JP4456012B2 - スイッチ装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両のパワーウインドを操作するスイッチ装置に関する。

図６は上記スイッチ装置の従来構成を示すものである。ここでマニュアルスイッチ３１およびオートスイッチ３２はゴム接点から構成されたものであり、マニュアルスイッチ３１上およびオートスイッチ３２上にはプッシャ３３が載置されている。このプッシャ３３の上方にはノブ３４が軸３５を中心に回動可能に装着されており、操作者がノブ３４を操作したときにはプッシャ３３の上面がノブ３４の操作部３６によって押圧される。すると、プッシャ３３からマニュアルスイッチ３１およびオートスイッチ３２に操作力が加わり、マニュアルスイッチ３１が優先的にオン状態に押込まれた後にオートスイッチ３２がマニュアルスイッチ３１のオン状態で押込まれることに基いてオン状態になる。
特開平６−２１５６６５号公報

上記従来構成の場合、プッシャ３３の高さ寸法Ｈがマニュアルスイッチ３１の作用点Ｐｍからオートスイッチ３２の作用点Ｐｏまでの距離Ｌｍｏの「０．１３倍」程度に設定されている。このため、マニュアルスイッチ３１およびオートスイッチ３２を順にオン状態で押込むときにオートスイッチ３２の単体の自己保持力Ｆｏが大きくなるので、オートスイッチ３２のコストが高くなる傾向にあった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、自己保持力が小さなオートスイッチを用いながらもマニュアルスイッチおよびオートスイッチを順にオン状態に押込み操作することができるスイッチ装置を提供することにある。

本発明のスイッチ装置は、自己保持力に抗してオン状態に押込み操作されるプッシュ式のマニュアルスイッチと、自己保持力に抗してオン状態に押込み操作されるプッシュ式のオートスイッチと、前記マニュアルスイッチがオン状態に操作されることに基いて車両のパワーウインドを前記マニュアルスイッチのオン期間に相当する量だけ移動操作するマニュアル信号を出力し前記オートスイッチがオン状態に操作されることに基いて車両のパワーウインドを限度位置まで移動操作するオート信号を出力するスイッチ基板と、操作可能に設けられたノブと、前記マニュアルスイッチの作用点および前記ノブの作用点に前記ノブの操作力を加えることに基いて前記マニュアルスイッチおよび前記オートスイッチを当該順序で押込み操作するプッシャとを備え、前記プッシャの高さ寸法は前記マニュアルスイッチの作用点と前記オートスイッチの作用点との間の距離の０．９倍以上に設定されているところに特徴を有している。

ノブが操作されたときにはプッシャからマニュアルスイッチの作用点およびオートスイッチの作用点に操作力が加わり、マニュアルスイッチが優先してオン状態に押込み操作された後にオートスイッチがマニュアルスイッチに続けてオン状態に押込み操作される。この場合、プッシャの高さ寸法がマニュアルスイッチの作用点とオートスイッチの作用点との間の距離の「０．９倍以上」に設定されているので、プッシャが相対的に背高な形状になる。このため、オートスイッチを押込み操作するときのノブの操作力に摩擦の影響が大きく加わるので、自己保持力が小さなオートスイッチを用いながらもマニュアルスイッチおよびオートスイッチを順にオン状態に押込み操作することができる。

スイッチ基板１はプリント配線基板から構成されたものであり、スイッチ基板１の配線パターンには、図１に示すように、マニュアル固定接点２およびオート固定接点３が形成されている。このスイッチ基板１にはスイッチケース４が固定されている。このスイッチケース４には複数の脚部５が形成されており、複数の脚部５とスイッチ基板１との間にはシート状のホルダベース６が介在されている。このホルダベース６は導電性ゴムを材料に形成されたものであり、複数の脚部５とスイッチ基板１との間で挟持されることに基いて位置ずれ不能に固定されている。

ホルダベース６にはゴム接点に相当するマニュアル可動接点７が一体形成されている。このマニュアル可動接点７は接点部８およびスカート部９を有するものであり、接点部８はスカート部９を介してホルダベース６に連結されている。これら接点部８およびスカート部９は相対的な剛体および相対的な弾性体に相当するものであり、接点部８はスカート部９が弾性変形することに基いてマニュアル固定接点２に接触したオン状態になり、スカート部９がゴム力で弾性復帰することに基いてマニュアル固定接点２から離間したオフ状態に戻る。即ち、マニュアル固定接点２およびマニュアル可動接点７はプッシュ式のマニュアルスイッチ１０を構成するものである。

