JP4330697B2 - 多方向スイッチ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話、ビデオカメラ、車載オーディオ、ポータブルステレオ等の操作用の多方向スイッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】
多方向スイッチは複数のスイッチ接点を備えていて、操作部に加わる力の着力点によって、それらのスイッチのうちのあるものが選択されて動作するように構成されており、入力の違いに応じて何通りかの異なる信号を出力する。図５はそのような多方向スイッチの一例として実開平１−１１１４３１号ないし実開平１−１１１４３３号に開示されたもので、同図（Ａ）は平面図、同図（Ｂ）は（Ａ）のＩＩ―ＩＩ線に沿った断面図である。
【０００３】
この多方向スイッチの機構は、ケーシング１とプリント基板８の作る空間に納まっており、プリント基板８には、図５（Ａ）に見るように中心を挟んで上下左右に４個のプッシュスイッチ１０が配置されている。１１は操作レバーで、上部はつまみを取り付ける軸１１ａ、根本部は上面側が半球状部１１ｃ、下面側が円錐状の凹部１１ｄになっており、ケース１の上面に取り付けたカバー部材３の中央部の半球状の膨出壁４とプリント基板８に固定された円錐状の支持部材９によって保持されている。
【０００４】
ケーシング１に取り付けた板ばね６が操作レバー１１のばね受部１３を下方に押しており、図５ではこの構造を１ヶ所だけ示してあるが、ばね受部１３と板ばね６の対は同図（Ａ）にてケーシング１の４隅に向かう方向に４対あり、従って操作レバー１１は万遍なく下方に押されて軸１１ａは直立している。
【０００５】
使用者あるいは何かの部材が操作レバー１１をある方向に傾けようとすると、操作レバー１１はケース１の上面に取り付けたカバー部材３の作用で動きが規制されて、図５（Ａ）の平面図にて上、下、左、右、の４方向にしか傾くことができない。すなわち操作レバー１１は、半球状部１１ｃのすぐ上が四角柱状の規制壁１１ｂになっており、一方、カバー部材３には前記の規制壁１１の周りの上下左右の４方向にそれぞれ長方形の透孔５が設けてあって、操作レバー１１は規制壁１１ｂが透孔５に入り込む方向にしか傾かない。それ以外の方向に操作レバーの軸１１ａを傾けようとすると、規制壁１１ｂの角がカバー部材３の規制部４ａに突き当たる。
【０００６】
図５（Ｂ）にて、操作レバー１１を矢印Ｘの方向に傾けることは規制壁１１ｂと透孔５との関係から可能であり、操作レバー１１の駆動部１２の先端が下がってプッシュスイッチ１０のプッシュボタン１０ａを押圧する。操作レバー１１を逆に左側に傾けた時に、駆動部１２が持ち上がることができるように、ケーシング１とカバー部材３に切り欠き３ａが設けてある。このようにして操作レバー１１は上下左右の４方向にだけ傾いて、それぞれの方向に設けた４個のプッシュスイッチ１０のうちの１個を動作させる。
【０００７】
図６は別の多方向スイッチで、本願の発明者らの設計になるものである。同図（Ａ）は平面図であり、同図（Ｂ）は同図（Ａ）のＢ−Ｂ断面図、同図（Ｃ）は同じくＣ−Ｃ断面図である。この多方向スイッチはカバー２１、スペーサ２２、回路基板２３を積層したもので、カバー２１には十字形の穴２４が開いており、この穴に同じく十字形の操作レバー２５がはまっている。図６（Ｂ）に見るように、操作レバー２５の中央付近の肩部２６をカバー２１の押さえ部２７が押さえているので、操作レバー２５が穴２４から抜け出ることはない。
【０００８】
スペーサ２２には穴２８を設けてあり、湾曲部を持つ接点ばね２９がこの穴２８の中に置かれて位置決めされ、回路基板２３に乗っている。スペーサ２２の穴２８と接点ばね２９の平面配置は一部だけを図６（Ａ）に示したが、多方向スイッチの中央に１組と操作レバー２５の４本の腕のそれぞれに対応して周辺に４組あり、全部で５組ある。図６（Ｂ）に見るように、スイッチ中央の接点ばね２９には接点レバー２５の中心下面の突起３０が接しているが、周辺の４個の接点ばね２９については、操作レバー２５との間に仲介レバー３２が介在している。すなわち図６（Ｃ）に見るように、操作レバー２５の腕の先端下面の突起３１が仲介レバー３２に接し
、仲介レバー３２の中程の下面の突起３３が接点ばね２９に接している。
【０００９】
図７は図６の多機能スイッチを分解して構成部品を示した図で、左側は平面図、右側は側面図である。上段にカバー２１、中段に操作レバー２５と仲介レバー３２
