(57)【要約】【課題】タッチセンサと同じようなセンサ機能を併せ持ち操作感触も良好なプッシュスイッチが安価に実現できる「プッシュスイッチ用弾性アクチュエータ」と、それを用いた「入力装置」を提供すること。【解決手段】弾性アクチュエータ３は、押圧操作時に座屈しないで徐々に撓む柔軟変形壁部３ｅを介してベース部３ａが駆動筒部３ｂを支持していると共に、押圧操作時に座屈するクリック生成壁部３ｄを介して両筒部３ｂ，３ｃが連結されている成形ゴムからなる。操作荷重は駆動筒部３ｂに付与され、柔軟変形壁部３ｅは軽い操作荷重で撓み始める。浅押し操作に伴って駆動筒部３ｂが小なる一定量だけ下動すると、従動筒部３ｃが第１のスイッチ回路をオン状態となして該従動筒部３ｃのさらなる下動は規制される。また、深押し操作に伴い駆動筒部３ｂが大なる一定量だけ下動すると、クリック生成壁部３ｄが座屈して該駆動筒部３ｂが第２のスイッチ回路をオン状態となすようにした。【選択図】図１
2011065902.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作キーに対する浅押し操作と深押し操作が可能なプッシュスイッチに組み込まれ、前記浅押し操作時に第１のスイッチ回路をオン状態となし前記深押し操作時に第２のスイッチ回路をオン状態となす成形ゴムからなる弾性アクチュエータにおいて、
前記操作キーを介して天面に操作荷重が付与されることで下動する駆動筒部と、この駆動筒部の内外いずれか一方側に同心的に配置された従動筒部と、この従動筒部と前記駆動筒部とを連結して前記操作キーの押圧操作時に座屈を伴って変形可能なクリック生成壁部と、前記操作キーの押圧操作時に座屈を伴わずに変形可能な柔軟変形壁部と、この柔軟変形壁部を介して前記駆動筒部と前記従動筒部のすくなくとも一方を支持しているベース部とを有し、
前記浅押し操作時に前記駆動筒部に連動して前記従動筒部が下動することで前記第１のスイッチ回路をオン状態となすと共に、このオン状態で前記従動筒部の下動が規制され、かつ、前記深押し操作時に前記駆動筒部の下動に伴って前記クリック生成壁部が座屈することでクリック感を生起すると共に、前記駆動筒部が前記第２のスイッチ回路をオン状態となすように構成したことを特徴とするプッシュスイッチ用弾性アクチュエータ。
【請求項２】
請求項１の記載において、前記駆動筒部と前記従動筒部の底面にそれぞれ可動接点が固設されていることを特徴とするプッシュスイッチ用弾性アクチュエータ。
【請求項３】
請求項１または２の記載において、前記駆動筒部が前記従動筒部を包囲するように設けられ、この駆動筒部の外周面が前記柔軟変形壁部を介して前記ベース部と連結されていることを特徴とするプッシュスイッチ用弾性アクチュエータ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項の記載において、前記柔軟変形壁部は断面形状が湾曲形状で前記クリック生成壁部よりも肉薄に形成されていることを特徴とするプッシュスイッチ用弾性アクチュエータ。
【請求項５】
操作キーに対する浅押し操作と深押し操作が可能なプッシュスイッチを複数個備え、前記プッシュスイッチに組み込まれた成形ゴムからなる弾性アクチュエータが前記操作キーを介して押圧操作され、前記浅押し操作時に第１のスイッチ回路をオン状態となし、かつ前記深押し操作時に第２のスイッチ回路をオン状態となすようにした入力装置において、
前記弾性アクチュエータに、前記操作キーを介して天面に操作荷重が付与されることで下動する駆動筒部と、この駆動筒部の内外いずれか一方側に同心的に配置された従動筒部と、この従動筒部と前記駆動筒部とを連結して前記操作キーの押圧操作時に座屈を伴って変形可能なクリック生成壁部と、前記操作キーの押圧操作時に座屈を伴わずに変形可能な柔軟変形壁部と、この柔軟変形壁部を介して前記駆動筒部と前記従動筒部の少なくとも一方を支持しているベース部とが設けられており、
前記浅押し操作時に前記駆動筒部に連動して前記従動筒部が下動することで前記第１のスイッチ回路をオン状態となすと共に、このオン状態で前記従動筒部の下動が規制され、かつ、前記深押し操作時に前記駆動筒部の下動に伴って前記クリック生成壁部が座屈することでクリック感を生起すると共に、前記駆動筒部が前記第２のスイッチ回路をオン状態となすように構成したことを特徴とする入力装置。
【請求項６】
請求項５の記載において、複数個の前記プッシュスイッチの各操作キーが列状に配置されており、これら各操作キーが浅押し操作されているか否かを外部のディスプレイ装置に表示するようにしたことを特徴とする入力装置。
【請求項７】
請求項５または６の記載において、前記弾性アクチュエータの前記駆動筒部と前記従動筒部の底面にそれぞれ可動接点が固設されていることを特徴とする入力装置。
【請求項８】
請求項５〜７のいずれか１項の記載において、前記弾性アクチュエータは、前記駆動筒部が前記従動筒部を包囲するように設けられ、この駆動筒部の外周面が前記柔軟変形壁部を介して前記ベース部と連結されていることを特徴とする入力装置。
【請求項９】
