JP2019053844A - スイッチ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】誤検出を抑制することができるスイッチ装置を提供する。【解決手段】スイッチ装置１は、操作がなされる操作領域３２を有するオーバーレイ３と、操作に伴って操作領域３２に付加された荷重を検出する複数の荷重センサ４と、複数の荷重センサ４が配置されたベース２と、オーバーレイ３とベース２とに接触すると共に荷重センサ４の周囲であって操作領域３２を規定するように配置された複数のボス５と、を備えて概略構成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、スイッチ装置に関する。

従来の技術として、上部（surface）と、弾性体であるスクイーザー（squeezer）が設けられたバッカーピース（backer piece）と、によって挟まれた複数の圧電センサ（piezoelectric sensor）を有する装置（apparatus）が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

この装置は、上部とバックピースとを一体とするネジを締め込むことによってスクイーザーを介して圧電センサの圧縮状態を調整することができる。

国際公開第２０１５／０１９３２９号

しかし従来の装置は、隣り合う圧電センサの境界において操作が行われた場合、操作者が意図しない一方の圧電センサによって操作が検出される誤検出が発生する可能性がある。

従って本発明の目的は、誤検出を抑制することができるスイッチ装置を提供することにある。

本発明の一態様は、操作がなされる操作領域を有する上部筐体と、操作に伴って操作領域に付加された荷重を検出する複数の荷重センサと、複数の荷重センサが配置されたベースと、上部筐体とベースとに接触すると共に荷重センサの周囲であって操作領域を規定するように配置された複数の柱体と、を備えたスイッチ装置を提供する。

本発明によれば、誤検出を抑制することができる。

図１（ａ）は、実施の形態に係るスイッチ装置の一例を示す上面図であり、図１（ｂ）は、長手方向の断面図の一例を示し、図１（ｃ）は、短手方向の断面図の一例を示し、図１（ｄ）は、スイッチ装置のブロック図の一例である。 図２（ａ）及び図２（ｂ）は、実施の形態に係るスイッチ装置のボスの配置の一例を示した概略図である。

（実施の形態の要約）
実施の形態に係るスイッチ装置は、操作がなされる操作領域を有する上部筐体と、操作に伴って操作領域に付加された荷重を検出する複数の荷重センサと、複数の荷重センサが配置されたベースと、上部筐体とベースとに接触すると共に荷重センサの周囲であって操作領域を規定するように配置された複数の柱体と、を備えて概略構成されている。

このスイッチ装置は、荷重センサの周囲に複数の柱体が配置されているので、この構成を採用しない場合と比べて、隣り合う操作領域の境界において操作がなされても柱体によって荷重センサに付加される荷重が規制され、誤検出を抑制することができる。

[実施の形態]
（スイッチ装置１の概要）
図１（ａ）は、実施の形態に係るスイッチ装置の一例を示す上面図であり、図１（ｂ）は、長手方向の断面図の一例を示し、図１（ｃ）は、短手方向の断面図の一例を示し、図１（ｄ）は、スイッチ装置のブロック図の一例である。図２（ａ）及び図２（ｂ）は、実施の形態に係るスイッチ装置のボスの配置の一例を示した概略図である。図２（ａ）及び図２（ｂ）は、上側が要部断面図の一例、下側が上面図の一例となっている。なお以下に記載する実施の形態に係る各図において、図形間の比率は、実際の比率とは異なる場合がある。また図１（ｄ）では、主な信号や情報の流れを矢印で示している。

このスイッチ装置１は、例えば、車両に搭載された空調装置やナビゲーション装置などの電子機器の機能のオン、オフなどに用いられる。本実施の形態のスイッチ装置１は、一例として、空調装置の各機能のオン、オフを行うことができる装置である。

スイッチ装置１は、例えば、図１（ａ）〜図１（ｄ）に示すように、操作がなされる操作領域３２を有する上部筐体としてのオーバーレイ３と、操作に伴って操作領域３２に付加された荷重を検出する複数の荷重センサ４と、複数の荷重センサ４が配置されたベース２と、オーバーレイ３とベース２とに接触すると共に荷重センサ４の周囲であって操作領域３２を規定するように配置された複数の柱体としてのボス５と、を備えて概略構成されている。

このスイッチ装置１は、例えば、操作としてプッシュ操作やタッチ操作を検出するように構成されている。以下では、なされた操作がプッシュ操作であるものとして説明する。

このボス５は、例えば、図１（ａ）〜図１（ｃ）に示すように、荷重センサ４を囲むように配置されている。この操作領域３２を規定する複数のボス５の重心は、当該操作領域３２の重心に一致している。そしてスイッチ装置１は、ボス５間に亘ってオーバーレイ３に設けられたリブ６を備えている。

