JP7077924B2 - スイッチ装置 - Google Patents

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Description

本発明はスイッチ装置に関する。
近年、車両のCID(Center Information Display)の画面表示部やその他パネル製品上に操作摘み部を有したスイッチ装置を取付け、画面表示と近い位置で直感的に操作を行う製品のニーズが高まっている。
国際公開第2015/174092号
特許文献1では、スイッチ装置を嵌合または接着でパネル上に固定することを提案している。
しかしながら、スイッチ装置をパネル上に接着しようとすると、操作摘みの形状によっては接着時の位置合わせや接着させる荷重の調節が難しいという課題がある。また、接着は接着物質が表面に残って取れないなどリワークがしにくく、接着に失敗した場合、接着された部品を廃棄する必要が生じることもある。このため、スイッチ装置単位で廃棄する場合、仕損費が大きくなってしまう。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、表面部材への接着工程において操作摘みの形状によらず位置合わせや接着させる荷重の調整が容易であると共に接着を失敗した際に仕損費を最小限に抑制することができるスイッチ装置を提供することにある。
請求項1の発明によれば、接着ベース(16)を表面部材(15)の表面に接着してから、その接着ベース(16)に操作摘みアッシー(17)を連結する。これにより、接着ベースを接着する際に操作摘みの形状によらず位置合わせや接着させる荷重の調整が容易となる。また、接着に失敗した場合は、接着ベース(16)のみを廃棄すれば良いので、仕損費を最小限に抑制することができる。
第1実施形態におけるスイッチ装置を示す分解斜視図 車室の前方部を示す斜視図 電気的構成を示すブロック図 スイッチ装置を概略的に示す断面図 スイッチ装置の斜視図 第2実施形態におけるスイッチ装置の分解斜視図 ノブ基部にプッシュリング及び回転リングを組み合わせて示す斜視図 第3実施形態における歪状態を示す断面図 第4実施形態における接着ベースを示す側面図 接着ベースを示す平面図 ノブ基部を示す側面図 ノブ基部を示す平面図 第5実施形態における操作力が作用する方向を示す図 係合構造を示す断面図 スイッチ装置を概略的に示す断面図
以下、複数の実施形態について図面を参照して説明する。複数の実施形態において、機能的に及び/又は構造的に対応する部分には同一の参照符号を付与する。
(第1実施形態)
第1実施形態について図1から図5を参照して説明する。
図2に示すように、車室内において運転席1及び助手席2の前方となる部位にはインストルメントパネル3が設けられている。インストルメントパネル3の中央部には、CID(Center Information Display)4が設けられている。CID4は、エアコン、ナビ、オーディオ、電話などの機能を持つ情報表示装置である。
図3に示すように、映像信号発生器5は、ディスプレイECU6からの指令に応じて所定の映像信号をCID4のディスプレイ7に出力する。ディスプレイ7は例えばフルカラー液晶とバックライトとから構成されており、映像信号発生器5からの映像信号を受信することにより所定の映像を表示する。具体的には、ディスプレイ7は、車両の現在地及び進行方向を周辺の道路地図と重ねて表示するナビゲーション画面を表示したり、オーディオ操作画面を表示したり、ユーザが各種の指示入力や設定を行なうためのメニュー選択画面や各種のメッセージ等を表示したりする。ユーザとは、運転者に限らず、助手席、後部座席の乗員も含む概念である。
ディスプレイECU6は、ナビゲーションECU8、オーディオECU9、エアコンECU10等の各種ECUと車載ネットワーク11を介して互いに接続されており、それらのECU8~10との間で情報を送受信する。
ディスプレイECU6は、図2に示すようにCID4の周囲に配置されたスイッチ群12や図示しないタッチセンサからの位置情報に基づいてユーザが要求した処理を特定し、処理対象となるECU8~10に処理を指令する。各ECU8~10は、ディスプレイECU6からの指令に応じてナビゲーション処理、オーディオ処理、エアコン処理を実行する。
