JP2015173044A - 押圧スイッチ - Google Patents

Abstract

【課題】押圧操作により動作するスイッチにおいて、スイッチの全高を小さくすることなく、大きな動作ストロークでスムーズな動作を確保しつつ、電気回路基板に実装された状態において電気回路基板からの実装高さを小さく抑えることが可能である押圧スイッチを提供する。【解決手段】中央電極１２と中央電極１２の外側に位置するサイド電極１３が形成された底面１４を有する開口部を有するケース１０と、中央電極１２とサイド電極１３との電気的導通の切り換えを行なうスイッチ機構と、開口部を覆う天面と、天面からほぼ垂直に開口部へ摺動可能に立設された摺動突出部とを有するステム４０とから構成し、ケース１０の外形側面１５において押圧側が突出する段差部１７を形成し、段差部１７から下方の部分を電気回路基板の実装穴に収容して実装することにより、実装高さを小さく抑えることを可能にする。【選択図】図４

Description

本発明は、押圧動作により動作するスイッチに関するものであり、特にスイッチの全高が低いスイッチにおいても大きな動作ストロークでスムーズに押圧しスイッチ動作させることが可能であるスイッチ構造に関するものである。

図５は従来の押圧スイッチ１００の断面を示したものである。従来の押圧スイッチ１００はケース１０１、接触子１０２、弾性体１０３、ステム１０４からなる。ケース１０１は一方が開口し、開口部底面にはほぼ中央に導電性金属の端子が露出した中央電極と、該中央電極の周囲に配置された導電性金属の端子が露出したサイド電極とが一体成形された開口部１０５が形成され、各端子の一端は押圧スイッチ１００が実装される基板（図示せず）にはんだ付け等で接続され、後述するステム１０４の摺動突出部１０６が開口部１０５に摺動することとなる。

ケース１０１の開口部１０５には、円環の内側に中央方向に延出した舌片を有する導電性の薄板金属からなる接触子１０２が組み入れられ、接触子１０２の円環部がサイド電極に載置され、中央部の舌片部先端は中央電極に離間することとなる。この接触子１０２の上には略円錐形状のラバー等の弾性絶縁材料からなる弾性体１０３が、弾性体の環状底辺を接触子１０２の円環に載置して配置される。さらにその上から開口部１０５を覆う平面状の天面と、天面からほぼ垂直に突出し、開口部１０５に挿入され摺動可能な摺動突出部１０６と、ケースの係止部に係止される天面の縁部から突出した係止片とを有するステム１０４が、係止片をケース１０１に係合することにより組み入れられ押圧スイッチ１００が組み立てられる。

こうして組立てられた押圧スイッチ１００は、ステム１０４の天面を押圧することにより、略円錐形状の弾性体１０３の頂部が押圧され頂部の内側に形成された開口部１０５の底面方向に突出した凸部が接触子１０２の舌片を押圧して中央電極に接触することとなり、これによって中央電極とサイド電極とが接触子１０２を介して電気的に導通し、スイッチがＯＮ状態となる。

特開２００７−３２３９６７号公報

しかしながら、近年、この種の押圧スイッチ１００は、実装される電気機器の小型化に伴い、スイッチが実装された際の電気回路基板からのスイッチの高さをより低くすることが求められ、これによって摺動突出部１０６と開口部１０５との摺動可能範囲によって決定される押圧した際にステム１０４が上下方向に動く距離である動作ストロークが小さくなり、弾性体１０３を用いた押圧スイッチの特色である大きな動作ストロークを得ることが困難となっていた。

本発明は上述の問題点に鑑みてなされたもので、押圧スイッチにおいてステムと摺動部との間に十分な摺動長を確保する全高を有しつつ、押圧スイッチが電気回路基板に実装された際には電気回路基板からの実装高さを小さく出来、且つ、大きな動作ストロークを確保し押圧する操作に対してステムの上下方向へのスムーズな動作およびスイッチの切り換えが得られるスイッチ構造を提供することを目的とするものである。

この従来の問題を解決するために、請求項１記載の押圧スイッチは、中央電極と該中央電極の外側に位置するサイド電極が形成された底面を有する開口部を有するケースと、前記中央電極と前記サイド電極との電気的導通の切り換えを行なうスイッチ機構と、前記開口部を覆う天面と、該天面からほぼ垂直に第一開口部へ摺動可能に立設された摺動突出部とを有するステムとからなり、前記ステムが外部からの力により押圧されることにより前記スイッチ機構がＯＮ状態となる押圧スイッチであり、前記ケースの外形側面において前記押圧側が突出する段差部が形成されていることを特徴とするものである。

