JP7152000B2 - ゴムスイッチ部材、フレーム部材及びスイッチ装置 - Google Patents

Description

本発明はスイッチのオンオフを行う接点を有することができ、押圧操作がなされるゴムスイッチ部材と、そのゴムスイッチ部材を収容するフレーム部材、及びゴムスイッチ部材とフレーム部材とで構成されるスイッチ装置に関する。

従来、電子機器又は車載機器には接点ゴムスイッチ又はコンタクトラバーと呼ばれるゴムスイッチ部材が広く用いられている。このゴムスイッチ部材は、押圧部となる押し子と、押し子の側面を囲んでテーパー状に形成されるスカートと、スカートの端部に形成されるベースとを有し、押し子を押圧するとスカートが撓み変形し、押し子の下方に設けた導電性の接点が、回路基板等に設けた接点電極（電極又は基板接点）等に対して接触したり離れたりすることで回路のオンオフを行ない、スイッチ機能を奏する。こうしたゴムスイッチ部材は、例えば特開平０８－０８３５３２号公報（特許文献１）又は特開平１１－３０６９０８号公報（特許文献２）などに記されている。

特開平０８－０８３５３２号公報 特開平１１－３０６９０８号公報

こうしたゴムスイッチ部材自体は古くから用いられているが、スイッチ以外に組み込まれる部品との関係等から、ゴムスイッチ部材に対する小型化が要求され、またその形状にも変化が求められている。しかし、ベースの厚み、剛性、スカートの厚み、角度などについて様々な条件が揃うことで好ましいクリック感を生じさせているが、何れかの条件を変えると好ましいクリック感及び荷重特性を実現させることが困難であった。

そこで本発明は、所望の設置スペースに対応可能なように小型化しながらも、好適なクリック感を与えることができるゴムスイッチ部材を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は以下のように構成される。即ち本発明は、押し子と、前記押し子を弾性支持するとともに前記押し子からテーパー状に拡開するスカートと、前記スカートの前記押し子側とは反対側の端部に位置するベースと、を有するゴムスイッチ部材について、前記ベースが、押し子への押圧方向に直交する水平方向に不均一形状に形成されているものとして構成した。

本発明は、押し子と、前記押し子を弾性支持するとともに前記押し子からテーパー状に拡開するスカートと、前記スカートの前記押し子側とは反対側の端部に位置するベースと、を有するゴムスイッチ部材について、前記ベースが、押し子への押圧方向に直交する水平方向に不均一形状に形成されているものとして構成したため、均一に形成されている場合に比べて不均一に形成されている部分で前記水平方向への広がりを抑えることができ、ゴムスイッチ部材の省スペース化を図ることができる。また、電子機器に組み込まれるゴムスイッチ部材以外の部品の組み込み等を容易にすることができ、スイッチ装置を設計する自由度を向上させることができる。

不均一形状についてより具体的に説明すれば、ベースのスカートの境界からその近傍において水平方向に延びて形成される形状が平面視で均一でないこと、換言すれば、スカートを中心に見て３６０°の何れの方向にも、スカートとの境界近傍においてベースが同一に現れる形状ではないことをいう、と説明することができる。具体例としては、平面視でスカートの外縁と同心円状にベースの外縁が形成されれば均一であるが、同心円の外縁から一部が切欠いた形状にベースが形成されていれば、こうした形状が不均一形状として挙げられる。また、ここでスカートの近傍とは、押圧操作によってスカートが変形する際に変形の影響を受けるベースの部分をいう。スカートの近傍を問題にしているのは、スカートの変形との関係で全く影響の無いほどに延伸されているベースの部分の形状はどのような形状であっても良く、そうした部分の形状までを問題にする必要がないからである。

前記ゴムスイッチ部材は、前記ベースが前記スカートからその外側に広がる厚肉ベース部と、前記スカートからその外側に広がらない薄肉ベース部とを有するものとして構成できる。前記ゴムスイッチ部材について、前記ベースが前記スカートからその外側に広がる厚肉ベース部と、前記スカートからその外側に広がらない薄肉ベース部とを有するものとしたため、厚肉ベース部によるスカートに対する押さえと、薄肉ベース部による省スペース化とを何れも実現することができる。

前記ゴムスイッチ部材は、前記ベースが、平面視で略長円状に形成されているものとすることができる。前記ベースが、平面視で略長円状に形成されているため、略長円状の短手方向長さは長手方向長さよりも短くなるため、長手方向と同一長さの直径を有する略円形状とする場合に比べて省スペース化を図ることができる。

