JP6402083B2 - プッシュ入力装置 - Google Patents

Description

本発明は、入力装置に関し、特に、車両のインストルメントパネル等に配設された操作パネルで操作することのできるプッシュ入力装置に関する。

近年、車両の入力装置として、車両のインストルメントパネルやステアリングホイール上に、タッチセンサ式の入力装置を配置したものが開発されてきている。タッチセンサ式の入力装置は、主に携帯機器用途で普及しており、操作体が携帯機器の操作面にタッチするか、又は接近したときの静電容量の変化によって操作入力を検知するものである。

しかしながら、携帯機器用のタッチセンサ式の入力装置をそのまま車載機器用に転用すると、運転操作時の運転者の動きで誤操作する恐れがあった。例えば、タッチセンサ式の入力装置を備えたインストルメントパネルでは、タッチセンサの操作面の直上を運転者の手指が通過することがあるため、運転者が意図しない操作が実行される恐れがあり、安全性の問題が生じてしまうことがあった。

そこで、タッチセンサの操作面上に、操作者である運転者が操作感触を得ることができるメカニカルスイッチを設置した入力装置が開発されている。

このようなタッチセンサの操作面上にメカニカルスイッチを配置した入力装置として、特許文献１に記載された車載タッチスイッチ装置９００が知られている。以下、図１２を用いて、車載タッチスイッチ装置９００について説明する。

車載タッチスイッチ装置９００は、液晶ディスプレイ９２４と、液晶ディスプレイ９２４の表示領域から外れた位置に設けられ当該液晶ディスプレイ９２４の表示面９２４ａに対して垂直方向に往復移動可能な押圧ボタン９２３ａ〜９２３ｆと、少なくとも液晶ディスプレイ９２４の表示面９２４ａを覆うように設けられたタッチセンサ９２５と、ユーザがタッチセンサ９２５の操作面９２５ａを押圧したときに当該ユーザが押圧した部位を検出するスイッチ処理手段９３１と、を備えている。タッチセンサ９２５は、液晶ディスプレイ９２４の表示領域よりも大きな面を有し、ユーザが例えば押圧ボタン９２３ａを押圧したときに当該押圧ボタン９２３ａの移動に連動してスイッチング用の接触部材が接触して、スイッチング動作を行なうように設定されている。

当該車載タッチスイッチ装置９００において、ユーザがタッチセンサ９２５の操作面９２５ａを押圧すると、当該ユーザが押圧した部位をスイッチ処理部９３１が検出すると共に、ユーザが例えば押圧ボタン９２３ａを押圧すると、接触部材が接触した部位をスイッチ処理部９３１が検出する。

車載タッチスイッチ装置９００は、押圧ボタン９２３ａ〜９２３ｆに対応する押圧ボタンスイッチやスイッチメイン基板を不要とすることができると共に、１つのスイッチ処理部９３１として共通化することができるため、部品点数を削減し、小型化及び低コスト化を図ることができる、という効果を奏する。

特開２００８−１９８３６９号公報

しかしながら、車載タッチスイッチ装置９００では、押圧ボタン９２３ａ〜９２３ｆを押圧したときには操作感触を得ることができるが、タッチセンサ９２５は操作面９２５ａに対して垂直方向に往復移動可能とはなっておらず、ユーザがタッチセンサ９２５の操作面９２５ａを押圧したときには、押し込むことができない（押込みストロークが存在しない）ため、依然として操作感触を得ることができない。

そこで、上述した問題を解決するために、タッチセンサを備えた操作パネルをバネ吊りにして操作体が押圧する向きとは反対向きにプリテンションを掛けておくことで、押込みストロークを設けることが考えられる。その結果、操作体による押圧によって押込み動作可能な操作パネルが実現できる。ところが、操作パネルも押込み動作可能とすると、操作パネル上に設けられたメカニカルスイッチ等の押圧スイッチを押し込む際に操作パネルを吊っているバネで押し込む力の一部が吸収されるため、操作パネル上に設けられた押圧スイッチの操作感触と、車両のインストルメントパネル等、操作パネル以外の場所に設けられた押圧スイッチの操作感触とが異なってしまう、という問題が生じてしまう。

本発明はこのような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、操作体による押圧によって押込み動作可能な操作パネルの上に設けられた押圧スイッチの操作感触と、当該操作パネル以外の場所に設けられた押圧スイッチの操作感触と、を同等にすることができるプッシュ入力装置を提供する。

上記課題を解決するために本発明のプッシュ入力装置は、操作体による押圧によって押込み動作可能な操作パネルと、前記操作パネル上に設けられ、前記操作体による押圧によって押込み動作可能な押圧スイッチと、前記操作パネルの押込み動作を規制する動作規制部と、を備えたプッシュ入力装置であって、前記押圧スイッチが押圧されて押込み動作する際に、前記動作規制部が前記操作パネルの押込み動作を規制する、という特徴を有する。

このように構成されたプッシュ入力装置は、押圧スイッチの押込み動作時に動作規制部によって操作パネルの押込み動作を規制させるため、操作パネルの上に設けられた押圧スイッチの操作感触と当該操作パネル以外の場所に設けられた押圧スイッチの操作感触とを同等にすることが容易にできる。

また、上記の構成において、前記操作パネルは、静電容量式のタッチセンサを備えており、前記押圧スイッチは、押圧されたときに前記タッチセンサとの間の距離が変化する導電部を有する可動部材を備えており、前記操作体による押圧によって前記押圧スイッチが押圧されたことを、前記可動部材と前記タッチセンサとの間の静電容量の変化によって検出する、という特徴を有する。

