JP7076001B2

JP7076001B2 - スイッチ装置

Info

Publication number: JP7076001B2
Application number: JP2020547918A
Authority: JP
Inventors: 孟大迫; 和真竹尾; 健二河野
Original assignee: Alps Electric Co Ltd; Alps Alpine Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2018-09-18
Filing date: 2019-03-11
Publication date: 2022-05-26
Anticipated expiration: 2039-03-11
Also published as: US11456127B2; JPWO2020059175A1; WO2020059175A1; US20210202192A1

Description

本発明は、スイッチ装置に関するものである。

電子機器等の制御を行う部品として、押しボタンスイッチがある。このような押しボタンスイッチは基板等に取り付けられており、押しボタンスイッチの押下部を上から押すことにより、スイッチを操作することができる。

特開２０１４－１７５１８０号公報

このような押しボタンスイッチを用いたスイッチ装置では、押しボタンスイッチが取り付けられた基板が筐体に覆われており、筐体の内部において基板が支持されている。このようなスイッチ装置では、押しボタンスイッチの押下部は、直接押されたり、押下部材等を介し押されるが、この際に基板が動いたり撓んだりすると、操作者がスイッチの押下部を押して、スイッチをオンにしたと思っても、実際にはスイッチがオンになっていない場合がある。また、上記のようなスイッチ装置は、小型化や低コスト化が求められている。

このため、基板が動いたり撓んだりすることなく確実にスイッチをオンすることができるものであって、小型で、かつ、低コストのスイッチ装置が求められている。

本実施の形態の一観点によれば、一方の面に押圧操作されるスイッチの搭載された基板と、第１の筐体部と、前記第１の筐体部との間で前記基板を収納する空間を形成する第２の筐体部と、ピン部材と、を有し、前記第１の筐体部は、前記ピン部材の少なくとも一部を前記空間に挿入可能とする開口を有し、前記第２の筐体部は、前記基板の他方の面を支持するための支持部を有し、前記ピン部材は、前記開口から前記空間に挿入されたとき、前記支持部を前記基板の前記他方の面側へ押して、前記支持部により前記基板の前記他方の面を支持させることを特徴とする。

開示のスイッチ装置によれば、押しボタンスイッチの押下部を押した際に、確実に押下することのできるスイッチ装置を、小型、かつ、低コストで提供することができる。

本実施の形態におけるスイッチ装置の斜視図本実施の形態におけるスイッチ装置の分解斜視図本実施の形態におけるスイッチの取り付けられた基板の上面図本実施の形態におけるスイッチの取り付けられた基板の側面図本実施の形態におけるスイッチの取り付けられた基板の斜視図本実施の形態における上筐体部の斜視図（１）本実施の形態における上筐体部の斜視図（２）本実施の形態における上筐体部の断面斜視図本実施の形態における下筐体部の斜視図本実施の形態における下筐体部の上面図本実施の形態における下筐体部の断面斜視図本実施の形態におけるピン部材の斜視図本実施の形態におけるピン部材の上面図本実施の形態におけるピン部材の側面図本実施の形態におけるスイッチ装置の説明図（１）本実施の形態におけるスイッチ装置の説明図（２）本実施の形態におけるスイッチ装置の説明図（３）本実施の形態におけるスイッチ装置の説明図（４）本実施の形態におけるスイッチ装置の説明図（５）本実施の形態におけるスイッチ装置の断面斜視図（１）本実施の形態におけるスイッチ装置の断面斜視図（２）

実施するための形態について、以下に説明する。尚、同じ部材等については、同一の符号を付して説明を省略する。また、本願においては、Ｘ１－Ｘ２方向、Ｙ１－Ｙ２方向、Ｚ１－Ｚ２方向を相互に直交する方向とする。また、Ｘ１－Ｘ２方向及びＹ１－Ｙ２方向を含む面をＸＹ面と記載し、Ｙ１－Ｙ２方向及びＺ１－Ｚ２方向を含む面をＹＺ面と記載し、Ｚ１－Ｚ２方向及びＸ１－Ｘ２方向を含む面をＺＸ面と記載する。

