JP2021527916A - 静電容量式制御システム、特に自動車のステアリングホイールコラム一体型モジュール - Google Patents

Abstract

本発明は、支持体（６）と、この支持体（６）内に変位可能に配置された少なくとも１つの制御要素（３、４、５）と、第２の静電容量式駆動領域（７１ａ〜７１ｅ）に隣接しており、また当該制御要素（３、４、５）の下に配置され、かつこれと協働して、自身（８１ａ〜８１ｅ）及び第２の（７１ａ〜７１ｅ）静電容量式駆動領域間の距離、ひいては静電容量を変化させる少なくとも１つの第１の静電容量式駆動領域（８１ａ〜８１ｅ）とを備えた、静電容量式制御システム（１）、より詳細には自動車のステアリングホイールコラム一体型モジュールに関する。静電容量式制御システム（１）のロバスト性を高めるために、当該少なくとも１つの第１の静電容量式駆動領域（８１ａ〜８１ｅ）が、当該制御要素（３、４、５）と触覚的に係合している金属製の変形可能なアーム（８３）に配置され、ここで、当該触覚的係合は、当該制御要素（３、４、５）の少なくとも１つの内部凹部（３２、４２、５２）又は突起と協働するアーム（８３）の成形突起（８２）又は凹部によってもたらされ、また、第１の（８１ａ〜８１ｅ）及び第２の（７１ａ〜７１ｅ）静電容量式駆動領域間の距離は、ゼロよりも大きいままとなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、支持体と、この支持体内に変位可能に配置された少なくとも１つの制御要素と、第２の静電容量式駆動領域に隣接しており、また前記制御要素の下に配置され、かつこれと協働して、自身及び第２の静電容量式駆動領域間の距離、ひいては静電容量を変化させる少なくとも１つの第１の静電容量式駆動領域とを備えた、静電容量式制御システム、より詳細には自動車のステアリングホイールコラム一体型モジュールに関する。

この種の静電容量式制御システムは、コンピュータのキーボード又は押しボタンとして使用されることが知られている。こうした非接触型の静電容量式キーボード及び押しボタンは、このために摩耗や酸化に対してより耐性があり、従来技術においてもそのように提案されてきた。

たとえば、特許文献１は、キー、支持構成要素、固定パッド、基板、及び導電性部分を備えた静電容量式感知キー構造体を開示している。このキーは、キー本体と、収容空間を包囲している結合壁とを含む。支持構成要素はこの収容空間に配置され、また本体、円錐壁、緩衝空間、及び円錐壁に結合された延長パッドを含む。本体は、キー本体に当接している。導電性部分は、本体の底部及び緩衝空間の内側に配置されている。基板は固定パッドに結合され、その上に回路ユニットと感知層とを有する。この基板は、感知層を覆う絶縁層でコーティングされている。キー本体を押圧して支持構成要素に押し付けると、導電性シリコーン製の導電性部分と基板の感知層との間の距離が変化するため、静電変化が発生することになり、したがって、キー本体が回路ユニットを駆動して、この距離が所定の距離へと変化したときに（０．５ｍｍ未満）、基板と直接接触することなく電気信号が生成される。

同様の静電容量性の非接触型電気信号装置が、特許明細書である特許文献２、特許文献３、及び特許文献４に開示されている。

多くの場合、当該システムの他の応答を何ら受けずに、所定の望ましい効果が実際に得られたことをユーザが知ることになるように、ユーザが制御要素に触れたときに触覚応答がもたらされることが望ましい。

制御システムが車両のコックピット内のドライバによって使用される場合において、特にこの制御システムがステアリングホイールコラム一体型モジュールの形式を有するとき、この必要性はとりわけ明白となる。触覚応答は、視覚的にも聴覚的にも気を散らすことなく、即時の体性感覚反応をドライバにもたらすものである。

米国特許出願公開第２０１７１１１０４４号明細書 米国特許第３６５３０３８号明細書 米国特許第１６６５６１６号明細書 仏国特許第２４３１２２３号明細書

自動車業界におけるステアリングホイールコラム一体型モジュールは通常、ライト、ワイパー、ウォッシャー、クルーズコントロール、オーディオシステムなど、車両のさまざまな構成部品やサブシステムを制御するために使用されている。それらは通常、車両の組立ラインで車両のダッシュボード又はステアリングホイールコラムに機械的に固定され、かつ車両配線に電気的に接続された、組立済みのコンパクトなユニットを形成する。一般に、コラム一体型モジュールの制御機能は、力検出、抵抗性金属箔、又は導電性接触スイッチを使用して実装される一方、触覚機能は、スプリング又はスプリングプランジャを使用して実装される。残念ながら、これらのソリューションは比較的高価で精度も低いものでありながら、その組立は複雑である。

したがって、本発明の目的は、従来技術のソリューションにおける欠点がなく、コスト効率が高く、かつ製造及び組立が容易である、堅牢な静電容量式制御システムを提供することであった。

