JP7339962B2 - 車両用操作装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用操作装置に関し、特に空調設備、ナビゲーション装置、インフォテインメントシステム等の車両部品用の操作装置に関する。本発明は、特に車両用のヒューマンマシンインターフェース（ＨＭＩ）に関する。

車両用操作装置は、様々な操作概念に従って構成され、設計されている。操作キーを有する操作装置において、キーストロークを可能な限り小さく保つこと（いわゆるショートストロークキー）が望ましい場合がある。特に、操作装置の製造において、操作キー又はタッチ機能を有する押し下げ可能なディスプレイ等の押し下げ可能な操作素子に、所定の製造公差にもかかわらず、操作素子に関連づけられたスイッチトリガー位置に到達するまで、所望の、特に同じストロークを進ませることが試みられてきた。これは、特にショートストロークキーの場合に課題が多い。

操作素子の押し下げストロークを調節可能な操作装置が、米国特許第６９１９５２２号明細書、米国特許出願公開第２００８／０３１６０６４号明細書及び米国特許出願公開第２０１２／００４４６６０号明細書に記載されている。米国特許出願公開第２０１２／００４４６６０号明細書に記載の操作装置において、操作キーに関連づけられたスイッチが、スイッチング経路を調節するため、調節ねじにより操作素子の方向に可動のフレキシブル回路基板上に設けられている。米国特許出願公開第２００８／０３１６０６４号明細書及び米国特許第６９１９５２２号明細書に記載の操作装置において、スイッチング経路を調節するための調節ねじが、操作キーに設けられている。

米国特許第６９１９５２２号明細書 米国特許出願公開第２００８／０３１６０６４号明細書 米国特許出願公開第２０１２／００４４６６０号明細書

本発明は、公差を補償するようなスイッチトリガー位置の位置合わせを容易にできる構成の車両用操作装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明により提案されるのは、
前壁を有する筐体と、
命令の入力のため又は機能の起動のため、初期位置から手動で作動可能な少なくとも１つの操作素子と、
手動作動の際に操作素子が作用するスイッチング部材を有し、操作素子に関連づけられているスイッチと、
筐体内に操作素子と間隔をあけて配置された支持素子とを有し、
支持素子が、操作素子に対向する上面及び上面の反対側の下面を有する曲げ梁を有し、
操作素子に関連づけられたスイッチが、曲げ梁に配置されており、
初期位置にある操作素子に対する曲げ梁の曲げ位置を調節するため、かつ操作素子がスイッチング部材に作用する際に、曲げ梁を調節された曲げ位置に保持及び安定させるための、曲げ梁に作用する調節部材をさらに有する車両用操作装置である。

本発明に係る操作装置において、スイッチの位置は、このスイッチに関連づけられた操作素子に対して、工場出荷時に調整することができる。典型的には、操作素子に関連づけられたスイッチが、回路基板上、一般的には筐体内において筐体の前壁の後ろに設けられている支持素子に配置されている。回路基板上には、電気伝導路の他に、さらに別の電気部品及び電子部品が配置されている。スイッチは、例えば、ショートストロークスイッチ又は回路基板上に敷かれた感圧マットとすることができる。容量式、抵抗式、誘導式又は光学式スイッチも、センサ、特に経路センサの形で用いることができる。

ここで、本発明によれば、操作素子に関連づけられたスイッチが、支持素子の曲げ梁上に設けられている。支持素子を回路基板として構成する場合、この曲げ梁を、一方の端部が回路基板に一体に接続されており、他方の端部が露出している３面で切削されたウェブとして構成することができる。曲げ梁は、追加の別部品、例えば、タング等の突起物として、支持素子に配置されていてもよい。曲げ梁の位置を変化させる調節部材が、曲げ梁に作用する。操作素子の作動時に、スイッチのスイッチング部材が加圧され、これによりスイッチング部材又はスイッチを介して曲げ梁に圧力がかかったときに、調節部材は、曲げ梁が呈する曲げ位置を安定させる役割も有する。

ここで、完成した操作装置において、スイッチが操作素子の方向に前進するように曲げ梁を曲げるために、操作素子が初期位置にある状態で、スイッチもしくは曲げ梁に関連づけられた調節部材を調整することで、所望のスイッチトリガー位置の微細な位置合わせを行うことができる。この工程は、スイッチもしくはスイッチのスイッチング部材が、スイッチトリガー位置に位置するまで続けられる。続く戻りの動き、つまり調節部材を所定量だけ再調整することにより、操作素子に対して所望のトリガー経路に応じた距離を置いてスイッチが位置している曲げ位置に、曲げ梁を移動させることができる。作動中、スイッチング部材がスイッチトリガー位置に達するまで、操作素子はトリガー経路に沿って押し下げられなければならない。

