JP4596427B2

JP4596427B2 - スイッチ装置

Info

Publication number: JP4596427B2
Application number: JP2005293849A
Authority: JP
Inventors: 忍木田; 史康新妻; 武雄長久保
Original assignee: Alpine Electronics Inc
Current assignee: Alpine Electronics Inc
Priority date: 2005-10-06
Filing date: 2005-10-06
Publication date: 2010-12-08
Anticipated expiration: 2025-10-06
Also published as: JP2007103240A

Description

本発明は、いわゆるシーソー方式のスイッチ装置に関する。

ＡＶ機器等の様々な民生機器には、利用者が操作を行うための様々なスイッチ装置が用いられている（例えば、特許文献１参照）。スイッチ装置の一種であるシーソー方式のスイッチ装置（シーソースイッチ装置）は、操作者による荷重を受けるスイッチ部材のがたつき（ラットルノイズ）を防止するとともに、荷重を調整すべく、バネによってスイッチ部材を上方に付勢する構造が採用されている。

図１０は、従来のシーソースイッチ装置の斜視図である。図１０に示すシーソースイッチ装置５００は、スイッチ部材であるノブ５１０と当該ノブ５１０を支持する樹脂製のカバーノブ５２０により構成されている。ノブ５１０の側面中央部には、爪部５１１が形成され、カバーノブ５２０には、孔５２１が形成されている。孔５２１に爪部５１１が係合することによって、ノブ５１０は、中央部が下方に付勢される。また、ノブ５１０の下面両端には突起５１２及び５１３が形成され、カバーノブ５２０には、樹脂バネ５２２及び５２３が形成されている。突起５１２は樹脂バネ５２２に当接し、突起５１３は樹脂バネ５２３に当接しており、ノブ５１０の両端は樹脂バネ５２２及び５２３の応力によって上方に付勢される。このように、ノブ５１０の中央部が下方に付勢され、両端が上方に付勢されることによって、当該ノブ５１０のがたつきが防止されるとともに、樹脂バネ５２２及び５２３の応力によって過大な荷重による破損等が防止される。

操作者によってノブ５１０の上面の端部に荷重がかけられることにより、当該ノブ５１０は、爪部５２１を回動軸として荷重のかけられた側の一方の端部が下方に回動するとともに他方の端部が上方に回動して、スイッチング動作がなされる。
特許第３１０８３１５号公報

上述した従来のシーソースイッチ装置５００では、樹脂バネ５２２は、内端が支持されて支点となり、外端が自由端となる構造を有している。従って、図１０に示すように、操作者によってノブ５１０の上面の端部に荷重がかけられることによって、当該ノブ５１０が回動、すなわち、突起５１２が回動すると、樹脂バネ５２２の支点５２５と当該樹脂バネ５２２における突起５１２の当接する位置（作用点）５２６との距離Ｌが徐々に短くなる。樹脂バネ５２２の支点５２５と作用点５２６の距離が短くなると、当該樹脂バネ５２２の撓みによる応力に加えてモーメント作用による応力も発生するため、当該応力の増加の度合いが大きくなる。このため、樹脂バネ５２２を押し下げてノブ５１０を回動させるために必要な荷重の増加の度合いが大きくなり、操作者が違和感を覚え、扱いづらいという問題があった。このような問題に対して、樹脂バネ５２２を長くすることによって応力の増加の度合いを抑制することは可能であるが、シーソースイッチ装置５００の大型化を招き、更には樹脂バネ５２２の長さと厚さとの関係の構造上の制限が存在するため、適切な措置ではない。

本発明の目的は、上述した問題を解決するものであり、操作者にとって扱いやすいスイッチ装置を提供するものである。

本発明のスイッチ装置は、略中央部を回動軸として両端が回動可能なスイッチ部材と、前記スイッチ部材の両端に設けられる第１及び第２の突起と、前記スイッチ部材の回動面と平行に延在し、外端を支点、内端を自由端として前記第１の突起に当接する第１のバネ部材と、前記スイッチ部材の回動面と平行に延在し、外端を支点、内端を自由端として前記第２の突起に当接する第２のバネ部材とを有し、前記第１及び第２の突起のそれぞれは、第１または第２のバネ部材を押し下げる方向に回動させたときにその対応する第１または第２のバネ部材との間で面接触するように形成されている。

