JP2011222407A

JP2011222407A - キースイッチ

Info

Publication number: JP2011222407A
Application number: JP2010092320A
Authority: JP
Inventors: Kenju Sato; 健樹佐藤; Tei Yanagidate; 禎柳舘; Hitoshi Matsuzaki; 等松崎; Nariyasu Nakasuna; 成康中砂
Original assignee: Alpine Electronics Inc
Current assignee: Alpine Electronics Inc
Priority date: 2010-04-13
Filing date: 2010-04-13
Publication date: 2011-11-04

Abstract

【課題】操作キーの復動時に懸念される衝突音を長期に亘って効果的に軽減できる「キースイッチ」を提供すること。
【解決手段】キースイッチは、操作キー１の駆動部１１に設けた窓状の開口１１ｂ内に、操作部１０とオーバーラップする位置にあって操作キー１の往復動方向へ蛇行しながら延びる弾性片１２が突設してあり、この弾性片１２の先端に一体的に設けられたストッパ部１３がフレーム３の規制部３１に係止されて操作キー１の非操作時の高さ位置が規定される。操作キー１を往動させるプッシュ操作が行われると駆動部１１がスイッチ素子２を押圧駆動するが、操作力が除去されるとドーム状ラバー２１の弾性付勢力で操作キー１は復動し、その際、ストッパ部１３が規制部３１に衝突して弾性片１２が撓みを生じる。
【選択図】図３

Description

本発明は、往復動可能に保持された操作キーをプッシュ操作することによってスイッチ素子をオン動作させるキースイッチに係り、特に、プッシュ操作後の復動時に操作キーが支持体に当接して発生する衝突音を軽減させるための消音対策に関するものである。

各種入力装置に用いられるキースイッチとして、従来より、スイッチ素子上に搭載されて上下動（往復動）可能な操作キーを常時上向き（復動方向）へ弾性付勢しつつ、操作キーの一部（ストッパ部）をフレーム等の支持部材の一部（規制部）に係止させることによって、操作キーの非操作時の高さ位置が規定されるように構成したものが広く知られている。この種のキースイッチにおいては、通常、スイッチ素子にドーム状ラバーやコイルばね等の弾性部材が配設されており、その弾性力によって操作キーが上方へ付勢されるようになっている。また、操作キーにはキートップ（操作部）の裏面側に棒状あるいは筒状の駆動部が垂設されており、弾性部材の弾性力に抗して操作キーを下動（往動）させるプッシュ操作が行われると、スイッチ素子が駆動部に押圧駆動されてオン動作し、その際にクリック感が生起されるようになっている。したがって、ユーザは手指に伝わるクリック感によってプッシュ操作が確実に行われたことを感得できる。また、プッシュ操作後に操作キーに対する操作力が取り除かれると、弾性部材の弾性復帰に伴って操作キーは押し上げられていくが、ストッパ部が規制部に当接することで操作キーの上動（復動）が規制されるため、かかる規制状態での高さ位置が操作キーの非操作時の高さ位置となる。なお、操作キーの駆動部が筒状に形成されている場合、この駆動部に設けた開口の下縁部をストッパ部となすことができると共に、この駆動部の略全周を支持部材でガイドすることによって操作キーを円滑に往復動させることができる。

ところで、この種のキースイッチを車載用の入力装置などに用いる場合、クリック感を明瞭にして操作感触を高めることが望まれているが、明瞭なクリック感を得ようとするとプッシュ操作後に操作キーを押し上げる弾性付勢力が強くなるため、操作キーのストッパ部が支持部材の規制部に当接する際に発生する衝突音が大きくなってしまう。それゆえ、このようなキースイッチが自動車のインパネなどに配設されていると、プッシュ操作後の操作キーが元の高さ位置へ復帰するたびに耳障りな衝突音が搭乗者に聞こえてしまう虞があった。

操作キーの復動時に懸念される衝突音を軽減するための消音対策としては、従来、復動時の操作キーに摺動抵抗を付与して減速させるという手法が種々提案されている。例えば、特許文献１に開示されているキースイッチでは、支持部材に規制部と滑らかに連続する傾斜制動面が設けられており、復動時に操作キーのストッパ部がこの傾斜制動面を摺動するように構成されているため、傾斜制動面で発生する摺動抵抗によってストッパ部が制動されながら規制部に当接することで、操作キーの復動時に懸念される衝突音が軽減されるようになっている。また、特許文献２に開示されているキースイッチでは、操作キーにキートップの鍔部から裏面側へ片持ち梁状に延びる弾性脚を垂設し、この弾性脚の先端部にフック状のストッパ部を一体的に設けることによって、操作キーのストッパ部が支持部材の規制部に衝突したときの衝撃を弾性脚の撓みによって吸収するように構成されている。

