JP2021039920A - スイッチ装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ノイズの影響を低減する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1は、操作ノブ30と、操作ノブ30に対する近接又は接触を検出する検出電極部31と、検出電極部31と電気的に接続された導電部32と、導電部32を介して検出電極部31と電気的に接続され、検出電極部31から出力される第1の出力信号S1に基づいて操作ノブ30に対する近接又は接触を判定し、判定結果を第2の出力信号S2として出力する第1の制御部33と、操作ノブ30に取り付けられ、第1の制御部33を有するサブ基板34と、を一体とした操作ノブユニット3を備えて概略構成されている。【選択図】図1
Description
本発明は、スイッチ装置に関する。
従来の技術として、操作される複数の操作ノブと、操作ノブに駆動されて1組のスイッチ素子の開閉操作を行うように配置され、下面部にスイッチ素子の複数の接続端子が設けられたスイッチ機構と、複数の接続端子が電気的に接続される導電パターンを有する略長方形の基板と、を備えたスイッチ装置が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
このスイッチ装置は、車両のウインドウを開閉するパワーウインドウ装置用のスイッチ装置である。
従来のスイッチ装置において接触を検出する検出電極を操作ノブに配置した場合、検出電極からスイッチ装置の基板までフラットケーブルなどで接続すると、検出電極から基板までが遠いため、ノイズの影響を受けて誤作動する可能性がある。
従って本発明の目的は、ノイズの影響を低減することができるスイッチ装置を提供することにある。
本発明の一態様は、操作ノブと、操作ノブに対する近接又は接触を検出する検出部と、検出部と電気的に接続された導電部と、導電部を介して検出部と電気的に接続され、検出部から出力される第1の出力信号に基づいて操作ノブに対する近接又は接触を判定し、判定結果を第2の出力信号として出力する第1の制御部と、操作ノブに取り付けられ、第1の制御部を有するサブ基板と、を一体とした操作ノブユニットを備えたスイッチ装置を提供する。
本発明によれば、ノイズの影響を低減することができる。
(実施の形態の要約)
実施の形態に係るスイッチ装置は、操作ノブと、操作ノブに対する近接又は接触を検出する検出部と、検出部と電気的に接続された導電部と、導電部を介して検出部と電気的に接続され、検出部から出力される第1の出力信号に基づいて操作ノブに対する近接又は接触を判定し、判定結果を第2の出力信号として出力する第1の制御部と、操作ノブに取り付けられ、第1の制御部を有するサブ基板と、を一体とした操作ノブユニットを備えて概略構成されている。
実施の形態に係るスイッチ装置は、操作ノブと、操作ノブに対する近接又は接触を検出する検出部と、検出部と電気的に接続された導電部と、導電部を介して検出部と電気的に接続され、検出部から出力される第1の出力信号に基づいて操作ノブに対する近接又は接触を判定し、判定結果を第2の出力信号として出力する第1の制御部と、操作ノブに取り付けられ、第1の制御部を有するサブ基板と、を一体とした操作ノブユニットを備えて概略構成されている。
このスイッチ装置は、操作ノブユニットから判定結果を出力するので、操作ノブが取り付けられた本体に配置された制御部で接触を判定する場合と比べて、ノイズの影響を受け易い検出部から第1の制御部までが短いため、ノイズの影響を抑制することができる。
[実施の形態]
(スイッチ装置1の概要)
図1は、スイッチ装置の一例を示す爆発図である。図2(a)は、操作ノブユニットのブロック図の一例であり、図2(b)は、スイッチ装置のブロック図の一例である。図3(a)は、操作ノブの操作方向の一例を示す斜視図であり、図3(b)は、スイッチ装置が配置される車両のドアの一例を示す概略図である。図4(a)は、操作ノブユニットの一例を示す上面図であり、図4(b)は、操作ノブユニットの一例を示す下面図である。なお以下に記載する実施の形態に係る各図において、図形間の比率は、実際の比率とは異なる場合がある。また図2(a)及び図2(b)では、主な信号や情報の流れを矢印で示している。
(スイッチ装置1の概要)
図1は、スイッチ装置の一例を示す爆発図である。図2(a)は、操作ノブユニットのブロック図の一例であり、図2(b)は、スイッチ装置のブロック図の一例である。図3(a)は、操作ノブの操作方向の一例を示す斜視図であり、図3(b)は、スイッチ装置が配置される車両のドアの一例を示す概略図である。図4(a)は、操作ノブユニットの一例を示す上面図であり、図4(b)は、操作ノブユニットの一例を示す下面図である。なお以下に記載する実施の形態に係る各図において、図形間の比率は、実際の比率とは異なる場合がある。また図2(a)及び図2(b)では、主な信号や情報の流れを矢印で示している。
本実施の形態のスイッチ装置1は、一例として、車両のウインドウの開閉を指示するものであるがこれに限定されず、複数のスイッチを1つの操作ノブに集約するスイッチ装置として広く使用することが可能である。
以下に記載するスイッチ装置1の前後方向とは、図1の紙面の左右方向であり、左側が前方向、右側が後方向であるものとする。またスイッチ装置1の左右方向とは、前後方向と直交する方向であり、図1の紙面の手前側が左方向であり、奥側が右方向である。またスイッチ装置1の上下方向は、図1の紙面の上下方向である。この前後左右上下方向は、車両の前後左右上下方向と一致している。
スイッチ装置1は、図1及び図2(a)に示すように、操作ノブ30と、操作ノブ30に対する近接又は接触を検出する検出部としての検出電極部31と、検出電極部31と電気的に接続された導電部32と、導電部32を介して検出電極部31と電気的に接続され、検出電極部31から出力される第1の出力信号S1に基づいて操作ノブ30に対する近接又は接触を判定し、判定結果を第2の出力信号S2として出力する第1の制御部33と、操作ノブ30に取り付けられ、第1の制御部33を有するサブ基板34と、を一体とした操作ノブユニット3を備えて概略構成されている。
