JP2005063807A - ダイアルスイッチ - Google Patents

Abstract

【課題】 アクチュエータの故障を検出することによる操作性及び信頼性に優れた手動入力装置であり、操作性、信頼性に優れた車載機器制御装置であるダイアルスイッチを提供すること。
【解決手段】 所定の範囲で回転させるダイアル部２１をスイッチ本体１１に回転自在に設け、ダイアル部２１を回転させるとモータ４０９の作動でクリック感を発生させるコイルスプリング２２３で圧縮したボール２２２を備えたロータリープレート２２と突部２３１を設け、モータの回転数を検知する回転数検出器４０７とモータ４０９の故障を判断するマイクロコンピュータ４０２を設けた。
【選択図】 図８

Description

本発明は、回転方向への操作でスイッチ入力をするダイアルスイッチの技術分野に属し、特に車両装置の操作スイッチにおいて有用である。

従来においては、慣性質量を直線運動させて振動を作り出し、パソコンに使用されるマウスに触感を持たせている（例えば、特許文献１参照。）。
登録実用新案第３０８４４３３号公報（第１０−３９頁、第２図）

しかしながら、従来の触感スイッチはパソコンのマウスに使用されるもので、充分な触感を得るような振動や衝撃を得るようにするとマウスが動いて方向を入力するため、十分な触感を得られないものであった。
特に、車載装置のスイッチとしてその技術を用いると、ドライバーが感覚的に操作できる要求が高いため、十分な触感がないと、操作性が悪いと感じてしまうものであった。
そのため、従来の車載装置に用いられるダイアルスイッチには、画面が反応したり、音を出したりしたが、さらに感覚的に操作できる操作性が要求されていた。

これに対して、本出願人は、スイッチ本体に設けたダイアル部への操作入力に連動させて電気アクチュエータの作動でスイッチが入力した触感を発生させるダイアルスイッチを開発し、ダイアルスイッチでありながら、プッシュスイッチのような心地よいクリック感で操作することができるようにした。
このクリック付きダイアルスイッチについて、アクチュエータが故障した場合、また、それに準じる場合の対応が問題となっていた。
さらに、操作入力であるクリックの検出にも問題が生じていた。

この点について詳しく説明する。
この対応を行うには、アクチュエータの故障をどのように検出するかが問題であり、また、操作する人に適格なインフォメーションによる指示を行えるかが問題となる。
また、故障ではないが、構成部品の磨耗や経年変化、取り付けの緩みにより所定の入力した触感が発生出来ない場合にも、どのように検知してインフォメーションを与えるかが問題となる。

これらに対して、動作上のクリックの検出方法をモータ駆動電流で行うものでは、モータ回転開始時の大電流の影響で最初のクリック検出ができないという問題もあった。
また、プレ−ト内にコイルスプリング・ボ−ル部材又は摺動部材を配置し、相手部材の山を乗越える際の電流変化を検出するものでは、電流変化が微小で明確に山のピークを検出できなかった。
また、ロータリープレートの戻り方向においてもクリックがうまく検出できない為、たまに一回転して戻るという動作をするという問題もあった。

本発明は、上記問題点に着目してなされたもので、その目的とするところは、アクチュエータの故障を検出することによる操作性及び信頼性に優れた手動入力装置であり、操作性、信頼性に優れた車載機器制御装置であるダイアルスイッチを提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明では、回転方向への操作を行って入力するダイアルスイッチにおいて、所定の範囲で回転させるダイアル部をスイッチ本体に回転自在に設け、ダイアル部を回転させるとモータの作動でスイッチが入力した触感を発生させる電気的触感発生手段を設け、モータの回転数を検知してモータの故障を判断する故障検知手段を設けたことを特徴とする手段とした。

請求項２記載の発明では、電気的触感発生手段が、モータの駆動をギア減速して回転させるロータリープレートを設け、ロータリープレートに対向して突形状の山部を設け、ロータリープレートに山部に当接して乗り越える乗り越え部を設けて乗り越え部が山部に当接して乗り越えることでスイッチが入力した触感を発生させるようにし、乗り越え部が山部を乗り越える際に発生するモータの回転角加速度の符号反転からスイッチ入力した触感の発生を検知する触感検出手段を設け、画面のメニュー項目が電気的触感発生手段のスイッチが入力した触感に同期して移動選択されるように操作入力信号を出力することを特徴とする手段とした。

請求項３記載の発明では、ロータリープレートが中立位置にあることを検知するセンター検出スイッチを設け、入力した触感発生後の非入力時にはセンター検出スイッチで検知する中立位置にロータリープレートを戻すようにしたことを特徴とする手段とした。

請求項４記載の発明では、故障検知手段のモータの回転数の検知が、モータの所定の回転数維持に用いられるようにフィードバックするようにしたことを特徴とする手段とした。

請求項５記載の発明では、故障検知手段がモータの故障を検知すると、モータの駆動を停止するとともに外部機器に故障検出信号を出力することを特徴とする手段とした。

発明の作用と効果

請求項１記載の発明では、モータの回転数からモータの故障を判断するため、モータへの負荷などによる駆動電流の状態に左右されることなくモータの状態を監視してモータの故障を確実に検出でき、故障に対応するインフォメーション等を速やかに行うことができ、信頼性の高いダイアルスイッチにすることができる。

