特許 5871422 車両用ステアリングホイールのためのセンサシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5871422

(24)【登録日】2016年1月22日

(45)【発行日】2016年3月1日

(54)【発明の名称】車両用ステアリングホイールのためのセンサシステム

(51)【国際特許分類】

   B62D 1/06 20060101AFI20160216BHJP

【ＦＩ】

   B62D1/06

【請求項の数】35

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2014-517173(P2014-517173)

(86)(22)【出願日】2012年6月21日

(65)【公表番号】特表2014-516873(P2014-516873A)

(43)【公表日】2014年7月17日

(86)【国際出願番号】US2012043578

(87)【国際公開番号】WO2012177902

(87)【国際公開日】20121227

【審査請求日】2015年6月19日

(31)【優先権主張番号】61/500,056

(32)【優先日】2011年6月22日

(33)【優先権主張国】US

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】509307495

【氏名又は名称】ティーケー ホールディングス インク．

【氏名又は名称原語表記】ＴＫ ＨＯＬＤＩＮＧＳ ＩＮＣ．

(74)【代理人】

【識別番号】100118267

【弁理士】

【氏名又は名称】越前 昌弘

(72)【発明者】

【氏名】ベネット， ジェフ

(72)【発明者】

【氏名】チェック， レオナルド スティーブン

(72)【発明者】

【氏名】クラウス， ジョセフ ケイ

【審査官】 柳元 八大

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−２９８２８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／０１２１９６１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００８−０５９４５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２０８５５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２６５５２８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６２Ｄ １／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ステアリングホイールの左側の部分内に配置され前記ステアリングホイールの前面左側との接触を検知するように構成される第１のセンサと、
前記左側の部分とは別の前記ステアリングホイールの右側の部分内に配置され前記ステアリングホイールの前面右側との接触を検知するように構成される第２のセンサと、
前記ステアリングホイールの裏面との接触を検知するために前記ステアリングホイール内に配置される第３のセンサ、とを備え、
前記第１，第２及び第３のセンサは、前記ステアリングホイールに対する前記車両の運転者の手による握持を検出するために、前記前面左側、前面右側及び裏面と前記運転者との同時接触を検知するように構成され、
さらに、前記第１，第２及び第３のセンサは、前記運転者の手による握持以外の身体部分による接触を検出するために、前記前面左側、前面右側及び裏面と前記運転者との少なくとも一つの接触を検知するように構成されている、
ことを特徴とする車両用ステアリングホイールのためのセンサシステム。

【請求項2】

前記第１，第２及び第３のセンサは、複素インピーダンスセンサである、請求項１に記載のセンサシステム。

【請求項3】

前記第１のセンサは、前記車両の運転者が前記車両の乗員区画内の車両運転席に着座する時に位置する方向に対して前記ステアリングホイールの左側領域内に配置され、
前記第２のセンサは、前記車両の運転者が位置する方向に対して前記ステアリングホイールの右側領域内に配置され、
前記第３のセンサは、前記運転席に対して前記ステアリングホイールの前記左側及び右側領域内であって前記第１及び第２のセンサの背後に配置される、請求項１に記載のセンサシステム。

【請求項4】

前記第１，第２及び第３のセンサは、それぞれ前記運転者と接触している時に第１の信号強度の信号を出力し、前記第１，第２及び第３のセンサは、それぞれ前記運転者と接触していない時に前記第１の信号強度未満の第２の信号強度の信号を出力する、請求項１に記載のセンサシステム。

【請求項5】

前記第１，第２及び第３のセンサにより出力される信号の分布に基づいて、前記ステアリングホイールに加えられる力を測定するように構成されている、請求項１に記載のセンサシステム。

【請求項6】

前記車両の運転者は、前記第１，第２及び第３のセンサがそれぞれ同時に遅れずに前記第１，第２及び第３のセンサが接触されていることを示す第１，第２及び第３の信号を出力する時に、前記運転者の手による握持によって前記ステアリングホイールに接触していると判定される、請求項１に記載のセンサシステム。

【請求項7】

前記車両の運転者は、前記第１，第２及び第３のセンサがそれぞれ同時に遅れずに前記第１，第２及び第３のセンサのうち一つ又は二つのみが接触されていることを示す第１，第２及び第３の信号を出力する時に、手による握持とは異なる前記運転者の身体部分によって前記ステアリングホイールに接触していると判定される、請求項１に記載のセンサシステム。

【請求項8】

前記車両の運転者は、前記第１の信号が前記第２の信号よりも大きい時、又は、前記第２の信号が前記第１の信号より大きい時に、手による握持とは異なる前記運転者の身体部分によって前記ステアリングホイールに接触していると判定される、請求項７に記載のセンサシステム。

【請求項9】

前記車両の運転者は、前記第１及び第２のセンサがそれぞれ同時に遅れずに前記第１及び第２のセンサのうち一つのみが接触されていることを示す第１及び第２の信号を出力する時に、前記車両の制御状態を変化させるために、手による握持とは異なる前記運転者の身体部分によって前記ステアリングホイールに接触していると判定される、請求項１に記載のセンサシステム。

【請求項10】

前記車両の運転者は、前記第１及び第２の信号が同時に遅れずに互いにほぼ等しく、前記第３の信号が前記同時に遅れずに前記第１及び第２の信号に等しくない時に、手による握持と異なる前記運転者の身体部分によって前記ステアリングホイールに接触していると判定される、請求項９に記載のセンサシステム。

