JP2013012005A

JP2013012005A - Switch device

Info

Publication number: JP2013012005A
Application number: JP2011143771A
Authority: JP
Inventors: Koshiro Yamashita; 耕四郎山下
Original assignee: Tokai Rika Co Ltd
Current assignee: Tokai Rika Co Ltd
Priority date: 2011-06-29
Filing date: 2011-06-29
Publication date: 2013-01-17

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a switch device capable of transmitting to a force sensor the load required for detecting operations done while protecting a piezoelectric element.SOLUTION: A switch device 1 is generally constituted by mainly including: a panel 22 that can be operated in a direction in which it is pressed into a casing 10; a vibration generating unit 14 that is provided to the rear surface 22b opposite to the operation surface 22a of the panel 22 to which an operation in the pressing direction is made and that generates vibrations; a rotation unit that is provided so as to extend from the side 105 of the casing 10 to be in contact with the vibration generating unit 14 and rotates in a direction in which it is pressed by the movement of the panel 22 and the vibration generating unit 14 in a direction in which they are pressed; a slider 80 that is in contact with the rotation unit and moves in a direction in which it is pressed in association with the rotation of the rotation unit; and a force sensor 12 that detects the load applied in association with the movement of the slider 80 and outputs a detection signal.

Description

本発明は、スイッチ装置に関する。 The present invention relates to a switch device.

従来の技術として、基部と、基部上に設けられた支持部と、支持部に支持される基板、および基板の裏面に設けられる圧電素子からなる圧電アクチュエータと、基板の表面に接触するパッドと、パッド上に設けられた力センサと、力センサ上に設けられた支持トレイと、支持トレイに支持されたタッチ感知ディスプレイと、圧電アクチュエータを作動させる作動信号を生成するプロセッサと、を備えた携帯型電子デバイスが知られている（例えば、特許文献１参照。）。 As a conventional technique, a base, a support provided on the base, a substrate supported by the support, a piezoelectric actuator comprising a piezoelectric element provided on the back surface of the substrate, a pad that contacts the surface of the substrate, A portable type comprising: a force sensor provided on the pad; a support tray provided on the force sensor; a touch-sensitive display supported on the support tray; and a processor for generating an activation signal for operating the piezoelectric actuator. An electronic device is known (for example, refer to Patent Document 1).

この携帯型電子デバイスは、タッチ感知ディスプレイにタッチ操作がなされると、プロセッサに信号を出力し、信号を取得したプロセッサは、作動信号を生成する。圧電アクチュエータは、この作動信号に基づいて作動し、パッド、力センサ、支持トレイおよびタッチ感知ディスプレイを介して、操作者に触覚フィードバックを与える。 When a touch operation is performed on the touch-sensitive display, the portable electronic device outputs a signal to the processor, and the processor that has acquired the signal generates an activation signal. The piezoelectric actuator operates based on this activation signal and provides tactile feedback to the operator via the pad, force sensor, support tray and touch sensitive display.

特開２０１０−１５２８８８号公報JP 2010-152888 A

しかし、従来の携帯型電子デバイスは、パッドと接触する力センサの接触部分が半球状などの面積が狭い形状であると、軟質性材料から形成されるパッドを介して力センサに荷重が伝達し難く、タッチ感知ディスプレイになされたプッシュ操作を力センサで検出し難い問題がある。また、従来の携帯型電子デバイスは、タッチ感知ディスプレイになされたプッシュ操作による荷重が、両端を支持トレイに支持された圧電アクチュエータの中央に付加されるため、圧電アクチュエータが撓むことによって破損し易いという問題がある。 However, in the conventional portable electronic device, if the contact portion of the force sensor that contacts the pad has a small area such as a hemisphere, a load is transmitted to the force sensor through the pad formed of a soft material. There is a problem that it is difficult to detect the push operation performed on the touch-sensitive display with a force sensor. Further, in the conventional portable electronic device, since the load due to the push operation performed on the touch-sensitive display is applied to the center of the piezoelectric actuator supported at both ends by the support tray, the piezoelectric actuator is easily damaged by bending. There is a problem.

従って、本発明の目的は、圧電素子を保護しつつ、力センサに、なされた操作の検出に必要な荷重を伝達することができるスイッチ装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a switch device that can transmit a load necessary for detecting an operation performed to a force sensor while protecting a piezoelectric element.

本発明の一態様は、筐体の内部に押し込まれる方向の操作が可能な操作部と、押し込まれる方向の操作がなされる操作部の第１の面とは反対側の第２の面に設けられ、振動を発生する振動発生部と、筐体の側面から伸びて振動発生部と接触するように設けられ、操作部及び振動発生部の押し込まれる方向の移動により押し込まれる方向に回転する回転部と、回転部と接触し、回転部の回転に伴って押し込まれる方向に移動する移動部材と、移動部材の移動に基づく荷重を検出して検出信号を出力する荷重検出部と、を備えたスイッチ装置を提供する。 One embodiment of the present invention is provided on an operation portion that can be operated in a direction of being pushed into a housing and a second surface opposite to the first surface of the operation portion that is operated in a direction of being pushed. A vibration generating unit that generates vibrations, and a rotating unit that extends from the side surface of the housing and is in contact with the vibration generating unit, and rotates in a direction in which the operation unit and the vibration generating unit are pushed in by a movement in a pushing direction. A moving member that contacts the rotating part and moves in a direction to be pushed in along with the rotation of the rotating part, and a load detecting part that detects a load based on the movement of the moving member and outputs a detection signal Providing equipment.

本発明によれば、圧電素子を保護しつつ、力センサに、なされた操作の検出に必要な荷重を伝達することができる。 According to the present invention, it is possible to transmit a load necessary for detecting an operation performed to the force sensor while protecting the piezoelectric element.

図１（ａ）は、実施の形態に係るスイッチ装置の上面図であり、（ｂ）は、（ａ）のI（ｂ）−I（ｂ）線で切断した断面図であり、（ｃ）は、スイッチ装置のブロック図である。Fig.1 (a) is a top view of the switch apparatus based on Embodiment, (b) is sectional drawing cut | disconnected by the I (b) -I (b) line | wire of (a), (c) FIG. 3 is a block diagram of a switch device. 図２（ａ）は、実施の形態に係るスイッチ装置のプッシュ操作前の状態を示す要部断面図であり、（ｂ）は、プッシュ操作後の状態を示す要部断面図である。FIG. 2A is a main part sectional view showing a state before the push operation of the switch device according to the embodiment, and FIG. 2B is a main part sectional view showing a state after the push operation.

（実施の形態の要約）
実施の形態に係るスイッチ装置は、筐体の内部に押し込まれる方向の操作が可能な操作部と、押し込まれる方向の操作がなされる操作部の第１の面とは反対側の第２の面に設けられ、振動を発生する振動発生部と、筐体の側面から伸びて振動発生部と接触するように設けられ、操作部及び振動発生部の押し込まれる方向の移動により押し込まれる方向に回転する回転部と、回転部と接触し、回転部の回転に伴って押し込まれる方向に移動する移動部材と、移動部材の移動に基づく荷重を検出して検出信号を出力する荷重検出部と、を備える。 (Summary of embodiment)
The switch device according to the embodiment includes an operation unit that can be operated in the direction of being pushed into the housing, and a second surface opposite to the first surface of the operation unit that is operated in the direction of being pushed in. The vibration generating unit is configured to extend from the side surface of the housing and come into contact with the vibration generating unit, and is rotated in the direction in which the operation unit and the vibration generating unit are pushed in. A rotating unit; a moving member that contacts the rotating unit and moves in a direction pushed in as the rotating unit rotates; and a load detection unit that detects a load based on the movement of the moving member and outputs a detection signal. .

[実施の形態]
（スイッチ装置１の構成）
図１（ａ）は、実施の形態に係るスイッチ装置の上面図であり、（ｂ）は、（ａ）のI（ｂ）−I（ｂ）線で切断した断面図であり、（ｃ）は、スイッチ装置のブロック図である。なお、実施の形態に係る各図において、部品と部品との比率は、実際の比率とは異なる場合がある。また、以下に示す上面視とは、スイッチ装置１のパネル２２を押し込む方向、つまり、図１（ａ）の紙面に垂直な方向からスイッチ装置１を見ることを示すものとする。さらに、以下に示す過荷重とは、想定される平均的な操作者によるプッシュ操作によりパネル２２に付加される荷重を、大きく超えた荷重を示し、例えば、荷重を逃がす構成が無い場合は、圧電素子１５等が破壊される可能性がある荷重を示している。 [Embodiment]
(Configuration of switch device 1)
Fig.1 (a) is a top view of the switch apparatus based on Embodiment, (b) is sectional drawing cut | disconnected by the I (b) -I (b) line | wire of (a), (c) FIG. 3 is a block diagram of a switch device. In each drawing according to the embodiment, the ratio between parts may differ from the actual ratio. In addition, the top view shown below indicates that the switch device 1 is viewed from the direction in which the panel 22 of the switch device 1 is pushed, that is, the direction perpendicular to the paper surface of FIG. Furthermore, the overload shown below indicates a load that greatly exceeds the load applied to the panel 22 by an assumed average operator push operation. For example, when there is no configuration for releasing the load, the piezoelectric The load which may destroy the element 15 grade | etc., Is shown.

