JP4812635B2 - スイッチ装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば自動車や医療機器などの制御機器、民生機器、あるいは工作機器などの各種産業機器などにおいて人によって操作されるスイッチ装置に関するものである。

特開２００３−６８１６８号公報には、自動車用のキーレスエントリー装置が開示されている。図７は、この自動車用のキーレスエントリー装置の分解斜視図である。このキーレスエントリー装置は、外ケースと、その外ケースの内側に収納された内ケースを備えている。

前記内ケースは、回路基板５１を内側に装着した下部内ケース５２と、上面にゴム成形体５３を接着固定した上部内ケース５４とから構成されている。前記回路基板５１の所定位置には複数のタクティールスイッチ５５が固定され、前記ゴム成形体５３のタクティールスイッチ５５と対向する位置に貫通した取付孔が形成され、各取付孔に操作ノブ５６が挿入されて接着固定されている。図に示すように、各操作ノブ５６の上部はゴム成形体５３の上面より若干突出している。

前記外ケースは、底部にカバー５７を固定した下部外ケース５８と、キー５９の基部を埋設固定した上部外ケース６０とから構成され、上部外ケース６０の前記操作ノブ５６と対向する位置には貫通穴６１が形成されている。

前記下部外ケース５８のカバー５７内に扁平形の電池６２を装着し、その上に前記下部内ケース５２と上部内ケース５４とを組み合わせた内ケースを載置する。その上から上部外ケース６０を被せて、下部外ケース５８と上部外ケース６０を連結して、各操作ノブ５６を貫通穴６１から露出してキーレスエントリー装置の組み立てを完了する。この組立てが完了した状態で図示していないが、各操作ノブ５６の下端に設けられている押圧部は、タクティールスイッチ５５と所定の隙間をおいて対向している。

ところがこのキーレスエントリー装置に組み込まれているスイッチ操作部は、各操作ノブ５６をゴム成形体５３の各取付孔に挿入して接着固定する必要があり、そのために組立工程が煩雑で作業能率が悪く、コスト高を招く。また操作ノブ５６はゴム成形体５３に保持されているため、操作ノブ５６は上下方向への移動に際してガイドされていない。従って操作ノブ５６を大きくした場合、常に操作に際して一定した位置を押すことは難しい為、操作に際して異なる方向に傾いた状態で上下移動しやすく、そのためにタクティールスイッチ５５を確実に駆動するのが難しいという問題がある。

図８ないし図１０は、実開平５−０２３３６９号公報で開示された照光式パネルスイッチを説明するための図で、図８はその照光式パネルスイッチの一部平面図、図９は図８のＸ−Ｘ線上の断面図、図１０はその照光式パネルスイッチに用いられるキー部材の作動原理を示す説明図である。

図９に示すようにハウジング７１の内側に回路基板７２が固定され、そのハウジング７１と回路基板７２の間に形成された空間７３内にキー部材７４が設置されている。

キー部材７４は、照光面を形成するキートップ部７５と、キートップ部７５と反対側端部に設けられた固定部７６とを有している。キートップ部７５の上部はハウジング７１に形成された貫通穴７７に挿入され、ハウジング７１の上面が若干突出している。また前記固定部７６は、ハウジング７１の内面から回路基板７２側に向けて突出した挟持脚７８と回路基板７２の間において挟持・固定されている（共に図９参照）。

キートップ部７５と固定部７６の間に、回路基板７２に当接する支点部７９が設けられている。またこの支点部７９と固定部７６の間であって支点部７９とは反対側、すなわちハウジング７１の内側に設けられたスイッチユニット８０側にプッシャ部８１が設けられ、スイッチユニット８０と対向している。

図１０に示すように、キートップ部７５を点線の位置から実線の位置まで押下すると、固定部７６と支点部７９の間が押下方向と反対方向に突出するように点線の位置から実線の位置まで撓み、その撓み変形によりプッシャ部８１がスイッチユニット８０のスイッチ素子（図示せず）を押圧する。

図９に示すようにキートップ部７５の裏面側であって回路基板７２上にはＬＥＤなどの光源８２が設置され、この光源８２はスイッチユニット８０と電気的に接続されており、キー部材７４（プッシャ部８１）のスイッチング動作により、点灯・消灯するようになっている。

ところがこの照光式パネルスイッチは、キートップ部７５を押下した際の固定部７６と支点部７９の間が押下方向と反対方向に撓むのを利用して、プッシャ部８１がスイッチユニット８０を押圧する構造であるから、前述の撓み変形量を大きくとらないとプッシャ部８１によるスイッチユニット８０の押圧が不確実になり、動作信頼性に問題がある。また、前述の撓み変形量を大きくとるためには、全体の構造が大型化するという欠点を有している。

