JP4345536B2 - スイッチ機構、及びｅｔｃ車載器 - Google Patents

Description

本発明は、スイッチの押下機構に関する。

従来のスイッチ機構としては、操作されるスイッチノブ（以下操作ノブと称する。）の押下方向と基板に実装されるスイッチの押下方向が一致するものが一般的である（例えば、特許文献１）。

さて、現在、有料道路の自動料金収受システム（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｔｏｌｌ Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ以下、「ＥＴＣシステム」と呼ぶ。）を利用するため、ＥＴＣ車載器を取り付ける車両は増加傾向にある。それに伴い、ＥＴＣ車載器の薄型化が望まれている。また近年では、ＥＴＣ車載器を予め車両のインストルメントパネルに組み込むことも検討され、ＥＴＣ車載器の意匠面（利用者に見える面）はできる限りその面積を最小にすると共に、操作ノブはＥＴＣシステムに使用するＩＣカードの挿入口と同じ面に設置したいという要望がある。
特開平８−８３５３５号公報（［０００５］、［０００６］、図４、図５）。

しかし、上記構成のようなスイッチにおいて、ＥＴＣ車載器のような平らな筐体の意匠面（ＩＣカード挿入口面）に操作ノブを設ける場合には、図６に示すような構成をとる必要がある。図６ａでは、制御基板６６と別に、操作ノブ６１、６２の操作方向に対して垂直な基板６５を新たに設け、スイッチ６３、６４を実装しているため、部品点数増加によるコストアップや、新たな基板の設置による体積増加等の問題がある。また、図６ｂでは、制御基板７５に垂直に実装可能なスイッチ７３、７４を用いているため、新たな基板を必要としない。しかし、垂直実装型のスイッチ７３、７４に加わる応力が実装される基板ではなく、アウターリード等の取り付け部位に集中し、反復押下に対する耐久性が低い。また、垂直実装型のスイッチは構造的に脆弱であり、半田クラック等の問題もある。すなわち、従来のスイッチ機構では、操作ノブの押下方向とスイッチの押下方向が同一である必要があり、機器の薄型化や小型化には最適な構造とは言えない。

尚、機器の薄型化や小型化に対するスイッチ機構の問題は、ＥＴＣ車載器に限られるものではなく、たとえばＭＤ（ミニディスク）プレイヤーやデジタルカメラなどにも共通の課題である。

本発明は、上記問題点に鑑みたもので、機器の薄型化や小型化に適したスイッチ機構を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、基板に実装され、基板の面に対して略垂直方向に押下されるスイッチに対し、基板の面と略水平方向に固定された回転軸を支点として筐体内で回動可能な操作部材が、操作者による基板の面に略水平方向な押圧により回動し、操作部材の当接部がスイッチを押下可能とする構成を有し、この回転軸は操作部材の押圧部へ加えられる圧力に対して回転軸を補強する補強部材を筐体に設けたことを特徴とする。

これにより、操作部材の押下時に発生する応力が回転軸に集中しないよう補強部材を介して筐体全体へ分散させることが可能となる。従って、反復押下に対する耐久性を高めることが可能となる。更に、請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の補強部材を回転軸と一体に形成し、回転軸と補強部材を筐体に固定したことにより、操作部材の押下時に回転軸で発生する応力をさらに効率的に筐体全体へ分散させることが可能となる。

そして、請求項３に記載の発明では、基板に発光部品が実装される場合、その光が筐体と操作部材の隙間から漏れないよう遮光する遮光板を筐体に形成することを特徴とする。これにより、基板の動作確認用として実装されるＬＥＤ等の発光部品が基板に取り付けられても、その光は遮光板に阻止され、操作部材や回転軸周辺から筐体の外部へ光が洩れることを防止可能とする。また、遮光板を回転軸と一体に形成すれば、操作ノブの回動時に回転軸周辺から光が洩れることを確実に防止することが可能となる。

さらに、請求項４に記載の発明によれば、操作部材を格納する筐体は、回転軸の両端を固定する２面を含む多面体からなることを特徴とするため、操作部材周辺を多面体で覆うことにより、操作部材の押圧部へ加えられる力以外の外力を面全体に分散してスイッチ機構の変形や破損を防止することを可能とする。また、請求項５に記載の発明のように、筐体を直方体で形成すれば、より効率的に外力を分散することが可能となる。

（第一実施形態）
図１ａは上述した発明のスイッチ機構を適用したＥＴＣ車載器１を斜視図に示すものである。ＥＴＣ車載器１の本体ケース１４には、本発明における操作部材に相当する操作ノブ１１とＥＴＣシステムで利用されるＩＣカードを挿入可能とする挿入口１５が同じ面（意匠面）に設けられている。操作ノブ１１は、後述するスイッチケースに挿入されており、そのスイッチケースは本体ケース１４内に格納されている。そして、操作ノブ１１の利用者により操作される部位がスイッチケース及び本体ケース１４から露出するよう構成されている。

