JP5428752B2 - 押圧スイッチ - Google Patents

Description

本発明は、実装される基板に平行な水平方向からの押圧操作により動作するスイッチに関するものであり、特にストロークが長い多段操作が必要とされるスイッチにおいても実装高さを大きくすることなく、各動作段階において適切なストロークと荷重で動作させることを可能にするスイッチ構造に関するものである。

図９は従来の水平方向の操作を行なう押圧スイッチ１００の断面を示したものである。従来の押圧スイッチ１００はケース１０１、接触子１０２、ステム１０３、カバー１０４からなる。ケース１０１は一方が開口し、開口部底面にはほぼ中央に導電性金属の端子が露出した中央接触部と、該中央接触部の周囲に配置された導電性金属の端子が露出した外側接触部とが一体成形され、各端子の一端は押圧スイッチ１００が実装される基板（図示せず）にはんだ付け等で接続される。

ケース１０１の開口部には導電性の薄板金属からなるドーム状の接触子１０２が組み入れられ、接触子１０２の周縁部が外側接触部に載置され、ドーム状の頂点である中央部は中央接触部に離間することとなる。この接触子１０２の上には絶縁材料からなるステム１０３が操作押部をケース１０１の側壁に設けた切り欠きから外部に突出させ、操作押部から連続し操作方向に延出した舌片部の先端を接触子の頂部付近に位置させて配置され、カバーのほぼ中央に設けられた操作押部方向を起点として開口部方向に切り起こされた切片が舌片部の先端に当接することとなる。

こうして組立てられた押圧スイッチ１００は、ステム１０３の操作押部を水平方向に押すことにより、舌片部先端がカバーの切片に沿って下方向へ移動し、接触子１０２の頂部を押圧し、一定ストロークの押圧操作で接触子１０２は反転し頂部が中央接点部に接触することによって接触子１０２を介して外側接触部と中央接触部とが導通することとなる。

特開２００６−２４４９７７号公報

しかしながら近年、水平方向の操作を行なう押圧スイッチは、各電機機器、特に携帯用電気機器の小型化及び機能の多様化に伴い、小型で操作ストロークの大きい多段階の動作を行なう押圧スイッチが求められることとなり、従来の押圧スイッチにおいて接触子に多段動作するストロークの大きな接触子を用いる場合、中央接触部と接触子の頂部との距離を大きくし、該頂部を中央接触部に接触させ導通させるためのストローク、つまり操作ストロークを大きくすることは可能であるが、この場合、操作ストロークが大きくなることにより操作初期において接触子１０２を押圧するステム１０３の舌片先端位置は接触子１０２の頂部より押圧操作側に遠く離れて位置することとなる。このため操作初期状態において接触子１０２には頂部から離れた位置に荷重が作用することとなり、接触子自体の荷重−変位特性が操作荷重に反映されなくなり意図する操作フィーリングを得ることが困難となる。

また、カバー１０４の切片の切り起こしを開口部底面方向に大きく傾けることによりステムの舌片部の先端をより接触子の頂部に近づけることが可能とはなるが、接触子のストロークに対する操作ストロークは小さくなり、この場合においても意図する操作フィーリングを得ることが困難となる。

本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたもので、水平方向の操作を行なう押圧スイッチにおいて、ストロークの大きな接触子、特には多段動作するストロークの大きな接触子を組み入れた場合にも、接触子自体の荷重−変位特性が損なわれることなく意図する操作フィーリングが得られるスイッチ構造を提供することを目的とするものである。

