特許 7349925 スイッチ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-09-14

(45)【発行日】2023-09-25

(54)【発明の名称】スイッチ装置

(51)【国際特許分類】

   H01H 25/04 20060101AFI20230915BHJP

【ＦＩ】

H01H25/04 F

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2020017013

(22)【出願日】2020-02-04

(65)【公開番号】P2021125336

(43)【公開日】2021-08-30

【審査請求日】2022-08-26

(73)【特許権者】

【識別番号】000003551

【氏名又は名称】株式会社東海理化電機製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110002583

【氏名又は名称】弁理士法人平田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】真野 翔平

(72)【発明者】

【氏名】南 啓次

【審査官】井上 信

(56)【参考文献】

【文献】特開２００５－１４９９２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２５１６２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－２１０９９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－２２４５６９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｈ ２５／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

傾倒操作がなされる操作ノブと、
前記操作ノブの前記傾倒操作に連動して傾倒動作をする被検出部と、
前記被検出部の動作を検出する検出部と、
前記操作ノブに操作感を付与する節度部と、
前記表面側には前記節度部が配置され、裏面側には前記検出部が実装される基板と、を有し、
前記検出部は、前記基板の前記裏面側に突出する前記被検出部の前記裏面側の動きを検出してスイッチ動作を行なう、スイッチ装置。

【請求項2】

前記被検出部は、前記操作ノブと一体に形成されている、請求項１に記載のスイッチ装置。

【請求項3】

前記被検出部は、前記操作ノブと別体に形成されている、請求項１に記載のスイッチ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、スイッチ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、例えば、スイッチを操作するときの操作力及び変位量を所望する値に自由に設定でき、且つ、操作時及び復元時の音を殆んど発生しないモーメンタリースイッチが提案されている。このスイッチ装置は、基板に検出スイッチが搭載され、さらに基板の上方には上部２ヵ所にベースとゴム系部材からなるトップで同じくゴム系部材からなるクリックゴムを挟んだ構成の変位部が設けられたハウジングが配置されている。そして、略コ字形状に形成された合成樹脂部材からなるスイッチノブがハウジングの上方からハウジングを覆うように配置されて両側面から突出して回動軸が設けられ、両側面の端部には開口部が形成されて開口部に検出スイッチのレバーが挿入されている。さらに、スイッチノブの上部内面には２ヵ所の突出部が設けられ、ハウジングに設けられた２ヵ所のクリックゴム上のトップと対向して構成されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００５－２５１６２５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、特許文献１のスイッチ装置は、スイッチノブの両側面から突出して回動軸が設けられ、両側面の端部には開口部が形成されて開口部に検出スイッチのレバーが挿入されている。したがって、スイッチノブの傾倒操作により回動軸が回転動作し、これに連動した検出スイッチのレバーの動作によりスイッチノブの傾倒操作が検出される。このように、検出スイッチのレバーを介してスイッチノブの操作を検出するものは、検出スイッチの配置の自由度を制限してスイッチサイズの小型化、薄型化が難しいという問題があった。

【0005】

従って、本発明の目的は、検出部の配置の自由度があって、小型化、薄型化が可能なスイッチ装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、傾倒操作がなされる操作ノブと、前記操作ノブの前記傾倒操作に連動して傾倒動作をする被検出部と、前記被検出部の動作を検出する検出部と、前記検出部が配置される基板と、を有し、前記検出部は、前記基板の面内方向に配置され、前記被検出部の前記面内方向の動きを検出してスイッチ動作を行なう、スイッチ装置を提供する。

【発明の効果】

【0007】

本発明によると、検出部の配置の自由度があって、小型化、薄型化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、本発明の実施の形態に係るスイッチ装置のノブの配置を示す正面図である。

【図2】図２は、本発明の実施の形態に係るスイッチ装置が車両のステアリングに装着された例を示すもので、車両のステアリング、運転席付近を見た正面図である。

【図3】図３は、本発明の実施の形態に係るスイッチ装置の操作ノブの操作時の動きを示す立体斜視図である。

【図4】図４（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係るスイッチ装置の図１で示すＡ－Ａ断面図であり、図４（ｂ）は、操作ノブを傾倒操作した場合の断面図である。

