KR101141239B1 - 가동 접점부재 및 스위치장치 - Google Patents

가동 접점부재 및 스위치장치 Download PDF

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KR101141239B1
KR101141239B1 KR1020100055824A KR20100055824A KR101141239B1 KR 101141239 B1 KR101141239 B1 KR 101141239B1 KR 1020100055824 A KR1020100055824 A KR 1020100055824A KR 20100055824 A KR20100055824 A KR 20100055824A KR 101141239 B1 KR101141239 B1 KR 101141239B1
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이즈루 사다마츠
가즈나리 다카하시
도시히코 다자와
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알프스 덴키 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 조작감을 조정하기 쉽게 함과 동시에, 바깥 둘레 가장자리부에서의 둘레방향의 응력진폭을 저감하여 장수명화를 도모할 수 있는 가동 접점부재 및 스위치장치를 제공하는 것이다.
이를 위하여 본 발명에서는, 돔 형상으로 팽출하는 팽출부(25)와, 팽출부(25)의 바깥 둘레 가장자리부(25a)로부터 연속하여 반경방향 바깥쪽으로 넓어지는 스커트부(26)를 가지고, 스커트부(26)는, 팽출부(25)의 바깥 둘레 가장자리부(25a)에서의 돔 반경방향으로 연장되는 접선(T1)의 접선방향에 실질적으로 일치하도록 팽출부(25)의 바깥 둘레 가장자리부(25a)로부터 연속되도록 구성하였다.

Description

가동 접점부재 및 스위치장치{MOVABLE CONTACT MEMBER AND SWITCHING DEVICE}
본 발명은, 가동 접점부재 및 스위치장치에 관한 것으로, 특히, 휴대전화 등의 소형 전자기기에 조립되는 가동 접점부재 및 스위치장치에 관한 것이다.
일반적으로, 스위치장치에 사용되는 가동 접점부재로서, 금속 박판을 가공하여, 소정의 곡률로 돔 형상으로 형성한 것이 알려져 있다. 이 가동 접점부재는, 가압에 의해 반전되고, 가압을 제거함으로써 탄성 복원력에 의해 복귀된다. 이 경우, 조작감은, 가동 접점부재의 곡률의 변경에 의해 조정되나, 가동 접점부재의 곡률을 가변시킨 것만으로는 작동력이나 클릭 감촉 등의 원하는 조작감을 얻는 것이 곤란하게 되어 있었다.
이 문제를 해결하는 가동 접점부재로서, 돔 형상의 팽출부와 이 팽출부의 바깥 둘레측을 지지하게 되는 스커트부를 조합시킨 것이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조). 이 가동 접점부재는, 바깥 둘레 가장자리부로부터 소정의 경사각도로 반경방향의 안쪽을 향하여 상승하는 스커트부와, 스커트부에 연속되고, 소정의 곡률로 위쪽으로 팽출한 팽출부를 가지고 있다. 이와 같이, 가동 접점부재를 팽출부와 스커트부를 조합시켜 구성함으로써, 팽출부의 곡률이나 스커트부의 경사각도, 높이를 조정하여, 원하는 조작감을 얻도록 하고 있다.
[특허문헌 1]
일본국 특개평11-67002호 공보
그런데, 중앙에 집중 하중을 받는 원판 형상의 부재는, 바깥 둘레 가장자리부에서 둘레방향으로 최대의 응력진폭이 발생하는 것이 알려져 있다. 또, 가동 접점부재는, 펀칭가공에 의해 형성되어 있어, 가공 시의 파단면이 되는 바깥 둘레 가장자리부로부터 안쪽으로 크랙이 발생하는 경향에 있다.
특허문헌 1에 기재된 가동 접점부재에서는, 가압조작에 의해 가동 접점부재에 가해지는 작동력을 스커트부에 의해 받아내는 구조로 되어 있기 때문에, 스커트부의 바깥 둘레 가장자리부에 생기는 둘레방향의 응력진폭이 크다. 따라서, 이 가동 접점부재는, 조작감을 조정하기 쉬우나, 반복 가압조작에 의해, 스커트부의 바깥 둘레 가장자리부로부터 안쪽을 향한 크랙이 생기기 쉬워, 충분한 수명성능을 가지게 할 수 없다는 문제가 있었다.
본 발명은 이와 같은 실정을 감안하여 이루어진 것으로, 조작감을 조정하기 쉽게 함과 동시에, 바깥 둘레 가장자리부에서의 둘레방향의 응력진폭을 저감하여 장수명화(長壽命化)를 도모할 수 있는 가동 접점부재 및 스위치장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 가동 접점부재는, 돔 형상으로 팽출하는 팽출부와, 상기 팽출부의바깥 둘레 가장자리부로부터 연속하여 반경방향 바깥쪽으로 넓어지는 스커트부를 가지고, 상기 스커트부는, 상기 팽출부의 바깥 둘레 가장자리부에서의 돔 반경방향으로 연장되는 접선의 접선방향에 실질적으로 일치하도록 상기 팽출부의 바깥 둘레 가장자리부로부터 연속되어 있는 것을 특징으로 한다.
