JP2017088105A - スイッチ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ステアリング内に追加のスペースを必要とすることなく、検出できるスイッチ操作の数を増やすことができるスイッチ装置を提供する。【解決手段】スイッチ装置２０Ａは、複数のスイッチ構造５０Ａ〜５０Ｄと、非検出状態値と接近状態値との間に設定される第１の閾値Ｔ1に基づいて運転者の指がスイッチ構造５０Ａ〜５０Ｄに近接したか否かを判断する近接判断部と、接近状態値と押込接触状態値との間に設定される第２の閾値Ｔ2に基づいて押圧スイッチ操作がなされたことを検出する押圧スイッチ操作検出部と、近接判断部の判断結果に基づいてスライドスイッチ操作がなされたことを検出するスライドスイッチ操作検出部とを備える。スイッチ構造５０Ａ〜５０Ｄは、その少なくとも一部が固定電極５１Ａ〜５１Ｄに対して近接又は離間できるような可撓性を有する可撓性電極５６Ａ〜５６Ｄを含んでいる。【選択図】図３

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に実装可能なスイッチ装置に関するものである。

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。これに伴い、車両の操舵を行うステアリングにもこれらの電子デバイスを操作及び制御するスイッチを設けることが多くなっている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、従来からステアリングに設けられているスイッチは機械式のオン／オフスイッチであるため、電子デバイスの１つの機能のオン／オフ操作に対して１つのスイッチが必要となる。したがって、電子デバイスの数及びその機能の数が増えるに伴って、それと同じだけのスイッチを追加する必要が生じる。しかしながら、ステアリングにはエアバッグ装置が実装されることなどもあって、スイッチを配置できるスペースが限られている。したがって、自動車の多機能化に伴って、ステアリング内に追加のスペースを必要とすることなく、より多くのスイッチ操作を検出可能なスイッチ装置が必要とされている。

特開２００５−１３８７８７号公報

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、ステアリング内に追加のスペースを必要とすることなく、検出できるスイッチ操作の数を増やす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。

本発明の一態様によれば、ステアリング内に追加のスペースを必要とすることなく、検出できるスイッチ操作の数を増やす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、自動車のステアリングに配置される絶縁基板と、上記絶縁基板上に設けられる複数のスイッチ構造と、上記複数のスイッチ構造に対応して設けられる近接判断部であって、検出対象が上記スイッチ構造に近接したか否かを判断する近接判断部と、上記複数のスイッチ構造に対応して設けられる第１のスイッチ操作検出部であって、上記スイッチ構造に対して上記検出対象による押圧スイッチ操作がなされたことを検出する第１のスイッチ操作検出部と、上記複数のスイッチ構造の上記近接判断部における判断結果に基づいて、上記複数のスイッチ構造に対して上記検出対象によるスライドスイッチ操作がなされたことを検出する第２のスイッチ操作検出部とを備える。上記複数のスイッチ構造のそれぞれは、上記絶縁基板上に配置される固定電極と、その少なくとも一部が上記固定電極に対して近接又は離間できるような可撓性を有する可撓性電極とを含んでいる。上記近接判断部のそれぞれは、上記検出対象が上記可撓性電極の静電容量に影響を及ぼしていない非検出状態において上記可撓性電極で検出される静電容量である非検出状態値と、上記検出対象が上記非検出状態よりも上記可撓性電極に接近した接近状態において上記可撓性電極で検出される静電容量である接近状態値との間に設定される第１の閾値に基づいて、上記検出対象が上記スイッチ構造に近接したか否かを判断するように構成されている。

このような構成により、スイッチ構造の数に相当する数の押圧スイッチ操作に加えて、１以上のスライドスイッチ操作を検出することができるので、必要とするスペースを同一にしたまま、検出できるスイッチ操作の数を増やすことができる。

上記複数のスイッチ構造のそれぞれは、上記固定電極を被覆して上記可撓性電極が上記固定電極と電気的に接続されることを防止する絶縁部をさらに含んでいてもよく、上記第１のスイッチ操作検出部のそれぞれは、上記接近状態値と、上記可撓性電極が上記絶縁部に接触する押込接触状態において上記可撓性電極で検出される静電容量である押込接触状態値との間に設定される第２の閾値に基づいて、上記スイッチ構造に対して上記検出対象による押圧スイッチ操作がなされたことを検出するように構成されていてもよい。

このような構成により、複数のスイッチ構造のそれぞれの可撓性電極の静電容量が２段階で変化することを利用してスイッチ操作を検出することができる。すなわち、複数のスイッチ構造の可撓性電極の静電容量の第１段階の変化（第１の閾値）に基づいて複数のスイッチ構造に対する１以上のスライドスイッチ操作を検出することができるとともに、複数のスイッチ構造の可撓性電極の静電容量の第２段階の変化（第２の閾値）に基づいてそれぞれのスイッチ構造に対する押圧スイッチ操作を検出することができる。したがって、スイッチ構造の数に相当する数の押圧スイッチ操作に加えて、１以上のスライドスイッチ操作を検出することができるので、必要とするスペースを同一にしたまま、検出できるスイッチ操作の数を増やすことができる。

