JP7291866B2 - 押しボタンスイッチ - Google Patents

Description

本発明は、ゲーム機その他の電子機器を操作する押しボタンスイッチに関し、特に、接点の接触不良を防止するのに好適で、かつ、安価に製造できるものである。

従来、この種の押しボタンスイッチは、例えば特許文献に開示されている。同特許文献の押しボタンスイッチ（以下「従来の押しボタンスイッチ（１００）」という）は、伸縮可能なラバードーム（２ａ）が操作ボタン（４）の押下によって収縮し、収縮したラバードーム（２ａ）内側の可動接点（５）が固定接点（６）に接触することで、その固定接点の第１導体（６ａ）と第２導体（６ｂ）とが可動接点（５）を介して導通した状態（スイッチＯＮの状態）となるように構成されている。

しかしながら、従来の押しボタンスイッチ１００では、前述の通り、スイッチＯＮの状態を得るための具体的な接点構造として、電気的に絶縁された第１導体（６ａ）と第２導体（６ｂ）に対して可動接点（５）が略垂直に降下し接触する構成を採用している（特許文献１の図７および図８を参照）。このような可動接点（５）の垂直降下では、その可動接点（５）の接触面や第１導体（６ａ）、第２導体（６ｂ）の接触面に付着した異物（例えば金属酸化膜あるいは粉塵）を除去することは困難であり、異物による接点の接触不良（具体的には第１導体（６ａ）と第２導体（６ｂ）間の導通不良）が生じ易いという問題点がある。

また、前記のような接点の接触不良を防止する手段として、従来の押しボタンスイッチ１００では、接点（具体的には可動接点（５）、第１導体（６ａ）、第２導体（６ｂ））に対して高価な金メッキを施したり金製の接点を採用したりする必要があるため、押しボタンスイッチ自体が高価にならざるを得ないという問題点も有している。

特開２０１５－１１５２２４号公報

本発明は、前記問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、接点の接触不良を防止するのに好適で、かつ、安価に製造できる押しボタンスイッチを提供することである。

前記目的を達成するために、本発明は、配線回路パターンを有する回路基板と、前記回路基板上に配置された屈伸可能なラバースプリングと、前記ラバースプリングの上方に配置された昇降可能な押ボタン部と、を具備し、前記回路基板と前記ラバースプリングとの間に接点摺動式スイッチ装置を設けたこと、および、前記接点摺動式スイッチ装置は、前記配線回路パターンに対して電気的に接続された固定接点と、前記固定接点上に配置された可動接点と、前記押ボタン部の下降によって前記ラバースプリングが屈曲した時にその屈曲に応じて該ラバースプリングで押圧されて傾倒する可動レバーと、を備え、かつ、該可動レバーの傾倒により前記可動接点が前記固定接点に対して当接し該固定接点上を摺動することを特徴とする。

前記本発明において、前記ラバースプリングは、弾性素材で構成されるとともに、円柱状に形成されたプッシュ部と、該プッシュ部の下部に連接された円形ドーム型のスカート部と、該スカート部の内側天面に設けられた凸部と、を備え、かつ、前記凸部が前記可動レバーのノブと直接対向する構造になっていることを特徴としてもよい。

本発明では、押しボタンスイッチの具体的な構成として、前述の通り、回路基板とラバースプリングとの間に、接点摺動式スイッチ装置が設けられる構成、および、その接点摺動式スイッチ装置は、可動レバーの傾倒により可動接点が固定接点に対して当接し該固定接点上を摺動するという構成を採用した。このため、固定接点上での可動接点の摺動によって、固定接点や可動接点が磨かれ、また固定接点や可動接点に付着した異物（例えば金属酸化膜、粉塵など）が除去されるから、接点の接触不良を防止するのに好適な押しボタンスイッチを提供し得る。

また、本発明によると、前述の摺動によって接点の接触不良が防止されるから、接点に対して高価な金メッキを施したり金製の接点を採用したりする必要がない点で、安価に製造できる押しボタンスイッチを提供し得る。

