JP5209688B2 - スイッチ装置 - Google Patents

Description

本発明は、スイッチ装置に関する。

一般的にスイッチ装置は、スイッチを配列した基板と、スイッチの配列と等しい配列になるように操作ボタンを配列したカバーと、を備える。

また、図９（Ａ）、（Ｂ）に示すように、各操作ボタン６０は、表面に操作部６３、裏面に突起部６２を備え、ユーザは操作部６３を押下げることで突起部６２を介してスイッチ６１に押圧力を加える。

上述の構成の場合、カバー７０上の操作ボタン６０は、基板上のスイッチ６１の垂直線上に位置するように配列する必要がある。すなわち、基板上のスイッチ６１の位置が決まると、カバー７０上の操作ボタン６０の位置も決まることになるため、設計の自由度が小さくなるという問題があった。

このような問題に対して、特許文献１は、操作部の中心から偏移してスイッチに押圧力を加える駆動部を備えることで、デザイン性を高めて操作ボタンを設置することができるスイッチ装置を開示している。

特開２００６−３０２６６８号公報

特許文献１が開示するスイッチ装置は、操作部の中心から偏移して駆動部を設置しているため、操作に必要な押圧力や移動距離（押していない状態から押下げた状態までの操作ボタンの移動量）が操作ボタン毎に異なることとなり、ユーザが操作時に違和感を覚えるという問題がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、デザイン性を高めて操作ボタンを配置した場合でも、ユーザが違和感を覚えずに操作ボタンを押下げることができるスイッチ装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の観点に係るスイッチ装置は、
複数のスイッチを表面に備える電子回路基板と、
前記電子回路基板に固定され、複数の操作ボタンを備えるカバーと、を備え、
前記スイッチは、それぞれ前記電子回路基板の表面と直交する方向に押圧力が加えられる押圧面を備え、前記押圧面に所定の押圧力が加えられることで外部素子の電気的な接続の開閉を切り替え、
前記操作ボタンは、前記カバーと一体化している支点部と、それ以外の残部と、前記支点部を軸として前記残部を押下げる操作部と、前記残部が押下げられることで前記押圧面と当接する突起部と、を備え、
前記残部は、前記電子回路基板の表面と直交する方向に押下げられ、
少なくとも１つの前記操作ボタンは、前記操作部を前記スイッチの中心から偏移して備え、
任意の２つの前記操作ボタンについて、前記支点部から前記突起部の中心までの距離をａ１，ａ２とし、前記突起部の先端から前記押圧面までの距離をｂ１，ｂ２とし、前記突起部の前記電子回路基板の表面と直交する方向に沿った寸法をＬ１，Ｌ２としたとき、前記突起部の先端が前記押圧面へ到達するまでに要する押圧力が等しくなるようなａ１＞ａ２、ｂ１＞ｂ２及びＬ１＜Ｌ２の関係である１以上の組み合わせを有する、
ことを特徴とする。

また、前記突起部の先端は、前記押圧面と当接する際に、前記押圧面に対して平行に当接するように斜面型に形成されていても良い。

また、前記突起部の先端が、球型に形成されていても良い。

本発明によれば、デザイン性を高めて操作ボタンを配置した場合でも、ユーザが違和感を覚えずに操作ボタンを押下げることができる。

（Ａ）は本発明の実施形態に係るスイッチ装置の分解図、（Ｂ）は表面図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は本発明の実施形態に係る操作ボタンの動作を示した図である。 本発明の実施形態に係る操作ボタンの移動経路を示した図である。 本発明の第１の実施形態に係るスイッチ装置の側面図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は本発明の第１の実施形態に係る操作ボタンの拡大図である。 本発明の第２の実施形態に係るスイッチ装置の表面の拡大図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は本発明の第２の実施形態に係る操作ボタンの拡大図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は本発明の第１及び第２の実施形態に係る操作ボタンの変形例である。 （Ａ）は従来のスイッチ装置の表面図、（Ｂ）は側面図である。

