JP2019003890A - スイッチ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂部の厚みの低減を図りつつ、可動接点と固定接点との間に比較的高い接触圧を確保すること。【解決手段】第１金属部材に形成される第１接続端子と、第２金属部材に形成され、第１方向で第１接続端子から離れた第２接続端子と、第１金属部材に形成され、片持ち梁状に第１方向で第２接続端子の第２基部に向かう側に延在し、弾性を有し、かつ第１方向に垂直な第２方向の第１側に押下げ可能な可動接点と、第２金属部材に形成され、第１方向で第１接続端子の第１基部に向かう側に延在し、かつ可動接点の先端部に第２方向で当接することで可動接点を弾性変形状態で保持する固定接点と、可動接点及び固定接点が露出する態様で第１金属部材の第１基部を含む一部及び第２金属部材の第２基部を含む一部を樹脂材料で内包する樹脂部と、第１金属部材及び第２金属部材のうちの少なくともいずれか一方に形成され、第１方向で第１接続端子と第２接続端子との間の領域に延在し、かつ樹脂部に内包される補強部とを含む、スイッチ装置が開示される。【選択図】図７Ｂ

Description

本開示は、スイッチ装置に関する。

筐体の内部空間において、一方の側面から他方へ向かって突出する片持ち梁状の板バネ（可動接点）の先端が、他方の側面の対向する位置に配置された接点（固定接点）に接触するＢ接点（ノーマルクローズ）構造のスイッチ装置が知られている。

実開昭58-8813号公報 実開昭63-159225号公報

しかしながら、上記のような従来技術では、可動接点及び固定接点をそれぞれ形成する各金属部材を樹脂部で一体化した場合、樹脂部の厚みの低減を図りつつ、可動接点と固定接点との間に比較的高い接触圧を確保することが難しい。可動接点と固定接点との間の接触圧を高くすると、クローズ時の接触安定性が高まる反面、反力に起因して樹脂部にかかる力が大きくなる。このような樹脂部にかかる力の増加は、樹脂部の厚みの低減を図る際の障害となる。

そこで、１つの側面では、本発明は、樹脂部の厚みの低減を図りつつ、可動接点と固定接点との間に比較的高い接触圧を確保することを目的とする。

１つの側面では、第１金属部材と第２金属部材とを含むノーマルクローズ型のスイッチ装置であって、
前記第１金属部材に形成される第１接続端子と、
前記第２金属部材に形成され、第１方向で前記第１接続端子から離れた第２接続端子と、
前記第１金属部材に形成され、片持ち梁状に前記第１方向で前記第２接続端子の第２基部に向かう側に延在し、弾性を有し、かつ前記第１方向に垂直な第２方向の第１側に押下げ可能な可動接点と、
前記第２金属部材に形成され、前記第１方向で前記第１接続端子の第１基部に向かう側に延在し、かつ前記可動接点の先端部に前記第２方向で当接することで前記可動接点を弾性変形状態で保持する固定接点と、
前記可動接点及び前記固定接点が露出する態様で前記第１金属部材の前記第１基部を含む一部及び前記第２金属部材の前記第２基部を含む一部を樹脂材料で内包する樹脂部と、
前記第１金属部材及び前記第２金属部材のうちの少なくともいずれか一方に形成され、前記第１方向での前記可動接点の延在範囲と前記第１方向での前記固定接点の延在範囲のうちの少なくともいずれか一方と重なる範囲で前記第１方向に延在し、かつ前記樹脂部に内包される補強部とを含む、スイッチ装置が提供される。

１つの側面では、本発明によれば、樹脂部の厚みの低減を図りつつ、可動接点と固定接点との間に比較的高い接触圧を確保することが可能となる。

一実施例によるスイッチ装置１を示す斜視図である。 スイッチ装置１の分解斜視図である。 スイッチ装置１の側面図である。 クローズ状態における可動接点２０と固定接点３０との関係を示す模式図である。 オープン状態における可動接点２０と固定接点３０との関係を示す模式図である。 第１金属部材１００の斜視図である。 第２金属部材２００の斜視図である。 樹脂破損抑制機能の説明図である。 樹脂破損抑制機能の説明図である。 スイッチ装置１の製造途中の各状態を概略的に示す図である。