スイッチ部材の一端が操作者による荷重を受けて下方に回動する際には、その一端に設けられた突起がバネ部材を押し下げるため、当該バネ部材の撓みは徐々に大きくなる。しかし、バネ部材における突起が当接する位置（作用点）は、スイッチ部材の一端が回動するために支点（外端）から徐々に遠ざかるため、応力の増加の度合いは小さい。このため、スイッチ部材の一端を下方に回動させるために必要な荷重の増加の度合いを小さくすることができ、操作者に違和感を与えることがなく、扱いやすくさせることができる。

また、本発明のスイッチ装置は、前記第１のバネ部材が、前記第１の突起と当接する面が内端に向かって下がる形状であり、前記第２のバネ部材が、前記第２の突起と当接する面が内端に向かって下がる形状である。

この構成により、突起がバネ部材の自由端である内端に向かって表面を摺動しつつ押し下げる際に、バネ部材の撓み量を少なくすることができるために、小さな荷重で突起の押し下げ量を大きくすることができ、更に扱いやすくさせることができる。

また、本発明のスイッチ装置は、前記第１のバネ部材が、前記第１の突起と当接する面が不連続面であり、前記第２のバネ部材が、前記第２の突起と当接する面が不連続面である。

この構成により、突起がバネ部材の内端に向かって表面を摺動しつつ押し下げる際に、不連続な部分で押し下げに必要な荷重の増加の度合いが変化し、操作者がその変化を検知することができる。従って、例えば、バネ部材の不連続な部分とスイッチング動作が完了するときのバネ部材の位置とを対応付ければ、操作者はスイッチング動作が完了したことを認識することが可能となる。

また、本発明のスイッチ装置は、前記第１の突起が、前記第１のバネ部材と線又は面で接し、前記第２の突起が、前記第２のバネ部材と線又は面で接する。

この構成により、突起がバネ部材と点で接触する場合と比較して、接触部分における単位面積あたりの荷重が小さくなる。このため、摺動以外に生じる不要な押し下げによる負荷発生が抑制され、バネ部材の円滑な押動が可能となる。

本発明によれば、スイッチ部材の一端を下方に回動させるために必要な荷重の増加の度合いを小さくすることができ、操作者にとって扱いやすくなる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。

図１は、本発明の実施形態にかかるスイッチユニットの分解斜視図である。図１に示すスイッチユニット１０は、複数のスイッチ部材であるノブ１１０と、樹脂製の複数のカバーノブ１２０と、基板１３０とにより構成されている。このスイッチユニット１０は、図示しない所定の部材、例えば後述する化粧パネルによって覆われている。

ノブ１１０は、側面中央部に下方に開口する曲面状の凹部１１１が形成されるとともに、下面両端に突起１１２及び１１３が形成されている。

複数のカバーノブ１２０は一体化されてカバーノブユニットを構成する。図２は、カバーノブユニットの平面図である。図２に示すように、各カバーノブ１２０は、側面中央部に突起１２１が形成される。この突起１２１の上部は、ノブ１１０に形成された凹部１１１の形状に対応する曲面状となっている。また、各カバーノブ１２０は、後述するノブ１１０の回動面と平行に端部から中央部に向かって延在し、外端が支持されて支点となり、内端が自由端となる構造を有する板状の樹脂バネ１２２及び１２３が形成されている。

図３は、スイッチユニット１０の組み立て斜視図、図４は、スイッチユニット１０の組み立て側面図である。複数のカバーノブ１２０は、一体化された状態で基板１３０に取り付けられる。更に、各ノブ１１０は、それぞれカバーノブ１２０によって支持され、ノブ１１０とカバーノブ１２０とによってシーソースイッチ装置１００が構成される。また、化粧パネル１５０は、スイッチユニット１０におけるノブ１１０の上面（操作面）１１６を囲んでおり、中央部の裏面がノブ１１０に形成された凹部１１１の接点部１１７に接触する。なお、フランジ部１１４、１１５は、ノブ１１０の外縁の全周に形成されていなくてもよい。

