JP6599570B2 - 押釦スイッチ用部材 - Google Patents
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Description
10,10a,10b,10c,10d,10e,10f,10g,10n・・・可動接点
11・・・上側接触部
11a,11b,11n・・・第一貫通孔
14・・・帯部(外側固定部の一例)
16・・・非接触配置型外側接触部
16b・・・下方突出部(非接触配置型外側接触部を兼ねる場合もあり)
17・・・底部
18・・・接触配置型外側接触部
20,20a,20b,20n・・・基板
21・・・第一接点(接点の下位概念)
22,25・・・第二接点(接点の下位概念、別の接点)
26・・・LED(照光手段の一例)
30,30a,30b,30g,30h,30i,30j,30k,30l,30m・・・操作キー
31・・・キー本体
32・・・ドーム部
33・・・中間部
34・・・足部
37,50,51,52,53・・・突出部
38・・・第二貫通孔
55・・・凹部
60・・・突出部(柱状部)
図1は、第1の実施形態に係る押釦スイッチ用部材の縦断面図を示す。図2は、図1中の可動接点の平面図および縦断面図をそれぞれ示す。図3は、図1中の基板の平面図を示す。図4は、図1中の操作キーの平面図(4A)およびA−A線断面図(4B)をそれぞれ示す。
可動接点10は、後述する操作キー30のキー本体31の直下部位に配置されキー本体31の押し込みによって基板20上の接点(以後、「第一接点」という)21と接触する上側接触部11を備える。上側接触部11は、この実施形態では、平面視にて略円形状であって、上方に突出したドーム形状の部材であるが、平面視における形状を多角形等の他の形状としても良い。可動接点10は、上側接触部11と、上側接触部11の外周囲に、平面視にて円環状に形成されていて下方に屈曲する段差部12と、段差部12の径方向外側に連接する裾板部13と、を備える。段差部12は、この実施形態では、平面視にて略円環形状であって、径方向内側から外側に向かって下方に拡径する部材である。ただし、段差部12の平面視における形状は多角形等の他の形状でも良い。
図3に示すように、基板20は、好ましくは、可動接点10の上側接触部11の直下位置に、第一接点21を備える。この実施形態では、第一接点21の平面視における形状は、略円形であるが、その形状に制約はなく、多角形等の他の形状でも良い。第一接点21は、その一部からライン21aを介して他の箇所に電気的に接続されている。ただし、当該他の箇所については、その説明を省略する。また、基板20は、第一接点21の径方向外側に、第一接点21と電気的に接続されていない第二接点22を備える。この実施形態では、第二接点22の形状は、平面視にて略V字形状であるが、その形状に制約はなく、他の形状でも良い。略V字形状の第二接点22は、基板20上に2つ備えられている。2つの第二接点22,22は、ライン22bにて接続されている。このため、ライン22bにて接続された2つの略V字形状の第二接点22,22を、1つの第二接点22と称しても良い。以後、1つの第二接点22として説明する。第二接点22は、第一接点21と同様、その一部からライン22aを介して他の箇所に電気的に接続されている。ただし、当該他の箇所については、その説明を省略する。第二接点22は、基板20上において、可動接点10の4つの非接触配置型外側接触部16,16,16,16と接触可能な位置に設けられている。図3中の4つの接触跡X,X,X,Xは、非接触配置型外側接触部16,16,16,16の底部17,17,17,17が第二接点22と接触した跡である。このような跡は、実際には、第二接点22の表面に付くとは限らないが、図3では、敢えて、底部17と第二接点22とが面接触していることを理解しやすいように図示している。
