JP6443912B2 - 円盤型フレキシブルスイッチ - Google Patents

Description

本発明は、円盤型フレキシブルスイッチに関し、特に、曲線形状の物体、あるいは衣服、靴下などに貼りつけ可能な薄型形状とフレキシブル性を有し、押圧によって電気信号を接続遮断できるスイッチに関する。

曲線形状の物体、あるいは肌着または靴下などに取り付け、体圧などでスイッチをＯＮ／ＯＦＦさせる場合、スイッチの構造的な厚み、または硬度など物理的な素材の組み合わせの特性で、特に直接的に肌の感覚に作用する箇所に取り付けた場合など、違和感が生じやすく心地よく組み込むみ使用するためには大掛かりな周辺装置の仕掛けが必要であった。

曲線形状の物体、あるいは衣類などにとりつけフレキシブル特性と薄さを有した多段式ＯＮ／ＯＦＦスイッチにおいて、従来の多段式スイッチを構成する部材および構造では、組み合わせの材料の特性がスイッチの形状を保持するための曲がりにくい硬い素材と導通遮断するための柔軟に曲げ復元可能なたわみ部材の組み合わせで構造を構成しているため、靴下など直接肌の感覚に作用する場所に取り付けた場合などに違和感が生じ快適に使用することができなかった。また、曲線部の取り付けにおいては形状がなじまず、作用する圧力が偏ることで部分的に歪みが生じ壊れる問題があった。

本発明は、以上の点を考慮してなされたものであり、スイッチの外部構造およびたわんで電気接続させるための内部構造の素材を同質特性のたわみ部材で全体を構成し、作用する圧力をスイッチ全体で均一に分散させる円盤型構造体にしたことによって、曲部に取り付けても、平面に取り付けた状態と同じ圧力の閾値でＯＮ／ＯＦＦさせることができるフレキシブルスイッチの提供を目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明に係る円盤型フレキシブルスイッチの構成は、最上層円形たわみ板、少なくとも一つの中間層円形たわみ板及び最下層円形たわみ板が円形台座を介して積み重ねられ、各たわみ板間に配置される前記円形台座は、中心部に円形貫通孔を有して同心状に配置され、前記円形台座の円形貫通孔の径は、押し込み方向に向かって小さくなるように形成され、
前記最上層円形たわみ板の押し込み方向のたわみにより、前記最上層円形たわみ板の中心部裏面に設けられる導電領域と、それに対向する前記中間層円形たわみ板の中心部表面に設けられる導電領域が接触すると導通し、前記中間層円形たわみ板の押し込み方向のたわみにより、前記中間層円形たわみ板の中心部裏面に設けられる導電領域と、それに対向する前記最下層円形たわみ板の中心部表面に設けられる導電領域が接触すると導通し、
前記最上層円形たわみ板と前記最下層円形たわみ板は、前記円形台座よりも大きい径を有し、前記最上層円形たわみ板と前記最下層円形たわみ板は、前記円形台座から両側にはみ出た領域において、互いに圧着され、その圧着部分と前記円形台座の外周領域との間にリング状の空間が形成されることを特徴とする。
圧縮に強く柔軟に曲げ可能な素材で形成され且つ中心部に設けられる貫通孔が押す圧力方向に階段状又はすり鉢状に狭くなる円形台座に階段数と同じ数の電気を接続遮断するためのたわみ板を取り付け、底部には直径が円形台座外縁部径より大きい面積のたわみ板を取り付け、階段上部には、階段底部に取り付けたたわみ板より大きい径のたわみ板を取り付け、階段上部外縁部全体を支点として、底部に取り付けたたわみ板の外縁部全体の端で上部たわみ板を折り曲げ、圧着して一体にすることでスイッチの全体形状がたわみ板を主にした円盤型の構造体ができる。これによって、球形および曲線部及び肌の感覚に敏感に作用するに箇所に取り付け使用しても、薄く柔軟になじむスイッチのたわみ形状で全体を構成した構造体により、正確に電気接続を任意に決めた圧力の高さの閾値で多段式にスイッチをＯＮ／ＯＦＦさせることができるフレキシブルスイッチができる。

本発明に係る円盤型フレキシブルスイッチは同心円状の階段形状の円形台座周囲に空間を持たせる形状で台座上部の外縁より大きい直径のたわみ板と円形台座底部の外縁より大きく、台座上面の外縁径より小さい直径のたわみ板を圧着締め切ることでスイッチ内部の外側が三角形の円盤形状をした構造空間となることで外力に対して復元力を有し、さらに、電気接続空間と外側のリング状空間が円形台座断面の空気層と連通することでスイッチ内部全体の空気体積が実質的に大きくなり、円形台座上面各々に取り付けたたわみ板がたわみ復元する際の圧縮、復元に伴う空気抵抗を抑え円滑にＯＮ／ＯＦＦできる。また、完全にスイッチ内部が締め切られるために防水仕様となる。

