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WO2021215181A1 - プッシュスイッチ - Google Patents

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Info

Publication number
WO2021215181A1
WO2021215181A1 PCT/JP2021/012055 JP2021012055W WO2021215181A1 WO 2021215181 A1 WO2021215181 A1 WO 2021215181A1 JP 2021012055 W JP2021012055 W JP 2021012055W WO 2021215181 A1 WO2021215181 A1 WO 2021215181A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
elastic member
push switch
load
main body
elastic
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/012055
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
真輔 渡邊
Original Assignee
シチズン電子株式会社
シチズン時計株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2020075575A external-priority patent/JP2023078491A/ja
Priority claimed from JP2020075584A external-priority patent/JP2023078492A/ja
Application filed by シチズン電子株式会社, シチズン時計株式会社 filed Critical シチズン電子株式会社
Publication of WO2021215181A1 publication Critical patent/WO2021215181A1/ja

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H13/00Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch
    • H01H13/02Details
    • H01H13/12Movable parts; Contacts mounted thereon
    • H01H13/20Driving mechanisms
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H13/00Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch
    • H01H13/70Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch having a plurality of operating members associated with different sets of contacts, e.g. keyboard
    • H01H13/84Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch having a plurality of operating members associated with different sets of contacts, e.g. keyboard characterised by ergonomic functions, e.g. for miniature keyboards; characterised by operational sensory functions, e.g. sound feedback

Definitions

  • the present invention relates to a push switch.
  • a push switch is used as an operation button for a keyboard for a PC (personal computer), a remote controller for a video device such as a TV, and the like.
  • a general push switch informs the operator of the device that the switch has been pressed by the click feeling and the click sound at the time of pressing.
  • the click sound generated when the push switch is pressed may cause discomfort to a third party other than the operator of the device. For this reason, there is a demand for a push switch that notifies the operator of the device that the push switch has been pressed, mainly by the click feeling at the time of pressing, while reducing the click sound at the time of pressing.
  • An object of the present invention is to provide a push switch in which a click feeling at the time of pressing is improved and a click sound is reduced.
  • An object of the present invention is to provide a push switch in which a click feeling at the time of pressing is improved, a click sound is reduced, and an assembling property is excellent.
  • the push switch disclosed in the present specification is arranged between the pressing member, the substrate, and the pressing member and the substrate, and the restoring force due to elastic deformation monotonically increases to the peak load, which is a positive maximum value, and then becomes negative. It has a first elastic member and a second elastic member that monotonically decreases to the bottom load, which is the minimum value of, and the pressing load required to press the pressing member is the restoring force of the first elastic member. It is a load characteristic that combines the restoring force of the second elastic member and the second elastic member.
  • the second elastic member is arranged between the pressing member and the substrate, and the restoring force due to the elastic deformation is a maximum value larger than the peak load of the first elastic member. It is preferable that the load monotonically increases and then monotonically decreases to the bottom load, which is a positive minimum value.
  • the absolute value of the positive bottom load of the second elastic member is larger than the absolute value of the negative bottom load of the first elastic member.
  • the first elastic member is made of metal.
  • the second elastic member is preferably made of resin.
  • the first elastic member has a first main body portion having a dome shape and at least two leg portions protruding from the first main body portion, and is provided on the upper portion of the first main body portion.
  • An opening is provided, and the upper part of the first main body is in contact with the pressing member.
  • the second elastic member has a second main body portion having a dome shape, the upper portion of the second main body portion is in contact with the pressing member inside the opening, and the outer edge portion of the second main body portion is in contact with the substrate. Is preferable.
  • the upper surface of the pressing member is exposed from the central opening and is arranged on the substrate to hold the legs of the first elastic member.
  • the first elastic member has a first main body portion having a dome shape, and the upper portion of the first main body portion is in contact with the pressing member.
  • the second elastic member has a second main body portion having a dome shape and is arranged between the first elastic member and the substrate, and the upper portion of the second main body portion is on the first main body portion of the first elastic member. It is preferable that they are in contact with each other.
  • the above-mentioned push switch further has a positioning member fixed to the substrate and positioning the first elastic member and the second elastic member.
  • the first elastic member has a leg portion protruding from the first main body portion, and has a leg portion.
  • the second elastic member has an opening provided on the outer edge of the second main body portion.
  • the positioning member has a leg accommodating portion for accommodating the leg portion of the first elastic member. It is preferable that the leg portion of the first elastic member penetrates the opening of the second elastic member and is arranged in the leg accommodating portion of the positioning member.
  • the above-mentioned push switch is further provided with a frame member for fixing the outer edge of the leg portion of the first elastic member and the second main body portion of the second elastic member between the positioning member and the leg portion.
  • the substrate has a seat switch having movable contacts and fixed contacts arranged so as to be separated from each other by a gap.
  • the second elastic member has a pressing portion and has a pressing portion. It is preferable that the pressing portion, the movable contact, and the fixed contact are arranged so as to overlap each other in a plan view.
  • the substrate has a fixed contact
  • the substrate has a fixed contact
  • the second elastic member has a movable contact on the substrate side and has a movable contact. It is preferable that the movable contact and the fixed contact are arranged so as to overlap each other in a plan view.
  • the second elastic member is arranged between the first elastic member and the substrate. It is preferable that the restoring force associated with the elastic deformation of the second elastic member is zero or positive and smaller than the peak load of the first elastic member.
  • the bottom load which is the minimum value of the load characteristic, is positive.
  • the first elastic member and the second elastic member are made of metal.
  • the first elastic member has a dome shape and has a dome shape.
  • the second elastic member preferably has a flat plate shape.
  • the push switch is arranged between the pressing member and the substrate and further has a cover for covering the first elastic member and the second elastic member.
  • the first elastic member has a first main body portion and at least two first leg portions protruding from the first main body portion.
  • the second elastic member has a second main body portion and at least two second leg portions protruding from the second main body portion. It is preferable that the first leg portion and the second leg portion are arranged on the substrate so as not to overlap each other in a plan view.
  • the cover has a bottom surface portion that covers the first elastic member and the lower part of the second elastic member. It is preferable that the first leg portion and the second leg portion are arranged on the bottom surface portion.
  • the cover has a side surface portion that covers the sides of the first elastic member and the second elastic member, and a leg holding portion provided inside the side surface portion. It is preferable that the first leg portion and the second leg portion are arranged in the leg holding portion.
  • the cover has an upper surface portion that covers the first elastic member and the second elastic member, and a storage portion provided inside the upper surface portion.
  • the first elastic member is housed in the storage section and It is preferable that the second elastic member is arranged in the cover below the first elastic member at a predetermined distance from the first elastic member.
  • the absolute value of the bottom load which is the positive minimum value of the second elastic member, is 10 (gf) or more.
  • the click rate represented by the following equation (1) is 80% or more. 100 ⁇ (ab) / a (1)
  • a is the top load of the load characteristic and b is the bottom load.
  • the above-mentioned push switch improves the click feeling when pressed and reduces the click sound.
  • the above-mentioned push switch has an improved click feeling when pressed, a reduced click sound, and excellent assembleability.
  • A is a perspective view of the push switch 1
  • B is an exploded perspective view of the push switch 1
  • C is a cross-sectional view of the push switch 1. It is sectional drawing of the push switch 1 in the pressed state. It is a graph which showed the load characteristic of a push switch 1. It is a figure which showed the structure of the 1st elastic member 4. It is a figure which showed the structure of the 1st elastic member 4'.
  • A is a diagram showing the structure of the first elastic member 100
  • B is a diagram showing the structure of the first elastic member 102
  • C is a diagram showing the structure of the first elastic member 104. .. It is sectional drawing of the push switch 1'.
  • A is a perspective view of the push switch 10 without the keycap
  • B is an exploded perspective view of the push switch 10 without the keycap
  • C is a cross-sectional view of the push switch 10. It is a graph which showed the load characteristic of a push switch 10. It is a figure which showed the structure of the 1st elastic member 140.
  • A is a perspective view of the push switch 11
  • B is an exploded perspective view of the push switch 11
  • C is a cross-sectional view of the push switch 11.
  • A is a plan view of the first elastic member 240 and the second elastic member 250
  • B is a cross-sectional view of the first elastic member 240 and the second elastic member 250. It is sectional drawing of the push switch 11 in the pressed state.
  • A is a cross-sectional view of the push switch 12, and B is a view showing a fixed contact 21b of the substrate 2'.
  • A is a perspective view of the push switch 13
  • B is an exploded perspective view of the push switch 13
  • C is a cross-sectional view of the push switch 13.
  • A is a bottom view of the cover 6, the first elastic member 340 and the second elastic member 350
  • B is a cross-sectional view of the cover 6, the first elastic member 340 and the second elastic member 350.
  • It is sectional drawing of the push switch 13 in the pressed state.
  • It is a graph which showed the load characteristic of a push switch 13.
  • It is a figure which showed the structure of another 1st elastic member 440.
  • It is a figure which showed the example which used the reinforcing member 444 for the other 1st elastic member 440.
  • It is sectional drawing of the push switch 14.
  • FIGS. 1A to 1C are diagrams schematically showing the configuration of the push switch 1 according to the first embodiment of the present invention.
  • 1A is a perspective view of the push switch 1
  • FIG. 1B is an exploded perspective view of the push switch 1
  • FIG. 1C is a cross-sectional view of the push switch 1 along the AA'line shown in FIG. 1A. be.
  • the push switch 1 includes a substrate 2, a keycap 3 that functions as a pressing member, a first elastic member 4, a second elastic member 5, and a case 7.
  • the push switch 1 is turned on when the keycap 3 is pressed from above by a pressing object P such as an operator's finger and approaches the substrate 2, so that the movable contact 21a contacts the fixed contact 21b.
  • a signal indicating that the push switch 1 is turned on is output to an external device (not shown) via the cable 24.
  • the push switch 1 is used, for example, as an operation button for a keyboard for a PC (personal computer), a remote controller for a video device such as a TV, and the like.
  • the planar shape of the push switch 1 is, for example, a rectangular shape of 17.3 mm ⁇ 17.3 mm, but the shape of the push switch 1 may be appropriately determined according to the application, for example, a planar shape such as a circle or a polygon. May have.
  • the substrate 2 has a planar shape that substantially matches the contour of the push switch 1.
  • the substrate 2 is formed by stacking a first sheet 20a, a second sheet 20b, and a lower substrate 20c in this order from the top.
  • the first sheet 20a has a movable contact 21a at the center
  • the second sheet 20b has a fixed contact 21b at the center.
  • the first sheet 20a and the second sheet 20b are formed of a highly insulating material mainly made of polyethylene terephthalate or the like, and are superposed with an insulating layer interposed therebetween except for the central portion.
  • the movable contact 21a and the fixed contact 21b are formed of a highly conductive material whose main material is copper or the like, and are arranged so as to be spaced apart from each other.
  • the first sheet 20a and the second sheet 20b form a sheet switch (membrane switch).
  • the third sheet 20c has a flat plate shape formed of a highly insulating material such as polyimide or polyamide, and constitutes the back surface of the push switch 1.
  • the third sheet 20c has a connection terminal electrically connected to the movable contact 21a in the substrate 2 and a connection terminal electrically connected to the fixed contact 21b in the substrate 2.
  • connection terminal may be provided on the back surface side of the third sheet 20c.
  • the connection terminal on the back surface side of the third sheet 20c may be directly connected to the connection terminal of the external device without using the cable 24 or the like.
  • the substrate 2 has a fixing member 23 for fixing the leg portion 41 of the first elastic member 4.
  • the fixing member 23 is adhered on the substrate 2 by an adhesive member and an adhesive member such as an adhesive sheet, the fixing member 23 may be integrally molded with the substrate 2 by an insert mold or the like.
  • the board 2 illuminates a light emitting element such as an LED (Light-Emitting Diode) mounted on the board 2 to indicate that the push switch 1 is turned on. It may be configured to inform.
  • a light emitting element such as an LED (Light-Emitting Diode) mounted on the board 2 to indicate that the push switch 1 is turned on. It may be configured to inform.
  • the keycap 3 is formed of, for example, a hard resin material such as plastic, and is connected to the substrate 2 via a first elastic member 4 and a second elastic member 5.
  • the fixed contact 21b is not in contact with the movable contact 21a, and the push switch 1 is in the off state.
  • the keycap 3 is pressed, the keycap 3 approaches the substrate 2, the movable contact 21a contacts the fixed contact 21b, and the push switch 1 is turned on.
  • the planar shape of the keycap 3 is, for example, a circular shape having a diameter of 12.2 mm, but the shape of the keycap 3 and the like may be appropriately determined according to the application, and for example, a planar shape such as a rectangular shape or a polygonal shape may be used. You may have. Further, the keycap 3 may have a spring property.
  • the first elastic member 4 is arranged between the keycap 3 and the substrate 2, and when the keycap 3 is pressed by the operator, the first elastic member 4 is elastically deformed, and the operator presses the push switch 1 by the restoring force accompanying the elastic deformation. It creates a pressing load that you feel when you press it.