このスイッチ装置１は、例えば、筐体１０の内部に押し込まれる方向の操作により、接続された電子機器に操作信号を出力すると共に、振動発生部１４の圧電素子１５ａ〜圧電素子１５ｄを振動させることで、操作者に触覚フィードバックを与えるものである。この触覚フィードバックとは、例えば、操作者の指に振動を伝達させることであり、操作者は、この触覚フィードバックを指で感じることにより、操作が受け付けられたことを認識することができる。 The switch device 1 outputs, for example, an operation signal to a connected electronic device by an operation in a direction in which the switch device 1 is pushed into the housing 10, and vibrates the piezoelectric elements 15 a to 15 d of the vibration generating unit 14. Thus, tactile feedback is given to the operator. The tactile feedback is, for example, transmitting vibrations to the operator's finger, and the operator can recognize that the operation has been accepted by feeling the tactile feedback with the finger.

本実施の形態に係るスイッチ装置１は、主に、筐体１０の内部に押し込まれる方向の操作が可能な操作部としてのパネル２２と、押し込まれる方向の操作がなされるパネル２２の第１の面としての操作面２２ａとは反対側の第２の面としての裏面２２ｂに設けられ、振動を発生する振動発生部１４と、筐体１０の側面１０５から伸びて振動発生部１４と接触するように設けられ、パネル２２及び振動発生部１４の押し込まれる方向の移動により押し込まれる方向に回転する回転部と、回転部と接触し、回転部の回転に伴って押し込まれる方向に移動する移動部材としてのスライダ８０と、スライダ８０の移動に基づく荷重を検出して検出信号を出力する荷重検出部としての力センサ１２と、を備えて概略構成されている。なお、本実施の形態に係る回転部とは、アーム４０〜アーム４３の少なくとも１つが対応する。 The switch device 1 according to the present embodiment mainly includes a panel 22 as an operation unit that can be operated in the direction of being pushed into the housing 10 and a first panel 22 that is operated in the direction of being pushed in. It is provided on the back surface 22b as the second surface opposite to the operation surface 22a as the surface, so as to extend from the side surface 105 of the housing 10 and come into contact with the vibration generation portion 14 and generate vibration. A rotating part that rotates in the direction pushed in by the movement of the panel 22 and the vibration generating part 14 and a moving member that contacts the rotating part and moves in the direction pushed in as the rotating part rotates. And a force sensor 12 as a load detection unit that detects a load based on the movement of the slider 80 and outputs a detection signal. Note that at least one of the arm 40 to the arm 43 corresponds to the rotating unit according to the present embodiment.

また、スイッチ装置１は、力センサ１２から出力された検出信号に基づいて振動発生部１４を制御して振動を発生させ、パネル２２に振動を伝達させる制御部３２を備える。以下において、筐体１０の内部に押し込まれる方向の操作は、プッシュ操作と記載する。 Further, the switch device 1 includes a control unit 32 that controls the vibration generating unit 14 based on the detection signal output from the force sensor 12 to generate vibration and transmits the vibration to the panel 22. Hereinafter, the operation in the direction of being pushed into the housing 10 is referred to as a push operation.

・筐体１０について
筐体１０は、例えば、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、一方端部には開口１０１が形成されて開放され、他方端部には底部１０４を有して閉じられた箱形状となっている。また、筐体１０は、例えば、ポリスチレン系、ポリエチレン系、ポリアミド系、アクリロニトリル／ブタジエン／スチレン（ＡＢＳ）等の合成樹脂材料、又はアルミニウム、銅等の金属材料、それらを含有する合金材料、或いはステンレス等の合金材料を用いて形成される。 Case 10 As shown in FIGS. 1A and 1B, for example, the case 10 is opened with an opening 101 formed at one end, and has a bottom 104 at the other end. It is a closed box shape. The casing 10 is made of, for example, a polystyrene, polyethylene, polyamide, synthetic resin material such as acrylonitrile / butadiene / styrene (ABS), a metal material such as aluminum or copper, an alloy material containing them, or stainless steel. It is formed using an alloy material such as.

筐体１０は、例えば、その内部空間である収容部１０３の側面１０５の上部から、筐体１０の中心に向って突出する凸部１０２が形成され、この凸部１０２により、開口１０１が形成されている。この凸部１０２の表面は、筐体１０の上面１００となっている。この開口１０１は、例えば、図１（ａ）に示すように、上面視において矩形状となっており、パネル２２よりもひと回り大きい形状となっている。操作がなされていないとき、筐体１０の上面１００と、パネル２２の操作面２２ａとは、例えば、ほぼ平坦となるように構成されている。 For example, a convex portion 102 that protrudes toward the center of the casing 10 is formed from the upper portion of the side surface 105 of the housing portion 103 that is the internal space of the casing 10, and the opening 101 is formed by the convex portion 102. ing. The surface of the convex portion 102 is the upper surface 100 of the housing 10. For example, as shown in FIG. 1A, the opening 101 has a rectangular shape when viewed from above, and is slightly larger than the panel 22. When the operation is not performed, the upper surface 100 of the housing 10 and the operation surface 22a of the panel 22 are configured to be substantially flat, for example.

筐体１０は、例えば、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、４つの角部に支持部１１０ａ〜支持部１１０ｄが設けられている。支持部１１０ａは、例えば、支持部１１０ｂと対向している。支持部１１０ｃは、例えば、支持部１１０ｄと対向している。 For example, as shown in FIGS. 1A and 1B, the housing 10 is provided with support portions 110 a to 110 d at four corners. For example, the support part 110a faces the support part 110b. For example, the support part 110c faces the support part 110d.

支持部１１０ａは、例えば、収容部１０３の角部から収容部１０３の中央に向けて突出し、図１（ａ）の上面視において、２つの凸部により中央に開口が形成された形状を有している。支持部１１０ａは、側面に孔が形成されたアーム４０の一方端部が、この開口に挿入され、支持部１１０ａの凸部の側面の孔からアーム４０の孔にピン１１１ａが挿入されることにより、アーム４０を回転可能に支持している。支持部１１０ａは、例えば、ポリスチレン系、ポリエチレン系、ポリアミド系、アクリロニトリル／ブタジエン／スチレン（ＡＢＳ）等の合成樹脂材料、又はアルミニウム、銅等の金属材料、それらを含有する合金材料、或いはステンレス等の合金材料を用いて形成される。なお、支持部１１０ｂ〜支持部１１０ｄは、例えば、この支持部１１０ａと同材料を用いて、同形状となるように形成される。 The support part 110a has, for example, a shape that protrudes from the corner of the accommodation part 103 toward the center of the accommodation part 103, and has an opening formed in the center by two convex parts in the top view of FIG. ing. One end of the arm 40 having a hole formed in the side surface is inserted into the opening of the support portion 110a, and the pin 111a is inserted into the hole of the arm 40 from the hole on the side surface of the convex portion of the support portion 110a. The arm 40 is rotatably supported. The support 110a is made of, for example, a polystyrene, polyethylene, polyamide, acrylonitrile / butadiene / styrene (ABS) or other synthetic resin material, a metal material such as aluminum or copper, an alloy material containing them, or stainless steel. It is formed using an alloy material. In addition, the support part 110b-the support part 110d are formed so that it may become the same shape, for example using the same material as this support part 110a.

また、支持部１１０ａのアーム４０の支持方法と同様の方法により、支持部１１０ｂ〜支持部１１０ｄは、アーム４１〜アーム４３を回転可能に支持している。 Moreover, the support part 110b-support part 110d is supporting the arm 41-arm 43 rotatably by the method similar to the support method of the arm 40 of the support part 110a.

なお、この支持部１１０ａ〜支持部１１０ｄは、例えば、筐体１０と一体となって形成されても良いし、接着剤及びねじ止め等の方法により、筐体１０に取り付けられても良い。 In addition, this support part 110a-support part 110d may be formed integrally with the housing | casing 10, for example, and may be attached to the housing | casing 10 by methods, such as an adhesive agent and screwing.