操作キー30は、キー本体31と、キー本体31の外周囲に接続されており、当該キー本体31の基板20側への押圧によって変形可能に構成されるドーム部32と、ドーム部32の外周囲に接続され、基板20上に固定される足部34と、キー本体31の天面に備えられ、キー本体31の天面より突出し、操作キー30を基板20に向かって押圧する動作中に圧縮変形可能な突出部37と、を備える。また、操作キー30は、好ましくは、図4に示すように、ドーム部32と足部34との間に、基板20と隙間を介在して対向する2つの中間部33を備える。2つの中間部33は、操作キー30の平面視にて中央部を挟んで対向する位置に形成されており、可動接点10との固定部位に相当する。操作キー30は、中間部33の上方に、下方に窪む凹部35を備えている。このため、中間部33は、足部34の上下方向の長さ(厚さ)よりも薄く形成されている。操作キー30を押圧操作すると、ドーム部32が次第に変形し、これに伴い、下方変形力と、足部34がXY方向の外側へ力が働き変形しようとする力が働く。中間部33を薄くして小さな力で伸びやすく変形することにより、可動接点10との固定部分にかかる応力を低減させることができ、その結果、可動接点10の下方への応力と外側へ引っ張られる方向への力を逃がすことができる。この実施の形態では、凹部35を設けることで中間部33を薄型化しており、可動接点10の帯部14と足部34の間にクリアランスをも設けている。ただし、凹部35は、必須の構成ではなく、例えば、可動接点10を押圧変形させるよりも大きな荷重でスイッチを入れるようにする用途の場合、ドーム部32の厚さを変更するなどの他の手段を採用して当該用途に応じた押釦スイッチ用部材1を作製するために、ドーム部32の厚さの変更と凹部35の形成、ドーム部32の厚さの変形と凹部35の非形成、あるいはドーム部32の厚さの非変更と凹部35の非形成などの手段を用いることができる。
次に、第2の実施形態に係る押釦スイッチ用部材について説明する。第2の実施形態において、第1の実施形態と共通する部分については、同じ符号を付し、かつその構成あるいは動作について第1の実施形態における説明に代え、重複した説明を省略する。
この実施形態では、可動接点10aは、図6に示すように、裾板部13の下面に非接触配置型外側接触部16を備えることなく、裾板部13の平面視にて対向する2辺からそれぞれ径方向外側に向かって延出する接触配置型外側接触部18を備える。この実施形態に係る押釦スイッチ用部材1aは、第1の実施形態に係る押釦スイッチ用部材1と同様、2本の帯部14を備える。裾板部13は、帯部14を備えていない別の対向2辺側に、2本の接触配置型外側接触部18を備える。接触配置型外側接触部18は、上側接触部11よりも可動接点10aの径方向外側にあって、操作キー30aからの押圧のない状態で、第一接点21の径方向外側に配置される第二接点25に接触配置されている。接触配置型外側接触部18は、可動接点10aの径方向外側の先端近傍に、下方に突出して第二接点25と接触する部位19を備える。部位19は、常に第二接点25と接触している。さらに、接触配置型外側接触部18の部分がスプリング機能を有しているため、圧力がかかった際に変形し、部位19にかかる力が緩和される。この結果、入力操作の繰り返しに伴う第二接点25の磨耗はほとんど生じない。
この実施形態では、基板20aは、第1の実施形態における基板20と異なる形状の接点21,25を備える。操作キー30aの押圧時に上側接触部11と接触する第一接点21の径方向両側に、略円形状の第二接点25,25が配置されている。第二接点25,25は、可動接点10aの部位19,19と接する位置に存在する限り、如何なる大きさおよび形状であっても良い。第二接点25,25は、それらの一部からライン25a,25aを介して他の箇所に電気的に接続されている。ただし、当該他の箇所については、その説明を省略する。キー本体31を押圧する前には、2つの第二接点25,25を可動接点10aによって電気的に接続した状態にある。このため、電流は、第二接点25,25間を流れている。この状態でキー本体31を押圧すると、上側接触部11が第一接点21に接触する。この結果、第二接点25と第一接点21との間にも電流が流れる。別の形態としては、以下のような電流の流れる方法も採用できる。キー本体31を押圧する前には、2つの第二接点25,25を可動接点10aによって接続した状態にあるが、電流は流れていない。この状態でキー本体31を押圧すると、上側接触部11が第一接点21に接触する。ライン21aを通じて第一接点21に流れる電流は、可動接点10aを介して2つの第二接点25,25にも流れる。