更には、プッシャ部８１とキートップ部７５との間に支点部７９を配置している都合上、キートップ部７５は全体が大きく移動するので、移動を許容する為に貫通穴７７との間のギャップを大きくする必要があり、外観上の問題がある。また、スイッチユニット８０をハウジング７１の上面に配置する必要がある等の問題もある。
特開２００３−６８１６８号公報 実開平０５−０２３３６９号公報 特開平０８−２３５９７０号公報

本発明の目的は、このような従来技術の欠点を解消し、動作信頼性が高く、小型化が可能で、且つ外観に優れたスイッチの配置も簡単なスイッチ装置を提供することにある。

前記目的を達成するため本発明の第１の手段は、
ケース上面から露呈する一対のキートップ部と、そのキートップ部の端部に設けられ互いに連結する連結部とを有する操作ノブと、
その操作ノブの前記キートップ部が挿入して露呈する貫通穴と、前記操作ノブの連結部とは反対側の端部の下面と対向する支え部とを有するケースと、
少なくとも前記キートップ部の非押圧状態において前記貫通穴の開口縁の一部との間で前記操作ノブの連結部の一部を挟持する挟持部材と、
前記キートップ部の下方に所定の隙間をおいて配置されたスイッチとを備え、
前記操作ノブのキートップ部を押下することにより、前記連結部に設けた弾性部が弾性変形して互いに独立して押下可能となり、同時に前記支え部を支点として前記キートップ部が傾いて前記スイッチを押圧する構成になっており、
前記キートップ部の先端部を先細り状にして、そのキートップ部の後方を前記先端部より広い面積を有する後部とし、その後部は前記スイッチの押圧部となっており、
前記ケースの貫通穴の先端部も先細り状になっていること特徴とするものである。

本発明の第２の手段は前記第１の手段において、前記支え部が前記キートップ部の角部付近と対向する位置に設けられていることを特徴とするものである。

本発明の第３の手段は前記第１の手段において、前記挟持部材が前記スイッチを搭載した回路基板を収納する容器状の弾性カバーからなり、その弾性カバーの上面部に前記操作ノブが載置されていることを特徴とするものである。

本発明は前述のように前記支え部を支点として操作ノブが傾いてスイッチを押圧する構成になっているから、前記支点からずれたいずれの位置を押下しても確実にスイッチを駆動することができる。

また前述した特開２００３−６８１６８号公報や実開平５−０２３３６９号公報に開示されているスイッチ操作部に比べると、組み立て工程が簡便で、スイッチの動作信頼性が高く、小型化が可能なスイッチ装置を提供することができる。

近年、自動車の盗難防止のためにイモビライザシステムが採用されている。このシステムには、自動車のエンジンを始動するためのイグニションキーが用いられている。このイグニションキーには、エンジン始動のための固有のＩＤコードを発信する発信器が内蔵され、そこから発せられるＩＤコードと、車両側に内蔵されている受信器付きの制御部に予め設定されているＩＤコードとが一致すると、電子制御によりエンジンが始動するシステムになっている。従ってイグニションキー以外ではエンジンを始動させることができず、自動車の盗難防止に役立っている。

イグニションキーには発信器以外にスイッチと電池が内蔵されており、スイッチ操作によりＩＤコードが発信される訳であるが、前記電池が消耗しているとＩＤコードを発信することができないという不都合がある。

そのため電池不要のイモビライザ用発信器であるトランスポンダを内蔵したイグニションキーが採用されている。このトランスポンダはアンテナコイル、トランス、コンデンサ、ＩＣチップなどが内蔵されており、イグニションキーを車両側のキーシリンダに挿入した際、キーシリンダ側に設置されているアンテナコイルからの磁界を受けて、トランスポンダ内の前記アンテナコイルに発生した電流を前記トランスを介してコンデンサに蓄電し、蓄電した電圧が所定値に達すると前記ＩＣチップに設定されているＩＤコードを発信する仕組みになっている。そのため電池の交換が不要で、長期間使用できるという特長を有している。

本発明の実施形態はこのトランスポンダを内蔵したイグニションキーに適用したもので、図と共に説明する。図１は本発明の実施形態に係るイグニションキーの平面図、図２はそのイグニションキーの正面図、図３は図１のIII−III線上の断面図、図４はそのイグニションキーの斜視図、図５はそのイグニションキーの分解斜視図である。

