JP2008282724A - Switch device - Google Patents

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JP2008282724A
JP2008282724A JP2007126833A JP2007126833A JP2008282724A JP 2008282724 A JP2008282724 A JP 2008282724A JP 2007126833 A JP2007126833 A JP 2007126833A JP 2007126833 A JP2007126833 A JP 2007126833A JP 2008282724 A JP2008282724 A JP 2008282724A
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JP2007126833A
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Japanese (ja)
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Fumikazu Komeno
史一 米野
Masahiko Miyata
雅彦 宮田
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Tokai Rika Co Ltd
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Tokai Rika Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a switch device which has a good operation feeling at the time of push operation and is easily improved in that operation. <P>SOLUTION: The switch device is provided with a touch switch portion 200A which has a knob 21 on the total surface of which a metal film 22 forming an electrostatic capacity coupling based on touch operation is formed, and displaces in pushing direction by the push operation, a push switch portion 201A which is push operated through the touch switch portion 200A accompanying the pushing operation of the knob 21, an insulator 23 which is provided at the lower face side of the knob 21 through the metal film 22, an electrode 24b which is opposed to the metal film 22 at the lower face side of the knob 21 and has a conductive pattern 24a formed to make electrostatic capacity coupling with the metal film 22, and an FPC on which the conductive pattern 24a is installed. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、スイッチ装置に関し、特にスイッチ操作部材へのタッチ操作状態及びプッシュ操作状態を検出するための機能を備えたスイッチ装置に関する。   The present invention relates to a switch device, and more particularly to a switch device having a function for detecting a touch operation state and a push operation state on a switch operation member.

従来のスイッチ装置として、例えば、操作者によってスイッチ操作部材を操作したときに第1操作状態と第2操作状態を検出するものがある(特許文献1)。   As a conventional switch device, for example, there is a device that detects a first operation state and a second operation state when a switch operation member is operated by an operator (Patent Document 1).

このスイッチ装置は、操作キーを有するキーパッドと、スイッチ用電極及び接点電極を有するドーム型スイッチと、変位電極及び容量素子用電極を有する容量素子と、容量素子及びドーム型スイッチを搭載するフレキシブルプリント基板とを備えている。   The switch device includes a keypad having an operation key, a dome-type switch having a switch electrode and a contact electrode, a capacitor element having a displacement electrode and a capacitor element electrode, and a flexible print mounting the capacitor element and the dome-type switch. And a substrate.

キーパッドは、操作キーのプッシュ操作によって弾性変形し、ドーム型スイッチを下方にプッシュする。ドーム型スイッチは、操作キーのプッシュ操作力をキーパッドから受けてスイッチ用電極が下方に変位し、接点電極にタッチする。これにより、操作キーの第1操作状態が第1の処理回路によって検出される。容量素子は、キーパッドに作用した操作キーのプッシュ操作力をドーム型スイッチから受けて変位電極が変位し、容量素子用電極に接近する。これにより、変位電極と容量素子用電極との間に形成されるコンデンサの静電容量が変化し、操作キーの第2操作状態が第2の処理回路によって検出される。フレキシブルプリント基板は、折り返して配置され、スペーサを介して対向する固定部と折り返し部を有している。固定部の折り返し部側には容量素子の容量素子用電極が搭載されている。折り返し部の固定部側には容量素子の変位電極が、またそのキーパッド側にはドーム型スイッチがそれぞれ搭載されている。   The keypad is elastically deformed by pushing the operation key, and pushes the dome-shaped switch downward. The dome type switch receives the push operation force of the operation key from the keypad, and the switch electrode is displaced downward to touch the contact electrode. Thus, the first operation state of the operation key is detected by the first processing circuit. The capacitive element receives the push operation force of the operation key applied to the keypad from the dome-shaped switch, and the displacement electrode is displaced, and approaches the capacitive element electrode. As a result, the capacitance of the capacitor formed between the displacement electrode and the capacitor element electrode changes, and the second operation state of the operation key is detected by the second processing circuit. The flexible printed circuit board is folded and arranged, and has a fixed portion and a folded portion that face each other with a spacer interposed therebetween. A capacitor element electrode of a capacitor element is mounted on the folded portion side of the fixed portion. A displacement electrode of the capacitive element is mounted on the fixed portion side of the folded portion, and a dome type switch is mounted on the keypad side.

以上の構成において、操作キーがプッシュ操作されると、キーパッドが弾性変形して撓み、ドーム型スイッチを下方にプッシュする。このため、ドーム型スイッチのスイッチ用電極が下方に変位して接点電極にタッチし、操作キーの第1操作状態が検出される。この後、引き続いて操作キーがプッシュ操作されると、操作キーの第1操作状態を保持しつつ、フレキシブルプリント基板が弾性変形して撓み、容量素子を下方にプッシュする。このため、容量素子の変位電極が下方に変位して容量素子用電極に接近し、操作キーの第2操作状態が検出される。
特開2004−45243号公報
In the above configuration, when the operation key is pushed, the keypad is elastically deformed and bent to push the dome-shaped switch downward. Therefore, the switch electrode of the dome-type switch is displaced downward to touch the contact electrode, and the first operation state of the operation key is detected. Thereafter, when the operation key is pushed, the flexible printed circuit board is elastically deformed and bent while holding the first operation state of the operation key, and pushes the capacitive element downward. For this reason, the displacement electrode of the capacitive element is displaced downward and approaches the capacitive element electrode, and the second operation state of the operation key is detected.
JP 2004-45243 A

しかし特許文献1のスイッチ装置によると、プッシュ操作するとき、フレキシブルプリント基板が弾性変形させなければならないため、操作感が良くなく、また、操作感を改善することも困難であった。   However, according to the switch device of Patent Document 1, since the flexible printed circuit board must be elastically deformed when a push operation is performed, the operational feeling is not good and it is difficult to improve the operational feeling.

