(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0009】
本発明のスイッチ装置の一実施形態について図面を参照して説明する。
【0010】
本実施形態に係るスイッチ装置1(
図2、
図3など参照)は、
図1に示す車両用の計器装置100に組み込まれるものである。以下では、まず、計器装置100の概略構成を説明した後に、スイッチ装置1について詳細に説明する。なお、以下では、計器装置100及びスイッチ装置1の構成の理解を容易にするために、各部材に対して、計器装置の計測量表示側を「表」、その反対側を「裏」として、各部材を適宜説明する。
【0011】
(計器装置)
計器装置100は、搭載される車両に関する各種情報を報知する複合計器として構成されている。計器装置100は、
図1及び
図2に示すように、第1計器部10と、第2計器部20と、表示ディスプレイ30と、回路基板40と、中ケース50と、文字板60と、見返し部材70と、裏ケース80と、上ケース(ガラス)90と、スイッチ装置1と、を備える。
【0012】
第1計器部10は、例えばスピードメータであり、目盛り、数値等からなる指標部(図示せず)と、この指標部を指示する指針11とを対比判読させることにより車速を報知する。
第2計器部20は、例えばタコメータであり、エンジンの回転数を報知する。第2計器部20の構成は第1計器部10と同様であるため、以下の説明は省略する。
【0013】
表示ディスプレイ30は、液晶ディスプレイ(LCD:Liquid Crystal Display)、有機ELディスプレイ(OELD:Organic Electro-Luminescence Display)等からなり、例えば、車両に関する各種情報を示す画像を表示する。一例として、表示ディスプレイ30は、表示画像により走行距離を報知するオドメータ/トリップメータとして機能する。
【0014】
回路基板40は、プリント配線が形成された基板41(プリント配線板)と、基板41に実装された各種電子部品とから構成されている。基板41に実装される各種電子部品は、計器装置100の各部の動作を制御する制御部(図示しないマイクロコンピュータ等)、指針11を回転駆動するステッピングモータ(図示せず)、各種電子部品に接続される回路を構成する抵抗やコンデンサ、計器装置100を照明するための光源、スイッチ装置1の後述するスイッチ部4などである。光源(図示せず)は回路基板40の表側に、スイッチ部4も、
図2に示すように、回路基板40の表側に実装されている。また、図示しないが、制御部は回路基板40の表側に、ステッピングモータは回路基板40の裏側に実装されている。
【0015】
中ケース50は、回路基板40の表側に位置し、表示ディスプレイ30などを収納する。中ケース50は、例えばポリプロピレン(Polypropylene)などの樹脂により白色に形成されている。
【0016】
文字板60は、例えば、所定の樹脂により形成された透光性を有する板材と、この板材の表側及び/又は裏側に形成された遮光性の印刷層と、から構成されている。印刷層の一部は抜き文字状となっている。文字板60において、抜き文字状の印刷層は、指針11の指示対象である数値、目盛り等からなる指標部(図示せず)を形成している。なお、抜き文字状の部分に、透光性の印刷層を形成してもよい。また、文字板60には、表示ディスプレイ30の表示領域を視認可能とする開口部61(
図1参照)が設けられている。
【0017】
見返し部材70は、計器装置100の不要箇所を隠す部材であり、第1計器部10、第2計器部20、及び表示ディスプレイ30をそれぞれ囲んで、文字板60の表側に位置する。見返し部材70は、例えばABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene copolymer)などの樹脂から遮光性を有して形成されている(例えば黒色)。見返し部材70には、第1計器部10、第2計器部20、及び表示ディスプレイ30を、覗かせる開口部71が設けられている。
