JP2022110732A - スイッチ装置およびスイッチシステム - Google Patents

Abstract

【課題】低コスト化可能で、かつ、ユーザのダイヤル操作に対応するスイッチ装置を提供する。【解決手段】スイッチ装置１は、第１スイッチ２１および第２スイッチ２２の導通状態に応じた分圧値を出力線に出力する分圧回路３と、ユーザ操作に従って回転するダイヤルを含む操作部４と、ダイヤルの所定角度の回転および回転方向を検出し、所定角度の回転を検出したことを示すパルスを含む角度信号と、回転方向が第１方向であるか、第１方向とは異なる第２方向であるかを示す方向信号とを生成する回転検出回路５と、方向信号Ｓ２が第１方向を示すか第２方向を示すかに応じて、角度信号Ｓ１のパルスを、第１スイッチ２１の制御用に出力するか第２スイッチ２２の制御用に出力するかを選択する選択回路７と、を備える。【選択図】図１

Description

本開示は、スイッチ装置およびスイッチシステムに関する。

特許文献１は、ステアリングホイールに設けられるスイッチ装置を開示している。

特開２０１１－２１０５８１号公報

しかしながら、背景技術のスイッチ装置によれば、ユーザのダイヤル操作に対応できないという問題がある。

そこで、本開示は、低コスト化可能で、かつ、ユーザのダイヤル操作に対応可能なスイッチ装置を提供する。

本開示の一態様に係るスイッチ装置は、第１スイッチおよび第２スイッチを含む複数のスイッチ、出力線、並びに、前記出力線に直列接続された複数の抵抗を含み、前記複数のスイッチの導通状態に応じた分圧値を前記出力線に出力する分圧回路と、ユーザ操作に従って回転するダイヤルを含む操作部と、前記ダイヤルの所定角度の回転および回転方向を検出し、前記所定角度の回転を検出したことを示すパルスを含む角度信号と、前記回転方向が第１方向であるか、前記第１方向とは異なる第２方向であるかを示す方向信号とを生成する回転検出回路と、前記方向信号が第１方向を示すか第２方向を示すかに応じて、前記角度信号のパルスを、前記第１スイッチの制御用に出力するか前記第２スイッチの制御用に出力するかを選択する選択回路と、を備える。

また、本開示の一態様に係るスイッチシステムは、前記スイッチ装置と、前記出力線から伝達される分圧値に基づいて前記複数のスイッチのうち導通状態のスイッチを判定する判定装置と、を備える。

なお、この包括的又は具体的な態様は、システム、方法又は集積回路等の任意な組み合わせで実現されてもよい。

本開示のスイッチ装置およびスイッチシステムは、低コスト化可能で、かつ、ユーザのダイヤル操作に対応することができる。

図１は、実施の形態１に係るスイッチシステムの構成例を示すブロック図である。 図２は、図１中の操作部および回転検出回路の配置例を示す図である。 図３は、図１中の回転検出回路、パルス生成回路および選択回路の具体例を示す図である。 図４は、図１のスイッチシステムの動作例を示すタイミングチャートである。 図５は、図１中のスイッチ装置の第１の変形例を示すブロック図である。 図６は、図１中のスイッチ装置の第２の変形例を示すブロック図である。 図７は、実施の形態２に係るスイッチシステムにおけるスイッチ装置の構成例を示すブロック図である。 図８は、実施の形態２に係るスイッチシステムにおけるダイヤルの極性の組数の例を示す図である。

（本開示の一態様を得るに至った経緯）
特許文献１のスイッチ装置は、直列接続された複数の抵抗、および、各抵抗端に接続された複数のスイッチを有する分圧回路を含む。このスイッチ装置は、ユーザにより押下されたスイッチの位置に応じた分圧値を１本の出力線に出力する。スイッチ装置に接続されたＥＣＵ（Electronic Control Unit）は、１本の出力線から伝達される分圧値によって、複数のスイッチのうちどのスイッチが押下されたかを検出する。このスイッチ装置は、出力線が１本である点で製造コストを安価にするのに適している。

一方、自動車のステアリングホイールに搭載される操作スイッチとして、ダイヤル式のニーズが増えている。ダイヤル式の操作スイッチは、例えば、オーディオの音量調節やインパネ（計器盤）の表示部に表示される情報の調整または選択に利用され、押下式の操作スイッチと比べてより手軽な操作を実現できる。

例えば、ダイヤル式のスイッチ装置は、マイコン制御により実現可能である。しかし、マイコンを動作させるクロック信号による放射ノイズが発生するので、開発段階において放射ノイズの試験をする必要がある。しかもシステム開発とシステムテストに多大な工数が必要となり開発コストが増加するという問題がある。