上記のように、スイッチ装置においては、押しボタンスイッチが搭載されている基板が筐体内に納められているが、押しボタンスイッチの押下部を押した際に、基板が動いたり基板が撓んだりすると、操作者が、スイッチをオンにしたと思っても、実際にはスイッチがオンになってはいない場合がある。

このため、筐体の内部において、押しボタンスイッチが搭載されている基板を確実に固定することが検討されているが、一般的に、基板を確実に固定するためには、様々な部材が必要となり、また、形状等が複雑化し、スイッチ装置が大型化し、このため、スイッチ装置を組み立てに手間と時間を要し、高コストなものとなる。

よって、押しボタンスイッチが搭載されている基板が、筐体の内部の所望の位置に確実に固定されているものであって、小型、かつ、低コストで製造することのできるものが求められている。

（スイッチ装置）
本実施の形態におけるスイッチ装置について説明する。本実施の形態におけるスイッチ装置は、図１及び図２に示されるように、押しボタンスイッチ１０（請求項記載の押圧操作されるスイッチの一例）が搭載されている基板２０、上筐体部３０、下筐体部４０、ピン部材５０、押下部材６０、スライダ７０等を有している。図１は、本実施の形態におけるスイッチ装置の斜視図であり、図２は、分解斜視図である。尚、本願においては、上筐体部３０を第１の筐体部と記載し、下筐体部４０を第２の筐体部と記載する場合がある。

本実施の形態におけるスイッチ装置は、押しボタンスイッチ１０が搭載されている基板２０が、上筐体部３０と下筐体部４０とに囲まれた空間内に設置され収納されている。上筐体部３０は基板２０の上側の一方の面２０ａとなるＺ１側を覆い、下筐体部４０は基板２０の下側となるＺ２側を覆っている。押しボタンスイッチ１０は、基板２０の一方の面２０ａとなるＺ１側の面に取り付けられており、押しボタンスイッチ１０の上には上筐体部３０の内部にスライダ７０が設けられており、更に、スライダ７０の上には、上筐体部３０よりも外に出た押下部材６０が設けられている。

本実施の形態におけるスイッチ装置においては、押下部材６０を下方向、即ち、Ｚ２方向に押すことにより、押下部材６０を介してスライダ７０のＺ１側の端部がＺ２方向に押される。これにより、スライダ７０の全体がＺ２方向に動き、スライダ７０のＺ２側の端部により押しボタンスイッチ１０の押下部１１が押され、押しボタンスイッチ１０がオンとなる。

下記の説明では、押下部材６０及びスライダ７０が設けられている場合について説明するが、本実施の形態におけるスイッチ装置は、押下部材６０及びスライダ７０は設けられてはおらず、押しボタンスイッチ１０の押下部１１を直接押す構造のものであってもよい。

（各構成部材）
次に、押しボタンスイッチ１０及び基板２０について、図３から図５に基づき説明する。図３は、押しボタンスイッチ１０が取り付けられた基板２０の上面図であり、図４は側面図であり、図５は斜視図である。押しボタンスイッチ１０は、基板２０の一方の面２０ａのＸ１側に取り付けられている。押しボタンスイッチ１０はＺ１側に押下部１１が設けられており、押しボタンスイッチ１０の押下部１１がＺ２方向に押されることにより、押しボタンスイッチ１０をオンにすることができる。基板２０はガラスエポキシ樹脂等の絶縁体材料により、略長方形の形状で形成されている。また、基板２０には、押しボタンスイッチ１０が取り付けられている部分の近傍には、貫通穴２１が設けられており、更に、基板２０の一方の面２０ａの押しボタンスイッチ１０が取り付けられている部分の近傍には、ＬＥＤ等の発光素子２２が搭載されている。

