WO2018079021A1 - 押釦スイッチ用弾性部材および押釦スイッチ - Google Patents

押釦スイッチ用弾性部材および押釦スイッチ Download PDF

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WO2018079021A1
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contact
receiving portion
pushbutton switch
button switch
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PCT/JP2017/029747
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Inventor
大介 内田
藤田 学
貴昭 行方
Original Assignee
積水ポリマテック株式会社
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H13/00Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch
    • H01H13/02Details
    • H01H13/12Movable parts; Contacts mounted thereon
    • H01H13/20Driving mechanisms
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H21/00Switches operated by an operating part in the form of a pivotable member acted upon directly by a solid body, e.g. by a hand

Definitions

  • the present invention relates to a pushbutton switch elastic member for performing an input operation of an electronic device or the like and a pushbutton switch using the pushbutton switch elastic member.
  • Some pushbutton switches that perform input operations for electronic devices, etc. include a hard resin key top (operation member) on a pushbutton switch elastic member made of a rubber elastic body.
  • the elastic member for the pushbutton switch is elastically deformed, and the electrical conductor provided on the elastic member for the pushbutton switch is brought into conductive contact with the contact portion of the circuit board, and the electrical physical values such as the resistance value, current value, voltage value, etc.
  • the switch input is made by detecting the change of the.
  • the elastic member for the push button switch gives the operator who presses the key top a resistance force by rubber elasticity as an operational feeling, and also has a restoring force to return to the original state after the key top is displaced by a certain stroke amount. Have.
  • Patent Document 1 discloses an elastic member for a pushbutton switch integrally formed of a rubber elastic body.
  • the present invention has been made against the background of the above-described conventional technology, and the object thereof is to provide an elastic member for a pushbutton switch that can provide a different operation feeling depending on the stroke amount of the operation member.
  • the elastic member for a pushbutton switch of the present invention that achieves the above object is configured as follows.
  • an elastic member for a pushbutton switch including a main body portion having an upper surface that receives the pressing contact of the operation member and a skirt portion that elastically supports the main body portion so as to be displaceable
  • the main body portion is positioned on one side of the upper surface.
  • a first pressure receiving portion comprising a cylindrical peripheral wall, a second pressure receiving portion comprising a columnar portion connected to the cylindrical peripheral wall on the other side of the upper surface, the first pressure receiving portion, and the second pressure receiving portion.
  • a projecting portion that is provided below the pressure receiving portion and that presses and contacts the contact portion of the circuit board by the pressing contact that moves from the first pressure receiving portion to the second pressure receiving portion by the operation member; It is characterized by having.
  • a first pressure receiving portion formed of a cylindrical peripheral wall located on one side of the upper surface, and a second pressure receiving portion formed of a columnar portion connected to the cylindrical peripheral wall on the other side of the upper surface. It has. For this reason, the operational feeling received from the pressing operation of the operating member is relatively soft (the operation load is small) at the first press receiving portion made of the cylindrical peripheral wall, and relatively hard at the second press receiving portion made of the columnar portion ( (The operating load increases.) Therefore, a pressing operation with a change in operation feeling can be performed by sequentially pressing them with the operating member.
  • the operation load changes due to the elastic deformation of the protrusions on the bottom surfaces of the first press receiving portion and the second press receiving portion, which affects the operation feeling. Therefore, according to the present invention, various operational feelings and stroke amounts can be realized by elastic deformation of the first pressing operation portion, the second pressing operation portion, and the protruding portion.
  • an action such as sudden acceleration or sudden braking occurs when the key top (operation member) is pushed hard, and when the key top (operation member) is pushed weakly, it accelerates slowly or slowly. It is possible to produce a push button switch that causes an action such as braking.
  • the upper surface may be circular, the cylindrical peripheral wall may be semicylindrical, and the columnar portion may be semicylindrical.
  • the said upper surface of the elastic member for pushbutton switches can be divided by the centerline, and a cylindrical surrounding wall can be provided in the one side, and a columnar part can be provided in the other side.
  • the protrusion of the present invention can have a carbon printing layer on the surface. Since the surface of the protruding portion is a carbon printing layer, the conductive surface can be easily formed by simply printing the conductive carbon ink after integrally forming the entire shape of the elastic member for the pushbutton switch. Further, since the conductive portion can be formed only by printing on the surface of the protruding portion, it is not necessary to separately form a conductive member, and the joining work between the conductive member and the main body portion can be reduced. In addition, material costs can be reduced.
  • the main body portion (excluding the carbon printing layer) and the skirt portion of the present invention can be formed as an integrally molded rubber elastic body having a hardness of 30 to 70 according to a type A durometer. According to this, since the rubber elastic body is easy to manufacture and has a hardness of 30 to 70 according to the type A durometer, it is possible to obtain a desired operational feeling because a suitable bending deformation occurs due to the pressing operation, and a desired resistance value is obtained. It is possible to cause changes in electrical physical values such as current values and voltage values.
  • the protruding portion of the present invention can be constituted by a tip portion that is in conductive contact with the contact portion of the circuit board, and an inclined surface portion that is separated from the contact portion of the circuit board rather than the tip portion. .
  • the tip portion is brought into contact with the contact portion in the initial stage of the pressing operation to the operation member, and the inclined surface portion provided around the tip portion is used as the contact portion in the later stage of the subsequent pressing operation. Can be contacted.
  • the tip part is brought into conductive contact, and in the latter stage, the inclined surface part is brought into conductive contact, so that the pressing load, resistance value, current value, voltage value, etc. It is possible to obtain a conductive contact in which the physical value changes.
