JP2006302539A - 押釦スイッチ構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 押釦スイッチにおいて、クリック感が得られるまでの押釦のストロークを短縮する。
【解決手段】
押釦スイッチ構造は、開口を有する筐体と、前記開口を介して突出するキートップと、前記キートップによる押圧を受ける頂部、該頂部から下方へ広がるスカート部、および該スカート部に連結されて該スカート部を支持するベース部からなる弾性部材と、スイッチ要素に接続された電気回路を備える回路基板とを備える。この押釦スイッチ構造は、前記キートップの押下に伴い、前記弾性部材が変形されて前記スイッチ要素と接触することにより、前記回路基板上の電気回路の開閉を行なう。弾性部材は、キートップおよび筐体と回路基板とによって、予め圧縮されている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、車載機器、携帯機器などに使用される押釦スイッチに関するものである。

従来、車載や携帯を目的とした電子機器の押釦スイッチは、樹脂キートップの下方に弾性変形構造体を有する。この弾性変形構造体は、押釦を押圧する際に操作者に対して弾性抵抗力を与え、さらに押釦が一定ストローク量だけ変位した際にクリック感を発生してスイッチ回路の開閉を行なうものである。

例えば、特許文献１乃至３には、回路基板とキートップとの間に配置されたゴム状弾性体からなる弾性変形構造体を有する押釦スイッチが開示されている。そのような弾性変形構造体として、例えば、特許文献３は、回路基板に支持される支承部と、該支承部に連続する略ドーム状の皿ばね部と、該皿ばね部の頂部に連続する環状凸部と、環状凸部の内側に連続する略円板状の薄肉部と、薄肉部の中央から下方に突出して回路を開閉する押圧部とがゴム弾性体で一体的に形成されている構造体を開示している。

このような弾性体の変形を利用した押釦スイッチにおいて、操作者が押釦スイッチを押下した際に感じる触感は、釦押下時に操作者が押釦スイッチに加える荷重と、釦が押し下げられる距離、すなわちストローク量との関係によって特徴付けられる。図１に従来の弾性部材を利用した押釦スイッチの荷重−ストローク量の特性を示す。横軸が前記ストローク量を示し、縦軸が荷重を示している。釦の押圧が開始されると、ストローク量が増大するにつれ、弾性部材が撓み、弾性部材に加わる荷重も増大する。ストローク量Ｓ_１で荷重は最大値に達する。その時点で弾性部材が座屈し始めるため、その後は、荷重は減少し始め、ストローク量Ｓ_２で荷重は最小となる。通常は、この荷重が最小になった時点で、操作者は押下したことを感知できる感触、所謂「クリック感」を得ることができ、実際のスイッチのＯＮ／ＯＦＦ切替、例えば、該押釦スイッチが設けられている回路の開閉が行なわれる。

このような押釦スイッチにおいては、用途に応じて、操作者が押釦スイッチを押下した際のクリック感がより明確に操作者に提供されることが重要である。より詳細には、前記荷重−ストローク量の特性において、従来よりも、押圧初期における荷重が高く、かつクリック感が発生するまでのストローク量が短く、さらに、回路基板の一対の接点が弾性変形構造部に設けられた接点によって導通させられた後の押し込み荷重が所望の大きさに調整されたものが求められている。

しかしながら、単に弾性変形構造体を形成する材料を硬度の高い材料に変更したり、該構造体の形状を工夫する等の対策では、上記の特性を満足することができなかった。
実開昭５６−４１９３８号公報 特開昭５９−８７７２０号公報 特開平１１−３０６９０８号公報

よって、本発明の目的は、従来よりも、押圧初期における荷重が高く、かつクリック感が発生するまでのストローク量が短く、さらに、押し込み荷重が所望の大きさに調整された押釦スイッチ構造を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、開口を有する筐体と、前記開口を介して突出するキートップと、前記キートップによる押圧を受ける頂部、該頂部から下方へ広がるスカート部、および該スカート部に連結されて該スカート部を支持するベース部からなる弾性部材と、スイッチ要素に接続された電気回路を備える回路基板とを備え、前記キートップの押下に伴い、前記弾性部材が変形されて前記スイッチ要素と接触することにより、前記回路基板上の電気回路の開閉を行なう押釦スイッチ構造において、前記弾性部材は、前記キートップおよび筐体と前記回路基板とによって、予め圧縮されていることを要旨とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の押釦スイッチ構造において、前記弾性部材は、前記スカート部の内方において、前記頂部から下方に延びる突出部と、前記頂部から上方に突出する環状リブとをさらに備えることを要旨とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の押釦スイッチ構造において、前記ベース部が、前記スカート部の外周を囲む厚肉部を有することを要旨とする。