請求項１記載の発明は、押圧スイッチにおいて一方側に開口部を有し、開口部の底面のほぼ中央には中央接触部が配置され、中央接触部の周囲には外側接触部が配置されたケースと、中央頂上部が中央接触部から離間して位置される弾性を有する接触子と、ケースの外部へ突出し押圧操作がなされる押圧操作部と押圧操作部に連続し押圧操作方向に延出する舌片とからなるステムと、開口部を覆う天面部を有しケースに嵌合されるカバーとからなる押圧スイッチであり、舌片の側面には突出部が形成され先端には底面に向かって凸状の押圧部が形成され、天面部には押圧操作部側を起点として底面に向かって切り起こした第一折曲片と第二折曲片が一定の間隔を隔て、且つ第一折曲片が中央接触部のほぼ真上に位置するよう形成され、外部から押圧操作部への押圧操作により、舌片の先端が第一折曲片に当接し、押圧部が接触子を押圧した後に、突出部が第二折曲片に当接し、さらに接触子が押圧部によって押圧されることによって、スイッチがＯＮ状態となることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１の前記接触子が環状の第一接触子と略ドーム形状の第二接触子とからなり、第二接触子は第一接触子の内側に中心線を一致させて配置され、且つ第一接触子と第二接触子は前記中心線に対して対称に配置された複数の連結部によって連結され、第一接触子の縁部は底面に形成された段差部に載置され、連結部は外側接触部に離間して位置することを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２の前記ステムが舌片を取り囲み、開口部に隣接する摺動面と天面部との間を摺動する摺動支持部を有することを特徴とする。

請求項１の発明によると、スイッチの押圧操作部を押圧操作することにより、初期の段階においてステムに設けられた舌片の先端部がカバーに設けられた第一折曲片に沿って移動し、接触子を押圧し、さらに押圧操作を続けることによりステムに設けた突出部が第二折曲片に沿って移動し、これによって舌片の先端部が、さらに接触子を押圧するため、動作ストロークの大きな接触子が組み入れられた際にも舌片の先端部が接触子の頂部の近傍を押圧動作することが可能となり、接触子のフィーリングが損なわれることなく、良好な操作フィーリングを得ることが可能となる。

請求項２の発明によると接触子が第一接触子と第二接触子から成ることにより荷重特性の異なるストロークの大きい２段動作が可能となる。また、カバーの第一折曲片、第二折曲片によってステムの舌片を２段階の異なる動きで動作させることが可能となるため接触子の２段動作をより強調または衰退させて、より意図とする操作フィーリングに近づけることが可能である。

請求項３の発明によると、ケースの開口部とカバーの平面部との間を摺動する摺動支持部がステムの舌片部を取り囲むように形成されているため、舌片部はケース開口部とカバーの平面部との間の摺動に係ることなく接触子を押圧することが可能となり、これによって舌片部の形状をより良好な操作フィーリングが得られる形状にすることが可能となる。

本発明に係る押圧スイッチの斜視図 本発明に係る押圧スイッチの分解斜視図 図１のＡ−Ａ線における動作状態図 本発明に係る押圧スイッチに組み込まれるステムの斜視図 本発明に係る押圧スイッチに組み込まれる接触子の斜視図 本発明に係る押圧スイッチに組み込まれるケースの斜視図 本発明に係る押圧スイッチに組み込まれるカバーの斜視図 本発明に係る押圧スイッチの操作特性の一例 従来の押圧スイッチの構造断面図

以下本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。図１乃至図８は本発明の実施の形態を示したものであり、図１は本発明に係る押圧スイッチの斜視図、図２は本発明に係る押圧スイッチの分解斜視図、図３は図１のＡ−Ａ線における動作状態図、図４は本発明に係る押圧スイッチに組み込まれるステムの斜視図、図５は本発明に係る押圧スイッチに組み込まれる接触子の斜視図、図６は本発明に係る押圧スイッチに組み込まれるケースの斜視図、図７は本発明に係る押圧スイッチに組み込まれるカバーの斜視図、図８は本発明に係る押圧スイッチの操作特性の一例、図９は従来の押圧スイッチの構造断面図である。押圧スイッチ０１は固定端子２０を一体成形したケース１０、接触子３０、ステム４０、カバー５０からなる。

