JP4662282B2 - Switch device - Google Patents
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本発明は、可動部に対する押圧操作に応じて電極同士が接触することにより導通するスイッチ素子を備えたスイッチ装置に関する。 The present invention relates to a switch device including a switch element that conducts when electrodes are brought into contact with each other according to a pressing operation on a movable portion.
近年のスイッチ装置において、低荷重の押圧操作で接点間の導通ができる低荷重操作用のスイッチ装置、例えばメンブレンスイッチに対する市場の必要性が高まっている。
従来のメンブレンスイッチは、シート状の可動電極と固定電極との間にスペーサーを挟んで所定間隙を設け、使用者のシート状の可動電極に対する押圧操作により低荷重で接点間の導通を行うことができるものであった(特許文献1参照)。
A conventional membrane switch provides a predetermined gap with a spacer between a sheet-like movable electrode and a fixed electrode, and conducts between contacts with a low load by a user's pressing operation on the sheet-like movable electrode. (See Patent Document 1).
しかしながら、このようなメンブレンスイッチは、低荷重で接点間の導通ができるようにシートに形成した可動電極と固定電極との間に所定間隙を設けるようにしているため、高温の状況で使用する場合に、シート状の可動電極と固定電極とが熱によって熱膨張して、接点同士が接触して誤作動が生じる虞があった。 However, since such a membrane switch is provided with a predetermined gap between the movable electrode and the fixed electrode formed on the sheet so that conduction between the contacts can be performed with a low load, when used in a high temperature situation In addition, the sheet-like movable electrode and the fixed electrode may thermally expand due to heat, and the contacts may come into contact with each other to cause a malfunction.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、低荷重操作で接点の導通を行う構成において、高温となる状況で使用する場合であっても誤作動を起こすことのないスイッチ装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is a switch that does not cause a malfunction even when used in a high temperature situation in a configuration in which contact is conducted with a low load operation. To provide an apparatus.
本発明は、上部電極を下面に有し所定の上側位置に位置する上側可動部と、前記上部電極との間に所定間隙を存した状態で対向する下部電極を上面に有し所定の下側位置に位置する下側可動部と、前記上側可動部が前記上側位置から前記下側位置へ向かって移動するのに伴って前記下側可動部を前記下側位置から前記上側位置へ向かって移動する連動手段とを備え、前記上側可動部に対する押圧操作に応じて前記上部電極が前記下部電極に接触することにより導通するスイッチ素子を備えたスイッチ装置であって、前記上側可動部及び前記下側可動部は、前記上側可動部に対する非押圧操作状態でそれらの自重のみで前記上側位置及び前記下側位置にそれぞれ位置するように構成されているものである(請求項1)。 The present invention includes an upper movable portion having an upper electrode on the lower surface and located at a predetermined upper position, and a lower electrode facing the upper electrode with a predetermined gap between the upper electrode and a predetermined lower side. The lower movable part located at the position and the lower movable part move from the lower position toward the upper position as the upper movable part moves from the upper position toward the lower position. And a switching device including a switch element that conducts when the upper electrode contacts the lower electrode in response to a pressing operation on the upper movable portion, wherein the upper movable portion and the lower side The movable part is configured to be positioned at the upper position and the lower position only by their own weight in a non-pressing operation state with respect to the upper movable part (Claim 1).
上記構成において、前記上側可動部及び前記下側可動部は環状ベルトの一部からなり、前記連動手段は、前記環状ベルトにおける前記上側可動部及び前記下側可動部の両側を回転可能に支持する回転体であってもよい(請求項2)。 In the above configuration, the upper movable portion and the lower movable portion are part of an annular belt, and the interlocking means rotatably supports both sides of the upper movable portion and the lower movable portion in the annular belt. It may be a rotating body (claim 2).
