CN109659182B - 开关装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种开关装置，能够确保冗余性并且兼得操作感的提高和故障的误判定的抑制。开关装置的启动开关装置(1)简要地构成为具备：的操作按钮(2)，其相对于操作面(20)被进行推按操作；光源(41)，其配置于照明基板(40)，对操作按钮(2)的照明对象进行照明；以及多个开关(50)，它们配置于操作按钮(2)的端部(21)侧，通过伴随着推按操作的操作按钮(2)的位移而成为接通状态，并配置于与照明基板(40)不同的开关基板(56)。对于该多个开关(50)而言，各开关(50)的接点间距离(L)相等，而且在被允许的范围内设定最小的接点间距离(L)。

Description

开关装置
技术领域
本发明涉及开关装置。
背景技术
作为现有的技术，公知有如下发动机启动控制装置：具备指示搭载于车辆的发动机的启动的发动机启动用开关；以及根据发动机启动用开关被接通，并发出了发动机的启动指示，而从被搭载于车辆的电源接受电力的供给来控制发动机的启动的第一以及第二控制电路(例如参照专利文献1。)。
该发动机启动用开关由瞬时式的按钮开关构成，通过推按操作而成为接通状态。
专利文献1：日本特开2006-118481号公报
在这样的发动机启动控制装置中，存在以确保发动机启动用开关的冗余性作为目的而将多个开关配置于1张基板，并且在该基板的多个开关间配置了照明用的光源的部件。这样的发动机启动控制装置存在因光源的位置的影响而开关的接点间距离增加，操作感因全部的开关伴随着推按操作成为接通状态为止的时间差而降低的问题。而且假设在这样的发动机启动控制装置构成为若从最初的开关成为接通状态之后在恒定时间内其它开关未成为接通状态则判定为产生了故障的情况下，还存在虽由于全部的开关成为接通状态为止的时间差而并未产生故障但误判定为产生了故障的问题。
发明内容
因此本发明的目的在于提供一种能够确保冗余性并且兼得操作感的提高和故障的误判定的抑制的开关装置。
本发明的一实施方式提供一种开关装置，其具备：操作按钮，其相对于操作面被进行推按操作；光源，其配置于照明基板，对操作按钮的照明对象进行照明；以及多个开关，它们配置于操作按钮的端部侧，通过伴随着推按操作的操作按钮的位移而成为接通状态，并配置于与照明基板不同的开关基板。
根据本发明，能够确保冗余性并且兼得操作感的提高和故障的误判定的抑制。
附图说明
图1(a)是表示实施方式的启动开关装置的一个例子的立体图，图1(b)是表示启动开关装置的一个例子的主视图。
图2(a)是用于对实施方式的启动开关装置的内部的一个例子进行说明的简图，图2(b)是用于对启动开关装置的光源的配置的一个例子进行说明的简图。
图3(a)是表示实施方式的启动开关装置的一个例子的框图，图3(b)是表示变形例的启动开关装置的一个例子的框图。
图4(a)是用于对实施方式的启动开关装置的开关的一个例子进行说明的俯视图，图4(b)是用于对开关部的一个例子进行说明的立体图，图4(c)是用于对开关部的一个例子进行说明的主要部位剖视图。
图5(a)是表示比较例的开关的FS曲线的一个例子的图表，图5(b)是表示实施方式的开关的FS曲线的一个例子的图表。
图6是表示实施方式的启动开关装置的动作的一个例子的流程图。
附图标记说明
1…启动开关装置；2…操作按钮；3…生物体信息传感器；5…开关部；6…端子部；9…控制部；9a…车辆侧控制部；10…机壳；12…边框；20…操作面；21…端部；30…读取面；40…照明基板；40a…表面；40b…里面；41…光源；42…导光部；45…电子部件；50…开关；51…橡胶圆顶；51a…表面；51b…里面；52…圆顶部；53…前端部；53a…凸部；54…可动接点；55…开口；56…开关基板；57…固定接点；90…识别阈值；91…登录生物体信息；120…开口；200…外观设计部；500、500a、501、501a、502a、503、503a…FS曲线；520…槽部；521…外周部。
具体实施方式
(实施方式的概要)
