JP5743839B2 - 押しボタン構造 - Google Patents

Description

この発明は、車載用電子機器の操作パネルなどに用いる押しボタン構造に関する。

特許文献１には、電子機器のケースに設けた開口部に外部からキートップを組み付ける構造が開示されている。この構造では、ケース内でキートップが押下方向に動作可能に支持され、上記開口部から外部に露出したキートップの部分を押下することで、キートップに設けたボス部によってケース内のスイッチが押圧される。

特開平１１−１１１１１３号公報

電子機器の外面（操作パネルなど）に設けた開口部から組み付けられる押しボタンは、ボタン外形から極端に突出した部分があると、その部分が開口部に引っ掛かるなどして、正常に組み付けが行えなくなる。つまり、押しボタンにおけるヒンジ部やボス部の配置はボタン外形の大きさで制限され、ボタン外形からあまり突出させることができない。
一方、ヒンジ部を有する押しボタンの操作に必要な荷重は、支点（ヒンジ部）から力点（ボス部）までの距離に大きく依存するため、ヒンジ部のばねの剛性が一定である場合、ヒンジ部からボス部までの距離が短いほど押下操作に大きな荷重が必要となる。

このように、電子機器の外面から押しボタンを組み付ける従来の押しボタン構造では、上記寸法上の制限から押下操作に必要な荷重を軽減することが困難であった。
例えば、特許文献１の構造では、ケース側の係止部が片持ち支持構造のばねと同方向に延設された板状部材で構成されており、キートップをケース外面に設けた開口部から組み付けた場合に、この係止部がキートップ外形の端部に設けたストッパを係止する。これにより、キートップはストッパを支点として動作する。

この構造において、ヒンジ部のばねの剛性を一定にしたまま押下操作の荷重を軽減するには、ストッパ（支点）に対してボス部（力点）位置を離すか、ボス部（力点）に対してストッパ（支点）位置を離すことで、支点から力点までの距離を長くする必要がある。
ストッパに対してボス部の位置を離す場合、ストッパから離せるボス部の限界位置は、キートップ外形のストッパから離間する方向の端部付近となる。
一方、ボス部に対してストッパの位置を離す場合は、キートップ外形を大きくし、係止部である板状部材を長くする必要がある。特に、ボス部が既にキートップ外形のストッパから離間する方向の端部付近に配置されていると、特許文献１の構造で押下操作の荷重をさらに軽減するには、ボタン外形を大きくする以外になく、小型化が著しく制限される。

なお、ヒンジ部のばねの剛性を下げれば、押下操作の荷重を軽減できるが、特許文献１の構造では、ヒンジ部のばねに相当する片持ち支持構造のばねの板厚を薄くするか、板状部材を長くする必要がある。
しかしながら、ヒンジ部のばねは、操作荷重に対する機械的な強度が必要であるため、板厚の薄型化には限界があり、さらに加工性も劣化する。
また、片持ち支持構造のばねである板状部材を長くすると、それに応じてボタン外形を大きくする必要があり、小型化が制限される。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、操作荷重を軽減し、ボタン外形の小型化を図ることができる押しボタン構造を得ることを目的とする。

この発明に係る押しボタン構造は、電子機器の外面に設けた開口部に押しボタンを組み付ける押しボタン構造において、開口部の周縁に設けた係合凹部と、押しボタンの外形の一端部に設けられ、電子機器内のスイッチに向けて延びたボス部と、押しボタンの外形のボス部から離間した方向の端部に設けられ、係合凹部に嵌合する係合凸部と、押しボタンに設けられ、押しボタンに接続された基部から先端部に至るまでが、板ばねを曲線形状とした曲線部で形成され、押下操作に対して当該押しボタンを元の位置へ復帰させる復帰力を与えるとともに、係合凹部におけるボス部側の壁面部に係合凸部が当接するよう付勢するばね部とを備え、押しボタンが、係合凸部とボス部側の壁面部との当接部を支点として回動する。

