JP4700632B2 - 多方向操作装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば車両のヘッドライト、ワイパー、方向指示器等を操作するためのレバーコンビネーションスイッチなどとして用いられる多方向操作装置に関するものである。

この種の多方向操作装置として、例えば特許文献１〜６に示されるように、ノブが回動操作されたり、或いはレバーが傾動操作されたりすることに伴って、摺動式の有接点スイッチを通じて電流経路が切り替えられるとともに、それにより操作態様に応じたライト、ターン、ワイパーの動作が実現されるレバーコンビネーションスイッチが提案されている。
特開２０００−１１８１５号公報 特開平１１−３２９１６２号公報 特開２０００−２３１８４１号公報 特開２０００−２０８００３号公報 特開２０００−１８２４５７号公報 特開２００３−２７６５７３号公報

しかしながら、有接点スイッチが用いられる従来のレバーコンビネーションスイッチでは、接点が経年劣化に起因して摩耗してしまったり、スプレー等に混ざっている揮発したシリコーン分子等が接点部分に付着して接点に絶縁膜が形成されたりすると、操作態様に応じて接触した接点部分に電流が流れなくなって接点不良を生じてしまうおそれがある。このため、操作検出の信頼性の観点ではなお改善の余地が残されている。

本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、その目的は、操作を高い信頼性で検出することができる多方向操作装置を提供することにある。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、傾動方向を含む多方向に操作可能な操作軸と、その操作軸に設けられた被検出部と、該操作軸の操作に応じて移動する前記被検出部の近接または接触を個別に検知する無接点式検出部とを備え、該無接点式検出部は、前記操作軸の傾動方向において前記被検出部と対向配置されて該操作軸の傾動操作を検出する傾動検出部位と、前記操作軸の回転方向において前記被検出部と対向配置されて該操作軸の回転操作を検出する回転検出部位と、前記操作軸の軸方向において前記被検出部と対向配置されて該操作軸の軸方向への移動操作を検出する軸移動検出部位とを備えることを要旨とする。

上記構成によると、操作軸の多方向への操作は無接点式検出部によって検出可能となるため、接点不良を生じてしまうことなく確実に該操作を検出可能となる。また、傾動検出部位によって操作軸の傾動方向が検出され、回転検出部位によって操作軸の回転操作が検出され、軸移動検出部位によって操作軸の軸方向への移動が検出される。すなわち、操作軸の種々の方向への操作が検出可能となる。よって、高い信頼性を有する多機能操作装置として適用することができる。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の多方向操作装置において、前記被検出部は、前記操作軸の軸側面に設けられた複数の突部によって構成され、前記無接点式検出部は、前記操作軸の周辺において各突部と対応する箇所にそれぞれ離間して設けられるとともに、前記傾動検出部位は前記各突部と対向配置され、前記回転検出部位はその傾動検出部位から前記操作軸の回転に伴う前記各突部の回転軌跡に干渉する位置まで延出され、前記軸移動検出部位は該傾動検出部位から前記各突部の軸移動軌跡の延長線上に干渉する位置まで延出されていることを要旨とする。

上記構成によると、傾動検出部位、回転検出部位及び軸移動検出部位は一体に構成されているため、無接点式検出部の設置を容易に行うことができる。また、こうした無接点式検出部は、操作軸の軸側面に設けられた被検出部としての複数の突部にそれぞれ対応して複数個設けられているため、操作軸の各種操作をより確実に検出可能となる。

請求項３に記載の発明では、請求項１または請求項２に記載の多方向操作装置において、前記無接点式検出部を構成する各種の検出部位とそれぞれ個別に電気的に接続され、それら検出部位による前記被検出部の検出パターンに基づいて前記操作軸の操作方向を判断して対応する制御を行う制御手段を備えることを要旨とする。

上記構成によると、各種検出部位による検出信号は一旦制御手段に入力され、該制御手段により、各種検出部位による検出パターンに基づく制御が行われる。このため、操作軸の多方向への操作に基づく個別の制御を確実に行うことができる。

