JPWO2019189663A1 - サウンド機能付押ボタンスイッチ - Google Patents
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Abstract
Description
この点について、特許文献1に記載された押ボタンスイッチを含め、従来からあるサウンド機能付押ボタンスイッチは、押下操作時に音を発生させるサウンダと、接点の開閉を行う接片とが離隔して配置されており、サウンダの動作と接片の動作とが、プランジャを介して別々に行われる構成となっていた。
このため、操作音発生時と、接点開閉時とを同時又は略同時にするためには、離隔して配置されているサウンダと接片とのそれぞれについて、部品の精度や組み立ての精度を向上させる必要があり、これが製造コストを増大させる要因となっていた。
押下操作を受け付けるボタンと、
前記ボタンに対する押下操作に連動して摺動するプランジャと、
前記プランジャの摺動とともに弾性エネルギーを蓄積又は解放させるねじりコイルバネと、
前記ねじりコイルバネが弾性変形すると同時に解放された前記弾性エネルギーを用いて摺動し、衝突片に衝突することで衝突音を生じさせるサウンダと、
可動側接点を有し、摺動する前記サウンダに押圧されることで可動する可動接片と、
固定側接点を有し、前記サウンダが前記衝突片に衝突すると同時又は略同時に、前記可動側接点を前記固定側接点で係止する固定接片と、
を備える。
なお、本発明におけ「係止」とは、可動する可動側接点を固定側接点と接触させて一体化させる状態を広く意味するものであり、一方の接点を他方の接点に引っ掛け又は係合させた状態に限定されるものではない。
この発明によれば、サウンダが、ねじりコイルバネの弾性エネルギーを用いて摺動し、衝突片に衝突することで衝突音を生じさせ、固定接片の固定側接点が、サウンダの衝突と同時又は略同時に、サウンダの摺動により可動する可動側接点を係止するので、製造コストを増大させることなく、操作音発生時と接点開閉時とを容易に同時又は略同時とすることができる。
この発明によれば、対向する前記第1軸と前記第2軸との間に2つのコイルが形成されているので、プランジャの一部に軸支された第1軸と、サウンダの一部に軸支された第2軸とが平行状態を維持したまま、第1軸を支点として第2軸を安定的に上下移動させることが可能となる。すなわち、プランジャの外壁面とサウンダとが平行状態を維持したまま、サウンダを安定的に上下移動させることが可能となる。さらに、ねじりコイルバネは、数百万回の押下操作に対する耐久性が求められるため、安価で細い素材よりも高価で太い素材が用いられることが一般的であるが、2つのコイルによって形成されたねじりコイルバネとすることにより、安価で細い素材であっても数百万回の押下操作に対する耐久性を備えることができる。
この発明によれば、汎用性を有する接点ユニットとして活用することができる。
[基本構成]
第1実施形態に係るサウンド機能付押ボタンスイッチ1は、操作音発生時と、接点開閉時とを同時又は略同時とする機能を有する押ボタンスイッチである。サウンド機能付押ボタンスイッチ1は、図1に示すように、ボタン11と、第1プランジャ12と、第2プランジャ13と、ねじりコイルバネ14と、サウンダ15と、可動接片16と、固定接片17と、カバー18と、発光部材19と、スペーサ20と、コネクタ21と、コイルバネ22と、ハウジング23とで構成される。
ボタン11は、サウンド機能付押ボタンスイッチ1に対する押下操作を受け付けるボタンであり、図1〜図3Cに示すように、サウンド機能付押ボタンスイッチ1の最上部に配置されている。ボタン11に対して押下操作がなされると、詳細は後述するが、第1プランジャ12、第2プランジャ13、ねじりコイルバネ14、サウンダ15、可動接片16が連動し、可動接片16と固定接片17とが接触して通電状態になる。また、接触した状態にある可動接片16と固定接片17とが開離すると遮断状態になる。つまり、上述の「接点開閉時」とは、可動接片16と固定接片17とが接触して通電状態になるタイミング、及び可動接片16と固定接片17とが開離して遮断状態になるタイミングのことをいう。