以下、添付図面を参照しながら各実施例について詳細に説明する。

図１は、一実施例によるスイッチ装置１を示す斜視図である。図２は、スイッチ装置１の分解斜視図である。図３は、スイッチ装置１の側面図である。

図１には、直交する３軸Ｘ，Ｙ，Ｚが定義されている。また、Ｚ軸等には、それぞれの側がＺ１，Ｚ２で示される。Ｚ方向（第２方向の一例）は、スイッチ装置１の厚み方向に対応し、以下では、説明上、Ｚ１側を"上側"とする。図２には、プロジェクション３が透視で示されている。

スイッチ装置１は、第１接続端子１１と、第２接続端子１２とを含む。スイッチ装置１は、ノーマルクローズ型であり、第１接続端子１１及び第２接続端子１２は、常態で導通している。第１接続端子１１及び第２接続端子１２は、外部回路（図示せず）に電気的に接続される。例えば、スイッチ装置１は、基板上に実装され、第１接続端子１１及び第２接続端子１２は、それぞれ、基板上の配線に電気的に接続される。

スイッチ装置１は、図２に示すように、第１金属部材１００と、第２金属部材２００とを含む。

第１金属部材１００は、例えば板金部材である。第１金属部材１００には、第１接続端子１１、可動接点２０、及び、後述の第１補強部５０（図５参照）が形成される。

可動接点２０は、第１接続端子１１から片持ち梁状にＸ方向（第１方向の一例）に延在する。可動接点２０は、第２接続端子１２の第２基部１２ａ（図６や図７Ａ参照）に向かう側（Ｘ２側）に延在する。尚、「Ｘ方向に延在する」とは、必ずしもＸ方向に平行に延在することを意味せず、Ｚ方向やＹ方向の成分を有しつつＸ方向に延在する態様を含む。また、第２接続端子１２の第２基部１２ａとは、第２接続端子１２の根元に係る部位であって樹脂部４０で覆われる部位を指す。

可動接点２０は、弾性を有し、弾性変形することで第１接続端子１１に対して可動である。可動接点２０は、Ｘ方向の長さが比較的長く、それ故に、有意な弾性を有する。可動接点２０は、下側（第１側の一例）に押下げ可能である。可動接点２０は、弾性変形した状態で、先端部（自由端）が固定接点３０の下側表面にＺ方向に当接する。このようにして、可動接点２０は、固定接点３０により上側への変位が拘束される態様で、弾性変形した状態で保持される。

第２金属部材２００は、例えば板金部材である。第２金属部材２００には、第２接続端子１２、固定接点３０、及び、後述の第２補強部６０（図５参照）が形成される。

固定接点３０は、第２接続端子１２からＸ方向で第１接続端子１１の第１基部１１ａ（図５や図７Ａ参照）に向かう側に延在する。固定接点３０は、Ｘ方向の長さが比較的短く、それ故に、有意な弾性を有さない。固定接点３０は、上述のように、可動接点２０の先端部にＺ方向で当接することで可動接点２０を弾性変形状態で保持する。尚、第１接続端子１１の第１基部１１ａとは、第１接続端子１１の根元に係る部位であって樹脂部４０で覆われる部位を指す。

スイッチ装置１は、図２に示すように、第１金属部材１００と第２金属部材２００とを一体化する樹脂部４０を含む。

樹脂部４０は、可動接点２０及び固定接点３０が露出する態様で第１金属部材１００の第１基部１１ａを含む一部及び第２金属部材２００の第２基部１２ａを含む一部を樹脂材料で内包する。樹脂部４０に内包される第１金属部材１００の部位は、第１基部１１ａの他、Ｘ方向で第１接続端子１１の第１基部１１ａと可動接点２０の間の部位や、後述の第１補強部５０を含む。樹脂部４０に内包される第２金属部材２００の部位は、第２基部１２ａの他、Ｘ方向で第２接続端子１２の第２基部１２ａと固定接点３０の間の部位や、後述の第２補強部６０を含む。