本発明を適用した押しボタンスイッチの斜視断面図。 図１の押しボタンスイッチの斜視分解図。 図１の押しボタンスイッチで採用した接点摺動式スイッチ装置の断面図（押圧なしの自由状態）。 図３の接点摺動式スイッチ装置の動作説明図（摺動開始時） 図３の接点摺動式スイッチ装置の動作説明図（最大摺動時） （ａ）は図４の接点摺動式スイッチ装置における可動接点の側面図、（ｂ）はそのＡ矢視図。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付した図面を参照しながら詳細に説明する。

《押しボタンスイッチＳＷの構成概要》
図１は、本発明を適用した押しボタンスイッチの斜視断面図、図２は図１の押しボタンスイッチの斜視分解図、図３は図１の押しボタンスイッチで採用した接点摺動式スイッチ装置の断面図（押圧なしの自由状態）である。また、図４は図３の接点摺動式スイッチ装置の動作説明図（摺動開始時）、図５は図３の接点摺動式スイッチ装置の動作説明図（最大摺動時）、図６（ａ）は図４の接点摺動式スイッチ装置における可動接点の側面図、図６（ｂ）はそのＡ矢視図である。

図１、図２を参照すると、図１の押しボタンスイッチＳＷは、配線回路パターン（図示省略）を有する回路基板１と、回路基板１上に配置された屈伸可能なラバースプリング２と、ラバースプリング２の上方に配置された昇降可能な押ボタン部３と、を備えており、また、回路基板１とラバースプリング２との間には、接点摺動式スイッチ装置４が設けられている。

図１の押しボタンスイッチＳＷでは、ボトムケースＣＢとトップケースＣＴによっては箱型の外装ケースを形成し、この外装ケース内に回路基板１、ラバースプリング２が収容される構成を採用しているが、これに限定されることはない。

《回路基板１の詳細構成》
回路基板１の表面には、接点摺動式スイッチ装置４やチップＬＥＤ１００等の各種電子部品が表面実装されており、これらの電子部品は、回路基板１に対して例えば半田付けで固定されることにより、回路基板１の図示しない配線回路パターンに電気的に接続されている。

また、図１の押しボタンスイッチＳＷでは、隣り合う２つの接点摺動式スイッチ装置４とこれに隣接する２つのチップＬＥＤ１００とで、一つのスイッチ回路およびインジケータランプ回路（以下「スイッチ・インジケータランプ回路」という）を構成している、つまり、２つの接点摺動式スイッチ装置４が双方ともＯＮ状態になったときに、２つのチップＬＥＤ１００が点灯あるいは点滅するように構成しているが、これに限定されることはない。

図１の押しボタンスイッチＳＷでは、前記のようなスイッチ・インジケータランプ回路を３つ設けているが、その個数は必要に応じて適宜増減することができる。

《ラバースプリング２の詳細構成》
ラバースプリング２の具体的な配置の構成として、図１の押しボタンスイッチＳＷにおいては、回路基板１を覆うカバー部材ＣＶにラバースプリング２を設けている。

ラバースプリング２は、シリコーンゴム等の弾性素材で構成され、かつ、円柱状に形成されたプッシュ部２０と、プッシュ部２０の下部に連接された円形ドーム型のスカート部２１と、スカート部２１の内側天面（スカート部２１の内面全体のうちプッシュ部２０の天面と対向する面）に設けられた凸部２２と、を備えている。

スカート部２１の裾がカバーＣＶに連結された状態になっていることで、ラバースプリング２は、カバーＣＶと一体化し、かつ、該カバーＣＶによって支持されている。カバー部材ＣＶは、ラバースプリング２と同じ素材で形成してもよいし、異なる素材で形成してもよい。

以上のような構成からなるラバースプリング２では、そのプッシュ部２０の天面が所定の力で押圧されると、スカート部２１が座屈によって屈曲し、この屈曲に応じて凸部２２が下方（具体的には接点摺動式スイッチ装置４の方向）に降下する。

また、前記のような押圧の力が解除されると、スカート部２１はその弾性復元によって元の形状に戻り、凸部２２は上方に移動し元の位置に戻る。

図１の押しボタンスイッチＳＷでは、１つの押しボタン部３について２つのラバースプリング２を使用すること、および、３つの押しボタン部３を備えることから、ラバースプリング２は合計６つ設けているが、その数は必要に応じて適宜増減できる。

また、１つの押しボタン部３について、１つのラバースプリングを使用したり、３以上のラバースプリング３を使用したりする等、１つの押しボタン部３について使用するラバースプリング３の数は、必要に応じて適宜増減できる。

