JP4564556B2

JP4564556B2 - 押下操作型スイッチ装置

Info

Publication number: JP4564556B2
Application number: JP2008204483A
Authority: JP
Inventors: 歩安西; 崇佐藤
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2008-08-07
Filing date: 2008-08-07
Publication date: 2010-10-20
Anticipated expiration: 2028-08-07
Also published as: EP2151840B1; CN101645359B; US20100032277A1; JP2010040431A; US8129643B2; KR101099067B1; KR20100019356A; CN101645359A; EP2151840A1

Description

本発明はプッシュスイッチ等の押下操作型スイッチ装置に係り、特に、ユーザに押下された駆動突起がスイッチ素子の反転ばねを反転させることによってオン信号が出力される押下操作型スイッチ装置に関するものである。

この種の押下操作型スイッチ装置は、スイッチ素子の可動接点として導電性金属板からなるドーム状の反転ばねを用いており、この反転ばねがスイッチ素子の固定接点と接離可能に対向している。また、アクチュエータである駆動突起が反転ばねの中央部の上方に配置されており、この駆動突起が押下操作時に反転ばねの中央部を下方へ押し込むようになっている。反転ばねは、その中央部が上方から所定量押し込まれると弾性的に座屈変形して反転するため、クリック感を生起して下方の固定接点に接触する。つまり、押下操作時には駆動突起に押し込まれて反転した反転ばねが下方の固定接点に接触してオン信号が出力されると共に、反転ばねの生起するクリック感によってユーザはスイッチオフからオンへの切換えを手指で感得することができる。

ところで、この種の押下操作型スイッチ装置は配線基板に実装して使用されるが、反転ばねを有するスイッチ素子と、駆動突起の上下動（往復動）をガイドする部材とが、配線基板に個別に取り付けられる構成のものでは、反転ばねと駆動突起の相対位置がばらつきやすいため、押下操作時に駆動突起が反転ばねの中央部から外れた箇所を押し込むという現象が起こりやすくなる。その場合、反転ばねが明瞭なクリック感を生起しなくなったり、反転ばねが塑性変形して正常に動作しなくなる危険性が高まる。

そこで従来、押下操作時に駆動突起が反転ばねの中央部を確実に押し込めるようにするため、予め駆動突起の下端部を反転ばねの中央部に接着固定しておき、両者が位置ずれの虞なく常に一体的に上下動できるようにしたスイッチ装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−７７３６４号公報

しかしながら、前述した従来例のように駆動突起と反転ばねとが接着固定されている押下操作型スイッチ装置では、両者を正確に位置決めして接着固定するという煩雑な組立作業が必要であり、かつ接着剤が反転ばねの反転特性に悪影響を及ぼしやすく、さらに押下操作が繰り返されると、接着剤に亀裂が生じて高信頼性が維持しにくい等の問題があった。また、駆動突起と反転ばねとが接着固定されていると、該駆動突起を回転させることができないため、押下操作に加えて回転操作が行えるようにスイッチ装置を多機能化する場合、複数の操作部材を相互干渉しないように配設した複雑な構造が必要となって高コスト化を余儀なくされるという問題もあった。

本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、押下操作時に駆動突起が反転ばねの中央部を確実に押し込むことができて信頼性が高く、かつ組立性が良好で多機能化に支障をきたす虞もない押下操作型スイッチ装置を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明の押下操作型スイッチ装置は、ドーム状の反転ばねがスイッチケースに収納されているスイッチ素子と、前記スイッチケースに外装されて該スイッチケースとの相対位置が規定されると共に、前記反転ばねの中央部と近接して対向する位置に貫通孔を有するホルダと、前記貫通孔に往復動可能に挿通されて前記反転ばねを押圧駆動可能な駆動突起とを備え、前記ホルダが、前記スイッチケースに外嵌される規制壁部と、該スイッチケースの位置決め穴に嵌入される位置決めボスとを有し、前記スイッチケースが搭載される配線基板の所定位置に前記ホルダを取り付けることにより、該スイッチケースが該配線基板に保持されるように構成した。