また、前記上側可動部及び前記下側可動部は平行リンク機構の平行リンクからなり、
前記連動手段は、前記平行リンク機構における前記上側可動部及び前記下側可動部となる部位を連結する揺動リンクの中間部を揺動可能に支持する軸部であってもよい(請求項3)。
Further, the upper movable part and the lower movable part are composed of parallel links of a parallel link mechanism,
The interlocking means may be a shaft portion that swingably supports an intermediate portion of a swing link that connects the upper movable portion and the lower movable portion of the parallel link mechanism. ).
また、前記スイッチ素子はプリント基板に複数搭載され、前記プリント基板を保護シートで被覆することによりメンブレンスイッチとして構成してもよい(請求項4)。 A plurality of the switch elements may be mounted on a printed circuit board, and the printed circuit board may be covered with a protective sheet to constitute a membrane switch.
請求項1のスイッチ装置によれば、上側可動部が押圧操作されると、上側可動部が上側位置から下側位置に向かって移動する。すると、連動手段により、下側可動部が下側位置から上側位置に向かって移動するので、上側可動部に対する押圧操作に応じて上部電極が下部電極に接触することによりスイッチ素子が導通する。 According to the switch device of the first aspect, when the upper movable portion is pressed, the upper movable portion moves from the upper position toward the lower position. Then, since the lower movable part moves from the lower position toward the upper position by the interlocking means, the switch element becomes conductive when the upper electrode comes into contact with the lower electrode in response to a pressing operation on the upper movable part.
ここで、周囲温度が高いために、熱により上側可動部及び下側可動部が変形するにしても、上側電極と下側電極とは所定間隙を有して離間しているので、上部電極と下部電極とが接触して導通してしまうことがなく、スイッチ素子が誤作動を起こすことを防止できる。 Here, even if the upper movable portion and the lower movable portion are deformed by heat due to the high ambient temperature, the upper electrode and the lower electrode are separated from each other with a predetermined gap. It is possible to prevent the switch element from malfunctioning without contacting the lower electrode and conducting.
請求項2を発明によれば、上側可動部及び下側可動部を環状ベルトから構成することができる。
請求項3の発明によれば、上側可動部及び下側可動部を平行リンク機構から構成することができる。
請求項4の発明によれば、メンブレンスイッチとして実施することができる。
According to the second aspect of the present invention, the upper movable portion and the lower movable portion can be formed of an annular belt.
According to invention of
According to invention of
(第1実施例)
以下、本発明をメンブレンスイッチに適用して示す第1実施例につき、図1ないし図3を参照して説明する。
(First embodiment)
A first embodiment in which the present invention is applied to a membrane switch will be described below with reference to FIGS.
まず図2には、本発明を自動車のカーナビゲーションの操作に用いられるスイッチ装置として使用した実施例を示している。このスイッチ装置1は、運転者が車両を運転しながら操作可能な位置に設置されるもので、スイッチ装置1に対する操作位置がカーナビゲーション2の表示器3にカーソル位置として表示されるようになっている。