  • the tip of the present invention can be a flat surface that is not inclined with respect to the contact portion of the circuit board. Since the tip portion is formed on a flat surface with no inclination, the tip portion comes into contact in the initial stage of the pressing operation, and therefore, first, conduction contact with a stable posture at the tip portion can be obtained. In addition, it is possible to gradually contact the contact area between the tip portion that is a flat surface and the flat contact portion to be contacted, for example, a steep drop in resistance value is suppressed, and stable resistance is achieved. A falling slope of the value can be realized.
  • the diameter of the tip of the present invention can be 20-30% of the diameter of the protrusion. Since the diameter of the tip is 20-30% of the diameter of the entire protrusion, stable contact can be achieved over a relatively wide range with respect to the contact at the initial stage of the pressing operation.
  • the present invention is also characterized in that any one of the elastic members for a push button switch, the operation member that is in press contact with the first press receiving portion and the second press receiving portion,
  • a pushbutton switch including a support shaft for moving an operation member from a contact position with the first press receiving portion to a contact position with the second press receiving portion.
  • the operation member is rotated by the support shaft and moved from the first press receiving portion to the second press receiving portion of the elastic member for the push button switch.
  • an elastic member for a push button switch capable of obtaining various changes in an operation load and an electrical physical value such as a resistance value, a current value, and a voltage value according to the stroke amount of the push operation in one push button operation. And a pushbutton switch can be obtained.
  • the front view of the elastic member for pushbutton switches of FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III of the elastic member for a push button switch of FIG. 1.
  • the bottom view of the elastic member for pushbutton switches of FIG. The schematic diagram of the pushbutton switch which combined the key top with the elastic member for pushbutton switches of FIG.
  • Explanatory drawing which shows the position of the pusher of the key top which contact
  • Explanatory drawing which represents typically the motion of the presser in a key top.
  • Explanatory drawing which shows the state in which the elastic member for pushbutton switches of FIG.
  • FIG. 9 is an explanatory view showing a state in which the protruding portion of the elastic member for a push button switch in FIG. 1 starts to contact the contact resistance
  • FIG. 9 (a) is an explanatory view showing the state around the key top receiving portion from the front
  • FIG. 9B is an explanatory view corresponding to FIG.
  • Explanatory drawing which shows the state which the whole front-end
  • the graph which shows the relationship with the displacement, load, and resistance in the elastic member for pushbutton switches of FIG. 1, and a comparative example. Sectional drawing equivalent to FIG.
  • an elastic member for a pushbutton switch (hereinafter also referred to as “elastic member”) of the present invention will be described with reference to the drawings.
  • elastic member for a pushbutton switch
  • duplication description is abbreviate
  • FIG. 1 is a plan view of the elastic member 11
  • FIG. 2 is a front view thereof
  • FIG. 3 is a sectional view thereof
  • the elastic member 11 includes a base portion 12, a skirt portion 13 that extends upwardly from the base portion 12, and a main body portion 14 that continues to the skirt portion 13.
  • a casing W covering the elastic member 11, a key top K as an “operation member” for pressing the elastic member 11, and a key top K are provided.
  • a support shaft A supported by the housing W is provided to form a push button switch S.
  • a circuit board P is provided below the elastic member 11, and a contact resistance C as a “contact part” is provided on the circuit board P as a switch element for opening and closing the electric circuit.
  • the base portion 12 of the elastic member 11 has a function of placing the elastic member 11 on the circuit board P.
  • the skirt portion 13 is an elastic film continuous from the base portion 12 to the main body portion 14 and elastically supports the main body portion 14 in a floating state so as to be displaceable with respect to the base portion 12. Since the skirt portion 13 is a thin film-like portion that is connected to the outer wall portion of the main body portion 14 with a gentle inclination, the skirt portion 13 is the portion that is most easily deformed when the elastic member 11 is pressed through the key top K.
  • a cylindrical peripheral wall 15a is formed on the upper portion of the main body 14 as a first press receiving portion 15 that receives a pressing operation from the key top K.
  • the cylindrical peripheral wall 15a forms the side surface of the recess 16 that opens on one side of the upper surface 14a of the main body 14.
  • a columnar portion 17a is formed on the upper portion of the main body portion 14 as a second press receiving portion 17 that similarly receives a pressing operation from the key top K.
  • the cylindrical peripheral wall 15a which is the first press receiving portion 15 is a portion where the key top K contacts, and is located on one side of the upper surface 14a of the main body portion 14.
  • the concave portion 16 is a substantially semi-cylindrical space in the present embodiment, and appears in a semicircular shape when viewed from the upper side (in plan view).
  • the cylindrical peripheral wall 15a is formed thin.
  • the columnar portion 17a which is the second press receiving portion 17 is a portion where the key top K contacts, and is located on the other side of the upper surface 14a of the main body portion 14.
  • the columnar portion 17a is formed in a substantially semi-cylindrical shape, and the vertical wall 17b along the vertical direction facing the concave portion 16 passes through the center line of the upper surface 14a.
  • the upper end of the vertical wall 17b is formed as a curved edge 17c.
  • the key top K first presses and contacts the first press receiving portion 15 first, and then gradually presses and contacts the second press receiving portion 17.
  • the protruding portion 18 includes a tip portion 18a provided on the center side, and an inclined surface portion 18b formed with an inclination with respect to the tip portion 18a around the tip portion 18a.
