JP2021180091A - 操作スイッチ - Google Patents

Abstract

【課題】小型化することができる操作スイッチを提供する。【解決手段】操作スイッチ２０は、回路基板２７の投影領域５１にはシーソーノブ２２の被検出部分４２があるが、スイッチ部分４１は投影領域５１にはなく、外部領域５２にある。したがって回路基板２７の平面方向の外部領域５２を活用して、回路基板２７の法線方向の寸法を小さくすることができる。シーソーノブ２２の変位を非接触で検出するので、既存設備における方向変換機構よりも小型の検出素子によって小型化することができる。【選択図】図３

Description

この明細書における開示は、ユーザによって操作される操作スイッチに関する。

従来、自動二輪車の乗員が操向ハンドルを把持したまま前照灯のオンオフ等の操作ができるように、ハンドルバーに取り付けられるハンドルスイッチが知られている。このようなハンドルスイッチにおいて、設置スペースを小さくするための種々の構造の工夫が提案されている。

たとえば特許文献１に記載のハンドルスイッチでは、操作方向を変換する方向変化機構を有し、基板の両面に接点を設けている。基板の両面に接点を設けるので、小型化に貢献している。

特開２０１３−２０６８４８号公報

前述の特許文献１に記載のハンドルスイッチでは、方向変換機構が必要であるので、その方向変換機構を配置するスペースが必要になる。また方向変換機構は、機械的構成を備えるので小型化が十分ではない。

そこで、開示される目的は前述の問題点を鑑みてなされたものであり、小型化することができる操作スイッチを提供することを目的とする。

本開示は前述の目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。

ここに開示された操作スイッチは、支持部材（２６）と、支持部材に支持され、ユーザによって変位操作される操作部材（２２）と、複数の電子素子（２８）が実装される板状の回路基板（２７）と、回路基板に実装され、操作部材の変位を非接触で検出する検出素子（３０）と、を含み、操作部材は、ユーザによって変位操作されるスイッチ部分（４１）と、検出素子によって検出される被検出部分（４２）とを有し、回路基板の表面および裏面が法線方向に投影する領域を投影領域（５１）として、投影領域に被検出部分があり、投影領域より外の外部領域（５２）にスイッチ部分がある操作スイッチである。

このような操作スイッチに従えば、回路基板の投影領域には操作部材の被検出部分があるが、スイッチ部分は投影領域にはなく、外部領域にある。したがって回路基板の平面方向の外部領域を活用して、回路基板の法線方向の寸法を小さくすることができる。また操作部材の変位を検出素子によって非接触で検出するので、機械的構成の方向変換装置よりも小型化することができる。

なお、前述の各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

操作スイッチ２０を示す分解斜視図。 操作スイッチ２０を示す正面図。 図２の断面図。 シーソーノブ２２と回路基板２７とを示す平面図。 操作された後のシーソーノブ２２を示す平面図。 シーソーノブ２２とラバー部材２９を示す平面図。 操作された後のシーソーノブ２２を示す平面図。 シーソーノブ２２の組付け工程を示す断面図。 回路基板２７の組付け工程を示す断面図。 点灯用光源素子３２の導光経路の一例を示す断面図。 点灯用光源素子３２の導光経路の他の例を示す断面図。

（第１実施形態）
本開示の第１実施形態に関して、図１〜図１１を用いて説明する。本実施形態の操作スイッチ２０は、ユーザによって変位操作されると操作対象を操作するための信号を出力する。本実施形態の操作スイッチ２０は、たとえば車両のインストルメントパネルに設けられる。操作スイッチ２０の操作対象は、たとえば車両用空調装置の各機能である。

操作スイッチ２０は、インストルメントパネルに固定された本体部２１と、本体部２１に対して変位可能なシーソーノブ２２とを有している。車両には、例えばマイクロコンピュータを中心に構成される電子制御装置が設けられている。操作スイッチ２０は、電子制御装置に出力信号を出力する。電子制御装置は、操作スイッチ２０の出力信号を受信し、出力信号を基づいて車両用表示装置の作動を制御する。

本体部２１は、アッパケース２３とロアケース２４と加飾パーツ２５とを有し、３つの部材を組み合わせることで内部に空間を有する直方体状のケースを構成する。加飾パーツ２５は、車室内に露出する部分となり、アッパケース２３とロアケース２４とはインストルメントパネルの内部に収容される部分となる。アッパケース２３およびロアケース２４は、有底の長方形筒状である。アッパケース２３とロアケース２４とを組み合わせることで、内部に空間を有する直方体状の容器が構成される。