ケース１０は絶縁材料からなる一方を開口し、側壁の一つに後述するステム４０が摺動する切り欠き部１１を設けた略長方体であり、開口部の底面１２には固定端子２０が一体成形され、ほぼ中央部に導電性金属からなり表面を露出させた中央接触部２１が配置され、中央接触部２１の周囲には同じく導電性金属からなる複数の互いに独立した外側接触部２２，２３が、中央接触部２１から距離をほぼ同じくして且つ中央接触部２１に対して対称に配置され、各々の独立した接触部はケース１０外部に突出し実装基板に実装されることとなる出力端子１７へと内部を通って延出されている。また、開口部１３を形成する側壁の一つには後述するステム４０の押圧操作部４１がケース１０の外側へ突出し、摺動するための切り欠き部１１が形成される。

接触子３０は薄板状の導電性金属からなり、環状の第一接触子３１と略ドーム形状の第二接触子３４とによって構成される。第一接触子３１は外側の円周となる縁部３２を有し、縁部３２を接地した際には内側の円周３３が接地面から離間して位置するよう外側から内側にかけて傾きを有して形成され、第二接触子３４は第一接触子３１の内側の円内に位置し、この際、第一接触子３１の中心線と第二接触子３４の中心線は一致して位置し、該中心線に対して対称に配置された複数の連結部３８によって連結される。本実施例においては図５に示すように第一接触子３１と第二接触子３４の直径方向に配置された二つの連結部３８によって第一接触子３１の内側の円周３３と第二接触子３４の外縁部３６とが連結される。

ステム４０は絶縁材料からなり、ケース１０の外部へ突出し、実装基板（図示せず）に平行な水平方向からの押圧操作に対してほぼ垂直な操作面４６を有する押圧操作部４１と、押圧操作部に連続し操作面４６から押圧操作方向に離れる方向で延出する略角ピン状の舌片４２と、ケース１０の開口部１３が形成される摺動面１４と後述するカバー５０の天面部５１との間を摺動する舌片４２を取り囲む略長方形状の摺動支持部４５とからなり、舌片４２は先端部付近に接触子３０を押圧するための押圧部４３が略半球状に形成され、先端部から一定距離の位置には押圧操作による本ステム４０の移動方向と摺動支持部４５の厚み方向とに直交する方向に、すなわち舌片４２の側面の両側から突出して突出部４４が形成される。また、突出部４４には押圧部４３とは反対側の面にＲ面状またはＣ面状の誘い部４７が形成される。

カバー５０は薄板金属からなり、ケース１０の開口部１３及び摺動面１４を覆うケース平面外形とほぼ同形の平面部５１を有し、平面部５１の端部からはほぼ直角方向に折り曲げられ、ケース１０の側壁に形成された係止凸部に係止する係止部５２を複数有する。また、平面部５１のほぼ中央には、カバーを係合させた際、ステム４０の押圧操作部４１側となる方向を起点として開口部方向に折曲させた第一折曲片５３と第一折曲片５３から押圧操作部４１の方向に一定距離の位置に同じく押圧操作部４１側となる方向を起点として開口部１３方向に折曲した二つの第二折曲片５４が上記ステムの舌片４２の幅よりわずかに大きな間隔をあけて形成される。そして本実施例においては第一折曲片５３の折曲の起点と第二折曲片５４の折曲の起点との距離は、ステム４０の舌片４２の先端から突出部４４の前記先端側の面までの距離よりも小さく設定され、第一折曲片５３と第二折曲片５４の折り曲げ角度は等しく設定されている。

