JP2005019352A - Multidirectional switch - Google Patents
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Abstract
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6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。
【0004】
図6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。
【0005】
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。
【0006】
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との間に隙間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。
【0007】
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。
【0008】
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。
【0009】
【特許文献1】
特開2000−353455号
【特許文献2】
特開2001−35319号
【0010】
【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6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。さらにステムを横に押す操作の場合、力の加わる方向が少しずれると、周辺の四つのタクトばねのうち隣り合う二つが動作したりして、操作方向を識別できず誤動作となる。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。
【0011】
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、薄型化に適し、さらに横向き操作の検出方向を4方向でなく8方向などに増加した場合においても、二つの方向にまたがる曖昧な操作による信号を排除し、正しく検出方向を向く操作だけを検出する多方向スイッチを実現するものである。
【0012】
【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外側の基板上に、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ることにより、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。
【0013】
接点ばねはプランジャを傾斜させた時、外周が下がって基板上の固定接点に接触して導通するが、外周は放射状に分岐した腕になっており、腕の数を横向き操作の検出方向の数と同じにしてある。そして各腕の先端がさらに複数の指に枝分かれしている。基板上には、これら複数の指のそれぞれに個別あるいは共通に対応する固定接点群を設けてある。
【0014】
【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。
【0015】
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弾性のある導電材料の薄板製で、図(A)に見るように放射状に多くの腕に枝分かれしていて、基本的な断面形状は図(B)のごとく、皿を伏せたように周辺が下に反っている。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。
【0016】
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形成してあり、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。
【0017】
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、図1(A)に見るように、穴の外周から多数の突起状のストッパー13aが内側に突き出していて、接点ばね15の枝分かれした指の間に入り込んでこれを回り止めしている。
【0018】
図2に接点ばね15の平面形状を示す。これは前述のように弾性のある導電材料の薄板製であるが、外周が8本の腕15aに分岐しており、さらに各腕の先端が3本の指15b、15c、15dに枝分かれしている。
【0019】
図3に示すのは基板11の上面に設けた電極のパターンで、接点ばね15の輪郭を破線で記入してある。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、その外側に同じく環状の第4固定接点27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。
【0020】
基板11の外周の複数の円弧状の凹部11aは導電被覆してあり、これによって基板11の上下面の電極パターンを接続するもので、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に接続してあり、また環状の第4固定接点27も左右両辺の中央の凹部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。
【0021】
図1と図3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。図3では、接点ばね15の8本の腕15aのうち、右向きのものの先端の3本の指15b、15c、15dにそれぞれ黒点を付して示してあるが、指15bは扇形の第3固定接点の一つに面し、指15dは別の第3固定接点に面し、そしてこの二つの指の間にある指15cは環状の第4固定接点27の外周に等間隔に8カ所突き出して設けたほぼ正方形の電極部分に面していて、横から見ると図1(B)のように各指の先端と、対応する基板11上面の固定接点との間に隙間を持っている。以上が本願の多方向スイッチの構造である。
【0022】
次に、この実施形態の動作を説明する。まず、図4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3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。
【0023】
この時、接点ばね15の各腕の先端の各指は、図4に見るように基板11との間にまだ隙間があって、図3の扇形の第3固定接点23や環状の第4固定接点27の外周から突き出した方形電極に接触せず、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。
【0024】
次に、プランジャ16を横に押す場合を説明する。例えば図5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、基板11上の固定接点に接触する。図3でこれを見ると、右側の腕15aの黒点を付した3本の指のうち15bと15dが扇形の第3固定接点23に接触し、中央の指である15cが環状の第4固定接点27の外周から右に突き出した方形電極に接触するのである。
【0025】
これにより扇形の第3固定接点23群のうち隣接する二つと、環状の第4固定接点27が、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15aの先端の各指は、第3固定接点23と第4固定接点27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。
【0026】
このようにプランジャ16を正しい操作方向に倒した時は、第1固定接点21、第2固定接点22、第4固定接点27、それに第3固定接点23のうち隣接する2個の、計5個の固定接点が互いに導通する。機器の制御ソフトに設けた判別ルーチンにより、この状態がプランジャ16を横に押した場合であると判別するのである。このような組み合わせだけを有効とすることで、実際の使用において所定の方向の中間を向くような曖昧な、あるいは不適切な操作が行われても、それらは無意味なものとして排除し、正確な操作のみを精度よく検出することができるのである。
【0027】
上記の実施形態では、図1〜図3に見るように接点ばね15に8本の腕15a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。なお、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。
【0028】
【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。
【0029】
接点ばねは先端が固定接点に接触してから撓むので、接触圧が増して導通の信頼性が上がり、接点ばねの各腕の先端を複数の指に枝分かれさせたことで、横向き操作における方向検出の精度が上がる。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に用いる接点ばねの平面図である。
【図3】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4】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5】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6】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
27 第4固定接点[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a multidirectional switch incorporated for operation of a mobile phone, a portable stereo, a video camera, a digital camera, an in-vehicle audio, and the like.
