JP2008146980A - Switch device with touch detection function - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、使用者が操作ノブにタッチしたことを検出する機能を備えたタッチ検出機能付きスイッチ装置に関する。 The present invention relates to a switch device with a touch detection function having a function of detecting that a user has touched an operation knob.
例えば自動車において、ステアリングホイールに複数個のスイッチを設け、使用者がタッチした(触れた)操作ノブのスイッチが何であるかを画面に表示したり音声で知らせたりする操作ガイド機能が考えられている。このような機能を得るためには、使用者がスイッチの操作ノブにタッチしたことを検出することが必要である。現在考えられているタッチ検出手段としては、例えば静電容量式のもの(一般的な例として特許文献1参照)や、ダブルアクション式のもの(一般的な例として特許文献2参照)が挙げられる。
しかしながら、静電容量式のものの場合は、人がタッチしたことを静電容量の変化で検出するものであるため、検出精度が不安定であるとともに、検出回路が複雑となる問題がある。また、ダブルアクション式のものの場合は、押込み操作が2段階となるため、押込み方向のストロークが大きくなり、操作感が悪いという問題がある。 However, in the case of the capacitance type, there is a problem that the detection accuracy is unstable and the detection circuit is complicated because it detects that a person has touched by a change in capacitance. Further, in the case of the double action type, since the pushing operation has two stages, there is a problem that the stroke in the pushing direction becomes large and the feeling of operation is poor.
本発明は上記した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、タッチ検出精度が良好で、しかも、押込み方向のストロークを特に大きくすることがなく、操作感も良好なタッチ検出機能付きスイッチ装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to provide a switch with a touch detection function that has good touch detection accuracy, does not particularly increase the stroke in the push-in direction, and has a good operation feeling. To provide an apparatus.
上記した目的を達成するために、請求項1のタッチ検出機能付きスイッチ装置は、原位置と押込み位置との間で往復移動可能に設けられた操作ノブと、この操作ノブを前記原位置へ復帰させる方向へ付勢する付勢手段と、静止部位に固定状態に設けられた固定接点、この固定接点に対し前記操作ノブの復帰方向から対向する状態で前記操作ノブと一体的に移動するように設けられた可動接点を有し、前記操作ノブの非操作状態では前記可動接点が前記固定接点に対して前記復帰方向から接触してオン状態を呈すると共に前記操作ノブを前記原位置に規制し、前記操作ノブが前記原位置から押込み方向へ変位し前記可動接点が前記固定接点から離間してオフ状態となることで前記操作ノブへのタッチ状態を検出するタッチ検出スイッチと、前記操作ノブが押込み位置まで移動されることに伴い操作される操作スイッチとを備えたことを特徴とする。
In order to achieve the above-described object, the switch device with a touch detection function according to
上記した手段において、使用者が操作ノブに触れてその操作ノブが、付勢手段の付勢力に抗して押込み方向へ少し変位すると、常閉形のタッチ検出スイッチの可動接点が操作ノブとともに押込み方向へ変位して固定接点から離間し、タッチ検出スイッチがオフ状態に切り替わることにより、使用者が操作ノブにタッチしたと判断する。従って、操作ノブにタッチしたことをタッチ検出スイッチにより機械的に検出することができるから、タッチしたことを静電容量の変化で検出するものに比べて、タッチ検出精度が安定しているとともに、検出回路も簡単にできる。 In the above means, when the user touches the operation knob and the operation knob is slightly displaced in the pushing direction against the urging force of the urging means, the movable contact of the normally closed touch detection switch is pushed together with the operation knob. Is moved away from the fixed contact, and the touch detection switch is switched to the OFF state, so that it is determined that the user has touched the operation knob. Therefore, since it is possible to mechanically detect that the operation knob has been touched by the touch detection switch, the touch detection accuracy is stable compared to the case where the touch is detected by a change in capacitance, The detection circuit can also be simplified.
そして、操作ノブが押込み位置まで移動されることで操作スイッチが操作される構成であり、押込み操作としては1段のみの操作であるから、ダブルアクション式のものとは違い、押込み方向のストロークを特に大きくする必要がなく、操作感も良好にできる。 The operation switch is operated by moving the operation knob to the push-in position. Since the push-in operation is a one-step operation, the stroke in the push-in direction is different from the double action type. There is no need to increase the size and the feeling of operation can be improved.