、下段にスペーサ２２と回路基板２３の積層体および接点ばね２９を示す。部品の相互関係の理解の便のために、下段にも仲介レバー３２を補助的に画いてある。個々のスイッチを構成する接点ばね２９は三つの平行な矩形部分が端部でつながった形をしており、両側が土台となる部分で回路基板２３上の回路パターンに常時接触して導通しており、中央の部分が図面手前に向かってアーチ状に湾曲していて
、頂上部が押し下げられた時だけ回路基板２３の回路パターンに触れて回路を閉成する。すなわち接点ばね２９と回路基板２３上の回路パターンで個別のスイッチを構成している。
【００１０】
図８はそのような接点ばね２９の一例である。平行な３部分のうち両側の土台部分に波形の凹凸をつけて、剛性を増すとともに中央部分がアーチ状になるための長さのゆとりを生じている。なお、図８のような接点ばねを用いてスイッチを構成することに関し、本願の出願者らは先に特願平９−３２０５７５号により出願を行っている。
【００１１】
図９は図６の多方向スイッチの動作で、同図（Ｂ）に見るように、操作レバー２５の中央部を力Ｆで矢印のように押すと、操作レバー２５は平行に動いて中央下面の突起３０が中央の接点ばね２９の湾曲部の頂点を押し下げ、湾曲部は挫屈して曲率が反転し、回路基板２３上の回路パターンに接触してスイッチが閉じる。
【００１２】
操作レバー２５が押し下げられた時、４本の腕の先端下面の突起３１もそれぞれ仲介レバー３２の端部を押し下げる。すると同図（Ｃ）に見るように、仲介レバー３２は右端が支点となって反時計方向に回動し、仲介レバー３２の下面の突起３３が接点ばね２９の湾曲部の頂点を下方に押すが、支点からのレバー比によって、仲介レバー３２の突起３３の動きは操作レバー２５の腕の先端の動きよりも縮小される。このため同図９（Ｂ）のように中央の接点ばね２９が回路基板２３に接触しても、周辺に配置された接点ばね２９は、同図（Ｃ）のように多少変形するものの回路基板２３に接触するには至らない。従って操作レバー２５の中央部を押した場合、多方向スイッチの中央の接点ばね２８だけが動作して回路を閉成する。
【００１３】
図１０は、操作レバー２５の中央部でなく１本の腕の端部を力Ｆで押した場合である。操作レバー２５は同図（Ｂ）のように腕の先端部が変位して傾斜し、先端下面の突起３１が仲介レバー３２の端部を大きく押し下げる。すると同図（Ｃ）のように仲介レバー３２の下面の突起３３が接点ばね２９の湾曲部の頂点を押し下げ、湾曲部は形状が反転し、回路基板２３上の回路パターンに接触してこの部分のスイッチが閉じる。一方、同図（Ｂ）に見るように、操作レバー２５の腕の先端が下がっても中央部の突起３０はあまり動かず、回路基板２３の中央部の接点ばね２９の変形は僅かであって回路基板２３に接触しない。従って、操作レバー２５の腕の先端部を押した場合にはその部分のスイッチだけが動作する。
【００１４】
先の図５の多方向スイッチは操作レバー１１の４方向の動きを検出するのに対し、図６の多方向スイッチは操作レバー２５の４本の腕の先端の動きに加えて中央部の変位を検出できるのであって、機能が増え、改良されたものである。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
図５の多方向スイッチは支持部材９が円錐であり、これに跨る操作レバー１１が半球状部１１ｃや規制壁１１ｂを有することから製品の高さが増し、構造的にもカバー部材３に膨出壁４を設けるなど複雑である。従って電子機器の小型化、薄型化に対応しにくく用途が限られる。
【００１６】
一方、図６の多方向スイッチは、各部品の形状が単純で薄型に構成でき、検出動作も図５のものより一つ多くて改良されたものであるが、次のような問題がある。先に図９と図１０で説明したように、この多方向スイッチは操作レバー２５の中央部を押した場合は中央部の接点ばね２９、操作レバー２５の腕の先端部を押した場合は周辺部の接点ばね２９が動作するのであるが、操作レバー２５を押す力の着力点が何かの理由で中央部と先端部の中間にずれた場合、中央と周辺の二つの接点ばね２９が同時に動作する恐れがある。
【００１７】
その様子を図１１に示すが、操作レバー２５の中央部あるいは腕の先端部のどちらかを押そうとする力Ｆの位置がずれて、同図（Ｂ）のように腕の中間部に加わると、操作レバー２５の中央部と腕の先端部の両方が変位して、同図（Ｂ）の中央部の接点ばね２９と、同図（Ｃ）の腕の先端側の接点ばね２９が同時に回路基板２３に接触してしまう。これは誤動作であり、多方向スイッチは必ずどれか１個のスイッチが選ばれて動作するのでなければいけない。
