(57)【要約】【課題】新規なスイッチ装置の提案【解決手段】  ここで提案されるスイッチ装置１０Ａは、ベース１１と、ベース１１から突出した基材１２Ａと、ベース１１のうち基材１２Ａの周りにおいて周方向に離れた複数の周辺部ｅ１〜ｅ４と、基材１２Ａの頂部２１との間にそれぞれ架け渡され、かつ、伸びに応じて静電容量が変化するように構成された複数の伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄと、複数の伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄの静電容量の変化をそれぞれ得るように構成された入力検知部１５とを有している。【選択図】図８
2020181637.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースと、
前記ベースから突出した基材と、
前記ベースのうち前記基材の周りにおいて周方向に離れた複数の周辺部と、前記基材の頂部との間にそれぞれ架け渡され、かつ、伸びに応じて静電容量が変化するように構成された複数の伸縮性ひずみセンサと、
前記複数の伸縮性ひずみセンサの静電容量の変化をそれぞれ得るように構成された入力検知部と
を有する
スイッチ装置。
【請求項２】
前記複数の伸縮性ひずみセンサは、
前記基材の頂部を通り、かつ、前記ベースに沿った第１直線に沿って、前記基材の頂部と、前記ベースのうち前記基材が突出した周りの第１周辺部とに架け渡された第１伸縮性ひずみセンサと、
前記第１直線に沿って、前記基材の頂部と、前記第１周辺部とは反対側に位置する第２周辺部とに架け渡された第２伸縮性ひずみセンサと、
前記基材の頂部を通り、かつ、前記ベースに沿って前記第１直線に直交する第２直線に沿って、前記基材の頂部と、前記ベースのうち前記基材が突出した周りの第３周辺部とに架け渡された第３伸縮性ひずみセンサと、
前記第２直線に沿って、前記基材の頂部と、前記第３周辺部とは反対側に位置する第４周辺部とに架け渡された第４伸縮性ひずみセンサと
を含む、請求項１に記載されたスイッチ装置。
【請求項３】
前記基材が、中実または中空のエストラマーで構成されており、前記伸縮性ひずみセンサは、前記基材の外表面に沿って配置された、請求項１または２に記載されたスイッチ装置。
【請求項４】
前記基材は、台座と、台座の上に揺動可能に取り付けられた頭部材とを備えており、前記伸縮性ひずみセンサの一端は、当該頭部材に取り付けられている、請求項１または２に記載されたスイッチ装置。
【請求項５】
前記台座と、前記頭部材との間に、押圧スイッチが設けられた、請求項４に記載されたスイッチ装置。
【請求項６】
前記頭部材および前記複数の伸縮性ひずみセンサの周りを覆うように、前記ベースに取り付けられたカバーを備えた、請求項４または５に記載されたスイッチ装置。
【請求項７】
前記カバーには、前記伸縮性ひずみセンサの中間部に対応した部位に、伸縮性ひずみセンサの中間部を押し込むための操作部が設けられている、請求項４または５に記載されたスイッチ装置。
【請求項８】
前記カバーは、前記伸縮性ひずみセンサの中間部に対応した部位に操作用の開口を有する、請求項４または５に記載されたスイッチ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ここでの開示は、スイッチ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２００１−２９１４５６号公報に開示されたスイッチ装置は、ケースと、一端が当該ケース内に保持され他端が当該ケース外に突出され操作軸と、当該操作軸の他端に取り付けられたノブとを有している。第１のスイッチは、ケース内に、操作軸を押し込み操作することによって切り換えられる。第２のスイッチは、操作軸を回転操作することによって切り換えられる。第３のスイッチは、操作軸を揺動操作することによって切り換えられる。スイッチ装置は、操作軸を押し込み操作するごとに、ノブをケースから離隔した第１の位置とケース側に接近した第２の位置とに交互に保持する切替手段を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２９１４５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、スイッチ装置について、上述したような提案がある。ここでは、特許文献１で開示されるスイッチ装置に比べても構造が簡単な新規構造のスイッチ装置を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
ここで提案されるスイッチ装置は、ベースと、ベースから突出した基材と、複数の伸縮性ひずみセンサと、複数の伸縮性ひずみセンサの静電容量の変化をそれぞれ得るように構成された入力検知部とを有している。複数の伸縮性ひずみセンサは、伸びに応じて静電容量が変化するように構成されている。複数の伸縮性ひずみセンサは、ベースのうち基材の周りにおいて周方向に離れた複数の周辺部と、基材の頂部との間にそれぞれ架け渡されている。
【０００６】
かかるスイッチ装置は、特許文献１で開示されるスイッチ装置に比べても構造が簡単である。また、ここで提案されるスイッチ装置によれば、基材の頂部が動かされることに応じて、伸縮性ひずみセンサの静電容量が変化する。そして、複数の伸縮性ひずみセンサの静電容量の変化に起因する出力が得られる。
【０００７】
複数の伸縮性ひずみセンサは、第１伸縮性ひずみセンサと、第２伸縮性ひずみセンサと、第３伸縮性ひずみセンサと、第４伸縮性ひずみセンサとを含んでいてもよい。
この場合、第１伸縮性ひずみセンサは、基材の頂部を通り、かつ、ベースに沿った第１直線に沿って、基材の頂部と、ベースのうち前記基材が突出した周りの第１周辺部とに架け渡されているとよい。第２伸縮性ひずみセンサは、第１直線に沿って、基材の頂部と、第１周辺部とは反対側に位置する第２周辺部とに架け渡されているとよい。第３伸縮性ひずみセンサは、基材の頂部を通り、かつ、ベースに沿って第１直線に直交する第２直線に沿って、基材の頂部と、ベースのうち基材が突出した周りの第３周辺部とに架け渡されているとよい。第４伸縮性ひずみセンサは、第２直線に沿って、基材の頂部と、第３周辺部とは反対側に位置する第４周辺部とに架け渡されているとよい。
【０００８】
基材は、中実または中空のエストラマーで構成されていてもよい。そして、伸縮性ひずみセンサは、当該基材の外表面に沿って配置されていてもよい。かかる構成によれば、柔らかい触感のスイッチ装置が提供される。
【０００９】