このように構成された押下操作型スイッチ装置には、スイッチケースとの相対位置が規定されるホルダに、反転ばねの中央部と近接して対向する貫通孔が設けてあり、この貫通孔によって駆動突起の先端部を反転ばねに対して高精度に位置規制できるため、配線基板に対するホルダや駆動突起の位置精度を特に高めなくても、押下操作時に駆動突起が反転ばねの中央部から外れた箇所を押し込む虞はない。それゆえ、押下操作時には常に明瞭なクリック感を生起させることができ、高信頼性も維持しやすい。また、ホルダが、スイッチケースに外嵌される規制壁部と、該スイッチケースの位置決め穴に嵌入される位置決めボスとを有しているため、ホルダをスイッチケースに簡単に外装させることができて両者の相対位置も高精度に規定できる。しかも、このようにスイッチケースに外装させたホルダは、圧入やスナップ結合等の適宜手法で配線基板の所定位置に簡単に取り付けることができるのみならず、このホルダを介してスイッチケースが配線基板上に位置決め・保持できるため、スイッチ素子の端子部が配線回路に容易に半田付けできるようになり、それゆえホルダを追加してもスイッチ装置の組立性が損なわれる虞はない。また、反転ばねと対向する駆動突起を回転させることも可能なので、押下操作に加えて回転操作が行えるようにスイッチ装置を多機能化することも容易である。

上記の構成において、ホルダを覆う保持部材が配線基板に固定されており、この保持部材に操作部材が昇降可能に保持されていると共に、この操作部材に設けられた駆動突起の先端部がホルダの貫通孔に往復動可能に挿通されていると、操作部材の押下操作時に駆動突起の先端部が反転ばねの中央部から外れた箇所を押し込む虞がなくなって好ましい。

また、上記の構成において、ホルダが、配線基板の切欠き部にスナップ結合される弾性脚部と、該配線基板の位置決め穴に嵌入される位置決めピンとを有していれば、ホルダを配線基板の所定位置に簡単に取り付けることができるため好ましい。

本発明の押下操作型スイッチ装置は、スイッチケースに外装させたホルダの貫通孔が反転ばねの中央部と近接して対向しており、この貫通孔によって駆動突起の先端部を反転ばねに対して高精度に位置規制することができるため、配線基板に対するホルダや駆動突起の位置精度を特に高めなくても、押下操作時に駆動突起が反転ばねの中央部から外れた箇所を押し込む虞はなく、よって押下操作時には常に明瞭なクリック感を生起させることができて高信頼性も維持しやすい。また、組立時にホルダを介してスイッチケースが配線基板上に位置決め・保持できるため、スイッチ素子の端子部が配線回路に容易に半田付けできるようになり、それゆえホルダを追加してもスイッチ装置の組立性が損なわれる虞はない。また、反転ばねと対向する駆動突起を回転させることも可能なので、押下操作に加えて回転操作が行えるようにスイッチ装置を多機能化することも容易である。

発明の実施の形態を図面を参照して説明すると、図１は本発明の実施形態例に係るスイッチ装置の断面図、図２は該スイッチ装置で用いたホルダの斜視図、図３は該ホルダの上面図、図４は該ホルダの下面図、図５は該ホルダの長手方向に沿う側面図、図６は該ホルダの短手方向に沿う側面図、図７は該スイッチ装置で用いたスイッチ素子の上面図である。

図１に示すスイッチ装置は、配線基板１上に実装されたスイッチ素子２およびフォトインタラプタ３と、スイッチ素子２のスイッチケース４に外装されて配線基板１に取り付けられたホルダ５と、配線基板１に固定されてスイッチ素子２を覆う保持部材６と、この保持部材６に昇降可能かつ回動可能に保持された操作部材７とによって主に構成されており、スイッチケース４内にドーム状の反転ばね８が収納されている。このスイッチ装置は、操作部材７の下面中央部に垂設された駆動突起９が反転ばね８の中央部の真上に配置されており、押下操作時に駆動突起９が反転ばね８を押し込んで反転させるため、プッシュスイッチとして動作させることができる。また、操作部材７の最外周部に垂設された遮光壁１０が、回転操作時にフォトインタラプタ３の受発光素子間を通過するため、ロータリエンコーダとして動作させることもできる。

図１および図７に示すように、スイッチ素子２は、収納凹所４１を有するスイッチケース４と、収納凹所４１の内底面に配設された中央固定接点１１および周縁固定接点１２と、これら両固定接点１１，１２から導出されてスイッチケース４の側方へ突出する２本の端子１３と、収納凹所４１に収納された導電性金属板からなる反転ばね８と、収納凹所４１を蓋閉する図示せぬ可撓性シートとからなる。スイッチケース４は外形が平面視正方形状の樹脂成形品であり、円形の収納凹所４１の外側領域には隅部の２箇所に位置決め穴４２が形成されている。反転ばね８は外周部が周縁固定接点１２上に搭載されて該周縁固定接点１２と常時導通されており、反転ばね８の中央部は中央固定接点１１と接離可能に対向している。この反転ばね８はスイッチ素子２の可動接点であり、反転ばね８の中央部が上方から所定量押し込まれると弾性的に座屈変形して反転し、下方の中央固定接点１１に接触すると共に、反転時にクリック感が生起されるようになっている。端子１３はＬ字状に折り曲げられて配線基板１の図示せぬスルーホールに挿通されており、各端子１３の先端部が配線基板１の下面側で半田付けされている。なお、前記可撓性シートは収納凹所４１内へ塵埃等の異物が侵入しないようにするためのものである。