本発明の実施形態に係るイグニションキーは図５に示すように、上ケース１と、車両側のキーシリンダに挿入するキー２と、操作ノブ３と、弾性カバー４と、回路基板５と、トランスポンダ６と、扁平形の電池７と、下ケース８と、ビス９とから主に構成されている。

なお、本実施形態のイグニションキーはキーレスエントリー装置として用いる事ができるようになっており、回路基板５には送信機やアンテナ等の回路部品（図示省略）が実装されている。

上ケース１の上面に前記操作ノブ３のキートップ部１０ａ，１０ｂが下側（図の右側）から挿入されて露呈する２つの貫通穴１１が近接して形成され、図３ならびに図５に示すようにこの貫通穴１１の先細りになった先端部の内側（下側）に、上ケース１の上面とほぼ平行（水平）に延びた支え部１２が設けられ、図３に示すようにこの支え部１２の先端部上面に、後述するキートップ部１０の押下動作を滑らかにするために傾斜面１３が形成されている。

図２に示すように上ケース１の正面に前記キー２の基端部が挿入される挿入穴１４が形成され、上ケース１の下面は開放している。

操作ノブ３は図５に示すように、２つ並んだキートップ部１０ａ，１０ｂと、それらの後部２３を互いに連結するための細い連結部１５とから構成され、該連結部１５は全体が弾性を有しており弾性部として機能している。このように２つのキートップ部１０ａ，１０ｂを連結部１５で連結して１つの部品にすることにより、操作ノブ３の組み込み作業が簡便になるとともに、キートップ部１０ａ，１０ｂの姿勢が安定する。

また連結部１５に弾性部を設けているので、押圧していないキートップ部１０（例えばキートップ部１０ｂ）を移動させることなく、押圧したキートップ部１０（例えばキートップ部１０ａ）のみを移動させることができる。なお本実施形態においては、連結部１５全体に弾性を持たせているが、一部のみ弾性を持たせ他の部分は弾性を持たせなくてもよい。

キートップ部１０は剛体として構成され、その平面形状は、例えば図１に示すように先端部が先細りで、後方が比較的広い面積を有する後部２３となっており、その後部２３は後述するようにタクティールスイッチ１９の押圧部として突出させるため、若干肉厚に成形されている。キートップ部１０の外周部の一部（本実施形態ではキートップ部１０の外周部先端）に、浮き上がり防止部１６が突設されていて貫通穴１１の周囲の上ケース１部分に当接して、上方向への位置規制を行っている。

前記弾性カバー４は例えば合成ゴムなどで成形され、上面部１７が閉塞されて、上面部１７の周囲に周壁１８を有し、下面が開放されて容器状をしており、内側に回路基板５が収納される。回路基板５上の前記キートップ部１０ａ，１０ｂと対応する位置には、タクティールスイッチ１９が搭載されている。

トランスポンダ６は図示していないが、アンテナコイル、トランス、コンデンサ、ＩＣチップなどが内蔵され、ＩＣチップには固有のＩＤコードが設定されている。

前記下ケース８は前記上ケース１と嵌合するように上方が開放しており、底部内側にトランスポンダ装着部２０、電池装着部２１ならびにビス孔２２が設けられている。図示していないが前記電池装着部２１には、電池端子が設置されている。

トランスポンダ６は前述のようにイグニションキーを車両のキーシリンダに挿入した際、キーシリンダに内蔵されているアンテナコイルからの磁界を受けて、トランスポンダ６内で起電する関係から、キーシリンダに対してできるだけ近い位置にトランスポンダ６を配置する必要がある。そのため図３および図５に示されているように、トランスポンダ装着部２０は下ケース８の先端部側に設置されている。

次にこのイグニションキーの組み立てについて説明する。先ずは、下ケースブロックを予め組み立てておく。トランスポンダ６をトランスポンダ装着部２０に接着剤で固定し、電池７を電池装着部２１に装着する。この電池７は回路駆動用の電源として用いられる。

そして、回路基板５上にタクティールスイッチ１９等の所定の回路部品を実装し、を図３に示すように、回路基板５はタクティールスイッチ１９を上側にして弾性カバー４内に挿入され、その弾性カバー４を周壁１８の下端が下ケース８の底面に当接するように下ケース８内にセットする。以上によって下ケースブロックの組み立てが完了する。なお、弾性カバー４はトランスポンダ装着部２０を覆わない形状に設計されている。

図示していないが前記回路基板５の下面には接続片と接続用導電部が設けられ、弾性カバー４を下ケース８内にセットすることにより、前記接続片が電池７の上面に弾接し、前記接続用導電部が電池装着部２１の電池端子と接触して、回路基板５と電池７との電気的な接続がなされる。