基材は、台座と、台座の上に揺動可能に取り付けられた頭部材とを備えていてもよい。そして、伸縮性ひずみセンサの一端は、当該頭部材に取り付けられていてもよい。この場合、台座と、頭部材との間に、押圧スイッチが設けられていてもよい。頭部材の周りを覆うようにベースに取り付けられ、かつ、伸縮性ひずみセンサの中間部に対応した部位に操作用の開口を有するカバーを備えていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、ここで提案されるスイッチ装置１０を模式的に示す斜視図である。
【図２】図２は、スイッチ装置１０の平面図である。
【図３】図３は、伸縮性ひずみセンサ１３ａの平面図であり、部分断面図である。
【図４】図４は、伸縮性ひずみセンサ１３ａの断面を示す斜視図である。
【図５】図５は、伸ばされた伸縮性ひずみセンサ１３ａの断面を示す斜視図である。
【図６】図６は、スイッチ装置１０の使用状態を示す斜視図である。
【図７】図７は、スイッチ装置１０の使用状態を示す斜視図である。
【図８】図８は、他の実施形態に係るスイッチ装置１０Ａを示す斜視図である。
【図９】図９は、スイッチ装置１０Ａの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、ここで開示されるスイッチ装置の一実施形態を説明する。ここで説明される実施形態は、当然ながら特に本発明を限定することを意図したものではない。同一の作用を奏する部材・部位には、適宜に同一の符号を付し、重複する説明を省略する。本発明は、特に言及されない限りにおいて、ここで説明される実施形態に限定されない。上、下、左、右、前、後の向きは、図中、Ｕ、Ｄ、Ｌ、Ｒ、Ｆ、Ｒｒの矢印でそれぞれ表されている。なお、上、下、左、右、前、後の向きは、説明の便宜上定められているに過ぎず、スイッチ装置の絶対的な向きや配置を規定しない。
【００１２】
図１は、ここで提案されるスイッチ装置１０を模式的に示す斜視図である。図２は、スイッチ装置１０の平面図である。
【００１３】
〈スイッチ装置１０〉
スイッチ装置１０は、図１に示されているように、ベース１１と、基材１２と、複数の伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄと、カバー１４と、入力検知部１５とを有している。
【００１４】
〈ベース１１〉
ベース１１は、スイッチ装置１０が配置される部材である。スイッチ装置１０は、例えば、車両のセンターコンソール（center console）や、ダッシュボード（dashboard）などに配置される。例えば、車両のステアリングに配置されるスイッチであれば、ベース１１は、ステアリングのスポーク部分などに取り付けられる部材であり得る。また、ステアリングのスポーク部分などの部材を、ベース１１としてもよい。なお、スイッチ装置１０は、特段言及されない限りにおいて、かかる用途に限定されない。
【００１５】
〈基材１２〉
基材１２は、ベース１１から突出した部材である。なお、この実施形態では、基材１２は、ベース１１とは別部材としている。基材１２の構成はこれに限定されない。例えば、基材１２は、ベース１１自体が盛り上がっていてもよく、ベース１１の一部であってよい。
【００１６】
この実施形態では、基材１２は、台座３１と、台座３１の上に揺動可能に取り付けられた頭部材３２とを備えている。例えば、頭部材３２は、台座３１の上に、バネ要素を介在させて取り付けられ、前後左右の任意の方向に揺動するように構成されていてもよい。また、台座３１の上に球面状の受け部が設けられ、かつ、頭部材３２に当該球面状の受け部に載せられる球面状の窪みが設けられていてもよい。この場合、台座３１の上に、頭部材３２が前後左右の任意の方向に揺動するように被せられていてもよい。また、この実施形態では、台座３１と、頭部材３２との間に、押圧スイッチ３３が設けられている。そして、頭部材３２を台座３１に対して押し下げると、押圧スイッチ３３が押されるように構成されている。
【００１７】
〈伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄ〉
伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄは、伸びに応じて静電容量が変化するように構成されたセンサである。このようなセンサは、例えば、バンドー化学株式会社製の伸縮性ひずみセンサ「C-STRETCH（登録商標）」が利用されうる。図３は、伸縮性ひずみセンサ１３ａの平面図であり、部分断面図である。図４は、伸縮性ひずみセンサ１３ａの断面を示す斜視図である。図５は、伸ばされた伸縮性ひずみセンサ１３ａの断面を示す斜視図である。
【００１８】
この実施形態では、伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄは、図３および図４に示されているように、例えば、誘電体４１と、電極４２，４３と、保護膜４４，４５と、端子４６，４７とを備えている。誘電体４１は、長尺のシート状のエストラマーである。電極４２，４３は、誘電体４１と同様の伸縮性を有するエストラマーを母材としており、通電可能なように導電材が分散している。電極４２，４３は、長さ方向に沿った長尺の電極が形成されている。電極４２，４３は、長尺シート状の電極であり、誘電体４１を挟んで対向している。保護膜４４，４５は、一対の電極４２，４３の外側に積層されている。保護膜４４，４５は、誘電体４１との間で電極４２，４３を覆っており、電極４２，４３を保護している。保護膜４４，４５は、所要の耐候性と誘電体４１などと同程度の伸縮性を有しているとよい。端子４６，４７は、伸縮性ひずみセンサ１３ａの一端に設けられている。端子４６は、電極４２に接続されている。端子４７は、電極４３に接続されている。
【００１９】
ここでは、伸縮性ひずみセンサ１３ａが例示されているが、伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄはそれぞれ同様の構造を有している。伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄの静電容量Ｃは、Ｃ＝ε・（Ｌ・Ｗ）／ｄで表される。ここで、εは誘電率である。Ｌは、電極４２，４３の長さである。Ｗは、電極４２，４３の幅である。つまり、（Ｌ・Ｗ）は、電極面積Ｓとなる。ｄは、電極間距離である。図５に示されているように、伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄは、伸びると電極４２，４３の面積や、電極間距離が変化する。かかる変化により、静電容量Ｃが変化する。このように、伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄは、伸びに応じて静電容量Ｃが変化するように構成されているとよい。また、伸びが大きくなるほど、静電容量Ｃが大きく変化する。
