JP7455201B2 - 操作体および製造方法 - Google Patents
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Description
(操作体100の構成)
図1は、第1実施形態に係る操作体100の外観斜視図である。図2は、第1実施形態に係る操作体100の上面図である。図3は、図2に示す切り取り線A-Aで切断した第1実施形態に係る操作体100の斜視断面図である。図4は、図2に示す切り取り線A-Aで切断した第1実施形態に係る操作体100を第3の方向から見た側方断面図である。図5は、図2に示す切り取り線B-Bで切断した第1実施形態に係る操作体100の斜視断面図である。図6は、図2に示す切り取り線B-Bで切断した第1実施形態に係る操作体100を第2の方向から見た側方断面図である。
図7は、図4に示す操作体100の部分Cを拡大して示した一部拡大断面図である。図7に示すように、操作体100の支持部120は、弾性を有する複数の線状部121が一体的な格子状に組み合わされた立体的多層構造を有する。当該格子は、平面視において四角形状を有する。立体的多層構造とは、複数の線状部121が組み合わされることによって形成される立体的かつ幾何学的な形状を有する複数の構造体が、3軸方向(X軸方向,Y軸方向,Z軸方向)の各々に対して多層に組み合わされた構造を意味する。このような立体的多層構造は、3Dプリンタによって形成することができる。
図8は、第1実施形態に係る操作体100の製造方法の手順を示すフローチャートである。まず、3Dプリンタによって、基部110、支持部120、および操作部130を一体的に成形する(ステップS801:成形工程)。次に、基部110の開口部112から、内部空間110Aに基板140を挿入して設置する(ステップS802:基板設置工程)。これにより、操作体100は完成する。このように、操作体100は、2つの工程のみによって完成するため、先行技術として記載したような従来のスイッチ装置の製造方法よりも工程の簡素化が可能となる。
図9は、第1実施形態に係る支持部120が有する立体的多層構造の一例を示す図である。
図10は、第1実施形態に係る支持部120が有する立体的多層構造の他の一例を示す図である。
(操作体200の構成)
図18は、第2実施形態に係る操作体200の外観斜視図である。図19は、第2実施形態に係る操作体200の上面図である。図20は、図19に示す切り取り線D-Dで切断した第2実施形態に係る操作体を第3の方向から見た側方断面図である。図21は、図19に示す切り取り線E-Eで切断した第2実施形態に係る操作体を第2の方向から見た側方断面図である。
(操作体300の構成)
図22および図23は、第3実施形態に係る操作体300の外観斜視図である。図24は、第3実施形態に係る操作体300の上面図である。図25は、第3実施形態に係る操作体300のX軸正側から見た側面図である。図26は、第3実施形態に係る操作体300のY軸負側から見た側面図である。図27は、第3実施形態に係る操作体300のH-H断面線(図24参照)による断面を示す断面図である。図28は、第3実施形態に係る操作体300のH-H断面線(図24参照)による断面を示す斜視断面図である。図29は、第3実施形態に係る操作体300のI-I断面線(図24参照)による断面を示す斜視断面図である。図30は、第3実施形態に係る操作体300のJ-J断面線(図24参照)による断面を示す斜視断面図である。
基部310は、概ね直方体形状且つ中空構造を有する、上部が開口した容器状の部分である。基部310は、XY平面と平行に設けられた矩形の底板部310Bと、底板部310Bの縁部から上方へ延設された筒形状を有する筒部310Cと、筒部310Cに四方を取り囲まれることによって形成された内部空間310Aと、XY平面と平行に設けられた矩形の上壁部310Dとを有する。筒部310Cは、後述する第1壁部310C1,310C2を含む。
