JP2000106065A - 多方向入力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ポインティングデバイスに用い得る多方向入
力装置において、耐久性の向上、装置全体の薄形化、装
置全体のコンパクト化などを達成しやすくする。 【解決手段】 軸受部材１０と、軸受部材１０により多
方向に揺動可能に支持されたキートップ２０と、軸受部
材１０の周囲に配備した複数の常開スイッチ３０とを有
する。軸受部材１０とキートップ２０との間に亘って金
属製の板ばね６０を配備し、板ばね６０の内端側を軸受
部材１０に、板ばね６０の外端側をキートップ２０にそ
れぞれ固着する。板ばね６０によりキートップ２０が中
立姿勢に向けて常時弾発付勢されている。常開スイッチ
３０は、軸受部材１０を取り付けた配線基板５０に設け
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、多方向入力装置、
詳しくは、ポインティングデバイスなどとして用い得る
多方向入力装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の多方向入力装置が、特開平９−
１６１６１８号公報（第１従来例）や特開平８−１８５
７６５号公報（第２従来例）に開示されている。

【０００３】第１従来例の多方向入力装置では、軸受を
取り付けた配線基板と、軸受に多方向揺動可能に支持さ
れたキートップと、軸受の周囲４箇所に配備された常開
スイッチとがケースに収容されており、そのケースの開
口から上記キートップの頂部が突き出ている。そして、
上記常開スイッチは、配線基板上に配備されたシリコン
ゴムでなる山形のシートに保持された可動接点と、配線
基板に設けられた固定接点とによって形成されていて、
上記シートの弾性復元力がキートップを中立姿勢に復帰
させるのに利用されている。さらに、この多方向入力装
置では、キートップがその軸受から脱落することを防ぐ
ために、キートップに設けた鍔部が上記ケースの開口縁
部に引掛かるようにしてある。

【０００４】第２従来例には、多方向入力装置におい
て、４つの常開スイッチのうちの２つの常開スイッチが
同時に押し込まれるのを防ぐようにした押釦用キートッ
プについての記載がある。このものでは、キートップを
中立姿勢に復帰させるのに、樹脂製の梁状のヒンジを採
用している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記した第１従来例で
は、シリコンゴムでなる山形のシートに、キートップを
中立姿勢に復帰させ得るのに十分な強さの弾性復元力を
持たせておく必要があり、しかも、そのシートを山形に
形成しておく必要があるので、肉厚の厚い山形のシート
を用いざるを得ず、そのことが装置全体を薄形化するこ
との制約になるという問題がある。また、その多方向入
力装置では、軸受を取り付けた配線基板、キートップ、
常開スイッチなどの必要部品のすべてをケースに組み込
んだ形のユニットとして取り扱う必要があるので、機器
（たとえばナビゲーションシステムなどに用いられる電
子機機）側にそのユニットのケースを設置し得るだけの
比較的大きな設置スペースを確保する必要があるという
問題がある。

【０００６】上記した第２従来例についても、キートッ
プを中立姿勢に復帰させるのに樹脂製の梁状のヒンジを
採用していることから、そのヒンジの厚さを厚くして十
分な弾性復元力を得る必要があるという問題がある。ま
た、キートップと、上記ヒンジを備えた支持板と、配線
基板を備えた支持台とを互いに組み付けたユニットとし
て形成されるので、上記した第１従来例の場合と同様
に、機器側にそのユニットを設置し得るだけの比較的大
きな設置スペースを確保する必要があるという問題があ
る。