ノブ１１０がカバーノブ１２０によって支持されると、ノブ１１０に形成された凹部１１１にカバーノブ１２０に形成された突起１２１の上部が嵌合する。また、ノブ１１０の中央部に形成された凹部１１１は、化粧パネル１５０と突起１２１とに挟まれた状態となっている。これにより、ノブ１１０は、中央部が下方に付勢されて静止した状態となる。また、ノブ１１０に形成された突起１１２は、カバーノブ１２０に形成された樹脂バネ１２２の内端近傍の上面に当接する。同様に、ノブ１１０に形成された突起１１３は、カバーノブ１２０に形成された樹脂バネ１２３の内端近傍の上面に当接する。このとき、樹脂バネ１２２及び１２３の内端近傍は、突起１１２及び１１３により、例えば０．３乃至０．４ｍｍ程度押し下げられている。ノブ１１０の端部に形成されたフランジ部１１４、１１５は、化粧パネル１５０と樹脂バネ１２２及び１２３とに挟まれた状態となっている。このため、ノブ１１０の両端は、樹脂バネ１２２及び１２３の応力によって上方に付勢されて静止した状態となる。

このように、ノブ１１０の中央部が下方に付勢され、両端が上方に付勢されることによって、当該ノブ１１０のがたつきが防止される。更には、樹脂バネ１２２及び１２３の応力によって過大な荷重による破損等が防止される。

操作者によってノブ１１０の上面の端部に荷重がかけられることにより、当該ノブ１１０は、凹部１１１における突起１２１との当接部位を回動軸として、荷重のかけられた側の一方の端部が下方に回動するとともに他方の端部が上方に回動して、スイッチング動作がなされる。このとき、ノブ１１０における荷重のかけられた側の一方の端部に突起１１２が形成されている場合には、当該突起１１２は、樹脂バネ１２２を押し下げる。また、ノブ１１０における荷重のかけられた側の一方の端部に突起１１３が形成されている場合には、当該突起１１３は、樹脂バネ１２３を押し下げる。

以下、スイッチング動作時の突起１１２及び樹脂バネ１２２の動作を説明する。図５は、突起１１２及び樹脂バネ１２２の第１の動作を示す図であり、図５（ａ）は荷重なしの状態、図５（ｂ）は荷重ありの状態を示す。

上述したように、樹脂バネ１２２は、外端が支持されて支点１２５となり、内端が自由端となる構造を有し、内端近傍の位置に突起１１２が当接して当該位置が作用点１２６となっている。

操作者によってノブ１１０の突起１１２が形成された側の端部の上面に荷重がかけられると、図５（ｂ）に示すように、ノブ１１０が凹部１１１における突起１２１との当接部位を回動軸として、下方に向かって回動する。従って、ノブ１１０に形成された突起１１２も凹部１１１における突起１２１との当接部位を回動軸として、下方に回動して、樹脂バネ１２２を押し下げる。このとき、樹脂バネ１２２は、外端である支点１２５を回動軸として、下方に向かって突起１１２の回動方向とは逆の方向に回動して撓む。従って、突起１１２は、荷重により樹脂バネ１２２の上面を外端の側から内端の側へ摺動することになり、支点１２５と作用点１２６との距離Ｌが徐々に長くなる。

突起１１２の押し下げ量が大きくなると、樹脂バネ１２２の撓みが大きくなるため、応力も大きくなる。しかし、樹脂バネ１２２における支点１２５と作用点１２６との距離Ｌが徐々に長くなるために、モーメント作用の分だけ応力が減じられることになり、結果として、樹脂バネ１２２の応力の増加の度合いは小さくなる。このため、樹脂バネ１２２を押し下げてノブ１１０を回動させるために必要な荷重の増加の度合いが小さくなる。また、図５（ｂ）に示すように、突起１１２は、樹脂バネ１２２と面で接しており、図１０に示す従来のシーソースイッチ装置５００のように、突起５１２が樹脂バネ５２２に点で接する場合と比較して、接触部分における単位面積あたりの荷重が小さくなる。このため、摺動以外に生じる不要な押し下げによる負荷発生が抑制され、樹脂バネ１２２の円滑な押動が可能となる。なお、突起１１２が樹脂バネ１２２と線で接する場合も同様に、樹脂バネ１２２の円滑な押動が可能となる。

