JP6993505B2

JP6993505B2 - プッシュスイッチ

Info

Publication number: JP6993505B2
Application number: JP2020521163A
Authority: JP
Inventors: 克俊鈴木
Original assignee: Alps Electric Co Ltd; Alps Alpine Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2018-05-23
Filing date: 2019-05-13
Publication date: 2022-01-13
Anticipated expiration: 2039-05-13
Also published as: US20210041914A1; WO2019225385A1; US11592868B2; JPWO2019225385A1

Description

本発明は、プッシュスイッチに関する。

従来、各種電子機器に用いられる操作装置において、操作者に対して触覚を呈示することが可能な技術が知られている。

例えば、下記特許文献１には、操作面に対する接触操作が可能な触覚呈示装置において、操作面の接触位置を検出するタッチセンサを、操作面に対して水平方向に振動させる技術が開示されている。

また、下記特許文献２には、電子装置が備えるボタンメカニズムにおいて、ユーザがプレス部材を第１の方向に押したとき、移動部材を第１の方向とは反対の第２の方向へ移動させることにより、プレス部材に衝撃を与える技術が開示されている。

特開２０１３－１２７６８７号公報特開２０１７－０６３０３０号公報

しかしながら、従来技術では、押下操作が可能な操作部を備えるプッシュスイッチにおいて、押下操作を行った操作者に対して、多様な触覚を効率的に呈示することができない。そこで、比較的簡易な構成により、押下操作を行った操作者に対して、多様な触覚を効率的に呈示することが可能なプッシュスイッチが求められている。

一実施形態のプッシュスイッチは、第１の方向への押下操作が可能な操作部と、操作部を第１の方向と交差する第２の方向に沿って振動可能に保持する弾性保持部材と、弾性保持部材を第２の方向に振動可能に保持するフレーム部材と、弾性保持部材に設けられ、第２の方向への振動を発生させる振動体とを備える。

一実施形態によれば、比較的簡易な構成により、押下操作を行った操作者に対して、多様な触覚を効率的に呈示することが可能なプッシュスイッチを実現することができる。

一実施形態に係るプッシュスイッチの外観斜視図である。一実施形態に係るプッシュスイッチの外観斜視図である。一実施形態に係るプッシュスイッチの平面図である。一実施形態に係るプッシュスイッチの正面図である。一実施形態に係るプッシュスイッチの側面図である。一実施形態に係るプッシュスイッチの分解斜視図である。一実施形態に係るフレーム部材の外観斜視図である。一実施形態に係る振動ユニットの外観斜視図である。一実施形態に係る振動ユニットの分解斜視図である。一実施形態に係るフレーム部材および振動ユニットの結合状態を示す外観斜視図である。図１０に示すフレーム部材および振動ユニットのＡ－Ａ断面図である。一実施形態に係るコイルの動作を説明するための図である。一実施形態に係るコイルの動作を説明するための図である。一実施形態に係るプッシュスイッチのＹＺ平面による断面図である。図１３に示すプッシュスイッチの一部拡大図である。一実施形態に係るプッシュスイッチにおける一対の爪部によるボビンの固定構造を示す一部拡大図である。

以下、図面を参照して、一実施形態について説明する。なお、以降の説明では、便宜上、図中Ｚ軸方向を、上下方向とし、図中Ｘ軸方向を、前後方向とし、図中Ｙ軸方向を、左右方向とする。

（プッシュスイッチ１００の概要）
図１および図２は、一実施形態に係るプッシュスイッチ１００の外観斜視図である。図３は、一実施形態に係るプッシュスイッチ１００の平面図である。図４は、一実施形態に係るプッシュスイッチ１００の正面図である。図５は、一実施形態に係るプッシュスイッチ１００の側面図である。

なお、図１では、筐体１１０については、その一部（開口部１１０Ａが形成されている平板状の上面部分）を表している。筐体１１０の全体形状は、プッシュスイッチ１００の設置対象とする電子機器、プッシュスイッチ１００の設置場所等に応じて、多様な形状が採用され得る。また、図２～図５では、筐体１１０を取り除いた状態のプッシュスイッチ１００を表している。

図１に示すプッシュスイッチ１００は、各種電子機器に用いられるスイッチである。例えば、プッシュスイッチ１００は、自動車の車内におけるコンソールパネルに設けられ、自動車に実装された電子機器をオン状態とオフ状態との間で切り替えるためのスイッチとして用いられる。

図１に示すように、プッシュスイッチ１００は、筐体１１０および押ボタン１２０を有しており、筐体１１０の上面に形成された開口部１１０Ａから、押下操作可能な押ボタン１２０が上方に突出して設けられている。プッシュスイッチ１００は、押ボタン１２０が下方（図中Ｚ軸負方向、「第１の方向」の一例）に押下されることにより、オフ状態からオン状態に切り替わることができる。

