WO2020137210A1 - 入力装置 - Google Patents

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WO2020137210A1
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push
input device
circuit board
push switch
pressing
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Inventor
敏雄 今井
Original Assignee
アルプスアルパイン株式会社
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H13/00Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch
    • H01H13/02Details
    • H01H13/12Movable parts; Contacts mounted thereon
    • H01H13/14Operating parts, e.g. push-button
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H13/00Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch
    • H01H13/02Details
    • H01H13/26Snap-action arrangements depending upon deformation of elastic members
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H13/00Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch
    • H01H13/02Details
    • H01H13/26Snap-action arrangements depending upon deformation of elastic members
    • H01H13/48Snap-action arrangements depending upon deformation of elastic members using buckling of disc springs

Definitions

  • An input device includes a base member, an operation member that is provided so as to be movable up and down with respect to the base member, and that is pressed down, and a circuit board that is fixed to the base member and that is provided below the operation member.
  • the push switch provided on the lower surface of the circuit board and the rotation center axis of the base member are rotatably held, and the push switch is provided on the lower side of the circuit board and is rotated by receiving the pressing operation of the operation member.
  • a link mechanism having a rotating member that pushes the switch upward.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of the input device according to the embodiment.
  • FIG. 6 is an external perspective view showing the configuration of the lower surface side of the push-up member included in the input device according to the embodiment.
  • FIG. 6 is a bottom view of a push-up member included in the input device according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a partially enlarged view showing a configuration of a link mechanism included in the input device according to the embodiment. It is a top view showing composition of a link mechanism with which an input device concerning one embodiment is provided.
  • It is a perspective sectional view by the XZ plane of the input device concerning one embodiment.
  • It is a sectional view by the XZ plane of the input device concerning one embodiment.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the YZ plane of the input device according to the embodiment.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the XZ plane for explaining the operation of the input device according to the embodiment.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the XZ plane for explaining the operation of the input device according to the embodiment.
  • the Z-axis positive direction in the drawing is the upper side and the Z-axis negative direction in the drawing is the lower side, but the arrangement of components, the operation direction, and the like are not limited thereto. That is, as long as the relative positional relationship between the parts to be placed, the relative operation direction, and the like satisfy the gist of the present invention, it is not limited to the direction of the Z axis in the figure, and X in the figure is used. It may be related to the axis, the Y axis, or any direction.
  • the input device 100 has a substantially rectangular parallelepiped outer shape by combining the case 170 and the cover member 110 with each other.
  • the case 170 and the cover member 110 are examples of a “base member”.
  • the "base member” is composed of two parts, but not limited to this, the “base member” may be integrally molded, or three or more parts may be combined.
  • an opening 110 ⁇ /b>A having a rectangular shape in a plan view from above is formed on the upper surface of the cover member 110.
  • the operation portion 120A of the operation member 120 is exposed from the opening 110A.
  • the input device 100 allows the user to press the operation unit 120A.
  • the push switch 152 (see FIG. 8) provided inside the case 170 is pressed to switch to the ON state, and a control signal indicating the ON state.
  • the input device 100 when the user presses the operation unit 120A, the push switch 152 (see FIG. 8) provided inside the case 170 is pressed to switch to the ON state, and a control signal indicating the ON state.
  • it is output to an external device to be controlled by the input device 100 via various electric components (for example, electric cables, connectors, etc.) not shown.
  • the input device 100 is provided with the electrostatic sensor 130 (see FIG. 2) below the operation unit 120A, so that when the user presses the operation unit 120A, the electrostatic sensor 130 operates.
  • the contact position is detected, and a control signal indicating the contact position is output to an external device to be controlled by the input device 100 via various electrical parts (not shown) (for example, an electric cable, a connector, etc.).
  • the cover member 110 is a lid-like member that is attached to the upper part of the case 170 and closes the upper opening of the case 170.
  • an opening 110A having a rectangular shape in a plan view from above is formed.
  • the opening 110A is provided to expose the operation portion 120A of the operation member 120 provided on the lower side of the cover member 110 and allow the user to press down the operation portion 120A.
  • the operation member 120 is a member that is provided movably in the up-down direction (Z-axis direction in the drawing) below the cover member 110 inside the case 170, and is pressed by the user.
  • the operation member 120 has a generally rectangular parallelepiped shape with an open bottom.
  • On the upper surface of the operation member 120 an operation portion 120A having a rectangular shape in a plan view from above is provided.
  • the operation part 120A is a part exposed from the opening 110A of the cover member 110 and pressed by the user.
  • the electrostatic sensor 130 and the pressing member 140 are incorporated into the inside of the operation member 120 (that is, the lower side of the operation unit 120A) from the opening at the bottom.
  • the link mechanism 160 has rotating members 162a, 162b, 162c, 162d and a push-up member 164.
  • a rotation center shaft 162A, 162B, 162C, 162D is rotatably held by a pair of columns 174a, 174b, 174c, 174d provided integrally with the case 170 inside the case 170.
  • Each of the rotating members 162 has one end (end on the side far from the pressing center point P. Hereinafter, referred to as “outer end”) a pressing operation of the four pressing parts 142 included in the pressing member 140.
  • the lower end surface 164b of the push-up member 164 is enlarged in the radial direction than the upper end surface 164a, and contacts all of the protrusions 162a2, 162b2, 162c2, 162d2 at the inner ends of the upper surfaces of the plurality of rotating members 162. It has a radius that can be touched.
  • a part of the push-up member 164 on the upper end surface 164a side is provided so as to pass through the through hole 172A formed in the holding member 172 and be slidable in the vertical direction within the through hole 172A.
  • the vertical movement of the rotary member 162 is guided by the through hole 172A. That is, when the push-up member 164 is pushed up by each of the rotating members 162, it can move upward while maintaining the upright state, so that the operation surface of the push switch 152 can be surely pressed.
  • the case 170 is a container-shaped member having an open top, which has a substantially rectangular parallelepiped shape.
