JP5038422B2 - 自動車のための制御モジュール - Google Patents

Description

本発明は、自動車のための制御モジュールに関する。

上記のような制御モジュールは、例えば、空調システム、オーディオシステム、電話システム、またはナビゲーションシステムの機能を制御するために、自動車の２つの前部座席の間のコンソールにある制御装置に好適に利用されている。

本発明はさらに、例えば内部照明、中央施錠システム、サンルーフ、緊急警告灯、または投光照明を制御するための、内部バックミラーの通常の場所に位置している、ドームと呼ばれる車両領域に適用することができる。

この制御モジュールは、さらに、ウィンドウレギュレータ（窓ガラスの開閉装置）の制御、外部バックミラーの制御、または電動座席の移動の制御に用いることができる。

自動車分野においては、各電気的ユニットの制御は、通常、切り替えスイッチ／オンオフスイッチによって行われる。しかしながら、制御される電気的ユニットの数の増加を反映して、多機能の制御デバイスが、その人間工学的利点のゆえに、ますます用いられるようになってきている。実際、ディスプレイスクリーンと組み合わされた、例えばジョイスティックの形態の単一の制御ボタンを用いて、例えば、空調システム、オーディオシステム、またはナビゲーションシステムを制御するために、プルダウンメニューを操ることができる。

人間工学的な快適さを大とするために、タッチセンサ技術を、それ単独で、または、上述の多機能ボタンを補完するように用いることが、おそらく、興味深い開発方向になると考えられる。

具体的には、特に自動車分野において、タッチセンサが、相当に進歩している。圧力感応抵抗体素子〔ＦＳＲ（感圧抵抗体素子）センサという名称でも知られている〕を用いる技術が、その設置の容易さおよび強健さのゆえに、例えばキャパシタ技術や光学技術などの他の同様の技術を、ますますしのぐようになっている。

このようなセンサは、例えば、デジタイザパッドという名称で知られており、また、特許文献１〜特許文献４を、従来技術として挙げることができる。

これらのセンサは、例えば導電層と抵抗層との間に挟まれた、可撓性の半導体層を備えている。ＦＳＲ層に圧力を印加すると、ＦＳＲ層のオーム抵抗が低下する。したがって、適切な電圧を印加することによって、印加された圧力、および／または、圧力を印加された表面の位置を特定することができる。

ＦＳＲ技術の別の一設計によれば、タッチセンサは、弾性スペーサによって、空間的に互いに隔離されており、かつ、対向し合う面上に、タッチセンサに圧縮応力が印加されたときに、電気的に接続することができる要素（電極）を支持している、２枚の可撓性の支持シートを備えている（例えば、特許文献５および特許文献６を参照）。

しかしながら、これらの設計の全てを通じて、公知のセンサは、一般に不透明である。これは、自動車の夜間走行の際の制御に照明を必要とするから、問題がある。

実際には、信号伝達シンボルの背面照明技術、すなわち、背面を通しての照明技術が、人間工学に関する優位性、および制御装置と層をなして一体化できるという優位性のゆえに、自動車分野において確立されている。例えば、制御ボタンに関しては、制御面に、その制御ボタンで制御可能な機能を示すピクトグラムが形成されている。このピクトグラムは、ピクトグラムの背後に配置された発光ダイオードからの光を通過させる白色プラスチック材料で作られることが多い。運転者は、日中走行においては、制御ボタン上の白いピクトグラムを明確に知覚し、また、夜間走行においては、背面照明によって、制御される機能の位置を容易に特定することができる。

米国特許第４８１０９９２号公報 米国特許第５００８４９７号公報 フランス国特許公開第２６８３６４９号公報 ヨーロッパ特許公開第０５４１１０２号公報 ヨーロッパ特許公開第１４２９３５５号公報 ヨーロッパ特許公開第１４２９３５６号公報 ドイツ国特許公開第２６１３０２４号公報 ドイツ国特許公開第１９７０２９５７号公報 ドイツ国特許公開第１９７０５５３６号公報 ドイツ国特許公開第１９９３５３８６号公報 ヨーロッパ特許公開第０８０３７１１号公報 国際公開第ＷＯ０５／０３５２９９号公報