Ｃ１本発明は、冒頭で述べた種類の静電容量式制御システムを提供するものであり、本静電容量式制御システムは、前記少なくとも１つの第１の静電容量式駆動領域が、前記制御要素と触覚的に係合している金属製の変形可能なアームに配置され、ここで、前記触覚的係合が、前記制御要素の少なくとも１つの内部凹部又は突起と協働するアームの成形突起又は凹部によってもたらされ、また、第１の及び第２の静電容量式駆動領域間の距離が、ゼロよりも大きいままとなることを特徴とする。

本明細書で使用している「制御要素」という用語は、本制御システムによって制御されるモジュールにおいて所定の効果をもたらすために、ユーザが押圧するか、押し込むか、回転させるか、傾けるか、又は他の方法で変位させる要素を表す。

本発明の制御システムは非接触の静電容量モードで動作するため、静電容量式駆動領域間で短絡、酸化、及び焼損が発生することはない。

Ｃ２好ましくは、本システムは複数の制御要素を備える。

Ｃ３好ましくは、本システムは、複数の前記アームを備えた少なくとも１つの均一な成形部品を備え、各制御要素は、少なくとも１つのアームと触覚的に係合している。本システムは、第１の静電容量式駆動領域の全てを備えるただ１つの均一な成形部品、又は対称的に配置された２つの成形部品を当然備えていてもよい。

Ｃ４好ましくは、少なくとも１つの制御要素は、複数のアームと触覚的に係合している。これにより、制御要素にさまざまな駆動モードがもたらされる。

Ｃ５好ましくは、少なくとも１つの制御要素は、内部カムの形態の内部凹部又は突起を備えた円筒形状を有する。

Ｃ６好ましくは、本システムは、前記変形可能なアームの下に配置されたプリント回路基板を備え、前記少なくとも１つの第２の静電容量式駆動領域は、前記プリント回路基板の導電性トレースの形態を有する。

したがって、第２の静電容量式駆動領域を有するプリント回路基板は、アームの変位平面に対して垂直に配置され、その結果、本システムは、好ましくはその両側に、第２の静電容量式駆動領域の全てを備える、ただ１つのプリント回路基板を備えていてもよい。これにより、本システムの複雑さ及びコストが低減されることは言うまでもない。

Ｃ７好ましくは、前記支持体は、前記少なくとも１つの制御要素用の少なくとも１つの軸受を備える。

Ｃ８好ましくは、少なくとも１つの制御要素は、多安定制御要素又は単安定制御要素である。

本発明の制御システムはわずかな独立した部分を備え、これにより、製造及び組立がコンパクトかつ容易になる。

本発明について、添付の図面に関連して以下に記載し、かつ説明するものとする。
本発明による静電容量式制御システムの一実施形態を示す、概略分解斜視図である。 図１のシステムを組み立てた状態を示す、概略断面図である。 図１のシステムにおいて第１の静電容量式駆動領域の全てを含む、成形要素の概略斜視図である。 図１のシステムにおける第１の回転制御要素の概略斜視図である。 図４に示す第１の回転制御要素の４つの異なる例示的な駆動モードを概略的に示した図である。 図２の平面Ａ−Ａに沿って図１のシステムを示す、概略断面図である。 図１のシステムにおける第２の回転制御要素の概略斜視図である。 図２の平面Ｂ−Ｂに沿って図１のシステムを示す、概略断面図である。 スライド可能な制御要素の領域にある図１のシステムを示す、概略断面図である。 図１のシステムの内部軸受要素を示す概略斜視図である。

図１及び図２に示す静電容量式制御システム１の実施形態は、自動車制御システム、より具体的にはステアリングホイールコラム一体型モジュール（ｃｏｌｕｍｎ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｍｏｄｕｌｅ：ＣＩＭ）の形態を有する。システム１は、その制御された傾斜を使用して、たとえば車両のワイパー又はクルーズコントロールを作動させたり、停止させたりすることができる操作レバー２と、その回転を使用して、たとえばワイパーの回転数やクルーズコントロールの速度などを制御できる、多安定性の第１の回転制御要素３と、その回転を使用して、たとえばリアガラスウォッシャーを制御できる、単安定性の第２の回転制御要素４と、その軸方向変位を使用して、たとえばフロントガラスウォッシャー、クルーズコントロールメモリなどを制御できる、単安定性のスライド可能な（プッシュ式の）制御要素５とを備える。

システム１の全ての制御要素３、４及び５は、操作レバー２と共に組立済みユニットを形成しており、このユニットは車両の組立ラインで、図面には図示していない車両のステアリングホイールコラムに機械的に固定され、かつ当業者によく知られている方法で、車両配線に電気的に接続されているものである。

本実施形態では、制御システム１は、制御要素３、４及び５に固定と案内とをもたらす内部軸受要素６の形態の支持体を備える。要素６は、要素６の軸に対して垂直に配置された、３つの円筒部６１、６２及び６３を備える（図１０を参照のこと）。

