(57)【要約】【課題】スイッチの選択状態を安定的に検出することができるスイッチ装置を提供する。【解決手段】スイッチ装置１は、複数のコマンドに対応する回転位置Ａ〜Ｄのうち任意の１つの回転位置を選択するようにリム１２０の周囲で回転可能なセレクタ部材４０と、セレクタ部材４０とともにリム１２０の周囲で回転する金属片４７と、セレクタ部材４０の回転に伴って移動する金属片４７により生じる静電容量の変化を検出する静電容量モニタ部７１と、静電容量モニタ部７１により検出された静電容量の変化によりセレクタ部材４０の回転位置を検出する回転位置検出部７２と、ボタン部４１〜４４のボタン操作を検出したときに、回転位置検出部７２により検出されたセレクタ部材４０の回転位置に対応するコマンドが入力されたと決定するコマンド決定部７３とを備える。【選択図】図４
2019050116.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のコマンドに対応する複数の回転位置のうち任意の１つの回転位置を選択するように軸体の周囲で回転可能なセレクタ部材と、
前記セレクタ部材とともに前記軸体の周囲で回転する少なくとも１つの検出体と、
前記セレクタ部材の回転に伴って移動する前記少なくとも１つの検出体により生じる静電容量の変化を検出するための静電容量検出部であって、前記軸体に固定された静電容量検出部と、
前記静電容量検出部により検出される静電容量の変化により前記セレクタ部材の回転位置を検出する回転位置検出部と、
前記複数のコマンドのうち１つのコマンドを決定する決定ボタンと、
前記決定ボタンのボタン操作を検出したときに、前記回転位置検出部により検出された前記セレクタ部材の回転位置に対応するコマンドが入力されたと決定するコマンド決定部と
を備えた、スイッチ装置。
【請求項２】
前記静電容量検出部は、前記セレクタ部材の前記複数の回転位置に対応して前記軸体の周囲に配置された複数の電極を含む、請求項１に記載のスイッチ装置。
【請求項３】
前記少なくとも１つの検出体は、前記複数の電極との間の距離が異なる複数の検出体を含む、請求項２に記載のスイッチ装置。
【請求項４】
前記決定ボタンは、前記セレクタ部材に組み込まれたボタン部である、請求項２又は３に記載のスイッチ装置。
【請求項５】
前記決定ボタンは、前記複数の回転位置に対応して前記セレクタ部材に組み込まれた複数の前記ボタン部を含み、
前記ボタン部は、前記複数の電極のうち特定の電極に対してボタン操作がなされることによって前記特定の電極に生じる静電容量が変化するように構成されており、
前記コマンド決定部は、前記静電容量検出部の前記特定の電極に生じる静電容量の変化により前記ボタン部のボタン操作を検出し、該ボタン部のボタン操作を検出したときに前記コマンドが入力されたと決定する、
請求項４に記載のスイッチ装置。
【請求項６】
前記複数の電極のうち前記特定の電極以外の電極に前記ボタン部が近づくことを規制する移動規制部材をさらに備える、請求項５に記載のスイッチ装置。
【請求項７】
前記セレクタ部材は、前記セレクタ部材が回転する際に前記移動規制部材に接触して乗り越えるばね部材を有する、請求項６に記載のスイッチ装置。
【請求項８】
前記コマンド決定部により決定されたコマンドに対応した表示を行う表示部をさらに備える、請求項１から７のいずれか一項に記載のスイッチ装置。
【請求項９】
前記軸体は、自動車のステアリングのリムである、請求項１から８のいずれか一項に記載のスイッチ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチ装置に係り、特に自動車のステアリングのリムなどの軸体の周囲に実装可能なスイッチ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車には様々な付加的機能が求められており、車内に実装される電子デバイスも増加している。また、最近では、自動車の自動運転機能も実現されつつある。このため、電子デバイスや自動運転の機能を操作及び制御するために必要とされるスイッチの数も増加している。一方で、運転中に運転者が操作できる範囲は限られているため、１つのスイッチで複数の機能に対する操作又は制御を可能にするために、回転型スイッチを用いることもなされている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
従来の回転型スイッチは、固定部の中心軸周りに回転可能な回転部を回転させることで複数の機能から特定の機能を選択するものであるが、回転部の端子と固定部の端子とを電気的に接続させる構成であるため、回転部にも電気回路を形成する必要が生じる。しかしながら、回転部のような回転する部材に電気回路を形成することは好ましいことではない。また、回転部の端子と固定部の端子とが機械的に接触するため、回転部の回転により接点が摩耗し、良好な電気的接続が得られなくなり、スイッチの状態を安定的に検出できなくなることが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００６−５２１９５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、スイッチの選択状態を安定的に検出することができるスイッチ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、スイッチの選択状態を安定的に検出することができるスイッチ装置が提供される。このスイッチ装置は、複数のコマンドに対応する複数の回転位置のうち任意の１つの回転位置を選択するように軸体の周囲で回転可能なセレクタ部材と、上記セレクタ部材とともに上記軸体の周囲で回転する少なくとも１つの検出体と、上記セレクタ部材の回転に伴って移動する上記少なくとも１つの検出体により生じる静電容量の変化を検出するための静電容量検出部と、上記静電容量検出部により検出された静電容量の変化により上記セレクタ部材の回転位置を検出する回転位置検出部と、上記複数のコマンドのうち１つのコマンドを決定する決定ボタンと、上記決定ボタンのボタン操作を検出したときに、上記回転位置検出部により検出された上記セレクタ部材の回転位置に対応するコマンドが入力されたと決定するコマンド決定部とを備えている。上記静電容量検出部は、上記軸体に固定されている。