本発明は、印加された圧力を感知するタッチセンサを有しており、特に夜間走行の際に、制御される機能の位置を、よりよく見つけるために、背面照明を利用することができる制御モジュールを提供することを目的とするものである。

この目的を達成するために、本発明は、圧力が印加される少なくとも１つのタッチ制御面を有する制御モジュールであって、この少なくとも１つのタッチ制御面は、圧力に感応するセンサと、センサを被覆しており、かつ圧力を、センサに局所的に伝達することができる可撓性保護層とによって実現されている制御モジュールにおいて、この制御モジュールは、少なくとも１つの光源からの光を通過させることができ、かつタッチ制御面の背面照明領域を画定する開口が形成されている剛性の機械的支持体と、非圧縮性であって、光を通過させることができる材料で作られており、かつ機械的支持体とセンサとの間に挟まれており、かつタッチ制御面と層をなして、滑らかで連続的な表面を定めているプレートとをさらに有していること、およびセンサと可撓性保護層とは、背面照明領域において、少なくとも部分的に光を通過させるように作られていることを特徴とする制御モジュールを提供するものである。

本発明は、さらに、自動車の空調システム、オーディオシステム、ナビゲーションシステム、電話システム、電動ウィンドウレギュレータの制御、外部バックミラーを調整するための制御、サンルーフの位置を調整するための制御、内部照明の制御、座席を調整するための制御などの、自動車の電気的または電子的ユニットの少なくとも１つのセットの機能の制御を行うための多機能制御デバイスであって、上述の制御モジュールを備えていることを特徴とする多機能制御デバイスを提供するものである。

添付図面を参照しながら、例示のためだけに、非限定的に示す実施例の以下の説明を読むことによって、本発明の他の特徴および利点が明白になると思う。

本発明による制御モジュールの、組み立てられた状態での斜視図である。 図１の制御モジュールの組立分解斜視図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。 第１の実施形態によるタッチセンサの原理図である。 第２の実施形態によるタッチセンサの原理図である。 本発明による制御モジュールを有する多機能制御デバイスの概要図である。

次に、多機能制御装置応用に対する、本発明の非限定的で例示的な実施形態を、添付図面を参照して説明する。

図１は、自動車内、特に好ましくは、２つの前部座席の間の中央コンソールに組み込むために、概ね平行六面体の形状を有する、本発明による制御モジュール１を示している。

もちろん、作り上げられる多機能制御装置、およびその通常の位置に応じて、他の形状および他の場所を考慮することもできる。

制御モジュール１は、点線内部で指示されているタッチ制御面３、および任意選択的に、例えばジョイスティックなどの多機能ボタンを受けるための受け溝５を有している。

タッチ制御面３の内部には、電気的または電子的ユニット１１（例えば、「メインメニュー」、「ラジオ」、「ＣＤ」、「ナビゲーション」、「電話」、および「空調」）を選択するための６つのタッチエリアが、１２個のタッチキー（数字「０」〜「９」、およびシンボル「＃」および「＊」）を有する従来の英数字キーボード１３とともに、画定されている。各タッチエリアまたはタッチキーには、制御する機能に対応するシンボルまたは文字または数字が形成されている。それらは、以下により詳細に説明するように、第１の実施形態においては常に視認可能であり、第２の実施形態においては、背面照明が行われているときにのみ視認可能である。

図２および図３を参照すると、よりよく理解されるように、制御モジュール１は、例えばプラスチック材料で作られており、かつ２つの側壁１７と、２つの側壁１７によって支持されている、わずかに丸まった／湾曲した水平部１９とを有する、剛性の機械的支持体１５を備えている。

発光ダイオード（ＬＥＤ）などの光源２５を保持しているプリント回路板２３が、２つの側壁１７の間に支えられている。

光源２５からの光を通過させ、タッチ制御面３のシンボルまたは文字または数字のための背面照明領域を画定する孔２７が、機械的支持体１５の水平部１９に形成されている（図３を参照）。各背面照明領域が、分離壁２８によって囲まれている場合には、１つまたはいくつかのタッチエリアの選択的な照明を可能にし、かつ、最適の照明結果を得るために、１つの背面照明領域当たり、１つの光源２５を設けることが好ましい。

