JP3531229B2 - 多方向操作スイッチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、主としてオーディオ機
器、ビデオ機器、カーナビゲーションシステム等の各種
電子機器の入力操作部等に使用される多方向操作スイッ
チに関するものである。 【０００２】 【従来の技術】従来のこの種のスイッチを図１１および
図１２により説明する。 【０００３】同図において、１はダイカスト金属等から
なる操作軸で、その下端半球部１ａを、成形樹脂製ケー
ス２に設けられた軸受け部２ａに、下方からコイルばね
３によって押し付けることにより、傾倒および上下動が
可能なように保持されると共に、その中間非円形部１ｂ
は成形樹脂製移動体４のテーパー付き非円形孔４ａに嵌
合されている。 【０００４】そして、金属カバー５を上方から組み合わ
せることによって、移動体４および四方の小コイルばね
６が位置決めされ、移動体４は小コイルばね６の弾性力
の釣り合いによってケース２の中央で水平移動可能に保
持されると共に、移動体４の下面に取り付けられた摺動
子７の接点部７ａ，７ｂがインサート成形によりケース
２の底面に固定された平面接点８に弾接している。 【０００５】また、操作軸１の下端中央部にはスイッチ
駆動用の突起部１ｃが設けられ、その真下の位置にはプ
ッシュスイッチ９が取付金具１０を介してケース２に取
り付けられている。 【０００６】次に、このスイッチの動作について説明す
ると、操作軸１および移動体４が中点位置にある時、図
１１に示すように、摺動子７の一方の接点部７ａは平面
接点８ａに弾接しているが、多方の接点部７ｂは平面接
点８ｂ，８ｃの中間位置にあり平面接点８ａと８ｂ，８
ｃの間はオフ（以下、ＯＦＦという）である。 【０００７】そして、図１２に示すように、操作軸１の
上方先端部１ｄに装着されたつまみ１１に横方向からの
力を加えると、操作軸１の左方向（または右方向）への
傾倒に伴って移動体４が小コイルばね６を押し縮めなが
ら傾倒方向に平行移動し、その下面に取り付けられた摺
動子７の接点部７ａ，７ｂがケース２の平面接点８上を
摺動して平面接点８ａと８ｂ（または８ｃ）を短絡する
ことによってスイッチ機能を構成し、平面接点８ａおよ
び８ｂ，８ｃに各々接続された出力端子１２ａ，１２ｂ
および１２ｃ（図示せず）によって出力信号を外部に伝
える。 【０００８】そして、つまみ１１に加えていた操作力を
除くと、押し縮められた小コイルばね６の弾性復元力に
よって移動体４および操作軸１が中点位置に復帰し、移
動体４下面に取り付けられた摺動子７の接点部７ｂが平
面接点８ｂから外れてスイッチがＯＦＦとなり、図１１
の状態に戻る。 【０００９】このように、つまみ１１に横方向から力を
加えて操作軸１を傾倒させることにより、前・後・左・
右の四方向（またはその中間の前左・前右・後左・後右
も含めた八方向）に対応した接点に接続した端子間に出
力信号を発することができる。 【００１０】次に、つまみ１１に上方から押し力を加え
て操作軸１を垂直に下方向に動かすと、その下端突起部
１ｃがプッシュスイッチ９の押圧操作部９ａを押し、プ
ッシュスイッチ９を動作させることができる。 【００１１】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の多方向操作スイッチでは、スイッチ接点７，８間の
切替用および操作軸１の中点位置復帰機構として複雑な
構成の移動体４や多数の小コイルばね６を必要とする
等、使用部品点数が多く、組み立て工数もかかるため、
価格が高く、製品の高さも大きく、また、操作軸１の傾
倒操作時に節度感もない等の課題を有していた。 【００１２】 【課題を解決するための手段】上記従来の課題を解決す
るために、本発明は、絶縁基板上の中央固定接点および
これからほぼ等距離で等角度位置に配された複数個の外
側固定接点と、上記各接点に対して所定のギャップを隔
てて対向するように配された弾性導電材料製の中央対向
