JP2004335264A - 多方向スイッチ - Google Patents

Abstract

【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を、従来よりも簡素化、小型化、薄型化する。
【解決手段】基板１１を底部とするケースの中に、１個のタクトばね１４と弾性のある導電材料薄板の接点ばね１５を重ねて隔膜１７で覆い、その上にプランジャ１６を配置する。接点ばねは外周を４本、８本等の腕に分岐させてもよい。プランジャのステム１６ｂを軸方向に下向きに押すと、プランジャが隔膜と接点ばねを介してタクトばねを押し、タクトばねの湾曲が急激に反転して節度を生じ、中央のスイッチ接点が閉じる。ステムを横方向に押すと、プランジャが傾いてタクトばねを反転させて節度を生じるとともに、接点ばねが傾き、腕の先端が基板上の固定接点に接して周辺部のスイッチ接点が閉じ、４方向、８方向等の操作を検出する。接点ばねの腕の弾性変形で接触圧を生じて導通が確実になり、どの方向の動作にもタクトばねが節度感を生む。
【選択図】 図１

Description

【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、例えば直立に設けてある操作レバーあるいはステムを前後左右に傾けることにより４通りまたはそれ以上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ても、対応するスイッチ接点が動作するように構成して、入力の種類に軸方向の動きを加えたものもある。
【０００３】
図５は従来の多方向スイッチの一例で、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。基板１とカバー２とスペーサ３で形成したケースの内部の基板１上の中央部に浅いドーム状のタクトばね４を置き、周辺の４方向に計４個のタクトばね５を配置してある。そしてタクトばね群の上に、プランジャ６を置いてカバー２で覆ってある。図５のプランジャ６は本体６ａが８角形の平板状で、本体６ａの上面にステム６ｂがついており、ステム６ｂはカバー２の中央の穴から上方に突き出している。本体６ａの下面には、中心に突起６ｃ、周辺に４個の突起６ｄが設けてあり、これらの突起はそれぞれタクトばね４、タクトばね５の中心位置にあって、中心の突起６ｃはタクトばね４の上面にほぼ接しているが、周辺の突起６ｄとタクトばね５の上面の間には、ｃで示す隙間を設けてある。
【０００４】
図示は省くが、各タクトばねの外周が乗る基板上面に、環状の固定接点を設けてあり、また、その中央に円形の固定接点を設けてある。基板１の外周に複数個設けた円弧状の凹部１ａには導電材が被覆してあり、基板１の上面の電極パターンと下面の電極端子を接続している。
【０００５】
スイッチを操作する場合、まず、ステム６ｂの上端を下向きに押すと、プランジャ６の中央下面の突起６ｃが、中央のタクトばね４の上面中央部を下に押す。押圧力がある程度大きくなった時、タクトばね４の湾曲が急激に反転して節度感を生じるとともに、タクトばね４の下面中央部が基板１上の円形の固定接点に接触し、タクトばね４の外周が乗っている環状接点と中央の円形接点が導通する。この時、周辺の４個のタクトばね５は、対応するプランジャ６の外周の突起６ｄと間に隙間ｃがあるため、プランジャ６が下降しても形状が反転するほど変形せず、接点の導通は生じない。
【０００６】
また、ステム６ｂを下に押すのでなく、上端を横方向に押すとプランジャ６が傾斜して、周辺下面の４個の突起６ｄのうち押された方向の突起６ｄが下に下がり、タクトばね５を変形させてその箇所の固定接点を導通させる。これによりこのスイッチは、ステム６ｂを下に押す操作と、横向きの４方向に押す操作を検出できる。
【０００７】
また、下記の特許文献１と特許文献２には多方向スイッチの別の構造が示されている。これはステムの下面を導電材で構成し、タクトばねを中央に１個だけ設け、基板の外周部上面に固定接点を設けて、ステムが傾斜した時、ステム下面の導電材と導通するようにしたものである。
【０００８】
【特許文献１】
特開２０００−３５３４５５号
【特許文献２】
特開２００１−３５３１９号
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来の多方向スイッチのうち、図５に示したものは各接点毎にタクトばねを用いるため、部品点数が多くなり、製品寸法も大きくなって小型化に適しない。また、特許文献に示されたものは、プランジャの下面を導電性にするためにプランジャの製作に手のかかるものとなる。
本発明はこれらの問題を解決し、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】
本発明においては、タクトばねを多方向スイッチの中央に１個だけ用い、タクトばねとプランジャの間に弾性のある導電材料薄板の接点ばねを挟んで設ける。そして中央タクトばねの周辺の基板上に、プランジャを傾斜させた時に接点ばねが接触する固定接点を配置する。接点ばねとプランジャの間に可撓性の隔壁を設け、隔壁でタクトばねと接点ばねを覆って保護するが、隔壁を省いてもよく、その場合、接点ばねをプランジャに取り付けてもよい。この構造により、図５のものと比べて構成が簡単になり、また、特許文献のものと違って弾性のある接点ばねを用いたことにより、固定接点に接触する際に弾性変形によって接触圧が増加し、導通が確実になる利点がある。
【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１は本発明の多方向スイッチで、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。ガラス入りエポキシなどの基板１１を底部とし、ポリイミドなどのスペーサ１３、合成樹脂のカバー１２を重ねて接合したケースにタクトばね１４、接点ばね１５それにプランジャ１６を収容してある。基板１１とスペーサ１３は一体に形成してもよい。タクトばね１４は浅いドーム状であって基板１１の中央に配置してあり、接点ばね１５はステンレス鋼など導電材料の弾性薄板製で、図（Ａ）に見るように放射状に８本の腕を設けてあり、断面形状は図（Ｂ）のごとく、皿を伏せたように周辺が下に反った形状である。プランジャ１６は円板状の本体１６ａの上面にステム１６ｂがついていて、カバー１２の上面中央の穴から上に突き出しており、本体１６ａの下面中央に球面の突起１６ｃがある。
