コンビネーションスイッチ
【課題】小型でありながら複数の操作位置を判定することができるコンビネーションスイッチを提供する。
【解決手段】実施の形態に係るコンビネーションスイッチ２は、第１の操作方向及び第２の操作方向に操作可能となるように本体２０に設けられた操作レバー２３と、操作レバー２３の第２の端部２５に形成された第１の金属パターン２５１及び第２の金属パターン２５２と、第１の金属パターン２５１と対向する第１のコイルパターン２６１と、第２の金属パターン２５２と対向する第２のコイルパターン２６２と、重複領域２５３の面積の変化に応じた第１のコイルパターン２６１の第１のインダクタンスに基づいて出力される第１の信号を用いて第１の操作方向を判定し、間隔Ｗの変化に応じた第２のコイルパターン２６２の第２のインダクタンスに基づいて出力される第２の信号を用いて第２の操作方向を判定する判定部２０５と、を備える。
【解決手段】実施の形態に係るコンビネーションスイッチ２は、第１の操作方向及び第２の操作方向に操作可能となるように本体２０に設けられた操作レバー２３と、操作レバー２３の第２の端部２５に形成された第１の金属パターン２５１及び第２の金属パターン２５２と、第１の金属パターン２５１と対向する第１のコイルパターン２６１と、第２の金属パターン２５２と対向する第２のコイルパターン２６２と、重複領域２５３の面積の変化に応じた第１のコイルパターン２６１の第１のインダクタンスに基づいて出力される第１の信号を用いて第１の操作方向を判定し、間隔Ｗの変化に応じた第２のコイルパターン２６２の第２のインダクタンスに基づいて出力される第２の信号を用いて第２の操作方向を判定する判定部２０５と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンビネーションスイッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術として、導電性の操作部材と、配線板上に設けられた少なくとも２つのセンサコイルとを有し、操作部材とセンサコイルの距離、又は操作部材とセンサコイルの重なり合いによるセンサコイルのインダクタンスの変化に基づいて操作部材の操作位置を判定する誘導式のスイッチが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４１４６４９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の誘導式のスイッチは、検出対象である操作部材の操作位置の数に応じてセンサコイルを設置する必要があり、小型化が求められる装置への搭載が困難であった。
【０００５】
本発明の目的は、小型でありながら複数の操作位置を判定することができるコンビネーションスイッチを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上記目的を達成するため、第１の操作方向、及び前記第１の操作方向に略直交する第２の操作方向に操作可能な操作部と、前記操作部の端部に形成された第１の金属パターン、及び前記第１の金属パターンとは異なる形状を有する第２の金属パターンと、前記第１の金属パターンと対向する第１のコイルパターンと、前記第２の金属パターンと対向する第２のコイルパターンと、前記第１の金属パターンと前記第１のコイルパターンとの重複する重複領域の面積の変化に応じた前記第１のコイルパターンの第１のインダクタンスに基づいて前記第１のコイルパターンから出力される第１の信号を用いて前記第１の操作方向の操作位置を判定し、前記第２の金属パターンと前記第２のコイルパターンとの間隔の変化に応じた前記第２のコイルパターンの第２のインダクタンスに基づいて前記第２のコイルパターンから出力される第２の信号を用いて前記第２の操作方向の操作位置を判定する判定部と、を備えたコンビネーションスイッチを提供する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、小型でありながら複数の操作位置を判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１（ａ）は、実施の形態に係るコンビネーションスイッチを搭載した車両内部の概略図であり、（ｂ）は、コンビネーションスイッチの全体斜視図である。
【図２】図２（ａ）は、実施の形態に係るコンビネーションスイッチの端部周辺の斜視図であり、（ｂ）は、コンビネーションスイッチの端部周辺の側面図であり、（ｃ）は、第２の端部の上面視においてコイルパターンと金属パターンの重複を模式的に示した上面図である。
【図３】図３は、実施の形態に係る判定回路のブロック図である。
【図４】図４（ａ）〜（ｅ）は、実施の形態に係る操作レバーの操作位置と重複領域の関係を示す概略図である。
【図５】図５（ａ）は、実施の形態に係る操作レバーが中立位置Ｎに位置する場合の第１のコイルパターンから出力される第１の信号に関する図であり、（ｂ）は、操作レバーが操作位置ＣＬに位置する場合の第１のコイルパターンから出力される第１の信号に関する図であり、（ｃ）は、操作レバーが操作位置ＣＬに位置する場合の復調信号に関する図であり、（ｄ）は、操作レバーが操作位置ＣＲに位置する場合の第１のコイルパターンから出力される第１の信号に関する図であり、（ｅ）は、操作レバーが操作位置ＣＲに位置する場合の復調信号に関する図である。
【図６】図６（ａ）〜（ｃ）は、実施の形態に係る操作レバーの操作位置に応じた第２の金属パターンと第２のコイルパターンの間隔に関する概略図である。
【図７】図７（ａ）は、実施の形態に係る操作レバーが中立位置Ｎに位置する場合の第２のコイルパターンから出力される第２の信号に関する図であり、（ｂ）は、操作レバーが操作位置Ｈｉに位置する場合の第２のコイルパターンから出力される第２の信号に関する図であり、（ｃ）は、操作レバーが操作位置Ｈｉに位置する場合の復調信号に関する図であり、（ｄ）は、操作レバーが操作位置Ｐに位置する場合の第２のコイルパターンから出力される第２の信号に関する図であり、（ｅ）は、操作レバーが操作位置Ｐに位置する場合の復調信号に関する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（実施の形態の要約）
実施の形態に係るコンビネーションスイッチは、第１の操作方向、及び前記第１の操作方向に略直交する第２の操作方向に操作可能な操作部と、操作部の端部に形成された第１の金属パターン、及び前記第１の金属パターンとは異なる形状を有する第２の金属パターンと、第１の金属パターンと対向する第１のコイルパターンと、第２の金属パターンと対向する第２のコイルパターンと、第１の金属パターンと第１のコイルパターンとの重複する重複領域の面積に応じた第１のコイルパターンの第１のインダクタンスに基づいて第１のコイルパターンから出力される第１の信号を用いて第１の操作方向の操作位置を判定し、第２の金属パターンと第２のコイルパターンとの間隔に応じた第２のコイルパターンの第２のインダクタンスに基づいて第２のコイルパターンから出力される第２の信号を用いて第２の操作方向の操作位置を判定する判定部と、を備える。
【００１０】
[実施の形態]
（コンビネーションスイッチの構成）
図１（ａ）は、実施の形態に係るコンビネーションスイッチを搭載した車両内部の概略図であり、（ｂ）は、コンビネーションスイッチの全体斜視図である。コンビネーションスイッチ２は、例えば、車両１の進路を変更する際に使用される方向指示器の点灯及び消灯を指定することができるスイッチである。コンビネーションスイッチ２は、図１（ａ）に示すように、回転操作により車両１の進行方向を変更することができるステアリング１０と、計器類が配置されたインスツルメントパネル１１の間のステアリングコラム（図示せず）周辺に設けられている。
【００１１】
コンビネーションスイッチ２は、例えば、図１（ｂ）に示すように、下側本体２１と上側本体２２とから構成される本体２０と、操作部としての操作レバー２３と、を備える。コンビネーションスイッチ２は、上側本体２２の上面２２０がステアリング１０側、つまり、運転者側に向くように設置される。本体２０は、操作位置に応じた節度を操作レバー２３に付与するように構成されている。
【００１２】
（操作レバーの詳細）
操作レバー２３は、例えば、図１（ａ）の紙面に対して上下方向（以下、第１の操作方向と呼称する。）に５段階（ＣＲ、Ｒ、Ｎ、Ｌ、ＣＬ）に操作可能に構成され、さらに、ステアリング１０に対してステアリング１０に向かう方向と離れる方向（以下、この２つの方向を第２の操作方向と呼称する。）に３段階（Ｐ、Ｎ、Ｈｉ）に操作可能に構成されている。この第１の操作方向と第２の操作方向は、略直交している。なお、中立位置Ｎは、第１の操作方向及び第２の操作方向に共通である。
【００１３】
