JP5099244B2 - 計器の操作ノブ構造 - Google Patents

Description

本発明は、計器における表示内容の切替操作等に使用する計器の操作ノブ構造に関する。特に、オド／トリップメータ（ＯＤＯ／ＴＲＩＰメータ）や時計などの車両用計器の表示の切替えを行なうための計器の操作ノブ構造に関する。

従来、特許文献１に記載のスイッチの操作ノブ構造が知られている。この構造は、操作ノブでスイッチを操作するものであるが、樹脂バネと上記スイッチとが並列に配置されている
また、従来、特許文献２として知られている車両用計器は、スイッチ体の端子の半田付の信頼性を向上させることのできる車両用計器を提供するものであり、車両用計器の回路基板に取り付けられたスイッチを有し、その車両用計器のフロントカバーに設けた孔に回動可能に且つ進退可能に挿入された操作ノブを有する。

この操作ノブの回動操作によって、スイッチの操作部を回動操作する。操作ノブの押圧操作によって、スイッチの操作部を押圧操作する。そして、操作ノブをスイッチの操作部に対して傾動可能に取り付け、上記孔の片側の縁部に操作ノブを圧接させる（片当たりさせる）スプリングを設けている。このスプリングは、操作ノブとは別部品であり、スプリングとスイッチとは並列に設けられている。

特許第２９５３４９２号公報 特開２００６−１２３８５０号公報

上記特許文献１の技術によると、樹脂バネとスイッチは並列に設けられている。また、上記特許文献２の技術では、スプリングはスイッチ機能を有する操作ノブとは別部品であり、スイッチとスプリングとは並列に設けられている。このように、従来の操作ノブの構造において、操作ノブを保持するためのバネとして、金属のスプリング や樹脂バネを使用したものが知られている。

金属バネの場合、バネ単品コスト、組付工数がかかる等の理由でコストが高い。樹脂バネをスイッチと並列に設けた場合は、操作ノブとバネから成る操作ノブ部分の体格（横幅）が大きくなり、スペースをとり、部品配置上の制約が出来てしまう。

本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目して成されたものであり、その目的は、コストの安い樹脂バネを使用しながら、操作ノブ部分の体格を小さくすることが出来る計器の操作ノブ構造を提供することにある。

従来技術として列挙された特許文献の記載内容は、この明細書に記載された技術的要素の説明として、参照によって導入ないし援用することができる。

本発明は上記目的を達成するために、下記の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１に記載の発明では、操作ノブと該操作ノブで押圧されることによりスイッチ動作するスイッチとを備え、操作ノブが押圧されることにより、スイッチがスイッチ動作する計器の操作ノブ構造において、操作ノブに対して連続一体に縦列に成型されて弾性を有する樹脂バネ部を備え、操作ノブが押圧操作されることにより、樹脂バネ部が弾性変形して該樹脂バネ部の前記操作ノブと反対側の端面が前記スイッチを押し、樹脂バネ部の弾性反力でスイッチがスイッチ動作の方向に押圧されスイッチ動作することを特徴としている。

この発明によれば、樹脂バネ部を使用しているからコストが安い。また、操作ノブと連続一体に成型された樹脂バネ部を操作ノブと縦列に形成したから、操作ノブと樹脂バネ部を含めた操作ノブ部分の横幅が広がらず、省スペース化が可能である。

請求項２に記載の発明では、樹脂バネ部は操作ノブから螺旋状に突出する螺旋状部から成り、螺旋状部の突出側先端がスイッチに当接していることを特徴としている。

この発明によれば、樹脂バネ部は操作ノブから螺旋状に突出する螺旋状部から成るから、小さな形状で操作ノブの軸方向に充分に撓む樹脂バネ部を形成でき、コスト低減と小型化が可能となる。

請求項３に記載の発明では、樹脂バネ部の弾性反力で操作ノブを傾けることにより、計器の表面部品において、操作ノブが貫通する貫通孔に、操作ノブを片当たりさせていることを特徴としている。

この発明によれば、操作ノブを傾けて操作ノブが貫通する計器の部品の貫通孔に、操作ノブを片当たりさせているから、操作ノブが振動して表面部品に衝突を繰り返して異音を発生することが無い。