可動接点と外側対向可動接点とを有する可動接点、およ
びダイアフラム状節度ばねからなるスイッチ基板を、押
圧操作部付き駆動体を介して、フランジ付き操作体の操
作軸の傾倒操作および上下方向操作によりオン（以下、
ＯＮという）させると共に、一個のコイルばねで上記操
作軸を上方に押し上げて中心位置に復帰させる構造とす
るものである。さらに、上記構成に加え、上記駆動体下
面に設けられた複数個の外側押圧操作部は、正多角形の
各頂点位置に設けられ、上記スイッチ基板の複数個の外
側対向可動接点は、各々の中心位置から両側に長円状に
大きい形状となすと共に、上記長円状の両端部に外側押
圧操作部が一個ずつ対応するように配し、上記操作体の
操作軸部の傾倒操作時に、上記押圧操作部の隣り合う２
箇所ずつで上記可動接点の対応位置を押圧して、それら
対応位置に応じた上記外側固定接点とのスイッチングを
行う多方向操作スイッチの構造とするものである。 【００１３】 【作用】したがって、本発明によれば、操作軸の傾倒操
作時および垂直方向操作時にＯＮさせるスイッチを一枚
の基板上に構成すると共に、操作軸の中点位置復帰用コ
イルばねも一個であるため、使用部品点数が少なく、製
品高さも低く、またダイアフラム状節度ばねによって、
節度感が得られ、しかも、傾倒操作時には、正多角形状
を形成するように配された長円状外側接点の隣り合う２
箇所の端部位置に対応する可動接点部分を、上記駆動体
に設けられた隣り合う２箇所の押圧操作部で押圧して、
それら対応位置に応じた上記長円状外側接点とのスイッ
チングを行う構成としてあるため、多方向に向けて操作
する際、いずれの方向への操作に対しても同様の操作フ
ィーリングが得られるものにできる。 【００１４】 【実施例】本発明の多方向操作スイッチの一実施例を図
１〜図６により説明する。 【００１５】同図において、２１は成形樹脂等からなる
箱形ケースで、その上部底面中央孔２１ａより操作体２
２の操作軸部２２ａが突出すると共に、中央孔２１ａ周
囲下面の四角形の窪み２１ｂには、操作軸部２２ａ下端
に垂直に設けられた四角形のフランジ部２２ｂが出入り
自由に嵌められている。 【００１６】このフランジ部２２ｂは操作軸部２２ａと
中央孔２１ａ周囲上面との間に挿入された圧縮コイルば
ね２３によって操作体２２が上方へ押し上げられること
により、その上面２２ｃを上記四角形の窪み２１ｂ底面
に圧接され、操作軸部２２ａを垂直中立位置に保ってい
る。 【００１７】そして、箱形ケース２１の下方には、その
開口部を塞ぐように、スイッチ基板２４が接点側を内側
にして取り付けられている。 【００１８】このスイッチ基板２４は、図２に示すよう
に、絶縁基板上に中央接点２５およびこれから前・後・
左・右方向にほぼ等距離で等角度位置に配された４個の
外側固定接点２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄと、これ
ら各固定接点に対して所定のギャッブを隔てて対向する
ように一枚の弾性金属薄板製の可動接点板２７に設けら
れた対向可動接点２７ａおよび２８ａ，２８ｂ，２８
ｃ，２８ｄを有すると共に、中央対向接点２５−２７ａ
上にダイアフラム状節度ばね２９を固定したものであ
り、その端部には各固定接点に接続された出力端子３０
ａおよび３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄと、可動接点
板２７に接続されたコモン端子３０を有している。 【００１９】尚、上記ダイアフラム状節度ばね２９の反
転動作力は、各外側の対向可動接点２８ａ，２８ｂ，２
８ｃ，２８ｄの動作力よりも大きい。 【００２０】そして、上記操作体２２のフランジ部２２
ｂとスイッチ基板２４との間には、駆動体３２が配され
ており、この駆動体３２の下面には、図３に示すよう
に、上記中央対向接点２５−２７ａすなわち節度ばね２
９に対応した中央押圧操作部３３および四個の外側の対
向接点２６ａ−２８ａ，２６ｂ−２８ｂ，２６ｃ−２８