ホルダベース６にはゴム接点に相当するオート可動接点１１が一体形成されている。このオート可動接点１１は相対的な剛体として機能する接点部１２および相対的な弾性体として機能するスカート部１３を有するものであり、接点部１２はスカート部１３が弾性変形することに基いてオート固定接点３に接触したオン状態になり、スカート部１３がゴム力で弾性復帰することに基いてオート固定接点３から離間したオフ状態に戻る。このオート可動接点１１のスカート部１３はマニュアル可動接点７のスカート部９に比べて薄肉なものであり、オート可動接点１１の自己保持力Ｆｏは、図２に示すように、マニュアル可動接点７の自己保持力Ｆｍに比べて小さく設定されている。尚、符号１４はオート固定接点３およびオート可動接点１１から構成されたプッシュ式のオートスイッチを示している。

スイッチ基板１は車載のＥＣＵに接続されたものであり、マニュアルスイッチ１０のオン状態ではスイッチ基板１からＥＣＵにマニュアル信号が出力され、オートスイッチ１４のオン状態ではスイッチ基板１からＥＣＵにオート信号が出力される。このＥＣＵはスイッチ基板１からのマニュアル信号およびオート信号に基いて車載のパワーウインドを操作するものであり、マニュアル信号を単独で検出したときにはパワーウインドをマニュアル信号の検出期間に相当する量だけ操作し、オート信号を検出したときにはオート信号の検出期間に拘らずパワーウインドを限度位置まで操作する。

スイッチケース４には、図１に示すように、筒状のノブベース１５が形成されている。このノブベース１５内にはプッシャ１６が収納されており、プッシャ１６にはマニュアル押圧部１７およびオート押圧部１８が形成されている。このプッシャ１６は、図２に示すように、高さ寸法Ｈがマニュアル押圧部１７およびオート押圧部１８間の距離Ｌｍｏの「０．９倍」以上に設定された背高な形状をなすものである。これらマニュアル押圧部１７およびオート押圧部１８はマニュアル可動接点７およびオート可動接点１４によって支持されたものであり、マニュアルスイッチ１０およびオートスイッチ１４はプッシャ１６の荷重に抗して平常状態に保持されている。

ノブベース１５には、図１に示すように、ノブ１９が軸２０を中心に回動可能に装着されており、マニュアルスイッチ１０およびオートスイッチ１４はノブ１９の回動方向に対して平行な共通の直線上に配置されている。このノブ１９には垂直な板状の操作部２１が形成されている。この操作部２１は円弧面状をなすものであり、図２に示すように、プッシャ１６の上面に作用点Ｐｓで線接触している。この作用点Ｐｓはプッシャ１６のマニュアル押圧部１７からマニュアルスイッチ１０の接点部８に加わる押圧力の作用点Ｐｍとプッシャ１６のオート押圧部１８からオートスイッチ１４の接点部１２に加わる押圧力の作用点Ｐｏとを結ぶ線分の中心点に比べてマニュアルスイッチ１０側に設定されたものであり、ノブ１９はプッシャ１６に作用点Ｐｓで操作力を伝達する。

ノブ１９がマニュアルスイッチ１０のオフ状態およびオートスイッチ１４のオフ状態で図１の矢印方向へ操作されたときにはノブ１９の操作部２１を介してプッシャ１６に操作力が伝達され、プッシャ１６のマニュアル押圧部１７およびオート押圧部１８がマニュアルスイッチ１０およびオートスイッチ１４を押圧する。すると、マニュアルスイッチ１０のスカート部９が弾性変形することに基いて接点部８がマニュアル固定接点２に接触し、マニュアルスイッチ１０が優先してオン状態になる。このマニュアルスイッチ１０のオン状態でオートスイッチ１４のスカート部１３が弾性変形することに基いて接点部１２がオート固定接点３に接触し、オートスイッチ１４がマニュアルスイッチ１０に続いてオン状態になる。

図２はマニュアルスイッチ１０とオートスイッチ１４とプッシャ１６との関係をマニュアルスイッチ１０のオフ状態およびオートスイッチ１４のオフ状態で示すものであり、マニュアルスイッチ１０のオフ状態およびオートスイッチ１４のオフ状態でプッシャ１６の作用点Ｐｓに操作力Ｆｓが作用したときにプッシャ１６が作用点Ｐｍを中心に時計回り方向へ回動する条件は（１）式および（２）式の通りである。