ここで、中立位置Ｎは、方向指示器等の点灯が行われない操作位置であり、操作位置Ｌは、左側の方向指示器が点滅する操作位置であり、操作位置ＣＬは、左側の方向指示器が点滅するとともに、左側のコーナリングランプが点灯する操作位置である。また、操作位置Ｒは、右側の方向指示器が点滅する操作位置であり、操作位置ＲＬは、右側の方向指示器が点滅するとともに、右側のコーナリングランプが点灯する操作位置である。なお、操作レバー２３の操作位置に割り付けられた機能は、上記に限定されない。
【００１４】
また、中立位置Ｎは、ヘッドライトの光軸が下向き（ロービーム）となる操作位置であり、ヘッドライト（ロービーム）は、例えば、操作レバー２３の先端に設けられた回転スイッチをオンする、又は車外の照度等に基づく自動点灯によって点灯するものとする。操作位置Ｐは、ヘッドライトの光軸が上向きと下向きに交互となる操作位置である。さらに、操作位置Ｈｉは、ヘッドライトの光軸が上向き（ハイビーム）となる操作位置である。なお、操作レバー２３の操作位置に割り付けられた機能は、上記に限定されない。また、操作位置Ｐ及び操作位置Ｈｉは、操作レバー１２の他の操作位置ＣＬ〜操作位置ＣＲにおいても操作可能であるとし、特に操作位置Ｐは、操作レバー２３を操作位置Ｐに操作した後、操作レバー２３は、中立位置Ｎに復帰するものとする。
【００１５】
図２（ａ）は、実施の形態に係るコンビネーションスイッチの端部周辺の斜視図であり、（ｂ）は、コンビネーションスイッチの端部周辺の側面図であり、（ｃ）は、第２の端部の上面視においてコイルパターンと金属パターンの重複を模式的に示した上面図である。
【００１６】
操作レバー２３は、例えば、本体２０に収容された部分が、四角柱形状を有し、その端部分は、中立位置Ｎにおいて、その上面が上側本体２２の上面２２０と略平行となるように曲がっている。操作レバー２３は、この曲がった部分である第１の端部２４と、この第１の端部２４の先端に設けられた第２の端部２５と、を有する。この第２の端部２５は、例えば、第１の端部２４と同様に、中立位置Ｎにおいて上面２２０と、第２の端部２５の上面２５０とが略平行となるように構成されている。
【００１７】
操作レバー２３の第１の端部２４は、本体２０に収容され、第１の端部２４の図２（ａ）の紙面に対して上下に設けられた凸部２４０を支点として図２（ａ）の紙面に対して左右方向、すなわち、第１の操作方向に操作可能となり、また、両側面に設けられた凸部２４１を支点として図２（ａ）の紙面に対して上下方向、すなわち、第２の操作方向に操作可能となっている。
【００１８】
（第１の金属パターン２５１と第２の金属パターン２５２の詳細）
第２の端部２５の上面２５０には、図２（ａ）に示すように、第１の金属パターン２５１と、第２の金属パターン２５２と、が設けられている。
【００１９】
第１の金属パターン２５１及び第２の金属パターン２５２は、例えば、金属材料を用いて形成される。この金属材料は、例えば、銅、金、銀等、又はそれらの合金が用いられる。
【００２０】
第１の金属パターン２５１は、操作レバー２３の第１の操作方向の操作位置を判定するために設けられ、例えば、二等辺三角形の頂角近傍を切り落としたような台形状を有する。第１の金属パターン２５１は、この切り落とされたような部分の中点と第１の金属パターン２５１の底辺の中点とを結ぶ線が、第１の操作方向にほぼ沿うように配置される。また、第１の金属パターン２５１は、凸部２４０を支点とする回転に対して移動量が少ない位置、つまり、第２の端部２５上の第１の端部２４の近くに配置される。これは、第１の操作方向の操作位置の判定は、第１の金属パターン２５１と第１のコイルパターン２６１とが上面視にて重複する重複領域２５３の面積の変化に応じて行われるからである。なお、第１の金属パターン２５１と第１のコイルパターン２６１との間隔は、第１の操作方向の操作により変化しないので、当該間隔は、後述する第１の金属パターン２５１に発生する渦電流の変化に寄与しないものとする。よって以下では、第１の操作方向の操作位置の判定は、重複領域２５３の面積の変化に応じてなされるものとする。
【００２１】
上記の重複領域２５３に渦電流が発生し、発生した渦電流により渦電流損失が生じる。この渦電流損失は、重複領域２５３の面積に依存するので、面積が変化することにより第１のコイルパターン２６１の第１のインダクタンスが変化する。なお、第１の金属パターン２５１の形状は、上記に限定されず、図２（ａ）の紙面の左右を反転させた形状であっても良いし、第１の操作方向のいずれか一方の方向に沿って面積が減少する形状、又は、第１の操作方向の操作位置に応じて重複領域２５３の面積が段階的に変化する形状であれば良い。なお、いずれか一方の方向とは、操作位置ＣＬに向かう方向と操作位置ＣＲに向かう方向のいずれか一方という意味である。
【００２２】
第２の金属パターン２５２は、操作レバー２３の第２の操作方向の操作位置を判定するために設けられ、例えば、矩形状を有する。第２の金属パターン２５２は、長手方向が第１の操作方向にほぼ沿うように配置される。第２の金属パターン２５２は、操作レバー２３の第２の操作方向の操作により、第２のコイルパターン２６２との間隔Ｗが変化するように設置される。また、第２の金属パターン２５２は、凸部２４１を支点とする回転に対して移動量が大きい位置、つまり、第２の端部２５上の第１の端部２４から離れた位置に配置される。これは、第２の操作方向の操作位置の判定は、第２の金属パターン２５２と第２のコイルパターン２６２の間隔Ｗの変化に応じて行われるからである。なお、第２の金属パターン２５２と第２のコイルパターン２６２の重複領域２５４の面積は、間隔Ｗが変化するごとに変化するが、第２の金属パターン２５２に発生する渦電流の変化に寄与しないほど十分に小さいものとする。よって以下では、第２の操作方向の操作位置の判定は、第２の金属パターン２５２と第２のコイルパターン２６２との間隔Ｗの変化に応じてなされるものとする。
【００２３】
第２のコイルパターン２６２に渦電流が発生し、発生した渦電流により渦電流損失が生じる。この渦電流損失は、上記の間隔Ｗに依存するので、間隔Ｗが変化することにより第２のコイルパターン２６２の第２のインダクタンスが変化する。
【００２４】
（第１のコイルパターン２６１と第２のコイルパターン２６２の詳細）
コンビネーションスイッチ２は、図２（ｂ）に示すように、第２の端部２５の上面２５０側に基板２６を備えている。この基板２６には、例えば、第２の端部２５と対向する主面２６０側に第１のコイルパターン２６１と第２のコイルパターン２６２とが設けられている。この第２のコイルパターン２６２と第２の金属パターン２５２との間隔Ｗは、例えば、１ｃｍである。
【００２５】
第１のコイルパターン２６１と第２のコイルパターン２６２は、図２（ｃ）に示すように、例えば、同じ渦巻形状を有している。第１のコイルパターン２６１と第２のコイルパターン２６２は、例えば、それぞれの両端部が、基板２６の裏側の配線パターンと電気的に接続するように構成されている。また、第１のコイルパターン２６１と第２のコイルパターン２６２は、例えば、金属材料を用いて形成される。この金属材料は、例えば、銅、金、銀等、又はそれらの合金が用いられる。
【００２６】
第１のコイルパターン２６１は、通電により、第１の金属パターン２５１の重複領域２５３に渦電流を発生させる。第１の操作方向への操作によって重複領域２５３の面積が変化することで、この渦電流の大きさが変わるので、第１のコイルパターン２６１のインダクタンス（以下、第１のインダクタンスと呼称する。）が変化する。
【００２７】
第２のコイルパターン２６２は、通電により、第２の金属パターン２５２の重複領域２５４に渦電流を発生させる。第２の操作方向への操作によって第２の金属パターン２５２と第２のコイルパターン２６２との間隔Ｗが変化することで、この渦電流の大きさが変わるので、第２のコイルパターン２６２のインダクタンス（以下、第２のインダクタンスと呼称する。）が変化する。
【００２８】
（判定回路２００の詳細）
図３は、実施の形態に係る判定回路のブロック図である。この判定回路２００は、例えば、コンビネーションスイッチ２に搭載されている。なお、判定回路２００は、基板２６に設けられても良いし、コンビネーションスイッチ２の他の配線基板に形成されても良い。判定回路２００は、図３に示すように、発振部２０１と、切替部２０２と、第１のコイルパターン２６１及び第２のコイルパターン２６２と、増幅部２０３と、復調部２０４と、判定部２０５と、を備えて概略構成されている。
【００２９】
発振部２０１は、例えば、交流電圧Ｖを生成する。生成された交流電圧Ｖは、切替部２０２を介して第１のコイルパターン２６１又は第２のコイルパターン２６２に印加される。
【００３０】