  • the first elastic member 4 is made of a material whose main material is stainless steel (SUS).
  • the first elastic member 4 is preferably formed of a material whose main material is a metal such as stainless steel (SUS), iron, copper, or aluminum, but if the elastic properties described later are satisfied, a material other than the metal can be used. It may be formed.
  • the first elastic member 4 has a dome-shaped main body portion having an opening at the upper portion.
  • the hole provided in the outer edge of the main body of the first elastic member 4 and the protrusion provided on the lower surface of the outer edge of the keycap 3 are engaged with each other, and the upper surface of the first elastic member 4 is the keycap. It is arranged so as to be in contact with the lower surface of 3.
  • the first elastic member 4 has a plurality of leg portions 41 protruding in the horizontal direction from the end portion of the main body portion, and is arranged so that the lower surface of the leg portion 41 is in contact with the upper surface of the substrate 2 or the fixing member 23.
  • the second elastic member 5 is arranged between the keycap 3 and the substrate 2, and when the keycap 3 is pressed by the operator, the second elastic member 5 is elastically deformed, and the operator presses the push switch 1 due to the restoring force accompanying the elastic deformation. It creates a pressing load that you feel when you press it.
  • the second elastic member 5 is made of a material whose main material is silicone rubber.
  • the second elastic member 5 is preferably formed of a material whose main material is a flexible resin such as silicone rubber, but if the click sound is suppressed and the elastic characteristics described later are satisfied, the second elastic member 5 is other than the resin. It may be formed of the material of.
  • the second elastic member 5 of the present embodiment has a main body portion having a dome shape, and the upper portion of the main body portion is inside the opening of the first elastic member 4 and is in contact with the lower surface of the central portion of the keycap 3. Arranged like this.
  • the outer edge portion of the main body portion of the second elastic member 5 is arranged so as to be in contact with the upper surface of the substrate 2.
  • the second elastic member 5 has a pressing portion 50 protruding inward in the upper part of the main body portion.
  • the pressing portion 50, the movable contact 21a, and the fixed contact 21b are arranged so as to overlap each other in a plan view.
  • the pressing portion 50 presses the movable contact 21a from above to bring the movable contact 21a into contact with the fixed contact 21b.
  • the movable contact 21a may be pressed as it is without projecting the main body of the second elastic member 5 inward. That is, the main body portion itself of the second elastic member 5 may be used as the pressing portion 50.
  • the case 7 is made of plastic, metal, or the like, and is arranged so as to cover the substrate 2 from above to protect the substrate 2 and each member arranged on the substrate 2.
  • the case 7 has a planar opening 70 in the center of the upper surface that substantially matches the contour of the keycap 3, and the opening 70 is arranged on the substrate 2 so as to surround the outer edge of the keycap 3. As a result, the upper surface of the keycap 3 is exposed from the opening 70.
  • the case 7 is configured to hold the leg portion 41 of the first elastic member 4 between the leg portion 41 and the fixing member 23.
  • the leg portion 41 of the first elastic member 4 is subjected to the fixing member 23. Can be moved to the outside of the substrate 2 along the upper surface of the substrate 2. The leg portion 41 of the first elastic member 4 may be held between the case 7 and the substrate 2 without providing the fixing member 23.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the operation of the push switch 1 when pressed.
  • a pressing object P such as an operator's finger
  • the first elastic member 4 and the second elastic member 5 are elastically deformed, and the operator presses the push switch 1.
  • the keycap 3 is brought closer to the substrate 2 while generating a pressing load that is felt during the operation.
  • the pressing portion 50 of the second elastic member 5 presses the movable contact 21a from above, the movable contact 21a comes into contact with the fixed contact 21b.
  • a signal indicating that the movable contact 21a and the fixed contact 21b are short-circuited is output via the cable 24.
  • FIG. 3 is a graph showing the load characteristics of the push switch 1 together with the elastic characteristics of the first elastic member 4 and the elastic characteristics of the second elastic member 5.
  • Curves f1, f2, and f show the characteristics of the first elastic member 4, the second elastic member 5, and the push switch 1, respectively.
  • the horizontal axis of FIG. 3 indicates the stroke, which is the displacement amount of the keycap 3 of the push switch 1, and the magnitude of the elastic deformation of each of the corresponding first elastic member 4 and the second elastic member 5 in millimeters [ Indicated by [mm].
  • the vertical axis of FIG. 3 shows the pressing load required to press the keycap 3 of the push switch 1 and the restoring force due to the elastic deformation of the corresponding first elastic member 4 and the second elastic member 5. It is shown in gram weight unit [gf]. 1 [N] corresponds to about 102 [gf].
  • the curve f1 is the load characteristic of the push switch 1 obtained when the second elastic member 5 is removed and the keycap 3 and the substrate 2 are connected only via the first elastic member 4 in the configuration of the push switch 1. Is. When the keycap 3 is not pressed, the first elastic member 4 is not elastically deformed, so that the restoring force due to the elastic deformation is zero.
  • the restoring force associated with the elastic deformation of the first elastic member 4 monotonically increases from zero with the deformation of the first elastic member 4, and becomes a peak load having a maximum value a1. Then, the restoring force decreases monotonically with the further deformation of the first elastic member 4, and becomes a bottom load having a minimum value b1. After that, the restoring force monotonically increases with the further deformation of the first elastic member 4.
  • Such elastic characteristics in which the maximum value a1 and the minimum value b1 appear one by one are obtained by reversing the dome shape at the maximum value a1 when the first elastic member 4 has a simple dome shape. ..
  • the size of the peak load having the maximum value a1 and the size of the bottom load having the minimum value b1 can be changed.
  • the curve f1 showing the restoring force associated with the elastic deformation of the first elastic member 4 is characterized in that the peak load is positive and the bottom load is negative. Further, the first elastic member 4 is characterized in that the click rate exceeds 100%.
  • the curve f2 is the load characteristic of the push switch 1 obtained when the first elastic member 4 is removed and the keycap 3 and the substrate 2 are connected only via the second elastic member 5 in the configuration of the push switch 1. Is. When the keycap 3 is not pressed, the second elastic member 5 is not elastically deformed, so that the restoring force due to the elastic deformation is zero.
  • the restoring force due to the elastic deformation of the second elastic member 5 also monotonically increases to the peak load which is the maximum value a2 and then monotonically decreases to the bottom load which is the minimum value b2.
  • the restoring force of the second elastic member 5 due to the elastic deformation is always larger than the restoring force of the first elastic member 4 due to the elastic deformation.
  • the curve f2 showing the restoring force associated with the elastic deformation of the second elastic member 5 is characterized in that the peak load is positive and the bottom load is also positive.
  • the curve f is a load characteristic of the push switch 1 obtained when the keycap 3 and the substrate 2 are connected via both the first elastic member 4 and the second elastic member 5.
  • the pressing load required to press the keycap 3 is the curve f1 showing the restoring force due to the elastic deformation of the first elastic member 4 and the elasticity of the second elastic member 5. It is the sum of the curves f2 showing the restoring force due to deformation. That is, the pressing load felt by the operator who presses the keycap 3 is represented by a load characteristic that is a combination of the restoring force of the first elastic member 4 and the restoring force of the second elastic member 5.
  • the curve f also monotonically increases to the peak load, which is the maximum value a, and then monotonically decreases to the bottom load, which is the minimum value b.
  • the curve f is characterized in that the peak load is positive and the bottom load is also positive. Therefore, the absolute value of the positive bottom load of the second elastic member 5 is made larger than the absolute value of the negative bottom load of the first elastic member 4. As a result, even if the dome shape of the first elastic member 4 pressed is reversed and does not return to the original shape, the dome shape of the first elastic member 4 is based on the restoring force of the second elastic member 5. Be returned.
  • the absolute value of the positive bottom load of the second elastic member 5 is preferably 10 (gf) or more and 1000 (gf) or less.
  • the second elastic member 5 having the larger peak load is made of resin instead of metal, so that a click sound when the operator presses the keycap 3 Is reduced.
  • the second elastic member 5 made of a resin having an excellent cushioning effect directly above the fixed contact 21b the clicking sound at the time of pressing is reduced.
  • the push switch because the first elastic member 4 having the elastic characteristic that the peak load is positive and the bottom load is negative acts to increase the peak load of the load characteristic of the push switch 1 and decrease the bottom load.
  • the click feeling felt by the operator who presses 1 is improved.
  • the click feeling felt by the operator who presses the push switch 1 is quantitatively expressed by the click rate calculated by the following equation (1) using, for example, the top load a and the bottom load b of the push switch 1.
  • Click rate (%) 100 x (ab) / a (1)
  • the click rate of the push switch 1 is improved by combining the second elastic member 5 with the first elastic member 4 instead of reducing the bottom load of the second elastic member 5. I am doing it.
  • the click rate is preferably 50% or more, but in the push switch 1, the shape of the first elastic member 4 is changed to adjust the absolute value of the negative bottom load of the first elastic member 4. This makes it possible to set the click rate to a desired value. Specifically, it is possible to reduce the click sound by setting the click rate at the time of pressing to 80% or more.
  • the click rate is preferably 80% or more and less than 100%.
  • the total pressing load required for the push switch 1 to be turned on is represented by the size of the area obtained by integrating the curve f shown in the figure with the stroke on the horizontal axis. Since the curve f1 of the first elastic member 4 has substantially the same shape in which the positive portion and the negative portion are inverted vertically, when the curve f1 is integrated by the stroke on the horizontal axis, they cancel each other out and become almost zero. It becomes. Therefore, the first elastic member 4 acts to increase the peak load of the load characteristic of the push switch 1 and decrease the bottom load, but hardly increases the total pressing load, so that the push switch 1 is pressed. The load on the operator does not increase.
  • the bottom load of the first elastic member 4 As described above, by setting the bottom load of the first elastic member 4 to be negative, it is possible to improve the click rate of the entire push switch 1.
  • the fact that the bottom load is negative means that, for example, when the first elastic member 4 is placed on a flat plate and clicked, it remains inverted and does not return to the original state as it is. Therefore, if the first elastic member 4 is arranged on the substrate 2 side, it may remain inverted and a malfunction of the push switch 1 may occur. Therefore, a second elastic member 5 having a positive bottom load is arranged between the first elastic member 4 and the substrate 2. The same applies to the push switches 11 to 14 described later.
  • the first elastic member 4 is different from the elastic member that spontaneously returns in that a portion that supports the pressing force is required in addition to the portion to which the pressing force is applied for the return.
  • a repulsive force against the pressing acts from the start of pushing to the peak load, but when the peak load is exceeded, the spring spontaneously reverses and changes to a tensile force. It is known that after the peak load is exceeded, the load can be efficiently combined when the first elastic member 4 and the second elastic member 5 are in contact with each other. Therefore, it is preferable that the first elastic member 4 and the second elastic member 5 are always in contact with each other after the peak load is exceeded. The same applies to the push switches 11 to 14 described later.
  • the push switch 1 has a configuration in which the leg portion 41 of the first elastic member 4 is sandwiched between the case 7 and the fixing member 23.
  • the leg portion 41 of the first elastic member 4 reverses while receiving a pressing force on the upper surface of the fixing member 23.
  • the first elastic member 4 does not return spontaneously.
  • the first elastic member 4 returns after the second elastic member 5 is inverted, when the pressing force from the second elastic member is applied, the first elastic member 4 returns while receiving the pressing force on the lower surface of the case 7.
  • the push switch 1 has a configuration in which the central portion of the first elastic member 4 is sandwiched between the key top 3 and the second elastic member 5.
  • the legs 41 of the first elastic member 4 are attached to the case 7 and the fixing member 23 without providing a special return mechanism for the first elastic member 4 having a negative bottom load.
  • the first elastic member 4 can be reliably restored by the structure of sandwiching the first elastic member 4.
  • the four legs 41 of the first elastic member 4 are held between the case 7 and the fixing member 23, the first elastic member 4 is stably arranged and is surely arranged. It is possible to return to.
  • the push switch 1 if the return of the second elastic member 5 is completed before the return of the first elastic member 4, the first elastic member 4 may remain inverted without returning. .. Therefore, the push switch 1 is adjusted so that the return of the second elastic member 5 is not completed before the return of the first elastic member 4. Further, in FIG. 3, if b (b1 + b2)> 0, the first elastic member 4 returns. However, when the spring is repeatedly deformed, the repulsive force of the elastic member becomes small and b approaches 0 (zero). Therefore, the absolute value of the positive bottom load of the second elastic member 5 must be 10 (gf) or more so that b does not become 0 (zero) or less even if the repulsive force of the elastic member becomes slightly smaller. preferable. The same applies to the push switches 11 to 14 described later.
  • FIG. 4 is a diagram showing the structure of the first elastic member 4.
  • the left side of FIG. 4 is a plan view of the first elastic member 4, and the right side of FIG. 4 is a cross-sectional view of the first elastic member 4 along the BB'line.