このように構成されたプッシュ入力装置は、押圧スイッチが押圧されたことを、タッチセンサを利用することによって検知することで、押圧スイッチを簡単な構造にすることができ、小型化することができる。その結果、ＬＣＤがあるとき、ＬＣＤの画像表示領域を広くすることができる。

また、上記の構成において、前記押圧スイッチを押圧する前の予備操作を検出したときに、前記動作規制部は、前記操作パネルの動作の規制を開始する、という特徴を有する。

このように構成されたプッシュ入力装置は、動作規制部を構成する磁気アクチュエータに、常時（操作されていない時も）通電しておく必要がないため、電流消費を抑えることができる。

また、上記の構成において、前記操作パネルは、静電容量式のタッチセンサを備えており、前記予備操作は、前記タッチセンサで非接触にて検出される、という特徴を有する。

このように構成されたプッシュ入力装置は、予備操作がタッチセンサで非接触にて検出されるので、速やかに磁気アクチュエータの通電を開始し、操作体が押圧スイッチを押圧する前に操作パネルの押込み動作を規制することができる。

また、上記の構成において、前記押圧スイッチを押圧したときに前記操作体に与えられる反力の大きさと、前記操作パネルを押圧したときに前記操作体に与えられる反力の大きさと、が同じである、という特徴を有する。

このように構成されたプッシュ入力装置は、操作パネルの上に設けられた押圧スイッチを押圧したときの操作感触と操作パネルを押圧したときの操作感触とを同等にすることが、容易にできる。

本発明のプッシュ入力装置は、押圧スイッチの押込み動作時に動作規制部によって操作パネルの押込み動作を規制させるため、操作パネルの上に設けられた押圧スイッチの操作感触と当該操作パネル以外の場所に設けられた押圧スイッチの操作感触とを同等にすることが容易にできる。

本実施形態のプッシュ入力装置の外観を示す斜視図である。 プッシュ入力装置の平面図（図２（ａ））と正面図（図２（ｂ））である。 操作パネル及び押圧スイッチの拡大模式図である。 押圧スイッチの分解斜視図である。 押圧スイッチの断面図である。 ギャップセンサの断面図である。 動作規制部の平面図である。 動作規制部及び支持部の断面図である。 外部押圧スイッチを押圧したときの反力を示す模式図（図９（ａ））、及び操作パネル上の押圧スイッチを押圧したときの反力を示す模式図（図９（ｂ））である。 操作パネルを押圧したときの反力を示す模式図である。 操作パネルを押圧したときの反力示す模式図（図１１（ａ））、及び操作パネル上の押圧スイッチを押圧したときの反力を示す模式図（図１１（ｂ））である。 従来例に係る車載タッチスイッチ装置を示す模式図である。

以下、本発明のプッシュ入力装置について図面を参照しながら説明する。本発明のプッシュ入力装置は、車両内のインストルメントパネル等に設置された、例えばカーナビゲーション装置や空調装置、運転操作に関係する装置等の操作を行うための入力装置である。本発明のプッシュ入力装置の用途については、これらに限定されるものではなく適宜変更が可能である。尚、本明細書では、特に断りの無い限り、各図面のＸ１側を右側、Ｘ２側を左側、Ｙ１側を奥側、Ｙ２側を手前側、Ｚ１側を上側、Ｚ２側を下側として説明する。

［実施形態］
最初に、図１乃至図８を参照して、本発明の実施形態に係るプッシュ入力装置１００の構造について説明する。図１は、プッシュ入力装置１００の外観を示す斜視図であり、図２（ａ）は、プッシュ入力装置１００の平面図であり、図２（ｂ）は、プッシュ入力装置１００の正面図である。また、図３は操作パネル１０及び押圧スイッチ２０の拡大模式図であり、図４は、押圧スイッチ２０の分解斜視図であり、図５は、図２（ａ）に示すＡ−Ａ線から見た押圧スイッチ２０の断面図であり、図６は、図２（ａ）に示すＢ−Ｂ線から見たギャップセンサ４０を示す断面図であり、図７は、動作規制部３０の平面図であり、図８は、図７に示すＣ−Ｃ線から見た動作規制部３０及び支持部４５を示す断面図である。

プッシュ入力装置１００は、図１、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、操作パネル１０と、押圧スイッチ２０と、動作規制部３０と、ギャップセンサ４０と、支持部４５と、これらが内部に設けられているケース５０と、を備えて構成されている。

操作パネル１０は、ケース５０の上側に取り付けられており、操作体６０による押圧によって押込み動作可能となっている。押圧スイッチ２０は、操作パネル１０上に設けられており、これも操作体６０による押圧によって押込み動作可能となっている。また、操作パネル１０の下側には、動作規制部３０及び支持部４５が、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、可動ホルダ３３を介して取り付けられている。可動ホルダ３３は、環状に形成されており、操作パネル１０の外縁に沿って操作パネル１０を支持している。更に、ケース５０の中央部には、ギャップセンサ４０が、取り付けられている。

操作パネル１０は、図１及び図３に示すように、最も上側に透明パネル１１を有し、その下側にタッチセンサ１２、ＬＣＤ１３、そしてＬＣＤホルダ１４を有して構成されている。ＬＣＤ１３は、プッシュ入力装置１００が例えばカーナビゲーション装置など画像表示装置用である場合、その表面に地図等を表示するように構成されている。ＬＣＤホルダ１４は、ＬＣＤ１３を水平に保持している。尚、本実施形態の操作パネル１０では、ＬＣＤ１３及びＬＣＤホルダ１４を有して構成されているが、操作パネル１０が画像表示装置用ではないような場合、ＬＣＤ１３及びＬＣＤホルダ１４を有さずに、操作パネル１０が透明パネル１１とタッチセンサ１２のみによって構成されていても良い。