また、マイコン制御では、特許文献１のような１本の出力線でＥＣＵに分圧値を通知する方式との互換性を持たせることが困難である。例えば、マイコンを搭載してＬＩＮ（Local Interconnect Network）通信方式に変更する等の対応が必要であり、接続先のＥＣＵ側の変更も必要になる。この場合も、システム開発とシステムテストに多大な工数が必要となり開発コストが増加するという問題がある。

このような問題を解決するために、本開示の一態様に係るスイッチ装置は、第１スイッチおよび第２スイッチを含む複数のスイッチ、出力線、並びに、前記出力線に直列接続された複数の抵抗を含み、前記複数のスイッチの導通状態に応じた分圧値を前記出力線に出力する分圧回路と、ユーザ操作に従って回転するダイヤルを含む操作部と、前記ダイヤルの所定角度の回転および回転方向を検出し、前記所定角度の回転を検出したことを示すパルスを含む角度信号と、前記回転方向が第１方向であるか、前記第１方向とは異なる第２方向であるかを示す方向信号とを生成する回転検出回路と、前記方向信号が第１方向を示すか第２方向を示すかに応じて、前記角度信号のパルスを、前記第１スイッチの制御用に出力するか前記第２スイッチの制御用に出力するかを選択する選択回路と、を備える。

これによれば、スイッチ装置は、低コスト化を容易にし、かつ、ユーザのダイヤル操作に対応することができる。具体的には、スイッチ装置は、ダイヤルを第１方向に所定角度回転するユーザ操作を、第１スイッチを押す操作に置き換える。また、ダイヤルを第２方向に所定角度回転するユーザ操作を、第２スイッチを押す操作に置き換える。そのため、分圧回路は従来と同様の安価な回路構成にできる。また、回転検出回路と選択回路とは、論理回路として構成可能であり、安価に構成することが可能である。

ここで、前記スイッチ装置は、さらに、前記回転検出回路と前記選択回路との間にパルス生成回路を備え、前記パルス生成回路は、前記角度信号に含まれるパルスを受けて所定幅のワンショットパルスを生成し、前記選択回路に出力してもよい。

これによれば、ワンショットパルスのパルス幅を所定幅に設定可能である。例えば、所定幅は、出力線の接続先の対象回路（例えばＥＣＵ）が、第１スイッチの押下を判定するために要する最低のパルス幅より大きく設定すればよい。これにより、スイッチ装置は、既存のＥＣＵに容易に適合することができる。

ここで、前記スイッチ装置は、さらに、第１パルス発生回路と、第２パルス発生回路とを、有し、前記第１パルス発生回路は、前記選択回路から出力されるパルスに応じて所定幅のワンショットパルスを前記第１スイッチに供給することにより前記第１スイッチを導通させ、前記第２パルス発生回路は、前記選択回路から出力されるパルスに応じて所定幅のワンショットパルスを前記第２スイッチに供給することにより前記第２スイッチを導通させてもよい。

これによれば、ワンショットパルスの所定幅を任意に設定可能である。例えば、所定幅を出力線の接続先の対象回路（例えばＥＣＵ）が、第１スイッチの押下を判定するために要する最低のパルス幅より大きく設定することができる。これにより、スイッチ装置は、既存のＥＣＵの仕様に容易に適合することができる。

ここで、前記スイッチ装置は、プログラムを実行するＣＰＵを含まない構成としてもよい。

これによれば、スイッチ装置の製造コストを安価にすることができる。例えば、回路素子のコストを安価に押さえ、プログラム開発の工数およびコストを不要にすることができる。また、ＣＰＵのクロック信号による放射ノイズをなくすことができる。

ここで、前記操作部は、ユーザ操作を受ける回転部材と、前記ダイヤルと、前記回転部材の１回転を前記ダイヤルのＲ（Ｒは正の実数）回転に変換する変換部と、を備えていてもよい。

これによれば、例えば、Ｒ＝４であれば、回転部材の１回転を、ダイヤルの４回転に対応させることができる。また、Ｒ＝０．２５であれば、回転部材の１回転を、ダイヤルの１／４回転に対応させることができる。これにより、上記の所定角度の大きさとＲの値とを適切に組み合わせることにより、ユーザの回転操作の利便性を向上させることができる。

ここで、前記ダイヤルは円筒形状または円盤形状を有していてもよい。

これによれば、ユーザに手軽な回転操作を実現することができる。

ここで、前記ダイヤルは少なくとも１組のＮ極およびＳ極を有し、前記回転検出回路は、前記ダイヤル周辺の異なる方向の磁場の変化を検出する２つの磁気センサを有し、前記２つの磁気センサの出力から前記角度信号と前記方向信号とを生成してもよい。

