JP7519552B2

JP7519552B2 - 押釦スイッチ用部材

Info

Publication number: JP7519552B2
Application number: JP2023546769A
Authority: JP
Inventors: 正幸伊藤; 光利平谷
Original assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd
Priority date: 2021-09-10
Filing date: 2022-05-02
Publication date: 2024-07-19
Anticipated expiration: 2042-05-02
Also published as: WO2023037653A1; JPWO2023037653A1

Description

クロスリファレンス

本出願は、２０２１年９月１０日に日本国において出願された特願２０２１－１４７２７９に基づき優先権を主張し、当該出願に記載された内容は、本明細書に援用する。また、本願において引用した特許、特許出願及び文献に記載された内容は、本明細書に援用する。

本発明は、押釦スイッチ用部材に関する。

従来から、車載機器、通信機器、オーディオ機器、家庭用電気機器等の多種多様な機器のスイッチとして、押圧部、ドーム部およびベース部を備える押釦スイッチ用部材を用いたものが知られている（例えば、特許文献１を参照）。

図５は、従来から公知の押釦スイッチ用部材の縦断面図を示す。

図５に示す押釦スイッチ用部材１００は、キートップ１１１と、キートップ１１１の下端から一定に拡径するドーム部１１２と、ドーム部１１２におけるキートップ１１１と反対側に位置する開口部に固定されるベース部１１３と、キートップ１１１の直下にあってドーム部１１２内の空間に突出する突出部１１４と、を備える。押釦スイッチ用部材１００は、キートップ１１１をベース部１１３側、すなわち図５ではキートップ１１１から垂直下方に押し込むとドーム部１１２を座屈変形させ、キートップ１１１の押し込みを解除するとドーム部１１２が元の形状に戻る動作を可能とする部材である。

従来から公知の押釦スイッチ用部材１００のキートップ１１１から押し込みを開始してドーム部１１２が座屈変形後、荷重が低下していき、荷重が極小値をとるまでの荷重－変位曲線（Ｆ－Ｓ曲線）１５０をとる。すると、押し込み開始の初期ポイントから荷重が極大値となるピークポイントまでの角度Ａと、ピークポイントから荷重が極小値となるメークポイントまでの角度Ｂとを比べた際に、Ａ≦Ｂとなる。

特開２０００－７６９５９号公報

しかしながら、上記の従来から公知の押釦スイッチ用部材１００では、ドーム部１１２の座屈変形後に、突出部１１４が基板などに接触するまでの荷重が比較的大きく、押した感覚が良好ではない。特に、高級車への車載用途が進んで来た現在において、操作感の向上および明確な押下げ感触が要求されてきている。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、押釦を押し込み荷重が最大になった後には急激に抵抗が低下して明確な押下げを可能とする押釦スイッチ用部材を提供することを目的とする。

（１）上記目的を達成するための一実施形態に係る押釦スイッチ用部材は、
キートップと、
前記キートップの一端から一定に拡径するドーム部と、
前記ドーム部における前記キートップと反対側に位置する開口部に固定されるベース部と、を備え、前記キートップを前記ベース部側に押し込むと前記ドーム部を座屈変形させ、前記キートップの押し込みを解除すると前記ドーム部が元の形状に戻る押釦スイッチ用部材であって、
前記キートップの押し込み開始から前記ドーム部の座屈変形を経由して前記キートップの下方部位をその延長線上の固定部に当接するまでの荷重－変位曲線において、前記キートップの押し込みを開始する初期ポイントから荷重が極大値に達するピークポイントまでの第１角度に比べて、前記ピークポイントから荷重が極小値に達するメークポイントまでの第２角度の方が小さい。
（２）別の実施形態に係る押釦スイッチ用部材は、好ましくは、前記押釦スイッチ用部材の縦断面における前記キートップの幅に対する高さの比を０．５以上７．００以下としても良い。
（３）別の実施形態に係る押釦スイッチ用部材は、好ましくは、前記キートップの幅に対する高さの比を０．７５以上６．７５以下としても良い。
（４）別の実施形態に係る押釦スイッチ用部材は、好ましくは、前記キートップの幅に対する高さの比を２．５０以上５．５０以下としても良い。