樹脂部４０に内包される第１金属部材１００の一部と第２金属部材２００の一部とは、互いに電気的に絶縁される。即ち、樹脂部４０は、第１金属部材１００及び第２金属部材２００の間の電気的な絶縁（可動接点２０と固定接点３０との間以外での電気的な絶縁）を保ちつつ、第１金属部材１００と第２金属部材２００とを一体化する。

樹脂部４０は、上面視（Ｚ方向に視たビュー）で中央部に、Ｚ方向に貫通する空洞４１を形成する。空洞４１には、可動接点２０が延在するとともに、固定接点３０が配置される。換言すると、樹脂部４０は、上面視で、可動接点２０及び固定接点３０を囲繞する態様で形成される。このようにして、樹脂部４０が空洞４１を有することで（即ち上下方向に開口することで）、スイッチ装置の上部と下部を樹脂で覆う場合に比べて、樹脂部４０の厚み及びそれに伴いスイッチ装置１の厚みの低減を図ることができる。即ち、スイッチ装置の上部と下部を樹脂で覆う場合に比べて、上部と下部の肉厚分だけ厚みを低減できる。

スイッチ装置１は、図２に示すように、更に、トップフィルム２（フィルム部材の一例）と、プロジェクション３と、ボトムフィルム４とを含む。

トップフィルム２は、樹脂部４０の上側で空洞４１を塞ぐ。即ち、トップフィルム２は、空洞４１の上側を密閉する。これにより、スイッチ装置１の薄型を保ちつつ、固定接点３０と可動接点２０の接触位置に異物が入らなくなり、電気的接続がより安定化する。尚、トップフィルム２は、プロジェクション３が設けられる部位を中心としてその周囲が若干上方に突状に膨らむ形態であってよい。

プロジェクション３は、トップフィルム２の下側表面に設けられる。これにより、確実に可動接点２０をプロジェクション３を介して押下することができ、可動接点２０と固定接点３０との電気的な接続状態をより確実に切り替えることができる。また、組み込み時の位置ずれによる感触変化を抑制でき、端押しや斜め押しに対しても安定した操作性を確保できる。

ボトムフィルム４は、樹脂部４０の下側で空洞４１を塞ぐ。即ち、ボトムフィルム４は、空洞４１の下側を密閉する。これにより、スイッチ装置１の薄型を保ちつつ、固定接点３０と可動接点２０の接触位置に異物が入らなくなり、電気的接続がより安定化する。

図４Ａは、スイッチ装置１のクローズ状態における可動接点２０と固定接点３０との関係を示す模式図である。図４Ｂは、スイッチ装置１のオープン状態における可動接点２０と固定接点３０との関係を示す模式図である。図４Ａ及び図４Ｂは、スイッチ装置１の側面視で、可動接点２０と固定接点３０との関係を非常に模式的に示す。

クローズ状態では、上述のように、固定接点３０は、可動接点２０を弾性変形させた状態で保持する。このため、可動接点２０は、図４Ａに示すように、固定接点３０を弾性力Ｆ２で押圧し、弾性力Ｆ２が、可動接点２０と固定接点３０との間の接触圧を決める。弾性力Ｆ２を高めることは、クローズ時の接触安定性が高まる観点からは有効である。例えば、弾性力Ｆ２は、０．５Ｎ程度に設定されてよい。

オープン状態では、図４Ｂに示すように、可動接点２０は、固定接点３０から下方へと離反する。オープン状態は、ユーザによる下側への押下げ力Ｆ１により実現される。即ち、ユーザが可動接点２０を押し下げると、押下げ力Ｆ１が弾性力Ｆ２に打ち勝つことで、可動接点２０が押下げられる。これにより、可動接点２０と固定接点３０との間の電気的な接続状態が解除され、オープン状態となる。

