CN103548108B - 按钮开关以及利用该按钮开关的电子设备 - Google Patents

Abstract

开关SW具有：开关主体1，具有可动部10，该可动部10借助按压力向下方进行位移来使可动触点和固定触点接触，当解除按压力时，向上方进行位移而解除各触点之间的接触，按键部2，基于按下操作来按压所述可动部10的上表面，支撑臂3，该支撑臂3的一端部与按键部2相连接，用于支撑按键部2；在该开关SW中，支撑臂3的不与按键部2相连接一侧的端部以能够转动的方式支撑在沿着上下方向延伸的支撑面内的、可动部10的上表面的移动范围的横向侧方或者斜下方。按键部2的底面2M在未受到按下操作时以倾斜的状态位于与可动部10相分离的位置，随着进行按下操作而下降至使开关主体1的可动触点和固定触点相接触的位置时的底面2M，处于大致水平的状态来按压可动部10。

Description

按钮开关以及利用该按钮开关的电子设备

技术领域

本发明涉及基于按下操作来进行动作的按钮开关以及具有应用该开关的操作部的电子设备。

背景技术

作为一般的按钮开关，存在如下的开关，即，具有：可动部，其在下端部设置有可动触点：按键部，其用于按压可动部。可动部与设置在电路板上的固定触点相向配置且位于固定触点的上方，按键部露出于壳体的表面。当用户用手指按下按键部时，按键部和可动部一同向下方进行位移，从而处于使可动触点和固定触点相接触的状态。当手指离开按键部时，按键部以及可动部返回原来的位置，从而解除各触点之间的接触状态(参照专利文献1)。

近几年，开发了应合于各种小型的电子设备的按钮开关，如专利文献2所示，有时在宽度窄的壳体的上部配置有多个按钮开关。在这样的电子设备中，由于以立起状态容置有控制基板，因此可能使用图8所示那样的结构的按钮开关。

该例的按钮开关SW0具有：开关主体1，其具有能够沿着上下方向移动的可动部10；按键部2，其根据按下操作来按压可动部10；支撑臂3，其一体设置在按键部2上。开关主体1的背面固定在立起的基板的一个面(图中的背景部分)上，支撑臂3的前端部也以能够转动的方式安装在该基板面上。

如图8中的(1)所示，未进行按下操作的状态的按键部2被支撑为与可动部10稍稍分离的状态。当按键部2受到因按下操作而引起的按压力时，如图8中的(2)所示，支撑臂3以及按键部2以支撑臂3的安装在基板上的前端部为轴进行旋转，按键部2以向倾斜方向倾斜的状态按压可动部10。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2002－56738号公报

专利文献2：日本特开2004－101446号公报

发明内容

发明所要解决的问题

在使用按钮开关的情况下，希望让按压按键的用户感到明显的咔嗒感(按压按键的手感)。

图9示出用于表示随着按钮开关的按下操作而来自可动部的反作用力F和可动部的行程量S之间的关系的曲线(FS曲线)。在可动部刚刚开始移动之后，反作用力逐渐地上升，但是在可动部通过使可变触点和固定触点相接触的高度位置(以下，称为“接通点”)的期间(图中的S1与S2之间)，反作用力急剧减小。之后，反作用力再次上升。咔嗒感是因该反作用力在降低和增加之间进行切换而产生的，但是如图8中的(2)的例子那样，若从倾斜的方向按压可动部，则该反作用力变化趋势变得缓慢，从而降低咔嗒感。

若要在图8的结构中提高咔嗒感，需要从接近垂直方向的方向按压通过接通点的可动部10。为此，需要尽量使按键部2的底面不发生倾斜。换而言之，需要以尽量小的旋转角度使按键部2移动至与图8中的(2)所示的高度相同的高度位置。但是，为了以小的旋转角度确保同等的行程量，需要使支撑臂3变长，因此使设置开关SW0所需的空间变大。因此，可能难以在操作部的大小受限制的小型的电子设备中应用按钮开关。