請求項５〜８のいずれか１項の記載において、前記弾性アクチュエータの前記柔軟変形壁部は断面形状が湾曲形状で前記クリック生成壁部よりも肉薄に形成されていることを特徴とする入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、浅押しと深押しの２段階の押圧操作が行えるプッシュスイッチに接点ゴム等として用いられる弾性アクチュエータと、かかる弾性アクチュエータを組み込んだプッシュスイッチが複数個配設されている入力装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、可動接点付きの弾性アクチュエータとして動作する接点ゴムをプッシュスイッチに組み込むことにより、押下ストロークに応じた２種類の信号を取り出すことのできるプッシュスイッチが知られている（例えば、特許文献１参照）。かかる従来のプッシュスイッチは、第１および第２の固定接点が配設された基板上に接点ゴムが載置され、この接点ゴムの天面に操作キーが搭載されている。接点ゴムには第１および第２の固定接点と接離可能に対向する第１および第２の可動接点が固設されており、ユーザが操作キーを浅めに所定量だけ押し込む（浅押し操作する）と、第１の可動接点が第１の固定接点に当接して両接点が導通され、ユーザが操作キーを深めに所定ストローク押し込む（深押し操作する）と、第２の可動接点が第２の固定接点に当接して両接点が導通されるようになっている。
【０００３】
かかる従来のプッシュスイッチに組み込まれている接点ゴムは、天面中央部が凹んだ略円錐台形状の外観を呈する。この接点ゴムには、基板上に載置されるベース部と、底面に第２可動接点が設けられた円環部と、円環部の外周面とベース部とを連結している外側スカート部と、底面に第１可動接点が設けられた中央突起部と、円環部の内周面と中央突起部とを連結している内側スカート部とが設けられている。ベース部は外側スカート部を介して円環部を持ち上げるように支持しており、第２可動接点が第２固定接点の真上に間隔ｄ２を存して配置されている。また、円環部が内側スカート部を介して中央突起部を吊り下げるように支持しており、第１可動接点が第１固定接点の真上に間隔ｄ１（ただしｄ１＜ｄ２）を存して配置されている。操作キーは円環部の天面に搭載されており、ユーザが操作キーを押し込むことによって接点ゴムが押圧操作されるようになっている。また、接点ゴムの上方への付勢力によって非操作時の操作キーにプリテンションを付与しておくことにより、操作キーのガタつきを防止できるようになっている。
【０００４】
かかる従来のプッシュスイッチの動作について説明すると、押圧操作時には、まず接点ゴムの外側スカート部が撓んで円環部および中央突起部が下動していき、操作キーが一定量押し込まれた時点で外側スカート部が弾性的に座屈する。そのため、クリック感が生起されて第１可動接点が第１固定接点に当接し、両接点が導通されたことにより第１のスイッチ回路がオン状態に切り替わると共に、中央突起部のさらなる下動が基板に規制された状態になる。そして、ユーザが操作キーをさらに押し込んでいくと、円環部の下動に伴って外側スカート部と内側スカート部がそれぞれ撓んでいき、操作キーが前記一定量よりも深い所定ストローク押し込まれた時点で内側スカート部が弾性的に座屈する。その結果、クリック感が生起されて第２可動接点が第２固定接点に当接し、両接点が導通されたことにより第２のスイッチ回路がオン状態に切り替わる。なお、操作荷重（押圧操作力）が除去されると、接点ゴムは自らの弾性で元の形状に戻るため、プッシュスイッチの操作キーは非操作時の高さ位置まで押し上げられ、第１および第２のスイッチ回路はオフ状態に自動復帰する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開昭６４−７７３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、近年、カーエアコンやカーオーディオ等の車載用制御装置を操作するための複数個のプッシュスイッチを配設した入力装置として、ユーザの手指がプッシュスイッチの操作キーに触れているか否かを静電容量の変化に基づいて検知可能なセンサ機能を有するタッチセンサ付きの入力装置が実用化されている。かかるタッチセンサ付きの入力装置は、運転中のユーザが目視しやすい場所に設置されているディスプレイ装置と接続されており、このディスプレイ装置に、ユーザの手指がどの操作キーに触れているのかがリアルタイムで表示されるようになっている。したがって、ユーザはプッシュスイッチの押圧操作時に手元を注視しなくても、ディスプレイ装置の表示画面を見れば自分の手指が現在どの操作キー上に置かれているのかを把握できることになる。それゆえ、運転中であっても、ユーザは前方への注意を怠ることなく所望のプッシュスイッチを正確に押圧操作することが可能となり、安全性が高まるものと期待されている。
【０００７】
しかしながら、静電容量の変化に基づくタッチセンサを採用すると、マイコン等を追加した高価な入力装置になってしまい、かつ、操作キーの背面側に検出電極を設けなければならないため、操作キーの照光領域を確保しにくくなるという不具合があった。さらに、ユーザが手袋を着用していると正確なセンシングが行えなくなってしまうため、使い勝手も悪かった。
【０００８】
そこで、タッチセンサと同じようなセンサ機能を安価に実現するために、前述した接点ゴム等の弾性アクチュエータを用いて２段階の押圧操作を可能にしたプッシュスイッチの浅押し操作によって、ユーザの手指が操作キー上に置かれているか否かを機械的に検知するという手法が考えられる。すなわち、ユーザが手指を任意のプッシュスイッチの操作キー上に載せることにより、その操作キーが容易に浅押し操作されるように設定しておけば、列状に並ぶ複数個の操作キーのどこにユーザの手指が置かれているのかを前記ディスプレイ装置の表示画面を見て把握できるので、ユーザは手元を注視しなくても所望のプッシュスイッチを正確に深押し操作することが可能となる。これにより、タッチセンサと同じようなセンサ機能を有する入力装置が安価に得られることになる。
【０００９】
