JP4302728B2 - 車両アクセサリ用タッチスイッチ - Google Patents

Description

本発明は、人体が触れることによる静電容量の変化に基づいて、車両のアクセサリ機器を制御するタッチスイッチに関する。

一般に、車両のドアの内装板には、車両に搭乗する者が地図等の小物を収納するドアポケットが設けられる。ドアポケットはその内側に光が届きにくく、収納された物を取り出す際には困難を伴う。そのため、ドアポケットとして、タッチスイッチによって点灯操作を行うことができるランプが内側に設けられたものが広く用いられる。図５にそのようなドアポケットの構成を示す。

ドアポケットは、互いに対向する側壁１０Ａおよび１０Ｂ、Ｕ字型の壁が形成されるよう側壁１０Ａおよび１０Ｂに接合される主壁１０Ｃ、ならびにドアポケットの底面となる底板１０Ｄを備えて構成される。ドアポケットは、主壁１０Ｃの反対側の開口がドアの内装板１２に接するよう内装板１２に取り付けられる。側壁１０Ａのドアポケットの内側の面にはランプ１４が取り付けられる。主壁１０Ｃのドアポケット内側面には、車両アクセサリ用タッチスイッチを構成するタッチ板１６が固定される。タッチ板１６に人の手が接触し車両アクセサリ用タッチスイッチがオン状態となることでランプ１４に電力が供給され、ランプ１４が点灯する。

このような構成によれば、搭乗者がドアポケットに手を挿入し、搭乗者の手がタッチ板１６に接触することでランプ１４を点灯させることができる。これによって、搭乗者は容易にドアポケットに収納された物を取り出すことができる。

図６にドアポケットに適用される車両アクセサリ用タッチスイッチ１８の構成を示す。タッチ板１６は、合成樹脂等の誘電体材料によって形成される。タッチ板１６の一方の面には導体板２０が接合される。導体板２０は容量測定／制御部２４に接続される。容量測定／制御部２４は基準となる電位を有する接地導体２６に接続される。

スイッチ２８は容量測定／制御部２４によってオン状態またはオフ状態に制御される。スイッチ２８の一方の端子は電池３０の負側の端子に接続される。スイッチ２８の他方の端子は、ランプ１４が備える一方の端子に接続される。ランプ１４が備える他方の端子は電池３０の正側の端子に接続される。

容量測定／制御部２４は、導体板２０と接地導体２６との間の静電容量を測定し、測定値の変化が所定の閾値を超えたときは、スイッチ２８を制御する。

このような構成によれば、導体板２０が接合される面と対向するタッチ板１６の面に、接地導体２６との間に静電容量を有する人の手を接触させることで、導体板２０と接地導体２６との間の静電容量を変化させることができる。これによって、タッチ板１６を手で触れることでランプ１４の点灯制御を行うことができる。

特開２００６−１９６３９５号公報

導体板２０と接地導体２６との間の静電容量は、車両アクセサリ用タッチスイッチ１８を取り巻く空気の湿度等によって変動する。したがって、容量測定／制御部２４は、空気の状態変化により静電容量が変動した場合にもスイッチ２８の制御を行うこととなるため、車両アクセサリ用タッチスイッチ１８が誤動作することがある。また、他の電気機器が発生する不要な電磁波によって導体板２０にノイズ電圧が誘起され、容量測定／制御部２４で測定される静電容量に誤差が生じ車両アクセサリ用タッチスイッチ１８の誤動作の原因となることもある。

本発明は、このような課題に対してなされたものである。すなわち、車両のアクセサリ機器を制御するタッチスイッチにおいて、空気の状態の変動、不要な電磁波の到来等、環境の変化が要因となって引き起こされる誤動作を回避することを目的とする。