まず、図１ａのＡ−Ａ矢視断面図である図２を用いて本発明のスイッチ構成を説明する。図２ａに示す通り、スイッチケースと一体に形成された回転軸２５には操作ノブ１１が回動可能に枢支されている。操作者により略水平な力Ｆ₁が操作ノブ１１に加えられると、操作ノブ１１は回転軸２５を支点にＴ₁の方向へ回転し、基板２３に実装されるタクトスイッチ２２（本発明におけるスイッチに相当する）を当接面１１ｂ（本発明における当接部）により押下する。タクトスイッチ２２は、その中心にほぼ垂直な力で押圧を加えないと作動しない場合があるため、操作ノブ１１の当接面１１ｂは、タクトスイッチ２２の押下開始時点にタクトスイッチ２２と当接面１１ｂが水平に接し、ほぼ垂直な力がタクトスイッチ２２へ加わるよう傾斜をつけて形成される。それにより、確実にタクトスイッチ２２を押下可能としている。尚、斜線部は操作ノブ１１が挿入されるスイッチケースの一側面を表している。

操作ノブ１１の押下時には、操作ノブ１１の底面に形成される凹部１１ａの一部がスイッチケース（本発明における筐体に相当する）の下面２１に形成された凸部２１ａの一部に当接することにより、回転が停止され、必要以上の回転を制限する。これにより、操作ノブ１１からタクトスイッチ２２に必要以上の押圧が加えられることを防止する。また、仮に操作ノブ１１がＦ₁とは逆方向に引っ張られたとしても、操作ノブ１１の底面に形成される凹部１１ａの一部がスイッチケース下面２１に形成される凸部２１ａの一部に当接して、操作ノブ１１が回転軸２５から脱落することを防止する。尚、操作ノブ１１の底面に形成される凹部１１ａ及びスイッチケース下面２１に形成される凸部２１ａが本発明における係止機構に相当する。また、操作ノブ１１の底面には凹部１１ａの代わりに凸部を形成してもよく、その場合、スイッチケース下面２１に形成される凸部２１ａは凹部であってもよい。

制御基板２３には、ＬＥＤ２４（本願発明の発光部品に相当）が実装されており、制御基板２３にほぼ垂直な遮光板２５ａが回転軸２５と一体にスイッチケースの一部として形成されている。この遮光板２５ａにより、操作ノブ１１の意匠面上部とスイッチケースの隙間から漏れるＬＥＤ２４の光を遮光すると共に、制御基板２３及び操作ノブ１１によってＬＥＤ２４の周囲を囲むことにより、操作ノブ１１の意匠面とスイッチケースの他の隙間から漏れるＬＥＤ２４の光を遮光するよう構成されている。さらに、図２ｂに示すように操作ノブ１１等を上部から覆う本体ケース１４の一部２６に形成される突起部２６ａを遮光板２５ａと平行に重なり合うように配設することにより、本体ケース１４と操作ノブ１１の上部の隙間から漏れるＬＥＤ２４の光をより確実に遮光する構成としている。

次に、回転軸２５と一体に形成され、操作ノブ１１が挿入されるスイッチケース２００について図３を用いて説明する。図３はスイッチケース２００の斜視図を示す図である。スイッチケース２００は回転軸２５を一辺とする直方体（箱型）の形をしており、側面２７、２８、上面２９、下面２１の４面により形成される。そして、操作ノブ１１は、このスイッチケース２００内に回動可能に設置される（図示せず）。回転軸２５の両端はスイッチケース２００の側面２７、２８に接合されると共に、回転軸２５の側面には操作ノブ１１に加えられる力Ｆ₁と略平行となるようにスイッチケース２００の上面２９（本発明における補強部材に相当する）の一端部が接合されている。また、上面２９の他端部は側面２７、２８及び遮光板２５ａと接合されている。これにより、操作ノブ１１への操作による回転軸２５への応力がスイッチケース２００全体に分散する仕組みとなっている。即ち、スイッチケース２００の上面２９は回転軸２５と一体に形成され、操作者から加えられる押圧力と略水平に設置されることにより、回転軸２５への応力を効率よく分散することを可能とする。また、スイッチケース２００が下面２１、側面２７、２８、上面２９の４面より構成されることにより、操作ノブ１１への操作以外の外力による変形や破損を防止する強度を有した構成としている。尚、上述したスイッチケース２００の構成は、本体ケース１４と一体化して実現することも可能である。

