JP2005174806A - 多機能スイッチ - Google Patents

Abstract

【課題】 部品点数を増加させることなく、操作機能を増やした多機能スイッチを提供する。
【解決手段】 回転操作および押下操作可能な操作部Ａを有する多機能スイッチ１において、操作部Ａと一体に設け、周方向所定間隔で列設したスリット５２を有するジョグダイアル・ベース５０と、スリット５２の回転軌跡に面し、スリット５２を検出し、所定時間内に検出されたスリット５２の数に応じて操作部Ａの回転操作量を検出するとともに、スリット５２の上下方向移動に基づいて操作部Ａの押下操作を検出するスリット検出部Ｂと、を有することとした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、多機能スイッチの技術分野に属する。

従来、各種電子機器などの操作スイッチには、多くのスイッチ機能を集中した多機能スイッチがあるが、それぞれのスイッチは単一の選択機能しか持っていないことから、多くの選択機能が必要な場合には多数のスイッチを配置しなければならず、スイッチが大型化してしまい、また多数のスイッチが平面状に並んで配置されることから、操作時にユーザーが押し間違えるおそれがあった。

よって、この問題を解決するため、従来の多機能スイッチでは、回転板の回動に伴ってスイッチの接点が回動し、基板上の固定接点に摺接することで入力切り換えを行う回転スイッチとすることで、スイッチの大型化や押し間違いによる誤動作を回避している（例えば、特許文献１参照。）。
特開平２００２−０２５３９４号公報

しかしながら、上記従来技術にあっては、各機能ごとにスイッチを設ける必要があるため、部品点数が増加してしまうという問題があった。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、部品点数を増加させることなく、操作機能を増やした多機能スイッチを提供することにある。

上述の目的を達成するため、本発明の多機能スイッチでは、回転操作および押下操作可能な操作部と、前記操作部と一体に設け、周方向所定間隔で列設した被検出パターンを有する被検出部と、前記被検出パターンの回転軌跡に面し、被検出パターンを検出する検出部と、所定時間内に検出された被検出パターン数に応じて前記操作部の回転操作量を検出するとともに、前記被検出パターンの上下方向移動に基づいて前記操作部の押下操作を検出する操作検出部と、を有することとした。

よって、本発明にあっては、部品点数を増加させることなく、操作機能を増やした多機能スイッチを提供することができる。

以下に、本発明を実施するための最良の形態を、実施例１に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。
図１は実施例１の多機能スイッチの斜視図、図２は多機能スイッチの分解斜視図、図３は、ジョグダイアル・ベース５０の詳細図である。

実施例１の多機能スイッチは、
(1) スイッチ上面に配置されたジョイパッド・ノブ２０とジョグダイアル・ノブ３０とからなる操作部Ａと、
(2) 多数のスリット５２と凹凸部５３とを設け、操作部Ａを下方から支持するジョグダイアル・ベース５０と、
(3) ジョグダイアル・ベース５０のスリット５２に光を照射し、その光を検出するスリット検出部Ｂと、
(4) ジョグダイアル・ベース５０の凹凸部５３に接するクリック感発生部Ｃと、
を主要な構成としている。

前記ジョイパッド・ノブ２０は凹面状に形成され、中心部から外周へ向かうに従って漸次せり上がり、中心から一定距離以上の外周部分には、下方へ垂れ下がる傘状部２１が形成されている。ジョイパッド・ノブ２０の中心部分には、円形孔２２が設けられており、この円形孔２２には、プッシュ・ノブ４０が嵌め込まれている。

このプッシュ・ノブ４０は、下方が開口した円筒状に形成され、底面を上方に向けた状態で円形孔２２に嵌め込まれ、円形孔２２を塞いでいる。プッシュ・ノブ４０の最頂部は、ジョイパッド・ノブ２０の最頂部よりも低い位置に設定されている。