しかし、前述した従来の接点ゴムは、浅押し操作されたときに外側スカート部がクリック感を生起するため、操作キー上にユーザの手指が置かれているか否かを正確に検知するためには、ユーザが意識して操作キーを浅押し操作しなければならない。つまり、列状に並ぶ複数個の操作キーをユーザがなぞるだけでは、各プッシュスイッチの第１のスイッチ回路を確実にオン状態に切り替えることができず、ユーザは複数個の操作キーを順番に浅押ししていかなければならないため、良好な操作性を期待することはできない。なお、外側スカート部がクリック感を生起する前に第１のスイッチ回路がオン状態に切り替わるように設計することも可能であるが、その場合、深押し操作時に外側スカート部と内側スカート部が断続的にクリック感を生起してしまうため、操作感触が極めて悪くなるという別の問題が発生する。
【００１０】
本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、タッチセンサと同じようなセンサ機能を併せ持ち操作感触も良好なプッシュスイッチを安価に実現できるプッシュスイッチ用弾性アクチュエータを提供することにある。また、本発明の第２の目的は、タッチセンサと同じようなセンサ機能を併せ持ち操作感触も良好なプッシュスイッチを複数個備えた安価な入力装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記した第１の目的を達成するために、本発明は、操作キーに対する浅押し操作と深押し操作が可能なプッシュスイッチに組み込まれ、前記浅押し操作時に第１のスイッチ回路をオン状態となし前記深押し操作時に第２のスイッチ回路をオン状態となす成形ゴムからなる弾性アクチュエータにおいて、前記操作キーを介して天面に操作荷重が付与されることで下動する駆動筒部と、この駆動筒部の内外いずれか一方側に同心的に配置された従動筒部と、この従動筒部と前記駆動筒部とを連結して前記操作キーの押圧操作時に座屈を伴って変形可能なクリック生成壁部と、前記操作キーの押圧操作時に座屈を伴わずに変形可能な柔軟変形壁部と、この柔軟変形壁部を介して前記駆動筒部と前記従動筒部の少なくとも一方を支持しているベース部とを有し、前記浅押し操作時に前記駆動筒部に連動して前記従動筒部が下動することで前記第１のスイッチ回路をオン状態となすと共に、このオン状態で前記従動筒部の下動が規制され、かつ、前記深押し操作時に前記駆動筒部の下動に伴って前記クリック生成壁部が座屈することでクリック感を生起すると共に、前記駆動筒部が前記第２のスイッチ回路をオン状態となすように構成した。
【００１２】
このように構成されたプッシュスイッチ用弾性アクチュエータでは、駆動筒部と従動筒部の少なくとも一方を支持する柔軟変形壁部が軽い操作荷重で撓み始めると共に撓みを増しても座屈しないため、ユーザが操作キー上に手指を載せた際に生じる程度の軽い操作荷重で、プッシュスイッチの浅押し操作に必要な小なる一定量の下動を駆動筒部と従動筒部に生じさせることができる。したがって、この弾性アクチュエータを組み込んだプッシュスイッチは、ユーザが意識的に操作キーを押し込まなくても浅押し操作が行えることになり、手指を操作キー上に載せるだけで第１のスイッチ回路をオン状態に切り替えることができる。また、このプッシュスイッチをユーザが深押し操作した場合には、従動筒部の下動が規制された後の駆動筒部のさらなる下動によってクリック生成壁部を座屈させることができるため、第２のスイッチ回路がオン状態に切り替わったことをユーザはクリック感によって明確に感得できる。それゆえ、この弾性アクチュエータを用いることにより、タッチセンサと同じようなセンサ機能を有して操作性も良好なプッシュスイッチを安価に実現することができる。しかも、この弾性アクチュエータを用いたプッシュスイッチは、ユーザが手袋を着用していてもセンサ機能に悪影響を及ぼさないため使い勝手がよく、かつ操作キーの背面側に検出電極を設ける必要がないため、操作キーの照光領域を確保することが容易である。
【００１３】
上記の構成のプッシュスイッチ用弾性アクチュエータにおいて、駆動筒部と従動筒部の底面にそれぞれ可動接点が固設されていると、この弾性アクチュエータを接点ゴムとなすことができるため、プッシュスイッチの部品点数削減や組立性向上に有利となる。ただし、この弾性アクチュエータはメンブレンスイッチを組み込んだプッシュスイッチに適用することも可能であり、この場合には、弾性アクチュエータが接点ゴムである必要はない。
【００１４】
また、上記の構成のプッシュスイッチ用弾性アクチュエータにおいて、駆動筒部が従動筒部を包囲するように設けられ、この駆動筒部の外周面が柔軟変形壁部を介してベース部と連結されていると、押圧操作時に駆動筒部を傾きなく下動させることが容易となる。ただし、従動筒部が駆動筒部を包囲するように設けられ、この従動筒部の外周面が柔軟変形壁部を介してベース部と連結されているという構成も可能である。
【００１５】
また、上記の構成のプッシュスイッチ用弾性アクチュエータにおいて、柔軟変形壁部は断面形状が湾曲形状でクリック生成壁部よりも肉薄に形成されていることが好ましく、こうすることによって、軽い操作荷重で撓み始めて座屈もしない柔軟変形壁部を容易に形成することができる。この場合において、柔軟変形壁部の複数個所に孔が設けられていると、これらの孔の位置や数、大きさ等を適宜選択することによって、操作荷重に応じた柔軟変形壁部の撓み量を所望の値に設定しやすくなる。
【００１６】
上記した第２の目的を達成するために、本発明は、操作キーに対する浅押し操作と深押し操作が可能なプッシュスイッチを複数個備え、前記プッシュスイッチに組み込まれた成形ゴムからなる弾性アクチュエータが前記操作キーを介して押圧操作され、前記浅押し操作時に第１のスイッチ回路をオン状態となし、かつ前記深押し操作時に第２のスイッチ回路をオン状態となすようにした入力装置において、前記弾性アクチュエータに、前記操作キーを介して天面に操作荷重が付与されることで下動する駆動筒部と、この駆動筒部の内外いずれか一方側に同心的に配置された従動筒部と、この従動筒部と前記駆動筒部とを連結して前記操作キーの押圧操作時に座屈を伴って変形可能なクリック生成壁部と、前記操作キーの押圧操作時に座屈を伴わずに変形可能な柔軟変形壁部と、この柔軟変形壁部を介して前記駆動筒部と前記従動筒部の少なくとも一方を支持しているベース部とが設けられており、前記浅押し操作時に前記駆動筒部に連動して前記従動筒部が下動することで前記第１のスイッチ回路をオン状態となすと共に、このオン状態で前記従動筒部の下動が規制され、かつ、前記深押し操作時に前記駆動筒部の下動に伴って前記クリック生成壁部が座屈することでクリック感を生起すると共に、前記駆動筒部が前記第２のスイッチ回路をオン状態となすように構成した。
