JP2009087914A - 押しボタンスイッチ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ボタンの大きさおよびスイッチの配置に関わらず、操作感が高く、確実なスイッチ操作が図られる押しボタンスイッチ装置を提供する。
【解決手段】ボタン２１は、外側へ突出するリブ２５を有している。リブ２５は、カバーパネル１１の基板１２側の面に接する。これにより、ボタン２１の長手方向においてスイッチ１５から遠い側に力を加え、ボタン２１が片押し状態となっても、ボタン２１はリブ２５とカバーパネル１１との接触部分を支点とする「てこ」を形成する。そのため、ボタン２１の力が加わる部分を力点とし、リブ２５とカバーパネル１１との接触部分を支点とする「てこ」は、ボタン２１とスイッチ１５との接触部分が作用点となる。その結果、ボタン２１は、スイッチ１５および力が加えられる力点の位置に関わらず、スイッチ１５に力を加える。
【選択図】図１

Description

本発明は、押しボタンスイッチ装置に関する。

ヒンジ部でスイッチを支持するパネルスイッチが公知である（特許文献１参照）。このパネルスイッチの場合、キートップはヒンジ部によって弾性的に支持されている。また、スイッチの上方にスイッチとは別部材のボタンを設け、ボタンを押すことによりスイッチの入力を行う押しボタンスイッチ装置が広く利用されている。近年では、ボタンを大型化することにより、操作性の向上が図られている。このようにボタンを大型化した場合、スイッチを複数配置することにより、ボタンの操作感を均一にし、確実なスイッチ操作を図っている。
実開平４−１０９３４号公報

しかしながら、内部構造や基板の配線パターンなどの制約により、ボタンの下方に複数のスイッチを配置できない場合がある。この場合、ボタンの操作感が悪化したり、スイッチ操作の確実性が低下するおそれがある。
そこで、本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ボタンの大きさおよびスイッチの配置に関わらず、操作感が高く、確実なスイッチ操作が図られる押しボタンスイッチ装置を提供することにある。

請求項１記載の発明では、ボタンは長辺部および短辺部を有しており、短辺部にはリブを有している。リブは、短辺部からボタンの外側へ突出し、カバーパネルの基板側の面に接触可能である。例えばボタンの長辺部の端部のようにボタンの中心部以外に力を加えると、ボタンには傾きが生じる。このとき、ボタンから外側へ突出するリブは、カバーパネルの基板側の面に接する。そのため、ボタンは、カバーパネルに接するリブを支点とする「てこ」を形成する。その結果、例えばボタンの端部を押した場合でも、「てこ」を形成するリブを支点としてボタンからスイッチへ力が加わる。すなわち、ボタンの端部を力点とすると、リブとカバーパネルとの接触部分が支点となり、ボタンとスイッチとの接触部分が力点となる。したがって、ボタンの大きさおよびスイッチの配置に関わらず、操作感を高めることができ、確実にスイッチ操作を行うことができる。

請求項２記載の発明では、スイッチがボタンの長手方向の中心部に設けられているとき、リブはボタンの長手方向の両端部に設けられている。ボタンの大型化にともない長手方向の全長が大きくなると、ボタンの長手方向の端部を押したとき、長手方向の中心部に位置するスイッチの操作は不完全になるおそれがある。請求項２記載の発明の場合、ボタンにリブを設けることにより、ボタンの端部を押したときでも、カバーパネルに接するリブを支点としてボタンからスイッチへ力が加わる。したがって、ボタンの操作感を高めることができ、確実にスイッチ操作を行うことができる。

請求項３記載の発明では、スイッチがボタンの長手方向の中心部から偏心しているとき、リブはボタンの長手方向の少なくともスイッチ側の端部に設けられている。ボタンの大型化にともない長手方向の全長が大きくなると、ボタンのスイッチから遠い端部を押したとき、長手方向の中心部から偏心して配置されているスイッチの操作は不完全になるおそれがある。請求項３記載の発明の場合、ボタンにリブを設けることにより、ボタンの端部を押したときでも、カバーパネルに接するリブを支点としてボタンからスイッチへ力が加わる。したがって、ボタンの操作感を高めることができ、確実にスイッチ操作を行うことができる。

請求項４記載の発明では、フレームによってボタンと基板に設けられているスイッチとの位置が決められている。ボタンとスイッチとの位置のずれは、ボタンの操作感および操作性の悪化を招く。そこで、フレームによってボタンとスイッチとの位置を決定することにより、ボタンの移動はスイッチへ確実に伝達される。したがって、ボタンの操作感を高めることができ、確実にスイッチ操作を行うことができる。
請求項５記載の発明では、ボタンとスイッチとの位置は、フレームから突出する軸部と基板の穴部とによって決定される。したがって、簡単な構成でボタンとスイッチとの位置を決定することができ、ボタンの操作感および操作性を高めることができる。