この発明によれば、操作荷重を軽減し、ボタン外形の小型化を図ることができるという効果がある。

この発明の実施の形態１に係る押しボタン構造を適用した車載用電子機器のパネルの正面図である。 実施の形態１に係る押しボタン構造の押しボタンの構成を示す図である。 実施の形態１に係る押しボタン構造のパネルの構造を示す図である。 実施の形態１に係る押しボタン構造のパネルへの組み付けを示す斜視図である。 実施の形態１に係る押しボタン構造の正面図である。 図５のＡ−Ａ線で切った押しボタン構造の断面図である。 実施の形態１に係る押しボタン構造で押しボタンが押圧操作された状態を示す側面図である。 実施の形態１に係る押しボタン構造における押しボタンの支点の周辺部を示す図である。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る押しボタン構造を適用した車載用電子機器のパネルの正面図である。図２は、実施の形態１に係る押しボタン構造の押しボタンの構成を示す図であり、図３は、実施の形態１に係る押しボタン構造のパネルの構造を示す図である。図４は、実施の形態１に係る押しボタン構造のパネルへの組み付けを示す斜視図であり、図５は、実施の形態１に係る押しボタン構造の正面図である。また、図６は、図５のＡ−Ａ線で切った押しボタン構造の断面図である。

図１に示すように、実施の形態１に係る押しボタン構造は、例えばオーディオ機器などの車載用電子機器の外面を構成する操作用のパネル１に適用される。パネル１において、押しボタン２は、ボタン面に形成した凸部２ａを押下することで適切に操作される。この押しボタン２には、図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、ばね部３、スイッチ押しボス部４および位置決め用凸部５が形成されている。

ばね部３は、図２（ｂ）に示すように、ボタン面の裏側でスイッチ押しボス部４と対向する位置に設けられる。また、ばね部３は、図２（ａ）に示すように、ばね端部３ａから二股に曲線部３ａを介してボタン外形の端辺に接続している。この曲線部３ａを蛇行形状とすることにより、ばね端部３ｂからボタン外形の端辺に接続する基部までの距離を長くすることができ、ばねの剛性が下がり、ばね性を向上させることができる。なお、曲線部３ａの形状は、ばね端部３ｂからボタン外形の端辺に接続する基部までの距離を長くし、かつ取り付けで許容される寸法に収まる形状であれば、蛇行形状に限らず、その他の形状であってもよい。

スイッチ押しボス部４は、図２（ｂ）および図２（ｃ）に示すように、押しボタン２のボタン外形における、位置決め用凸部５が形成された端辺から離間する方向の端辺（対向する端辺）に形成される。すなわち、スイッチ押しボス部４は、図２（ｂ）に示すように位置決め用凸部５から離せる限界位置に配置されている。
位置決め用凸部５は、押しボタン２の外形のスイッチ押しボス部４から離間した方向の端部に設けられ、係合凹部６に嵌合する係合凸部である。

パネル１には、図３に示すように係合凹部６、開口部７ａおよび孔部７ｂが形成されており、押しボタン２は、パネル１の前面から組み付けられる。また、係合凹部６は、図３に示すように開口部７ａの周縁部における、開口部７ａを介して対向した位置にそれぞれ設けられる。係合凹部６には、押しボタン２を開口部７ａに組み付けた際に押しボタン２の位置決め用凸部５が嵌合する。

図２（ｂ）に示すように、ばね部３は、ばね端部３ｂを突き出すように曲がっている。このように構成することで、押しボタン２をパネル１に組み付けるとき、ばね端部３ｂが開口部７ａの内壁面に当接して曲線部３ａを撓ませながら、ばね部３がパネル１の開口部７ａに挿入される。そして、ばね部３が係合凸部８と係合して組み付けが完了すると、ばね端部３ｂが開口部７ａの内壁面に圧接した状態となる。このようにばね端部３ｂを開口部７ａの内壁面に圧接させることで、振動等による押しボタン２のがたつきを抑えることができる。

ばね端部３ｂが開口部７ａの内壁面に圧接されると、押しボタン２は、図６に示す−Ｙ方向の力を受ける。このとき、係合凹部６に嵌合した位置決め用凸部５が、図６に示すように、係合凹部６におけるスイッチ押しボス部４側の壁面部（−Ｙ方向の壁面部）６ａに当接し、押しボタン２の−Ｙ方向への動きが規制される。これにより、押しボタン２の−Ｙ方向の位置が決められる。

壁面部６ａは、図４（ａ）に示すように、他の壁面部よりも低くなるように構成されており、壁面部６ａの上面は、位置決め用凸部５が接続するボタン面の裏面に当接しない。すなわち、壁面部６ａが位置決め用凸部５以外に当接しないように構成する。
このようにして押しボタン２を開口部７ａに組み付けることで、スイッチ押しボス部４の先端部は、パネル１の孔部７ｂを通って図４（ｂ）に示す基板１０上に実装したスイッチ９に対向する。これにより、図５に示すように押しボタン２がパネル１に組み付けられる。