操作部330は、は、操作者からの操作荷重を受けて、回転軸AYを中心とした荷重方向に回転するノブとしての機能性を有する部位である。操作部330は、Y軸方向に延在する円筒を当該円柱の中央でXY平面方向と平行な方向に切断した半円筒状の操作基部330Aと、操作基部330Aの外周面から上方(Z軸正方向)に延設された突出部330Bとを有する。操作基部330Aの右側(Y軸正側)の側壁部330A1の内面(操作部330の回転軸AY上)には、錐台形の軸部333が突出して設けられている。操作基部330Aの左側(Y軸負側)の側壁部330A2の内面(操作部330の回転軸AY上)には、錐台形の軸部333が突出して設けられている。突出部330Bは、操作者が操作力を加えるために触れる部分である。突出部330Bは、X軸方向と垂直な押圧面330B1、330B2を有しており、操作者は突出部330Bに対してX軸方向の操作力が掛けられたとき、その操作力を受け易くなっている。
支持部320は、基部310と操作部330とを弾性的に接続する。支持部320は、第1弾性部321および第2弾性部322を有する。第1弾性部321および第2弾性部322は、基部310の右側(Y軸正側)の第1壁部310C1と操作部330の第2壁部331との間を繋いで設けられている。また、第1弾性部321および第2弾性部322は、基部310の左側(Y軸負側)の第1壁部310C2と操作部330の第2壁部331との間を繋いで設けられている。尚、図22から図30に示す操作体300は、詳しくは後述する第11実施例と同じ構成を有している。
基板340は、基部310の内部空間310Aにおいて、XY平面に対して水平な姿勢で設置される平板状の部材である。基部310の右側(Y軸正側)の側面には、基板340よりも大きな寸法を有する矩形状の開口部312と、開口部312を開閉可能に設けられた蓋部313とが形成されている。蓋部313は、可撓性を有し、下側の縁部に、開口部312の下側の縁部に連結されている連結部313Aを有する。蓋部313は、連結部313Aが可逆的に変形することにより、開口部312を開閉することができる。第3実施形態に係る操作体300は、蓋部313を開くことにより、開口部312から、内部空間310Aに基板340を挿入して設置することができる。
第3実施形態に係る操作体300は、操作部330の突出部330Bに対して、操作者から前方(X軸正方向)への操作力が加えられたとき、操作部330が回転軸AYを中心として前方(X軸正方向)へ回動する。この際、支持部320の第1弾性部321および第2弾性部322の各々が弾性変形して捻じれることによって、操作部330が基部310に対して回動する。そして、操作部330が前方(X軸正方向)へ回動することにより、操作部330の押圧部335Aの底面がアクチュエータ315Aを押下し、アクチュエータ315Aの底面がプッシュスイッチ341Aを押下することで、プッシュスイッチ341Aがオン状態に切り替わる。
以下、第3実施形態に係る操作体300の支持部320の実施例について説明する。本実施例では、互いに支持部320の構成が異なる、複数の操作体300(第1実施例~第17実施例)の各々について、シミュレーションにより、反力、応力、回転軸AYの変位量の各々を計測した。
本実施例では、複数の操作体300(第1実施例~第17実施例)の各々について、操作部330の突出部330BのX軸正側の側面における回転軸AYからの距離が13.2mmの位置を操作ポイントとして、当該操作ポイントをX軸負方向に4mm移動させて、操作部330をX軸負方向に15度傾ける操作を行った。
<第1実施例および第3実施例>
図31は、第3実施形態に係る操作体300が備える支持部320の第1実施例および第3実施例の構成を示す斜視断面図である。尚、第1実施例および第3実施例は、支持部320の寸法比が僅かに異なっており、その他の構成は同一であるため、共通の図を用いて説明する。図31に示すように、第1実施例および第3実施例に係る支持部320は、XY平面に対して水平な平板状であり、X軸方向に一定の幅を有し、且つ、Y軸方向に直線状に延在する第1弾性部321と、いずれもXY平面に対して垂直な平板状であり、Z軸方向に一定の幅を有し、且つ、Y軸方向に直線状に延在する上下一対の第2弾性部322とを有する。第2弾性部322は、回転軸AYを通り、第1弾性部321のなす平面(XY平面)と交差する仮想平面(YZ平面)上に設けられる。また、第2弾性部322は、Y軸方向から平面視したとき、第1弾性部321との間に所定の隙間を有して設けられる。また、第2弾性部322は、Y軸方向から平面視した時、回転軸AYを中心として、点対称な形状を有する。また、第2弾性部322は、操作部330の回転軸AYの軸方向(Y軸方向)から平面視したとき、第1弾性部321との間に所定の隙間を有して設けられる。第2弾性部322は、Y軸方向から平面視した時、Y軸方向に沿った辺が長辺である長方形状である。