上記第２のスイッチ操作検出部は、上記複数のスイッチ構造における上記近接判断部が近接を判断した順序に基づいて、上記複数のスイッチ構造に対して上記検出対象によるスライドスイッチ操作がなされたことを検出することが好ましい。この場合において、上記第２のスイッチ操作検出部は、所定の時間間隔内に上記複数のスイッチ構造における上記近接判断部が近接を判断した場合に、上記複数のスイッチ構造に対して上記検出対象によるスライドスイッチ操作がなされたことを検出することが好ましい。

上記可撓性電極は、上記絶縁基板から凸状に突出するドーム型の外形を有していることが好ましい。このような可撓性電極を用いることにより、可撓性電圧を押圧する運転者にクリック感を与えることができる。

スライドスイッチ操作の検出精度を高める観点から、上記複数のスイッチ構造は、一列に配置される３つ以上のスイッチ構造を含んでいることが好ましい。

運転者が把持するリムに上記複数のスイッチ構造を実装することができる。

本発明によれば、スイッチ構造の数に相当する数の押圧スイッチ操作に加えて、１以上のスライドスイッチ操作を検出することができるので、必要とするスペースを同一にしたまま、検出できるスイッチ操作の数を増やすことができる。

また、本発明によれば、複数のスイッチ構造のそれぞれの可撓性電極の静電容量が２段階で変化することを利用してスイッチ操作を検出することができる。すなわち、複数のスイッチ構造の可撓性電極の静電容量の第１段階の変化（第１の閾値）に基づいて複数のスイッチ構造に対する１以上のスライドスイッチ操作を検出することができるとともに、複数のスイッチ構造の可撓性電極の静電容量の第２段階の変化（第２の閾値）に基づいてそれぞれのスイッチ構造に対する押圧スイッチ操作を検出することができる。したがって、スイッチ構造の数に相当する数の押圧スイッチ操作に加えて、１以上のスライドスイッチ操作を検出することができるので、必要とするスペースを同一にしたまま、検出できるスイッチ操作の数を増やすことができる。

図１は、本発明の一実施形態におけるステアリングの構成を模式的に示す図である。 図２は、図１に示すステアリングの右側面図であり、ステアリングに実装されるセンサ部が被覆される前の状態を模式的に示している。 図３は、図２に示すセンサ部のＡ−Ａ線断面図である。 図４は、図３に示すセンサ部のスイッチ構造の１つを拡大して示す図である。 図５は、図４の右側面図であって、図４からスキン及び被覆シートを取り除いた状態を示している。 図６は、図５から可撓性電極を取り除いた状態を示す図である。 図７は、図４に示すスイッチ構造の可撓性電極が絶縁部に接触した状態を示す図である。 図８は、図１に示すスイッチ装置の回路構成を模式的に示す図である。 図９は、図１に示すスイッチ装置の静電容量モニタ部によって検出される可撓性電極の静電容量の時間的変化を例示的に示すグラフである。 図１０Ａは、図５に示すスイッチ構造の作用を説明するための図である。 図１０Ｂは、図５に示すスイッチ構造の作用を説明するための図である。 図１０Ｃは、図５に示すスイッチ構造の作用を説明するための図である。 図１１は、図４に示すスイッチ構造に運転者の指が近接した状態を示す図である。 図１２は、運転者の指が図３に示すスイッチ装置のセンサ部上をスライドしている状態を示す図である。 図１３は、図８に示すスイッチ装置の静電容量モニタ部により検出される静電容量の時間的変化の一例を示すタイミングチャートである。 図１４は、図８に示すスイッチ装置の静電容量モニタ部により検出される静電容量の時間的変化の他の例を示すタイミングチャートである。

以下、本発明に係るステアリングの実施形態について図１から図１４を参照して詳細に説明する。なお、図１から図１４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１４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。

図１は本発明の一実施形態におけるステアリング１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１は、運転者が操舵時に把持する円環状のリム１００と、リム１００の中央に配置されるボス２００と、ボス２００からリム１００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１００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。

図１に示すように、ステアリング１の右側にはスイッチ装置１０Ａが実装されており、左側にはスイッチ装置１０Ｂが実装されている。スイッチ装置１０Ａは、リム１００の周方向Ｅに沿って延びるセンサ部２０Ａと、接続配線部９０Ａを介してセンサ部２０Ａと電気的に接続される処理部３０Ａとを含んでいる。同様に、スイッチ装置１０Ｂは、リム１００の周方向Ｅに沿って延びるセンサ部２０Ｂと、接続配線部９０Ｂを介してセンサ部２０Ｂと電気的に接続される処理部３０Ｂとを含んでいる。

処理部３０Ａ，３０Ｂは、それぞれ対応するセンサ部２０Ａ，２０Ｂにおける静電容量の変化をモニタすることにより、センサ部２０Ａ，２０Ｂに対して運転者が所定のスイッチ操作をしたか否かを判断するように構成されている。本実施形態においては、このような処理部３０Ａ，３０Ｂによって押圧スイッチ操作とスライドスイッチ操作とが検出される。これらのスイッチ操作については後述する。

スイッチ装置１０Ａ及びスイッチ装置１０Ｂは、実装される場所を除いて同一の構成を有しているため、以下の説明では、スイッチ装置１０Ａについてのみ説明し、スイッチ装置１０Ｂについての説明は省略する。なお、ステアリング１に設けるこのようなスイッチ装置の数は、１つであってもよく、あるいは３つ以上であってもよい。

