抗検出回路３２Ａに接続され、電極対８０Ｂの上側電極６０ＢＪと下側電極５０ＢＪとが抵抗検出回路３２Ｂに接続される。このとき、判断部３４は、抵抗検出回路３２Ａ，３２Ｂの電源をオンにし、静電容量検出回路３１及びシールド駆動回路３５の電源をオフにする。
【００６２】
次に、判断部３４は、切替スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３の切替から所定の時間（例えば１０秒）が経過したか否かを判断する（ステップＳ１０５）。この所定の時間が経過しても把持状態が検出されない場合には、把持検出処理をリセットするためにステップＳ１０１に戻る。
【００６３】
切替スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３の切替からまだ所定の時間が経過していない場合には、抵抗検出回路３２Ａによりリム１２の表側の電極対８０Ａの上側電極６０ＡＪと下側電極５０ＡＪとの間の電圧ＶFを測定するとともに、抵抗検出回路３２Ｂによりリム１２の裏側の電極対８０Ｂの上側電極６０ＢＪと下側電極５０ＢＪとの間の電圧ＶRを測定する（ステップＳ１０６）。そして、判断部３４は、抵抗検出回路３２Ａで検出される電圧ＶFが所定の閾値ＴFを超えるか否か（換言すれば、表側電極対８０Ａにおける電気抵抗が所定の閾値（第２の閾値）よりも低いか否か）を判断するとともに、抵抗検出回路３２Ｂで検出される電圧が所定の閾値ＴRを超えるか否か（換言すれば、裏側電極対８０Ｂにおける電気抵抗が所定の閾値（第２の閾値）よりも低いか否か）を判断する（ステップＳ１０７）。電極対８０Ａに対する第２の閾値ＴFと電極対８０Ｂに対する第２の閾値ＴRとは同じであってもよいし、電極対８０Ａ，８０Ｂの特性に応じて変えてもよい。ＶF＞ＴF及びＶR＞ＴRの両方が満たされるまでステップＳ１０５及びステップＳ１０６がループされる。
【００６４】
運転者の手９２が検知センサ２０Ａの上側電極６０ＡＪ，６０ＢＪを押圧していない状態では、電極対８０Ａ，８０Ｂの双方において上側電極６０が下側電極５０から離間しているため、いずれの配線５１，５２も配線６２と導通していない。このため、抵抗検出回路３２Ａ，３２Ｂで測定される電圧ＶF，ＶRは変化しない。図１５に示す例では、時刻ｔ1から時刻ｔ2の区間がこの状態に当たる。
【００６５】
例えば、運転者の手９２がステアリングホイール１０のリム１２の表側に接触し、上側電極６０ＡＪを押圧すると、表側電極対８０Ａの上側電極６０ＡＪが下側電極５０ＡＪに接触する（図１７に示す状態）。上述したように、電極対８０Ａの上側電極６０ＡＪ及び下側電極５０ＡＪは押圧される力によって抵抗値が変化する感圧電極として構成されているため、電極対８０Ａの接触圧の上昇に伴い、上側電極６０ＡＪと下側電極５０ＡＪとの間の電気抵抗値が低下し、把持検出部３０の抵抗検出回路３２Ａにより測定される電圧ＶFが上昇する。図１５に示す例では時刻ｔ2から電圧ＶFが上昇している。
【００６６】
さらに運転者がステアリングホイール１０のリム１２を把持すると、裏側電極対８０Ｂの上側電極６０ＢＪも押圧され、表側電極対８０Ａの上側電極６０ＡＪが下側電極５０ＡＪに接触し、裏側電極対８０Ｂの上側電極６０ＢＪが下側電極５０ＢＪに接触する（図１８に示す状態）。上述したように、電極対８０Ｂの上側電極６０ＢＪが下側電極５０ＢＪも押圧される力によって抵抗値が変化する感圧電極として構成されているため、電極対８０Ｂの接触圧の上昇に伴い、上側電極６０ＢＪと下側電極５０ＢＪとの間の電気抵抗値が低下し、把持検出部３０の抵抗検出回路３２Ｂにより測定される電圧ＶRが上昇する。図１５に示す例では時刻ｔ3から電圧ＶRが上昇している。
【００６７】
このようにして、運転者がリム１２を把持することによって抵抗検出回路３２Ａにより測定される電圧ＶF及び抵抗検出回路３２Ｂにより測定される電圧ＶRが上昇する。やがて、抵抗検出回路３２Ａにより測定される電圧ＶFが閾値ＴFを超え（図１５の時刻ｔ4）、抵抗検出回路３２Ｂにより測定される電圧ＶRが閾値ＴRを超え（図１５の時刻ｔ5）、ＶF＞ＴF及びＶR＞ＴRの両方が満たされる。このように、ＶF＞ＴF及びＶR＞ＴRの両方が満たされると、判断部３４は、「運転者がリム１２を把持している」と判断し（ステップＳ１０８）、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。
【００６８】
このように、本実施形態では、電極対８０Ａ，８０Ｂの上側電極６０ＡＪ，６０ＢＪに生じる静電容量が所定の閾値を超えていると判断した場合に、運転者によりリム１２が把持されていると判断されるため、運転者（人間）ではない物体により検知センサ２０Ａが押圧されている場合にリム１２が把持されていると誤検出されることが防止される。また、表側電極対８０Ａ及び裏側電極対８０Ｂの両方の電気抵抗が所定の閾値よりも低くなってはじめて、運転者によりリム１２が把持されていると判断され得ることになるため、運転者が検知センサ２０Ａのいずれかの電極対８０Ａ又は８０Ｂに対応する部分に偶然触れてしまった場合などにリム１２が把持されていると誤検出されることが防止される。