請求項２記載の発明では、ダイアル部が回転操作されるとモータが駆動し、その駆動をギア減速してロータリープレートを回転させる。ロータリープレートが回転するとロータリープレートの乗り越え部が突形状の山部に当接して乗り越える。この際の軽い衝撃がスイッチ本体やダイアル部などを介して操作する人の手に伝達することでスイッチ入力した触感となる。この乗り越えの際には、ロータリープレートの回転が、モータの回転角加速度の符号反転により検知され、画面のメニュー項目が電気的触感発生手段のスイッチが入力した触感に同期して移動選択される。モータの回転角加速度の符号反転で判断することにより、モータの駆動電流よりはっきりと判断がつき、確実にモータの回転数を検出でき、確実に画面と連動した操作が行えるようにする。

請求項３記載の発明では、ロータリープレートが中立位置にあることを検知するセンター検出スイッチを設け、入力した触感発生後の非入力時にはセンター検出スイッチで検知する中立位置にロータリープレートを戻すようにしているので、センター検出スイッチにより、確実に中立位置にロータリープレートを戻すことができ、次の回転の際の応答遅れを生じないようにして安定したスイッチを入力した触感を提供できるようにする。

請求項４記載の発明では、故障検知手段のモータの回転数の検知が、モータの所定の回転数維持に用いられるようにフィードバックするので、モータの回転数維持が確実に行われ、連続してスイッチ入力した触感を発生させる際にも応答ずれが生じないようにモータの回転数が維持されるようにでき、さらに安定したスイッチを入力した触感にできる。

請求項５記載の発明では、故障検知手段がモータの故障を検知すると、モータの駆動を停止するとともに外部機器に故障検出信号を出力するため、モータの故障を検知した際の対応を速やかに行うようにして信頼性を向上させる。

以下、本発明のダイアルスイッチを実現する実施の形態を、請求項１，２，３，４，５に係る発明に対応する実施例に基づいて説明する。
（実施例）
まず、構成を説明する。
図１は実施例のダイアルスイッチを用いたマルチファンクションスイッチの平面図である。図２は実施例のダイアルスイッチを用いたマルチファンクションスイッチの側面図である。図３は実施例のダイアルスイッチを用いたマルチファンクションスイッチの説明断面図である。図４は図２のＡ−Ａ断面図である。図５は図２のＨ視図である。図６は実施例のダイアルスイッチの説明図である。図７は実施例のダイアルスイッチを用いたマルチファンクションスイッチの操作画面を示す図である。図８は実施例のダイアルスイッチの回路構成を示すブロック図である。図９は実施例のダイアルスイッチのマイクロコンピュータにおける処理の流れを示すフローチャート図である。図１０は実施例のダイアルスイッチのマイクロコンピュータにおける割り込み処理の流れを示すフローチャート図である。図１１は実施例のダイアルスイッチにおけるセンター検出スイッチのＯＮ後でクリック検出後に右方向検出スイッチがＯＮ→ＯＦＦに切り替わる状態を示すタイミングチャート図である。図１２は実施例のダイアルスイッチにおけるセンター検出スイッチのＯＮ後でクリック検出前に右方向検出スイッチがＯＮ→ＯＦＦに切り替わる状態を示すタイミングチャート図である。図１３は実施例のダイアルスイッチにおいて検知した回転数の処理を示す制御図である。図１４はセンター検出スイッチ用スリットを設けたロータリープレートの構造図である。

図１〜１２における主要符号を説明すると、１はマルチファンクションスイッチ、１１はスイッチ本体（ダイアルスイッチのスイッチ本体を兼ねる）、１５は長穴、１６はリターンスプリング、２はダイアルスイッチ、２１はダイアル部、２１１はリブ、２２はロータリープレート、２２１はロータリープレートの穴、２２２はボール、２２３はコイルスプリング、２２４はセンター検出スイッチ用スリット、２２５はギア部、２３は球受け部、２３１は突部（２２，２２１，２２２，２２３，２３と共に電気的触感発生手段を構成する）、２４は接点、２６はウォームギア、２７，２８はギア、３は接点、７１，７２，７３は画面に表示されるメニュー画面、７４はナビゲーション画面、７５は画面中のメニュー項目、４００はバッテリ、４０１は電源回路、４０２はＤ／Ａコンバータ、４０３は電力増幅器、４０４は電気機器とのＩ／Ｆ、４０５はマイクロコンピュータ、４０６はモータドライバ、４０７は回転数検出器、４０８は電気機器、４０９はモータ、４１０は右方向検出スイッチ、４１１は左方向検出スイッチ、４１２はセンター検出スイッチである。