【請求項11】

前記第１のセンサは、前記ステアリングホイールの前記左側の部分の異なる位置に配置される複数の第１のサブセンサを備え、
前記第２のセンサは、前記ステアリングホイールの前記右側の部分の異なる位置に配置される複数の第２のサブセンサを備える、請求項１に記載のセンサシステム。

【請求項12】

前記第１，第２及び第３のセンサは、それぞれ前記第１，第２及び第３のセンサに加えられる熱のレベルを判定するように構成される熱測定要素を含む、請求項１に記載のセンサシステム。

【請求項13】

前記ステアリングホイール内に第１及び第２の電気シールドをさらに備え、
前記第１及び第２のセンサは、前記第１と第２のセンサとの間に設けられる前記第１の電気シールドによって互いに電気的に絶縁され、
前記第３のセンサは、前記第１及び第２のセンサと前記第３のセンサとの間に設けられる前記第２の電気シールドによって前記第１及び第２のセンサから電気的に絶縁される、請求項１に記載のセンサシステム。

【請求項14】

前記第１，第２及び第３のセンサは、ステアリングホイールカバーと前記ステアリングホイールとの間に配置される、請求項１に記載のセンサシステム。

【請求項15】

前記第１，第２及び第３のセンサは、前記ステアリングホイールの内部領域内に配置される、請求項１に記載のセンサシステム。

【請求項16】

前記第１，第２及び第３のセンサは、前記第１，第２及び第３のセンサに電圧接地接続を提供するために前記車両内の座席区画に接続されている、請求項２に記載のセンサシステム。

【請求項17】

スワイプ接触又は定常接触が前記ステアリングホイールに対して行われているか判定するために、一定の時間にわたって前記第１及び第２のセンサに対して行われる接触の変化率を判定するように構成されるプロセッサ装置をさらに備える、請求項１に記載のセンサシステム。

【請求項18】

ステアリングホイールの前面左側との接触を検知するために前記ステアリングホイールの第１の部分内に配置される第１のセンサのインピーダンスを測定することと、
前記ステアリングホイールの前面左側との接触を検知するために前記第１の部分とは別の前記ステアリングホイールの第２の部分内に配置される第２のセンサのインピーダンスを測定することと、
前記ステアリングホイールの裏面との接触を検知するために前記第１及び第２の部分とは別の前記ステアリングホイールの第３の部分内に配置される第３のセンサのインピーダンスを測定することと、
前記第１，第２及び第３のセンサの各インピーダンスが閾値インピーダンスレベル以上である場合、前記ステアリングホイールは車両運転者の二本の手に接触されていると判定することと、
前記第１のセンサ及び前記第３のセンサの各インピーダンスが閾値インピーダンスレベル以上であって前記第２のセンサのインピーダンスが閾値インピーダンスレベル未満である場合、又は、前記第２のセンサ及び前記第３のセンサの各インピーダンスが閾値インピーダンスレベル以上であって前記第１のインピーダンスが閾値インピーダンスレベル未満である場合、前記ステアリングホイールが前記車両運転者の一本の手だけに接触されていると判定することと、
前記第１又は第２のセンサのインピーダンスが前記閾値インピーダンスレベルより小さいゼロでないレベルであって前記第３のセンサのインピーダンスは０又はほぼ０レベルである場合、前記ステアリングホイールが前記車両運転者の手ではない部分に接触されていると判定することと、
前記第１，第２及び第３のセンサのインピーダンスが０又はほぼ０レベルである場合、前記ステアリングホイールが前記車両運転者に接触されていないと判定することと、
を備える車両のステアリングホイール上の接触を検知する方法。

【請求項19】

前記第３のセンサは、前記車両の乗員区画内の車両運転席に対して、前記第１及び第２のセンサの背後の前記ステアリングホイール内に配置される、請求項１８に記載の方法。

【請求項20】

前記第１，第２及び第３のセンサは、前記第１，第２及び第３のセンサが前記運転者の手による握持により接触される時に、第１の信号強度の信号を出力し、
前記第１，第２及び第３のセンサのうち少なくとも一つが前記運転者の手による握持以外の方法で接触されている時に、前記第１，第２及び第３のセンサのうちの少なくとも一つは前記第１の信号強度とは異なる第２の信号強度の信号を出力する、請求項１８に記載の方法。

【請求項21】

前記第１，第２及び第３のセンサは、前記運転者により接触される時に、前記第１，第２及び第３のセンサにより出力される第１，第２及び第３の信号強度に基づいて、前記車両の運転者によって前記ステアリングホイールに加えられる力を測定するように構成される、請求項１８に記載の方法。

【請求項22】

前記車両の運転者は、前記第１，第２及び第３のセンサがそれぞれ同時に遅れずに前記第１，２及び第３のセンサが接触されていることを示す第１，第２及び第３の信号を出力する時に、前記運転者の手による握持によって前記ステアリングホイールに接触していると判定することをさらに備える、請求項１８に記載の方法。

【請求項23】

前記車両の運転者は、前記第１，第２及び第３のセンサがそれぞれ同時に遅れずに前記第１，第２及び第３のセンサのうち全てより少ないセンサが接触されていることを示す第１，第２及び第３の信号を出力する時に、手による握持以外の方法で前記ステアリングホイールに接触していると判定することをさらに備える、請求項１８に記載の方法。