【０００７】
このような構成によれば、セレクタ部材を軸体の周囲で回転させることで所望のコマンドを選択することができ、決定ボタンのボタン操作により当該選択したコマンドを入力することができる。このスイッチ装置は、セレクタ部材を回転させた際の静電容量の変化を用いてセレクタ部材の回転位置を検出するものであるため、セレクタ部材とともに回転する検出体を設けるだけで、静電容量検出部でセレクタ部材の回転位置を検出することができる。したがって、回転するセレクタ部材に特別な電気回路を形成する必要がなく、また、セレクタ部材と検出回路との間に機械的接点を設ける必要もない。これにより、スイッチの選択状態を安定的に検出することが可能となる。
【０００８】
上記静電容量検出部は、上記セレクタ部材の上記複数の回転位置に対応して上記軸体の周囲に配置された複数の電極を含んでいてもよい。また、上記少なくとも１つの検出体は、上記複数の電極との間の距離が異なる複数の検出体を含んでいてもよい。
【０００９】
上記決定ボタンとして、上記セレクタ部材に組み込まれたボタン部を用いてもよい。このように決定ボタンをセレクタ部材に組み込むことでスイッチ装置全体をコンパクトにすることができる。この場合において、上記決定ボタンとして、上記複数の回転位置に対応して上記セレクタ部材に組み込まれた複数のボタン部を用いてもよい。上記ボタン部は、上記複数の電極のうち特定の電極に対してボタン操作がなされることによって上記特定の電極に生じる静電容量が変化するように構成されている。上記コマンド決定部は、上記静電容量検出部の上記特定の電極に生じる静電容量の変化により上記ボタン部のボタン操作を検出し、該ボタン部のボタン操作を検出したときに上記コマンドが入力されたと決定する。このように決定ボタンをセレクタ部材に組み込むことでスイッチ装置全体をコンパクトにすることができる。
【００１０】
上記スイッチ装置は、上記複数の電極のうち上記特定の電極以外の電極に上記ボタン部が近づくことを規制する移動規制部材をさらに備えていてもよい。このような移動規制部材によって、ボタン操作を検出する電極以外の電極にボタン部が近づくことが規制されるので、これらの電極におけるボタン操作の誤検出を防止することができる。
【００１１】
また、上記セレクタ部材は、上記セレクタ部材が回転する際に上記移動規制部材に接触して乗り越えるばね部材を有していてもよい。この場合には、ばね部材が移動規制部材を乗り越える際に抵抗が生じるため、セレクタ部材が移動規制部材の間に保持されやすくなり、セレクタ部材が上記複数の回転位置のいずれかに位置しやすくなる。また、ばね部材が移動規制部材を乗り越える際にクリック音が発生するので、運転者がセレクタ部材を回転させていることを認識しやすくなる。
【００１２】
上記スイッチ装置は、上記コマンド決定部により決定されたコマンドに対応した表示を行う表示部をさらに備えていることが好ましい。このような表示部により使用者は選択したコマンドが正しく入力されたことを視認することができる。
【００１３】
上記軸体は、自動車のステアリングのリムであってもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、セレクタ部材を軸体の周囲で回転させることで所望のコマンドを選択することができ、決定ボタンのボタン操作により当該選択したコマンドを入力することができる。このスイッチ装置は、セレクタ部材を回転させた際の静電容量の変化を用いてセレクタ部材の回転位置を検出するものであるため、セレクタ部材とともに回転する検出体を設けるだけで、静電容量検出部でセレクタ部材の回転位置を検出することができる。したがって、回転するセレクタ部材に特別な電気回路を形成する必要がなく、また、セレクタ部材と検出回路との間に機械的接点を設ける必要もない。これにより、スイッチの選択状態を安定的に検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の一実施形態におけるステアリングの構成を模式的に示す図である。
【図２】図２は、図１に示されるステアリングに組み込まれたスイッチ本体の近傍を切断したステアリングのリムの部分斜視図である。
【図３】図３は、図２に示すスイッチ本体を示す分解斜視図である。
【図４】図４は、図２に示すスイッチ本体をリムの軸方向に垂直な平面で切断したときの断面図である。
【図５】図５は、図４のＡ−Ａ線断面図である。
【図６】図６は、図４のセレクタ部材の回転位置を説明するための模式図である。
【図７】図７は、図４のセンサ部の１つを拡大して示す図である。
【図８Ａ】図８Ａは、図７のセンサ部から被覆シートを取り除いた状態を示す平面図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、図８Ａのセンサ部から可撓性電極を取り除いた状態を示す平面図である。
