CN1551270A - 柄开关 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种结构简单且通用性高的柄开关。这种开关采用以下结构，其备有：操作者以手动操作的操作杆(4)、支撑该操作杆(4)使之可摆动的支撑部件(2)、被配置成与操作杆(4)的端面对向的电磁制动器(5)、检测出操作杆(4)的操作状态的光学影像传感器(6)、基于该光学影像传感器(6)的输出信号a来控制电磁制动器(5)的驱动的控制机构(8)，利用电磁制动器(5)来规定操作杆(4)的可动范围，同时根据其操作状态对操作杆(4)给予规定的触感。

Description

柄开关
技术领域
本发明涉及附带设置在汽车的转向杆(steering column)等上，使方向指示灯或雨刷器等动作的柄开关(Stalk switch)。
背景技术
通常，在汽车的转向杆上附带设置有左右一对柄开关，一个柄开关被称为转向信号开关而用作使方向指示灯和前灯动作，另一个柄开关则用作使雨刷器或清洗液等动作。在这种柄开关之中，例如被称之为转向信号开关的柄开关是将操作杆的基端侧可以转动地支撑在与转向杆等一体化的外壳上，通过从中立位置向左右的某一方向转动该操作杆的前端侧，使左转或右转用的方向指示灯闪亮，通过向与方向指示位置正交的方向转动操作杆，来进行前灯的光束切换或超车动作。
迄今为止，作为这种转向信号开关，所知的是将动作部件嵌合在操作杆的基端部并使两者一体化，同时，使保持架(holder)连结在突出于该操作杆的动作部件上并可以转动，将设在该保持架上的一对支轴可转动地支承在外壳上(例如，参照专利文献1)。在这里，操作杆相对于外壳的转动轴和动作部件相对于保持架的转动轴相互正交，驱动体通过弹簧可滑动地保持在动作部件上，该驱动体的前端一直压接在形成于保持架内表面的凸轮部上。另外，其他的驱动体通过弹簧可滑动地保持在保持架上，该驱动体的前端一直压接在形成于外壳内表面的其他的凸轮部上。
在这样大概构成的转向信号开关中，在操作者(驾驶员)从中立位置向左右某一方向的指示位置转动操作杆时，操作杆和动作部件以及保持架这三者一体以保持架的支轴为中心转动，通过保持在保持架上的驱动体使外壳的凸轮部滑动，操作杆就被锁定在方向指示位置上，伴随于此左转或右转用的方向指示灯就闪亮。另一方面，在操作者向与所述方向指示位置正交的方向转动操作杆时，保持架不转动，操作杆和动作部件相对于保持架转动，伴随于此进行前灯的光束切换和超车动作。这时，通过保持在动作部件上的驱动体使保持架的凸轮部滑动，而在动作部件上积蓄了非常大的回复力，因该积蓄的力使操作杆和动作部件回复到中立位置。
专利文献1：特开平10-269900号公报(第3-5页、图1)
然而，在所述的原有的柄开关中，由于做成用于在方向指示位置锁定操作杆同时向与方向指示位置正交的方向转动的结构，需要组合具有凸轮部的保持架和多个驱动体以及弹簧等多个构成部件，所以具有整体结构变得十分复杂并使得成本提高的问题。特别是，在柄开关为转向信号开关的场合，在向左右某一方的方向指示位置转动操作杆的状态下，向与指示方向相反的方向转动转向杆时，由于必须设置用于使操作杆自动回复到中立位置的取消机构，因该取消机构而导致柄开关的整体结构变得复杂。
另外，在这种柄开关中，一般是将左右一对柄开关组入共用的外壳上作为组合开关而单元化，将转向信号开关和雨刷器用柄开关配置在左右的哪一方因各国的交通法规等而异，因汽车厂家和车种等将转向信号开关的操作杆锁定在方向指示位置所需的保持力和从操作杆的中立位置的行程量等也各不相同。因此，所述原有的柄开关就必须根据所要求的使用方式改变各构成部件的大小和形状等，从而存在通用性低的问题。
发明内容
本发明就是鉴于这样的原有技术的具体情况而得到的，其目的是提供结构简单且通用性高的柄开关。
为了实现上述目的，本发明的柄开关采用以下结构，备有：操作者以手动操作的操作杆、支撑该操作杆并使之可摆动的支撑部件、被配置成与所述操作杆的端面对向的制动装置、检测出所述操作杆的操作状态的检测机构、基于该检测机构的输出信号来控制所述制动装置的驱动的控制机构，利用所述制动装置来规定所述操作杆的可动范围，同时根据操作状态来对该操作杆给予规定的触感的结构。
