JP2010146737A - ２段クリック付き接点ばね - Google Patents

Abstract

【課題】高寿命で、低コストの２段クリック付き接点ばねを提供する。
【解決手段】１枚の円形ばね材２に複数の長孔３を等間隔に形成し、長孔３よりも外側の部分を皿状ないしドーム形状に形成して、反転復帰可能な第１の可動接点部４を形成すると共に、長孔３よりも中心側部分を第１の可動接点部４と同じ向きの凹凸としてドーム形状に形成して、反転復帰可能な第２の可動接点部５を形成し、隣り合う長孔３の間で第１の可動接点部４と第２の可動接点部５とを連結部９によりつなぎ、連結部９の凹面側の突起状部分により第１の可動接点６を形成し、また第２の可動接点部５の凹面側中央に第２の可動接点７を形成し、円形ばね材２の外周端に複数の支持片８を形成して２段クリック付き接点ばね１を構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、オーディオ機器、ビデオ機器、通信機器、測定器、カメラなどの電子機器、その他の電気機器に信号入力部として組み込まれる２段階のクリック機能付きの接点ばねに関する。

特許文献１は、１枚の接点ばね（第１可動接点）で２段階の感触（クリック感）を得ることを開示している。その特許文献１の第１可動接点の形状では、中央の円板部と外周縁のリング状枠部との連結片が中央の円板部の直径線上に狭い幅のものとして２個しかない。このため、寿命試験によると、荷重、クリック率が増加するにつれて、連結片の根本部分にクラックが発生しやすく、寿命が短いという欠点があった。

また、特許文献１の技術によると、外周縁のリング状枠部は、中心に対して９０度ごとに４個、または１８０度ごとに２個の絞り部を有している。それらの絞り部は、平板状のリング状枠部に半径方向のビードを形成し、ビードの形成位置でリング状枠部の材料を周方向に引き寄せ、ドーナツ形状のリング状枠部全体を歪ませて、リング状枠部にクリック機能を持たせている。その技術では、ビードの形成によって、連結片が第１可動接点の外周底面より高くなるため、一段目の動作ストロークが長く、繰り返し疲労に弱いという欠点があった。

また、特許文献２は、２枚ばね式の２段スイッチ（２段クリックばね）を開示している。その２段クリックばねでは、重ね合わせるための構造上、接触部の突起形状を設けたり、位置ずれしないような形状にしたりするため、複雑な形状にする必要があった。また２枚ばねを組み立てるため、工数がかかりコストアップの要因となっていた。
特開２００２−３５２６６４号公報 特開２００５−２５９４６２号公報

したがって、本発明の解決課題は、従来の１枚の接点ばねに比べて高寿命で、低コストの製品を提供すると共に、２枚ばね式の２段クリックばねに比べ、低コスト、組立不良を低減して品質を向上し、小型でショートストロークの接点ばねの製作を可能として、小型機器に利用しやすい２段クリック付き接点ばねを提供することである。

上記の課題のもとに、本発明は、１枚の円形ばね材（２）に２個以上の円弧状の長孔（３）を中心角に対して等間隔で同一円の円周方向に不連続として形成し、長孔（３）よりも外側の円形ばね材（２）の部分を皿状ないしドーム形状に形成して、反転復帰可能な第１の可動接点部（４）を形成すると共に、長孔（３）よりも中心側の円形ばね材（２）の部分を第１の可動接点部（４）と同じ向きの凹凸としてドーム形状に形成して、反転復帰可能な第２の可動接点部（５）を形成し、隣り合う長孔（３）の間で第１の可動接点部（４）と第２の可動接点部（５）とを連結部（９）によってつなぎ、連結部（９）の凹面側の突起状部分により第１の可動接点（６）を形成し、また、第２の可動接点部（５）の凹面側中央に第２の可動接点（７）を形成し、円形ばね材（２）の外周端に２個以上の支持片（８）を中心角に対し等間隔に形成して、２段クリック付き接点ばね（１）を構成している。そして、第１の可動接点部（４）の反転荷重は、第２の可動接点部（５）の反転荷重よりも小さく設定されており、かつ第１の可動接点部（４）の復帰荷重は、第２の可動接点部（５）の復帰荷重よりも小さく設定されている。

前記の２段クリック付き接点ばね（１）において、第１の可動接点（６）および連結部（９）は、隣合う２つの支持片（８）の円周方向の中間位置に形成されている。

前記の２段クリック付き接点ばね（１）において、第１の可動接点部（４）の断面形状は１つの円弧または複数の同心円による曲げ部（４ａ）を含む円弧として形成されており、また、第２の可動接点部（５）の断面形状は１つの円弧または複数の同心円による曲げ部（５ａ）を含む複数の円弧として形成されている。

