JP4671126B2 - スイッチ装置 - Google Patents

Description

本発明は、ダイアル操作部とプッシュ操作部とを備えたスイッチ装置に関し、特に車両用照光型スイッチ装置に関する。

例えば、自動車に搭載される空気調和装置に関して、ダッシュボード等に設けた操作パネル部に複数（例えば３個）のダイアル式スイッチ装置が取り付けられ、各スイッチ装置を操作すると空気調和装置の稼動状態が調節できる。通常、これらのダイアル式スイッチ装置は、ポインタ（指標部）を有する回転式で中空筒状のダイアルノブ（ダイアル操作部）を操作（回転）して空気調和装置の設定温度の他、吐出風量（吹出し量）や吐出位置（吹出し口）をそれぞれ設定調節（選択）するために設けられる。ダイアルノブを回転操作したとき、ポインタによる設定位置は可変抵抗器（回転検出スイッチ部）によって検出される。また、ＬＥＤ等の発光部（光源）を内部に含む照光型のダイアル式スイッチでは、ダイアルノブの内側において、非回動式で透光性の表示部を軸線方向に移動可能なプッシュノブ（プッシュ操作部）とする場合がある。プッシュノブを押圧操作してＬＥＤを点灯させるので、主として夜間照明に用いられる。

そして、ダイアルノブの軸線に共通する入力軸を有し、可動部の回転に応じた電気信号を検出部（スイッチ部）から出力するとともに、プッシュノブの押し下げにより、可動部の移動に応じた電気信号を検出部（スイッチ部）から出力するダイアルプッシュスイッチ装置が開示されている（特許文献１参照）。

特開２００４−１８５９２７号公報（図１，図２）

特許文献１では、検出部（スイッチ部）がダイアルノブの軸線と共通の入力軸を有する、いわゆる軸タイプを用いることによって、ダイアルプッシュスイッチ装置の部品点数を減らして小型化を図ることができる。しかし、特許文献１に示す検出部（スイッチ部）では、可動部の回転と移動（スライド）とを同時に検出し、回転による信号と移動（押下）による信号とを同時に出力しなければならないため、検出部（スイッチ部）の構造が複雑になり高価になるおそれがある。また、軸タイプのダイアル式スイッチ装置をプッシュ式スイッチ装置にそのまま適用しようとしても、中心に位置する入力軸がＬＥＤによる夜間照明の光路を妨げるおそれがある。そこで、ＬＥＤでの発光を表示部や指標部に到達させるために、例えば、内面（表示部や指標部に対向する面）を反射面とするリフレクタ（反射板）等にさらなる工夫を加える必要がある。

本発明の課題は、スイッチ部における回転検出及び移動検出を容易とし、小型化とコストダウンを図ることのできるスイッチ装置を提供することにある。さらには、光源による発光を表示部や指標部の照明に無駄なく使用できるスイッチ装置を提供する。

課題を解決するための手段及び発明の効果

上記課題を解決するために、本発明のスイッチ装置は、
軸線周りに回転して人為的に位置設定される透光性の指標部を有する中空回転式のダイアル操作部と、その指標部による設定位置を検出する回転検出スイッチ部と、前記ダイアル操作部の内側に対向配置されて前記指標部による設定位置を示すための透光性の表示部を有し人為操作により軸線方向に移動可能なプッシュ操作部と、そのプッシュ操作部の軸線方向への移動を検出するための移動検出スイッチ部とを備えるスイッチ装置であって、
前記回転検出スイッチ部は、前記ダイアル操作部と軸線を共有する入力軸の回転により前記指標部の角度変位を検出するように、そのダイアル操作部から伝達機構を介して伝達され、
前記移動検出スイッチ部は、前記回転検出スイッチ部の入力軸の外側に配設され、前記プッシュ操作部の軸線方向への変位を検出することにより電気的にＯＮ・ＯＦＦされ、
これら回転検出スイッチ部及び移動検出スイッチ部は、前記ダイアル操作部及びプッシュ操作部を非表示面側から覆う基板に対して、前記プッシュ操作部を軸線方向に投影した領域内に位置する形態で配置され、
前記伝達機構は、前記回転検出スイッチ部の入力軸から、前記プッシュ操作部の外側に位置する前記ダイアル操作部の外周部へ、半径方向外側に向って連結する連結部材を有し、
前記ダイアル操作部及びプッシュ操作部を保持する保持部材は、前記連結部材の表示面側において、前記プッシュ操作部の前記軸線方向への移動の際その内側をガイドするレール部を有し、
前記ダイアル操作部と連結部材とは、それぞれ個別に前記保持部材に回転可能に支持されるとともに、
軸線周りで同期回転できるように前記ダイアル操作部と連結部材との間に形成される係合部のうち、ダイアル操作部側の係合部は前記指標部に形成されていることを特徴とする。