・力センサ１２について
力センサ１２は、例えば、半球形状の先端部１２０に付加された荷重を検出するセンサである。この力センサ１２は、例えば、歪みゲージ、圧力センサ等が用いられる。なお、先端部１２０は、半球形状であるが、これに限定されない。 -About force sensor 12 Force sensor 12 is a sensor which detects the load added to tip part 120 of hemispherical shape, for example. For example, a strain gauge, a pressure sensor, or the like is used as the force sensor 12. In addition, although the front-end | tip part 120 is hemispherical shape, it is not limited to this.

力センサ１２は、例えば、図１（ｂ）に示すように、収容部１０３の底部１０４上に設けられている。また、力センサ１２は、例えば、図１（ｃ）に示すように、先端部１２０に付加された荷重に基づいて検出信号を出力するように構成されている。さらに、力センサ１２は、例えば、パネル２２等の重さによる荷重の影響を排除するようにプリロードが設定されている。 For example, as shown in FIG. 1B, the force sensor 12 is provided on the bottom portion 104 of the housing portion 103. Further, the force sensor 12 is configured to output a detection signal based on a load applied to the distal end portion 120, for example, as shown in FIG. Further, the force sensor 12 is preloaded so as to eliminate the influence of the load due to the weight of the panel 22 or the like, for example.

・振動発生部１４について
振動発生部１４は、例えば、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、パネル２２の裏面２２ｂに４つ取り付けられている。なお、振動発生部１４の数は、４つに限定されず、用途に応じて変更される。また、回転部は、この振動発生部１４の数に応じて設けられる。 -About vibration generating part 14 As shown in Drawing 1 (a) and (b), four vibration generating parts 14 are attached to back 22b of panel 22, for example. In addition, the number of the vibration generation parts 14 is not limited to four, It changes according to a use. Further, the rotation unit is provided according to the number of the vibration generation units 14.

第１の回転部としてのアーム４０に対応して配置される振動発生部１４（第１の振動発生部）は、振動発生源としての圧電素子１５ａ及び金属板１６ａと、これらを支持する台座部２０ａと、を備えて概略構成されている。台座部２０ａは、例えば、円筒形状を有し、ポリスチレン系、ポリエチレン系、ポリアミド系、アクリロニトリル／ブタジエン／スチレン（ＡＢＳ）等の合成樹脂材料、又はアルミニウム、銅等の金属材料、それらを含有する合金材料、或いはステンレス等の合金材料を用いて形成される。台座部２０ａの円筒部分である基部２００ａから、図１（ｂ）の紙面の下側に向って突出する取付部２０１ａには、金属板１６ａが取り付けられている。後述する台座部２０ｂ〜台座部２０ｄは、この台座部２０ａと同材料を用いて、同形状となるように形成される。 The vibration generating unit 14 (first vibration generating unit) arranged corresponding to the arm 40 as the first rotating unit includes a piezoelectric element 15a and a metal plate 16a as a vibration generating source, and a pedestal unit that supports them. 20a, and is schematically configured. The pedestal portion 20a has, for example, a cylindrical shape, a synthetic resin material such as polystyrene, polyethylene, polyamide, acrylonitrile / butadiene / styrene (ABS), or a metal material such as aluminum or copper, or an alloy containing them. It is formed using a material or an alloy material such as stainless steel. A metal plate 16a is attached to an attachment portion 201a that protrudes from the base portion 200a that is a cylindrical portion of the pedestal portion 20a toward the lower side of the paper surface of FIG. A pedestal portion 20b to a pedestal portion 20d described later are formed to have the same shape using the same material as the pedestal portion 20a.

金属板１６ａは、例えば、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、円板形状を有している。また、金属板１６ａには、例えば、導電性を有するアルミニウム、銅等の金属材料、それらを含有する合金材料、或いはステンレス等の合金材料を用いて形成される。なお、金属板１６ａは、例えば、合成樹脂等の非導電性材料を用いて形成されても良い。後述する金属板１６ｂ〜金属板１６ｄは、この金属板１６ａと同材料を用いて、同形状となるように形成される。 The metal plate 16a has, for example, a disk shape as shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b). The metal plate 16a is formed using, for example, a conductive metal material such as aluminum or copper, an alloy material containing them, or an alloy material such as stainless steel. The metal plate 16a may be formed using a non-conductive material such as a synthetic resin, for example. The metal plate 16b to the metal plate 16d described later are formed to have the same shape using the same material as the metal plate 16a.

圧電素子１５ａは、例えば、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、金属板１６ａよりも一回り小さい円板形状を有している。また、圧電素子１５ａは、例えば、供給された電圧により、伸縮を行う。この伸縮により、金属板１６ａが屈曲し、この屈曲によって振動が発生する。 For example, as shown in FIGS. 1A and 1B, the piezoelectric element 15a has a disk shape that is slightly smaller than the metal plate 16a. The piezoelectric element 15a expands and contracts, for example, with the supplied voltage. Due to this expansion and contraction, the metal plate 16a is bent, and vibration is generated by this bending.

圧電素子１５ａの材料としては、例えば、ニオブ酸リチウム、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、メタニオブ酸鉛、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等が用いられる。振動発生部１４は、例えば、これらの材料を用いて形成された膜を金属板１６ａの片面に積層して形成された積層ユニモルフ型の圧電アクチュエータである。後述する圧電素子１５ｂ〜圧電素子１５ｄは、この圧電素子１５ａと同材料を用いて、同形状となるように形成される。なお、振動発生部１４は、例えば、金属板の一方面に、上記の材料を用いて形成された膜が形成される単層ユニモルフ型、金属板の両面に、上記の材料を用いて形成された膜が形成される単層バイモルフ型、金属板の両面に、上記の材料を用いて形成された膜を積層して形成された積層バイモルフ型、の圧電アクチュエータであっても良い。 Examples of the material of the piezoelectric element 15a include lithium niobate, barium titanate, lead titanate, lead zirconate titanate (PZT), lead metaniobate, and polyvinylidene fluoride (PVDF). The vibration generating unit 14 is, for example, a laminated unimorph type piezoelectric actuator formed by laminating films formed using these materials on one surface of the metal plate 16a. Piezoelectric elements 15b to 15d described later are formed using the same material as the piezoelectric element 15a so as to have the same shape. The vibration generating unit 14 is, for example, a single-layer unimorph type in which a film formed using the above material is formed on one surface of a metal plate, and is formed using the above material on both surfaces of the metal plate. Alternatively, the piezoelectric actuator may be a single-layer bimorph type in which a film is formed, or a laminated bimorph type piezoelectric actuator formed by laminating films formed using the above materials on both surfaces of a metal plate.

第２の回転部としてのアーム４１に対応して配置される振動発生部１４（第２の振動発生部）は、圧電素子１５ｂと、金属板１６ｂと、台座部２０ｂと、を備えて概略構成されている。台座部２０ｂの基部２００ｂから下側に向って突出する取付部２０１ｂには、金属板１６ｂが取り付けられている。 The vibration generating unit 14 (second vibration generating unit) disposed corresponding to the arm 41 as the second rotating unit includes a piezoelectric element 15b, a metal plate 16b, and a pedestal unit 20b. Has been. A metal plate 16b is attached to the attachment portion 201b that protrudes downward from the base portion 200b of the base portion 20b.

第３の回転部としてのアーム４２に対応して配置される振動発生部１４（第３の振動発生部）は、圧電素子１５ｃと、金属板１６ｃと、台座部２０ｃと、を備えて概略構成されている。台座部２０ｃの基部から下側に向って突出する取付部には、金属板１６ｃが取り付けられている。 The vibration generating unit 14 (third vibration generating unit) disposed corresponding to the arm 42 as the third rotating unit includes a piezoelectric element 15c, a metal plate 16c, and a pedestal portion 20c. Has been. A metal plate 16c is attached to an attachment portion that protrudes downward from the base portion of the base portion 20c.

第４の回転部としてのアーム４３に対応して配置される振動発生部１４（第４の振動発生部）は、圧電素子１５ｄと、金属板１６ｄと、台座部２０ｄと、を備えて概略構成されている。台座部２０ｄの基部から下側に向って突出する取付部には、金属板１６ｄが取り付けられている。 The vibration generating unit 14 (fourth vibration generating unit) disposed corresponding to the arm 43 as the fourth rotating unit includes a piezoelectric element 15d, a metal plate 16d, and a pedestal portion 20d, and is schematically configured. Has been. A metal plate 16d is attached to an attachment portion that protrudes downward from the base portion of the pedestal portion 20d.

