JP6481385B2 - スイッチ装置 - Google Patents

Description

本発明は、押し込み操作及び倒し込み操作が可能なスイッチ装置に関する。

従来、操作部材を押し込む操作（以下、押し込み操作と称する）、及び操作部材を倒し込む操作（以下、倒し込み操作と称する）が可能なスイッチ装置が公知である。スイッチ装置は、例えば軸の押し込み及び倒し込みを検出できる検出器と、ユーザからの操作力を受ける操作部材と、を備えている。操作部材は、検出器の軸の先端部に接続されている。これにより、操作部材が受けた操作力は、検出器の軸に伝えられる。

このようなスイッチ装置において、ユーザが操作部材を押し込むと、検出器の軸がその軸方向へ沿って移動し、これにより押し込み操作が行われる。また、ユーザが操作部材を倒し込むと、検出器の軸がその軸方向に対して倒れる方向へ移動し、これにより倒し込み操作が行われる。この場合、操作部材が押し込まれると、その操作力は、検出器の軸を押し込む方向へそのまま作用する。一方、操作部材が倒し込まれると、軸の揺動中心から操作位置までの距離に比例したトルクとなって作用する。

このような構成において、検出器が、軸を押し込むために必要な力と軸を倒し込むために必要な力とが等しく設定されたいわゆる標準品である場合には、押し込み操作に必要なユーザの操作力に比べて、倒し込み操作に必要なユーザの操作力が小さくなる。そのため、ユーザが誤って操作部材を倒し込んでしまった場合等に倒し込み操作として誤検出され易く、使用者の意図しない操作となってしまうおそれがあった。そして、操作部材が長くなったり大きくなったりして、検出器の軸とユーザの操作位置との距離が大きくなるほど、上述した問題は、顕著になる傾向にある。

一方で、操作部材の長さや大きさ等の具体的形状に合わせて、検出器の軸の押し込み及び倒し込みに必要な力を設定することで、上述した誤操作の問題を抑制することができる。しかし、この場合、操作部材の具体的形状を変更する度に、検出器の設計変更が必要になる。そのため、検出器の汎用性が失われてしまい、検出器に標準品を採用することが難しくなる。

特開２００８−２７７０３４号公報

そこで、押し込み操作と倒し込み操作とが可能なスイッチ装置において、検出器の汎用性を維持しつつ、倒し込み操作の誤検出を抑制して操作性の向上が図られるスイッチ装置を提供する。

請求項１に記載の発明によれば、押し込み操作が行われると、操作部材又は軸部には、第１弾性部材による弾性力が作用する。一方、倒し込み操作が行われると、操作部材又は軸部には、第１弾性部材による弾性力に加えて、第２弾性部材による弾性力が作用する。そのため、倒し込み操作に必要な操作力を、第１弾性部材のみが設けられている場合に比べて増大させることができる。これにより、誤って倒し込み操作を行った場合であっても、倒し込み操作として検出されることを抑制することができる。その結果、倒し込み操作の誤検出が抑制されて、操作性の向上が図られる。そして、第２弾性部材の特性を調整することで、倒し込み操作に必要な操作力を調整することができる。すなわち、倒し込み操作に必要な操作力を調整するために検出器の仕様を変更する必要がないため、検出器の汎用性が維持される。これらの結果、検出器の汎用性を維持しつつ、倒し込み操作の誤検出を抑制することができる。

一実施形態によるスイッチ装置を無線通信可能な操作装置に適用した一例を示す斜視図 中立状態におけるスイッチ操作の断面図 押し込み操作が行われた場合におけるスイッチ装置の断面図 倒し込み操作が行われた場合におけるスイッチ装置の断面図（その１） 倒し込み操作が行われた場合におけるスイッチ装置の断面図（その２）

以下、本発明のスイッチ装置を無線通信可能な操作装置に適用した一実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１に示すように、操作装置１０は、全体として円柱形状であって、制御装置２０とスイッチ装置３０とから構成されている。操作装置１０は、例えば図示しないスマートフォン等の外部機器と無線通信によって接続されて、その外部機器を無線操作するためのものである。制御装置２０は、詳細は図示しないが、例えば通信機器と無線通信可能に構成されており、スイッチ装置３０に入力された操作内容を、無線によって通信機器へ送信する。これにより、ユーザは、操作装置１０のスイッチ装置３０を操作することで、スマートフォン等の外部機器を操作することができる。

