JP3749371B2

JP3749371B2 - 押ボタンスイッチ

Info

Publication number: JP3749371B2
Application number: JP02554398A
Authority: JP
Inventors: 正之米山
Original assignee: Minebea Co Ltd
Current assignee: Minebea Co Ltd
Priority date: 1998-02-06
Filing date: 1998-02-06
Publication date: 2006-02-22
Anticipated expiration: 2018-02-06
Also published as: EP0935267B1; DE69916909T2; US6011227A; EP0935267A1; JPH11224559A; DE69916909D1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、押ボタンスイッチの構造に関し、特に薄型キーボードに用いる押ボタンスイッチの構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
キーボードは複数個のキースイッチをボード上でマトリックス状に配置したものであり、このキーボードはパーソナルコンピュータ、ワードプロセッサ、各種の電子機器の情報入力装置等に用いられている。従来、この種のキーボードに用いられる押ボタンスイッチとしては、例えば特開平６−２６００５３号公報に記載されているものを挙げることができる。
【０００３】
この押ボタンスイッチは、図６に示すように、裏面に係止部１０２，１０３を有するキートップ１０１と、上部が前記キートップ１０１の係止部１０２，１０３に係止され、前記キートップ１０１を上下動自在に案内する案内支持部材１０７，１０８と、前記キートップ１０１の下方に配置されるとともに、前記案内支持部材１０７、１０８の下部を支持するための挟持部１２７を有するホルダ部材１２５と、前記キートップ１０１の上下動に伴って、スイッチング動作を行うスイッチング部材１３５とを備えている。
【０００４】
前記案内支持部材１０７，１０８は互いにＵ字型をしており、それらのＵ字型をした両腕の中央部位は互いにＸ状に交叉していて、それら交差点は互いに回転自在に軸支されている。前記案内支持部材１０７の一端はキートップ１０１の裏面側の係止部１０２において回転自在に支承され、その他端部は、ホルダ部材１２５の係止部１２６において摺動自在に支承されている。前記案内支持部材１０８の一端はキートップ１０１の裏面側の係止部１０３において摺動自在に支承され、その他端部は、ホルダ部材１２５の挟持部１２７において回転自在に支承されている。
【０００５】
常時は、スイッチング部材１３５を構成するラバースプリングの弾発力により、案内支持部材１０７，１０８の交差部分は上方に押し上げられ、キートップ１０１も押し上げられて押ボタンスイッチはオフ状態にある。この状態からキートップ１０１を押し下げると、パンタグラフ状に組み立てられた案内支持部材１０７，１０８は、該キートップ１０１により折り畳まれるように背丈が低くなり、案内支持部材１０７，１０８の交差部分の降下により、スイッチング部材１３５のラバースプリングは押し潰され、押ボタンスイッチはオンとなる。キートップ１０１の押し下げを中止すると、前記ラバースプリングの復元力で、案内支持部材１０７，１０８は図６の状態に復帰し、併せてスイッチング部材１３５はオフとなる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述の押ボタンスイッチにおいて、案内支持部材１０７の先端部を、前述のように、ホルダ部材１２５の表面側で摺動自在に軸承し、案内部材１０８の先端をキートップ１０１の裏面側で摺動自在に軸承する為には、案内支持部材１０７，１０８の先端に設けた係止ピン１１５，１２３を嵌合するための断面Ｕ字型の係止溝１０５及び摺動溝１３２を、キートップ１０１の裏面側及びホルダ部材１２５の表面側に設けなければならない。