具体的には、プッシュスイッチ１００において、押ボタン１２０は、弾性保持部材１３２の上部に取り付けられている。また、弾性保持部材１３２の底面には、第１の可動接点１３１Ａおよび第２の可動接点１３１Ｂ（図４参照）が設けられている。また、弾性保持部材１３２の下側には、ブラケット１６０が設けられている。ブラケット１６０の上面には、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）１６２が設けられている。ＦＰＣ１６２は、第１の固定接点１６２Ａおよび第２の固定接点１６２Ｂ（図４参照）を有する。第１の固定接点１６２Ａは、第１の可動接点１３１Ａと対向する位置に設けられている。また、第２の固定接点１６２Ｂは、第２の可動接点１３１Ｂと対向する位置に設けられている。

このように構成されたプッシュスイッチ１００は、押ボタン１２０が押下されていない状態において、第１の可動接点１３１Ａが、第１の固定接点１６２Ａから離間しており、第２の可動接点１３１Ｂが、第２の固定接点１６２Ｂから離間している。このため、第１の固定接点１６２Ａと第２の固定接点１６２Ｂとが非導通状態となり、すなわち、プッシュスイッチ１００は、オフ状態となる。

一方、押ボタン１２０が下方へ押下されると、押ボタン１２０からの押圧力によって、弾性保持部材１３２が下方へ撓む。これにより、第１の可動接点１３１Ａが、第１の固定接点１６２Ａに接触するとともに、第２の可動接点１３１Ｂが、第２の固定接点１６２Ｂに接触する。その結果、第１の固定接点１６２Ａと第２の固定接点１６２Ｂとが、弾性保持部材１３２を介して導通状態となり、よって、プッシュスイッチ１００は、オン状態となる。

なお、プッシュスイッチ１００は、押ボタン１２０の押下操作から解放されると、弾性保持部材１３２の弾性復帰力により、弾性保持部材１３２の下方へ撓みが解消する。これにより、第１の固定接点１６２Ａと第２の固定接点１６２Ｂとが再び非導通状態となり、よって、プッシュスイッチ１００は、自動的にオフ状態に復帰する。

また、プッシュスイッチ１００は、押ボタン１２０を前後方向（図中Ｘ軸方向、「第２の方向」の一例）に振動させることができるようになっている。具体的には、弾性保持部材１３２には、「振動体」の一例として、コイル１３６（図４参照）が設けられている。コイル１３６は、外部のコントローラ（図示省略）からＦＰＣ１３８を介して通電されることにより、弾性保持部材１３２を弾性変形させつつ、前後方向に振動する。これにより、弾性保持部材１３２に取り付けられた押ボタン１２０が、前後方向に振動することとなる。

例えば、外部のコントローラは、操作者の指によって押ボタン１２０が押下され、プッシュスイッチ１００がオン状態に切り替わったことを検知すると、コイル１３６に交流電流を供給することにより、コイル１３６を前後方向に振動させる。これにより、プッシュスイッチ１００は、押ボタン１２０が前後方向に振動し、当該振動により、操作者の指に触覚を呈示することができる。その結果、操作者は、プッシュスイッチ１００がオン状態に切り替わったことを触覚的に把握することができる。なお、プッシュスイッチ１００は、コイル１３６を振動させるための交流電流を、外部のコントローラから制御することにより、コイル１３６の振動周波数、振幅、振動タイミング、振動期間等を制御することができ、これにより、操作者による押下操作に対して多様な触覚を効率的に呈示することが可能である。

特に、プッシュスイッチ１００は、押ボタン１２０のストローク量（すなわち、弾性保持部材１３２の撓み量）が極めて僅かであるが、押ボタン１２０に前後方向の振動を生じさせることにより、あたかも押ボタン１２０のストローク量が大きいかの如く、操作者に触覚を呈示することが可能である。また、プッシュスイッチ１００は、押ボタン１２０に前後方向の振動を生じさせることにより、例えば、あたかも物理的なクリック感呈示機構が存在するかの如く、操作者にクリック感を呈示することも可能である。

（プッシュスイッチ１００の構成）
図６は、一実施形態に係るプッシュスイッチ１００の分解斜視図である。図６に示すように、プッシュスイッチ１００は、上方から順に、押ボタン１２０、振動ユニット１３０、フレーム部材１５０、およびブラケット１６０を備えて構成されている。

押ボタン１２０は、「操作部」の一例である。押ボタン１２０は、下方（図中Ｚ軸負方向）への押下操作がなされる部材である。押ボタン１２０は、振動ユニット１３０が備える弾性保持部材１３２の上部に取り付けられる。押ボタン１２０は、上方からの平面視において、左右方向（図中Ｙ軸方向）を長手方向とする長方形状を有する。例えば、押ボタン１２０は、樹脂（例えば、ＡＢＳ樹脂）、金属等の比較的硬質な素材が用いられて形成される。

振動ユニット１３０は、押ボタン１２０を押下操作可能に保持する。具体的には、振動ユニット１３０は、弾性保持部材１３２を有しており、当該弾性保持部材１３２の上部に、押ボタン１２０が固定的に取り付けられる。弾性保持部材１３２の底面には、第１の可動接点１３１Ａおよび第２の可動接点１３１Ｂが設けられている。弾性保持部材１３２は、押ボタン１２０が下方へ押下されると、下方へ撓むことによって、第１の可動接点１３１Ａおよび第２の可動接点１３１Ｂを、ＦＰＣ１６２に設けられた第１の固定接点１６２Ａおよび第２の固定接点１６２Ｂと接触させることができる。これにより、第１の固定接点１６２Ａおよび第２の固定接点１６２Ｂは、弾性保持部材１３２を介して互いに導通状態となり、よって、プッシュスイッチ１００は、オン状態に切り替わる。

