JP4414412B2 - 押釦スイッチ - Google Patents

Description

本発明は、接触ばねの開閉寿命が長くなるようにした押釦スイッチに関するものである。

最近の電子機器に搭載される押釦スイッチであって、キーステム１５で開閉する押釦スイッチの中には、図８及び図９に示すように、一辺の長さが６ｍｍ以下で、キーステム１５の上下動のストロークが極めて小さな構造のものが使用されているものがある。
さらに詳しくは、この種の押釦スイッチは、角型のケース１０の底板部１６に中央電極１１と周囲電極１２をインサート成型などにより取り付け、これらの中央電極１１と周囲電極１２の上に接触ばね１３を載せ、さらにその上に下向き椀型のラバー１４を被せ、このラバー１４の上にキーステム１５を上下動自在に被せたものである。
このような押釦スイッチにおいて、キーステム１５の中心部を略垂直に押下げたときには、このキーステム１５によりラバー１４が押し下げられ、さらにこのラバー１４の周縁部が座屈してラバー１４の下面で接触ばね１３のばね片部１９を押し下げ、中央電極１１の接触部１１ａに接触して中央電極１１と周囲電極１２が導通する。キーステム１５の押下げを解除すると、ラバー１４とばね片部１９の復元力でキーステム１５が元の位置に戻る。

上記例の他に、図１１に示すように、ケース１０にラバー１４を内蔵せず、コイルばね２４で開閉するスイッチの例がある（特許文献１）。
これは、２枚の配線基板２５の間にスペーサ２６を挟み、前記２枚の配線基板２５の対抗する面にそれぞれ接点２３を設け、これらの上にケース１０を載せ、このケース１０にキーステム１５を上下動自在に設け、このキーステム１５の接点押圧部２２と前記接点２３との間の収納凹部２１にコイルばね２４を介在したものである。そして、キーステム１５の外部摺動体２７がケース１０の外周筒部の内壁に沿って上下し、キーステム１５の中央の接点押圧部２２がケース１０の内周筒部の内壁に沿って上下して接点２３間を開閉するものである。
実用新案登録第２５６９４３４号公報

一辺の長さが６ｍｍ以下という押釦スイッチの小型化を行うと、ケース１０の内部スペースの関係で、ラバー１４の形状、特に内側空間部に制約されることになる。この場合において、ラバー１４の下の空間部に図７（ａ）に示すような周縁部１８とばね片部１９を有する接触ばね１３を配置するが、接触ばね１３は、ラバー１４の押下げによる座屈時にラバー１４の周縁内壁に干渉しない構造であることを必要とする。そのため、周縁部１８からばね片部１９への立ち上がりの曲げスパンＳ１が短くなってキーステム１５の傾きと相俟って益々応力が大きくなり、回転モーメントも大きくなる。また、斜めのばね片部１９が押下げられて接触部１１ａに接触するときに点接触になり、開閉寿命が短くなる、という問題があった。

本発明の目的は、押釦スイッチの小型化を行うため、ケースの内部スペースの関係で、接触ばねの形状に制約されることになった場合において、接触ばねがラバーの周縁内壁に干渉されることなく曲げスパンを大きくとることができ、しかも、接触ばねと接触部との接触が面接触になり、応力が小さくなり、回転モーメントも小さくなって、開閉寿命が長くなるものを提供することである。

本発明は、ケースと、このケースにおける底板部の略中央に接触部を設けた一方の中央電極と、この一方の中央電極における接触部の周囲に接触部を設けた他方の周囲電極と、前記ケース内を進退するキーステムと、このキーステムの押下げにより前記一方の中央電極と他方の周囲電極の間を接続する接触ばねとを具備した押釦スイッチにおいて、前記接触ばねは、導電性と弾力性を有する金属板からなり、外周が前記周囲電極の接触部に常時接続される周縁部とし、この周縁部の内側に一端部で周縁部と連続して斜めに立ち上がらせて可動部とし、この可動部の内側に、前記周縁部と可動部の連続する位置と反対側の一端部で可動部と連続し、前記中央電極の接触部に隙間をもって臨ませて略水平な中央接触部としたことを特徴とする。
このような構成とすることにより、曲げスパンを可能な限り長くして、応力を小さくでき、回転モーメントも小さくでき、開閉寿命が長くなるものを提供することができる。

