JP2019215962A - スイッチ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】操作フィーリングの向上を図る上での設計の自由度を高め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、操作者の操作を受ける操作部３の変位に応じて開閉する接点と、接点を開閉する際に、操作部３の変位量と、当該変位量に対応する荷重との関係を示す特性を操作部３に作用させるように構成された第１荷重発生部及び第２荷重発生部とを備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、スイッチ装置に関する。

押しボタンの押圧操作によってオンオフ状態が切り替わるラバースイッチが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載されたラバースイッチは、押圧部の裏側に一体に設けられ円柱状のセンターボス部と、押圧部の周囲に同心のドーム状に形成された屈曲部と、屈曲部の下端周囲に設けられた取付部とを備えている。センターボス部の基部周囲には、押圧部の裏面側から表面側へ所定深さで形成された同心状の溝部が設けられている。

特許文献１は、ラバースイッチの押圧部を押圧した際、センターボス部の基部周囲に設けられた溝部により弾性係数が小さくなり、センターボス部端面に設けられた導体部が回路基板に設けられた接点に当接したときに容易に撓み、圧縮変形させる荷重が低減され、柔らかい感触で良好な操作感を得ることができるとしている。

特開２００８−９７８５２号公報

しかしながら、上記特許文献１は、ラバースイッチの導体部と回路基板の接点とが接触した後の操作感を柔らかくすることが可能となるが、センターボス部の基部周囲に設けられた溝部によってラバースイッチの弾性係数を小さくしただけでは、押圧部の押圧を開始してから導体部と接点とが接触するまでの操作感が一様に決まってしまう。そのため、操作感を調整する範囲には限界がある。その結果、操作感の向上を図る上で設計の自由度が低いという問題があった。

従って、本発明の目的は、操作フィーリングの向上を図る上での設計の自由度を高めることができる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、本発明に係るスイッチ装置は、操作者の操作を受ける操作部の変位に応じて開閉する接点と、前記接点を開閉する際に、前記操作部の変位量と、当該変位量に対応する荷重との関係を示す特性を前記操作部に作用させるように構成された第１荷重発生部、及び第２荷重発生部と、を備えたことを特徴としている。

本発明に係るスイッチ装置にあって、前記第１荷重発生部の特性におけるピーク荷重に対応する変位量と、前記第２荷重発生部の特性におけるピーク荷重に対応する変位量とが互いに異なるように構成されてなることを特徴としている。

本発明に係るスイッチ装置にあって、前記接点は、前記第１荷重発生部及び前記第２荷重発生部のいずれか一方に設けられてなることを特徴としている。

本発明に係るスイッチ装置にあって、前記第１荷重発生部又は前記第２荷重発生部は、前記操作部の動作に伴い座屈変形可能なドーム形状に形成された弾性体、あるいは傾斜カムに当接するように付勢されている節度ピースを備えてなることを特徴としている。

本発明によれば、操作フィーリングの向上を図る上で設計の自由度を向上させることが可能となる。

本発明の実施の形態に係るスイッチ装置の一例を模式的に示す要部断面図である。 図１のスイッチ装置に用いられるラバーコンタクトスイッチの一例を模式的に示す部分断面図である。 図１のスイッチ装置の操作時において操作部に作用するラバーコンタクトスイッチの荷重とストロークとの関係の一例を模式的に示す特性図である。 図１のスイッチ装置に用いられる節度機構の一例を模式的に示す部分断面図である。 図１のスイッチ装置の操作時において操作部に作用する節度機構の荷重とストロークとの関係の一例を模式的に示す特性図である。 ラバーコンタクトスイッチの特性と節度機構の特性とを合成した合成特性の一例を模式的に示す特性図である。

本発明のスイッチ装置に係る実施の形態について、以下に添付図面を参照して説明する。

本実施の形態は、操作部３の変位量及びその変位量に対応する荷重の関係を示す特性を操作部３に作用させるように構成された第１荷重発生部における特性と、操作部３の変位量及びその変位量に対応する荷重の関係を示す特性を操作部３に作用させるように構成された第２荷重発生部における特性との合成により、操作部３を操作した際の荷重と変位量との関係を示す特性を調整するものである。

このような第１荷重発生部及び第２荷重発生部としては、接点を閉じる際に必要とする操作部３の操作荷重、及びその操作荷重に対する反力となる荷重を操作部３に作用させる機能を有する各種の構成を採用することができるが、図示例は、ラバーコンタクトスイッチ６を第１荷重発生部として、節度機構７が第２荷重発生部となっている。