이 구성에 의하면, 팽출부의 바깥 둘레 가장자리부와 스커트부의 팽출부에 연속되어 있는 부분의 연장 설치방향이 실질적으로 일치하기 때문에, 팽출부와 스커트부가 완만하게 접속된다. 이로써, 설치면에 탑재된 가동 접점부재를 가압 조작하면, 가압에 의한 작동력이 탑재면과의 맞닿음부분으로부터 반경방향 및 둘레방향으로 전달되어 가고, 스커트부 내를 전달하여 가나, 팽출부와 스커트부의 연장 설치방향이 실질적으로 일치하고 있음으로써, 작동력의 전달방향을 따라 접속되게 되기 때문에, 작동력의 전달이 접속부분에서 차단되지 않고, 스커트부로부터 팽출부로 전달하여 가게 된다. 따라서, 가동 접점부재에 가해지는 작동력이 스커트부 뿐만 아니라 팽출부에서도 받아진다. 따라서, 가동 접점부재의 반복 가압조작에 의해, 스커트부의 바깥 둘레 가장자리부에 생기는 둘레방향의 응력진폭이 저감되어, 가동 접점부재의 장수명화를 도모할 수 있다. 또, 팽출부와 스커트부에 의하여 형성되어 있기 때문에, 소정의 곡률로 돔 형상으로 형성한 가동 접점부재와 비교하여, 팽출부의 곡률, 스커트부와 팽출부의 경계위치 등의 조정에 의해 원하는 조작감이 얻기 쉬워진다. 또한, 실질적으로 일치하도록 연속된다란, 팽출부의 바깥 둘레 가장자리부에서의 접선방향으로 완전 일치하도록 접속하는 경우만에 한정되는 것은 아니고, 작동력이 스커트부만으로 받아지지 않는 범위 내, 즉, 가압 조작 시에 바깥쪽으로부터 중앙을 향하는 응력 전달을 차단하지 않을 정도의 범위 내에서 접선방향과 일치하여 있으면 된다.
또 본 발명은, 상기 가동 접점부재에서, 상기 스커트부는, 상기 팽출부의 바깥 둘레 가장자리부에서의 돔 반경방향으로 연장되는 접선의 접선방향을 따라, 직선형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명은, 상기 접점부재에서, 상기 접선은, 상기 팽출부의 만곡면을 따른 가상 원의 상기 팽출부의 바깥 둘레 가장자리부에서의 것으로, 상기 접선의 수평면에 대한 경사각도가, 상기 스커트부의 경사각도에 일치하고 있는 것을 특징으로 한다.
이 구성에 의하면, 스커트부의 바깥 둘레 가장자리부에 생기는 둘레방향의 응력진폭을 저감하여 장수명화를 도모함과 동시에, 스커트부의 경사각도를 조정하여 조작감을 조정할 수 있다.
또 본 발명은, 상기 가동 접점부재에서, 상기 스커트부는, 상기 팽출부의 바깥 둘레 가장자리부에서의 돔 반경방향으로 연장되는 접선에 대한 외접원을 따르 도록 형성되어 있는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명은, 상기 가동 접점부재에 서, 상기 외접원은, 상기 스커트부의 만곡형상을 따른 가상 원인 것을 특징으로 한다.
이 구성에 의하면, 스커트부의 바깥 둘레 가장자리부에 생기는 둘레방향의 응력진폭을 저감하여 장수명화를 도모함과 동시에, 원호의 곡률을 조정하여 조작감을 조정할 수 있다.
또 본 발명은, 상기 가동 접점부재에서, 상기 스커트부의 바깥 둘레 가장자리부로부터 연속하여 반경방향 바깥쪽으로 넓어지는 다리부를 가지고, 상기 스커트부와 상기 다리부는, 상기 다리부의 상기 스커트부에 연속되어 있는 부분에서의 돔 반경방향으로 연장되는 접선의 접선방향에 실질적으로 일치하도록 연속되어 있는 것을 특징으로 한다.
이 구성에 의하면, 스커트부와 다리부가 다리부의 스커트부에 연속되어 있는 부분에서의 접선의 접선방향에 실질적으로 일치하도록 접속되어 있기 때문에, 스커트부와 다리부가 완만하게 접속되고, 가동 접점부재에 가해지는 작동력이 다리부 뿐만 아니라 스커트부에서도 받아진다. 따라서, 가동 접점부재의 반복 가압조작에 의하여, 다리부의 바깥 둘레 가장자리부에 생기는 둘레방향의 응력진폭이 저감되어, 가동 접점부재의 장수명화를 도모할 수 있다. 또한, 실질적으로 일치하도록 접속한다란, 다리부의 스커트부에 연속되어 있는 부분에서의 접선방향에 완전 일치하도록 접속하는 경우만에 한정되는 것은 아니고, 작동력이 다리부만으로 받아지지 않는 범위 내, 즉, 가압 조작 시에 바깥쪽으로부터 중앙을 향하는 응력 전달을 차단하지 않을 정도의 범위 내에서 접선방향과 일치하고 있으면 된다.
본 발명의 스위치장치는, 상기한 가동 접점부재와, 상기 가동 접점부재가 배치되고, 상기 팽출부에 접속 이탈되는 고정 접점을 가지는 스위치 기초대를 구비한 것을 특징으로 한다.
이 구성에 의하면, 가동 접점부재의 장수명화를 도모하여, 스위치장치를 소정의 품질로 유지할 수 있다.
본 발명에 의하면, 조작감을 조정하기 쉽게 함과 동시에, 바깥 둘레 가장자리부에서의 둘레방향의 응력진폭을 저감하여 장수명화를 도모할 수 있다.
도 1은 본 발명에 관한 가동 접점부재의 실시형태를 나타내는 도면으로, 스위치장치의 사시도,
도 2는 본 발명에 관한 가동 접점부재의 실시형태를 나타내는 도면으로, 스위치장치의 분해 사시도,
도 3은 본 발명에 관한 가동 접점부재의 실시형태를 나타내는 도면으로, 가동 접점부재의 설명도,
도 4는 본 발명에 관한 가동 접점부재의 변형예의 설명도,
도 5는 본 발명에 관한 가동 접점부재의 비교예에 관한 종래의 가동 접점부재의 설명도,
도 6은 본 발명에 관한 가동 접점부재의 실시형태를 나타내는 도면으로, 가동 접점부재의 일부에서의 응력 패턴의 설명도,
도 7은 본 발명에 관한 가동 접점부재의 실시형태를 나타내는 도면으로, 가동 접점부재의 반전동작의 설명도,
도 8은 본 발명에 관한 가동 접점부재의 실시형태를 나타내는 도면으로, 가동 접점부재의 하중 - 변위 곡선을 나타내는 도,
도 9는 본 발명에 관한 가동 접점부재의 실시형태를 나타내는 도면으로, 가동 접점부재의 작동력과 클릭률의 관계를 나타내는 도,
도 10은 본 발명에 관한 가동 접점부재의 다른 변형예의 설명도이다.