この実施形態にける操作キー30aは、第1の実施形態の操作キー30と類似した形態を備えるが、キー本体31の天面に突出部37を備えていない。一方、キー本体31を押圧していない状態において、押し子36は、可動接点10aの上側接触部11と接触していない。このように、突出部37を備える代わりに、上側接触部11と押し子36とを離間させて、高ストロークのスイッチ操作感を損なわないようにしている。ただし、キー本体31の天面に突出部37を備えて、操作キー30aのストロークをより長くしても良い。さらには、高ストロークの要求が低い場合には、上側接触部11と押し子36とを常に接触状態としつつ、かつキー本体31の天面に突出部37を設けないようにしても良い。また、操作キー30aは、平面視にて略十字状となる4方向に中間部33を備える。対向する2つの中間部33は帯部14を固定する部分である。別の対向する2つの中間部33は、接触配置型外側接触部18を上から押さえるだけの部分(あるいは固定する部分)である。なお、この実施形態では、中間部33の真上に凹部35が備えられているが、必ずしも凹部35は要しない。特に、接触配置型外側接触部18を保持あるいは固定する中間部33の真上には凹部35が無くとも良い。以後の実施形態でも同様である。
次に、第3の実施形態に係る押釦スイッチ用部材について説明する。第3の実施形態において、先に説明した各実施形態と共通する部分については、同じ符号を付し、かつその構成あるいは動作についての先の各実施形態における説明に代え、重複した説明を省略する。
この実施形態では、可動接点10bは、図9に示すように、第2の実施形態と同様、裾板部13から径方向外側に向かって延出する接触配置型外側接触部18,18および帯部14,14を備える。また、可動接点10bは、第2の実施形態と異なり、裾板部13の下面に、第1の実施形態における非接触配置型外側接触部16と類似した形態を有する下方突出部16b,16b,16b,16bを備える。
この実施形態では、基板20bは、第2の実施形態における基板20aと異なり、環状の第一接点21を備えている。基板20bは、第一接点21の環内にLED26を備える。ただし、LED26に代えて、他の照光手段、例えば、有機EL、無機EL、フィラメント発熱型の電球を用いても良い。第二接点25,25およびライン25a,25aについては、第2の実施形態と共通する。図10に示すように、基板20bの接点21,25を備えていない領域に示す4本のラインXは、可動接点10bの下方突出部16b,16b,16b,16bの弧状部分が接触した接触跡である。また、第二接点25,25上の接触部位Y,Yは、部位19,19が第二接点25,25と常に接触している部分である。スイッチ入力時に、可動接点10bは、部位19,19および下方突出部16b,16b,16b,16bを介して基板20bと接触することになる。これによって、第二接点25,25への荷重を低減でき、第二接点25,25の損傷(磨耗も含む)を防止できる。なお、下方突出部16b,16b,16b,16bは、基板20b上に線接触ではなく、面接触しても良い。その場合、下方突出部16bは、第1の実施形態における非接触配置型外側接触部16のように、基板20bと略平行な面としての底部17を備えるのが好ましい。また、この実施形態では、下方突出部16bは、基板20b上の接点21,25の存在しない領域に接触する。このため、下方突出部16bは、上記のような線接触や面接触に限定されず、点接触する部位であっても良い。
この実施形態における操作キー30bは、キー本体31に、その天面から可動接点10bに向かって貫通する第二貫通孔38を備える点で、前述の各実施形態に係る操作キー30,30aと異なる。第二貫通孔38は、可動接点10bの第一貫通孔11aの真上にあって、第一貫通孔11aより大径、小径あるいは同径に形成可能である。ただし、LED26から第一貫通孔11aを透光した光を漏れなくキー本体31の天面まで導くには、第二貫通孔38の径を第一貫通孔11aの径と同一若しくはそれより大きくするのが好ましい。一方、第二貫通孔38の平面視における面全体をより均一に発光させるには、第二貫通孔38の径を第一貫通孔11aの径と同一若しくはそれより小さくするのが好ましい。操作キー30bは、必ずしも透光性のある材料で構成される必要はないが、透光性のある材料で構成されていても良い。