従って、本発明の目的は、プッシュ操作時の操作感が良く、また、その改善を容易に行えるスイッチ装置を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a switch device that has a good operational feeling during a push operation and that can be easily improved.

本発明は、上記目的を達成するために、タッチ操作に基づく第1の静電容量結合を形成する第1の電極が全表面に形成されたノブを有し、プッシュ操作によってプッシュ方向に変位する第1のスイッチ部と、前記ノブのプッシュ操作に伴って前記第1のスイッチ部を介してプッシュ操作される第2のスイッチ部と、前記ノブの下面側に前記第1の電極を介して設けられた絶縁部材と、前記ノブの下面側の前記第1の電極と対向し、前記第1の電極と第2の静電容量結合する第2の電極と、前記第2の静電容量結合を介して前記第2の電極と電気的に接続する配線部が設けられた基板とを備えたことを特徴とするスイッチ装置スイッチ装置を提供する。   In order to achieve the above object, the present invention has a knob in which a first electrode forming a first capacitive coupling based on a touch operation is formed on the entire surface, and is displaced in the push direction by a push operation. A first switch portion, a second switch portion that is pushed via the first switch portion in accordance with the push operation of the knob, and a lower surface of the knob that is provided via the first electrode. A second electrode that is opposed to the first electrode on the lower surface side of the knob and that is capacitively coupled to the first electrode, and the second capacitive coupling. And a substrate provided with a wiring portion electrically connected to the second electrode via the switch device.

上記した構成によれば、プッシュ操作時の操作感が良く、また、その改善を容易に行うことができる。   According to the above-described configuration, the operational feeling at the time of the push operation is good, and the improvement can be easily performed.

本発明によると、プッシュ操作時の操作感が良く、また、その改善を容易に行うことができる。   According to the present invention, the feeling of operation at the time of a push operation is good, and the improvement can be easily performed.

[第1の実施の形態]
図1は、本発明の第1の実施の形態に係るスイッチ装置の後述する図2のA−A線断面図であり、図2は、本発明の第1の実施の形態に係るスイッチ装置の使用状況を示す図である。なお、以下の図は概念図であり、各パーツの寸法は図の縮尺に関係ない。
[First embodiment]
FIG. 1 is a cross-sectional view of the switch device according to the first embodiment of the present invention taken along the line AA of FIG. 2 to be described later, and FIG. 2 shows the switch device according to the first embodiment of the present invention. It is a figure which shows a use condition. The following diagram is a conceptual diagram, and the dimensions of each part are not related to the scale of the diagram.

車両1は、図2に示すように、2つのスイッチを有するスイッチ装置2と表示画面3を備えており、表示画面3には、カーソル30と、メニュー31とが表示されている。図2は、メニュー31の「テレビ」をカーソル30にて選択した場合を表している。本実施の形態において、スイッチ装置2は、2つのスイッチを有して構成されるが、スイッチが1つでも、或いは複数でも良い。   As shown in FIG. 2, the vehicle 1 includes a switch device 2 having two switches and a display screen 3, and a cursor 30 and a menu 31 are displayed on the display screen 3. FIG. 2 shows a case where “TV” in the menu 31 is selected with the cursor 30. In the present embodiment, the switch device 2 is configured to include two switches, but one or more switches may be provided.

(スイッチ装置2の全体構成)
スイッチ装置2は、第1のスイッチ2A及び第2のスイッチ2Bの2つのスイッチから構成され、第1のスイッチ2Aは、更に第1のスイッチ部としてのタッチスイッチ部200Aと第2のスイッチ部としてのプッシュスイッチ部201Aから構成される。同様に、第2のスイッチ2Bは、タッチスイッチ部200Bとプッシュスイッチ部201Bから構成される。
(Overall configuration of switch device 2)
The switch device 2 includes two switches, a first switch 2A and a second switch 2B, and the first switch 2A further includes a touch switch unit 200A as a first switch unit and a second switch unit. The push switch unit 201A. Similarly, the second switch 2B includes a touch switch unit 200B and a push switch unit 201B.

