JP7220590B2 - スイッチ部材及びプッシュスイッチ - Google Patents

Description

本発明は、ドーム形状の接点ばねを用いて構成されるスイッチ部材及びプッシュスイッチに関するものである。

従来、プッシュスイッチは、基板と、基板に形成される接点電極と、接点電極に接触させて導通を図る導電性の接点ばねとを備え、前記接点ばねを押圧して弾性変形させることによって接点電極との導通を図るようになっている（特許文献１）。

前記接点ばねは一般的にドーム状に形成されており、このドームの中央を押圧することによって、接点電極との接触及び非接触を繰り返し行う。このような接触及び非接触によるクリック動作を円滑に行うため、接点ばねの中央部を切り欠いた舌状の接点片（舌片）が形成される場合がある。特許文献２には、前記舌片の動きを円滑にするため、舌片の外周部に大きな環状部分が設けられた接点ばねを備えたスイッチ装置が開示されている。

特開２０１７－２０４４５６号公報 特開２０１７－０７６４８８号公報

上記従来のプッシュスイッチにあっては、シートスイッチ上に接点ばねを配置し、その上に薄いシート状のカバーを配置することによって固定していた。しかしながら、このような固定方法であると、接点ばねの弾性変形によって接点電極との位置がずれるなどして接触不良を起こす場合がある。また、接点ばねが安定しないため、スイッチング動作が不安定となり、快適なクリック感を得られなくなる。

そこで、本発明の目的は、接点ばねの押圧動作を安定的に行うと共に、スイッチング時における静音性を兼ね備えたスイッチ部材及びプッシュスイッチを提供することである。

本発明のスイッチ部材は、舌片を有する中央部と、中央部から外方向に突出する複数の脚と、を有するドーム形状の接点ばねと、接点ばねの中央部及び複数の脚を覆うカバーと、を備え、前記複数の脚は、接点ばねの下部に位置するシートスイッチに支持される複数の第１脚と、第１脚より短い長さからなる複数の第２脚とを有し、前記カバーには第２脚の少なくとも先端部が保持される収容部が設けられ、前記収容部は、前記第２脚の先端部が挿入される収容空間を有している。

本発明のスイッチ部材によれば、接点ばねの第２脚の少なくとも先端部がカバーに設けられた収容部に収容されているので、接点ばねをカバーと共に一体的に支持することができる。また、接点ばねの押圧動作による衝撃を接点ばねの先端部が収容される収容部内で緩衝することができるので、静音性を高めることができる。

本発明の第１実施形態に係るスイッチ部材を２方向（ａ），（ｂ）から見た断面図である。 接点ばねの斜視図である。 （ａ）は接点ばねとカバーとの関係を示す斜視図、（ｂ）は接点ばねをカバーで覆った時の斜視図である。 （ａ）は第１実施形態に係るスイッチ部材を押下する前の断面図、（ｂ）は押下した時の断面図である。 第２実施形態のスイッチ部材の断面図である。 上記スイッチ部材を用いて構成されたプッシュスイッチの断面図である。 上記プッシュスイッチの上面側からの分解斜視図である。 上記プッシュスイッチの下面側からの分解斜視図である。 （ａ）は第２実施形態に係るスイッチ部材をキャップによって押下する前の断面図、（ｂ）は押下した時の断面図である。 （ａ）はＬＥＤを設けたカバーの底面図、（ｂ）はＬＥＤを設けたカバーの断面図である。

以下、本発明に係るスイッチ部材及びプッシュスイッチの各実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、図面は、スイッチ部材及びプッシュスイッチを模式的に表したものである。これらの実物の寸法および寸法比は、図面上の寸法および寸法比と必ずしも一致していない。また、重複説明は適宜省略させることがあり、同一部材には同一符号を付与することがある。

図１乃至図４は本発明の第１実施形態のスイッチ部材１１ａを示したものである。このスイッチ部材１１ａは、図１に示すシートスイッチ１５上に配置される接点ばね１２と、この接点ばね１２を覆うカバー１３とで構成されている。