さらにスイッチ装置1は、図1〜図2(b)に示すように、操作ノブユニット3が取り付けられた本体2と、操作ノブ30の操作を検出する操作検出部6と、第1の制御部33と電気的に接続されたケーブル10と、ケーブル10を介して第1の制御部33が出力した第2の出力信号S2を取得し、操作検出部6が検出した操作と第2の出力信号S2とに基づいて操作対象に対して指示するための指示信号S4を出力する第2の制御部41と、本体2に配置されると共に、サブ基板34とケーブル10を介して電気的に接続され、第2の制御部41が配置されたメイン基板4と、を備えて概略構成されている。
操作ノブ30は、図3(a)〜図4(a)に示すように、表面300が複数の操作領域に分けられると共に、回転軸230を中心とした引き上げ操作、及び押し下げ操作可能に本体2に取り付けられている。この回転軸230は、本体2の取付部210に取り付ける際に挿入開口305、取付部210及び操作ノブ30を貫通するシャフト23の中心軸である。操作ノブ30は、シャフト23を軸として矢印A方向、及び矢印A方向の逆方向である矢印B方向に回転する。押し下げ操作は、図3(a)に示す矢印A方向の操作である。引き上げ操作は、矢印B方向の操作である。
操作検出部6は、図2(b)に示すように、引き上げ操作、及び押し下げ操作のいずれの操作がなされたかを示す第3の出力信号S3を出力する。
第2の制御部41は、図2(b)に示すように、操作ノブユニット3から出力された第2の出力信号S2と、操作検出部6から出力された第3の出力信号S3と、に基づいて操作がなされた操作領域となされた操作とを示す指示信号S4を操作対象に出力する。
本実施の形態の操作対象は、図3(b)に示すように、車両9のウインドウの開閉を行うウインドウ開閉装置95である。操作ノブ30は、車両9の前方の左右のウインドウ、及び後方の左右のウインドウに対応して少なくとも4つの操作領域を有している。第2の制御部41は、第2の出力信号S2及び第3の出力信号S3に基づいて操作がなされた操作領域となされた操作を判定し、どのウインドウを開閉するのかを示す指示信号S4を出力するように概略構成されている。
スイッチ装置1は、機能として前方の左右のウインドウの開閉の指示、及び後方の左右のウインドウの開閉の指示の異なる8つの機能を備えている。
スイッチ装置1は、図3(b)に示すように、車両9の右前方のドア90のドアトリム92に設けられたアームレスト93に配置されている。本実施の形態の車両9は、一例として、4つのドアを有しているがこれに限定されず、2つのドアを有するものであっても良い。その場合、操作ノブ30は、2つの操作領域を備える。
(本体2の構成)
本体2は、図1に示すように、下ケース20と、上ケース21と、によって構成されている。本体2は、樹脂材料を用いて形成されている。また本体2は、前後方向に細長い筐体として構成されている。
本体2は、図1に示すように、下ケース20と、上ケース21と、によって構成されている。本体2は、樹脂材料を用いて形成されている。また本体2は、前後方向に細長い筐体として構成されている。
上ケース21は、下面21bが解放された箱形状を有している。この下面21b側には、メイン基板4、ラバードームシート5、及び操作検出部6を挟むように下ケース20がはめ込まれ、ネジで下ケース20と上ケース21とが一体とされている。
下ケース20は、上面20aが解放された箱形状を有し、箱の内部が収容部200となっている。この収容部200は、メイン基板4とラバードームシート5とが一体となって収容される。下面20bには、コネクタケース201が設けられている。このコネクタケース201には、メイン基板4の電子回路と電気的に接続された複数のピンを有するコネクタ202が挿入されている。
上ケース21は、図1に示すように、上面21aの後方に取付部210、前方にガイド部215が設けられている。取付部210は、矩形の筒形状を有している。また取付部210の対向する左右方向の一対の辺には、シャフト23が挿入される挿入孔212が設けられている。
さらに取付部210は、図1に示すように、内部空間211の前後方向に、筒形状を有するガイド孔213及びガイド孔214が設けられている。このガイド孔213及びガイド孔214には、ロッド61及びロッド62が挿入される。
ガイド部215には、操作ボタン12がプッシュ操作可能に取り付けられる。この操作ボタン12は、例えば、操作ノブ30のロック、アンロックを切り替えるボタンである。操作ノブ30のロックとは、操作ノブ30に対する操作を受け付けないようにすることである。操作ノブ30のアンロックとは、操作ノブ30に対する操作を受け付けるようにすることである。
(操作ノブユニット3の構成)
図5(a)は、カバーを外した操作ノブユニットの一例を示す下面図であり、図5(b)は、さらにサブ基板を外した一例を示す下面図であり、図5(c)は、導電部の配置の一例について説明するための斜視図である。図6(a)は、操作ノブを前方向から見た一例を示す斜視図であり、図6(b)は、検出電極部と導電部の一例を説明するための概略図である。図7(a)は、検出電極とサブ基板の一例を示す概略図であり、図7(b)は、サブ基板の一例を示す上面図である。図8(a)は、ケーブルの取り付けの一例を説明するための概略図であり、図8(b)は、メイン基板の一例を示す上面図であり、図8(c)は、ケーブルの取り付けの一例を説明するための斜視図である。
図5(a)は、カバーを外した操作ノブユニットの一例を示す下面図であり、図5(b)は、さらにサブ基板を外した一例を示す下面図であり、図5(c)は、導電部の配置の一例について説明するための斜視図である。図6(a)は、操作ノブを前方向から見た一例を示す斜視図であり、図6(b)は、検出電極部と導電部の一例を説明するための概略図である。図7(a)は、検出電極とサブ基板の一例を示す概略図であり、図7(b)は、サブ基板の一例を示す上面図である。図8(a)は、ケーブルの取り付けの一例を説明するための概略図であり、図8(b)は、メイン基板の一例を示す上面図であり、図8(c)は、ケーブルの取り付けの一例を説明するための斜視図である。
操作ノブ30は、表面300が複数の操作領域に分けられている。また検出電極部31は、複数の操作領域ごとに配置されている。そして第1の制御部33は、第1の出力信号S1に基づいて複数の操作領域のいずれの操作領域に接触したのかを判定し、接触が検出された操作領域を示す第2の出力信号S2を出力する。
本実施の形態の操作ノブ30は、少なくとも1つの凹部が形成されて表面300が複数の領域に分けられ、さらに複数の領域が複数の操作領域に分けられている。以下では、本実施の形態の操作ノブユニット3の構成について説明すると共に、操作領域などについて説明する。
・操作ノブ30の構成
