スイッチ装置

本発明は、操作ノブの押し込み操作によってスイッチング動作が行われるスイッチ装置に係り、特に、自動車のパワーウインドウ装置等に用いて好適なスイッチ装置に関する。

自動車には、パワーウインドウを操作するためのスイッチとして、揺動自在な操作ノブを備えるスイッチ装置が用いられる場合がある。 このようなスイッチ装置としては、ケースに操作ノブを揺動自在に設け、ケース内には操作ノブの揺動に伴い上下動する駆動部材を設けると共に、駆動部材の下方側であって、駆動部材に対向する位置にスイッチ素子を設けたものが知られている。

また、車載電子機器においては、電子部品等が搭載された電子基板上にコネクタが設けられ、電子基板上の電子回路とコネクタとを接続するため、電子基板上のパターンとコネクタ用接続ピンとが半田付けされる構造が採用されることが多い。 このような車載電子機器として、例えば特許文献１に挙げるようなものが開示されている。

図１２に示す車載電子機器９００では、コネクタハウジング９０７を一体成形した環状フレーム部材９０１には、電子基板９０４が仮固定された状態で、コネクタハウジング９０７に取り付けられた接続ピン９０６が電子基板９０４上のパターンと半田付けされる。 その後、電子基板９０４はベース９０２と環状フレーム部材９０１とに挟み込まれて固定ネジ９１６でねじ止め固定される。

このように構成することにより、車載電子機器９００では、コネクタハウジング９０７に取り付けられた接続ピン９０６と電子基板９０４との間の信頼性のある接続が可能となる。

しかしながら、車載電子機器９００では、コネクタハウジング９０７に取り付けられた接続ピン９０６だけを、他の電子部品とは別に半田付けしなければならなかった。 従って、そのためだけの工程が必要となっていた。 また、そのための設備も必要となり、コストアップに繋がってしまうという問題があった。

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、コネクタ用の接続ピンとスイッチ回路との接続に半田付けを行わないようにし、半田付け工程によるコストアップを伴わないスイッチ装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、スイッチ装置は、操作ノブと、前記操作ノブの動作に伴って上下方向に移動可能に支持される駆動部材と、前記駆動部材の下方への移動に伴って変形されるラバードームと、前記ラバードームの変形に応じて接離される、上部接点と下部接点とからなる接点部を有したメンブレンシートと、外部回路に接続される接続ピンと、を備えたスイッチ装置であって、前記メンブレンシートには、前記接点部を含むメンブレンスイッチ部と、前記メンブレンスイッチ部と電気的に接続されていると共にその一部にメンブレン貫通孔が設けられた接続配線部と、が形成され、前記メンブレン貫通孔の径より大きい外径を有すると共に、その中央部に接続部材貫通孔が形成された、導電性と弾性とを併せ持っている接続部材を備え、前記接続部材が前記接続ピンに上方から圧入されて取り付けられ、前記接続ピンと前記接続配線部とを、前記接続部材によって電気的に接続するという特徴を有する。

このように構成されたスイッチ装置は、導電性と弾性とを併せ持っている接続部材によって接続ピンと接続配線部とを接続することで、接続ピンと接続配線部との間の半田付け処理を不要とすることができると同時に、半田付け処理のための設備も必要なくなる。 従って、接続ピンと接続配線部との接続のためにコストアップを伴うことはない。

また、上記の構成において、スイッチ装置は、板状のサポート部材を有し、前記メンブレンシートが前記サポート部材の上に配設され、前記接続ピンが、前記サポート部材に設けられたサポート部材貫通孔を挿通して、前記サポート部材に取り付けられているという特徴を有する。

このように構成されたスイッチ装置は、サポート部材に対するメンブレンシートの位置決めが容易となる。 更に、メンブレンシートがサポート部材によって支持されているため、接続ピンとメンブレンシートとの接続の信頼性を増大させることができる。