  • the case 170 has an upper opening closed by the cover member 110 in a state where the respective components (the electrostatic sensor 130, the pressing member 140, the circuit board 150, and the link mechanism 160) are incorporated inside.
  • FIG. 3 is an external perspective view showing the configuration of the lower surface side of the pressing member 140 included in the input device 100 according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a bottom view of the pressing member 140 included in the input device 100 according to the embodiment.
  • four pushing portions 142a, 142b, 142c, 142d each having a columnar shape extending downward are provided.
  • the pressing portion 142a is provided at a position away from the pressing center point P of the push switch 152 in the negative direction of the X axis by a predetermined distance x1.
  • the push-down portion 142a extends to the lower side of the circuit board 150, and the lower end surface 142a1 abuts and pushes down on the protrusion 162a1 at the outer end of the upper surface of the rotating member 162a.
  • the push-down portion 142b is provided at a position away from the push-down center point P of the push switch 152 by a predetermined distance y1 in the negative direction of the Y-axis.
  • the push-down portion 142b extends to the lower side of the circuit board 150, and the lower end surface 142b1 abuts and pushes down on the protrusion 162b1 at the outer end of the upper surface of the rotating member 162b.
  • the pressing portion 142c is provided at a position separated from the pressing center point P of the push switch 152 by a predetermined distance x1 in the positive direction of the X axis.
  • the push-down portion 142c extends to the lower side of the circuit board 150, and the lower end surface 142c1 abuts and pushes down on the protrusion 162c1 at the outer end of the upper surface of the rotating member 162c.
  • FIG. 5 is a partially enlarged view showing the configuration of the link mechanism 160 included in the input device 100 according to the embodiment.
  • FIG. 6 is a plan view showing the configuration of the link mechanism 160 included in the input device 100 according to the embodiment.
  • the link mechanism 160 includes a push-up member 164 arranged at a position facing the push switch 152 (that is, a push-down center point P) and a push-up member 164 in different directions from below. It is provided with four rotating members 162a, 162b, 162c, 162d that extend and are arranged in a cross shape in a plan view from above.
  • the rotating member 162a is provided so as to extend in the negative direction of the X axis from the lower side of the push-up member 164.
  • the rotation member 162a is rotatable in the up-down direction because the rotation center shaft 162A is pivotally supported by a pair of columns 174a vertically provided upright from the bottom of the case 170.
  • the rotating member 162b is provided so as to extend in the Y-axis negative direction from the lower side of the push-up member 164.
  • the rotation member 162b can rotate in the vertical direction because the rotation center shaft 162B is pivotally supported by a pair of columns 174b that are vertically provided upright from the bottom of the case 170.
  • the rotary member 162d is provided so as to extend in the Y-axis negative direction from the lower side of the push-up member 164.
  • the rotation member 162d is rotatable in the up-down direction because the rotation center shaft 162D is pivotally supported by a pair of columns 174d that are vertically provided upright from the bottom of the case 170.
  • the protrusions 162a2, 162b2, 162c2, 162d2 at the inner end are in contact with the lower end surface 164b of the push-up member 164.
  • the protrusions 162a1, 162b1, 162c1, 162d1 at the outer ends are pushed down, so that the protrusions 162a2, 162b2, 162c2 at the inner ends are pushed.
  • the push-up member 164 can be pushed up by 162d2.
  • a holding member 172 is provided together with the push-up member 164 at a position facing the operation surface of the push switch 152 in a plan view (that is, the push-down center point P).
  • the holding member 172 has a substantially rectangular parallelepiped shape, and its corners are supported by four support walls 176 that stand upright from the bottom of the case 170.
  • the holding member 172 has a pair of hooks 172B (an example of “holding arms”) extending upward, and the pair of hooks 172B are close to each other on the circuit board 150 with the push switch 152 interposed therebetween.
  • the circuit board 150 is held from below by penetrating through the pair of openings 150A (see FIG. 9) formed in the above and engaging with the upper surface of the circuit board 150.
  • a through hole 172A that penetrates the holding member 172 in the vertical direction is formed.
  • a push-up member 164 is provided in the through hole 172A so as to be vertically movable.
  • the lower surface of the pressing member 140 is provided with four columnar pressing portions 142a, 142b, 142c, 142d, all of which extend downward.
  • the lower end surface 142b1 of the push-down portion 142b is in contact with the protrusion 162b1 formed on the upper surface of the outer end of the rotating member 162b. Accordingly, the push-down portion 142b can push down the outer end of the rotating member 162b when the push-down member 140 is pushed down together with the operation member 120.
  • the lower end surface 142c1 of the pressing portion 142c is in contact with the protruding portion 162c1 formed on the upper surface of the outer end portion of the rotating member 162c. Accordingly, the push-down portion 142c can push down the outer end portion of the rotating member 162c when the push-down member 140 is pushed down together with the operation member 120.
  • the lower end surface 142d1 of the pressing portion 142d is in contact with the protruding portion 162d1 formed on the upper surface of the outer end portion of the rotating member 162d. Accordingly, the push-down portion 142d can push down the outer end of the rotating member 162d when the push-down member 140 is pushed down together with the operation member 120.
  • FIG. 10 and 11 are cross-sectional views along the XZ plane for explaining the operation of the input device 100 according to the embodiment.
  • 10 shows the state before the pressing operation of the input device 100 (that is, the switch-off state)
  • FIG. 11 shows the state after the pressing operation of the input device 100 (that is, the switch-on state).
  • an example of a pressing operation at an offset point where the pressing portion 142a is the nearest position will be described instead of the central portion of the operating portion 120A of the operating member 120.
  • the pressing member 140 is pushed down together with the operation member 120.
  • a guide rib 122 (see FIG. 2) extending in the up-down direction is provided on each of the four side surfaces of the operation member 120.
  • Each of the guide ribs 122 can be moved in the vertical direction and restricted in the horizontal direction by a guide groove 178 (see FIG. 2) formed inside the case 170. Accordingly, the operation member 120 and the pressing member 140 can move to a predetermined lower position in plan view even when a point other than the central portion of the operation unit 120A is pressed.
