JPWO2017056601A1 - プッシュスイッチ - Google Patents

Abstract

【課題】可動接点部材が初期状態に戻る際の操作音の発生を抑え、静音化を図ることができるプッシュスイッチを提供する。【解決手段】金属板からなり反転動作可能な膨出部２０ａを備えた可動接点部材２０を備え、固定接点部材１０が可動接点部材２０と接離可能な第１固定接点部１０ａと、内部底面５１ａの外縁部に設けられている第２固定接点部１０ｂとを有するプッシュスイッチ１において、膨出部２０ａの反転動作荷重よりも低い操作力で弾性変形可能でかつ導電性を備えた振動減衰部材２５をさらに備え、振動減衰部材２５を介して膨出部２０ａと第２固定接点部１０ｂとが電気的に接続され、初期状態から操作したときに、振動減衰部材２５が弾性変形によって撓むとともに、振動減衰部材２５の弾性変形時の操作力が単調増加するように変化し、膨出部２０ａの反転状態から初期状態に復帰するときには、振動減衰部材２５が可動接点部材２０の振動を吸収する。【選択図】図４

Description

本発明は、ドーム状に形成された可動接点部材を備えるプッシュスイッチに関する。

クリック感触を備えるプッシュスイッチは各種入力に使用されている。可動接点部材がメタルドームであるプッシュスイッチでは、押圧操作をやめ、可動接点部材が初期状態に復帰するときに意図しない操作音が発生することがある。

これはメタルドームが反転しているときのエネルギーを解放することで、可動接点部材が固定接点部材に衝突したり、振動が伝わったりするなどして音を発生させているものと考えられた。この操作音を小さくするために操作荷重の小さい可動接点部材を用いると、クリック感触が変わってしまうので、好ましくない。

一方、特許文献１には、ゴム状弾性体層で構成した突起部材を設けたスイッチ機構が開示されている。図９は、スイッチ機構の概略側断面図である。図９に示すようにこのスイッチ機構は、スイッチ接点１１１を形成したスイッチ基板１１０上に、可動接点板１１３を取り付け、その上に押圧板１３０とキートップ板１４０とを配設し、さらにその上をケース１７０で覆って構成されている。スイッチ接点１１１はキートップ１５０に対向する位置に設けられている。スイッチ接点１１１の上には、円形の弾性金属板をドーム形状に形成してなる可動接点板１１３が設けられている。図９に示すように押圧板１３０は、平板状のフレキシブルシート１３１の下面に突起部材１３３を取り付けて構成されている。突起部材１３３が可動接点板１１３を押圧してクリック感覚を生じながらこれを反転し、該可動接点板１１３がスイッチ接点１１１に接触することでスイッチをオンする。突起部材１３３はゴム状弾性体層をフレキシブルシート１３１の下面に印刷することによって形成されている。

ゴム状弾性体層で構成した突起部材１３３によって可動接点板１１３を押圧した場合、音及び振動が生じにくく、いわゆる音消しが図れる。

特開平１１−０９６８４８号公報

しかしながら、上述した特許文献１のスイッチ機構の場合、音及び振動を生じにくくするためには、ゴム状弾性体層を別体で設けなければならなかった。そのため、ゴム状弾性体層を設けることなく、より単純な構成で、静音化を図ることができるプッシュスイッチが求められていた。

本発明は、上述した課題を解決するもので、より単純な構成で、可動接点部材が初期状態に戻る際の操作音の発生を抑え、静音化を図ることができるプッシュスイッチを提供することを目的とする。

本発明のプッシュスイッチは、金属板からなり反転動作可能なドーム状の膨出部を備えた可動接点部材と、前記可動接点部材と電気的な接続が可能な固定接点部材と、前記可動接点部材を収容し一方が開口した収容部を有するハウジングと、を備え、前記固定接点部材が、前記収容部の内部底面の中央部に設けられ前記可動接点部材と接離可能な第１固定接点部と、前記内部底面の外縁部に設けられている第２固定接点部と、を有するプッシュスイッチにおいて、前記膨出部の反転動作荷重よりも低い操作力で弾性変形可能でかつ導電性を備えた振動減衰部材をさらに備え、前記振動減衰部材を介して前記膨出部と前記第２固定接点部とが電気的に接続され、初期状態から操作したときに、前記振動減衰部材が弾性変形によって撓むとともに、前記振動減衰部材の弾性変形時の操作力が単調増加するように変化し、前記膨出部の反転状態から初期状態に復帰するときには、前記振動減衰部材が前記可動接点部材の振動を吸収することを特徴とする。

