JP4466314B2

JP4466314B2 - プッシュオンスイッチ

Info

Publication number: JP4466314B2
Application number: JP2004305476A
Authority: JP
Inventors: 康典屋内; 久渡邉
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-10-20
Filing date: 2004-10-20
Publication date: 2010-05-26
Anticipated expiration: 2024-10-20
Also published as: US20060081452A1; US7109431B2; JP2006120397A; FR2876834A1; CN100390915C; CN1763881A

Description

本発明は、カーエアコンなどの電装品やＡＶ機器等の入力操作部に操作用スイッチとして用いられるプッシュオンスイッチに関するものである。

近年、カーエアコンやＡＶ機器等の入力操作部を構成する操作用スイッチとしてプッシュオンスイッチが多く使用されている。

このような従来のプッシュオンスイッチについて、図７を用いて説明する。

図７は従来のプッシュオンスイッチの断面図であり、同図において、１は絶縁樹脂からなる上方開放の箱形のケースで、その内底面１Ａの中央部には一対の金属板からなる固定接点２（２Ａ，２Ｂ）がインサート成形されて固定されている。

その外側位置に配された固定接点２Ｂ上には、弾性金属薄板製で下方開口のドーム状に形成された可動接点３の下端が載置されている。このとき、可動接点３の中央頂点部の下方位置にあたる中央位置の固定接点２Ａに対し、可動接点３の下面は、そのドーム高さでの間隔が維持されている。

そして、上記可動接点３の中央頂点部上には、剛体材料製の駆動体４が上下動作可能に載せられている。この駆動体４は、中間高さ位置に円形状に形成されたフランジ部４Ａと、その下面に突出形成された小径の下方押圧部４Ｂ、またその上面に突出形成された操作突起部４Ｃとからなり、上記下方押圧部４Ｂの下面が、上記可動接点３の中央頂点部上に当接している。

一方、駆動体４の操作突起部４Ｃは、カバー５に配設された貫通孔から上方に突出している。そのカバー５は、ケース１の開口部分を覆うようにケース１に結合され、非操作状態では、駆動体４のフランジ部４Ａの上面とカバー５の下面は当接状態になっている。

以上のように構成された従来のプッシュオンスイッチは、図７にも示したように、筐体などに対して上下動可能に配されたセット側の操作ボタンであるセットノブ７で押圧操作が可能なように取り付けられる。

そして、その動作としては、上記セットノブ７を介して、駆動体４の操作突起部４Ｃが押圧されると、駆動体４の下部に設けられた下方押圧部４Ｂで可動接点３の中央頂点部がすぐに押圧されていき、所定の力が加わると可動接点３は中央部分が節度を伴って反転動作する。これにより、中央位置に配された固定接点２Ａに可動接点３の下面が当接し、可動接点３を介して外側位置の固定接点２Ｂと中央位置の固定接点２Ａとが短絡したスイッチＯＮ状態となる。

そして、駆動体４への押圧を止めると、可動接点３は自身の復元力により節度を伴って元の上方凸型のドーム形状に戻って可動接点３が中央位置の固定接点２Ａから離れると共に、その復元動作に伴い駆動体４が上方に押し戻されて、図７に示す元のスイッチＯＦＦ状態に戻るものであった。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開２００２−３４３１７８号公報

しかしながら上記従来のプッシュオンスイッチにおいては、セットへの組み込み時に、駆動体４を押し下げるセットノブ７をガタツキがないように取り付けるためには、セットの部品の寸法公差を小さくしなければならないという課題があった。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、所定のプリロードが加わった状態でセットノブとの組み合わせができてそのセットノブのガタツキなどが抑制できるプッシュオンスイッチを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、以下の構成を有するものである。

本発明の請求項１に記載の発明は、上方開口の凹部底面に電気的に独立した複数の固定接点を備えた絶縁樹脂製のケースと、節度を伴って反転動作して上記固定接点どうしを接離させるドーム状に形成された金属板製の可動接点と、上記ケースの凹部内に収納されており、円柱部の下端部分に突出形成され、上記可動接点の上方位置に一定の距離を空けて位置する押圧部を有すると共に、上記円柱部の外周部から薄肉で延出形成された円錐状部、およびその円錐状部の下端から水平方向に延出された水平部を介して周囲部に連結され、押圧操作により、節度なく撓んで上記押圧部が上下動作する弾性体と、上記ケースの凹部上面を覆うように上記ケースに取り付けられたカバーとを有するプッシュオンスイッチとしたものである。