【００１７】
このように構成された入力装置において、プッシュスイッチに組み込まれている弾性アクチュエータは、駆動筒部と従動筒部の少なくとも一方を支持する柔軟変形壁部が軽い操作荷重で撓み始めると共に撓みを増しても座屈しないため、ユーザが操作キー上に手指を載せた際に生じる程度の軽い操作荷重で、プッシュスイッチの浅押し操作に必要な小なる一定量の下動を駆動筒部と従動筒部に生じさせることができる。したがって、このプッシュスイッチは、ユーザが意識的に操作キーを押し込まなくても浅押し操作が行えることになり、手指を操作キー上に載せるだけで第１のスイッチ回路オン状態に切り替えることができる。また、このプッシュスイッチをユーザが深押し操作した場合には、従動筒部の下動が規制された後の駆動筒部の下動によってクリック生成壁部を座屈させることができるため、第２のスイッチ回路がオン状態に切り替わったことをユーザはクリック感によって明確に感得できる。それゆえ、タッチセンサと同じようなセンサ機能を有して操作感触も良好なプッシュスイッチを複数個備えた実用的価値の高い入力装置が安価に得られる。しかも、この入力装置は、ユーザが手袋を着用していてもプッシュスイッチのセンサ機能に悪影響を及ぼさないため使い勝手がよく、かつ操作キーの背面側に検出電極を設ける必要がないため、操作キーの照光領域を確保することが容易である。
【００１８】
上記の構成の入力装置において、複数個のプッシュスイッチの各操作キーが列状に配置されており、これら各操作キーが浅押し操作されているか否かを外部のディスプレイ装置に表示するようにしてあると、ユーザは手元を見ずに所望のプッシュスイッチを正確に選択して深押し操作できるようになり、例えば車載用の入力装置に適用した場合、運転中のユーザが前方への注意を怠ることなく所望のプッシュスイッチを容易に操作できるようになる。
【００１９】
また、上記の構成の入力装置において、弾性アクチュエータの駆動筒部と従動筒部の底面にそれぞれ可動接点が固設されていると、この弾性アクチュエータを接点ゴムとなすことができるため、プッシュスイッチの部品点数削減や組立性向上に有利となる。ただし、この弾性アクチュエータはメンブレンスイッチを組み込んだプッシュスイッチに適用することも可能であり、この場合には、弾性アクチュエータが接点ゴムである必要はない。
【００２０】
また、上記の構成の入力装置において、弾性アクチュエータは、駆動筒部が従動筒部を包囲するように設けられ、この駆動筒部の外周面が柔軟変形壁部を介してベース部と連結されていると、押圧操作時に駆動筒部を傾きなく下動させることが容易となる。ただし、従動筒部が駆動筒部を包囲するように設けられ、この従動筒部の外周面が柔軟変形壁部を介してベース部と連結されているという構成も可能である。
【００２１】
また、上記の構成の入力装置において、弾性アクチュエータの柔軟変形壁部は断面形状が湾曲形状でクリック生成壁部よりも肉薄に形成されていることが好ましく、こうすることによって、軽い操作荷重で撓み始めて座屈もしない柔軟変形壁部を容易に形成することができる。この場合において、柔軟変形壁部の複数個所に孔が設けられていると、これらの孔の位置や数、大きさ等を適宜選択することによって、操作荷重に応じた柔軟変形壁部の撓み量を所望の値に設定しやすくなる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明のプッシュスイッチ用弾性アクチュエータは、押圧操作時に座屈を伴わず徐々に撓む柔軟変形壁部を介してベース部が駆動筒部と従動筒部の少なくとも一方を支持していると共に、押圧操作時に座屈するクリック生成壁部を介して駆動筒部と従動筒部とが連結されている成形ゴムを採用しており、柔軟変形壁部は駆動筒部に軽い操作荷重を付与すれば撓み始めるため、ユーザが操作キー上に手指を載せた際に生じる程度の軽い操作荷重で、プッシュスイッチの浅押し操作に必要な小なる一定量の下動を駆動筒部と従動筒部に生じさせることができる。したがって、この弾性アクチュエータを組み込んだプッシュスイッチは、ユーザが意識的に操作キーを押し込まなくても浅押し操作が行えることになり、手指を操作キー上に載せるだけで従動筒部の下動により第１のスイッチ回路をオン状態に切り替えることができる。また、このプッシュスイッチをユーザが深押し操作した場合には、従動筒部の下動が規制された後の駆動筒部のさらなる下動によってクリック生成壁部を座屈させることができるため、駆動筒部が第２のスイッチ回路をオン状態に切り替えたことをユーザはクリック感によって明確に感得できる。それゆえ、この弾性アクチュエータを用いることにより、タッチセンサと同じようなセンサ機能を併せ持ち操作感触も良好なプッシュスイッチを安価に実現することができる。しかも、この弾性アクチュエータを用いたプッシュスイッチは、ユーザが手袋を着用していてもセンサ機能に悪影響を及ぼさないため使い勝手がよく、かつ操作キーの背面側に検出電極を設ける必要がないため、操作キーの照光領域を確保することが容易である。
【００２３】