内部軸受要素６は、第１の円筒部６１の４つの軸方向スナップロック突起６１１によってレバー２内でスナップロックされ、またレバー２の４つのスナップロック凹部２１と協働している。回転制御要素３及び４は、内部軸受要素６上で順次回転するように配置され、またスライド可能な制御要素５は、内部軸受要素６内及び第２の回転制御要素４内に、その４つのスナップロック突起５１が要素６の第３の円筒部６３とスライド可能に係合する状態で、スライド可能にスナップロックされる。他の形態による制御要素３、４及び５の固定及び案内については、当業者には当然よく知られているものとする。

プリント回路基板７は内部軸受要素６のソケット６４内に固定され、また本制御システムの車両配線への電気的接続を可能にするプラグ７２を含む。金属成形部品８（図３を参照のこと）が、内部軸受要素６と制御要素３、４及び５との間に配置されている。部品８は、プリント回路基板７の導電性トレース（図示せず）にはんだ付けされた自身の導電性プレート８４を介して、プリント回路基板７と電気的に接続されている。

図３に詳細に示すように、部品８は、制御要素３、４及び５と協働する５対の変形可能なアーム８３ａ〜８３ｅを含むが、これについては後で説明するものとする。各アーム対８３＊は、プリント回路基板７の平面に対して対称に配置されている。各アーム８３ａ〜８３ｅは、その端部に第１の静電容量式駆動領域８１ａ〜８１ｅを備える。その一方で、プリント回路基板７（図１を参照のこと）は、基板７の対向面に配置された、導電性トレースの形態をとる５対の第２の静電容量式駆動領域７１ａ〜７１ｅを含む。プリント回路基板７の第２の静電容量式駆動領域７１ａ〜７１ｅはそれぞれ、金属成形部品８において対応する第１の静電容量式駆動領域８１ａ〜８１ｅの下に配置されている。

このような対称的配置により、制御要素３、４及び５に作用する機械的張力や曲げモーメントが均等化される。このために、本システムは、好ましくはプリント回路基板７の平面に対して対称である、２つ以上の部品８を当然備えていてもよい。

アーム８３ａ〜８３ｅは、制御要素３、４及び５に触覚的係合をもたらしている。このために、アーム８３ａ〜８３ｄはそれぞれ、成形突起８２ａ〜８２ｄを含む。成形突起８２ａ〜８２ｃは、第１の回転制御要素３の径方向凹部３２ａ〜３２ｃと協働している一方、成形突起８２ｄは、第２の回転制御要素４の径方向凹部４２ｄと協働しており、これについては後で説明するものとする。径方向凹部３２ａ〜３２ｃ及び４２ｄは、制御要素３及び４の内部カムの形態を有する。

制御要素３、４及び５が変位することにより、人体の静電容量とは無関係に、第１の静電容量式駆動領域８１ａ〜８１ｅと第２の静電容量式駆動領域７１ａ〜７１ｅとの間の距離の変化と、ひいては静電容量の変化とが生じることになる。

図４及び図６に示すように、第１の回転制御要素３は、実際に設置された要素３の径方向位置をユーザが感知できるようにする、径方向ノブ３１を備える。径方向凹部３２は、制御要素３の内面に沿って軸方向に配置され（スライド可能な制御要素５に向かうにつれて増加していく添え字ａ、ｂ、ｃによって示している）、その際、径方向平面（凹状ではない）スペーサ３３が、特定の径方向凹部３２を適宜分離している。

図４に示すように、軸方向内部スペーサ３３ａは凹部３２ｂｃに隣接し、軸方向中間スペーサ３３ｂは凹部３２ａを３２ｃから分離し、その一方で、軸方向外部スペーサ３３ｃは凹部３２ａｂに隣接している。そのような構成により、要素３の径方向位置に依存した、さまざまな多安定駆動モードが可能になる。さらに、制御要素３において内面がそのようなカム形状となっていることで、中間位置を無用とする安定した駆動モード（成形突起８２が凹部３２内にある）を促進している。

適正な凹部（３２ａｂｃ、３２ｂｃ、３２ａ／３２ｃ及び３２ａｂ）を示す、制御要素３の内面における２Ｄセクションの形態の４つの異なる例示的な駆動モードを図５に図示しており、これらはａ−オフ、ｂ−オフ、ｃ−オフ（３４’）、ａ−オン、ｂ−オフ、ｃ−オフ（３４’’）、ａ−オフ、ｂ−オン、ｃ−オフ（３４’’’）、ａ−オフ、ｂ−オフ、ｃ−オン（３４’’’’）に相当している。これらのバイナリコードは、当業者に知られているように、当然ながら１０進数へと容易にマッピングすることができる。

