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WO2014024394A1 - 操作スイッチ - Google Patents

操作スイッチ Download PDF

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WO2014024394A1
WO2014024394A1 PCT/JP2013/004414 JP2013004414W WO2014024394A1 WO 2014024394 A1 WO2014024394 A1 WO 2014024394A1 JP 2013004414 W JP2013004414 W JP 2013004414W WO 2014024394 A1 WO2014024394 A1 WO 2014024394A1
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WO
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fixed electrode
electrode body
movable electrode
operation switch
fixed
Prior art date
Application number
PCT/JP2013/004414
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English (en)
French (fr)
Inventor
山本　保
Original Assignee
パナソニック株式会社
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Filing date
Publication date
Application filed by パナソニック株式会社 filed Critical パナソニック株式会社
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Priority to US14/410,104 priority patent/US9627161B2/en
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H21/00—Switches operated by an operating part in the form of a pivotable member acted upon directly by a solid body, e.g. by a hand
    • H01H21/02—Details
    • H01H21/18—Movable parts; Contacts mounted thereon
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H25/00—Switches with compound movement of handle or other operating part
    • H01H25/04—Operating part movable angularly in more than one plane, e.g. joystick
    • H01H25/041—Operating part movable angularly in more than one plane, e.g. joystick having a generally flat operating member depressible at different locations to operate different controls
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H21/00—Switches operated by an operating part in the form of a pivotable member acted upon directly by a solid body, e.g. by a hand
    • H01H21/02—Details
    • H01H21/18—Movable parts; Contacts mounted thereon
    • H01H21/22—Operating parts, e.g. handle
    • H01H21/24—Operating parts, e.g. handle biased to return to normal position upon removal of operating force
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H2221/00—Actuators
    • H01H2221/008—Actuators other then push button
    • H01H2221/012—Joy stick type
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H2239/00—Miscellaneous
    • H01H2239/078—Variable resistance by variable contact area or point

Definitions

  • the present invention relates to an operation switch mainly used for operation of various electronic devices.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of a conventional multidirectional operation switch 20.
  • the multidirectional operation switch 20 includes a wiring board 1, two push switches 2, a pressure sensitive body 3, a detection pin 4, an elastic body 5, two pins 6, a case 7, and an operation body. 8 and a cover 9.
  • Two push switches 2 are arranged on the upper surface of the wiring board 1, and a pressure sensitive body 3 whose resistance value changes when pushed is arranged between the two push switches 2.
  • a detection pin 4 is disposed on the upper surface of the pressure sensitive body 3.
  • the detection pin 4 has a pressing portion 4A on the lower surface, a column portion 4B, and a protruding end portion 4C at the upper end of the column portion 4B.
  • the elastic body 5 is arranged so as to cover the two push switches 2 and the detection pin 4.
  • the shape of the elastic body 5 is a box shape having an open lower surface and a circular opening on the upper surface, and the material of the elastic body 5 is rubber or the like.
  • Two pins 6 are arranged on the upper surface of the elastic body 5 above each push switch 2.
  • a case 7 is arranged so as to cover the two pins 6 and the elastic body 5.
  • the shape of the case 7 is a box shape having a lower surface opened and a circular opening on the upper surface.
  • the operation body 8 has a trunk portion 8A, left and right pressing arm portions 8B, a shaft portion 8C, an operation portion 8D and a swinging portion 8E, and can tilt to the left and right around the shaft portion 8C.
  • the lower surfaces of the left and right pressing arm portions 8B are in contact with the upper end of the pin 6 and the operating body 8 is tilted, the lower surface of the pressing arm portion 8B presses the upper end of the pin 6.
  • the cover 9 has a circular opening 9A on the upper surface, and covers the operation body 8 so that the operation portion 8D protrudes from the circular opening 9A.
  • the multidirectional operation switch 20 configured as described above, as shown in the sectional view of FIG. 9, when the operator tilts the operation portion 8D to the right side, the right pressing arm portion 8B pushes the pin 6 and the elastic body 5 The push switch 2 is pushed via As a result, the push switch 2 is turned on.
  • the swinging part 8E pushes the protruding end part 4C of the detection pin 4 and the pressure sensitive body 3 is pushed. Since the resistance value decreases when the pressure sensitive body 3 is pressed, the tilt angle of the operation unit 8D is determined.
  • the tilt direction and tilt angle of the operation unit 8D are determined from ON / OFF of the push switch 2 of the multidirectional operation switch 20 and the resistance value of the pressure sensitive body 3. Then, the display scroll direction and scroll speed of an electronic device (not shown) on which the multi-directional operation switch 20 is mounted, or the moving direction and moving speed of a selection icon or the like change.
  • Patent Document 1 is known as prior art document information.
  • the present invention solves such a conventional problem, and provides an operation switch with high tilt angle determination accuracy.
  • the operation switch has a fixed electrode body, a conductive movable electrode body, and an operation body.
  • the fixed electrode body has a first fixed electrode on the upper surface.
  • the movable electrode body is provided on the fixed electrode body, and has a first pressing protrusion protruding toward the first fixed electrode.