【図5】図５は、本発明の実施の形態に係るスイッチ装置の構成ブロック図である。

【図6】図６は、図１で示すＡ－Ａ断面図において、検出部の位置を基板の面内方向で変更して操作ノブの傾倒操作量を拡大する設定とした場合の図４（ａ）相当図である。

【図7】図７（ａ）は、本発明の第２の実施の形態に係るスイッチ装置の図１で示すＡ－Ａ断面図であり、図７（ｂ）は、ガイド部が見える他の断面位置での断面図であり、図７（ｃ）は、Ａ－Ａ断面において操作ノブを傾倒操作した場合の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

［本発明の第１の実施の形態］
本発明の実施の形態に係るスイッチ装置１は、傾倒操作がなされる操作ノブ１０と、操作ノブ１０の傾倒操作に連動して傾倒動作をする被検出部２０と、被検出部２０の動作を検出する検出部３０、３１と、検出部３０、３１が配置される基板４０と、を有し、検出部３０は、基板４０の面内方向に配置され、被検出部２０の面内方向の動きを検出してスイッチ動作を行なう、ように構成されている。

【0010】

本発明の第１の実施の形態に係るスイッチ装置１は、操作ノブ１０の傾倒操作に連動して傾倒動作をする被検出部２０が、操作ノブ１０と一体に形成されて構成されている。例えば、被検出部２０は、樹脂の成形により、操作ノブ１０の一部として操作ノブ１０と一体的に形成されている。

【0011】

（操作ノブ１０）
操作ノブ１０は、操作者に傾倒操作がなされ、傾倒操作がされた方向に対応した検出を行なうためのものである。本発明の実施の形態に係るスイッチ装置１の使用例として、図１に示すような、例えば、マルチ操作スイッチ５の１つとして適用できる。

【0012】

具体的な適用例として、スイッチ装置１を含むマルチ操作スイッチ５は、車両９０のステアリング９２のスポーク部９３に装着される。マルチ操作スイッチ５は、例えば、図１に示すように、中央部に操作ノブ１０が配置され、上下方向に傾倒操作が可能とされている。この上下方向への傾倒操作により、メニュー内の操作等が可能とされている。また、押下スイッチ８１、８２の操作により、左右方向への操作等が可能とされている。

【0013】

また、例えば、図１において、バック（戻るボタン）８３、電話選択部８４、音量ダウン８５、音量アップ８６、音声認識８７等の各種選択ボタンが操作ノブ１０の周囲に配置されている。例えば、これらの選択ボタンを操作して表示部８８に表示されたメニュー内の操作等が、操作ノブ１０の傾倒操作により可能となる。一例として、エアコン制御の操作において、初期設定された運転席側の温度を、操作ノブ１０の上方向への傾倒操作により上昇調節でき、また、操作ノブ１０の下方向への傾倒操作により下降調節できる。

【0014】

図３に示すように、操作ノブ１０は、例えば、樹脂成形により形成され、本体部１１に操作部１０ａ、傾倒動作の中心軸１２、被検出部２０が一体に構成されている。この操作ノブ１０は、筐体としての本体部１００に組み込まれて、図３に示す、上方向Ｕ、または、下方向Ｄへの傾倒操作が可能とされている。

【0015】

図４（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係るスイッチ装置の図１で示すＡ－Ａ断面図であり、図４（ｂ）は、操作ノブを傾倒操作した場合の断面図である。図４（ａ）、（ｂ）は、図１で示すＡ－Ａ断面図を、操作ノブ１０を上側、基板４０が下側になるように、図示したものである。

【0016】

図４（ａ）に示すように、操作ノブ１０は、操作部１０ａが基板４０の表面側４０ａになるように配置されている。操作ノブ１０は、傾倒動作の中心軸１２に対して、操作部１０ａと被検出部２０が反対側になるように形成されている。操作ノブ１０の中心軸１２は、本体部１００に回転可能に取り付けられている。これにより、図４（ｂ）に示すように、例えば、操作ノブ１０の操作部１０ａを、左方向であるＤ方向に傾倒操作すると、被検出部２０は右方向に回転移動する。

【0017】

図４（ａ）に示すように、操作ノブ１０の本体部１１には、節度部５０に当接する当接部１３、１４が形成されている。この当接部１３、１４は、後述する節度部５０の上端部５１、５２に当接可能とされている。