なお、ばね端部３ｂが開口部７ａの内壁面に圧接されると、ばね端部３ｂを基点として押しボタン２がＺ方向へ移動する回転モーメントが生じる。
そこで、図６に示すように、スイッチ押しボス部４にフランジ部４ａを設けることで、押しボタン２の組み付けた際、フランジ部４ａがパネル１の孔部７ｂの周縁部１１に当接する。これにより、回転モーメントによって押しボタン２がパネル１の開口部７ａから抜けようとする動きが規制され、押しボタン２の＋Ｚ方向の位置が決定される。

図７は、実施の形態１に係る押しボタン構造で押しボタンが押圧操作された状態を示す側面図である。図７（ａ）は、押しボタンの押下操作前の状態を示しており、図７（ｂ）は、押下操作後の状態を示している。図７（ａ）および図７（ｂ）に示すように、実施の形態１に係る押しボタン構造では、係合凹部６の壁面部６ａを、位置決め用凸部５が接続するボタン面の裏面に当接させず、位置決め用凸部５と壁面部６ａとの当接部が押しボタン２の動作の支点となるように構成している。このように構成することで、押しボタン２の動作の支点を、力点であるスイッチ押しボス部４から離れた位置にすることができる。

従来の押しボタン構造では、スイッチ押しボス部と押しボタンの支点（回転中心）までの距離が短く、ヒンジ部のばねの剛性を下げて操作荷重を軽減することが多かった。この場合、ばねの寸法や製造上の理由から制限を受けやすかった。
これに対して、本発明に係る押しボタン構造を適用すれば、押しボタン２の動作の支点とスイッチ９を押す力点との距離を長くすることができ、操作荷重の軽減を実現することができる。すなわち、押しボタン２をパネル１の前面から組み付ける押しボタン構造において、図７（ａ）に示すように、スイッチ押しボス部４がボタン外形の端辺に配置されている場合であっても、係合凹部６の壁面部６ａが、位置決め用凸部５が接続するボタン面の裏面に当接しないようにして支点Ｃをスイッチ押しボス部４から離すことにより、押しボタン２の支点と力点との距離を長くすることができる。

壁面部６ａがボタン面の裏面に当接しない場合に、押下操作による押しボタン２の動作の支点（回動中心）は、位置決め用凸部５と壁面部６ａとの当接部である支点Ｃとなる。この場合、図７（ａ）に示すように、押しボタン２のボタン面は、側面から見て押下操作により距離Ｄ１の範囲で可動し、スイッチ押しボス部４は、側面から見て押下操作により距離Ｄ２の範囲で可動する。
一方、壁面部がボタン面の裏面に当接する場合、押下操作によって押しボタン２の動作の支点は、位置決め用凸部５が接続するボタン面の裏面部と壁面部６ａとの当接部である支点Ｃ’となる。この場合、図７（ａ）に示すように、押しボタン２のボタン面は、側面から見て押下操作により距離Ｄ１’の範囲で可動し、スイッチ押しボス部４は、側面から見て押下操作により距離Ｄ２’の範囲で可動する。
Ｄ１＞Ｄ１’およびＤ２＞Ｄ２’であることから、支点と力点の距離が長くなり、操作荷重を軽減できる。なお、ばね性を向上させたばね部３を設ければ、さらなる操作荷重の軽減が可能である。

なお、実施の形態１において、スイッチ押しボス部４の先端部４ｂは、押しボタン２の外形から突き出るように形成される。つまり、押しボタン２のボタン面表側の寸法は、ボタン面の端部から先端部４ｂまでの寸法よりも小さくなる。
このように、スイッチ押しボス部４の先端部４ｂを、押しボタン２のボタン外形よりも大きくすることで、支点Ｃから先端部４ｂまでの距離が長くなり、さらに操作荷重を軽減することができる。

