JP2012028176A - スイッチを備えた電子装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】ユーザの押圧力の向きを変えてスイッチを押すための操作部を、操作部とは別体の部材との接点を支点とせずに機能させる。
【解決手段】電子装置内の操作部は、キートップ221と、スイッチを押すための押部材222とを有し、バネ部は、キートップ221に一体に接続する捩れバネと、捩れバネに一体に接続すると共に捩れバネから電子装置の内部側に延びる撓みバネ25、26と、を備え、スイッチを押す方向とは反対の方向を正の方向とすると、撓みバネ25、26は、捩れバネに接続する一端から、当該一端よりも正の方向にずれた第1の位置81まで延び、第1の位置81から第1の位置81より負の方向にずれた第2の位置82まで延び、第2の位置82から第1の位置81よりも正の方向にずれた第3の位置83まで延び、また、第1の位置81から第2の位置82までの直線距離よりも、第2の位置82から第3の位置83までの直線距離の方が長い。
【選択図】図6

Description

本発明は、スイッチを備えた電子装置に関するものである。
従来、ETC車載機等、操作ボタンを備えた電子装置が知られている。図14に、従来の電子装置の一例100の正面図を示し、図15に、この電子装置100の主要な部品101〜106を示し、図16に、図14のA−A断面またはB−B断面で電子装置100を切ったときの電子装置の前端部を示す。この電子装置は、ビルトインタイプETCとして販売されている。
これらの図に示すように、電子装置100は、アッパーケース101、樹脂製のキー部材102、回路基板103、カードを挿入可能なカードコネクタ104、カード排出用のイジェクトボタン105、およびロウアケース106を備えている。そして、回路基板103の前端部左右の上面には、それぞれスイッチ103a、103bが実装され、キー部材には、前面からユーザの操作を直接受けてこれらスイッチ103a、103bを押下するための操作部102a、102bが配置されている。
そして、図16に示すように、操作部102a、102bの下端部は、円110で囲まれた部分において、カードコネクタ104に設けられた切り欠きに遊嵌されている。そして、ユーザが指で前方側(図16中左側)から操作部102a、102bを押すと、操作部102a、102bはこの遊嵌された部分を支点として矢印111のように回転し、その回転によって、スイッチ103a、103bを押下するようになっている。そして、ユーザの指が離されたときは、キー部材102自体の復元力でスイッチ103a、103bを押下しない状態に戻るようになっている。
しかし、上記のような構造では、ユーザの押圧力の向きを変えてスイッチ103a、103bを押下するために、操作部102a、102bがカードコネクタ104の切り欠きとの接点を支点とする必要がある。このような構造上の制約があると、電子装置中の操作部等の配置のバリエーションが制限される。
例えば、左右の操作部を従来よりもそれぞれ左右端に移動したい場合、切り欠きの位置を変えたカードコネクタを新たに用意しなければならず、従来のカードコネクタを流用することができない。
また例えば、イジェクトボタンの直上に操作部を配置しようとすると、操作部の下端部が邪魔になって操作部をカードコネクタに遊嵌することが困難になる。イジェクトボタンに切り欠きを設けて操作部の下端部を遊嵌しても、イジェクトボタンは可動部品なので、支点を支える部材としては適切に機能しない。
上記のような問題は、操作部の支点に当接する部材がカードコネクタ以外である場合でも、同様に発生する。
本発明は上記点に鑑み、ユーザの押圧力の向きを変えてスイッチを押すための操作部を、操作部とは別体の部材との接点を支点とせずに機能させることを目的とする。
上記目的を達成するための請求項1に記載の発明は、ケーシング(10、70)と、
