JP2022177742A - スイッチ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型にしても適切な操作力を得ることができ、操作者が適切な節度感を得ることができるスイッチを提供することにある。【解決手段】線方向に移動可能として支持されたノブ１０と、ノブ１０を支持する支持体４０と、ノブ１０の操作によって、電気的な切り替えを行うスイッチ本体３０と、ノブ１０の操作に節度感を与える節度体２０と、を備え、ノブ１０とスイッチ本体３０と節度体２０とは、線方向に直列配置されている。【選択図】図２

Description

本発明は、電気的なスイッチ装置に関する。

スイッチ装置の一例として、運転者によって操作されるシフトレバーのレバー本体の先端部に形成されたパーキングスイッチ装置がある（例えば、特許文献１）。

特開２０２０－１１１２９７号公報

しかしながら、特許文献１に示すスイッチ装置では、小型であるため適切な操作力を得にくく、操作者が適切な節度感を得にくいという問題があった。

したがって、本発明の目的は、小型にしても適切な操作力を得ることができ、操作者が適切な節度感を得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、線方向に移動可能として支持されたノブと、ノブを支持する支持体と、ノブの操作によって、電気的な切り替えを行うスイッチ本体と、ノブの操作に節度感を与える節度体と、を備え、ノブとスイッチ本体と節度体とは、線方向に直列配置されている。

本発明のスイッチ装置によれば、小型にしても適切な操作力を得ることができ、操作者が適切な節度感を得ることができるスイッチ装置を提供することができる。

本発明の第１の実施の形態に係るスイッチ装置を搭載した車両の運転席前方の図である。 本発明の第１の実施の形態に係るスイッチ装置の概略構造断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係るスイッチ装置の回路説明図である。 本発明の第１の実施の形態に係るスイッチ装置のストローク特性図である。 本発明の第１の実施の形態に係るスイッチ装置の動作説明の概略構造断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係るスイッチ装置の概略構造断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係るスイッチ装置のストローク特性図である。

[第１の実施の形態]
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るスイッチ装置を搭載した車両の運転席前方の図である。図２は、本発明の第１の実施の形態に係るスイッチ装置の概略構造断面図であり、図１のＡ－Ａ断面図である。図３は、本発明の第１の実施の形態に係るスイッチ装置の回路説明図である。

スイッチ装置１は、制御対象とする機器への操作を受け付けるスイッチ装置として機能することができ、種々の機器へ適用できる。本実施の形態では、車両１００のシフトレバー８０に搭載され、制御対象とする機器を、例えば、ＥＰＢ（Electric Parking Brake）として説明する。

本発明の実施の形態に係るスイッチ装置１は、図１に示す、車両１００のコラム９０から伸びる棒状のシフトレバー８０の先端部付近に搭載される。

スイッチ装置１は、図２のように、ノブ１０と節度体であるラバードーム２０とスイッチの本体３０、及び、支持体４０（シフトレバー８０）と回路基板５０とで構成されている。

ノブ１０は、樹脂製であり、支柱部１１と操作部１２と本体３０を押す押下部１３と収納部１４とラバードーム２０を押す押下部１５とを有する。ノブ１０は、支持体４０（シフトレバー８０）の支持部４１に、図２の上下方向の線方向に移動可能とされて支持されている。

支柱部１１は、支持体４０であるシフトレバー８０に沿う方向に軸をもつ柱状である。操作部１２は、支柱部１１の一方の端部（図２の上端）に、支柱部１１よりやや広くフランジ状に形成されている。操作部１２は、シフトレバー８０の先端部に配置される。操作部１２は、操作者がスイッチ装置１の操作を行う際に、押す部位である。

押下部１３は、支柱部１１の他方の端部（図２の下端）からシフトレバー８０に沿う方向に延びた位置に形成されている。押下部１３は、操作者が操作部１２を押した際、ノブ１０が本体３０を押す部位である。

収納部１４は、支柱部１１の他方の端部（図２の下端）に形成された凹部である。収納部１４は、ラバードーム２０を収納する。また、据付部１４ａは、ラバードーム２０を取り付ける部位である。