본 발명이 적용되는 스위치장치에서는, 전자기기의 소형화에 따라, 가동 접점부재의 작은 지름화가 요망되고 있다. 일반적으로, 중심에 집중 하중을 받는 원판에서는, 원판의 바깥 둘레 가장자리부에 생기는 둘레방향의 응력진폭(σ)은, 원판의 지름을 φ, 원판의 두께를 t라 하면, 다음 식(1)에 나타내는 바와 같이, 원판의 지름의 제곱에 반비례하여 커져 있다.
Figure 112010037861088-pat00001
따라서, 가동 접점부재의 작은 지름화에 의하여, 가동 접점부재의 바깥 둘레 가장자리부에는 둘레방향으로 큰 응력진폭이 발생한다.
또, 본건 출원인이 가동 접점부재의 바깥 둘레 가장자리부에 생기는 둘레방향의 응력진폭과 가동 접점부재의 수명[여기서는, 가동 접점부재에 크랙이 발생하는 반복 가압조작의 타건(打鍵)횟수를 가리킨다.]의 관계를 조사한 결과, 응력진폭의 증가에 의해 수명이 대수적(對數的)으로 감소하는 것이 확인되었다. 이와 같이, 가동 접점부재의 작은 지름화에 의하여 바깥 둘레 가장자리부에 발생하는 둘레방향의 응력진폭이 커져, 가동 접점부재의 수명이 대폭으로 감소되기 때문에, 가동 접점부재의 작은 지름화에는 가동 접점부재의 바깥 둘레 가장자리부에 발생하는 둘레방향의 응력진폭을 저감하는 것이 중요하게 된다.
여기서, 돔 형상의 팽출부와, 팽출부에 연속되어 있는 스커트부를 단순히 조합하여 가동 접점부재를 형성한 경우에는, 가동 접점부재에 가해지는 작동력이 스커트부만으로 받아지기 때문에, 가동 접점부재의 바깥 둘레 가장자리부에 발생하는 둘레방향의 응력진폭이 커진다. 이것은, 팽출부와 스커트부의 접속부분에서 가압 조작 시에 지점(支点)이 생김으로써 응력전달의 방향이 전환되게 되고, 이 방향 전환의 영향에 의하여, 가압 조작 시에 바깥쪽으로부터 안쪽을 향하는 응력전달이 팽출부와 스커트부의 경계선(접속부분)에서 차단되기 때문이다. 따라서, 상기한 가동 접점부재를 작은 지름화한 경우에는, 원하는 작동력이나 조작감을 유지한 상태에서 충분한 수명성능을 얻을 수 없다.
그래서, 본건 출원인은, 팽출부와 스커트부의 접속형상을 조사한 결과, 팽출부와 스커트부의 경계선에서, 팽출부에서의 돔 반경방향으로 연장되는 접선의 접선방향에 실질적으로 일치하도록 완만하게 스커트부를 접속함으로써, 상기 응력 전달이 차단되지 않는 것을 발견하였다. 즉, 본 발명의 골자는, 팽출부와 스커트부의 접속부분에서의 응력 전달의 차단을 억제함으로써, 가동 접점부재의 작은 지름화에 따라 증가하는 바깥 둘레 가장자리부에서의 응력진폭을 저감하여, 가동 접점부재의 장수명화를 도모하는 것이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 또한, 본 발명의 스위치장치는, 주로 휴대전화, 리모트컨트롤, 오디오 기기, 및 전자 카메라 등의 각종 전자기기에 설치되고, 입력 조작부로서 기능하는 것이다. 도 1을 참조하여, 스위치장치의 전체 구성에 대하여 설명한다. 도 1은, 본 발명의 실시형태에 관한 스위치장치의 사시도이다. 도 2는, 도 1에 나타내는 스위치장치의 분해 사시도이다.
도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 관한 스위치장치(1)는, 도시 생략한 전자기기의 박스체 내에 조립되는 것으로, 상면이 개구된 하우징(2)과, 하우징(2)의 개구에 장착되어 수납부를 형성하는 커버부재(3)를 가지고 있다. 또, 수용부 내에는 하우징(2)의 바닥벽에 탑재되는 가동 접점부재(4)와, 가동 접점부재(4)의 상부에 맞닿아, 가동 접점부재(4)를 반전동작시키는 조작키(5)가 수용되어 있다.
하우징(2)은, 절연성 재료에 의해 상면을 개구한 박스형으로 형성되어 있다. 하우징(2)의 측벽부의 4 모서리에는, 상면으로부터 위쪽으로 커버부재(3)의 위치 결정용 위치 결정 돌기부(11)가 돌출하여 형성되어 있다. 하우징(2)의 바닥벽부에는, 중앙에 위치하는 중앙 고정 접점부(13)와, 중앙 고정 접점부(13)를 사이에 두고 대향하여 위치하는 1쌍의 바깥쪽 고정 접점부(14)가 설치되어 있고, 중앙 고정 접점부(13) 및 1쌍의 바깥쪽 고정 접점부(14)는 수용부 내로 약간 돌출되어 있다. 중앙 고정 접점부(13) 및 1쌍의 바깥쪽 고정 접점부(14)는, 도시 생략한 도체 패턴을 거쳐 외부 단자(15)에 접속되고, 외부 단자(15)를 거쳐 도시 생략한 전자기기의 기판에 접속된다.
커버부재(3)는, 상면에서 보아 대략 정방형의 판 형상으로 형성되어 있다. 커버부재(3)의 4 모서리에는, 절결부(17)가 형성되어 있고, 절결부(17)를 하우징(2)의 위치 결정 돌기부(11)에 걸어맞추게 함으로써, 커버부재(3)가 하우징(2)에 대하여 전후 좌우에 위치 결정된다. 커버부재(3)의 중앙에는, 조작키(5)의 키톱을 외부로 노출시키기 위한 원형 개구(18)가 형성되어 있다.
