(57)【要約】【課題】プリロード機構の構成において、組み付け性に優れた操作検出装置を提供する。【解決手段】押圧操作されるパネル１０と、弾性部材としてのばね２５を一体的に備え、パネル１０に対して組み付けられるカバー２０と、パネル１０とカバー２０の間に挟まれ、押圧操作による荷重を検出する荷重検出部としての荷重センサ３０と、荷重センサ３０と接触し、パネル１０からの荷重を荷重センサ３０に伝達する接触板４０と、を備えて操作検出装置１を構成する。上記のような構成とすることにより、荷重センサ３０にプリロードを付与するばね２５を一体的に備えたカバー２０を有し、このカバー２０とパネル１０を、荷重センサ３０を実装した基板５０を挟んで組み付けるだけで、プリロード機構を完成させることができ、組み付け性に優れたものとすることができる。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
押圧操作されるパネルと、
弾性部材を一体的に備え、前記パネルに対して組み付けられるカバーと、
前記パネルと前記カバーの間に挟まれ、前記押圧操作による荷重を検出する荷重検出部と、
前記荷重検出部と接触し、前記パネルからの前記荷重を前記荷重検出部に伝達する接触板と、
を有する操作検出装置。
【請求項２】
前記パネルと前記カバーが組み付けられた構成は、前記荷重検出部に所定の荷重が付与されるプリロード機構を備えている、請求項１に記載の操作検出装置。
【請求項３】
前記パネルと前記カバーは、スナップフィットにより結合して固定される、請求項１又は２に記載の操作検出装置。
【請求項４】
前記荷重検出部は、１つの基板上に複数配置されている、請求項１から３のいずれか１項に記載の操作検出装置。
【請求項５】
前記弾性部材は、前記カバーに一体的に形成された樹脂ばねである、請求項１から４のいずれか１項に記載の操作検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操作検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術として、スイッチケースと、スイッチケースに対して軸方向に押圧操作可能に支持された操作ノブと、スイッチケース内に操作ノブの外周部に対応して基板上に円周方向に並んで複数個が設けられた圧力センサと、操作ノブと中間プレートの間に介在され、操作ノブの非操作状態で中間プレートを介して各圧力センサに予圧を与えるための複数の第１の板ばね部を円周上に均等配置してなるプリロード用ばねプレートと、を備えた操作検出装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この操作検出装置は、プリロード用ばねプレートの複数の第１の板ばね部によって、中間プレートを介して各圧力センサに均等に予圧をかけるプリロード機構を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−４４５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来の操作検出装置において、プリロード用ばねプレートは、スイッチケース、中間プレート等とは別体に形成され、上記示したスイッチケース、操作ノブ、中間プレート等とそれぞれの位置関係を有して組み立てられる構成とされている。したがって、ばねを挟んでスイッチケース、操作ノブ、中間プレートを組み付けるため、組み付け性が悪いという問題があった。
【０００６】
従って本発明の目的は、プリロード機構の構成において、組み付け性に優れた操作検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
［１］上記目的を達成するため、押圧操作されるパネルと、弾性部材を一体的に備え、前記パネルに対して組み付けられるカバーと、前記パネルと前記カバーの間に挟まれ、前記押圧操作による荷重を検出する荷重検出部と、前記荷重検出部と接触し、前記パネルからの前記荷重を前記荷重検出部に伝達する接触板と、を有する操作検出装置を提供する。
［２］前記パネルと前記カバーが組み付けられた構成は、前記荷重検出部に所定の荷重が付与されるプリロード機構を備えている、上記［１］に記載の操作検出装置であってもよい。
［３］また、前記パネルと前記カバーは、スナップフィットにより結合して固定される、上記［１］又は［２］に記載の操作検出装置であってもよい。
［４］また、前記荷重検出部は、１つの基板上に複数配置されている、上記［１］から［３］のいずれか１に記載の操作検出装置であってもよい。