本発明に係る円盤型フレキシブルスイッチは同心円状の円形台座の部材を圧縮に強くしなやかに曲がる素材で構成し、その台座上部に取り付けたたわみ板と円形台座底部に取り付けたたわみ板を図３に示すようにＸ１の１層目たわみ板延長部２５をＹ支点で圧着することにより、つり橋のワイヤーで吊って構造を安定させるように円形台座上部外縁部Ｘ支点と底部円形台座外縁部Ｙ支点をたわみ板で圧着固定し円盤状のスイッチ構造にすることで、取り付ける形状によって偏って作用するゆがみや変形をスイッチ構造全体で均一に分散できるため、形状が動いて歪む箇所に取り付け可能なフレキシブルスイッチを実現できる。

本発明に係る円盤型フレキシブルスイッチは円形台座上部に取り付けた一層目のたわみ板が押し込み復元を繰り返すことのできる図３に示すたわみ量の範囲のＨの高さで、押し込み圧の作用によって各円形台座に取り付けたたわみ板を押し込み解放して接続遮断を繰り返すが、階段形状の台座の高さおよび階段数は一層目の円形台座幅およびたわみ板のたわみ復元可能な高さによって決定される。

また、円形台座は押す圧力方向に円錐状の角度で狭くなるため円形台座上部に取り付けたたわみ板のたわみ反発力は下段になるにしたがって段階的に強くなる。この一方向に強く押して多段にＯＮ／ＯＦＦさせる体感的な圧力の違いの感覚で、誤作動なく多段にスイッチを接続遮断することが可能になることで、楽器のように音に変換すれば演奏もできるスイッチになる。

本発明に係る円盤型フレキシブルスイッチは、圧縮に強くしなやかに曲がる薄い素材を組み合わせ、円盤状に構造体を安定させたため、水の中でも、曲線部でも使用することができ、貼り付けることが可能な薄さの利便性と圧力を一定圧の閾値で仕分け表示できる効果で、スポーツ、医療、美容、防犯などの応用にとどまらず、例えば、パソコンのマウスのダブルクリックせずに一方向の圧力を強くする体感的に認識できる動作でスイッチを操作してダブルクリック同様に接続することが可能であり、通常のスイッチで容易にできなかった任意の閾値で多段にＯＮ／ＯＦＦできるスイッチの用途は多様である。

以下、図面を参照して本発明の最良の形態について説明する。しかしながら、かかる実施例が本発明の技術的範囲を限定するものではない。

図１は、本発明の第一の実施の形態例における３段にＯＮ／ＯＦＦできる円盤型フレシキブルスイッチの上面図である。
円盤型フレキシブルスイッチの押し込む表面部は１層目たわみ板１と底部は４層目たわみ板４で構成されて、たわみ板圧着領域６で１層目たわみ板１と４層目たわみ板４を圧着して円盤型の構造空間と防水性を両立させている。

多段式に接続遮断したＯＮ／ＯＦＦの２値信号は出力コネクター１２を通して外部に出力される。

図２は、本発明の第一の実施の形態例における円盤型フレキシブルスイッチの構成例を示す断面図である。該構成例は３段スイッチの例を示すが、本発明のスイッチは、２段以上のスイッチとして構成可能である。
図２に示す円盤型フレキシブルスイッチは、４つの円形たわみ板１、２、３、４が円形台座５を介して積み重ねられた構成を有し、各たわみ板間に配置される３つの円形台座５は、中心部に円形貫通孔を有し、同心状に配置される。円形台座５の円形貫通孔の径は、押し込み方向に向かって小さくなるように設計され、図示されるように、円形台座５の貫通孔内面側の断面は階段状となる。貫通孔の内面がすり鉢状の斜面を形成するように構成されてもよい。
最上層（１層目）たわみ板１の中心部裏面には、電気接続部（導電領域）１ａが設けられ、中間の２層目たわみ板２の中心部表面には、電気接点部（導電領域）２ｂが設けられ、最上層たわみ板１の押し込み方向のたわみにより、電気接続部１ａと電気接点部２ｂが接触すると導通する。
中間の２層目たわみ板２の中心部裏面（電気接点部２ｂの裏側）には、電気接続部（導電領域）２ａが設けられ、中間の３層目たわみ板３の中心部表面には、電気接点部（導電領域）３ｂが設けられ、２層目たわみ板２の押し込み方向のたわみにより、電気接続部２ａと電気接点部３ｂが接触すると導通する。
中間の３層目たわみ板３の中心部裏面（電気接点部３ｂの裏側）には、電気接続部（導電領域）３ａが設けられ、最下層（４層目）たわみ板４の中心部表面には、電気接点部（導電領域）４ｂが設けられ、３層目たわみ板３の押し込み方向のたわみにより、電気接続部３ａと電気接点部４ｂが接触すると導通する。
最上層のたわみ板１と最下層のたわみ板４は、円形台座５よりも大きい径を有し、中間のたわみ板２、３は、円形台座５と同一又はそれより小さく、貫通孔を確保できる径を有する。最上層のたわみ板１と最下層のたわみ板４は、その円形台座５から両側にはみ出た領域において、互いに圧着され、圧着部分と円形台座５の外周領域との間にリング状の空間９が形成される。
このように、円形台座５はスイッチの押し込み方向に向かって円錐上に小さくなる角度で階段状に積層あるいは一体構造の台座を構成して台座表面上部に１層目、２層目、３層目のたわみ板１〜３を取り付け、底部に４層目のたわみ板４を取り付けてたわみ板圧着領域６で締め切り密着する。