このように、ダイアル操作部（例えばダイアルノブ）の指標部（例えばポインタ）の角度変位は回転検出スイッチ部（例えば可変抵抗器）によって、一方プッシュ操作部の軸線方向への移動は移動検出スイッチ部（例えばタクトスイッチ）によって検出される。これによって、両スイッチ部における検出が容易になり、誤検出もしにくくなる。また、回転検出スイッチ部及び移動検出スイッチ部が、基板に対してプッシュ操作部を軸線方向に投影した領域内に位置する形態で、すなわち表示部の面積（表示面積）内に、配置されるので、小型化とコストダウンが実現できる。

その際、回転検出スイッチ部の本体部を基板の非表示面側に配置し、その本体部よりも細く形成された入力軸のみを基板の表示面側に突出配置することが望ましい。これによって、基板の表示面側に回転検出スイッチ部の本体部が突出しないので、基板を広く利用することができる（例えば後述する光源等を実装することができる）。

なお、回転検出スイッチ部には、ダイアル式スイッチ装置において軸タイプと称される可変抵抗器、エンコーダ、パルス発生器等を用いることができ、また、一般的に直切スイッチと言われる、いわゆる大電流タイプにも適用できる。

また、このようなスイッチ装置において、
基板には、移動検出スイッチ部のＯＮ・ＯＦＦに伴って点灯・消灯する光源が、プッシュ操作部を軸線方向に投影した領域内に位置する形態で実装され、
伝達機構は、回転検出スイッチ部の入力軸からダイアル操作部の外周部へ半径方向外側に向って連結する連結部材を有し、
ダイアル操作部及びプッシュ操作部を保持するとともに表示面側に光を反射させる反射面を有する保持部材の内部に、回転検出スイッチ部の入力軸、移動検出スイッチ部、連結部材及び光源が収容され、
その光源からの光は、連結部材の非存在領域を通り、保持部材の反射面で反射して、プッシュ操作部の表示部を照明することができる。

このように、光源も上記した表示部の面積（表示面積）内の基板に実装されるので、さらなる小型化とコストダウンが実現できる。そして、光源による発光を表示部や指標部の照明に無駄なく使用できる。なお、このとき光源は回転検出スイッチ部の入力軸の周囲に同心円状に所定間隔（例えば１２０°間隔）で複数（例えば３個）配置すると、表示部や指標部の照明をさらに高められる。

さらに、連結部材を透光性の材料で構成し、光源からの光が連結部材を透過し、保持部材の反射面で反射して、ダイアル操作部の指標部を照明するようにすれば、基板上の光源からの光は連結部材を透過して一層指標部に到達しやすくなる。

そして、ダイアル操作部と連結部材とは、それぞれ個別に保持部材に回転可能に支持されるとともに、ダイアル操作部と連結部材との間には、両者が軸線周りで同期回転できるように係合部を形成している。このように、固定部を構成する保持部材を介してダイアル操作部と連結部材とを接続することによって、ダイアル操作部の回転操作に伴うスイッチ装置の撓み（歪）を減少させ、ダイアル調整を円滑に行なえる。