가동 접점부재(4)는, 금속판 등의 도전성 재료에 의해 박형의 대략 돔 형상으로 형성되어 있다. 또, 가동 접점부재(4)는, 팽출방향을 위쪽으로 향하여 1쌍의 바깥쪽 고정 접점부(14) 상에 탑재되고, 그 중앙부는 중앙 고정 접점부(13)의 바로위에 위치되어 있다. 가압조작에 의해 가동 접점부재(4)가 반전되면, 가동 접점부재(4)의 중앙부가 중앙 고정 접점부(13)에 접촉되고, 중앙 고정 접점부(13)와 1쌍의 바깥쪽 고정 접점부(14)가 가동 접점부재(4)를 거쳐 도통된다. 또한, 가동 접점부재(4)의 상세 구성에 대해서는 뒤에서 설명한다.
조작키(5)는, 원주 형상의 헤드부(21)와, 헤드부(21)의 하부로부터 옆쪽으로 넓어지는 상면에서 보아 대략 정방 형상의 플랜지부(22)와, 플랜지부(22)의 중심으로부터 아래쪽으로 돌출하는 원주 형상의 가압 돌기부(23)(도 7 참조)를 가지고 있다. 헤드부(21)는, 커버부재(3)의 원형 개구(18)보다 약간 작은 지름으로 형성되어 있고, 원형 개구(18)를 거쳐 수용부로부터 외부로 돌출된다. 플랜지부(22)는, 조작키(5)의 빠짐을 방지하는 것으로, 가동 접점부재(4)의 복귀 시에 커버부재(3)의 하면에 맞닿는다. 가압 돌기부(23)는, 가동 접점부재(4)의 정점부분에 접하도록 돌출되어 있고, 조작키(5)에 가해지는 가압력을 가동 접점부재(4)의 정점부분에 집중시킨다.
도 3을 참조하여, 가동 접점부재에 대하여 상세하게 설명한다. 도 3은, 본 발명의 실시형태에 관한 가동 접점부재의 설명도로서, (a)는 가동 접점부재의 사시도, (b)는 가동 접점부재를 지름방향으로 절단한 단면도, (c)는 (b)의 부분 확대도이다. 또, 도 4는, 본 발명의 실시형태에 관한 가동 접점부재의 변형예의 설명도 로서, (a)는 가동 접점부재의 사시도, (b)는 가동 접점부재를 지름방향으로 절단한 단면도, (c)는 (b)의 부분 확대도이다.
도 3(a), 도 3(b)에 나타내는 바와 같이, 가동 접점부재(4)는, 돔 형상으로 팽출하는 팽출부(25)와, 팽출부(25)의 바깥 둘레 가장자리부(25a)로부터 아래쪽을 향하여 반경방향 바깥쪽으로 넓어지는 스커트부(26)를 가지고 있다. 따라서, 스커트부(26)는, 팽출부(25)의 바깥 둘레 가장자리부(25a)에 연속하여 형성되어 있기 때문에 팽출부(25)를 지지하게 되어 있다. 팽출부(25)는, 소정의 곡률로 만곡하여 형성되고, 스커트부(26)는 소정의 각도로 경사져 형성되어 있다. 이 경우, 팽출부(25)는, 스커트부(26)에 완만하게 접속되어 있고, 팽출부(25)와 스커트부(26)의 경계선에 반전 시의 변곡점이 되는 지점이 형성되지 않게 되어 있다.
또, 도 3(c)에 나타내는 바와 같이, 팽출부(25)의 바깥 둘레 가장자리부(25a)에 접하여 돔 반경방향으로 연장되는 접선(T1)은, 수평면(H)이 이루는 경사각도(접선방향)가 스커트부(26)의 경사각도에 일치되어 있다. 더욱 구체적으로는, 가동 접점부재(4)의 반경방향을 따르는 단면에서, 팽출부(25)의 만곡면을 따른 가상 원(C1)을 취한 경우, 이 가상 원(C1)의 팽출부(25)의 바깥 둘레 가장자리부(25a)에서의 접선(T1)과 수평면(H)의 경사각도가, 스커트부(26)의 경사각도에 일치한다.
이와 같이, 스커트부(26)는, 팽출부(25)의 바깥 둘레 가장자리부(25a)로부터 접선(T1)방향으로 연장되어 있기 때문에, 팽출부(25)와 스커트부(26)가 완만하게 접속된다. 이 구성에 의하여, 가동 접점부재(4)의 반전동작 시에, 접속부분에서 지점이 생기지 않음으로써 바깥쪽으로부터 안쪽을 향하는 응력전달이 팽출부(25)와 스커트부(26)의 경계선에서 차단되지 않기 때문에, 스커트부(26)의 바깥 둘레 가장자리부에 생기는 응력진폭을 저감시키는 것이 가능해진다.
또한, 여기서는, 접선(T1)과 수평면(H)이 이루는 경사각도와 스커트부(26)의 경사각도가 일치하는 구성으로 하였으나, 이 구성에 한정되지 않고, 이들 경사각도의 차가 가동 접점부재(4)의 반전동작 시에 바깥쪽으로부터 중앙을 향하는 응력전달을 차단하지 않을 정도의 각도범위 내에 있으면 된다. 즉, 스커트부(26)의 연장방향이, 접선(T1)방향에 대하여 반전동작 시에 바깥쪽으로부터 중앙을 향하는 응력전달을 차단하지 않을 정도로 가까우면 된다.
또, 상기한 바와 같이 스커트부를 직선 상으로 경사시키는 구성 대신, 도 4에 나타내는 바와 같이, 스커트부를 만곡시켜 구성하여도 된다. 도 4(a), 도 4(b)에 나타내는 바와 같이, 변형예에 관한 가동 접점부재(31)에서는, 팽출부(32)는, 소정의 곡률로 볼록형상으로 만곡하여 형성되고, 스커트부(33)는, 소정의 곡률로 오목형상으로 만곡하여 형성되어 있다. 이 경우, 팽출부(32)는, 스커트부(33)에 완만하게 접속되어 있고, 팽출부(32)와 스커트부(33)의 경계선에 반전 시의 지점이 형성되지 않게 되어 있다.