図６に示すように、＊−オフ位置ではアーム８３の成形突起８２は径方向凹部３２内に配置され、その結果、アーム８３の第１の静電容量式駆動領域８１とプリント回路基板７の第２の静電容量式駆動領域７１との間の距離ｄ１は、アーム８３の成形突起８２が平面スペーサ３３に当接する、＊−オン位置に相当する距離ｄ２よりも長くなる。この静電容量の差は、外部の車両制御システムによって測定され、それに応じて解釈されてもよい。本実施形態では、距離ｄ１は約１．５ｍｍであり、距離ｄ２は約０．５ｍｍである。

図７及び図８に示すように、第２の回転制御要素４は、径方向カム４１ｄに隣接し、なおかつ金属成形部品８のアーム８３ｄの成形突起８２ｄと協働している２つの径方向凹部４２ｄを備える。図８に示すように、＊−オフ位置ではアーム８３ｄの成形突起８２ｄは径方向凹部４２ｄ内に配置され、その結果、アーム８３ｄの第１の静電容量式駆動領域８１ｄとプリント回路基板７の第２の静電容量式駆動領域７１ｄとの間の距離ｄ１は、アーム８３の成形突起８２ｄが径方向カム４１ｄのいずれかに当接する、＊−オン位置に相当する距離ｄ２よりも長くなる。この静電容量の差も同様に測定され、それに応じて解釈されてもよい。

図９に示すように、スライド可能な又はプッシュ式の制御要素５は、その変位軸に対して傾斜しており、アーム８３ｅの成形突起８２ｅに当接している２つの凹面５２ｅを備える。アーム８３ｅの張力に抗って要素５を押し込むと、第１の（８１ｅ）及び第２の（７１ｅ）静電容量式駆動領域間の距離が短くなり、制御要素５にに接続されたモジュール（図示せず）の駆動を引き起こすことになる。制御要素５を予備的に押し込む（又は、制御要素４の場合のように回転させる）ことによって生じる静電容量の変化も、容易に検出することができる。

図１０に示すように、軸受要素６は、制御要素３、４及び５の支持及び案内をもたらしている。制御要素３は、レバー２の外面にある軸受２２（図１を参照のこと）及び軸受要素６の第２の円筒部６２にある軸受６２１上を案内される。制御要素４は、軸受要素６において、軸受６２１及び第３の円筒部６３の外面にある軸受６３１上を案内される。制御要素５は、要素６における第３の円筒部６３の内面にある軸受６３２上を案内される。これらの軸受は全て、一般に「遊び」と呼ばれる可動制御要素３、４及び５の望ましくない径方向の動きを大幅に低減し、寸法公差を大きくすることができる。

本発明の上記の実施形態は単なる例示にすぎない。図は必ずしも縮尺どおりではなく、また一部の特徴を誇張又は最小化している場合がある。ただし、これら及び他の要素を、本発明の趣旨を限定するものと見なすべきではなく、これらにおいて保護が意図される範囲については、添付の特許請求の範囲に示している。

１ 静電容量式制御システム
２ レバー
２１ スナップロック凹部
２２ 軸受
３ 第１の（多安定）回転制御要素
３１ 径方向ノブ
３２ 径方向凹部
３３ 径方向平面スペーサ
３４ 駆動モード（３４ａ〜３４ｄ）
４ 第２の（単安定）回転制御要素
４１ 径方向カム
４２ 径方向凹部
５ スライド可能な（単安定、プッシュ式）制御要素
５１ スナップロック突起
５２ 凹面
６ 支持体（内部軸受要素）
６１ 第１の円筒部
６１１ スナップロック突起
６２ 第２の円筒部
６２１ 軸受（要素３、４用）
６３ 第３の円筒部
６３１ 軸受（要素４用）
６３２ 軸受（要素５用）
６４ プリント回路基板のソケット
７ プリント回路基板
７２ プラグ
８ 成形（金属）部品
８１ 第１の静電容量式駆動領域（８１ａ’〜８１ｅ’、８１ａ’’〜８１ｅ’’）
８２ 成形突起（８２ａ’〜８２ｄ’、８２ａ’’〜８２ｄ’’）、
８３ アーム（８３ａ’〜８３ｅ’、８３ａ’’〜８３ｅ’’）
８４ 導電性プレート

本発明は、支持体と、この支持体内に変位可能に配置された少なくとも１つの制御要素と、第２の静電容量式駆動領域に隣接しており、また前記制御要素の下に配置され、かつこれと協働して、自身及び第２の静電容量式駆動領域間の距離、ひいては静電容量を変化させる少なくとも１つの第１の静電容量式駆動領域とを備えた、静電容量式制御システム、より詳細には自動車のステアリングホイールコラム一体型モジュールに関する。

この種の静電容量式制御システムは、コンピュータのキーボード又は押しボタンとして使用されることが知られている。こうした非接触型の静電容量式キーボード及び押しボタンは、このために摩耗や酸化に対してより耐性があり、従来技術においてもそのように提案されてきた。