【００１２】
カバー１２とスペーサ１３の間には薄い樹脂シートなどの可撓性の隔膜１７が張ってあり、隔膜１７は下部のタクトばね１４と接点ばね１５を覆っていて、接点ばね１５は隔膜１７を介してプランジャ１６の下面に接している。接点ばね１５の中央部には球面状の下向きの凹部を成形してあり、プランジャ１６の下面の球面の突起１６ｃがこの凹部にはまって接点ばね１５の中心出しをしている。基板１１の外周の複数箇所に円弧状の凹部１１ａが設けてあり、凹部１１ａの表面は導電被覆してあって、基板１１の上下面の電極パターンを接続している。
【００１３】
スペーサ１３は中央部を打ち抜いて大きな穴にした形状で、この穴に接点ばね１５を収容しているが、穴の外周の等間隔の８箇所からストッパー１３ａが内側に突き出していて、図１（Ａ）に見るように、接点ばね１５の８本の腕の先端がストッパー１３ａ同士の間に挟まれて回り止めされている。
【００１４】
図２に示すのは基板１１の上面に設けた電極のパターンで、中央の円形の第２固定接点２２の周囲に環状の第１固定接点２１があり、さらにその周囲に扇形に分割した８個の第３固定接点２３が設けてある。基板１１の外周の複数の円弧状の凹部１１ａは導電被覆してあって、基板１１の上下面の電極パターンを接続しており、扇形の第３固定接点２３はそれぞれ配線電極２６によって導電被覆された凹部１１ａに接続してある。環状の第１固定接点２１と円形の第２固定接点２２は、それぞれスルーホール２４、２５によって基板１１の下面で凹部１１ａに接続してある。
【００１５】
図１と図２を見比べれば分かるように、ドーム状のタクトばね１４は外周が環状の第１固定接点２１に乗っているが、中央天井部は第２固定接点２２から離れている。接点ばね１５の８本の腕の先端は、それぞれ対応する扇形の第３固定接点２３の上方にあって、第３固定接点２３との間には隙間ができている。以上が本願の多方向スイッチの構造である。
【００１６】
次に、この実施形態の動作を説明する。まず、図３の矢印のようにプランジャ１６のステム１６ｂを下向きに押すと、本体１６ａの下面の突起１６ｃが隔膜１７と接点ばね１５を介してタクトばね１４の頂上部を下に押し、荷重がある程度増したところでタクトばね１４の湾曲が一気に反転して節度感を生じるとともに、タクトばね１４の中央下面が図２の第２固定接点２２に接し、タクトばね１４の外周が乗っている環状の第１固定接点２１と第２固定接点２２が導通する。この時、接点ばね１５の各腕の先端は、図３に見るように基板１１との間にまだ隙間があって、図２の扇形の第３固定接点２３に接触せず、電気的導通は生じない。これがプランジャ１６を下に押した時の動作である。
【００１７】
次に プランジャ１６を横に押す場合を説明する。例えば図４の矢印のように、ステム１６ｂを右に押すと、プランジャ１６が右下がりに傾き、本体１６ａの下面の突起１６ｃが隔膜１７と接点ばね１５を介してタクトばね１４を押して変形させ、節度感を生じる。同時に接点ばね１５の右側の腕の先端が下がって、図２に示した基板１１上の扇形の第３固定接点２３に接触するので、第３固定接点２３は接点ばね１５とタクトばね１４を介して第１固定接点２１および第２固定接点２２と導通する。接点ばね１５の腕の先端は、第３固定接点２３に接してからさらにプランジャ１６が若干傾く余分の動きによって弾性変形し、接触圧を生じて電気的導通を確実にする。
【００１８】
このようにプランジャ１６を横に倒した時は、第１、第２、第３固定接点２１、２２、２３の三つの固定接点が導通し、第１、第２固定接点２１、２２に関しては、図３のようにプランジャ１６を下に押した時と同様の導通が生じるのであるが、これについては機器の制御ソフトに判別ルーチンを設けて、この場合の動作がプランジャ１６を下に押したのでなく、横に倒したのであることを識別するようにする。
【００１９】
上記の実施形態では、図１に見るように接点ばね１５に８本の腕を設けて８方向の動作を検出するようにしたが、腕の数を４本にすれば４方向検出の仕様になる。しかし、腕の数は８本のまま、制御ソフトにより４方向の検出動作をさせることももちろん可能である。逆に接点ばね１５を複数の腕に枝分かれさせず、皿を伏せたような形状にして、若干の弾性を持たせたものであってもよい。その場合、前記の実施形態のように、接点ばね１５の回り止めのためにケースの内周にストッパー１３ａを設けることをしなくて済む。さらに、隔膜１７を廃止し、接点ばね１５をプランジャ１６の本体１６ａの下面に固定した構造にすることもできる。
【００２０】
【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、プランジャを軸方向に下向きに押す動作と、横４方向あるいは８方向に押す動作を検出する多方向スイッチを、非常に簡潔に構成できる。タクトばねを何個も使った従来の構造などに比べると、タクトばねが１個だけなので、部品点数が大幅に減って小型化、薄型化できるとともに、どの方向に操作する時も一様な節度感が得られる。接点ばねは先端が固定接点に接触してから撓むので接触圧が増し、信頼性が上がる。さらに、基板上の電極パターン、タクトばね、接点ばね等が隔膜で覆われているので、ごみ、汚れ等から保護される。このようにさまざまな効果を有し、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で（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【図２】本発明の多方向スイッチの基板上の電極パターン図である。
【図３】本発明の多方向スイッチを下向きに押した時の動作を示す断面図である。
【図４】本発明の多方向スイッチを横向きに押した時の動作を示す断面図である。
【図５】従来の多方向スイッチの一例で（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【符号の説明】
１、１１ 基板
２、１２ カバー
３、１３ スペーサ
４、５、１４ タクトばね
１５ 接点ばね
６、１６ プランジャ
１７ 隔膜
２１ 第１固定接点
２２ 第２固定接点
２３ 第３固定接点
２４、２５ スルーホール
２６ 配線電極