  • a conductive layer 18c such as a carbon coating layer or a conductive rubber layer formed of conductive carbon ink is formed on the surface of the protruding portion 18.
  • the ratio of the size of the tip portion 18a and the inclined surface portion 18b is such that the diameter of the tip portion 18a is 20 to 30% of the total diameter of the protruding portion 28 including the tip portion 18a and the inclined surface portion 18b.
  • the size is within this range.
  • the diameter of the tip end portion 18a becomes too large, the contact area with the contact resistance C immediately increases and the decreasing slope of the resistance value increases.
  • the diameter of the tip end portion 18a is too small, the pressing load is concentrated on the tip end portion 18a, and by repeating this, the tip end portion 18a is crushed and deformed, and the resistance value is sharper than that at the beginning of use. There is a possibility that the resistance value decreases or the slope of decreasing resistance value becomes unstable.
  • the elastic member 11 is formed of a material having rubber elasticity (rubber elastic body).
  • rubber elastic body examples include synthetic rubbers such as silicone rubber, urethane rubber, and ethylene propylene rubber, and thermoplastic elastomers such as styrene, olefin, polyester, and urethane.
  • silicone rubber is preferable because of its small compression set and excellent durability.
  • the hardness of the material is preferably 30 to 70 (JIS-K6253 (corresponding to ISO7619-1), measured with a type A durometer). If it is softer than 30, even if the shape of the protrusion 18 is changed, the operator feels less likely to change. If it is harder than 70, the operator's pressing load becomes too high and the pressing operation becomes difficult. is there.
  • the elastic member 11 can be manufactured by molding such as injection molding.
  • a pusher K ⁇ b> 1 that presses the elastic member 11 is formed on the key top K, and has a kamaboko shape whose longitudinal direction is the depth direction of FIG. 5. Then, the elastic member 11 is pressed by the kamaboko-shaped arc portion.
  • the pusher K1 is disposed at a position that crosses the upper surface 14a of the main body 14 and is slightly closer to the first press receiving portion 15 than the center line that bisects the main body 14.
  • FIG. 6 shows the position of the pusher K ⁇ b> 1 that hits the upper surface 14 a of the elastic member 11. As shown in FIG.
  • FIG. 8 shows an initial state where the operator does not operate the key top K in the push button switch S in which the push button switch elastic member 11 is arranged on the circuit board P having the contact resistance C.
  • the pusher K1 of the key top K is in contact with the upper end of the cylindrical peripheral wall 15a and slightly in contact with the curved edge 17c at the upper end of the columnar portion 17a. It is in a state. Further, the protruding portion 18 (conductive layer 18 c) of the elastic member 11 is separated from the contact resistance C of the circuit board P.
  • the pusher K1 When the key top K is further pressed, the pusher K1 is rotated, and the pressed portion moves from the cylindrical peripheral wall 15a to the columnar portion 17a. At this stage, the cylindrical peripheral wall 15a is not deformed, and, as shown in FIG. 10, the inclined surface portion 18b on the right side of the drawing 18 is brought into contact with the contact resistance C (A4). When the pressing continues, the inclined surface portion 18b gradually contacts the contact resistance C, and the entire right inclined surface portion 18b comes into contact with the contact resistance C (A5) (not shown).
  • the rotation of the key top K is stopped before the state (A5) is exceeded or after the state (A5) is reached. You may be allowed to. This is to prevent an excessive load from being applied to the elastic member 11 and to protect the elastic member 11.
  • the relationship with ( ⁇ ) is shown in FIG.
  • two solid lines indicate the elastic member 11 of the above aspect.
  • the bold line indicates the relationship between the displacement of the main body 14 and the pressing load (left scale) on the key top K
  • the thin line indicates the displacement of the main body 14 and the resistance value (right scale). The relationship with the pressing load is shown.
  • the load is substantially 0 at the displacement 0, and the resistance indicates the initial resistance value.
  • the load gradually increases as the cylindrical peripheral wall 15a and the skirt 13 on the right side in the figure are deformed. Also, the resistance gradually decreases as the contact area of the tip 18a increases.
  • a state (A3 (a)) is reached in which the entire tip 18a is in contact with the contact resistance C. From this state (A3 (a)), the load with respect to displacement increases rapidly. That is, in the state (A4) shown in FIG.
  • the pusher K1 rotates and pushes the columnar portion 17a. Since the columnar portion 17a is thicker than the cylindrical peripheral wall 15a, the load increases rapidly. At this time, the inclined surface portion 18b comes into contact with the contact resistance C and the contact area gradually increases, so that the resistance continues to further decrease.
  • the state (A3 (a)) is compared to the state (A1) to the state (A3 (a)) where the key top K starts to be pressed. Since the load rapidly increases until the state (A5) is exceeded, the feeling received by the operator also changes from the state (A3 (a)). On the other hand, the resistance continues to decrease from the state (A2) to (A5), and a change in which the resistance decreases can be detected even if the load exceeds the state (A3 (a)) where the load increases rapidly. Therefore, by changing the output mode of the application with the resistance value in the state (A3 (a)) as a boundary, a change in the operator's touch can be linked to a change in the output.
  • an elastic member B having a recess opened in the center of the upper surface of the main body is shown in FIG.
  • the relationship between the displacement in the elastic member B, the load, and the resistance when the elastic member B is pressed with the key top K and the support shaft A being the same is indicated by a one-dot chain line in FIG.
