JP6949222B2 - プッシュスイッチ - Google Patents

Description

本発明は、プッシュスイッチに関する。

電気機器に用いられるスイッチ装置として、固定接点部材と、当該固定接点部材と離接可能な可動接点部材と、を備えたプッシュスイッチが利用されている。可動接点部材は、ドーム状に膨出したドーム部を有し、固定接点部材から離間して配置される。また、ドーム部上には、ユーザが押圧操作する押圧部材（押し子部材）が設けられる。ユーザが押圧部材を押圧操作すると、ドーム部が反転して固定接点部材と接触し、可動接点部材と固定接点部材とが導通する。また、ドーム部の反転により、操作感触が発生する。従来、このようなプッシュスイッチとして、ドーム部の頂部にオーバーストローク用の接片部（タブ）を設けたものが提案されている。

特開２０１７−７６６１５号公報

しかしながら、上記従来のプッシュスイッチでは、ユーザが押圧部材を押圧操作すると、押圧部材によって接片部の根元に荷重が加わる。そのため、従来の構造のまま、プッシュスイッチの動作寿命をより長寿命化しようとすると、接片部にクラックが生じ、長寿命化の要求に対応できないおそれがあった。

本発明は、上述した課題を解決するものであり、動作寿命が長いプッシュスイッチを提供することを目的とする。

一実施形態に係るプッシュスイッチは、収容部を備えたハウジングと、前記収容部の収容底面に露出する第１固定接点部と、ドーム状に膨出したドーム部を有し、前記収容部に配置され、前記ドーム部の反転動作によって前記第１固定接点部と接離可能な可動接点部材と、前記ドーム部上に配置された押圧部材と、を備え、前記ドーム部は、前記押圧部材との接触領域の外側に根元が配置され、前記接触領域の内側に先端部が配置され、前記根元から前記ドーム部の内側に向かって屈曲された接片部を有し、前記ドーム部は、頂部が非開口である。

プッシュスイッチを斜め上方から見た分解斜視図。 プッシュスイッチを斜め下方から見た分解斜視図。 プッシュスイッチを示す斜視図。 プッシュスイッチを示す平面図。 可動接点部材を示す平面図。 可動接点部材を示す側面図。 可動接点部材を示す底面図。 図６のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線で切断した断面図。 図４のＩＸ−ＩＸ線で切断した断面図。 図９と同じ断面においてドーム部の反転状態を示す断面図。 図９と同じ断面において図１０に示す状態からさらに押圧操作された最大操作量での状態を示す断面図。

以下、本発明の各実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。なお、各実施形態に係る明細書及び図面の記載に関して、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重畳した説明を省略する。

図１は、一実施形態のプッシュスイッチ１を、斜め上方から見た分解斜視図である。図２は、プッシュスイッチ１を斜め下方から見た分解斜視図である。図３は、プッシュスイッチ１を示す斜視図である。図４は、プッシュスイッチ１を示す平面図である。図５は、可動接点部材１０を示す平面図である。図６は、可動接点部材１０を示す側面図である。図７は、可動接点部材１０を示す底面図である。図８は、図６のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線で切断した断面図である。図９は、図４のＩＸ−ＩＸ線で切断した断面図である。図１０は、図９と同じ断面においてドーム部の反転状態を示す断面図である。図１１は、図９と同じ断面において図１０に示す状態からさらに押圧操作された最大操作量での状態を示す断面図である。

プッシュスイッチ１は、図１及び図２に示すように、収容部３１を備えたハウジング３０と、収容部３１に配置される可動接点部材１０と、収容部３１を覆うシート部材４０とを備えている。

ハウジング３０は、絶縁材料の合成樹脂を用いて射出成形されており、収容部３１のＺ１側に開口を有する箱型の外形を備えている。ハウジング３０には、後述する固定接点部材２０が埋設されている。