そしてこれらの各部材を以下のように組み立てることにより押圧スイッチ０１が完成する。まず、ケース１０に略円筒状に開口
した開口部１３に、外形を相似形にやや小さく形成された接触子３０を第二接触子の中央頂上部３５を上にして組み入れる。この際、本実施例においては第一接触子３１の縁部３２には中心線となる方向に一対の凸片部３７が突出しており、ケース１０には底面１２に凸片部３７に対応した位置決め嵌合凹部１５が開口部に二箇所形成され、この位置決め嵌合凹部１５に凸片部３７が位置決めされることとなる。これによって接触子３０の連結部３８、３８がケース１０に配置された外側接触部２２、２３に離間してほぼ直上に位置し、第二接触子３４の中央頂上部３５はケース１０の中央接触部２１のほぼ直上に離間して位置することとなる。

次にケース１０には円筒状の開口部１３の回りにほぼステム４０の厚みと同等深さの凹状摺動部１６がステム４０が摺動可能な面積を有して形成されており、この凹状摺動部１６へステム４０が押圧操作部４１をケースの外部へ突出した状態で組み入れられることとなる。そして最後にカバー５０をケース１０を天面部５１で覆うように載置し、そしてカバー５０の係止部５２をケース１０の側面に設けた係止凸部に係止する。そしてこの際、ステム４０の舌片４２の先端がカバー５０の第一折曲片に当たりステム４０が外部からの操作方向とは逆となる方向に向けて移動することとなって初期位置が決まった状態で、カバー５０のケース１０への係止が終了し、押圧スイッチの組立が完了する。

そしてこのように組立てられた押圧スイッチは図３（ａ）に示す初期状態から次のように動作することとなる。まず図３（ｂ）に示すように外部に突出した押圧操作部４１の操作面を押圧スイッチ０１が実装された実装基板面（図示せず）に平行な方向、つまり水平方向から押圧することによりステム４０が、カバー５０の天面部５１とケース１０の凹状摺動部との間を摺動しながら移動することとなる。これによってステム１０の舌片４２の先端部がカバー５０の第一折曲片５３の開口側へ傾いたスロープに沿って移動する。こうして先端部付近に形成された押圧部４３は、接触子３０の第二接触子３４に当接しながら前記水平方向においては接触子３０の中央頂上部３５方向へ移動し、垂直方向、つまり開口部１３の厚み方向において接触子３０を押し込むこととなる。そして接触子３０は第一接触子３１が第二接触子３４に比較して直径も大きく弾性変形し易い、すなわち第一接触子３１の弾性係数が第二接触子３４の弾性係数より小さいため第一接触子３１が変形することによって連結部３８は開口部１３の底面に設けられた外側接触部２２、２３に向かって移動し、接触することとなる。これによって、それぞれ独立した外側接触部２２、２３が接触子３０を介して電気的に導通することとなり、図８のＰ１のポイントにて押圧スイッチ０１における一段目のスイッチの切り換えが行なわれる。この際、接触子３０の第一接触子３１が内側の円周３３の方向に対して傾きを有して形成されていることから反転動作によってクリック感を伴った操作フィーリングが得られることとなる。また、この一段目のスイッチの切り換えにおいては、ステム４０の押圧部４３は接触子３０の中央頂上部３５から離れた位置から当接しながら中央頂上部３５付近に移動することとなるが、第二接触子３４はこの段階においては、ほぼ変形することなく、第一接触子だけが変形することとなるので押圧部４３が中央頂上部３５から少しの距離を隔てていることは、操作フィーリングに影響を与えることはなく、接触子３０における第一接触子３１の動作特性がもくろみ通り操作フィーリングに反映されることとなる。