本発明の実施形態に係るスイッチ装置１を図面に基づいて説明する。なお、本実施形態では、以下のようにＸＹＺ直交座標系を設定する。前枠カバー上の操作ボタンが配列する方向をＸ軸方向、前枠カバー上でＸ軸方向に直交する方向をＹ軸方向、前枠カバーからプリント基板に向かう方向をＺ軸方向、とする。

スイッチ装置１は、図１（Ａ）に示すように、プリント基板２０と、前枠カバー３０と、から構成されている。

プリント基板２０は、板状またはフィルム状に構成され、スイッチ２１、集積回路、抵抗器、コンデンサ等の多数の電子部品間が配線で接続されて構成される電子回路を備えている。また、プリント基板２０は、表面に絶縁性のある樹脂が含浸され、各電子部品間の回路配線は銅箔等の導電体で構成されている。

スイッチ２１は、電子回路を開閉する電子部品であり、プリント基板２０上に設置され、プリント基板２０の面積を活用するため、Ｘ軸方向に平行に配列している。スイッチ押圧面２２は、スイッチ２１の上部に突設され、所定の押圧力が加わることで押下げられる。スイッチ押圧面２２が押下げられると、スイッチ２１は電子回路を開閉する。

前枠カバー３０は、ねじ止め等の任意の手法でプリント基板２０に固定され、プリント基板２０を覆うカバーであり、合成樹脂等から形成される。また、前枠カバー３０は、複数の操作ボタン４０を備えている。

操作ボタン４０は、ユーザがスイッチ２１を操作するために前枠カバー３０上にＸ軸方向に沿って設置され、前枠カバー３０と一体化している。

支点部４１は、前枠カバー３０と一体化している部分であり、操作ボタン４０は、この支点部４１を支点として、それ以外の残部がＺ軸方向に押下げられるように設置されている。

操作部４２は、ユーザが押下げる部分であり、操作ボタン４０の表面に突設されている。ユーザが操作部４２を押下げることで、操作ボタン４０は支点部４１を支点として、プリント基板２０に向かう方向、すなわち、Ｚ軸方向に押下げられる。

なお、図１（Ｂ）に示すように、スイッチ装置１のデザイン性を高めるため、支点部４１はＸ軸方向に平行に設置され、操作部４２はＹ軸方向に偏移しながら設置されている。すなわち、操作ボタン４０は、プリント基板２０の面積を活用するために規則的に設置したスイッチ２１の中心から偏移して設置されている。

次に、操作ボタン４０について、スイッチ装置１の側面図を参照して説明する。図２に示すように、突起部４３は、操作部４２の裏面に突設されている。突起部４３は、操作部４２に押圧力が加わることでプリント基板２０に向かう方向、すなわち、Ｚ軸方向に押下げられる。

押圧面４４は、突起部４３の先端面である。突起部４３がプリント基板２０に向かって押下げられると、押圧面４４はスイッチ押圧面２２と当接し、スイッチ押圧面２２に押圧力を加える。

次にユーザが操作ボタン４０を押下げる際の動作を説明する。なお、操作ボタン４０の操作方法は、全ての操作ボタン４０において同一である。

始めに、図２（Ａ）に示すように、ユーザは操作部４２を押下げる。この操作により、操作ボタン４０はプリント基板２０方向、すなわち、Ｚ軸方向に押下げられる。

ユーザが操作部４２を押下げることで、同時に突起部４３が押下げられ、最終的には図２（Ｂ）に示すように、押圧面４４はスイッチ押圧面２２に当接し、さらにユーザからの押圧力が加わることで、スイッチ押圧面２２を押下げる。これによって、スイッチ２１は操作されることになる。