請求項４に記載の発明では、表面部品のスイッチ側に計器のケースを有し、操作ノブは、計器の表面部品の裏側に配置されるケースへの当接箇所を支点部として、樹脂バネ部の弾性反力により支点部を中心に傾くことで貫通孔に片当たりしていることを特徴としている。

この発明によれば、樹脂バネ部の反力で、操作ノブを、支点部を中心として傾かせて、計器の表面部品の貫通孔に、片当たりさせているから、操作ノブが上記反力によって定まる所定の力で押付けられて片当たりしている。従って、振動し難く、計器の表面部品の貫通孔に衝突を繰り返して異音を発生することが、確実に防止できる。

請求項５に記載の発明では、スイッチは計器のプリント基板に実装されて固定され、操作ノブの支点部を支持する支持部は、ケースの開口部の端面に形成され、操作ノブと一体の樹脂バネ部をケースの開口部内に挿入するときに、爪間の幅が収縮して挿入後に爪間の幅が拡開する樹脂製の一対の弾性爪が、操作ノブと一体に形成されており、一対の弾性爪は一方の弾性爪と他方の弾性爪とから成り、支持部に当接する支点部は一方の弾性爪の先端に形成されていることを特徴としている。

この発明によれば、スイッチは計器のプリント基板に実装されて固定され、操作ノブの支点部を支持する支持部は、ケースの開口部の端面に形成され、操作ノブと一体の樹脂バネ部をケースの開口部内に挿入するときに、爪間の幅が収縮して挿入後に爪間の幅が拡開する樹脂製の一対の弾性爪が、操作ノブと一体に形成されており、一対の弾性爪は一方の弾性爪と他方の弾性爪とから成るから、操作ノブを開口部内に挿入するだけで、一方の弾性爪と他方の弾性爪とのスナップアクション作用で組付けが出来、組付けが容易となる。
また、支持部に当接する支点部は一方の弾性爪の先端に形成されているから、一方の弾性爪を活用して支点部を形成でき、構造が簡単になる。

請求項６に記載の発明では、操作ノブ保持のために必要な最低限の力（Ｆｈ）＜樹脂バネ部の弾性反力（Ｆｅ）＜スイッチがスイッチ動作しないときのスイッチの最大反力（Ｆｓ）であることを特徴としている。

この発明によれば、操作ノブ保持のために必要な最低限の力（Ｆｈ）＜樹脂バネ部の弾性反力（Ｆｅ）＜スイッチがスイッチ動作しないときのスイッチの最大反力（Ｆｓ）としているから、操作ノブをスイッチ方向に押圧操作することにより、静止状態に保持されている操作ノブをスイッチ方向に駆動して、樹脂バネ部の反力とスイッチの反力とを高め、ついにスイッチを作動させることが出来る。また、操作ノブ保持のために必要な反力をかけた状態で操作ノブを静止させているから、車両等の振動で操作ノブが振動して異音が発生したり、不用意にスイッチが操作されたりしてしまうことが無い。

本発明の一実施形態における車両用計器の模式正面図である。 図１の矢印Ｆ２−Ｆ２線に沿う一部模式断面図である。 図２の矢印Ｆ３にて示す操作ノブの底部付近の模式断面図である。 図３の矢印Ｆ４方向から見た文字板取り付け前のケースの凹部の形状を示す斜視図である。 上記一実施形態における操作ノブの根元部分の拡大斜視図である。

（一実施形態）
以下、本発明の一実施形態について図１ないし図５を用いて詳細に説明する。図１及び図２において、一実施形態の計器となる特に車両用計器は、車両の車室内前方に配置されたインストルメントパネルに、車両の速度を表示するスピードメータ１として設けられている。図１は、本発明の一実施形態におけるスピードメータ１の模式正面図である。図２は図１の矢印Ｆ２−Ｆ２線に沿う一部模式断面図である。

スピードメータ１は、文字板２と車速に応じて回動する指針３とを備え、車速を表示する指針計器である。スピードメータ１の下部には、累計走行距離を示すオドメータと、区間走行距離を示すトリップメータとを切替え表示するデジタル式のオド／トリップメータ４が配置されている。