（スイッチ装置の構成）
以下に説明する実施の形態は、車両用スイッチ装置を例に挙げているが、これに限定されるものではない。車両用スイッチ装置の他にも、遠隔操作、情報端末あるいは家電等の各種機器のスイッチ装置に適用することができる。

図１において、スイッチ装置１は、プッシュ式の車両用エンジンスイッチの一例であり、筒状のスイッチ本体２を備えている。スイッチ本体２には、操作者の操作を受ける操作部３を保持する筒状の操作部ホルダ４が中心軸線ＣＬに沿って移動可能に収容されている。操作部３の周囲には、スイッチ本体２に取り付けられたベゼル５が設けられている。スイッチ本体２、操作部３、操作部ホルダ４、及びベゼル５は、ＡＢＳ樹脂等の樹脂材料からなる。

図１及び図２に示すように、スイッチ本体２には、操作部３の操作に応じて回路基板２１の固定接点を開閉するラバーコンタクト６１を有するラバーコンタクトスイッチ６が設けられている。ラバーコンタクト６１は、ゴム材又は軟質樹脂材等のバネ性を有する部材により形成された弾性シート６２を有している。ラバーコンタクト６１は、操作部３の動作に伴い座屈変形可能なドーム形状に形成された金属材からなる弾性体であってもよい。

ラバーコンタクト６１は、回路基板２１の固定接点と対応する部位の表面側が弾性シート６２から上方向に隆起するドーム形状を有しており、節度感を発生させる節度感発生部としての機能を有している。回路基板２１には、スイッチ本体２に形成されたコネクタ部２２の接続端子２３が電気的に接続されている。接続端子２３は、外部の制御装置等と電気的に接続される。

ラバーコンタクトスイッチ６は、ラバーコンタクト６１の内部底面に設けられた可動接点を回路基板２１の固定接点に接触させるために弾性変形して座屈させる構成のプッシュスイッチである。操作部３の操作荷重がプッシャ３１を介して所定の荷重に達したときにラバーコンタクト６１が座屈することで、ラバーコンタクト６１の可動接点と回路基板２１の固定接点とが当接して接触することとなり、ラバーコンタクトスイッチ６はスイッチオン状態となる。

操作部３の操作荷重が解除されたときは、ラバーコンタクト６１が弾性復元力により元のドーム形状に自動復帰する。ラバーコンタクト６１の可動接点が回路基板２１の固定接点から離れることになり、ラバーコンタクトスイッチ６はスイッチオフ状態となる。

ここで、図３を参照すると、同図には、スイッチ装置１の操作時において操作部３に作用するラバーコンタクトスイッチ６における荷重と変位量（ストローク）との関係を示す特性図（Ｆ−Ｓ曲線図）の一例が示されている。

図３において、縦軸は荷重Ｆを示し、横軸はストロークＳを示す。操作部３を操作したときのラバーコンタクトスイッチ６の荷重の変化を示す曲線と、操作部３の操作を解除したときのラバーコンタクトスイッチ６の荷重の変化を示す曲線とは一致せず、ヒステリシス曲線を描く。

操作部３の操作によりラバーコンタクトスイッチ６を押し下げると、ストロークＳに伴って荷重Ｆは増加する。ラバーコンタクト６１が座屈する直前のストロークＳ１の位置において、ラバーコンタクト６１が座屈するために必要とする最大の荷重（ピーク荷重）Ｆ１に達する。ラバーコンタクトスイッチ６を押し下げ続けると、ラバーコンタクト６１が弾力に抗して座屈し始める。

ラバーコンタクト６１の座屈発生後は、荷重が減少していく。ラバーコンタクト６１が回路基板２１と当接する直前のストロークＳ２の位置で座屈発生後の最小の荷重（ボトム荷重）Ｆ２となる。ラバーコンタクト６１の座屈発生時のピーク荷重Ｆ１と座屈発生後のボトム荷重Ｆ２との荷重落差Ｆ１−Ｆ２によって、操作部３の操作フィーリングとなる節度感が得られる。

座屈発生後のボトム荷重Ｆ２以降は、ラバーコンタクト６１の弾力に抗して操作部３の操作荷重を高めて回路基板２１とラバーコンタクト６１とが接触した状態を維持している。これにより、ラバーコンタクト６１が底付きして荷重が立ち上がるため、操作部３の操作荷重は荷重Ｆ３に上昇する。

