JP2002310824A - 感圧センサ - Google Patents

感圧センサ

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JP2002310824A
JP2002310824A JP2001115296A JP2001115296A JP2002310824A JP 2002310824 A JP2002310824 A JP 2002310824A JP 2001115296 A JP2001115296 A JP 2001115296A JP 2001115296 A JP2001115296 A JP 2001115296A JP 2002310824 A JP2002310824 A JP 2002310824A
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JP
Japan
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pressure
contact
sensitive
electrodes
contact opening
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JP2001115296A
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English (en)
Inventor
Masahiro Kinoshita
政宏 木下
Hideyuki Bingo
英之 備後
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Omron Corp
Original Assignee
Omron Corp
Omron Tateisi Electronics Co
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 構造が簡単で、小型である上、2段階操作を
可能とする。 【解決手段】 接点開閉部1の上方に感圧部2,3,4
を積層する。接点開閉部1は、加圧によるダイヤフラム
8の反転により接点を開閉する。感圧部2,3,4は、
加圧による電極間距離の減少により静電容量を変化させ
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、感圧センサに関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】従来、感圧センサとして、例えば、プリ
ント基板上に電極を形成し、その上に、金属製の中間変
位板、起歪体及び操作ボタンを順次配置したものが公知
である(実用新案登録第3069594号公報参照)。
【0003】また、他の感圧センサとして、一対の電極
間に誘電体を配設し、加圧により電極間距離を変化さ
せ、この電極間距離の変化に起因する静電容量の変化に
基づいて圧力を検出可能としたものが公知である(特開
2000−97794号公報、特開2000−1051
53号公報等参照)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
感圧センサでは、シリコンゴムからなる起歪体の一部を
変形させてドーム状の中間変位板を変位させることによ
り、中間変位板と基板上の電極との静電容量を変化させ
る複雑な構造を有し、動作が安定しない。
【0005】また、後者の感圧センサでは、2段階操作
ができず、又、前者の感圧センサには適用不可能な構成
である。
【0006】そこで、本発明は、構造が簡単で、小型で
ある上、2段階操作が可能な感圧センサを提供すること
を課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するための手段として、加圧によるダイヤフラムの反
転により接点を開閉する接点開閉部と、加圧による電極
間距離の減少により静電容量を変化させる感圧部とを積
層した構成とするものである。
【0008】この構成により、感圧部を押圧すれば、電
極間距離を変化させて静電容量を電気信号として出力さ
せることができると共に、ダイヤフラムを反転させて接
点を開閉することにより、オン・オフ信号を出力させる
ことができる。そして、接点開閉部と感圧部とを直列接
続すれば、加圧することによりオンし、その後出力を増
減させるような用途に使用することができる。また、接
点開閉部と感圧部とを並列接続すれば、加圧することに
より出力が増減し、ある程度加圧力が大きくなった時点
でオフするような用途に使用することができる。
【0009】前記感圧部は、一対の電極間に加圧により
変形する弾性誘電体を配設した構成とすると、この弾性
誘電体と前記ダイヤフラムの弾性係数等を選定すること