【０００７】本発明は上記の問題に鑑みてなされたもの
であり、キートップを中立姿勢に復帰させるのに金属製
の板ばねを用い、しかも、その板ばねを介してキートッ
プとそのキートップを多方向揺動可能に支持する軸受部
材とを一体化させることによって、装置全体の薄形化や
装置全体のコンパクト化が達成しやすくなる多方向入力
装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る多方向入力
装置は、軸受部材と、この軸受部材により多方向に揺動
可能に支持されたキートップと、上記軸受部材の周囲に
配備されかつ固定接点とこの固定接点に対応してスナッ
ププレートに具備された可動接点とを備える複数の常開
スイッチと、上記キートップに設けられて複数の上記常
開スイッチの上記スナッププレートに各別に対応する押
圧部とを有する多方向入力装置において、上記軸受部材
と上記キートップとの間に亘って金属製の板ばねが配備
され、その板ばねの内端側が上記軸受部材に、その板ば
ねの外端側が上記キートップにそれぞれ固着されている
と共に、その板ばねにより上記キートップが複数の上記
常開スイッチのすべてを開状態に維持する中立姿勢に向
けて常時弾発付勢されるようになっており、複数の上記
常開スイッチが、上記軸受部材を取り付けた配線基板に
設けられている、というものである。

【０００９】この発明によれば、キートップを中立姿勢
に復帰させるのに金属製の板ばねの弾性を利用している
ので、冒頭で説明した第２従来例に用いられている樹脂
製のヒンジに比べてキートップの復帰性能が長期間に亘
って確保されるようになり、耐久性が向上する。また、
板ばねが金属製であるので、その板ばねの肉厚を薄くし
ても、キートップを中立姿勢に復帰させるときに十分な
大きさの弾性力が得られるだけでなく、板ばねを介して
軸受部材とキートップとが連結された構成になっている
ので、軸受部材やキートップなどの必要部品をケース収
容しておく必要が必ずしもない。そのため、装置全体の
薄形化やコンパクト化を達成しやすくなり、また、軸受
部材とその軸受部材に多方向揺動可能に支持されたキー
トップとが板ばねによって一体化されたものを、ケース
に収容せずに、ユニットして取り扱うことができるよう
になる。

【００１０】この発明において、上記板ばねは、円形の
内輪部と、この内輪部から放射方向に延び出た細片状の
複数の梁部と、これらの梁部の外端部同士を連結してい
る円形の外輪部とを有し、上記内輪部が合成樹脂製の上
記軸受部材に埋設状態で固着され、上記外輪部が上記キ
ートップに固着されていると共に、その外輪部に、上記
キートップの裏面に接触する支持面が設けられている、
という構成を採用することができる。

【００１１】このようになっていると、板ばねを円板状
に形成し、その内周部を軸受部材に固着し、その外周部
をキートップに固着したようなもの（比較例）に比べ
て、板ばねが計量化される。それにもかかわらず、この
発明では、板ばねの円形の内輪部が軸受部材に埋設状態
で固着され、円形の外輪部がキートップに固着されてい
るので、板ばねと軸受部材との固定強度や板ばねとキー
トップとの固定強度が上記した比較例と同等になる。そ
の上、軸受部材を合成樹脂で成形するときに、板ばねの
内輪部をその軸受部材にインサートして固着することが
できるという製造上の利便もある。

【００１２】この発明においては、上記板ばねの外輪部
に孔部が設けられていると共に、上記キートップに突起
が設けられ、上記孔部に貫挿された上記突起が溶融圧潰
されることによって、上記外輪部が上記孔部と上記突起
とを介して上記キートップに固着されている、という構
成を採用することが可能である。このようにすると、軸
受部材とその軸受部材に多方向揺動可能に支持されたキ
ートップとが、板ばねによって強固に一体化される。

【００１３】上記支持面は、上記外輪部における上記梁
部との連設箇所に設けられていることが望ましい。この
ようになっていると、板ばねの梁部の復帰変形に伴う力
がキートップに効率よく伝わって、そのキートップの中
立姿勢への復帰が確実に行われやすくなる。

【００１４】上記軸受部材に設けられた球面凹入部に、
上記キートップに設けられた球面突出部が嵌合されるこ
とによって、上記軸受部材に上記キートップが支持され
ていることが望ましい。このようになっていると、キー
トップを円滑に多方向に揺動させることができる。