請求項６記載の発明では、ボタンは長辺部においてリブとは反対側の端部にボスを有している。ボスは、スイッチ側へ突出している。そのため、ボタンがスイッチ側へ押されると、ボスはボタンのスイッチ側に位置する構造物に接する。ボタンは、温度の変化な周囲の環境の変化によって反りが生じる場合がある。ボタンに反りが生じると、ボタンとスイッチとの間の距離が増大し、スイッチとの接触が不十分になるおそれがある。請求項６記載の発明では、ボタンのリブとは反対側の端部にボスを設けることにより、ボスと構造物の接触によってボタンはリブとは反対側の端部における移動が制限される。そのため、ボタンに反りが生じた場合でも、ボタンはボスと構造物との接触部分を支点として移動する。これにより、ボタンは、スイッチの近傍におけるストロークが増大する。したがって、温度の変化などによってボタンに変形が生じても、確実にスイッチ操作を行うことができる。

以下、本発明の複数の実施形態による押しボタンスイッチ装置を図面に基づいて説明する。なお、複数の実施形態において実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
（第１実施形態）
図１および図２に示すように、第１実施形態による押しボタンスイッチ装置１０は、カバーパネル１１、ボタンユニット２０および基板１２を備えている。カバーパネル１１は、中心部にボタンユニット２０を収容する開口部１３を有している。カバーパネル１１は、ボタンユニット２０と隣接して機能部１４が配置される。カバーパネル１１は、図示しないベースとの間に、基板１２を収容する収容空間を形成する。ベースは、押しボタンスイッチ装置１０が部品として備えていてもよく、押しボタンスイッチ装置１０を建造物の壁面に取り付ける場合、その壁面がベースを構成してもよい。基板１２は、カバーパネル１１とベースとの間の収容空間に収容される。これにより、ボタンユニット２０が取り付けられているカバーパネル１１の後方に基板１２が配置される。機能部１４には、例えば画像を表示するディスプレイ、情報を入力するための入力ボタン、あるいは音声を発するスピーカなどが設けられる。

ボタンユニット２０は、図３および図４に示すようにボタン２１およびフレーム２２から構成されている。ボタン２１は、略長方形に形成されている。すなわち、ボタン２１は、図３（Ｂ）および図４（Ｂ）に示すように長手方向に延びる長辺部２１１および短手方向に延びる短辺部２１２を有している。ボタン２１の形状は、短手方向よりも長手方向の全長が長い形状であれば図１から図４に例示する長方形に限らない。ボタン２１は、例えば長円形状、四隅が円弧状の長方形状、多角形状あるいは楕円形状など、任意の形状に形成することができる。

ボタン２１は、フレーム２２と一体に組み付けられている。フレーム２２は、図３（Ｂ）に示すように内側に突出するヒンジ部２３を有している。ヒンジ部２３は、弾性変形可能である。ボタン２１を支持するフレーム２２は、カバーパネル１１の基板１２側に取り付けられる。フレーム２２はカバーパネル１１に固定されるため、ボタン２１はフレーム２２のヒンジ部２３を介してカバーパネル１１に回転可能に支持される。これにより、ボタン２１をフレーム２２に取り付けたとき、ボタン２１はヒンジ部２３を支点として基板１２側および基板１２とは反対側へ回転する。この場合、ヒンジ部２３を支点とするボタン２１の回転角度は数度程度の微少な角度である。フレーム２２は、ボタン２１の周囲を囲みつつ、カバーパネル１１から基板１２側へ所定の高さを有している。これにより、カバーパネル１１にボタンユニット２０を取り付けることにより、カバーパネル１１と基板１２との間にはフレーム２２によって所定の距離が確保される。
基板１２は、図１に示すようにカバーパネル１１側にスイッチ１５が設けられている。スイッチ１５は、例えば基板１２側へ押し込まれることにより接点同士が接するプッシュタイプのスイッチが適用される。また、基板１２には、機能部１４に対応するディスプレーユニットや複数のスイッチなどが設けられている。さらに、基板１２は、スイッチ１５、機能部１４などの各部間を接続する配線および電子素子が設けられている。

