JP2022052456A

JP2022052456A - スイッチ装置

Info

Publication number: JP2022052456A
Application number: JP2020158869A
Authority: JP
Inventors: 元哉竹内; Motochika Takeuchi
Original assignee: Tokai Rika Co Ltd
Current assignee: Tokai Rika Co Ltd
Priority date: 2020-09-23
Filing date: 2020-09-23
Publication date: 2022-04-04
Also published as: WO2022064887A1

Abstract

【課題】意匠形状の制約が少なく安価に成立する静電容量式のスイッチ装置を提供する。【解決手段】操作者のタッチ操作を受け付ける導電部３０を有し、可動とされた操作ノブ１０と、操作ノブ１０と一体的に可動とされ、操作ノブ１０の導電部３０と電気的に接続された対向電極４０と、対向電極４０と非接触で対向して容量結合される検出電極７１を有する基板７０と、対向電極４０と検出電極７１との容量結合を介して、導電部３０へのタッチ操作に基づく静電容量の変化を検出して検出制御を行なう制御部８０と、を有してスイッチ装置１を提供する。【選択図】図２

Description

本発明は、スイッチ装置に関する。

従来、操作体に操作される操作ノブと、操作ノブを支持する筐体とを有するパワーウインドウを操作するためのスイッチ装置がある（例えば、特許文献１）。

このスイッチ装置は、操作ノブの内部に、操作体の接触を検知する電極が設けられ、電極に接続され、操作ノブへの操作体の接触を電極の静電容量の変化から検出する制御部を備える。そして、制御部は、操作体が操作ノブへ接触したことを検出した場合にパワーウインドウを操作するための制御信号を出力する。

これにより、制御部は、操作体が操作部への接触を検出した場合にパワーウインドウを操作するための制御信号を出力することができる。このため、スイッチ素子を用いることなくパワーウインドウを操作することができ、操作ノブやスイッチ素子を削減することができるスイッチ装置を提供することができる。

特開２０１５－１０９２１２号公報

しかし、特許文献１に示す静電容量式のスイッチ装置では、可動な操作ノブをフレキシブル基板等により、筐体側の回路基板に電気的に接続する必要があり、高価な構造となり、意匠形状によっては成立しない場合があった。このため、安価に成立する構造が求められていた。

したがって、本発明の目的は、意匠形状の制約が少なく安価に成立する静電容量式のスイッチ装置を提供することにある。

本発明は、操作者のタッチ操作を受け付ける導電部を有し、可動とされた操作ノブと、前記操作ノブと一体的に可動とされ、前記操作ノブの前記導電部と電気的に接続された対向電極と、前記対向電極と非接触で対向して容量結合される検出電極を有する基板と、前記対向電極と前記検出電極との容量結合を介して、前記導電部への前記タッチ操作に基づく静電容量の変化を検出して検出制御を行なう制御部と、を有するスイッチ装置を提供する。

本発明のスイッチ装置によれば、意匠形状の制約が少なく安価に成立する静電容量式のスイッチ装置を提供することができる。

図１は、本発明の実施の形態に係るスイッチ装置を、車両の運転席ドアのアームレストに搭載した場合の運転席付近を示す概略斜視図である。図２（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係るスイッチ装置の概略構造を示す上平面図であり、図２（ｂ）は、Ａ－Ａ断面図である。図３（ａ）は、図２（ｂ）示す前部操作ノブ１０Ｆの部分において、基板を含む領域の詳細を示す部分断面図であり、図３（ｂ）は、Ｂ－Ｂ断面の拡大断面図であり、図３（ｃ）は、Ｄ方向から見た基板の電極パターンの一例を拡大して示す平面図である。図４は、本発明の第１の実施の形態に係るスイッチ装置のブロック構成図である。図５は、本発明の第１の実施の形態に係るスイッチ装置の動作を説明するフローチャートである。図６（ａ１）は、本発明の第２の実施の形態に係るスイッチ装置の操作ノブのＯＦＦ時における断面図であり、図６（ａ２）は、図６（ａ１）における容量結合部の拡大詳細図であり、図６（ａ３）は、図６（ａ２）における基板上の検出電極のパターンを示す平面図であり、図６（ａ４）は、検出電極のパターンの位置に対応する容量変化ΔＣの値と閾値Ｃｔｈの関係を示すグラフである。図６（ｂ１）は、本発明の第２の実施の形態に係るスイッチ装置の操作ノブのマニュアルＯＮ時における断面図であり、図６（ｂ２）は、図６（ｂ１）における容量結合部の拡大詳細図であり、図６（ｂ３）は、図６（ｂ２）における基板上の検出電極のパターンを示す平面図であり、図６（ｂ４）は、検出電極のパターンの位置に対応する容量変化ΔＣの値と閾値Ｃｔｈの関係を示すグラフである。図６（ｃ１）は、本発明の第２の実施の形態に係るスイッチ装置の操作ノブのオートＯＮ時における断面図であり、図６（ｃ２）は、図６（ｃ１）における容量結合部の拡大詳細図であり、図６（ｃ３）は、図６（ｃ２）における基板上の検出電極のパターンを示す平面図であり、図６（ｃ４）は、検出電極のパターンの位置に対応する容量変化ΔＣの値と閾値Ｃｔｈの関係を示すグラフである。図７は、本発明の第２の実施の形態に係るスイッチ装置のブロック構成図である。図８は、本発明の第２の実施の形態に係るスイッチ装置の動作を説明するフローチャートである。図９は、本発明の第３の実施の形態に係るスイッチ装置における、対向電極と検出電極との距離が操作ノブの操作位置によらずに一定となる一例を示す構成であり、基板が操作ノブの回転（搖動）中心ＣＬを中心にして円弧状に形成されている断面図である。

