スイッチ装置
【課題】複数個の圧力センサによって操作ノブの押圧操作位置を検出するものにあって、操作ノブの良好な操作ストロークを得ながら、操作位置を高精度で検出する。
【解決手段】スイッチケース２の円形開口部２ｃ内に、円板状の操作ノブ４を押圧操作可能に設ける。配線基板８上に３個の圧力センサ９を１２０度間隔で設ける。各圧力センサ９上に、リング状の中間プレート１２を載置状に設ける。操作ノブ４と中間プレート１２との間に、プリロード用ばねプレートと操作力伝達用ばねプレートとを一体物として構成した一体化ばねプレート５を設ける。一体化ばねプレート５は、金属板ばね材からリング状に構成され、予圧を与えるための３個の第１の板ばね部６と、ばね力の大きい操作力伝達用の３個の第２の板ばね部７とを切り起し形成により一体に有する。
【解決手段】スイッチケース２の円形開口部２ｃ内に、円板状の操作ノブ４を押圧操作可能に設ける。配線基板８上に３個の圧力センサ９を１２０度間隔で設ける。各圧力センサ９上に、リング状の中間プレート１２を載置状に設ける。操作ノブ４と中間プレート１２との間に、プリロード用ばねプレートと操作力伝達用ばねプレートとを一体物として構成した一体化ばねプレート５を設ける。一体化ばねプレート５は、金属板ばね材からリング状に構成され、予圧を与えるための３個の第１の板ばね部６と、ばね力の大きい操作力伝達用の３個の第２の板ばね部７とを切り起し形成により一体に有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力センサを利用して操作ノブの操作位置の検出を行うスイッチ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、自動車に設けられるステアリングスイッチやナビ用の遠隔操作装置等に用いられるスイッチ装置として、操作用部材の押圧操作位置（傾動操作方向）を、圧力センサを用いて検出するようにした信号入力装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このものでは、正方形板状の操作用部材を、前後左右の４方向（対角線方向）に傾動操作可能に設け、その操作用部材の裏面側に、前後左右（４つの頂角の近傍）に位置して４個の圧力センサを設け、それら圧力センサから出力される圧力検出信号をもって、移動量を含む方向性信号を入力できるようにしている。
【０００３】
また、同様に圧力センサを用いたスイッチ装置として、矩形の面板上の裏面側に、３つの支点に生ずる分力を検出する３個の力検出器を設け、それらの検出（荷重バランス）に基づいて押圧力を印加した点の座標を求めるようにした荷重検知型座標入力装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１０４９１３号公報
【特許文献２】特開昭５６−２９７７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記のような複数の圧力センサを用いて操作ノブの操作位置を検出するようにしたスイッチ装置においては、圧力センサの感圧部における動作のストロークがほとんどないため、操作ノブの力をそのまま単純に圧力センサに作用させる構成では、操作ノブの操作ストロークを十分に確保することができず、ユーザにとっての操作感に劣るものとなる。
【０００６】
そこで、本発明者は、この種の圧力センサを用いたスイッチ装置において、操作ノブの裏面側に、複数個例えば３個の各圧力センサに対応した３個の突起部を設け、それら突起部と各圧力センサの感圧部との間に、夫々圧縮コイルばねを介在させ、操作ノブの押圧操作力を、それらコイルばねを介して各圧力センサの感圧部に伝達する構成を考えた。これによれば、操作ノブの操作ストロークを確保することができ、ユーザにとっての操作感を良好とすることができる。
【０００７】
しかし、上記のように、各突起部と各圧力センサとの間に、夫々コイルばねを介在させる構成では、次のような不具合の発生が予測される。即ち、各コイルばねの寸法のばらつきにより、操作ノブの位置による操作荷重のばらつきが生じてしまう。そして、各コイルばねの寸法のばらつきに伴うばね力のばらつきによって、複数個の圧力センサに作用する荷重にばらつき（誤差）が生じ、この結果、操作ノブの操作位置の検出の精度に劣るもものとなってしまう。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、複数個の圧力センサによって操作ノブの押圧操作位置を検出できる構成のものにあって、操作ノブの良好な操作ストロークを得ることができながら、操作ノブの操作位置を高精度で検出することができるスイッチ装置を提供するにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のスイッチ装置は、スイッチケースと、前記スイッチケースに対して軸方向に押圧操作可能に支持された操作ノブと、前記スイッチケース内に前記操作ノブの外周部に対応して円周方向に並んで複数個が設けられた圧力センサと、前記複数個の圧力センサの感圧部全体を覆うように設けられそれら圧力センサに対して前記操作ノブからの押圧力を伝達するリング板状の１枚の中間プレートと、前記操作ノブと中間プレートの間に介在され前記操作ノブの非操作状態で前記中間プレートを介して前記各圧力センサに予圧を与えるための複数の第１の板ばね部を円周上に均等配置してなるプリロード用ばねプレートと、前記操作ノブと中間プレートの間に介在され、前記第１の板ばね部よりも大きいばね力を有し前記操作ノブの押圧操作力に応じて弾性変形する複数の第２の板ばね部を円周上に均等配置してなり、該押圧操作力を前記中間プレートに伝達させる操作力伝達用ばねプレートとを備えるところに特徴を有する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のスイッチ装置によれば、プリロード用ばねプレートの複数の第１の板ばね部によって、中間プレートを介して各圧力センサに均等に予圧をかけることができる。操作ノブのいずれかの位置がユーザによって押圧操作されると、操作ノブからの押圧力が、プリロード用ばねプレート及び操作力伝達用ばねプレート並びに中間プレートを介して、複数個の圧力センサに伝達される。操作ノブが押圧された際には、まず、ばね力の小さい方のプリロード用ばねプレートの第１の板ばね部がたわみ、そのたわみがなくなった後、ばね力の大きい操作力伝達用ばねプレートの第２の板ばね部に力が加わってたわむことにより、中間プレートを介して圧力センサに荷重が作用するようになる。
【００１１】
このとき、操作ノブの押圧操作位置に応じた力で、操作力伝達用ばねプレートの複数の第２の板ばね部がたわみ、各圧力センサに対し、ユーザの操作ノブの押圧位置（各圧力センサとの間の距離）に応じたバランスで荷重が作用する。これにより、各圧力センサの検出した荷重（圧力）のバランスによって、操作ノブの押圧操作位置を検出することができる。この場合、両ばねプレートの第１、第２の板ばね部がたわむことによって、操作ノブの操作ストロークを確保することができ、また、第１、第２の板ばね部を採用したことにより、コイルばねを用いた場合と異なり、ばね長さひいてはばね力のばらつきを抑制することができる。