アッパケース２３とロアケース２４とを組み合わせた状態では、直方体状の６面のうち１面が開口している。この開口している部分に平板状の加飾パーツ２５が配置される。加飾パーツ２５は、アッパケース２３とロアケース２４を組み合わせたときの開口を塞ぐように設けられる。加飾パーツ２５は、開口を有する長方形枠状である。加飾パーツ２５の開口には、シーソーノブ２２の一部が露出するように配置される。

本体部２１の内部には、シーソーノブ２２、支持部材２６、回路基板２７、電子素子２８およびラバー部材２９が設けられる。支持部材２６は、アッパケース２３またはロアケース２４にボルトなどで固定されている。支持部材２６は、各部を支持する部材である。支持部材２６は、加飾パーツ２５、回路基板２７およびラバー部材２９が固定される。また支持部材２６は、シーソーノブ２２が回転可能に支持する。回転とは、３６０度未満の角変位も含む。

支持部材２６は、図１に示すように、平板状の部分と枠状の部分を有する。枠状の部分は、平板状の部分から立ち上がるように設けられる。枠状の部分は、シーソーノブ２２が挿入されて、組み付けられる部分となる。また枠状の部分は、ラバー部材２９が固定される部分となる。平板状の部分は、回路基板２７が固定される部分となる。また平板状の部分は、ロアケース２４に固定される部分となる。
回路基板２７は、絶縁基板に導電材料からなる配線パターンが形成されたプリント基板である。回路基板２７は、ボルトなどで支持部材２６に固定されている。回路基板２７の表面および裏面には、複数の電子素子２８が実装されている。複数の電子素子２８は、たとえば中央演算処理装置（Central Processing Unit：略称ＣＰＵ）およびメモリなどである。

また回路基板２７に実装される複数の電子素子２８には、光を検出する光検出素子３０が含まれる。光検出素子３０は、シーソーノブ２２の変位を非接触で検出する。また回路基板２７に実装される複数の電子素子２８には、光検出素子３０に向けて光を出射する検出用光源素子３１およびシーソーノブ２２のスイッチ部分４１を点灯する点灯用光源素子３２を含む。検出用光源素子３１と点灯用光源素子３２とは、回路基板２７の異なる面にそれぞれ実装されている。本実施形態では、検出用光源素子３１は、回路基板２７の表側、図３では下側の表面に実装される。図３の上下方向が、車両に搭載された搭載状態における操作スイッチ２０の上下方向となる。したがって搭載状態において、回路基板２７の重力方向下方側に位置する面に光検出素子３０が実装されている。

また点灯用光源素子３２は、回路基板２７の裏側、図３では上側に実装される。検出用光源素子３１と点灯用光源素子３２は、たとえば発光ダイオード（Light-Emitting Diode：略称ＬＥＤ）によって実現される。検出用光源素子３１は、図４に示すように、光検出素子３０に対向するように配置される。これによって検出用光源素子３１が出射した光は、光検出素子３０との間に障害物がなければ、光検出素子３０に入射する。光検出素子３０は、光を検出すると検出したことを示すオン信号を出力し、光の検出がなくなると光の検出がないことをしめすオフ信号を出力する。

ここで回路基板２７の表面および裏面が法線方向に投影する領域を投影領域５１とする。また投影領域５１より外の領域を外部領域５２とする。したがって図３に示す回路基板２７の上下方向の領域が投影領域５１となる。さらに図３では、図３に示す仮想線５３の左側が投影領域５１であり、右側が外部領域５２となる。

シーソーノブ２２は、ユーザによって変位操作される操作部材である。ユーザは、シーソーノブ２２を操作することで操作対象を操作が可能となる。シーソーノブ２２は、支持部材２６に回転可能に支持される。具体的には、シーソーノブ２２は、１面が開口する直方体状の容器のような形状である。

シーソーノブ２２は、ユーザによって変位操作されるスイッチ部分４１と、検出素子によって検出される被検出部分４２とを有する。スイッチ部分４１は、図２に示すように表面に矢印が印刷されており、ユーザが押圧して操作する部分である。スイッチ部分４１は、加飾パーツ２５の開口に挿入されて車室内に露出する。スイッチ部分４１の表面は、ユーザが接触する操作面４３となる。操作面４３は、図２に示すように、回路基板２７の表面とはねじれの位置に関係にある。