上記構成であれば、操作ストロークが短いドーム状の可動接点を用いて構成してあっても、動作時に、水平部の円錐状部との連結部側が下がっていく変移を伴って弾性体が節度なく撓んで、押圧部が可動接点の上面に接触するまでの初期押し込み距離の間で、弾性体に所定のプリロードが加わった状態でセットノブと組み合わせできて、セットノブのガタツキ等が抑制できると共に、セット側としても部品設計時の寸法公差範囲などが広がり設計自由度の向上が図れるという作用を有する。

請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明において、筒状に構成された弾性体の周囲部の下端が可動接点の周縁部上に配置され、上記弾性体と上記可動接点とで閉じられた上記可動接点上の空間位置にあたる上記弾性体の周囲部の位置に、内外の空気を流通させるための溝または貫通孔を設けたものであり、弾性体と可動接点とで閉じられた空間となる可動接点上の空間における空気の流通が可能となるため、弾性体の押圧動作時および復帰動作時における動作安定性に優れたものにできるという作用を有する。

以上のように本発明によれば、操作ストロークが短いドーム状の可動接点を用いて構成してあっても、所定のプリロードが加わった状態でセットノブ等と組み合わせてセットへの組み込みができ、セットノブ等のガタツキが抑制できるプッシュオンスイッチを提供することができるという有利な効果が得られる。

以下、本発明の実施の形態について、図１〜図６を用いて説明する。

（実施の形態）
図１は本発明の一実施の形態によるプッシュスイッチの断面図、図２は同要部である駆動体の部分断面の斜視図である。

同図において、１１は、上方開口の凹部を有する絶縁樹脂からなる箱形のケースで、その凹部の内底面は、中央部が円形状でさらに窪んだ接点配置部として形成されており、その接点配置部の底部外周位置に外側固定接点１２Ａ、またその中央位置に中央固定接点１２Ｂが互いに電気的に独立状態で配されている。

そして、１３は、上方凸形のドーム状に形成された良導電性金属薄板からなる可動接点で、ドーム状の外周部下端が、接点配置部内の外側固定接点１２Ａ上に載せられている。可動接点１３の中央頂点部の下面は、上記中央固定接点１２Ｂに対して所定の間隔を空けて対峙している。また、詳細な図示などは省略するが、可動接点１３は、接点配置部となる円形の窪みを構成する段差部で側方への移動規制がなされている。

そして、可動接点１３の上方には、エラストマーからなる弾性体１４が配されている。

その弾性体１４は、図２からも判るように、可動接点１３の径とほぼ同一径の筒状の周囲部１４Ａを備えると共に、その周囲部１４Ａの中央孔内に、上部が操作部分としてなる円柱部１４Ｂが上下動可能なように薄肉部１５で連結構成されており、上記周囲部１４Ａの下端が、可動接点１３の周縁部上に載せられている。その円柱部１４Ｂの下端面には、小径で下方に突出する押圧部１４Ｃを備えている。なお、弾性体１４の各部位は一体形成されている。

そして、上記薄肉部１５は、円柱部１４Ｂ外周部の下方部分から延出形成された下面開放の円錐状部１５Ａと、その下端部に繋がる水平部１５Ｂからなり、この薄肉部１５で支えられて円柱部１４Ｂ下端の押圧部１４Ｃは、その下端位置が、可動接点１３の中央頂点部上面に対し所定間隔を空けて対峙する位置に保たれている。なお、円錐状部１５Ａは、反転動作時に節度感触がでない角度設定および肉厚設定になされている。また、水平部１５Ｂは、ケース１１底面に対して平行で、円柱部１４Ｂの中心軸線を中心として、上面視で同心リング状に構成されている。

また、周囲部１４Ａの下端には、周囲部１４Ａを横断する溝１４Ｄ（図２参照）が数ヵ所設けられており、可動接点１３の上方空間における内外の空気が流通可能な構成となっている。なお、溝１４Ｄの代わりに、可動接点１３の上方空間における内外の空気が流通可能となる周囲部１４Ａの位置に貫通孔等を設けてもよい。

そして、弾性体１４の周囲部１４Ａの外周部分には、断面視鉤型の掛け止め部１４Ｅが一体形成されており、ケース１１の凹部を構成する外周壁の上端部に掛け止めされている。なお、上記掛け止め状態で、掛け止め部１４Ｅの外周位置が、ケース１１の外形内に収まるように構成している。

１６は、上記ケース１１の開口部を覆うようにケース１１に結合された金属板製のカバーであり、その中央部には、中央円形孔周囲が上方に向けてバーリング加工されて構成された筒状部１６Ａを備え、その筒状部１６Ａの中央円形孔から上記弾性体１４の円柱部１４Ｂが上方に突出している。

この構成であれば、非操作状態で薄肉部１５のみで支えられた円柱部１４Ｂが、筒状部１６Ａの内周面に沿って上下動するので、こじり操作などの低減が図れる。なお、金属板そのもので筒状部１６Ａを形成する代わりに、金属板に設けた中央孔の端部にインサート成形を施して筒状成形部を一体形成したもの等であってもよい。