【００１２】
従って、複数個の圧力センサによって操作ノブの押圧操作位置を検出できる構成のものにあって、操作ノブの良好な操作ストロークを得ることができながら、操作ノブの操作位置を高精度で検出することができる。また、複数の板ばね部を一体に有したばねプレートを採用したことにより、コイルばねを用いた場合と比べて、スイッチ装置全体としての操作方向（軸方向）の小型化を図ることができ、更には、部品点数も少なく済ませることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施例を示すもので、スイッチ装置の縦断正面図
【図２】図１とは異なる断面状態（１つの第２の板ばね部における断面）で示すスイッチ装置の縦断面図
【図３】更に異なる断面状態（１つの第１の板ばね部における断面）で示すスイッチ装置の縦断面図
【図４】スイッチ装置の分解斜視図
【図５】圧力センサの内部構成を概略的に示す斜視図
【図６】電気的構成を概略的に示す図
【図７】本発明の第２の実施例を示すもので、図１相当図
【図８】図４相当図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の第１の実施例について、図１ないし図６を参照しながら説明する。本実施例では、スイッチ装置１は、例えば、自動車のステアリングホイール部分に組込まれ、カーナビゲーション装置やカーオーディオ装置、車載電話機等の車載機器の操作用として設けられている。以下、本実施例に係るスイッチ装置１の構成について述べる。尚、図面においては、便宜上、スイッチ装置１を、操作ノブの表面側を上方に向けた状態で示しており、以下の説明で、上下や前後左右といった方向をいう場合には、図１等の状態を基準とし、操作ノブの操作方向（軸方向）を上下方向として説明する。
【００１５】
スイッチ装置１は、図１〜図４に示すように、全体として円筒容器状をなすスイッチケース２を備えている。このスイッチケース２は、円板状の下ケース２ａと、円筒状の上ケース２ｂとを、ねじ３により３箇所にて結合して構成されている。前記上ケース２ｂの上面部には、円形開口部２ｃが形成されており、この円形開口部２ｃ部分に、合成樹脂製の操作ノブ４が押圧操作可能に配置される。
【００１６】
この操作ノブ４は、やや厚みのある円板状をなしていると共に、その下端部には、外周方向に水平に広がるフランジ部４ａを一体的に有している。このフランジ部４ａにより、操作ノブ４はスイッチケース２（上ケース２ｂ）に対し上方への抜止め状態とされる。この操作ノブ４の裏面側の外周寄り部分には、後述する一体化ばねプレート５の第２の板ばね部７の先端部が配置される凹溝部４ｂが円周方向に沿うリング状に延びて形成されている。操作ノブ４は、前記一体化ばねプレート５によって弾性的に支持され、円形開口部２ｃ内に位置して軸方向（図で上下方向）に押圧操作（傾動）可能に支持されている。
【００１７】
この場合、操作ノブ４は、通常時つまり操作ノブ４に対しユーザによる操作力が作用していない非操作状態で、図１〜図３に示すように、円形開口部２ｃ内の中立位置、即ち後述する圧力センサに荷重を作用させない状態に位置される。また、操作ノブ４は、ユーザの手指による上方からの押圧操作によって、上記中立位置から、僅かなストロークで上下方向に変位（操作ノブ４のうち押圧された部分が下方に傾動）可能とされる。また、ユーザによる操作ノブ４の押圧操作力が解除されると、一体化ばねプレート５のばね力により中立位置に戻される。
【００１８】
一方、スイッチケース２内の底部、つまり下ケース２ａの上面部には、前記操作ノブ４の下方に位置して、円板状をなす配線基板８が設けられ、この配線基板８上には、複数個この場合３個の圧力センサ９が実装されている。図４に示すように、これら３個の圧力センサ９は、操作ノブ４の中心から同等の距離にあって、円周方向に沿って３個が１２０度間隔で並ぶように配置されている。
【００１９】
これら圧力センサ９は、図５に一部示すように、半導体圧力センサチップ１０と、その上面に配置されたスチールボール１１と、それらを収容するパッケージ（図５では図示省略）とを備えて構成される。前記半導体圧力センサチップ１０は、例えば単結晶シリコン基板の中央部裏面側をエッチングして薄肉なダイヤフラム部１０ａを形成すると共に、そのダイヤフラム部１０ａの表面部に検知回路等を形成して構成されている。周知のように、前記検知回路は、４個のピエゾ抵抗素子１０ｂをブリッジ接続して構成され、２個の入力端子間に一定の直流電圧が印加される。そして、ダイヤフラム部１０ａに作用する圧力によって該ダイヤフラム１０ａが歪み変形し、ピエゾ抵抗素子１０ｂの抵抗値が変化することに応じて、２個の出力端子間の電圧が変動するように構成されている。
【００２０】
前記スチールボール１１は、ダイヤフラム部１０ａ上に載置された状態とされ、このとき、スチールボール１１の上端の一部が、圧力センサ９のパッケージの上面の円形孔から上方に露出（突出）している。これにて、圧力センサ９は、スチールボール１１に上方から荷重（圧力）が作用すると、その荷重に応じた（比例した）電圧値の検出信号を出力するようになっている。図６に示すように、上記スイッチ装置１の３個の圧力センサ９の検出信号は、Ａ／Ｄ変換回路１７を介して、車載機器の制御用のコンピュータ（ＣＰＵ）１８に入力される。
【００２１】
さて、図１〜図４に示すように、前記操作ノブ４と圧力センサ９との間には、操作ノブ４からの押圧力を各圧力センサ９に伝達するための１枚の中間プレート１２が設けられる。そして、前記操作ノブ４と前記中間プレート１２との間には、プリロード用ばねプレートと操作力伝達用ばねプレートとを一体物として構成した一体化ばねプレート５が介在される。
【００２２】
前記中間プレート１２は、図４に示すように、３個の圧力センサ９の配設領域全体を覆う大きさで、前記操作ノブ４と同心のリング板状に構成されており、図１〜図３に示すように、その下面が各圧力センサ９のスチールボール１１上に載置されている。また、中間プレート１２の上面の内周側には、後述する一体化ばねプレート５の第１の板ばね部６の先端部が配置される凹溝部１２ａが、例えば円周方向全体に延びて形成されている。
【００２３】
そして、前記一体化ばねプレート５は、次のように構成されている。即ち、図４に示すように、一体化ばねプレート５は、金属板ばね材からほぼリング状に構成されていると共に、複数の第１の板ばね部６と複数の第２の板ばね部７とを一体に設けて構成されている。そのうち、第１の板ばね部６は、一体化ばねプレート５の最外周寄り部位において、下面側に向けたいわゆる切り起しにより形成され、板面につながっている基端側から先端側に向けて右回り方向（接線方向）に延びるような細長い短冊状をなしている。本実施例では、第１の板ばね部６は、３個が１２０度間隔で均等配置されて設けられている。
【００２４】
これに対し、第２の板ばね部７は、一体化ばねプレート５の前記第１の板ばね部６形成領域よりも内周側に位置して、上面側に向けたいわゆる切り起しにより形成されている。この場合、第２の板ばね部７も板面につながっている基端側から先端側に向けて右回り方向（接線方向）に延びるような短冊状をなしているのであるが、前記第１の板ばね部６よりもやや大きな幅寸法で形成されており、第１のばね部６よりも大きいばね力を有している。また、この第２の板ばね部７は、前記第１の板ばね部６に対して、円周方向に６０度ずれるように位置して、３個が１２０度間隔で均等配置されて設けられている。
