JP2005310650A - スイッチ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スイッチの配列変更に伴ってスイッチを容易に取り付け及び交換する。
【解決手段】スイッチ制御ユニット３から複数のスイッチ１ａ〜１ｅに誘導給電を行うとともにその電磁界に変調を行って無線通信する。配線を省略し、スイッチ１ａ〜１ｅの取り付け及び交換が容易になる。スイッチ制御ユニット３のアンテナ２３を構成する電線２３ａを、全てのスイッチ１ａ〜１ｅの全周で巻回し、且つ隣り合ったスイッチ１ａ〜１ｅを跨る場合に必ずスイッチ１ａ〜１ｅ同士の間の間隙１６ａ〜１６ｄを通過するように配策する。電線２３ａの全長に亘って各スイッチ１ａ〜１ｅ内部のコイル１５との離間距離を短くでき、誘導給電及び通信を効率化する。
【選択図】図１

Description

本発明は、スイッチ装置及びそれに関連する技術に関するものである。

近年、電子制御技術の進展に伴い、様々な機能の車載電子ユニットが自動車に搭載され、それらのスイッチ操作を車室内前方のインストルメント・パネルに設置したスイッチユニットで集中的に行うことが多い。

このスイッチユニットは、基板上に複数のスイッチが配列され、各スイッチのオン／オフの状態をＣＰＵ等で判断し、その判断結果に基づいてＣＰＵが発行したコマンドを、車載ＬＡＮを通じて、車載空気調和機（エアコン）や車載オーディオ機器等の各負荷ユニットに送信する。

ところで、自動車には、基本的な負荷ユニットの他に、ＥＴＣユニットや車外撮像用のカメラ等、ユーザーの選択によりオプションとして任意的に設置されるオプション負荷ユニットが存在する。そして、これらのオプション負荷ユニットについても、各種のスイッチが集中的に配列されたスイッチユニットで操作したいという要望がある。

しかしながら、オプション負荷ユニット用のスイッチ等は、各スイッチの配列変更やバリエーションの設計が行われるため、納車前の取付作業において、できるだけ容易に取り付け及び交換が行えることが望ましい。

そこで、本発明の課題は、各スイッチの配列変更に伴うスイッチの取り付け及び交換が容易なスイッチ装置を提供することにある。

上記課題を解決すべく、請求項１に記載の発明は、自動車において所定の負荷ユニットをスイッチ操作するスイッチ装置であって、負荷ユニットのスイッチ操作を行う複数のスイッチと、前記負荷ユニットと通信を行うとともに前記各スイッチに対して誘導給電を行うとともに当該誘導給電の電磁界に変調を行い近距離無線通信を行うことで前記スイッチ操作の状況が入力されるスイッチ制御ユニットとを備え、前記スイッチ制御ユニットは、１本の電線が全ての前記スイッチの全周に順次巻回されてなるアンテナを有するものである。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のスイッチ装置であって、前記アンテナを構成する前記電線は、互いに隣り合ったスイッチを跨る部分で、そのスイッチ同士の間の間隙を通過するように配策されたものである。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載のスイッチ装置であって、前記スイッチは、前記スイッチボックスに着脱自在に取り付けられ、前記アンテナは、前記スイッチボックスのスイッチ取り付け部の全周に前記電線を巻回配置して構成されたものである。

請求項４に記載の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のスイッチ装置であって、前記スイッチは、当該スイッチ自身を識別するための識別情報を予め保有するものである。

請求項１に記載の発明のスイッチ装置は、複数のスイッチとスイッチ制御ユニットとの間で無線通信によりスイッチ操作の情報等を送受信できるので、スイッチとスイッチ制御ユニットとの間の配線を省略することができる。したがって、各スイッチの配列変更に伴うスイッチの取り付け及び交換を容易に行うことができる。

そして、請求項１に記載の発明のスイッチ装置は、スイッチ制御ユニットのアンテナを構成する電線が、全てのスイッチの全周で巻回され、特に、請求項２に記載の発明のスイッチ装置は、隣り合ったスイッチを跨る場合に、必ず、そのスイッチ同士の間の間隙を通過するように配策されているので、この電線の全長に亘って各スイッチとの離間距離を短く設定することが可能となる。したがって、この電線で構成されるアンテナと各スイッチとの間で、誘導給電及び通信の効率化を図ることができる。