透明パネル１１は、その上面が入力操作面１１ａとなっており、入力操作面１１ａには複数の入力操作領域１１ｂが設けられている。プッシュ入力装置１００の操作者は、入力操作領域１１ｂに操作体６０（操作者の手指）を置き、置いた指で入力操作領域１１ｂを押圧した時にのみ、所定の入力操作を行うことが可能とされる。尚、操作体６０としては、操作者の手指だけでなく、タッチペンや導電性手袋等であっても良い。

複数の入力操作領域１１ｂは、図２（ａ）に示すように、互いに所定の距離を隔てて設けられており、それぞれが独立した操作を行えるように設定されている。尚、入力操作領域１１ｂは、本実施形態では平面視円形状をしているが、その形状は平面視矩形形状等であっても良い。

入力操作領域１１ｂは、平坦な面を持つ入力操作面１１ａの表面に、例えば「＋」、「−」、「＞」、「＜」、「ＭＯＤＥ」、等の各種の文字や記号からなるマークが印字又は刻印、ＬＣＤによって画像表示等されている。各マークがしるされた入力操作領域１１ｂを押下（押圧操作）することにより上記文字や記号等に対応する情報を入力することができるようになっている。尚、マークを印字又は刻印する面は入力操作面１１ａに限らず、透明パネル１１の裏面に印字又は刻印しても良い。

操作パネル１０内には、図３に示すように、入力操作領域１１ｂの下に静電容量式のタッチセンサ１２が設けられている。従って、操作体６０とタッチセンサ１２との間には入力操作領域１１ｂを介して、静電容量Ｃ１が形成される。そして、操作体６０が入力操作領域１１ｂに接近又は接触したときに静電容量Ｃ１が変化し、その静電容量Ｃ１の変化を検知して、操作体６０の接近又は接触を検出する。

図２（ａ）に示すように、入力操作面１１ａのＸ−Ｙ平面上には、複数の入力操作領域１１ｂが形成されているが、上述した静電容量Ｃ１の変化がＸ−Ｙ平面上のどの位置で起こったかを検知することによって、入力操作面１１ａ上の複数の入力操作領域１１ｂのうちのどの入力操作領域１１ｂが操作されたかを検知することができる。そのため、入力操作領域ごとに設定された機能からその操作の情報や操作者が実行させたい機能が何であるかを確定させることができる。

入力操作面１１ａの表面には、入力操作領域１１ｂ以外の場所に、図１、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、複数の押圧スイッチ２０が設けられている。押圧スイッチ２０は、機械的な接点を有するメカニカルスイッチであっても良いが、本実施形態では、押圧スイッチ２０は、静電容量の変化を検知して、押圧されたことを検出する形式のスイッチである。

押圧スイッチ２０は、図４及び図５に示すように、トップキャップ２７と、スライド部材２５と、スイッチケース２３と、可動部材２１と、を有して構成されている。スイッチケース２３は、直方体形状をしており、スイッチケース２３内には、その最も下側に可動部材２１が位置し、その上にスライド部材２５が載置され、スライド部材２５の上にトップキャップ２７が取り付けられている。押圧スイッチ２０は、図５に示すように、操作パネル１０の透明パネル１１上に載置される。

トップキャップ２７は、図４及び図５に示すように、トップ面２７ａと、トップ面２７ａの下面から延伸して形成された４本の腕部２７ｂと、腕部２７ｂの下端に設けられたツメ部２７ｃとから成り、トップ面２７ａの下面と４本の腕部２７ｂと４本のツメ部２７ｃとによってスライド部材２５を抱えるように保持している。

スライド部材２５は、本体部２５ａと本体部２５ａの４箇所に設けられたスライド部２５ｂとで形成されている。スイッチケース２３内の４箇所にはスライドガイド部２３ａが設けられており、スライドガイド部２３ａは、スライド部材２５の４箇所のスライド部２５ｂをそれぞれ挟むようにガイドしている。

可動部材２１は、ラバー等の弾性を有する材料で形成されており、図５に示すように、下側が広いドーム形状となったラバードーム２１ａと、ラバードーム２１ａの内側に形成された胴体部２１ｂとから成る。胴体部２１ｂの下面には、カーボン又は銀等から成る導電性を有する導電部２１ｃが設けられており、導電部２１ｃは所定の距離を隔てて透明パネル１１の表面に対向している。可動部材２１のラバードーム２１ａは、押圧スイッチ２０に弾性を与える弾性部材となる。弾性部材としてのラバードーム２１ａのバネ定数は、例えば、バネ定数Ｋ０に設定されており、バネ定数Ｋ０は、押圧スイッチ２０が単体で操作体６０によって押圧操作された時、操作体６０に良好な操作感触が得られるように設定されている。

可動部材２１の導電部２１ｃの下には、図５に示すように、タッチセンサ１２が設けられている。従って、導電部２１ｃとタッチセンサ１２との間には透明パネル１１を介して静電容量Ｃ２が形成される。

