JP6708153B2 - キースイッチ装置 - Google Patents

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Description

本発明は、主に、キーボードに使用されるキースイッチ装置に関するものである。
従来、キースイッチ装置として、例えば、ベースから筒状のガイドポストを突出させ、このガイドポストの内径側で導光体をガイドし、外径側に配置したコイルスプリングで、ボタンを押込可能に弾性支持した構成のキーボードスイッチが公知である(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、前記従来のキースイッチ装置では、ガイドポストが必要で、その分平面視での占有面積が大きくなる。また、導光体がベースの上面から突出しており、高さ寸法が大きい。
中国特許出願公開第104851727号明細書
本発明は、平面視での占有スペースを抑えると共に低背化を実現できるキースイッチ装置を提供することを課題とする。
本発明は、前記課題を解決するための手段として、
中央部分に開口部を有するベースと、
前記開口部に配置されるように前記ベースに支持され、弾性体受部を有する導光体と、
前記ベースに対して接離可能に取り付けられて前記導光体を覆うボタンと、
前記弾性体受部と前記ボタンの下面との間に配置され、前記ベースに対して前記ボタンを離間方向へと付勢する弾性体と、
固定接点を有し、前記ベースに取り付けられる固定接触片と、
前記ベースに対して前記ボタンを接近方向に動作させることによって前記固定接点に閉成する可動接点を有し、前記ベースに取り付けられる可動接触片と、
を備える、キースイッチ装置を提供する。
本発明によれば、導光体をベースの開口部に配置し、弾性体を導光体の弾性体受部に直接圧接させるようにしたので、平面視での占有面積を抑制しつつ、低背化を実現できる。
本実施形態に係るキースイッチ装置の斜視図である。 図1からボタンを外した状態を示す斜視図である。 図1に示すキースイッチ装置の分解斜視図である。 図3のベースの斜視図である。 図4Aを下方側から見た斜視図である。 図3の導光体を上方側から見た斜視図である。 図5Aの導光体を下方側から見た斜視図である。 図3のボタンを上方側から見た斜視図である。 図6Bのボタンを下方側から見た斜視図である。 図3の固定接触片の斜視図である。 図7Aの固定接触片を異なる角度から見た斜視図である。 図3の可動接触片の斜視図である。 図8Aの可動接触片を異なる角度から見た斜視図である。 図3のスライダの斜視図である。 図9Aのスライダを異なる角度から見た斜視図である。 図1に示すキースイッチ装置の正面断面図である。 図1に示すキースイッチ装置の斜視断面図である。
以下、本発明に係る実施形態を添付図面に従って説明する。なお、以下の説明では、必要に応じて特定の方向や位置を示す用語(例えば、「上」、「下」、「側」、「端」を含む用語)を用いるが、それらの用語の使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が限定されるものではない。また、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物、あるいは、その用途を制限することを意図するものではない。さらに、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは相違している。
図1は、本実施形態に係るキースイッチ装置の全体を示す斜視図である。図2は、図1からボタン3を取り外した状態を示す斜視図である。図3は、図1のキースイッチ装置の分解斜視図である。このキースイッチ装置は、ベース1、導光体2、ボタン3、コイルスプリング4、接点開閉機構5、スライダ6、昇降機構7を備える。
図4A及び図4Bに示すように、ベース1は、合成樹脂材料を成形加工したもので、底部8と方形枠部9とを備える。
底部8には平面視円形状の開口部10が形成されている。開口部10の内周面には、上下方向の中央部分に環状の係止受部11が形成されている。係止受部11には、後述するように導光体2の係止爪29aが係止される。