により、所望の2段階操作を容易に得ることが可能とな
る点で好ましい。
【0010】前記感圧部の両電極は、外周リングにアー
ムを介して駆動円板を均等に弾性支持した構成とする
と、前記操作部による押し下げ動作を安定させることが
できると共に、接点開閉部のダイヤフラムを均等かつス
ムーズに動作せることができる点で好ましい。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る実施形態を添
付図面に従って説明する。
【0012】図1ないし図3は、本実施形態に係る感圧
センサを示す。この感圧センサは、タクタイルスイッチ
1上に、第1電極部材2、シリコンゴム3、第2電極部
材4、及び操作ボタン5を順次積層し、これら積層部品
を前記タクタイルスイッチ1に装着されるカバー6で保
持した構成である。
【0013】タクタイルスイッチ1は、基板7の上面に
形成した凹部1aに、ドーム状の反転バネ(ダイヤフラ
ム)8を配設したものである。凹部1aの外周部分は段
部1bとなっている。基板7には、図示しないが、反転
バネ8の外周部に電気接続される電気接続部と、反転バ
ネ8の中心部が接離する接点とがそれぞれ形成されてい
る。前記電気接続部は端子1dに、前記接点は端子1e
にそれぞれ接続されている。反転バネ8は、所定寸法押
し込まれることにより反転し、中心部を基板7上の接点
に閉成する接点開閉部を構成している。また、基板7の
側面2箇所には、係止突部1cがそれぞれ形成されてい
る。
【0014】第1電極部材2及び第2電極部材4は、図
3に示すように、内周側の駆動円板9を、外周リング1
0から4箇所等分に延設したアーム11によって弾性支
持した構成である。両電極2,4の外周縁部は下方に延
設されている。第1電極部材2は、プランジャ13を介
して前記タクタイルスイッチ1上に配設される。プラン
ジャ13は、略円板状で、下面中心部には押圧部13a
が突設されている。なお、第1電極部材2と第2電極部
材4の外周リング10の間には、リング状のスペーサ1
2が配設される。
【0015】シリコンゴム3は両電極部材2,4の間に
介在して変形可能な誘電体としての役割を果たす。つま
り、前記両電極部材2,4及びシリコンゴム3により、
感圧部を構成する。
【0016】操作ボタン5は、外周側面中央部に鍔部5
aを形成されている。鍔部5aは、操作ボタン5を押し
込んだ際、前記タクタイルスイッチ1の段部1bの上面
に当接し、それ以上の降下が阻止される。
【0017】カバー6は、金属板の両端部を屈曲させ、
形成された側面部6aに、前記タクタイルスイッチ1の
係止突部1cが係脱する係止孔6bが穿設されている。
側面部6aの先端は外方に向けって斜めに折り曲げら
れ、タクタイルスイッチ1への着脱が容易となってい
る。また、カバー6の中央部には、段部6cが形成され
ている。段部6cには、前述のように、操作ボタン5の
上端部が押し込み可能に突出する中心孔6dが穿設され
ている。前記段部6cの下面には、前記操作ボタン5の
鍔部5aが当接して上動位置を規制している。
【0018】次に、前記構成の感圧センサの動作を説明
する。
【0019】図2に示す初期状態から操作ボタン5を押
し込むと、ある押圧力に達した時点で、反転バネ8が反
転し、接点が閉成してオン状態となる。反転バネ8は、
プランジャ13の外周部がタクタイルスイッチ1の段部
1b上面に当接し、それ以上の押し込みが阻止される。
この間、シリコンゴム3が変形して電極間距離が狭くな
り、感圧部の静電容量は徐々に増大する。
【0020】前記感圧センサでは、反転バネ8の強さを
代えれば、接点開閉部がオンするタイミングを調整する
ことができる。すなわち、図4(a)に示すように、シ
リコンゴム3の変形初期で反転する反転バネ8を使用す
れば、図5(a)に示すように、静電容量が増大する前
に接点開閉部をオン状態とすることができる。また、図
4(c)に示すように、シリコンゴム3が十分に変形し
てから反転する反転バネ8を使用すれば、図6(a)に
示すように、静電容量を徐々に増大させた後、接点開閉
部をオン状態とすることができる。また、シリコンゴム
3の弾性係数を変化させれば、押込力に対する静電容量
の変化率を調整することができる。
【0021】図7及び図8に、前記感圧センサ100の
利用例を示す。図7では、タクタイルスイッチ1の接点
開閉部101と、両電極2,4及びシリコンゴム3で構
成される感圧部102とが直列接続されている。この場
合、図4(a)に示すように、操作ボタン5を押し込ん
で、タクタイルスイッチ1の接点開閉部101の接点を
閉成した後、図4(b)に示すように、感圧部102の
静電容量の変化を出力させることができる。これによ
り、図5(b)に示すように、操作ボタン5を所定寸法
押し込んだ後、出力信号の周波数を出現させ、その後徐
