【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンピュータ用のキーボード装置などへの搭載に適した操作装置に係り、特に傾くことなく昇降動作する押圧式操作部を有する操作装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
以下の特許文献１には、キーボードスイッチ機構に関する発明が開示されている。
【０００３】
このキーボードスイッチ機構は、キートップとメンブレンシートとの間に、リング状の回転盤と、キートップを支持してキートップの昇降動作に伴って揺動する４本の支持脚とが設けられている。各支持脚の基部には挿入孔が形成され、前記回転盤上に固定された４本のピンのそれぞれが、前記支持脚の挿入孔内に挿入されている。
【０００４】
前記キートップが押圧されると、それぞれの前記支持脚がメンブレンシートに向けて倒れるように揺動するが、このとき支持脚の揺動動作に連動して前記回転盤が回動する。この回転盤の回動により全ての支持脚が同期して揺動するようになり、これによりキートップはメンブレンシートの面と平行な姿勢を保ちながら昇降動作でき、キートップの傾きによる操作感触の低下を防止している。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−３３９５８９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記キーボードスイッチ機構では、回転盤に設けられたピンが、支持脚に形成された挿入孔内に挿入されているが、この挿入孔は支持脚の基部に設けられているものであるため、支持脚が揺動したときにピンに与える回動動作量はほんのわずかな距離にすぎない。しかも支持脚に形成された挿入孔と前記ピンとの間にはがたつきが生じるのを避けることができない。よって、キートップが昇降動作する際に、それぞれの支持脚を高精度に同期させることは難しく、キートップが押されるときに傾きが生じるのを避けることはできない。
【０００７】
またキートップは、複数の支持脚のそれぞれの先部に支持されている構造であるため、キートップの支持が不安定であり、これによっても、キートップを押圧したときにこのキートップが傾きやすい。
【０００８】
本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、キートップなどの操作部を、傾くことなく常に安定して昇降動作させることができる操作装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、基板上に設けられた支点を中心として基板から離れる上方向と基板に接近する下方向へ揺動する複数の支持部材と、複数の前記支持部材に支持されこの支持部材の揺動に伴って昇降可能な操作部と、前記操作部を上方向へ付勢する弾性支持部材と、回動中心が前記基板と垂直に設定された回動部材とを有し、
前記回動部材には周方向に向けて歯列が形成され、それぞれの支持部材には前記回動部材の歯列と噛み合う歯列が形成されており、前記操作部が下方向へ押され各支持部材が下方向へ向けて揺動するときに、前記歯列を介して噛み合っている前記回動部材が回動して、それぞれの支持部材が同期して揺動動作することを特徴とするものである。
【００１０】
この操作装置では、操作部が昇降するときに、支持部材の揺動動作が歯列の噛み合せにより回動部材に伝達されるため、支持部材と回動部材との間のがたつきが歯列の噛み合いのバックラッシュのみのきわめて微小なものとなる。よって、各支持部材が確実に同期できるようになり、操作部が安定して昇降動作できるようになる。
【００１１】
また本発明は、前記回動部材は、前記操作部に回動自在に取り付けられているものが好ましい。ただし、前記回動部材が基板側に回動自在に取り付けられていてもよい。
【００１２】
ただし、回動部材が操作部側に取り付けられていると、支持部材の揺動自由端側に設けられた歯列が回動部材に噛み合う構造となるが、この構造では支持部材が揺動するときに自由端側に設けられた前記歯列の移動量を大きくでき、回動部材に与える回動量を大きくできる。したがって、各支持部材を確実に同期させて揺動動作させることが可能になり、操作部が安定して傾きにくい姿勢で昇降動作できるようになる。
【００１３】
また、前記支持部材は、前記歯列が形成されたラック部と、このラック部に回動自在に連結されたアーム部とを有し、前記ラック部は前記回動部材の回動に伴って移動できるように前記操作部に摺動自在に支持され、前記アーム部の基部が前記支点を中心として揺動できるように前記基板に支持されているものとして構成できる。
【００１４】
この構成では、回動部材とラック部とが共に操作部に動作自在に取り付けられている。したがって操作部が昇降動作する際に、回動部材とラック部とがその相対位置を高精度に保ちながら、操作部に支持された状態で互いに動作できるようになる。したがって、各アーム部の同期動作を高精度にでき、操作部の押圧操作感触を良好にできるようになる。
【００１５】
さらに、前記アーム部と前記操作部との間には、前記操作部が所定量上昇したときに、それ以上のアーム部の立ち上がり方向への回動を規制する規制手段が設けられているものが好ましい。
【００１６】
例えば、前記規制手段は、前記操作部が所定量上昇したときに、前記アーム部における前記ラック部との連結部よりも先の部分と、前記操作部とを突き当てることにより構成されているものとすることができる。
【００１７】
このように、前記規制手段によってアーム部の立ち上がり方向への回動を規制しておくと、弾性支持部材の力によって操作部が基板から離れる方向へ付勢されている非操作状態において、操作部と基板との距離を常に均等に保てるようになる。よってこの操作装置が複数備えられたキーボード装置などにおいて、それぞれの操作部の高さを揃えることができる。
【００１８】
また、前記回動部材はリング形状であり、前記弾性支持部材は前記回動部材の中心穴内に位置していることが好ましい。
【００１９】
弾性支持部材を回動部材の中心穴内に配置することにより、弾性支持部材の圧縮動作長を長く確保でき、薄型の操作装置であっても、常に感触の良い反発力を実現できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１と図２は本発明の操作装置を示す斜視図、図３は分解斜視図、図４は平面図、図５は図１の矢印５から見たときの側面図、図６は図４の矢印６から見たときの側面図、図７は図１の７−７線での切断断面図、図８は図２の８−８線での切断断面図、図９は図４の９−９線での切断断面図、図１０は操作部と、回動部材を裏側から見たときの分解斜視図、図１１は検出手段の構造を示す断面図である。
