JP6602656B2 - スイッチ装置 - Google Patents

Description

本発明は、押圧動作を検知する押しボタン式のスイッチ装置に関する。

従来、押しボタン式のスイッチの表面を覆う外装部材の内側に突起を設け、外部からのスイッチ操作に対する検出性を向上させる技術が知られている。外装部材は、例えばシリコーンゴム，ウレタンゴム，フッ素ゴムなどのエラストマーや軟質弾性材料で形成される。また、外装部材の内側の突起は、スイッチに対する押圧動作を検知する部材（押し込み部材）と対向する位置に設けられる。これにより、スイッチの防水性を確保しつつ、外装部材を軽く押し込むだけでスイッチを操作することが可能となる（特許文献１参照）。

特開2009-054430号公報

既存のスイッチ構造では、外装部材の外部からスイッチを操作する際に、スイッチの押し込み部材に対応する部位を押し込むことで、その押圧動作をスイッチに検知させている。一方、押圧位置と押し込み部材の位置とがずれてしまった場合には、押し込み部材を正しく押し込むことができないことがある。特に、押し込み部材のストロークが長い場合や、外装部材からスイッチまでの距離が大きい場合（突起の高さ寸法が大きい場合）には、押し込み力が押し込み部材へと伝達されにくくなり、スイッチ操作の検出性や操作性が低下しうる。

本件の目的の一つは、上記のような課題に鑑みて創案されたものであり、簡素な構成でスイッチ操作に対する検出性及び操作性を向上させることができるスイッチ装置を提供することである。なお、この目的に限らず、後述する「発明を実施するための形態」に示す各構成から導き出される作用効果であって、従来の技術では得られない作用効果を奏することも、本件の他の目的として位置付けることができる。

（１）ここで開示するスイッチ装置は、押圧動作を検知するスイッチが固定された基板と、前記スイッチを囲んで配置され、前記基板から前記スイッチの押圧方向に沿って立設された縦壁とを備える。また、前記スイッチの表面上に展開される面形状を有し、周縁を前記縦壁に接合されるとともに、前記縦壁との接合箇所から前記スイッチに向かって厚みが増大するテーパ形状に形成された押圧部を備える。前記押圧部は、前記スイッチの表面と対向して同スイッチに押し込み力を伝達する面接触部を有し、前記テーパ形状の傾斜面が前記面接触部から前記縦壁との接合箇所に至る当該押圧部の全表面にわたって形成される。

（２）前記押圧部が、前記面接触部を頂面として前記縦壁に向かって斜面を形成する円錐台形状又は楕円錐台形状であることが好ましい。
（３）前記押圧部の前記面接触部が、前記スイッチの表面と平行に形成されることが好ましい。
（４）前記押圧部が、前記スイッチとの対向面とは反対側の表面に凹設された操作面を有することが好ましい。
（５）前記縦壁が、前記スイッチの押圧方向から見て楕円状に配置されることが好ましい。

（６）前記基板が、前記スイッチの押圧方向を水平方向とする姿勢で対象物に取付けられ、前記押圧部が、前記スイッチとの対向面から鉛直上方側の厚みよりも、鉛直下方側の厚みが大きく形成されることが好ましい。
（７）前記押圧部が、前記スイッチとの対向面から放射状に形成された凹溝又は凸条を表面に有することが好ましい。

押圧部の形状を縦壁との接合部位から厚みが増大するテーパ形状に形成することで、押圧部に対する押し込み位置や押し込み方向に関わらず、押し込み力のスイッチへの伝達性を高めることができる。また、テーパ形状の裾野が縦壁との接合箇所まで達しているため、押圧部内での折れ曲がりの発生を抑制することができる。さらに、押圧部と縦壁との接合箇所が過度に高剛性とならないことから、低温環境（寒冷地）での硬化の影響を受けにくくすることができる。したがって、スイッチ操作の検出性，操作性を向上させることができる。