次に、上筐体部３０について、図６から図８に基づき説明する。図６は、上筐体部３０を上面側から見た斜視図であり、図７は底面側から見た斜視図であり、図８は断面斜視図である。上筐体部３０は、内部に基板２０を入れられるように、樹脂材料等により箱形に形成されている。また、上筐体部３０のＸ１側にはＺ２方向に延びる壁部３１が形成されており、壁部３１にはピン部材５０を挿入するための第１の挿入穴３２（請求項記載の開口の一例）が設けられている。この第１の挿入穴３２はピン部材５０を上筐体部３０の内方側（Ｘ１側）に挿入できればよいので、壁部３１のＺ２側の端部に形成して一部が切り欠かかれた開口としてもよい。また、上筐体部３０の内側には、Ｚ２方向に延びる、即ち、上筐体部３０の内側には、下筐体部４０に向けて延在する支持板部３３が設けられており、支持板部３３のＺ２側にはピン部材５０が挿入される第２の挿入穴３４が設けられている。また、上筐体部３０には、Ｚ１－Ｚ２方向に筒状となるスライダ７０が入れられる筒部３５が形成されており、上筐体部３０のＸ１側の壁部３１の内側には、基板２０を位置決めするための位置決め部３６が設けられている。

次に、下筐体部４０について、図９から図１１に基づき説明する。図９は、下筐体部４０を上面側から見た斜視図であり、図１０は上面図であり、図１１は断面斜視図である。下筐体部４０は、樹脂材料等により形成されており、下筐体部４０のＸ１側には、基板２０をＺ２方向から支持する支持部４１が形成されている。支持部４１のＺ１側には基板２０に対向する第１の面４１ａが形成されており、第１の面４１ａには、Ｚ１側に凸となる複数の凸部４２が設けられている。凸部４２は、直径が２ｍｍ、高さ０．５ｍｍの円柱形の形状のものであり、本実施の形態においては、凸部４２は４つ設けられている。支持部４１は凸部４２の先端が基板２０のＺ２側の面に当接して基板２０を支持する。凸部４２を用いて基板２０を支持する構成とすることにより、基板２０を支持するために加える力の位置と大きさとを調節し易くなる。尚、凸部４２の先端側には丸面取り等の丸みを帯びた形状が設けられていても良い。それによれば、凸部４２と基板２０とが共に樹脂材料等の硬質な材料によって形成されている場合であっても、当接部位が破損する虞は小さくなる。尚、上筐体部３０と下筐体部４０とにより、本実施の形態におけるスイッチ装置の筐体が形成される。

本実施の形態においては、図１１に示されるように、下筐体部４０の支持部４１の厚さ、即ち、支持部４１の第１の面４１ａと第２の面４１ｂとの間の厚さは、入口側となるＸ１側が薄く、内部側となるＸ２側が厚くなるように形成されている。具体的には、下筐体部４０の支持部４１は、外側となるＸ１側の入口側４１ｃの厚さが１ｍｍであり、その奥のＸ２側の内部側４１ｄの厚さが１．２５ｍｍであり、入口側４１ｃから内部側４１ｄに向かって、第１の面４１ａを基準として、徐々に厚くなるように形成されている。