請求項１記載の発明によれば、ケースと、このケースにおける底板部の略中央に接触部を設けた一方の中央電極と、この一方の中央電極における接触部の周囲に接触部を設けた他方の周囲電極と、前記ケース内を進退するキーステムと、このキーステムの押下げにより前記一方の中央電極と他方の周囲電極の間を接続する接触ばねとを具備した押釦スイッチにおいて、前記接触ばねは、導電性と弾力性を有する金属板からなり、外周が前記周囲電極の接触部に常時接続される周縁部とし、この周縁部の内側に一端部で周縁部と連続して斜めに立ち上がらせて可動部とし、この可動部の内側に、前記周縁部と可動部の連続する位置と反対側の一端部で可動部と連続し、前記中央電極の接触部に隙間をもって臨ませて略水平な中央接触部としたので、接触ばねは、周縁部と中央接触部との間に可動部をＺ字形に折り返しており、曲げスパンは、中央接触部の曲げスパンと可動部の曲げスパンとを加算した大きな値となり、中央接触部と接触部との接触が面接触であることと相俟って、応力が小さくなり、回転モーメントも小さくなって、開閉寿命が長くなる。

請求項２記載の発明によれば、キーステムにおけるキー押圧部の隅押し箇所に対応した下面毎に、ガイド脚部を設け、これらのガイド脚部がそれぞれ遊嵌して上下動をするためのガイド孔を前記ケース内に設けたので、隅押し時に、隅押し点とこの隅押し点の真下にあるガイド脚部がケース内に接触したとしても、隅押し点と対角線側にあるガイド脚部は、側壁部やガイド孔の内壁に接することがなく、接触点間の水平距離は、極めて短く、この水平線と、接触点を結ぶ直線とのなす角も、十分大きいことから、キーステムが傾く方向に回動する力は小さくなり、作動力も従来品に比較して十分小さくなる。

請求項３記載の発明によれば、４角形のケース内に設けた２以上の電極間を、前記ケース内を進退する４角形のキーステムにより開閉する押釦スイッチにおいて、前記４角形のキーステムの４隅の隅押し箇所に対応した下面に、４個のガイド脚部を設け、これら４個のガイド脚部がそれぞれ遊嵌して上下動をするためのガイド孔を前記ケース内の角隅の４箇所に設けたので、全体の形状を大きくすることなくそのままの形状で４角形のケース内の４隅に隅押しによる傾き防止の機構を取り込むことができる、特に、最も使用頻度の高い４角形のキーステムの円滑な隅押しに効果的に作用する。

請求項４記載の発明によれば、ラバーと接触ばねとを内蔵しているタイプの押釦スイッチにおいても、隅押しによる傾き防止の機構を容易に組み込むことができる。

本発明による押釦スイッチは、ケースと、このケースにおける底板部の略中央に接触部を設けた一方の中央電極と、この一方の中央電極における接触部の周囲に接触部を設けた他方の周囲電極と、前記ケース内を進退するキーステムと、このキーステムの押下げにより前記一方の中央電極と他方の周囲電極の間を接続する接触ばねとを具備した押釦スイッチにおいて、前記接触ばねは、導電性と弾力性を有する金属板からなり、外周が前記周囲電極の接触部に常時接続される周縁部とし、この周縁部の内側に一端部で周縁部と連続して斜めに立ち上がらせて可動部とし、この可動部の内側に、前記周縁部と可動部の連続する位置と反対側の一端部で可動部と連続し、前記中央電極の接触部に隙間をもって臨ませて略水平な中央接触部としたことを特徴とする。