図３に示すように、操作体６０が押圧スイッチ２０を押圧操作した場合、即ち、図５に示す押圧スイッチ２０のトップキャップ２７が押圧操作された場合、スライド部材２５が可動部材２１のラバードーム２１ａを上方から下方へ押圧する。その結果、可動部材２１の導電部２１ｃとタッチセンサ１２との間の距離が変化し、その距離の変化に対応して可動部材２１の導電部２１ｃとタッチセンサ１２との間の静電容量Ｃ２が変化する。静電容量Ｃ２が変化し、静電容量Ｃ２が所定値以上になった場合、押圧スイッチ２０が押圧されたことが検出される。

押圧スイッチ２０では、操作体６０が押圧スイッチ２０を押圧操作した場合以外、操作体６０が押圧スイッチ２０に接近又は接触した場合でも、静電容量Ｃ２が変化し、その静電容量Ｃ２の変化を検知し、その変化の大きさによって操作体６０の押圧スイッチ２０への接近又は接触を検出することができる。図２（ａ）に示すように、入力操作面１１ａのＸ−Ｙ平面上には、複数の押圧スイッチ２０が載置されているが、上述した静電容量Ｃ２の変化がＸ−Ｙ平面上のどの位置で起こったかを検知することによって、入力操作面１１ａ上の複数の押圧スイッチ２０のうちのどの押圧スイッチ２０が操作されたかを検知することができる。そのため、その操作の情報が何であるかを確定させることができる。

押圧スイッチ２０は、透明パネル１１上に複数のスクリューネジによって取り付けられても良いし、接着剤、熱カシメ等で透明パネル１１上に取り付けられても良い。

前述したように、一般的に、車両内におけるカーナビゲーション装置や運転操作に関係する装置等の操作を行うための入力装置の場合、運転操作時の無意識な動作によって操作パネルの直上を運転者の身体の一部が通過、又は接触することがあり得るため、操作パネルを誤操作する可能性がある。また、車両内における入力装置においては、安全上の理由から操作パネルを見ずに操作を行うことがある。

そのため、プッシュ入力装置１００においては、操作パネル１０に操作体６０が接触しただけでは、操作パネル１０が操作されたとは判断せず、操作体６０による押圧によって操作パネル１０を押込み動作させた場合に、操作パネル１０が操作されたと判断するように構成されている。このように構成するために、プッシュ入力装置１００においては、ケース５０内にギャップセンサ４０を設けた。

図２（ａ）に示すように、ギャップセンサ４０は、平面視ケース５０のほぼ中央に設けられている。ギャップセンサ４０は、図６に示すように、静電容量基板４３と、静電容量基板４３の上方に、静電容量基板４３の上面に対して平行に設けられたプランジャー４１と、で構成されている。尚、ギャップセンサ４０の取り付け位置は、ケース５０の中央に限られるわけではなく、操作パネル１０の下側であればどの場所であっても良い。

静電容量基板４３は、ケース５０内において、動かないように固定されている。静電容量基板４３の上面には、導電性の静電電極４３ａ及びグランド電極４３ｂが形成されている。また、プランジャー４１は、操作パネル１０の下側に取り付けられており、プランジャー４１の下面には導電性のプランジャー導電部４１ａが形成されている。プランジャー導電部４１ａと静電電極４３ａ及びプランジャー導電部４１ａとグランド電極４３ｂは、それぞれギャップＧ１を隔てて対向している。そして、プランジャー導電部４１ａと静電電極４３ａとの間には、ギャップＧ１の大きさに従って静電容量Ｃ０が形成される。

操作パネル１０が下方に押圧操作されると、それに従って、プランジャー４１のプランジャー導電部４１ａも水平を保ちながら、静電電極４３ａの形成された静電容量基板４３に接近し、ギャップＧ１が狭まることになる。ギャップＧ１が所定の値以下になり、静電容量Ｃ０が所定の容量値以上になった場合、ギャップセンサ４０は、操作パネル１０の押圧操作を検出する。操作パネル１０上の複数の入力操作領域１１ｂのうちのどの入力操作領域１１ｂが押圧操作されたかは、前述したタッチセンサ１２によって既に検知されている。

このように、ギャップセンサ４０を設けたことによって、操作パネル１０の押圧操作を検出することができる。尚、本実施形態では、操作パネル１０の押圧操作を検出するためにギャップセンサ４０を用いたが、ギャップセンサ４０に代えて圧力検知型の感圧方式のセンサや光学式の測距センサを用いても良い。

操作パネル１０は、前述したように、可動ホルダ３３に保持されている。そして、操作パネル１０が下方に押圧操作されると可動ホルダ３３も同時に下方に移動する。図７に示すように、可動ホルダ３３の外形は、矩形状をした操作パネル１０に対応した形状をしていると共に環状になっており、その内側は開口部３３ａになっている。

図８に示すように、可動ホルダ３３は、その全体を支持部４５に支えられている。支持部４５は、矩形状をした操作パネル１０の、どの部分の入力操作領域１１ｂが押圧されても、可動ホルダ３３が傾斜せずに水平を保ったまま下方に移動するように構成されている。

支持部４５内には、ボトムケース４５ｂがケース５０に固定される形で設けられている。支持部４５内のボトムケース４５ｂ上の複数個所（本実施形態では２箇所）には、リーフスプリング等の支持部弾性部材４５ａが設けられており、操作体６０によって操作パネル１０の入力操作領域１１ｂが押圧操作された時、その押圧力に応じた反力が支持部弾性部材４５ａにより操作体６０に与えられる。ボトムケース４５ｂ上の２つの支持部弾性部材４５ａのバネ定数は、２つ合わせてバネ定数Ｋ１に設定されており、バネ定数Ｋ１は、操作パネル１０が押圧操作された時、操作体６０に良好な操作感触が得られるように設定されている。