１層目から４層目までのたわみ板中心部に押し込む圧力の強さに応じて多段式に接続導通するための導電性塗料を塗装して１層目のたわみ板１の裏面に電気接続部１ａと２層目のたわみ板２の中央表面に電気接点部２ｂと裏面に電気接続部２ｂと３層目フレキ板３の中央表面に電気接点部３ｂと裏面に電気接続部３ａと４層目たわみ板４中央表面に電気接点部４ｂで構成している。

図３は、本発明の第一の実施の形態例における円盤型フレキシブルスイッチの１層目たわみ板のたわみ復元する限界のたわむ高さを示す図で円形台座５はＨの高さ範囲内で階段状に形成して、階段上部各々表面にたわみ板が取り付けられ、１層目の圧力の増加に応じて２層目と３層目のたわみ板が順次押し込まれて、各層のたわみ板１ａ〜４ａの電気接続部と１ｂ〜４ｂの電気接点部が時差的に接触することで導通してスイッチＯＮ状態となる。

底部たわみ板延長部２０と上部たわみ板延長部２５はＸ支点とＹ支点がたわみ板圧着領域６で圧着されて吊橋を支える構造と同じように１層目たわみ板１と円形台座５上段部及び１層目たわみ板延長部２５にＰの力が働くとＰ１方向にひっぱられ、ゆがみや屈曲に対して大きな復元力を有するフレキシブルスイッチを実現できる。

同心円状の円形台座５上面に電気接続部と電気接点部を裏表に印刷した円形台座を階段と同数と階段底部に取り付け、１層目に圧力が加わると２層目の電気接点部に１層目の電気接続部が接触して、ＯＮになりさらに圧力が一層目に加わると２層目の電気接続部が３層目の電気接点部に接触して、ＯＮになり、さらに圧力が大きくなると３層目の電気接続部が４層目の電気接点部に接触してＯＮになる。逆に１層目の圧力が減少すると順次電気接続部と電気接続部ＯＦＦになる。このメカニズムの圧力でたわむたわみ板と通気性と圧縮に強く柔軟に曲がる円形台座５の素材の組み合わせで作用する圧力が素材の一部に偏り部分的に変形することなくスイッチ全体がバランスよく均一に変形する構造体にすることにより、曲線部に取り付けても平面に取り付けた状態と同じ閾値でＯＮ／ＯＦＦさせることが可能なフレキシブルスイッチができる。

また、この場合、必ずしも最上層たわみ板１と最下層たわみ板４を圧着させた構造体とは限らず、例えば、シリコンなどで円形台座の周囲を塗り固めてもよい。

たわみ板の部材はＰＰあるいはＰＣなどであるが必ずしも限定するものではなく例えば金属あるいは高分子化合物の超薄型のフィルムでも原理は同じである。

図４は、本発明の第一の実施の形態例における円盤型フレキシブルスイッチの１層目のたわみ板１に圧力が加わり２層目のたわみ板２と接触導通してスイッチＯＮ状態になった図であり、圧力の増加に応じて３層目、４層目と順次接触導通して、逆に圧力の減少で４層目、３層目、２層目、１層目の順で接続遮断されてＯＦＦになる。

円形台座５の部材は通気性があり、圧縮に強くしなやかな例えば不織布などで、台座上部表面にたわみ板を密着させても台座５の断面がリング状空間９を通じて電気接続空間１０と連通して、空気の体積を大きくすることでたわみ板のたわみ復元に伴う圧縮抵抗を抑えることができる。

円形台座５の部材を通気性の部材とする理由は通気性のない部材で行う場合は通常のりスペーサーに溝を設けて空気体積を大きくすることで空気の圧縮復元抵抗を抑えるが、屈曲すると溝を設けた部分のたわみ板が部分的に盛り上がり、接続が不安定となり破損の原因ともなる。

図５と図６は本発明の第一の実施の形態例における円盤型フレキシブルスイッチの曲線部に取り付けた図を示しており、円盤型フレキシブル多段防水スイッチの最大の特徴である電気接続、接点部を構成する同質のたわみ部材と同質のたわみ圧を多段に構成した円盤形状の構造であるため、Ｈ１〜Ｈ３の高さは曲線部に取り付けても平面に取り付けても、円形台座５の１層目〜３層目までの高さが極めて小さいため１層目たわみ板１〜４層目たわみ板の円の径の違いは限りなく小さく、Ｈ１〜Ｈ３の中央部の高さをほぼ一定にできるため、平面に取り付けたと同等の押し圧で接続遮断ができる。

図５が示すＫ点は同心円上にある１層目たわみ板〜４層目たわみ板の中央部Ｈ１〜Ｈ３の高さが円形台座５における各々の高さが０．１ミリ〜０．５ミリと極め値が小さく、且つ、１層目たわみ板１〜４層目たわみ板４のたわみが同質のたわみ部材と同質のたわみ圧を多段に構成しているため同心円状に曲がりＨ１〜Ｈ３の高さは平面に取り付けた状態とほぼ同じになること一定圧で接続遮断ができる。