또, 도 4(c)에 나타내는 바와 같이, 팽출부(32)의 바깥 둘레 가장자리부(32a)에 접하여 돔 반경방향으로 연장되는 접선(T2)과 수평면(H)이 이루는 경사각도(접선방향)가, 스커트부(33)의 팽출부(32)에 연속되어 있는 부분(33a)에 접하여 돔 반경방향으로 연장되는 접선(T3)과 수평면(H)이 이루는 경사각도에 일치되어 있다. 더욱 구체적으로는, 가동 접점부재(31)의 반경방향을 따르는 단면에서, 팽출부(32)의 만곡형상을 따른 가상 원(C2) 및 스커트부(33)의 만곡형상을 따른 가상원(C3)을 취한 경우, 가상 원(C2)의 팽출부(32)의 바깥 둘레 가장자리부(32a)에서의 접선(T2)과, 가상 원(T3)의 스커트부(33)의 팽출부(32)에 연속되어 있는 부분(33a)에서의 접선(T3)이 일직선 상에 연속되어 있다. 이 관계를 바꿔 말하면, 가상 원(C2)은, 가상 원(C3)의 접선(T3)에 대한 외접원이 되고, 가상 원(C3)은, 가상 원(C2)의 접선(T2)에 대한 외접원이 되는 관계로 되어 있다.
이와 같이, 스커트부(33)는, 팽출부(32)의 바깥 둘레 가장자리부(32a)로부터 접선(T2)을 가지도록 만곡하여 연속되어 있기 때문에, 팽출부(32)와 스커트부(33)가 완만하게 접속된다. 이 변형예에 관한 구성에서도, 가동 접점부재(31)의 반전동작 시에, 접속부분에서 지점이 생기지 않음으로써, 바깥쪽으로부터 안쪽을 향하는 응력전달이 팽출부(32)와 스커트부(33)의 경계선에서 차단되지 않기 때문에, 스커트부(33)의 바깥 둘레 가장자리부에 생기는 응력진폭을 저감시키는 것이 가능하게 된다.
또한, 여기서는, 접선(T2)과 수평면(H)이 이루는 경사각도와 접선(T3)과 수평면(H)이 이루는 경사각도가 일치하는 구성으로 하였으나, 이 구성에 한정되지 않고, 이들 경사각도의 차가 가동 접점부재(31)의 반전동작 시에 바깥쪽으로부터 중앙을 향하는 응력전달을 차단하지 않을 정도의 각도범위 내에 있으면 된다. 즉, 접선(T3)방향이, 접선(T2)방향에 대하여 반전동작 시에 바깥쪽으로부터 중앙을 향하는 응력전달을 차단하지 않을 정도로 가까우면 된다.
여기서, 가압조작에 의해 가동 접점부재에 나타나는 응력 패턴에 대하여 설명하기 전에, 도 5를 참조하여, 비교예에 관한 종래의 가동 접점부재에 대하여 간단하게 설명한다. 도 5는, 비교예에 관한 종래의 가동 접점부재의 설명도로서, (a)는 가동 접점부재의 사시도, (b)는 가동 접점부재를 지름방향으로 절단한 단면도이다.
도 5(a), 도 5(b)에 나타내는 바와 같이, 종래의 가동 접점부재(35)에서는, 소정의 곡률로 볼록 형상으로 만곡된 팽출부(36)와 소정의 각도로 경사된 스커트부(37)가, 굴곡하도록 접속되어 있다. 즉, 팽출부(36)의 바깥 둘레 가장자리부에 접하여 돔 반경방향으로 연장되는 접선과 수평면이 이루는 경사각도가, 스커트부(37)의 경사각도에 일치하고 있지 않다. 이와 같이, 종래의 가동 접점부재(35)는, 팽출부(36)와 스커트부(37)의 접속부분이 약간 모나게 형성된다.
이하, 도 6을 참조하여, 본 실시형태에 관한 가동 접점부재, 변형예에 관한 가동 접점부재 및 비교예에 관한 가동 접점부재의 응력 패턴에 대하여 설명한다. 각 응력 패턴은, 유한요소법에 의한 해석으로부터 구한 것이다.
도 6은, 가동 접점부재의 일부에서의 응력 패턴의 설명도로서, (a), (b)는 비교예에 관한 가동 접점부재, (c), (d)는 본 실시형태에 관한 가동 접점부재, (e), (f)는 변형예에 관한 가동 접점부재의 응력 패턴을 각각 나타내고 있다. 또한, 도 6(a), 도 6(c), 도 6(e)에서는, 실선이 비가압 조작 시의 응력 패턴, 파선이 가압조작 시의 응력 패턴을 각각 나타내고, 도 6(b), 도 6(d), 도 6(f)에서는, 실선이 비가압 조작 시, 파선이 가압조작 시를 각각 나타내고 있다. 또, 설명의 편의상, 팽출부와 스커트부의 경계선의 위치를 동일한 위치로 한 경우에서의 응력 패턴을 나타내고 있다.
도 6(a)에 나타내는 바와 같이, 비교예에 관한 가동 접점부재(35)에서는, 삼각 형상의 응력 패턴이 나타나 있고, 스커트부(37)의 바깥 둘레 가장자리부에서 응력의 피크값을 가지고 있다. 또, 가동 접점부재(35)의 반전동작에 의해 생긴 응력이 지름방향으로 넓어지지 않고, 둘레방향으로만 넓어지고 있다. 이것은, 팽출부(36)와 스커트부(37)의 접속부분이 약간 모나게 형성되어 있기 때문에, 도 6(b)에 나타내는 바와 같이, 반전동작 시에 스커트부(37)는 세워 설치한 상태 그대로 팽출부(36)와의 접속부분에 지점이 형성된다. 그 때문에, 가동 접점부재(35)의 반전동작에 의해 생긴 응력의 전달이 지점부분에서는 전달방향이 약간 전환되고, 이 전달방향의 전환의 영향에 의하여, 팽출부(36)와 스커트부(37)의 접속부분으로부터 안쪽으로 넓어지는 것이 차단되기 때문이다.