スイッチ装置2は、合成樹脂等で形成された筐体20と、筐体20に設けられたノブ挿通孔20a、第1の開口20b及び第2の開口20cと、金属スパッタリング及び導電メッキ等の方法によって第1の電極としての金属膜22が全表面に形成されたノブ21と、ノブ21の下面の金属膜22と電極24bの間に設けられた絶縁部材としての絶縁体23と、FPC24に設けられ、第2の電極としての電極24bを有する配線部としての導電パターン24aと、弾性を有し、表面に導電パターン24aと第1の開口20bに対応した位置に湾曲部24cが設けられた基板としてのFPC(Flexible Printed Circuits;フレキシブルプリント基板)24と、FPC24が接続されるコネクタ25と、FPC24と可動電極27aの間に設けられた絶縁体26と、導電性を有する弾性体である導電性ラバー27と、導電性ラバー27に設けられた可動電極27aと、基板28上の可動電極27aと対向する位置に設けられた固定電極28aと、基板28に設けられた後述する静電容量ICと接続し、導電パターン24a及び後述する静電容量IC等が設けられた基板28とによって概略構成されている。なお、第2のスイッチ2Bは、上記の第1のスイッチ2Aと同様の構成及び機能を有しているので、以下の説明において、第1のスイッチ2Aについて説明する。   The switch device 2 includes a housing 20 formed of a synthetic resin, a knob insertion hole 20a provided in the housing 20, a first opening 20b and a second opening 20c, a method such as metal sputtering and conductive plating. Provided on the FPC 24, the knob 21 having the metal film 22 as the first electrode formed on the entire surface thereof, the insulator 23 as an insulating member provided between the metal film 22 on the lower surface of the knob 21 and the electrode 24b. And a conductive pattern 24a as a wiring portion having an electrode 24b as a second electrode, and a substrate having elasticity and a curved portion 24c provided on the surface at a position corresponding to the conductive pattern 24a and the first opening 20b. FPC (Flexible Printed Circuits) 24, a connector 25 to which the FPC 24 is connected, and an FPC 24 The insulator 26 provided between the electrodes 27a, the conductive rubber 27 which is an elastic body having conductivity, the movable electrode 27a provided on the conductive rubber 27, and the movable electrode 27a on the substrate 28 are opposed to each other. A fixed electrode 28a provided at a position and a substrate 28 connected to a later-described capacitance IC provided on the substrate 28 and provided with a conductive pattern 24a, a later-described capacitance IC, and the like are schematically configured. . Since the second switch 2B has the same configuration and function as the first switch 2A, the first switch 2A will be described in the following description.

(ノブ21の構成)
ノブ21は、図1に示すように、ノブ挿通孔20aを挿通し、筐体20に出没自在に配設され、全体が筐体20と同様に合成樹脂材料によって形成されている。そして、プッシュ操作によってプッシュ方向に変位するように構成されている。ノブ21は、その表面に形成された金属膜22に操作者の手指がタッチすることによって、電極24bと静電容量結合し、タッチスイッチ部200Aを形成するように構成されている。
(Configuration of knob 21)
As shown in FIG. 1, the knob 21 is inserted through the knob insertion hole 20 a and is disposed in the casing 20 so as to be able to appear and retract. The entire knob 21 is formed of a synthetic resin material in the same manner as the casing 20. And it is comprised so that it may displace in a push direction by push operation. The knob 21 is configured to capacitively couple with the electrode 24b to form the touch switch unit 200A when the operator's fingers touch the metal film 22 formed on the surface thereof.

(FPC24の構成)
FPC24は、筐体20に設けられた第1の開口20b及び第2の開口20cを貫通してコネクタ25に接続している。また、操作者の手指のプッシュ動作によって、ノブ21が、プッシュ方向に変位するとき、FPC24は、プッシュ方向に力を受け変位するが、湾曲部24cを設けることで、FPC24がプッシュ方向に応力を受けることによるコネクタ25からの抜けを防止し、また、金属膜22と電極24bとの静電容量結合を維持するように構成されている。
(Configuration of FPC 24)
The FPC 24 passes through the first opening 20 b and the second opening 20 c provided in the housing 20 and is connected to the connector 25. Further, when the knob 21 is displaced in the push direction by the push operation of the finger of the operator, the FPC 24 is displaced by receiving a force in the push direction. However, by providing the bending portion 24c, the FPC 24 applies stress in the push direction. The connector 25 is configured to prevent the connector 25 from coming off from being received, and to maintain the capacitive coupling between the metal film 22 and the electrode 24b.

図3は、本発明の第1の実施の形態に係る導電パターンの概略図である。FPC24の表面には、図3に示す導電パターン24aが形成されており、この導電パターン24aの電極24bと金属膜22とで静電容量結合する。このような構成によれば、ノブ21のプッシュ方向の変位に対して、電極24bと金属膜22との距離が変化しないため、安定した静電容量結合を維持することができる。また、静電容量結合としたことで、金属膜22と導電パターン24aを接続する手間が省けるので、組み立ても容易になる。   FIG. 3 is a schematic view of a conductive pattern according to the first embodiment of the present invention. A conductive pattern 24a shown in FIG. 3 is formed on the surface of the FPC 24, and the electrode 24b of the conductive pattern 24a and the metal film 22 are capacitively coupled. According to such a configuration, since the distance between the electrode 24b and the metal film 22 does not change with respect to the displacement of the knob 21 in the push direction, stable capacitive coupling can be maintained. In addition, since the capacitive coupling is used, the trouble of connecting the metal film 22 and the conductive pattern 24a can be saved, so that the assembly is facilitated.