第3の実施形態において、下方突出部16bは、接点21,25と接触しない部分である。しかし、下方突出部16bは、第1の実施形態における非接触配置型外側接触部16と同様、基板20上の第二接点22に接触可能な部分であっても良い。その場合、第1の実施形態における基板20を用いて、第二接点22に、接触配置型外側接触部18の部位19と、下方突出部16bとが接触するようにしても良い。このような構成にすると、キー本体31の押圧前には、接触配置型外側接触部18の部位19のみが第二接点22上に接触していて、押圧後に、下方突出部16bも第二接点22に接触することになる。すなわち、下方突出部16bは、キー本体31の押し込みによって第二接点22に接触可能となるように、非押圧時においては第二接点22と非接触の状態で対向配置される非接触配置型外側接触部16となる。なお、かかる場合には、下方突出部16bは、第二接点22をなるべく損傷しないように、第二接点22と線接触若しくは面接触する底部17を備える方が好ましい。
図11は、図2の可動接点(11A)およびその各種変形例(11B,11C,11D,11E)の裏面図を示す。
図12は、操作キーの下面に可動接点を固定する方法の変形例を説明するための図を示す。
次に、第4の実施形態に係る押釦スイッチ用部材について説明する。第4の実施形態において、先に説明した各実施形態と共通する部分については、同じ符号を付し、かつその構成あるいは動作についての先の各実施形態における説明に代え、重複した説明を省略する。
次に、第5の実施形態に係る押釦スイッチ用部材について説明する。第5の実施形態において、先に説明した各実施形態と共通する部分については、同じ符号を付し、かつその構成あるいは動作についての先の各実施形態における説明に代え、重複した説明を省略する。
図15は、操作キーを複数個装着した押釦スイッチ用部材の応用例を説明する図であって、当該押釦スイッチ用部材を含むマルチキーを自動車のハンドルに組み込んだ状態の正面図(15A)、マルチキーの上方の表カバーを取り外した状態の正面図(15B)およびマルチキーの15AにおけるH−H線断面図(15C)をそれぞれ示す。
図17は、第1の実施形態における可動接点の平面図(17A)および当該可動接点をサンプルとして打鍵試験を行ったときの性能評価結果(17B)をそれぞれ示す。図18は、第3の実施形態における可動接点の平面図(18A)および当該可動接点をサンプルとして打鍵試験を行ったときの性能評価結果(18B)をそれぞれ示す。図19は、従来から公知の可動接点の平面図(19A)および当該可動接点をサンプルとして打鍵試験を行ったときの性能評価結果(19B)をそれぞれ示す。なお、図17(17B)、図18(18B)および図19(19B)では、写真上の波形が見にくいことを考慮し、波形の模式図も示している。
・負荷荷重:12N
・打鍵回数:30万回(1回/秒の繰り返し)
・電圧:12V
・電流:20mA
上述のように、本発明の押釦スイッチ用部材の好適な実施の形態について説明したが、本発明は、上記形態に限定されることなく、種々変形して実施可能である。
Claims (13)
- ドーム状の可動接点と、
その可動接点の突出側に接触若しくは離間して対向配置される操作キーと、
を備え、前記操作キーを前記可動接点の方向に押圧して、前記可動接点を基板上の少なくとも2つの接点を導通させる押釦スイッチ用部材であって、
前記操作キーは、
キー本体と、
そのキー本体の外周囲に接続されており当該キー本体の前記基板側への押圧によって変形可能なドーム部と、
そのドーム部の外周囲に接続され、前記基板上に固定される足部と、
を備え、
前記可動接点は、
前記キー本体の直下部位に配置され、前記キー本体の押し込みによって前記接点と接触する上側接触部と、
前記上側接触部若しくはそれより径方向外側にあって、前記操作キーの前記キー本体よりも径方向外側に固定される外側固定部と、