【００６９】
なお、本実施形態では、上側電極６０ＡＪ，６０ＢＪを互いに電気的に接続して、上側電極６０ＡＪ，６０ＢＪを静電容量検出回路３１に対する１つの電極として用いているが、上側電極６０ＡＪと上側電極６０ＢＪを別個の電極とし、静電容量検出回路３１が上側電極６０ＡＪに生じる静電容量と上側電極６０ＢＪに生じる静電容量とを別個に検出するようしてもよい。また、静電容量検出回路３１を上側電極６０ＡＪ，６０ＢＪの一方にのみ接続し、上側電極６０ＡＪ，６０ＢＪの一方に生じる静電容量を検出するようにしてもよい。
【００７０】
また、本実施形態では、１つの電極ユニット７５が２つの電極対８０Ａ，８０Ｂで構成される例を説明したが、１つの電極ユニット７５が３つ以上の電極対を含む場合にも本発明を適用することができる。そのような場合には、３つ以上の電極対のうち２以上の電極対における電気抵抗が所定の閾値（第２の閾値）よりも低いと判断した場合に、リム１２が把持されていると判断するように判断部３４を構成することが好ましい。このように構成することで、３つ以上の電極対のうち２以上の電極対における電気抵抗が所定の閾値よりも低くなってはじめて、運転者によりリム１２が把持されていると判断され得ることになるため、運転者が検知センサ２０Ａのいずれか１つの電極対に対応する部分に偶然触れてしまった場合などにリム１２が把持されていると誤検出されることが防止される。
【００７１】
また、上述したように、本実施形態では、上側電極６０及び下側電極５０が感圧電極により構成されているため、単に電極５０，６０間の接触又は非接触による検出ではなく、電極５０，６０に作用する押圧力に基づく検出が可能となる。したがって、それぞれの電極５０，６０の面積を大きくしてもリム１２の把持状態の検出が可能であり、広い検出範囲を確保できる。このように、それぞれの電極５０，６０の面積を大きくすることができるので、電極５０，６０の総数を減らすことができる。これに伴い、配線の数が減るため、検知センサ２０Ａの回路構成を簡略化してコストを下げることができる。
【００７２】
また、図１３に示した例では、リム１２の表側の下側電極５０ＡＪと裏側の下側電極５０ＢＪとを異なるチャンネルの配線５１と配線５２で接続しているため、リム１２の表側と裏側とで独立した検出が可能となる。したがって、上述のように、電極対８０Ａ，８０Ｂのそれぞれの電気抵抗が所定の条件を満たしたときにはじめて運転者がリム１２を把持していると判断することができる。したがって、運転者以外の物体による押圧を把持状態と誤検出してしまうことを防止することができる。
【００７３】
さらに、図１２に示すように、例えば、リム１２が延びる方向に対応するＹ方向に沿って配置された下側電極５０ＢＪと下側電極５０ＢＨとを異なるチャンネルの配線５２と配線５５で接続しているため、Ｙ方向における電極対８０の位置に応じて独立した検出が可能となるので、より正確な把持検出が可能となる。
【００７４】
図１９は、本発明の第２の実施形態における把持検出装置１０１の回路構成を模式的に示す図である。上述した第１の実施形態においては、電極対８０Ａ，８０Ｂの上側電極６０ＡＪ，６０ＢＪを静電容量検出回路３１に接続していたが、本実施形態では、検知センサ内に上側電極６０ＡＪ，６０ＢＪとは別個の検出電極１６０を設け、この検出電極１６０を静電容量検出回路３１に接続できるようにしている。
【００７５】
このような検出電極１６０は、例えば図２０に示すように、検知センサの上側電極６０の周囲に配置することができる。すなわち、基板スペーサ２４に、検出電極１６０に対応する貫通孔１２５を形成し、この内部に検出電極１６０を配置する。このような検出電極１６０を上側基板２６と下側基板２２（図５参照）との間に配置してもよい。
【００７６】
図１９に示すように、把持検出装置１０１は、このような検出電極１６０が組み込まれた検知センサを用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１３０を備えている。この把持検出部１３０は、電極対８０Ａ，８０Ｂの上側電極６０ＡＪ，６０ＢＪと検出対象（例えば運転者の手）との間の静電容量の変化を検出する静電容量検出回路３１と、リム１２の表側に配置される電極対（表側電極対）８０Ａに対応する抵抗検出回路３２Ａと、リム１２の裏側に配置される電極対（裏側電極対）８０Ｂに対応する抵抗検出回路３２Ｂと、静電容量検出回路３１及び抵抗検出回路３２Ａ，３２Ｂ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判断部３４とを含んでいる。
