JP2008147039A - シーソースイッチ - Google Patents

Abstract

【課題】押し下げから戻りまで、明確なクリック感を伴って良好な操作感を得ることができるシーソースイッチを提供する
【解決手段】回路基板１２上に設けられた複数のラバースイッチ１４と、各ラバースイッチ１４間に位置した支持部１６と、支持部１６に揺動自在に取り付けられた揺動部材２０を有する。支持部１６と揺動部材２０の一方に設けられた揺動軸２２と、支持部１６と揺動部材２０の他方に設けられ揺動軸２２より大きな内径を有し一定の遊びを有して揺動軸２２を軸支した軸受け１８を備える。揺動部材２０の揺動軸２２の両側には、ラバースイッチ１４の頂部１４ａと接した押圧部２４を備える。揺動部材２０の一方の側を押圧すると、軸受け１８内を揺動軸２２が押圧方向に移動し、揺動部材２０の押圧箇所とは反対側に位置したラバースイッチ１４の頂部１４ａと押圧部２４の接触箇所を支点として、揺動部材２０が傾斜する。
【選択図】図１

Description

この発明は、電子機器のコントロールパネルなどの押しボタンスイッチに用いられるシーソースイッチに関する。

従来、オーディオ機器や映像機器等の電子機器の操作用スイッチとしてシーソースイッチが取り付けられる場合があった。例えば、図７に示すように、シーソースイッチ５０は、図示しないスイッチパネルなどの回路基板５２に設けられた回路の一対の接点を開閉可能に、ドーム状のラバースイッチ５４が各接点上に各々配置されている。各ラバースイッチ５４間の中央部には、回路基板５２が設けられた取付板５５に、一対の支持部５６が立設されている。各支持部５６には、円孔状の軸受け５８が形成され、揺動部材６０の揺動軸６２が軸受け５８に嵌挿され、揺動部材６０が揺動軸６２を中心に揺動可能に形成されている。この揺動部材６０の下面の長手方向の両端付近には、各々押圧部６４が設けられ、下方に配置された各ラバースイッチ５４を押圧部６４により各々押圧可能に形成されている。そして、図８に示すように、揺動部材６０の一端部を上方から押圧すると、押された側の押圧部６４によりラバースイッチ５４が押し下げられ、回路基板５２上の一対の接点が接続される。なお、軸受け５８と揺動軸６２は、上記とは逆に揺動部材６０と支持部５６に設けられる場合もある。

また、特許文献１に開示されたスイッチは、スイッチを形成するハウジング内底部に、中央固定接点とコモン接点および複数の周縁固定接点が配設され、中央にガイド孔を有した前記ハウジングに対して揺動可能に第一のステムが支承されている。また、ガイド孔に摺動可能に嵌合され第１のステムから突出する第２のステムと、コモン接点に常時導通する複数のタクトばねが設けられている。そして、第２のステムを介して第１のステムを所定方向へ傾倒することにより、周縁固定接点を、タクトばねを介してコモン接点と導通させ、第２のステムを押圧することにより、中央固定接点を、タクトばねを介してコモン接点と導通させるように構成されている。

また、特許文献２の背景技術には、従来の多段クリックスイッチとして、ハウジングに、進退自在で互いに離間した一対の押圧体が設けられ、この各押圧体の下降操作を行う操作ノブと、これら各押圧体及び操作ノブに対向させてハウジングに設けられ各押圧体ごとにそれぞれ２個の接点部を対向配置した接点回路体と、この接点回路体と各押圧体との間に介装されたラバースイッチ部材を有する構造の二段クリックスイッチが開示されている。そして、操作ノブには、中央部に設けた取付け孔に圧縮ばねとピンとから成る節度発生機構が取付けられ、押しピンとＶ形の受け溝との摩擦により、適度のクリック感が得られるように形成されている。

そのほか、特許文献３に開示された多段スイッチは、複数の固定コンタクトが上面に形成された基板に、固定コンタクトの上部に位置する複数の可動皿バネコンタクトが設けられ、その上に可動皿バネコンタクトを押圧する可動操作ノブが配置され、１つの可動皿バネコンタクトとそれに対応する固定コンタクトとで、多段スイッチが形成されている。そして、この多段スイッチは、可動操作ノブと可動皿バネコンタクトとの間に、各可動皿バネコンタクトに向けて下方に突出する複数の皿バネプッシャを有する押圧プレートを設け、可動操作ノブと押圧プレートの間に、可動操作ノブが押圧されると押圧プレートを傾動自在に押圧する接合手段を備えている。
特開平１０−１８８７３８号公報 特開２００６−２１６５７０号公報 特開２０００−５７８８８号公報