【００２１】
本実施の形態の操作装置は、例えばキーボード装置のように複数取り付けられるものであり、前記キーボード装置は、ノートブック型のコンピュータに搭載される小型で薄型のものである。ただし、デスクトップ型のコンピュータなどに接続される大型のキーボード装置であってもよい。
【００２２】
図１と図２に示すように、操作装置１の基板は、アルミ製などの金属板で形成されたベースプレート２と、検出手段となるメンブレンシート３とで形成され、この基板に、支持部材６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄと、操作部１０が設けられている。
【００２３】
前記ベースプレート２には、操作部１０の角部に対向する位置に１対の支持片２ａ，２ａ、２ｂ，２ｂ、２ｃ，２ｃ、２ｄ，２ｄが設けられている。各一対の支持片２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄは、前記ベースプレート２をＬ字型に切断したものをＺ１側に垂直に折り曲げて形成したものであり、互いに所定間隔離間した状態で起立させられている。なお、以下では支持部材６Ａを中心にして説明するが、その他の支持部材６Ｂ，６Ｃ，６Ｄも支持部材６Ａと同じ形状であり、設置される向きが異なっているものである。また、本実施の形態では、Ｚ１方向を上方向とし、Ｚ２方向を下方向とする。
【００２４】
前記支持部材６Ａは、アーム部４とラック部５で構成され、前記アーム部４の基端部が前記支持片２ａ，２ａに回動自在に支持されている。前記アーム部４の基端部には、Ｘ軸方向に延びる回動軸４ａが固定されており、この回動軸４ａが本発明の支点となって基板上において回動可能とされている。前記回動軸４ａの両端は、Ｘ１側とＸ２側にそれぞれ突出する軸部４ａ１，４ａ２を有し、この軸部４ａ１，４ａ２が前記支持片２ａ，２ａに挿入されて係止されている。また前記ベースプレート２には、支持片２ａと支持片２ａとの中間位置に円形の突起２ｅが形成されており、この突起２ｅが前記回動軸４ａに当接して前記アーム部４が前記支持片２ａ，２ａから抜け出るのを防止している。
【００２５】
図７に示すように、支持片２ａ，２ａと突起２ｅとで形成される最小間隔Ｌは回動軸４ａの直径よりも小さく形成されている。本実施の形態では、前記回動軸４ａの突起２ｅと対向する位置に外曲面を一部切り欠いた平坦面４ａ３（図１参照）が形成されているため、回動軸４ａを支持片２ａ，２ａに支持させる際には、前記平坦面４ａ３を突起２ｅに向けた状態で回動軸４ａを挿入した後に支持部材６Ａを反転回動させることで、前記回動軸４ａが支持片２ａ，２ａから抜け出ないようになっている。なお、アーム部４を回動自在に支持する構造としては、前記平坦面４ａ３を形成せずに、回動軸４ａを支持片２ａ，２ａにスナップインによる方法で装着するものであってもよい。
【００２６】
なお、その他の一対の支持片２ｂ，２ｃ，２ｄについても同様にして形成され、前記支持部材６Ｂ，６Ｃ，６Ｄの一部を構成する各アーム部４が基板上において回動自在に支持されている。
【００２７】
前記アーム部４の先部には、Ｘ１側とＸ２側に向く一対の連結回動軸（連結部）４ｂ，４ｃが固定されている。一方前記ラック部５の基部には、一対の軸受部５ａ，５ｂが形成されており、この軸受部５ａ，５ｂと前記連結回動軸４ｂ，４ｃとが回動自在に連結されている。すなわち、前記軸受部５ａ，５ｂにはＸ方向に貫通する略扇形の軸受け穴５ｃ，５ｄが切欠き形成されて、この軸受け穴５ｃ，５ｄの切欠き部分に前記連結回動軸４ｂ，４ｃを押し当てて挿入することによって連結されている。
【００２８】
前記軸受部５ａと前記軸受部５ｂとの間には、幅寸法がＴの隙間７が形成されており、この隙間７に前記アーム部４の先端が摺動自在に挿入され、前記連結回動軸４ｂ，４ｃより先の部分が本発明の規制手段として機能する規制突起４ｓが形成されている。
【００２９】
前記規制突起４ｓでは、図１や図５に示すように、操作部１０が上方向へ所定量持ち上げられたときに、前記規制突起４ｓの規制面４ｄが前記操作部１０の裏面１０ｃに突き当てられる。また図２や図６に示すように、前記操作部１０が下方向へ押し下げられたときには、前記規制突起４ｓの規制面４ｄが前記操作部１０の裏面１０ｃから離れる。また前記連結回動軸４ｂ，４ｃの一部が切り欠かれて断面が扇状に形成されているため、前記操作部１０が下方向へ押し下げられたときに、ラック部５の上面５ｇ（図３参照）から前記連結回動時ク４ｂ，４ｃが上方向へ突出しないようになっている。
【００３０】
図１に示す支持部材６Ａでは、前記ラック部５の先部に、Ｘ２側を向くラックギヤ（歯列）ＧａがＹ方向に向けて形成されている。さらに前記ラック部５には、前記ラックギヤＧａとは反対側のＸ１側の側面にＹ方向に延びるスライド支持部５ｅが形成されている。
【００３１】
なお、操作部１０の中心を挟んで前記支持部材６Ａに対向する位置には、支持部材６Ｃが支持片２ｃに支持され、前記支持部材６Ａではその先端がＹ１側を向き、前記支持部材６Ｂではその先端が前記とは逆のＹ２側を向いている。また前記支持部材６Ａと直交する向きには、支持部材６Ｂと６Ｄが前記支持片２ｂ，２ｄに支持されて前記中心を挟んで互いに対向して設けられている。前記支持部材６Ｂではその先端がＸ１側に向けて形成され、前記支持部材６Ｄではその先端がＸ２側に向けて形成されている。なお、前記各支持部材６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄはいずれも、操作部１０が最大まで押し下げられたときに、各ラック部５がその前方に位置する支持部材（アーム部４）に接触しないようになっている。
【００３２】
図１ないし図３に示すように、前記操作部１０の裏面１０ｃには、回動中心が前記基板と垂直に設定されたリング状の回動部材２０が設けられている。この回動部材２０の外側面には、周方向に向けて部分歯車（歯列）２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄが等間隔で形成され、前記ラックギヤＧａ，Ｇｂ，Ｇｃ，Ｇｄと噛合っている。
【００３３】
また前記回動部材２０の外側面には、前記部分歯車２１ａ〜２１ｄに隣接して係止案内突部２２が一体に突出形成されている。前記係止案内突部２２は、前記回動部材２０の外側面に対し高さ方向（Ｚ方向）に対して上側半分が突出している。また前記部分歯車２１ａと２１ｄとの間では、前記部分歯車２１ａに隣接して前記係止案内突部２２が形成されて、前記係止案内突部２２と前記部分歯車２１ｄとの間に凹部２３が形成されている。なお、その他の前記部分歯車２１ａと２１ｂとの間、部分歯車２１ｂと２１ｃとの間、部分歯車２１ｃと２１ｄとの間においても同様に凹部２３が形成されている。