本発明はこの問題を解決し、簡潔な構造であって小型化、薄型化に適するとともに、複数のスイッチが同時に動作することがなく信頼性の高い多方向スイッチを実現するものである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明では、操作レバーの４本の腕のそれぞれの中程の下面に、誤動作防止用の突起を設けた構造を取る。これにより、操作レバーの中央部を押した時、押圧力が中央から多少ずれても、着力点が突起部の内側にあるなら、操作レバーは４個の突起の一部または全部が回路基板上のスペーサに当ってストッパーとなり、それ以上動いたり傾いたりせず変位前の姿勢に対してほぼ平行を保ち、回路基板中央のスイッチだけが動作する。
【００１９】
逆に腕の先端部を押した時は、押圧力が操作レバーの中央に向かって多少ずれても、着力点が突起部より外側にあるなら、腕の先端が下がって仲介レバーを介してこの腕に対応する接点ばねを回路基板に接触させるとともに、腕の下面の突起が回路基板上のスペーサに当ってストッパーになり、また支点になって、操作レバーは先端が下がり中央部が上がった形で傾斜し、中央部のスイッチは動作しない。これにより、押圧力の着力点が操作レバーの腕の下面の突起のどちら側にあるかによって、回路基板の中央のスイッチと周辺のスイッチが区別され、これらが同時に動いて誤動作となることが防がれる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。
図１は本発明による操作レバー３５で、左側は平面図、右側は側面図である。操作レバー３５の基本形状は図７に示した従来の操作レバー２５と同じであるが、４本ある腕のそれぞれの中程の下面に山形の突起３６を設けた点が新規である。
図２は、図１の操作レバー３５を組み込んだ本発明の多方向スイッチで、操作レバー３５以外の構成部品は先の図６と同じである。
【００２１】
図２の多方向スイッチの操作レバー３５の中央部を押すと図３のように動作する。同図（Ｂ）に見るように、操作レバー３５は押されて下降し、操作レバー３５の中央下面の突起３０が接点ばね２９を変形させ、接点ばね２９は湾曲が逆転して回路基板２３上の接点パターンに接触し、中央部のスイッチが閉じる。この時、操作レバー３５の各腕の下面の突起３６が回路基板２３上のスペーサ２２にほぼ接触するか、僅かの隙間を残す程度に構成しておく。
【００２２】
多方向スイッチの周辺部に配置されて操作レバー３５の各腕の先端部と連動する接点ばね２９は、同図（Ｃ）のような状態となる。操作レバー３５の中央部が押されて操作レバー３５が下降した時、各腕の先端も同時に下降するが、前述のように腕の先端下面の突起３１が仲介レバー３２の先端を押し下げる動きは、仲介レバー３２の下面の突起３３の箇所では、仲介レバー３２のレバー比によって２分の１以下に縮小され、突起３３で押される接点ばね２９の変形は中央部の接点ばね２９の変形より小さく、湾曲部が回路基板２３上の接点パターンに接触するに至らない
。
【００２３】
図３（Ｂ）では矢印で示した力Ｆの着力点は多方向スイッチの中央でなく、操作レバー３５の腕の先端方向に多少ずらして画いてある。その場合、もし操作レバー３５の下面に突起３６がないと、力がある程度以上大きい時、先の図１１のように操作レバー３５が傾斜して、腕の先端部のスイッチも同時に閉成して誤動作になる
。しかし本発明による図３の場合は、力が操作レバー３５の腕の下面の突起３６より中央寄りに加わる限り、各腕の下面の４個の突起３６の一部または全部がスペーサ２２に当ってレバー３５の姿勢をほぼ水平に保ち、各腕の先端と連動するスイッチが動作することはない。
【００２４】
図４は本発明の多方向スイッチの操作レバー３５の腕の先端近くを押した時の動作である。操作レバー３５は同図（Ｂ）のように回動して傾き、腕の先端下面の突起３１が仲介レバー３２の先端を押し下げる。これによって、同図（Ｃ）に見るように仲介レバー３２が傾斜して、下面の突起３３がこれに接する接点ばね２９の湾曲を逆転させて回路が閉成する。このように操作レバー３５の腕の先端が下がった場合、中央部の突起３０はほとんど変位しないから中央部の接点ばね２９の変形は僅かで、スイッチとして動作しない。
【００２５】
図４（Ｂ）では、矢印で示した力Ｆの着力点は操作レバー３５の腕の先端でなく
