JP4363975B2 - 操作装置 - Google Patents

Description

本発明は、車載用電子機器などの各種電子機器に用いられる押釦式の操作装置に関する。

車載用電子機器では、機器本体の前面にノーズ部と称される化粧パネルが設けられており、このノーズ部に押釦式の操作部材が設けられている。前記ノーズ部における操作部材の支持構造として、以下の特許文献１には、操作部材が片持ち支持されたものが開示されている。

この操作装置では、操作部材の一方の端部がノーズ部に保持され、操作部材の自由端側にスイッチを押圧する動作突起が設けられている。ノーズ部の前方から操作部材が押圧されると、前記操作部材はノーズ部に保持された支持部を支点として弾性変形し、前記動作突起によって前記スイッチが押圧動作させられる。

操作部材が片持ち支持された操作装置では、支持構造が簡単であるため低コストに製造でき、またノーズ部において操作部材を接近して配置することができるため、スペースの利用効率が良くなる利点を有している。
特開平６−２９０６８０号公報

しかし、前記操作装置では、操作部材の一方の端部がノーズ部に保持されており、操作部材が押圧操作されるときには、操作部材が前記ノーズ部の保持部を支点として弾性変形する。そのため、操作部材は前記保持部での支持部に曲げ応力が集中し、押圧操作の繰り返し回数が多くなると、前記支持部において操作部材を形成している合成樹脂が疲労する。その結果、操作部材の弾性変形力が低下したり、また前記保持部の近傍で操作部材が破損するおそれもある。

本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、片持ち支持された操作部材を押圧操作したときに応力が一箇所に集中しにくくして、長期間良好な動作を実現できるようにした操作装置を提供することを目的としている。

本発明は、保持部を有する基台と、支持端部ならびに自由端を有する押圧式の操作部材と、前記操作部材の押圧動作によって動作させられる入力素子とが設けられた操作装置において、
前記保持部に、前記支持端部と前記自由端とを結ぶ方向に間隔を空けて開口する保持空間と係止穴、ならびに前記保持空間と前記係止穴との間から前記基台の前方へ突出する保持壁が一体に設けられ、前記操作部材の前記支持端部に、支持片ならびに先端に係止フック部を有する係止突起が一体に形成され、
前記支持片が前記保持空間に差し込まれ、前記係止突起が前記係止穴に挿入され、前記操作部材の前記支持端部が前記保持壁の先端に押し付けられた状態で、前記係止フック部が、前記基台の後部に係止されて、前記操作部材が前記保持部に保持されて片持ち状態に支持されており、
前記基台の前記保持部よりも自由端側に、前記操作部材に対向する支点部が設けられ、前記操作部材の前記支点部よりも自由端側に、前記入力素子を動作させる動作部が設けられており、
前記操作部材に押圧力が与えられたときに、前記操作部材は前記支点部との当接部を支点として変形して、前記動作部により前記入力素子が動作させられることを特徴とするものである。

この操作装置では、操作部材が保持部で保持されて片持ち支持されているが、操作部材の前記保持部よりも自由端側に支点部が対向しているため、操作部材が押圧操作されたときに、操作部材は前記支点部を支点として弾性変形するようになる。そのため、前記保持部において操作部材に応力が集中するのを防止でき、操作部材の操作動作を長期間安定して行うことが可能になる。

また本発明では、好ましくは、前記操作部材に押圧力が与えられていないときに、前記操作部材と前記支点部との間に隙間が設けられており、前記操作部材に押圧力が与えられたときに、最初に前記操作部材が前記保持部による支持部を支点として変形した後に、前記操作部材が前記支点部に当接するものとして構成できる。

この操作装置では、操作部材を押圧し始めた直後は、操作部材が保持部での支持部を支点として変形するために押圧抵抗力が小さく、操作部材がある程度変形して操作部材が支点部に当たると、その後は支点部を支点として変形するようになる。このように、操作部材での応力の集中箇所を分散することにより、さらに長寿命化を実現できる。

ただし、本発明は、操作部材に押圧操作力が作用していないときに前記支点部が操作部材に当接するものを排除するものではない。

また、本発明は、前記操作部材は、前記保持部から自由端方向へ向けた所定の範囲が弾性変形可能な変形部で、この変形部よりも自由端側に前記変形部よりも剛性の高い剛体部が設けられており、前記支点部が前記変形部に対向しているものとして構成できる。

前記操作装置では、操作部材の一部が変形部となっているが、この変形部は保持部で保持されるとともに支点部が対向しているため、限られた範囲の変形部内において応力の集中箇所を分散させることができ、変形部の疲労を防止できるようになる。