(導電性ラバー27の構成)
導電性ラバー27は、例えば、導電性と弾性を兼ね備えた導電性ゴムと絶縁性を備えた絶縁性ゴムによって形成され、基板28に設けられた固定電極28aに対向する位置に可動電極27aが形成され、第1のスイッチ2Aと第2のスイッチ2Bの間に絶縁性ゴムによって形成された絶縁部27bを設けて、絶縁部27bの両端部付近で基板28の接地パターンに接続されている。また、導電性ラバー27の可動電極27a近傍は、操作者のプッシュ操作によって屈曲した状態に弾性変形し、かつノブ21のプッシュ操作解除によって屈曲した状態から弾性復帰するように構成されている。
(Configuration of conductive rubber 27)
The conductive rubber 27 is formed of, for example, a conductive rubber having both conductivity and elasticity and an insulating rubber having insulation, and the movable electrode 27a is formed at a position facing the fixed electrode 28a provided on the substrate 28. Then, an insulating portion 27b formed of insulating rubber is provided between the first switch 2A and the second switch 2B, and is connected to the ground pattern of the substrate 28 in the vicinity of both ends of the insulating portion 27b. Further, the vicinity of the movable electrode 27a of the conductive rubber 27 is configured to be elastically deformed into a bent state by an operator's push operation and to be elastically restored from the bent state by releasing the push operation of the knob 21.

可動電極27aは、ノブ21のプッシュ操作のとき、基板28に設けられた固定電極28aと電気的に接続する。この電気的な接続によって、静電容量検出IC10から分圧された電圧がゼロになり、ノブ21のプッシュ操作状態が検出される。なお、本実施の形態において、導電性ラバー27は、導電性ゴムによって形成されるが、導電性を有しないゴム及び金属等の弾性部材でこれらを形成し、配線によって電気的に接続する構成でも良い。   The movable electrode 27a is electrically connected to the fixed electrode 28a provided on the substrate 28 when the knob 21 is pushed. By this electrical connection, the voltage divided from the capacitance detection IC 10 becomes zero, and the push operation state of the knob 21 is detected. In the present embodiment, the conductive rubber 27 is formed of conductive rubber. However, the conductive rubber 27 may be formed of an elastic member such as rubber and metal having no conductivity and electrically connected by wiring. good.

(コンデンサの構成)
図4は、本発明の第1の実施の形態に係るスイッチ装置のブロック図である。コンデンサC1は、金属膜22及び電極24bによって形成され、静電容量結合によって、操作者の手指及び金属膜22で形成されるコンデンサC2と電気的に接続されている。コンデンサC1の静電容量結合によって金属膜22と電極24bとを直接接続することなく、回路を形成することができるので、プッシュ操作時の操作感に影響することがなく、また、接点不良による誤動作を抑えることができる。
(Capacitor configuration)
FIG. 4 is a block diagram of the switch device according to the first embodiment of the present invention. The capacitor C1 is formed by the metal film 22 and the electrode 24b, and is electrically connected to the capacitor C2 formed by the operator's finger and the metal film 22 by capacitive coupling. Since the circuit can be formed without directly connecting the metal film 22 and the electrode 24b by the capacitive coupling of the capacitor C1, the operation feeling during the push operation is not affected, and the malfunction due to the contact failure. Can be suppressed.

操作者の手指が、第1のスイッチ2Aのノブ21に形成された金属膜22にタッチしたとき、操作者の手指及び金属膜22によって形成されるコンデンサC2とコンデンサC1は、図4に示すように、直列接続される。このとき、コンデンサC1とC2の合成コンデンサC3の静電容量は、次のように表すことができる。
C3=(C1×C2)/(C1+C2)・・・A
本実施の形態において、コンデンサC2の静電容量は、1から数pFであるのに対して、金属膜22及び電極24bの静電容量結合により形成されるコンデンサC1の静電容量は、間に介在する絶縁体23の厚みや金属膜22及び電極24bの大きさを調整することで、数百pFとコンデンサC2の静電容量よりも2桁大きい値、例えば100倍程度に設定されている(C1>>C2)。よって、C1はC2に比べて十分に大きい値であるので、上記Aより合成コンデンサC3の静電容量は、コンデンサC2の静電容量に等しいとみなすことができる(C3≒C2)。
When the operator's finger touches the metal film 22 formed on the knob 21 of the first switch 2A, the capacitor C2 and the capacitor C1 formed by the operator's finger and the metal film 22 are as shown in FIG. Are connected in series. At this time, the capacitance of the combined capacitor C3 of the capacitors C1 and C2 can be expressed as follows.
C3 = (C1 × C2) / (C1 + C2)... A
In the present embodiment, the capacitance of the capacitor C2 is 1 to several pF, whereas the capacitance of the capacitor C1 formed by capacitive coupling of the metal film 22 and the electrode 24b is between By adjusting the thickness of the intervening insulator 23 and the size of the metal film 22 and the electrode 24b, the value is set to several hundred pF and a value two orders of magnitude larger than the capacitance of the capacitor C2, for example, about 100 times ( C1 >> C2). Therefore, since C1 is a sufficiently large value compared to C2, the capacitance of the composite capacitor C3 can be regarded as being equal to the capacitance of the capacitor C2 from A (C3≈C2).