なお、圧電素子１５ａ〜圧電素子１５ｄ及び金属板１６ａ〜金属板１６ｄは、円板形状に限定されず、棒形状等であっても良い。 The piezoelectric element 15a to the piezoelectric element 15d and the metal plate 16a to the metal plate 16d are not limited to a disk shape, and may be a rod shape or the like.

この圧電素子１５ａ〜圧電素子１５ｄは、例えば、図１（ｃ）に示すように、圧電素子制御部３０と電気的に接続されている。この圧電素子制御部３０は、例えば、制御部３２と電気的に接続され、制御部３２から出力される指示信号に基づいて振動生成信号を生成し、圧電素子１５ａ〜圧電素子１５ｄに出力するように構成されている。圧電素子１５ａ〜圧電素子１５ｄは、例えば、この振動生成信号に基づいて振動する。 The piezoelectric elements 15a to 15d are electrically connected to the piezoelectric element control unit 30, for example, as shown in FIG. The piezoelectric element control unit 30 is electrically connected to the control unit 32, for example, generates a vibration generation signal based on an instruction signal output from the control unit 32, and outputs the vibration generation signal to the piezoelectric elements 15a to 15d. It is configured. The piezoelectric elements 15a to 15d vibrate based on the vibration generation signal, for example.

ここで、圧電素子１５ａを例にとると、前述の振動が、例えば、金属板１６ａを撓ませて金属板１６ａを振動させ、この振動が台座部２０ａを介してパネル２２に伝達されることで、操作者は、指に振動を感じ、触覚フィードバックを得ることが可能となる。なお、圧電素子制御部３０は、例えば、制御部３２の機能として提供されても良い。 Here, taking the piezoelectric element 15a as an example, the vibration described above is caused, for example, by bending the metal plate 16a to vibrate the metal plate 16a and transmitting this vibration to the panel 22 via the pedestal portion 20a. The operator can feel vibration of the finger and obtain tactile feedback. The piezoelectric element control unit 30 may be provided as a function of the control unit 32, for example.

また、圧電素子１５ａ〜圧電素子１５ｄは、一例として、２００〜３００Ｈｚの周波数で振動する。 The piezoelectric elements 15a to 15d vibrate at a frequency of 200 to 300 Hz as an example.

金属板１６ａの裏面中央には、例えば、先端に半球形状の接触子５０が設けられた接続部５０ａが設けられている。この接触子５０は、パネル２２が押し下げられると、アーム４０を押し下げるように、アーム４０の上部中央付近に接触している。接続部５０ａは、例えば、ポリスチレン系、ポリエチレン系、ポリアミド系、アクリロニトリル／ブタジエン／スチレン（ＡＢＳ）等の合成樹脂材料、又は、スチレン・ブタジエンゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴム等の合成ゴム、或いは、天然ゴム等の弾性材料を用いて形成される。後述する金属板１６ｂ〜金属板１６ｄのそれぞれの接続部は、この接続部５０ａと同材料を用いて、同形状となるように形成される。また、接触子５０は、例えば、ポリスチレン系、ポリエチレン系、ポリアミド系、アクリロニトリル／ブタジエン／スチレン（ＡＢＳ）等の合成樹脂材料、アルミニウム、銅等の金属材料、それらを含有する合金材料、ステンレス等の合金材料、又は、スチレン・ブタジエンゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴム等の合成ゴム、或いは、天然ゴム等の弾性材料を用いて形成される。後述する接触子５１〜接触子５３は、例えば、この接触子５０と同材料を用いて、同形状となるように形成される。なお、各振動発生部１４の接続部、及び接触子５０〜接触子５３は、例えば、パネル２２を介して付加される荷重により、弾性変形し難い材料を用いることが好ましい。なお、接続部５０ａ、接続部５１ａ及び他の接続部は、圧電素子１５ａ〜圧電素子１５ｄを保護する観点から、金属板１６ａ〜金属板１６ｄよりも弾性変形し易い、すなわち、弾性係数が小さいことが好ましい。 In the center of the back surface of the metal plate 16a, for example, a connecting portion 50a having a hemispherical contact 50 at the tip is provided. The contact 50 is in contact with the vicinity of the upper center of the arm 40 so as to push down the arm 40 when the panel 22 is pushed down. The connecting portion 50a is, for example, a synthetic resin material such as polystyrene, polyethylene, polyamide, acrylonitrile / butadiene / styrene (ABS), or a synthetic rubber such as styrene / butadiene rubber, silicone rubber, urethane rubber, or natural. It is formed using an elastic material such as rubber. Each connection part of the metal plate 16b-the metal plate 16d mentioned later is formed so that it may become the same shape using this connection part 50a and the same material. The contact 50 is made of, for example, a polystyrene, polyethylene, polyamide, synthetic resin material such as acrylonitrile / butadiene / styrene (ABS), a metal material such as aluminum or copper, an alloy material containing them, stainless steel, or the like. It is formed using an alloy material, or a synthetic rubber such as styrene / butadiene rubber, silicone rubber or urethane rubber, or an elastic material such as natural rubber. The contacts 51 to 53 described later are formed to have the same shape by using the same material as the contact 50, for example. In addition, it is preferable to use the material which is hard to be elastically deformed by the load added via the panel 22, for example, for the connection part of each vibration generation part 14, and the contacts 50-53. In addition, the connection part 50a, the connection part 51a, and another connection part are more easily elastically deformed than the metal plate 16a to the metal plate 16d from the viewpoint of protecting the piezoelectric elements 15a to 15d, that is, have a small elastic coefficient. Is preferred.

金属板１６ｂの裏面中央には、例えば、先端に接触子５１が設けられた接続部５１ａが設けられている。この接触子５１は、パネル２２が押し下げられると、アーム４１を押し下げるように、アーム４１の上部中央付近に接触している。 In the center of the back surface of the metal plate 16b, for example, a connection portion 51a having a contact 51 provided at the tip is provided. The contact 51 is in contact with the vicinity of the upper center of the arm 41 so as to push down the arm 41 when the panel 22 is pushed down.

金属板１６ｃの裏面中央には、例えば、先端に接触子５２が設けられた接続部が設けられている。この接触子５２は、パネル２２が押し下げられると、アーム４２を押し下げるように、アーム４２の上部中央付近に接触している。 In the center of the back surface of the metal plate 16c, for example, a connecting portion provided with a contact 52 at the tip is provided. The contact 52 is in contact with the vicinity of the upper center of the arm 42 so that the arm 42 is pushed down when the panel 22 is pushed down.

金属板１６ｄの裏面中央には、例えば、先端に接触子５３が設けられた接続部が設けられている。この接触子５３は、パネル２２が押し下げられると、アーム４３を押し下げるように、アーム４３の上部中央付近に接触している。 In the center of the back surface of the metal plate 16d, for example, a connection portion having a contact 53 provided at the tip is provided. The contact 53 is in contact with the vicinity of the upper center of the arm 43 so that the arm 43 is pushed down when the panel 22 is pushed down.

・パネル２２について
本実施の形態に係るパネル２２は、例えば、図１（ａ）に示すように、上面視にて矩形状を有する基部２２０と、基部２２０の外周に沿って基部２２０の外側に突出する縁部２２１と、を備えて概略構成されている。このパネル２２は、例えば、ポリスチレン系、ポリエチレン系、ポリアミド系、アクリロニトリル／ブタジエン／スチレン（ＡＢＳ）等の合成樹脂材料、又はアルミニウム、銅等の金属材料、それらを含有する合金材料、或いはステンレス等の合金材料を用いて形成される。なお、パネル２２は、例えば、タッチ操作を検出可能なタッチパネル等で構成されても良い。 Panel 22 The panel 22 according to the present embodiment is, for example, as illustrated in FIG. 1A, a base 220 having a rectangular shape in a top view, and an outer side of the base 220 along the outer periphery of the base 220. And an edge portion 221 that protrudes. The panel 22 is made of, for example, a synthetic resin material such as polystyrene, polyethylene, polyamide, acrylonitrile / butadiene / styrene (ABS), a metal material such as aluminum or copper, an alloy material containing them, or stainless steel. It is formed using an alloy material. Note that the panel 22 may be configured with, for example, a touch panel that can detect a touch operation.

基部２２０は、例えば、筐体１０の開口１０１から露出している。基部２２０の外周は、例えば、開口１０１の縁よりもひとまわり小さくなるように形成されている。また、縁部２２１は、例えば、開口１０１の縁よりもひとまわり大きくなるように形成されている。 For example, the base 220 is exposed from the opening 101 of the housing 10. For example, the outer periphery of the base 220 is formed to be slightly smaller than the edge of the opening 101. In addition, the edge portion 221 is formed so as to be larger than the edge of the opening 101, for example.

