CN116830229A - 橡胶杆以及开关装置 - Google Patents

Abstract

橡胶杆是具有圆顶状的反转弹簧的开关装置用的橡胶杆，具备：操作部，被进行推压操作；裙部，设置为包围操作部的裙状，伴随操作部的推压操作而弯曲；基部，沿着裙部的下缘部设置成环状，并支承裙部的下缘部；以及推压部，设置于操作部的背侧且与反转弹簧的顶部对置的位置，伴随操作部的推压操作而推压反转弹簧的顶部，裙部使用低硬度的弹性材料而形成，除了裙部以外的部分的至少一部分使用高硬度的弹性材料而形成。

Description

橡胶杆以及开关装置

技术领域

本发明涉及橡胶杆(stem)以及开关装置。

背景技术

在下述专利文献1中公开了如下技术：在具备推压部和在推压部被推压时能够弯曲的脚部的橡胶弹簧(rubber spring)中，脚部具有低硬度橡胶区域和高硬度橡胶区域。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-117073号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

但是，通常的以往的开关装置用的橡胶杆在整体上具有一定的硬度，因此在为了裙部的长寿命化而使整体低硬度化的情况下，在裙部以外的其他部分，有可能发生由低硬度化而引起的不良情况。

用于解决技术问题的手段

一实施方式的橡胶杆是具有圆顶状的反转弹簧的开关装置用的橡胶杆，具备：操作部，被进行推压操作；裙部，设置为包围操作部的裙状，伴随操作部的推压操作而弯曲；基部，沿着裙部的下缘部设置成环状，支承裙部的下缘部；以及推压部，设置于操作部的背侧且与反转弹簧的顶部对置的位置，伴随操作部的推压操作而推压反转弹簧的顶部，裙部使用低硬度的弹性材料而形成，除了裙部以外的部分的至少一部分使用高硬度的弹性材料而形成。

发明的效果

根据一实施方式，在具有圆顶状的反转弹簧的开关装置用的橡胶杆中，能够实现裙部的长寿命化，并且能够抑制由除了裙部以外的部分的低硬度化而引起的不良情况的发生。

附图说明

图1是一实施方式涉及的开关装置的外观立体图。

图2是一实施方式涉及的开关装置的分解立体图。

图3是一实施方式涉及的开关装置的XZ平面的剖视图。

图4是表示一实施方式涉及的弹簧杆中硬度分布的剖视图。

图5是一实施方式涉及的开关装置的一实施例的实施结果的图。

具体实施方式

以下，参照附图对一实施方式进行说明。另外，在以后的说明中，为了方便，将水平方向设为X轴方向以及Y轴方向，将垂直方向(上下方向)设为Z轴方向。

(开关装置100的概要)

图1是一实施方式的开关装置100的外观立体图。图1所示的开关装置100是笔记本电脑的键盘等使用的、能够进行推压操作的薄型的开关装置。开关装置100具有能够弹性变形的橡胶杆130，由此能够对推压操作呈现点击感。如图1所示，开关装置100在上下方向(Z轴方向)上具备薄型的壳体110。在壳体110的上表面重叠设置有金属制且薄板状的框架120。框架120具有圆形的开口部121。橡胶杆130的裙部132从开口部121向上方(Z轴正方向)突出地设置。橡胶杆130在该橡胶杆130的中心(被裙部132包围的空间内)具有大致圆柱状的操作部131。另外，在开关装置100中，在壳体110的下侧(Z轴负侧)重叠设置有薄膜状的膜片开关150和平板状的支承板160。

(开关装置100的结构)