【請求項24】

前記車両の運転者は、同時に遅れずに、前記第１の信号が前記第２の信号と異なる時、又は、前記第２の信号が前記第１の信号と異なる時に、手による握持以外の方法で前記ステアリングホイールに接触していると判定することをさらに備える、請求項１８に記載の方法。

【請求項25】

前記車両の運転者は、前記第１及び第２のセンサがそれぞれ同時に遅れずに前記第１及び第２のセンサのうち一つのみが接触されていることを示す第１及び第２の信号を出力する時に、前記車両の制御状態を変化させるために、手による握持以外の方法で前記ステアリングホイールに接触していると判定することをさらに備える、請求項１８に記載の方法。

【請求項26】

前記車両の運転者は、前記第１及び第２の信号が同時に遅れずに互いにほぼ等しく前記第３の信号が前記同時に遅れずに前記第１及び第２の信号に等しくない時に、手による握持以外の方法で前記ステアリングホイールに接触していると判定することをさらに備える、請求項２５に記載の方法。

【請求項27】

前記第１のセンサは、前記ステアリングホイールの前記第１の部分の異なる位置に配置される複数の第１のサブセンサを備え、
前記第２のセンサは、前記ステアリングホイールの前記第２の部分の異なる位置に配置される複数の第２のサブセンサを備え、
前記第３のセンサは、前記車両の乗員区画内の車両運転席に対して、前記第１及び第２のサブセンサの背後の前記ステアリングホイールの一部の異なる位置に配置される複数の第３のサブセンサを備え、
前記第１，第２及び第３のサブセンサは、グリップ検出及びスワイプ率を提供するように構成される、請求項１８に記載の方法。

【請求項28】

前記第１，第２及び第３のセンサは、前記第１，第２及び第３のセンサに加えられる熱のレベルを判定するように構成される熱測定要素を含む、請求項１８に記載の方法。

【請求項29】

前記熱測定要素は、前記熱のレベルが所定の熱のレベルのより大きい時に、前記第１，第２及び第３のセンサに人間が接触していることを示す信号を出力するように構成される、請求項２８に記載の方法。

【請求項30】

前記熱の所定レベルは、人間の通常の体温に対応する、請求項２９に記載の方法。

【請求項31】

前記第１及び第２のセンサは、前記ステアリングホイール内の前記第１のセンサと前記第２のセンサとの間に配置される第１の電気シールドによって互いに電気的に絶縁され、
前記第３のセンサは、前記ステアリングホイール内の前記第１及び第２のセンサと前記第３のセンサとの間に配置される第２の電気シールドによって前記第１及び第２のセンサから電気的に絶縁される、請求項１８に記載の方法。

【請求項32】

前記第１，第２及び第３のセンサは、ステアリングホイールカバー及び前記ステアリングホイールとの間に配置される、請求項１８に記載の方法。

【請求項33】

前記第１，第２及び第３のセンサは、前記ステアリングホイールの内部領域内に配置される、請求項１８に記載の方法。

【請求項34】

前記第１，第２及び第３のセンサは、前記第１及び第２のセンサに電圧接地接続を提供するために、前記車両内の座席区画に接続されている、請求項１８に記載の方法。

【請求項35】

スワイプ接触又は定常接触が前記ステアリングホイールに対して行われているか判定するために、一定の時間にわたって前記第１，第２及び第３のセンサに対して行われる接触の変化率を判定することをさらに備える、請求項１８に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【関連出願】

【0001】

本出願は、２０１１年６月２２日に提出された米国仮出願第６１／５００，０５６号「車両用ステアリングホイールのためのセンサシステム」の優先権を主張し、参照することにより本明細書に組み込む。

【背景技術】

【0002】

本開示は、一般に、車両の分野に関する。より詳細には、本開示は、車両のステアリングホイールのセンサシステムに関する。

【0003】

ステアリングホイール上の手の配置を検知する現在のステアリングホイールセンサシステムは、ステアリングホイールがどのように（例えば、保持されて、握られて、触られて、等）制御されているか判定する方法を含んでいない。かかるシステムは、多くの場合電気再配分センサを利用し、正確な電圧、電流及び周波数プロファイルによって、センサ電極に電界が誘起される。近傍内の物体（例えば、人間の手又は身体部分）は電界強度及び位相を再配分する傾向があり、結果として、電界の回路内で測定される複素インピーダンスを変化させる。複素インピーダンスは、静電容量、インダクタンス、抵抗又はそれらの組み合わせである場合がある（例えば、静電容量成分及びインダクタンス成分をそれぞれＩ成分及びＱ成分として測定するセンサ）。必要とされるのは、ステアリングホイールが握られて制御されている（例えば、手のひらの皮膚表面がステアリングホイールのリム又はスポークの外縁部の大部分（又は全て）と係合している）時に判定するためのシステム及び方法である。

【図面の簡単な説明】

【0004】

本発明の特徴、態様及び効果は、以下の説明及び図面に示された以下の例示的実施形態から明らかになろう。次に、図面について簡単に説明する。

【0005】

【図1A】一つ以上の実施形態によるステアリングホイール上への指の接触、タップ又は手による握持を検知するセンサシステムを図示する、ステアリングホイールの断面図を示す。

【図1B】図１Ａのセンサシステムのステアリングホイールの別の断面図を示す。

【図2】一つ以上の実施形態によるステアリングホイール上への手による握持を検知するセンサシステムを図示する。

【図3A】一つ以上の実施形態によるステアリングホイール上への指の接触又は手による握持を検知するために小さいサブセンサを使用するセンサシステムを図示する、ステアリングホイールの断面図を示す。