ｃ，２６ｄ−２８ｄに各々対応した外側押圧操作部３４
ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄを有し、上面３２ａは上記
操作体２２のフランジ部２２ｂの四角形の下面２２ｄと
面接合すると共に、両者の中心を合わせるために、駆動
体上面３２ａ中心の円錐形突起３５がフランジ部下面中
心２２ｄの円形孔３６に嵌め込まれている。 【００２１】ここで、駆動体３２は上下動および傾くこ
とはできるが、回転しないようにその外周と箱形ケース
２１の内周の間で規制されていると共に、駆動体３２下
面の各押圧操作部と、対応するスイッチ基板２４の各対
向接点との関係は、図４に示すように、駆動体３２をス
イッチ基板２４に垂直に近付ける時、中央押圧操作部３
３によりダイアフラム状節度ばね２９が押されて反転動
作して、中央対向接点２５−２７ａ間をＯＮしても、外
側押圧操作部３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄは外側の
対向接点２６ａ−２８ａ，２６ｂ−２８ｂ，２６ｃ−２
８ｃ，２６ｄ−２８ｄ間をまだＯＮさせないように駆動
体３２との間隔を設定している。 【００２２】また、図３に示すように、操作体２２のフ
ランジ部下面２２ｄの四角形は駆動体３２の上面３２ａ
よりも小さく、上記スイッチ基板２４の外側固定接点２
６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄを辺の中点とする四角形
と同心相似で、辺の長さは約１／２となっている。この
辺の長さを約１／２とすることと上記ダイアフラム状節
度ばね２９の反転動作力を外側の対向可動接点２８ａ〜
２８ｄの動作力より大きくしたことによって、操作軸部
２２ａの揺動によって外側の対向可動接点２８ａ〜２８
ｄのいずれかが先に確実にスイッチングした後、ダイア
フラム状節度ばね２９が反転動作するようになる。 【００２３】次に、動作について説明する。まず、操作
軸部２２ａが垂直中立位置にある図１の状態では、駆動
体３２は、その下面の中央押圧操作部３３がスイッチ基
板２４上のダイアフラム状節度ばね２９に押し上げられ
ており、スイッチ基板２４上の何れの接点間もＯＦＦで
ある。 【００２４】そして、図５に矢印で示すように、操作軸
部２２ａの上方先端部に装着されたつまみ３７に右方向
から力を加えると、圧縮コイルばね２３を撓ませながら
操作軸部２２ａが傾き、操作体２２はその下端の四角形
のフランジ部２２ｂの上面右辺２２ｅを支点として左方
向に回転して、フランジ部２２ｂの下面２２ｄの左辺２
２ｆが駆動体３２の押圧操作部３３と３４ａの中間部の
上面３２ａを下方に押すことにより、駆動体３２下面の
中央押圧操作部３３がダイアフラム状節度ばね２９を押
すと共に、外側押圧操作部３４ａが外側の対向可動接点
２８ａを押す。 【００２５】ここで、ダイアフラム状節度ばね２９の反
転動作力は外側の対向可動接点２８ａの動作力よりも大
きいため、まず、外側の対向可動接点２８ａが下方に撓
み、外側固定接点２６ａとの間が短絡されることにな
り、出力端子３０−３１ａ間がＯＮとなる。 【００２６】そして、更につまみ３７に加える力を増し
て操作軸部２２ａを傾けると、操作体２２は更に左方向
に回転して駆動体３２を下方に押すことになるが、駆動
体３２下面の外側押圧操作部３４ａは、その下側の可動
接点２８ａが既に固定接点２６ａに当たっていて下方に
動かないため、図６に示すように、今度は押圧操作部３
４ａ下端と可動接点２８ａの当接部が支点となって駆動
体３２が右方向へ回転し、中央押圧操作部３３がダイア
フラム状節度ばね２９を下方に強く押すことにより、節
度ばね２９が反転動作して節度を発生すると共に中央対
向可動接点２７ａを下方に撓めて、中央固定接点２５と
の間を短絡し、出力端子３０−３０ａ間もＯＮとなる。 【００２７】すなわち、出力端子３０−３０ａ−３１ａ
間が短絡される。この後、つまみ３７に加えていた力を