請求項３に記載の発明のスイッチ装置は、スイッチがスイッチボックスに着脱自在に取り付けられ、アンテナがスイッチボックスのスイッチ取り付け部の全周に前記電線を巻回配置して構成されるので、各スイッチをスイッチボックス２に着脱自在に取り付けるだけで、そのスイッチの全周にアンテナを近接して巻回した状態となり、スイッチとアンテナとの磁気的な結合を容易に実現できる。

請求項４に記載の発明のスイッチ装置は、スイッチに、そのスイッチ自身を識別するための識別情報を予め保有させているので、スイッチの交換時にスイッチ制御ユニット側で特別の調整作業を行わなくても、スイッチ制御ユニットでどのスイッチが操作されたかを正確に判断できる。

＜構成＞
図１は本発明の一の実施形態に係るスイッチ装置の各スイッチ１ａ〜１ｅとスイッチ制御ユニット３のアンテナ２３との位置関係を示す模式図、図２はこのスイッチ装置を示すブロック図である。

このスイッチ装置は、例えば自動車内前方のインストルメント・パネルに設置されて、自動車に搭載された個々の負荷ユニットを操作する際に使用されるもので、図１及び図２の如く、各負荷ユニットのスイッチ操作を行う複数（５個）のスイッチ１ａ〜１ｅを備えたスイッチボックス２と、このスイッチ１ａ〜１ｅとの間で所定の近距離無線通信を行って当該各スイッチ１ａ〜１ｅでの操作を認識するスイッチ制御ユニット３とを備える。

スイッチボックス２の各スイッチ１ａ〜１ｅは、小型且つ軽量のバッテリレス通信機としてＲＦＩＤ（Radio Frequency-Identification：電波方式認識）により無電源で無線通信を行うもので、図２の如く、押し操作等の機械的操作を電気信号に変換するスイッチ機構１１と、ＲＦ回路１３ａ，ＣＰＵ１３ｂ及び不揮発性記憶装置（ＲＯＭ）１３ｃ等がシングルチップ化された通信制御可能なＩＣチップ１３と、フェライトコアが使用された内部アンテナとしてのコイル１５と、夜間等の暗状態等においてユーザー（乗員）がスイッチ操作の状況を表示するための発光表示用のＬＥＤ（表示部）１７とを備えており、これら複数のスイッチ１ａ〜１ｅが、図１の如く、所定のフレーム１６内に、所定の間隙１６ａ〜１６ｄを隔てるようにして、例えば一列に配列されて、スイッチボックス２が構成される。このフレーム１６には、各スイッチ１ａ〜１ｅを挿入するための挿入孔（スイッチ取付部）１６ｈが形成されており、この挿入孔１６ｈに各スイッチ１ａ〜１ｅが挿入される。これにより、スイッチ１ａ〜１ｅは、スイッチボックス２のフレーム１６に対して着脱自在とされるとともに、予めフレーム１６の挿入孔１６ｈの全周に巻回されたアンテナ２３に近接した状態で磁気的な結合が可能となる。

そして、この各スイッチ１ａ〜１ｅは、スイッチ制御ユニット３から与えられる質問電波をコイル１５で受信したときに、当該質問電波を電気エネルギーとして使用し、スイッチ機構１１でスイッチ操作された操作状況を応答電波としてスイッチ制御ユニット３に返信するように構成されている。

また、ＩＣチップ１３の不揮発性記憶装置（ＲＯＭ）１３ｃ内には、個々のスイッチ１ａ〜１ｅを互いに識別するためのＩＤコード（識別情報）が予め格納されており、このＩＤコードがスイッチ制御ユニット３に伝達されることで、スイッチ制御ユニット３側でいずれのスイッチ１ａ〜１ｅがスイッチ操作されたかを識別認識することが可能となっている。