スイッチ装置１は、車両１００に搭載され、制御対象とする機器への操作を受け付けるスイッチ装置として機能することができ、種々の機器へ適用できる。本実施の形態では、車両１００に搭載され、制御対象とする機器を、例えば、ウインドウガラスの開閉装置として説明する。

本発明の実施の形態に係るスイッチ装置１は、図１に示すように、車両１００の運転席ドア８３のアームレスト８４に搭載されている。そして、スイッチ装置１は、ウインドウガラスの開閉装置を制御して、車両の前席、後席の左右のウインドウを開閉する。

[第１の実施の形態]
（スイッチ装置１の概略全体構成）
図２（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係るスイッチ装置の概略構造を示す上平面図であり、図２（ｂ）は、Ａ－Ａ断面図である。スイッチ装置１は、操作者のタッチ操作を受け付ける導電部３０を有し、可動とされた操作ノブ１０と、操作ノブ１０と一体的に可動とされ、操作ノブ１０の導電部３０と電気的に接続された対向電極４０と、対向電極４０と非接触で対向して容量結合される検出電極７１を有する基板７０と、対向電極４０と検出電極７１との容量結合を介して、導電部３０へのタッチ操作に基づく静電容量の変化を検出して検出制御を行なう制御部８０と、を有して構成されている。

また、導電部３０は、操作ノブ１０に複数備えられ、制御部８０は、検出制御の結果に基づいて、タッチ操作を受け付けた導電部３０に対応した機能を実行する。

なお、第１の実施の形態では、可動とされた操作ノブ１０の操作検出は、操作感を備えたメカスイッチである揺動操作検出センサ５０による。

（操作ノブ１０）
図２（ａ）、（ｂ）に示すように、操作ノブ１０は、前部操作ノブ１０Ｆと後部操作ノブ１０Ｒを備えるが、以下の目的などで形状の差異があるものの基本的な構成は同じである。このため、前部操作ノブ１０Ｆと後部操作ノブ１０Ｒは同じものとして、前部操作ノブ１０Ｆを操作ノブ１０として、以下に構造を説明する。また、操作ノブ１０の下側に配置されている対向電極４０や揺動操作検出センサ５０も、前部と後部とで同様の仕様であり、同様にして説明する。

操作ノブ１０は、例えば、合成樹脂製であり、図２（ｂ）に示すように、メッキによる金属膜が形成された導電性を備える加飾体１１と金属膜が形成されていない非加飾体１２で構成されている。そして、加飾体１１と非加飾体１２は、嵌合して一体化されている。なお、導電性を備える加飾体１１は、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、操作ノブ１０に複数備えられ、後述する導電部３０を構成する。

図２（ａ）に示すように、操作ノブ１０は、それぞれ、右側と左側を操作するための操作ノブが一体となって、左右が対称な形状で形成されている。そして、操作ノブ１０は、非加飾体１２によって概形が形成され、２つの非加飾体１２が操作ノブ１０の左右に対称に接することなく配置されることで構成されている。

図２（ｂ）に示すように、操作ノブ１０には、車両前方の側面に、指で操作ノブ１０の引き上げ操作を容易にするための操作面である側面操作部１０ａと、車両上方の上面に、指で操作ノブ１０の押し下げ操作を容易にするための操作面である上面操作部１０ｂが形成されている。

操作ノブ１０は、図２（ｂ）に示すように、回転（搖動）軸ＣＬを中心にして、所定の角度範囲を回転（搖動）可能とされている。したがって、この可動とされた操作ノブ１０は、回転軸ＣＬに対して所定の範囲で傾倒操作が可能である。上記示した側面操作部１０ａを指で操作ノブ１０を引き上げ操作、上面操作部１０ｂを指で操作ノブ１０を押し下げ操作することにより、操作ノブ１０の傾倒操作によるウインドウの開閉操作が可能である。