【００３４】
前記操作部１０は、合成樹脂材料で四角状に形成され、中央部１０ａがほぼ平坦形状で且つその周囲に傾斜部１０ｂが形成された山型形状となっている。
【００３５】
図１０に示すように、前記操作部１０の裏面１０ｃには、内側に４つのＬ字型の係合部１２，１２，１２，１２が固定されている。各係合部１２は、その先端が内側を向いて突出した突部が形成されて、この突部が案内突部となっている。前記各係合部１２の先端が回動部材２０の凹部２３から挿入されて、Ｗ１方向へ回動させられることで、図９の断面図で示すように前記回動部材２０の係止案内突部２２の下側（Ｚ２側）に前記係合部１２の先端の案内突部が挿入されて、前記回動部材２０が前記操作部１０の下側において回動自在に支持されている。したがって、前記回動部材２０が所定量回動する間は、回動部材２０が操作部１０から脱落しないようになっている。
【００３６】
さらに前記操作部１０の裏面１０ｃには、前記係合部１２の外側においてフック１３，１３，１３，１３が一体に形成されている。各フック１３は、前記裏面１０ｃに垂直に起立する板部１３ａと、板部１３ａの先端部において内側に突出する係止突起１３ｂで構成されている。なお、前記板部１３ａは、その面に直交する方向へ弾性変形可能となっている。各フック１３は、その内側の平面１３ａ１（図１０参照）とラック部５の外側の平面５ｆ（図４参照）とが一致する寸法に設定されている。このため、操作部１０を支持部材６Ａ〜６Ｄに装着する際に、操作部１０が押圧されて前記係止突起１３ｂがラック部５に当たると、前記各板部１３ａがそれぞれ外側に弾性変形して撓み、係止突起１３ｂが前記ラック部５の側面に形成されたスライド支持部５ｅに挿入される。これにより、ラック部５が操作部１０に対して摺動自在に取り付けられ、前記ラック部５と前記回動部材２０とが操作部１０に支持された状態で一緒に動作できるものとなっている。
【００３７】
図１１に示すように、前記メンブレンシート３は、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂で形成されたフィルム状シート３ａで形成されている。フィルム状シート３ａのＺ１側となる表面には、銅箔、銀箔などの導電材でパターン印刷された導電体３ｂが形成されている。前記導電体３ｂには、操作部１０と対向する位置に所定間隔離間した一対の電極３ｂ１，３ｂ２が形成されている。
【００３８】
また前記メンブレンシート３の表面には、前記電極３ｂ１，３ｂ２上に弾性支持部材１１が設けられている。弾性支持部材１１は、シリコンゴムなどの弾性変形可能な部材で形成されており、リング状に形成された前記回動部材２０の中心穴２４内に位置している。前記弾性支持部材１１の上端に形成された円筒状の被押圧部１１ｂが前記操作部１０の裏面１０ｃに当接している。また操作部１０が操作されたときには前記中心穴２４内において前記弾性支持部材１１が弾性変形可能となっている。このように、弾性支持部材１１を回動部材２０の中心穴２４内に配置すると、弾性支持部材１１の圧縮動作長を長く確保できるようになって、薄型の操作装置であっても常に感触の良い反発力を実現することができる。
【００３９】
また前記弾性支持部材１１の内部には空間１１ａが形成されており、前記空間１１ａの天井面には、円形の接点１４が接着されて固定されている。この接点１４は、カーボンなどの導電性材料が含有された樹脂などで形成されている。
【００４０】
前記メンブレンシート３は、前記ベースプレート２上に重ねられるが、前記メンブレンシート３には、前記支持片２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ及び突起２ｅが重なる位置に一対の角穴３ｃ，３ｃと丸穴３ｅがそれぞれ貫通して形成されている。したがって、メンブレンシート３をベースプレート２上に重ねたときに、前記支持片２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ及び前記突起２ｅが、メンブレンシート３の角穴３ｃ，３ｃと丸穴３ｅから突出して、メンブレンシート３とベースプレート２とが密着した状態で積層可能となっている。そして、前記メンブレンシート３から突出した支持片２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄに支持部材６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄが回動自在に取り付けられている。
【００４１】
前記操作部１０に前記回動部材２０が装着された後に、前記支持部材６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄに装着されるが、このとき回動部材２０の部分歯車（歯列）２１ａ〜２１ｄと前記ラック部５のラックギヤ（歯列）Ｇａ〜Ｇｄとが互いに噛み合うように連結される。前記回動部材２０の部分歯車２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄがラックギヤＧａ，Ｇｂ，Ｇｃ，Ｇｄに噛合うと、それと同時に操作部１０に形成された各フック１３がラック部５の各スライド支持部５ｅを係止して、支持部材６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄが前記操作部１０に係止される。
【００４２】
次に、本発明の操作装置１の動作について説明する。図１、図５及び図７は、操作部１０が押されていない非操作状態を示し、図２、図４、図６及び図８は、操作部１０が押された操作状態を示している。
【００４３】
図１と図５に示すように、操作部１０が押されていない非操作状態では、弾性支持部材１１の弾性復帰力によって操作部１０が持ち上げられた状態にある。このとき図７に示すように、各ラック部５は、操作部１０に設けられたフック１３で支持されているため、持ち上げられた状態にある。
【００４４】
操作部１０が所定の高さ位置まで至ると、アーム部４は回動軸４ｂ，４ｃよりも先に設けられた規制突部４ｓの一部である規制面４ｄが、操作部１０の裏面１０ｃに互いに水平な状態で突き当たるため、アーム部４はそれ以上垂直方向へ立ち上がることができなくなる。したがって、非操作状態においては、操作部１０と基板との間の距離を常に均一に保てるようになる。よって、この操作装置が複数備えられたキーボード装置などに使用すると、それぞれの操作部の高さ位置を揃えることができる。