在这样所构成的柄开关中，由于基于根据操作杆的操作状态的检测机构的输出信号来驱动制动装置，通过该制动装置规定操作杆的可动范围，同时根据操作状态将规定触感给予该操作杆，所以不仅能够通过该制动装置任意设定操作杆的可动范围，还能够对操作杆设定必要的卡搭触感和规定保持力，从而能够使结构简单化并提高通用性。
在上述结构中，优选：制动装置由具有电枢和电磁线圈的电磁制动器组成，通过弹簧部件将该电枢安装在操作杆的端面，同时，使缠绕有电磁线圈的磁轭的端面与电枢对向，制动装置由具有安装在操作杆的端面上的电枢和缠绕有电磁线圈的磁轭的电磁制动器组成，使该磁轭的端面与电枢对向，同时介由弹簧部件将磁轭安装在设置部件上。这时，优选：使相互对向的电枢和磁轭的端面形成以操作杆的摆动支点为中心的球面形状。
另外，在上述的结构中，优选：采用以光学式图像传感器作为检测机构，通过使来自光源的照射光在电枢被反射并在图像传感器接收，来检测出所述操作杆的操作状态的结构，这时，介于电枢和图像传感器之间设置导像管，使该导像管配置于电磁线圈的中心位置的话，就能够使柄开关的整体结构进一步简单化。
另外，在上述结构中，如果设置使操作杆自动回复到设在所述支撑部的中立位置的弹性部件的话，就能够在操作者的手离开操作杆时，通过弹性部件使操作杆自动回复到中立位置。这时，采用将转向杆的转向角信号输入控制机构，控制机构基于该转向角信号和检测机构的输出信号控制制动装置的结构的话，就能够得到带取消机构的转向信号开关。
附图说明
图1是本发明的实施例的柄开关的结构图。
图2是具有该柄开关的操作杆的动作说明图。
图3是举例表示该操作杆的可动范围的说明图。
图4是举例表示被施加在该操作杆上的外力的说明图。
图5是本发明的其他实施例的柄开关的结构图。
图中：1-球面轴承，2-支撑部件，3-球面部，4-操作杆，5-电磁制动器，6-光学图像传感器，7-角度传感器，8-控制机构，10-外力承受部，10a-下端面，11-弹簧部件，12-电枢，13-弹簧，14-磁轭，15-电磁线圈，16-衬垫材料，18-导像管，19-控制器，81-输入部，82-存储部，83-CPU，84-驱动器电路，85-输出部。
具体实施方式
参照附图说明发明的实施方式。图1是本发明的实施例的柄开关的结构图。图2是具有该柄开关的操作杆的动作说明图。图3是举例表示该操作杆的可动范围的说明图。图4是举例表示被施加在该操作杆上的外力的说明图。
本实施例的柄开关是用在转向信号开关上的柄开关，如图1所示，该转向信号开关备有：具有球面轴承1的支撑部件2；具有被球面轴承1支撑的球面部3的操作杆4；配置成与操作杆4的下端面对向的电磁制动器5；检测操作杆4的操作状态的光学图像传感器6；检测未图示的转向杆的转向角的角度传感器7；取入这些光学图像传感器6的输出信号a和角度传感器7的输出信号b并根据该输出信号a、b输出电磁制动器5的驱动信号c的控制机构8等。
球面部3形成于稍偏向基端侧的操作杆4的中央部，通过以球面轴承1支撑该球面部3，而将操作杆4支承在支撑部件2上自由摆动。圆形把手9安装在该操作杆4的前端部，例如通过绕操作杆4的轴线转动圆形把手9，而驱动未图示的转动开关并使前灯开/关。或者，通过向操作杆4的轴线方向按压圆形把手9，驱动未图示的按钮开关并使前灯开/关。另外，略半球状的外力承受部10与操作杆4的下端部一体形成，由磁性材料组成的电枢借助于由板簧等组成的弹簧部件11安装在其下端面10a上。该下端面10a形成以操作杆4的摆动支点(球面部3)为中心的球面形状，电枢12也形成类似操作杆4的下端面10a的形状的球面形状。并且，在球面部3的下方位置在支撑部件2和操作杆4之间架起拉开的弹簧13，利用这些弹簧13的弹性力使操作杆4自动回复到中立位置(操作杆4成为垂直的位置)。
电磁制动器5是对操作杆4施加规定外力的制动装置，该电磁制动器5由安装在操作杆4的外力承受部10上的所述电枢12、固定在作为支撑部件2的一部分的安装板2a上与电枢12对向的磁轭14、缠绕在磁轭14上的电磁线圈15所构成。在磁轭14的上端面安装有衬垫部件16，这些磁轭14的上端面和衬垫部件16也仿照操作杆4的下端面10a的形状形成球面状。
