JP4806316B2 - 2段動作スイッチ装置 - Google Patents

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Description

本発明は、2段動作スイッチ装置に関し、特にメタルドームスイッチを利用した2段動作スイッチ装置に関する。
従来の2段動作スイッチ装置としては、揺動可能な操作ノブと、駆動部を介して操作ノブに押圧駆動される作動板と、作動板の両端部及び中間部を支持するプッシュスイッチを備え、作動板は中間部と2個の延出部が夫々弾性部で連結され、各延出部から中間部側へ突出する押圧力伝達部が形成されているものが知られている(特許文献1参照。)。
特開2004−146069号公報
しかし、上記従来技術では、操作ノブ、駆動部及び作動板が別体で構成され、作動板は中間部と2個の延出部が夫々弾性部で連結され更に押圧力伝達部を必要とする等、構造が複雑で、分品数も多いので、組み立て煩雑であるという問題点や、コストがかかるという問題点を有していた。又、同一平面上の一直線上又はくの字上に3個のプッシュスイッチを設けているので、装置の全体寸法が長くなるといった問題点を有していた。
そこで、本発明は分品点数が少なく、構造が簡単で、組立が容易であって、コストの削減が可能な2段動作スイッチ装置を提供することを目的とする。又、装置の全体寸法を短くして2段動作スイッチ装置のコンパクト化を図ることを目的とする。
上記の課題を解決するための本発明は、メタルドームスイッチの位置の差によって生じるスイッチレバー操作時のモーメントの差を利用する2段動作スイッチ装置であり、ケース部に揺動可能に支持されたスイッチレバーに、1対以上のスイッチ押圧部を設け、前記ケース部に設けた基板上に、前記各スイッチ押圧部に対向させてメタルドームスイッチを配設し、スイッチ押圧部が押圧する2個のメタルドームスイッチの位置の差に起因するモーメントの差を利用して2段階の動作を行うことを特徴とする。又、ケース部に揺動可能に支持されたスイッチレバーに、1対以上のスイッチ押圧部を設け、前記スイッチレバーに設けた対となる2個のスイッチ押圧部を、スイッチレバー長手方向に沿って前記スイッチレバーに作用する力点から夫々異なる距離に配置し、前記ケース部に設けた基板上に、前記スイッチ押圧部に対向させてメタルドームスイッチを配設したことを特徴とする。このような本発明によれば、極めて簡単な構造で2段動作スイッチを実現することが出来る。
又、スイッチレバー両側から突出する保持軸を、ケース部に設けた保持穴に遊嵌して、スイッチレバーをケース部に揺動可能に支持し、該スイッチレバーに1対以上のスイッチ押圧部を設け、スイッチレバーに設けた対となる2個のスイッチ押圧部を、スイッチレバー長手方向に沿って前記スイッチレバーに作用する力点から夫々異なる距離に配置し、前記対となる2個のスイッチ押圧部の一方を前記スイッチレバーの上面側に、他の一方を前記スイッチレバーの下面側に配置し、前記ケース部に設けた基板上に、前記スイッチ押圧部に対向させてメタルドームスイッチを配設したことを特徴とし、更に、前記スイッチレバーに2対のスイッチ押下部を設け、夫々のスイッチ押圧部を他の対の一方のスイッチ押圧部と、前記スイッチレバーを介して対向する位置に配置する構成としてもよい。
又、筒状のケース部に挿入されて揺動可能に支持されたスイッチレバーに、複数対のスイッチ押圧部を設け、前記スイッチレバーに設けた対となる2個のスイッチ押圧部を、前記スイッチレバーの長手方向に沿って前記スイッチレバーに作用する力点から夫々異なる距離に配置し、前記対となる2個のスイッチ押圧部をスイッチレバーから夫々反対方向に突出させて設け、前記ケース部の内面に設けた基板上に、複数対のメタルドームスイッチを前記スイッチ押圧部に夫々対向させて配列して設けことを特徴とする。このような構成によれば、スイッチレバーを平面状に動かすことにより、複数対の2段動作スイッチを容易に実現することが出来る。
又、操作部と揺動部を備えたスイッチレバーを、操作部両側から突出する保持軸をケース部に設けた保持穴に挿入して、ケース部に揺動可能に支持し、前記ケース部に揺動可能に設置された前記操作部に、前記スイッチレバーに作用する力点となる回動軸で前記揺動部を回動自在に軸支し、前記揺動部に1対以上のスイッチ押圧部を設け、スイッチレバーの揺動部に設けた対となる2個のスイッチ押圧部を、揺動部の同一面側にスイッチレバー長手方向に沿って、揺動部を操作部に軸支する回動軸の軸線を跨いで、該軸線から異なる距離に配置して設け、前記ケース部に設けた基板上に、前記スイッチ押圧部に対向させてメタルドームスイッチを配設したことを特徴とし、更に前記スイッチレバーに2対のスイッチ押圧部を、1対は前記揺動部の上面側、他の1対は前記揺動部の下面側に設け、夫々のスイッチ押圧部を他の対の一方のスイッチ押圧部と前記揺動部を介して対向する位置に配置する構成としてもよい。
又、スイッチレバー両側から突出する保持軸をケース部に設けた保持穴に遊嵌して、スイッチレバーをケース部に揺動可能に支持し、該スイッチレバーの上下面側の何れか一面側に1個のスイッチ押圧部、他の面側に2個のスイッチ押圧部を設け、何れか一面側に設けられた1個のスイッチ押圧部は、他の面側に設けられた2個のスイッチ押圧部夫々と対をなし、前記スイッチレバーに設けた3個のスイッチ押圧部を、スイッチレバー長手方向に沿って前記スイッチレバーに作用する力点から夫々異なる距離に配置し、前記ケース部に設けた基板上に、前記スイッチ押圧部に対向させてメタルドームスイッチを配設したことを特徴とする。