切替部２０２は、発振部２０１と第１のコイルパターン２６１又は第２のコイルパターン２６２との接続を、後述する切替信号に基づいて内部のスイッチを切り替えることによって切り替えるように構成されている。第１のコイルパターン２６１は、この切替部２０２を介して発振部２０１から供給される交流電圧Ｖにより、第１の信号を増幅部２０３に出力する。また、第２のコイルパターン２６２は、この切替部２０２を介して発振部２０１から供給される交流電圧Ｖにより、第２の信号を増幅部２０３に出力する。
【００３１】
増幅部２０３は、第１のコイルパターン２６１から出力される第１の信号、又は第２のコイルパターン２６２から出力される第２の信号を増幅した増幅信号を復調部２０４に出力する。
【００３２】
復調部２０４は、増幅部２０３から出力された増幅信号に周期検波を行い、得られた復調信号を判定部２０５のＡ／Ｄ変換部２０７に出力する。
【００３３】
判定部２０５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）等から構成され、切替制御部２０６と、Ａ／Ｄ変換部２０７と、を有する。
【００３４】
判定部２０５は、後述するデジタル変換された復調信号と記憶されたしきい値とを比較することにより操作レバー２３の操作位置を判定し、この判定結果を判定信号として車両ＬＡＮに出力する。車両ＬＡＮに出力された判定信号は、例えば、車両１の制御部に送られ、判定信号を取得した車両１の制御部は、操作レバー２３の操作位置に応じた制御信号を被制御装置に出力する。なお、しきい値は、例えば、判定部２０５のＲＡＭ又はＲＯＭ等に記憶されている。
【００３５】
切替制御部２０６は、切替部２０２のスイッチを切り替える切替信号を生成し、切替部２０２に出力する。切替部２０２は、この切替信号に基づいてスイッチを周期的に切り替える。
【００３６】
Ａ／Ｄ変換部２０７は、アナログ信号をデジタル信号に変換するものであり、復調部２０４から出力される復調信号をデジタル変換する。
【００３７】
以下に、本実施の形態に係るコンビネーションスイッチの動作を説明する。
【００３８】
（動作）
図４（ａ）〜（ｅ）は、実施の形態に係る操作レバーの操作位置と重複領域の関係を示す概略図である。図５（ａ）は、実施の形態に係る操作レバーが中立位置Ｎに位置する場合の第１のコイルパターンから出力される第１の信号に関する図であり、（ｂ）は、操作レバーが操作位置ＣＬに位置する場合の第１のコイルパターンから出力される第１の信号に関する図であり、（ｃ）は、操作レバーが操作位置ＣＬに位置する場合の復調信号に関する図であり、（ｄ）は、操作レバーが操作位置ＣＲに位置する場合の第１のコイルパターンから出力される第１の信号に関する図であり、（ｅ）は、操作レバーが操作位置ＣＲに位置する場合の復調信号に関する図である。図５（ａ）〜（ｅ）における横軸は時間ｔであり、図５（ａ）、（ｂ）及び（ｄ）における縦軸は第１のコイルパターン２６１から出力される第１の信号の電圧Ｖであり、図５（ｃ）及び（ｅ）における縦軸は復調後の電圧Ｖである。
【００３９】
なお、コンビネーションスイッチ２は、発振部２０１と第１のコイルパターン２６１及び第２のコイルパターン２６２との接続を周期的に切り替えているので、第１の操作方向の操作位置の判定の説明では、第１のコイルパターン２６１に接続されていることを前提としている。また、第２の操作方向の操作位置の判定の説明では、第２のコイルパターン２６２に接続されていることを前提としている。
【００４０】
また、以下における第１の操作方向の操作位置の判定においては、第１の金属パターン２５１と第１のコイルパターン２６１の間隔は、変化しないので、間隔の変化による第１のコイルパターン２６１の第１のインダクタンスの変化は無視することができるものとする。
【００４１】
さらに、以下における第２の操作方向の操作位置の判定においては、第２の金属パターン２５２と第２のコイルパターン２６２とが重複する重複領域２５４の面積は、変化が小さいので、面積の変化による第２のコイルパターン２６２の第２のインダクタンスの変化は無視することができるものとする。
【００４２】
まず、基準となる、操作レバー２３が中立位置Ｎに位置する場合の第１の操作方向の操作位置の判定について説明し、続いて、他の第１の操作方向の操作位置ＣＬ、操作位置Ｌ、操作位置ＣＲ及び操作位置Ｒの判定について説明する。
【００４３】
（中立位置Ｎの判定）
操作レバー２３が中立位置Ｎに位置するとき、図４（ｃ）に示すように、第１の金属パターン２５１の中央近傍に重複領域２５３が形成され、この重複領域２５３に渦電流が生じる。この渦電流による渦電流損失により、第１のコイルパターン２６１から出力される第１の信号は、図５（ａ）に示すように、供給される交流電圧Ｖよりも小さい電圧Ｖ１と電圧−Ｖ１を周期的に繰り返す信号となる。この第１の信号を復調した復調信号は、例えば、図５（ｃ）に示す定電圧Ｖ３となる。判定部２０５は、この復調信号をデジタル化した信号に基づいて操作位置をＮと判定し、判定結果を判定信号として出力する。
【００４４】
（操作位置ＣＬの判定）
時間ｔ１において、操作レバー２３が中立位置Ｎから操作位置ＣＬに操作されたとき、図４（ａ）に示すように、第１の金属パターン２５１の先端が切り落とされたような二等辺三角形の頂角近傍に重複領域２５３が形成され、この重複領域２５３に渦電流が生じる。この重複領域２５３の面積が、中立位置Ｎの重複領域２５３の面積（図４（ｃ）参照）よりも小さくなる。このため、操作位置ＣＬの渦電流損失は、中立位置Ｎの渦電流損失よりも小さくなる。よって、第１のインダクタンスが、中立位置Ｎのインダクタンスよりも小さいので、判定回路２００のインピーダンスが小さくなり、第１の信号の最大電圧Ｖ２は、中立位置Ｎの最大電圧Ｖ１よりも大きくなる。
【００４５】
つまり、第１のコイルパターン２６１から出力される第１の信号は、図５（ｂ）に示すように、時間ｔ１を境に、電圧Ｖ１と電圧−Ｖ１を繰り返す信号から、電圧Ｖ２（＞電圧Ｖ１）と電圧−Ｖ２を繰り返す信号へと変化する。この第１の信号を復調した復調信号は、例えば、図５（ｃ）に示すように、操作が行われる時間ｔ１までは、定電圧Ｖ３となり、ｔ１以降からは定電圧Ｖ３よりも大きい定電圧Ｖ４となる。判定部２０５は、この復調信号をデジタル化した信号に基づいて操作位置をＣＬと判定し、判定結果を判定信号として出力する。
【００４６】
（操作位置Ｌの判定）
操作レバー２３が中立位置Ｎから操作位置Ｌに操作されたとき、図４（ｂ）に示すように、中立位置Ｎの重複領域２５３の面積と操作位置ＣＬの重複領域２５３の面積との間の面積となるような重複領域２５３が形成され、この重複領域２５３に渦電流が生じる。このため、操作位置Ｌの渦電流損失は、中立位置Ｎの渦電流損失と操作位置ＣＬの渦電流損失の間の値となる。よって、第１のインダクタンスが、中立位置Ｎのインダクタンスと操作位置ＣＬのインダクタンスの間の値となるので、判定回路２００のインピーダンスが中立位置Ｎのインダクタンスと操作位置ＣＬのインダクタンスの間の値となり、第１の信号の最大電圧Ｖは、中立位置Ｎの電圧Ｖ１と操作位置ＣＬの電圧Ｖ２の間の値となる。
【００４７】
よって、この第１の信号を復調した復調信号は、例えば、定電圧Ｖ３と定電圧Ｖ４の間の定電圧となる。判定部２０５は、この復調信号をデジタル化した信号に基づいて操作位置をＬと判定し、判定結果を判定信号として出力する。
【００４８】
（操作位置ＣＲの判定）
操作レバー２３が中立位置Ｎから時間ｔ２において操作位置ＣＲに操作されたとき、図４（ｅ）に示すように、第１の金属パターン２５１の二等辺三角形の底辺近傍に重複領域２５３が形成され、この重複領域２５３に渦電流が生じる。この重複領域２５３の面積が、中立位置Ｎの重複領域２５３の面積よりも大きくなる。このため、操作位置ＣＲの渦電流損失は、中立位置Ｎの渦電流損失よりも大きくなる。よって、第１のインダクタンスが、中立位置Ｎのインダクタンスよりも大きいので、判定回路２００のインピーダンスが大きくなり、第１の信号の最大電圧Ｖ５は、中立位置Ｎの最大電圧Ｖ１よりも小さくなる。
【００４９】
つまり、第１のコイルパターン２６１から出力される第１の信号は、図５（ｄ）に示すように、時間ｔ２を境に、電圧Ｖ１と電圧−Ｖ１を繰り返す信号から、電圧Ｖ５（＜電圧Ｖ１）と電圧−Ｖ５を繰り返す信号へと変化する。この第１の信号を復調した復調信号は、例えば、図５（ｅ）に示すように、操作が行われる時間ｔ２までは、定電圧Ｖ３となり、ｔ２以降からは定電圧Ｖ３よりも小さい定電圧Ｖ６となる。判定部２０５は、この復調信号をデジタル化した信号に基づいて操作位置をＣＲと判定し、判定結果を判定信号として出力する。
【００５０】
（操作位置Ｒの判定）