好ましい例によると、長孔（３）および支持片（８）は、中心角に対し等間隔で同じ位相のもとに４個形成されている。

本発明に係る２段クリック付き接点ばね（１）では、次の効果が得られる。１枚の円形ばね材（２）によって、反転復帰可能な第１の可動接点部（４）および反転復帰可能な第２の可動接点部（５）が皿状ないしドーム形状として形成され、それぞれについて独立にクリック動作が得られるから、既存の２枚ばねを使用した２段クリック接点よりも、部品点数が減少し、製品が低コストとなる。

既存の２枚ばねを使用した２段クリック接点では、組み合わせ時の位置ずれを防止するために、ぞれを位置決めする手段が必要であった。これに対して、本発明では、複数の連結部（９）の存在によって、第１の可動接点部（４）と第２の可動接点部（５）とが位置決め状態で連結されるため、相対的な位置ずれが発生することはなく、また連結部（９）が２個以上あり、その幅も大きくできるから、それぞれの連結部分に作用する曲げ応力や負荷が緩和され、高寿命化が図られる。

従来の例によると、一段目の動作ストロークを短くするために、水平方向で曲げて寄せ、絞り部によりドーナツ形状部の全体を歪ませて、クリック感触を得ている。これに対して本発明では、１枚の円形ばね材（２）から第１の可動接点部（４）および第２の可動接点部（５）を皿状ないしドーム形状として形成するだけで、それぞれ独立にクリック動作を行わせているから、構成が簡単になり、しかも小型でショートストロークの製品の製作も容易となる。

複数の円弧状の長孔（３）が第１の可動接点部（４）と第２の可動接点部（５）とを材料の変形機能上から分離しているため、それらの２つのクリック動作が独立して段階的に得られる。

また、第１の可動接点部（４）と第２の可動接点部（５）との間の反転荷重、復帰荷重の設定によって、２つのクリック動作（反転動作・復帰動作）に優先付けが行われるため、スイッチ動作の優先順位が確実となる。

隣合う２つの支持片（８）の円周方向の中間位置に、第１の可動接点（６）および連結部（９）が形成されていると、２つの支持片（８）の間で第１の可動接点部（４）がスイッチ操作時の力でたわみ変形しやすいため、クリック感が良くなり、固定接点（１２）に対する第１の可動接点（６）の接触も良好となる。

第１の可動接点部（４）や第２の可動接点部（５）の断面形状が１または複数の同心円による曲げ部（４ａ、５ａ）を含む複数の円弧として形成されていると、それらの曲げ部（４ａ、５ａ）によって第１の可動接点部（４）、第２の可動接点部（５）の剛性が調節でき、クリック動作のための反転、復帰の力も柔軟に調整できる。

長孔（３）および支持片（８）が中心角に対し等間隔で同じ位相のもとに４個形成されていると、全体のバランスがよく、スイッチ操作のときに、斜め方向の力や中心から外れた力が作用したときでも、安定したクリック動作、スイッチング動作が期待できる。

図１ないし図３は、本発明に係る２段クリック付き接点ばね１を示している。これらの図において、２段クリック付き接点ばね１は、厚み０．０４〜０．１ｍｍの程度で銀またはニッケルメッキのステンレス板を直径３〜６ｍｍの円形に打ち抜いた１枚の円形ばね材２により構成されている。

円形ばね材２は、２個以上、好ましくは４個の円弧状の長孔３を中心角に対し等間隔で円周方向に不連続として有しており、これらの長孔３よりも外側の部分で皿状ないしドーム形状の反転復帰可能な第１の可動接点部４を形成すると共に、長孔３よりも中心側の部分で第１の可動接点部４と同じ向きの凹凸のドーム形状の反転復帰可能な第２の可動接点部５を形成している。

円弧状の長孔３、第１の可動接点部４および第２の可動接点部５は、通常、円形ばね材２の打ち抜き加工の際に、打ち抜きまたは曲げ加工によって形成されるが、円形ばね材２の打ち抜き加工の後の打ち抜きまたは曲げ加工によっ形成することもできる。第１の可動接点部４および第２の可動接点部５の曲げ加工のときに、それらの断面形状は、１つの円弧のみにより形成されるか、または複数の同心円による曲げ部４ａ、５ａを含む複数の円弧の組み合わせとして形成される。

図示の例において、第１の可動接点部４は、１つの曲げ部４ａを形成し、第２の可動接点部５は、ゆるやかな１つの曲げ部５ａを形成している。図面上で、これらの曲げ部４ａ、５ａは、点線により表されている。曲げ部４ａ、５ａは、材料の剛性を高めるため、皿状の第１の可動接点部４およびドーム形状の第２の可動接点部５を凸側から押して、それらを反転させるときの荷重、すなわち反転荷重を加減するときに有効であり、通常、曲げ部４ａ、５ａの形成により、反転荷重は、曲げ部４ａ、５ａのないものよりも大きくなる。なお、長孔３が存在しているため、曲げ加工による曲げ部４ａ、５ａの形成は長孔３のないときよりも容易となる。