また、振動ユニット１３０は、押ボタン１２０を前後方向（図中Ｘ軸方向）に振動させることができる。具体的には、振動ユニット１３０は、ボビン１３４に巻設されたコイル１３６を有している。コイル１３６は、弾性保持部材１３２によって前後方向に振動可能に保持されている。コイル１３６を形成する電線の両端は、ＦＰＣ１３８に接続されている。コイル１３６は、外部のコントローラからＦＰＣ１３８を介して通電されることにより、弾性保持部材１３２を弾性変形させつつ、前後方向に振動する。これにより、弾性保持部材１３２の上部に取り付けられた押ボタン１２０は、前後方向に振動することとなる。なお、振動ユニット１３０の詳細については、図８および図９を用いて後述する。

フレーム部材１５０は、筐体１１０に固定的に取り付けられ、弾性保持部材１３２を前後方向に振動可能に保持する。フレーム部材１５０には、弾性保持部材１３２に設けられたコイル１３６を振動させるための、永久磁石１５２およびヨーク１５４が設けられている。なお、フレーム部材１５０の詳細については、図７を用いて後述する。

ブラケット１６０は、フレーム部材１５０の下側に設けられる平板状の部材である。ブラケット１６０は、上方からの平面視において左右方向（図中Ｙ軸方向）を長手方向とする長方形状を有する。例えば、ブラケット１６０は、樹脂、金属等の比較的硬質な素材が用いられて形成される。ブラケットの上面には、ＦＰＣ１６２が設けられている。ＦＰＣ１６２の表面には、金属膜からなる第１の固定接点１６２Ａおよび第２の固定接点１６２Ｂが形成されている。第１の固定接点１６２Ａは、弾性保持部材１３２に設けられた第１の可動接点１３１Ａと対向する位置に設けられている。第２の固定接点１６２Ｂは、弾性保持部材１３２に設けられた第２の可動接点１３１Ｂと対向する位置に設けられている。押ボタン１２０が押下されたとき、第１の固定接点１６２Ａは、第１の可動接点１３１Ａと接触し、第２の固定接点１６２Ｂは、第２の可動接点１３１Ｂと接触する。これにより、第１の固定接点１６２Ａおよび第２の固定接点１６２Ｂは、弾性保持部材１３２を介して互いに導通状態となる。第１の固定接点１６２Ａおよび第２の固定接点１６２Ｂは、配線等を介して、操作対象機器へ接続される。これにより、プッシュスイッチ１００は、押ボタン１２０が押下されて、第１の固定接点１６２Ａと第２の固定接点１６２Ｂとが導通状態となることにより、操作対象機器をオン状態に切り替えることが可能となる。

（フレーム部材１５０の構成）
図７は、一実施形態に係るフレーム部材１５０の外観斜視図である。フレーム部材１５０は、一枚の金属板が加工（例えば、切断加工、折り曲げ加工等）されることによって形成される部材である。例えば、フレーム部材１５０には、導電性を有する金属素材（例えば、ステンレス板、鋼板等）が用いられる。

図７に示すように、フレーム部材１５０は、金属板が折り曲げられることにより形成される、コの字断面状の被覆部１５０Ａを有する。また、フレーム部材１５０において、被覆部１５０Ａに囲まれた空間内には、永久磁石１５２およびヨーク１５４が、前後方向（図中Ｘ軸方向）に並べて配置されている。永久磁石１５２およびヨーク１５４は、いずれも左右方向（図中Ｙ軸方向）に延在する角柱状の部材である。永久磁石１５２の一方の側面（図中Ｘ軸負側の側面）は、被覆部１５０Ａを構成する垂直な壁面に接着される。また、永久磁石１５２の他方の側面（図中Ｘ軸正の側面）は、ヨーク１５４の側面に接着される。

また、フレーム部材１５０の左右方向（図中Ｙ軸方向）における両端部には、金属板が上方に折り曲げられることにより形成される、垂直な壁面状の保持部１５０Ｂが設けられている。保持部１５０Ｂは、弾性保持部材１３２が有する弾性腕部１３３（図８～図１０参照）の先端部を保持する。フレーム部材１５０は、弾性保持部材１３２が４本の弾性腕部１３３を有するのに伴って、これら４本の弾性腕部１３３の各々を保持するための、４つの保持部１５０Ｂが設けられている。

（振動ユニット１３０の構成）
図８は、一実施形態に係る振動ユニット１３０の外観斜視図である。図９は、一実施形態に係る振動ユニット１３０の分解斜視図である。図８および図９に示すように、振動ユニット１３０は、弾性保持部材１３２、ボビン１３４、コイル１３６、およびＦＰＣ１３８を有する。

弾性保持部材１３２は、一枚の金属板が加工（例えば、切断加工、折り曲げ加工等）されることによって形成される部材である。例えば、フレーム部材１５０には、導電性を有する金属素材（例えば、ステンレス板、鋼板等）が用いられる。