【００２０】
ここで、誘電体４１に用いられるエストラマーとしては、例えば、天然ゴム、イソプレンゴム、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、スチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、シリコーンゴム、フッ素ゴム、アクリルゴム、水素添加ニトリルゴム、ウレタンゴム等が挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、２種以上併用してもよい。これらの中では、ウレタンゴム、シリコーンゴムが好ましい。永久歪み（または永久伸び）が小さいからである。更に、シリコーンゴムに比べ、カーボンナノチューブとの密着性に優れる点から、ウレタンゴムが特に好ましい。
【００２１】
ウレタンゴムは、少なくともポリオール成分とイソシアネート成分とが反応してなるものである。具体例としては、例えば、オレフィン系ポリオールをポリオール成分とするオレフィン系ウレタンゴム、エステル系ポリオールをポリオール成分とするエステル系ウレタンゴム、エーテル系ポリオールをポリオール成分とするエーテル系ウレタンゴム、カーボネート系ポリオールをポリオール成分とするカーボネート系ウレタンゴム、ひまし油系ポリオールをポリオール成分とするひまし油系ウレタンゴム等が挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、２種以上併用してもよい。また、ウレタンゴムは、２種以上のポリオール成分を併用したものであってもよい。
【００２２】
オレフィン系ポリオールとしては、例えば、エポール（出光興産社製）等が挙げられる。また、エステル系ポリオールとしては、例えば、ポリライト８６５１（ＤＩＣ社製）等が挙げられる。
また、エーテル系ポリオールとしては、例えば、ポリオキシテトラメチレングリコール、ＰＴＧ−２０００ＳＮ（保土谷化学工業社製）、ポリプロピレングリコール、プレミノールＳ３００３（旭硝子社製）、パンデックスＧＣＢ−４１（ＤＩＣ社製）等が挙げられる。
【００２３】
イソシアネート成分としては特に限定されず、従来公知のイソシアネート成分を用いることができる。また、ウレタンゴムを合成する際には、その反応系中に必要に応じて、鎖延長剤、架橋剤、触媒、加硫促進剤等を加えてもよい。また、エラストマー組成物は、エラストマー以外に、可塑剤、酸化防止剤、老化防止剤、着色剤等の添加剤、誘電性フィラー等を含有してもよい。誘電体４１の平均厚さは、静電容量Ｃを大きくして検出感度の向上を図る観点、及び、測定対象物への追従性の向上を図る観点から、１０〜１０００μｍであることが好ましく、３０〜２００μｍであることがより好ましい。
【００２４】
電極４２，４３は、導電材料を含有する導電性組成物からなる。ここで、電極４２，４３は、同一組成の導電性組成物から構成されていてもよいし、異なる組成の導電性組成物から構成されていてもよい。但し、同一組成の導電性組成物から構成されていることが好ましい。
【００２５】
電極４２，４３に用いられる導電材料としては、例えば、カーボンナノチューブ、グラフェン、カーボンナノホーン、カーボンファイバー、導電性カーボンブラック、グラファイト、金属ナノワイヤー、金属ナノ粒子、導電性高分子等が挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、２種以上併用してもよい。導電材料としては、カーボンナノチューブが好ましい。誘電体４１の変形に追従して変形する電極４２，４３の形成に適しているからである。
【００２６】
カーボンナノチューブとしては公知のカーボンナノチューブを使用することができる。カーボンナノチューブは、単層カーボンナノチューブ（ＳＷＮＴ）であってもよいし、２層カーボンナノチューブ（ＤＷＮＴ）又は３層以上の多層カーボンナノチューブ（ＭＷＮＴ）であってもよい（本明細書では、両者を合わせて単に多層カーボンナノチューブと称する）。更には、層数の異なるカーボンナノチューブを２種以上併用してもよい。また、各カーボンナノチューブの形状（平均長さや繊維径、アスペクト比）も特には限定されない。よって、カーボンナノチューブは、センサ装置の使用目的や、センサシートに要求される導電性や耐久性、更には電極４２，４３を形成するための処理や費用を総合的に判断して適宜選択すればよい。
【００２７】
電極４２，４３を形成する導電性組成物は、カーボンナノチューブ等の導電材料以外に、例えば、バインダー成分を含有していてもよい。バインダー成分はつなぎ材料として機能し、バインダー成分を含有させることによって、誘電体４１との密着性、及び、電極４２，４３自体の強度を向上させることができる。さらに、後述の方法で電極４２，４３を形成する際にカーボンナノチューブ等の導電材料の飛散を抑制することができる。このため、電極４２，４３を形成する際の安全性も高めることができる。
【００２８】
バインダー成分としては、例えば、ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム、ポリエチレン、クロロスルホン化ポリエチレン、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン・ブタジエンゴム、ポリスチレン、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、ポリメタクリル酸メチル、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル、アクリルゴム、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレンブロック共重合体（ＳＥＢＳ）等が挙げられる。また、バインダー成分としては、生ゴム（未加硫の天然ゴム及び合成ゴム）も使用することができ、このように比較的弾性の弱い材料を用いることで、誘電体４１の変形に対する電極４２，４３の追従性も高めることができる。バインダー成分は、特に、誘電体４１を構成するエラストマーと同種のものが好ましい。誘電体４１と電極４２，４３との密着性を顕著に向上させることができるからである。
【００２９】
測定しようとする一軸方向における、伸縮性ひずみセンサの伸長率は、例えば、３０％以上、好ましくは５０％以上、さらに好ましくは１００％以上、さらには２００％以上である。また、伸縮性ひずみセンサは、エストラマーを基材としており、所要の弾性を有している。また、伸縮性ひずみセンサは、その弾性域で使用されるとよい。
