JP4316994B2 - キーの斜め押し防止構造およびキースイッチ - Google Patents

Description

本発明は、コンピュータ、テレビゲーム、オーディオ等に用いるキースイッチおよびキーの斜め押し防止構造に関する。

従来からキースイッチの一種として十字型キースイッチが存在する。十字型キースイッチとしては、特許文献１に示すようなものが知られている。図５に特許文献１記載の十字型キースイッチ７０を示す。（a）はその平面図であり、（b）は（a）におけるＤ−Ｄ断面図である。この十字型キースイッチ７０は、キートップ７１のフランジ７２の外周下縁部に枠７３を有し、その内周にはラバーシート７４が突起７５を介して取り付けられている。

このラバーシート７４の下方に、その一部を膨らませるようにして、４個のカップ状の突起７６と４個のカップ状の突起７７a、７７b、７７c、７７dの合計８個の突起が設けられている。十字４方向に配置された突起７６は、下端に可動接点７８が配設され、基板７９上の固定接点８０と上下一対一に対峙している。

十字４方向の間の斜め方向に設けられた、残りの４個の突起７７は、突起７６よりも上下長さが大きく、基板７９に圧接弾着することによってキートップ７１を上方へ付勢している。よって、キートップ７１に設置されている、十字形操作部７１aの各操作片のうち何れか一つを押下すれば、固定接点８０と可動接点７８とが接触して導通する。また、キートップ７１を解放すれば、突起７７の弾性力によって、キートップ７１が元の平衡状態へ復帰する。これによって両接点７８、８０は離れる。

特開平９−２５９７０６号公報

特許文献１に示す十字型キースイッチ７０では、十字型操作部７１aの右側操作部を押下したとき、図６に示す右側に配置された２つの突起７７a、７７bの先端を支点として揺動運動をする。また、左側操作部を押下したときは、左側に配置された２つの突起７７c、７７dの先端を支点として揺動運動をする。よって、十字型操作部７１aを４方向の各方向へ押下する時に、キートップ７１が同一の中心軸を中心として揺動運動をしない。したがって安定した動作を得るためには、十字型キースイッチ７０の設計や製造の面ではかなりの慎重さを必要としている。

また、図７に示すように、基板９１の表面に４方向スイッチ９２を配置し、該４方向スイッチ９２に設けられたノブ９３をキートップ９４に設けられた凹部９５に挿入する形で、キートップ９４を４方向スイッチ９２の上部に配置する場合がある。この場合、該キートップ９４の下部に、斜め押し防止用の突起９６（上述の突起７７a、７７b、７７c、７７ｄに相当）が、十字４方向の間の斜め方向となる斜め十字４方向に基板９１の表面に接触するように設けられることとなる。このようなキースイッチでは、キートップ９４の回動中心に突起９６のうちの２つが４方向スイッチ９２のノブ９３の位置とは異なるため、ノブ９３が十字４方向に駆動されず、スイッチとして機能しない。

本発明は上記の事情にもとづきなされたもので、その目的とするところは、安定した動作を得やすく、かつ通用範囲を広くできるキーの斜め押し防止構造およびキースイッチを提供しようとするものである。

また、他の発明のキーの斜め押し防止構造は、キートップの下面中央に揺動中心となる中心軸を下方に向かって突出するように設け、この中心軸の内部に弾性部材の一端を埋設すると共に、この弾性部材の他端を基板に固定することで、中心軸を基板に当接した状態でキートップを基板に対して揺動可能に支持し、かつキートップを十字４方向のうち何れか一方側へ揺動することで、基板上に形成されたスイッチが入力されるように形成されると共に、十字４方向の間の斜め方向となる４方向のうち１つ以上の方向でかつキートップの下面に、下方に向かって突出する突起を設け、この突起は、キートップが揺動していないときは、基板との間に隙間が発生し、キートップが突起の方向であって、斜め方向に揺動したときは、基板と接触しスイッチが動作しないように構成され、さらに中心軸は突起よりも下方に向かって突出していて、その中心軸の下方に向かって突出する端部は下方に向かって凸となる湾曲形状に形成されていると共に、弾性部材のうち中心軸に向かって突出する部分は外部に露出しない状態で中心軸によって覆われている。