可動接片16と固定接片17とが接触すると、サウンダ15の上端部153がカバー18の衝突片181に衝突して衝突音を生じさせる。また、可動接片16と固定接片17とが開離すると、サウンダ15の下端部152がハウジング23の内壁の角部231に衝突して衝突音を生じさせる。つまり、上述の「操作音発生時」とは、サウンダ15の上端部153がカバー18の衝突片181に衝突するタイミング、及びサウンダ15の下端部152がハウジング23の内壁の角部231に衝突するタイミングとなる。
なお、ボタン11の形状は特に限定されないが、本実施形態では、図1〜図3Cに示すように丸みを帯びた円柱形状としている。
第1プランジャ12は、ボタン11の下部に連結するように配置される。第1プランジャ12は、ボタン11に対する押下操作なされると、これに連動して、後述する第2プランジャ13とともに下方に摺動する。
なお、第1プランジャ12の形状は特に限定されないが、本実施形態では、図1〜図3Cに示すように中央部に空洞を有する四角柱形状としている。
第2プランジャ13は、第1プランジャ12の下部に連結されるように配置される。第2プランジャ13は、上述の第1プランジャ12とともに上下に摺動するプランジャであり、後述するサウンダ15、可動接片16、及び固定接片17に平行又は略平行に対向する面を有する。第2プランジャ13は、この面の一部に、後述するねじりコイルバネ14の第1軸141を軸支する第1軸支部131を有する。
なお、第2プランジャ13の形状は特に限定されないが、本実施形態では、図1〜図3Cに示すように中央部に空洞を有する四角柱形状としている。
ねじりコイルバネ14は、第2プランジャ13が下方に摺動すると、第1軸141回りに回転するように、第2プランジャ13に軸支されている。具体的には、対向するように配置された第1軸141と、第2軸142との間に形成された2つのコイル143とによって構成されたねじりコイルバネである。第1軸141は、第2プランジャ13の第1軸支部131によって軸支されており、第2軸142は、後述するサウンダ15の一部に設けられた第2軸支部151によって軸支されている。
サウンド機能付押ボタンスイッチ1が遮断状態にあるとき、第1軸支部131と第2軸支部151との位置関係は、図2A及び図3Aに示すように、第1軸支部131が第2軸支部151よりも上方に位置し、サウンダ15の下端部152はハウジング23の内壁の角部231に位置する。
ここで、ボタン11に対する押下操作が開始されると、押下操作に連動して、第2プランジャ13が下方に摺動し始める。すると、ねじりコイルバネ14は、第1軸141が第2軸142に接近するように撓みながら弾性エネルギーを蓄積する。ねじりコイルバネ14が撓んで、第1軸141と第2軸142とが最接近した状態で第2プランジャ13がさらに下方に摺動すると、ねじりコイルバネ14は反転し、第2軸142が第1軸141から離反するように伸張しながら蓄積した弾性エネルギーを解放する。解放された弾性エネルギーは、第2軸支部151を介してサウンダ15に伝達される。これにより、サウンダ15は跳ね上げられるように上方に摺動する。すると、上方に摺動したサウンダ15の上端部153が、カバー18の衝突片181に衝突して衝突音を生じさせる。
サウンダ15は、ボタン11に対する押下操作がなされたときに音を生じさせるための部材であり、ねじりコイルバネ14が弾性変形すると同時に解放された弾性エネルギーを用いて摺動し、衝突片181に衝突することで衝突音を生じさせる。具体的には、サウンダ15は、ねじりコイルバネ14の第2軸142を軸支する第2軸支部151を有する。サウンダ15は、上述したように、サウンド機能付押ボタンスイッチ1が遮断状態にあるときは、ハウジング23の内壁の角部231に下端部152配置される。そして、ボタン11に対する押下操作が開始され、サウンダ15により第2軸142が係止された状態でプランジャが下方に摺動すると、ねじりコイルバネ14は、第1軸141が第2軸142に接近するように撓みながら弾性エネルギーを蓄積し、第1軸141が第2軸142に最接近した状態でプランジャがさらに摺動すると反転し、第2軸142が第1軸141から離反するように伸張しながら蓄積した弾性エネルギーを解放しながらサウンダ15を上方に摺動させる。ねじりコイルバネ14が反転すると、操作者は指先にねじりコイルバネ14の反転をいわゆるクリック感として認識する。そして、上方に摺動したサウンダ15は、カバー18の衝突片181に上端部153を衝突して衝突音を生じさせる。