なお、ダイアル操作部と保持部材との接続は、例えば、円環状のダイアル操作部に周方向に沿って複数突出形成した突出部を円環状の保持部材に周方向に沿って複数形成した凹部に嵌合し、その嵌合を保ちつつダイアル操作部は保持部材に対して回転してもよい。同様に、連結部材と保持部材との接続は、例えば、円環状の保持部材に周方向に沿って複数突出形成した突出部を円環状の連結部材に周方向に沿って複数形成した凹部に嵌合し、その嵌合を保ちつつ連結部材は保持部材に対して回転してもよい。また、ダイアル操作部と連結部材との間に形成される係合部は、例えば連結部材に突出部、ダイアル操作部に凹部（溝、切欠）が形成され、両者を係合させて一体的に回転できるようにすればよい。

このうち、ダイアル操作部と保持部材とは、半径の異なる複数の円弧状支持部を周方向に位相をずらして形成することができる。これによって、ダイアル操作部の回転調整範囲を広く形成することができる。例えば保持部材に複数の円弧状溝を周方向に位相をずらして形成し、ダイアル操作部の複数の突出部を各溝に挿入すればよい。

ダイアル操作部と連結部材との間に形成される係合部のうち、ダイアル操作部側の係合部を指標部に形成するときには、光源からの光は連結部材から直接指標部に導入されるので、指標部を浮き立つように照明することができる。

（実施例）
以下、本発明の実施の形態につき図面に示す実施例を参照して説明する。図１は本発明に係るスイッチ装置の一例を示す正面図、図２はそのＡ−Ａ断面図、図３はＢ−Ｂ断面図、図４はＣ−Ｃ断面図、図５はその分解斜視図である。車載用エアコンユニットでは、複数（例えば３個）のスイッチ装置が取り付けられたエアコンスイッチパネルが、自動車の車体（本体）側に搭載されている。通常これらのスイッチ装置は、エアコンユニット１の温度を設定するための温度設定スイッチ装置と、風量（吹出し量）を設定するための風量設定スイッチ装置と、吹出し口（吐出位置）を設定するための吹出し口設定スイッチ装置とを含む。ただし、内部構造としては同様であるため、ここでは風量設定スイッチ装置を代表例として説明する。

図１及び図２に示すように、風量設定スイッチ装置（以下、単にスイッチ装置ともいう）１は、主要構造として、軸線周りに回転して人為的に位置設定されるポインタ１１（指標部）を有する中空回転式のダイアルノブ１０（ダイアル操作部）と、ポインタ１１による設定位置を検出する軸タイプスイッチ６０（回転検出スイッチ部）と、ダイアルノブ１０の内側に対向配置されてポインタ１１による設定位置を示すための表示部２１，２２を有し人為操作により軸線方向に移動可能なプッシュノブ２０（プッシュ操作部）と、プッシュノブ２０の軸線方向への移動を検出するためのタクトスイッチ５１（移動検出スイッチ部）とを備える。プッシュノブ２０とダイアルノブ１０とは内外二重円筒状に重ね合わせられている。プッシュノブ２０の表示面側には、ポインタ１１による設定位置を示すために、数字、図形、記号、符号、目盛等の目印を印刷、刻設等によって形成したシンボル表示部２１と、作動状態にあることを点灯により報知するインジケータ表示部２２とが形成されている。そして、ポインタ１１とインジケータ表示部２２とは透光性材料（例えばレンズ体）で形成されている。

ポインタ１１の角度変位がダイアルノブ１０からダイアルリング３０（連結部材；伝達機構）を介して軸タイプスイッチ６０へ伝達される。したがって、軸タイプスイッチ６０は、ダイアルノブ１０と軸線Ｏを共有する入力軸６２の回転によりポインタ１１の角度変位を検出する可変抵抗器（図示せず）を含む。ダイアルリング３０は、軸タイプスイッチ６０の入力軸６２側の中心部３１からダイアルノブ１０側と接続される外周部３２へ半径方向外側に向って延びる連結部３３を有する。一方、タクトスイッチ５１は、軸タイプスイッチ６０の入力軸６２の外側に配設され、プッシュノブ２０の押圧部２３（図４参照）の軸線Ｏ方向への変位を検出することにより電気的にＯＮ・ＯＦＦする。なお、プッシュノブ２０の円筒部は、後述するリフレクタ４０（保持部材）のレール部４１（図７参照）により、上下昇降の際その内側をガイドされる。また、タクトスイッチ５１には、押圧部２３を元の位置（上方位置）に戻すように作用する復帰ばね（図示せず）が内蔵されている。