また、上記の構成において、スイッチ装置は、前記接続部材が、前記接続ピンと前記接続配線部とを圧接接続しているという特徴を有する。

このように構成されたスイッチ装置は、接続部材によって、接続ピンと接続配線部とを圧接接続するようにしたため、接続ピンと接続配線部との接続を容易に行うことができる。

また、上記の構成において、スイッチ装置は、上部ケースと下部ケースとを有し、前記サポート部材が前記下部ケースに固定されており、前記接続部材が、前記サポート部材と前記上部ケースとによって押圧された状態で挟持されているという特徴を有する。

このように構成されたスイッチ装置は、接続部材をサポート部材と上部ケースとによって押圧された状態で挟持しているので、接続部材を上部ケースと下部ケースとの間に、より確実に固定することが可能となる。

また、上記の構成において、スイッチ装置は、メンブレンシートの上側の面に発光素子が配設されているという特徴を有する。

このように構成されたスイッチ装置は、発光素子をメンブレンシートに直接配設するようにしたため、別途電子基板を必要とすることがなく、部品のコストアップに繋がることはない。

本発明のスイッチ装置は、導電性と弾性とを併せ持っている接続部材によって接続ピンと接続配線部とを接続することで、接続ピンと接続配線部との間の半田付け処理を不要とすることができると同時に、半田付け処理のための設備も必要なくなる。 従って、接続ピンと接続配線部との接続のためにコストアップを伴うことはない。

本発明・実施形態のスイッチ装置の外観を示す斜視図である。

本発明・実施形態のスイッチ装置を構成する各部材を示す分解斜視図である。

本発明・実施形態のスイッチ装置内におけるサポート部材上の構成を示す斜視図である。

本発明・実施形態のスイッチ装置を構成するメンブレンシートと接続ピンとの接続に関係する各部材を示す分解斜視図である。

本発明・実施形態のスイッチ装置を構成するメンブレンシートと接続ピンとの接続に関係する各部材を示す平面図と側面図である。

図５のＡ−Ａ線から見た、メンブレンシートと接続ピンとの接続の関係を示す断面図である。

本発明・実施形態のスイッチ装置の外観を示す平面図である。

図７のＢ−Ｂ線から見た、本発明・実施形態のスイッチ装置の操作ノブが操作される前の断面図である

図７のＢ−Ｂ線から見た、本発明・実施形態のスイッチ装置の操作ノブが操作された後の断面図である。

本発明・実施形態のスイッチ装置の、駆動部材を取り付けた状態の上部ケースの斜視図である。

図７のＣ−Ｃ線から見た、本発明・実施形態のスイッチ装置の断面図である。

従来例に係る車載電子機器を示す断面図である。

［実施形態］
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。 尚、本明細書では、特に断りの無い限り、各図面のＸ１側を右側、Ｘ２側を左側、Ｚ１側を上側、Ｚ２側を下側として説明する。

図１及び図２を参照して、スイッチ装置１００の全体構成について説明する。 図１は、スイッチ装置１００の外観を示した斜視図であり、図２は、スイッチ装置１００を構成する各部材を示す分解斜視図である。

図１に示すように、スイッチ装置１００は、上部ケース１１と、上部ケース１１に組み合わされて取り付けられた下部ケース１２と、上部ケース１１に支持された操作ノブ１３と、を有している。 スイッチ装置１００は、操作ノブ１３を操作することによって、スイッチング動作を行えるように構成される。 また、上部ケース１１、下部ケース１２、及び操作ノブ１３は、それぞれ合成樹脂によって形成されている。

図２に示すように、スイッチ装置１００は、上述した構成部材以外に、駆動部材１、ラバードーム２、発光素子３、カバー部材４、接続部材６、複数の接続ピン８を有したコネクタ７、複数の電気部品９、メンブレンシート５、及びサポート部材１７から構成されている。 そして、サポート部材１７は、メンブレンシート５を取り付けている状態で、下部ケース１２に取り付けられ、固定される。