前記ゴムスイッチ部材は、平面視で前記ベースが前記スカートとの境界から、前記押し子に対する押圧方向と同一方向に伸張する立壁を有するものとして構成できる。前記ゴムスイッチ部材について、平面視で前記ベースが前記スカートとの境界から、前記押し子に対する押圧方向と同一方向に伸張する立壁を有するものとしたため、前記ベースを前記スカートよりも平面視で側方に広がらないように構成できる。そのため、この立壁を設けた部分でゴムスイッチ部材の広がりを抑えることができ、省スペース化を図ることができる。

前記ゴムスイッチ部材は、前記ベースの前記スカート側とは反対側の端部に鍔を設けることができる。前記ベースの前記スカート側とは反対側の端部に鍔を設けたため、ベースと鍔とでゴムスイッチ部材を電子機器に組み込む場合の位置決めに利用することができる。

本発明はまた、前記ベースの側面に接触する壁部を有し、前記何れかのゴムスイッチ部材を収容可能なフレーム部材として構成することができる。本発明を、前記ベースの側面に接触する壁部を有し、前記何れかのゴムスイッチ部材を収容可能なフレーム部材として構成したため、前記何れかのゴムスイッチ部材に対して好適な収容部材とすることができる。

本発明はさらにまた、前記何れかのゴムスイッチ部材と、前記フレーム部材とを有するスイッチ装置として構成できる。本発明を、前記何れかのゴムスイッチ部材と、前記フレーム部材とを有するスイッチ装置として構成したため、省スペース化を達成した前記何れかのゴムスイッチ部材を簡単に電子機器等に組み込むことができる。また、前記何れかのゴムスイッチ部材を安定的に配置することができ、ゴムスイッチ部材の所望の特性を安定的に発揮させることができる。

ゴムスイッチ部材は、押圧によってスカートが座屈変形して好適なクリック感と荷重特性を実現するが、ベースに適度な広がりと剛性を持たせてスカートを支持することが必要である。しかしながら、スカート外周のすぐそばまで他部品が接近してベースの広がり及び剛性が得られない場合には、スカートに対する押さえが効かず、好ましいクリック感及び荷重特性が得られないおそれがあった。

対策としてはスカートの傾斜角度をきつくしたり、材質の硬度を上げたりする方法が考えられるが、スカートへの負担が大きく破れが発生する可能性が高まり、また、クリック感及び荷重特性が悪化するおそれがあったが、本発明の構成によれば、こうした弊害が無く、好ましいクリック感及び荷重特性を実現することができる。

本発明のゴムスイッチ部材によれば、省スペース化を図ることができる。また、本発明のフレーム部材及びスイッチ装置によれば、省スペース化を図れるゴムスイッチ部材を用いて好適なクリック感及び荷重特性を実現できる。

本発明の第1実施形態のゴムスイッチ部材であり、分図１（ａ）は平面図、分図１（ｂ）は分図１（ａ）の１ｂ－１ｂ線断面図、分図１（ｃ）は分図１（ａ）の１ｃ－１ｃ線断面図である。 図１のゴムスイッチ部材の概略斜視図である。 図１のゴムスイッチ部材にフレーム部材を配置した状態を示し、分図３（ａ）は、分図１（ｂ）に立壁を設けた状態図、分図３（ｂ）は分図１（ｃ）に立壁を設けた状態図である。 図１のゴムスイッチ部材にフレーム部材を配置した別の状態を示し、分図４（ａ）は、分図１（ｂ）に立壁を設けた別の状態図、分図４（ｂ）は分図１（ｃ）に立壁を設けた別の状態図である。 本発明の第１実施形態の変形例であるゴムスイッチ部材の平面図である。 本発明の第２実施形態のゴムスイッチ部材の平面図である。 本発明の第３実施形態のゴムスイッチ部材の平面図である。

実施形態に従い本発明をさらに詳細に説明する。なお、各実施形態で共通する部材については、同一の符号を付して重複説明を省略する。また、共通する材質、作用、効果等についても重複説明を省略する。

第１実施形態［図１～図４］

本実施形態のゴムスイッチ部材１０の平面図と断面図を図１に示す。またその概略斜視図を図２に示す。これらの図で示すように、ゴムスイッチ部材１０は、接点Ｐが取付けられる押し子１１と、押し子１１を弾性支持するとともに押し子１１から押圧方向にテーパー状に拡開する薄肉のスカート１２と、スカート１２の押し子１１側とは反対側の端部に位置し、回路基板Ｂ等に設置されるベース１３と、このベース１３のスカート１２側とは反対側の端部に位置する鍔１４と、を備えている。ゴムスイッチ部材１０は、回路基板Ｂ等に載置して電子機器に組み込まれて使用され、押し子１１が押圧操作されると、押し子１１に設けた導電性の接点Ｐが回路基板Ｂ等に設けた接点電極に接し、スイッチがＯＮされる。