  • the pressing member 140 can move downward in a state in which it is slightly inclined from the central portion toward the point where the pressing operation is performed. is there.
  • the push-down member 140 is pushed down in a slightly tilted state, so that the push-down portion 142a, which is the closest to the pushed-down point of the four push-down portions 142a, 142b, 142c, 142d, remains in the remaining push-down state.
  • the protrusion 162a1 at the outer end of the rotating member 162a of the link mechanism 160 is pushed down (arrow B in the figure).
  • the rotating member 162a rotates about the rotation center shaft 162A, and the protrusion 162a2 at the inner end of the rotating member 162a pushes up the push-up member 164 of the link mechanism 160 ( Arrow C).
  • the push-up member 164 is guided by the through hole 172A formed in the holding member 172 to move upward while maintaining the upright state, and can push the push switch 152. Therefore, the operation force from the operation unit 120A can be efficiently and directly transmitted to the push switch 152 via the link mechanism 160.
  • the operation surface of the push switch 152 is pushed by the upper end surface 164a of the push-up member 164, and the top of the metal dome-shaped movable contact member provided inside the push switch 152 is inverted, whereby the push switch 152 is pushed. Switches to the on state. At this time, a click feeling is generated on the operation surface of the push switch 152 due to the reversing operation of the movable contact member.
  • the operating portion 120A of the operating member 120 is in a state of being physically directly connected to the operating surface of the push switch 152 via the pressing member 140 and the link mechanism 160 (see the dotted line in the figure). Therefore, the click feeling generated on the operation surface of the push switch 152 is transmitted to the operation portion 120A of the operation member 120 via the link mechanism 160 and the pressing member 140 with almost no attenuation. As a result, the user can directly obtain the click feeling generated on the operation surface of the push switch 152.
  • the pressing portions 142b, 142c, 142d other than the pressing portion 142a that presses the rotating member 162a prior to the others move the remaining rotating member 162b along with the downward movement (arrow D in the figure) of each of them.
  • 162c, 162d contact the protrusions 162b1, 162c1, 162d1 at the outer ends with no gaps, and the remaining rotary members 162b, 162c, 162d provide continuous rotational force.
  • all the rotating members 162a, 162b, 162c, 162d after the pressing operation are in a state of being rotated by substantially the same amount of rotation from the initial state before the pressing operation, so that the protrusions 162a1 at the outer ends of the respective rotating members 162a, 162b, 162c, 162d.
  • the lower end surfaces 142a1, 142b1, 142c1, 142d1 of the pressing portions which are in close contact with the 162b1, 162c1, 162d1 without any gap, are also in a horizontal state in which the heights in the vertical direction are substantially the same.
  • the pressing member 140 and the operation member 120 provided integrally with the pressing member 140 move from the initial horizontal state to a substantially horizontal state, even if the user presses the operation portion other than the central portion of the operation portion 120A, it does not tilt, and the operation member 120 does not tilt.
  • the operation member 120 can be pushed down in the horizontal state.
  • any one of the four rotation members 162 nearest to the microscopically-observed one is operated by the same operation principle.
  • the operation force of the pressing operation can be directly transmitted to the push switch 152 via the push-up member 164, and the click feeling from the push switch 152 can be directly obtained. Further, the operation member 120 can be pressed down in a substantially horizontal state.
  • the push switch 152 is mounted on the lower surface of the circuit board 150, and the link mechanism 160 is also arranged on the lower side of the circuit board 150. Therefore, only the LED 154 is mounted on the upper surface of the circuit board 150. That is, in the input device 100 of the present embodiment, the space between the circuit board 150 and the operation member 120 is free and can be effectively used. That is, in this embodiment, since there is no obstruction in the space between the circuit board 150 and the operation member 120, it can be used as a light guide path for the light emitted from the LED 154. Alternatively, the light guide member and the reflection member can be freely arranged.
  • the input device 100 of the present embodiment is provided with the LED 154 for irradiating the back side of the operation member 120, if it is not necessary, the LED 154 may not be mounted on the upper surface of the circuit board 150. it can.
  • the input device 100 includes the operation member 120 that is pressed and operated, the circuit board 150 provided below the operation member 120, and the push switch provided on the lower surface of the circuit board 150. 152 and a link mechanism 160 that is rotatably provided on the lower side of the circuit board 150 and that has a rotating member 162 that pushes the push switch 152 upward by rotating in response to a pressing operation.
  • the space between the circuit board 150 and the operation member 120 can be effectively used as a free space while enabling the direct push switch operation by the operation member 120.
  • the push switch 152 is a metal dome switch
  • the link mechanism 160 receives the push-up member 164 provided below the push switch 152 so as to be movable up and down and the push operation.
  • a rotating member 162 that pushes the push switch 152 upward through the push-up member 164.
  • the click operation feeling generated by the push switch 152 can be directly obtained at the operation member 120.
  • the push-up member 164 can push the operation surface of the push switch 152 straight upward. That is, according to the input device 100 of the present embodiment, it is difficult for the operation surface of the push switch 152 to be pushed obliquely, and thus it is possible to prevent the operation load of the push switch 152 from fluctuating.
  • the input device 100 of the present embodiment further includes a holding member 172 that holds the circuit board 150 at a position facing the push switch 152, and the holding member 172 has a through hole 172A penetrating in the vertical direction.
  • the push-up member 164 is provided so as to be vertically movable within the through hole 172A.
  • the push-up member 164 can push the operation surface of the push switch 152 straightly upward. That is, according to the input device 100 of the present embodiment, it is more difficult for the operating surface of the push switch 152 to be pushed obliquely, and thus it is possible to make it more difficult for the operating load of the push switch 152 to fluctuate.
  • the upward movement amount of the push-up member 164 can be regulated by the holding member 172, so that the push switch 152 can be prevented from being damaged due to excessive push of the push switch 152.
  • the input device 100 of the present embodiment by holding the vicinity of the push switch 152 on the circuit board 150 from the upper surface side by the hook 172B of the holding member 172, the position of the push switch 152 due to bending of the circuit board 150 or the like. Since it is possible to prevent the fluctuations from occurring, it is possible to prevent the fluctuations in the operation feeling of the push switch 152 from occurring.
