JP3531229B2 - 多方向操作スイッチ - Google Patents
多方向操作スイッチInfo
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Description
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。
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
Claims (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。
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JPH0896664A (ja) | 1996-04-12 |
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