操作ノブ30は、樹脂材料を用いて形成されている。操作ノブ30は、図4(a)〜図5(c)に示すように、前後方向に細長く、下面303が解放されて内部が収容部306となっている。この収容部306には、主にサブ基板34と導電部32が収容されている。
操作ノブ30は、樹脂材料を用いて形成されている。操作ノブ30は、図4(a)〜図5(c)に示すように、前後方向に細長く、下面303が解放されて内部が収容部306となっている。この収容部306には、主にサブ基板34と導電部32が収容されている。
操作ノブ30は、図3(a)及び図4(a)に示すように、ユーザの指が挿入可能な凹部30fが表面300に設けられている。この凹部30fは、操作ノブ30の左側面30aから右側面30bにわたって形成されている。
操作ノブ30は、図4(a)に示すように、表面300が凹部30fによって前方領域301と後方領域302の複数の領域に分けられている。さらに操作ノブ30は、前方領域301が複数の操作領域として左前側操作領域301a及び右前側操作領域301bに分けられている。またさらに操作ノブ30は、後方領域302が複数の操作領域として左後側操作領域302a及び右後側操作領域302bに分けられている。
図4(a)の左右に付された点線は、左前側操作領域301a及び右前側操作領域301bの境界の一例と、左後側操作領域302a及び右後側操作領域302bの境界の一例を示している。図4(a)の点線は、操作ノブ30の表面300を左右に分ける中心線である。
左前側操作領域301aは、検出電極31aの上面310aを含む領域である。右前側操作領域301bは、検出電極31bの上面310aを含む領域である。左後側操作領域302aは、検出電極31cの上面310aを含む領域である。右後側操作領域302bは、検出電極31dの上面310aを含む領域である。
前方領域301の先端部30cは、図4(a)に示すように、検出電極部31が取り付けられた状態において、両端が先端より後方に位置して曲がる形状となっている。また後方領域302の先端部30dは、検出電極部31が取り付けられた状態において、両端が先端より後方に位置して曲がる形状となっている。
凹部30fは、短手方向の断面が略円形となる溝であり、操作ノブ30を左右に分ける中心線から後方向に曲がる形状を有している。
操作ノブ30の先端には、凹部30gが設けられている。この凹部30gは、凹部30fと同様に、ユーザの操作指がかかりやすい形状であり、両端が先端より後方側に位置するように曲がっている。
操作ノブ30は、図5(a)に示すように、凹部30fの裏側に設けられた突起304aと、後端部30e側に設けられた突起304bと、を収容部306に有している。突起304aには、ロッド61の上部610が接触している。また突起304bには、ロッド62の上部620が接触している。
操作ノブ30は、図4(b)に示すように、収容部306に収容したサブ基板34を保持するためのカバー35が取り付けられている。このカバー35は、図5(b)に示すように、収容部306に設けられたネジ取付孔304c及びネジ取付孔304dに挿入されたネジ36の締結により、操作ノブ30と一体とされる。カバー35には、ネジ取付孔304c及びネジ取付孔304dに対応した孔が設けられ、当該孔を介してネジ36がネジ取付孔304c及びネジ取付孔304dに挿入される。
カバー35は、図4(b)に示すように、後方側に開口351を有している。この開口351は、左右方向に細長い矩形状を有し、ケーブル10が挿入される。
操作ノブ30には、図6(a)に示すように、検出電極部31の検出電極31a〜検出電極31dが取り付けられる取付開口306a〜取付開口306dが設けられている。また操作ノブ30は、取付開口306a〜取付開口306dに対応して筒部307a〜筒部307d、下側爪部308a〜下側爪部308d、及び上側爪部309a〜上側爪部309dが設けられている。
筒部307a〜筒部307dは、図5(c)及び図6(a)に示すように、円筒形を有し、スプリング32a〜スプリング32dが挿入される。下側爪部308a〜下側爪部308dは、筒部307a〜筒部307dを介して対向する一対の爪として設けられている。また上側爪部309a〜上側爪部309dは、筒部307a〜筒部307dの上方に対向する一対の爪として設けられている。検出電極31a〜検出電極31dは、下側爪部308a〜下側爪部308dと上側爪部309a〜上側爪部309dの間に挟まれて操作ノブ30に取り付けられる。
・検出電極部31の構成
検出電極部31は、ユーザの操作指の近接又は接触による静電容量の変化を検出する自己容量方式の静電センサ39の電極部分である。この静電センサ39は、検出電極部31、導電部32、及び第1の制御部33を備えて概略構成されている。
検出電極部31は、ユーザの操作指の近接又は接触による静電容量の変化を検出する自己容量方式の静電センサ39の電極部分である。この静電センサ39は、検出電極部31、導電部32、及び第1の制御部33を備えて概略構成されている。
なお検出部は、検出電極部31に限定されず、操作ノブ30に対する接触を検出する圧力センサや加重センサなどのセンサ部分であっても良い。
検出電極部31は、検出電極31a〜検出電極31dを備えている。検出電極31a〜検出電極31dは、導電性が高い金属材料を用いて形成されている。検出電極31a〜検出電極31dは、図3(a)及び図4(a)に示すように、露出する部分が操作ノブ30に応じた形状を有している。
検出電極31a〜検出電極31dは、基本的な構成は同じであるので、以下では、主に検出電極31aの構成について説明する。なお検出電極31b〜検出電極31dには、検出電極31aと同じ符号を付している。
検出電極31aは、図6(b)及び図7(a)に示すように、基部310と、取付部311と、を備えて概略構成されている。
基部310は、ユーザの指が接触する部分である。この基部310は、上面310a、先端310b及び前面310cが操作ノブ30から露出している。上面310aは、操作ノブ30の表面300となめらかに接続されている。先端310bは、上面310aと前面310cとの間であり、丸みを帯びた曲面形状を有している。前面310cは、ユーザの指になじむように丸く凹んだ曲面形状を有している。
ユーザは、押し下げ操作の際、上面310aに操作指を接触させて操作ノブ30を押し下げる。またユーザは、引き上げ操作の際、前面310cに操作指を掛けて操作ノブ30を引き上げる。検出電極部31は、これらの操作の際の操作指の近接又は接触を検出する。