固定接点部材２０は、導電性の金属材からなり、図１に示すように、収容部３１の収容底面３１ａの中央部に露出する第１固定接点部２１と、収容底面３１ａの外縁部に露出する第２固定接点部２２とを有している。また、固定接点部材２０は、第１固定接点部２１に接続された第１端子部２０ｃと、第２固定接点部２２に接続された第２端子部２０ｄとを備えている。第１端子部２０ｃ及び第２端子部２０ｄは、図１及び図２に示すように、ハウジング３０の側面から外方に露出して設けられている。なお、ハウジング３０が絶縁材料の材料で形成されているので、第１固定接点部２１と第２固定接点部２２とは、電気的に絶縁されており、同様に第１端子部２０ｃと第２端子部２０ｄとは絶縁されている。固定接点部材２０とハウジング３０とは、例えばインサート成形によって一体化される。

シート部材４０は、可撓性を有する絶縁材料の合成樹脂からなり、操作部４１がＺ１方向に突出するとともに、後述するドーム部１０ａを押圧する押圧部材４５が操作部４１のＺ２側に配置されている。押圧部材４５は、円柱状に設けられており、ドーム部１０ａのＺ１側の面の一部と接触する押圧部４５ａ（Ｚ２側の面）を有する。押圧部材４５は円柱状であるため、押圧部４５ａは平面視で円形状となる。シート部材４０は、押圧部４５ａの周りが薄肉のシート状になっており、あらかじめＺ１方向に膨出した形状に加工されてから、可動接点部材１０が収容された収容部３１を覆って、ハウジング３０の外周部分に溶着や粘着材で取り付けられている。シート部材４０をハウジング３０に取り付けることにより、押圧部材４５が可動接点部材１０上に配置される。

可動接点部材１０は、いわゆるメタルコンタクトであり、弾性及び導電性を有する金属板からなり、収容部３１に配置されている。可動接点部材１０は、図１及び図２に示すように、膨出した形状のドーム部１０ａと、ドーム部１０ａを支持する脚部１０ｂと、開口部１０ｄによって舌片状に区画され、根元１０ｅから屈曲された２つの接片部１０ｆと、を有している。この接片部１０ｆは、図１及び図２に示すように、その先端部に凸部１１を設けられている。

ドーム部１０ａはドーム状に膨出した形状を有し、膨出する方向（図１のＺ１方向）からの平面視で円形状である。ドーム部１０ａは、膨出方向（Ｚ１方向）からの押圧操作によって、膨出する方向が反転する反転動作可能な形状を有している。また、この押圧操作から解放されると元の膨出する方向に復帰する弾性を有している。

脚部１０ｂは、ドーム部１０ａの外周端部から外方へ延出して４つ形成されている。このうち２つの脚部１０ｂが、第２固定接点部２２に接触するように配置される。脚部１０ｂは、押圧操作によってドーム部１０ａが反転動作する際にはドーム部１０ａの外周端部を支持し、ドーム部１０ａの反転動作後には撓むことが可能な弾性力を備えている。後述するように、脚部１０ｂは、ドーム部１０ａが反転動作した際に、接片部１０ｆの凸部１１が第１固定接点部２１に接触可能となる長さ（高さ）を有している。

可動接点部材１０は、図５に示すように、ドーム部１０ａの頂部側から平面視したときに、ドーム部１０ａの半径方向に延びる２つの接片部１０ｆが、開口部１０ｄによって舌片状に区画されている。２つの接片部１０ｆは、ドーム部１０ａの頂点１０ｃを中心に対称に、すなわち、１８０°間隔に配置されている。各接片部１０ｆは、根元１０ｅが接触領域ＣＲの外側に配置され、先端部が接触領域ＣＲの内側に配置されている。接触領域ＣＲは、ドーム部１０ａにおける、押圧部材４５の押圧部４５ａと接触する領域であり、ドーム部１０ａの頂部を含む。図５に示すように、ドーム部１０ａの頂部は非開口であるため、押圧部４５ａは、当該頂部と接触し、ドーム部１０ａを押圧する。押圧部４５ａが円形であるため、接触領域ＣＲも円形となる。