ホルダ５は樹脂成形品であり、中央部に貫通孔５１を有する矩形状の天板部５２から略十字方向に４片の腕片５３が突設されている。また、長手方向に延びる一対の腕片５３の先端部にそれぞれ弾性脚部５４が垂設されていると共に、短手方向に延びる一対の腕片５３の先端部にそれぞれ位置決めピン５５が垂設されている。弾性脚部５４の下端部には係止爪５４ａが形成されており、配線基板１に設けられた切欠き部１ｂに弾性脚部５４がスナップ結合されている。すなわち、図１に示すように、配線基板１にはスイッチケース４の搭載領域を挟んで離隔する２箇所に切欠き部１ｂが設けられており、弾性脚部５４の弾性を利用して係止爪５４ａを切欠き部１ｂの内壁部分に係止させることによって、各弾性脚部５４が配線基板１に取り付けられている。また、配線基板１にはスイッチケース４の搭載領域を挟んで離隔する別の２箇所に位置決め穴１ｃ（図６参照）が設けられており、これら位置決め穴１ｃに各位置決めピン５５が嵌入されている。したがって、位置決めピン５５を位置決め穴１ｃに嵌入させつつ弾性脚部５４を切欠き部１ｂにスナップ結合させることによって、このホルダ５は配線基板１の所定位置に簡単に取り付けることができる。

さらに、図４に示すように、ホルダ５の各腕片５３の下面側にはそれぞれ平面視Ｌ字状の規制壁部５６が垂設されており、このうち位置決めピン５５の近傍に位置して相対向する２個の規制壁部５６の内側にはそれぞれ短寸な位置決めボス５７が垂設されている。このホルダ５の４個の規制壁部５６はスイッチケース４の四隅に外嵌させてあるため、各規制壁部５６がスイッチケース４の各隅部を外側から位置規制している。また、スイッチケース４の上面隅部に露出する各位置決め穴４２（図７参照）に各位置決めボス５７を嵌入させているため、このホルダ５はスイッチケース４との相対位置が高精度に規定されており、図１に示すように、スイッチケース４にホルダ５を外装させると貫通孔５１が反転ばね８の中央部の真上に位置して該中央部と近接して対向するようになっている。この貫通孔５１には駆動突起９の下端部（先端部）が挿通されるため、貫通孔５１の位置規制によって駆動突起９の下端部は反転ばね８の中央部の真上で上下動（往復動）することになる。また、前述したようにホルダ５は配線基板１の所定位置に取り付けられるため、このホルダ５との相対位置が高精度に規定されたスイッチケース４は配線基板１上に位置決め状態で保持されることになる。なお、スイッチケース４に外装させたホルダ５を配線基板１に取り付けると、各位置決めボス５７と配線基板１との間にスイッチケース４が挟持された状態となるため、このホルダ５によって配線基板１上のスイッチケース４は水平面内だけでなく高さ方向にも位置決めされる。

保持部材６は複数本の固定ねじ１５を用いて配線基板１にねじ止めされている。この保持部材６の配線基板１に対する取付位置は図示せぬ位置決めピンによって規定されており、図１に示すように、スイッチ素子２を覆う保持部材６と反転ばね８とが略同心に設定されている。操作部材７は保持部材６に同心状に組み付けられて、昇降可能かつ回動可能に保持されているため、操作部材７の駆動突起９は反転ばね８の中央部のほぼ真上に配置されている。ただし、保持部材６とホルダ５は配線基板１に個別に取り付けられており、それぞれの取付位置に若干の誤差が生じることは避けられないので、駆動突起９が反転ばね８の中央部の真上から若干ずれてしまう可能性はある。しかしながら本実施形態例では、ホルダ５をスイッチケース４に外装させると自動的に貫通孔５１が反転ばね８の中央部の真上に近接して位置するように構成されており、この貫通孔５１に駆動突起９の下端部が上下動可能に挿通されるため、駆動突起９の上端部（基端部）が反転ばね８の径方向に若干位置ずれしていても、押下操作時に駆動突起９の下端部が反転ばね８の中央部から外れた箇所を押し込む虞はない。

