JP2007173098A - 多方向スイッチ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】組立の自動化に好適で駆動体のガタ付きも防止できる多方向スイッチ装置を提供する。
【解決手段】プリント基板６上に実装されたスイッチユニット５を内包するケーシング１の天板上に揺動可能に支持された操作ノブ２と、この操作ノブ２とスイッチユニット５の各アクチュエータ５ａ間に介設された４つの駆動体４とを備え、ケーシング１の天板に４つの筒状体９が周方向へ９０度の等間隔を保って立設されると共に、これら筒状体９に穿設されたガイド孔９ａに各駆動体４がそれぞれ昇降可能に挿通されている多方向スイッチ装置において、周方向に隣接する２つの駆動体４間を弾性腕部１１で連結して１組の駆動体ユニットを構成し、このような駆動体ユニットを２組用いると共に、各駆動体４の軸状部４ａを対応するガイド孔９ａの上方からケーシング１内に挿入することにより、両駆動体ユニットの弾性腕部１１をケーシング１の天板の上面側に配置した。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば車載用サイドミラーの角度調整等に用いられる多方向スイッチ装置に係り、特に、ユーザによって揺動操作される操作ノブの回転運動を駆動体で直線運動に変換してスイッチ素子に伝達するタイプの多方向スイッチ装置に関するものである。

従来より、プリント基板上に実装された複数のスイッチ素子と、これらスイッチ素子を内包するケーシングと、このケーシングの天板上に揺動可能に支持された操作ノブと、この操作ノブと各スイッチ素子との間に介設された複数の駆動体とを備え、ユーザによって揺動操作される操作ノブの回転運動を駆動体で直線運動に変換して対応するスイッチ素子に伝達するようにした多方向スイッチ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。前記スイッチ素子は例えばラバースイッチと称せられるものからなり、プリント基板の上面に設けられた複数組の固定接点と、ゴム等の弾性体に一体形成された複数の突出部の内底面に設けられた可動接点とを有している。前記駆動体はケーシングの天板から垂下する複数の筒状体に設けられガイド孔に昇降可能に挿通されているが、駆動体の下端にガイド孔よりも大径な鍔部が形成されているため、駆動体はガイド孔に対して上方への抜け止めがなされている。また、各駆動体の下端はスイッチ素子の対応する突出部の上面にそれぞれ当接しており、これら駆動体の鍔部間を弾性腕部で連結することにより、複数の駆動体を一体品として取り扱えるようになっている。

このように概略構成された多方向スイッチ装置において、操作ノブが揺動操作されていない非操作時に、各駆動体はスイッチ素子の突出部からの付勢力を受けてガイド孔の上端から突出しており、操作ノブは各駆動体から均等の力を受けて中立位置に保持されている。この状態からユーザが操作ノブを任意方向へ揺動操作すると、当該方向に位置する駆動体が操作ノブによって選択的に押圧されてガイド孔内を下降するため、該駆動体の下方に位置する突出部が座屈変形してスイッチ素子をオン動作させる。このとき、揺動方向と１８０度対向する側に配置された駆動体の上端は操作ノブから離反するが、この駆動体の鍔部は突出部からの付勢力を受けて筒状体の下端に当接するため、該駆動体が外部振動によってガタ付かないようになっている。そして、操作ノブに対する上記操作力が除去されると、座屈変形した突出部の復帰力によって駆動体が上昇し、それに伴ってスイッチ素子がオン状態からオフ状態に切り替わると共に操作ノブが元の中立位置に復帰する。
特開２０００−３２２９８１号公報

