JPH10177829A

JPH10177829A - 圧電スイッチ

Info

Publication number: JPH10177829A
Application number: JP33852096A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Miyamoto; 博史宮本
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 1996-12-18
Filing date: 1996-12-18
Publication date: 1998-06-30

Abstract

(57)【要約】【課題】少ない端子で多数のスイッチ信号を得ること
ができるとともに、高い信頼性を得ることができ、且つ
小型化が容易で安価に製作できる圧電スイッチを得る。【解決手段】圧電スイッチ１１において、ハウジング
１３に揺動自在に設けたキートップ１９と、異なる出力
電圧が得られるようにそれぞれが異なる電極面積を有し
キートップ１９の揺動方向に対応して所定のものが押圧
されるようにハウジング１３に配した複数の圧電接点３
９Ａ〜３９Ｄとを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧電材料を用いた
圧電スイッチに関し、特に、多数のスイッチ信号を必要
とするパワーウインドウスイッチ等に用いて好適なもの
である。

【０００２】

【従来の技術】自動車等の輸送機器においては、電装品
や電装回路の作動制御を司るスイッチが多数組み込まれ
ている。このような多数のスイッチに対してそれぞれ個
別のキートップを配設するのが常であったが、このよう
な構成では、運転行為中におけるキートップの操作が煩
雑である上、スイッチの小型化ができない等の問題点が
あった。そこで、１個のキートップを様々の方向に押す
ことにより、キートップが揺動して多回路をスイッチす
る多回路切替用スイッチが提案された。この種の多回路
切替用スイッチで磁気素子を用いコンタクト部分の磨耗
や表面汚染による接触不良を防止したものの一例として
例えば特開昭５８−８０２２９号公報記載のものを図
８、図９に基づき説明する。この無接点型の多回路切替
用非接触スイッチ１は、操作者の操作によって、図８中
で時計方向或いは反時計方向に揺動するキートップ３の
垂下する脚部先端に設けられた磁石５が、図８中で左右
方向に揺動する。

【０００３】磁石５が左に揺動した際には、左側に固定
した磁気ホール素子７ａに磁力線φが入射して、磁気ホ
ール素子７ａに起電力が生じる。一方、右側に固定した
磁気ホール素子７ｂには磁力線φが入射しないので、磁
気ホール素子７ｂには起電力が生じない。また、逆に、
磁石５が右に揺動した際には、右側に固定した磁気ホー
ル素子７ｂに磁力線φが入射して、磁気ホール素子７ｂ
に起電力が生じるが、左側に固定した磁気ホール素子７
ａには磁力線φが入射しないので、起電力が生じない。
この結果、両磁気ホール素子７ａ、７ｂからの発生電圧
によって、キートップ３の押圧状態を特定し、対応する
スイッチングを行うことができた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の多回路切替用非接触スイッチ１は、キートップ
３の押圧状態を、磁石５の揺動方向に配設した磁気ホー
ル素子によって特定するため、それぞれの磁気ホール素
子に出力端子を設け、これをリード線により制御回路等
へ接続しなければならず、出力端子、リード線の数が多
くなった。また、外部の磁気の影響を受け易く、信頼性
に欠ける問題があった。そして、誤動作を排除するため
には、対象外の磁気ホール素子におけるホール電圧の発
生を防ぐ必要があり、このため例えば磁石と磁気ホール
素子の距離を大きくとった場合には、スイッチが大型化
する問題があった。更に、高価な磁気ホール素子を多数
使用するため、スイッチが集合ユニットとなった場合、
コストが増大して経済的に不利となる欠点があった。本
発明は上記状況に鑑みてなされたもので、少ない端子で
多数のスイッチ信号を得ることができるとともに、高い
信頼性を得ることができ、且つ小型化が容易で安価に製
作できる圧電スイッチの提供を目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る圧電スイッチの構成は、ハウジングに揺
動自在に設けたキートップと、それぞれが異なる電極面
積を有し該キートップの揺動方向に対応して所定のもの
が押圧されるように前記ハウジングに配設した複数の圧
電接点とを具備したことを特徴とするものである。ま
た、圧電スイッチは、キートップの下面に支持軸を垂設
し、該支持軸に球体部を設け、該球体部の外周をハウジ
ングに設けた支持部により支持することで該球体部を中
心に前記キートップを揺動自在に前記ハウジングに取付
けたことを特徴とするものであってもよい。

