KR100536782B1 - 푸시버튼 스위치 구조용 푸시버튼 스위치 요소 - Google Patents

푸시버튼 스위치 구조용 푸시버튼 스위치 요소 Download PDF

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KR100536782B1
KR100536782B1 KR10-2001-0010331A KR20010010331A KR100536782B1 KR 100536782 B1 KR100536782 B1 KR 100536782B1 KR 20010010331 A KR20010010331 A KR 20010010331A KR 100536782 B1 KR100536782 B1 KR 100536782B1
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Abstract

본 발명의 푸시버튼 스위치 요소 (1) 는, 사용자가 느끼는 다단 방식으로 클릭을 발생시킬 수 있으며 또한 누름 작동중의 소음을 줄일 수 있고 공명음의 발생도 줄일 수 있다. 본 발명의 푸시버튼 스위치 요소는, 돔형부 (1e) 와, 이 돔형부 (1e) 의 중앙의 상부에 형성되는 푸시버튼부 (1a) 및, 이 푸시버튼부 (1a) 의 저면으로부터 아래로 뻗는 중앙 가동 접촉부 (1b), 실질적으로 환상인 가동 접촉부 (1c) 및, 중앙 가동 접촉부 (1b) 의 말단부에 접착되는 역전된 컵형부재를 포함한다. 상기 환상의 가동 접촉부는 푸시버튼부 (1a) 의 저면으로부터 아래로 뻗어, 중앙 가동 접촉부 (1b) 로 부터 규정된 거리만큼 떨어진 상태에서 그 중앙 가동 접촉부 (1b) 를 둘러싸고 있다. 역전된 컵형부재는 사용자가 느끼는 클릭을 발생시키면서, 굴곡 상태와 이 굴곡 상태로부터 복원된 초기 상태 사이에서 굴곡 작용을 반복적으로 하게 된다.

Description

푸시버튼 스위치 구조용 푸시버튼 스위치 요소{PUSHBUTTON SWITCH ELEMENT FOR PUSHBUTTON SWITCH STRUCTURE}
본 발명은 전자장비, 휴대용 터미널, 자동차 부품용 등으로 사용되는 푸시버튼 스위치 구조를 위한 푸시버튼 스위치 요소에 관한 것으로, 특히, 사용자가 느끼게 되는 다단 방식으로 클릭을 발생시키면서 다단방식으로 전자회로의 온-오프 작동을 실행할 필요가 있는 자동차용 파워 윈도우 스위치와 같은 장비에 적합한 푸시버튼 스위치 구조용 푸시버튼 스위치 요소에 관한 것이다.
다단 방식으로 또는 사용자가 느끼는 방식으로 클릭을 발생시키는 스위치로서 기계적 스위치가 일반적으로 사용되고 있다. 예컨대, 이러한 기계적 스위치는 도 7a 에 도시된 바와 같은 구성을 갖는다. 또한, 도 8 에 도시된 바와 같은 구성의 다른 종래의 기계적 스위치도 소개되어 있다.
도 7a 와 도 8 에 도시된 종래의 기계적 스위치는, 사용자에 의해 느껴지는 클릭을 발생시키기 위해 또한 다단 방식으로 전기적 접속을 이루기 위해, 전자 피아노, 자동차용 파워 윈도우 스위치와 같은 전자장비에 일반적으로 사용된다.
도 7a 에서 도면번호 "101" 로 표시된 종래의 기계적 스위치는 하우징 (101a), 판스프링 (101b), 누름력 전달부재 (101c), 스프링 (101d), 리드 프레임 (101e) 및 기판 (101f) 을 포함한다. 판스프링 (101b) 에는 돌기부 (101b1) 가 제공되어 있으며, 누름력 전달부재 (101c) 에는 두개의 홈부 (101c1) 및 (101c2) 가 제공되어 있다. 누름력 전달부재 (101c) 의 각 홈부 (101c1) 및 (101c2) 에 판스프링 (101b) 의 돌기부 (101b1) 가 잠금 끼워맞춤되어 있어, 판스프링 (101b) 및 누름력 전달부재 (101c) 사이의 미끄럼 저항 또는 마찰저항은 잠금 끼워맞춤이 이루어지지 않은 때와 다르게 되며, 따라서 기계적 스위치는 사용자가 느끼게 되는 클릭을 발생시킬 수 있다. 이러한 구성을 갖는 도 7a 의 기계적 스위치는 도 7b 에 도시된 바와 같은 하중 곡선을 갖게 되며, 여기서, 점 F1 은 돌기부 (101b1) 에 홈부 (101c1) 의 제 1 끼워맞춤 동안에 발생된 클릭을 나타내고, 점 F2 은 돌기부 (101b1) 에 홈부 (101c2) 의 제 2 끼워맞춤 동안에 발생된 클릭을 나타낸다.
도 8 에서 도면번호 "102" 로 표시된 종래의 기계적 스위치 (102) 은 하우징 (102a), 프레임 (102b), 플라스틱으로 만들어진 미끄럼 부재 (102c), 금속으로 만들어진 스프링 (102d), 플런저 (102e), 탄성중합체로 된 커버 (102f), 수지로 된 키이탑 (102g) 및 기판 (102h) 을 포함한다. 이렇게 해서, 기계적 스위치 (102)는 상기한 기계적 스위치 (101) 와 같은 클릭을 발생시키기 위해, 플라스틱으로 된 7개의 부재, 금속 스프링 및 기판으로 구성되어 있다. 기계적 스위치 (102) 에서, 플라스틱 부재들 사이의 기계적 잠금이 끼워맞춤으로 이루어지기 때문에, 상기 부재들 사이의 운동 저항 때문에 기계적 스위치 (102) 는 사용자가 느끼는 클릭을 발생시키게 된다. 기계적 스위치 (102) 는 도 7b 와 실질적으로 동일한 하중 곡선을 나타낸다.