特開２００８−２５１１９５号公報特開２００７−１２３１９３号公報

しかしながら、特許文献１に開示されているキースイッチのように、操作キーと支持部材とを擦り合わせる摺動抵抗によって衝突音を軽減するという手法を採用した場合、プッシュ操作が何度も繰り返されると、操作キーと支持部材の摺動部分が摩耗して次第に摺動抵抗が小さくなっていくため、衝突音を軽減する消音効果を長期に亘って維持することが困難であった。

これに対して、特許文献２に開示されているキースイッチのように、操作キーの裏面側に片持ち梁状に垂設した弾性脚の撓みによって衝突音を吸収するという手法を採用した場合、この弾性脚は操作キーが往復動する方向（上下方向）に撓むわけではないので、ストッパ部が規制部に衝突したときの衝撃を弾性脚の撓みのみで効果的に吸収することは困難である。

本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、操作キーの復動時に懸念される衝突音を長期に亘って効果的に軽減できるキースイッチを提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明は、操作部（キートップ）の裏面側に駆動部とストッパ部を有する操作キーと、この操作キーを往復動可能に支持する支持部材と、前記操作キーを復動方向へ付勢する弾性部材と、前記操作キーのプッシュ操作時に前記駆動部によって押圧駆動されるスイッチ素子とを備え、前記支持部材に設けられた規制部に前記ストッパ部が係止することにより、前記操作キーの非操作時の高さ位置が規定されるようになっているキースイッチにおいて、前記操作キーと前記支持部材のいずれか一方に、前記操作部とオーバーラップする位置で該操作キーの往復動方向へ蛇行しながら延びる弾性片を突設し、この弾性片の先端に前記ストッパ部または前記規制部を一体的に設けるという構成にした。

このように構成されたキースイッチでは、静止状態で変形しにくい弾性片が動的な衝突エネルギーを得ることで操作キーの往復動方向へ撓みやすくなっているため、プッシュ操作後に元の高さ位置まで押し戻された操作キーのストッパ部が支持部材の規制部に衝突したときに、弾性片に撓みを生じさせて衝撃を効果的に吸収することができ、よって摺動抵抗に依存することなく所望の消音効果が得られるようになる。また、この弾性片は操作キーの操作部（キートップ）とオーバーラップする位置に設ければよいため、弾性片によってキースイッチが大型化する虞はない。また、この弾性片は操作キーや支持部材の一部としてストッパ部または規制部と一体的に設けられているため、部品点数や組立工数の増加も回避できる。

上記の構成において、弾性片が第１のＵターン部と第２のＵターン部とを連続させた略点対称な形状に形成されていると、比較的短寸な弾性片を設けるだけで所望の消音効果を期待できるため、操作キーや支持部材の高さ寸法が小さい場合でも、弾性片を無理なく形成することができて好ましい。

また、上記の構成において、操作キーの駆動部が操作部の裏面側から往動方向へ筒状に突設されており、この駆動部に窓状に開設された開口の周縁部から該開口内へ弾性片が突設されていると、操作キーの大きさを変更することなく弾性片を付設できると共に、この駆動部の略全周を支持部材でガイドすることによって操作キーを円滑に往復動させることができる。

本発明のキースイッチによれば、静止状態で変形しにくい弾性片が動的な衝突エネルギーを得ることで操作キーの往復動方向へ撓みすくなっているため、プッシュ操作後に元の高さ位置まで押し戻された操作キーのストッパ部が支持部材の規制部に衝突したときに、弾性片に撓みを生じさせて衝撃を効果的に吸収することができ、よって摺動抵抗に依存しなくても所望の消音効果が得られるようになる。それゆえ、操作キーの復動時に懸念される衝突音を長期に亘って効果的に軽減することが可能となり、静音環境下においても耳障りな衝突音を発生しない高品位なキースイッチを実現できる。また、この弾性片は操作キーの操作部（キートップ）とオーバーラップする位置に設ければよいため、弾性片によってキースイッチが大型化する虞はない。また、この弾性片は操作キーや支持部材の一部としてストッパ部または規制部と一体的に設けられているため、部品点数や組立工数が増加することはなく、それゆえキースイッチの高コスト化も回避できる。

