JP2002313188A - 多方向スイッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 携帯電話、ビデオカメラ等の操作用の多方向
スイッチで、キートップ取り付け用の軸のあるものを、
従来よりも薄型化すること。 【解決手段】 十字形のプランジャ２５の上面中央にキ
ートップ取り付け用の軸を設け、半球状部２６を腕と腕
の間に分割して形成する。ケース２１の押さえ部下面の
球面座と前記半球状部で、球面軸受を構成する。プラン
ジャ２５の中央下面と各腕の先端の下面に接点ばね２９
を押す突起３０、３１を設け、腕の先端の突起３１と接
点ばねの間に中央部より大きな隙間を設ける。この構成
により、構造簡単で極めて薄型、小型であって、キート
ップを前後左右に押して傾けるか、軸方向に押すことに
よって、対応するスイッチ接点が動作する多方向スイッ
チが実現する。さらにプランジャの下部に復帰ばね３４
を設けて、プランジャが中立位置で安定した姿勢を取る
ようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、携帯電話、ポータ
ブルステレオ、ビデオカメラ、デジタルカメラ、車載オ
ーディオ等の操作用に組み込まれる多方向スイッチに関
する。

【０００２】

【従来の技術】多方向スイッチは複数のスイッチ接点を
備えていて、操作部に加えられる力の着力点や方向によ
って、それらのスイッチ接点のうちのあるものが選択さ
れて動作するように構成されており、操作の違いに応じ
て何通りかの異なる信号を出力する。操作方法として、
例えば直立して設けてある操作レバーあるいはキートッ
プを前後左右に傾けることにより４通りの入力を行うも
のがある。さらに操作レバーを傾けるのでなく、軸方向
に押し下げた場合にも対応するスイッチ接点が動作する
ように構成して、入力の種類を５通りにしたものもあ
る。

【０００３】図９は多方向スイッチの一例の断面図で、
特開平１０−１８８７３８号に開示されたものである。
ハウジング１と蓋体１１の内側に、中央固定接点２、コ
モン接点３、周辺固定接点４が設けてあり、その上に中
央タクトばね６と周辺タクトばね７を置いてある。中央
タクトばね６は円形で、浅い皿状であり、周辺部がコモ
ン接点３に乗って接触しているが、中央部は中央固定接
点２から離れている。周辺タクトばね７は三つの平行な
矩形片が両端の横断部でつながって一体になっているも
ので、外側の矩形片がコモン接点３に接触しているが、
中央の矩形片は長手に沿ってアーチ状に湾曲して中程が
持ち上がっており、周辺固定接点４から離れて上方にあ
る。中央タクトばね６は中央の１個だけであるが、周辺
タクトばね７は図に現れている左右の２個のほか、紙面
の前後に１個ずつの計４個ある。

【０００４】これらのタクトばねの上に第１のステム８
と第２のステム１０が置かれている。第１のステム８は
円柱部８ａと半球状のスカート部８ｂが重なった形であ
り、スカート部８ｂの下面の周辺の突部８ｃが周辺タク
トばね７に接している。第２のステム１０は四角柱であ
って、第１のステム８の四角のガイド孔９にはまってい
て軸方向に摺動可能であり、鍔部１０ａがあるので抜け
出さない。第１のステム８から突き出している軸の上端
部にキートップ（図示せず）などを装着する。下部の押
圧突起１０ｂが中央タクトばね６に接している。

【０００５】この多方向スイッチは第２のステム１０を
動かして操作する。周辺の接点を動作させるには、例え
ば第２のステム１０の上端に取り付けたキートップを右
から押して左に倒すと、第１のステム８も一体になって
左に傾き、左側の突部８ｃが周辺タクトばね７の中央部
の湾曲をスナップ的に反転させて周辺固定接点４に接触
させる。これによって左側のコモン接点３と周辺固定接
点４が周辺タクトばね７を介して導通する。