（筐体２０）
筐体２０は、例えば、合成樹脂製であり、図２（ｂ）に示すように、スイッチ装置１を収納する。筐体２０は、上面２１が操作ノブ１０の周囲の枠部となり、操作ノブ１０の一部が操作者側に露出するように操作ノブ１０を収容し、操作ノブ１０を揺動可能に支持する。操作ノブ１０の揺動の回転（搖動）軸ＣＬは、筐体２０に支持されている。これにより、操作ノブ１０は、筐体２０に対して回転（搖動）操作が可能となる。また、筐体２０は、操作ノブ１０の車両前方に、前部操作ノブ１０Ｆの操作空間を取りやすくするための凹部２３を有する。

（導電部３０）
導電部３０は、加飾体１１に形成されたメッキによる金属膜であり、タッチ操作を静電容量により検出する検出電極として機能する。図２（ａ）に示すように、導電部３０は、加飾体１１が非加飾体１２と嵌合して一体化された操作ノブ１０において、加飾体１１が嵌め込まれた箇所に形成されている。

（対向電極４０）
対向電極４０は、図２（ｂ）、図３（ａ）に示すように、スタッド部４１と対向電極部４２を備えて構成されている。対向電極４０は、操作ノブ１０と一体的に可動とされ、操作ノブ１０の導電部３０と電気的に接続されて構成されている。対向電極４０は、操作ノブ１０と一体化されて加飾体１１と連続的に金属膜のメッキを施すことができ、操作ノブ１０の導電部３０と電気的に接続された状態とすることができる。また、対向電極４０は、別部材とすることも可能であり、例えば、金属の棒状部材が操作ノブ１０にインサート成型されて、操作ノブ１０の導電部３０と電気的に接続された状態とされたものでもよい。

図３（ｂ）に示すように、対向電極部４２の表面である対向面４３は、基板７０の検出電極７１と隙間ｄ（ｄ＞０）を有して取り付けられている。これにより、対向電極４０と基板７０の検出電極７１とは、非接触であり、電気的には容量結合とされて電荷のチャージが可能である。

対向電極４０は、図２（ｂ）、図３（ａ）に示すように、対向電極部４２が回転（搖動）軸ＣＬを中心に線対称な弧状とされている。対向電極部４２が回転（搖動）軸ＣＬを中心に線対称な弧状とは、対向電極部４２の対向面４３の形状が回転（搖動）軸ＣＬと同心円の円弧形状の一部である、回転（搖動）軸ＣＬを中心に線対称な曲線状、曲面状等である。図３（ａ）に示すように、一例として、対向面４３の形状は、回転（搖動）軸ＣＬを中心に半径Ｒの円弧として形成されている。

なお、上記したように、対向電極４０と基板７０の検出電極７１は、電気的には容量結合とされるので、対向電極部４２の対向面４３の面積は大きいほど好ましく、また、対向電極部４２の対向面４３と検出電極７１との隙間ｄ（ｄ＞０）は小さいほど好ましい。

（揺動操作検出センサ５０）
揺動操作検出センサ５０は、図４に示すように、操作ノブ１０の引き上げ操作、押し下げ操作によりそれぞれオンオフ信号Ｓ_１、Ｓ_２を出力するスイッチである。なお、揺動操作検出センサ５０は、操作感を備えたメカスイッチであり、引き上げ操作量、押し下げ操作量に対応してアナログ出力、デジタル出力を出力する検出センサであってもよい。操作感を備えたメカスイッチは、例えば、弾性材料による節度感を有し、内部にスイッチ部を備えてドーム状に形成されたコンタクトラバースイッチである。

図３（ａ）に示すように、筐体２０のガイド部２２にスライド可能にプッシャー２５が支持されている。操作ノブ１０の回転（搖動）操作に伴い、操作ノブ１０の突起部１５がプッシャー２５を介して基板７０上に装着されたコンタクトラバースイッチである揺動操作検出センサ５０を押すことによりオンオフさせる。なお、コンタクトラバースイッチには限られず、例えば、タクタイルスイッチ等が使用可能である。

（基板７０）
基板７０は、例えば、エポキシ、ガラス入りエポキシ等の絶縁性材料からなる回路基板である。基板７０には、図３（ａ）～（ｃ）に示すように、金属による検出電極７１のパターンが形成され、検出電極７１の周囲には、検出電極７１と距離を隔てて、ノイズ対策としてグランド（ＧＮＤ）部７２が形成されている。検出電極７１は、図４に示すように、制御部８０にそれぞれ接続されている。また、グランド（ＧＮＤ）部７２は、制御部８０のグランド（ＧＮＤ）あるいはコモン端子に接続されることにより、不要なノイズによるタッチ検出の誤動作を抑制することができる。

