JP2005044739A - プッシュスイッチ - Google Patents

Abstract

【課題】 操作感触に優れ、大きい操作ストロークが得られる小型のプッシュスイッチを提供することにある。
【解決手段】 作用片３４の内周面が、可動接点部２１が固定接点１２に接触した後に内側に屈曲する断面形状を形成する傾斜面である。
【選択図】図８

Description

本発明はプッシュスイッチ、特に、操作感触に優れ、大きい操作ストロークが得られる小型のプッシュスイッチに関する。

従来、プッシュスイッチとしては、例えば、大きい操作ストロークを得るために弾性材料製の弾性体を介し、操作体で可動接点を駆動するプッシュスイッチがある（例えば、参考文献１参照）。
特開２０００−１８８０３７号公報

しかしながら、前述のプッシュスイッチでは、参考文献１の図３に示すように、弾性体１５のうち、垂下部１５Ｆが可動接点１４を駆動する一方、突起部１５Ｃそれ自体が弾性変形することにより、所望の操作ストロークを得られるように構成されている。そして、前記垂下部１５Ｆおよび突起部１５Ｃは上下に積み重なった一体構造となっているので、小型、特に、薄型のプッシュスイッチが得られないという問題点があった。

本発明は、前記問題点に鑑み、操作感触に優れ、大きい操作ストロークが得られる小型のプッシュスイッチを提供することにある。

課題を解決するための手段と発明の効果

本発明にかかるプッシュスイッチは、前記目的を達成するため、
プランジャの操作部を押し下げることにより、前記操作部の下面に突設した環状作用片の下端部でドーム状可動接触片を押し下げて反転させ、前記ドーム状可動接触片の中央に位置する可動接点部を固定接点に接触させるプッシュスイッチであって、前記作用片の内周面が、可動接点部が固定接点に接触した後に内側に屈曲する断面形状を形成する傾斜面を有する構成としてある。

本発明によれば、プランジャの作用片が可動接触片を反転させて固定接点に接触させるだけでなく、作用片自体が屈曲するので、大きい操作ストロークが得られる。このため、従来例のように異なる部品を上下に積み重ねた形状とする必要がなく、プッシュスイッチを小型化、特に、薄型化できる。

前記作用片の内周面を形成する傾斜面は、単一の曲率半径からなる円弧面であってもよく、あるいは、円錐台形を形成する表面形状であってもよい。また、作用片の内周面のうち、上半分が円筒形を形成するとともに、下半分が円弧面を形成してもよい。さらに、作用片の内周面のうち、上半分が円筒形を形成するとともに、下半分が円錐台形を形成してもよい。そして、前記作用片の肉厚は均一であってよい。
本実施形態によれば、必要に応じて種々の形状からなる作用片を備えたプランジャが得られ、設計の自由度が増大する。

前記作用片の下端部の作用点を結んで形成される円の直径は、前記作用片の基部中心を結んで形成される円の直径の±３０％であってもよい。
本実施形態によれば、作用片が可動接触片の可動接点部を反転させた後、作用片自身が屈曲するので、所望の操作ストロークおよび操作感触を確保できる。

前記プランジャの操作部の上面に別体の操作プレートを一体化しておいてもよく、また、プランジャの操作部を作用片よりも硬度の高い材質で形成しておいてもよい。
本実施形態によれば、操作部に操作荷重を均一に負荷できるので、操作感触のバラツキを解消できる。

本発明にかかるプッシュスイッチは、前記目的を達成するため、プランジャの操作部を押し下げることにより、前記操作部の下面に突設した環状作用片の下端部でドーム状可動接触片を押し下げて反転させ、前記ドーム状可動接触片の中央に位置する可動接点部を固定接点に接触させるプッシュスイッチであって、操作開始から可動接点部が固定接点に接触するまでの操作荷重曲線の傾斜角度と、可動接点部が固定接点に接触してから操作を完了するまでの操作荷重曲線の傾斜角度とがほぼ同等になる操作荷重特性を、前記プランジャが有する構成であってもよい。

本発明によれば、プランジャの操作開始から可動接点部が固定接点に接触するまでの操作荷重曲線の傾斜角度と、前記可動接点部が固定接点に接触してから操作を完了するまでの操作荷重曲線の傾斜角度とがほぼ同等になる。このため、プランジャの操作開始から操作完了までの間に必要な操作荷重が、前記可動接点が固定接点に接触する直前，直後を除き、ほぼ一定の増加率で増大するので、優れた操作感触が得られるという効果がある。