【０００６】このように構成した圧電スイッチでは、キ
ートップの揺動方向に対応して複数の圧電接点が配設さ
れ、この圧電接点のそれぞれの電極が異なる電極面積で
形成されるので、揺動方向に対して異なった出力電圧が
得られ、この出力電圧の違いにより、キートップの操作
方向が特定できる。また、キートップに垂設した支持軸
に球体部を設け、この球体部を介して支持軸をハウジン
グに支持した圧電スイッチでは、球体部の外周面を利用
して支持軸を多方向に揺動自在に支持することができ
る。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る圧電スイッチ
の好適な実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明に係る圧電スイッチの分解斜視図、図２は
図１の圧電スイッチの縦断面図、図３は図１の圧電スイ
ッチの外観斜視図、図４は図１のロアカバーの要部断面
図、図５は図４の上部電極のパターニングの平面図であ
る。圧電スイッチ１１は、ハウジング１３と、支持軸１
５と、スプリング１７と、キートップ１９と、ロアカバ
ー２１とを主な構成部材として有している。

【０００８】ハウジング１３の上面には貫通穴２３を穿
設してあり、貫通穴２３の周囲には座ぐり部２５を形成
してある。ハウジング１３の内部には湾曲面を少なくと
も２方向から対向させた支持部２７を形成してあり、支
持部２７は中央に保持空間を形成している。また、支持
部２７は、可撓性を有しており、中央の保持空間に球体
を圧入して支持できるようになっている。

【０００９】支持軸１５の中央部には球体部３１を形成
してあり、球体部３１は上述した支持部２７の保持空間
と略同一形状で形成してある。支持軸１５の下端には四
つの押圧板３３を支持軸１５から放射状に固設してあ
り、押圧板３３は先端が上向きに傾斜している。支持軸
１５は、球体部３１を支持部２７に圧入することで支持
され、上端をハウジング１３の上面に突出させてハウジ
ング１３に取り付けられる。従って、支持軸１５は、球
体部３１を中心に揺動自在に可動する。

【００１０】ハウジング１３の上面から突出した支持軸
１５の外周にはスプリング１７を挿入してある。支持軸
１５の上端にはキートップ１９を嵌合してあり、キート
ップ１９は嵌合穴に設けた係止爪を支持軸１５の外周に
形成した係止溝に係止して抜脱を規制している。支持軸
１５の外周に挿入したスプリング１７は、上端をキート
ップ１９に圧接する一方、下端をハウジング１３の座ぐ
り部２５に圧接して、圧縮状態で配設してある。従っ
て、揺動されたキートップ１９は、スプリング１７の付
勢力により、鉛直方向に復帰するようになっている。

【００１１】ハウジング１３の下面開口にはロアカバー
２１を取り付けてあり、ロアカバー２１は係止爪３５を
ハウジング１３の係止穴３７に係止して脱落を規制して
いる。ロアカバー２１には押圧板３３に対応させて圧電
接点である四つのディップスイッチ３９Ａ、３９Ｂ、３
９Ｃ、３９Ｄを設けてある。ディップスイッチ３９Ａ〜
３９Ｄは、図４に示すように、ラバーコンタクト４１、
上面電極４３、圧電材料（圧電シート）４５、下部電極
４７を積層して形成してある。

【００１２】ディップスイッチ３９Ａ〜３９Ｄは、シリ
コンゴム等で作られるラバーコンタクト構造となってい
るため、ヘッド部を押下することで、通常の状態から湾
曲変形してスナップ的に動作し、一定の応力を圧電シー
ト４５に加えるようになっている。また、ロアカバー２
１の下部には、圧電シート４５が変位した際に出力が出
易いように空洞部４９を形成してある。なお、圧電材料
としては、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＦ₂）やポリプ
ロピレン（ＰＰ）、ＰＶＦ₂に無機強誘電体ＰＺＴの微
粉末を複合してフィルム化したもの等を用いることがで
きる。

【００１３】上述の下部電極４７は、全面が電極となっ
ている。一方、上面電極４３にはディップスイッチ３９
Ａ〜３９Ｄに対応して電極Ａ〜Ｄを形成してあり、この
電極Ａ〜Ｄはそれぞれ異なる電極面積で形成してある。
即ち、図５に示すように、押圧により変位するそれぞれ
の面積に対して、電極Ａは１／８、電極Ｂは２／８、電
極Ｃは４／８、電極Ｄは８／８の面積比で形成してあ
る。