【００２５】
このように構成された一体化ばねプレート５は、円周方向の位置決め状態で、下面側の３個の第１の板ばね部６の先端部が、中間プレート１２の上面の凹溝部１２ａ内に配置される（図３参照）と共に、上面側の３個の第２の板ばね部７が、前記操作ノブ４の裏面側の凹溝部４ｂ内に配置される（図２参照）ようにして設けられる。
【００２６】
これにて、組付け時（通常時）には、一体化ばねプレート５の第１の板ばね部６によって、中間プレート１２を介して各圧力センサ９に予圧をかけることができる。このとき、第１の板ばね部６のばね力は予圧を与えるに適した比較的小さいものとなっており、また、３個の第１の板ばね部６が円周方向に均等配置されていることにより、各圧力センサ９に均一に予圧が与えられる。
【００２７】
そして、操作ノブ４が押圧操作されると、その押圧力が一体化ばねプレート５並びに中間プレート１２を介して、３個の圧力センサ９に伝達される。この際、まず、ばね力の小さい方の第１の板ばね部６がたわみ、そのたわみがなくなった（一体化ばねプレート５の下面が中間プレート１２の上面に接触した）後、ばね力の大きい第２の板ばね部７に力が加わってたわむことにより、中間プレート１２を介して圧力センサ９に荷重が作用するようになる。このとき、３個の各圧力センサ９には、操作ノブ４のうちの押圧操作位置（中心からの距離）に応じたバランスで（近いものほど大きく、遠いものほど小さく）荷重が作用するようになる。
【００２８】
従って、本実施例では、一体化ばねプレート５は、各圧力センサ９に予圧を与えるための複数の第１の板ばね部６を円周上に均等配置してなるプリロード用ばねプレートと、前記第１の板ばね部６よりも大きいばね力を有し操作ノブ４の押圧操作力に応じて弾性変形する複数の第２の板ばね部７を円周方向に均等配置してなり該押圧操作力を中間プレート１２に伝達させる操作力伝達用ばねプレートとを、一体物として構成したものとされているのである。
【００２９】
尚、この場合、前記圧力センサ９のスチールボール１１については、ほとんど上下動のストロークはないが、第１、第２の板ばね部６、７を有する一体化ばねプレート５を介していることにより、押圧操作力に伴う操作ノブ４の下方への変位量に応じて、第１、第２の板ばね部６、７をたわませながら、荷重を圧力センサ９に伝達することができる。そのため、操作ノブ４の一定の操作ストロークを確保することができ、ユーザにとっての操作感を高めることができる。
【００３０】
次に、上記構成の作用について述べる。上記のように構成されたスイッチ装置１においては、一体化ばねプレート５の複数の第１の板ばね部６によって、中間プレート１２を介して各圧力センサ９に均等に予圧をかけることができる。そして、ユーザにより操作ノブ４のいずれかの位置が押圧操作されると、操作ノブ４が中立位置から変位（スイッチケース２に対し操作位置に応じて傾動）し、その際の押圧力が、一体化ばねプレート５を介して中間プレート１２に伝達され、中間プレート１２から３個の圧力センサ９に対して荷重として伝達される。
【００３１】
この場合、３個の圧力センサ９は、ユーザの操作ノブ４の押圧操作位置に応じた荷重バランスで荷重（圧力）を受け、夫々検出信号を出力する。それら３個の圧力センサ９からの検出信号は、Ａ／Ｄ変換回路１７を介してコンピュータ１８に入力され、コンピュータ１８は、３個の圧力センサ９の荷重バランスに基づいて、操作ノブ４の押圧操作位置（例えば円周上の４方向或いはそれに斜めを加えた８方向の位置）を検出（計算）することができる。そして、コンピュータ１８は、検出した操作ノブ４の押圧操作位置に応じて、車載機器（例えばカーナビゲーションシステムの表示装置）を制御する。
【００３２】
ここで、第１、第２の板ばね部６、７を有する一体化ばねプレート５が設けられ、第１、第２の板ばね部６、７がたわむことによって、操作ノブ４の操作ストロークを確保することができ、ユーザにとっての操作感を良好とすることができる。このとき、寸法のばらつきが生じやすいコイルばねを用いた場合と異なり、第１、第２の板ばね部６、７を採用したことにより、各第１、第２の板ばね部６、７のばね力のばらつきを抑制することができる。この結果、コイルばねを用いるために複数個の圧力センサに作用する荷重にばらつき（誤差）が生ずる虞のあるものと比べ、操作ノブ４の操作位置の検出の精度を向上させることができる。
【００３３】
このように本実施例によれば、複数個の圧力センサ９に作用する荷重バランスによって操作ノブ４の押圧操作位置を検出できる構成のスイッチ装置１にあって、操作ノブ４の良好な操作ストロークを得ることができながら、操作ノブ４の操作位置を高精度で検出することができる。また、複数の板ばね部６、７を一体に有した一体化ばねプレート５を採用したことにより、コイルばねを用いた場合と比べて、スイッチ装置１全体としての操作方向（軸方向）の小型化を図ることができ、更には、部品点数も少なく済ませることができる。
【００３４】
特に本実施例では、１枚の一体化ばねプレート５に、複数の第１の板ばね部６と、複数の第２の板ばね部７との双方を備える構成としたので、別々のばねプレートを採用する場合に比較して、より一層の部品点数の削減を図ることができたのである。更に、本実施例では、圧力センサ９を円周方向に沿って１２０度間隔で３個設けるようにしたので、圧力センサ９の個数も少なく済み、スイッチ装置１全体として簡単で安価な構成で済ませることができる。
【００３５】
図７及び図８は、本発明の第２の実施例を示すものであり、スイッチ装置２１の構成を示している。この第２の実施例に係るスイッチ装置２１が上記第１の実施例のスイッチ装置１と異なるところは、一体化ばねプレート５を設けることに代えて、プリロード用ばねプレート２２と、操作力伝達用ばねプレート２３とを別体として設けた点にある。尚、上記第１の実施例と共通する部分には、同一符号を付して詳しい説明を省略し、以下、第１の実施例と異なる点を中心に説明する。
【００３６】
スイッチ装置２１は、スイッチケース２の上面部の円形開口部２ｃ部分に、ほぼ円板状をなす操作ノブ２４を押圧操作可能に備えている。図７に示すように、この操作ノブ２４の裏面側には、外周寄り部分に、後述する第１の板ばね部２６の先端部が配置される第１の凹溝部２４ａが円周方向に延びるリング状に形成されている。更に、その第１の凹溝部２４の内周側に一段深くなって、後述する第２の板ばね部２７の先端部が配置される第２の凹溝部２４ｂが円周方向に延びるリング状に形成されている。
【００３７】
スイッチケース２内の配線基板８上には、複数個この場合３個の圧力センサ９が１２０度間隔で実装されている。図７、図８に示すように、これら３個の圧力センサ９（スチールボール１１）上に載置されるように中間プレート２５が配置される。この中間プレート２５は、３個の圧力センサ９の配設領域全体を覆う大きさの、操作ノブ２４と同心のリング状をなすのであるが、上記第１の実施例の中間プレート１２よりもリング幅（径方向の幅寸法）が大きく（中心孔の径寸法が小さく）構成されている。この中間プレート２５の上面には、内周側に位置して、後述する操作力伝達用ばねプレート２３が載置される凹溝部２５ａが、外周側との間で段差を形成するように、円周方向全体に延びて形成されている。
