JP6604756B2 - スイッチ構造 - Google Patents

Description

この発明は、電気機器の操作パネルやコントローラに設けられた操作キーなどの操作スイッチに適用されるスイッチ構造に関するものである。

電子機器の操作パネルやコントローラにはキースイッチが多く用いられ、当該キースイッチを操作することにより、電子機器の各種設定を行っている。キースイッチは、例えば複数のキーを並列配置させ、当該キーの操作面であるキートップを操作パネルなどの筐体に形成された孔部に嵌め込んで構成する。各キーに割り当てられた操作内容がキートップに記載されている場合、キートップが円形状であると、キースイッチの選択操作を繰り返すうちにキートップが回転し、キートップの配置方向がずれ、誤操作につながるという問題があった。また、操作パネルの配置方向によっては、キートップの外周方向に重力が加わり、キートップの中心位置と嵌め込んだ孔部の中心位置がずれるという問題があった。

この問題に対して、特許文献１に開示されたスイッチ装置では、キートップにリブ状の突起を設け、筐体に当該リブ状の突起に係合する凹部を形成し、突起と凹部の係合によってキートップの回転を阻止している。また、キートップの中心位置と筐体に設けた孔部の中心位置とのずれを防止する構成としてキートップの下方に配置するスイッチ本体に弾性体を設け、当該弾性体によりキートップの筒部を筐体に弾設させてキートップを初期位置に規制している。

特開２００５−３８６８６号公報

しかし、上述した特許文献１に開示された技術では、キートップの回転を防止する構成として、キートップにリブ状の突起を複数形成し、筐体側にも凹部を複数形成する必要があり、スイッチ構造が複雑になり製造手順および製造コストが増大するという課題があった。また、キートップを初期位置に規制する構成では、スイッチ本体が付勢力を有している必要があり、スイッチの種類によっては適用することができないという課題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、容易な構成でキートップの回転を防止し、且つキートップの中心位置とキートップを嵌合させる筐体の孔部の中心位置とのずれを防止することを目的とする。

この発明に係るスイッチ構造は、キーが、孔部に嵌合する円形状のキートップとパネルに当接するキー台部とで構成され、キートップの孔部との嵌合面からキー台部のパネルとの当接面にかけて、前記キートップの円周方向に連続しない突部を有し、パネルの孔部が、内壁に突部の外周面に当接し、キートップの回転を抑制する当接面を有し、キー台部をパネル側に付勢する弾性部材を備えるものである。キー台部は、楕円形状を有し、当該楕円形状の長軸方向にパネルとの当接面を有し、弾性部材は、キー台部の楕円形状の長軸方向の当接面をパネル側に付勢する。

この発明によれば、容易な構成でキートップの回転を防止し、キートップの中心位置とキートップを嵌合させる筐体の孔部の中心位置とのずれを防止することができる。

実施の形態１に係るスイッチ構造を備えた操作パネルの一部を示す分解斜視図である。 実施の形態１に係るスイッチ構造を備えた操作パネルの側方断面図である。 実施の形態１に係るスイッチ構造の弾性片を備えた内部パネルの上面図である。 実施の形態１に係るスイッチ構造を備えた操作パネルの上面図である。 実施の形態１に係るスイッチ構造のキーおよびパネルの孔部の形状を示す斜視図である。 実施の形態１に係るスイッチ構造のキーおよびパネルの孔部のその他の構成例を示す図である。 実施の形態１に係るスイッチ構造のキーのその他の構成例を示す図である。 実施の形態２に係るスイッチ構造を備えた操作パネルの一部を示す分解斜視図である。 キートップの構成例を示す図である。