《押しボタン部３の詳細構成》

押しボタン部３は、スイッチ操作者によって所定の力で押圧される天板３１と、天板３１の下面外周縁から下方に向けて垂れ下がった形態の縦壁３２と、を備えている。このような押しボタン部３は、絶縁性素材、例えばポリアミド等の合成樹脂を射出成形することによって形成することができる。

前記のような押しボタン部３の具体的な配置の構成例として、図１の押しボタンスイッチＳＷでは、カバーＣＶや回路基板１を収容するトップケースＣＴの上面に、押しボタン部３の外径寸法に対応する孔Ｈを設け、この孔Ｈに押しボタン部３が昇降可能に配置される構成を採用している。図１の押しボタンスイッチＳＷでは、前述の通り３つの押しボタン部３を備えるので、その数に対応してトップケースＣＴの上面に３つの孔Ｈを設けている。

また、図１の押しボタンスイッチＳＷでは、押しボタン部３の昇降動作をガイドする手段として、縦壁３２の内側に内壁３３を設け、その外壁３２と内壁３３との間の隙間をガイド溝３４として利用する構成、および、孔Ｈの内側にその孔Ｈの下部内周から上方に向って立ち上がった形態のガイド片３５を形成し、かかるガイド片３５が前述のガイド溝３４にスライド可能に挿入される構成を採用している。

さらに、図１の押しボタンスイッチＳＷでは、天板３１の裏面中央付近に押圧突起３６を設けている。この押圧突起３６は、内壁３３の内側に位置し、かつ、その先端がラバースプリング２におけるプッシュ部２０の天面に当接するように構成してある。

従って、図１の押しボタンスイッチＳＷにおいて、押しボタン部３の下降により押圧突起３６が下降すると、その押圧突起３６の先端部でラバースプリング２が押圧され、スカート部２１が座屈によって屈曲する。

なお、図１の押しボタンスイッチＳＷでは、ＬＥＤ１００の発光を外界に発散させる手段として、押しボタン部３の中央部に小径の孔を開け、その孔内に透明材３７を装填しているが、これに限定されることはない。ＬＥＤ１００を省略した場合はその孔も透明材３７も省略される。

《接点摺動式スイッチ装置４の詳細構成》
図３を参照すると、接点摺動式スイッチ装置４は、回路基板１の配線回路パターン１Ａに対して電気的に接続された固定接点４１と、固定接点４１上に配置された可動接点４２と、押ボタン部３の下降によってラバースプリング２が屈曲した時にその屈曲に応じて該ラバースプリング２で押圧されて傾倒する可動レバー４３と、を備え、かつ、該可動レバー４３の傾倒により可動接点４２が固定接点４１に対して当接し該固定接点４１上を所定量摺動するように構成されている。

固定接点４１、可動接点４２、可動レバー４３の具体的な構成として、図１の接点摺動式スイッチ装置４では、下記（１）から（７）のような構成を採用している。

（１）ベース４０１とトップケース４０２とによって箱型のスイッチボックス４０３を形成し、このスイッチボックス４０３内に可動接点４２および可動レバー４３が収容される。

（２）固定接点４１は、細長板状の金属板で構成され、かつ、インサート成形によってスイッチボックス４０３の底（具体的にはベース４０１）に設けられる。

（３）固定接点４１は、図３と図４に示したように、第１の固定接点４１（４１Ａ）、第２の固定接点４１（４１Ｂ）として２つ設けられるとともに、それぞれの固定接点４１の一部は、摺動面Ｓとしてベース４０１上面、すなわちスイッチボックス４０３の底に並列に並んで露出するように設けられ、それぞれの固定接点４１の末端４１Ｅは、ベース４０１から外に出て回路基板１の配線回路パターン１Ａに電気的に接続される。

（４）可動接点４２は、Ｕ字形状の導電性板バネ材で形成されるとともに、その先端部が第１、第２の接点ブラシ４２Ａ、４２Ｂとして二股に分岐した形状になっていて（図６参照）、第１の接点ブラシ４２Ａは、第１の固定接点４１Ａの摺動面Ｓと対向し、第２の接点ブラシ４２Ｂは、第２の固定接点４１（４１Ｂ）の摺動面Ｓと対向するように配置される。