取付部311は、基部310の後面310dから法線方向に突出するように設けられている。取付部311は、上面311aが平坦であり、上面311aの先端から傾斜する斜面311eが設けられている。取付部311は、上面311a及び斜面311eの中央に凹部311bが設けられている。この凹部311bには、操作ノブ30の取付開口306a〜取付開口306d内に設けられている上側爪部309a〜上側爪部309dが挿入される。
取付部311は、基部310の下面310eと取付部311の下面311cとが滑らかに接続されて1つの面を形成している。下面311cの左右には、図6(b)に示すように、2つの凹部311dが対向して設けられている。この凹部311dには、操作ノブ30の取付開口306a〜取付開口306d内に設けられている下側爪部308a〜下側爪部308dが挿入される。操作ノブユニット3は、2つの凹部311bの間の下面311cにスプリング32a〜スプリング32dが接触している。このスプリング32a〜スプリング32dの接触により、スプリングと検出電極とは導通する。なお変形例としてスプリング32a〜スプリング32dが接触する下面311cには、スプリングの中心に挿入される凸部が設けられても良い。
・導電部32の構成
導電部32は、スプリング32a〜スプリング32dと、配置台32e〜配置台32hと、を備えている。このスプリング32a〜スプリング32dは、弾性を有すると共に、導電性を有する炭素鋼などの金属材料を用いて形成されたコイルスプリングである。また配置台32e〜配置台32hは、導電性を有する黄銅などの金属板を折り曲げて形成されている。なお変形例として検出電極部31と配置台32e〜配置台32hを結ぶ導電部材は、スプリングに限定されず、弾性を有する板バネ、皿バネや導電性ゴムなどであっても良い。
導電部32は、スプリング32a〜スプリング32dと、配置台32e〜配置台32hと、を備えている。このスプリング32a〜スプリング32dは、弾性を有すると共に、導電性を有する炭素鋼などの金属材料を用いて形成されたコイルスプリングである。また配置台32e〜配置台32hは、導電性を有する黄銅などの金属板を折り曲げて形成されている。なお変形例として検出電極部31と配置台32e〜配置台32hを結ぶ導電部材は、スプリングに限定されず、弾性を有する板バネ、皿バネや導電性ゴムなどであっても良い。
スプリング32aとスプリング32bは、同じ長さである。またスプリング32cとスプリング32dは、同じ長さである。そして操作ノブ30の前方領域301側に配置されるスプリング32a及びスプリング32bは、後方領域302側に配置されるスプリング32c及びスプリング32dと長さが異なり、短くなっている。
配置台32e〜配置台32hは、基本的な構成は同じであるので、以下では、主に配置台32eの構成について説明する。なお配置台32f〜配置台32hには、配置台32eと同じ符号を付している。
配置台32eは、図6(b)に示すように、一枚の板の両端を同方向に折り曲げた形状を有している。配置台32eは、配置部320と、壁部321及び壁部322と、を備えている。
配置部320は、スプリング32aが上面320aに配置される。この配置により、スプリング32aと配置台32eとが導通する。つまり検出電極31a、スプリング32a及び配置台32eは、導通している。なお変形例としてスプリング32a〜スプリング32dが接触する上面320aには、スプリングの中心に挿入される凸部が設けられても良い。
配置部320は、図7(a)及び図7(b)に示すように、サブ基板34の配置面34aに設けられた電極パッド341〜電極パッド344と下面320bが接触するようにサブ基板34に取り付けられている。この配置台32e〜配置台32hと電極パッド341〜電極パッド344の取り付けは、はんだや導電性接着剤などを用いて行われるがこれに限定されず、ネジ止めなどであっても良い。
電極パッド341は、配置台32e及びスプリング32aを介して検出電極31aと導通している。電極パッド342は、配置台32f及びスプリング32bを介して検出電極31bと導通している。電極パッド343は、配置台32g及びスプリング32cを介して検出電極31cと導通している。電極パッド344は、配置台32h及びスプリング32dを介して検出電極31dと導通している。
つまり導電部32は、検出電極31aと電極パッド341、検出電極31bと電極パッド342、検出電極31cと電極パッド343、及び検出電極31dと電極パッド344を電気的に接続するケーブルの役割を有している。
壁部321及び壁部322は、対向している。壁部321と配置部320の間には、折曲部321aが形成されている。また壁部322と配置部320との間には、折曲部322aが形成されている。
前方領域301側の電極パッド341は、図7(b)の紙面の上下方向に対して反時計回りに少し回転してサブ基板34に配置されている。また電極パッド342は、図7(b)の紙面の上下方向に対して時計回りに少し回転してサブ基板34に配置されている。この電極パッド341及び電極パッド342は、図7(b)に一点鎖線で示す線347を軸とした線対象となっている。従って配置台32eは、電極パッド341に応じて反時計回りに少し回転して配置されている。また配置台32fは、電極パッド342に応じて時計回りに少し回転して配置されている。
また後方領域302側の電極パッド343及び電極パッド344は、図7(b)の紙面の上下左右方向に回転せず、線347を軸とした線対象となっている。従って配置台32g及び配置台32hは、電極パッド343及び電極パッド344に応じて線347を軸とした線対象となるように配置されている。
・第1の制御部33の構成
第1の制御部33は、記憶されたプログラムに従って、取得したデータに演算、加工などを行うCPU(=Central Processing Unit)、半導体メモリであるRAM(=Random Access Memory)及びROM(=Read Only Memory)などから構成されるマイクロコンピュータである。このROMには、第1の制御部33が動作するためのプログラムが格納されている。RAMは、一時的に演算結果などを格納する記憶領域として用いられる。また第1の制御部33は、その内部にクロック信号を生成する手段を有し、このクロック信号に基づいて動作を行う。