開口部10の近傍には第1取付台12と第2取付台13とが形成されている。第1取付台12の側面には上下方向に延びる第1係止溝14が形成されている。底部8には、第1係止溝14に連続して下面に連通する第1端子孔15が形成されている。また第1取付台12は、上面が凸状の円弧面で構成された第1係止突条16を備える。第2取付台13も第1取付台12と同様な構成で、第2係止溝17及び第2係止突条18を備え、底部8には第2係止溝17に連通する第2端子孔19が形成されている。第1取付台12には固定接触片41が固定され、第2取付台13には可動接触片42が固定される。また底部8の一側部上面には、中央部に平面視矩形状の窪み部20aが形成されている。また、底部8の4隅には窪み部20bがそれぞれ形成されている。窪み部20bの底面には、ボタン3を押し下げた際、後述するボタン3の当接部36の下端が当接し、ボタン3のそれ以上の移動が制限される。
方形枠部9は、対向する2組の側面壁21a,21bで構成され、それらの外側には鍔部22が形成されている。鍔部22は、後述する昇降機構7の支持に使用される。対向する側面壁21aの外側では、鍔部22の外側に押出防止壁23が形成されている。押出防止壁23は、第1アーム67及び第2アーム68が側方に押し出されるのを防止する。対向する側面壁21aの外面中央部には、凹所24が形成されている。凹所24は、側面壁21aの上半部が幅狭の溝部24aで構成され、下半部が溝部24aよりも広がった逃がし凹部24bで構成されている。溝部24aの幅寸法は、後述する第1アーム67と第2アーム68を折り畳んだ状態で挿通可能な幅寸法に形成されている。
図5A及び図5Bに示すように、導光体2は、透光性を有する合成樹脂材料を成形加工したもので、円錐台形状の導光本体25と、この導光本体25の下端部から径方向に突出する弾性体受部26とで構成されている。
導光本体25の上面には複数の凸レンズ25aが形成されている。これら凸レンズ25aにより、光源であるLED(Light Emitting Diode)25b(図5B参照)からの光が拡散される。
弾性体受部26は鍔状で、上半部の受部本体27と、下半部の筒状体28とで構成されている。また弾性体受部26は、周方向3箇所等分に切欠き26aが形成され、そこには爪部29がそれぞれ形成されている。受部本体27と筒状体28は、切欠き26aによって3つの円弧状部分に分割されている。受部本体27は、ベース1の開口部10よりも外径寸法が大きく、その下面が底部8の上面に当接する。筒状体28の外面は開口部10の内面に当接し、ベース1に対して導光体2を径方向に位置決めする。また、受部本体27の下面と筒状体28の内面とで囲まれた空間は、図示しないLED25bを配置するための凹部30となっている。爪部29は、筒状体28と同様に下方側に延び、先端部分には外径側に突出する係止爪29aが形成されている。係止爪29aは、ベース1の開口部10に形成した係止受部11に係止され、導光体2が開口部10から上方側へと脱落するのを防止する。
図6A及び図6Bに示すように、ボタン3は、合成樹脂材料を平面視矩形状に成形加工したもので、平板部31と、平板部31の対向する2辺からそれぞれ下方に延びる側壁部32と、平板部31の対向する残る2辺からそれぞれ側方に延びる延在部33a、33bとを備える。
平板部31の下面中央部には筒状のスプリングガイド部34が形成されている。また平板部31の下面には、3辺に沿ってガイド壁35が設けられている。ガイド壁35の両側対向壁は、両端部分に他の部分よりも突出した当接部36が形成されると共に、両端部を除いて内側に迫り出している。また、ガイド壁35の両端部に位置する当接部36の対向部分には、スライダ6をガイドするガイド溝36aがそれぞれ形成されている。ガイド溝36aを構成する一方の側壁は上下端部を除いて切除され、下端部には持上用突部37が形成されている。持上用突部37は、上方に向かって徐々に傾斜する下方側の傾斜面37aと、上方側の平坦面37bとを備える。
側壁部32には、さらに下方側へと延在する両端部分に軸受穴38が形成されている。各軸受穴38には、後述する第1アーム67と第2アーム68の第1軸部71とがそれぞれ回転及びスライド可能に支持される。
一方の延在部33aには、3箇所に凹状の円弧面を有する突起39が形成されている。平板部31の側縁と突起39の円弧面とで、図示しないバランスバーを支持する支持部40が構成されている。
