JP2012142219A - スイッチ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】円周方向への操作において使用者に与える違和感を極力低減し、操作感が良好なスイッチ装置を提供する
【解決手段】スイッチ装置１０は、配線基板と配線基板に設けられ中心位置に対して同心円上に配置された複数のスイッチと中心位置を中心とした同心円状となる円周方向操作領域に対する円周方向操作により中心位置を支点として揺動することでスイッチを順にオンする操作部材２２とを備える。操作部材２２は円周方向操作領域においてスイッチと対向する部位に底部２２１が形成されるとともに、隣り合う二個のスイッチの中間位置と対向する部位に頂部２２２が形成され、さらに底部２２１と頂部２２２とが連続した同一面として形成され、円周方向操作領域において円周方向操作により押圧されて押圧方向へ揺動した部位における配線基板からの高さが円周方向操作領域の円周方向位置にかかわらずほぼ一定である。
【選択図】図１

Description

本発明は、操作部材に対する操作によりオンする複数のスイッチ接点を備えたスイッチ装置に関する。

近年、車両、特には自動車のステアリングホイールにスイッチ装置を設ける構成が開示されている。特許文献１のものは、ステアリングホイールにオーディオ機器などを操作する押しボタン式のスイッチ装置が設けられている。この場合、使用者は、ステアリングホイールを握ったままオーディオ機器などを操作することができる。しかしながら、このような押しボタン式のスイッチ装置は、複数種類の操作に対応するために操作数と同じ数のスイッチ装置を設ける必要がある。このため、複数種類の操作を実現させる場合には全体として大型化を招くとともに操作性が悪化するという事情がある。

そこで、一個の操作部材で複数種類の入力操作を可能にし、これにより全体としての小型化および操作性の向上を図ることが考えられている。例えばこのようなスイッチ装置は、円周方向に等間隔に配置された四個のスイッチと、これら四個のスイッチを押圧してオンする円板状の操作部材とを備える。この場合、スイッチ装置は、操作部材の上下左右方向のうち単方向が押されると、それに対応する一個のスイッチがオンし、これにより十字方向の入力を検出する。また、スイッチ装置は、斜め方向が押されると、それに対応する両側二個のスイッチがオンし、これにより斜め方向の入力を検出する。さらに、スイッチ装置は、操作部材が円周方向へなぞられる、つまり十字方向と斜め方向が連続して押されると、複数のスイッチが連続してオンオフする。これによりスイッチ装置は円周方向の入力を検出する。このように一個の操作部材で複数種類の方向への操作が可能となっている。

特開２０００−１４２４２２号公報

しかしながら、上記構成のものでは、スイッチをオンするために必要な十字方向への押し込み量は一定である。このため、操作部材の押し込み量は、十字方向を押して一個のスイッチをオンする場合に比べて、斜め方向を押して両側二個のスイッチをオンする場合の方が大きくなる。つまり、例えば円周方向への操作の場合、操作部材の操作面は、十字方向すなわち一個のスイッチがオンする位置に対して、斜め方向すなわち両側二個のスイッチが同時にオンする位置の方が深い位置になってしまう。そのため、上記構成のスイッチ装置は、使用者が操作部材を円周方向になぞって操作すると、操作部材が波打っているような違和感を覚え、操作感がよくないという事情があった。

そこで、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、円周方向への操作において使用者に与える違和感を極力低減し、操作感が良好なスイッチ装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明のスイッチ装置は、配線基板と、前記配線基板に設けられ、中心位置に対して同心円上に配置された複数のスイッチと、前記中心位置を中心とした同心円状となる円周方向操作領域に対する円周方向への押圧操作である円周方向操作により前記中心位置を支点として揺動することで前記スイッチを順にオンする操作部材と、を備える。前記操作部材は、前記円周方向操作領域において前記スイッチと対向する部位に底部が形成されるとともに、隣り合う二個のスイッチの中間位置と対向する部位に頂部が形成され、さらに前記底部と前記頂部とが連続した同一面として形成され、前記円周方向操作領域において前記円周方向操作により押圧されて押圧方向へ揺動した部位における前記配線基板からの高さが前記円周方向操作領域の円周方向位置にかかわらずほぼ一定である。