操作レバー２３が中立位置Ｎから操作位置Ｒに操作されたとき、図４（ｄ）に示すように、中立位置Ｎの重複領域２５３の面積と操作位置ＣＲの重複領域２５３の面積との間の面積となるような重複領域２５３が形成され、この重複領域２５３に渦電流が生じる。このため、操作位置Ｒの渦電流損失は、中立位置Ｎの渦電流損失と操作位置ＣＲの渦電流損失の間の値となる。よって、第１のインダクタンスが、中立位置Ｎのインダクタンスと操作位置ＣＲのインダクタンスの間の値となるので、判定回路２００のインピーダンスが中立位置Ｎのインダクタンスと操作位置ＣＲのインダクタンスの間の値となり、第１の信号の最大電圧Ｖは、中立位置Ｎの電圧Ｖ１と操作位置ＣＲの電圧Ｖ５の間となる。
【００５１】
よって、この第１の信号を復調した復調信号は、例えば、定電圧Ｖ３と定電圧Ｖ６の間の電圧を有する信号となる。判定部２０５は、この復調信号をデジタル化した信号に基づいて操作位置をＲと判定し、判定結果を判定信号として出力する。
【００５２】
なお、コンビネーションスイッチ２は、一例として、中立位置Ｎの復調後の電圧Ｖ３から、操作位置が変わるごとに復調後の電圧が０．５Ｖずつ変化するように構成される。
【００５３】
続いて、基準となる、操作レバー２３が中立位置Ｎに位置する場合の第２の操作方向の操作位置の判定について説明し、続いて、他の第２の操作方向の操作位置Ｈｉ及び操作位置Ｐの判定について説明する。
【００５４】
（中立位置Ｎの判定）
図６（ａ）〜（ｃ）は、実施の形態に係る操作レバーの操作位置に応じた第２の金属パターンと第２のコイルパターンの間隔に関する概略図である。図７（ａ）は、実施の形態に係る操作レバーが中立位置Ｎに位置する場合の第２のコイルパターンから出力される第２の信号に関する図であり、（ｂ）は、操作レバーが操作位置Ｈｉに位置する場合の第２のコイルパターンから出力される第２の信号に関する図であり、（ｃ）は、操作レバーが操作位置Ｈｉに位置する場合の復調信号に関する図であり、（ｄ）は、操作レバーが操作位置Ｐに位置する場合の第２のコイルパターンから出力される第２の信号に関する図であり、（ｅ）は、操作レバーが操作位置Ｐに位置する場合の復調信号に関する図である。図７（ａ）〜（ｅ）における横軸は時間ｔであり、図７（ａ）、（ｂ）及び（ｄ）における縦軸は第２のコイルパターン２６２から出力される第２の信号の電圧Ｖであり、図７（ｃ）及び（ｅ）における縦軸は復調後の電圧Ｖである。まず、操作レバー２３が中立位置Ｎに位置する場合の第２の操作方向の操作位置判定について説明する。
【００５５】
操作レバー２３が中立位置Ｎに位置するとき、図６（ｂ）に示すように、第２の金属パターン２５２と第２のコイルパターン２６２の間隔はＷとなり、重複領域２５４（図２（ｃ）参照）の面積と間隔Ｗとに応じた渦電流が生じる。この渦電流による渦電流損失により、第２のコイルパターン２６２から出力される第２の信号は、図７（ａ）に示すように、供給された交流電圧Ｖよりも小さい電圧Ｖ１０と電圧−Ｖ１０を周期的に繰り返す信号となる。この第１の信号を復調した復調信号は、例えば、図７（ｃ）に示す定電圧Ｖ１２となる。判定部２０５は、この復調信号をデジタル化した信号に基づいて操作位置をＮと判定し、判定結果を判定信号として出力する。
【００５６】
（操作位置Ｈｉの判定）
時間ｔ３において、操作レバー２３が中立位置Ｎから操作位置Ｈｉに操作されたとき、図６（ａ）に示すように、第２の金属パターン２５２と第２のコイルパターン２６２の間隔がＷ１（＜Ｗ）に変化し、操作位置Ｈｉの渦電流損失は、中立位置Ｎの渦電流損失よりも大きくなる。よって、第２のインダクタンスが、中立位置Ｎのインダクタンスよりも大きいので、判定回路２００のインピーダンスが大きくなり、第２の信号の最大電圧Ｖ１１は、中立位置Ｎの最大電圧Ｖ１０よりも小さくなる。
【００５７】
つまり、第２のコイルパターン２６２から出力される第２の信号は、図７（ｂ）に示すように、時間ｔ３を境に、電圧Ｖ１０と電圧−Ｖ１０を繰り返す信号から、電圧Ｖ１１（＜電圧Ｖ１０）と電圧−Ｖ１１を繰り返す信号へと変化する。この第２の信号を復調した復調信号は、例えば、図７（ｃ）に示すように、操作が行われる時間ｔ３までは、定電圧Ｖ１２となり、ｔ３以降からは定電圧Ｖ１２よりも小さい定電圧Ｖ１３となる。判定部２０５は、この復調信号をデジタル化した信号に基づいて操作位置をＨｉと判定し、判定結果を判定信号として出力する。
【００５８】
（操作位置Ｐの判定）
時間ｔ４において、操作レバー２３が中立位置Ｎから操作位置Ｐに操作されたとき、図６（ｃ）に示すように、第２の金属パターン２５２と第２のコイルパターン２６２の間隔がＷ２（＞Ｗ）に変化し、操作位置Ｐの渦電流損失は、中立位置Ｎの渦電流損失よりも小さくなる。よって、第２のインダクタンスが、中立位置Ｎのインダクタンスよりも小さいので、判定回路２００のインピーダンスが小さくなり、第２の信号の最大電圧Ｖ１４は、中立位置Ｎの最大電圧Ｖ１０よりも大きくなる。
【００５９】
つまり、第２のコイルパターン２６２から出力される第２の信号は、図７（ｄ）に示すように、時間ｔ４を境に、電圧Ｖ１０と電圧−Ｖ１０を繰り返す信号から、電圧Ｖ１４（＞電圧Ｖ１０）と電圧−Ｖ１４を繰り返す信号へと変化する。この第２の信号を復調した復調信号は、例えば、図７（ｅ）に示すように、操作が行われる時間ｔ４までは、定電圧Ｖ１２となり、ｔ４以降は定電圧Ｖ１２よりも大きい定電圧Ｖ１５となる。判定部２０５は、この復調信号をデジタル化した信号に基づいて操作位置をＰと判定し、判定結果を判定信号として出力する。
【００６０】
なお、復調後の電圧は、操作位置が変わるごとに、およそ０．５Ｖ程度増減するようにコンビネーションスイッチ２は構成されている。
【００６１】
（実施の形態の効果）
上記に記載の実施の形態に係るコンビネーションスイッチ２によれば、組となる金属パターンとコイルパターンを２つ備えることで、組の数以上の操作位置を判定することができる。コンビネーションスイッチ２は、２組の金属パターンとコイルパターンを備えるので、複数の操作位置を検出するためのセンサを、操作位置と同じ数組み込む必要があるスイッチと比べて、構造が簡単で、さらに、小型化することが容易である。
【００６２】
なお、本発明は、上記した実施の形態に限定されず、本発明の技術思想を逸脱あるいは変更しない範囲内で種々の変形及び組み合わせが可能である。
【００６３】
例えば、上記のコンビネーションスイッチ２は、方向指示器の点灯・消去を指示するスイッチであったが、これに限定されない。また、操作位置の数は、上記に記載の数に限定されず、用途に応じて変更可能である。
【００６４】
また、例えば、第１のコイルパターン２６１及び第２のコイルパターン２６２が形成された基板２６は、操作レバー２３の第２の端部２５の上面２５０の上方に配置されたが、これに限定されず、上面２５０の裏面に第１の金属パターン２５１及び第２の金属パターン２５２を形成し、基板２６の主面２６０が第２の端部２５の裏面と対向するように基板２６を配置しても良い。
【００６５】
また、コンビネーションスイッチ２は、例えば、第２の端部２５に第１のコイルパターン２６１及び第２のコイルパターン２６２が形成され、基板２６に第１の金属パターン２５１及び第２の金属パターン２５２が形成されても良い。
【００６６】
さらに、コンビネーションスイッチ２は、例えば、第１の端部２４に近い方に第２の金属パターン２５２を形成しても良い。
【符号の説明】
【００６７】
１…車両、２…コンビネーションスイッチ、１０…ステアリング、１１…インスツルメントパネル、１２…操作レバー、２０…本体、２１…下側本体、２２…上側本体、２３…操作レバー、２４…第１の端部、２５…第２の端部、２６…基板、２００…判定回路、２０１…発振部、２０２…切替部、２０３…増幅部、２０４…復調部、２０５…判定部、２０６…切替制御部、２０７…変換部、２２０…上面、２４０…凸部、２４１…凸部、２５０…上面、２５１…第１の金属パターン、２５２…第２の金属パターン、２５３…重複領域、２５４…重複領域、２６１…第１のコイルパターン、２６２…第２のコイルパターン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンビネーションスイッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術として、導電性の操作部材と、配線板上に設けられた少なくとも２つのセンサコイルとを有し、操作部材とセンサコイルの距離、又は操作部材とセンサコイルの重なり合いによるセンサコイルのインダクタンスの変化に基づいて操作部材の操作位置を判定する誘導式のスイッチが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４１４６４９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の誘導式のスイッチは、検出対象である操作部材の操作位置の数に応じてセンサコイルを設置する必要があり、小型化が求められる装置への搭載が困難であった。
【０００５】