【００３０】
なお、伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄには、上述のように、バンドー化学株式会社製の伸縮性ひずみセンサ「C-STRETCH（登録商標）」が採用されうる。伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄは、かかるバンドー化学株式会社製の伸縮性ひずみセンサに限らない。伸縮性ひずみセンサは、例えば、ストレッチセンス社（ニュージーランド）、パーカーハネフィン社（米国）などからも提案されている。伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄには、伸びに応じて静電容量が変化するように構成されたセンサを種々採用されうる。伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄには、スイッチ装置１０に対して適当な伸縮性や感度が確保されるものが採用されるとよい。
【００３１】
この実施形態では、スイッチ装置１０は、４つの伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄを備えている。
【００３２】
第１伸縮性ひずみセンサ１３ａは、基材１２の頂部２１を通り、かつ、ベース１１に沿った第１直線ｍ１に沿って、基材１２の頂部２１と、ベース１１のうち基材１２が突出した周りの第１周辺部ｅ１とに架け渡されている。
第２伸縮性ひずみセンサ１３ｂは、第１直線ｍ１に沿って、基材１２の頂部と、第１周辺部とは反対側に位置する第２周辺部ｅ２とに架け渡されている。
第３伸縮性ひずみセンサ１３ｃは、基材１２の頂部を通り、かつ、ベース１１に沿って第１直線ｍ１に直交する第２直線ｍ２に沿って、基材１２の頂部と、ベース１１のうち基材１２が突出した周りの第３周辺部ｅ３とに架け渡されている。
第４伸縮性ひずみセンサ１３ｄは、第２直線ｍ２に沿って、基材１２の頂部と、第３周辺部とは反対側に位置する第４周辺部ｅ４とに架け渡されている。
【００３３】
図１および図２に示された形態では、基材１２の頂部２１は、台座３１の上に取り付けられた頭部材３２によって構成されている。伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄの一端は、それぞれ頭部材３２に取り付けられている。ここで、伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄは、概ね自然長で取り付けられているとよい。この実施形態では、頭部材３２は、四方に取り付けられた伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄによって、バランスが取られており、台座３１の上で所定の姿勢で維持されている。
【００３４】
また、この実施形態では、端子４６，４７（図３参照）が設けられた伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄの端部は、ベース１１側の第１周辺部ｅ１〜第４周辺部ｅ４に取り付けられているとよい。そして、伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄの端子４６，４７は、第１周辺部ｅ１〜第４周辺部ｅ４からベース１１の裏側に配線し、入力検知部１５に接続されているとよい。
【００３５】
なお、端子４６，４７（図３参照）が設けられた伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄの端部は、基材１２の頂部２１側に取り付けられていてもよい。伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄの端子４６，４７は、基材１２の頂部２１からベース１１の裏側に配線し、入力検知部１５に接続されていてもよい。
【００３６】
〈カバー１４〉
カバー１４は、頭部材３２の周りを覆うようにベース１１に取り付けられている。カバー１４は、伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄの中間部に対応した部位に操作用の開口１４ａ〜１４ｄを有している。また、この実施形態では、カバー１４の上部に開口１４ｅを有しており、当該開口１４ｅから頭部材３２が露出している。なお、図面上、カバー１４は、無色透明の部材として図示されており、カバー１４内の部材は、便宜上、適宜に実線で図示されている。
【００３７】
〈入力検知部１５〉
入力検知部１５は、複数の伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄの静電容量の変化をそれぞれ得るように構成されている。入力検知部１５は、伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄと電気的に接続されており、伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄの誘電体４１の変形に応じて変化する検出部の静電容量Ｃを測定する機能を有する。なお、図示は省略するが、各伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄの端子４６，４７がそれぞれ入力検知部１５に接続されている。このため、入力検知部１５は、各伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄの静電容量を検知できる。
【００３８】
静電容量Ｃを測定する方法としては従来公知の方法を用いることができ、入力検知部１５の図示は省略する。入力検知部１５は、例えば、静電容量測定回路、演算回路、増幅回路、電源回路等を備えているとよい。静電容量Ｃを測定する方法（回路）としては、例えば、自動平衡ブリッジ回路を利用したＣＶ変換回路（ＬＣＲメータなど）、反転増幅回路を利用したＣＶ変換回路、半波倍電圧整流回路を利用したＣＶ変換回路、シュミットトリガ発振回路を用いたＣＦ発振回路、シュミットトリガ発振回路とＦ／Ｖ変換回路を組み合わせて用いる方法等が挙げられる。
【００３９】
