JPH026175B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、車両用のスイツチ装置に関し、さら
に詳しくは、車両のステアリングホイールに操作
スイツチ手段を設けたスイツチ装置に関する。

「発明の課題」 近年、自動車のエレクトロニクス化が進んでお
り、各種エレクトロニクス装置を操作するための
各種操作キーをステアリングホイールに設けた自
動車が提案されている。ステアリングホイールは
回転するので、そこに設けた操作キーも回転す
る。しかるに、その操作キーで作動を指示される
各種エレクトロニクス装置は車体側にあつて回転
しない。そこで両者をどう接続するかが問題とな
る。

特開昭58−101851号公報に記載された車両用信
号伝搬装置は、このような問題点に対する解決策
を与える。

即ち、この公知の信号伝搬装置は、ステアリン
グホイールに、複数のスイツチと、それらスイツ
チからの電気信号を受けて、それに対応する電気
信号を出力するエンコーダと、該エンコーダから
の電気信号を受けて光信号を出力する発光素子と
を設け、ステアリングコラムに複数の光フアイバ
よりなる光伝搬筒を、それの入射側環状端面を前
記発光素子の回転軌跡に対向させて設け、前記光
伝搬筒の出射側に前記光信号を電気信号に変換す
る光電変換素子を配設してなる、車両用信号伝搬
装置である。

従つて、この従来技術は回転するステアリング
ホイールに設けたスイツチからの信号、固定側の
光電変換素子に連続的に伝えうる点において前記
問題点に応えうるものである。

しかしながら、上記従来の車両用信号伝搬装置
では、発光素子が１個であるために、スイツチか
らの電気信号を各スイツチを表示する特定の電気
信号に変換するといつた複雑な信号処理が必要で
あり、そのために高価なエンコーダを使用せざる
を得ない。

またこのような複雑な装置をステアリングホイ
ール側に設けることは、回転するステアリングホ
イールを大型化し、設計を困難にする。

更に、上述のように発光素子が１個であるため
に複数回転するステアリングホイールの回転位置
（回転角）を検出するといつた高度の機能を達成
することはできない。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもの
で、光学的手段を利用することにより、安価で且
つステアリングホイールの回転角の検出といつた
高度の機能を達成しうる車両用のスイツチ装置を
提供することを目的とするものである。

「発明の構成」 本発明の車両用のスイツチ装置は、ステアリン
グホイールの中央部に取り付けられる操作キー、
ステアリングホイールの回転と共に移動するよう
にステアリングシヤフトの外周面に回転方向に一
例に並べて設けられ前記操作キーの操作に応じて
点滅するように操作キーに１対１に対応して設け
られたLED発光手段と、そのLED発光手段の移
動範囲に沿つてステアリングコラムの内周面に一
端がリング状に並べられた多数の光フアイバと、
直線状に整列された上記光フアイバの他端に対向
して設けられた一次元イメージセンサおよび上記
イメージセンサが検出した前記LED発光手段の
点滅状況から前記操作キーの操作内容を得る内容
判定手段を具備してなることを構成上の特徴とす
るものである。

「実施例」 以下、図に示す実施例に基づいて本発明を更に
詳しく説明する。ここに第１図は本発明の一実施
例の車両用のスイツチ装置の構成説明図、第２図
は第１図に示すスイツチ装置における操作内容判
定の一例の説明図、第２図は操作内容判定の他の
例を示す説明図である。尚、この実施例により本
発明が限定されるものではない。

第１図に示すように、車両用のスイツチ装置１
は、操作スイツチ手段２、発光手段３、受光手段
４および内容判定手段５を具備して基本的に構成
されている。

操作スイツチ手段２は、プツシユホンと同様の
12個の操作キーの配列等から構成されており、ス
テアリングホイール６の中央部に設けられてい
る。

発光手段３は、14個のLEDの一次元配列であ
つて、ステアリングシヤフト７の外周面に、その
シヤフト７の回転方向に沿つて取り付けられてい
る。これら14個のLEDのうち、配列の前端と後
端の２個のLEDは常に点灯される。前端と後端
のLEDを除く中間の12個のLEDは、それぞれ操
作スイツチ手段２の12個の操作キーに１対１に対
応しており、そのうちのいずれかの操作キーが押
されれば、それに対応するLEDが点灯するよう
接続されている。

受光手段４は、光フアイバー４１と一次元イメ
ージセンサ４２とから構成されている。光フアイ
バー４１の一端４１ａは、ステアリングコラム８
の内周面にリング状に並べられている。一方、他
端４２ｂは一次元イメージセンサ４２の検出ライ
ンに対向して直線状に配列されている。

ステアリングシヤフト４はステアリングコラム
８に挿通され、その状態では前記発光手段３と前
記光フアイバー４１の一端４１ａとが対向する。
そこで発光手段３のLEDが発光すると、その光
は光フアイバー４１の一端４１ａに入り、光フア
イバー内を導かれて他端４２ｂから出て、一次元
イメージセンサ４２に入る。