そして次の段階として、さらにステム４０に押圧力が加わり続けると、舌片４２の先端部がカバー５０の第一折曲片５３に当接すると同時に、ステム４０の突出部４４のカバー側のＲ面またはＣ面に形成された角部が第二折曲片５４に一時的に当接することとなる。そして、その後、舌片４２が根本付近を支点として傾いていること、および第一折曲片５３と第二折曲片５４との曲げ角度が等しく、第一折曲片５３と第二折曲片５４との距離が、ステム４０の舌片４２の先端部のカバー側角部とステム４０の突出部４４の舌片４２の先端部側のカバー側角部との距離よりも小さく設定されていることから、ステム４０の突出部４４のカバー側の角部が第二折曲片５４に当接した状態で舌片４２の先端部が第一折曲片５４から離れることとなる。そしてさらにステム４０に押圧操作を加えると、図３（ｃ）に示すように突出部４４は第二折曲片５４のスロープに沿って水平方向へ移動すると同時に開口部１３の底面側に向かって進み、これによってステム４０の押圧部は接触子３０の中央頂上部３５付近に当接しながら第二接触子３４を押し込み、接触子３０は連結部３８が外側接触部２２，２３に接触した状態で、頂上部３５が中央接触部２１に向かう方向で変形し、頂上部３５が中央接触部２１に接触することとなる。これによって中央接触部２１が接触子３０を介して外側接触部２２および２３と電気的に導通することとなり、図８のＰ２のポイントにて押圧スイッチ０１における二段目のスイッチ切り換えが行なわれる。この際、接触子３０の第二接触子３４のドーム形状が反転されることによってクリック感を伴った操作フィーリングが得られることとなる。

そして舌片４２が根本付近を支点として傾き、第二折曲片５４が第一折曲片５３よりも舌片４２の根本に近い位置に形成されていることにより、この二段目のスイッチの切り換えにおいては、水平方向の操作量に対する押圧部４３の垂直方向の移動量、つまり接触子３０が開口部１３の底面１２に向かう移動量が一段目のスイッチの切り換えにおける水平方向の操作量に対する押圧部４３の垂直方向の移動量よりも大きくなる。すなわち二段目のスイッチの切り換えにおいては押圧部４３が接触子３０の頂上部３５を僅かに移動することによって中央頂上部３５を中央接触部２１に接触させることが可能となる。ゆえに、通常、中央頂上部３５付近を押圧しなければ、意図する操作フィーリングが得られない第二接触子３４が文字通り頂上部３５付近を押圧されることによって、押圧スイッチにおいて一段目、二段目を通して接触子３０の動作フィーリングが操作フィーリングに反映されることとなり、意図する操作フィーリングを得ることが可能となる。そして一連のスイッチ動作を終了した後にステム４０に対する押圧操作を止めることによりステム４０は接触子３０の復元力により初期位置に戻ることとなる。

このように本スイッチ０１は動作ストロークの大きな二段動作がなされる接触子３０を用いた場合であってもステム４０の押圧部が接触子３０の頂上部３５の近傍を押圧動作することが可能となり、これによって接触子のフィーリングが損なわれることなく、良好な操作フィーリングを得ることが可能となる。

またこのような二段動作スイッチの場合、カバー５０の第一折曲片５３と第二折曲片５４との折り曲げ角度の差を大きくすることによって二段動作の一段目と二段目との操作感の違いをより強調したり逆に小さくすることが可能となる。

また本実施例は円環状の第一接触子とドーム状の第二接触子からなる接触子を用いたが、これに限るものではなく階段状に二つのドームから形成された接触子であってもよく、また平面形状も円形状ではなく角状形状であってもよい。なお、本実施例は、二つの連結部３８，３８を接触させることによって一段目のスイッチ動作が行なわれるものであるが、外側接触子２２，２３の一つを第一接触子３１の縁部３２が載置される位置に配置し、初期の状態で縁部３２と外側接触子２２，２３の一方を接続させておき、最初の押圧操作で一段目のスイッチの切り換えがおこなわれる構造にしてもよい。

さらには、本実施例は薄板金属からなるドーム状の接触子を用いたものであるが、これに限らず、接触子として動作ストロークの大きな導電性のシリコンラバーからなる接触子を用いた場合にもカバーの第一折曲片と第二折曲片とステムとの当接により、二段の操作フィーリングを得ることが可能であり、その操作フィーリングはカバーの第一折曲片と第二折曲片の角度および間隔、ステムの先端部と突出部との間隔を調整することにより豊富な操作フィーリングバリエーションを得ることが可能となるものである。