本実施形態のスイッチ装置が適用された車両用ドアハンドルの正面図である。 （Ａ）はスイッチ装置の分解斜視図、（Ｂ）はゴムブーツの裏面を示す斜視図である。 （Ａ）はスイッチ装置の縦断面図（図１のＡ−Ａ断面図）であり、（Ｂ）はスイッチ装置の水平断面図（図１のＢ−Ｂ断面図）である。 操作時の作用を説明するための断面図であり、（Ａ）は図１のスイッチ装置、（Ｂ），（Ｃ）は比較例を示すものである。 変形例としてのスイッチ装置を説明するための図であり、（Ａ）はその縦断面図、（Ｂ）はゴムブーツ裏面の正面図である。 変形例としてのゴムブーツ裏面を示す斜視図である。

図面を参照して、実施形態としてのスイッチ装置について説明する。以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。また、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることができる。

［１．装置構成］
本実施形態のスイッチ装置１０は、図１に示す車両用のサイドドアハンドル１１（ドアアウトサイドハンドル）に適用される。スイッチ装置１０は、車両の外部からの押圧操作を受けて、ドアの施解錠システム，キーレスエントリーシステム，スマートエントリーシステムなどに対するトリガー信号を出力する機能を持つ。スイッチ装置１０は、ドアパネルアウタ１３に対して固定され、その周囲をベゼル１２でカバーされる。なお、同様のスイッチ装置１０は、車両のテールゲートやリヤハッチ，ルーフドアなどにも適用可能であり、あるいは車室内の各種電装品の操作用スイッチとしても適用可能である。

図２（Ａ）に示すように、このスイッチ装置１０には、基板１及び台座２に固定されたスイッチ３と、ゴムブーツ４と、ケース９とが設けられる。基板１及び台座２は、スイッチ３の押圧方向が水平方向となる姿勢で車両に取付けられる。スイッチ３は、押圧動作を検知するタクタイルスイッチ（押しボタン式スイッチ）である。スイッチ３の表面には、スイッチ本体に対して弾性的に取り付けられた押し込み部材１９が突設され、その基端部には可動接点が内蔵される。これにより、押し込み部材１９の表面に押し込み操作を与えるたびに、基板１上の電気回路が接続され、あるいは切断される。なお、スイッチ３の具体的な内部構造については任意に選択可能であり、公知のスイッチ３を適用することができる。

ゴムブーツ４は、シリコーンゴム，ウレタンゴム，フッ素ゴムなどのエラストマーや軟質弾性材料で形成された外装部材であり、スイッチ３の表面上において、押し込み部材１９の周囲を覆うように設けられる。図３（Ａ）に示すように、ゴムブーツ４は、基板１及び台座２に対して端部を係止されて、押し込み部材１９が格納される空間を形成する。また、ゴムブーツ４と基板１及び台座２とが係止される部位は、環状に形成された外れ止め用のケース９によって固定される。これにより、ゴムブーツ４よりも内側の空間に水分や塵埃が進入しにくくなり、スイッチ３の防水性や防塵性が保証される。

ゴムブーツ４の構造について詳述する。ゴムブーツ４の概形は、一端が開放され他端が閉塞された有底の楕円筒状とされる。ゴムブーツ４の筒面をなす縦壁５は、図３（Ａ），（Ｂ）に示すように、スイッチ３を囲んで配置されるとともに、基板１からスイッチ３の押圧方向に沿って立設される。縦壁５は、スイッチ３の押圧方向から見て楕円状に配置される。また、ゴムブーツ４の底面部分には、押圧部６及び操作面８が設けられる。押圧部６は楕円筒の内側に面する部位であり、スイッチ３との対向面となる部位である。押圧部６は、スイッチ３の押し込み部材１９の表面上に展開される面形状を有する。これに対し、操作面８は楕円筒の外側に面する部位であり、スイッチ３との対向面とは反対側の表面（外部からの押圧操作を受ける部位）である。本実施形態では、これらの押圧部６，操作面８が一体に形成されるが、別体に形成した部材を貼着固定してもよい。