（第二実施形態）
次に、図１ｂに示したＥＴＣ車載器１をＢ−Ｂ矢視断面図（図４）を用いて基板の両面に夫々スイッチを実装した場合のスイッチ構成を説明する。尚、図１ｂに示すＥＴＣ車載器１は図１ａに示すＥＴＣ車載器１と同様に構成されており、挿入口１５の右側に操作ノブ１２、１３を上下に配置したものである。操作ノブ１２、１３は夫々操作ノブ１１と同様にスイッチケースに格納され、そのスイッチケースは本体ケース１４内に格納される。そして、操作ノブ１２、１３は、操作ノブ１１と同様に利用者により操作される部位がスイッチケース及び本体ケース１４から露出するよう構成されている。

図４に示す通り、制御基板３３には、その両面に夫々タクトスイッチ３２、４２（本発明におけるスイッチに相当する）が実装されている。タクトスイッチ３２を押下するための操作ノブ１２はスイッチケースと一体に形成された回転軸３５に回動可能に枢支されており、操作ノブ１２に制御基板３３と水平な力Ｆ₃が加えられると、回転軸３５を支点にＴ₃の方向へ回転するよう構成される。操作ノブ１２がＴ₃の方向へ回動すると、制御基板３３に実装されるタクトスイッチ３２は操作ノブ１２の当接面１２ｂにより押下される。タクトスイッチ３２は、その中心にほぼ垂直な力で押圧を加えないと作動しない場合があるため、当接面１２ｂは、タクトスイッチ３２の押下開始時点にタクトスイッチ３２と当接面１２ｂが水平に接し、ほぼ垂直な力がタクトスイッチ３２へ加わるよう、傾斜をつけて形成される。よって、より確実にタクトスイッチ３２の押下を可能としている。尚、斜線部は操作ノブ１２及び１３が挿入されるスイッチケースの一側面を表している。

また、操作ノブ１２の押下時には、操作ノブ１２の底面に形成される凹部１２ａの一部がスイッチケースの下面３１に形成された凸部３１ａの一部に当接して回転が停止されることにより、必要以上の回転を制限する。これにより、操作ノブ１２からタクトスイッチ３２に必要以上の押圧が加えられることを防止する。また、仮に操作ノブ１２がＦ₃とは逆方向に引っ張られたとしても、操作ノブ１２の底面に形成される凹部１２ａの一部がスイッチケースの下面３１に形成される凸部３１ａの一部に当接し、操作ノブ１２の脱落を防止する。尚、第一実施形態と同様に操作ノブ１２の底面に形成される凹部１２ａ及びスイッチケース下面３１に形成される凸部３１ａは、本発明における係止機構に相当する。また、第一実施形態と同様に操作ノブ１２の下面には凹部１２ａの代わりに凸部を形成してもよく、スイッチケース下面３１に形成される凸部３１ａは凹部であってもよい。

一方、制御基板３３の表に実装されるタクトスイッチ４２を押下するための操作ノブ１３はスイッチケースと一体に形成された回転軸４４に回動可能に枢支されており、操作ノブ１３に制御基板３３と水平な力Ｆ₂が加えられると、回転軸４４を支点にＴ₂の方向へ回転するよう構成する。操作ノブ１３がＴ₂の方向へ回動すると、制御基板３３に実装されるタクトスイッチ４２が操作ノブ１３に形成される当接面１３ｂにより押下される。そして、これまで説明してきた操作ノブ１１、１２と同様に、当接面１３ｂは、タクトスイッチ４２の押下開始時点にタクトスイッチ４２と当接面１３ｂが水平に接し、ほぼ垂直な力がタクトスイッチ４２へ加わるよう、傾斜をつけて形成される。そして、操作ノブ１３の押下時や、操作ノブ１３がＦ₂とは逆方向に引っ張られた場合にも、操作ノブ１３の底面に形成される凹部１３ａの一部がスイッチケースの上面４１に形成された凸部４１ａの一部に当接し、必要以上の回転の制限や操作ノブ１３の回転軸４４からの脱落を防止している。尚、操作ノブ１３の底面に形成される凹部１３ａ及びスイッチケースの上面４１に形成される凸部４１ａが、本発明における係止機構に相当する。

制御基板３３に、ＬＥＤ３４、４３（本願発明の発光部品に相当）が実装される場合には、制御基板３３にほぼ垂直な遮光板３５ａ、４４ａを夫々の回転軸３５、４４と一体に形成し、遮光板３５ａと遮光板４４ａが水平に重なり合うように構成している。これにより、操作ノブ１２の意匠面とスイッチケース又は操作ノブ１３の意匠面とスイッチケースの隙間から漏れるＬＥＤ３４、４３の光を遮光するよう構成している。尚、操作ノブ１２、１３を覆うスイッチケースの下面３１、および上面４１は図３を用いて説明した上述の操作ノブ１１のスイッチケース２００と同様に夫々、回転軸３５又は４４を一辺とする直方体（箱型）の形をしており、側面及び上下面を含む４面により形成される。尚、操作ノブ１３の設置されるスイッチケースは既に説明した操作ノブ１１のスイッチケース２００を上下反対に構成したものであり、上面４１が、操作ノブ１１のスイッチケース２００の下面２１に相当するよう構成する。また、スイッチケースの構成は本体ケース１４と一体化して実現することも可能である。