押下部１５は、収納部１４の底面（図２の収納部１４の上面）である。押下部１５は、操作者が操作部１２を押した際、ノブ１０がラバードーム２０を押す部位である。

ラバードーム２０は、ゴム製であり略回転対称形状である。ラバードーム２０は、円柱形状の基部２１と円筒形状の円筒部２２と肉薄のスカート部２３と固定部２４とを有する。対称軸の一方の端部である円筒部２２は径が小さく、他方の端部である固定部２４は径が大きい。

ラバードーム２０は、ラバードーム２０の径が大きい固定部２４の側が、ノブ１０の据付部１４ａに取り付けられ、ノブ１０の収納部１４に収納される。また、ラバードーム２０は、ラバードーム２０の径が小さい円筒部２２の側が、支持体４０の支持部４２に搭載される。

つまり、ラバードーム２０は、ノブ１０と支持体４０の支持部４２に挟まれた状態で配置される。このため、ノブ１０が操作されると、ラバードーム２０はノブ１０とともに移動するが、一方で、支持部４２がラバードーム２０の移動を規制する壁となる。そして、ラバードーム２０は、スカート部２３や円筒部２２などが変形部として弾性変形する。

ラバードーム２０及びラバードーム２０の据付部１４ａや支持部４２は、ノブ１０の幅（図２の左右方向）以内に配置されている。このため、支持体４０（シフトレバー８０）は、ラバードーム２０を取り付けた制約を受けずに、細いものにできる。また、ラバードーム２０の径が小さい円筒部２２の側が、ラバードーム２０のノブ１０の外側となり、ラバードーム２０の移動を規制する壁となる支持部４２は小さく設計できる。そして、本体３０を押す押下部１３周辺のノブ１０の設計自由度を大きくすることができる。

本体３０は、ケース３１と操作部３２とで構成されている。本体３０は、ケース３１内に、２つのマイクロスイッチを備える。マイクロスイッチは、電気接点部と小型のラバー（図示せず）を有している。操作部３２は、図２の上下方向に移動可能にケース３１に支持されている。

操作部３２は、ばねにより上方向への付勢力を与えられ、上からの力が加わらないときは、図２のように大きく突出した状態となっている。そして、操作部３２がノブ１０の押下部１３によって押され、上からの力が加わると、操作部３２は、突出が小さな状態となるとともに、小型のラバー（図示せず）を押す。そして、ラバー（図示せず）が変形して、電気接点部の接続状態が変わり、２つのマイクロスイッチの状態が変わる。

本体３０の２つのマイクロスイッチは、図３のように、それぞれ２つの接点部を有している。２つの接点部は、操作部３２によって、押されていない状態ではＯＦＦの状態であり、押された状態ではＯＮの状態である。

本体３０は、回路基板５０に搭載されている。そして、図３のように、本体３０は、常時クローズ回路が存在するノーマリークローズ回路とできる回路構成とされている。

すなわち、本体３０の２つの電気端子：Ｐ ＳＷ１・Ｐ ＳＷ２は、２つのマイクロスイッチと接続されている。２つのマイクロスイッチは、それぞれのＯＦＦ側の端子が、本体３０の電気端子：Ｐ ＳＷ３と接続されている。また、２つのマイクロスイッチは、それぞれのＯＮの端子が、本体３０の電気端子：Ｐ ＳＷ４と接続されている。これにより、２つのマイクロスイッチがＯＦＦのとき、電気端子：Ｐ ＳＷ１・Ｐ ＳＷ２は、電気端子：Ｐ ＳＷ３との経路をもつ。また、２つのマイクロスイッチがＯＮのとき、電気端子：Ｐ ＳＷ１・Ｐ ＳＷ２は、ＳＷ４との経路をもつ。

この本体３０の回路構成により、スイッチ装置１は、常時クローズ回路が存在するノーマリークローズ回路とされ、断線などの異常検出に優れるフェールセーフ機能をもった装置とされている。

なお、回路基板５０は、板状の基板でもよいし、フレキシブル基板とされてもよい。あるいは、基板は省き、本体から直接ケーブル出力するものでもよい。

（スイッチ装置１の動作）
図４は、本発明の第１の実施の形態に係るスイッチ装置のストローク特性図である。図５は、本発明の第１の実施の形態に係るスイッチ装置の動作説明の概略構造断面図である。図５（ａ）は、操作前の図、図５（ｂ）は、変曲点１付近での図、図５（ｃ）は、変曲点３付近での図である。