次に、図５及び図６を参照して、第１補強部５０及び第２補強部６０を説明する。図５は、第１金属部材１００の斜視図である。図６は、第２金属部材２００の斜視図である。

第１補強部５０及び第２補強部６０は、Ｘ方向での可動接点２０の延在範囲とＸ方向での固定接点３０の延在範囲のうちの少なくともいずれか一方と重なる範囲で延在しかつ樹脂部４０に内包されることで、後述のように樹脂部４０の割れなどの破損を抑制する機能（以下、「樹脂破損抑制機能」と称する）を有する。尚、Ｘ方向での可動接点２０の延在範囲とＸ方向での固定接点３０の延在範囲のうちの少なくともいずれか一方と重なる範囲で延在することは、Ｘ方向で可動接点２０の基部（根本）と第２接続端子１２の基部（根本）との間の領域に延在することと等価である。後述のように、第１補強部５０及び第２補強部６０は、必ずしも、Ｘ方向で可動接点２０の基部（根本）と第２接続端子１２の基部（根本）との間の領域の全体にわたり延在する必要はなく、一部にわたり延在する態様であってもよい。

具体的には、第１補強部５０は、図５に示すように、第１接続端子１１から片持ち梁状にＸ方向に延在する。第１補強部５０は、可動接点２０と同様、固定接点３０に向かう側に延在する。第１補強部５０は、好ましくは、図５に示すように、樹脂破損抑制機能を高めるために、固定接点３０付近まで（第２補強部６０の根元まで）延在する。また、第１補強部５０は、好ましくは、図５に示すように、樹脂破損抑制機能のＹ方向のバランスを保つために、Ｙ方向の両側に設けられる。即ち、第１補強部５０は、対をなす態様で、Ｙ方向で可動接点２０の両側に設けられる。

尚、図５に示す例では、第１補強部５０は、可動接点２０と同一の高さに延在する。即ち、第１金属部材１００は、第１接続端子１１から上側に曲げられており、第１接続端子１１よりも上側に第１補強部５０及び可動接点２０が延在する。

第２補強部６０は、図６に示すように、第２接続端子１２から片持ち梁状にＸ方向に延在する。第２補強部６０は、可動接点２０に向かう側に延在する。第２補強部６０は、好ましくは、図６に示すように、樹脂破損抑制機能を高めるために、第１補強部５０の根元まで延在する。また、第２補強部６０は、好ましくは、図６に示すように、樹脂破損抑制機能のＹ方向のバランスを保つために、Ｙ方向の両側に設けられる。即ち、第２補強部６０は、対をなす態様で、Ｙ方向で可動接点２０の両側に設けられる。

第２補強部６０は、好ましくは、樹脂破損抑制機能を高めるために、第１補強部５０とＹ方向の位置が同じである。即ち、第２補強部６０は、好ましくは、樹脂破損抑制機能を高めるために、上面視で重なる。第２補強部６０は、第１補強部５０と同一の幅（Ｙ方向の幅）で形成されてもよい。第２補強部６０は、第１補強部５０の下側に延在する。

次に、図７Ａ及び図７Ｂを参照して、第１補強部５０及び第２補強部６０による樹脂破損抑制機能を説明する。

図７Ａは、クローズ状態における可動接点２０を通るＹ方向の断面を示し、第１補強部５０及び第２補強部６０については透視で示す。図７Ｂは、クローズ状態における第１補強部５０及び第２補強部６０を通るＹ方向の断面を示し、可動接点２０については透視で示す。

図７Ａに示すように、クローズ状態では、上述のように、固定接点３０は、可動接点２０を弾性変形させた状態で保持する。このため、可動接点２０は、図７Ａに示すように、固定接点３０を弾性力Ｆ２で押圧する。この結果、固定接点３０は、図７Ａにて力Ｆ３で示すように、樹脂部４０を上側に押圧する。また、可動接点２０は、図７Ａにて力Ｆ４で示すように、樹脂部４０を下側に押圧する。このような力Ｆ３、Ｆ４は、樹脂部４０の割れなどの破損の原因となり得る。