軸タイプスイッチ６０は、ダイアルノブ１０及びプッシュノブ２０を非表示面（下面）側から覆う基板５０に対して、プッシュノブ２０を軸線Ｏの方向に投影した領域内に位置している（図４参照）。具体的には、軸タイプスイッチ６０の本体部６１は基板５０の非表示面側に配置され、本体部よりも細く形成された入力軸６２のみが基板５０の表示面側に突出配置されている。

また、基板５０には、タクトスイッチ５１が、プッシュノブ２０を軸線Ｏ方向に投影した領域内に位置する形態で実装されている。同様に、基板５０には、タクトスイッチ５１のＯＮ・ＯＦＦに伴って点灯・消灯するＬＥＤ５２（発光部；光源）が、プッシュノブ２０を軸線Ｏ方向に投影した領域内に位置する形態で実装されている。

図２〜図４に示すように、リフレクタ４０（保持部材）は、ダイアルノブ１０及びプッシュノブ２０を保持して表示面側に光を反射させる反射面を有している。そして、リフレクタ４０の内部には、軸タイプスイッチ６０の入力軸６２、タクトスイッチ５１、ダイアルリング３０及びＬＥＤ５２が収容されている。なお、ＬＥＤ５２は軸タイプスイッチ６０の入力軸６２の周囲に同心円状に所定間隔（例えば１２０°間隔）で複数（例えば３個）配置されている（図５参照）。また、ダイアルリング３０は透光性の材料（例えば透明又は半透明の高分子材料）で構成されている。

したがって、図２〜図４から明らかなように、ＬＥＤ５２からの光は直接的にポインタ１１を照明する。また、ＬＥＤ５２からの光はダイアルリング３０の連結部３３の非存在領域及びダイアルリング３０を透過し、リフレクタ４０の反射面で反射して、プッシュノブ２０の表示部２１を照明する。さらに、ＬＥＤ５２からの光は直接的にプッシュノブ２０の表示部２２を照明する。

なお、図５において、符号２はダイアルノブ１０とプッシュノブ２０とを保持しつつリフレクタ４０に固定保持されるベゼル、符号３はリフレクタ４０に基板５０を挟み込んで固定保持するためのケース、符号４はそのケースに軸タイプスイッチ６０を固定するためのナットである。

次に、図６〜図１０を用いて、リフレクタ４０を中心とした取付構造及び作動状態の詳細を説明する。

図６に示すように、ダイアルノブ１０とダイアルリング３０とは、それぞれ個別にリフレクタ４０に回転可能に支持されている。具体的には、ダイアルノブ１０とリフレクタ４０との接続は、円環状のダイアルノブ１０の先端部に周方向に沿って複数（例えば３個）突出形成した突出部１２（ダイアル操作部側係止部）を円環状のリフレクタ４０の先端部に周方向に沿って複数（例えば３個）形成した凹部４２（保持部材側係止部）に嵌合し、その嵌合を保ちつつダイアルノブ１０はリフレクタ４０に対して回転する。同様に、ダイアルリング３０とリフレクタ４０との接続は、円環状のリフレクタ４０の先端部に周方向に沿って複数（例えば３個）突出形成した突出部４３（保持部材側係止部）を円環状のダイアルリング３０に周方向に沿って複数（例えば３個）形成した凹部３４（連結部材側係止部）に嵌合し、その嵌合を保ちつつダイアルリング３０はリフレクタ４０に対して回転する。

そして、ダイアルノブ１０とダイアルリング３０との間には、軸線Ｏ周りで同期回転できるように係合部１３，３５が形成されている。具体的には、ダイアルノブ１０とダイアルリング３０との係合は、ダイアルノブ１０の先端部に凹部１３（ダイアル操作部側係合部）を形成する一方、ダイアルリング３０に突出部３５（連結部材側係合部）を形成し、両者を係合させて一体的に回転させる。