この場合、逆に円形台座の高さが大きいと１層目たわみ板〜４層目たわみ板の中央部Ｈ１〜Ｈ３の高さに歪むらが生じ、たわみ圧も各層のたわみ板が外側及び内側に働く力の歪によってたわみ圧が変わるため、曲線部に取り付けると接続遮断する圧力にむらが生ずる。

図７は、本発明の第二の実施の形態例における円盤型フレキシブルスイッチの２段式スイッチの図を示しており１層目たわみ板５１と２層目たわみ板５２中央部にクッション３０を張り詰めることで、１層目たわみ板５１と２層目たわみ板５２が押し圧でたわむとき、たわむ歪みを電気接続部３０ａのクッションが歪みを吸収することで電気接点部３５ｂを均一に押し込み電気接続のエラーを防止するまた、クッション３０は電気接続部３０ａと電気接点部３５ｂ両方に張り詰めてもよい。

また、たわみ板のゆがみによる電気接続エラーを防止する方法として、導電性塗料を厚く電気接続部３０ａと電気接点部３５ｂに塗り重ね、または、銅板など張ることにより、たわみ板が厚くなった部分的な箇所の圧力が高くなり電気接続のエラーを防止できる。

導電性塗料は、抵抗の少ない金，銀，銅などでたわみ板のたわむ動きでも安定して導通できる材料が望ましい。

図８は、円盤型フレキシブルスイッチの最適な形状を示す図で、１層目たわみ板６０は角度がゆるくＰ１０とＰ２０のカーブが緩やかな形状が靴下などに取り付けた場合、フィット感が良好である。

図９は、本発明の第三の実施の形態例における円盤型フレキシブルスイッチの凸型円形台座９５を凸形状にすることで、構造空間９０の一層目フレキ板延長部９１の上から作用する圧力を安定的に支持すると同時に凸型円形台座９５の空気層の体積を大きくして、たわみ板がたわみ復元する際の圧縮、復元に伴う空気抵抗を抑えることができる。

円盤型フレキシブルスイッチの形状は必ずしも円形とは限らずたわみ板の復元する構成であればよい。

図１０は、本発明の第四の実施の形態例における円盤型フレキシブルスイッチの上面図であり、図１１は、第四の実施の形態例における円盤型フレキシブルスイッチの断面図を示す。第四の実施の形態例においては、円盤型フレキシブルスイッチは、２段スイッチであって、同心円状に２段積み重ねられた上側円形台座２０６と下側円形台座２０９、上部円形たわみ板２０３、底部円形たわみ板２０８を備えて構成される。上部円形たわみ板２０３及び下側円形台座２０９は中心部に円形貫通孔を有し、その貫通孔の径が押し込み方向に向かって小さくなるように、下側円形台座２０９の貫通孔の径は、上側円形台座２０３のそれより小さい。２つの円形台座２０３と２０９の貫通孔内面側の断面は階段状となっており、その階段状部の平面（下側円形台座２０９の上面）には、リング状の電気接点部２０５ｂが設けられている。また、上部円形たわみ板２０３の裏面及び底部円形たわみ板２０８の中心部表面には、それぞれ電気接点部２０４及び２０５ａが設けられる。電気接点部２０４は、上部円形たわみ板２０３の中心部から上記階段状部の電気接点部２０５ｂに対向する領域にまで広がっている。
上部円形たわみ板２０３と底部円形たわみ板２０８は、２つ円形台座２０６、２０９よりも大きい径を有し、その２つの円形台座２０６、２０９からはみ出た領域（たわみ板延長部２０７、２１５）において、互いに圧着され、圧着部分と２つの円形台座２０６、２０９の外周領域との間にリング状の空間２１０が形成される。
２つの円形台座２０６、２０９を不織布で形成した場合において、その不織布の空気層とリング状空間の間隙層の空気体積によってたわみ板の圧縮復元動作の抵抗を抑えスムーズに反転復元することで微弱な荷重変化に敏感にＯＮ／ＯＦＦの接続・遮断ができる。
第１の接触領域２００は、電気接点部２０４と２０５ｂが接触する領域であって、第２の接触接続領域２０１は、電気接点部２０４と２０５ａと接触する領域である。接触が鉛直下方に押し込まれる時、押し込み点が中心部の場合、第１の接触領域２００において、電気接点部が導通するとともに、第２の接触領域２０１も導通する。押し込み点が中心からずれると第１の接触領域２００において電気接点部が導通するが、第２の接触領域においては電気接点部は導通しない。これにより、電気接点部の接触する箇所によって押し込み地点を検出できる。