図32は、第3実施形態に係る操作体300が備える支持部320の第2実施例および第4実施例の構成を示す斜視断面図である。尚、第2実施例および第4実施例は、支持部320の寸法比の寸法比が僅かに異なっており、その他の構成は同一であるため、共通の図を用いて説明する。図32に示すように、第2実施例および第4実施例に係る支持部320は、XY平面に対して水平な平板状であり、且つ、Y軸方向に直線状に延在する第1弾性部321のみを有する。第2実施例および第4実施例に係る第1弾性部321は、Y軸方向から平面視した時、X軸方向に沿った辺が長辺である長方形状である。
図33は、第3実施形態に係る操作体300が備える支持部320の第5実施例の構成を示す斜視断面図である。図33に示すように、第5実施例に係る支持部320は、XY平面に対して水平な平板状であり、且つ、Y軸方向に直線状に延在する第1弾性部321のみを有する。第5実施例に係る第1弾性部321は、Y軸方向から平面視した時、X軸方向に沿った辺が長辺である長方形状である。
図34は、第3実施形態に係る操作体300が備える支持部320の第6実施例の構成を示す斜視断面図である。図34に示すように、第6実施例に係る支持部320は、XY平面に対して水平な平板状であり、且つ、Y軸方向に直線状に延在する第1弾性部321のみを有する。第6実施例に係る第1弾性部321は、Y軸方向から平面視した時、X軸方向に沿った辺が長辺である長方形状である。
図35は、第3実施形態に係る操作体300が備える支持部320の第7実施例の構成を示す斜視断面図である。図35に示すように、第7実施例に係る支持部320は、XY平面に対して水平な平板状であり、且つ、Y軸方向に直線状に延在する第1弾性部321のみを有する。第7実施例に係る第1弾性部321は、Y軸方向から平面視した時、X軸方向に沿った辺が長辺である長方形状である。
図36は、第3実施形態に係る操作体300が備える支持部320の第8実施例の構成を示す斜視断面図である。図36に示すように、第8実施例に係る支持部320は、X軸方向に一定の幅を有し、且つ、Z軸方向を振幅方向としてY軸方向に波状に延在する第1弾性部321のみを有する。
図37は、第3実施形態に係る操作体300が備える支持部320の第9実施例の構成を示す斜視断面図である。図37に示すように、第9実施例に係る支持部320は、Y軸方向に直線状に延在し、且つ、断面が正方形である第1弾性部321のみを有する。
図38は、第3実施形態に係る操作体300が備える支持部320の第10実施例の構成を示す斜視断面図である。図38に示すように、第10実施例に係る支持部320は、Z軸方向を振幅方向としてY軸方向に波状に延在し、且つ、断面が正方形である第1弾性部321のみを有する。
図39は、第3実施形態に係る操作体300が備える支持部320の第11実施例の構成を示す斜視断面図である。図39に示すように、第11実施例に係る支持部320は、XY平面に対して水平な平板状であり、且つ、Y軸方向に直線状に延在する第1弾性部321と、いずれもXY平面に対して垂直な平板状であり、且つ、Y軸方向に直線状に延在する上下一対の第2弾性部322とを有する。第2弾性部322は、回転軸AYを通り、第1弾性部321のなす平面(XY平面)と交差する仮想平面(YZ平面)上に設けられる。また、第2弾性部322は、Y軸方向から平面視した時、回転軸AYを中心として、点対称な形状を有する。また、第2弾性部322は、操作部330の回転軸AYの軸方向(Y軸方向)から平面視したとき、第1弾性部321との間に所定の隙間を有して設けられる。第1弾性部321は、Y軸方向から平面視した時、X軸方向に沿った辺が長辺である長方形状である。第2弾性部322は、Y軸方向から平面視した時、Y軸方向に沿った辺が長辺である長方形状である。