これによれば、回転検出回路は磁気センサとして安価に構成することができる。

ここで、前記第１スイッチはトランジスタスイッチであり、前記第２スイッチはトランジスタスイッチであってもよい。

これによれば、第１および第２スイッチは、機械的スイッチではなく回路素子として構成されるので低コスト化することができる。

ここで、前記複数のスイッチのそれぞれは 、前記複数の抵抗のうちの互いに異なる抵抗に対応し、対応する抵抗の一端と基準電位線との間に接続されてもよい。

これによれば、前記分圧回路を簡単な回路にすることができる。

また、本開示の一態様に係るスイッチシステムは、上記のスイッチ装置と、前記出力線から伝達される分圧値に基づいて前記複数のスイッチのうち導通状態のスイッチを判定する判定装置と、を備える。

これによれば、スイッチ装置は、製造コストを抑制し、かつ、ユーザのダイヤル操作に対応することができる。具体的には、スイッチ装置は、ダイヤルを第１方向に所定角度回転させるユーザ操作を、第１スイッチを押す操作に置き換える。また、ダイヤルを第２方向に所定角度回転させるユーザ操作を、第２スイッチを押す操作に置き換える。そのため、分圧回路は従来と同様の安価な回路構成にでき、出力線からの分圧値を判定する対象回路も従来と同様の構成を利用である。また、回転検出回路と制御回路とは、論理回路として構成可能であり、安価に構成することが可能である。

なお、これらの包括的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路で実現されてもよく、システム、方法、集積回路の任意な組み合わせで実現されてもよい。

以下、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。

なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１におけるスイッチシステム１０の構成例を示すブロック図である。

同図に示すようにスイッチシステム１０は、スイッチ装置１および判定装置２を含む。図中の破線よりも右側の部分は、主に自動車のステアリングホイールに備えられる。破線よりも左側の部分は、自動車の本体にＥＣＵの一部として備えられる。

図中の基準線ｏ０は、基準電圧Ｖ０を有する接地線であり、スイッチ装置１の基準端子Ｔ０と判定装置２の入力端子ＩＮ０とを接続する。

出力線ｏ１は、スイッチ装置１の出力を判定装置２の入力端子ＩＮ１に伝達する。例えば、基準線ｏ０および出力線ｏ１は、ステアリングホイールの回転軸に設けられたスパイラスケーブルの一部または全部として設けられる。

スイッチ装置１は、分圧回路３、操作部４、回転検出回路５、パルス生成回路６、選択回路７を有する。

分圧回路３は、第１スイッチ２１および第２スイッチ２２を含む複数のスイッチ、出力線ｏ１、並びに、出力線ｏ１に直列接続された第１抵抗１１および第２抵抗１２を含む複数の抵抗を含み、複数のスイッチの導通状態に応じた分圧値を出力線ｏ１に出力する。図１のスイッチ装置１は、さらに、第３スイッチ２３および第３抵抗１３を含む。図中の、回路素子の端子名について、左側または上側の端子を第１端、右側または下側の端子を第２端と呼ぶ。

第１抵抗１１および第２抵抗１２は、出力線ｏ１に直列に挿入される。具体的には、第１抵抗１１の第１端は、第２抵抗１２の第２端と第２スイッチ２２の第１端とに接続される。第１抵抗１１の第２端は、第１スイッチ２１に第１端に接続される。

第２抵抗１２の第１端は、判定装置２の入力端子ＩＮ１と第４抵抗１４の第２端と第３抵抗１３の第１端とに出力線ｏ１を介して接続される。第２抵抗１２の第２端は、第１抵抗１１の第１端と第２スイッチ２２の第１端とに接続される。

第３抵抗１３の第１端は、出力線ｏ１に接続される。第３抵抗１３の第２端は、基準線ｏ０に接続される。

第４抵抗１４の第１端は、電源電圧Ｖ１を有する電源線に接続される。第４抵抗１４の第２端は、出力線ｏ１に接続される。

第１スイッチ２１および第２スイッチ２２は、トランジスタスイッチであり、第１端、第２端の他に、導通および非導通を制御するための制御端子を有する。なお、トランジスタスイッチとしては、バイポーラトランジスタでもよいが、オン抵抗が小さく第１抵抗１１および第２抵抗１２の抵抗値に影響を与えづらく、且つ、ベース電流が不要で省電力化が可能な電界効果トランジスタでもよい。

第１スイッチ２１の第１端は、第１抵抗１１の第２端に接続される。第１スイッチ２１の第２端は、基準線ｏ０に接続される。第１スイッチ２１の制御端子は、選択回路７から出力されるスイッチ制御信号Ｃ１が入力される。第１スイッチ２１は、例えば、スイッチ制御信号Ｃ１がハイレベルのときに導通状態になり、ローレベルのときに非導通状態になる。