図２はステアリング１の右側面図、図３は図２のＡ−Ａ線断面図である。図２における＋Ｚ方向がステアリング１の表側（すなわち、図１の紙面表側）に対応しており、−Ｚ方向がステアリング１の裏側（すなわち、図１の紙面裏側）に対応している。なお、図２では、後述するスキン１２０及び被覆シート５３が装着される前の状態が示されている。また、理解を容易にするために、図３ではリム１００の曲率がゼロであるものとして示されている。

図２及び図３に示すように、リム１００のＺ方向中央部（すなわち、リム１００の最外周側（図１参照））には絶縁基板２１が配置されており、この絶縁基板２１上にスイッチ装置１０Ａのセンサ部２０Ａが実装されている。センサ部２０Ａは、リム１００の最外周に沿って一列に配置される４つのスイッチ構造５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄを含んでいる。なお、絶縁基板２１としては、例えば、ポリイミド、ポリエチレンテレフタート（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たフレキシブルプリント基板（Flexible Printed Circuit（ＦＰＣ））などを用いることができる。

図３に示すように、スイッチ構造５０Ａは、絶縁基板２１上に設けられた固定電極５１Ａと、固定電極５１Ａを覆う絶縁層５５Ａと、絶縁基板２１上に設けられた外側電極５２Ａと、外周縁が外側電極５２Ａに接触するように配置された可撓性電極５６Ａとを含んでいる。同様に、スイッチ構造５０Ｂは、絶縁基板２１上に設けられた固定電極５１Ｂと、固定電極５１Ｂを覆う絶縁層５５Ｂと、絶縁基板２１上に設けられた外側電極５２Ｂと、外周縁が外側電極５２Ｂに接触するように配置された可撓性電極５６Ｂとを含んでおり、スイッチ構造５０Ｃは、絶縁基板２１上に設けられた固定電極５１Ｃと、固定電極５１Ｃを覆う絶縁層５５Ｃと、絶縁基板２１上に設けられた外側電極５２Ｃと、外周縁が外側電極５２Ｃに接触するように配置された可撓性電極５６Ｃとを含んでおり、スイッチ構造５０Ｄは、絶縁基板２１上に設けられた固定電極５１Ｄと、固定電極５１Ｄを覆う絶縁層５５Ｄと、絶縁基板２１上に設けられた外側電極５２Ｄと、外周縁が外側電極５２Ｄに接触するように配置された可撓性電極５６Ｄとを含んでいる。

図３に示すように、絶縁基板２１上には、外側電極５２Ａ〜５２Ｄを取り囲むように樹脂層５４が設けられている。本実施形態では、この樹脂層５４は、上述した絶縁層５５Ａ〜５５Ｄと一体的に形成されるが、樹脂層５４と絶縁層５５Ａ〜５５Ｄとを別体としてもよい。例えば、樹脂層５４及び絶縁層５５Ａ〜５５Ｄ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。

可撓性電極５６Ａ〜５６Ｄ、外側電極５２Ａ〜５２Ｄ、及び樹脂層５４は被覆シート５３により被覆されている。この被覆シート５３により４つのスイッチ構造５０Ａ〜５０Ｄが連結され一体化されて１つのセンサ部２０Ａが構成されている。被覆シート５３は、リム１００を全周にわたって覆うスキン１２０によって覆われており、運転者はこのスキン１２０の上からリム１００を把持して自動車を操舵する。なお、センサ部２０Ａにおける４つのスイッチ構造５０Ａ〜５０Ｄによる凹凸がスキン１２０の表面から認識できるように構成することが好ましい。

センサ部２０Ａのスイッチ構造５０Ａ〜５０Ｄは同一の構成を有しているため、以下の説明では、スイッチ構造５０Ａを中心として説明し、スイッチ構造５０Ｂ〜５０Ｄについての説明は適宜省略する。

図４は、図３に示すセンサ部２０Ａのスイッチ構造５０Ａを含む部分を拡大して示す図、図５は、図４の右側面図であって、図４からスキン１２０及び被覆シート５３を取り除いた状態を示している。図６は、図５から可撓性電極５６Ａを取り除いた状態を示す図である。

固定電極５１Ａは、銀や銅などの導電体から形成され、図６において略円形の外形を有している。この固定電極５１Ａ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５１Ａの外形は必ずしも略円形である必要はない。

図６に示すように、外側電極５２Ａは、銀や銅などの導電体から形成され、固定電極５１Ａ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５２Ａは、固定電極５１Ａ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５２Ａと固定電極５１Ａとの間の離間距離は、外側電極５２Ａと固定電極５１Ａ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。

可撓性電極５６Ａは、図５において略円形の外形を有しており、図５及び図６に示すように、固定電極５１Ａと同心状に形成されている。可撓性電極５６Ａは、固定電極５１Ａよりも大きな外径を有しており、図５及び図６において少なくとも一部が固定電極５１Ａと重なるように形成されている。

可撓性電極５６Ａ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５６Ａの外周縁は外側電極５２Ａと接触しており、可撓性電極５６Ａは、その接触部分において外側電極５２Ａと電気的に接続されている。

可撓性電極５６Ａは、その少なくとも一部が固定電極５１Ａ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５６Ａは、図４に示すように、絶縁基板２１から被覆シート５３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５６Ａ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。