  • the first elastic member 4 includes a dome-shaped main body 43, an opening 42 provided in the center of the main body 43, and four legs provided at the ends of the main body 43. It has a part 41.
  • a plurality of holes 44 for connecting to the keycap 3 are provided on the outer edge of the main body. By providing the opening 42, the elastic characteristics of the first elastic member 4 are adjusted.
  • the keycap 3 can be made to shine brighter with the light from the light emitting element.
  • the number of legs 41 of the first elastic member 4 is not limited to the above number.
  • FIG. 5 is a diagram showing a first elastic member 4'having another structure.
  • the left side of FIG. 5 is a plan view of the other first elastic member 4', and the right side of FIG. 5 is a cross-sectional view of the other first elastic member 4'along the BB' line.
  • the difference between the first elastic member 4 shown in FIG. 4 and the other first elastic member 4'shown in FIG. 5 is that the other first elastic member 4'main body 43 has a second opening 45. Only the points that are done.
  • FIG. 6A is a diagram showing still another first elastic member 100.
  • the left side of FIG. 6A is a plan view of the first elastic member 100, and the right side of FIG. 6A is a cross-sectional view of the first elastic member 100 along the BB'line.
  • the first elastic member 100 can be used in place of the first elastic member 4 in the push switch 1.
  • the opening 101 provided at the center of the first elastic member 100 does not necessarily have to be provided.
  • FIG. 6B is a diagram showing still another first elastic member 102.
  • the left side of FIG. 6B is a plan view of the first elastic member 102, and the right side of FIG. 6B is a cross-sectional view of the first elastic member 102 along the BB'line.
  • the first elastic member 102 can be used in place of the first elastic member 4 in the push switch 1.
  • the opening 103 provided at the center of the first elastic member 102 does not necessarily have to be provided.
  • the first elastic member may have an outer edge shape in which a concave portion and a convex portion are combined.
  • FIG. 6C is a diagram showing still another first elastic member 104.
  • the left side of FIG. 6C is a plan view of the first elastic member 104, and the right side of FIG. 6C is a cross-sectional view of the first elastic member 104 along the BB'line.
  • the first elastic member 104 can be used in place of the first elastic member 4 in the push switch 1.
  • the opening 105 provided at the center of the first elastic member 104 does not necessarily have to be provided.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of the push switch 1 ′, which is a modified example of the push switch 1.
  • the only difference between the push switch 1 and the push switch 1' is that the substrate is replaced with the substrate 2'having the substrate 20d.
  • the substrate 2'of the push switch 1' has a first sheet 20a and a second sheet 20b constituting a sheet switch (membrane switch), and a base material 20d on which the third sheet 20c is arranged on the upper surface. ..
  • the base material 20d has a flat plate shape formed of a hard material having high insulating properties, which is mainly made of resin or ceramic.
  • the substrate 2'shown in FIG. 7 can also be used in the push switches 10, 11, 12, 13 and 14, which will be described later.
  • the push switch 1 is a push switch in which the movable contact 21a comes into contact with the fixed contact 21b of the board 2 and is turned on when the keycap 3 is pressed and approaches the board 2.
  • the push switch 1 includes a first elastic member 4 and a second elastic member 5 having different elastic characteristics.
  • the first elastic member 4 is arranged between the keycap 3 and the substrate 2, and the restoring force due to elastic deformation monotonically increases to the peak load which is the positive maximum value, and then the bottom which is the negative minimum value. The load is monotonically reduced, and the second elastic member is arranged between the keycap 3 and the substrate 2.
  • the pressing load required to press the keycap 3 is represented by a load characteristic that is a combination of the restoring force of the first elastic member 4 and the restoring force of the second elastic member 5.
  • the second elastic member 5 having a large peak load is made of resin or the like, the clicking sound when the keycap 3 is pressed is reduced.
  • the first elastic member 4 having a positive peak load and a negative bottom load increases the peak load of the load characteristics of the push switch 1 and decreases the bottom load. The click feeling when the cap 3 is pressed is improved.
  • FIGSecond Embodiment 8A to 8C are diagrams schematically showing the configuration of the push switch 10 according to the second embodiment of the present invention.
  • 8A is a perspective view of the push switch 10 in which the keycap 30 functioning as a pressing member is omitted
  • FIG. 8B is an exploded perspective view of the push switch 10
  • FIG. 8C is A shown in FIG. 8A. It is sectional drawing of the push switch 10 along the-A' line.
  • the push switch 10 includes a substrate 2, a keycap 30, a first elastic member 140, a second elastic member 150, a case 7, a positioning member 8, and a frame member 9.
  • the push switch 10 shown in FIGS. 8A to 8C is different from the push switch 1 shown in FIGS. 1A to 1C mainly in the arrangement and shape of the first elastic member 140.
  • the same number is assigned to the same configuration as the push switch 1, and the description thereof will be omitted.
  • the first elastic member 140 is arranged between the keycap 30 and the second elastic member 150, and when the keycap 30 is pressed by the operator, the first elastic member 140 is elastically deformed, and the restoring force accompanying the elastic deformation causes the operator to perform the elastic deformation. It creates a pressing load that is felt when the push switch 10 is pressed.
  • the first elastic member 140 is made of a material whose main material is stainless steel (SUS).
  • the first elastic member 140 is preferably formed of a material whose main material is a metal such as iron, copper, aluminum, or stainless steel (SUS), but if the elastic properties described later are satisfied, a material other than the metal can be used. It may be formed.
  • the main body of the first elastic member 140 has a dome shape, and the upper surface thereof is arranged so as to be in contact with the lower surface of the keycap 30.
  • the first elastic member 140 has a plurality of leg portions 141 projecting obliquely downward from the end portion of the main body portion, and the leg portion 141 is positioned via a hole 152 provided in the second elastic member 150. It is arranged in the leg storage hole 81 of the member 8.
  • the number of legs 141 of the first elastic member 140 is not limited to the above number.
  • the second elastic member 150 is arranged between the first elastic member 140 and the substrate 2, and when the keycap 30 is pressed by the operator, the second elastic member 150 is elastically deformed, and the operator pushes it by the restoring force accompanying the elastic deformation. It produces a pressing load that is felt when the switch 10 is pressed.
  • the second elastic member 150 is made of a material whose main material is silicone rubber.
  • the second elastic member 150 is preferably formed of a material whose main material is a flexible resin such as silicone rubber, but if the click sound is suppressed and the elastic characteristics described later are satisfied, the second elastic member 150 is other than the resin. It may be formed of the material of.
  • the main body of the second elastic member 150 has a dome shape, and the upper surface of the main body of the second elastic member 150 is arranged so as to be in contact with the lower surface of the central portion of the first elastic member 140.
  • the outer edge portion of the second elastic member 150 is arranged between the positioning member 8 and the frame member 9.
  • the second elastic member 150 has a hole 152 through which the leg portion 141 of the first elastic member 140 penetrates.
  • the second elastic member 150 has a pressing portion 151 at a central portion inside the main body portion.
  • the outer edge of the keycap 30 has a protrusion, and the keycap 30 is arranged inside the case so that the protrusion of the keycap 30 enters the space inside the case 7. NS.
  • the positioning member 8 is fixed to the substrate 2 by an adhesive member and an adhesive member such as an adhesive sheet.
  • the positioning member 8 has a leg storage hole 81 that overlaps with the hole 152 of the second elastic member 150 in a plan view, and the leg portion 141 of the first elastic member 140 is stored in the leg storage hole 81 via the hole 152. Then, the first elastic member 140 and the second elastic member 150 are positioned.
  • the pressing portion 151, the movable contact 21a, and the fixed contact 21b are arranged so as to overlap each other in a plan view, and the positions of the first elastic member 140, the second elastic member 150, and the substrate 2 are fixed, so that the push portion 151, the movable contact 21a, and the fixed contact 21b are pushed.
  • the load characteristics and switch operation of the switch 10 are stable.
  • the leg storage hole 81 may be a through hole that penetrates the positioning member 8, or may be a recess that does not penetrate the positioning member 8.
  • the frame member 9 is made of plastic, metal, or the like, and is arranged so as to overlap the leg portion 141 of the first elastic member 140 and the outer edge portion of the second elastic member 150 in a plan view, and the first elastic member 140.
  • the outer edge portions of the leg portion 141 and the second elastic member 150 are held between the frame member 9 and the substrate 2.
  • the leg portion 141 of the first elastic member 140 is fixed by the frame member 9 so as not to come off from the hole 52 of the second elastic member 5.
  • FIG. 9 is a graph showing the load characteristic f of the push switch 10 together with the elastic characteristic f1 of the first elastic member 140 and the elastic characteristic f2 of the second elastic member 150. From FIG. 9, it can be understood that the load characteristic f of the push switch 10 has the same load characteristic as the load characteristic of the push switch 1 shown in FIG.
  • FIG. 10 is a diagram showing the structure of the first elastic member 140 of the push switch 10.
  • the left side of FIG. 10 is a plan view of the first elastic member 140
  • the right side of FIG. 10 is a cross-sectional view of the first elastic member 140 along the BB'line.
  • four leg portions 141 project from the end portion of the dome-shaped main body portion 143.
  • a first opening 142 is provided at the center of the main body 143, and four second openings 145 are provided at the outer edge of the main body 143.
  • the assembleability of the push switch 10 is improved. Further, the first opening 142 at the center of the first elastic member 140 of the push switch 10 is formed smaller than that of the first elastic member 4 of the push switch 1.
  • the elastic properties of the first elastic member 140 have been investigated by the first opening 142 and the second opening 145. Further, when the first mounting is performed, the keycap 30 can be made to shine even brighter.
  • FIGS. 11A to 11C are diagrams schematically showing the configuration of the push switch 11 according to the third embodiment of the present invention.
  • 11A is a perspective view of the push switch 11
  • FIG. 11B is an exploded perspective view of the push switch 11
  • FIG. 11C is a cross-sectional view of the push switch 11 along the AA'line shown in FIG. 11A. be.
  • the push switch 11 includes a substrate 2, a keycap 130 that functions as a pressing member, a first elastic member 240, a second elastic member 250, and a case 7.
  • the push switch 11 shown in FIGS. 11A to 11C is different from the push switch 11 shown in FIGS. 1A to 1C mainly in the first elastic member 240 and the second elastic member 250.
  • the same configurations as those of the push switches 1 and 10 are assigned the same numbers, and the description thereof will be omitted.
  • the first elastic member 240 is arranged between the keycap 130 and the second elastic member 250, and when the keycap 130 is pressed by the operator, it is elastically deformed, and the restoring force accompanying the elastic deformation causes the operator. Generates a pressing load that is felt when the push switch 11 is pressed.
  • the first elastic member 240 is made of a material whose main material is stainless steel (SUS).
  • the first elastic member 240 is preferably formed of a material whose main material is a metal such as iron, copper, aluminum, or stainless steel (SUS), but if the elastic properties described later are satisfied, a material other than the metal can be used. It may be formed.
  • the first elastic member 240 has a main body portion 243 having a dome shape.
  • the first elastic member 240 has four leg portions 241 projecting diagonally downward from the end portion of the main body portion 243, and is arranged on the substrate 2 so that the lower surface of the leg portion 241 is in contact with the upper surface of the substrate 2. Will be done.
  • the second elastic member 250 is arranged between the first elastic member 240 and the substrate 2, and is elastically deformed when the keycap 130 is pressed by the operator, and is pushed by the operator by the restoring force accompanying the elastic deformation. It produces a pressing load that is felt when the switch 11 is pressed.
  • the second elastic member 250 is made of a material whose main material is stainless steel (SUS).
  • the second elastic member 250 is preferably formed of a material whose main material is a metal such as iron, copper, aluminum, or stainless steel (SUS), but if the elastic properties described later are satisfied, a material other than the metal can be used. It may be formed.
  • the second elastic member 250 has a flat plate shape.
  • the second elastic member 250 has four protrusions 251 protruding from the ends, and the plurality of protrusions 251 are arranged on the fixing portion 123.
  • the second elastic member 250 has an opening 253 in the center.
  • the first elastic member 240 has a pressing portion 242 extending like a tongue from the center of the main body portion 243 toward the lower part.
  • the pressing portion 242, the opening 253, the movable contact 21a, and the fixed contact 21b are arranged so as to overlap each other in a plan view.
  • the pressing portion 242 penetrates the opening 253 and presses the movable contact 21a to bring the movable contact 21a into contact with the fixed contact 21b.
  • the pressing portion 242 is formed in a tongue shape from the center of the main body portion of the first elastic member 240 toward the lower part, but presses the main body portion 243 of the first elastic member 240 itself. It may be a part 242.
  • the only difference between the keycap 3 of the push switch 1 and the keycap 130 of the push switch 11 is that the keycap 130 does not have a pressing portion.
