JP2008146980A - タッチ検出機能付きスイッチ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】タッチ検出精度が良好で、しかも、押込み方向のストロークを特に大きくすることがなく、操作感も良好なタッチ検出機能付きスイッチ装置を提供する。
【解決手段】操作ノブ１０は、圧縮コイルばね１４により上方（矢印Ａ１方向）へ付勢している。スイッチボディ１に固定された配線基板６の下面と、操作ノブ１０の底板１３との間に常閉形のタッチ検出スイッチ１８を設け、配線基板６の上面に操作スイッチ２３を設ける。非操作状態では、タッチ検出スイッチ１８の可動接点１６が固定接点１７に接触してオン状態を呈する。使用者が操作ノブ１０に触れ、操作ノブ１０が少し沈み込むと、タッチ検出スイッチ１８がオフ状態に切り替わることで、タッチしたことを検出する。操作ノブ１０が押込み位置まで押し込まれると、操作スイッチ２３がオン操作される。
【選択図】図１

Description

本発明は、使用者が操作ノブにタッチしたことを検出する機能を備えたタッチ検出機能付きスイッチ装置に関する。

例えば自動車において、ステアリングホイールに複数個のスイッチを設け、使用者がタッチした（触れた）操作ノブのスイッチが何であるかを画面に表示したり音声で知らせたりする操作ガイド機能が考えられている。このような機能を得るためには、使用者がスイッチの操作ノブにタッチしたことを検出することが必要である。現在考えられているタッチ検出手段としては、例えば静電容量式のもの（一般的な例として特許文献１参照）や、ダブルアクション式のもの（一般的な例として特許文献２参照）が挙げられる。
特開平８−２０３４０２号公報 実開平７−２９７２９号公報

しかしながら、静電容量式のものの場合は、人がタッチしたことを静電容量の変化で検出するものであるため、検出精度が不安定であるとともに、検出回路が複雑となる問題がある。また、ダブルアクション式のものの場合は、押込み操作が２段階となるため、押込み方向のストロークが大きくなり、操作感が悪いという問題がある。

本発明は上記した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、タッチ検出精度が良好で、しかも、押込み方向のストロークを特に大きくすることがなく、操作感も良好なタッチ検出機能付きスイッチ装置を提供することにある。

上記した目的を達成するために、請求項１のタッチ検出機能付きスイッチ装置は、原位置と押込み位置との間で往復移動可能に設けられた操作ノブと、この操作ノブを前記原位置へ復帰させる方向へ付勢する付勢手段と、静止部位に固定状態に設けられた固定接点、この固定接点に対し前記操作ノブの復帰方向から対向する状態で前記操作ノブと一体的に移動するように設けられた可動接点を有し、前記操作ノブの非操作状態では前記可動接点が前記固定接点に対して前記復帰方向から接触してオン状態を呈すると共に前記操作ノブを前記原位置に規制し、前記操作ノブが前記原位置から押込み方向へ変位し前記可動接点が前記固定接点から離間してオフ状態となることで前記操作ノブへのタッチ状態を検出するタッチ検出スイッチと、前記操作ノブが押込み位置まで移動されることに伴い操作される操作スイッチとを備えたことを特徴とする。

上記した手段において、使用者が操作ノブに触れてその操作ノブが、付勢手段の付勢力に抗して押込み方向へ少し変位すると、常閉形のタッチ検出スイッチの可動接点が操作ノブとともに押込み方向へ変位して固定接点から離間し、タッチ検出スイッチがオフ状態に切り替わることにより、使用者が操作ノブにタッチしたと判断する。従って、操作ノブにタッチしたことをタッチ検出スイッチにより機械的に検出することができるから、タッチしたことを静電容量の変化で検出するものに比べて、タッチ検出精度が安定しているとともに、検出回路も簡単にできる。

そして、操作ノブが押込み位置まで移動されることで操作スイッチが操作される構成であり、押込み操作としては１段のみの操作であるから、ダブルアクション式のものとは違い、押込み方向のストロークを特に大きくする必要がなく、操作感も良好にできる。