請求項２記載のスイッチは、請求項１の構成に加え、前記スイッチ機構は、前記サイド電極に載置される外環部と該外環部から延出し前記中央電極に離間して位置する舌片部を有する導電性の薄板金属からなる接触子と、前記外環部に載置される底辺側基部と、前記舌片部に離間し且つ前記中央電極に向けて突起部を有する頂上基部とが傾斜部によって連続した弾性体と、からなることを特徴とするものである。

請求項３記載のスイッチは、請求項１又は請求項２の構成に加え、前記段差部は前記ケースの全周に亘って形成されていることを特徴とするものである。

請求項４記載のスイッチは、請求項１又は請求項２、請求項３の構成に加え、前記底面は前記段差部よりも深い位置に形成され、前記中央電極から連続し前記ケースの外部に突出する中央電極側出力端子の実装面および前記サイド電極から連続し前記ケースの外部に突出するサイド電極側出力端子の実装面は、前記段差部とほぼ同じ高さであることを特徴とするものである。

請求項１の発明によると、ケースの外形側面において前記押圧側が突出する段差を有することにより、押圧スイッチが電気回路基板に設けられた実装穴に対して、押圧スイッチの下面側から実装された際には、下面から段差までが電気回路基板の実装穴に挿入されることとなり、これによって、ステムと開口部との間に十分な摺動長を確保しつつ、電気回路基板表面からステム天面までの実装高さを小さくすることが可能である。

請求項２の発明によると、スイッチ機構部が導電性の薄板金属からなる接触子と、弾性体とから構成されているため、スイッチの荷重特性が弾性体によって決定され、中央電極とサイド電極との導通が導電性金属からなる接触子によって行われるため、荷重特性にバリエーションをもたせることが可能であり、且つ確実な接触を可能とし大きな動作ストロークで安定したスイッチの切り換えが行なえることとなる。

請求項３の発明によると、押圧スイッチが電気回路基板に実装された際には、前記ケースの全周に亘って形成されている段差によって押圧スイッチが保持されることとなり、ステム天面に過度の押圧力が加わった際、あるいは押圧スイッチに対し任意の方向から不意な力が加わった際においても、押圧スイッチは電気回路基板に安定して保持され、電気回路基板との強固な機械的接続且つ確実な電気的接続が保たれることとなる。

請求項４の発明によると、中央電極およびサイド電極が形成された底面が段差部より深い位置、すなわち底面が段差部よりもケースの下面側に形成されているため、通常の押圧スイッチに比較して段差部から底面までの高さ方向の空間を確保することが可能となり、これによってその空間を活用し、動作ストロークの長いスイッチ構造を形成することが可能となる。

本発明に係る押圧スイッチの斜視図 本発明に係る押圧スイッチの分解斜視図 本発明に係る押圧スイッチを電気回路基板に実装する際の斜視図 本発明に係る押圧スイッチを電気回路基板に実装した際の図１のＡ−Ａ線における断面図 従来の押圧スイッチの構造断面図

以下本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。図１乃至図４は本発明の実施の形態を示したものであり、図１は本発明に係る押圧スイッチの斜視図、図２は本発明に係る押圧スイッチの分解斜視図、図３は本発明に係る押圧スイッチを電気回路基板に実装する際の斜視図、図４は本発明に係る押圧スイッチを電気回路基板に実装した際の図１のＡ−Ａ線における断面図、図５は従来の押圧スイッチの構造断面図である。押圧スイッチ０１は、中央電極１２およびサイド電極１３を一体成形したケース１０、接触子５０、弾性体３０、ステム４０からなる。なお本発明を説明するにあたり、図４の紙面における上下方向を本発明の押圧スイッチにおける上下方向とする。

ケース１０は絶縁材料からなる略立方体であり、ほぼ中央に導電性金属からなり表面を露出させた中央電極１２を配置し中央電極１２の周囲には同じく導電性金属からなる複数のサイド電極１３を配置した略円状の底面１４を有する一方側に開口した略円筒状から略直方状に内部形状が変化する開口部１１が形成され、一対の側面には後述するステム４０の係止片４３が係止されることとなる凹部２２が形成され、これによって外形側面１５においてステム４０の摺動方向である上下方向に凸部２３が形成される。また、外形側面１５には後述するステム４０の摺動方向すなわち上下方向の一定高さの位置においてケース１０の下面１６から一定の高さに段差部１７が形成され、押圧スイッチ０１を機能させるための外部からの力が加わる押圧側つまり上側側面２０が、段差部１７によって下面１６側つまり下側側面２１より突出した形状に形成されている。ここで中央電極１２、サイド電極１３が配置された底面１４の上下方向の位置は、外形側面１５における段差部１７の上下方向の位置よりも低い位置、つまり底面１４が段差部１７よりもケース１０の下面１６側に設定されており、中央電極１２、サイド電極１３からケース１０の外部へ延出する部分つまり中央電極側出力端子１８とサイド電極側出力端子１９といった実装端子の下面である実装面２４の上下方向の位置は、段差部１７の上下方向の位置とほぼ等しくなるように形成されている。