【００３８】
そして、前記操作ノブ２４と前記中間プレート２５との間には、プリロード用ばねプレート２２と、操作力伝達用ばねプレート２３とが介在される。そのうちプリロード用ばねプレート２２は、板ばね材料から、前記中間プレート２５の外周側部分に対応した、比較的径大で細幅のリング状をなすと共に、各圧力センサ９に予圧を与えるための複数この場合１２０度間隔で均等配置された３個の第１の板ばね部２６を一体に有して構成されている。
【００３９】
図８に示すように、これら第１の板ばね部２６は、プリロード用ばねプレート２２の内周側部位を、上方側に向けたいわゆる切り起しにより形成され、板面につながっている基端側から先端側に向けて右回り方向（接線方向）に延びるような細長い短冊状をなしている。このとき、第１の板ばね部２６のばね力は、前記各圧力センサ９に予圧を与えるに適した比較的小さいものとなっている。
【００４０】
これに対し、前記操作力伝達用ばねプレート２３は、板ばね材料から、前記中間プレート２５の内周側の凹溝部２５ａに対応した、前記プリロード用ばねプレート２２よりも径小なリング状をなすと共に、その外周側に、操作ノブ２４の押圧操作力を中間プレート２５に伝達するための複数この場合３個の第２の板ばね部２７を一体に有して構成されている。
【００４１】
図８に示すように、これら第２の板ばね部２７は、操作力伝達用ばねプレート２３の外周側部位を、上面側に向けたいわゆる切り起しにより形成されている。この場合、第２の板ばね部２７も板面につながっている基端側から先端側に向けて右回り方向（接線方向）に延びるような短冊状をなしているのであるが、前記第１の板ばね部２６よりもやや大きな幅寸法で形成されており、第１のばね部２６よりも大きいばね力を有している。また、この第２の板ばね部２７は、前記第１の板ばね部２６に対して、円周方向に６０度ずれるように位置して、３個が１２０度間隔で均等配置されて設けられている。
【００４２】
上記構成のプリロード用ばねプレート２２は、前記中間プレート２５の上面外周側に載置され、このとき各第１のばね部２６の先端部が、操作ノブ２４の裏面側外周寄りの第１の凹溝部２４ａ内に配置される。これと共に、上記操作力伝達用ばねプレート２３は、前記中間プレート２５の上面内周側の凹溝部２５ａ内に載置され、このとき各第２のばね部２７の先端部が、操作ノブ２４の裏面側の第２の凹溝部２４ｂ内に配置される。
【００４３】
尚、この場合、図８に一部示すように、プリロード用ばねプレート２２及び操作力伝達用ばねプレート２３には、円周方向の複数箇所（例えば３箇所）に位置して、係合穴２２ａ及び２３ａが夫々形成されており、中間プレート２５の上面には、それら係合孔２２ａ，２３ａに対応した突起２５ｂが形成されている。プリロード用ばねプレート２２，操作力伝達用ばねプレート２３は、それら係合孔２２ａ，２３ａが、突起２５ｂに係合することによって、中間プレート２５に対し円周方向の位置決め状態で配置されている。
【００４４】
これにて、組付け時（通常時）には、プリロード用ばねプレート２２の第１の板ばね部２６によって、中間プレート２５を介して各圧力センサ９に均一に予圧をかけることができる。そして、操作ノブ２４が押圧操作されると、操作ノブ２４が中立位置から変位（スイッチケース２に対し操作位置に応じて傾動）し、その際の押圧力が、主として操作力伝達用ばねプレート２３を介して中間プレート２５に伝達され、中間プレート２５から３個の圧力センサ９に対して荷重として伝達される。
【００４５】
このとき、３個の各圧力センサ９には、操作ノブ２４のうちの押圧操作位置（中心からの距離）に応じたバランスで（近いものほど大きく、遠いものほど小さく）荷重が作用するようになる。また、操作力伝達用ばねプレート２３の第２の板ばね部２７によって、操作ノブ２４の操作ストロークを確保することができ、ユーザにとっての操作感を良好とすることができる。この場合、寸法のばらつきが生じやすいコイルばねを用いた場合と異なり、各第２の板ばね部２７のばね力のばらつきを抑制することができ、ひいては操作ノブ２４の操作位置の検出の精度を向上させることができる。
【００４６】
従って、この第２の本実施例によっても、複数個の圧力センサ９に作用する荷重バランスによって操作ノブ２４の押圧操作位置を検出できる構成のスイッチ装置２１にあって、操作ノブ２４の良好な操作ストロークを得ることができながら、操作ノブ２４の操作位置を高精度で検出することができる。また、複数の第１の板ばね部２６を一体に有したプリロード用ばねプレート２２、及び、複数の第２の板ばね部２７を一体に有した操作力伝達用ばねプレート２３を採用し、しかもこれらを内外周に配置したことにより、コイルばねを用いた場合と比べて、スイッチ装置２１全体としての操作方向（軸方向）の小型化を図ることができる等の効果も得ることができる。
【００４７】
尚、上記各実施例では、３個の圧力センサ９を１２０度間隔で設ける構成としたが、圧力センサを、９０度間隔で４個設ける、あるいは５個以上設ける構成としても良い。また、上記各実施例では、第１の板ばね部及び第２の板ばね部の数についても、共に３個としたが、４個以上の板ばね部を円周方向に均等配置するようにしても良い。第１の板ばね部と第２の板ばね部とを設ける数が相違していても良い。第１の板ばね部と第２の板ばね部との間でのばね力の強弱を、板ばね材の材質や、或いは、厚みの相違等によってつけるようにしても良い。
【００４８】
その他、スイッチケースや操作ノブの形状及び構造、圧力センサの構造などの具体的構造についても、様々な変形が可能である。また、上記実施例では、本発明のスイッチ装置を自動車のナビゲーションシステム等の車載機器の操作用に適用したが、それ以外にも各種の用途に適用することが可能である等、本発明は要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施し得るものである。
【符号の説明】
【００４９】
図面中、１、２１はスイッチ装置、２はスイッチケース、４、２４は操作ノブ、５は一体化ばねプレート、６、２６は第１の板ばね部、７、２７は第２の板ばね部、９は圧力センサ、１２、２５は中間プレート、２２はプリロード用ばねプレート、２３は操作力伝達用ばねプレートを示す。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力センサを利用して操作ノブの操作位置の検出を行うスイッチ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、自動車に設けられるステアリングスイッチやナビ用の遠隔操作装置等に用いられるスイッチ装置として、操作用部材の押圧操作位置（傾動操作方向）を、圧力センサを用いて検出するようにした信号入力装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このものでは、正方形板状の操作用部材を、前後左右の４方向（対角線方向）に傾動操作可能に設け、その操作用部材の裏面側に、前後左右（４つの頂角の近傍）に位置して４個の圧力センサを設け、それら圧力センサから出力される圧力検出信号をもって、移動量を含む方向性信号を入力できるようにしている。