（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態について図１および図２を参照して説明する。本発明のタッチ検出機能付きスイッチ装置は、例えば車両のステアリングハンドルに設けられるものである。まず、非操作状態の図１において、スイッチボディ１の上部に、スイッチカバー２が設けられている。スイッチボディ１の上部には、開口部３が形成されている。スイッチカバー２には、その開口部３の上方に位置させて、開口部３よりも小さくて上下が開口した貫通孔４ａを有する筒部４が形成されているとともに、その筒部４の周りに凹部５が形成されている。

スイッチボディ１の内部には、開口部３より下方に位置させてプリント配線基板からなる配線基板６が配設されている。この配線基板６は、ビス７によりスイッチボディ１にほぼ水平状態となるようにして固定状態に取り付けられている。配線基板６には、ビス７の近傍に位置させて貫通孔８が形成されている。スイッチボディ１の底部には、底板９が固定状態に取り付けられている。

操作ノブ１０は、上部の透光性を有する操作部１１と、中間部の中間部材１２と、下部の底板１３とを組み付けて構成されている。このうち操作部１１は、上面がスイッチカバー２よりも上方へ突出していて、下面に突設された連結部１１ａが貫通孔４ａに上方から移動可能に挿入されている。中間部材１２は、上部の径小部１２ａと、下部の径大部１２ｂとを有した段付き形状をなしていて、このうちの径小部１２ａが、操作部１１における連結部１１ａ内に挿入されて当該連結部１１ａに連結固定されている。下部の径大部１２ｂの外形は貫通孔４ａよりも大きく形成されていて、その一部が、上記配線基板６の貫通孔８に上下方向に移動可能に挿入されている。底板１３は、径大部１２ｂの下面に、これの開口部を閉鎖するようにして固着されている。

操作ノブ１０の底板１３とスイッチボディ１の底板９との間には、付勢手段を構成する圧縮コイルばね１４が配設されている。この圧縮コイルばね１４は、操作ノブ１０を原位置へ復帰させる方向である図１の上方（矢印Ａ１方向）へ付勢している。操作ノブ１０は、図１に示す原位置と図２に示す押込み位置との間で往復移動可能に設けられている。
操作ノブ１０における底板１３の上面にはコンタクトホルダ１５が固定されていて、このコンタクトホルダ１５の上面に可動接点１６が固着されている。配線基板６の下面には、可動接点１６の上方に位置させて一対の固定接点１７が設けられている。

ここで、配線基板６は、本発明の静止部位を構成していて、固定接点１７は、静止部位である配線基板６に設けられている。また、可動接点１６は、固定接点１７に対し操作ノブ１０の復帰方向である下方（矢印Ａ１方向）から対向する状態で操作ノブ１０と一体的に移動するように設けられている。この固定接点１７と可動接点１６とにより、タッチ検出スイッチ１８を構成している。このタッチ検出スイッチ１８は、図１の非操作状態においては、可動接点１６が一対の固定接点１７に接触してオン状態を呈すると共に、操作ノブ１０を原位置に規制している。

配線基板６の上面の所定部位には、一対の固定接点２０が設けられているとともに、この固定接点２０を上方から覆うようにゴム製のドーム部２１が設けられていて、このドーム部２１の内面に可動接点２２が設けられている。ドーム部２１の下部のスカート部２１ａは、弾性による復帰手段を構成していて、可動接点２２を固定接点２０から離間する方向に付勢している。この場合、ドーム部２１と、スカート部２１ａと、固定接点２０と、可動接点２２とにより、操作スイッチ２３を構成している。

中間部材１２の径大部１２ｂの内面において、ドーム部２１の上方に対応する部分には、押圧部２４が設けられている。配線基板６の上面において、操作部１１の下方に位置させて発光素子２５が設けられている。この発光素子２５は、夜間照明用のもので、図示しないライトスイッチがオン操作されることに基づき点灯される。配線基板６には、図示はしないが、例えばマイクロコンピュータからなる制御装置が設けられている。この制御装置は、タッチ検出スイッチ１８、操作スイッチ２３、ライトスイッチなどからの信号が入力されることに基づき、発光素子２５や図示しない負荷を駆動する機能を有している。