实施方式的开关装置简要地构成为具备：操作按钮，其相对于操作面被进行推按操作；光源，其配置于照明基板，对操作按钮的照明对象进行照明；以及多个开关，它们配置于操作按钮的端部侧，通过伴随着推按操作的操作按钮的位移而成为接通状态，并配置于与照明基板不同的开关基板。
对于该开关装置而言，光源和多个开关未被配置于相同的基板，所以与被配置于相同的基板的情况相比，多个开关的配置的自由度增加并能够密集地配置。因此对于开关装置而言，多个开关成为接通状态为止的时间差变短，能够确保冗余性并且兼得操作感的提高和故障的误判定的抑制。
[实施方式]
(启动开关装置1的概要)
图1(a)是表示实施方式的启动开关装置的一个例子的立体图，图1(b)是表示启动开关装置的一个例子的主视图。图2(a)是用于对实施方式的启动开关装置的内部的一个例子进行说明的简图，图2(b)是用于对启动开关装置的光源的配置的一个例子进行说明的简图。图3(a)是表示实施方式的启动开关装置的一个例子的框图，图3(b)是表示变形例的启动开关装置的一个例子的框图。图4(a)是用于对实施方式的启动开关装置的开关的一个例子进行说明的俯视图，图4(b)是用于对开关部的一个例子进行说明的立体图，图4(c)是用于对开关部的一个例子进行说明的主要部位剖视图。另外在以下记载的实施方式的各图中，存在图形间的比率与实际的比率不同的情况。而且在图3(a)以及图3(b)中，用箭头示出了主要信号、信息的动向。
作为开关装置的启动开关装置1例如如图1(a)～图4(c)所示，简要地构成为具备：操作按钮2，其相对于操作面20被进行推按操作；光源41，其配置于照明基板40，对操作按钮2的照明对象进行照明；以及多个开关50，它们配置于操作按钮2的端部21侧，通过操作按钮2伴随着推按操作的位移而成为接通状态，并配置于与照明基板40不同的开关基板56。
而且启动开关装置1例如具备读出对操作按钮2进行操作的操作者的生物体信息S1的生物体信息传感器3、具有多个开关50的开关部5、以及对生物体信息传感器3读出的生物体信息S1和被预先登录的登录生物体信息91进行对照的控制部9。
该启动开关装置1作为一个例子，通过基于电子钥匙等的无线通信的认证而将车门解锁之后，成为从车辆的电池被供给驱动电压，进行由生物体信息传感器3执行的生物体信息S1的读取的状态。此时，作为光源41的照明对象的外观设计部200的照明被进行。
而且车辆在通过推按操作而启动开关装置1的多个开关50成为接通状态，并且生物体信息S1的对照已成立的情况下，进行驱动装置的启动。
该驱动装置例如是内燃机、马达、组合了这些的装置等。启动开关装置1构成为对该驱动装置的启动和停止进行指示。另外开关装置并不限定于对车辆的驱动装置的启动以及停止进行指示的启动开关装置1，也能作为其它用途的开关装置而使用。
(操作按钮2的结构)
操作按钮2例如如图1(a)～图2(b)所示那样被配置于具有圆筒形状的机壳10的内部，组合几个部件而形成。例如如图1(a)以及图1(b)所示，在该机壳10的端部安装有边框12，在该边框12的开口120内使操作按钮2的操作面20露出。
在该操作面20形成有外观设计部200。外观设计部200例如在由聚碳酸酯等透明树脂形成操作按钮2并在该操作面20形成不使光透过的黑色的膜的情况下，利用激光等局部地除去膜而形成。
另外对于外观设计部200而言，例如操作按钮2与外观设计部200也可通过双色成型而被形成，也可在操作面20以外观设计部200的形状来形成贯通孔，将透明树脂插入该贯通孔而被形成。
例如如图1(a)以及图1(b)所示，外观设计部200具有文字形状。而且外观设计部200例如被设计为文字串夹着生物体信息传感器3而对置。
例如如图2(a)以及图2(b)所示，操作按钮2简要地结构为在内部具备照明基板40、以及将从光源41输出的光向外观设计部200引导的导光部42。
照明基板40例如是印刷布线基板。该照明基板40具有细长的形状，在里面40b配置有电子部件45，而且在表面40a与里面40b配置有光源41。
光源41例如是LED(Light Emitting Diode：发光二极管)元件。该光源41被配置于照明基板40的操作面20侧。导光部42例如由从光源41附近延伸至操作面20的外观设计部200附近的透明的树脂而形成。