除くと、コイルばね２３の復元力によって、操作軸部２
２ａすなわち操作体２２が元の垂直中立位置へ戻ると共
に、ダイアフラム状節度ばね２９の復元力で中央押圧操
作部３３が押されることにより、駆動体３２も元の図１
の位置まで復帰し、何れの対向接点間も元のＯＦＦの状
態に戻る。 【００２８】上記の操作中、つまみ３７に力を加えて操
作する人の手には、最初に外側の対向接点２６ａ−２８
ａ間がＯＮする時は少し重く感じるだけであるが、次に
中央対向接点２５−２７ａ間をＯＮする時には、更に重
く感じると共に強い節度感が感じられる。 【００２９】同様にして、操作軸部２２ａに装着された
つまみ３７に加える力の方向を左、前、後と変えること
により、その方向に対応した出力端子間に二段階に分け
て信号を出すことができる。 【００３０】また、つまみ３７すなわち操作体２２に上
方から垂直に押し力を加えて駆動体３２を押し下げる
と、中央押圧操作部３３によりダイアフラム状節度ばね
２９が押されて反転動作し、節度を発生すると共に中央
対向接点間のみをＯＮさせることができることは、前途
の通りである。 【００３１】以上の実施例では、つまみ３７すなわち操
作軸部２２ａを前・後・左・右の四方向に傾倒させる場
合を説明したが、この四方向に前左・前右・後左・後右
の四方向を加えた八方向に傾倒させることができる他の
実施例を図７、図８により説明する。 【００３２】同実施例においては八方向の傾倒動作を行
うために、操作体４２のフランジ部４２ｂ及び箱形ケー
ス４１の中央孔周囲下面の窪み４１ｂは正八角形を形成
している。 【００３３】その他の部分の構成は前記第１の実施例と
同様である。本実施例の多方向操作スイッチの動作につ
いて説明する。 【００３４】まず操作軸部４２ａを前後左右四方向の操
作をする場合は前記第１の実施例と同様の動作を行う。
次に操作軸部４２ａを斜め方向に操作する場合である
が、操作軸部４２ａの上方先端部に装着されたつまみ３
７に右前方向から力を加えると、圧縮コイルばね２３を
撓ませながら操作軸部４２ａが傾き、操作体４２はその
下部の八角形のフランジ部４２ｂの上面右前辺４２ｅを
支点として左後方向に回転して、フランジ部４２ｂの下
面４２ｄ左後辺４２ｆが駆動体３２の押圧操作部３３と
３４ａ，３４ｂの中間部の上面３２ａを下方に押すこと
により、駆動体３２下面の中央押圧操作部３３がダイア
フラム状節度ばね２９を押すとともに、外側押圧操作部
３４ａ，３４ｂが外側対向可動接点２８ａ，２８ｂを押
す。ここでダイアフラム状節度ばね２９の反転動作力は
外側対向可動接点２８ａ，２８ｂの動作力より大きいた
め、まず、外側対向可動接点２８ａ，２８ｂが下方に撓
み、それぞれ対応する外側固定接点２６ａ，２６ｂとの
間が短絡されることになり、出力端子３０−３１ａ−３
１ｂ間がＯＮ状態になる。 【００３５】そして、更につまみ３７に加える力を増し
て操作軸部４２ａを傾けると、操作体４２は更に左後方
向に回転して駆動体３２を下方に押すことになるが、駆
動体３２下面の外側押圧操作部３４ａ，３４ｂはその下
側の可動接点２８ａ，２８ｂが既に固定接点２６ａ，２
６ｂに当たっていて下方に動かないため、押圧操作部３
４ａ，３４ｂ下端と可動接点２８ａ，２８ｂの当接部が
支点となって駆動体３２が右前方向へ回転し、中央押圧
操作部３３がダイアフラム状節度ばね２９を下方に強く
押すことにより、節度ばね２９が反転動作して節度を発
生すると共に中央対向可動接点２７ａを下方に撓めて、
中央固定接点２５との間を短絡し、出力端子３０−３０
ａ間もＯＮとなる。 【００３６】すなわち、出力端子３０−３０ａ−３１ａ
−３１ｂ間が短絡される。この短絡状態を斜め方向の信
号として処理することにより斜め方向を含めた八方向ス
イッチとしての使用が可能となる。 【００３７】また、つまみ３７を垂直下向きに押した場
合の動作は上記図１の実施例と同様である。 【００３８】なお、操作軸部２２ａを前・後・左・右の