図８から分かるように、接片部１０ｆは、根元１０ｅから、ドーム部１０ａの内側に向かって屈曲されている。このため、接片部１０ｆの先端部は、ドーム部１０ａの頂部よりドーム部１０ａの内側（Ｚ２側）に位置する。すなわち、押圧部４５ａ（押圧部材４５）から受ける操作荷重はドーム部１０ａの頂部を含む非開口の部分（被押圧部）で受け、接片部１０ｆには操作荷重が直接加わりにくい構造である。

接片部１０ｆの先端部に設けられた凸部１１は、ドーム部１０ａの内側（Ｚ２側）に向かって突出する半球状に形成されている。なお、上記のような可動接点部材１０の形状は、金型を用いた金属板の打ち抜き加工及びプレス加工と折り曲げ加工との組み合わせによって形成可能である。

次に、本実施形態のプッシュスイッチ１の動作について説明する。

図９に示すように、可動接点部材１０はハウジング３０の収容部３１に配置され、押圧部材４５は押圧部４５ａとドーム部１０ａの頂部とが接するように、ドーム部１０ａ上に配置される。操作部４１が押圧されていない初期状態では、図９に示すように、可動接点部材１０（ドーム部１０ａ及び接片部１０ｆ）と第１固定接点部２１とは離間している。なお、可動接点部材１０は、２個の脚部１０ｂが第２固定接点部２２に接して、第２固定接点部２２との電気的な導通状態が得られている。

操作部４１（押圧部材４５）が押圧操作され、ドーム部１０ａが反転状態になると、図１０に示すように、接片部１０ｆがＺ２方向に移動して、第１固定接点部２１側に向かって凸状に設けられた凸部１１が第１固定接点部２１に接触する。接片部１０ｆは、ドーム部１０ａが反転動作する弾性力に比べて小さな弾性力となるように設定されており、撓みやすくなっている。このため、接片部１０ｆは、凸部１１が第１固定接点部２１に接触して、根元１０ｅを支点に先端側がわずかに弾性変形して接触が安定に保たれている。接触する部位が凸部１１であるため、後述するように、電気的にも安定した接触が得られる。なお、凸部１１が第１固定接点部２１に接触するタイミングは、ドーム部１０ａの反転途中から反転終了までの間で適宜設定することが可能である。そして、ドーム部１０ａの反転終了時には接片部１０ｆの凸部１１のみが第１固定接点部２１に接触するように、初期状態での可動接点部材１０の形状及び第１固定接点部２１との離間距離を設定することが可能である。こうすれば、第１固定接点部２１との接触において、相対的に衝突エネルギーが大きくなるドーム部１０ａの衝突がこの段階では生じていないので、衝突音を小さくするという効果を得ることもできる。

可動接点部材１０と第１固定接点部２１との電気的な導通は、図１０に示す状態で開始される。第１固定接点部２１は、可動接点部材１０を介して第２固定接点部２２と導通する。すなわち、スイッチがオンになる。図１０に示す状態では、接片部１０ｆの凸部１１が安定して第１固定接点部２１に接触している。もし、接片部１０ｆに凸部１１を設けずに、同様な動作を行わせると、接片部１０ｆの先端断面１０ｇが接触することになる。先端断面１０ｇは特殊な加工で形成される場合を除き、破断面であり、第１固定接点部２１との接触状態を安定化させることが困難である。また、先端断面１０ｇが尖っていると、第１固定接点部２１に突き刺さったり、第１固定接点部２１を削って削りカスを生じたりするため、繰り返し操作での動作が不安定になってしまうおそれがあった。本実施形態では、接片部１０ｆの凸部１１として半球状の平滑な面を容易に得ることができるので、安定した接触状態が得られ、電気的な導通が安定するとともに、接触する際の不具合が生じにくくなっている。

そして、可動接点部材１０は、ドーム部１０ａの反転動作の移動距離より長い（高さのある）脚部１０ｂを有し、凸部１１を介して可動接点部材１０と第１固定接点部２１との電気的な導通が開始されてから、さらなる弾性変形が可能に設けられている。図１０の状態からさらに操作部４１が押圧操作された最大操作量では、図１１に示すように、脚部１０ｂ及び接片部１０ｆが撓むことによって反転状態のドーム部１０ａ全体が第１固定接点部２１に接近し、接片部１０ｆの凸部１１が押圧部４５ａと第１固定接点部２１との間に挟まれる状態になる。この状態からは、これ以上弾性変形しにくいため、操作者に感じられる操作荷重が急激に増大する。このとき、上述したように、可動接点部材１０と第１固定接点部２１との電気的な導通はすでになされているため、電気的な接離状態は変化しない。