また、上記のように、案内支持部材１０７，１０８組立体は、キートップ１０１の裏面側の係止部１０３およびホルダ部材１２５の係止部１２６部分で摺動自在な支承構造を持っているので、該押ボタンスイッチの組立時において、キートップ１０１側又はホルダ部材１２５側の何れを先に組立ようとも、後で組み立てる組立部分が目視できなくなるので、非常に組立てづらい。加えて該押ボタンスイッチは、個々の部品の小型化及び薄型化のために部品の形状が複雑で、取り扱いが難しくその組立に著しく時間を要した。また、前述のように、キートップ１０１の裏面に案内支持部材１０８の先端を摺動自在に軸承するための係止溝１０５を配設するために、成型時多数個取りが困難で、量産性及び生産性が良くなく、ホルダ部材１２５の成型時にもこれの表面に摺動溝１３２を形成しなければならないので、成形型が複雑となる欠点を有していた。
【０００７】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、その目的は案内保持部材の先端が摺動嵌合する溝をキートップ及びホルダ部材の双方に形成することなく、案内支持部材の先端がこれらの部分で摺動軸承され、かつ、生産性及び組立性の良好な押ボタンスイッチを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明の一態様によれば、キートップとスイッチ基板との間のバネ機構の弾発力に抗して押し下げられたキートップによりスイッチ基板の接点を動作させ、該弾発力によりキートップを復帰させる押ボタンスイッチにおいて、動作接点を含むスイッチ基板と、該スイッチ基板上に配設される弾発部材と、該スイッチ基板上に密接して配設されると共に、該弾発部材が貫通する貫通穴４１を有し、該貫通穴４１の周辺に設けられた軸承挟持部４３と該スイッチ基板との間で断面Ｕ字型溝を形成する摺動段部４２を有するホルダ部材４０と、前記軸承挟持部４３に回転自在に軸承嵌合する支承軸８１を一方端に持ち、他方端に摺動ピン８３を有する作動腕８０と、前記軸承挟持部４３と該スイッチ基板との間で形成される断面Ｕ字型溝内を摺動する摺動ピン６２を一方端に持ち、他方端に支承軸６１を有すると共に、前記作動腕８０と交差して軸承される作動枠６０と、前記作動枠６０の支承軸６１が回転自在に軸承嵌合する軸承挟持部２４と前記キートップとの間で形成される断面Ｕ字型溝を形成し、前記作動腕８０の摺動ピン８３を摺動自在に保持する摺動段部２２を有しホルダ部材４０の貫通穴４１に貫通自在の支持板２０と、裏面に支持板２０を掛け止めるフックを有するキートップと、を備え、前記作動腕８０と前記作動枠６０とを交差して軸承させたパンタグラフ組立体は、前記摺動ピン８３を前記支持板の前記摺動段部２２に引き掛けて、前記支承軸６１を前記支持板の前記軸承挟持部２４に回転自在にはめ込むことにより、前記支持板と組み付けられ、前記ホルダ部材は、組み付けられた前記パンタグラフ組立体と前記支持板とを前記ホルダ部材４０の裏側から前記貫通穴４１を通過させて、前記摺動ピン６２を前記摺動段部４２に引き掛け、かつ前記支承軸８１を前記軸承挟持部４３に引き掛けることにより、前記パンタグラフ組立体と組み付けられることを特徴とする押ボタンスイッチを提供するものである。また、本発明の一態様によれば、前記スイッチ基板がメンブレンシートのスイッチ機構からなるものである。また、本発明の一態様によれば、前記スイッチ基板はこれに設けられた固定接点に対して弾発部材に設けられた可動接点が接離して動作するものである。また、本発明の一態様によれば、前記押ボタンスイッチは、キートップが１個からなる単体押ボタンスイッチであるものである。また、本発明の一態様によれば、前記押ボタンスイッチは、複数個のキートップをホルダ部材に配置したキーボードの一スイッチ要素であるものである。また、本発明の一態様によれば、前記弾発部材は断面カップ状でクリック作用を持つラバースプリングであるものである。また、本発明の一態様によれば、前記弾発部材は、押圧により圧縮し押圧の解除で現状に復帰する圧縮スプリング部材である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の一実施の形態を、図面を用いて詳細に説明する。