(第1の実施形態)
以下、本発明の第1の実施形態について図1および図2を参照して説明する。本発明のタッチ検出機能付きスイッチ装置は、例えば車両のステアリングハンドルに設けられるものである。まず、非操作状態の図1において、スイッチボディ1の上部に、スイッチカバー2が設けられている。スイッチボディ1の上部には、開口部3が形成されている。スイッチカバー2には、その開口部3の上方に位置させて、開口部3よりも小さくて上下が開口した貫通孔4aを有する筒部4が形成されているとともに、その筒部4の周りに凹部5が形成されている。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. The switch device with a touch detection function of the present invention is provided, for example, on a steering wheel of a vehicle. First, in FIG. 1 in a non-operation state, a
スイッチボディ1の内部には、開口部3より下方に位置させてプリント配線基板からなる配線基板6が配設されている。この配線基板6は、ビス7によりスイッチボディ1にほぼ水平状態となるようにして固定状態に取り付けられている。配線基板6には、ビス7の近傍に位置させて貫通孔8が形成されている。スイッチボディ1の底部には、底板9が固定状態に取り付けられている。
Inside the
操作ノブ10は、上部の透光性を有する操作部11と、中間部の中間部材12と、下部の底板13とを組み付けて構成されている。このうち操作部11は、上面がスイッチカバー2よりも上方へ突出していて、下面に突設された連結部11aが貫通孔4aに上方から移動可能に挿入されている。中間部材12は、上部の径小部12aと、下部の径大部12bとを有した段付き形状をなしていて、このうちの径小部12aが、操作部11における連結部11a内に挿入されて当該連結部11aに連結固定されている。下部の径大部12bの外形は貫通孔4aよりも大きく形成されていて、その一部が、上記配線基板6の貫通孔8に上下方向に移動可能に挿入されている。底板13は、径大部12bの下面に、これの開口部を閉鎖するようにして固着されている。
The
操作ノブ10の底板13とスイッチボディ1の底板9との間には、付勢手段を構成する圧縮コイルばね14が配設されている。この圧縮コイルばね14は、操作ノブ10を原位置へ復帰させる方向である図1の上方(矢印A1方向)へ付勢している。操作ノブ10は、図1に示す原位置と図2に示す押込み位置との間で往復移動可能に設けられている。
操作ノブ10における底板13の上面にはコンタクトホルダ15が固定されていて、このコンタクトホルダ15の上面に可動接点16が固着されている。配線基板6の下面には、可動接点16の上方に位置させて一対の固定接点17が設けられている。
Between the
A
ここで、配線基板6は、本発明の静止部位を構成していて、固定接点17は、静止部位である配線基板6に設けられている。また、可動接点16は、固定接点17に対し操作ノブ10の復帰方向である下方(矢印A1方向)から対向する状態で操作ノブ10と一体的に移動するように設けられている。この固定接点17と可動接点16とにより、タッチ検出スイッチ18を構成している。このタッチ検出スイッチ18は、図1の非操作状態においては、可動接点16が一対の固定接点17に接触してオン状態を呈すると共に、操作ノブ10を原位置に規制している。
Here, the
配線基板6の上面の所定部位には、一対の固定接点20が設けられているとともに、この固定接点20を上方から覆うようにゴム製のドーム部21が設けられていて、このドーム部21の内面に可動接点22が設けられている。ドーム部21の下部のスカート部21aは、弾性による復帰手段を構成していて、可動接点22を固定接点20から離間する方向に付勢している。この場合、ドーム部21と、スカート部21aと、固定接点20と、可動接点22とにより、操作スイッチ23を構成している。
A pair of
中間部材12の径大部12bの内面において、ドーム部21の上方に対応する部分には、押圧部24が設けられている。配線基板6の上面において、操作部11の下方に位置させて発光素子25が設けられている。この発光素子25は、夜間照明用のもので、図示しないライトスイッチがオン操作されることに基づき点灯される。配線基板6には、図示はしないが、例えばマイクロコンピュータからなる制御装置が設けられている。この制御装置は、タッチ検出スイッチ18、操作スイッチ23、ライトスイッチなどからの信号が入力されることに基づき、発光素子25や図示しない負荷を駆動する機能を有している。
On the inner surface of the
次に上記構成の作用を説明する。
図1の非操作状態では、圧縮コイルばね14の付勢力により操作ノブ10は上方(矢印A1方向)に付勢されている。このとき、タッチ検出スイッチ18における可動接点16が一対の固定接点17に下方から接触していて、タッチ検出スイッチ18はオン状態を呈しているとともに、操作ノブ10が原位置に規制されている。従って、タッチ検出スイッチ18は常閉形となっている。また、押圧部24はドーム部21の上面から上方へ離間しているとともに、操作スイッチ23における可動接点22は固定接点20から離間していて、操作スイッチ23はオフ状態を呈している。車両のライトスイッチがオン操作されると、発光素子25が点灯し、操作ノブ10の操作部11が裏側から照明される。
Next, the operation of the above configuration will be described.