また、本発明の入力装置によれば、浅押しと深押しの２段階の押圧操作が可能なプッシュスイッチに組み込まれる弾性アクチュエータとして、押圧操作時に座屈を伴わず徐々に撓む柔軟変形壁部を介してベース部が駆動筒部と従動筒部の少なくとも一方を支持していると共に、押圧操作時に座屈するクリック生成壁部を介して駆動筒部と従動筒部とが連結されている成形ゴムを採用しており、柔軟変形壁部は駆動筒部に軽い操作荷重を付与すれば撓み始めるため、ユーザが操作キー上に手指を載せた際に生じる程度の軽い操作荷重で、プッシュスイッチの浅押し操作に必要な小なる一定量の下動を駆動筒部および従動筒部に生じさせることができる。したがって、このプッシュスイッチは、ユーザが意識的に操作キーを押し込まなくても浅押し操作が行えることになり、手指を操作キー上に載せるだけで従動筒部の下動により第１のスイッチ回路をオン状態に切り替えることができる。また、このプッシュスイッチをユーザが深押し操作した場合には、従動筒部の下動が規制された後の駆動筒部のさらなる下動によってクリック生成壁部を座屈させることができるため、駆動筒部が第２のスイッチ回路をオン状態に切り替えたことをユーザはクリック感によって明確に感得できる。それゆえ、タッチセンサと同じようなセンサ機能を併せ持ち操作感触も良好なプッシュスイッチを複数個備えた実用的価値の高い入力装置が安価に得られる。しかも、この入力装置は、ユーザが手袋を着用していてもプッシュスイッチのセンサ機能に悪影響を及ぼさないため使い勝手がよく、かつ操作キーの背面側に検出電極を設ける必要がないため、操作キーの照光領域を確保することが容易である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１実施形態例に係るプッシュスイッチの非操作時の断面図である。
【図２】図１のプッシュスイッチに用いられた弾性アクチュエータの底面図である。
【図３】図１のプッシュスイッチの固定接点の形状を示す平面図である。
【図４】図１のプッシュスイッチの浅押し操作時の断面図である。
【図５】図１のプッシュスイッチの深押し操作時の断面図である。
【図６】図１のプッシュスイッチの操作荷重と押下ストロークの関係を示す特性図である。
【図７】図１のプッシュスイッチが複数個配設されている入力装置の外観図である。
【図８】図７の入力装置に組み込まれている成形ゴム体の外観図である。
【図９】該成形ゴム体の平面図である。
【図１０】該成形ゴム体の側面図である。
【図１１】図７に示す入力装置を含む制御システムのブロック図である。
【図１２】本発明の第２実施形態例に係るプッシュスイッチ用弾性アクチュエータの側面図である。
【図１３】本発明の第３実施形態例に係るプッシュスイッチの非操作時の断面図である。
【図１４】本発明の第４実施形態例に係るプッシュスイッチの非操作時の断面図である。
【図１５】本発明の第５実施形態例に係るプッシュスイッチの非操作時の断面図である。
【図１６】本発明の第６実施形態例に係るプッシュスイッチの非操作時の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の第１実施形態例について図面を参照しつつ説明する。図１〜図６は本実施形態例に係るプッシュスイッチの構造や動作を説明するためのものであり、図７〜図１１は該プッシュスイッチを複数個配設してなる入力装置を説明するためのものである。
【００２６】
まず、プッシュスイッチ１の構造について説明する。このプッシュスイッチ１は、透光性を有する合成樹脂で形成された操作キー２と、例えば透光性を有するシリコーンゴム等の成形ゴムからなる弾性アクチュエータ３と、導電性を有するカーボン素材で形成され弾性アクチュエータ３に印刷や接着等により固設された可動接点４ａ，４ｂと、同じく導電性を有するカーボン素材で形成された固定接点５ａ，５ｂやＬＥＤ６等が配設された基板（プリント基板）７とを備えており、上ケース８と下ケース９を組み合わせてなる筐体の内部に弾性アクチュエータ３や基板７が収納されている。
【００２７】
操作キー２は弾性アクチュエータ３上に搭載されて上ケース８の開口部８ａ内に昇降可能（前後進可能）に配置されており、操作キー２の上部が上ケース８から突出して押圧操作されるようになっている。図１に示すように、非操作時の操作キー２は弾性アクチュエータ３の付勢力によって上ケース８の凹部８ｂに押し付けられており、このプリテンションによって操作キー２のガタつきが防止されている。また、操作キー２の天面には図示せぬ照光領域が設けられており、この照光領域が基板７上のＬＥＤ６の光で照光されるようになっている。
【００２８】
図３に示すように、基板７上にはＬＥＤ６の周囲に第１固定接点５ａが不連続な略環状に設けられており、第１固定接点５ａの周囲には第２固定接点５ｂが不連続な略環状に設けられている。また、図１に示すように、弾性アクチュエータ３に固設された第１可動接点４ａと第２可動接点４ｂがそれぞれ、第１固定接点５ａと第２固定接点５ｂの真上に接離可能に配置されている。両可動接点４ａ，４ｂは図２に示すような形状に形成されているため、第１可動接点４ａを当接させることにより不連続な第１固定接点５ａ間を導通させて第１の制御信号を取り出すことができ、同様に、第２可動接点４ｂを当接させることにより不連続な第２固定接点５ｂ間を導通させて第２の制御信号を取り出すことができる。すなわち、このプッシュスイッチ１には、第１可動接点４ａが第１固定接点５ａに当接するとオン状態に切り替わる第１のスイッチ回路と、第２可動接点４ｂが第２固定接点５ｂに当接するとオン状態に切り替わる第２のスイッチ回路とが設けられている。
【００２９】