이와 같이, 가동 접점부재(35)에 가해지는 작동력이 스커트부(37)만으로 받아지기 때문에, 특히 스커트부(37)의 바깥 둘레 가장자리부에 생기는 둘레방향의 응력진폭이 강해진다. 또, 상기한 바와 같이, 가동 접점부재(35)의 수명은 응력진폭의 증가에 대하여 대수적으로 감소한다는 관계를 가지고 있다. 따라서, 비교예에 관한 가동 접점부재(35)에서는, 바깥 둘레 가장자리부에 크랙이 생기기 쉬워져, 충분한 수명을 얻을 수 없다. 특히, 가동 접점부재(35)를 작은 지름화하는 경우에는, 응력진폭은 지름의 크기 제곱에 반비례하기 때문에, 대폭으로 수명이 짧아진다.
한편, 도 6(c)에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 관한 가동 접점부재(4)에서는, 비교예에 관한 가동 접점부재(35)와 마찬가지로 삼각 형상의 응력 패턴이 나타나 있으나, 반전동작에 의해 생긴 응력이 둘레방향 뿐만 아니라 지름방향으로도 넓어져 있다. 이것은, 스커트부(26)가 팽출부(25)의 바깥 둘레 가장자리부(25a)로부터 접선방향으로 완만하게 접속되기 때문에, 도 6(d)에 나타내는 바와 같이, 반전동작 시에 팽출부(25)와 스커트부(26)의 접속부분에 지점이 형성되는 일이 없다. 그 때문에, 가동 접점부재(4)의 반전동작에 의해 생긴 응력의 전달이 팽출부(25)와 스커트부(26)의 접속부분으로부터 조금도 영향을 받지 않아, 팽출부(25)와 스커트부(26)의 접속부분으로부터 안쪽으로 넓어지는 것이 차단되지 않기 때문이다.
이와 같이, 가동 접점부재(4)에 가해지는 작동력이 스커트부(26) 뿐만 아니라 팽출부(25)에서도 받아지기 때문에, 비교예에 관한 가동 접점부재(35)와 비교하여 스커트부(26)의 바깥 둘레 가장자리부에 생기는 둘레방향의 응력진폭이 약 2할에서 3할 정도 저감된다. 따라서, 본 실시형태에 관한 가동 접점부재(4)에서는, 응력진폭의 감소에 대하여 수명이 대수적으로 증가되기 때문에, 비교예에 관한 가동 접점부재(35)와 비교하여 수명을 대폭으로 길게 하는 것이 가능해진다. 또, 가동 접점부재(4)를 작은 지름화하는 경우에서도, 원하는 수명을 확보하는 것이 가능하게 된다.
한편, 도 6(e)에 나타내는 바와 같이, 변형예에 관한 가동 접점부재(31)에서는, 바깥 둘레 가장자리부의 응력보다, 지름방향 안쪽부분의 응력쪽이 큰 응력 패턴이 나타나 있고, 스커트부(33)의 바깥 둘레 가장자리부보다 안쪽 근처에서 응력의 피크값을 가지고 있다. 또, 가동 접점부재(31)의 반전동작에 의해 생긴 응력이 둘레방향 뿐만 아니라 지름방향으로도 넓어져 있다. 이것은, 스커트부(33)가 팽출부(32)의 바깥 둘레 가장자리부(32a)로부터 공통의 접선을 가지도록 완만하게 접속되기 때문에, 도 6(f)에 나타내는 바와 같이, 팽출부(32)와 스커트부(33)의 접속부분에 반전동작 시에 지점이 형성되는 일이 없다. 그 때문에, 가동 접점부재(31)의 반전동작에 의해 생긴 응력의 전달이 팽출부(32)와 스커트부(33)의 접속부분으로부터 조금도 영향을 받지 않아, 팽출부(32)와 스커트부(33)의 접속부분으로부터 안쪽으로 넓어지는 것이 차단되지 않기 때문이다.
이와 같이, 가동 접점부재(31)에 가해지는 작동력이 스커트부(33) 뿐만 아니라 팽출부(32)에서도 받아짐과 동시에, 응력의 피크값이 바깥 둘레 가장자리부로부터 안쪽에 위치되기 때문에, 비교예에 관한 가동 접점부재(35)와 비교하여 스커트부(33)의 바깥 둘레 가장자리부에 생기는 둘레방향의 응력진폭이 약 절반으로 저감된다. 따라서, 변형예에 관한 가동 접점부재(31)에서는, 비교예에 관한 가동 접점부재(35) 및 본 실시형태에 관한 가동 접점부재(4)와 비교하여, 수명을 더욱 길게 하는 것이 가능해진다. 또, 가동 접점부재(31)를 작은 지름화하는 경우에서도, 원하는 수명을 확보하는 것이 더욱 용이해진다.
도 7 및 도 8을 참조하여, 가동 접점부재의 반전동작에 대하여 간단하게 설명한다. 도 7은, 본 발명의 실시형태에 관한 가동 접점부재의 반전동작의 설명도이다. 도 8은, 본 발명의 실시형태에 관한 가동 접점부재의 하중 - 변위 곡선을 나타내는 도면이다.
도 7(a)에 나타내는 바와 같이, 조작키(5)에 가압되어 있지 않은 초기상태에서는, 가동 접점부재(4)의 탄성력에 의해 조작키(5)가 위쪽으로 들어 올려져 있다. 이 경우, 가동 접점부재(4)의 바깥 둘레 가장자리부가 1쌍의 바깥쪽 고정 접점부(14)에 접촉하고, 중앙부가 중앙 고정 접점부(13)로부터 이간되어 있다. 이 초기상태로부터 조작키(5)가 가압되면, 조작키(5)를 거쳐 가동 접점부재(4)의 정점부에 가압력이 집중되어, 가동 접점부재(4)가 반경방향 바깥쪽으로부터 중심을 향하여 서서히 휘기 시작한다.