In the non-operation state of FIG. 1, the
図1の状態において、操作ノブ10における操作部11に使用者の手指が触れて操作ノブ10が、圧縮コイルばね14の付勢力に抗して矢印A1とは反対の矢印A2方向へ少し変位すると、タッチ検出スイッチ18における可動接点16が固定接点17から離間し、タッチ検出スイッチ18はオフ状態となる。制御装置は、タッチ検出スイッチ18がオン状態からオフ状態に切り替わった信号を受けると、使用者が操作ノブ10にタッチしたと判断し、これを図示しない表示器に表示する。なお、振動などによりタッチ検出スイッチ18の接点開閉が起こり得るが、制御装置は、振動時とタッチ時の電圧電流変動と区別することにより誤検出を防止する。具体的には、一例としてタッチ検出スイッチ18が例えば50ms以上オフした場合を、タッチしたと判断する。
In the state of FIG. 1, when the user's finger touches the
操作ノブ10が押込み操作されて矢印A2方向へ移動すると、押圧部24により操作スイッチ23のドーム部21が押圧されるようになり、そして、操作ノブ10が図2の押込み位置まで移動すると、ドーム部21のスカート部21aを撓ませながら可動接点22が一対の固定接点20に接触し、操作スイッチ23がオン状態となる。すると、制御装置は、操作スイッチ23に対応する負荷を駆動する。
When the
そして、図2の状態において、使用者が操作ノブ10に対する押圧操作を解除すると、操作ノブ10は圧縮コイルばね14の付勢力により原位置方向(矢印A1方向)へ戻される。すると、まず操作スイッチ23のスカート部21aの復帰力により可動接点22が矢印A1方向へ移動し、固定接点20から離間して操作スイッチ23がオフ状態となり、さらに操作ノブ10が矢印A1方向へ移動すると、タッチ検出スイッチ18の可動接点16が一対の固定接点17に接触してタッチ検出スイッチ18がオン状態に切り替わるとともに、操作ノブ10が図1の原位置に規制される。
In the state of FIG. 2, when the user releases the pressing operation on the
上記した第1の実施形態によれば、次のような作用効果を得ることができる。使用者が操作ノブ10の操作部11に触れてその操作ノブ10が、圧縮コイルばね14の付勢力に抗して押込み方向に少し変位すると、常閉形のタッチ検出スイッチ18の可動接点16が操作ノブ10とともに押込み方向(矢印A2方向)へ変位して固定接点17から離間し、タッチ検出スイッチ18がオフ状態に切り替わることにより、使用者が操作ノブ10にタッチしたと判断する。従って、操作ノブ10にタッチしたことをタッチ検出スイッチ18により機械的に検出することができるから、タッチしたことを静電容量の変化で検出するものに比べて、タッチ検出精度が安定しているとともに、検出回路も簡単にできる。
According to the first embodiment described above, the following operational effects can be obtained. When the user touches the
そして、操作ノブ10が押込み位置まで移動されることで操作スイッチ23が操作される構成であり、押込み操作としては1段のみの操作であるから、ダブルアクション式のものとは違い、押込み方向のストロークを特に大きくする必要がなく、操作感も良好にできる。
Then, the
(第2の実施形態)
次に本発明の第2の実施形態について図3および図4を参照して説明する。この第2の実施形態では、第1の実施形態と同一の部分には同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分について説明する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the second embodiment, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, description thereof will be omitted, and different parts will be described.