前記ケーシング(10、70)内に組み付けられたキー部材(20)と、前記ケーシング(10、70)内に組み付けられたスイッチ(40a、40b)と、を備え、前記キー部材(20)は、前記ケーシング(10、70)に対して固定される基体部(21)と、前記ケーシング(10、70)の外側からユーザに押されて変位する操作部(22a、22b)と、前記操作部(22a、22b)を前記基体部(21)に弾力的に繋ぐバネ部(23〜26)と、を備えた電子装置であって、前記操作部(22a、22b)は、ユーザの押圧力を受けるキートップ(221)と、前記キートップ(221)と共に変位し、前記キートップ(221)よりも当該電子装置の内部側において前記スイッチ(40a、40b)を押すための押部材(222)と、を有し、前記バネ部(23〜26)は、前記キートップ(221)に一体に接続する捩れバネ(23、24)と、前記捩れバネ(23、24)に一体に接続すると共に前記捩れバネ(23、24)から当該電子装置の内部側に延びて前記基体部(21)に一体に接続する撓みバネ(25、26)と、を備え、前記捩れバネ(23、24)は、前記撓みバネ(25、26)に対して前記操作部(22a、22b)が捩れることを許容するバネであって、前記キートップ(221)の中心よりも前記スイッチ(40a、40b)を押す方向にずれた位置において、前記キートップ(221)に一体に接続し、前記スイッチ(40a、40b)を押す方向とは反対の方向を正の方向とすると、前記撓みバネ(25、26)は、前記捩れバネ(23、24)に接続する一端から、当該一端よりも正の方向にずれた第1の位置(81)まで延び、さらに前記第1の位置(81)から前記第1の位置(81)より負の方向にずれた第2の位置(82)まで延び、さらに前記第2の位置(82)から前記第1の位置(81)よりも正の方向にずれた第3の位置(83)まで延びて前記基体部(21)に接続し、前記第1の位置(81)から前記第2の位置(82)までの直線距離よりも、前記第2の位置(82)から前記第3の位置(83)までの直線距離の方が長いことを特徴とする電子装置である。
このような電子装置において、キートップ(221)がユーザに押されると、キートップ(221)は、捩れバネ(23、24)の作用によって、操作部(22a、22b)が撓みバネ(25、26)に対して捩れる。そして、キートップ(221)の中心よりもスイッチ(40a、40b)を押す方向にずれた位置に捩れバネ(23、24)接続しているので、この捩れによって押部材(222)はスイッチ(40a、40b)を押す方向に回転変位する。
しかも、撓みバネ(25、26)も、第1の位置(81)から第2の位置(82)までの直線距離よりも、第2の位置(82)から第3の位置(83)までの直線距離の方が長いので、第3の位置(83)にかかるトルクが第2の位置(82)にかかるトルクよりも大きくなり、その結果、撓みバネ(25、26)は第3の位置(83)を支点に大きく撓み、撓みバネ(25、26)の第3の位置(83)とは反対側の端部を介して繋がる操作部(22a、22b)も、この撓みによってスイッチ(40a、40b)を押す方向に平行移動的に変位する。
このように、本発明の押部材(222)は、捩れバネ(23、24)の捩れに加えて撓みバネ(25、26)の撓みによってスイッチ(40a、40b)を押す方向に変位するので、操作部とは別体の部材との接点を支点とすることなく、押部材(222)でスイッチ(40a、40b)を押すことができ、また、捩れバネ(23、24)に応力が集中することもない。
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の電子装置において、前記捩れバネ(23、24)は、前記キートップ(221)よりも、前記スイッチ(40a、40b)を押す方向にずれていることを特徴とする。このようになっていることで、ユーザの押す力を、より効率的に、押部材(222)を回転させるトルクに変換することができる。
また、請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の電子装置において、前記撓みバネ(25、26)の前記第1の位置(81)から前記第2の位置(82)までの厚さは、前記第2の位置(81)から第3の位置(82)までの厚さよりも小さいことを特徴とする。
このように、撓みバネ(25、26)の長い部分を短い部分よりも厚くすることで、撓みバネ(25、26)の強度を保てる。
なお、上記および特許請求の範囲における括弧内の符号は、特許請求の範囲に記載された用語と後述の実施形態に記載される当該用語を例示する具体物等との対応関係を示すものである。