ステアリングホイール６を回転させれば、ステ
アリングシヤフト４の回転により発光手段３も回
転し、それにより一次元イメージセンサ４２で光
が検出される位置が検出ライン上を移動すること
になる。

尚、一次元イメージセンサ４２としては、
CCDやフオトダイオードアレイなどを用いるこ
とができる。

一次元イメージセンサ４２で得られたデータ
は、スタート信号が与えられるとクロツクパルス
に同期してシリアルに出力される。

内容判定手段５は、例えばMC6801の如きマイ
クロプロセツサを中枢とするものであつて、所定
周期例えば一秒置きに前記一次元イメージセンサ
４２にスタート信号を送り、一次元イメージセン
サ４２の出力を読み込んで、操作スイツチ手段２
の操作内容を判定し、その内容に応じて各種電装
機器９ａ，９ｂ，９ｃを制御する。

次に第２図及び第３図を参照して、内容判定手
段５の判定の処理を説明する。尚、説明を一般的
にするために、操作スイツチ手段２における操作
キーの数をＮ個とし、光フアイバー４１の数と一
次元イメージセンサ４２の検出エレメント数は同
数でＭ個であるとする。また、光フアイバー４１
の一端４１ａがステアリングコラム８の内周面に
並べられる間隔は等間隔で、その間隔に対応して
発光手段３のLEDも配設されているものとする。

まず内容判定手段５は、クロツク信号に同期し
て一次元イメージセンサ４２にスタートパルスを
与える。これにより一次元イメージセンサ４０
は、スタートパルスが与えられた時点における検
出データをシリアルに出力する。

このデータは一次元イメージセンサ４２の検出
エレメント数Ｍ個と同数のパルス列であるが、そ
のパルスの高さがその検出エレメントに入射され
る光量が増すほど高くなるようになつている。そ
こで発光手段３のLEDのうち発光しているLED
に対応する位置の検出エレメントのパルスの高さ
が他に較べて高くなる。

内容判定手段５は、パルスの高さから何番目の
検出エレメントの位置に点灯しているLEDが位
置しているかを知ることができる。例えば第２図
ａに示すように発光手段３と一次元イメージセン
サ４２が対応したとすれば、内容判定手段５は
n₁，n_i，n_h，n_lという４つの検出エレメント番号
の位置に点灯したLEDが位置していると認識す
るのである。

この第２図ａに示すような位置関係の場合に
は、検出エレメント番号n₁，n_i，n_h，n_lのうち最
も小さい番号n₁が発光手段３の前端の常時点灯し
ているLEDを示し、最も大きい番号n_lが発光手段
３のLEDのうち後端で常時点灯しているLEDを
示し、n₁とn_lの中間の番号n_i，n_hが操作キーに対
応して点灯しているLEDを表している。

第２図ａに示すような位置関係であるときに
は、最も大きい番号n_lから最も小さい番号n₁を引
いた値が操作スイツチ手段２の操作キー数Ｎより
１大きい値になる。従つて、逆に、n_l−n₁＝Ｎ＋
１が成立すれば第２図ａに示す位置関係にあると
判断できる。

このように判断したときは、内容判定手段５
は、点灯しているLEDに対応する検出エレメン
トの番号n₁，n_i，n_h，n_lのそれぞれから最も小さ
い番号n₁を引く。これにより、もとの番号n₁は０
となり、もとの番号n_iはn_i−n₁＝ｊとなり、もと
の番号n_hはn_h−n₁＝ｋとなり、もとの番号n_lはn_l
−n₁＝Ｎ＋１となる。

こうして得られた新たな番号のうち０とＮ＋１
は発光手段３のLEDのうち前端と後端の常時発
光しているLEDを表しており、それ以外の番号
ｊ，ｋは操作された操作キーのキー番号を表して
いる。

かくして内容判定手段５は、操作された操作キ
ーの番号を判定することができるのである。尚、
このときのn₁とn_lとは発光手段３の両端の位置を
表すから、これに基づいてステアリングホイール
６の回転角度を検出することができる。

さて光フアイバー４１の一端４１ａはリング状
に並べられているから、一次元イメージセンサ４
２における検出エレメントの両端はつながつてい
るのと同等であり、第２図ａの位置関係からさら
にステアリングホイール６を回転させると、第３
図ａに示す如き位置関係になる。

この第３図ａの位置関係において、内容判定手
段５が得る検出エレメント番号はn₁，n_i，n_h，n_l
である。

このときには最も小さい番号n₁と最も大きい番
号n_lとの差は第２図ａの位置関係のときと異な
り、Ｎ＋１とならない。そこで逆にn_lからn₁を引
きその結果がＮ＋１でなければ第３図ａに示す位
置関係であると判定することができる。

このように判断したときは、第３図ｂに示すよ
うに、その番号がＮ＋１より大なる場合と小なる
場合に分けて判定を行う。

まず、その番号がＮ＋１より小なる場合には、
その番号のうち最も大きい番号n₁が発光手段３に
おいてその後端で常時点灯しているLEDに相当
し、それより小さい番号n₁は操作キーに対応して
点灯しているLEDに対応する。そこでそれらの
番号n₁，n_iからn_iを引きかつ（Ｎ＋１）を加える。
この演算結果によりＮ＋１となるものは常時点灯
しているLEDを示している。またそれ以外の値
は、操作された操作キーの番号を示している。