【図3B】図３Ａのセンサシステムのステアリングホイールの別の断面図を示す。

【図4】一つ以上の実施形態によるステアリングホイールとの異なるタイプの接触を検知する方法のフロー図である。

【発明の概要】

【0006】

一実施形態において、車両のステアリングホイールのためのセンサシステムが提供される。センサシステムは、ステアリングホイールの前面左側との接触を検知するために、ステアリングホイールの第１の部分内に配置される第１のセンサと、ステアリングホイールの前面右側との接触を検知するために、第１の部分とは別のステアリングホイールの第２の部分内に配置される第２のセンサと、ステアリングホイールの裏面（例えば、車両の運転者の座席区画から最も遠いステアリングホイールの面）との接触を検知するために、ステアリングホイール内に配置される第３のセンサと、を含む。第１，第２及び第３のセンサは、それぞれ車両の運転者の手のひら又は指（又は他の手のひらではない領域）によるステアリングホイールとの接触を検知するように構成される。

【0007】

別の実施形態において、車両のステアリングホイール上への接触を感知する方法が提供される。本方法は、ステアリングホイールの前面左側との接触を検知するために、ステアリングホイールの第１の部分内に配置される第１のセンサのインピーダンスを測定することを含む。また、本方法は、ステアリングホイールの前面右側との接触を検知するために、第１の部分とは別のステアリングホイールの第２の部分内に配置される第２のセンサのインピーダンスを測定することも含む。また、本方法は、ステアリングホイールの裏面との接触を検知するために、ステアリングホイール内に配置される第３のセンサのインピーダンスを測定することも含む。さらに、本方法は、第１，第２及び第３のセンサの各インピーダンスが閾値インピーダンスレベル以上である時、ステアリングホイールが適切に握持されていることを示すために、車両運転者の二本の手に接触されていると判定することを含む。さらに、本方法は、第１のセンサのインピーダンスが閾値インピーダンスレベル以上であって第２のセンサのインピーダンスが閾値インピーダンスレベル未満である時、又は、第２のセンサのインピーダンスが閾値インピーダンスレベル以上であって第１のセンサのインピーダンスが閾値インピーダンスレベル未満である時、ステアリングホイールが車両運転者の一本の手又は指だけに接触されていると判定することを含む。また、本方法は、第１，第２及び第３のセンサの各インピーダンスが閾値インピーダンスレベル未満である時、ステアリングホイールが車両運転者に接触されていないと判定することも含む。

【詳細な説明】

【0008】

複素インピーダンス（例えば、静電容量及びインダクタンス、又は、静電容量及び抵抗、又は、インダクタンス及び抵抗）センサが、車両のユーザ（例えば、運転者）がステアリングホイールに接触しているかどうか、どこに接触しているかを判定するために車両環境で（例えば、車両のステアリングホイールにおいて）用いられてもよい。一つ以上の実施形態は、運転者がステアリングホイールを制御している方法の特徴を確実に繰り返し判定する複素インピーダンスセンサを含むセンサシステムの能力を改良する方法を記載している。センサシステムは、ステアリングホイール上の運転者の身体部分によって、加えられる反力によって、かかる特徴を判定する。一つ以上の実施形態のセンサシステムは、運転者がステアリングホイールを他の身体部分によって、制御する、運転者が偶然にステアリングホイールに接触する、運転者がステアリングホイールを保持する又は握る代わりにタップする、などの状況から「ステアリングホイール上の手」の状態（例えば、ステアリングホイールを握る運転者の手）を識別する。また、センサシステムは、手の位置又は手の配置、ステアリングホイールにおいて、作用される検知要素の数、及び手（又は他の身体部分）の表面積に基づいて、ステアリングホイールに加えられた運転者の手のステアリング操舵力（例えば、運転者によって、ステアリングホイールに加えられる力）を推定するために用いられてもよい。センサシステムは、車両操舵状態スイッチを制御するための「タップ」機能が利用されているインピーダンスセンサの信号特性を用いてもよい。

【0009】

センサシステムは、様々な可能性がある制御状況と他の状況（例えば、制御状態）とを識別してもよい。センサシステムが識別しうる制御状態の一つは、運転者がステアリングホイールスポークを手で保持している（例えば、握っている）かどうかである。スポークが実際にどの程度握られて制御されているかが測定されてもよい（例えば、手の制御点の数及び各センサ位置に接触している手の割合を判定することによって）。

【0010】

センサシステムが識別しうる別の制御状態は、運転者がステアリングホイールリムを手で保持している（例えば、握っている）かどうかである。ホイールが実際にどの程度握られて制御されているかが測定されてもよい（例えば、手の制御点の数及び各センサ位置に接触している手の割合を判定することによって）。

【0011】

センサシステムが識別しうる別の制御状態は、運転者が手以外の身体部分（例えば、指、膝、腹部、前腕、又は別の身体部分）を用いてステアリングホイールを制御しているかどうかである。センサシステムは、身体部分によって、ステアリングホイールが握られていないことを識別してもよい。

【0012】

センサシステムが識別しうる別の制御状態は、運転者がステアリングホイールを「タップしている」かどうかである。この「タップ」は、制御状態を変化させるための要求を示している。センサシステムは、上述のタップ、ステアリングホイールとの偶然の接触、保持又は握持を識別してもよい。