弾性保持部材１３２は、振動体保持部１３２Ａ、弾性腕部１３３、連結部１３２Ｃ、および下側壁部１３２Ｄを有する。

振動体保持部１３２Ａは、左右方向（図中Ｙ軸方向）に直線状に延伸する、細長い板状の部分である。振動体保持部１３２Ａは、その内側表面（図中Ｘ軸負側の表面）にボビン１３４が取り付けられることにより、ボビン１３４およびコイル１３６を保持する。なお、振動体保持部１３２Ａは、コの字断面形状を有することにより、強度が高められている。

弾性腕部１３３は、振動体保持部１３２Ａの左右方向（図中Ｙ軸方向）における両外側において、左右方向（図中Ｙ軸方向、「第３の方向」の一例）に直線状に延伸する、細長い板状の部分である。弾性腕部１３３は、いわゆる板バネとして機能する部分であり、先端部分がフレーム部材１５０に固定されることにより、先端以外の部分が前後方向（図中Ｘ軸方向）に弾性変形し、これにより、振動体保持部１３２Ａに保持されたコイル１３６を、前後方向（図中Ｘ軸方向）へ振動させることが可能である。

本実施形態の弾性保持部材１３２は、振動体保持部１３２Ａの左右方向（図中Ｙ軸方向）における両外側の各々に、２本の弾性腕部１３３が互いに平行に設けられている。具体的には、弾性保持部材１３２は、振動体保持部１３２Ａから、左右方向における正方向（図中Ｙ軸正方向）に延在する弾性腕部１３３と、左右方向における負方向（図中Ｙ軸負方向）に延在する弾性腕部１３３とを、一対の弾性腕部１３３とし、当該一対の弾性腕部１３３が、２組設けられている。これに限らず、弾性保持部材１３２は、一対の弾性腕部１３３が１組または３組以上設けられているものであってもよい。

弾性腕部１３３は、上下方向（図中Ｚ軸方向）の幅が比較的短く、且つ、左右方向（図中Ｙ軸方向）の長さが比較的長くなっており、すなわち、十分な弾性有効長を有しているため、前後方向（図中Ｘ軸方向）に大きく撓むことができるようになっている。これにより、本実施形態のプッシュスイッチ１００は、振動体保持部１３２Ａに保持されたコイル１３６を、前後方向（図中Ｘ軸方向）に十分に振動させることができるようになっている。

連結部１３２Ｃは、互いに平行な２つの弾性腕部１３３の上縁部を連結する平板状の部分である。下側壁部１３２Ｄは、互いに平行な２つの弾性腕部１３３のうちの一方の弾性腕部１３３（図中Ｘ軸正側の弾性腕部１３３であって、振動体保持部１３２Ａから延長して設けられた弾性腕部１３３）の下縁部に接続された、連結部１３２Ｃと平行な平板状の部分である。

ボビン１３４は、左右方向（図中Ｙ軸方向）に直線状に延伸する、細長い棒状の（すなわち、長手形状を有する）部材である。ボビン１３４は、振動体保持部１３２Ａの内側表面（図中Ｘ軸負側の表面）に取り付けられる。ボビン１３４の表面（永久磁石１５２と対向する表面）には、当該表面に対して垂直に立設された、一対の柱部１３４Ａが、左右方向（図中Ｙ軸方向）に並べて設けられている。ボビン１３４は、一対の柱部１３４Ａに亘って電線が巻設されることにより、コイル１３６が形成されると同時に、一対の柱部１３４Ａによってコイル１３６を支持する。ボビン１３４の左右方向（図中Ｙ軸方向）における、一方の端面および他方の端面の各々には、当該端面に対して垂直に立設された柱部１３４Ｂ（「第１の柱部」および「第２の柱部」の一例）が設けられている。柱部１３４Ｂには、コイル１３６を形成する電線の端部が巻きつけられる。例えば、ボビン１３４は、樹脂（例えば、液晶ポリマー樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂等）等の比較的硬質な素材が用いられて形成される。

コイル１３６は、ボビン１３４に設けられた一対の柱部１３４Ａに亘って、電線が多重に巻かれることによって形成される。コイル１３６を形成する電線は、電気抵抗が比較的小さい素材を用いることが好ましく、例えば、絶縁体で被覆された銅線が好適に用いられる。コイル１３６を形成する電線の一端は、ボビン１３４の一方の柱部１３４Ｂに巻きつけられた状態で、ＦＰＣ１３８に設けられた電極端子１３８Ａ（「第１の電極端子」の一例）に対して、半田付け等によって接続される。コイル１３６を形成する電線の他端は、ボビン１３４の他方の柱部１３４Ｂに巻きつけられた状態で、ＦＰＣ１３８に設けられた電極端子１３８Ｂ（「第２の電極端子」の一例）に対して、半田付け等によって接続される。コイル１３６は、ＦＰＣ１３８を介して、外部のコントローラから交流電流が供給されることにより、当該コイル１３６の周囲に交番磁界を発生させる。これにより、コイル１３６は、前後方向（図中Ｘ軸方向）における一方の端部と他方の端部とが、互いに異なる磁極に磁化されつつ、一方の端部および他方の端部の各々が、Ｎ極とＳ極とに交互に磁化されることとなる。