ケース５０内のボトムケース４５ｂの下側には、メイン基板４７が備えられている。メイン基板４７には、プッシュ入力装置１００内の各ブロックを稼働させるための電子回路（図示せず）が搭載されている。

押圧スイッチ２０では、それ単体で、操作体６０によって押圧スイッチ２０のトップキャップ２７が押圧操作された時、その押圧力に応じた反力が、可動部材２１内の弾性部材であるラバードーム２１ａによって操作体６０に与えられる。従って、操作パネル１０上に設けられた押圧スイッチ２０は、可動部材２１内の弾性部材であるラバードーム２１ａと支持部４５内の支持部弾性部材４５ａが直列に接続されたのと同等の状態で反力が作用することになる。このような場合、押圧スイッチ２０を押圧した操作体６０には、押圧スイッチ２０単体で押圧操作された場合の反力よりも小さな反力が与えられることになる。

一般的に、車両内のインストルメントパネル等においては、プッシュ入力装置１００のような入力装置以外の装置、例えばエアコン等の操作用にメカニカルスイッチ等の押圧スイッチが設けられている。そのような場合、操作パネル１０上に設けられた押圧スイッチ２０とプッシュ入力装置１００以外の場所に設けられた外部押圧スイッチとによって、押圧操作された場合の反力が異なってしまうことになる。

そのため、プッシュ入力装置１００では、操作パネル１０上に設けられた押圧スイッチ２０とプッシュ入力装置１００以外に設けられた外部押圧スイッチとの、押圧操作された場合の反力をほぼ同一になるようにした。そのために、操作パネル１０と支持部４５との間に動作規制部３０を設けた。

動作規制部３０は、磁気アクチュエータ３１によって形成されている。磁気アクチュエータ３１は、図７及び図８に示すように、固定ヨーク３１ａと、可動ヨーク３１ｂと、コイル３１ｄと、によって構成されている。

可動ヨーク３１ｂは、内側に開口を有する平面視環状に形成されていると共に、当該開口の中央部のＹ１−Ｙ２方向に形成された橋梁部３１ｃを有しており、可動ホルダ３３の開口部３３ａ内に収納されている。可動ヨーク３１ｂは、その環状の部分が可動ホルダ３３に取り付けられ、連結されている。また、固定ヨーク３１ａも、内側に開口を有する平面視環状に形成されていて、複数の取付けスクリューネジ（図示せず）によってケース５０に取り付けられ、連結されている。可動ヨーク３１ｂは、固定ヨーク３１ａより下側に取り付けられており、平面視では、図７に示すように、可動ヨーク３１ｂの縁部が固定ヨーク３１ａの縁部よりはみ出して見えている。コイル３１ｄも平面視環状に形成されており、固定ヨーク３１ａ内に取り付けられている。

図７に示すように、可動ヨーク３１ｂの橋梁部３１ｃの中央には、調整スクリュー３５が緩衝部材３７を介して取り付けられている。調整スクリュー３５は、図８に示すように、その下方向に延伸して形成された突出部３５ａを有している。ボトムケース４５ｂの中央には窪み部４５ｃが設けられていて、調整スクリュー３５の突出部３５ａの先端がボトムケース４５ｂの窪み部４５ｃ内に位置するように設定されている。調整スクリュー３５の突出部３５ａの先端は、操作パネル１０又は押圧スイッチ２０が押圧操作された場合、窪み部４５ｃ内を下方向に移動可能となっている。

磁気アクチュエータ３１では、コイル３１ｄに流す電流の大きさを大きくすると、固定ヨーク３１ａと可動ヨーク３１ｂとの間の磁気吸引力を大きくすることができ、コイル３１ｄに流す電流の大きさを小さくすると、固定ヨーク３１ａと可動ヨーク３１ｂ間の磁気吸引力を小さくすることができる。そのため、ケース５０に固定された固定ヨーク３１ａに対して、磁気吸引力を小さくして可動ヨーク３１ｂ及び可動ホルダ３３を下方向に移動可能としたり、磁気吸引力を大きくして可動ヨーク３１ｂ及び可動ホルダ３３を移動させないようにしたりすることが可能となる。

また、前述したように、可動ヨーク３１ｂは可動ホルダ３３に固定されており、操作パネル１０は可動ホルダ３３に支持されている。それと共に、可動ホルダ３３は、内部に支持部弾性部材４５ａを有した支持部４５に支持されている。そのため、磁気アクチュエータ３１は、支持部４５内に設置されている支持部弾性部材４５ａの、操作パネル１０への作用力を変えることができる。

従って、操作パネル１０上の押圧スイッチ２０が押圧されて押込み動作する際に、動作規制部３０が操作パネル１０の押込み動作を規制することができる。

次に、押圧スイッチ２０が押圧されて押込み動作する際に動作規制部３０が操作パネル１０の押込み動作を規制することを示すため、図８乃至図１１を参照して、本発明の実施形態に係るプッシュ入力装置１００において、操作パネル１０を押圧したときに操作体６０に与えられる反力Ｆ１の大きさ、及び押圧スイッチ２０を押圧したときに操作体６０に与えられる反力Ｆ２の大きさについて説明する。