前述の如く構成された従来の多方向スイッチ装置では、下端に鍔部が形成された各駆動体をスイッチ素子の弾性力によってガイド孔の上方へ付勢しているため、操作ノブの揺動操作時に任意の駆動体の上端が操作ノブから離反しても、該駆動体はその鍔部が筒状体の下端に当接することで上下方向へ移動規制され、外部振動等によって駆動体がガタ付いて異音を発生することを防止できる。しかしながら、かかる多方向スイッチ装置の組立工程において、ケーシングの天板に操作ノブを組み付けた後に、該ケーシングの天地を逆にした状態で各筒状体のガイド孔に駆動体を挿入しなければならないため、ケーシングに対する操作ノブと駆動体との組み込み方向が必然的に逆になり、このことが組立の自動化を妨げる大きな要因となっていた。また、各駆動体の下端に形成された鍔部間が弾性腕部を介して連結されているため、複数の駆動体を対応するガイド孔に一括挿入できるという利点を有するものの、操作ノブの揺動操作に伴って任意の駆動体が下降したとき、それ以外の他の駆動体が弾性腕部の影響を受けて一緒に下降しやすくなっているため、スイッチ素子の誤動作や操作感触の悪化等の問題を招来する虞があった。

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、その目的は、組立の自動化に好適で駆動体のガタ付きも防止できる多方向スイッチ装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明は、プリント基板上に実装された複数のスイッチ素子と、これらスイッチ素子を内包するケーシングと、このケーシングの天板上に揺動可能に支持された操作ノブと、この操作ノブと前記スイッチ素子との間にそれぞれ介設された複数の駆動体とを備え、これら駆動体が前記ケーシングの天板に設けられた複数のガイド孔にそれぞれ昇降可能に挿通されていると共に、前記各ガイド孔が前記操作ノブの揺動支点を中心とする周囲に配列されている多方向スイッチ装置において、前記駆動体の任意の１つを周方向の少なくとも一方側に隣接する他の駆動体に弾性腕部を介して連結し、前記駆動体を前記ガイド孔の上方から前記ケーシング内に挿入することにより、前記弾性腕部を前記ケーシングの天板の上面側に配置する構成とした。

このように構成された多方向スイッチ装置では、操作ノブのケーシングに対する組み付けと各駆動体のガイド孔に対する挿入とをいずれもケーシングの天板の上面側から行うことができるため、組立の自動化に簡単に対応することができる。なお、このようにすると駆動体の上方向への移動を規制することができないので、操作ノブを揺動操作して任意方向へ傾けると、傾けた方向以外に配置された駆動体は操作ノブとの間に隙間ができて上下方向へ移動する可能性がある。しかし、隣り合う駆動体同士が弾性腕部を介して連結されているので、これらのうち最も移動量が少ない駆動体の分しか移動せず、あるいは連結されている各駆動体のどれかが操作ノブと接している場合には移動しない。よって、操作ノブの揺動操作時に駆動体が外部振動でガタ付くことを抑制できる。

上記の構成において、複数の駆動体の数は特に限定されず、例えば８つの駆動体を用いて８方向スイッチ装置を構成することも可能である。また、複数の駆動体を弾性腕部を介して周方向に順次連結して全体を一体化しても良いが、駆動体の数を４つとすると共に、１つの弾性腕部の両端に隣接する２つの駆動体を一体形成して１組の駆動体ユニットとなし、４つの駆動体を２組の駆動体ユニットに振り分けて設けることが好ましい。このような構成を採用し、操作ノブの揺動操作と１８０度対向する位置に駆動体を配置した場合、操作ノブの揺動操作に伴って任意の駆動体が押圧されてガイド孔内を下降するとき、その揺動方向と１８０度対向する位置に配置された駆動体は操作ノブから離反するが、この駆動体はガイド孔内を下降する駆動体とは別の組の駆動体ユニットに設けられ、下降する駆動体の影響を受けることなく安定的に保持される。また、同時に下降する駆動体に悪影響を与えないことになるため、スイッチ素子の誤動作や操作感触の悪化を防止することができる。

また、上記の構成において、ケーシングの天板にガイド孔が穿設された筒状体を立設し、駆動体の上端面にこの筒状体の外壁面とオーバーラップするスカート部を垂設すると、塵埃等の異物がガイド孔を通ってケーシング内のスイッチ素子に侵入することを簡単な構成によって防止できて好ましい。