  • the operating body is provided on the movable electrode body and can be tilted in the first direction so as to push the first pressing protrusion from above.
  • the movable electrode body is an elastic body, and the first pressing projection is deformed so that the capacitance with the first fixed electrode changes.
  • the tilt angle of the operation body can be accurately determined.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of a multidirectional operation switch according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the multidirectional operation switch according to the embodiment.
  • FIG. 3A is a perspective view of the movable electrode body of the multidirectional operation switch according to the embodiment.
  • FIG. 3B is a perspective view of the movable electrode body of the multidirectional operation switch according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a top view of the fixed electrode body of the multidirectional operation switch according to the embodiment.
  • FIG. 5 is a perspective sectional view of the multidirectional operation switch according to the embodiment.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing an operating state of the multidirectional operation switch according to the embodiment.
  • FIG. 7 is a top view of the fixed electrode body in the operating state of the multidirectional operation switch according to the embodiment.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of a conventional multidirectional operation switch.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing an operating state of a conventional multidirectional operation switch.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of a multidirectional operation switch according to the present embodiment
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the multidirectional operation switch according to the present embodiment.
  • the multidirectional operation switch 100 has a lower case 21, a fixed electrode body 22, a movable electrode body 23, an operation body 24, a spring 25, and an upper case 26.
  • the operating body 24 includes an operation unit 31, a pressing unit 32, and a tilting unit 33.
  • the lower case 21 has a rectangular flat plate portion 21A, a bearing portion 21B, and a locking claw portion 21C.
  • the bearing portion 21B has a cylindrical wall surface arranged at the center of the flat plate portion 21A.
  • the locking claw portion 21C protrudes upward from the four sides of the flat plate portion 21A.
  • the fixed electrode body 22 is a flexible printed wiring board, and has a rectangular electrode arrangement portion 22A and a cable portion 22B extending from the electrode arrangement portion 22A.
  • a plurality of wires are arranged inside the cable portion 22B, and one end of the wires is arranged as a terminal 41 at the right end of the cable portion 22B.
  • the other end of the wiring extends into the electrode placement portion 22A, and is connected to four rectangular ground electrodes 42 and four fan-shaped fixed electrodes 43A to 43D (first to fourth fixed electrodes).
  • the ground electrode 42 and the fixed electrodes 43A to 43D are conductive, and the material is preferably a conductive metal such as copper or silver.
  • the upper surfaces of the fixed electrodes 43A to 43D are covered with an insulating layer (not shown).
  • the upper surface of the ground electrode 42 is not covered with an insulating layer.
  • the ground electrode 42 is in contact with the conductive movable electrode body 23 and can be stably electrically connected to the movable electrode body 23.
  • the movable electrode body 23 is made of a conductive material having elasticity such as conductive rubber.
  • the conductive rubber is obtained by blending conductive carbon black or metal powder with a rubber base material such as natural rubber or synthetic rubber.
  • the rubber base material can be appropriately selected from, for example, silicone rubber, isoprene rubber, natural rubber, chloroprene rubber, acrylic rubber, nitrile rubber, or ethylene propylene diene rubber.
  • FIG. 3A is a perspective view of the movable electrode body 23 as viewed from above
  • FIG. 3B is a perspective view of the movable electrode body 23 as viewed from below.
  • the movable electrode body 23 has a circular opening 23A in the center.
  • the movable electrode body 23 has eight hemispherical pressing protrusions 23B (first to fourth pressing protrusions) arranged at equal intervals around a circular opening 23A.
  • the pressing protrusion 23B is provided so as to protrude downward.
  • the movable electrode body 23 has an upper surface portion 23C around the pressing projection portion 23B.
  • the movable electrode body 23 has a flat plate portion 23D that is lowered by one step through an inclined surface around the upper surface portion 23C.
  • the periphery of the pressing protrusion 23B inside the flat plate portion 23D and the circular opening 23A is recessed.
  • the lower surface of the flat plate portion 23D comes into contact with the ground electrode 42, and the entire movable electrode body 23 is at the ground potential.
  • the lower surface of the pressing projection 23B of the movable electrode body 23 is in contact with the insulating layer on the fixed electrodes 43A to 43D. Since the pressing protrusion 23B is thinner than the flat plate 23D, it is easily deformed when the upper surface 23C is pressed from above.
  • the lower end of the pressing projection 23B is disposed on the same circumference centered on the circular opening 23A.
  • the upper surface portion 23C around the pressing protrusion 23B is pressed, and the pressing protrusion 23B is pressed against the fixed electrode body 22 to be deformed.
  • the eight pressing projections 23B are located at approximately the same distance with respect to the fulcrum at which the operating body 24 tilts, variation in deformation of the pressing projection 23B due to the tilting direction is suppressed. That is, variation in the pressing force necessary to tilt the operating body 24 with respect to the tilting direction of the operating body 24 is suppressed.
  • FIG. 4 is a top view of the fixed electrode body 22 showing a contact position when the movable electrode body 23 is arranged on the upper surface of the fixed electrode body 22.