図１の右方下部には、柱状形状を有し、乗員による押釦操作が可能なオド／トリップメータ４用のスイッチ（後述のスイッチ７）の操作部となる操作ノブ５（トリップノブとも呼ばれる）が配置されている。この操作ノブ５は、後述する樹脂バネ部を含めて、ポリアセタール（略号ＰＯＭ）で成型されている。

図３は、図２の矢印Ｆ３にて示す操作ノブ５の底部付近の模式断面図である。図３のオド／トリップスイッチを成すスイッチ７は、図１のオド／トリップメータ４の表示切替えや、トリップメータのリセット指示を乗員の押釦操作により行うために設けられている。
このスイッチ７は、プリント基板８に接する両脇が、プリント基板８に半田付けされている。また、スイッチ７は二段の円筒形である。

スイッチ７は、スイッチ頭部７ａが押されると、スイッチ７内部の図示されないバネが撓んでスイッチ頭部７ａがスイッチ７の内部に図３のように沈み込み、スイッチオン状態となって接点信号を出力する。スイッチ頭部７ａの押圧が終了すると、スイッチ頭部７ａがスイッチ７の内部から図３の左方に移動し、スイッチ７がオフ状態となって接点信号の出力を停止するようになっている。この接点信号は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを備えた図示しないマイクロコンピュータに入力される。なお、操作ノブ５のうち先端側に突出した円柱状突起２５ｅ２のみがスイッチ頭部７ａに当接している。

このマイクロコンピュータには、入力回路を介して各種センサ類から各種の車両情報が入力されるようになっている。また、マイクロコンピュータには、ＣＡＮ等の通信ネットワークを介した他のＥＣＵとの通信によっても、各種の車両情報が入力されるようになっている。マイクロコンピュータは、入力された車両情報に基づいて、スイッチ７からの入力信号に基づき、図１のオド／トリップメータ４の表示切替え制御を行う。

図１及び図２のように、操作ノブ５はスピードメータ１の透明の表面部材となるレンズ部材９の貫通孔１０を貫通して伸び出している。操作ノブ５の根元部分は、スピードメータ１のプリント基板８に実装されたスイッチ７のスイッチ頭部７ａに当接している。

このスイッチ７のスイッチ頭部７ａは、スイッチ７の内部に弾性的に進退可能であり、スイッチ頭部７ａを図３のように右方向に押すと、押す方向に対して弾性的な反力を作用させながら、上述のようにスイッチ頭部７ａがスイッチ７内に沈みこみ、所定量沈み込むと、スイッチ７がオンするようになっている。なお、この一実施形態では、クリック感の無いスイッチ７が使用されている。

図３において、操作ノブ５は、レンズ部材９の貫通孔１０に片当たりするように傾いて取り付けられている。レンズ部材９は透明の合成樹脂から成り、運転者は、このレンズ部材９を介して文字板２および指針３を視認する。

図３のように、操作ノブ５は、更にケース１５の開口部１６を貫通している。組付けられた操作ノブ５のケース１５の開口部１６入口付近には、フランジ部５ａが形成されている。このフランジ部５ａと一体に、操作ノブ５の取付け方向を決定する鉤状の折曲部５ｂが形成されている。

鉤状の折曲部５ｂは、ケース１５の窪み１７内に収納される。この窪み１７内に鉤状の折曲部５ｂを収納しないと、操作ノブ５を正規の位置に組付けることは出来ないようにして誤組付けを防止している。

上記フランジ５ａは、文字板２を装着したとき、ケース１５の凹部１８の向こう（図３右方向）の白色のケース１５の表面が見えないように、操作ノブ５に一体に形成された目隠し部として機能している。

また、操作ノブ５には、ケース１５の開口部１６内の端面２０に摺接する円弧状外形部２１が形成されている。操作ノブ５が傾いたとき、円弧状外形部２１がケース１５の開口部１６内の端面２０に摺接する。

なお、円弧状外形部２１の円弧は、支点部２２を中心とした円形の一部から形成されている。この円弧状外形部２１の円弧があるため、操作ノブ５の傾きが変っても、支点部２２を中心として、操作ノブ５が円滑に傾き、操作ノブ５の位置が非連続かつ不用意に移動することがない。