また、他の発明のキーの斜め押し防止構造は、キートップの下面中央に揺動中心となる中心軸を下方に向かって突出するように設け、この中心軸の内部に弾性部材の一端を埋設すると共に、この弾性部材の他端を基板に固定することで、中心軸を基板に当接した状態でキートップを基板に対して揺動可能に支持し、かつキートップを揺動することで、基板上に形成されたスイッチが入力されるように形成されると共に、スイッチを動作させる方向以外の方向のうち１つ以上の方向で、かつキートップの下面に、下方に向かって突出する突起を設け、この突起はキートップが揺動していないときは、基板との間に隙間が発生し、キートップが突起が設けられている方向に揺動したときは、基板と接触し、スイッチが動作しないように構成され、さらに中心軸は突起よりも下方に向かって突出していて、その中心軸の下方に向かって突出する端部は下方に向かって凸となる湾曲形状に形成されていると共に、弾性部材のうち中心軸に向かって突出する部分は外部に露出しない状態で中心軸によって覆われている。

また、本発明のキースイッチは、上述のキーの斜め押し防止構造を有し、キートップの上部を外装パネル面より飛び出させている。

本発明のキーの斜め押し防止構造およびキースイッチは、安定した動作が得やすくなり、かつ適用範囲の広いものとなる。

以下、本発明の一実施の形態に係るキースイッチについて、図１から図３に基づいて説明する。なお、キーの斜め押し防止構造については、キースイッチの説明と併せて行うものとする。

図１は、本発明の第一の実施の形態に係るキースイッチを示す図である。（a）はその平面図であり、(b)は(a)におけるＡ−Ａ断面図である。この図に示すように、キースイッチ１０は、平板状の基板１の表面に４方向スイッチ２を配置し、該４方向スイッチ２に設けられたノブ３をキートップ４の下面に設けられた凹部５に挿入する形で、キートップ４を４方向スイッチ２の上部に配置する構成となっている。

４方向スイッチ２は、図１（a）でノブ３に上下左右の方向に力が加えられたとき、ノブ３が斜めに倒れることで、その倒れた方向のスイッチが動作するものである。この４方向スイッチ２は、基板１の表面に配置され、本体７とノブ３により形成されている。本実施の形態で使用されている４方向スイッチ２の形状は、本体７は略立方体、ノブ３は直方体となっている。４方向スイッチ２は、ノブ３が本体７の上部に取り付けられており、上述したように、ノブ３が本体７に対して、左右上下の十字４方向に揺動し、その揺動した方向にスイッチが動作するように構成されている。

キートップ４は、円盤状の平板４aの上に、直径が平板４aより小さな円柱状の操作部４bが平板４aの中央から上方に突出している形状をしている。キートップ４には十字４方向の間の斜め方向となる斜め十字４方向に、斜め押し防止用の突起６が、キートップ４の下面から下方に向かって突出するように４個設けられている。この突起６は、キートップ４が揺動していないときは、基板１の表面には接触せず、基板１の表面と突起６との間に隙間ｇが発生するように設けられている。また、キートップ４の下面の中央には、凹部５が、４方向スイッチ２のノブ３の外形よりやや大きめに形成されている。

キートップ４は、下面に形成されている凹部５に４方向スイッチ２のノブ３が挿入される形で４方向スイッチ７の上部に配置されているため、キートップ４の操作部４bを十字４方向の各方向へ押下したとき、４方向スイッチ２のノブ３もその各方向へ揺動するようになっている。ノブ３の揺動は、本体７の上面または上面近傍を支点として、ノブ３斜め方向に倒れたり、図１（b）のように鉛直状に復帰することで実現される。

キートップ４の下面に斜め十字４方向となる方向に設けられている突起６と基板１の表面との間には隙間ｇが設けてあるため、４方向スイッチ２に設けられたノブ３を揺動中心としてキートップ４も揺動することができる。