まず、ダイアルスイッチの構造について説明する。
実施例のダイアルスイッチ２は、車両の車載装置の操作を行うために設けたマルチファンクションスイッチ１に用いられた例である。
マルチファンクションスイッチ１は、図１，２に示すようにスイッチ本体１１には、別のスイッチ群や近接センサ、ジョイパッドスイッチなどが設けられる。このスイッチ本体１１の一部として、回転可能に他の部材で支持したダイアル部２１を設ける。ダイアル部２１は、外部に露出する部分を環状にし、表面に凹凸を設けて手が滑らさずに操作できるようにしている。図４に示すように、ダイアル部２１の上面と近いスイッチ本体１１部分には、長穴１５を３箇所に設け、ダイアル部２１の上面には、リブ２１１を３箇所のそれぞれの長穴１５に挿入するよう設けてダイアル部２１の回転範囲を所定の角度範囲内にする。
次に、図５に示すように、ダイアル部２１を所定の回転範囲の中立位置に位置させるよう付勢するリターンスプリング１６を設ける。また、ダイアル部２１の上面の一部には、接点２４を設け、スイッチ本体１１にはダイアル部２１の接点２４が中立位置から左右に回転するとそれぞれ接触するよう接点３を２箇所に設ける。

ダイアル部２１の下方となるスイッチ本体１１の内部には、回転自在な円盤状のロータリープレート２２を回転自在に設ける。このロータリープレート２２には、図６に示すようにロータリープレート２２の解放する外周端から中央に向かう所定深さの穴２２１を１８０度対象な２箇所に設け、この穴２２１にコイルスプリング２２３と金属製のボール２２２を配置する。コイルスプリング２２３はボール２２２を外周方向に向かって付勢するようにする。次に、この円盤状のロータリープレート２２の外周側に所定の間隔を空けるようにして部材に穴を形成して環状の球受け部２３を構成する。これにより、ボール２２２は、ロータリープレート２２の穴２２１に係合しながら、一部穴２２１から突出した部分が球受け部２３に接触するようになる。さらに、この球受け部２３の１８０度対称な２箇所には、内側に突出する樹脂製の突部２３１を図６に示すようにロータリープレート２２に接触しない大きさで設ける。
また、図１４に示すように、ロータリープレート２２の所定の回転範囲の中立位置に位置したときにセンター検出スイッチ４１２がＯＮする位置に、ロータリープレート２２にセンター検出スイッチ用スリット２２４を略１８０度対称位置に２ヶ所設ける。
さらに、ロータリープレート２２の下部には、ロータリープレート２２と同軸な環状の部分を設け、その外周側に歯面を形成したギア部２２５を設ける。このギア部２２５はギア２７に係合する形状、ピッチ、歯数にする。

次に、ロータリープレート２２の下部には図３に示すように、電気で駆動するモータ４０９を設け、モータ４０９の出力軸にはウォームギア２６を取り付ける。このウォームギア２６と係合して回転方向を変更するギア２７を設ける。このギア２７は、ロータリープレート２２下部のギア部２２５と係合するようにして、ギア２７を減速させるようにする。

次に図８に示す回路構成を説明する。
バッテリ４００は、本ジョグダイアルが消費する電力を供給する。
電源回路４０１は、Ｉ／Ｆ４０４、マイクロコンピュータ４０５、Ｄ／Ａコンバータ４０２、電力増幅器４０３、回転数検出器４０７に電力を供給する。
電気機器４０８は、ダイアル部２１で制御される機器であり、通信手段により、接続されている。
Ｉ／Ｆ４０４は、電気機器４０８とマイクロコンピュータ４０５を通信手段により接続する為のインターフェース回路である。
Ｄ／Ａコンバータ４０２は、モータドライバ４０６の電力を供給する電力増幅器４０３に対して目標値を指令する信号でマイクロコンピュータ４０５により指令値を入力し、アナログ信号に変換する。
電力増幅器４０３は、Ｄ／Ａコンバータ４０２よりの指令値を元にモータドライバ４０６に供給する電力を調整する。
モータドライバ４０６は、モータ４０９を駆動する回路で、マイクロコンピュータより制御線２本にて、正転、逆転、ブレーキ、ＯＦＦと４種類のモードに切り替えてモータを制御する。
又、電源は、電力増幅器４０３より供給され、電圧を変化させることによりモータ回転数を微調整する。

モータ４０９は、モータドライバ４０６より出力される信号により駆動され、アクチュエータを動作させる。
右方向検出スイッチ４１０は、操作者がダイアル部２１を右方向に少し回転させた時ＯＮするスイッチである。
左方向検出スイッチ４１１は、操作者がダイアル部２１を左方向に少し回転させた時ＯＮするスイッチである。
センター検出スイッチ４１２は、ロータリープレート２２が右方向検出スイッチ４１０と左方向検出スイッチ４１１との距離のセンター（中立位置）に位置する時ＯＮするスイッチである。
回転数検出器４０７は、モータドライバ４０６に供給される電源にモータ４０９が回転中に乗るモータ４０９の発電作用によるリップルを検出し、波形整形して、回転信号としてマイクロコンピュータ４０５に入力する。