なお、この見返し部材70には、開口部71の表側を塞ぐように、後述する上ケース90が取り付けられる。上ケース90は、透明板91(例えばガラスからなる)で形成されている。
【0018】
裏ケース80は、基板41を挟んで中ケース50の裏側に位置する。裏ケース80と見返し部材70とガラスなどの上ケース90とが組み合わされると、略密封(通気孔による通気は可能)された略箱状になり計器装置100の外形を構成する。
【0019】
上ケース90は、見返し部材70の開口部71の表側を塞ぐ透明な部材であり、例えばガラスからなる透明板91で形成されている。上ケース90は、例えば第1計器部10、第2計器部20、及び表示ディスプレイ30の表側の全面を一体として覆っている。透明板91は、湾曲した傾斜面状に形成され、例えば手前側が低く、奥側が高い曲面と、中央部が低く、左右両側が高い曲面とを組み合わせた立体的な曲面形状としてある。
上ケース90には、スイッチ装置1の押圧操作部2を取り付ける貫通孔92が形成してある。
【0020】
次に、本発明に係るスイッチ装置1の実施形態について詳細に説明する。
(スイッチ装置)
スイッチ装置1は、
図1〜
図3に示すように、押圧操作部2と、シャフト部3と、スイッチ部4と、計器装置100と共用の回路基板40と、を備える。さらに、押圧操作部2は、押圧部2cと、支持部2eとを備える。
本実施形態に係るスイッチ装置1は、
図1に示すように、1つの押圧操作部2とこれに対応するシャフト部3、スイッチ部4、などから構成され、計器装置100の左右2箇所に配置されている。左右2箇所のスイッチ装置1、1は、例えば、表示ディスプレイ30の表示モード(オドメータ/トリップメータのリセットなど)の切り替えや計器装置100の照明の発光輝度の変更などを行うためのものである。これらスイッチ装置1、1は、同一の構造であるため、以下では、右側のスイッチ装置1について説明する。
【0021】
押圧操作部2は、ユーザ(主に計器装置100が搭載された車両の運転者)によって押圧操作される部分である。押圧操作部2は、例えば、エチレンプロピレンゴムなどの所定の弾性素材からなる。
押圧操作部2は、柱状の押圧部2cを有しており、押圧部2cの軸方向に対して押圧操作部2が所定方向に傾いた斜め方向に形成されている。押圧操作部2の傾いた斜め方向は、傾斜した外ケース90の透明板91の貫通孔92に押圧操作部2を取り付けた状態で、押圧部2cの軸方向がスイッチ部4を動作させるシャフト部3の軸方向と一致する方向とされる。押圧操作部2は、押圧部2cを囲んで、押圧部2cを変位可能に弾性支持する支持部2eをさらに有している。支持部2eは、押圧操作部2と一体に形成され、回路基板40の面方向に対して傾斜している。
スイッチ部4は、回路基板40に実装され、スイッチ部4のシャフト部3の軸方向に垂直な方向が回路基板40の面方向とされている。
シャフト部3は、スイッチ部4から押圧部2cに向かって延び、押圧部2cの先端面2dと面接触する。シャフト部3は、押圧操作部2への押圧操作によって変位する押圧部2cによって押されて回路基板40側に移動してスイッチ部4を動作させる。
これにより、傾いた斜め方向に取り付けられた押圧操作部2の押圧操作によって、押圧部2cは軸方向に変位され、押圧部2cによってシャフト部3が押されて回路基板40側に移動してスイッチ部4を動作させる。
すなわち、押圧操作部2の裏側には、
図3に示すように、柱状に突き出す押圧部2cが一体に設けられる。押圧部2cの裏側面(先端面)2dは、押圧面とされ、シャフト部3の表側の操作面3aと面接触する。押圧操作部2を押圧操作することで、シャフト部3を介してスイッチ部4が操作される。押圧操作部2の各部の詳細は、シャフト部3およびスイッチ部4の説明の後に説明する。