本発明にかかるプッシュスイッチの実施形態を図１ないし図８の添付図面に従って説明する。
第１実施形態にかかるプッシュスイッチは、図１ないし図４に示すように、平面略正方形のベース１０と、扁平なドーム状可動接触片２０と、プランジャー３０と、カバー４０とで構成されている。
なお、本実施形態にかかるプッシュスイッチは、ベース単体の外形寸法が縦６．０ｍｍ、横６．３ｍｍであり、スイッチ全体の最大高さが２．５ｍｍの小型プッシュスイッチである。

前記ベース１０は、図１に示すように、その上面中央に設けた凹所１１の底面中央に共通固定接点１２をインサート成形するとともに、その周囲に環状リブ１３を突設してある。さらに、前記凹所１１の対向する隅部に固定接点１４，１４をそれぞれ設けてある。前記共通固定接点１２はベース１０の側面から突出する端子１５，１５（奥側の端子１５は図示せず）に接続されているとともに、前記固定接点１４，１４はベース１０の側面から突出する端子１６，１６にそれぞれ接続されている。さらに、前記端子１６が突出する側面に隣り合う両側面には、係合用突起１７，１７（奥側の突起１７は図示せず）をそれぞれ突設してある。

前記ドーム状可動接触片２０は、略円形の導電性薄板にプレス加工を施して可動接点部２１を上方に膨出させたものであり、その外周部２２の対向する縁部に位置決め用突起２３，２３が形成されている。
そして、前記突起２３，２３を前記ベース１０の凹所１１に設けた切り欠き部１１ａ，１１ａにそれぞれ落し込んで位置決めする（図２Ａ）。これにより、可動接触片２０の外周部２２が固定接点１４に接触するとともに、可動接点部２１が共通固定接点１２に接離可能に対向する。

前記プランジャ３０は、図１に示すように、前記ベース１０の上面を被覆可能な平面形状を有するゴム成形品であり、フランジ部３１の内周に沿って設けた環状連結部３２を介して上方に膨出する操作部３３を一体成形してある。さらに、前記プランジャ３０は、図３に示すように、前記操作部３３の下面に前記可動接触片２０を押し下げる環状の作用片３４を突設してある。

前記作用片３４は肉厚が均一であり、その内周面および外周面は単一の曲率半径からなる円弧面でそれぞれ形成されている。また、前記作用片３４の下端部３４ａにはアール面が形成されている。さらに、前記作用片３４の下端部３４ａの作用点を結んで形成される円の直径は、前記作用片３４の基部中心を結んで形成される円の直径の±３０％であることが好ましい。−３０％未満であると、可動接点部２１が反転する前に作用片３４が屈曲してしまい、所望の押し込み力を確保できないからである。また、＋３０％を越えると、作用片３４が外側に屈曲して突っ張ってしまい、所望の操作感触を確保できないからである。なお、前記作用片３４の肉厚は必ずしも均一である必要はない。

そして、前記ベース１０の凹所１１に前記プランジャ３０の環状連結部３２を落し込むことにより、フランジ部３１が前記ベース１０の上面縁部を被覆し、環状連結部３２が可動接触片２０の外周部２２に当接するとともに、作用片３４の下端部３４ａが可動接点部２１に当接する。

前記カバー４０は、対向する両辺を曲げ下ろして形成した腕部４１に、前記ベース１０の係合用突起１７に係合する係合孔４２を設けてある。さらに、前記カバー４０は、前記ベース１０の上面を被覆可能な上面の中央に、前記プランジャ３０の操作部３３が突出する操作孔４３を設けてある。

そして、可動接触片２０およびプランジャ３０を組み付けたベース１０に前記カバー４０を位置決めして上方から押し込むことにより、前記ベース１０の係合用突起１７に前記カバー４０の係合孔４２が係合し、プッシュスイッチが完成する。このとき、図３に示すように、プランジャ３０の連結部３２が可動接触片２０の外周部２２に圧接するとともに、作用片３４の下端部３４ａが可動接点部２１の上面中央に圧接する。

次に、図４に基づいて、前述の構造を有するプッシュスイッチの動作について説明する。
プランジャ３０の操作部３３が押圧されていない場合は、図４Ａに示すように、可動接触片２０の外周部２２が固定接点１４，１４に圧接しているとともに、作用片３４の下端部３４ａが可動接点部２１に圧接しているが、可動接点部２１は固定接点１２に接触していない。