上記構成によれば、操作部材は、円周方向操作領域において円周方向操作により押圧されて押圧方向へ揺動した部位における配線基板からの高さが円周方向操作領域の円周方向位置にかかわらずほぼ一定である。このため、使用者は、操作部材の円周方向操作領域を円周方向になぞって円周方向操作する際、同一平面上をなぞる感覚で円周方向操作をすることができる。そのため、使用者は、操作部材が波打っているような違和感を覚えることなく円周方向操作をすることができる。したがって、円周方向操作の入力時において使用者に与える違和感が低減され、その結果、操作感が良好となる。

一実施形態によるスイッチ装置の斜視図 スイッチ装置の分解斜視図 スイッチ装置の縦断面図 スイッチ装置の正面図 スイッチ装置の平面図 カバー、ノブ、操作板を取外した状態で示すスイッチ装置の平面図

以下、一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１および図４は、車両、特には自動車に設けられてオーディオ機器などの操作に用いられるスイッチ装置１０の外観を示している。以下、図４の上側すなわち使用者側をスイッチ装置１０の前方とし、下側すなわち使用者とは反対側をスイッチ装置１０の後方として説明する。

スイッチ装置１０は、図２に示すように台座１１上に、プリント配線基板１２（以下、配線基板１２と称す）などを順番に組付けることにより構成されている。台座１１は、樹脂などにより円板状に形成されて、円板状の配線基板１２が載置されている。配線基板１２は、決定操作用固定接点１３および四個の方向操作用固定接点１４が実装されている。この四個の方向操作用固定接点１４は、配線基板１２の決定操作用固定接点１３を中心位置とし、その中心位置に対して同心円上に等間隔に設けられている。これら固定接点１３、１４は、電気的に切断された一対の接点を構成する配線パターンで形成されている。

スイッチ装置１０は、図２、図３に示すように、配線基板１２上において決定操作用可動接点１５および四個の方向操作用可動接点１６を備えている。決定操作用固定接点１３と決定操作用可動接点１５とは決定操作用スイッチを構成し、方向操作用固定接点１４と方向操作用可動接点１６とは複数、この場合四個の方向操作用スイッチを構成している。方向操作用固定接点１４と方向操作用可動接点１６とから構成される方向操作用スイッチは本発明でいうスイッチを構成する。

これら可動接点１５、１６は、弾性を有するシリコーン樹脂で形成されている。この場合、決定操作用可動接点１５は配線基板１２上の決定操作用固定接点１３の前側に配置され、各方向操作用可動接点１６は配線基板１２上の各方向操作用固定接点１４の前側に配置されている。つまり、スイッチ装置１０は、四個の方向操作用可動接点１６を備え、この四個の方向操作用可動接点１６は、決定操作用可動接点１５を中心位置とし、この中心位置に対して同心円上に等間隔に配置されている。

可動接点１５、１６は、図２および図３に示すようにほぼ同一構成であることから、可動接点１６についてのみ説明し、可動接点１５については説明を省略する。可動接点１６は、ベース部１６１、弾性変形部１６２、円柱部１６３、導電部１６４、および被押圧部１６５を有している。ベース部１６１は矩形枠状に形成されて配線基板１２上に設置されている。弾性変形部１６２はベース部１６１の前側に設けられて前方へ膨出した中空のドーム状に形成されている。円柱部１６３は、弾性変形部１６２の前後方へ突出して形成され、この円柱部１６３のベース部１６１側の後端部に導電部１６４が設けられている。導電部１６４は、金属膜や導電性樹脂などの導電材料で形成され、配線基板１２上の固定接点１４に対向して配置されている。被押圧部１６５は、弾性変形部１６２の前側に円柱部１６３を囲むように設けられている。