スイッチ装置１は、例えば、図１（ｄ）に示すように、複数の荷重センサ４と電気的に接続された制御部８を備えている。

（ベース２の構成）
ベース２は、例えば、ＡＢＳ（Acrylonitrile Butadiene Styrene）樹脂などを用いて細長い形状に形成されている。このベース２は、例えば、図１（ｂ）に示すように、複数の凹部２２を備えて概略構成されている。

凹部２２は、荷重センサ４に応じて６つ設けられている。また凹部２２は、例えば、荷重センサ４の形状に応じて開口が円形となる凹みとして形成されている。この凹部２２は、荷重センサ４の撓みを許容するためのものである。

（荷重センサ４の構成）
荷重センサ４は、例えば、図１（ｂ）に示すように、金属シム４０と、圧電素子４１と、を備えたユニモルフ型の圧電アクチュエータである。このユニモルフ型圧電アクチュエータとは、１枚の圧電素子４１だけで屈曲する構造のアクチュエータである。

金属シム４０は、円板形状を有している。また金属シム４０は、例えば、導電性を有するアルミニウム、ニッケル、銅、鉄などの金属材料、それらを含有する合金材料、或いはステンレスなどの合金材料を用いて形成されている。本実施の形態の金属シム４０は、一例として、鉄にニッケルを配合した４２アロイである。

圧電素子４１の材料としては、例えば、ニオブ酸リチウム、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、メタニオブ酸鉛、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）などが用いられる。圧電素子４１は、例えば、これらの材料を用いて形成された膜を積層して形成された積層型の圧電素子である。本実施の形態の圧電素子４１は、一例として、ＰＺＴを用いた圧電素子である。

荷重センサ４は、例えば、図１（ｄ）に示すように、センサごとに制御部８に対してセンサ信号Ｓ_１〜センサ信号Ｓ_６を出力する。また荷重センサ４は、制御部８から出力された駆動信号Ｓ_８〜駆動信号Ｓ_１３に基づいて振動し、操作者に触覚を呈示するように構成されている。

この荷重センサ４には、例えば、図１（ｂ）に示すように、初期荷重としてプリロードＦが印加されている。この初期荷重とは、ベース２などを組み付けた後に各荷重センサ４に予め掛かる荷重であり、オーバーレイ３が荷重センサ４に確実に接触するために必要なものである。なおプリロードＦは、許容範囲であれば、荷重センサ４ごとに異なっても良い。

この初期荷重がゼロ、つまり荷重センサ４が接触していない場合、オーバーレイ３の操作領域３２にプッシュ操作がなされても適切な荷重が荷重センサ４に印加されず、プッシュ操作の検出精度が低下する。また同様に荷重センサ４が接触していない場合、駆動信号に基づいて振動を生成して触覚を呈示しても接触していないので、適切な触覚をオーバーレイ３に付加することができない。

（オーバーレイ３の構成）
オーバーレイ３は、例えば、透明な樹脂であるＰＣ（polycarbonate）樹脂などを用いて形成されている。このオーバーレイ３は、例えば、光の透過率が低いスモーク層が全体に形成されている。

オーバーレイ３は、例えば、図１に示すように、複数のボス５と、複数のリブ６と、複数の押子３３と、複数のマーク３４と、を備えて概略構成されている。

ボス５は、例えば、図１（ａ）に示すように、操作領域３２を規定する。具体的には、ボス５とリブ６によって囲まれた裏面３１の領域は、表面３０側が操作領域３２となる。そして操作領域３２の中心には、マーク３４が形成されている。操作領域３２は、４つのボス５によって規定され、隣接する操作領域３２とは境界の２つのボス５と１つのリブ６を共有している。

スイッチ装置１は、例えば、図１（ｂ）に示すように、オーバーレイ３と、荷重センサ４を囲むボス５と、によって空間７が形成される。つまり荷重センサ４は、この空間７に配置される。スイッチ装置１は、荷重センサ４ごとに空間７が形成されるので、操作領域３２と操作領域３２の境界において操作がなされても、ボス５によって荷重が規制されて誤検出が抑制される。

また本実施の形態では、荷重センサ４の周囲を４つのボス５で囲んでいる。なお変形として、例えば、図２（ａ）に示すように、荷重センサ４の間にボス５が配置されても良い。この場合、隣接する荷重センサ４との境界において操作が行われてもボス５が位置するため、荷重が規制されて誤検出が抑制される。

また他の変形例として、例えば、図２（ｂ）に示すように、荷重センサ４の間に２つのボス５を設け、当該ボス５の間を繋ぐようにリブ６を設けても良い。このリブ６は、例えば、図２（ｂ）に示すように、ベース２まで伸びている。この場合もまた、隣接する荷重センサ４との境界において操作が行われてもボス５が位置するため、荷重が規制されて誤検出が抑制される。なお荷重センサ４の間が、図２（ａ）に示す場合よりも広く取れるので、小型化が容易である。