또한, 사용자가 느끼는 클릭을 다단 방식으로 발생시키기 위해, 실리콘 고무로 된 누름 스위치가 사용되고 있다. 일반적으로, 실리콘 고무로 된 푸시버튼 스위치는 부품수가 감소된 상태에서 스위칭 작용을 하게 되어, 전자계산기, 워드프로세서, 원격 제어기 등과 같은 다양한 푸시버튼 스위치 장비용으로 사용되고 있다.
지금부터, 실리콘 고무로 되어 있으며 워드프로세서용으로 사용되는 종래의 푸시버튼 스위치에 대해 도 9a, 9b 를 참조로 설명한다. 푸시버튼 스위치 구조용 푸시버튼 스위치 커버 (103) 는, 사용자가 느끼는 2단 방식으로 클릭을 발생시키도록 일체로 형성되어 있으며 또한 실리콘 고무와 같은 고무형 탄성재로 되어 있다. 도 9a 에서, 단지 하나의 푸시버튼 스위치만 도시되어 있다. 푸시버튼 스위치 커버 (103) 는, 푸시버튼 스위치의 정부(top)에 배치되는 원통형 리브 (103a), 점 F1 (도 9b) 에서 제 1 클릭을 발생시키기 위한 제 1 돔형부 (103b), 점 F2 에서 제 2 클릭을 발생시키기 위해 푸시버튼 스위치의 중앙부에 배치되는 얇은 벽의 제 2 돔형부 (103c), 제 2 돔형부 (103c) 의 천정으로부터 밑으로 돌출되어 있으며 또한 저면에 접촉부 (103b1) 가 제공되어 있는 돌기부 (103b2) 를 포함한다. 리브 (103a), 얇은 벽의 돔형부 (103b, 103c) 는 푸시버튼이 눌려지면 휘어지게 되어, 사용자 느끼는 2단 방식으로 클릭을 발생시키게 된다. 이렇게 구성된 푸시버튼 스위치는 세시티를 방지하기 위한 워드프로세서의 키이보드용으로 주로 사용된다.
과거에는, 둘 이상의 스위칭 기능을 제공해야될 뿐만 아니라 사용자가 느끼는 향상된 클릭 (클릭비는 30% 이상으로 높다) 을 발생시킬 것이 요구되는 자동차용 파워 윈도우 스위치와 같은 스위치는, 기능부의 조합으로 인한 미끄럼 저항을 이용하는 기계적 스위치 (감촉형 스위치) 기구를 사용할 것이 요구된다. 또한, 도 8 에 도시된 기계적 스위치는 부품수가 많고 구조가 복잡하여, 부품이 슬라이딩하는 동안 및 버튼이 복귀하는 동안에 리바운드 사운드 또는 접촉 소리가 발생하게 되며, 또한 자동차 엔진의 진동과 같은 외부 진동으로 인한 공명음이 발생하기도 한다. 그리고, 둘 이상의 도전성 기능을 갖는 도 9a 의 스위치와 같은 소위 고무 스위치는, 사용자 또는 작동자가 두번 이루어지는 스위치의 턴-온을 느낌으로 감지하기에 충분한 클릭을 발생시키지 못한다.
그 이유는, 클릭이 얇은 벽의 고무형 탄성재로 된 돔형부 (103b, 103c) 및 리브 (103a) 의 변형과 복원에 의해서만 발생되기 때문이다. 다시 말해, 클릭이 탄성재의 충격탄성에 의해 발생되고 재료에 따라 결정되는 돔형부의 형상에 대한 제약 때문인 것이다.
본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 감안하여 이루어진 것이다.
따라서, 사용자가 느끼는 다단 방식으로 개별적인 클릭을 발생시킬 수 있고 또한 푸시버튼의 작동중에 소음과 공명음의 발생을 줄일 수 있는, 푸시버튼 스위치 구조용 푸시버튼 스위치 요소를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 푸시버튼 스위치 구조용 푸시버튼 스위치 요소가 제공된다. 본 푸시버튼 스위치 요소는, 가동의 얇은 벽부와, 이 가동의 얇은 벽부의 중앙의 상부에 형성되는 푸시버튼부 및, 이 푸시버튼부의 저면으로부터 아래로 뻗는 제 1 가동 접촉부를 포함한다. 본 발명의 푸시버튼 스위치 요소는 또한 실질적으로 환상인 제 2 가동 접촉부 및 제 1 가동 접촉부의 말단부에 접착되는 역전된 컵형부재도 포함한다. 상기 제 2 가동 접촉부는 상기 푸시버튼부의 저면으로부터 아래로 뻗어,제 1 가동 접촉부로 부터 규정된 거리만큼 떨어진 상태에서 그 제 1 가동 접촉부를 둘러싸게 된다. 그리고, 역전된 컵형부재는 사용자가 느끼는 클릭을 발생시키면서, 굴곡 상태와 이 굴곡 상태로부터 복원된 초기 상태 사이에서 굴곡 작용을 반복적으로 하게 된다.
본 발명의 일 바람직한 실시예에 의하면, 제 2 가동 접촉부는 연속적인 환상으로 형성된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 제 2 가동 접촉부는 단속적인 방식으로 실질적인 환상으로 형성된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 역전된 컵형부재는 금속으로 만들어진다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 역전된 컵형부재는 합성수지로 만들어진다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 가동의 얇은 벽부 및 푸시버튼부 는 고무 탄성중합체 재료로 일체로 성형된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 가동의 얇은 벽부는 돔형으로 형성된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 제 1 가동 접촉부는 제 2 가동 접촉부를 지나 아래로 뻗어 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 제 2 가동 접촉부는 제 1 가동 접촉부를 지나 아래로 뻗어 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 제 1 및 제 2 가동 접촉부는 실질적으로 동일한 높이까지 아래로 뻗어 있다.