本発明は、複数のスイッチ素子を内包するケーシングの天板上に操作ノブを揺動可能に支持し、該ケーシングの天板に設けられたガイド孔に昇降可能に挿通された複数の駆動体によって操作ノブの回転運動を直線運動に変換して対応するスイッチ素子に伝達する多方向スイッチ装置において、複数の駆動体の任意の１つを周方向の少なくとも一方側に隣接する他の駆動体に弾性腕部を介して連結すると共に、各駆動体をガイド孔の上方からケーシング内に挿入することにより、弾性腕部をケーシングの天板の上面側に配置する構成としたので、操作ノブのケーシングに対する組み付けと各駆動体のガイド孔に対する挿入とをいずれもケーシングの天板の上面側から行うことができて、組立の自動化に簡単に対応することができるのみならず、操作ノブの揺動操作時に駆動体が外部振動でガタ付くことを抑制できる。

発明の実施の形態について図面を参照して説明すると、図１は本発明の実施形態例に係る多方向スイッチ装置の断面図、図２は該多方向スイッチ装置の分解斜視図、図３は該多方向スイッチ装置の操作ノブを省略して示す平面図である。

これらの図に示すように、本実施形態例に係る多方向スイッチ装置は、下面を開口した中空構造のケーシング１と、ユーザによって揺動操作される円椀状の操作ノブ２と、操作ノブ２をケーシング１の天板上に揺動可能に支持するホルダ３と、操作ノブ２の揺動操作に伴う回転運動を直線運動に変換する４つの駆動体４と、各駆動体４によって動作されるスイッチユニット５と、スイッチユニット５を実装するプリント基板６と、ケーシング１の下面を塞ぐ底蓋７とによって主に構成されており、これらケーシング１，操作ノブ２，ホルダ３，駆動体４，底蓋７はいずれも合成樹脂材を用いて成形されている。

ケーシング１の天板上には円筒状の基台８が立設されると共に、この基台８の周囲に４つの筒状体９と４つの規制突起１０がそれぞれ立設されている。基台８には貫通孔８ａが穿設されると共に、この貫通孔８ａの周囲に４つの凹溝８ｂが９０度の等間隔を保って形成されている。筒状体９は各凹溝８ｂの延長線上に配置されており、これら筒状体９にはガイド孔９ａが穿設されている。また、規制突起１０は平面視Ｔ字状に形成されており、これら規制突起１０は隣接する２つの筒状体９を結ぶ直線の外側中央に配置されている。すなわち、図３に示すように、貫通孔８ａの中心を原点とするＸ−Ｙ直交座標を設定したとき、各凹溝８ｂの延出方向に位置するＸ１，Ｙ１，Ｘ２，Ｙ２軸上にそれぞれ筒状体９が形成されると共に、このＸ−Ｙ直交座標に対して４５度回転する座標軸上にそれぞれ規制突起１０が形成されている。

ケーシング１の貫通孔８ａの下端にはホルダ３の半球状部３ａが当接しており、このホルダ３には半球状部３ａから貫通孔８ａを挿通してケーシング１の外部へ突出する連結桿３ｂが形成されている。操作ノブ２の内底面中央はこの連結桿３ｂの上端にスナップ結合によって一体化されており、これによって操作ノブ２はケーシング１の天板上に揺動可能に支持されている。ただし、半球状部３ａの周囲に形成された複数のスリット３ｃがケーシング１内部の規制突起（図示せず）に係合することにより、ホルダ３がケーシング１に対して回転方向に規制されているため、操作ノブ２は各凹溝８ｂの延出方向（図３のＸ１，Ｙ１，Ｘ２，Ｙ２方向）にのみ揺動可能となっている。この操作ノブ２の外周壁下端には４つのスリット２ａが９０度の等間隔を保って形成されており、各スリット２ａはケーシング１の天板上に立設された４つの規制突起１０に対向している。また、操作ノブ２の内周壁には４つの駆動突起２ｂが一体形成されており、各駆動突起２ｂはケーシング１の天板上に立設された４つの筒状体９の真上に位置している。すなわち、操作ノブ２には４つのスリット２ａと４つの駆動突起２ｂが周方向に４５度の等間隔を保って交互に形成されている。