本実施の形態で用いたキートップ４に設けられた突起６は、基板１の表面との間に隙間ｇが形成されているため、図７の場合とは異なり、４方向スイッチ２を使用したとしても、スイッチとして機能させることができる。この場合、キートップ４の操作部４ｂを各斜め十字４方向に押下したときは、その押された方向に配置されている突起６が基板１の表面に接触し、キートップ４の揺動をわずかな動きのみに限定する。このため、ノブ３が倒れず各斜め４方向には４方向スイッチ２が動作しない。また、キートップ４の操作部４ｂを各十字４方向に押下したときは、突起６が基板１の表面に接触するまで、キートップ４が十分揺動し、ノブ３を揺動させる（倒す）ことができる。このため各十字４方向については、４方向スイッチ２が動作する。

なお、４方向スイッチ２は、内部にコイルスプリングなどを配置することによって、揺動後のノブ３を元の位置に復帰させる自動復帰手段を有しているので、操作部４ｂの十字４方向の押下を解放すれば、キートップ４は元の平衡状態へ復帰する。

上述したように、キートップ４の操作部４ｂを各斜め十字４方向に押下したときは、各斜め方向には４方向スイッチ２が動作せず、各十字４方向に押下したときは、各方向に４方向スイッチ２が動作する。これは、図１（a）で示す、キートップ４の中心と突起６の最外周との対角線上の距離Ｌ１が、キートップ４の中心と突起６の最外周から十字４方向線上におろした垂直線との距離Ｌ２より長いため、斜め十字４方向と、十字４方向に同じ押し込み量を加えたとき、斜め十字４方向に押し込んだときのキートップ４の変位量（揺動量）が、十字４方向に押し込んだときのキートップ４の変位量より小さくなるためである。このように、斜め十字４方向と十字４方向に同じ押し込み量を加えたときの、キートップ４の変位量の相違を利用することにより、キースイッチ１０の正規十字押しを可能とすると共に、キースイッチ１０の斜め押し防止も可能としている。

この実施の形態によれば、キートップ４を十字４方向へ押す時、キートップ４はすべて同じ位置（回転中心）を中心に揺動すると共に、十字４方向以外の斜め方向への押し動作を防止することができる。このため、安定した動作を得やすくなり、かつ４方向スイッチ２を使用するものにも適用できるようになり、適用範囲が広がるものとなる。

次に、第二の実施の形態のキースイッチ２０を図２に基づいて説明する。（a）はその平面図であり、（b）は（a）におけるＢ−Ｂ断面図である。なお、第一の実施に係るキースイッチ１０と同一部材には同一符号を付し、その説明を省略または簡略化する。

上述の第一の実施の形態では、キートップ４に設けられた突起６の先端の形状は円柱状だが、第二の実施の形態では突起形状を突起２１のように、突起２１の先端を細くするような形状としている。このように先端を細くすることで、突起２１の基板１との距離L２が第一の実施の形態の比べ短くなり、キートップ４が大きく揺動しやすくなり、正規の十字４方向へ、キースイッチ２０が入りやすくなる。すなわち隙間ｇが同じである場合、距離L２が小さくなればなるほど、キートップ４は大きく揺動できるものとなり、４方向スイッチ２を動作させやすくなる。

この実施の形態によれば、キートップ４を十字４方向へ押す時、キートップ４は同じ位置を中心に揺動すると共に、キートップ４の下方に設けられた突起２１が存在する方向に押し動作がなされたときには、その揺動が防止される。このため、安定した動作を得やすくなり、かつ４方向スイッチ２を使用するものにも適用できるようになり、適用範囲が広がるものとなる。

次に本発明の第三の実施の形態について説明する。尚、第一、第二の実施の形態や図５に示す従来例と同一部分および同種部分に関しては、同一符号を付し、その説明を省略または簡略化することとする。図３は、本発明の第三の実施の形態に係るキースイッチ３０を示す図である。（a）はその平面図であり、(b)は(a)におけるＣ−Ｃ断面図である。図３では、図５に示す従来例と同様に、キートップ３１は、基板７９の表面に配置され、キートップ３１のフランジ７２の外周下縁部に枠７３を有し、その内周にはラバーシート７４が取り付けられている。