상기한 본 발명의 구성에 의하면, 역전된 컵형부재가 얇은 벽부에서 높은 위치에 배치될 때, 푸시버튼부가 하강함에 따라 푸시버튼 스위치 요소는 얇은 벽부의 변형에 의해 제 1 클릭을 발생시키게 된다. 또한, 푸시버튼부가 더 하강하게 되면, 역전된 컵형부재는 얇은 벽부를 지지하는 기판과 접촉하여 휘어지게 되며, 이리 하여, 푸시버튼 스위치 요소가 제 2 클릭을 발생시키게 된다. 이 경우, 역전된 컵형부재는 금속으로 만들어지거나 또는 그 위에 접촉부 패턴이 형성되고 또한 제 1 고정 접촉부가 기판 위에 배치되며, 연속적 또는 단속적인 방식으로 실질적으로 환상인 제 2 가동 접촉부가 기판에 배열된 제 2 고정 접촉부와 접촉하게 되는 높이에 배치될 때, 푸시버튼 스위치는 제 1, 2 클릭이 발생될 때 마다 스위칭 작용을 하게 된다.
역전된 컵형부재가 얇은 벽부에서 낮은 위치에 있을 때, 푸시버튼부가 아래로 눌려지면 역전된 컵형부재는 제 1 클릭을 발생시키게 된다. 푸시버튼부가 더 내려가게 되면, 얇은 벽부의 변형으로 인해 제 2 클릭이 발생하게 된다.
본 발명의 이들 및 다른 목적과 수반된 많은 이점들은 첨부 도면과 이하의 상세한 설명으로 부터 잘 알 수 있을 것이다.
이제, 본 발명에 따른 푸시버튼 스위치 구조용 푸시버튼 스위치 요소에 대해 도 1a ∼ 4b 를 참조로 설명한다.
먼저 도 1a 및 1b 를 참조하면, 본 발명에 따른 푸시버튼 스위치 구조용 푸시버튼 스위치 요소에 대한 제 1 실시예가 도시되어 있다. 도시된 실시예의 푸시버튼 스위치 요소 (1) 는 일반적으로 누름부 또는 푸시버튼부 (1a), 역전된 컵형부재 (1d) 가 제공된 제 1 가동 접촉부 (1b), 제 2 가동 접촉부 (1c) 및 가동의 얇은 벽부 또는 돔형부 (1e) 를 포함한다. 푸시버튼 스위치 요소 (1) 는 천연고무, 우레탄 고무, EPDM, 실리콘 고무, 가요성을 증대시키기 위해 많은 연질부(soft segment)를 포함하는 열가소성 탄성중합체 등으로 이루어진 군에서 선택되는 고무 탄성중합체 재료로 만들어진다. 정밀한 성형성, 내환경성, 무독성 등의 면에서 실리콘 고무가 바람직하다.
도시된 실시예에서, 고무 탄성중합체로 되어 있고 사용자에 의해 느껴지는 다단 방식으로 클릭을 발생시키도록 구성된 종래의 푸시버튼 스위치 요소와는 달리, 누름부 (1a) 의 상면에 가동 리브를 제공할 필요가 없다. 따라서, 푸시버튼 스위치 요소가 결합되는 장비로부터 직접 노출되도록 푸시버튼 스위치 요소 (1) 의 누름부 (1a) 를 설치하여, 푸시버튼부로서 작용하도록 할 수 있다. 이러한 경우, 스크린 인쇄, 패드 인쇄 등으로 누름부 (1a) 에 문자를 새길 수 있다. 또는, 푸시버튼 스위치 요소 (1) 를 투명재료로 만들 있으며, 누름부 (1a) 의 측면 및 상면에 블랙 페인트 등으로 된 빛차단 층을 형성할 수 있다. 그리고, 누름부 (1a) 의 상면에 있는 빛차단 층은 레이저빔으로 부분적으로 조사될 수 있어, 요구되는 형상으로 부분적으로 번오프될 수 있으며, 이리 하여, 도시된 실시예의 푸시버튼 스위치 요소를 캐릭터 백라이팅형(character back-lighting type)으로 만들 수 있다. 또한, 푸시버튼 스위치 요소 (1) 가 사용자의 손가락에 경질 촉감을 주게 하고자 할 때는, 고무 탄성중합체 재료로 만들어진 누름부 (1a) 의 상면에 40 이상의 쇼어 D 경도의 수지판을 접착제로 부착시킬 수 있다.
누름부 (1a) 는 특정 형태에만 국한 되는 것은 아니다. 따라서, 종래기술에서 처럼 원통형, 평행육면체형, 타원 원통형 등과 같은 임의의 적절한 모양을 취할 수 있다.
도시된 실시예의 푸시버튼 스위치 요소 (1) 의 저면에는 밑으로 돌출한 둘 이상의 가동 접촉부 (1b, 1c) 가 제공되어 있다. 가동 접촉부 중의 하나, 즉 제 1 가동 접촉부 (1b) 는 푸시버튼 스위치의 중앙부에 배치되어 있어, 중앙 가동 접촉부로서 작용한다. 다른 가동 접촉부, 즉 제 2 가동 접촉부 (1c) 는 중앙 가동 접촉부 (1b) 로부터 규정된 거리만큼 떨어진 상태에서 이 접촉부를 둘러싸도록 배치되어 있으며, 제 2 가동 접촉부 (1c) 는 실질적으로 환상인 가동 접촉부로서 작용하게 된다. 기판 (1f) 에는 제 1 고정 접촉부 (1g) 및 제 2 고정 접촉부 (1h) 가 제공되어 있다, 도시된 실시예에서, 중앙 가동 접촉부 (1b) 는 환상 가동 접 촉자 (1c) 에 비해 긴 거리로 밑으로 뻗도록 형성되어 있어, 역전된 컵형 부재 (1d) 는 도 1b 에 도시된 점 F1 에서 사용자가 느끼는 클릭을 발생시킬 수 있으며 또한 돔형부 (1e) 는 점 F2 에서 클릭을 발생시킬 수 있다.
