KR100208797B1 - 스위치용 탄성편 - Google Patents

Abstract

본 발명은 평면 형상이 4각이고, 제조시 프레스 공정을 단 한번으로 끝내게 할 수 있으며, 특히 변의 중앙부 균열의 발생이 좀처럼 발생하지 않도록 된 스위치용 탄성편을 제공함을 그 목적으로 하며, 직사각형의 제1의 짧은 변의 가운데 점으로부터 떨어진 제1의 점을 통하는 제1의 정부를 갖는 제1의 절곡부와 이 제 1의 점의 가운데 점에 대해서 반대쪽에 있는 제2의 점을 통하는 제2의 정보를 갖는 제2의 절곡부와 이 제2의 짧은 변의 가운데 점으로부터 떨어진 제3의 점을 통하는 제3의 정부를 갖는 제3의 절곡부와 이 제3의 점의 가운데 점에 대해서 반대쪽에 있는 제4의 점을 통하는 제4의 절곡부에 의해 좁혀진 탄성편 중앙에 형성된 곡면부를 가지며 상기 제1∼제4의 정부가 서로 가까워지는 방향으로 늘어나거나 교차하지 않게 됨을 특징으로 하는 스위치용 탄성편에 관한 발명임.

Description

스위치용 탄성편

제1도는 본 발명에 따른 스위치용 탄성편의 일실시예를 나타내는 사시도.

제2도는 제1도에 도시된 스위치용 탄성편의 평면도.

제3도는 제1도에 도시된 스위치용 탄성편의 정면도.

제4도는 제2도의 A-A선 단면도.

제5도는 본 발명에 따른 스위치용 탄성편의 곡면부 중앙부가 조작력에 의해 눌리워진 상태를 나타내는 제2도의 A-A선 단면도.

제6도는 종래의 스위치용 탄성편을 나타내는 사시도.

제7도는 제6도에 도시된 탄성편의 평면도.

제8도는 제6도에 도시된 탄성편의 정면도.

제9도는 제7도의 B-B선 단면도.

제10도는 종래의 스위치용 탄성편의 곡면부 중앙부가 조작력에 의해 눌리워진 상태를 나타내는 제7도의 B-B선 단면도.

제11도는 제6도에 도시된 스위치용 탄성편을 반복 사용한 결과 발생된 균열부를 나타내는 사시도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1, 3 : 직사각형의 짧은 변 2, 4 : 짧은 변의 가운데 점

5, 7, 15, 18, 21, 24 : 절곡부의 정부(頂部)

6, 8, 16, 19, 22, 25 : 절곡부 9, 26 : 곡면부

10, 11 : 직사각형의 긴변 12, 13 : 균열부

14, 17, 20, 23 : 직사각형의 짧은 변 위의 점

27, 28 : 평면부

본 발명은 탁틸기능(tactile function : 절입(切入)의 감촉으로 작동하는 기능)을 갖는 멤브레인 스위치(membrane switch)나, 탁틸기능을 갖는 단일 소형의 스위치등에 사용되는 스위치용 탄성편에 관한 것이다.

종래에 시이트상으로 형성된 멤브레인 스위치나 인쇄회로기판 등에 직접 설치되어 사용되어지는 소형 스위치에, 탄성판의 클릭현상(click phenomenon)을 이용하여 탁틸 기능을 갖도록 하는 구조가 이용되고 있다.

이와 같은 스위치용 탄성편으로는 예를들면 (1) 평면형성이 환형인 것은 일본 실용신안공보 실공평 4-8590호에 의하여 공지된 바 있고, (2) 두 개의 평행을 이룬 스리트(slit)를 형성한 것은 일본 실용신안공개공보 실개소 59-23119호에 의해 알려져 있으며, (3) 직사각형의 짧은 변 중앙에 봉우리 모양(峰狀)의 절곡부를 형성한 것은 일본 실용신안공보 실공평 4-8590호에 의하여 공지된 바 있다.