Claims (6)

1. 固定接点を設けた基板を底部としてケースを構成し、基板中央に浅いドーム状のタクトばねを配置して、その上に接点ばねとプランジャを重ねて前記のケースに収容し、
   接点ばねは導電材料の弾性薄板製で、外周が下に反った断面形状であって、その外周は基板外周に分割配置した接点群に隙間を隔てて面しており、
   プランジャは本体にステムのついた形状で、本体下面が接点ばねに接するとともに、ステムがケース中央の穴から上方に突き出していることを特徴とする多方向スイッチ。
2. 請求項１に記載の多方向スイッチにおいて、
   プランジャの傾斜時、前記タクトばねがプランジャに押されて湾曲が反転し、タクトばねの天井部が基板中央の固定接点に接触するとともに、接点ばねの傾斜方向の外周が下がって基板外周の固定接点に接触することにより、基板中央の固定接点またはタクトばね外周の乗る環状の固定接点と基板外周の固定接点がタクトばねと接点ばねを介して導通することを特徴とする多方向スイッチ。
3. 請求項１に記載の多方向スイッチにおいて、
   接点ばねは、外周部を中心から放射状に伸びる複数の弾性腕に分岐させたことを特徴とする多方向スイッチ。
4. 請求項１または請求項３に記載の多方向スイッチにおいて、
   プランジャは本体の下面中央に突起を有し、接点ばねは中央に凹部を有していて、上記突起と凹部のはめ合いにより接点ばねを中心出しすることを特徴とする多方向スイッチ。
5. 請求項３に記載の多方向スイッチにおいて、
   ケースの内周に内側に突き出す複数のストッパーを設け、該ストッパーにより接点ばねを回り止めすることを特徴とする多方向スイッチ。
6. 請求項１または請求項３に記載の多方向スイッチにおいて、
   プランジャと接点ばねの間に可撓性の隔膜を設けて、タクトばねと接点ばねを覆ったことを特徴とする多方向スイッチ。

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