々に低減させることができる。そして、このような回路
構成にすることにより、例えば、携帯電話の電話番号等
のスクロール操作に利用すれば、接点開閉部101をオ
ン状態とすることにより所定量ずつ送り、さらに押し込
んで感圧部102の静電容量を変化させることにより、
スクロール速度を変化させることが可能となる。また、
テレビゲーム機にも利用可能である。
【0022】また、図8では、接点開閉部101と感圧
部102とが並列接続されている。この場合、図4
(c)に示すように、操作ボタン5を押し込んで感圧部
102の静電容量を徐々に大きくし、出力信号の周波数
を低減させた後、図4(b)に示すように、接点開閉部
101の接点を閉成し、図6(b)に示すように、出力
をオフ状態とすることができる。そして、このような回
路構成にすることにより、例えば、押し込み過ぎである
旨の警告を電気信号等で操作者に知らせることができ
る。
【0023】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、ダイヤフラムを備えた接点開閉部と、静電容
量を変化させる感圧部とを積層したので、2段階操作が
可能であるにも拘わらず、小型で簡単な構造とすること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本実施形態に係る感圧センサの斜視図であ
る。
【図2】 図1の押込操作前の状態を示す断面図であ
る。
【図3】 図1に示す感圧センサの分解斜視図である。
【図4】 図2に示す状態から操作ボタンを押し込んだ
状態の断面図(a)、その状態からさらに操作ボタンを
押し込んだ状態の断面図(b)、及び、図2の状態から
操作ボタンを押し込んだ状態の他の例の断面図(c)で
ある。
【図5】 図4(a)の例に於ける操作ボタンの押し圧
と、感圧部での静電容量の変化及びスイッチ出力を示す
グラフ(a)、及び、そのときの押し圧と、出力される
周波数との関係を示すグラフ(b)である。
【図6】 図4(c)の例に於ける操作ボタンの押し圧
と、感圧部での静電容量の変化及びスイッチ出力を示す
グラフ(a)、及び、そのときの押し圧と、出力される
周波数との関係を示すグラフ(b)である。
【図7】 図1に示す感圧センサの接点開閉部と感圧部
を直列に接続した例を示す回路図である。
【図8】 図1に示す感圧センサの接点開閉部と感圧部
を並列に接続した例を示す回路図である。
【符号の説明】
1…タクタイルスイッチ 2…第1電極部材 3…シリコンゴム 4…第2電極部材 5…操作ボタン 6…カバー 8…反転バネ 13…プランジャ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01H 36/00 H01H 36/00 J Fターム(参考) 2F055 AA39 BB20 CC02 CC11 DD20 EE25 EE35 FF49 GG11 5G006 AA06 AB25 BC03 FB04 5G046 AA11 AC23 AD02

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 加圧によるダイヤフラムの反転により接
    点を開閉する接点開閉部と、加圧による電極間距離の減
    少により静電容量を変化させる感圧部とを積層してなる
    ことを特徴とする感圧センサ。
  2. 【請求項2】 前記感圧部は、一対の電極間に加圧によ
    り変形する弾性誘電体を配設した構成であることを特徴
    とする請求項1に記載の感圧センサ。
  3. 【請求項3】 前記感圧部の両電極は、外周リングにア
    ームを介して駆動円板を均等に弾性支持した構成である
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載の感圧センサ。
JP2001115296A 2001-04-13 2001-04-13 感圧センサ Pending JP2002310824A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009146707A (ja) * 2007-12-13 2009-07-02 Shin Etsu Polymer Co Ltd 操作スイッチ用カバー部材
JP2012134030A (ja) * 2010-12-22 2012-07-12 Panasonic Corp 多段スイッチ
JP2017100275A (ja) * 2015-11-20 2017-06-08 マックス株式会社 工具
US11154975B2 (en) 2015-11-20 2021-10-26 Max Co., Ltd. Tool

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