図１２は、本発明の第四の実施の形態例における円盤型フレキシブルスイッチの作用時の断面図を示し、スイッチの中心部が鉛直（Ｘ１）方向に押し込まれ、上部円形たわみ板２０３が大きくたわみ、第１の接触領域２００と第２の接触領域２０１の両方で電気接点部が接触する。円盤型フレキシブルスイッチの中心部にＸ１の鉛直下方の押し込み圧でＰ１とＰ２の２ヶ所の地点が電気接点部２０５ａと電気接点部２０５ｂの両方が、電気接点部２０４が接続導通する。

図１３は、本発明の第四の実施の形態例における円盤型フレキシブルスイッチの作用時の断面図を示し、スイッチの中心部よりずれた位置で鉛直（Ｘ２）方向に押し込まれると、第一の接触領域２００のみで電気接点部が接触し、上部円形たわみ板２０３のたわみが図１２の場合より抑えられて底部円形たわみ板２０８まで到らず、第２の接触領域２０１では電気接点部が接触しない。円盤型フレキシブルスイッチの中心部からズレた箇所のＸ２の鉛直下方の押し込み圧でＰ３の地点が電気接続部２０４と電気接点部２０５ｂが接続導通してスイッチの押し込み地点のズレを検出できる。
また、電気接点部２０５ｂの接点箇所を数箇所に区切った構成にすれば押し込み点を更に詳しく検出することが出来、ゴルフ練習などショットタイミングのズレのフィードバックに有効である。

ゴルフクラブなどに円盤型フレキシブルスイッチを取り付ける場合、打撃の衝撃で破損することは避けられず使い捨てにするためのカバーに取り付けた仕様にすることが望ましい。

この、スイッチの押し込み点を特定して利用する例としてゴルフのクラブに取り付け，最適なヘッド位置の中心からのズレを検出することで、ユーザーにフィードバックして効果的な練習方法を実現できる。

図１４は、本発明の第五の実施の形態例における円盤型フレキシブルスイッチの断面図で、共有底部たわみ板３００を上下に組み合わせることで多くの圧力変化を微分的に検出できる。

上述の実施の形態例では、多段スイッチに関する構成例を説明したが、本願発明は、上述の各スイッチの構成例において、スイッチの周縁部にリング状空間を形成することで、電気的導通を高い感度で検出することを特徴としており、当該特徴は多段（２段以上）スイッチに限らず、１段のスイッチにおいても同様の効果を奏するものである。
図１５（ａ）は、１段の円盤型フレキシブルスイッチの第１の構成例を示し、図１５（ｂ）はその第２の構成例を示す。図１５（ａ）の第１の構成例は、中心部に円形貫通孔を有する１段の円形台座１０２を２枚の円形たわみ板１０３、１０７で挟んで構成し、２枚のたわみ板１０３、１０７は、円形台座１０３、１０７より大きな径を有し、その円形台座１０２からはみ出た周縁領域において、互いに圧着され、圧着部分と円形台座１０２の外周領域との間にリング状空間１０１が形成される。円形台座１０２は、円形台座１０２の上面に配置される円形たわみ板１０３の中心部裏面には電気接点部１０５が設けられ、円形台座１０２の底面に配置される円形たわみ板１０７の中心部表面には、電気接点部１０４が設けられる。円形たわみ板２０３に鉛直方向の荷重がかかると、円形たわみ板１０３の中心部へたわみにより、電気接点部１０４と１０５が接触し、導通する。このとき、リング状空間１０１を形成することで、不織布で構成される円形台座１０２の空気層とリング状空間１０１の間隙層の大きな空気体積によってたわみ板１０３のたわみ及び復元に伴う圧縮復元の抵抗を抑えスムーズに反転復元することで微弱な荷重変化に敏感にＯＮ／ＯＦＦの接続・遮断ができる。また、図１５（ｂ）は、電気接点部１０５に代わって、ドームスプリング１００が設けられた変形例を示す。たわみ板２０３のたわみにより、ドームスプリング１００が反転して、電気接点部１０４と接触して導通する。ドームスプリング１００においても、反転復元に伴う圧縮復元の抵抗が抑えられ、スムーズな動作により敏感なＯＮ／ＯＦＦ検知が実現される。

図１６、図１７は円盤型フレキシブルスイッチ１０６を履物シート１２０に取り付けた例を示し、図１６は上面図、図１７は断面図を示す。履物シート１２０に複数個の円盤型フレキシブルスイッチ１０６を取り付け、フレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）回路１１５で連結して足裏の荷重分布を検出する場合、履物シート１２０と円盤型フレキシブルスイッチ１０６の高さＨ１の適度な差で足圧を円盤型フレキシブルスイッチに反映させることでき微弱な足圧変化をＯＮ／ＯＦＦの２値信号で検出できる。もちろん、履物シート１２０に円盤型フレキシブルスイッチが取り付けられる場合も同様である。

図１８は、円盤型フレキシブルスイッチと１段の円盤型フレキシブルスイッチの両方を履物シート１５０のセンシングポイントに配置した上面図を示す。履物シート１５０上において、踵ポイント１５１ａ，ｂは２段、つま先ポイント１５２ａ，ｂは１段、親指ポイント１５３ａは３段階にＯＮ／ＯＦＦの２値信号を出力する例で、それぞれのポイントに各段数のスイッチが配置される。圧力の検出するポイントの組み合わせで通信モジュールの入力数を減らし、システムを軽くすることでリアルタイム解析を実現できる。