  • the link mechanism 160 includes a plurality of rotating members 162 extending from the lower side of the push-up member 164 in different horizontal directions (X-axis direction and Y-axis direction).
  • the rotation member 162 corresponding to the operation position of the operation member 120 is used. It is possible to directly press the push switch 152 and directly obtain a click feeling from the push switch 152.
  • the input device 100 of the present embodiment further includes an LED 154 provided on the upper surface of the circuit board 150 and emitting light toward the back side of the operation member 120. That is, in the input device 100 of the present embodiment, since the link mechanism 160 and the like do not exist in the irradiation direction of the light emitted from the LED 154, the light emitted from the LED 154 is efficiently emitted toward the back side of the operation member 120. can do.
  • the operation member 120 and the pressing member 140 are combined as separate bodies, but they may be integrally formed.
  • the metal dome switch is used as the push switch 152 in the present embodiment, other types of push switches such as a rubber dome switch can be used instead.

Landscapes

  • Push-Button Switches (AREA)
  • Switches With Compound Operations (AREA)
  • Switch Cases, Indication, And Locking (AREA)

Abstract

入力装置は、ベース部材と、ベース部材に対して上下移動可能に設けられ、押下操作される操作部材と、ベース部材に固定され、操作部材の下側に設けられた回路基板と、回路基板の下面に設けられたプッシュスイッチと、ベース部材に回転中心軸を回転可能に保持され、回路基板の下側に設けられて、操作部材の押下操作を受けて回転することにより、プッシュスイッチを上方に押圧する回転部材を有するリンク機構とを備える。

Description

入力装置
 本発明は、入力装置に関する。
 例えば、下記特許文献1には、可動接点を備えたプッシュスイッチにおいて、プッシュボタンの押圧力を、回動部材を介して、プッシュスイッチに伝達する技術が開示されている。この技術によれば、プッシュボタンのどの箇所を押圧しても、同程度の操作荷重でプッシュスイッチを作動させることができ、よって、同程度のクリック感を得ることができるとされている。
特開2007-173015号公報
 しかしながら、特許文献1の技術では、プッシュスイッチが実装される回路基板と操作部材との間に、回動部材を設ける必要があるため、回路基板と操作部材との間の空間を有効に活用できない。
 一実施形態の入力装置は、ベース部材と、ベース部材に対して上下移動可能に設けられ、押下操作される操作部材と、ベース部材に固定され、操作部材の下側に設けられた回路基板と、回路基板の下面に設けられたプッシュスイッチと、ベース部材に回転中心軸を回転可能に保持され、回路基板の下側に設けられて、操作部材の押下操作を受けて回転することにより、プッシュスイッチを上方に押圧する回転部材を有するリンク機構とを備える。
 一実施形態によれば、操作部材の押下操作によってプッシュスイッチが押下される入力装置において、プッシュスイッチが実装される回路基板と操作部材との間の空間を有効に活用できる。
一実施形態に係る入力装置の外観斜視図である。 一実施形態に係る入力装置の分解斜視図である。 一実施形態に係る入力装置が備える押上部材の下面側の構成を示す外観斜視図である。 一実施形態に係る入力装置が備える押上部材の下面図である。 一実施形態に係る入力装置が備えるリンク機構の構成を示す一部拡大図である。 一実施形態に係る入力装置が備えるリンク機構の構成を示す平面図である。 一実施形態に係る入力装置のXZ平面による斜視断面図である。 一実施形態に係る入力装置のXZ平面による断面図である。 一実施形態に係る入力装置のYZ平面による断面図である。 一実施形態に係る入力装置の動作を説明するためのXZ平面による断面図である。 一実施形態に係る入力装置の動作を説明するためのXZ平面による断面図である。
 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、一例として、図中Z軸正方向を上とし、図中Z軸負方向を下として説明するが、部品の配置や操作方向等がこれに限定されるものではない。すなわち、配置される部品同士の相対的な位置関係や、相対的な操作方向等が、本発明の要旨を満足するものであれば、図中Z軸の方向に関するものに限らず、図中X軸やY軸もしくは任意の方向に関するものであっても構わない。
 (入力装置100の概要)
 図1は、一実施形態に係る入力装置100の外観斜視図である。図1に示す入力装置100は、例えば、自動車等の車両の電気部品の動作を制御するためのスイッチとして使用される装置である。但し、これに限らず、入力装置100は、例えば、家電製品、携帯情報端末等、様々な用途に使用可能である。
 図1に示すように、入力装置100は、ケース170とカバー部材110とが互いに組み合わされることによって、概ね、直方体形状の外形状を有するものとなる。ケース170およびカバー部材110は「ベース部材」の一例である。本実施形態では、「ベース部材」が2部品よりなるが、これに限らず、「ベース部材」は、一体で成形されていてもよく、3部品以上が組み合わされていてもよい。入力装置100において、カバー部材110の上面には、上方からの平面視において長方形状をなす開口部110Aが形成されている。開口部110Aからは、操作部材120の操作部120Aが露出している。これにより、入力装置100は、ユーザが操作部120Aを押下操作できるようになっている。