また、本発明は、前記基台には、前記操作部材の自由端側が、前記押圧力の作用方向と逆向きに移動するのを規制する規制部が設けられているものとして構成できる。

前記のように規制部を設けておくと、組立作業時や、製品完成後に、操作部材に前方へ引き上げる力が作用しても、前記保持部付近で操作部材に応力が集中するのを防止できるようになる。

本発明では、操作部材の押圧操作が繰り返し行われたときにも、操作部材の保持部での支持部分に応力が集中するのを防止でき、長寿命化を図ることができる。

図１は本発明の操作装置の一部を示す分解斜視図、図２は前記操作装置の構造を示すものであり、図１のＩＩ−ＩＩ線の断面図、図３（Ａ）（Ｂ）は操作部材の変形動作を説明する説明図である。

この操作装置１は、車載用電子機器に備えられるものである。前記車載用電子機器は、機器本体の前面に図２に示すノーズ部２が設けられている。このノーズ部２は化粧パネルであり合成樹脂材料で形成されている。このノーズ部２には、操作部材２０が突出する貫通孔２ａが形成されている。ノーズ部２には、多数の操作部材２０が配列しているが、以下ではその１つの操作部材２０およびその支持構造等を説明する。

前記ノーズ部２よりも機器内方には基台３が設けられている。この基台３は合成樹脂で形成されており、前記ノーズ部２とほぼ平行に配置されている。図１と図２に示すように、前記基台３の前面には保持部４が一体に形成されている。保持部４には、互いに平行に対向する内側保持壁５と外側保持壁６が設けられている。内側保持壁５と外側保持壁６との間には、保持空間７が形成されている。図２に示すようにこの保持空間７の底部では、基台３を貫通する貫通孔７ａが形成されており、前記保持空間７は前記貫通孔７ａを経て基台３の裏面側へ貫通している。

ここで、水平方向においてＸ１側を保持側、Ｘ２側を自由端側とすると、前記内側保持壁５よりも自由端側（Ｘ２側）に隣接する位置に、前記基台３を裏面方向へ貫通する係止穴８が形成されている。前記係止穴８よりも自由端側（Ｘ２側）では、基台３から前方に隆起する隆起部９が形成されており、この隆起部９の前面に支点部１１が突出成形されている。この支点部１１は、前記水平方向（Ｘ方向）と直交する垂直方向（Ｚ方向）に延びるリブ形状であり、支点部１１の先部は、断面形状が図２に示すように円弧状または曲線状あるいは鋭角状であり、前記先部の頂部は、垂直方向（Ｚ方向）に直線的に延びる線当接部１１ａとなっている。

前記基台３では、前記支点部１１よりも自由端側（Ｘ２側）に動作穴１２が貫通して形成されている。前記動作穴１２よりも自由端側では、前記基台３に規制部１３が突出形成されている。この規制部１３は、突部１３ａに規制凹部１３ｂが形成されている。

図２に示すように、前記基台３よりも装置内方には基板１５が設けられており、この基板１５の前面にこの実施の形態での入力素子である押圧スイッチ１６が実装されている。この押圧スイッチ１６の進退アクチュエータ１６ａは、前記基台３に形成された動作穴１２に対向している。

前記操作部材２０は、その全体が合成樹脂材料で一体に形成されているものである。操作部材２０の保持側は支持端部２１である。この支持端部２１には、装置内方（Ｙ２方向）に向けて直角に曲げ変形された支持片２２が形成されている。この支持片２２は、前記基台３の保持部４において、内側保持壁５と外側保持壁６との間の保持空間７内に差し込まれ、且つ保持空間７の底部に形成された前記貫通孔７ａに差し込まれている。前記支持片２２が保持空間７および貫通孔７ａに差し込まれることによって、操作部材２０の支持端部２１のＸ方向およびＺ方向への移動が規制される。

操作部材２０の支持端部２１では、前記支持片２２よりも自由端側に係止突起２３が設けられている。この係止突起２３は、前記支持片２２と平行に延びており、その先部には係止フック部２３ａが形成されている。この係止突起２３が、基台３の係止穴８内に挿入されて、前記係止フック部２３ａが基台３の内面に係止されることにより、前記支持端部２１の前方（Ｙ１方向）への抜け止めがなされる。