  • the contact portion 51 indicates a portion where the lower surface of each of the eight pressing projections 23B is in contact with the insulating layer on the fixed electrodes 43A to 43D. As shown in FIG. 4, there are two contact portions 51 on each of the fixed electrodes 43A to 43D.
  • the operation unit 31, the pressing unit 32, and the tilting unit 33 constituting the operation body 24 are made of a moldable resin such as an insulating resin.
  • the operation unit 31 includes a cylindrical gripping portion 31A and a shaft portion 31B extending downward from the gripping portion 31A.
  • the pressing part 32 has a circular opening 32A at the center, and the radius of the outer periphery is substantially the same as the radius of the gripping part 31A.
  • the pressing part 32 has a circumferential protrusion 32B on the lower surface.
  • the tilting portion 33 has protrusions 33A on the front, rear, left and right sides, and the bottom surface has an arc shape.
  • FIG. 5 is a perspective sectional view of the multidirectional operation switch 100. As shown in FIG. 5, the shaft portion 31B of the operation portion 31 is inserted into the circular opening 32A, and the lower end of the shaft portion 31B is combined with the protrusion 33A. Thereby, the operation part 31, the press part 32, and the tilt part 33 are united as the operation body 24.
  • FIG. 5 is a perspective sectional view of the multidirectional operation switch 100. As shown in FIG. 5, the shaft portion 31B of the operation portion 31 is inserted into the circular opening 32A, and the lower end of the shaft portion 31B is combined with the protrusion 33A. Thereby, the operation part 31, the press part 32, and the tilt part 33 are united as the operation body 24.
  • FIG. 5 is a perspective sectional view of the multidirectional operation switch 100. As shown in FIG. 5, the shaft portion 31B of the operation portion 31 is inserted into the circular opening 32A, and the lower end of the shaft portion 31B is combined with the protrusion 33A. Thereby, the operation part 31, the
  • the tilting portion 33 is inserted into the bearing portion 21B, and the tilting portion 33 serves as a fulcrum for the operation portion 31 to tilt.
  • the protrusion 32B is disposed so as to straddle the upper surface of the pressing protrusion 23B of the movable electrode body 23 and press the periphery of the pressing protrusion 23B from above.
  • the spring 25 is formed by winding an alloy such as stainless steel or hard steel so as to have elasticity, and is arranged so as to insert the shaft portion 31B.
  • the spring 25 is located between the upper case 26 and the pressing part 32 and acts to return the tilted operation part 31 to the neutral position.
  • the upper case 26 is made of insulating resin or the like, has a circular opening 26A in the center, and has a box shape with the lower surface opened.
  • the operation body 24, and the upper case 26 for example, polyacetal, nylon, polycarbonate, acrylonitrile butadiene styrene copolymer synthetic resin (ABS), or the like can be selected.
  • ABS acrylonitrile butadiene styrene copolymer synthetic resin
  • the insulating layer (not shown) disposed on the upper surfaces of the fixed electrodes 43A to 43D has been described as being disposed on the fixed electrode body 22 side, it may be disposed on the movable electrode body 23 side. Note that the insulating layer is easier to form when arranged on the fixed electrode body 22 side.
  • the fixed electrode body 22 has been described as using a flexible printed board, but a rigid board such as a glass epoxy board may be used.
  • the fixed electrode body 22 is disposed so that the electrode placement portion 22A overlaps the upper surface of the flat plate portion 21A of the lower case 21.
  • the cable portion 22 ⁇ / b> B is exposed to the outside of the lower case 21.
  • the movable electrode body 23 is arranged on the upper surface of the electrode arrangement portion 22A so that the pressing projection 23B is positioned on the fixed electrodes 43A to 43D and the lower surface of the flat plate portion 23D is in contact with the ground electrode 42.
  • the shaft portion 31B of the operation portion 31 is inserted into the circular opening 26A of the upper case 26, and the shaft portion 31B is inserted into the circular opening 32A of the pressing portion 32 with the spring 25 inserted from below into the shaft portion 31B. To do. Further, the tilting portion 33 is fitted to the lower end of the shaft portion 31B.
  • the tilting portion 33 is inserted into the bearing portion 21B, the upper case 26 is covered with the lower case 21, and the upper case 26 is locked to the lower case 21 with the locking claw portion 21C.
  • the multi-directional operation switch 100 configured in this way is connected to an electronic circuit (not shown) of an electronic device via a terminal 41. Then, a predetermined potential is applied from the electronic circuit to the fixed electrodes 43A to 43D through the wiring in the fixed electrode body 22.
  • the movable electrode body 23 is supplied with a ground potential from an electronic circuit via a ground electrode 42.
  • the electronic circuit detects the capacitance generated between the movable electrode body 23 and the fixed electrodes 43A to 43D. For example, when the operation unit 31 is in the neutral position as shown in the cross-sectional view of FIG. 2, it is determined that the operation unit 31 is in the neutral position from the capacitance generated between the movable electrode body 23 and the fixed electrodes 43A to 43D. To do.
  • the electronic circuit determines the tilt direction and tilt angle of the operation unit 31 based on the output signals from the fixed electrodes 43A to 43D, and performs control reflecting the tilt direction and tilt angle of the operation unit 31 on the electronic device.