 入力装置100は、ユーザによる操作部120Aの押下操作がなされると、ケース170の内部に設けられたプッシュスイッチ152(図8参照)が押圧されてオン状態に切り替わり、当該オン状態を示す制御信号が、図示を省略する各種電気部品(例えば、電気ケーブル、コネクタ等)を介して、入力装置100の制御対象とする外部装置へ出力される。
 また、入力装置100は、操作部120Aの下側に静電センサ130(図2参照)が設けられており、これにより、ユーザによる操作部120Aの押下操作がなされると、静電センサ130によって接触位置が検出され、当該接触位置を示す制御信号が、図示を省略する各種電気部品(例えば、電気ケーブル、コネクタ等)を介して、入力装置100の制御対象とする外部装置へ出力される。
 ここで、入力装置100は、操作部120Aが比較的広い操作面を有しているが、ケース170の内部に設けられたリンク機構160(図2以降で説明する)により、当該操作面におけるいずれの場所が押圧された場合であっても、同様の操作感が得られるようになっている。例えば、入力装置100は、操作部120Aの中央の下側となる位置に、クリック操作感が得られるプッシュスイッチ152が設けられているが、操作部120Aの中央が押圧された場合と、操作部120Aの端部が押圧された場合とで、同様のクリック操作感が得られるようになっている。
 (入力装置100の構成)
 図2は、一実施形態に係る入力装置100の分解斜視図である。図2に示すように、入力装置100は、図中上方から順に、カバー部材110、操作部材120、静電センサ130、押下部材140、回路基板150、リンク機構160、およびケース170を備えて構成されている。
 カバー部材110は、ケース170の上部に取り付けられて、ケース170の上部開口を閉塞する蓋状の部材である。カバー部材110の上面には、上方からの平面視において長方形状をなす開口部110Aが形成されている。開口部110Aは、カバー部材110の下側に設けられた操作部材120の操作部120Aを露出して、ユーザによる操作部120Aの押下操作を可能とするために設けられている。
 操作部材120は、ケース170の内部におけるカバー部材110の下側において、上下方向(図中Z軸方向)に移動可能に設けられ、ユーザによる押下操作がなされる部材である。操作部材120は、概ね、下部が開口した直方体形状を有する。操作部材120の上面には、上方からの平面視において長方形状をなす操作部120Aが設けられている。操作部120Aは、カバー部材110の開口部110Aから露出して、ユーザによる押下操作がなされる部分である。操作部材120の内部(すなわち、操作部120Aの下側)には、下部の開口から、静電センサ130および押下部材140が組み込まれる。
 静電センサ130は、操作部材120の内部において、操作部120Aの下側に重ねて設けられる、フィルム状の部材である。静電センサ130は、複数の検出電極(図示省略)を有しており、当該複数の検出電極における静電容量の変化に基づいて、操作部120Aの操作面における接触位置を検出する。静電センサ130は、FPC132によって、ケース170の内部に設けられたコントローラ134と接続されている。これにより、静電センサ130は、コントローラ134から、複数の検出電極を駆動することができるようになっている。
 押下部材140は、操作部材120の内部(すなわち、操作部120Aの下側)において、静電センサ130の下側に重ねて設けられる平板状の部材である。押下部材140は、操作部材120の押下操作がなされたときに、操作部材120とともに下方へ移動する。これにより、押下部材140は、当該押下部材140の下面に設けられた4本の押下部142a,142b,142c,142d(図3および図4参照)によって、リンク機構160が備える4つの回転部材162a,162b,162c,162dのそれぞれの一方の端部を押下する。なお、本実施形態の4本の押下部、および4つの回転部材は、「複数の押下部」の一例、および「複数の回転部材」の一例である。
 回路基板150は、ガラスエポキシ等の比較的硬質な平板状の部材である。回路基板150は、ケース170の内部において、水平に(すなわち、XY平面に対して平行に)配置され、四隅がケース170に対してネジ止め固定される。回路基板150としては、例えば、PWB(Printed Wiring Board)が用いられる。回路基板150の下面には、プッシュスイッチ152が下向きで実装されている。プッシュスイッチ152は、いわゆるメタルドームスイッチであり、当該プッシュスイッチ152の操作面が押されたときに、内部に設けられたメタルドーム状の可動接点部材(図示せず)の頂部が反転動作することによって、オン状態に切り替わる。このとき、プッシュスイッチ152においては、可動接点部材の反転動作により、操作面にクリック感が発生する。プッシュスイッチ152は、図示を省略する各種電気部品(例えば、電気ケーブル、コネクタ等)を介して、入力装置100の制御対象とする外部装置と電気的に接続される。回路基板150の上面には、LED154が実装されている。LED154は、「発光手段」の一例であり、操作部材120に向けて光を照射する。
 リンク機構160は、回転部材162a,162b,162c,162dと、押上部材164とを有する。各回転部材162は、ケース170の内部においてケース170と一体に設けられた一対の支柱174a,174b,174c,174dに回転中心軸162A,162B,162C,162Dが回転自在に保持される。各回転部材162は、一方の端部(押下中心点Pから遠い側の端部。以下、「外側の端部」と示す)が、押下部材140が備える4つの押下部142のうちの押下操作のポイントに最寄りの押下部142によって押し下げられることによって回転し、他方の端部(押下中心点Pに近い側の端部。以下、「内側の端部」と示す)が押し上げられる。各回転部材162の他方の端部は、初期状態で押上部材164の下端面164b(図8,図9参照)に当接している。このため、各回転部材162は、一方の端部が押し下げられることにより、他方の端部によって、押上部材164を押し上げることができる。
 押上部材164は、上下方向に延在する円柱状の部材であり、プッシュスイッチ152の下側に対向して配置される。押上部材164の上端面164a(図8,図9参照)は、プッシュスイッチ152の操作面と当接している。上端面164aは、プッシュスイッチ152の操作面を押圧するのに充分な大きさがあればよく、本実施形態では、プッシュスイッチ152の操作面とほぼ同じ大きさの半径としている。また、押上部材164の下端面164bは、上端面164aよりも半径方向に拡大されており、複数の回転部材162の上面における内側の端部の突起部162a2,162b2,162c2,162d2の全てと当接可能な大きさの半径を有する。押上部材164の上端面164a側の一部は、保持部材172に形成された貫通孔172A内を貫通して、当該貫通孔172A内を上下方向に摺動可能に設けられる。これにより、回転部材162は、上下方向の移動が、貫通孔172Aによってガイドされる。すなわち、押上部材164は、各回転部材162によって押し上げられたときに、直立状態のまま上方に移動することができるため、プッシュスイッチ152の操作面を確実に押圧することができる。