更に、操作ノブ５は、スイッチ７方向に突出した細径部５ｄを有し、細径部５ｄの先端には、操作ノブ５を開口部１６内に挿入するときに図３上下方向の幅が収縮して挿入後に上記幅が拡開する樹脂製の一方の弾性爪２５ａと他方の弾性爪２５ｂとを備えている。

この操作ノブ５の一対の弾性爪２５ａ、２５ｂの高さを変えることで、一方の弾性爪２５ａの先端が支点部２２として作用し、弾性力による反力を受けて操作ノブ５が傾く構造としている。

なお、一方の弾性爪２５ａと他方の弾性爪２５ｂは大きさが異なり、図３の下側に位置する一方の弾性爪２５ａがケース１５の開口部１６の出口側（図３右側）側面に当接して支点部２２を形成しているが、他方の弾性爪２５ｂは、ケース１５の開口部１６の出口側側面に当接しないように、他方の弾性爪２５ｂと上記出口側側面との間に間隙２６が形成されている。

一旦、操作ノブ５の弾性爪２５ａ、２５ｂをケース１５の開口部１６内に挿入すると、開口部１６内の一方の弾性爪２５ａと他方の弾性爪２５ｂが開いて、操作ノブ５が開口部１６から抜けだせないようになっている。

図４は、図３の矢印Ｆ４方向から見た文字板２取り付け前のケース１５の凹部１８の形状を示す斜視図である。ケース１５の凹部１８は鍵孔状になっており、直径１０．５ｍｍの丸孔の一部が矩形状に切込まれている。このため、矩形状の切込み部１８ａを含めた内径は１２．５ｍｍとなっている。また、矩形状の切込み部１８ａには、図３の操作ノブ５の鉤状の折曲部５ｂが収納される。

上記鍵孔状の凹部１８が操作ノブ５の組付けにあたりガイドになって、凹部１８、及び開口部１６内に操作ノブ５が正しく挿入される。つまり、鍵孔状の凹部１８で操作ノブ５の組付け方向を決定することができる。

図３の操作ノブ５の細径部５ｄの更に右側先端側には、以下に説明するように螺旋形の樹脂バネ部２５ｅが細径部５ｄと連続的に同一の樹脂材料で一体形成されている。図５は、操作ノブ５の根元部分の拡大斜視図である。一方の弾性爪２５ａの上端面は支点部２２を構成している。

細径部５ｄと一体化された一方の弾性爪２５ａから平板状の樹脂薄片２５ｅ１が延出し、この樹脂薄片２５ｅ１と一体に渦巻き状（蚊取り線香状）の螺旋状部から成る樹脂バネ部２５ｅが形成されている。樹脂バネ部２５ｅの最先端には図３のスイッチ７のスイッチ頭部７ａに当接する円柱状突起２５ｅ２が形成されている。

この樹脂バネ部２５ｅの自由状態では、図５のようにギャップ２５ｇが形成されているが、操作ノブ５が組付けされ、運転者による操作ノブ５の操作によりスイッチ頭部７ａが押圧されてスイッチ７がスイッチオン状態になった図３の状態では、ギャップ２５ｇは０ｍｍとなり、潰れて消失している。なお、完全に潰れないでギャップ２５ｇが多少残っても良い。

（一実施形態の作用）
以下において上記構成からなる一実施形態の作用について説明する。図３において、ケースの１５の凹部１８、及び開口部１６内に操作ノブ５を挿入し、上述したように一方の弾性爪２５ａと他方の弾性爪２５ｂとが拡開した状態において、渦巻き状の樹脂バネ部２５ｅの最先端に存在する円柱状突起２５ｅ２がスイッチ７のスイッチ頭部７ａに当接している。

この状態では、スイッチ７内部のバネにより、スイッチ頭部７ａから図３の矢印Ａ５方向の反力が樹脂バネ部２５ｅの最先端に存在する円柱状突起２５ｅ２に印加される。操作ノブ５は、一方の弾性爪２５ａの支点部２２がケース１５の開口部１６の出口側側面部に当接しているため、上記スイッチ７の反力（プリロードとも呼ばれる）に推されても、操作ノブ５の傾き、及び樹脂バネ部２５ｅの弾力変形の範囲内でしか移動出来ない。