図６に示すように、絶縁層５５Ａは、固定電極５１Ａを覆うように設けられており、この絶縁層５５Ａにより固定電極５１Ａと可撓性電極５６Ａ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５１Ａと可撓性電極５６Ａ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５１Ａの全面を絶縁層５５Ａが覆う必要はない。

このような構成において、運転者が指２でスイッチ構造５０Ａをリム１００側に向けて押圧すると、図７に示すように、可撓性電極５６Ａがリム１００側に陥没するように変形し、最終的には絶縁層５５Ａに接触する。運転者が指２による押圧を止めると、可撓性電極５６Ａは、弾性力によって図４に示す初期状態に戻る。このような可撓性電極５６Ａの変形によって、運転者は、押圧した際にクリック感を得ることができる。なお、リム１００を全周にわたって覆うスキン１２０の表面からスイッチ構造５０Ａの凹凸が認識できるように、スキン１２０はスイッチ構造５０Ａの凹凸に沿うように装着されている。このようなスキン１２０の表面の凹凸によって、運転者は、スキン１２０の表面を指２でなぞることでスイッチ構造５０Ａの位置を確認できる。

図８は、スイッチ装置１０Ａの回路構成を模式的に示す図である。図８に示すように、スイッチ装置１０Ａの処理部３０Ａは、スイッチ構造５０Ａ〜５０Ｄに対応して設けられる静電容量モニタ部３１Ａ〜３１Ｄと、それぞれの静電容量モニタ部３１Ａ〜３１Ｄからの出力を受けて運転者がスライドスイッチ操作をしたことを検出するスライドスイッチ操作検出部３２とを含んでいる。スイッチ構造５０Ａ〜５０Ｄの可撓性電極５６Ａ〜５６Ｄは、外側電極５２Ａ〜５２Ｄを介してそれぞれ対応する静電容量モニタ部３１Ａ〜３１Ｄに接続されており、静電容量モニタ部３１Ａ〜３１Ｄは、対応するスイッチ構造５０Ａ〜５０Ｄの可撓性電極５６Ａ〜５６Ｄでの静電容量の変化をモニタできるようになっている。

図８に示すように、静電容量モニタ部３１Ａ〜３１Ｄは、検出対象である運転者の指２がスイッチ構造５０Ａ〜５０Ｄの可撓性電極５６Ａ〜５６Ｄに近接した際に生じる静電容量の変化を利用して、運転者の指２が可撓性電極５６Ａ〜５６Ｄに近接したか否かを判断する近接判断部３３Ａ〜３３Ｄと、運転者の指２がスイッチ構造５０Ａ〜５０Ｄの可撓性電極５６Ａ〜５６Ｄを押圧した際に生じる静電容量の変化を利用して、スイッチ構造５０Ａ〜５０Ｄに対して運転者の指２による押圧スイッチ操作がなされたことを検出する押圧スイッチ操作検出部（第１のスイッチ操作検出部）３４Ａ〜３４Ｄとを含んでいる。

以下、運転者が指２をスイッチ構造５０Ａに近接させ、さらにスイッチ構造５０Ａをリム１００に向かって押圧し、その後、指２での押圧を止めた場合を例として、静電容量モニタ部３１Ａにおいて検出される静電容量について説明する。図９は、この一連の動作において静電容量モニタ部３１Ａによって検出される可撓性電極５６Ａの静電容量の時間的変化を例示的に示すグラフである。

運転者の指２が可撓性電極５６Ａから十分に離れている状態においては、運転者の指２は可撓性電極５６Ａ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３１Ａにより可撓性電極５６Ａに電圧を加えることで検出される静電容量は、図１０Ａに示すように、固定電極５１Ａと可撓性電極５６Ａ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、運転者の指２が可撓性電極５６Ａから十分に離れており可撓性電極５６Ａ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。

非検出状態から運転者の指２が可撓性電極５６Ａに接近すると、運転者の指２も一定の導電性を有するため、運転者の指２を介して接地と可撓性電極５６Ａとの間に静電容量が形成される。図１１に示すように、運転者の指２が可撓性電極５６Ａを覆うステアリング１のスキン１２０の表面に接触するまで近接した状態（以下、「表面接触状態」という）においては、図１０Ｂに示すように、静電容量モニタ部３１Ａにより検出される静電容量は、上述した静電容量αと、運転者の指２を介して接地と可撓性電極５６Ａとの間に生じる静電容量βとの和α＋βとなる。

この表面接触状態から、運転者の指２によってさらに可撓性電極５６Ａを固定電極５１Ａに向けて押圧すると、上述したように可撓性電極５６Ａは陥没するように変形する。これにより、可撓性電極５６Ａと固定電極５１Ａ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５６Ａと固定電極５１Ａ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から増加する。図７に示すように、可撓性電極５６Ａが絶縁層５５Ａに接触するまで可撓性電極５６Ａを押し込んだ状態（以下、「押込接触状態」という）においては、図１０Ｃに示すように、可撓性電極５６Ａと固定電極５１Ａ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５６Ａと固定電極５１Ａとの間の距離が短縮された分γだけ増加することとなる。したがって、静電容量モニタ部３１Ａにより検出される静電容量は、可撓性電極５６Ａと固定電極５１Ａとの間に生じる静電容量α＋γと、運転者の指２を介して接地と可撓性電極５６Ａとの間に生じる静電容量βとの和α＋β＋γとなる。