非操作状態の図3において、スイッチボディ1の開口部30は、第1の実施形態における開口部3よりも図1において右側に大きく形成されている。スイッチボディ1の内部において、それぞれプリント配線基板からなる第1の配線基板31と第2の配線基板32が上下2段となるように配置されている。これら第1、第2の配線基板31,32は、それぞれビス33,34によりほぼ水平状態となるように固定されている。上部側の第1の配線基板31は、第2の配線基板32よりも小さく形成されていて、ビス33の近傍に位置させて貫通孔35が形成されている。
In FIG. 3 in a non-operation state, the
操作ノブ36は、上部の透光性を有する操作部11と、下部の下部材37とを組み付けて構成されている。下部材37は、上部の径小部37aと、下部の径大部37bとを有した段付き形状をなしていて、このうちの径小部37aが、操作部11における連結部11a内に挿入されて当該連結部11aに連結固定されている。径大部37bの右部に、下面が開口したコ字形の連結部38が一体に形成されていて、この連結部38の一部が、上記第1の配線基板31の貫通孔35に上方から移動可能に挿入されている。連結部38の内部には、上面が開口した連結部材39が連結部38と一体に移動するように連結固定されていて、この連結部材39の一部が、貫通孔35に下方から移動可能に挿入されている。
The
第2の配線基板32の上面において、前記連結部材39の下方に位置させてゴム製のドーム部40が設けられている。このドーム部40は、弾性を有する下部のスカート部41を介して上下方向への移動が可能である。ドーム部40の下面には可動接点42が設けられている。第2の配線基板32の上面において、可動接点42の下方に位置させて一対の固定接点43が設けられている。ここで、ドーム部40と、スカート部41と、可動接点42と、固定接点43とにより、操作スイッチ44を構成している。スカート部41は、可動接点42を固定接点43から離間する方向に付勢していて、この場合、操作スイッチ44の復帰手段と、操作ノブ36を原位置へ復帰させる方向へ付勢する付勢手段を兼ねる構成となっている。
A
ドーム部40の上面に、当該ドーム部40より細い凸部45が一体に設けられていて、この凸部45が、上記連結部材39に形成された孔46に挿入されている。これにより、凸部45の周りにおけるドーム部40の上面が、連結部材39の下面に当接している。凸部45は孔46を貫通していて、その上面に可動接点47が設けられている。第1の配線基板31の下面において、可動接点47と対応する部分には、一対の固定接点48が設けられている。
A convex portion 45 thinner than the
ここで、第1の配線基板31は、本発明の静止部位を構成していて、固定接点48は、静止部位である第1の配線基板31に設けられている。また、可動接点47は、固定接点48に対し操作ノブ36の復帰方向である下方(矢印A1方向)から対向する状態で操作ノブ36と一体的に移動するように設けられている。この固定接点48と可動接点47とにより、タッチ検出スイッチ49を構成している。このタッチ検出スイッチ49は、図1の非操作状態においては、可動接点47が一対の固定接点48に接触してオン状態を呈すると共に、操作ノブ36を原位置に規制している。
Here, the
第2の配線基板32の上面において、操作部11の下方に位置させて夜間照明用の発光素子25が設けられている。また、第2の配線基板32に、図示しない制御装置が設けられている。この制御装置は、操作スイッチ44、タッチ検出スイッチ49、ライトスイッチなどからの信号が入力されることに基づき、発光素子25や図示しない負荷を駆動する機能を有している。
On the upper surface of the
次に上記構成の作用を説明する。
図3の非操作状態では、操作スイッチ44におけるスカート部41の付勢力により操作ノブ36は上方(矢印A1方向)に付勢されている。このとき、タッチ検出スイッチ49における可動接点47が一対の固定接点48に下方から接触していて、タッチ検出スイッチ49はオン状態を呈しているとともに、操作ノブ36が原位置に規制されている。この場合も、タッチ検出スイッチ49は常閉形となっている。また、操作スイッチ44における可動接点42は固定接点43から離間していて、操作スイッチ44はオフ状態を呈している。車両のライトスイッチがオン操作されると、発光素子25が点灯し、操作ノブ36の操作部11が裏側から照明される。
Next, the operation of the above configuration will be described.