이들 스위치용 탄성편 중, 평면 형상이 환형인 것은 실제적으로 설치할 때 평면모양의 면적이 넓기 때문에 설치 밀도를 조밀하게 할 수 없으며, 기기의 내부에 쓸모없는 공간(dead space)이 커져서 기기의 소형화에 저해요인이 되게 된다.

따라서, 소형화를 달성하려면 환형의 직경을 적게 하는 것이 고려되어지나, 직경을 적게하면 굴곡가공량이 적어져야 하므로 얻어지는 스위치용 탄성편의 탄성 특성이 흐트러지게 된다.

또한, 상기한 두 개의 평행 스리트를 형성한 것은 두 개의 스리트 사이를 만곡된 가동 접점부로 하여 스리트를 따라 양측 가장자리부가 가동 접점부와 반대 방향으로 굽혀진 상접 접점부(常接 接點部)를 형성하므로 이 탄성편은 소형화(예를 들면 4㎜×3㎜)가 가능하므로 실제 설치밀도는 높힐 수 있으나, 제조시 여러번의 프레스 공정을 필요로 하므로 공정이 번잡한 페단이 있다.

또한, 상기 직사각형의 짧은 변 중앙에 봉우리 모양의 절곡부를 형성한 것은 평면 형상이 환형인 스위치용 탄성편과 상기 두 개의 평행 스리트를 혀성한 스위치용 탄성편의 문제점을 해소하기 위하여 기기의 소형화를 가능케하고, 프레스 공정 역시 1회로서 끝나게 하는 것으로 본 출원인에 의하여 제안된 것이다(일본 실용신안공개공보 실개평 1-55524호 참조)

이 스위치용 탄성편의 사시도, 평면도 및 정면도는 제6도, 제7도, 제8도와 같다.

이 스위치용 탄성평은 직사각형의 판재의 제1의 짧은 변(1)의 가운데 점(2)을 통하고, 가운데 점(2)과 제2의 짧은 변(3)의 가운데 점(4)을 연결하는 중선상에 형성된 제1의 정부(5)를 갖는 제1의 절곡부(6)와 가운데 점(4)을 통하고 상기 중산상에 있는 제2의 정부(7)를 갖는 제2의 절곡부(8)와 이 판재으 중앙부에 형성된 곡면부(9)로 이루어진다.

이 탄성편은 제1의 절곡부(6)와 제2의 절곡부(8)가 단면상태에서 삼각형의 두변을 이루어 적합한 클릭현상을 가지며, 스위치용 탄성편의 절입감촉을 쉽게 분별하는 탁틸기능을 가지게 된다.

즉, 곡면부(9)를 눌러주는 힘이 작용하면 각각의 정부(5)(7)가 눌리어져 제1의 절곡부(6)와 제2의 절곡부(8)는 긴변(10), (11)이 고정되어 있으므로 각각의 정부(5),(7) 양측에서 서로 돌출 확장되어 튀어나오는 형상이 되며, 압압력(押壓力)에 대해 저항하게 된다. 그리하여 압압력(押壓力)을 견디지 못하면 단숨에 찌부러지고, 압압력(押壓力)이 없어지면 그 형상은 곧 원상태로 복귀하게 된다.

그러나, 이 스위치용 탄성편은 사용시간이 경과하면 직사각형의 긴변(10), (11)의 중앙부(Q₁), (Q₂)에 제11도에 도시한 바와 같이 균열부(12), (13)이 생기게 된다.

본 발명의 목적은 평면이 사각형이고, 제조시 단 1회의 프레스 공정으로 깨끗하게 끝낼 수 있을 뿐만 아니라 변의 중앙부에 균열이 생기지 않는 스위치용 탄성편을 제공함에 있다.

본 발명의 스위치용 탄성편은 상기한 바와 같은 목적을 달성할 수 있고, 사각형의 평면을 갖는 판재로 이루어지는 탄성편으로서, 중앙부를 갖는 제1부분과, 이 제1부분의 양측에 단연부를 갖는 제2 및 제3 부분으로 이루어지고 이 제2 및 제3 부분에 단연부로부터 중앙부로 향해서 좁혀지면서 늘어나는 한쌍의 주름(fold)을 가지므로 탄성을 갖게 된다. 또, 서로 대향하는 단연부로부터 늘어난 주름(fold)은 각 단연부간의 거리에 대해서 10%∼30% 신장되어 지는 것이 바람직하다.