图2是一实施方式的开关装置100的分解立体图。图3是一实施方式的开关装置100的XZ平面的剖视图。

如图2以及图3所示，开关装置100具备壳体110、框架120、橡胶杆130、金属接触件140、膜片开关150以及支承板160。

壳体110是在俯视时具有正方形状的、树脂制且薄的平板状的部件。壳体110具有在上下方向上贯通该壳体110的开口部111。开口部111在俯视时具有圆形状。在开口部111沿着该开口部111的内周面形成有环状的基座部112。由此，开口部111具有比基座部112靠上侧(Z轴负侧)的上侧大径部111A和被基座部112包围的下侧小径部111B。在上侧大径部111A配置橡胶杆130的基部133。在下侧小径部111B配置金属接触件140。另外，壳体110以90度间隔形成有从开口部111的内周面朝向半径方向上的外侧被切开的四个切口部113。在四个切口部113分别配置金属接触件140所具有的四个脚部142的每一个。

框架120是金属制且薄板状的部件。框架120在俯视时具有正方形状(与壳体110的上表面相同的形状)。框架120与壳体110的上表面重叠地设置。由此，框架120将在壳体110的开口部111的上侧大径部111A配置的橡胶杆130的基部133夹持在其与壳体110的基座部112之间。在框架120形成有圆形的开口部121。橡胶杆130的裙部132插通于开口部121。由此，开口部121能够使橡胶杆130的裙部132比框架120向上方突出。

橡胶杆130是由操作者进行向下方的推压操作的部件。橡胶杆130使用弹性材料(例如，硅、橡胶等)而形成。橡胶杆130具有凹部130A、操作部131、裙部132、基部133以及推压部134。

凹部130A在橡胶杆130的中央具有从橡胶杆130的上端部向下方凹陷的形状。凹部130A在俯视时具有圆形状。

操作部131是由操作者进行向下方的推压操作的部分。操作部131在橡胶杆130的中心从凹部130A的底部的上表面向上方突出地设置，具有大致圆柱形状。

裙部132具有从凹部130A的上缘部向外侧扩展的同时向下方延伸且包围凹部130A的裙形状。如图3所示，裙部132贯通框架120的开口部121，比框架120向上方突出。裙部132随着操作部131的推压操作而弹性变形(弯曲)，由此能够使操作部131向下方下沉的同时对操作部131施加操作载荷。此外，裙部132在超过规定量的操作载荷时，通过进行反转动作而急剧地变形为破坏了裙形状的状态。

基部133沿着裙部132的下缘部设置成环状，支承裙部132的下缘部。如图3所示，基部133被夹持在框架120与壳体110的基座部112之间。

推压部134是在橡胶杆130的中心设置的水平的圆盘状的部分，是成为上述的凹部130A的底部的部分。推压部134设置于操作部131的背面侧且与金属接触件140的圆顶部141的顶部对置的位置，伴随操作部131的推压操作(操作部131的下沉)，推压金属接触件140的圆顶部141的顶部。推压部134的下表面成为接触面134A。推压部134在进行了操作部131的推压操作时，在接触面134A处推压金属接触件140的圆顶部141的顶部。

金属接触件140是“反转弹簧”的一例。金属接触件140使用金属板而形成。金属接触件140具有圆顶部141和在圆顶部141的外周缘部以90度间隔配置的四个脚部142。圆顶部141设置于金属接触件140的中央。圆顶部141在俯视时具有圆形状且朝向上方呈凸状的圆顶形状。圆顶部141配置于壳体110的下侧小径部111B。圆顶部141因其顶部(中央部)被橡胶杆130的推压部134推压而进行反转动作，而朝向下方变形为凹状。由此，圆顶部141在其顶部的背侧的部分推压膜片开关150，由此能够将膜片开关150切换为接通状态。四个脚部142分别从圆顶部141的外周缘部向半径方向上的外侧且下方突出地设置。四个脚部142分别配置于壳体110的四个切口部113的每一个。四个脚部142分别通过降落于膜片开关150的上表面而支承金属接触件140。