さて、図2に示すようにCID4の表面にはスイッチ装置13が搭載されており、ディスプレイECU6は、スイッチ装置13から入力した検出信号に基づいて制御対象を選択したり決定したりする。
CID4にスイッチ装置13を搭載する構造について説明する。図4に示すようにケース14は、オーバーレイとして機能するパネル15(表面部材に相当)を保持しており、パネル15を固定するための補強部材として機能する。ケース14の内部にディスプレイ7が配置されている。
スイッチ装置13は、図5に示すように接着ベース16とノブアッシー17(操作摘みアッシーに相当)とを組み合わせて構成されている。接着ベース16がパネル15の表面に接着剤により接着され、その接着ベース16にノブアッシー17が連結されている。
ノブアッシー17は、図1に示すように、アルミリング18、ダイヤルノブ19(操作摘み部に相当)、反射板20、プランジャ21、スプリング22、光学センサ23(検出部に相当)、FPC(Flexible printed circuits)24(出力部に相当)、ノブ基部25(操作摘み基部に相当)とから構成されている。
図4に示すように、ノブ基部25にダイヤルノブ19が装着されており、それらで囲繞された空間部にスイッチ装置を構成する電気部品が搭載されている。図4では、電気部品を概略的に示している。
接着ベース16は円盤状の樹脂成型品であり、その裏側には、図4に示すように円環状溝部26が形成されている。接着ベース16は、円環状溝部26に塗布された接着材27によりパネル15の表面に接着されている。接着剤に代えて接着力が強力な両面テープを使用するようにしても良い。パネル15は平板状のガラスまたは透明樹脂から形成されているが、表面の形状は平面でも曲面でもどちらでもよい。
図1に示すアルミリング18は、ダイヤルノブ19の表面に装着されることで意匠部材として機能する。
ダイヤルノブ19は比較的柔軟性を有する樹脂(ABSやエラストマー)による樹脂成型品である。ダイヤルノブ19の外周面下端部には複数の爪部19a(図4参照)が形成されており、その爪部19aがノブ基部25の外周面下端部に係止されることでダイヤルノブ19がノブ基部25に装着されている。ダイヤルノブ19は、ノブ基部25に係止可能であれば金属製でも良い。
2個の光学センサ23がFPC24に実装されており、それらの光学センサ23と反射板20とからインクリメントタイプのロータリエンコーダが構成されている。つまり、反射板20はダイヤルノブ19の裏面に固定されるもので、反射板20の回転軌跡上に光学センサ23から投光されるように位置決めされる。
反射板20には反射部と非反射部とが交互に形成されており、光学センサ23からの投光領域に反射部が位置した場合は当該反射部で反射した光を光学センサ23が受光する。これにより、受光信号のON/OFFの回数に基づいて反射板20の回転量を検出することができる。
また、2個の光学センサ23は、受光信号のONレベルの位相が90度ずれるように位置決めされていることから、2つの受光信号のON/OFFタイミングに基づいて反射板20の回転方向を検出することができる。
回転検出方式は、光学センサに限定されることなく、磁気センサや静電センサ、2WAYセンサやエンコーダを用いるようにしても良い。
FPC24は、ノブ基部25の底面に形成された図示しないボスに固定される。FPC24は、図1に示すように接着ベース16に形成された孔16bを通過してから、図5に示すようにスイッチ装置13から導出されてディスプレイECU6に接続される。
ダイヤルノブ19の裏面においてノブ基部25と対向する面部には、図示しない山部及び谷部が同心円状に交互に形成されている。プランジャ21及びスプリング22はノブ基部25に形成された収納部25aに収納される。プランジャ21は、スプリング22によりダイヤルノブ19に形成された山部と谷部の回転軌跡上に付勢されることで節度機構として機能する。
節度機構をプランジャ方式に代えて、板バネ方式を採用しても良い。