  • the thick line indicates the relationship between the displacement of the main body and the pressure load on the key top K (left scale)
  • the thin line indicates the relationship between the displacement of the main body and the resistance value (right scale).
  • the graph of the pressing load with respect to the displacement of the main body is almost the same as that of the elastic member 11.
  • the resistance has fallen completely before reaching the state (A3 (b)) where the increasing rate of the pressing load changes rapidly. This is because in the elastic member B, the columnar portion 17a is not formed, and the cylindrical peripheral wall 15a is formed over the entire circumference, so that the cylindrical peripheral wall 15a continues to be crushed until the right end of the inclined surface portion 18b contacts the contact resistance C. I think that the.
  • FIG. 12 A sectional view of the elastic member 21 of the present embodiment is shown in FIG. 12, and a bottom view thereof is shown in FIG.
  • the elastic member 21 of this embodiment is different from the elastic member 11 shown in the previous embodiment in that the shape of the protruding portion is a smooth dome shape protruding downward. Other shapes are the same as those of the elastic member 11.
  • the load is 0 at the displacement 0, and the resistance indicates the initial resistance value.
  • the columnar portion 17a is pressed mainly through a process of deforming the cylindrical peripheral wall 15a and the right skirt portion 13 in the figure. Since the process is performed, a stage in which the load rapidly increases is also included. The resistance continues to decrease as the contact area increases until the entire protrusion 28 on the right side of the drawing comes into contact with the contact resistance C.
  • the inclination gradually changes, and there is no sudden change in inclination that changes from the front end portion 18a of the elastic member 11 to the inclined surface portion 18b. For this reason, there is no increase in the pressing load when pressing the protrusion formed at the boundary between the tip 18 and the inclined surface 18b, but since the feeling received by the operator changes, the resistance value at that time is the boundary.

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Abstract

一の押圧操作で操作感に変化がある押釦スイッチ用弾性部材および押釦スイッチを提供すること。 押釦スイッチ用弾性部材11は、ベース部12と、ベース部12から上方に延びるスカート部13と、スカート部13に連なる本体部14とを備えており、本体部14の上部には、キートップKからの押圧操作を受ける第1の押圧受け部15と、第2の押圧受け部17とを有し、本体部14の下部には、回路基板Pに設けた接点抵抗Cを押圧する突出部18を設けた。そして、さらに押し子K1が支持軸Aを中心に回動し押釦スイッチ用弾性部材11を斜め押し可能なキートップKを備えることで押釦スイッチSとした。

Description

押釦スイッチ用弾性部材および押釦スイッチ
