JP2009245751A

JP2009245751A - 可動接点

Info

Publication number: JP2009245751A
Application number: JP2008091108A
Authority: JP
Inventors: Nobutoshi Takahashi; 宣寿高橋; Minoru Karaki; 稔唐木
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2008-03-31
Filing date: 2008-03-31
Publication date: 2009-10-22

Abstract

【課題】プッシュオンスイッチ用の可動接点に関し、動作力が小さく安定したものを提供することを目的とする。
【解決手段】弾性薄板金属からなり、上面視円形の対向する両端部が平行な直線で切り欠かれた略小判形で、上方に膨らんだ略球面のドーム状に形成され、上方からの押圧力により上記ドーム状部分が節度感を伴って下方凸型に弾性反転し、上記押圧力の解除により節度感を伴って元の上方凸型に弾性復帰する可動接点であって、上記切り欠かれた両端の直線状端部１２の中間部が円弧状に対称に切り欠かれた円弧状切欠部１３になされたものとした。
【選択図】図１

Description

本発明は、各種電子機器の信号入力用として、押圧されると節度感を伴ってオンとなり、押圧解除すると節度感を伴ってオフとなるプッシュオンスイッチに用いられる可動接点に関するものである。

携帯電話などの電子機器の操作部には、薄型化のために、配線基板の固定接点に対応した位置に円形のドーム状をした可動接点を載置して構成したプッシュオンスイッチが多く用いられている。また、電子機器の小型化によって、可動接点間の配置間隔が狭い部分や、配線パターンの引き回しスペースを確保するために、略小判形をした可動接点の採用も多くなっている。

このような従来のプッシュオンスイッチに用いられる可動接点について、図６〜図７を用いて説明する。

図６は従来の可動接点の上面図、図７は同正面図であり、同図において、１は弾性薄板金属からなる可動接点であり、上面視円形の両端が平行な直線で切り欠かれた略小判形で、中央部が最も高い球面状に曲げ加工されたドーム状に形成されている。

そして、この可動接点１の動作は、上記ドーム状の頂点部に押圧力を加えていき、その力が所定の押圧力を超えると節度感を伴ってドーム状部分が下方に凸型に弾性反転し、次にその押圧力を除いていき、所定の押圧力より小さくなると節度感を伴って自らの弾性復元力で元の上方に膨らんだドーム状に復元するものである。

このような略小判形の可動接点１は、円形の両側が平行な直線で切り欠かれているために、複数個を横に並べた状態で使用する際に可動接点１間を狭く配置できることや、可動接点１間に配線基板上の回路の引き回しスペースを確保して配置効率がよいものにできるものであった。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開２００５−７１７８３号公報

近年、ＰＤＡや携帯電話に代表されるような携帯用の電子機器は、電子メール等の利用により入力操作回数などが増加しており、指の疲れを軽減するために軽い力で操作できるものへの要望も増えており、それら電子機器の操作部に用いられるプッシュオンスイッチも軽い力で動作するものが要求されることもあった。

ここに、上記従来のプッシュオンスイッチに用いられる可動接点１においては、軽い力で動作させるために、ドーム状を形成する略球面の曲げ加工時の圧力を弱くして対応することもあったが、それであると可動接点１の弾性反転する動作力がばらつき易く、その管理が難しいという課題があった。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、管理が容易で、安定して節度感を伴い軽い動作力で動作する可動接点を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、以下の構成を有するものである。

本発明の請求項１に記載の発明は、弾性薄板金属からなり、上面視円形の対向する両端部が平行な直線で切り欠かれた略小判形で、上方に膨らんだ略球面のドーム状に形成され、上方からの押圧力により上記ドーム状部分が節度感を伴って下方凸型に弾性反転し、上記押圧力の解除により節度感を伴って元の上方凸型に弾性復帰する可動接点であって、上記切り欠かれた両端の直線状部分の中間部が円弧状に対称に切り欠かれていることを特徴とする可動接点としたものであり、両側の直線状部分の中間部が円弧状に切り欠かれて、ドーム形状の頂上部分に向けて幅が緩やかに狭くなる形状としたことにより、バネ弾性が弱くなり、略球面の曲げ加工時の圧力を弱くなどせずとも、容易な管理で操作時に節度感を有した軽い動作力で動作する可動接点を安定して得ることができるという作用を有する。