運転者が指２での押圧を止めると、可撓性電極５６Ａは、その弾性力によって図４に示す初期状態に戻り、図１０Ｂに示す表面接触状態となって、静電容量モニタ部３１Ａにより検出される静電容量はα＋βとなる。運転者の指２が可撓性電極５６Ａからさらに離れると、図１０Ａに示す非検出状態となって、静電容量モニタ部３１Ａにより検出される静電容量はαとなる。

本実施形態におけるスイッチ装置１０Ａは、このような静電容量の変化を利用することによって、運転者が可撓性電極５６Ａ〜５６Ｄに対して押圧スイッチ操作をしたことと、複数の可撓性電極５６Ａ〜５６Ｄに対してスライドスイッチ操作をしたこととを検出している。以下、これらのスイッチ操作の検出について説明する。

本実施形態では、図９に示すように、非検出状態で検出される静電容量α（非検出状態値）と表面接触状態で検出される静電容量α＋βとの間に第１の閾値Ｔ₁が設定されている。静電容量モニタ部３１Ａ〜３１Ｄの近接判断部３３Ａ〜３３Ｄのそれぞれは、可撓性電極５６Ａ〜５６Ｄの静電容量が第１の閾値Ｔ₁を超えた場合に、運転者の指２がスイッチ構造５０Ａ〜５０Ｄに近接したものと判断し、スライドスイッチ操作検出部３２に制御信号を出力するように構成されている。

また、本実施形態では、図９に示すように、表面接触状態で検出される静電容量α＋βと押込接触状態で検出される静電容量α＋β＋γ（押込接触状態値）との間に第２の閾値Ｔ₂が設定されている。静電容量モニタ部３１Ａ〜３１Ｄの押圧スイッチ操作検出部３４Ａ〜３４Ｄのそれぞれは、検出される可撓性電極５６Ａ〜５６Ｄの静電容量が第２の閾値Ｔ₂を超えた場合に、スイッチ構造５０Ａ〜５０Ｄに対して押圧スイッチ操作がなされたものと判断するように構成されている。

スライドスイッチ操作検出部（第２のスイッチ操作検出部）３２は、静電容量モニタ部３１Ａ〜３１Ｄの近接判断部３３Ａ〜３３Ｄからの制御信号に基づいて、スイッチ構造５０Ａ〜５０Ｄに対してスライドスイッチ操作がなされたものと判断するように構成されている。より具体的には、スライドスイッチ操作検出部３２は、静電容量モニタ部３１Ａ〜３１Ｄの近接判断部３３Ａ〜３３Ｄからの制御信号が所定の条件を満たすか否かを判断し、所定の条件を満たした場合に、スイッチ構造５０Ａ〜５０Ｄに対してスライドスイッチ操作がなされたものと判断する。

どのような動作がなされた場合にスライドスイッチ操作がなされたものとするかは必要に応じて任意に定義することができる。この定義に応じて、スライドスイッチ操作の検出のためにスライドスイッチ操作検出部３２が使用する条件も変更される。本実施形態では、運転者が所定の時間内にスイッチ構造５０Ａに対応する位置からスイッチ構造５０Ｄに対応する位置まで指２をスキン１２０上でスライドさせた場合に、自動車の右ターンライトをオンにするスライドスイッチ操作（右スライドスイッチ操作）がなされたものとし、所定の時間内にスイッチ構造５０Ｄに対応する位置からスイッチ構造５０Ａに対応する位置まで指２をスキン１２０上でスライドさせた場合に、自動車の左ターンライトをオンにするスライドスイッチ操作（左スライドスイッチ操作）がなされたものとする。

したがって、本実施形態では、静電容量モニタ部３１Ａ〜３１Ｄの近接判断部３３Ａ〜３３Ｄからの制御信号が、近接判断部３３Ａ、近接判断部３３Ｂ、近接判断部３３Ｃ、近接判断部３３Ｄの順番でスライドスイッチ操作検出部３２に出力され、かつ、それらの制御信号が所定の時間間隔Ｐ内に出力されることを右スライドスイッチ操作の検出のための条件とする。さらに、静電容量モニタ部３１Ａ〜３１Ｄの近接判断部３３Ａ〜３３Ｄからの制御信号が、近接判断部３３Ｄ、近接判断部３３Ｃ、近接判断部３３Ｂ、近接判断部３３Ａの順番でスライドスイッチ操作検出部３２に出力され、かつ、それらの制御信号が所定の時間間隔Ｐ内に出力されることを左スライドスイッチ操作の検出のための条件とする。

図１２は、右スライドスイッチ操作を行う動作を模式的に示す図であり、図１３は、このときに静電容量モニタ部３１Ａ〜３１Ｄによって検出される可撓性電極５６Ａ〜５６Ｄの静電容量を示すタイミングチャートである。

