JP2019050116A - Switch device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、スイッチ装置に係り、特に自動車のステアリングのリムなどの軸体の周囲に実装可能なスイッチ装置に関するものである。 The present invention relates to a switch device, and more particularly to a switch device that can be mounted around a shaft body such as a steering rim of a car.
近年、自動車には様々な付加的機能が求められており、車内に実装される電子デバイスも増加している。また、最近では、自動車の自動運転機能も実現されつつある。このため、電子デバイスや自動運転の機能を操作及び制御するために必要とされるスイッチの数も増加している。一方で、運転中に運転者が操作できる範囲は限られているため、1つのスイッチで複数の機能に対する操作又は制御を可能にするために、回転型スイッチを用いることもなされている(例えば、特許文献1参照)。 In recent years, various additional functions are required for vehicles, and electronic devices mounted in vehicles are also increasing. Recently, an automatic driving function of a car is also being realized. For this reason, the number of switches required to operate and control the functions of electronic devices and automatic driving is also increasing. On the other hand, since the range in which the driver can operate during driving is limited, it is also possible to use a rotary switch to enable operation or control of a plurality of functions with one switch (for example, Patent Document 1).
従来の回転型スイッチは、固定部の中心軸周りに回転可能な回転部を回転させることで複数の機能から特定の機能を選択するものであるが、回転部の端子と固定部の端子とを電気的に接続させる構成であるため、回転部にも電気回路を形成する必要が生じる。しかしながら、回転部のような回転する部材に電気回路を形成することは好ましいことではない。また、回転部の端子と固定部の端子とが機械的に接触するため、回転部の回転により接点が摩耗し、良好な電気的接続が得られなくなり、スイッチの状態を安定的に検出できなくなることが考えられる。 A conventional rotary switch selects a specific function from a plurality of functions by rotating a rotatable portion around a central axis of the fixed portion, but the terminal of the rotating portion and the terminal of the fixed portion Because of the configuration of electrical connection, it is necessary to form an electric circuit also in the rotating part. However, forming an electrical circuit on a rotating member such as a rotating unit is not desirable. In addition, since the terminal of the rotating part and the terminal of the fixed part are in mechanical contact, the contact is worn due to the rotation of the rotating part and a good electrical connection can not be obtained, and the state of the switch can not be detected stably. It is conceivable.
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、スイッチの選択状態を安定的に検出することができるスイッチ装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the problems of the prior art as described above, and it is an object of the present invention to provide a switch device capable of stably detecting the selection state of the switch.
本発明の一態様によれば、スイッチの選択状態を安定的に検出することができるスイッチ装置が提供される。このスイッチ装置は、複数のコマンドに対応する複数の回転位置のうち任意の1つの回転位置を選択するように軸体の周囲で回転可能なセレクタ部材と、上記セレクタ部材とともに上記軸体の周囲で回転する少なくとも1つの検出体と、上記セレクタ部材の回転に伴って移動する上記少なくとも1つの検出体により生じる静電容量の変化を検出するための静電容量検出部と、上記静電容量検出部により検出された静電容量の変化により上記セレクタ部材の回転位置を検出する回転位置検出部と、上記複数のコマンドのうち1つのコマンドを決定する決定ボタンと、上記決定ボタンのボタン操作を検出したときに、上記回転位置検出部により検出された上記セレクタ部材の回転位置に対応するコマンドが入力されたと決定するコマンド決定部とを備えている。上記静電容量検出部は、上記軸体に固定されている。 According to an aspect of the present invention, there is provided a switch device capable of stably detecting the selection state of the switch. The switch device comprises a selector member rotatable around the shaft so as to select any one of a plurality of rotational positions corresponding to a plurality of commands, and around the shaft together with the selector member. An electrostatic capacitance detection unit for detecting a change in electrostatic capacitance caused by at least one rotating detection member, the at least one detection member moving with the rotation of the selector member, and the electrostatic capacitance detection unit A rotational position detection unit that detects a rotational position of the selector member based on a change in capacitance detected by the detection unit, a determination button that determines one of the plurality of commands, and a button operation of the determination button A command determination unit that determines that a command corresponding to the rotational position of the selector member detected by the rotational position detection unit is input; It is provided. The capacitance detection unit is fixed to the shaft.
このような構成によれば、セレクタ部材を軸体の周囲で回転させることで所望のコマンドを選択することができ、決定ボタンのボタン操作により当該選択したコマンドを入力することができる。このスイッチ装置は、セレクタ部材を回転させた際の静電容量の変化を用いてセレクタ部材の回転位置を検出するものであるため、セレクタ部材とともに回転する検出体を設けるだけで、静電容量検出部でセレクタ部材の回転位置を検出することができる。したがって、回転するセレクタ部材に特別な電気回路を形成する必要がなく、また、セレクタ部材と検出回路との間に機械的接点を設ける必要もない。これにより、スイッチの選択状態を安定的に検出することが可能となる。 According to such a configuration, a desired command can be selected by rotating the selector member around the shaft, and the selected command can be input by button operation of the determination button. Since this switch device detects the rotational position of the selector member using a change in capacitance when the selector member is rotated, the capacitance detection can be performed only by providing a detection body that rotates with the selector member. The rotational position of the selector member can be detected by the unit. Therefore, it is not necessary to form a special electrical circuit on the rotating selector member, nor is it necessary to provide a mechanical contact between the selector member and the detection circuit. This makes it possible to stably detect the selected state of the switch.