図3に戻って、コイルスプリング4は、導光体2の弾性体受部26と、ボタン3のスプリングガイド部34との間に配置され、ベース1に対してボタン3を上方へと付勢する。
接点開閉機構5は、固定接触片41と可動接触片42とを備え、これらは平板状の銅合金をプレス及び折り曲げ加工することにより形成される。
図7A及び図7Bに示すように、固定接触片41は、第1平面部43と、第1平面部43の下縁中央部から下方に延びる固定端子部44と、第1平面部43の一端側下縁から直交して延びる第2平面部45と、第2平面部45の一端縁から直交して延びる第3平面部46と、第3平面部46に設けた固定接点47と、第1平面部43の他端縁から直交して延び、第3平面部46に対向する第4平面部48とを備える。固定端子部44の中央部分には第1平面部43に至る第1係止突部49が形成されている。第1係止突部49がベース1の第1取付台12に形成した第1係止溝14に係止される。固定端子部44が第1端子孔15に圧入されて底部8の下面から突出する。第4平面部48には、下縁中央部に円弧状に切り欠いた第1係止凹部50が形成されている。第1係止凹部50は、前記第1取付台12の第1係止突条16に係止される。
図8A及び図8Bに示すように、可動接触片42は、第1平面部51と、第1平面部51の一端側下縁から下方に延びる可動端子部52と、第1平面部51の一端から直交して延びる第2平面部53と、第1平面部51の他端から直交して延び、前記第2平面部53に部分的に対向する第3平面部54とを備える。可動端子部52の中央部分には第1平面部51に至る第2係止突部55が形成されている。第2平面部53には、下縁中央部に円弧状に切り欠いた第2係止凹部56が形成されている。第2係止凹部56は、前記第1取付台12の第2係止突条18に係止される。第3平面部54は、上縁中央部に断面略C字状に屈曲した突出片57が形成されている。突出片57は、後述するスライダ6の押圧部59に押圧され、第3平面部54(さらには第1平面部51)を弾性変形させる。第3平面部54の先端外面には可動接点58が設けられている。
図9A及び図9Bに示すように、スライダ6は、合成樹脂材料を成形加工した平板状のものである。スライダ6は、中央部分に押圧部59を備える。押圧部59は、上端より所定寸法下方側から徐々に突出する第1傾斜面60と、第1傾斜面60に連続する、突出部分の中央が若干窪んだ凹曲面61とを備える。また押圧部59は、突出部分の下端側は徐々に突出寸法が小さくなる第2傾斜面62を備える。
またスライダ6は、両端部に被ガイド突部64を備える。被ガイド突部64は、スライダ6の両端部に設けた平坦部65の外面中央部を左右に2分するように形成されている。被ガイド突部64は、ボタン3に形成したガイド溝36内に挿入されて上下動可能にガイドされる。平坦部65には、被ガイド突部64によって2分された一方の下方側に被持上用突部66が形成されている。被持上用突部66の上面は、下方に向かうに従って徐々に突出する傾斜面66aで構成され、下面は平坦面66bで構成されている。被持上用突部66の平坦面66bに持上用突部37の平坦面37bが当接し、ボタン3が上動する際、一緒に持ち上げられる。
図3に戻って、昇降機構7は、第1アーム67と第2アーム68とを備える。第1アーム67と第2アーム68は同一形状で、軸体69と、その両端部から延びる腕部70とで構成されている。軸体69の両端部には第1軸部71がそれぞれ形成されている。一方の腕部70の先端側には、内側に突出する第2軸部72と第1突起73とが形成されている。他方の腕部70の先端側には、前記第2軸部72が回転可能に挿通される軸受孔74と、内側に突出する第2突起75とが形成されている。
第1アーム67と第2アーム68は、第1アーム67の第2軸部72を第2アーム68の軸受孔74に挿通し、第2アーム68の第2軸部72を第1アーム67の軸受孔74に挿通することにより連結される。連結された第1アーム67と第2アーム68とは、折り畳んだ状態で、連結部分をベース1の溝部24aに挿通され、逃がし凹部24bで広げることにより、第1突起73と第2突起75とが逃がし凹部24bを構成する上面に当接し、ベース1からの脱落が阻止される。また、連結された第1アーム67と第2アーム68とは、第1軸部71をボタン3の軸受穴38に挿通することによりボタン3に連結される。ボタン3は、第1軸部71が軸受穴38の内縁に当接することにより突出方向の移動が制限される。またボタン3は、当接部36の下端がベース1の窪み部20bの底面に当接することにより押込方向の移動が制限される。