押子３３は、オーバーレイ３の裏面３１から法線方向に突出して設けられている。この押子３３は、荷重センサ４の圧電素子４１に接触して適切なプリロードＦを付加する。

マーク３４は、例えば、オーバーレイ３に設けられたスモーク層をレーザによって部分的に除去して形成されている。

リブ６は、例えば、図１（ａ）〜図１（ｃ）に示すように、ボス５とボス５を繋ぐように裏面３１に設けられている。本実施の形態のリブ６は、操作領域３２を囲むように、長手方向と短手方向に設けられている。なおリブ６は、例えば、図１（ｃ）に示すように、ベース１０の表面２０には、到達しない程度、オーバーレイ３の裏面３１から突出しているがこれに限定されず、ベース２に到達するほど伸びていても良い。

スイッチ装置１は、リブ６が操作領域３２の境界に位置しているので、操作者がリブ６上の表面３０に操作を行っても表面３０が変形し難く、荷重センサ４が検出し難くなる、つまり荷重が規制されるので誤操作を抑制することができる。

（制御部８の構成）
制御部８は、例えば、記憶されたプログラムに従って、取得したデータに演算、加工などを行うＣＰＵ（Central Processing Unit）、半導体メモリであるＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）などから構成されるマイクロコンピュータである。このＲＯＭには、例えば、制御部８が動作するためのプログラムと、プッシュ操作やタッチ操作などの操作を判定するためのしきい値８０と、が格納されている。ＲＡＭは、例えば、一時的に演算結果などを格納する記憶領域として用いられる。

制御部８は、各荷重センサ４からセンサ信号Ｓ_１〜センサ信号Ｓ_６を取得し、それぞれのセンサ信号としきい値８０とを比較する。制御部８は、センサ信号に基づいてしきい値８０を超える荷重が検出されると、当該センサ信号を出力する荷重センサ４に対応する操作領域３２に対して操作がなされたと判定する。

また制御部８は、例えば、図１（ｄ）に示すように、各荷重センサ４に対して駆動信号Ｓ_７〜駆動信号Ｓ_１３を出力する。荷重センサ４は、入力した駆動信号に基づいて押子３３を介してオーバーレイ３の操作領域３２を振動させて触覚を呈示する。

制御部８は、操作が判定された場合、プッシュ操作を検出した荷重センサ４の情報である操作情報Ｓ_１４を生成して接続された電子機器に出力し、操作を受け付けたことを示す触覚を呈示するために当該荷重センサ４に駆動信号を出力する。

（実施の形態の効果）
本実施の形態に係るスイッチ装置１は、誤検出を抑制することができる。具体的には、スイッチ装置１は、荷重センサ４の周囲に複数のボス５が配置されているので、この構成を採用しない場合と比べて、隣り合う操作領域３２の境界において操作がなされてもボス５によって荷重センサ４に付加される荷重が規制され、誤検出を抑制することができる。

スイッチ装置１は、組み付けの際、オーバーレイ３の押子３３と荷重センサ４との接触不良を抑制し、操作の感度の低下を抑制すると共に、感度の良い触覚の呈示を行うことができる。

以上、本発明のいくつかの実施の形態及び変形例を説明したが、これらの実施の形態及び変形例は、一例に過ぎず、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。これら新規な実施の形態及び変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。また、これら実施の形態及び変形例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない。さらに、これら実施の形態及び変形例は、発明の範囲及び要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…スイッチ装置、２…ベース、３…オーバーレイ、４…荷重センサ、５…ボス、６…リブ、７…空間、８…制御部、１０…ベース、２０…表面、２２…凹部、３０…表面、３１…裏面、３２…操作領域、３３…押子、３４…マーク、４０…金属シム、４１…圧電素子、８０…しきい値

Claims (5)

1. 操作がなされる操作領域を有する上部筐体と、
   操作に伴って前記操作領域に付加された荷重を検出する複数の荷重センサと、
   複数の前記荷重センサが配置されたベースと、
   前記上部筐体と前記ベースとに接触すると共に前記荷重センサの周囲であって前記操作領域を規定するように配置された複数の柱体と、
   を備えたスイッチ装置。
2. 前記柱体間に亘って前記上部筐体に設けられたリブを有する、
   請求項１に記載のスイッチ装置。
3. 前記柱体は、前記荷重センサを囲むように配置される、
   請求項１又は２に記載のスイッチ装置。
4. 前記柱体は、前記荷重センサ間に配置される、
   請求項１又は２に記載のスイッチ装置。
5. 前記操作領域を規定する複数の前記柱体の重心は、当該操作領域の重心に一致する、
   請求項１乃至４のいずれか１項に記載のスイッチ装置。

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