可動接片16は、サウンダ15に押圧されることで可動する導体であり、可動側接点Pmとなる可動部161を端部に有する。開離した状態にある可動側接点Pmと固定側接点Pfとが接触すると通電し、接触した状態にある可動側接点Pmと固定側接点Pfとが開離すると遮断される。具体的には、可動接片16の可動部161は、図1〜図3Cに示すように、サウンダ15に押圧されて可動する構成となっており、ねじりコイルバネ14の力でサウンダ15が上方に跳ね上げられると、サウンダ15の上端部153が可動接片16の可動部161を押圧する。そして、上端部153がカバー18の衝突片181に衝突して衝突音を生じさせると同時に、開離した状態にある可動側接点Pmと固定側接点Pfとが接触して通電状態となる。
固定接片17は、ハウジング23の内壁の一部に配置される導体であり、固定接片17の固定側接点Pfと可動接片16の可動部161の可動側接点Pmとが接触することで通電し、固定接片17の固定側接点Pfと可動接片16の可動部161の可動側接点Pmとが開離することで遮断される。すなわち、固定接片17の固定側接点Pfと可動接片16の可動部161の可動側接点Pmとの接触・開離によってサウンド機能付押ボタンスイッチ1が開閉する。
カバー18は、ハウジング23の上部を覆うための蓋である。カバー18の中央部には、第1プランジャ12及び第2プランジャ13を上下に摺動させるためのスペース(空洞)が設けられている。また、カバー18の天井部の内側には、サウンダ15の上端部153を衝突させて音を生じさせるための衝突片181が設けられている。
なお、カバー18の形状は特に限定されないが、本実施形態では、図1〜図3Cに示すように中央部に空洞を有する四角形状としている。
発光部材19は、ボタン11に対する視認性を高めるために発光する部材であり、サウンド機能付押ボタンスイッチ1の開閉の状態に応じて発光する。これにより、サウンド機能付押ボタンスイッチ1は、サウンダ15の衝突音によって操作者等の聴覚を介して開閉動作を知覚させることができるとともに、発光部材19の発光によって操作者等の視覚を介して開閉の状態を知覚させることができる。
発光部材19の具体的な構成は特に限定されない。たとえば、有機ELやLED等でよい。本実施形態では、複数の発光ダイオードが並列又は直列に接続されており、サウンド機能付押ボタンスイッチ1の開閉の状態に応じて発光色の制御が実行される。例えば、サウンド機能付押ボタンスイッチ1がON(オン)の状態では緑色に発光し、サウンド機能付押ボタンスイッチ1がOFF(オフ)の状態では赤色に発光するようにしてもよい。発光部材19は、導電部191を介してコネクタ21から電力の供給を受けることで発光する。
スペーサ20は、第2プランジャ13の中央部に設けられた空洞内に配置され、発光部材19を支持する。具体的には、スペーサ20には、発光部材19に電力を供給する導電部191を貫通させる孔が複数設けられており、スペーサを貫通した導電部191の端部が、スペーサ20の下部に配置されているコネクタ21に接続される。
コネクタ21は、図2A〜Cに示すように、固定接片17とともに固定側の導電体の一部を構成する。コネクタ21は、上述したように、導電部191を介して発光部材19が発光するための電力を供給する。
コイルバネ22は、弾性変形することにより、ボタン11に対する押下操作により下方に摺動したボタン11、第1プランジャ12、及び第2プランジャ13を、押下操作が行われる前の状態に復帰させる。ボタン11が復帰するとき、サウンダ15の上端部153がカバー18の衝突片181に係止された状態で第2プランジャが上方に摺動するので、ねじりコイルバネ14は、再び撓んで、第1軸141と第2軸142とが再び最接近した直後、弾性変形してサウンダ15を下方に摺動させる。そして、下方に摺動したサウンダ15は、ハウジング23の内壁の角部231に衝突して衝突音を生じさせる。ねじりコイルバネ14は、第1軸141と第2軸142との間に巻部分を有してもよく、その巻き数は特に限定されるものではないが、望ましくは3巻き以上、より望ましくは2巻きがよい。