또 본 발명의 스위치용 탄성편은 사각형 판재의 서로 대향하는 두변에서 서로 떨어진 두점이 서로 가까워지도록 평면에 따라 소정거리만큼 늘어난 네 개의 정부를 갖는 절곡부와 상기 평면의 중앙부에 형성된 곡면부로 이루어진다.

위에서 소정거리는 두변간의 거리에 대해서 10%∼30%인 것이 바람직하다. 또한, 본 발명의 스위치용 탄성편으로서 이 탄성편의 중앙부 절단면은 원호상을 이룬다. 이 원호상의 단면으로부터 수직방향으로 떨어진 단연부의 단면은 두 개의 절곡점을 갖는 직성상이므로 이 탄성편의 단면은 이 원호상으로부터 직선상으로 연속적으로 변화하게 된다.

또, 본 발명 스위치용 탄성편은 사각형의 평면을 갖는 판재를 프레스 가공한 탄성편으로서 탄성편의 중앙부 단면은 평면에 가해지는 일방향의 압압력(押壓力)에 대해 저항을 갖게 된다. 또 이 단면으로부터 수직방향으로 떨어진 단연부가 상기 눌러주는 압압력에 대해 융통성을 갖는 형상의 것이다. 또 사각형은 탄성 편으로서의 강성(剛性)과 탄성을 갖는 직사각형 또는 정사각형인 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 스위치용 탄성편의 작용에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.

도시된 형성은 설명하기 좋게 나타낸 것이고, 도시된 탄성편은 직사각형의 것이나, 탄성편으로서의 기본적인 성질인 강성이나 탄성을 얻을 수 있는 것이라면 그 이외의 형상의 것도 무방하다.

본 발명의 스위치용 탄성편은 제1도∼제3도에 도시된 바와 같이 제1의 짧은 변(1) 위에 있는 제1의 점(14)과 제2의 점(17)으로부터 각각 제1의 정부(15)와 제2의 정부(18)가 서로 접근하는 방향으로 소정의 거리(a)만큼 늘어나게 하고, 제2의 짧은 변(3) 위에 있는 제3의 점(20)과 제4의 점(23)으로부터 각각 제3의 정부(21)와 제4의 정부(24)가 서로 가까워지는 방향으로 소정의 거리(a) 만큼 늘어난다. 또 정부의 각도와 소정의 거리(a)는 탄성편 전체의 치수에 대해 적당한 클릭현상이 발생할 수 있도록 결정한다.

이 스위치용 탄성편을 제조할 때, 상기 정부(15),(18),(21),(24)중 어느 한 곳에 프레스 공구의 첨단이 닿도록 하여 제1∼제4절곡부(16),(19),(22),(25)를 형성한다. 프레스 공구에 소정의 각도와 길이를 갖는 네 개의 첨단을 형성하여 두면, 단 1회 의 프레스 공정으로 형성할 수 있다.

또 본 발명의 스위치용 탄성편은 긴 변(10),(11) 쪽에는 균열이 발생하기 어렵다. 이 이유는 아래와 같다.

우선 제6도∼제10도에 도시된 종래의 스위치용 탄성편을 예로 들어 설명한다.

제9도는 설치면 X(가상선으로 나타냄)에 놓인 상태에 있는 상기 스위치용 탄성편을 제7도의 B-B선으로 절단한 단면도이다. 도시되지 않은 접촉자는 비접촉 상태에서 유지시킨다. 직사각형의 긴변(10),(11) 사이에서 곡면부(9)의 단연부인 긴변 중앙부(Q₁),(Q₂)는 절곡부(6) 및 (8)이 평면을 이루고 있음에 반하여 만곡되어 있다.