ボタン２１は、スイッチ１５を挟んで基板１２とは反対側に配置されている。ボタン２１を支持するフレーム２２のヒンジ部２３には、図４に示すようにスイッチ１５側の端面に突起２４が設けられている。ボタン２１を基板１２側へ押し込むことにより、ヒンジ部２３の突起２４はスイッチ１５を押し込む。これにより、ボタン２１を押し込むことにより、スイッチ１５への入力が行われる。突起２４とスイッチ１５との間の距離を変更することにより、ボタン２１の押し込み量、すなわちボタン２１のストロークを変更することができる。本実施形態の場合、スイッチ１５は、ボタン２１の長手方向の中心よりも一方の端部側へずれて配置されている。すなわち、スイッチ１５は、図５に示す模式図のようにボタン２１の中心から偏心して配置されている。

フレーム２２は、図１、図３および図４に示すように基板１２側の端部から突出する軸部としてのピン３０を有している。一方、基板１２は、図１に示すようにピン３０を挿入可能な穴部３１を有している。フレーム２２のピン３０を基板１２の穴部３１に差し込むことにより、フレーム２２と基板１２との位置が決められる。スイッチ１５は、ボタン２１によって操作される。そのため、ボタン２１とスイッチ１５との位置関係は精密に設定する必要がある。ボタン２１と一体に構成されたフレーム２２に、基板１２との位置をあわせるためのピン３０を設けることにより、ボタン２１とスイッチ１５との位置は容易に決定される。

図５は、本実施形態による押しボタンスイッチ装置１０の構成を簡略化して示す模式図である。ボタン２１は、長辺部２１１においてヒンジ部２３が接続している。なお、図５では、ボタン２１と一体に組み付けられるフレーム２２は記載を省略している。そのため、本来ならばボタン２１はフレーム２２に設けられたヒンジ部２３を介してカバーパネル１１に支持されるのに対し、図５ではボタン２１がヒンジ部２３を介してカバーパネル１１に直接支持されている構成を示している。ヒンジ部２３は、ボタン２１からカバーパネル１１側へ突出していてもよい。

本実施形態の場合、ヒンジ部２３はボタン２１の長辺部２１１に二カ所設けられている。ボタン２１は、短辺部２１２にリブ２５を有している。リブ２５は、短辺部２１２からボタン２１の外側へ突出している。リブ２５は、長辺部２１１の両端部に位置する短辺部２１２に設けられている。リブ２５は、カバーパネル１１の基板１２側の端面１１１に接触可能である。なお、本実施形態のようにボタン２１の長手方向の中心とスイッチ１５とがずれている、すなわちボタン２１に対しスイッチ１５が偏心して配置されているとき、リブ２５は二つの短辺部２１２のうち少なくともスイッチ１５に近い短辺部２１２に設けることが望ましい。なお、リブ２５は、図５に示すように二つの短辺部２１２にそれぞれ設けてもよい。

次に、上記の構成による押しボタンスイッチ装置１０の作動について説明する。
ボタン２１に力を加えることにより、ボタン２１を支持するヒンジ部２３は弾性変形する。ボタン２１をスイッチ１５側に押すことにより、ボタン２１はヒンジ部２３を支点としてスイッチ１５側へ回転する。そして、スイッチ１５側へ突出する突起２４がスイッチ１５に接することにより、スイッチ１５への入力が行われる。
一方、本実施形態のように、ボタン２１に対しスイッチ１５が偏心して配置されているとき、ボタン２１のスイッチ１５から遠い端部を押したとき、いわゆる片押し状態となったとき、ボタン２１に傾きが生じる。すなわち、ボタン２１は、スイッチ１５に近い側に対し、スイッチ１５から遠い側で移動量が大きくなる。そのため、ボタン２１の長手方向においてスイッチ１５から遠い端部に力を加えると、ボタン２１は力を受ける部分ほど移動量が大きくなり、ボタン２１には傾きが生じる。ボタン２１に傾きが生じると、ボタン２１を基板１２側へ押し込んでも、ボタン２１のスイッチ１５に近い側ではボタン２１がスイッチ１５側へほとんど移動しないおそれがある。

本実施形態の場合、ボタン２１はスイッチ１５に近い短辺部２１２からリブ２５が突出している。そのため、片押しによりボタン２１に傾きが生じると、リブ２５はカバーパネル１１の基板１２側の端面１１１に接する。これにより、ボタン２１は、リブ２５とカバーパネル１１の端面１１１との接触部分を支点とする「てこ」を形成する。その結果、ボタン２１は、カバーパネル１１側への移動が制限されるとともに、「てこ」の作用により突起２４がスイッチ１５を押し付ける。すなわち、ボタン２１の端部を力点としたとき、リブ２５と端面１１１との接触部分が支点となり、力点である突起２４とスイッチ１５との接触部分に力が加わる。したがって、ボタン２１のスイッチ１５から遠い側に力を加えても、ボタン２１はリブ２５を支点とする「てこ」を形成し、スイッチ１５に力を加える。