図１ないし図７において、本発明の押釦スイッチは、ケース３０，一方の電極としての中央電極３１、他方の電極としての周囲電極３２，接触ばね３３，ラバー３４，キーステム３５で構成されている。
前記ケース３０は、プラスチックなどの絶縁材料にて縦×横×高さが４．６×５．７×３．５ｍｍ程度の小さな４角の箱型に形成し、このケース３０の底板部３６に、図６に示すような一方の電極である中央電極３１と他方の電極である周囲電極３２がインサート成型により一体に取り付けられている。このうち、前記中央電極３１は、接触部３１ａが底板部３６の中央部分から露出し、端子部３１ｂがケース３０の側壁部３７から外部に導出されている。前記周囲電極３２は、弧状電極部の４箇所の接触部３２ａが前記接触部３１ａの外周に位置して露出し、端子部３２ｂが前記端子部３１ｂの反対側の側壁部３７から外部に導出されている。

また、前記底板部３６の上に円筒形の接触子収納凹部４０が前記側壁部３７の内壁の途中まで形成され、この接触子収納凹部４０の上面が停止段部４１を構成している。前記ケース３０の内壁４隅であって、前記接触子収納凹部４０の外側には、略３角形のガイド孔４２がそれぞれ形成されている。
前記相対する２つの側壁部３７は、それぞれ外側に膨出して内側に係止溝３８が形成され、この係止溝３８の上端部付近に後述する係止弾性片部４９が係止するための係止段部３９が形成されている。

前記接触ばね３３は、図５及び図７（ｂ）に示すように、導電性と弾力性を有する金属板からなり、前記接触子収納凹部４０に収納されるように外周の周縁部３３ｃが略円形をなし、この周縁部３３ｃの内側に一端部で周縁部３３ｃと連続するように弧状の溝に打ち抜き、かつ斜めに立ち上がらせて可動部３３ｂとし、この可動部３３ｂの内側に、前記周縁部３３ｃと可動部３３ｂの連続する位置と反対側の最も高い位置の一端部で可動部３３ｂと連続するように弧状の溝に打ち抜き、略水平な中央接触部３３ａとする。この中央接触部３３ａにも可動部３３ｂと連続する位置側から途中まで切込みが形成されている。

前記ラバー３４は、絶縁性と弾性を有するゴムからなり、下向き椀型をなし、上部は略円柱状の頭部４３で、この頭部４３の下端部から下向き円錐台状に広がった肉薄はかま部４４を有し、前記頭部４３の下端部で、かつ肉薄はかま部４４の内側に位置して押圧突部４５が下方にやや突出して設けられている。そして、前記肉薄はかま部４４の下端部が接触ばね３３の周縁部３３ｃの上に載せられ、押圧突部４５が中央接触部３３ａに間隔を持って臨ませられている。

前記キーステム３５（図５において、内部構造が分かるように反転して記載している）は、前記ケース３０の側壁部３７内に上下進退自在に嵌合する大きさの長方形をなし、上面がキー押圧部４６で、４隅には、前記ガイド孔４２に嵌合する略３角形のガイド脚部４８が下向きに伸びている。各ガイド脚部４８の間は、前記停止段部４１に接する停止面部５０となし、前記キー押圧部４６の下側面は、ラバー押圧部４７となるように下向きにやや突出している。また、相対する２側面には、前記係止溝３８に係合し、かつ係止段部３９に係止する係止弾性片部４９が形成されている。

以上のように構成されたケース３０の接触子収納凹部４０に接触ばね３３を載せ、さらにこの接触ばね３３の上にラバー３４を載せる。さらに、キーステム３５の係止弾性片部４９を係止溝３８に圧入すると、係止弾性片部４９が係止段部３９に係止して押釦スイッチが組み立てられる。
この状態では、図２、図３に示すように、キーステム３５がラバー３４の弾性により押し上げられ、係止段部３９と係止弾性片部４９が係止し、各ガイド脚部４８の下端部がガイド孔４２の上端部にわずかに遊嵌している。