請求項１の発明によれば、押圧初期における高い押圧荷重を維持したまま、クリック感が発生するまでの押釦のストローク量を短縮することができる。
請求項２の発明によれば、接点導通後の押釦の押込みを容易にするとともに、その押し込み荷重を調整することができる。

請求項３の発明によって、上記の効果に加えて、操作者に対してより確実なクリック感を提供することができる。

以下に本発明の実施形態を、図面を用いて詳細に説明する。
図２に、本発明の一実施形態である押釦スイッチ構造１００を示す。押釦スイッチ構造１００は、筐体９、キートップ１０、弾性部材１、及び、回路基板８を備える。筐体９は、該押釦スイッチ構造１００が設けられる電子装置の筐体の一部であってもよい。図２において、中央線Ｍより右側の部分は、押釦スイッチ構造１００の組み立て前の状態を示し、左側の部分は、押釦スイッチ構造１００の組み立て後の状態を示している。キートップ１０は、略円柱形状の本体部１０ｂを有し、操作時に操作者よって押圧される押圧面１１を有する。キートップ１０の本体部１０ｂには、その下部から径方向外方に突出するフランジ１０ａが形成されている。筐体９には、キートップ１０の形状に対応する形状を有する開口１２が設けられている。開口１２の内径はキートップ１０の本体部１０ｂの外径より大きく、フランジ１０ａの外径より小さい。

キートップ１０は、筐体９の開口１２を介して押圧面１１が筐体９の上面より突出するように配置される。
キートップ１０の下方には弾性部材１が配置されている。弾性部材１は、キートップ１０による押圧を受ける略円板形状の頂部２と、該頂部２の外周から裾広がりに下方へ傾斜して延びる薄肉スカート部３と、該スカート部３に連結されて該スカート部３を支持するベース部４とを備える。弾性部材１の下方には回路基板８が配置されている。回路基板８上には、該基板８上に設けられた電気回路を開閉するためのスイッチ要素として、一対の接点８ａ，８ｂが設けられている。

弾性部材１は、スカート部３の内方において、頂部２から下方に突出して、回路基板８の接点８ａ，８ｂに対向するように配置された、略円柱形の突出部５を備えている。突出
部５の先端には導電部５ａが形成されている。この導電部５ａは、例えば、突出部５の先端に導電インクを塗布することによって形成することができる。押釦スイッチ構造１００の組み立て状態において、弾性部材１は筐体９、キートップ１０及び回路基板８により、キートップ１０の押下方向に沿って所定の圧縮量Ｘだけ圧縮され、その状態で、回路基板８がねじまたはボルトなどのような固定具１３によって筐体９に固定されている。

図３において二点鎖線で示す位置に配置された状態で、キートップ１０が押下されると、弾性部材１のスカート部３が弾性変形し、やがて、スカート部３は座屈する。それに伴なって、突出部５が下方に変位し、同図に実線で示すように、導電部５ａが接点８ａ，８ｂと当接する。これにより、接点８ａ，８ｂが導通して、回路基板８上の電気回路が閉じられ、ＯＮ状態となる。

図３に示すように、キートップ１０を押下する際にクリック感が発生するまでには、ストローク量Ｓ_４が必要である。
次に、操作時に操作者がキートップ１０に加える荷重と押釦スイッチの押下ストローク量との関係、すなわち、ここで、荷重−ストローク特性について図４に従って説明する。図４において、横軸は前記ストローク量（ｍｍ）を示し、縦軸は操作時に操作者が押圧面１１に印加する荷重（Ｎ）を示している。

まず、従来の押釦スイッチと同様に、弾性部材１を予め圧縮することなく押釦スイッチ構造１００を形成した場合について説明する。この場合、荷重−ストローク特性は、点線Ａ→実線Ｂ→実線Ｃ→実線Ｄで示すように変化する。ストローク量及び荷重が共にゼロの状態で、押圧が開始されると、ストローク量の増大につれて、弾性部材１の薄肉スカート部３が撓み、荷重も増大する。ストローク量Ｓ_１で荷重は最大値に達する。その時点で薄肉スカート部３が座屈し始める。スカート部３の座屈に伴い、荷重は減少し始め、弾性部材１の突出部５の先端が回路基板８の接点８ａ，８ｂと当接する。その時点、すなわちストローク量Ｓ_２で、荷重は最小となる。荷重が最小になった時点で、操作者はクリックした触感を得ることができ、実際のスイッチ動作、すなわち回路基板８の接点８ａ，８ｂの導通が行なわれる。