［５］また、前記弾性部材は、前記カバーに一体的に形成された樹脂ばねである、上記［１］から［４］のいずれか１に記載の操作検出装置であってもよい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、プリロード機構の構成において、組み付け性に優れた操作検出装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１（ａ）は、本実施の形態に係る操作検出装置の上平面図であり、図１（ｂ）は、操作検出装置の正面図である。
【図２】図２は、図１（ａ）のＡ−Ａ断面を示す断面図である。
【図３】図３は、別実施例１を示す図２に相当する、断面図である。
【図４】図４は、別実施例２を示す図２に相当する、断面図である。
【図５】図５は、本実施の形態に係る操作検出装置の構成を示す構成ブロック図である。
【図６】図６は、操作検出装置の組み付けの工程を順に示す図であり、図６（ａ）は、樹脂ばねを備えたカバーを準備した図であり、図６（ｂ）は、樹脂ばねの上に接触板を乗せた状態の図であり、図６（ｃ）は、荷重センサを実装した基板を、荷重センサが接触板の上面に接触、当接するように、接触板の上に載置した図であり、図６（ｄ）は、さらにパネルを上から組み付けている状態を示す図であり、図６（ｅ）は、パネル本体をさらに図６（ｄ）で示すＢ方向（下方向）に押し込んで、パネル本体の係止穴とカバーの爪部とが嵌合して、スナップフィットによる結合が完了した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（本発明の実施の形態）
図１（ａ）は、本実施の形態に係る操作検出装置の上平面図であり、図１（ｂ）は、操作検出装置の正面図である。また、図２は、図１（ａ）のＡ−Ａ断面を示す断面図である。本実施の形態に係る操作検出装置１は、押圧操作されるパネル１０と、弾性部材としてのばね２５を一体的に備え、パネル１０に対して組み付けられるカバー２０と、パネル１０とカバー２０の間に挟まれ、押圧操作による荷重を検出する荷重検出部としての荷重センサ３０と、荷重センサ３０と接触し、パネル１０からの荷重を荷重センサ３０に伝達する接触板４０と、を備えて構成されている。
【００１１】
本実施の形態に係る操作検出装置１は、上記のような構成とされ、荷重センサ３０にプリロード（予圧、初期荷重）を付与するばね２５を一体的に備えたカバー２０を有する。このカバー２０とパネル１０を、荷重センサ３０を実装した基板５０を挟んで組み付けるだけで、プリロード機構４００を完成させることができ、組み付け性に優れた操作検出装置１を構成することができる。
【００１２】
（パネル１０）
パネル１０は、筐体としてのパネル本体１２と、例えば、パネル本体の表面、上面に装着されてタッチ、なぞり等の操作を受け付けるタッチパネル１４を有して構成されている。パネル１０は、例えば、ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン）などの樹脂材料を用いて形成されている。
【００１３】
パネル本体１２は、図１（ａ）、（ｂ）、図２に示すように、箱状の筐体とされている。パネル本体１２の上部１２ａにはタッチパネル１４が装着される。また、パネル本体１２の脚部１２ｂには、例えば、カバー２０の爪部２２を係止するための係止穴１２ｃが形成されている。
【００１４】
タッチパネル１４は、図１（ｂ）に示すように、操作者の指２００がタッチ操作した位置または押圧操作した位置を検出する操作検出部として機能する。
【００１５】
タッチパネル１４は、例えば、静電容量方式のタッチセンサであり、マルチタッチを検出するように構成されている。具体的にはタッチパネル１４は、複数の駆動電極及び検出電極が絶縁性を保ちながら交差して基板上に設けられている。タッチパネル１４は、複数の駆動電極と複数の検出電極の全ての組み合わせの静電容量を読み出し、１周期分の静電容量を静電容量Ｓ１として制御部１００に出力する。
【００１６】
パネル本体１２は、図２に示すように、箱状の筐体の内部に、空間部１２ｄを有している。この空間部１２ｄには、ばね２５を一体的に備えたカバー２０、接触板４０、荷重センサ３０を実装した基板５０等が収容される。また、パネル本体１２の空間部１２ｄと基板５０との間隙をなくし、押圧操作による荷重を基板５０に伝達するためのボス１５が、パネル本体１２の内部にパネル本体と一体になって設けられている。ボス１５は、図１（ａ）に示すように、パネル本体１２の中央部と、荷重センサ３０に対応する計５カ所に設けられている。
【００１７】
（カバー２０）
カバー２０は、図２に示すように、パネル本体１２の係止穴１２ｃと嵌合する爪部２２を備え、パネル本体１２の底部１２ｅに収容されて固定される、板状のものである。パネル本体１２の係止穴１２ｃと、カバー２０の爪部２２は、組み付け工程において互いに嵌合して固定される、スナップフィット５００として機能する。