図40は、第3実施形態に係る操作体300が備える支持部320の第12実施例の構成を示す斜視断面図である。図40に示すように、第12実施例に係る支持部320は、XY平面に対して垂直な平板状であり、且つ、Y軸方向に直線状に延在する第1弾性部321と、いずれもXY平面に対して水平な平板状であり、且つ、Y軸方向に直線状に延在する前後一対の第2弾性部322とを有する。
図41は、第3実施形態に係る操作体300が備える支持部320の第13実施例の構成を示す斜視断面図である。図41に示すように、第13実施例に係る支持部320は、Y軸方向に直線状に延在し、且つ、断面が円形である第1弾性部321のみを有する。
図42は、第3実施形態に係る操作体300が備える支持部320の第14実施例の構成を示す斜視断面図である。図42に示すように、第14実施例に係る支持部320は、XY平面に対して水平な平板状であり、且つ、Y軸方向に直線状に延在する第1弾性部321と、第1弾性部321の上側に離間して設けられた前後一対の第2弾性部322と、第1弾性部321の下側に離間して設けられた前後一対の第2弾性部322とを有する。各第2弾性部322は、Y軸方向に直線状に延在し、且つ、XY平面およびZY平面の各々に対して傾いた平板状である。第2弾性部322は、回転軸AYを通り、第1弾性部321のなす平面と交差する仮想平面上に設けられる。また、第2弾性部322は、Y軸方向から平面視したとき、第1弾性部321との間に所定の隙間を有して設けられる。また、第2弾性部322は、Y軸方向から平面視した時、回転軸AYを中心として、点対称な形状を有する。また、第2弾性部322は、操作部330の回転軸AYの軸方向(Y軸方向)から平面視したとき、第1弾性部321との間に所定の隙間を有して設けられる。第1弾性部321は、Y軸方向から平面視した時、X軸方向に沿った辺が長辺である長方形状である。第2弾性部322は、Y軸方向から平面視した時、仮想平面に沿った辺が長辺である長方形状である。
図43は、第3実施形態に係る操作体300が備える支持部320の第15実施例の構成を示す斜視断面図である。図43に示すように、第15実施例に係る支持部320は、Y軸方向に直線状に延在し、且つ、断面が円形である第1弾性部321のみを有する。
図44は、第3実施形態に係る操作体300が備える支持部320の第16実施例の構成を示す斜視断面図である。図44に示すように、第16実施例に係る支持部320は、XY平面に対して水平な平板状であり、且つ、Y軸方向に直線状に延在する第1弾性部321と、XY平面に対して垂直な平板状であり、且つ、Y軸方向に直線状に延在する第2弾性部322とを有する。但し、第1弾性部321と第2弾性部322とは、操作部330の回転軸AY上で直交している。
図45は、第3実施形態に係る操作体300が備える支持部320の第17実施例の構成を示す斜視断面図である。図45に示すように、第16実施例に係る支持部320は、XY平面に対して水平な平板状であり、且つ、Y軸方向に直線状に延在する第1弾性部321と、第1弾性部321と操作部330の回転軸AY上で交差し、且つ、Y軸方向に直線状に延在する3つの第2弾性部322を有する。但し、3つの第2弾性部322のうち、第1の第2弾性部322は、第1弾性部321と直交する。また、3つの第2弾性部322のうち、第2の第2弾性部322は、第1弾性部321と-45度傾いて交差する。また、3つの第2弾性部322のうち、第3の第2弾性部322は、第1弾性部321と+45度傾いて交差する。
図46および図47は、第3実施形態に係る操作体300が備える支持部320の第1実施例~第17実施例の構成および実施結果の一覧を示す図である。
110,210 基部
110A 内部空間
111 筒部
111A 筒内空間
111B 底板部