キートップ３１は、円盤状の基板の上に、直径が円盤より小さな円柱状の操作部３１ａが円盤の中央から上方に突出している形状をしている。この点は、図１の第一の実施の形態に係るキートップ４と同様である。しかし、このキートップ３１はフランジ７２の外周下縁部に枠７３を有し、その内周にはラバーシート７４が取り付けられている。該ラバーシート７４の直径は、枠７３の内径８１と等しくなるように形成され、該ラバーシート７４の中心孔８３の直径は、キートップ３１の下面中央に下方に向かって突出するように設けられた突起７５の直径と等しくなるように形成されている。また、突起７５にはコイルスプリング８４を埋め込むための凹部８５が設けられている。

該ラバーシート７４は、その一部が下方に膨らむような構成、すなわち十字４方向に配置された４個のカップ状の突起７６が下方に突出するような構成を採用している。十字４方向に配置された突起７６には、下端に可動接点７８が配設され、基板７９上の固定接点８０と上下一対一に対峙している。そして、キートップ３１が揺動していないときは、ラバーシート７４に設けられた突起７６の下端の可動接点７８と固定接点８０との間に隙間ｇ１が発生するように構成されている。

また、キートップ３１の下面には、十字４方向の間の斜め方向となる斜め十字４方向に各々設置された、斜め押し防止用の突起８２が、キートップ３１の下面から下方へ突出するように計４個キートップ３１と一体的に設けられている。この突起８２はキートップ３１が揺動していないときは、基板７９の表面には接触しておらず、基板７９の表面と突起８２との間に隙間ｇ２が発生するように構成されている。この隙間g２には先に述べた隙間g１とほぼ同一に設定されている。

突起７５にはコイルスプリング８４を埋め込むための凹部８５が設けられており、該突起７５に設けられた凹部８５にコイルスプリング８４の一端を埋め込み、突起７５とコイルスプリング８４を固定する。また、コイルスプリング８４の他端を基板７９に設けられた孔８６に挿入し固定する。これにより、キートップ３１は、コイルスプリング８４を介して基板７９上に配置される。コイルスプリング８４は基板７９に対して垂直に挿入されているため、キートップ３１も基板７９の表面に対して平行に配置され、キートップ３１は基板７９に対し平衡状態を保つことができる。

また、キートップ３１のフランジ７２を覆うように外装パネル面９１が配置されている。この外装パネル面９１を、第一、第二の実施の形態にも使用できる。すなわち、外装パネル面９１によってキートップ４の平板４aを覆うように構成することができる。この斜め押し防止構造を有しているキートップの上部を外装パネル面より飛び出させる構成にすると、キートップを同じ位置を中心に揺動させることができる。このため、キースイッチ１０、２０、３０は、安定した動作を得やすくなる。また、キースイッチ１０、２０は４方向スイッチを使用するものにも適用できるようになり、適用範囲が広がるものとなる。またキースイッチ１０、２０、３０は、キートップの回動（揺動）が従来のものより小さくなり、外装パネル面９１と基板１、７９との間のスペースを小さくできるため小型化が可能となる。

キートップ３１に設置されている操作部３１ａを何れか一方へ押下すれば、コイルスプリング８４が埋め込まれた突起７５を中心にしてキートップ３１が揺動し、操作部３１ａの押下を解放すれば、コイルスプリング８４の付勢力により、キートップ３１は元の平衡状態に復帰する。

キートップ３１に設置されている操作部３１ａを正規十字４方向の何れか一方へ押下すれば、突起７６の下端に設置された可動接点７８と固定接点８０とが接触して導通しキースイッチ３０が動作する。なお、正規の十字４方向にキートップ３１が押されたときは、突起８２は基板７９に接触しない。

また、キートップ３１の操作部３１ａを各斜め十字４方向に押下したときは、斜め十字４方向に設置された、突起８２が基板７９の表面に接触し、可動接点７８が固定接点８０に接触するのを防止するため、各十字４方向にはキースイッチ３０が動作しないこととなる。

このように、第三の実施の形態においては、第一の実施の形態の場合と異なり、斜め十字４方向と十字４方向にキートップ３１を動作させたときの、キートップ３１の変位量（揺動量）は同じとなるものの、突起７６と突起８２の位置関係の相違を利用することにより、キースイッチ３０の正規十字押しを可能とすると共に、キースイッチ３０の斜め押し防止も可能としている。