【００１５】上記常開スイッチの固定接点が、上記軸受
部材を固着した配線基板に設けられ、上記常開スイッチ
の上記可動接点を備えた上記スナッププレートが、上記
配線基板に貼着されたフィルム材に覆われてその配線基
板上の定位置に保持されていることが望ましい。このよ
うになっていると、スナッププレートを簡便な手段で配
線基板に保持させることが可能になる。

【００１６】上記軸受部材がその軸受部材よりも大きい
上記キートップにより上方から覆われていることが望ま
しい。このようになっていると、キートップによって軸
受部材が覆い隠され、しかも、軸受部材がキートップの
側方へ出っ張って装置全体が大型化することがない。

【００１７】この発明においては、上記常開スイッチの
数が４つであり、それらの４つの常開スイッチが、上記
軸受部材の周囲の等角度おきの４箇所に振り分けて配備
されている、という構成を採用することが可能である。
このような多方向入力装置は、４方向入力装置として用
いることができるので、４つの常開スイッチのうちの２
つをＸ座標に割り当て、他の２つをＹ座標に割り当てた
ポインティングデバイスとしての使用が可能になる。ま
た、キートップの上に手の指を押し当てたまま、そのキ
ートップの揺動方向を変化させてＸ座標及びＹ座標のポ
イントを変化させることが可能である。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に係る多方向入力
装置において、キートップ２０が中立姿勢になっている
ときの縦断側面図、図２は、本発明に係る多方向入力装
置において、キートップ２０が揺動されているときの縦
断側面図、図３は板ばね６０を備えた軸受部材１０の平
面図、図４は板ばね６０を備えた軸受部材１０の底面
図、図５は板ばね６０を備えた軸受部材１０の縦断側面
図、図６は板ばね６０の平面図、図７はキートップ２０
の平面図、図８は図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う断
面図、図９は図７のＩＸ−ＩＸ線に沿う断面図、図１０
は図１のＸ部の拡大図、図１１は板ばね６０とキートッ
プ２０との固着部の拡大断面図である。

【００１９】この多方向入力装置は、軸受部材１０と、
キートップ２０と、４つの常開スイッチ３０と、配線基
板５０と、板ばね６０とを主要な構成部品として備えて
おり、軸受部材１０やキートップ２０は合成樹脂成形体
でなり、板ばね６０は金属薄板に打抜きなどの機械加工
を施すことによって形成されている。また、配線基板５
０には、板状のプリント基板（ＰＣＢ）又は柔軟な可撓
性を有するフレキシブル基板（ＦＰＣ）が用いられ、Ｆ
ＰＣを用いる場合には、そのＦＰＣに保形性を付与する
ために補強板を併用することが望ましい。

【００２０】図３〜図５のように、軸受部材１０は、そ
の上面側に略半球状の球面凹入部１１を有していると共
に、その下端面の複数箇所（図例では４箇所）に下向き
の突起部１２…を有している。これに対し、図６のよう
に、板ばね６０は、円形の内輪部６１と、この内輪部６
１の等角度おきの４箇所から放射方向に延び出た細片状
の４つの梁部６２…と、これらの梁部６２…の外端部同
士を連結している円形の外輪部６３とを有していると共
に、外輪部６３に内側に突き出た４つの孔部６４が設け
られている。そして、板ばね６０の内端側に位置してい
る上記内輪部６１が、軸受部材１０を成形するときに、
その軸受部材１０の球面凹入部１１の周囲の樹脂層中に
インサートされてその軸受部材１０に埋設状態で固着さ
れている。したがって、板ばね６０は、軸受部材１０の
高さ方向中間部に固着されている。