図１は、本発明に係る押ボタンスイッチを示す分解斜視図である。図１から明らかなように、本発明に係る押ボタンスイッチは、キートップ１、支持板２０、ホルダ部材４０、作動枠６０、作動腕８０、スイッチ基板９０より構成される。
【００１０】
キートップ１はほぼ台形を呈しており、その表側には、手指がタッチする部分でありまた表示文字を記入する部分である操作面２が形成されている。図２は図１に示す押ボタンスイッチを裏返して分解した分解斜視図である。図２に示すように、キートップ１の裏面側は、浅い窪み３が形成されており、その中に、後に詳細に説明する支持板２０を掛け止めるためのフック４、４とフック５、５とが設けられている。このフック５、５に隣接して、摺接台面６、６が形成されている。７は嵌合する支持板２０との位置合わせをする位置合わせ突起である。
【００１１】
支持板２０はほぼ平板状に形成され、中央には、キートップ１との位置合わせを行う丸穴２１が形成されている。支持板２０の一側両端には、一段下がって平面状の摺動段部２２が形成されている。摺動段部２２の先端は、前記フック５、５と係合する肩部２３が形成されている。摺動段部２２と反対側の両端には、軸承挟持部２４が形成されている。軸承挟持部２４は、２本の小腕でもって、後に述べる作動枠６０に形成されている支承軸６１、６１を回転自在に保持する。軸承挟持部２４の先端は、前記フック４、４と係合する肩部２５が形成されている。
【００１２】
ホルダ部材４０は、広い合成樹脂板から形成され、該ホルダ部材４０には、複数の押ボタンスイッチを配置するための複数個の四辺形の貫通穴４１が形成されている。貫通穴４１の相対向する縁部には、作動枠６０の摺動ピン６２が摺動するための摺動段部４２、４２が形成されており、また、作動腕８０の支承軸８１を回転自在に支承する軸承挟持部４３、４３が形成されている。
【００１３】
作動枠６０は四辺形状に形成されており、前述のように、その隅部には、支承軸６１、６１と摺動ピン６２、６２が形成されており、また、相対向する腕６３、６３には、軸承穴６４、６４が穿たれている。
【００１４】
作動腕８０はほぼＵ字型をしており、その腕８２、８２の先端には互いに向き合う方向に摺動ピン８３、８３が設けられている。また、腕８２の中間には、外方に向かって軸承ピン８４、８４が設けられており、これら軸承ピン８４、８４は、組立の際、作動枠６０の軸承穴６４、６４に回転自在に嵌合する。
【００１５】
スイッチ基板９０は、金属板等の堅い平板９１の上に周知のメンブレンシート９２が配置され、その上部にドーム状のラバースプリング９３が載置されている。メンブレンシート９２を用いたスイッチ基板９０は、図３に示すように、金属板等の基底板９５の上部にメンブレンシート９２が積層されている。メンブレンシート９２は配線９７’を表面に印刷した絶縁板からなる接点基板９７と、絶縁板からなるスペーサ９８と裏面に可動導体９９’を印刷した可撓絶縁板からなる可動板９９とからなる。そして、ラバースプリング９３が押しつぶされ、その内側にある突起９３’が可動板９９を押し下げ、可動導体９９’が配線９７’と接触して、スイッチ機構をオンとする。ラバースプリング９３への押圧力を解除すると、その復元力で図３の状態に復帰する。なお、このラバースプリング９３は、押圧して潰れるときおよび現状に復帰するとき、いわゆるクリック動作が発生する。
【００１６】