駆動体４は筒状体９のガイド孔９ａに挿通される軸状部４ａを有しており、この軸状部４ａの上端には筒状体９の外側を上下動する筒状のスカート部４ｂが一体形成されている。各ガイド孔９ａに対応する４つ駆動体４のうち、周方向に隣接する２つの駆動体４のスカート部４ａは剛性の高い弾性腕部１１によって連結されており、これら弾性腕部１１と２つの駆動体４によって１組の駆動体ユニットを構成している。すなわち、４つ駆動体４は同一形状に形成された２組の駆動体ユニットに振り分けられており、各組の駆動体ユニットは弾性腕部１１の両端に駆動体４を有している。これら軸状部４ａの上端面は操作ノブ２の駆動突起２ｂに当接しており、図１に示すように、操作ノブ２が非操作状態で中立位置に保持されているとき、各駆動体４のスカート部４ｂは筒状体９の上端部とオーバーラップしている。

スイッチユニット５は筐体の相対向する側面から２つのアクチュエータ５ａを突出しており、その筐体内には各アクチュエータ５ａの回転動作によって駆動されるスイッチ素子が２組収納されている。プリント基板６上にはこのようなスイッチユニット５が２つ実装されており、両スイッチユニットの筐体５から突出する４本のアクチュエータ５ａは各駆動体４の軸状部４ａの下端に当接している。また、底蓋７はスナップ結合とネジ１２を併用してケーシング１に固定されており、ケーシング１内に収納されたプリント基板６の下面は底蓋７によって覆われている。なお、本実施形態例では、２組のスイッチ素子を内蔵した２連型のスイッチユニット５を２つ使用しているが、タクトスイッチ等と称せられる単品のスイッチ素子を４つ使用したり、可動接点を有する４つの突出部を弾性体に一体形成したラバースイッチ等と称せられる４連型のスイッチユニットを使用することも可能である。

このように概略構成された多方向スイッチ装置では、図１に示すように、操作ノブ２が揺動操作されていない非操作状態において、各駆動体４の上端面は操作ノブ２の駆動突起２ｂに当接しているが、これら駆動体４はスイッチユニット５のアクチュエータ５ａに対してスイッチが動作しない程度の若干の付勢力を与えるような寸法に設定されており、操作ノブ２は４つの駆動体４から均等の力を受けて中立位置に保持されている。この状態からユーザが操作ノブ２を任意方向、例えば図３のＸ１方向へ揺動操作すると、操作ノブ２はＹ軸を回動軸としてＸ１方向へ回転するため、Ｘ１方向に位置する１つの駆動体４が対応する駆動突起２ｂによって選択的に押圧される。その結果、この駆動体４がガイド孔９ａ内を下降してアクチュエータ５ａを回動させるため、スイッチユニット５の１つのスイッチ素子が選択的にオン動作し、このオン信号に基づいて操作ノブ２の操作方向が検出される。このとき、Ｙ１，Ｘ２，Ｙ２方向に位置する残り３つの駆動体４のうち、Ｙ軸方向に位置する２つの駆動体４は、それらに対応する両駆動突起２ｂの先端を結ぶ直線上に操作ノブ２の回動軸を位置させており、また同時にスイッチユニット５を動作する作動力を越えないように弾性腕部１１の弾性が調整されているので、非操作状態とほぼ同じ位置に保持されて上下方向へ移動しない。また、操作ノブ２の揺動方向（Ｘ１方向）と１８０度対向するＸ２方向に位置する残り１つの駆動体４は、対応する駆動突起２ｂが上方へ大きく回転移動することによって中立位置においてスイッチユニット５に与えられている付勢力の分だけ上昇し、駆動突起２ｂとの間に隙間ができて振動を受けた場合に上下方向にガタ付こうとするが、Ｙ１方向に位置して上下動しない駆動体４に弾性腕部１１を介して連結されているため、この弾性腕部１１によって上下方向への移動（ガタ付き）が抑制されている。また、このＸ２方向に位置する駆動体４はＸ１方向に位置する駆動体４とは別の組の駆動体ユニットに設けられているため、Ｘ１方向に位置する駆動体４の揺動動作には影響されず、また影響を与えることもない。したがって、駆動体４を安定的に保持するために弾性腕部１１の剛性を高め、それによって対となる駆動体４と一体的な結合をしたとしても、スイッチユニット５の誤動作や操作ノブ２の操作感触の悪化に与える影響を少なくすることができる。