図４は、横軸がノブ１０のストローク（ｍｍ）であり、縦軸がノブ１０に生じる力（Ｎ）である、ストローク特性図である。操作者がスイッチ装置１を操作する前の状態が、ノブ１０のストローク（ｍｍ）の基準位置であり、その時の力（Ｎ）は０（Ｎ）である。操作者は、ノブ１０の操作部１２を押したストロークに応じ、ノブ１０に生じた力を感じる。また、図４のストロークの位置ａ、ｂ、ｃにおける、それぞれのスイッチ装置の概略構造断面図が、図５（ａ）、図５（ｂ）、図５（ｃ）である。

図５（ａ）は、操作者がスイッチ装置１を操作する前の状態の図である。ラバードーム２０は、外力が加わらない状態で、変形のない状態である。本体３０の操作部３２は、大きく突出した状態である。本体３０の２つのマイクロスイッチは、それぞれＯＦＦの状態である。

図５（ａ）の状態から、操作者がノブ１０の操作部１２を押すと、最初は、主に、ラバードーム２０のスカート部２３が弾性変形する。本体３０の操作部３２は、ノブ１０の押下部１３に押されて、突出が徐々に小さくなる。本体３０の２つのマイクロスイッチは、依然、それぞれＯＦＦの状態である。

図５（ｂ）は、図４の変曲点１付近での状態の図である。このとき、ノブ１０が下がり、ノブ１０の押下部１５がラバードーム２０の基部２１と接した状態である。

図５（ｂ）の状態から、操作者がノブ１０の操作部１２をさらに押すと、次は、ラバードーム２０の円筒部２２も弾性変形する。本体３０の操作部３２は、ノブ１０の押下部１３に押されて、突出がさらに小さくなる。本体３０の２つのマイクロスイッチは、依然、それぞれＯＦＦの状態である。

操作者がノブ１０の操作部１２を押すことにより、操作者が感じる力は、図４のように、ストロークの位置：ａから位置：ｂとなるまでは小さく、位置：ｂ以降、円筒部２２の変形の影響が加わり大きくなる。変形のために要する力は、薄く横に広がったスカート部２３と比べ、スカート部２３より厚く、ノブ１０の移動方向に軸をもつ円筒部２２は、スカート部２３より大きい。そして、ストロークの位置：ｂである変曲点１以降、操作者が感じる力が大きくなった状態は、変曲点２まで続く。

変曲点２は、変曲点２から変曲点３にかけて、ラバードーム２０の円筒部２２が潰れることによって生じ、変曲点２においてストローク特性は極大値をとる。すなわち、ストローク力は、変曲点２に近づくにつれて増大し、変曲点２でピークの値となり、変曲点２を過ぎると減少する。そして、操作者は顕著な節度感を感じる。節度感は、ゴム特有の柔らかい弾力のある感触である。この感触は、車両１００のシフトレバー８０に搭載されたＥＰＢのスイッチ装置１に好適である。

そして、操作者が感じるこの節度感と合わせて、本体３０は電気的な切り替えが行われる。すなわち、変曲点２と変曲点３の間の変曲点２の周辺において、本体３０の２つのマイクロスイッチが、本体３０の操作部３２がノブ１０の押下部１３に押されることによって、ＯＦＦの状態からＯＮの状態に変わる。そして、図３の２つの電気端子：Ｐ ＳＷ１・Ｐ ＳＷ２は、電気端子：Ｐ ＳＷ３と接続されていた状態から、電気端子：Ｐ ＳＷ４と接続されている状態へと変わる。

なお、厳密には、本体３０のマイクロスイッチがＯＦＦの状態からＯＮの状態に変わる操作のためにも力を要する。しかし、小型であるマイクロスイッチでは、操作者が感じる力は十分には生じない。このため、電気的な切り替えには係わらない節度体としてのラバードーム２０が別途用いられている。