【００７７】
把持検出部１３０は、検出電極１６０から延びる配線１６２に接続される第１の切替スイッチＳＷ１と、電極対８０Ａ，８０Ｂの上側電極６０ＡＪ，６０ＢＪから延びる配線６２に接続される第２の切替スイッチＳＷ２とを有している。第１の切替スイッチＳＷ１は、判断部３４からの指令に基づいて、配線１６２の接続先を静電容量検出回路３１と接地との間で排他的に切り替えるものである。第２の切替スイッチＳＷ２は、判断部３４からの指令に基づいて、配線６２の接続先を抵抗検出回路３２Ａ，３２Ｂと接地との間で排他的に切り替えるものである。
【００７８】
本実施形態の初期状態では、判断部３４は、第１の切替スイッチＳＷ１を静電容量検出回路３１側に、第２の切替スイッチＳＷ２を接地側に切り替え、図１９に示す状態とする。すなわち、検出電極１６０が静電容量検出回路３１に接続される。このとき、判断部３４は、使用しない抵抗検出回路３２Ａ，３２Ｂの電源をオフにする。静電容量検出回路３１は、検出電極１６０と検出対象物との間に形成される静電容量を測定し、判断部３４は、静電容量検出回路３１で検出される静電容量が所定の閾値（第１の閾値）を超えるか否かを判断する。
【００７９】
検出対象としての運転者の手９２が検出電極１６０に接近すると、静電容量検出回路３１により検出される静電容量が増加する。そして、静電容量検出回路３１により検出される静電容量が所定の閾値を超えると、判断部３４は、第１の切替スイッチＳＷ１を接地側に、第２の切替スイッチＳＷ２を抵抗検出回路３２Ａ，３２Ｂ側に切り替え、図２１に示す状態とする。すなわち、電極対８０Ａの上側電極６０ＡＪと下側電極５０ＡＪとが抵抗検出回路３２Ａに接続され、電極対８０Ｂの上側電極６０ＢＪと下側電極５０ＢＪとが抵抗検出回路３２Ｂに接続される。このとき、判断部３４は、抵抗検出回路３２Ａ，３２Ｂの電源をオンにし、静電容量検出回路３１の電源をオフにする。その後の処理は図１４のステップＳ１０５以降と同様である。
【００８０】
このように、検出対象物との間の静電容量を検出するための電極を検知センサ２０Ａの上側電極６０ＡＪ，６０ＢＪや下側電極５０ＡＪ，５０ＢＪと別個にすれば、第１の実施形態におけるシールド駆動回路３５のような回路がなくても、検出対象物の接近を正確に検出することができる。
【００８１】
上述した実施形態においては、上側電極６０に接続される配線６２（上側配線）を単一の共通配線とし、下側電極５０に接続される配線５１〜５５（下側配線）を異なるチャンネルの配線としているが、これを逆にしてもよい。すなわち、上側電極６０に接続される配線を異なるチャンネルの配線とし、下側電極５０に接続される配線を単一の共通配線としてもよい。
【００８２】
また、上述の実施形態では、電極対８０の上側電極６０と下側電極５０との間に形成される電気抵抗を検出するために、上側電極６０と下側電極５０との間の電圧を測定しているが、上側電極６０と下側電極５０との間に形成される電気抵抗と一定の関係があれば電圧以外の物理量（例えば電流）を測定することにより上側電極６０と下側電極５０との間に形成される電気抵抗を検出してもよい。
【００８３】
上述した実施形態では、上側電極６０及び下側電極５０の双方を感圧電極とした例について説明したが、上側電極６０及び下側電極５０の一方のみを感圧電極にしてもよい。
【００８４】
また、上述の実施形態では、加えられる荷重に伴って電気抵抗が変化する感圧電極を上側基板２６の下面と下側基板２２の上面のそれぞれに形成した検知センサを用いているが、このような検知センサに代えて、図２２に示すような感圧抵抗体２２４の下面に下側電極５０を形成するとともに上面に上側電極６０を形成した検知センサ２２０を用いることもできる。なお、図２２は、上述した第１の実施形態における図５に対応する断面図である。
【００８５】
この感圧抵抗体２２４は、例えば布材からなる基材に感圧インクを浸み込ませて形成したものや、例えばゴム材に導電性フィラーを分散させてなるもの（感圧ゴム）である。このような感圧抵抗体２２４の両面に例えば銀ペーストを印刷することにより、感圧抵抗体２２４の下面に下側電極５０を形成し上面に上側電極６０を形成することができる。
【００８６】
感圧抵抗体２２４は、例えば、布材からなる基材に感圧インクを１回以上印刷して感圧インクを基材に浸透させ、その後、必要に応じてこの基材を乾燥させることにより形成することができる。あるいは、布材からなる基材を感圧インクに一定時間浸して感圧インクを基材に含浸させ、その後、必要に応じてこの基材を乾燥させることにより感圧抵抗体２２４を形成してもよい。このような感圧抵抗体２２４は、感圧インクを含んでいるため、加えられる荷重に伴って電気抵抗が変化する特性を有する。この感圧抵抗体２２４は、下側電極５０と上側電極６０とを離間させるための介在部として機能する。
【００８７】