次に、押釦スイッチの動作を通常時と隅押し時に分けて説明する。
押釦スイッチの通常時の動作
押釦スイッチがオフの状態では、図２に示すように、キーステム３５がラバー３４によって上方に付勢され、接触ばね３３の中央接触部３３ａは中央電極３１の接触部３１ａに接触していない。なお、接触ばね３３の周縁部３３ｃはラバー３４により押下げられ周囲電極３２の接触部３２ａに常時接触している。
この状態で、キーステム３５を押下げていくと、ラバー３４の頭部４３も押下げられて肉薄はかま部４４が変形し始め、肉薄はかま部４４のクリックポイントを超えると、肉薄はかま部４４が座屈し、押圧突部４５の下面が接触ばね３３の略水平な中央接触部３３ａに面接触した状態で押下げ、そのため、可動部３３ｂが押し込まれるように折り曲げ、さらに進むと、中央接触部３３ａが中央電極３１の接触部３１ａに面接触して中央電極３１と周囲電極３２間を導通し、押釦スイッチがオンとなる。

ここで、接触ばね３３は、周縁部３３ｃと中央接触部３３ａとの間に可動部３３ｂをＺ字形に折り返しているので、曲げスパンＳ２は、中央接触部３３ａの曲げスパンＳａと可動部３３ｂの曲げスパンＳｂとを加算した大きな値となり、中央接触部３３ａと接触部３１ａとの接触が面接触であることと相俟って、応力が小さくなり、回転モーメントも小さくなって、開閉寿命が長くなる。

復帰時に、キーステム３５に加えられた力を除去すると、座屈していたラバー３４の肉薄はかま部４４が元に戻り、接触ばね３３を押下げていた押圧突部４５が接触ばね３３から離れ、接触ばね３３の中央接触部３３ａが起き上がり、スイッチがオフとなる。同時に、キーステム３５を上方に押し上げ、初期状態に復帰する。

押釦スイッチの隅押し時の動作
図２の初期状態から、図４の端の点Ｐを隅押しすると、図１に示すように、キーステム３５の外側壁がケース３０における側壁部３７の内壁上端部角のＡ３点に当接する。キーステム３５の傾きにより、Ｐ点の真下のガイド脚部４８の内側がこのガイド脚部４８が嵌合するガイド孔４２の内壁のＢ３点に当接する。
ここで、Ｐ点と対角線側にあるガイド脚部４８は、側壁部３７やガイド孔４２の内壁に接することがない。このため、Ａ３とＢ３の水平距離Ｌ３は、図１０に示した従来のＡ１とＢ１の水平距離Ｌ１又はＡ２とＢ２の水平距離Ｌ２に比較して極めて短く、この水平線と、Ａ３とＢ３を結ぶ直線とのなす角θ３も、従来のθ１、θ２に比較して十分大きいことから、Ｂ３点を中心にしてキーステム３５が傾く方向に回動する力は小さくなり、作動力も従来品に比較して十分小さくなる。しかも、押圧点Ｐの真下のガイド脚部４８だけがガイド孔４２の壁面に当接し、他のガイド脚部４８は、壁に当接することはない。

このため、隅押しされたキーステム１５に、Ｂ３点を中心に回動する力が加わったとしても水平分力は極めてわずかであり、大半のキーステム１５の押下げ力が、垂直分力として作用し、キーステム３５は、前述した通常時の動作とほとんど変わりなくラバー３４を押下げて、スイッチをオンする。スイッチの繰り返し開閉におけるケース３０，ラバー３４の削れも少なくなり、スイッチの寿命を長くすることができる。また、接触ばね３３の伸縮動作も通常時の動作と変わりがない。

前記実施例では、キーステム３５とケース３０が４角形で、キーステム３５のガイド脚部４８が４つの角部に設けられた例を示したが、本発明は、これに限られるものではなく、キーステム３５は、多角形、円形、楕円形、Ｌ字形、＋字形、その他の形状でも良く、それぞれのキーステム３５の形状に応じて隅、端などに複数本のガイド脚部４８を設け、ケース３０には、これらのガイド脚部４８に対応したガイド孔４２を設ければ良い。