仮に、ラバードーム２０は、本体３０のマイクロスイッチのラバーと相似形状で、相似比が２であったとして、回転軸に対して垂直な方向の面積は４倍で、円筒部２２などの肉厚も２倍となる。すると、１つのラバードーム２０は、２つのマイクロスイッチより数倍大きなストローク力となる。相似形状が同じでなかったとしても、ラバードーム２０を加えることで、操作者が十分に感じる力を生じさせることができる。

図５（ｃ）は、図４の変曲点３付近となるストロークの位置：ｃでの状態の図である。ラバードーム２０は、円筒部２２が潰れた状態である。本体３０の操作部３２は、僅かに突出した状態である。本体３０の２つのマイクロスイッチは、それぞれＯＮの状態である。

図５（ｃ）の状態から、操作者がノブ１０の操作部１２をさらに押すと、潰れたラバードーム２０をさらに押すことになる。このため、図５のように、変曲点３以降は、操作者が感じる力は、再度、大きくなる。また、変形のために要する力は、潰れていない円筒部２２を弾性変形するより大きなものとなる。実質、ストロークはこの付近で止まる。

そして、操作者がＥＰＢのノブ１０の操作部１２の押下操作を止めると、ノブ１０は、ラバードーム２０の弾性力と本体３０の操作部３２の付勢力とによって、図４（ａ）の状態に戻る。本体３０の２つのマイクロスイッチは、それぞれＯＦＦの状態となる。

（本発明の第１の実施の形態の効果）
上記した本発明の実施の形態によると、ノブとスイッチ本体に、電気的な切り替えには係わらない節度体を加え、これらを直列配置した。これにより、小型にしても十分な節度感を得ることができる。

[第２の実施の形態]
図６は、本発明の第２の実施の形態に係るスイッチ装置の概略構造断面図であり、図１のＡ－Ａ断面図である。図７は、本発明の第２の実施の形態に係るスイッチ装置のストローク特性図である。以下の説明において、第１の実施の形態と同一の構成及び機能を有する部分については同一の引用数字を付している。

このスイッチ装置１は、第１の実施の形態で説明したスイッチ装置１の節度体と、この節度体の配置関係などにおいて第１の実施の形態と相違している。

節度体は、ラバードーム２０に代えてメタルドーム２５を用いている。また、配置は、節度体がノブ１０と本体３０の間である配置に代えて、ノブ１０と本体３０と節度体の順の直列配置にしてある。また、節度体は、ノブ１０に取り付けられ支持体４０との間に挟まれる配置に代えて、支持体４０に取り付けられノブ１０との間に挟まれる配置にしてある。そして、ノブ１０や支持体４０などの形状は、これらに対応した形状とされてある。以下、主にこの相違点について説明する。

図６のように、メタルドーム２５は、金属製であり回転対称形状である。メタルドーム２５は、変形部となるドーム形状のドーム部２６と固定部２７とを有する。メタルドーム２５は、固定部２７が支持体４０の支持部４４に取り付けられている。

ノブ１０は、支柱部１１と操作部１２と押下部１３と押下部１５と延伸部１６とを有する。押下部１３は、支柱部１１の他方の端部（図６の下端）である。押下部１３は、操作者が操作部１２を押した際、ノブ１０が本体３０を押す部位である。押下部１５は、支柱部１１の他方の端部（図６の下端）からシフトレバー８０に沿う方向に延びた延伸部１６の先端に形成されている。押下部１５は、操作者が操作部１２を押した際、ノブ１０がメタルドーム２５を押す部位である。延伸部１６は、本体３０に対し、ノブ１０の支柱部１１や操作部１２とは反対側まで延伸して、メタルドーム２５付近にまで達している。

図７は、メタルドーム２５によるスイッチ装置１のストローク特性図である。図７は、図４のラバードーム２０によるスイッチ装置１のストローク特性図と同様、変曲点１、変曲点２、変曲点３をもつ。ここで、メタルドーム２５によるストローク特性は、変曲点２と変曲点３との間の傾きがラバードーム２０よりも急峻である。このため、変曲点２と変曲点３との間で操作者が感じる節度感は、「カチ」「カチ」といった金属的な硬いメリハリのある感触となる。

以上のように、本実施の形態によっても、第１の実施の形態について説明した作用及び効果を得ることができる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、これらの実施の形態は、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その変形例は、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、変更等を行うことができる。