図１２の（ａ）で示すように、運転者がスイッチ構造５０Ａに対応する位置に指２を近づけると、上述したように、静電容量モニタ部３１Ａにより検出される可撓性電極５６Ａの静電容量はαから増加し、指２がスキン１２０に接触したとき（表面接触状態）にはα＋βとなる（図１３参照）。ここで、可撓性電極５６Ａの静電容量が第１の閾値Ｔ₁を超えた時点（ｔ₁）で静電容量モニタ部３１Ａの近接判断部３３Ａはスライドスイッチ操作検出部３２に制御信号を出力する。近接判断部３３Ａからの制御信号を受けたスライドスイッチ操作検出部３２は、近接判断部３３Ａからの制御信号を受けた後、他の近接判断部３３Ｂ〜３３Ｄからの制御信号の入力を待つ。

その後、図１２の（ｂ）で示すように、運転者がスイッチ構造５０Ａからスイッチ構造５０Ｂに対応する位置に指２をスキン１２０上でスライドさせると、指２がスイッチ構造５０Ａから離れていくため、静電容量モニタ部３１Ａにより検出される可撓性電極５６Ａの静電容量は、図１３に示すようにα＋βから次第に小さくなり最終的にはαに戻る。一方で、指２がスイッチ構造５０Ｂに近づいていくため、静電容量モニタ部３１Ｂにより検出される可撓性電極５６Ｂの静電容量はαから増加して最終的にはα＋βとなる（図１３参照）。ここで、可撓性電極５６Ｂの静電容量が第１の閾値Ｔ₁を超えた時点（ｔ₂）で静電容量モニタ部３１Ｂの近接判断部３３Ｂはスライドスイッチ操作検出部３２に制御信号を出力する。近接判断部３３Ｂからの制御信号を受けたスライドスイッチ操作検出部３２は、ｔ₂−ｔ₁が所定の時間間隔Ｐ内にあるか否かを判断し、ｔ₂−ｔ₁が所定の時間間隔Ｐ内にある場合は、他の静電容量モニタ部３１Ａ、３１Ｃ、３１Ｄからの制御信号の入力を待つ。ｔ₂−ｔ₁が所定の時間間隔Ｐ内にない場合は、右スライドスイッチ操作を検出するための条件が満足されないため、右スライドスイッチ操作が行われたとは判断されない。

図１２の（ｃ）で示すように、さらに運転者がスイッチ構造５０Ｂからスイッチ構造５０Ｃに対応する位置に指２をスキン１２０上でスライドさせると、指２がスイッチ構造５０Ｂから離れていくため、静電容量モニタ部３１Ｂにより検出される可撓性電極５６Ｂの静電容量は、図１３に示すようにα＋βから次第に小さくなり最終的にはαに戻る。一方で、指２がスイッチ構造５０Ｃに近づいていくため、静電容量モニタ部３１Ｃにより検出される可撓性電極５６Ｃの静電容量はαから増加して最終的にはα＋βとなる（図１３参照）。ここで、可撓性電極５６Ｃの静電容量が第１の閾値Ｔ₁を超えた時点（ｔ₃）で静電容量モニタ部３１Ｃの近接判断部３３Ｃはスライドスイッチ操作検出部３２に制御信号を出力する。近接判断部３３Ｃからの制御信号を受けたスライドスイッチ操作検出部３２は、ｔ₃−ｔ₂が所定の時間間隔Ｐ内にあるか否かを判断し、ｔ₃−ｔ₂が所定の時間間隔Ｐ内にある場合は、他の静電容量モニタ部３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｄからの制御信号の入力を待つ。ｔ₃−ｔ₂が所定の時間間隔Ｐ内にない場合は、右スライドスイッチ操作を検出するための条件が満足されないため、右スライドスイッチ操作が行われたとは判断されない。

図１２の（ｄ）で示すように、さらに運転者がスイッチ構造５０Ｃからスイッチ構造５０Ｄに対応する位置に指２をスキン１２０上でスライドさせると、指２がスイッチ構造５０Ｃから離れていくため、静電容量モニタ部３１Ｃにより検出される可撓性電極５６Ｃの静電容量は、図１３に示すようにα＋βから次第に小さくなり最終的にはαに戻る。一方で、指２がスイッチ構造５０Ｄに近づいていくため、静電容量モニタ部３１Ｄにより検出される可撓性電極５６Ｄの静電容量はαから増加して最終的にはα＋βとなる（図１３参照）。ここで、可撓性電極５６Ｄの静電容量が第１の閾値Ｔ₁を超えた時点（ｔ₄）で静電容量モニタ部３１Ｄの近接判断部３３Ｄはスライドスイッチ操作検出部３２に制御信号を出力する。近接判断部３３Ｄからの制御信号を受けたスライドスイッチ操作検出部３２は、ｔ₄−ｔ₃が所定の時間間隔Ｐ内にあるか否かを判断し、ｔ₄−ｔ₃が所定の時間間隔Ｐ内にある場合は、右スライドスイッチ操作を検出するための条件をすべて満たすこととなる。したがって、この場合には、スライドスイッチ操作検出部３２は、右スライドスイッチ操作がなされたと判断し、対応する電子デバイス（この例では右ターンライト）に制御信号を出力する。ｔ₄−ｔ₃が所定の時間間隔Ｐ内にない場合は、右スライドスイッチ操作を検出するための条件が満足されないため、右スライドスイッチ操作が行われたとは判断されない。