【０００６】この場合、第１のステム８の半球状のスカ
ート部８ｂが蓋体１１の穴に接しながら回動し、第２の
ステム１０の鍔部１０ａがハウジング１上の突起１ａに
接近するので、第２のステム１０を軸方向に押し下げよ
うとする力が掛かっても、鍔部１０ａが突起１ａに当た
って第２のステム１０は軸方向に動かず、押圧突起１０
ｂが中央タクトばね６を変形させることはない。第１の
ステム１０の４個の突部８ｃのうち紙面の前後にあって
見えない２個も、ほとんど変位せず、右側の突部８ｃは
逆に周辺タクトばね７から離れる。こうして左側のスイ
ッチだけが閉じる。第２のステム１０を右側、あるいは
紙面の前方または手前に倒した場合にも、各方向につい
てそれぞれ同様に動作する。

【０００７】第２のステム１０を倒すのでなくキートッ
プの上端面を軸方向に押すと、第２のステム１０は第１
のステム８のガイド孔９に沿って下降し、押圧突起１０
ｂが中央タクトばね６を変形させ、中央固定接点２とコ
モン接点３を導通させる。この時、第１のステム８は動
かないから周辺タクトばね７は動作しない。

【０００８】第１のステムと第２のステムを用い、第２
のステムが第１のステムのガイド孔内を摺動する多方向
スイッチに、図９とは別構造の次のようなものがある。
詳細は省くが、第２のステムで図９と同様に下方の中央
接点を動作させ、一方、４組の周辺接点を、図９のよう
にハウジングの内側の底面に配置するのでなく、四方の
側面の壁に設けてある。第１のステムから四方にコイル
ばねを突き出させ、第２のステムを横に倒すと第１のス
テムも傾斜してコイルばねが壁の接点に接触し、傾斜が
ある程度以上になったとき、従ってばね力がある程度以
上になったとき壁の接点が閉じるのである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】このように操作部が第
１のステムと第２のステムの二つの部材の組み合わせか
らなるものは構成が複雑化し、部品点数が増してコスト
高になる。また図９のものは、第１のステムは円柱部８
ａとスカート部８ｂを積み重ねた形、第２のステムは第
１のステムのガイド孔９から軸が突き出した形であっ
て、全体の丈が高くなり、小型化、薄型化が困難であ
る。一方、スイッチ接点をハウジングの底面でなく四方
の壁面に設けたり、コイルばねを横向きに配置したりす
るものは、複雑であって壁面の丈が高くなり、やはり小
型化、薄型化が困難である。本発明はこれらの問題を解
決し、キートップ取り付け用の軸を有する型式であっ
て、構造が簡単で部品数が少なく、小型化、薄型化に適
する多方向スイッチを実現するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】発明者らは先に非常に薄
型の多方向スイッチを開発し、特願平１１−１６１７３
６号によって出願した。本発明ではこれをさらに改良す
ることにより上記の課題を解決する。上記出願に係る多
方向スイッチはキートップの取り付け軸のない平型のも
ので、操作部は複数の部材でなく、中央から四方に十字
形に伸びる腕のある単一部品のプランジャで構成してあ
り、腕の先端部に相当する周辺の４箇所と中央の計５箇
所に接点ばねを配置して、プランジャの５通りの動きを
検出するものである。本発明ではこの多方向スイッチの
プランジャの中央に軸を付加して、キートップの取り付
けを可能にし、さらにプランジャの下面中央部とその下
の接点ばねの間に復帰ばねを配置することにより、非操
作時にプランジャが腕の先端とその下の接点ばねの間の
隙間のために傾くことがなく、プランジャの軸とキート
ップが中立位置に直立するようにする。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施形態を説明する。図３は上記出願の多方向スイッチ
で、便宜上、まずこれについて説明する。同図（Ａ）は
平面図、同図（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ断面図、同図
（Ｃ）は同じくＣ−Ｃ断面図である。合成樹脂のケース
２１、ポリイミドなどのスペーサ２２、ガラス入りエポ
キシなどの回路基板２３を積層してあり、ケース２１に
は十字形の穴２４が開けてあって、この穴に同じく十字
形のプランジャ２５が納まっている。プランジャ２５の
十字形の腕の先端部では腕と穴２４の隙間を小さくし
て、プランジャ２５の回り止めを利かせてある。