  • the difference between the fixing member 23 of the push switch 1 and the fixing member 123 of the push switch 11 is that the fixing member 123 has a stepped portion arranged inside, and the protruding portion of the second elastic member 250 is provided on the stepped portion. This is the point where 251 is placed.
  • FIGS. 12A and 12B are views showing the structures of the first elastic member 240 and the second elastic member 250. It is a top view of the region X shown in FIGS. 12A and 11C when viewed from above, and FIG. 12B shows the first elastic member 240 and the second elasticity along the CC'line shown in FIG. 12A. It is sectional drawing of the member 250.
  • the first elastic member 240 and the second elastic member 250 are arranged so as not to come into contact with each other when the push switch 11 is not pressed.
  • the keycap 130 presses the first elastic member 240, and 0 and the second elastic member 250 come into contact with each other.
  • the restoring force associated with the elastic deformation of the first elastic member 240 and the second elastic member 250 is generated with respect to the force pressing the keycap 130.
  • the four leg portions 241 of the first elastic member 4 are arranged on the substrate 2, and the four protruding portions 251 of the second elastic member 250 are arranged on the four fixing members 123, respectively.
  • the four leg portions 241 of the first elastic member 4 and the four projecting portions 251 of the second elastic member 250 are arranged so as not to overlap in a plan view.
  • the first elastic member 240 and the second elastic member 250 are arranged in a well-balanced manner inside the push switch 11, so that the pressing load required to press the keycap 130 is stabilized.
  • the number of legs 241 and protrusions 244 of the first elastic member 240 is not limited to the above number.
  • the number of protrusions 251 of the second elastic member 250 is not limited to the above number.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view of the push switch 11 in a pressed state.
  • a pressing object P such as an operator's finger
  • the first elastic member 240 and the second elastic member 250 are elastically deformed, and the operator presses the push switch 11.
  • the keycap 130 is brought closer to the substrate 2 while generating a pressing load that is felt during the operation.
  • the pressing portion 242 of the first elastic member 240 presses the movable contact 21a from above, the movable contact 21a comes into contact with the fixed contact 21b.
  • a signal indicating that the movable contact 21a and the fixed contact 21b are short-circuited is output via the cable 24.
  • FIG. 14 is a graph showing the load characteristics of the push switch 11 together with the elastic characteristics of the first elastic member 240 and the elastic characteristics of the second elastic member 250.
  • Curves f1, f2, and f show the characteristics of the first elastic member 240, the second elastic member 250, and the push switch 11, respectively.
  • the horizontal axis of FIG. 14 indicates the stroke, which is the displacement amount of the keycap 130 of the push switch 11, and the magnitude of the elastic deformation of the corresponding first elastic member 240 and the second elastic member 250 in millimeters [ Indicated by [mm]. Further, the vertical axis of FIG.
  • the curve f1 is the load characteristic of the push switch 11 obtained when the second elastic member 250 is removed and the keycap 130 and the substrate 2 are arranged only via the first elastic member 240 in the configuration of the push switch 11. Is. When the keycap 130 is not pressed, the first elastic member 240 is not elastically deformed, so that the restoring force due to the elastic deformation is zero.
  • the restoring force of the first elastic member 240 due to the elastic deformation increases monotonically from zero with the deformation of the first elastic member 240, and becomes a peak load having a maximum value a1. Then, the restoring force decreases monotonically with the further deformation of the first elastic member 240, and after the pressing portion 242 of the first elastic member 240 comes into contact with the movable contact 21a at x1, the bottom has a minimum value b1. It becomes a load. After that, the restoring force increases monotonically with the further deformation of the first elastic member 240.
  • the bottom load having the minimum value b1 is such that the pressing portion 242 extends downward in a tongue shape as shown by the broken line in FIG. It is smaller than when it is formed.
  • the elastic characteristic in which the maximum value a1 and the minimum value b1 appear one by one is that the dome shape is inverted at the maximum value a1 when the first elastic member 240 has a simple dome shape. Obtained by.
  • the magnitude of the peak load which is the maximum value a1 and the magnitude of the bottom load which is the minimum value b1 can be changed. It is possible to change.
  • the curve f1 showing the restoring force associated with the elastic deformation of the first elastic member 240 is characterized in that the peak load is positive and the bottom load is negative.
  • the curve f2 is the load characteristic of the push switch 11 obtained when the first elastic member 240 is removed and the keycap 130 and the substrate 2 are arranged only via the second elastic member 250 in the configuration of the push switch 11. Is.
  • the second elastic member 250 is pressed via the first elastic member 240, but the first elastic member 240 is the second elastic member 250 until x0 when the dome shape of the first elastic member 240 is inverted. Do not press. Therefore, until x0, the second elastic member 250 is not elastically deformed, and the restoring force due to the elastic deformation is zero.
  • the restoring force of the second elastic member 250 due to the elastic deformation is monotonous from zero due to the elastic deformation when the first elastic member 4 presses the second elastic member 5 after x0. It increases and comes into contact with the substrate 2 at x2 to reach a constant value.
  • the restoring force associated with the elastic deformation of the second elastic member 250 is always zero or positive if the stroke is positive, and is always smaller than the peak load which is the maximum value a1 of the first elastic member 240. There is a feature.
  • Such elastic properties are obtained by the second elastic member 250 having a flat plate shape whose shape does not reverse even when pressed.
  • the curve f is a load characteristic obtained when both the first elastic member 240 and the second elastic member 250 are arranged between the keycap 130 and the substrate 2 in the configuration of the push switch 11.
  • the pressing load required to press the keycap 130 is the curve f1 showing the restoring force due to the elastic deformation of the first elastic member 240 and the elasticity of the second elastic member 250. It is the sum of the curves f2 showing the restoring force due to deformation. That is, the pressing load felt by the operator who presses the keycap 130 is represented by a load characteristic that is a combination of the restoring force of the first elastic member 240 and the restoring force of the second elastic member 250.
  • the curve f also monotonically increases to the peak load, which is the maximum value a, and then monotonically decreases to the bottom load, which is the minimum value b, like the curve f1.
  • the curve f is characterized in that the peak load is positive and the bottom load is also positive. Therefore, the absolute value of the negative bottom load of the first elastic member 240 is set to be smaller than the restoring force of the corresponding second elastic member 250.
  • the absolute value of the bottom load which is the minimum value b1
  • the pressing portion 242 extends downward in a tongue shape as shown by the broken line in FIG. It becomes larger than the case where it is formed in.
  • the first elastic member 240 having elastic characteristics in which the peak load is positive and the bottom load is negative acts to increase the peak load of the load characteristics of the push switch 11 and decrease the bottom load. Since the first elastic member 240 can be adjusted so as to increase the difference between the peak load and the bottom load of the push switch 11, the click feeling felt by the operator who presses the push switch 11 is improved. .. Since the second elastic member 250 has a flat plate shape whose shape does not reverse with elastic deformation, the clicking sound at the time of pressing is reduced.
  • the click feeling felt by the operator who presses the push switch 11 is also quantitatively expressed by the click rate calculated by the above equation (1) using, for example, the top load a and the bottom load b of the push switch 11. ..
  • the click rate is preferably 50% or more, but in the push switch 11, the shape of the first elastic member 240 is changed to adjust the absolute value of the negative bottom load of the first elastic member 240. This makes it possible to set the click rate to a desired value. Specifically, it is possible to reduce the click sound by setting the click rate at the time of pressing to 80% or more.
  • the click rate is preferably 80% or more and less than 100%.
  • the total pressing load required for the push switch 11 to be turned on is represented by the size of the area obtained by integrating the curve f shown in the figure with the stroke on the horizontal axis. Since the curve f1 of the first elastic member 4 has a positive portion and a negative portion, when the curve f1 is integrated by the stroke on the horizontal axis, they partially cancel each other out. Therefore, the first elastic member 240 acts to increase the peak load of the load characteristic of the push switch 11 and decrease the bottom load, but does not increase the total pressing load so much, so that the push switch 11 is pressed. The load on the operator does not increase so much.
  • FIG. 15A is a cross-sectional view of the push switch 12 which is a modified example of the push switch 1
  • FIG. 15B is a view showing a fixed contact 21b of the substrate 2'.
  • the substrate 2 had a sheet switch (membrane switch) composed of a first sheet 20a and a second sheet 20b.
  • the push switch 1 can use a configuration other than the seat switch composed of the first seat 20a and the second seat 20b.
  • the surface of the pressing portion 50 of the second elastic member 5 is formed of a highly conductive material whose main material is copper or the like, and functions as a movable contact 21a.
  • the substrate 2' has only a sheet member on which the first electrode 22a and the second electrode 22b are printed on the surface as the fixed contact 21b. Since the other configurations of the push switch 12 are the same as those of the push switch 1, the description thereof will be omitted.
  • the push switches 10 and 11 can also be modified as shown in FIG. 15A.
  • the movable contact 21a and the fixed contact 21b are arranged so as to overlap each other in a plan view.
  • the movable contact 21a comes into contact with the fixed contact 21b, and the first electrode 22a and the second electrode 22b are short-circuited via the movable contact 21a.
  • a signal indicating that the first electrode 22a and the second electrode 22b are short-circuited is output via the cable 24.
  • FIGS. 16A to 16C are diagrams schematically showing the configuration of the push switch 13 according to the fourth embodiment of the present invention.
  • 16A is a perspective view of the push switch 13
  • FIG. 16B is an exploded perspective view of the push switch 13
  • FIG. 16C is a cross-sectional view of the push switch 13 along the AA'line shown in FIG. 16A. be.
  • the push switch 13 includes a substrate 2, a keycap 130 that functions as a pressing member, a first elastic member 340, a second elastic member 350, a cover 6, and a case 7.
  • the push switch 13 shown in FIGS. 16A to 16C has the push switch 11 shown in FIGS. 1A to 1C, mainly the shapes of the first elastic member 340 and the second elastic member 350, and the cover 6. Is different.
  • the same configurations as those of the push switches 1 and 10 are assigned the same numbers, and the description thereof will be omitted.
  • the push switch 1 is turned on when the keycap 130 is pressed from above by a pressing object P such as an operator's finger and approaches the substrate 2, so that the movable contact 21a contacts the fixed contact 21b.
  • a signal indicating that the push switch 13 is turned on is output to an external device (not shown) via the cable 24.
  • the push switch 13 is used, for example, as an operation button for a keyboard for a PC (personal computer), a remote controller for a video device such as a TV, and the like.
  • the planar shape of the push switch 13 is, for example, a rectangular shape of 17.3 mm ⁇ 17.3 mm, but the shape of the push switch 13 may be appropriately determined according to the application, and for example, a planar shape such as a circle or a polygon. It may have a shape.
  • the substrate 2 has a fixing member 223 for fixing the cover 6 in which the first elastic member 340 and the second elastic member 350 are housed.
  • the fixing member 223 may be adhered onto the substrate 2 by an adhesive member such as an adhesive and an adhesive sheet, or may be integrally molded with the substrate 2 by an insert mold or the like.
  • the cover 6 may be fixed by the case 7 so that the fixing member 223 is not used.
  • the board 2 when the push switch 1 is turned on, the board 2 illuminates a light emitting element such as an LED (Light-Emitting Diode) mounted on the board 2 to indicate that the push switch 13 is turned on. It may be configured to inform.
  • a light emitting element such as an LED (Light-Emitting Diode) mounted on the board 2 to indicate that the push switch 13 is turned on. It may be configured to inform.
  • the first elastic member 340 is arranged between the keycap 130 and the second elastic member 350, and when the keycap 130 is pressed by the operator, it is elastically deformed, and the restoring force accompanying the elastic deformation causes the operator to perform the elastic deformation. It creates a pressing load that is felt when the push switch 1 is pressed.
  • the first elastic member 340 is made of a material whose main material is stainless steel (SUS).
  • the first elastic member 340 is preferably formed of a material whose main material is a metal such as iron, copper, aluminum, or stainless steel (SUS), but if the elastic properties described later are satisfied, a material other than the metal can be used. It may be formed.
  • the first elastic member 340 has a main body portion having a dome shape, and the cover 6 covers and protects the periphery together with the second elastic member 350.
  • the first elastic member 340 has four leg portions 341 protruding diagonally downward from the end portion of the main body portion 343, and is arranged on the substrate 2 so that the lower surface of the leg portion 341 is in contact with the upper surface of the substrate 2.
  • NS The first elastic member 340 has two flat plate-shaped projecting portions 344 that project horizontally from the side surface (or end portion) of the main body portion 343.
  • the protruding portion 344 is held by a leg holding portion 64 (see FIG. 17B) provided on the inner side surface of the cover 6.
  • the number of legs 341 and protrusions 344 is not limited to the above-mentioned number.
  • the first elastic member 340 does not have to have the protrusion 344.
  • the second elastic member 350 is arranged between the first elastic member 340 and the substrate 2, and is elastically deformed when the keycap 130 is pressed by the operator, and is pushed by the operator by the restoring force accompanying the elastic deformation. It produces a pressing load that is felt when the switch 13 is pressed.