スイッチ装置３０は、図２に示すように、基体３１、カバー３２、操作部材３３、ばね受け部材３４、第１弾性部材３５、第２弾性部材３６、及び検出器４０を備えている。なお、以下の説明において、基体３１に対して操作部材３３側を、スイッチ装置３０の上側又はユーザ手前側とし、基体３１に対して検出器４０側を、スイッチ装置３０の下側又はユーザ奥側とする。この場合、スイッチ装置３０の上側及び下側の定義は、スイッチ装置３０の使用態様つまり使用時の姿勢を限定するものではない。

まず、検出器４０について説明する。検出器４０は、押し込み操作と複数方向（例えば、４方向又は８方向）への倒し込み操作との両方を検出することができる、いわゆるセンタプッシュ付のスティックスイッチである。検出器４０は、ケース４１、基板４２、軸部４３、及び支持部４４を有している。基板４２は、図示しない電気配線が設けられた回路基板であって、ケース４１内に収容されている。基板４２の軸部４３側の表面には、複数組の固定接点及び可動切片が設けられている。

本実施形態の場合、基板４２は、１組の第１固定接点４２１及び第１可動切片４２２と、複数組の第２固定接点４２３及び第２可動切片４２４を有している。検出器４０は、第１可動切片４２２が第１固定接点４２１に接触した場合に、押し込み操作を検出する。また、検出器４０は、第２可動切片４２４が第２固定接点４２３に接触した場合に、倒し込み操作を検出する。この場合、軸部４３を押し込んで押し込み操作をするために必要な力と、軸部４３を倒し込んで倒し込み操作をするために必要な力とは、ほぼ等しくなるように設定されている。

具体的には、固定接点４２１、４２３は、例えば基板４２上に固定された金属片等の導体である。可動切片４２２、４２４は、例えば椀状に湾曲した金属片等の導体である。可動切片４２２、４２４に押圧力が作用していない場合、可動切片４２２、４２４と固定接点４２１、４２３とは接触しておらず、可動切片４２２、４２４と固定接点４２１、４２３と間は電気的に切断されている。一方、可動切片４２２、４２４が下方つまり固定接点４２１、４２３側へ向かって押圧されると、可動切片４２２、４２４が変形する。そして、可動切片４２２、４２４が固定接点４２１、４１２に接触して、可動切片４２２、４２４と固定接点４２１、４２３との間が電気的に接続される。

軸部４３は、主軸部４３１と、板部４３２と、複数の突部４３３、４３４と、を一体に有して構成されている。主軸部４３１は、円柱状に構成されており、上側部分がケース４１から上方へ露出している。板部４３２は、例えば円板状に構成されている。主軸部４３１は、板部４３２の中心部から上方へ延びるようにして、板部４３２に対して直角に設けられている。

複数の突部４３３、４３４は、１つの第１突部４３３と、複数の第２突部４３４とから構成されている。第１突部４３３は、板部４３２の下面の中央部から下方へ突出して設けられており、第１固定接点４２１及び第１可動切片４２２に対応している。第２突部４３４は、板部４３２の下面の外周付近から下方へ突出して設けられており、第２固定接点４２３及び第２可動切片４２４に対応している。第１突部４３３の突出量は、第２突部４３４の突出量より大きい。

支持部４４は、例えば球体の上下を切り落とし、その中心部に上下方向へ貫く貫通穴４４１を形成した円環状に形成されている。支持部４４は、ケース４１の上部にあって、ケース４１に対して揺動可能に設けられている。軸部４３の主軸部４３１は、支持部４４の貫通穴４４１に通されている。これにより、軸部４３は、貫通穴４４１の内側を摺動して上下方向へ移動可能であるとともに、支持部４４と一体的に揺動可能となっている。すなわち、図１に示す軸部４３の位置を軸部４３の中立位置とすると、軸部４３は、中立位置に対して、図３に示すように軸部４３の軸方向つまり上下方向へ移動可能であるとともに、図４及び図５に示すように揺動可能に設けられている。軸部４３が下方へ移動すると、図３に示すように、第１突部４３３が第１可動切片４２２を押圧する。また、軸部４３が揺動すると、図４及び図５に示すように、第２突部４３４が当該第２突部４３４に対応した第２可動切片４２４を押圧する。

次に、基体３１、カバー３２、操作部材３３、ばね受け部材３４、第１弾性部材３５、及び第２弾性部材３６について説明する。基体３１は、例えば樹脂製であって、全体として円筒状に構成されている。基体３１は、突出部３１１を有している。突出部３１１は、基体３１の上面中央部を上方へ円形に突出させて形成されている。基体３１の内側には、突出部３１１の上面側から下方へ向かって先細る円錐形状に形成されたテーパ状部３１２と、円筒形状となる円筒形状部３１３と、によって空間が形成されている。