このように、図１２の（ａ）から（ｄ）に示すように、運転者が所定の時間内にスイッチ構造５０Ａに対応する位置からスイッチ構造５０Ｄに対応する位置まで指２をスキン１２０上でスライドさせると、スライドスイッチ操作検出部３２が右スライドスイッチ操作が行われたことを検出し、右ターンライトに制御信号を出力することができる。

図１４は、左スライドスイッチ操作を行ったときに静電容量モニタ部３１Ａ〜３１Ｄによって検出される可撓性電極５６Ａ〜５６Ｄの静電容量を示すタイミングチャートである。図１４に示すように、左スライドスイッチ操作を行った場合は、制御信号が出力される順番が近接判断部３３Ｄ、近接判断部３３Ｃ、近接判断部３３Ｂ、近接判断部３３Ａとなり、右スライドスイッチ操作の場合と逆となる。その他の点については右スライドスイッチ操作の場合と同様であるので、ここでは詳細な説明を省略する。

以上のように、本実施形態では、スイッチ構造５０Ａ〜５０Ｄに設けた可撓性電極５６Ａ〜５６Ｄの静電容量が２段階で変化することを利用することにより、運転者の指２による４つの押圧スイッチ操作と２つのスライドスイッチ操作とを検出可能としている。すなわち、可撓性電極５６Ａ〜５６Ｄの静電容量の第１段階の変化（第１の閾値Ｔ₁）に基づいて複数のスイッチ構造５０Ａ〜５０Ｄに対する１以上のスライドスイッチ操作を検出することができるとともに、可撓性電極５６Ａ〜５６Ｄの静電容量の第２段階の変化（第２の閾値Ｔ₂）に基づいてそれぞれのスイッチ構造５０Ａ〜５０Ｄに対する押圧スイッチ操作を検出することができる。

従来の機械式のスイッチでは、Ｎ個のスイッチでＮ個のスイッチ操作しか検出することができないが、本実施形態のようなスイッチ構造を使用することにより、Ｎ個のスイッチ構造でＮ個の押圧スイッチ操作と１以上のスライドスイッチ操作とを検出することが可能となる。すなわち、スイッチ構造の数に相当する数の押圧スイッチ操作に加えて、１以上のスライドスイッチ操作を検出することが可能となる。したがって、必要とするスペースを同一にしたまま、検出できるスイッチ操作の数を増やすことができる。

また、スライドスイッチ操作は、種々な形態で定義することが可能であるため、スライドスイッチ操作を適切に定義することにより、検出できるスライドスイッチ操作を飛躍的に増加させることができる。例えば、上述したような右スライドスイッチ操作や左スライドスイッチ操作だけではなく、運転者が所定の時間内にスイッチ構造５０Ａに対応する位置からスイッチ構造５０Ｄに対応する位置まで指２をスキン１２０上でスライドさせた後、スイッチ構造５０Ａに対応する位置に戻した場合に、自動車のワイパーをオンにするスライドスイッチ操作がなされたものとすることができる。また、例えば、運転者が所定の時間内にスイッチ構造５０Ｄに対応する位置からスイッチ構造５０Ａに対応する位置まで指２をスキン１２０上でスライドさせた後、スイッチ構造５０Ｄに対応する位置に戻した場合に、自動車のヘッドライトをオンにするスライドスイッチ操作がなされたものとすることなどもできる。このように、スライドスイッチ操作を種々な形態で定義することにより、検出できるスライドスイッチ操作を簡単に増やすことができる。

上述した実施形態では、第１の閾値Ｔ₁が、非検出状態で検出される静電容量α（非検出状態値）と表面接触状態で検出される静電容量α＋β（表面接触状態値）との間の値であるものとして説明したが、この第１の閾値Ｔ₁は、非検出状態値と、運転者の指２が非検出状態よりも可撓性電極５６Ａ〜５６Ｄに接近した接近状態において検出される静電容量（接近状態値）との間であればどのような値であってもよい。また、上述した実施形態では、第２の閾値Ｔ₂が、表面接触状態値と押込接触状態で検出される静電容量α＋β＋γ（押込接触状態値）との間の値であるものとして説明したが、この第２の閾値Ｔ₂は、上述した接近状態値と押込接触状態値との間であればどのような値であってもよい。

また、上述した実施形態では、静電容量モニタ部３１Ａ〜３１Ｄにおいて、可撓性電極５６Ａ〜５６Ｄにおける静電容量をモニタするものとして説明したが、必ずしも可撓性電極５６Ａ〜５６Ｄにおける静電容量自体をモニタする必要はない。すなわち、可撓性電極５６Ａ〜５６Ｄにおける静電容量に応じて変化する物理量をモニタすることにより可撓性電極５６Ａ〜５６Ｄにおける静電容量を間接的にモニタすることとしてもよい。

また、上述した実施形態における押圧スイッチ操作検出部３４Ａ〜３４Ｄは、検出される可撓性電極５６Ａ〜５６Ｄの静電容量が第２の閾値Ｔ₂を超えた場合に、スイッチ構造５０Ａ〜５０Ｄに対して押圧スイッチ操作がなされたものと判断するように構成されていたが、これに限られるものではない。例えば、それぞれのスイッチ構造５０Ａ〜５０Ｄの固定電極５１Ａ〜５１Ｄを被覆している絶縁層５５Ａを取り除き、可撓性電極５６Ａ〜５６Ｄと固定電極５１Ａ〜５１Ｄとが導通したことを検出した場合に、押圧スイッチ操作がなされたものと判断するようにスイッチ構造５０Ａ〜５０Ｄを構成することもできる。