そして、カバー１６は、ケース１１に結合された状態では、その下面で弾性体１４の周囲部１４Ａの上端面を若干押さえ込む状態で組み付けられ、周囲部１４Ａは若干の圧縮状態となっている。その周囲部１４Ａの圧縮状態で得られる力によって、可動接点１３は外側固定接点１２Ａに圧接されて電気的に安定した接触状態が維持されている。

そして、１７は、上記ケース１１内に配された外側固定接点１２Ａ、中央固定接点１２Ｂからそれぞれケース１１外に延出された端子である。

本発明によるプッシュオンスイッチは、以上のように構成され、次にその動作および、図３に示す同プッシュオンスイッチのフィーリングカーブについて説明する。

まず、カバー１６から突出した弾性体１４の円柱部１４Ｂの上端を押圧すると、弾性体１４の円錐状部１５Ａの水平部１５Ｂからの立ち上がり角度が若干緩やかになると共に、リング状の水平部１５Ｂの中央側が下がっていくように撓んでいき、図４の断面図に示すように、押圧部１４Ｃの下端面と可動接点１３の上面間の距離がなくなって両者が当接する状態に移行する。

このとき、当該薄肉部１５の形状であれば、簡素で容易に構成できると共に、特に上記動作時において、水平部１５Ｂの円錐状部１５Ａとの連結部側となる中央側が下がっていく変移を伴い、弾性体１４の薄肉部１５として節度なく弾性的に撓んでいくものにできる。

また、円柱部１４Ｂの外周面は、カバー１６の筒状部１６Ａに沿いつつ下方に移動していくため、こじり動作なども少なく、可動接点１３の中央頂点部位置に合わせて、押圧部１４Ｃは可動接点１３上に当接する。

上記動作時においては、可動接点１３の上面と、弾性体１４の筒状の周囲部１４Ａとそれに連結された薄肉部１５の下面で閉鎖状態になされる可動接点１３上の空間を押し縮めて、その空間内に存する空気を圧縮していくこととなるが、周囲部１４Ａの下端部に配された溝１４Ｄを介して空気の流通が可能な構成としてあるので、その空気の圧縮による操作力などへの影響は殆どなく上記動作状態は安定したものとなる。

ここまでの動作においては、円柱部１４Ｂの移動に際し所謂片持ち状の薄肉部１５が節度なしで撓んでいくのみであるため、操作ストロークと操作力との関係は、図３のＡ領域間での略比例関係の挙動となる。

なお、その操作力の大きさは、薄肉部１５の形状設定等によって適宜設定できる。例えば、円錐状部１５Ａの形状を、水平部１５Ｂからの立ち上がり角度が急なものとすると大きい力を必要とするものにでき、また水平部１５Ｂとしても中央側と外周側が上下にずれた位置となる傾斜する状態のものとしたり、上記両者を複合させてその設定を行うようにしてもよい。

なお、当該Ａ領域内、つまり弾性体１４の押圧部１４Ｃが可動接点１３の上面に接触するまでの初期押し込み距離の間では、節度感触が発生せず０．３〜１Ｎ程度の弱い力で変移し、かつその操作ストロークとしても０．５〜０．６ｍｍ程度で設定すると、当該Ａ領域をプリロード領域として活用することができる。

そして、図４に示した弾性体１４の押圧部１４Ｃが可動接点１３上に当接した状態からさらに円柱部１４Ｂに押圧力を加えると、押圧部１４Ｃが可動接点１３を押し込み反転動作させる。このとき、可動接点１３は、節度をもって反転動作する。

その反転動作後の状態を図５に示すが、同図に示すように、可動接点１３の中央部下面は、図３中に表記したＯＮ点での操作ストロークでケース１１の接点配置部に配された中央固定接点１２Ｂに接触し、可動接点１３を介して外側固定接点１２Ａと中央固定接点１２Ｂ間が短絡し、スイッチＯＮ状態となる。

このとき、薄肉部１５は、図５に示すように、円錐状部１５Ａと水平部１５Ｂとが略一直線的に中央側が下方に向かう形状に変移し、その変移に要する力が、可動接点１３の反転動作力に加わるが、可動接点１３の反転動作力の最大値を、プリロード領域としてなるＡ領域における最大変形力の略二倍以上にしておけば、操作する指などに節度感触が確実に感じられるものにできる。

なお、上記動作中においても、円柱部１４Ｂは、カバー１６の筒状部１６Ａで傾倒規制等をされつつ下方へ移動するので、こじり等の発生は少なく、かつ周囲部１４Ａの溝１４Ｄを介して可動接点１３上の空間内における空気が流出して安定した動作状態となることなどは上述内容と同じである。