First, FIG. 2 shows an embodiment in which the present invention is used as a switch device used for the operation of car navigation of an automobile. The switch device 1 is installed at a position where the driver can operate while driving the vehicle, and the operation position with respect to the switch device 1 is displayed as a cursor position on the
図2に示すように、スイッチ装置1は、ケース内にプリント基板4(図1参照)を収納して構成されている。プリント基板4の表面には複数のスイッチ素子5がマトリックス状に実装されており、それらのスイッチ素子5を保護シート6で被膜することによりメンブレンスイッチとして構成されている。使用者は、スイッチ装置1の表面を軽くなぞり、決定したい箇所に来たときに、指をスイッチ装置1から離すことで決定操作が可能となる。
As shown in FIG. 2, the switch device 1 is configured by housing a printed circuit board 4 (see FIG. 1) in a case. A plurality of
図1はスイッチ素子5の側面図を示しており、スイッチ素子5は、支持部7、回転体8(連動手段に相当)、環状ベルト9、上部電極10、下部電極11から構成されている。
支持部7は、例えば金属部材を精密加工して形成されており、対となった同形状のもの(図1では奥側の支持部のみ図示)が向かい合ってプリント基板4上に配設されている。支持部7の上部間には回転体8が回転可能に支持されている。このような構成の支持部7及び回転体8が所定距離だけ離間してプリント基板4上に一対設けられており、その回転体8間に非弾性部材で形成される環状ベルト9が橋架されている。本実施例では、環状ベルト9のうち回転体8間に橋架された上側が上側可動部12に設定され、下側が下側可動部13に設定されている。尚、回転体8の上方は、後述するように使用者による押圧操作が行われる際に、保護シート6を介して押圧されることを防止するために図示しない保護部材で保護されている。
FIG. 1 shows a side view of the
The
環状ベルト9は、回転体8の円周をS、一対の回転体8の中心間の距離をLとすると、環状ベルト9の長さ>2L+S(=環状ベルト9の遊びが全くない寸法)となるように形成されている。
When the circumference of the
環状ベルト9において上側可動部12となる部位の下面中央には上部電極10が設けられ、下側可動部13となる部位には下部電極11が上部電極10に対向する位置関係で設けられている。上部電極10と下部電極11は、導電性の銅部材で扁平矩形状に形成されており、上部電極10よりも下部電極11が大きい形状に形成されている。環状ベルト9長さ>2L+Sとして、上部電極10の重さ<下部電極11の重さとすることで、通常時においては、上側可動部12の両側が回転体8で支持された状態で下側可動部13の自重により引っ張られることにより緊張していると共に、下側可動部13の両側が回転体8から自重により弛んで垂れ下がった形態となっている。この場合、通常時においては、上側可動部12が上側位置に位置し、下側可動部13が下側位置に位置している。
In the
上部電極10と下部電極11は、フレキシブル配線14を介してプリント基板4の図示しない導電パターンと接続されている。そして、使用者の押圧操作に応じて、上部電極10と下部電極11とが接触した際にフレキシブル配線14を通じてプリント基板4に導通する構成となっている。尚、フレキシブル配線14はコイル状に形成されており、上部電極10と下部電極11の位置が変動する際にも伸縮して上側可動部12及び下側可動部13に対して負荷を与えないようになっている。
The
次に、上記構成の作用について図2、図3を参照しながら説明する。図3は、スイッチ素子5の作用説明図である。
カーナビゲーション2を動作させると、表示器3にはその時点で操作可能な動作に対応したボタンが表示される。車両の運転者は、スイッチ装置1の表面をなぞる感覚でスイッチ装置1の表面に対して指による低荷重の押圧操作(タッチ操作)を行う。すると、指で押圧操作が行われた部位に位置するスイッチ素子5の上側可動部12は、図3に示す上側位置から下方に押し下げられる。このとき、上側可動部12が下方に移動するのに伴って上側可動部12の両側を支持している回転体8が回転するので、この回転体8の回転に伴って下側可動部13が上方に移動する。これにより、上側可動部12に設けられた上部電極10が上側位置から下側位置に向かって下降すると共に、回転体8の回転に伴って下側可動部13が下側位置から上側位置に向かって移動することで、環状ベルト9の内周部分に対向して設けられた上部電極10と下部電極11が接触して導通状態(オン)となる。
Next, the operation of the above configuration will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is an explanatory diagram of the operation of the
When the
このように上部電極10と下部電極11間が導通状態となると、そのスイッチ素子5がオンしたことを示す検出信号がカーナビゲーション2に出力される。この場合、使用者によるタッチ操作に応じて複数のスイッチ素子5がオンしたときは、複数のスイッチ素子5がオンしたことを示す検出信号がカーナビゲーション2に出力される。
When the
カーナビゲーション2は、1個のスイッチ素子5がオンしたことを検出したときは、オンしているスイッチ素子5の位置に対応した位置に表示器3に表示しているカーソルを移動する。また、複数のスイッチ素子5がオンしているときは、それらのスイッチ素子5の中心位置にカーソルを移動する。従って、運転者がスイッチ装置1に対するタッチ操作位置を移動したときは、それに伴った表示器3に表示されているカーソル位置が移動することになる。このとき、表示器3に表示しているボタンにカーソルが位置したときは、そのボタンを選択表示することにより当該ボタンが選択されていることを示す。