この構成において、可動接点１６は、被押圧部１６５が操作力を受けると、弾性変形部１６２が弾性変形してベース部１６１側に沈み込む。すると、円柱部１６３に設けられた導電部１６４は、配線基板１２上の固定接点１４に接触する。これにより、固定接点１４は、電気的に切断された一対の接点間が導通して、固定接点１４および可動接点１６から構成されるスイッチがオンする。

また、スイッチ装置１０は、決定操作用プッシャ１７および四個の方向操作用プッシャ１８を備え、後述するボデー１９により位置決めされている。決定操作用プッシャ１７は、決定操作用可動接点１５の前方に設けられ、決定操作用可動接点１５を押圧する。具体的には、決定操作用プッシャ１７は全体として正方形の板状に形成された主体部１７１と、二本の決定操作用摺動軸１７２とから構成されている。そして、この決定操作用プッシャ１７の主体部１７１には、図３に示すように、配線基板１２側に取付け部１７３が陥没形成されており、この取付け部１７３に決定操作用可動接点１５が嵌め込まれている。また、決定操作用プッシャ１７の主体部１７１には、配線基板１２とは反対側に椀状の曲面をなす軸受け面１７４が形成されている。そして二本の決定操作用摺動軸１７２は、それぞれ主体部１７１の対角線上において主体部１７１に垂直方向に突出して設けられている。

方向操作用プッシャ１８は、方向操作用可動接点１６の被押圧部１６５の前側に配置されている。具体的には、方向操作用プッシャ１８は、押圧板１８１と方向操作用摺動軸１８２とから構成され、押圧板１８１は矩形状に形成されて方向操作用可動接点１６の被押圧部１６５に接触し、方向操作用摺動軸１８２は押圧板１８１の中心部から押圧板１８１に対して垂直方向に伸びている。

また、スイッチ装置１０は、ボデー１９、揺動部材２０、操作板２１、ノブ２２、軸部材２３などを備えている。ボデー１９は、図２に示すように、全体として円板状に形成され、貫通孔１９１、二個の決定操作用プッシャ孔１９２、および四個の方向操作用プッシャ孔１９３が形成されている。貫通孔１９１は、ボデー１９の中心部をボデー１９の中心軸方向へ矩形状に貫通している。二個の決定操作用プッシャ孔１９２は、貫通孔１９１の対角線上の外側において決定操作用プッシャ１７の決定操作用摺動軸１７２に重なる位置で、ボデー１９の中心軸方向へ円形に貫通している。さらに、四個の決定操作用プッシャ孔１９２は、それぞれ貫通孔１９１の外側において方向操作用プッシャ１８の方向操作用摺動軸１８２と重なる位置で、ボデー１９を中心軸方向へ円形に貫通している。

このボデー１９は、図３に示すように、配線基板１２の前方に設けられ、貫通孔１９１の内側に決定操作用固定接点１３と決定操作用可動接点１５とから構成される決定操作用スイッチおよび決定操作用プッシャ１７の主体部１７１を収容している。また、決定操作用プッシャ１７の二本の決定操作用摺動軸１７２は、図６に示すように決定操作用プッシャ孔１９２に挿入されている。この場合、決定操作用プッシャ１７は、決定操作用摺動軸１７２がボデー１９の決定操作用プッシャ孔１９２内側を摺動することで、ボデー１９の中心軸方向へ移動する。このように、決定操作用プッシャ１７は、ボデー１９の中心軸方向へ移動可能に設けられている。

さらに、方向操作用プッシャ１８の方向操作用摺動軸１８２は、図３および図６に示すように、それぞれボデー１９の方向操作用プッシャ孔１９３に挿入されている。この場合も、方向操作用プッシャ１８は、方向操作用摺動軸１８２がボデー１９の方向操作用プッシャ孔１９３内側を摺動することで、ボデー１９の中心軸方向へ移動する。このように、四個の方向操作用プッシャ１８は、それぞれボデー１９の中心軸方向へ移動可能に設けられている。