図７に示すシーソースイッチ５０では、揺動部材６０の一端部を押圧し押し下げると、図８に示すように、揺動部材６０が半径Ｒで揺動し、押圧部６４により押圧されたラバースイッチ５４のラバードーム５４ｂが座屈して、ラバースイッチ５４内の接点を閉じる。このとき、押圧部６４は円弧状に移動するので、座屈したラバースイッチ５４の頂部５４ａを、押圧部６４の下端が僅かに摺動するように揺動する。このときの押圧荷重の変化を、図９のグラフに示す。図９では、縦軸が荷重、横軸が変位（押圧ストローク）を示し、押圧荷重とストロークの関係を、押圧時を曲線Ａ、戻り時を曲線Ｂで表している。揺動部材６０を押圧する荷重は、まず、曲線Ａに示すように、押圧ストロークとともに徐々に増加してＰ１でピーク荷重となる。そして、押圧により、ラバードーム５４ｂが座屈を始めると、荷重は変位の増加とともに低下し、ラバースイッチ５４内の接点にラバースイッチ５４内の導体部が接した状態でＰ２に示す加重となる。この後も、ラバースイッチ５４内の導体部は圧縮変形を起こすため、ラバースイッチ５４は押され続け、荷重は急激に上昇する。

ここで、押圧部６４の押圧時には、押圧部下端６４ａがラバースイッチ５４の頂部５４ａを僅かに摺動するように移動するので、押圧動作にラバースイッチ５４の摺動抵抗が作用し、押圧に対する抵抗が大きくなり、座屈時の荷重低下は比較的緩やかである。

押圧動作で接点を閉じた後、押圧を緩めると、荷重が低下して、曲線Ｂに示すように、ラバースイッチ５４内の図示しない接点から導体部が離れ、Ｐ３でラバードーム５４ｂの座屈が戻り初める。そして、Ｐ４で、座屈状態から弾性変形の状態となり、元の形状に戻る。このとき、図９のグラフに示すように、揺動部材６０を押し下げた際の荷重変化を示す曲線Ａと、押下を止めて戻る際の荷重の変化を示す曲線Ｂは一致せず、ヒステリシスを描き、押圧時の曲線Ａと戻り時の曲線Ｂの差が大きいものであった。これにより、戻り時の感触が良くなく、クリック感も好ましくはなかった。

ここで、操作感を表すクリック率は、式（１）で算出される。

クリック率＝（座屈開始荷重−座屈終了荷重）／座屈開始荷重・・・（１）
一般に、良好なクリック感は、クリック率が４０％以上とされるが、図９の曲線Ａの場合、Ｐ１とＰ２位置の荷重から算出されるクリック率は、約３４％であり、クリック感は良くなかった。さらに、支持部６２の軸受け５８に嵌挿された揺動軸６２を中心に揺動部材６０が回動状態で揺動し、揺動部材６０が回転方向に傾くため、上下方向へ押下するスイッチの操作感に比べ円弧状に揺動する感触が感じられ、感触が良くないものであった。

また、特許文献１では、第２のステムの下面中央に形成された押圧突起により、第２のステムを押圧すると、中央タクトばねを押圧突起が押圧し、クリック感が生起されて中央固定接点に当接して、スイッチが入る。また、第２のステムを各周縁固定接点が配置された前後左右の四方向のいずれか一方向に向けて傾倒させると、第２のステムを左側に位置する周縁固定接点に向けて矢印方向に傾倒させると、周囲タクトばねがスカート部の下面の突起に押圧され、周縁タクトばね７が反転してクリック感が生起された時点で、スイッチが入る。しかし、スイッチを入れる際にクリック感はあるが、中央タクトばね及び周囲タクトばねの、戻り時のクリック感に乏しいものであった。

また、特許文献２の背景技術の構成の場合は、ピンの先端部を中心に揺動するシーソースイッチであり、操作ノブを押圧して傾斜させて、節度発生機構の取付け孔の圧縮ばねによりピンが押圧され、ピンとＶ形の受け溝との摩擦によりクリック感を発生させているものであり、構造が複雑で、クリック感は小さいものであった。