 本発明は、電子機器等の入力操作を行う押釦スイッチ用弾性部材とその押釦スイッチ用弾性部材を用いた押釦スイッチに関する。
 電子機器等の入力操作を行う押釦スイッチは、ゴム弾性体でなる押釦スイッチ用弾性部材の上に、硬質樹脂製のキートップ(操作部材)を備えるものがあり、このキートップを押圧操作することで押釦スイッチ用弾性部材が弾性変形し、押釦スイッチ用弾性部材に設けた導電体が回路基板の接点部に導通接触し、その導通接触による抵抗値、電流値、電圧値等といった電気的物理値の変化を検知することでスイッチ入力がなされるようになっている。押釦スイッチ用弾性部材は、キートップを押圧操作する操作者に対してゴム弾性による抵抗力を操作感として与えるとともに、キートップを一定ストローク量だけ変位させた後には元の状態に戻る復元力を有している。
 こうした押釦スイッチ用弾性部材として、例えば、特開平11-306908号公報(特許文献1)では、ゴム弾性体で一体的に形成された押釦スイッチ用弾性部材を開示している。
特開平11-306908号公報
 ところで、近年の商品形態の多様化に伴い、例えばゲーム機に用いられるゲームコントローラ用押釦スイッチにおいては、キートップ(操作部材)のストロークの差によって、最初に出現したアイテムから別のアイテムが出現したり、またはアイテムが変化したり、攻撃や防御手段の強弱の調整を行う、といった1つの押しボタンに対する押圧操作によって異なるアウトプットを発現させたいという要求があり、前述の従来技術による押釦スイッチ用弾性部材では、こうした課題を解決できるものではなかった。
 以上のような従来技術を背景になされたのが本発明であり、その目的は操作部材のストローク量に応じて異なる操作感が得られる押釦スイッチ用弾性部材の提供にある。
 上記目的を達成する本発明の押釦スイッチ用弾性部材は以下のとおり構成される。
 即ち、操作部材の押圧接触を受ける上面を有する本体部と、前記本体部を変位可能に弾性支持するスカート部とを備える押釦スイッチ用弾性部材について、前記本体部は、前記上面の一方側に位置する筒状周壁でなる第1の押圧受け部と、前記上面の他方側で前記筒状周壁と繋がる柱状部でなる第2の押圧受け部と、前記第1の押圧受け部と前記第2の押圧受け部の下方に設けられ、前記操作部材による前記第1の押圧受け部から前記第2の押圧受け部へ移動する押圧接触により、回路基板の接点部に対して押圧接触する突出部と、を有することを特徴とする。
 本発明によれば、前記上面の一方側に位置する筒状周壁でなる第1の押圧受け部と、前記上面の他方側で前記筒状周壁と繋がる柱状部でなる第2の押圧受け部とを備えている。このため操作部材の押圧操作から受ける操作感は筒状周壁でなる第1の押圧受け部で比較的柔らかく(操作荷重が小さく)、柱状部でなる第2の押圧受け部で比較的硬くなる(操作荷重が大きくなる)。したがって、これらを順次、操作部材で押圧することで操作感に変化がある押圧操作が可能となる。また、その押圧操作の過程では、第1の押圧受け部と第2の押圧受け部の底面にある突出部の弾性変形によっても操作荷重が変化して操作感に影響を与える。したがって、本発明であれば、第1の押圧操作部と、第2の押圧操作部と、突出部との弾性変形によって多様な操作感とストローク量を実現することができる。これにより、例えば、カーゲームにおいて、キートップ(操作部材)を強く押し込むと急加速したりや急ブレーキをかけたりするといったアクションが起こり、キートップ(操作部材)を弱く押し込むとゆっくり加速したり、ゆっくりブレーキがかかったりするといったアクションを起こす押釦スイッチの作製が可能となる。
 前記本発明については、前記上面を円形とし、前記筒状周壁を半円筒状とし、前記柱状部を半円柱状とすることができる。これによれば、押釦スイッチ用弾性部材の前記上面を中心線で二分して、その一方側に筒状周壁を、他方側に柱状部を設けることができる。これによりその中心線付近を操作部材による押圧領域とすることで、第1の押圧受け部から第2の押圧受け部に向けて操作部材を前記上面の面方向で変位させる移動量を小さくすることができ、短いストローク量でも押圧荷重の変化量が大きい多様な操作感を実現できるとともに、回路基板への接点部に対する導通接触も確実に行うことができる。
 前記本発明の突出部については、表面にカーボン印刷層を有することができる。突出部の表面をカーボン印刷層としたため、押釦スイッチ用弾性部材の全体形状を一体成形した後、導電性カーボンインキを印刷するだけで導電面を容易に形成することができる。また、突出部の表面に印刷するだけで導電部を形成できるので、導電部材を別途形成する必要がなく、そうした導電部材と本体部との接合作業を削減することができる。また、材料費も抑えることができる。
 前記本発明の本体部(カーボン印刷層を除く)とスカート部については、タイプAデュロメータによる硬度が30~70であるゴム弾性体の一体成形体とすることができる。これによれば製造が容易であり、タイプAデュロメータによる硬度を30~70であるゴム弾性体としたため、押圧操作により好適な撓み変形が起こり所望の操作感を得ることができ、所望の抵抗値、電流値、電圧値等の電気的物理値の変化を生じさせることができる。
 前記本発明の突出部については、前記回路基板の前記接点部と導通接触する先端部と、前記先端部よりも前記回路基板の前記接点部に対して離間する傾斜面部とで構成することができる。これによれば、操作部材への押圧操作の初期の段階では先端部を前記接点部に接触させて、その後の押圧操作の後期の段階では先端部の周囲に設けた傾斜面部を前記接点部に接触させることができる。これにより押圧操作の初期段階では先端部を導通接触させ、後期段階では傾斜面部を導通接触させることで、一度の押圧操作で、多段階で押圧荷重と抵抗値、電流値、電圧値等の電気的物理値が変化する導通接触を得ることができる。
 前記本発明の先端部は前記回路基板の前記接点部に対して傾斜の無い平面とすることができる。先端部を傾斜の無い平面に形成したため、押圧操作の初期段階では先端部が接触するため、まず先端部での安定した姿勢による導通接触を得ることができる。また、傾斜の無い平面である先端部と接触対象となる平坦な接点部との接触面積を徐々に接触させていくことが可能となり、例えば急な抵抗値の下がり勾配が押さえられ、安定した抵抗値の下がり勾配を実現できる。