次に上記構成の作用を説明する。
図１の非操作状態では、圧縮コイルばね１４の付勢力により操作ノブ１０は上方（矢印Ａ１方向）に付勢されている。このとき、タッチ検出スイッチ１８における可動接点１６が一対の固定接点１７に下方から接触していて、タッチ検出スイッチ１８はオン状態を呈しているとともに、操作ノブ１０が原位置に規制されている。従って、タッチ検出スイッチ１８は常閉形となっている。また、押圧部２４はドーム部２１の上面から上方へ離間しているとともに、操作スイッチ２３における可動接点２２は固定接点２０から離間していて、操作スイッチ２３はオフ状態を呈している。車両のライトスイッチがオン操作されると、発光素子２５が点灯し、操作ノブ１０の操作部１１が裏側から照明される。

図１の状態において、操作ノブ１０における操作部１１に使用者の手指が触れて操作ノブ１０が、圧縮コイルばね１４の付勢力に抗して矢印Ａ１とは反対の矢印Ａ２方向へ少し変位すると、タッチ検出スイッチ１８における可動接点１６が固定接点１７から離間し、タッチ検出スイッチ１８はオフ状態となる。制御装置は、タッチ検出スイッチ１８がオン状態からオフ状態に切り替わった信号を受けると、使用者が操作ノブ１０にタッチしたと判断し、これを図示しない表示器に表示する。なお、振動などによりタッチ検出スイッチ１８の接点開閉が起こり得るが、制御装置は、振動時とタッチ時の電圧電流変動と区別することにより誤検出を防止する。具体的には、一例としてタッチ検出スイッチ１８が例えば５０ｍｓ以上オフした場合を、タッチしたと判断する。

操作ノブ１０が押込み操作されて矢印Ａ２方向へ移動すると、押圧部２４により操作スイッチ２３のドーム部２１が押圧されるようになり、そして、操作ノブ１０が図２の押込み位置まで移動すると、ドーム部２１のスカート部２１ａを撓ませながら可動接点２２が一対の固定接点２０に接触し、操作スイッチ２３がオン状態となる。すると、制御装置は、操作スイッチ２３に対応する負荷を駆動する。

そして、図２の状態において、使用者が操作ノブ１０に対する押圧操作を解除すると、操作ノブ１０は圧縮コイルばね１４の付勢力により原位置方向（矢印Ａ１方向）へ戻される。すると、まず操作スイッチ２３のスカート部２１ａの復帰力により可動接点２２が矢印Ａ１方向へ移動し、固定接点２０から離間して操作スイッチ２３がオフ状態となり、さらに操作ノブ１０が矢印Ａ１方向へ移動すると、タッチ検出スイッチ１８の可動接点１６が一対の固定接点１７に接触してタッチ検出スイッチ１８がオン状態に切り替わるとともに、操作ノブ１０が図１の原位置に規制される。

上記した第１の実施形態によれば、次のような作用効果を得ることができる。使用者が操作ノブ１０の操作部１１に触れてその操作ノブ１０が、圧縮コイルばね１４の付勢力に抗して押込み方向に少し変位すると、常閉形のタッチ検出スイッチ１８の可動接点１６が操作ノブ１０とともに押込み方向（矢印Ａ２方向）へ変位して固定接点１７から離間し、タッチ検出スイッチ１８がオフ状態に切り替わることにより、使用者が操作ノブ１０にタッチしたと判断する。従って、操作ノブ１０にタッチしたことをタッチ検出スイッチ１８により機械的に検出することができるから、タッチしたことを静電容量の変化で検出するものに比べて、タッチ検出精度が安定しているとともに、検出回路も簡単にできる。

そして、操作ノブ１０が押込み位置まで移動されることで操作スイッチ２３が操作される構成であり、押込み操作としては１段のみの操作であるから、ダブルアクション式のものとは違い、押込み方向のストロークを特に大きくする必要がなく、操作感も良好にできる。

（第２の実施形態）
次に本発明の第２の実施形態について図３および図４を参照して説明する。この第２の実施形態では、第１の実施形態と同一の部分には同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分について説明する。