【0018】

（被検出部２０）
被検出部２０は、前記したように、操作ノブ１０と一体的に形成されている。被検出部２０は、基板４０の裏面側４０ｂに突出するように形成されている。

【0019】

被検出部２０の検出面２１、２２は、後述する検出部３０、３１の検出対象部である。検出部３０、３１が接点スイッチの場合は、検出面２１、２２は、当接面、接触面として形成されている。また、検出部３０、３１が距離センサの場合は、検出面２１、２２は、光により距離等を検出する場合は光反射面、磁気検出により距離等を検出する場合は永久磁石が取り付けられた磁気面として形成されている。

【0020】

本実施の形態では、検出部３０、３１を接点スイッチとするので、検出面２１、２２は、当接面、接触面として形成されている。なお、検出面２１、２２は、図４（ｂ）に示すように、傾倒した状態で検出部３０、３１に当接、接触するので、傾斜面、曲面として形成してもよい。

【0021】

（検出部３０、３１）
検出部３０、３１は、基板４０の面内方向に配置される。すなわち、検出部３０、３１は、基板４０の表面、裏面において、所定の位置に配置されて取り付けられる。検出部３０、３１は、被検出部２０の動作を検出する。具体的には、検出部３０は、傾倒動作した被検出部２０の検出面２１、２２の動きを検出するように、基板４０の裏面側４０ｂに配置される。前記したように、検出部３０、３１は、接点スイッチを使用する。接点スイッチは、検出部３０、３１の内部に接点回路を備え、外部からの力の作用により、接点回路が開状態または閉状態となることにより、スイッチ動作を行なう。なお、接点スイッチの他に、タクタイルスイッチ、リミットスイッチ等も使用可能である。

【0022】

（変形例）
検出部３０、３１は、距離センサ等の非接触センサも使用可能である。検出部３０、３１は、例えば、光量により出力が変化する光ダイード、光トランジスタを内蔵した光センサが使用可能である。また、検出部３０、３１は、例えば、磁界により出力が変化するホールセンサ、ＭＲセンサ等の磁気センサも使用可能である。

【0023】

（基板４０）
基板４０は、一例として、ガラスエポキシ基板等のリジット基板であり、表面側４０ａ、裏面側４０ｂ、または、両面に回路パターンが形成され、検出部３０、３１等の電子部品が実装される。

【0024】

本実施の形態では、図４（ａ）に示すように、基板４０の裏面側４０ｂの面内方向において、所定の位置に検出部３０、３１が配置されて取り付けられている。接点スイッチである検出部３０、３１は、図４（ａ）に示すように、操作ノブ１０の傾倒操作により、被検出部２０の検出面２１、２２が所定の値ｃだけ動いた場合にスイッチオンとなる位置に取り付けられている。

【0025】

また、被検出部２０が基板４０の裏面側４０ｂに突出できるように、貫通穴４１が形成されている。貫通穴４１は、検出部３０、３１の取り付け位置を変更して操作ノブ１０の傾倒操作量を変更できるように、初期設定の穴寸法よりも大きくしておいてもよい。

【0026】

（節度部５０）
節度部５０は、基板４０の表面側４０ａに、操作ノブ１０に操作感を付与するものとして設けられている。本実施の形態では、節度部５０は、シリコン等のエラストマ（ゴム）によりラバードームとして形成されたもので、上端部５１、５２、側面部５３、５４、変形により節度感を付与する上に凸形状に形成されたドーム部５５、５６が一体に形成されたものである。また、被検出部２０が基板４０の裏面側４０ｂに突出できるように、節度部５０には貫通穴５７が形成されている。

【0027】

ドーム部５５、５６は、操作ノブ１０の当接部１３、１４と当接、接触して変形することにより、操作ノブ１０側へゴムの弾性力により付勢して、傾倒操作に対する抵抗力となり、また、節度感を操作者に付与する。なお、ドーム部内の接点等を無しにすることができ、これにより、ドーム径を縮小して小型化が可能となる。