更に、上記2段動作スイッチ装置において、前記スイッチレバーの先端にスイッチ押圧部を設け、該スイッチ押圧部に対向させてメタルドームスイッチを設ける構成とすることが出来る。このような構成によれば、2段動作スイッチに加え、スイッチレバーを押し込む操作でONとなるスイッチ機能も付加することが出来る。
又、前記メタルドームスイッチは1枚のフレキシブルプリント回路基板(FPC)に取り付けられていることが好ましい。基板としてFPCを用いることにより、メタルドームスイッチを配線部を含めて1枚のFPCにまとめることが出来、設置が容易であると共に部品数を削減できる。又、回路基板と一体でスイッチ部を作製することも可能となる。又、複数のスイッチの検出を容易に実現することが出来る。
又、メタルドームスイッチを設けた基板又は前記スイッチレバーにストッパを設け、スイッチ押圧部をばねで構成し、メタルドームスイッチに一定以上の圧力が加わらないように構成することが好ましい。
又、前記対となる2個のスイッチ押圧部に夫々対向する対となる2個のメタルドームスイッチのうち、前記力点から遠い距離に配置されたスイッチ押圧部に対向するメタルドームスイッチの押圧力を、前記力点から近い距離に配置されたスイッチ押圧部に対向するメタルドームスイッチの押圧力より小さくして構成することが出来る。
更に、前記スイッチレバーに設けられたスイッチ押圧部及び該スイッチ押圧部に対向して基板上に設けられたメタルドームスイッチに替えて、該スイッチ押圧部の位置に基板上に設けたメタルドームスイッチを、該メタルドームスイッチの位置にスイッチ押圧部を設けた構成とすることが出来る。
以上のような本発明によれば、分品点数が少なく、構造が簡単で、組立が容易であって、コストの削減が可能となった。又、装置の全体寸法を短くしてコンパクト化を図ることが可能となった。
以下本発明の実施の形態を図に従って説明する。本発明は、ケース部に揺動可能に支持されたスイッチレバー2に、1対以上のスイッチ押圧部を設け、前記ケース部に設けた基板上に、前記各スイッチ押圧部に対向させてメタルドームスイッチを配設し、スイッチ押圧部が押圧する2個のメタルドームスイッチの位置の差に起因するモーメントの差を利用して2段階の動作を行う構成とする2段動作スイッチ装置であり、図1に示す実施形態において、2段動作スイッチ装置1は、スイッチレバー2を図示しない2段動作スイッチ装置1の枠体としてのケース部に、スイッチレバー2の両側から突出する保持軸21をケース部に設けた保持穴11に挿入して揺動可能に支持している。スイッチレバー2の操作端部(図1における左端部)はケース部から突出し、操作者は該操作端部を操作してスイッチのON、OFFを行う。保持穴11はスイッチレバー2がレバーの長手方向に抜け落ちるのを防止し、又、スイッチレバー2が回動方向に移動できるように保持軸21を遊嵌するため、スイッチレバー2が適度な上下動を行えるように上下方向に長い長円形に形成している。又、ケース部内の上下面には支持部61,62が設けられて夫々基板51,52を支持している。
スイッチレバー2には突起状の4個のスイッチ押圧部31,32,33,34を設け、2個のスイッチ押圧部31,34及び押圧部32,33を夫々対とし、対となる2個をスイッチレバー2の反対側に位置させ、対となる2個のうち一方のスイッチ押圧部31,32をスイッチレバー2の上面側に、他の一方のスイッチ押圧部33,34をスイッチレバー2の下面側に配置している。又、対となる2個のスイッチ押圧部31,34及びスイッチ押圧部32,33は、スイッチレバー2の長手方向に沿ってスイッチレバー2に作用する力点9から夫々異なる距離に配置し、即ちスイッチ押圧部31,33をスイッチ押圧部32,34より力点9に近い位置に配置している。更に、夫々のスイッチ押圧部31,32,33,34を他の対の一方のスイッチ押圧部と、スイッチレバー2を介して対向する位置に配置している。即ち力点9から等しい距離に配置し、具体的にはスイッチ押圧部31,32はスイッチ押圧部33,34の真上に配置している。この実施形態においては、スイッチレバー2に作用する力点9はスイッチ押圧部31,32,33,34を上下させるために力を加える部分であり、スイッチレバー2の操作端部即ちスイッチレバー2のケース部から突出した端部(図1における左端部)に位置する。
スイッチ押圧部31,32,33,34に対向させて、メタルドームスイッチ41,42を基板51上に、メタルドームスイッチ43,44を基板52上に設け、基板51,52は夫々ケース部に設けた支持部61,62に支持されている。メタルドームスイッチ41,42,43,44は柔軟性を有する薄膜状の固定用シート4で基板に固定されている。スイッチ押圧部とメタルドームスイッチは夫々対応するように同数づつ設けている。尚、対となるメタルドームスイッチは、対となるスイッチ押圧部31,34及び押圧部32,33に対応するメタルドームスイッチ41,44及び42,43である。本発明において、対となるメタルドームスイッチとは1個の2段階スイッチを構成するメタルドームスイッチであり、対となるスイッチ押圧部とは、対となるメタルドームスイッチに対応するスイッチ押圧部である。保持軸21はスイッチ押圧部31,32間に設けているが、この位置に限定されず、スイッチ押圧部31から操作端部の間やスイッチ押圧部32から先端間に設けてもよい。