前記ジョイパッド・ノブ２０の外周部分には、スイッチ外周を覆うカバーであるジョグダイアル・ノブ３０が設けられ、スイッチのニュートラル時において、ジョグダイアル・ノブ３０の上端円周部分は、ジョイパッド・ノブ２０の傘状部２１の下部を覆っている。

前記ジョグダイアル・ノブ３０は、半球殻の上部を水平平面で切断した形状をなし、ジョグダイアル・ノブ３０の最上部の円周内径は前記ジョイパッド・ノブ２０の外径よりも小さく形成されているため、ジョイパッド・ノブ２０がジョグダイアル・ノブ３０上部から外れることはない。

前記ジョグダイアル・ベース５０は円筒状に形成され、上部はジョグダイアル・ノブ３０と嵌合する嵌合部５１が設けられ、下部にはスリット５２が円筒全周にわたって等間隔で設けられている。嵌合部５１とスリット５２の間には、凹凸部５３が円筒内周の全周にわたって等間隔に設けられている。

前記ジョグダイアル・ベース５０の下方にはコア６０が設けられている。このコア６０は円板状に形成されており、上面に溝６１、前記スリット検出部Ｂ、およびクリック感発生部Ｃを備えている。

前記溝６１は円周形の溝であり、ジョグダイアル・ベース５０を嵌め込むことができる径幅となっている。嵌め込み時にジョグダイアル・ベース５０が回転可能となるよう、嵌め込みには余裕をもたせてある。

この溝６１には径を同じくする第１スプリング（非表示）が嵌め込まれ、ジョグダイアル・ベース５０はこの第１スプリング（非表示）とスライダ（非表示）を介して嵌合し、上下移動可能に支持される。

前記スライダ（非表示）は中空円筒状の薄板であり、第１スプリング（非表示）およびジョグダイアル・ベース５０と径を同じくする。このスライダ（非表示）とジョグダイアル・ベース５０は、互いに回転自由に嵌合する。

前記スリット検出部Ｂは発光ダイオード６２および２つの光センサ６３（図６参照）からなり、発光ダイオード６２はコア６０上面で溝６１よりも内側に設けられ、コア６０の外周方向に発光するよう設置されている。また、２つの光センサ６３はコア６０上面で溝６１よりも外側に設けられており、発光ダイオード６２の光を検出できる位置に設けられている。

また、前記ジョグダイアル・ノブ３０は、光センサ６３が外来光による影響を受けないようにするため、ジョグダイアル・ベース５０との嵌合によりジョグダイアル・ベース５０を完全に覆う。

前記クリック感発生部Ｃは支持部６４、ボール６５、第２スプリング６６からなり、支持部６４はコア６０上面の溝６１よりも内側に固定されている。
前記第２スプリング６６は横方向に伸縮可能な状態で一端を支持部６４により支持され、他端はボール６５を支持する。

前記ボール６５は球体であり、ジョグダイアル・ベース５０の凹凸部５３と常に接するよう、第２スプリング６６により付勢されている。
前記ボール６５が凹部５３ａ（図４参照）に付勢されているときは、発光ダイオード６２の光は必ずスリット５２の開口部を通過するよう設けられている。

前記コア６０の下方には基板７０（制御手段）が設けられており、コア６０は基板７０上に固定されている。この基板７０は、スリット検出部Ｂの光センサ６３が検出した受光情報を処理し、回転操作開始および終了の検出と、押下操作の検出を行うプログラムが実装されている。

図４は、ジョグダイアル・ベース５０の断面図、図５は、ジョグダイアル・ベース５０の凹凸部５３の詳細な斜視図である。
図４および図５に示すように、円筒形であるジョグダイアル・ベース５０の凹凸部５３の上部開口は、上方に進むに従って徐々に狭くなるような傾斜部分を有している。