この実施の形態によれば、キートップ３１を同じ位置を中心に揺動させることができると共に、キートップ３１の下方に設けられた突起８２が存在する方向に押し動作がなされたときはその大きな揺動が防止される。このため、安定した動作を得やすくなり、かつ４方向スイッチを使用するものにも適用できるようになり、適用範囲が広がるものとなる。

第三の実施の形態でも、第一の実施の形態で示したように、キートップ３１が揺動していないときは、キートップ３１の下面に設けられている４個の突起７６と４個の突起８２の合計８個の突起と固定接点８０や基板７９の表面との間に隙間ｇ１、ｇ２が発生するため、キースイッチ３０は、キートップ３１に設けられた突起７５を揺動中心として揺動することができる。

以上、本発明の各実施の形態について説明したが、本発明の要旨を逸脱しない限り、種々変形可能である。例えば図３で示したキートップ３１に設けられた突起８２の先端の形状は円錐の上部を平坦にした形状であるが、図１で示す突起６のように、円柱形状としたり、図２に示すように根元を円柱とし、その円柱の先端を図１に示す形状にした複合形状としてもよい。また、本発明の範囲を逸脱しない限り、突起の形状を他の形状としてもよい。

また、上述の第三の実施の形態では、キートップ３１の下面にラバーシート７４を取り付け、該ラバーシート７４の下面に十字４方向に４個のカップ状の突起７６を設けたが、キートップ３１にラバーシート７４を取り付けず、キートップ３１の下面に設けられた弾性体からなる突起７６を、弾性体とはしないでキートップ３１と同質の材質から成る突起とするようにしてもよい。また逆に、突起８２を図５の従来例と同様に、ラバーシート７４の一部を利用して設置するようにしても良い。

また、各実施の形態では、キートップ４、３１の下面に十字４方向の間の斜め方向となる斜め十字４方向に突起を４個設けることによって、斜め十字４方向の斜め押しを防止したが、十字４方向の間の斜め方向となる４方向のうち１つ以上の方向に斜め押し防止用の突起を設けても良い。すなわち図４（ａ）に示すように、キースイッチ４０の十字型のキートップ４１の下面であって２つの斜め方向に斜め押し防止用の突起４２を設けるようにしても良い。このように、斜め押し防止用の突起の数を４個から３個、２個などに減少させ、キートップ４、３１、４１が斜め押し防止用の突起を設けた方向に揺動した時は、その突起が基板１、７９と接触し、その突起を設けた方向の斜め押しを防止することができるよう、斜め押し防止の方向を斜め十字４方向の全てに限定しないよう突起を設けるようにしても良い。

また、第一から第三の実施の形態では、キートップ４、３１の下面に十字４方向の間の斜め方向となる斜め十字４方向に突起を４個設けることによって、斜め十字４方向の斜め押しを防止したが、キースイッチ１０、２０、３０を動作させる方向としては２方向、３方向、６方向（図４（ｂ）参照）、８方向等他の数の方向としても良い。また、斜め押しを防止する方向としては、正規の方向以外の方向のうち１つ以上の方向に斜め押し防止用の突起を設けるようにしても良い。すなわち、キースイッチ１０、２０、３０、４０を動作させる方向と斜め押しを防止する方向を４方向と限定せず、２方向、３方向、５方向、６方向、７方向、８方向など任意の数の方向にキースイッチ１０、２０、３０、４０を動作させることを可能とすると共に該方向の間の１つ以上の斜め方向の斜め押しが防止できるように突起を設けるようにしても良い。

また、スイッチとしては４方向スイッチ２や固定、可動の接点方式の他に、６方向スイッチ、８方向スイッチ等のスイッチや、多方向スイッチに鉛直方向（８方向）のスイッチ機能（センターブッシュスイッチ部）を有するスイッチとしても良い。