図2は、本発明の上記実施の形態の原理を示したものであり、F0はスイッチレバー2の操作、F1、F2はメタルドームスイッチ43、42により、夫々スイッチレバー2に加えられる力である。モーメントのつりあいから、F1及びF2をF0で表すと、
F1=F0×(1+r1/r2) (a)
F2=F0×r1/r2 (b)
であり、スイッチレバー2の操作端部即ち力点9に近いメタルドームスイッチ43(41)が、遠いメタルドームスイッチ42(44)より大きな力(反作用)を受ける。従って、スイッチレバー2の押下乃至は引き上げ時にスイッチレバー2の操作端部即ち力点9に近いメタルドームスイッチ43(41)が、遠いメタルドームスイッチ42(44)より先にONとなる。
次に、本実施の形態の動作を図3に従って説明する。スイッチ押圧部31,32,33,34の何れもがメタルドームスイッチ41,42,43,44を押圧していない初期状態(図3(a))から、スイッチレバー2の操作端部即ち力点9が押下されると、操作端部に近い下面側のメタルドームスイッチ43が固定用シート4を介してスイッチ押圧部33に押されてONとなる(図3(b))。更にスイッチレバー2を押下すると、スイッチ押圧部33とメタルドームスイッチ43の接点部を支点としてスイッチレバー2が動き、保持軸21が保持穴11内を上方へ移動し、スイッチレバー2の操作端部即ち力点9から遠い上面側のスイッチ押圧部32がメタルドームスイッチ42を押圧して、メタルドームスイッチ42がONとなる(図3(c))。
逆に、スイッチレバー2の操作端部即ち力点9を引き上げた場合には、操作端部に近い上面側のメタルドームスイッチ41がスイッチ押圧部31に押されてONとなり、更にスイッチレバー2を引き上げると、スイッチ押圧部31とメタルドームスイッチ41の接点部を支点としてスイッチレバー2が動き、軸21が保持穴11内を下方へ移動し、スイッチレバー2の操作端部即ち力点9から遠い下面側のスイッチ押圧部34がメタルドームスイッチ44を押圧して、メタルドームスイッチ44がONとなる。スイッチレバー2を押下乃至は引き上げる力がなくなれば、スイッチ押圧部はメタルドームスイッチの反発力に押圧され、スイッチレバー2は初期状態(図3(a))に戻る。以上のように、この実施形態では、2方向のスイッチレバー2の操作により、2個の2段動作スイッチが実現されている。
図4に示す実施の形態では、上記の実施の形態の応用例として、1対のスイッチ押圧部33,32をスイッチレバー2に設けると共に、対向する位置に1対のメタルドームスイッチ43,42を設けて、スイッチレバー2を押下する場合にのみスイッチとして機能する片側動作の構成としている。又、図示はしないが、図4に示す片側動作の構成を、スイッチ押圧部及びメタルドームスイッチを上下逆に設置して、即ち、スイッチレバー2の操作端部即ち力点9から近い下面側のスイッチ押圧部33とスイッチレバー2の操作端部即ち力点9から遠い上面側のスイッチ押圧部32に替えて、スイッチレバー2の操作端部即ち力点9から近い上面側のスイッチ押圧部31とスイッチレバー2の操作部、即ち力点9から遠い下面側のスイッチ押圧部34を設けると共に、スイッチ押圧部31,34に対向するメタルドームスイッチ41,44を設けて、スイッチレバー2を押し上げる場合にのみスイッチとして機能する構成とすることも出来る。この実施形態では、1方向のスイッチレバー2の操作により、1個の2段動作スイッチが実現されている。
又、図1及び4に示す実施の形態における、メタルドームスイッチ41,42,43,44の配置箇所にスイッチ押圧部31,32,33,34を、スイッチ押圧部31,32,33,34の配置箇所にメタルドームスイッチ41,42,43,44を配置してもよく、この場合、スイッチレバー2に基板51,52を設ける。
更に、保持軸21を保持する保持穴11を、スイッチレバー2が長手方向に移動可能なようにスイッチレバー2の長手方向も保持軸21の径以上の長さを有する円形等に形成し、スイッチレバー2の先端にスイッチ押圧部を設けると共に、該スイッチ押圧部に対向させてメタルドームスイッチを設け、或いはスイッチレバー2の先端にメタルドームスイッチを設けると共に、該メタルドームスイッチに対向させてスイッチ押圧部を設けることにより、スイッチレバー2を押し込む操作で一のスイッチをONとする構成とすることが出来る。
図5に示す実施の形態では、図1に示す上記の実施の形態の応用例であり、スイッチレバー2の上部の操作端部を平面的に動かすことにより、4方向で4個の2段スイッチを構成したものである。図5(a)は側面図、(b)はケース部10を除いた斜視図である。この実施形態において、2段動作スイッチ装置1は、上部が開口する四角柱状の筒状のケース部10にスイッチレバー2を挿入して揺動可能に設置している。ケース部10の底部にはスイッチレバー2を貫通させる挿通孔12を穿孔し、スイッチレバー2の下部には他の部分より細く、挿通孔12の深さより長い段部22を形成し、段部22以外の部分は挿通孔12を挿通出来ない形状として、段部22を挿通孔12内に位置させて、スイッチレバー2がケース部10から抜けることを防止している。