【0022】
シャフト部3は、押圧操作部2の裏側に位置し、スイッチ部4の操作ロッド4aが一体に構成してある。シャフト部3は、回路基板40の基板41に実装されたスイッチ部4から押圧操作部2に向かって基板41の面方向に対して垂直に延びる部材である。シャフト部3は、例えば、円柱形状をなし、押圧操作部2とは別体で構成される。
シャフト部3は、押圧操作部2が押圧操作されると押圧操作部2と共に回路基板40側(沈む方向)に移動する。すなわち、シャフト部3は、
図2に示すように、見返し部70に貫通して形成された筒状のガイド部72、文字板60に形成された貫通孔62、および中ケース50のシャフト配置部51に形成した貫通孔52に挿通されて計器装置100の表裏方向に移動可能となっている。シャフト部3の表側の円形の操作面3aが押圧操作部2の押圧部2cの裏側面(先端面)2dと平行に対向し、押圧操作部2の押圧操作によって面接触するよう配置される。
【0023】
シャフト部3は、中ケース50内に位置する部分がスイッチ部4の操作ロッド4aを構成する。操作ロッド4aを構成するシャフト部3には、円盤状のばね受け3bが形成され、中ケース50の貫通孔52を貫通して突き出した部分に係止部3cが形成してある。
シャフト部3には、ばね受け3bと中ケース50のシャフト配置部51との間にコイルばね3dが介装される。シャフト部3(操作ロッド4a)は、常時、表側に付勢され、係止部3cの中ケース50への係止によって表側への付勢位置が規制される。これにより、シャフト部3(操作ロッド4a)は、基板41の面方向に対する垂直方向(基板41の略法線方向(法線方向も含む))に配置されてコイルばね3dによる復元力を有している。
なお、シャフト部(操作ロッド4a)3は、文字板60の貫通孔62の裏側に遮光部3eを有して貫通孔62の裏側を塞いで計器装置100の照明光が漏れ出ること防止している。
【0024】
スイッチ部4は、基板41の表側に実装されたコンタクトスイッチ4bを備える。スイッチ部4は、操作ロッド4a(シャフト部3)によってコンタクトスイッチ4bが押圧操作される。操作ロッド4a(シャフト部3)には、コンタクトスイッチ4bと対向してスイッチ動作部4cが一体に設けてある。スイッチ動作部4cによってコンタクトスイッチ4bが押圧操作される。操作ロッド4a(シャフト部3)およびスイッチ動作部4cは、基板41の面方向に対する垂直方向、すなわち操作ロッド4aの軸方向に復元力を有する。すなわち、スイッチ部4は、押された後、自身の復元力によって押される前の状態に復帰するように構成されている。
スイッチ部4は、前述の制御部(図示せず)と回路基板40の基板41に形成されたプリント配線などにより電気的に接続されている。スイッチ部4は、押されるとオンまたはオフ状態となり、オンまたはオフ状態であることを示す操作信号を制御部に出力する。このように出力される操作信号に応じて、制御部は、表示ディスプレイ30の表示モードを変更させたり、光源(図示せず)の発光輝度を変化させたりする。
【0025】
スイッチ装置1では、スイッチ部4は、上ケース90に設けた押圧操作部2が押圧操作されるとオン/オフされるように構成されている。これにより、ユーザは押圧操作部2からシャフト部3(操作ロッド4a)を介してスイッチ部4を押圧操作することにより、スイッチ動作部4cがコンタクトスイッチ4bを押圧し、表示ディスプレイ30の表示モードの変更などの各種操作が可能となる。
【0026】
押圧操作部2は、シャフト部3(操作ロッド4a)を介してスイッチ部4を押圧操作するための部材であり、上ケース90の傾斜した透明板91の貫通孔92に取り付けられる。押圧操作部2は、透明板91の貫通孔92からの水の浸入の防止と押圧操作の操作感を向上して確実に操作するためのものである。