なお、上記のようなメンブレンスイッチの代わりに、表面に固定接点を含むプリント配線からなる回路機構を持った固定基板を用い、該固定基板の固定接点上にドーム状のラバースプリング９３を配置し、ラバースプリング９３の頂点をキートップが押してこれを崩壊させたとき、ラバースプリング９３の内部に設けた可動接点が固定基板の上に押しつけられ可動接点が固定接点と接触して、スイッチ機構がオンとなるようなスイッチ機構を用いても良い。
【００１７】
次に本発明に係る押ボタンスイッチの組立について説明する。まず、作動腕８０の腕８２、８２先端を狭めて作動枠６０の枠内に作動腕８０の先端を作動枠６０内に滑り込ませ、その軸承ピン８４、８４を作動枠６０の軸承穴６４、６４にはめ込み、作動枠６０と作動腕８０とを互いにパンタグラフのように回転自在にかつＸ状に組み合わせる。このように、作動枠６０と作動腕８０とを組み合わせたものをパンタグラフ組立体という。
【００１８】
作動腕８０の摺動ピン８３を支持板２０の摺動段部２２に引き掛け、作動枠６０の支承軸６１を支持板２０の軸承挟持部２４に回転自在にはめ込む。このように、パンタグラフ組立体と支持板２０を組み合わせたものを、ホルダ部材４０の裏面側すなわち図１においてホルダ部材４０の裏側から、図２において、ホルダ部材４０の上側から宛がう。支持板２０の大きさは、ホルダ部材４０の貫通穴４１よりも小さいので、これを通過する。そして、作動枠６０と作動腕８０は貫通穴４１を通過得るが、作動枠６０の摺動ピン６２はホルダ部材４０の摺動段部４２に引っかかり、作動腕８０の支承軸８１はホルダ部材４０の軸承挟持部４３に引っかかる。支承軸８１は、軸承挟持部４３に押し込んで、これに回転自在に軸承させる。
【００１９】
その後、キートップ１の位置合わせ突起７と支持板２０の丸穴２１とを位置合わせし、キートップ１を支持板２０方向に強く押し込むと、フック４、４が支持板２０の肩部２５、２５と嵌合し、フック５、５が肩部２３、２３と嵌合して、キートップ１は支持板２０と嵌合する。キートップ１が支持板２０と嵌合一体化するとき、キートップ１の摺接台面６と支持板２０の摺動段部２２とが合体して、断面Ｕ字型の溝が形成され、この溝内を作動腕８０の摺動ピン８３が回転しながら摺動移動することになる。
【００２０】
前述のように、キートップ１とパンタグラフ組立体を保持せしめたホルダ部材４０の裏面に対して、図４に示すように、スイッチ基板９０を宛がい、該スイッチ基板９０とホルダ部材４０とを位置合わせの後、ネジ止め或いは適当な固着手段で未着固定すると、そのラバースプリング９３がホルダ部材４０の貫通穴４１を貫通し、その頭部がキートップ１に保持された支持板２０の裏面を押し上げる。このため、キートップ１は上に持ち挙げられた状態となる。勿論スイッチ機構はオフである。また、ホルダ部材４０に対して、スイッチ基板９０が裏面側に沿って密接されているため、ホルダ部材４０の軸承挟持部４３に嵌合している作動腕８０の支承軸８１は該軸承挟持部４３内で回転自在に保持され、また、ホルダ部材４０の摺動段部４２に遊嵌している作動枠６０の摺動ピンは、摺動段部４２とスイッチ基板９０により構成される断面Ｕ字型溝内で回転しながら摺動移動することになる。
【００２１】
図４に示す状態から、キートップ１を手指等で押し下げると、その押圧力が支持板２０からラバースプリング９３に伝わり、これが潰れるとともに、パンタグラフ組立体も折り畳まれる。そしてラバースプリング９３内の可動接点がスイッチ基板９０の接点と接触して図５の状態となりスイッチ機構はオンとなる。キートップ１の押圧を中止すると、ラバースプリング９３の復元力でパンタグラフ組立体を押し上げ、押ボタンスイッチは図４の状態に復元する。
【００２２】
上記のように、ホルダ部材４０に八十数個以上のキートップを組み込む場合、治具を使って簡単に組み立てることができる。すなわち、図２において、キートップ１のフック４，５間の幅を、ホルダ部材４０にあけられた貫通穴４１の幅Ｈとほぼ同じに構成する。このような構成の押ボタンスイッチにおいて、組立手順はキートップ１を最初に文字面を下に、別に用意したトレイ状の窪みに配置し、その上からホルダ部材４０を載置する。