スイッチレバー2の外側面周上には、放射状に突出する2個のスイッチ押圧部36,37をスイッチレバー2の長手方向に沿って、スイッチレバー2に作用する力点9から夫々異なる位置に配置して、形式上は1対であるが、実質上複数対、当該実施形態においては4対を構成するスイッチ押圧部を設け、ケース部10の内面の夫々の側面に2個のメタルドームスイッチ41,42、43,44、46,47及び48,49を、スイッチ押圧部36,37に対向させてスイッチレバー2の長手方向に沿って配列して設けている。対となるメタルドームスイッチはメタルドームスイッチ41,44、42,43、46,49、48,47である。この実施形態では、4方向のスイッチレバー2の操作により、4個の2段動作スイッチが実現されている。総てのメタルドームスイッチは図示しない固定用シートで基板に固定されている。
更に、ケース部10から突出したスイッチレバー2の先端にスイッチ押圧部35を設けると共に、該スイッチ押圧部35に対向させてメタルドームスイッチ45を設け、スイッチレバー2を押し込む操作、例えば下方に押す操作で一のスイッチをONとする構成とすることが出来る。この実施形態では、5方向のスイッチレバー2の操作により、4個の2段動作スイッチ及び1個の一段スイッチが実現されている。
又、スイッチ押圧部はメタルドームスイッチ41,44、42,43、46,49、48,47に夫々対応する独立の8個の突起で構成してもよく、この場合対となる2個のスイッチ押圧部はスイッチレバー2の反対側に設ける。又、この図5に示す実施の形態においても、スイッチレバー2にスイッチ押圧部に替えてメタルドームスイッチを設けると共に、ケース部10の内面及び外部にメタルドームスイッチに替えてスイッチ押圧部を設ける構成としてもよい。即ちメタルドームスイッチ41乃至49の配置箇所にスイッチ押圧部31乃至39を、スイッチ押圧部31乃至39の配置箇所にメタルドームスイッチ41乃至49を配置し、スイッチレバー2に4対のメタルドームスイッチを設けると共に、ケース部10に4対のスイッチ押圧部を設けてもよく、この場合、スイッチレバー2に基板を設ける。
尚、4個の2段スイッチに限定されず、適宜3対以上のメタルドームスイッチ及びスイッチ押圧部を設けて、3方向で操作する3個以上の2段スイッチを設ける構成とすることが出来、ケース部10も2段スイッチを設ける数に対応した面を有する三角柱以上の柱状に限定されず、円柱状の筒体等を用いることも出来る。但し、2段スイッチを3個以上の奇数で設ける場合には、1対のメタルドームスイッチのうち、下方に位置する、即ち力点9から遠いメタルドームスイッチは、スイッチレバー2を対称軸とし、上方に位置する、即ち力点9から近いメタルドームスイッチと対称に配置することに注意が必要である。
又、メタルドームスイッチは基板上に取り付けられているが、基板として、フレキシブルプリント回路基板(FPC)7を用いることが好ましい。図6では、ケース部10の内面に基板としてのFPC7を設置し、ケース部10の内面にメタルドームスイッチを設けた構成を図示したが、スイッチレバー2にメタルドームスイッチを形成する場合には、FPC7をスイッチレバー2に設ければよい。特に、図6に示すように、1枚のFPC7で基板を構成することにより3個以上のスイッチ信号の検出を容易にすることができ、又、スイッチ信号出力のための端子部71を1個設ければよく、部品数の削減に資することが出来る。
図8に示す実施の形態では、2段動作スイッチ装置1は、スイッチレバー2を操作部27と揺動部28で構成し、操作部27の先端両側から突出する保持軸21を図示しないケース部に設けた保持穴に挿入して、ケース部に揺動可能に支持し、揺動可能に設置された操作部27に揺動部28を回動軸29で軸支して回動可能に軸支して構成している。平板体の操作部27には設置凹部271を設け、該設置凹部271内に平板体の揺動部28を設置している。対となる2個のメタルドームスイッチ401,402及び403,404は夫々揺動部28の上面側又は下面側に、対毎に同一面側にスイッチレバー2の長手方向に沿って設置している。又、対となる2個のメタルドームスイッチ401,402及び403,404は、揺動部28を操作部27に軸支する回動軸29の軸線40を跨いで、該軸線40から異なる距離に配置し、換言すれば、回動軸29は、メタルドームスイッチ401と402又は403と404の中間よりもメタルドームスイッチ401及び403寄りに設けている。又、夫々のメタルドームスイッチは他の対の一方のメタルドームスイッチと揺動部28を介して対向する位置に配置されている。メタルドームスイッチ401,402,403,404は柔軟性を有する薄膜状の固定用シート4で基板に固定されている。揺動部28からはスイッチ用の配線72が引出されている。この実施形態においては、力点9はスイッチレバーに作用する点、即ちメタルドームスイッチ401,402及び403,404を上下させるために力を加える部分であり、軸線40上に位置する。
又、メタルドームスイッチ401,402及び403,404に対向させて、ケース部内の上下面の支持部61上にスイッチ押圧部301,302を、支持部62上にスイッチ押圧部303,304を設けている。