前記接点ばね１２は、図２に示されるように、円形状又は矩形状の中央部１７と、中央部１７の外周縁から外方向に突出する複数の脚とでドーム形状に形成され、複数の脚によって中央部１７を弾性可能に支持している。接点ばね１２は、導電性を有する弾性金属材料によって形成されている。前記中央部１７の中心部分には、三辺の内周縁１７ｂ，１７ｃ，１７ｄを有する略矩形状の開口部１７ａが設けられ、この開口部１７ａの残りの一辺１７ｅには中央部１７の一部を切り起こした舌片２１が設けられている。この舌片２１は、前記開口部１７ａの対辺の内周縁１７ｃに向けて斜め下方に延びるスティク状の弾性片からなり、前記開口部１７ａの一辺１７ｅから中央部１７と同一面上に延びる先細状の基部２１ａと、基部２１ａの先端から斜め下方に延びる傾斜部２１ｂと、先端から上向きに屈曲する屈曲部２１ｃを有する。

前記舌片２１は、図４（ｂ）に示されるように、カバー１３で被覆された接点ばね１２の中央部１７を押下した際、接点ばね１２の弾性変形によって押し下げられ、屈曲部２１ｃがシートスイッチ１５を押圧することで一対の接点電極１９を導通させる。なお、前記中央部１７には開口部１７ａの周囲４箇所に楕円孔１７ｆが設けられ、弾性ばね１２の弾性変形を容易にしている。

前記脚は、図２及び図３に示されるように、接点ばね１２の中央部１７の外周縁から外方向に突出する４本の第１脚１８ａと、中央部１７の外周縁から外方向に突出する４本の第２脚１８ｂとで構成され、第１脚１８ａと第２脚１８ｂとがそれぞれ交互に配列されている。第１脚１８ａは、いずれも斜め下方に延びる足の長い脚からなり、図１（ａ）に示されるように、先端がシートスイッチ１５上に接地されて接点ばね１２を支える。一方、第２脚１８ｂは、ほぼ水平方向に延びる、第１脚１８ａより足の短い脚からなり、図１（ｂ）に示されるように、第２脚１８ｂの水平な先端部１８ｃがカバー１３に保持されている。

前記カバー１３は、ポリイミド又はフタルアミド等の柔軟性を有する樹脂材によって形成されている。図３に示されるように、カバー１３は所定の厚みを有する略矩形状のもので、前記接点ばね１２より平面形状が大きい。カバー１３は、接点ばね１２の中央部１７、複数の第１脚１８ａ及び第２脚１８ｂを収容する収容スペースを下面側に有している。この収容スペースは、接点ばね１２の形状にほぼ対応しており、中央部１７が収容されるほぼ円形の中央部スペース１３ａと、第１脚１８ａが収容される長い溝状の第１脚スペース１３ｂと、第２脚１８ｂが収容される短い溝状の第２脚スペース１３ｃとを有する。第２脚スペース１３ｃの一部である先端側には、図１（ｂ）及び図４に示されるように、第２脚１８ｂの先端部１８ｃが挿入される収容空間を有する収容部１３ｄが設けられている。前記第２脚１８ｂの先端部１８ｃは、収容部１３ｄの収容空間内に延びている。前記収容部１３ｄは、収容空間を形成する上壁部１３ｆと下壁部１３ｇとを有し、前記第２脚１８ｂの先端部１８ｃが上壁部１３ｆと下壁部１３ｇとの間で移動するようになっている。前記下壁部１３ｇは、シートスイッチ１５の上面に接している。カバー１３は、前記収容スペース部分の厚みが薄く形成されており、図１に示されるように、接点ばね１２を上方から覆った時に、接点ばね１２の中央部１７のドーム状の上面に沿うように膨らむ。また、第２脚１８ｂの先端部１８ｃが第２脚スペース１３ｃの収容部１３ｄに保持されることで、スイッチ組立時にはカバー１３と接点ばね１２を一体に取り扱うことができる。

また、前記カバー１３の中央部分には第１の凹部１３ｅが設けられている。この第１の凹部１３ｅは、カバー１３で接点ばね１２を上方から覆った時に、接点ばね１２の中央部１７に設けられた舌片２１とほぼ対向する位置に設けられている。この第１の凹部１３ｅの形状は、一例では舌片２１の周囲の開口部１７ａとほぼ同じ大きさの円孔である。この第１の凹部１３ｅは、接点ばね１２の弾性変形に伴う舌片２１の反り返りや上方への跳ね返りなどによって、先端の屈曲部２１ｃが中央部１７から上方に突出するような場合に、その突出部分が接触しないように侵入させる役割を有している。