本発明は、導体板を備え人体を接触させるタッチ部と、導体板の接地導体に対する静電容量の変化量を測定する容量測定部と、容量測定部の測定結果に基づいて、車両に搭載されるアクセサリ機器を制御する制御部と、を備え、タッチ部への人体の接触によってアクセサリ機器を制御する車両アクセサリ用タッチスイッチであって、タッチ部には複数の導体板が互いに隔離して設けられ、容量測定部は、タッチ部が備える総ての導体板のそれぞれについて接地導体との間の静電容量の変化量を測定し、制御部は、容量測定部によって測定された各静電容量の変化量のうちの最大値と、容量測定部によって測定された各静電容量の変化量のうちの最小値と、の間の差の絶対値が所定の閾値を超えたときに、アクセサリ機器が備えるスイッチのオンオフ制御を行うことを特徴とする。

本発明によれば、環境の変化が要因となって引き起こされる誤動作を回避することが可能な車両アクセサリ用タッチスイッチを実現することができる。

図１に本発明の第１の実施形態に係る車両アクセサリ用タッチスイッチ３２をドアポケットに組み込んだ場合の分解図を示す。また、図２に車両アクセサリ用タッチスイッチ３２の構成を示す。図５および図６と同一の構成部については同一の符号を付してその説明を省略する。車両アクセサリ用タッチスイッチ３２は、タッチ板１６に３枚の導体板２０−１〜２０−３を設けたものである。導体板２０−１〜２０−３には、導線２２−１〜２２−３がそれぞれ接続され、導線２２−１〜２２−３は側壁１０Ｂの内部に組み込まれた容量測定／制御部３４に接続される。タッチ板１６は主壁１０Ｃのドアポケット内側面に固定される。図１の例では、図５に示す例と同様、ドアポケットの内側に設けられたランプ１４の点灯制御を行う。

車両アクセサリ用タッチスイッチ３２の構成について図２を参照しつつ説明する。導体板２０−１〜２０−３は、人の手を接触させるタッチ板１６のタッチ面１６Ｔに対向する面上に互いに隔離して配置される。各導体板２０−１〜２０−３は、人の手がタッチ面１６Ｔに接触する有効接触面積より広い面積を有することが好適である。ここで有効接触面積とは、人の手が実際に接触する領域のうち、導体板２０−１〜２０−３と接地導体２６との間の静電容量の変化に有効に寄与する領域の面積をいう。ここでは、各導体板２０−１〜２０−３の面積は人の手の有効接触面積より広いものとする。導体板２０−１〜２０−３は容量測定／制御部３４にそれぞれ接続される。

容量測定／制御部３４は接地導体２６に接続される。接地導体２６としては車両のボデーを適用することが好適である。

スイッチ２８は、容量測定／制御部３４が出力する制御信号によって制御される。スイッチ２８には、所定の時間長だけ接地導体２６の電位に対して高電位を示すパルス信号を入力することで制御される半導体素子回路を適用することが好適である。

スイッチ２８には、制御信号が入力されるごとに、オン状態にあるときはオフ状態へと切り換わりオフ状態にあるときはオン状態へと切り換わるものを適用することができる。

容量測定／制御部３４が実行する処理について図３のフローチャートを参照しつつ説明する。容量測定／制御部３４は、導体板２０−１〜２０−３と接地導体２６との間の各静電容量の変化ΔＣ１〜ΔＣ３をそれぞれ測定する（Ｓ１）。静電容量の変化の測定は、例えば、所定の時間Δｔの間隔で静電容量を測定し、ある時刻で取得された静電容量の測定値から、その測定値が取得された時刻より時間Δｔだけ先に取得された静電容量の測定値を減じた差分を求めることで行うことができる。静電容量の測定は、インピーダンス測定、充電時定数による測定等によって行うことが好適である。

容量測定／制御部３４は、静電容量の変化ΔＣ１〜ΔＣ３のうち絶対値が最大のものから、静電容量の変化ΔＣ１〜ΔＣ３のうち絶対値が最小のものを減じた値の絶対値を判定値Ｄとして求める（Ｓ２）。

容量測定／制御部３４は、判定値Ｄが所定の閾値Ｔを超えているか否かを判定する（Ｓ３）。そして、判定値Ｄが閾値Ｔ以下である場合には、ステップＳ１の処理に戻る。一方、判定値Ｄが閾値Ｔを超えた場合には、スイッチ２８の切り換えを指令する制御信号を出力する（Ｓ４）。制御信号としてはパルス信号を適用することが好適である。スイッチ２８は、制御信号が入力されると、スイッチ２８がオフ状態にあるときにはオン状態へと切り換わりランプ１４が点灯する。また、スイッチ２８がオン状態にあるときにはオフ状態へと切り換わりランプ１４が消灯する。