本発明の実施形態に係る自動料金収受用車載機1の斜視図である。 自動料金収受用車載機1の正面図である。 自動料金収受用車載機1の各部品を表す斜視図である。 キー部材20の平面図である。 キー部材20の可動部の平面図である。 可動部を斜め上から見た斜視図である。 可動部を斜め下から見た斜視図である。 可動部の側面図である。 図5のC−C断面図である。 図1のD−D部分断面図である。 図11は、組み付け後の可動部とタクトスイッチ40a、40bに着目した斜視図である。 押部材222の回転変位を示す図である。 押部材222およびキートップ221の奥行き方向98への移動を示す図である。 従来の電子装置100の正面図である。 電子装置100の主要部品101〜106を示す斜視図である。 電子装置100のA−AまたはB−B部分断面図である。
以下、本発明の一実施形態について説明する。図1は、本実施形態に係るETC車載機1の斜視図であり、図2は、自動料金収受用車載機1(ETC車載機ともいう。ETCは登録商標。)の正面図であり、図3は、ETC車載機1の各部品を表す斜視図である。
この自動料金収受用車載機1は、車室内のダッシュボード上、インストルメントパネル、天井等に設置され、挿入されたカードの情報に基づいて路上機と通信することで、有料道路の通行料金の支払い等の処理を行う。
図3に示すように、自動料金収受用車載機1は、アッパーケース10、キー部材20、導光レンズ30、緩衝部材35、基板40、導光レンズ45、イジェクトボタン50、カードコネクタ60、ロウアケース70、ブラケット80等を備えている。
樹脂製のアッパーケース10と樹脂製のロウアケース70が互いに組み付けられることで、ケーシングとして機能し、このケーシング内に上記の部品20〜60が収容される。そして、アッパーケース10が自動料金収受用車載機1の上面、正面上部、側面上部、背面上部をカバーし、ロウアケース70が自動料金収受用車載機1の底面、正面底部、側面底部、背面底部をカバーする。
また、ブラケット80は、ケーシング10、70を車両に固定するための金属ブラケットであり、図1に示すように、ケーシング10、70の上面、側面、底面を囲むようにケーシング10、70に固定されると共に、車両に固定するためのねじ穴を備えている。
以下では、ケーシング10、70の底面から上面への方向を上方向とし、上面から底面への方向を下方向とし、正面から背面への方向を奥行き方向という。
また、ケーシング10、70の内部においては、一体成形されたABS樹脂製のキー部材20が、アッパーケース10の正面側端部の内面に組み付け固定されている。このキー部材20は、アッパーケース10に対して固定される基体部21、自動料金収受用車載機1の正面に露出して正面からユーザに押されて変位する2つの操作部22a、22b等を有している。
基体部21は、自動料金収受用車載機1の正面側端部の(自動料金収受用車載機1外部から正面に向かって)左右方向中央部に配置されており、音を底部側から正面に伝えるよう、内部が空洞になっている。
また、キー部材20の直下には、導光レンズ30および緩衝部材35が配置される。さらに導光レンズ30、緩衝部材35の直下には、基板40が配置される。この基板40上には、自動料金収受用車載機1の機能を実現するための回路(演算回路、無線通信回路等)が備えられている。その回路の一部として、基板40の上面には、2つのタクトスイッチ40a、40b、2つのLED41a、41b、およびスピーカ42が配置されている。これらタクトスイッチ40a、40bは、下方向に押されることで、スイッチがオンになる。
タクトスイッチ40aの直上には、キー部材20の操作部22aが配置され、タクトスイッチ40bの直上には、キー部材20の操作部22bが配置されている。後述するように、この操作部22a、22bがユーザに押されて変位することで、タクトスイッチ40a、40bがそれぞれ操作部22a、22bに押されてスイッチがオンとなる。
LED41a、41bの直上には、導光レンズ30が配置される。これによって、LED40a、40bの発した光が導光レンズ30を通って自動料金収受用車載機1の正面から外部に出る。
また、スピーカ42の直上には、緩衝部材35を介してキー部材20の基体部21が配置される。これによって、スピーカ42が発した音が基体部21を通って自動料金収受用車載機1の正面から外部に出る。
また、基板40の直下にはカードが挿入されるカードコネクタ60が配置される。このカードコネクタ60は、カードの挿入、排出を検出すると共に、基板40上の回路からの制御にしたがって、挿入されたカードに対する情報の読み出しおよび書き込みを行うようになっている。