本発明の第１実施形態では、ボタン２１は外側へ突出するリブ２５を有している。そのため、ボタン２１のスイッチ１５から遠い側に力を加え、ボタン２１が片押し状態となっても、ボタン２１はリブ２５を支点とする「てこ」を形成し、スイッチ１５はボタン２１から力を受ける。すなわち、ボタン２１は、スイッチ１５および力が加えられる力点の位置に関わらず、スイッチ１５に力を加える。したがって、ボタン２１の大きさおよびスイッチ１５の配置に関わらず、操作感を高めることができ、確実にスイッチ１５の操作を行うことができる。

また、本発明の第１実施形態では、ボタン２１を囲みつつボタン２１と一体に構成されるフレーム２２は、基板１２と位置を合わせるためのピン３０を有している。ピン３０は、基板１２の穴部３１に差し込まれる。これにより、フレーム２２と基板１２との位置が決められるとともに、フレーム２２に取り付けられているボタン２１の位置と基板１２に設けられているスイッチ１５の位置とが決められる。したがって、ボタン２１とスイッチ１５とを常に適正な位置関係で配置することができ、ボタン２１およびスイッチ１５の操作の確実性を高めることができる。

本発明の第１実施形態では、「てこ」の支点を形成するカバーパネル１１の端面１１１とリブ２５との間の距離を調整することにより、ボタン２１に加える力とスイッチ１５を押し込む感触との関係が調整される。すなわち、端面１１１とリブ２５との間の距離が変化すると、ボタン２１の押し込み力、およびこの力によるスイッチ１５の操作感が変化する。そこで、本発明の一実施形態では、端面１１１とリブ２５との間の距離を調整することにより、ボタン２１の操作感覚を任意に変更することができる。

（その他の実施形態）
以上説明した本発明の一実施形態では、ボタン２１とスイッチ１５とを偏心して配置する例について説明した。しかし、スイッチ１５は、図６に示すようにボタン２１の中心部に一致させて設けてもよい。長手方向の全長の増大など、ボタン２１が大型化されるにしたがって、スイッチ１５からボタン２１の短辺部２１２までの距離は増大する。このように、ボタン２１の長手方向の全長が増大すると、ボタン２１の中心部にスイッチ１５を配置しても、ボタン２１の長手方向の両端付近に力を加えると、ボタン２１が片押し状態となり、ボタン２１による確実なスイッチ１５の操作が妨げられるおそれがある。

そこで、本発明のその他の実施形態として、スイッチ１５をボタン２１の中心部に配置するとき、ボタン２１の二つの短辺部２１２にそれぞれリブ２５を設けることが望ましい。ボタン２１の二つの短辺部２１２にそれぞれリブ２５を設けることにより、ボタン２１のいずれかの端部に力が加わりスイッチ１５が傾くと、二つの短辺部２１２のうち押し込まれる量が小さな短辺部２１２に設けられているリブ２５がカバーパネル１１の端面１１１に接する。その結果、ボタン２１は、リブ２５とカバーパネル１１の端面１１１との接触部分を支点とする「てこ」を形成する。これにより、ボタン２１は、上述の一実施形態と同様にスイッチ１５および力点の位置に関わらずスイッチ１５に確実に力が加わる。したがって、ボタン２１の大型化、スイッチ１５の取り付け位置の制約がある場合でも、ボタン２１によるスイッチ１５の確実な操作を確保することができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態による押しボタンスイッチの要部を図７に示す。
図７に示す第２実施形態の場合、ボタン２１はボス４１を有している。ボス４１は、ボタン２１の長辺部２１１においてリブ２５とは反対側の端部に設けられている。ボス４１は、略円柱状に形成され、ボタン２１からフレーム２２側へ突出している。また、ボス４１は、ボタン２１の短辺部２１２においてリブ２５と同一側の端部に設けられている。ボス４１は、ボタン２１をフレーム２２側へ押し込んだとき、フレーム２２と接する。なお、ボス４１の形状は、突起であれば円柱状に限らず、角柱状あるいは半球状など任意の形状とすることができる。