マイクロコンピュータ４０５は、電気機器４０８とＩ／Ｆ４０４を介して通信し、ダイアル部２１の右方向検出スイッチ４１０、左方向検出スイッチ４１１、クリック信号及び故障信号の状態を電気機器に連絡する。
又，右方向検出スイッチ４１０、左方向検出スイッチ４１１、センター検出スイッチ４１２の状態をポートに入力し、レベル検出する。
回転数検出器４０７にて検出したモータの回転数をインプットキャプチャー入力に入力して、立下りエッジ同士または、立ち上がりエッジ同士の時間を計測して、回転数を求める。
求めた回転数を元に基準値と比較して結果をＤ／Ａコンバータ４０２に出力して回転数を一定に維持する制御を行う。
右方向検出スイッチ４１０が、ＯＦＦ→ＯＮした時モータドライバ４０６に正転の指令を出力し、左方向検出スイッチ４１１が、ＯＦＦ→ＯＮした時モータドライバ４０６に逆転の指令を出力し、右方向検出スイッチ４１０または，左方向検出スイッチ４１１がＯＮ→ＯＦＦした時、センター検出スイッチ４１２がＯＮした後クリック検出前なら現在回転している方向と逆回転して、センター検出スイッチ４１２がＯＮする迄動作させて停止させる。
センター検出スイッチ４１２がＯＮした後クリック検出後なら現在回転している方向と同一方向に回転して、センター検出スイッチ４１２がＯＮする迄動作させて停止させる。
右方向検出スイッチ４１０、左方向検出スイッチ４１１、センター検出スイッチ４１２についてプッシュスイッチになっているが、光学的スイッチであるフォトインタラプタや、磁気的スイッチであるリードスイッチ等を使用しても良い。
回転数検出器４０７についてモータの電源の回転することにより発生する発電によるリップルを検出することにより回転数を検出しているが、エンコーダを使用しても良い。
モータ４０９は、モータドライバ４０６との組み合わせで、ＤＣモータの制御をしているが、ブラシレスモータとそれを駆動するモータドライバでもよいし、ステップモータとそれを駆動するモータドライバでも良い。

次に、作用を説明する。
［クリック感の発生作用］
本実施例のダイアルスイッチ２では、スイッチ本体１１から外部に露出しているダイアル部２１の環状部分を手で持って回転させると、ダイアル部２１のリブ２１１が長穴１５に動きを制限されるので、所定の回転方向の角度範囲しか動かないこととなる。このように動いた際には、ダイアル部２１の接点２４とスイッチ本体１１の接点３が接触することにより、モータドライバからモータ４０９に電源供給がされてモータ４０９が駆動する。これによりモータ４０９の出力軸のウォームギア２６が回転し、ギア２７により回転方向を変更し、さらにギヤ部２２５で所定の速度に減速してロータリープレート２２を回転させる。

ロータリープレート２２が回転すると、ロータリープレート２２の穴２２１から外周方向に付勢されて一部突出するボール２２２が、球受け部２３と接触しながら回転し、金属製のボール２２２と樹脂製の突部２３１が軽く衝突する。この衝突による軽い衝撃がスイッチ本体１１を介して操作する人の手に伝わってクリック感となる。
さらに、ダイアル部２１を回転方向に動かした状態を保持すると、ロータリープレート２２がさらに回転し、ボール２２２が突部２３１と衝突後、コイルスプリング２２３を圧縮するように穴２２１に入るようにして、突部２３１を乗り越え、ロータリープレート２２の回転により、さらに突部２３１に衝突する。このように衝突によるクリック感が繰り返され、クリック感と入力操作が連動しているので、操作する人は、ダイアル部２１を複数回転、回転させる入力を行わなくても所定の角度に保持すれば、複数回の入力ができ、それは、クリック感として感じることができる。
また、本実施例では、ロータリープレート２２の回転方向をダイアル部２１の回転操作方向と逆になるようにしている。そのため、得られるクリック感が反力のようになり、より通常のスイッチで得られるクリック感に近くなる。

［マイクロコンピュータにおける処理］

次にマイクロコンピュータ４０５の処理動作を図９に示すフローチャートにより説明する。
まず、電源を投入した時、リセットＳ１００に飛ぶ。

Ｓ１０１では、ポート、タイマー、割り込み関係のレジスタをセットする。

Ｓ１０２では、割込み解除し、許可した割込みを受け付ける。

Ｓ１０３では、外部機器からの通信を受信することによる受信割込みにてセットされる受信終了フラグがセットされているかチェックし、セットされている場合、Ｓ１０４に進み、セットされていなければＳ１０７に進む。

Ｓ１０４では、受信終了フラグをクリアする。

Ｓ１０５では、受信したデータを分析処理する。

Ｓ１０６では、ダイアル部２１の右方向検出スイッチ４１０、左方向検出スイッチ４１１、クリック信号及び故障信号の状態を送信データにセットし、送信割込みを解除し、外部機器へ送信する。