そして、操作ノブ２に対する上記操作力が除去されると、スイッチユニット５に内蔵された図示せぬ戻しばねの弾発力によってアクチュエータ５ａが回動復帰するため、押圧された駆動体４がガイド孔９ａ内を元位置まで上昇し、それに伴ってスイッチユニット５のスイッチ素子がオン状態からオフ状態に切り替わると共に、操作ノブ２が図１に示す中立位置に自動復帰する。なお、操作ノブ２を上記と別方向へ揺動操作した場合も同様であり、例えば図３のＹ１方向へ操作ノブ２を揺動操作すると、操作ノブ２はＸ軸を回動軸としてＹ１方向へ回転するため、Ｙ１方向に位置する１つの駆動体４がガイド孔９ａ内を下降してスイッチユニット５の対応するアクチュエータ５ａを回動させる。この場合は、操作ノブ２の揺動方向（Ｙ１方向）と１８０度対向するＹ２方向の駆動体４が対応する駆動突起２ｂから離反するが、この駆動体４はＹ１方向に位置する駆動体４とは別の組の駆動体ユニットに設けられており、Ｘ１方向に位置して上下動しない駆動体４に弾性腕部１１を介して連結されているため、この弾性腕部１１によって上下方向への移動（ガタ付き）が抑制されている。

上述したように、本実施形態例に係る多方向スイッチ装置は、スイッチユニット５を内包するケーシング１の天板上に４つの筒状体９を周方向へ９０度の等間隔を保って立設し、これら筒状体９のガイド孔９ａにそれぞれ昇降可能に挿通される４つの駆動体４のうち、周方向に隣接する２つの駆動体４間を弾性腕部１１によって連結すると共に、各駆動体４の軸状部４ａを対応するガイド孔９ａの上方からケーシング１内に挿入することにより、弾性腕部１１をケーシング１の天板の上面側に配置したので、ケーシング１を基準として各部品を全て一方向から組み付けることが可能となり、組立の自動化に簡単に対応することができる。すなわち、組立ラインにおいて、図示せぬ治具上に載置したホルダ３にケーシング１を被せて連結桿３ｂを貫通孔８ａから突出させた状態で、ケーシング１の上方から各駆動体４の軸状部４ａをガイド孔９ａ内に挿入した後、貫通孔８ａから突出する連結桿３ｂの上端に操作ノブ２の内底面中央をスナップ結合すれば、ケーシング１の天板上に各駆動体４と操作ノブ２の組み込みを行うことができ、しかる後、この状態のままケーシング１をコンベア等で次のステージまで搬送し、スイッチユニット５が実装されたプリント基板６と底蓋７の上方からケーシング１を被せれば、ケーシング１に底蓋７がスナップインされて両者を一体化することができる。