図９（ａ）は、プッシュ入力装置１００以外の場所に設置された外部押圧スイッチ７０を押圧したときの操作体６０に与えられる反力Ｆ０の大きさを示す模式図であり、図９（ｂ）は、操作パネル１０上の押圧スイッチ２０を押圧したときの操作体６０に与えられる反力Ｆ２の大きさを示す模式図であり、図１０は、操作パネル１０を押圧したときの操作体６０に与えられる反力Ｆ１の大きさを示す模式図である。また、図１１は、押圧スイッチ２０を押圧したときに操作体に与えられる反力Ｆ２の大きさと、操作パネル１０を押圧したときに操作体６０に与えられる反力Ｆ１の大きさとを同じにした場合を示し、図１１（ａ）は、その場合の操作パネル１０を押圧したときの操作体６０に与えられる反力Ｆ１の大きさを示す模式図であり、図１１（ｂ）は、押圧スイッチ２０を押圧したときの操作体６０に与えられる反力Ｆ２の大きさを示す模式図である。

尚、図９及び図１０においては、図９（ｂ）における操作パネル１０上の押圧スイッチ２０として、外部押圧スイッチ７０とバネ定数が同じものを使用しているものとする。また、この時の押圧スイッチ２０及び外部押圧スイッチ７０内のラバードーム２１ａのバネ定数は、バネ定数Ｋ０であり、バネ定数Ｋ０は、前述したように、押圧スイッチ２０又は外部押圧スイッチ７０単体を操作体６０が押圧したとき、操作体６０に良好な操作感触が得られるように設定されている。同じく、支持部４５内の支持部弾性部材４５ａのバネ定数Ｋ１は、操作パネル１０を操作体６０が押圧したとき、操作体６０に良好な操作感触が得られるように設定されている。尚、操作パネル１０上の押圧スイッチ２０を操作体６０が押圧したときのバネ定数を、バネ定数Ｋ２とする。

図９（ａ）に示すように、プッシュ入力装置１００以外の場所に設置された外部押圧スイッチ７０を押圧操作したとき、操作体６０にはバネ定数Ｋ０に対抗した反力Ｆ０が与えられる。従って、外部押圧スイッチ７０を押圧操作したときには、良好な操作感触が得られる。

また、図１０に示すように、操作パネル１０の入力操作領域１１ｂを操作体６０によって押圧操作したときには、操作パネル１０及び可動ホルダ３３を介して、動作規制部３０及び支持部４５にその押圧力が伝わる。このとき、図８に示した、磁気アクチュエータ３１への通電はオフとされている。即ち、磁気アクチュエータ３１内のコイル３１ｄには電流を流していない。磁気アクチュエータ３１への通電がオフであるため、支持部４５内の支持部弾性部材４５ａのバネ定数Ｋ１は、そのまま作用する。即ち、操作体６０による押圧によって操作パネル１０が押込み動作を行う。従って、操作パネル１０を押圧操作したときには、操作体６０にバネ定数Ｋ１に対抗した反力Ｆ１が与えられ、良好な操作感触が得られる。

一方、図９（ｂ）に示すように、操作パネル１０上の押圧スイッチ２０を押圧操作したとき、操作体６０には反力Ｆ２が与えられるが、操作体６０に与えられる反力Ｆ２には、押圧スイッチ２０内のラバードーム２１ａのバネ定数Ｋ０以外に、押圧スイッチ２０の下方にある支持部４５のバネ定数Ｋ１も関係してくる。

図９（ｂ）に示すように、操作パネル１０上の押圧スイッチ２０を押圧操作したときのバネ定数Ｋ２は、次の式で表すことができる。式：１／Ｋ２＝１／Ｋ０＋１／Ｋ１。従って、動作規制部３０内の磁気アクチュエータ３１への通電がオフであって、支持部４５のバネ定数Ｋ１がそのまま作用した場合、バネ定数Ｋ２は、バネ定数Ｋ０より小さくなる。例えば、分かり易くするためにＫ１＝Ｋ０とすれば、Ｋ２は、Ｋ２＝Ｋ０／２となる。

バネ定数Ｋ２がバネ定数Ｋ０より小さくなった場合、反力Ｆ２が弱くなり、外部押圧スイッチ７０と同様の良好な操作感触が得られない。そこで、プッシュ入力装置１００では、押圧スイッチ２０が支持部４５のバネ定数Ｋ１の影響を受けないようにした。具体的には、動作規制部３０内の磁気アクチュエータ３１への通電をオンとし、コイル３１ｄに大きな電流を流すようにした。

前述したように、磁気アクチュエータ３１内のコイル３１ｄに流す電流を大きくすることによって、図８に示した固定ヨーク３１ａと可動ヨーク３１ｂとの間の磁気吸引力を大きくすることができる。そのため、固定ヨーク３１ａと可動ヨーク３１ｂとが吸引し合い、その結果、可動ヨーク３１ｂに連結された可動ホルダ３３が、固定ヨーク３１ａを連結しているケース５０に一時的に固定されることになる。その結果、バネ定数Ｋ１を非常に大きくしたことと同等の効果が得られる。従って、押圧スイッチ２０が支持部４５のバネ定数Ｋ１の影響を受けないようにすることができる。

バネ定数Ｋ１を非常に大きく（Ｋ１>>Ｋ０）した場合、式１／Ｋ２＝１／Ｋ０＋１／Ｋ１における１／Ｋ１をほぼ０とみなすことができる。従って、バネ定数Ｋ２を、Ｋ２≒Ｋ０とすることができる。その結果、操作パネル１０上の押圧スイッチ２０を押圧操作したときの操作体６０に与えられる反力Ｆ２は、押圧スイッチ２０単体のときに押圧操作したときの操作体６０に与えられる反力Ｆ０とほぼ同じにすることができ、良好な操作感触が得られる。