図10は、本発明の上記実施の形態の原理を示したものであり、メタルドームスイッチ403,404の位置がA点、B点、軸29がC点に相当する。又、
ra<rb (a)
となるよう機構設計されているので、
C点に下向きの力を加えると、力のつりあいから、
FA+FB=FC (b)
C点を中心としたモーメントのつりあいから、
FA×ra=FB×rb (c)
よって、
FA=FC×rb/(ra+rb) (d)
FB=FC×ra/(ra+rb) (e)
(a)よりFA、即ちA点にかかる力の方が大きくなり、メタルドームスイッチ404より先にメタルドームスイッチ403がONとなる。C点に上向きの力を加えると、メタルドームスイッチ402より先にメタルドームスイッチ401がONとなる。
次に、本実施の形態の動作を図11に従って説明する。スイッチ押圧部301,302,303,304の何れもがメタルドームスイッチ401,402,403,404を押圧していない初期状態(図11(a))から、スイッチレバー2の操作端部(図11の左端部)が押下されると、スイッチレバー2は保持軸21を中心に回動し、これに伴い、揺動部28の回動軸29が押下され、回動軸29に近い下面側のメタルドームスイッチ403に回動軸29から遠いメタルドームスイッチ404よりも大きな力がかかり、先ず回動軸29に近い下面側のメタルドームスイッチ403が固定用シート4を介してスイッチ押圧部303に押されてONとなる(図3(b))。更にスイッチレバー2を押下すると、スイッチ押圧部303とメタルドームスイッチ403の接点部を支点として、揺動部28を回動させながら回動軸29が下降し、メタルドームスイッチ404が固定用シート4を介してスイッチ押圧部304に押されてONとなる(図3(c))。
逆に、スイッチレバー2を引き上げた場合には、先ず回動軸29に近い上面側のメタルドームスイッチ401がスイッチ押圧部301に押されてONとなり、更にスイッチレバー2を引き上げると、スイッチ押圧部301とメタルドームスイッチ401の接点部を支点として、揺動部28を回動させながら回動軸29が上昇し、メタルドームスイッチ402がスイッチ押圧部302に押されてONとなる。スイッチレバー2を押下乃至は引き上げる力がなくなれば、スイッチ押圧部がメタルドームスイッチの反発力に押圧され、スイッチレバー2は初期状態(図11(a))に戻る。
図12に示す実施形態は、図8の実施形態の応用例としてスイッチ押圧部及びメタルドームスイッチの設置位置の変更を行ったものであり、揺動部28の上面側に対となる2個のスイッチ押圧部31,32、下面側に対となる2個のスイッチ押圧部33,34を設け、ケース部内の上下面の支持部61上に設けた基板51上にメタルドームスイッチ41,42を、支持部62上に設けた基板52上にメタルドームスイッチスイッチ43,44を設けている。
又、図13に示す実施形態は、図8の実施形態の応用例として操作部27に変更をくわえたもので、操作部27を短くして、揺動部28を操作部27の先端から側方へ突出させ、保持軸21をスイッチレバー2の先端両側ではなく、揺動部28の回動軸29とスイッチレバー2の操作端部(図13では左端部)の間に設けたものである。このような構成により、スイッチレバー2の長手方向の寸法を抑えることが出来、装置のコンパクト化を図ることが出来る。この実施形態では、2方向のスイッチレバー2の操作により、2個の2段動作スイッチが実現されている。
上記実施の形態では、揺動部28の上面側及び下面側に夫々1対2個のメタルドームスイッチ又はスイッチ押圧部を設けているが、揺動部28の上面側又は下面側にのみ、1対2個のメタルドームスイッチ又はスイッチ押圧部を設け、操作方向を上又は下のみの一方向とした1個の2段階スイッチとすることも出来る。
又、メタルドームスイッチは基板上に柔軟性を有する薄膜状の固定用シート4を用いて取り付けられているが、基板として、フレキシブルプリント回路基板(FPC)7を用いることが好ましい。図14では、1枚のFPC7を曲折部70で曲折して、揺動部28の上面側及び下面側に設置し、配線72が引出されている。図14(a)は曲折部70を側端に設け、(b)は同幅の長尺状のFPCを曲折部70で折り返して構成した実施例を示す。図14では、スイッチレバー2にFPC7、メタルドームスイッチ401,402,403,404を設けた構成を図示したが、ケース部にメタルドームスイッチ401,402,403,404を設ける場合にも同様に、基板51,52としてFPC7を設ければよい。このような構成とすることで、メタルドームスイッチを配線部も含めて1枚のFPCにまとめることが出来、部品数を削減することができ、又、回路基板と一体でスイッチ部を作製することも可能となる。
更に、保持軸21を保持する図示しない保持穴を、スイッチレバー2が長手方向に移動可能なようにスイッチレバー2の長手方向に長い長円形に形成し、スイッチレバー2の先端にスイッチ押圧部を設けると共に、該スイッチ押圧部に対向させてメタルドームスイッチを設け、或いはスイッチレバー2の先端にメタルドームスイッチを設けると共に、該メタルドームスイッチに対向させてスイッチ押圧部を設けることにより、スイッチレバー2を押し込む操作で一のスイッチをONとする構成とすることが出来る。この実施形態では、3方向のスイッチレバー2の操作により、2個の2段動作スイッチ及び1個の一段スイッチが実現されている。