  • the capacitance detected by the fixed electrodes 43A to 43D is within a predetermined variation range if the tilting direction and tilting angle are the same.
  • a multi-directional operation switch with high accuracy of tilt angle determination can be obtained by detecting a change in capacitance based on output signals from the fixed electrodes 43A to 43D and determining the tilt direction and tilt angle of the operation unit 31. Realized.
  • the multi-directional operation switch having four fixed electrodes 43A to 43D has been described. However, there is one fixed electrode, and the tilt of the operation unit is determined from the change in capacitance with the movable electrode body. It may be an operation switch for detecting.
  • the operation switch has a fixed electrode body, a conductive movable electrode body, and an operation body.
  • the fixed electrode body 22 has a first fixed electrode 43A on the upper surface.
  • the movable electrode body 23 is provided on the fixed electrode body 22 and has a first pressing protrusion 23B that protrudes toward the first fixed electrode 43A.
  • the operating body 24 is provided on the movable electrode body 23 and can be inclined in the first direction so as to push the first pressing protrusion 23B from above.
  • the movable electrode body 23 is an elastic body, and the first pressing protrusion 23B is deformed so that the capacitance with the first fixed electrode 43A changes.
  • the operation switch can systematically determine the tilt angle of the operation body 24.
  • the operation switch has a second fixed electrode 43 ⁇ / b> C provided on the upper surface of the fixed electrode body 22 and a second pressing protrusion 23 ⁇ / b> B provided on the movable electrode body 23 that protrudes toward the second fixed electrode 43 ⁇ / b> C. And.
  • the operating body 24 can be inclined in the second direction so as to push the second pressing protrusion 23B from above.
  • the second pressing protrusion 23B is deformed so that the capacitance with the second fixed electrode 43C changes.
  • the tilt angle of the operating tool 24 can be determined systematically, and two tilting directions of the operating tool 24 can be detected.
  • first direction and the second direction are directions different by 180 degrees.
  • the operation switch has a third fixed electrode 43B and a fourth fixed electrode 43D provided on the upper surface of the fixed electrode body 22.