【００２３】
この時、キートップ１の裏面に設けたフック４，４と５，５がホルダ部材４０の貫通穴４１に嵌合され、ホルダ部材４０は治具上でフックにより位置決めされる。作動枠６０と作動腕８０とを組み合わせたものをパンタグラフ組立体に支持板２０とを先にサブ組立てしておき、このサブ組立体をホルダ部材４０に組み込む。この組み込みは、ホルダ部材４０の上から該サブ組立体の支持板２０を乗せ、キートップ１の位置合わせ突起７と支持板２０の丸穴２１とを位置合わせて嵌合させる。
【００２４】
この動作で支持板２０の肩部２３，２５はキートップ１のフック４，５と係合する。キートップ１と支持板２０とが係合した状態でこれらはホルダ部材４０に組み付けられる。さらに、作動枠６０の摺動ピン６２をホルダ部材４０の摺動段部４２に遊嵌し、作動腕８０の支承軸８１をホルダ部材４０の軸承挟持部４３に回転自在にはめ込んだ状態で、スイッチ基板９０あるいは９５を重ね、これに付設されたラバースプリング９３をホルダ部材４０の貫通穴４１に挿入してスイッチ基板を適当な固定手段でホルダ部材４０の裏面に位置決めして固定すればよい。このような組立では、従来のような面倒な位置合わせ工程がないので、組立が簡単になるばかりか、小型で各部品が微細なものであっても容易に押ボタンスイッチを組み立てることができる。
【００２５】
以上、本発明を上述の実施の形態により説明したが、本発明の主旨の範囲内で種々の変形や応用が可能であり、例えば、上記押ボタンスイッチを１つの単体の押ボタンスイッチとして構成することもでき、さらに、上記ラバースプリングは発泡合成樹脂や金属線或いは金属板からなり、その押圧により圧縮変形し、押圧の中止により現状に復帰する圧縮スプリングを用いることもでき、これらの変形や応用を本発明の範囲から排除するものではない。
【００２６】
以上詳細に説明したように、本発明の請求項１〜３に記載の発明では、キートップが支持板と嵌合一体化するとき、キートップの摺接台面と支持板の摺動段部とが合体して、断面Ｕ字型の溝が形成され、この溝内を作動腕の摺動ピンが回転しながら摺動移動することになる。
【００２７】
また、摺動段部とスイッチ基板が密接したときにホルダ部材の摺動段部に遊嵌している作動枠の摺動ピンが摺動移動する断面Ｕ字型溝が形成されるので、パンタグラフ組立体の組み込みが極めて簡単になる。そして、従来のように組立に際して断面Ｕ字型の溝内にめくら状態で摺動ピンを組み込むようなことがなくなり、このためスイッチ基板がメンブレンシートのものであろうと、弾発部材に取り付けた可動接点が固定接点と接離する型のスイッチ基板であろうと、押ボタンスイッチの組立が従来と比較して極めて容易になったばかりか、その自動組立ができるようにななった。
【００２８】
更に請求項４および５に記載の発明では、１個の押ボタンスイッチに本発明が適用されても、又キーボードに本発明が適用されても、上記発明の効果を享受することができる。このほか、請求項６〜７に記載の発明では、弾発部材がラバースプリングであろうと、圧縮スプリングであろうと、上記請求項１〜３に記載の発明の効果を享受することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本願発明の押ボタンスイッチの分解斜視図である。
【図２】図２は、押ボタンスイッチを裏返して分解した状態を示す分解斜視図である。
【図３】図３は、メンブレンスイッチの断面図である。
【図４】図４は、押ボタンスイッチのオフ状態を示す断面図である。
【図５】図５は、押ボタンスイッチのオン状態を示す断面図である。
【図６】図６は、従来の押ボタンスイッチを示す断面図である。
【符号の説明】
１・・・・・キートップ
２・・・・・操作面
３・・・・・窪み
４・・・・・フック
５・・・・・フック
６・・・・・摺接台面
７・・・・・位置合わせ突起
２０・・・・・支持板
２１・・・・・丸穴