上記静電容量検出部は、上記セレクタ部材の上記複数の回転位置に対応して上記軸体の周囲に配置された複数の電極を含んでいてもよい。また、上記少なくとも1つの検出体は、上記複数の電極との間の距離が異なる複数の検出体を含んでいてもよい。 The capacitance detection unit may include a plurality of electrodes disposed around the shaft in correspondence with the plurality of rotational positions of the selector member. In addition, the at least one detection body may include a plurality of detection bodies having different distances to the plurality of electrodes.
上記決定ボタンとして、上記セレクタ部材に組み込まれたボタン部を用いてもよい。このように決定ボタンをセレクタ部材に組み込むことでスイッチ装置全体をコンパクトにすることができる。この場合において、上記決定ボタンとして、上記複数の回転位置に対応して上記セレクタ部材に組み込まれた複数のボタン部を用いてもよい。上記ボタン部は、上記複数の電極のうち特定の電極に対してボタン操作がなされることによって上記特定の電極に生じる静電容量が変化するように構成されている。上記コマンド決定部は、上記静電容量検出部の上記特定の電極に生じる静電容量の変化により上記ボタン部のボタン操作を検出し、該ボタン部のボタン操作を検出したときに上記コマンドが入力されたと決定する。このように決定ボタンをセレクタ部材に組み込むことでスイッチ装置全体をコンパクトにすることができる。 A button unit incorporated in the selector member may be used as the determination button. By incorporating the determination button into the selector member in this manner, the entire switch device can be made compact. In this case, a plurality of button portions incorporated in the selector member corresponding to the plurality of rotational positions may be used as the determination button. The button portion is configured such that the capacitance generated in the specific electrode is changed by performing a button operation on the specific electrode among the plurality of electrodes. The command determination unit detects a button operation of the button unit based on a change in capacitance generated in the specific electrode of the capacitance detection unit, and the command is input when a button operation of the button unit is detected. Decide that it was done. By incorporating the determination button into the selector member in this manner, the entire switch device can be made compact.
上記スイッチ装置は、上記複数の電極のうち上記特定の電極以外の電極に上記ボタン部が近づくことを規制する移動規制部材をさらに備えていてもよい。このような移動規制部材によって、ボタン操作を検出する電極以外の電極にボタン部が近づくことが規制されるので、これらの電極におけるボタン操作の誤検出を防止することができる。 The switch device may further include a movement restricting member that restricts the approach of the button portion to an electrode other than the specific electrode among the plurality of electrodes. Since the movement of the button portion approaches the electrodes other than the electrodes for detecting the button operation by such a movement restricting member, it is possible to prevent the erroneous detection of the button operation in these electrodes.
また、上記セレクタ部材は、上記セレクタ部材が回転する際に上記移動規制部材に接触して乗り越えるばね部材を有していてもよい。この場合には、ばね部材が移動規制部材を乗り越える際に抵抗が生じるため、セレクタ部材が移動規制部材の間に保持されやすくなり、セレクタ部材が上記複数の回転位置のいずれかに位置しやすくなる。また、ばね部材が移動規制部材を乗り越える際にクリック音が発生するので、運転者がセレクタ部材を回転させていることを認識しやすくなる。 Further, the selector member may have a spring member that contacts and moves over the movement restricting member when the selector member rotates. In this case, since the resistance is generated when the spring member passes over the movement restricting member, the selector member is easily held between the movement restricting members, and the selector member is easily positioned at any of the plurality of rotational positions. . In addition, since a click sound is generated when the spring member passes over the movement restricting member, it becomes easy to recognize that the driver is rotating the selector member.
上記スイッチ装置は、上記コマンド決定部により決定されたコマンドに対応した表示を行う表示部をさらに備えていることが好ましい。このような表示部により使用者は選択したコマンドが正しく入力されたことを視認することができる。 It is preferable that the switch device further includes a display unit that performs display corresponding to the command determined by the command determination unit. Such a display allows the user to visually recognize that the selected command has been correctly input.
上記軸体は、自動車のステアリングのリムであってもよい。 The shaft may be a steering rim of a motor vehicle.
本発明によれば、セレクタ部材を軸体の周囲で回転させることで所望のコマンドを選択することができ、決定ボタンのボタン操作により当該選択したコマンドを入力することができる。このスイッチ装置は、セレクタ部材を回転させた際の静電容量の変化を用いてセレクタ部材の回転位置を検出するものであるため、セレクタ部材とともに回転する検出体を設けるだけで、静電容量検出部でセレクタ部材の回転位置を検出することができる。したがって、回転するセレクタ部材に特別な電気回路を形成する必要がなく、また、セレクタ部材と検出回路との間に機械的接点を設ける必要もない。これにより、スイッチの選択状態を安定的に検出することが可能となる。 According to the present invention, a desired command can be selected by rotating the selector member around the shaft, and the selected command can be input by button operation of the determination button. Since this switch device detects the rotational position of the selector member using a change in capacitance when the selector member is rotated, the capacitance detection can be performed only by providing a detection body that rotates with the selector member. The rotational position of the selector member can be detected by the unit. Therefore, it is not necessary to form a special electrical circuit on the rotating selector member, nor is it necessary to provide a mechanical contact between the selector member and the detection circuit. This makes it possible to stably detect the selected state of the switch.