以上詳述したように、本発明によれば、操作を高い信頼性で検出することができる。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図７に基づき詳細に説明する。
＜多方向操作装置の構成＞
図１に示すように、ステアリングコラム１には、ワイパースイッチユニット２やターンシグナルスイッチユニット３等からなるレバーコンビネーションスイッチ（多方向操作装置）４が設けられている。そして、ワイパースイッチユニット２のレバー（被操作手段）が傾動操作されたとき、そのレバーの操作先の位置が検出され、該操作先の位置に応じたワイパー（車載機器）の動作が実現されるようになっている。また、ターンシグナルスイッチユニット３のレバー（被操作手段）が傾動操作されたとき、そのレバーの操作先の位置が検出され、該操作先の位置に応じた方向指示器（車載機器）の動作が実現されるようになっている。さらに、ターンシグナルスイッチユニット３のノブ（被操作手段）が回動操作されたとき、そのノブの操作先の位置が検出され、該操作先の位置に応じた前照灯（車載機器）の動作が実現されるようになっている。

図２に示すように、多方向操作装置４は、ステアリングコラム１に支承された基台１１と、その基台１１に設けられた軸受部１１ａに挿通支持された操作軸１２と、その操作軸１２の傾動、回転、軸移動をそれぞれ検出する複数の無接点式検出センサ（無接点式検出部）によって構成された第１検出部１３〜第４検出部１６と、それら検出部１３〜１６と電気的に接続された制御部２１とを備えている。

操作軸１２は、図２及び図３に示すように略円柱状をなす棒状物によって構成されている。図２に示すように、この操作軸１２は、中央よりもやや基端寄り部位に形成された略球状部位１２ａが軸受部１１ａ内に支承されている。これにより、該球状部位１２ａよりも先端部位が基台１１から外方に突出するとともに、支点Ｏを基点として該先端部位を傾動方向（図２に示す矢印Ａ１〜Ａ４方向）及び回転方向（矢印Ｂ１，Ｂ２方向）に操作可能となっている。また、基台１１は、例えばコイルスプリング等の弾性部材１７を介してステアリングコラム１に支承されており、操作軸１２が軸方向（矢印Ｃ方向）に押圧された際には、該操作軸１２と共に該軸方向に移動可能となっている。すなわち、操作軸１２は、傾動方向、回転方向及び軸方向に移動可能となっている。

また、図３に併せ示すように、操作軸１２の基端における軸側面には、被検出部としての複数の突部（第１突部１８ａ〜第４突部１８ｄが９０゜毎に突設されている。これら突部１８ａ〜１８ｄは、操作軸１２の傾動方向（矢印Ａ１〜Ａ４方向）に沿ってそれぞれ設けられている。詳しくは、各突部１８ａ〜１８ｄはそれぞれ略半球状をなし、第１突部１８ａは操作軸１２の矢印Ａ２方向への傾動側部位に設けられ、第２突部１８ｂは操作軸１２の矢印Ａ１方向への傾動側部位に設けられている。また、第３突部１８ｃは操作軸１２の矢印Ａ４方向への傾動側部位に設けられ、第４突部１８ｄは操作軸１２の矢印Ａ３方向への傾動側部位に設けられている。

一方、第１〜第４検出部１３〜１６は、これら第１〜第４突部１８ａ〜１８ｄと対応する箇所において、図示しないハウジングに支持された状態で各突部１８ａ〜１８ｄと離間して配設されている。詳しくは、図２及び図３に示すように、第１検出部１３は第１突部１８ａと対応する箇所に配設され、第２検出部１４は第２突部１８ｂと対応する箇所に配設され、第３検出部１５は第３突部１８ｃと対応する箇所に配設され、第４検出部１６は第４突部１８ｄと対応する箇所に配設されている。