ＦＰＣ１３８は、帯状且つ可撓性を有する配線部材である。ＦＰＣ１３８は、コイル１３６に交流電流を供給するために、コイル１３６と外部のコントローラとを接続する。ＦＰＣ１３８は、金属膜からなる配線を、ポリイミド等の樹脂材料からなる絶縁層により挟んだ構造を有する。ＦＰＣ１３８には、金属膜からなる２つの電極端子１３８Ａ，１３８Ｂが形成されている。電極端子１３８Ａは、半田付け等によってコイル１３６を形成する電線の一端に接続される。電極端子１３８Ｂは、半田付け等によってコイル１３６を形成する電線の他端に接続される。ＦＰＣ１３８は、電極端子１３８Ａ，１３８Ｂが形成されている部分において、絶縁層の幅を部分的に拡大する拡大部１３８Ｃを有する。拡大部１３８Ｃは、コイル１３６側（図中Ｘ軸負側）に直角に折り曲げられることにより、電極端子１３８Ａ，１３８Ｂの上方（図中Ｚ軸正方向）および下方（図中Ｚ軸負方向）を保護する保護壁となり、電極端子１３８Ａ，１３８Ｂに半田付けされたコイル１３６の端部が、金属素材からなる弾性保持部材１３２（連結部１３２Ｃおよび下側壁部１３２Ｄ）と短絡しないようにすることができる。

ＦＰＣ１３８は、振動体保持部１３２Ａおよび一の弾性腕部１３３の内側表面（図中Ｘ軸負側の表面）に沿って直線状に敷設され、一の弾性腕部１３３の先端から、弾性保持部材１３２の外部へ引き出される。ＦＰＣ１３８の一部は、振動体保持部１３２Ａにボビン１３４が取り付けられることにより、振動体保持部１３２Ａとボビン１３４との間に挟持される。これにより、ＦＰＣ１３８は、撓み、折れ曲がり、他の部材への干渉等が生じることなく、振動体保持部１３２Ａに沿って直線状に敷設された状態を、安定的に維持できるようになっている。なお、ＦＰＣ１３８の上下方向の幅は、振動体保持部１３２Ａおよび弾性腕部１３３の上下方向の幅よりも短くなっている。これにより、ＦＰＣ１３８は、振動体保持部１３２Ａおよび弾性腕部１３３から上下方向にはみ出すことなく、振動体保持部１３２Ａおよび弾性腕部１３３に沿って敷設可能となっている。

（フレーム部材１５０および振動ユニット１３０の結合状態）
図１０は、一実施形態に係るフレーム部材１５０および振動ユニット１３０の結合状態を示す外観斜視図である。図１１は、図１０に示すフレーム部材１５０および振動ユニット１３０のＡ－Ａ断面図である。

図１０に示すように、フレーム部材１５０に設けられた４つの保持部１５０Ｂの各々に対し、弾性保持部材１３２が有する４本の弾性腕部１３３の各々の先端部が接着される。これにより、フレーム部材１５０は、弾性保持部材１３２を前後方向（図中Ｘ軸方向）に振動可能に保持する。

また、図１１に示すように、振動体保持部１３２Ａによってボビン１３４とともに保持されたコイル１３６は、フレーム部材１５０が有するコの字断面状の被覆部１５０Ａに囲まれた空間内に配置される。これにより、コイル１３６は、上方および下方が被覆部１５０Ａの上壁部および下壁部によって覆われた状態となる。

また、被覆部１５０Ａに囲まれた空間内には、永久磁石１５２およびヨーク１５４（「第１のヨーク」の一例）が、前後方向（図中Ｘ軸方向）に並べて設けられている。被覆部１５０Ａに囲まれた空間内にコイル１３６が配置されることにより、永久磁石１５２およびヨーク１５４は、コイル１３６に囲まれた空間内に配置されることとなる。

被覆部１５０Ａは、永久磁石１５２と磁気的に接続されているため、コイル１３６の上方および下方を覆う「第２のヨーク」として機能する。すなわち、コイル１３６は、ヨーク１５４（第１のヨーク）と被覆部１５０Ａ（第２のヨーク）との間に挟まれた状態となる。これにより、本実施形態のプッシュスイッチ１００は、コイル１３６の内側に設けられた第１のヨーク（ヨーク１５４）と、コイル１３６の外側に設けられた第２のヨーク（被覆部１５０Ａ）との間に、上下方向に磁束を生じさせることができ、当該磁束を遮るようにコイル１３６が配置されることで、永久磁石１５２とコイル１３６との間における磁気効率を高めることができるようになっている。

（コイル１３６の動作）
図１２Ａおよび図１２Ｂは、一実施形態に係るコイル１３６の動作を説明するための図である。図１２Ａおよび図１２Ｂでは、コイル１３６、永久磁石１５２、ヨーク１５４、および被覆部１５０Ａの断面を、簡略的に表している。