  • the operation switch protrudes toward the third fixed electrode 43B, protrudes toward the third pressing protrusion 23B provided on the movable electrode body 23, and the fourth fixed electrode 43D, and is provided on the movable electrode body 23.
  • a fourth pressing projection 23B a fourth pressing projection 23B.
  • the third pressing projection 23B is deformed so that the capacitance with the third fixed electrode 43B changes, and the fourth pressing projection 23B has a change in capacitance with the fourth fixed electrode 43D.
  • Deform to The first fixed electrode 43A, the second fixed electrode 43C, the third fixed electrode 43B, and the fourth fixed electrode 43D are arranged so as to be located on the same circumference.
  • the operating body 24 can be tilted in the front-rear and left-right directions so as to push the movable electrode body 23 from above.
  • the tilt angle of the operating tool 24 can be determined systematically, and the multi-directional tilting direction of the operating tool 24 can be detected.
  • the operation switch further includes a ground electrode 42 provided on the fixed electrode body 22.
  • the ground electrode 42 and the movable electrode body 23 are electrically connected.
  • the movable electrode body 23 can be set to the ground potential with a simple structure.
  • the operation switch according to the present invention has an advantageous effect that the tilt angle of the operation body can be accurately determined, and is mainly useful for operation of various electronic devices.

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  • Switches With Compound Operations (AREA)

Abstract

　主に各種電子機器の操作に使用される多方向操作スイッチに関し、操作体の傾倒角度を精度良く判定できる。操作スイッチは、固定電極体と、導電性の可動電極体と、操作体とを有する。固定電極体は、上面に第１の固定電極を有する。可動電極体は、固定電極体の上に設けられ、第１の固定電極に向かって突出した第１の押圧突起部を有する。操作体は、可動電極体の上に設けられ、第１の押圧突起部を上方から押すように第１の方向に傾くことができる。可動電極体は弾性体であり、第１の押圧突起部は、第１の固定電極との静電容量が変化するように変形するものである。

Description

操作スイッチ
　本発明は、主に各種電子機器の操作に用いられる操作スイッチに関する。
　近年、携帯電話等の携帯用の電子機器あるいはカーナビゲーションシステムやオーディオシステムなどの車両に搭載された電子機器の高機能化や多様化が進んでいる。そのため、電子機器の操作に用いられる多方向操作スイッチには、高速に操作が可能で、かつ、使いやすいものが求められている。
　従来の多方向操作スイッチについて、図８、図９を用いて説明する。
　図８は従来の多方向操作スイッチ２０の断面図である。図８において、多方向操作スイッチ２０は配線基板１と、二つのプッシュスイッチ２と、感圧体３と、検知ピン４と、弾性体５と、二つのピン６と、ケース７と、操作体８と、カバー９を有する。
　配線基板１の上面に二つのプッシュスイッチ２が配置され、二つのプッシュスイッチ２の間には、押されると抵抗値が変化する感圧体３が配置される。感圧体３の上面に検知ピン４が配置される。
　検知ピン４は下面の押圧部４Ａと、柱部４Ｂと、柱部４Ｂの上端の突端部４Ｃを有する。
　二つのプッシュスイッチ２と検知ピン４を覆って弾性体５が配置される。弾性体５の形状は、下面が開放され上面に円形の開口を有する箱状で、弾性体５の材料はゴム等である。それぞれのプッシュスイッチ２の上方で、弾性体５の上面に二つのピン６が配置される。そして、二つのピン６と弾性体５を覆ってケース７が配置される。ケース７の形状は、下面が開放され上面に円形の開口を有する箱状である。
　また、操作体８は胴部８Ａと、左右の押圧腕部８Ｂと、軸部８Ｃと、操作部８Ｄと揺動部８Ｅとを有し、軸部８Ｃを中心に左右に傾くことができる。左右の押圧腕部８Ｂの下面が共にピン６の上端に接し、操作体８が傾くと、押圧腕部８Ｂの下面がピン６の上端を押す。