【００２１】図７〜図９のように、キートップ２０は、
わずかに凹入した形状の上面２１を有する円形部２２の
中央部裏面側に、下向きに突き出た球面突出部２３を有
している。この球面突出部２３の半径は、上記した軸受
部材１０の球面凹入部１１の半径よりも少し短くなって
いる。また、円形部２２の外周部裏面側の等角度おきの
４箇所に平坦面２４…が具備され、それらの平坦面２４
…の相互間位置のそれぞれに、それらの平坦面２４…よ
りも内側に位置する突起２５…とそれらの突起２５…の
根元に位置する座面２６…とが具備されている。そし
て、図１及び図２のように、このキートップ２０の球面
突出部２３が、軸受部材１０の球面凹入部１１に嵌合さ
れることによって、軸受部材１０にキートップ２０の中
央が支持されていることに加えて、キートップ２０の４
つの突起２５…が、軸受部材１０に固着されている板ば
ね６０の４つの孔部６４に貫挿され、しかも、それらの
突起２５…が、図１１のように略半球状に溶融圧潰され
ることによって、板ばね６０の外端部に位置している上
記外輪部６３が４つずつの孔部６４…と突起２５…とを
介してキートップ２０の裏側に固着されている。このよ
うに、板ばね６０を介して軸受部材１０とキートップ２
０とが一体化されていると、軸受部材１０とキートップ
２０と板ばね６０との３つの部品を、ケースに収容せず
にユニットして取り扱うことができる。なお、図１１に
おいて、符号６５は、突起２５を溶融圧潰することによ
って形成された径大部を示している。キートップ２０に
板ばね６０の外輪部６３が４つずつの孔部６４…と突起
２５…とを介して固着されている状態では、キートップ
２０側の４箇所の平坦面２４…に、板ばね６０側の外輪
部６３における梁部６２との連設箇所（図６に破線ハッ
チングで示してある）が接触している。この連接箇所
は、キートップ２０の裏面、すなわち上記平坦面２４に
接触する支持面６６として機能する。さらに、キートッ
プ２０の外周側の裏面の等角度おきの４箇所に円弧状の
凹所２７…が設けられており、これらの凹所２７のそれ
ぞれの中央部に、下向きに突き出た押圧部２８が設けら
れている。

【００２２】上記のように板ばね６０を介してキートッ
プ２０と一体化されている軸受部材１０は、その４つの
突起部１２のそれぞれが、図１及び図２に示した配線基
板５０に開設されている４つの丸孔（図に現れていな
い）に差し込まれ、かつ、それらの突起部１２が図１及
び図２のように略半球状に溶融圧潰されることによっ
て、その配線基板５０に垂直に取り付けられている。図
１及び図２において、符号１３は、突起部１２を溶融圧
潰することによって形成された径大部を示している。

【００２３】配線基板５０には、軸受部材１０の周囲の
等角度おきの４箇所のそれぞれに常開スイッチ３０…が
配備されている。それぞれの常開スイッチ３０は、配線
基板５０の表面に略面一に具備された固定接点３１と、
その固定接点３１に対応してその固定接点３１を覆うよ
うに配線基板５０上に配備されたドーム状のスナッププ
レート３２の頂部に具備されている可動接点３３とを備
えている。図１０のように、この実施形態では、スナッ
ププレート３２が、配線基板５０に貼着された合成樹脂
製のフィルム材３４に覆われてその配線基板５０上の定
位置に保持されている。そして、このフィルム材３４の
上から、キートップ２０側の４つの押圧部２８…のそれ
ぞれが、４つのスナッププレート３２に各別に対峙して
対応している。

【００２４】以上説明した多方向入力装置において、キ
ートップ２０は、その球面突出部２３と軸受部材１０の
球面凹入部１１との嵌合箇所を中心にして多方向に揺動
可能である。また、板ばね６０により、キートップ２０
が４つの常開スイッチ３０…のすべてを開状態に維持す
る中立姿勢に向けて常時弾発付勢されている（図１参
照）。また、キートップ２０は、軸受部材１０よりも大
きく形成されてその軸受部材１０を上方から完全に覆っ
ていることに加え、そのキートップ２０によって４つの
常開スイッチ３０…がほゞ覆われている。