 ケース170は、概ね直方体形状を有する、上部が開口した容器状の部材である。ケース170は、内部に各構成部品(静電センサ130、押下部材140、回路基板150、およびリンク機構160)が組み込まれた状態で、カバー部材110によって上部開口が閉塞される。
 (押下部材140の構成)
 図3は、一実施形態に係る入力装置100が備える押下部材140の下面側の構成を示す外観斜視図である。図4は、一実施形態に係る入力装置100が備える押下部材140の下面図である。図3および図4に示すように、押下部材140の下面には、いずれも下方に延在する柱状の、4本の押下部142a,142b,142c,142dが設けられている。
 押下部142aは、プッシュスイッチ152の押下中心点Pから、X軸負方向に所定距離x1離れた位置に設けられている。押下部142aは、回路基板150の下側まで延在し、下端面142a1が回転部材162aの上面における外側の端部の突起部162a1と当接して押下する。
 押下部142bは、プッシュスイッチ152の押下中心点Pから、Y軸負方向に所定距離y1離れた位置に設けられている。押下部142bは、回路基板150の下側まで延在し、下端面142b1が回転部材162bの上面における外側の端部の突起部162b1と当接して押下する。
 押下部142cは、プッシュスイッチ152の押下中心点Pから、X軸正方向に所定距離x1離れた位置に設けられている。押下部142cは、回路基板150の下側まで延在し、下端面142c1が回転部材162cの上面における外側の端部の突起部162c1と当接して押下する。
 押下部142dは、プッシュスイッチ152の押下中心点Pから、Y軸正方向に所定距離y1離れた位置に設けられている。押下部142dは、回路基板150の下側まで延在し、下端面142d1が回転部材162dの上面における外側の端部の突起部162d1と当接して押下する。
 (リンク機構160の構成)
 図5は、一実施形態に係る入力装置100が備えるリンク機構160の構成を示す一部拡大図である。図6は、一実施形態に係る入力装置100が備えるリンク機構160の構成を示す平面図である。
 図5および図6に示すように、リンク機構160は、プッシュスイッチ152と対向する位置(すなわち、押下中心点P)に配置された押上部材164と、押上部材164の下側から互いに異なる方向に延在し、且つ、上方からの平面視において十字状に配置された4つの回転部材162a,162b,162c,162dとを備える。
 回転部材162aは、押上部材164の下側からX軸負方向に延在して設けられている。回転部材162aは、ケース170の底部から垂直に立設された一対の支柱174aによって回転中心軸162Aが軸支されていることにより、上下方向に回転可能である。
 回転部材162bは、押上部材164の下側からY軸負方向に延在して設けられている。回転部材162bは、ケース170の底部から垂直に立設された一対の支柱174bによって回転中心軸162Bが軸支されていることにより、上下方向に回転可能である。
 回転部材162cは、押上部材164の下側からX軸正方向に延在して設けられている。回転部材162cは、ケース170の底部から垂直に立設された一対の支柱174cによって回転中心軸162Cが軸支されていることにより、上下方向に回転可能である。
 回転部材162dは、押上部材164の下側からY軸負方向に延在して設けられている。回転部材162dは、ケース170の底部から垂直に立設された一対の支柱174dによって回転中心軸162Dが軸支されていることにより、上下方向に回転可能である。
 回転部材162a,162b,162c,162dの各々において、内側の端部の突起部162a2,162b2,162c2,162d2は、押上部材164の下端面164bに当接している。これにより、回転部材162a,162b,162c,162dの各々は、外側の端部の突起部162a1,162b1,162c1,162d1が押下されることにより、内側の端部の突起部162a2,162b2,162c2,162d2によって、押上部材164を押し上げることが可能となっている。
 平面視でプッシュスイッチ152の操作面と対向する位置(すなわち、押下中心点P)には、押上部材164とともに、保持部材172が設けられている。保持部材172は、概ね直方体形状を有しており、ケース170の底部から立設された4つの支持壁176によって、各角部が支持されている。保持部材172は、上方に延在する一対のフック172B(「保持腕」の一例)を有しており、当該一対のフック172Bが、回路基板150においてプッシュスイッチ152を間に挟んで近接した位置に形成された一対の開口部150A(図9参照)を貫通して回路基板150の上面に係合することにより、回路基板150を下側から保持する。保持部材172の中央には、当該保持部材172を上下方向に貫通する貫通孔172Aが形成されている。貫通孔172Aには、押上部材164が上下方向に移動可能に設けられる。
 (回転部材162を押下する構成)
 図7は、一実施形態に係る入力装置100のXZ平面による斜視断面図である。図8は、一実施形態に係る入力装置100のXZ平面による断面図である。図9は、一実施形態に係る入力装置100のYZ平面による断面図である。
 図7~図9に示すように、押下部材140の下面には、いずれも下方に延在する柱状の、4本の押下部142a,142b,142c,142dが設けられている。
 押下部142aの下端面142a1は、回転部材162aの外側の端部の上面に形成された突起部162a1に当接している。これにより、押下部142aは、操作部材120とともに押下部材140が押し下げられたときに、回転部材162aの外側の端部を押し下げることができる。
 また、押下部142bの下端面142b1は、回転部材162bの外側の端部の上面に形成された突起部162b1に当接している。これにより、押下部142bは、操作部材120とともに押下部材140が押し下げられたときに、回転部材162bの外側の端部を押し下げることができる。
 また、押下部142cの下端面142c1は、回転部材162cの外側の端部の上面に形成された突起部162c1に当接している。これにより、押下部142cは、操作部材120とともに押下部材140が押し下げられたときに、回転部材162cの外側の端部を押し下げることができる。
 また、押下部142dの下端面142d1は、回転部材162dの外側の端部の上面に形成された突起部162d1に当接している。これにより、押下部142dは、操作部材120とともに押下部材140が押し下げられたときに、回転部材162dの外側の端部を押し下げることができる。