図４（ａ）に示されるように、接点ばね１２を押下する前では、接点ばね１２がドーム形状を維持した状態で、カバー１３の内側上面に付勢されている。このとき、接点ばね１２の第２脚１８ｂは、収容部１３ｄの上壁部１３ｆ側に位置している。そして、矢印方向に押下すると、カバー１３に被覆されている接点ばね１２は、図４（ｂ）に示されるように、中央部１７がカバー１３と共に押し下げられて弾性変形する。このとき、前記第２脚１８ｂは収容部１３ｄの下壁部１３ｇ側に移動して当接する。このように、前記第２脚１８ｂが第２脚スペース１３ｃの収容部１３ｄ内で上下移動するだけであって、直接シートスイッチ１５に接触することがないので、接点ばね１２が弾性変形する際の接触音を抑えることができる。これによって、スイッチング時における静音性を得ることができる。そして、中央部１７の弾性変形によって舌片２１が一緒に押し下げられ、基部２１ａ及び傾斜部２１ｂが弾性変形し、先端の屈曲部２１ｃで上シート１５ａを押圧することによって、一対の接点電極１９が接触してスイッチがＯＮとなる。このとき、前記屈曲部２１ｃは、舌片２１が押し下げられたことによる反り返りや接点電極１９に接触した時の反動による上方への跳ね返りなどで、接点ばね１２の中央部１７から上方に突出することがある。本実施形態では、カバー１３の前記舌片２１と対向する位置に、第１の凹部１３ｅを設けているので、接点ばね１２の中央部１７から上方に突出した舌片２１の屈曲部２１ｃを前記カバー１３の第１の凹部１３ｅ内に侵入させることができる。これによって、舌片２１がカバー１３に引っ掛かることがなく、接点ばね１２の弾性変形の動きが自由となり、押下操作をスムーズに行うことができる。また、前記接点ばね１２が第２脚１８ｂの先端部１８ｃと、舌片２１との２段階で押下されるので、第１段階では舌片２１がシートスイッチ１５に接触せず、第２段階で舌片２１をシートスイッチ１５に接触させることができる。これによって、ストロークを稼げると共に、良好なクリック感が得られる。なお、第１段の押下においては、接点ばね１２の弾性変形に伴って第２脚１８ｂの先端部１８ｃが下方に移動し下壁部１３ｇに当接させてもよい。

押下を解除すると、舌片２１がシートスイッチ１５から離れ、弾性変形した接点ばね１２の中央部１７が元のドーム形状に戻る。その際にも、舌片２１がカバー１３に引っ掛かることがないので、戻り動作がスムーズである。このようにして、スイッチのＯＮ／ＯＦＦ操作を確実かつ快適に行うことができる。

図５はカバー１３の第１の凹部１３ｅを孔部１３ｈに置き換えた第２実施形態のスイッチ部材１１ｂの断面構成を示したものである。前記孔部１３ｈは、カバー１３で接点ばね１２を上方から覆った時に、接点ばね１２の中央部１７に設けられた舌片２１とほぼ対向する位置に設けられている。この孔部１３ｈの形状は、一例では舌片２１の周囲の開口部１７ａとほぼ同じ大きさの円孔である。この孔部１３ｈは、接点ばね１２の弾性変形に伴う舌片２１の反り返りや上方への跳ね返りなどによって、先端の屈曲部２１ｃが中央部１７から上方に突出した場合に貫通できるようになっている。

図６乃至図９には上記図５に示したスイッチ部材１１ｂを用いたプッシュスイッチ１０が示されている。このプッシュスイッチ１０は、主にパソコン等のキーボードに採用されるパンタグラフ式のキースイッチの一例である。その構成は、シートスイッチ１５、シートスイッチ１５上に配置される一対のリンク部材１６とからなるベース部２０と、ベース部２０上に配置されるスイッチ部材１１ｂと、スイッチ部材１１ｂ上に配置される押下可能なキャップ１４とによって構成されている。

前記シートスイッチ１５は、図９に示されるように、スペーサ１５ｃを介して対向配置される上シート１５ａと下シート１５ｂとによって形成されている。前記上シート１５ａ及び下シート１５ｂには、それぞれの中央部に接点部分となる一対の接点電極１９が対向するように形成されている。この接点電極１９は、図９（ｂ）に示されるように、前記押圧部１１を押圧することによって、互いに接触して導通が図られる。