シーソーノブ２２は、支持部材２６に回転可能に係合するように設けられる。具体的には、シーソーノブ２２の貫通孔４４に支持部材２６の回転軸３３が挿入される。より具体的には、シーソーノブ２２は、図３に示すように、対向する２つの壁部に貫通孔４４がそれぞれ形成されている。２つの貫通孔４４は、図３の上下方向に対向している。また２つの貫通孔４４は、図４に示すように、シーソーノブ２２の左右方向の中央に位置している。支持部材２６は、貫通孔４４に係合する回転軸３３を有する。回転軸３３は、シーソーノブ２２の外側から貫通孔４４に挿入される。これによってシーソーノブ２２は、回転軸３３を回転中心として回転可能となる。回転軸３３は、被検出部分４２よりもスイッチ部分４１に近い位置にある。シーソーノブ２２は、図３の左右の一端にスイッチ部分４１があり、他端に被検出部分４２がある。したがって回転軸３３は、図３の左右方向の中央よりも右側に位置している。

被検出部分４２は、回路基板２７に実装される光検出素子３０によって非接触で変位が検出される。被検出部分４２は、図１および図４に示すように、円弧状の壁部材であって、一部にスリット４５が形成されている。シーソーノブ２２は、ユーザによって図４に示すように押圧されると、図５に示すように回転軸３３周りに回転する。被検出部分４２は、回転によって検出用光源素子３１から照射される部分までの距離が同じとなるように、回転軸３３を中心して回転軸３３から照射される部分までを半径を有する円弧状である。これによって図５に示すように、回転しても被検出部分４２が他の部材に接触することを防いでいる。

シーソーノブ２２の被検出部分４２は、図４に示すように、ユーザによってスイッチ部分４１が変位操作される前と変位操作された後とで、被検出部分４２が検出用光源素子３１からの光を遮る遮光位置と、光源素子からの光を遮らない通過位置とに変位する。図４に示す位置が通過位置であり、図５に示す位置が遮光位置である。図４に示す通過位置では、検出用光源素子３１の光がスリット４５を通過する。これによって光検出素子３０は、ユーザによる変位操作を検出する。

ラバー部材２９は、図１および図６に示すように、支持部材２６に接着材などで固定されている。ラバー部材２９は、弾性を有する。ラバー部材２９は、ユーザによる変位操作に対する反力を付与する。ラバー部材２９は、先端が小さく、先端部と基端部との２段の四角柱状に形成される。ラバー部材２９は、先端部の頂部分を押圧すると先端部が基端部にはまり込むように変形する。図６に示す操作前の位置では、ラバー部材２９とスイッチ部分４１とはわずかに隙間があるかゼロタッチで接触している。操作前の位置では、シーソーノブ２２は、回転していない中立位置に配置された状態である。図７に示す操作後の位置では、ラバー部材２９とシーソーノブ２２とが接触している。これによってラバー部材２９は、ユーザが押圧操作したときに、ラバー部材２９の先端部を押し込んでユーザに操作感を付与する。またラバー部材２９は、ユーザの操作が終わると、弾性力によって元の形状に戻り、シーソーノブ２２を中立位置に戻す。

次に、回路基板２７とシーソーノブ２２との位置関係について説明する。シーソーノブ２２は、図３に示すように、回路基板２７の投影領域５１に被検出部分４２があり、外部領域５２にスイッチ部分４１がある。シーソーノブ２２は、回路基板２７の表面の平面方向に延び、一端が回路基板２７の上にあり、他端が回路基板２７の上にない。また被検出部分４２は、回路基板２７の表面側の投影領域５１にある。回路基板２７の表側は、図３では回路基板２７の下側である。

そして回路基板２７の裏面側の投影領域５１には、シーソーノブ２２および支持部材２６は配置されていない。回路基板２７の裏側は、図３では回路基板２７の上側である。
次に、操作スイッチ２０の組立て工程に関して、図８および図９を用いて説明する。図８に示すように、まず、図８に示すように、シーソーノブ２２を支持部材２６に組み付ける。シーソーノブ２２は、前述のように回転軸３３に貫通孔４４を挿入することで完了する。シーソーノブ２２を支持部材２６に組み付けるときは、図８の矢印で示すように、右側から左側にシーソーノブ２２をスライド変位させて、支持部材２６の枠状の部分にシーソーノブ２２を挿入する。

次に、図９および図３に示すように、回路基板２７を支持部材２６に固定する。シーソーノブ２２および支持部材２６が配置されていない部分を利用して、図９の矢印で示すように、上側から下側に回路基板２７をスライド変位させる。そして光検出素子３０と被検出部分４２との位置合わせをする。