以下、本発明に係るスイッチ装置の実施形態について図1から図13を参照して詳細に説明する。なお、図1から図13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13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。 Hereinafter, an embodiment of a switch device according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 13. Note that, in FIG. 1 to FIG. 13, the same or corresponding components are given the same reference numerals, and duplicate explanations are omitted. Further, in FIGS. 1 to 13, the scale and dimensions of each component may be exaggerated and shown, or some components may be omitted.
図1は、本発明の一実施形態におけるスイッチ装置1を組み込んだステアリング100の構成を示す模式図である。図1に示すように、ステアリング100は、運転者が操舵時に把持する円環状のリム120と、リム120の中央に配置されるボス200と、ボス200からリム120に向かって外側に延びるスポーク300A,300B,300Cとを備えている。なお、リム120の形状は円環形状に限られるものではなく、運転者が把持できる形状であればどのような形状であってもよい。
FIG. 1 is a schematic view showing the configuration of a
図1に示すように、スイッチ装置1は、ステアリング100の右側に配置されたスイッチ本体10と、配線12を介してスイッチ本体10と電気的に接続される制御部400とを含んでいる。図示の例では、制御部400がボス200の内部に設置されているが、制御部400の設置位置はこれに限られるものではない。
As shown in FIG. 1, the switch device 1 includes a switch
また、スイッチ装置1は、リム120の上部に埋設された表示部501〜504を含んでおり、これらの表示部501〜504は、配線510を介して制御部400と電気的に接続されている。例えば、表示部501,502には「+」の記号が付されており、表示部502,503には「−」の記号が付されている。本実施形態では、表示部501は青色の発光ダイオード(LED)を含み、表示部502は黄色のLEDを含み、表示部503は緑色のLEDを含み、表示部504は橙色のLEDを含んでいる。
In addition, switch device 1 includes
図2は、スイッチ本体10の近傍を切断したリム120の部分斜視図である。図2に示すように、リム120は、金属製のコア(芯金)140と、コア140を全周にわたって覆うクッション材160と、クッション材160の外周面を覆うスキン(図示せず)とを含んでいる。例えば、クッション材160はポリウレタンのような柔軟な材料から形成される。このクッション材160には、スイッチ本体10に対応して溝が形成されており、この溝にスイッチ本体10が配置される。
FIG. 2 is a partial perspective view of the
図3は、スイッチ本体10の分解斜視図、図4は、スイッチ本体10をリム120の軸方向に垂直な平面で切断したときの断面図、図5は、図4のA−A線断面図である。図3〜図5に示すように、スイッチ本体10は、クッション材160の外周面に取り付けられる半割構造のベース部材20A,20Bと、ベース部材20A上に載置されるフレキシブルプリント基板(FPC)30Aと、ベース部材20B上に載置されるFPC30Bと、FPC30A,30Bの径方向外側に配置されるセレクタ部材40A,40Bとを含んでいる。セレクタ部材40A,40Bもベース部材20A,20Bと同様に半割構造となっている。例えば、ベース部材20A,20Bは、ポリブチレンテレフタレート(PBT)やポリプロピレン(PP)などの樹脂から形成され、セレクタ部材40A,40Bは、ABS樹脂(アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合合成樹脂)などの樹脂から形成される。
3 is an exploded perspective view of the
ここで、ベース部材20A,20Bと、FPC30A,30Bと、セレクタ部材40A,40Bとは、それぞれ互いに対称な形状を有する点を除いて同様の構造であるため、以下では、主としてベース部材20A、FPC30A、セレクタ部材40Aについて説明し、ベース部材20B、FPC30B、セレクタ部材40Bについての詳細な説明は省略する。
Here, since
ベース部材20A(又は20B)は、半円筒部21と、半円筒部21の両端から径方向外側に延出するフランジ部22,23と、半円筒部21の内面から径方向内側に突出する突起24とを有している。半円筒部21には、後述するFPC30A(又は30B)の補強板34を収容するための開口25が形成されている。図4に示すように、突起24は、クッション材160に食い込むことによりベース部材20A(又は20B)をクッション材160に固定する役割を有する。
The
FPC30A(又は30B)は、2つのセンサ部31,31と、2つのセンサ部31,31を連結する連結部32と、センサ部31,31を配線12(図1参照)に接続する配線(図示せず)が形成された配線部33と、センサ部31,31の強度を向上するための補強板34とを備えている。FPC30A(又は30B)の補強板34はベース部材20Aの開口25内に収容され、FPC30A(又は30B)の連結部32はベース部材20Aの半円筒部21の外周面に沿って配置される。図3に示すように、ベース部材20A(又は20B)のフランジ部23には切欠き26が形成されており、FPC30A(又は30B)の配線部33は、この切欠き26を通ってリム120が延びる方向に延びている(図2参照)。
The
セレクタ部材40A及び40Bは、ベース部材20A,20Bのフランジ部22とフランジ部23との間に配置されており、端部45A同士及び端部45B同士を互いに接着することにより一体化されている(以下、一体化されたセレクタ部材40A,40Bを「セレクタ部材40」ということとする)。このセレクタ部材40は、図4に示す位置から90°ごとにリム120の周囲で回転できるように構成されている。換言すれば、セレクタ部材40は、90°ごとに設けられた4つの回転位置のうち任意の1つの回転位置を選択できるようにリム120の周囲で回転できるようになっている。
