(57)【要約】【課題】低荷重操作で接点の導通を行う構成において、高温となる状況で使用する場合であっても誤作動を起こすことのないスイッチ装置を提供する。【解決手段】環状ベルト９は回転体８で橋架されており、回転体８で橋架された保護シート６を介して上側可動部１２が押圧操作されると、上側可動部１２が上側位置から下側位置に向かって移動するのに伴って、下側可動部１３が下側位置から上側位置に向かって移動する。そして、上側可動部１２の下面に設けられた上部電極１０が下側可動部１３の上面に設けられた下部電極１１に接触すると、電極間が導通してスイッチ素子５がオンする。これにより、環状ベルト９の全長（上側可動部１２及び下側可動部１３の寸法）が熱により変動するにしても、その影響を受けることなくスイッチ素子５をオンすることができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部電極を下面に有し所定の上側位置に位置する上側可動部と、前記上部電極との間に所定間隙を存した状態で対向する下部電極を上面に有し所定の下側位置に位置する下側可動部と、前記上側可動部が前記上側位置から前記下側位置へ向かって移動するのに伴って前記下側可動部を前記下側位置から前記上側位置へ向かって移動する連動手段とを備え、前記上側可動部に対する押圧操作に応じて前記上部電極が前記下部電極に接触することにより導通するスイッチ素子を備えたスイッチ装置であって、
前記上側可動部及び前記下側可動部は、前記上側可動部に対する非押圧操作状態でそれらの自重のみで前記上側位置及び前記下側位置にそれぞれ位置するように構成されていることを特徴とするスイッチ装置。
【請求項２】
前記上側可動部及び前記下側可動部は環状ベルトの一部からなり、
前記連動手段は、前記環状ベルトにおける前記上側可動部及び前記下側可動部となる部位の両側を回転可能に支持する回転体であることを特徴とする請求項１記載のスイッチ装置。
【請求項３】
前記上側可動部及び前記下側可動部は平行リンク機構の平行リンクからなり、
前記連動手段は、前記平行リンク機構における前記上側可動部及び前記下側可動部となる部位を連結する揺動リンクの中間部を揺動可能に支持する軸部であることを特徴とする請求項１記載のスイッチ装置。
【請求項４】
前記スイッチ素子はプリント基板に複数搭載され、
前記プリント基板を保護シートで被覆することによりメンブレンスイッチとして構成したことを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れかに記載のスイッチ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可動部に対する押圧操作に応じて電極同士が接触することにより導通するスイッチ素子を備えたスイッチ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のスイッチ装置において、低荷重の押圧操作で接点間の導通ができる低荷重操作用のスイッチ装置、例えばメンブレンスイッチに対する市場の必要性が高まっている。
従来のメンブレンスイッチは、シート状の可動電極と固定電極との間にスペーサーを挟んで所定間隙を設け、使用者のシート状の可動電極に対する押圧操作により低荷重で接点間の導通を行うことができるものであった（特許文献１参照）。
【特許文献１】特表２００５−５２８７４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、このようなメンブレンスイッチは、低荷重で接点間の導通ができるようにシートに形成した可動電極と固定電極との間に所定間隙を設けるようにしているため、高温の状況で使用する場合に、シート状の可動電極と固定電極とが熱によって熱膨張して、接点同士が接触して誤作動が生じる虞があった。