このように、固定部を構成するリフレクタ４０を介してダイアルノブ１０とダイアルリング３０とを接続することによって、ダイアルノブ１０の回転操作に伴うスイッチ装置１の撓み（歪）を減少させ、ダイアル調整を円滑に行なえる。

なお、図７に示すように、ダイアルノブ１０とリフレクタ４０との接続において、リフレクタ４０に半径の異なる複数（例えば３本）の円弧状溝４４（円弧状支持部）を周方向に位相をずらしてレール状に形成し、上記したダイアルノブ１０の複数（例えば３個）の突出部１２を各溝４４に挿入する。これによって、ダイアルノブ１０の回転調整範囲を広く形成することができる。

また、ダイアルノブ１０とダイアルリング３０との間に形成される係合部１３，３５のうち、ダイアルノブ１０側の係合部１３はポインタ１１に形成してある。この場合、ＬＥＤ５２からの光は直接的にポインタ１１に導入されるので、ポインタ１１を浮き立つように照明することができる。

図８〜図１０によりダイアルリング３０の作動の要部を説明する。図８及び図６，図１に共通して示すようにポインタ１１（凹部１３）が中央上部にある状態から、図９に示すようにポインタ１１（凹部１３）が右側（図９では左側）にある状態へダイアルノブ１０を約９０°回転操作する。このとき、ダイアルノブ１０の凹部１３とダイアルリング３０の突出部３５との嵌合状態に変化はないので、ダイアルノブ１０とダイアルリング３０とは同期して一体的に右側へ回転する。

同様に、図８及び図６，図１に共通して示すようにポインタ１１（凹部１３）が中央上部にある状態から、図１０に示すようにポインタ１１（凹部１３）が左側（図１０では右側）にある状態へダイアルノブ１０を約９０°回転操作する。このとき、ダイアルノブ１０の凹部１３とダイアルリング３０の突出部３５との嵌合状態に変化はないので、ダイアルノブ１０とダイアルリング３０とは同期して一体的に左側へ回転する。

このように、ダイアルノブ１０のポインタ１１の角度変位は軸タイプスイッチ６０（例えば可変抵抗器）によって、一方プッシュノブ２０の軸線方向への移動はタクトスイッチ５１によって検出される。これによって、両スイッチ６０，５１における検出が容易になり、誤検出もしにくくなる。また、軸タイプスイッチ６０及びタクトスイッチ５１が、基板５０に対してプッシュノブを軸線方向に投影した領域内に位置する形態で、すなわちプッシュノブ２０の面積（表示面積）内に、配置されるので、小型化とコストダウンが実現できる。

また、
（１）ダイアルノブ１０の突出部１２とリフレクタ４０の凹部４２との嵌合構造；
（２）リフレクタ４０の突出部４３とダイアルリング３０の凹部３４との嵌合構造；
（３）ダイアルノブ１０の凹部１３とダイアルリング３０の突出部３５との係合構造；
において、「突出部」と「凹部」とを相互に入れ替えて実施することができる。さらに、「突出部」や「凹部」のそれぞれについて、以上で説明した形状を変形してもよい。例えば、「突出部」では、実施例に示す板状、爪状以外に球状、円柱状、多角柱状等のオス型形状であればよく、「凹部」では、実施例に示す切欠状、窪み状以外に溝状、アリ溝状、孔あき状等のメス型形状であればよい。

本発明に係るスイッチ装置の一例を示す正面図。 図１のＡ−Ａ断面図。 図１のＢ−Ｂ断面図。 図１のＣ−Ｃ断面図。 図１の分解斜視図。 リフレクタを中心とする取付状態を背面側から見た斜視図。 リフレクタを正面側から見た斜視図。 ダイアルリングの作動状態の一例を背面側から見た斜視図。 ダイアルリングの作動状態の他の例を背面側から見た斜視図。 ダイアルリングの作動状態のさらに他の例を背面側から見た斜視図。