このカードコネクタ60の正面側端部の(自動料金収受用車載機1外部から正面に向かって)左端部には、イジェクトボタン50が取り付けられる。より詳しくは、イジェクトボタン50は、操作部22bとカードコネクタ60との間に介在する。このイジェクトボタン50は自動料金収受用車載機1の正面において露出しており、カードコネクタ60内にカードが挿入されると突出し、カードコネクタ60内にカードが挿入されている状態でユーザがカードコネクタ60を押すと、カードコネクタ60からカードが排出されるようになっている。
また、イジェクトボタン50の直上には、導光レンズ45が配置されている。この導光レンズ45は、基板40の底面に配置されているLED(図示せず)が発した光を、イジェクトボタン50の直上を通じて、自動料金収受用車載機1の正面から放出するための部材である。
ここで、キー部材20の構造について更に詳しく説明する。図4に、キー部材20を上から見た平面図を示す。図中、左側が自動料金収受用車載機1の正面側である。この図に示すように、キー部材20は、基体部21、2つの操作部22a、22bに加え、各操作部22a、22bを基体部21に弾力的に繋ぐバネ部23〜26を有している。
より具体的には、基体部21は、膨らんだ中央部の背面側端部(図4中右側端部)に設けられたツメによってアッパーケース10の内面に係合されることで、アッパーケース10への固定が実現する。また、基体部21は、膨らんだ中央部から左右(図4における上下)に延びる2本の腕を有し、この腕のそれぞれから、バネ部23〜26に一体に繋がっている。
ここで、キー部材20のうち、基体部21の腕部の先端部から操作部22a、22bまでの部分(以下、可動部という)の構造について詳しく説明する。基体部21の腕部の先端部から操作部22aまでの構造と、基体部21の腕部の先端のから操作部22bまでの可動部の構造は左右反転の関係にあるので、一方のみの構造を説明すれば他方は自明である。したがって以降では、一方の可動部のみについて説明する。
図5は、当該可動部を上から見た平面図であり、図6は、当該可動部を斜め上から見た斜視図であり、図7は当該可動部を斜め下から見た斜視図であり、図8は当該可動部の側面図であり、図9は図5のC−C断面図である。
図5に示すように、操作部22aまたは操作部22bは、一体に繋がったキートップ221と押部材222とから成る。キートップ221は、一部が自動料金収受用車載機1の外部に露出し、ユーザの押圧力を直接最初に受けて変位する部材であり、押部材222は、キートップ221と共に変位し、キートップ221よりも奥側(すなわち自動料金収受用車載機1の内部側)においてタクトスイッチ40aまたはタクトスイッチ40bを押し下げるための部材である。キートップ221と押部材222の境界は図5の二点鎖線85で示される。
また、バネ部23〜26は、キートップ221に一体に接続する2本の捩れバネ23、24と、捩れバネ23、24にそれぞれ一体に接続すると共に当該捩れバネから奥側(電子装置1の内部側)に延びる2本の撓みバネ25、26と、を有している。この撓みバネ25、撓みバネ26の捩れバネ23、24とは反対側の端部は、基体部21に一体に接続されている。
捩れバネ23、24は、撓みバネ25に対して操作部22aが捩れることを許容するバネである。そのために、図7、図9に示すように、キートップ221において奥行き方向に突出している突出部分221aの下端部に、当該突出部分221aよりも細い捩れバネ23、24が一体接続している。したがって、キートップ221と捩れバネ23、24の接続点86、87の上下方向の位置は、キートップ221の中心の上下方向の位置よりも、下にずれている。
また、捩れバネ23は、キートップ221との接続点86の位置から下方に延び、その後直角に折れ曲がって左右方向に延び、撓みバネ25と一体に接続する。また、捩れバネ24も、キートップ221との接続点87から少しずれた位置から下方に延び、その後直角に折れ曲がって左右方向(ただし捩れバネ23とは反対方向)に延び、撓みバネ26と一体に接続する。
捩れバネ23、24がこのような構造になっていることで、キートップ221がユーザによって押されると、捩れバネ23、24が捩れ、それによって、キートップ221が捩れバネ23、24を支点として撓みバネ25、26に対して図8中の時計回りに回転変位する。
