JP2623573B2 - キーボードスイツチ - Google Patents

キーボードスイツチ

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JP2623573B2 JP62151911A JP15191187A JP2623573B2 JP 2623573 B2 JP2623573 B2 JP 2623573B2 JP 62151911 A JP62151911 A JP 62151911A JP 15191187 A JP15191187 A JP 15191187A JP 2623573 B2 JP2623573 B2 JP 2623573B2
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    • HELECTRICITY
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    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H13/00Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch
    • H01H13/70Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch having a plurality of operating members associated with different sets of contacts, e.g. keyboard
    • H01H13/702Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch having a plurality of operating members associated with different sets of contacts, e.g. keyboard with contacts carried by or formed from layers in a multilayer structure, e.g. membrane switches
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01H2215/00Tactile feedback
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    • HELECTRICITY
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    • H01H2221/00Actuators
    • H01H2221/024Transmission element
    • H01H2221/026Guiding or lubricating nylon
    • H01H2221/028Telescopic guiding

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、電子機器の入力装置として用いるキーボー
ドスイッチに関するものである。
従来の技術 近年、キーボードスイッチは、OA,FA機器の入力装置
として、種々の構造のものがあり、低コスト、好フィー
リングのものが望まれている。中でも、事務機器として
用いられるキーボードスイッチは、長寿命で、チャタリ
ングやダブルメイクのない高信頼性が必要とされると共
に、人間工学的な見地から、長時間の使用に対して、オ
ペレーターが疲れないようなものが望まれている。
まず、オペレーターの疲労については、スイッチの操
作特性が主要因であり、節度をもたせたスイッチにする
ことで、軽快な操作感覚を与えて疲労軽減を図ってい
る。
スイッチに節度を持たせる方法は、種々考えられる
が、組込み工数を含めたトータルコストを考えて、ゴム
接点が使用されることが多い。
ゴム接点を用いたキーボードスイッチは、種々開発さ
れており、その1つとしては、押圧部周囲を薄肉弾性部
とし、さらに前記薄肉部周囲には、押圧部より低い突起
部を設け、操作の際、押圧部とそれより低い突起部の両
方で接点部分を押さえることによって、チャタリングや
ダブルメイクを防いでいる。さらに、ゴム材質をカーボ
ン含有のものから、絶縁ゴムだけで形成できるスイッチ
構造とすることによって、ゴムの耐久性の向上を図って
いる。
この先行技術から、容易に考えられるスイッチ構造と
して、第5図に示されるものがある。すなわち、プリン
ト基板30上に、固定接点31を配置し、前記固定接点31と
対向するように可動接点32を有する可撓性の絶縁板33
を、固定接点31と対応する位置に開口34を形成したスペ
ーサー35をはさんで配置し、スイッチ部を形成する。こ
のスイッチ部をONさせるための押圧部36を有し、節度感
を出すための截頭円錐形の作動部37を複数個形成した弾
性シート38を、前記スイッチ部上に配置する。さらに、
複数個の円筒状の摺動孔39を有し、ボタン40を装着し、
前記スイッチ部と前記弾性シート38とを、リブ41で当て
て結合するケース42を、前記押圧部36と前記摺動孔39の
センターが一致するように配置し前記ボタン40は、前記
ケース42に係止できるツメ部43を有し、前記摺動孔39と
摺動可能な円筒状の摺動部44を有している。