【0028】

また、節度部５０は、側面部５３、５４により、基板４０の全体を覆うことができ、基板に対して防水機能を付与することができる。

【0029】

（制御部７０）
図５は、本発明の実施の形態に係るスイッチ装置の構成ブロック図である。制御部７０は、例えば、プログラムに従って、取得したデータに演算、加工等を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）、半導体メモリであるＲＡＭ(Random Access Memory)及びＲＯＭ（Read Only Memory）等から構成されるマイクロコンピュータである。ＲＡＭは、例えば、一時的に演算結果等を格納する記憶領域として用いられる。また、制御部７０は、図１、図５に示す種々の選択ボタン、検出部３０、３１からの信号を受け付けて、所定のプログラムに従って処理を実行することにより、車両９０側へ、制御信号Ｓｃを出力することができる。

【0030】

図５に示すように、制御部７０には、検出部３０、３１からの検出信号Ｓ_Ｕ、Ｓ_Ｄ、押下スイッチ８１、８２からの検出信号Ｓ_８１、Ｓ_８２、エアコン制御選択部８３からの検出信号Ｓ_８３、電話選択部８４からの検出信号Ｓ_８４、音量ダウン８５からの検出信号Ｓ_８５、音量アップ８６からの検出信号Ｓ_８６、音声出力８７からの検出信号Ｓ_８７が入力される。制御部７０は、これらの信号の入力により、例えば、表示部８８に表示されたメニュー画面を変更する。また、操作ノブ１０の傾倒操作により、設定値のアップ、ダウン等の制御を行なうことができる。

【0031】

（スイッチ装置１の動作）
図４（ａ）に示す非操作状態から、操作者が指等により操作ノブ１０を傾倒操作する。本実施の形態では、操作ノブ１０の傾倒操作に連動して傾倒動作をする被検出部２０が、操作ノブ１０と一体に形成されて構成されている。したがって、被検出部２０は、操作ノブ１０の傾倒操作に連動して、すなわち、一体的に傾倒動作をする。

【0032】

図４（ｂ）に示すように、例えば、操作ノブ１０がＤ方向に傾倒操作がされた状態では、被検出部２０の検出面２１が検出部３０に当接、接触する。これにより、接点スイッチとしての検出部３０は、内部の接点回路がオンとなって、図５で示す検出信号Ｓ_Ｄが制御部７０に入力される。同様にして、操作ノブ１０がＵ方向に傾倒操作がされた場合は、検出信号Ｓ_Ｕが制御部７０に入力される。

【0033】

（傾倒操作量の調整）
上記した操作ノブ１０による傾倒操作量は、図４（ａ）に示したように、基板４０上に取り付けられる検出部３０、３１と被検出部２０の検出面２１、２２との間隔できまる。上記の例では、図４（ａ）に示す、検出部３０、３１と被検出部２０の検出面２１、２２との間隔が、所定の値ｃとされている。

【0034】

図６は、図１で示すＡ－Ａ断面図において、検出部の位置を基板の面内方向で変更して操作ノブの傾倒操作量を拡大する設定とした場合の図４相当図である。例えば、図４（ａ）に示す値ｃよりも大きな値ｄとして検出部３０、３１を基板４０の面内方向で配置することにより、操作ノブ１０の傾倒操作量を大きくするように変更することが容易にできる。なお、前記したように、基板４０の貫通穴４１を予め大きく設定し、これに対応して、節度部５０の貫通穴５７も予め大きく設定されているものとする。

【0035】

また、例えば、図４（ａ）に示す値ｃよりも小さな値として検出部３０、３１を基板４０上に取り付けることにより、操作ノブ１０の傾倒操作量を小さくするように変更することも容易にできる。

【0036】

このように、検出部３０、３１は、基板４０の面内方向に配置され、被検出部２０の面内方向の動きを検出してスイッチ動作を行なうので、操作ノブ１０の傾倒操作量を変更することが容易となる。また、被検出部２０の面内方向の動きを検出してスイッチ動作を行なうので、検出スイッチの配置の自由度が大きく、傾倒操作量に関わらずに設計の自由度が大きい。これにより、スイッチ装置の小型化、薄型化が可能となる。

【0037】

［本発明の第２の実施の形態］
本発明の第２の実施の形態に係るスイッチ装置１は、操作ノブ１０の傾倒操作に連動して傾倒動作をする被検出部２０が、操作ノブ１０と別体に形成されて構成されている。

【0038】

図７（ａ）に示すように、操作ノブ１０は、ガイド部２５により、図７（ｂ）に示すＰ方向にスライド可能とされている。操作ノブ１０のＰ方向へのスライド、例えば、プッシュ操作によっては、被検出部２０には力が及ばない。