When the
運転者は、スイッチ装置1に対するタッチ操作により表示器3に表示されている所望のボタンが選択表示されたときは、スイッチ装置1に対するタッチ操作を解除する。これにより、スイッチ装置1から指を離した位置で、その位置のスイッチ素子5が最後にオフするので、カーナビゲーション2は、最後にオフしたスイッチ素子5の位置で決定操作が行われたと判断する。この場合、スイッチ素子5がオンする場合と同様に、複数のスイッチ素子5が同時にオフしたときは、その中心位置で決定操作が行われたと判断する。
When a desired button displayed on the
カーナビゲーション2は、上述のようにボタンが選択表示した状態で決定操作が行われたときは、その時点で選択表示されているボタンに応じた動作を実行する。
ところで、本実施例のスイッチ装置1は車両に搭載されていることから、夏などの気温が上昇する季節において、特に停車中に車内の温度が高温になり、スイッチ装置1も高温となることがあった。従来のメンブレンスイッチでは、シート状の可動電極と固定電極とを挟んだシートが熱によって膨張して、接点同士が接触して誤作動を発生する虞があった。
一方、このような問題の発生の虞がない静電容量式のスイッチ装置では、特に電子機器が多い車内での使用の場合には、ノイズの影響で電界強度が変化して誤作動を起こす虞があった。
When the determination operation is performed in a state where the buttons are selected and displayed as described above, the
By the way, since the switch device 1 of the present embodiment is mounted on a vehicle, the temperature inside the vehicle becomes high particularly during the stop of the temperature such as summer, and the switch device 1 may also become high temperature. there were. In the conventional membrane switch, the sheet sandwiching the sheet-like movable electrode and the fixed electrode expands due to heat, and the contacts may come into contact with each other to cause a malfunction.
On the other hand, in a capacitive switch device that does not have the possibility of such a problem, especially when used in a car with many electronic devices, the electric field strength may change due to the influence of noise, resulting in malfunction. was there.
しかしながら、本実施例によれば、環状ベルト9における下側可動部13を上側可動部12よりも重く設けることにより上側可動部12及び下側可動部13をそれぞれ上側位置及び下側位置に位置させるようにしたので、従来のメンブレンスイッチのように周囲温度の上昇によりシート状の可動電極と固定電極とが接触してしまうものと違って、周囲温度が高いために、熱により環状ベルト9の全長(上側可動部12及び下側可動部13の寸法)が長くなるにしても、上部電極10と下部電極11とは十分な所定間隙を有して離間しているので、上部電極10と下部電極11とが接触して導通してしまうことがなく、誤作動を起こすことを防止できる。このことは、周囲温度が低いために、環状ベルト9の全長(上側可動部12及び下側可動部13の寸法)が短くなるにしても、上部電極10と下部電極11とは十分な所定間隙を有して離間しているので、同様に誤作動を起こすことを防止できる。
しかも、スイッチ素子5は機構的要素から構成されているので、周囲に設けられた電子機器のノイズの影響を受けることがないスイッチ装置を実現することができる。
However, according to the present embodiment, the lower
Moreover, since the
(第2実施例)
図4、5は本発明の第2実施例を示したもので、上記実施例と実質的に同一部分には同一符号を付して説明を省略し、異なる部分につき説明する。
図4はスイッチ素子5の縦断面図である。図4に示すスイッチ素子5は、上側可動部及び下側可動部を平行リンク機構から構成したことを特徴とするものである。
図4はスイッチ素子5の側面図を示しており、スイッチ素子5は、支持部21、平行リンク機構22、上部電極10、下部電極11から構成されている。
(Second embodiment)
FIGS. 4 and 5 show a second embodiment of the present invention. The substantially same parts as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals and the description thereof will be omitted, and different parts will be described.