Ｌｍｓ・Ｆｓ＞Ｌｍｏ・Ｆｏ・・・・・・・・・・・・・・・（１）
Ｆｍ＋Ｆｏ＝Ｆｓ ・・・・・・・・・・・・・・・（２）
但し、Ｆｓはノブ１９からプッシャ１６に加わる操作力、Ｌｍｓはプッシャ１６の作用点Ｐｓからマニュアルスイッチ１０の作用点Ｐｍまでの距離、Ｌｍｏはマニュアルスイッチ１０の作用点Ｐｍからオートスイッチ１４の作用点Ｐｏまでの距離である。

（３）式は（１）式に（２）式を代入することから得られたものである。この（３）式はノブ１９の操作に連動してプッシャ１６が図２の時計回り方向へ回動する条件式であり、オートスイッチ１４がマニュアルスイッチ１０に優先して誤操作される条件を示している。（４）式は（３）式を変形することに基いて得られたものであり、「Ｌｍｓ／Ｌｍｏ」と「Ｆｍ／Ｆｏ」との関係を示している。

Ｌｍｓ／Ｌｍｏ＞Ｆｏ／（Ｆｍ＋Ｆｏ）・・・・・・・・・・（３）
Ｆｍ／Ｆｏ＞｛１／（Ｌｍｓ／Ｌｍｏ）｝−１・・・・・・・（４）
図３は（４）式をグラフ化したものであり、斜線部分はオートスイッチ１４が優先的にオンされる不良領域を示し、白抜き部分はマニュアルスイッチ１０が優先的にオンされる正常領域を示している。即ち、「Ｌｍｓ／Ｌｍｏ」を「０．５」を下回る値に設定したときには「Ｆｍ／Ｆｏ」を「１」を上回る値に設定すればマニュアルスイッチ１０が優先的にオンされ、オートスイッチ１４が優先的にオンされる誤動作がなくなる。

図４はプッシャ１６とノブ１９との関係をマニュアルスイッチ１０の単独的なオン状態で示すものであり、（５）式はプッシャ１６およびノブ１９間の力の釣合いをマニュアルスイッチ１０の単独的なオン状態で示している。この（５）式は摩擦の影響を含んでおらず、摩擦の影響を考慮したときには下記（６）式が成立する。この（６）式に具体値「Ｆｓ＝５．８Ｎ」・「θ＝９．８６°」・「ΔＨ＝０．８７ｍｍ」・「Ｌ＝１５．７７ｍｍ」・「μ＝０．１」・「Ｆ＝８．５２Ｎ」を代入することから「Ｆｓ＝２３．１６０４」が得られる。

Ｌｓ・Ｆｓ・ｃｏｓθ＝Ｆ・Ｌ・・・・・・・・・・・（５）
Ｌｓ・Ｆｓ・ｃｏｓθ＋ΔＨ・μ・Ｆｓ＝Ｆ・Ｌ・・・（６）
但し、Ｌｓはノブ１９の回動中心から作用点Ｐｓまでの距離、Ｆはノブ１９に加わる直接的な操作力、Ｌは直接的な操作力の作用点からノブ１９の回動中心までの距離、ΔＨはプッシャ１６の高さ方向の変位量、μは摩擦係数である。

（７）式はオートスイッチ１４およびプッシャ１６間の力の釣合いをマニュアルスイッチ１０の単独的なオン状態で示すものである。この（７）式は摩擦の影響を含んでおらず、摩擦の影響を考慮したときには下記（８）式が成立する。（９）式は（８）式を変形することから得られたものであり、（１０）式は（９）式に具体値「Ｌｍｓ＝７．０３ｍｍ」および「μ＝０．１」を投入することから得られたものである。

Ｆｓ・Ｌｍｓ＝Ｆｏ・Ｌｍｏ・・・・・・・・・・・・・・・・（７）
Ｆｓ・（Ｌｍｓ―Ｈ・μ）＝Ｆｏ・Ｌｍｏ・・・・・・・・・・（８）
Ｆｓ＝Ｆｏ・Ｌｍｏ／（Ｌｍｓ−Ｈ・μ）・・・・・・・・・・（９）
Ｆｓ＝Ｆｏ・Ｌｍｏ／（７．０３−０．１・Ｈ）・・・・・・・（１０）
但し、Ｈはプッシャ１６の高さ寸法である。