光学图像传感器6安装在与支撑部件2一体化的电路板17上，在该电路板17上还安装有未图示的光源。导像管18介于光学图像传感器6和电磁线圈15之间而设置，该导像管18配置在磁轭14和电磁线圈15的中心位置。另外，在电枢12的外表面上形成有规定的检测图案，将来自光源的射出光照射到电枢12上，通过经由导像管18将形成于其外表面的检测图案的像导出到光学图像传感器6上，就能够检测出X-Y正交坐标中操作杆4的移动量，即操作杆4的摆动方向和摆动量(摆动角度)。
控制机构8备有：输入光学图像传感器6的输出信号a以及角度传感器7的输出信号b的输入部81；存储任意外力表(table)的存储部82；从存储部82读取根据输入到输入部81的输出信号a、b的控制信号并输出的CPU83；对从CPU83输出的控制信号进行D/A变换并放大而产生对电磁制动器5的电磁线圈15的驱动信号c以及对外部的控制器19的驱动信号d的驱动器电路84；输出这些信号c、d的输出部85。CPU83读取输入到输入部81的光学图像传感器6的输出信号a和角度传感器7的输出信号b，基于光学图像传感器6的输出信号a来计算操作杆4的摆动方向和摆动量，同时，基于角度传感器7的输出信号b判断是否使操作杆4自动回复到中立位置。在存储部82存储有与从电磁制动器5施加到操作杆4上的外力对应的外力表，根据该外力规定操作杆4的可动范围，同时，将规定触感给予操作杆4。即，由于电磁制动器5根据电磁线圈15中所流的电流的值的大小来使电枢12的吸引力变化，在电流值大的驱动信号c被供给电磁线圈15的场合，大的制动力就能够作用到摆动操作中的操作杆4并规定可动范围，在电流值比较小的驱动信号c被供给电磁线圈15的场合，能够把卡搭(click)触感和抵抗感给予摆动操作中的操作杆4。
如图3所示，在本实施例的场合，对操作杆4的摆动方向从中立位置向+X、-X、+Y、-Y这4个方向进行规定，同时，在±X方向规定操作杆4的摆动角度在从+20°C到-20°C的范围，在±Y方向规定操作杆4的摆动角度在从+30°C到-30°C的范围。这里，+X方向是转向信号的右转动作，-X方向是转向信号的左转动作，+Y方向是前灯的高光切换动作，-Y方向是前灯的超车动作。另外，对+X、-X、+Y、-Y各方向，在操作杆4的摆动范围的面前位置给予规定的卡搭触感。
如前所述，这种操作杆4的可动范围的规定和卡搭触感的给予能够通过从控制机构8的输出部85输出到电磁制动器5的电磁线圈15的驱动信号c来控制。即，如图4(a)所示，从中立位置(0°)向±X方向摆动操作杆4的场合，在操作杆4被摆动到面前±20°的位置的时刻，向电磁线圈15供给规定电流值的驱动信号c来对操作杆4给予卡搭触感，在操作杆4被摆动±20°的位置的时刻，只要使供给电磁线圈15的驱动信号c的电流值为最大来规定操作杆4的动作就可以。另外，如图4(b)所示，在操作杆4从中立位置(0°)向±Y方向摆动的场合，在操作杆4被摆动面前±30°的位置的时刻，向电磁线圈15供给规定电流值的驱动信号c来对操作杆4给予卡搭触感，在操作杆4被摆动到±30°的位置的时刻，只要使供给电磁线圈15的驱动信号c的电流值为最大来规定操作杆4的动作就可以。还有，在向+X方向、-X方向、+Y方向、-Y方向以外的倾斜方向摆动操作杆4的场合，由于对电磁线圈15供给最大电流值的驱动信号c，所以操作杆4向该方向的动作就受到规定。
其次，对上述那样构成的转向信号开关的动作加以说明，在操作杆不受到任何操作力的作用的场合，如图1所示，操作杆4因各弹簧13的弹性力而被保持在中立位置(操作杆4处于垂直的位置)。从该状态，操作者(驾驶员)从中立位置向左右方向(图3的±X方向)、例如向图2所示的右方向摆动操作杆4的话，操作杆4就以球面部3为支点摆动，操作杆4的下端部的外力承受部10就以球面部3为中心向该图的顺时针方向转动。由于安装在外力承受部10上的电枢12向同方向转动，形成于电枢12的外表面上的检测图案的像就介由导像管18被导入光学图像传感器6，来自光学图像传感器6的输出信号a被输入控制机构8的输入部81。在控制机构8中，由CPU83基于该输出信号a计算操作杆4的摆动方向和摆动量，通过对该计算结果和存储在记忆部82中的外力表进行对比，规定的驱动信号c就从驱动器电路84介由输出部85被输出到电磁制动器5的电磁线圈15。