【0013】

一つ以上の実施形態によるセンサシステムは、ステアリングホイールリム及び／又はスポーク上又は内に設けられる複素インピーダンスの検知要素を含む。検知要素は、ステアリングホイールに配置され、ステアリングホイールの状態（例えば、「ステアリングホイール上の手」、別の身体部分により操舵されているステアリングホイール、タップされるステアリングホイール、など）を判定するために、検知要素信号又は信号の導関数の原信号及び／又は信号状態は直接使用される及び／又はアルゴリズムで比較される。制御状態を識別するような方法で、検知要素の位置、サイズ及び感度は構成されうる。

【0014】

複素インピーダンスセンサは、検知されている物体（例えば、人間の手の指又は人間の手のひら）の検知された静電容量及び検知されたインダクタンスに基づいて電流の同相成分及び直行成分を出力してもよい。この種の複素インピーダンスセンサは、本出願と同じ譲受人に譲渡されている米国特許公報第２００７／０１９２００７号に記載されており、参照することにより本明細書に組み込む。

【0015】

図１Ａ，１Ｂ及び２に、ステアリングホイールホイール１２０を有する一部の実施形態によるステアリングホイールセンサシステムの断面図を示しており、検知要素の考えうる位置がより詳細に示される。図１Ａ及び１Ｂに、三つの検知要素Ｓ１，Ｓ２及びＳ３を示す。図１Ｂの断面図は、図１Ａの断面図よりステアリングホイールの背部に近い（すなわち、乗員区画内の運転席から離れている）。検知要素Ｓ１，Ｓ２及びＳ３は、ステアリングホイールリム表面に位置しており、一つ以上の個別のセンサ又はシールド（図示せず）を用いて、電気的に分離されている。ステアリングホイール内の検知要素、発熱素子及び他の構成要素を分離する必要がある場合に、シールドを任意で用いてもよい。図１Ａにおいて、検知要素Ｓ１及びＳ２は、それぞれステアリングホイールの前面左側と前面右側との接触を検知するために、ステアリングホイールカバー（例えば、革又はプラスチック材、など）とステアリングホイールの内部（例えば、発泡体、芯金、など）との間に取り付けられている。図１Ｂにおいて、検知要素Ｓ３は、ステアリングホイール１２０の裏面との接触を検知するために、第１及び第２の検知要素Ｓ１，Ｓ２の背後に配置されている。図１Ａ及び１Ｂの実施形態において、運転席から見てステアリングホイール１２０の前面左側をタップしている又は接触している運転者１００は、運転者の身体及びシートアセンブリ１１０は回路に接続されるので、第１の検知要素Ｓ１からインピーダンス信号の変化を引き起こす。タップにより、運転席から見てステアリングホイールの右側に配置されている第２の検知要素Ｓ２において、信号はほとんど引き起こされず、第１及び第２の検知要素Ｓ１，Ｓ２の背後に配置されている第３の検知要素Ｓ３において、ステアリングホイール１２０の裏面との接触を検知するための信号をほとんど引き起こさない。センサシステムは、運転者１００が（例えば、ステアリングホイール１２０を握る代わりに）ステアリングホイール１２０をタップしていることと、運転者がステアリングホイールのどの部分（例えば、前面左、前面右、又は背部）をタップしているのかを判定するために、検知要素Ｓ１，Ｓ２及びＳ３のインピーダンス値Ｃ１（ｔ），Ｃ２（ｔ）及びＣ３（ｔ）を比較してもよい。

【0016】

運転者１００が第１のセンサＳ１と接触している時、第１のセンサＳ１のインピーダンス値Ｃ１（ｔ）はその非接触状態のインピーダンス値から増加する。このように、インピーダンス値Ｃ１（ｔ）が第２のセンサＳ２のインピーダンス値Ｃ２（ｔ）より非常に高い時、運転者１００がステアリングホイール１２０の前面右側ではなく、ステアリングホイール１２０の前面左側のみに接触していることを示している。この状態において、第２のセンサＳ２は両端が接地されており、第１のセンサＳ１は一端が接地されており他端が運転者１００に（人間の指又は手のひらに関連付けられた特定のインピーダンス値で）接続されている。このように、第１のセンサＳ１は運転者１００の人体の一部分による接触を示すかなり高いインピーダンス値Ｃ１（ｔ）を出力し、第２のセンサＳ２は運転者１００の人体の一部分による接触が無いことを示すかなり低いインピーダンス値Ｃ２（ｔ）を出力する。これは、運転者１００がステアリングホイール１２０の片側（例えば、左側又は右側）に片手の１本の指又は手のひらのみと接触していて、ステアリングホイール１２０上で両手を使用していないこと（そして、車両の左右両側と接触していないこと）を表す。第３のセンサＳ３のインピーダンス値Ｃ３（ｔ）に基づいて、接触が運転者の指又は他の手のひらではない部分によるものか（インピーダンス値Ｃ３（ｔ）が低い時）、又は、接触が手による握持によるものか（インピーダンス値Ｃ３（ｔ）が高い時）、判定されてもよい。握持によらないいかなる接触も安全ではない車両運転状態であるとみなされ、安全ではない車両運転状態では、音声による警報（例えば、「両手をステアリングホイールに置いてください」）、又は視覚的な警報（車両のダッシュボード上のディスプレイが「両手をステアリングホイールに置いてください」というメッセージを出力する）、又はその両方、というように車両安全システムによって、警報が出力されてもよい。