さらに、ＩＣチップ１３は、スイッチ制御ユニット３から伝達された信号に基づいてＬＥＤ１７の点消灯を制御する機能を有している。

尚、上述のように、各スイッチ１ａ〜１ｅとスイッチ制御ユニット３との間で、ＲＦＩＤにより無電源で無線通信を行う場合、誘導給電できる距離に限界があり、具体的には、各スイッチ１ａ〜１ｅとスイッチ制御ユニット３との間での無線通信距離が、例えば約２００〜３００ｍｍ程度に限定されるものである。

スイッチ制御ユニット３は、図２に示されるように、複数のスイッチ１ａ〜１ｅを識別しながら無線通信を行うとともに、スイッチ１ａ〜１ｅからの信号に基づいて車載ＬＡＮ５に接続された車載空気調和機（車載エアコン）や車載オーディオ装置等の所定の各種電子ユニット７に制御信号を送信するもので、各スイッチ１ａ〜１ｅのコイル１５との間で近距離無線電波での通信を行うアンテナ２３と、このアンテナ２３を通じてスイッチ１ａ〜１ｅのＩＣチップ１３からの情報の読み取りを行うとともに各種電子ユニット７との間の通信を制御する制御部２７とを備える。

アンテナ２３は、図１の如く、１本の電線２３ａが、各スイッチ１ａ〜１ｅの全周に亘ってコイル状に周回されるよう配策されている。

具体的には、電線２３ａがフレーム１６の所定の挿通孔２９に貫通されて、第１のスイッチ１ａの周囲で１回または複数回だけ巻回された後、この第１のスイッチ１ａと第２のスイッチ１ｂの間の間隙１６ａを縫うように通過される。この間隙１６ａを通過した電線２３ａは、第２のスイッチ１ｂの周囲で１回または複数回だけ巻回された後、この第２のスイッチ１ｂと第３のスイッチ１ｃの間の間隙１６ｂを縫うように通過される。さらに、この間隙１６ｂを通過した電線２３ａは、第３のスイッチ１ｃ及び第４のスイッチ１ｄの周囲で、第２のスイッチ１ｂと同様に巻回され、さらに第５のスイッチ１ｅで複数回だけ巻回された後、再び、第４のスイッチ１ｄの周囲、第３のスイッチ１ｃの周囲及び第２のスイッチ１ｂの周囲と順次巻回されて、さらに第１のスイッチ１ａの周囲で巻回されて、フレーム１６の所定の挿通孔２９を通過して当該フレーム１６の外部に引き出される。

ここで、アンテナ２３を構成する電線２３ａが、隣り合ったスイッチ１ａ〜１ｅを跨る場合は、必ず、そのスイッチ１ａ〜１ｅ同士の間の間隙１６ａ〜１６ｄを通過するように配策される。これにより、フレーム１６内に配策された電線２３ａの殆どの部分が、いずれかのスイッチ１ａ〜１ｅの周囲にほぼ接するようにして巻回されていることになる。したがって、例えば図３に示した比較例のように、電線２３ａを単純な環形状に巻回す場合に比べて、電線２３ａの全長に亘って各スイッチ１ａ〜１ｅ内部のコイル１５との離間距離を短く設定することが可能となり、電線２３ａで構成されるアンテナ２３で発生した電磁界が各スイッチ１ａ〜１ｅに強く作用することになり、各スイッチ１ａ〜１ｅに対する誘導給電を効率化できるとともに、各スイッチ１ａ〜１ｅのコイル１５から与えられる応答電波が微弱であっても、この応答電波を支障無くスイッチ制御ユニット３側で受信できる構成となっている。

尚、図１中の符号３１は液晶表示パネル等の表示装置、符号３３は他の電子回路を示している。

＜動作＞
上記構成のスイッチ装置において、スイッチ制御ユニット３の制御部２７は、スイッチ１ａ〜１ｅに対する質問信号に係る電流をアンテナ２３を通じて所定の時間間隔毎（例えば数秒毎）に繰り返し供給する。