押圧部６は、テーパ形状（錘形状）に形成され、その周縁を縦壁５に接合される。また、押圧部６の中央部近傍には、スイッチ３の押し込み部材１９の表面に対して所定の間隔を空けて（あるいは面接触した状態で）対向する平面状の面接触部７が形成される。面接触部７の表面は、押し込み部材１９の表面に対して平行とされる。押し込み部材１９の表面が円形であるのに対し、面接触部７の表面はその円と同軸の楕円形に形成される。これにより、面接触部７の中央部分が押し込み部材１９の表面の中央部分に対して押し込み力を伝達しやすくなる。本実施形態における押圧部６のテーパ形状は、図２（Ｂ）に示すように、押し込み部材１９との対向面を頂面として、縦壁５に向かって滑らかな斜面を形成する楕円錐台形状とされる。

面接触部７の形状は、スイッチ３の押し込み部材１９に対して面接触するように、押し込み部材１９の表面よりも大きな平面状に形成される。また、テーパ形状の傾斜面は、面接触部７から縦壁５との接合箇所に至る押圧部６の全表面にわたって形成される。言い換えると、押圧部６は、縦壁５との接合箇所からスイッチ３に向かって厚みが増大するように形成され、裾野が縦壁５との接合箇所まで広がった山型形状とされる。一方、操作面８は、図２（Ａ）に示すように、ゴムブーツ４の内側に向かって凹んだ形状に形成される。これにより、手指の表面が操作面８にフィットしやすくなり、押圧動作の操作性が向上する。

図３（Ａ），（Ｂ）に示すように、押圧部６の厚み（スイッチ３の押圧方向の寸法）は、縦壁５との接合箇所において最小となるように設定される。これにより、押圧部６と縦壁５との接合箇所における剛性が過度に高くなることが防止される。特に、ゴムブーツ４は低温環境（寒冷地）で硬化しやすく、弾性変形量が小さくなる傾向を持つ。一方、押圧部６と縦壁５との接合箇所を薄くしておくことで、このような傾向が緩和され、小さな押し込み力でのスイッチ操作が可能となる。

［２．作用］
スイッチ３の押し込み部材１９よりも下方が押し込まれた場合の挙動について説明する。 図４（Ｂ）は、テーパ形状の押圧部６の代わりに円柱状の突起１４を設けたものである。この場合、操作面８の下方寄り部分が押し込まれたときに、押し込み力が面接触部７に伝達されにくい。そのため、操作面８の下方寄り部分や縦壁５が変形（圧縮たわみや座屈）しやすくなり、スイッチ操作の良好な検出性や操作性が得られない。

また、図４（Ｃ）は、押圧部６をほぼ一定の厚みにして平坦部１５を形成したものである。この場合、操作面８の下方寄り部分が押し込まれたときに、その押し込み力は面接触部７へと伝達されうる。しかし、押圧部６の厚みが大きいことから、低温環境（寒冷地）での硬化が発生しやすくなり、大きな押し込み力が必要となる。そのため、スイッチ操作の良好な検出性や操作性が得られないことがある。

一方、上記のスイッチ装置１０では、押圧部６がテーパ形状に形成されるとともに、その裾野が縦壁５まで達した形状となっている。そのため、図４（Ａ）に示すように、操作面８の下方寄り部分が押し込まれたとしても、その押し込み力が押圧部６から面接触部７へと伝達されやすくなり、押し込み部材１９が面接触部７によって垂直に押し込まれる。つまり、押し込み力のスイッチ３への伝達性が向上し、スイッチ操作の検出性や操作性が向上する。