実施の形態１．
まず、本発明に係るスイッチ構造について図１から図４を参照しながら説明する。
図１は、実施の形態１に係るスイッチ構造を備えた操作パネルの一部を示す分解斜視図である。図２は、実施の形態１に係るスイッチ構造を備えた操作パネルの側方断面図であり、Ｘ−Ｘ線断面図である。
スイッチ構造は、配線基板１に搭載されたスイッチ２と、スイッチ２を押し込み操作するためのキー３と、キー３を後述するパネル７側に付勢する弾性片４を備えて配線基板１を覆う内部パネル５と、各スイッチ２および各キー３の配置位置に相当する箇所に孔部６を備えて当該孔部６にキートップ３ａが嵌合されるパネル７で構成される。キー３は孔部６に嵌合されるキートップ３ａと、パネル７に当接するキー台部３ｂで構成される。

図３は、実施の形態１に係るスイッチ構造の弾性片を備えた内部パネルの上面図である。
内部パネル５は、例えば樹脂材料により形成され、キー３のキー台部の底面に当接してキー３をパネル７側に付勢する弾性片４を有する。対向配置された２つの弾性片４の各端部４ａがキー３のキー台部の外周位置に当接し、キー３をパネル７側に付勢する。当該付勢により、キートップ３ａの中心位置と、パネル７の孔部６の中心位置とを一致させた状態で固定される。

図４は、実施の形態１に係るスイッチ構造を備えた操作パネルの上面図である。弾性片４の付勢により、キートップ３ａの中心位置と孔部６の中心位置が点Ａで一致して固定された状態で、パネル７にキー３が組み付けられる。図２で示したように、キートップ３ａの外周と、パネル７の孔部６の内壁との間にはクリアランスＹが存在するが、キートップ３ａの中心位置と孔部６の中心位置を点Ａで一致させて弾性片４で付勢すると、キートップ３ａの外周と、パネル７の孔部６の内壁との間のクリアランスＹの量が均一となった状態でキー３を固定することができる。

例えば、電子機器の配置方向により、キー３に矢印Ｂ方向の重力が加わった場合にも、キートップ３ａの中心位置が矢印Ｂ方向にずれ、矢印Ｂ方向に位置するクリアランスＹの量が減少し、矢印Ｂ方向と反対方向に位置するクリアランスＹの量が増加するのを抑制することができる。このように、常にキートップ３ａの中心位置とパネル７の孔部６の中心位置が点Ａで一致した状態でキー３を保持することができる。
なお、図３で示した弾性片４ｂ，４ｃのように、キー３のキー台部に当接可能であり、キー３をパネル７側に付勢可能な形状であれば、弾性片４の形状は限定されない。

図１および図２に戻り、スイッチ操作について説明する。対向する一対の弾性片４の間に形成される開口領域にスイッチ２を位置させて組み付ける。キー３が押されていない状態では、図２に示すようにスイッチ２の上面２ａとキー３のキー台部３ｂとの間にはクリアランスＺが存在する。この状態でキートップ３ａが押されると、キー３のキー台部３ｂがスイッチ２の方向に移動してスイッチ２の上面２ａに当接し、さらにスイッチ２を配線基板１方向に押し下げる。スイッチ２の配線基板１方向への押し下げによりスイッチ機構（不図示）のオン・オフが操作される。

次に、図５を参照しながら、キー３とパネル７の孔部６に設けられた回転防止構造について説明する。
図５は、実施の形態１に係るスイッチ構造のキー３およびパネル７の孔部６の形状を示す斜視図である。図５（ａ）はキー３の形状を示す斜視図、図５（ｂ）はキー３およびパネル７を上面から見た図、図５（ｃ）はキー３およびパネル７を下方から見た図である。
図５（ａ）に示すように、キー３は円形状のキートップ３ａと、楕円形状のキー台部３ｂで構成される。キートップ３ａの側面のある点から、キー台部３ｂがパネル７と当接する当接領域３ｃに向けて勾配を有する勾配部３ｄが形成される。当該勾配部３ｄは、キートップ３ａの周方向に連続しない突部である。図５の例では、キー台部３ｂの楕円形状の短軸の長さは、円形状のキートップ３ａの直径とほぼ同一である。