【０００３】
また、同様に圧力センサを用いたスイッチ装置として、矩形の面板上の裏面側に、３つの支点に生ずる分力を検出する３個の力検出器を設け、それらの検出（荷重バランス）に基づいて押圧力を印加した点の座標を求めるようにした荷重検知型座標入力装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１０４９１３号公報
【特許文献２】特開昭５６−２９７７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記のような複数の圧力センサを用いて操作ノブの操作位置を検出するようにしたスイッチ装置においては、圧力センサの感圧部における動作のストロークがほとんどないため、操作ノブの力をそのまま単純に圧力センサに作用させる構成では、操作ノブの操作ストロークを十分に確保することができず、ユーザにとっての操作感に劣るものとなる。
【０００６】
そこで、本発明者は、この種の圧力センサを用いたスイッチ装置において、操作ノブの裏面側に、複数個例えば３個の各圧力センサに対応した３個の突起部を設け、それら突起部と各圧力センサの感圧部との間に、夫々圧縮コイルばねを介在させ、操作ノブの押圧操作力を、それらコイルばねを介して各圧力センサの感圧部に伝達する構成を考えた。これによれば、操作ノブの操作ストロークを確保することができ、ユーザにとっての操作感を良好とすることができる。
【０００７】
しかし、上記のように、各突起部と各圧力センサとの間に、夫々コイルばねを介在させる構成では、次のような不具合の発生が予測される。即ち、各コイルばねの寸法のばらつきにより、操作ノブの位置による操作荷重のばらつきが生じてしまう。そして、各コイルばねの寸法のばらつきに伴うばね力のばらつきによって、複数個の圧力センサに作用する荷重にばらつき（誤差）が生じ、この結果、操作ノブの操作位置の検出の精度に劣るもものとなってしまう。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、複数個の圧力センサによって操作ノブの押圧操作位置を検出できる構成のものにあって、操作ノブの良好な操作ストロークを得ることができながら、操作ノブの操作位置を高精度で検出することができるスイッチ装置を提供するにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のスイッチ装置は、スイッチケースと、前記スイッチケースに対して軸方向に押圧操作可能に支持された操作ノブと、前記スイッチケース内に前記操作ノブの外周部に対応して円周方向に並んで複数個が設けられた圧力センサと、前記複数個の圧力センサの感圧部全体を覆うように設けられそれら圧力センサに対して前記操作ノブからの押圧力を伝達するリング板状の１枚の中間プレートと、前記操作ノブと中間プレートの間に介在され前記操作ノブの非操作状態で前記中間プレートを介して前記各圧力センサに予圧を与えるための複数の第１の板ばね部を円周上に均等配置してなるプリロード用ばねプレートと、前記操作ノブと中間プレートの間に介在され、前記第１の板ばね部よりも大きいばね力を有し前記操作ノブの押圧操作力に応じて弾性変形する複数の第２の板ばね部を円周上に均等配置してなり、該押圧操作力を前記中間プレートに伝達させる操作力伝達用ばねプレートとを備えるところに特徴を有する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のスイッチ装置によれば、プリロード用ばねプレートの複数の第１の板ばね部によって、中間プレートを介して各圧力センサに均等に予圧をかけることができる。操作ノブのいずれかの位置がユーザによって押圧操作されると、操作ノブからの押圧力が、プリロード用ばねプレート及び操作力伝達用ばねプレート並びに中間プレートを介して、複数個の圧力センサに伝達される。操作ノブが押圧された際には、まず、ばね力の小さい方のプリロード用ばねプレートの第１の板ばね部がたわみ、そのたわみがなくなった後、ばね力の大きい操作力伝達用ばねプレートの第２の板ばね部に力が加わってたわむことにより、中間プレートを介して圧力センサに荷重が作用するようになる。
【００１１】
このとき、操作ノブの押圧操作位置に応じた力で、操作力伝達用ばねプレートの複数の第２の板ばね部がたわみ、各圧力センサに対し、ユーザの操作ノブの押圧位置（各圧力センサとの間の距離）に応じたバランスで荷重が作用する。これにより、各圧力センサの検出した荷重（圧力）のバランスによって、操作ノブの押圧操作位置を検出することができる。この場合、両ばねプレートの第１、第２の板ばね部がたわむことによって、操作ノブの操作ストロークを確保することができ、また、第１、第２の板ばね部を採用したことにより、コイルばねを用いた場合と異なり、ばね長さひいてはばね力のばらつきを抑制することができる。
【００１２】
従って、複数個の圧力センサによって操作ノブの押圧操作位置を検出できる構成のものにあって、操作ノブの良好な操作ストロークを得ることができながら、操作ノブの操作位置を高精度で検出することができる。また、複数の板ばね部を一体に有したばねプレートを採用したことにより、コイルばねを用いた場合と比べて、スイッチ装置全体としての操作方向（軸方向）の小型化を図ることができ、更には、部品点数も少なく済ませることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施例を示すもので、スイッチ装置の縦断正面図
【図２】図１とは異なる断面状態（１つの第２の板ばね部における断面）で示すスイッチ装置の縦断面図
【図３】更に異なる断面状態（１つの第１の板ばね部における断面）で示すスイッチ装置の縦断面図
【図４】スイッチ装置の分解斜視図
【図５】圧力センサの内部構成を概略的に示す斜視図
【図６】電気的構成を概略的に示す図
【図７】本発明の第２の実施例を示すもので、図１相当図
【図８】図４相当図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の第１の実施例について、図１ないし図６を参照しながら説明する。本実施例では、スイッチ装置１は、例えば、自動車のステアリングホイール部分に組込まれ、カーナビゲーション装置やカーオーディオ装置、車載電話機等の車載機器の操作用として設けられている。以下、本実施例に係るスイッチ装置１の構成について述べる。尚、図面においては、便宜上、スイッチ装置１を、操作ノブの表面側を上方に向けた状態で示しており、以下の説明で、上下や前後左右といった方向をいう場合には、図１等の状態を基準とし、操作ノブの操作方向（軸方向）を上下方向として説明する。
【００１５】
スイッチ装置１は、図１〜図４に示すように、全体として円筒容器状をなすスイッチケース２を備えている。このスイッチケース２は、円板状の下ケース２ａと、円筒状の上ケース２ｂとを、ねじ３により３箇所にて結合して構成されている。前記上ケース２ｂの上面部には、円形開口部２ｃが形成されており、この円形開口部２ｃ部分に、合成樹脂製の操作ノブ４が押圧操作可能に配置される。
【００１６】