孔２７の形状は、少なくとも英数字キーボード１３のタッチキーに対しては円形、特に細長い寸法のタッチエリアに対しては楕円形であると有利である。発光ダイオードは、一般に、円錐状の光を放射するから、この円形または楕円形の孔によって、相当に均一かつ一様な照明を得ることができる。

プレート２９が、機械的支持体１５上に配置されている。このプレート２９は、非圧縮性材料で作られており、かつ光を通過させることができる。この非圧縮性とは、ユーザが、プレート２９を押すことによって、その厚さを減らすことができないということを意味している。光を通過させることができるように、プレート２９は、透明材料または半透明材料、好ましくはポリカーボネートで作られている。

低出力発光ダイオードを用いたい場合には、光源２５から放射された光パワーが減衰しないように、透明なプレートを用いるのが好適である。

より一様かつ均一な照明が望まれる場合、特に背面照明領域のサイズが、光源のサイズに比して大きい場合には、光源２５から放射された光を均一化するために、半透明プレート、または乳白色プレートを用いるのが好適である。

プレート２９は、機械的支持体１５と、タッチ制御面３に印加される圧力に感応するセンサ３１との間に挟まれている。このセンサ３１は、圧縮応力に感応する。すなわち、圧縮応力によって、センサ３１の厚さがわずかに減り、押されている場所、および／または、印加されている圧力を知るために利用することができる電気信号が発生する。

センサ３１は、例えば特許文献１〜特許文献６に開示されているようなＦＳＲ技術を用いたセンサであることが好ましい。

プレート２９は、少なくとも連続的に、かつ完全に滑らかに、タッチ制御面３と層をなしていることに注意されたい。これは、プレート２９が、タッチ制御面３に対向する、いかなる凹凸も孔も有していないということを意味している。

これは、孔の縁や表面凹凸によって、誤った制御信号が発生することがあり、また、孔の縁や表面凹凸に圧縮応力が繰り返し印加されることによって、センサに早期に損傷が与えられることがあるからである。

したがって、プレート２９は、センサ３１を、最適の作動状態に置くように保護することができ、また、光源２５からの光を、直接的に（透明プレート）、または光束を均一化して（半透明プレート／乳白色プレート）、通過させることができることが理解される。

可撓性保護層３３がセンサ３１を被覆しており、可撓性保護層３３に印加された圧力を、センサ３１に、局所的に伝達することができる。

センサ３１および可撓性保護層３３は、背面照明領域において、少なくとも部分的に、光を通過させるようになっている。

そのために、第１の実施形態（図４の原理図を参照）によれば、背面照明領域において、少なくとも部分的に光を通過させる孔３２を有するセンサ３１が製造される。例えば、特許文献５および特許文献６に開示されているセンサを取り上げると、センサ３１の外側端として、孔３２の縁を作るだけで十分である。これらの孔のサイズは、ユーザの指跡よりも小さくなるように選ぶことが好ましい。意外なことであるが、そのようなセンサの動作は、タッチ制御面中の、孔などの不連続に影響されないことが見出された。

第２の実施形態（図５の原理図を参照）によれば、センサは、光を通過させる材料で作られた、２枚の可撓性のシート、およびそれらの可撓性のシートの間に挟まれたアクティブトラックを有している。アクティブトラックは、グリッド３４を形成しており、光は、グリッド３４の間を通過する。

可撓性保護層３３は、背面照明領域に、制御ピクトグラム、または文字または数字の形態のシンボル／記号を備えている。これらのシンボル／記号は、少なくとも部分的に光を通過させる材料でできている。

第１の変形例によれば、可撓性保護層３３は、例えばシリコーンで作られている。

第２の変形例によれば、可撓性保護層３３は、特許文献７〜特許文献１２に開示されているブラックパネル（Black Panel）技術によって作られる。この場合には、数字、文字、またはピクトグラムなどのシンボル／記号は、背面照明が行われているときしか見えないように作られている。したがって、光源がない状態では、可撓性保護層３３は一様で、タッチ制御面３上に、なんらの表示も書き込みもないように見える。この場合には、可撓性保護層３３は、０．１〜０．５ｍｍ、より好ましくは、約０．２ｍｍの厚さのポリカーボネートシートで作られているのが有利である。その薄さのゆえに、ポリカーボネートシートは、センサ３１上への押し圧を局所的に伝達することができる。