例えば、入力検知部１５は、伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄが、スイッチ装置１０に取り付けられた状態での静電容量が基準値にされるとよい。このため、図１のように、頭部材３２が、伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄによって釣り合っている状態において、伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄの静電容量を測定し、当該静電容量が基準値として校正されるとよい。そして、各伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄの伸びに応じた静電容量の変化が、入力検知部１５を介して経時的な変化として記録されるとよい。
【００４０】
〈スイッチ装置１０の操作〉
このスイッチ装置１０は、頭部材３２を動かすことで、それに応じて伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄに伸びが生じる。そして、伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄの伸びに応じて、伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄの静電容量に変化が生じる。そして、当該伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄの静電容量に変化が入力検知部１５で捉えられ、静電容量の変化に応じた出力が出力される。
【００４１】
図６は、スイッチ装置１０の使用状態を示す斜視図である。図６には、頭部材３２が、図中右側に傾けられた状態が図示されている。この場合、頭部材３２の右側に取り付けられた伸縮性ひずみセンサ１３ｄは、頭部材３２に取り付けられた位置が下がる。それに応じて伸縮性ひずみセンサ１３ｄが緩み、全体として下側に撓む。他方で、頭部材３２の左側に取り付けられた伸縮性ひずみセンサ１３ｃは、頭部材３２に取り付けられた位置が上がる。それに応じて伸縮性ひずみセンサ１３ｃが引っ張られて伸びる。この際、特に、左側の伸縮性ひずみセンサ１３ｃの静電容量が大きく変化する。かかる左側の伸縮性ひずみセンサ１３ｃの静電容量の変化に基づいて、頭部材３２が右側に傾けられたことが検知される。反対に、頭部材３２が左側に傾けられると、右側の伸縮性ひずみセンサ１３ｄの静電容量が大きく変化する。かかる右側の伸縮性ひずみセンサ１３ｄの静電容量の変化に基づいて、頭部材３２が左側に傾けられたことが検知される。
【００４２】
同様に、頭部材３２が、手前に傾けられると、奥側の伸縮性ひずみセンサ１３ｂ（図２参照）が伸びる。そして、奥側の伸縮性ひずみセンサ１３ｂの静電容量の変化に基づいて、頭部材３２が手前に傾けられたことが検知される。頭部材３２が、奥側に傾けられると、手前の伸縮性ひずみセンサ１３ａが伸びる。そして、手前の伸縮性ひずみセンサ１３ａの静電容量の変化に基づいて、頭部材３２が奥側に傾けられたことが検知される。さらに、頭部材３２が右手前に傾けられると、奥側の伸縮性ひずみセンサ１３ｂと、左側の伸縮性ひずみセンサ１３ｃとが伸ばされる。このため、奥側の伸縮性ひずみセンサ１３ｂと、左側の伸縮性ひずみセンサ１３ｃとの静電容量の変化に基づいて、頭部材３２が左手前に傾けられたことが検知される。また、この場合、奥側の伸縮性ひずみセンサ１３ｂの静電容量の変化と、左側の伸縮性ひずみセンサ１３ｃとの静電容量の変化との関係から、頭部材３２が傾けられた向きをさらに検出することができる。
【００４３】
このように、このスイッチ装置１０は、直線ｍ１あるいは直線ｍ２（図２参照）に沿った４方向だけで無く、直線ｍ１と直線ｍ２との間の任意の方向に頭部材３２が傾けられたことも検知される。また、頭部材３２が連続的に動かされた場合には、それに応じて、伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄの静電容量が瞬時に変化する。このため、頭部材３２が連続的に動かされることに対する追従性もよい。
【００４４】
このスイッチ装置１０は、基材１２の頂部に配置された頭部材３２に対して、直交する２直線に沿って、４つの方向に４つの伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄが配置されている。当該直交する２直線に沿った頭部材３２の動きに応じて、伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄの静電容量が変化する。そして、頭部材３２の動きに対して、直交する２直線に沿って配置された、伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄの静電容量の変化が出力として得られる。伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄが、頭部材３２に対して、直交する２直線に沿った４つの方向に沿って配置されているので、伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄの静電容量の変化に基づいて、頭部材３２がどのように動かされたかを解析しやすい。
【００４５】
このスイッチ装置１０は、頭部材３２の傾きだけでなく、伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄが押された場合も、それに応じて伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄの静電容量が変化する。この実施形態では、カバー１４は、伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄの中間部に対応した部位に操作用の開口１４ａ〜１４ｄを有している。当該開口１４ａ〜１４ｄから指を入れて、伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄを押すことができる。このような操作によって、伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄが押されると、反対側の伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄが伸ばされ、静電容量が変化する。
【００４６】
ここで、図７は、スイッチ装置１０の使用状態を示す斜視図である。図７には、右側の伸縮性ひずみセンサ１３ｄの中間部が押し下げられた状態が示されている。ここで図中の矢印Ｐは、右側の伸縮性ひずみセンサ１３ｄを押さえる荷重を示している。例えば、右側の伸縮性ひずみセンサ１３ｄが押されると、図７に示されているように、右側の伸縮性ひずみセンサ１３ｄによって頭部材３２が右側に傾く。そして、左側の伸縮性ひずみセンサ１３ｃが伸ばされる。また、この場合、中間部が押し下げられた右側の伸縮性ひずみセンサ１３ｄも少し伸びる。このため、右側の伸縮性ひずみセンサ１３ｄの静電容量に変化が生じ、図６に示されているように、頭部材３２が右に傾けられた際と区別される。このように、左側の伸縮性ひずみセンサ１３ｃの伸びに応じた静電容量の変化および右側の伸縮性ひずみセンサ１３ｄの静電容量の変化に基づいて、右側の伸縮性ひずみセンサ１３ｄが押さえられたことが検知される。