なお、押圧面４４は、図３に示すように、円運動することでスイッチ押圧面２２に当接する。これは、上述の通り、操作部４２が支点部４１を支点として押下げられることによる。以下、押圧面４４がスイッチ押圧面２２に到達するまでの弧の長さを「移動距離」と称する。

本発明では、押圧面４４がスイッチ押圧面２２に到達するまでに必要な押圧力または移動距離を全ての操作ボタン４０で略等しくなるように、全ての操作ボタン４０それぞれについて調整を行う。

［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態に係る操作ボタン４０について、図面を参照して説明する。

図４に示すように、操作ボタン４０はそれぞれ、押圧面４４がスイッチ押圧面２２に到達するまでの移動距離が等しくなるように、Ｚ軸方向に対する寸法Ｌの異なる突起部４３を備えている。突起部４３の寸法Ｌは、例えば、支点部４１から操作部４２までの距離が長くなれば短くなり、該距離が短くなれば長くなる。

上述の突起部４３の寸法について、図５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、支点部４１から操作部４２までの距離がａである操作ボタン４０Ａと、支点部４１から操作部４２までの距離がａ’である操作ボタン４０Ｂと、を例に取って説明する。なお、ａ≠ａ’かつａ＞ａ’である。

押圧面４４がスイッチ押圧面２２に到達するまでの移動距離を等しくするため、突起部４３の寸法は、それぞれ距離ａ及びａ’に従って調整され、操作ボタン４０Ａの場合はＬ１、操作ボタン４０Ｂの場合はＬ２となる。なお、Ｌ１＜Ｌ２である。

また、突起部４３の寸法Ｌ１とＬ２とは異なるため、押圧面４４からスイッチ押圧面２２までの距離も異なる。その距離は、操作ボタン４０Ａではｂ、操作ボタン４０Ｂではｂ’であり、ｂ≠ｂ’かつｂ＞ｂ’である。

なお、前枠カバー３０からプリント基板２０までの距離は操作ボタン４０Ａ、操作ボタン４０Ｂで共にＨと等しい。

ここで、ユーザが操作ボタン４０Ａと操作ボタン４０Ｂを押下げる場合を比較する。上述のように、各操作ボタン４０の支点部４１から操作部４２までの距離の関係はａ＞ａ’であり、操作ボタン４０Ａの方が操作ボタン４０Ｂよりも長い。そのためユーザは、操作ボタン４０Ａの方が小さい力で操作部４２をＺ軸方向に押下げることができる。

仮に各操作ボタン４０の押圧面４４からスイッチ押圧面２２までの距離の関係がｂ＝ｂ’とすると、押圧面４４がスイッチ押圧面２２に到達するために必要な押圧力は、操作ボタン４０Ａと操作ボタン４０Ｂとで差異が生じる。

すなわち、ユーザが操作ボタン４０Ａに必要な押圧力よりも大きな力で操作ボタン４０Ｂを押下げないと、操作ボタン４０Ｂの押圧面４４はスイッチ押圧面２２に到達することができない。このように、操作に必要な押圧力が操作ボタン４０毎に異なると、ユーザは違和感を覚えることになる。

これに対して本実施形態では、それぞれの操作ボタン４０Ａ、Ｂの突起部４３の寸法Ｌ１とＬ２を調整することで、押圧面４４がスイッチ押圧面２２に到達するまでの移動距離をそれぞれ変更し、各操作ボタン４０の操作に必要な押圧力を略等しくすることができる。

すなわち、操作ボタン４０Ａは距離ｂを大きくすることで操作に必要な押圧力を大きくし、操作ボタン４０Ｂは距離ｂ’を小さくすることで操作に必要な押圧力を小さくする。このとき、操作ボタン４０Ａの操作に必要な押圧力と操作ボタン４０Ｂの操作に必要な押圧力が略等しくなるように、距離ｂ及びｂ’は調整されている。