・弾性体２４について
筐体１０の凸部１０２とパネル２２の縁部２２１との間には、例えば、弾性体２４が設けられている。 -About the elastic body 24 Between the convex part 102 of the housing | casing 10 and the edge part 221 of the panel 22, the elastic body 24 is provided, for example.

この弾性体２４は、例えば、縁部２２１の形状に応じたリング型状となっている。この弾性体２４は、一例として、図１（ａ）のI（ｂ）−I（ｂ）線で切断した断面の形状がＵ字形状となっている。 For example, the elastic body 24 has a ring shape corresponding to the shape of the edge 221. As an example, the elastic body 24 has a U-shaped cross section cut along a line I (b) -I (b) in FIG.

また、弾性体２４は、例えば、鉄、銅等の金属材料、それらを含有する合金材料、スチレン・ブタジエンゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴム等の合成ゴム、又は、天然ゴム等の弾性材料を用いて形成される。弾性体２４は、例えば、凸部１０２と縁部２２１とに弾性力を付加することで、パネル２２を押し下げ、振動発生部１４を介してアーム４０〜アーム４３とスライダ８０との接触を保つように構成されている。弾性体２４は、例えば、筐体１０の上面１００とパネル２２の基部２２０との隙間から入り込むゴミ等を防止するように構成されている。 The elastic body 24 is made of, for example, a metal material such as iron or copper, an alloy material containing them, a synthetic rubber such as styrene / butadiene rubber, silicone rubber or urethane rubber, or an elastic material such as natural rubber. It is formed. For example, the elastic body 24 pushes down the panel 22 by applying an elastic force to the convex portion 102 and the edge portion 221 so as to keep the arm 40 to the arm 43 and the slider 80 in contact with each other via the vibration generating portion 14. It is configured. The elastic body 24 is configured to prevent dust and the like entering from a gap between the upper surface 100 of the housing 10 and the base portion 220 of the panel 22, for example.

・アーム４０〜アーム４３について
アーム４０〜アーム４３は、例えば、図１（ａ）に示すように、筐体１０の収容部１０３の対角線に沿うように、収容部１０３の角部から中央に伸びて放射状に設けられている。 Arm 40 to Arm 43 For example, as shown in FIG. 1A, the arm 40 to the arm 43 extend from the corner portion of the housing portion 103 to the center along the diagonal line of the housing portion 103 of the housing 10. Are provided radially.

アーム４０〜アーム４３は、例えば、長細い四角柱形状を有し、ポリスチレン系、ポリエチレン系、ポリアミド系、アクリロニトリル／ブタジエン／スチレン（ＡＢＳ）等の合成樹脂材料、又はアルミニウム、銅等の金属材料、それらを含有する合金材料、或いはステンレス等の合金材料を用いて形成される。なお、アーム４０〜アーム４３は、例えば、パネル２２を介して付加される荷重により、撓み難い材料を用いて形成されることが好ましい。このアーム４０〜アーム４３の先端には、それぞれ接触子６０〜接触子６３が設けられている。 The arms 40 to 43 have, for example, a long and thin quadrangular prism shape, and synthetic resin materials such as polystyrene, polyethylene, polyamide, acrylonitrile / butadiene / styrene (ABS), or metal materials such as aluminum and copper, It is formed using an alloy material containing them or an alloy material such as stainless steel. In addition, it is preferable that the arms 40 to 43 are formed using a material that is difficult to bend by a load applied via the panel 22, for example. At the tips of the arms 40 to 43, contacts 60 to 63 are provided, respectively.

この接触子６０〜接触子６３は、例えば、半球形状を有している。また、接触子６０〜接触子６３は、例えば、鉄、銅等の金属材料、それらを含有する合金材料、スチレン・ブタジエンゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴム等の合成ゴム、又は、天然ゴム等の弾性材料を用いて形成される。なお、接触子６０〜接触子６３は、例えば、パネル２２を介して付加される荷重により、弾性変形し難い材料を用いることが好ましい。さらに、接触子６０〜接触子６３は、例えば、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、スライダ８０の表面８１に接している。 The contacts 60 to 63 have, for example, a hemispherical shape. The contacts 60 to 63 are made of, for example, metal materials such as iron and copper, alloy materials containing them, synthetic rubbers such as styrene / butadiene rubber, silicone rubber and urethane rubber, or elasticity such as natural rubber. It is formed using a material. In addition, it is preferable to use the material which is hard to be elastically deformed with the load added via the panel 22, for example for the contacts 60-63. Further, the contacts 60 to 63 are in contact with the surface 81 of the slider 80 as shown in FIGS. 1A and 1B, for example.

ここで、アーム４０を例にとると、てこの原理から、アーム４０の回転中心であるピン１１１ａが支点、パネル２２の接触子５０が接触するアーム４０の点が力点、アーム４０の先端の接触子６０が作用点となっている。従って、この構成によれば、パネル２２に付加された荷重が作用点では小さくなり、その代わり、パネル２２の移動距離に比べて接触子６０の移動距離を稼ぐことできる。つまり、アーム４０〜アーム４３を設けることにより、パネル２２に付加された過荷重を緩和すると共に、力センサ１２を動作させることが可能な距離、力センサ１２を移動させることができる。さらに、台座部２０ａを例にとった場合、後述する図２（ｂ）に示すように、過荷重がパネル２２に付加されると、金属板１６ａに設けられた接続部５０ａが、主に、弾性変形を行ってプッシュ操作方向に縮み、台座部２０ａの底面２０２ａがアーム４０に接触する。また、パネル２２が垂直に移動するように過荷重が付加された場合、金属板１６ｂに設けられた接続部５１ａ、金属板１６ｃに設けられた接続部、及び金属板１６ｄに設けられた接続部が弾性変形を行って、それぞれの台座部の底面がアーム４１〜アーム４３に接触する。この接触により、さらに、パネル２２に付加された過荷重を緩和することが可能となる。なお、過荷重の付加によるパネル２２の変形により、例えば、後述する図２（ｂ）に示すように、台座部２０ａの接続部５０ａを挟んだ底面２０２ａの両側が、アーム４０に接触する。また、パネル２２が垂直に移動するように過荷重が付加された場合、他の台座部２０ｂ〜台座部２０ｄの底面の両側がそれぞれのアーム４１〜アーム４３に接触する。スイッチ装置１は、底面の両側が接触することにより、上記の例よりもさらに、過荷重を緩和することが可能となる。 Here, taking the arm 40 as an example, from the lever principle, the pin 111a which is the center of rotation of the arm 40 is a fulcrum, the point of the arm 40 where the contact 50 of the panel 22 contacts is the power point, and the contact of the tip of the arm 40 The child 60 is the point of action. Therefore, according to this configuration, the load applied to the panel 22 is reduced at the point of action, and instead, the moving distance of the contact 60 can be earned compared to the moving distance of the panel 22. That is, by providing the arm 40 to the arm 43, it is possible to relieve the overload applied to the panel 22, and to move the force sensor 12 at a distance that allows the force sensor 12 to operate. Furthermore, when taking the pedestal portion 20a as an example, as shown in FIG. 2B described later, when an overload is applied to the panel 22, the connection portion 50a provided on the metal plate 16a mainly includes: The elastic body is deformed to contract in the push operation direction, and the bottom surface 202a of the pedestal portion 20a contacts the arm 40. Moreover, when an overload is applied so that the panel 22 moves vertically, the connection part 51a provided in the metal plate 16b, the connection part provided in the metal plate 16c, and the connection part provided in the metal plate 16d Undergoes elastic deformation, and the bottom surface of each pedestal portion contacts the arms 41 to 43. This contact can further alleviate the overload applied to the panel 22. Note that due to the deformation of the panel 22 due to the addition of an overload, for example, as shown in FIG. 2B described later, both sides of the bottom surface 202a sandwiching the connection portion 50a of the pedestal portion 20a come into contact with the arm 40. Further, when an overload is applied so that the panel 22 moves vertically, both sides of the bottom surfaces of the other pedestal portions 20b to 20d come into contact with the respective arms 41 to 43. The switch device 1 can alleviate overload more than the above example by contacting both sides of the bottom surface.

・スライダ８０について
スライダ８０は、例えば、その形状が直方体であり、ポリスチレン系、ポリエチレン系、ポリアミド系、アクリロニトリル／ブタジエン／スチレン（ＡＢＳ）等の合成樹脂材料、又はアルミニウム、銅等の金属材料、それらを含有する合金材料、或いはステンレス等の合金材料を用いて形成される。 Slider 80 The shape of the slider 80 is a rectangular parallelepiped, for example, a synthetic resin material such as polystyrene, polyethylene, polyamide, acrylonitrile / butadiene / styrene (ABS), or a metal material such as aluminum or copper, It is formed using an alloy material containing selenium or an alloy material such as stainless steel.