3, the
図3の状態において、操作ノブ36における操作部11に使用者の手指が触れて操作ノブ36が、スカート部41の付勢力に抗して矢印A1とは反対の矢印A2方向へ少し変位すると、連結部材39を介してドーム部40が同方向へ押圧されて変位し、タッチ検出スイッチ49における可動接点47が固定接点48から離間し、タッチ検出スイッチ49はオフ状態となる。制御装置は、タッチ検出スイッチ49がオン状態からオフ状態に切り替わった信号を受けると、使用者が操作ノブ36にタッチしたと判断し、これを図示しない表示器に表示する。なおこの場合も、振動などによりタッチ検出スイッチ49の接点開閉が起こり得るが、制御装置は、振動時とタッチ時の電圧電流変動と区別することにより誤検出を防止する。
In the state of FIG. 3, when the user's fingers touch the
操作ノブ36が押込み操作され、図4の押込み位置まで移動すると、スカート部41を撓ませながら可動接点42が一対の固定接点43に接触し、操作スイッチ44がオン状態となる。すると、制御装置は、操作スイッチ44に対応する負荷を駆動する。
When the
そして、図4の状態において、使用者が操作ノブ36に対する押圧操作を解除すると、操作ノブ36はスカート部41の付勢力によりドーム部40を介して原位置方向(矢印A1方向)へ戻される。すると、まず操作スイッチ44の可動接点42が固定接点43から離間してオフ状態となり、さらに操作ノブ36が矢印A1方向へ移動すると、タッチ検出スイッチ49の可動接点47が一対の固定接点48に接触してタッチ検出スイッチ49がオン状態に切り替わるとともに、操作ノブ36が図3の原位置に規制される。
In the state of FIG. 4, when the user releases the pressing operation on the
上記した第2の実施形態によれば、第1の実施形態と同様な作用効果が得られることに加えて、特に次のような作用効果を得ることができる。すなわち、操作スイッチ44におけるスカート部41は、操作スイッチ44の復帰手段と、操作ノブ36を原位置方向へ付勢する付勢手段とを兼ねる構成としているので、第1の実施形態における圧縮コイルばね14を不要にできる利点がある。
According to the second embodiment described above, in addition to obtaining the same operational effects as those of the first embodiment, the following operational effects can be obtained. That is, the
(その他の実施形態)
本発明のタッチ検出機能付きスイッチ装置は、車両のステアリングホイール以外の場所にも用いることができる。
操作スイッチ23,44は、ゴムの弾性を利用した対向式のスイッチに限られず、例えばタクトスイッチを用いることもできる。
(Other embodiments)
The switch device with a touch detection function of the present invention can be used in places other than the steering wheel of a vehicle.
The operation switches 23 and 44 are not limited to facing switches using the elasticity of rubber, and for example, tact switches can be used.
図面中、6は配線基板(静止部位)、10は操作ノブ、14は圧縮コイルばね(付勢手段)、16は可動接点、17は固定接点、18はタッチ検出スイッチ、20は固定接点、22は可動接点、23は操作スイッチ、31は第1の配線基板(静止部位)、32は第2の配線基板、36は操作ノブ、41はスカート部(復帰手段、付勢手段)、44は操作スイッチ、47は可動接点、48は固定接点、49はタッチ検出スイッチを示す。
In the drawing, 6 is a wiring board (stationary part), 10 is an operation knob, 14 is a compression coil spring (biasing means), 16 is a movable contact, 17 is a fixed contact, 18 is a touch detection switch, 20 is a fixed contact, 22 Is a movable contact, 23 is an operation switch, 31 is a first wiring board (stationary part), 32 is a second wiring board, 36 is an operation knob, 41 is a skirt (returning means, biasing means), 44 is an
Claims (2)
この操作ノブを前記原位置へ復帰させる方向へ付勢する付勢手段と、
静止部位に固定状態に設けられた固定接点、この固定接点に対し前記操作ノブの復帰方向から対向する状態で前記操作ノブと一体的に移動するように設けられた可動接点を有し、前記操作ノブの非操作状態では前記可動接点が前記固定接点に対して前記復帰方向から接触してオン状態を呈すると共に前記操作ノブを前記原位置に規制し、前記操作ノブが前記原位置から押込み方向へ変位し前記可動接点が前記固定接点から離間してオフ状態となることで前記操作ノブへのタッチ状態を検出するタッチ検出スイッチと、
前記操作ノブが前記押込み位置まで移動されることに伴い操作される操作スイッチとを備えたことを特徴とするタッチ検出機能付きスイッチ装置。 An operation knob provided to be able to reciprocate between the original position and the pushing position;
Biasing means for biasing the operation knob in a direction to return to the original position;
A fixed contact provided in a stationary state at a stationary part, and a movable contact provided so as to move integrally with the operation knob in a state of facing the fixed contact from the return direction of the operation knob. When the knob is not operated, the movable contact comes into contact with the fixed contact from the return direction and is turned on, the operation knob is restricted to the original position, and the operation knob is moved from the original position to the pushing direction. A touch detection switch that detects a touch state on the operation knob by displacing and moving the movable contact away from the fixed contact;
A switch device with a touch detection function, comprising: an operation switch that is operated when the operation knob is moved to the pushing position.
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