ゴムスイッチ部材１０を構成する部位についてさらに詳しく説明する。押し子１１は、直接又は間接的に押圧操作を受ける部位であり凸部１１ａや導電性の接点Ｐが設けられている。そして、押し子１１の側面又は下面からスカート１２が形成されている。スカート１２は、押し子１１とベース１３を繋ぐ薄肉状部位であり押し子１１が押圧されると座屈してクリック感をもたらす。ベース１３は、回路基板Ｂ等の上に安定的にゴムスイッチ部材１０を載置するための部位である。鍔１４は、ベース１３よりも外方に延伸した部位である。

ゴムスイッチ部材１０では、ベース１３が押し子１１への押圧方向に直交する水平方向に不均一形状に形成されていることを特徴としている。本実施形態のゴムスイッチ部材１０では、ベース１３がスカート１２よりもその外側に広がる厚肉ベース部１３ｂと、スカート１２からその外側にまでは広がらない薄肉ベース部１３ａとを有する構成を「不均一形状」としている。換言すれば、スカート１２の境界からベース１３となる一帯において、平面視では図１（ａ）で示すように略長円状に形成されている。この略長円状のベース１３の外縁は、図１（ｃ）で示すように、スカート１２の押し子１１に対する押圧方向と同一方向である下方に伸張する立壁Ｗとなっている。このように薄肉ベース部１３ａの部分では、スカート１２との境界から立壁Ｗが形成されるため、ベース１３の厚みがスカート１２からその外側に広がらない一方で、厚肉ベース部１３ｂの部分では、ベース１３の厚みが水平方向に広がるようになっており、水平方向においてベース１３の厚みが同一に形成されない不均一形状となっている。

従来のゴムスイッチ部材１０ではスカート１２の周囲で均等の肉厚であったのに対して、不均一形状として部分的に薄肉ベース部１３ａを設けたため、薄肉ベース部１３ａの部分ではベース１３が幅広に広がることがなく、ゴムスイッチ部材１０を幅狭にすることができ、ゴムスイッチ部材１０を配置するスペースを削減することができる。

なお、スカート１２の下方に設けるベースは、その全体を薄肉の薄肉ベース部１３ａとして構成すると、押し子１１を押圧した際にスカート１２を下方から支えることができず、好ましいクリック感、及びそうしたクリック感を与える押圧荷重を得ることができないおそれがある。こうしたベース１３を設ける代わりに、安定的なクリック感を生じさせる構成として、スカート１２の角度を立て気味にしたり、スカート１２の厚みを増やしたり、ゴム状弾性体の硬度を高めたりすることが考えられる。しかし何れの方法も、ゴムスイッチ部材の耐久性が低下したり、クリック感が悪化したりして、所望の品質が得られない。

ゴムスイッチ部材１０となるゴム状弾性体は、反発弾性の高い熱硬化性ゴム又は熱可塑性エラストマーを用いることができる。熱硬化性ゴムは、例えば、シリコーンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ウレタンゴム、ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム、天然ゴム、ブタジエンゴムなどを挙げることができる。このなかでも圧縮永久歪が小さく、繰り返し圧縮に耐えられ、温度特性が良いシリコーンゴムが好ましい。熱可塑性エラストマーは、例えば、スチレン系熱可塑性エラストマー、エステル系熱可塑性エラストマー、ウレタン系熱可塑性エラストマー、オレフィン系熱可塑性エラストマー、アミド系熱可塑性エラストマー、ブタジエン系熱可塑性エラストマー、エチレン－酢酸ビニル系熱可塑性エラストマー、塩化ビニル系熱可塑性エラストマーなどを挙げることができる。これらの中でも低硬度、低圧縮永久歪みであり、耐薬品性、耐候性及び耐久性に優れたシリコーンゴムを用いることが好ましい。こうしたゴム状弾性体の硬度は、ＪＩＳ Ｋ６２５３ タイプＡデュロメータにより測定した硬度で４０～８０が好ましい。４０よりの小さいと耐久性が劣るおそれがあり、８０を超えると良好なクリック感及びクリック荷重が得られないおそれがある。