車両アクセサリ用タッチスイッチ３２において、各導体板２０−１〜２０−３の面積を、人の手がタッチ板１６に接触する有効接触面積より広い面積とした場合、タッチ面１６Ｔにおける導体板２０−１〜２０−３が投影される領域の全域に人の手が接触することはない。これによって、タッチ面１６Ｔに人の手が接触した場合、人の手が接触した位置から最も近い位置にある導体板の静電容量の変化を最も大きくすることができる。

また、タッチ面１６Ｔにおける、導体板２０−１〜２０−３のうち互いに隣接する２つの導体板が投影される２つの領域に均等に人の手が接触した場合、当該２つの導体板の静電容量の変化はほぼ同一となる。このような場合であっても、タッチ板１６には３枚の導体板２０−１〜２０−３が設けられているため、当該２つの導体板の静電容量の変化と残り１つの導体板の静電容量の変化に差異を持たせることができる。

本実施形態に係る車両アクセサリ用タッチスイッチ３２は、このような原理に基づき、タッチ面１６Ｔに人の手を接触させたときに判定値Ｄが閾値Ｔより大きくなるよう構成される。これによって、タッチ面１６Ｔに人の手を接触させることでスイッチ２８を制御し、ランプ１４の点灯または消灯の制御を行うことができる。

また、各導体板２０−１〜２０−３は、車両に搭載される車両アクセサリ用タッチスイッチ３２を構成するものとして適切な面積を有するよう形成される。そのため、車両アクセサリ用タッチスイッチ３２を取り巻く空気の湿度等が変化した場合には、容量変化ΔＣ１〜ΔＣ３の相互間の差異は小さく判定値Ｄは閾値Ｔ未満となる。さらに、不要な電磁波の到来によって導体板２０−１〜２０−３にノイズ電圧が誘起された場合であっても、容量変化ΔＣ１〜ΔＣ３には、ほぼ同一の値の誤差が生じるため、判定値Ｄは閾値Ｔ未満となる。これによって、車両アクセサリ用タッチスイッチ３２が設置される環境の変化による誤動作を回避することができる。

なお、ここでは、３枚の導体板２０−１〜２０−３を用いた車両アクセサリ用タッチスイッチ３２について説明した。このような構成の他、ｎ枚（ｎは１および３を除く任意の自然数）の導体板を用いた構成も可能である。この場合、容量測定／制御部３４は、ｎ枚の導体板のそれぞれについて、接地導体２６との間の静電容量の変化ΔＣ１〜ΔＣｎをそれぞれ測定し、静電容量の変化ΔＣ１〜ΔＣｎのうち絶対値が最大のものから、静電容量の変化ΔＣ１〜ΔＣｎのうち絶対値が最小のものを減じた値の絶対値を判定値Ｄとして求める。

また、判定値Ｄとして、静電容量の変化ΔＣ１〜ΔＣｎのうち絶対値が最大のものが、他の値の絶対値からどれだけ突出しているかを示す値、静電容量の変化ΔＣ１〜ΔＣｎのばらつきを表す値等を統計学的に求めて適用してもよい。このような値として、例えば、静電容量の変化ΔＣ１〜ΔＣｎのうち絶対値が最大のものの絶対値から、静電容量の変化ΔＣ１〜ΔＣｎの絶対値の平均値を減じた値、静電容量の変化ΔＣ１〜ΔＣｎの標準偏差を適用することができる。

タッチ板１６に配置する導体板を３枚以上とした場合、導体板を２枚とした場合における、次のような問題を解決することができる。互いに隣接する２つの導体板が投影されるタッチ面１６Ｔ上の２つの領域に均等に人の手が接触した場合、当該２つの導体板の静電容量の変化はほぼ同一となる。このような場合、判定値Ｄを閾値Ｔより大きくすることができないためスイッチ２８を制御することができない。そこで、タッチ板１６に３枚以上の導体板を設けることで、互いに隣接する２つの導体板の静電容量の変化と残りの導体板の静電容量の変化との間に差異を持たせることができ、判定値Ｄを閾値Ｔより大きくし、スイッチ２８を制御することができる。