カバー３２は、例えば樹脂製であって、全体として円筒状に構成されている。カバー３２は、基体３１の外側に設けられ、基体３１及び操作部材３３の外周側を覆っている。なお、カバー３２は、基体３１に対して回転可能に設けられて回転操作が可能ないわゆるジョグダイヤルであってもよい。

操作部材３３は、全体として円板状であって、下面の中心部が下方へ突出した形状に構成されている。操作部材３３は、操作受け部３３１、接続部３３２、及び第１ばね受け部３３３を有している。操作受け部３３１は、軸部４３の主軸部４３１に対して直角方向の面を有する円板状に形成されている。操作受け部３３１は、ユーザからの操作力を受ける部分である。接続部３３２は、操作受け部３３１の下面中央部を上方へ向かって円筒形状に窪ませた非貫通の穴形状に形成されている。軸部４３の主軸部４３１の上端部は、接続部３３２に挿入されて固定されている。これにより、操作部材３３と軸部４３と一体に移動可能となっている。第１第１ばね受け部３３３は、接続部３３２の外周部分を囲んで円環状に窪ませた非貫通の穴形状に形成されている。

ばね受け部材３４は、検出器４０のケース４１の上面部に設けられて、ケース４１に固定されている。なお、ばね受け部材３４は、検出器４０のケース４１又は基体３１と一体に構成してもよい。ばね受け部材３４は、全体として円筒状に形成され、その円筒状の内側となる筒部３４１と、筒部３４１の周囲を囲むようにして設けられた第２ばね受け部３４２と、を有している。検出器４０の主軸部４３１は、ばね受け部材３４の筒部３４１に通されている。第２ばね受け部３４２は、操作部材３３の第１ばね受け部３３３に対応する位置に設けられている。第２ばね受け部３４２は、筒部３４１の周囲を下方へ向かって円環状に窪ませた非貫通の穴形状に形成されている。

第１弾性部材３５は、例えばコイルばねであり、操作部材３３と検出器４０との間に設けられている。第１弾性部材３５の上端部は、操作部材３３の第１ばね受け部３３３に挿入されており、第１弾性部材３５の下端部は、ばね受け部材３４の第２ばね受け部３４２に挿入されている。そして、軸部４３の主軸部４３１は、第１弾性部材３５の内側に通されている。これにより、第１弾性部材３５は、検出器４０と操作部材３３とを、軸部４３の主軸部４３１の軸方向に沿って相互に離間する方向へ弾性力を作用させている。操作部材３３が操作力を受けて、図３に示すように軸部４３が下方へ移動した場合又は図４に示すように軸部４３が揺動した場合、第１弾性部材３５は、軸部４３を図２に示す中立位置に復帰させる方向へ弾性力を働かせる。

第２弾性部材３６は、軸部４３が倒し込まれて揺動した場合に、操作部材３３を介して軸部４３に弾性力を働かせるためのものである。具体的には、第２弾性部材３６は、例えばゴムや弾性変形可能な発泡樹脂等の弾性係数の比較的大きい部材で構成された円環状の板材である。第２弾性部材３６は、基体３１と操作部材３３の操作受け部３３１との間にあって、操作受け部３３１と重なる位置に設けられている。

第２弾性部材３６は、基体３１の上面にあって、突出部３１１及び主軸部４３１の周囲を囲むようにして設けられている。第２弾性部材３６の厚みは、操作部材３３に対して押し込み操作が行われて、第１可動切片４２２と第１固定接点４２１が接触して検出器４０が押し込み操作を検出した場合であっても、操作受け部３３１に接触しないように設定されている。すなわち、中立位置における第２弾性部材３６の上面と操作受け部３３１の下面との距離は、軸部４３の上下方向への移動可能な距離つまり軸部４３のストロークよりも大きい。

次に、上記構成のスイッチ装置３０の作用について説明する。操作受け部３３１の中央部分が押圧操作されると、その押圧力は、軸部４３の下方への移動力として軸部４３に伝わり、操作部材３３と軸部４３とが一体的に主軸部４３１の軸方向に沿って下方へ移動する。すると、図３に示すように、軸部４３が下方へ押し込まれることにより、第１突部４３３が第１可動切片４２２を押して、第１可動切片４２２を弾性変形させる。これにより、第１固定接点４２１と第１可動切片４２２とが接触し、検出器４０は、押し込み操作を検出する。

そして、ユーザが操作受け部３３１に対する押圧操作を解除すると、操作部材３３及び軸部４３は、第１弾性部材３５の弾性力を受けて上方へ移動されて、図１に示す中立位置に復帰する。このとき、第１可動切片４２２の押圧が解除されて、第１可動切片４２２が第１固定接点４２１から離間する。これにより、検出器４０による押し込み操作の検出が解除される。