ところで、操作パネル１０を押圧したときに動作規制部３０内の磁気アクチュエータ３１への通電をオフとし、操作パネル１０上の押圧スイッチ２０を押圧したときに磁気アクチュエータ３１への通電をオンとした場合、操作体６０に与えられる反力Ｆ１の大きさと、操作パネル１０上の押圧スイッチ２０を押圧したときの操作体６０に与えられる反力Ｆ２の大きさとが異なることがある。しかし、同じ操作パネル１０上で押圧操作するため、反力Ｆ１の大きさと反力Ｆ２の大きさとが同じであることが望ましい。

図１１（ａ）に示すように、操作パネル１０を押圧したときに、図８に示した磁気アクチュエータ３１内のコイル３１ｄにある程度の電流を流すと、固定ヨーク３１ａと可動ヨーク３１ｂとの間の磁気吸引力を調整することができる。そのため、操作パネル１０を押圧したときの押圧力の支持部４５への伝わり方も調整することができる。その結果として、支持部４５のバネ定数Ｋ１の大きさを変えることと同じことになる。この時の磁気アクチュエータ３１と支持部４５とによるバネ定数をＫ２１とする。

このことは、図１１（ｂ）に示すように、操作パネル１０上の押圧スイッチ２０を押圧したときも同様であり、このときの磁気アクチュエータ３１内のコイル３１ｄに電流を可変することにより、固定ヨーク３１ａと可動ヨーク３１ｂとの間の磁気吸引力を調整することができ、操作パネル１０を押圧したときの押圧力の支持部４５への伝わり方も調整することができる。この時の磁気アクチュエータ３１と支持部４５とによるバネ定数をＫ２２とする。

また、操作パネル１０上の押圧スイッチ２０を押圧したとき操作体６０に与えられる反力Ｆ２の大きさは、当該操作パネル１０以外の場所に設けられた外部押圧スイッチ７０を押圧したとき操作体６０に与えられる反力の大きさと同一にする必要があるが、当該押圧スイッチ２０単体のバネ定数と、外部押圧スイッチ７０単体のバネ定数Ｋ０とを、必ずしも同一にする必要はなく、操作パネル１０上の押圧スイッチ２０と外部押圧スイッチ７０とが、それぞれ異なるバネ定数を有するようにしても良い。

即ち、操作パネル１０上の押圧スイッチ２０を押圧したとき、押圧スイッチ２０単体のバネ定数の大きさと操作パネル１０を押圧したときのバネ定数の大きさとを合成した場合のバネ定数の大きさが、外部押圧スイッチ７０のバネ定数Ｋ０の大きさと同じになるように、押圧スイッチ２０単体のバネ定数の大きさを設定してやれば良い。この場合の押圧スイッチ２０単体のバネ定数をＫ２０とする。

ここで、操作パネル１０上の押圧スイッチ２０を押圧したときのバネ定数、即ち、押圧スイッチ２０単体のバネ定数Ｋ２０とこの時の操作パネル１０を押圧したときのバネ定数Ｋ２２とを合成したバネ定数をＫ２３とする。

即ち、操作パネル１０を押圧したときに操作体６０に与えられる反力Ｆ１の大きさと、押圧スイッチ２０を押圧したときに操作体６０に与えられる反力Ｆ２の大きさとを同じにするためには、磁気アクチュエータ３１内のコイル３１ｄに流す電流を可変することによって、バネ定数Ｋ２１とバネ定数Ｋ２３とを同じにすれば良い。

１／Ｋ２３＝１／Ｋ２０＋１／Ｋ２２であるので、図１１（ｂ）に示すように、例えば、押圧スイッチ２０単体を押圧したときのバネ定数Ｋ２０を、Ｋ２０＝２＊Ｋ０に設定し、バネ定数Ｋ２２も、Ｋ２２＝２＊Ｋ０に設定すると、バネ定数Ｋ２３は、１／Ｋ２３＝２／２＊Ｋ０、即ちＫ２３＝Ｋ０となる。また、操作パネル１０を押圧したときのバネ定数Ｋ２１は、図１１（ａ）に示すように、磁気アクチュエータ３１内のコイル３１ｄに流す電流を可変することによって、Ｋ２１＝Ｋ０に設定することができる。その結果、Ｋ２１＝Ｋ２３とすることができる。

このように、押圧スイッチ２０単体のバネ定数Ｋ２０と、磁気アクチュエータ３１内のコイル３１ｄに流す電流を可変して、バネ定数Ｋ２１とバネ定数Ｋ２２とを適切に設定することによって、操作パネル１０を押圧したときに操作体６０に与えられる反力Ｆ１の大きさと、押圧スイッチ２０を押圧したときに操作体６０に与えられる反力Ｆ２の大きさとを同じにすることができる。

ところで、操作パネル１０又は押圧スイッチ２０が押圧されて押込み動作する際の、動作規制部３０による操作パネル１０の押込み動作の規制時には、前述したように、磁気アクチュエータ３１内のコイル３１ｄに電流を流す必要がある。しかし、そのために常時電流を流しておくようにすると、電流を流すための電源、即ち車載バッテリーを浪費してしまうことになる。そこで、プッシュ入力装置１００では、操作パネル１０や押圧スイッチ２０を押圧する前の予備操作を検出したときに、操作パネル１０の動作の規制を開始するようにした。

図３に示したように、操作パネル１０内の、複数の入力操作領域１１ｂの下側及び複数の押圧スイッチ２０の下側には、透明パネル１１を介して、それぞれにタッチセンサ１２が設けられている。前述したように、入力操作領域１１ｂ又は押圧スイッチ２０が押圧操作された場合以外の、入力操作領域１１ｂ又は押圧スイッチ２０に操作者の指等の操作体６０が接近した場合でも、当該操作体６０の接近をそれぞれのタッチセンサ１２は検出することができる。