図15に示す実施の形態では、2段動作スイッチ装置1は、スイッチレバー2を図示しないケース部に、スイッチレバー2両側から突出する軸21をケース部に設けた保持穴11に挿入して揺動可能に支持している。保持穴11はスイッチレバー2がレバーの長手方向に抜け落ちるのを防止し、又、スイッチレバー2が回動方向に移動できるように保持軸21を遊嵌するため、スイッチレバー2が適度な上下動を行えるように上下方向に長い長円形に形成している。ケース部内の上下面には支持部61,62が設けられて夫々基板51,52を支持している。
スイッチレバー2には突起状の3個のスイッチ押圧部31,33,34をスイッチレバー2の上面側に1個、下面側に2個を設け、該3個のスイッチ押圧部31,33,34をスイッチレバー2の長手方向に沿って夫々スイッチレバー2に作用する力点9から異なる距離に配置して設けている。何れか一面側に設けられた1個のスイッチ押圧部、即ち上面側に設けられたスイッチ押圧部31は、他の面側に設けられた2個のスイッチ押圧部、即ち下面側に設けられたスイッチ押圧部33,34夫々と対となり、3個のスイッチ押圧部31,33,34で2対のスイッチ押圧部を構成している。
又、対となる2個のスイッチ押圧部31,33及びスイッチ押圧部31,34は、夫々スイッチレバー2に作用する力点9から異なる距離に配置し、即ち力点9から近い順にスイッチ押圧部33,31,34の順に配置している。この実施形態においては、スイッチレバー2に作用する力点9はスイッチ押圧部33,31,34を上下させるために力を加える部分であり、スイッチレバー2の操作部即ちスイッチレバー2のケース部から突出した操作端部(図1における左端部)に位置する。
ケース部内ではスイッチ押圧部31,33,34に対向させて、メタルドームスイッチ41を基板51上に、メタルドームスイッチ43,44を基板52上に固定用シート4を用いて設置し、基板51,52は夫々支持部61,62に支持されている。
図16は、本発明の上記実施の形態の原理を示したものであり、F0はスイッチレバー2の操作、F1、F2はメタルドームスイッチ43、41により、夫々スイッチレバー2に加えられる力である。モーメントのつりあいから、F1及びF2をF0で表すと、
F1=F0×(1+r1/r2) (a)
F2=F0×r1/r2 (b)
であり、スイッチレバー2の操作端部即ち力点9に近いメタルドームスイッチ43が、遠いメタルドームスイッチ41より大きな力(反作用)を受ける。従って、2個のメタルドームスイッチ41,43でスイッチレバー2の動きを支える場合、同じ押圧力のメタルドームであれば、スイッチレバー2の押下時にスイッチレバー2の操作端部即ち力点9に近いメタルドームスイッチ43がメタルドームスイッチ41より先にONとなり、引き上げ時にはメタルドームスイッチ41がメタルドームスイッチ44より先にONとなる。
次に、3個のメタルドームスイッチ41,43,44の押圧力が等しい場合の本実施の形態の動作を図17,18に従って説明する。図17はスイッチレバー2を押下する場合の動作であり、スイッチ押圧部31,33,34の何れもがメタルドームスイッチ41,43,44を押圧していない初期状態(図17(a))から、スイッチレバー2の操作端部即ち力点9が押下されると、操作端部に近い下面側のメタルドームスイッチ43がスイッチ押圧部33に押されてONとなる(図17(b))。更にスイッチレバー2を押下すると、スイッチ押圧部33とメタルドームスイッチ43の接点部を支点としてスイッチレバー2が動き、保持軸21が保持穴11内を上方へ移動し、スイッチレバー2の操作端部即ち力点9から遠い上面側のスイッチ押圧部31がメタルドームスイッチ41を押圧して、メタルドームスイッチ41がONとなる(図17(c))。
逆に、スイッチレバー2の操作部即ち力点9を引き上げた場合には、図18に示すように、保持軸21が保持穴11内を上方へ移動し、操作端部に近い上面側のメタルドームスイッチ41がスイッチ押圧部31に押されてONとなり(図18(b))、更にスイッチレバー2を引き上げると、スイッチ押圧部31とメタルドームスイッチ41の接点部を支点としてスイッチレバー2が動き、スイッチレバー2の操作端部、即ち力点9から遠い下面側のスイッチ押圧部34がメタルドームスイッチ44を押圧して、メタルドームスイッチ44がONとなる(図18(c))。スイッチレバー2を押下乃至は引き上げる力がなくなれば、スイッチ押圧部はメタルドームスイッチの反発力に押圧され、スイッチレバー2は初期状態(図18(a))に戻る。
尚、スイッチレバー2を押下した場合と引き上げた場合とで、1段目としてONとなるスイッチが異なるが、通常、この様なスイッチ入力は、直接大きな電流を流すのではなく、何らかのデジタル回路で処理するので、問題とはならない。
次に下側奥のメタルドームスイッチ44の押圧力が他のメタルドームスイッチ41,43よりも小さい場合の本実施の形態の動作を図19に従って説明する。図17及び18に示される上記の実施形態では各メタルドームスイッチ41,43,44のONの順が問題となる場合には、下側奥のメタルドームスイッチ44の押圧力を他の2個のメタルドームスイッチ41,43の押圧力よりも小さくすることにより、一段目としてONとなるメタルドームスイッチを下側のメタルドームスイッチ43又は44とすることが出来る。