（変形例）
上記第二実施形態では、基板の表裏へ夫々スイッチを実装した場合に、スイッチ構成を夫々のスイッチに対して形成し、独立した操作ノブによって夫々のスイッチを押下可能としていたが、上記した操作ノブを一体化し、スイッチの押下を可能としてもよい。以下、上述第二実施形態の構成を基に、上記第二実施形態と異なる部分について図５を用いて説明する。図５に示すように、制御基板５４の表裏にタクトスイッチ５３、５５が実装されている。回転軸５２に操作ノブ５１がシーソー状に回動可能に枢支されており、操作ノブ５１に制御基板５４と水平な力Ｆ₄が加えられると、操作ノブ５１が回転軸５２を支点にＴ₄の方向へ、操作ノブ５１に制御基板５４と水平な力Ｆ₅が加えられると、回転軸５２を支点にＴ₅の方向へ回転するよう構成する。これにより、制御基板５４の表裏に実装されるタクトスイッチ５３、５５を操作ノブ５１一つで、夫々押下することが可能となる。尚、本変形例では操作ノブ５１と制御基板５４によりＬＥＤの光が操作ノブ５１とスイッチケースの隙間から漏れないよう構成されるため、ＬＥＤの光を遮光するための遮光板は、形成しなくてもよい。

上記した第一実施形態、第二実施形態及び変形例では、いずれも操作ノブの回動範囲を制限するため、凹凸部（本発明の係止機構に相当する）を操作ノブの底面とスイッチケースに設ける構成としたが、回転軸や基板に突起を設け、操作ノブの一部が当接することにより操作ノブの押下時の回動を制限するように構成してもよい。

本発明の一実施形態に係るＥＴＣ車載器の外観斜視図である。 図１のＡ−Ａ矢視断面図である。 本発明の一実施形態に係るスイッチケースの斜視図である。 図１のＢ−Ｂ矢視断面図である。 第二実施形態の変形例を示す断面図である。 従来技術のスイッチ機構を示す断面図である。

符号の説明

１・・・ＥＴＣ車載器
１１、１２、１３、５１・・・操作ノブ
１４、２６・・・本体ケース
１５・・・挿入口
２１、２７、２８、２９、３１、４１・・・スイッチケース
２２、３２、４２、５３、５５・・・タクトスイッチ
２３、３３、５４・・・制御基板
２４、３４、４３・・・ＬＥＤ
２５、３５、４４、５２・・・回転軸

Claims (8)

1. （ａ）基板に実装され、該基板の面に対し略垂直方向に押下されるスイッチと、
   （ｂ）前期基板の面に対し略水平に固定される回転軸により枢支されると共に、前記スイッチと当接する当接部と操作者により押圧される押圧部とを有する操作部材と、
   （ｃ）該操作部材が格納され、当該操作部材の押圧部へ加えられる圧力に対して前記回転軸を補強する補強部材を設けた筐体とを備え、
   （ｄ）該操作材部は、前記押圧部を前記基板の面に対し略水平方向に押圧されることにより、前記筐体に固定された前記回転軸を支点として当該筐体内で回動し、この回動に伴い、前記当接部が前記スイッチを押下し、
   （ｅ）前記補強部材は、前記押圧部に加わる力と略平行方向の一端側が前記回転軸に接合されると共に、
   前記押圧部に加わる力と略平行方向の他端側が前記筐体に接合される
   ことを特徴とするスイッチ機構。
2. 前記補強部材を前記回転軸と一体に形成し、これらを前記筐体に固定したことを特徴とする請求項１に記載のスイッチ機構。
3. 前記基板に実装される発光部品を備え、前記筐体と前記操作部材との隙間から前記発光部品の光が漏れないよう遮光する遮光板を前記筐体に形成することを特徴とする請求項１または２に記載のスイッチ機構。
4. 前記筐体は、前記回転軸の両端が固定される２面を含む多面体として形成されることを特徴とする請求項１乃至３に記載のスイッチ機構。
5. 前記筐体は直方体として形成される多面体であることを特徴とする請求項４に記載のスイッチ機構。
6. 前記回転軸は、両端が前記筐体に接合されていることを特徴とする請求項１乃至５に記載のスイッチ機構。
7. 前記補強部材は、前記一端側及び他端側を結ぶ方向と交差する方向の両端が前記筐体に接合されていることを特徴とする請求項１乃至６に記載のスイッチ機構。
8. 請求項１乃至７に記載のスイッチ機構をＥＴＣ車載器に適用したことを特徴とするＥＴＣ車載器。