第１検出部１３及び第３検出部１５は第１支持基台２２、第２検出部１４及び第４検出部１６は第２支持基台２３をそれぞれ備えるとともに、例えば図４に示すように、これら支持基台２２，２３に固定された基板２４を備えている（同図においては第１検出部１３及び第３検出部１５のみを示す）。

より詳しくは、図４に示すように、第１支持基台２２は、対応する各突部１８ａ，１８ｃと対向するとともに操作軸１２の軸方向に延びる板状の傾動対応支持部２２ａを備えている。また、その傾動対応支持部２２ａの側方（操作軸１２方向から視て右側方）からは、操作軸１２の回転に伴う各突部１８ａ，１８ｃの回転軌跡（図３に２点鎖線で示す軌跡Ｒ）に干渉する位置まで延出された回転対応支持部２２ｂが形成されている。さらに、傾動対応支持部２２ａにおける操作軸１２の基端側縁からは、操作軸１２の軸移動に伴う各突部１８ａ，１８ｃの軸移動軌跡の延長線上に干渉する位置まで延出された軸移動対応支持部２２ｃが形成されている。なお、第２支持基台２３は、第１支持基台２２と左右対称形状をなしている。すなわち、第２支持基台２３は、回転対応支持部２２ｂが傾動対応支持部２２ａの左側方から延出されている点で、第１支持基台２２の構成と異なっているのみである。

図４に示すように、基板２４は、例えばフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）によって構成され、各支持部２２ａ〜２２ｃにおける操作軸１２側面に貼着等によって固定されている。そして、基板２４において傾動対応支持部２２ａに固定された面には、傾動検出部位（第１及び第３傾動検出部位１３ａ，１５ａ）が設けられている。同様に、回転対応支持部２２ｂに固定された面には回転検出部位（第１及び第３回転検出部位１３ｂ，１５ｂ）が設けられ、軸移動対応支持部２２ｃに固定された面には軸移動検出部位（第１及び第３軸移動検出部位１３ｃ，１５ｃ）が設けられている。すなわち、第１検出部１３は、第１傾動検出部位１３ａ、第１回転検出部位１３ｂ及び第１軸移動検出部位１３ｃを備え、第３検出部１５は、第３傾動検出部位１５ａ、第３回転検出部位１５ｂ及び第３軸移動検出部位１５ｃを備えている。

なお、図示を省略するが、第２及び第４検出部１４，１６の第２支持基台２３における操作軸側面にも基板２４が固定されている。このため、図５に示すように、第２検出部１４は、第２傾動検出部位１４ａ、第２回転検出部位１４ｂ及び第２軸移動検出部位１４ｃを備え、第４検出部１６は、第４傾動検出部位１６ａ、第４回転検出部位１６ｂ及び第４軸移動検出部位１６ｃを備えている。また、これらの各種検出部位１３ａ〜１３ｃ，１４ａ〜１４ｃ，１５ａ〜１５ｃ，１６ａ〜１６ｃは、例えば静電容量方式、抵抗膜方式、表面弾性波（ＳＡＷ）方式、電磁誘導方式等からなる接触検知センサによって構成されている。そして、各種検出部位１３ａ〜１３ｃ，１４ａ〜１４ｃ，１５ａ〜１５ｃ，１６ａ〜１６ｃは、それぞれ個別に制御部２１に対して電気的に接続されている。

制御部２１は、具体的には図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなるコンピュータユニットであり、各検出部位１３ａ〜１３ｃ，１４ａ〜１４ｃ，１５ａ〜１５ｃ，１６ａ〜１６ｃからの検出信号に基づいて、それら検出部位１３ａ〜１３ｃ，１４ａ〜１４ｃ，１５ａ〜１５ｃ，１６ａ〜１６ｃによる各突部１８ａ〜１８ｄの検出状態を判断する。そして、制御部２１は、その判断結果に基づいて、対応する各種制御対象（例えばワイパー駆動ユニット、ヘッドライド作動ユニット等）の駆動等を制御する。