このスライダ８０は、例えば、その表面８１には、アーム４０の接触子６０、アーム４１の接触子６１、アーム４２の接触子６２、及びアーム４３の接触子６３が接触し、その裏面８２には、力センサ１２の先端部１２０が接触している。従って、スライダ８０は、例えば、パネル２２、振動発生部１４、アーム４０〜アーム４３等の質量に起因する荷重が付加されている。 In the slider 80, for example, a contact 60 of the arm 40, a contact 61 of the arm 41, a contact 62 of the arm 42, and a contact 63 of the arm 43 are in contact with the front surface 81, and the back surface 82 is in contact with the back surface 82. The tip 120 of the force sensor 12 is in contact. Therefore, for example, a load due to the mass of the panel 22, the vibration generating unit 14, the arm 40 to the arm 43, and the like is applied to the slider 80.

このスライダ８０の移動を案内する案内部として、４つのガイド７０〜ガイド７３が筐体１０の底部１０４に設けられている。このガイド７０〜ガイド７３は、例えば、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、円柱形状となっている。また、このガイド７０〜ガイド７３は、例えば、ポリスチレン系、ポリエチレン系、ポリアミド系、アクリロニトリル／ブタジエン／スチレン（ＡＢＳ）等の合成樹脂材料、又はアルミニウム、銅等の金属材料、それらを含有する合金材料、或いはステンレス等の合金材料を用いて形成される。 As guide portions for guiding the movement of the slider 80, four guides 70 to 73 are provided on the bottom portion 104 of the housing 10. For example, the guide 70 to the guide 73 have a columnar shape as shown in FIGS. The guides 70 to 73 are, for example, polystyrene, polyethylene, polyamide, synthetic resin materials such as acrylonitrile / butadiene / styrene (ABS), metal materials such as aluminum and copper, and alloy materials containing them. Alternatively, it is formed using an alloy material such as stainless steel.

ガイド７０〜ガイド７３は、スライダ８０を案内するため、スライダ８０の側面中央に接するように設けられている。つまり、図１（ａ）の上面視において、ガイド７０〜ガイド７３は、四角形の各頂点に配置されたような配置となる。 The guides 70 to 73 are provided in contact with the center of the side surface of the slider 80 in order to guide the slider 80. That is, in the top view of FIG. 1A, the guides 70 to 73 are arranged at the vertices of the quadrangle.

ここで、スイッチ装置１は、上記で示したように、パネル２２の裏面２２ｂに４つの振動発生部１４が設けられ、そのそれぞれがアームを介してスライダ８０を押し下げるという構成を有している。この構成によれば、操作者がパネル２２の中央から離れた場所に対してプッシュ操作を行った場合であっても、いずれかのアームを介してスライダ８０を押し下げることが可能となるので、確実にスライダ８０を押し下げて力センサ１２に荷重を付加することができる。つまり、パネル２２が傾きながら収容部１０３内に下降すると、いずれかのアームに荷重が付加され、当該アームが回転する。この回転により、当該アームを介してスライダ８０に荷重が付加されることとなり、スライダ８０は、ガイド７０〜ガイド７３に案内されながら、ほぼ垂直に下降して、荷重を力センサ１２に伝達する。 Here, as described above, the switch device 1 has the configuration in which the four vibration generating portions 14 are provided on the back surface 22b of the panel 22, and each of them pushes down the slider 80 via the arm. According to this configuration, even when the operator performs a push operation on a place away from the center of the panel 22, the slider 80 can be pushed down via any of the arms. A load can be applied to the force sensor 12 by pushing down the slider 80. That is, when the panel 22 is tilted and lowered into the housing portion 103, a load is applied to one of the arms, and the arm rotates. By this rotation, a load is applied to the slider 80 via the arm, and the slider 80 descends substantially vertically while being guided by the guides 70 to 73 and transmits the load to the force sensor 12.

・制御部３２について
制御部３２は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）およびＲＯＭ（Read Only Memory）を備えたマイクロコンピュータである。また、制御部３２は、例えば、図１（ｃ）に示すように、力センサ１２と、圧電素子制御部３０を介して振動発生部１４と、に電気的に接続されている。また、制御部３２は、例えば、スイッチ装置１が電気的に接続される電子機器に操作信号を出力するように構成されている。この操作信号は、例えば、検出信号に基づいて生成され、プッシュ操作がなされたことを示す信号である。 -About the control part 32 The control part 32 is a microcomputer provided with CPU (Central Processing Unit), RAM (Random Access Memory), and ROM (Read Only Memory), for example. Further, the control unit 32 is electrically connected to the force sensor 12 and the vibration generation unit 14 via the piezoelectric element control unit 30 as shown in FIG. The control unit 32 is configured to output an operation signal to an electronic device to which the switch device 1 is electrically connected, for example. This operation signal is generated based on the detection signal, for example, and is a signal indicating that a push operation has been performed.

また、制御部３２は、例えば、プッシュ操作を判定するためのしきい値３２０をＲＯＭに格納している。制御部３２は、例えば、力センサ１２から出力される検出信号とこのしきい値３２０とを比較し、検出信号がしきい値３２０を超える場合に、なされた操作をプッシュ操作と判定する。従って、制御部３２は、検出信号がしきい値３２０を超える場合に振動を発生させる。 In addition, the control unit 32 stores, for example, a threshold value 320 for determining a push operation in the ROM. For example, the control unit 32 compares the detection signal output from the force sensor 12 with the threshold value 320, and determines that the operation performed is a push operation when the detection signal exceeds the threshold value 320. Therefore, the control unit 32 generates vibration when the detection signal exceeds the threshold value 320.

以下に、本実施の形態に係るスイッチ装置１の動作について、各図を参照して説明する。 Below, operation | movement of the switch apparatus 1 which concerns on this Embodiment is demonstrated with reference to each figure.

（動作）
図２（ａ）は、実施の形態に係るスイッチ装置のプッシュ操作前の状態を示す要部断面図であり、（ｂ）は、プッシュ操作後の状態を示す要部断面図である。なお、図２（ｂ）は、例えば、パネル２２に過荷重が付加された状態を示している。 (Operation)
FIG. 2A is a main part sectional view showing a state before the push operation of the switch device according to the embodiment, and FIG. 2B is a main part sectional view showing a state after the push operation. FIG. 2B shows a state in which an overload is applied to the panel 22, for example.

操作者は、図２（ａ）に示すスイッチ装置１のパネル２２にプッシュ操作を行う。このプッシュ操作は、パネル２２の操作面２２ａの中央に行われるものとする。 The operator performs a push operation on the panel 22 of the switch device 1 shown in FIG. This push operation is performed at the center of the operation surface 22a of the panel 22.

このプッシュ操作に伴って、スイッチ装置１のパネル２２及び振動発生部１４は、図２（ａ）の紙面下方に移動する。この移動により、金属板１６ａに設けられた接続部５０ａ、金属板１６ｂに設けられた接続部５１ａ、金属板１６ｃに設けられた接続部、及び金属板１６ｄに設けられた接続部が弾性変形して縮むと共に、振動発生部１４の接触子５０〜接触子５３が、接触するアーム４０〜アーム４３の上部に押し下げる方向の荷重を付加するので、アーム４０〜アーム４３は、下方に回転する。アーム４０〜アーム４３は、各支持部１１０ａ〜支持部１１０ｄのピン１１１ａ及びピン１１１ｂ等を回転中心として回転する。また、弾性体２４は、パネル２２と凸部１０２との接触を保ちながら弾性変形を行う。 With this push operation, the panel 22 and the vibration generating unit 14 of the switch device 1 move downward in the drawing of FIG. By this movement, the connecting portion 50a provided on the metal plate 16a, the connecting portion 51a provided on the metal plate 16b, the connecting portion provided on the metal plate 16c, and the connecting portion provided on the metal plate 16d are elastically deformed. Since the contact 50 to the contact 53 of the vibration generating unit 14 applies a load in the downward direction to the upper part of the arm 40 to the arm 43 that contacts, the arm 40 to the arm 43 rotate downward. The arms 40 to 43 rotate around the pins 111a and 111b of the support portions 110a to 110d as the rotation centers. Further, the elastic body 24 performs elastic deformation while maintaining contact between the panel 22 and the convex portion 102.