（１０）式に「Ｆｓ＝２３．１６０４」を投入することから（１１）式が得られ、（１１）式を整理することから（１２）式が得られる。

２３．１６０４＝Ｆｏ・Ｌｍｏ／（７．０３−０．１・Ｈ）・・・（１１）
Ｆｏ＝−２．３１６・Ｈ／Ｌｍｏ＋１６２．８２／Ｌｍｏ・・・・（１２）
図５の（ａ）は（１２）式に図５の（ｂ）の具体値を代入することに基いて作成したグラフであり、マニュアルスイッチ１０からオートスイッチ１４までの距離Ｌｍｏとプッシャ１６の高さ寸法Ｈとの比率「Ｈ／Ｌｍｏ」をオートスイッチ１４の接点荷重Ｆｍに対してプロットしたものである。このグラフによれば寸法比率「Ｈ／Ｌｍｏ」が大きくなるのに応じて接点荷重Ｆｍが小さくなることが分かり、太線で示すように、「Ｈ／Ｌｍｏ」を「０．９」に設定したときにオートスイッチ１４の単体の自己保持力Ｆｏ（接点荷重）が目標値に低下する。尚、上述の具体値はオートスイッチ１４をオンするための目標操作力Ｆを「８．５２Ｎ」に設定したものである。

上記実施例１によれば次の効果を奏する。
プッシャ１６の高さ寸法Ｈをマニュアルスイッチ１０の作用点Ｐｍとオートスイッチ１４の作用点Ｐｏとの間の距離Ｌｍｏの「０．９倍」以上に設定したので、プッシャ１６が相対的に背高な形状になる。このため、オートスイッチ１０をオン状態に押込み操作するときのノブ１９の操作力Ｆに摩擦の影響が大きく加わるので、自己保持力Ｆｏが小さなオートスイッチ１４を用いながらもマニュアルスイッチ１０およびオートスイッチ１４を当該順序でオン状態に押込み操作することができる。

マニュアルスイッチ１０の自己保持力Ｆｍおよびオートスイッチ１４の自己保持力Ｆｏを相対的な大値および相対的な小値に設定し、プッシャ１６の作用点Ｐｓからマニュアルスイッチ１０の作用点Ｐｍまでの距離をオートスイッチ１４の作用点Ｐｏまでの距離に比べて短く設定した。このため、マニュアルスイッチ１０をオン状態に押込み操作する操作力を高め、オートスイッチ１４をオン状態に押込み操作するための操作力を弱めることができるので、マニュアルスイッチ１０およびオートスイッチ１４の双方を適切な操作力で操作することができる。

上記実施例１によれば、マニュアル可動接点７およびオート可動接点１１を導電性ゴムから形成したが、これに限定されるものではなく、非導電性ゴムから形成しても良い。この場合、マニュアル可動接点７の接点部８およびオート可動接点１１の接点部１２に導電性の可動コンタクトを装着すると良い。

本発明の実施例１を示す図（スイッチ装置の内部構成をマニュアルスイッチのオフ状態およびオートスイッチのオフ状態で示す断面図） プッシャとマニュアルスイッチとオートスイッチの配置関係をマニュアルスイッチのオフ状態およびオートスイッチのオフ状態で示す図 接点荷重の比率と操作位置の比率との関係を示す図 プッシャとノブとの関係をマニュアルスイッチの単独的なオン状態で示す図 （ａ）はマニュアルスイッチからオートスイッチまでの距離とプッシャの高さ寸法との比率をオートスイッチの接点荷重に対してプロットした図、（ｂ）はプロットに必要なデータを示す図 従来例を示す図

符号の説明

１はスイッチ基板、１０はマニュアルスイッチ、１４はオートスイッチ、１６はプッシャ、１９はノブを示している。

Claims (1)

1. 自己保持力に抗してオン状態に押込み操作されるプッシュ式のマニュアルスイッチと、
   自己保持力に抗してオン状態に押込み操作されるプッシュ式のオートスイッチと、
   前記マニュアルスイッチがオン状態に操作されることに基いて車両のパワーウインドを前記マニュアルスイッチのオン期間に相当する量だけ移動操作するマニュアル信号を出力し、前記オートスイッチがオン状態に操作されることに基いて車両のパワーウインドを限度位置まで移動操作するオート信号を出力するスイッチ基板と、
   操作可能に設けられたノブと、
   前記マニュアルスイッチの作用点および前記ノブの作用点に前記ノブの操作力を加えることに基いて前記マニュアルスイッチおよび前記オートスイッチを当該順序で押込み操作するプッシャとを備え、
   前記プッシャの高さ寸法は、前記マニュアルスイッチの作用点と前記オートスイッチの作用点との間の距離の０．９倍以上に設定されていることを特徴とするスイッチ装置。
   
   

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