ボデー１９は、図２および図３に示すように、貫通孔１９１の内側に一対の第一軸部１９４を有している。この第一軸部１９４は円柱状をなしており、貫通孔１９１の内壁から内方に突出している。揺動部材２０は、図２および図６に示すように、外形形状がボデー１９の貫通孔１９１の内側よりも小さい矩形枠状に形成され、図３にも示すようにその周壁を貫通する一対の第一軸受け孔２０１を有している。この場合、第一軸受け孔２０１はボデー１９の第一軸部１９４に対応しており、揺動部材２０は、第一軸受け孔２０１にボデー１９の第一軸部１９４が嵌め込まれた状態でボデー１９の貫通孔１９１の内側に収納されている。このように揺動部材２０は、第一軸受け孔２０１がボデー１９の第一軸部１９４に軸支されることにより、ボデー１９の貫通孔１９１内側においてボデー１９の中心軸と直交する方向を軸として揺動可能に設けられている。

また、揺動部材２０は、図６に示すように一対の第二軸部２０２を有している。この第二軸部２０２は円柱状をなしており、揺動部材２０の周壁内側から外方に突出し、ボデー１９の第一軸部１９４と直交している。操作板２１は、図２および図３に示すように、円板状に形成された円板部２１１、および円板部２１１の中心部から中心軸後方すなわち配線基板１２側へ突出した取付け部２１２を有し、ボデー１９の前方に設けられて取付け部２１２が揺動部材２０の内側を貫通している。取付け部２１２は、内部が中空の長方形に形成されて、図３に示すように第二軸受け孔２１３が内側に突出して設けられている。

取付け部２１２の第二軸受け孔２１３には、揺動部材２０の第二軸部２０２が挿入され、これにより操作板２１は、揺動部材２０の第二軸部２０２に軸支されている。そのため、操作板２１は、ボデー１９の第一軸部１９４を軸すなわち支点として図１の矢印Ａ方向へ揺動部材２０と一体的に揺動するとともに、揺動部材２０の第二軸部２０２を軸すなわち支点として矢印Ａ方向と直交する矢印Ｂ方向へ揺動部材２０に対して相対的に揺動する。この場合、操作板２１は、第一軸部１９４または第二軸部２０２を軸にして矢印Ａ方向または矢印Ｂ方向の単一方向へ揺動することで十字方向へ揺動する。また、第一軸部１９４および第二軸部２０２を軸にして矢印Ａ方向および矢印Ｂ方向への揺動が合成されて斜め方向または円周方向へ揺動する。

操作板２１の前側には円環状に形成されたノブ２２が取付けられている。ノブ２２は、本発明でいう操作部材を構成し、ノブ２２に設けられた図示しないピンが操作板２１の固定孔２１４に挿入されて回転方向の移動が規制されている。また、ノブ２２は、その表面すなわち使用者側に配線基板１２の中心軸を中心位置とした同心円状となる円周方向操作領域を形成している。このノブ２２の円周方向操作領域は、図５に示すように、方向操作用スイッチを構成する可動接点１６と対向する部位に底部２２１が形成されるとともに、隣り合う二個の可動接点１６の中間位置と対向する部位に頂部２２２が形成されている。さらに底部２２１と頂部２２２とは連続した同一面として形成されている。