そして図３に示すように、回路基板２７の光検出素子３０および検出用光源素子３１と、シーソーノブ２２の被検出部分４２を位置合わせして、支持部材２６に固定する。さらに図３に示すように、アッパケース２３、ロアケース２４および加飾パーツ２５を組み付けることで組立て工程が終了する。

次に、点灯用光源素子３２の配置に関して、図１０および図１１を用いて説明する。図１０は、点灯用光源素子３２と検出用光源素子３１とを回路基板２７の表側、図４では下側に実装している。点灯用光源素子３２は、スイッチ部分４１の表面の意匠を照明する。しかし、光検出素子３０と点灯用光源素子３２が回路基板２７同一面にある場合、光検出素子３０に点灯用光源素子３２の光が入光すると誤作動の懸念がある。具体的には、点灯用光源素子３２が出射した光が回路基板２７などで反射して、図１０に示すように、光検出素子３０に意図せず入射するおそれがある。そうすると光検出素子３０が誤検出するおそれがある。

そこで前述したように、好ましくは検出用光源素子３１と点灯用光源素子３２とは、回路基板２７の異なる面にそれぞれ実装する。そうすると図１１に示すように、点灯用光源素子３２から光検出素子３０までの導光経路が長くなるので、遮光構造等の複雑な形状を設定することなく、光検出素子３０に入射することを防ぐことができる。

以上説明したように本実施形態の操作スイッチ２０は、回路基板２７の投影領域５１にはシーソーノブ２２の被検出部分４２があるが、スイッチ部分４１は投影領域５１にはなく、外部領域５２にある。したがって回路基板２７の平面方向の外部領域５２を活用して、回路基板２７の法線方向の寸法を小さくすることができる。具体的には、図３の回路基板２７の右側の外部領域５２にシーソーノブ２２を配置することで、上下方向の寸法を小さくすることができる。またシーソーノブ２２の変位を非接触で検出するので、既存設備における方向変換機構が不要であるので構成を簡略化することができ、小型化することができる。

本実施形態では、スイッチ部分４１の操作面４３は、回路基板２７の表面と略垂直の位置関係にある。そして非接触での操作検出を可能とするために、シーソーノブ２２の内側に検出形状を設定することで一体部品となり部品点数、組付け工数の増加という課題を解決することができる。また本実施形態では、検出形状とシーソーノブ２２は一体であるが、別部品で構成して爪形状などで嵌合する構成であってもよい。また非接触方式の採用により、潤滑グリスを使用することなく、摺動摩耗や動作時に発生する摩擦に操作感が依存するという課題を解決することができる。

また本実施形態では、図３に示すように、回路基板２７の表面側の投影領域５１には被検出部分４２があり、回路基板２７の裏面側の投影領域５１には、シーソーノブ２２および支持部材２６は配置されていない。このような構成によって、図９に示すように、回路基板２７をシーソーノブ２２に対して組み付けることができる。これによって組付け性を向上することができる。

さらに本実施形態では、ラバー部材２９は、ユーザによる変位操作に対する反力を付与する。これによってユーザは、操作感を得ることができる。またラバー部材２９によって変位操作によるノイズの発生を抑制することができる。

換言すると、非接触式を使用するので操作感を付与する部品を別に設定する。これはシーソーノブ２２の外側に押し子形状を設定し、操作感を付与する部品を押すことで操作感を出している。さらにラバー部材２９がないとシーソーノブ２２が戻る時に瞬間的に支持部材２６とシーソーノブ２２とが当たり打音が発生するが、ラバー部材２９を使用することで操作時に発生する打音を低減することに効果がある。

また本実施形態では、回転軸３３は、被検出部分４２よりもスイッチ部分４１に近い位置にある。これによってスイッチ部分４１を変位させた場合、てこの原理によってスイッチ部分４１の変位量よりも被検出部分４２の変位量を多くすることができる。したがって操作による少ない変位量であっても、被検出部分４２を確実に変位させて、変位を検出することができる。

さらに本実施形態では、搭載状態において、回路基板２７の下方側に位置する面に光検出素子３０が実装されている。搭載状態において本体部２１の内部に異物が混入した場合に、回路基板２７の上方側であると異物が下降して付着しやすい。そこで回路基板２７の下方側に位置する面に光検出素子３０を実装することで、光検出素子３０の付近に異物を付着することを防ぐことができる。これによって検出の信頼性を向上することができる。