[0002]
[Prior art]
The multi-directional switch has a plurality of switch contacts, and is configured such that a certain one of the switch contacts is selected and operated according to the force application point and direction of the force applied to the operation unit. Depending on the difference, several different signals are output. As an operation method, for example, there is a method in which four or more inputs are performed by tilting an operation lever or stem provided upright to the front, back, left and right. Further, there is a configuration in which the corresponding switch contact is operated even if the operation lever is pushed down in the axial direction instead of being tilted, and the axial movement is added to the type of input.
[0003]
6A and 6B show an example of a conventional multi-directional switch. FIG. 6A is a plan view, and FIG. 6B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. A shallow dome-
[0004]
The
[0005]
Although not shown, an annular fixed contact is provided on the upper surface of the substrate on which the outer periphery of each tact spring is placed, and a circular fixed contact is provided at the center thereof. A plurality of arc-shaped recesses 1 a provided on the outer periphery of the
[0006]
When the switch is operated, first, when the upper end of the
[0007]
If the
[0008]
Further,
[0009]
[Patent Document 1]
JP 2000-353455 A [Patent Document 2]
JP 2001-35319 A
[Problems to be solved by the invention]
Among the conventional multi-directional switches, the one shown in FIG. 6 uses a tact spring for each contact, so that the number of parts increases and the product size increases, which is not suitable for miniaturization. Further, in the case of the operation of pushing the stem sideways, if the direction in which the force is applied is slightly shifted, two adjacent tact springs operate, and the operation direction cannot be identified, resulting in a malfunction. In addition, the device disclosed in the patent document requires a lot of work to manufacture the plunger in order to make the lower surface of the plunger conductive.
[0011]
The present invention solves these problems, is simple in structure, has a small number of parts, is suitable for downsizing and thinning, and further increases the detection direction of the lateral operation to 8 directions instead of 4 directions. A multi-directional switch that eliminates a signal caused by an ambiguous operation across directions and detects only an operation that correctly faces the detection direction is realized.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, only one tact spring is used at the center of the multidirectional switch, and a contact spring made of a thin conductive material plate is provided between the tact spring and the plunger. Then, a fixed contact with which the contact spring contacts when the plunger is tilted is disposed on the substrate outside the central tact spring. A flexible partition is provided between the contact spring and the plunger, and the tact spring and the contact spring are covered and protected by the partition, but the partition may be omitted, and in this case, the contact spring may be attached to the plunger. This structure simplifies the configuration compared to that of FIG. 5 and, unlike the patent document, uses an elastic contact spring to increase the contact pressure due to elastic deformation when contacting a fixed contact. In addition, there is an advantage that conduction is ensured.
[0013]
When the plunger is tilted, the contact spring lowers the outer periphery and comes into contact with the fixed contact on the board to conduct, but the outer periphery is a radially branched arm, and the number of arms is the number of detection directions of the lateral operation. Is the same. The tip of each arm is further branched into a plurality of fingers. On the substrate, a fixed contact group corresponding to each of the plurality of fingers individually or in common is provided.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1A and 1B show a multidirectional switch according to the present invention, in which FIG. 1A is a top view and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. A
[0015]
The
[0016]
A flexible diaphragm 17 such as a thin resin sheet is stretched between the
[0017]
The
[0018]
FIG. 2 shows a planar shape of the
[0019]
FIG. 3 shows an electrode pattern provided on the upper surface of the
[0020]
A plurality of arc-shaped
[0021]
As can be seen by comparing FIG. 1 and FIG. 3, the dome-shaped
[0022]
Next, the operation of this embodiment will be described. First, as shown by the arrow in FIG. 4, when the
[0023]
At this time, as shown in FIG. 4, the fingers at the tips of the arms of the
[0024]
Next, the case where the
[0025]
As a result, two adjacent fan-shaped third fixed contacts 23 and the annular fourth fixed contact 27 are electrically connected to the first fixed contact 21 and the second fixed contact 22 via the
[0026]
Thus, when the
[0027]
In the above embodiment, as shown in FIG. 1 to FIG. 3, the
[0028]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the present invention, the multi-directional switch that detects the operation of pushing the plunger downward in the axial direction and the operation of pushing the plunger in the four horizontal directions or the eight directions can be configured very simply. Compared to a conventional structure that uses several tact springs, the number of parts is greatly reduced because there is only one tact spring, and the moderation is uniform when operating in any direction. A feeling is obtained.