この場合、ノブ２２の底部２２１が押圧操作されて対応する一個の方向操作用スイッチがオンした状態における配線基板１２から底部２２１までの高さ寸法は、頂部２２２が押圧操作されて対応する両側の二個の方向操作用スイッチがオンした状態での配線基板１２から頂部２２２までの高さ寸法にほぼ等しくなる。つまり、配線基板１２から底部２２１および頂部２２２までの高さ寸法の差は、底部２２１を押圧操作して対向する一個の方向操作用スイッチがオンするために必要なノブ２２の押し込み量と、頂部２２２を押圧操作して対応する両側に二個の方向操作用スイッチがオンするために必要なノブ２２の押し込み量との差に等しい。さらにこの円周方向操作領域は、ノブ２２において径方向の所定範囲すなわち径方向のほぼ全体に亘って連続して設けられており、径方向においても押圧部位すなわち円周方向操作により押圧されて押圧方向へ揺動した部位の配線基板１２からの高さ寸法がほぼ等しくなるような形状に形成されている。

また、軸部材２３は、操作板２１の取付け部２１２の内側に摺動可能に取付けられ、その先端部２３１は決定操作用プッシャ１７の軸受け面１７４に当接している。そして軸部材２３が押圧操作されると、決定操作用プッシャ１７を介して決定操作用可動接点１５が押圧操作される。これにより、決定操作用固定接点１３および決定操作用可動接点１５で構成される決定操作用スイッチはオンする。この場合、決定操作用プッシャ１７の軸受け面１７４は椀状の曲面に形成されている。このため、軸部材２３は、操作板２１およびノブ２２と一体に揺動して傾斜状態で軸受け面１７４に当接している場合であっても、決定操作用プッシャ１７を押圧することができる。また、軸部材２３にはキャップ２４が取付けられている。さらに、配線基板１２などを覆うように円筒形のカバー２５が設けられている。

このように構成されたスイッチ装置１０は、例えば図示しない車両のステアリングホイールに取付けられる。そのため使用者はステアリングホイールを握ったままスイッチ装置１０を手元で操作することで、図示しないオーディオ機器などの操作をすることができる。この場合、スイッチ装置１０は、十字方向、斜め方向、円周方向の三種類の方向入力、および決定入力が可能となっている。つまり、スイッチ装置１０は、四個の方向操作用固定接点１４と方向操作用可動接点１６とで構成される方向操作用スイッチのうち、所定時間内に一個がオンされると十字方向の入力を認識し、所定時間内に隣り合う二個がオンされると斜め方向の入力を認識し、さらに所定時間内に順にオンされると円周方向の入力を認識する。また、決定操作用固定接点１３と決定操作用可動接点１５とで構成される決定操作用スイッチがオンされると決定入力を認識する。

具体的には、スイッチ装置１０は、使用者によってノブ２２の円周方向操作領域のうち底部２２１が押圧操作されると、操作板２１は第一軸部１９４または第二軸部２０２を軸すなわち支点として揺動し、方向操作用プッシャ１８を介して方向操作用可動接点１６を押圧する。これにより、使用者によって押圧操作されたノブ２２の底部２２１に対向する一個の方向操作用スイッチがオンし、その結果、十字方向の入力がされる。この場合、方向操作用スイッチがオンするために使用者がノブ２２を押し込む量は最小となる。

また、使用者によってノブ２２の円周方向操作領域のうち頂部２２２が押圧操作されると、操作板２１は第一軸部１９４および第二軸部２０２の両方を軸すなわち支点として揺動し、頂部２２２の両側に配置された二個の方向操作用プッシャ１８を介して対応する二個の方向操作用可動接点１６を押圧する。これにより、ノブ２２の頂部２２２の両側に設けられた方向操作用固定接点１４と方向操作用可動接点１６とから構成される二個の方向操作用スイッチがオンし、その結果、斜め方向の入力がされる。この場合、頂部２２２の両側二個の方向操作用スイッチがオンするために使用者がノブ２２を押し込む量は最大となる。