【００１８】
カバー２０は、図２に示すように、弾性部材としてのばね２５を一体的に備えて形成されている。本実施の形態では、ばね２５は、カバー２０と同じ材質により、一体成型されて構成された樹脂ばねとする。カバー２０は、例えば、ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン）などの樹脂材料を用いて形成することができる。
【００１９】
ばね２５は、図２に示すように、固定部２５ａ、腕部２５ｂ、当接部２５ｃから構成され、固定部２５ａを中心として両側に、腕部２５ｂ、当接部２５ｃが形成されている。固定部２５ａは、カバー２０に対して一体的に固定される部分である。図２に示すプリロード機構４００により、腕部２５ｂは、たわむことにより弾性力を発生させ、荷重センサ３０にプリロードを付与する。また、当接部２５ｃは、後述する接触板４０と接触し、荷重の伝達をおこなう部分である。
【００２０】
なお、ばね２５の材質をカバー２０と異なる樹脂材料として、２色成型または２重成型により、カバー２０とばね２５を一体成型することも可能である。これにより、ばね２５の材質を、より適切な弾性部材としての材質として選択することができる。
【００２１】
（別実施例１）
図３は、別実施例１を示す図２に相当する、断面図である。図３に示す別実施例は、金属製のばね２６を一体的にして構成されたものである。ばね２６は、例えば、ばね用ステンレスで形成されたばねをインサート部品として、カバー２０とばね２６をインサート成型して形成する。このように、金属製のばね２６をカバー２０にインサート成型することにより、金属による耐久性、弾性力に優れたばねをカバー２０と一体的に形成することが可能となる。
【００２２】
（別実施例２）
図４は、別実施例２を示す図２に相当する、断面図である。図４に示す別実施例は、金属製のばね２７を別部品として形成し、カバー２０にねじ２８等で固定して一体的に構成するものである。ばね２７は、例えば、ばね用ステンレスで形成することができる。このように、金属製のばね２７をカバー２０にねじ２８等で固定することにより、金属による耐久性、弾性力に優れたばねをカバー２０と一体的に形成することが可能となる。また、ばね２７の交換等も可能となる。
【００２３】
（荷重センサ３０）
荷重検出部としての荷重センサ３０は、１つまたは複数の荷重センサで構成される。本実施の形態では、図１（ａ）に示すように、パネル１０の四隅付近に、４つの荷重センサ３０を備えた構成とされている。
【００２４】
荷重センサ３０は、例えば、ピエゾ抵抗方式や静電容量方式のＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）である。本実施の形態の荷重センサ３０は、一例として、静電容量方式のセンサであり、４つのゲージによってブリッジ回路が組まれている。
【００２５】
この荷重センサ３０は、荷重が付加されることにより、内部のゲージの抵抗値が変わってブリッジ回路の出力が変化するように構成されている。４つの荷重センサ３０は、基板５０の下面５０ａに実装され、接触板４０と接触、当接する。
【００２６】
４つの荷重センサ３０は、荷重信号Ｓ２〜荷重信号Ｓ５を制御部１００に出力する。制御部１００は、例えば、この荷重信号Ｓ２〜荷重信号Ｓ５を荷重に変換し、押圧操作の有無を判定することができる。
【００２７】
なお、後述するように、操作検出装置１が組み付けられた状態では、ばね２５の弾性力により、荷重センサ３０にはプリロード機構４００によりプリロードが付与されている。これにより、１つまたは複数の荷重センサ３０は、押圧操作がない状態においても接触板４０と接触、当接しており、荷重はゼロ以上となっている。したがって、押圧操作がない状態において、荷重信号Ｓ２〜荷重信号Ｓ５はゼロ以上の初期値を有する。後述する制御部１００において、これらの荷重信号Ｓ２〜荷重信号Ｓ５の初期値を基準として、これらの値からの差分に基づいて荷重値の算出処理が実行される。
【００２８】
（接触板４０）
接触板４０は、パネル１０が押圧操作されたときの荷重を荷重センサ３０へ伝達するための板状部材である。また、ばね２５の弾性力により荷重センサ３０へプリロードを付与するための機能も有する。このために、接触板４０は、パネル１０への押圧操作等によっても変形しにくい材料で形成され、例えば、金属、硬質の樹脂等である。
【００２９】
接触板４０は、上記の機能を発揮させるために、プリロードを付与された状態において、図２に示すように、接触板４０の下面４０ａは、ばね２５の当接部２５ｃと接触、当接している。また、上面４０ｂは、１つまたは複数の荷重センサ３０と接触、当接している。