押圧操作部2は、上ケース90に形成された貫通孔92をシールするシール部2aと、シール部2aから回路基板40の基板41側に突き出してシャフト部3の周囲に位置しシャフト3の移動をガイドするガイド部2bと、ガイド部2b内に形成されシャフト部3と面接触する柱状に突き出す押圧部2cとを有している。
押圧操作部2は、前述のように、例えば、エチレンプロピレンゴムなどの所定の弾性素材からなる。押圧操作部2は、
図1に示すように、平面形状が、4隅を円弧状とした略四角形状に形成され、透明板91の貫通孔92を覆うように取り付けられる。なお、押圧操作部2が取り付けられる透明板91の傾斜面は、平面や曲面のいずれの場合も含むものである。
【0027】
シール部2aは、押圧操作部2の裏側に筒状に形成され、筒状の外周に環状溝が形成されている。シール部2aの環状溝は、例えば鞍形形状とされ、透明板91の貫通孔92の鉛直な内周面および表裏の傾斜面を覆って水密状態とする。
ガイド部2bは、シール部2aの貫通孔92の内周部を覆う筒状部分から裏側に鉛直方向に突き出して円筒状に一体に形成される。
押圧部2cは、
図3に示すように、ガイド部2b内で押圧操作部2に対し傾斜した鉛直方向に柱状に突き出して一体に設けられる。これにより、押圧部2cの裏側面(先端面)2dが、基板41の面方向に垂直な方向のシャフト部3の表側の操作面3aと平行になり、互いが面接触している。押圧操作部2の表側には、押圧部2cを囲んで、押圧部2cを変位可能に弾性支持する支持部2eがさらに形成されている。支持部2eは、押圧部2cの位置に合わせて押圧操作部2にドーム状に形成されている。ユーザは、スイッチ装置1の操作ために、支持部2eを弾性変形させ、押圧部2cを変位させて押圧操作する。
【0028】
押圧操作部2では、支持部2eは、上ケース90の傾斜面から押圧部2cの裏側面(先端面)までの距離Lの大きい側L1が撓みやすい部分(領域)2gとされ、距離Lの小さい側L2を撓みにくい部分(領域)2hとしてある。すなわち、支持部2eは、回路基板40の面方向に対して傾斜しており、押圧部2cの先端面2dまでの距離Lが長い側L1の領域2gが、距離Lが短い側L2の領域2hよりも撓みやすく形成されている。
本実施形態では、支持部2eに、
図3に示すように、押圧部2cの円柱状の側面を削り落として平面部2fを表裏方向全長に形成することで撓みやすい部分(領域)2gと撓みにくい部分(領域)2hとが形成してある。
これにより、押圧操作部2の裏面において、平面部2f側が、ガイド部2bとの間が広く撓みやすい部分(領域)2gとなり、平面部2fの反対側が、ガイド部2bとの間が狭く撓みにくい部分(領域)2hとなる。
したがって、ドーム状の支持部2eを押し込む場合に、上ケース90の傾斜面から押圧部2cの裏側面(先端面)までの距離Lの小さい側L2(撓みにくい部分(領域)2h)を基点として距離Lの大きい側L1(撓みやすい部分(領域)2g)のたわみ量が多くなる。このため支持部2eの撓みやすい部分2gが、延ばされ、
図3(b)において、時計回りに回転するように撓ませることができる(
図4(a)参照)。
このような押圧操作部2によれば、ユーザが上ケース90の傾斜面に対して垂直に押圧操作部2の支持部2eを押し込んでも、傾斜面から押圧部2cの裏面側までの距離Lの大きい側L1を撓みやすい部分(領域)2gとすることで、押圧操作部2に加わる押圧力の方向をシャフト部3の軸方向(起立方向)に向かうようにすることができ、シャフト部3を傾けることなく、押圧部2cの裏側面(先端面)2dとシャフト部3の操作面3aを面接触させてシャフト部3を押し込むことができる。
【0029】
このように構成したスイッチ装置1は次のように動作される。