上記では、各導体板の面積を人の手がタッチ面１６Ｔに接触する有効接触面積より広いものとした。本実施形態の変形例として、各導体板の面積を人の手の有効接触面積よりも狭いものとした構成も可能である。この場合、タッチ板１６に設ける導体板の数を増加させ、有効接触面積よりも広い領域にわたって複数の導体板をタッチ板１６に配置することが好ましい。例えば、各導体板の面積を指の面積よりも狭いものとし、複数の導体板を有効接触面積よりも広い領域にわたってタッチ板１６に設ける構成とすることができる。

このような構成では、総ての導体板のうちの一部の複数の導体板がそれぞれ投影されるタッチ面１６Ｔ上の複数の領域に均等に人の手が接触する場合がある。この場合、当該一部の複数の導体板には均等に静電容量の変化が生じるが、残りの導体板の静電容量の変化との間に差異を持たせることができるため、判定値Ｄを閾値Ｔより大きくし、スイッチ２８を制御することができる。

なお、上記では、タッチ面１６Ｔに対向する面に導体板を設ける構成について説明した。このような構成の他、タッチ面１６Ｔに導体板を設ける構成としてもよい。この場合、容量測定／制御部３４は、人の手が導体板に接触または接近することによる導体板の静電容量の変化を測定し、測定結果に基づいてスイッチ２８の制御を行う。

次に、本発明の第２の実施形態に係る車両アクセサリ用タッチスイッチ３６について図４を参照して説明する。図２の車両アクセサリ用タッチスイッチ３２と同一の構成部については同一の符号を付してその説明を省略する。車両アクセサリ用タッチスイッチ３６は、車両アクセサリ用タッチスイッチ３２のタッチ板１６を、タッチユニット３８に置き換えたものである。

タッチユニット３８は導体板２０−１〜２０−３、および支持誘電体３８−１〜３８−４を備えて構成される。

支持誘電体３８−１〜３８−４は柱形状に形成される。これらの延伸方向に垂直な断面の形状は任意である。ここでは、支持誘電体３８−１〜３８−４を略四角柱の形状に形成する。支持誘電体３８−１〜３８−４の延伸方向の長さは、導体板２０−１〜２０−３の縦方向の長さとほぼ等しい。

支持誘電体３８−１および３８−２は、導体板２０−１の横方向の長さとほぼ同一の距離を隔てて主壁１０Ｃのドアポケット内側面に固定される。支持誘電体３８−３は、支持誘電体３８−２から導体板２０−２の横方向の長さとほぼ同一の距離を隔てて、主壁１０Ｃのドアポケット内側面に固定される。支持誘電体３８−４は、支持誘電体３８−３から導体板２０−３の横方向の長さとほぼ同一の距離を隔てて、主壁１０Ｃのドアポケット内側面に固定される。

支持誘電体３８−１〜３８−４の隣接する支持誘電体を臨む面には、支持誘電体の延伸方向に沿って溝４０が設けられる。

導体板２０−１は、支持誘電体３８−１の支持誘電体３８−２を臨む面に設けられた溝４０と、支持誘電体３８−２の支持誘電体３８−１を臨む面に設けられた溝４０との間に差し込まれる。導体板２０−２は、支持誘電体３８−２の支持誘電体３８−３を臨む面に設けられた溝４０と、支持誘電体３８−３の支持誘電体３８−２を臨む面に設けられた溝４０との間に差し込まれる。導体板２０−３は、支持誘電体３８−３の支持誘電体３６−４を臨む面に設けられた溝４０と、支持誘電体３８−４の支持誘電体３８−３を臨む面に設けられた溝４０との間に差し込まれる。

このような構成によれば、導体板２０−１は支持誘電体３８−１および３８−２を介して、導体板２０−２は支持誘電体３８−２および３８−３を介して、導体板２０−３は支持誘電体３８−３および３８−４を介して、ドアポケットに固定される。これによって、タッチユニット３８は、主壁１０Ｃのドアポケット内側面に固定される。