【００４５】
操作部１０が非操作状態のときに、操作部１０を押し下げると、弾性支持部材１１の弾性復帰力による反発力を受けながら操作部１０が下降させられる。このとき操作部１０の押圧操作によって各支持部材６Ａ〜６Ｄが揺動させられて、前記部分歯車２１ａ〜２１ｄと前記ラックギヤＧａ〜Ｇｄとの歯の噛み合わせによって回動部材２０が図１で示すＷ２方向へ回動させられて、それぞれの支持部材６Ａ〜６Ｄが同期して揺動動作させられる。
【００４６】
すなわち、各支持部材６Ａ〜６Ｄの揺動動作によって、各ラック部５が回動部材２０の周方向へと回動させられる。このとき、前記各ラック部５は、スライド支持部５ｅがフック１３に案内されながら回動部材２０の周方向へ移動させられ、前記回動部材２０は、係止案内突部２２が係合部１２に案内支持されながらＷ２方向へ回動させられて、図２や図４などに示す操作状態（押圧状態）に至る。
【００４７】
このように、操作部１０が下降するときに、各支持部材６Ａ〜６Ｄの揺動動作が歯列の噛合わせにより回動部材２０に伝達されるものであるため、各支持部材６Ａ〜６Ｄと回動部材２０との間のがたつきが歯列の噛合いのバックラッシュのみのきわめて微小なものとなる。したがって、各支持部材６Ａ〜６Ｄが確実に同期できるようになり、操作部１０を安定して動作させることができる。
【００４８】
また、回動部材２０が操作部１０に回動自在に取り付けられていると、各支持部材６Ａ〜６Ｄが揺動するときに自由端側に設けられたラック部５の歯列の移動量を大きくできるので、回動部材２０に与える回動量を大きくとることが可能になる。したがって、各支持部材６Ａ〜６Ｄを確実に同期させて揺動動作できるようになり、操作部１０が安定して傾きにくい姿勢で動作させることができる。
【００４９】
図６に示すように、操作部１０が最も押し下げられると、各支持部材６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄのアーム部４とラック部５は直線状になって、アーム部４の下面４ｅとラック部５の下面５ｈがそれぞれ前記メンブレンシート３の表面に当接する。このとき図８に示すように、弾性支持部材１１が弾性変形して撓み、弾性支持部材１１に設けられた接点１４がメンブレンシート３に設けられた導電体３ｂの電極３ｂ１，３ｂ２にそれぞれ接触する。電極３ｂ１と電極３ｂ２とが電気的に接続されることで、その上に設けられた操作部１０が押されたことが図示しない制御部によって検出される。
【００５０】
また、前記操作部１０に対する押圧力を解除すると、操作部１０は弾性支持部材１１の弾性復帰力によってＺ１側（上方向）に持ち上げられる。このとき、ラック部５は操作部１０に支持されているため一緒に持ち上げられる。操作部１０が持ち上げられると、各支持部材６Ａ〜６Ｄが揺動させられて、ラックギヤＧａ〜Ｇｄと部分歯車２１ａ〜２１ｄとの歯の噛み合せによって、回動部材２０が図２に示すＷ３方向（時計回り方向）へ回動させられる。よって、上昇動作の場合も下降動作と同様に、各支持部材６Ａ〜６Ｄを同期させて操作部１０を傾くことなく常に安定した状態で動作させることができる。
【００５１】
操作部１０が上昇すると、弾性支持部材１１の接点１４が前記導電体３ｂから離れて、操作部１０の押圧操作が解除されたことが図示しない制御部によって検知される。
【００５２】
本実施の形態では、回動部材２０とラック部５とが共に操作部１０に動作自在に取り付けられているため、操作部１０が昇降動作する際に、回動部材２０とラック部５とがその相対位置を高精度に保つことができ、操作部１０に支持された状態で互いに動作できるようになる。よって、各アーム部４の同期動作を高精度にでき、操作部１０の押圧操作の感触を良好にできる。
【００５３】
なお、本実施の形態では、回動部材２０を操作部１０側に設け、支持部材６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄのアーム部４をベースプレート２側に支持する構成について説明したが、これとは逆に、ベースプレート２側に回動部材２０を回動自在に支持し、支持部材を操作部１０の裏面に揺動自在に支持する構造にしてもよい。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明した本発明は、操作部を傾くことなく常に安定して昇降動作させることができる。また操作部を常に一定の高さ位置に維持できるため、この装置を複数搭載したキーボード装置において各操作部の高さ位置を均一にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の操作装置を示す斜視図であり、操作部が持ち上げられた状態、
【図２】本発明の操作装置のを示す斜視図であり、操作部が押圧された状態、
【図３】分解斜視図、
【図４】平面図、
【図５】図１の矢印５の方向から見たときの側面図、
【図６】図４の矢印６方向から見たときの側面図、
【図７】図１の７−７線で切断したときの断面図、
【図８】図２の８−８線で切断したときの断面図、
【図９】図４の９−９線で切断したときの断面図、
【図１０】操作部と回動部材を裏側から見たときの分解斜視図、
【図１１】検出手段を示す断面図、
【符号の説明】
Ｇａ，Ｇｂ，Ｇｃ，Ｇｄ ラックギヤ（歯列）
１ 操作装置
２ ベースプレート（基板）
２，２ｂ，２ｃ，２ｄ 支持片
２ｅ 突起
３ メンブレンシート
４ アーム部
４ａ 回動軸
４ｂ，４ｃ 連結回動軸（連結部）
４ｄ 規制面
４ｓ 規制突部（規制手段）
５ ラック部
５ａ，５ｂ 軸受部
５ｅ スライド支持部
６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄ 支持部材
１０ 操作部
１０ｃ 裏面
１１ 弾性支持部材
１２ 係合部
１３ フック
２０ 回動部材
２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ 部分歯車（歯列）
２２ 係止案内突部
２４ 中心穴[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an operating device suitable for mounting on a keyboard device for a computer or the like, and more particularly to an operating device having a push-type operating unit that moves up and down without tilting.