第１の可動接点部４と第２の可動接点部５とは、隣り合う長孔３の間で連結部９によりつながっている。この例の場合、連結部９は、４つの長孔３に対応して４個あり、それらの幅（隣り合う長孔３の間隔）は、長孔３の長さを増減することによって調節できる。なお後述するように、連結部９は、クリック動作のときに折り曲がり部分となり、凹面側の突起状部分により、第１の可動接点６を形成している。連結部９の曲げによりその部分に繰り返し疲労が起きやすいことから、連結部９の幅は、耐用年数やクリック動作の回数などを考慮して設定される。

また、第２の可動接点部５は、凹面側の中央部分に、第２の可動接点７を形成している。この第２の可動接点７は、図示のように、凹面のままとするか、あるいは図示しないが、凹面側に凸の１または２以上の突起状のものとして形成する。

図示の例において、皿状の第１の可動接点部４は、凹面側で大きな直径の曲面となっており、これに対し、ドーム形状の第２の可動接点部５は、第１の可動接点部４の中心位置にあって、凹面側で小さな直径の曲面となっている。このため、第２の可動接点部５の剛性は、第１の可動接点部４の剛性よりも大きくなっている。したがって、第１の可動接点部４の反転荷重は、第２の可動接点部５の反転荷重よりも小さく設定されており、かつ第１の可動接点部４の復帰荷重は、第２の可動接点部５の復帰荷重よりも小さく設定されている。なお、前記のように、これらの荷重の設定は、曲げ部４ａ、５ａの形成によっても調節できる。

円形ばね材２の外周端は、２個以上、好ましくは４個の支持片８を中心角に対して等間隔に形成している。これらの支持片８は、プリント基板１０の基板面１１に接し、２段クリック付き接点ばね１の第１の可動接点６や、第２の可動接点７をプリント基板１０の基板面１１に接しない状態として支持する。連結部９は、クリック動作のときに、第１の可動接点部４の変形を促すために、隣合う２つの支持片８の円周方向の中間に位置し、隣合う２つの支持片８の間で形成されている。

つぎに、図４および図５は、２段クリック付き接点ばね１の動作を示している。これらの図のように、２段クリック付き接点ばね１は、プリント基板１０の基板面１１に形成されている固定接点１２、１３に対向させた状態として基板面１１に置かれる。このとき、第１の可動接点６、第２の可動接点７は、図４および図５の上段の図のように、それぞれ固定接点１２、１３に対して非接触の状態で対向している。

この状態で、操作者が第２の可動接点６に対して矢印方向から力を加え、その力を次第に増加させて行くと、まず、第１の可動接点部４は、偏平な状態に変形し、やがて凹凸の向きを反転させ、第１の可動接点６を固定接点１２に接触させる。この反転のときに、第１のクリック動作が起こり、操作者は、力の急変によってクリック感を得る。この第１のクリック動作によって、図４および図５の中段の図のように、２つの固定接点１２と第１の可動接点部４との間が電気的に導通状態となる。

引き続き操作者が矢印方向の力を加えて行くと、つぎに、第２の可動接点６は、偏平な状態に変形し、やがて凹凸の向きを反転して、第２の可動接点７を固定接点１３に接触させる。この反転によって第２のクリック動作が起こり、このときも操作者は、力の急変によってクリック感を得る。この第２のクリック動作によって、図４および図５の下段の図のように、２つの固定接点１２と固定接点１３と間が第１の可動接点部４および第２の可動接点部６によって電気的に導通状態となる。

このように、２段クリック付き接点ばね１は、その名の通り、凹凸の向きの反転によって２段階的にクリック動作（第１のクリック動作および第２のクリック動作）をする。このクリック動作の過程で、第１の可動接点部４の反転荷重は、第２の可動接点部５の反転荷重よりも小さく設定されているから、反転動作は、常時、上記の順序となる。図示の例によると、長孔３および支持片８が中心角に対し等間隔で同じ位相のもとに４個形成されているから、全体のバランスがよく、スイッチ操作のときに、斜め方向の力や中心から外れた力が作用したときでも、安定したクリック動作、スイッチング動作が期待できる。

ここで操作者が第２の可動接点６に対して矢印方向の力を弱めていくと、先ず、第２の可動接点部５が復帰してもとの状態に戻り、次に、第１の可動接点部４が復帰してもとの状態に戻る。この過程で、第２の可動接点７が固定接点１３から離れ、つぎに第１の可動接点６が固定接点１２から離れる。このようにして、２段クリック付き接点ばね１は、もとの状態に復帰する。