（５）第１の接点ブラシ４２Ａは、常時、第１の固定接点４１Ａに対して所定圧力で接触した状態になっている一方、第２の接点ブラシ４２Ｂは、可動レバー４３の傾倒により第２の固定接点４１Ａに対して接触した状態となり、それ以外は第２の固定接点４１Ａから所定量離れた状態となる。

（６）可動レバー４３は、トップケース４０２の開口４０２Ａからラバースプリング２の凸部２２に向って突出したノブ４３Ａ（図１参照）と、ノブ４３Ａより所定量ずれた位置で可動接点４２の基部（具体的には第１および第２の接点ブラシ４２Ａ、４２Ｂ以外の部分）を保持するホルダ４３Ｂと、を有するとともに、軸４３Ｃを支点としたベース４０１側への傾倒が可能である。なお、軸４３Ｃは、ホルダ４３Ｂと一体に設けられ、トップケース４０２の図示しない軸受けによって回転可能に支持されている。ラバースプリング２の凸部２２と可動レバー４３のノブ４３Ａは直接対向しており、先に説明した従来の押しボタンスイッチにおいて可動接点として機能する導体のようなものは、ラバースプリング２の凸部２２先端面には貼付されていない。

（７）可動レバー４３は、前記のような傾倒により、第１の固定接点４１（４１Ａ）の摺動面Ｓに対して第１の接点ブラシ４２（４２Ａ）を強く押し付けて撓ませながら摺動させる手段、および第２の固定接点４１（４１Ｂ）の摺動面Ｓに対して第２の接点ブラシ４２（４２Ｂ）を近づけ、接触後、強く押し付けて撓ませながら摺動させる手段として機能する。

《押しボタンスイッチＳＷの動作説明》
図１の押しボタンスイッチＳＷにおいて、所定の力で押しボタン部３の天板３１を押下すると、その力がラバースプリング２のプッシュ部２０に伝わり、ラバースプリング２のスカート部２１が座屈し屈曲することで、押しボタン部３全体が下降する。この時、前記のようなラバースプリング２の屈曲に応じて、同ラバースプリング２の凸部２２が下降し接点摺動式スイッチ装置４のノブ４３Ａを押圧する。

前記ノブ４３Ａの押圧により、図４に示したように、接点摺動式スイッチ装置４の可動レバー４３が下方（具体的にはベース４０１の方向）に向けて傾倒するとともに、第２の固定接点４１（４１Ｂ）の摺動面Ｓに対して第２の接点ブラシ４１（４１Ｂ）が近づき接触することで、スイッチＯＮの状態、すなわち、可動接点４２を介して第１の固定接点４１Ａと第２の固定接点４１Ｂが導通した状態が得られる。

そして、押しボタン部３の天板３１を更に所定量押し込むと、ラバースプリング２の屈曲する割合、その屈曲による同ラバースプリング２の凸部２２の下降量、その凸部によるノブ４３Ａの押込み量が増え、図４に示したように、接点摺動式スイッチ装置４の可動レバー４３が更に深く傾倒することで、第１の接点ブラシ４２（４２Ａ）は、第１の固定接点４１（４１Ａ）の摺動面Ｓに対して強く押し付けられ撓みながら摺動し、第２の接点ブラシ４２（４２Ｂ）もまた、第２の固定接点４１（４１Ｂ）の摺動面Ｓに対して強く押し付けられ撓みながら摺動する。

前記のような摺動によって、固定接点４１Ａ、４１Ｂの摺動面やその上を摺動する可動接点４２の接点ブラシ４２Ａ、４２Ｂは、その都度、つまり押しボタン部３の天板３１を押下する度に磨かれ、接触不良を引き起こすおそれのある異物は、固定接点４１Ａ、４１Ｂや可動接点４２（具体的には接点ブラシ４２Ａ、４２Ｂ）から効果的に除去される。

ところで、前記のような押しボタン部３を押下する力が解除されると、ラバースプリング２のスカート部２１がその弾性復元によって元の形状に戻り、その弾性復元力によって押しボタン部３全体が元の位置まで上昇するように押し上げられる。