 前記本発明の先端部は、その直径が前記突出部の直径に対し20~30%の長さとすることができる。先端部の直径を突出部全体の直径に対し20~30%の長さとしたため、押圧操作の初期段階での前記接点部に対する比較的広範囲での安定した接触を可能とすることができる。
 本発明はまた、上記目的を達成すべく、前記何れかの押釦スイッチ用弾性部材と、前記第1の押圧受け部と前記第2の押圧受け部に対して押圧接触する前記操作部材と、前記操作部材を前記第1の押圧受け部との接触位置から前記第2の押圧受け部との接触位置に移動させる支持軸とを備える押釦スイッチを提供する。
 この押釦スイッチによれば、操作部材を支持軸により回動させて押釦スイッチ用弾性部材の第1の押圧受け部から第2の押圧受け部へと移動させることで、前述した押圧荷重の変化等により多様な操作感が得られる押釦スイッチを実現することができる。
 本発明によれば、一の押釦操作において押圧操作のストローク量に応じた操作荷重と抵抗値、電流値、電圧値等の電気的物理値の多様な変化を得ることができる押釦スイッチ用弾性部材および押釦スイッチを得ることができる。
第1実施形態による押釦スイッチ用弾性部材の平面図。 図1の押釦スイッチ用弾性部材の正面図。 図1の押釦スイッチ用弾性部材のIII-III線断面図。 図1の押釦スイッチ用弾性部材の底面図。 図1の押釦スイッチ用弾性部材にキートップを組み合わせた押釦スイッチの模式図。 図1の押釦スイッチ用弾性部材に当接するキートップの押し子の位置を示す説明図。 キートップにおける押し子の動きを模式的に表す説明図。 図1の押釦スイッチ用弾性部材がキートップからの押圧操作を受けていない状態を示す説明図。 図1の押釦スイッチ用弾性部材の突出部が接点抵抗に接触し始めた状態を示す説明図であり、分図9(a)はキートップ受け部周囲の状態を正面から示す説明図であり、分図9(b)は図8相当の説明図。 図1の押釦スイッチ用弾性部材の先端部の全体および傾斜面部の一部が接点抵抗に接触した状態を示す説明図。 図1の押釦スイッチ用弾性部材および比較例におけるその変位と、荷重および抵抗との関係を示すグラフ図。 第2実施形態による押釦スイッチ用弾性部材の図3相当の断面図。 図12の押釦スイッチ用弾性部材の図4相当の底面図。 図12の押釦スイッチ用弾性部材のキートップからの押圧操作を受けていない状態を示す説明図。 図12の押釦スイッチ用弾性部材の突出部が接点抵抗に接触し始めた状態を示す説明図。 図12の押釦スイッチ用弾性部材の突出部の片側全体が接点抵抗に接触した状態を示す説明図。 比較例である押釦スイッチ用弾性部材の図3相当の断面図。
 本発明の押釦スイッチ用弾性部材(以下「弾性部材」ともいう)の実施形態の例について図面を参照しつつ説明する。なお各実施形態で同一の材質、構成、作用効果等については重複説明を省略する。
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 弾性部材11の平面図を図1に、正面図を図2に、断面図を図3に、底面図を図4にそれぞれ示す。これらの図で示すように弾性部材11は、ベース部12と、ベース部12から上方に傾斜して延びるスカート部13と、スカート部13に連なる本体部14とを備えている。
 そして、図5で示すように、この弾性部材11とは別部材として、弾性部材11を覆う筐体Wと、弾性部材11を押圧する「操作部材」としてのキートップKと、キートップKを筐体Wに支持する支持軸Aとが設けられて押釦スイッチSを形成している。さらに、弾性部材11の下側には回路基板Pが設けられ、この回路基板Pには、電気回路を開閉するためのスイッチ要素として「接点部」としての接点抵抗Cが設けられている。
 弾性部材11のベース部12は、回路基板Pに対して弾性部材11を載置する機能を有する。スカート部13は、ベース部12から本体部14に連続する弾性膜であり、ベース部12に対して本体部14を変位可能に浮動状態で弾性支持する。スカート部13は、本体部14の外壁部分に対してゆるやかに傾斜して繋がる薄膜状の部位であるため、キートップKを通じて弾性部材11が押圧操作されたときに最も変形し易い部位である。
 本体部14の上部には、キートップKからの押圧操作を受ける第1の押圧受け部15として、本体部14の上面14aの片側に開口した凹部16の側面を形成する筒状周壁15aが形成されている。また、本体部14の上部には、同じくキートップKからの押圧操作を受ける第2の押圧受け部17として柱状部17aが形成されている。本体部14の下部底面、即ち第1の押圧受け部15と第2の押圧受け部17の底面には、回路基板Pに設けた接点抵抗Cと導通接触する突出部18を有している。
 第1の押圧受け部15である筒状周壁15aは、キートップKが接触する部位であり、本体部14の上面14aの一方側に位置する。凹部16は、本実施形態では略半円柱状の空間であり、本体部14を上側から見れば(平面視で)半円状に表れる。筒状周壁15aは、薄肉に形成されている。
 第2の押圧受け部17である柱状部17aは、キートップKが接触する部位であり、本体部14の上面14aの他方側に位置する。柱状部17aは略半円柱状に形成されており、凹部16に面する鉛直方向に沿う縦壁17bが上面14aの中心線を通過する。縦壁17bの上端は湾曲縁17cとして形成されている。後述するように、キートップKは、まず主として第1の押圧受け部15に対して押圧接触してから、徐々に第2の押圧受け部17に対して押圧接触していく。
 突出部18は、中央側に設けた先端部18aと、その先端部18aの周囲で先端部18aに対して傾斜をもって形成される傾斜面部18bとから構成されている。こうした突出部18の表面には、導電カーボンインキで形成されるカーボン塗層や導電性ゴム層などの導電層18cが形成されている。