【図９】図９は、図７のセンサ部をボタン部により押圧している状態を示す図である。
【図１０】図１０は、図２に示すスイッチ装置の回路構成を模式的に示す図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは、図４のセンサ部における静電容量の変化を説明するための模式図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、図４のセンサ部における静電容量の変化を説明するための模式図である。
【図１１Ｃ】図１１Ｃは、図４のセンサ部における静電容量の変化を説明するための模式図である。
【図１１Ｄ】図１１Ｄは、図４のセンサ部における静電容量の変化を説明するための模式図である。
【図１２】図１２は、本発明の他の実施形態におけるスイッチ本体の構成を模式的に示す図である。
【図１３】図１３は、本発明のさらに他の実施形態におけるスイッチ本体をリムの軸方向に垂直な平面で切断したときの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係るスイッチ装置の実施形態について図１から図１３を参照して詳細に説明する。なお、図１から図１３において、同一又は相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。また、図１から図１３においては、各構成要素の縮尺や寸法が誇張されて示されている場合や一部の構成要素が省略されている場合がある。
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態におけるスイッチ装置１を組み込んだステアリング１００の構成を示す模式図である。図１に示すように、ステアリング１００は、運転者が操舵時に把持する円環状のリム１２０と、リム１２０の中央に配置されるボス２００と、ボス２００からリム１２０に向かって外側に延びるスポーク３００Ａ，３００Ｂ，３００Ｃとを備えている。なお、リム１２０の形状は円環形状に限られるものではなく、運転者が把持できる形状であればどのような形状であってもよい。
【００１８】
図１に示すように、スイッチ装置１は、ステアリング１００の右側に配置されたスイッチ本体１０と、配線１２を介してスイッチ本体１０と電気的に接続される制御部４００とを含んでいる。図示の例では、制御部４００がボス２００の内部に設置されているが、制御部４００の設置位置はこれに限られるものではない。
【００１９】
また、スイッチ装置１は、リム１２０の上部に埋設された表示部５０１〜５０４を含んでおり、これらの表示部５０１〜５０４は、配線５１０を介して制御部４００と電気的に接続されている。例えば、表示部５０１，５０２には「＋」の記号が付されており、表示部５０２，５０３には「−」の記号が付されている。本実施形態では、表示部５０１は青色の発光ダイオード（ＬＥＤ）を含み、表示部５０２は黄色のＬＥＤを含み、表示部５０３は緑色のＬＥＤを含み、表示部５０４は橙色のＬＥＤを含んでいる。
【００２０】
図２は、スイッチ本体１０の近傍を切断したリム１２０の部分斜視図である。図２に示すように、リム１２０は、金属製のコア（芯金）１４０と、コア１４０を全周にわたって覆うクッション材１６０と、クッション材１６０の外周面を覆うスキン（図示せず）とを含んでいる。例えば、クッション材１６０はポリウレタンのような柔軟な材料から形成される。このクッション材１６０には、スイッチ本体１０に対応して溝が形成されており、この溝にスイッチ本体１０が配置される。
【００２１】
図３は、スイッチ本体１０の分解斜視図、図４は、スイッチ本体１０をリム１２０の軸方向に垂直な平面で切断したときの断面図、図５は、図４のＡ−Ａ線断面図である。図３〜図５に示すように、スイッチ本体１０は、クッション材１６０の外周面に取り付けられる半割構造のベース部材２０Ａ，２０Ｂと、ベース部材２０Ａ上に載置されるフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）３０Ａと、ベース部材２０Ｂ上に載置されるＦＰＣ３０Ｂと、ＦＰＣ３０Ａ，３０Ｂの径方向外側に配置されるセレクタ部材４０Ａ，４０Ｂとを含んでいる。セレクタ部材４０Ａ，４０Ｂもベース部材２０Ａ，２０Ｂと同様に半割構造となっている。例えば、ベース部材２０Ａ，２０Ｂは、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）やポリプロピレン（ＰＰ）などの樹脂から形成され、セレクタ部材４０Ａ，４０Ｂは、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合合成樹脂）などの樹脂から形成される。
【００２２】
ここで、ベース部材２０Ａ，２０Ｂと、ＦＰＣ３０Ａ，３０Ｂと、セレクタ部材４０Ａ，４０Ｂとは、それぞれ互いに対称な形状を有する点を除いて同様の構造であるため、以下では、主としてベース部材２０Ａ、ＦＰＣ３０Ａ、セレクタ部材４０Ａについて説明し、ベース部材２０Ｂ、ＦＰＣ３０Ｂ、セレクタ部材４０Ｂについての詳細な説明は省略する。
【００２３】
ベース部材２０Ａ（又は２０Ｂ）は、半円筒部２１と、半円筒部２１の両端から径方向外側に延出するフランジ部２２，２３と、半円筒部２１の内面から径方向内側に突出する突起２４とを有している。半円筒部２１には、後述するＦＰＣ３０Ａ（又は３０Ｂ）の補強板３４を収容するための開口２５が形成されている。図４に示すように、突起２４は、クッション材１６０に食い込むことによりベース部材２０Ａ（又は２０Ｂ）をクッション材１６０に固定する役割を有する。