ここで、操作者によるプッシュ操作が、パネル２２の中央ではなく、パネル２２の縁近く、つまり偏って行われた場合、パネル２２は、操作面２２ａが傾いた状態で下方に移動する。しかし、このスイッチ装置１は、どの方向に偏っても接触子５０〜接触子５３の少なくとも１つがアームを介してスライダ８０を押し下げて力センサ１２に荷重を付加することが可能となる。 Here, when the push operation by the operator is performed not near the center of the panel 22, but near the edge of the panel 22, that is, biased, the panel 22 moves downward with the operation surface 22a tilted. However, the switch device 1 can apply a load to the force sensor 12 by pushing down the slider 80 via the arm by at least one of the contact 50 to the contact 53 regardless of the direction.

アーム４０〜アーム４３の回転の結果、図２（ｂ）に示すように、アーム４０〜アーム４３が、接触子６０〜接触子６３を介してスライダ８０を下方に押し下げ、力センサに荷重を付加する。 As a result of the rotation of the arm 40 to the arm 43, as shown in FIG. 2B, the arm 40 to the arm 43 pushes down the slider 80 through the contact 60 to the contact 63 and applies a load to the force sensor. To do.

先端部１２０が押し下げられた力センサ１２は、検出信号を制御部３２に出力する。制御部３２は、検出信号を取得すると、検出信号としきい値３２０とを比較してプッシュ操作の有無を判定する。制御部３２は、プッシュ操作がなされたと判定すると、指示信号と操作信号を生成する。この指示信号は、圧電素子制御部３０に出力される。また、操作信号は、スイッチ装置１が接続された電子機器に出力される。 The force sensor 12 whose tip 120 is pushed down outputs a detection signal to the controller 32. When the control unit 32 acquires the detection signal, the control unit 32 compares the detection signal with the threshold value 320 to determine the presence or absence of the push operation. When determining that the push operation has been performed, the control unit 32 generates an instruction signal and an operation signal. This instruction signal is output to the piezoelectric element control unit 30. Further, the operation signal is output to the electronic device to which the switch device 1 is connected.

圧電素子制御部３０は、取得した指示信号に基づいて振動生成信号を生成し、振動発生部１４の圧電素子１５ａ〜圧電素子１５ｄに出力する。圧電素子１５ａ〜圧電素子１５ｄは、この振動生成信号に基づいて振動する。この振動は、主に、金属板１６ａ〜金属板１６ｄ、及び台座部２０ａ〜台座部２０ｄを介してパネル２２に伝達する。操作者は、この振動を指で感じることにより、触覚フィードバックを得ることができる。 The piezoelectric element control unit 30 generates a vibration generation signal based on the acquired instruction signal, and outputs the vibration generation signal to the piezoelectric elements 15 a to 15 d of the vibration generation unit 14. The piezoelectric elements 15a to 15d vibrate based on this vibration generation signal. This vibration is transmitted to the panel 22 mainly through the metal plates 16a to 16d and the pedestal portions 20a to 20d. The operator can obtain tactile feedback by feeling this vibration with a finger.

（実施の形態の効果）
本実施の形態に係るスイッチ装置１は、振動発生部に設けられた接触子により、力センサに直接荷重を加えるのではなく、振動発生部１４の接触子５０〜接触子５３、アーム４０〜アーム４３、及びスライダ８０を介して力センサ１２に荷重を付加するので、圧電素子１５ａ〜圧電素子１５ｄを保護しつつ、操作の検出に必要な荷重を力センサ１２に伝達することができる。 (Effect of embodiment)
The switch device 1 according to the present embodiment does not directly apply a load to the force sensor with the contact provided in the vibration generating unit, but instead of the contact 50 to the contact 53 and the arm 40 to the arm of the vibration generating unit 14. Since the load is applied to the force sensor 12 via the slider 43 and the slider 80, the load necessary for detecting the operation can be transmitted to the force sensor 12 while protecting the piezoelectric elements 15a to 15d.

本実施の形態に係るスイッチ装置１は、制御部３２により、検出信号としきい値３２０に基づいて圧電素子１５ａ〜圧電素子１５ｄへの電圧の供給を行うか否かを判定するので、誤操作による触覚フィードバックの付与を防止することができる。 In the switch device 1 according to the present embodiment, the control unit 32 determines whether or not to supply voltage to the piezoelectric elements 15a to 15d based on the detection signal and the threshold value 320. Giving feedback can be prevented.

本実施の形態に係るスイッチ装置１は、スライダ８０と、円筒形状のガイド７０〜ガイド７３と、の摩擦が、スライダ８０の側面を全て囲う形状の部材により案内する場合と比べて小さいので、操作者は、容易にプッシュ操作を行うことができる。 In the switch device 1 according to the present embodiment, the friction between the slider 80 and the cylindrical guide 70 to the guide 73 is small as compared with the case where the friction is guided by a member that surrounds the entire side surface of the slider 80. A person can easily perform a push operation.

本実施の形態に係るスイッチ装置１は、アーム４０〜アーム４３を備えているので、パネル２２が傾いたまま移動した場合でも、アーム４０〜アーム４３の少なくとも１つのアームにより、スライダ８０を押し下げることができる。 Since the switch device 1 according to the present embodiment includes the arm 40 to the arm 43, even when the panel 22 moves while being tilted, the slider 80 is pushed down by at least one of the arm 40 to the arm 43. Can do.

本実施の形態に係るスイッチ装置１は、４つの接触子５０〜接触子５３を介してアーム４０〜アーム４３を移動させるので、接触子が１つの場合と比べて、パネル２２の付加された荷重を分散させることが可能となり、圧電素子１５ａ〜圧電素子１５ｄを保護することができる。さらに、スイッチ装置１は、過荷重がパネル２２に付加されると、金属板１６ａに設けられた接続部５０ａ、金属板１６ｂに設けられた接続部５１ａ、金属板１６ｃに設けられた接続部、及び金属板１６ｄに設けられた接続部が弾性変形を行うことで、それぞれの取付部の底面がアーム４１〜アーム４３に接触する。この接触により、さらに、パネル２２に付加された過荷重を緩和し、圧電素子１５ａ〜圧電素子１５ｄを保護することができる。 Since the switch device 1 according to the present embodiment moves the arm 40 to the arm 43 via the four contacts 50 to 53, the load applied to the panel 22 as compared with the case of one contact. Can be dispersed, and the piezoelectric elements 15a to 15d can be protected. Furthermore, when an overload is applied to the panel 22, the switch device 1 includes a connection portion 50a provided on the metal plate 16a, a connection portion 51a provided on the metal plate 16b, a connection portion provided on the metal plate 16c, And the connection part provided in 16 d of metal plates performs elastic deformation, and the bottom face of each attachment part contacts the arms 41-43. By this contact, the overload applied to the panel 22 can be further reduced, and the piezoelectric elements 15a to 15d can be protected.

本実施の形態に係るスイッチ装置１は、縁部２２１と筐体１０の間に、弾性を有する弾性体２４を備えるので、この弾性部材を備えていない場合と比べて、筐体１０内へのゴミ等の侵入を防止すると共に、接触子５０〜接触子５３とアーム４０〜アーム４３、接触子６０〜接触子６３とスライダ８０、の接触が保たれるので、遊びが少なく操作感が向上する。 Since switch device 1 concerning this embodiment is provided with elastic body 24 which has elasticity between edge 221 and case 10, compared with the case where this elastic member is not provided, it is in the case 10 inside. In addition to preventing intrusion of dust and the like, contact between the contact 50 to contact 53 and the arm 40 to arm 43 and contact 60 to contact 63 to the slider 80 is maintained, so there is less play and operational feeling is improved. .

また、スイッチ装置１は、力センサ１２の先端部１２０の面積が、狭い形状であっても、先端部１２０がガイド７０〜ガイド７３に案内されながら移動するスライダ８０を介して押し下げられるので、軟質性材料から形成される部材を介して力センサに荷重が伝達する場合と比べて、プッシュ操作の検出に必要な荷重を力センサ１２に付加することができ、力センサ１２の感度を向上させることができる。 In addition, the switch device 1 is soft because the tip 120 is pushed down via the slider 80 that moves while being guided by the guides 70 to 73 even if the tip 120 of the force sensor 12 has a narrow area. Compared with a case where a load is transmitted to a force sensor through a member formed of a conductive material, a load necessary for detecting a push operation can be added to the force sensor 12 and the sensitivity of the force sensor 12 can be improved. Can do.