従って、操作ボタン４０をスイッチ２１の中心から偏移して設置した場合でも、ユーザは、各操作ボタン４０の操作に必要な押圧力の違いに起因する操作の違和感を覚えることなく、操作ボタン４０を操作することができる。

以上説明したように、本実施形態に係るスイッチ装置１は、全ての操作ボタン４０の押圧力を略等しくしているため、デザイン性を高めて操作ボタン４０を配置した場合でも、ユーザは違和感を覚えることなくスイッチ装置１を操作することができる。

本実施形態では、二つの操作ボタン４０を例に取り説明したが、全ての操作ボタン４０において、支点部４１から操作部４２までの距離に基づき突起部４３の寸法Ｌを調整し、押圧面４４がスイッチ押圧面２２に到達するまでに必要な押圧力は略等しくなっている。

［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態に係る操作ボタン４０について、図面を参照して説明する。

図６に示すように、操作ボタン４０はそれぞれ、押圧面４４がスイッチ押圧面２２に到達するまでの移動距離が等しくなるように、操作部４２の中心からＹ軸方向に偏移して突起部４３を備えている。突起部４３は、支点部４１から突起部４３までの距離が全ての操作ボタン４０で等しくなるように設置される。

なお、図６に示す突起部４３は図示されていないが、第１の実施形態と同様に操作部４２の裏面に突設されている。また、本実施形態に係る突起部４３の寸法は、第１の実施形態と異なり、いずれの操作ボタン４０でも等しく形成されている。

上述の突起部４３の設置される位置について、図７（Ａ）、（Ｂ）に示すように、支点部４１から操作部４２までの距離がａである操作ボタン４０Ａと、支点部４１から操作部４２までの距離がａ’である操作ボタン４０Ｂと、を例に取って説明する。なお、ａ≠ａ’かつａ＞ａ’である。

突起部４３は、操作ボタン４０Ａ、Ｂどちらの場合でも、支点部４１から突起部４３までの距離がｃと等しくなる位置に設置される。

この場合、操作ボタン４０Ａの突起部４３は、操作部４２の中心付近に設置され、操作ボタン４０Ｂの突起部４３は、操作部４２の先端付近に設置される。

突起部４３の寸法Ｌは、操作ボタン４０Ａ、Ｂどちらの場合でも等しいため、押圧面４４からスイッチ押圧面２２までの距離は、操作ボタン４０Ａ、Ｂどちらの場合でもｂと、等しくなる。

上述の通り、どちらの操作ボタン４０Ａ、Ｂでも、支点部４１から突起部４３までの距離が等しく、押圧面４４からスイッチ押圧面２２までの距離も等しい。従って、押圧面４４からスイッチ押圧面２２までの移動距離も等しくなる。

ここで、ユーザが操作ボタン４０Ａと操作ボタン４０Ｂを押下げる場合を比較する。それぞれの操作ボタン４０Ａ、Ｂの突起部４３が操作部４２の中心から偏移して設置されていることで、押圧面４４がスイッチ押圧面２２に到達するまでの移動距離はそれぞれ等しくなるため、各操作ボタン４０の操作に必要な移動距離が等しくなる。

すなわち、操作ボタン４０をスイッチ２１の中心から偏移して設置した場合でも、ユーザは、各操作ボタン４０の操作に必要な移動距離の違いに起因する操作の違和感を覚えることなく、操作ボタン４０を操作することができる。

以上説明したように、本実施形態に係るスイッチ装置１は、全ての操作ボタン４０の操作に必要な押圧力または移動距離を略等しくしているため、デザイン性を高めて操作ボタン４０を配置した場合でも、ユーザは違和感を覚えることなくスイッチ装置１を操作することができる。

本実施形態では、二つの操作ボタン４０を例に取り説明したが、全ての操作ボタン４０において、支点部４１から操作部４２までの距離に基づき突起部４３を操作部４２の中心から偏移して設置し、押圧面４４がスイッチ押圧面２２に到達するまでに必要な押圧力または移動距離は略等しくなっている。