【００１２】図３（Ｂ）に見るように、ケース２１の押
さえ部２７がプランジャ２５の中央の半球状部２６を押
さえているので、プランジャ２５が穴２４から抜け出る
ことはない。押さえ部２７の下面の球面座２７ａとプラ
ンジャ２５の半球状部２６とで球面すべり軸受を形成し
ている。

【００１３】スペーサ２２には、同図（Ａ）に見るよう
に、穴２８を中央に１箇所と、プランジャ２５の各腕の
下に４箇所の計５箇所設けてあり、円形の接点ばね２９
が５個、この穴２８の中に置かれて穴の輪郭で位置決め
され、回路基板２３に乗っている。

【００１４】プランジャ２５の外観を図４に示す。下面
中央に半球状の突起３０が設けてあり、各腕の先端部の
下面にも半球状の突起３１が設けてある。図３（Ｂ）に
て、プランジャ２５の半球状部２６はケース２１の押さ
え部２７の球面座２７ａに接して球面軸受をなすが、半
球状部２６は図４に見るように連続した形状でなく、四
つに分割してプランジャ２５の腕と腕の間に設けてあ
る。半球状部と腕とを積み重ねて構成したのではプラン
ジャが厚くなるが、図４のプランジャは半球状部２６が
腕の厚さの中に含まれるので薄型にできる。図３（Ａ）
に示すように、ケース２１の押さえ部２７も連続した形
状でなく、周辺部からプランジャ２５の腕と腕の間に伸
びている四つの部分が、分割された半球状部２６をそれ
ぞれ押さえている。

【００１５】図３からも分かるように、接点ばね２９は
ステンレス材などの円板を浅い皿状に湾曲させたもの
で、周辺部が回路基板２３上の固定接点パターンに乗っ
て接触しており、中央部の下方の基板上には別の固定接
点が設けてある。接点ばね２９の頂上部を押すと、押圧
力がある程度大きくなったところで挫屈して、中央部の
湾曲の向きが節度感を伴って急激に反転し、下方の固定
接点に接触して、周辺部の固定接点と中央部の固定接点
が接点ばね２９を介して導通する。すなわち各接点ばね
２９と回路基板２３上の固定接点パターンで個別のスイ
ッチを構成している。なお、回路基板２３の下面には、
組み込み先機器の回路基板への実装用のリード端子が設
けてあり、基板上面の固定接点はスルーホール等によっ
て下面のリ−ド端子に接続されている。

【００１６】接点ばね２９は単純な皿状の場合もある
が、図３では４個の足を周辺から張り出させ、足を回路
基板２３上の固定接点に乗せている。その場合は足のな
い皿状の接点ばねと違って、固定接点との接触が全周で
なく足の部分だけなので、接触圧が上がって導通が確実
になる。また、足を設けることによって接点ばねの剛性
やばね性を改良でき、多方向スイッチの小型化、薄型化
を助ける効果がある。

【００１７】図３（Ｃ）に見るように、プランジャ２５
の中心下面の突起３０が中央の接点ばね２９にほぼ接し
た状態で、プランジャ２５の各腕の先端の突起３１と周
辺の４個の接点ばね２９の間に隙間ｃを設けてある。煩
雑を避けるため図では省略したが、ケース２１とスペー
サ２２の間にポリイミドなどの可撓性の薄い保護シート
を挟んで接合することにより、回路基板２３上の回路パ
ターンや各接点ばね２９に対する防水、防塵構造として
いる。従ってプランジャ２５の下面の突起３０や３１
は、この保護シートの上から接点ばね２９を押すのであ
る。