押圧操作部2を押圧操作すると(押し込むと)、シャフト部3は押圧操作部2の押込み移動に伴って計器装置100の基板41側に向かって移動される。
この押圧操作部2の押圧操作では、既に説明したように、上ケース90の透明板91に垂直に支持部2eが押し込まれるが、シャフト部3の操作面3aと面接触している押圧部2cの裏側面(先端面)2dは、押圧操作部2の支持部2eに撓みやすい部分2gが形成してあるので、シャフト部3の起立方向(軸方向)に沿って押し込まれる。これにより、シャフト部3と一体の操作ロッド4aおよびスイッチ動作部4cが移動される。
スイッチ動作部4cが移動されると、スイッチ動作部4cがコンタクトスイッチ4bを基板41に向かって押す。
これにより、スイッチ部4がオンまたはオフ状態となる。押されたスイッチ部4は、オンまたはオフを示す操作信号を制御部に出力し、これに応じて制御部は、所定の動作を制御する(例えば、表示ディスプレイ30の表示画像を切り替えるなど)。
【0030】
ユーザが押圧操作を止めると(例えば、指を押圧操作部2から離すと)、スイッチ部4の基板41の略法線方向の復元力により、シャフト部3と一体の操作ロッド4aおよびスイッチ動作部4cが戻される。これにより、押圧操作を止めると、スイッチ装置1が再び、初期状態に戻るようになっている。
【0031】
スイッチ装置1が以上のように構成されることにより、ユーザは、押圧操作部2からの押圧操作により計器装置100の各種設定などを実行することが可能となる。
【0032】
本スイッチ装置1によれば、湾曲した傾斜面に取り付けた押圧操作部2を操作しても、押圧操作部2がシャフト部3の軸方向に押し込まれ、操作感(操作フィーリング)に優れ、確実にスイッチ部3のオン/オフを操作することができる。
すなわち、傾斜した上ケース90の透明板91の貫通孔92に取り付けた押圧操作部2を押し込むように操作すると、押圧力が傾斜した透明板91に垂直に加わり易く、押圧部2cが傾いてシャフト部3の押圧操作方向(基板41の面方向に垂直な方向)に伝達することが難しかった(
図4(b)参照)が、本スイッチ装置1では、押圧操作部2の撓みやすい部分2gを、撓みにくい部分2hを基点に延ばすように撓ませることができ、押圧部2cをシャフト部3の軸方向である回路基板40の基板41の面方向に垂直な方向に押し込むことができる。
【0033】
また、シャフト部3が押圧操作部2のガイド部2b内に位置しているので、ガイド部2bで移動がガイドされ、シャフト部3の軸方向(起立方向)に確実に押し込むことや復帰させることができる。
さらに、スイッチ装置1によれば、押圧操作部2にシール部2aが形成してあり、上ケース90の貫通孔92の内周部および表裏面を覆うようにしてシールしているので、貫通孔92からの雨水などの浸入をシールして防水することができる。
これにより、2輪車やオープンカーなどの計器装置100での雨水などの浸入を防止して、スイッチ装置1を設置することができる。
また、押圧操作部2は、ガイド部2bにシャフト部3側に突き出してシャフト部3との隙間を狭めるリブが形成してある。これにより、ガイド部2bの内周側からシャフト部3側に突き出してリブ(図示せず)を形成することで、シャフト部3との隙間を狭めてシャフト部3の偏心を抑えることができ、一層確実にガイドすることができる。
なお、ガイド部2bにリブを形成するのに代えて、シャフト部3に外周側に突き出す突出部(図示せず)を形成してガイド部2bとの隙間を狭めるようにしても良い。こうすることで、シャフト部3の偏心を押えて、一層確実にシャフト部3の表裏方向の移動をガイドすることができる。
なお、上記実施の形態では、押圧操作部2の支持部2eを、傾斜面に応じて撓みやすい部分2gと撓みにくい部分2hを、押圧部2cの円柱に平面部2fを形成することで設けるようにしたが、押圧部2cの形状を変えずに、押圧操作部2の支持部2eの肉厚を変えて撓みやすい部分2gとしたり、撓みにくい部分2hとするようにしても良い。