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、低荷重操作で接点の導通を行う構成において、高温となる状況で使用する場合であっても誤作動を起こすことのないスイッチ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上部電極を下面に有し所定の上側位置に位置する上側可動部と、前記上部電極との間に所定間隙を存した状態で対向する下部電極を上面に有し所定の下側位置に位置する下側可動部と、前記上側可動部が前記上側位置から前記下側位置へ向かって移動するのに伴って前記下側可動部を前記下側位置から前記上側位置へ向かって移動する連動手段とを備え、前記上側可動部に対する押圧操作に応じて前記上部電極が前記下部電極に接触することにより導通するスイッチ素子を備えたスイッチ装置であって、前記上側可動部及び前記下側可動部は、前記上側可動部に対する非押圧操作状態でそれらの自重のみで前記上側位置及び前記下側位置にそれぞれ位置するように構成されているものである（請求項１）。
【０００６】
上記構成において、前記上側可動部及び前記下側可動部は環状ベルトの一部からなり、前記連動手段は、前記環状ベルトにおける前記上側可動部及び前記下側可動部の両側を回転可能に支持する回転体であってもよい（請求項２）。
【０００７】
また、前記上側可動部及び前記下側可動部は平行リンク機構の平行リンクからなり、
前記連動手段は、前記平行リンク機構における前記上側可動部及び前記下側可動部となる部位を連結する揺動リンクの中間部を揺動可能に支持する軸部であってもよい（請求項３）。
【０００８】
また、前記スイッチ素子はプリント基板に複数搭載され、前記プリント基板を保護シートで被覆することによりメンブレンスイッチとして構成してもよい（請求項４）。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１のスイッチ装置によれば、上側可動部が押圧操作されると、上側可動部が上側位置から下側位置に向かって移動する。すると、連動手段により、下側可動部が下側位置から上側位置に向かって移動するので、上側可動部に対する押圧操作に応じて上部電極が下部電極に接触することによりスイッチ素子が導通する。
【００１０】
ここで、周囲温度が高いために、熱により上側可動部及び下側可動部が変形するにしても、上側電極と下側電極とは所定間隙を有して離間しているので、上部電極と下部電極とが接触して導通してしまうことがなく、スイッチ素子が誤作動を起こすことを防止できる。
【００１１】
請求項２を発明によれば、上側可動部及び下側可動部を環状ベルトから構成することができる。
請求項３の発明によれば、上側可動部及び下側可動部を平行リンク機構から構成することができる。
請求項４の発明によれば、メンブレンスイッチとして実施することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（第１実施例）
以下、本発明をメンブレンスイッチに適用して示す第１実施例につき、図１ないし図３を参照して説明する。
【００１３】
まず図２には、本発明を自動車のカーナビゲーションの操作に用いられるスイッチ装置として使用した実施例を示している。このスイッチ装置１は、運転者が車両を運転しながら操作可能な位置に設置されるもので、スイッチ装置１に対する操作位置がカーナビゲーション２の表示器３にカーソル位置として表示されるようになっている。
【００１４】
図２に示すように、スイッチ装置１は、ケース内にプリント基板４（図１参照）を収納して構成されている。プリント基板４の表面には複数のスイッチ素子５がマトリックス状に実装されており、それらのスイッチ素子５を保護シート６で被膜することによりメンブレンスイッチとして構成されている。使用者は、スイッチ装置１の表面を軽くなぞり、決定したい箇所に来たときに、指をスイッチ装置１から離すことで決定操作が可能となる。
【００１５】
図１はスイッチ素子５の側面図を示しており、スイッチ素子５は、支持部７、回転体８（連動手段に相当）、環状ベルト９、上部電極１０、下部電極１１から構成されている。
支持部７は、例えば金属部材を精密加工して形成されており、対となった同形状のもの（図１では奥側の支持部のみ図示）が向かい合ってプリント基板４上に配設されている。支持部７の上部間には回転体８が回転可能に支持されている。このような構成の支持部７及び回転体８が所定距離だけ離間してプリント基板４上に一対設けられており、その回転体８間に非弾性部材で形成される環状ベルト９が橋架されている。本実施例では、環状ベルト９のうち回転体８間に橋架された上側が上側可動部１２に設定され、下側が下側可動部１３に設定されている。尚、回転体８の上方は、後述するように使用者による押圧操作が行われる際に、保護シート６を介して押圧されることを防止するために図示しない保護部材で保護されている。