従って、操作パネル１０や押圧スイッチ２０を押圧する前に操作体６０を入力操作領域１１ｂ又は押圧スイッチ２０に接近させる操作、即ち押圧操作のための予備操作を、タッチセンサ１２によって、それぞれ非接触にて検出することができる。従って、操作パネル１０や押圧スイッチ２０を押圧操作する直前に予備操作を検出することができる。そのため、磁気アクチュエータ３１内のコイル３１ｄに常時電流を流しておく必要がない。

本実施形態では、操作パネル１０や押圧スイッチ２０を押圧する前の予備操作を、タッチセンサ１２によって検出するようにしたが、この予備操作をカメラによる視線検出、ジェスチャー検出、又は３Ｄモーションセンサ等を使用して検出するようにしても良い。

以下、本実施形態としたことによる効果について説明する。

プッシュ入力装置１００は、押圧スイッチ２０の押込み動作時に、動作規制部３０によって操作パネル１０の押込み動作を規制させるため、操作パネル１０の上に設けられた押圧スイッチ２０の操作感触と、当該操作パネル１０以外の場所に設けられた外部押圧スイッチ７０の操作感触と、を同等にすることが容易にできる。

また、押圧スイッチ２０が押圧されたことをタッチセンサ１２の利用によって検知することで、押圧スイッチ２０を簡単な構造にすることができ、小型化することができる。その結果、操作パネル１０内にＬＣＤ１３があるとき、ＬＣＤ１３の画像表示領域を広くすることができる。

また、動作規制部３０を構成する磁気アクチュエータ３１に、常時通電しておく必要がないため、電流消費を抑えることができる。

また、予備操作がタッチセンサ１２で非接触にて検出されるので、速やかに磁気アクチュエータ３１の通電を開始し、操作体６０が押圧スイッチ２０を押圧する前に操作パネル１０の押込み動作を規制することができる。

また、操作パネル１０の上に設けられた押圧スイッチ２０を押圧したときの操作感触と操作パネル１０を押圧したときの操作感触とを同等にすることが容易にできる。

以上説明したように、本発明のプッシュ入力装置は、押圧スイッチの押込み動作時に動作規制部によって操作パネルの押込み動作を規制させるため、操作パネルの上に設けられた押圧スイッチの操作感触と当該操作パネル以外の場所に設けられた押圧スイッチの操作感触とを同等にすることが容易にできる。

本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施することが可能である。

１０ 操作パネル
１１ 透明パネル
１１ａ 入力操作面
１１ｂ 入力操作領域
１２ タッチセンサ
１３ ＬＣＤ
１４ ＬＣＤホルダ
２０ 押圧スイッチ
２１ 可動部材
２１ａ ラバードーム
２１ｂ 胴体部
２１ｃ 導電部
２３ スイッチケース
２３ａ スライドガイド部
２５ スライド部材
２５ａ 本体部
２５ｂ スライド部
２７ トップキャップ
２７ａ トップ面
２７ｂ 腕部
２７ｃ ツメ部
３０ 動作規制部
３１ 磁気アクチュエータ
３１ａ 固定ヨーク
３１ｂ 可動ヨーク
３１ｃ 橋梁部
３１ｄ コイル
３３ 可動ホルダ
３３ａ 開口部
３５ 調整スクリュー
３５ａ 突出部
３７ 緩衝部材
４０ ギャップセンサ
４１ プランジャー
４１ａ プランジャー導電部
４３ 静電容量基板
４３ａ 静電電極
４３ｂ グランド電極
４５ 支持部
４５ａ 支持部弾性部材
４５ｂ ボトムケース
４５ｃ 窪み部
４７ メイン基板
５０ ケース
６０ 操作体
７０ 外部押圧スイッチ
１００ プッシュ入力装置
Ｆ０ 反力
Ｆ１ 反力
Ｆ２ 反力
Ｃ０ 静電容量
Ｃ１ 静電容量
Ｃ２ 静電容量

Claims (5)

1. 操作体による押圧によって押込み動作可能な操作パネルと、前記操作パネル上に設けられ、前記操作体による押圧によって押込み動作可能な押圧スイッチと、前記操作パネルの押込み動作を規制する動作規制部と、を備えたプッシュ入力装置であって、
   前記押圧スイッチが押圧されて押込み動作する際に、前記動作規制部が前記操作パネルの押込み動作を規制する、
   ことを特徴とするプッシュ入力装置。
2. 前記操作パネルは、静電容量式のタッチセンサを備えており、
   前記押圧スイッチは、押圧されたときに前記タッチセンサとの間の距離が変化する導電部を有する可動部材を備えており、
   前記操作体による押圧によって前記押圧スイッチが押圧されたことを、前記可動部材と前記タッチセンサとの間の静電容量の変化によって検出する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のプッシュ入力装置。
3. 前記押圧スイッチを押圧する前の予備操作を検出したときに、前記動作規制部は、前記操作パネルの動作の規制を開始する、
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のプッシュ入力装置。
4. 前記操作パネルは、静電容量式のタッチセンサを備えており、
   前記予備操作は、前記タッチセンサで非接触にて検出される、
   ことを特徴とする請求項３に記載のプッシュ入力装置。
5. 前記押圧スイッチを押圧したときに前記操作体に与えられる反力の大きさと、前記操作パネルを押圧したときに前記操作体に与えられる反力の大きさと、が同じである、
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のプッシュ入力装置。
   

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