以上説明した実施の形態では、節度体として、ラバードームやメタルドームを用いた構成を示したが、これに限るものではない。例えば、単一部材による節度体に限らず、ばねと治具を用いた機構などとしても構わない。

また、節度体が、本体のスイッチの電気的な切り替えには係わらない、ノブと支持体の間に配置された構成を示したが、これに限るものではない。例えば、節度体がノブと本体の操作部との間に配置された構成としてもよい。

また、ひとつの節度体を用いた構成を示したが、複数の節度体を用いた構成としてもよい。この際、直列配列したものであってもよいし、並列配列したのもであってもよい。但し、複数の節度体の配置は、ノブの移動方向に直列とするのが望ましい。

また、フェールセーフ機能を持った構成として、２つのマイクロスイッチを有し、それぞれのＯＮとＯＦＦの端子が結線されてノーマリークローズ回路とした構成を示したが、これに限るものではない。例えば、２つのマイクロスイッチは、それぞれの端子が結線されていないノーマリークローズ回路であっても構わない。また、フェールセーフ機能を持った構成は、ノーマリークローズ回路に限定されるものではない。

また、本体は、２つのマイクロスイッチ構成を示したが、これに限るものではない。例えば、本体は、単数のスイッチを備え、節度体によってスイッチ装置の節度感を増したものとしてもよい。あるいは、２つ以上のスイッチを備えたものでもよい。

また、シフトレバー自体を支持体とした構成を示したが、別途支持体を設け、スイッチ装置をシフトレバーに搭載したものであってもよい。

また、車両のシフトレバーに搭載され、制御対象とする機器を、ＥＰＢとして説明したが、これに限るものではない。例えば、他のレバーの先端部にモード切替などのスイッチ装置として搭載してもよい。また、レバーに限らず、搭載面積に制限があり、奥行にはゆとりがある場所に搭載する場合に、特に有効である。

なお、これら実施の形態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、これら実施の形態およびその変形例は、発明の範囲及び要旨に含まれるとともに、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、１０…ノブ、１１…支柱部、１２…操作部、１３…押下部、１４…収納部、１４ａ…据付部、１５…押下部、１６…延伸部、２０…ラバードーム、２１…基部、２２…円筒部、２３…スカート部、２４…固定部、２５…メタルドーム、２６…ドーム部、２７…固定部、３０…本体、３１…ケース、３２…操作部、４０…支持体、４１…支持部、４２…支持部（壁）、４３…支持部、４４…支持部、５０…回路基板、６０…ステアリング、７０…ワイパ系レバー、８０…シフトレバー、９０…コラム、１００…車両

Claims (8)

1. 線方向に移動可能として支持されたノブと、
   前記ノブを支持する支持体と、
   前記ノブの操作によって、電気的な切り替えを行うスイッチ本体と、
   前記ノブの操作に節度感を与える節度体と、を備え、
   前記ノブと前記スイッチ本体と前記節度体とは、前記線方向に直列配置されているスイッチ装置。
2. 前記節度体は、前記ノブとともに移動可能とされ、
   前記節度体の移動を規制する壁を備える、
   請求項１に記載のスイッチ装置。
3. 前記節度体は、前記ノブに取り付けられている、
   請求項２に記載のスイッチ装置。
4. 前記壁は、前記支持体に設けられている、
   請求項２又は３に記載のスイッチ装置。
5. 前記スイッチ本体の操作部は、前記線方向において、前記壁に対し前記スイッチ本体側に配置されている、
   請求項２から４のいずれか一項に記載のスイッチ装置。
6. 前記節度体は、径が大きい側と径が小さい側を有した形状であり、
   前記ノブと前記スイッチ本体との間に、前記径が小さい側が、前記スイッチ本体側となるよう配置されている、
   請求項１から５のいずれか一項に記載のスイッチ装置。
7. 前記節度体は、固定部と変形部を有したラバードームである、
   請求項１から６のいずれか一項に記載のスイッチ装置。
8. 前記支持体は、棒状のレバーに搭載されている、
   請求項１から７のいずれか一項に記載のスイッチ装置。
   

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