この操作ノブ４は、やや厚みのある円板状をなしていると共に、その下端部には、外周方向に水平に広がるフランジ部４ａを一体的に有している。このフランジ部４ａにより、操作ノブ４はスイッチケース２（上ケース２ｂ）に対し上方への抜止め状態とされる。この操作ノブ４の裏面側の外周寄り部分には、後述する一体化ばねプレート５の第２の板ばね部７の先端部が配置される凹溝部４ｂが円周方向に沿うリング状に延びて形成されている。操作ノブ４は、前記一体化ばねプレート５によって弾性的に支持され、円形開口部２ｃ内に位置して軸方向（図で上下方向）に押圧操作（傾動）可能に支持されている。
【００１７】
この場合、操作ノブ４は、通常時つまり操作ノブ４に対しユーザによる操作力が作用していない非操作状態で、図１〜図３に示すように、円形開口部２ｃ内の中立位置、即ち後述する圧力センサに荷重を作用させない状態に位置される。また、操作ノブ４は、ユーザの手指による上方からの押圧操作によって、上記中立位置から、僅かなストロークで上下方向に変位（操作ノブ４のうち押圧された部分が下方に傾動）可能とされる。また、ユーザによる操作ノブ４の押圧操作力が解除されると、一体化ばねプレート５のばね力により中立位置に戻される。
【００１８】
一方、スイッチケース２内の底部、つまり下ケース２ａの上面部には、前記操作ノブ４の下方に位置して、円板状をなす配線基板８が設けられ、この配線基板８上には、複数個この場合３個の圧力センサ９が実装されている。図４に示すように、これら３個の圧力センサ９は、操作ノブ４の中心から同等の距離にあって、円周方向に沿って３個が１２０度間隔で並ぶように配置されている。
【００１９】
これら圧力センサ９は、図５に一部示すように、半導体圧力センサチップ１０と、その上面に配置されたスチールボール１１と、それらを収容するパッケージ（図５では図示省略）とを備えて構成される。前記半導体圧力センサチップ１０は、例えば単結晶シリコン基板の中央部裏面側をエッチングして薄肉なダイヤフラム部１０ａを形成すると共に、そのダイヤフラム部１０ａの表面部に検知回路等を形成して構成されている。周知のように、前記検知回路は、４個のピエゾ抵抗素子１０ｂをブリッジ接続して構成され、２個の入力端子間に一定の直流電圧が印加される。そして、ダイヤフラム部１０ａに作用する圧力によって該ダイヤフラム１０ａが歪み変形し、ピエゾ抵抗素子１０ｂの抵抗値が変化することに応じて、２個の出力端子間の電圧が変動するように構成されている。
【００２０】
前記スチールボール１１は、ダイヤフラム部１０ａ上に載置された状態とされ、このとき、スチールボール１１の上端の一部が、圧力センサ９のパッケージの上面の円形孔から上方に露出（突出）している。これにて、圧力センサ９は、スチールボール１１に上方から荷重（圧力）が作用すると、その荷重に応じた（比例した）電圧値の検出信号を出力するようになっている。図６に示すように、上記スイッチ装置１の３個の圧力センサ９の検出信号は、Ａ／Ｄ変換回路１７を介して、車載機器の制御用のコンピュータ（ＣＰＵ）１８に入力される。
【００２１】
さて、図１〜図４に示すように、前記操作ノブ４と圧力センサ９との間には、操作ノブ４からの押圧力を各圧力センサ９に伝達するための１枚の中間プレート１２が設けられる。そして、前記操作ノブ４と前記中間プレート１２との間には、プリロード用ばねプレートと操作力伝達用ばねプレートとを一体物として構成した一体化ばねプレート５が介在される。
【００２２】
前記中間プレート１２は、図４に示すように、３個の圧力センサ９の配設領域全体を覆う大きさで、前記操作ノブ４と同心のリング板状に構成されており、図１〜図３に示すように、その下面が各圧力センサ９のスチールボール１１上に載置されている。また、中間プレート１２の上面の内周側には、後述する一体化ばねプレート５の第１の板ばね部６の先端部が配置される凹溝部１２ａが、例えば円周方向全体に延びて形成されている。
【００２３】
そして、前記一体化ばねプレート５は、次のように構成されている。即ち、図４に示すように、一体化ばねプレート５は、金属板ばね材からほぼリング状に構成されていると共に、複数の第１の板ばね部６と複数の第２の板ばね部７とを一体に設けて構成されている。そのうち、第１の板ばね部６は、一体化ばねプレート５の最外周寄り部位において、下面側に向けたいわゆる切り起しにより形成され、板面につながっている基端側から先端側に向けて右回り方向（接線方向）に延びるような細長い短冊状をなしている。本実施例では、第１の板ばね部６は、３個が１２０度間隔で均等配置されて設けられている。
【００２４】
これに対し、第２の板ばね部７は、一体化ばねプレート５の前記第１の板ばね部６形成領域よりも内周側に位置して、上面側に向けたいわゆる切り起しにより形成されている。この場合、第２の板ばね部７も板面につながっている基端側から先端側に向けて右回り方向（接線方向）に延びるような短冊状をなしているのであるが、前記第１の板ばね部６よりもやや大きな幅寸法で形成されており、第１のばね部６よりも大きいばね力を有している。また、この第２の板ばね部７は、前記第１の板ばね部６に対して、円周方向に６０度ずれるように位置して、３個が１２０度間隔で均等配置されて設けられている。
【００２５】
このように構成された一体化ばねプレート５は、円周方向の位置決め状態で、下面側の３個の第１の板ばね部６の先端部が、中間プレート１２の上面の凹溝部１２ａ内に配置される（図３参照）と共に、上面側の３個の第２の板ばね部７が、前記操作ノブ４の裏面側の凹溝部４ｂ内に配置される（図２参照）ようにして設けられる。
【００２６】
これにて、組付け時（通常時）には、一体化ばねプレート５の第１の板ばね部６によって、中間プレート１２を介して各圧力センサ９に予圧をかけることができる。このとき、第１の板ばね部６のばね力は予圧を与えるに適した比較的小さいものとなっており、また、３個の第１の板ばね部６が円周方向に均等配置されていることにより、各圧力センサ９に均一に予圧が与えられる。
【００２７】
そして、操作ノブ４が押圧操作されると、その押圧力が一体化ばねプレート５並びに中間プレート１２を介して、３個の圧力センサ９に伝達される。この際、まず、ばね力の小さい方の第１の板ばね部６がたわみ、そのたわみがなくなった（一体化ばねプレート５の下面が中間プレート１２の上面に接触した）後、ばね力の大きい第２の板ばね部７に力が加わってたわむことにより、中間プレート１２を介して圧力センサ９に荷重が作用するようになる。このとき、３個の各圧力センサ９には、操作ノブ４のうちの押圧操作位置（中心からの距離）に応じたバランスで（近いものほど大きく、遠いものほど小さく）荷重が作用するようになる。
【００２８】
従って、本実施例では、一体化ばねプレート５は、各圧力センサ９に予圧を与えるための複数の第１の板ばね部６を円周上に均等配置してなるプリロード用ばねプレートと、前記第１の板ばね部６よりも大きいばね力を有し操作ノブ４の押圧操作力に応じて弾性変形する複数の第２の板ばね部７を円周方向に均等配置してなり該押圧操作力を中間プレート１２に伝達させる操作力伝達用ばねプレートとを、一体物として構成したものとされているのである。
【００２９】