タッチユニット３８は、車両アクセサリ用タッチスイッチ３２のタッチ板１６と同様の機能を有する。また、容量測定／制御部３４は、車両アクセサリ用タッチスイッチ３２が備える容量測定／制御部３４と同様、導体板２０−１〜２０−３の各静電容量の変化を測定し、測定結果に基づいてスイッチ２８を制御する。

車両アクセサリ用タッチスイッチ３６では、導体板２０−１〜２０−３は支持誘電体３８−１〜３８−４によって固定されるため、導体板２０−１〜２０−３として剛性の金属等を適用する場合には、簡単な構成で導体板を固定することができるという利点がある。

車両アクセサリ用タッチスイッチ３６では、車両アクセサリ用タッチスイッチ３２と同様、ｎ枚の導体板を用いた構成が可能である。また、各導体板の面積を人の手の有効接触面積よりも狭くし、導体板の数を増加させ、有効接触面積よりも広い領域にわたって複数の導体板を配置する構成が可能である。

なお、車両アクセサリ用タッチスイッチ３２および３６が備えるスイッチ２８には、制御信号が入力されるとオフ状態からオン状態へと切り換わり、所定の時間オン状態を維持した後オフ状態へと切り換わるものを適用してもよい。このようなスイッチを適用した場合、ランプ１４は、人の手がタッチ板１６またはタッチユニット３８に接触した後所定時間点灯した後、自動的に消灯する。これによって、ランプ１４の操作をする者が、ランプ１４を消灯させるために再びタッチ板１６またはタッチユニット３８に触れる煩わしさをなくすことができる。

また、車両アクセサリ用タッチスイッチ３２および３６は、スイッチ２８の制御の他、自動式窓、ルームライト、ラジオ、エアコンディショナ等の車両に搭載されるアクセサリ機器の制御に適用することができる。一般にアクセサリ機器の制御回路は、パルス信号によって制御することが可能な半導体素子回路を備える。したがって、例えば、自動式窓の開閉、ルームライトの調光、ラジオにおける選局、エアコンディショナの温度設定等の制御も行うことができる。

第１の実施形態に係る車両アクセサリ用タッチスイッチをドアポケットに組み込んだ場合の分解図である。 第１の実施形態に係る車両アクセサリ用タッチスイッチの構成を示す図である。 容量測定／制御部が実行する処理を示すフローチャートである。 第２の実施形態に係る車両アクセサリ用タッチスイッチの構成を示す図である。 車両アクセサリ用タッチスイッチを組み込むドアポケットを示す図である。 一般的な車両アクセサリ用タッチスイッチの構成を示す図である。

符号の説明

１０Ａ，１０Ｂ 側壁、１０Ｃ 主壁、１２ 内装板、１４ ランプ、１６ タッチ板、１６Ｔ タッチ面、１８，３２，３６ 車両アクセサリ用タッチスイッチ、２０，２０−１〜２０−３ 導体板、２２−１〜２２−３ 導線、２４，３４ 容量測定／制御部、２６ 接地導体、２８ スイッチ、３０ 電池、３８ タッチユニット、３８−１〜３８−４ 支持誘電体、４０ 溝。

Claims (1)

1. 導体板を備え人体を接触させるタッチ部と、
   導体板の接地導体に対する静電容量の変化量を測定する容量測定部と、
   容量測定部の測定結果に基づいて、車両に搭載されるアクセサリ機器を制御する制御部と、
   を備え、
   タッチ部への人体の接触によってアクセサリ機器を制御する車両アクセサリ用タッチスイッチであって、
   タッチ部には複数の導体板が互いに隔離して設けられ、
   容量測定部は、タッチ部が備える総ての導体板のそれぞれについて接地導体との間の静電容量の変化量を測定し、
   制御部は、容量測定部によって測定された各静電容量の変化量のうちの最大値と、容量測定部によって測定された各静電容量の変化量のうちの最小値と、の間の差の絶対値が所定の閾値を超えたときに、アクセサリ機器が備えるスイッチのオンオフ制御を行うことを特徴とする車両アクセサリ用タッチスイッチ。

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