前記リンク部材１６は、結合ピン１６ｃを介して互いに回動可能な第１アーム１６ａと第２アーム１６ｂとで構成されている。前記第１アーム１６ａ及び第２アーム１６ｂには、それぞれの下端及び上端に下部係合ピン１６ｄ及び上部係合ピン１６ｅが設けられている。前記下部結合ピン１６ｄは、シートスイッチ１５側に設けられる下部係合孔１５ｄに係合され、上部結合ピン１６ｅはキャップ１４側に設けられる上部係合孔１４ｅに係合される。このリンク部材１６の動きによって、接点ばね１２で付勢されるキャップ１４の上下方向の動きをガイドすることができる。

前記キャップ１４は、上面１４ａと下面１４ｂとを有する平面形状が矩形の樹脂材からなり、前記カバー１３の上方に配置され、リンク部材１６を介して押下可能である。キャップ１４の下面１４ｂ側には、接点ばね１２側に突出する突起１４ｃが設けられている。この突起１４ｃはキャップ１４のほぼ中央部分に設けられており、キャップ１４を組付けた時に接点ばね１２の中央部１７に設けられた舌片２１及びカバー１３の中央部分に設けられた孔部１３ｈとほぼ対向する位置にある。突起１４ａの形状は例えば円柱形状であり、その先端に第２の凹部１４ｄが設けられている。この第２の凹部１４ｄの形状は、一例では舌片２１の周囲に設けられる開口部１７ａとほぼ同じ大きさの円形である。また、第２の凹部１４ｄの深さは特に限定されないが、接点ばね１２の弾性変形に伴う舌片２１の反り返りや上方への跳ね返りなどによって孔部１３ｈを貫通した舌片２１の屈曲部２１ｃを収容できる深さが必要である。なお、キャップ１４の上面は平坦面となっており、所定のスイッチ表示が印刷等される。

図９（ａ）に示されるように、キャップ１４を押下する前では、接点ばね１２がドーム形状を維持した状態で、カバー１３の内側上面に付勢されている。このとき、接点ばね１２の第２脚１８ｂは、収容部１３ｄの上壁部１３ｆ側に位置している。そして、キャップ１４を矢印方向に押圧すると、カバー１３に被覆されている接点ばね１２は、図９（ｂ）に示されるように、中央部１７がカバー１３と共に押し下げられて弾性変形する。このとき、前記第２脚１８ｂは収容部１３ｄの下壁部１３ｇ側に移動して当接する。このように、前記第２脚１８ｂが第２脚スペース１３ｃの収容部１３ｄ内で上下移動することによって、接点ばね１２が弾性変形する際の接触音を抑えることができる。これによって、スイッチング時における静音性を得ることができる。そして、中央部１７の弾性変形によって舌片２１が一緒に押し下げられ、基部２１ａ及び傾斜部２１ｂが弾性変形し、先端の屈曲部２１ｃで上シート１５ａを押圧することによって、一対の接点電極１９が接触してスイッチがＯＮとなる。このとき、前記屈曲部２１ｃは、舌片２１が押し下げられたことによる反り返りや接点電極１９に接触した時の反動による上方への跳ね返りなどで、接点ばね１２の中央部１７から上方に突出するおそれがある。本実施形態では、キャップ１４の前記舌片２１と対向する位置に、第２の凹部１４ｄを設けているので、接点ばね１２の中央部１７から上方に舌片２１の屈曲部２１ｃが突出した場合に、前記カバー１３の孔部１３ｈを通してキャップ１４の第２の凹部１４ｄ内に侵入させることができる。そのため、舌片２１がカバー１３やその上に配置されるキャップ１４に引っ掛かることがなく、接点ばね１２の弾性変形の動きが自由となり、押下操作をスムーズに行うことができる。

押下を解除すると、前記舌片２１がシートスイッチ１５から離れ、弾性変形した接点ばね１２の中央部１７がリンク部材１６にガイドされながら元のドーム形状に戻る。その際にも、前記舌片２１がカバー１３やキャップ１４に引っ掛かることがないので、戻り動作がスムーズである。このようにして、スイッチのＯＮ／ＯＦＦ操作を確実かつ快適に行うことができる。