図１２Ａおよび図１２Ｂに示すように、永久磁石１５２は、前後方向（図中Ｘ軸方向）に着磁されている。図１２Ａおよび図１２Ｂに示す例では、永久磁石１５２のＸ軸負側が、Ｎ極（「第２の磁極」の一例）に着磁されており、永久磁石１５２のＸ軸正側が、Ｓ極（「第１の磁極」の一例）に着磁されている。

本実施形態のプッシュスイッチ１００は、コイル１３６に交流電流を流し、コイル１３６の周囲に交番磁界を発生させることにより、前後方向（図中Ｘ軸方向）にローレンツ力が発生する。

例えば、図１２Ａに示すように、コイル１３６に対して一の方向に電流を流した場合、永久磁石１５２と各ヨークとによって形成された磁界により、フレミングの左手の法則に従い、コイル１３６にはＸ軸正側へローレンツ力が発生する。これにより、コイル１３６は、弾性保持部材１３２を弾性変形させつつ、Ｘ軸正方向（図中矢印Ｄ１方向）へ移動する。

一方、図１２Ｂに示すように、コイル１３６に対して他の方向に電流を流した場合、永久磁石１５２と各ヨークとによって形成された磁界により、フレミングの左手の法則に従い、コイル１３６にはＸ軸負側へローレンツ力が発生する。これにより、コイル１３６は、弾性保持部材１３２を弾性変形させつつ、Ｘ軸負方向（図中矢印Ｄ２方向）へ移動する。

このように、本実施形態のプッシュスイッチ１００においては、コイル１３６に電流を流す方向に応じて、コイル１３６の移動方向が決定づけられる。従って、本実施形態のプッシュスイッチ１００は、コイル１３６に交流電流を供給して、コイル１３６の移動方向を交互に切り替えることにより、コイル１３６を前後方向に振動させることができるようになっている。

ここで、コイル１３６は、弾性保持部材１３２によって支持されており、第１の固有振動数により、前後方向（図中Ｘ軸方向）に沿って振動する。第１の固有振動数は、弾性保持部材１３２に固有の弾性係数、コイル１３６の質量等に応じて定まるものである。すなわち、本実施形態のプッシュスイッチ１００は、コイル１３６に供給する交流電流の周波数を外部回路から制御して、第１の固有振動数と同じ周波数の交番磁界を、コイル１３６に発生させることにより、コイル１３６を前後方向（図中Ｘ軸方向）に十分に振動させることができるようになっている。

（プッシュスイッチ１００の各部の構成）
図１３は、一実施形態に係るプッシュスイッチ１００のＹＺ平面による断面図である。図１４は、図１３に示すプッシュスイッチ１００の一部拡大図である。なお、図１４では、プッシュスイッチ１００における、押ボタン１２０の一端部（図中Ｙ軸負側の端部）の近傍を拡大して示しているが、プッシュスイッチ１００は、左右対称構造を有しているため、押ボタン１２０の他端部（図中Ｙ軸正側の端部）の近傍も、同様の構成を有する。

図１３および図１４に示すように、押ボタン１２０は、左右方向（図中Ｙ軸方向）における両端部に、下方へ延在する爪部１２２が設けられている。押ボタン１２０は、２つの爪部１２２の各々が、弾性保持部材１３２が有する２つの連結部１３２Ｃの各々の縁部に係合することにより、弾性保持部材１３２に固定的に取り付けられる。

また、図１３に示すように、弾性保持部材１３２は、振動体保持部１３２Ａの左右方向（図中Ｙ軸方向）における両外側の各々に、互いに平行な連結部１３２Ｃおよび下側壁部１３２Ｄを有する。一方（図中Ｙ軸負側）の下側壁部１３２Ｄの底面には、第１の可動接点１３１Ａが下方へ突出して設けられている。同様に、他方（図中Ｙ軸正側）の下側壁部１３２Ｄの底面には、第２の可動接点１３１Ｂが下方へ突出して設けられている。第１の可動接点１３１Ａは、ＦＰＣ１６２に設けられた第１の固定接点１６２Ａと対向する位置に設けられている。第２の可動接点１３１Ｂは、ＦＰＣ１６２に設けられた第２の固定接点１６２Ｂと対向する位置に設けられている。

図１４に示すように、押ボタン１２０が押下されていない状態において、第１の可動接点１３１Ａは、第１の固定接点１６２Ａから離間している。同様に、第２の可動接点１３１Ｂは、第２の固定接点１６２Ｂから離間している。このため、第１の固定接点１６２Ａと第２の固定接点１６２Ｂとが非導通状態となり、すなわち、プッシュスイッチ１００は、オフ状態となる。

押ボタン１２０の底面において、フレーム部材１５０の被覆部１５０Ａの上壁部と対向する部分には、下方に突出した２つの突起部１２４が設けられている。突起部１２４は、弾性保持部材１３２の撓み量を規制する「規制部」の一例である。図１４に示すように、突起部１２４は、押ボタン１２０が押下されていないとき、被覆部１５０Ａの上壁部との間に一定の間隔Ｉ１を有している。そして、突起部１２４は、押ボタン１２０が下方へ押下されたとき、被覆部１５０Ａの上壁部に当接することにより、押ボタン１２０の下方への移動を係止する。すなわち、突起部１２４は、押ボタン１２０の押し込み量を、上記間隔Ｉ１に制限するものである。これにより、突起部１２４は、押ボタン１２０が必要以上に下方へ押し込まれて、弾性保持部材１３２が撓み過ぎてしまうことを防止することができる。