そして、前記プランジャ３０の操作部３３を押し下げると、作用片３４それ自身が圧縮されつつ、前記可動接点部２１を押し下げる。このため、可動接点部２１が所定量、押し込まれると、可動接点部２１が反転して共通固定接点１２に圧接し（図４Ｂ）、端子１５，１６が導通する。さらに、操作部３０を押し下げると、作用片３４が内側に屈曲するとともに（図４Ｃ，４Ｄ）、可動接点部２１が固定接点１２に所定の接点圧で接触する。

ついで、操作部３３への負荷を解除すると、プランジャ３０自身の弾性復元力によって操作部３３が元の状態に復帰し、可動接点部２１が共通固定接点１２から開離して元の状態に復帰する。

第２実施形態は、図５に示すように、基本的構成は前述の第１実施形態とほぼ同様であり、異なる点は作用片３４の形状である。
すなわち、第２実施形態の作用片３４の肉厚は均一であるが、その内周面が円錐台形を形成するとともに、その外周面も円錐台形を形成し、その下端部３４ａにはアール面を形成してある。
本実施形態によれば、成形金型の製造が容易になるとももに、成形後の型抜きが容易になるという利点がある。

第３実施形態は、図６に示すように、基本的構成は前述の第１実施形態とほぼ同様であり、異なる点は作用片３４の形状である。
すなわち、第３実施形態にかかる作用片３４の肉厚は均一であるが、その内周面の上半分が円筒形を形成するとともに、その内周面の下半分が円弧面を形成する。同様に、作用片３４の外周面のうち、その上半分は円筒形を形成するとともに、下半分は円弧面を形成している。
したがって、作用片３４の基部中心を結んで形成される円の直径よりも、作用片３４の下端部３４ａに位置する作用点を結んで形成される円の直径は小さい。このため、操作部３３に押圧力が負荷されると、所定の圧力で作用片３４が内側に確実に屈曲する。

第４実施形態は、図７に示すように、基本的構成は前述の第１実施形態とほぼ同様であり、異なる点は作用片３４の形状である。
すなわち、第４実施形態にかかる作用片３４も肉厚は均一であるが、その内周面の上半分が円筒形を形成するとともに、その内周面の下半分が円錐台形を形成する。同様に、作用片３４の外周面のうち、その上半分は円筒形を形成するとともに、下半分も円錐台形を形成している。
したがって、作用片３４の基部中心を結んで形成される円の直径よりも、作用片３４の下端部３４ａに位置する作用点を結んで形成される円の直径は小さい。このため、操作部３３に所定の押圧力が負荷されると、作用片３４が内側に確実に屈曲する。また、作用片３４は、直線で形成されているので、金型の製造が容易になるという利点がある。

なお、前述の実施形態では、操作部３３を直接押し下げる場合について説明したが、必ずしもこれに限らず、操作部３３の上面に操作荷重を均一に負荷するため、例えば、前記操作部３３の上面に別体の操作プレート（図示せず）を一体化しておいてもよく、また、操作部３３のみを硬度の高い材質で形成してもよい。

図８Ａに示すように、実施形態１と同様の基本的構造を有するプッシュスイッチをサンプルとした。本実施例にかかるプランジャ３０は、ＪＩＳ−Ｋ−６２５３に基づくタイプＡデュロメータで測定して得られる硬度７０〜９０のシリコーンゴム製である。そして、前記プランジャ３０の自由状態における外形寸法は最大高さが１．２５ｍｍ、操作部３３の外径が３ｍｍである。さらに、作用片３４の外形寸法は、その外周面基部の最大外径が１．５ｍｍ、高さが０．８５ｍｍ、肉厚が０．３ｍｍ、内周面および外周面の曲率半径が１ｍｍ、作用片３４の下端部３４ａに設けたアールが０．１ｍｍである。前述の条件に基づく操作荷重特性をＦＥＭ解析した。解析結果を図８Ｂに操作荷重曲線として示す。

比較例１

図９Ａに示すように、比較例１の各部品は実施例１とほぼ同様であり、異なる点は作用片３４の外形形状が略円筒形であるという点である。すなわち、比較例１の作用片３４は、その外周面の外径が１．３ｍｍ、その内周面の内径が０．７ｍｍ、肉厚０．３ｍｍ、高さ０．８５ｍｍである。前述の条件に基づく操作荷重特性をＦＥＭ解析した。解析結果を図９Ｂに操作荷重曲線として示す。

比較例２

図１０Ａに示すように、比較例２の各部品は実施例１とほぼ同様であり、異なる点は作用片３４の内周面が円筒形を形成するとともに、その外周面が円錐台を形成し、肉厚が均一でないという点である。すなわち、比較例２の作用片３４は、外周面の最大外径が１．５ｍｍ、最小外径が１．２ｍｍ、内周面の内径が０．７ｍｍ、高さ０．８５ｍｍである。前述の条件に基づく操作荷重特性をＦＥＭ解析した。解析結果を図１０Ｂに操作荷重曲線として示す。