또한, 가동 접점부재(4)에 가해지는 하중이 커져 소정의 하중 이상이 되면, 도 7(b)에 나타내는 바와 같이 가동 접점부재(4)가 반전한다. 가동 접점부재(4)가 반전하면, 가동 접점부재(4)의 중앙부가 중앙 고정 접점부(13)에 접촉되고, 중앙 고정 접점부(13)와 1쌍의 바깥쪽 고정 접점부(14)가 가동 접점부재(4)를 거쳐 도통된다. 그리고, 가동 접점부재(4)로부터 작동력이 제거되면, 가동 접점부재(4)는 자신의 탄성력에 의해 복귀하여, 조작키(5)를 위쪽으로 밀어 올린다.
다음에, 도 7에 나타내는 반전동작을 도 8의 하중 - 변위 곡선을 참조하여 설명한다. 본 실시형태에 관한 가동 접점부재(4)의 경우, 조작키(5)가 가압되면, 가동 접점부재(4)에 가해지는 하중이 서서히 증가하여, 변위 S1에서 피크 하중(Pmax)이 얻어진다. 또한, 조작키(5)가 가압되면 가동 접점부재(4)가 반전하여 가동 접점부재(4)에 가해지는 하중이 감소하고, 변위 S2에서 보톰 하중(Pmin)이 얻어진다. 이 경우, 가동 접점부재(4)의 클릭률은, (피크 하중(Pmax) - 보톰 하중(Pmin))/피크 하중(Pmax)으로 구해진다. 가동 접점부재(4)에서는, 이 클릭률과 가동 접점부재에 가해지는 작동력에 의해 조작감이 변화된다.
도 9를 참조하여, 가동 접점부재의 조작감의 조정에 대하여 설명한다. 도 9는, 본 실시형태에 관한 가동 접점부재의 작동력과 클릭률의 관계를 나타내는 도면이다. 또한, 도 9에서, 조정영역(A1)이 본 실시형태에 관한 가동 접점부재로 소정 이상의 수명을 확보한 상태에서의 조작감의 조정영역, 조정영역(A2)이 비교예에 관한 가동 접점부재로 소정 이상의 수명을 확보한 상태에서의 조작감의 조정영역을 각각 나타내고 있다.
도 9에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 관한 가동 접점부재(4) 및 비교예에 관한 가동 접점부재(35)의 조정영역(A1, A2)은, 작동력과 클릭률에 의하여 조작감을 조정 가능한 영역을 나타내고, 조정영역(A1)은 조정영역(A2)을 포함하는 넓은 범위를 가지고 있다. 예를 들면, 클릭률을 50%로 한 경우에는, 본 실시형태에 관한 가동 접점부재(4)는, 비교예에 관한 가동 접점부재(35)에 대하여 최대로 약 2배의 작동력을 가지게 하는 것이 가능해진다.
이 경우, 비교예에 관한 가동 접점부재(35)를 작은 지름화한 경우에는, 소정의 수명을 확보하기 위하여 가동 접점부재(35)의 작동력을 작게 할 필요가 있어, 충분한 조작감이 얻어지지 않는다. 예를 들면, 비교예에 관한 가동 접점부재(35)의 직경을 2.5 mm로 하고, 30만회 정도의 수명을 얻기 위해서는, 클릭률 50%, 작동력 0.8 N 정도가 한계가 되게 된다. 일반적인 조작감을 가지는 스위치의 작동력은 1.6 N 이고, 이 가동 접점부재(35)에서는 원하는 조작감을 얻을 수 없는 것이 된다. 또, 가동 접점부재(35)를 2매 겹침으로 함으로써 원하는 조작감에 근사시킬 수도 있으나, 이 경우는 부품점수를 1점 증가시키게 된다. 한편, 본 실시형태에 관한 가동 접점부재(4)의 직경을 2.5 mm로 한 경우에는, 클릭률 50%, 작동력 1.6 N으로 수명을 30만회 이상으로 하는 것이 가능해진다.
이와 같이, 본 실시형태에 관한 가동 접점부재(4)는, 비교예에 관한 가동 접점부재(35)와 비교하여, 작은 지름화된 경우에도, 조작감을 유지한 상태에서, 수명의 저하를 억제하는 것이 가능해진다. 또한, 도 9에서는, 변형예에 관한 가동 접점부재(31)의 조정영역을 기재하고 있지 않으나, 변형예에 관한 가동 접점부재(31)에서도, 넓은 조정영역을 얻는 것이 가능하다.
이상과 같이, 본 실시형태에 관한 가동 접점부재(4)에 의하면, 팽출부(25)와 스커트부(26)가 완만하게 접속되고, 바깥쪽으로부터 중앙을 향하는 응력전달이 팽출부(25)와 스커트부(26)의 경계선에서 차단되는 일이 없다. 따라서, 가동 접점부재(4)의 반복 가압조작에 의해, 스커트부(26)의 바깥 둘레 가장자리부에 생기는 둘레방향의 응력진폭이 저감되어, 가동 접점부재(4)의 장수명화를 도모하는 것이 가능해진다. 또, 팽출부(25)와 스커트부(26)에 의하여 형성되어 있기 때문에, 소정의 곡률로 돔 형상으로 형성한 가동 접점부재와 비교하여, 팽출부(25)의 곡률, 스커트부(26)와 팽출부(25)의 경계 위치 등을 조정하여 원하는 조작감을 얻는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명에 관한 가동 접점부재는, 본 실시형태에 관한 가동 접점부재 및 변형예에 관한 가동 접점부재에 한정되는 것은 아니다. 도 10에 나타내는 바와 같이, 가동 접점부재를 형성하는 팽출부 및 스커트부 등의 각 부가, 바깥 둘레 가장자리부로부터 안쪽을 향하는 응력전달을 방해하지 않도록 접속되어 있으면, 어떠한 형상이어도 된다. 예를 들면, 도 10(a)에 나타내는 가동 접점부재는, 팽출부를 소정의 곡률로 볼록 형상으로 만곡하고, 스커트부를 팽출부와는 다른 곡률로 볼록 형상으로 만곡한 것이다. 이 경우, 스커트부의 팽출부에 연속되어 있는 부분은, 팽출부의 바깥 둘레 가장자리부에 접하여 돔 반경방향으로 연장되는 접선과 실질적으로 일치하도록 형성되어 있다.