本発明の第１実施形態例に係るキースイッチの断面図である。第１実施形態例に係るキースイッチの操作キーを斜め上方から見た外観図である。図２に示す操作キーを斜め下方から見た外観図である。図２，３に示す操作キーの側面図である。本発明の第２実施形態例に係るキースイッチの操作キーを示す側面図である。本発明の第３実施形態例に係るキースイッチの断面図である。第３実施形態例に係るキースイッチの操作キーおよび支持部材を示す分解斜視図である。

以下、本発明の実施形態例を図面を参照して説明する。まず、第１実施形態例に係るキースイッチについて、図１〜図４を参照しつつ説明する。これらの図に示すキースイッチは、ストッパ部１３を有する操作キー１と、この操作キー１が搭載されたスイッチ素子２と、操作キー１を上下動（往復動）可能に保持するフレーム（支持部材）３とによって主に構成されており、フレーム３がストッパ部１３を係止することで操作キー１の非操作時の高さ位置が規定されている。操作キー１の操作部であるキートップ１０は、パネル４の開口部４ａ内に露出しており、このキートップ１０がユーザによって下方へ押し込まれるようになっている。また、スイッチ素子２は基板５上に実装されており、この基板５上に立設されたフレーム３にパネル４が固定されている。

操作キー１は合成樹脂の一体成形品であり、キートップ１０の裏面側に中空構造とした筒状の駆動部１１が垂設されている。駆動部１１の相対向する一対の側壁１１ａにはそれぞれ開口１１ｂが窓状（矩形状）に開設されており、各開口１１ｂ内に延在するように弾性片１２およびストッパ部１３が設けられている。弾性片１２は対応する開口１１ｂの上縁部から下方へ蛇行して延びており、図２〜図４に示すように、第１のＵターン部１２ａと第２のＵターン部１２ｂとを連続させた略点対称な形状に形成されている。すなわち、この弾性片１２は全長の途中に開口１１ｂの上縁部と平行に延びる水平部分を有しており、第１のＵターン部１２ａと第２のＵターン部１２ｂの形状は側方から見てこの水平部分の中心を原点とする１８０度回転対称になっている。このように、２ターンを経由する長路で蛇行形状となっている弾性片１２は、静止状態では変形しにくい機械的強度を有しているが、動的な衝突エネルギーを得ることではじめて弾性が発生して上下方向に引っ張りばねのように動作させることができる。また、ストッパ部１３は弾性片１２の先端（下端）に一体的に設けられており、ストッパ部１３の一部は弾性片１２よりも外側へ若干せり出している（図１参照）。なお、図１と図３に示すように、相対向する一方の開口１１ｂ内の弾性片１２と他方の開口１１ｂ内の弾性片１２は、キートップ１０の往復動方向へ延びる中心線を挟んで略対向する位置にあり、かつ両弾性片１２は略同一形状に形成されている。

スイッチ素子２は、底面に可動接点２１ａを設けたドーム状ラバー２１と、基板５上に設けられて可動接点２１ａに接離可能に対向する固定接点２０とを備えており、ドーム状ラバー２１と一体のシートが基板５上に載置されている。このドーム状ラバー２１は操作キー１に若干押し込まれた与圧状態で組み込まれており、操作キー１にはドーム状ラバー２１から上向き（復動方向）の弾性付勢力が常時付与されている。そして、ドーム状ラバー２１の弾性付勢力に抗して操作キー１を下動（往動）させるプッシュ操作が行われると、操作キー１の駆動部１１に所定量押し込まれたドーム状ラバー２１が座屈して可動接点２１ａが固定接点２０に接触するため、スイッチ素子１がオン動作すると共に、ドーム状ラバー２１の座屈によってクリック感が生起されるようになっている。また、プッシュ操作後に操作キー１に対する操作力が除去されると、ドーム状ラバー２１が自身の弾性力によって初期形状に自動復帰することで操作キー１は上動（復動）するが、ストッパ部１３がフレーム３の後述する規制部３１に当接することにより、操作キー１はそれ以上の上動が規制されるため、かかる規制状態での高さ位置が操作キー１の非操作時の高さ位置となる。なお、図１に示す非操作状態において、操作キー１にはドーム状ラバー２１から与圧に対応する反力（プリテンション）が作用しているが、この反力は弾性片１２に撓みを生じさせるほど強い力ではない。