第２スイッチ２２の第１端は、第２抵抗１２の第２端と第１抵抗１１の第１端とに接続される。第２スイッチ２２の第２端は、基準線ｏ０に接続される。第２スイッチ２２の制御端子は、選択回路７から出力されるスイッチ制御信号Ｃ２が入力される。第２スイッチ２２は、例えば、スイッチ制御信号Ｃ２がハイレベルのときに導通状態になり、ローレベルのときに非導通状態になる。

第３スイッチ２３は、例えば、ユーザにより押下されると導通する機械的なスイッチである。第３スイッチ２３の第１端は、第２抵抗１２の第１端と第３抵抗１３の第１端と第４抵抗１４の第２端とに出力線ｏ１を介して接続される。第３スイッチ２３は、例えば、ダイヤル操作により選択したメニュー項目の決定または確定などに用いることができる。なお、第３スイッチ２３は、信頼性を高めるため並列接続された連動する２個以上のスイッチであってもよい。

分圧回路３は、複数のスイッチの導通状態に応じた分圧値を出力線ｏ１に出力する。すなわち、分圧値は、第１スイッチ２１から第３スイッチ２３のうちの何れのスイッチが導通状態であるかにより異なる値になる。分圧回路３は、第１スイッチ２１および第２スイッチ２２を除いて、例えば、特許文献１の図２と同じ構成とすることができる。

操作部４は、ユーザ操作に従って回転するダイヤルを含む。ダイヤルは、例えば、回転軸を有する円筒形状である。

回転検出回路５は、ダイヤルの所定角度の回転および回転方向を検出し、所定角度の回転を検出したことを示すパルスを含む角度信号Ｓ１と、回転方向が第１方向であるか、第１方向とは異なる第２方向であるかを示す方向信号Ｓ２とを生成する。

パルス生成回路６は、回転検出回路５からの角度信号Ｓ１に含まれるパルスを受けたとき、所定幅のワンショットパルスＰ１を生成する。ここで所定幅は判定装置２がスイッチ押下を判定可能な分圧値の最小継続時間を満たすように設定される。

選択回路７は、方向信号Ｓ２が第１方向を示すか第２方向を示すかに応じて、角度信号Ｓ１のパルスを、第１スイッチ２１の制御用に出力するか第２スイッチ２２の制御用に出力するかを選択する。具体的には、選択回路７は、パルス生成回路６からのワンショットパルスＰ１が入力される１入力２出力のデマルチプレクサとしてのスイッチ回路であり、方向信号Ｓ２に応じてワンショットパルスＰ１の出力先として、第１スイッチ２１および第２スイッチ２２の何れか一方を選択する。

次に、操作部４の具体例について説明する。

図２は、図１中の操作部４および回転検出回路５の配置例を示す図である。図２において、操作部４は、ダイヤル４０を含む。同図は、円筒形状のダイヤル４０を回転軸と垂直な平面で切った断面を模式的に示している。このダイヤル４０は、６組のＮ極およびＳ極を含む磁性体である。回転検出回路５は、磁気検知センサであって、ダイヤル４０に回転に伴う磁界の変化を検出する。同図の例では、回転検出回路５は、ダイヤル４０の１回転で１２回の極性変化を検出可能である。この場合、上記の所定角度は３０度である。

次に、スイッチ装置１のより詳細な回路構成例について説明する。

図３は、図１中の回転検出回路５、パルス生成回路６および選択回路７の具体例を示す図である。

同図において、回転検出回路５は、ホール素子５１、５２、切替回路５３、アンプ５４、比較器５５、信号生成回路５６およびタイミング回路５７を備える。

２つのホール素子５１および５２は、互いに異なる方向の磁界を検知するセンサである。ホール素子５１および５２は、例えば、互いに直交する方向の磁界を検出する。

切替回路５３は、ホール素子５１およびホール素子５２からの２つの検出信号のうちいずれか一方を交互に選択してアンプ５４に検出信号を出力する。

アンプ５４は、切替回路５３からの検出信号を増幅する。

比較器５５は、アンプ５４で増幅された検出信号をしきい値判定することにより、極性が反転したか否かを判定する。例えば、図２の例では、ダイヤル４０が所定角度として３０度回転する毎に極性が反転する。比較器５５は、ホール素子５１およびホール素子５２のそれぞれに対応して、ダイヤル４０が所定角度回転する毎に、１パルスを生成する。

信号生成回路５６は、ホール素子５１およびホール素子５２のそれぞれに対応する比較器５５の判定結果から、ダイヤルの所定角度の回転および回転方向を検出し、所定角度の回転を検出したことを示すパルスを含む角度信号Ｓ１と、回転方向が第１方向であるか、第１方向とは異なる第２方向であるかを示す方向信号Ｓ２とを生成する。