【００４７】
同様に、各伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄの中間部がそれぞれ押し下げられる操作に対して、各伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄに、特有の静電容量の変化が現れる。このため、各伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄの静電容量の変化に基づいて、各伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄのうち、いずれの伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄが押さえられたかが検出される。なお、この実施形態では、伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄの中間部に対応した部位に操作用の開口１４ａ〜１４ｄが、カバー１４に形成されている。伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄの中間部に対応した部位に、当該伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄの中間部を押し込むための操作用のボタンが、カバー１４に取り付けられていてもよい。このように、カバー１４には、伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄの中間部に対応した部位に、伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄの中間部を押し込むための操作部（ここでは、開口１４ａ〜１４ｄ）が設けられていてもよい。
【００４８】
また、伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄは、変位が大きくなればなるほど、静電容量の変化が大きくなる。このため、操作量の大きさが入力として検知される。スイッチ装置１０は、伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄに対する操作量の大きさに応じて出力しうる装置を構成しうる。例えば、複数の曲がストックされたデータベースから流す曲を選曲するためのスイッチ装置１０として用いられる。この場合、データベースにストックされた複数の曲のリストから流す曲を選ぶ処理において、伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄに対する操作量が大きくなればなるほど、選択された曲が変更されるスピードが上がるように構成できる。また、伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄに対する操作量が小さくなればなるほど、選択された曲が変更されるスピードが遅くなるように、構成することができる。このように、スイッチ装置１０の各伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄの静電容量の変化の大きさが、入力情報として検知され、制御処理に利用されてもよい。
【００４９】
スイッチ装置１０では、基材１２は、台座３１と、台座３１の上に揺動可能に取り付けられた頭部材３２とを備えている。伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄの一端は、当該頭部材３２に取り付けられている。この場合、頭部材３２は、台座３１の上に揺動可能に取り付けられており、頭部材３２の高さが安定しており、操作性がよい。
【００５０】
また、この実施形態では、台座３１と、頭部材３２との間に、押圧スイッチ３３が設けられている。この場合、頭部材３２が押されることで、頭部材３２と台座３１との間に配置された押圧スイッチ３３が押される。これにより、選曲された曲を選択することができる。このように、押圧スイッチ３３は、選択ボタンやタクトスイッチなどとして利用される。
【００５１】
また、この実施形態では、頭部材３２および伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄの周りを覆うように、ベース１１に取り付けられたカバー１４を備えている。このため、頭部材３２および伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄが保護されている。
【００５２】
また、カバー１４は、伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄの中間部に対応した部位に操作用の開口１４ａ〜１４ｄを有している。このため、伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄの中間部が押さえられる操作において、伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄが押さえられる中間部位の位置が定められる。このため、伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄの中間部が押さえられる操作において、入力が安定する。なお、上述した実施形態では、カバー１４は、伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄの中間部に対応した部位に操作用の開口１４ａ〜１４ｄを有している。図示は省略するが、開口１４ａ〜１４ｄに代えて、カバー１５には、伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄの中間部に対応した部位に、伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄの中間部を押し込むための操作部が設けられていてもよい。操作部は、例えば、ボタンで構成されうる。
【００５３】