【００２４】
ＦＰＣ３０Ａ（又は３０Ｂ）は、２つのセンサ部３１，３１と、２つのセンサ部３１，３１を連結する連結部３２と、センサ部３１，３１を配線１２（図１参照）に接続する配線（図示せず）が形成された配線部３３と、センサ部３１，３１の強度を向上するための補強板３４とを備えている。ＦＰＣ３０Ａ（又は３０Ｂ）の補強板３４はベース部材２０Ａの開口２５内に収容され、ＦＰＣ３０Ａ（又は３０Ｂ）の連結部３２はベース部材２０Ａの半円筒部２１の外周面に沿って配置される。図３に示すように、ベース部材２０Ａ（又は２０Ｂ）のフランジ部２３には切欠き２６が形成されており、ＦＰＣ３０Ａ（又は３０Ｂ）の配線部３３は、この切欠き２６を通ってリム１２０が延びる方向に延びている（図２参照）。
【００２５】
セレクタ部材４０Ａ及び４０Ｂは、ベース部材２０Ａ，２０Ｂのフランジ部２２とフランジ部２３との間に配置されており、端部４５Ａ同士及び端部４５Ｂ同士を互いに接着することにより一体化されている（以下、一体化されたセレクタ部材４０Ａ，４０Ｂを「セレクタ部材４０」ということとする）。このセレクタ部材４０は、図４に示す位置から９０°ごとにリム１２０の周囲で回転できるように構成されている。換言すれば、セレクタ部材４０は、９０°ごとに設けられた４つの回転位置のうち任意の１つの回転位置を選択できるようにリム１２０の周囲で回転できるようになっている。
【００２６】
セレクタ部材４０Ａは、「１」の符号が付されたボタン部４１と、「２」の符号が付されたボタン部４２とを有しており、セレクタ部材４０Ｂは、「３」の符号が付されたボタン部４３と、「４」の符号が付されたボタン部４４とを有している。図４に示すように、セレクタ部材４０のボタン部４１〜４４はいずれも厚肉に形成されており、セレクタ部材４０は、隣接するボタン部４１〜４４の間に薄肉部４６を有している。また、図４に示すように、セレクタ部材４０Ａのボタン部４１の内部には金属片４７が埋設されている。後述するように、この金属片４７は、セレクタ部材４０とともにリム１２０の周囲で回転する検出体としての役割を有する。
【００２７】
上述のように、セレクタ部材４０の薄肉部４６はボタン部４１〜４４に比べて薄くなっているため、ボタン部４１〜４４に比べて変形しやすい。このため、ボタン部４１〜４４をコア１４０側に指で押圧する際に、薄肉部４６が柔軟に変形し、指による押圧操作がしやすい。また、セレクタ部材４０Ａ，４０Ｂの外表面には凹凸が形成されており、運転者が指でセレクタ部材４０を回転させる際には、この凹凸に指が引っ掛かるのでセレクタ部材４０の回転操作がしやすい。
【００２８】
図６は、セレクタ部材４０の回転位置を説明するための模式図である。図６に示すように、図４に示すセレクタ部材４０の回転位置を回転位置Ａとすると、セレクタ部材４０は、図４に示す状態から時計回りに９０°回転した回転位置Ｂ、１８０°回転した回転位置Ｃ、２７０°回転した回転位置Ｄに回転できるようになっている。ＦＰＣ３０Ａ，３０Ｂのセンサ部３１は、これら４つの回転位置Ａ〜Ｄに対応して設置されている。すなわち、セレクタ部材４０が回転位置Ａにあるときにボタン部４１が対向する位置にセンサ部３１Ａが配置され、セレクタ部材４０が回転位置Ｂにあるときにボタン部４１が対向する位置にセンサ部３１Ｂが配置され、セレクタ部材４０が回転位置Ｃにあるときにボタン部４１が対向する位置にセンサ部３１Ｃが配置され、セレクタ部材４０が回転位置Ｄにあるときにボタン部４１が対向する位置にセンサ部３１Ｄが配置されている。
【００２９】
セレクタ部材４０のボタン部４１〜４４には、それぞれ所定のコマンドが割り当てられており、運転者はリム１２０の周囲でセレクタ部材４０を回転させることで複数のコマンドの中から所望のコマンドを選択することができる。例えば、「１」の符号が付されたボタン部４１にはコマンド「音量を上げる」が、「２」の符号が付されたボタン部４２にはコマンド「温度を下げる」が、「３」の符号が付されたボタン部４３にはコマンド「温度を上げる」が、「４」の符号が付されたボタン部４４には「音量を下げる」がそれぞれ割り当てられている。
【００３０】
本実施形態では、運転者が使用したいコマンドに対応するボタン部４１〜４４をセンサ部３１Ａの上方に移動させることにより当該コマンドの選択がなされる。例えば、運転者がコマンド「温度を上げる」を使用しようとする場合には、セレクタ部材４０を回転位置Ｃに回転させ、センサ部３１Ａの上方に「温度を上げる」に対応するボタン部４３を位置させる（図６参照）。また、運転者がコマンド「温度を下げる」を使用しようとする場合には、セレクタ部材４０を回転位置Ｄに回転させ、センサ部３１Ａの上方に「温度を下げる」に対応するボタン部４２を位置させる（図６参照）。運転者がコマンド「音量を上げる」を使用しようとする場合には、セレクタ部材４０を回転位置Ａに回転させ、センサ部３１Ａの上方に「音量を上げる」に対応するボタン部４１を位置させる（図６参照）。また、運転者がコマンド「音量を下げる」を使用しようとする場合には、セレクタ部材４０を回転位置Ｂに回転させ、センサ部３１Ａの上方に「音量を下げる」に対応するボタン部４４を位置させる（図６参照）。
【００３１】
また、本実施形態では、上述のようにして選択したコマンドに対応するボタン部４１〜４４をセンサ部３１Ａに向けて押すことによって、選択したコマンドを決定できるようになっている。すなわち、運転者は、使用するコマンドに対応するボタン部４１〜４４をセンサ部３１Ａの上方に移動し、そのボタン部をセンサ部３１Ａに向けて押すことで、選択したコマンドを決定（実行）できるようになっている。このように、本実施形態では、セレクタ部材４０のボタン部４１〜４４が、選択したコマンドを決定する決定ボタンとして機能する。