本発明の目的は、小型でありながら複数の操作位置を判定することができるコンビネーションスイッチを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上記目的を達成するため、第１の操作方向、及び前記第１の操作方向に略直交する第２の操作方向に操作可能な操作部と、前記操作部の端部に形成された第１の金属パターン、及び前記第１の金属パターンとは異なる形状を有する第２の金属パターンと、前記第１の金属パターンと対向する第１のコイルパターンと、前記第２の金属パターンと対向する第２のコイルパターンと、前記第１の金属パターンと前記第１のコイルパターンとの重複する重複領域の面積の変化に応じた前記第１のコイルパターンの第１のインダクタンスに基づいて前記第１のコイルパターンから出力される第１の信号を用いて前記第１の操作方向の操作位置を判定し、前記第２の金属パターンと前記第２のコイルパターンとの間隔の変化に応じた前記第２のコイルパターンの第２のインダクタンスに基づいて前記第２のコイルパターンから出力される第２の信号を用いて前記第２の操作方向の操作位置を判定する判定部と、を備えたコンビネーションスイッチを提供する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、小型でありながら複数の操作位置を判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１（ａ）は、実施の形態に係るコンビネーションスイッチを搭載した車両内部の概略図であり、（ｂ）は、コンビネーションスイッチの全体斜視図である。
【図２】図２（ａ）は、実施の形態に係るコンビネーションスイッチの端部周辺の斜視図であり、（ｂ）は、コンビネーションスイッチの端部周辺の側面図であり、（ｃ）は、第２の端部の上面視においてコイルパターンと金属パターンの重複を模式的に示した上面図である。
【図３】図３は、実施の形態に係る判定回路のブロック図である。
【図４】図４（ａ）〜（ｅ）は、実施の形態に係る操作レバーの操作位置と重複領域の関係を示す概略図である。
【図５】図５（ａ）は、実施の形態に係る操作レバーが中立位置Ｎに位置する場合の第１のコイルパターンから出力される第１の信号に関する図であり、（ｂ）は、操作レバーが操作位置ＣＬに位置する場合の第１のコイルパターンから出力される第１の信号に関する図であり、（ｃ）は、操作レバーが操作位置ＣＬに位置する場合の復調信号に関する図であり、（ｄ）は、操作レバーが操作位置ＣＲに位置する場合の第１のコイルパターンから出力される第１の信号に関する図であり、（ｅ）は、操作レバーが操作位置ＣＲに位置する場合の復調信号に関する図である。
【図６】図６（ａ）〜（ｃ）は、実施の形態に係る操作レバーの操作位置に応じた第２の金属パターンと第２のコイルパターンの間隔に関する概略図である。
【図７】図７（ａ）は、実施の形態に係る操作レバーが中立位置Ｎに位置する場合の第２のコイルパターンから出力される第２の信号に関する図であり、（ｂ）は、操作レバーが操作位置Ｈｉに位置する場合の第２のコイルパターンから出力される第２の信号に関する図であり、（ｃ）は、操作レバーが操作位置Ｈｉに位置する場合の復調信号に関する図であり、（ｄ）は、操作レバーが操作位置Ｐに位置する場合の第２のコイルパターンから出力される第２の信号に関する図であり、（ｅ）は、操作レバーが操作位置Ｐに位置する場合の復調信号に関する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（実施の形態の要約）
実施の形態に係るコンビネーションスイッチは、第１の操作方向、及び前記第１の操作方向に略直交する第２の操作方向に操作可能な操作部と、操作部の端部に形成された第１の金属パターン、及び前記第１の金属パターンとは異なる形状を有する第２の金属パターンと、第１の金属パターンと対向する第１のコイルパターンと、第２の金属パターンと対向する第２のコイルパターンと、第１の金属パターンと第１のコイルパターンとの重複する重複領域の面積に応じた第１のコイルパターンの第１のインダクタンスに基づいて第１のコイルパターンから出力される第１の信号を用いて第１の操作方向の操作位置を判定し、第２の金属パターンと第２のコイルパターンとの間隔に応じた第２のコイルパターンの第２のインダクタンスに基づいて第２のコイルパターンから出力される第２の信号を用いて第２の操作方向の操作位置を判定する判定部と、を備える。
【００１０】
[実施の形態]
（コンビネーションスイッチの構成）
図１（ａ）は、実施の形態に係るコンビネーションスイッチを搭載した車両内部の概略図であり、（ｂ）は、コンビネーションスイッチの全体斜視図である。コンビネーションスイッチ２は、例えば、車両１の進路を変更する際に使用される方向指示器の点灯及び消灯を指定することができるスイッチである。コンビネーションスイッチ２は、図１（ａ）に示すように、回転操作により車両１の進行方向を変更することができるステアリング１０と、計器類が配置されたインスツルメントパネル１１の間のステアリングコラム（図示せず）周辺に設けられている。
【００１１】
コンビネーションスイッチ２は、例えば、図１（ｂ）に示すように、下側本体２１と上側本体２２とから構成される本体２０と、操作部としての操作レバー２３と、を備える。コンビネーションスイッチ２は、上側本体２２の上面２２０がステアリング１０側、つまり、運転者側に向くように設置される。本体２０は、操作位置に応じた節度を操作レバー２３に付与するように構成されている。
【００１２】
（操作レバーの詳細）
操作レバー２３は、例えば、図１（ａ）の紙面に対して上下方向（以下、第１の操作方向と呼称する。）に５段階（ＣＲ、Ｒ、Ｎ、Ｌ、ＣＬ）に操作可能に構成され、さらに、ステアリング１０に対してステアリング１０に向かう方向と離れる方向（以下、この２つの方向を第２の操作方向と呼称する。）に３段階（Ｐ、Ｎ、Ｈｉ）に操作可能に構成されている。この第１の操作方向と第２の操作方向は、略直交している。なお、中立位置Ｎは、第１の操作方向及び第２の操作方向に共通である。
【００１３】
ここで、中立位置Ｎは、方向指示器等の点灯が行われない操作位置であり、操作位置Ｌは、左側の方向指示器が点滅する操作位置であり、操作位置ＣＬは、左側の方向指示器が点滅するとともに、左側のコーナリングランプが点灯する操作位置である。また、操作位置Ｒは、右側の方向指示器が点滅する操作位置であり、操作位置ＲＬは、右側の方向指示器が点滅するとともに、右側のコーナリングランプが点灯する操作位置である。なお、操作レバー２３の操作位置に割り付けられた機能は、上記に限定されない。
【００１４】
また、中立位置Ｎは、ヘッドライトの光軸が下向き（ロービーム）となる操作位置であり、ヘッドライト（ロービーム）は、例えば、操作レバー２３の先端に設けられた回転スイッチをオンする、又は車外の照度等に基づく自動点灯によって点灯するものとする。操作位置Ｐは、ヘッドライトの光軸が上向きと下向きに交互となる操作位置である。さらに、操作位置Ｈｉは、ヘッドライトの光軸が上向き（ハイビーム）となる操作位置である。なお、操作レバー２３の操作位置に割り付けられた機能は、上記に限定されない。また、操作位置Ｐ及び操作位置Ｈｉは、操作レバー１２の他の操作位置ＣＬ〜操作位置ＣＲにおいても操作可能であるとし、特に操作位置Ｐは、操作レバー２３を操作位置Ｐに操作した後、操作レバー２３は、中立位置Ｎに復帰するものとする。
【００１５】
図２（ａ）は、実施の形態に係るコンビネーションスイッチの端部周辺の斜視図であり、（ｂ）は、コンビネーションスイッチの端部周辺の側面図であり、（ｃ）は、第２の端部の上面視においてコイルパターンと金属パターンの重複を模式的に示した上面図である。
【００１６】
操作レバー２３は、例えば、本体２０に収容された部分が、四角柱形状を有し、その端部分は、中立位置Ｎにおいて、その上面が上側本体２２の上面２２０と略平行となるように曲がっている。操作レバー２３は、この曲がった部分である第１の端部２４と、この第１の端部２４の先端に設けられた第２の端部２５と、を有する。この第２の端部２５は、例えば、第１の端部２４と同様に、中立位置Ｎにおいて上面２２０と、第２の端部２５の上面２５０とが略平行となるように構成されている。
【００１７】
操作レバー２３の第１の端部２４は、本体２０に収容され、第１の端部２４の図２（ａ）の紙面に対して上下に設けられた凸部２４０を支点として図２（ａ）の紙面に対して左右方向、すなわち、第１の操作方向に操作可能となり、また、両側面に設けられた凸部２４１を支点として図２（ａ）の紙面に対して上下方向、すなわち、第２の操作方向に操作可能となっている。
【００１８】
（第１の金属パターン２５１と第２の金属パターン２５２の詳細）
