JP2011243445A - スイッチ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】操作ノブの段階的な押圧操作を検出可能なものであって、操作ノブの微小ストロークの押圧操作の検出を可能としながらも簡単な構成で済ませる。
【解決手段】スイッチケース１８の上面部に、操作ノブ１９を押圧操作（傾動）可能に設ける。操作ノブ１９の裏面に、可動コンタクト２５を動作（変形）させるための押圧部２４を設ける。配線基板２０の上面側に、先端の接触部２５ａが配線基板２０上を摺動する可動コンタクト２５を設け、配線基板２０上に、接触部２５ａの摺動方向に微小ピッチで櫛歯状をなす固定コンタクト３０を設ける。可動コンタクト２５の移動に伴うオン、オフ信号が制御回路に入力され、パルス数がカウントされることにより、タッチ検出及び２段目の押圧操作が検出される。
【選択図】図１

Description

本発明は、押圧操作可能な操作ノブを有するスイッチ装置に関する。

例えば自動車のステアリングホイールに設けられるスイッチ装置として、操作ノブに対する１段目の押圧操作と、そこからの更なる（２段目の）押圧操作とを検出可能ないわゆるダブルアクションタイプのものがある。この種のダブルアクションタイプのスイッチ装置としては、従来より、図６に概略的に示す構成のラバースイッチ装置１が知られている（例えば特許文献１参照）。

このラバースイッチ装置１は、プリント基板２上に、ラバーシート３を配設して構成されている。プリント基板２の表面（上面）には、端子対からなる第１の固定接点４が設けられていると共に、その周囲部に位置してやはり端子対からなる第２の固定接点５が設けられている。前記ラバーシート３には、弾性支持部６を介して、上方に凸となる円柱状の押圧部（ラバードーム）７が一体に設けられている。このとき、押圧部７の下面に第１の可動接点８が設けられていると共に、弾性支持部６の途中部に一体に形成された厚肉な段差部６ａの下面に、第２の可動接点９が設けられている。

これにて、押圧部７に対する１段目の押圧操作により、弾性支持部６が弾性的に変形されながら押圧部７が下方へ変位され、第２の可動接点９が第２の固定接点５に接触して導通（オン動作）させる。この時点では、押圧部７の下降量が十分ではなく、未だ、第１の可動接点８は第１の固定接点４から離間している。押圧部７に対する２段目の押圧操作により、押圧部７が更に下方に押圧変位されることにより、遂には第１の可動接点８が第１の固定接点４に接触して導通（オン動作）させる。

特開２００６−５９７２５号公報

ところで、この種のスイッチ装置においては、１段目のスイッチがオンするまでの操作ストロークを極力小さくすることにより、タッチ検出として使用し、そのタッチ検出により機能が選択され、その後、２段目のスイッチがオンされることにより、選択内容が確定されるといった使い方をしたい要望がある。

しかしながら、上記従来構成のラバースイッチ装置１にあっては、各部品の寸法ばらつきや、接点間に必要なギャップを考慮すると、押圧部７に対する１段目のストロークを十分に小さくすることは困難であり、タッチ検出に用いるという要望に応えることができないのが実情であった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、操作ノブの段階的な押圧操作を検出可能なものであって、操作ノブの微小なストロークの押圧操作の検出を可能としながらも、簡単な構成で済ませることができるスイッチ装置を提供するにある。

本発明のスイッチ装置は、押圧操作可能に設けられた操作ノブと、この操作ノブの裏面側に配置された基板上に設けられた固定コンタクトと、前記操作ノブの押圧操作に応じて、前記基板上を所定方向に摺動して前記固定コンタクトと接離する接触部を有する可動コンタクトとを備えたものであって、前記固定コンタクトは、前記基板上に、前記可動コンタクトの接触部の移動方向に沿って複数個が所定ピッチで並ぶように設けられており、前記操作ノブの押圧操作に伴い、前記可動コンタクトの接触部と前記固定コンタクトとの接離が繰返されることにより、パルス状の信号が出力されるところに特徴を有する。

本発明のスイッチ装置によれば、操作ノブが押圧操作されると、可動コンタクトの接触部が、基板上を所定方向に摺動して、固定コンタクトと接触及び離間する。このとき、固定コンタクトは、接触部の移動方向に沿って複数個が所定ピッチで並ぶように設けられているので、パルス状の信号が出力されるようになるのであるが、可動コンタクトの接触部の移動量、つまり操作ノブの押圧操作量に応じた数のパルス状の信号が出力されるようになる。

従って、信号のパルス数をカウントすることによって、操作ノブの段階的な押圧操作の検出を可能とすることができる。これと共に、複数個の固定コンタクトを十分に微小なピッチで設けることによって、操作ノブの微小ストロークの押圧操作、つまりタッチ操作の検出も可能となる。しかも、操作ノブの押圧操作に応じて移動する可動コンタクトを設けると共に、基板上に複数個の固定コンタクトを設けるだけの、比較的簡単な構成で実現することができる。