(生物体信息传感器3的结构)
生物体信息传感器3被配置于操作按钮2的操作面20的中央。而且对于生物体信息传感器3而言，读取生物体信息S1的读取面30具有圆形状并且在操作面20露出。该读取面30例如位于比操作面20低的位置。
而且生物体信息传感器3构成为读取与操作面20接触的操作指的生物体信息S1。该生物体信息S1作为一个例子，包含操作指的指纹图案以及静脉图案中的至少一方的图案的图像信息。
生物体信息传感器3例如在读取指纹图案的情况下，通过光学式、静电电容方式、电场强度测定方式、压敏式以及热敏式等的传感器而简要地构成。
而且生物体信息传感器3例如在读取静脉图案的情况下，以基于照射的近红外线的反射来读出静脉图案的方式而简要地构成。
本实施方式的生物体信息传感器3作为一个例子，是读取指纹图案的静电电容方式的传感器。该生物体信息传感器3将已读取的指纹图案作为生物体信息S1向控制部9输出。
(开关部5的结构)
例如如图4(a)～图4(c)所示，开关部5简要地构成为具备：具有多个可动接点54的橡胶圆顶51、以及具有与可动接点54对置的多个固定接点57的开关基板56。
橡胶圆顶51例如由硅等具有柔软性的树脂材料形成。该橡胶圆顶51在表面51a具备产生弹力并且具有可动接点54的多个圆顶部52。例如如图4(a)所示，开关50在俯视观察中具有圆形状，主要由圆顶部52、可动接点54以及固定接点57构成。
例如如图4(b)以及图4(c)所示，该圆顶部52具有杯形状。在圆顶部52内设置有向下方突出的凸部53a，在该凸部53a的前端设置有可动接点54。该可动接点54由具有导电性的铜等金属材料形成。
圆顶部52的前端部53具有圆柱形状。该前端部53通过推按操作而被操作按钮2按压，使圆顶部52变形，并且使可动接点54与固定接点57接触。在该圆顶部52的周围设置有槽部520。该槽部520的外周成为开关50的外周部521。
橡胶圆顶51在里面51b侧具有开口55。该开口55具有与开关基板56的形状对应的形状。而且在开口55插入有开关基板56。
例如如图4(a)所示，对于多个开关50而言，各开关50的接点间距离L相等，而且在被允许的范围内设定为最小的接点间距离L。而且圆顶部52在该被允许的范围内密集地配置。
例如如图4(a)所示，开关50以中心位于正三角形的顶点的方式被设置。而且开关50作为被允许的范围在能够形成槽部520的范围内被密集地配置。具体而言，例如如图4(a)以及图4(b)所示，以在两个开关50的外周部521与外周部521之间定位另一开关50的外周部521的方式，对开关50进行密集。该密集的配置例如在外周部521是圆形状且其他外周部是矩形的情况下，若其它外周部位于该外周部之间则接点间距离反而变长。
例如如图3(a)所示，多个开关50若成为接通状态则将开关信号S2～开关信号S4向控制部9输出。
开关基板56设置有端子部6。该端子部6例如以与车辆侧的连接器结合的方式构成。开关信号S2～开关信号S4经由该端子部6输出。
(控制部9的结构)
图5(a)是表示比较例的开关的FS曲线的一个例子的图表，图5(b)是表示实施方式的开关的FS曲线的一个例子的图表。图5(a)以及图5(b)中横轴是行程(S)，纵轴是负载(F)。行程(S)是操作按钮2的行程(按入量)。负载(F)是为了按入操作按钮2所需的负载。
控制部9例如是由根据被存储的程序、对已取得的数据进行运算、加工等的CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)、作为半导体存储器的RAM以及ROM(Read OnlyMemory：只读存储器)等构成的微机。在该ROM例如储存有控制部9用于动作的程序、识别阈值90、以及登录生物体信息91。RAM例如作为暂时储存运算结果等的存储区域而被使用。
控制部9作为一个例子，在基于从生物体信息传感器3取得的生物体信息S1的操作者的指纹图案的特征点、与已被登录在登录生物体信息91的登录者的指纹图案的特征点的相似度大于识别阈值90的情况下，判定为操作者是登录者。