역전된 컵형 부재 (1d) 는 향상된 클릭을 발생시킬 수 있도록 중앙 가동 접촉부 (1b) 의 말단부에 접착되어 있다. 역전된 컵형 부재 (1d) 는 경질부를 많이 갖고 있는 인청동 또는 스테인레스강, 열가소성 탄성중합체로 된 쟁반형 금속 스프링 형태로 되어 있다. 그러나, 역전된 컵형 부재 (1d) 가 눌려질 때 30% 이상의 클릭비로 클릭을 발생시킬 수 있는 재료라면, 컵형 부재는 임의의 이러한 재료로 만들어 질 수 있다. 사용되는 쟁반형 스프링은 임의의 필요한 크기를 갖도록 형성될 수 있다. 이 경우, 역전된 컵형 부재 (1d) 가 열가소성 탄성중합체로 만들어지는 경우, 접촉부 패턴은 역전된 컵형 부재 (1d) 의 내측면상에 도전성 잉크로 형성될 수 있다.
실질적으로 환상인 가동 접촉부 (1c) 는 인쇄에 의해 도전성 잉크로 형성될 수 있다. 또는, 환상 가동 접촉부는 요구되는 형상을 갖도록 형성된 도전성 칩과 일체로 성형될 수 있다. 여기서 "실질적으로 환상" 이라는 말은, 고리형 뿐만 아니라, 사각 프레임형, 삼각 프레임형 등도 포함한다. 따라서 상기 말은, 실질적으로 환상인 가동 접촉부 (1c) 가 중앙 가동 접촉부 (1b) 와 일정한 거리를 유지하면서 이 중앙 가동 접촉부를 둘러쌀 수 있는 임의의 형상을 뜻하는 것이다. 또한, 실질적으로 환상인 가동 접촉부 (1c) 는, 연속 고리형 패턴, 연속 사각 프레임형 패턴 등과 같은 연속 패턴으로 형성될 필요는 없다. 다시 말해, 환상 가동 접촉부는 단속적인 환상 패턴으로도 형성될 수 있는 것이다. 따라서, 실질적으로 환상인 가동 접촉부 (1c) 는, 실질적으로 동일한 높이 또는 길이를 가지면서 중앙 가동 접촉부 (1b) 를 둘러쌀 수 있도록 배열된 다수의 가동 접촉부 요소로도 구성될 수 있다.
도시된 실시예의 푸시버튼 스위치 요소 (1) 는, 사용자가 느낄 수 있는 2단 방식으로 클릭을 발생시킴으로써 전기적 접속을 2단 방식으로 실행할 수 있도록 일반적으로 구성될 수 있다. 또는, 3단 방식으로 전기적 접속을 실행할 수 있도록 구성될 수도 있다. 이는 실질적으로 환상인 가동 접촉부 (1c) 를 예컨대 높이가 상이한 두개의 원으로 규정된 이중원 패턴으로 배열함으로써 얻어질 수 있다. 또한, 3단 방식으로 클릭을 발생시키도록 구성할 수 있는데, 이는 종래기술에서 처럼 누름부 (1a) 의 상면에 리브를 둠으로써 이루어질 수 있다. 도시된 실시예의 푸시버튼 스위치 요소 (1) 가 높은 레벨에서 최초 클릭을 발생시키도록 하고자 할 때는, 예컨대 60% 이상의 높은 충격탄성을 갖고 또한 경도가 예컨대 70 이하의 쇼어 A 경도를 가지며 사출성형으로 돔형으로 만들어진 열가소성 탄성중합체로 푸시버튼 스위치 요소를 만들면 된다.
이제 도 2a 및 2b 를 참조하면, 본 발명에 따른 푸시버튼 스위치 구조용 푸시버튼 스위치 요소에 대한 제 2 실시예가 도시되어 있다. 도시된 실시예의 푸시버튼 스위치 요소 (2) 는, 실질적으로 환상인 가동 접촉부 (2c) 가 중앙 가동 접촉부 (2b) 에 비해 증가된 길이로 밑으로 뻗도록 형성되어 있어, 역전된 컵형 부재 (2d) 는 점 F2 (도 2b) 에서 클릭을 발생시킬 수 있으며, 돔형부 (2e) 는 점 F1 에서 클릭을 발생시킬 수 있다. 도시된 실시예의 나머지 구성요소는 상기한 제 1 실시예와 실질적으로 동일한 구성을 갖는다. 참조부호 "2a", "2f", "2g" 및 "2h" 는 각각 누름부, 기판, 제 1 고정 접촉부 및 제 2 고정 접촉부를 나타낸다.
이제 도 3a 및 3b 를 참조하면, 본 발명에 따른 푸시버튼 스위치 구조용 푸시버튼 스위치 요소에 대한 제 3 실시예가 도시되어 있다. 도시된 실시예의 푸시버튼 스위치 요소 (3) 는, 중앙 가동 접촉부 (3b) 및 실질적으로 환상인 가동 접촉부 (3c) 가 실질적으로 동일한 높이까지 밑으로 뻗도록, 즉 실질적으로 동일한 높이까지 이르도록 형성되어 있어, 실질적으로 환상인 가동 접촉부 (3c) 는 점 M1 (도 3b) 에서 턴온되거나 또는 도전성을 띠게 되며, 역전된 컵형 부재 (3d) 는 점 F1 에서 클릭을 발생시킬 수 있고 점 M2 에서 도전성을 띨 수 있다. 도 3b 에서 문자 "M1" 및 "M2" 는 스위치가 전기적 스위칭 작용을 하게 되는 지점이다. 도시된 실시예의 나머지 구성요소는 상기한 제 1 실시예와 실질적으로 동일한 구성을 갖는다. 참조부호 "3a", "3e", "3f", "3g" 및 "3h" 는 각각 누름부, 얇은 벽부, 기판, 제 1 고정 접촉부 및 제 2 고정 접촉부를 나타낸다.