さらに、特許文献３では、可動操作ノブを押圧し揺動させると、押圧されて傾斜した一方向の押圧プレートの皿バネプッシャが、基板上に設けられた可動皿バネコンタクトを押圧する。従って、長いストロークで良好な押圧感が得られるものではなく、操作感が良くなかった。

この発明は、上記従来技術の問題に鑑みて成されたもので、押し下げから戻りまで、明確なクリック感を伴って良好な操作感を得ることができるシーソースイッチを提供することを目的とする。

この発明は、回路基板上に設けられた複数対の接点上に各々配置された複数のラバースイッチと、前記各ラバースイッチ間に位置した支持部と、この支持部に揺動自在に取り付けられた揺動部材と、前記支持部と揺動部材の一方に設けられた揺動軸と、前記支持部と揺動部材の他方に設けられ前記揺動軸より大きな内径を有し一定の遊びを有して前記揺動軸を軸支した軸受けと、前記揺動軸の両側に位置し前記ラバースイッチ頂部を押し下げ可能に位置した押圧部とを備え、前記揺動軸を中心に前記揺動部材の一方の側を押圧すると、前記軸受け内を前記揺動軸が押圧方向に移動し、前記揺動部材の押圧箇所とは反対側に位置した前記ラバースイッチ頂部と前記押圧部の接触箇所を支点として、前記揺動部材が傾斜し、前記揺動部材の押圧箇所が押し下げられることにより、前記押圧部に押された一方の前記ラバースイッチのラバードームが座屈して、前記ラバースイッチ内部の接点が閉じるシーソースイッチである。

前記軸受けの遊びは、前記揺動部材が押し下げられて前記ラバースイッチを押圧しても、前記接点は閉じない程度の遊びであり、さらに前記揺動部材を押し下げることにより、前記揺動部材が前記軸受けを中心にして揺動し、前記押圧部に押されて前記ラバースイッチ内部の接点が閉じるものでも良い。

また、前記軸受けは、略三角形状の貫通穴に形成され、前記軸受けに前記揺動軸が遊びを有して挿入され、前記軸受けの揺動軸に対する遊びは前記ラバードーム内の接点が閉じるための変位量よりは小さいものである。

前記揺動部材の前記各押圧部は、前記各ラバースイッチがオンしていない状態で、前記各ラバースイッチ頂部と僅かに圧力がかかった状態で接している。

前記軸受けの遊びは、前記揺動部材全体が押し下げられた場合、前記揺動部材の前記各押圧部が前記各ラバースイッチを押圧しても、前記各接点は閉じない程度の遊びである。

この発明のシーソースイッチによれば、揺動部材の一端部側を押圧し押し下げると、他方の側に設けられた押圧部と当接するラバースイッチの頂部を支点に傾斜して、押下した揺動部材の下方に位置する押圧部が当接したラバードームを座屈させる。そのため、揺動部材の押し下げによる傾斜が少なく、押し下げ開始から戻りまでの間、良好なクリック感を伴って動作する。さらに、揺動部材の傾斜が少なく、押圧部の動作が上下方向に近く、良好な操作感を有する。

以下、この発明のシーソースイッチの一実施形態について、図１〜図３を基にして説明する。この実施形態のシーソースイッチ１０は、図１に示すように、回路基板１２の表面に設けられた各回路の一対の接点上に、ラバードーム１４ｂを備えたラバースイッチ１４が各々配置され、ラバースイッチ１４の内部には、図示しない導通部が形成されている。各ラバースイッチ１４間の中央には、回路基板１２が設けられた取付板１５に、一対の矩形の板状の支持部１６が互いに平行に立設されている。支持部１６の上端近傍には、各支持部１６を直線状に貫通するように、板厚方向に形成された略三角形状の軸受け１８が各々設けられている。この軸受け１８には、揺動部材２０の、互いに対向する一対の側面中央に突設された揺動軸２２が、各々挿入されている。軸受け１８の大きさは、図１，図２に示すように、ラバースイッチ１４のオフ状態では三角形の頂点位置に揺動軸２２が位置し、各ラバースイッチ１４のオン状態で揺動軸２２が三角形の底辺両端の角部に揺動軸２２が選択的に接する程度の大きさである。なお、軸受け１８と揺動軸２２は、上記とは逆に揺動部材２０と支持部１６に設けられる場合もあり、いずれの構成でも良い。

揺動部材２０の両端部下方には、押圧部２４が各々突設されている。この押圧部２４の下端部２４ａは、支持部１６側から反対方向の上方へ僅かに切れ上がる状態に傾斜が形成され、各押圧部２４の直下に位置する各ラバースイッチ１４の頂部１４ａに、傾斜した下端部２４ａの端縁が当接している。