また、図４（Ｂ）に示す構造と比較して、テーパ形状の裾野が縦壁５との接合箇所まで達しているため、操作面８の下方寄り部分に押し込み力が集中したとしても、操作面８の折れ曲がりが発生しにくく、押し込み力が正しく押し込み部材１９に向かって伝達される。さらに、図４（Ｃ）に示す構造と比較して、押圧部６と縦壁５との接合箇所における厚みが過度に大きくならないことから、低温環境（寒冷地）での硬化の影響を受けにくくなり、押し込み部材１９を押し込むための操作力が小さな力で済む。

［３．効果］
（１）上述の通り、押圧部６の形状を縦壁５との接合部位から厚みが増大するテーパ形状に形成することで、押圧部６に対する押し込み位置や押し込み方向に関わらず、押し込み力のスイッチ３への伝達性を高めることができる。また、テーパ形状の裾野が縦壁５との接合箇所まで達しているため、押圧部６の折れ曲がりを抑制することができる。さらに、押圧部６と縦壁５との接合箇所が過度に高剛性とならないことから、低温環境での硬化の影響を受けにくくすることができる。したがって、スイッチ操作の検出性，操作性を向上させることができる。

（２）また、押圧部６の形状を楕円錐台形状にすることで、押し込み力による押圧部６の変形を均質化することができる。例えば、押圧部６がスイッチ３の押し込み部材１９に接触すると、スイッチ３の押圧方向とは反対向きの反力を受けて変形する。変形量は、押圧部６の形状に応じて分布する。仮に押圧部６の形状が三角錐台形状であれば、錐面の中央部の変形量が側辺（側稜）近傍よりも大きくなり、変形に偏りが生じる。一方、押圧部６の形状が楕円錐台形状であれば、側辺がないことから、変形に偏りが生じにくい。したがって、スイッチ操作の検出性や操作性を向上させることができる。なお、同様の効果は押圧部６の形状を円錐台形状とした場合であっても獲得可能である。

（３）押圧部６には、スイッチ３の押し込み部材１９の表面と平行に形成された面接触部７が設けられる。これにより、押し込み部材１９の表面に対して均一に押し込み力を作用させることができ、スイッチ操作の検出性や操作性を向上させることができる。
（４）押圧部６の裏側には、ゴムブーツ４の内側に向かって凹んだ形状の操作面８が形成される。これにより、手指を操作面８にフィットさせることができるとともに、押し込み力を押圧部６の中央部付近に集中させることができる。したがって、スイッチ操作の検出性や操作性を向上させることができる。

（５）なお、図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、ゴムブーツ４の縦壁５はスイッチ３の押圧方向から見て楕円状に配置される。これにより、押し込み力の作用点が楕円の長軸方向にずれたとしても、スイッチ操作を検出できるようになる。つまり、縦壁５を円形配置した場合と比較して、押し込み位置のずれが多少は許容されることになるため、スイッチ装置１０の操作性を改善することができる。

［４．変形例］
上述の実施形態では、押圧部６が楕円錐台形状のものを例示したが、このような構成に代えて、押圧部６を円錐台形状としてもよいし、三角錐台形状や四角錐台形状としてもよい。また、上述の実施形態では、押圧部６に面接触部７が形成されているが、押圧部６と押し込み部材１９の表面との接触性が確保される限りにおいて、面接触部７を省略してもよい。すなわち、押圧部６の形状のバリエーションには、楕円錐形状，円錐形状，三角錐形状，四角錐形状なども含まれうる。また、これらの錘形状の頂部を丸めた形状にしてもよい。少なくとも、縦壁５との接合箇所まで広がったテーパ形状の押圧部６を形成することで、上述の実施形態と同様の効果を奏するものとなる。

上述の実施形態では、押し込み部材１９の表面の中心と面接触部７の表面の中心とが一致しているが、これらの位置を相違させてもよい。例えば、図５（Ａ）に示すように、面接触部７の中心位置を押し込み部材１９の表面の中心位置よりも下方に移動させてもよい。ここで、縦壁５との接合箇所における押圧部６の厚み寸法が一定となるように、面接触部７から縦壁５に向かってテーパ形状の傾斜を形成すれば、面接触部７よりも鉛直下方側の厚みが大きく、鉛直上方側の厚みが小さくなる。