図１９は、円盤型フレキシブルスイッチを配置した履物シート１５０を示す。履物シート１５０は、親指センシングＦＰＣ回路調整溝１６１とＦＰＣ回路つま先調整溝１６２とＦＰＣ回路信号出力コネクターコード調整溝１６３とを有する。信号出口領域Ｚ１とつま先領域Ｚ２と指先領域Ｚ３に連結したフレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）回路を介在させて、使用者の任意の足裏感知（センシング）ポイントと履物形状に最適な外部に感知（センシング）信号を出力させるＦＰＣ回路信号出力コネクターコード１７０を図２０が示す各々のＦＰＣ回路収納溝にスライド折りたたんでセンシングポイントを自在に移動し合わせることができる。尚、円盤フレキシブルスイッチとそれをつなぐＦＰＣ回路が履物シート１５０より大きくすることにより、ＦＰＣ調整溝で折りたたみ調整するこことができる。

この場合、ＦＰＣ回路をスライダさせ鋭角に折りたたむと導電性塗料が破損するため導電性塗料破損防止クッションコロ１６５で破損を防止する。

また、このセンシングポイントを自在に移動させ長さを調節する方法としてＦＰＣ回路のスライド方式とは限らず蛇腹に折りたたんで或いは伸縮自在のケーブルで連結してもよい。

図２１は、本発明の第六の実施の形態例における円盤型フレキシブルスイッチの断面図で、上下の圧力方向に向かって面積が大きくなる円形台座４００と圧力領域部に変形防止たわみ板４０１と上下に組み合わせた円盤型フレキシブルスイッチその中間に流体層４０５を設け、圧力Ｐが上下方向に作用すると流体層４０５が圧縮されてＰ２の反力方向に向かう応力で円盤型フレキシブルユニットＡとＢの１〜２層目のたわみ板が押し込まれて、電気接点部４０２と電気接続部４０３が接続導通し圧力に応じてＯＮ／ＯＦＦを繰り返す。
この場合、上下の円盤型フレキシブル多段スイッチの各円形台座の開口部面積と高さと流体層４０５の面積と厚みと硬度をセンシングの目的に応じて変えることでさまざまな４段階の圧力が検出できる。

図２２は、本発明の第７の実施の形態例における円盤型フレキシブルスイッチの断面図で、必ずしも円形台座４００の開口面積（円形貫通孔の径）の違いでＯＮ／ＯＦＦを制御するとは限らず、圧力方向（押し込み方向）に向かって円形台座４００の開口面積が同じで高さがＨ１とＨ２と変えることでも異なる閾値の圧力を設定することができる。

図２３は、本発明の第８の実施の形態例における円盤型フレキシブルスイッチの断面図であり、円盤型フレキシブルスイッチのＯＮ／ＯＦＦ機能に、圧力センサを組み合わせた図を示す。圧力センサ４５０は、１層目（最上層）と２層目のたわみ板４０４の内部における円形台座の開口部（円形貫通孔）の中心と同心の位置に組み込まれる。圧力センサを組み込むことで、たわみ板４０４に加えられる圧力の増大又は減少により、電気接続部４０３と電気接点部４０２がＯＮ／ＯＦＦするまでの圧力の変化値を検出することができるようになる。１層目〜２層目のたわみ板４０４と底部たわみ板４３５と電気接続部４０３と電気接点部４０２と円形台座４００とリング状空間４０５の配置、構成については、上述の実施の形態例と基本的に同一である。圧力センサは、多段構成の円盤型フレキシブルスイッチの少なくとも最上層のたわみ板に組み込まれ、さらに、中間層のたわみ板に組み込まれてもよい。また、一段構成の円盤型フレキシブルスイッチにおいては、上部のたわみ板に組み込まれる。

１層目たわみ板４０４に鉛直方向の圧力が作用すると電気接続部４０３と電気接点部４０２が接続導通してＯＮとなり、図２４が示すようにＡ１の圧力度合いがＯＮ／ＯＦＦの２値信号で検出されるとともに、同時に１層目のたわみ板４０４の圧力センサ４５０は押し込み圧の変化をＫ１からＫ２まで出力する。
更に、圧力が増大すると２層目のたわみ板４０４がたわむことにより同様に電気接続部４０３と電気接点部４０２が接続導通してＯＮとなりＡ２が検出されるとともに、２層目のたわみ板４０４の圧力センサ４５０は押し込み圧の変化をＫ２からＫ３と出力する。また、圧力の低減により、Ａ２がＯＦＦとなりＫ３からＫ２と順次圧力センサにより検出される圧力値は減少する。

ＯＮ／ＯＦＦ信号とアナログ信号の組み合わせた効果は、踏み込む感覚のぼやっとしたナログ量をＯＮ／ＯＦＦ信号で仕切ることで、その踏み込む度合いをデジタル的に認識することができる。
また、圧力センサ４５０を底部たわみ板４１０に取り付けると、圧力アナログ量の総量とＯＮ／ＯＦＦで仕切った各々の圧力センサ４１０のアナログ量の相関性、即ち、ＯＮ／ＯＦＦで出力した絶対値とたわんで出力したアナログ量の和において応用開発が大変に有効である