作为用于确保咔嗒感的其它方法，考虑了如下的方法，即，将开关专用的基板水平地配置在壳体的上表面的下方，应用专利文献1所记载的结构的按钮开关。但是，在该方法中，需要两张基板，而且增加了用于电连接基板等的工时数，因此导致成本提高。

本发明鉴于上述的问题而提出的，其课题在于提供不增加设置空间和成本而提高了咔嗒感的按钮开关。

由于解决问题的手段

本发明的按钮开关，具有：开关主体，具有可动部，该可动部借助按压力向下方进行位移来使可动触点和固定触点接触，通过解除按压力，该可动部向上方进行位移来解除各触点之间的接触；按键部，基于按下操作来按压所述可动部的上表面；支撑臂，该支撑臂的一端部与按键部相连接，并且另一端部以能够转动的方式安装在沿着上下方向延伸的支撑面上，该支撑臂将未受到按下操作的状态的按键部支撑为与可动部相分离的状态。支撑臂的不与按键部相连接的一侧的端部，以对位于可动部的上表面的移动范围的横向侧方或者斜下方的方式并安装在支撑面上。另外，按键部的底面在未受到按下操作的状态下为倾斜面，并且该底面的倾斜角度设定为：在将可动部按压至使可动触点和固定触点接触的位置时，使底面处于大致水平的状态的角度。

根据上述结构，进行按下操作之前的按键部被支撑为使其底面倾斜的状态。当进行按下操作时，按键部以及支撑臂以支撑臂的不与按键部相连接的端部为轴来进行旋转，因此按键部一边逐渐地缩小与可动部之间的间隙，一边下降来按压可动部。当可动部下降至使可动触点和固定触点相接触的高度位置(接通点)附近时，按压可动部的按键部的底面变为大致水平的状态，因此能够从接近垂直方向的方向按压通过接通点的可动部。因此，能够让进行按下操作的用户感到明显的咔嗒感。

在上述结构的按钮开关的一个实施方式中，按键部的底面的倾斜角度设定为相对于角度θ具有规定的误差范围内的角度φ，其中，所述角度θ是，将下降至使可动触点和固定触点接触的位置的可动部的上表面的中心点(后述的B点)与成为支撑臂旋转的轴的位置连接得到的直线，和将未受到按下操作的状态下的按键部的底面的中心点与成为支撑臂的旋转轴的位置连接得到的直线所成的角度。在进一步限定的实施方式中，将上述的误差范围设定在从-3度到+3度的范围。

根据这些实施方式，能够在按键部以及支撑臂旋转角度θ时，使按键部的底面倾斜的方向和水平方向之差变得微小。

上述结构的按钮开关配置成：在壳体内的支撑面(例如，在壳体内立起配置的基板的一个面或壳体的内壁面)上安装有开关主体的除了上表面以及下表面以外的一个面以及支撑臂的不与按键部相连接的一侧的端部，并且使所述按键部露出于壳体的表面的状态。根据该结构，即使不使支撑臂变长，也能够从接近垂直的方向对通过接通点的可动部施加按压力，因此在设置空间富余少的小型的电子设备中也能够配置操作性良好的按钮开关。

发明的效果

根据本发明，在安装在沿着上下方向延伸的支撑面上的类型的按钮开关中，能够不必增加设置的空间和成本来提高咔嗒感。

附图说明

图1是示出应用了本发明的按钮开关的结构的示意图。

图2是示出图1的A、B、C各点和角度θ、角度φ之间的关系的示意图。

图3是示出未应用本发明来用于确保咔嗒感的按钮开关的结构的示意图。

图4是示出应用了本发明的按钮开关的光电传感器的外观的立体图。

图5是上述的光电传感器的侧视图。

图6是示出按钮开关SW1a、SW1b、SW2、SW3的详细的结构的立体图。

图7是示出按钮开关SW1a、SW1a、SW1b、SW2、SW3的开关主体和按键部之间的关系的图。

图8是示出以往的按钮开关的结构的示意图。

图9是表示因按压可动部而产生的反作用力F和行程量S之间的关系的曲线图。

具体实施方式

图1示意性地示出应用了本发明的按钮开关的结构例。

该实施例的按钮开关SW由开关主体1、按键部2和支撑臂3等构成，其中，开关主体1具有向上部突出的可动部10，按键部2用于按压可动部10，支撑臂3用于支撑按键部2。开关主体1的背面以及支撑臂3的一端部安装在以立起姿势配置的控制基板的一个面(图中的背景部分)上。