非操作状態の図３において、スイッチボディ１の開口部３０は、第１の実施形態における開口部３よりも図１において右側に大きく形成されている。スイッチボディ１の内部において、それぞれプリント配線基板からなる第１の配線基板３１と第２の配線基板３２が上下２段となるように配置されている。これら第１、第２の配線基板３１，３２は、それぞれビス３３，３４によりほぼ水平状態となるように固定されている。上部側の第１の配線基板３１は、第２の配線基板３２よりも小さく形成されていて、ビス３３の近傍に位置させて貫通孔３５が形成されている。

操作ノブ３６は、上部の透光性を有する操作部１１と、下部の下部材３７とを組み付けて構成されている。下部材３７は、上部の径小部３７ａと、下部の径大部３７ｂとを有した段付き形状をなしていて、このうちの径小部３７ａが、操作部１１における連結部１１ａ内に挿入されて当該連結部１１ａに連結固定されている。径大部３７ｂの右部に、下面が開口したコ字形の連結部３８が一体に形成されていて、この連結部３８の一部が、上記第１の配線基板３１の貫通孔３５に上方から移動可能に挿入されている。連結部３８の内部には、上面が開口した連結部材３９が連結部３８と一体に移動するように連結固定されていて、この連結部材３９の一部が、貫通孔３５に下方から移動可能に挿入されている。

第２の配線基板３２の上面において、前記連結部材３９の下方に位置させてゴム製のドーム部４０が設けられている。このドーム部４０は、弾性を有する下部のスカート部４１を介して上下方向への移動が可能である。ドーム部４０の下面には可動接点４２が設けられている。第２の配線基板３２の上面において、可動接点４２の下方に位置させて一対の固定接点４３が設けられている。ここで、ドーム部４０と、スカート部４１と、可動接点４２と、固定接点４３とにより、操作スイッチ４４を構成している。スカート部４１は、可動接点４２を固定接点４３から離間する方向に付勢していて、この場合、操作スイッチ４４の復帰手段と、操作ノブ３６を原位置へ復帰させる方向へ付勢する付勢手段を兼ねる構成となっている。

ドーム部４０の上面に、当該ドーム部４０より細い凸部４５が一体に設けられていて、この凸部４５が、上記連結部材３９に形成された孔４６に挿入されている。これにより、凸部４５の周りにおけるドーム部４０の上面が、連結部材３９の下面に当接している。凸部４５は孔４６を貫通していて、その上面に可動接点４７が設けられている。第１の配線基板３１の下面において、可動接点４７と対応する部分には、一対の固定接点４８が設けられている。

ここで、第１の配線基板３１は、本発明の静止部位を構成していて、固定接点４８は、静止部位である第１の配線基板３１に設けられている。また、可動接点４７は、固定接点４８に対し操作ノブ３６の復帰方向である下方（矢印Ａ１方向）から対向する状態で操作ノブ３６と一体的に移動するように設けられている。この固定接点４８と可動接点４７とにより、タッチ検出スイッチ４９を構成している。このタッチ検出スイッチ４９は、図１の非操作状態においては、可動接点４７が一対の固定接点４８に接触してオン状態を呈すると共に、操作ノブ３６を原位置に規制している。

第２の配線基板３２の上面において、操作部１１の下方に位置させて夜間照明用の発光素子２５が設けられている。また、第２の配線基板３２に、図示しない制御装置が設けられている。この制御装置は、操作スイッチ４４、タッチ検出スイッチ４９、ライトスイッチなどからの信号が入力されることに基づき、発光素子２５や図示しない負荷を駆動する機能を有している。

次に上記構成の作用を説明する。
図３の非操作状態では、操作スイッチ４４におけるスカート部４１の付勢力により操作ノブ３６は上方（矢印Ａ１方向）に付勢されている。このとき、タッチ検出スイッチ４９における可動接点４７が一対の固定接点４８に下方から接触していて、タッチ検出スイッチ４９はオン状態を呈しているとともに、操作ノブ３６が原位置に規制されている。この場合も、タッチ検出スイッチ４９は常閉形となっている。また、操作スイッチ４４における可動接点４２は固定接点４３から離間していて、操作スイッチ４４はオフ状態を呈している。車両のライトスイッチがオン操作されると、発光素子２５が点灯し、操作ノブ３６の操作部１１が裏側から照明される。