操作素子は、典型的には、複数の制御ボタン及び（容量式、抵抗式、光学式又は誘導式）タッチセンサシステムを有する素子である。つまり、上記１つのスイッチが常に、操作素子の制御ボタンのいずれかに触れることにより入力される命令のトリガーとなる。

調節部材は、支持素子及び（初期位置にある）操作素子に対して規定かつ不変の位置を有する参照素子に保持もしくは誘導されていると好ましい。調節部材は、例えば、ねじ、くさび、偏心器又は周縁に沿って高くなる円盤とすることができる。

つまり、別言すると、上述のように、本発明によれば、スイッチング部材が、操作素子からスイッチング経路に沿ってスイッチトリガー位置まで移動可能であり、曲げ梁が、調節部材により曲げ位置に移動可能かつ上記曲げ位置に固定可能であり、曲げ位置において、例えば、スイッチング部材によりスイッチトリガー位置に達するまで操作素子が移動可能なトリガー経路が、操作素子の筐体及びスイッチの組立及び／又は製造公差を補償しつつ、あらかじめ設定可能な長さを有することが好適である。

調節部材は、ねじ軸を有する調節ねじとして適切に構成されているため、スイッチの微細な位置合わせの際、スイッチング部材がスイッチトリガー位置に達した時に調節部材が戻る量が、ねじピッチを既知として、調節ねじの回転量により規定されており、意図的に適用することができる。

ねじ軸を有する調節ねじとして調節部材を構成する際、ねじ軸が、支持素子の曲げ梁と相対的に位置する参照素子にねじ係合していることが好適である。これにより、調節ねじの回転により、ねじ軸端が曲げ梁の方向に前進し、曲げ梁を曲げることができ、曲げ戻りの際には、曲げ梁がその弾性により調節ねじのねじ軸端の位置に従う。

上記形態と異なり、調節ねじが、「緩みねじ」として軸方向に位置して参照素子に保持されていてもよく、この場合、調節ねじのねじ軸が、曲げ梁にねじ係合しており、曲げ梁を二方向に曲げることができる。

曲げ梁の曲げもしくは曲げ戻しによるスイッチの微細な位置合わせの際、曲げ梁におけるてこ比を考慮せずに済むように、操作素子による作動時にスイッチング部材の移動の延長上の位置で、調節部材が曲げ梁に作用すると好適である。片側で曲げ梁に隣接する調節部材は、調整の際に曲げ梁を操作素子の方向に曲げるため、また、曲げ戻りの際に曲げ梁を解放するため、曲げ梁に多少強く作用するが、本発明の好適な形態によれば、スイッチが、操作素子に対向する曲げ梁の上面上に配置されており、調節ねじが、上面の反対側の曲げ梁の下面かつスイッチと同一平面上にある。

本発明の概念によれば、０．４ｍｍ未満までのスイッチング経路での操作素子の短い応答が可能となるように、複数のスイッチシステムを一体に配置することもできる。また、極めて短い作動経路（０．３ｍｍ未満）を実現することができる。一体のスイッチシステムの公差は、±０．１ｍｍ未満まで小さくすることができる。各部品（キー本体、筐体及びフロントパネル上のキーガイド、スイッチ、スイッチング部材）の公差及びその組立公差を補償することができる。

本発明の別の好適な形態において、操作装置に触覚フィードバックが備えられていてもよい。これにより、操作素子の有効な操作が検知されたことを使用者に知らせるときの操作性が向上する。これは、好適には、特に触覚フィードバックにより行われる。このような触覚フィードバックは、例えば、機械的、電気機械的又は電気的に実現できる。機械的な触覚フィードバックは、ディスプレイをアクチュエータによりパルス励起することにより実現できる。また、ディスプレイもしくはディスプレイのカバーガラスに、屈曲波を与えることにより触覚フィードバックを実現することもできる。さらに、触覚フィードバックは、局所的に生成された電界により純粋に電気的に機能するものとして実現することもできる。

以下、実施の形態を用い、図面を参照しながら、本発明を詳細に説明する。

図１は、操作装置の正面（斜視）図である。 図２は、図１のＩＩ－ＩＩにおける操作装置の断面図である。 図３は、図２の領域ＩＩＩ－ＩＩＩにおける断面図である。 図４は、（操作素子に対する）スイッチシステムの微細な位置合わせにおける各段階を示す図である。 図５は、（操作素子に対する）スイッチシステムの微細な位置合わせにおける各段階を示す図である。 図６は、（操作素子に対する）スイッチシステムの微細な位置合わせにおける各段階を示す図である。