次に、図３乃至図６を参照して、メンブレンシート５と、メンブレンシート５に搭載されている各構成部材、及びそれらの働きについて説明する。 図３は、スイッチ装置１００内におけるサポート部材１７上の構成を示す斜視図であり、図４は、メンブレンシート５と接続ピン８との接続に関係する各部材を示す分解斜視図である。 図５は、メンブレンシート５と接続ピン８との接続に関係する各部材を示す平面図と側面図であり、図６は、図５のＡ−Ａ線から見た、メンブレンシート５と接続ピン８との接続の関係を示す断面図である。

図３に示すように、メンブレンシート５は、合成樹脂等の材料からなる板状のサポート部材１７の上面に取り付けられていて、メンブレンシート５にはスイッチ回路１０が形成されている。 スイッチ回路１０は、メンブレンシート５の上面に搭載された抵抗等の複数の電気部品９や発光素子３と、メンブレンシート５に形成されている回路パターン（図示せず）によって構成される。 発光素子３としては、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）が使用されている。 また、発光素子３の上方をカバー部材４が覆っている。

メンブレンシート５及びサポート部材１７は矩形形状をしており、サポート部材１７の一方の短辺には、コネクタ７が取り付けられている。 コネクタ７は、コネクタハウジング７ａと、コネクタハウジング７ａに挿入されて固定されている複数の接続ピン８とから形成されていて、コネクタ７によってメンブレンシート５に形成されているスイッチ回路１０と外部回路（図示せず）とが接続される。

図３に示すように、メンブレンシート５の上側の面（Ｚ１の面）には、ラバードーム２が配設されていて、ラバードーム２の上には、駆動部材１が配設されている。 尚、駆動部材１及びラバードーム２の構造及びそれらの働きについては、後に詳細に記載する。

図４に示すように、メンブレンシート５は、下部シート５ｃとスペーサ５ｄと上部シート５ｅとの３つの層から構成されている。 下部シート５ｃ、スペーサ５ｄ、及び上部シート５ｅは、それぞれＰＥＴ（Polyethylene Terephthalate：ポリエチレンテレフタレート）を材料として形成されている。 図５（ａ）、図５（ｂ）に示すように、下部シート５ｃの上側の面には導体からなる回路配線部５ｊが構成されていて、回路配線部５ｊの上方には、図５（ｂ）に示すように、上部シート５ｅが絶縁のために貼り付けられている。 また、下部シート５ｃと上部シート５ｅとの間にはスペーサ５ｄが挿入されている。 この時、下部シート５ｃはスペーサ５ｄ及び上部シート５ｅよりもＸ２方向に大きく形成されており、下部シート５ｃはスペーサ５ｄ及び上部シート５ｅよりもＸ２側で露出している。

回路配線部５ｊは、前述のスイッチ回路１０を構成するための一部となる導電パターンであり、電気的に接続された接点部５ｆと接続配線部５ｂ等とによって構成されている。 接点部５ｆは、下部シート５ｃの上側の面に形成された複数の導電パターンからなる下部接点５ｇと、上部シート５ｅの下側の面に形成された導電パターンからなる上部接点５ｈとで構成されている。 そして、下部接点５ｇの複数の導電パターンと、上部接点５ｈの導電パターンとが接することによって、回路が接続されるようになっている。 また、接点部５ｆを含む下部シート５ｃ、スペーサ５ｄ、及び上部シート５ｅによってメンブレンスイッチ部５ａが構成される。 接点部５ｆの上面には前述のラバードーム２が配設される。 また、接続配線部５ｂは、接続ピン８の近傍に設けられており、接続配線部５ｂには接続部材６が取り付けられる。 図５（ａ）、図５（ｂ）に示すように、接続配線部５ｂは、その上側に上部シート５ｅ及びスペーサ５ｄが貼り付けられておらず、接続配線部５ｂの上面は外部に露出している。

図６には、メンブレンシート５と接続ピン８との接続の関係を示している。 接続配線部５ｂの一部には、メンブレン貫通孔５ｉが形成されている。 また、サポート部材１７には、接続ピン８を取り付けるためのサポート部材貫通孔１７ａが設けられている。 コネクタハウジング７ａに取り付けられている接続ピン８は、サポート部材１７の下方からサポート部材貫通孔１７ａを挿通する。 また更に、接続ピン８は、メンブレンシート５に設けられたメンブレン貫通孔５ｉも挿通して、メンブレンシート５の上方に突出する。