The
セレクタ部材40Aは、「1」の符号が付されたボタン部41と、「2」の符号が付されたボタン部42とを有しており、セレクタ部材40Bは、「3」の符号が付されたボタン部43と、「4」の符号が付されたボタン部44とを有している。図4に示すように、セレクタ部材40のボタン部41〜44はいずれも厚肉に形成されており、セレクタ部材40は、隣接するボタン部41〜44の間に薄肉部46を有している。また、図4に示すように、セレクタ部材40Aのボタン部41の内部には金属片47が埋設されている。後述するように、この金属片47は、セレクタ部材40とともにリム120の周囲で回転する検出体としての役割を有する。
The
上述のように、セレクタ部材40の薄肉部46はボタン部41〜44に比べて薄くなっているため、ボタン部41〜44に比べて変形しやすい。このため、ボタン部41〜44をコア140側に指で押圧する際に、薄肉部46が柔軟に変形し、指による押圧操作がしやすい。また、セレクタ部材40A,40Bの外表面には凹凸が形成されており、運転者が指でセレクタ部材40を回転させる際には、この凹凸に指が引っ掛かるのでセレクタ部材40の回転操作がしやすい。
As described above, since the
図6は、セレクタ部材40の回転位置を説明するための模式図である。図6に示すように、図4に示すセレクタ部材40の回転位置を回転位置Aとすると、セレクタ部材40は、図4に示す状態から時計回りに90°回転した回転位置B、180°回転した回転位置C、270°回転した回転位置Dに回転できるようになっている。FPC30A,30Bのセンサ部31は、これら4つの回転位置A〜Dに対応して設置されている。すなわち、セレクタ部材40が回転位置Aにあるときにボタン部41が対向する位置にセンサ部31Aが配置され、セレクタ部材40が回転位置Bにあるときにボタン部41が対向する位置にセンサ部31Bが配置され、セレクタ部材40が回転位置Cにあるときにボタン部41が対向する位置にセンサ部31Cが配置され、セレクタ部材40が回転位置Dにあるときにボタン部41が対向する位置にセンサ部31Dが配置されている。
FIG. 6 is a schematic view for explaining the rotational position of the
セレクタ部材40のボタン部41〜44には、それぞれ所定のコマンドが割り当てられており、運転者はリム120の周囲でセレクタ部材40を回転させることで複数のコマンドの中から所望のコマンドを選択することができる。例えば、「1」の符号が付されたボタン部41にはコマンド「音量を上げる」が、「2」の符号が付されたボタン部42にはコマンド「温度を下げる」が、「3」の符号が付されたボタン部43にはコマンド「温度を上げる」が、「4」の符号が付されたボタン部44には「音量を下げる」がそれぞれ割り当てられている。
A predetermined command is assigned to each of the
本実施形態では、運転者が使用したいコマンドに対応するボタン部41〜44をセンサ部31Aの上方に移動させることにより当該コマンドの選択がなされる。例えば、運転者がコマンド「温度を上げる」を使用しようとする場合には、セレクタ部材40を回転位置Cに回転させ、センサ部31Aの上方に「温度を上げる」に対応するボタン部43を位置させる(図6参照)。また、運転者がコマンド「温度を下げる」を使用しようとする場合には、セレクタ部材40を回転位置Dに回転させ、センサ部31Aの上方に「温度を下げる」に対応するボタン部42を位置させる(図6参照)。運転者がコマンド「音量を上げる」を使用しようとする場合には、セレクタ部材40を回転位置Aに回転させ、センサ部31Aの上方に「音量を上げる」に対応するボタン部41を位置させる(図6参照)。また、運転者がコマンド「音量を下げる」を使用しようとする場合には、セレクタ部材40を回転位置Bに回転させ、センサ部31Aの上方に「音量を下げる」に対応するボタン部44を位置させる(図6参照)。
In the present embodiment, the command is selected by moving the
また、本実施形態では、上述のようにして選択したコマンドに対応するボタン部41〜44をセンサ部31Aに向けて押すことによって、選択したコマンドを決定できるようになっている。すなわち、運転者は、使用するコマンドに対応するボタン部41〜44をセンサ部31Aの上方に移動し、そのボタン部をセンサ部31Aに向けて押すことで、選択したコマンドを決定(実行)できるようになっている。このように、本実施形態では、セレクタ部材40のボタン部41〜44が、選択したコマンドを決定する決定ボタンとして機能する。
Further, in the present embodiment, the selected command can be determined by pressing the
次に、FPC30A又は30B(以下、必要に応じて包括的に「FPC30」ということとする)のセンサ部31の構造について詳細に説明する。図7は、FPC30のセンサ部31の1つを拡大して示す図である。
Next, the structure of the
図7に示すように、FPC30のセンサ部31は、補強板34が貼付された絶縁基板51と、絶縁基板51上に設けられた固定電極52と、固定電極52を覆う絶縁層53と、絶縁基板51上に設けられた外側電極54と、外周縁が外側電極54に接触するように配置された可撓性電極55と、絶縁基板51上に外側電極54を取り囲むように設けられた樹脂層56と、可撓性電極55、外側電極54、及び樹脂層56を被覆する被覆シート57とを含んでいる。
As shown in FIG. 7, the
例えば、絶縁基板51は、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエステル樹脂、液晶ポリマー、ガラスなどの絶縁性材料で形成されている。本実施形態では、樹脂層56は、絶縁層53と一体的に形成されるが、樹脂層56と絶縁層53とを別体としてもよい。例えば、樹脂層56及び絶縁層53は、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、又はこれらの2以上の組み合わせなどから形成される。
For example, the insulating
図8Aは、図7のセンサ部31から被覆シート57を取り除いた状態を示す平面図であり、図8Bは、図8Aのセンサ部31から可撓性電極55を取り除いた状態を示す平面図である。