次に、スイッチ装置１０の他の実施形態を説明する。図８は、他の実施形態に係るスイッチ装置１０Ａを示す斜視図である。図９は、スイッチ装置１０Ａの平面図である。スイッチ装置１０Ａでは、基材１２Ａは、中実または中空のエストラマーで構成されている。そして、伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄは、当該基材１２Ａの外表面に沿って配置されている。
【００５４】
〈基材１２Ａ〉
基材１２Ａは、中実または中空のエストラマーで構成されている。中実または中空のエストラマーは、例えば、中実であるかまたは中空であるかを問わず、エストラマーの塊であってもよい。また、中空のエストラマーは、中空のエストラマーの内部に、さらにゲルや空気のような流体が封入されたものでもよい。この場合、中空のエストラマーは、適当な厚さで構成されているとよく、袋状のエストラマーであってもよい。
【００５５】
この実施形態では、基材１２Ａは、袋状のエストラマーにゲルが封入されている。基材１２Ａの袋には、例えば、肌触りの良く、かつ、所要の耐久性を有する柔軟なエストラマーが用いられているとよい。肌触りが良く、かつ、所要の耐久性を有する柔軟なエストラマーとしては、例えば、シリコーンエラストマーやウレタンエラストマーが用いられるとよい。例えば、シリコーンエラストマーで厚さが５０μｍ〜１ｃｍのシートが用いられるとよい。
【００５６】
また、この実施形態では、基材１２Ａの袋には、ゲル状の材料が封入されている。基材１２Ａの袋に封入される材料は、基材１２Ａの袋を透過しない材料が好ましく、また、基材１２Ａの袋を基本形状に戻しうるように、基材１２Ａの袋に所要の内圧を付与しうるものが好ましい。かかる観点で、ゲル状の材料が好適に選定されうる。また、基材１２Ａの袋に封入されるゲル状の材料としては、エストラマーとの関係で、水系ゲル、ポリビニルアルコールゲルなど、極性を有する液体が含まれたゲル材料が適宜に採用されうる。なお、ゲル材料には、種々の材料がある。封入されるゲル材料には、使用環境に応じて要求される所要の温度性能を備えているとよく、長期的に劣化しない材料であることが好ましい。かかる観点で所要の性能を有するゲル材料が好適に採用されうる。ゲル材料には、所要の添加剤が添加されていてもよい。
【００５７】
なお、例えば、空気のような気体は、基材１２Ａの袋を透過する場合がある。このため、空気のような気体を基材１２Ａの袋に封入する場合には、基材１２Ａの袋に気体が透過しにくい材料を選択するとよい。また、基材１２Ａの袋に適宜に空気を補充しうる機構を設けてもよい。例えば、基材１２Ａは、ゴムボール状の部材でもよい。
【００５８】
このように、基材１２Ａは、ゲル状の材料が封入されたエストラマーからなる袋で構成されていてもよい。かかるスイッチ装置１０Ａによれば、複数の伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄが、それぞれ基材１２Ａの袋に沿って配置されている。基材１２Ａの袋は、内容物としてゲル材料が封入されている。基材１２Ａは、ベース１１の上で膨らんだ状態で配置されている。基材１２Ａの頂部２１には、伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄの一端がそれぞれ取り付けられる取付部が設けられている。
【００５９】
図９に示されているように、平面視において、第１伸縮性ひずみセンサ１３ａは、基材１２Ａの頂部２１を通り、かつ、ベース１１に沿った第１直線ｍ１に沿って、基材１２Ａの頂部２１と、ベース１１のうち基材１２Ａが突出した周りの第１周辺部ｅ１とに架け渡されている。
第２伸縮性ひずみセンサ１３ｂは、第１直線ｍ１に沿って、基材１２Ａの頂部２１と、第１周辺部ｅ１とは反対側に位置する第２周辺部ｅ２とに架け渡されている。
第３伸縮性ひずみセンサ１３ｃは、基材１２Ａの頂部２１を通り、かつ、ベース１１に沿って第１直線ｍ１に直交する第２直線ｍ２に沿って、基材１２Ａの頂部２１と、ベース１１のうち基材１２Ａが突出した周りの第３周辺部ｅ３とに架け渡されている。
第４伸縮性ひずみセンサは、第２直線ｍ２に沿って、基材１２Ａの頂部２１と、第３周辺部ｅ３とは反対側に位置する第４周辺部ｅ４とに架け渡されている。
【００６０】
図示は省略するが、伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄの端子４６，４７は、それぞれ入力検知部１５に接続されている。入力検知部１５は、各伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄの静電容量を検知できるように構成されている。また、スイッチ装置１０Ａが操作される前の状態で、各伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄの静電容量が測定され、当該静電容量を基準値として校正されているとよい。これにより、スイッチ装置１０Ａが操作される前の状態の各伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄの静電容量が基準値となる。
【００６１】
このスイッチ装置１０Ａによれば、例えば、基材１２Ａの頂部２１が指で押さられつつ右に動かされると、右側の伸縮性ひずみセンサ１３ｄは緩み、左側の伸縮性ひずみセンサ１３ｃは伸びる。この際、左側の伸縮性ひずみセンサ１３ｃの静電容量が特に大きくなる。このため、入力検知部１５で検知された左側の伸縮性ひずみセンサ１３ｃの静電容量の変化に基づいて、基材１２Ａの頂部２１が右に動かされたことが検出される。
【００６２】
同様に、基材１２Ａの頂部２１が指で押さえられつつ左に動かされると、左側の伸縮性ひずみセンサ１３ｃは緩み、右側の伸縮性ひずみセンサ１３ｄは伸びる。この際、右側の伸縮性ひずみセンサ１３ｄの静電容量が特に大きくなる。このため、入力検知部１５で検知された右側の伸縮性ひずみセンサ１３ｄの静電容量の変化に基づいて、基材１２Ａの頂部２１が左に動かされたことが検出される。基材１２Ａの頂部２１が指で押さえられつつ手前に動かされると、入力検知部１５で検知された奥側の伸縮性ひずみセンサ１３ｂが伸びる。このため、奥側の伸縮性ひずみセンサ１３ｂの静電容量の変化に基づいて、基材１２Ａの頂部２１が手前に動かされたことが検出される。基材１２Ａの頂部２１が指で押さえられつつ奥に動かされると、入力検知部１５で検知された手前側の伸縮性ひずみセンサ１３ａが伸びる。このため、手前側の伸縮性ひずみセンサ１３ｂの静電容量の変化に基づいて、基材１２Ａの頂部２１が手前に動かされたことが検出される。
【００６３】