FIG. 4 is a longitudinal sectional view of the
FIG. 4 shows a side view of the
プリント基板4に立設された支持部21の先端部分には軸部23(連動手段に相当)が備えられており、その軸部23に平行リンク機構22が支持されている。
平行リンク機構22は、絶縁部材からなる上側可動部24及び下側可動部25(平行リンクに相当)、一対の揺動リンク26から構成されている。上側可動部24と下側可動部25は同形状であって、これらの両端同士が揺動リンク26により軸部23で回転可能に接続されている。揺動リンク26の中央部は、支持部の先端に軸部23で回転可能に支持されている。尚、当該平行リンク機構22が反時計回り方向に回転しないように、図示しないストッパーが支持部21に設けられている。
A shaft portion 23 (corresponding to interlocking means) is provided at the tip of the
The
上記した上側可動部24の下面には上部電極10が図示左寄りの位置に設けられ、下側可動部25の上面には下部電極11が右寄りの位置に設けられている。下部電極11は、上部電極10よりも大きな形状に形成されている。これにより、上側可動部24は上側位置に位置し、下側可動部25は下側位置に位置している。
The
平行リンク機構22を上述のように構成することで、上方から押圧操作が行われた場合に揺動リンク26が軸部23を中心に時計回り方向に揺動することとなり、それに伴って上側可動部24が上側位置から下側位置に向かって平行移動すると共に下側可動部25が下側位置から上側位置に向かって平行移動して、上側可動部24と下側可動部25とが互いに近接する。上部電極10と下部電極11とは、揺動リンク26の揺動に伴って互いに接触するように上側可動部24及び下側可動部25にそれぞれ位置決めされている。
By configuring the
上部電極10と下部電極11は、フレキシブル配線14を介してプリント基板4の図示しない導電パターンと接続されている。使用者の押圧操作に応じて、上部電極10と下部電極11とが接触した際にフレキシブル配線14を通じてプリント基板4に導通する構成となっている。
The
そして、押圧操作を終了して使用者がスイッチ素子5から指を離すと、下部電極11の重みで平行リンク機構22が図4に示す初期状態に戻る構造となっている。
そして、上記構成のスイッチ素子5が、プリント基板4の表面にマトリックス状に実装されており、それらのスイッチ素子5を保護シート6で被膜することによりメンブレンスイッチとして構成されている。
When the user finishes the pressing operation and releases the finger from the
And the
このような実施例によれば、平行リンク機構22を採用した構成であっても、第1実施例と同様に、熱の影響を受けることがないスイッチ装置1を実現することができる。
本発明は、上記しかつ図面に記載した実施例にのみ限定されるものではなく、次のような変形または拡張が可能である。
According to such an example, even if it is the composition which adopted
The present invention is not limited to the embodiments described above and shown in the drawings, and the following modifications or expansions are possible.
上部電極10と下部電極11は導電性のものであれば良く、形状を問うものではない。上部電極10と下部電極11は、フレキシブル配線14でプリント基板4の導電パターンと接続されるとしたが、要はプリント基板4の導電パターンと接続されており、上部電極10と下部電極11の位置が変動することに対応することができれば良い。
The
支持部7、21は、対をなしていなくても回転体8、又は揺動リンク26を支持することができる構成となっていれば片持ちであっても良い。
第1の実施例における下部電極11は、上部電極10よりも大きい形状に形成されるとしたが、環状ベルト9の下方に当該環状ベルト9の上方よりも重い電極を設けることで環状ベルト9の下方が弛む構成であればよく、同形状であっても下部電極11が上部電極10よりも比重の高い部材で形成するようにしても良い。
The
The
第1実施例における回転体8は、スイッチ素子5に対する押圧操作に応じて回転するとしたが、要は環状ベルト9に対する押圧操作に応じて上側可動部12及び下側可動部13が移動可能であればよく、環状ベルト9が回転体8となる位置でスライド可能な構成としてもよい。
Although the
第2実施例における下部電極11は、上部電極10よりも大きい形状に形成されるとしたが、下側可動部25の上面に上部電極10よりも重い下部電極11を設けることで通常時に又は押圧操作終了後に初期位置に戻る構成であればよく、同形状であっても下部電極11が上部電極10よりも比重の高い部材で形成されていれば良い。また、上部電極10が上側可動部24の左寄りの位置に、下部電極11が下側可動部25の右寄りの位置に設けられているとしたが、押圧操作がなされた場合に当該上部電極10と下部電極11が接触可能な配置関係であれば良い。
The
第2の実施例における平行リンク機構22の揺動リンク26は、対をなして同形状に形成されているとしたが、形状が異なるものであっても、押圧操作がなされた場合に上部電極10と下部電極11とが接触することが可能な構成となっていれば良い。
The swing link 26 of the
第2実施例における平行リンク機構22の揺動リンク26は、反時計回り方向に回転しないように図示しないストッパーが支持部21に設けられているとしたが、時計回りに回転しないように設けられていてもよく、ストッパーを設けずに両方向に回転可能な構成としても良い。この場合、揺動リンク26が何れの方向に回転するにしても、上部電極10と下部電極11とが接触するように上側可動部24と下側可動部25にそれぞれ複数設ける必要がある。