8A is a plan view showing a state in which the
固定電極52は、銀や銅などの導電体から形成され、図8Bにおいて略円形の外形を有している。この固定電極52は、電位が一定となるように例えば接地される。なお、固定電極52の外形は必ずしも略円形である必要はない。
The fixed
図8Bに示すように、外側電極54は、銀や銅などの導電体から形成され、固定電極52から外側に離間した位置に形成されている。本実施形態では、外側電極54は、固定電極52を取り囲むように略C字状の外形を有するように形成されている。外側電極54と固定電極52との間の離間距離は、外側電極54と固定電極52との間に生じる寄生容量が十分に小さくなるように設定される。
As shown in FIG. 8B, the
可撓性電極55は、図8Aにおいて略円形の外形を有しており、図7及び図8Aに示すように、固定電極52と同心状に形成されている。可撓性電極55は、固定電極52よりも大きな外径を有しており、図8A及び図8Bにおいて少なくとも一部が固定電極52と重なるように形成されている。
The
可撓性電極55は、例えばステンレス鋼などの板状の導電体から形成されている。可撓性電極55の外周縁は外側電極54と接触しており、可撓性電極55は、その接触部分において外側電極54と電気的に接続されている。
The
可撓性電極55は、その少なくとも一部が固定電極52に対して接近又は離間できるような可撓性を有するように構成されている。このような可撓性を実現するために、本実施形態における可撓性電極55は、図7に示すように、絶縁基板51から被覆シート57側に向かって凸状に盛り上がったドーム型の外形を有している。換言すれば、可撓性電極55は、中心に向かって次第に高くなるドーム型の外形を有している。
The
図8Bに示すように、絶縁層53は、固定電極52を覆うように設けられており、この絶縁層53により固定電極52と可撓性電極55との間の電気的接続が防止されるようになっている。なお、固定電極52と可撓性電極55との間の電気的接続が防止されるのであれば、必ずしも固定電極52の全面を絶縁層53が覆う必要はない。
As shown in FIG. 8B, the insulating
このような構成において、運転者がセレクタ部材40のボタン部41〜44をコア140側に向けて押すと、図9に示すように、可撓性電極55がコア140側に陥没するように変形する。運転者がボタン部41〜44から指を離すと、可撓性電極55は、弾性力によって図7に示す初期状態に戻るようになっている。
In such a configuration, when the driver pushes the
図10は、スイッチ装置1の回路構成を模式的に示す図である。図10に示すように、上述したFPC30上のセンサ部31A〜31Dの可撓性電極55は、それぞれ外側電極54及び配線12(図1参照)を介して制御部400に接続されている。制御部400は、それぞれのセンサ部31A〜31Dにおける静電容量の変化をモニタリングする静電容量モニタ部71と、それぞれの静電容量モニタ部71からの出力に基づいてセレクタ部材40の回転位置を判断する回転位置検出部72と、運転者がボタン部41〜44をセンサ部31Aに向けて押したことを検出した際に、セレクタ部材40の回転位置に応じたコマンドが入力されたと決定するコマンド決定部73とを含んでいる。
FIG. 10 is a view schematically showing a circuit configuration of the switch device 1. As shown in FIG. 10, the
次に、センサ部31における静電容量の変化について図11A〜図11Dを参照して説明する。それぞれのセンサ部31の可撓性電極55は制御部400の静電容量モニタ部71に接続されており、この静電容量モニタ部71は、それぞれの可撓性電極55に電圧を加えることにより静電容量を検出できるようになっている。なお、以下の説明では、理解を容易にするために、セレクタ部材40の内部又は外側には、セレクタ部材40の外側における静電容量の影響を遮断するシールド(図示せず)が設けられており、セレクタ部材40の外側における静電容量の変化はセンサ部31における静電容量に影響を与えないものとして説明する。
Next, changes in capacitance in the
まず、検出体としての金属片47が可撓性電極55から離れている状態においては、金属片47は可撓性電極55の静電容量に影響を及ぼさない。このとき、静電容量モニタ部71により可撓性電極55に電圧を加えることで検出される静電容量は、図11Aに示すように、固定電極52と可撓性電極55との間に生じる静電容量αである(実際には静電容量αとそれ以外の寄生容量の和となるが、議論を簡単にするため、ここでは静電容量α以外の寄生容量を無視する)。なお、金属片47が可撓性電極55から離れており可撓性電極55の静電容量に影響を及ぼしていない状態を「非検出状態」ということとする。
First, in a state where the
非検出状態から金属片47が可撓性電極55に接近すると、可撓性電極と可撓性電極55との間に静電容量が形成される。このとき、静電容量モニタ部71により検出される静電容量は、図11Bに示すように、上述した静電容量αと、金属片47と可撓性電極55との間に生じる静電容量βとの和α+βとなる。なお、金属片47が可撓性電極55に近接した状態を「検出状態」ということとする。
When the
したがって、静電容量モニタ部71により検出されるセンサ部31A〜31Dの静電容量から、それぞれのセンサ部31A〜31Dが「非検出状態」又は「検出状態」のいずれの状態にあるのかを把握することができる。このように、本実施形態では、センサ部31A〜31Dは、セレクタ部材40の回転に伴って移動する金属片47により生じる静電容量の変化を検出するための静電容量検出部として機能する。
Therefore, from the capacitances of the
そして、上述した制御部400の回転位置検出部72は、静電容量モニタ部71により検出されるセンサ部31A〜31Dの静電容量に基づいて、それぞれのセンサ部31A〜31Dが「非検出状態」又は「検出状態」のいずれの状態にあるのかを判断する。これにより、「検出状態」となっているセンサ部31A〜31Dの上方に金属片47、すなわちボタン部42が位置していることが分かるため、セレクタ部材40の回転位置が図6に示す回転位置A〜回転位置Dのいずれであるかを判断することができる。このようにして、回転位置検出部72は、静電容量モニタ部71により検出されるセンサ部31A〜31Dの静電容量の変化によりセレクタ部材40の回転位置を判断する。