膜片开关150是与壳体110的下表面重叠设置的薄的片状的开关装置。膜片开关150为上侧片151和下侧片152重叠而构成的。在上侧片151的下表面的中央部设置有由导体膜构成的可动触点(省略图示)。在下侧片152的上表面的中央部，与上侧片151的可动触点对置地设置有由导体膜构成的固定触点(省略图示)。膜片开关150在未被橡胶杆130的推压部134推压的状态下，上侧片151的可动触点从下侧片152的固定触点离开，由此成为断开状态。另一方面，膜片开关150在被橡胶杆130的推压部134推压的状态下，上侧片151的可动触点与下侧片152的固定触点接触，由此成为接通状态。

支承板160是与膜片开关150的下表面重叠地设置的平板状的部件。支承板160在进行了橡胶杆130的推压操作时，以膜片开关150不整体向下方挠曲的方式从下侧支承膜片开关150。

(开关装置100的动作)

如上述那样构成的开关装置100通过橡胶杆130的操作部131的向下方(Z轴负方向)的推压操作，能够从断开状态切换为接通状态。

具体而言，开关装置100在橡胶杆130的操作部131被向下方推压操作时，橡胶杆130的裙部132弹性变形(弯曲)的同时，橡胶杆130的推压部134向下方移动。并且，橡胶杆130的推压部134推压金属接触件140的圆顶部141的顶部。并且，若施加于金属接触件140的圆顶部141的载荷超过阈值，则金属接触件140的圆顶部141急剧地反转动作。通过该反转动作，对操作部131的推压操作呈现点击感，并且金属接触件140的圆顶部141的顶部的背侧的部分推压膜片开关150。其结果，膜片开关150切换为接通状态。

另一方面，若橡胶杆130的推压操作被解除，则橡胶杆130通过自身的弹性力而进行恢复动作，由此开关装置100恢复到原来的未弯曲的状态。另外，金属接触件140也通过自身的弹力而进行恢复动作，从而恢复到原来的凸状。由此，金属接触件140对膜片开关150的推压被解除。其结果，膜片开关150切换为断开状态。

(橡胶杆130的硬度分布)

图4是表示一实施方式的橡胶杆130的硬度分布的剖视图。图4中，对橡胶杆130的截面标注按硬度的不同而不同的阴影线并表示。

如图4所示，一实施方式的橡胶杆130使用高硬度的弹性材料而形成基部133以及推压部134。特别是，一实施方式的橡胶杆130其高硬度的弹性材料的硬度为Hs60°～Hs90°，并且比低硬度的弹性材料的硬度高。

另一方面，如图4所示，一实施方式的橡胶杆130中使用低硬度的弹性材料而形成除了基部133以及推压部134以外的部分(即，包括裙部132)。特别是，一实施方式的橡胶杆130的低硬度的弹性材料的硬度为Hs30°～Hs60°。

一实施方式的橡胶杆130通过使用了上述高硬度的弹性材料和上述低硬度的弹性材料的二色成型，一体地形成使用了高硬度的弹性材料的部分和使用了低硬度的弹性材料的部分。

一实施方式的橡胶杆130其裙部132使用低硬度的弹性材料而形成，因此能够提高裙部132的柔软性，抑制伴随着裙部132的弹性变形(弯曲)的龟裂等的产生，能够实现裙部132的长寿命化。

另外，一实施方式的橡胶杆130其推压部134使用高硬度的弹性材料而形成，因此能够抑制金属接触件140的反转动作以及恢复动作的动作速度，因此，能够抑制伴随金属接触件140的反转动作以及恢复动作的动作音的音量。

例如，在推压部134的硬度较低的情况下，在推压操作时，在操作部131与金属接触件140之间被压缩的推压部134急剧伸长，由此金属接触件140的反转动作被加速。因此，在推压部134的硬度低的情况下，金属接触件140的反转动作的动作音增大。

另外，例如，在推压部134的硬度较低的情况下，在推压操作被解除时，推压部134无法充分地衰减金属接触件140的急剧的恢复动作的加速力。因此，在推压部134的硬度低的情况下，金属接触件140的反转动作的动作音增大。