환언하면, 긴변(10),(11) 사이의 단면형상이 정부(5),(7)와 긴변(10),(11)의 사이가 직선상임에 반하여 중앙부(9)로부터 긴변(10),(11)까지는 원호상이므로 설치면 X보다 떠 있게 된다. 즉, 이 탄성 편의 네모퉁이가 설치면 X에 접하였을 때 긴변의 중앙부(Q₁),(Q₂)는 설치면 X로부터 떨어지게 된다.

제10도는 설치된 상태의 곡면부(9)의 중앙부를 조작력(F)에 의해서 아래로 눌러주는 상태에 있는 스위치용 탄성편을 제8도의 B-B선으로 절단한 단면도이다.

도시되지 않은 접촉자에 이 스위치용 탄성편의 뒷면이 압접되어, 접촉자와 전기적 도통이 이루어진다. 이때에 긴변의 중앙부(Q₁),(Q₂)도 설치면 X에 접할 수 있도록 아래로 눌러주게 된다. 그리하여 탄성편이 자유상태인 경우 제10도에 도시된 바와 같이 탄성편의 네모퉁이가 모두 설치면 X으로부터 튀어올라온 상태가 된다.

제9도에 도시된 상태로부터 제10도의 상태, 또는 제10도의 상태로부터 제9도의 상태로 될 때 까지에 클릭현상, 환언하면 반전현상에 의해 조작력(F)이 급변하게 된다.

이와 같은 상태변화가 반복되면 긴변의 중앙부(Q₁),(Q₂)에 조작력은 반복하여 하중을 주게 된다. 즉 스위치용 탄성편은 제9도에서 제10도, 제10도에서 다시 제9도로 돌아오는 것을 1 싸이클로 하여 끝없이 이와 같은 싸이클의 조작력을 받게 되므로 이 스위치용 탄성편은 끝없이 반복하여 응력을 받게 된다.

스위치용 탄성편은 설치면 X에 네 모서리가 고정되도록 설치되어 있어서 제10도의 상태는 되지 않고 곧 제9도의 상태로 복귀하게 된다.

이 때문에 스위치로서의 기능을 하게 되며, 긴변의 중앙부(Q₁),(Q₂)가 받게 되는 반복되는 응력은 제9도와 제10도 사이의 상태 변화의 경우에도 동일하다.

제1도∼제3도에 도시된 스위치용 탄성편을 조작함으로서 발생되는 힘에 대하여 설명한다.

제4도와 제5도는 제2도의 A-A선 단면도로서, 각각 제9도와 제10도에 대응하는 단면도이다. 긴변의 중앙부(Q₁) 및 (Q₂)는 직사각형의 긴변(10),(11)의 각 중앙에 있다.

본 발명의 경우, 긴변(10),(11) 사이에서 두군데의 절곡부(15),(8) 및 (21),(24)가 형성되므로 곡면부(26)와 긴변(10),(11) 사이의 단면 형상이 정부(18),(24)와 긴변(10)의 사이 및 정부(14),(21)와 긴변(11) 사이의 단면형상과 근사하게 되므로 긴변의 중앙부(Q₁),(Q₂)는 설치면 X로부터 전혀 떠 있지 아니한다. 따라서, 제4도에서 곡면부(26)를 조작력(F)에 의해 눌러주면 이 곡면주(26)가 움직여 제5도의 상태로 되고, 긴변의 중앙부(Q₁) 및 (Q₂)의 부분은 실질적으로 변동하지 않는다.

따라서, 본 발명 스위치용 탄성편은 전술한 종래의 스위치용 탄성편과 같은 끝없이 반복되는 응력은 거의 받지 받지 않게 된다.

본 발명 스위치용 고정편은 눌러주는 압력(F)에 대해 단면이 삼각형의 두변으로 이루어지는 스위치용 탄성편 보다 장력을 완화시키므로 중앙부에서는 단면이 원호상으로 장력을 받게되어 스위치 기능을 하게 되고 도 가장자리 즉 단연부에서는 단면이 대형(台形)의 세변으로 이루어져 융통성을 갖게 되어 균열이 쉽게 발생하지 않는다.