フレーム３は、操作キー１の駆動部１１を包囲するように筒状に立設されたガイド壁３０と、このガイド壁３０の内壁面から内側へフック状に突設された一対の規制部３１とを有している（図１参照）。ガイド壁３０によって駆動部１１の略全周がガイドされているため、操作キー１は円滑に上下動（往復動）させることができるようになっている。また、各規制部３１は操作キー１の相異なる開口１１ｂ内に挿入されており、操作キー１の非操作時には、各ストッパ部１３がそれぞれ開口１１ｂ内で規制部３１に係止されているため、操作キー１は上動が規制されて所定の高さ位置に保持されている。

このように構成されたキースイッチにおいて、ドーム状ラバー２１の弾性付勢力に抗して操作キー１を下動（往動）させるプッシュ操作が行われると、ドーム状ラバー２１が操作キー１の駆動部１１に所定量押し込まれた時点で弾性的に座屈するため、可動接点２１ａが固定接点２０に接触してスイッチ素子２からオン信号が出力される。つまり、操作キー１のプッシュ操作時には、スイッチ素子２が駆動部１１に押し込まれてクリック感を生起した直後にオン動作するため、ユーザは手指に伝わるクリック感によってプッシュ操作が確実に行われたことを感得できる。また、プッシュ操作後に操作キー１に対する操作力が取り除かれると、ドーム状ラバー２１が弾性復帰するのに伴って操作キー１は押し上げられていくが、ストッパ部１３の上辺がフレーム３の規制部３１に当接することにより、操作キー１は上方への移動が規制されて元の高さ位置へ復帰する。かかる操作キー１の復動時に、上動するストッパ部１３の上辺が規制部３１に衝突すると、その衝撃によって弾性片１２に瞬間的に上下方向の強い引っ張り力が作用するが、弾性片１２の第１および第２のＵターン部１２ａ，１２ｂが撓んで衝撃を吸収するため、衝撃の振動が減衰されて衝突音はほとんど発生しない。すなわち、２ターン（第１および第２のＵターン部１２ａ，１２ｂ）を経由する長路で蛇行形状となっている弾性片１２は、衝撃力の作用しない静止状態では変形しにくい機械的強度を有し、動的な衝撃エネルギーを得てはじめて弾性が発生するようになっているため、操作キー１の非操作時にはストッパ部１３を所定の高さ位置で規制部３１に係止させることができると共に、操作キー１の復動時に引っ張りばねのように撓んで衝突音を効果的に軽減することができる。

以上説明したように本実施形態例に係るキースイッチでは、操作キー１に設けた弾性片１２を動的な衝突エネルギーを得たときに操作キー１の往復動方向（上下方向）へ撓ませやすくなっているため、プッシュ操作後に元の高さ位置まで押し戻された操作キー１のストッパ部１３がフレーム３の規制部３１に衝突したときに、弾性片１２に撓みを生じさせて衝撃を効果的に吸収することができ、よって摺動抵抗に依存しなくても所望の消音効果が得られるようになっている。それゆえ、操作キー１の復動時に懸念される衝突音を長期に亘って効果的に軽減することができて静音環境下においても耳障りな衝突音を発生しない高品位なキースイッチを実現することができる。また、弾性片１２はキートップ１０とオーバーラップする位置に設ければよいため、弾性片１２によって操作キー１が大径化することはない。しかも、本実施形態例では、弾性片１２が駆動部１１の開口１１ｂ内に突設されているので、操作キー１の大きさを変更することなく弾性片１２を付設できる。また、弾性片１２は操作キー１の一部としてストッパ部１３と一体的に設けられているため、部品点数や組立工数が増加することはなく、それゆえキースイッチの高コスト化も回避できる。

また、本実施形態例では、弾性片１２が第１のＵターン部１２ａと第２のＵターン部１２ｂとを連続させた略点対称な形状に形成されているため、操作キー１の往復動方向に沿う弾性片１２の高さ寸法を短く設定しつつ所望の消音効果が得られる。したがって、操作キー１の高さ寸法が小さい場合でも、弾性片１２を無理なく形成することができる。ただし、弾性片１２の蛇行形状は第１および第２のＵターン部１２ａ，１２ｂの２ターンに限定されず、操作キー１の大きさや動作荷重などに応じて３ターン以上にしてもよい。