四方向に傾倒させた場合は、２８ａ−２６ａ，２８ｂ−
２６ｂ，２８ｃ−２６ｃ，２８ｄ−２６ｄのいずれかが
ＯＮすることになり、例えば、パーソナルコンピュータ
の表示パネル上のカーソルの移動に例えるとカーソルの
前・後・左・右の動きになる。 【００３９】また、上述のごとく操作軸部２２ａを前左
・前右・後左・後右を斜め方向操作した場合は、上記４
組のスイッチの隣接する２組がそれぞれＯＮすることに
よって、カーソルを斜め動作させることになるが、この
時、同時に２組の隣接するスイッチがＯＮするタイミン
グがずれた場合（通常、このような場合、先にＯＮした
方のスイッチが優先される。）、出力端子３０，３１ａ
〜３１ｄに接続された通常マイクロコンピュータ（図示
せず）により構成されるスイッチング位置認識手段に２
組のスイッチのスイッチングＯＮ時間の差を測定し、あ
る特定の時間差内であれば同時ＯＮと判定する時間測定
手段（図示せず）を設けることによって、円滑な操作が
極めて簡単に行えるものである。 【００４０】即ち、２組の隣接するスイッチを同時ＯＮ
することによって、個別のスイッチをＯＮした時とは異
なる機能を持たせることができるものである。 【００４１】なお、上記構成のマイクロコンピュータの
ソフトウェアは、以降で説明する他の実施例にも適用で
きるものである。 【００４２】以上が、八方向の傾倒操作可能な他の実施
例であるが、この操作性を更に向上させた他の実施例を
図９、図１０により説明する。 【００４３】同実施例においては八方向傾倒動作時に均
等な操作感を得るために、駆動体５２の外側押圧操作部
５４ａ〜５４ｈを正八角形の頂点位置に８個設けてお
り、また４箇所の外側可動接点５７ａ〜５７ｄはそれぞ
れ長円形を形成しており、各可動接点の両端部にそれぞ
れ外側押圧操作部５４ａ〜５４ｈが対応している。また
操作体６２のフランジ部６２ｂは円形を成している。そ
の他の部分の構成は前記第１の実施例と同様である。 【００４４】同実施例の動作について説明する。まず操
作体６２を八方向のいずれかに傾倒動作させた時の操作
体６２及び駆動体５２の動作は前記図７の実施例とほぼ
同様であるが、本実施例においては前後左右方向の傾倒
動作を行った時、たとえば操作体６２の操作軸部６２ａ
に右方向から力を加えた場合は、操作体６２及び駆動体
５２が左に回転し、２箇所の外側押圧操作部５４ａ，５
４ｂが１箇所の外側可動接点５７ａを押すとともに、中
央押圧操作部５３がダイアフラム状節度ばね２９を押
す。また斜め方向の傾倒動作を行った時、たとえば操作
体６２の操作軸部６２ａに右前方向から力を加えた場合
は、２箇所の外側押圧操作部５４ｂ，５４ｃがそれぞれ
対向する外側可動接点５７ａ，５７ｂを押すとともに、
中央押圧操作部５３がダイアフラム状節度ばね２９を押
すこととなる。それ以降の動作については前記第２の実
施例と同様である。 【００４５】この動作からも理解できるように、同実施
例では、前後左右方向の傾倒操作及び斜め方向の傾倒操
作いずれの場合でも、各駆動部品の作用点〜支点〜力点
間の距離関係が同じであるため、いずれの方向の操作に
対しても同様の操作フィーリングを得ることができるも
のである。 【００４６】なお、上記各実施例においては、フランジ
部とこれと接する駆動体の関係は駆動体側を大とした
が、フランジ部を大としても良いものである。 【００４７】 【発明の効果】このように上記実施例によれば、操作軸
を傾倒操作した時まず外周スイッチが短絡し、次に節度
感とともに中央スイッチが短絡するため、一段スイッチ
としても、また二段スイッチとしても使用可能である。 【００４８】また操作軸の全方向のスイッチ操作節度
を、中央に配された一個のダイアフラム状節度ばねによ
って機能させるとともに、スイッチ基板を対向接点で一
体形成したため、非常に簡易な構造になり、小形化や工
数低減が可能となるものである。しかも、傾倒操作時に
は、正多角形状を形成するように配された長円状外側接
点の隣り合う２箇所の端部位置に対応する可動接点部分