このときのメタルドームスイッチ44の押圧力は、図16より、下記(c)式を満たす必要がある。但し、式(c)は機構の抵抗を考慮していないため、実施の際には調整が必要である。
F2<F0×r1/r2 (c)
又、F0は、メタルドームスイッチ41の押圧F1を、F1=F0×(1+r1/r2)と表した時の値である。
スイッチ押圧部31,33,34の何れもがメタルドームスイッチ41,43,44を押圧していない初期状態(図19(a))から、スイッチレバー2の操作端部即ち力点9が押し上げられると、押圧力が一番小さい、操作部から遠い下面側のメタルドームスイッチ44がスイッチ押圧部34に押されてONとなる(図19(b))。更にスイッチレバー2を押し上げると、スイッチ押圧部34とメタルドームスイッチ44の接点部を支点としてスイッチレバー2が動き、保持軸21が保持穴11内を上方へ移動し、スイッチレバー2の操作端部即ち力点9から近い上面側のスイッチ押圧部31がメタルドームスイッチ41を押圧して、メタルドームスイッチ41がONとなる(図3(c))。このような実施形態では、2方向のスイッチレバー2の操作により、2個の2段動作スイッチが実現されている。
又、図15乃至19を用いて説明した上記実施の形態に変更を加え、スイッチレバー2に基板51,52を設け、メタルドームスイッチ41,43,44の配置箇所にスイッチ押圧部31,33,34を、スイッチ押圧部31,33,34の配置箇所にメタルドームスイッチ41,43,44を配置してもよい。
又、基板として、メタルドームスイッチ41,43,44を設置した1枚のフレキシブルプリント回路基板(FPC)7を用いることが好ましい。
更に、保持軸21を保持する図示しない保持穴を、スイッチレバー2が長手方向に移動可能なようにスイッチレバー2の長手方向も保持軸21の径以上の長さを有する円形等に形成し、スイッチレバー2の先端にスイッチ押圧部を設けると共に、該スイッチ押圧部に対向させてメタルドームスイッチを設け、或いはスイッチレバー2の先端にメタルドームスイッチを設けると共に、該メタルドームスイッチに対向させてスイッチ押圧部を設けることにより、スイッチレバー2を押し込む操作で一のスイッチをONとする構成とすることが出来る。この実施形態では、3方向のスイッチレバー2の操作により、2個の2段動作スイッチ及び1個の一段スイッチが実現されている。
又、図7に示すように、メタルドームスイッチ431を設けた基板52(51)、又はスイッチレバー2にストッパ19を設けると共に、スイッチ押圧部としてばねで構成した押圧ばね331を用いることが好ましい。ストッパ19は、スイッチレバー2の遥動を制限するものであり、このような構成により、メタルドームスイッチ431は押圧ばね331によって押し下げられるが、一定位置でスイッチレバー2がストッパ19の上部に当接するので、その位置でのばね圧を超えてメタルドームスイッチ431に一定以上の圧力が加わらない。
上記に本発明の実施の形態を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、上記実施の形態の構成部分を適宜組合わせて構成する等、特許請求の範囲に記載の範囲において、適宜構成することが出来る。
以上のような2段階スイッチ装置は自動車のウィンドウの上下操作用のスイッチや自動車のバックミラーの方向調整用スイッチ等に好適に用いることが出来る。又、いわゆるジョイスティックのようなX−Y平面状の操作を行う入力装置としても好適に用いることが出来る。
本発明第一の実施形態の縦断面図。 本発明第一の実施形態の原理を示す図。 本発明第一の実施形態の動作の一例を示す図。 本発明第二の実施形態の縦断面図。 本発明第三の実施形態を示す図であり、(a)は側面図、(b)は一部斜視図。 FPCを用いた本発明第三の実施形態の基板部分斜視図。 ストッパを用いた本発明一実施例部分図。 本発明第四の実施形態の縦断面図。 本発明第四の実施形態のスイッチレバー上面図。 本発明第四の実施形態の原理を示す図。 本発明第四の実施形態の動作の一例を示す図。 本発明第五の実施形態の縦断面図。 本発明第六の実施形態の縦断面図。 FPCを用いた本発明第四又は六の実施形態の基板部分斜視図。 本発明第七の実施形態の縦断面図。 本発明第七の実施形態の原理を示す図。 本発明第七の実施形態の動作の第一例を示す図。 本発明第七の実施形態の動作の第二例を示す図。 本発明第七の実施形態の動作の第三例を示す図。
符号の説明
1 2段動作スイッチ装置1
10 ケース部
11 保持穴
2 スイッチレバー
21 保持軸
22 段部
27 操作部
271 設置凹部
28 遥動部
29 回動軸
31 スイッチ押圧部
32 スイッチ押圧部
33 スイッチ押圧部
34 スイッチ押圧部
41 メタルドームスイッチ
42 メタルドームスイッチ
43 メタルドームスイッチ
44 メタルドームスイッチ
51 基板
52 基板
61 支持部
62 支持部
7 フレキシブルプリント回路基板(FPC)
9 力点

Claims (12)

  1. スイッチレバー両側から突出する保持軸を、ケース部に設けた保持穴に遊嵌して、スイッチレバーをケース部に揺動可能に支持し、
    該スイッチレバーに1対以上のスイッチ押圧部を設け、