Then, based on the capacitances of the
例えば、図6に示す回転位置Aでは、センサ部31Aのみ「検出状態」となり他のセンサ部31B,31C,31Dは「非検出状態」となる。回転位置Bでは、センサ部31Bのみ「検出状態」となり他のセンサ部31A,31C,31Dは「非検出状態」となる。回転位置Cでは、センサ部31Cのみ「検出状態」となり他のセンサ部31A,31B,31Dは「非検出状態」となる。回転位置Dでは、センサ部31Dのみ「検出状態」となり他のセンサ部31A,31B,31Cは「非検出状態」となる。
For example, at the rotational position A shown in FIG. 6, only the
また、上述した非検出状態から、センサ部31の上方に位置するボタン部41〜44をコア140側に押圧することによって可撓性電極55を固定電極52に向けて押圧すると、上述したように可撓性電極55は陥没するように変形する。これにより、可撓性電極55と固定電極52との間の距離が非検出状態よりも短くなるため、このときに可撓性電極55と固定電極52との間に生じる静電容量は、非検出状態のときの静電容量αから可撓性電極55と固定電極52との間の距離が短縮された分γだけ増加する。したがって、このときに静電容量モニタ部71により検出される静電容量は、図11Cに示すように、可撓性電極55と固定電極52との間に生じる静電容量α+γとなる。なお、図11Cに示すようにボタン部41〜44により可撓性電極55が押圧されている状態を「押圧状態」といい、可撓性電極55が押圧されていない状態を「非押圧状態」ということとする。
In addition, when the
さらに、上述した検出状態から、センサ部31の上方に位置するボタン部41〜44をコア140側に押圧することによって可撓性電極55を固定電極52に向けて押圧した場合も同様に、可撓性電極55と固定電極52との間の静電容量は、非検出状態のときの静電容量αから可撓性電極55と固定電極52との間の距離が短縮された分γだけ増加する。また、金属片47と可撓性電極55との間の距離が検出状態よりも短くなるため、このときに金属片47と可撓性電極55との間に生じる静電容量は、検出状態のときの静電容量βから金属片47と可撓性電極55との間の距離が短縮された分εだけ増加する。したがって、このときに静電容量モニタ部71により検出される静電容量は、図11Dに示すように、可撓性電極55と固定電極52との間に生じる静電容量α+γと、金属片47と可撓性電極55との間に生じる静電容量β+εとの和α+β+γ+εとなる。
Furthermore, even when the
本実施形態では、上述の可撓性電極55と固定電極52との間に生じる静電容量の変化を利用して、センサ部31Aの上方に位置したボタン部41〜44が押されたか(ボタン操作がなされたか)を判断している。すなわち、制御部400のコマンド決定部73は、静電容量モニタ部71により検出されるセンサ部31Aの静電容量からセンサ部31Aが「押圧状態」又は「非押圧状態」のいずれであるかを検出する。このようにして、コマンド決定部73は、静電容量モニタ部71により検出されるセンサ部31Aの静電容量の変化によりセンサ部31A上方のボタン部41〜44のボタン操作を検出する。
In the present embodiment, the
コマンド決定部73が、センサ部31Aが「押圧状態」であると検出した際、すなわちセンサ部31Aの上方に位置しているボタン部41〜44のボタン操作を検出した際には、コマンド決定部73は、そのときのセレクタ部材40の回転位置に対応するコマンドが入力されたと決定し、入力されたコマンドに対応する機器(オーディオ機器やエアコンディショナ)に制御信号を出力する。これにより、対応機器で運転者が選択したコマンドが実行される。
When the
このとき、コマンド決定部73は、入力したコマンドに対応する出力信号を表示部501,502に送る。例えば、コマンド「音量を上げる」が入力された場合には、青色LEDを点灯させる出力信号を「+」の記号が付された表示部501に送り、コマンド「音量を下げる」が入力された場合には、橙色LEDを点灯させる出力信号を「−」の記号が付された表示部504に送る。また、コマンド「温度を上げる」が入力された場合には、黄色LEDを点灯させる出力信号を「+」の記号が付された表示部502に送り、コマンド「温度を下げる」が入力された場合には、緑色LEDを点灯させる出力信号を「−」の記号が付された表示部503に送る。このようにして、入力されたコマンドに対応した表示部501〜504がコマンドに対応する色で点灯するので、運転者は選択したコマンドが正しく入力されたことを視認することができる。この場合において、ボタン部41〜44の文字の色と発光するLEDの色とを一致させることにより、選択したコマンドを運転者が把握しやすくなるようにしてもよい。上述の例では、コマンド「音量を上げる」に対応するボタン部41の文字を青色、コマンド「音量を下げる」に対応するボタン部44の文字を橙色、コマンド「温度を上げる」に対応するボタン部43の文字を黄色、コマンド「温度を下げる」に対応するボタン部42の文字を緑色にしてもよい。
At this time, the
なお、本実施形態では、センサ部31A以外のセンサ部31B,31C,31Dについては「押圧状態」及び「非押圧状態」の判断をしていないが、これらのセンサ部31B,31C,31Dについても「押圧状態」又は「非押圧状態」の判断をすることとしてもよい。
In the present embodiment, the
上述した実施形態では、検出体としての金属片47をセレクタ部材40に1つだけ設けた例を説明したが、このような検出体を複数個設けてもよい。例えば、図12に示すように、セレクタ部材40のそれぞれのボタン部41〜44に検出体としての金属片147A〜147Dをそれぞれ埋設してもよい。この場合には、金属片147A〜147Dごとにセンサ部31により検出される静電容量に与える影響を変えてやらなければ、セレクタ部材40の回転位置を把握することができない。したがって、図12に示す例では、それぞれの金属片147A〜147Dは、センサ部31(可撓性電極55)からの距離が異なるようにボタン部41〜44に埋設されている。図12に示す例では、金属片147Dが最もセンサ部31に近い位置に配置され、金属片147A、金属片147C、金属片147Bの順にセンサ部31から次第に遠くなるように配置されている。
In the embodiment described above, an example in which only one