 先端部18aと傾斜面部18bとの大きさの割合は、先端部18aの直径が、先端部18aと傾斜面部18bとを合わせた突出部28全体の直径に対し、20~30%の長さとすることは好ましい一態様である。本実施形態ではこの範囲の大きさとしている。これに対し、先端部18aの直径が大きくなりすぎると、接点抵抗Cとの接触面積が直ぐに増大し抵抗値の下がり勾配が大きくなってしまう。また、先端部18aの直径が小さすぎると、押圧荷重が先端部18aに集中し、それが繰り返されることで、先端部18aが潰れて変形し、使い始めの初期と比べて抵抗値が急に低下したり、抵抗値の下がり勾配が不安定になるおそれがある。
 弾性部材11は、ゴム弾性を有する材料(ゴム弾性体)から形成される。そのような材料としては、例えば、シリコーンゴム、ウレタンゴム、エチレンプロピレンゴムなどの合成ゴムのほか、スチレン系、オレフィン系、ポリエステル系、ウレタン系等の熱可塑性エラストマーを用いることができる。上記の材料の中でも、圧縮永久ひずみが小さく耐久性に優れることから、シリコーンゴムが好ましい。材料の硬度は、30~70(JIS-K6253(ISO7619-1に対応)、タイプAデュロメータによる測定値)であることが好ましい。30よりも柔らかいと突出部18の形状を変化させても操作者の受ける操作感に変化が生じ難く、70よりも硬いと操作者の押圧荷重が高くなりすぎて押圧操作がし難くなるからである。弾性部材11の製造は射出成形等の型成形によって行うことができる。
 次に押釦スイッチSを構成する部分についても説明する。
 図5で示すように、キートップKには弾性部材11を押圧する押し子K1が形成されており、図5の奥行き方向が長手方向となるかまぼこ形状となっている。そして、かまぼこ形状の円弧の部分で弾性部材11を押圧する。この押し子K1は、本体部14の上面14aを横断し、本体部14を二分する中央線よりも第1の押圧受け部15の側に少し寄った位置に配置される。図6は、弾性部材11の上面14aに当たる押し子K1の位置を示す。図5で示すように、キートップKは支持軸Aが設けられているため、操作者がキートップKを押下すると、押し子K1は図7で示すように、弾性部材11の第1の押圧受け部15(筒状周壁15a)から第2の押圧受け部17(柱状部17a)へ押圧力を及ぼしながら回動する。
 次に弾性部材11の動作について説明する。
 接点抵抗Cを有する回路基板Pに押釦スイッチ用弾性部材11を配置した押釦スイッチSにおいて、操作者がキートップKを操作していない初期状態を図8で示す。この状態(A1:図11)では、キートップKの押し子K1は、筒状周壁15aの上端に対して接触しており、柱状部17aの上端の湾曲縁17cに対しては僅かに接触している状態である。また、弾性部材11の突出部18(導電層18c)は回路基板Pの接点抵抗Cから離間している。
 操作者がキートップKを押下すると、キートップKは支持軸Aを回転中心として回動する。押し子K1は、まず薄肉の筒状周壁15aを弾性変形させていく。この状態を図9(a)で示す。そして突出部18のうち平面状の先端部18aが斜めに接点抵抗Cに接触する状態(A2:図11)になる。さらにそのまま押し込んでいくと、先端部18aの全体が接点抵抗Cに接触する状態(A3:図11)となる。この状態を図9(b)で示す。
 さらにキートップKが押下されると押し子K1が回動し、その押圧箇所は筒状周壁15aから柱状部17aへと移動する。この段階では筒状周壁15aは変形しておらず、図10で示すように、突出部18のうち図面右側の傾斜面部18bが接点抵抗Cと接触する状態(A4)となる。さらに押圧が続くと、傾斜面部18bが徐々に接点抵抗Cに接触していき、右側の傾斜面部18bの全体が接点抵抗Cに接触する状態(A5)となる(図示略)。
 キートップKに対する押圧に関しては、押釦スイッチにストッパーを設けることにより、状態(A4)を超えて状態(A5)になる前、または状態(A5)になった後に、キートップKの回動が止められるようにしても良い。弾性部材11に過度な荷重がかかることを防止し、弾性部材11の保護を図るためである。
 こうした弾性部材11の動作に対して、本体部14の中心の変位(mm)と、操作者がキートップKを押圧する押圧荷重(N)、および接点抵抗Cと突出部18により形成される抵抗(Ω)との関係を図11で示す。図11において、2本の実線が上記態様の弾性部材11を示している。また、この2本の実線のうち、太線が本体部14の変位とキートップKへの押圧加重(左目盛り)との関係を示し、細線が本体部14の変位と抵抗値(右目盛り)への押圧荷重との関係を示す。
 まず、弾性部材11と接点抵抗Cが接触していない状態(A1)では、変位0において、荷重は実質的に0であり、抵抗は初期抵抗値を示す。キートップKが押下され先端部18aが接点抵抗Cに接触する状態(A2)の段階では、主に筒状周壁15aと図中右側のスカート部13が変形することに伴い荷重も徐々に増加し、また先端部18aの接触面積が広がるに伴い抵抗も徐々に減少する。そして、先端部18aの全体が接点抵抗Cに接触する状態(A3(a))に至る。この状態(A3(a))から変位に対する荷重が急激に上昇する。即ち、図10に示す状態(A4)では押し子K1が回動して柱状部17aを押すようになり、柱状部17aは筒状周壁15aよりも肉厚であるため荷重が急激に上昇する。このとき、傾斜面部18bが接点抵抗Cに接触し徐々にその接触面積が広がることで、抵抗はさらに下がり続けることになる。
 本体部14の変位に伴う荷重と抵抗の変化をまとめると、キートップKを押圧し始める状態(A1)から状態(A3(a))までの間に比べて、状態(A3(a))を超えて状態(A5)までは荷重が急激に増加するため、操作者の受ける感触も状態(A3(a))を境に変化する。一方で、状態(A2)から(A5)まで抵抗は下がり続けており、荷重が急激に上昇する状態(A3(a))を超えても抵抗が低下する変化を検知することができる。したがって、状態(A3(a))のときの抵抗値を境にしてアプリケーションのアウトプットの態様を変化させることで、操作者の感触の変化をアウトプットの変化に結びつけることができる。