図５（ｃ）に示すように、パネル７に形成された孔部６の内壁には、キー３に形成された勾配部３ｄの勾配形状に合わせた当接面６ａを形成している。キー３を孔部６に嵌合させる際に、勾配部３ｄを当接面６ａに当接させて嵌め合せることにより、キー３の矢印Ｃ方向への回転を防止することができる。

キー３とパネル７の孔部６による回転防止構造の形状は種々変形可能である。例えば、図６に示すように、キー３のキー台部３ｂのパネル７との当接領域に、キートップ３ａの側面に沿って回転防止片３ｅを立設し、パネル７の孔部６の内壁に回転防止片３ｅが嵌合する凹部６ｂを形成する。回転防止片３ｅが凹部６ｂに差し込まれるようにキー３を孔部６に嵌め合せることにより、キー３の矢印Ｃ方向への回転を防止することができる。
このように、キー３に形成した回転防止構造と、パネル７の孔部６に設けた回転防止構造とが嵌合して、キー３の矢印Ｃ方向への回転を抑制する構造であればよい。

キー３のキー台部３ｂの形状は楕円形状に限定されることはなく、図７に示す円形状や図示しない矩形形状などどのような形状であってもよい。図７では、キートップ３ａよりも大きい直径を有する円形状をキー台部３ｆとしている。キートップ３ａの側面のある点から、キー台部３ｆのパネル７との当接領域３ｇの一部領域に向けて勾配を有する勾配部３ｄが形成される。図７では２つの勾配部３ｄは互いに対向する位置に形成する場合を示したが、キー３のキー台部３ｂを円形状で構成する場合には、勾配部３ｄの形成位置は適宜設定可能である。また、勾配部３ｄの配置数も２つに限定されるものではない。ただし、勾配部３ｄをキートップ３ａの周方向に連続して形成し、キートップ３ａが孔部６内を回転可能とする構成は除く。

キー３のキー台部３ｂを楕円形状とし、楕円形状の短径方向に複数のキー３を配列させることにより、限られた領域内に多くのキー３を配列することができる。すなわち、図３で示した内部パネル５の上面図において、一対の弾性片４ｂと一対の弾性片４ｃの間の距離を狭めて配置することができる。また、楕円形状の長軸方向の端部に弾性片４の端部４ａが当接する領域を確保することができる。

以上のように、この実施の形態１によれば、スイッチ構造において、キー３をパネル７側に付勢する弾性片４を備えるように構成したので、弾性片４の付勢力によりキートップ３ａの中心位置と、キートップ３ａが嵌合する孔部６の中心位置とを一致させた状態で保持することができる。これにより、電子機器の配置方向によって、キートップ３ａの外周と孔部６の内壁とのクリアランス量が、キートップ３ａの各外周位置で不均一となり、意匠性が低下するのを抑制することができる。

また、この実施の形態１によれば、スイッチ構造において、キートップ３ａの側面のある点から、キー台部３ｂがパネル７と当接する領域に向けて勾配を有し、キートップ３ａの周方向に連続しない勾配部３ｄを形成し、パネル７の孔部６の内壁に勾配部３ｄと当接する当接面６ａを形成するように構成したので、キー３が孔部６内を回転するのを防止することができる。これにより、キーの操作性を向上させ、誤操作を防止することができる。また、キートップに操作内容が示されている場合であっても、正しい配置方向で設置された状態を維持することができる。

実施の形態２．
上述した実施の形態１では、キー３をパネル７側に付勢する弾性片４を設ける構成を示したが、この実施の形態２では、弾性片４に換えて板バネを設ける構成を示す。
図８は、実施の形態２に係るスイッチ構造を備えた操作パネルの一部を示した分解斜視図である。なお、以下では、実施の形態１に係るスイッチ構造の構成要素と同一または相当する部分には、実施の形態１で使用した符号と同一の符号を付して説明を省略または簡略化する。
スイッチ構造は、配線基板１に搭載されたスイッチ２と、スイッチ２を押し込み操作するためのキー３と、配線基板１を覆う内部パネル５と、各キー３をパネル７側に付勢する板バネ８と、各スイッチ２および各キー３の配置位置に相当する箇所に孔部６を備えて当該孔部６にキートップ３ａが嵌合されるパネル７で構成される。