その傾斜部分には凹凸を持つ下部スライド面５４が設けられており、下部スライド面凹部５４ａ、下部スライド面凸部５４ｂを形成している。

下部スライド面５４の上部には、下部スライド面５４よりも傾斜の大きい上部スライド面５５が設けられ、この上部スライド面５５も凹凸を持ち、上部スライド面凹部５５ａ、上部スライド面凸部５５ｂを形成している。これにより、下部スライド面５４と上部スライド面５５の境界には段部５６が形成される。

これらの凹凸部５３、下部スライド面５４、上部スライド面５５の凹凸は一定角度ごとに設けられている。
凹部５３ａの真上には下部スライド面凹部５４ａ、その真上には上部スライド面凹部５５ａとなるよう設けられている。凸部も同様に、凸部５３ｂの真上に下部スライド面凸部５４ｂ、その真上に上部スライド面５５ｂが設けられている。

よって、これらの凹凸は、ジョグダイアル・ベース５０の中心から見て、各凹部、各凸部はそれぞれ同一直線上にある。
また、上部スライド面５５の上部には、ボール６５の上方移動を規制し、上部スライド面５５からの脱落を防止する止め部５７が設けられている。

次に、作用を説明する。
[回転操作時]
図６は、多機能スイッチ１を回転操作したときのジョグダイアル・ベース５０とスリット検出部Ｂの詳細図である。

図６に示すように、スリット検出部Ｂの発光ダイオード６２は、ジョグダイアル・ベース５０のスリット５２に向けて発光している。

このとき、ジョグダイアル・ノブ３０が回転操作を受けると、ジョグダイアル・ノブ３０と嵌合しているジョグダイアル・ベース５０も回転し、スリット５２は、発光ダイオード６２が発する光を次々と横切る。その際、スリット５２の回転移動に伴い、２つの光センサ６３のいずれか、あるいは両方が受光し、受光・遮光を連続して検出する。

光センサ６３は、検出した光の情報を基板７０に伝達し、この基板７０が回転操作を認識し、操作通りの表示および動作の指令を他の車載機器に伝達する。

[押下操作時]
図７は、多機能スイッチ１を押下操作したときのジョグダイアル・ベース５０とスリット検出部の詳細図である。
ジョグダイアル・ノブ３０が押下操作されると、ジョグダイアル・ノブ３０と嵌合しているジョグダイアル・ベース５０も押圧される。

上述のように、ジョグダイアル・ベース５０は第１スプリングによって支持されているため、操作者による押下操作に伴って第１スプリングが弾性変形し、ジョグダイアル・ベース５０は溝６１に沈み込む。

その際、ジョグダイアル・ベース５０の沈み込みに伴ってスリット５２も下方に移動し、発光ダイオード６２が発する光はスリット５２から外れてジョグダイアル・ベース５０の円筒部分に遮られ、光センサ６３は発光ダイオード６２からの光を検出できなくなる。

光センサ６３は光を検出しない情報を基板７０に伝達し、これにより基板７０は押下操作であることを認識する。

図８は、回転操作時におけるジョグダイアル・ベース５０の凹凸部５３とクリック感発生部Ｂの詳細図である。
回転操作がなされる前には、クリック感発生部Ｂのボール６５は、第２スプリング６６によってジョグダイアル・ベース５０の凹凸部５３側に付勢され、凹部５３ａに嵌り込んでいる。

回転操作によるジョグダイアル・ベース５０の回転に伴って、凹凸部５３はクリック感発生部Ｂのボール６５に付勢されたまま回転する。

その際、凹凸部５３とボール６５は接したままであるので、ジョグダイアル・ベース５０の回転に伴ってボール６５は、嵌り込んでいた凹部５３ａを脱し、凸部５３ｂを乗り越えて次の凹部５３ａに嵌り込む。回転が続けばこれを繰り返す。

ボール６５は第２スプリング６６によって付勢されているので、ボール６５が凸部５３ｂを乗り越え、次の凹部５３ａに嵌り込むときに振動が発生し、この振動がジョグダイアル・ノブ３０に伝達し、クリック感となって操作者に伝わる。