【0017】

ここで、図２において、運転者１００は左右両手でステアリングホイール１２０を握っており、検知要素Ｓ１，Ｓ２及びＳ３はそれぞれ車両の本体及びシート部品１１０に接続されている（センサＳ３については図１Ｂを参照）。したがって、検知要素Ｓ１，Ｓ２及びＳ３は、ステアリングホイール１２０が接触、タップ又は握持されていない状況と比較して、類似のインピーダンス値Ｃ１（ｔ），Ｃ２（ｔ）及びＣ３（ｔ）を経験する。すなわち、第１，第２及び第３の検知要素Ｓ１，Ｓ２及びＳ３は、第１，第２及び第３の検知要素Ｓ１，Ｓ２及びＳ３が人体の一部分により接触されていることを示す（この場合、ステアリングホイール上への手による握持を示す）それぞれのインピーダンス値Ｃ１（ｔ），Ｃ２（ｔ）及びＣ３（ｔ）を有する。センサシステムは、第１，第２及び第３の検知要素Ｓ１，Ｓ２及びＳ３が、所定のインピーダンス値より高い（例えば、１０ピコファラドより高い）インピーダンス値Ｃ１（ｔ），Ｃ２（ｔ）及びＣ３（ｔ）を有する時、運転者１００が（例えば、ステアリングホイール１２０を単にタップする代わりに）ステアリングホイール１２０を握っていることを判定するために検知要素Ｓ１，Ｓ２及びＳ３のインピーダンス値を比較してもよい。

【0018】

人体は、数十ピコファラドから数百ピコファラドまでの範囲の典型的なインピーダンスを有しており、これは、第１，第２及び第３の検知要素Ｓ１，Ｓ２及びＳ３から検知されうる、人体の一部分（例えば、車両運転者の指又は手のひら）との接触を示すインピーダンス値である。第１，第２及び第３の検知要素Ｓ１，Ｓ２及びＳ３への人間の接触が無い時、これらの検知要素Ｓ１，Ｓ２及びＳ３により出力されるインピーダンス値Ｃ１（ｔ），Ｃ２（ｔ）及びＣ３（ｔ）は、約０ファラドである。第１，第２及び第３のセンサＳ１，Ｓ２及びＳ３が所定値より高く、互いにほぼ等しい各インピーダンス値Ｃ１（ｔ），Ｃ２（ｔ）及びＣ３（ｔ）を有する時、これは車両運転者が両手でステアリングホイールを握っていることを示しており、安全な運転状態を示す。

【0019】

更なる実施において、運転者１００の指によるセンサＳ１又はＳ２への接触により、センサＳ１又はＳ２のインピーダンス値は、ほぼ０ではない第１のインピーダンス値となり、センサＳ３のインピーダンス値はほぼ０となる（指による接触はステアリングホイールの表面のみとの接触となるため）。運転者１００の手のひらによるセンサＳ１又はＳ２への接触により、センサＳ１又はＳ２のインピーダンス値は、第１のインピーダンス値より高い第２のインピーダンス値となり、センサＳ３のインピーダンス値はほぼ第２のインピーダンス値となる（通常の手による握持では、ステアリングホイールの表面及び裏面の両方との接触となるため）。これによって、第１及び第２のセンサＳ１，Ｓ２及びＳ３に対する接触方法は、これに応じて判定されてもよい。例えば、静電容量を測定するセンサの例を挙げると、第１のセンサＳ１は、第１のセンサＳ１に人間の手の指が接触していることを示す１５ピコファラドのインピーダンス値Ｃ１（ｔ）であって、第２のセンサＳ２及び第３のセンサＳ３は、それぞれ第２のセンサＳ２及び第３のセンサＳ３に人間の手のひらが接触していることを示す１１０ピコファラドのそれぞれインピーダンス値Ｃ２（ｔ）である場合、これは、運転者１００に警告又は警報をするべきであるかを判定するために車両安全制御装置（図示せず）により出力されてもよい。

【0020】

指の接触、手のひらの接触又は他のタイプの接触を判定するための、第１，第２及び第３のセンサＳ１，Ｓ２，Ｓ３のインピーダンスの適切な値は、既知のタイプのセンサへの人間の接触と既知のタイプの人間の接触から測定されるインピーダンスを用いて行われる実験から得られる履歴データのデータベースに蓄積されるデータに基づいて決定されてもよい。限定する目的ではなく、例として、静電容量を測定するセンサの例を挙げると、５ピコファラド〜５０ピコファラドの間のインピーダンスはセンサに対する指の接触を示し、１００ピコファラド〜３００ピコファラドの間のインピーダンスはセンサに対する手のひら又は手の接触を示す。したがって、５０〜１００ピコファラドの間のインピーダンスは、２つのタイプの接触のうちの１つを示す可能性のある「不確定の」範囲である。

【0021】

図１Ａ，１Ｂ及び２の実施形態では三つの検知要素Ｓ１，Ｓ２及びＳ３を示しているが、他の実施形態では（例えば、プロセッサ（図示せず）により受信、分析された隣接するセンサからの信号及び信号速度を比較することによって）握持領域とステアリングホイールの保持又は握持の変化の割合をさらに識別するために付加的な検知要素をステアリングホイールリムに含めてもよい。さらに、図１Ａ，１Ｂ及び２の実施形態では、ステアリングホイール１２０のリムに（例えば、内部に埋め込まれて）取り付けられる検知要素を示しているが、運転者がステアリングホイールとどのように相互作用しているかについての付加的情報を検知するために、検知要素は、ステアリングホイール１２０のハブ、スポーク、又はステアリングホイールのリム、ハブ及びスポークの任意の組み合わせに（例えば、内部に埋め込まれて）取り付けられてもよい。