また、操作受け部３３１の外周部分が押圧操作されると、その押圧力が軸部４３に伝わり、支持部４４を支点にして、操作部材３３と軸部４３と支持部４４とが一体的に揺動する。そして、図４に示すように、操作部材３３及び軸部４３が角度α（例えば、α＝８°）まで倒し込まれると、操作受け部３３１の下面の外周部分が、第２弾性部材３６に接触する。このとき、第２可動切片４２４は第２固定接点４２３に接触していない。つまり、軸部４３が倒し込まれると、検出器４０が軸部４３の倒し込みを検出する前に、操作受け部３３１が第２弾性部材３６に接触する。

図４に示すように、軸部４３が倒し込まれて操作受け部３３１が第２弾性部材３６に接触すると、第２弾性部材３６は、操作受け部３３１を介して軸部４３に弾性力を作用さて、軸部４３が角度αよりも大きな角度に押し込まれることを阻害する。そのため、操作部材３３を角度αよりも大きな角度に倒し込むためには、更に大きな操作力が必要になる。そして、操作受け部３３１に更に大きな操作力が加えられると、軸部４３が角度αよりも大きな角度β（例えば、β＝１０°）に更に倒し込まれる。すると、図５に示すように、第２突部４３４が第２可動切片４２４を押して、第２可動切片４２４を弾性変形させる。これにより、第２固定接点４２３と第２可動切片４２４とが接触し、検出器４０は、倒し込み操作を検出する。

そして、ユーザが操作受け部３３１に対する押圧操作を解除すると、操作部材３３及び軸部４３は、第１弾性部材３５及び第２弾性部材３６から弾性力を受けて、図１に示す中立位置に復帰する。このとき、第２可動切片４２４の押圧が解除されて、第２可動切片４２４が第２固定接点４２３から離間する。これにより、検出器４０による倒し込み操作の検出が解除される。

上記実施形態の構成によれば、スイッチ装置３０は、第１弾性部材３５と、第２弾性部材３６と、を備えている。第１弾性部材３５は、操作部材３３が操作力を受けて軸部４３が移動した場合、軸部４３を中立位置に復帰させる方向へ操作部材３３及び軸部４３に弾性力を働かせることができる。つまり、第１弾性部材３５は、操作部材３３が操作力を受けて軸部４３が押し込まれた場合及び倒し込まれた場合に、軸部４３を中立位置に復帰させる方向へ操作部材３３及び軸部４３に弾性力を働かせることができる。第２弾性部材３６は、軸部４３が倒し込まれた場合に、操作部材３３及び軸部４３に弾性力を働かせることができる。

これによれば、押し込み操作が行われると、操作部材３３及び軸部４３には、第１弾性部材３５による弾性力が作用する。一方、倒し込み操作が行われると、操作部材３３及び軸部４３には、第１弾性部材３５による弾性力に加えて、第２弾性部材３６による弾性力が作用する。そのため、倒し込み操作に必要な操作力を、第１弾性部材３５のみが設けられている場合に比べて増大させることができる。これにより、押し込み操作よりも小さな操作力で倒し込み操作がされることを防止することができる。したがって、ユーザが誤って倒し込み操作を行った場合、例えばユーザが押し込み操作をしようとして誤って操作部材３３の中心部から外れて操作した場合であっても、倒し込み操作として検出されることを抑制することができる。その結果、倒し込み操作の誤検出が抑制されて、操作性の向上が図られる。

さらに、第２弾性部材３６の弾性係数や形状、厚みを調整することで、倒し込み操作に必要な操作力を調整することができる。すなわち、倒し込み操作に必要な操作力を調整するために検出器４０の仕様を変更する必要がないため、検出器４０の汎用性が維持される。これらの結果、検出器４０の汎用性を維持しつつ、倒し込み操作の誤検出を抑制することができる。そして、検出器４０の汎用性を維持されることにより、操作部材３３の具体的形状を変更した場合であっても、検出器４０を、予め仕様が決定されたいわゆる標準品とすることができる。これにより、操作部材３３の具体的形状を変更した場合における検出器４０の設計変更にかかるコスト等を削減することができる。