一方、図５に示すように操作ノブ３を上ケース１の下側から挿入し、キートップ部１０ａ，１０ｂの先端部を上ケース１の上部と前記支え部１２の間に形成されている隙間２４に挿入して、浮き上がり防止部１６を上ケース１の上部縁に係止し、操作ノブ３を上ケース１の下側にセットする（図３参照）。このセッティングにより図１と図４に示すように、キートップ部１０ａ，１０ｂはそれと同形をした貫通穴１１，１１に嵌入されて、上ケース１の上面から露呈する。

これにより操作ノブ３は上ケース１に仮りに支持された状態になり、この上ケース１を前述のように組み立てた下ケースブロック上に載置する。そしてキー２の基端部を上ケース１の先端部に形成されている挿入穴１４に挿入し（図２参照）、下ケース８の先端部に形成されているビス孔２２からビス９を挿入して、キー２の基端部に設けられているビス孔２５に螺挿することにより、キー２を上ケース１に固定するとともに上ケース１と下ケース８を一体に連結して、イグニションキーの組み立てを終了する。

この組み立てが終了した状態で図３に示すように、操作ノブ３の後部２３と連結部１５は弾性カバー４の上面部１７に載置され、弾性カバー４の弾性力により操作ノブ３全体が下ケース８側に押し上げられている。そして操作ノブ３の浮き上がり防止部１６が上ケース１の上部縁に係止して、キートップ部１０の浮き上がりが防止され、キートップ部１０の先端下面が支え部１２と対向している。

また操作ノブ３の後部２３は弾性カバー４の上面部１７を介してタクティールスイッチ１９と隙間をおいて対向し、連結部１５は上ケース１における貫通穴１１の開口縁の一部と弾性カバー４の間で弾性的に挟持されている。このようにして操作ノブ３の上下方向の位置決めがなされる。

なお、キートップ部１０の貫通穴１１に対する水平方向の位置決めするために、凹部を上ケース１の内面に設け、該凹部に連結部１５を収納することで位置決めするようにしてもよい。

図３に示すように操作ノブ３の後部２３をタクティールスイッチ１９と対向する構造になっているから、弾性カバー４や回路基板５を上下ケース１，８の中央部から後方にかけて配置することができ、そのために上下ケース１，８の中央部から前方にかけて、すなわち支え部１２の下方に空間が形成され、その空間をトランスポンダ装着部２０として利用して、トランスポンダ６を設置することができる。また、キートップ部１０の先端は下方に殆ど移動しないので、この意味でもトランスポンダ６の配置が容易にできる。

前述のようにトランスポンダ６を内蔵したイグニションキーを車両側のキーシリンダに挿入した際、キーシリンダに内蔵されているアンテナコイルからの磁界を受けて、トランスポンダ６で起電してＩＤコードを発信する仕組みになっているため、トランスポンダ６はイグニションキー（上下ケース１，８）の先端部側に設置する方が電磁変換効率が高い。本実施形態は前述のような構造になっているので、トランスポンダ６での電磁変換効率が良好で、イグニションキーの動作信頼性が高い。

図６は、操作ノブ３のキートップ部１０を押下した状態を示す断面図である。比較的広い面積を有するキートップ部１０の後部２３を指先で矢印Ｆ方向に押下すると、キートップ部１０は上ケース１の支え部１２を支点２６として図に示すように傾き、この傾きによりキートップ部１０の後部２３は押圧部として弾性カバー４の上面部１７のほぼ中央部を弾性変形させ、それに伴ってタクティールスイッチ１９を押下してスイッチがオンする。このキートップ部１０の押下により、連結部１５の一部も該連結部１５の弾性力と弾性カバー４の弾性力に応じた分だけ弾性変形しつつ、上ケース１から離間する。

キートップ部１０から指を離すと、弾性カバー４と連結部１５の復元力によりキートップ部１０は持ち上げられて、タクティールスイッチ１９から離れ、図３に示すオフの待機状態に戻る。前述のように支え部１２に傾斜面１３を設けておくと、キートップ部１０の傾き動作ならびに傾いた状態から元の水平状態に戻る動きが円滑に行われる。本実施形態では支え部１２に傾斜面１３を設けたが、傾斜面１３の代わりに丸みのある面にしても構わない。