【００１８】次に、上記の多方向スイッチの動作を説明
する。図５はプランジャ２５の中央部を矢印で示す力Ｆ
で押し下げた場合で、同図（Ｂ）のようにプランジャ２
５の半球状部２６が押さえ部２７の下面の球面座２７ａ
から離れて、プランジャ２５はほぼ平行な姿勢で下降
し、中央下面の突起３０が接点ばね２９を押圧して湾曲
を反転させ、中央のスイッチ接点が閉じる。この時、周
辺のスイッチ接点に関しては、同図（Ｃ）に見るように
プランジャ２５の腕の先端下面の突起３１はまだ接点ば
ね２９を変形させない。これは、プランジャ２５の下降
が、図３（Ｃ）に示した腕の先端下面の突起３１と接点
ばね２９の間の隙間ｃで吸収されるからである。

【００１９】プランジャ２５を押す力Ｆが中央から僅か
でもずれれば、プランジャ２５は下降時に傾く傾向を生
じるが、実際上、それによって周辺のスイッチ接点が閉
じて誤動作になるということはない。力Ｆの着力点が多
少ずれた程度では、力Ｆのうち腕の先端部にかかる分力
は、プランジャ２５のレバー比のために中央部に掛かる
力に比べ著しく小さくなる。また、各腕はプランジャ２
５の中央部から伸びる片持ち梁であり、若干撓んで動き
を吸収する。これらのことから、力Ｆの着力点が中央部
からあまりずれない限り、腕の先端部では接点ばね２９
を変形させて接点をオンさせる力は生じない。こうして
プランジャ２５の中央部を押した時は中央のスイッチ接
点だけが閉じる。

【００２０】図６は、プランジャ２５の中央部でなく、
腕の先端部を力Ｆで押した場合である。プランジャ２５
は同図（Ｃ）のように腕の先端部が下降して傾斜し、下
面の突起３１が接点ばね２９の頂点を押し、湾曲の形状
が反転して回路基板２３上の固定接点パターンに接触
し、この部分のスイッチ接点が閉じる。一方、同図
（Ｂ）に見るように、プランジャ２５は半球状部２６と
球面座２７ａの相互運動で回動して中央部は下降せず、
従って中央のスイッチ接点は動作しない。

【００２１】もちろん、力Ｆの着力点が僅かでも中央側
にずれれば、プランジャ２５の中央部を下降させようと
する分力を生じるのであるが、この場合も、前述のよう
に中央部に生じる力はプランジャ２５のレバー比のため
に微少になり、またプランジャ２５自体の弾性変形によ
っても吸収されて、中央で接点ばね２９を変形させるほ
どの力は生じない。こうしてプランジャ２５の腕の先端
部を押した時はその箇所のスイッチ接点だけが閉じ、中
央や周辺の他のスイッチ接点は閉じない。

【００２２】このような十字形のプランジャ２５を用い
た薄型の多方向スイッチに軸を設けて、キートップを装
着できるようにする。図７にそれを示すが、スイッチの
基本構造は図３のものと同じであり、主要部に図３と同
じ符号をつけてある。基本構造である図３ではプランジ
ャ２５の上面は平らであるが、図７の実施形態では同図
（Ｃ）のようにプランジャ２５の上面に軸３２を設け
る。そして想像線で描いたように、軸３２にキートップ
４０を押し込んで取り付ける。

【００２３】図７（Ａ）、（Ｃ）に矢印で示した力Ｆ
で、キートップ４０の上端をプランジャ２５の各腕の方
向に押せば、プランジャ２５が傾き、その方向にある接
点ばね２９が、腕の先端部下面の突起３１に押されて動
作する。あるいはキートップ４０の上端面を下に押せ
ば、プランジャは下降して中央の接点ばね２９がプラン
ジャ２５の中央下面の突起３０に押されて動作する。こ
の動作の様子は先の図５、図６と同様である。