次に、ピン部材５０について、図１２から図１４に基づき説明する。図１２は、ピン部材５０の斜視図であり、図１３は上面図であり、図１４は側面図である。ピン部材５０は、樹脂材料等により形成されており、図１２から図１４に示されるように、Ｘ１側が頭部５１、Ｘ２側が胴部５２となっている。頭部５１及び胴部５２は、ＹＺ面における断面の形状が略長方形となるように形成されている。頭部５１におけるＺ１－Ｚ２方向における幅は約５ｍｍである。胴部５２は、頭部５１と接続されているＸ１側からＸ２側に向かって、第１胴部５３、第２胴部５４、第３胴部５５の順に形成されている。第１胴部５３におけるＺ１－Ｚ２方向における幅は約３ｍｍであり、第２胴部５４におけるＺ１－Ｚ２方向における幅は約２．８ｍｍであり、第３胴部５５におけるＺ１－Ｚ２方向における幅は約２．６ｍｍとなるように形成されている。これによって、胴部５２のＺ１側の面は、第１胴部５３よりも第２胴部５４、第２胴部５４よりも第３胴部５５の方がＺ１－Ｚ２方向での高さが低くなるように形成されている。第１胴部５３のＺ１側の面と第１胴部５３のＺ２側の面とには、突起部５６が各々設けられている。突起部５６の高さは、例えば、０．１５ｍｍ～０．２ｍｍである。尚、本願においては、第１胴部５３を頭部側の胴部、第３胴部５５を先端側の胴部または胴部の先端側と記載する場合がある。

（スイッチ装置の構造）
次に、本実施の形態におけるスイッチ装置の構造について説明する。本実施の形態におけるスイッチ装置は、図１５に示されるように、基板２０は、概ね基板２０のＺ１方向に配置された上筐体部３０と、概ね基板２０のＺ２方向に配置された下筐体部４０との間に挟まれた状態で固定されている。そして、図２０に示されるように第１の挿入穴３２は押しボタンスイッチ１０の近傍に設けられており、第１の挿入穴３２に挿入されたピン部材５０が、図１８及び図１９に示されるように、支持部４１を上筐体部３０側（Ｚ１側）に付勢する。これにより、基板２０は押しボタンスイッチ１０の近傍の部位が上筐体部３０側（Ｚ１側）に付勢され、位置決め部３６に押圧付勢されてＺ軸方向の位置が正確に位置決めされる。尚、本実施形態では、上筐体部３０及び下筐体部４０の外縁部に設けられたスナップイン形状により上筐体部３０と下筐体部４０と基板２０とが固定され、更に、ピン部材５０が第１の挿入穴３２に挿入されたとき、基板２０がＺ１側に付勢される構成になっている。

より詳細に説明すると、図１６及び図１７に示されるように、下筐体部４０のＺ１側の面と基板２０の他方の面２０ｂとが対向するように、下筐体部４０に基板２０を載せ、この上に、上筐体部３０を被せる。これにより、基板２０に設けられた貫通穴２１に、上筐体部３０の内部に設けられた支持板部３３が入り込み、貫通穴２１に貫通して配置されることによって、支持板部３３の先端（Ｚ２側）及び第２の挿入穴３４は下筐体部４０の支持部４１よりもＸ２側に配置される。このようにして、上筐体部３０の第１の挿入穴３２、第２の挿入穴３４、下筐体部４０の支持部４１の第２の面４１ｂよりもＺ２側の領域に、ピン部材５０が挿入される空間が形成される。尚、ピン部材５０が挿入される当該空間は、上筐体部３０と下筐体部４０とに囲まれ、基板２０が設置される空間（請求項記載の空間）の一部である。図１６は、この状態の断面図であり、図１７は断面斜視図である。尚、上筐体部３０の第１の挿入穴３２は、Ｘ１側のピン部材５０の頭部５１の形状に対応した幅広穴部３２ａと、Ｘ２側の支持穴部３２ｂとにより形成されており、下筐体部４０の支持部４１の第２の面４１ｂのＸ１側には、ピン部材５０の突起部５６の形状に対応した切り欠き部４３が形成されている。