基板７０は、筐体２０に装着されており、前記した揺動操作検出センサ５０等の素子、後述する制御部８０に必要な回路素子等を実装することができる。

（制御部８０）
制御部８０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を備える。また、ウインドウガラスの開閉装置を駆動するための電流ドライバ等を備えることができる。

図４に示すように、制御部８０は、検出電極７１と対向電極部４２（対向電極４０）の容量結合３５を介して、導電部３０と電気的に接続されている。上記示した検出電極７１と対向電極部４２（対向電極４０）の容量結合３５と導電部３０は、それぞれ、Ｄ席、Ｐ席、後席右側、後席左側の操作ノブに対応して、それぞれ、制御部８０に接続されている。また、制御部８０は、揺動操作検出センサ５０と電気的に接続されている。そして、制御部８０は、Ｄ席窓開閉制御部８５、Ｐ席窓開閉制御部８６、後席右側窓開閉制御部８７、後席左側窓開閉制御部８８に接続されている。制御部８０は、窓開閉制御信号Ｓ_Ｄ、Ｓ_Ｐ、Ｓ_Ｒ、Ｓ_Ｌにより、Ｄ席窓開閉制御部８５、Ｐ席窓開閉制御部８６、後席右側窓開閉制御部８７、後席左側窓開閉制御部８８をそれぞれ制御することにより、窓の開閉制御をすることができる。

制御部８０は、検出電極７１と対向電極部４２（対向電極４０）の容量結合３５を介して、導電部３０に、例えば、所定電圧の交流電圧を印加することにより電荷をチャージする。このとき、導電部３０にタッチされている場合には静電容量の変化が増加する。

図４に示すように、例えば、図２（ａ）で示した、Ｄ席における操作ノブ１０の導電部３０Ｆ１の静電容量をＣ_Ｆ１、検出電極７１と対向電極部４２（対向電極４０）の容量結合３５ＦＲの静電容量をＣ_ＦＲとすると、
合成容量Ｃ_１は、Ｃ_１＝Ｃ_Ｆ１・Ｃ_ＦＲ/（Ｃ_Ｆ１＋Ｃ_ＦＲ）であり、Ｃ_ＦＲが略一定であるのに対して、Ｃ_Ｆ１は、Ｄ席の導電部３０Ｆ１への、例えば、指２００によるタッチの有無により大きく変化する。すなわち、制御部８０は、検出電極７１により検出される静電容量値Ｃ_１の変化量ΔＣを検出することにより、導電部３０にタッチ操作があったかどうかを検出することができる。

図４に示すように、Ｐ席の合成容量Ｃ_２、後席右側の合成容量Ｃ_３、後席左側の合成容量Ｃ_４も同様にして、制御部８０により、静電容量値Ｃ_３、Ｃ_３、Ｃ_４の変化量ΔＣを検出することにより、導電部３０にタッチ操作があったかどうかを検出することができる。

図４で示す導電部３０へ指２００がタッチすることにより検出される静電容量値Ｃ_１の値は増加するので、制御部８０は、タッチ検出のための閾値Ｃｔｈをリファレンスとして、検出電極７１により検出される静電容量値Ｃの変化量ΔＣが閾値Ｃｔｈを超えた場合に、導電部３０にタッチ操作があったと判断することができる。

図２（ａ）、図４に示すように、制御部８０には、前後左右のウインドウに対応した導電部３０（３０Ｆ１、３０Ｆ２、３０Ｒ１、３０Ｒ２）により検出されたそれぞれの電極の静電容量値Ｃ_１、Ｃ_２、Ｃ_３、Ｃ_４が入力される。そして、制御部８０はこれらの静電容量値の変化を検出する。また、制御部８０には、揺動操作検出センサ５０により、前後の操作ノブ１０（１０Ｆ、１０Ｒ）の引き上げ操作、押し下げ操作の検出情報としてのオンオフ信号Ｓ_１、Ｓ_２が入力される。

さらに、制御部８０は、これらの入力信号を受け付けて、所定のプログラムに従って、Ｄ席窓開閉制御部８５、Ｐ席窓開閉制御部８６、後席右側窓開閉制御部８７、後席左側窓開閉制御部８８へ窓開閉制御信号Ｓ_Ｄ、Ｓ_Ｐ、Ｓ_Ｒ、Ｓ_Ｌを出力することにより、車両のウインドウの開閉制御を行なうことができる。

（スイッチ装置１の制御動作）
図５は、本発明の第１の実施の形態に係るスイッチ装置の動作を説明するフローチャートである。図５のフローチャートに従って、スイッチ装置１の制御動作を説明する。