【００２４】図８はこの実施形態におけるプランジャ２
５の外観である。軸３２の断面を円形、方形など任意の
形状にできるのはもちろんであるが、本実施形態ではプ
ランジャが十字形であるのを反映して軸３２の断面も十
字形にしてある。断面が十字形であると軸３２をキート
ップの穴に押し込んだ時に、十字形の頂点が穴の内壁に
食いついて保持力が上がり、キートップの脱落などが起
こりにくい。

【００２５】図７のようにプランジャ２５の上面に軸３
２を設けてキートップを取り付けると、図３のような軸
のない平型のプランジャ２５の場合にはない問題が生じ
る。図７（Ｃ）に見るように、プランジャ２５の腕の先
端部下面の突起３１と接点ばね２９の間に隙間ｃが設け
てある。これは図５のように、プランジャ２５を押し下
げて中央の接点ばね２９を動作させても、周辺の接点ば
ね２９は動作しないようにするために必要なものであ
る。しかしこの隙間ｃによって、プランジャ２５は中立
時に中央下面の突起３０がその下の接点ばね２９に乗っ
ているだけになり、隙間ｃの分だけがたつきを生じて姿
勢が定まらない。

【００２６】図３でも図７でもプランジャ２５は形状が
点対称で重心が中心にある。さらに図３の場合はプラン
ジャ２５が平型で丈が低いので、図示のように水平姿勢
を取りやすく、また、かりにどちらかに隙間ｃの分だけ
傾いても、キートップもついていないためにそれほど目
立たない。しかし図７の場合は、キートップ４０がつい
て高さも重量も増しているので傾きやすく、しかも傾く
と目立って、機能上の障害はなくとも見苦しく信頼感を
損なうものであった。キートップ４０は、非操作時に中
立位置で直立させるのが望ましい。

【００２７】図１は、本発明によりプランジャ２５が中
立時に傾斜するのを防止する構造にした実施形態で、プ
ランジャ２５の下面中央部とその下の接点ばね２９の間
に、復帰ばね３４を設けてある。復帰ばね３４はステン
レス鋼や燐青銅などのばね材で、放射状に８本の腕の出
た形状であり、中央部はプランジャ２５の中央下面の突
起３０になじみよく接するように、皿状に窪ませてあ
る。同図（Ａ）のように配置して、復帰ばね３４の放射
状の腕の先端が１本置きに、同図（Ｂ）のようにケース
２１の下面に接するか、同図（Ｃ）のようにプランジャ
２５の下面に接するようにする。

【００２８】この構造では、復帰ばね３４は中央下面が
接点ばね２９の上面に接し、放射状の腕の先端が１本置
きに、図１（Ｂ）のようにケース２１の下面に接してい
て水平に保たれる。そしてケース２１の下面には接しな
い腕が、同図（Ｃ）のようにプランジャ２５の下面を支
える。これによりキートップ４０のついたプランジャ２
５は、腕の先端下面の突起３１と、その下の接点ばね２
９の間に隙間ｃがあっても傾くことなく直立する。

【００２９】図２は上記構造の多方向スイッチのキート
ップ４０を、矢印Ｆの力で左向きに押した場合の動作で
ある。同図（Ｂ）のようにプランジャ２５が傾いて、左
側の腕が下面に接している復帰ばね３４の腕を撓めなが
ら下がり、腕の先端下面の突起３１が接点ばね２９を押
してスイッチをオンする。力Ｆが消えれば、復帰ばね３
４の弾性復元力で、プランジャ２５は図１（Ｃ）の姿勢
に復帰する。キートップ４０を傾けるのでなく下に押し
下げた場合は、復帰ばね３４は格別変形せずにプランジ
ャ２５と一緒に下降して、中央の接点ばね２９を動作さ
せる。