本発明によれば、押釦を押し込み荷重が最大になった後には急激に抵抗が低下して明確な押下げを可能とする押釦スイッチ用部材を提供することができる。

図１は、本発明の実施形態に係る押釦スイッチ用部材の縦断面図を示す。図２は、図１の押釦スイッチ用部材の荷重―変位曲線の２つの例を示す。図３は、表１における２８個のサンプルのＦ－Ｓ曲線を示す。図４は、図１の押釦スイッチ用部材の各種変形例の縦断面を示す。図５は、従来から公知の押釦スイッチ用部材の縦断面図を示す。

１，１ａ，１ｂ，１ｃ・・・押釦スイッチ用部材、１１・・・キートップ、１２・・・ドーム部、１３・・・ベース部、Ａ・・・第１角度、Ｂ・・・第２角度。

次に、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている諸要素およびその組み合わせの全てが本発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、本発明の実施形態に係る押釦スイッチ用部材の縦断面図を示す。図２は、図１の押釦スイッチ用部材の荷重―変位曲線の２つの例を示す。本願では、キートップの天面からキートップを押し込む方向に切断したときの切断面を「縦断面」と称する。

この実施形態に係る押釦スイッチ用部材１は、キートップ１１と、キートップ１１の一端（図１では下端）から一定に拡径するドーム部１２と、ドーム部１２におけるキートップ１１と反対側に位置する開口部に固定されるベース部１３と、を備える。押釦スイッチ用部材１は、好ましくは、キートップ１１の直下にあってドーム部１２内の空間に突出する突出部１４を、さらに備える。突出部１４は、その先端に、導電部材を備えていてもいなくとも良い。押釦スイッチ用部材１は、ベース部１３を回路基板などの固定部に固定して使用可能である。回路基板は、キートップ１１の下方部位の延長線上の固定部の一例である。回路基板以外の固定部を採用することも可能である。

押釦スイッチ用部材１は、キートップ１１をベース部１３側に押し込むとドーム部１２を座屈変形させ、キートップ１１の押し込みを解除するとドーム部１２が元の形状に戻る弾性部材である。押釦スイッチ用部材１は、ゴム状弾性体の一体成形品であるが、キートップ１１と、ドーム部１２と、ベース部１３とを別体とする複合品でも良い。

押釦スイッチ用部材１を構成するゴム状弾性体としては、好適には、シリコーンゴム、ウレタンゴム、イソプレンゴム、エチレンプロピレンゴム、天然ゴム、エチレンプロピレンジエンゴム、ニトリルゴム（ＮＢＲ）若しくはスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）等の熱硬化性エラストマー、ウレタン系、エステル系、スチレン系、オレフィン系、ブタジエン系、フッ素系等の熱可塑性エラストマー、又は、上記したものの複合物等を例示できる。これらの例示のゴム状弾性体の内、特に、シリコーンゴムが好ましい。また、ゴム状弾性体は、シリカ等のフィラーを含有していても良い。

押釦スイッチ用部材１は、キートップ１１の押し込み開始からドーム部１２の座屈変形を経由してキートップ１１の下方部位、すなわち、突出部１４の先端部をその延長線上の固定部に当接するまでの荷重－変位曲線において、キートップ１１の押し込みを開始する初期ポイントから荷重が極大値に達するピークポイントまでの第１角度Ａに比べて、ピークポイントから荷重が極小値に達するメークポイントまでの第２角度Ｂの方が小さくなる押釦スイッチ用部材である。