（Ｓｔｅｐ０１）
制御部８０は、検出電極３０Ｆ１から入力される静電容量値Ｃ_１に基づいて、検出電極３０Ｆ１がオンかどうかを判断する。制御部８０は、例えば、指２００等が検出電極へ接触、近接した場合を判定する所定の閾値Ｃｔｈを有している。制御部８０は、静電容量値Ｃ_１とこのＣｔｈとを比較することにより、検出電極３０Ｆ１がオン、すなわち、検出電極３０Ｆ１が装着された操作位置（運転席Ｄ席側ウインドウ）に対する操作が行われた、と判断することができる。検出電極３０Ｆ１がオンの場合は、Ｓｔｅｐ０５へ進み（Ｓｔｅｐ０１：Ｙｅｓ）、検出電極３０Ｆ１がオンでない場合は、Ｓｔｅｐ０２へ進む（Ｓｔｅｐ０１：Ｎｏ）。

（Ｓｔｅｐ０２）
制御部８０は、検出電極３０Ｆ２から入力される静電容量値Ｃ_２に基づいて、検出電極３０Ｆ２がオンかどうかを判断する。制御部８０は、静電容量値Ｃ_２とＣｔｈとを比較することにより、検出電極３０Ｆ２がオン、すなわち、検出電極３０Ｆ２が装着された操作位置（助手席Ｐ席側ウインドウ）に対する操作が行われた、と判断することができる。検出電極３０Ｆ２がオンの場合は、Ｓｔｅｐ０５へ進み（Ｓｔｅｐ０２：Ｙｅｓ）、検出電極３０Ｆ２がオンでない場合は、Ｓｔｅｐ０３へ進む（Ｓｔｅｐ０２：Ｎｏ）。

（Ｓｔｅｐ０３）
制御部８０は、検出電極３０Ｒ１から入力される静電容量値Ｃ_３に基づいて、検出電極３０Ｒ１がオンかどうかを判断する。制御部８０は、静電容量値Ｃ_３とＣｔｈとを比較することにより、検出電極３０Ｒ１がオン、すなわち、検出電極３０Ｒ１が装着された操作位置（後席右側ウインドウ）に対する操作が行われた、と判断することができる。検出電極３０Ｒ１がオンの場合は、Ｓｔｅｐ０５へ進み（Ｓｔｅｐ０３：Ｙｅｓ）、検出電極３０Ｒ１がオンでない場合は、Ｓｔｅｐ０４へ進む（Ｓｔｅｐ０３：Ｎｏ）。

（Ｓｔｅｐ０４）
制御部８０は、検出電極３０Ｒ２から入力される静電容量値Ｃ_４に基づいて、検出電極３０Ｒ２がオンかどうかを判断する。制御部８０は、静電容量値Ｃ_４とＣｔｈとを比較することにより、検出電極３０Ｒ２がオン、すなわち、検出電極３０Ｒ２が装着された操作位置（後席左側ウインドウ）に対する操作が行われた、と判断することができる。検出電極３０Ｒ２がオンの場合は、Ｓｔｅｐ０５へ進み（Ｓｔｅｐ０４：Ｙｅｓ）、検出電極３０Ｒ２がオンでない場合は、Ｓｔｅｐ０１に戻る（Ｓｔｅｐ０４：Ｎｏ）。

（Ｓｔｅｐ０５）
制御部８０は、操作ノブ１０の引き上げ操作、押し下げ操作の検出情報Ｓ_１、Ｓ_２に基づいて、窓開閉制御信号Ｓ_Ｄ、Ｓ_Ｐ、Ｓ_Ｒ、Ｓ_Ｌを出力することにより、ウインドウガラスの開閉装置を介して車両のウインドウの開閉制御を行なう。すなわち、検出電極により操作位置を特定し、検出情報Ｓ_１、Ｓ_２に基づいて、Ｄ席窓開閉制御部８５、Ｐ席窓開閉制御部８６、後席右側窓開閉制御部８７、後席左側窓開閉制御部８８を制御することにより、操作位置（運転席、助手席、後席右側、後席左側）に対応するウインドウの開動作または閉動作を制御する。

上記の検出情報Ｓ_１、Ｓ_２は、操作感を備えたメカスイッチである揺動操作検出センサ５０によるものである。これにより、スイッチ装置１は、節度感、クリック感等の操作感を伴った動作を行なうことができる。