第1の制御部33は、記憶されたプログラムに従って、取得したデータに演算、加工などを行うCPU(=Central Processing Unit)、半導体メモリであるRAM(=Random Access Memory)及びROM(=Read Only Memory)などから構成されるマイクロコンピュータである。このROMには、第1の制御部33が動作するためのプログラムが格納されている。RAMは、一時的に演算結果などを格納する記憶領域として用いられる。また第1の制御部33は、その内部にクロック信号を生成する手段を有し、このクロック信号に基づいて動作を行う。
第1の制御部33は、例えば、静電センサIC(=Integrated Circuit)である。静電センサ39は、検出電極部31、導電部32及び第1の制御部33を備えて概略構成されている。
静電センサ39は、自己容量方式であるので、ユーザの操作指が検出電極部31に近接又は接触すると、静電容量が増加する。第1の制御部33は、静電しきい値330をRAM又はROMに有し、静電しきい値330以上の静電容量を検出した場合、ユーザの操作指の近接又は接触があったと判定する。なお静電センサ39は、近接を検出することができる。従って第1の制御部33は、ユーザが検出電極部31に触れずに操作ノブ30に操作を行ったとしても操作領域を判定することができる。
第1の制御部33が検出電極部31及び導電部32を介して取得する第1の出力信号S1は、アナログ信号である。第1の制御部33は、第1の出力信号S1に基づいて静電容量を算出し、近接又は接触の有無を判定する。この第1の出力信号S1は、検出電極31a〜検出電極31dごとの静電容量が算出可能な信号であり、例えば、検出電極31a〜検出電極31dごとに出力される信号群であっても良いし、周期的に検出電極31a〜検出電極31dに接続することで得られる信号であっても良く、これに限定されない。
第1の制御部33は、検出電極31a〜検出電極31dごとに近接又は接触の有無を判定し、その結果を第2の出力信号S2として出力する。この第2の出力信号S2は、デジタル信号である。
つまり操作ノブユニット3は、伝送距離が長くなるにつれて信号の劣化が大きくなるアナログ信号を伝送距離が短くてノイズの影響を受け難い操作ノブ30の収容部306内で処理する。そして操作ノブユニット3は、信号の劣化がアナログ信号と比較して小さいデジタル信号を本体2のメイン基板4に送信する。
・サブ基板34の構成
サブ基板34は、プリント配線基板である。このサブ基板34は、図7(a)及び図7(b)に示すように、第1の制御部33と、電極パッド341〜電極パッド344と、発光素子345と、が配置面34aに配置されている。発光素子345は、LED(=Light Emitting Diode)素子であって操作ノブ30の照明を行う。第1の制御部33は、電極パッド341〜電極パッド344と電気的に接続されている。
サブ基板34は、プリント配線基板である。このサブ基板34は、図7(a)及び図7(b)に示すように、第1の制御部33と、電極パッド341〜電極パッド344と、発光素子345と、が配置面34aに配置されている。発光素子345は、LED(=Light Emitting Diode)素子であって操作ノブ30の照明を行う。第1の制御部33は、電極パッド341〜電極パッド344と電気的に接続されている。
サブ基板34は、コネクタ346が裏面34bに配置されている。このコネクタ346には、ケーブル10が接続される。このケーブル10は、フラットケーブルであり、サブ基板34のコネクタ346とメイン基板4のコネクタ46とに電気的に接続されている。つまりケーブル10は、サブ基板34とメイン基板4とを電気的に接続している。
スプリング32a〜スプリング32dは、カバー35が操作ノブ30にネジ36によって取り付けられることにより、圧縮される。つまりスプリング32a〜スプリング32dは、自然長より短い長さで操作ノブ30に取り付けられるので、検出電極31a〜検出電極31d、及び配置台32e〜配置台32hに対して弾性力による圧力を付加して接触状態を保つことが可能となる。
(メイン基板4の構成)
メイン基板4は、プリント配線基板である。このメイン基板4は、図1に示すように、第2の制御部41と、電極パターン42〜電極パターン45と、電極パターン47と、が配置面4aに配置されている。またメイン基板4は、コネクタ46が裏面4bに配置されている。第2の制御部41は、電極パターン42〜電極パターン45及び電極パターン47と電気的に接続されている。
メイン基板4は、プリント配線基板である。このメイン基板4は、図1に示すように、第2の制御部41と、電極パターン42〜電極パターン45と、電極パターン47と、が配置面4aに配置されている。またメイン基板4は、コネクタ46が裏面4bに配置されている。第2の制御部41は、電極パターン42〜電極パターン45及び電極パターン47と電気的に接続されている。
第2の制御部41は、記憶されたプログラムに従って、取得したデータに演算、加工などを行うCPU、半導体メモリであるRAM及びROMなどから構成されるマイクロコンピュータである。このROMには、第2の制御部41が動作するためのプログラムが格納されている。RAMは、一時的に演算結果などを格納する記憶領域として用いられる。また第2の制御部41は、その内部にクロック信号を生成する手段を有し、このクロック信号に基づいて動作を行う。このクロック信号は、第1の制御部33と同期されている。
第2の制御部41は、図2(b)に示すように、操作ノブユニット3から取得した第2の出力信号S2から操作がなされた操作領域を判定すると共に、操作検出部6から取得した第3の出力信号S3からなされた操作を判定する。第2の制御部41は、判定結果を示す指示信号S4を生成してウインドウ開閉装置95に出力する。ウインドウ開閉装置95は、指示信号S4に基づいて車両9のウインドウを駆動する。
スイッチ装置1は、マニュアルモードとオートモードを備えている。マニュアルモードは、操作ノブ30に対して操作がなされている間、指定されたウインドウを駆動するモードである。オートモードは、操作ノブ30に対して操作がなされると、指定されたウインドウを全開又は全閉するまで駆動するモードである。引き上げ操作と押し下げ操作には、2段階あり、1段階目がマニュアルモードであり、1段目よりさらに操作する2段目がオートモードである。
第2の制御部41は、操作検出部6の第3の出力信号S3に基づいてマニュアルモードかオートモードかを判定する。