この構成によれば、振動減衰部材を設けることで、可動接点部材が初期状態に戻る際の振動などを吸収するので、操作音の発生を抑えることができ、静音化を図ることができる。

また、本発明のプッシュスイッチは、前記振動減衰部材の弾性変形に伴う操作量を第１操作量とし、前記第１操作量だけ操作したときの操作力を第１操作力とし、前記膨出部が反転動作を始める直前の操作力をピーク荷重とし、前記膨出部が反転動作したときの操作量を第２操作量としたときに、前記第１操作量が０．０１５ｍｍより大きく、かつ前記第２操作量の１０分の１ないし５分の１であって、前記第１操作力が前記ピーク荷重の３０％以内であることを特徴とする。

この構成によれば、操作感触を損なうことなく、静音化を図ることができる。

また、本発明のプッシュスイッチは、前記可動接点部材が前記膨出部から外方へ延設された少なくとも２本の脚部を有し、前記脚部が前記振動減衰部材であることを特徴とする。

この構成によれば、構成部品が少ないので、組立が容易である。

また、本発明のプッシュスイッチは、前記収容部を覆うシート部材をさらに備え、前記シート部材が前記膨出部と接するように配置されていることを特徴とする。

この構成によれば、シート部材が膨出部と接するように配置されているので、シート部材側でも可動接点部材の振動を吸収することができる。さらに、シート部材によって、押圧操作時に安定して可動接点部材の膨出部を反転させることができる。また、シート部材が収容部を覆っているので、可動接点部材の動作を妨げる異物の侵入を防止できる。

本発明によれば、可動接点部材の膨出部の反転動作荷重よりも低い操作力で弾性変形可能でかつ導電性を備えた振動減衰部材を設けることで、可動接点部材が初期状態に戻る際の振動などを振動減衰部材が吸収する。したがって、より単純な構成で、可動接点部材が初期状態に戻る際の操作音の発生を抑え、静音化を図ることができるプッシュスイッチを提供することができる。

本発明の実施形態のプッシュスイッチを示す分解斜視図である。 本発明の実施形態のプッシュスイッチを示す斜視図である。 本発明の実施形態のプッシュスイッチを示す平面図である。 図３のＩＶ−ＩＶ線で切断した断面図であり、図４（ａ）は初期状態、図４（ｂ）は振動減衰部材の弾性変形による撓み状態、図４（ｃ）は膨出部の反転動作状態を示す断面図である。 本発明の実施形態のプッシュスイッチにおける操作量と操作力との関係を示すグラフである。 図５に示す操作力が合成される動作原理であり、図６（ａ）は膨出部の操作荷重を示すグラフであり、図６（ｂ）は、振動減衰部材の操作荷重を示すグラフである。 変形例の可動接点部材を示す斜視図である。 従来のプッシュスイッチにおける操作量と操作力との関係を示すグラフである。 従来のスイッチ機構の概略側断面図である。

［第１実施形態］
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、分かりやすいように、図面は寸法を適宜変更している。

図１は、本発明の実施形態のプッシュスイッチ１を示す分解斜視図である。図２は、プッシュスイッチ１を示す斜視図である。図３は、プッシュスイッチ１を示す平面図である。図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線で切断した断面図であり、図４（ａ）は初期状態、図４（ｂ）は振動減衰部材２５の弾性変形による撓み状態、図４（ｃ）は膨出部２０ａの反転動作状態を示す断面図である。図５は、プッシュスイッチ１における操作量と操作力との関係を示すグラフである。図６は、図５に示す操作力が合成される動作原理であり、図６（ａ）は膨出部２０ａの操作荷重を示すグラフであり、図６（ｂ）は、振動減衰部材２５の操作荷重を示すグラフである。