ハウジング23は、サウンド機能付押ボタンスイッチ1の多くの部位を収納可能とする収納スペースを有する箱型のハウジングであり、固定側の導電体を支持する。ボタン11に対する押下操作がなされていないときには、第2プランジャ13、ねじりコイルバネ14、サウンダ15、可動接片16、固定接片17、スペーサ20、コネクタ21、及びコイルバネ22を収納した状態にあり、ボタン11に対する押下操作がなされると、第1プランジャ12の底部の一部もハウジング23の内側に入り込むこととなる。
具体的には、ハウジング23の内壁の角部231には、ボタン11に対する押下操作がなされていないときにサウンダ15が配置される。
なお、ハウジング23の形状は特に限定されないが、本実施形態では、図1〜図3Cに示すように、四角形の箱型形状としている。
サウンド機能付押ボタンスイッチ1を以上のような構成とすることにより、製造コストを増大させることなく、操作音発生時と接点開閉時とを容易に同時又は略同時にすることが可能となる。
なお、本実施形態では、衝突片181をカバー18に設けたが、サウンダ15が衝突可能な場所であれば、特に限定されるものではなく、第1プランジャ12や固定接片17やハウジング23に衝突片181を設けても良い。
ステップS2において、第1プランジャ12及び第2プランジャ13は、ボタン11の動作に連動して下方に摺動を開始する。
ステップS3において、ねじりコイルバネ14は、第1軸141と第2軸142とを接近させるように撓みながら弾性エネルギーを蓄積する。
ステップS4において、ねじりコイルバネ14は、第1軸141と第2軸142とが最接近した状態で第2プランジャ13がさらに下方に摺動すると、ねじりコイルバネ14は反転し、第2軸142が第1軸141から離反するように伸張しながら蓄積した弾性エネルギーを解放する。解放された弾性エネルギーは、第2軸支部151を介してサウンダ15に伝達される。
ステップS5において、サウンダ15は、第2軸支部151を介して伝達された弾性エネルギーを利用して上方に跳ね上がるように摺動する。
ステップS6において、上方に摺動したサウンダ15は、カバー18の衝突片181に衝突して衝突音を生じさせる。また、サウンダ15がカバー18の衝突片181に衝突して衝突音を生じさせると同時に、開離した状態にあった可動側接点Pmと固定側接点Pfとが接触して通電状態になる。
[基本構成]
第2実施形態に係るサウンド機能付押ボタンスイッチ1は、第1実施形態に係るサウンド機能付押ボタンスイッチ1と同様に、操作音発生時と、接点開閉時とを同時又は略同時とする機能を有する押ボタンスイッチである。第2実施形態に係るサウンド機能付押ボタンスイッチ1の基本的構成は、図5に示すように、ボタン11と、第1プランジャ12と、第2プランジャ13と、ねじりコイルバネ14と、サウンダ15と、接点ユニット31と、カバー18と、発光部材19と、スペーサ20と、コネクタ21と、コイルバネ22と、ハウジング23とで構成される。なお、第2実施形態に係るサウンド機能付押ボタンスイッチ1は、可動接片16と固定接片17とを有する接点ユニット31を構成要素に含む点で、第1実施形態に係るサウンド機能付押ボタンスイッチ1と異なる。
なお、ボタン11、第1プランジャ12、第2プランジャ13、ねじりコイルバネ14、サウンダ15、カバー18、発光部材19、スペーサ20、コネクタ21、コイルバネ22、及びハウジング23の構成は、第1実施形態の構成と基本的に同様の構成となっているため、説明を省略する。
即ち、本発明が適用されるサウンド機能付押ボタンスイッチ(例えば図1又は図5のサウンド機能付押ボタンスイッチ1)は、
押下操作を受け付けるボタン(例えば図1又は図5のボタン11)と、
前記ボタンに対する押下操作に連動して摺動するプランジャ(例えば図1又は図5の第1プランジャ12及び第2プランジャ13)と、
前記プランジャの摺動とともに弾性エネルギーを蓄積又は解放させるねじりコイルバネ(例えば図1又は図5のねじりコイルバネ14)と、
前記ねじりコイルバネが弾性変形すると同時に解放された前記弾性エネルギーを用いて摺動し、衝突片(例えば図3A〜C、又は図7A〜Cの衝突片181)に衝突することで衝突音を生じさせるサウンダ(例えば図1又は図5のサウンダ15)と、
可動側接点(例えば図1又は図5の可動側接点Pm)を有し、摺動する前記サウンダに押圧されることで可動する可動接片(例えば図1又は図5の可動接片16)と、