そうすると、アンテナ２３は、電線２３ａに流された電流を電磁界に変換し、この電磁界（質問電波）を全スイッチ１ａ〜１ｅに向けて繰り返し発信する。

各スイッチ１ａ〜１ｅのコイル１５では、それぞれがアンテナ２３から与えられる質問電波に応じて起電力が発生し、この起電力を電源としてＩＣチップ１３に供給する。

このとき、アンテナ２３を構成する電線２３ａが、全てのスイッチ１ａ〜１ｅの全周で巻回されており、特に、隣り合ったスイッチ１ａ〜１ｅを跨る場合に、必ず、そのスイッチ１ａ〜１ｅ同士の間の間隙１６ａ〜１６ｄを通過するように配策されているので、電線２３ａで構成されるアンテナ２３で発生した電磁界が各スイッチ１ａ〜１ｅに強く作用することになる。したがって、各スイッチ１ａ〜１ｅに対する誘導給電が効率的に実行される。

そして、各スイッチ１ａ〜１ｅのＩＣチップ１３においては、コイル１５から与えられた起電力を電源として、スイッチ機構１１のオンオフ情報を取得し、このオンオフ情報を、スイッチ１ａ〜１ｅの操作があるたびに不揮発性記憶装置（ＲＯＭ）１３ｃに格納する。そして、不揮発性記憶装置（ＲＯＭ）１３ｃ内のオンオフ情報と、当該不揮発性記憶装置１３ｃ内に予め格納されたＩＤコードとともに、応答電波としてスイッチ１ａ〜１ｅのオンオフ状況をコイル１５を通じてスイッチ制御ユニット３のアンテナ２３に送信する。

この際、ユーザーがスイッチ１ａ〜１ｅのスイッチ機構１１について操作を行っていないときには、スイッチ機構１１がオフとなり、そのスイッチ機構１１では通電が行われないことから、その旨の情報をコイル１５から応答電波としてスイッチ制御ユニット３のアンテナ２３に送信するよう制御する。

逆に、ユーザーが所望のスイッチ１ａ〜１ｅのスイッチ機構１１について押し操作等の所定のスイッチ操作を行うと、スイッチ機構１１がオンとなり、そのスイッチ機構１１に通電が行われて、その旨の情報をコイル１５から応答電波としてスイッチ制御ユニット３のアンテナ２３に送信するよう制御する。

このときも、アンテナ２３を構成する電線２３ａが、全てのスイッチ１ａ〜１ｅの全周で巻回されており、特に、隣り合ったスイッチ１ａ〜１ｅを跨る場合に、必ず、そのスイッチ１ａ〜１ｅ同士の間の間隙１６ａ〜１６ｄを通過するように配策されているので、各スイッチ１ａ〜１ｅのコイル１５から与えられる応答電波が微弱であっても、この応答電波である電磁界を、電線２３ａで構成されるアンテナ２３が容易に感応する。したがって、各スイッチ１ａ〜１ｅからの応答電波を支障無くスイッチ制御ユニット３で受信できる。

しかる後、スイッチ制御ユニット３は、各スイッチ１ａ〜１ｅからアンテナ２３を通じて返信された応答情報に基づいて、各種電子ユニット７に対する制御信号を車載ＬＡＮ５を通じて送信する。各種電子ユニット７では、スイッチ制御ユニット３から車載ＬＡＮ５を通じて与えられた制御信号に応じて、その各種電子ユニット７自身の駆動が行われる。

このように、複数のスイッチ１ａ〜１ｅとスイッチ制御ユニット３との間で無線通信によりスイッチ操作の情報等を送受信できるので、スイッチ１ａ〜１ｅとスイッチ制御ユニット３との間の配線を省略することができる。

したがって、各スイッチ１ａ〜１ｅの配列を変更したい場合や、車種及び車格等によって各スイッチ１ａ〜１ｅの配列のバリエーションを設計する場合に、スイッチ１ａ〜１ｅとスイッチ制御ユニット３との間の無線通信距離をＲＦＩＤに適した距離に設定するだけで、スイッチ１ａ〜１ｅの配列の変更やバリエーションの設計を容易に行うことができ、これらに伴うスイッチ１ａ〜１ｅの取り付け及び交換が容易となる。