Ｓ１０７では、定時割込みでセットし１ｍｓ経過フラグがセットされているかチェックし、セットされている場合、Ｓ１０８に進み、セットされていなければＳ１０３に戻る。

Ｓ１０８では、１ｍｓ経過フラグをクリアする。

Ｓ１０９では、ダイアル部の右方向検出スイッチ４１０、左方向検出スイッチ４１１、センター検出スイッチ４１２のレベルを取り込み、ＯＮ→ＯＦＦ，ＯＦＦ→ＯＮを検出する。

Ｓ１１０では、回転数検出器４０７にて検出したモータの回転数をインプットキャプチャー入力に入力して、立下りエッジが入ったかチェックし、立下りエッジが入っている場合、立下りエッジ同士の時間を計測して、回転数を求める。

Ｓ１１１では、求めた回転数を元に基準値と比較して結果をＤ／Ａコンバータ４０２に出力して回転数を一定に維持する制御を行う。

Ｓ１１２では、右方向検出スイッチ４１０が、ＯＦＦ→ＯＮした時モータドライバに正転の指令を出力し、左方向検出スイッチ４１１が、ＯＦＦ→ＯＮした時モータドライバ４０３に逆転の指令を出力し、右方向検出スイッチ４１０または，左方向検出スイッチ４１１がＯＮ→ＯＦＦした時、センター検出スイッチ４１２がＯＮした後クリック検出前なら現在回転している方向と逆回転して、センター検出スイッチ４１２がＯＮする迄動作させて停止させ、センター検出スイッチ４１２がＯＮした後クリック検出後なら現在回転している方向と同一回転して、センター検出スイッチ４１２がＯＮする迄動作させて停止させる。

Ｓ１１３では、クリック時の回転数の落ち込みのピークが所定の設定値の範囲外の時、又は定常時のモータ回転数が所定の設定値範囲外の時この状態が所定の時間連続した時異常と判断する。

この後、Ｓ１１３に戻る。

次に図１０に示す割込み処理について説明する。

１ｍｓ間隔の定時割込みが発生した時Ｓ１２０に飛ぶ。

Ｓ１２１では、１ｍｓ経過フラグをセットする。

Ｓ１２２では、割込みより戻る。

電気機器より受信データを受信した時受信割込みが発生し、Ｓ１３０に飛ぶ。

Ｓ１３１では、受信データを取り込み、又、通信エラーが発生していないかチェックし、1フレーム分受信する迄記憶する。

Ｓ１３２では、受信データを1フレーム分受信し、その間通信エラーが無かったかチェックする。

上記条件満足する時Ｓ１３３に進み、満足しない時、Ｓ１３４に進む。

Ｓ１３３で受信終了フラグをセットする。

Ｓ１３４で割込みより戻る。

送信割込みが解除され、送信データが送信終了する時送信割込みが発生し、Ｓ１４０に飛ぶ。

Ｓ１４１では、1フレーム分の送信データを送信したかチェックする。
送信してない時Ｓ１４２に進み、送信した時は、送信割込みを禁止してＳ１４３に進む。

Ｓ１４２で次の送信データを送信する。

Ｓ１４３で割込みより戻る。

定時割込みの時間を１ｍｓとしているが、動作上問題ない時間ならば任意の時間でも良い。
回転数検出のインプットキャプチャー入力について、立下りエッジで行っているが、立ち上がりエッジを使用しても良い。

［クリック検出後に右方向スイッチがＯＮ→ＯＦＦに切り替わった場合］
図１１に示すタイミングチャートで、センター検出スイッチのＯＮ後でクリック検出後に右方向検出スイッチがＯＮ→ＯＦＦに切り替わる状態を説明する。
操作者がジョグダイアルを右方向に回すと、Ｔ１００で右方向検出スイッチ４１０がＯＮする。

右方向検出スイッチ４１０がＯＮすると、モータモード信号１，モータモード信号２をＯＦＦから正転モードにする。

正転モードに入ると、モータ４０９が回りだし、モータ回転数がモータ電源電圧に比例した回転数迄上昇し、ほぼ一定になる。
モータ回転角加速度もモータ４０９が回りだすことにより上昇し、一定の回転数になるに従い下降して０に戻る。

Ｔ１０１にて、プレ−ト内に配置したコイルスプリング２２３・ボール２２２が、相手部材の山を乗越える際に発生する反発力が発生しだし、モータ回転数が低下していく。山を乗り越えた後は、モータ回転数が再度上昇しだし、モータ電源電圧に比例した回転数迄上昇し、ほぼ一定になる。
モータ回転角加速度について、山を乗り越える前は負の回転角加速度となり、山を乗り越えた後は正の回転角加速度となり、回転数が一定に近づくに従い下降して０に戻る。
クリック検出信号は、回転角加速度が負から正に切り替わるタイミングを検出してセットする。

Ｔ１０２にて、ロータリープレート２２が右方向に回転しセンター検出スイッチ用スリット２２４がセンター検出スイッチ２１２の位置に達した時、センター検出スイッチ２１２がＯＮする。
センター検出スイッチ２１２がＯＮすると、クリック検出信号をクリアする。
以降右方向検出スイッチ２１０がＯＮしている間Ｔ１０１からＴ１０２の動作を繰り返す。