固定側接点(例えば図1又は図5の固定側接点Pf)を有し、前記サウンダが前記衝突片に衝突すると同時又は略同時に、前記可動側接点を前記固定側接点で係止する固定接片(例えば図1又は図5の固定接片17)とを備える。
これにより、サウンダが、ねじりコイルバネの弾性エネルギーを用いて摺動し、衝突片に衝突することで衝突音を生じさせ、固定接片が、サウンダの衝突と同時又は略同時に、可動側接点を固定側接点で係止するので、製造コストを増大させることなく、操作音発生時と接点開閉時とを容易に同時又は略同時とすることができる。
これにより、サウンダが、ねじりコイルバネの弾性エネルギーを用いて摺動し、衝突片に衝突することで衝突音を生じさせ、固定接片が、サウンダの衝突と同時又は略同時に、可動側接点を固定側接点で係止するので、製造コストを増大させることなく、操作音発生時と接点開閉時とを容易に同時又は略同時とすることができる。
これにより、対向する前記第1軸と前記第2軸との間に2つのコイルが形成されているので、プランジャの一部に軸支された第1軸と、サウンダの一部に軸支された第2軸とが平行状態のまま、第1軸を支点として第2軸を安定的に上下移動させることが可能となる。すなわち、プランジャの外壁面とサウンダとが平行状態のまま、サウンダを安定的に上下移動させることが可能となる。さらに、ねじりコイルバネは、数百万回の押下操作に対する耐久性が求められるため、安価で細い素材よりも高価で太い素材を用いることが一般的であるが、2つのコイルによって形成されたねじりコイルバネとすることにより、安価で細い素材であっても数百万回の押下操作に対する耐久性を備えることができる。
11・・・ ボタン
12・・・ 第1プランジャ
13・・・ 第2プランジャ
14・・・ ねじりコイルバネ
15・・・ サウンダ
16・・・ 可動接片
17・・・ 固定接片
18・・・ カバー
19・・・ 発光部材
20・・・ スペーサ
21・・・ コネクタ
22・・・ コイルバネ
23・・・ ハウジング
31・・・ 接点ユニット
131・・・ 第1軸支部
141・・・ 第1軸
142・・・ 第2軸
143・・・ コイル
151・・・ 第2軸支部
152・・・ (サウンダの)下端部
153・・・ (サウンダの)上端部
161・・・ 可動部
181・・・ 衝突片
191・・・ 導電部
231・・・ (ハウジングの内壁の)角部
Pm・・・ (可動部の)接点
Pf・・・ (固定部の)接点
Claims (5)
- 押下操作を受け付けるボタンと、
前記ボタンに対する押下操作に連動して摺動するプランジャと、
前記プランジャの摺動とともに弾性エネルギーを蓄積又は解放させるねじりコイルバネと、
前記ねじりコイルバネが弾性変形すると同時に解放された前記弾性エネルギーを用いて摺動し、衝突片に衝突することで衝突音を生じさせるサウンダと、
可動側接点を有し、摺動する前記サウンダに押圧されることで可動する可動接片と、
固定側接点を有し、前記サウンダが前記衝突片に衝突すると同時又は略同時に、前記可動側接点を前記固定側接点で係止する固定接片と、
を備えるサウンド機能付押ボタンスイッチ。 - 前記ねじりコイルバネは、前記プランジャに軸支された第1軸と、前記サウンダに軸支された第2軸とを有し、前記サウンダにより前記第2軸が係止された状態で前記プランジャが下方に摺動すると、前記第1軸が前記第2軸に接近するように撓みながら弾性エネルギーを蓄積し、前記第1軸が前記第2軸に最接近した状態で前記プランジャがさらに摺動すると反転し、前記第2軸が前記第1軸から離反するように伸張しながら蓄積した前記弾性エネルギーを解放し、前記サウンダを上方に摺動させる、
請求項1に記載のサウンド機能付押ボタンスイッチ。 - 前記ねじりコイルバネは、対向する前記第1軸と前記第2軸との間に2つのコイルが形成されている、
請求項2に記載のサウンド機能付押ボタンスイッチ。 - 前記ねじりコイルバネは、前記プランジャが下方に摺動すると、前記第1軸回りに回転するように、前記プランジャに軸支されている、
請求項2又は3に記載のサウンド機能付き押ボタンスイッチ。 - 前記可動接片と前記固定接片とが接点ユニットを構成する、
請求項1〜4のうちいずれか1項に記載のサウンド機能付押ボタンスイッチ。
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