操作部４１の押圧操作を解放すると、可動接点部材１０の弾性力によって初期状態（図９の状態）に復帰する。

なお、図１〜図１１では凸部１１を分かりやすく示すために、可動接点部材１０の板厚寸法に対して突出量を大きくしているが、プレス加工によって突出させる場合には板厚寸法の半分程度の突出量にすることが好ましい。

また、プッシュスイッチ１について原理的な動作を分かりやすく説明するために、ドーム部１０ａの反転終了後に脚部１０ｂの撓みを開始するとしたが、厳密にはドーム部１０ａの弾性変形と脚部１０ｂの弾性変形とが同時に進行するものである。例えば、脚部１０ｂの弾性変形が容易な場合には、ドーム部１０ａの反転動作中に脚部１０ｂの撓みが進行する。

以上説明した通り、本実施形態の可動接点部材１０を用いることによって、プッシュスイッチ１は、他の構成部材を追加したり、複雑な加工を追加したりすることなく、操作感触が良好で、かつ、電気的な導通の安定性が良いものとすることができる。また、凸部１１と第１固定接点部２１との電気的な導通が開始されてから、さらなる弾性変形が可能に設けられているので、オーバストローク（導通開始後の押圧操作）が可能なプッシュスイッチ１を実現することができる。言い換えると、凸部１１と第１固定接点部２１との電気的な導通が開始される導通点を、操作部４１の最大操作量より手前に設定することができる。

また、本実施形態の可動接点部材１０は、接片部１０ｆの根元１０ｅが、接触領域ＣＲの外側に位置する。このため、操作部４１の押圧操作の過程（図９の状態から図１１の状態までの過程）で、接片部１０ｆの根元１０ｅは、押圧部材４５とは接触せず、押圧部材４５から直接的な荷重を加えられない（図９〜図１１参照）。また、最大操作量まで操作されたとしても、根元１０ｅが第１固定接点部２１と押圧部材４５とにより挟まれることも無く、根元１０ｅの部分が屈曲方向と逆側に反らされることも発生しにくい。このような構成により、押圧部材４５からの荷重によって接片部１０ｆの根元１０ｅにクラックが生じることを抑制し、プッシュスイッチ１の動作寿命を長くすることができる。

また、上述の通り、操作部４１の押圧操作の過程で、接片部１０ｆの根元１０ｅは、押圧部材４５から荷重を加えられないため、根元１０ｅの強度を高めるための補強部分（例えば、Ｚ２側に突出する凸部）が不要となる。これにより、可動接点部材１０の加工を簡素化できる。また、操作部４１を最大操作量まで押圧操作した場合であっても、補強部分の衝突による衝突音の発生を防ぐことができる。また、仮に根元１０ｅに補強部分を設けたとしても、ドーム部１０ａが反転動作し頂部が第１固定接点部２１に接触する時には、根元１０ｅは頂部より上方に位置し、補強部分は収容部３１（ハウジング３０）の収容底面３１ａには接触しないので、衝突音の発生を防ぐことができる。

また、本実施形態によれば、接片部１０ｆがドーム部１０ａの頂点１０ｃを中心とした対称な位置に配置されている。したがって、操作部４１を押圧操作した際に生じる操作感触を均一なものとすることができる。また、仮にある接片部１０ｆの先端部（凸部１１）に異物が付着したとしても、接片部１０ｆは複数あるため、他の接片部で電気的な接続を行うことができる。これにより、導通不良の発生リスクを小さくすることができる。

以上のように、プッシュスイッチ１を具体的に説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施することが可能である。例えば次のように変形して実施することができ、これらも本発明の技術的範囲に属する。