弾性アクチュエータ３は成形ゴムであるが、第１および第２可動接点４ａ，４ｂを固設しているため接点ゴムとして動作する。この弾性アクチュエータ３には、基板７上で第２固定接点５ｂを包囲する領域に載置されるベース部３ａと、同心状に配置された駆動筒部３ｂおよび従動筒部３ｃと、駆動筒部３ｂの内周面と従動筒部３ｃの外周面を全周に亘って連結しているクリック生成壁部３ｄと、駆動筒部３ｂの外周面を全周に亘ってベース部３ａに連結している柔軟変形壁部３ｅとが設けられており、ベース部３ａが柔軟変形壁部３ｅを介して駆動筒部３ｂを支持している。駆動筒部３ｂの天面は弾性アクチュエータ３の最上端に位置するため、操作キー２は駆動筒部３ｂ上に搭載され、操作荷重が駆動筒部３ｂの天面に付与されるようになっている。駆動筒部３ｂはクリック生成壁部３ｄを介して従動筒部３ｃを支持しているので、操作荷重が付与されて駆動筒部３ｂが下動（後退）すると、従動筒部３ｃが駆動筒部３ｂに駆動されて下動する。従動筒部３ｃの底面は基板７に近接して配置され、この従動筒部３ｃの底面に印刷や接着等により第１可動接点４ａが固設されている。駆動筒部３ｂの底面は従動筒部３ｃの底面よりも基板７から離れた位置に配置され、この駆動筒部３ｂの底面に印刷や接着等により第２可動接点４ｂが固設されている。クリック生成壁部３ｄは、従動筒部３ｃの外周面から駆動筒部３ｂの内周面にかけてその断面形状が直線的に斜め上方に延びる逆スカート形状に形成されている。このクリック生成壁部３ｄは操作キー２の押圧操作時に座屈変形可能であり、座屈するときにクリック感を生起するようになっている。柔軟変形壁部３ｅは十分に軽い操作荷重で撓み始めるように、クリック生成壁部３ｄよりも肉薄で且つその断面形状が直線部を持たず一方向に連続して湾曲する湾曲形状に形成されており、本実施形態例では、ベース部３ａの天面と駆動筒部３ｂの外周面との間で約９０°の角度範囲に亘る略円弧形状とされている。柔軟変形壁部３ｅは操作キー２の押圧操作時には座屈しないで徐々に撓むようになっている。なお、柔軟変形壁部３ｅの断面形状は直線部を持たない湾曲形状に限られるものではなく、例えば微小な直線部が連接されて全体として湾曲形状を呈するもの等、操作キー２の押圧操作時に座屈しないで撓む形状であれば如何なるものでも良い。ただし、後述する操作キー２の全押下ストローク範囲において、柔軟変形壁部３ｅの断面形状に起因する操作荷重の急激な変化が生じないようにするためには、上述したように、柔軟変形壁部３ｅの断面形状を直線部を持たず一方向に連続して湾曲する湾曲形状とすることが好ましい。
【００３０】
このような弾性アクチュエータ３を接点ゴムとして用いているため、プッシュスイッチ１は、軽い操作力で操作キー２を浅く押し込むことによって前記第１のスイッチ回路をオン状態に切り替える浅押し操作と、比較的強い操作力で操作キー２を深く押し込むことによって前記第２のスイッチ回路をオン状態に切り替える深押し操作とが行えるようになっている。
【００３１】
かかる２段階の押圧操作について、図６のフィーリング曲線を参照しつつ説明する。なお、図６は操作キー２を押し込んだときの操作荷重と押下ストロークとの関係を示している。同図に示すように、本実施形態例のプッシュスイッチ１では、操作荷重が０．２Ｎ（約２０ｇ重）以上であるときに操作キー２を介して弾性アクチュエータ３が押し撓められるようになっている。これは、弾性アクチュエータ３により非操作時の操作キー２にほぼ０．２Ｎ（約２０ｇ重）のプリテンションが付与されているためであり、このプリテンションによって操作キー２のガタつきが防止されていると共に、外部振動等によって操作キー２が意図せず浅押し操作された状態にならないように配慮されている。また、非操作時においてプッシュスイッチ１内の弾性アクチュエータ３は図１に示すような断面形状になっており、第１および第２可動接点４ａ，４ｂがそれぞれ第１および第２固定接点５ａ，５ｂの真上に配置されている。
【００３２】
操作キー２に０．２Ｎ以上の操作荷重が付与されると、弾性アクチュエータ３は、まず柔軟変形壁部３ｅが徐々に撓んでいくのに伴って駆動筒部３ｂと従動筒部３ｃが下動（後退）していくが、従動筒部３ｃと基板７との間隔は僅かなので、押下ストロークがＳ１（約０．２２ｍｍ）に達した時点で従動筒部３ｃの下動が基板７に規制された図４の状態になり、第１可動接点４ａが第１固定接点５ａに当接する。つまり、０．５ｍｍに満たない微少な押下ストロークＳ１において第１のスイッチ回路がオン状態に切り替わり、押下ストロークＳ１を実現するために必要な操作荷重は０．３２Ｎ（約３３ｇ重）と極めて軽い。したがって、ユーザは意識的な押し込み操作を行わなくても、手指を操作キー２上に載せるだけでプッシュスイッチ１の浅押し操作が行えるようになっている。
【００３３】
浅押し操作された操作キー２がさらに押し込まれると、従動筒部３ｃの下動が規制されたまま駆動筒部３ｂが下動するため、柔軟変形壁部３ｅが撓み続けるだけでなくクリック生成壁部３ｄも撓み始める。それゆえ、図６に示すように、フィーリング曲線の傾斜角度は押下ストロークＳ１を越えると急に大きくなる。そして、操作荷重が３．１７Ｎ（約３２４ｇ重）で押下ストロークをＳ２（約１．１２ｍｍ）まで増やすことができるが、押下ストロークがＳ２を越えるとクリック生成壁部３ｄが弾性的に座屈するため、操作荷重が急減して押下ストロークがＳ３（約１．６３ｍｍ）まで急増し、それに伴ってクリック感が生起される。その結果、駆動筒部３ｂの下動が基板７に規制された図５の状態になり、第２可動接点４ｂが第２固定接点５ｂに当接する。つまり、ユーザは操作キー２に３．１７Ｎ以上の操作荷重を加えて１．６ｍｍ以上押し込むことによって、第２のスイッチ回路をオン状態に切り替えることができる。なお、上記の操作荷重および押下ストロークの数値はあくまで一例であり、操作キー２の大きさや重量等に応じて適宜設定可能であることは言うまでもない。ただし、ユーザが意識的な押し込み操作を行わなくても、手指を操作キー２上に載せるだけでプッシュスイッチ１の浅押し操作が行えるようにするためには、図６に示す浅押し操作時の押下ストロークＳ１は０．５ｍｍ以下であることが好ましく、この押下ストロークＳ１を得るために必要な操作荷重は０．４８Ｎ（５０ｇ重）以下であることが好ましい。