このように構成されたスイッチ装置において、ユーザが操作部材７を押下操作すると駆動突起９が下動するため、駆動突起９の下端部が反転ばね８の中央部を上方から押し込んで反転させる。その結果、可動接点である反転ばね８が中央固定接点１１に接触するため、反転ばね８を介して中央固定接点１１と周縁固定接点１２とが導通されて端子１３からオン信号が出力されると共に、反転ばね８が反転時に生起するクリック感によってユーザはスイッチオフからオンへの切換えを手指で感得することができる。

また、ユーザが操作部材７を回転操作すると、遮光壁１０がフォトインタラプタ３の受発光素子間を通過するため、操作部材７の回転方向や回転角度が検出されるようになっている。

以上説明したように、本実施形態例に係るスイッチ装置では、スイッチケース４に外装させたホルダ５を配線基板１の所定位置に取り付けて、反転ばね８の中央部と近接して対向する貫通孔５１に駆動突起９の下端部を上下動可能に挿通させているため、押下操作時に駆動突起９の下端部を貫通孔５１によって高精度に位置規制することができる。それゆえ、配線基板１に対するホルダ５や駆動突起９の位置精度を特に高めなくても、押下操作時には駆動突起９によって反転ばね８の中央部を確実に押し込むことができる。つまり、配線基板１に対するホルダ５や保持部材６の取付位置に若干の誤差があっても、押下操作時に駆動突起９が反転ばね８の中央部から外れた箇所を押し込む虞はないため、常に明瞭なクリック感を生起させることができて高信頼性も維持しやすい。また、スイッチケース４に外装させたホルダ５はスナップ結合等によって配線基板１に簡単に取り付けることができるため、ホルダ５を追加してもスイッチ装置の組立性が悪化する虞はなく、むしろ、スイッチケース４がホルダ５を介して配線基板１上に位置決め・保持できるため、端子１３の半田付け作業が容易となる。また、駆動突起９を垂設している操作部材７は、押下操作だけでなく回転操作も行えるので、操作部材の数を増やすことなく安価にスイッチ装置が多機能化されている。

また、本実施形態例では、ホルダ５に、スイッチケース４に外嵌される規制壁部５６と、スイッチケース４の位置決め穴４２に嵌入される位置決めボス５７とが設けてあるため、スイッチケース４にホルダ５が簡単に外装できて両者４，５の相対位置も高精度に規定できるようになっている。ただし、規制壁部５６や位置決めボス５７の形成位置、形状、個数等は適宜選択可能である。同様に、ホルダ５を配線基板１の所定位置に取り付けるための弾性脚部５４や位置決めピン５５の形成位置、形状、個数等も適宜選択可能である。

また、上記の実施形態例では、押下操作と回転操作とが行えるスイッチ装置について説明したが、押下操作のみが可能なスイッチ装置であっても本発明を適用できることは言うまでもない。

本発明の実施形態例に係るスイッチ装置の断面図である。該スイッチ装置で用いたホルダの斜視図である。該ホルダの上面図である。該ホルダの下面図である。該ホルダの長手方向に沿う側面図である。該ホルダの短手方向に沿う側面図である。該スイッチ装置で用いたスイッチ素子の上面図である。

符号の説明

１配線基板
１ｂ切欠き部
１ｃ位置決め穴
２スイッチ素子
３フォトインタラプタ
４スイッチケース
５ホルダ
６保持部材
７操作部材
８反転ばね
９駆動突起
１３端子
４２位置決め穴
５１貫通孔
５４弾性脚部
５５位置決めピン
５６規制壁部
５７位置決めボス

Claims

ドーム状の反転ばねがスイッチケースに収納されているスイッチ素子と、前記スイッチケースに外装されて該スイッチケースとの相対位置が規定されると共に、前記反転ばねの中央部と近接して対向する位置に貫通孔を有するホルダと、前記貫通孔に往復動可能に挿通されて前記反転ばねを押圧駆動可能な駆動突起とを備え、
前記ホルダが、前記スイッチケースに外嵌される規制壁部と、該スイッチケースの位置決め穴に嵌入される位置決めボスとを有し、前記スイッチケースが搭載される配線基板の所定位置に前記ホルダを取り付けることにより、該スイッチケースが該配線基板に保持されるようにしたことを特徴とする押下操作型スイッチ装置。
請求項１の記載において、前記ホルダを覆う保持部材が前記配線基板に固定されており、この保持部材に操作部材が昇降可能に保持されていると共に、この操作部材に設けられた前記駆動突起の先端部が前記貫通孔に往復動可能に挿通されていることを特徴とする押下操作型スイッチ装置。
請求項１の記載において、前記ホルダが、前記配線基板の切欠き部にスナップ結合される弾性脚部と、該配線基板の位置決め穴に嵌入される位置決めピンとを有することを特徴とする押下操作型スイッチ装置。