このような、図１６及び図１７に示される状態より、上筐体部３０の第１の挿入穴３２及び第２の挿入穴３４に、ピン部材５０を第３胴部５５の側より入れ、図１８及び図１９に示す状態にする。図１８は、この状態の断面図であり、図１９は断面斜視図である。具体的には、上筐体部３０の第１の挿入穴３２にピン部材５０の第３胴部５５の側をＸ２方向に向けて徐々に入れると、ピン部材５０の胴部５２のＺ１側の面と下筐体部４０の支持部４１の第２の面４１ｂとが接触する。支持部４１は、開口に近い外方側（Ｘ１側）より開口から遠ざかる方向の内方側（Ｘ２側）が厚く形成されているため、ピン部材５０をＸ２方向に入れることにより、ピン部材５０の胴部５２のＺ１側の面が、下筐体部４０の支持部４１の第２の面４１ｂを押し、支持部４１が変形し、支持部４１のＸ２側がＺ１方向に持ち上げられる。尚、この状態では、ピン部材５０は、上筐体部３０の壁部３１の近傍には頭部５１側の第１胴部５３が位置し、第１胴部５３よりも上筐体部３０の内側方向に先端側の第３胴部５５が位置している。

支持部４１のＺ１側には、基板２０が載置されており、基板２０は、支持部４１のＺ１側に設けられた凸部４２により押される。更に、ピン部材５０をＸ２方向に入れることにより、第２の挿入穴３４にピン部材５０の第３胴部５５が入り込み、第１胴部５３に形成されている突起部５６が、壁部３１よりも奥の内部側となるＸ２側まで入り込む。このように、ピン部材５０の胴部５２に設けられた突起部５６が、壁部３１よりも奥の内部側となるＸ２側まで入り込むことにより、ピン部材５０の突起部５６がかえしとなり、ピン部材５０が第１の挿入穴３２より抜けにくくなり、ピン部材５０が第１の挿入穴３２に入れられた状態が維持される。

この際、上筐体部３０のＸ１側の壁部３１の内側には位置決め部３６が設けられており、位置決め部３６のＺ２側の端部３６ａと基板２０の一方の面２０ａとが接触する。これにより、基板２０は、他方の面２０ｂが支持部４１の凸部４２により、一方の面２０ａが位置決め部３６の端部３６ａにより挟まれた状態となり、所定の位置で位置が決められ固定される。

この状態では、ピン部材５０に設けられた突起部５６は、下筐体部４０の支持部４１の第２の面４１ｂに設けられた切り欠き部４３に入り込んでおり、ピン部材５０の頭部５１は、第１の挿入穴３２の幅広穴部３２ａに入り込んでおり、ピン部材５０の第１胴部５３は第１の挿入穴３２の支持穴部３２ｂに入り込んでいる。このように、ピン部材５０は、少なくとも一部が第１の挿入穴３２から上筐体部３０と下筐体部４０とにより形成された空間の内方側（Ｘ２側）に挿入されており、頭部５１の一部が第１の挿入穴から外方側（Ｘ１側）に突出している。

本実施の形態におけるスイッチ装置においては、図２０に示されるように、基板２０の押しボタンスイッチ１０の周辺部位は、ピン部材５０により上筐体部３０と下筐体部４０との間の所定の位置に固定されている。このため、操作者がスイッチ装置の押下部材６０をＺ２方向に押したとき、押圧力によってスライダ７０の全体がＺ２方向に動き、スライダ７０のＺ２方向の端部が押しボタンスイッチ１０の押下部１１をＺ２方向に押圧する。そして、余剰の押圧力が基板２０へ伝達された場合であっても、基板２０が上筐体部３０及び下筐体部４０の間でＺ１方向に押されて固定されているため、基板２０が大きく撓むことはない。これにより、押しボタンスイッチ１０及び押下部１１は位置決めされ固定された位置から動く虞は小さくなるので、押下部材６０を押圧操作する操作者は確実にスイッチをオンすることができる。