たとえば、特許文献１は、キー、支持構成要素、固定パッド、基板、及び導電性部分を備えた静電容量式感知キー構造体を開示している。このキーは、キー本体と、収容空間を包囲している結合壁とを含む。支持構成要素はこの収容空間に配置され、また本体、円錐壁、緩衝空間、及び円錐壁に結合された延長パッドを含む。本体は、キー本体に当接している。導電性部分は、本体の底部及び緩衝空間の内側に配置されている。基板は固定パッドに結合され、その上に回路ユニットと感知層とを有する。この基板は、感知層を覆う絶縁層でコーティングされている。キー本体を押圧して支持構成要素に押し付けると、導電性シリコーン製の導電性部分と基板の感知層との間の距離が変化するため、静電変化が発生することになり、したがって、キー本体が回路ユニットを駆動して、この距離が所定の距離へと変化したときに（０．５ｍｍ未満）、基板と直接接触することなく電気信号が生成される。

同様の静電容量性の非接触型電気信号装置が、特許明細書である特許文献２、特許文献３、及び特許文献４に開示されている。

特許文献５は、複数のキーステーションを有し、その上に複数のコンデンサプレートが形成されたプリント回路基板を備えるキーボードを開示しており、これらのキーステーションはそれぞれ、キーと、動作可能に動くようにするためにこのキーを支持するように配置された手段とを含み、ここで、一体型ばねストリップにおいて別個に可動な複数の部分を有する導電性の金属ばね手段が設けられ、この別個に可動な部分は、さまざまなキーを別個に上方に押し上げるために、それぞれのキーの下端に対して弾性的に支持しており、前記別個に可動な部分は、プリント回路基板上の固定コンデンサプレートとそれぞれ協働している、電気的に接続されているが、別個に可動なキー操作式のコンデンサプレートを構成している。

多くの場合、当該システムの他の応答を何ら受けずに、所定の望ましい効果が実際に得られたことをユーザが知ることになるように、ユーザが制御要素に触れたときに触覚応答がもたらされることが望ましい。

制御システムが車両のコックピット内のドライバによって使用される場合において、特にこの制御システムがステアリングホイールコラム一体型モジュールの形式を有するとき、この必要性はとりわけ明白となる。触覚応答は、視覚的にも聴覚的にも気を散らすことなく、即時の体性感覚反応をドライバにもたらすものである。

米国特許出願公開第２０１７１１１０４４号明細書 米国特許第３６５３０３８号明細書 米国特許第１６６５６１６号明細書 仏国特許第２４３１２２３号明細書 英国特許公開第１５８４３４５号明細書

自動車業界におけるステアリングホイールコラム一体型モジュールは通常、ライト、ワイパー、ウォッシャー、クルーズコントロール、オーディオシステムなど、車両のさまざまな構成部品やサブシステムを制御するために使用されている。それらは通常、車両の組立ラインで車両のダッシュボード又はステアリングホイールコラムに機械的に固定され、かつ車両配線に電気的に接続された、組立済みのコンパクトなユニットを形成する。一般に、コラム一体型モジュールの制御機能は、力検出、抵抗性金属箔、又は導電性接触スイッチを使用して実装される一方、触覚機能は、スプリング又はスプリングプランジャを使用して実装される。残念ながら、これらのソリューションは比較的高価で精度も低いものでありながら、その組立は複雑である。

したがって、本発明の目的は、従来技術のソリューションにおける欠点がなく、コスト効率が高く、かつ製造及び組立が容易である、堅牢な静電容量式制御システムを提供することであった。

本発明は、独立請求項１に記載しているように、冒頭で述べた種類の静電容量式制御システムを提供する。

本明細書で使用している「制御要素」という用語は、本制御システムによって制御されるモジュールにおいて所定の効果をもたらすために、ユーザが回転させるか、又は他の方法で同様に変位させる要素を表す。

本発明の制御システムは非接触の静電容量モードで動作するため、静電容量式駆動領域間で短絡、酸化、及び焼損が発生することはない。

好ましくは、本システムは複数の回転制御要素を備える。

本システムは、複数の前記アームを備えた少なくとも１つの均一な成形部品を備え、各制御要素は、少なくとも１つのアームと触覚的に係合している。本システムは、第１の静電容量式駆動領域の全てを備えるただ１つの均一な成形部品、又は対称的に配置された２つの成形部品を当然備えていてもよい。

好ましくは、少なくとも１つの制御要素は、複数のアームと触覚的に係合している。これにより、制御要素にさまざまな駆動モードがもたらされる。

前記少なくとも１つの回転制御要素は、内部カムの形態の内部凹部又は突起を備える。

好ましくは、本システムは、前記変形可能なアームの下に配置されたプリント回路基板を備え、前記少なくとも１つの第２の静電容量式駆動領域は、前記プリント回路基板の導電性トレースの形態を有する。