【0022】

センサシステムの検知要素の実装は、ステアリングホイール設計（例えば、スポークの数、寸法、材料のタイプ、など）、検知要件（例えば、センサシステムが「ホイール上の手」の状態を検知可能である必要がある場合）、検知要素の数、位置、材料、サイズ及び形状と受信した検知要素の信号に関する工学及び製造要件に基づいてもよい。

【0023】

図３Ａは、ステアリングホイールの断面図の別の実施形態によるステアリングホイールセンサシステムを示す。ここで、第１のセンサＳ１は、第１〜第ＮのサブセンサＳ１_１，．．．，Ｓ１_ｎとして示され、第２のセンサＳ２は、第１〜第ＮのサブセンサＳ２_１，．．．，Ｓ２_ｎとして示される。図３Ｂは、図３Ａの断面図の背部のステアリングホイールの断面を示す。ここで、第３のセンサＳ３は、第１〜第ＮのサブセンサＳ３_１，．．．，Ｓ３_ｎとして示される。各々がステアリングホイールの小さい部分（例えば、ステアリングホイール１２０の外面上の１インチ×１インチの領域）との接触を検知するサブセンサを有することによって、運転者１００が手のひらでステアリングホイール１２０に接触しているかについて判定されてもよい。この場合、二つ以上の第１，第２又は第３のサブセンサは、人間の接触、又は運転者１００が手の１本の指のみでステアリングホイール１２０に接触しているかどうかを示すインピーダンス値を有する。この場合、第１，第２又は第３のサブセンサのうち一つのみが、人間の接触を示すインピーダンス値を有する。本情報によって、運転者１００によるステアリングホイール１２０への接触のタイプ（例えば、手の指による接触又は手のひらによる接触）を判定するために、いつでも遅れずに測定されたインピーダンス値をさらに補強できる。

【0024】

図４は、一つの実施形態による車両のステアリングホイールとの接触を検知する方法のフロー図である。ブロック４１０において、ステアリングホイールの第１の部分の中に配置された第１のセンサのインピーダンスは、ステアリングホイールの前面左側との接触を検知するために測定される。ブロック４２０において、第１の部分から離れたステアリングホイールの第２の部分の中に配置された第２のセンサのインピーダンスは、ステアリングホイールの前面右側との接触を検知するために測定される。ブロック４２５において、第１及び第２のセンサの背部のステアリングホイールの中に配置された第３のセンサのインピーダンスは、ステアリングホイールの裏面（車両運転者から最も離れている面）との接触を検知するために測定される。ブロック４３０において、第１，第２及び第３のセンサの各インピーダンスが閾値インピーダンスレベル以上の場合、ステアリングホイールに対する運転者の手による握持を示すために、ステアリングホイールが車両運転者の二本の手に接触されていると判定され、その場合、この判定は、ブロック４３５の車両安全システムに提供される。そうでない場合、ブロック４４０において、第１のセンサのインピーダンスが閾値インピーダンスレベル以上であって第２のセンサのインピーダンスが閾値インピーダンスレベル未満であって第３のセンサのインピーダンスが閾値インピーダンスレベルより高い（ステアリングホイールの左側の握持）である場合、又は、第２のセンサのインピーダンスが閾値インピーダンスレベル以上であって第１のセンサのインピーダンスが閾値インピーダンスレベル未満であって第３のセンサのインピーダンスが閾値インピーダンスレベルより高い（ステアリングホイールの右側の握持）である場合、ステアリングホイールが、車両運転者の一本の手だけに接触されていると判定され、その場合、この判定は、ブロック４３５の車両安全システムに提供される。そうでない場合、ブロック４４５において、第１のセンサのインピーダンスが閾値インピーダンスレベル以下である０以外のインピーダンスレベル（例えば、第２の閾値インピーダンスレベル）であって第２のセンサのインピーダンス及び第３のセンサのインピーダンスがほぼ０（車両運転者の手ではない部分による左側の接触）である場合、又は、第２のセンサのインピーダンスが閾値インピーダンスレベル以下である０以外のインピーダンスレベル（例えば、第２の閾値インピーダンスレベル）であって第１のセンサのインピーダンス及び第３のセンサのインピーダンスがほぼ０（車両運転者の手ではない部分による右側の接触）である場合、ステアリングホイールが指又は車両運転者の他の手のひらではない部分に接触していると判定される。また、ブロック４４５の出力が「はい」である場合、車両運転状態を変化させるために車両運転者によって、タップ又はスワイプ操作が行われているかどうかを判定するために、変化率機能を使用可能にしてもよい（以下の記述を参照）。そうでない場合、ブロック４５０において、第１，第２及び第３のセンサの各インピーダンスがほぼ０である場合、ステアリングホイールが車両運転者に接触されていないと判定され、その場合、この判定はブロック４３５の車両安全システムに提供される。