図６は、突起１１２及び樹脂バネ１２２の第２の動作を示す図であり、図６（ａ）は荷重なしの状態、図６（ｂ）は荷重ありの状態を示す。図６に示す樹脂バネ１２２は、図５に示す樹脂バネ１２２と比較すると、内端に向かって下がる放物線形状である点が異なる。

操作者によってノブ１１０の突起１１２が形成された側の端部の上面に荷重がかけられた場合には、上述と同様、図６（ｂ）に示すように、ノブ１１０に形成された突起１１２が凹部１１１における突起１２１との当接部位を回動軸として、下方に回動して、樹脂バネ１２２を押し下げ、樹脂バネ１２２は、外端である支点１２５を回動軸として、下方に向かって突起１１２の回動方向とは逆の方向に回動して撓む。従って、突起１１２は、荷重により樹脂バネ１２２の上面を外端の側から内端の側へ摺動することになり、支点１２５と作用点１２６との距離Ｌが徐々に長くなる。このため、樹脂バネ１２２を押し下げてノブ１１０を回動させるために必要な荷重の変位がほぼ一定である。

更に、樹脂バネ１２２を内端に向かって下がる放物線形状とすることによって、突起１１２が樹脂バネ１２２の上面を外端の側から内端の側へ摺動して当該樹脂バネ１２２を押し下げる際に、樹脂バネ１２２の撓み量を少なくすることができるために、小さな荷重で突起１１２の押し下げ量を大きくすることができる。

図７は、突起１１２及び樹脂バネ１２２の第３の動作を示す図であり、図７（ａ）は荷重なしの状態、図７（ｂ）は荷重ありの状態を示す。図７に示す樹脂バネ１２２は、図５に示す樹脂バネ１２２と比較すると、突起１１２が当接する面が不連続面となっている。具体的には、樹脂バネ１２２は、突起１１２の摺動範囲内において、下方に向かって傾斜を始める明確な分岐点があり、突起１１２がその点を過ぎた後、先端に進むに従って細くなる形状になっている。あるいは、樹脂バネ１２２が突起１１２の摺動範囲内において、徐々に下方に傾斜する形状となっている

操作者によってノブ１１０の突起１１２が形成された側の端部の上面に荷重がかけられた場合には、上述と同様、図７（ｂ）に示すように、ノブ１１０に形成された突起１１２が凹部１１１における突起１２１との当接部位を回動軸として、下方に回動して、樹脂バネ１２２を押し下げ、樹脂バネ１２２は、外端である支点１２５を回動軸として、下方に向かって突起１１２の回動方向とは逆の方向に回動して撓む。従って、突起１１２は、荷重により樹脂バネ１２２の上面を外端の側から内端の側へ摺動することになり、支点１２５と作用点１２６との距離Ｌが徐々に長くなる。このため、樹脂バネ１２２を押し下げてノブ１１０を回動させるために必要な荷重の増加の度合いが小さくなる。

更に、突起１１２が樹脂バネ１２２の内端に向かって表面を摺動しつつ押し下げる際に、不連続な部分で押し下げに必要な荷重の増加の度合いが変化し、操作者がその変化を検知することができる。

図８は、突起１１２の変位（押し下げ量）と当該突起１１２の押し下げに必要な荷重との対応関係を示す図であり、曲線２０１は図５に示す動作、曲線２０２は図６に示す動作、曲線２０３は図７に示す動作、曲線２０４は従来の動作にそれぞれ対応する。

上述したように、図５の動作では、突起１１２は、荷重により樹脂バネ１２２の上面を外端の側から内端の側へ摺動することになり、支点１２５と作用点１２６との距離Ｌが徐々に長くなる。従って、曲線２０１に示すように、樹脂バネ１２２を押し下げてノブ１１０を回動させるために必要な荷重の増加の度合いは、曲線２０４で示される従来例と比較して小さくなる。