また、ボビン１３４の左右方向（図中Ｙ軸方向）における両端面には、円柱状の柱部１３４Ｂが設けられている。一方（図中Ｙ軸負側）の柱部１３４Ｂは、ＦＰＣ１３８に設けられた電極端子１３８Ａと対向する位置に設けられており、コイル１３６を形成する電線の一端が巻きつけられる。他方の（図中Ｙ軸正側）の柱部１３４Ｂは、ＦＰＣ１３８に設けられた電極端子１３８Ｂと対向する位置に設けられており、コイル１３６を形成する電線の他端が巻きつけられる。これにより、２つの柱部１３４Ｂは、コイル１３６を形成する電線の両端部を支持するとともに、電極端子１３８Ａ，１３８Ｂに対する当該両端部の接触面積を拡大し、当該両端部の半田付けによる接合強度を高めることができるようになっている。

また、ＦＰＣ１３８は、電極端子１３８Ａ，１３８Ｂが設けられている部分に、ＦＰＣ１３８の絶縁層の幅を部分的に拡大する拡大部１３８Ｃが設けられており、当該拡大部１３８Ｃにより、柱部１３４Ｂの上方および下方を保護し、柱部１３４Ｂに巻きつけられたコイル１３６を形成する電線の端部が、金属素材からなる弾性保持部材１３２（連結部１３２Ｃおよび下側壁部１３２Ｄ）と短絡しないようにすることが可能となっている。

また、連結部１３２Ｃおよび下側壁部１３２Ｄには、コイル１３６側に向って突出した、平板状の上下一対の爪部１３２Ｅが設けられている。一対の爪部１３２Ｅは、各々が内側に折り曲げられて両者の間隔が狭められることにより、当該一対の爪部１３２Ｅの各々の破断面がボビン１３４の表面と当接して、ボビン１３４を振動体保持部１３２Ａに固定することができる。

図１５は、一実施形態に係るプッシュスイッチ１００における一対の爪部１３２Ｅによるボビン１３４の固定構造を示す一部拡大図である。図１５に示すように、一対の爪部１３２Ｅの各々の破断面（ボビン１３４の側面と対向する破断面）は、その先端側に向って徐々にボビン１３４の表面からの離間量が増加するように、ボビン１３４の表面に対して傾斜している。これにより、一対の爪部１３２Ｅの各々は、内側への折り曲げ量を調整することによって、ボビン１３４の表面との当接位置を調節することができるようになっている。すなわち、一対の爪部１３２Ｅは、ボビン１３４の製造寸法に個体差が生じている場合であっても、内側への折り曲げ量を調整することにより、実際のボビン１３４の製造寸法に応じた当接位置で、ボビン１３４を固定することができる。

以上説明したように、本実施形態のプッシュスイッチ１００は、下方への押下操作が可能な押ボタン１２０と、押ボタン１２０を前後方向に振動可能に保持する弾性保持部材１３２と、弾性保持部材１３２を前後方向に振動可能に保持するフレーム部材１５０と、弾性保持部材１３２に設けられ、前後方向への振動を発生させるコイル１３６とを備える。これにより、本実施形態のプッシュスイッチ１００は、コイル１３６に振動を発生させることにより、コイル１３６と一体的に、押ボタン１２０を前後方向に振動させることができる。また、本実施形態のプッシュスイッチ１００は、コイル１３６に供給する電流を制御することにより、多様な振動を押ボタン１２０に生じさせることができる。したがって、本実施形態のプッシュスイッチ１００によれば、比較的簡易な構成により、押下操作を行った操作者に対して、多様な触覚を効率的に呈示することが可能なプッシュスイッチを実現することができる。

以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形又は変更が可能である。

例えば、上記実施形態では、フレーム部材１５０に、永久磁石１５２を設け、弾性保持部材１３２に、「振動体」としてコイル１３６を設けるようにしているが、これに限らない。例えば、フレーム部材１５０に、コイル１３６を設け、弾性保持部材１３２に、「振動体」として永久磁石１５２を設けるようにしてもよい。

本国際出願は、２０１８年５月２３日に出願した日本国特許出願第２０１８－０９８７２１号に基づく優先権を主張するものであり、当該出願の全内容を本国際出願に援用する。

１００プッシュスイッチ
１１０筐体
１２０押ボタン
１２４突起部（規制部）
１３０振動ユニット
１３１Ａ第１の可動接点
１３１Ｂ第２の可動接点
１３２弾性保持部材
１３３弾性腕部
１３４ボビン
１３６コイル
１３８ＦＰＣ
１５０フレーム部材
１５０Ａ被覆部（第２のヨーク）
１５２永久磁石
１５４ヨーク（第１のヨーク）
１６０ブラケット
１６２ＦＰＣ
１６２Ａ第１の固定接点
１６２Ｂ第２の固定接点