次に、本実施形態において上述したように、弾性部材１が所定の圧縮量Ｘだけ圧縮されている場合について説明する。この場合、初期状態は、図４に示した実線Ｂの始点、すなわち、弾性部材１を圧縮していない押釦スイッチをストローク量Ｘだけ押下した状態に相当する。つまり、荷重−ストローク特性は、実線Ｂ→実線Ｃ→実線Ｄで示すように変化する。従って、最大荷重が得られるまでのストローク量は、図４に示すように、弾性部材１が圧縮されていない場合の最大荷重が得られるまでのストローク量Ｓ_１から圧縮量Ｘを差し引いた値Ｓ_３となる。また、クリック感が得られるまでのストローク量は、弾性部材１が圧縮されていない場合のクリック感が得られるまでのストローク量Ｓ_２から圧縮量Ｘを差し引いた値Ｓ_４となる。換言すれば、本実施形態において、最大荷重が発生するまでの所望のストローク量をＳとすると、弾性部材１の圧縮量Ｘは、以下の式で表すことができる。
圧縮量Ｘ＝Ｓ_１−Ｓ

このように、弾性部材１がキートップ１０および筐体９と回路基板８とによって、キートップ１０の押下方向において予め所定の圧縮量Ｘだけ圧縮しておくことにより、クリック前に最大荷重が発生するまでに必要なストローク量を任意に調整することができる。その結果、クリック感が得られるまでのストローク量を短縮することができる。

弾性部材１はさらに、頂部２の上面の周縁に、環状リブ６を備えている。前記環状リブ６の内径Ｄａは、突出部５の外径Ｄｂより小さいことが好ましい。キートップ１０の押下
操作時に突出部５の導電部５ａが回路基板８上の接点８ａ，８ｂと接触した後、さらなる押し込み動作によって、頂部２の環状リブ６と突出部５との間に位置する部分が弾性変形する。この変形は図４の実線Ｄで示される変位に相当する。これにより、接点導通後の押釦の押込みが容易になる。また、環状リブ６と突出部５との間に位置する部分の寸法を変更することによって、この押し込み時の荷重を調整することができる。

また、弾性部材１のベース部４は、スカート部３の外周を囲む厚肉部７を有する。厚肉部７によって補強されたベース部４がスカート部３の外周を囲んでいることによって、キートップ１０の押下による荷重印加時にベース部４の不必要な変形を無くし、スカート部３に荷重を集中させて確実にクリック感を発生させることができる。

弾性部材１の材料としては、シリコーンゴム、熱可塑性エラストマー、ポリエステル系エラストマー、スチレン系エラストマーなどが挙げられるが、それらに限定されるものではない。

上記実施形態を以下のように変更することも可能である。
弾性部材１において、突出部５を省略してもよい。その場合には、頂部２の裏面に導電部を設ける必要がある。

回路基板８上のスイッチ要素として、感圧型のスイッチ素子を使用することも可能である。その場合には、突出部５の先端に導電部５ａを設ける必要はない。
本発明の押釦スイッチ構造は、自動車のコンソールパネルや様々な電子機器などの操作部に使用することができる。

上記実施形態より把握される技術思想について以下に記載する。
請求項２の押釦スイッチ構造において、前記スイッチ要素が一対の接点であり、前記接点を導通するため、前記突出部の先端に導電部が設けられている、押釦スイッチ構造。

従来の押釦スイッチにおける荷重−ストローク量特性を示す図。 本発明の押釦スイッチ構造の一実施形態の縦断面図。 キートップ押下時おける弾性部材の変形の様子を示す縦断面図 本発明の押釦スイッチにおける荷重−ストローク量特性を示す図。

符号の説明

１…弾性部材、２…頂部、３…スカート部、４…ベース部、５…突出部、６…環状リブ、７…厚肉部、８…回路基板、９…筐体、１０…キートップ、１１…押圧面、１２…開口、１００…押釦スイッチ構造。

Claims (3)

1. 開口を有する筐体と、前記開口を介して突出するキートップと、前記キートップによる押圧を受ける頂部、該頂部から下方へ広がるスカート部、および該スカート部に連結されて該スカート部を支持するベース部からなる弾性部材と、スイッチ要素に接続された電気回路を備える回路基板とを備え、前記キートップの押下に伴い、前記弾性部材が変形されて前記スイッチ要素と接触することにより、前記回路基板上の電気回路の開閉を行なう押釦スイッチ構造において、
   前記弾性部材は、前記キートップおよび筐体と前記回路基板とによって、予め圧縮されていることを特徴とする押釦スイッチ構造。
2. 前記弾性部材は、前記スカート部の内方において、前記頂部から下方に延びる突出部と前記頂部から上方に突出する環状リブとをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の押釦スイッチ構造。
3. 前記ベース部が、前記スカート部の外周を囲む厚肉部を有することを特徴とする請求項１または２に記載の押釦スイッチ構造。

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