２段階的なクリック動作時の反転荷重や、復帰荷重は、第１の可動接点部４の凹曲面や、第２の可動接点部７の凹曲面の形状、曲げ部４ａ、５ａの曲げ角度などによって調節できる。第１の可動接点部４の凹曲面や、第２の可動接点部７の凹曲面の設定によって、矢印方向のストロークも調節できるが、通常、全体的なストロークは、支持片８の高さ（下向きの突出寸法）を変更することによって行う。

なお、長孔３、支持片８や連結部９は、２個以上でもよく、２個の場合、それらは、中心角１８０度のもとに配置され、３個の場合、それらは、中心角１２０度のもとに配置される。

図６は、長孔３、連結部９を２個とし、また支持片８を４個とした例である。この図示の例で、２つの支持片８が想像線（二点鎖線）のように一体のものとして形成されているならば、支持片８は、２つの長孔３に対応する位置で、幅の広いものとして２個設けられることになる。

本発明に係る２段クリック付き接点ばね１は、プリント基板１０の固定接点１２、１３と共に２段シートスイッチに、あるいは単品の２段スイッチに利用される。２段シートスイッチは、例えば携帯電話のキー操作部として用いられ、キー操作部の基板に２つの固定接点を形成しておき、これらの固定接点に２段クリック付き接点ばね１を対応させた構成である。この使用例によると、２段クリック付き接点ばね１は、通常、粘着フィルムにより基板に位置決め状態で固定される。

また、単品の２段スイッチは、各種機器のプッシュスイッチとして用いられ、インサートケースに２つの固定接点を形成しておき、これらの固定接点に２段クリック付き接点ばね１を対応させ、第２の可動接点部７の凸部にスイッチボタンなどの操作部を配置した構成である。

本発明に係る２段クリック付き接点ばね１の平面図である。 ２段クリック付き接点ばね１の側面図である。 図１のＡ−Ａ矢印方向の断面図である。 図１のＡ−Ａ矢印方向でのクリック動作時の説明断面図である。 図１のＢ−Ｂ矢印方向でのクリック動作時の説明断面図である。 ２段クリック付き接点ばね１の他の例の平面図である。

符号の説明

１ ２段クリック付き接点ばね
２ 円形ばね材
３ 長孔
４ 第１の可動接点部
４ａ 曲げ部
５ 第２の可動接点部
５ａ 曲げ部
６ 第１の可動接点
７ 第２の可動接点
８ 支持片
９ 連結部
１０ プリント基板
１１ 基板面
１２ 固定接点
１３ 固定接点

Claims (5)

1. １枚の円形ばね材（２）に２個以上の円弧状の長孔（３）を中心角に対して等間隔で同一円の円周方向に不連続として形成し、長孔（３）よりも外側の円形ばね材（２）の部分を皿状ないしドーム形状に形成して、反転復帰可能な第１の可動接点部（４）を形成すると共に、長孔（３）よりも中心側の円形ばね材（２）の部分を第１の可動接点部（４）と同じ向きの凹凸としてドーム形状に形成して、反転復帰可能な第２の可動接点部（５）を形成し、隣り合う長孔（３）の間で第１の可動接点部（４）と第２の可動接点部（５）とを連結部（９）によってつなぎ、連結部（９）の凹面側の突起状部分により第１の可動接点（６）を形成し、また、第２の可動接点部（５）の凹面側中央に第２の可動接点（７）を形成し、円形ばね材（２）の外周端に２個以上の支持片（８）を中心角に対し等間隔に形成してなり、さらに、第１の可動接点部（４）の反転荷重を第２の可動接点部（５）の反転荷重よりも小さく設定し、かつ第１の可動接点部（４）の復帰荷重を第２の可動接点部（５）の復帰荷重よりも小さく設定してなる、ことを特徴とする２段クリック付き接点ばね（１）。
2. 隣合う２つの支持片（８）の円周方向中間位置に、連結部（９）および第１の可動接点（６）を形成する、ことを特徴とする請求項１記載の２段クリック付き接点ばね（１）。
3. 第１の可動接点部（４）の断面形状を１つの円弧または複数の同心円による曲げ部（４ａ）を含む円弧として形成する、ことを特徴とする請求項１、または請求項２記載の２段クリック付き接点ばね（１）。
4. 第２の可動接点部（５）の断面形状を１つの円弧または複数の同心円による曲げ部（５ａ）を含む複数の円弧として形成する、ことを特徴とする請求項１、請求項２、または請求項３記載の２段クリック付き接点ばね（１）。
5. 長孔（３）および支持片（８）を中心角に対し等間隔で同じ位相のもとに４個形成する、ことを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、または請求項４記載の２段クリック付き接点ばね（１）。

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