【００３２】
次に、ＦＰＣ３０Ａ又は３０Ｂ（以下、必要に応じて包括的に「ＦＰＣ３０」ということとする）のセンサ部３１の構造について詳細に説明する。図７は、ＦＰＣ３０のセンサ部３１の１つを拡大して示す図である。
【００３３】
図７に示すように、ＦＰＣ３０のセンサ部３１は、補強板３４が貼付された絶縁基板５１と、絶縁基板５１上に設けられた固定電極５２と、固定電極５２を覆う絶縁層５３と、絶縁基板５１上に設けられた外側電極５４と、外周縁が外側電極５４に接触するように配置された可撓性電極５５と、絶縁基板５１上に外側電極５４を取り囲むように設けられた樹脂層５６と、可撓性電極５５、外側電極５４、及び樹脂層５６を被覆する被覆シート５７とを含んでいる。
【００３４】
例えば、絶縁基板５１は、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエステル樹脂、液晶ポリマー、ガラスなどの絶縁性材料で形成されている。本実施形態では、樹脂層５６は、絶縁層５３と一体的に形成されるが、樹脂層５６と絶縁層５３とを別体としてもよい。例えば、樹脂層５６及び絶縁層５３は、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、又はこれらの２以上の組み合わせなどから形成される。
【００３５】
図８Ａは、図７のセンサ部３１から被覆シート５７を取り除いた状態を示す平面図であり、図８Ｂは、図８Ａのセンサ部３１から可撓性電極５５を取り除いた状態を示す平面図である。
【００３６】
固定電極５２は、銀や銅などの導電体から形成され、図８Ｂにおいて略円形の外形を有している。この固定電極５２は、電位が一定となるように例えば接地される。なお、固定電極５２の外形は必ずしも略円形である必要はない。
【００３７】
図８Ｂに示すように、外側電極５４は、銀や銅などの導電体から形成され、固定電極５２から外側に離間した位置に形成されている。本実施形態では、外側電極５４は、固定電極５２を取り囲むように略Ｃ字状の外形を有するように形成されている。外側電極５４と固定電極５２との間の離間距離は、外側電極５４と固定電極５２との間に生じる寄生容量が十分に小さくなるように設定される。
【００３８】
可撓性電極５５は、図８Ａにおいて略円形の外形を有しており、図７及び図８Ａに示すように、固定電極５２と同心状に形成されている。可撓性電極５５は、固定電極５２よりも大きな外径を有しており、図８Ａ及び図８Ｂにおいて少なくとも一部が固定電極５２と重なるように形成されている。
【００３９】
可撓性電極５５は、例えばステンレス鋼などの板状の導電体から形成されている。可撓性電極５５の外周縁は外側電極５４と接触しており、可撓性電極５５は、その接触部分において外側電極５４と電気的に接続されている。
【００４０】
可撓性電極５５は、その少なくとも一部が固定電極５２に対して接近又は離間できるような可撓性を有するように構成されている。このような可撓性を実現するために、本実施形態における可撓性電極５５は、図７に示すように、絶縁基板５１から被覆シート５７側に向かって凸状に盛り上がったドーム型の外形を有している。換言すれば、可撓性電極５５は、中心に向かって次第に高くなるドーム型の外形を有している。
【００４１】
図８Ｂに示すように、絶縁層５３は、固定電極５２を覆うように設けられており、この絶縁層５３により固定電極５２と可撓性電極５５との間の電気的接続が防止されるようになっている。なお、固定電極５２と可撓性電極５５との間の電気的接続が防止されるのであれば、必ずしも固定電極５２の全面を絶縁層５３が覆う必要はない。
【００４２】
このような構成において、運転者がセレクタ部材４０のボタン部４１〜４４をコア１４０側に向けて押すと、図９に示すように、可撓性電極５５がコア１４０側に陥没するように変形する。運転者がボタン部４１〜４４から指を離すと、可撓性電極５５は、弾性力によって図７に示す初期状態に戻るようになっている。
【００４３】
図１０は、スイッチ装置１の回路構成を模式的に示す図である。図１０に示すように、上述したＦＰＣ３０上のセンサ部３１Ａ〜３１Ｄの可撓性電極５５は、それぞれ外側電極５４及び配線１２（図１参照）を介して制御部４００に接続されている。制御部４００は、それぞれのセンサ部３１Ａ〜３１Ｄにおける静電容量の変化をモニタリングする静電容量モニタ部７１と、それぞれの静電容量モニタ部７１からの出力に基づいてセレクタ部材４０の回転位置を判断する回転位置検出部７２と、運転者がボタン部４１〜４４をセンサ部３１Ａに向けて押したことを検出した際に、セレクタ部材４０の回転位置に応じたコマンドが入力されたと決定するコマンド決定部７３とを含んでいる。
【００４４】
次に、センサ部３１における静電容量の変化について図１１Ａ〜図１１Ｄを参照して説明する。それぞれのセンサ部３１の可撓性電極５５は制御部４００の静電容量モニタ部７１に接続されており、この静電容量モニタ部７１は、それぞれの可撓性電極５５に電圧を加えることにより静電容量を検出できるようになっている。なお、以下の説明では、理解を容易にするために、セレクタ部材４０の内部又は外側には、セレクタ部材４０の外側における静電容量の影響を遮断するシールド（図示せず）が設けられており、セレクタ部材４０の外側における静電容量の変化はセンサ部３１における静電容量に影響を与えないものとして説明する。
【００４５】