  • the second elastic member 350 is made of a material whose main material is stainless steel (SUS).
  • the second elastic member 350 is preferably formed of a material whose main material is a metal such as iron, copper, aluminum, or stainless steel (SUS), but if the elastic properties described later are satisfied, a material other than the metal can be used. It may be formed.
  • the second elastic member 350 has a flat plate shape, and is protected by the cover 6 by covering the periphery together with the first elastic member 340.
  • the second elastic member 350 has four protrusions 351 protruding from the ends, and the four protrusions 351 are on the bottom surface of the leg holding portion 64 (see FIG. 17B) provided on the inner side surface of the cover 6. Is placed in.
  • the number of protrusions 351 is not limited to the above-mentioned number.
  • the second elastic member 350 has an opening 352 in the center.
  • the first elastic member 340 has a pressing portion 342 in the center of the dome-shaped main body portion 343.
  • the pressing portion 342, the opening 352, the movable contact 21a, and the fixed contact 21b are arranged so as to overlap each other in a plan view.
  • the pressing portion 342 penetrates the opening 352 and presses the movable contact 21a to bring the movable contact 21a into contact with the fixed contact 21b.
  • the pressing portion 342 is formed in a tongue shape from the center to the lower part of the main body portion of the first elastic member 340, but presses the main body portion 343 itself of the first elastic member 340. It may be a part 342.
  • FIG. 17A and 17B are views showing the structures of the cover 6, the first elastic member 340, and the second elastic member 350.
  • FIG. 17A is a bottom view of the region X shown in FIG. 16C as viewed from below
  • FIG. 17B is a cross-sectional view taken along the line CC'shown in FIG. 17A.
  • the cover 6 is arranged between the keycap 130 and the substrate 2 and covers and protects the first elastic member 340 and the second elastic member 350.
  • the cover 6 is made of a highly waterproof material whose main material is a resin such as polyimide or polyamide.
  • the cover 6 has a storage portion 61 on the inner upper surface having a shape substantially matching the shape of the upper surface of the first elastic member 340, and stores the first elastic member 340 in the storage portion 61.
  • the cover 6 houses the second elastic member 350 under the first elastic member 340. Since the first elastic member 340 and the second elastic member 350 housed in the cover 6 can be handled as one elastic member having a load characteristic in which the restoring forces of both are combined, the assembleability of the push switch 13 is improved.
  • the first elastic member 340 and the second elastic member 350 are housed in the cover 6 at a predetermined distance from each other so that they do not come into contact with each other when the push switch 13 is not pressed.
  • the keycap 130 presses the first elastic member 340 to invert the dome shape of the first elastic member 340, thereby causing the first elastic member 340 and the second elastic member 340. 350 touch each other.
  • the restoring force associated with the elastic deformation of the first elastic member 340 and the second elastic member 350 is generated with respect to the force pressing the keycap 130.
  • the four first leg portions 341 of the first elastic member 340 and the four protruding portions 351 of the second elastic member 350 are arranged so as not to overlap in a plan view. Since the four legs 341 of the first elastic member 340 and the four protrusions 351 of the second elastic member 350 are arranged in a well-balanced manner inside the cover 6, it is necessary to press the keycap 130. The pressing load is stable.
  • the protruding portion 344 of the first elastic member 340 and the protruding portion 351 of the second elastic member 350 are housed in the leg holding portion 62 provided on the inner side surface of the cover 6.
  • the second elastic member 350 is held in the cover 6 by four protrusions 351.
  • the cover 6 shown in FIGS. 17A and 17B covers only a part of the lower part of the first elastic member 340 and the second elastic member 350, but the first elastic member 340 and the second elastic member 350.
  • the shape may be such that it completely covers everything including the lower part.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view schematically showing the operation of the push switch 13 when pressed.
  • a pressing object P such as an operator's finger
  • the first elastic member 340 and the second elastic member 350 are elastically deformed, and the operator presses the push switch 13.
  • the keycap 130 is brought closer to the substrate 2 while generating a pressing load that is felt during the operation.
  • the pressing portion 342 of the first elastic member 340 presses the movable contact 21a from above, the movable contact 21a comes into contact with the fixed contact 21b.
  • a signal indicating that the movable contact 21a and the fixed contact 21b are short-circuited is output via the cable 24.
  • FIG. 19 is a graph showing the load characteristics of the push switch 13 together with the elastic characteristics of the first elastic member 340 and the elastic characteristics of the second elastic member 350.
  • Curves f1, f2, and f show the characteristics of the first elastic member 340, the second elastic member 350, and the push switch 13, respectively.
  • the horizontal axis of FIG. 19 indicates the stroke, which is the displacement amount of the keycap 130 of the push switch 13, and the magnitude of the elastic deformation of the corresponding first elastic member 340 and the second elastic member 350 in millimeters [ Indicated by [mm]. Further, the vertical axis of FIG.
  • the curve f1 is the load characteristic of the push switch 13 obtained when the second elastic member 350 is removed and the keycap 130 and the substrate 2 are connected only via the first elastic member 340 in the configuration of the push switch 13. Is.
  • the first elastic member 340 is not elastically deformed, so that the restoring force due to the elastic deformation is zero.
  • the restoring force of the first elastic member 340 due to the elastic deformation increases monotonically from zero with the deformation of the first elastic member 340, and becomes a peak load having a maximum value of a1. Then, the restoring force decreases monotonically with the further deformation of the first elastic member 340, and after the pressing portion 342 of the first elastic member 340 comes into contact with the movable contact 21a at x1, the bottom has a minimum value b1. It becomes a load. After that, the restoring force increases monotonically with the further deformation of the first elastic member 340.
  • the bottom load having the minimum value b1 is such that the pressing portion 342 extends downward in a tongue shape as shown by the broken line in FIG. It is smaller than when it is formed.
  • the elastic characteristic in which the maximum value a1 and the minimum value b1 appear one by one is that when the first elastic member 340 has a simple dome shape, the dome shape has the maximum value a1. Obtained by flipping. By changing the shape such as the inclination of the slope of the dome shape or the size of the opening, it is possible to change the size of the peak load which is the maximum value a1 and the size of the bottom load which is the minimum value b1.
  • the curve f1 showing the restoring force associated with the elastic deformation of the first elastic member 340 is characterized in that the peak load is positive and the bottom load is negative.
  • the curve f2 is the load characteristic of the push switch 13 obtained when the first elastic member 340 is removed and the keycap 130 and the substrate 2 are connected only via the second elastic member 350 in the configuration of the push switch 13. Is.
  • the second elastic member 350 is pressed via the first elastic member 340, but the first elastic member 340 is the second elastic member 350 until x0 when the dome shape of the first elastic member 340 is inverted. Do not press. Therefore, until x0, the second elastic member 350 is not elastically deformed, and the restoring force due to the elastic deformation is zero.
  • the restoring force of the second elastic member 350 due to the elastic deformation increases monotonically from zero with the elastic deformation when the first elastic member 340 presses the second elastic member 350 at x0. Then, at x2, it comes into contact with the substrate 2 and becomes a constant value.
  • the restoring force associated with the elastic deformation of the second elastic member 350 is always zero or positive if the stroke is positive, and is always smaller than the peak load which is the maximum value a1 of the first elastic member 340. And.
  • Such elastic properties are obtained by the second elastic member 350 having a flat plate shape whose shape does not reverse even when pressed.
  • the curve f is the load characteristic of the push switch 13 obtained when the keycap 130 and the substrate 2 are connected via both the first elastic member 340 and the second elastic member 350.
  • the pressing load required to press the keycap 130 is the curve f1 showing the restoring force accompanying the elastic deformation of the first elastic member 340 and the elasticity of the second elastic member 350. It is the sum of the curves f2 showing the restoring force due to deformation. That is, the pressing load felt by the operator who presses the keycap 130 is represented by a load characteristic that is a combination of the restoring force of the first elastic member 340 and the restoring force of the second elastic member 350.
  • the curve f also monotonically increases to the peak load, which is the maximum value a, and then monotonically decreases to the bottom load, which is the minimum value b, like the curve f1.
  • the curve f is characterized in that the peak load is positive and the bottom load is also positive. Therefore, the absolute value of the negative bottom load of the first elastic member 340 is made smaller than the restoring force at the magnitude of the elastic deformation of the corresponding second elastic member 350.
  • the absolute value of the bottom load which is the minimum value b1
  • the pressing portion 342 extends downward in a tongue shape as shown by the broken line in FIG. It becomes larger than the case where it is formed in.
  • the first elastic member 340 having elastic characteristics in which the peak load is positive and the bottom load is negative acts to increase the peak load of the load characteristics of the push switch 13 and decrease the bottom load. Since the first elastic member 340 can be adjusted so as to increase the difference between the peak load and the bottom load of the push switch 13, the click feeling felt by the operator who presses the push switch 13 is improved. .. Further, since the second elastic member 350 has a flat plate shape whose shape does not reverse with elastic deformation, the clicking sound at the time of pressing is reduced.
  • the click feeling felt by the operator who presses the push switch 13 is quantitatively expressed by the click rate calculated by the above equation (1) using, for example, the top load a and the bottom load b of the push switch 1. ..
  • the click rate is preferably 50% or more, but in the push switch 13, the shape of the first elastic member 340 is changed to adjust the absolute value of the negative bottom load of the first elastic member 340. This makes it possible to set the click rate to a desired value. Specifically, it is possible to reduce the click sound by setting the click rate at the time of pressing to 80% or more.
  • the click rate is preferably 80% or more and less than 100%.
  • the total pressing load required for the push switch 1 to be turned on is represented by the size of the area obtained by integrating the curve f shown in the figure with the stroke on the horizontal axis. Since the curve f1 of the first elastic member 340 has a positive portion and a negative portion, when the curve f1 is integrated with the stroke on the horizontal axis, the curves f1 partially cancel each other out. Therefore, the first elastic member 340 acts to increase the peak load of the load characteristic of the push switch 13 and decrease the bottom load, but does not increase the total pressing load so much, so that the push switch 13 is pressed. The load on the operator does not increase so much.
  • FIG. 20 is a diagram showing another first elastic member 440.
  • the left side of FIG. 20 is a plan view of the other first elastic member 440, and the right side of FIG. 20 is a cross-sectional view taken along the line BB'.
  • the other first elastic member 440 has four legs 441, a first opening 442 at the center, and a plurality of second openings 443 along the outer edge. These openings adjust the elastic properties of the first elastic member 440. These openings allow the keycap 130 to shine brighter when the light emitting element is mounted on the substrate 2.
  • the other first elastic member 440 can be used in place of the first elastic member 340 in the push switch 13.
  • the difference between the other first elastic member 440 and the first elastic member 340 is that the other first elastic member 440 does not have the pressing portion 342 and the protruding portion 344.
  • a pressing portion may be provided on the inner upper portion of the cover 6.
  • FIG. 21 is a diagram showing an example in which the reinforcing member 444 is used for the other first elastic member 440.
  • the strength of the first elastic member 440 is improved.
  • a product in which the reinforcing member 444 is used for the other first elastic member 440 shown in FIG. 21 can be used in the push switch 13 instead of the first elastic member 340.
  • Body 104 can be used.
  • FIG. 22 is a cross-sectional view of the push switch 14 which is a modified example of the push switch 13.
  • the substrate 2 had a sheet switch (membrane switch) composed of a first sheet 20a and a second sheet 20b.
  • the push switch 14 can use a configuration other than the seat switch composed of the first seat 20a and the second seat 20b.
  • the surface of the pressing portion 342 of the first elastic member 340 is formed of a highly conductive material whose main material is copper or the like, and functions as a movable contact 21a.
  • the substrate 2' has only a sheet member on which the first electrode 22a and the second electrode 22b are printed on the surface as the fixed contact 21b. Since the other configurations of the push switch 14 are the same as those of the push switch 13, the description thereof will be omitted.
  • the movable contact 21a and the fixed contact 21b are arranged so as to overlap each other in a plan view.
  • the movable contact 21a comes into contact with the fixed contact 21b, and the first electrode 22a and the second electrode 22b are short-circuited via the movable contact 21a.
  • a signal indicating that the first electrode 22a and the second electrode 22b are short-circuited is output via the cable 24.
  • the push switches 13 and 14 are push switches in which the movable contact 21a comes into contact with the fixed contact 21b and is turned on when the keycap 130 is pressed and approaches the substrate 2.
  • the push switches 13 and 14 are arranged between the keycap 130 and the substrate 2, and the restoring force due to elastic deformation monotonically increases to the peak load, which is the positive maximum value, and then to the bottom load, which is the negative minimum value. It has a first elastic member 340 that decreases monotonically and a second elastic member 350 that is arranged between the first elastic member and the substrate.
  • the push switches 13 and 14 are further arranged between the keycap 130 and the substrate 2 and include a cover 6 that covers the first elastic member 340 and the second elastic member 350.
  • the pressing load required to press the keycap 130 is represented by a load characteristic that is a combination of the restoring force of the first elastic member 340 and the restoring force of the second elastic member 350.