上記一連の動作により、スイッチ装置１の動作は終了するが、上記の動作は必要に応じて繰り返して実行することが可能である。

[第２の実施の形態]
第２の実施の形態は、基板７０が、可動とされた操作ノブ１０の移動位置に対応して複数の検出電極（７５、７６、７７）を有し、制御部８０は、対向電極４０と複数の検出電極（７５、７６、７７）とのそれぞれの容量結合を介して、静電容量Ｃの変化を検出して、導電部３０へのタッチ操作の検出制御を行なうように構成されている。図６（ａ１）～（ａ４）に示すように、可動とされた操作ノブ１０の移動位置に対応して複数の検出電極（７５、７６、７７）が基板７０上に形成されている。これにより、図６（ｂ１）～（ｂ４）、図６（ｃ１）～（ｃ４）に示すように、操作ノブ１０の移動位置に対応して、対向電極４０と複数の検出電極（７５、７６、７７）とのそれぞれの容量結合を介して、静電容量Ｃの変化が検出できる。なお、検出電極（７５、７６、７７）の周囲には、検出電極と距離を隔てて、ノイズ対策としてグランド（ＧＮＤ）部７８が形成されている。

後述するように、複数の検出電極（７５、７６、７７）による静電容量Ｃの検出パターンに基づいて操作ノブ１０の移動位置がタッチ検出と共に可能となるので、第１の実施の形態で使用した揺動操作検出センサ５０は必要としない。ただし、操作ノブ１０の操作感を付与するために、内部にスイッチ部を備えないドーム状に形成されたコンタクトラバー５５を備えている。その他の構成は第１の実施の形態と同様であるので、以下においては異なる構成について説明する。

図７に示すように、制御部８０は、例えば、図２（ａ）で示した、Ｄ席における操作ノブ１０の導電部３０Ｆ１に対応して、検出電極７５と対向電極部４２（対向電極４０）の容量結合３５ＦＲ１を介して、導電部３０Ｆ１と電気的に接続されている。また、検出電極７６と対向電極部４２（対向電極４０）の容量結合３５ＦＲ２を介して、導電部３０Ｆ１と電気的に接続されている。また、検出電極７７と対向電極部４２（対向電極４０）の容量結合３５ＦＲ３を介して、導電部３０Ｆ１と電気的に接続されている。なお、図７において、容量結合３５ＦＲ１、３５ＦＲ２、３５ＦＲ３において、コンデンサを構成する対向電極部４２（対向電極４０）は共通であるが、回路構成図としては個別のコンデンサ記号で図示している。

同様にして、図７に示すように、Ｐ席における操作ノブ１０の導電部３０Ｆ２に対応して、それぞれ、容量結合３５ＦＬ１、３５ＦＬ２、３５ＦＬ３を介して導電部３０Ｆ２と電気的に接続されている。また、後席右側における操作ノブ１０の導電部３０Ｒ１に対応して、それぞれ、容量結合３５ＲＲ１、３５ＲＲ２、３５ＲＲ３を介して導電部３０Ｒ１と電気的に接続されている。また、後席左側における操作ノブ１０の導電部３０Ｒ２に対応して、それぞれ、容量結合３５ＲＬ１、３５ＲＬ２、３５ＲＬ３を介して導電部３０Ｒ２と電気的に接続されている。

図７に示すように、上記示したそれぞれの容量結合を介して、制御部８０には、それぞれの電極の静電容量値Ｃ_１１、Ｃ_１２、Ｃ_１３、Ｃ_２１、Ｃ_２２、Ｃ_２３、Ｃ_３１、Ｃ_３２、Ｃ_３３、Ｃ_４１、Ｃ_４２、Ｃ_４３が入力される。

図６（ａ１）～（ａ４）において、導電部３０Ｆ１の静電容量値の変化は、操作ノブ１０の位置が中立位置であるために、タッチ時においては、静電容量値Ｃ_１１は所定の閾値Ｃｔｈを超えているが、静電容量値Ｃ_１２、Ｃ_１３は所定の閾値Ｃｔｈ以下である。なお、非タッチ時は、すべての静電容量値が所定の閾値Ｃｔｈ以下である。操作ノブ１０の位置が中立位置である場合は、一例として、オフ（ＯＦＦ）状態に対応する。

また、操作ノブ１０をＭ方向に搖動させる引き上げ操作を行なった場合、図６（ｂ１）～（ｂ４）において、傾倒操作することにより揺動し、各容量結合における対向面積が変化することで静電容量が変化する。図６（ｂ１）の位置において、タッチ時においては、静電容量値Ｃ_１１とＣ_１２は所定の閾値Ｃｔｈを超えているが、静電容量値Ｃ_１３は所定の閾値Ｃｔｈ以下である。なお、非タッチ時は、すべての静電容量値が所定の閾値Ｃｔｈ以下である。操作ノブ１０の位置が図６（ｂ１）の位置である場合は、一例として、マニュアルオン（ＯＮ）の動作に対応する。