上記においては、支持部４１の厚さが入口側４１ｃから内部側４１ｄに向かって徐々に厚くなるように形成される場合について説明したが、本実施の形態は、支持部４１は、徐々に厚く形成されるのではなく、ピン部材５０に対応した一箇所、または、複数個所において厚くなるように形成されていてもよい。また、上記においては、ピン部材５０は先端側（Ｘ２方向側）における胴部５２のＺ１側の面の高さが低くなるように形成されていたが、胴部５２のＺ１側の面の高さは同じであってもよい。この場合においても、上記と同様の効果を得ることができる。

また、本実施の形態におけるスイッチ装置では、図２１に示されるように、基板２０の一方の面２０ａには発光素子２２が取り付けられており、スライダ７０は中空となっているものであってもよい。この場合、押下部材６０において、文字を表示させたい部分が透明な材料により形成されており、発光素子２２において発光した光は、スライダ７０の内部を通り、押下部材６０の透明な部分より出射されるため、発光素子２２において発光した光により文字を表示させることができる。

以上、実施の形態について詳述したが、特定の実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。

尚、本国際出願は、２０１８年９月１８日に出願した日本国特許出願第２０１８－１７３９９７号に基づく優先権を主張するものであり、その出願の全内容は本国際出願に援用する。

１０押しボタンスイッチ
１１押下部
２０基板
２０ａ一方の面
２０ｂ他方の面
２１貫通穴
２２発光素子
３０上筐体部
３１壁部
３２第１の挿入穴
３３支持板部
３４第２の挿入穴
３５筒部
３６位置決め部
４０下筐体部
４１支持部
４１ａ第１の面
４１ｂ第２の面
４１ｃ入口側
４１ｄ内部側
４２凸部
５０ピン部材
５１頭部
５２胴部
５３第１胴部
５４第２胴部
５５第３胴部
５６突起部
６０押下部材
７０スライダ

Claims

一方の面に押圧操作されるスイッチの搭載された基板と、
第１の筐体部と、
前記第１の筐体部との間で前記基板を収納する空間を形成する第２の筐体部と、
ピン部材と、
を有し、
前記第１の筐体部は、前記ピン部材の少なくとも一部を前記空間に挿入可能とする開口を有し、
前記第２の筐体部は、前記基板の他方の面を支持するための支持部を有し、
前記ピン部材は、前記開口から前記空間に挿入されたとき、前記支持部を前記基板の前記他方の面側へ押して、前記支持部により前記基板の前記他方の面を支持させることを特徴とするスイッチ装置。
前記支持部は、前記基板の前記他方の面を支持するための第１の面を有し、
前記ピン部材は、前記開口から前記空間に挿入されたとき、前記第２の筐体部の前記支持部の第２の面と接触し、前記支持部の前記第２の面を支持して前記支持部の前記第１の面で前記基板の前記他方の面を支持させることを特徴とする請求項１に記載のスイッチ装置。
前記支持部は、前記空間の外方側よりも前記空間の内方側が厚く形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のスイッチ装置。
前記ピン部材は、前記開口の側よりも前記空間の内方側が細く形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のスイッチ装置。
前記第１の筐体部には、位置決め部が設けられており、
前記支持部により前記他方の面が押された前記基板の前記一方の面を前記位置決め部に接触させることにより、前記基板の位置が決められることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のスイッチ装置。
前記ピン部材は、頭部と前記頭部よりも細い胴部とにより形成されており、
前記ピン部材の前記胴部には、前記ピン部材の前記胴部が前記開口から前記空間に挿入されている状態を維持するための突起部が設けられていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のスイッチ装置。
前記第１の筐体部は前記第２の筐体部に向けて延在する支持板部を有し、
前記基板には貫通穴が形成されており、
前記支持板部は、前記貫通穴の内部を通って前記基板を貫通して配置されていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のスイッチ装置。
前記支持板部には前記ピン部材が挿入される第２の挿入穴が設けられており、
前記ピン部材の胴部が前記開口と前記第２の挿入穴に挿入された状態で、前記胴部により前記支持部が押されることを特徴とする請求項７に記載のスイッチ装置。