接着ベース16には円筒状部16a(連結部に相当)が突出形成されおり、その円筒状部16aがノブ基部25に形成された孔部25b(連結部に相当)に圧入状態で嵌合されることで連結される。圧入以外の連結構造を採用可能であるが、接着剤や両面テープ等の接着部材を使用することなく容易に連結可能な連結構造を採用するのが望ましい。
スイッチ装置13をパネル15の表面に搭載する手順について説明する。図示しない自動機により接着ベース16を把持し、接着ベース16を裏返した状態でディスペンサから所定量の接着剤を円環状溝部26に塗布してから再び裏返し、パネル15の表面に接着ベース16を接着する。パネル15の表面に対する接着ベース16の位置合わせはカメラ等を用いるが、作業員が接着ベース16をパネル15の表面に張り合わせる場合は位置合わせ用の冶具を用いる。
次に、FPC24を接着ベース16に固定するが、センサの検出結果を出力しない構成の場合は、本工程を省略することができる。
次に、接着ベース16以外の部品をノブアッシー17として別工程で予め組付けておき、そのノブアッシー17を接着ベース16に連結する。小さな形状の部品から構成されるノブアッシー17の組付けを別工程で行うことで組付け工程が容易となったり、自動化が可能となったりする。
以上のようにして、スイッチ装置13をパネル15の表面に搭載することができる。
さて、ユーザがダイヤルノブ19を回転操作すると、ノブ基部25に対してダイヤルノブ19が回転する。光学センサ23がダイヤルノブ19の回転量や回転方向を検出するので、その検出結果がFPC24を介してディスプレイECU6に出力される。ディスプレイECU6は、検出結果に応じてディスプレイ7が表示するメニューを切替えたり、選択対象となるボタンを切替えたり、選択結果を確定したりする。具体的には、回転操作に応じてオーディオかカーナビかエアコンかを選択したり、選択したメニューに応じて音源を選択したり、目的地を設定したり、設定温度を設定したりする。
このような実施形態によれば、次のような効果を奏することができる。
スイッチ装置13を接着ベース16とノブアッシー17とから構成し、接着ベース16をパネル15の表面に接着剤により接着してから、その接着ベース16にノブアッシー17を連結するようにしたので、組み付けられたスイッチ装置をパネル15の表面に接着剤により接着する構成に比較して、接着ベース16の接着時の位置合わせや荷重の調節が行いやすくなる。
接着材による接着は接着材が表面に残って取れないなどリワークがしにくく、接着に失敗した場合、接着された部品を廃棄する必要が生じることもあるが、廃棄する部品としては接着ベース16のみで良いので、仕損費を最小限に抑制することができる。
(第2実施形態)
第2実施形態について図6及び図7を参照して説明する。この第2実施形態は、ダイヤルノブ19を押圧操作可能に構成したことを特徴とする。
図6に示すように、ノブアッシー17は、第1実施形態で説明した部品に加えて、プッシュリング28、回転リング29、タクトスイッチ30(検出部に相当)、スプリング31(付勢部に相当)が追加して構成されており、これらの部品がノブアッシー17の構成要素として組付けられることになる。
プッシュリング28には複数の舌片部28aが形成されており、その舌片部28aが回転リング29に形成された複数の溝部29aにそれぞれ進入した状態でノブ基部25に装着されている。この場合、溝部29aの幅は舌片部28aの幅よりも大きく設定されており、回転リング29がプッシュリング28に対して遊び分だけ回転可能となっている。
プッシュリング28には突条部28bが形成されており、その突条部28bがノブ基部25に形成された切欠部25cに嵌合することでノブ基部25に装着されている(図7参照)。これにより、プッシュリング28は、ノブ基部25に対して回り止めが図られている。
プッシュリング28には押圧部28cが形成されており、その押圧部28cが回転リング29に形成された傾斜部29cに当接する。押圧部28cが押圧方向(図示下方向)に移動すると、押圧部28cにより傾斜部29cが押圧されて回転リング29がノブ基部25に対して回転する。
FPC24には折返し部27aが形成されており、その折返し部27aにタクトスイッチ30が実装されている。折返し部27aにはノブ基部25に形成された図示しない凸部が進入する。これにより、タクトスイッチ30の位置決めが図られている。