[0002]
[Prior art]
Patent Document 1 below discloses an invention relating to a keyboard switch mechanism.
[0003]
This keyboard switch mechanism is provided with a ring-shaped turntable and four support legs that support the keytop and swing with the elevation of the keytop, between the keytop and the membrane sheet. I have. An insertion hole is formed at the base of each support leg, and each of the four pins fixed on the turntable is inserted into the insertion hole of the support leg.
[0004]
When the key top is pressed, each support leg swings so as to fall down toward the membrane sheet. At this time, the turntable rotates in conjunction with the swing operation of the support leg. The rotation of the turntable causes all the supporting legs to swing synchronously, whereby the key top can be moved up and down while maintaining a posture parallel to the surface of the membrane sheet, and the operation feeling due to the inclination of the key top is reduced. Prevents decline.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-11-339589
[Problems to be solved by the invention]
However, in the keyboard switch mechanism, the pins provided on the turntable are inserted into the insertion holes formed in the support legs, but the insertion holes are provided at the bases of the support legs. The amount of pivotal movement imparted to the pin when the support leg swings is only a small distance. Moreover, it is unavoidable that rattling occurs between the insertion hole formed in the support leg and the pin. Therefore, it is difficult to synchronize the supporting legs with high accuracy when the key top moves up and down, and it is impossible to avoid the inclination when the key top is pressed.
[0007]
In addition, since the key top is structured to be supported at the tip of each of the plurality of support legs, the support of the key top is unstable, and this also causes the key top to tilt when the key top is pressed. Cheap.
[0008]
An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problem, and an object of the present invention is to provide an operating device that can always stably and vertically move an operating unit such as a key top without tilting.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to a plurality of support members swinging upward about a fulcrum provided on a substrate and away from the substrate and downward approaching the substrate, and supported by the plurality of support members. An operation unit that can move up and down with the elastic support member that urges the operation unit upward, and a rotation member whose rotation center is set perpendicular to the substrate,
A tooth row is formed on the rotation member in the circumferential direction, and a tooth row meshing with the tooth row of the rotation member is formed on each support member. When the supporting member swings downward, the rotating members meshing via the tooth rows rotate, and the respective supporting members swing synchronously. Things.
[0010]
In this operating device, when the operating unit moves up and down, the swinging operation of the supporting member is transmitted to the rotating member by meshing of the teeth, so that the rattling between the supporting member and the rotating member is caused in the teeth. Only the backlash of the meshing becomes extremely small. Therefore, each support member can be reliably synchronized, and the operation unit can stably move up and down.
[0011]
In the present invention, it is preferable that the rotating member is rotatably attached to the operation unit. However, the rotating member may be rotatably attached to the substrate side.
[0012]
However, when the rotating member is attached to the operation unit side, the teeth provided on the swinging free end side of the supporting member have a structure that meshes with the rotating member. In this structure, the supporting member swings. Sometimes, the amount of movement of the tooth row provided on the free end side can be increased, and the amount of rotation given to the rotating member can be increased. Therefore, the swinging operation can be performed with the respective support members being reliably synchronized, and the operation unit can be stably moved up and down in a posture that is difficult to tilt.
[0013]
Further, the support member has a rack portion on which the teeth are formed, and an arm portion rotatably connected to the rack portion, and the rack portion moves with rotation of the rotation member. The operation unit may be slidably supported by the operation unit, and the base of the arm unit may be supported by the substrate so as to swing about the fulcrum.
[0014]
In this configuration, both the rotating member and the rack are operably attached to the operation unit. Therefore, when the operation unit moves up and down, the rotating member and the rack unit can operate with each other in a state supported by the operation unit while maintaining their relative positions with high accuracy. Therefore, the synchronization operation of each arm can be performed with high precision, and the operation feeling of pressing the operation unit can be improved.
[0015]
Further, between the arm unit and the operation unit, there is provided a restriction unit for restricting further rotation of the arm unit in the rising direction when the operation unit is raised by a predetermined amount. preferable.
[0016]
For example, the restricting means is configured by abutting the operating portion with a portion of the arm portion ahead of a connection portion with the rack portion when the operating portion is raised by a predetermined amount. It can be.
[0017]
As described above, when the rotation of the arm portion in the rising direction is restricted by the restricting means, the operating portion is not operated in the non-operating state in which the operating portion is urged away from the substrate by the force of the elastic support member. And the distance between the substrate and the substrate can always be kept uniform. Therefore, in a keyboard device or the like provided with a plurality of the operation devices, the heights of the respective operation units can be made uniform.
[0018]
Further, it is preferable that the rotating member has a ring shape, and the elastic support member is located in a center hole of the rotating member.
[0019]
By arranging the elastic support member in the center hole of the rotating member, a long compression operation length of the elastic support member can be ensured, and even with a thin operating device, a good repulsive force can always be realized.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
1 and 2 are perspective views showing the operating device of the present invention, FIG. 3 is an exploded perspective view, FIG. 4 is a plan view, FIG. 5 is a side view as viewed from the arrow 5 in FIG. 1, and FIG. 7 is a sectional view taken along line 7-7 in FIG. 1, FIG. 8 is a sectional view taken along line 8-8 in FIG. 2, and FIG. 9 is a sectional view taken along line 8-8 in FIG. FIG. 10 is an exploded perspective view of the operation unit and the rotating member as viewed from the back side, and FIG. 11 is a cross-sectional view showing the structure of the detection means.