即，在操作杆4从中立位置向右方向仅摆动规定角度的时刻，规定电流值的驱动信号c被供给电磁线圈15，由于随之电枢12被安装在磁轭14的上端面上的衬垫材料16上所吸引，该吸引力就对操作杆4的摆动方向的运动施加制动。因此，如图4(a)所示，在操作杆4被摆动到+X方向的行程终点位置(20°)稍前，从电磁制动器5将规定大小的制动力施加到操作杆4上，通过该制动力操作杆4被锁定在行程终点位置，同时，使把持操作杆4的操作者感觉认识到卡搭触感。并且，在操作杆4被锁定在右方向的行程终点位置的时刻，通过从控制机构8的输出部85向车体侧的控制器19输出驱动信号d，使未图示的右转用方向指示灯闪亮。还有，在从中立位置向左方向摆动操作杆4的场合也同样，该场合，在操作杆4被锁定在-X方向的行程终点位置(20°)的时刻，未图示的左转用方向指示灯就闪亮。
另外，由于CPU83基于角度传感器7的输出信号b判断是否使操作杆4自动回复到中立位置，在如上所述操作杆4被锁定在左右的行程终点位置时，转向杆向与操作杆4的摆动方向相反的方向被转动的场合，供给电磁线圈15的驱动信号c就被取消。结果，将操作杆4锁定在行程终点位置的电磁制动器5的制动力被解除，操作杆4因各弹簧13的弹性力而自动回复到中立位置。
另一方面，在操作者从中立位置向与上述正交的方向，如向图3的+Y方向摆动操作杆4的场合，如图4(b)所示，在操作杆4被摆动到+Y方向的行程终点位置(30°)稍前，规定大小的制动力被从电磁制动器5施加到操作杆4上，因该制动力操作杆4被锁定在行程终点位置，同时，使把持操作杆4的操作者感觉到卡搭触感。并且，在操作杆4被锁定在+Y方向的行程终点位置的时刻，通过输出从控制机构8的输出部85向车体侧的控制器19的驱动信号d，而前灯就切换到高光一侧。同样，操作者从中立位置向-Y方向摆动操作杆4的场合，在操作杆4被摆动到-Y方向的行程终点位置(30°)稍前，通过从电磁制动器5向操作杆4施加很小的制动力，使把持操作杆4的操作者感觉到卡搭触感。并且，在操作杆4被摆动到-Y方向的行程终点位置的时刻，通过从控制机构8的输出部85向车体侧的控制器19输出驱动信号d，来进行前灯的超车动作。但是，由于该场合从电磁制动器5施加到操作杆4的制动力小，操作杆4不在-Y方向的行程终点位置被锁定，去除对操作杆4的向-Y方向的操作力的话，操作杆4就因各弹簧13的弹性力而自动回复到中立位置。
在这种本实施例的转向信号开关中，由于采用以下结构，即，备有：操作者手动操作的操作杆4；支撑该操作杆4使之可摆动的支撑部件2；与操作杆4的端面对向而配置的电磁制动器5；检测出操作杆4的操作状态的光学图像传感器6；基于该光学图像传感器6的输出信号a来控制电磁制动器5的驱动的控制机构，利用电磁制动器5规定操作杆4的可动范围，同时，根据其操作状态来对操作杆4给予规定的触感，所以不仅能够任意设定操作杆4的可动范围，还能够对操作杆4任意设定必要的卡搭触感和锁定保持力等，也就是说，能够使转向信号开关的结构简单化并提高通用性。即，在上述实施例中是对使操作杆4的可动范围规定在相互正交的4个方向的场合进行了说明，通过变更存储在存储部82的外力表这样的柔性对应，能够将操作杆4的可动范围规定在斜着交叉的4个方向，或者规定在除此以外的方向，也能够任意设定从电磁制动器5施加到操作杆4的制动力的大小和位置。
另外，使操作杆4的外力承受部10的下端面10a形成以操作杆4的摆动支点(球面部3)为中心的球面形状，使作为电磁制动器5的构成部件的电枢12介由弹簧部件11安装在该下端面10a，同时，使缠绕有电磁线圈15的磁轭14的上端面与电枢12对向而配置，由于使该磁轭14的上端面模仿下端面10a的形状而形成球面状，所以能够在对电磁线圈15通电时使电枢12确实被吸引到磁轭14侧，同时，能够在解除对电磁线圈15的通电时因弹簧部件11的弹性力而使电枢12确实地从磁轭14离开。并且，由于在磁轭12的上端面安装有衬垫材料16，所以电枢12介由衬垫材料16被吸引到磁轭14上，能够使电磁制动器5的制动力稳定。