이제 도 4a 및 4b 를 참조하면, 자동차용 파워 윈도우 스위치 구조에 적용되는, 본 발명에 따른 푸시버튼 스위치 구조용 푸시버튼 스위치 요소에 대한 제 4 실시예가 도시되어 있다. 도시된 실시예의 푸시버튼 스위치 요소 (4) 에는, 한쌍의 스위칭 기구가 내부에 대칭으로 설치되어 있다. 각 스위칭 기구에서, 역전된 컵형 부재 (4d) 가 제공된 중앙 가동 접촉부 (4b) 및 실질적으로 환상인 가동 접촉부 (4c) 는 누름부 (4a) 의 저면으로 부터 실질적으로 동일한 레벨 까지 밑으로 뻗어 있도록 형성되어 있다. 도시된 실시예의 나머지 구성요소는 상기한 제 3 실시예와 실질적으로 동일한 구성을 갖는다. 참조부호 "4e", "4f", "4g" 및 "4h" 는 각각 얇은 벽부, 기판, 제 1 고정 접촉부 및 제 2 고정 접촉부를 나타낸다.
상기 내용으로부터 알 수 있듯이, 본 발명의 푸시버튼 스위치 요소는 사용자가 느끼는 개별 클릭을 다단 방식으로 발생시킬 수 있으며, 종래기술과는 달리 스위치의 누름 작동중에 소음 발생을 최소화시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 푸시버튼 스위치 요소는, 자동차용 파워 윈도우 스위치로서 사용될 때, 자동차 엔진의 구동으로 인해 발생되는 공명음을 줄일 수 있다. 그리고, 본 발명의 푸시버튼 스위치 요소는, 많은 부품수, 복잡한 구조, 큰 높이 등과 같은 종래의 기계적 스위치의 단점들을 피하면서, 이러한 기계적 스위치와 동일한 레벨에서 사용자가 느낄 수 있는 클릭을 발생시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 푸시버튼 스위치 요소는 두께를 상당히 줄일 수 있다.
본 발명을 다음의 예를 가지고 더 설명하도록 한다. 하지만, 이들 예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.
예 1
Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. 에서 "C-8" 이라는 상품명으로 제조된 중량으로 2phr (parts per hundred parts of rubber) 의 가황제를, Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. 에서 "KE-961U" 이라는 상품명으로 제조된 실리콘 고무 컴파운드에 첨가하여 혼합물을 만들었고, 이를 반죽하였다. 다음에, 반죽된 혼합물을 시이트 형태로 만든 다음 정해진 크기로 절단하여, 스타팅 시이트재를 얻었다. 이어서, 이 시이트를 투피스(two-piece)형 압축 몰드에 주입하고 180℃ 에서 5분 동안 가열하면서 성형하여, 고무 탄성중합체로 된 푸시버튼 스위치 요소용의 베이스재를 얻었다.
이렇게 얻어진 베이스재에서, 제 1 가동 접촉부를 위한 제 1 돌기부를 돔형부의 저면의 중앙부에 형성시켰다. 또한, 베이스재에서, 제 2 가동 접촉부를 위한 환상의 제 2 돌기부를, 제 1 돌기부로부터 2.5mm 떨어진 거리에서 이 돌기부를 둘러싸도록 형성하였다. 다음, 실크 스크린으로 제 2 돌기부에 도전성 카본 잉크를 인쇄하여, 제 2 가동 접촉부를 형성하였다.
다음에, FUJIKURA LTD. 에서 제조된 것으로 스테인레스강 SUS 304 로 만들어진 쟁반형 금속 스프링을, CEMEDINE CO., LTD. 에서 "SUPER X" 라는 상품명으로 제조된 접착제를 사용하여 제 1 돌기부의 말단부에 부착시켜 제 2 가동 접촉부를 형성하여, 2단 방식으로 클릭을 발생시키는 본 발명의 푸시버튼 스위치 요소를 얻었다. 이렇게 얻어진 푸시버튼 스위치 요소에 대한 상세한 사항은 표 1 에서 "형상" 과 "돔각" 사이의 항목란에 제시되어 있다. 또한, 푸시버튼 스위치 요소의 특성은 표 1 에서 "하중" 과 "공명" 사이의 항목란에 나타나 있다. 비교를 위해, 도 7a 에 도시된 바와 같은 종래의 기계적 스위치 (비교예 1), 그리고 도 9a 에 도시된 바와 같은 구성을 가지며 고무 탄성 중합체로 된 종래의 리브형 스위치를 준비하였다. 이와 관련하여, "돔각(dome angle)" 은 돔형부가 푸시버튼 스위치 요소의 수평 베이스부로부터 일어나는 각도를 말한다.
표 1
항 목 예 1 비교예 1 비교예 2
스위치 요소의 형상 실리콘 (도 2) 기계적 스위치 (도 7) 실리콘 (도 9)
접촉부의형상 제 1 접촉부 쟁반형 금속 스프링 금속 스프링 원형
제 2 접촉부 1mm 폭의 환상 금속 스프링 -
스위치 요소의 외부치수 φ13mm 12mm x 12mm φ13mm
접촉부의직경 제 1 접촉부 φ5mm (쟁반형 금속 스프링) - φ3mm (카본 인쇄)
제 2 접촉부 φ8mm (카본 인쇄) - -
돔형부의 두께 1.2mm - 1.2mm
돔각(도) 85 - 85
하중 (gf) 점 F1 75 180 77
점 F2 220 280 80
클릭비 C (%) 점 F1 45 55 46
점 F2 47 46 없음(측정이 어려움)
작동중 소음 (dB) 43 83 23
공 명 없음 있음 없음
도 5 는 하중 곡선에 따른 클릭비의 계산을 나타내며 도 6 은 스위칭 작동중에 발생된 소음의 측정을 나타낸다.