本発明のキーの斜め押し防止構造およびキースイッチは、コンピュータ、オーディオ、テレビゲーム機等に用いるキー操作部において利用することができる。

本発明の第一の実施の形態に係るキースイッチを示す図で、（a）はその平面図であり、（b）は（a）のＡ−Ａ断面図である。 本発明の第二の実施の形態に係るキースイッチを示す図で、（a）はその平面図であり、（b）は（a）のＢ−Ｂ断面図である。 本発明の第三の実施の形態に係るキースイッチを示す図で、（a）はその平面図であり、（b）は（a）のＣ−Ｃ断面図である。 各実施の形態に係るキースイッチの斜め押し防止を４方向に限定しない場合を示す図で、（a）は十字４方向に動作可能なキースイッチにおいて、斜め２方向の斜め押し防止が可能なものを示す平面図であり、（b）は斜め６方向の正規押しと共にその間の斜め６方向の斜め押し防止が可能なキースイッチを示す平面図である。 従来の十字型キースイッチを示す図で、（a）はその平面図であり、（b）は（a）のＤ−Ｄ断面図である。 従来の十字型キースイッチにおいて、十字型操作部の右側操作部を押下したときの断面図である。 従来の十字型キートップを４方向スイッチに適用するとした場合を示す図で、実施不可能な例を示す断面図である。

符号の説明

１ 基板
２ ４方向スイッチ
３ ノブ
４ キートップ
５ 凹部
６ 突起
７ ４方向スイッチの本体
１０ キースイッチ
２０ キースイッチ
２１ 先端を細くした突起
３０ キースイッチ
４０ キースイッチ
７２ フランジ
７３ 枠
７４ ラバーシート
７５ 突起
７６,７７,８２ 突起
７８ 可動接点
８０ 固定接点
８４ コイルスプリング
９１ 外装パネル面

Claims (3)

1. キートップの下面中央に揺動中心となる中心軸を下方に向かって突出するように設け、この中心軸の内部に弾性部材の一端を埋設すると共に、この弾性部材の他端を基板に固定することで、上記中心軸を上記基板に当接した状態で上記キートップを上記基板に対して揺動可能に支持し、かつ上記キートップを十字４方向のうち何れか一方側へ揺動することで、上記基板上に形成されたスイッチが入力されるように形成されると共に、上記十字４方向の間の斜め方向となる４方向のうち１つ以上の方向でかつ上記キートップの下面に、下方に向かって突出する突起を設け、この突起は、上記キートップが揺動していないときは、上記基板との間に隙間が発生し、上記キートップが上記突起の方向であって、上記斜め方向に揺動したときは、上記基板と接触し上記スイッチが動作しないように構成され、さらに上記中心軸は上記突起よりも下方に向かって突出していて、その中心軸の下方に向かって突出する端部は下方に向かって凸となる湾曲形状に形成されていると共に、上記弾性部材のうち上記中心軸に向かって突出する部分は外部に露出しない状態で上記中心軸によって覆われている、ことを特徴とするキーの斜め押し防止構造。
2. キートップの下面中央に揺動中心となる中心軸を下方に向かって突出するように設け、この中心軸の内部に弾性部材の一端を埋設すると共に、この弾性部材の他端を基板に固定することで、上記中心軸を上記基板に当接した状態で上記キートップを上記基板に対して揺動可能に支持し、かつ上記キートップを揺動することで、上記基板上に形成されたスイッチが入力されるように形成されると共に、上記スイッチを動作させる方向以外の方向のうち１つ以上の方向で、かつ上記キートップの下面に、下方に向かって突出する突起を設け、この突起は上記キートップが揺動していないときは、上記基板との間に隙間が発生し、上記キートップが上記突起が設けられている方向に揺動したときは、上記基板と接触し、上記スイッチが動作しないように構成され、さらに上記中心軸は上記突起よりも下方に向かって突出していて、その中心軸の下方に向かって突出する端部は下方に向かって凸となる湾曲形状に形成されていると共に、上記弾性部材のうち上記中心軸に向かって突出する部分は外部に露出しない状態で上記中心軸によって覆われている、ことを特徴とするキーの斜め押し防止構造。
3. 請求項１または２記載のキーの斜め押し防止構造を有し、キートップの上部を外装パネル面より飛び出させたことを特徴とするキースイッチ。

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