２２・・・・・摺動段部
２３・・・・・肩部
２４・・・・・軸承挟持部
２５・・・・・肩部
４０・・・・・ホルダ部材
４１・・・・・貫通穴
４２・・・・・摺動段部
４３・・・・・軸承挟持部
６０・・・・・作動枠
６１・・・・・支承軸
６２・・・・・摺動ピン
６３・・・・・腕
６４・・・・・軸承穴
８０・・・・・作動腕
８１・・・・・支承軸
８２・・・・・腕
８３・・・・・摺動ピン
８４・・・・・軸承ピン
９０・・・・・スイッチ基板
９１・・・・・平板
９２・・・・・メンブレンシート
９３・・・・・ラバースプリング
９４・・・・・スイッチ基板
９５・・・・・基底板
９７・・・・・接点基板
９７’・・・・配線
９８・・・・・スペーサ
９９・・・・・可動板
９９’・・・・可動導体
１０１・・・・・キートップ
１０２・・・・・係止部
１０３・・・・・係止部
１０５・・・・・係止溝
１０７・・・・・案内支持部材
１０８・・・・・案内支持部材
１１５・・・・・係止ピン
１２３・・・・・係止ピン
１２５・・・・・ホルダ部材
１２６・・・・・係止部
１２７・・・・・挟持部
１３２・・・・・摺動溝
１３５・・・・・スイッチング部材

Claims

キートップとスイッチ基板との間のバネ機構の弾発力に抗して押し下げられたキートップによりスイッチ基板の接点を動作させ、該弾発力によりキートップを復帰させる押ボタンスイッチにおいて、
動作接点を含むスイッチ基板と、
該スイッチ基板上に配設される弾発部材と、
該スイッチ基板上に密接して配設されると共に、該弾発部材が貫通する貫通穴４１を有し、該貫通穴４１の周辺に設けられた軸承挟持部４３と該スイッチ基板との間で断面Ｕ字型溝を形成する摺動段部４２を有するホルダ部材４０と、
前記軸承挟持部４３に回転自在に軸承嵌合する支承軸８１を一方端に持ち、他方端に摺動ピン８３を有する作動腕８０と、
前記軸承挟持部４３と該スイッチ基板との間で形成される断面Ｕ字型溝内を摺動する摺動ピン６２を一方端に持ち、他方端に支承軸６１を有すると共に、前記作動腕８０と交差して軸承される作動枠６０と、
前記作動枠６０の支承軸６１が回転自在に軸承嵌合する軸承挟持部２４と前記キートップとの間で形成される断面Ｕ字型溝を形成し、前記作動腕８０の摺動ピン８３を摺動自在に保持する摺動段部２２を有しホルダ部材４０の貫通穴４１に貫通自在の支持板２０と、
裏面に支持板２０を掛け止めるフックを有するキートップと、を備え、
前記作動腕８０と前記作動枠６０とを交差して軸承させたパンタグラフ組立体は、前記摺動ピン８３を前記支持板の前記摺動段部２２に引き掛けて、前記支承軸６１を前記支持板の前記軸承挟持部２４に回転自在にはめ込むことにより、前記支持板と組み付けられ、
前記ホルダ部材は、組み付けられた前記パンタグラフ組立体と前記支持板とを前記ホルダ部材４０の裏側から前記貫通穴４１を通過させて、前記摺動ピン６２を前記摺動段部４２に引き掛け、かつ前記支承軸８１を前記軸承挟持部４３に引き掛けることにより、前記パンタグラフ組立体と組み付けられることを特徴とする押ボタンスイッチ。
前記スイッチ基板がメンブレンシートのスイッチ機構からなることを特徴とする請求項１に記載の押ボタンスイッチ。
前記スイッチ基板はこれに設けられた固定接点に対して弾発部材に設けられた可動接点が接離して動作することを特徴とする請求項１に記載の押ボタンスイッチ。
前記押ボタンスイッチは、キートップが１個からなる単体押ボタンスイッチであることを特徴とする請求項１に記載の押ボタンスイッチ。
前記押ボタンスイッチは、複数個のキートップをホルダ部材に配置したキーボードの一スイッチ要素であることを特徴とする請求項１に記載の押ボタンスイッチ。
前記弾発部材は断面カップ状でクリック作用を持つラバースプリングであることを特徴とする請求項１に記載の押ボタンスイッチ。
前記弾発部材は、押圧により圧縮し押圧の解除で現状に復帰する圧縮スプリング部材であることを特徴とする請求項１に記載の押ボタンスイッチ。