另外，一实施方式的橡胶杆130，由于基部133使用高硬度的弹性材料而形成，因此在使用零件供给器进行多个橡胶杆130的整列作业时，能够容易地传递来自零件供给器的振动，因此，能够提高该整列作业的作业效率。

(实施例)

图5是表示一实施方式的开关装置100的一实施例的实施结果的图。

在本实施例中，作为“实施例”，使用了具有图4所示的橡胶杆130的硬度分布的开关装置100。但是，将橡胶杆130的基部133以及推压部134的硬度设为“80°”，将其他部分的硬度设为“50°”。

另外，在本实施例中，作为“比较例”，使用了橡胶杆的硬度不依赖于部分而恒定的开关装置。但是，将橡胶杆的整体的硬度设为“50°”。

在本实施例中，对于“实施例”的开关装置100和“比较例”的开关装置的每一个，以每1次1秒的方式进行5次推压操作，对于各推压操作，计测了金属接触件的反转动作以及恢复动作各自的产生音量。

如图5所示，“实施例”的开关装置100的金属接触件的反转动作的平均音量为“40.0dB”，金属接触件的恢复动作的平均音量为“41.3dB”。

另一方面，如图5所示，“比较例”的开关装置100的金属接触件的反转动作的平均音量为“44.2dB”，金属接触件的恢复动作的平均音量为“50.5dB”。

根据本实施例，关于一实施方式的开关装置100确认了：通过局部地提高推压部134的硬度，能够抑制金属接触件140的反转动作以及恢复动作的动作音。

如以上说明的那样，一实施方式的橡胶杆130是具有圆顶状的金属接触件140(反转弹簧)的开关装置100用的橡胶杆，具备：操作部131，被进行推压操作；裙部132，设置成包围操作部131的裙状，伴随操作部131的推压操作而弯曲；基部133，沿着裙部132的下缘部设置成环状，并支承裙部132的下缘部；以及推压部134，设置于操作部131的背侧且与金属接触件140的顶部对置的位置，伴随操作部131的推压操作而推压金属接触件140的顶部，裙部132使用低硬度的弹性材料而形成，除了裙部132以外的部分的至少一部分使用高硬度的弹性材料而形成。

由此，一实施方式的橡胶杆130能够提高裙部132的柔软性，抑制伴随裙部132的弹性变形(弯曲)的龟裂等的产生，能够实现裙部132的长寿命化。另外，一实施方式的橡胶杆130能够抑制由除了裙部132以外的部分的低硬度化而引起的不良情况。

另外，在一实施方式的橡胶杆130中，推压部134使用高硬度的弹性材料而形成。

由此，一实施方式的橡胶杆130能够抑制金属接触件140的反转动作以及恢复动作的动作速度，因此，能够抑制伴随金属接触件140的反转动作以及恢复动作的动作音的音量。

另外，在一实施方式的橡胶杆130中，基部133使用高硬度的弹性材料而形成。

由此，一实施方式的橡胶杆130在使用零件供给器进行多个橡胶杆130的整列作业时，能够容易地传递来自零件供给器的振动，因此，能够提高该整列作业的作业效率。

另外，在一实施方式的橡胶杆130中，低硬度的弹性材料的硬度为Hs30°～Hs60°，高硬度的弹性材料的硬度为Hs60°～Hs90°，且比低硬度的弹性材料的硬度高。

由此，一实施方式的橡胶杆130能够起到与除了裙部132以外的部分的高硬度化相伴的更高的效果。

另外，一实施方式的橡胶杆130通过使用了低硬度的弹性材料和高硬度的弹性材料的二色成型而一体地形成。

由此，一实施方式的橡胶杆130能够无缝地形成使用了低硬度的弹性材料的部分和使用了高硬度的弹性材料的部分。

另外，一实施方式的橡胶杆130的低硬度的弹性材料和高硬度的弹性材料由同种材料构成。特别是，一实施方式的橡胶杆130的低硬度的弹性材料和高硬度的弹性材料是硅橡胶。

由此，一实施方式的橡胶杆130由于低硬度的弹性材料和高硬度的弹性材料使用了同种材料，因此收缩率彼此相同，因此能够容易地成型。另外，在两者之间的边界面处的剥离也难以发生。并且，一实施方式的橡胶杆130由于低硬度的弹性材料和高硬度的弹性材料使用硅橡胶，因此容易通过二色成型而一体化。