(静電容量IC100の構成)
静電容量IC100は、例えば100kHzの高周波信号(Vo)を出力する発振部100Aと、例えば100kΩの抵抗値を有する負荷抵抗100Bと、発振部100Aから出力された高周波信号の平滑化を行うダイオード100Cと、例えば2kHz以下の信号を通過させるLPF100Dと、オペアンプ100Eとから構成されている。静電容量IC100は、コントローラ120に接続され、本実施の形態においては、第2のスイッチ2Bは、別の静電容量ICが接続されているものとする。オペアンプ100Eは、増幅及びオフセットが行われた信号(Vout)として発振部100Aからの高周波信号をコントローラ120に出力する。タッチスイッチ部200AとしてのコンデンサC2は、金属膜22及び操作者(手指)によって形成されており、プッシュスイッチ部201Aは、可動電極27a及び固定電極28aで構成されている。タッチスイッチ部200A及びプッシュスイッチ部201Aからの出力信号は、重畳されて信号線200及び静電容量IC100を介してコントローラ120に出力される。
(Configuration of Capacitance IC 100)
The capacitance IC 100 includes, for example, an oscillation unit 100A that outputs a high-frequency signal (Vo) of 100 kHz, a load resistor 100B that has a resistance value of, for example, 100 kΩ, and a diode 100C that smoothes the high-frequency signal output from the oscillation unit 100A. And an LPF 100D for passing a signal of 2 kHz or less and an operational amplifier 100E. The electrostatic capacitance IC 100 is connected to the controller 120, and in the present embodiment, another electrostatic capacitance IC is connected to the second switch 2B. The operational amplifier 100E outputs the high frequency signal from the oscillation unit 100A to the controller 120 as the amplified signal (Vout). The capacitor C2 as the touch switch unit 200A is formed by the metal film 22 and an operator (finger), and the push switch unit 201A is configured by a movable electrode 27a and a fixed electrode 28a. Output signals from the touch switch unit 200 </ b> A and the push switch unit 201 </ b> A are superimposed and output to the controller 120 via the signal line 200 and the capacitance IC 100.

(コントローラ120の構成)
コントローラ120は、図4に示すように、後述する各種しきい値等を記憶するメモリ121を有し、判断手段及び制御手段として機能する車両用ECU(Electric Control Unit)からなり、車両1に配設されている。判断手段としてのコントローラ120は、メモリ121に記憶された各種しきい値に基づいて静電容量IC100からの重畳された出力信号を判断する。制御手段としてのコントローラ120は、例えば、静電容量IC100からの重畳された出力信号の判断結果に基づいて表示画面3に表示されたメニュー31の選択及び決定を判断し、その結果を表示画面3に出力する。
(Configuration of controller 120)
As shown in FIG. 4, the controller 120 includes a memory 121 that stores various threshold values and the like described later, and includes a vehicle ECU (Electric Control Unit) that functions as a determination unit and a control unit. It is installed. The controller 120 serving as a determination unit determines a superimposed output signal from the capacitance IC 100 based on various threshold values stored in the memory 121. For example, the controller 120 as the control unit determines selection and determination of the menu 31 displayed on the display screen 3 based on the determination result of the superimposed output signal from the capacitance IC 100 and displays the result on the display screen 3. Output to.

(スイッチ装置2の動作)
図5は、本発明の第1の実施の形態に係るスイッチ装置の動作を説明するために用いる信号波形図である。図5(a)は、タッチ操作による静電容量ICの検出信号を、図5(b)は、その出力信号を、図5(c)は、プッシュ動作による静電容量ICの検出信号を、図5(d)は、その出力信号をそれぞれ示している。以下の実施の形態においては、操作者が、スイッチ装置2に触れない状態で出力される基準電圧110を2v、タッチ用しきい値40を1.5v、プッシュ用しきい値50を0.5vとしている。
(Operation of switch device 2)
FIG. 5 is a signal waveform diagram used to describe the operation of the switch device according to the first embodiment of the present invention. FIG. 5A shows a detection signal of the capacitance IC by the touch operation, FIG. 5B shows an output signal thereof, FIG. 5C shows a detection signal of the capacitance IC by the push operation, FIG. 5D shows the output signals. In the following embodiments, the reference voltage 110 that is output when the operator does not touch the switch device 2 is 2 v, the touch threshold 40 is 1.5 v, and the push threshold 50 is 0.5 v. It is said.

図1に示すように、ノブ21に形成された金属膜22が操作者の手指によってタッチ操作されると、静電容量IC100の発振部100Aから出力された高周波信号が、コンデンサC3のインピーダンスと負荷抵抗100Bとで分圧(Vc)してダイオード100Cで整流され、LPF100Dでフィルタされた後、オペアンプ100Eに入力する。この場合、図5(b)に示すタッチ区間におけるオペアンプ100Eに入力される高周波信号のレベルは、金属膜22に手指が触れていない場合のレベルと比べて小さくなる。そして、オペアンプ100Eからコントローラ120に信号(Vout)として入力する。このとき、金属膜22が操作者の手指によってタッチ操作される前に比べて、オペアンプ100Eから出力される信号(Vout)には、電位差Aが生じる。電位差Aは、タッチ操作される前の電圧である基準電圧110と、タッチ又はプッシュ操作された後に静電容量IC100から出力される電圧である検出電圧111との差である。   As shown in FIG. 1, when the metal film 22 formed on the knob 21 is touch-operated by an operator's finger, the high frequency signal output from the oscillation unit 100A of the capacitance IC 100 is converted into the impedance and load of the capacitor C3. The voltage is divided (Vc) by the resistor 100B, rectified by the diode 100C, filtered by the LPF 100D, and then input to the operational amplifier 100E. In this case, the level of the high-frequency signal input to the operational amplifier 100E in the touch section shown in FIG. 5B is smaller than the level when the finger is not touching the metal film 22. Then, the signal is input from the operational amplifier 100E to the controller 120 as a signal (Vout). At this time, a potential difference A is generated in the signal (Vout) output from the operational amplifier 100E compared to before the metal film 22 is touch-operated by the operator's finger. The potential difference A is a difference between a reference voltage 110 that is a voltage before touch operation and a detection voltage 111 that is a voltage output from the capacitance IC 100 after touch or push operation.