電極パターン42〜電極パターン45、及び電極パターン47は、例えば、円形パターンの中央を除去した形状を有している。図8(b)では、一例として、この形状を有する電極パターン47を図示している。このように電極パターン42〜電極パターン45、電極パターン47は、円形パターンの中央がないので、中央を境に断線している。この電極パターン42〜電極パターン45の上には、図1に示すように、ラバードームシート5のラバードーム51〜ラバードーム54が位置している。また電極パターン47の上には、ラバードーム56が位置している。
ラバードームシート5は、シリコーンなどの柔らかい樹脂材料を用いて薄いシート状に形成されている。このラバードームシート5は、さらに下面5b側に収容部5cが設けられている。ラバードームシート5は、メイン基板4を収容部5cに収容することにより、メイン基板4に対する液体の侵入を抑制、つまり防水している。
ラバードーム51〜ラバードーム54は、導電性を有するコンタクト510〜コンタクト540を有し、このコンタクト510〜コンタクト540が電極パターン42〜電極パターン45と接触することより、電極パターン42〜電極パターン45を導通させる。つまり操作ノブ30に対して押し下げ操作又は引き上げ操作がなされることにより、ラバードームが変形してコンタクトが電極パターンと接触して導通する。導通状態がスイッチのオンを示し、非導通状態がオフを示している。
ラバードームシート5は、さらにラバードーム56を備えている。このラバードーム56は、導電性を有するコンタクト560を有し、メイン基板4の電極パターン47に対応して配置されている。ラバードーム56は、操作ボタン12に対するプッシュ操作によって変形してコンタクト560と電極パターン47が接触し、電極パターン47を導通させる。
ラバードーム51〜ラバードーム54、及びラバードーム56は、ラバードームシート5の表面5aよりも先端が突出している。ラバードーム51〜ラバードーム54は、この突出した部分がスライダ63及びスライダ64と接触している。
(操作検出部6の構成)
操作検出部6は、図1に示すように、ロッド61及びロッド62と、スライダ63及びスライダ64と、ラバードーム51〜ラバードーム54と、電極パターン42〜電極パターン45と、を備えて概略構成されている。
操作検出部6は、図1に示すように、ロッド61及びロッド62と、スライダ63及びスライダ64と、ラバードーム51〜ラバードーム54と、電極パターン42〜電極パターン45と、を備えて概略構成されている。
ロッド61、スライダ63、ラバードーム51、ラバードーム52、電極パターン42及び電極パターン43は、機能の異なる2つのスイッチを構成している。またロッド62、スライダ64、ラバードーム53、ラバードーム54、電極パターン44及び電極パターン45は、機能の異なる2つのスイッチを構成している。つまり、操作検出部6は、機能の異なる4つのスイッチを備えて概略構成されている。
ロッド61及びロッド62は、樹脂材料を用いて四角柱形状に形成されている。スライダ63及びスライダ64は、樹脂材料を用いて四角柱形状に形成されている。スライダ63は、ラバードームシート5のラバードーム51及びラバードーム52と接触するように配置されている。スライダ64は、ラバードーム53及びラバードーム54と接触するように配置されている。
ロッド61及びロッド62は、上部610及び上部620が円柱の側面のように断面が半円形状となっている。また下部611及び下部621は、上部610及び上部620と同様の形状を有している。
ロッド61の上部610は、操作ノブ30の突起304aと接触している。ロッド62の上部620は、操作ノブ30の突起304bと接触している。
ロッド61の下部611は、図8(b)に示すように、スライダ63のガイド溝630に移動可能に挿入されている。ロッド62の下部621は、スライダ64のガイド溝640に移動可能に挿入されている。
操作ノブ30の押し下げ操作は、ロッド61、スライダ63、ラバードーム51、ラバードーム52、電極パターン42及び電極パターン43により検出される。また操作ノブ30の引き上げ操作は、ロッド62、スライダ64、ラバードーム53、ラバードーム54、電極パターン44及び電極パターン45により検出される。
操作ノブ30が押し下げられた場合、突起304aがロッド61の上部610を押す。押されたロッド61は、下部611がスライダ63を押し下げる。この際、図8(b)に示すように、ロッド61がスライダ63の前方側、つまりラバードーム51側に位置しているので、ラバードーム51のコンタクト510が電極パターン42と接触し、オン状態となる。さらに操作ノブ30が押し下げられた場合、ロッド61がさらにスライダ63を押し下げるので、ロッド61がガイド溝630を後方側、つまりラバードーム51とラバードーム52の間に移動し、ラバードーム51及びラバードーム52のコンタクト510及びコンタクト520が電極パターン42及び電極パターン43と接触し、オン状態となる。
また操作ノブ30が引き上げられた場合、突起304bがロッド62の上部620を押す。押されたロッド62は、下部621がスライダ64を押し下げる。この際、図8(b)に示すように、ロッド62がスライダ64の後方側、つまりラバードーム54側に位置しているので、ラバードーム54のコンタクト540が電極パターン45と接触し、オン状態となる。さらに操作ノブ30が引き上げられた場合、ロッド62がさらにスライダ64を押し下げるので、ロッド62がガイド溝640を前方側、つまりラバードーム53とラバードーム54の間に移動し、ラバードーム53及びラバードーム54のコンタクト530及びコンタクト540が電極パターン44及び電極パターン45と接触し、オン状態となる。
つまり操作ノブ30が押し下げられた場合、ラバードーム51がオン状態となるモードがウインドウを閉方向に駆動するマニュアルモードとなり、ラバードーム51及びラバードーム52がオン状態となるモードがウインドウを全閉するまで駆動するオートモードとなる。
また操作ノブ30が引き上げられた場合、ラバードーム54がオン状態となるモードがウインドウを開方向に駆動するマニュアルモードとなり、ラバードーム53及びラバードーム54がオン状態となるモードがウインドウを全開するまで駆動するオートモードとなる。
スイッチ装置1は、マニュアルモードとオートモードで操作感が異なるように、ラバードームの形状を変えている。つまりラバードーム51とラバードーム52は、形状が異なる。またラバードーム53とラバードーム54は、形状が異なる。