撓みバネ25、26は、一端が捩れバネ23、24に接続される略N字形状の板バネである。図8に示すように、撓みバネ26は、捩れバネ24と接続する端部90から上方に伸び、続いて奥行き方向に曲がって第1の位置81まで延び、更に第1の位置81から更に奥行き方向の斜め下向きに第2の位置82まで延び、更に第2の位置82から奥行き方向の斜め上向きに第3の位置83まで延び、この第3の位置83において、基体部21と一体接続する。第2の位置82は第1の位置81よりも下(負の方向に相当する)にずれており、第3の位置83は第1の位置81よりも上(正の方向に相当する)にずれている。そして、第1の位置81から第2の位置82までの直線距離よりも、第2の位置82から第3の位置83までの直線距離の方が長くなっており、また、第1の位置81から第2の位置82までの撓みバネ26に沿った距離よりも、第2の位置82から第3の位置83までの撓みバネ26に沿った距離の方が長くなっている。なお、撓みバネ25も、撓みバネ26と同じ形状となっている。
撓みバネ25、26の左右方向の幅は、図5に示すように一様であり、例えば1.4mmから2mmまでの間のいずれかの幅となっている。また、撓みバネ25、26の厚みは、図8に示すように、第1の位置81から第2の位置82までは例えば約0.8mmであり、第2の位置82から第3の位置83までは例えば約1.0mmである。
次に、ケーシング10、70内に組み付けられた状態における可動部の配置を、図10に示し、特に組み付け後の可動部とタクトスイッチ40a、40bとの位置関係を図11に示す。図10は、図1のD−D断面で自動料金収受用車載機1の正面側端部を切った断面図であり、図11は、組み付け後の可動部とタクトスイッチ40a、40bに着目した斜視図である。
この図10、11に示すように、押部材222の底部はタクトスイッチ40a、40bの直上に配置されており、押部材222が下方に変位すれば、タクトスイッチ40a、40bが押されてスイッチがオンとなる。
以上のような構成の自動料金収受用車載機1において、自動料金収受用車載機1の外側から操作部22aまたは操作部22bのキートップ221がユーザによって押されると、キートップ221は、捩れバネ23、24の作用によって、図12に示すように、位置90を中心に矢印96のように回転し、その結果、押部材222は、タクトスイッチ40aを押す下方向に回転変位する。
しかも、撓みバネ25、26も、第1の位置81から第2の位置82までの直線距離よりも、第2の位置82から第3の位置83までの直線距離の方が長いので、第3の位置83にかかるトルクが第2の位置82にかかるトルクよりも大きくなり、その結果、撓みバネ25、26は第3の位置83を支点に矢印97のように大きく撓み、撓みバネ25、26の第3の位置83とは反対側の端部90を介して繋がるキートップ221、押部材222も、この撓みによってスイッチ40a、40bを押す方向に平行移動的に変位する。
このように、本発明の押部材222は、捩れバネ23、24の捩れに加えて撓みバネ25、26の撓みによってスイッチ40aを押す方向に変位するので、操作部22a、22bとは別体の部材との接点を支点とすることなく、押部材222でスイッチ40a、40bを押すことができ、また、捩れバネ23、24に応力が集中することもない。
さらに、押部材222がタクトスイッチ40a、40bを押した後は、それ以上押部材222が下に変位することがないので、図13に示すように、押部材222およびキートップ221が奥行き方向98に移動する。この際も、撓みバネ25、26が第1の位置81および第3の位置83を中心に撓むことで、スムースに平行移動することができる。
押部材222がある程度奥行き方向98に移動した時点で、押部材222がアッパケース101の上面からロウアケース70の方向に延びる突起部(アッパケース101と一体に成形される)に当接し、それ以上奥行き方向98に進まなくなる。これにより、押部材222が過度に移動して撓みバネ25、26に過大な応力がかかってしまうことを防止できる。
そして、ユーザがキートップ221を押すのをやめると、捩れバネ23、24、撓みバネ25、26の復元力によって、キートップ221および押部材222が元の位置に戻る。
また、捩れバネ23、24は、キートップ221よりも、スイッチ40a、40bを押す方向(下方向)にずれているので、ユーザの押す力を押部材222を回転させるトルクにより効率的に変換することができる。
また、図8を用いて説明した通り、撓みバネ25、26の第1の位置81から第2の位置82までの厚さは、第2の位置81から第3の位置82までの厚さよりも小さくなっている。このように、撓みバネ25、26の長い部分を短い部分よりも厚くすることで、撓みバネ25、26の強度を保てる。