第２の端部２５の上面２５０には、図２（ａ）に示すように、第１の金属パターン２５１と、第２の金属パターン２５２と、が設けられている。
【００１９】
第１の金属パターン２５１及び第２の金属パターン２５２は、例えば、金属材料を用いて形成される。この金属材料は、例えば、銅、金、銀等、又はそれらの合金が用いられる。
【００２０】
第１の金属パターン２５１は、操作レバー２３の第１の操作方向の操作位置を判定するために設けられ、例えば、二等辺三角形の頂角近傍を切り落としたような台形状を有する。第１の金属パターン２５１は、この切り落とされたような部分の中点と第１の金属パターン２５１の底辺の中点とを結ぶ線が、第１の操作方向にほぼ沿うように配置される。また、第１の金属パターン２５１は、凸部２４０を支点とする回転に対して移動量が少ない位置、つまり、第２の端部２５上の第１の端部２４の近くに配置される。これは、第１の操作方向の操作位置の判定は、第１の金属パターン２５１と第１のコイルパターン２６１とが上面視にて重複する重複領域２５３の面積の変化に応じて行われるからである。なお、第１の金属パターン２５１と第１のコイルパターン２６１との間隔は、第１の操作方向の操作により変化しないので、当該間隔は、後述する第１の金属パターン２５１に発生する渦電流の変化に寄与しないものとする。よって以下では、第１の操作方向の操作位置の判定は、重複領域２５３の面積の変化に応じてなされるものとする。
【００２１】
上記の重複領域２５３に渦電流が発生し、発生した渦電流により渦電流損失が生じる。この渦電流損失は、重複領域２５３の面積に依存するので、面積が変化することにより第１のコイルパターン２６１の第１のインダクタンスが変化する。なお、第１の金属パターン２５１の形状は、上記に限定されず、図２（ａ）の紙面の左右を反転させた形状であっても良いし、第１の操作方向のいずれか一方の方向に沿って面積が減少する形状、又は、第１の操作方向の操作位置に応じて重複領域２５３の面積が段階的に変化する形状であれば良い。なお、いずれか一方の方向とは、操作位置ＣＬに向かう方向と操作位置ＣＲに向かう方向のいずれか一方という意味である。
【００２２】
第２の金属パターン２５２は、操作レバー２３の第２の操作方向の操作位置を判定するために設けられ、例えば、矩形状を有する。第２の金属パターン２５２は、長手方向が第１の操作方向にほぼ沿うように配置される。第２の金属パターン２５２は、操作レバー２３の第２の操作方向の操作により、第２のコイルパターン２６２との間隔Ｗが変化するように設置される。また、第２の金属パターン２５２は、凸部２４１を支点とする回転に対して移動量が大きい位置、つまり、第２の端部２５上の第１の端部２４から離れた位置に配置される。これは、第２の操作方向の操作位置の判定は、第２の金属パターン２５２と第２のコイルパターン２６２の間隔Ｗの変化に応じて行われるからである。なお、第２の金属パターン２５２と第２のコイルパターン２６２の重複領域２５４の面積は、間隔Ｗが変化するごとに変化するが、第２の金属パターン２５２に発生する渦電流の変化に寄与しないほど十分に小さいものとする。よって以下では、第２の操作方向の操作位置の判定は、第２の金属パターン２５２と第２のコイルパターン２６２との間隔Ｗの変化に応じてなされるものとする。
【００２３】
第２のコイルパターン２６２に渦電流が発生し、発生した渦電流により渦電流損失が生じる。この渦電流損失は、上記の間隔Ｗに依存するので、間隔Ｗが変化することにより第２のコイルパターン２６２の第２のインダクタンスが変化する。
【００２４】
（第１のコイルパターン２６１と第２のコイルパターン２６２の詳細）
コンビネーションスイッチ２は、図２（ｂ）に示すように、第２の端部２５の上面２５０側に基板２６を備えている。この基板２６には、例えば、第２の端部２５と対向する主面２６０側に第１のコイルパターン２６１と第２のコイルパターン２６２とが設けられている。この第２のコイルパターン２６２と第２の金属パターン２５２との間隔Ｗは、例えば、１ｃｍである。
【００２５】
第１のコイルパターン２６１と第２のコイルパターン２６２は、図２（ｃ）に示すように、例えば、同じ渦巻形状を有している。第１のコイルパターン２６１と第２のコイルパターン２６２は、例えば、それぞれの両端部が、基板２６の裏側の配線パターンと電気的に接続するように構成されている。また、第１のコイルパターン２６１と第２のコイルパターン２６２は、例えば、金属材料を用いて形成される。この金属材料は、例えば、銅、金、銀等、又はそれらの合金が用いられる。
【００２６】
第１のコイルパターン２６１は、通電により、第１の金属パターン２５１の重複領域２５３に渦電流を発生させる。第１の操作方向への操作によって重複領域２５３の面積が変化することで、この渦電流の大きさが変わるので、第１のコイルパターン２６１のインダクタンス（以下、第１のインダクタンスと呼称する。）が変化する。
【００２７】
第２のコイルパターン２６２は、通電により、第２の金属パターン２５２の重複領域２５４に渦電流を発生させる。第２の操作方向への操作によって第２の金属パターン２５２と第２のコイルパターン２６２との間隔Ｗが変化することで、この渦電流の大きさが変わるので、第２のコイルパターン２６２のインダクタンス（以下、第２のインダクタンスと呼称する。）が変化する。
【００２８】
（判定回路２００の詳細）
図３は、実施の形態に係る判定回路のブロック図である。この判定回路２００は、例えば、コンビネーションスイッチ２に搭載されている。なお、判定回路２００は、基板２６に設けられても良いし、コンビネーションスイッチ２の他の配線基板に形成されても良い。判定回路２００は、図３に示すように、発振部２０１と、切替部２０２と、第１のコイルパターン２６１及び第２のコイルパターン２６２と、増幅部２０３と、復調部２０４と、判定部２０５と、を備えて概略構成されている。
【００２９】
発振部２０１は、例えば、交流電圧Ｖを生成する。生成された交流電圧Ｖは、切替部２０２を介して第１のコイルパターン２６１又は第２のコイルパターン２６２に印加される。
【００３０】
切替部２０２は、発振部２０１と第１のコイルパターン２６１又は第２のコイルパターン２６２との接続を、後述する切替信号に基づいて内部のスイッチを切り替えることによって切り替えるように構成されている。第１のコイルパターン２６１は、この切替部２０２を介して発振部２０１から供給される交流電圧Ｖにより、第１の信号を増幅部２０３に出力する。また、第２のコイルパターン２６２は、この切替部２０２を介して発振部２０１から供給される交流電圧Ｖにより、第２の信号を増幅部２０３に出力する。
【００３１】
増幅部２０３は、第１のコイルパターン２６１から出力される第１の信号、又は第２のコイルパターン２６２から出力される第２の信号を増幅した増幅信号を復調部２０４に出力する。
【００３２】
復調部２０４は、増幅部２０３から出力された増幅信号に周期検波を行い、得られた復調信号を判定部２０５のＡ／Ｄ変換部２０７に出力する。
【００３３】
判定部２０５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）等から構成され、切替制御部２０６と、Ａ／Ｄ変換部２０７と、を有する。
【００３４】
判定部２０５は、後述するデジタル変換された復調信号と記憶されたしきい値とを比較することにより操作レバー２３の操作位置を判定し、この判定結果を判定信号として車両ＬＡＮに出力する。車両ＬＡＮに出力された判定信号は、例えば、車両１の制御部に送られ、判定信号を取得した車両１の制御部は、操作レバー２３の操作位置に応じた制御信号を被制御装置に出力する。なお、しきい値は、例えば、判定部２０５のＲＡＭ又はＲＯＭ等に記憶されている。
【００３５】
切替制御部２０６は、切替部２０２のスイッチを切り替える切替信号を生成し、切替部２０２に出力する。切替部２０２は、この切替信号に基づいてスイッチを周期的に切り替える。
【００３６】
Ａ／Ｄ変換部２０７は、アナログ信号をデジタル信号に変換するものであり、復調部２０４から出力される復調信号をデジタル変換する。
【００３７】
以下に、本実施の形態に係るコンビネーションスイッチの動作を説明する。
【００３８】
（動作）
図４（ａ）〜（ｅ）は、実施の形態に係る操作レバーの操作位置と重複領域の関係を示す概略図である。図５（ａ）は、実施の形態に係る操作レバーが中立位置Ｎに位置する場合の第１のコイルパターンから出力される第１の信号に関する図であり、（ｂ）は、操作レバーが操作位置ＣＬに位置する場合の第１のコイルパターンから出力される第１の信号に関する図であり、（ｃ）は、操作レバーが操作位置ＣＬに位置する場合の復調信号に関する図であり、（ｄ）は、操作レバーが操作位置ＣＲに位置する場合の第１のコイルパターンから出力される第１の信号に関する図であり、（ｅ）は、操作レバーが操作位置ＣＲに位置する場合の復調信号に関する図である。図５（ａ）〜（ｅ）における横軸は時間ｔであり、図５（ａ）、（ｂ）及び（ｄ）における縦軸は第１のコイルパターン２６１から出力される第１の信号の電圧Ｖであり、図５（ｃ）及び（ｅ）における縦軸は復調後の電圧Ｖである。