上記スイッチ７の反力（プリロード）に推され、樹脂バネ部２５ｅも弾性的な反力を図３の矢印Ａ６のように生み出す。そして、この状態ではスイッチ７が未だオンしていないように寸法関係が設定されている。樹脂バネ部２５ｅの最先端に存在する円柱状突起２５ｅ２は、操作ノブ５の中心軸５ｓに対して、位置が図３の上方にずれている。

且つ、支点部２２が中心軸５ｓに対し反対側の下方側に形成されている。従って、図３の矢印Ａ５、Ａ６の反力よって、操作ノブ５は傾き、操作ノブ５がレンズ部材９の丸い貫通孔１０に片当たりで当接して保持されている。

樹脂バネ部２５ｅは、スイッチ７の作動方向と同方向（縦列または直列）に配置されており、操作ノブ５を保持するために必要な反力を、スイッチ７の反力（プリロード）と、樹脂バネ部２５ｅの反力とで得ている。換言すれば、スイッチ７の反力を樹脂バネ部２５ｅの反力で補っている。

また、操作ノブ５と一体の樹脂バネ部２５ｅ等を開口部１６内に挿入するときに幅が収縮して挿入後に幅が拡開する樹脂製の一方の弾性爪２５ａと他方の弾性爪２５ｂとを設け、支点部２２は一方の弾性爪２５ａの先端に形成されている。

これにより、操作ノブ５を開口部内１６に挿入するだけで、一方の弾性爪２５ａと他方の弾性爪２５ｂとのスナップアクション作用で組みつけが出来、組付けが容易となる。一方の弾性爪２５ａが開口部１６内の端面２０の出口側（図３右側）側面に係合した後に、文字板２及びレンズ部材９を取付ける。

また、操作ノブ５と同一材料で連続成型された一体の樹脂バネ部２５ｅを使用しているから、金属バネや別体の樹脂バネに比べコストが安い。また、樹脂バネ部２５ｅを操作ノブ５と縦列に形成したから、操作ノブ５と樹脂バネ部２５ｅを含めた操作ノブ部分５、２５ｅの横幅（図３上下方向の幅）が広がらず、省スペース化が可能である。

また、操作ノブ５を押し込まない保持状態においては、操作ノブ５を計器の一部であるレンズ部材９に当接させて保持しており、操作ノブ５保持のために必要な最低限の力Ｆｈ＜樹脂バネ部２５ｅの弾性力となる反力Ｆｅ＜スイッチ７がスイッチ動作しないときのスイッチ７の最大反力（プリロード）Ｆｓとしている。なお、操作ノブ５を保持するために必要な最低限の反力Ｆｈは、この一実施形態では０．６Ｎに設定してある。

これにより、組付けた状態で、すぐにスイッチ７がオンしてしまうことが無い。かつ、操作ノブ５をスイッチ７方向に押圧操作することにより、静止状態に保持されている操作ノブ５をスイッチ７方向に駆動して、樹脂バネ部２５ｅの反力とスイッチ７の反力とを高め、ついにスイッチ７をオン操作することが出来る。なお、この時に、スイッチ７をオフ操作するように変形することも出来る。

また、樹脂バネ部２５ｅは、各部品の公差バラツキにより、スイッチ７の反力が所定どおりに得られない場合においても、スイッチ７の操作ノブ５による操作を可能としている。つまり、樹脂バネ部２５ｅはスイッチ７の反力不足を補うことが出来る。

そして、スイッチ７がオンすると、スイッチ７からの操作信号を受け取った図示しないＣＰＵは、図１のデジタル式のオド／トリップメータ４の表示を変更する。また、操作ノブ５を傾けて、操作ノブ５が貫通するスピードメータ１の部品となるレンズ部材９の貫通孔１０に、操作ノブ５の側面を片当たりさせているから、車両の振動に伴って操作ノブ５が振動して貫通孔１０に衝突を繰り返して異音を発生することが無い。また、操作ノブ５は、この一実施形態では、押すだけの操作が成され、スイッチ７を回動させることは無いが、回動させるように変形することも出来る。