上記一例の動作について、第6図(a)〜(c)を用
いて説明する。
第6図は、第5図の構成部品より、ボタン40と截頭円
錐形の作動部37を形成した弾性シート38だけを取り出
し、動作に対して弾性シート38がどのように変形するか
を示したものである。
第6図(a)に示すように、初期において、ボタン40
の摺動部44は、弾性シート38に設けられた作動部37によ
って上方に押し上げられている。そして、オペレータ
が、ボタン40を押し下げると、これにつれて、作動部37
は変形し、押圧部36は下方に押し下げられ、第6図
(b)に示すようになる。さらに押し下げると、押圧部
36は可撓性の絶縁板33に設けられた可動接点32を、プリ
ント基板30に設けられた固定接点31に接触させ、スイッ
チがON状態となる。この時、弾性シート38は、第6図
(c)に示すように変形している。つまり、弾性シート
38の截頭円錐形の作動部37は、圧縮応力と曲げ応力を受
けるのに対して押圧部36の周囲の薄肉部45は、常に引張
りの力が働く。第6図(c)は、ON点の状態を示すもの
であり、通常キーボードスイッチにはオーバーストロー
クS1が設けられており、L1はさらに大きくなる。
このように、上記従来例のキーボードスイッチでも、
オーバーストロークを設けることができ、スイッチの接
触信頼性は確保できるように構成されていた。
発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上記の構成では、次のような問題点が
ある。すなわち、押圧部36の周囲の薄肉部45は、常に引
張力を受けているため、大きなストロークS0を確保しよ
うとした場合や、小さい径φDのボタン40を使用しなけ
ればならない場合には、L1/L0が非常に大きな値とな
り、薄肉部45の変形量と荷重の関係は、フックの法則か
らはずれ、第7図に示すように、いわゆるハードスプリ
ングの特性を示すようになる。このように、押圧部36の
周囲の薄肉部45は、大きな引張応力のくり返しを受ける
ことになり、亀裂発生から破れという劣化を起こし、押
圧部36が接点を接触させるに十分な力が得られなくな
り、チャタリングさらには、接触不良という重欠点にも
なる恐れがある。
さらに、ハードスプリングの特性を示す押圧部36であ
るために、スイッチがONしてから急に荷重が大きくな
り、フルストロークの荷重が大きくなってしまい、軽快
な操作感覚がなく、オペレータにとって異和感のある、
疲れ易いキーボードとなってしまう。
以上のことから、従来の構成では、大きなストローク
(3.5mm〜4mm)を確保した場合、小さい径(φ6.5〜φ
7)のボタンを使用した場合に、耐久性においてチャタ
リングや接触不良などの重欠点となる現象が生じたり、
フルストローク荷重の大きな疲れ易いキーボードとなる
という問題があった。
本発明は、このような問題点を解決するもので、耐久
性において、安定した接触圧力が得られ、チャタリング
や接触不良がなく、フルストローク荷重をできるだけ小
さくして軽快な操作感覚でオペレータにとって疲れの出
ない高品質な節度付きのキーボードスイッチを提供する
ものである。
問題点を解決するための手段 本発明は、上記目的を達成するために、スイッチ部の
上面に配置される弾性シートを、上記スイッチ部と対応
する部分に上方に突出した截頭円錐形の作動部を設ける
と共に、この作動部の上面部に外部から押圧動作するボ
タンの円筒状の押圧端がはまり込む溝部ならびにこの溝
部の内周側と繋がって上面が曲面となるロール部をそれ
ぞれ円環状に設け、この円環状のロール部の内周側の下
面に上記可動接点を押圧操作するための押圧部を薄肉部
を介して一体で形成した構成としたものである。
作用 本発明は、上記のような構成により、次のような作用
を有する。
すなわち、ボタンが押し下げられ、押圧部が接点を接
触させた時は、押圧部と接続された円環状のロール部の
外側部分には引張り力が働き、さらに、オーバーストロ
ーク分だけボタンは押し下げられるが、この時、引張り
力が強くなるため、円環状のロール部のR部分の位置が
押圧部から近い側に移動するという、いわゆる座屈のよ
うな現象が生じ、引張り力は、それ以上強くならないた
め、ソフトスプリングの荷重−変形特性を持った押圧部
となり、耐久性に優れ、フルストローク荷重が小さいキ
ーボードスイッチとすることができる。
実施例 第1図は、本発明の一実施例の構成を示すものであ
る。
第1図において、1は剛性を有する基板で、その上
に、固定接点2を有する下側の絶縁基板3を配置し、前
記固定接点2と対向するように可動接点4を有する可撓
性の上側の絶縁板5を各接点に対応する位置に開口6を
形成した絶縁スペーサ7をはさんで配置し、スイッチ部
を形成している。前記スイッチ部上部には、節度を与え
るための截頭円錐形をなす作動部8を複数個形成した弾
性シート9を配置しており、前記作動部8の上面部に
は、上面部外径より少し小さい径の円環状の溝部24なら
びにこの溝部24の内周側と繋がって上面が曲面となる円
環状のロール部10を設け、さらにこの円環状のロール部
10の中央側には、前記スイッチ部を押圧してONさせるた
めの押圧部11が弾性を有する薄肉部20を介して一体に設
けられている。
さらに、複数個の円筒状のガイド部12にボタン13を装
着し、前記スイッチ部と前記弾性シート9とをリブ14で
当てて結合するケース15を、前記押圧部11と前記ガイド
部12が一致するように配置し、前記ボタン13は、前記ケ