【００１４】次に、このように構成した圧電スイッチ１
１の動作を説明する。図６は図１に示した圧電スイッチ
の操作時の縦断面図である。キートップ１９を上下左右
のいずれかに倒すと、支持軸１５の球体部３１を中心に
支持軸１５が揺動し、支持軸１５の下端に設けた押圧板
３３が、キートップ１９を倒した方向と同方向のディッ
プスイッチを１つ押圧することになる。

【００１５】また、キートップ１９を左上や右下等に倒
すと、それぞれに対応したディップスイッチを同時に２
つ押圧することになる。上面電極４３と下部電極４７と
の２極間の出力は、それぞれのディップスイッチ３９Ａ
〜３９Ｄに対応する電極Ａ〜Ｄを上述の面積比で形成し
てあるので、８つの揺動方向に対して表１に示すそれぞ
れ異なった出力電圧となる。従って、この出力電圧の違
いを処理回路により特定することで、８方向のキートッ
プ１９の操作方向が判断できることとなる。

【００１６】

【表１】

【００１７】このように、上述の圧電スイッチ１１によ
れば、キートップ１９の揺動方向に対応して複数のディ
ップスイッチ３９Ａ〜３９Ｄを配設し、このディップス
イッチ３９Ａ〜３９Ｄのそれぞれの電極Ａ〜Ｄを異なる
電極面積で形成したので、８方向のスイッチ信号を２つ
の出力端子で得ることができる。また、外部の磁気の影
響を受けることがないので、信頼性を向上させることが
できる。そして、磁気ホール素子を用いた場合と異な
り、接点を近接して配設できるので、スイッチの小型化
が容易となる。更に、パターニングにより一度に複数の
接点を形成することができ、しかも、複数個の接点を組
み合わせて新たな操作位置とすることができるので、高
価な磁気ホール素子を多数使用する場合に比べて、コス
トを低減することができる。

【００１８】なお、上述の実施形態ではディップスイッ
チ３９Ａ〜３９Ｄがラバーコンタクト型である場合を例
に説明したが、本発明による圧電スイッチは、スナップ
アクションが得られるものであれば、図７に示すよう
に、ロアカバー２１の空洞部４９にバネ性を有する湾曲
形の金属片５１を設け、この金属片５１で下部電極４７
を担持する構造等としてもよい。

【００１９】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係
る圧電スイッチによれば、キートップの揺動方向に対応
して複数の圧電接点を配設し、この圧電接点のそれぞれ
の電極を異なる電極面積で形成したので、少ない端子で
多数のスイッチ信号を得ることができるとともに、高い
信頼性を得ることができ、しかも、小型化が容易で安価
に製作することができる。また、キートップに垂設した
支持軸に球体部を設け、この球体部をハウジングに支持
すれば、キートップを簡単な構造で多方向へ揺動自在に
取り付けることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る圧電スイッチの分解斜視図であ
る。

【図２】図１の圧電スイッチの縦断面図である。

【図３】図１の圧電スイッチの外観斜視図である。

【図４】図１のロアカバーの要部断面図である。

【図５】図４の上部電極のパターニングの平面図であ
る。

【図６】図１に示した圧電スイッチの操作時の縦断面図
である。

【図７】他の例によるディップスイッチの通常状態・押
下状態を示す断面図である。

【図８】従来の多回路スイッチの断面図である。

【図９】図８の多回路スイッチの原理説明図である。

【符号の説明】

１１圧電スイッチ１３ハウジング１５支持軸１９キートップ２７支持部３１球体部３９Ａ〜３９Ｄディップスイッチ（圧電接点）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ハウジングに揺動自在に設けたキートッ
プと、それぞれが異なる電極面積を有し該キートップの揺動方
向に対応して所定のものが押圧されるように前記ハウジ
ングに配設した複数の圧電接点とを具備したことを特徴
とする圧電スイッチ。
【請求項２】キートップの下面に支持軸を垂設し、該
支持軸に球体部を設け、該球体部の外周をハウジングに
設けた支持部により支持することで該球体部を中心に前
記キートップを揺動自在に前記ハウジングに取付けたこ
とを特徴とする請求項１記載の圧電スイッチ。