【００３０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば中央と周辺４方向の計５箇所にスイッチ接点を
配置した多方向スイッチにおいて、操作部を複数の部材
で構成するのでなく、高さの低い十字形のプランジャを
用い、このプランジャの中央部にキートップ取り付け用
の軸を設けることにより極めて薄型に構成できる。これ
は図９の従来例のハウジング１の下面から第１のステム
８の円柱部８ａの上面までの高さと、図１の本発明の実
施形態の下面からプランジャ２５の上面（軸３２の根
本）までの高さを見比べれば明瞭である。

【００３１】しかも従来例では、キートップを第２のス
テム１０の軸の上端に取り付けるに当たって、キートッ
プの下面と第１のステム８の円柱部８ａの上端面との間
に第２のステム１０のストローク相当の隙間を設ける必
要があって、これもまた部品の高さを増す原因になる
が、本発明では図１（Ｃ）に見るように、キートップ４
０の下面をプランジャ２５の上面に密着させてよい。

【００３２】このような違いは、図９の従来例の操作部
が第１のステムと第２のステムの二重構造であり、さら
に第１のステム８が円柱部８ａとスカート部８ｂの２階
建てであるのに対し、図１の本発明では操作部が単一部
品のプランジャ２５であり、図２に見るように半球状部
２６を分割して腕と同じ高さに配置したことによる。さ
らに本発明では、プランジャ２５の下部に復帰ばね３４
を配置することにより、キートップ４０のついたプラン
ジャ２５が中立位置で安定した姿勢を取るようにしてい
る。こうして少数の単純な部品と簡単な構造によって、
機能と信頼性に優れ、回路の高密度実装に適する小型、
薄型の多方向スイッチが廉価に実現される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の多方向スイッチの構成図である。

【図２】本発明の多方向スイッチの動作図である。

【図３】本発明の基礎となる多方向スイッチの構成図で
ある。

【図４】図３の多方向スイッチに用いるプランジャであ
る。

【図５】図３の多方向スイッチの動作図である。

【図６】図３の多方向スイッチの別の動作図である。

【図７】図３の構造に軸３２を追加した多方向スイッチ
の構成図である。

【図８】図７の多方向スイッチに用いるプランジャであ
る。

【図９】従来の多方向スイッチの一例の断面図である。

【符号の説明】

２ 中央固定接点 ３ コモン接点 ４ 周辺固定接点 ６ 中央タクトばね ７ 周辺タクトばね ８ 第１のステム １０ 第２のステム ２１ ケース ２２ スペーサ ２３ 回路基板 ２４、２８ 穴 ２６ 半球状部 ２７ 押さえ部 ２７ａ 球面座 ２９ 接点ばね ３０、３１ 突起 ３２ 軸 ３４ 復帰ばね

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回路基板上に複数個のスイッチ接点を形
   成し、 その上に中央から外向きに伸びる複数本の腕のあるプラ
   ンジャを配置し、 これらをケースで覆い、ケースは上面にプランジャの腕
   の輪郭に沿った穴を有し、腕を操作可能に露出させて収
   容するとともに、プランジャの一部を覆う押さえ部を有
   していてプランジャが上方に脱落しないように保持し、 スイッチ接点の１個がプランジャの中央部、他のスイッ
   チ接点がそれぞれプランジャの腕の先端部に配置してあ
   り、 プランジャがほぼ平行に下降した時は中央部のスイッチ
   接点が動作し、傾斜して腕の先端部が下降した時は当該
   先端部のスイッチ接点が動作することにより、プランジ
   ャの姿勢の変化に応じて前記スイッチ接点のいずれかが
   選択的に動作する多方向スイッチにおいて、 プランジャ上面の中央部にキートップ取り付け用の軸を
   形成し、 プランジャの下側に、非動作時にプランジャの姿勢を安
   定させる復帰ばねを配置したことを特徴とする多方向ス
   イッチ。
2. 【請求項２】 請求項１の多方向スイッチにおいて、 復帰ばねは放射状の複数の腕を有し、隣り合う腕の先端
   が交互にケース下面とプランジャ下面に当接するように
   配置してあることを特徴とする多方向スイッチ。