押釦スイッチ用部材１は、好ましくは、押釦スイッチ用部材１の縦断面におけるキートップの幅（Ｙ）に対する高さ（Ｘ）の比（Ｘ／Ｙ）を０．５０以上７．００以下とする。Ｘ／Ｙ＝０．５０に近いと、荷重－変位曲線（Ｆ－Ｓ曲線ともいう。）は、Ｆ－Ｓ曲線２０のようになる。Ｘ／Ｙを０．５０以上にすることにより、第１角度Ａ＞第２角度Ｂとなる。この結果、操作者に、操作者の指にかかる荷重の急激な変化を与えられる。この結果、操作者に、操作者の指にかかる荷重の急激な変化を与えることができる。第１角度Ａ＞第２角度となる理由は、以下の理由からである。Ｘが大きくなるほど押下時にキートップが撓みドームに力が加わりにくくなる分、ピークポイントが伸びる。このため、第１角度Ａが大きくなる。また、ピークポイントが伸びた分、ピーク以降の変位量が短くなる。この結果、第２角度Ｂが小さくなる。Ｘ／Ｙがさらに大きくなると、Ｆ－Ｓ曲線３０にように、第１角度Ａに比べて第２角度Ｂがより小さくなる。この結果、ドーム部１２の座屈後に操作者の指にかかる抵抗がさらに小さくなり、操作者に良好な押し感覚が与えられる。Ｘ／Ｙ＝７．００以上になると第２角度Ｂはほぼ一定となる。一方、Ｘ／Ｙが大きくなるほどキートップ１１を下方に押すことが困難になる。このことから、Ｘ／Ｙの上限は７．００である。

本願では、幅（Ｙ）は、キートップ１１が円柱または円筒である場合には直径を、楕円柱である場合には長径を、角柱である場合には最長対角線を、それぞれ意味する。高さ（Ｘ）は、一般的には、キートップ１１の天面からドーム部１２の内側縁部までの長さを意味する。

押釦スイッチ用部材１は、好ましくは、Ｘ／Ｙを０．７５以上６．７５以下とする。Ｘ／Ｙを０．７５以上とすると、ドーム部１２が座屈変形後に、操作者に荷重の低下をより明確に与えやすくなる。Ｘ／Ｙを６．７５以下とすると、キートップ１１を下方に向けて押しやすくなる。また、押釦スイッチ用部材１は、より好ましくは、Ｘ／Ｙを２．５０以上５．５０以下とする。Ｘ／Ｙを２．５０以上とすると、ドーム部１２が座屈変形後に、操作者に荷重の低下をさらにより明確に与えやすくなる。Ｘ／Ｙを５．５０以下とすると、キートップ１１を下方に向けてさらに押しやすくなる。

次に、Ｘ／Ｙ比の異なる２８個の押釦スイッチ用部材１を用意してＦ－Ｓ曲線を調べた。

表１は、キートップの高さ（Ｘ）と幅（Ｙ）の比の異なる２８個のサンプルのＦ－Ｓ曲線における第１角度Ａ、第２角度Ｂおよび合否判定を示す。図３は、表１における２８個のサンプルのＦ－Ｓ曲線を示す。表１中、ＮＧは不合格を、Ｂは合格第３位を、Ａは合格第２位を、ＡＡは合格第１位を、それぞれ示す。ＮＧは、押した感覚が悪いことを意味する。Ｂ、ＡおよびＡＡは、全て押した感覚が良く、ＡＡが最も押した感覚が良いことを示す。図４では、Ｘ／Ｙ＝０．２５から７．００に推移するにしたがって、Ｆ－Ｓ曲線の極大値と極小値がグラフの右側に移動している。グラフ中の一部サンプル（１，２，３，２０，２１，２２，２３，２４，１８）については、点線の引き出し線にてＦ－Ｓ曲線を示している。Ｆ－Ｓ曲線は、キートップ１１の天面を１ｍｍ／ｓｅｃの速度で押し込み、押し込み開始から荷重が最大となり、ドーム部１２が座屈変形して荷重が最小となり、突出部１４の接地から荷重が増大していく間の荷重と縦方向の変位を示す。キートップ１１への押し込みには、アイコーエンジニアリング株式会社製の１６０５ＫＬを用いた。

表１に示す押釦スイッチ用部材１は、信越化学工業株式会社製の硬化性シリコーンゴム組成物（品番：ＫＥ－９６１１Ｕ）５００ｇ（１００質量部とする）および同社製の架橋剤（品番：Ｃ－８Ｂ）５０ｇ（１質量部とする）を混錬したものをシーティングし、シート成形後、小分けして、各Ｘ／Ｙ比に対応した金型のキャビティにその小分けしたものを入れて硬化した部材である。硬化条件は、１８０℃×４ｍｉｎとした。キートップ１１、ドーム部１２、ベース部１３および突出部１４は、全て、シリコーンゴム製の一体成形物である。各押釦スイッチ用部材１のキートップ１１の幅Ｙは、４ｍｍで統一した。当該キートップ１１の高さＸは、１～２８ｍｍの範囲で１ｍｍずつ変化させた。キートップ１１の形状は、円柱である。ドーム部１２は、平均厚さ０．４６ｍｍ、傾斜角６０度、高さ１．２ｍｍの外形を円錐台形状とするストレートドームである。ベース部１３は、ドーム部１２の最拡径の端面に接続されており、厚さ１．５ｍｍで幅４．５ｍｍの円環形状を有する。