控制部9例如若判定为操作者是登录者，并且基于开关信号S2～开关信号S4判定为至少两个开关50是接通状态，则生成允许驱动装置的启动的指示信号S6并向车辆侧的控制部等输出。而且控制部9为了对外观设计部200进行照明，生成驱动信号S5并向光源41输出。
这里控制部9在至少两个开关50分别成为接通状态才开始判定为对操作按钮2进行了推按操作。理想的情况是优选3个开关50同时成为接通状态。然而实际上，因位移时的操作按钮2的倾斜等，3个开关50分别在不同的时刻成为接通状态的可能性较高。
图5(a)示出了例如作为比较例在3个开关之间配置光源而接点间距离(＜L)变宽的情况下的FS曲线501a～FS曲线503a。另外比较例的开关除了接点间距离比本实施方式的接点间距离L大以外，构成与本实施方式的开关50相同。
例如如图5(a)所示，该FS曲线501a示出了如下情形：直到行程Sb1为止随着按入操作按钮而负载变大，在到达行程Sb1后，用于按入的负载降低，然后在超过了开关成为接通状态的行程ONb1之后，负载再次增加。
在该行程ONb1中，可动接点通过圆顶部的变形而与固定接点接触并成为接通状态。在其它FS曲线502a以及FS曲线503a的行程ONb2以及行程ONb3中，同样地可动接点通过圆顶部的变形而与固定接点接触并成为接通状态。
对该比较例而言，与接点间距离成比例，行程ONb1～行程ONb3变长。这是因为操作按钮倾斜地位移，未同时接触3个开关而以时间差接触3个开关。
图5(b)示出了实施方式的3个开关50被密集地配置而接点间距离L比比较例短的情况下的FS曲线501～FS曲线503。
例如如图5(b)所示，该FS曲线501示出了如下情形：直到行程Sa1为止随着按入操作按钮而负载变大，在到达了行程Sa1之后，用于按入的负载降低，然后在超过了开关50成为接通状态的行程ONa1之后，负载再次增加。
例如如图5(b)所示，对本实施方式的启动开关装置1而言，与接点间距离L成比例，行程ONa1～行程ONa3与比较例相比变短。
在比较例中，例如图5(a)中由实线所示的FS曲线500a是对操作按钮2进行了推按操作时的FS曲线。而且在本实施方式中，例如图5(b)中由实线所示的FS曲线500是对操作按钮2进行了推按操作时的FS曲线。
这里作为变形例如图3(b)所示，控制部9作为一个例子，负责生物体信息S1的对照，也可由车辆侧控制部9a进行开关50的接通状态以及断开状态等的判定。
该车辆侧控制部9a例如是被搭载于车辆的微机。车辆侧控制部9a例如如图3(b)所示，从控制部9取得对照信号S7，从开关部5取得开关信号S2～开关信号S4。该对照信号S7例如是表示操作者为登录者的信号。
而且车辆侧控制部9a例如若判定为操作者是登录者，并且至少两个开关50已成为接通状态，则使车辆的启动装置启动。而且车辆侧控制部9a基于全部的开关50成为接通状态为止的时间差来进行故障有无的判定。即车辆侧控制部9a作为一个例子，在预先决定的时间内全部的开关50未成为接通状态的情况下，判定为发生故障。另外例如也可在控制部9侧具有故障判定的功能。
为了提高该故障判定的精度，从最初的开关成为接通状态之后到最后的开关成为接通状态为止的时间差较短的方向较好。本实施方式的时间差(从行程ONa1～行程ONa3为止的时间)例如如图5(a)以及图5(b)所示，比比较例的时间差(从行程ONb1～行程ONb3为止的时间)短，所以与比较例相比故障判定的精度得以提高。
而且启动开关装置1从抑制误动作的观点出发考虑在FS曲线的吸入过程中进行切换接通、断开的时刻的设定。而且启动开关装置1在上述时间差较短时操作感得以提高，而且短行程化也变得容易。
比较例的吸入过程(行程Sb2～行程ONb3)与本实施方式的吸入过程(行程Sa2～行程ONa3)相比，行程较长。因此本实施方式的启动开关装置1与比较例相比，是短行程，操作感得以提高。
以下根据图6的流程图对本实施方式的启动开关装置1的驱动装置的启动动作的一个例子进行说明。
(动作)
启动开关装置1的控制部9例如若电子钥匙的认证成立而车辆的车门被解锁，则生成驱动信号S5并向光源41输出，对外观设计部200进行照明。