本発明の一実施例を示すもので、スイッチ装置の縦断正面図 操作ノブの左部をタッチ操作した様子（ａ）、及び２段目の押圧操作した様子（ｂ）を示す部分的な縦断正面図 図１のＸ−Ｘ線に沿う操作ノブの支持構造を示す横断平面図 ステアリングホイール部分の正面図 電気的構成を概略的に示す図 従来例を示すラバースイッチ装置の縦断面図

以下、本発明を自動車のステアリングホイール部分に組込まれるスイッチ装置に適用した一実施例について、図１ないし図５を参照しながら説明する。まず、図４は、車両（自動車）の運転席に設けられるステアリングホイール１１を、表面（正面）側から軸方向に見た構成を示している。ここで、このステアリングホイール１１は、外周に位置するリング部１２と、このリング部１２の内周の中央部に、複数のスポーク部１３を介して設けられたセンタパッド部１４とを備えている。

そして、このステアリングホイール１１には、ユーザがリング部１２を手で握ったままで例えば親指で操作可能な位置、つまり、前記スポーク部１３のうち左右に位置する部分に、本実施例に係るスイッチ装置１５が設けられている。これらスイッチ装置１５は、図１、図２に示すように、前記スポーク部１３の表面部の合成樹脂製のカバー（ベゼル）１６に形成されたほぼ正方形状の開口部１６ａ部分に位置して設けられる。

この場合、本実施例では、スイッチ装置１５は、４方向の操作（傾動操作）可能な操作ノブ（後述）を有して構成されており、例えば、カーナビゲーション装置やカーオーディオ装置、車載電話機等の車載機器１７（図５参照）の操作用として設けられている。以下、このスイッチ装置１５について詳述する。尚、図１、図２では、便宜上、１個のスイッチ装置１５を、表面（正面）側を上方にして示しており、上下、左右、前後といった方向をいう場合には、図１、図２の状態を基準とする。

図１、図２に示すように、スイッチ装置１５は、図で上面が開口したほぼ矩形箱状をなすスイッチケース１８の上部に、合成樹脂製の操作ノブ１９を有して構成される。また、前記スイッチケース１８内の底部、つまり操作ノブ１９の裏面側には、基板たる配線基板２０が設けられている。この場合、図４に示すように、前記操作ノブ１９は、開口部１６ａの内側に配置されるほぼ正方形の板状をなしており、その表面には、左右及び前後の四辺部の夫々中央部分に位置して、押圧（タッチ）操作位置を示す三角形のマーク１９ａが設けられている。

この操作ノブ１９は、前記スイッチケース１８に対し、図１に示す中立位置から、左右前後の４方向に関して傾動（押圧操作）可能に支持されている。即ち、図３にも示すように、操作ノブ１９の裏面側中央部分には、下面が開口した前後方向にやや長い角筒状をなす角筒部２１が一体に設けられており、この角筒部２１の前後両面の下部寄り部には、前後方向に突出する軸部２１ａ、２１ａが設けられている。

これに対し、前記配線基板２０の上面部には、左右に対向するように立上る一対の支持壁部２２、２２が設けられており、この支持壁部２２、２２間に、中間支持部材２３が設けられる。この中間支持部材２３は、上下両面が開口したほぼ正方形の角筒状をなしており、その左右の壁部の中央部に、左右方向に突出する軸部２３ａ、２３ａが一体に設けられている。中間支持部材２３は、前記各軸部２３ａ、２３ａが夫々前記支持壁部２２,２２に回転自在に支持されることにより、左右方向に延びる軸Ｌ２を中心に前後方向に傾動可能に支持されている。

前記操作ノブ１９の裏面に設けられた角筒部２１は、前記中間支持部材２３の内側に配置され、前記軸部２１ａ、２１ａが、夫々中間支持部材２３の前後の壁部に回転自在に支持されている。これにより、角筒部２１ひいては操作ノブ１９は、中間支持部材２３により、前後方向に延びる軸Ｌ１を中心に左右方向に傾動可能に支持されている。これにて、操作ノブ１９は、スイッチケース１８に対し左右方向及び前後方向に傾動可能に支持され、図１に示す中立位置から、前記マーク１９ａの設けられた４箇所に関して下方への押圧操作（傾動操作）が可能に設けられている。図２には、操作ノブ１９の左辺部が矢印Ａ方向に押圧操作されて下降傾斜した様子を例示している。

更に、図１及び図２に示すように、前記操作ノブ１９の裏面側には、左右及び前後の四辺部の夫々中央部分、つまり前記マーク１９ａを設けた各部分の裏面側に位置して、下方に延びる棒状の押圧部２４（２個のみ図示）が一体に形成されている。この押圧部２４は、後述する可動コンタクト２５を移動させるためのものである。