弾性カバー４は回路基板５やタクティールスイッチ１９の防水などの保護機能と、操作ノブ３（キートップ部１０）を常に上ケース１側に押し上げて非押圧状態においては保持し、押圧時には多少の荷重を付与し、離した状態においてはタクティールスイッチ１９と共に非押圧状態に復帰させる機能とを有している。

本実施形態に係るイグニッションキーの前述のようにキーレスエントリー装置の機能を有しており、一方のキートップ部１０ａは車両ドアのロックに用いられ、他方のキートップ部１０ｂは車両ドアのアンロックに用いられる。

本実施形態ではキートップ部１０の先端部を先細り状にして、その後方を比較的広い面積を有する後部２３としているから、操作者は自然にこの後部２３を押圧してスイッチ動作を行い、面積の狭いキートップ部１０の先端部（角部）は指が上ケース１にかかってしまいキートップ部１０のみを押すことができないので、押下することは殆ど考えられない。このようにキートップ部１０上に押下することのない面積の狭い部分を設けて、その部分を支え部１２と対向する構造にすれば、キートップ部１０の支え部１２と対向する部分を押してスイッチ動作ができないという弊害を未然に防止することができる。

本実施形態ではキートップ部１０の平面形状を三角形部分と四角形部分を結合した形状とし、前記三角形部分の先端部を支え部１２と対向する構造にしたが、キートップ部１０の平面形状を例えば三角形状あるいは半円形状として、その尖端部分（角部）を支え部１２と対向する構造にすることもできる。

本実施形態では弾性カバー４を挟持部材として利用したが、回路基板５あるいは下ケース８を挟持部材として利用してもよい。その場合には、キートップ部１０の押圧時においても変形しない。

本実施形態はイグニションキーに適用した例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば本実施形態におけるトランスポンダを省略してキーレスエントリー装置のリモートコントローラーのスイッチ機構に適用してもよく、また映像機器、音響機器に用いられるリモートコントローラーなどに内蔵されるオン、オフスイッチなどの他のスイッチ装置にも適用可能である。

本発明の実施形態に係るイグニションキーの平面図である。 そのイグニションキーの正面図である。 図１のIII-III線上の断面図である。 そのイグニションキーの斜視図である。 そのイグニションキーの分解斜視図である。 そのイグニションキーのキートップ部を押下した状態を示す断面図である。 従来提案された自動車用のキーレスエントリー装置の分解斜視図である。 従来提案された照光式パネルスイッチの一部平面図である。 図８のＸ−Ｘ線上の断面図である。 その照光式パネルスイッチに用いられるキー部材の作動原理を示す説明図である。

符号の説明

１：上ケース、２：キー、３：操作ノブ、４：弾性カバー、５：回路基板、６：トランスポンダ、７：電池、８：下ケース、９：ビス、１０ａ，１０ｂ：キートップ部、１１：貫通穴、１２：支え部、１３：傾斜面、１４：挿入穴、１５：連結部、１６：浮き上がり防止部、１７：上面部、１８：周壁、１９：タクティールスイッチ、２０：トランスポンダ装着部、２１：電池装着部、２２：ビス孔、２３：後部、２４：隙間、２５：ビス孔、２６：支点。

Claims (3)

1. ケース上面から露呈する一対のキートップ部と、そのキートップ部の端部に設けられ互いに連結する連結部とを有する操作ノブと、
   その操作ノブの前記キートップ部が挿入して露呈する貫通穴と、前記操作ノブの連結部とは反対側の端部の下面と対向する支え部とを有するケースと、
   少なくとも前記キートップ部の非押圧状態において前記貫通穴の開口縁の一部との間で前記操作ノブの連結部の一部を挟持する挟持部材と、
   前記キートップ部の下方に所定の隙間をおいて配置されたスイッチとを備え、
   前記操作ノブのキートップ部を押下することにより、前記連結部に設けた弾性部が弾性変形して互いに独立して押下可能となり、同時に前記支え部を支点として前記キートップ部が傾いて前記スイッチを押圧する構成になっており、
   前記キートップ部の先端部を先細り状にして、そのキートップ部の後方を前記先端部より広い面積を有する後部とし、その後部は前記スイッチの押圧部となっており、
   前記ケースの貫通穴の先端部も先細り状になっていること特徴とするスイッチ装置。
2. 請求項１記載のスイッチ装置において、前記支え部が前記キートップ部の角部付近と対向する位置に設けられていることを特徴とするスイッチ装置。
3. 請求項１記載のスイッチ装置において、前記挟持部材が前記スイッチを搭載した回路基板を収納する容器状の弾性カバーからなり、その弾性カバーの上面部に前記操作ノブが載置されていることを特徴とするスイッチ装置。

Images