具体的には、キートップ221をユーザの操作荷重で押した際、捩れバネ23、24、撓みバネ25、26のどの部分も応力が樹脂材料の疲労強度を上回らないようにすることで、キートップ221がユーザの操作荷重で製品として保証する操作回数(例えば数万回)押せる耐久性を実現する。
(他の実施形態)
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の範囲は、上記実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の各発明特定事項の機能を実現し得る種々の形態を包含するものである。
例えば、上記実施形態では、電子装置の一例として自動料金収受用車載機1を用いたが、電子装置は必ずしも自動料金収受用車載機である必要はなく、スイッチおよびを備えた他の電子装置でもよい。例えば、車両用ナビゲーション装置であってもよいし、車室内空調装置のコントローラであってもよいし、車ではなく建物内に設置される電子装置であってもよい。
また、操作部22a、22bは、電子装置内に1つのみ設けられていてもよい。
1 自動料金収受用車載機
10 アッパーケース
20 キー部材
21 基体部
22a、22b 操作部
23、24 捩れバネ
25、26 撓みバネ
40 基板
40a、40b タクトスイッチ
42 スピーカ
50 イジェクトボタン
60 カードコネクタ
70 ロウアケース
221 キートップ221
222 押部材222

Claims (3)

  1. ケーシング(10、70)と、
    前記ケーシング(10、70)内に組み付けられたキー部材(20)と、
    前記ケーシング(10、70)内に組み付けられたスイッチ(40a、40b)と、を備え、
    前記キー部材(20)は、前記ケーシング(10、70)に対して固定される基体部(21)と、前記ケーシング(10、70)の外側からユーザに押されて変位する操作部(22a、22b)と、前記操作部(22a、22b)を前記基体部(21)に弾力的に繋ぐバネ部(23〜26)と、を備えた電子装置であって、
    前記操作部(22a、22b)は、ユーザの押圧力を受けるキートップ(221)と、前記キートップ(221)と共に変位し、前記キートップ(221)よりも当該電子装置の内部側において前記スイッチ(40a、40b)を押すための押部材(222)と、を有し、
    前記バネ部(23〜26)は、前記キートップ(221)に一体に接続する捩れバネ(23、24)と、前記捩れバネ(23、24)に一体に接続すると共に前記捩れバネ(23、24)から当該電子装置の内部側に延びて前記基体部(21)に一体に接続する撓みバネ(25、26)と、を備え、
    前記捩れバネ(23、24)は、前記撓みバネ(25、26)に対して前記操作部(22a、22b)が捩れることを許容するバネであって、前記キートップ(221)の中心よりも前記スイッチ(40a、40b)を押す方向にずれた位置において、前記キートップ(221)に一体に接続し、
    前記スイッチ(40a、40b)を押す方向とは反対の方向を正の方向とすると、前記撓みバネ(25、26)は、前記捩れバネ(23、24)に接続する一端から、当該一端よりも正の方向にずれた第1の位置(81)まで延び、さらに前記第1の位置(81)から前記第1の位置(81)より負の方向にずれた第2の位置(82)まで延び、さらに前記第2の位置(82)から前記第1の位置(81)よりも正の方向にずれた第3の位置(83)まで延びて前記基体部(21)に接続し、
    前記第1の位置(81)から前記第2の位置(82)までの直線距離よりも、前記第2の位置(82)から前記第3の位置(83)までの直線距離の方が長いことを特徴とする電子装置。
  2. 前記捩れバネ(23、24)は、前記キートップ(221)よりも、前記スイッチ(40a、40b)を押す方向にずれていることを特徴とする請求項1に記載の電子装置。
  3. 前記撓みバネ(25、26)の前記第1の位置(81)から前記第2の位置(82)までの厚さは、前記第2の位置(81)から第3の位置(82)までの厚さよりも小さいことを特徴とする請求項1または2に記載の電子装置。
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