另外，一实施方式的开关装置100具备橡胶杆130、金属接触件140、通过金属接触件140的反转动作而切换为接通状态的膜片开关150。

由此，一实施方式的开关装置100能够实现橡胶杆130的裙部132的长寿命化。另外，一实施方式的开关装置100能够起到与橡胶杆130的除了裙部132以外的部分的高硬度化相伴的效果。

以上，对本发明的一实施方式进行了详述，但本发明并不限定于这些实施方式，在权利要求书所记载的本发明的主旨的范围内，能够进行各种变形或变更。

例如，橡胶杆130除了裙部132以外的部分的全部，可以使用高硬度的弹性材料而形成。

另外，例如，开关装置100也可以具备橡胶杆130、金属接触件140、和具有通过金属接触件140的反转动作而切换为导通状态的固定触点的基板。

本国际申请主张基于2021年2月25日申请的日本专利申请第2021-029180号的优先权，将该申请的全部内容引用于本国际申请。

附图标记说明

100 开关装置

110 壳体

111 开口部

111A 上侧大径部

111B 下侧小径部

112 基座部

113 切口部

120 框架

121 开口部

130 橡胶杆

130A 凹部

131 操作部

132 裙部

133 基部

134 推压部

134A 接触面

140 金属接触件

141 圆顶部

142 脚部

150 膜片开关

151 上侧片

152 下侧片

160 支承板

Claims (10)

1.一种橡胶杆，用于具有圆顶状的反转弹簧的开关装置，其特征在于，具备：

操作部，被进行推压操作；

裙部，设置成包围所述操作部的裙状，伴随所述操作部的所述推压操作而弯曲；

基部，沿所述裙部的下缘部设置成环状，并支承所述裙部的下缘部；以及

推压部，设置于所述操作部的背面侧且与所述反转弹簧的顶部对置的位置，伴随所述操作部的所述推压操作，推压所述反转弹簧的顶部；

所述裙部使用低硬度的弹性材料而形成，

除了所述裙部以外的部分的至少一部分使用高硬度的弹性材料而形成。

2.根据权利要求1所述的橡胶杆，其特征在于，

所述推压部使用所述高硬度的弹性材料而形成。

3.根据权利要求1或2所述的橡胶杆，其特征在于，

所述基部使用所述高硬度的弹性材料而形成。

4.根据权利要求1所述的橡胶杆，其特征在于，

除了所述裙部以外的部分的全部使用所述高硬度的弹性材料而形成。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的橡胶杆，其特征在于，

所述低硬度弹性材料的硬度为Hs30°～Hs60°，

所述高硬度的弹性材料的硬度为Hs60°～Hs90°，且比所述低硬度的弹性材料的硬度大。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的橡胶杆，其特征在于，

所述橡胶杆通过使用了所述低硬度的弹性材料和所述高硬度的弹性材料的二色成型而形成。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的橡胶杆，其特征在于，

所述低硬度的弹性材料和所述高硬度的弹性材料由同种材料构成。

8.根据权利要求7所述的橡胶杆，其特征在于，

所述低硬度的弹性材料和所述高硬度的弹性材料是硅橡胶。

9.一种开关装置，其特征在于，具备：

权利要求1至8中任一项所述的橡胶杆；

所述反转弹簧；以及

膜片开关，通过所述反转弹簧的反转动作而切换为接通状态。

10.一种开关装置，其特征在于，具备：

权利要求1至8中任一项所述的橡胶杆；

所述反转弹簧；以及

基板，具有通过所述反转弹簧的反转动作而切换为导通状态的固定触点。