【００３０】
（制御部１００）
図５は、本実施の形態に係る操作検出装置の構成を示す構成ブロック図である。制御部１００は、例えば、記憶されたプログラムに従って、取得したデータに演算、加工などを行うＣＰＵ（Central Processing Unit）、半導体メモリであるＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）などから構成されるマイクロコンピュータである。このＲＯＭには、例えば、制御部１００が動作するためのプログラムと、静電閾値と、荷重閾値等、が格納されている。ＲＡＭは、例えば、一時的に演算結果などを格納する記憶領域として用いられる。
【００３１】
制御部１００は、例えば、タッチパネル１４へのタッチ位置を検出する。また、制御部１００は、タッチパネル１４が荷重閾値以上の荷重で押圧操作された場合に押圧操作を受け付けたものとして検出する。制御部１００は、操作が検出された点の座標値、押圧操作の有無などの情報を含む操作情報Ｓ８を生成して制御対象装置に出力する。
【００３２】
この制御対象装置とは、例えば、車両に搭載されたナビゲーション装置、音楽及び映像再生装置、空調装置などである。
【００３３】
具体的には、制御部１００は、タッチパネル１４から周期的に静電容量Ｓ１を取得して静電閾値と比較する。制御部１００は、例えば、静電閾値以上の静電容量が存在した場合、この静電容量の分布に基づいてタッチ操作がされたタッチパネル１４上の検出点を算出する。この算出は、一例として、分布した静電容量値の加重平均などによって行われる。
【００３４】
また制御部１００は、荷重センサ３０からの荷重信号Ｓ２〜荷重信号Ｓ５に基づく荷重と荷重閾値とを比較する。制御部１００は、荷重閾値以上の荷重が検出された場合、プッシュ操作がなされたと判定する。例えば、荷重信号Ｓ２〜荷重信号Ｓ５の平均値、あるいは、最大値が荷重閾値以上の場合に、荷重が検出されたと判定することができる。
【００３５】
（操作検出装置１の組み付け）
図６は、操作検出装置の組み付けの工程を順に示す図であり、図６（ａ）は、樹脂ばねを備えたカバーを準備した図であり、図６（ｂ）は、樹脂ばねの上に接触板を乗せた状態の図であり、図６（ｃ）は、荷重センサを実装した基板を、荷重センサが接触板の上面に接触、当接するように、接触板の上に載置した図であり、図６（ｄ）は、さらにパネルを上から組み付けている状態を示す図であり、図６（ｅ）は、パネル本体をさらに図６（ｄ）で示すＢ方向（下方向）に押し込んで、パネル本体の係止穴とカバーの爪部とが嵌合して、スナップフィットによる結合が完了した図である。
【００３６】
図６（ａ）に示すように、ばね２５を一体的に備えて形成されカバー２０を、ばね２５を上方向に向けて組み立てベース３００上に載置する。組み立てベース３００は、図６（ａ）に示すように、最終の組み付け工程において、パネル本体１２と組み立てベース３００が干渉しないように、段部３０１を備えている。
【００３７】
図３の別実施例１で示した金属製のばね２６をカバー２０にインサート成型したカバー２０、あるいは、図４の別実施例２で示した金属製のばね２７をカバー２０にねじ２８等で固定して一体的に構成したカバー２０を、ばね２６、２７を上方向に向けて組み立てベース３００上に載置する。
【００３８】
次に、図６（ｂ）に示すように、接触板４０の下面４０ａがばね２５の当接部２５ｃと接触、当接するように、ばね２５の上に載置する。図６（ｂ）において図示は省略するが、ばね２５と接触板４０との位置決めをおこなう位置決め部をばね２５、接触板４０に備えていてもよい。これにより、組み付け作業の容易化、効率化を向上させることができる。
【００３９】
次に、図６（ｃ）に示すように、荷重センサ３０を実装した基板５０を、荷重センサ３０が接触板４０の上面４０ｂに接触、当接するように、接触板４０の上に載置する。図６（ｃ）において図示は省略するが、基板５０（または荷重センサ３０）と接触板４０との位置決めをおこなう位置決め部を基板５０（または荷重センサ３０）、接触板４０に備えていてもよい。これにより、組み付け作業の容易化、効率化を向上させることができる。
【００４０】
次に、図６（ｄ）に示すように、パネル１０を、パネル本体１２の係止穴１２ｃが下位置となる方向に用意して、図６（ｄ）で示すＢ方向（下方向）に組み付け移動させる。図６（ｄ）において図示は省略するが、パネル本体１２と接触板４０、または、パネル本体１２とカバー２０との位置決めをおこなう位置決め部を備えていることが好ましい。本実施の形態では、パネル本体１２の係止穴１２ｃとカバー２０の爪部２２との嵌合部が位置決め部として機能する。