而且控制部9监视从生物体信息传感器3输出的生物体信息S1。控制部9对在操作者进行了推按操作时读取到的生物体信息S1与登录生物体信息91进行比较，判定相似度是否在识别阈值90以上。
控制部9在步骤1的“是”成立、即操作者是登录者的情况下(Step1：是)，监视开关信号S2～开关信号S4。
控制部9若在步骤2的“是”成立、即基于开关信号S2～开关信号S4至少两个开关50成为接通状态(Step2：是)，则登录者对操作按钮2进行推按操作输出用于指示驱动装置的启动的指示信号S6(Step3)。车辆的控制部基于该指示信号S6来驱动驱动装置。
另外步骤1与步骤2的判定顺序也可相反。而且控制部9也可构成为例如在生物体信息S1的对照成立之后到全部的开关50成为接通状态为止的时间在预先决定的时间以上的情况下，放弃生物体信息S1的对照结果。
而且控制部9例如在生物体信息S1的对照成立之后，即在步骤2中，在预先决定的时间内一个或者两个开关50成为接通状态但全部的开关50未成为接通状态的情况下，判定为开关50发生了故障并输出表示判定结果的指示信号S6。
另外启动开关装置1在使驱动装置停止的情况下，不进行生物体信息的对照，在3个开关50成为了接通状态之后，输出指示驱动装置的停止的指示信号S6。
(实施方式的效果)
本实施方式的启动开关装置1能够确保冗余性并且兼得操作感的提高和故障的误判定的抑制。具体而言，对于启动开关装置1而言，光源41与3个开关50未被配置于相同的基板，所以与被配置于相同的基板的情况相比，能够使3个开关50的配置的自由度增加并进行密集地配置。因此对于启动开关装置1而言，3个开关50成为接通状态为止的时间差变短。因此启动开关装置1由于时间差短所以能够抑制故障的误判定，因此能够确保冗余性并且兼得操作感的提高与故障的误判定的抑制。
启动开关装置1能够通过密集地配置3个开关50而使接点间距离L变短，所以与无法密集而接点间距离长的情况相比，短行程化变得容易且操作感得以提高。而且启动开关装置1能够密集地配置多个开关50而不降低操作感，所以与未采用该结构的情况相比，能够利用多个开关来确保冗余性。
启动开关装置1将光源41和开关50的基板分开，所以与相同的情况相比，能够将光源41配置于照明对象的附近。其结果是，启动开关装置1能够有效地照亮照明对象。
以上，虽说明了本发明的几个实施方式以及变形例，但上述实施方式以及变形例仅仅是一个例子，并不限定本发明的保护范围。这些新的实施方式以及变形例可以以其它的各种形态来实施，在不脱离本发明的宗旨的范围内，能够进行各种省略、置换、改变等。另外，在这些实施方式以及变形例中已说明的特征的组合的全部对于用于解决发明的课题的手段不一定是必要的。并且，这些实施方式以及变形例包含在发明的范围以及宗旨内，并且包含在技术方案中所记载的发明及其等同范围内。

Claims (4)

1.一种开关装置，其中，具备：
操作按钮，其相对于操作面被进行推按操作；
光源，其配置于照明基板，对上述操作按钮的照明对象进行照明；以及
多个开关，它们配置于上述操作按钮的端部侧，通过伴随着推按操作的上述操作按钮的位移而成为接通状态，并配置于与上述照明基板不同的开关基板，
上述多个开关包含三个开关，这三个开关的中心设置于正三角形的顶点。
2.根据权利要求1所述的开关装置，其中，
上述多个开关的各开关的接点间距离相等，而且在被允许的范围内设定为最小的上述接点间距离。
3.根据权利要求2所述的开关装置，其中，
上述多个开关具备：具有多个可动接点的橡胶圆顶；以及具有与上述可动接点对置的多个固定接点的上述开关基板，
上述橡胶圆顶具有产生弹力并且具有上述可动接点的多个圆顶部，上述圆顶部在上述被允许的范围内被密集地配置。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的开关装置，其中，
上述操作按钮在内部具有上述照明基板、以及将从上述光源输出的光向上述照明对象引导的导光部。
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