続いて、前記構成からなるキースイッチ装置の組立方法を説明する。
ベース1の開口部10に導光体2を配置する。導光体2の筒状体28を開口部10内に挿入し、鍔部22をベース1の底部8上面に当接させる。これにより、爪部29の係止爪29aが開口部10の係止受部11に係止され、ベース1に対して導光体2が取り付けられる。
ベース1の開口部10に配置した導光体2の周囲にコイルスプリング4を配置する。この状態では、コイルスプリング4の下端部は、導光体2の弾性体受部26に当接する。
ベース1の第1取付台12に固定接触片41を取り付け、第2取付台13に可動接触片42を取り付ける。固定接触片41は、固定端子部44をベース1の第1端子孔15に圧入し、第1係止突部49を第1取付台12の第1係止溝14に係止し、第1係止凹部50を第1取付台12の第1係止突条16に係止することによりベース1に固定する。可動接触片42は、可動端子部52をベース1の第2端子孔19に圧入し、第2係止突部55を第2取付台13の第2係止溝17に係止し、第2係止凹部56を第2取付台13の第2係止突条18に係止することによりベース1に固定する。この状態では、固定接点47に対して可動接点58が閉成可能に対向する。
第1アーム67の第2軸部72を第2アーム68の軸受孔74に挿通し、第2アーム68の第2軸部72を第1アーム67の軸受孔74に挿通することにより、第1アーム67と第2アーム68を連結する。そして、第1アーム67と第2アーム68とを、折り畳んだ状態でベース1の溝部24aを介して凹部30に挿入し、V字状に広げる。さらに、ボタン3のガイド溝36にスライダ6の被ガイド突部64をガイドさせる。この状態で、第1アーム67と第2アーム68の第1軸部71をボタン3の軸受穴38に挿通する。これにより、ボタン3は、導光体2との間に配置したコイルスプリング4の付勢力によって突出方向に付勢される。ボタン3は、第1アーム67と第2アーム68の第1軸部71が軸受穴38の内縁に当接することにより突出方向への移動を規制される。
このようにして組み立てられキースイッチ装置は、LED25bを実装したプリント基板(図示せず)上に取り付ける。キースイッチ装置の取付では、ベース1の下面に位置する導光体2の凹部30にLED25bが入り込む。このような構造を採用することで、導光体2の高さ寸法を抑えることができる。したがって、導光体2をベース1から上方には突出しないように構成することができる。すなわち、導光体2の上端すなわち凸レンズaの表面の位置が、方形枠部9の上端位置よりも下方に位置させることができる。これにより、ベース1の高さ寸法を抑制できる。
なお、ボタン3には、図示しないキーキャップが装着され、キーボードのキーとなる。
このようにして組み立てられたキースイッチ装置では、図2に示すように、ベース1の開口部10に配置した導光体2の周囲近傍に固定接触片41及び可動接触片42が配置されている。また、可動接触片42の第3平面部46に沿ってスライダ6が配置されている。つまり、方形枠部9で囲まれた領域に、必要最小限の部品(導光体2、コイルスプリング4、固定接触片41、可動接触片42及びスライダ6)を接近した状態で配置することができる。したがって、平面視での底部8の占有面積を抑えることが可能となる。
また、ベース1の開口部10に導光体2の筒状体28を配置し、爪部29の係止爪29aを開口部10の係止受部11に係止することにより、ベース1に導光体2を取り付ける。このとき、筒状体28によって形成される凹部30内にLED25bが入り込む。また、図10に示すように、導光体2の上端がベース1の上端から突出することはない。しかも、ボタン3の内面に一端側を圧接させたコイルスプリング4の他端側を、導光体2の鍔部22に直接圧接させている。これにより、キースイッチ装置の高さ寸法を抑えることができる。つまり、キースイッチ装置の低背化が実現する。
次に、前記構成からなるキースイッチ装置の動作を説明する。