本実施形態のプッシュスイッチ１は、図１〜図４に示すように、可動接点部材２０と、可動接点部材２０と電気的な接続が可能な固定接点部材１０と、一方が開口した収容部５１を有するハウジング５０と、収容部５１を覆うシート部材３０とを備える。

ハウジング５０は、絶縁材料の合成樹脂を用いて射出成形されており、収容部５１のＺ１側に開口を有する箱型の外形を備えている。ハウジング５０には、後述する固定接点部材１０が埋設されている。

固定接点部材１０は、導電性の金属材からなり、図１に示すように、収容部５１の内部底面５１ａの中央部に設けられている第１固定接点部１０ａと、内部底面５１ａの外縁部に設けられている第２固定接点部１０ｂとを有している。また、固定接点部材１０は、第１固定接点部１０ａに接続された第１端子部１０ｃと、第２固定接点部１０ｂに接続された第２端子部１０ｄとを備えている。第１端子部１０ｃ及び第２端子部１０ｄは、ハウジング５０の側面から外方に露出して設けられている。なお、ハウジング５０が絶縁材料で形成されているので、第１固定接点部１０ａと第２固定接点部１０ｂとは、電気的に絶縁されており、同様に第１端子部１０ｃと第２端子部１０ｄとは絶縁されている。固定接点部材１０とハウジング５０とは、例えばインサート成形によって一体化される。

可動接点部材２０は、導電性の金属板からなり、収容部５１に収容されている。可動接点部材２０は、図１に示すように、ドーム状の膨出部２０ａと、膨出部２０ａから外方へ延設された脚部２０ｃを有している。膨出部２０ａは、初期状態で中央がＺ１側に膨らんでおり、Ｚ１側からの押圧によって反転動作可能になっている。可動接点部材２０は、第２固定接点部１０ｂに脚部２０ｃが接触するように配置され、脚部２０ｃを介して初期状態で膨出部２０ａと第２固定接点部１０ｂとが電気的に接続される。

シート部材３０は、絶縁材料の合成樹脂からなり、収容部５１を覆って膨出部２０ａと接するように配置されている。シート部材３０は収容部５１を取り囲むハウジング５０に固着されている。シート部材３０には、膨出部２０ａの中央部分に対向するように厚肉の押圧部３１が設けられている。シート部材３０が膨出部２０ａと接するように配置されて、押圧操作時に安定して可動接点部材２０の膨出部２０ａを反転させることができる。また、シート部材３０が収容部５１を覆っているので、可動接点部材２０の動作を妨げる異物の侵入を防止できる。なお、押圧部３１は、ほぼ均一な厚さの合成樹脂シートに溶着や接着によって一体化された別部材であってもよい。この場合、合成樹脂シートと同一の材質に限定されず、溶着や接着に適した材料から適宜選択可能である。

本実施形態のプッシュスイッチ１では、４本の脚部２０ｃが膨出部２０ａの反転動作荷重よりも低い操作力で弾性変形可能に設けられている。なお、４本の脚部２０ｃのうち、２本は第２固定接点部１０ｂに接触しない位置にあり、他の２本で上述のように膨出部２０ａと第２固定接点部１０ｂとの電気接続がなされている。

図４（ａ）に示すように、初期状態では膨出部２０ａがＺ１側に膨らんでおり、また、脚部２０ｃが膨出部２０ａを所定の高さ位置に支持している。なお、膨出部２０ａと第１固定接点部１０ａとは初期状態で接触していない。ここで、操作力が加わると、図４（ｂ）に示すように、最初に脚部２０ｃが弾性変形して撓み、膨出部２０ａの外周部分が内部底面５１ａに接触する。さらに押圧されると、膨出部２０ａが反転動作し、図４（ｃ）に示すように、反転した膨出部２０ａが第１固定接点部１０ａと接触して、第１固定接点部１０ａと第２固定接点部１０ｂとが電気的に導通する。本実施形態のプッシュスイッチ１における操作量と操作力との関係は、図５に示すグラフのようになる。すなわち、初期状態（操作量ゼロ）からの押圧直後の第１操作量Ｓ１での第１操作力Ｆ１は、脚部２０ｃの弾性変形によって極めて小さな値である。操作力のピーク荷重Ｆ３、膨出部２０ａが反転動作したときの操作量を第２操作量Ｓ２としたときに、例えば、ピーク荷重Ｆ３が１．５Ｎ、第２操作量Ｓ２が０．１８ｍｍであり、第１操作量Ｓ１は０．０２５ｍｍ、第１操作力Ｆ１は０．２Ｎである。