【００３９】
なお、コンビネーションスイッチ２は、発振部２０１と第１のコイルパターン２６１及び第２のコイルパターン２６２との接続を周期的に切り替えているので、第１の操作方向の操作位置の判定の説明では、第１のコイルパターン２６１に接続されていることを前提としている。また、第２の操作方向の操作位置の判定の説明では、第２のコイルパターン２６２に接続されていることを前提としている。
【００４０】
また、以下における第１の操作方向の操作位置の判定においては、第１の金属パターン２５１と第１のコイルパターン２６１の間隔は、変化しないので、間隔の変化による第１のコイルパターン２６１の第１のインダクタンスの変化は無視することができるものとする。
【００４１】
さらに、以下における第２の操作方向の操作位置の判定においては、第２の金属パターン２５２と第２のコイルパターン２６２とが重複する重複領域２５４の面積は、変化が小さいので、面積の変化による第２のコイルパターン２６２の第２のインダクタンスの変化は無視することができるものとする。
【００４２】
まず、基準となる、操作レバー２３が中立位置Ｎに位置する場合の第１の操作方向の操作位置の判定について説明し、続いて、他の第１の操作方向の操作位置ＣＬ、操作位置Ｌ、操作位置ＣＲ及び操作位置Ｒの判定について説明する。
【００４３】
（中立位置Ｎの判定）
操作レバー２３が中立位置Ｎに位置するとき、図４（ｃ）に示すように、第１の金属パターン２５１の中央近傍に重複領域２５３が形成され、この重複領域２５３に渦電流が生じる。この渦電流による渦電流損失により、第１のコイルパターン２６１から出力される第１の信号は、図５（ａ）に示すように、供給される交流電圧Ｖよりも小さい電圧Ｖ１と電圧−Ｖ１を周期的に繰り返す信号となる。この第１の信号を復調した復調信号は、例えば、図５（ｃ）に示す定電圧Ｖ３となる。判定部２０５は、この復調信号をデジタル化した信号に基づいて操作位置をＮと判定し、判定結果を判定信号として出力する。
【００４４】
（操作位置ＣＬの判定）
時間ｔ１において、操作レバー２３が中立位置Ｎから操作位置ＣＬに操作されたとき、図４（ａ）に示すように、第１の金属パターン２５１の先端が切り落とされたような二等辺三角形の頂角近傍に重複領域２５３が形成され、この重複領域２５３に渦電流が生じる。この重複領域２５３の面積が、中立位置Ｎの重複領域２５３の面積（図４（ｃ）参照）よりも小さくなる。このため、操作位置ＣＬの渦電流損失は、中立位置Ｎの渦電流損失よりも小さくなる。よって、第１のインダクタンスが、中立位置Ｎのインダクタンスよりも小さいので、判定回路２００のインピーダンスが小さくなり、第１の信号の最大電圧Ｖ２は、中立位置Ｎの最大電圧Ｖ１よりも大きくなる。
【００４５】
つまり、第１のコイルパターン２６１から出力される第１の信号は、図５（ｂ）に示すように、時間ｔ１を境に、電圧Ｖ１と電圧−Ｖ１を繰り返す信号から、電圧Ｖ２（＞電圧Ｖ１）と電圧−Ｖ２を繰り返す信号へと変化する。この第１の信号を復調した復調信号は、例えば、図５（ｃ）に示すように、操作が行われる時間ｔ１までは、定電圧Ｖ３となり、ｔ１以降からは定電圧Ｖ３よりも大きい定電圧Ｖ４となる。判定部２０５は、この復調信号をデジタル化した信号に基づいて操作位置をＣＬと判定し、判定結果を判定信号として出力する。
【００４６】
（操作位置Ｌの判定）
操作レバー２３が中立位置Ｎから操作位置Ｌに操作されたとき、図４（ｂ）に示すように、中立位置Ｎの重複領域２５３の面積と操作位置ＣＬの重複領域２５３の面積との間の面積となるような重複領域２５３が形成され、この重複領域２５３に渦電流が生じる。このため、操作位置Ｌの渦電流損失は、中立位置Ｎの渦電流損失と操作位置ＣＬの渦電流損失の間の値となる。よって、第１のインダクタンスが、中立位置Ｎのインダクタンスと操作位置ＣＬのインダクタンスの間の値となるので、判定回路２００のインピーダンスが中立位置Ｎのインダクタンスと操作位置ＣＬのインダクタンスの間の値となり、第１の信号の最大電圧Ｖは、中立位置Ｎの電圧Ｖ１と操作位置ＣＬの電圧Ｖ２の間の値となる。
【００４７】
よって、この第１の信号を復調した復調信号は、例えば、定電圧Ｖ３と定電圧Ｖ４の間の定電圧となる。判定部２０５は、この復調信号をデジタル化した信号に基づいて操作位置をＬと判定し、判定結果を判定信号として出力する。
【００４８】
（操作位置ＣＲの判定）
操作レバー２３が中立位置Ｎから時間ｔ２において操作位置ＣＲに操作されたとき、図４（ｅ）に示すように、第１の金属パターン２５１の二等辺三角形の底辺近傍に重複領域２５３が形成され、この重複領域２５３に渦電流が生じる。この重複領域２５３の面積が、中立位置Ｎの重複領域２５３の面積よりも大きくなる。このため、操作位置ＣＲの渦電流損失は、中立位置Ｎの渦電流損失よりも大きくなる。よって、第１のインダクタンスが、中立位置Ｎのインダクタンスよりも大きいので、判定回路２００のインピーダンスが大きくなり、第１の信号の最大電圧Ｖ５は、中立位置Ｎの最大電圧Ｖ１よりも小さくなる。
【００４９】
つまり、第１のコイルパターン２６１から出力される第１の信号は、図５（ｄ）に示すように、時間ｔ２を境に、電圧Ｖ１と電圧−Ｖ１を繰り返す信号から、電圧Ｖ５（＜電圧Ｖ１）と電圧−Ｖ５を繰り返す信号へと変化する。この第１の信号を復調した復調信号は、例えば、図５（ｅ）に示すように、操作が行われる時間ｔ２までは、定電圧Ｖ３となり、ｔ２以降からは定電圧Ｖ３よりも小さい定電圧Ｖ６となる。判定部２０５は、この復調信号をデジタル化した信号に基づいて操作位置をＣＲと判定し、判定結果を判定信号として出力する。
【００５０】
（操作位置Ｒの判定）
操作レバー２３が中立位置Ｎから操作位置Ｒに操作されたとき、図４（ｄ）に示すように、中立位置Ｎの重複領域２５３の面積と操作位置ＣＲの重複領域２５３の面積との間の面積となるような重複領域２５３が形成され、この重複領域２５３に渦電流が生じる。このため、操作位置Ｒの渦電流損失は、中立位置Ｎの渦電流損失と操作位置ＣＲの渦電流損失の間の値となる。よって、第１のインダクタンスが、中立位置Ｎのインダクタンスと操作位置ＣＲのインダクタンスの間の値となるので、判定回路２００のインピーダンスが中立位置Ｎのインダクタンスと操作位置ＣＲのインダクタンスの間の値となり、第１の信号の最大電圧Ｖは、中立位置Ｎの電圧Ｖ１と操作位置ＣＲの電圧Ｖ５の間となる。
【００５１】
よって、この第１の信号を復調した復調信号は、例えば、定電圧Ｖ３と定電圧Ｖ６の間の電圧を有する信号となる。判定部２０５は、この復調信号をデジタル化した信号に基づいて操作位置をＲと判定し、判定結果を判定信号として出力する。
【００５２】
なお、コンビネーションスイッチ２は、一例として、中立位置Ｎの復調後の電圧Ｖ３から、操作位置が変わるごとに復調後の電圧が０．５Ｖずつ変化するように構成される。
【００５３】
続いて、基準となる、操作レバー２３が中立位置Ｎに位置する場合の第２の操作方向の操作位置の判定について説明し、続いて、他の第２の操作方向の操作位置Ｈｉ及び操作位置Ｐの判定について説明する。
【００５４】
（中立位置Ｎの判定）
図６（ａ）〜（ｃ）は、実施の形態に係る操作レバーの操作位置に応じた第２の金属パターンと第２のコイルパターンの間隔に関する概略図である。図７（ａ）は、実施の形態に係る操作レバーが中立位置Ｎに位置する場合の第２のコイルパターンから出力される第２の信号に関する図であり、（ｂ）は、操作レバーが操作位置Ｈｉに位置する場合の第２のコイルパターンから出力される第２の信号に関する図であり、（ｃ）は、操作レバーが操作位置Ｈｉに位置する場合の復調信号に関する図であり、（ｄ）は、操作レバーが操作位置Ｐに位置する場合の第２のコイルパターンから出力される第２の信号に関する図であり、（ｅ）は、操作レバーが操作位置Ｐに位置する場合の復調信号に関する図である。図７（ａ）〜（ｅ）における横軸は時間ｔであり、図７（ａ）、（ｂ）及び（ｄ）における縦軸は第２のコイルパターン２６２から出力される第２の信号の電圧Ｖであり、図７（ｃ）及び（ｅ）における縦軸は復調後の電圧Ｖである。まず、操作レバー２３が中立位置Ｎに位置する場合の第２の操作方向の操作位置判定について説明する。
【００５５】
操作レバー２３が中立位置Ｎに位置するとき、図６（ｂ）に示すように、第２の金属パターン２５２と第２のコイルパターン２６２の間隔はＷとなり、重複領域２５４（図２（ｃ）参照）の面積と間隔Ｗとに応じた渦電流が生じる。この渦電流による渦電流損失により、第２のコイルパターン２６２から出力される第２の信号は、図７（ａ）に示すように、供給された交流電圧Ｖよりも小さい電圧Ｖ１０と電圧−Ｖ１０を周期的に繰り返す信号となる。この第１の信号を復調した復調信号は、例えば、図７（ｃ）に示す定電圧Ｖ１２となる。判定部２０５は、この復調信号をデジタル化した信号に基づいて操作位置をＮと判定し、判定結果を判定信号として出力する。