표 1 에 나와 있는 클릭비 C (%) 는, 도 5 에서 보는 바와 같이, 일반적으로 C=(P1-M1)/P1 x 100 으로 표시된다. 측정은 Shin-Etsu Polymer Co., Ltd. 에서 제조된 하중측정장치 및, X-Y 리코더를 사용하여 실시하였다. 또한, 측정을 위해, 측정전에 각 스위치 요소를 500gf 의 하중하에서 3번 눌러 각 스위치 요소의 컨디셔닝을 실시하였다. 하중측정장치의 헤드 또는 팁은 ABS 로 되어 있으며 또 3mm 직경의 편평한 단부를 갖고 있다. 자석을 사용하여 각 스위치 요소를 그의 외측 테두리에서 측정장치의 지지부에 지지시켰다. 또한, 각 스위치 요소 A 의 작동중에 발생된 소음은 소음레벨 측정기 B (ONO SOKKI CO., LTD. 에서 제조된 모델 #5111) 를 사용하여 측정했고, 도 6 에서 보는 바와 같이, 이때 스위치 요소는 상기 소음레벨 측정기로부터 30cm 거리 만큼 떨어져 있게 하였다. 공명음은 작업자의 귀로 결정하였다.
표 1 에서 알 수 있듯이, 본 발명의 스위치 요소 (예 1) 는 비교예 1 에 비해 소음발생이 적었으며 또 공명이 없었다. 그리고, 본 발명의 스위치 요소는 비교예 2 에 비해, 작업자가 느낀 향상된 클릭을 발생시켰다.
예 2
미쯔이 화학에서 "Di Cup 40C" 이라는 상품명으로 제조된 중량으로 7phr의 가교제를, 미쯔이 화학에서 "EPT 3070" 이라는 상품명으로 제조된 EPDM 에 첨가하여 컴파운드를 준비하였고, 이를 시이트 형태로 만들고 정해진 크기로 절단하여, 스타팅 시이트재를 얻었다. 이어서, 이 시이트를 압축 몰드에 주입하고 160℃ 에서 5분 동안 가열하면서 성형하여, 고무 탄성중합체로 된 푸시버튼 스위치 요소용의 베이스재를 얻었다.
이렇게 얻어진 베이스재에서, 제 1 가동 접촉부를 위한 제 1 돌기부를 돔형부의 저면의 중앙부에 형성시켰다. 또한, 베이스재에서, 제 2 가동 접촉부를 위한 환상의 제 2 돌기부를, 제 1 돌기부로부터 2.5mm 떨어진 거리에서 이 돌기부롤 둘러싸도록 형성하였다. 다음, 실크 스크린으로 제 2 돌기부에 도전성 카본 잉크를 인쇄하여, 제 2 가동 접촉부를 형성하였다.
다음에, DU PONT TORAY CO., LTD. 에서 "Hytrel" 이라는 상품명으로 제조된 폴리에스테르 열가소성 탄성중합체로 만들어졌으며 작은 직경의 돔형상을 갖는 성형품을 그의 내측면에서 도전성 카본 잉크를 인쇄하여 접촉부 패턴을 형성하였다. 이 성형품을, CEMEDINE CO., LTD. 에서 "SUPER X" 라는 상품명으로 제조된 접착제를 사용하여 제 1 돌기부의 말단부에 부착시켜 제 1 가동 접촉부를 형성하여, 2단 방식으로 클릭을 발생시키는 본 발명의 푸시버튼 스위치 요소를 얻었다. 이렇게 얻어진 푸시버튼 스위치 요소에 대한 상세한 사항은 표 2 에서 "형상" 과 "돔각" 사이의 항목란에 제시되어 있다. 또한, 푸시버튼 스위치 요소의 특성은 표 2 에서 "하중" 과 "공명" 사이의 항목란에 나타나 있다. 비교를 위해, 도 8 에 도시된 바와 같은 종래의 기계적 스위치 (비교예 3), 그리고 도 9a 에 도시된 바와 같은 구성을 가지며 고무 탄성 중합체로 된 종래의 리브형 스위치 요소 (비교예 4) 를 준비하였다.
표 2
항 목 예 2 비교예 3 비교예 4
스위치 요소의 형상 EPDM (도 2) 기계적 스위치 (도8) EPDM (도 9)
접촉부의형상 제 1 접촉부 탄성중합체"Hytrel"으로 만들어진 돔형 스프링 금속 스프링/ 폴리아세탈 원형
제 2 접촉부 1mm 폭을 지닌 단속적인 환상 -
스위치 요소의 외부치수 φ13mm 12mm x 12mm φ13mm
접촉부의직경 제 1 접촉부 φ3mm (돔형 스프링/카본 인쇄) - φ3mm (카본 인쇄)
제 2 접촉부 φ8mm (카본 인쇄) - -
돔형부의 두께 1.2mm - 1.2mm
돔각(도) 85 - 85
하중 (gf) 점 F1 200 430 82
점 F2 85 680 90
클릭비 C (%) 점 F1 42 48 46
점 F2 48 47 측정이 어려움
작동중 소음 (dB) 36 99 25
공 명 없음 있음 없음
표 2 에서 알 수 있듯이, 본 발명의 스위치 요소 (예 2) 는 비교예 3 의 스위치에 비해 작동중 소음발생이 적었으며 또 공명이 없었다. 그리고, 본 발명의 스위치 요소는 비교예 4 에 비해, 작업자가 느낀 향상된 클릭을 발생시켰다.