[0021]
A plurality of operation devices according to the present embodiment are mounted, for example, like a keyboard device. The keyboard device is a small and thin type mounted on a notebook computer. However, a large keyboard device connected to a desktop computer or the like may be used.
[0022]
As shown in FIGS. 1 and 2, the substrate of the operating device 1 is formed of a base plate 2 formed of a metal plate such as aluminum and a membrane sheet 3 serving as a detecting means. , 6B, 6C, 6D and an operation unit 10 are provided.
[0023]
The base plate 2 is provided with a pair of support pieces 2a, 2a, 2b, 2b, 2c, 2c, 2d, 2d at positions facing the corners of the operation unit 10. Each of the pair of support pieces 2a, 2b, 2c, 2d is formed by cutting the base plate 2 into an L shape and bending the base plate 2 perpendicularly to the Z1 side. I have. In the following, the description will be made focusing on the support member 6A. However, the other support members 6B, 6C, and 6D have the same shape as the support member 6A, and are installed in different directions. In the present embodiment, the Z1 direction is defined as an upward direction, and the Z2 direction is defined as a downward direction.
[0024]
The support member 6A includes an arm 4 and a rack 5, and a base end of the arm 4 is rotatably supported by the support pieces 2a, 2a. A rotating shaft 4a extending in the X-axis direction is fixed to a base end of the arm portion 4, and the rotating shaft 4a is a fulcrum of the present invention and is rotatable on a substrate. Both ends of the rotation shaft 4a have shaft portions 4a1 and 4a2 protruding toward the X1 side and the X2 side, respectively. The shaft portions 4a1 and 4a2 are inserted into the support pieces 2a and 2a and locked. A circular projection 2e is formed on the base plate 2 at an intermediate position between the support piece 2a and the support piece 2a. The protrusion 2e abuts on the rotation shaft 4a, and the arm 4 is moved by the support piece 2a. 2a, 2a is prevented from slipping out.
[0025]
As shown in FIG. 7, the minimum distance L formed between the support pieces 2a, 2a and the projection 2e is smaller than the diameter of the rotating shaft 4a. In the present embodiment, a flat surface 4a3 (see FIG. 1) having a partially cutout outer curved surface is formed at a position facing the projection 2e of the rotating shaft 4a. , 2a, the flat surface 4a3 is directed to the projection 2e, the turning shaft 4a is inserted, and then the support member 6A is turned. 2a. In addition, as the structure for rotatably supporting the arm portion 4, the rotation shaft 4a may be mounted on the support pieces 2a, 2a by a snap-in method without forming the flat surface 4a3. .
[0026]
The other pair of support pieces 2b, 2c, 2d are formed in the same manner, and each arm 4 constituting a part of the support members 6B, 6C, 6D is rotatably supported on the substrate. I have.
[0027]
A pair of connecting rotation shafts (connecting portions) 4b and 4c facing the X1 side and the X2 side are fixed to the tip of the arm portion 4. On the other hand, a pair of bearings 5a, 5b are formed at the base of the rack 5, and the bearings 5a, 5b and the connecting rotary shafts 4b, 4c are rotatably connected. In other words, the bearing portions 5a, 5b are formed with notches, which are substantially fan-shaped bearing holes 5c, 5d penetrating in the X direction, and the notch portions of the bearing holes 5c, 5d are used to connect the connecting rotary shafts 4b, 4c. They are connected by pressing and inserting.
[0028]
A gap 7 having a width T is formed between the bearing portion 5a and the bearing portion 5b, and the tip of the arm portion 4 is slidably inserted into the gap 7, and the connection rotation is performed. Restriction protrusions 4s functioning as restriction means of the present invention are formed at portions ahead of the shafts 4b and 4c.
[0029]
As shown in FIG. 1 and FIG. 5, when the operation unit 10 is lifted upward by a predetermined amount, the regulation surface 4d of the regulation protrusion 4s abuts against the back surface 10c of the operation unit 10. Can be As shown in FIGS. 2 and 6, when the operation unit 10 is pushed down, the regulation surface 4 d of the regulation protrusion 4 s separates from the back surface 10 c of the operation unit 10. Further, since the connecting rotary shafts 4b and 4c are partially cut away to form a fan-shaped cross section, when the operation unit 10 is pushed down, the upper surface 5g of the rack unit 5 (FIG. 3). (See FIG. 3) so that the joints 4b and 4c do not protrude upward during the connection rotation.
[0030]
In the support member 6A shown in FIG. 1, a rack gear (teeth row) Ga facing the X2 side is formed at the tip of the rack portion 5 in the Y direction. Further, the rack portion 5 is formed with a slide support portion 5e extending in the Y direction on a side surface on the X1 side opposite to the rack gear Ga.
[0031]
Note that a support member 6C is supported by a support piece 2c at a position facing the support member 6A with the center of the operation unit 10 interposed therebetween. The tip of the support member 6A faces the Y1 side, and the support member 6B has Its tip faces the Y2 side opposite to the above. In the direction orthogonal to the support member 6A, support members 6B and 6D are supported by the support pieces 2b and 2d and provided to face each other with the center therebetween. The tip of the support member 6B is formed toward the X1 side, and the tip of the support member 6D is formed toward the X2 side. Note that each of the support members 6A, 6B, 6C, and 6D does not allow the rack unit 5 to contact the support member (arm unit 4) located in front of the rack unit 5 when the operation unit 10 is pushed down to the maximum. It has become.
[0032]
As shown in FIGS. 1 to 3, a ring-shaped rotating member 20 having a center of rotation set perpendicular to the substrate is provided on the back surface 10 c of the operation unit 10. Partial gears (teeth) 21a, 21b, 21c, 21d are formed at equal intervals on the outer surface of the rotating member 20 in the circumferential direction, and mesh with the rack gears Ga, Gb, Gc, Gd. .