Claims

第１の方向への押下操作が可能な操作部と、
前記操作部を前記第１の方向と交差する第２の方向に振動可能に保持する弾性保持部材と、
前記弾性保持部材を前記第２の方向に振動可能に保持するフレーム部材と、
前記弾性保持部材に設けられ、前記第２の方向への振動を発生させる振動体とを備え、
前記フレーム部材に固定的に設けられた永久磁石をさらに備え、
前記振動体は、通電されることによって前記永久磁石との間に磁界を形成することにより、前記第２の方向への振動を発生させるコイルを有し、
前記永久磁石は、
前記コイルに囲まれた空間内に設けられている
ことを特徴とするプッシュスイッチ。
前記永久磁石の第１の磁極に磁気的に接続され、且つ、前記コイルに囲まれた空間内に配置される第１のヨークと、
前記永久磁石の第２の磁極に磁気的に接続され、且つ、前記コイルの外周面を覆うように配置される第２のヨークと
を有することを特徴とする請求項１に記載のプッシュスイッチ。
前記第２のヨークは、
前記フレーム部材に一体的に形成されている
ことを特徴とする請求項２に記載のプッシュスイッチ。
第１の方向への押下操作が可能な操作部と、
前記操作部を前記第１の方向と交差する第２の方向に振動可能に保持する弾性保持部材と、
前記弾性保持部材を前記第２の方向に振動可能に保持するフレーム部材と、
前記弾性保持部材に設けられ、前記第２の方向への振動を発生させる振動体とを備え、
前記フレーム部材に固定的に設けられた永久磁石をさらに備え、
前記振動体は、通電されることによって前記永久磁石との間に磁界を形成することにより、前記第２の方向への振動を発生させるコイルを有し、
前記コイルを支持する長手形状のボビンと、
前記コイルを形成する電線に接続される帯状の配線部材と
をさらに備え、
前記弾性保持部材は、前記ボビンが取り付けられる取り付け面を有し、
前記配線部材は、前記ボビンの長手形状に沿って敷設され、且つ、前記ボビンと前記取り付け面との間で挟持される
ことを特徴とするプッシュスイッチ。
前記ボビンは、
前記長手形状における一端側に設けられ、前記電線の一端が巻きつけられる第１の柱部と、
前記長手形状における他端側に設けられ、前記電線の他端が巻きつけられる第２の柱部とを有し、
前記配線部材は、
前記第１の柱部と対向する位置に設けられ、前記電線の一端に接続される第１の電極端子と、
前記第２の柱部と対向する位置に設けられ、前記電線の他端に接続される第２の電極端子とを有する
ことを特徴とする請求項４に記載のプッシュスイッチ。
前記配線部材は、
前記第１の電極端子を有する部分と、前記第２の電極端子を有する部分との各々に、当該配線部材の帯幅を部分的に拡大する拡大部を有する
ことを特徴とする請求項５に記載のプッシュスイッチ。
前記弾性保持部材は、
前記ボビンの表面と対向する破断面によって、前記ボビンの表面を前記取り付け面の方向に押さえつけることにより、前記ボビンを固定することが可能な爪部を有し、
前記爪部は、
前記ボビンの表面に対して水平方向に折り曲げ可能であり、
前記破断面は、
前記ボビンの表面に対して傾斜しており、前記爪部の折り曲げ量に応じて、前記ボビンの表面と当接する高さ位置が可変である
ことを特徴とする請求項４から６のいずれか一項に記載のプッシュスイッチ。
第１の方向への押下操作が可能な操作部と、
前記操作部を前記第１の方向と交差する第２の方向に振動可能に保持する弾性保持部材と、
前記弾性保持部材を前記第２の方向に振動可能に保持するフレーム部材と、
前記弾性保持部材に設けられ、前記第２の方向への振動を発生させる振動体とを備え、
前記弾性保持部材は、
前記振動体を保持する振動体保持部と、
前記振動体保持部から、前記第１の方向および第２の方向の各々と交差する第３の方向に沿って、当該第３の方向における正方向および負方向の各々に延在し、各々の先端部が前記フレーム部材に固定される、一対の弾性腕部と
を有することを特徴とするプッシュスイッチ。
前記弾性保持部材は、
前記一対の弾性腕部を、複数有する
ことを特徴とする請求項８に記載のプッシュスイッチ。
第１の方向への押下操作が可能な操作部と、
前記操作部を前記第１の方向と交差する第２の方向に振動可能に保持する弾性保持部材と、
前記弾性保持部材を前記第２の方向に振動可能に保持するフレーム部材と、
前記弾性保持部材に設けられ、前記第２の方向への振動を発生させる振動体とを備え、
前記弾性保持部材の底面に設けられ、前記押下操作によって前記弾性保持部材が前記第１の方向へ撓むことにより、前記第１の方向へ移動可能な可動接点と、
前記可動接点と対向して設けられ、前記可動接点の前記第１の方向への移動により、前記可動接点と接触する固定接点と
をさらに備えることを特徴とするプッシュスイッチ。
前記操作部は、
前記第１の方向に突出して設けられ、前記押下操作がなされたときに、前記フレーム部材と当接することにより、前記弾性保持部材の前記第１の方向への撓み量を規制する規制部を有する
ことを特徴とする請求項１０に記載のプッシュスイッチ。