、多方向スイッチの中央に向かってに多少ずらして画いてある。力がある程度大きいと、もし操作レバー３５の下面に突起３６がないなら、先の図１１のように操作レバー２５が傾くとともに変位して、中央部のスイッチも同時に動作してしまう。しかし本発明による図４の場合は、押圧力が操作レバー３５の腕の下面の突起３６より先端寄りに加わる限り、腕の下面の突起３６がストッパーとなって操作レバー３５の中央部が下がることはなく、腕の先端と連動するスイッチだけが動作する。
【００２６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば中央と周辺４方向の計５箇所にスイッチ接点を配した多方向スイッチにおいて、操作レバーを押す力の着力点が多少ずれても必ず１箇所のスイッチだけが動作するのであって、中央のスイッチと周辺のどれかのスイッチが同時に閉成して誤動作となったりしないことが保証される。そのための手段は操作レバーの各腕の下面にストッパーとなる突起を設けるだけであって、部品の増加はなく、操作レバーに突起を設けた形状も格別複雑にはならず、製作費が上がることもない。これにより、構造簡単で機能と信頼性に優れ、回路の高密度実装に適する小型、薄型の多方向スイッチが廉価に実現されるのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の多方向スイッチに用いる操作レバーである。
【図２】本発明の多方向スイッチの構成図である。
【図３】図２の多方向スイッチの動作図である。
【図４】図２の多方向スイッチの別の動作図である。
【図５】従来の多方向スイッチの構成図の一例である。
【図６】本発明の母体となった多方向スイッチの構成図である。
【図７】図６の多方向スイッチの分解図である。
【図８】図２および図６の多方向スイッチに用いる接点ばねの一例である。
【図９】図６の多方向スイッチの動作図である。
【図１０】図６の多方向スイッチの別の動作図である。
【図１１】図６の多方向スイッチのさらに別の動作図である。
【符号の説明】
４ 膨出壁
６ 板ばね
８ プリント基板
９ 支持部材
１０ プッシュスイッチ
１１、２５、３５ 操作レバー
２１ カバー
２２ スペーサ
２３ 回路基板
２４、２８ 穴
２６ 肩部
２７ 押さえ部
２９ 接点ばね
３０、３１、３３、３６ 突起
３２ 仲介レバー

Claims (2)

1. 中央から外向きに伸びる十字方向に腕のある操作レバーと、中央と周辺４方向の計５箇所に接点ばねを備え、
   前記十字形の操作レバーはカバーに設けた十字形の穴にはめてあり、
   中央の接点ばねは操作レバーの中央部と連動し、他の接点バネはそれぞれ操作レバーの腕の先端部と連動するよう構成され、
   操作レバーの腕にかかる押圧力の着力点に応じて前記接点ばねのいずれかが選択的に動作する多方向スイッチであって、
   周辺４方向の接点ばねは、前記操作レバーの各腕の先端部からずれた位置に配置してあって、該４個の接点バネと該操作レバーの各腕の間にそれぞれ仲介レバーを介在させてあり、該仲介レバーは一端が前記操作レバーの各腕の先端部と重なっているとともに、他端が回動の支点をなし、中間部の下面に設けた突起が前記各接点ばねに接しており、
   操作レバーの中央が押されて操作レバーが下降した時、腕の先端部下面の突起が仲介レバーの先端部を押し下げる動きは、仲介レバーの下面の突起の箇所では、仲介レバーのレバー比によって縮小され、突起で押される接点ばねの変形は中央部の接点ばねの変形より小さく、中央部の接点ばねだけが選択されて動作し、操作レバーの腕の先端部を押した場合は、操作レバーが傾斜して中央部の下降が小さく、中央部の接点ばねは動作しないまま、前記腕の先端部が下降して仲介レバーを大きく押し下げ、仲介レバーの下面の突起が対応する接点ばねを変形させて動作させるよう構成したことを特徴とする多方向スイッチ。
2. 請求項１に記載の多方向スイッチにおいて、
   前記操作レバーの各腕の中程の下面に、操作レバーが変位したとき変位先にある部材に当ってストッパーとなる突起を設けることにより、操作レバーにかかる押圧力の着力点が突起よりも操作レバーの中央寄りの場合は、各突起が部材に当って操作レバーが変位前とほぼ平行な姿勢を保ち、操作レバーの中央部と連動する接点ばねのみが動作し、
   操作レバーにかかる押圧力の着力点が突起よりも腕の先端寄りの場合は、部材に当った突起を支点として操作レバーが傾斜して腕の先端部が下り、その部分と仲介レバーを介して連動する接点ばねのみが動作することにより、必ず１個の接点ばねだけが選択されて動作するよう構成したことを特徴とする多方向スイッチ。

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