［変形例］
以上実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々変形が可能である。例えば、本実施形態では、前枠カバー３０と一体化した支点部４１とそれ以外の残部から構成される操作ボタン４０について説明したが、これに限られず、操作部４２がゴム等の揺動可能な材質で構成され、前枠カバー３０上に操作部４２を設置しても良い。

さらに、第１及び第２の実施形態における操作ボタン４０は、図８（Ａ）に示すように、押圧面４４を斜面型にすることもできる。

本構成を採用する場合、操作ボタン４０を押下げ、押圧面４４とスイッチ押圧面２２が当接するとき、押圧面４４とスイッチ押圧面２２は平行に当接することとなり、操作に必要な押圧力はより均一化される。

また、第１及び第２の実施形態における操作ボタン４０は、図８（Ｂ）に示すように、押圧面４４を球型にすることもできる。

本構成を採用する場合、操作ボタン４０を押下げ、押圧面４４とスイッチ押圧面２２が当接するとき、押圧面４４とスイッチ押圧面２２は点接触となるため、操作に必要な押圧力はより均一化される。

なお、本実施形態では理解を容易にするために、例として前枠カバー３０上に５つの操作ボタン４０を例示したが、これに限らず、少なくとも一つ以上あれば良い。

また、本実施形態では、スイッチ２１に対する突起部４３のＸ軸方向又はＹ軸方向の偏移については言及していないが、押圧面４４がスイッチ押圧面２２に当接できる位置であれば良く、限定されない。ただし、押圧面４４がスイッチ押圧面２２の中心に当接するように偏移させた場合、操作に必要な押圧力はより均一化される。

また、本実施形態に係るスイッチ装置１の前枠カバー３０、操作ボタン４０は、それぞれ合成樹脂で形成されるが、これに限られず、例えば金属等から形成されても良い。

１ スイッチ装置
２０ プリント基板
２１ スイッチ
２２ スイッチ押圧面
３０ 前枠カバー
４０ 操作ボタン
４１ 支点部
４２ 操作部
４３ 突起部
４４ 押圧面
６０ 操作ボタン
６１ スイッチ
６２ 突起部
６３ 操作部
７０ カバー

Claims (3)

1. 複数のスイッチを表面に備える電子回路基板と、
   前記電子回路基板に固定され、複数の操作ボタンを備えるカバーと、を備え、
   前記スイッチは、それぞれ前記電子回路基板の表面と直交する方向に押圧力が加えられる押圧面を備え、前記押圧面に所定の押圧力が加えられることで外部素子の電気的な接続の開閉を切り替え、
   前記操作ボタンは、前記カバーと一体化している支点部と、それ以外の残部と、前記支点部を軸として前記残部を押下げる操作部と、前記残部が押下げられることで前記押圧面と当接する突起部と、を備え、
   前記残部は、前記電子回路基板の表面と直交する方向に押下げられ、
   少なくとも１つの前記操作ボタンは、前記操作部を前記スイッチの中心から偏移して備え、
   任意の２つの前記操作ボタンについて、前記支点部から前記突起部の中心までの距離をａ１，ａ２とし、前記突起部の先端から前記押圧面までの距離をｂ１，ｂ２とし、前記突起部の前記電子回路基板の表面と直交する方向に沿った寸法をＬ１，Ｌ２としたとき、前記突起部の先端が前記押圧面へ到達するまでに要する押圧力が等しくなるようなａ１＞ａ２、ｂ１＞ｂ２及びＬ１＜Ｌ２の関係である１以上の組み合わせを有する、
   ことを特徴とするスイッチ装置。
2. 前記突起部の先端は、前記押圧面と当接する際に、前記押圧面に対して平行に当接するように斜面型に形成されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載のスイッチ装置。
3. 前記突起部の先端が、球型に形成されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載のスイッチ装置。

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