このような構成によれば、金属片147A〜147Dとセンサ部31との間の距離が金属片147A〜147Dによって異なるので、セレクタ部材40の回転位置によって、それぞれのセンサ部31A〜31Dで検出される静電容量が異なることとなり、第1の実施形態と同様にセレクタ部材40の回転位置を検出することが可能となる。
According to such a configuration, since the distance between the
また、図12に示す例では、いずれのボタン部41〜44にも金属片147A〜147Dが含まれているので、ボタン部41〜44のボタン操作により金属片147A〜147Dとセンサ部の可撓性電極55との間の距離が短くなるため、金属片147A〜147Dと可撓性電極55との間の静電容量が増加する。したがって、コマンド決定部73は、図11C及び図11Dに示すような押圧状態になっているか否かを検出するまでもなく、金属片147A〜147Dと可撓性電極55との間の静電容量の変化を検出することによりボタン部41〜44のボタン操作を検出することが可能である。
Further, in the example shown in FIG. 12, since the
また、センサ部31A以外のセンサ部31B,31C,31Dに対するボタン部41〜44のボタン操作による誤動作を防止するために、ボタン部41〜44がセンサ部31B,31C,31Dに近づくことを規制する移動規制部材を設けてもよい。例えば、図13に示すように、センサ部31A以外のセンサ部31B,31C,31Dの周方向両側に半径方向外側に延びる突起81を設けてもよい。このような突起81を設けることにより、これらのセンサ部31B,31C,31Dの上方に位置するボタン部41〜44をコア140側に向けて押しても、ボタン部41〜44の移動が突起81により規制されるため、これらのセンサ部31B,31C,31Dにおいてボタン操作が誤検出されることが防止される。
In addition, in order to prevent malfunction due to the button operation of the
また、この場合において、図13に示すようなばね部材83をセレクタ部材40に取り付けてもよい。このばね部材83は、外側から内側に向かって湾曲して延びるばね部82をその両側に有しており、このばね部82は、セレクタ部材40が回転する際に突起81に接触して乗り越えるように構成されている。このようなばね部材83を設けることにより、ばね部82が突起81を乗り越える際に抵抗が生じるため、セレクタ部材40が突起81間に保持されやすくなり、セレクタ部材40が上述した回転位置A〜Dのいずれかに位置しやすくなる(セレクタ部材40が90度ずつ回転しやすくなる)。また、ばね部82が突起81を乗り越える際にクリック音が発生するので、運転者がセレクタ部材40を回転させていることを認識しやすくなる。なお、図示の例では、金属片47の径方向内側にばね部材83が取り付けられているが、ばね部材83が取り付けられる位置はこれに限られるものではない。
In this case, a
上述した実施形態では、セレクタ部材40とともにリム120の周囲で回転する検出体として金属片47又は147A〜147Dを用いた例を説明したが、例えばセレクタ部材40の一部を金属めっきしたり、金属コーティングしたり、FPCをセレクタ部材40に貼付したりするなどして検出体を構成することも可能である。
In the embodiment described above, an example in which the
上述した実施形態では、セレクタ部材40により選択したコマンドを決定する決定ボタンとしてセレクタ部材40に組み込んだボタン部41〜44を利用している。このように、決定ボタンをセレクタ部材40に組み込むことでスイッチ装置1全体をコンパクトにすることができる。なお、セレクタ部材40により選択したコマンドを決定する決定ボタンをセレクタ部材40とは別個に設けてもよいことは言うまでもない。
In the embodiment described above,
上述した実施形態では、決定ボタンのボタン操作を検出するセンサ部31Aと同様のセンサ部を他のセンサ部31B,31C,31Dにも使用しているが、センサ部31B,31C,31Dについては、上述したボタン操作を検出する必要がないので、センサ部31B,31C,31Dの代わりに単に電極を設けて静電容量の変化を検出するように構成してもよい。
In the embodiment described above, the same sensor unit as the
また、上述した実施形態では、本発明に係るスイッチ装置を自動車のステアリング100に適用し、スイッチ本体10をリム120の周囲に取り付けた例を説明したが、本発明は、ステアリング100のリム120以外の任意の軸体にも適用できるものである。
In the embodiment described above, the switch device according to the present invention is applied to the steering 100 of an automobile, and the
さらに、上述した実施形態では、ボタン部41〜44に対応して表示部501〜504を設けているが、複数の表示部を1つにまとめて発光色を変えることによって選択されたボタン部41〜44を特定するようにしてもよい。あるいは、表示部として液晶ディスプレイを用いて、現在選択されているボタン部41〜44を液晶ディスプレイ内に文字や画像等で表示させてもよい。また、このような表示部をステアリング100以外の部分に設けてもよい。
Furthermore, in the embodiment described above, the
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。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, it is needless to say that the present invention is not limited to the above-described embodiments and may be implemented in various different forms within the scope of the technical idea thereof.
1 スイッチ装置
10 スイッチ本体
12 配線
20A,20B ベース部材
21 半円筒部
22,23 フランジ部
24 突起
25 開口
26 切欠き