【００２５】上記した多方向入力装置は、常開スイッチ
３０の数が４つであり、それらの４つの常開スイッチ４
０…が、軸受部材１０の周囲の等角度おきの４箇所に振
り分けて配備されているので、４方向入力装置として用
いることが可能である。その場合には、４つの常開スイ
ッチ３０…のうちの２つをＸ座標に割り当て、他の２つ
をＹ座標に割り当てたポインティングデバイスとしての
使用が可能である。そのようにした場合、キートップ２
０の球面状に凹んでいる上面２１に手の指を押し当てた
まま、所謂シーソ感覚でそのキートップ２０の揺動方向
を変化させてＸ座標及びＹ座標のポイントを変化させる
ことが可能である。また、キートップ２０の揺動方向を
変化させることによって、たとえば、図２のように特定
の常開スイッチ３０のスナッププレート３２を押圧部２
８で押し込んで反転させれば、その常開スイッチ３０の
固定接点３１とスナッププレート３２の頂部によって形
成されている可動接点３３とが電気的に接触して常開ス
ナップ３０が閉じる。また、手の指の力を緩めれば、板
ばね６０の梁部６２の弾性によってキートップ２０が図
１の中立姿勢に復帰する。特に、キートップ２０にあっ
ては、押圧部２８と板ばね６０の外輪部６３の支持面６
６が接触している平坦面２４とが半径方向で並んでいる
ので、板ばね６０の梁部６２の復帰変形に伴う力がキー
トップ２０に効率よく伝わって、そのキートップ２０の
中立姿勢への復帰が確実に行われる。このような作用
は、キートップ２０が板ばね６０と相対回転しないよう
に固着されていることによっていっそう確実に発揮され
るようになる。なお、キートップ２０が揺動されてスナ
ッププレート３２が反転したときや、そのスナッププレ
ート３２が元の形状に復帰したときには、スナッププレ
ート２３の弾発的な変形に伴うクリック感がキートップ
２０を介して手の指に伝わり、そのことが操作性を高め
ることに役立つ。

【００２６】また、板ばね６０に薄肉の金属板が用いら
れ、その板ばね６０が軸受部材１０の高さ方向中間部に
固着されており、しかも、軸受部材１０の球面凹入部１
１によってキートップ２０の球面突出部２３が嵌合状に
支持されているので、軸受部材１０の取り付けられてい
る配線基板５０からキートップ２０の上面までの高さを
低く抑えることが容易であり、そのことが、当該多方向
入力装置の薄型化やコンパクト化を促進することに役立
っている。

【００２７】以上説明した多方向入力装置は、ケースに
収容せずにそのまま機器側に設置することが可能であ
り、そのようにしても、キートップ２０が軸受部材１０
から脱落したりするおそれはない。

【００２８】なお、上記実施形態では、常開スイッチ３
０の数が４つの４方向入力装置を説明したけれども、本
発明に係る多方向入力装置は、常開スイッチ３０の数が
２つであっても、４つより多い数であってもよい。

【００２９】

【発明の効果】本発明に係る多方向入力装置によれば、
キートップを中立姿勢に復帰させるのに金属製の板ばね
の弾性を利用しているので、冒頭で説明した第２従来例
に用いられている樹脂製のヒンジに比べてキートップの
復帰性能が長期間に亘って確保されるようになり、耐久
性が向上する。また、キートップを中立姿勢に復帰させ
るのに肉薄化が容易に可能な金属製の板ばねを用い、し
かも、その板ばねを介してキートップとそのキートップ
を多方向揺動可能に支持する軸受部材とを一体化させる
ものであるので、装置全体の薄形化や装置全体のコンパ
クト化を容易に達成することが可能になる。また、キー
トップを手の指で押え、その指をキートップから離さず
にキートップの揺動方向を変化させることができるの
で、キートップの操作性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る多方向入力装置において、キート
ップが中立姿勢になっているときの縦断側面図である。