タイミング回路５７は、切替回路５３等の回転検出回路５内部の動作タイミングを制御するシーケンサ回路である。

また、図３のパルス生成回路６は、ワンショット回路６０、抵抗Ｒｅ、キャパシタＣｅを備える。

ワンショット回路６０は、回転検出回路５からの角度信号Ｓ１にパルスが発生したとき、所定幅のワンショットパルスＰ１を生成する。ワンショット回路６０は、再トリガー可能な単安定マルチバイブレータ等を用いることができる。同図の例では、ワンショット回路６０は、信号生成回路５６からの角度信号Ｓ１が入力端子Ｂに入力され、角度信号Ｓ１に含まれる立ち上がりエッジをトリガーにして、所定幅のワンショットパルスＰ１を生成する。

抵抗ＲｅおよびキャパシタＣｅは、ワンショットパルスＰ１の所定幅を定義する時定数回路である。時定数は、次のように設定すればよい。例えば、判定装置２が分圧値の判定において１０ミリ秒間隔のサンプリングを３回行う場合には、所定幅は３０ミリ秒～４０ミリ秒程度でよい。

選択回路７は、１入力２出力のスイッチ回路であって、例えば、方向信号Ｓ２が第１方向を示すとき、パルス生成回路６からのワンショットパルスＰ１の出力先として第１スイッチ２１を選択し、方向信号Ｓ２が第２方向を示すとき、パルス生成回路６からのワンショットパルスＰ１の出力先として第２スイッチ２２を選択する。言い換えれば、選択回路７は、方向信号Ｓ２が第１方向を示すとき、ワンショットパルスＰ１をスイッチ制御信号Ｃ１として第１スイッチ２１の制御端子に出力し、方向信号Ｓ２が第２方向を示すとき、ワンショットパルスＰ１をスイッチ制御信号Ｃ２として第２スイッチ２２の制御端子に出力する。

以上のように構成された実施の形態１に係るスイッチシステム１０について，その動作を説明する。

図４は、図１のスイッチシステム１０の動作例を示すタイミングチャートである。同図では、角度信号Ｓ１、方向信号Ｓ２、ワンショットパルスＰ１、スイッチ制御信号Ｃ１、Ｃ２、分圧値のそれぞれの電圧波形を示している。また、上段の「ダイヤル操作」欄は、ユーザ操作によるダイヤル４０の状態を示す。「非回転」の状態は、ダイヤル４０が回転していない状態を示す。期間Ｔ１では、ダイヤル４０が第１方向に回転している状態を示す。期間Ｔ２では、ダイヤル４０が第２方向に回転している状態を示す。

期間Ｔ１の前の「非回転」の期間において、いずれの信号も変化しないで一定である。このとき分圧値は、第１スイッチ２１、第２スイッチ２２および第３スイッチ２３が非導通状態なので、出力線ｏ１の電位は、電源電圧Ｖ１を第４抵抗１４と第３抵抗１３とにより分圧した分圧値Ｖｄ０になっている。

期間Ｔ１において、図２のダイヤル４０がユーザ操作により第１方向に約１２０度回転したものとする。回転検出回路５は、角度信号Ｓ１として、所定角度として３０度ごとに１個のパルスを発生し、計４個のパルスを発生する。また、回転検出回路５は、方向信号Ｓ２として第１の方向を示すハイレベルを維持する。

時刻ｔａにおいてパルス生成回路６は、角度信号Ｓ１の立ち上がりエッジをトリガーとしてワンショットパルスＰ１を生成する。このとき、方向信号Ｓ２がハイレベルなので、選択回路７は、ワンショットパルスＰ１をスイッチ制御信号Ｃ１のパルスとして第１スイッチ２１に出力する。スイッチ制御信号Ｃ１のハイレベル期間に第１スイッチ２１が導通状態になり、出力線ｏ１は第１スイッチ２１が導通状態の期間Ｔｐに分圧値Ｖｄ１を出力する。判定装置２は、出力線ｏ１の分圧値がＶｄ１であることを複数回（例えば３回）連続してサンプリングすることによって、分圧値Ｖｄ１に対応する第１スイッチ２１が導通状態であることを判定する。このようにして、判定装置２は、時刻ｔａからの期間Ｔｐにおいて出力線ｏ１の電位が分圧値Ｖｄ１であることから第１スイッチ２１が押下されたと判定する。

時刻ｔｂからの期間Ｔｐにおける動作、時刻ｔｃからの期間Ｔｐにおける動作、および、時刻ｔｄからの期間Ｔｐにおける動作は、上記の時刻ｔａからの期間Ｔｐにおける動作と同じである。