図８の例では、板バネ８は矩形で形成されている。板バネ８の矩形の短辺に形成された切欠き８ａは、内部パネル５の係合部５ａに係合させて固定する。なお、板バネ８の固定方法は図８の例に限定されるものではなく、種々適用可能である。板バネ８は、各キー３の底面に当接して、弾性力により各キー３を常にパネル７側に付勢する。板バネ８の付勢により、キートップ３ａの中心位置と孔部６の中心位置が一致した状態で固定される。実施の形態１と同様に、キートップ３ａの外周と、パネル７の孔部６の内壁との間にはクリアランスが存在するが、キートップ３ａの中心位置と孔部６の中心位置を一致させて板バネ８の付勢力で保持することにより、キートップ３ａの各外周位置のクリアランス量が均一となる。

なお、実施の形態１と同様に、キー３は勾配部３ｄを有し、孔部６の内壁に当接面６ａを形成し、キー３の矢印Ｃ方向への回転を防止する。

以上のように、この実施の形態２によれば、キー３をパネル７側に付勢する板バネ８を備えるように構成したので、板バネ８の付勢力によりキートップ３ａの中心位置と、パネル７の孔部６の中心位置とを一致させた状態で保持することができる。これにより、電子機器の配置方向によって、キートップ３ａの外周と孔部６の内壁とのクリアランス量が、キートップ３ａの各外周位置で不均一となり、意匠性が低下するのを抑制することができる。

なお、上述した実施の形態２では、矩形の板バネを例に説明を行ったが、矩形に限定されることなく、キー３をパネル７側に付勢可能であればどのような形状で構成してもよい。

また、上述した実施の形態１および実施の形態２では、図４に示したようにキー３のキートップ３ａの表面が、パネル７の表面とほぼ同一の高さとなるように構成したが、図９に示すように、キートップ３ａの表面をパネル７の表面よりも突出させて構成してもよい。図９（ａ）では、キートップ３ａの表面をパネル７の表面よりも数ミリ程度突出させている。また、図９（ｂ）では、キートップ３ａの表面を半球状とし、パネル７の表面から突出させている。これにより、ユーザのキー操作の誤操作を低減することができる。

なお、本願発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。

１ 配線基板
２ スイッチ
２ａ 上面
３ キー
３ａ キートップ
３ｂ，３ｆ キー台部
３ｃ 長軸方向の端部
３ｄ 勾配部
３ｅ 回転防止片
３ｇ 端部
４，４ｂ，４ｃ 弾性片
４ａ 端部
５ 内部パネル
５ａ 係合部
６ 孔部
６ａ 当接面
６ｂ 凹部
７ パネル
８ 板バネ
８ａ 切り欠き

Claims (2)

1. 配線基板に搭載されたスイッチと、前記スイッチを押し込み操作するキーと、前記キーが嵌合する孔部を有するパネルとを備えたスイッチ構造において、
   前記キーは、前記孔部に嵌合する円形状のキートップと、前記パネルに当接するキー台部とで構成され、前記キートップの前記孔部との嵌合面から前記キー台部の前記パネルとの当接面にかけて、前記キートップの円周方向に連続しない突部を有し、
   前記パネルの孔部は、内壁に前記突部の外周面に当接し、前記キートップの回転を抑制する当接面を有し、
   前記キー台部を前記パネル側に付勢する弾性部材を備え、
   前記キー台部は、楕円形状を有し、当該楕円形状の長軸方向に前記パネルとの当接面を有し、
   前記弾性部材は、前記キー台部の前記楕円形状の長軸方向の前記当接面を前記パネル側に付勢することを特徴とするスイッチ構造。
2. 前記キーの突部は、前記キートップの前記嵌合面から、前記キー台部の前記当接面の外周に向けて広がる勾配を有し、
   前記孔部の当接面は、前記キーの突部の勾配に当接する逆勾配を有することを特徴とする請求項１記載のスイッチ構造。

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