この効果は、ＯＮ／ＯＦＦ信号で動作を制御する実験がヒントになって発明したものであるが、特に踏み込む圧力が大きな動作において、任意に決めた絶対値の踏み込むタイミングの信号があると身体を制御する効果は絶大である事が多くの選手の実証実験で明らかになった。

本発明の第一の実施の形態例における実施の形態例における円盤型フレキシブルスイッチの上面図である。 本発明の第一の実施の形態例における円盤型フレキシブルスイッチの構成例を示す断面図である。 本発明の第一の実施の形態例における円盤型フレキシブル多段防スイッチの電気接続原理を示す断面図である。 本発明の第一の実施の形態例における円盤型フレキシブルスイッチの作用時の断面図である。 本発明の第一の実施の形態例における円盤型フレキシブルスイッチの曲線部に取り付けた状態の断面図である 本発明の第一の実施の形態例における円盤型フレキシブルスイッチの曲線部に取り付けた状態の断面図である 本発明の第二の実施の形態例における円盤型フレキシブルスイッチの曲線部に取り付けた状態の断面図である 本発明の円盤型フレキシブルスイッチの最適な形状を示した参考図である。 本発明の第三の実施の形態例における円盤型フレキシブルスイッチの階段円形台座が凸形状になる断面図である。 本発明の第四の実施の形態例における円盤型フレキシブルスイッチの上面図である。 第四の実施の形態例における円盤型フレキシブルスイッチの断面図である。 本発明の第四の実施の形態例における円盤型フレキシブルスイッチの作用時の断面図を示す。 本発明の第四の実施の形態例における円盤型フレキシブルスイッチの作用時の断面図を示す。 本発明の第五の実施の形態例における円盤型フレキシブルスイッチの断面図である。 １段の円盤型フレキシブルスイッチの構成例を示す。 円盤型フレキシブルスイッチ１０６を履物シート１２０に取り付けた例の上面図を示す。 円盤型フレキシブルスイッチ１０６を履物シート１２０に取り付けた例の断面図を示す。 円盤型フレキシブルスイッチと１段の円盤型フレキシブルスイッチの両方を履物シートのセンシングポイントに配置した上面図を示す。 円盤型フレキシブルスイッチを配置した履物シートを示す。 ＦＰＣ回路収納溝の断面図を示す。 円盤型フレキシブルスイッチを上下に組み合わせ流体層でＯＮ／ＯＦＦさせる構成を示した断面図である 円盤型フレキシブルスイッチの円形台座の開口部面積と高さの違いで押し込む閾値を変えることができる断面図である 円盤型フレキシブルスイッチに圧力センサを組み合わせた断面図である。 円盤型フレキシブルスイッチに圧力センサを組み合わせて出力する信号の参考図である。

１：１層目たわみ板、２：２層目たわみ板、３：３層目たわみ板、４：４層目たわみ板、５：円形台座、６：たわみ板圧着領域、９：リング状空間、１１：出力コネクターソケット、１２：出力コネクター、２０：底部たわみ板延長部、２５：上部たわみ板延長部、１ａ〜４ａ：電気接続部、２ｂ〜４ｂ：電気接点部、３０：クッション、３０ａ：電気接続部、３５ｂ：電気接点部、５０：円形台座、５１：１層目たわみ板、５２：２層目たわみ板、５３：３層目たわみ板、６０：１層目たわみ板、９０：リング状空間、９１ａ：電気接続部、９１ｂ：電気接続部、９１ｃ：電気接続部、９１ｄ：電気接続部、９２ａ：電気接点部、９２ｂ：電気接点部、９２ｃ：電気接点部、９２ｄ：電気接点部、９５：凸型円形台座、９６：１層目たわみ板、９７：２層目たわみ板、１００：ドームスプリング、１０２：円形台座、１０３：たわみ板、１０４：電気接点部、１０５：電気接点部、１０６：円盤型フレキシブルスイッチ、１０７：底部たわみ板、１０８：たわみ板延長部、１１５：ＦＰＣ電気回路、１５０：履物シート、１５１ａ：かかとポイント、１５１ｂ：かかとポイント、１５２ａ：つま先ポイント、１５２ｂ：つま先ポイント、１５３ａ：親指ポイント、１６１：親指センシングＦＰＣ回路調整溝、１６２：つま先センシングＦＰＣ回路調整溝、１６３：ＦＰＣ回路信号出力コネクターコード調整溝、１６５：導電性塗料破損防止クッションコロ、１７０：ＦＰＣ信号出力回路コネクターコード、２００：第１の接触領域、２０１：第２の接触領域、２０３：上部円形たわみ板、２０４：電気接点部、２０５ａ：電気接点部、２０５ｂ：電気接点部、２０６：上側円形台座、２０７：底部たわみ板延長部、２０８：底部円形たわみ板、２０９：下側円形台座、２１０：リング状空間、２１５：たわみ板延長部、３００：共有底部たわみ板
４００：円形台座、４０１：変形防止板、４０２：電気接点部、４０３：電気接続部、４０４：１層目〜２層目たわみ板、４０５：リング状空間、４０６：流体層、４０８：リング状空間、４１０：底部たわみ板、４３０：１層目〜３層目圧力センササンドたわみ板、４５０：圧力センサ