この点、本実施例によれば、図７Ｂに示すように、第１補強部５０及び第２補強部６０が設けられるので、力Ｆ３、Ｆ４が相殺され、樹脂部４０の割れなどの破損を抑制できる。具体的には、第１補強部５０は、図７Ｂに模式的に示すように、力Ｆ４に対応する力Ｆ５を、樹脂部４０における固定接点３０付近に下向きに付与できる。これにより、樹脂部４０における固定接点３０付近においてトータルとして樹脂部４０にかかる力が低減され、樹脂部４０の割れなどの破損を抑制できる。同様に、第２補強部６０は、図７Ｂに模式的に示すように、力Ｆ３に対応する力Ｆ６を、樹脂部４０における可動接点２０の根元付近に上向きに付与できる。すなわち、上方から平面視したときに、第１補強部５０と第２補強部６０とが重なるとともに、第１補強部５０が第２補強部６０の上方に配置されているため、第１補強部５０に働く下向きの力である力Ｆ５を下方に配置された第２補強部６０が受け、第２補強部６０に働く上向きの力である力Ｆ６を上方に配置された第１補強部５０が受ける構造となっている。これにより、樹脂部４０における可動接点２０の根元付近においてトータルとして樹脂部４０にかかる力が低減され、樹脂部４０の割れなどの破損を抑制できる。

次に、図８を参照して、スイッチ装置１の製造方法を概説する。

図８は、スイッチ装置１の製造途中の各状態を概略的に示す図である。図８では、矢印に沿って製造工程が進む。

図８に示すように、まず、第１工程に示すように、第２金属部材２００がプレス成形され、ついで、第２工程に示すように、第２金属部材２００をインサート成形することによって、第２金属部材２００の周囲に一部を除いて第１樹脂部４０１が成形される。ここで、第２金属部材２００と第１樹脂部４０１とが一体となったものを１次成形部材と呼ぶ。第１樹脂部４０１は、第２補強部６０の大部分を内包し、かつ、固定接点３０を露出させる態様で形成される。次いで、第３工程に示すように、第１樹脂部４０１上に、第１金属部材１００をセットする。この際、第１補強部５０と第２補強部６０とが重なる位置となるように、第１補強部５０は第２補強部６０に対応する箇所の第１樹脂部４０１の上に載せてセットされている。これにより、第１樹脂部４０１は、第１補強部５０と第２補強部６０との間が接触しないように、第１金属部材１００と第２金属部材２００との間の位置関係を定める機能を果たす。また、可動接点２０の先端部は固定接点３０の上側に載せて配置されている。次いで、第４工程に示すように、第１金属部材１００と１次成形部材とをインサート成形することによって、第１金属部材１００の周囲に第２樹脂部４０２が成形される。この時、第１金属部材１００、第２樹脂部４０２および１次成形部材は一体になっている。第２樹脂部４０２は、第１補強部５０を内包し、第２補強部６０の露出部を内包し、かつ、可動接点２０を露出させる態様で形成される。第２樹脂部４０２が第２補強部６０の露出部にも形成されることで、第１樹脂部４０１と第２樹脂部４０２との間の接合面積が増加し、第１樹脂部４０１と第２樹脂部４０２との間の結合が強固となる。次いで、第５工程に示すように、可動接点２０を固定接点３０の下方へとはめ込む。その後、図示は省略するが、トップフィルム２等が取り付けられて、スイッチ装置１が完成する。

一度のインサート成形で第１金属部材１００と第２金属部材２００との周りに樹脂部を成形させる場合には、流れる成形樹脂材の圧力により第１補強部５０と第２補強部６０とが動き、最悪の場合、第１補強部５０と第２補強部６０とが接触した状態で成形される恐れがあった。

上記の製造工程では１次成形部材を形成したあとに、１次成形部材とともに第１金属部材１００をインサート成形しているので、第１補強部５０と第２補強部６０とが接触した状態で成形されることはなくなる。

以上、各実施例について詳述したが、特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。また、前述した実施例の構成要素を全部又は複数を組み合わせることも可能である。