そして、弾性体１４の円柱部１４Ｂへの押圧力を解除すると、可動接点１３が自身の復元力により節度を伴って復元し、その下面が中央固定接点１２Ｂから離れ、元のスイッチＯＦＦ状態に戻ると共に、撓んでいた弾性体１４の薄肉部１５が自身の復元力によって元の水平部１５Ｂと円錐状部１５Ａの形状に戻り、押圧部１４Ｃが可動接点１３上から所定間隔離れて位置する図１の状態に戻る。

このとき、弱い作動力で弾性的に撓む薄肉部１５は、上記の復元動作時における復元力としても弱いものではあるが、筒状の周囲部１４Ａに設けた溝１４Ｄを介して、外方の空気が可動接点１３上の閉じられた空間内に流入することで、その復元動作の補助がなされ、その復帰動作もスムーズで安定したものとなる。

以上のように当該実施の形態によるものは、弾性体１４の押圧部１４Ｃと可動接点１３との間に一定の距離を設けて対峙させ、押圧部１４Ｃが節度なく可動接点１３の上面に接触するまでの初期押し込み距離が確保できる構成であるため、当該領域をプリロード領域として活用することができるものである。

セットに組み込む場合は、例えば、図６に示すように、プリロード領域としてなる上記Ａ領域内の範囲内で弾性体１４の薄肉部１５が若干撓んだ状態になるようにして、上下動可能に配されたセット側の操作ボタンであるセットノブ２１の位置を決めて配設すると、可動接点１３が作動していない状態を維持しつつ、かつ上記薄肉部１５からの反力でセットノブ２１のガタツキが抑制された組み込み状態にすることができる。なお、その場合、セットノブ２１の筐体との嵌合寸法やそのでき上がり寸法等を考慮すると、上記Ａ領域内のストロークにおける中間位置をねらいとしてセットノブ２１で円柱部１４Ｂの初期押し込みをするように組み合わせることが好ましい。

このように、当該プッシュオンスイッチであれば、操作ストロークが短いドーム状の可動接点１３を用いて構成した短ストローク仕様のものであっても、弾性体１４に所定のプリロードが加わった状態でセットノブ２１を組み合わせてセットに組み込むことができ、セットノブ２１のガタツキ等が抑制できると共に、セット側としても部品設計時の寸法公差範囲などが広がり設計自由度の向上が図れるものである。

本発明によるプッシュオンスイッチは、操作ストロークが短いドーム状の可動接点を用いて構成してあっても、動作時に、水平部の円錐状部との連結部側が下がっていく変移を伴って弾性体が節度なく撓んで、それにより上下動する押圧部と可動接点との間に非操作状態で一定の距離を空けて対峙させた構成のものであるため、セット取り付け時に所定のプリロードが加わった状態でセットノブ等と組み合わせてセットへの組み込みができるという特徴を有し、カーエアコンなどの電装品やＡＶ機器等の入力操作部を構成する際などに有用である。

本発明の一実施の形態によるプッシュオンスイッチの断面図同要部である駆動体の部分断面の斜視図同プッシュオンスイッチのフィーリングカーブを表す図同動作時における断面図同動作時における断面図同セットへの組み込み状態の断面図従来のプッシュオンスイッチの断面図

符号の説明

１１ケース
１２Ａ外側固定接点
１２Ｂ中央固定接点
１３可動接点
１４弾性体
１４Ａ周囲部
１４Ｂ円柱部
１４Ｃ押圧部
１４Ｄ溝
１４Ｅ掛け止め部
１５薄肉部
１５Ａ円錐状部
１５Ｂ水平部
１６カバー
１６Ａ筒状部
１７端子
２１セットノブ

Claims

上方開口の凹部底面に電気的に独立した複数の固定接点を備えた絶縁樹脂製のケースと、節度を伴って反転動作して上記固定接点どうしを接離させるドーム状に形成された金属板製の可動接点と、上記ケースの凹部内に収納されており、円柱部の下端部分に突出形成され、上記可動接点の上方位置に一定の距離を空けて位置する押圧部を有すると共に、上記円柱部の外周部から薄肉で延出形成された円錐状部、およびその円錐状部の下端から水平方向に延出された水平部を介して周囲部に連結され、押圧操作により、節度なく撓んで上記押圧部が上下動作する弾性体と、上記ケースの凹部上面を覆うように上記ケースに取り付けられたカバーとを有するプッシュオンスイッチ。
筒状に構成された弾性体の周囲部の下端が可動接点の周縁部上に配置され、上記弾性体と上記可動接点とで閉じられた上記可動接点上の空間位置にあたる上記弾性体の周囲部の位置に、内外の空気を流通させるための溝または貫通孔を設けた請求項１記載のプッシュオンスイッチ。