まず、検出体としての金属片４７が可撓性電極５５から離れている状態においては、金属片４７は可撓性電極５５の静電容量に影響を及ぼさない。このとき、静電容量モニタ部７１により可撓性電極５５に電圧を加えることで検出される静電容量は、図１１Ａに示すように、固定電極５２と可撓性電極５５との間に生じる静電容量αである（実際には静電容量αとそれ以外の寄生容量の和となるが、議論を簡単にするため、ここでは静電容量α以外の寄生容量を無視する）。なお、金属片４７が可撓性電極５５から離れており可撓性電極５５の静電容量に影響を及ぼしていない状態を「非検出状態」ということとする。
【００４６】
非検出状態から金属片４７が可撓性電極５５に接近すると、可撓性電極と可撓性電極５５との間に静電容量が形成される。このとき、静電容量モニタ部７１により検出される静電容量は、図１１Ｂに示すように、上述した静電容量αと、金属片４７と可撓性電極５５との間に生じる静電容量βとの和α＋βとなる。なお、金属片４７が可撓性電極５５に近接した状態を「検出状態」ということとする。
【００４７】
したがって、静電容量モニタ部７１により検出されるセンサ部３１Ａ〜３１Ｄの静電容量から、それぞれのセンサ部３１Ａ〜３１Ｄが「非検出状態」又は「検出状態」のいずれの状態にあるのかを把握することができる。このように、本実施形態では、センサ部３１Ａ〜３１Ｄは、セレクタ部材４０の回転に伴って移動する金属片４７により生じる静電容量の変化を検出するための静電容量検出部として機能する。
【００４８】
そして、上述した制御部４００の回転位置検出部７２は、静電容量モニタ部７１により検出されるセンサ部３１Ａ〜３１Ｄの静電容量に基づいて、それぞれのセンサ部３１Ａ〜３１Ｄが「非検出状態」又は「検出状態」のいずれの状態にあるのかを判断する。これにより、「検出状態」となっているセンサ部３１Ａ〜３１Ｄの上方に金属片４７、すなわちボタン部４２が位置していることが分かるため、セレクタ部材４０の回転位置が図６に示す回転位置Ａ〜回転位置Ｄのいずれであるかを判断することができる。このようにして、回転位置検出部７２は、静電容量モニタ部７１により検出されるセンサ部３１Ａ〜３１Ｄの静電容量の変化によりセレクタ部材４０の回転位置を判断する。
【００４９】
例えば、図６に示す回転位置Ａでは、センサ部３１Ａのみ「検出状態」となり他のセンサ部３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄは「非検出状態」となる。回転位置Ｂでは、センサ部３１Ｂのみ「検出状態」となり他のセンサ部３１Ａ，３１Ｃ，３１Ｄは「非検出状態」となる。回転位置Ｃでは、センサ部３１Ｃのみ「検出状態」となり他のセンサ部３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｄは「非検出状態」となる。回転位置Ｄでは、センサ部３１Ｄのみ「検出状態」となり他のセンサ部３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃは「非検出状態」となる。
【００５０】
また、上述した非検出状態から、センサ部３１の上方に位置するボタン部４１〜４４をコア１４０側に押圧することによって可撓性電極５５を固定電極５２に向けて押圧すると、上述したように可撓性電極５５は陥没するように変形する。これにより、可撓性電極５５と固定電極５２との間の距離が非検出状態よりも短くなるため、このときに可撓性電極５５と固定電極５２との間に生じる静電容量は、非検出状態のときの静電容量αから可撓性電極５５と固定電極５２との間の距離が短縮された分γだけ増加する。したがって、このときに静電容量モニタ部７１により検出される静電容量は、図１１Ｃに示すように、可撓性電極５５と固定電極５２との間に生じる静電容量α＋γとなる。なお、図１１Ｃに示すようにボタン部４１〜４４により可撓性電極５５が押圧されている状態を「押圧状態」といい、可撓性電極５５が押圧されていない状態を「非押圧状態」ということとする。
【００５１】
さらに、上述した検出状態から、センサ部３１の上方に位置するボタン部４１〜４４をコア１４０側に押圧することによって可撓性電極５５を固定電極５２に向けて押圧した場合も同様に、可撓性電極５５と固定電極５２との間の静電容量は、非検出状態のときの静電容量αから可撓性電極５５と固定電極５２との間の距離が短縮された分γだけ増加する。また、金属片４７と可撓性電極５５との間の距離が検出状態よりも短くなるため、このときに金属片４７と可撓性電極５５との間に生じる静電容量は、検出状態のときの静電容量βから金属片４７と可撓性電極５５との間の距離が短縮された分εだけ増加する。したがって、このときに静電容量モニタ部７１により検出される静電容量は、図１１Ｄに示すように、可撓性電極５５と固定電極５２との間に生じる静電容量α＋γと、金属片４７と可撓性電極５５との間に生じる静電容量β＋εとの和α＋β＋γ＋εとなる。
【００５２】
本実施形態では、上述の可撓性電極５５と固定電極５２との間に生じる静電容量の変化を利用して、センサ部３１Ａの上方に位置したボタン部４１〜４４が押されたか（ボタン操作がなされたか）を判断している。すなわち、制御部４００のコマンド決定部７３は、静電容量モニタ部７１により検出されるセンサ部３１Ａの静電容量からセンサ部３１Ａが「押圧状態」又は「非押圧状態」のいずれであるかを検出する。このようにして、コマンド決定部７３は、静電容量モニタ部７１により検出されるセンサ部３１Ａの静電容量の変化によりセンサ部３１Ａ上方のボタン部４１〜４４のボタン操作を検出する。
【００５３】