30A,30B FPC
31A,31B,31C,31D センサ部
32 連結部
33 配線部
34 補強板
40A,40B セレクタ部材
41〜44 ボタン部
46 薄肉部
47 金属片
51 絶縁基板
52 固定電極
53 絶縁層
54 外側電極
55 可撓性電極
56 樹脂層
57 被覆シート
71 静電容量モニタ部
72 回転位置検出部
73 コマンド決定部
100 ステアリング
120 リム
140 コア
147A,147B,147C,147D 金属片
160 クッション材
200 ボス
300A,300B,300C スポーク
400 制御部
501〜504 表示部
510 配線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
31A, 31B, 31C,
Claims (9)
前記セレクタ部材とともに前記軸体の周囲で回転する少なくとも1つの検出体と、
前記セレクタ部材の回転に伴って移動する前記少なくとも1つの検出体により生じる静電容量の変化を検出するための静電容量検出部であって、前記軸体に固定された静電容量検出部と、
前記静電容量検出部により検出される静電容量の変化により前記セレクタ部材の回転位置を検出する回転位置検出部と、
前記複数のコマンドのうち1つのコマンドを決定する決定ボタンと、
前記決定ボタンのボタン操作を検出したときに、前記回転位置検出部により検出された前記セレクタ部材の回転位置に対応するコマンドが入力されたと決定するコマンド決定部と
を備えた、スイッチ装置。 A selector member rotatable around the shaft so as to select any one of a plurality of rotational positions corresponding to a plurality of commands;
At least one detector rotating around the shaft together with the selector member;
A capacitance detection unit for detecting a change in capacitance generated by the at least one detection body moving with the rotation of the selector member, the capacitance detection unit fixed to the shaft ,
A rotational position detection unit that detects a rotational position of the selector member based on a change in electrostatic capacitance detected by the electrostatic capacitance detection unit;
A determination button for determining one of the plurality of commands;
A switch device comprising: a command determination unit configured to determine that a command corresponding to a rotational position of the selector member detected by the rotational position detection unit is detected when a button operation of the determination button is detected.
前記ボタン部は、前記複数の電極のうち特定の電極に対してボタン操作がなされることによって前記特定の電極に生じる静電容量が変化するように構成されており、
前記コマンド決定部は、前記静電容量検出部の前記特定の電極に生じる静電容量の変化により前記ボタン部のボタン操作を検出し、該ボタン部のボタン操作を検出したときに前記コマンドが入力されたと決定する、
請求項4に記載のスイッチ装置。 The determination button includes a plurality of the button portions incorporated in the selector member corresponding to the plurality of rotational positions,
The button unit is configured to change a capacitance generated in the specific electrode by performing a button operation on a specific electrode among the plurality of electrodes.
The command determination unit detects a button operation of the button unit based on a change in capacitance generated in the specific electrode of the capacitance detection unit, and the command is input when a button operation of the button unit is detected. To determine
The switch device according to claim 4.
Priority Applications (1)
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022230508A1 (en) * | 2021-04-28 | 2022-11-03 | 株式会社東海理化電機製作所 | Input device |
-
2017
- 2017-09-11 JP JP2017173645A patent/JP2019050116A/en active Pending
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WO2022230508A1 (en) * | 2021-04-28 | 2022-11-03 | 株式会社東海理化電機製作所 | Input device |
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