【００１６】
環状ベルト９は、回転体８の円周をＳ、一対の回転体８の中心間の距離をＬとすると、環状ベルト９の長さ＞２Ｌ＋Ｓ（＝環状ベルト９の遊びが全くない寸法）となるように形成されている。
【００１７】
環状ベルト９において上側可動部１２となる部位の下面中央には上部電極１０が設けられ、下側可動部１３となる部位には下部電極１１が上部電極１０に対向する位置関係で設けられている。上部電極１０と下部電極１１は、導電性の銅部材で扁平矩形状に形成されており、上部電極１０よりも下部電極１１が大きい形状に形成されている。環状ベルト９長さ＞２Ｌ＋Ｓとして、上部電極１０の重さ＜下部電極１１の重さとすることで、通常時においては、上側可動部１２の両側が回転体８で支持された状態で下側可動部１３の自重により引っ張られることにより緊張していると共に、下側可動部１３の両側が回転体８から自重により弛んで垂れ下がった形態となっている。この場合、通常時においては、上側可動部１２が上側位置に位置し、下側可動部１３が下側位置に位置している。
【００１８】
上部電極１０と下部電極１１は、フレキシブル配線１４を介してプリント基板４の図示しない導電パターンと接続されている。そして、使用者の押圧操作に応じて、上部電極１０と下部電極１１とが接触した際にフレキシブル配線１４を通じてプリント基板４に導通する構成となっている。尚、フレキシブル配線１４はコイル状に形成されており、上部電極１０と下部電極１１の位置が変動する際にも伸縮して上側可動部１２及び下側可動部１３に対して負荷を与えないようになっている。
【００１９】
次に、上記構成の作用について図２、図３を参照しながら説明する。図３は、スイッチ素子５の作用説明図である。
カーナビゲーション２を動作させると、表示器３にはその時点で操作可能な動作に対応したボタンが表示される。車両の運転者は、スイッチ装置１の表面をなぞる感覚でスイッチ装置１の表面に対して指による低荷重の押圧操作（タッチ操作）を行う。すると、指で押圧操作が行われた部位に位置するスイッチ素子５の上側可動部１２は、図３に示す上側位置から下方に押し下げられる。このとき、上側可動部１２が下方に移動するのに伴って上側可動部１２の両側を支持している回転体８が回転するので、この回転体８の回転に伴って下側可動部１３が上方に移動する。これにより、上側可動部１２に設けられた上部電極１０が上側位置から下側位置に向かって下降すると共に、回転体８の回転に伴って下側可動部１３が下側位置から上側位置に向かって移動することで、環状ベルト９の内周部分に対向して設けられた上部電極１０と下部電極１１が接触して導通状態（オン）となる。
【００２０】
このように上部電極１０と下部電極１１間が導通状態となると、そのスイッチ素子５がオンしたことを示す検出信号がカーナビゲーション２に出力される。この場合、使用者によるタッチ操作に応じて複数のスイッチ素子５がオンしたときは、複数のスイッチ素子５がオンしたことを示す検出信号がカーナビゲーション２に出力される。
【００２１】
カーナビゲーション２は、１個のスイッチ素子５がオンしたことを検出したときは、オンしているスイッチ素子５の位置に対応した位置に表示器３に表示しているカーソルを移動する。また、複数のスイッチ素子５がオンしているときは、それらのスイッチ素子５の中心位置にカーソルを移動する。従って、運転者がスイッチ装置１に対するタッチ操作位置を移動したときは、それに伴った表示器３に表示されているカーソル位置が移動することになる。このとき、表示器３に表示しているボタンにカーソルが位置したときは、そのボタンを選択表示することにより当該ボタンが選択されていることを示す。
【００２２】
運転者は、スイッチ装置１に対するタッチ操作により表示器３に表示されている所望のボタンが選択表示されたときは、スイッチ装置１に対するタッチ操作を解除する。これにより、スイッチ装置１から指を離した位置で、その位置のスイッチ素子５が最後にオフするので、カーナビゲーション２は、最後にオフしたスイッチ素子５の位置で決定操作が行われたと判断する。この場合、スイッチ素子５がオンする場合と同様に、複数のスイッチ素子５が同時にオフしたときは、その中心位置で決定操作が行われたと判断する。