その結果、期間Ｔ１において判定装置２は、第１スイッチ２１が４回押下されたと判定する。このように、スイッチ装置１は、ダイヤル４０の第１方向への所定角度の回転操作を第１スイッチ２１の押下として判定装置２に判定させる。また、スイッチ装置１は、ダイヤル４０の第１方向への所定角度よりも大きい角度の回転操作を第１スイッチ２１の複数回の連続押下として判定装置２に判定させる。

さらに、期間Ｔ２において、図２のダイヤル４０がユーザ操作により第１方向と逆の第２方向に約９０度回転したものとする。回転検出回路５は、角度信号Ｓ１として、所定角度として３０度ごとに１個のパルスを発生し、計３個のパルスを発生する。また、回転検出回路５は、方向信号Ｓ２として第２の方向を示すローレベルを出力する。

時刻ｔｅにおいてパルス生成回路６は、角度信号Ｓ１の立ち上がりエッジをトリガーとしてワンショットパルスＰ１を生成する。このとき、方向信号Ｓ２がローレベルなので、選択回路７は、ワンショットパルスＰ１をスイッチ制御信号Ｃ２のパルスとして第２スイッチ２２に出力する。スイッチ制御信号Ｃ２のハイレベル期間に第２スイッチ２２が導通状態になり、出力線ｏ１は第２スイッチ２２が導通状態の期間Ｔｐに分圧値Ｖｄ２を出力する。判定装置２は、出力線ｏ１の分圧値がＶｄ２であることを複数回（例えば３回）連続してサンプリングすることによって、分圧値Ｖｄ２に対応する第２スイッチ２２が導通状態であることを判定する。このようにして、判定装置２は、時刻ｔｅからの期間Ｔｐにおいて出力線ｏ１の電位が分圧値Ｖｄ２であることから第２スイッチ２２が押下されたと判定する。

時刻ｔｆからの期間Ｔｐにおける動作、および、時刻ｔｇからの期間Ｔｐにおける動作は、上記の時刻ｔｅからの期間Ｔｐにおける動作と同じである。

その結果、期間Ｔ２において判定装置２は、第２スイッチ２２が３回導通状態になったと判定する。このように、スイッチ装置１は、ダイヤル４０の第２方向への所定角度の回転操作を第２スイッチ２２の押下として判定装置２に判定させる。また、スイッチ装置１は、ダイヤル４０の第２方向への所定角度よりも大きい角度の回転操作を第２スイッチ２２の連続押下として判定装置２に判定させる。

以上のように、スイッチ装置１は、低コスト化可能であり、かつ、ユーザのダイヤル操作に対応することができる。具体的には、スイッチ装置１は、ダイヤルを第１方向に所定角度回転するユーザ操作を、第１スイッチを押す操作に置き換える。また、ダイヤルを第２方向に所定角度回転するユーザ操作を、第２スイッチを押す操作に置き換える。そのため、分圧回路は従来と同様の安価な回路構成にできる。また、回転検出回路と制御回路とは、論理回路として構成可能であり、安価に構成することが可能である。

また、ワンショットパルスＰ１のパルス幅を所定幅に設定可能である。例えば、所定幅を出力線の接続先の対象回路（例えばＥＣＵ）が、第１スイッチの押下を判定するために要する最低のパルス幅より大きく設定することができる。これにより、スイッチ装置は、既存のＥＣＵに容易に適合することができる。

さらに、スイッチ装置１は、プログラムを実行するＣＰＵを含まない構成である。これにより、スイッチ装置１の回路素子のコストを安価に押さえ、プログラム開発の工数およびコストを不要にすることができる。この場合、ＣＰＵのクロック信号による放射ノイズをなくすことができる。

また、第１および第２スイッチは、機械的スイッチではなくトランジスタスイッチとして構成されるので低コスト化することができる。

次に、実施の形態１のスイッチ装置１の第１および第２の変形例について説明する 。

図５は、図１中のスイッチ装置１の第１の変形例を示すブロック図である。図５のスイッチ装置１は、図１の構成と比較して、パルス生成回路６の代わりに２つのパルス生成回路６ａおよび６ｂを備える点が異なっている。図１と同じ点については説明の重複を避けて、異なる点を中心に説明する。

図５の選択回路７は、図１と同じ内部構成でよいが、選択回路７の入力元と出力先とが異なっている。図５の選択回路７は、回転検出回路５からの角度信号Ｓ１が入力され、角度信号Ｓ１の出力先を、方向信号Ｓ２に従って選択する。すなわち、選択回路７は、方向信号Ｓ２がハイレベルのときパルス生成回路６ａに角度信号Ｓ１のパルスを出力し、方向信号Ｓ２がローレベルのときパルス生成回路６ｂに角度信号Ｓ１のパルスを出力する。パルス生成回路６ａおよび６ｂのそれぞれは、パルス生成回路６と同じ構成である。