    スイッチレバーに設けた対となる2個のスイッチ押圧部を、スイッチレバー長手方向に沿って前記スイッチレバーに作用する力点から夫々異なる距離に配置し、
    前記対となる2個のスイッチ押圧部の一方を前記スイッチレバーの上面側に、他の一方を前記スイッチレバーの下面側に配置し、
    前記ケース部に設けた基板上に、前記スイッチ押圧部に対向させてメタルドームスイッチを配設したことを特徴とする2段動作スイッチ装置。
  2. 前記スイッチレバーに2対のスイッチ押下部を設け、夫々のスイッチ押圧部を他の対の一方のスイッチ押圧部と、前記スイッチレバーを介して対向する位置に配置したことを特徴とする請求項1に記載の2段動作スイッチ装置。
  3. 筒状のケース部に挿入されて揺動可能に支持されたスイッチレバーに、複数対のスイッチ押圧部を設け、
    前記スイッチレバーに設けた対となる2個のスイッチ押圧部を、前記スイッチレバーの長手方向に沿って前記スイッチレバーに作用する力点から夫々異なる距離に配置し、
    前記対となる2個のスイッチ押圧部をスイッチレバーから夫々反対方向に突出させて設け、
    前記ケース部の内面に設けた基板上に、複数対のメタルドームスイッチを前記スイッチ押圧部に夫々対向させて配列して設けたことを特徴とする2段動作スイッチ装置。
  4. 筒状のケース部に挿入されて揺動可能に支持されたスイッチレバーに、放射状に突出する2個のスイッチ押圧部を、前記スイッチレバーの長手方向に沿って前記スイッチレバーに作用する力点から夫々異なる距離に配置し、
    前記ケース部の内面に設けた基板上に、3対以上のメタルドームスイッチを、対となる2個のメタルドームスイッチを前記2個のスイッチ押圧部に夫々対向させ、前記対となる2個のメタルドームスイッチの一方と他方を前記内面の夫々対向する面に配置したことを特徴とする2段動作スイッチ装置。
  5. 操作部と揺動部を備えたスイッチレバーを、操作部両側から突出する保持軸をケース部に設けた保持穴に挿入して、ケース部に揺動可能に支持し、
    前記ケース部に揺動可能に設置された前記操作部に、前記スイッチレバーに作用する力点となる回動軸で前記揺動部を回動自在に軸支し、
    前記揺動部に1対以上のスイッチ押圧部を設け、
    スイッチレバーの揺動部に設けた対となる2個のスイッチ押圧部を、揺動部の同一面側にスイッチレバー長手方向に沿って、揺動部を操作部に軸支する回動軸の軸線を跨いで、該軸線から異なる距離に配置して設け、
    前記ケース部に設けた基板上に、前記スイッチ押圧部に対向させてメタルドームスイッチを配設したことを特徴とする2段動作スイッチ。
  6. 前記スイッチレバーに2対のスイッチ押圧部を、1対は前記揺動部の上面側、他の1対は前記揺動部の下面側に設け、夫々のスイッチ押圧部を他の対の一方のスイッチ押圧部と前記揺動部を介して対向する位置に配置したことを特徴とする請求項5に記載の2段動作スイッチ装置。
  7. スイッチレバー両側から突出する保持軸をケース部に設けた保持穴に遊嵌して、スイッチレバーをケース部に揺動可能に支持し、
    該スイッチレバーの上下面側の何れか一面側に1個のスイッチ押圧部、他の面側に2個のスイッチ押圧部を設け、
    何れか一面側に設けられた1個のスイッチ押圧部は、他の面側に設けられた2個のスイッチ押圧部夫々と対をなし、
    前記スイッチレバーに設けた3個のスイッチ押圧部を、スイッチレバー長手方向に沿って前記スイッチレバーに作用する力点から夫々異なる距離に配置し、
    前記ケース部に設けた基板上に、前記スイッチ押圧部に対向させてメタルドームスイッチを配設したことを特徴とする2段動作スイッチ装置。
  8. 前記スイッチレバーの先端にスイッチ押圧部を設け、該スイッチ押圧部に対向させてメタルドームスイッチを設けたことを特徴とする請求項1から7のうち何れか1項に記載の2段動作スイッチ装置。
  9. 前記メタルドームスイッチは1枚のフレキシブルプリント回路基板(FPC)に取り付けられていることを特徴とする請求項1から8のうち何れか1項に記載の2段動作スイッチ装置。
  10. メタルドームスイッチを設けた基板又は前記スイッチレバーにストッパを設け、
    スイッチ押圧部をばねで構成し、
    メタルドームスイッチに一定以上の圧力が加わらないようにしたことを特徴とする請求項1から9のうち何れか1項に記載の2段動作スイッチ装置。
  11. 前記対となる2個のスイッチ押圧部に夫々対向する対となる2個のメタルドームスイッチのうち、前記力点から遠い距離に配置されたスイッチ押圧部に対向するメタルドームスイッチの押圧力を、前記力点から近い距離に配置されたスイッチ押圧部に対向するメタルドームスイッチの押圧力より小さくしたことを特徴とする請求項1から10のうち何れか1項に記載の2段動作スイッチ装置。
  12. 前記スイッチレバーに設けられたスイッチ押圧部及び該スイッチ押圧部に対向して基板上に設けられたメタルドームスイッチに替えて、
    該スイッチ押圧部の位置に基板上に設けたメタルドームスイッチを、該メタルドームスイッチの位置にスイッチ押圧部を設けたことを特徴とする請求項1から11のうち何れか1項に記載の2段動作スイッチ装置。
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