さて、スイッチケース１８内（配線基板２０上）には、この場合、左右及び前後に位置して、４組のスイッチ部２６〜２９（スイッチ部２８、２９については図５のみに図示）が組込まれている。図１では、左右のスイッチ部２６、２７のみ図示しているが、これら各スイッチ部２６〜２９は、前記配線基板２０の上面側に取付けられた可動コンタクト２５と、該配線基板２０上に形成された固定コンタクト３０とを備えて構成されている。

そのうち可動コンタクト２５は、金属製の板ばね材から短冊状（細長い矩形板状）に構成され、その基端部が、配線基板２０の中央部に例えばねじ止め等により固定的に取付けられる。これら可動コンタクト２５は、基端部を除く部分が山形（への字型）に折曲げられると共に、その先端部に、下方に凸となる半円弧状に湾曲され、配線基板２０の上面に接触する接触部２５ａを有している。この場合、４組のスイッチ部２６〜２９の各可動コンタクト２５は、基端部同士が中央部で連結された如き十文字状をなす１枚の金属板から構成され、各々の先端側が、配線基板２０の中央部から、左方、右方、前方、後方に延びて配置されている。

これら各可動コンタクト２５は、配線基板２０上の中央部に形成された共通パターン（グランド）３１に電気的に接続されている。そして、前記操作ノブ１９の裏面側に形成された左右前後の４個の押圧部２４の下端部が、夫々、各可動コンタクト２５の中間部付近の上面に当接している。

これにて、今、左側のスイッチ部２６を構成する可動コンタクト２５を代表させて述べると、図１、図２に示すように、前記操作ノブ１９の左寄り部分（左側のマーク１９ａ部分）が、矢印Ａ方向に押圧操作されると、操作ノブ１９が図で左に下降するように傾動して左側の押圧部２４が下降する。すると、その押圧部２４によって可動コンタクト２５の中間部が押されて、への字の角度が拡がるように変形し、接触部２５ａが、配線基板２０上を摺動しながら矢印Ｂ方向（図で左方）に移動する。操作ノブ１９に対する押圧力が解除されると、可動コンタクト２５自身のばね力により、図１に示す元の状態（操作ノブ１９の中立位置）に戻る。

そして、配線基板２０上に設けられる固定コンタクト３０は、可動コンタクト２５の接触部２５ａの移動方向（摺動軌跡）に沿って、複数個が所定ピッチで並ぶ櫛歯状をなすように設けられている。図１、図２に示すように、例えば左側のスイッチ部２６にあっては、固定コンタクト３０の複数個例えば５本の櫛歯部分は、可動コンタクト２５の接触部２５ａの左側に位置して、左右方向に所定ピッチで並ぶように、前後方向に延びて形成されている。詳しく図示はしていないが、固定コンタクト３０の複数本の櫛歯部分は、一箇所でつながっており、前記可動コンタクト２５との間でスイッチ部を構成する。

同様に、右側のスイッチ部２７にあっては、固定コンタクト３０の複数個例えば５本の櫛歯部分が、可動コンタクト２５の接触部２５ａの右側に位置して、左右方向に所定ピッチで並ぶように前後方向に延びて形成されている。図示はしないが、前後スイッチ部２８、２９においても、同様に、固定コンタクト３０の櫛歯部分が、前後方向に所定ピッチで並ぶように左右方向に延びて形成されている。この場合、固定コンタクト３０については、櫛歯間の隙間寸法が例えば約８０μｍとなるような、微小なピッチで形成することが可能であることが確認されている。

これにて、操作ノブ１９の左側のマーク１９ａ部分のタッチ操作（矢印Ａ方向の微小量の押圧操作）がなされると、図２（ａ）に示すように、押圧部２４により左側のスイッチ部２６の可動コンタクト２５が僅かに押圧され、先端の接触部２５ａが僅かな量だけ左方（矢印Ｂ方向）に移動する。これにより、接触部２５ａが固定コンタクト３０の１個の櫛歯部分に接触するようになり、可動コンタクト２５の固定コンタクト３０に対する１回の接触（オン動作）がなされる。

さらに、操作ノブ１９の左側のマーク１９ａ部分に対する更なる矢印Ａ方向の押圧操作（２段目の押圧操作）がなされると、図２（ｂ）に示すように、押圧部２４により可動コンタクト２５が更に押圧され、先端の接触部２５ａが更に左方（矢印Ｂ方向）に移動するようになる。これにより、接触部２５ａが固定コンタクト３０の複数個の櫛歯部分に対して、接離を繰返すようになり、スイッチ部２６の複数回（例えば３回以上）のオン、オフが繰返され、パルス状の信号が出力されるのである。