さらに、操作ノブ１０をＭ方向に搖動させる引き上げ操作を行なった場合、図６（ｃ１）～（ｃ４）において、傾倒操作することにより揺動し、各容量結合における対向面積が変化することで静電容量が変化する。図６（ｃ１）の位置において、タッチ時においては、静電容量値Ｃ_１２は所定の閾値Ｃｔｈを超えているが、静電容量値Ｃ_１１とＣ_１３は所定の閾値Ｃｔｈ以下である。なお、非タッチ時は、すべての静電容量値が所定の閾値Ｃｔｈ以下である。操作ノブ１０の位置が図６（ｃ１）の位置である場合は、一例として、オートオン（ＯＮ）の動作に対応する。

以上の説明のように、制御部８０は、静電容量値の変化のパターンを判断することにより、操作ノブ１０の操作位置を検出できる。さらに、導電部３０へのタッチの有無も検出することにより、制御部８０は、第１の実施の形態と同様に、窓開閉制御信号Ｓ_Ｄ、Ｓ_Ｐ、Ｓ_Ｒ、Ｓ_Ｌにより、Ｄ席窓開閉制御部８５、Ｐ席窓開閉制御部８６、後席右側窓開閉制御部８７、後席左側窓開閉制御部８８をそれぞれ制御することにより、窓の開閉制御をすることができる。

（スイッチ装置１の制御動作）
図８は、本発明の第２の実施の形態に係るスイッチ装置の動作を説明するフローチャートである。図８のフローチャートに従って、スイッチ装置１の制御動作を説明する。なお、スイッチ装置１の制御動作の説明は、Ｄ席の操作ノブについて行なうが、Ｐ席、後席右側、後席左側についても同様のアルゴリズムで制御可能である。

（Ｓｔｅｐ１１）
制御部８０は、検出電極３０Ｆ１から容量結合３５ＦＲ１を介して入力される静電容量値Ｃ_１１が所定の閾値Ｃｔｈを超えているかどうかを判断する。静電容量値Ｃ_１１が所定の閾値Ｃｔｈを超えている場合はＳｔｅｐ１２へ進み（Ｓｔｅｐ１１：Ｙｅｓ）、超えていない場合は、Ｓｔｅｐ１５へ進む（Ｓｔｅｐ１１：Ｎｏ）。

（Ｓｔｅｐ１２）
制御部８０は、検出電極３０Ｆ１から容量結合３５ＦＲ２を介して入力される静電容量値Ｃ_１２が所定の閾値Ｃｔｈを超えているかどうかを判断する。静電容量値Ｃ_１２が所定の閾値Ｃｔｈを超えている場合はＳｔｅｐ１３へ進み（Ｓｔｅｐ１２：Ｙｅｓ）、超えていない場合は、Ｓｔｅｐ１４へ進む（Ｓｔｅｐ１２：Ｎｏ）。

（Ｓｔｅｐ１３）
制御部８０は、Ｄ席マニュアルオンと判断する。これにより、車両１００のウインドウガラスの開閉装置は、マニュアル操作が可能となる。

（Ｓｔｅｐ１４）
制御部８０は、Ｄ席オフ（ＯＦＦ）と判断する。これにより、車両１００のウインドウガラスの開閉装置は、オフ状態となる。

（Ｓｔｅｐ１５）
制御部８０は、検出電極３０Ｆ１から容量結合３５ＦＲ２を介して入力される静電容量値Ｃ_１２が所定の閾値Ｃｔｈを超えているかどうかを判断する。静電容量値Ｃ_１２が所定の閾値Ｃｔｈを超えている場合はＳｔｅｐ１６へ進み（Ｓｔｅｐ１５：Ｙｅｓ）、超えていない場合は、Ｓｔｅｐ１１へ戻る（Ｓｔｅｐ１５：Ｎｏ）。

（Ｓｔｅｐ１６）
制御部８０は、Ｄ席オートオンと判断する。これにより、車両１００のウインドウガラスの開閉装置は、オート操作が可能となる。

[第３の実施の形態]
第３の実施の形態は、基板１７０は、操作ノブ１０の移動位置において、対向電極４０と複数の検出電極（１７５、１７６、１７７）との隙間の距離が一定となるように、円弧状とされている。基板１７０は、例えば、フレキシブル基板で、基板上に複数の検出電極を形成することにより、上記のように、円弧状の基板とすることができる。図９に示すように、操作ノブ１０は、回転（搖動）軸ＣＬを中心にして、所定の角度範囲を回転（搖動）可能とされている。

したがって、上記のような構成とすることにより、操作ノブ１０の回転（搖動）位置によらずに対向電極と検出電極との間の距離が一定となるので、安定した容量結合となる。これにより、操作ノブ１０の回転（搖動）操作による検出容量の変化の検出精度が向上する。