図示しないキーキャップを押込操作していない初期状態では、ボタン3はコイルスプリング4の付勢力によって上方に付勢され、第1アーム67と第2アーム68の各第1軸部71が第2アーム68と第1アーム67の各軸受穴38の内縁に当接している。これにより、ボタン3は突出位置に位置決めされる。この状態では、図11に示すように、可動接触片42は突出片57をスライダ6の押圧部59に押圧され、可動接点58が固定接触片41の固定接点47から開離している。
キーキャップを介してボタン3を、コイルスプリング4の付勢力に抗して押し下げると、一緒にスライダ6も下方へと移動する。このとき、可動接触片42の突出片57はスライダ6の凹曲面61から第1傾斜面60へと圧接位置を変更する。これにより、可動接触片42の第3平面部46に蓄えられた弾性エネルギーが、スライダ6を下方側へと付勢する力に変換される。この結果、ボタン3に対してスライダ6が単独で下方に移動し、被持上用突部66の下端の平坦面66bをボタン3の持上用突部37の平坦面37bに衝突させて音を発生させる。単にスライダ6が自重により落下するだけでなく、可動接触片42からの弾性力を作用させることができるので、発生する音を大きくすることが可能となる。したがって、前記構成のキースイッチ装置を備えたキーボードであれば、ユーザは押込操作が適切に行われたことを明確に認識することができる。また、前記キーボードをゲーム等で使用したとすれば、その押込操作により十分な音を発生させて使用状況に相応しいものとすることができる。また、弾性変形していた可動接触片42が形状を復帰して真っ直ぐに延びることにより、可動接点58が固定接点47に閉成する。
ボタン3の押込操作を解除すると、コイルスプリング4の付勢力によりボタン3が上動する。ボタン3は、第1アーム67と第2アーム68の第1軸部71が軸受穴38の内縁に当接し、初期位置へと復帰する。スライダ6は、被持上用突部66の平坦面66bにボタン3に形成した持上用突部37の平坦面37bが当接して持ち上げられ、押圧部59が可動接触片42の突出片57を押圧して第3平面部54(さらには第1平面部51)を弾性変形させる。これにより、可動接点58が固定接点47から開離し、初期状態に復帰する。
なお、本発明は、前記実施形態に記載された構成に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。
前記実施形態では、導光体2に受部本体27と係止爪29aを設け、ベース1の開口部10に形成した係止受部11に係止する係止構造を採用したが、これらの構成は必ずしも必要なものではない。すなわち、導光体2の下方側には、図示しないが、LED25bを実装するプリント基板が配置される。このため、導光体2をプリント基板とスプリングとで挟持した状態となっているので、前記係止構造は必ずしも必要なものではない。
前記実施形態では、弾性体としてコイルスプリング4の例を開示したが、これに限らず、スポンジ、ゴム等の他の弾性部品を使用してもよい。
本発明の第1態様のキースイッチ装置では、
中央部分に開口部を有するベースと、
前記開口部に配置されるように前記ベースに支持され、弾性体受部を有する導光体と、
前記ベースに対して接離可能に取り付けられて前記導光体を覆うボタンと、
前記弾性体受部と前記ボタンの下面との間に配置され、前記ベースに対して前記ボタンを離間方向へと付勢する弾性体と、
固定接点を有し、前記ベースに取り付けられる固定接触片と、
前記ベースに対して前記ボタンを接近方向に動作させることによって前記固定接点に閉成する可動接点を有し、前記ベースに取り付けられる可動接触片と、
を備える。
第1態様のキースイッチ装置によれば、導光体をベースの開口部に配置し、弾性体を導光体の弾性体受部に直接圧接させることで、平面視で導光体の内側に配置されているので、占有面積を抑制できる。また、導光体に直接、弾性体を付勢しているので、低背化が可能となる。
本発明の第2態様のキースイッチ装置では、前記導光体の上端は、前記ベースの上端よりも下方側に配置されている。
第2態様のキースイッチ装置によれば、導光体がベースの上面から突出しない低背の構成とすることができる。また、ボタンを導光体との干渉を考慮する必要のない簡単な構成とすることができる。