したがって、第２の静電容量式駆動領域を有するプリント回路基板は、アームの変位平面に対して垂直に配置され、その結果、本システムは、好ましくはその両側に、第２の静電容量式駆動領域の全てを備える、ただ１つのプリント回路基板を備えていてもよい。これにより、本システムの複雑さ及びコストが低減されることは言うまでもない。

好ましくは、前記支持体は、前記少なくとも１つの回転制御要素用の少なくとも１つの軸受を備える。

好ましくは、前記少なくとも１つの回転制御要素は、多安定制御要素又は単安定制御要素である。

本発明の制御システムはわずかな独立した部分を備え、これにより、製造及び組立がコンパクトかつ容易になる。

本発明について、添付の図面に関連して以下に記載し、かつ説明するものとする。
本発明による静電容量式制御システムの一実施形態を示す、概略分解斜視図である。 図１のシステムを組み立てた状態を示す、概略断面図である。 図１のシステムにおいて第１の静電容量式駆動領域の全てを含む、成形要素の概略斜視図である。 図１のシステムにおける第１の回転制御要素の概略斜視図である。 図４に示す第１の回転制御要素の４つの異なる例示的な駆動モードを概略的に示した図である。 図２の平面Ａ−Ａに沿って図１のシステムを示す、概略断面図である。 図１のシステムにおける第２の回転制御要素の概略斜視図である。 図２の平面Ｂ−Ｂに沿って図１のシステムを示す、概略断面図である。 スライド可能な制御要素の領域にある図１のシステムを示す、概略断面図である。 図１のシステムの内部軸受要素を示す概略斜視図である。

図１及び図２に示す静電容量式制御システム１の実施形態は、自動車制御システム、より具体的にはステアリングホイールコラム一体型モジュール（ｃｏｌｕｍｎ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｍｏｄｕｌｅ：ＣＩＭ）の形態を有する。システム１は、その制御された傾斜を使用して、たとえば車両のワイパー又はクルーズコントロールを作動させたり、停止させたりすることができる操作レバー２と、その回転を使用して、たとえばワイパーの回転数やクルーズコントロールの速度などを制御できる、多安定性の第１の回転制御要素３と、その回転を使用して、たとえばリアガラスウォッシャーを制御できる、単安定性の第２の回転制御要素４と、その軸方向変位を使用して、たとえばフロントガラスウォッシャー、クルーズコントロールメモリなどを制御できる、単安定性のスライド可能な（プッシュ式の）制御要素５とを備える。

システム１の全ての制御要素３、４及び５は、操作レバー２と共に組立済みユニットを形成しており、このユニットは車両の組立ラインで、図面には図示していない車両のステアリングホイールコラムに機械的に固定され、かつ当業者によく知られている方法で、車両配線に電気的に接続されているものである。

本実施形態では、制御システム１は、制御要素３、４及び５に固定と案内とをもたらす内部軸受要素６の形態の支持体を備える。要素６は、要素６の軸に対して垂直に配置された、３つの円筒部６１、６２及び６３を備える（図１０を参照のこと）。

内部軸受要素６は、第１の円筒部６１の４つの軸方向スナップロック突起６１１によってレバー２内でスナップロックされ、またレバー２の４つのスナップロック凹部２１と協働している。回転制御要素３及び４は、内部軸受要素６上で順次回転するように配置され、またスライド可能な制御要素５は、内部軸受要素６内及び第２の回転制御要素４内に、その４つのスナップロック突起５１が要素６の第３の円筒部６３とスライド可能に係合する状態で、スライド可能にスナップロックされる。他の形態による制御要素３、４及び５の固定及び案内については、当業者には当然よく知られているものとする。

プリント回路基板７は内部軸受要素６のソケット６４内に固定され、また本制御システムの車両配線への電気的接続を可能にするプラグ７２を含む。金属成形部品８（図３を参照のこと）が、内部軸受要素６と制御要素３、４及び５との間に配置されている。部品８は、プリント回路基板７の導電性トレース（図示せず）にはんだ付けされた自身の導電性プレート８４を介して、プリント回路基板７と電気的に接続されている。

図３に詳細に示すように、部品８は、制御要素３、４及び５と協働する５対の変形可能なアーム８３ａ〜８３ｅを含むが、これについては後で説明するものとする。各アーム対８３＊は、プリント回路基板７の平面に対して対称に配置されている。各アーム８３ａ〜８３ｅは、その端部に第１の静電容量式駆動領域８１ａ〜８１ｅを備える。その一方で、プリント回路基板７（図１を参照のこと）は、基板７の対向面に配置された、導電性トレースの形態をとる５対の第２の静電容量式駆動領域７１ａ〜７１ｅを含む。プリント回路基板７の第２の静電容量式駆動領域７１ａ〜７１ｅはそれぞれ、金属成形部品８において対応する第１の静電容量式駆動領域８１ａ〜８１ｅの下に配置されている。