図１及び図４に示すように、操作部ホルダ４の側面とスイッチ本体２の側面との対向面の間には、ラバーコンタクトスイッチ６をスイッチオン状態とするときの操作部３の変位量と、その変位量に対応する荷重とを調整する節度機構７が設けられている。

この節度機構７は、操作部ホルダ４に形成された山型のカム部７０と、カム部７０に当接するようにスプリング７３に付勢されている球形の節度ピース７４とを備えている。カム部７０は、相反する方向に傾斜する一対の傾斜カム７１，７２を有している。スプリング７３の基端部は、スイッチ本体２の収容部内に固定されている。節度ピース７４は、スプリング７３の自由端部に取り付けられている。

図示例では、傾斜カム７１，７２が操作部ホルダ４の側面に設けられ、スプリング７３及び節度ピース７４はスイッチ本体２の側面に設けられている。これとは逆に、操作部ホルダ４の側面にスプリング７３及び節度ピース７４を設ける一方、スイッチ本体２の側面に傾斜カム７１，７２を設ける構成を採用することも可能である。

なお、球形の節度ピース７４及びスプリング７３と傾斜カム７１，７２との組み合わせ以外に、節度ピースとしての節度ピン及びスプリングと傾斜カムとの組み合わせ、あるいは節度ピースとしての弾性板と傾斜カムとの組み合わせ等で節度機構７を構成することもできる。カム部７０は、操作部ホルダ４の内面に続いて下傾斜する傾斜カム７２だけを有する台形型のカム部であってもよい。

節度ピース７４は、スプリング７３の付勢力によってカム部７０の傾斜カム７２のカム面に当接して押されている。傾斜カム７２のカム面は傾斜しているため、スプリング７３の付勢力は、操作方向の反対方向へ向かう反発力を分力として発生する。

傾斜カム７２が受ける付勢力は、節度ピース７４がカム部７０の頂部に向かって当接するのに伴い増大する。節度ピース７４がカム部７０の頂部を乗り越えて傾斜カム７１に沿って当接するときは、スプリング７３のたわみ量が次第に小さくなり、傾斜カム７１が受ける付勢力は減少していく。

このような節度機構７の特性は、図５に示すように、荷重と変位量（ストローク）との関係を示す特性図（Ｆ−Ｓ曲線図）で示される。図５は、操作部３を操作したときに節度機構７によって発生する荷重の変化を示す曲線と、操作部３の操作を解除したときに節度機構７によって発生する荷重の変化を示す曲線とを表している。これらの曲線はヒステリシス曲線を描く。

節度ピース７４が傾斜カム７２のカム面の下端から上端に沿って当接するときに傾斜カム７２のカム面に作用するスプリング７３の付勢力がストロークとともに増加する。スプリング７３の付勢力は、節度ピース７４が傾斜カム７２の上端を乗り越える直前のストロークＳ４の位置でピーク荷重Ｆ４に達する。このピーク荷重Ｆ４とピーク荷重Ｆ４に対応するストロークＳ４とは、ラバーコンタクトスイッチ６の特性におけるピーク荷重Ｆ１及びピーク荷重Ｆ１に対応するストロークＳ１と異なっている。

節度ピース７４が傾斜カム７２の上端を乗り越えて傾斜カム７１の上端に当接した後は、スプリング７３のたわみ量が次第に小さくなるため、傾斜カム７１に沿って当接する節度ピース７４の位置変位に伴うスプリング７３の付勢力は減少していく。

（操作フィーリングを調整する構成）
以上のように構成されたスイッチ装置１は、図６に示すように、ラバーコンタクトスイッチ６の特性と節度機構７の特性とを合成して、操作部３の操作時における荷重とストロークとの関係を示す特性を調整するように構成されている。

図６は、ラバーコンタクトスイッチ６の特性と節度機構７の特性とを合成した特性図（Ｆ−Ｓ曲線図）の一例である。同図は、操作部３を操作したときの荷重の変化を示す曲線と、操作部３の操作を解除したときの荷重の変化を示す曲線とを表している。