コントローラ120は、タッチ用しきい値40及びプッシュ用しきい値50と、電位差Aに基づいて、操作者が、金属膜22に触れたか否か、又はプッシュ操作したか否かを判断する。図4(b)に示す電位差Aは、基準電圧110とタッチ用しきい値40との差より大きく、基準電圧110とプッシュ用しきい値50との差よりも小さいので、コントローラ120は、タッチ区間において操作者による手指のタッチ操作状態(入状態)と判断し、例えば、図1に示す表示画面3に表示されたカーソル30が指示するメニュー31が選択されたとして表示画面3に表示された「テレビ」を選択状態にする。   Based on the threshold value for touch 40 and the threshold value for push 50 and the potential difference A, the controller 120 determines whether the operator has touched the metal film 22 or has performed a push operation. The potential difference A shown in FIG. 4B is larger than the difference between the reference voltage 110 and the touch threshold value 40 and smaller than the difference between the reference voltage 110 and the push threshold value 50. It is determined that the finger touch operation state (on state) by the operator in the section is displayed on the display screen 3 as the menu 31 indicated by the cursor 30 displayed on the display screen 3 shown in FIG. Select “TV”.

一方、ノブ21が操作者の手指によってプッシュ操作されると、ノブ21が下方に変位し、これに伴い可動電極27aが屈曲した状態に弾性変形し、可動電極27aが固定電極28aに電気的に接触、つまり、図5に示すプッシュ区間においてプッシュスイッチ部201Aが入状態になる。そのとき、導電性ラバー27の一端が、接地されていることから、図5(c)及び(d)に示すように、電位差Bは2vになる。   On the other hand, when the knob 21 is pushed by the finger of the operator, the knob 21 is displaced downward, and accordingly, the movable electrode 27a is elastically deformed into a bent state, and the movable electrode 27a is electrically connected to the fixed electrode 28a. In the contact, that is, the push section shown in FIG. 5, the push switch unit 201A is in the on state. At this time, since one end of the conductive rubber 27 is grounded, the potential difference B becomes 2v as shown in FIGS. 5 (c) and 5 (d).

コントローラ120は、タッチ用しきい値40及びプッシュ用しきい値50と、電位差Bに基づいて、操作者が、金属膜22に触れたか否か、又はプッシュ操作されたか否かを判断する。図4(d)に示す電位差Bは、基準電圧110とプッシュ用しきい値50との差よりも大きいので、コントローラ120は、操作者によるプッシュ操作状態と判断し、例えば図1に示す表示画面3に表示されたメニュー31が選択・決定されたとして表示画面3の表示状態をテレビに変更する。   Based on the threshold value for touch 40 and the threshold value for push 50 and the potential difference B, the controller 120 determines whether the operator has touched the metal film 22 or has been pushed. Since the potential difference B shown in FIG. 4D is larger than the difference between the reference voltage 110 and the push threshold value 50, the controller 120 determines that the push operation state is performed by the operator, for example, the display screen shown in FIG. 3 is selected and determined, the display state of the display screen 3 is changed to the television.

[第1の実施の形態の効果]
上記した実施の形態によると、部品点数を削減でき、また、構造を簡素化することができるので、コストの低廉化を図ることができる。更に、タッチスイッチ部200Aと静電容量IC100との電気的接続をコンデンサC1で行うことによりノブ21のプッシュ操作の操作感に影響与えることなくプッシュ操作を検出することができ、また、非接触状態であるので組み付け性と耐久性を向上させることができる。更に、操作者のプッシュ操作を行うときの操作感は、プッシュスイッチ部201Aのプッシュ操作に伴う操作感と同様になるので、プッシュスイッチ部201Aのプッシュ操作時の操作感の設計を行うだけで所望の操作感を実現することが可能になる。
[Effect of the first embodiment]
According to the above-described embodiment, the number of parts can be reduced and the structure can be simplified, so that the cost can be reduced. Furthermore, by making the electrical connection between the touch switch unit 200A and the capacitance IC 100 with the capacitor C1, it is possible to detect the push operation without affecting the operational feeling of the push operation of the knob 21, and in a non-contact state. Therefore, assembly property and durability can be improved. Furthermore, since the operation feeling when the operator performs the push operation is similar to the operation feeling associated with the push operation of the push switch unit 201A, it is desirable to design the operation feeling during the push operation of the push switch unit 201A. It becomes possible to realize the feeling of operation.

[第2の実施の形態]
図6は、本発明の第2の実施の形態に係るスイッチ装置の図2のA−A線断面図であり、図7(a)は、本発明の第2の実施の形態に係るFPCの平面図であり、図7(b)は、本発明の第2の実施の形態に係る組み付けに関する図であり、図7(c)は、本発明の第2の実施の形態に係るFPCの平面図である。なお、以下の説明において、第1の実施の形態と同一の構成及び機能を有する部分については共通の符号を付して詳細な説明は省略し、異なる部分のみ説明する。
[Second Embodiment]
6 is a cross-sectional view of the switch device according to the second embodiment of the present invention taken along the line AA in FIG. 2, and FIG. 7A is an FPC according to the second embodiment of the present invention. FIG. 7B is a plan view relating to assembly according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 7C is a plan view of the FPC according to the second embodiment of the present invention. FIG. In the following description, portions having the same configurations and functions as those of the first embodiment are denoted by common reference numerals, detailed description thereof is omitted, and only different portions are described.