【００２３】
カーナビゲーション２は、上述のようにボタンが選択表示した状態で決定操作が行われたときは、その時点で選択表示されているボタンに応じた動作を実行する。
ところで、本実施例のスイッチ装置１は車両に搭載されていることから、夏などの気温が上昇する季節において、特に停車中に車内の温度が高温になり、スイッチ装置１も高温となることがあった。従来のメンブレンスイッチでは、シート状の可動電極と固定電極とを挟んだシートが熱によって膨張して、接点同士が接触して誤作動を発生する虞があった。
一方、このような問題の発生の虞がない静電容量式のスイッチ装置では、特に電子機器が多い車内での使用の場合には、ノイズの影響で電界強度が変化して誤作動を起こす虞があった。
【００２４】
しかしながら、本実施例によれば、環状ベルト９における下側可動部１３を上側可動部１２よりも重く設けることにより上側可動部１２及び下側可動部１３をそれぞれ上側位置及び下側位置に位置させるようにしたので、従来のメンブレンスイッチのように周囲温度の上昇によりシート状の可動電極と固定電極とが接触してしまうものと違って、周囲温度が高いために、熱により環状ベルト９の全長（上側可動部１２及び下側可動部１３の寸法）が長くなるにしても、上部電極１０と下部電極１１とは十分な所定間隙を有して離間しているので、上部電極１０と下部電極１１とが接触して導通してしまうことがなく、誤作動を起こすことを防止できる。このことは、周囲温度が低いために、環状ベルト９の全長（上側可動部１２及び下側可動部１３の寸法）が短くなるにしても、上部電極１０と下部電極１１とは十分な所定間隙を有して離間しているので、同様に誤作動を起こすことを防止できる。
しかも、スイッチ素子５は機構的要素から構成されているので、周囲に設けられた電子機器のノイズの影響を受けることがないスイッチ装置を実現することができる。
【００２５】
（第２実施例）
図４、５は本発明の第２実施例を示したもので、上記実施例と実質的に同一部分には同一符号を付して説明を省略し、異なる部分につき説明する。
図４はスイッチ素子５の縦断面図である。図４に示すスイッチ素子５は、上側可動部及び下側可動部を平行リンク機構から構成したことを特徴とするものである。
図４はスイッチ素子５の側面図を示しており、スイッチ素子５は、支持部２１、平行リンク機構２２、上部電極１０、下部電極１１から構成されている。
【００２６】
プリント基板４に立設された支持部２１の先端部分には軸部２３（連動手段に相当）が備えられており、その軸部２３に平行リンク機構２２が支持されている。
平行リンク機構２２は、絶縁部材からなる上側可動部２４及び下側可動部２５（平行リンクに相当）、一対の揺動リンク２６から構成されている。上側可動部２４と下側可動部２５は同形状であって、これらの両端同士が揺動リンク２６により軸部２３で回転可能に接続されている。揺動リンク２６の中央部は、支持部の先端に軸部２３で回転可能に支持されている。尚、当該平行リンク機構２２が反時計回り方向に回転しないように、図示しないストッパーが支持部２１に設けられている。
【００２７】
上記した上側可動部２４の下面には上部電極１０が図示左寄りの位置に設けられ、下側可動部２５の上面には下部電極１１が右寄りの位置に設けられている。下部電極１１は、上部電極１０よりも大きな形状に形成されている。これにより、上側可動部２４は上側位置に位置し、下側可動部２５は下側位置に位置している。
【００２８】
平行リンク機構２２を上述のように構成することで、上方から押圧操作が行われた場合に揺動リンク２６が軸部２３を中心に時計回り方向に揺動することとなり、それに伴って上側可動部２４が上側位置から下側位置に向かって平行移動すると共に下側可動部２５が下側位置から上側位置に向かって平行移動して、上側可動部２４と下側可動部２５とが互いに近接する。上部電極１０と下部電極１１とは、揺動リンク２６の揺動に伴って互いに接触するように上側可動部２４及び下側可動部２５にそれぞれ位置決めされている。
【００２９】
上部電極１０と下部電極１１は、フレキシブル配線１４を介してプリント基板４の図示しない導電パターンと接続されている。使用者の押圧操作に応じて、上部電極１０と下部電極１１とが接触した際にフレキシブル配線１４を通じてプリント基板４に導通する構成となっている。