また、図６の動作では、樹脂バネ１２２を内端に向かって下がる放物線形状とすることによって、曲線２０２に示すように、荷重の変位がほぼ一定とすることができる。このため、突起１１２が樹脂バネ１２２を押し下げる際に、小さな荷重で突起１１２の押し下げ量を大きくすることができる。

また、図７の動作では、樹脂バネ１２２における突起１１２が当接する面を不連続面とすることによって、具体的には、樹脂バネ１２２が、突起１１２の摺動範囲内において、下方に向かって傾斜を始める明確な分岐点を有する場合には、曲線２０３−１に示すように、分岐点に対応する明確な屈曲点が存在する。また、樹脂バネ１２２が突起１１２の摺動範囲内において、徐々に下方に傾斜する形状となっている場合には、曲線２０３−２に示すように、突起１１２が樹脂バネ１２２を押し下げる際に、押し下げに必要な荷重の増加の度合いが変化する。

このように、本実施形態では、操作者によってノブ１１０の突起１１２が形成された側の端部の上面に荷重がかけられると、突起１１２は、荷重により樹脂バネ１２２の上面を外端の側から内端の側へ摺動するため、樹脂バネ１２２における支点１２５と作用点１２６との距離が徐々に長くなるため、樹脂バネ１２２の応力は、モーメント作用の分だけ応力が減じられることになり、樹脂バネ１２２の応力の増加の度合いは小さくなる。このため、樹脂バネ１２２を押し下げてノブ１１０を回動させるために必要な荷重の増加の度合いが小さくなり、操作者に違和感を与えることなく、扱いやすくなる。

なお、上述した実施形態では、操作者によってノブ１１０の突起１１２が形成された側の端部の上面に荷重がかけられた場合における、突起１１２と樹脂バネ１２２の動作について説明したが、ノブ１１０の突起１１３が形成された側の端部の上面に荷重がかけられた場合における、突起１１３と樹脂バネ１２３の動作についても同様である。また、上述した実施形態では、ノブ１１０の中央部に凹部１１１が形成され、当該凹部１１１が化粧パネル１５０と突起１２１とに挟まれた状態となっているが、図９に示す従来技術と同様、ノブの中央部に爪部が形成されるとともにカバーノブに孔が形成されて、爪部が孔に係合する構造としてもよい。

以上、説明したように、本発明に係るスイッチ装置は、操作者にとって扱いやすく、スイッチ装置として有用である。

スイッチユニットの分解斜視図である。カバーノブユニットの平面図である。スイッチユニットの組み立て斜視図である。スイッチユニットの組み立て側面図である。突起及び樹脂バネの第１の動作を示す図である。突起及び樹脂バネの第２の動作を示す図である。突起及び樹脂バネの第３の動作を示す図である。突起の変位と荷重との対応関係を示す図である。従来のシーソースイッチ装置の斜視図である。従来の突起及び樹脂バネの動作を示す図である。

符号の説明

１０スイッチユニット
１００シーソースイッチ装置
１１０ノブ
１１１凹部
１１２、１１３、１２１突起
１２０カバーノブ
１２２、１２３樹脂バネ
１３０基板

Claims

略中央部を回動軸として両端が回動可能なスイッチ部材と、
前記スイッチ部材の両端に設けられる第１及び第２の突起と、
前記スイッチ部材の回動面と平行に延在し、外端を支点、内端を自由端として前記第１の突起に当接する第１のバネ部材と、
前記スイッチ部材の回動面と平行に延在し、外端を支点、内端を自由端として前記第２の突起に当接する第２のバネ部材とを有し、
前記第１及び第２の突起のそれぞれは、第１または第２のバネ部材を押し下げる方向に回動させたときにその対応する第１または第２のバネ部材との間で面接触するように形成されているスイッチ装置。
前記第１のバネ部材は、前記第１の突起と当接する面が内端に向かって下がる形状であり、前記第２のバネ部材は、前記第２の突起と当接する面が内端に向かって下がる形状であることを特徴とする請求項１に記載のスイッチ装置。