 (入力装置100の動作)
 図10および図11は、一実施形態に係る入力装置100の動作を説明するためのXZ平面による断面図である。図10は、入力装置100の押下操作前の状態(すなわち、スイッチオフ状態)を表しており、図11は、入力装置100の押下操作後の状態(すなわち、スイッチオン状態)を表している。ここでは、操作部材120の操作部120Aの中央部ではなく、押下部142aが最寄りの位置となるオフセットしたポイントでの押下操作の例で説明する。
 まず、カバー部材110の開口部110Aから、操作部材120の操作部120Aが押下操作(図中矢印A)されると、操作部材120とともに、押下部材140が押し下げられる。ここで、操作部材120の4つの側面の各々には、上下方向に延在するガイドリブ122(図2参照)が設けられている。各ガイドリブ122は、ケース170の内部に形成されたガイド溝178(図2参照)によって、上下方向への移動が可能であり、且つ、横方向に対する移動が規制される。これにより、操作部材120および押下部材140は、操作部120Aにおける中央部以外のポイントが押下操作された場合であっても、平面視で下方の所定の位置に移動することが可能である。ただし、各ガイドリブ122と各ガイド溝178との間には微小隙間が存在するため、押下部材140は中央部から押下操作されたポイント側にわずかに傾いた状態で下方へ移動することも可能である。
 そして、押下部材140がわずかに傾いた状態で押し下げられることにより、4本の押下部142a,142b,142c,142dのうち押下操作されたポイントに最寄りの位置にある押下部142aが、残りの押下部142b,142c,142dに先行して、リンク機構160が有する回転部材162aの外側の端部の突起部162a1が、押し下げる(図中矢印B)。
 これにより、図11に示すように、回転部材162aが回転中心軸162Aを中心として回転し、回転部材162aの内側の端部の突起部162a2によって、リンク機構160が有する押上部材164が押し上げられる(図中矢印C)。このとき、押上部材164は、保持部材172に形成された貫通孔172Aによってガイドされることにより、直立状態を維持したまま上方へ移動し、プッシュスイッチ152を押すことができる。このため、操作部120Aからの操作力を、リンク機構160を介してプッシュスイッチ152に対して効率的且つダイレクトに伝達することができる。
 その結果、押上部材164の上端面164aによって、プッシュスイッチ152の操作面が押され、プッシュスイッチ152の内部に設けられたメタルドーム状の可動接点部材の頂部が反転動作することによって、プッシュスイッチ152がオン状態に切り替わる。このとき、プッシュスイッチ152の操作面には、可動接点部材の反転動作によって、クリック感が発生する。
 このとき、操作部材120の操作部120Aは、押下部材140およびリンク機構160を介して、プッシュスイッチ152の操作面と物理的に直結された状態となっている(図中点線参照)。このため、プッシュスイッチ152の操作面において生じたクリック感は、リンク機構160および押下部材140を介して、殆ど減衰することなく、操作部材120の操作部120Aに伝達される。その結果、ユーザは、プッシュスイッチ152の操作面において生じたクリック感を、ダイレクトに得ることができる。
 また、他よりも先行して回転部材162aを押下した押下部142a以外の押下部142b,142c,142dは、それぞれが自重による下方への移動(図中矢印D)に伴い、残りの回転部材162b,162c,162dの外側の端部の突起部162b1,162c1,162d1に隙間無く当接し、残りの回転部材162b,162c,162dにより継続的な回転力を付与する。よって、先行して回転部材162aによって押上部材164が押し上げられる(図中矢印C)際には、残りの回転部材162b,162c,162dの内側の端部の突起部162b2,162c2,162d2のそれぞれが押上部材164の上方への移動に追従して隙間なく当接した状態を保って(図中矢印E)、残りの回転部材162b,162c,162dが回転動作する。その結果、押下操作後の全ての回転部材162a,162b,162c,162dが、押下操作前の初期状態からほぼ同じ回転量だけ回転した状態となるため、それぞれの外側の端部の突起部162a1,162b1,162c1,162d1と隙間無く当接している押下部の下端面142a1,142b1,142c1,142d1も上下方向の高さがほぼ同じな水平状態となる。すなわち、押下部材140及びこれと一体に設けられた操作部材120が初期の水平状態からほぼ水平状態に移動するので、ユーザが操作部120Aの中央部以外を押下操作しても傾くことなく、ほぼ水平状態で操作部材120を押下することができる。
 なお、本実施形態の入力装置100は、操作部120Aにおける中央部が押下操作された場合にも、同様の動作原理で、微視的に見た際の最寄りの4つの回転部材162のいずれかおよび押上部材164を介して、押下操作の操作力をプッシュスイッチ152にダイレクトに伝達することができるとともに、プッシュスイッチ152からのクリック感をダイレクトに得ることができる。また、ほぼ水平状態で操作部材120を押下することができる。
 図10および図11からも明らかなように、本実施形態の入力装置100は、回路基板150の下面にプッシュスイッチ152が実装されており、リンク機構160も回路基板150の下側に配置されているため、回路基板150の上面には、LED154のみが実装されている。すなわち、本実施形態の入力装置100は、回路基板150と操作部材120との間の空間がフリーとなっており、有効に活用することができる。すなわち本実施形態では、回路基板150と操作部材120との間の空間に遮るものが無いため、LED154から照射される光の導光路として利用することができる。あるいは、導光部材や反射部材を自由に配置することができる。なお、本実施形態の入力装置100は、操作部材120の裏側を照射するためにLED154を設けているが、その必要がない場合は、回路基板150の上面にLED154を実装しない構成とすることができる。
 以上説明したように、本実施形態の入力装置100は、押下操作される操作部材120と、操作部材120の下側に設けられた回路基板150と、回路基板150の下面に設けられたプッシュスイッチ152と、回路基板150の下側に回転自在に設けられ、押下操作を受けて回転することにより、プッシュスイッチ152を上方に押圧する回転部材162を有するリンク機構160とを備える。
 これにより、本実施形態の入力装置100によれば、操作部材120によるダイレクトなプッシュスイッチ操作を可能としつつ、回路基板150と操作部材120との間の空間をフリーとして有効活用できる。