図１に示すように、前記支持端部２１には垂直方向（Ｚ方向）に間隔を空けて変形支点２４，２４が形成されており、前記支持片２２はこの変形支点２４，２４の基端から垂直に延びている。前記支持片２２が保持空間７に挿入され、係止フック部２３ａが基台３の内面に係止された状態では、前記係止突起２３と前記支持片２２とで内側保持壁５が保持されるとともに、前記変形支点２４，２４が前記内側保持壁５の先端５ａに当接させられる。

図２に示すように、前記ノーズ部２の内面に押圧突起２ｂが一体に形成されて、この押圧突起２ｂが、支持片２２の部分を押圧することによって、前記操作部材２０の前記変形支点２４，２４が前記内側保持壁５の先端５ａに押し付けられている。前記係止フック部２３ａによる係止と、前記押圧突起２ｂの押圧により、操作部材２０の支持端部２１は、前記保持部４に動くことなく保持される。

そして、操作部材２０は、支持片２２が保持空間７に保持された状態で、片持ち支持される。

操作部材２０は、前記変形支点２４，２４から自由端側（Ｘ２側）に向けて寸法Ｌの範囲が、板状に形成されて弾性変形可能な変形部２６となっており、基台３に形成された前記支点部１１が前記変形部２６に対向している。操作部材２０に押圧操作力が作用していない状態で、前記支点部１１が前記変形部２６に接触していてもよいが、この接触は軽いことが好ましい。さらには、前記支点部１１の線当接部１１ａが、前記変形部２６に対して隙間δを空けて対向していることが好ましい。

操作部材２０では、前記変形部２６よりも自由端側（Ｘ２側）に、前方に向けて隆起形成された押釦２７が形成されている。この押釦２７が形成されている部分は、前記変形部２６よりも曲げ剛性の高い剛体部となっている。前記押釦２７の裏側では、下方向（Ｚ１方向）に偏った位置に、動作部として機能する動作突起２８が一体に突出形成されている。図２に示すように、この動作突起２８は、基台３に形成された前記動作穴１２を貫通して基台３の裏側に向って延び、動作突起２８の先端が、前記押圧スイッチ１６の進退アクチュエータ１６ａに対向している。

操作部材２０の自由端には、規制片２９が突出形成されている。図２に示すように、前記規制片２９は、基台３に形成された前記規制部１３の規制凹部１３ｂ内に挿入されている。この規制凹部１３ｂは、操作部材２０の自由端が基台３から離れる前方（Ｙ１方向）へ移動するのを規制し、前記自由端が装置内方（Ｙ２方向）へ移動するのを許容する。

次に前記操作装置１の動作を説明する。
図２に示すように、操作部材２０は、前記変形支点２４，２４が内側保持壁５の先端５ａに押し付けられて、片持ち支持されている。また、操作部材２０の押釦２７が、前記ノーズ部２の貫通孔２ａから前方へ突出している。

押圧操作力が作用しないときには、前記動作突起２８が押圧スイッチ１６の進退アクチュエータ１６ａから離れておりまたは軽く接触しており、押圧スイッチ１６による電気的な入力状態はＯＦＦである。

押釦２７にＹ２方向への押圧力が作用すると、操作部材２０の変形部２６が支点部１１に当接し、操作部材２０は前記支点部１１との当接部を支点として曲げ変形する。そして、動作突起２８により進退アクチュエータ１６ａが押し込まれて押圧スイッチ１６による電気的な入力がＯＮに切り替えられる。操作部材２０は前記支点部１１との当接部を支点として変形するため、前記変形支点２４，２４のみに応力が集中することがなく、前記支点部１１との当接部に曲げが発生することによりこの部分にも応力が集中することになる。このように応力を分散することにより、前記変形支点２４，２４が疲労したり破損するのを防止できる。

また、本発明の好ましい実施の形態では、図２に示すように、操作部材２０に押圧操作力が作用していないときに、支点部１１と操作部材２０との間に隙間δが形成されている。この隙間δが設けられているときの押圧動作は以下のようになる。

図３（Ａ）（Ｂ）は、前記操作部材２０の変形動作を模式的に示している。図３（Ａ）に示すように、押釦２７が押されると、最初の時点では、支点部１１が操作部材２０から離れているため、前記変形支点２４，２４の部分を支点として操作部材２０が変形する。このときは応力の集中は変形支点２４，２４が分担するが、操作部材２０が前記変形支点２４，２４を支点として変形することにより操作部材２０から操作者の指に与えられる反発抵抗力が比較的小さくなるため、比較的軽い力で押すことができる。