コマンド決定部７３が、センサ部３１Ａが「押圧状態」であると検出した際、すなわちセンサ部３１Ａの上方に位置しているボタン部４１〜４４のボタン操作を検出した際には、コマンド決定部７３は、そのときのセレクタ部材４０の回転位置に対応するコマンドが入力されたと決定し、入力されたコマンドに対応する機器（オーディオ機器やエアコンディショナ）に制御信号を出力する。これにより、対応機器で運転者が選択したコマンドが実行される。
【００５４】
このとき、コマンド決定部７３は、入力したコマンドに対応する出力信号を表示部５０１，５０２に送る。例えば、コマンド「音量を上げる」が入力された場合には、青色ＬＥＤを点灯させる出力信号を「＋」の記号が付された表示部５０１に送り、コマンド「音量を下げる」が入力された場合には、橙色ＬＥＤを点灯させる出力信号を「−」の記号が付された表示部５０４に送る。また、コマンド「温度を上げる」が入力された場合には、黄色ＬＥＤを点灯させる出力信号を「＋」の記号が付された表示部５０２に送り、コマンド「温度を下げる」が入力された場合には、緑色ＬＥＤを点灯させる出力信号を「−」の記号が付された表示部５０３に送る。このようにして、入力されたコマンドに対応した表示部５０１〜５０４がコマンドに対応する色で点灯するので、運転者は選択したコマンドが正しく入力されたことを視認することができる。この場合において、ボタン部４１〜４４の文字の色と発光するＬＥＤの色とを一致させることにより、選択したコマンドを運転者が把握しやすくなるようにしてもよい。上述の例では、コマンド「音量を上げる」に対応するボタン部４１の文字を青色、コマンド「音量を下げる」に対応するボタン部４４の文字を橙色、コマンド「温度を上げる」に対応するボタン部４３の文字を黄色、コマンド「温度を下げる」に対応するボタン部４２の文字を緑色にしてもよい。
【００５５】
なお、本実施形態では、センサ部３１Ａ以外のセンサ部３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄについては「押圧状態」及び「非押圧状態」の判断をしていないが、これらのセンサ部３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄについても「押圧状態」又は「非押圧状態」の判断をすることとしてもよい。
【００５６】
上述した実施形態では、検出体としての金属片４７をセレクタ部材４０に１つだけ設けた例を説明したが、このような検出体を複数個設けてもよい。例えば、図１２に示すように、セレクタ部材４０のそれぞれのボタン部４１〜４４に検出体としての金属片１４７Ａ〜１４７Ｄをそれぞれ埋設してもよい。この場合には、金属片１４７Ａ〜１４７Ｄごとにセンサ部３１により検出される静電容量に与える影響を変えてやらなければ、セレクタ部材４０の回転位置を把握することができない。したがって、図１２に示す例では、それぞれの金属片１４７Ａ〜１４７Ｄは、センサ部３１（可撓性電極５５）からの距離が異なるようにボタン部４１〜４４に埋設されている。図１２に示す例では、金属片１４７Ｄが最もセンサ部３１に近い位置に配置され、金属片１４７Ａ、金属片１４７Ｃ、金属片１４７Ｂの順にセンサ部３１から次第に遠くなるように配置されている。
【００５７】
このような構成によれば、金属片１４７Ａ〜１４７Ｄとセンサ部３１との間の距離が金属片１４７Ａ〜１４７Ｄによって異なるので、セレクタ部材４０の回転位置によって、それぞれのセンサ部３１Ａ〜３１Ｄで検出される静電容量が異なることとなり、第１の実施形態と同様にセレクタ部材４０の回転位置を検出することが可能となる。
【００５８】
また、図１２に示す例では、いずれのボタン部４１〜４４にも金属片１４７Ａ〜１４７Ｄが含まれているので、ボタン部４１〜４４のボタン操作により金属片１４７Ａ〜１４７Ｄとセンサ部の可撓性電極５５との間の距離が短くなるため、金属片１４７Ａ〜１４７Ｄと可撓性電極５５との間の静電容量が増加する。したがって、コマンド決定部７３は、図１１Ｃ及び図１１Ｄに示すような押圧状態になっているか否かを検出するまでもなく、金属片１４７Ａ〜１４７Ｄと可撓性電極５５との間の静電容量の変化を検出することによりボタン部４１〜４４のボタン操作を検出することが可能である。
【００５９】
また、センサ部３１Ａ以外のセンサ部３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄに対するボタン部４１〜４４のボタン操作による誤動作を防止するために、ボタン部４１〜４４がセンサ部３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄに近づくことを規制する移動規制部材を設けてもよい。例えば、図１３に示すように、センサ部３１Ａ以外のセンサ部３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄの周方向両側に半径方向外側に延びる突起８１を設けてもよい。このような突起８１を設けることにより、これらのセンサ部３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄの上方に位置するボタン部４１〜４４をコア１４０側に向けて押しても、ボタン部４１〜４４の移動が突起８１により規制されるため、これらのセンサ部３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄにおいてボタン操作が誤検出されることが防止される。
【００６０】