なお、従来、膨出部から外方へ延設された脚部を有している可動接点部材は使用されていたが、脚部単体として弾性変形することを考慮されたものではなく、膨出部の一部として膨出部の反転動作と一体に変形するものとして設計されていた点で、形状及び機械的特性が本実施形態の脚部２０ｃとは異なる。比較例として、従来のプッシュスイッチにおける操作量と操作力との関係について説明する。図８は、従来のプッシュスイッチにおける操作量と操作力との関係を示すグラフである。

従来のプッシュスイッチでは、図８に示すように、初期状態からの押圧直後に、急激に操作荷重が大きくなってゆく。このため、押圧操作直後から操作荷重が大きくなる荷重曲線として説明されることが多い。また、ピーク荷重の操作量で膨出部が反転を開始し、操作荷重が減少する。膨出部の反転を完了した操作量を超えて、さらに押圧操作を続けると、可動接点部材が弾性変形できずに、操作荷重が急激に増大する。

本実施形態のプッシュスイッチ１では、図６に示すように、膨出部２０ａの操作荷重（図６（ａ））と、脚部２０ｃの操作荷重（図６（ｂ））とに分けて、動作原理を説明することができる。脚部２０ｃを備えていない場合、図６（ａ）に示すように、初期状態（操作量ゼロ）からピーク荷重Ｆ３にほぼ直線的に操作荷重が増加する。一方、脚部２０ｃだけが弾性変形する場合には、図６（ｂ）に示すように、第１操作力Ｆ１の弱い力で第１操作量Ｓ１まで押圧可能であるが、これ以上は撓むことができないため、操作荷重が急増することになる。本実施形態のプッシュスイッチ１は、図６（ｂ）に示す脚部２０ｃの弾性変形による撓みが操作量に影響を与え、図５に示すグラフが得られる。

そして、本実施形態のプッシュスイッチ１が押圧操作状態から解放されると、図５に示す操作荷重に準じて僅かなヒステリシスをもった状態で初期状態へと復帰する。このとき、第１操作量Ｓ１まで復帰した膨出部２０ａの反転動作エネルギーが、可動接点部材２０の機械的振動エネルギーの状態で残留している。このため、可動接点部材２０は振動している。しかしながら、本実施形態のプッシュスイッチ１では脚部２０ｃの弾性変形が初期状態に復帰しながら、この振動エネルギーを吸収して振動を減衰させる。

以上のようにして、本実施形態のプッシュスイッチ１は、脚部２０ｃが振動減衰部材２５として振動を吸収する。初期状態から操作したときに、振動減衰部材２５が弾性変形によって撓むとともに、振動減衰部材２５の弾性変形時の操作力が単調増加するように変化し、膨出部２０ａの反転状態から初期状態に復帰するときには、振動減衰部材２５が可動接点部材２０の振動を吸収する。なお、シート部材３０が膨出部２０ａと接するように配置されているので、シート部材３０側でも可動接点部材２０の振動を吸収することができる。本実施形態のプッシュスイッチ１では、上述のように、振動減衰部材２５としての脚部２０ｃを設けることで、可動接点部材２０が初期状態に戻る際の振動などを吸収するので、操作音の発生を抑えることができ、さらなる静音化を図ることができる。

なお、この効果を得るためには、脚部２０ｃの弾性変形がある程度大きいことが必要であった。本実施形態での検討結果は、以下のように、振動減衰部材２５としての脚部２０ｃを設ける必要のあることが見出された。