在开关主体1的内部配置有固定触点(未图示)，在可动部10的下端部配置有可动触点(未图示)。可动部10在开关主体1内由未图示的弹性构件等支撑，并且，可动部10能够上下移动，在开关主体1的上表面下降至图中的B点的高度时，处于可动触点和固定触点相接触的状态。

按键部2和支撑臂3形成为一体。按键部2呈在立方体形状的主体的底部一体设置有凸缘部20的形状，在该凸缘部20的一边连接有支撑臂3。凸缘部20比开关主体1大很多，而且凸缘部20的厚度从与支撑臂3相连接的边朝向相向侧的边逐渐变小。通过使该凸缘部20的厚度发生变化，使按键部2的底面2M成为倾斜面，该倾斜面是从与支撑臂3相连接的一侧朝向相反的一侧向斜上方逐渐进行位移的面。

支撑臂3以能够转动的方式支撑在比开关主体1的上表面的移动范围稍低的位置上，并且该支撑臂3与开关主体1分开规定距离。通过该支撑臂3将按键部2支撑为水平的姿势，并且使凸缘部20的处于支撑臂3的附近部分(开关主体的外侧)的底面与可动部10的上表面的高度相匹配。此时，在按键部2和可动部10之间形成有与按键部2的底面2M的倾斜角度φ相对应的间隙。在用户用手指按压按键部2时，按键部2以及支撑臂3以支撑臂3的安装位置为轴进行旋转，从而使上述的间隙逐渐地变小来按压可动部10。

图中的A点表示未受到按下操作时的按键部2的底面2M的中心位置，B点表示使可动触点和固定触点接触时的可动部10的上表面的中心位置(与“接通点”相对应)。另外，C点相当于支撑臂3的旋转轴的位置。

按键部2的底面2M的倾斜角度φ设定为接近图中的角度θ的角度。

角度θ是连接A点和C点的线段AC与连接B点和C点的线段BC所形成的角度。当支撑臂3以C点为轴旋转角度θ时，与支撑臂3相连接的按键部2也变为倾斜了角度θ的姿势，并且包括A点的底面2M下降至B点的高度附近。被按键部2按压的可动部10的上表面也同样地下降至B点的高度附近。

在将进行按压操作之前的按键部2的底面2M的倾斜角度φ设定为接近θ的值时，倾斜了角度θ的按键部2的底面2M处于大致水平的状态，从而能够从接近垂直的方向按压正下方的可动部10。因此，来自可动部10的反作用力的变化曲线变得急剧，从而能够让进行按下操作的用户感到明显的咔嗒感。

图2示出用于表示上述的按键部2的底面2M的中心点的位置的A点、用于表示可动部10的接通点的B点、用于表示支撑臂3的旋转轴的位置的C点以及角度θ、φ之间的关系。另外，在该图中，用粗实线表示按键部的底面2M的倾斜度、线段AC、线段BC。

另外，在图2中，将AB之间的高度差设为d，将AC之间的高度差设为h，将从C点到开关主体1的中心线为止的距离设为I，将线段AC的长度设为L1，将线段BC的长度设为L2。通过这些参数，能够通过下面的公式计算线段AC以及线段BC与水平方向所形成的角度θ1、θ2。

[公式1]

$\mathrm{\θ}1={\sin }^{-1}\frac{h}{L1}={\sin }^{-1}\frac{h}{\sqrt{I^2+h^2}}$

$\mathrm{\θ}2={\sin }^{-1}\frac{(h-d)}{L2}={\sin }^{-1}\frac{(h-d)}{\sqrt{I^2+{(h-d)}^2}}$