  • the click feeling at the time is improved, the click sound is reduced, and the assembling property is excellent.

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Abstract

本明細書で開示するプッシュスイッチは、押圧部材と、基板と、押圧部材と基板の間に配置され、弾性変形に伴う復元力が、正の極大値であるピーク荷重まで単調増加したあと、負の極小値であるボトム荷重まで単調減少する、第1の弾性部材と、第2の弾性部材と、を有し、押圧部材を押下するために要する押圧荷重は、第1の弾性部材の復元力と第2の弾性部材の復元力を合わせた荷重特性である。

Description

プッシュスイッチ
 本発明は、プッシュスイッチに関する。
 PC(パーソナルコンピューター)用のキーボード、TV等の映像機器用のリモコン等の操作ボタンとして、プッシュスイッチが用いられる。一般的なプッシュスイッチは、押下時のクリック感及びクリック音によって、押下されたことを機器の操作者に伝える。
 例えば、特開2003-257278号公報には、全体の薄型化を図りながら、どこを操作しても同じ操作荷重でスイッチオンすることができ、さらには、クリック感を的確に得ることができる押しボタンスイッチが記載されている。
 しかし、プッシュスイッチが押下されたときに生じるクリック音は、機器の操作者以外の第三者に不快感を与えることもある。このため、プッシュスイッチが押下されたことを主に押下時のクリック感によって機器の操作者に伝える一方で、押下時のクリック音については低減されたプッシュスイッチが求められている。
 本発明は、押下時のクリック感が改善され、且つクリック音が低減されたプッシュスイッチを提供することを目的とする。
 本発明は、押下時のクリック感が改善され、クリック音が低減され、且つ組み立て性に優れたプッシュスイッチを提供することを目的とする。
 本明細書で開示するプッシュスイッチは、押圧部材と、基板と、押圧部材と基板の間に配置され、弾性変形に伴う復元力が、正の極大値であるピーク荷重まで単調増加したあと、負の極小値であるボトム荷重まで単調減少する、第1の弾性部材と、第2の弾性部材と、を有し、押圧部材を押下するために要する押圧荷重は、第1の弾性部材の復元力と第2の弾性部材の復元力を合わせた荷重特性である。
 また、前述のプッシュスイッチでは、第2の弾性部材は、押圧部材と基板との間に配置され、弾性変形に伴う復元力が、第1の弾性部材のピーク荷重よりも大きい極大値であるピーク荷重まで単調増加したあと、正の極小値であるボトム荷重まで単調減少する、ことが好ましい。
 また、前述のプッシュスイッチでは、第2の弾性部材の正のボトム荷重の絶対値が、第1の弾性部材の負のボトム荷重の絶対値よりも大きい、ことが好ましい。
 また、前述のプッシュスイッチでは、第1の弾性部材は、金属から構成され、
 第2の弾性部材は、樹脂から構成される、ことが好ましい。
 また、前述のプッシュスイッチでは、第1の弾性部材は、ドーム形状を有する第1本体部と、第1本体部から突出した少なくとも2つの脚部とを有し、第1本体部の上部には開口部が設けられ、第1本体部の上部は押圧部材に接しており、
 第2の弾性部材は、ドーム形状を有する第2本体部を有し、第2本体部の上部は開口部の内側で押圧部材と接しており、第2本体部の外縁部が基板に接している、ことが好ましい。
 また、前述のプッシュスイッチでは、中央の開口部から押圧部材の上面が露出するように基板に配置され、第1の弾性部材の脚部を保持するケースを更に有することが好ましい。
 また、前述のプッシュスイッチでは、第1の弾性部材は、ドーム形状を有する第1本体部を有し、第1本体部の上部は前記押圧部材に接しており、
 第2の弾性部材は、ドーム形状を有する第2本体部を有し、第1の弾性部材と基板の間に配置され、第2本体部の上部は第1の弾性部材の第1本体部に接している、ことが好ましい。
 また、前述のプッシュスイッチでは、基板に固定されて、第1の弾性部材及び第2の弾性部材を位置決めする位置決め部材を更に有し、
 第1の弾性部材は、第1本体部から突出した脚部を有し、
 第2の弾性部材は、第2本体部の外縁に設けられた開口部を有し、
 位置決め部材は、第1の弾性部材の脚部を収納する脚収納部を有し、
 第1の弾性部材の脚部は、第2の弾性部材の開口部を貫通して位置決め部材の脚収納部内に配置される、ことが好ましい。
 また、前述のプッシュスイッチでは、第1の弾性部材の脚部及び第2の弾性部材の第2本体部の外縁を、位置決め部材との間に固定する枠部材を更に備える、ことが好ましい。
 また、前述のプッシュスイッチでは、基板は、互いに空隙を隔てて配置された可動接点と固定接点を有するシートスイッチを有し、
 第2の弾性部材は、押圧部を有し、
 押圧部、可動接点及び固定接点は、平面視で重なるように配置される、ことが好ましい。
 また、前述のプッシュスイッチでは、基板は、固定接点を有し、
 第2の弾性部材は、基板側に可動接点を有し、
 可動接点及び固定接点は、平面視で重なるように配置される、ことが好ましい。
 また、前述のプッシュスイッチでは、第2の弾性部材は、第1の弾性部材と基板の間に配置され、
 第2の弾性部材の弾性変形に伴う復元力は、ゼロ又は正であり、且つ、第1の弾性部材のピーク荷重よりも小さい、ことが好ましい。
 また、前述のプッシュスイッチでは、荷重特性の極小値であるボトム荷重が正である、ことが好ましい。
 また、前述のプッシュスイッチでは、第1の弾性部材及び第2の弾性部材は、金属から構成される、ことが好ましい。
 また、前述のプッシュスイッチでは、第1の弾性部材は、ドーム形状を有し、
 第2の弾性部材は、平板形状を有する、ことが好ましい。
 また、前述のプッシュスイッチでは、押圧部材と基板の間に配置され、第1の弾性部材及び第2の弾性部材を覆うカバーを更に有する、ことが好ましい。
 また、前述のプッシュスイッチでは、第1の弾性部材は、第1本体部と、第1本体部から突出した少なくとも2つの第1脚部を有し、
 第2の弾性部材は、第2本体部と、第2本体部から突出した少なくとも2つの第2脚部を有し、
 第1脚部及び第2脚部は、平面視で重ならないようにそれぞれ基板に配置される、ことが好ましい。
 また、前述のプッシュスイッチでは、カバーは、第1の弾性部材及び第2の弾性部材の下方を覆う底面部を有し、
 第1脚部及び第2脚部は、底面部上に配置される、ことが好ましい。
 また、前述のプッシュスイッチでは、カバーは、第1の弾性部材及び第2の弾性部材の側方を覆う側面部、及び、側面部の内側に設けられた脚保持部を有し、
 第1脚部及び第2脚部は、脚保持部内に配置される、ことが好ましい。
 また、前述のプッシュスイッチでは、カバーは、第1の弾性部材及び第2の弾性部材の上方を覆う上面部と、上面部の内側に設けられた収納部を有し、
 第1の弾性部材は、収納部に収納され、
 第2の弾性部材は、第1の弾性部材の下側に、第1の弾性部材と所定の距離を隔ててカバー内に配置される、ことが好ましい。
 また、前述のプッシュスイッチでは、第2の弾性部材の正の極小値であるボトム荷重の絶対値が、10(gf)以上である、ことが好ましい。
 また、前述のプッシュスイッチでは、以下の式(1)で表されるクリック率が80%以上であり、
   100×(a-b)/a (1)
 ここで、aは前記荷重特性のトップ荷重、bはボトム荷重である、ことが好ましい。
 前述のプッシュスイッチは、押下時のクリック感が改善され、且つクリック音が低減される。
 また、前述のプッシュスイッチは、押下時のクリック感が改善され、クリック音が低減され、且つ組み立て性に優れている。
Aはプッシュスイッチ1の斜視図であり、Bはプッシュスイッチ1の分解斜視図であり、Cはプッシュスイッチ1の断面図である。 押圧された状態のプッシュスイッチ1の断面図である。 プッシュスイッチ1の荷重特性示したグラフである。 第1の弾性部材4の構造を示した図である。 第1の弾性部材4´の構造を示した図である。 Aは第1の弾性部材100の構造を示した図であり、Bは第1の弾性部材102の構造を示した図であり、Cは第1の弾性部材104の構造を示した図である。 プッシュスイッチ1´の断面図である。 Aはキーキャップを省略したプッシュスイッチ10の斜視図であり、Bはキーキャップを省略したプッシュスイッチ10の分解斜視図であり、Cはプッシュスイッチ10の断面図である。 プッシュスイッチ10の荷重特性を示したグラフである。 第1の弾性部材140の構造を示した図である。 Aはプッシュスイッチ11の斜視図であり、Bはプッシュスイッチ11の分解斜視図であり、Cはプッシュスイッチ11の断面図である。 Aは第1の弾性部材240及び第2の弾性部材250の平面図であり、Bは第1の弾性部材240及び第2の弾性部材250の断面図である。 押圧された状態のプッシュスイッチ11の断面図である。 プッシュスイッチ11の荷重特性を示したグラフである。 Aはプッシュスイッチ12の断面図であり、Bは基板2´の固定接点21bを示した図である。 Aはプッシュスイッチ13の斜視図であり、Bはプッシュスイッチ13の分解斜視図であり、Cはプッシュスイッチ13の断面図である。 Aはカバー6、第1の弾性部材340及び第2の弾性部材350の下面図であり、Bはカバー6、第1の弾性部材340及び第2の弾性部材350の断面図である。 押圧された状態のプッシュスイッチ13の断面図である。 プッシュスイッチ13の荷重特性を示したグラフである。 他の第1の弾性部材440の構造を示した図である。 他の第1の弾性部材440に補強部材444を用いた例を示した図である。 プッシュスイッチ14の断面図である。
 本発明に係るプッシュスイッチの実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。但し、本発明の技術的範囲はそれらの実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ点に留意されたい。各図において同一、又は相当する機能を有するものは、同一符号を付し、その説明を省略又は簡潔にすることもある。
 (第1実施形態)
 図1A~図1Cは、本発明に係る第1実施形態であるプッシュスイッチ1の構成を模式的に示した図である。図1Aは、プッシュスイッチ1の斜視図であり、図1Bはプッシュスイッチ1の分解斜視図であり、図1Cは、図1Aに示したA-A′線に沿ったプッシュスイッチ1の断面図である。プッシュスイッチ1は、基板2、押圧部材として機能するキーキャップ3、第1の弾性部材4、第2の弾性部材5、及びケース7を備える。
 プッシュスイッチ1は、操作者の指等の押圧物Pによってキーキャップ3が上方から押下されて基板2に接近することで、可動接点21aが固定接点21bに接触してオン状態となる。プッシュスイッチ1がオン状態となると、プッシュスイッチ1がオン状態となったことを表す信号が、ケーブル24を介して不図示の外部装置へ出力される。プッシュスイッチ1は、例えば、PC(パーソナルコンピューター)用のキーボード、TV等の映像機器用のリモコン等の操作ボタンとして用いられる。プッシュスイッチ1の平面形状は、例えば17.3mm×17.3mmの矩形状とされるが、プッシュスイッチ1の形状は用途に合わせて適宜決定されてよく、例えば、円形又は多角形等の平面形状を有してもよい。
 基板2は、プッシュスイッチ1の輪郭と概ね一致する平面形状を有する。基板2は、上から順に、第1のシート20a、第2のシート20b、及び下基板20cを重ねて構成される。第1のシート20aは、中央部に可動接点21aを有し、第2のシート20bは、中央部に固定接点21bを有する。第1のシート20a及び第2のシート20bは、ポリエチレンテレフタレート等を主材料とする絶縁性の高い材料で形成され、中央部を除き絶縁層を挟んで重ね合わされる。可動接点21a及び固定接点21bは、銅等を主材料とする導電性の高い材料で形成され、互いに空隙を隔てて配置される。第1のシート20a及び第2のシート20bは、シートスイッチ(メンブレンスイッチ)を構成する。第3のシート20cは、ポリイミド又はポリアミド等を主材料とする絶縁性の高い材料で形成された平板形状を有し、プッシュスイッチ1の裏面を構成する。第3のシート20cは、基板2内で可動接点21aと電気的に接続された接続端子と、基板2内で固定接点21bと電気的に接続された接続端子を有している。
 接続端子は、第3のシート20cの裏面側に有してもよい。この場合、プッシュスイッチ1を外部装置と電気的に接続するためのケーブル24が、プッシュスイッチ1の裏側から引き出されるため、プッシュスイッチ1の配線が容易になる。第3のシート20cの裏面側の接続端子は、ケーブル24等を介さずに、外部装置の接続端子に直接接続されてもよい。