以上のように本発明によれば、操作時に節度感を有した軽い動作力の可動接点を容易な管理で安定して得ることができるという有利な効果が得られる。

以下、本発明の実施の形態について、図１〜図５を用いて説明する。

（実施の形態）
図１は本発明の一実施の形態による可動接点の上面図、図２は同正面図である。

同図において、１１は弾性薄板金属からなる可動接点であり、上面視円形の両端を平行な直線で切り欠いた略小判形で、その中央部が最も高くなるように球面状のドーム形状で形成されていることは従来同様であるが、本実施の形態の可動接点１１は、その切り欠かれた両側の直線状端部１２の長手方向の中央位置中間部分が、両側が対称で上面視円弧状にさらに内側に切り欠かれた円弧状切欠部１３になされていることを特徴としている。

この可動接点１１の動作は、従来のものと同様であるので簡単に説明する。

まず、ドーム状頂点部に押圧力を加えていくと、所定の押圧力で節度感を伴ってドーム状部分が下方凸型に弾性反転し、次に押圧力を除くと、節度感を伴って元の上方凸型のドーム状に弾性復元する。

次に、本発明の可動接点１１について、ドーム状頂点部に押圧力を加えたときの応力分布をシミュレーションした内容について説明する。

シミュレーションは、有限要素法による応力シミュレーションを実施した。シミュレーションの詳細は、座古、倉敷、花木、中井、伊藤及び福田の論文「ライトタッチスイッチ用ダイヤフラムの信頼性評価手法に関する研究」（ＪｏｕｒｎａｌｏｆＴｈｅＳｏｃｉｅｔｙｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅＪａｐａｎ）Ｖｏｌ．５１，Ｎｏ．３，ｐｐ．３３８−３４３，３月（２００２年）によった。

可動接点１１の素材は、厚さ０．０５５ｍｍのステンレス鋼（ＳＵＳ３０１）を用い、円形部分の外径がφ４．０ｍｍ、切り欠いた直線状端部１２どうし間の幅を２．６ｍｍとして、線対称な１／４図形で行なった。また、同時に比較用として両端を平行な直線で切り欠いた状態のみの従来品も行なった。

試料１は、両端の中間部を半径０．５２ｍｍの円弧で切欠量（幅方向の内側への切り込み寸法）を０．０７ｍｍとし、試料２は、両端の中間部を半径２．０ｍｍの円弧で切欠量を０．１９ｍｍとした。

シミュレーションは、外形をトリミングした平板状の可動接点素材に対して、まずポンチとダイで挟み込んだ状態を想定し、ダイを固定した状態でポンチがダイに近づくよう強制変位を与え、略球面の上方凸型のドーム状にプレス成形する。次にドーム状の頂点部下面が外形円形部下面と同一面に位置するところまで、ドーム状の頂点部に押圧力を加え、その後、上記押圧力を解除して元の上方凸型のドーム状に戻る位置までの押圧解析を実施した。なお、試料１、試料２および従来品に対するドーム状に成形する際のポンチとダイおよびそれらを用いたプレス成形条件は同じ条件とした。

図３は、試料１の可動接点の応力シミュレーション結果、図４は試料２の可動接点の応力シミュレーション結果を示し、図５は比較用とした従来の可動接点の応力シミュレーション結果である。

図３〜図５は、可動接点のドーム状頂点部に押圧力を加えて弾性反転する直前の応力分布状態を示している。応力分布について、各図の左下部を中心に応力σが強く発生しており、応力分布の状態を分かりやすくするために、円弧状切欠部の設けられていない比較用の従来品の形状で、直線状端部の中央位置（図５の左下角部）を基準とし、上記中央位置から可動接点の長手方向に１５要素、直線状端部から中心に向かう８要素の範囲について、各要素別に加わっている応力σを６００ＭＰａ未満、６００ＭＰａ以上９００ＭＰａ未満、９００ＭＰａ以上１２００ＭＰａ未満、１２００ＭＰａ以上１５００ＭＰａ未満、１５００ＭＰａ以上１８００ＭＰａ未満の５つに区分して、対応する要素数を計測した。なお、上記範囲において、従来品は全１２０要素であるが、試料１は全１１６要素、試料２は全９０要素である。