図１に戻ると、制御モジュール１は、例えば、その受け溝５の中央部３５にジョイスティックの形態の多機能制御ボタンを、また側部３７に制御キーを収容することができる。

もちろん、多機能制御ボタンとタッチ制御面との組み合わせは、必要不可欠なわけではない。より単純な制御モジュールを製造するためには、例えばウィンドウレギュレータ、バックミラー、サンルーフ、または電動座席の制御のためには、制御モジュール中のこの受け溝５は必要ではなく、省略してもよい。

図６は、自動車の空調システム、オーディオシステム、ナビゲーションシステム、電話システム、電動ウィンドウレギュレータの制御、外部バックミラーを調整するための制御、サンルーフの位置を調整するための制御、内部照明の制御、座席を調整するための制御などの、自動車の電気的または電子的ユニットの少なくとも１つのセットの機能の制御を行うための多機能制御デバイス４０の概要図である。

この多機能制御デバイス４０は、図１〜図５を参照して前述した制御モジュール１、および制御される機能を表示するためのスクリーン４２を備えている。

制御モジュール１およびスクリーン４２は、制御モジュール１から受け取ったタッチコマンドに応じてスクリーン４２を管理する処理ユニット４４に接続している。この処理ユニット４４は、選択されたシステムに、最終的に決定されたコマンド（例えば、ラジオシステムに対して、音量を増加させる）を送る。

特に夜間走行の際に、ユーザに、そのユーザのユーザコマンドがタッチ制御面３によって正しく検出されたことを伝えるために、タッチ制御面３に振動を与えることができる少なくとも１つの振動デバイス４６を、制御モジュール１に、さらに備えていてもよい（図３）。

本明細書において、振動デバイスは、ユーザが、そのユーザのユーザコマンドに対する触覚応答を知覚するような運動を、タッチ制御面３に与えるための、なんらかの手段である。

振動デバイスは、コントローラによって制御され、タッチ制御面３に平行な運動を、タッチ制御面３に与えるように構成されている。

もちろん、垂直方向の運動、複数の方向の運動の組み合わせ、衝撃を与える運動、または他の運動を用いることも考えられる。

振動デバイス４６は、図３に示されているように、タッチ制御面３を振動させるために、機械的支持体１５の側壁１７の内側面に接していることも予測されることである。

この構成によって、制御モジュールに利用可能な空間を最適化することができる。

振動デバイスは、作動中、剛性の機械的支持体１５、およびプレート２９を介して、タッチ制御面３に振動運動を伝える。

そのために、機械的支持体１５は、振動デバイス４６に設けられている、例えば電動モータ、電磁石または圧電素子によって動かされるピストンに係合している受け部（図示せず）を有している。

一変形例（図示せず）によれば、振動デバイスは、タッチ制御面を振動させるためにプレート２９に接している。

電子部品が、プリント回路板２３に接続されているのが有利である。

一代替例として、ピストンは、タッチ制御面の受け部に螺合しているねじの形態をしていてもよい。

例えばユーザの指によって、タッチ制御面３上に与えられるコマンドと、振動デバイスによってもたらされる情報である触覚応答とを、直接的に結び付けることが可能である。

触覚応答は、指自体によって検出される。

上述のことから、プレート２９のおかげで、センサに損傷を与え、またその寿命を相当に短くするおそれのある、繰り返されるか、または過大な機械的外力から、センサを保護することができることがわかると思う。

本発明によると、人間工学的に容易に理解し得る多くの機能を実現することができる、コンパクトな制御モジュールが得られる。

１ 制御モジュール
３ タッチ制御面
５ 受け溝
１１ 電気的または電子的ユニット
１３ 英数字キーボード
１５ 機械的支持体
１７ 側壁
１９ 水平部
２３ プリント回路板
２５ 光源
２７ 孔
２８ 分離壁
２９ プレート
３１ センサ
３２ 孔
３３ 可撓性保護層
３４ グリッド
３５ 中央部
３７ 側部
４０ 多機能制御デバイス
４２ スクリーン
４４ 処理ユニット
４６ 振動デバイス