【0039】

一方、図７（ｂ）に示すように、被検出部２０は、傾倒動作の中心軸２３が本体部１００に回転可能に取り付けられている。したがって、操作ノブ１０は、ガイド部２５により被検出部２０と回転方向に連結され、操作ノブ１０と被検出部２０は、中心軸２３を中心として一体的に回転する。

【0040】

このような構成により、操作ノブ１０は、単独でＰ方向に移動可能となる。また、操作ノブ１０が傾倒操作される場合は、操作ノブ１０と被検出部２０は一体となって、中心軸２３を中心として傾倒動作する。その他の構成、操作、動作は、第１の実施の形態と同様である。

【0041】

（スイッチ装置１の動作）
図７（ａ）に示す非操作状態から、操作者が指等により操作ノブ１０をＰ方向に押下操作すると、操作ノブ１０がＰ方向に移動する。図７（ｂ）に示す検出部３５が、この押下操作を検出することにより、制御部７０には、図５に示す検出信号Ｓ_Ｐが入力される。この検出信号Ｓ_Ｐは、例えば、メニュー画面の選択を決定する決定信号として使用することができる。

【0042】

また、図７（ａ）に示す非操作状態から、操作者が指等により操作ノブ１０を傾倒操作する。本実施の形態では、上記したように、操作ノブ１０の傾倒操作においては、操作ノブ１０と被検出部２０が一体的に傾倒動作をする。

【0043】

図７（ｃ）に示すように、例えば、操作ノブ１０がＤ方向に傾倒操作がされた状態では、被検出部２０の検出面２１が検出部３０に当接、接触する。これにより、接点スイッチとしての検出部３０は、内部の接点回路がオンとなって、図５で示す検出信号Ｓ_Ｄが制御部７０に入力される。同様にして、操作ノブ１０がＵ方向に傾倒操作がされた場合は、検出信号Ｓ_Ｕが制御部７０に入力される。

【0044】

[本発明の実施の形態の効果]
上記示した本発明の実施の形態によれば以下のような効果を有する。
（１）本発明の実施の形態に係るスイッチ装置１は、傾倒操作がなされる操作ノブ１０と、操作ノブ１０の傾倒操作に連動して傾倒動作をする被検出部２０と、被検出部２０の動作を検出する検出部３０、３１と、検出部３０、３１が配置される基板４０と、を有し、検出部３０は、基板４０の面内方向に配置され、被検出部２０の面内方向の動きを検出してスイッチ動作を行なう、ように構成されている。検出部３０、３１を基板４０の裏面側４０ｂに配置する構成としているので、基板の表側のサイズを小型化し、スイッチのサイズを低背薄型化できる。
（２）検出部３０、３１は、基板４０の面内方向に配置され、被検出部２０の面内方向の動きを検出してスイッチ動作を行なうので、操作ノブ１０の傾倒操作量を変更することが容易となる。これにより、検出スイッチの位置により操作ストロークを調整することで、誤操作防止が可能となる。
（３）第２の実施の形態では、操作ノブ１０の傾倒操作と共に、押下操作が可能となり、操作ノブ１０の機能の拡充が可能となる。

【0045】

なお、本発明は、上記した実施の形態に限定されず、本発明の技術思想を逸脱あるいは変更しない範囲内で種々の変形が可能である。本発明に係る代表的な実施の形態、及び図示例を例示したが、上記実施の形態、及び図示例は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。従って、上記実施の形態、及び図示例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。

【符号の説明】

【0046】

１…スイッチ装置、１０…操作ノブ、５…マルチ操作スイッチ、１０…操作ノブ、１０ａ…操作部、１１…本体部、１２…中心軸、１３、１４…当接部、１５…ガイド部、２０…被検出部、２１、２２…検出面、２３…中心軸、２５…ガイド部、３０、３１…検出部、３５…検出部、４０…基板、４０ａ…表面側、４０ｂ…裏面側、４１…貫通穴、５０…節度部、５１、５２…上端部、５３、５４…側面部、５５、５６…ドーム部、５７…貫通穴、７０…制御部、８１、８２…押下スイッチ、８３…バック、８４…電話選択部、８５…音量ダウン、８６…音量アップ、８７…音声認識、８８…表示部、９０…車両、９２…ステアリング、９３…スポーク部、１００…本体部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】