前記上側接触部よりも前記可動接点の径方向外側にあって、前記キー本体の押し込みによって、前記上側接触部の接する前記接点の径方向外側に配置される別の接点に接触可能となるように、前記別の接点と非接触の状態で対向配置される非接触配置型外側接触部と、
を備え、
前記非接触配置型外側接触部は、前記別の接点と線接触若しくは面接触可能な底部を備え、
前記操作キーは、前記ドーム部と前記足部との間に、前記基板と隙間を介在して対向する1または2以上の中間部を備え、
前記可動接点は、前記外側固定部を前記中間部に固定して配置される押釦スイッチ用部材。 - ドーム状の可動接点と、
その可動接点の突出側に接触若しくは離間して対向配置される操作キーと、
を備え、前記操作キーを前記可動接点の方向に押圧して、前記可動接点を基板上の少なくとも2つの接点を導通させる押釦スイッチ用部材であって、
前記操作キーは、
キー本体と、
そのキー本体の外周囲に接続されており当該キー本体の前記基板側への押圧によって変形可能なドーム部と、
そのドーム部の外周囲に接続され、前記基板上に固定される足部と、
を備え、
前記可動接点は、
前記キー本体の直下部位に配置され、前記キー本体の押し込みによって前記接点と接触する上側接触部と、
前記上側接触部若しくはそれより径方向外側にあって、前記操作キーの前記キー本体よりも径方向外側に固定される外側固定部と、
前記上側接触部よりも前記可動接点の径方向外側にあって、前記上側接触部の接する前記接点の径方向外側に配置される別の接点に接触配置される接触配置型外側接触部と、
を備え、
前記操作キーは、前記ドーム部と前記足部との間に、前記基板と隙間を介在して対向する1または2以上の中間部を備え、
前記可動接点は、前記外側固定部を前記中間部に固定して配置される押釦スイッチ用部材。 - 前記可動接点は、
前記上側接触部よりも前記可動接点の径方向外側にあって、前記上側接触部の接する前記接点の径方向外側にて前記基板に接触若しくは非接触の状態で配置される下方突出部を、さらに備える請求項2に記載の押釦スイッチ用部材。 - 前記下方突出部は、前記キー本体の押し込みによって前記別の接点に接触可能となるように、前記別の接点と非接触の状態で対向配置される非接触配置型外側接触部であって、
前記非接触配置型外側接触部は、前記別の接点と線接触若しくは面接触可能な底部を備える請求項3に記載の押釦スイッチ用部材。 - 前記可動接点は、その平面視にて中央部を含む領域に第一貫通孔を有しており、前記操作キーの押し込みによって前記第一貫通孔の周囲にて前記キー本体と接触する請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の押釦スイッチ用部材。
- 前記基板における前記接点の径方向内側に備える照光手段から前記第一貫通孔を通して透光可能とする請求項5に記載の押釦スイッチ用部材。
- 前記操作キーは、前記キー本体の下部に、前記キー本体の下動にて前記照光手段を収納可能な凹部を備え、
少なくとも一部を透光性とする請求項6に記載の押釦スイッチ用部材。 - 前記操作キーは、前記キー本体に、その外側から前記可動接点に向かって貫通する第二貫通孔を備える請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の押釦スイッチ用部材。
- 前記第二貫通孔は、その長さ方向の一部若しくは全部に亘って、透光性の材料を埋設する請求項8に記載の押釦スイッチ用部材。
- 前記操作キーは、透光性材料から成る請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の押釦スイッチ用部材。
- 前記キー本体の天面若しくは外周囲に備えられ前記キー本体の天面より突出し、前記操作キーを前記基板に向かって押圧する動作中に圧縮変形可能な突出部を、さらに備える請求項1から請求項10のいずれか1項に記載の押釦スイッチ用部材。
- 前記突出部は、前記キー本体の天面にドット状、バー形状、枠状若しくは環状にて形成されている請求項11に記載の押釦スイッチ用部材。
- 前記突出部は、前記キー本体の外周囲にあって、前記キー本体の天面よりも上方に延出する柱状部である請求項11に記載の押釦スイッチ用部材。
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