Ｔ１０３にて、右方向検出スイッチ２１０がＯＮからＯＦＦする。
右方向検出スイッチ２１０がＯＮからＯＦＦするとロータリープレート２２を戻す動作を開始する。
クリック検出信号がセットされている時は、モータモード信号１，モータモード信号２を正転のままにする。

Ｔ１０４にて、センター検出スイッチ用スリット２２４がセンター検出スイッチ２１２の位置に達した時、センター検出スイッチ２１２がＯＮする。
センター検出スイッチ２１２がＯＮすると、クリック検出信号をクリアしモータを停止する動作を開始する。
モータモード信号１，モータモード信号２を正転からブレーキモードにきりかえる。
モータ回転数が０になったらモータモード信号１，モータモード信号２をブレーキモードからＯＦＦモードに切り替える。

［クリック検出前に右方向スイッチがＯＮ→ＯＦＦに切り替わった場合］
図１２に示すタイミングチャートで、センター検出スイッチのＯＮ後でクリック検出前に右方向検出スイッチがＯＮ→ＯＦＦに切り替わる状態を説明する。

操作者がダイアル部２１を右方向に回すと、Ｔ２００で右方向検出スイッチ４１０がＯＮする。
右方向検出スイッチ４１０がＯＮすると、モータモード信号１，モータモード信号２をＯＦＦから正転モードにする。
正転モードに入ると、モータ４０９が回りだし、モータ回転数がモータ電源電圧に比例した回転数迄上昇し、ほぼ一定になる。
モータ回転角加速度もモータ４０９が回りだすことにより上昇し、一定の回転数になるに従い下降して０に戻る。

Ｔ２０１にて、ロータリープレート２２内にはコイルスプリング２２３・ボール２２２を配置し、相手部材の山を乗越える際に発生する反発力が発生しだし、モータ回転数が低下していく。山を乗り越えた後は、モータ回転数が再度上昇しだし、モータ電源電圧に比例した回転数迄上昇し、ほぼ一定になる。
モータ回転角加速度について、山を乗り越える前は負の回転角加速度となり、山を乗り越えた後は正の回転角加速度となり、回転数が一定に近づくに従い下降して０に戻る。
クリック検出信号は、回転角加速度が負から正に切り替わるタイミングを検出してセットする。

Ｔ２０２にて、ロータリープレート２２が右方向に回転し、センター検出スイッチ用スリットがセンター検出スイッチ２１２の位置に達した時、センター検出スイッチ２１２がＯＮする。
センター検出スイッチ２１２がＯＮすると、クリック検出信号をクリアする。
以降右方向検出スイッチ２１０がＯＮしている間Ｔ２０１からＴ２０２の動作を繰り返す。

Ｔ２０３にて、右方向検出スイッチ２１０がＯＮからＯＦＦする。
右方向検出スイッチ２１０がＯＮからＯＦＦするとロータリープレート２２を戻す動作を開始する。
クリック検出信号がクリアされている時は、モータモード信号１，モータモード信号２を逆転にして戻す動作にする。
その為、先ずブレーキモードにした後、モータ回転数が０になったらモータモード信号１，モータモード信号２をブレーキモードからＯＦＦモードに切り替える。
一定時間経過したらモータモード信号１，モータモード信号２を逆転モードにセットする。

Ｔ２０４にて、モータ４０９が逆転して、センター検出スイッチ用スリット２２４がセンター検出スイッチ２１２の位置に達した時、センター検出スイッチ２１２がＯＮする。
センター検出スイッチ２１２がＯＮすると、クリック検出信号をクリアしモータを停止する動作を開始する。
モータモード信号１，モータモード信号２を正転からブレーキモードに切り替える。
モータ回転数が０になったらモータモード信号１，モータモード信号２をブレーキモードからＯＦＦモードに切り替える。

［信頼性の向上］
〈1〉モータ故障の確実な検出
本実施例では、ステップＳ１１３の故障検出について、ステップＳ１１０で測定した回転数にフィルターをかけ、このフィルターを掛けた回転数と測定した回転数との差を求める。
フィルター回転数は、例えば図１３に示す式でインプットキャプチャー入力毎に求める。
この図１３に示すフィルター回転数を求める演算式は、今回の回転数出力＝前回の回転数出力×１５／１６＋今回の回転数測定値×１／１６となるようにし、回転数の過去の出力に重みを持たせた平均値を求めるようにしている。
第１の条件としてクリック検出時に求めた回転数差が所定の設定値の範囲外の時、プレ−ト内に配置したコイルスプリング２２３・ボール２２２が、突部２３１を乗り越える反発力異常と判断する。
第２の条件としてフィルターを掛けた回転数と基準回転数との差が所定の設定値の範囲外の状態が所定の設定時間以上継続し、この状態が所定の回数現れた時モータの偏芯故障と判断する。
第３の条件としてフィルターを掛けた回転数と基準回転数との差が所定の設定値の範囲外の状態が所定の設定時間以上継続した時モータの故障と判断する。
本設定時間は、第２の条件での所定の設定時間以上である。
このように第１〜第３の条件のように判断を行うことによりクリック感の発生機構部分、及びモータ４０９の故障が確実に検出され、信頼性が向上する。