また、本実施形態例に係る多方向スイッチ装置では、隣接する２つの駆動体４を弾性腕部１１によって連結して１組の駆動体ユニットを構成し、このような駆動体ユニットを２組用いることで、４つ駆動体４を同一形状に形成された２組の駆動体ユニットに２つずつに振り分けたので、操作ノブ２の揺動操作に伴って任意の駆動体４が選択的に押圧駆動されたとき、その揺動方向と１８０度対向する位置に配置された駆動体４のガタ付きを、押圧駆動される駆動体４とは別の組の駆動体ユニットに設けられた弾性腕部１１によって抑制することができる。したがって、駆動体４を安定的に保持するために弾性腕部１１の剛性を高めたとしても、本来駆動されるべき駆動体４の押圧動作が弾性腕部１１の剛性によって妨げられるのを抑制でき、スイッチユニット５の誤動作や操作ノブ２の操作感触の悪化を防止することができる。さらに、各駆動体４の軸状部４ａの上端にスカート部４ｂを形成し、このスカート部４ｂの内面が筒状体９の外側を上下動するように両者をオーバーラップさせたので、塵埃等の異物がガイド孔９ａを通ってケーシング１内に侵入することを防止することができ、構成の簡単な防塵構造を実現できる。

なお、上記実施形態例では、４つの駆動体を用いた多方向スイッチ装置について説明したが、８つの駆動体を操作ノブの揺動支点を中心としてその周りに４５度の間隔毎に配設し、そのうち２つあるいは４つの駆動体を弾性腕部で連結しても良い。

また、上記実施形態例では、操作ノブの揺動方向の線上にスイッチユニットのアクチュエータを配置した場合について説明したが、例えば操作ノブをスイッチユニットの各アクチュエータの中間方向（図３のＸ−Ｙ座標に対して４５度交差する方向）へ揺動可能となし、この方向に操作ノブを揺動操作したときに揺動方向に沿う直線を介して対向する２つのアクチュエータを駆動してスイッチユニットの両スイッチ素子をオン動作させ、これらオン信号に基づいて操作ノブの操作方向を判定するようにしても良い。

本発明の実施形態例に係る多方向スイッチ装置の断面図である。 該多方向スイッチ装置の分解斜視図である。 該多方向スイッチ装置の操作ノブを省略して示す平面図である。

符号の説明

１ ケーシング１
２ 操作ノブ
２ａ スリット
２ｂ 駆動突起
３ ホルダ
３ａ 半球状部
３ｂ 連結桿
４ 駆動体
４ａ 軸状部
４ｂ スカート部
５ スイッチユニット
５ａ アクチュエータ
６ プリント基板
８ 基台
８ａ 貫通孔
８ｂ 凹溝
９ 筒状体
９ａ ガイド孔
１０ 規制突起
１１ 弾性腕部

Claims (3)

1. プリント基板上に実装された複数のスイッチ素子と、これらスイッチ素子を内包するケーシングと、このケーシングの天板上に揺動可能に支持された操作ノブと、この操作ノブと前記スイッチ素子との間にそれぞれ介設された複数の駆動体とを備え、これら駆動体が前記ケーシングの天板に設けられた複数のガイド孔にそれぞれ昇降可能に挿通されていると共に、前記各ガイド孔が前記操作ノブの揺動支点を中心とする周囲に配列されている多方向スイッチ装置であって、
   前記駆動体の任意の１つを周方向の少なくとも一方側に隣接する他の駆動体に弾性腕部を介して連結し、前記駆動体を前記ガイド孔の上方から前記ケーシング内に挿入することにより、前記弾性腕部を前記ケーシングの天板の上面側に配置したことを特徴とする多方向スイッチ装置。
2. 請求項１の記載において、前記駆動体の数が４つであると共に、１つの前記弾性腕部の両端に隣接する２つの前記駆動体を一体形成して１組の駆動体ユニットとなし、４つの前記駆動体を２組の前記駆動体ユニットに振り分けて設けたことを特徴とする多方向スイッチ装置。
3. 請求項１または２の記載において、前記ケーシングの天板に前記ガイド孔が穿設された筒状体を立設し、前記駆動体の上端面に前記筒状体の外壁面とオーバーラップするスカート部を垂設したことを特徴とする多方向スイッチ装置。

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