また、この場合において、図１３に示すようなばね部材８３をセレクタ部材４０に取り付けてもよい。このばね部材８３は、外側から内側に向かって湾曲して延びるばね部８２をその両側に有しており、このばね部８２は、セレクタ部材４０が回転する際に突起８１に接触して乗り越えるように構成されている。このようなばね部材８３を設けることにより、ばね部８２が突起８１を乗り越える際に抵抗が生じるため、セレクタ部材４０が突起８１間に保持されやすくなり、セレクタ部材４０が上述した回転位置Ａ〜Ｄのいずれかに位置しやすくなる（セレクタ部材４０が９０度ずつ回転しやすくなる）。また、ばね部８２が突起８１を乗り越える際にクリック音が発生するので、運転者がセレクタ部材４０を回転させていることを認識しやすくなる。なお、図示の例では、金属片４７の径方向内側にばね部材８３が取り付けられているが、ばね部材８３が取り付けられる位置はこれに限られるものではない。
【００６１】
上述した実施形態では、セレクタ部材４０とともにリム１２０の周囲で回転する検出体として金属片４７又は１４７Ａ〜１４７Ｄを用いた例を説明したが、例えばセレクタ部材４０の一部を金属めっきしたり、金属コーティングしたり、ＦＰＣをセレクタ部材４０に貼付したりするなどして検出体を構成することも可能である。
【００６２】
上述した実施形態では、セレクタ部材４０により選択したコマンドを決定する決定ボタンとしてセレクタ部材４０に組み込んだボタン部４１〜４４を利用している。このように、決定ボタンをセレクタ部材４０に組み込むことでスイッチ装置１全体をコンパクトにすることができる。なお、セレクタ部材４０により選択したコマンドを決定する決定ボタンをセレクタ部材４０とは別個に設けてもよいことは言うまでもない。
【００６３】
上述した実施形態では、決定ボタンのボタン操作を検出するセンサ部３１Ａと同様のセンサ部を他のセンサ部３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄにも使用しているが、センサ部３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄについては、上述したボタン操作を検出する必要がないので、センサ部３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄの代わりに単に電極を設けて静電容量の変化を検出するように構成してもよい。
【００６４】
また、上述した実施形態では、本発明に係るスイッチ装置を自動車のステアリング１００に適用し、スイッチ本体１０をリム１２０の周囲に取り付けた例を説明したが、本発明は、ステアリング１００のリム１２０以外の任意の軸体にも適用できるものである。
【００６５】
さらに、上述した実施形態では、ボタン部４１〜４４に対応して表示部５０１〜５０４を設けているが、複数の表示部を１つにまとめて発光色を変えることによって選択されたボタン部４１〜４４を特定するようにしてもよい。あるいは、表示部として液晶ディスプレイを用いて、現在選択されているボタン部４１〜４４を液晶ディスプレイ内に文字や画像等で表示させてもよい。また、このような表示部をステアリング１００以外の部分に設けてもよい。
【００６６】
これまで本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。
【符号の説明】
【００６７】
１    スイッチ装置
１０    スイッチ本体
１２    配線
２０Ａ，２０Ｂ  ベース部材
２１    半円筒部
２２，２３    フランジ部
２４    突起
２５    開口
２６    切欠き
３０Ａ，３０Ｂ  ＦＰＣ
３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄ  センサ部
３２    連結部
３３    配線部
３４    補強板
４０Ａ，４０Ｂ  セレクタ部材
４１〜４４    ボタン部
４６    薄肉部
４７    金属片
５１    絶縁基板
５２    固定電極
５３    絶縁層
５４    外側電極
５５    可撓性電極
５６    樹脂層
５７    被覆シート
７１    静電容量モニタ部
７２    回転位置検出部
７３    コマンド決定部
１００    ステアリング
１２０    リム
１４０    コア
１４７Ａ，１４７Ｂ，１４７Ｃ，１４７Ｄ  金属片
１６０    クッション材
２００    ボス
３００Ａ，３００Ｂ，３００Ｃ  スポーク
４００    制御部
５０１〜５０４    表示部
５１０    配線
【図１】
2019050116.tif 000003
【図２】
2019050116.tif 000004
【図３】
2019050116.tif 000005
【図４】
2019050116.tif 000006
【図５】
2019050116.tif 000007
【図６】
2019050116.tif 000008
【図７】
2019050116.tif 000009
【図８Ａ】
2019050116.tif 000010
【図８Ｂ】
2019050116.tif 000011
【図９】
2019050116.tif 000012
【図１０】
2019050116.tif 000013
【図１１Ａ】
2019050116.tif 000014
【図１１Ｂ】
2019050116.tif 000015
【図１１Ｃ】
2019050116.tif 000016
【図１１Ｄ】
2019050116.tif 000017
【図１２】
2019050116.tif 000018
【図１３】
2019050116.tif 000019