ゴムスイッチ部材の製造は、型成形により凸部１１ａのある押し子１１と、スカート１２と、ベース１３とが一体となったゴムスイッチ部材１０を製造することができる。このゴムスイッチ部材１０に裏返して接点Ｐを固着することで、接点Ｐ付きのゴムスイッチ部材１０を製造することができる。あるいはまた、接点Ｐは押し子１１等の成形時にインサート成形等により設けることもできる。

好ましいゴムスイッチ部材１０の一態様として、スカート１２の厚みを０．１～１．０ｍｍ、スカート１２の水平方向からの立ち上がり角度を２０～７０°、厚肉ベース部１３ｂの押圧操作方向の厚みを０．１～３．０ｍｍ、厚肉ベース部１３ｂの水平方向の長さを１．０ｍｍ以上、薄肉ベース部１３ａの立壁Ｗの高さ（長さ）を０．１～３．０ｍｍとすることができる。

ゴムスイッチ部材１０は、これを収容可能なフレーム部材Ｆに収容して用いることができる。このフレーム部材Ｆは、ゴムスイッチ部材１０と組み合わせて使用する部材であって、ゴムスイッチ部材１０を収容する電子機器の一部として構成されたり、あるいは、それ自体は単独の部品として構成され、ゴムスイッチ部材１０を組み込んだものを電子機器に取り付けるように構成したりすることができる。こうしたゴムスイッチ部品１０と、これを収容するフレーム部材Ｆによりスイッチ装置を構成することができる。フレーム部材Ｆを回路基板Ｂと一体化した構成や、配線や接点電極を含んだ構成とする場合、ゴムスイッチ部材１０をフレーム部材Ｆにはめ込むだけでスイッチ装置を構成することができる。

フレーム部材Ｆは、ゴムスイッチ部材１０の収容、位置決め、あるいは固定のために利用され、ゴムスイッチ部材１０を抑え込むことができる。図３（ａ）及び図３（ｂ）ではフレーム部材Ｆの一部としての壁部Ｆを示す。フレーム部材Ｆは、ベース１３の側面ｓ１に当接される。換言すれば、図３（ａ）及び図３（ｂ）で示すように、厚肉ベース部１３ｂの側面ｓ３及び薄肉ベース部１３ａの側面ｓ２の何れにも当接するように構成されることが好ましい。壁部Ｆを設けたため、薄肉ベース部１３ａでは、その側面ｓ２方向に広がり撓むことを抑制することができる。また、スカート１２の下側形状を保つことができる。即ち、スカート１２の変形による影響を厚肉ベース部１３ｂが存在すれば厚肉ベース部１３ｂで、厚肉ベース部１３ｂが無くても薄肉ベース部１３ａの部分は壁部Ｆによって吸収することができるため、好ましいクリック感及びクリック荷重を与えることができる。

フレーム部材Ｆはまた、図３（ａ）及び図３（ｂ）で示すように、鍔１４の表面ｓ４にも当接するように配置されることが好ましい。ベース１３の側面ｓ１及び鍔１４の表面ｓ４に当接することで、フレーム部材Ｆ内にゴムスイッチ部材１０を位置決めすることができ、ゴムスイッチ部材１０を安定的に配置することができる。

フレーム部材Ｆはさらに、図４（ａ）及び図４（ｂ）で示すように、ベース１３の表面ｓ５にも当接するように配置することができる。ベース１３の表面ｓ５に当接することで、より確実にゴムスイッチ部材１０を収容することができる。

フレーム部材Ｆは、硬質の樹脂又は金属により形成することができる。例えば硬質の樹脂には、ＡＢＳ樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド樹脂等が挙げられる。これらの樹脂にはガラス繊維等の補強材を含有してもよい。金属としては鉄、銅、アルミニウム、亜鉛、錫等、あるいはそれら何れかを含む合金等を挙げることができる。こうした材質は、ゴムスイッチ部材１０の不要な変形を妨げることが可能な硬度、又は強度を有していればよい。

回路基板Ｂは、公知の樹脂基板、フィルム基板などを用いることができる。回路基板Ｂ上には特定間隔に離れた一対の配線からなる接点電極を設けることができる。配線は、銅等の金属箔のほか、カーボン粉末又は銀粉末を含有した導電性塗膜等によって形成することができる。接点電極は更にその表面にカーボンインキ等を塗布しても良い。回路基板の接点電極とゴムスイッチ部材１０の接点Ｐとが接触して導通することによって、ＯＮ－ＯＦＦスイッチ等の接点入力を実現する。