例えば環境の変化などによって繰り返し温度変化が生じると、ボタン２１は反りを生じるおそれがある。ボタン２１に反りが生じると、ボタン２１はスイッチ１５の近傍におけるストロークが小さくなり、ボタン２１を押し込んでもスイッチ１５が十分に押し込まれないおそれがある。特に、ボタン２１がフレーム２２とは反対側へ凸となる反りを生じた場合、ボタン２１を押し込んでもボタン２１とスイッチ１５との接触が確保されないおそれがある。そこで、第２実施形態ではボス１４を設けることにより、図８に示すようにボタン２１をフレーム２２側へ押し込むと、ボス１４とフレーム２２とが接する。これにより、ボタン２１は、ボス１４を支点として図８（Ｃ）の時計方向すなわち矢印ｒ方向へ回転する。その結果、ボタン２１は、スイッチ１５側への移動が確保され、スイッチ１５との接触が可能となる。

以上のように、第２実施形態では、ボタン２１のリブ２５と反対側の端部にボス１４を設けることにより、ボタン２１はリブ２５だけでなくボス１４も支点として回転する。これにより、ボタン２１に反りが生じたときでも、ボタン２１はスイッチ１５の近傍におけるストロークが確保される。したがって、ボタン２１とスイッチ１５との確実な接触を確保することができる。

本発明の第１実施形態による押しボタンスイッチ装置を示す分解斜視図 本発明の第１実施形態による押しボタンスイッチ装置を示す概略斜視図 本発明の第１実施形態による押しボタンスイッチ装置のボタンユニットをカバーパネル側から見た斜視図であって、（Ａ）は組み付け後の状態、（Ｂ）は分解した状態を示す図 本発明の第１実施形態による押しボタンスイッチ装置のボタンユニットを基板側から見た斜視図であって、（Ａ）は組み付け後の状態、（Ｂ）は分解した状態を示す図 本発明の第１実施形態による押しボタンスイッチ装置の模式図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）の矢印Ｂ方向から見た矢視図、（Ｃ）は（Ａ）のＣ−Ｃ線における断面図 本発明のその他の実施形態による押しボタンスイッチ装置の模式図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）の矢印Ｂ方向から見た矢視図 本発明の第２実施形態による押しボタンスイッチ装置のボタンユニットを基板側から見た斜視図であって、ボタンとフレームとを分解した状態を示す図 本発明の第２実施形態による押しボタンスイッチ装置の模式図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）の矢印Ｂ方向から見た矢視図、（Ｃ）は（Ａ）の矢印Ｃ方向から見た矢視図

符号の説明

図面中、１０は押しボタンスイッチ装置、１１はカバーパネル、１２は基板、１３は開口部、１５はスイッチ、２１はボタン、２２はフレーム、２３はヒンジ部、２５はリブ、３０はピン（軸部）、３１は穴部、４１はボス、２１１は長辺部、２１２は短辺部を示す。

Claims (6)

1. スイッチと、
   長辺部および短辺部を有し、前記スイッチ側へ移動することにより前記スイッチを押し付けるボタンと、
   前記ボタンを収容する開口部を有し、前記長辺部側に設けられているヒンジ部を支点に前記ボタンを回転可能に支持するカバーパネルと、
   前記短辺部から前記ボタンの外側に突出し、前記カバーパネルの前記ボタン側の面に接触可能なリブと、
   を備えることを特徴とする押しボタンスイッチ装置。
2. 前記スイッチは、前記ボタンの長手方向において中心部に設けられ、
   前記リブは、前記ボタンの長手方向の両端部に位置する前記短辺部にそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項１記載の押しボタンスイッチ装置。
3. 前記スイッチは、前記ボタンの長手方向において中心部よりもいずれか一方の端部側に偏心して設けられ、
   前記リブは、前記ボタンの長手方向の両端部に位置する前記短辺部のうち、少なくとも前記スイッチに近い側の短辺部に設けられていることを特徴とする請求項１記載の押しボタンスイッチ装置。
4. 前記ボタン側の端面に前記スイッチが設けられている基板と、
   前記ボタンの周囲を囲み、かつ前記カバーパネルと前記基板との間に設けられ、前記ボタンと前記スイッチとの位置を決めるフレームと、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１、２または３記載の押しボタンスイッチ装置。
5. 前記フレームは、前記基板側へ突出して前記基板に形成されている穴部に挿入される軸部を有することを特徴とする請求項４記載の押しボタンスイッチ装置。
6. 前記ボタンは、前記長辺部において前記リブと反対側の端部に前記スイッチ側へ突出するボスを有することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項記載の押しボタンスイッチ装置。

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