【0025】

一部の実施形態に関して上述したような方法で、ステアリングホイールに設けられる第１，第２及び第３のセンサＳ１，Ｓ２及びＳ３を有することによって、ステアリングホイールに対して車両運転者の手により握持されているかどうか、又は運転者による手による握持以外の接触が現在行われているかどうか、また、ステアリングホイールのどの部分が接触されているか、を判定してもよい。また、ステアリングホイールの前面左側との接触を検知するためにステアリングホイールの一方側（例えば、左側）に設けられる第１のセンサＳ１を有することによって、ステアリングホイールの前面右側との接触を検知するためにステアリングホイールの他方側（例えば、右側）に設けられる第２のセンサＳ２を有することによって、及びステアリングホイールの裏面との接触を検知するためにステアリングホイール内に設けられる第３のセンサＳ３を有することによって、運転者が現在接触しているのはステアリングホイールのどの部分であるのかに関して検知されてもよい。このように、例えば、運転者がステアリングホイールを現在握っているのが左の手のひらだけ、又は、右の手のひらだけ、又は、左の指及び右の手のひらだけ、又は、左の手のひら及び右の指だけ、又は、左の指及び右の指だけ、又は、左の指（又は、他の手のひらではない身体部分）だけ、又は、右の指（又は、他の手のひらではない身体部分）だけなのかが判定されてもよい。

【0026】

図示しないが、ステアリングホイールの様々な制御状態（例えば、接触、タップ、保持又は握持状況又は状態）を判定するために検知要素からの信号を使用するためにセンサシステムは制御回路又はモジュールを含んでいてもよい。例えば、センサシステムは、制御状態を判定するために用いる検知アルゴリズムを含む制御回路を含んでいてもよい。センサシステムは、信号を処理するために、様々な信号処理モジュールをさらに含んでいてもよい。例えば、車両運転者の身体部分（例えば、指、肘、など）によるステアリングホイールの左側面のタップ又はスワイプは、第１，第２及び第３のセンサのインピーダンスを測定することによって、（例えば、第１のセンサは接触を示すインピーダンス値であって、第２及び第３のセンサは接触を示していない０インピーダンス値である）、及び、第１，第２及び第３のセンサのインピーダンスの変化率を検知することによって、（例えば、車両運転状態を変えるための車両運転者によるステアリングホイールの前面左側へのタップを検知するため）検知されてもよい。同様に、車両運転者の身体部分（例えば、指、肘、など）によるステアリングホイールの右側面のタップ又はスワイプは、第１，第２及び第３のセンサのインピーダンスを測定することによって、（例えば、第２のセンサは接触を示すインピーダンス値であって、第１及び第３のセンサは接触を示していない０インピーダンス値である）、及び第１，第２及び第３のセンサのインピーダンスの変化率を検知することによって、（例えば、車両運転状態を変えるための車両運転者によるステアリングホイールの前面右側へのタップを検知するため）検知されてもよい。

【0027】

本開示は、例示的実施形態に関して説明してきたが、開示された主題の趣旨及び範囲から逸脱することのない形式及び詳細における変更を、当業者なら認識するだろう。例えば、異なる例示の実施形態が一つ以上の利点を提供する一つ以上の機構を含むものとして記載されているが、記載された例示において、又は他の変形実施形態において、記載された機構が互いに置き換えられる、又は代わりとして互いに組み合わされることが予想される。本開示の技術が比較的複雑であるので、技術の全ての変更を予見できるとは限らない。例示的実施形態に関して記載される本開示は、できるだけ広範であることを明白に意図されている。例えば、特に断りのない限り、単一の特定要素を説明している例示的実施形態も、複数のそのような特定要素を含んでいる。

【0028】

好ましい例示的実施形態及び他の例示的実施形態に示すシステムの構成要素の構造及び構成は、例示的なものに過ぎない点に留意することも重要である。本開示においては、一定数の実施形態のみを詳細に説明してきたが、記載されている主題の新規な教示及び効果から著しく逸脱することなく多くの変更態様が可能である（例えば、サイズ、寸法、構造、様々な要素の形状及び比率、パラメータの値、取り付け構成、使用される材料、色、方向等におけるバリエーション）ことを、この開示を検討する当業者なら容易に理解するであろう。例えば、一体的に形成されるように示される構成要素は、複数の部品又は構成要素で構成してもよいし、複数の部品として示される構成要素は、一体的に形成されてもよいし、組立ての工程は逆にする又は変更してもよいし、システムの構造物及び／又は部材又はコネクタ又は他の構成要素は変更してもよいし、構成要素間に設けられた調整又は取付位置の性質又は数は変更してもよい。システムの構成要素及び／又はアセンブリは、十分な強度又は耐久性を与える任意の多種多様な材料から構成されてもよいことを留意されたい。したがって、このような全ての変更態様は、本出願の範囲内に含まれることを意図されたものである。好ましい例示的実施形態及び他の例示的実施形態の設計、動作条件及び構成において、本主題の趣旨及び範囲から逸脱することなく、その他の置換、改変、変更及び省略を行うことが可能である。例えば、別の考えうる実装において、インピーダンスセンサは誘導センサと交換されてもよい。ステアリングホイールへの接触のタイプを判定するために、誘導信号レベルが測定されてもよい。さらに別の実装において、インピーダンスセンサは容量センサと交換されてもよく、さらに別の実装で、インピーダンスセンサは抵抗センサと交換されてもよい。さらに別の実装において、インピーダンスセンサは、容量及び抵抗センサ、又は、誘導及び抵抗センサ、又は、容量及び誘導及び抵抗センサと交換されてもよい。

【図1A】

【図1B】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】