このように、基材１２Ａの頂部２１を前後左右に動かしたときに、それに応じた出力が検出される。また、前後左右だけでなく、右手前や、右奥など、前後左右の中間位置に動かした場合にも、伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄがそれぞれそれに応じて伸び、それに応じた出力が得られる。このように、基材１２Ａの頂部２１に対して、直交する２直線に沿って、４つの方向に４つの伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄが配置された構成によれば、当該直交する２直線に沿って、基材１２Ａの頂部２１の動きに応じて、伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄの静電容量が変化する。基材１２Ａの頂部２１に対して、直交する２直線に沿って配置された、伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄの静電容量の変化が出力として得られるので、基材１２Ａの頂部２１がどのように動かされたかの解析が容易である。
【００６４】
さらに、伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄの中間位置が押さえられるような場合にも、それに応じて基材１２Ａが変形する。そして、押さえられた伸縮性ひずみセンサが伸び、かつ、押さえられた伸縮性ひずみセンサに対して反対側に位置の伸縮性ひずみセンサが伸びる。このため、それに応じた出力が得られる。
【００６５】
このようにスイッチ装置１０Ａの基材１２Ａは、ゲル状の材料が封入されたエストラマーからなる袋で構成されていてもよい。この場合、図８に示されているように、伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄは、基材１２Ａの外表面に沿って配置されているとよい。かかるスイッチ装置１０Ａは、基材１２Ａの頂部２１を押さえつつ前後左右に動かした時や、伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄの中間位置が押さえられた時などに、伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄの伸びに応じた出力が得られる。そして、当該出力に応じて、どのような操作が入力されたかが検出される。このように、今までにない全く新しい構造および操作性を備えたスイッチ装置１０Ａが提供される。かかるスイッチ装置１０Ａの基材１２Ａは、ゲル状の材料が封入されたエストラマーからなる袋で構成されており、触り心地がよい。このため、自動車の車両内の配置されているような硬い触感のスイッチ装置に比べて、格段に柔らかい触感のスイッチ装置が提供される。
【００６６】
なお、ここでは、基材１２Ａは、ゲル状の材料が封入されたエストラマーからなる袋を例示したが、基材１２Ａは、かかる形態に限定されない。基材１２Ａは、中実または中空のエストラマーで構成されているとよい。例えば、基材１２Ａは、所要の柔軟性を有するエストラマーの塊であってもよい。また、基材１２Ａは、例えば、滑らかな曲面を有する半楕円球や半球面であってもよい。基材１２Ａは、中実あるいは部分的に中空の部材でもよい。基材１２Ａが中空の部材である場合には、ゲル状や空気のような材料が封入されていてもよいし、ゲル状や空気のような材料が封入されていなくてもよい。また、基材１２Ａの厚さは、適当な柔軟性が得られるように所要の厚さで構成されるとよい。このように、基材１２Ａには、種々の形態が採用されうる。このように、基材１２Ａは、中実または中空のエストラマーで構成されていることによって、柔らかい触感のスイッチ装置が提供される。
【００６７】
ここでは、第１直線ｍ１と、第１直線ｍ１に直交する第２直線ｍ２に沿って伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄが４方向に配置された形態を例示した。伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄの数や、向きなどは、特段言及されない限りにおいて、上述した実施形態に限定されない。例えば、伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄの数は、４つに限らず、３つ、５つ、６つなど増減させてもよい。また、伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄが配置される向きは、基材１２Ａの頂部２１から周方向に均等に分散させて配置させてもよい。また、伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄが配置される向きは、基材１２Ａの頂部２１から周方向に均等に配置されていなくてもよい。
【００６８】
このように、ここで提案されるスイッチ装置１０，１０Ａによれば、基材１２の頂部が動かされることに応じて、伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄの静電容量が変化する。そして、複数の伸縮性ひずみセンサ１３ａ〜１３ｄの静電容量の変化に起因する出力が得られる。このように、今までとは異なる簡単な構造で、かつ、新しい操作性を有するスイッチ装置が提供される。
【００６９】
以上、ここで開示されるスイッチ装置について、種々説明した。特に言及されない限りにおいて、ここで挙げられたスイッチ装置の実施形態などは、本発明を限定しない。また、ここで開示されるスイッチ装置は、種々変更でき、特段の問題が生じない限りにおいて、各構成要素やここで言及された各処理は適宜に省略され、または、適宜に組み合わされうる。
【符号の説明】
【００７０】
１０，１０Ａ  スイッチ装置
１１  ベース
１２，１２Ａ  基材
１３ａ〜１３ｄ  伸縮性ひずみセンサ
１４  カバー
１４ａ〜１４ｄ  開口
１４ｅ  開口
１５  入力検知部
２１  頂部
３１  台座
３２  頭部材
３３  押圧スイッチ
４１  誘電体
４２，４３  電極
４４，４５  保護膜
４６，４７  端子
ｅ１〜ｅ４  周辺部
【図１】
2020181637.tif 000003
【図２】
2020181637.tif 000004
【図３】
2020181637.tif 000005
【図４】
2020181637.tif 000006
【図５】
2020181637.tif 000007
【図６】
2020181637.tif 000008
【図７】
2020181637.tif 000009
【図８】
2020181637.tif 000010
【図９】
2020181637.tif 000011