図９は、押下操作時におけるジョグダイアル・ベース５０の凹凸部５３とクリック感発生部Ｂの詳細図である。
ジョグダイアル・ノブ３０が押下操作されると、ジョグダイアル・ノブ３０と嵌合しているジョグダイアル・ベース５０も押圧される。

図７における場合と同様に、操作者による押下操作に伴って第１スプリングが弾性変形し、ジョグダイアル・ベース５０は溝６１に沈み込む。

その際、ジョグダイアル・ベース５０の沈み込みに伴って凹凸部５３も下方に移動し、第２スプリング６６によって凹部５３ａに付勢されていたボール６５は、凹凸部５３の下方移動に伴って、付勢されながら凹部５３ａから下部スライド面凹部５４ａを通って上部スライド面凹部５５ａへスライドし、止め部５７に当
接して停止する。

ボール６５は、下部スライド面凹部５４ａから上部スライド面凹部５５ａに至る際に段部５６を通過する。ボール６５は第２スプリング６６により付勢されているため、この段部５６を通過するときに振動が発生し、この振動がジョグダイアル・ノブ３０に伝達して、押下操作時におけるクリック感となって操作者に伝わる。

図１０（ａ）は操作部Ａに入力される回転力と操作部Ａの回転角の関係を示しており、図１０（ｂ）は光センサ６３（ａ）、６３（ｂ）のON、OFF状態と操作部Ａの回転角の関係を示している。

図１０（ａ）において、グラフが凸の部分は、凹凸部５３に付勢されたボール６５が凹凸部５３の凸部５３ｂを乗り越えるときに回転操作力が最大となることを示しており、グラフが凹の部分は、回転操作力が小さいときはボール６５が凹部５３ａに嵌り込むことを示している。

上述のように、ボール６５が凹部５３ａに付勢されているときは、発光ダイオード６２の光は必ずスリット５２の開口部を通過するよう設けられている。そのため、図１０（ｂ）に示す領域Ｄのように、ボール６５が凹部５３ａに完全に嵌り込んでいる、もしくはほぼ嵌り込んでいるときは、２つの光センサ６３ａ、６３ｂはともにONとなる。

この領域Ｄにおいて２つの光センサ６３ａ、６３ｂが同時にOFFとなったとき、基板７０上のソフトウェアは、押下操作が行われたと認識する。

［押下操作認識制御］
図１１は、操作部Ａの押下操作を認識するフローチャートである。

操作者が操作部Ａの回転操作を行ったとき、スリット５２の回転移動に伴い、２つの光センサ６３は受光・遮光を連続して検出し、基板７０に伝達する。これにより、基板７０にインストールされたソフトウェアが回転操作を検出する。

回転操作を行った後、操作者がクリック感を得て回転操作を終了し、または初期状態で操作を終了した場合、ボール６５は凹部５３ａにあることから、発光ダイオード６２の光はスリット５２の開口部を通過し、光センサ６３のいずれかが受光し、基板７０に伝達する。これにより、ソフトウェアは回転操作終了を検出する。

操作者が操作部Ａを押下操作した場合、上述のように、光はジョグダイアル・ベース５０に遮られ、光センサ６３は光を検出せず、この情報を基板７０に伝達する。これにより、ソフトウェアが押下操作を検出する。

［押下操作非認識制御］
図１２は、操作終了時に光センサ６３が受光した場合における操作部Ａの押下操作を非検出とするフローチャートである。

操作者が操作部Ａの回転操作を行ったとき、スリット５２の回転移動に伴い、２つの光センサ６３は受光・遮光を連続して検出し、基板７０に伝達する。これにより、基板７０にインストールされたソフトウェアが回転操作を検出する。