前記実施例では、ラバー３４を絶縁性材料からなるゴムで構成し、このラバー３４で接触ばね３３を押下げて中央電極３１と周囲電極３２を接続するようにした。
しかし、ラバー３４を導電性のあるゴムで構成し、接触ばね３３を省略し、ラバー３４で中央電極３１と周囲電極３２を直接開閉するようにしてもよい。

本発明による押釦スイッチの一実施例を示すもので、図４におけるＡ−Ａ線の縦断面図である。 図４におけるＢ−Ｂ線の縦断面図である。 図４におけるＣ−Ｃ線の縦断面図である。 本発明による押釦スイッチの一実施例を示す平面図である。 本発明による押釦スイッチの一実施例を示す分解斜視図である。 中央電極３１と周囲電極３２の平面図である。 （ａ）は、従来の押釦スイッチに用いられた接触ばね１３の平面図と縦断面図、（ｂ）は、本発明の押釦スイッチに用いられた接触ばね３３の平面図と縦断面図である。 従来の押釦スイッチの平面図である。 図８におけるＤ−Ｄ線の縦断面図である。 である。 図８におけるＥ−Ｅ線の縦断面図である。 従来の押釦スイッチの他の例を示す平面図である。

符号の説明

１０…ケース、１１…中央電極、１２…周囲電極、１３…接触ばね、１４…ラバー、１５…キーステム、１６…底板部、１７…側板部、１８…周縁部、１９…ばね片部、２０…脚部、２１…円周筒部、２２…接点押圧部、２３…接点、２４…コイルばね、２５…配線基板、２６…スペーサ、２７…外部摺動体、３０…ケース、３１…中央電極、３２…周囲電極、３３…接触ばね、３４…ラバー、３５…キーステム、３６…底板部、３７…側壁部、３８…係止溝、３９…係止段部、４０…接触子収納凹部、４１…停止段部、４２…ガイド孔、４３…頭部、４４…肉薄はかま部、４５…押圧突部、４６…キー押圧部、４７…ラバー押圧部、４８…ガイド脚部、４９…係止弾性片部、５０…停止面部。

Claims (4)

1. ケースと、このケースにおける底板部の略中央に接触部を設けた一方の中央電極と、この一方の中央電極における接触部の周囲に接触部を設けた他方の周囲電極と、前記ケース内を進退するキーステムと、このキーステムの押下げにより前記一方の中央電極と他方の周囲電極の間を接続する接触ばねとを具備した押釦スイッチにおいて、前記接触ばねは、導電性と弾力性を有する金属板からなり、外周が前記周囲電極の接触部に常時接続される周縁部とし、この周縁部の内側に一端部で周縁部と連続して斜めに立ち上がらせて可動部とし、この可動部の内側に、前記周縁部と可動部の連続する位置と反対側の一端部で可動部と連続し、前記中央電極の接触部に隙間をもって臨ませて略水平な中央接触部としたことを特徴とする押釦スイッチ。
2. キーステムにおけるキー押圧部の隅押し箇所に対応した下面毎に、ガイド脚部を設け、これらのガイド脚部がそれぞれ遊嵌して上下動をするためのガイド孔をケース内に設けたことを特徴とする請求項１記載の押釦スイッチ。
3. ４角形のキーステムの４隅の隅押し箇所に対応した下面に、４個のガイド脚部を設け、これら４個のガイド脚部がそれぞれ遊嵌して上下動をするためのガイド孔をケース内の角隅の４箇所に設けたことを特徴とする請求項１記載の押釦スイッチ。
   
4. キーステムと接触ばねの間に、このキーステムにより押下げられる絶縁性と弾性を有するラバーを介在したことを特徴とする請求項１、２又は３記載の押釦スイッチ。

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