 基板2は、第1の弾性部材4の脚部41を固定するための固定部材23を有している。固定部材23は、接着剤及び接着シート等の接着部材によって基板2上に接着されているが、インサートモールド等によって基板2と一体成形されてもよい。また、基板2は、プッシュスイッチ1がオン状態となったときには、基板2上に実装されたLED(Light-Emitting Diode)等の発光素子を光らせて、プッシュスイッチ1がオン状態となったことを知らせるように構成されてもよい。
 キーキャップ3は、例えば、プラスチック等の硬い樹脂材料で形成され、第1の弾性部材4及び第2の弾性部材5を介して基板2と繋げられている。キーキャップ3が押下されていないとき、固定接点21bは可動接点21aに接触しておらず、プッシュスイッチ1はオフ状態である。キーキャップ3が押下されると、キーキャップ3が基板2に接近することで可動接点21aが固定接点21bに接触し、プッシュスイッチ1はオン状態となる。キーキャップ3の平面形状は、例えば直径12.2mmの円形状とされるが、キーキャップ3の形状等は用途に合わせて適宜決定されてよく、例えば、矩形状又は多角形等の平面形状を有してもよい。また、キーキャップ3はバネ性を有していてもよい。
 第1の弾性部材4は、キーキャップ3と基板2の間に配置され、キーキャップ3が操作者により押下されると弾性変形し、弾性変形に伴う復元力によって、操作者がプッシュスイッチ1を押下する際に感じる押圧荷重を生じる。第1の弾性部材4は、ステンレス鋼(SUS)を主材料とする材料で形成されている。第1の弾性部材4は、ステンレス鋼(SUS)、鉄、銅、アルミニウム等の金属を主材料とする材料で形成されることが好ましいが、後述の弾性特性を満たせば、金属以外の材料で形成されてもよい。第1の弾性部材4は、上部に開口部を有するドーム形状の本体部を有している。第1の弾性部材4の本体部の外縁に設けられた孔とキーキャップ3の外縁部の下面に設けられた突起部とが係合して、第1の弾性部材4は、上面がキーキャップ3の下面に接するように配置される。第1の弾性部材4は、本体部の端部から水平方向に突出した複数の脚部41を有し、脚部41の下面が基板2又は固定部材23の上面に接するように配置される。
 第2の弾性部材5は、キーキャップ3と基板2の間に配置され、キーキャップ3が操作者により押下されると弾性変形し、弾性変形に伴う復元力によって、操作者がプッシュスイッチ1を押下する際に感じる押圧荷重を生じる。第2の弾性部材5は、シリコーンゴムを主材料とする材料で形成されている。第2の弾性部材5は、シリコーンゴム等の可撓性を有する樹脂を主材料とする材料で形成されることが好ましいが、クリック音が抑制され、且つ後述の弾性特性を満たせば、樹脂以外の材料で形成されてもよい。本実施形態の第2の弾性部材5は、ドーム形状を有する本体部を有し、本体部の上部は第1の弾性部材4の開口部の内側で、キーキャップ3の中央部の下面に接するように配置される。第2の弾性部材5の本体部の外縁部は、基板2の上面に接するように配置されている。
 第2の弾性部材5は、本体部の上部には内側に突出した押圧部50を有する。押圧部50、可動接点21a及び固定接点21bは、平面視で重なるように配置されている。キーキャップ3が押下されると、押圧部50が可動接点21aを上方から押下して、可動接点21aを固定接点21bに接触させる。第2の弾性部材5の本体部を内側に突出させず、そのまま可動接点21aを押下するようにしても良い。すなわち、第2の弾性部材5の本体部自体を押圧部50としても良い。
 ケース7は、プラスチック又は金属等で形成され、基板2を上方から覆うように配置されて、基板2及び基板2上に配置された各部材を保護する。ケース7は、上面中央にキーキャップ3の輪郭と概ね一致する平面形状の開口部70を有し、開口部70がキーキャップ3の外縁を囲むように基板2に配置される。これにより、開口部70からキーキャップ3の上面が露出する。ケース7は、図1Cに示すように、第1の弾性部材4の脚部41を、固定部材23との間に保持するように構成されている。ケース7と固定部材23との間には隙間が存在するため、キーキャップ3が押下されて第1の弾性部材4が弾性変形すると、第1の弾性部材4の脚部41は、固定部材23の上面に沿って基板2の外側へ移動することができる。固定部材23を設けずに、ケース7と基板2との間に第1の弾性部材4の脚部41を保持するようにしても良い。
 図2は、押圧されたときのプッシュスイッチ1の動作を模式的に示した断面図である。キーキャップ3が、例えば、操作者の指等の押圧物Pによって上方から押圧されると、第1の弾性部材4及び第2の弾性部材5は弾性変形し、操作者がプッシュスイッチ1を押下する際に感じる押圧荷重を生じつつ、キーキャップ3を基板2に接近させる。キーキャップ3が基板2に接近して、第2の弾性部材5の押圧部50が可動接点21aを上方から押下すると、可動接点21aが固定接点21bに接触する。この結果、可動接点21aと固定接点21bとが短絡したことを示す信号が、ケーブル24を介して出力される。
 図3は、プッシュスイッチ1の荷重特性を、第1の弾性部材4の弾性特性及び第2の弾性部材5の弾性特性とともに示したグラフである。曲線f1、f2、fは、それぞれ、第1の弾性部材4、第2の弾性部材5、プッシュスイッチ1の特性を示している。図3の横軸は、プッシュスイッチ1のキーキャップ3の変位量であるストロークと、対応する第1の弾性部材4及び第2の弾性部材5のそれぞれの弾性変形の大きさを、ミリメートル単位[mm]で示している。図3の縦軸は、プッシュスイッチ1のキーキャップ3を押下するために要する押圧荷重と、対応する第1の弾性部材4及び第2の弾性部材5のそれぞれの弾性変形に伴う復元力を、グラム重単位[gf]で示している。1[N]は、約102[gf]に相当する。
 曲線f1は、プッシュスイッチ1の構成において、第2の弾性部材5を取り除いて、キーキャップ3と基板2を第1の弾性部材4のみを介して繋げた場合に得られるプッシュスイッチ1の荷重特性である。キーキャップ3が押下されていないとき、第1の弾性部材4は弾性変形していないため、弾性変形に伴う復元力はゼロである。
 第1の弾性部材4の弾性変形に伴う復元力は、曲線f1に示すように、第1の弾性部材4の変形に伴ってゼロから単調増加し、極大値a1であるピーク荷重となる。そして、復元力は、更なる第1の弾性部材4の変形に伴って単調減少し、極小値b1であるボトム荷重となる。その後、復元力は、更なる第1の弾性部材4の変形に伴って単調増加する。このような、極大値a1及び極小値b1がそれぞれ一つずつ現れる弾性特性は、第1の弾性部材4が単純なドーム形状を有する場合に、ドーム形状が極大値a1において反転することによって得られる。ドーム形状の斜面の傾き又は上部の開口部の大きさ等の形状を変えることで、極大値a1であるピーク荷重の大きさ、極小値b1であるボトム荷重の大きさを変更することができる。第1の弾性部材4の弾性変形に伴う復元力を示す曲線f1は、ピーク荷重が正で、ボトム荷重が負であることを特徴とする。また、第1の弾性部材4は、クリック率が100%を超えていることを特徴とする。
 曲線f2は、プッシュスイッチ1の構成において、第1の弾性部材4を取り除いて、キーキャップ3と基板2を第2の弾性部材5のみを介して繋げた場合に得られるプッシュスイッチ1の荷重特性である。キーキャップ3が押下されていないとき、第2の弾性部材5は弾性変形していないため、弾性変形に伴う復元力はゼロである。
 第2の弾性部材5の弾性変形に伴う復元力も、曲線f2に示すように、極大値a2であるピーク荷重まで単調増加したあと、極小値b2であるボトム荷重まで単調減少する。第2の弾性部材5の弾性変形に伴う復元力は、第1の弾性部材4の弾性変形に伴う復元力よりも常に大きい。第2の弾性部材5の弾性変形に伴う復元力を示す曲線f2は、ピーク荷重が正で、ボトム荷重も正であることを特徴とする。
 曲線fは、キーキャップ3と基板2を第1の弾性部材4及び第2の弾性部材5の両方を介して繋げた場合に得られるプッシュスイッチ1の荷重特性である。
 キーキャップ3を押下するために必要とされる押圧荷重は、曲線fに示すように、第1の弾性部材4の弾性変形に伴う復元力を示す曲線f1と、第2の弾性部材5の弾性変形に伴う復元力を示す曲線f2を足し合わせたものとなっている。すなわち、キーキャップ3を押下する操作者の感じる押圧荷重は、第1の弾性部材4の復元力と第2の弾性部材5の復元力を合わせた荷重特性で表わされる。
 したがって、曲線fも、曲線f1及び曲線f2と同ように、極大値aであるピーク荷重まで単調増加したあと、極小値bであるボトム荷重まで単調減少する。曲線fは、ピーク荷重が正で、ボトム荷重も正であることを特徴とする。そのために、第2の弾性部材5の正のボトム荷重の絶対値は、第1の弾性部材4の負のボトム荷重の絶対値よりも大きくされる。これにより、押下された第1の弾性部材4のドーム形状が反転して元の形状に戻らなくなっても、第2の弾性部材5の復元力によって第1の弾性部材4のドーム形状が元に戻される。第2の弾性部材5の正のボトム荷重の絶対値は、10(gf)以上、1000(gf)以下であることが好ましい。
 第1の弾性部材4及び第2の弾性部材5のうち、ピーク荷重の大きい方の第2の弾性部材5が金属ではなく樹脂からなるため、操作者がキーキャップ3を押下したときのクリック音が低減される。特に、固定接点21bの直上に緩衝効果に優れる樹脂からなる第2の弾性部材5が配置されることで、押下時のクリック音が低減される。
 ピーク荷重が正で、ボトム荷重が負である弾性特性を有する第1の弾性部材4が、プッシュスイッチ1の荷重特性のピーク荷重を大きくし、ボトム荷重を小さくするように作用するため、プッシュスイッチ1を押下する操作者の感じるクリック感が改善される。
 プッシュスイッチ1を押下する操作者の感じるクリック感は、例えば、プッシュスイッチ1のトップ荷重a及びボトム荷重bを用いて、下式(1)で計算されるクリック率で定量的に表される。
  クリック率(%) = 100×(a-b)/a  (1)
 樹脂からなる第2の弾性部材5のボトム荷重を単に小さくするだけでは、クリック率を改善することは難しい。樹脂からなる第2の弾性部材5のボトム荷重を小さくすると、ドーム形状が反転したときの弾性変形に伴う復元力が小さくなって元の形状に戻らなくなる反転不良が生じるおそれがあるからである。そこで、プッシュスイッチ1では、第2の弾性部材5のボトム荷重を小さくする代わりに、第2の弾性部材5に第1の弾性部材4を組み合わせることによって、プッシュスイッチ1のクリック率が改善されるようにしている。
 クリック率は、一般には50%以上がよいとされるが、プッシュスイッチ1では、第1の弾性部材4の形状を変えて、第1の弾性部材4の負のボトム荷重の絶対値を調整することで、クリック率を所望の値に設定することができる。具体的には、押下時のクリック率を80%以上として、クリック音を低減することが可能である。クリック率は、80%以上、且つ、100%未満であることが好ましい。
 プッシュスイッチ1がオン状態になるまでに必要な総押下荷重は、図に示す曲線fを横軸のストロークで積分した面積の大きさで表わされる。第1の弾性部材4の曲線f1は、正の部分と負の部分が互いに上下が反転した概ね同じ形状を有しているため、曲線f1を横軸のストロークで積分すると互いに打ち消し合ってほぼゼロとなる。このため、第1の弾性部材4は、プッシュスイッチ1の荷重特性のピーク荷重を大きくし、ボトム荷重を小さくするように作用する一方で、総押下荷重をほとんど増加させないため、プッシュスイッチ1を押下する操作者の負荷もほとんど増加しない。
 前述したように、第1の弾性部材4のボトム荷重は負とすることで、プッシュスイッチ1全体のクリック率を改善することが可能となる。一方、ボトム荷重が負であると言うことは、例えば、平板の上に第1の弾性部材4を置いてクリックさせると、反転したままとなり、そのままでは元の状態に戻らない。したがって、第1の弾性部材4を基板2側に配置すると、反転したままとなりプッシュスイッチ1の機能不良が発生する恐れがある。したがって、第1の弾性部材4と基板2との間に、ボトム荷重が正である第2の弾性部材5を配置している。後述するプッシュスイッチ11~14についても同様である。
 第1の弾性部材4は、復帰のための押圧力が加えられた部分以外に、押圧力を支持する部分が必要という点が、自発的に復帰する弾性部材と異なる。プッシュスイッチ1では、押し始めからピーク荷重までは押圧に対する反発力が働いているが、ピーク荷重を超えるとバネが自発的に反転し引張力へ変化する。ピーク荷重を超えてからは、第1の弾性部材4と第2の弾性部材5とが接していると効率的に荷重が合成できることが知られている。したがって、ピーク荷重を超えてからは、第1の弾性部材4と第2の弾性部材5とは常に接していることが好ましい。後述するプッシュスイッチ11~14についても同様である。