変形例１［図５］

第１実施形態の変形例であるゴムスイッチ部材１０ａの平面図を図５に示す。先の実施形態で示したゴムスイッチ部材１０は鍔１４を有していたが、ゴムスイッチ部材１０ａは、図５で示すように、こうした鍔を有していない。鍔を設けないため、ベース１３の立壁Ｗが広くなり、フレーム部材Ｆにより押さえ易くなる。

第２実施形態［図６］

本実施形態のゴムスイッチ部材２０の平面図を図６に示す。この図で示すように、ゴムスイッチ部材２０は、平面視でスカート１２の端部に接線を有するように見える薄肉ベース部１３ａが設けられる一方で、それ以外の三方には厚肉ベース部１３ｂが設けられている。そのため、図６で示されるベース１３の外縁がスカート１２の外縁と同心円状に現れず、ベース１３は不均一形状となっている。換言すれば、ベース１３は、厚肉ベース部１３ｂの部分に対して薄肉ベース部１３ａの部分が切り欠いた形状であり不均一形状となっている。こうしたゴムスイッチ部材２０であっても薄肉ベース部１３ａが設けられる部分の省スペース化を図ることができる。

第３実施形態［図７］

本実施形態のゴムスイッチ部材３０の平面図を図７に示す。この図で示すように、ゴムスイッチ部材３０は、平面視でスカート１２から左右及び上下に厚肉ベース部１３ｂが設けられているが、スカート１２の左右及び下方の厚肉ベース部１３ｂが、スカート１２の上方の厚肉ベース部１３ｂに比べて水平方向長さが短く形成されており、本実施形態のゴムスイッチ部材３０でもベース１３の形状が不均一に形成されている。換言すれば、図７で示されるベース１３の外縁がスカート１２の外縁と同心円状に現れずベース１３は不均一形状となっている。あるいは、ベース１３は、厚肉ベース部１３ｂの水平方向長さが異なることで不均一形状となっている。こうしたゴムスイッチ部材３０であっても、スカート１２から側方に向かうベース１３の長さを短く形成した部分において省スペース化を図ることができる。

上記実施形態は本発明の例示であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、実施形態の変更又は公知技術の付加、組合せ等を行い得るものであり、それらの技術もまた本発明の範囲に含まれるものである。

１０，１０ａ，２０，３０ ゴムスイッチ部材
１１ 押し子
１１ａ 凸部
１２ スカート
１３ ベース
１３ａ 薄肉ベース部
１３ｂ 厚肉ベース部
１４ 鍔
ｓ１ ベース側面
ｓ２ 薄肉ベース部側面
ｓ３ 厚肉ベース部側面
ｓ４ 鍔の表面
ｓ５ ベースの表面
Ｐ 接点
Ｂ 回路基板
Ｆ フレーム部材（壁部）
Ｍ スイッチ装置
Ｗ 立壁

Claims (7)

1. 押し子と、前記押し子を弾性支持するとともに前記押し子からテーパー状に拡開するスカートと、前記スカートの前記押し子側とは反対側の端部に位置するベースと、を有するゴムスイッチ部材において、
   前記ベースは、前記押し子の押圧方向から見た平面視で、互いに直交する長手方向と短手方向とを有する形状に形成されており、
   前記ベースは、その頂面が前記スカートとの境界から前記長手方向の外縁までの長さと、前記スカートとの境界から前記短手方向の外縁までの長さとが異なるように構成されることによって、前記ベースが、前記押し子への押圧方向に直交する水平方向に不均一形状に形成されていることを特徴とするゴムスイッチ部材。
2. 前記ベースが前記スカートからその外側に広がる厚肉ベース部と、前記スカートからその外側に広がらない薄肉ベース部とを有する請求項１記載のゴムスイッチ部材。
3. 前記ベースが、平面視で略長円状に形成されている請求項１又は請求項２記載のゴムスイッチ部材。
4. 平面視で前記ベースが前記スカートとの境界から、前記押し子に対する押圧方向と同一方向に伸張する立壁を有する請求項１～請求項３何れか１項記載のゴムスイッチ部材。
5. 前記ベースの前記スカート側とは反対側の端部に鍔を設けた請求項１～請求項４何れか１項記載のゴムスイッチ部材。
6. 前記ベースの側面に接触する壁部を有し、請求項１～請求項５何れか１項記載のゴムスイッチ部材を収容可能なフレーム部材。
7. 請求項１～請求項５何れか１項記載のゴムスイッチ部材と、請求項６記載のフレーム部材とを有するスイッチ装置。

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