例えば、上述した実施例では、好ましい例として、第１補強部５０及び第２補強部６０は、Ｙ方向の両側に対で設けられるが、Ｙ方向の一方側だけに設けられてもよい。また、第１補強部５０及び第２補強部６０のうちの一方だけが設けられてもよい。また、第１補強部５０及び第２補強部６０は、好ましい例として、互いの根元付近まで延在するが、かかる長さに比べて有意に短い長さであってもよい。

また、上述した実施例では、第１接続端子１１及び第２接続端子１２は、樹脂部４０のＸ方向両側で樹脂部４０からＸ方向に露出されているが、これに限られない。例えば、第１接続端子１１及び第２接続端子１２は、樹脂部４０のＸ方向両側で樹脂部４０からＹ方向に露出されてもよい。

１ スイッチ装置
２ トップフィルム
３ プロジェクション
４ ボトムフィルム
１１ 第１接続端子
１２ 第２接続端子
２０ 可動接点
３０ 固定接点
４０ 樹脂部
４１ 空洞
５０ 第１補強部
６０ 第２補強部
１００ 第１金属部材
２００ 第２金属部材
４０１ 第１樹脂部
４０２ 第２樹脂部

Claims (7)

1. 第１金属部材と第２金属部材とを含むノーマルクローズ型のスイッチ装置であって、
   前記第１金属部材に形成される第１接続端子と、
   前記第２金属部材に形成され、第１方向で前記第１接続端子から離れた第２接続端子と、
   前記第１金属部材に形成され、片持ち梁状に前記第１方向で前記第２接続端子の第２基部に向かう側に延在し、弾性を有し、かつ前記第１方向に垂直な第２方向の第１側に押下げ可能な可動接点と、
   前記第２金属部材に形成され、前記第１方向で前記第１接続端子の第１基部に向かう側に延在し、かつ前記可動接点の先端部に前記第２方向で当接することで前記可動接点を弾性変形状態で保持する固定接点と、
   前記可動接点及び前記固定接点が露出する態様で前記第１金属部材の前記第１基部を含む一部及び前記第２金属部材の前記第２基部を含む一部を樹脂材料で内包する樹脂部と、
   前記第１金属部材及び前記第２金属部材のうちの少なくともいずれか一方に形成され、前記第１方向での前記可動接点の延在範囲と前記第１方向での前記固定接点の延在範囲のうちの少なくともいずれか一方と重なる範囲で前記第１方向に延在し、かつ前記樹脂部に内包される補強部とを含む、スイッチ装置。
2. 前記補強部は、前記第１金属部材に形成されかつ片持ち梁状に前記第１方向で前記第２接続端子の前記第２基部に向かう側に延在する第１補強部と、前記第２金属部材に形成され前記第１補強部よりも前記第２方向の前記第１側にかつ片持ち梁状に前記第１方向で前記第１接続端子の前記第１基部に向かう側に延在する第２補強部とを含み、
   前記第１補強部と前記第２補強部は、前記第２方向に視て少なくとも一部が重なる、請求項１に記載のスイッチ装置。
3. 前記第１補強部及び前記第２補強部は、前記第１方向及び前記第２方向の双方に垂直な第３方向で前記可動接点を挟む態様で、それぞれ対で設けられる、請求項２に記載のスイッチ装置。
4. 前記第１補強部は、前記第２補強部の根元部まで延在し、
   前記第２補強部は、前記第１補強部の根元部まで延在する、請求項２又は３に記載のスイッチ装置。
5. 前記樹脂部は、前記第２方向に視て中央部に、前記第２方向に貫通しかつ前記可動接点が延在する空洞を形成する、請求項１〜４のうちのいずれか１項に記載のスイッチ装置。
6. 前記樹脂部における前記第２方向の前記第１側とは逆の第２側に設けられ、前記空洞を塞ぐフィルム部材を更に含む、請求項５に記載のスイッチ装置。
7. 前記第２方向で前記フィルム部材と前記可動接点との間に設けられるプロジェクションを更に含む、請求項６に記載のスイッチ装置。

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