（その他の実施形態）
本発明は上述した一実施形態にのみ限定されるものではなく、次のように変形または拡張することができる。例えば、上述の一実施形態では、スピードメータに設けられたトリップノブの例を示したが、スピードメータ以外の箇所に取付けられていてもよいことは勿論である。また、デジタル式または機械式のオド／トリップメータに限らず、照明、表示灯などの操作ノブ、時計を含む各種計器のリセット用ないし設定操作用ノブに使用できる。

つまり、操作ノブは、オド／トリップメータの表示切替えや、トリップメータのリセット指示以外にも、例えば、表示灯消灯スイッチ用の操作ノブとして、点灯状態にある表示灯の消灯を乗員の押釦操作により行うために設けられてもよい。更に、車両以外の計器の操作ノブ構造としても使用でき、各種乗り物のほか、振動の大きい工場用計器にも使用することが出来る。

１ 計器
２ 文字板
４ オド／トリップメータ
５ 操作ノブ
５、２５ｅ 操作ノブ部分
５ａ フランジ部
５ｂ 鉤状の折曲部
５ｄ 細径部
７ スイッチ
７ａ スイッチ頭部
８ プリント基板
９ 表面部材となるレンズ部材
１０ 貫通孔
１５ ケース
１６ 開口部
１７ ケースの窪み
１８ ケースの凹部
１８ａ 切込み部
２０ 開口部内の端面
２１ 円弧状外形部
２２ 支点部
２５ａ 一方の弾性爪
２５ｂ 他方の弾性爪
２５ｅ 樹脂バネ部
２５ｅ１ 樹脂薄片
２５ｅ２ 円柱状突起
２５ｇ ギャップ
２６ 間隙

Claims (6)

1. 操作ノブと該操作ノブで押圧されることによりスイッチ動作するスイッチとを備え、前記操作ノブが押圧されることにより、前記スイッチがスイッチ動作する計器の操作ノブ構造において、
   前記操作ノブに対して連続一体に縦列に成型されて弾性を有する樹脂バネ部を備え、
   前記操作ノブが押圧操作されることにより、前記樹脂バネ部が弾性変形して該樹脂バネ部の前記操作ノブと反対側の端面が前記スイッチを押し、
   前記樹脂バネ部の弾性反力で前記スイッチがスイッチ動作の方向に押圧されスイッチ動作することを特徴とする計器の操作ノブ構造。
2. 前記樹脂バネ部は前記操作ノブから螺旋状に突出する螺旋状部から成り、前記螺旋状部の突出側先端が前記スイッチに当接していることを特徴とする請求項１に記載の計器の操作ノブ構造。
3. 前記樹脂バネ部の前記弾性反力で前記操作ノブを傾けることにより、前記計器の表面部品において、前記操作ノブが貫通する貫通孔に、前記操作ノブを片当たりさせて保持していることを特徴とする請求項１または２に記載の計器の操作ノブ構造。
4. 前記表面部品の前記スイッチ側に前記計器のケースを有し、前記操作ノブは、前記計器の前記表面部品の裏側に配置される前記ケースへの当接箇所を支点部として、前記樹脂バネ部の弾性反力により前記支点部を中心に傾くことで前記貫通孔に片当たりしていることを特徴とする請求項３に記載の計器の操作ノブ構造。
5. 前記スイッチは前記計器のプリント基板に実装されて固定され、前記操作ノブの前記支点部を支持する支持部は、前記ケースの開口部の端面に形成され、
   前記操作ノブと一体の前記樹脂バネ部を前記ケースの前記開口部内に挿入するときに、爪間の幅が収縮して挿入後に前記爪間の幅が拡開する樹脂製の一対の弾性爪が、前記操作ノブと一体に形成されており、前記一対の弾性爪は一方の弾性爪と他方の弾性爪とから成り、
   前記支持部に当接する前記支点部は前記一方の弾性爪の先端に形成されていることを特徴とする請求項４に記載の計器の操作ノブ構造。
6. 前記操作ノブ保持のために必要な最低限の力（Ｆｈ）＜前記樹脂バネ部の前記弾性反力（Ｆｅ）＜前記スイッチがスイッチ動作しないときの前記スイッチの最大反力（Ｆｓ）であることを特徴とする請求項３ないし５のいずれか一項に記載の計器の操作ノブ構造。

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