　カバー９は円形の開口９Ａを上面に有し、円形の開口９Ａから操作部８Ｄを突出させるように操作体８を覆っている。
　このように構成された多方向操作スイッチ２０において、図９の断面図で示すように、操作者が操作部８Ｄを右側に傾けると、右側の押圧腕部８Ｂがピン６を押し、弾性体５を介しプッシュスイッチ２が押される。これによりプッシュスイッチ２がＯＮ状態となる。
　プッシュスイッチ２が押されると共に、揺動部８Ｅが検知ピン４の突端部４Ｃを押し、感圧体３が押される。感圧体３は押されることで抵抗値が減少するので、操作部８Ｄの傾倒角度が判別される。
　多方向操作スイッチ２０のプッシュスイッチ２のＯＮ／ＯＦＦと感圧体３の抵抗値から、操作部８Ｄの傾倒方向及び傾倒角度が判別される。そして、多方向操作スイッチ２０が搭載された電子機器（図示せず）のディスプレイの表示のスクロール方向とスクロール速度、あるいは、選択アイコン等の移動方向と移動速度が変化する。
　なお、先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開２０１２－１２６９５号公報
　しかしながら、感圧体の傾倒角度に対する抵抗値の変化はばらつきが大きいため、感圧体による傾倒角度の判定精度は低い。これにより、電子機器のディスプレイの表示が細かくなると、ディスプレイの表示のスクロール速度、あるいは、選択アイコンの移動速度の調整が難しかった。
　本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、傾倒角度の判定精度が高い操作スイッチを提供する。
　操作スイッチは、固定電極体と、導電性の可動電極体と、操作体とを有する。固定電極体は、上面に第１の固定電極を有する。可動電極体は、固定電極体の上に設けられ、第１の固定電極に向かって突出した第１の押圧突起部を有する。操作体は、可動電極体の上に設けられ、第１の押圧突起部を上方から押すように第１の方向に傾くことができる。可動電極体は弾性体であり、第１の押圧突起部は、第１の固定電極との静電容量が変化するように変形するものである。
　以上のように、本発明の操作スイッチによれば、操作体の傾倒角度を精度良く判定できる。
図１は、実施の形態による多方向操作スイッチの分解斜視図である。 図２は、実施の形態による多方向操作スイッチの断面図である。 図３Ａは、実施の形態による多方向操作スイッチの可動電極体の斜視図である。 図３Ｂは、実施の形態による多方向操作スイッチの可動電極体の斜視図である。 図４は、実施の形態による多方向操作スイッチの固定電極体の上面図である。 図５は、実施の形態による多方向操作スイッチの斜視断面図である。 図６は、実施の形態による多方向操作スイッチの動作状態を示す断面図である。 図７は、実施の形態による多方向操作スイッチの動作状態における固定電極体の上面図である。 図８は、従来の多方向操作スイッチの断面図である。 図９は、従来の多方向操作スイッチの動作状態を示す断面図である。
　以下、本発明の実施の形態について、図１～図７を用いて説明する。
　（実施の形態）
　図１は本実施の形態による多方向操作スイッチの分解斜視図、図２は本実施の形態による多方向操作スイッチの断面図である。
　図１および図２において、多方向操作スイッチ１００は、下ケース２１と、固定電極体２２と、可動電極体２３と、操作体２４と、バネ２５と、上ケース２６とを有する。
　操作体２４は、操作部３１と、押圧部３２と、傾動部３３とを有する。
　下ケース２１は、方形の平板部２１Ａと、軸受部２１Ｂと、係止ツメ部２１Ｃとを有する。軸受部２１Ｂは、平板部２１Ａの中央に配置された円筒形状の壁面を有する。係止ツメ部２１Ｃは、平板部２１Ａの四方から上方に突出している。
　固定電極体２２は、フレキシブルプリント配線板であり、方形の電極配置部２２Ａと電極配置部２２Ａから延出するケーブル部２２Ｂとを有する。ケーブル部２２Ｂには複数の配線が内部に配置され、配線の一端は端子４１としてケーブル部２２Ｂの右端に配置される。配線の他端は電極配置部２２Ａ内に延出し、四つの方形のグランド電極４２や、四つの扇形の固定電極４３Ａ～４３Ｄ（第１～第４の固定電極）に接続されている。なお、グランド電極４２や固定電極４３Ａ～４３Ｄは導電性であり、材料は銅や銀などの導電金属が好ましい。
　そして、固定電極４３Ａ～４３Ｄの上面は絶縁層で被覆される（図示せず）。一方、グランド電極４２の上面は絶縁層で被覆されていない。グランド電極４２は導電性の可動電極体２３に接し、可動電極体２３と安定して電気的に接続することができる。
　可動電極体２３は、導電性ゴム等の弾性を有する導電体を材料とする。導電性ゴムとは天然ゴム、合成ゴム等のゴム基材に導電性カーボンブラックまたは金属粉末を配合したものである。なお、ゴム基材は例えばシリコーンゴム、イソプレンゴム、天然ゴム、クロロプレンゴム、アクリルゴム、ニトリルゴム、またはエチレンプロピレンジエンゴム等から適宜選定しうる。
　図３Ａは可動電極体２３を上方から見た斜視図で、図３Ｂは可動電極体２３を下方から見た斜視図である。
　図３Ａで示すように、可動電極体２３は、中央に円形の開口２３Ａを有する。可動電極体２３は、円形の開口２３Ａの周囲に等間隔に八つの半球状の押圧突起部２３Ｂ（第１～第４の押圧突起部）が配置されている。押圧突起部２３Ｂは、下方に突出するように設けられている。可動電極体２３は、押圧突起部２３Ｂの周囲に上面部２３Ｃを有する。可動電極体２３は、上面部２３Ｃの周囲に、斜面を介し、一段下がった平板部２３Ｄを有する。ここで、図３Ｂに示すように、平板部２３Ｄの内側の押圧突起部２３Ｂや円形の開口２３Ａの周辺は窪んでいる。可動電極体２３を固定電極体２２の上面に配置すると、平板部２３Ｄの下面がグランド電極４２に接触し、可動電極体２３全体はグランド電位となる。可動電極体２３の押圧突起部２３Ｂの下面は、固定電極４３Ａ～４３Ｄ上の絶縁層に接触する。押圧突起部２３Ｂは平板部２３Ｄに比べ厚みが薄いので、上面部２３Ｃを上方から押した際に変形しやすい。