このような対称的配置により、制御要素３、４及び５に作用する機械的張力や曲げモーメントが均等化される。このために、本システムは、好ましくはプリント回路基板７の平面に対して対称である、２つ以上の部品８を当然備えていてもよい。

アーム８３ａ〜８３ｅは、制御要素３、４及び５に触覚的係合をもたらしている。このために、アーム８３ａ〜８３ｄはそれぞれ、成形突起８２ａ〜８２ｄを含む。成形突起８２ａ〜８２ｃは、第１の回転制御要素３の径方向凹部３２ａ〜３２ｃと協働している一方、成形突起８２ｄは、第２の回転制御要素４の径方向凹部４２ｄと協働しており、これについては後で説明するものとする。径方向凹部３２ａ〜３２ｃ及び４２ｄは、制御要素３及び４の内部カムの形態を有する。

制御要素３、４及び５が変位することにより、人体の静電容量とは無関係に、第１の静電容量式駆動領域８１ａ〜８１ｅと第２の静電容量式駆動領域７１ａ〜７１ｅとの間の距離の変化と、ひいては静電容量の変化とが生じることになる。

図４及び図６に示すように、第１の回転制御要素３は、実際に設置された要素３の径方向位置をユーザが感知できるようにする、径方向ノブ３１を備える。径方向凹部３２は、制御要素３の内面に沿って軸方向に配置され（スライド可能な制御要素５に向かうにつれて増加していく添え字ａ、ｂ、ｃによって示している）、その際、径方向平面（凹状ではない）スペーサ３３が、特定の径方向凹部３２を適宜分離している。

図４に示すように、軸方向内部スペーサ３３ａは凹部３２ｂｃに隣接し、軸方向中間スペーサ３３ｂは凹部３２ａを３２ｃから分離し、その一方で、軸方向外部スペーサ３３ｃは凹部３２ａｂに隣接している。そのような構成により、要素３の径方向位置に依存した、さまざまな多安定駆動モードが可能になる。さらに、制御要素３において内面がそのようなカム形状となっていることで、中間位置を無用とする安定した駆動モード（成形突起８２が凹部３２内にある）を促進している。

適正な凹部（３２ａｂｃ、３２ｂｃ、３２ａ／３２ｃ及び３２ａｂ）を示す、制御要素３の内面における２Ｄセクションの形態の４つの異なる例示的な駆動モードを図５に図示しており、これらはａ−オフ、ｂ−オフ、ｃ−オフ（３４’）、ａ−オン、ｂ−オフ、ｃ−オフ（３４’’）、ａ−オフ、ｂ−オン、ｃ−オフ（３４’’’）、ａ−オフ、ｂ−オフ、ｃ−オン（３４’’’’）に相当している。これらのバイナリコードは、当業者に知られているように、当然ながら１０進数へと容易にマッピングすることができる。

図６に示すように、＊−オフ位置ではアーム８３の成形突起８２は径方向凹部３２内に配置され、その結果、アーム８３の第１の静電容量式駆動領域８１とプリント回路基板７の第２の静電容量式駆動領域７１との間の距離ｄ１は、アーム８３の成形突起８２が平面スペーサ３３に当接する、＊−オン位置に相当する距離ｄ２よりも長くなる。この静電容量の差は、外部の車両制御システムによって測定され、それに応じて解釈されてもよい。本実施形態では、距離ｄ１は約１．５ｍｍであり、距離ｄ２は約０．５ｍｍである。

図７及び図８に示すように、第２の回転制御要素４は、径方向カム４１ｄに隣接し、なおかつ金属成形部品８のアーム８３ｄの成形突起８２ｄと協働している２つの径方向凹部４２ｄを備える。図８に示すように、＊−オフ位置ではアーム８３ｄの成形突起８２ｄは径方向凹部４２ｄ内に配置され、その結果、アーム８３ｄの第１の静電容量式駆動領域８１ｄとプリント回路基板７の第２の静電容量式駆動領域７１ｄとの間の距離ｄ１は、アーム８３の成形突起８２ｄが径方向カム４１ｄのいずれかに当接する、＊−オン位置に相当する距離ｄ２よりも長くなる。この静電容量の差も同様に測定され、それに応じて解釈されてもよい。

図９に示すように、スライド可能な又はプッシュ式の制御要素５は、その変位軸に対して傾斜しており、アーム８３ｅの成形突起８２ｅに当接している２つの凹面５２ｅを備える。アーム８３ｅの張力に抗って要素５を押し込むと、第１の（８１ｅ）及び第２の（７１ｅ）静電容量式駆動領域間の距離が短くなり、制御要素５にに接続されたモジュール（図示せず）の駆動を引き起こすことになる。制御要素５を予備的に押し込む（又は、制御要素４の場合のように回転させる）ことによって生じる静電容量の変化も、容易に検出することができる。スライド可能な又はプッシュ式の制御要素５は、本発明の主題ではない。