The swing link 26 of the
図面中、1はスイッチ装置、5はスイッチ素子、8は回転体(連動手段)、9は環状ベルト、10は上部電極、11は下部電極、12は上側可動部、13は下側可動部、21は支持部、22は平行リンク機構、23は軸部(連動手段)、24は上側可動部(平行リンク)、25は下側可動部(平行リンク)、26は揺動リンクを示す。
In the drawings, 1 is a switch device, 5 is a switch element, 8 is a rotating body (interlocking means), 9 is an annular belt, 10 is an upper electrode, 11 is a lower electrode, 12 is an upper movable part, 13 is a lower movable part,
Claims (4)
前記上側可動部及び前記下側可動部は、前記上側可動部に対する非押圧操作状態でそれらの自重のみで前記上側位置及び前記下側位置にそれぞれ位置するように構成されていることを特徴とするスイッチ装置。 An upper movable portion having an upper electrode on the lower surface and positioned at a predetermined upper position and a lower electrode facing the upper electrode with a predetermined gap between the upper electrode and the upper electrode are positioned at a predetermined lower position. A lower movable portion, and interlocking means for moving the lower movable portion from the lower position toward the upper position as the upper movable portion moves from the upper position toward the lower position. A switch device comprising a switch element that conducts when the upper electrode contacts the lower electrode in response to a pressing operation on the upper movable part,
The upper movable portion and the lower movable portion are configured to be positioned at the upper position and the lower position, respectively, only in their own weight in a non-pressing operation state with respect to the upper movable portion. Switch device.
前記連動手段は、前記環状ベルトにおける前記上側可動部及び前記下側可動部となる部位の両側を回転可能に支持する回転体であることを特徴とする請求項1記載のスイッチ装置。 The upper movable part and the lower movable part are formed of a part of an annular belt,
2. The switch device according to claim 1, wherein the interlocking unit is a rotating body that rotatably supports both sides of the upper movable portion and the lower movable portion of the annular belt.
前記連動手段は、前記平行リンク機構における前記上側可動部及び前記下側可動部となる部位を連結する揺動リンクの中間部を揺動可能に支持する軸部であることを特徴とする請求項1記載のスイッチ装置。 The upper movable part and the lower movable part are composed of parallel links of a parallel link mechanism,
The interlocking means is a shaft portion that pivotably supports an intermediate portion of a swing link that connects the upper movable portion and the lower movable portion of the parallel link mechanism. The switch device according to 1.
前記プリント基板を保護シートで被覆することによりメンブレンスイッチとして構成したことを特徴とする請求項1ないし請求項3の何れかに記載のスイッチ装置。
A plurality of the switch elements are mounted on a printed circuit board,
4. The switch device according to claim 1, wherein the switch board is configured as a membrane switch by covering the printed board with a protective sheet.
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