また、弾性片１２の形状も上記第１実施形態例に限定されるものではなく、図５に示す第２実施形態例のように、クランク状に蛇行して延びる弾性片１２であってもよい。さらに、図示していないが、操作キー１のキートップ１０から中実構造とした棒状の駆動部が垂設されている場合には、キートップ１０から該駆動部に沿うように弾性片を垂設してもよい。

また、図６と図７に示す第３実施形態例のように、衝突音を軽減するための弾性片を操作キー１の代わりにフレーム３に設けることも可能である。すなわち、この第３実施形態例では、フレーム３のガイド壁３０の開口３０ａ内に弾性片３２と規制部３３が設けられており、操作キー１の復動時に開口１１ｂの下縁部（ストッパ部）１１ｃが規制部３３に衝突したときに、弾性片３２が撓んで衝撃を吸収できるように構成されている。

第３実施形態例について詳しく説明すると、操作キー１は、駆動部１１の相対向する位置に窓状に開設されている一対の開口１１ｂの各下縁部１１ｃを、フレーム３の対応する規制部３３に係止させることによって、非操作時の高さ位置が規定されるようになっている。すなわち、フレーム３のガイド壁３０には窓状の開口３０ａが相対向する位置に一対開設されており、各開口３０ａの下縁部から弾性片３２が上方へ蛇行して延びている。そして、これら弾性片３２の先端（上端）に規制部３３が一体的に設けられていると共に、規制部３３の一部が操作キー１の開口１１ｂ内に挿入されている（図６参照）。したがって、操作キー１の復動時に開口１１ｂの下縁部１１ｃが規制部３３に衝突して弾性片３２に上向きの強い引っ張り力が作用すると、弾性片３２が撓んで衝撃を効果的に吸収することができる。そのため、この第３実施形態例においても、操作キー１の復動時に懸念される衝突音を長期に亘って効果的に軽減することができる。なお、図６に示すラバーシート６はドーム状ラバー２１と一体に形成されており、このラバーシート６が基板５上に載置されている。

また、この第３実施形態例において、フレーム３の弾性片３２は操作キー１のキートップ１０とオーバーラップする位置に設ければよいため、弾性片３２によってキースイッチが大型化する虞はない。また、弾性片３２はフレーム３の一部として規制部３３と一体的に設けられているため、部品点数や組立工数が増加することはなく、それゆえキースイッチの高コスト化も回避できる。

なお、上記した各実施形態例では、操作キー１に押圧駆動されるスイッチ素子２がドーム状ラバー２１を有している場合について説明したが、スイッチ素子２の構造は適宜選択可能であり、例えばスイッチ素子２として復帰用コイルばねを内蔵した公知のプッシュスイッチを採用することも可能である。

また、図示していないが、ストッパ部と連続する第１の弾性片を操作キーに設けると共に、規制部と連続する第２の弾性片をフレーム等の支持部材に設け、これら第１および第２の弾性片の撓みの相乗効果によって衝突音を軽減するようにしてもよい。

１操作キー
２スイッチ素子
３フレーム（支持部材）
４パネル
１０キートップ（操作部）
１１駆動部
１１ｂ開口
１１ｃ下縁部（ストッパ部）
１２弾性片
１２ａ第１のＵターン部
１２ｂ第２のＵターン部
１３ストッパ部
２０固定接点
２１ドーム状ラバー
３１，３３規制部
３２弾性片

Claims

操作部の裏面側に駆動部とストッパ部を有する操作キーと、この操作キーを往復動可能に支持する支持部材と、前記操作キーを復動方向へ付勢する弾性部材と、前記操作キーのプッシュ操作時に前記駆動部によって押圧駆動されるスイッチ素子とを備え、前記支持部材に設けられた規制部に前記ストッパ部が係止することにより、前記操作キーの非操作時の高さ位置が規定されるようになっているキースイッチにおいて、
前記操作キーと前記支持部材のいずれか一方に、前記操作部とオーバーラップする位置で該操作キーの往復動方向へ蛇行しながら延びる弾性片を突設し、この弾性片の先端に前記ストッパ部または前記規制部を一体的に設けたことを特徴とするキースイッチ。
請求項１の記載において、前記弾性片が第１のＵターン部と第２のＵターン部とを連続させた略点対称な形状に形成されていることを特徴とするキースイッチ。
請求項１または２の記載において、前記駆動部が前記操作部の裏面側から往動方向へ筒状に突設されており、この駆動部に窓状に開設された開口の周縁部から該開口内へ前記弾性片が突設されていることを特徴とするキースイッチ。