図５（Ｂ）中に示す細実線は、押圧部６と縦壁５との接合箇所を基準とした厚みが同一となるライン（等高線）である。このラインが疎である部位（等高線の間隔が広いところ）は緩勾配面１６であり、ラインが密である部位（等高線の間隔が狭いところ）は急勾配面１７である。このように、押圧部６の厚みに偏りを設けて下方側を厚くすることで、押し込み力が斜め上方から〔図５（Ａ）の右上から左下に向かって〕作用した場合であっても、その押し込み力をスイッチ３に伝達することができ、スイッチ操作の検出性や操作性をさらに向上させることができる。

また、押し込み力が面接触部７に向かって集中しやすいように、押圧部６の表面に凹溝や凸条を設けてもよい。例えば、図６に示すように、面接触部７を中心として放射状に凹溝１８を形成する。これにより、押し込み部材１９の中央からずれた位置に押圧力が作用した場合であっても、その押圧力をテーパ形状に沿って面接触部７へと伝達することができ、スイッチ操作の検出性や操作性をさらに向上させることができる。

なお、上述の実施形態では、車両用のサイドドアハンドル１１に設けられたスイッチ装置１０を例示したが、上記のスイッチ装置１０の用途はこれに限定されない。また、スイッチ装置１０の取付け姿勢についても同様であり、スイッチ３の押圧方向が鉛直方向となるように取付けてもよいし、斜め下方向となるように取付けてもよい。

１ 基板
２ 台座
３ スイッチ
４ ゴムブーツ
５ 縦壁
６ 押圧部
７ 面接触部
８ 操作面
９ ケース
１０ スイッチ装置
１１ サイドドアハンドル
１２ ベゼル
１３ ドアパネルアウタ
１４ 突起
１５ 平坦部
１６ 緩勾配面
１７ 急勾配面
１８ 凹溝
１９ 押し込み部材

Claims (7)

1. 押圧動作を検知するスイッチが固定された基板と、
   前記スイッチを囲んで配置され、前記基板から前記スイッチの押圧方向に沿って立設された縦壁と、
   前記スイッチの表面上に展開される面形状を有し、周縁を前記縦壁に接合されるとともに、前記縦壁との接合箇所から前記スイッチに向かって厚みが増大するテーパ形状に形成された押圧部とを備え、
   前記押圧部は、前記スイッチの表面と対向して同スイッチに押し込み力を伝達する面接触部を有し、前記テーパ形状の傾斜面が前記面接触部から前記縦壁との接合箇所に至る当該押圧部の全表面にわたって形成される
   ことを特徴とする、スイッチ装置。
2. 前記押圧部が、前記面接触部を頂面として前記縦壁に向かって斜面を形成する円錐台形状又は楕円錐台形状である
   ことを特徴とする、請求項１記載のスイッチ装置。
3. 前記押圧部の前記面接触部が、前記スイッチの表面と平行に形成される
   ことを特徴とする、請求項１又は２記載のスイッチ装置。
4. 前記押圧部が、前記スイッチとの対向面とは反対側の表面に凹設された操作面を有する
   ことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のスイッチ装置。
5. 前記縦壁が、前記スイッチの押圧方向から見て楕円状に配置される
   ことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のスイッチ装置。
6. 前記基板が、前記スイッチの押圧方向を水平方向とする姿勢で対象物に取付けられ、
   前記押圧部が、前記スイッチとの対向面から鉛直上方側の厚みよりも、鉛直下方側の厚みが大きく形成される
   ことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載のスイッチ装置。
7. 前記押圧部が、前記スイッチとの対向面から放射状に形成された凹溝又は凸条を表面に有する
   ことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載のスイッチ装置。

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