回転リング29には垂直な起立部29dが形成されており、その起立部29dがタクトスイッチ30と対向する。起立部29dは、回転リング29の回転に伴って回転することでタクトスイッチ30を押圧する。タクトスイッチ30は押圧されることでONし、そのON時にクリック感を呈する。
以上のような構成により、ダイヤルノブ19に対する押圧操作によりタクトスイッチ30がONするので、ダイヤルノブ19に対する押圧操作を検出することができる。
ダイヤルノブ19に対する押圧操作の検出方法としては、タクトスイッチに代えて、磁気センサ、静電センサ、光学センサ、感圧センサ、歪センサなど他の検出方式を採用しても良い。
スプリング31は、回転リング29とノブ基部25に形成された起立部25dとの間に介在され、回転リング29に対して初期位置への付勢力を付与する。
ダイヤルノブ19の裏面において中心軸を中心とする円筒状の外周面には、図示しない山部及び谷部が同心円上に交互に形成されている。プランジャ21はスプリング31により山部と谷部の回転軌跡上に付勢されることで節度機構として機能する。
節度機構をプランジャ方式に代えて、板バネ方式を採用しても良い。
ユーザがダイヤルノブ19を押圧操作すると、回転リング29が回転してタクトスイッチ30を押圧する。これにより、タクトスイッチ30がONするので、ダイヤルノブ19に対する押圧操作により操作を確定することができる。
このような実施形態によれば、スイッチ装置13は、回転操作に加えて押圧操作を可能に構成したので、本発明を適用可能なスイッチ装置の種類を拡大することができる。
(第3実施形態)
第3実施形態について図8を参照して説明する。この第3実施形態は、接着ベース16の材質を工夫したことにある。
図8に概略的に示すパネル15の表面の材質がガラス、接着ベース16の材質が樹脂とした場合、両者に線膨張係数差があるため温度変化により接着材27の接着面に応力が加わる。このため、接着剤や界面に応力が作用して歪みが発生し、パネル15の表面に対するスイッチ装置13の接着力が低下したり、スイッチ装置13が脱落したりする恐れがある。
このような事情から、接着ベース16を例えばSECCやSUS等の板金や金型成型品、或いは金属のインサート成形品により構成する。つまり、金属の線膨張係数(例えば10~20×10-6/℃)は樹脂の線膨張係数(例えば50~100×10-6/℃)に比較してガラスの線膨張係数(例えば9×10-6/℃)に近いので、パネル15の表面と接着ベース16との線膨張係数の差を抑制することができる。接着ベース16をパネル15と同一部材で形成した場合、両者の線膨張係数が同一のなることから温度変化による影響を全く生じなくなる。
尚、接着ベース16が接着されるオーバーレイが樹脂の場合は、接着ベース16は樹脂とする。
このような実施形態によれば、接着ベース16をパネル15の表面の線膨張係数に同一または近似する材質から形成するようにしたので、接着材27の接着面に生じる歪を抑制して接着の信頼性を向上させることができる。
(第4実施形態)
第4実施形態について図9から図12を参照して説明する。この第4実施形態は、接着ベース16とノブ基部25とを位置決め状態で連結可能としたことを特徴とする。
ノブアッシー17を接着ベース16に連結しようすると、ダイヤルノブ19は上下左右の対称構造の場合が多く位置決めや向き合わせがしにくい。さらに、回転機能や押圧機能により治具固定しにくく、接着時の荷重もかけにくいという問題がある。
ここで、接着ベース16は基本的にユーザに見えない部品(意匠部品ではない)であるため、位置決めや保持、加圧に用いる切欠きや面を形成しやすいことから、接着ベース16とノブ基部25との連結構造を工夫した。
尚、接着ベース16を例えばガラスのような透明部材で形成し、その裏面に位置決め用の印刷やエッチングを設けた場合は、目視により位置合わせが可能となるので、位置決めや保持、加圧に用いるための切欠きや面を省略することができる。