〈2〉確実な操作入力の検出
ステップＳ１０９の動作上のクリック検出についてロータリープレート２２内に配置したコイルスプリング２２３で付勢したボール２２２が、突部２３１を乗り越える際のモータ回転数の回転角速度の符号変化を検出するため、モータ４０９の回転開始の際の電流増大の影響を受けることなく、モータ回転開始から最初のクリックも正確に検出し、画面のメニュー項目７５と確実に連動し、ダイアルスイッチ機能の信頼性が向上する。

〈3〉故障の際の速やかな対応
ステップＳ１１３でのモータ４０９の故障の際には、上記のように確実に検出されて、マイクロコンピュータ４０５からＩ／Ｆ４０４を介して電気機器４０８に通信によって知らせることができるため、別の手段によるインフォメーションに切替えることが可能となり、ダイアルスイッチ２を使用したシステムの信頼性が向上する。

［操作性の向上］
〈1〉応答遅れの防止
ステップＳ１１１，Ｓ１１２の処理において、クリック感発生終了後のロータリープレート２２の戻りは、上記及び図１１、図１２に示すように正確なクリック検出がされるため、クリック前は逆転モード、クリック後には正転モードで確実に中立位置に戻るようになる。そのため、定常的に、クリック発生までにかかる時間は一定化するため、操作入力に対する応答遅れがなく操作性が向上する。

〈2〉モータ回転数の一定
ステップＳ１１１の処理のモータ回転数の制御について、回転開始より一定時間経過後で、モータモード信号１，モータモード信号２が正転モード又は，逆転モードの時回転数と基準回転数との差を求め、この差と所定の係数を乗算し、さらに前回のＤ／Ａコンバータ出力値を加算した結果をＤ／Ａコンバータ４０２にセットし、回転数が一定になる様に制御する。これにより、応答性が一定化し、応答遅れを生じにくくなるため、さらに操作性が向上する。
計算例として、Ｄ／Ａ出力値＝前回のＤ／Ａコンバータ出力値＋所定の係数×（測定回転数−基準回転数）を挙げておく。

次に、効果を説明する。
実施例のダイアルスイッチにあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。

(1)回転方向への操作を行って入力するダイアルスイッチ２において、所定の範囲で回転させるダイアル部２１をスイッチ本体１１に回転自在に設け、ダイアル部２１を回転させるとモータ４０９の作動でクリック感を発生させるコイルスプリング２２３で圧縮したボール２２２を備えたロータリープレート２２と突部２３１を設け、モータの回転数を検知する回転数検出器４０７とモータ４０９の故障を判断するマイクロコンピュータ４０２を設けたため、モータの故障を確実に検出でき、故障に対応するインフォメーション等を速やかに行うことができ、信頼性の高いダイアルスイッチにすることができる。

(2)電気的触感発生手段が、モータ４０９の駆動をギア２７、ギア部２２５で減速して回転させるロータリープレート２２を設け、ロータリープレート２２に対向して突部２３１を設け、ロータリープレート２２に突部２３１に当接して乗り越えるコイルスプリング２２３で付勢されたボール２２２を設けてボール２２２が突部２３１に当接して乗り越えることでクリック感を発生させるようにし、ボール２２２が突部２３１を乗り越える際に発生するモータの回転角加速度の符号反転からスイッチ入力したクリック検出を行うマイクロコンピュータ４０５を設け、画面のメニュー項目７５がクリック検出に同期して移動選択されるようにクリック信号をＩ／Ｆ４０４を介して電気機器４０８に出力するため、確実にモータの回転数を検出でき、確実に画面と連動した操作が行えるようにする。

(3)ロータリープレート２２が中立位置にあることを検知するセンター検出スイッチ２１２を設け、クリック感発生後の非入力時にはセンター検出スイッチ２１２で検知する中立位置にロータリープレート２２を戻すようにしたため、確実に中立位置にロータリープレート２２を戻すことができ、次の回転の際の応答遅れを生じないようにして安定したスイッチを入力した触感を提供できるようにする。

(4)故障検知手段のモータ４０９の回転数の検知が、モータ４０９の所定の回転数維持に用いられるようにフィードバックするようにしたため、応答ずれが生じないようにモータの回転数が維持されるようにでき、さらに安定したクリック感にできる。

(5)故障検知手段がモータ４０９の故障を検知すると、マイクロコンピュータがモータ４０９の駆動を停止するとともにＩ／Ｆ４０４を介して外部機器である電気機器４０８に故障検出信号を出力するため、信頼性を向上させることができる。