次に、この実施形態のシーソースイッチ１０の動作について説明する。図２に示すように、揺動部材２０の長手方向の一端部を押圧し押し下げると、揺動軸２２は、軸受け１８内で揺動部材２０の押圧された側へ、軸受け１８の内周に沿って移動する。これにより、揺動部材２０は、他方の押圧部２４の下端部２４ａと接するラバースイッチ１４の頂部１４ａの点ｐを支点に半径２Ｒで揺動し、傾斜する。このとき、押し下げた押圧部２４は、図８に示すシーソースイチ５０と比較して、大きな曲率半径２Ｒで回転動作して、ラバースイッチ１４がオンする。揺動部材２０により押下されたラバースイッチ１４は、ラバードーム部１４ｂが撓んでついには座屈し、ラバースイッチ１４内部に形成された図示しない導通部が、回路基板１２上の一対の接点に接触し、スイッチの接点が閉じられる。

この一連の動作時の、揺動部材２０を押圧した荷重の変化を、図３のグラフに示す。このグラフは、縦軸が荷重の大きさを示し、横軸が変位（押圧ストローク）を示している。まず、曲線Ａに示されるように、揺動部材２０の一端側を押圧すると、変位とともに荷重は徐々に増加していく。そして、押圧部２４によりラバースイッチ１４が押圧され、押し下げによる荷重が最大のＰ１の位置にて、ラバースイッチ１４のラバードーム１４ｂは座屈する。すると、揺動部材２０に加わる荷重が変位の増加とともに低下し、ラバースイッチ１４内の接点にラバースイッチ１４内の導体部が接した状態で、Ｐ２に示す加重となる。この後も、ラバースイッチ１４は僅かに押され続け、ラバースイッチ１４内の導体部は圧縮変形を起こし、荷重は急激に上昇する。

この後、揺動部材２０の押圧を止めると、戻り方向の荷重の変化を表す曲線Ｂに示すように、荷重が徐々に低減し変位も戻り、点Ｐ３に達する。さらに、点Ｐ３からは、座屈状態からの復帰動作が始まり、ラバースイッチ１４の弾性による復元力により、荷重が最大となるＰ４の位置で座屈状態が終了し、ラバースイッチ１４の形状がほぼ復元される。この後、揺動部材２０に加わる押圧荷重は、徐々に低減されるとともに、ラバースイッチ１４の弾性変形が戻り、揺動部材２０の変位が０となる。

この実施形態のシーソースイッチ１０によれば、揺動部材２０の一端側を押圧し押し下げると、他方の端部下面に設けられた押圧部２４の下端部２４ａと当接するラバースイッチ１４の頂部１４ａの接触箇所の点ｐを支点として、揺動部材２０が傾斜し、押し下げた側の押圧部２４の下端部２４ａは、大きな曲率半径２Ｒで揺動動作して、押圧した方のラバースイッチ１４のラバードーム１４ｂを座屈させる。そのため、図３に示すように、曲線Ａの点Ｐ１及び点Ｐ２の差が大きく、各位置の荷重から、クリック率は４８．６％であり、極めて良好なクリック感が得られた。さらに、押圧時の曲線Ａと戻り時の曲線Ｂの間隔が狭いため、ヒステリシスがより小さくなり、良好な操作感を得られるものである。また、揺動部材２０の押下開始から戻りまで、揺動部材２０の傾斜が少なく、押圧していない側の揺動部材２０の端部が上昇せずに平面的に位置し、押圧部２４の動作が上下方向に近いため、より良好な操作感を得ることができる。

その他、シーソースイッチでありながら、押圧箇所と反対側が持ち上がらない構造も可能となり、２つのスイッチを相補的に動作させる場合は、操作ボタンを２個設けずに、１枚の揺動部材２０により、２つの操作ボタンの操作を行うスイッチを形成することができ、部品点数の削減にも寄与する。