ここで、本実施の形態に係るスイッチ装置１の変形例として、荷重検出部は、例えば、タクトスイッチ等のスイッチ素子が用いられても良い。例えば、スイッチ素子が使われた場合、制御部３２は、しきい値を用いること無く、プッシュ操作によりオン状態となったスイッチ素子から出力された信号に基づいてプッシュ操作が行われたと判定し、振動生成信号を生成して振動発生部１４に出力する。従って、制御部３２の構成が、しきい値に基づいて判定するものと比べて、簡単なものとなり、コストを削減することができる。さらに、タクトスイッチが押し下げされたとき、タクトスイッチのクリックに伴う触感がパネル２２に伝達し、操作者は、タクトスイッチからの触覚フィードバックを得ることができる。 Here, as a modification of the switch device 1 according to the present embodiment, for example, a switch element such as a tact switch may be used as the load detection unit. For example, when a switch element is used, the control unit 32 determines that the push operation has been performed based on a signal output from the switch element that is turned on by the push operation without using a threshold value. A vibration generation signal is generated and output to the vibration generator 14. Therefore, the configuration of the control unit 32 is simpler than that determined based on the threshold value, and the cost can be reduced. Furthermore, when the tact switch is pressed down, the tactile sensation associated with the tact switch click is transmitted to the panel 22, and the operator can obtain tactile feedback from the tact switch.

また、本実施の形態に係るスイッチ装置１の変形例として、操作部は、指の接触等を検出することができるタッチセンサであっても良い。つまり、パネル２２が、タッチセンサである場合、制御部３２は、操作対象であるカーソルが、電子機器の表示部に表示された選択可能なボタンの境界を超えたとき等に振動を発生させ、操作者に触覚フィードバックを与えることができる。また、スイッチ装置１は、例えば、タッチセンサになされたタップ操作等の力センサ１２で検出されない操作に対しても、タッチセンサで検出し、触覚フィードバックを与えることができる。 Further, as a modification of the switch device 1 according to the present embodiment, the operation unit may be a touch sensor that can detect a finger contact or the like. That is, when the panel 22 is a touch sensor, the control unit 32 generates vibrations when the cursor to be operated exceeds the boundary of selectable buttons displayed on the display unit of the electronic device, etc. Tactile feedback can be given to the operator. The switch device 1 can also detect an operation that is not detected by the force sensor 12, such as a tap operation performed on the touch sensor, by using the touch sensor, and provide tactile feedback.

なお、本実施の形態のスイッチ装置１の変形例として、スイッチ装置１の形状は、矩形状に限定されず、用途に応じて変更可能である。 As a modification of the switch device 1 of the present embodiment, the shape of the switch device 1 is not limited to a rectangular shape, and can be changed according to the application.

また、本実施の形態の変形例として、スイッチ装置１は、例えば、電子機器の入力用のキーボードに好適に用いられる。この際、スイッチ装置１は、例えば、キーボードのひとつのキーとされ、キーの数だけ複数配置される。 Further, as a modification of the present embodiment, the switch device 1 is preferably used for an input keyboard of an electronic device, for example. At this time, the switch device 1 is, for example, one key of a keyboard, and a plurality of switch devices 1 are arranged as many as the number of keys.

以上、本発明のいくつかの実施の形態および変形例を説明したが、これらの実施の形態および変形例は、一例に過ぎず、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。これら新規な実施の形態および変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更等を行うことができる。また、これら実施の形態および変形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。さらに、これら実施の形態および変形例は、発明の範囲及び要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 As mentioned above, although some embodiment and modification of this invention were demonstrated, these embodiment and modification are only examples, and do not limit the invention which concerns on a claim. These novel embodiments and modifications can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, changes, and the like can be made without departing from the spirit of the present invention. In addition, not all the combinations of features described in these embodiments and modifications are essential to the means for solving the problems of the invention. Furthermore, these embodiments and modifications are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

１…スイッチ装置、１０…筐体、１２…力センサ、１４…振動発生部、１５ａ〜１５ｄ…圧電素子、１６ａ〜１６ｄ…金属板、２０ａ〜２０ｄ…台座部、２２…パネル、２２ａ…操作面、２２ｂ…裏面、２４…弾性体、３０…圧電素子制御部、３２…制御部、４０〜４３…アーム、５０〜５３…接触子、５０ａ、５１ａ…接続部、６０〜６３…接触子、７０〜７３…ガイド、８０…スライダ、８１…表面、８２…裏面、１００…上面、１０１…開口、１０２…凸部、１０３…収容部、１０４…底部、１０５…側面、１１０ａ〜１１０ｄ…支持部、１１１ａ、１１１ｂ…ピン、１２０…先端部、２００ａ、２００ｂ…基部、２０１ａ、２０１ｂ…取付部、２０２ａ、２０２ｂ…底面、２２０…基部、２２１…縁部、３２０…しきい値 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Switch apparatus, 10 ... Housing | casing, 12 ... Force sensor, 14 ... Vibration generating part, 15a-15d ... Piezoelectric element, 16a-16d ... Metal plate, 20a-20d ... Base part, 22 ... Panel, 22a ... Operation surface 22b ... back surface, 24 ... elastic body, 30 ... piezoelectric element controller, 32 ... controller, 40-43 ... arm, 50-53 ... contact, 50a, 51a ... connection, 60-63 ... contact, 70 ... 73 ... Guide, 80 ... Slider, 81 ... Front surface, 82 ... Back surface, 100 ... Top surface, 101 ... Opening, 102 ... Convex part, 103 ... Housing part, 104 ... Bottom part, 105 ... Side, 110a-110d ... Support part, 111a, 111b ... pin, 120 ... tip, 200a, 200b ... base, 201a, 201b ... attachment, 202a, 202b ... bottom, 220 ... base, 221 ... edge, 320 ... threshold

Claims

筐体の内部に押し込まれる方向の操作が可能な操作部と、
前記押し込まれる方向の操作がなされる前記操作部の第１の面とは反対側の第２の面に設けられ、振動を発生する振動発生部と、
前記筐体の側面から伸びて前記振動発生部と接触するように設けられ、前記操作部及び前記振動発生部の前記押し込まれる方向の移動により前記押し込まれる方向に回転する回転部と、
前記回転部と接触し、前記回転部の回転に伴って前記押し込まれる方向に移動する移動部材と、
前記移動部材の移動に基づく荷重を検出して検出信号を出力する荷重検出部と、
を備えたスイッチ装置。 An operation unit capable of operating in a direction to be pushed into the housing;
A vibration generating unit that is provided on a second surface opposite to the first surface of the operation unit that is operated in the pushing direction;
A rotating part that extends from a side surface of the housing and is in contact with the vibration generating part, and rotates in the pushing direction by movement of the operating part and the vibration generating part in the pushed direction;
A moving member that contacts the rotating portion and moves in the direction of being pushed in with the rotation of the rotating portion;
A load detection unit that detects a load based on the movement of the moving member and outputs a detection signal;
A switch device comprising:

前記移動部材の移動を案内する案内部を備えた請求項１に記載のスイッチ装置。 The switch device according to claim 1, further comprising a guide portion that guides movement of the moving member.

前記振動発生部は、第１の振動発生部乃至第４の振動発生部を有し、
前記回転部は、前記第１の振動発生部と接触する第１の回転部、前記第２の振動発生部と接触する第２の回転部、前記第３の振動発生部と接触する第３の回転部、及び前記第４の振動発生部と接触する第４の回転部を有する請求項２に記載のスイッチ装置。 The vibration generating unit includes a first vibration generating unit to a fourth vibration generating unit,
The rotation unit includes a first rotation unit that contacts the first vibration generation unit, a second rotation unit that contacts the second vibration generation unit, and a third contact that contacts the third vibration generation unit. The switch device according to claim 2, further comprising a rotation unit and a fourth rotation unit that contacts the fourth vibration generation unit.

前記振動発生部は、振動発生源を有し、
前記振動発生源に設けられ、前記押し込まれる方向の操作に伴って弾性変形を行う接続部を備え、
前記接続部は、前記振動発生源よりも弾性係数が小さい請求項３に記載のスイッチ装置。 The vibration generating unit has a vibration generating source,
Provided in the vibration generation source, comprising a connection portion that elastically deforms in accordance with the operation in the pushing direction,
The switch device according to claim 3, wherein the connection portion has an elastic coefficient smaller than that of the vibration generation source.

前記振動発生部は、前記操作部の前記第２の面に設けられて前記振動発生源を支持し、前記押し込まれる方向の操作に伴って前記操作部と共に前記押し込まれる方向に移動し、その底面が前記回転部に接触する台座部を備える請求項３に記載のスイッチ装置。 The vibration generating unit is provided on the second surface of the operation unit to support the vibration generation source, and moves in the push-in direction together with the operation unit in accordance with the operation in the push-in direction. The switch device according to claim 3, further comprising a pedestal portion that contacts the rotating portion.