111C1,111C2,111C3,111C4,130B1,130B2,130B3,130B4,210C1,210C2,210C3,210C4 壁部
112 開口部
113 蓋部
113A 連結部
120,190,220 支持部
120A,120B 構造体
121,191A,221 線状部
122 軸部
130,230 操作部
130A 上壁部
130B 周壁部
130C 内部空間
130D 天井面
131 レバー部
131A 切り欠き部
140 基板
141 スイッチボックス
141A 操作突起
300 操作体
310 基部
310A 内部空間
310B 底板部
310C 筒部
310C1,310C2 第1壁部
310D 上壁部
311 凹部
312 開口部
313 蓋部
313A 連結部
314 凹部
314A,314B,314C 規制部
315A,315B アクチュエータ
320 支持部
321 第1弾性部
322 第2弾性部
330 操作部
330A 操作基部
330A1,330A2 側壁部
330B 突出部
330B1,330B2 押圧面
330C 内部空間
331 第2壁部
333 軸部
334 規制壁
335A,335B 押圧部
340 基板
341A,341B プッシュスイッチ
AY 回転軸
Claims (27)
- 基部と、
前記基部に対して揺動可能に設けられた操作部と、
前記基部と前記操作部とを弾性的に接続する支持部と、
前記基部、及び、前記支持部、及び、前記操作部は一体的に形成されており、
前記基部、または、前記操作部は壁部を有し、
前記壁部は、筒形状を有し、前記支持部の周囲を取り囲んで配置されることにより内部空間を形成し、
前記支持部は前記内部空間に配置され、
前記支持部は、
互いに弾性が異なる複数の領域を有する
ことを特徴とする操作体。 - 前記支持部は、
前記支持部の一端から他端に至る第1の方向における中央領域の弾性が、前記第1の方向におけるその他の領域の弾性よりも高められている
ことを特徴とする請求項1に記載の操作体。 - 前記支持部は、
前記第1の方向と直交する第2の方向における中央領域の弾性が、前記第2の方向におけるその他の領域の弾性よりも高められている
ことを特徴とする請求項2に記載の操作体。 - 前記支持部は、
前記第1の方向における中央領域と前記第2の方向における中央領域とが交差する領域に支点を有し、
前記支点の弾性は、前記第1の方向における中央領域の弾性、及び、前記第2の方向における中央領域の弾性よりも高められている
ことを特徴とする請求項3に記載の操作体。 - 前記支持部は、
複数の線状部によって形成される複数の構造体が一体的に組み合わされた立体的多層構造を有し、
前記複数の領域は、
前記立体的多層構造の構成の相違によって、互いに弾性が異なる
ことを特徴とする請求項3に記載の操作体。 - 前記複数の領域は、
前記構造体における前記線状部の交差角度の相違によって、互いに弾性が異なる
ことを特徴とする請求項5に記載の操作体。 - 前記複数の領域は、
前記構造体における前記線状部の太さの相違によって、互いに弾性が異なる
ことを特徴とする請求項5に記載の操作体。 - 前記複数の領域は、
前記構造体の密度の相違によって、互いに弾性が異なる
ことを特徴とする請求項5に記載の操作体。 - 前記複数の領域は、
前記構造体の形状の相違によって、互いに弾性が異なる
ことを特徴とする請求項5に記載の操作体。 - 前記複数の領域は、前記構造体を構成する組成の相違によって、互いに弾性が異なる
ことを特徴とする請求項5から9のいずれか一項に記載の操作体。 - 前記構造体は、いずれか一方からの平面視において四角形状を有する
ことを特徴とする請求項5に記載の操作体。 - 前記構造体は、いずれか一方からの平面視において六角形状を有する
ことを特徴とする請求項5に記載の操作体。 - 前記構造体の四角形状は、前記第2の方向、または、前記第1の方向及び前記第2の方向と直交する第3の方向から見て四角形状である
ことを特徴とする請求項11に記載の操作体。 - 前記構造体の六角形状は、前記第1の方向及び前記第2の方向と直交する第3の方向から見て六角形状である
ことを特徴とする請求項12に記載の操作体。 - 前記支持部は、