図８Ｂ，９Ｂ，１０Ｂから明らかなように、実施例１では操作ストロークが０．８ｍｍを越えているのに対し、比較例１，２では操作ストロークがいずれも０．５ｍｍ前後である。このため、実施例１によれば、従来例よりも大きい操作ストロークが得られることが判明した。
また、可動接点部が共通固定接点部に接触するまでの操作荷重については、実施例１の操作荷重曲線の傾斜角度が比較例１，２のそれよりも小さいので、より小さな操作荷重で対応できる。
さらに、可動接点部が共通固定接点に接触した後、比較例１，２では、操作荷重曲線の傾斜角度が急激に増大する。これに対し、実施例１の操作荷重曲線の傾斜角度は若干増大するものの、可動接点部が共通固定接点部に接触するまでの操作荷重曲線の傾斜角度とほぼ同等である。このため、実施例１によれば、可動接点部が共通固定接点に接触する直前，直後を除き、操作開始から操作完了までの間における操作荷重の増加率がほぼ一定であるので、優れた操作感触を得られることが判った。

本発明にかかるプッシュスイッチは、パソコンのマウスやキィボードのスイッチに適用できる。

本発明にかかる第１実施形態の分解斜視図である。 図１で示した第１実施形態の組立工程を示す斜視図である。 図１で示した第１実施形態の断面図である。 図１で示した第１実施形態の動作を説明する断面図である。 本発明にかかる第２実施形態の動作を説明する断面図である。 本発明にかかる第３実施形態の動作を説明する断面図である。 本発明にかかる第４実施形態の動作を説明する断面図である。 図８Ａは実施例１の断面図、図８Ｂは実施例１の操作荷重特性を示すグラフ図である。 図９Ａは比較例１の断面図、図９Ｂは比較例１の操作荷重特性を示すグラフ図である。 図１０Ａは比較例２の断面図、図１０Ｂは比較例２の操作荷重特性を示すグラフ図である。

符号の説明

１０：ベース
１１：凹部
１２：共通固定接点
１４：固定接点
２０：可動接触片
２１：可動接点部
２２：外周部
３０：プランジャ
３１：フランジ部
３２：環状連結部
３３：操作部
３４：作用片
３４ａ：下端部
４０：カバー

Claims (10)

1. プランジャの操作部を押し下げることにより、前記操作部の下面に突設した環状作用片の下端部でドーム状可動接触片を押し下げて反転させ、前記ドーム状可動接触片の中央に位置する可動接点部を固定接点に接触させるプッシュスイッチであって、
   前記作用片の内周面が、可動接点部が固定接点に接触した後に内側に屈曲する断面形状を形成する傾斜面を有することを特徴とするプッシュスイッチ。
2. 作用片の内周面を形成する傾斜面が、単一の曲率半径からなる円弧面であることを特徴とする請求項１に記載のプッシュスイッチ。
3. 作用片の内周面を形成する傾斜面が、円錐台形を形成することを特徴とする請求項１に記載のプッシュスイッチ。
4. 作用片の内周面のうち、上半分が円筒形を形成するとともに、下半分が円弧面を形成することを特徴とする請求項１に記載のプッシュスイッチ。
5. 作用片の内周面のうち、上半分が円筒形を形成するとともに、下半分が円錐台形を形成することを特徴とする請求項１に記載のプッシュスイッチ。
6. 作用片の肉厚が均一であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のプッシュスイッチ。
7. 作用片の下端部の作用点を結んで形成される円の直径が、前記作用片の基部中心を結んで形成される円の直径の±３０％であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載のプッシュスイッチ。
8. プランジャの操作部の上面に別体の操作プレートを一体化したことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載のプッシュスイッチ。
9. プランジャの操作部を作用片よりも硬度の高い材質で形成したことを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載のプッシュスイッチ。
10. プランジャの操作部を押し下げることにより、前記操作部の下面に突設した環状作用片の下端部でドーム状可動接触片を押し下げて反転させ、前記ドーム状可動接触片の中央に位置する可動接点部を固定接点に接触させるプッシュスイッチであって、
    操作開始から可動接点部が固定接点に接触するまでの操作荷重曲線の傾斜角度と、可動接点部が固定接点に接触してから操作を完了するまでの操作荷重曲線の傾斜角度とがほぼ同等の操作荷重特性を、前記プランジャが有することを特徴とするプッシュスイッチ。
    

Images