図５に示す第１変形例によっても、図１と同等の効果を奏する。

次に第２の変形例について説明する。

図６は、図１中のスイッチ装置１の第２の変形例を示すブロック図である。図６のスイッチ装置１は、図１の構成と比較して、パルス生成回路６を削除した点が異なっている。図１と同じ点については説明の重複を避けて、異なる点を中心に説明する。

図６では、パルス生成回路６が削除され、ワンショットパルスＰ１の代わりに角度信号Ｓ１が選択回路７に入力されている。角度信号Ｓ１のパルス幅はダイヤル４０の回転速度に依存して変化する。角度信号Ｓ１に含まれる大部分のパルス幅が判定装置２における分圧値の判定に要するパルス幅の条件を満たす場合には、パルス生成回路６を備えずに選択回路７に角度信号Ｓ１を入力する第２変形例の構成としてもよい。ただし、ユーザによるダイヤル４０の回転が速すぎる場合には、角度信号Ｓ１のパルス幅が小さくなり、対応する分圧値の継続時間が判定装置２により判定できない場合が生じ得る。この場合、ダイヤル４０の早すぎる回転は無視されることを許容する仕様としてもよい。

（実施の形態２）
実施の形態２では、ユーザ操作を受ける回転部材と、回転部材の１回転をダイヤルのＲ（Ｒは正の実数）回転に変換する変換部とを備える構成例について説明する。

図７は、実施の形態２に係るスイッチシステムにおけるスイッチ装置１の構成例を示すブロック図である。同図のスイッチ装置１は、図１の構成と比較して、操作部４の構成が異なっている。以下、同じ点については説明の重複を避けて、異なる点を中心に説明する。

操作部４は、ダイヤル４０、回転部材４１、連結部４２、変換部４３、軸棒４４、４５、４６を備える。

ダイヤル４０は、図２と同様の磁性体である。ただし、図２では６組のＮ極およびＳ極を有する磁性体の例を示したが、図７では２組のＮ極およびＳ極を有する磁性体の例を示している。回転検出回路５は、図７のダイヤル４０の１回転で４回の極性変化を検出可能である。

回転部材４１は、ユーザ操作を受ける円筒状の部材であり、軸棒４４を中心に回転する。

連結部４２は、軸棒４４と軸棒４５とを回転比１対１で連結する。なお、この回転比は、１対１でなくてもよい。

変換部４３は、軸棒４５と軸棒４６とを回転比１対Ｒで連結する。ここで、Ｒは正または負の実数である。正は回転部材４１の回転方向とダイヤル４０の回転方向とが同じであることを意味し、負は逆であることを意味する。

軸棒４６は、ダイヤル４０の回転軸としてダイヤル４０に固定されている。

この構成により、操作部４は、回転部材４１の１回転をダイヤル４０のＲ回転に変換する。例えば、Ｒ＝２であれば、回転部材の１回転を、ダイヤルの２回転に対応させることができる。また、Ｒ＝０．５であれば、回転部材の１回転を、ダイヤルの１／２回転に対応させることができる。これにより、上記の所定角度の大きさとＲの値とを適切に組み合わせることにより、ユーザの回転操作の利便性を向上させることができる。また、極性の組数の少ない安価は磁性体をダイヤル４０に用いることができる。すなわち、極性の組数の少ないダイヤル４０を使用する場合に回転数を変換するので、極性の組数の多い磁性体と同じ使い勝手を実現することができる。

なお、図７のダイヤル４０の極性の組数は、少なくとも１組以上であればよい。図８は、ダイヤル４０の極性の組数の例を示す。図８の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、６組、２組、１組の例をそれぞれ示している。ダイヤル４０が図８のいずれの磁性体であっても、変換部４３の変換比率Ｒを適切に設定すれば、回転部材４１の使い勝手を適切に設定することができる。なお、ダイヤル４０の極性の組数は図８の例に限らず何組であってもよい。

また、ダイヤル４０は円筒形状に限らず、円盤形状であってもよい。

なお、操作部４および回転検出回路５として磁気式のロータリーエンコーダを利用した構成例を示したが、これに限らない。操作部４および回転検出回路５は、たとえば、光学式、機械式、静電方式、感圧式等のロータリーエンコーダであってもよい。

また、スイッチ装置１およびスイッチシステム１０は、自動車以外の輸送装置に備えられてもよい。例えば、船舶、航空機、ゲームマシン等に備えられてもよい。

以上、一つまたは複数の態様に係るスイッチ装置およびスイッチシステムについて、実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、この実施の形態に限定されるものではない。本開示の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、一つまたは複数の態様の範囲内に含まれてもよい。