本発明の第3態様のキースイッチ装置では、前記導光体は、円錐台形状の導光本体と、前記導光本体から径方向に突出する前記弾性体受部とを有する。
本発明の第4態様のキースイッチ装置では、前記導光体の下部にLEDが配置される凹部が形成されている。
第4態様のキースイッチ装置によれば、導光体の内部にLEDを入れ込むようにしているので、より一層の低背化を実現できる。
本発明の第5態様のキースイッチ装置は、
押圧部を有し、前記ベースに上下方向にスライド可能に支持され、前記ボタンの押込操作によって下方に移動するスライダを、前記可動接触片の近傍にさらに備え、
前記可動接触片は、前記押圧部に押圧される押圧受部を有し、
前記スライダは、下方に移動する際、前記押圧部が前記押圧受部を乗り越えた後、前記押圧部が前記押圧受部によって下方に付勢されることにより、前記ボタンの一部に衝突させて音を発生させるように構成されている。
第5態様のキースイッチ装置によれば、低背であるにも拘わらず、ボタンを押し込むことにより、ボタンの一部にスライダを衝突させて音を発生させることができる。
本発明に係るキースイッチ装置は、キーボード等に採用することができる。
1…ベース
2…導光体
3…ボタン
4…コイルスプリング(弾性体)
5…接点開閉機構
6…スライダ
7…昇降機構
8…底部
9…方形枠部
10…開口部
11…係止受部
12…第1取付台
13…第2取付台
14…第1係止溝
15…第1端子孔
16…第1係止突条
17…第2係止溝
18…第2係止突条
19…第2端子孔
20a,20b…窪み部
21a,21b…側面壁
22…鍔部
23…押出防止壁
24…凹所
25…導光本体
26…弾性体受部
27…受部本体
28…筒状体
29…爪部
30…凹部
31…平板部
32…側壁部
33a,33b…延在部
34…スプリングガイド部
35…ガイド壁
36…ガイド溝
37…傾斜面
38…軸受穴
39…突起
40…支持部
41…固定接触片
42…可動接触片
43…第1平面部
44…固定端子部
45…第2平面部
46…第3平面部
47…固定接点
48…第4平面部
49…第1係止突部
50…第1係止凹部
51…第1平面部
52…可動端子部
53…第2平面部
54…第3平面部
55…第2係止突部
56…第2係止凹部
57…突出片
58…可動接点
59…押圧部
60…第1傾斜面
61…凹曲面
62…第2傾斜面
64…被ガイド突部
65…平坦部
66…被持上用突部
67…第1アーム
68…第2アーム
69…軸体
70…腕部
71…第1軸部
72…第2軸部
73…第1突起
74…軸受孔
75…第2突起

Claims (4)

  1. 中央部分に開口部を有するベースと、
    前記開口部に配置されるように前記ベースに支持され、弾性体受部を有する導光体と、
    前記ベースに対して接離可能に取り付けられて前記導光体を覆うボタンと、
    前記弾性体受部と前記ボタンの下面との間に配置され、前記ベースに対して前記ボタンを離間方向へと付勢する弾性体と、
    固定接点を有し、前記ベースに取り付けられる固定接触片と、
    前記ベースに対して前記ボタンを接近方向に動作させることによって前記固定接点に閉成する可動接点を有し、前記ベースに取り付けられる可動接触片と、
    押圧部を有し、前記可動接触片の近傍で、前記ベースに上下方向にスライド可能に支持され、前記ボタンの押込操作によって下方に移動するスライダと、
    を備え
    前記可動接触片は、前記押圧部に押圧される押圧受部を有し、
    前記スライダは、下方に移動する際、前記押圧部が前記押圧受部を乗り越えた後、前記押圧部が前記押圧受部によって下方に付勢されることにより、前記ボタンの一部に衝突して音を発生させるように構成されている、キースイッチ装置。
  2. 前記導光体の上端は、前記ベースの上端よりも下方側に配置されている、請求項1に記載のキースイッチ装置。
  3. 前記導光体は、円錐台形状の導光本体と、前記導光本体から径方向に突出する前記弾性体受部とを有する、請求項2に記載のキースイッチ装置。
  4. 前記導光体の下部にLEDが配置される凹部が形成されている、請求項1から3のいずれか1項に記載のキースイッチ装置。
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