尚、この場合、前記圧力センサ９のスチールボール１１については、ほとんど上下動のストロークはないが、第１、第２の板ばね部６、７を有する一体化ばねプレート５を介していることにより、押圧操作力に伴う操作ノブ４の下方への変位量に応じて、第１、第２の板ばね部６、７をたわませながら、荷重を圧力センサ９に伝達することができる。そのため、操作ノブ４の一定の操作ストロークを確保することができ、ユーザにとっての操作感を高めることができる。
【００３０】
次に、上記構成の作用について述べる。上記のように構成されたスイッチ装置１においては、一体化ばねプレート５の複数の第１の板ばね部６によって、中間プレート１２を介して各圧力センサ９に均等に予圧をかけることができる。そして、ユーザにより操作ノブ４のいずれかの位置が押圧操作されると、操作ノブ４が中立位置から変位（スイッチケース２に対し操作位置に応じて傾動）し、その際の押圧力が、一体化ばねプレート５を介して中間プレート１２に伝達され、中間プレート１２から３個の圧力センサ９に対して荷重として伝達される。
【００３１】
この場合、３個の圧力センサ９は、ユーザの操作ノブ４の押圧操作位置に応じた荷重バランスで荷重（圧力）を受け、夫々検出信号を出力する。それら３個の圧力センサ９からの検出信号は、Ａ／Ｄ変換回路１７を介してコンピュータ１８に入力され、コンピュータ１８は、３個の圧力センサ９の荷重バランスに基づいて、操作ノブ４の押圧操作位置（例えば円周上の４方向或いはそれに斜めを加えた８方向の位置）を検出（計算）することができる。そして、コンピュータ１８は、検出した操作ノブ４の押圧操作位置に応じて、車載機器（例えばカーナビゲーションシステムの表示装置）を制御する。
【００３２】
ここで、第１、第２の板ばね部６、７を有する一体化ばねプレート５が設けられ、第１、第２の板ばね部６、７がたわむことによって、操作ノブ４の操作ストロークを確保することができ、ユーザにとっての操作感を良好とすることができる。このとき、寸法のばらつきが生じやすいコイルばねを用いた場合と異なり、第１、第２の板ばね部６、７を採用したことにより、各第１、第２の板ばね部６、７のばね力のばらつきを抑制することができる。この結果、コイルばねを用いるために複数個の圧力センサに作用する荷重にばらつき（誤差）が生ずる虞のあるものと比べ、操作ノブ４の操作位置の検出の精度を向上させることができる。
【００３３】
このように本実施例によれば、複数個の圧力センサ９に作用する荷重バランスによって操作ノブ４の押圧操作位置を検出できる構成のスイッチ装置１にあって、操作ノブ４の良好な操作ストロークを得ることができながら、操作ノブ４の操作位置を高精度で検出することができる。また、複数の板ばね部６、７を一体に有した一体化ばねプレート５を採用したことにより、コイルばねを用いた場合と比べて、スイッチ装置１全体としての操作方向（軸方向）の小型化を図ることができ、更には、部品点数も少なく済ませることができる。
【００３４】
特に本実施例では、１枚の一体化ばねプレート５に、複数の第１の板ばね部６と、複数の第２の板ばね部７との双方を備える構成としたので、別々のばねプレートを採用する場合に比較して、より一層の部品点数の削減を図ることができたのである。更に、本実施例では、圧力センサ９を円周方向に沿って１２０度間隔で３個設けるようにしたので、圧力センサ９の個数も少なく済み、スイッチ装置１全体として簡単で安価な構成で済ませることができる。
【００３５】
図７及び図８は、本発明の第２の実施例を示すものであり、スイッチ装置２１の構成を示している。この第２の実施例に係るスイッチ装置２１が上記第１の実施例のスイッチ装置１と異なるところは、一体化ばねプレート５を設けることに代えて、プリロード用ばねプレート２２と、操作力伝達用ばねプレート２３とを別体として設けた点にある。尚、上記第１の実施例と共通する部分には、同一符号を付して詳しい説明を省略し、以下、第１の実施例と異なる点を中心に説明する。
【００３６】
スイッチ装置２１は、スイッチケース２の上面部の円形開口部２ｃ部分に、ほぼ円板状をなす操作ノブ２４を押圧操作可能に備えている。図７に示すように、この操作ノブ２４の裏面側には、外周寄り部分に、後述する第１の板ばね部２６の先端部が配置される第１の凹溝部２４ａが円周方向に延びるリング状に形成されている。更に、その第１の凹溝部２４の内周側に一段深くなって、後述する第２の板ばね部２７の先端部が配置される第２の凹溝部２４ｂが円周方向に延びるリング状に形成されている。
【００３７】
スイッチケース２内の配線基板８上には、複数個この場合３個の圧力センサ９が１２０度間隔で実装されている。図７、図８に示すように、これら３個の圧力センサ９（スチールボール１１）上に載置されるように中間プレート２５が配置される。この中間プレート２５は、３個の圧力センサ９の配設領域全体を覆う大きさの、操作ノブ２４と同心のリング状をなすのであるが、上記第１の実施例の中間プレート１２よりもリング幅（径方向の幅寸法）が大きく（中心孔の径寸法が小さく）構成されている。この中間プレート２５の上面には、内周側に位置して、後述する操作力伝達用ばねプレート２３が載置される凹溝部２５ａが、外周側との間で段差を形成するように、円周方向全体に延びて形成されている。
【００３８】
そして、前記操作ノブ２４と前記中間プレート２５との間には、プリロード用ばねプレート２２と、操作力伝達用ばねプレート２３とが介在される。そのうちプリロード用ばねプレート２２は、板ばね材料から、前記中間プレート２５の外周側部分に対応した、比較的径大で細幅のリング状をなすと共に、各圧力センサ９に予圧を与えるための複数この場合１２０度間隔で均等配置された３個の第１の板ばね部２６を一体に有して構成されている。
【００３９】
図８に示すように、これら第１の板ばね部２６は、プリロード用ばねプレート２２の内周側部位を、上方側に向けたいわゆる切り起しにより形成され、板面につながっている基端側から先端側に向けて右回り方向（接線方向）に延びるような細長い短冊状をなしている。このとき、第１の板ばね部２６のばね力は、前記各圧力センサ９に予圧を与えるに適した比較的小さいものとなっている。
【００４０】
これに対し、前記操作力伝達用ばねプレート２３は、板ばね材料から、前記中間プレート２５の内周側の凹溝部２５ａに対応した、前記プリロード用ばねプレート２２よりも径小なリング状をなすと共に、その外周側に、操作ノブ２４の押圧操作力を中間プレート２５に伝達するための複数この場合３個の第２の板ばね部２７を一体に有して構成されている。
【００４１】
図８に示すように、これら第２の板ばね部２７は、操作力伝達用ばねプレート２３の外周側部位を、上面側に向けたいわゆる切り起しにより形成されている。この場合、第２の板ばね部２７も板面につながっている基端側から先端側に向けて右回り方向（接線方向）に延びるような短冊状をなしているのであるが、前記第１の板ばね部２６よりもやや大きな幅寸法で形成されており、第１のばね部２６よりも大きいばね力を有している。また、この第２の板ばね部２７は、前記第１の板ばね部２６に対して、円周方向に６０度ずれるように位置して、３個が１２０度間隔で均等配置されて設けられている。
【００４２】
上記構成のプリロード用ばねプレート２２は、前記中間プレート２５の上面外周側に載置され、このとき各第１のばね部２６の先端部が、操作ノブ２４の裏面側外周寄りの第１の凹溝部２４ａ内に配置される。これと共に、上記操作力伝達用ばねプレート２３は、前記中間プレート２５の上面内周側の凹溝部２５ａ内に載置され、このとき各第２のばね部２７の先端部が、操作ノブ２４の裏面側の第２の凹溝部２４ｂ内に配置される。