図３に鎖線で示すように、押圧操作力Ｆを受けた操作部材２０が角度αだけ変形した時点で、支点部１１が操作部材２０の変形部２６に当接する。その後は、図３（Ｂ）に示すように、操作部材２０は支点部１１との当接部を支点として曲げ変形し、その後の角度βの変形により、進退アクチュエータ１６ａが完全に押し込まれて、押圧スイッチ１６がＯＮに切り替えられる。図３（Ｂ）での変形の際は、操作部材２０は支点部１１との当接部である変形部２６が曲げ変形することにより、この変形部２６が応力の集中を分担する。

このように、押圧動作の前半と後半とで操作部材２０の変形箇所が変化するため、応力の集中を異なる場所で分担することができる。よって操作部材２０に過大な押圧操作力が与えられた際の変形支点２４，２４の破損や、操作が繰り返えされることにより、変形支点２４，２４の疲労を防止することができる。なお、図３（Ｂ）に示すように、操作部材２０の変形角度がαを越えると、操作部材２０が支点部１１との当接部を支点として変形するために、操作者の指が押釦２７から受ける反発抵抗力がやや大きくなる。しかし、この時点では、押圧スイッチ１６の進退アクチュエータ１６ａの反発力も操作部材２０に作用しているので、操作者が特に違和感を受けることなく押圧操作を続けることが可能になる。

また、支点部１１は、操作部材２０の変形部２６に対向しているため、この変形部２６よりも先の剛体部がそれ自体変形することがなく、操作部材２０は前記変形部２６の曲げ変形により押圧動作が行われるようになる。よって、押圧操作での反発力が過大になることがない。

なお、本発明は前記実施の形態に限られるものではなく、操作部材２０の支持片２２が直角に成形されておらずＸ１方向へ延びて基台３の保持部に保持されていてもよい。また入力素子は押圧スイッチに限られず、可変抵抗器などを操作するものであってもよい。

本発明の操作装置の一部の構成部品を示す分解斜視図、 前記操作装置の全体構造を示すものであり、図１のＩＩ−ＩＩ線での断面図、 （Ａ）（Ｂ）は、操作部材の変形動作を示す説明図、

符号の説明

１ 操作装置
２ ノーズ部
３ 基台
４ 保持部
５ 内側保持壁
６ 外側保持壁
７ 保持空間
８ 係止穴
１１ 支点部
１３ 規制部
１５ 基板
１６ 押圧スイッチ
２０ 操作部材
２１ 支持端部
２２ 支持片
２３ 係止突起
２４ 変形支点
２６ 変形部
２７ 押釦（剛体部）

Claims (4)

1. 保持部を有する基台と、支持端部ならびに自由端を有する押圧式の操作部材と、前記操作部材の押圧動作によって動作させられる入力素子とが設けられた操作装置において、
   前記保持部に、前記支持端部と前記自由端とを結ぶ方向に間隔を空けて開口する保持空間と係止穴、ならびに前記保持空間と前記係止穴との間から前記基台の前方へ突出する保持壁が一体に設けられ、前記操作部材の前記支持端部に、支持片ならびに先端に係止フック部を有する係止突起が一体に形成され、
   前記支持片が前記保持空間に差し込まれ、前記係止突起が前記係止穴に挿入され、前記操作部材の前記支持端部が前記保持壁の先端に押し付けられた状態で、前記係止フック部が、前記基台の後部に係止されて、前記操作部材が前記保持部に保持されて片持ち状態に支持されており、
   前記基台の前記保持部よりも自由端側に、前記操作部材に対向する支点部が設けられ、前記操作部材の前記支点部よりも自由端側に、前記入力素子を動作させる動作部が設けられており、
   前記操作部材に押圧力が与えられたときに、前記操作部材は前記支点部との当接部を支点として変形して、前記動作部により前記入力素子が動作させられることを特徴とする操作装置。
2. 前記操作部材に押圧力が与えられていないときに、前記操作部材と前記支点部との間に隙間が設けられており、前記操作部材に押圧力が与えられたときに、最初に前記操作部材が前記保持部による支持部を支点として変形した後に、前記操作部材が前記支点部に当接する請求項１記載の操作装置。
3. 前記操作部材が露出する貫通孔を有するパネルが設けられ、前記基台が前記パネルの後方に配置され、前記パネルに後方に延びる突起が一体に形成されており、前記操作部材の前記支持端部が、前記パネルと前記基台との間に位置し、前記支持端部が前記保持壁の前記先端と前記突起との間で挟まれている請求項１または２記載の操作装置。
4. 前記基台には、前記操作部材の自由端側が、前記押圧力の作用方向と逆向きに移動するのを規制する規制部が設けられている請求項１ないし３のいずれかに記載の操作装置。

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