[0029]
Since the contact spring bends after the tip contacts the fixed contact, the contact pressure increases and the reliability of continuity increases, and the tip of each arm of the contact spring is branched into multiple fingers, so that the direction in the lateral operation Detection accuracy is improved. Furthermore, since the electrode pattern, tact spring, contact spring and the like on the substrate are covered with a diaphragm, they are protected from dust, dirt, and the like. As described above, a small and thin multi-directional switch having various effects, excellent in function and reliability, and suitable for high-density circuit mounting is realized at low cost.
[Brief description of the drawings]
1A is a plan view of a multidirectional switch according to the present invention, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line BB of FIG.
FIG. 2 is a plan view of a contact spring used in the multidirectional switch of the present invention.
FIG. 3 is an electrode pattern diagram on the substrate of the multidirectional switch of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing an operation when the multidirectional switch of the present invention is pushed downward.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing an operation when the multidirectional switch of the present invention is pushed sideways.
6A is a plan view of an example of a conventional multidirectional switch, and FIG. 6B is a cross-sectional view taken along line BB of FIG.
[Explanation of symbols]
1, 11
Claims (5)
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、中心に対し放射状の複数の腕に分岐し、さらに各腕の先端が複数の指に枝分かれしていて、指の2本以上が基板外周に分割配置した固定接点に隙間を隔ててそれぞれ面し、残りの指が前記基板外周の固定接点群の直近の内側に設けた環状の固定接点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。The case is configured with the base plate provided with a fixed contact as the bottom, a shallow dome-shaped tact spring is arranged in the center of the base plate, and the contact spring and the plunger are stacked on top of each other and accommodated in the case.
The contact spring is made of an elastic thin plate of a conductive material, has a cross-sectional shape whose outer periphery is warped downward, branches to a plurality of radial arms with respect to the center, and further, the tip of each arm branches to a plurality of fingers, Two or more fingers face the fixed contacts divided on the outer periphery of the substrate with a gap therebetween, and the remaining fingers have an annular fixed contact provided immediately inside the fixed contact group on the outer periphery of the substrate with a gap. Facing
The multi-directional switch is characterized in that the plunger has a stem attached to the main body, the lower surface of the main body is in contact with the contact spring, and the stem projects upward from the hole in the center of the case.
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、その方向の腕の先端の各指がそれぞれ対応する固定接点に接触し、
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、基板外周の前記分割配置した固定接点およびその直近の内側の環状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。The multi-directional switch according to claim 1.
When the plunger is tilted, the tact spring is pushed by the plunger and the curve is reversed. Each finger at the tip of the touches the corresponding fixed contact,
The fixed contact at the center of the substrate or the annular fixed contact on the outer periphery of the tact spring, the divided fixed contacts on the outer periphery of the substrate, and the inner annular fixed contact in the immediate vicinity thereof are electrically connected via the tact spring and the contact spring. Multi-directional switch.
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。The multi-directional switch according to claim 1.
The plunger has a protrusion at the center of the lower surface of the main body, the contact spring has a recess at the center, and the contact spring is centered by fitting the protrusion and the recess.
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。The multi-directional switch according to claim 1.
A multi-directional switch comprising a plurality of stoppers projecting inward on an inner periphery of a case, and the contact springs being prevented from rotating by the stoppers.
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。The multi-directional switch according to claim 1.
A multi-directional switch characterized in that a flexible diaphragm is provided between a plunger and a contact spring to cover the tact spring and the contact spring.
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