而且，利用由上式求出的θ1、θ2，进行θ＝θ1-θ2的运算，就能够求出θ。

因此，在设计开关时，若先决定A、B、C各点的位置，则能够根据这些关系来计算角度θ。而且，若将按键部2的底面2M的倾斜角度φ与角度θ之间的角度差限制在规定的误差范围内，则能够在接通点的附近从确保咔嗒感的按压方向按压可动部10。

此外，发明人通过实验确认到，若将按压可动部10的方向与垂直方向之间的角度差限制在±3度的范围内，则不会破坏咔嗒感。因此，优选在φ＝θ±3度的范围内决定角度φ。

接着，为了说明使按键部2的底面2M倾斜而带来的优点，图3示出以未使按键部2的底面2M倾斜来能够确保咔嗒感的方式设计的开关SW′。此外，为了容易地进行对比，对于开关SW′的各结构也标注与图1相同的附图标记。

若使未受到按压操作时的按键部2的底面2M水平，则随着进行按压操作而与支撑臂3一同进行旋转，按键部2的底面2M变为倾斜的状态。根据之前叙述的实验结果，为了确保咔嗒感，需要将按压可动部10的按压方向和垂直方向之间的差控制在3度以内，因此使按键部2的底面2M进行位移至接通点即B点所需的旋转角度θ(线段AB和线段BC所形成的角度)也需要控制在3度左右。

但是，要不变更行程量而使旋转角度θ变小，需要使线段AC和线段BC变长，为此，必须使C点远离开关主体1，因此设置开关SW′所需的空间变大。另外，若在为了设置开关SW′而分配的空间中，不能将C点设定在满足使角度θ为3度左右的条件的位置上的情况下，难以提高咔嗒感。

对此，根据图1的结构例的按钮开关SW，能够先决定点A、B、C，然后决定与这些点适合的角度θ和按键部2的底面2M的倾斜角度φ。因此，即使在限定了开关SW的设置空间的情况下，也能够将C点定在该空间内的可能的部位，通过调整角度θ和φ来解决。例如，在因设置空间小而与图1的例子相比需要使C点更接近开关主体1的情况下，将C点设定在更下方的部位上来求出角度θ，然后根据θ的值来决定按键部2的底面2M的倾斜角度φ。

因此，根据图1所示的结构的开关SW，能够容易地应用于小型设备中。

此外，在图1的例子中，将用于安装支撑臂3的部位(C点)设定在可动部10的上表面移动的范围的斜下方的位置上，但是并不限定于此，也可以在可动部10的上表面的移动范围的横向侧方设定C点。

另外，在图1的例子中说明了将图的背景部分作为基板面，在该基板面上固定有开关主体1的背面，并且支撑臂3向开关主体1的侧方延伸且安装在相同的基板面上的情况，但是支撑臂3的朝向和安装位置并不限定于该例。

例如，若使开关主体1变薄，则能够使支撑臂3向开关主体1的前表面侧延伸之后，延伸至开关主体1的斜下方的位置来安装在基板上。

下面，对于配置有这样的结构的按钮开关的电子设备的一例进行说明。

图4以及图5示出应用了本发明的按钮开关的光电传感器的外观。

该光电传感器在宽度窄的壳体200的上表面上配置有显示部201以及多个按钮开关SW1～SW4。上表面总是被罩体204覆盖，在设定时等，能够打开罩体204来操作各按钮开关SW1～SW4。

另外，该光电传感器是利用光纤来进行投光以及受光的类型，在壳体200的前表面上设置有用于插入投光用以及受光用的各光纤(未图示)的插入口202、203。另外，从壳体200的背面引出连接用的电缆205。