以上、本発明のダイアルスイッチを実施例に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
故障検知手段は、モータの回転数の値が所定の範囲をはずれたり、所定の範囲をはずれることが所定の回数発生すると故障と検知してもよく、また、所定の範囲をはずれる時間が所定時間に達すると故障と判断するようにしてもよく、モータの回転数から検知するものであれば、どのように判断してもよく、通常の作動に影響を与えず、誤判断の少ないものが望ましい。また、回転数範囲の所定値や所定時間は、正常な作動の範囲に余裕を持たせた値にするのが好ましい。
また、本実施例では、「操作した触感」としてクリック感を用いているが、クリック感とは異なる触感を用いるようにしてもよい。

実施例のダイアルスイッチを用いたマルチファンクションスイッチの平面図である。 実施例のダイアルスイッチを用いたマルチファンクションスイッチの側面図である。 実施例のダイアルスイッチを用いたマルチファンクションスイッチの説明断面図である。 図２のＡ−Ａ断面図である。 図２のＨ視図である。 実施例のダイアルスイッチの説明図である。 実施例のダイアルスイッチを用いたマルチファンクションスイッチの操作画面を示す図である。 実施例のダイアルスイッチの回路構成を示すブロック図である。 実施例のダイアルスイッチのマイクロコンピュータにおける処理の流れを示すフローチャート図である。 実施例のダイアルスイッチのマイクロコンピュータにおける割り込み処理の流れを示すフローチャート図である。 実施例のダイアルスイッチにおけるセンター検出スイッチのＯＮ後でクリック検出後に右方向検出スイッチがＯＮ→ＯＦＦに切り替わる状態を示すタイミングチャート図である。 実施例のダイアルスイッチにおけるセンター検出スイッチのＯＮ後でクリック検出前に右方向検出スイッチがＯＮ→ＯＦＦに切り替わる状態を示すタイミングチャート図である。 実施例のダイアルスイッチにおいて検知した回転数の処理を示す制御図である。 センター検出スイッチ用スリットを設けたロータリープレートの構造図である。

符号の説明

１ マルチファンクションスイッチ
１１ スイッチ本体
１５ 長穴
１６ リターンスプリング
２ ダイアルスイッチ
２１ ダイアル部
２１１ リブ
２２ ロータリープレート
２２１ （ロータリープレートの）穴
２２２ ボール
２２３ コイルスプリング
２２４ センター検出スイッチ用スリット
２２５ ギア部
２３ 球受け部
２３１ 突部
２４ 接点
２６ ウォームギア
２７ ギア
３ 接点
７１ （画面に表示される）メニュー画面
７２ （画面に表示される）メニュー画面
７３ （画面に表示される）メニュー画面
７４ ナビゲーション画面
７５ （画面中の）メニュー項目
４００ バッテリ
４０１ 電源回路
４０２ Ｄ／Ａコンバータ
４０３ 電力増幅器
４０４ （電気機器との）Ｉ／Ｆ
４０５ マイクロコンピュータ
４０６ モータドライバ
４０７ 回転数検出器
４０８ 電気機器
４０９ モータ
４１０ 右方向検出スイッチ
４１１ 左方向検出スイッチ
４１２ センター検出スイッチ

Claims (5)

1. 回転方向への操作を行って入力するダイアルスイッチにおいて、
   所定の範囲で回転させるダイアル部をスイッチ本体に回転自在に設け、同ダイアル部を回転させるとモータの作動でスイッチが入力した触感を発生させる電気的触感発生手段を設け、モータの回転数を検知してモータの故障を判断する故障検知手段を設けたことを特徴とするダイアルスイッチ。
2. 請求項１に記載されたダイアルスイッチにおいて、
   電気的触感発生手段が、モータの駆動をギア減速して回転させるロータリープレートを設け、同ロータリープレートに対向して突形状の山部を設け、前記ロータリープレートに前記山部に当接して乗り越える乗り越え部を設けて同乗り越え部が前記山部に当接して乗り越えることでスイッチが入力した触感を発生させるようにし、
   乗り越え部が山部を乗り越える際に発生するモータの回転角加速度の符号反転からスイッチ入力した触感の発生を検知する触感検出手段を設け、
   画面のメニュー項目が電気的触感発生手段のスイッチが入力した触感に同期して移動選択されるように操作入力信号を出力することを特徴とするダイアルスイッチ。
3. 請求項２に記載されたダイアルスイッチにおいて、
   ロータリープレートが中立位置にあることを検知するセンター検出スイッチを設け、入力した触感発生後の非入力時にはセンター検出スイッチで検知する中立位置にロータリープレートを戻すようにしたことを特徴とするダイアルスイッチ。
4. 請求項１〜請求項３に記載されたダイアルスイッチにおいて、
   故障検知手段のモータの回転数の検知が、モータの所定の回転数維持に用いられるようにフィードバックするようにしたことを特徴とするダイアルスイッチ。
5. 請求項１〜請求項４に記載されたダイアルスイッチにおいて、
   故障検知手段がモータの故障を検知すると、モータの駆動を停止するとともに外部機器に故障検出信号を出力することを特徴とするダイアルスイッチ。

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