＜多方向操作装置の動作＞
このように構成された多方向操作装置４は、操作軸１２が図１に示す矢印Ａ１〜Ａ４方向に傾動操作されたり、該操作軸１２が矢印Ｂ１，Ｂ２方向に回転操作されたり、該操作軸１２が矢印Ｃ方向に軸移動操作されたりすると、その操作態様に応じて各突部１８ａ〜１８ｄのうちの少なくとも一つが各検出部１３〜１６の各種検出部位１３ａ〜１３ｃ，１４ａ〜１４ｃ，１５ａ〜１５ｃ，１６ａ〜１６ｃに接触する。

（傾動操作時における検出態様）
詳しくは、例えば図６（ａ）に示すように、操作軸１２が矢印Ａ１方向に傾動操作されると、図７にも併せ示すように、第１突部１８ａが第１検出部１３の第１傾動検出部位１３ａに当接し、該第１傾動検出部位１３ａがＯＮ状態（検出状態）となる。なお、この状態において他の検出部位１３ｂ，１３ｃ，１４ａ〜１４ｃ，１５ａ〜１５ｃ，１６ａ〜１６ｃは、各突部１８ａ〜１８ｄが当接されないためＯＦＦ状態（非検出状態）となる。すなわち、操作軸１２が矢印Ａ１方向に傾動操作された際には、第１傾動検出部位１３ａのみがＯＮ状態となる。

また、操作軸１２が矢印Ａ２方向に操作された場合には、第３突部１８ｃの当接により第３傾動検出部位１５ａのみがＯＮ状態となる。同様に、操作軸１２が矢印Ａ３方向に操作された場合には第２突部１８ｂの当接により第２傾動検出部位１４ａのみがＯＮ状態となり、操作軸１２が矢印Ａ４方向に操作された場合には第４突部１８ｄの当接により第４傾動検出部位１６ａのみがＯＮ状態となる。

（回動操作における検出態様）
一方、図６（ｂ）に示すように、操作軸１２が矢印Ｂ１方向に回転操作されると、図７にも併せ示すように、第１突部１８ａが第１検出部１３の第１回転検出部位１３ｂに当接するとともに、第３突部１８ｃが第３検出部１５の第３回転検出部位１５ｂに当接することにより、第１回転検出部位１３ｂ及び第３回転検出部位１５ｂがＯＮ状態となる。

また、操作軸１２が矢印Ｂ２方向に操作された場合には、第２突部１８ｂが第２検出部１４の第２回転検出部位１４ｂに当接するとともに、第４突部１８ｄが第４検出部１６の第４回転検出部位１６ｂに当接することにより、第２回転検出部位１４ｂ及び第４回転検出部位１６ｂがＯＮ状態となる。

（軸移動操作における検出態様）
さらに、図６（ｃ）及び図７に示すように、操作軸１２が矢印Ｃ方向に軸移動操作されると、第１〜第４突部１８ａ〜１８ｄの全てが、対応する検出部１３〜１６の第１〜第４軸移動検出部位１３ｃ，１４ｃ，１５ｃ，１６ｃに当接することにより、それら第１〜第４軸移動検出部位１３ｃ，１４ｃ，１５ｃ，１６ｃが全てＯＮ状態となる。

このように、操作軸１２の傾動操作、回転操作、軸移動操作のそれぞれにおいて、各種検出部位１３ａ〜１３ｃ，１４ａ〜１４ｃ，１５ａ〜１５ｃ，１６ａ〜１６ｃの検出パターンが全て異なるため、制御部２１は、該検出パターンに基づいて操作軸１２の操作を認識可能となる。そして、制御部２１は、その認識した操作に基づいて、対応する制御対象の駆動等を制御する。

したがって、本実施形態によれば以下のような効果を得ることができる。
（１）操作軸１２の多方向（図１に示す矢印Ａ１〜Ａ４，Ｂ１，Ｂ２，Ｃの各方向）への操作は、無接点式検出センサによって構成された第１検出部１３〜第４検出部１６によって検出可能となる。このため、経年劣化や絶縁物の付着等に起因する接点不良の発生を確実に防止することができ、該操作軸１２の操作を検出することができる。