引き上げ操作と引き上げ操作のマニュアルモードにおいて操作感が似るように、ラバードーム51とラバードーム54は、同じ形状を有している。また引き上げ操作と引き上げ操作のオートモードにおいて操作感が似るように、ラバードーム52とラバードーム53は、同じ形状を有している。
以下では、本実施の形態のスイッチ装置1の動作の一例について説明する。ユーザが運転席側のウインドウ91を開閉する場合について説明する。
(動作)
・押し下げ操作
ユーザが運転席側のウインドウ91を開けるため、操作ノブ30の右前側操作領域301bを押し下げようとすると、ユーザの操作指が検出電極31bに近接するので、操作指と検出電極31bとの距離に反比例して検出される静電容量が増加する。
・押し下げ操作
ユーザが運転席側のウインドウ91を開けるため、操作ノブ30の右前側操作領域301bを押し下げようとすると、ユーザの操作指が検出電極31bに近接するので、操作指と検出電極31bとの距離に反比例して検出される静電容量が増加する。
操作ノブユニット3の第1の制御部33は、検出電極部31から取得する第1の出力信号S1に基づいて静電しきい値330以上となる静電容量を検出した検出電極31bに対して操作指が近接又は接触したと判定する。第1の制御部33は、操作指が検出電極31bに近接又は接触したとする第2の出力信号S2を第2の制御部41に出力する。
次にユーザが操作ノブ30の右前側操作領域301bを押し下げると、操作ノブ30がロッド61及びスライダ63を介してラバードーム51を変形させてコンタクト510を押し下げ、電極パターン42が導通する。この導通により、操作検出部6は、電極パターン42が導通したことを示す第3の出力信号S3を第2の制御部41に出力する。
第2の制御部41は、第2の出力信号S2及び第3の出力信号S3に基づいて検出電極31bに対して押し下げ操作がマニュアルモードで行われていることを示す指示信号S4を押されている間、出力する。
またユーザがさらに操作ノブ30を押し下げると、電極パターン42及び電極パターン43が導通する。この導通により、操作検出部6は、電極パターン42及び電極パターン43が導通したことを示す第3の出力信号S3を第2の制御部41に出力する。
第2の制御部41は、第2の出力信号S2及び第3の出力信号S3に基づいて検出電極31bに対して押し下げ操作がオートモードで行われていることを示す指示信号S4を出力する。
・引き上げ操作
ユーザが運転席側のウインドウ91を閉めるため、操作ノブ30の右前側操作領域301bを引き上げようとすると、ユーザの操作指が検出電極31bに近接するので、操作指と検出電極31bとの距離に反比例して検出される静電容量が増加する。
ユーザが運転席側のウインドウ91を閉めるため、操作ノブ30の右前側操作領域301bを引き上げようとすると、ユーザの操作指が検出電極31bに近接するので、操作指と検出電極31bとの距離に反比例して検出される静電容量が増加する。
操作ノブユニット3の第1の制御部33は、検出電極部31から取得する第1の出力信号S1に基づいて静電しきい値330以上となる静電容量を検出した検出電極31bに対して操作指が近接又は接触したと判定する。第1の制御部33は、操作指が検出電極31bに近接又は接触したとする第2の出力信号S2を第2の制御部41に出力する。
次にユーザが操作ノブ30の右前側操作領域301bを引き上げると、操作ノブ30がロッド62及びスライダ64を介してラバードーム54を変形させてコンタクト540を押し下げ、電極パターン45が導通する。この導通により、操作検出部6は、電極パターン45が導通したことを示す第3の出力信号S3を第2の制御部41に出力する。
第2の制御部41は、第2の出力信号S2及び第3の出力信号S3に基づいて検出電極31bに対して引き上げ操作がマニュアルモードで行われていることを示す指示信号S4を押されている間、出力する。
またユーザがさらに操作ノブ30を引き上げると、電極パターン44及び電極パターン45が導通する。この導通により、操作検出部6は、電極パターン44及び電極パターン45が導通したことを示す第3の出力信号S3を第2の制御部41に出力する。
第2の制御部41は、第2の出力信号S2及び第3の出力信号S3に基づいて検出電極31bに対して引き上げ操作がオートモードで行われていることを示す指示信号S4を出力する。
(実施の形態の効果)
本実施の形態に係るスイッチ装置1は、ノイズの影響を低減することができる。具体的には、スイッチ装置1は、操作ノブユニット3から判定結果を出力するので、操作ノブから本体に配置された制御部で接触を判定する場合と比べて、ノイズの影響を受け易い検出電極部31から第1の制御部33までの伝送距離が短い。従ってスイッチ装置1は、ノイズの影響を抑制することができる。
本実施の形態に係るスイッチ装置1は、ノイズの影響を低減することができる。具体的には、スイッチ装置1は、操作ノブユニット3から判定結果を出力するので、操作ノブから本体に配置された制御部で接触を判定する場合と比べて、ノイズの影響を受け易い検出電極部31から第1の制御部33までの伝送距離が短い。従ってスイッチ装置1は、ノイズの影響を抑制することができる。
スイッチ装置1は、操作ノブユニット3において接触の判定を行い、デジタル信号を本体2に出力する。従ってスイッチ装置1は、操作ノブから本体にアナログ信号を出力する場合と比べて、アナログ信号が流れる伝送距離が短く、また操作ノブ30から本体2までの伝送路としてのケーブル10にはデジタル信号が流れるので、ノイズの影響を受け難い。
スイッチ装置1は、操作ノブ30の表面300が複数の操作領域に分かれ、操作領域ごとに押し下げ操作及び引き上げ操作を判定することができるので、複数の操作ノブを備える場合と比べて、操作ノブ30が1つでありながら操作領域ごとに2種類の機能を指示することができる。
スイッチ装置1は、操作ノブ30が1つでありながら機能として前方の左右のウインドウの開閉の指示、及び後方の左右のウインドウの開閉の指示の異なる8つの機能を備えているので、同様の機能を指示するために4つの操作ノブを必要とする場合と比べて、小型化することができる。
スイッチ装置1は、操作ノブ30が1つなので、機能に対応した複数の操作ノブを備える場合と比べて、サブ基板34を配置するスペースを備えることができる。
スイッチ装置1は、操作指の近接を検出することができるので、接触のみを検出する場合と比べて、操作領域の判定を速く行うことができる。従ってスイッチ装置1は、第2の制御部41における操作の判定を速く行うことができる。