さらに本実施形態では、薄型化にするためシーソーノブ２２の外形サイズに対し内側に機能を集約している。具体的には、図４に示すように、シーソーノブ２２の被検出部分４２よりも下側に検出用光源素子３１が配置されている。換言すると、シーソーノブ２２の被検出部分４２と回路基板２７の検出用光源素子３１の位置が、図４に示すように部分的に重複している。これによって操作スイッチ２０を小型化することができる。

（その他の実施形態）
以上、本開示の好ましい実施形態について説明したが、本開示は前述した実施形態に何ら制限されることなく、本開示の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。

前述の実施形態の構造は、あくまで例示であって、本開示の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本開示の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものである。

前述の第１実施形態では、検出素子は、光検出素子３０によって実現されているが、光検出素子３０に限るものではない。非接触で操作部材の変位を検出する構成であれば、たとえば磁気検出素子であってもよい。

前述の第１実施形態では、シーソーノブ２２は回転するように支持部材２６に支持されているが、回転操作に限るものではない。スライド操作であってもよい。

前述の第１実施形態では、シーソーノブ２２は、操作後は中立の位置に戻る構成であるが、このような構成に限るものではなく、いわゆる押しボタンスイッチ、トグルスイッチ、ロッカースイッチなどであってもよい。

前述の第１実施形態では、シーソーノブ２２に貫通孔４４があり、支持部材２６に回転軸３３がある構成であるが、支持部材２６に貫通孔４４があり、シーソーノブ２２に貫通孔４４がある構成であってもよい。すなわち、一方に他方に回転可能に係合する回転軸３３を有する構成であればよい。

２０…操作スイッチ ２１…本体部 ２２…シーソーノブ（操作部材）
２３…アッパケース ２４…ロアケース ２５…加飾パーツ ２６…支持部材
２７…回路基板 ２８…電子素子 ２９…ラバー部材 ３０…光検出素子（検出素子）
３１…検出用光源素子 ３２…点灯用光源素子 ３３…回転軸 ４１…スイッチ部分
４２…被検出部分 ４３…操作面 ４４…貫通孔 ４５…スリット
５１…投影領域 ５２…外部領域 ５３…仮想線

Claims (6)

1. 支持部材（２６）と、
   前記支持部材に支持され、ユーザによって変位操作される操作部材（２２）と、
   複数の電子素子（２８）が実装される板状の回路基板（２７）と、
   前記回路基板に実装され、前記操作部材の変位を非接触で検出する検出素子（３０）と、を含み、
   前記操作部材は、ユーザによって変位操作されるスイッチ部分（４１）と、前記検出素子によって検出される被検出部分（４２）とを有し、
   前記回路基板の表面および裏面が法線方向に投影する領域を投影領域（５１）として、前記投影領域に前記被検出部分があり、前記投影領域より外の外部領域（５２）に前記スイッチ部分がある操作スイッチ。
2. 前記回路基板の表面側の前記投影領域には、前記被検出部分があり、
   前記回路基板の裏面側の前記投影領域には、前記操作部材および前記支持部材は配置されていない請求項１に記載の操作スイッチ。
3. 前記検出素子は、光を検出する光検出素子（３０）であり、
   複数の前記電子素子には、前記光検出素子に向けて光を出射する検出用光源素子（３１）および前記スイッチ部分を点灯する点灯用光源素子（３２）を含み、
   前記被検出部分は、ユーザによって前記スイッチ部分が変位操作される前と変位操作された後とで、前記被検出部分が前記検出用光源素子からの光を遮る遮光位置と、前記検出用光源素子からの光を遮らない通過位置とに変位し、
   前記検出用光源素子と前記点灯用光源素子とは、前記回路基板の異なる面にそれぞれ実装されている請求項１または２に記載の操作スイッチ。
4. 前記支持部材に設けられ、弾性を有し、ユーザによる変位操作に対する反力を付与するラバー部材（２９）をさらに含む請求項１〜３のいずれか１つに記載の操作スイッチ。
5. 前記操作部材および前記支持部材の一方は、他方に回転可能に係合する回転軸（３３）を有し、ユーザによって回転操作されることで変位操作され、
   前記支持部材は、前記操作部材を回転可能に支持し、
   前記回転軸は、前記被検出部分よりも前記スイッチ部分に近い位置にある請求項１〜４のいずれか１つに記載の操作スイッチ。
6. 搭載状態において、前記回路基板の下方側に位置する面に前記検出素子が実装されている請求項１〜５のいずれか１つに記載の操作スイッチ。

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