另外，作为检测出操作杆4的操作状态的检测机构用的是光学图像传感器6，由于将来自光源的射出光照射到电枢12上，再介由导像管18将形成于其表面的检测图案的像导出到光学图像传感器6上，所以能够使检测机构简单且可靠，并且，由于将导像管18配置在磁轭14和电磁线圈15的中立位置，所以能够使检测机构的结构小型化。
并且，由于采用利用弹簧13来使操作杆4自动回复到中立位置的结构，在操作者将手从操作杆4拿开时，能够利用弹簧13的弹性力来使操作杆4自动回复到中立位置。并且，将作为转向杆的转向角信号的角度传感器7的输出信号b输入到控制机构8，由于基于该输出信号b和光学图像传感器6的输出信号a来控制电磁制动器5的驱动，所以在操作杆4被锁定在行程终点位置的状态，在向与操作杆4的摆动方向相反的方向转动转向杆时，通过取消供给电磁制动器5的电磁线圈15的驱动信号c，就能够以弹簧13的弹性力来使操作杆4自动回复到中立位置。也可以在转向信号开关上附带设置取消机构。
还有，在所述实施例中，对将作为电磁制动器5的构成部件的电枢12介由弹簧部件11安装在操作杆4的下端面10a上，将缠绕有电磁线圈15的磁轭14固定在与支撑部件2一体化的安装板2a上的场合进行了说明，但是也可以如图5所示，将电枢12直接安装在操作杆4的下端面10a上，将缠绕有电磁线圈15的磁轭14介由弹簧部件11安装在安装板2a等设置部件上。
另外，在上述实施例中，虽然是对将本发明的柄开关应用于转向开关的场合进行了说明，但也可以将本发明应用于使雨刷器和清洗液等动作的柄开关。
(发明的效果)
本发明以如上所述的方式来实施，起到以下所述的效果。
由于基于根据操作杆的操作状态的检测机构的输出信号来驱动制动装置，利用该制动装置规定操作杆的可动范围，同时，根据操作状态对该操作杆给予规定的触感，所以不仅能够通过该制动装置任意设定操作杆的可动范围，还能够对操作杆设定必要的卡搭触感和规定保持力，从而能够使结构简单化并提高通用性。

Claims (8)

1.一种柄开关，其特征在于，具有：操作者手动操作的操作杆、支撑该操作杆并使之可摆动的支撑部件、被配置成与所述操作杆的端面对向的制动装置、检测出所述操作杆的操作状态的检测机构、根据该检测机构的输出信号来控制所述制动装置的驱动的控制机构，
利用所述制动装置来规定所述操作杆的可动范围，并且对应操作状态来对该操作杆给予规定的触感。
2.根据权利要求1所述的柄开关，其特征在于：所述制动装置由具有电枢和电磁线圈的电磁制动器组成，介由弹簧部件将所述电枢安装在所述操作杆的端面，同时，使缠绕有所述电磁线圈的磁轭的端面与所述电枢对向。
3.根据权利要求1所述的柄开关，其特征在于：所述制动装置由具有安装在所述操作杆的端面上的电枢和缠绕有电磁线圈的磁轭的电磁制动器组成，使所述磁轭的端面与所述电枢对向，同时介由弹簧部件将该磁轭安装在设置部件上。
4.根据权利要求2或3所述的柄开关，其特征在于：将所述电枢形成以所述操作杆的摆动支点为中心的球面形状，同时，将所述磁轭的端面形成与所述电枢同样的球面形状。
5.根据权利要求2～4任意一项所述的柄开关，其特征在于：用光学式图像传感器作为所述检测机构，通过使来自光源的照射的光由所述电枢反射并被所述图像传感器接收，来检测出所述操作杆的操作状态。
6.根据权利要求5所述的柄开关，其特征在于：在所述电枢和所述图像传感器之间设置导像管，使该导像管配置于所述电磁线圈的中心位置。
7.根据权利要求1～6任意一项所述的柄开关，其特征在于：还设有使所述操作杆自动回复到设在所述支撑部上的中立位置的弹性部件。
8.根据权利要求7所述的柄开关，其特征在于：将转向杆的转向角信号输入所述控制机构，所述控制机构基于该转向角信号和所述检测机构的输出信号来控制所述制动装置。
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