在壳体200的内部，除了设置有包括发光元件的投光部和包括受光元件的受光部(均未图示)之外，还以立起的姿势配置有后述的基板60。

在显示部201上分别设置有多个由7段LED形成的表示器210(用于显示数字和拉丁字母)和显示灯211。在显示部201的前方配置有单独的按钮开关SW4，在显示部201的后方配置有3个按钮开关SW1、SW2、SW3。其中，设置在靠显示部201最近的位置的按钮开关SW1包括两个开关SW1a、SW1b。

本发明应用于双开关SW1a、SW1b、其后方的两个开关SW2、SW3。图6以及图7示出这些开关SW1a、SW1b、SW2、SW3的详细的结构。

此外，在图6、图7中，将与图5一侧相反的一侧作为正面来表示各开关SW1a、SW1b、SW2、SW3，但是在下面的说明中，将在图6、图7中位于前方的面作为前表面。

在该例子中，将开关SW1a、SW1b、SW2、SW3的各开关主体设为11a、11b、12、13，将各可动部设为101a、101b、102、103。各开关主体11a、11b、12、13隔开规定的间隔地固定在立起的基板60的一个面上。

开关SW1a、SW1b的按键部21a、21b一体化为一个构件21。在该构件21的前表面侧的下端部连接有三叉状的支撑臂31(将各分支设为支撑臂31a、31b、31c)。支撑臂31a用于支撑按键部21a，支撑臂31b用于支撑按键部21b，支撑臂31c用于支撑各按键部21a、21b之间的连接部分(构件21的中央部)。

在其它开关SW2、SW3的按键部22、23的各前表面的下端部也一体设置有支撑臂32、33。这些支撑臂32、33向右斜下方(壳体200的前表面侧)延伸，并与沿着水平方向延伸的基部50相连接。与构件21相连接的三叉状的支撑臂31也同样地与基部50相连接。由此形成各按键部21a、21b、22、23以及支撑臂31、32、33相连接的按键单元。

在基部50上设置有3个矩形的孔部(未图示)，通过使设置在基板60侧的凸状构件51、52、53嵌入于这些孔部，来将各支撑臂31、32、33安装在基板60上。

与开关SW1a、SW1b的按键部21a、21b相连接的支撑臂31a、31b，将它们之间的支撑臂31c的正下方的凸状构件51作为共用的支撑装置，由该凸状构件51支撑且能够转动。与开关SW2的按键部22相连接的支撑臂32由凸状构件52支撑且能够转动，开关SW3的支撑臂33由凸状构件53支撑且能够转动。即，各支撑臂被支撑在对应的开关主体的可动部的移动范围的斜下方的位置且能够转动。

在图7中，通过向各开关SW1a、SW1b、SW2、SW3的按键部21a、21b、22、23和各开关主体11a、11b、12、13以及可动体101a、101b、102、103标注网点图案，明确两者之间的关系。未受到按下操作时的各按键部21a、21b、22、23以与相对应的可动部101a、101b、102、103之间确保小的间隙的状态被支撑。另外，各按键部21a、21b、22、23的底面都以如下方式倾斜，即，从接近用于固定相对应的支撑臂31a、31b、32、33的凸状构件51、52、53的一侧越朝向相反的一侧，越向斜上方进行位移。

当按钮开关SW1a、SW1b、SW2、SW3的按键部21a、21b、22、23中的某一个时，与该按键部相连接的支撑臂以及按键部以与该支撑臂的支撑位置为轴进行旋转，从而按压相对应的开关主体的可动部。当被按压的可动部下降至接通点时，可动触点和固定触点发生接触来使两者导通，该导通产生的电信号被输入至未图示的控制电路。开关SW1a、SW1b、SW2、SW3都以如下方式设定各底面的倾斜角度，即，当按键部21a、21b、22、23的底面将相对应的可动部101a、101b，102、103按压到接通点附近时，使该底面倾斜的方向和水平方向具有3度以内的角度差。

具体地说，该实施例的各按键部21a、21b、22、23的底面的倾斜角度设定在1.5～2.5度的范围内。但是，倾斜角度并不限定于此，能够根据设置开关所使用的空间的大小等发生变动。