上述した実施形態では、センサ部２０Ａが４つのスイッチ構造５０Ａ〜５０Ｄを含んでいたが、スイッチ構造の数は４つに限られない。センサ部２０Ａのスイッチ構造が４つよりも少なくてもよいし、４つよりも多くてもよい。ただし、上述したスライドスイッチ操作の検出精度を高める観点からは、センサ部２０Ａが３つ以上のスイッチ構造を含んでいることが好ましい。

図１では、処理部３０Ａ，３０Ｂがステアリング１のボス２００内に設けられているが、処理部３０Ａ，３０Ｂをその他の場所（例えば、自動車のダッシュボードなど）に設置してもよい。また、センサ部２０Ａ，２０Ｂを実装する位置はリム１００に限られるものではない。例えば、センサ部２０Ａ，２０Ｂをスポーク３００Ａ，３００Ｂ，３００Ｃやボス２００に設けることも可能である。

１ ステアリング
２ 指
１０Ａ，１０Ｂ スイッチ装置
２０Ａ，２０Ｂ センサ部
２１ 絶縁基板
３０Ａ，３０Ｂ 処理部
３１Ａ〜３１Ｄ 静電容量モニタ部
３２ スライドスイッチ操作検出部（第２のスイッチ操作検出部）
３３Ａ〜３３Ｄ 近接判断部
３４Ａ〜３４Ｄ 押圧スイッチ操作検出部（第１のスイッチ操作検出部）
５０Ａ〜５０Ｄ スイッチ構造
５１Ａ〜５１Ｄ 固定電極
５２Ａ〜５２Ｄ 外側電極
５３ 被覆シート
５４ 樹脂層
５５Ａ〜５５Ｄ 絶縁層
５６Ａ〜５６Ｄ 可撓性電極
９０Ａ，９０Ｂ 接続配線部
１００ リム
１２０ スキン
２００ ボス
３００Ａ，３００Ｂ，３００Ｃ スポーク

Claims (7)

1. 自動車のステアリングに配置される絶縁基板と、
   前記絶縁基板上に設けられる複数のスイッチ構造と、
   前記複数のスイッチ構造に対応して設けられる近接判断部であって、検出対象が前記スイッチ構造に近接したか否かを判断する近接判断部と、
   前記複数のスイッチ構造に対応して設けられる第１のスイッチ操作検出部であって、前記スイッチ構造に対して前記検出対象による押圧スイッチ操作がなされたことを検出する第１のスイッチ操作検出部と、
   前記複数のスイッチ構造の前記近接判断部における判断結果に基づいて、前記複数のスイッチ構造に対して前記検出対象によるスライドスイッチ操作がなされたことを検出する第２のスイッチ操作検出部と、
   を備え、
   前記複数のスイッチ構造のそれぞれは、
   前記絶縁基板上に配置される固定電極と、
   その少なくとも一部が前記固定電極に対して近接又は離間できるような可撓性を有する可撓性電極と、
   を含み、
   前記近接判断部のそれぞれは、前記検出対象が前記可撓性電極の静電容量に影響を及ぼしていない非検出状態において前記可撓性電極で検出される静電容量である非検出状態値と、前記検出対象が前記非検出状態よりも前記可撓性電極に接近した接近状態において前記可撓性電極で検出される静電容量である接近状態値との間に設定される第１の閾値に基づいて、前記検出対象が前記スイッチ構造に近接したか否かを判断するように構成されている
   ことを特徴とするスイッチ装置。
2. 前記複数のスイッチ構造のそれぞれは、前記固定電極を被覆して前記可撓性電極が前記固定電極と電気的に接続されることを防止する絶縁部をさらに含み、
   前記第１のスイッチ操作検出部のそれぞれは、前記接近状態値と、前記可撓性電極が前記絶縁部に接触する押込接触状態において前記可撓性電極で検出される静電容量である押込接触状態値との間に設定される第２の閾値に基づいて、前記スイッチ構造に対して前記検出対象による押圧スイッチ操作がなされたことを検出するように構成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載のスイッチ装置。
3. 前記第２のスイッチ操作検出部は、前記複数のスイッチ構造における前記近接判断部が近接を判断した順序に基づいて、前記複数のスイッチ構造に対して前記検出対象によるスライドスイッチ操作がなされたことを検出することを特徴とする請求項１又は２に記載のスイッチ装置。
4. 前記第２のスイッチ操作検出部は、所定の時間間隔内に前記複数のスイッチ構造における前記近接判断部が近接を判断した場合に、前記複数のスイッチ構造に対して前記検出対象によるスライドスイッチ操作がなされたことを検出することを特徴とする請求項３に記載のスイッチ装置。
5. 前記可撓性電極は、前記絶縁基板から凸状に突出するドーム型の外形を有していることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のスイッチ装置。
6. 前記複数のスイッチ構造は、一列に配置される３つ以上のスイッチ構造を含むことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のスイッチ装置。
7. 前記複数のスイッチ構造は、運転者が把持するリムに実装されることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のスイッチ装置。

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