例えば、実施の形態に記載されたスイッチ以外にも他の複数のスイッチがステアリングホイールに設けられる場合には、当該他の複数のスイッチに対応するように、分圧回路３が複数設けられていてもよい。

本開示のスイッチ装置およびスイッチシステムは、例えば輸送装置のステアリングホイール等に利用可能である。

１ スイッチ装置
２ 判定装置
３ 分圧回路
４ 操作部
５ 回転検出回路
６ パルス生成回路
７ 選択回路
１０ スイッチシステム
１１ 第１抵抗
１２ 第２抵抗
１３ 第３抵抗
１４ 第４抵抗
２１ 第１スイッチ
２２ 第２スイッチ
２３ 第３スイッチ
４０ ダイヤル
４１ 回転部材
４２ 連結部
４３ 変換部
４４、４５、４６ 軸棒
５１、５２ ホール素子
５３ 切替回路
５４ アンプ
５５ 比較器
５６ 信号生成回路
５７ タイミング回路
６０ ワンショット回路
Ｃ１、Ｃ２ スイッチ制御信号
Ｃｅ キャパシタ
ＩＮ０、ＩＮ１ 入力端子
ｏ０ 基準線
ｏ１ 出力線
Ｐ１ ワンショットパルス
Ｒｅ 抵抗
Ｓ１ 角度信号
Ｓ２ 方向信号
Ｖ０ 基準電圧
Ｖ１ 電源電圧

Claims (10)

1. 第１スイッチおよび第２スイッチを含む複数のスイッチ、出力線、並びに、前記出力線に直列接続された複数の抵抗を含み、前記複数のスイッチの導通状態に応じた分圧値を前記出力線に出力する分圧回路と、
   ユーザ操作に従って回転するダイヤルを含む操作部と、
   前記ダイヤルの所定角度の回転および回転方向を検出し、前記所定角度の回転を検出したことを示すパルスを含む角度信号と、前記回転方向が第１方向であるか、前記第１方向とは異なる第２方向であるかを示す方向信号とを生成する回転検出回路と、
   前記方向信号が第１方向を示すか第２方向を示すかに応じて、前記角度信号のパルスを、前記第１スイッチの制御用に出力するか前記第２スイッチの制御用に出力するかを選択する選択回路と、を備える
   スイッチ装置。
2. 前記スイッチ装置は、さらに、前記回転検出回路と前記選択回路との間にパルス生成回路を備え、
   前記パルス生成回路は、前記角度信号に含まれるパルスを受けて所定幅のワンショットパルスを生成し、前記選択回路に出力する
   請求項１に記載のスイッチ装置。
3. 前記スイッチ装置は、さらに、第１パルス発生回路と、第２パルス発生回路とを、有し、
   前記第１パルス発生回路は、前記選択回路から出力されるパルスに応じて所定幅のワンショットパルスを前記第１スイッチに供給することにより前記第１スイッチを導通させ、
   前記第２パルス発生回路は、前記選択回路から出力されるパルスに応じて所定幅のワンショットパルスを前記第２スイッチに供給することにより前記第２スイッチを導通させる
   請求項１に記載のスイッチ装置。
4. 前記第１スイッチ、前記第２スイッチ、前記回転検出回路および前記選択回路は論理回路として構成され、
   前記スイッチ装置は、プログラムを実行するＣＰＵを含まない
   請求項１から３の何れか１項に記載のスイッチ装置。
5. 前記操作部は、
   ユーザ操作を受ける回転部材と、
   前記ダイヤルと、
   前記回転部材の１回転を前記ダイヤルのＲ（Ｒは実数）回転に変換する変換部と、を備える
   請求項１から４の何れか１項に記載のスイッチ装置。
6. 前記ダイヤルは円筒形状または円盤形状を有する
   請求項１から５の何れか１項に記載のスイッチ装置。
7. 前記ダイヤルは少なくとも１組のＮ極およびＳ極を有し、
   前記回転検出回路は、異なる方向の磁場に対応する２つの磁気センサを有し、前記２つの磁気センサの出力から前記角度信号と前記方向信号とを生成する
   請求項１から６の何れか１項に記載のスイッチ装置。
8. 前記第１スイッチはトランジスタスイッチであり、
   前記第２スイッチはトランジスタスイッチである
   請求項１から７の何れか１項に記載のスイッチ装置。
9. 前記複数のスイッチのそれぞれは、前記複数の抵抗のうちの互いに異なる抵抗に対応し、対応する抵抗の一端と基準電位線との間に接続される
   請求項１から８の何れか１項に記載のスイッチ装置。
10. 請求項１から９の何れか１項に記載のスイッチ装置と、
    前記出力線から伝達される分圧値に基づいて前記複数のスイッチのうち導通状態のスイッチを判定する判定装置と、を備える
    スイッチシステム。

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