複数の線状部によって形成され、複数の前記領域を含む板部と、複数の前記板部を連結する梁部とを有し、
前記板部は、
前記支持部の一端から他端に至る第1の方向、及び、前記第1の方向と直交する第2の方向と平行な平面方向、または、前記前記第1の方向と交差する平面方向に設けられている
ことを特徴とする請求項1に記載の操作体。 - 基部と、
前記基部に対して揺動可能に設けられた操作部と、
前記基部と前記操作部とを弾性的に接続する支持部と、
前記基部、及び、前記支持部、及び、前記操作部は一体的に形成されており、
前記基部、または、前記操作部は壁部を有し、
前記壁部は、筒形状を有し、前記支持部の周囲を取り囲んで配置されることにより内部空間を形成し、
前記支持部は前記内部空間に配置され、
前記基部と前記支持部と前記操作部とが3Dプリンタで一体成形されている
ことを特徴とする操作体。 - 基部と、
一端が前記基部に接続された弾性を有する支持部と、
前記支持部の他端に接続され、前記支持部を弾性変形させつつ、前記基部に対して揺動可能な操作部と
を備え、
前記基部、前記支持部、および前記操作部が一体的に形成されており、
前記支持部は、
複数の線状部によって形成される複数の構造体が一体的に組み合わされた立体的多層構造を有する
ことを特徴とする操作体。 - 基部と、
前記基部に対して揺動可能に設けられた操作部と、
前記基部と前記操作部とを弾性的に接続する支持部と、
前記基部、及び、前記支持部、及び、前記操作部は一体的に形成されており、
前記基部、または、前記操作部は壁部を有し、
前記壁部は、筒形状を有し、前記支持部の周囲を取り囲んで配置されることにより内部空間を形成し、
前記支持部は前記内部空間に配置され、
前記操作部は、操作者からの操作荷重を受けて、回転軸を中心とした荷重方向に回転するノブであり、
前記支持部は、第1弾性部を有し、
前記第1弾性部は、前記回転軸を通る板形状を有し、前記回転軸の軸方向、及び、前記荷重方向に沿った方向と平行に延設される
ことを特徴とする操作体。 - 前記第1弾性部は、前記軸方向から平面視した時、前記荷重方向に沿った辺が長辺である長方形状である
ことを特徴とする請求項18に記載の操作体。 - 前記回転軸を通り、且つ、前記第1弾性部のなす平面と交差する仮想平面上に設けられる第2弾性部を有する
ことを特徴とする請求項18または19に記載の操作体。 - 前記第2弾性部は、前記回転軸を通り、且つ、前記第1弾性部の長辺と交差する仮想平面上に設けられる
ことを特徴とする請求項20に記載の操作体。 - 前記第2弾性部は、前記軸方向から平面視した時、前記回転軸を中心として、点対称な形状を有する
ことを特徴とする請求項20または21に記載の操作体。 - 前記第2弾性部は、前記軸方向から平面視したとき、前記第1弾性部との間に所定の隙間を有して設けられる
ことを特徴とする請求項20から22のいずれか一項に記載の操作体。 - 前記基部は、前記軸方向と垂直、且つ、互いに対向して設けられる一対の第1壁部を有し、
前記操作部は、一対の前記第1壁部の間に設けられる第2壁部を有し、
前記支持部は、前記第1壁部と前記第2壁部との間を繋いで設けられる
ことを特徴とする請求項18から23のいずれか一項に記載の操作体。 - 前記回転軸と重なる位置に、前記操作部の側壁部から前記第1壁部に向けて突設された、または、前記第1壁部から前記操作部の側壁部に向けて突設された軸部を更に備える
ことを特徴とする請求項24に記載の操作体。 - 基板と、
前記基板に設けられ、前記操作部が揺動したときに押圧される接点と、
を更に備える
ことを特徴とする請求項1から25のいずれか一項に記載の操作体。 - 基部と、一端が前記基部に接続された弾性を有する支持部と、前記支持部の他端に接続され、前記支持部を弾性変形させつつ、前記基部に対して揺動可能な操作部とを備えた操作体の製造方法であって、
3Dプリンタを用いて、前記基部、前記支持部、および前記操作部を一体的に形成する成形工程を含む
ことを特徴とする製造方法。
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