を、上記駆動体に設けられた隣り合う２箇所の押圧操作
部で押圧して、それら対応位置に応じた上記長円状外側
接点とのスイッチングを行う構成としてあるため、多方
向に向けて操作する際、いずれの方向への操作に対して
も同様の操作フィーリングが得られるものにできる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の一実施例の多方向操作スイッチの側断
面図 【図２】同要部であるスイッチ基板の分解斜視図 【図３】同図１のＡ−Ａ′線における断面図 【図４】同操作軸を垂直に押した状態の側断面図 【図５】同操作軸を横方向に押した状態の側断面図 【図６】同操作軸をさらに横方向に押し続けた状態の側
断面図 【図７】同他の実施例の要部であるスイッチ基板の分解
斜視図 【図８】同操作軸を横方向に押した状態の側断面図 【図９】同他の実施例の要部であるスイッチ基板の分解
斜視図 【図１０】同Ａ−Ａ′線における断面図 【図１１】従来の多方向操作スイッチの側断面図 【図１２】同動作を説明するための側断面図 【符号の説明】 ２１ 箱形ケース ２２，４２，６２ 操作体 ２３ 圧縮コイルばね ２４ スイッチ基板 ２５ 中央接点 ２６ａ〜２６ｄ 外側固定接点 ２７ａ 中央可動接点 ２８ａ〜２８ｄ 対向可動接点 ２９ ダイアフラム状節度ばね ３２，５２ 駆動体

フロントページの続き (72)発明者 松井 博 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平７−235241（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−307124（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−96663（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−139880（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−113933（ＪＰ，Ｕ) 実開 平６−9026（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01H 25/00 - 25/06

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 絶縁基板上の中央固定接点およびこれか
   らほぼ等距離で等角度位置に配された複数個の外側固定
   接点と、上記各接点に対して所定のギャップを隔てて対
   向するように配された弾性導電材料製の中央対向可動接
   点と外側対向可動接点を有する可動接点、およびその中
   央接点部の上面に固着され、上記可動接点の動作力より
   も大きな動作力を有するダイアフラム状節度ばねからな
   るスイッチ基板と、上記接点面を内側にした上記スイッ
   チ基板を下底面として配した箱形ケースと、この箱形ケ
   ースの上部底面中央孔より突出した操作軸部およびその
   下端に一体に垂直に設けられ、上記箱形ケース上部底面
   内側に当接したフランジ部から成る操作体と、上面が上
   記フランジ部と面接合すると共に、回転しないように規
   制された駆動体と、上記箱形ケースから突出した上記操
   作体の操作軸部を上方に押し上げる圧縮コイルばねから
   なり、上記駆動体下面に設けられた複数個の外側押圧操
   作部は、正多角形の各頂点位置に設けられ、上記スイッ
   チ基板の複数個の外側対向可動接点は、各々の中心位置
   から両側に長円状に大きい形状となすと共に、上記長円
   状の両端部に外側押圧操作部が一個ずつ対応するように
   配し、上記操作体の操作軸部の傾倒操作時に、上記押圧
   操作部の隣り合う２箇所ずつで上記可動接点の対応位置
   を押圧して、それら対応位置に応じた上記外側固定接点
   とのスイッチングを行う多方向操作スイッチ。