図１０に示すように、軸受要素６は、制御要素３、４及び５の支持及び案内をもたらしている。制御要素３は、レバー２の外面にある軸受２２（図１を参照のこと）及び軸受要素６の第２の円筒部６２にある軸受６２１上を案内される。制御要素４は、軸受要素６において、軸受６２１及び第３の円筒部６３の外面にある軸受６３１上を案内される。制御要素５は、要素６における第３の円筒部６３の内面にある軸受６３２上を案内される。これらの軸受は全て、一般に「遊び」と呼ばれる可動制御要素３、４及び５の望ましくない径方向の動きを大幅に低減し、寸法公差を大きくすることができる。

本発明の上記の実施形態は単なる例示にすぎない。図は必ずしも縮尺どおりではなく、また一部の特徴を誇張又は最小化している場合がある。ただし、これら及び他の要素を、本発明の趣旨を限定するものと見なすべきではなく、これらにおいて保護が意図される範囲については、添付の特許請求の範囲に示している。

１ 静電容量式制御システム
２ レバー
２１ スナップロック凹部
２２ 軸受
３ 第１の（多安定）回転制御要素
３１ 径方向ノブ
３２ 径方向凹部
３３ 径方向平面スペーサ
３４ 駆動モード（３４ａ〜３４ｄ）
４ 第２の（単安定）回転制御要素
４１ 径方向カム
４２ 径方向凹部
５ スライド可能な（単安定、プッシュ式）制御要素
５１ スナップロック突起
５２ 凹面
６ 支持体（内部軸受要素）
６１ 第１の円筒部
６１１ スナップロック突起
６２ 第２の円筒部
６２１ 軸受（要素３、４用）
６３ 第３の円筒部
６３１ 軸受（要素４用）
６３２ 軸受（要素５用）
６４ プリント回路基板のソケット
７ プリント回路基板
７２ プラグ
８ 成形（金属）部品
８１ 第１の静電容量式駆動領域（８１ａ’〜８１ｅ’、８１ａ’’〜８１ｅ’’）
８２ 成形突起（８２ａ’〜８２ｄ’、８２ａ’’〜８２ｄ’’）、
８３ アーム（８３ａ’〜８３ｅ’、８３ａ’’〜８３ｅ’’）
８４ 導電性プレート

Claims (8)

1. 支持体（６）と、前記支持体（６）内に変位可能に配置された少なくとも１つの制御要素（３、４、５）と、第２の静電容量式駆動領域（７１ａ〜７１ｅ）に隣接しており、また前記制御要素（３、４、５）の下に配置され、かつこれと協働して、自身（８１ａ〜８１ｅ）及び前記第２の（７１ａ〜７１ｅ）静電容量式駆動領域間の距離、ひいては静電容量を変化させる少なくとも１つの第１の静電容量式駆動領域（８１ａ〜８１ｅ）とを備え、
   前記少なくとも１つの第１の静電容量式駆動領域（８１ａ〜８１ｅ）が、前記制御要素（３、４、５）と触覚的に係合している金属製の変形可能なアーム（８３）に配置され、ここで、
   前記触覚的係合が、前記制御要素（３、４、５）の少なくとも１つの内部凹部（３２、４２、５２）又は突起と協働する前記アーム（８３）の成形突起（８２）又は凹部によってもたらされ、また、前記第１の（８１ａ〜８１ｅ）及び前記第２の（７１ａ〜７１ｅ）静電容量式駆動領域間の距離が、ゼロよりも大きいままとなることを特徴とする、
   静電容量式制御システム（１）、特に自動車のステアリングホイールコラム一体型モジュール。
2. 複数の制御要素（３、４、５）を備えることを特徴とする、請求項１に記載の制御システム。
3. 複数の前記アーム（８３）を備えた少なくとも１つの均一な成形部品（８）を備え、各制御要素（３、４、５）が、少なくとも１つのアーム（８３）と触覚的に係合していることを特徴とする、請求項１又は２に記載の制御システム。
4. 少なくとも１つの制御要素（３）が、複数のアーム（８３）と触覚的に係合していることを特徴とする、請求項１又は２若しくは３に記載の制御システム。
5. 前記少なくとも１つの制御要素（３、４）が、内部カムの形態の内部凹部（３２、４２）又は突起を備えた円筒形状を有す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制御システム。
6. 前記静電容量式制御システム（１）が前記変形可能なアーム（８３）の下に配置されたプリント回路基板（７）を備え、前記少なくとも１つの第２の静電容量式駆動領域（７１ａ〜７１ｅ）が、前記プリント回路基板（７）の導電性トレースの形態を有することを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の制御システム。
7. 前記支持体（６）が、前記少なくとも１つの制御要素（４、４、５）用の少なくとも１つの軸受（６１１、６２１、６３１、６３２）を備え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制御システム。
8. 少なくとも１つの制御要素が、多安定制御要素（３）又は単安定制御要素（４、５）であることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の制御システム。

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