Claims (4)

1. ２段に重ねられた上側円形台座及び下側円形台座を挟んで上部円形たわみ板が底部円形たわみ板の上に同心に重ねられて配置され、前記２つの円形台座は、中心部に円形貫通孔を有して同心状に配置され、前記上側円形台座の円形貫通孔の径は、前記下側円形台座の円形貫通孔の径より大きく形成され、
   前記上部円形たわみ板の押し込み方向への第一のたわみにより、前記上部円形たわみ板の中心部裏面に設けられる導電領域と、それに対向する前記下側円形台座のリング状上面に設けられる導電領域が接触すると導通し、
   前記上部円形たわみ板の前記第一のたわみより大きい第二のたわみにより、前記上部円形たわみ板の中心部裏面に設けられる導電領域と、それに対向する前記底部円形たわみ板の中心部表面に設けられる導電領域が接触すると導通し、
   前記上部円形たわみ板と前記底部円形たわみ板は、前記２つの円形台座よりも大きい径を有し、前記上部円形たわみ板と前記底部円形たわみ板は、前記２つの円形台座から両側にはみ出た領域において、互いに圧着され、その圧着部分と前記２つの円形台座の外周領域との間にリング状の空間が形成されることを特徴とする円盤型フレキシブルスイッチ。
2. 最上層円形たわみ板、少なくとも一つの中間層円形たわみ板及び最下層円形たわみ板が円形台座を介して積み重ねられ、各たわみ板間に配置される複数の前記円形台座は、中心部に円形貫通孔を有して同心状に配置され、
   前記最上層円形たわみ板の押し込み方向のたわみにより、前記最上層円形たわみ板の中心部裏面に設けられる導電領域と、それに対向する前記中間層円形たわみ板の中心部表面に設けられる導電領域が接触すると導通し、
   前記中間層円形たわみ板の押し込み方向のたわみにより、前記中間層円形たわみ板の中心部裏面に設けられる導電領域と、それに対向する前記最下層円形たわみ板の中心部表面に設けられる導電領域が接触すると導通し、
   前記最上層円形たわみ板と前記最下層円形たわみ板は、前記円形台座よりも大きい径を有し、前記最上層円形たわみ板と前記最下層円形たわみ板は、前記円形台座から両側にはみ出た領域において、互いに圧着され、その圧着部分と前記円形台座の外周領域との間にリング状の空間が形成され、
   前記最上層円形たわみ板には、前記円形台座の円形貫通孔の中心と同心に、圧力センサが内蔵されることを特徴とする円盤型フレキシブルスイッチ。
3. 最上層円形たわみ板、少なくとも一つの中間層円形たわみ板及び最下層円形たわみ板が円形台座を介して積み重ねられ、各たわみ板間に配置される複数の前記円形台座は、中心部に円形貫通孔を有して同心状に配置され、
   前記最上層円形たわみ板の押し込み方向のたわみにより、前記最上層円形たわみ板の中心部裏面に設けられる導電領域と、それに対向する前記中間層円形たわみ板の中心部表面に設けられる導電領域が接触すると導通し、
   前記中間層円形たわみ板の押し込み方向のたわみにより、前記中間層円形たわみ板の中心部裏面に設けられる導電領域と、それに対向する前記最下層円形たわみ板の中心部表面に設けられる導電領域が接触すると導通し、
   前記最上層円形たわみ板と前記最下層円形たわみ板は、前記円形台座よりも大きい径を有し、前記最上層円形たわみ板と前記最下層円形たわみ板は、前記円形台座から両側にはみ出た領域において、互いに圧着され、その圧着部分と前記円形台座の外周領域との間にリング状の空間が形成され、
   前記最上層円形たわみ板及び前記中間層円形たわみ板には、前記円形台座の円形貫通孔の中心と同心に、圧力センサが内蔵されることを特徴とする円盤型フレキシブルスイッチ。
4. 中心部に円形貫通孔を有する円形台座を介して上部円形たわみ板が底部円形たわみ板の上に同心に重ねられて配置され、
   前記上部円形たわみ板の押し込み方向のたわみにより、前記上部円形たわみ板の中心部裏面に設けられる導電領域と、それに対向する前記底部円形たわみ板の中心部表面に設けられる導電領域が接触すると導通し、
   前記上部円形たわみ板と前記底部円形たわみ板は、前記円形台座よりも大きい径を有し、前記上部円形たわみ板と前記底部円形たわみ板は、前記円形台座から両側にはみ出た領域において、互いに接着され、その接着部分と前記円形台座の外周領域との間にリング状の空間が形成され、
   前記上部円形たわみ板には、前記円形台座の円形貫通孔の中心と同心に、圧力センサが内蔵されることを特徴とする円盤型フレキシブルスイッチ。