図６において、実線で示す曲線は、ラバーコンタクトスイッチ６の荷重及びストロークの関係を示す特性と節度機構７の荷重及びストロークの関係を示す特性とを合成した合成特性である。破線で示す曲線は、ラバーコンタクトスイッチ６の特性であり、一点鎖線で示す曲線は、節度機構７の特性である。

ラバーコンタクト６１が座屈発生前の立ち上がり荷重の発生時点からラバーコンタクト６１が回路基板２１と当接する座屈発生後のボトム荷重の発生時点までの間に節度機構７の特性を合成することで、操作部３におけるピーク荷重と、そのピーク荷重の発生時点のストロークの位置とが調整される。

傾斜カム７２が受けるスプリング７３の付勢力は、傾斜カム７２の傾斜角度の増減に伴って増減する。このような節度機構７の特性を利用して、傾斜カム７２の傾斜角度の設定を変えることにより、操作部３におけるピーク荷重やピーク荷重の発生時点のストロークの位置を自由に調整することができる。この調整により、節度感を有する操作フィーリングが任意に調整される。

図示例では、ラバーコンタクトスイッチ６の特性におけるピーク荷重Ｆ１となるストロークＳ１の位置よりも早いストロークＳ５の位置で、ピーク荷重Ｆ１よりも高いピーク荷重Ｆ５が設定されている。ピーク荷重及びピーク荷重の発生時点のストロークの位置としては、ストロークＳ１の位置よりも遅いストロークの位置で、ピーク荷重Ｆ１よりも高いピーク荷重を設定することも可能である。

なお、図示例では、ラバーコンタクトスイッチ６を第１荷重発生部として構成しているが、これに限定されものではない。ラバーコンタクトスイッチ６に代えて、操作者に節度感を与える役目のみを果たす座屈変形可能なドーム形状のドーム部材を第１荷重発生部として、操作部３の動作に応じて開閉する接点と別々に設けた構成とすることができる。接点は、例えば、操作部３を動作させることにより接触片が固定接点の開閉を行う構成であってもよい。

（実施の形態の効果）
以上のように構成されたスイッチ装置１によると、ラバーコンタクトスイッチ６と節度機構７とを組み合わせて、ラバーコンタクトスイッチ６で得られる特性に節度機構７で得られる特性を合成することで、操作部３におけるピーク荷重の発生時点のストローク位置を任意に調整することができるため、上記効果に加えて、以下の効果が得られる。

ユーザが操作部３を操作したときに得られる操作フィーリングの立ち上がり位置を自由に調整することができる。

操作フィーリングを自由に調整することができるため、ユーザが操作部３を操作したという所望の操作フィーリングを得やすくすることができる。

傾斜カム７２の傾斜角度に応じて操作部３の荷重及びストロークを調整することができるので、スイッチ装置１における特性曲線の設計の自由度を向上させることができる。

以上の説明からも明らかなように、本発明に係る代表的な実施の形態、変形例、及び図示例を例示したが、上記実施の形態、変形例、及び図示例は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である。従って、上記実施の形態、変形例、及び図示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点に留意すべきである。

１…スイッチ装置、２…スイッチ本体、３…操作部、４…操作部ホルダ、５…ベゼル、６…ラバーコンタクトスイッチ、７…節度機構、２１…回路基板、２２…コネクタ部、２３…接続端子、３１…プッシャ、６１…ラバーコンタクト、６２…弾性シート、７０…カム部、７１，７２…傾斜カム、７３…スプリング、７４…節度ピース、ＣＬ…中心軸線

Claims (4)

1. 操作者の操作を受ける操作部の変位に応じて開閉する接点と、
   前記接点を開閉する際に、前記操作部の変位量と、当該変位量に対応する荷重との関係を示す特性を前記操作部に作用させるように構成された第１荷重発生部、及び第２荷重発生部と、
   を備えたことを特徴とするスイッチ装置。
2. 前記第１荷重発生部の特性におけるピーク荷重に対応する変位量と、前記第２荷重発生部の特性におけるピーク荷重に対応する変位量とが互いに異なるように構成されてなることを特徴とする請求項１に記載のスイッチ装置。
3. 前記接点は、前記第１荷重発生部及び前記第２荷重発生部のいずれか一方に設けられてな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。
4. 前記第１荷重発生部又は前記第２荷重発生部は、前記操作部の動作に伴い座屈変形可能なドーム形状に形成された弾性体、あるいは傾斜カムに当接するように付勢されている節度ピースを備えてなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のスイッチ装置。

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