図３の状態において、操作ノブ３６における操作部１１に使用者の手指が触れて操作ノブ３６が、スカート部４１の付勢力に抗して矢印Ａ１とは反対の矢印Ａ２方向へ少し変位すると、連結部材３９を介してドーム部４０が同方向へ押圧されて変位し、タッチ検出スイッチ４９における可動接点４７が固定接点４８から離間し、タッチ検出スイッチ４９はオフ状態となる。制御装置は、タッチ検出スイッチ４９がオン状態からオフ状態に切り替わった信号を受けると、使用者が操作ノブ３６にタッチしたと判断し、これを図示しない表示器に表示する。なおこの場合も、振動などによりタッチ検出スイッチ４９の接点開閉が起こり得るが、制御装置は、振動時とタッチ時の電圧電流変動と区別することにより誤検出を防止する。

操作ノブ３６が押込み操作され、図４の押込み位置まで移動すると、スカート部４１を撓ませながら可動接点４２が一対の固定接点４３に接触し、操作スイッチ４４がオン状態となる。すると、制御装置は、操作スイッチ４４に対応する負荷を駆動する。

そして、図４の状態において、使用者が操作ノブ３６に対する押圧操作を解除すると、操作ノブ３６はスカート部４１の付勢力によりドーム部４０を介して原位置方向（矢印Ａ１方向）へ戻される。すると、まず操作スイッチ４４の可動接点４２が固定接点４３から離間してオフ状態となり、さらに操作ノブ３６が矢印Ａ１方向へ移動すると、タッチ検出スイッチ４９の可動接点４７が一対の固定接点４８に接触してタッチ検出スイッチ４９がオン状態に切り替わるとともに、操作ノブ３６が図３の原位置に規制される。

上記した第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様な作用効果が得られることに加えて、特に次のような作用効果を得ることができる。すなわち、操作スイッチ４４におけるスカート部４１は、操作スイッチ４４の復帰手段と、操作ノブ３６を原位置方向へ付勢する付勢手段とを兼ねる構成としているので、第１の実施形態における圧縮コイルばね１４を不要にできる利点がある。

（その他の実施形態）
本発明のタッチ検出機能付きスイッチ装置は、車両のステアリングホイール以外の場所にも用いることができる。
操作スイッチ２３，４４は、ゴムの弾性を利用した対向式のスイッチに限られず、例えばタクトスイッチを用いることもできる。

本発明の第１の実施形態を示すもので、非操作状態での断面図 操作ノブが押込み位置へ移動した状態での断面図 本発明の第２の実施形態を示す図１相当図 図２相当図

符号の説明

図面中、６は配線基板（静止部位）、１０は操作ノブ、１４は圧縮コイルばね（付勢手段）、１６は可動接点、１７は固定接点、１８はタッチ検出スイッチ、２０は固定接点、２２は可動接点、２３は操作スイッチ、３１は第１の配線基板（静止部位）、３２は第２の配線基板、３６は操作ノブ、４１はスカート部（復帰手段、付勢手段）、４４は操作スイッチ、４７は可動接点、４８は固定接点、４９はタッチ検出スイッチを示す。

Claims (2)

1. 原位置と押込み位置との間で往復移動可能に設けられた操作ノブと、
   この操作ノブを前記原位置へ復帰させる方向へ付勢する付勢手段と、
   静止部位に固定状態に設けられた固定接点、この固定接点に対し前記操作ノブの復帰方向から対向する状態で前記操作ノブと一体的に移動するように設けられた可動接点を有し、前記操作ノブの非操作状態では前記可動接点が前記固定接点に対して前記復帰方向から接触してオン状態を呈すると共に前記操作ノブを前記原位置に規制し、前記操作ノブが前記原位置から押込み方向へ変位し前記可動接点が前記固定接点から離間してオフ状態となることで前記操作ノブへのタッチ状態を検出するタッチ検出スイッチと、
   前記操作ノブが前記押込み位置まで移動されることに伴い操作される操作スイッチとを備えたことを特徴とするタッチ検出機能付きスイッチ装置。
2. 操作スイッチは復帰手段を有し、この復帰手段は、操作ノブを原位置へ復帰させる方向へ付勢する付勢手段を兼ねていることを特徴とする請求項１記載のタッチ検出機能付きスイッチ装置。

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