通过如上述那样调整各按键部21a、21b、22、23的倾斜角度，开关SW1a、SW1b、SW2、SW3都能够从接近垂直的方向按压通过接通点的可动部101a、101b、102、103，从而能够使进行按下操作的用户感到明显的咔嗒感。

此外，根据设计不同，能够不将用于固定支撑臂的凸状构件设置在基板60上，而设置在开关主体的前表面或者壳体的内壁面上。另外，开关主体也能够同样地安装在除了基板之外的支撑面上，例如壳体的内壁面等。

另外，对于配置于壳体200的前方的按钮开关SW4，省略详细的说明，但是在该开关SW4中也能够单独应用与其它开关SW1a、SW1b、SW2、SW3相同的结构。另外，接收来自各开关SW1a、SW1b、SW2、SW3的信号的控制电路能够安装在基板60的配置有开关的范围的前方或下方，或者与开关一侧相反的一侧的面上。

附图标记说明

SW、SW1a、SW1b、SW2、SW3：按钮开关

1、11a、11b、12、13：开关主体

2、21a、21b、22、23：按键部

3、31a、31b、32、33：支撑臂

10、101a、101b、102、103：可动部

2M：按键部的底面

51、52、53：固定构件

60：基板

Claims (4)

1.一种按钮开关，其特征在于，

具有：

开关主体，具有可动部，该可动部借助按压力向下方进行位移来使可动触点和固定触点接触，通过解除按压力，该可动部向上方进行位移来解除各触点之间的接触，

按键部，基于按下操作来按压所述可动部的上表面，

支撑臂，该支撑臂的一端部与按键部相连接，并且另一端部以能够转动的方式安装在沿着上下方向延伸的支撑面上，该支撑臂将未受到按下操作的状态下的按键部支撑为与可动部相分离的状态；

所述支撑臂的不与所述按键部相连接的一侧的端部，以对位于所述可动部的上表面的移动范围的横向侧方或者斜下方的方式安装在所述支撑面上，

所述按键部的底面在未受到按下操作的状态下为倾斜面，并且该底面的倾斜角度设定为：在将所述可动部按压至使可动触点和固定触点接触的位置时，使所述底面处于大致水平的状态的角度。

2.根据权利要求1所述的按钮开关，其特征在于，

所述按键部的底面的倾斜角度设定为相对于角度θ具有规定的误差范围内的角度，

其中，所述角度θ是，将下降至使可动触点和固定触点接触的位置的可动部的上表面的中心点与成为所述支撑臂的旋转轴的位置连接得到的直线，和将未受到按下操作的状态下的按键部的底面的中心点与成为所述支撑臂的旋转轴的位置连接得到的直线所成的角度。

3.根据权利要求2所述的按钮开关，其特征在于，所述按键部的底面的倾斜角度相对于所述角度θ的误差范围为-3度到+3度的范围。

4.一种电子设备，其特征在于,

具有按钮开关，

所述按钮开关具有：

开关主体，具有可动部，该可动部借助按压力向下方进行位移来使可动触点和固定触点相接触，通过解除按压力，该可动部向上方进行位移来解除各触点之间的接触，

按键部，基于按下操作来按压所述可动部，

支撑臂，该支撑臂的一端部与按键部相连接，并且另一端部以能够转动的方式安装在沿着上下方向延伸的支撑面上，该支撑臂将未受到按下操作的状态下的按键部支撑为与可动部相分离的状态；

所述按钮开关配置成：在壳体内的所述支撑面上安装有所述开关主体的除了上表面以及底面以外的一个面以及支撑臂，并且使所述按键部露出于壳体的表面的状态，

所述支撑臂的不与所述按键部相连接的一侧的端部，以对位于可动部的上表面的移动范围的横向侧方或者斜下方的方式安装在所述支撑面上，

所述按键部的底面在未受到按下操作的状态下为倾斜面，并且该底面的倾斜角度设定为下降至使所述可动触点和固定触点接触的位置时的所述底面处于大致水平的状态。