(ノブ21の構成)
ノブ21は、凹部21aを有し、凹部21aには、第1の実施の形態と同様に金属膜22が形成されている。
(Configuration of knob 21)
The knob 21 has a recess 21a, and the metal film 22 is formed in the recess 21a as in the first embodiment.

(FPC24の構成)
FPC24は、図7(a)に示すように、切かき240aが形成され、谷線241に沿って屈折し、屈折部240bがFPC24に対して垂直方向に屈折するよう構成されている。屈折部240bには、電極24bが形成されており、ノブ21の凹部21aに形成された金属膜22と静電容量結合し、金属膜22と導電パターン24aを電気的に接続する。
(Configuration of FPC 24)
As shown in FIG. 7A, the FPC 24 is formed with a notch 240 a and is refracted along the valley line 241, and the refracting portion 240 b is refracted in a direction perpendicular to the FPC 24. An electrode 24b is formed on the refracting portion 240b, and is capacitively coupled to the metal film 22 formed in the recess 21a of the knob 21 to electrically connect the metal film 22 and the conductive pattern 24a.

(ノブ21の組み付け)
ノブ21の組み付けは、図7(b)に示すように、挿入部材21bをFPC24の切かき240aの下側からノブ21の凹部21aに、図7(b)の矢印Xの方向に挿入して行われる。このように組み付けることによって、金属膜22と電極24bとで形成されるコンデンサC1が、プッシュ操作時においても安定し、プッシュ操作時の誤作動を抑えることができる。
(Assembly of knob 21)
As shown in FIG. 7B, the knob 21 is assembled by inserting the insertion member 21b from the lower side of the notch 240a of the FPC 24 into the recess 21a of the knob 21 in the direction of arrow X in FIG. 7B. Done. By assembling in this way, the capacitor C1 formed by the metal film 22 and the electrode 24b is stable even during the push operation, and malfunctions during the push operation can be suppressed.

(屈折部240bの変形例)
第1の実施の形態において述べたように、静電容量結合によって形成されるコンデンサC1の静電容量が大きいほうが、安定にタッチ操作を検出することができるので、屈折部240bに形成される電極24bの面積が大きいほうが良い。よって、FPC24に切かき240aを設けるのではなく、図7(c)に示すように屈折部240bを設けることで、電極24bの面積を自由に変更できるので、コンデンサC1の静電容量を更に大きくすることができる。
(Modification of refraction part 240b)
As described in the first embodiment, since the touch operation can be detected more stably when the capacitance of the capacitor C1 formed by capacitive coupling is larger, the electrode formed in the refracting portion 240b. The area of 24b is better. Therefore, instead of providing the notch 240a on the FPC 24, the area of the electrode 24b can be freely changed by providing the refracting portion 240b as shown in FIG. 7C, so that the capacitance of the capacitor C1 can be further increased. can do.

[第2の実施の形態の効果]
上記した実施の形態によると、コンデンサC1の静電容量を大きくできるので、誤作動を抑えることができ、また、組み付けも容易になる。
[Effect of the second embodiment]
According to the above-described embodiment, the capacitance of the capacitor C1 can be increased, so that malfunction can be suppressed and assembly is facilitated.

上記した実施の形態においてプッシュスイッチ部201Aは、変位量を電気信号に変換する磁気センサ及び超音波センサ等のセンサを用いても良い。   In the above-described embodiment, the push switch unit 201A may use a sensor such as a magnetic sensor or an ultrasonic sensor that converts a displacement amount into an electric signal.

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が可能である。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from or changing the technical idea of the present invention.

本発明の第1の実施の形態に係るスイッチ装置の後述する図2のA−A線断面図である。It is the sectional view on the AA line of Drawing 2 mentioned below of the switch device concerning a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施の形態に係るスイッチ装置の使用状況を示す図である。It is a figure which shows the use condition of the switch apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係る導電パターンの概略図である。It is the schematic of the conductive pattern which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係るスイッチ装置のブロック図である。It is a block diagram of a switch device concerning a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施の形態に係るスイッチ装置の動作を説明するために用いる信号波形図であり、(a)は、タッチ操作による静電容量ICの検出信号を、(b)は、その出力信号を、(c)は、プッシュ動作による静電容量ICの検出信号を、(d)は、その出力信号をそれぞれ示している。It is a signal waveform diagram used in order to explain operation of the switch device concerning a 1st embodiment of the present invention, (a) is a detection signal of electrostatic capacity IC by touch operation, (b) is the The output signal, (c) shows the detection signal of the electrostatic capacitance IC by the push operation, and (d) shows the output signal. 本発明の第2の実施の形態に係るスイッチ装置の図2のA−A線断面図である。It is the sectional view on the AA line of FIG. 2 of the switch apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. (a)は、本発明の第2の実施の形態に係るFPCの平面図であり、(b)は、本発明の第2の実施の形態に係る組み付けに関する図であり、(c)は、本発明の第2の実施の形態に係るFPCの平面図である。(A) is a top view of FPC which concerns on the 2nd Embodiment of this invention, (b) is a figure regarding the assembly | attachment which concerns on the 2nd Embodiment of this invention, (c) is It is a top view of FPC concerning a 2nd embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