[0033]
A locking guide projection 22 is integrally formed on the outer surface of the rotating member 20 adjacent to the partial gears 21a to 21d. The upper half of the locking guide protrusion 22 protrudes from the outer surface of the rotating member 20 in the height direction (Z direction). Further, between the partial gears 21a and 21d, the locking guide projection 22 is formed adjacent to the partial gear 21a, and a concave portion 23 is formed between the locking guide projection 22 and the partial gear 21d. Is formed. The recess 23 is similarly formed between the other partial gears 21a and 21b, between the partial gears 21b and 21c, and between the partial gears 21c and 21d.
[0034]
The operation section 10 is formed in a square shape with a synthetic resin material, has a substantially flat central portion 10a, and has a mountain shape having an inclined portion 10b formed therearound.
[0035]
As shown in FIG. 10, four L-shaped engaging portions 12, 12, 12, 12 are fixed inside the rear surface 10 c of the operation portion 10. Each engaging portion 12 is formed with a protruding portion whose tip projects inward, and this protruding portion serves as a guide protruding portion. The leading end of each of the engaging portions 12 is inserted from the concave portion 23 of the rotating member 20 and is rotated in the W1 direction, so that the locking guide projection of the rotating member 20 is provided as shown in the sectional view of FIG. A guide projection at the tip of the engaging portion 12 is inserted below the portion 22 (Z2 side), and the rotating member 20 is rotatably supported below the operating portion 10. Therefore, while the rotation member 20 rotates by a predetermined amount, the rotation member 20 is prevented from dropping off the operation unit 10.
[0036]
Further, hooks 13, 13, 13, 13 are integrally formed on the back surface 10c of the operation portion 10 outside the engagement portion 12. Each hook 13 is composed of a plate portion 13a that stands perpendicular to the back surface 10c, and a locking projection 13b that protrudes inward at the tip of the plate portion 13a. The plate portion 13a is elastically deformable in a direction perpendicular to the plane. Each hook 13 is set to a size such that the inner flat surface 13a1 (see FIG. 10) and the outer flat surface 5f of the rack portion 5 (see FIG. 4) match. For this reason, when attaching the operation part 10 to the support members 6A to 6D, when the operation part 10 is pressed and the locking projection 13b hits the rack part 5, the respective plate parts 13a are elastically deformed outward, respectively. The bending and locking projections 13b are inserted into the slide support portions 5e formed on the side surfaces of the rack portion 5. Thus, the rack unit 5 is slidably attached to the operation unit 10, and the rack unit 5 and the rotating member 20 can operate together while being supported by the operation unit 10. .
[0037]
As shown in FIG. 11, the membrane sheet 3 is formed of a film-like sheet 3a formed of, for example, PET (polyethylene terephthalate) resin. On the surface on the Z1 side of the film-like sheet 3a, a conductor 3b is formed by pattern printing with a conductive material such as copper foil or silver foil. A pair of electrodes 3b1 and 3b2 are formed on the conductor 3b at a position facing the operation unit 10 and separated by a predetermined distance.
[0038]
On the surface of the membrane sheet 3, an elastic support member 11 is provided on the electrodes 3b1 and 3b2. The elastic support member 11 is formed of an elastically deformable member such as silicon rubber, and is located in the center hole 24 of the ring-shaped rotating member 20. A cylindrical pressed portion 11b formed at the upper end of the elastic support member 11 is in contact with the back surface 10c of the operation portion 10. When the operation unit 10 is operated, the elastic support member 11 is elastically deformable in the center hole 24. As described above, when the elastic support member 11 is disposed in the center hole 24 of the rotating member 20, the compression operation length of the elastic support member 11 can be ensured to be long. Good resilience can be achieved.
[0039]
A space 11a is formed inside the elastic support member 11, and a circular contact 14 is bonded and fixed to the ceiling surface of the space 11a. The contact 14 is made of a resin containing a conductive material such as carbon.
[0040]
The membrane sheet 3 is overlaid on the base plate 2. The membrane sheet 3 has a pair of square holes 3c, 3c and a round hole 3e at positions where the support pieces 2a, 2b, 2c, 2d and the projections 2e overlap. Are formed to penetrate each. Therefore, when the membrane sheet 3 is overlaid on the base plate 2, the support pieces 2a, 2b, 2c, 2d and the protrusions 2e project from the square holes 3c, 3c and the round hole 3e of the membrane sheet 3, and 3 and the base plate 2 can be stacked in a state of being in close contact with each other. Support members 6A, 6B, 6C and 6D are rotatably attached to support pieces 2a, 2b, 2c and 2d protruding from the membrane sheet 3.
[0041]
After the rotation member 20 is mounted on the operation unit 10, the support members 6A, 6B, 6C, and 6D are mounted. At this time, the partial gears (tooth rows) 21a to 21d of the rotation member 20 and the The rack gears (tooth rows) Ga to Gd of the rack portion 5 are connected so as to mesh with each other. When the partial gears 21a, 21b, 21c, 21d of the rotating member 20 mesh with the rack gears Ga, Gb, Gc, Gd, at the same time, the hooks 13 formed on the operation section 10 are moved to the respective slide support sections 5e of the rack section 5. And the support members 6A, 6B, 6C, 6D are locked to the operation unit 10.
[0042]
Next, the operation of the operating device 1 of the present invention will be described. FIGS. 1, 5, and 7 show a non-operation state in which the operation unit 10 is not pressed, and FIGS. 2, 4, 6, and 8 show an operation state in which the operation unit 10 is pressed. .
[0043]
As shown in FIGS. 1 and 5, in a non-operation state in which the operation unit 10 is not pressed, the operation unit 10 is in a state of being lifted by the elastic return force of the elastic support member 11. At this time, as shown in FIG. 7, each rack portion 5 is supported by the hook 13 provided on the operation portion 10 and thus is in a lifted state.
[0044]
When the operation unit 10 reaches a predetermined height position, the arm unit 4 moves the regulating surface 4d, which is a part of the regulation protrusion 4s provided before the rotation shafts 4b and 4c, to the back surface 10c of the operation unit 10. The arm portions 4 cannot stand up any more in the vertical direction. Therefore, in the non-operation state, the distance between the operation unit 10 and the substrate can always be kept uniform. Therefore, when this operation device is used for a keyboard device or the like provided with a plurality of operation devices, the height positions of the respective operation units can be aligned.