そして、図３〜図５に記載した各試料の応力分布の状態を比較しやすくするために（表１）にまとめた。

この（表１）の結果より、両側の直線状端部１２の中央部に円弧状切欠部１３を設けた試料１および試料２は、共に大きい応力σを受けている要素数が従来品より少なくなっていることがわかった。つまり、本実施の形態である試料１および試料２の方が、従来品より応力σの集中が緩和されていることがわかった。

また、この試料１および試料２の応力分布は、従来品に比べて、大きい応力σを受ける要素が減って、小さい応力σを受ける要素の方が増えており、応力σが分散している。つまり、両側の直線状端部１２に円弧状切欠部１３をさらに設けた可動接点１１の変形強度は弱いものとなり、その結果として動作力は、従来品に対して試料１が軽く、試料２の方が更に軽いものとなった。

ここで可動接点１１の動作力とは、押圧操作をしていく際に可動接点１１のドーム状部分が下方凸型に弾性反転する直前の押圧力Ｆ１を指しており、このシミュレーションで得られた各試料の動作力は、試料１が０．６１Ｎ、試料２が０．４５Ｎで、従来品が０．６７Ｎであった。また、節度感としては、上記動作力である押圧力Ｆ１と、押圧解除をしていく際にドーム状部分が弾性復元する直前の押圧力Ｆ２との関係をクリック率｛（Ｐ１−Ｐ２）／Ｐ１｝×１００（％）として表し、試料１では５１．４％、試料２では３６．９％、従来品では５９．９％であった。

以上のことから、平行な直線で切り欠かれた両端の直線状部分の中間部が円弧状に対称に切り欠かれている可動接点１１の方が、ドーム状頂点部を押圧する際のドーム状部分が弾性反転する直前の押圧力である動作力を低いものにできる。そして、その形成時には、曲げ加工時の圧力を弱くなどせずともよく、従来同様に容易な管理で当該可動接点１１の形成が可能となる。

このように本実施の形態によれば、平行な直線で切り欠かれた対向する両端の直線状部分の中間部がさらに円弧状に切り欠かれて、ドーム形状の頂上部分に向けて幅が緩やかに狭くなる形状のものとしたことにより、ドーム形状部分のバネ弾性が弱くなり、動作時に節度感を有した動作力の小さい可動接点を安定して得ることができる。

なお、上記では２種類の試料と従来形状について解析を行なったが、実際に際しては、所望の動作力およびクリック率を勘案して、両端の直線状端部に設ける円弧状切欠部の円弧半径寸法や切欠量は適宜設定すればよい。

本発明による可動接点は、動作時に節度感を伴った軽い動作力の可動接点を容易な管理で安定して得ることができるという効果を有し、各種電子機器の信号入力用のプッシュオンスイッチを構成する際等に有用である。

本発明の一実施の形態による可動接点の上面図同正面図試料１の可動接点の応力分布シミュレーション結果を示す図試料２の可動接点の応力分布シミュレーション結果を示す図従来の可動接点の応力分布シミュレーション結果を示す図従来の可動接点の上面図同正面図

符号の説明

１１可動接点
１２直線状端部
１３円弧状切欠部

Claims

弾性薄板金属からなり、上面視円形の対向する両端部が平行な直線で切り欠かれた略小判形で、上方に膨らんだ略球面のドーム状に形成され、上方からの押圧力により上記ドーム状部分が節度感を伴って下方凸型に弾性反転し、上記押圧力の解除により節度感を伴って元の上方凸型に弾性復帰する可動接点であって、上記切り欠かれた両端の直線状部分の中間部が円弧状に対称に切り欠かれていることを特徴とする可動接点。