この時、ラバースプリングの凸部２２も元の位置まで上昇することで、その凸部２２によるノブ４３Ａの押圧が解除される。これにより、その押圧の解除直前まで接点ブラシ４１Ａ、４１Ｂを固定接点４１Ａ、４１Ｂの摺動面Ｓに対して強く押し付けていた力がなくなるため、接点ブラシ４１Ａ、４１Ｂの撓みが元に戻ろうとする力、すなわち板バネ材の復元力により、可動レバー４３が上方（具体的にはトップケース４０２の開口４０２Ａ方向）に向けて傾倒し元の位置に戻る。この時も、接点ブラシ４２Ａ、４２Ｂは固定接点４１Ａ、４１Ｂの摺動面Ｓ上を逆方向に摺動するので、そのような逆方向の摺動によって固定接点４１Ａ、４１Ｂの摺動面Ｓや可動接点４２の接点ブラシ４２Ａ、４２Ｂは磨かれ、前述の付着異物は効果的に除去される。

《以上のまとめ》
以上説明した図１の押しボタンスイッチＳＷにあっては、その具体的な構成として、前述の通り、回路基板とラバースプリングとの間に接点摺動式スイッチ装置が設けられる構成、および、その接点摺動式スイッチ装置は、可動レバーの傾倒により可動接点が固定接点に対して当接し該固定接点上を摺動するという構成を採用した。このため、固定接点上での可動接点の摺動によって、固定接点や可動接点が磨かれ、また固定接点や可動接点に付着した異物（例えば金属酸化膜、粉塵など）が除去されるから、そのような接点の接触不良を防止するのに好適である。

また、図１の押しボタンスイッチＳＷは、前述の摺動によって接点の接触不良が防止されるから、接点に対して高価な金メッキを施したり金製の接点を採用したりする必要がない点で、安価に製造できる。

本発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により多くの変形が可能である。

例えば、接点摺動式スイッチ装置４は図３に示したものに限定されることはない。図３の接点摺動式スイッチ装置４のように可動接点が固定接点上を摺動する形式の接点摺動式スイッチ装置であれば、本発明における接点摺動式スイッチ装置４として採用し得る。

１ 回路基板
１００ チップＬＥＤ
２ ラバースプリング
２０ プッシュ部
２１ スカート部
２２ 凸部
３ 押ボタン部
３１ 天板
３２ 縦壁
３３ 内壁
３４ ガイド溝
３５ ガイド片
３６ 押圧突起
３７ 透明材
４ 接点摺動式スイッチ装置
４１ 固定接点
４１Ａ 第１の固定接点
４１Ｅ 固定接点の末端
４２ 可動接点
４２Ａ 第１の接点ブラシ
４２Ｂ 第２の接点ブラシ
４３ 可動レバー
４３Ａ ノブ
４３Ｂ ホルダ
４０１ ベース
４０２ トップケース
４０２Ａ トップケースの開口
４０３ スイッチボックス
ＣＴ トップケース
ＣＢ ボトムケース
Ｓ 摺動面
ＳＷ 押しボタンスイッチ
Ｈ 孔
ＣＶ カバー部材

Claims (2)

1. 配線回路パターンを有する回路基板と、
   前記回路基板上に配置された屈伸可能なラバースプリングと、
   前記ラバースプリングの上方に配置された昇降可能な押ボタン部と、を具備し、
   前記回路基板と前記ラバースプリングとの間に接点摺動式スイッチ装置を設けたこと、および、前記接点摺動式スイッチ装置は、前記配線回路パターンに対して電気的に接続された固定接点と、前記固定接点上に配置された可動接点と、前記押ボタン部の下降によって前記ラバースプリングが屈曲した時にその屈曲に応じて該ラバースプリングで押圧されて傾倒する可動レバーと、を備え、かつ、該可動レバーの傾倒により前記可動接点が前記固定接点に対して当接し該固定接点上を摺動すること
   を特徴とする押しボタンスイッチ。
2. 前記ラバースプリングは、弾性素材で構成されるとともに、円柱状に形成されたプッシュ部と、該プッシュ部の下部に連接された円形ドーム型のスカート部と、該スカート部の内側天面に設けられた凸部と、を備え、かつ、前記凸部が前記可動レバーのノブと直接対向する構造になっていること
   を特徴とする請求項１に記載の押しボタンスイッチ。

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