【００３０】
そして、押圧操作を終了して使用者がスイッチ素子５から指を離すと、下部電極１１の重みで平行リンク機構２２が図４に示す初期状態に戻る構造となっている。
そして、上記構成のスイッチ素子５が、プリント基板４の表面にマトリックス状に実装されており、それらのスイッチ素子５を保護シート６で被膜することによりメンブレンスイッチとして構成されている。
【００３１】
このような実施例によれば、平行リンク機構２２を採用した構成であっても、第１実施例と同様に、熱の影響を受けることがないスイッチ装置１を実現することができる。
本発明は、上記しかつ図面に記載した実施例にのみ限定されるものではなく、次のような変形または拡張が可能である。
【００３２】
上部電極１０と下部電極１１は導電性のものであれば良く、形状を問うものではない。上部電極１０と下部電極１１は、フレキシブル配線１４でプリント基板４の導電パターンと接続されるとしたが、要はプリント基板４の導電パターンと接続されており、上部電極１０と下部電極１１の位置が変動することに対応することができれば良い。
【００３３】
支持部７、２１は、対をなしていなくても回転体８、又は揺動リンク２６を支持することができる構成となっていれば片持ちであっても良い。
第１の実施例における下部電極１１は、上部電極１０よりも大きい形状に形成されるとしたが、環状ベルト９の下方に当該環状ベルト９の上方よりも重い電極を設けることで環状ベルト９の下方が弛む構成であればよく、同形状であっても下部電極１１が上部電極１０よりも比重の高い部材で形成するようにしても良い。
【００３４】
第１実施例における回転体８は、スイッチ素子５に対する押圧操作に応じて回転するとしたが、要は環状ベルト９に対する押圧操作に応じて上側可動部１２及び下側可動部１３が移動可能であればよく、環状ベルト９が回転体８となる位置でスライド可能な構成としてもよい。
【００３５】
第２実施例における下部電極１１は、上部電極１０よりも大きい形状に形成されるとしたが、下側可動部２５の上面に上部電極１０よりも重い下部電極１１を設けることで通常時に又は押圧操作終了後に初期位置に戻る構成であればよく、同形状であっても下部電極１１が上部電極１０よりも比重の高い部材で形成されていれば良い。また、上部電極１０が上側可動部２４の左寄りの位置に、下部電極１１が下側可動部２５の右寄りの位置に設けられているとしたが、押圧操作がなされた場合に当該上部電極１０と下部電極１１が接触可能な配置関係であれば良い。
【００３６】
第２の実施例における平行リンク機構２２の揺動リンク２６は、対をなして同形状に形成されているとしたが、形状が異なるものであっても、押圧操作がなされた場合に上部電極１０と下部電極１１とが接触することが可能な構成となっていれば良い。
【００３７】
第２実施例における平行リンク機構２２の揺動リンク２６は、反時計回り方向に回転しないように図示しないストッパーが支持部２１に設けられているとしたが、時計回りに回転しないように設けられていてもよく、ストッパーを設けずに両方向に回転可能な構成としても良い。この場合、揺動リンク２６が何れの方向に回転するにしても、上部電極１０と下部電極１１とが接触するように上側可動部２４と下側可動部２５にそれぞれ複数設ける必要がある。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の第１実施例におけるスイッチ素子を模式的に示す側面図
【図２】スイッチ装置の斜視図
【図３】スイッチ素子の作動状態で示す図１相当図
【図４】本発明の第２実施例を示す図１相当図
【図５】図３相当図
【符号の説明】
【００３９】
図面中、１はスイッチ装置、５はスイッチ素子、８は回転体（連動手段）、９は環状ベルト、１０は上部電極、１１は下部電極、１２は上側可動部、１３は下側可動部、２１は支持部、２２は平行リンク機構、２３は軸部（連動手段）、２４は上側可動部（平行リンク）、２５は下側可動部（平行リンク）、２６は揺動リンクを示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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