【００３４】
このようにプッシュスイッチ１に接点ゴムとして組み込まれている弾性アクチュエータ３は、駆動筒部３ｂを支持する柔軟変形壁部３ｅが十分に軽い操作荷重で撓み始めると共に、図５に示す第２のスイッチ回路のオン状態となるまで、すなわち操作キー２の全押下ストローク範囲において座屈することがないため、ユーザが操作キー２上に手指を載せた際に生じる程度の軽い操作荷重で、プッシュスイッチ１の浅押し操作に必要な小なる一定量の下動（押下ストロークＳ１）を駆動筒部３ｂと従動筒部３ｃに生じさせることができる。つまり、このプッシュスイッチ１は、ユーザが意識的に操作キー２を押し込まなくても浅押し操作が行え、手指を操作キー２上に載せるだけで第１のスイッチ回路をオン状態に切り替えることができる。また、このプッシュスイッチ１をユーザが深押し操作した場合には、従動筒部３ｃの下動が規制された後の駆動筒部３ｂのさらなる下動によってクリック生成壁部３ｄを座屈させることができるため、第２のスイッチ回路がオン状態に切り替わったことをユーザはクリック感によって明確に感得できる。それゆえ、この弾性アクチュエータ３を用いることによって、タッチセンサと同じようなセンサ機能を併せ持ち操作感触も良好なプッシュスイッチ１を安価に実現することができる。しかも、こうして得られるプッシュスイッチ１は、ユーザが手袋を着用していてもセンサ機能に悪影響を及ぼさないため使い勝手がよく、かつ操作キー２の背面側にＬＥＤ６の光を妨げる検出電極を設ける必要がないため、操作キー２に照光領域を確保することが容易である。
【００３５】
なお、図１に示すように、弾性アクチュエータ３の柔軟変形壁部３ｅは断面形状が湾曲形状でクリック生成壁部３ｄよりも肉薄に形成されており、こうすることによって、駆動筒部３ｂを支持したまま軽い操作荷重で撓み始めて深押し操作時にも座屈しない柔軟変形壁部３ｅを容易に形成することができる。また、後述するように、弾性アクチュエータ３が接点ゴムではない構成にすることも可能であるが、本実施形態例のように弾性アクチュエータ３を第１および第２可動接点４ａ，４ｂを有する接点ゴムとなしておけば、プッシュスイッチ１の部品点数削減や組立性向上に有利となる。
【００３６】
次に、プッシュスイッチ１が複数個配設されている入力装置１０について、図７〜図１１を参照しつつ説明する。なお、これらの図において、図１〜図５と対応する部分には同一符号が付してある。また、本実施形態例では、プッシュスイッチ１が横１列に３個並べて配設されている入力装置１０を例示しているが、プッシュスイッチ１の数や並べ方は適宜選択可能である。
【００３７】
図７〜図１１に示す入力装置１０は、カーエアコンやカーオーディオ等の車載用制御装置４０を操作するためのものであり、入力装置１０に配設された任意のプッシュスイッチ１の操作キー２をユーザが深押し操作することによって、所望の操作を実行するための制御信号が車載用制御装置４０へ出力されるようになっている。また、この入力装置１０は、ユーザにとって目視容易な場所に設置されているディスプレイ装置５０と接続されており、ユーザの手指が現在どの操作キー２上に置かれているか（浅押し操作されているか）という情報や、どの操作キー２が深押し操作されたのかという情報や、各操作キー２に割り当てられている操作内容等が、ディスプレイ装置５０の表示画面に表示されるようになっている。なお、ディスプレイ装置５０は車載用制御装置４０とも接続されており、車載用制御装置４０の現在の制御内容等をディスプレイ装置５０の表示画面に表示させることができる。
【００３８】
入力装置１０に配設されている各プッシュスイッチ１はすべて同じ構造のものであり、浅押しと深押しの２段階の押圧操作が可能である。また、各プッシュスイッチ１に接点ゴムとして組み込まれている弾性アクチュエータ３は、互いのベース部３ａを共有している。すなわち、図８〜図１０に示す成形ゴム体３０に各プッシュスイッチ１の弾性アクチュエータ３が一体的に形成されている。
【００３９】
そして、ユーザが任意のプッシュスイッチ１の操作キー２上に手指を載せて浅押し操作すると、このプッシュスイッチ１の前記第１のスイッチ回路からディスプレイ装置５０へ検出信号（オン信号）が出力されるため、この検出信号に基づいて、手指がどの操作キー２上に位置しているのかがディスプレイ装置５０の表示画面に瞬時に表示されるようになっている。したがって、ユーザは手元を注視することなく所望のプッシュスイッチ１の操作キー２を正確に選び出して深押し操作することができ、深押し操作された操作キー２に割り当てられている操作内容を実行するための制御信号（オン信号）が第２のスイッチ回路から車載用制御装置４０へ出力される。これにより、運転中のユーザは、前方への注意を怠ることなく入力装置１０の所望のプッシュスイッチ１を容易に操作できるようになっている。
【００４０】
図１２は本発明の第２実施形態例に係るプッシュスイッチ用弾性アクチュエータの側面図であり、図１０と対応する部分には同一符号が付してある。
【００４１】
図１２に示す弾性アクチュエータ３は、柔軟変形壁部３ｅの複数個所に孔３ｆが設けられている点が前述した第１実施形態例と異なっている。これらの孔３ｆは柔軟変形壁部３ｅの剛性を弱めるために形成されたものであり、孔３ｆの位置や数や大きさ等を適宜選択することによって、操作荷重に応じた柔軟変形壁部３ｅの撓み量を所望の値に設定しやすくなる。
【００４２】
図１３は本発明の第３実施形態例に係るプッシュスイッチの非操作時の断面図であり、図１と対応する部分には同一符号が付してある。
【００４３】