（１）本実施形態において、押圧部材４５は、シート部材４０により位置決めされているが、シート部材４０で位置決めする構成でなくてもよい。例えば、カバー部材の貫通孔に押圧部材４５を挿入することにより、押圧部材４５が位置決めされてもよい。

（２）本実施形態において、固定接点部材２０は、ハウジング３０の収容底面３１ａに埋設されているが、シート状の部材の片面にパターン形成されていてもよい。この場合、固定接点部材２０がパターン形成されたシート状の部材に、スペーサ部材を介してシート部材４０を固着すればよい。

（３）本実施形態において、可動接点部材１０は、ドーム部１０ａを支持する脚部１０ｂが４つ形成されている構成としたが、脚部１０ｂが２個以上形成されている構成であればよい。また、脚部１０ｂを備えていないスカート状の支持構造としてもよい。

（４）本実施形態において、可動接点部材１０は、接片部１０ｆを２つ有する構成としたが、１つ又は３つ以上有する構成としてもよい。いずれの場合も、接片部１０ｆの根元１０ｅが接触領域ＣＲの外側に配置されていれば、根元１０ｅにクラックが生じることを抑制し、プッシュスイッチ１の動作寿命を長くすることができる。なお、可動接点部材１０が複数の接片部１０ｆを有する場合には、頂点１０ｃを中心として等間隔に各接片部１０ｆが配置されるのが好ましい。例えば、接片部１０ｆが３つの場合、３つの接片部１０ｆを１２０°間隔に配置し、接片部１０ｆが４つの場合、４つの接片部１０ｆを９０°間隔に配置するのが好ましい。このような構成により、操作部４１を押圧操作した際に生じる操作感触を均一なものとすることができる。

（５）本実施形態において、ドーム部１０ａ及び押圧部４５ａは平面視で円形状であったが、ドーム部１０ａ及び押圧部４５ａの平面視形状は任意に設計可能である。例えば、ドーム部１０ａの平面視形状は、円形状の両側を直線的に切り欠いた形状（サイドカット形状）や楕円形状であってもよい。また、押圧部４５ａの平面視形状は、楕円形や矩形であってもよい。

また、本国際出願は、２０１８年６月２０日に出願した日本国特許出願第２０１８−１１７４１６号に基づく優先権を主張するものであり、当該出願の全内容を本国際出願に援用する。

１ プッシュスイッチ
１０ 可動接点部材
１０ａ ドーム部
１０ｂ 脚部
１０ｃ 頂点
１０ｄ 開口部
１０ｅ 根元
１０ｆ 接片部
１０ｇ 先端断面
１１ 凸部
２０ 固定接点部材
２０ｃ 第１端子部
２０ｄ 第２端子部
２１ 第１固定接点部
２２ 第２固定接点部
３０ ハウジング
３１ 収容部
３１ａ 収容底面
４０ シート部材
４１ 操作部
４５ 押圧部材
４５ａ 押圧部
ＣＲ 接触領域

Claims (5)

1. 収容部を備えたハウジングと、
   前記収容部の収容底面に露出する第１固定接点部と、
   ドーム状に膨出したドーム部を有し、前記収容部に配置され、前記ドーム部の反転動作によって前記第１固定接点部と接離可能な可動接点部材と、
   前記ドーム部上に配置された押圧部材と、
   を備え、
   前記ドーム部は、前記押圧部材との接触領域の外側に根元が配置され、前記接触領域の内側に先端部が配置され、前記根元から前記ドーム部の内側に向かって屈曲された接片部を有し、
   前記ドーム部は、頂部が非開口である、
   プッシュスイッチ。
2. 前記ドーム部は、頂点を中心として等間隔に配置された複数の前記接片部を有する
   請求項１に記載のプッシュスイッチ。
3. 前記ドーム部は、頂点を中心として対称に配置された２つの前記接片部を有する
   請求項１又は２に記載のプッシュスイッチ。
4. 前記接片部は、前記ドーム部の半径方向に延びる
   請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のプッシュスイッチ。
5. 前記接片部は、先端部に、前記ドーム部の内側に向かって突出した凸部を有する
   請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のプッシュスイッチ。

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