Claims (17)

1. 圧力が印加される少なくとも１つのタッチ制御面（３）を有する制御モジュールであって、前記少なくとも１つのタッチ制御面（３）は、前記圧力に感応するセンサ（３１）と、前記センサ（３１）を被覆しており、かつ前記圧力を、前記センサ（３１）に、局所的に伝達することができる可撓性保護層（３３）とによって実現されている制御モジュールにおいて、前記制御モジュールは、少なくとも１つの光源（２５）からの光を通過させることができ、かつ前記タッチ制御面（３）の背面照明領域を画定する孔（２７）が形成されている剛性の機械的支持体（１５）と、非圧縮性であって、光を通過させることができる材料で作られており、かつ前記機械的支持体（１５）と前記センサ（３１）との間に挟まれており、かつ前記タッチ制御面（３）と層をなして、滑らかで連続的な表面を定めているプレート（２９）とをさらに有していること、および前記センサ（３１）と可撓性保護層（３３）とは、前記背面照明領域において、少なくとも部分的に光を通過させるように作られていることを特徴とする制御モジュール。
2. 前記機械的支持体（１５）の孔（２７）は、円形または楕円形であることを特徴とする、請求項１に記載の制御モジュール。
3. 前記プレート（２９）は、透明材料からなっていることを特徴とする、請求項１または２に記載の制御モジュール。
4. 前記プレート（２９）は、半透明材料からなっていることを特徴とする、請求項１または２に記載の制御モジュール。
5. 前記プレート（２９）は、ポリカーボネートからなっていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１つに記載の制御モジュール。
6. 前記圧力に感応するセンサ（３１）は、ＦＳＲ技術を用いたセンサであることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１つに記載の制御モジュール。
7. 前記センサは、前記背面照明領域に、少なくとも部分的に光を通過させるための孔を有していることを特徴とする、請求項６に記載の制御モジュール。
8. 前記センサは、光を通過させる材料からなる２枚の可撓性シートと、これらの２枚の可撓性シートの間に挟まれたアクティブトラックとを有しており、前記アクティブトラックは、グリッドを形成しており、前記グリッドの間を光が通ることを特徴とする、請求項６に記載の制御モジュール。
9. 前記背面照明領域において、前記可撓性保護層（３３）は、少なくとも部分的に光を通過させる材料で形成された制御シンボル、または制御符号を有することを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１つに記載の制御モジュール。
10. 前記可撓性保護層（３３）は、シリコーンからなっていることを特徴とする、請求項９に記載の制御モジュール。
11. 前記制御シンボルおよび／または制御符号は、背面照明が行われているときだけ視認可能であるようになっていることを特徴とする、請求項９または１０に記載の制御モジュール。
12. 前記可撓性保護層（３３）は、０．１〜０．５ｍｍ、より好ましくは約０．２ｍｍの厚さのポリカーボネートシートからなっていることを特徴とする、請求項１１に記載の制御モジュール。
13. ユーザに、そのユーザのコマンドが検出されたことを伝えるために、前記タッチ制御面（３）に振動を与えることができる、少なくとも１つの振動デバイス（４６）を備えていることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか１つに記載の制御モジュール。
14. 前記振動デバイス（４６）は、前記プレート（２９）に接していることを特徴とする、請求項１３に記載の制御モジュール。
15. 前記振動デバイス（４６）は、前記機械的支持体（１５）に接していることを特徴とする、請求項１３に記載の制御モジュール。
16. 自動車の空調システム、オーディオシステム、ナビゲーションシステム、電話システム、電動ウィンドウレギュレータの制御、外部バックミラーを調整するための制御、サンルーフの位置を調整するための制御、内部照明の制御、座席を調整するための制御などの、自動車の電気的または電子的ユニットの少なくとも１つのセットの機能の制御を行うための多機能制御デバイスであって、請求項１〜１５のいずれか１つに記載の制御モジュールを備えていることを特徴とする多機能制御デバイス。
17. 制御される機能を表示するためのスクリーンを、さらに備えていることを特徴とする、請求項１６に記載の多機能制御デバイス。

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