振動減衰部材２５の弾性変形に伴う操作量を第１操作量Ｓ１とし、第１操作量Ｓ１だけ操作したときの操作力を第１操作力Ｆ１とし、膨出部２０ａが反転動作を始める直前の操作力をピーク荷重Ｆ３とし、膨出部２０ａが反転動作したときの操作量を第２操作量Ｓ２としたときに、第１操作量Ｓ１が０．０１５ｍｍより大きく、かつ第２操作量Ｓ２の１０分の１ないし５分の１であって、第１操作力Ｆ１がピーク荷重Ｆ３の３０％以内である。また、第１操作力Ｆ１は第２操作量Ｓ２における操作荷重より小さいことが好ましい。

なお、脚部が弾性変形しにくい構成であれば、第１操作量Ｓ１が不明瞭となって第１操作力Ｆ１を定義することが困難となる。また、膨出部２０ａが反転動作を始める直前のピーク荷重Ｆ３に比べて第１操作力Ｆ１が相対的に大きな値であると、脚部の動きが固く、振動を吸収できなくなる。このような場合には、本実施形態の振動減衰効果が得られない
。

以下、本実施形態としたことによる効果について説明する。

本実施形態のプッシュスイッチ１は、金属板からなり反転動作可能なドーム状の膨出部２０ａを備えた可動接点部材２０と、可動接点部材２０と電気的な接続が可能な固定接点部材１０と、可動接点部材２０を収容し一方が開口した収容部５１を有するハウジング５０と、を備える。さらに、固定接点部材１０が、収容部５１の内部底面５１ａの中央部に設けられ可動接点部材２０と接離可能な第１固定接点部１０ａと、内部底面５１ａの外縁部に設けられている第２固定接点部１０ｂと、を有する。そして、膨出部２０ａの反転動作荷重よりも低い操作力で弾性変形可能でかつ導電性を備えた振動減衰部材２５をさらに備え、振動減衰部材２５を介して膨出部２０ａと第２固定接点部１０ｂとが電気的に接続される。そして、初期状態から操作したときに、振動減衰部材２５が弾性変形によって撓むとともに、振動減衰部材２５の弾性変形時の操作力が単調増加するように変化し、膨出部２０ａの反転状態から初期状態に復帰するときには、振動減衰部材２５が可動接点部材２０の振動を吸収することを特徴とする。

この構成によれば、振動減衰部材２５を設けることで、可動接点部材２０が初期状態に戻る際の振動などを吸収するので、操作音の発生を抑えることができ、静音化を図ることができる。

また、本実施形態のプッシュスイッチ１は、振動減衰部材２５の弾性変形に伴う操作量を第１操作量Ｓ１とし、第１操作量Ｓ１だけ操作したときの操作力を第１操作力Ｆ１とし、膨出部２０ａが反転動作を始める直前の操作力をピーク荷重Ｆ３とし、膨出部２０ａが反転動作したときの操作量を第２操作量Ｓ２としたときに、第１操作量Ｓ１が０．０１５ｍｍより大きく、かつ第２操作量Ｓ２の１０分の１ないし５分の１であって、第１操作力Ｆ１がピーク荷重Ｆ３の３０％以内である。

この構成によれば、振動減衰部材２５の弾性変形時の操作力が単調増加でかつ、荷重が小さいため、操作感触を損なうことなく、静音化を図ることができる。

また、本実施形態のプッシュスイッチ１は、可動接点部材２０が膨出部２０ａから外方へ延設された少なくとも２本の脚部２０ｃを有し、脚部２０ｃが振動減衰部材２５であることを特徴とする。

この構成によれば、構成部品が少ないので、組立が容易である。

また、本実施形態のプッシュスイッチ１は、収容部５１を覆うシート部材３０をさらに備え、シート部材３０が膨出部２０ａと接するように配置されている。

この構成によれば、シート部材３０が膨出部２０ａと接するように配置されているので、シート部材３０側でも可動接点部材２０の振動を吸収することができる。さらに、シート部材３０によって、押圧操作時に安定して可動接点部材２０の膨出部２０ａを反転させることができる。また、シート部材３０が収容部５１を覆っているので、可動接点部材２０の動作を妨げる異物の侵入を防止できる。