예 3
이 예에서는, 자동차용 파워 윈도우 스위치 구조에 적용되며 도 6a 및 도 6b 에 도시된 바와 같은 구성을 갖는 본 발명의 푸시버튼 스위치 요소를 준비하였다. 구체적으로 말하면, Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. 에서 "C-8" 이라는 상품명으로 제조된 중량으로 2phr의 가황제를, Dow Corning Toray Silicone Co., Ltd. 에서 "DY-32-6014" 라는 상품명으로 제조된 실리콘 고무 컴파운드에 첨가하여 혼합물을 만들었고, 이를 반죽하였다. 다음에, 반죽된 혼합물을 시이트 형태로 만든 다음 정해진 크기로 절단하여, 스타팅 시이트재를 얻었다. 이어서, 이 시이트를 투피스형 압축 몰드에 주입하고 180℃ 에서 5분 동안 가열하면서 성형하여, 고무 탄성중합체로 된 푸시버튼 스위치 요소용의 베이스재를 얻었다.
착색된 실리콘 잉크를, 얻어진 푸시버튼 스위치 요소의 베이스재의 누름부 또는 키이탑의 상면에 스크린 인쇄로 10㎛ 의 두께로 적층 또는 면인쇄시켰다. 이어서, 빛차단 실리콘 페인트를 베이스재의 키이탑의 상면에 균일하게 도포하여 50㎛ 의 두께를 갖는 층을 형성한 다음, 페인트를 경화시켰다. 이후, FUJI ELECTRIC CO., LTD. 에서 제조한 레이저 가공기를 사용하여, 레이저 비임을 문자 형태로 키이탑의 상면에 조사해서 빛차단층만을 제거하여, 상면에 문자가 생기도록 하였다.
이렇게 얻어진 베이스재에서, 제 1 중앙 가동 접촉부를 위한 제 1 돌기부를 각 누름부의 저면의 중앙부에 형성시켰다. 또한, 베이스재에서, 제 2 가동 접촉부를 위한 환상 돌기부를, 중앙 돌기부로부터 2.5mm 떨어진 거리에서 이 돌기부롤 둘러싸도록 형성하였다. 다음, 실크 스크린으로 환상 돌기부에 도전성 카본 잉크를 인쇄하여, 제 2 가동 접촉부를 형성하였다.
다음에, FUJIKURA LTD. 에서 제조된 것으로 스테인레스강 SUS 304 으로 만들어진 쟁반형 금속 스프링을, CEMEDINE CO., LTD. 에서 "SUPER X" 라는 상품명으로 제조된 접착제를 사용하여 중앙 돌기부의 말단부에 부착시켜, 2단 방식으로 클릭을 발생시키는 본 발명의 푸시버튼 스위치 요소를 얻었다. 표 3 에는, 이렇게 얻어진 본 발명의 푸시버튼 스위치 요소와 기계적 스위치 (비교예 5) 를 MITSUBISHI MOTORS CORPORATION 에서 "DIAMANTE" 라는 상품명으로 제조된 자동차의 파워 윈도우에 적용한 결과가 나와 있다.
표 3
구성 요소 구성요소의 높이
예 3 비교예 5
키이탑 3mm 18mm
플런저 - 2mm
프레임 - 6mm
고무 커버 - 4mm
금속 스프링/미끄럼 부재 - 0
기판 2mm 2mm
합계 5mm 32mm
비교예 5 의 스위치에서, 플런저는 키이탑에 부분 결합시켰으며, 금속 스프링/미끄럼 부재는 프레임에 결합시켰다. 따라서, 표 3 에 나타난 플런저와 금속 스프링/미끄럼 부재의 높이는 조립된 스위치 모듈의 전체 높이에 영향을 주게 되는 유효 높이가 된다. 표 3 에서 알 수 있듯이, 본 발명의 스위치는 비교예 5 의 스위치와 비교해 볼 때 스위치의 전체 높이가 상당히 감소되었다.
이상으로 본 발명의 바람직한 실시예들을 도면을 참조로 설명하였지만, 상기 교시에 비추어 다양한 변형과 수정이 가능하다. 따라서, 다음의 청구범위내에서 본 발명을 달리 실시할 수도 있는 것이다.
이상과 같이, 본 발명의 푸시버튼 스위치 요소는, 사용자가 느끼는 다단 방식으로 클릭을 발생시킬 수 있으며 또한 누름 작동중의 소음을 줄일 수 있고 공명음의 발생도 줄일 수 있다.
도 1a 는 본 발명에 따른 푸시버튼 스위치 구조용 푸시버튼 스위치 요소에 대한 제 1 실시예를 나타내는 단면도이다.
도 1b 는 도 1a 에 도시된 푸시버튼 스위치 요소에 대해 얻어진 하중 곡선을 나타내는 그래프이다.
도 2a 는 본 발명에 따른 푸시버튼 스위치 구조용 푸시버튼 스위치 요소에 대한 제 2 실시예를 나타내는 단면도이다.
도 2b 는 도 2a 에 도시된 푸시버튼 스위치 요소에 대해 얻어진 하중 곡선을 나타내는 그래프이다.
도 3a 는 본 발명에 따른 푸시버튼 스위치 구조용 푸시버튼 스위치 요소에 대한 제 3 실시예를 나타내는 단면도이다.
도 3b 는 도 3a 에 도시된 푸시버튼 스위치 요소에 대해 얻어진 하중 곡선을 나타내는 그래프이다.
도 4a 는 자동차용 파워 윈도우 스위치 구조에 적용되는, 본 발명에 따른 푸시버튼 스위치 구조용 푸시버튼 스위치 요소에 대한 제 4 실시예를 나타내는 단면도이다.
도 4b 는 도 4a 에 도시된 파워 윈도우 스위치 구조의 평면도이다.
도 5 는 하중 곡선에 따른 클릭비 계산을 나타내는 그래프이다.
도 6 은 푸시버튼 스위치의 작동중에 발생된 소음의 측정을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 7a 은 종래의 기계적 스위치의 단면도이다.
도 7b 는 도 7a 에 도시된 기계적 스위치에 대해 얻어진 하중 곡선을 나타내는 단면도이다.