符号の説明

１ スイッチ装置
１０ ダイアルノブ（ダイアル操作部）
１１ ポインタ（指標部）
１２ 突出部（ダイアル操作部側係止部）
１３ 凹部（ダイアル操作部側係合部）
２０ プッシュノブ（プッシュ操作部）
２１ シンボル表示部（表示部）
２２ インジケータ表示部（表示部）
３０ ダイアルリング（連結部材；伝達機構）
３４ 凹部（連結部材側係止部）
３５ 突出部（連結部材側係合部）
４０ リフレクタ（保持部材）
４２ 凹部（保持部材側係止部）
４３ 突出部（保持部材側係止部）
４４ 円弧状溝（円弧状支持部）
５０ 基板
５１ タクトスイッチ（移動検出スイッチ部）
５２ ＬＥＤ（発光部；光源）
６０ 軸タイプスイッチ（回転検出スイッチ部）
６１ 本体部
６２ 入力軸

Claims (4)

1. 軸線周りに回転して人為的に位置設定される透光性の指標部を有する中空回転式のダイアル操作部と、その指標部による設定位置を検出する回転検出スイッチ部と、前記ダイアル操作部の内側に対向配置されて前記指標部による設定位置を示すための透光性の表示部を有し人為操作により軸線方向に移動可能なプッシュ操作部と、そのプッシュ操作部の軸線方向への移動を検出するための移動検出スイッチ部とを備えるスイッチ装置であって、
   前記回転検出スイッチ部は、前記ダイアル操作部と軸線を共有する入力軸の回転により前記指標部の角度変位を検出するように、そのダイアル操作部から伝達機構を介して伝達され、
   前記移動検出スイッチ部は、前記回転検出スイッチ部の入力軸の外側に配設され、前記プッシュ操作部の軸線方向への変位を検出することにより電気的にＯＮ・ＯＦＦされ、
   これら回転検出スイッチ部及び移動検出スイッチ部は、前記ダイアル操作部及びプッシュ操作部を非表示面側から覆う基板に対して、前記プッシュ操作部を軸線方向に投影した領域内に位置する形態で配置され、
   前記伝達機構は、前記回転検出スイッチ部の入力軸から、前記プッシュ操作部の外側に位置する前記ダイアル操作部の外周部へ、半径方向外側に向って連結する連結部材を有し、
   前記ダイアル操作部及びプッシュ操作部を保持する保持部材は、前記連結部材の表示面側において、前記プッシュ操作部の前記軸線方向への移動の際その内側をガイドするレール部を有し、
   前記ダイアル操作部と連結部材とは、それぞれ個別に前記保持部材に回転可能に支持されるとともに、
   軸線周りで同期回転できるように前記ダイアル操作部と連結部材との間に形成される係合部のうち、ダイアル操作部側の係合部は前記指標部に形成されていることを特徴とするスイッチ装置。
2. 前記基板には、前記移動検出スイッチ部のＯＮ・ＯＦＦに伴って点灯・消灯する光源が、前記プッシュ操作部を軸線方向に投影した領域内に位置する形態で実装され、
   前記連結部材は透光性の材料で構成され、
   前記保持部材は表示面側に光を反射させる反射面を有するとともに、その内部に、前記回転検出スイッチ部の入力軸、前記移動検出スイッチ部、前記連結部材及び前記光源が収容され、
   前記光源からの光は、前記連結部材の非存在領域を通り、前記保持部材の反射面で反射して、前記プッシュ操作部の表示部を照明する一方、前記連結部材を透過し、前記保持部材の反射面で反射して、前記ダイアル操作部の指標部を照明する請求項１に記載のスイッチ装置。
3. 前記回転検出スイッチ部の本体部は前記基板の非表示面側に配置され、その本体部よりも細く形成された前記入力軸のみが前記基板の表示面側に突出配置されている請求項１又は２に記載のスイッチ装置。
4. 前記保持部材には半径の異なる複数の円弧状溝が周方向に位相をずらして形成されるとともに、
   それらの円弧状溝には、前記ダイアル操作部に形成された複数の突出部が、当該ダイアル操作部の回転調整可能に、それぞれ挿入されている請求項１ないし３のいずれか１項に記載のスイッチ装置。