図５は、上記スイッチ装置１５部分の電気的構成を概略的に示している。ここで、スイッチ装置１５の４個のスイッチ部２６〜２９の信号が、ＣＰＵ（コンピュータ）を主体として構成される制御回路３２の４個の入力端子に夫々入力されるようになっている。そして、制御回路３２は、それらスイッチ部２６〜２９からの入力信号に応じて、各種車載機器１７を制御するようになっている。

このとき、制御回路３２は、各スイッチ部２６〜２９から入力されるパルス信号のパルス数をカウントし、しきい値と比較することにより、例えば、入力されたパルス数が１個である場合には、操作ノブ１９に対するタッチ操作がなされたと判断する（タッチ検出）。また、制御回路３２は、例えば、連続的に３個以上のパルスが入力されたときには、操作ノブ１９に対し、当該スイッチ部２６〜２９における２段目の押圧操作がなされたと判断するようになっている。

尚、図示や詳しい説明は省略するが、図２に例示した以外の操作ノブ１９に対する他の３方向（右、前後）の操作についても、同様に、タッチ検出及び２段目の押圧操作の検出が可能であることは勿論である。また、上記パルス数のしきい値についても、固定コンタクト３０の櫛歯部分のピッチの大きさや、操作ノブ１９の操作量と可動コンタクト２５の移動量との関係等から、様々な変更が可能である。

上記構成のスイッチ装置１５においては、操作ノブ１９が押圧操作されると、可動コンタクト２５の接触部２５ａが、配線基板２０上を所定方向に摺動して、固定コンタクト３０と接触及び離間するように構成されている。このとき、固定コンタクト３０は、接触部２５ａの移動方向に沿って複数個が所定ピッチで並ぶ櫛歯状に設けられているので、接触部２５ａの移動量つまり操作ノブ１９の押圧操作量に応じた数のパルス状の信号が出力されるようになり、制御回路３２において、そのパルス数をカウントすることによって、段階的な押圧操作の検出が可能となる。

特に、固定コンタクト３０の櫛歯状部分を微小ピッチで設けたことにより、操作ノブ１９に対するタッチ操作の判断（タッチ検出）及び２段目の押圧操作の検出が可能となった。これにより、操作ノブ１９に対するタッチ検出により車載機器１７の所定の機能が選択され、その後、操作ノブ１９に対する２段目の押圧操作の検出により、その選択内容が確定されるといった使い方をすることができる。

従って、本実施例によれば、押圧部７に対する１段目のストロークを十分に小さくすることが困難であった従来構成のラバースイッチ装置１と異なり、操作ノブ１９の微小ストロークの押圧操作の検出（タッチ検出）を可能とすることができる。このとき、接触部２５ａの変位量に基づいて操作ノブ１９の段階的な押圧操作を検出するので、部品の寸法ばらつきの影響をさほど受けずに済ませることができる。しかも、操作ノブ１９の押圧操作に応じて移動する可動コンタクト２５を設けると共に、配線基板２０上に櫛歯状の固定コンタクト３０を設けるだけの、比較的簡単な構成で実現することができる。

尚、上記した一実施例では、本発明のスイッチ装置を、４方向の押圧操作可能な操作ノブを有したものとして構成したが、操作ノブを、２方向に操作可能としたものや、１方向（押下）の操作のみが可能なものとして構成しても良いことは勿論である。また、上記実施例では、本発明のスイッチ装置を自動車のステアリングホイール用（車載機器の操作用）に適用したが、それ以外にも各種の用途に適用することが可能である。その他、スイッチケースや操作ノブの形状、可動コンタクトの形状、固定コンタクトのピッチや個数等の具体的構造についても、様々な変形が可能であるなど、本発明は要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施し得るものである。

図面中、１５はスイッチ装置、１８はスイッチケース、１９は操作ノブ、１９ａはマーク、２０は配線基板、２４は押圧部、２５は可動コンタクト、２５ａは接触部、２６〜２９はスイッチ部、３０は固定コンタクト、３２は制御回路を示す。

Claims (1)

1. 押圧操作可能に設けられた操作ノブと、
   この操作ノブの裏面側に配置された基板上に設けられた固定コンタクトと、
   前記操作ノブの押圧操作に応じて、前記基板上を所定方向に摺動して前記固定コンタクトと接離する接触部を有する可動コンタクトとを備えたスイッチ装置であって、
   前記固定コンタクトは、前記基板上に、前記可動コンタクトの接触部の移動方向に沿って複数個が所定ピッチで並ぶように設けられており、
   前記操作ノブの押圧操作に伴い、前記可動コンタクトの接触部と前記固定コンタクトとの接離が繰返されることにより、パルス状の信号が出力されることを特徴とするスイッチ装置。

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