図9及び図10に示すように、接着ベース16の周縁部に複数のフック部16c(連結部に相当)及び突起部16dを立設するようにした。この場合、フック部16cは中心軸に対して点対称となる位置に形成されているが、突起部16dは非対称となる位置に形成されている。これは、フック部16cのみでは接着ベース16に対するノブ基部25の連結位置が不定となるため、突起部16dにより連結位置を規制するためである。フック部16cを中心軸に対して非対称位置に形成することでも可能となるが、その場合には接着ベース16とノブ基部25との連結が不安定となる部位を生じる恐れがある。
図11及び図12に示すように、ノブ基部25の外周面において接着ベース16のフック部16cに対応した部位に溝部25eが形成される共に当該溝部25eに爪部25f(連結部に相当)が形成され、突起部16dに対向した部位に溝部25gが形成されている。尚、ノブ基部25にはFPC24が通過する孔25hが形成されている。
ノブアッシー17を接着ベース16に位置合わせ状態で押し込むと、接着ベース16のフック部16cがノブ基部25の爪部25fに係合すると共に接着ベース16の突起部16dがノブ基部25の溝部25gに嵌合する。この場合、ノブ基部25の爪部に係合した接着ベース16のフック部16cはノブ基部25の外周面と面一となるが、面一にしなくても良い。
このような実施形態によれば、接着ベース16とノブ基部25とを位置決め状態で連結可能とする構造としたので、接着ベース16に対してノブアッシー17を位置合わせした状態で容易に連結することができる。
接着ベース16とノブ基部25とは係合により連結されているので、両者を機械的に確実に連結することができる。
(第5実施形態)
第5実施形態について図13から図15を参照して説明する。この第5実施形態は、接着ベース16に連結されたノブアッシー17の連結力を抑制したことにある。
スイッチ装置13がパネル15の表面に搭載されていない構成のCID4では、パネル15の表面に強い外力が加わることがないため接着強度が問題となることはない。しかし、スイッチ装置13をパネル15の表面に搭載した構成のCID4の場合、ユーザのダイヤル操作によって力が作用した場合にCID4が故障しないことが求められる。
このような事情から、図13に概略的に示すように、スイッチ装置13とパネル15の表面の接着Aと、パネル15の表面とケース(バックライトケースや意匠ケースなど)との接着Bの2カ所に着目した。
図13に概略的に示すように、ユーザ操作により外力がパネル15の表面に加わるため、ケース14とパネル15との接着強度を懸念する必要がある。この場合、人間工学に基づいてユーザ操作により200N以上の操作がされる可能性がある。ケース14とパネル15との接着Bでは、狭額縁の意匠性が求められるため細い幅で接着が要求されるが、細幅な接着では200Nに耐えうる困難な場合が多い。
そこで、接着ベース16とノブアッシー17との連結を着脱可能な連結構造とすることでリワークや交換が容易なものとした。つまり、上述した接着部分が破壊される前であって、ノブアッシー17に例えば150N以上の所定力が作用した場合にノブアッシー17が接着ベース16から外れることでCID4に致命的な故障が発生することを防ぐようにした。このような連結構造としては、フック部と爪部との強固な係合に代えて係合力を抑制した構造、プランジャによる連結力を抑制した構造、マグネットによる連結構造など、脱落する際の荷重を調節しやすい連結構造が考えられる。
フック部と爪部との係合力を抑制した構造の一例としては、図14に示すように、第4実施形態で説明したノブ基部25の爪部25fを半球の膨出形状、接着ベース16のフック部16cを半球の陥没形状とすることで連結力を抑制してより外れやすくすることができる。また、爪部に代えてプランジャを採用することでも連結力を抑制した構造を実現できる。さらに図15に示すように、接着ベース16及びノブ基部25に反対極性となるマグネット32をそれぞれ固定し、マグネット32同士を連結させることで連結力を抑制した構造を実現できる。
上記各実施形態のようにノブアッシー17からの配線をFPC24等で取り出す場合は、FPC24を接着ベース16と仮止めすることでノブアッシー17が接着ベース16から外れた際にFPC24の断線を防ぐことが可能となる。