ース15の孔15aに係止できるツメ部16を有し、前記ガイ
ド部12にはまりこんで摺動可能な円筒状の摺動部17を有
し、さらに、前記ボタン13の前記円筒状の摺動部17は、
少なくとも前記円環状のロール部10とは接触しないだけ
の空間18を有するように大径に形成されて前記作動部8
の上面部に設けた溝部24にはまり込んで当接する押圧端
を有している。
次に、上記実施例の動作について説明する。
ボタン13を押し下げるとこれにつれて押圧部11は下動
し、第2図に示すように、押圧部11は、上側の絶縁板5
に当接する。この時、作動部8は変形するが、円環状の
ロール部10の部分は当然ながら全く変形は生じていな
い。
さらにボタン13を押し下げると第3図に示すように、
作動部8は、節度を生じさせ、同時に固定接点2と可動
接点4は押圧部11によって導通状態となる。この時、作
動部8は、大きく曲げられると同時に、押圧部11が接点
2,4を導通させるに必要な力を得るために、円環状のロ
ール部10の外側部分19には引張りの力が働き、内側部分
の薄肉部20には圧縮の力が働いて、互いにつりあってい
る。この状態は、いわゆるON位置を示すものであり、ボ
タン13は、裏面の平坦部21と円筒状のガイド部12の上部
22が当接するまで移動し、フルストロークに到達する。
この時、円環状のロール部10の外側部分19に働く引張り
の力は大きくなり、内側部分の薄肉部20に働く圧縮の力
とつり合わなくなる。すなわち、円環状のロール部10の
R部分23が薄肉部20方向に移動して、再び引張りの力と
圧縮の力がつり合う状態となる。この円環状のロール部
10の外側部分19に働く引張りの力は、押圧部11の先端に
働く力と同じ大きさのものであり、押圧部11を変形させ
た時の変形量と荷重の関係は、第4図に示すように、変
形の増加に伴って、荷重の増加割合が減少してくるよう
な、いわゆる、ソフトスプリングの特性を示す。
このように、上記実施例によれば、キーボードスイッ
チとして最も重要なチャタリングや接触不良などと関係
する押圧部11の荷重は、変形量が増加してもある変形量
での荷重以上には増加しない。この一定の荷重は、円環
状のロール部10の外側部分19と内側部分の薄肉部20との
肉厚の比を変えることで調整でき、耐久性において、ゴ
ムの劣化がなく、安定した接触圧力が得られ、チャタリ
ングや接触不良などの重欠点が生じない。しかも、フル
ストローク荷重をできるだけ小さくでき、オペレータに
とって疲れの出ないキーボードとすることができる。
発明の効果 本発明は、上記実施例で明らかなように、以下に示す
効果を有する。
弾性シートの截頭円錐形をなす作動部の上面部に、上
面部外径より小さい径の円環状のロール部を設け、この
円環状のロール部の中央側に弾性を有する薄肉部を介し
て押圧部を設けているので、押圧部に加わる荷重の増加
に対して、円環状のロール部の外側部分に働く最大引張
応力は、ある一定値を越えることがなくなり、耐久性に
優れたキーボードスイッチにすることができる。
さらに、前記のように、円環状のロール部を設けてい
るためオーバーストロークによる押圧部の荷重上昇がほ
とんどなくなり、フルストローク荷重をできるだけ小さ
くすることができ、軽快な操作感覚でオペレータにとっ
て疲れのない節度付のキーボードスイッチとすることが
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明のキーボードスイッチの一実施例を示
す断面図、第2図は、同スイッチの動作の途中状態を示
す断面図、第3図は、同スイッチのON位置状態を示す断
面図、第4図は、同スイッチの押圧部の荷重−変形量特
性図、第5図は、従来のキーボードスイッチの断面図、
第6図は、従来のキーボードスイッチの弾性シートの動
作過程での変形状態を示す断面図、第7図は従来のスイ
ッチの押圧部の荷重−変形量特性図である。 1……基板、2……固定接点、3……絶縁板、4……可
動接点、5……絶縁板、6……開口、7……絶縁スペー
サ、8……作動部、9……弾性シート、10……円環状の
ロール部、11……押圧部、12……ガイド部、13……ボタ
ン、14……リブ、15……ケース、16……ツメ部、17……
摺動部、18……空間、19……外側部分、20……薄肉部、
21……平坦部、22……上部、23……R部分、24……円環
状の溝部。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】絶縁基板上に固定接点を設け、この絶縁基
    板上に上記固定接点に対応する部分に開口部を設けた絶
    縁スペーサを設置し、この上に、上記固定接点と対向す
    るように可動接点を設けた可撓性を有する絶縁シートを
    配置したスイッチ部と、このスイッチ部と対応する部分
    に上方に突出した截頭円錐形の作動部を設けると共に、
    この作動部の上面部に溝部ならびにこの溝部の内周側と
    繋がって上面が曲面となるロール部をそれぞれ円環状に
    設け、この円環状のロール部の内周側の下面に上記可動
    接点を押圧操作するための押圧部を薄肉部を介して一体
    で形成した弾性シートと、この弾性シートの作動部の上
    面に設けた円環状の溝部にはまり込む円筒状の押圧端を
    有したボタンとを備えたキーボードスイッチ。
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