また、第１〜第４傾動検出部位１３ａ，１４ａ，１５ａ，１６ａによって操作軸１２の矢印Ａ１〜Ａ４方向への傾動方向が検出され、第１〜第４回転検出部位１３ｂ，１４ｂ，１５ｂ，１６ｂによって矢印Ｂ１，Ｂ２方向への操作軸の回転操作が検出され、第１〜第４軸移動検出部位１３ｃ，１４ｃ，１５ｃ，１６ｃによって矢印Ｃ方向への操作軸の軸方向への移動が検出される。すなわち、第１〜第４検出部１３〜１６を操作軸１２の近傍に配設することにより、操作軸１２の種々の方向への操作を検出することができる。よって、多方向操作装置４を、高い信頼性を有する多機能操作装置として好適に用いることができる。

（２）傾動検出部位（１３ａ，１４ａ，１５ａ，１６ａ）、回転検出部位（１３ｂ，１４ｂ，１５ｂ，１６ｂ）、及び軸移動検出部位（１３ｃ，１４ｃ，１５ｃ，１６ｃ）は一体に構成されているため、各検出部１３〜１６の設置を容易に行うことができる。また、これら検出部１３〜１６は、操作軸１２の軸側面に設けられた被検出部としての複数の突部１８ａ〜１８ｄにそれぞれ対応して複数個設けられているため、操作軸１２の各種操作をより確実に検出することができる。

（３）各種検出部位１３ａ〜１３ｃ，１４ａ〜１４ｃ，１５ａ〜１５ｃ，１６ａ〜１６ｃによる検出信号は制御部２１に個別に入力され、該制御部２１により、各種検出部位１３ａ〜１３ｃ，１４ａ〜１４ｃ，１５ａ〜１５ｃ，１６ａ〜１６ｃによる検出パターンに基づく制御が行われる。このため、操作軸１２の多方向への操作に基づく個別の制御を確実に行うことができる。

なお、本発明の実施形態は以下のように変更してもよい。
・ 第１〜第４検出部１３〜１６の各種検出部位１３ａ〜１３ｃ，１４ａ〜１４ｃ，１５ａ〜１５ｃ，１６ａ〜１６ｃは、必ずしも操作軸１２に設けられた各突部１８ａ〜１８ｄの接触を検出する接触検知センサによって構成されている必要はなく、例えば磁気センサを用いた近接検知センサや光センサ等、各突部１８ａ〜１８ｄの近接を検出するセンサによって構成されてもよい。

・ 第１〜第４検出部１３〜１６は、必ずしも個別に形成されている必要はなく、これらの一部または全てが一体形成されていてもよい。
・ 操作軸１２の操作を検出するための無接点式検出部は、必ずしも４つでなくてもよく、それよりも少数または多数によって構成されてもよい。詳しくは、操作軸１２の傾動操作方向や回転操作方向に応じて無接点式検出部の個数を増減してもよい。

・ 各種検出部位１３ａ〜１３ｃ，１４ａ〜１４ｃ，１５ａ〜１５ｃ，１６ａ〜１６ｃが形成された基板２４は、必ずしもフレキシブルプリント基板によって構成されている必要はなく、例えばリジッド基板によって構成されていてもよい。また、第１支持基台２２及び第２支持基台２３を省略してもよい。

・ 多方向操作装置４は、必ずしもワイパースイッチユニット２やターンシグナルスイッチユニット３として適用されなくてもよく、例えばシフトレバーとして適用されてもよい。また、多方向操作装置４は、必ずしも車両に搭載されなくてもよく、例えばゲーム機器や家電製品のコントローラ等、他分野に亘って利用される操作装置として適用されてもよい。

・ 第１〜第４回転検出部位１３ｂ，１４ｂ，１５ｂ，１６ｂ及び第１〜第４軸移動検出部位１３ｃ，１４ｃ，１５ｃ，１６ｃのうちの一方を省略し、傾動操作と回転操作、または傾動操作と軸移動操作のみを可能とした多方向操作装置４としてもよい。