このような実施形態によれば、接着ベース16とノブアッシー17との連結力を、ノブアッシー17にCIDに影響を及ぶす前に接着ベース16からノブアッシー17が外れるように設定したので、スイッチ装置13に大きな外力が作用した場合であってもCID4が破壊してしまうことを確実に防止することができる。
(その他の実施形態)
スイッチ装置の中央部が閉鎖された構成であっても良い。
スイッチ装置をCID4以外のディスプレイ上に設けるようにしても良い。
スイッチ装置としては、押圧操作のみが可能な構成や、揺動操作やスライド操作が可能な構成であっても良いし、それらを組み合わせた構成であっても良い。
本開示は、実施形態に準拠して記述されたが、本開示は当該実施形態や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。
図面中、15はパネル(表面部材)、16は接着ベース、16aは円筒状部(連結部)、16cはフック部(連結部)、17はノブアッシー(操作摘みアッシー)、19はダイヤルノブ(操作摘み部)、23は光学センサ(検出部)、24はFPC(出力部)、25はノブ基部(操作摘み基部)、25bは孔部(連結部)、25fは爪部(連結部)、30はタクトスイッチ(検出部)、31はスプリング(付勢部)である。

Claims (6)

  1. 表面部材(15)の表面に接着される接着ベース(16)と、
    前記接着ベースに連結される操作摘みアッシー(17)と、
    前記操作摘みアッシーに対する操作を検出する検出部(23、30)と、
    前記検出部による検出結果を外部に出力する出力部(24)と、を備え、
    前記操作摘みアッシーは、
    前記接着ベースに連結される操作摘み基部(25)と、
    前記操作摘み基部に対して回転可能な操作摘み部(19)と、を含んで構成され、
    前記検出部(23)は、前記操作摘み基部に対する前記操作摘み部の回転を検出し、
    前記操作摘み基部は、前記操作摘み部の回転軸の軸方向に沿った押圧により前記接着ベースと連結されるとともに、前記接着ベースに対する連結を解除して押圧方向と反対方向に取外し可能に構成されているスイッチ装置。
  2. 表面部材(15)の表面に接着される接着ベース(16)と、
    前記接着ベースに連結される操作摘みアッシー(17)と、
    前記操作摘みアッシーに対する操作を検出する検出部(23、30)と、
    前記検出部による検出結果を外部に出力する出力部(24)と、を備え、
    前記操作摘みアッシーは、
    前記接着ベースに連結される操作摘み基部(25)と、
    前記操作摘み基部に対して回転及び押圧可能な操作摘み部(19)と、
    前記操作摘み基部に対して回転可能な回転リング(29)と、
    前記回転リングを初期位置に付勢する付勢部(31)と、
    前記操作摘み部が押圧方向へ移動するのに伴って前記回転リングを前記付勢部による付勢力に抗して回転させるプッシュリング(28)と、を含んで構成され、
    前記検出部(23、30)は、前記操作摘み基部に対する前記操作摘み部の回転、及び前記操作摘み基部に対する前記回転リングの回転を検出し、
    前記操作摘み基部は、前記操作摘み部の回転軸の軸方向に沿った押圧により前記接着ベースと連結されるとともに、前記接着ベースに対する連結を解除して押圧方向と反対方向に取外し可能に構成されているスイッチ装置。
  3. 前記操作摘み基部は、前記表面部材と線膨張係数が同一または近似する材質から形成されている請求項1または2に記載のスイッチ装置。
  4. 前記接着ベースと前記操作摘み基部とを連結する連結部(16a、16c、25b、25f)を備えた請求項1から3の何れか一項に記載のスイッチ装置。
  5. 前記連結部は、
    前記操作摘み基部に設けられた爪部(25f)と、
    前記接着ベースに設けられ前記爪部が係合するフック部(16c)と、
    から構成されている請求項4に記載のスイッチ装置。
  6. 前記連結部は、前記操作摘みアッシーに対して所定以上の大きさが作用した場合に連結状態を解除する請求項4または5に記載のスイッチ装置。
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