図１０（ａ），（ｂ）はカバー１３を透光性有する樹脂部材によって形成し、その一部にＬＥＤ２２を配置したものである。前記ＬＥＤ２２から発せられた光がカバー１３内を導光することによって、接点ばね１２の中央部１７を明るく照明することができる。このＬＥＤ２２は、舌片２１がシートスイッチの接点電極に接触することによって発光するようにすることで、スイッチのＯＮ／ＯＦＦを目視で確認することができる。なお、前記ＬＥＤ２２の位置は任意に設定することができ、発光輝度に応じて複数設けることができる。

以上説明したように、接点ばね１２の第２脚１８ｂの少なくとも先端部がカバー１３に設けられた収容スペースに収容されていることで、接点ばね１２の弾性変形に伴って発する音を小さく抑えることができる。これによって、静音性が向上する。また、接点ばね１２に弾性変形を加えた際における舌片２１の動きを自由にする凹部や孔部をカバー及びキャップの少なくともいずれかに設けることによって、スイッチングの確実性や快適性を得ることが可能となった。また、接点ばねの舌片が凹部や孔部内で自由となることで、静音性も得ることができる。なお、前記凹部や孔部を広く、あるいは、カバーやキャップを吸音効果のある材質とすることで、さらに静音性を高めることができる。

１０ プッシュスイッチ
１１ａ スイッチ部材（第１実施形態）
１１ｂ スイッチ部材（第２実施形態）
１２ 接点ばね
１３ カバー
１３ａ 中央部スペース（収容スペース）
１３ｂ 第１脚スペース（収容スペース）
１３ｃ 第２脚スペース（収容スペース）
１３ｄ 収容部
１３ｅ 第１の凹部（凹部）
１３ｆ 上壁部
１３ｇ 下壁部
１３ｈ 孔部
１４ キャップ
１４ａ 上面
１４ｂ 下面
１４ｃ 突起
１４ｄ 第２の凹部（凹部）
１４ｅ 上部係合孔
１５ シートスイッチ
１５ａ 上シート
１５ｂ 下シート
１５ｃ スペーサ
１５ｄ 下部係合孔
１６ リンク部材
１６ａ 第１アーム
１６ｂ 第２アーム
１６ｃ 結合ピン
１６ｄ 下部係合ピン
１６ｅ 上部係合ピン
１７ 中央部
１７ａ 開口部
１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ 内周縁
１７ｅ 開口部の残りの一辺
１７ｆ 楕円孔
１８ａ 第１脚（脚）
１８ｂ 第２脚（脚）
１８ｃ 先端部
１９ 接点電極
２０ ベース部
２１ 舌片
２１ａ 基部
２１ｂ 傾斜部
２１ｃ 屈曲部
２２ ＬＥＤ

Claims (7)

1. 舌片を有する中央部と、中央部から外方向に突出する複数の脚と、を有するドーム形状の接点ばねと、
   接点ばねの中央部及び複数の脚を覆うカバーと、を備え、
   前記複数の脚は、接点ばねの下部に位置するシートスイッチに支持される複数の第１脚と、第１脚より短い長さからなる複数の第２脚とを有し、
   前記カバーには第２脚の少なくとも先端部が保持される収容部が設けられ、
   前記収容部は、前記第２脚の先端部が挿入される収容空間を有しているスイッチ部材。
2. 前記カバーは、その裏面側に前記接点ばねが配置される収容スペースを有し、収容ペースの一部に前記収容部が設けられている請求項１に記載のスイッチ部材。
3. 前記収容部は前記収容空間を形成する上壁部と下壁部とを有し、前記第２脚の先端部が上壁部と下壁部との間で移動する請求項１に記載のスイッチ部材。
4. 前記第２脚の先端部は、前記収容部の収容空間内に延びている請求項１又は３に記載のスイッチ部材。
5. 前記収容部は、下壁部が前記シートスイッチのシート面に接している請求項１に記載のスイッチ部材。
6. 前記複数の第１脚と前記複数の第２脚は、前記接点ばねの中央部の外周縁に交互に配列されている請求項１に記載のスイッチ部材。
7. 請求項１乃至６に記載のスイッチ部材と、前記スイッチ部材の上部に配置されるキャップと、前記スイッチ部材の下部に配置されるシートスイッチと、を備えているプッシュスイッチ。

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