[0045]
When the operation unit 10 is pressed down while the operation unit 10 is in the non-operation state, the operation unit 10 is lowered while receiving a repulsive force due to the elastic return force of the elastic support member 11. At this time, the support members 6A to 6D are swung by the pressing operation of the operation unit 10, and the rotating member 20 is shown in FIG. 1 by the meshing of the teeth of the partial gears 21a to 21d and the rack gears Ga to Gd. The support members 6A to 6D are pivotally operated in synchronization with each other by being rotated in the W2 direction.
[0046]
That is, each rack part 5 is rotated in the circumferential direction of the rotation member 20 by the swinging operation of each of the support members 6A to 6D. At this time, each of the rack portions 5 is moved in the circumferential direction of the turning member 20 while the slide support portion 5 e is guided by the hook 13, and the turning guide 20 has an engaging guide projection 22 formed by an engaging portion. The guide 12 is rotated in the W2 direction while being guided and supported, and reaches the operation state (pressed state) shown in FIGS.
[0047]
As described above, when the operation unit 10 is lowered, the swinging operation of each of the support members 6A to 6D is transmitted to the rotating member 20 by the meshing of the teeth, so that each of the support members 6A to 6D The rattling between the rotating member 20 and the backlash of the meshing of the teeth is extremely small. Accordingly, the support members 6A to 6D can be reliably synchronized, and the operation unit 10 can be operated stably.
[0048]
Further, when the rotating member 20 is rotatably attached to the operation unit 10, the moving amount of the tooth row of the rack unit 5 provided on the free end side when each of the support members 6A to 6D swings is reduced. Since the rotation amount can be increased, the rotation amount given to the rotation member 20 can be increased. Therefore, the supporting members 6A to 6D can be rocked in a synchronized manner, and the operation unit 10 can be stably operated in a posture that is difficult to tilt.
[0049]
As shown in FIG. 6, when the operation unit 10 is pushed down most, the arm unit 4 and the rack unit 5 of each of the support members 6A, 6B, 6C, 6D become linear, and the lower surface 4e of the arm unit 4 and the rack unit The lower surface 5h of each 5 comes into contact with the surface of the membrane sheet 3. At this time, as shown in FIG. 8, the elastic support member 11 elastically deforms and bends, and the contacts 14 provided on the elastic support member 11 contact the electrodes 3b1 and 3b2 of the conductor 3b provided on the membrane sheet 3, respectively. . When the electrode 3b1 and the electrode 3b2 are electrically connected, it is detected by the control unit (not shown) that the operation unit 10 provided thereon is pressed.
[0050]
When the pressing force on the operation unit 10 is released, the operation unit 10 is lifted to the Z1 side (upward) by the elastic return force of the elastic support member 11. At this time, the rack part 5 is lifted together because it is supported by the operation part 10. When the operation unit 10 is lifted, the support members 6A to 6D are swung, and the teeth of the rack gears Ga to Gd and the partial gears 21a to 21d mesh with each other, whereby the rotating member 20 is moved in the W3 direction shown in FIG. Clockwise). Therefore, in the case of the ascending operation, similarly to the descending operation, the supporting members 6A to 6D can be synchronized and the operation unit 10 can always be operated in a stable state without tilting.
[0051]
When the operation unit 10 moves up, the contact 14 of the elastic support member 11 separates from the conductor 3b, and the release of the pressing operation of the operation unit 10 is detected by a control unit (not shown).
[0052]
In the present embodiment, since the rotating member 20 and the rack unit 5 are both movably attached to the operation unit 10, when the operating unit 10 moves up and down, the rotating member 20 and the rack unit 5 The relative position can be maintained with high precision, and the members can operate with each other while being supported by the operation unit 10. Therefore, the synchronization operation of each arm unit 4 can be performed with high accuracy, and the feel of the pressing operation of the operation unit 10 can be improved.
[0053]
In the present embodiment, a configuration has been described in which the rotating member 20 is provided on the operation unit 10 side and the arm unit 4 of the support members 6A, 6B, 6C, 6D is supported on the base plate 2 side. Alternatively, the rotating member 20 may be rotatably supported on the base plate 2 side, and the supporting member may be swingably supported on the back surface of the operation unit 10.
[0054]
【The invention's effect】
According to the present invention described above, the operation unit can always be stably moved up and down without tilting. Further, since the operation unit can always be maintained at a constant height position, the height position of each operation unit can be made uniform in a keyboard device equipped with a plurality of this device.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an operating device of the present invention, in which an operating unit is lifted,
FIG. 2 is a perspective view showing the operation device of the present invention, in a state where the operation unit is pressed;
FIG. 3 is an exploded perspective view,
FIG. 4 is a plan view,
FIG. 5 is a side view when viewed from the direction of arrow 5 in FIG. 1;
6 is a side view when viewed from the direction of arrow 6 in FIG. 4,
FIG. 7 is a sectional view taken along line 7-7 in FIG. 1;
8 is a sectional view taken along line 8-8 in FIG. 2;
9 is a sectional view taken along line 9-9 in FIG.
FIG. 10 is an exploded perspective view of the operation unit and the rotating member when viewed from the back side.
FIG. 11 is a cross-sectional view showing a detecting unit;
[Explanation of symbols]
Ga, Gb, Gc, Gd Rack gear (tooth row)
1 operating device 2 base plate (substrate)
2, 2b, 2c, 2d Supporting piece 2e Projection 3 Membrane sheet 4 Arm 4a Rotating shafts 4b, 4c Connecting rotating shaft (connecting portion)
4d regulation surface 4s regulation protrusion (regulation means)
5 Rack parts 5a, 5b Bearing part 5e Slide support parts 6A, 6B, 6C, 6D Support member 10 Operation part 10c Back surface 11 Elastic support member 12 Engagement part 13 Hook 20 Rotation members 21a, 21b, 21c, 21d Partial gear ( Dentition)
22 locking guide projection 24 center hole