이하, 제1도, 제2도 및 제3도에 의해 본 발명 스위치용 탄성편의 일실시예를 구체적으로 설명한다.

제1도, 제2도 및 제3도의 스위치용 탄성편은 직사각형의 제1의 짧은 변(1)의 가운데 점(2)에서 떨어진 제1의 점(14)을 통하고, 가운데 점(2)과 제2의 짧은 변(3)의 가운데 점(4)을 서로 연결하는 중성에 가깝도록 형성된 제1의 정부(15)를 갖는 제1의 절곡부(16)와 제1의 점(14)의 가운데 점(2)에 대해 반대쪽에 있는 제2의 점(17)과 통하고 전술한 중선에 가깝도록 형성된 제2의 정부(18)를 갖는 제2의 절곡부(19)와, 제2의 짧은 변(3)의 가운데 점(4)에서 떨어진 제3의 점(20)을 통하고 전술한 중선에 가깝도록 형성된 제3의 정부(21)를 갖는 제3의 절곡부(22)와, 제3의 점(20)의 가운데 점(4) 반대편에 있는 제4의 점(23)을 통하고 전술한 중선에 가깝도록 형성된 제4의 정부(24)를 갖는 제4의 절곡부(25)와 제1∼제4의 절곡부(16),(19),(22) 및 (25)에 의해 둘러 쌓여진 탄성편 중앙부에 형성된 곡면부(26)로 이루어진다.

상기한 바와 같은 본 발명 스위치용 탄성편은 인청동(phoshphor bronze), 스텐레스강과 같은 판재로 이루어지고, 평면이 사각형으로서, 탄성편으로의 강성이 있는 직사각형, 정사각형이 기본형이나, 상대변의 길이가 다소 틀리더라도 좋고, 대형(台形)등도 포함된다. 또 탄성편 전체의 크기는 탄성편으로서의 탄성을 가질 수 있는 한 적을 수도 있다.

본 발명 스위치용 탄성편에 있어서 평면이 직사각형인 경우, 절곡부는 기본적으로 짧은 변 쪽에 있으나, 정사각형에 가까워지면 긴변 쪽에 있더라도 좋다. 그러나, 탄성편이 직사각형과 같은 경우 긴변의 길이와 짧은 변의 길이비가 크게 되면 뚜렷한 클릭현상은 얻기 어렵다.

전술한 바와 같이 본 발명 스위치용 탄성편은 제1도∼제4도의 정부(15),(18),(21) 및 (24)가 상기 중선에 가깝고 또 서로 겹치지 않게 형성된다.

제1도∼제4도의 정부(15),(18),(21) 및 (24)를 평행방향 또는 열리는 방향으로 형성하면 바람직스러운 클릭현상을 얻기 어렵게 된다. 즉 정부(15)와 (17) 및 정부(21)과 (24)가 서로 평행이 되면 긴변(10),(11)의 중앙부(Q₁),(Q₂)는 설치면에 위치하게 되나, 눌러주는 압력(F)에 대한 융통성이 증대하여 늘어나는 힘이 없게 되어 클릭현상이 일어나기 어렵게 된다. 또 정부(15)와 (17) 및 (21)와 (24)가 중앙부를 향해 넓어지면 긴변의 중앙부(Q₁),(Q₂)가 설치면으로부터 떨어지게 된다.

또 정부(15)와 (17)이나 정부(21)와 (24)가 상호 겹치면 제6도와 같이 되어 균열이 발생하게 된다.

본 발명 스위치용 탄성편에 있어서, 제1∼제4도의 네 개의 정부방향(중선과 이루는 각도), 높이와 길아, 곡면부의 높이와 넓이 등은 사용되는 스위치용 탄성편에 요구되는 클릭현상 특성에 대응하여 적의 결정할 수 있다.