　なお、押圧突起部２３Ｂの下端は円形の開口２３Ａを中心とした同一円周上に配置されている。操作体２４を傾けると、押圧突起部２３Ｂの周辺の上面部２３Ｃが押され、押圧突起部２３Ｂが固定電極体２２に押し付けられて変形する。このとき、操作体２４が傾く支点に対し八つの押圧突起部２３Ｂは概ね等距離に位置するので、傾倒方向による押圧突起部２３Ｂの変形のバラツキが抑制される。つまり、操作体２４の傾倒方向に対する、操作体２４を傾けるのに必要な押圧力のバラツキが抑制される。
　また、図４は可動電極体２３を固定電極体２２の上面に配置した際の接触位置を示す固定電極体２２の上面図である。接触部５１は、八つの押圧突起部２３Ｂのそれぞれの下面が固定電極４３Ａ～４３Ｄ上の絶縁層に接触する部分を示している。図４に示すように、接触部５１は、それぞれの固定電極４３Ａ～４３Ｄ上に各二箇所存在する。
　図１、図２で示す、操作体２４を構成する操作部３１と、押圧部３２と、傾動部３３とは絶縁樹脂等の成型可能な樹脂を材料とする。
　操作部３１は円柱形状の把持部３１Ａと、把持部３１Ａから下方に延出した軸部３１Ｂを有する。押圧部３２は中央に円形の開口３２Ａを有し、外周の半径は把持部３１Ａの半径とほぼ同程度である。また、押圧部３２は、下面に円周状の突出部３２Ｂを有する。傾動部３３は前後左右の四方に突起３３Ａを有し、下面の形状は円弧状である。
　図５は多方向操作スイッチ１００の斜視断面図である。図５に示すように、操作部３１の軸部３１Ｂが円形の開口３２Ａに挿入され、軸部３１Ｂの下端が突起３３Ａに組み合わされる。これにより、操作体２４として操作部３１と、押圧部３２と、傾動部３３とが一体となる。
　傾動部３３は軸受部２１Ｂに挿入され、傾動部３３は操作部３１が傾く支点となる。突出部３２Ｂは可動電極体２３の押圧突起部２３Ｂの上面を跨いで、押圧突起部２３Ｂの周囲を上方から押すように配置される。
　バネ２５は、ステンレス鋼や硬鋼等の合金を巻回して弾性を持たせたものであり、軸部３１Ｂを挿入するように配置される。バネ２５は、上ケース２６と押圧部３２との間に位置し、傾いた操作部３１を中立位置に戻すように作用する。
　上ケース２６は、絶縁樹脂等を材料とし、中央に円形の開口２６Ａを有し、下面が開放された箱形状である。
　なお、下ケース２１や、操作体２４や、上ケース２６の材料としては、例えば、ポリアセタール、ナイロン、ポリカーボネート、アクリロニトリルブタジエンスチレン共重合合成樹脂（ＡＢＳ）等を選定できる。
　また、固定電極４３Ａ～４３Ｄの上面に配置された絶縁層（図示せず）は、固定電極体２２側に配置されたものとして説明したが、可動電極体２３側に配置されても良い。なお、固定電極体２２側に配置するほうが、絶縁層の形成は容易である。
　また、固定電極体２２はフレキシブルプリント基板を用いるものとして説明したが、ガラスエポキシ基板などのリジッド基板を用いても良い。
　次に、多方向操作スイッチ１００の組み立て方法について、説明する。
　まず、下ケース２１の平板部２１Ａの上面に電極配置部２２Ａが重なるよう固定電極体２２を配置する。これにより、下ケース２１の外側にケーブル部２２Ｂが露出する。
　次に、電極配置部２２Ａの上面に可動電極体２３を、押圧突起部２３Ｂが固定電極４３Ａ～４３Ｄ上に位置し、平板部２３Ｄの下面がグランド電極４２に接触するよう配置する。
　そして、操作部３１の軸部３１Ｂを上ケース２６の円形の開口２６Ａに挿入し、バネ２５を軸部３１Ｂに下から挿入した状態で、軸部３１Ｂを押圧部３２の円形の開口３２Ａに挿入する。また軸部３１Ｂの下端に、傾動部３３を嵌める。
　この状態で、傾動部３３を軸受部２１Ｂに差し込み、上ケース２６を下ケース２１に被せ、係止ツメ部２１Ｃで上ケース２６を下ケース２１に係止する。
　このように構成された多方向操作スイッチ１００は端子４１を介して、電子機器の電子回路（図示せず）に接続される。そして、電子回路から、固定電極体２２内の配線を介して所定の電位が固定電極４３Ａ～４３Ｄに与えられる。また、可動電極体２３にはグランド電極４２を介してグランド電位が電子回路から供給されている。可動電極体２３と固定電極４３Ａ～４３Ｄの間で生じる静電容量を、電子回路が検出する。例えば図２の断面図のように操作部３１が中立位置にある場合には、可動電極体２３と固定電極４３Ａ～４３Ｄの間で生じる静電容量から操作部３１が中立位置にあることを判定する。
　そして、図２の中立位置から操作者が操作部３１を右方向に傾けると、図６の断面図で示す状態に変化する。この際に、突出部３２Ｂが押圧突起部２３Ｂの周囲を押すので押圧突起部２３Ｂが押され変形する。固定電極４３Ａ～４３Ｄ上の絶縁層に押圧突起部２３Ｂの下面が不均等に押し付けられる。これにより、図７の上面図で示すように、固定電極４３Ａ～４３Ｄに対する接触部５１Ｃ、５１Ｄの面積は接触部５１Ａ、５１Ｂの面積より大きくなる。これは、操作体２４が固定電極４３Ｃ、４３Ｄの間、すなわち図７の右方向に傾いたためである。
　このように接触部５１Ａ～５１Ｄの面積が不均等となり、それぞれの固定電極４３Ａ～４３Ｄと可動電極体２３との間の静電容量が変化する。そして、電子回路は固定電極４３Ａ～４３Ｄからの出力信号を基に操作部３１の傾倒方向及び傾倒角度を判定し、電子機器に操作部３１の傾倒方向及び傾倒角度を反映した制御を行う。
　電子機器の制御の一例として、電子機器の液晶ディスプレイの表示を操作部３１の傾倒方向に傾倒角度に対応した速度でスクロール表示させる等がある。
　ここで、押圧突起部２３Ｂの押圧による変形の再現性が高いので、同じ傾倒方向、同じ傾倒角度であれば、固定電極４３Ａ～４３Ｄで検出される静電容量は所定のバラツキ範囲内に収まる。