メンブレンシート５の接続配線部５ｂと接続ピン８とは、接続部材６によって電気的に接続される。 接続部材６は、メンブレン貫通孔５ｉの径より大きい外径を有すると共に、中央部に接続部材貫通孔６ａを備えている。 また、接続部材６は、導電性を有していると共に、弾性も併せ持つ材料、例えば導電性ゴムによって形成されている。 接続部材６は、メンブレン貫通孔５ｉに挿通された状態の接続ピン８が接続部材貫通孔６ａに挿入される形で、接続ピン８に対し上方から圧入される。

このように、導電性と弾性とを併せ持っている接続部材６によって接続ピン８と接続配線部５ｂとを接続することで、接続ピン８と接続配線部５ｂとの間の半田付け処理を不要とすることができると同時に、半田付け処理のための設備も必要なくなる。 従って、接続ピン８と接続配線部５ｂとの接続のためにコストアップが伴うことはない。

また、接続ピン８が、板状のサポート部材１７に設けられたサポート部材貫通孔１７ａを挿通しているため、サポート部材１７に対するメンブレンシート５の位置決めが容易となる。 更に、メンブレンシート５がサポート部材１７によって支持されているため、接続ピン８とメンブレンシート５との接続の信頼性を増大させることができる。

また、接続部材６が、接続ピン８と接続配線部５ｂとを圧接接続するようにしたため、接続ピン８と接続配線部５ｂとの接続を容易に行うことができる。

次に、図７及び図８を参照して、スイッチ装置１００内における、コネクタ７と、接続部材６と、上部ケース１１及び下部ケース１２との関係について説明する。 図７は、本発明・実施形態のスイッチ装置１００の外観を示す平面図であり、図８は、図７のＢ−Ｂ線から見た、本発明・実施形態のスイッチ装置１００の断面図である。

図８に示すように、スイッチ装置１００において、メンブレンシート５がサポート部材１７の上側の面に取り付けられており、サポート部材１７は、下部ケース１２の台座部１２ｂの上側の面に配設されて固定されている。 サポート部材１７に取り付けられているコネクタ７は、サポート部材１７と、下部ケース１２のコネクタカバー部１２ａとの間に配置されており、コネクタ７に取り付けられた複数の接続ピン８が、コネクタカバー部１２ａの右側（Ｘ１側）に開いた開口に向けて突出している。 そして、接続ピン８が外部回路（図示せず）に接続された他のコネクタ（図示せず）と接続される構造となっている。

前述したように、接続部材６は、接続ピン８とサポート部材１７上に取り付けられたメンブレンシート５上の接続配線部５ｂとを圧接接続している。 また、図８に示すように、接続部材６は、上部ケース１１に設けられている上部ケース突起部１１ｃに上方から押圧されている。 言い換えれば、接続部材６は、サポート部材１７と上部ケース１１とによって押圧された状態で挟持されている。

このように、接続部材６が、サポート部材１７と上部ケース１１とによって押圧された状態で挟持されているため、接続部材６をより確実に固定することが可能となる。 更に、接続部材６は、接続ピン８と嵌合状態になると共に接続配線部５ｂに圧接する。 従って、接続部材６は、接続ピン８と接続配線部５ｂとを圧接接続することになる。

次に、図７乃至図９を参照して、本発明・実施形態のスイッチ装置１００の構造、及びそのスイッチング動作について説明する。 図８は、図７のＢ−Ｂ線から見た、本発明・実施形態のスイッチ装置１００の操作ノブ１３が操作される前の断面図であり、図９は、図７のＢ−Ｂ線から見たスイッチ装置１００の操作ノブ１３が操作された後の断面図である。

スイッチ装置１００は、操作ノブ１３の押し込み操作に応じてスイッチング動作が行われる。 図７に示すように、操作ノブ１３は、上部ケース１１の上方に位置し、２箇所ある操作位置１３ｂの間の、上部ケース１１のＸ軸方向の中央を通るＹ軸方向の中央線Ｌ１を中心として、左右方向に揺動可能となるように支持されている。