表１から明らかなように、サンプルＮｏ．１（Ｘ／Ｙ＝０．２５）は、Ｆ－Ｓ曲線の第１角度Ａよりも第２角度Ｂの方が大きく、押し感覚の低い押釦スイッチ用部材１であった。一方、サンプルＮｏ．２（Ｘ／Ｙ＝０．５０）からＮｏ．２８（Ｘ／Ｙ＝７．００）は、Ｆ－Ｓ曲線の第１角度Ａが第２角度Ｂ以下であり、押し感覚の良好な押釦スイッチ用部材１であった。特に、サンプルＮｏ．３（Ｘ／Ｙ＝０．７５）からＮｏ．２７（Ｘ／Ｙ＝６．７５）は、サンプルＮｏ．２（Ｘ／Ｙ＝０．５０）およびＮｏ．２８（Ｘ／Ｙ＝７．００）よりも押し感覚が優れていた。さらに、サンプルＮｏ．１０（Ｘ／Ｙ＝２．５０）からＮｏ．２２（Ｘ／Ｙ＝５．５０）は、サンプルＮｏ．３（Ｘ／Ｙ＝０．７５）からＮｏ．９（Ｘ／Ｙ＝２．２５）およびサンプルＮｏ．２３（Ｘ／Ｙ＝５．７５）からＮｏ．２７（Ｘ／Ｙ＝６．７５）よりも押し感覚が優れていた。

図４は、図１の押釦スイッチ用部材の各種変形例の縦断面を示す。

押釦スイッチ用部材１ａは、図１の押釦スイッチ用部材１のキートップ１１に、その天面に開口する凹部４０を有する部材である。また、押釦スイッチ用部材１ｂは、図１の押釦スイッチ用部材１のキートップ１１の途中に段差５０を設けて、ドーム部２２の上方部分に幅の異なる２つの柱状部分を重ねた部材である。さらに、押釦スイッチ用部材１ｃは、押釦スイッチ用部材１ｂのキートップ１１に、その天面に開口する凹部４０を有する部材である。これらの押釦スイッチ用部材１ａ，１ｂ，１ｃのように、キートップ１１を空洞にし、および／またはキートップ１１を多段構造にしても良い。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、これらに限定されることなく、種々変形して実施可能である。

例えば、突出部１４は設けなくとも良い。また、突出部１４の先端に導電部材を設けなくとも良い。ドーム部１２は、突出部１４若しくはキートップ１１の下端面が回路基板等の固定部に接するまでのストローク中において急激に座屈する部位であれば良い。

本発明に係る押釦スイッチ用部材は、例えば、自動車、車載用電子機器、携帯通信機器、パーソナルコンピューター、カメラ、家庭用オーディオ機器、家庭用電化製品等の押圧式のキーを備える各種機器に用いるための押釦スイッチを構成するために利用可能である。

Claims

キートップと、
前記キートップの一端から一定に拡径するドーム部と、
前記ドーム部における前記キートップと反対側に位置する開口部に固定されるベース部と、を備え、前記キートップを前記ベース部側に押し込むと前記ドーム部を座屈変形させ、前記キートップの押し込みを解除すると前記ドーム部が元の形状に戻る押釦スイッチ用部材であって、
前記キートップの押し込み開始から前記ドーム部の座屈変形を経由して前記キートップの下方部位をその延長線上の固定部に当接するまでの荷重－変位曲線において、前記キートップの押し込みを開始する初期ポイントから荷重が極大値に達するピークポイントまでの第１角度に比べて、前記ピークポイントから荷重が極小値に達するメークポイントまでの第２角度の方が小さく、
前記押釦スイッチ用部材の縦断面において、前記キートップの幅に対する高さの比は２．５０以上５．５０以下であることを特徴とする押釦スイッチ用部材。