図８は、実施の形態１に係る押しボタン構造における押しボタンの支点の周辺部を示す図である。係合凹部６の壁面部６ａは、ボタン面の裏面に当接しないように構成するが、上述したように、ばね部３で付勢された押しボタン２の−Ｙ方向への動きを規制する機能を持たせる必要がある。すなわち、壁面部６ａが、上部から下部へ下る傾斜面や曲面で、位置決め用凸部５と当接する場合、ばね部３の付勢力によって位置決め用凸部５が壁面部６ａを乗り越えてしまう可能性がある。
そこで、壁面部６ａにおいて、押しボタン２をパネル１に組み付けたときに、位置決め用凸部５との当接部を含む領域に対して、位置決め用凸部５におけるスイッチ押しボス部４側の側面（−Ｙ方向に向かう側面）と略平行な位置規制用の平面部６ｂを形成する。
図８（ａ）では、壁面部６ａにおいて、Ｚ方向に距離Ａ１の平面部６ｂを形成した場合を示している。例えば、位置決め用凸部５のＺ方向の寸法が１．５ｍｍ程度であれば、距離Ａ１は０．５ｍｍ程度となる。
これにより、位置決め用凸部５の側面と壁面部６ａの平面部６ｂが面と面で合わさり、位置決め用凸部５の−Ｙ方向への移動が確実に規制される。

また、上述までの説明では、壁面部６ａを他の壁面部よりも低くしてボタン面の裏面に当接しないように構成した場合を示したが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、図８（ｂ）に示すようにボタン面の裏面側に凹部２ｂを形成し、係合凹部６の他の壁面部と同じ高さの壁面部６ａ’が、ボタン面の裏面に当接しないように構成してもよい。

以上のように、この実施の形態１によれば、開口部７ａの周縁に設けた係合凹部６と、押しボタン２の外形の一端部に設けられ、電子機器内のスイッチ９に向けて延びたスイッチ押しボス部４と、押しボタン２の外形のスイッチ押しボス部４から離間した方向の端部に設けられ、係合凹部６に嵌合する位置決め用凸部５と、押しボタン２に設けられ、押下操作に対して当該押しボタン２を元の位置へ復帰させる復帰力を与えるとともに、係合凹部６におけるスイッチ押しボス部４側の壁面部６ａに位置決め用凸部５が当接するよう付勢するばね部３とを備え、押しボタン２が、位置決め用凸部５とスイッチ押しボス部４側の壁面部６ａとの当接部を支点として回動する。
このように構成することで、ボタン外形から突出することなく、支点と力点との距離を長くすることができ、操作荷重を軽減し、かつボタン外形の小型化を図ることができる。

また、この実施の形態１によれば、壁面部６ａが、位置決め用凸部５におけるスイッチ押しボス部４側にある側面と平行な平面部６ｂを有するので、ばね部３の付勢力によって位置決め用凸部５がスイッチ押しボス部４側へ移動することを確実に規制できる。

なお、本発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。

１ パネル、２ 押しボタン、２ａ 押圧操作用の凸部、２ｂ 切り欠き部、３ ばね部、３ａ 曲線部、４ スイッチ押しボス部、４ａ フランジ部、４ｂ 先端部、５ 位置決め用凸部、６ 係合凹部、６ａ，６ａ’ 壁面部、６ｂ 平面部、７ａ 開口部、７ｂ 孔部、８ 係合凸部、９ スイッチ、１０ 基板、１１ ボタン取り付け部の一部、Ｃ，Ｃ’ 支点。

Claims (2)

1. 電子機器の外面に設けた開口部に押しボタンを組み付ける押しボタン構造において、
   前記開口部の周縁に設けた係合凹部と、
   前記押しボタンの外形の一端部に設けられ、前記電子機器内のスイッチに向けて延びたボス部と、
   前記押しボタンの外形の前記ボス部から離間した方向の端部に設けられ、前記係合凹部に嵌合する係合凸部と、
   前記押しボタンに設けられ、押しボタンに接続された基部から先端部に至るまでが、板ばねを曲線形状とした曲線部で形成され、押下操作に対して当該押しボタンを元の位置へ復帰させる復帰力を与えるとともに、前記係合凹部における前記ボス部側の壁面部に前記係合凸部が当接するよう付勢するばね部とを備え、
   前記押しボタンは、前記係合凸部と前記ボス部側の壁面部との当接部を支点として回動することを特徴とする押しボタン構造。
2. 前記壁面部は、前記係合凸部における前記ボス部側にある側面と平行な平面部を有することを特徴とする請求項１記載の押しボタン構造。

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