図８に示すように、上部ケース１１には、内部が空洞になっている保持部１５が設けられていると共に、保持部１５から連続して形成された、上部ケース１１の上方に貫通する上部ケース貫通孔１１ｂが形成されている。 保持部１５はラバードーム２を保持し、上部ケース貫通孔１１ｂは駆動部材１を上下動可能に支持するように構成されている。

駆動部材１は、硬質の合成樹脂で形成されており、円筒状の柱状部１ａと、柱状部１ａより径が大きく、ラバードーム２を上方から押圧する鍔部１ｂとを有している。 ラバードーム２は、シリコンゴム等の弾性を有した材料で形成されており、平面視円形をしたドーム部２ａと、ドーム部２ａの下部に形成され、ドーム部２ａの外形より大きな平面視円形をした外形を持つ環状部２ｂと、を備えている。 また、ドーム部２ａの上部は、平らな面を持つと共に、中央に窪みを有した頂部２ｃとなっている。 保持部１５の内側には、ラバードーム２の環状部２ｂが、メンブレンシート５の上側の面上に配設され、ラバードーム２の頂部２ｃの上に駆動部材１の鍔部１ｂが配設されている。 環状部２ｂは、上方にある鍔部１ｂからメンブレンシート５の方向に押圧された状態で、保持部１５によって保持されている。 また、環状部２ｂは、保持部１５に設けられた保持部リブ１５ａに上部から押圧されることによってその径が拡がり、保持部１５内で位置決めが行われる。 駆動部材１は、ラバードーム２の頂部２ｃに鍔部１ｂが接触した状態で、柱状部１ａが上部ケース貫通孔１１ｂに挿通されていて、操作ノブ１３の動作に伴って上下方向に移動可能に支持されている。 また、頂部２ｃの裏側にはメンブレンシート５に向かって凸状に形成されたドーム押圧部２ｄが形成されている。

ラバードーム２は、上部ケース１１に保持された状態で、メンブレンシート５上に配設され、駆動部材１は、ラバードーム２上に配設されている。 このように構成することによって、ラバードーム２は、ラバードーム２自身の持つ弾性により、駆動部材１の下方への移動に伴って変形される。

図８に示すように、メンブレンシート５の一部である上部シート５ｅの下側の面には、導体パターンからなる上部接点５ｈが形成されている。 また、メンブレンシート５の一部である下部シート５ｃの上側の面には、複数の導体パターンからなる下部接点５ｇが形成されている。 そして、上部シート５ｅ、下部シート５ｃ、及び上部接点５ｈと下部接点５ｇとからなる接点部５ｆから、メンブレンスイッチ部５ａが形成される。 また、スペーサ５ｄは、上部接点５ｈと下部接点５ｇとの間に接点の接離を行うための空間を形成するために必要な部材である。

本発明の実施形態のスイッチ装置１００では、駆動部材１による上方からの押圧によって生じたラバードーム２の変形によって、上部接点５ｈの導体パターンと下部接点５ｇの複数の導体パターンと、を接離するように構成されている。

操作ノブ１３が操作されていない状態、即ち図８の状態では、下部接点５ｇと上部接点５ｈとの間には空間が存在し、下部接点５ｇと上部接点５ｈとは互いに離間した状態である。 従って、接点部５ｆメンブレンスイッチ部５ａは導通していない。

次に、操作ノブ１３が操作された状態を図９に示す。 操作ノブ１３が、操作位置１３ｂにおいて上方から押圧されると、操作ノブ突起部１３ａが駆動部材１の柱状部１ａの頭部を押圧し、駆動部材１が下方に押し下げられる。 駆動部材１が押し下げられると、ラバードーム２の頂部２ｃが駆動部材１の鍔部１ｂによって押し下げられ、ドーム部２ａが屈曲し変形する。 そのため、ドーム部２ａと共にドーム押圧部２ｄが押し下げられ、ドーム押圧部２ｄによって上部接点５ｈも押し下げられて、下部接点５ｇの複数の導体パターンと上部接点５ｈの導体パターンとが接触することになる。 その結果、下部接点５ｇの複数の導体パターン同士が上部接点５ｈを介して接続され、メンブレンスイッチ部５ａが導通する。 次に、操作ノブ１３が押圧されなくなると、駆動部材１による上方からの押圧が解かれ、変形していたラバードーム２が元の形状に戻ると共に、上部接点５ｈも元の形状に戻り、そのことによって下部接点５ｇの複数の導体パターン同士が非導通となる。