次に、この発明の他の実施形態について図４から図６を基にして説明する。ここで、上記実施形態と同様の部材は、同一の符号を付して説明を省略する。この実施形態では、軸受け１８の遊びｔは、揺動部材２０が押し下げられてラバースイッチ１４を押圧しても、接点は閉じない程度の遊びである。従って、揺動部材２０を押し下げることにより、図５に示すように、まず揺動部材２０は、一方の押圧部２４とラバースイッチ１４の頂部１４ａの接触箇所の点ｐを中心にして、半径２Ｒで揺動する。これにより、揺動軸２２が軸受け１８の下端に移動する。この状態では、まだラバースイッチ１４の接点は閉じない。この後、さらに揺動部材２０を押し下げることにより、揺動部材２０が軸受け１８を中心にして半径Ｒで揺動し、図６に示すように、押圧部２４に押されてラバースイッチ１４内部の接点が閉じる。

この実施形態のラバースイッチ１４によれば、軸受け１８の遊びｔを小さくして、揺動部材２０全体が上下する量を抑えることができる。

なお、この発明のシーソースイッチは上記実施形態に限定されるものではなく、揺動部材は、押圧された側とは反対側の端部が接するラバースイッチの接触点を支点に、大きな曲率半径で揺動部材が回動動作すれば良い。揺動軸は軸受け上端方向へ弾性部材により付勢されていても良い。これにより、ラバースイッチ頂部に揺動部材の荷重がかからず、耐久性も増す。この他、揺動部材や押圧部の形状等は適宜設定可能なものであり、各部材の形状や素材など適宜変更可能である。

この発明の一実施形態のシーソースイッチを示す概略側面図である。 この発明の一実施形態のシーソースイッチのスイッチを入れた状態を示す概略側面図である。 この発明の一実施形態のシーソースイッチの押下時に加わる荷重の変化を示すグラフである。 この発明の他の実施形態のシーソースイッチを示す概略側面図である。 この発明の他の実施形態のシーソースイッチの動作を示す概略側面図である。 この発明の他の実施形態のシーソースイッチのスイッチを入れた状態を示す概略側面図である。 従来のシーソースイッチを示す概略側面図である。 従来のシーソースイッチのスイッチを入れた状態を示す概略側面図である。 従来のシーソースイッチの押下時に加わる荷重の変化を示すグラフである。

符号の説明

１０ シーソースイッチ
１２ 回路基板
１４ ラバースイッチ
１６ 支持部
１８ 軸受け
２０ 揺動部材
２２ 揺動軸
２４ 押圧部

Claims (5)

1. 回路基板上に設けられた複数対の接点上に各々配置された複数のラバースイッチと、前記各ラバースイッチ間に位置した支持部と、この支持部に揺動自在に取り付けられた揺動部材と、前記支持部と揺動部材の一方に設けられた揺動軸と、前記支持部と揺動部材の他方に設けられ前記揺動軸より大きな内径を有し一定の遊びを有して前記揺動軸を軸支した軸受けと、前記揺動軸の両側に位置し前記ラバースイッチ頂部を押し下げ可能に位置した押圧部とを備え、前記揺動軸を中心に前記揺動部材の一方の側を押圧すると、前記軸受け内を前記揺動軸が押圧方向に移動し、前記揺動部材の押圧箇所とは反対側に位置した前記ラバースイッチ頂部と前記押圧部の接触箇所を支点として、前記揺動部材が傾斜し、前記揺動部材の押圧箇所が押し下げられることにより、前記押圧部に押された一方の前記ラバースイッチのラバードームが座屈して、前記ラバースイッチ内部の接点が閉じることを特徴とするシーソースイッチ。
2. 前記軸受けの遊びは、前記揺動部材が押し下げられて前記ラバースイッチを押圧しても、前記接点は閉じない程度の遊びであり、さらに前記揺動部材を押し下げることにより、前記揺動部材が前記軸受けを中心にして揺動し、前記押圧部に押されて前記ラバースイッチ内部の接点が閉じることを特徴とする請求項１記載のシーソースイッチ。
3. 前記軸受けは、略三角形状の貫通穴に形成され、前記軸受けに前記揺動軸が遊びを有して挿入され、前記軸受けの揺動軸に対する遊びは前記ラバードーム内の接点が閉じるための変位量よりは小さいことを特徴とする請求項１または２記載のシーソースイッチ。
4. 前記揺動部材の前記各押圧部は、前記各ラバースイッチがオンしていない状態で、前記各ラバースイッチ頂部と僅かに圧力がかかった状態で接していることを特徴とする請求項１または２記載のシーソースイッチ。
5. 前記軸受けの遊びは、前記揺動部材全体が押し下げられた場合、前記揺動部材の前記各押圧部が前記各ラバースイッチを押圧しても、前記各接点は閉じない程度の遊びであることを特徴とする請求項１または２記載のシーソースイッチ。
   
   

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