【図２】上記多方向入力装置において、キートップが揺
動されているときの縦断側面図である。

【図３】板ばねを備えた軸受部材の平面図である。

【図４】板ばねを備えた軸受部材の底面図である。

【図５】板ばねを備えた軸受部材の縦断側面図である。

【図６】板ばねの平面図である。

【図７】キートップの平面図である。

【図８】図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う断面図であ
る。

【図９】図７のＩＸ−ＩＸ線に沿う断面図である。

【図１０】図１のＸ部の拡大図である。

【図１１】板ばねとキートップとの固着部の拡大断面図
である。

【符号の説明】

１０ 軸受部材 １１ 球面凹入部 ２０ キートップ ２３ 球面突出部 ２５ 突起 ２８ 押圧部 ３０ 常開スイッチ ３１ 固定接点 ３２ スナッププレート ３３ 可動接点 ３４ フィルム材 ５０ 配線基板 ６０ 板ばね ６１ 内輪部 ６２ 梁部 ６３ 外輪部 ６４ 孔部 ６６ 支持面

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸受部材と、この軸受部材により多方向
   に揺動可能に支持されたキートップと、上記軸受部材の
   周囲に配備されかつ固定接点とこの固定接点に対応して
   スナッププレートに具備された可動接点とを備える複数
   の常開スイッチと、上記キートップに設けられて複数の
   上記常開スイッチの上記スナッププレートに各別に対応
   する押圧部とを有する多方向入力装置において、 上記軸受部材と上記キートップとの間に亘って金属製の
   板ばねが配備され、その板ばねの内端側が上記軸受部材
   に、その板ばねの外端側が上記キートップにそれぞれ固
   着されていると共に、その板ばねにより上記キートップ
   が複数の上記常開スイッチのすべてを開状態に維持する
   中立姿勢に向けて常時弾発付勢されるようになってお
   り、複数の上記常開スイッチが、上記軸受部材を取り付
   けた配線基板に設けられていることを特徴とする多方向
   入力装置。
2. 【請求項２】 上記板ばねは、円形の内輪部と、この内
   輪部から放射方向に延び出た細片状の複数の梁部と、こ
   れらの梁部の外端部同士を連結している円形の外輪部と
   を有し、上記内輪部が合成樹脂製の上記軸受部材に埋設
   状態で固着され、上記外輪部が上記キートップに固着さ
   れていると共に、その外輪部に、上記キートップの裏面
   に接触する支持面が設けられている請求項１に記載した
   多方向入力装置。
3. 【請求項３】 上記板ばねの外輪部に孔部が設けられて
   いると共に、上記キートップに突起が設けられ、上記孔
   部に貫挿された上記突起が溶融圧潰されることによっ
   て、上記外輪部が上記孔部と上記突起とを介して上記キ
   ートップに固着されている請求項２に記載した多方向入
   力装置。
4. 【請求項４】 上記支持面が、上記外輪部における上記
   梁部との連設箇所に設けられている請求項３に記載した
   多方向入力装置。
5. 【請求項５】 上記軸受部材に設けられた球面凹入部
   に、上記キートップに設けられた球面突出部が嵌合され
   ることによって、上記軸受部材に上記キートップが支持
   されている請求項１に記載した多方向入力装置。
6. 【請求項６】 上記常開スイッチの固定接点が上記配線
   基板に設けられ、上記スナッププレートが、上記配線基
   板に貼着されたフィルム材に覆われてその配線基板上の
   定位置に保持されている請求項１に記載した多方向入力
   装置。
7. 【請求項７】 上記軸受部材がその軸受部材よりも大き
   い上記キートップにより上方から覆われている請求項
   １、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項
   ６のいずれかに記載した多方向入力装置。
8. 【請求項８】 上記常開スイッチの数が４つであり、そ
   れらの４つの常開スイッチが、上記軸受部材の周囲の等
   角度おきの４箇所に振り分けて配備されている請求項
   １、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項
   ６、請求項７のいずれかに記載した多方向入力装置。