次に、図３、図１０及び図１１を用いて、発光素子３の取付け構造について説明する。

図１０は、操作ノブ１３を取り外した状態のスイッチ装置１００を、上部ケース１１の上方から見た斜視図であり、図１１は、図７のＣ−Ｃ線から見たスイッチ装置１００の断面図である。

図３に示すように、メンブレンシート５上で、サポート部材１７のほぼ中央部に、発光素子３が配設されている。 図１０及び図１１に示すように、上部ケース１１の中央部には開口部１１ａが設けられており、メンブレンシート５上の発光素子３からの光を上方に通過させることができる。

図１０及び図１１に示すように、上部ケース１１の開口部１１ａには、カバー部材４が圧入されて取り付けられている。 カバー部材４の材料としては、弾性を有すると共に、光を透過させることができる材料であり、また、色を付加することができる材料、例えばシリコンゴム等が選ばれる。 また、図１０及び図１１に示すように、カバー部材４が取り付けられている開口部１１ａは、上部ケース１１の中央部に位置している。 そのため、カバー部材４は、上部ケース１１が、メンブレンシート５を有する下部ケース１２に取り付けられた時に、サポート部材１７の中央部の上側で、メンブレンシート５上に配設された発光素子３を覆うことになる。 従って、発光素子３からの光は、図１１に示すように、カバー部材４を透過し、開口部１１ａを通って、操作ノブ１３の操作位置１３ｂを下方から照射することができる。 操作ノブ１３の、操作位置１３ｂの部分を構成している合成樹脂の肉厚は、他の部分より薄く設定されており、そのため発光素子３からの光を受けて、操作位置１３ｂを照光することができる。 その結果、暗所であっても、操作ノブ１３の上方から操作位置１３ｂを確認することができる。

このように、スイッチ装置１００は、発光素子３をメンブレンシート５に直接配設しているために、別途電子基板を必要とすることがない。 そのため、部品のコストアップに繋がることはない。

以上説明したように、本実施形態に係るスイッチ装置１００は、導電性と弾性とを併せ持っている接続部材６によって接続ピン８と接続配線部５ｂとを接続することで、接続ピン８と接続配線部５ｂとの間の半田付け処理を不要とすることができると同時に、半田付け処理のための設備も必要なくなる。 従って、接続ピン８と接続配線部５ｂとの接続のためにコストアップを伴うことはない。

本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施することが可能である。

１ 駆動部材 １ａ 柱状部 １ｂ 鍔部 ２ ラバードーム ２ａ ドーム部 ２ｂ 環状部 ２ｃ 頂部 ２ｄ ドーム押圧部 ３ 発光素子 ４ カバー部材 ５ メンブレンシート ５ａ メンブレンスイッチ部 ５ｂ 接続配線部 ５ｃ 下部シート ５ｄ スペーサ ５ｅ 上部シート ５ｆ 接点部 ５ｇ 下部接点 ５ｈ 上部接点 ５ｉ メンブレン貫通孔 ６ 接続部材 ６ａ 接続部材貫通孔 ７ コネクタ ７ａ コネクタハウジング ８ 接続ピン ９ 電気部品 １０ スイッチ回路 １１ 上部ケース １１ａ 開口部 １１ｂ 上部ケース貫通孔 １２ 下部ケース １２ａ コネクタカバー部 １２ｂ 台座部 １３ 操作ノブ １３ａ 操作ノブ突起部 １３ｂ 操作位置 １５ 保持部 １５ａ 保持部リブ １７ サポート部材 １００ スイッチ装置 Ｌ１ 中央線