図１から図３に、操作装置１０の実施の形態の基本構成を示す。本実施の形態において、操作装置１０は筐体１２を有し、筐体１２の前壁１４に、例えば、ディスプレイ１６並びに３つの操作パネル２０、２１、２２を有する帯状の操作素子１８が設けられている。筐体１２内には、様々な電気部品及び電子部品用の支持素子２４が設けられている。この支持素子２４は、典型的には回路基板２６である。筐体１２は、本実施の形態において参照素子３０の機能も兼ねる後壁２８をさらに有する。これについては後述する。

図２及び図３の断面図によれば、本実施の形態において、操作素子１８の下方に、スイッチ筐体３４及びスイッチング部材３６を有する機械的スイッチ３２が設けられている。この場合、スイッチング部材３６は、例えば、押し下げられたときに、２つの接触パネルを電気的に接続するための導電性素子を動かすプランジャーとして構成されている。操作素子１８が作動されると、操作パネル２０、２１、２２のいずれが手の指等で触れられたかが（例えば、容量式）センサにより検知され、スイッチ３２が起動して触れられた操作パネルに応じた命令が実行される。

スイッチ３２は、支持素子２４の領域に設けられており、上記領域において支持素子２４は、例えばＵ字型の切欠き３８を有する。このようにして、操作素子１８に対向する上面４２上にスイッチ３２が設けられている曲げ梁４０が形成される。

曲げ梁４０の下面４４に、本実施の形態においてねじ軸５０を有する調節ねじ４８として構成されている調節部材４６が作用する。調節ねじ４８のねじ軸５０が、後壁２８の穴にねじ係合している。好ましくは、調節ねじ４８のねじ軸端が、スイッチ３２と反対側の曲げ梁４０の下面に当接することで、上記下面に作用する。

図２において、スイッチ３２が操作素子１８の初期位置に対して所望の位置にあるように、曲げ梁４０が操作素子１８の方向に曲げられている。この間隔をあけた位置関係により、操作素子１８が、所望の経路に沿って押し下げられた後、スイッチ３２を起動することになる。操作素子１８は、例えばロッキングフック又はスナップフック等の公知の方法で、筐体１２から外に出ないようになっている。

以下、本発明に係る操作素子１８及び関連づけられたスイッチ３２からなるスイッチシステムの微細な位置合わせの手順を、図４から図６を用いて、簡単に説明する。

位置合わせ工程の開始時において、スイッチ３２（この場合、スイッチ筐体３４）は、初期位置にある操作素子１８の下面に対し、所望のトリガー経路ａ（図６参照）より大きい距離ｘ（図４参照）だけ離れて置かれている。そして、調節ねじ４８により曲げ梁４０が操作素子１８の方向に曲げられることにより、スイッチ３２が操作素子１８の下面に向かって移動する。調整もしくは曲げ経路ｂを進むと、スイッチ３２が起動する（図５参照）。スイッチング信号は、例えば、操作装置１０の組立終了時に、デバイス試験インターフェースを介して読み出され、これにより、例えば自動的に行われる調節ねじ４８の作動が完了する。ここで、スイッチ３２がいつ起動するかがわかる。

この状況では、スイッチシステムが、切り替えられた状態にあり、隙間なく操作装置内に配置されている。なお、このとき、スイッチ３２がブロックされた状態にないことが望ましい。これにより、スイッチ３２が機械的に保護される。

つまり、別言すると、図５の状況にあるとき、本システムにおけるスイッチ３２の（隙間のない）スイッチング点の位置がわかる。

逆に言えば、調節ねじ４８を意図的に再調節することにより、スイッチシステムの正確なスイッチング経路（トリガー経路）を隙間なく調節できる。このように調節ねじ４８を巻き戻して再調節することで、操作素子１８が押し下げられる際に、スイッチ３２のスイッチング部材３６がスイッチトリガー位置まで移動し、それにより操作素子１８がトリガー経路ａに沿って移動する最終位置にスイッチ３２が移動する（図６参照）。

その後、調節部材４６、すなわち本実施の形態において調節ねじ４８は、５２に示唆されるように、ねじ頭の接着等により固定することができる。また、調節部材４６が、位置合わせ後の曲げ位置に曲げ梁４０を安定させる。