【００４３】
尚、この場合、図８に一部示すように、プリロード用ばねプレート２２及び操作力伝達用ばねプレート２３には、円周方向の複数箇所（例えば３箇所）に位置して、係合穴２２ａ及び２３ａが夫々形成されており、中間プレート２５の上面には、それら係合孔２２ａ，２３ａに対応した突起２５ｂが形成されている。プリロード用ばねプレート２２，操作力伝達用ばねプレート２３は、それら係合孔２２ａ，２３ａが、突起２５ｂに係合することによって、中間プレート２５に対し円周方向の位置決め状態で配置されている。
【００４４】
これにて、組付け時（通常時）には、プリロード用ばねプレート２２の第１の板ばね部２６によって、中間プレート２５を介して各圧力センサ９に均一に予圧をかけることができる。そして、操作ノブ２４が押圧操作されると、操作ノブ２４が中立位置から変位（スイッチケース２に対し操作位置に応じて傾動）し、その際の押圧力が、主として操作力伝達用ばねプレート２３を介して中間プレート２５に伝達され、中間プレート２５から３個の圧力センサ９に対して荷重として伝達される。
【００４５】
このとき、３個の各圧力センサ９には、操作ノブ２４のうちの押圧操作位置（中心からの距離）に応じたバランスで（近いものほど大きく、遠いものほど小さく）荷重が作用するようになる。また、操作力伝達用ばねプレート２３の第２の板ばね部２７によって、操作ノブ２４の操作ストロークを確保することができ、ユーザにとっての操作感を良好とすることができる。この場合、寸法のばらつきが生じやすいコイルばねを用いた場合と異なり、各第２の板ばね部２７のばね力のばらつきを抑制することができ、ひいては操作ノブ２４の操作位置の検出の精度を向上させることができる。
【００４６】
従って、この第２の本実施例によっても、複数個の圧力センサ９に作用する荷重バランスによって操作ノブ２４の押圧操作位置を検出できる構成のスイッチ装置２１にあって、操作ノブ２４の良好な操作ストロークを得ることができながら、操作ノブ２４の操作位置を高精度で検出することができる。また、複数の第１の板ばね部２６を一体に有したプリロード用ばねプレート２２、及び、複数の第２の板ばね部２７を一体に有した操作力伝達用ばねプレート２３を採用し、しかもこれらを内外周に配置したことにより、コイルばねを用いた場合と比べて、スイッチ装置２１全体としての操作方向（軸方向）の小型化を図ることができる等の効果も得ることができる。
【００４７】
尚、上記各実施例では、３個の圧力センサ９を１２０度間隔で設ける構成としたが、圧力センサを、９０度間隔で４個設ける、あるいは５個以上設ける構成としても良い。また、上記各実施例では、第１の板ばね部及び第２の板ばね部の数についても、共に３個としたが、４個以上の板ばね部を円周方向に均等配置するようにしても良い。第１の板ばね部と第２の板ばね部とを設ける数が相違していても良い。第１の板ばね部と第２の板ばね部との間でのばね力の強弱を、板ばね材の材質や、或いは、厚みの相違等によってつけるようにしても良い。
【００４８】
その他、スイッチケースや操作ノブの形状及び構造、圧力センサの構造などの具体的構造についても、様々な変形が可能である。また、上記実施例では、本発明のスイッチ装置を自動車のナビゲーションシステム等の車載機器の操作用に適用したが、それ以外にも各種の用途に適用することが可能である等、本発明は要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施し得るものである。
【符号の説明】
【００４９】
図面中、１、２１はスイッチ装置、２はスイッチケース、４、２４は操作ノブ、５は一体化ばねプレート、６、２６は第１の板ばね部、７、２７は第２の板ばね部、９は圧力センサ、１２、２５は中間プレート、２２はプリロード用ばねプレート、２３は操作力伝達用ばねプレートを示す。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチケースと、
前記スイッチケースに対して軸方向に押圧操作可能に支持された操作ノブと、
前記スイッチケース内に前記操作ノブの外周部に対応して円周方向に並んで複数個が設けられた圧力センサと、
前記複数個の圧力センサの感圧部全体を覆うように設けられ、それら圧力センサに対して前記操作ノブからの押圧力を伝達するリング板状の１枚の中間プレートと、
前記操作ノブと中間プレートの間に介在され、前記操作ノブの非操作状態で前記中間プレートを介して前記各圧力センサに予圧を与えるための複数の第１の板ばね部を円周上に均等配置してなるプリロード用ばねプレートと、
前記操作ノブと中間プレートの間に介在され、前記第１の板ばね部よりも大きいばね力を有し前記操作ノブの押圧操作力に応じて弾性変形する複数の第２の板ばね部を円周上に均等配置してなり、該押圧操作力を前記中間プレートに伝達させる操作力伝達用ばねプレートとを備えてなるスイッチ装置。
【請求項２】
前記プリロード用ばねプレートと前記操作力伝達用ばねプレートとが、一体物として構成されてい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１】
スイッチケースと、
前記スイッチケースに対して軸方向に押圧操作可能に支持された操作ノブと、
前記スイッチケース内に前記操作ノブの外周部に対応して円周方向に並んで複数個が設けられた圧力センサと、
前記複数個の圧力センサの感圧部全体を覆うように設けられ、それら圧力センサに対して前記操作ノブからの押圧力を伝達するリング板状の１枚の中間プレートと、
前記操作ノブと中間プレートの間に介在され、前記操作ノブの非操作状態で前記中間プレートを介して前記各圧力センサに予圧を与えるための複数の第１の板ばね部を円周上に均等配置してなるプリロード用ばねプレートと、
前記操作ノブと中間プレートの間に介在され、前記第１の板ばね部よりも大きいばね力を有し前記操作ノブの押圧操作力に応じて弾性変形する複数の第２の板ばね部を円周上に均等配置してなり、該押圧操作力を前記中間プレートに伝達させる操作力伝達用ばねプレートとを備えてなるスイッチ装置。
【請求項２】
前記プリロード用ばねプレートと前記操作力伝達用ばねプレートとが、一体物として構成されていることを特徴とする請求項１記載のスイッチ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−４４５６（Ｐ２０１３−４４５６Ａ）
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３７３０１（Ｐ２０１１−１３７３０１）
【出願日】平成２３年６月２１日（２０１１．６．２１）
【出願人】（０００００３５５１）株式会社東海理化電機製作所 (3,198)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２１日（２０１１．６．２１）
【出願人】（０００００３５５１）株式会社東海理化電機製作所 (3,198)
【Ｆターム（参考）】
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