例えば、感圧抵抗体２２４に使用される布材としては、８０％のポリエステルと２０％のポリウレタンとからなる布材や９５％のポリエステルと５％のポリウレタンからなる布材、ポリエステル１００％の布材、８０％のナイロンと２０％のポリウレタンからなる布材、ナイロン１００％の布材、ウール１００％の布材、キュプラ１００％の布材などを用いることができる。ポリウレタンを含む布材を用いる場合には、ポリウレタンを５％から８０％含む布材を用いることが好ましい。このように、ポリウレタンの含有量が５％以上の布材を用いることにより、伸縮性を向上させた感圧抵抗体が得られる。
【００８８】
例えば、感圧抵抗体２２４の基材に浸み込ませる感圧インクとして、導電性フィラーをバインダーに分散させてなるものを使用することができる。このような導電性フィラーとしてはカーボンからなる導電性フィラーを用いることができ、バインダーとしてはポリエステルからなるバインダーやフェノールからなるバインダーを使用することができる。
【００８９】
なお、感圧インクと基材との親和性向上の観点から、基材としてポリエステルを含む布材を用いる場合には、ポリエステルからなるバインダーを用いることが好ましい。また、感圧インクバインダーとしてポリエステルからなるバインダーやフェノールからなるバインダーを使用し、基材としてポリウレタンを含む布材を用いる場合には、感圧インクと基材との親和性向上の観点から、ポリウレタンの含有量が８０％以下の布材を用いることが好ましい。
【００９０】
また、感圧抵抗体２２４として、布材からなる基材に感圧インクを浸透させて形成したものを用いた場合には、感圧ゴムを用いた場合と比較して厚さを極めて薄くすることができる。また、この場合には、布材が伸縮性を有しているため、感圧抵抗体２２４が良好な伸縮性を発揮することができる。したがって、このような感圧抵抗体２２４の両面にそれぞれ電極を形成することで、薄くて良好な伸縮性を有する検知センサとすることができる。このような検知センサであれば、ステアリングホイールのリムのような曲率の大きい曲面であっても容易に取り付けることができる。
【００９１】
このような検知センサ２２０を用いた場合にも、単に電極間の接触又は非接触による検出ではなく、電極５０，６０に作用する押圧力に基づく検出が可能となる。したがって、それぞれの電極５０，６０の面積を大きくしてもリムの把持状態の検出が可能であり、広い検出範囲を確保できる。このように、それぞれの電極５０，６０の面積を大きくすることができるので、電極５０，６０の総数を減らすことができる。これに伴い、配線の数が減るため、検知センサの回路構成を簡略化してコストを下げることができる。
【００９２】
また、本明細書において使用した用語「下」及び「上」、その他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。
【００９３】
これまで本発明の一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ものであることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００９４】
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
２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ    検知センサ
２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ    接続部
２２    下側基板
２２Ａ  基板片
２４    基板スペーサ（介在部）
２４Ａ  基板スペーサ片
２５    貫通孔
２６    上側基板
２６Ａ  基板片
３０    把持検出部
３２    抵抗検出回路
３３    静電容量検出回路
３４    判断部
４０    接続配線部
４１〜４６    端子
５０    下側電極
５０Ａ  上面
５１〜５５    配線
６０    上側電極
６０Ａ  下面
６２    配線
７５    電極ユニット
８０    電極対
８０Ａ  表側電極対
８０Ｂ  裏側電極対
９０    電極スペーサ
９２    検出対象物
１３０    把持検出部
１６０    検出電極
１６２    配線
２２０    検知センサ
２２４    感圧抵抗体（介在部）
【図１】
2017188458.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2017188458.tif 000018
【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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