そして、アンテナ２３を構成する電線２３ａが、全てのスイッチ１ａ〜１ｅの全周で巻回されており、特に、隣り合ったスイッチ１ａ〜１ｅを跨る場合に、必ず、そのスイッチ１ａ〜１ｅ同士の間の間隙１６ａ〜１６ｄを通過するように配策されているので、フレーム１６内に配策された電線２３ａの殆どの部分が、いずれかのスイッチ１ａ〜１ｅの周囲にほぼ接するようにして巻回された状態となり、例えば図３のように、電線２３ａを単純な環形状に巻回す場合に比べて、電線２３ａの全長に亘って各スイッチ１ａ〜１ｅ内部のコイル１５との離間距離を短く設定することが可能となる。したがって、この電線２３ａで構成されるアンテナ２３と各スイッチ１ａ〜１ｅのコイル１５との間で、誘導給電及び通信の効率化を図ることができる。

また、各スイッチ１ａ〜１ｅ内の不揮発性記憶装置（ＲＯＭ）１３ｃ内に、個々のスイッチ１ａ〜１ｅを互いに識別するためのＩＤコード（識別情報）を予め格納しておき、このＩＤコードがスイッチ制御ユニット３に伝達されることで、スイッチ制御ユニット３側でいずれのスイッチ１ａ〜１ｅがスイッチ操作されたかを識別認識できるようになっているので、スイッチ１ａ〜１ｅの交換時にスイッチ制御ユニット３側で特別の調整作業を行わなくても、スイッチ制御ユニット３側でどのスイッチ１ａ〜１ｅが操作されたかを正確に判断できる。

しかも、各スイッチ１ａ〜１ｅがフレーム１６に対して着脱自在となっていることから、スイッチボックス２におけるスイッチ１ａ〜１ｅの交換が容易である。

尚、上記実施形態では、各スイッチ１ａ〜１ｅを自動車内のインストルメント・パネルに設置する例を説明したが、各スイッチ１ａ〜１ｅを例えばステアリング等の他の部位に設置してもよい。

本発明の一の実施形態に係るスイッチ装置の各スイッチ１ａ〜１ｅとスイッチ制御ユニット３のアンテナ２３との位置関係を示す模式図である。 本発明の一の実施形態に係るスイッチ装置を示すブロック図である。 比較例に係るスイッチ装置の各スイッチとスイッチ制御ユニットのアンテナとの位置関係を示す模式図である。

符号の説明

１ａ〜１ｅ スイッチ
３ スイッチ制御ユニット
５ 車載ＬＡＮ
７ 各種電子ユニット
１１ スイッチ機構
１３ ＩＣチップ
１３ａ ＲＦ回路
１３ｂ ＣＰＵ
１３ｃ ＲＯＭ
１５ コイル
１６ フレーム
１６ａ〜１６ｄ 間隙
１７ ＬＥＤ
２３ アンテナ
２３ａ 電線
２７ 制御部
２９ 挿通孔

Claims (4)

1. 所定の負荷ユニットをスイッチ操作するスイッチ装置であって、
   負荷ユニットのスイッチ操作を行う少なくとも一つのスイッチが設けられたスイッチボックスと、
   前記負荷ユニットと通信を行うとともに前記スイッチに対して誘導給電を行うとともに当該誘導給電の電磁界に変調を行い近距離無線通信を行うことで前記スイッチ操作の状況が入力されるスイッチ制御ユニットと
   を備え、
   前記スイッチ制御ユニットは、前記スイッチボックス内に電線が前記スイッチの全周に巻回配置されてなるアンテナを有する、スイッチ装置。
2. 請求項１に記載のスイッチ装置であって、
   前記スイッチが複数設けられ、
   前記アンテナは、一本の前記電線が全ての前記スイッチの全周に順次巻回配置されるとともに、互いに隣り合ったスイッチを跨る部分で、そのスイッチ同士の間の間隙を通過するように配策された、スイッチ装置。
3. 請求項１または請求項２に記載のスイッチ装置であって、
   前記スイッチは、前記スイッチボックスに着脱自在に取り付けられ、
   前記アンテナは、前記スイッチボックスのスイッチ取り付け部の全周に前記電線を巻回配置して構成された、スイッチ装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のスイッチ装置であって、
   前記スイッチは、当該スイッチ自身を識別するための識別情報を予め保有する、スイッチ装置。

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