도 8 은 종래의 다른 기계적 스위치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 9a 는 워드프로세서에 사용되는 종래의 푸시버튼 스위치 커버를 나타내는 단면도이다.
도 9b 는 도 9a 의 푸시버튼 스위치 커버에 대해 얻어진 하중 곡선을 나타내는 그래프이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
1, 2, 3, 4 : 푸시버튼 스위치 요소 1a, 2a, 3a, 4a : 푸시버튼부
1b, 2b, 3b, 4b : 제 1 가동 접촉부 1c, 2c, 3c, 4c : 제 2 가동 접촉부
1e, 2e, 3e : 가동의 얇은 벽부 1d, 2d, 3d, 4d : 역전된 컵형부재

Claims (18)

  1. 가동의 얇은 벽부 (1e, 2e, 3e, 4e) 와, 이 가동의 얇은 벽부(1e, 2e, 3e, 4e) 의 중앙의 상부에 형성되는 푸시버튼부 (1a, 2a, 3a, 4a) 및, 이 푸시버튼부 (1a, 2a, 3a, 4a) 의 저면으로부터 아래로 뻗는 제 1 가동 접촉부 (1b, 2b, 3b, 4b) 를 포함하는 푸시버튼 스위치 요소 (1, 2, 3, 4) 에 있어서,
    실질적으로 환상인 제 2 가동 접촉부 (1c, 2c, 3c, 4c) 가 상기 푸시버튼부 (1a, 2a, 3a, 4a) 의 저면으로부터 아래로 뻗어,제 1 가동 접촉부 (1b, 2b, 3b, 4b) 로 부터 규정된 거리만큼 떨어진 상태에서 그 제 1 가동 접촉부 (1b, 2b, 3b, 4b) 를 둘러싸며,
    역전된 컵형부재 (1d, 2d, 3d, 4d) 가 제 1 가동 접촉부 (1b, 2b, 3b, 4b) 의 말단부에 접착되어 있고, 또한 이 컵형부재는, 사용자가 느끼는 클릭을 발생시키면서, 굴곡 상태와 이 굴곡 상태로부터 복원된 초기 상태 사이에서 굴곡 작용을 반복적으로 하는 것을 특징으로 하는 푸시버튼 스위치 요소.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 가동 접촉부 (1c, 2c, 3c, 4c) 은 연속적인 환상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 푸시버튼 스위치요소.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 가동 접촉부 (1c, 2c, 3c, 4c) 는 단속적인 방식으로 실질적인 환상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 푸시버튼 스위치 요소.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 역전된 컵형부재 (1d, 2d, 3d, 4d) 는 금속으로 만들어진 것을 특징으로 하는 푸시버튼 스위치 요소.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 역전된 컵형부재 (1d, 2d, 3d, 4d) 는 합성수지로 만들어진 것을 특징으로 하는 푸시버튼 스위치 요소.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가동의 얇은 벽부 (1e, 2e, 3e, 4e) 및 푸시버튼부 (1a, 2a, 3a, 4a) 는 고무 탄성중합체 재료로 일체로 성형된 것을 특징으로 하는 푸시버튼 스위치 요소.
  7. 제 1 항 내지 제 3 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가동의 얇은 벽부 (1e, 2e) 는 돔형으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 푸시버튼 스위치 요소.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 가동의 얇은 벽부 (1e, 2e) 는 돔형으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 푸시버튼 스위치 요소.
  9. 제 1 항 내지 제 3 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 가동 접촉부 (1b) 는 제 2 가동 접촉부 (1c) 를 지나 아래로 뻗어 있는 것을 특징으로 하는 푸시버튼 스위치 요소.
  10. 제 6 항에 있어서, 상기 제 1 가동 접촉부 (1b) 는 제 2 가동 접촉부 (1c) 를 지나 아래로 뻗어 있는 것을 특징으로 하는 푸시버튼 스위치 요소.
  11. 제 7 항에 있어서, 상기 제 1 가동 접촉부 (1b) 는 제 2 가동 접촉부 (1c) 를 지나 아래로 뻗어 있는 것을 특징으로 하는 푸시버튼 스위치 요소.
  12. 제 8 항에 있어서, 상기 제 1 가동 접촉부 (1b) 는 제 2 가동 접촉부 (1c) 를 지나 아래로 뻗어 있는 것을 특징으로 하는 푸시버튼 스위치 요소.
  13. 제 1 항 내지 제 3 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 2 가동 접촉부 (2c) 는 제 1 가동 접촉부 (2b) 를 지나 아래로 뻗어 있는 것을 특징으로 하는 푸시버튼 스위치 요소.
  14. 제 6 항에 있어서, 상기 제 2 가동 접촉부 (2c) 는 제 1 가동 접촉부 (2b) 를 지나 아래로 뻗어 있는 것을 특징으로 하는 푸시버튼 스위치 요소.
  15. 제 7 항에 있어서, 상기 제 2 가동 접촉부 (2c) 는 제 1 가동 접촉부 (2b) 를 지나 아래로 뻗어 있는 것을 특징으로 하는 푸시버튼 스위치 요소.
  16. 제 8 항에 있어서, 상기 제 2 가동 접촉부 (2c) 는 제 1 가동 접촉부 (2b) 를 지나 아래로 뻗어 있는 것을 특징으로 하는 푸시버튼 스위치 요소.
  17. 제 1 항 내지 제 3 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1, 2 가동 접촉부 (3b, 3c; 4b, 4c) 는 실질적으로 동일한 높이까지 아래로 뻗어 있는 것을 특징으로 하는 푸시버튼 스위치 요소.
  18. 제 6 항에 있어서, 상기 제 1, 2 가동 접촉부 (3b, 3c; 4b, 4c) 는 실질적으로 동일한 높이까지 아래로 뻗어 있는 것을 특징으로 하는 푸시버튼 스위치 요소.
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