次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。
（１） 請求項１〜３のいずれか１項に記載の多方向操作装置において、前記無接点式検出部の各種検出部位として、静電容量方式の接触検知センサを用いたこと。

（２） 請求項１〜３、上記（１）のいずれか１項に記載の多方向操作装置において、当該多方向操作装置は、車両に搭載されるレバーコンビネーションスイッチであること。
（３） 傾動方向を含む多方向に操作可能な操作軸と、その操作軸に設けられた被検出部と、該操作軸の操作に応じて移動する前記被検出部の近接または接触を個別に検知する無接点式検出部とを備え、該無接点式検出部は、前記操作軸の傾動方向において前記被検出部と対向配置されて該操作軸の傾動操作を検出する傾動検出部位に加え、前記操作軸の回転方向において前記被検出部と対向配置されて該操作軸の回転操作を検出する回転検出部位と、前記操作軸の軸方向において前記被検出部と対向配置されて該操作軸の軸方向への移動操作を検出する軸移動検出部位とのうちの少なくとも一方を備えることを特徴とする多方向操作装置。

本発明の一実施形態の多方向操作装置が搭載された車両の室内を示す斜視図。 同実施形態の多方向操作装置の構成を概略的に示す一部断面図。 図２のＡ−Ａ線断面図。 同実施形態の無接点式検出部の概略構成を拡大して示す斜視図。 同実施形態の多方向操作装置の電気的構成を概略的に示すブロック図。 （ａ）は同実施形態の多方向操作装置の傾動操作態様の一例を示す一部断面図、（ｂ）は回転操作態様の一例を示す断面図、（ｃ）は軸方向操作態様を示す正面図。 各種操作状態における無接点式検出部の検出状態を示す表。

符号の説明

４…多方向操作装置、１２…操作軸、１３〜１６…第１〜第４検出部、１３ａ，１４ａ，１５ａ，１６ａ…第１〜第４傾動検出部位、１３ｂ，１４ｂ，１５ｂ，１６ｂ…第１〜第４回転検出部位、１３ｃ，１４ｃ，１５ｃ，１６ｃ…第１〜第４軸移動検出部位、１８ａ〜１８ｄ…被検出部としての第１〜第４突部、２１…制御手段としての制御部、２４…基板。

Claims (3)

1. 傾動方向を含む多方向に操作可能な操作軸と、その操作軸に設けられた被検出部と、該操作軸の操作に応じて移動する前記被検出部の近接または接触を個別に検知する無接点式検出部とを備え、
   該無接点式検出部は、前記操作軸の傾動方向において前記被検出部と対向配置されて該操作軸の傾動操作を検出する傾動検出部位と、前記操作軸の回転方向において前記被検出部と対向配置されて該操作軸の回転操作を検出する回転検出部位と、前記操作軸の軸方向において前記被検出部と対向配置されて該操作軸の軸方向への移動操作を検出する軸移動検出部位とを備えることを特徴とする多方向操作装置。
2. 前記被検出部は、前記操作軸の軸側面に設けられた複数の突部によって構成され、
   前記無接点式検出部は、前記操作軸の周辺において各突部と対応する箇所にそれぞれ離間して設けられるとともに、前記傾動検出部位は前記各突部と対向配置され、前記回転検出部位はその傾動検出部位から前記操作軸の回転に伴う前記各突部の回転軌跡に干渉する位置まで延出され、前記軸移動検出部位は該傾動検出部位から前記各突部の軸移動軌跡の延長線上に干渉する位置まで延出されていることを特徴とする請求項１に記載の多方向操作装置。
3. 前記無接点式検出部を構成する各種の検出部位とそれぞれ個別に電気的に接続され、それら検出部位による前記被検出部の検出パターンに基づいて前記操作軸の操作方向を判断して対応する制御を行う制御手段を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の多方向操作装置。

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