また、図３に示すように、第２弾性部材３６は、押し込み操作が行われた場合、つまり検出器４０が軸部４３の押し込みを検出した場合には、操作部材３３に接触しないようになっている。すなわち、押し込み操作が行われて、第１可動切片４２２と第１固定接点４２１とが接触した状態であっても、操作部材３３は第２弾性部材３６に接触しないようになっている。これによれば、押し込み操作が行われた場合、操作部材３３及び軸部４３には、第２弾性部材３６による弾性力は作用しない。そのため、押し込み操作に要する操作力が、必要以上に増大されない。これにより、第２弾性部材３６を設けたことによる押し込み操作の操作性の低下を防止することができる。

また、図４に示すように、倒し込み操作が行われた場合、第２弾性部材３６は、検出器４０が軸部４３の倒し込みを検出する前つまり第２可動切片４２４と第２固定接点４２３とが接触する前に、操作部材３３に接触して操作部材３３及び軸部４３に弾性力を働かせる。これによれば、倒し込み操作が行われた場合、検出器４０によって倒し込み操作が検出される前に、操作部材３３の操作に必要な操作力が増大する。この場合、ユーザが実際に倒し込み操作を行うためには、第２弾性部材３６の弾性力に打ち勝つ力で操作部材３３を更に押し込む必要がある。このように、倒し込み操作を行う場合にはその操作の途中で操作力に変化が生じるため、ユーザは、倒し込み操作を行っていることを認識し易くなる。その結果、操作性がより向上し、更に確実に誤操作を低減することができる。

また、操作部材３３は、軸部４３の主軸部４３１に対して直角方向の面を有する円板状の操作受け部３３１を有している。これによれば、操作部材３３を単純な棒状に構成した場合に比べて、ユーザが操作することができる操作部材３３の面積を増大することができ、その結果、操作性の更なる向上が図られる。

また、第２弾性部材３６は、操作受け部３３１と重なる位置に設けられ、軸部４３の周囲を囲む円環状に形成されている。これによれば、第２弾性部材３６を、ゴム材などによって円環状の板材に形成すればよいため、第２弾性部材３６を比較的単純な形状にして構成を簡素にすることができる。そのため、第２弾性部材３６の厚みや弾性係数を変更するだけで、倒し込み操作に必要な操作力を容易に調整することができる。その結果、操作部材３３の具体的形状の変更等にも容易に対応することができる。

なお、本発明は、上述した一実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用することができる。
第１弾性部材３５は、コイルばねに限られず、コイルばねと同等の弾性係数を有する例えば筒状のゴムであってもよい。
また、第２弾性部材３６は、カバー３２に固定されたものでもよい。
また、第２弾性部材３６は、ゴムや発泡樹脂などの弾性力を有する板状の部材に限られず、例えばコイルばねや板バネ等であってもよい。

また、上記実施形態において、第２弾性部材３６は、操作部材３３に接触して操作部材３３及び軸部４３に弾性力を作用させる構成としたが、これに限られない。例えば、軸部４３に接触することで、軸部４３及び操作部材３３に弾性力を作用させるものでもよい。
また、操作部材３３と軸部４３とは別体に構成したが、一体に構成してもよい。
また、検出器４０の具体的構成は、上記したいわゆるスティックスイッチに限られない。
そして、本実施形態では、スイッチ装置３０を操作装置１０に適用した一例について説明したが、スイッチ装置３０は他の操作装置にも適用することができる。

図面中、３０はスイッチ装置、３３は操作部材、３３１は操作受け部、３５は第１弾性部材、３６は第２弾性部材、４０は検出器、４３は軸部を示す。

Claims (3)

1. 軸部（４３）を有し中立位置に対する前記軸部の押し込み及び倒し込みを検出可能な検出器（４０）と、
   前記軸部に接続されユーザからの操作力を受けてその操作力を前記軸部に伝える操作部材（３３）と、
   前記操作部材が操作力を受けて前記軸部が押し込まれた場合及び倒し込まれた場合に前記軸部を前記中立位置に復帰させる方向へ前記操作部材又は前記軸部に弾性力を働かせる第１弾性部材（３５）と、
   前記軸部が倒し込まれた場合に前記操作部材又は前記軸部に弾性力を働かせる第２弾性部材（３６）と、
   を備え、
   前記第２弾性部材は、前記検出器が前記軸部の押し込みを検出した場合に前記操作部材に接触しないように設けられ、
   前記第２弾性部材は、前記軸部が倒し込まれた場合に前記検出器が前記軸部の倒し込みを検出する前に前記操作部材に接触して弾性力を働かせるスイッチ装置。
2. 前記操作部材は、前記軸部に対して直角方向の面を有する円板状の操作受け部（３３１
   を有している請求項１に記載のスイッチ装置。
3. 前記第２弾性部材は、前記軸部の周囲を囲む円環状の板材で構成されている請求項１または２に記載のスイッチ装置。

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