（本発明の実施の形態の効果）
（１）本発明の実施の形態に係るスイッチ装置１は、操作者のタッチ操作を受け付ける導電部３０を有し、可動とされた操作ノブ１０と、操作ノブ１０と一体的に可動とされ、操作ノブ１０の導電部３０と電気的に接続された対向電極４０と、対向電極４０と非接触で対向して容量結合される検出電極７１を有する基板７０と、対向電極４０と検出電極７１との容量結合を介して、導電部３０へのタッチ操作に基づく静電容量の変化を検出して検出制御を行なう制御部８０と、を有して構成されている。容量結合を介して、非接触で導電部３０の静電容量の変化を検出するので、可動な操作ノブをフレキシブル基板等により、筐体側の回路基板に電気的に接続する必要がない。これにより、意匠形状の制約が少なく安価に成立する静電容量式のスイッチ装置を提供することができる。
（２）第２の実施の形態では、可動とされた操作ノブ１０の導電部３０の静電容量の変化を、複数の検出電極で検出する。これにより、静電容量値の変化のパターンを判断することにより、操作ノブ１０の操作位置を検出できる。したがって、第１の実施の形態で使用した揺動操作検出センサ５０を必要としないという効果も有する。
（３）第３の実施の形態では、基板を、操作ノブ１０の移動位置において、対向電極４０と複数の検出電極との隙間の距離が一定となるように構成する。これにより、操作ノブ１０の回転（搖動）位置によらずに対向電極と検出電極との間の距離が一定となるので、安定した容量結合となる。よって、操作ノブ１０の回転（搖動）操作による検出容量の変化の検出精度が向上する。

以上、本発明のいくつかの実施の形態を説明したが、これらの実施の形態は、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。例えば、第２、第３の実施の形態において、複数の検出電極を３つの場合として説明したが、検出電極の数は任意に設定することができる。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、１０…操作ノブ、１０Ｆ…前部操作ノブ、１０Ｒ…後部操作ノブ、１０ａ…側面操作部、１０ｂ…上面操作部、１１…加飾体、１１ｄ…下面部、１２…非加飾体、１５…突起部、２０…筐体、２１…上面、２２…ガイド部、２３…凹部、２５…プッシャー、３０…導電部、３５…容量結合、３１…検出電極、３２…端子電極、４０…対向電極、４１…スタッド部、４２…対向電極部、４３…対向面、５０…揺動操作検出センサ、５５…コンタクトラバー、７１、７５、７６、７７…検出電極、７２、７８…グランド（ＧＮＤ）部、８０…制御部、８３…運転席ドア、８４…アームレスト、８５…Ｄ席窓開閉制御部、８６…Ｐ席窓開閉制御部、８７…後席右側窓開閉制御部、８８…後席左側窓開閉制御部、１００…車両、１７０…基板、２００…指、ＣＬ…回転（搖動）軸、Ｃ_１、Ｃ_２、Ｃ_３、Ｃ_４、Ｃ_１１、Ｃ_１２、Ｃ_１３、Ｃ_２１、Ｃ_２２、Ｃ_２３、Ｃ_３１、Ｃ_３２、Ｃ_３３、Ｃ_４１、Ｃ_４２、Ｃ_４３…静電容量値、Ｃｔｈ…閾値、Ｓ_１、Ｓ_２…検出情報、Ｓ_Ｄ、Ｓ_Ｐ、Ｓ_Ｒ、Ｓ_Ｌ…窓開閉制御信号

Claims

操作者のタッチ操作を受け付ける導電部を有し、可動とされた操作ノブと、
前記操作ノブと一体的に可動とされ、前記操作ノブの前記導電部と電気的に接続された対向電極と、
前記対向電極と非接触で対向して容量結合される検出電極を有する基板と、
前記対向電極と前記検出電極との容量結合を介して、前記導電部への前記タッチ操作に基づく静電容量の変化を検出して検出制御を行なう制御部と、を有するスイッチ装置。
前記導電部は、前記操作ノブに複数備えられ、
前記制御部は、前記検出制御の結果に基づいて、タッチ操作を受け付けた前記導電部に対応した機能を実行する、請求項１に記載のスイッチ装置。
前記可動とされた操作ノブの操作検出は、操作感を備えたメカスイッチによるものである、請求項１又は２に記載のスイッチ装置。
前記基板は、前記可動とされた操作ノブの移動位置に対応して複数の検出電極を有し、
前記制御部は、前記対向電極と前記複数の検出電極とのそれぞれの容量結合を介して、静電容量の変化を検出して、前記導電部へのタッチ操作の検出制御を行なう、請求項１又は２に記載のスイッチ装置。
前記操作ノブは、回転軸に対して所定の範囲で傾倒操作が可能とされ、
前記対向電極は、前記回転軸を中心に線対称な弧状とされている、請求項１から４のいずれか１項に記載のスイッチ装置。
前記基板は、前記操作ノブの前記移動位置において、前記対向電極と前記複数の検出電極との隙間の距離が一定となるように、円弧状とされている、請求項４又は５に記載のスイッチ装置。