【００５６】
（操作位置Ｈｉの判定）
時間ｔ３において、操作レバー２３が中立位置Ｎから操作位置Ｈｉに操作されたとき、図６（ａ）に示すように、第２の金属パターン２５２と第２のコイルパターン２６２の間隔がＷ１（＜Ｗ）に変化し、操作位置Ｈｉの渦電流損失は、中立位置Ｎの渦電流損失よりも大きくなる。よって、第２のインダクタンスが、中立位置Ｎのインダクタンスよりも大きいので、判定回路２００のインピーダンスが大きくなり、第２の信号の最大電圧Ｖ１１は、中立位置Ｎの最大電圧Ｖ１０よりも小さくなる。
【００５７】
つまり、第２のコイルパターン２６２から出力される第２の信号は、図７（ｂ）に示すように、時間ｔ３を境に、電圧Ｖ１０と電圧−Ｖ１０を繰り返す信号から、電圧Ｖ１１（＜電圧Ｖ１０）と電圧−Ｖ１１を繰り返す信号へと変化する。この第２の信号を復調した復調信号は、例えば、図７（ｃ）に示すように、操作が行われる時間ｔ３までは、定電圧Ｖ１２となり、ｔ３以降からは定電圧Ｖ１２よりも小さい定電圧Ｖ１３となる。判定部２０５は、この復調信号をデジタル化した信号に基づいて操作位置をＨｉと判定し、判定結果を判定信号として出力する。
【００５８】
（操作位置Ｐの判定）
時間ｔ４において、操作レバー２３が中立位置Ｎから操作位置Ｐに操作されたとき、図６（ｃ）に示すように、第２の金属パターン２５２と第２のコイルパターン２６２の間隔がＷ２（＞Ｗ）に変化し、操作位置Ｐの渦電流損失は、中立位置Ｎの渦電流損失よりも小さくなる。よって、第２のインダクタンスが、中立位置Ｎのインダクタンスよりも小さいので、判定回路２００のインピーダンスが小さくなり、第２の信号の最大電圧Ｖ１４は、中立位置Ｎの最大電圧Ｖ１０よりも大きくなる。
【００５９】
つまり、第２のコイルパターン２６２から出力される第２の信号は、図７（ｄ）に示すように、時間ｔ４を境に、電圧Ｖ１０と電圧−Ｖ１０を繰り返す信号から、電圧Ｖ１４（＞電圧Ｖ１０）と電圧−Ｖ１４を繰り返す信号へと変化する。この第２の信号を復調した復調信号は、例えば、図７（ｅ）に示すように、操作が行われる時間ｔ４までは、定電圧Ｖ１２となり、ｔ４以降は定電圧Ｖ１２よりも大きい定電圧Ｖ１５となる。判定部２０５は、この復調信号をデジタル化した信号に基づいて操作位置をＰと判定し、判定結果を判定信号として出力する。
【００６０】
なお、復調後の電圧は、操作位置が変わるごとに、およそ０．５Ｖ程度増減するようにコンビネーションスイッチ２は構成されている。
【００６１】
（実施の形態の効果）
上記に記載の実施の形態に係るコンビネーションスイッチ２によれば、組となる金属パターンとコイルパターンを２つ備えることで、組の数以上の操作位置を判定することができる。コンビネーションスイッチ２は、２組の金属パターンとコイルパターンを備えるので、複数の操作位置を検出するためのセンサを、操作位置と同じ数組み込む必要があるスイッチと比べて、構造が簡単で、さらに、小型化することが容易である。
【００６２】
なお、本発明は、上記した実施の形態に限定されず、本発明の技術思想を逸脱あるいは変更しない範囲内で種々の変形及び組み合わせが可能である。
【００６３】
例えば、上記のコンビネーションスイッチ２は、方向指示器の点灯・消去を指示するスイッチであったが、これに限定されない。また、操作位置の数は、上記に記載の数に限定されず、用途に応じて変更可能である。
【００６４】
また、例えば、第１のコイルパターン２６１及び第２のコイルパターン２６２が形成された基板２６は、操作レバー２３の第２の端部２５の上面２５０の上方に配置されたが、これに限定されず、上面２５０の裏面に第１の金属パターン２５１及び第２の金属パターン２５２を形成し、基板２６の主面２６０が第２の端部２５の裏面と対向するように基板２６を配置しても良い。
【００６５】
また、コンビネーションスイッチ２は、例えば、第２の端部２５に第１のコイルパターン２６１及び第２のコイルパターン２６２が形成され、基板２６に第１の金属パターン２５１及び第２の金属パターン２５２が形成されても良い。
【００６６】
さらに、コンビネーションスイッチ２は、例えば、第１の端部２４に近い方に第２の金属パターン２５２を形成しても良い。
【符号の説明】
【００６７】
１…車両、２…コンビネーションスイッチ、１０…ステアリング、１１…インスツルメントパネル、１２…操作レバー、２０…本体、２１…下側本体、２２…上側本体、２３…操作レバー、２４…第１の端部、２５…第２の端部、２６…基板、２００…判定回路、２０１…発振部、２０２…切替部、２０３…増幅部、２０４…復調部、２０５…判定部、２０６…切替制御部、２０７…変換部、２２０…上面、２４０…凸部、２４１…凸部、２５０…上面、２５１…第１の金属パターン、２５２…第２の金属パターン、２５３…重複領域、２５４…重複領域、２６１…第１のコイルパターン、２６２…第２のコイルパターン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の操作方向、及び前記第１の操作方向に略直交する第２の操作方向に操作可能な操作部と、
前記操作部の端部に形成された第１の金属パターン、及び前記第１の金属パターンとは異なる形状を有する第２の金属パターンと、
前記第１の金属パターンと対向する第１のコイルパターンと、
前記第２の金属パターンと対向する第２のコイルパターンと、
前記第１の金属パターンと前記第１のコイルパターンとの重複する重複領域の面積の変化に応じた前記第１のコイルパターンの第１のインダクタンスに基づいて前記第１のコイルパターンから出力される第１の信号を用いて前記第１の操作方向の操作位置を判定し、前記第２の金属パターンと前記第２のコイルパターンとの間隔の変化に応じた前記第２のコイルパターンの第２のインダクタンスに基づいて前記第２のコイルパターンから出力される第２の信号を用いて前記第２の操作方向の操作位置を判定する判定部と、
を備えたコンビネーションスイッチ。
【請求項２】
前記第１の金属パターンは、前記第１の操作方向のいずれか一方の方向に沿って面積が減少する形状を有する請求項１に記載のコンビネーションスイッチ。
【請求項３】
交流電圧を生成する発振部と、
前記発振部と前記第１のコイルパターン又は前記第２のコイルパターンとの接続を切り替える切替部と、を備えた請求項１又は２に記載のコンビネーションスイッチ。
【請求項１】
第１の操作方向、及び前記第１の操作方向に略直交する第２の操作方向に操作可能な操作部と、
前記操作部の端部に形成された第１の金属パターン、及び前記第１の金属パターンとは異なる形状を有する第２の金属パターンと、
前記第１の金属パターンと対向する第１のコイルパターンと、
前記第２の金属パターンと対向する第２のコイルパターンと、
前記第１の金属パターンと前記第１のコイルパターンとの重複する重複領域の面積の変化に応じた前記第１のコイルパターンの第１のインダクタンスに基づいて前記第１のコイルパターンから出力される第１の信号を用いて前記第１の操作方向の操作位置を判定し、前記第２の金属パターンと前記第２のコイルパターンとの間隔の変化に応じた前記第２のコイルパターンの第２のインダクタンスに基づいて前記第２のコイルパターンから出力される第２の信号を用いて前記第２の操作方向の操作位置を判定する判定部と、
を備えたコンビネーションスイッチ。
【請求項２】
前記第１の金属パターンは、前記第１の操作方向のいずれか一方の方向に沿って面積が減少する形状を有する請求項１に記載のコンビネーションスイッチ。
【請求項３】
交流電圧を生成する発振部と、
前記発振部と前記第１のコイルパターン又は前記第２のコイルパターンとの接続を切り替える切替部と、を備えた請求項１又は２に記載のコンビネーションスイッチ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−４９９５０（Ｐ２０１２−４９９５０Ａ）
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９１９９４（Ｐ２０１０−１９１９９４）
【出願日】平成２２年８月３０日（２０１０．８．３０）
【出願人】（０００００３５５１）株式会社東海理化電機製作所 (3,198)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月３０日（２０１０．８．３０）
【出願人】（０００００３５５１）株式会社東海理化電機製作所 (3,198)
【Ｆターム（参考）】
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