 本体部上面14aの片側に開口した凹部16を設けた上記実施形態との比較のため、本体部上面の中央に開口した凹部を備える弾性部材Bを図17に示す。キートップKと支持軸Aとを同一として弾性部材Bを押圧操作したときの弾性部材Bにおける変位と、荷重および抵抗との関係を前記図11において一点鎖線で示す。2本の一点鎖線のうち、太線が本体部の変位とキートップKへの押圧加重(左目盛り)との関係を示し、細線が本体部の変位と抵抗値(右目盛り)との関係を示す。
 弾性部材Bでは、一点鎖線で示されるように、本体部の変位に対する押圧荷重のグラフは、弾性部材11の場合とほぼ同様である。そうした一方で、変位と抵抗のグラフを見ると、押圧荷重の増加率が急激に変化する状態(A3(b))に到達する前に抵抗は下がりきってしまっている。これは、弾性部材Bでは柱状部17aが形成されず全周にわたって筒状周壁15aとなっているため、傾斜面部18bの右端が接点抵抗Cに接触するまで筒状周壁15aが潰れ続けるためであると思われる。したがって弾性部材Bでは、荷重が急激に上昇する状態(A3(b))を超えてもなお抵抗値が下がり続けるような抵抗値変化を得ることはできず、前述した本願発明の弾性部材11のように状態(A3(a))の抵抗値を境にしてアプリケーションのアウトプットの態様を変化させることで、操作者の感触の変化をアウトプットの変化に結びつけることはできない。
 第2実施形態(図12~図16)
 本実施形態の弾性部材21の断面図を図12に、底面図を図13に示す。本実施形態の弾性部材21は先の実施形態で示した弾性部材11と比較して突出部の形状が下方に突出する滑らかなドーム状である点で異なっている。その他の形状は弾性部材11と同じである。
 次に弾性部材21の動作について説明する。
 本体部14と接点抵抗Cが離れた図14で示す状態からキートップKが押下されると、図15で示すように、突出部28の一部が接点抵抗Cと接触する状態になる。さらにキートップKが押下されると、図16で示すように、突出部28の全体が接点抵抗Cと接触する状態となる。
 上記過程において、弾性部材21と接点抵抗Cが接触していない状態では、変位0において、荷重は0であり、抵抗は初期抵抗値を示す。さらにキートップKが押下され突出部28の一部が接点抵抗Cに接触する状態の段階では、主に筒状周壁15aと図中右側のスカート部13が変形する過程を経て柱状部17aが押圧される過程を経るため、荷重が急激に上昇する段階も含まれる。そして、図面右側の突出部28の全体が接点抵抗Cと接触する状態となるまで接触面積が広がることで抵抗は下がり続ける。
 弾性部材21の突出部28では、その傾斜が徐々に変化し、弾性部材11の先端部18aから傾斜面部18bに変わるような傾斜の急激な変化がない。そのため、先端部18と傾斜面部18bの境界に形成される突起を押圧するときの押圧荷重の増大はないが、操作者が受ける感触が変化する状態を経るため、そのときの抵抗値を境にしてアプリケーションのアウトプットの態様を変化させることで、操作者の感触の変化をアウトプットの変化に結びつけることができる。
 上記実施形態で示した形態は本発明の例示であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、実施形態の変更または公知技術の付加や、組合せ等を行い得るものであり、それらの技術もまた本発明の範囲に含まれるものである。
 また、弾性部材の説明で用いた上下の区別は説明の便宜上のものであり、その設置の方向を何ら限定するものではなく、上下が反対になるようにして弾性部材を用いることもできる。
 11,21  押釦スイッチ用弾性部材
 12  ベース部
 13  スカート部
 14  本体部
  14a  上面
 15  第1の押圧受け部
  15a 筒状周壁
 16  凹部
 17  第2の押圧受け部
  17a  柱状部
  17b  縦壁
  17c  湾曲縁
 18,28  突出部
  18a  先端部
  18b  傾斜面部
  18c  導電層
  S  押釦スイッチ
  P  回路基板
  C  接点抵抗
  K  キートップ
   K1  押し子
  W  筐体
  A  支持軸
  B  押釦スイッチ用弾性部材(比較例)

Claims (7)

  1. 操作部材の押圧接触を受ける上面を有する本体部と、
    前記本体部を変位可能に弾性支持するスカート部とを備える押釦スイッチ用弾性部材において、
    前記本体部は、
    前記上面の一方側に位置する筒状周壁でなる第1の押圧受け部と、
    前記上面の他方側で前記筒状周壁と繋がる柱状部でなる第2の押圧受け部と、
    前記第1の押圧受け部と前記第2の押圧受け部の下方に設けられ、前記操作部材による前記第1の押圧受け部から前記第2の押圧受け部へ移動する押圧接触により、回路基板の接点部に対して押圧接触する突出部と、を有することを特徴とする押釦スイッチ用弾性部材。
  2. 前記上面が円形であり、
    前記筒状周壁が半円筒状であり、
    前記柱状部が半円柱状である
    請求項1記載の押釦スイッチ用弾性部材。
  3. 前記突出部の表面にカーボン印刷層を有する
    請求項1又は請求項2記載の押釦スイッチ用弾性部材。
  4. 前記突出部は、
    前記回路基板の前記接点部と導通接触する先端部と、
    前記先端部よりも前記回路基板の前記接点部に対して離間する傾斜面部とから構成される
    請求項1~請求項3何れか1項記載の押釦スイッチ用弾性部材。
  5. 前記先端部は、前記回路基板の前記接点部に対して傾斜の無い平面である
    請求項4記載の押釦スイッチ用弾性部材。
  6. 前記先端部は、その直径が前記突出部の直径に対し20~30%の長さである
    請求項4又は請求項5記載の押釦スイッチ用弾性部材。
  7. 請求項1~請求項6何れか1項記載の前記押釦スイッチ用弾性部材と、
    前記第1の押圧受け部と前記第2の押圧受け部に対して押圧接触する前記操作部材と、
    前記操作部材を前記第1の押圧受け部との接触位置から前記第2の押圧受け部との接触位置に移動させる支持軸とを備える押釦スイッチ。
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