 また、本実施形態の入力装置100において、プッシュスイッチ152は、メタルドームスイッチであり、リンク機構160は、プッシュスイッチ152の下側で上下移動可能に設けられた押上部材164と、押下操作を受けて回転して、押上部材164を上方に押し上げることにより、押上部材164を介してプッシュスイッチ152を上方に押圧する回転部材162とを備える。
 これにより、本実施形態の入力装置100によれば、プッシュスイッチ152によって生じたクリック操作感を、操作部材120においてダイレクトに得ることができる。また、本実施形態の入力装置100によれば、押上部材164によって、プッシュスイッチ152の操作面を上方にまっすぐに押圧することができる。すなわち、本実施形態の入力装置100によれば、プッシュスイッチ152の操作面が斜めに押されることが生じ難いため、プッシュスイッチ152の操作荷重の変動を生じ難くすることができる。
 また、本実施形態の入力装置100は、プッシュスイッチ152と対向する位置で、回路基板150を保持する保持部材172をさらに備え、保持部材172は、上下方向に貫通する貫通孔172Aを有しており、押上部材164は、貫通孔172A内を上下方向に移動可能に設けられる。
 これにより、本実施形態の入力装置100によれば、押上部材164によって、プッシュスイッチ152の操作面を上方によりまっすぐに押圧することができる。すなわち、本実施形態の入力装置100によれば、プッシュスイッチ152の操作面が斜めに押されることがより生じ難いため、プッシュスイッチ152の操作荷重の変動をより生じ難くすることができる。
 また、本実施形態の入力装置100によれば、押上部材164の上方への移動量を保持部材172によって規制することができるため、プッシュスイッチ152の押し過ぎによるプッシュスイッチ152の損壊を防止することができる。
 また、本実施形態の入力装置100によれば、保持部材172のフック172Bによって回路基板150におけるプッシュスイッチ152の近傍を上面側から保持することにより、回路基板150の撓み等によるプッシュスイッチ152の位置変動を生じ難くすることができるため、プッシュスイッチ152の操作感の変動を生じ難くすることができる。
 また、本実施形態の入力装置100において、リンク機構160は、押上部材164の下側から互いに異なる水平方向(X軸方向およびY軸方向)に延在する複数の回転部材162を備える。
 これにより、本実施形態の入力装置100によれば、操作部材120の中央部以外の位置の押下操作がなされた場合であっても、操作部材120の操作位置に応じた回転部材162を介して、プッシュスイッチ152をダイレクトに押圧し、且つ、プッシュスイッチ152からのクリック感をダイレクトに得ることができる。
 また、本実施形態の入力装置100は、回路基板150の上面に設けられ、操作部材120の裏側に向けて光を照射するLED154をさらに備える。すなわち、本実施形態の入力装置100は、LED154から出射された光の照射方向にリンク機構160等が存在しないため、LED154から出射された光を、操作部材120の裏側に向けて効率的に照射することができる。
 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、本実施形態では操作部材120と押下部材140を別体として組み合わせていたが、一体に成形しても良い。
 また、本実施形態ではプッシュスイッチ152としてメタルドームスイッチを使用したが、これ以外にもラバードームスイッチ等他の方式のプッシュスイッチを使用することが可能である。
 さらに、本実施形態では入力装置100は、回路基板150と操作部材120との間のフリーな空間にLED154を実装したが、これ以外にユーザの押下操作力をセンシングする機構等を設けることができる。
 本国際出願は、2018年12月28日に出願した日本国特許出願第2018-248491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 入力装置
 110 カバー部材(ベース部材)
 120 操作部材
 130 静電センサ
 140 押下部材
 142a,142b,142c,142d 押下部
 150 回路基板
 152 プッシュスイッチ
 154 LED(発光手段)
 160 リンク機構
 162a,162b,162c,162d 回転部材
 162A,162B,162C,162D 回転中心軸
 164 押上部材
 170 ケース(ベース部材)
 172 保持部材
 172A 貫通孔
 172B フック(保持腕)

Claims (8)

  1.  ベース部材と、
     前記ベース部材に対して上下移動可能に設けられ、押下操作される操作部材と、
     前記ベース部材に固定され、前記操作部材の下側に設けられた回路基板と、
     前記回路基板の下面に設けられたプッシュスイッチと、
     前記ベース部材に回転中心軸を回転可能に保持され、前記回路基板の下側に設けられて、前記操作部材の押下操作を受けて回転することにより、前記プッシュスイッチを上方に押圧する回転部材を有するリンク機構と
     を備えることを特徴とする入力装置。
  2.  前記リンク機構は、
     前記プッシュスイッチの下側で、上下移動可能に設けられた押上部材と、
     前記操作部材の押下操作を受けて回転して、前記押上部材を上方に押し上げることにより、前記押上部材を介して前記プッシュスイッチを上方に押圧する前記回転部材と
     を備えることを特徴とする請求項1に記載の入力装置。
  3.  前記プッシュスイッチの下側で前記ベース部材に支持された保持部材をさらに備え、
     前記保持部材は、上下方向に貫通孔を有しており、
     前記押上部材は、前記貫通孔内を上下方向に移動可能に設けられる
     ことを特徴とする請求項2に記載の入力装置。
  4.  前記保持部材は、前記プッシュスイッチに近接した位置で前記回路基板を貫通して前記回路基板の上面に係合し前記回路基板を保持する保持腕を備える
     ことを特徴とする請求項3に記載の入力装置。
  5.  前記リンク機構は、
     前記押上部材の下側から互いに異なる方向に延在する複数の前記回転部材を備える
     ことを特徴とする請求項2から4のいずれか一項に記載の入力装置。
  6.  前記操作部材の下側に設けられ、複数の前記回転部材のそれぞれを押下する複数の押下部を備える
     ことを特徴とする請求項5に記載の入力装置。
  7.  前記プッシュスイッチは、メタルドームスイッチであり、前記操作部材の押下操作に伴ってクリック感を発生する
     ことを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の入力装置。
  8.  前記回路基板の上面に設けられ、前記操作部材の裏側に向けて光を照射する発光手段
     をさらに備えることを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載の入力装置。
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