スイッチ装置1は、検出電極部31と電極パッド341〜電極パッド344との電気的な接続に導電部32を用いるので、ケーブルを用いる場合と比べて、コストを削減することができる。またフラットケーブルは、折れ曲がるとノイズの影響を受け易い。スイッチ装置1は、導電部32を用いるので、フラットケーブルを用いる場合と比べて、よりノイズの影響を抑制することができる。
スイッチ装置1は、検出電極31a〜検出電極31dと配置台32e〜配置台32hとの電気的な接続にスプリング32a〜スプリング32dを用いているので、弾性を持たない導電部材を用いる場合と比べて、接触が保たれ易く、導通不良を抑制することができる。
以上、本発明のいくつかの実施の形態及び変形例を説明したが、これらの実施の形態及び変形例は、一例に過ぎず、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。これら新規な実施の形態及び変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。また、これら実施の形態及び変形例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない。さらに、これら実施の形態及び変形例は、発明の範囲及び要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
1…スイッチ装置、2…本体、3…操作ノブユニット、4…メイン基板、4a…配置面、4b…裏面、5…ラバードームシート、5a…表面、5b…下面、5c…収容部、6…操作検出部、9…車両、10…ケーブル、12…操作ボタン、20…下ケース、20a…上面、20b…下面、21…上ケース、21a…上面、21b…下面、23…シャフト、30…操作ノブ、30a…左側面、30b…右側面、30c,30d…先端部、30e…後端部、30f,30g…凹部、31…検出電極部、31a〜31d…検出電極、32…導電部、32a〜32d…スプリング、32e〜32h…配置台、33…第1の制御部、34…サブ基板、34a…配置面、34b…裏面、35…カバー、36…ネジ、39…静電センサ、41…第2の制御部、42〜45…電極パターン、46…コネクタ、47…電極パターン、51〜54,56…ラバードーム、61,62…ロッド、63,64…スライダ、90…ドア、91…ウインドウ、92…ドアトリム、93…アームレスト、95…ウインドウ開閉装置、200…収容部、201…コネクタケース、202…コネクタ、210…取付部、211…内部空間、212…挿入孔、213,214…ガイド孔、215…ガイド部、230…回転軸、300…表面、301…前方領域、301a…左前側操作領域、301b…右前側操作領域、302…後方領域、302a…左後側操作領域、302b…右後側操作領域、303…下面、304a,304b…突起、304c,304d…ネジ取付孔、305…挿入開口、306…収容部、306a〜306d…取付開口、307a〜307d…筒部、308a〜308d…下側爪部、309a〜309d…上側爪部、310…基部、310a…上面、310b…先端、310c…前面、310d…後面、310e…下面、311…取付部、311a…上面、311b…凹部、311c…下面、311d…凹部、311e…斜面、320…配置部、320a…上面、320b…下面、321…壁部、321a…折曲部、322…壁部、322a…折曲部、330…静電しきい値、341〜344…電極パッド、345…発光素子、346…コネクタ、347…線、351…開口、510〜540,560…コンタクト、610…上部、611…下部、620…上部、621…下部、630…ガイド溝、640…ガイド溝
Claims (6)
- 操作ノブと、
前記操作ノブに対する近接又は接触を検出する検出部と、
前記検出部と電気的に接続された導電部と、
前記導電部を介して前記検出部と電気的に接続され、前記検出部から出力される第1の出力信号に基づいて前記操作ノブに対する近接又は接触を判定し、判定結果を第2の出力信号として出力する第1の制御部と、
前記操作ノブに取り付けられ、前記第1の制御部を有するサブ基板と、
を一体とした操作ノブユニットを備えたスイッチ装置。 - 前記操作ノブは、表面が複数の操作領域に分けられ、
前記検出部は、前記複数の操作領域ごとに配置され、
前記第1の制御部は、前記第1の出力信号に基づいて前記複数の操作領域のいずれの操作領域に近接又は接触したのかを判定し、近接又は接触が検出された操作領域を示す前記第2の出力信号を出力する、
請求項1に記載のスイッチ装置。 - 前記操作ノブは、少なくとも1つの凹部が形成されて前記表面が複数の領域に分けられ、さらに前記複数の領域が前記複数の操作領域に分けられた、
請求項2に記載のスイッチ装置。 - 前記操作ノブユニットが取り付けられた本体と、
前記操作ノブの操作を検出する操作検出部と、
前記第1の制御部と電気的に接続されたケーブルと、
前記ケーブルを介して前記第1の制御部が出力した前記第2の出力信号を取得し、前記操作検出部が検出した操作と前記第2の出力信号とに基づいて操作対象に対して指示するための指示信号を出力する第2の制御部と、
前記本体に配置されると共に、前記サブ基板と前記ケーブルを介して電気的に接続され、前記操作検出部及び前記第2の制御部が配置されたメイン基板と、
を備えた請求項1乃至3のいずれか1項に記載のスイッチ装置。 - 前記操作ノブは、表面が複数の操作領域に分けられると共に、回転軸を中心とした引き上げ操作、及び押し下げ操作可能に前記本体に取り付けられ、
前記操作検出部は、前記引き上げ操作、及び前記押し下げ操作のいずれの操作がなされたかを示す第3の出力信号を出力し、
前記第2の制御部は、前記操作ノブユニットから出力された前記第2の出力信号と、前記操作検出部から出力された前記第3の出力信号と、に基づいて操作がなされた操作領域となされた操作とを示す前記指示信号を前記操作対象に出力する、
請求項4に記載のスイッチ装置。 - 前記操作対象は、車両のウインドウの開閉を行うウインドウ開閉装置であり、
前記操作ノブは、前記車両の前方の左右のウインドウ、及び後方の左右のウインドウに対応して少なくとも4つの操作領域を有し、
前記第2の制御部は、前記第2の出力信号及び前記第3の出力信号に基づいて操作がなされた操作領域となされた操作を判定し、どのウインドウを開閉するのかを示す前記指示信号を出力する、
請求項5に記載のスイッチ装置。
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