또, 도 10(b)에 나타내는 가동 접점부재는, 팽출부를 소정의 곡률로 볼록 형상으로 만곡하고, 스커트부를 팽출부와는 다른 곡률로 오목 형상으로 만곡하여, 스커트부의 바깥 둘레 가장자리부를 수평 형상으로 한 것이다. 이 경우도, 스커트부의 팽출부에 연속되어 있는 부분은, 팽출부의 바깥 둘레 가장자리부에 접하여 돔 반경방향으로 연장되는 접선과 실질적으로 일치하도록 형성되어 있다.
또, 도 10(c), 도 10(d)에 나타내는 가동 접점부재와 같이, 스커트부의 바깥 둘레 가장자리부에 다시 다리부를 늘어 놓도록 하여도 된다. 도 10(c), 도 10(d)에 나타내는 가동 접점부재는, 팽출부를 소정의 곡률로 볼록 형상으로 만곡하고, 스커트부를 소정의 각도로 경사시켜, 만곡부를 소정의 곡률로 볼록 형상 또는 오목 형상으로 만곡한 것이다. 이 경우는, 스커트부의 팽출부에 연속되어 있는 부분은, 팽출부의 바깥 둘레 가장자리부에 접하여 돔 반경방향으로 연장되는 접선의 접선방향과 실질적으로 일치하도록 형성됨과 동시에, 스커트부의 바깥 둘레 가장자리부는, 다리부의 스커트부의 바깥 둘레 가장자리부에 연속되어 있는 부분에 접하여 돔 반경방향으로 연장되는 접선의 접선방향과 실질적으로 일치하도록 형성되어 있다. 또한, 여기서 설명하는 실질적으로 일치란, 완전 일치에 한정하지 않고, 가압조작에 의해 바깥쪽으로부터 안쪽을 향하는 응력전달을 차단하지 않는 것이면, 다소 어긋남을 가지고 있어도 된다.
또, 상기한 실시형태에서는, 팽출부를 소정의 곡률로 형성하는 구성으로 하였으나, 이 구성에 한정되는 것은 아니다. 팽출부는, 스커트부에 완만하게 연속되어 있고, 조작키 등의 가압부재로부터의 가압력을 받는 형상이면 어떠한 형상이어도 된다.
또, 상기한 실시형태에서는, 하우징 내에 가동 접점부재가 유지된 스위치장치를 예시하여 설명하였으나, 이 구성에 한정되는 것은 아니다. 본 발명에 관한 가동 접점부재를 사용하는 스위치장치이면, 어떠한 구성이어도 되고, 예를 들면, 유지 시트에 의해 가동 접점부재가 기판에 유지되는 시트형의 스위치장치이어도 된다.
또, 금회 개시된 실시형태는, 모든 점에서 예시로서 이 실시형태에 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 범위는, 상기한 실시형태만의 설명이 아니고 특허청구범위에 의해 나타내고, 특허청구범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은, 조작감을 조정하기 쉽게 함과 동시에, 바깥 둘레 가장자리부에서의 둘레방향의 응력진폭을 저감하여 장수명화를 도모할 수 있다는 효과를 가지고, 특히, 휴대전화 등의 소형 전자기기에 조립되는 가동 접점부재 및 스위치장치에 유용하다.
1 : 스위치장치 2 : 하우징
3 : 커버부재 4, 31 : 가동 접점부재
5 : 조작키 11 : 위치 결정 돌기부
13 : 중앙 고정 접점부 14 : 바깥쪽 고정 접점부
15 : 외부 단자 17 : 절결부
18 : 원형 개구 21 : 헤드부
22 : 플랜지부 23 : 가압 돌기부
25, 32 : 팽출부 26, 33 : 스커트부
C1, C2, C3 : 가상 원 T1, T2, T3 : 접선
A1, A2 : 조정영역

Claims (8)

  1. 돔 형상으로 팽출하는 팽출부와,
    상기 팽출부의 바깥 둘레 가장자리부로부터 연속하여 반경방향 바깥쪽으로 넓어지는 스커트부를 가지고,
    상기 스커트부는, 상기 팽출부의 바깥 둘레 가장자리부에서의 돔 반경방향으로 연장되는 접선의 접선방향에 실질적으로 일치하도록 상기 팽출부의 바깥 둘레 가장자리부로부터 연속되어 있는 것을 특징으로 하는 가동 접점부재.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 스커트부는, 상기 팽출부의 바깥 둘레 가장자리부에서의 돔 반경방향으로 연장되는 접선의 접선방향을 따라, 직선형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 가동 접점부재.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 접선은, 상기 팽출부의 만곡면을 따른 가상 원의 상기 팽출부의 바깥 둘레 가장자리부에서의 것이고,
    상기 접선의 수평면에 대한 경사각도가, 상기 스커트부의 경사각도에 일치하고 있는 것을 특징으로 하는 가동 접점부재.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 스커트부는, 상기 팽출부의 바깥 둘레 가장자리부에서의 돔 반경방향으로 연장되는 접선에 대한 외접원을 따르도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 가동 접점부재.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 외접원은, 상기 스커트부의 만곡형상을 따른 가상 원인 것을 특징으로 하는 가동 접점부재.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스커트부의 바깥 둘레 가장자리부로부터 연속하여 반경방향 바깥쪽으로 넓어지는 다리부를 가지고,
    상기 스커트부와 상기 다리부는, 상기 다리부의 상기 스커트부에 연속되어 있는 부분에서의 돔 반경방향으로 연장되는 접선의 접선방향에 실질적으로 일치하도록 연속되어 있는 것을 특징으로 하는 가동 접점부재.
  7. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 기재되어 있는 가동 접점부재와, 상기가동 접점부재가 배치되고, 상기 팽출부에 접속 이탈되는 고정 접점을 가지는 스위치 기초대를 구비한 것을 특징으로 하는 스위치장치.
  8. 제 6항에 기재된 가동 접점부재와, 상기 가동 접점부재가 배치되고, 상기 팽출부에 접속 이탈되는 고정 접점을 가지는 스위치 기초대를 구비한 것을 특징으로 하는 스위치장치.
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