1…車両、2…スイッチ装置、2A…第1のスイッチ、2B…第2のスイッチ、3…表示画面、20…筐体、20a…ノブ挿通孔、20b…第1の開口、20c…第2の開口、21…ノブ、21a…凹部、21b…挿入部材、22…金属膜、23…絶縁体、24a…導電パターン、24b…電極、24c…湾曲部、25…コネクタ、26…絶縁体、27…導電性ラバー、27a…可動電極、27b…絶縁部、28…基板、28a…固定電極、30…カーソル、31…メニュー、40…タッチ用しきい値、50…プッシュ用しきい値、100…静電容量IC、110…基準電圧、111…検出電圧、100A…発振部、100B…負荷抵抗、100C…ダイオード、100D…LPF、100E…オペアンプ、120…コントローラ、121…メモリ、200…信号線、200A、200B…タッチスイッチ部、201A、201B…プッシュスイッチ部、240a…切かき、240b…屈折部、241…谷線、C1、C2…コンデンサ、C3…合成コンデンサ、A、B、C…電位差、X…矢印、 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Vehicle, 2 ... Switch apparatus, 2A ... 1st switch, 2B ... 2nd switch, 3 ... Display screen, 20 ... Housing | casing, 20a ... Knob insertion hole, 20b ... 1st opening, 20c ... 2nd 21 ... Knob, 21a ... Recess, 21b ... Insert member, 22 ... Metal film, 23 ... Insulator, 24a ... Conductive pattern, 24b ... Electrode, 24c ... Curved part, 25 ... Connector, 26 ... Insulator, 27 ... conductive rubber, 27a ... movable electrode, 27b ... insulating part, 28 ... substrate, 28a ... fixed electrode, 30 ... cursor, 31 ... menu, 40 ... threshold for touch, 50 ... threshold for push, 100 ... Capacitance IC 110 ... reference voltage 111 ... detection voltage 100A ... oscillation unit 100B ... load resistance 100C ... diode 100D ... LPF 100E ... op amp 120 ... controller 121 ... Mori, 200 ... signal line, 200A, 200B ... touch switch unit, 201A, 201B ... push switch unit, 240a ... cut-off, 240b ... refraction unit, 241 ... valley line, C1, C2 ... capacitor, C3 ... synthetic capacitor, A , B, C ... potential difference, X ... arrow,

Claims (3)

タッチ操作に基づく第1の静電容量結合を形成する第1の電極が全表面に形成されたノブを有し、プッシュ操作によってプッシュ方向に変位する第1のスイッチ部と、
前記ノブのプッシュ操作に伴って前記第1のスイッチ部を介してプッシュ操作される第2のスイッチ部と、
前記ノブの下面側に前記第1の電極を介して設けられた絶縁部材と、
前記ノブの下面側の前記第1の電極と対向し、前記第1の電極と第2の静電容量結合する第2の電極と、
前記第2の静電容量結合を介して前記第2の電極と電気的に接続する配線部が設けられた基板と
を備えたことを特徴とするスイッチ装置。
A first switch part having a knob formed on the entire surface of a first electrode forming a first capacitive coupling based on a touch operation, and being displaced in a push direction by a push operation;
A second switch portion that is pushed via the first switch portion in accordance with the push operation of the knob;
An insulating member provided on the lower surface side of the knob via the first electrode;
A second electrode facing the first electrode on the lower surface side of the knob and being capacitively coupled to the first electrode;
And a substrate provided with a wiring portion electrically connected to the second electrode through the second capacitive coupling.
下面に凹部が形成され、タッチ操作に基づく第1の静電容量結合を形成する第1の電極が全表面に形成されたノブを有し、プッシュ操作によってプッシュ方向に変位する第1のスイッチ部と、
前記ノブのプッシュ操作に伴って前記第1のスイッチ部を介してプッシュ操作される第2のスイッチ部と、
前記ノブの凹部に対応した位置に挿入部材の挿入によって前記ノブの凹部に沿うように変形する切かきを有し、前記切かきに前記第1の電極に対向する位置に第2の電極が設けられた基板とを備え、
前記基板は、前記ノブの凹部に形成された前記第1の電極と前記第2の電極間の第2の静電容量結合を介して前記第2の電極と電気的に接続する配線部が設けられたことを特徴とするスイッチ装置。
A first switch portion having a knob formed on the entire surface with a first electrode having a concave portion formed on the lower surface and forming a first capacitive coupling based on a touch operation, and being displaced in the push direction by the push operation When,
A second switch portion that is pushed via the first switch portion in accordance with the push operation of the knob;
There is a notch that deforms along the recess of the knob by inserting an insertion member at a position corresponding to the recess of the knob, and a second electrode is provided at a position facing the first electrode at the notch Provided with a substrate,
The substrate is provided with a wiring portion that is electrically connected to the second electrode through a second capacitive coupling between the first electrode and the second electrode formed in the recess of the knob. A switch device characterized by that.
前記基板は、フレキシブルプリント基板であることを特徴とする請求項1又は2に記載のスイッチ装置。   The switch device according to claim 1, wherein the substrate is a flexible printed circuit board.
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