　つまり、固定電極４３Ａ～４３Ｄからの出力信号により静電容量の変化を検出して、操作部３１の傾倒方向及び傾倒角度を判定することで、傾倒角度の判定の精度が高い多方向操作スイッチが実現される。
　なお、本実施の形態では四つの固定電極４３Ａ～４３Ｄを有する多方向操作スイッチの説明を行ったが、固定電極が一つであり、可動電極体との静電容量の変化から操作部の傾きを検出する操作スイッチであってもよい。
　すなわち、操作スイッチは、固定電極体と、導電性の可動電極体と、操作体とを有する。固定電極体２２は、上面に第１の固定電極４３Ａを有する。可動電極体２３は、固定電極体２２の上に設けられ、第１の固定電極４３Ａに向かって突出した第１の押圧突起部２３Ｂを有する。操作体２４は、可動電極体２３の上に設けられ、第１の押圧突起部２３Ｂを上方から押すように第１の方向に傾くことができる。可動電極体２３は弾性体であり、第１の押圧突起部２３Ｂは、第１の固定電極４３Ａとの静電容量が変化するように変形するものである。
　これにより、操作スイッチは、操作体２４の傾倒角度を制度良く判定できる。
　また、操作スイッチは、固定電極体２２の上面に設けられた第２の固定電極４３Ｃと、第２の固定電極４３Ｃに向かって突出し、可動電極体２３に設けられた第２の押圧突起部２３Ｂと、をさらに有する。操作体２４は、第２の押圧突起部２３Ｂを上方から押すように第２の方向に傾くことができる。第２の押圧突起部２３Ｂは、第２の固定電極４３Ｃとの静電容量が変化するように変形する。
　これにより、操作体２４の傾倒角度を制度良く判定でき、さらに操作体２４の二つの傾倒方向を検出できる。
　また、第１の方向と第２の方向とは、１８０度異なる方向である。
　これにより、検出できる傾倒方向を正反対の方向とすることができる。
　また、操作スイッチは固定電極体２２の上面に設けられた第３の固定電極４３Ｂおよび第４の固定電極４３Ｄを有する。操作スイッチは、第３の固定電極４３Ｂに向かって突出し、可動電極体２３に設けられた第３の押圧突起部２３Ｂと、第４の固定電極４３Ｄに向かって突出し、可動電極体２３に設けられた第４の押圧突起部２３Ｂと、をさらに有する。第３の押圧突起部２３Ｂは、第３の固定電極４３Ｂとの静電容量が変化するように変形し、第４の押圧突起部２３Ｂは、第４の固定電極４３Ｄとの静電容量が変化するように変形する。第１の固定電極４３Ａと第２の固定電極４３Ｃと第３の固定電極４３Ｂと第４の固定電極４３Ｄとは、同一円周上に位置するように配置される。操作体２４は、可動電極体２３を上方から押すように前後左右の方向に傾くことができる。
　これにより、操作体２４の傾倒角度を制度良く判定でき、さらに操作体２４の多方向の傾倒方向を検出することができる。
　また、操作スイッチは、固定電極体２２に設けられたグランド電極４２をさらに有する。グランド電極４２と可動電極体２３とは電気的に接続されている。
　これにより、簡易な構造で可動電極体２３をグランド電位にできる。
　本発明による操作スイッチは、操作体の傾倒角度を精度良く判定できるという有利な効果を有し、主に各種電子機器の操作用として有用である。
　２１　下ケース
　２１Ａ　平板部
　２１Ｂ　軸受部
　２１Ｃ　係止ツメ部
　２２　固定電極体
　２２Ａ　電極配置部
　２２Ｂ　ケーブル部
　２３　可動電極体
　２３Ａ　円形の開口
　２３Ｂ　押圧突起部
　２３Ｃ　上面部
　２３Ｄ　平板部
　２４　操作体
　２５　バネ
　２６　上ケース
　２６Ａ　円形の開口
　３１　操作部
　３１Ａ　把持部
　３１Ｂ　軸部
　３２　押圧部
　３２Ａ　円形の開口
　３２Ｂ　突出部
　３３　傾動部
　３３Ａ　突起
　４１　端子
　４２　グランド電極
　４３Ａ～４３Ｄ　固定電極
　５１，５１Ａ～５１Ｄ　接触部
　１００　多方向操作スイッチ

Claims (5)

  1. 　上面に第１の固定電極を有する固定電極体と、
    　前記固定電極体の上に設けられ、前記第１の固定電極に向かって突出した第１の押圧突起部を有する導電性の可動電極体と、
    　前記可動電極体の上に設けられ、前記第１の押圧突起部を上方から押すように第１の方向に傾くことができる操作体と、を備え、
    　前記可動電極体は弾性体であり、前記第１の押圧突起部は、前記第１の固定電極との静電容量が変化するように変形する操作スイッチ。
  2. 　前記固定電極体の上面に設けられた第２の固定電極と、
    　前記第２の固定電極に向かって突出し、前記可動電極体に設けられた第２の押圧突起部と、をさらに備え、
    　前記操作体は、前記第２の押圧突起部を上方から押すように第２の方向に傾くことができ、
    　前記第２の押圧突起部は、前記第２の固定電極との静電容量が変化するように変形する請求項１に記載の操作スイッチ。
  3. 　前記第１の方向と前記第２の方向とは、１８０度異なる方向である請求項２に記載の操作スイッチ。
  4. 　前記固定電極体の上面に設けられた第３の固定電極および第４の固定電極と、
    　前記第３の固定電極に向かって突出し、前記可動電極体に設けられた第３の押圧突起部と、
    　前記第４の固定電極に向かって突出し、前記可動電極体に設けられた第４の押圧突起部と、をさらに備え、
    　前記第３の押圧突起部は、前記第３の固定電極との静電容量が変化するように変形し、
    　前記第４の押圧突起部は、前記第４の固定電極との静電容量が変化するように変形し、
    　前記第１の固定電極と前記第２の固定電極と前記第３の固定電極と前記第４の固定電極とは、同一円周上に位置するように配置され、
    　前記操作体は、前記可動電極体を上方から押すように前後左右の方向に傾くことができる請求項２に記載の操作スイッチ。
  5. 　前記固定電極体に設けられたグランド電極をさらに備え、
    　前記グランド電極と前記可動電極体とは電気的に接続されている請求項１から４のいずれか１項に記載の操作スイッチ。
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