回転操作を行った後、操作者がクリック感を得ずに回転操作を終了し、または初期状態で操作を終了した場合、光センサ６３のいずれかが受光し、基板７０に伝達する。これにより、ソフトウェアは回転操作終了を非検出とする。

その後、操作者が操作部Ａを押下操作した場合、上述のように、光はジョグダイアル・ベース５０に遮られ、光センサ６３は光を検出せず、この情報を基板７０に伝達する。これにより、ソフトウェアが押下操作を非検出とする。
図１３は、操作終了時に光センサ６３が受光しない場合における操作部Ａの押下操作を認識しないフローチャートである。

操作者が操作部Ａの回転操作を行ったとき、スリット５２の回転移動に伴い、２つの光センサ６３は受光・遮光を連続して検出し、基板７０に伝達する。これにより、基板７０にインストールされたソフトウェアが回転操作を検出する。

回転操作を行った後、操作者がクリック感を得ずに回転操作を終了し、または初期状態で操作を終了した場合、光センサ６３はいずれも受光せず、基板７０に伝達する。これにより、ソフトウェアは回転操作終了を非検出とする。

その後、操作者が操作部Ａを押下操作した場合、上述のように、光はジョグダイアル・ベース５０に遮られ、光センサ６３は光を検出せず、この情報を基板７０に伝達する。これにより、ソフトウェアが押下操作を非検出とする。

次に効果を説明する。
実施例１の多機能スイッチ１にあっては、次に列挙する効果を得ることができる。

(1) 操作部Ａと一体に設け、周方向所定間隔で列設したスリット５２を有するジョグダイアル・ベース５０と、スリット５２の回転軌跡に面し、スリット５２を検出し、所定時間内に検出されたスリット５２の数に応じて操作部Ａの回転操作量を検出するとともに、スリット５２の上下方向移動に基づいて操作部Ａの押下操作を検出するスリット検出部Ｂと、を設けたことで、スリット検出部Ｂにおける発光ダイオード６２と光センサ６３によって操作部Ａの回転操作と押下操作の双方を検出することができ、部品点数を増加させることなく、操作機能を増やした多機能スイッチを提供することが可能となる。

(2) 円筒形状のジョグダイアル・ベース５０の側面に被検出パターンたるスリットを等間隔で設け、スリット検出部Ｂを、スリット５２を挟んで円筒の内外に対向する発光ダイオード６２と２つの光センサ６３ａ、６３ｂとし、２つの光センサ６３ａ、６３ｂを９０度の位相ずれを設けて配置したことで、操作部Ａの回転方向を特定することができ、回転方向に拘束されずに操作可能な多方向スイッチとすることが可能となる。また、操作部Ａの回転中に片方の光センサ６３が受光できない領域にあっても、他方の光センサ６３が受光できるため、操作部Ａの回転を確実に検出することができる。

(3) スリット５２を操作部Ａの回転操作時においては前記光センサ６３から検出可能に設けられ、操作部Ａの押下操作時においては、ジョグダイアル・ベース５０が溝６１に沈み込むことで光センサ６３からは検出不可能とすることで、発光ダイオード６２と光センサ６３によって操作部Ａの押下操作を確実に認識でき、他に専用の検出装置を用いる必要がないため、スイッチの簡略化が可能となる。

(4) 基板７０にインストールされたソフトウェアにより光センサ６３ａ、６３ｂのいずれかが光を検出している場合は回転操作であると認識し、２つともに光を検出しない場合は押下操作であると認識することで、回転操作と押下操作を明確に区別して検出することができ、スイッチ操作の確実性を確保できる。

(5) 操作部Ａの押下操作による位置変化に応じた操作反力を出力し、操作部を入力方向と反対方向へ付勢する第１スプリングを設けたことで、安価なコイルスプリングを用いて良好な操作反力を得ることができる。

(6) ボール６５を常に凹凸部５３に付勢する第２スプリング６６を設けたことで、回転操作と押下操作に伴うクリック感を得ることができるため、良好な操作感を持つスイッチを提供することが可能となる。