上述の方法及び上記操作装置の構成、すなわち操作素子１８及びスイッチ３２からなるスイッチシステム並びに曲げ梁４０により、この機械的「一体システム」の公差チェーンをゼロに減らすことが可能である。部品の公差が大きく、一体の公差チェーンが大きい場合であっても、短いスイッチング経路を補償することができる。

１０ 操作装置
１２ 筐体
１４ 前壁
１６ ディスプレイ
１８ 操作素子
２０ 操作パネル
２１ 操作パネル
２２ 操作パネル
２４ 支持素子
２６ 回路基板
２８ 後壁
３０ 参照素子
３２ スイッチ
３４ スイッチ筐体
３６ スイッチング部材
３８ 切欠き
４０ 曲げ梁
４２ 上面
４４ 下面
４６ 調節部材
４８ 調節ねじ
５０ ねじ軸
５２ 接着
ｘ 距離
ａ トリガー経路
ｂ 曲げ経路

Claims (8)

1. 前壁（１４）を有する筐体（１２）と、
   命令の入力のため又は機能の起動のため、初期位置から手動で作動可能な少なくとも１つの操作素子（１８）と、
   手動作動の際に上記操作素子（１８）が作用するスイッチング部材（３６）を有し、上記操作素子（１８）に関連づけられているスイッチ（３２）と、
   上記筐体（１２）内に上記操作素子（１８）と間隔をあけて配置された支持素子（２４）とを備え、
   上記支持素子（２４）が、上記操作素子（１８）に対向する上面（４２）及び上記上面（４２）の反対側の下面（４４）を有する曲げ梁（４０）を有し、
   上記操作素子（１８）に関連づけられた上記スイッチ（３２）が、上記曲げ梁（４０）に配置されており、
   初期位置にある上記操作素子（１８）に対する上記曲げ梁（４０）の曲げ位置を調節するため、かつ上記操作素子（１８）が上記スイッチング部材に作用する際に、上記曲げ梁（４０）を調節された曲げ位置に保持及び安定させるための、上記曲げ梁（４０）に作用する調節部材（４６）をさらに備える車両用操作装置（１０）。
2. 上記スイッチ（３２）が、上記操作素子（１８）からスイッチング経路に沿ってスイッチトリガー位置まで移動可能なスイッチング部材（３６）を有し、上記曲げ梁（４０）が、上記調節部材（４６）により曲げ位置に移動可能かつ上記曲げ位置に固定可能であり、上記曲げ位置において、上記筐体（１２）、上記操作素子（１８）及び上記スイッチ（３２）の組立及び／又は製造公差を補償しつつ、上記スイッチング経路があらかじめ設定可能な長さを有することを特徴とする請求項１に記載の操作装置（１０）。
3. 上記調節部材（４６）が、ねじ軸（５０）を有する調節ねじ（４８）として構成されており、上記調節ねじ（４８）が、上記支持素子（２４）の上記曲げ梁（４０）と相対的に位置する参照素子（３０）にねじ係合しており、上記調節ねじ（４８）の回転により上記曲げ梁（４０）が曲げられることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の操作装置（１０）。
4. 上記調節部材（４６）が、ねじ軸（５０）を有する調節ねじ（４８）として構成されており、上記調節ねじ（４８）が、上記支持素子（２４）の上記曲げ梁（４０）と相対的に位置する参照素子（３０）において回転可能かつ軸方向に保持されており、上記調節ねじ（４８）の上記ねじ軸（５０）が、上記曲げ梁（４０）にねじ係合しており、上記調節ねじ（４８）の回転の際、上記曲げ梁（４０）が曲げられることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の操作装置（１０）。
5. 上記スイッチ（３２）が、スイッチトリガー位置において電気的に接続された少なくとも２つの接点を有していること、又は上記スイッチ（３２）が、光学式、容量式、抵抗式又は誘導式経路センサとして構成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の操作装置（１０）。
6. 上記操作素子（１８）が作動される際、上記スイッチ（３２）を通って走る上記スイッチング部材の上記操作素子（１８）の移動軸の延長上の位置において、上記調節部材（４６）が上記曲げ梁（４０）に作用することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の操作装置（１０）。
7. 上記スイッチ（３２）が、上記操作素子（１８）に対向する上記曲げ梁（４０）の上記上面（４２）上に配置されており、上記調節ねじ（４８）が、上記上面（４２）の反対側の上記曲げ梁（４０）の上記下面（４４）かつ上記スイッチ（３２）と同一平面上にあることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の操作装置（１０）。
8. 電気的、電気機械的又は電磁的に機能し、上記操作素子（１８）の有効な手動作動の触覚フィードバックのためのフィードバックユニットを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の操作装置。
   

Images