【００４１】
図６（ｄ）において、ボス１５の下面１５ａが基板５０の上面５０ｂに接触、当接するまで図６（ｄ）で示すＢ方向（下方向）に移動させる。
【００４２】
図６（ｅ）に示すように、パネル本体１２をさらに図６（ｄ）で示すＢ方向（下方向）に押し込むと、パネル本体１２の係止穴１２ｃとカバー２０の爪部２２とが嵌合して、スナップフィット５００による結合が完了する。このスナップフィット５００による結合により、パネル本体１２とカバー２０との抜け止め効果が発揮される。スナップフィット５００による結合により、操作検出装置１の組み付け作業が完了する。
【００４３】
（本発明の実施の形態の効果）
（１）本実施の形態に係る操作検出装置１は、押圧操作されるパネル１０と、弾性部材としてのばね２５を一体的に備え、パネル１０に対して組み付けられるカバー２０と、パネル１０とカバー２０の間に挟まれ、押圧操作による荷重を検出する荷重検出部としての荷重センサ３０と、荷重センサ３０と接触し、パネル１０からの荷重を荷重センサ３０に伝達する接触板４０と、を備えて構成されている。本実施の形態に係る操作検出装置１は、上記のような構成とされ、荷重センサ３０にプリロードを付与するばね２５を一体的に備えたカバー２０を有する。カバー２０にばね２５を有することにより、荷重センサ３０を実装した基板５０を挟んで、このカバー２０とパネル１０を組み付けるだけで、プリロード機構４００を完成させることができ、組み付け性に優れた操作検出装置１を構成することができる。
（２）カバー２０は、図２に示すように、パネル本体１２の係止穴１２ｃと嵌合する爪部２２を備える。また、パネル本体１２の脚部１２ｂには、例えば、カバー２０の爪部２２を係止するための係止穴１２ｃが形成されている。パネル本体１２の係止穴１２ｃと、カバー２０の爪部２２は、組み付け工程において互いに嵌合して固定される、スナップフィット５００として機能する。これにより、操作検出装置１の組み付け工程において組み付け性が向上する。また、このスナップフィット５００による結合により、パネル本体１２とカバー２０との抜け止め効果が発揮される。
（３）カバー２０は、弾性部材としてのばね２５を一体的に備えて形成されている。ばね２５は、カバー２０と同じ材料、あるいは異なる材料により、一体成型して形成することができる。また、ばねは、別実施例１で示したように、金属製のばね２６をカバー２０にインサート成型してもよく、また、別実施例２で示したように、金属製のばね２７をカバー２０にねじ２８等で固定するようにしてもよい。
（４）スナップフィット５００によりパネル本体１２とカバー２０を固定するので、ねじ等による締結を必要としない。これにより、部品点数の低減が可能となる。また、部品点数の低減と共に、作業の簡易化、作業工数の削減が期待できることから、コスト低減にも効果を有する。
【００４４】
以上、本発明のいくつかの実施の形態及び変形例を説明したが、これらの実施の形態及び変形例は、一例に過ぎず、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。これら新規な実施の形態及び変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。また、これら実施の形態及び変形例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない。さらに、これら実施の形態及び変形例は、発明の範囲及び要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４５】
１…操作検出装置
１０…パネル、１２…パネル本体、１２ａ…上部、１２ｂ…脚部、１２ｃ…係止穴、１２ｄ…空間部、１２ｅ…底部、１４…タッチパネル、１５…ボス、１５ａ…下面
２０…カバー、２２…爪部、２５…ばね（樹脂ばね）、２５ａ…固定部、２５ｂ…腕部、２５ｃ…当接部、２６…ばね、２７…ばね、２８…ねじ
３０…荷重センサ（荷重検出部）
４０…接触板、４０ａ…下面、４０ｂ…上面
５０…基板、５０ａ…下面、５０ｂ…上面
１００…制御部
２００…指
３００…ベース、３０１…段部
４００…プリロード機構
５００…スナップフィット
Ｓ１…静電容量
Ｓ２-Ｓ５…荷重信号
Ｓ８…操作情報
【図１】
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【図２】
2020119083.tif 000004
【図３】
2020119083.tif 000005
【図４】
2020119083.tif 000006
【図５】
2020119083.tif 000007
【図６】
2020119083.tif 000008