そしてノブ２２の円周方向操作領域を時計回りまたは反時計回りになぞって押圧操作をすると、底部２２１と頂部２２２とが交互に押圧されて、対応する方向操作用スイッチが順にオンする。これにより、円周方向の入力がされる。この場合、ノブ２２の円周方向操作領域に対して円周方向への押圧操作である円周方向操作がされ、これにより押圧されて押圧方向へ揺動した部位における配線基板１２からノブ２２の表面すなわち使用者側の面までの高さ寸法は、円周方向操作領域の円周方向位置および径方向位置にかかわらずほぼ一定となっている。また、これらとは別に使用者がキャップ２４を押圧操作すると、軸部材２３を介して決定操作用プッシャ１７および決定操作用可動接点１５が押され、これにより決定操作用固定接点１３と決定操作用可動接点１５とで構成される決定操作用スイッチがオンされる。その結果、決定の入力がされる。

このように、本実施形態によれば、ノブ２２の円周方向操作領域を時計回りまたは反時計回りになぞって押圧操作する円周方向操作をする際、ノブ２２の底部２２１が押圧操作されて対応する一個の方向操作用スイッチがオンした状態での配線基板１２から底部２２１までの高さ寸法は、頂部２２２が押圧操作されて対応する両側の二個の方向操作用スイッチがオンした状態での配線基板１２から頂部２２２までの高さ寸法にほぼ等しくなる。つまりノブ２２は、円周方向操作領域に対して円周方向操作された部位の配線基板１２からの高さが円周方向操作領域の円周方向位置にかかわらずほぼ一定である。このため使用者は、ノブ２２の円周方向操作領域を円周方向になぞって円周方向操作する際、同一面上をなぞる感覚で円周方向操作をすることができる。そのため、使用者は、ノブ２２が波打っているような違和感を覚えることなく円周操作をすることができる。したがって、スイッチ装置１０は、円周方向操作の入力時において使用者に与える違和感が低減され、その結果、操作感が良好となる。

さらにスイッチ装置１０は、ノブ２２の円周方向操作領域が径方向の所定範囲すなわち径方向のほぼ全体に亘って連続して設けられている。そのため、ノブ２２の円周方向操作領域において径方向どの位置においても、円周方向操作の入力時において使用者に波打ったような違和感を与えることがなく、さらに操作感が良好となる。

なお、上記実施形態は、方向操作用固定接点１４および方向操作用可動接点１６で構成される方向操作用スイッチを四個備える構成としたが、これに限らず、三個または五個以上としてもよい。
また、操作部材は、操作板２１およびノブ２２を一体に構成したものでもよい。
さらに、スイッチ装置１０は、車両のステアリングホイールに設けられる構成としたが、これに限らず、車両以外に用いるスイッチ装置としても広く適用することができる。
そのほか、本発明は上記しかつ図面に示した実施例にのみ限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施し得る。

図面中、１０はスイッチ装置、１２は配線基板、１４は方向操作用固定接点（スイッチ）、１６は方向操作用可動接点（スイッチ）、２２はノブ（操作部材）、２２１は底部、２２２は頂部を示す。

Claims (2)

1. 配線基板と、
   前記配線基板に設けられ、中心位置に対して同心円上に配置された複数のスイッチと、
   前記中心位置を中心とした同心円状となる円周方向操作領域に対する円周方向への押圧操作である円周方向操作により前記中心位置を支点として揺動することで前記スイッチを順にオンする操作部材と、を備え、
   前記操作部材は、前記円周方向操作領域において前記スイッチと対向する部位に底部が形成されるとともに、隣り合う二個のスイッチの中間位置と対向する部位に頂部が形成され、さらに前記底部と前記頂部とが連続した同一面として形成され、
   前記円周方向操作領域において前記円周方向操作により押圧されて押圧方向へ揺動した部位における前記配線基板からの高さが前記円周方向操作領域の円周方向位置にかかわらずほぼ一定であることを特徴とするスイッチ装置。
2. 前記操作部材は、前記円周方向操作領域が径方向の所定範囲に亘って連続して設けられ、
   前記円周方向操作領域において前記円周方向操作により押圧されて押圧方向へ揺動した部位における前記配線基板からの高さが径方向にかかわらずほぼ一定であることを特徴とする請求項１記載のスイッチ装置。

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