図１３に示すプッシュスイッチ１１は、押圧操作時に弾性アクチュエータ３の駆動筒部３ｂや従動筒部３ｃが基板７上のメンブレンスイッチ２０を押圧駆動するように構成されており、第１実施形態例のプッシュスイッチ１に用いられていた可動接点４ａ，４ｂや固定接点５ａ，５ｂは省略されている。メンブレンスイッチ２０は、可動接点を有する上部シートと固定接点を有する下部シートとがスペーサを介して積層されたものであり、従動筒部３ｃによって押圧駆動可能な可動接点を含む第１の接点対２１と、駆動筒部３ｂによって押圧駆動可能な可動接点を含む第２の接点対２２とが設けられている。そして、操作キー２が浅押し操作されると、従動筒部３ｃに押圧駆動された可動接点が対応する固定接点に接触して第１の接点対２１が導通状態となり、これにより第１のスイッチ回路からオン信号が出力されるようになっている。また、操作キー２が深押し操作されると、駆動筒部３ｂに押圧駆動された可動接点が対応する固定接点に接触して第２の接点対２２が導通状態となり、これにより第２のスイッチ回路からオン信号が出力されるようになっている。
【００４４】
このようにメンブレンスイッチ２０を使用したプッシュスイッチ１１では、弾性アクチュエータ３を可動接点を有する接点ゴムとなす必要はない。同様に、基板７上の固定接点に接離可能な板ばね等からなる可動接点（図示せず）を使用した場合にも、弾性アクチュエータ３を接点ゴムとなす必要はない。
【００４５】
図１４は本発明の第４実施形態例に係るプッシュスイッチの非操作時の断面図であり、図１と対応する部分には同一符号が付してある。
【００４６】
図１４に示すプッシュスイッチ１２は、弾性アクチュエータ３の内周部に従動筒部３ｃの内周面とベース部３ａとを連結する柔軟変形壁部３ｇを付設した点が第１実施形態例と異なっている。この柔軟変形壁部３ｇは、弾性アクチュエータ３の外周部に設けられている柔軟変形壁部３ｅと同様に、十分に軽い操作荷重で撓み始めるように形成されており、押圧操作時には座屈を伴わず徐々に撓むようになっている。このように弾性アクチュエータ３の内周部に柔軟変形壁部３ｇが設けてあると、浅押し操作時に従動筒部３ｃを傾きなく下動させることが容易となる。ただし、柔軟変形壁部３ｇを付設すると弾性アクチュエータ３の内周側に空きスペースが確保しにくくなるため、操作キー２を照光させるためのＬＥＤ等を設置する場合は、第１実施形態例のような構造にしておくほうが好ましい。
【００４７】
図１５は本発明の第５実施形態例に係るプッシュスイッチの非操作時の断面図であり、図１と対応する部分には同一符号が付してある。
【００４８】
図１５に示すプッシュスイッチ１３では、弾性アクチュエータ３の駆動筒部３ｂと従動筒部３ｃの位置関係が第１実施形態例と逆になっており、それに伴い、可動接点４ａ，４ｂの位置関係や固定接点５ａ，５ｂの位置関係も第１実施形態例と逆になっている。すなわち、プッシュスイッチ１３に用いられている弾性アクチュエータ３では、従動筒部３ｃが駆動筒部３ｂを包囲するように外側に設けられ、この従動筒部３ｃの外周面が柔軟変形壁部３ｅを介してベース部３ａと連結されている。このように駆動筒部３ｂと従動筒部３ｃの位置関係を逆にしても、弾性アクチュエータ３の動作は第１実施形態例の場合と基本的に同等である。ただし、本実施形態例では、駆動筒部３ｂと柔軟変形壁部３ｅとが離隔してしまうため、押圧操作時に駆動筒部３ｂを傾きなく下動させることが第１実施形態例の場合ほど容易ではない。
【００４９】
図１６は本発明の第６実施形態例に係るプッシュスイッチの非操作時の断面図であり、図１５と対応する部分には同一符号が付してある。
【００５０】
図１６に示すプッシュスイッチ１４は、弾性アクチュエータ３の内周部に駆動筒部３ｂの内周面とベース部３ａとを連結する柔軟変形壁部３ｈを付設した点が前述した第５実施形態例と異なっている。この柔軟変形壁部３ｈは、弾性アクチュエータ３の外周部に設けられている柔軟変形壁部３ｅと同様に、十分に軽い操作荷重で撓み始めるように形成されており、押圧操作時には座屈を伴わず徐々に撓むようになっている。このように弾性アクチュエータ３の内周部に駆動筒部３ｂと連続する柔軟変形壁部３ｈが設けてあると、押圧操作時に駆動筒部３ｂを傾きなく下動させることが容易となる。ただし、柔軟変形壁部３ｈを付設した場合、弾性アクチュエータ３の内周側にＬＥＤ等を設置するための空きスペースは確保しにくくなる。
【符号の説明】
【００５１】
１，１１，１２，１３，１４  プッシュスイッチ
２  操作キー
３  弾性アクチュエータ
３ａ  ベース部
３ｂ  駆動筒部
３ｃ  従動筒部
３ｄ  クリック生成壁部
３ｅ，３ｇ，３ｈ  柔軟変形壁部
３ｆ  孔
４ａ，４ｂ  可動接点
５ａ，５ｂ  固定接点
６  ＬＥＤ
７  基板
１０  入力装置
２０  メンブレンスイッチ
３０  成形ゴム体
４０  車載用制御装置
５０  ディスプレイ装置
【図１】
2011065902.tif 000003
【図２】
2011065902.tif 000004
【図３】
2011065902.tif 000005
【図４】
2011065902.tif 000006
【図５】
2011065902.tif 000007
【図６】
2011065902.tif 000008
【図７】
2011065902.tif 000009
【図８】
2011065902.tif 000010
【図９】
2011065902.tif 000011
【図１０】
2011065902.tif 000012
【図１１】
2011065902.tif 000013
【図１２】
2011065902.tif 000014
【図１３】
2011065902.tif 000015
【図１４】
2011065902.tif 000016
【図１５】
2011065902.tif 000017
【図１６】
2011065902.tif 000018