接触子５０は薄板状の導電性金属からなり、環状の外環部５１と、外環部５１の内側縁から中央部分に向けて外環部５１に対して厚み方向に一定角度を有して延出した舌片部５２とからなり、舌片部５２の先端５３は円板状に形成され外環部５１のほぼ中央部に位置して形成されたものである。

弾性体３０は絶縁材料であるラバーからなる内側が中空の略円錐形状に形成されており、底辺側にはほぼ垂直に切り立ち、円錐のテーパー部よりも厚く形成された底辺側基部３１を有し、そして頂上部にも厚く形成された頂上基部３２が形成され、頂上部より中空な内部に向かって押圧突起部３４が突出している。

ステム４０は絶縁材料からなりケース１０の開口部１１を覆う略正方形状の天面４１と天面４１の四箇所の隅から延出する四個の摺動突出部４２とからなる。摺動突出部４２は、開口部１１の四隅の摺接部２５に挿入され摺動可能であり水平方向の断面は略二等辺三角形状に形成されており、後述する組み立てにより、摺動突出部４２が開口部１１に挿入された際には、前記二等辺三角形の等しい二辺が開口部１１の角部の二つの側面に摺動することとなる。また、天面４１の一対の側辺の各々の中央辺りからは天面に垂直に摺動突出部と同じ方向に係止片４３が形成されており、係止片４３の先端にはケース１０の凹部２２に係止されるよう外側に突出した係止部が形成されている。

そして、以上の部品を用いて以下のように組み立てることにより押圧スイッチ０１は完成する。まず、ケース１０の開口部１１に接触子５０を組み入れる。この際、接触子５０の外環部５１がサイド電極１３に載置され、且つ舌片部５２の先端５３が中央電極１２に離間するよう位置される。そして、この接触子５０の外環部５１に弾性体３０が底辺側基部３１を載置して組み入れられ、これによって弾性体３０の押圧突起部３４が接触子５０の先端５３に離間して位置することとなる。

このように開口部１１に接触子５０と弾性体３０を入れた状態で最後にステム４０を組み込む。ステム４０の四箇所の摺動突出部４２を開口部１１の摺接部２５に挿入させ、ステム４０の係止片４３をケース１０の凹部２２に係止させることによって組立は完了し、開口部１１がステム４０の天面４１で覆われ、さらに天面４１が弾性体３０の頂上基部３２を僅かに押圧した状態で押圧スイッチの初期状態となる。

そして、この完成された押圧スイッチ０１は以下のように電気回路基板Ｂに実装される。まず電気回路基板Ｂであるが、押圧スイッチ０１が実装される位置にはケース１０の下面１６の外形よりやや大きな実装穴Ｃが形成されている。押圧スイッチ０１はこの実装穴Ｃに下面１６より挿入され、ケース１０の段差部１７が電気回路基板Ｂの表面に当接し、これによって押圧スイッチ０１と電気回路基板Ｂとの上下方向および平面方向の位置関係が決まり、この位置において電気回路基板Ｂの表面に形成された導電パターン上に押圧スイッチ０１の出力端子部が当接、載置され、この状態で出力端子部と導電パターンとの半田付けが行われ、押圧スイッチ０１の電気回路基板Ｂへの実装が完了し、押圧スイッチ０１と電気回路パターンとの電気的接続もなされる。

次に実装された押圧スイッチ０１の動作状態について以下に説明する。まず初期状態から押圧スイッチ０１は、ステム４０の天面４１のほぼ中央を押圧されることにより天面４１はほぼ水平を保った状態で下方向に移動し、弾性体３０の頂上基部３２が押圧され、押圧突起部３４が接触子５０の先端５３に接触し、更なる押圧操作を受けて先端５３が中央電極１２に接触することとなり、これによって中央電極１２とサイド電極１３が接触子５０を介して導通し、押圧スイッチ０１がＯＮ状態となる。そして、この押圧動作の過程において弾性体３０が円錐形状であることから、ある一定の押圧ストロークにおいて円錐形状が略反転され、これによってクリック感を伴った押圧操作がなされることとなる。

このように、押圧スイッチ０１は電気回路基板Ｂの実装穴Ｃに下面側から挿入されて実装されるため、弾性体３０を用いたストロークの長い押圧スイッチ０１においても電気回路基板Ｂへ実装された際には、前記ケース１０の段差部１７よりも下方の部分は実装穴Ｃに収容され、これによって電気回路基板表面からステム４０の天面までの高さである実装高さＨが段差部１７からステム天面４１までの高さとなり、押圧スイッチ０１の全高よりも小さくすることが可能となる。