また、押圧部2cの平面部2fの形成と、肉厚を変えることを組み合わせるようにしても良い。
さらに、押圧部2cの形状も円柱状として平面部を形成する場合に限らず、角柱状として撓みやすくする側面を切り欠いた形状などで構成することもできる。
【0034】
なお、上記実施の形態では、シャフト部3にスイッチ部4の操作ロッド4aを一体に設ける場合を例に説明したが、これに限られない。シャフト部3とスイッチ部4の操作ロッド4aを別体として連結する構成あってもよい。
【0035】
また、押圧操作部2に、シール部2aと、ガイド部2bとを備える場合を例に説明したが、2輪車やオープンカーでなければ、シール部2aを省略することもでき、ガイド部2bも必ずしも必要でなく、シャフト部3の長さなどにより設けるようにすれば、シャフト部3の移動を安定させることができる。
【0036】
以上に説明したスイッチ装置1は、柱状の押圧部2cを有し、押圧部2cの軸方向に所定方向に対して傾いた斜め方向に押圧操作されることで、押圧部2cを変位させる押圧操作部2と、スイッチ部4が実装された、軸方向に垂直な方向を面方向とする回路基板40と、スイッチ部4から押圧部2cに向かって延び、押圧部2cの先端面(裏側面)2dと面接触し、押圧操作部2への押圧操作によって変位する押圧部2cによって押されて回路基板40側に移動してスイッチ部4を動作させるシャフト部3と、を備え、押圧操作部2は、押圧部2cを囲んで、押圧部2cを変位可能に弾性支持する支持部2eをさらに有し、支持部2eは、回路基板40の面方向に対して傾斜しており、押圧部2cの先端面2dまでの距離Lが長い側L1の領域2gが、距離Lが短い側L2の領域2hよりも撓みやすく形成されている。
このように、押圧操作部2を撓みやすい領域(側)2gを延ばすようにしてたわみ量を多くし、反対側の撓みにくい領域(側)2hを基点に押し込むことで、上ケース90の傾斜面に対して押し込むようにしてもシャフト部3を軸方向に押し込むことができ(
図4(a)参照)、操作感に優れ、確実にシャフト部3を介してスイッチ装置1を操作することができる。
【0037】
また、押圧操作部2は、支持部2eが取り付けられる上ケース90に形成された貫通孔92をシールするシール部2aを有しており、シール部2aで上ケース90の貫通孔92をシールして水密状態にできる。これにより、2輪車やオープンカーであっても雨水などの浸入を防止して操作感に優れたスイッチ装置1を設置することができる。
【0038】
また、押圧操作部2は、支持部2eから回路基板40側に突き出してシャフト部3の周囲に位置しシャフト部3の移動をガイドするガイド部2bを有しており、ガイド部2bでシャフト部3の移動を確実にガイドすることができる。これにより、操作感に優れたスイッチ装置1とすることができる。
【0039】
また、押圧操作部2では、支持部2eを、押圧部2cの円柱状の外側部に平面部2fを形成して撓みやすく構成することで、簡単に撓みやすい部分2gと撓みにくい部分2hとを形成することができ、押圧操作部2で確実にシャフト部3を軸方向に押し込むことができる。
【0040】
また、押圧操作部2では、ガイド部2bにシャフト部3側に突き出して隙間を狭めるリブを形成しておくことや、シャフト部3にガイド部2b側に突き出して隙間を狭める突出部を形成しておくことで、シャフト部3の移動を一層確実にガイドすることができ、操作フィーリングが向上するとともに、スイッチ装置1を確実に操作することができる。
【0041】
なお、本発明は、以上の実施形態、変形例及び図面によって限定されるものではない。本発明の要旨を変更しない範囲で、適宜変更(構成要素の削除も含む)を加えることが可能である。