（他の実施例）
以上、本発明を実施するための最良の形態を、実施例１に基づいて説明してきたが、本発明の具体的な構成は実施例１に限定されるものではない。

多機能スイッチの斜視図である。 多機能スイッチの分解斜視図である。 ジョグダイアル・ベースの詳細な斜視図である。 ジョグダイアル・ベースの断面図である。 ジョグダイアル・ベース凹凸部の詳細な斜視図である。 ２つの光センサが受ける光の位相差を示す図である。 多機能スイッチを回転操作したときのジョグダイアル・ベースとスリット検出部の詳細図である。 多機能スイッチを押下操作したときのジョグダイアル・ベースとスリット検出部の詳細図である。 回転操作時におけるジョグダイアル・ベースの凹凸部とクリック感発生部の詳細図である。 押下操作時におけるジョグダイアル・ベースの凹凸部とクリック感発生部の詳細図である。 操作部の押下操作を認識するフローチャートである。 操作部の押下操作を認識しないフローチャートである。 操作部の押下操作を認識しないフローチャートである。

符号の説明

１ 多機能スイッチ
Ａ 操作部
Ｂ スリット検出部
Ｃ クリック感発生部
２０ ジョイパッド・ノブ
２１ 傘状部
２２ 円形孔
３０ ジョグダイアル・ノブ
４０ プッシュ・ノブ
５０ ジョグダイアル・ベース
５１ 嵌合部
５２ スリット
５３ 凹凸部
５３ａ 凹部
５３ｂ 凸部
５４ 下部スライド面
５４ａ 下部スライド面凹部
５４ｂ 下部スライド面凸部
５５ 上部スライド面
５５ａ 上部スライド面凹部
５５ｂ 上部スライド面凸部
５６ 段部
５７ 止め部
６０ コア
６１ 溝
６２ 発光ダイオード
６３ 光センサ
６３ａ 第１光センサ
６３ｂ 第２光センサ
６４ 支持部
６５ ボール
６６ 第２スプリング
７０ 基板

Claims (5)

1. 回転操作および押下操作可能な操作部を有する多機能スイッチにおいて、
   前記操作部と一体に設け、周方向所定間隔で列設した被検出パターンを有する被検出部と、
   前記被検出パターンの回転軌跡に面し、被検出パターンを検出する検出部と、
   所定時間内に検出された被検出パターン数に応じて前記操作部の回転操作量を検出するとともに、前記被検出パターンの上下方向移動に基づいて前記操作部の押下操作を検出する操作検出部と、
   を有することを特徴とする多機能スイッチ。
2. 請求項１に記載の多機能スイッチにおいて、
   前記被検出部は、円筒の側面に被検出パターンたるスリットを等間隔で設けた形状であり、
   前記検出部は、前記スリットを挟んで円筒の内外に対向する光源と２つの光センサからなり、
   その２つの光センサは９０度位相ずれして配置してあること特徴とする多機能スイッチ。
3. 請求項１または請求項２に記載の多機能スイッチにおいて、
   前記被検出部は、前記操作部の回転操作時においては前記光センサから検出可能に設けられ、
   前記操作部の押下操作時においては、前記光センサからは検出不可能となることを特徴とする多機能スイッチ。
4. 請求項１に記載の多機能スイッチにおいて、
   前記制御手段は、２つの光センサのいずれかが光を検出している場合は回転操作であると認識し、２つともに光を検出しない場合は押下操作であると認識することを特徴とする多機能スイッチ。
5. 請求項１に記載の多機能スイッチにおいて、
   前記操作部の押下操作による位置変化に応じた操作反力を出力する反力発生手段を設け、
   前記反力発生手段を、操作部を入力方向と反対方向へ付勢するコイルスプリングとしたことを特徴とする多機能スイッチ。

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