[실시예]

제1도에 도시된 바와 같이 긴변의 길이 3.4mm, 짧은 변의 길이 2.4mm, 두께 0.04mm의 스텐레스강제의 스위치용 탄성편 10개를 제작하였다. 이 스위치용 탄성편은 두 개의 짧은 변의 가운데 점을 연결하는 중선에 대해 절곡부가 선대칭되게 하고 이 중선과 절곡부가 이루는 각도()를 네곳 모두 45。로 하였다.

점(14),(17)와 (20),(23)의 간격(b)는 모두 0.8mm로 하고 각각의 정부의 길이(a)를 0.5mm로 하며, 각각의 정부의 높이(c)를 0.25mm로 하였다.

이 스위치용 탄성편 각각에 대하여 곡면부의 중앙부분에 눌러주어 원상복귀하는 것을 1회로 하는 클릭현상을 발생케 하는 조작을 10만회 반복하였다. 그 결과 균열이 생긴 스위치용 탄성편의 발생은 한 개도 없었다.

[비교예]

긴변의 길이, 짧은 변의 길이, 두께, 재질 및 제작 개수를 모두 실시예 1과 같이하여 제6도에서와 같은 스위치용 탄성편을 만들었다.

각 정부의 높이(h)를 0.25mm, 각 정부의 길이(i)를 0.8mm로 하고, 이들 스위치용 탄성편 각각에 대해 그 곡면부의 중앙부분을 눌러주어 원상복귀 하는 것을 1회로 하는 클릭현상을 발생케 하는 조작을 반복하였다.

그 결과 3만회 반복했을대 제11도에 도시된 바와 같이 긴변(10),(11)의 중앙부(Q₁),(Q₂)로부터 균열이 생겼다.

이상에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명의 스위치용 탄성편은 평면형상이 4각이고, 제조시 프레스 공정을 단 한번으로 끝낼 수 있으며, 변의 중앙부 균열이 쉽사리 발생하지 않는 스위치용 탄성편을 얻게 된다.

Claims (7)

1. 사각형의 평면을 갖는 판재로 된 탄성편으로서, 중앙부를 갖는 제1부분과, 이 제1부분의 양측에 단연부를 갖는 제2 및 제3부분으로 이루어지고, 제2 및 제3 부분에 단연부로부터 중앙부로 향해서 좁혀지면서 신장된 한쌍의 주름(fold)을 형성하여 탄성을 가짐을 특징으로 하는 스위치용 탄성편.
2. 평면이 사각형인 판재의 서로 대응하는 두변의 서로 떨어진 각각의 두점으로부터 서로 가까워지도록 이 평면에 따라 소정 거리만큼 신장된 네개의 정부를 갖는 절곡부와 상기 평면의 중앙부에 형성된 곡면부로 이루어짐을 특징으로 하는 스위치용 탄성편.
3. 사각형의 판재를 프레스 가공한 탄성편으로서, 이 탄성편의 중앙부의 단면이 원호상을 이루고, 이 단면으로부터 수직방향으로 떨어진 단연부의 단면이 두 개의 절곡점을 갖는 직선상이고, 이 탄성편의 단면이 원호상으로부터 직선상으로 연속적으로 변화함을 특징으로 하는 스위치용 탄성편.
4. 사각형의 평면을 갖는 판재를 프레스 가공한 탄성편으로서, 탄성편의 중앙부의 단면이 평면에 가해지는 일방향의 압압력(押壓力)에 저항할 수 있게 되고, 이 단면으로부터 수직방향으로 떨어진 단연부가 전술한 압압력에 대해 융통성을 갖는 형상임을 특징으로 하는 스위치용 탄성편.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 사각형은 탄성편으로서의 강성과 탄성을 갖는 직사각형 또는 정사각형의 형상임을 특징으로 하는 스위치용 탄성편.
6. 제1항에 있어서, 상대하는 단연부로부터 신장된 주름이 각각의 단연부간의 거리에 대해 10%∼30% 신장함을 특징으로 하는 스위치용 탄성편.
7. 제2항에 있어서, 소정거리가 두변 사이의 거리에 대해 10%∼30%임을 특징으로 하는 스위치용 탄성편.