この発明は水平方向の操作力を加えることにより動作ストロークの大きな接触子を垂直方向に動作させ、電気的切り換えを行なう押圧スイッチに用いられ、水平方向の操作力を垂直方向に変換するカバーに設けた第一折曲片と第二折曲片に、ステムの先端部および先端部から一定距離に設けた突出部を順次当接させることによって、ステムの押圧部が接触子の頂上部の近傍を押圧することにより接触子の動作フィーリングが損なわれることなく操作フィーリングに変換され意図する操作フィーリングを得ることが必要である押圧スイッチに利用可能である。

０１ 押圧スイッチ １０ ケース １１ 切り欠き部 １２ 底面 １３ 開口部 １４ 摺動面 １５ 位置決め嵌合凹部 １６ 凹状摺動部 １７ 出力端子 １８ 段差部 ２０ 固定端子 ２１ 中央接触部 ２２、２３ 外側接触部 ３０ 接触子 ３１ 第一接触子 ３２ 縁部 ３３ 内側の円周 ３４ 第二接触子 ３５ 中央頂上部 ３６ 外縁部 ３７ 凸片部 ３８ 連結部 ４０ ステム ４１ 押圧操作部 ４２ 舌片 ４３ 押圧部 ４４ 突出部 ４５ 摺動支持部 ４６ 操作面 ４７ 誘い部 ５０ カバー ５１ 天面部 ５２ 係止部 ５３ 第一折曲片 ５４ 第二折曲片

Claims (3)

1. 一方側に開口部（１３）を有し、開口部（１３）の底面（１２）のほぼ中央には中央接触部（２１）が配置され、中央接触部（２１）の周囲には外側接触部（２２，２３）が配置されたケース（１０）と、中央頂上部（３５）が中央接触部（２１）から離間して位置される弾性を有する接触子（３０）と、ケース（１０）の外部へ突出し押圧操作がなされる押圧操作部（４１）と押圧操作部（４１）に連続し押圧操作方向に延出する舌片（４２）とからなるステム（４０）と、開口部（１３）を覆う天面部（５１）を有しケース（１０）に嵌合されるカバー（５０）とからなる押圧スイッチであり、舌片（４２）の側面には突出部（４４）が形成され先端には底面（１２）に向かって凸状の押圧部（４３）が形成され、天面部（５１）には押圧操作部（４１）側を起点として底面（１２）に向かって切り起こした第一折曲片（５３）と第二折曲片（５４）が一定の間隔を隔て、且つ第一折曲片（５３）が中央接触部（２１）のほぼ真上に位置するよう形成され、外部から押圧操作部（４１）への押圧操作により、舌片（４２）の先端が第一折曲片（５３）に当接し、押圧部（４３）が接触子（３０）を押圧した後に、突出部（４４）が第二折曲片（５４）に当接し、さらに接触子（３０）が押圧部（４３）によって押圧されることによって、スイッチがＯＮ状態となることを特徴とする押圧スイッチ。
2. 接触子（３０）は環状の第一接触子（３１）と略ドーム形状の第二接触子（３４）とからなり、第二接触子（３４）は第一接触子（３１）の内側に中心線を一致させて配置され、且つ第一接触子（３１）と第二接触子（３４）は前記中心線に対して対称に配置された複数の連結部（３８、３８）によって連結され、第一接触子（３１）の縁部（３２）は底面（１２）に形成された段差部（１８）に載置され、連結部（３８、３８）は外側接触部（２２，２３）に離間して位置することを特徴とする請求項１に記載の押圧スイッチ。
3. ステム（４０）は舌片（４２）を取り囲み、開口部（１３）に隣接する摺動面（１４）と天面部（５１）との間を摺動する摺動支持部（４５）を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の押圧スイッチ。

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