この際、段差部１７よりも下方向に中央電極１２およびサイド電極１３が配置された底面１４が形成されているために、ケース１０の実装穴Ｃに収容される部分の内部の空間がスイッチ構造の一部として活用でき、より大きな動作ストロークＬを有するスイッチ構造を形成することが可能となる。

また、ケース１０から突出する出力端子の裏面つまり実装面２４と、段差部１７の位置とはほぼ等しく形成されており、段差面と実装面１７とがほぼ同一面にあることにより、実装穴Ｃの縁の近傍に設けられた導電パターンに出力端子が載置されることとなり、これによって押圧スイッチ０１と電気回路基板Ｂとの位置決めと、出力端子部の半田付けによる電気的接続が可能となる。

さらに、本実施の形態においては、押圧スイッチの段差部１７から下面１６までの上下方向の高さを電気回路基板Ｂの厚みとほぼ等しく設定したことにより、押圧スイッチ０１が実装された状態において押圧スイッチ０１の下面１６が電気回路基板Ｂの裏面（実装面とは反対側の面）から突出することはなく、これによって、通常の押圧スイッチが実装された場合と同様に電気回路基板Ｂの裏面側において空間を確保することが可能であり、電気機器の部品等の配置の障害になるといった懸念が生じることはない。

さらに、押圧スイッチの下面１６の相似形且つやや大きくした形状、又は、略四角形状で電気回路基板Ｂの実装穴Ｃを形成し、押圧スイッチ０１の段差部１７を全周に亘って形成することにより、電気回路基板Ｂに実装された押圧スイッチ０１は前記全周が電気回路基板Ｂで支持されることとなり、例えば、押圧スイッチ０１に対して本来のステム天面に垂直な方向ではない任意の方向から押圧スイッチ０１の任意の部分に不意な力が加わった場合においても、押圧スイッチ０１が電気回路基板に対して傾くことなく強固な接続状態が固持されることとなる。

また本実施例においては、ケース１０を略正方形状としたが、これに限るものではなく、長
方形状、筒状等としてもよく、これに対する段差もケースの外形に対して相似形に形成することも可能である。

０１ 押圧スイッチ １０ ケース １１ 開口部 １２ 中央電極 １３ サイド電極 １４ 底面 １５ 外形側面 １６ 下面 １７ 段差部 １８ 中央電極側出力端子 １９ サイド電極側出力端子 ２０ 上側側面 ２１ 下側側面 ２２ 凹部 ２３ 凸部 ２４ 実装面 ２５ 摺動部３０ 弾性体 ３１ 底辺側基部 ３２ 頂上基部 ３３ 傾斜部 ３４ 押圧突起部 ４０ ステム ４１ 天面 ４２ 摺動突出部 ４３ 係止片 ５０ 接触子 ５１ 外環部 ５２ 舌片部 ５３ 先端 １００ 従来の押圧スイッチ １０１ ケース １０２ 接触子 １０３ 弾性体 １０４ ステム １０５ 開口部 １０６ 摺動突出部 Ｌ 動作ストローク Ｂ 電気回路基板 Ｃ 実装穴 Ｈ 高さ

Claims (4)

1. 中央電極と該中央電極の外側に位置するサイド電極が形成された底面を有する開口部を有するケースと、
   前記中央電極と前記サイド電極との電気的導通の切り換えを行なうスイッチ機構と、
   前記開口部を覆う天面と、該天面からほぼ垂直に開口部へ摺動可能に立設された摺動突出部とを有するステムとからなり、前記ステムが外部からの力により押圧されることにより前記スイッチ機構がＯＮ状態となる押圧スイッチであり、
   前記ケースの外形側面において前記押圧側が突出する段差部が形成されていることを特徴とする押圧スイッチ。
   
2. 前記スイッチ機構は、前記サイド電極に載置される外環部と該外環部から延出し前記中央電極に離間して位置する舌片部を有する導電性の薄板金属からなる接触子と、前記外環部に載置される底辺側基部と、前記舌片部に離間し且つ前記中央電極に向けて突起部を有する頂上基部とが傾斜部によって連続した弾性体と、からなる請求項１に記載の押圧スイッチ。
   
3. 前記段差部は前記ケースの全周に亘って形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の押圧スイッチ。
   
4. 前記底面は前記段差部よりも深い位置に形成され、前記中央電極から連続し前記ケースの外部に突出する中央電極側出力端子の実装面および前記サイド電極から連続し前記ケースの外部に突出するサイド電極側出力端子の実装面は、前記段差部とほぼ同じ高さで外部に延出していることを特徴とする請求項１または請求項２、請求項３に記載の押圧スイッチ。