次に、Ｎ＋１より大きい番号n_h，n_lについて
は、その最も小さい番号n_hが発光手段３において
その前端で常時点灯しているLEDを示している。
そこで各番号n_h，n_lよりn_hを引く。これにより得
られた結果が０であるものは常時点灯している
LEDを示し、それ以外の値は操作された操作キ
ーの番号を示している。

かくして内容判定手段５は、操作された操作キ
ーの番号を判定できると共に、ステアリングホイ
ール６の回転角度を検出できるのである。

上記説明から理解されるように、この車両用の
スイツチ装置１によれば、ステアリングホイール
６に設けた操作スイツチ手段２の内容を光学的に
無接触で読み取ることができるから、ワイアリン
グを行う場合のようにステアリングホイール６の
回転の妨げとなることはないし、またスリツプリ
ングを用いた場合のように接点の摩耗等の問題も
なく半永久的に使用できる。

また、ステアリングホイール６の回転角度を検
出できるから、この回転角度検出信号を利用して
後輪の操舵を行ういわゆる四輪操舵を行うことが
できる。またこのステアリングの回転角度から自
動車のコーナリングの半径を推定できるから、そ
れと共に車速を考慮することで自動車が受けるコ
ーナリング時の横方向加速度を算出でき、これを
用いて自動車のロール角制御を行うことが可能と
なる。

また他の実施例としては、上記例のように計算
上のビツトシフトを行う代わりに、実際にレジス
タやメモリー上でビツトシフトを行つて、操作さ
れた操作キーの番号を判定するものが挙げられ
る。

「発明の効果」 本発明によれば、ステアリングホイールの中央
部に取り付けられる操作キー、ステアリングホイ
ールの回転と共に移動するようにステアリングシ
ヤフトの外周面に回転方向に一例に並べて設けら
れ前記操作キーの操作に応じて点滅するように操
作キーに１対１に対応して設けられたLED発光
手段、そのLED発光手段の移動範囲に沿つてス
テアリングコラムの内周面に一端がリング状に並
べられた多数の光フアイバと、直線状に整列され
た上記光フアイバの他端に対向して設けられた一
次元イメージセンサおよび上記イメージセンサが
検出した前記LED発光手段の点滅状況から前記
操作キーの操作内容を得る内容判定手段を具備し
てなることを特徴とする車両用のスイツチ装置が
提供され、これによりステアリングホイールに取
りつけられた操作スイツチ手段の内容を無接触で
読み出すことができるようになると共に、従来の
車両用信号伝搬装置のように回転するステアリン
グホイール側に高価なエンコーダ等を必要とせ
ず、コストの低下、ステアリングホイールの小型
化を図り得るばかりか、一次元イメージセンサと
組み合わせてあるから、ステアリングホイールの
回転角を検出できるので、この回転角検出信号を
利用して後輪の操舵を行ういわゆる四輪操舵を行
うことができる。またこのステアリングの回転角
から自動車のコーナリングの半径を推定できるか
ら、それと共に車速を考慮することで自動車が受
けるコーナリング時の横方向加速度を算出でき、
これを用いて自動車のロール角制御を行うことが
可能となるといつた高度の機能を果たすことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の車両用のスイツチ
装置の構成説明図、第２図は第１図に示すスイツ
チ装置における操作内容判定の一例の説明図、第
３図は操作内容判定の他の例を示す説明図であ
る。 符号の説明、１…車両用のスイツチ装置、２…
操作スイツチ手段、３…発光手段、４…受光手
段、５…内容判定手段、６…ステアリングホイー
ル、７…ステアリングシヤフト、８…ステアリン
グコラム、４１…光フアイバー、４２…一次元イ
メージセンサ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ステアリングホイールの中央部に取り付けら
   れる操作キー、ステアリングホイールの回転と共
   に移動するようにステアリングシヤフトの外周面
   に回転方向に一例に並べて設けられ前記操作キー
   の操作に応じて点滅するように操作キーに１対１
   に対応して設けられたLED発光手段、そのLED
   発光手段の移動範囲に沿つてステアリングコラム
   の内周面に一端がリング状に並べられた多数の光
   フアイバと、直線状に整列された上記光フアイバ
   の他端に対向して設けられた一次元イメージセン
   サおよび上記イメージセンサが検出した前記
   LED発光手段の点滅状況から前記操作キーの操
   作内容を得る内容判定手段を具備してなることを
   特徴とする車両用のスイツチ装置。 ２ 内容判定手段が、ルイクロプロセツサからな
   る特許請求の範囲第１項に記載の車両用のスイツ
   チ装置。 ３ 内容判定手段が、ステアリングホイールの回
   転角の判定をも行う特許請求の範囲第１項又は第
   ２項のいずれか一つに記載の車両用のスイツチ装
   置。