以上のように、本発明の実施形態のプッシュスイッチ１を具体的に説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施することが可能である。例えば次のように変形して実施することができ、これらも本発明の技術的範囲に属する。

（１）本実施形態において、脚部２０ｃが４本で、そのうちの２本で膨出部２０ａと第２固定接点部１０ｂとの電気接続がなされているとしたが、膨出部２０ａと第２固定接点部１０ｂとの電気接続は１本だけであってもよい。また、振動減衰部材２５として安定に作用するためには、２本の振動減衰部材２５で支持されていればよい。図７は、変形例の可動接点部材２１を示す斜視図であり、振動減衰部材２５が２本の事例である。また、振動減衰部材２５を３本以上で構成してもよい。

（２）本実施形態において、脚部２０ｃが弾性変形して撓み、膨出部２０ａの外周部分が内部底面５１ａに接触するとしたが、脚部２０ｃの撓みがこの態様に限定されるものではない。例えば、脚部２０ｃの撓みが途中までで留まり、膨出部２０ａの外周部分が内部底面５１ａに接触しない状態で、膨出部２０ａの反転動作が開始するものであってもよい。また、脚部２０ｃの一部分が弾性変形しやすい態様に設けられて、その部分が振動減衰部材２５として作用するものであってもよい。

（３）本実施形態において、可動接点部材２０に振動減衰部材２５が一体となった構成としたが、振動減衰部材２５の作用が得られる態様であれば、これに限定されるものではない。例えば、第２固定接点部１０ｂ側に振動減衰部材２５を設けてもよい。

１ プッシュスイッチ
１０ 固定接点部材
１０ａ 第１固定接点部
１０ｂ 第２固定接点部
１０ｃ 第１端子部
１０ｄ 第２端子部
２０、２１ 可動接点部材
２０ａ 膨出部
２０ｃ 脚部
２５ 振動減衰部材
３０ シート部材
３１ 押圧部
５０ ハウジング
５１ 収容部
５１ａ 内部底面
Ｆ１ 第１操作力
Ｆ３ ピーク荷重
Ｓ１ 第１操作量
Ｓ２ 第２操作量

Claims (4)

1. 金属板からなり反転動作可能なドーム状の膨出部を備えた可動接点部材と、
   前記可動接点部材と電気的な接続が可能な固定接点部材と、
   前記可動接点部材を収容し一方が開口した収容部を有するハウジングと、を備え、
   前記固定接点部材が、前記収容部の内部底面の中央部に設けられ前記可動接点部材と接離可能な第１固定接点部と、前記内部底面の外縁部に設けられている第２固定接点部と、を有するプッシュスイッチにおいて、
   前記膨出部の反転動作荷重よりも低い操作力で弾性変形可能でかつ導電性を備えた振動減衰部材をさらに備え、前記振動減衰部材を介して前記膨出部と前記第２固定接点部とが電気的に接続され、
   初期状態から操作したときに、前記振動減衰部材が弾性変形によって撓むとともに、前記振動減衰部材の弾性変形時の操作力が単調増加するように変化し、
   前記膨出部の反転状態から初期状態に復帰するときには、前記振動減衰部材が前記可動接点部材の振動を吸収することを特徴とするプッシュスイッチ。
2. 前記振動減衰部材の弾性変形に伴う操作量を第１操作量とし、
   前記第１操作量だけ操作したときの操作力を第１操作力とし、
   前記膨出部が反転動作を始める直前の操作力をピーク荷重とし、
   前記膨出部が反転動作したときの操作量を第２操作量としたときに、
   前記第１操作量は０．０１５ｍｍより大きく、かつ前記第２操作量の１０分の１ないし５分の１であって、
   前記第１操作力は前記ピーク荷重の３０％以内であることを特徴とする請求項１に記載のプッシュスイッチ。
3. 前記可動接点部材は前記膨出部から外方へ延設された少なくとも２本の脚部を有し、前記脚部が前記振動減衰部材であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプッシュスイッチ。
4. 前記収容部を覆うシート部材をさらに備え、前記シート部材が前記膨出部と接するように配置されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のプッシュスイッチ。