 プッシュスイッチ1では、第1の弾性部材4の脚部41をケース7と固定部材23とで挟む構成となっている。プッシュスイッチ1を押し込むとき、第1の弾性部材4の脚部41は、固定部材23の上面で押圧力を受けながら、反転する。第1の弾性部材4は自発的に復帰しない。第1の弾性部材4は、第2の弾性部材5が反転した後に復帰するときに、第2の弾性部材からの押圧力が加わると、ケース7の下面で押圧力を受けながら、復帰する。プッシュスイッチ1では、第1の弾性部材4の中央部をキートップ3と第2の弾性部材5とで挟む構成となっている。すなわち、プッシュスイッチ1では、ボトム荷重が負である第1の弾性部材4に対して特別な復帰機構を設けなくても、第1の弾性部材4の脚部41をケース7と固定部材23とで挟む構成とすることで、第1の弾性部材4を確実に復帰させることが可能である。この際、第1の弾性部材4の4本の脚部41は、ケース7と固定部材23との間に保持されているので、第1の弾性部材4は安定して配置されており、確実に復帰させることが可能である。後述するプッシュスイッチ11~14についても同様である。
 プッシュスイッチ1では、第2の弾性部材5の復帰が第1の弾性部材4の復帰の前に完了してしまうと、第1の弾性部材4が復帰せずに反転したままとなる恐れがある。そこで、プッシュスイッチ1では、第2の弾性部材5の復帰が第1の弾性部材4の復帰の前に完了しないように調整されている。また、図3において、b(b1+b2)>0であれば、第1の弾性部材4は復帰する。しかしながら、バネが繰り返し変形されると弾性部材の反発力が小さくなってbが0(ゼロ)に近づく。そのため、多少弾性部材の反発力が小さくなってもbが0(ゼロ)以下とならないように、第2の弾性部材5の正のボトム荷重の絶対値は、10(gf)以上であることが好ましい。後述するプッシュスイッチ11~14についても同様である。
 図4は、第1の弾性部材4の構造を示した図である。図4の左側は、第1の弾性部材4の平面図であり、図4の右側は、B-B′線に沿った第1の弾性部材4の断面図である。第1の弾性部材4は、図4に示すように、ドーム形状の本体部43と、本体部43の中央に設けられた開口部42と、本体部43の端部に設けられた4つの脚部41を有している。本体部の外縁には、キーキャップ3と接続するための複数の孔44が設けられている。開口部42を設けることによって、第1の弾性部材4の弾性特性が調整される。基板2上にLED等の発光素子を実装した場合、開口部42を有していると、発光素子からの光でキーキャップ3をより明るく光らせることが可能となる。第1の弾性部材4の脚部41の個数は上記の個数に限定されない。
 図5は、他の構造を有する第1の弾性部材4´を示した図である。図5の左側は、他の第1の弾性部材4´の平面図であり、図5の右側は、B-B′線に沿った他の第1の弾性部材4´の断面図である。図4に示す第1の弾性部材4と図5に示す他の第1の弾性部材4´との違いは、他の第1の弾性部材4´本体部43に第2の開口部45を有している点のみである。
 図6Aは、更に他の第1の弾性部材100を示した図である。図6Aの左側は、第1の弾性部材100の平面図であり、図6Aの右側は、B-B′線に沿った第1の弾性部材100の断面図である。第1の弾性部材100は、プッシュスイッチ1において、第1の弾性部材4の代わりに用いることが可能である。第1の弾性部材100の中央部に設けられた開口部101は必ずしも設けなくとも良い。
 図6Bは、更に他の第1の弾性部材102を示した図である。図6Bの左側は、第1の弾性部材102の平面図であり、図6Bの右側は、B-B′線に沿った第1の弾性部材102の断面図である。第1の弾性部材102は、プッシュスイッチ1において、第1の弾性部材4の代わりに用いることが可能である。第1の弾性部材102の中央部に設けられた開口部103は必ずしも設けなくとも良い。図6Bに示すように、第1の弾性部材は、凹部と凸部を組み合わせた外縁形状を有してもよい。
 図6Cは、更に他の第1の弾性部材104を示した図である。図6Cの左側は、第1の弾性部材104の平面図であり、図6Cの右側は、B-B′線に沿った第1の弾性部材104の断面図である。第1の弾性部材104は、プッシュスイッチ1において、第1の弾性部材4の代わりに用いることが可能である。第1の弾性部材104の中央部に設けられた開口部105は必ずしも設けなくとも良い。
 図7は、プッシュスイッチ1の変形例であるプッシュスイッチ1´の断面図である。プッシュスイッチ1とプッシュスイッチ1´との差異は、基板が基材20dを有する基板2´に置き換わった点のみである。プッシュスイッチ1´の基板2´は、シートスイッチ(メンブレンスイッチ)を構成する第1のシート20a及び第2のシート20bと、第3のシート20cを上面に配置した基材20dを有している。基材20dは、樹脂やセラミック等を主材料とする絶縁性の高い硬い材料で形成された平板形状を有している。後述するプッシュスイッチ10、11、12、13及び14においても、図7に示した基板2´を用いることができる。
 以上のように、プッシュスイッチ1は、キーキャップ3が押下されて基板2に接近することで可動接点21aが基板2の固定接点21bに接触してオン状態となるプッシュスイッチである。プッシュスイッチ1は、互いに異なる弾性特性を有する第1の弾性部材4と第2の弾性部材5を備えている。第1の弾性部材4は、キーキャップ3と基板2との間に配置され、弾性変形に伴う復元力が、正の極大値であるピーク荷重まで単調増加したあと、負の極小値であるボトム荷重まで単調減少し、第2の弾性部材は、キーキャップ3と基板2の間に配置されている。プッシュスイッチ1において、キーキャップ3を押下するために要する押圧荷重は、第1の弾性部材4の復元力と第2の弾性部材5の復元力を合わせた荷重特性で表わされる。プッシュスイッチ1では、ピーク荷重の大きい第2の弾性部材5が樹脂等から構成されているため、キーキャップ3の押下時のクリック音が低減される。プッシュスイッチ1では、ピーク荷重が正で、且つ、ボトム荷重が負である第1の弾性部材4が、プッシュスイッチ1の荷重特性のピーク荷重を大きくし、且つ、ボトム荷重を小さくするので、キーキャップ3の押下時のクリック感が改善される。
 (第2実施形態)
 図8A~図8Cは、本発明に係る第2実施形態であるプッシュスイッチ10の構成を模式的に示した図である。図8Aは、押圧部材として機能するキーキャップ30の図示を省略したプッシュスイッチ10の斜視図であり、図8Bは、プッシュスイッチ10の分解斜視図であり、図8Cは、図8Aに示したA-A′線に沿ったプッシュスイッチ10の断面図である。プッシュスイッチ10は、基板2、キーキャップ30、第1の弾性部材140、第2の弾性部材150、ケース7、位置決め部材8、及び枠部材9を備える。
 図8A~図8Cに示すプッシュスイッチ10は、図1A~図1Cに示したプッシュスイッチ1と、主に第1の弾性部材140の配置及び形状が異なっている。プッシュスイッチ10において、プッシュスイッチ1と同じ構成については同じ番号を付して、それらの説明を省略する。
 第1の弾性部材140は、キーキャップ30と第2の弾性部材150の間に配置され、キーキャップ30が操作者により押下されると弾性変形し、弾性変形に伴う復元力によって、操作者がプッシュスイッチ10を押下する際に感じる押圧荷重を生じる。第1の弾性部材140は、ステンレス鋼(SUS)を主材料とする材料で形成されている。第1の弾性部材140は、鉄、銅、アルミニウム、ステンレス鋼(SUS)等の金属を主材料とする材料で形成されることが好ましいが、後述の弾性特性を満たせば、金属以外の材料で形成されてもよい。第1の弾性部材140の本体部は、ドーム形状を有し、その上面がキーキャップ30の下面に接するように配置される。第1の弾性部材140は、本体部の端部から斜め下方に突出した複数の脚部141を有し、脚部141は、第2の弾性部材150に設けられた孔152を介して、位置決め部材8の脚収納穴81内に配置される。第1の弾性部材140の脚部141の個数は、上記の数に限定されない。
 第2の弾性部材150は、第1の弾性部材140と基板2の間に配置され、キーキャップ30が操作者により押下されると弾性変形し、弾性変形に伴う復元力によって、操作者がプッシュスイッチ10を押下する際に感じる押圧荷重を生じる。第2の弾性部材150は、シリコーンゴムを主材料とする材料で形成されている。第2の弾性部材150は、シリコーンゴム等の可撓性を有する樹脂を主材料とする材料で形成されることが好ましいが、クリック音が抑制され、且つ後述の弾性特性を満たせば、樹脂以外の材料で形成されてもよい。第2の弾性部材150の本体部は、ドーム形状を有し、第2の弾性部材150の本体部の上面は、第1の弾性部材140の中央部の下面に接するように配置される。第2の弾性部材150の外縁部は、位置決め部材8と枠部材9との間に配置される。第2の弾性部材150は、第1の弾性部材140の脚部141が貫通する孔152を有する。第2の弾性部材150は、本体部の内側の中央部に押圧部151を有する。
 図8Cに示すように、キーキャップ30の外縁部には突出部があり、キーキャップ30の突出部が、ケース7の内側の空間に入り込むようにして、キーキャップ30がケースの内側に配置される。
 位置決め部材8は、接着剤及び接着シート等の接着部材によって基板2に固定される。位置決め部材8は、第2の弾性部材150の孔152と平面視で重なる脚収納穴81を有し、第1の弾性部材140の脚部141を、孔152を介して脚収納穴81に収納して、第1の弾性部材140及び第2の弾性部材150を位置決めする。押圧部151、可動接点21a及び固定接点21bが、平面視で重なるように配置されるとともに、第1の弾性部材140、第2の弾性部材150、及び基板2の位置が固定されるため、プッシュスイッチ10の荷重特性及びスイッチ動作が安定する。脚収納穴81は、位置決め部材8を貫通する貫通孔であってもよく、位置決め部材8を貫通しない凹部であってもよい。
 枠部材9は、プラスチック又は金属等で形成され、第1の弾性部材140の脚部141及び第2の弾性部材150の外縁部と平面視で重なるように配置され、第1の弾性部材140の脚部141と第2の弾性部材150の外縁部を、枠部材9と基板2との間に保持する。第1の弾性部材140の脚部141は、第2の弾性部材5の孔52から外れないように、枠部材9によって固定される。
 図9は、プッシュスイッチ10の荷重特性fを、第1の弾性部材140の弾性特性f1及び第2の弾性部材150の弾性特性f2とともに示したグラフである。図9より、プッシュスイッチ10の荷重特性fは、図3に示したプッシュスイッチ1の荷重特性と同様の荷重特性を有することが理解できる。
 図10は、プッシュスイッチ10の第1の弾性部材140の構造を示した図である。図10の左側は、第1の弾性部材140の平面図であり、図10の右側は、B-B′線に沿った第1の弾性部材140の断面図である。第1の弾性体140は、ドーム状の本体部143の端部より4つの脚部141が突出している。本体部143の中央部には第1の開口部142と、本体部143の外縁部に4つの第2の開口部145を有している。
 プッシュスイッチ10の第1の弾性部材140は、プッシュスイッチ1の第1の弾性部材4と比較して、小型に構成されている為、プッシュスイッチ10の組み立て性が向上している。また、プッシュスイッチ1の第1の弾性部材4と比較して、プッシュスイッチ10の第1の弾性部材140の中央の第1の開口部142は小さく形成されている。第1の弾性部材140は、第1の開口部142及び第2の開口部145によって、弾性特性が調査されている。また、第1実装した場合、キーキャップ30を更に明るく光らせることができる。
 (第3実施形態)
 図11A~図11Cは、本発明に係る第3実施形態のプッシュスイッチ11の構成を模式的に示した図である。図11Aは、プッシュスイッチ11の斜視図であり、図11Bはプッシュスイッチ11の分解斜視図であり、図11Cは、図11Aに示したA-A′線に沿ったプッシュスイッチ11の断面図である。プッシュスイッチ11は、基板2、押圧部材として機能するキーキャップ130、第1の弾性部材240、第2の弾性部材250、及びケース7を備える。
 図11A~図11Cに示すプッシュスイッチ11は、図1A~図1Cに示したプッシュスイッチ11と、主に第1の弾性部材240及び第2の弾性部材250が異なっている。プッシュスイッチ11において、プッシュスイッチ1及び10と同じ構成については、同じ番号を付して、説明を省略する。
 第1の弾性部材240は、キーキャップ130と第2の弾性部材250との間に配置され、キーキャップ130が操作者により押下されると弾性変形し、弾性変形に伴う復元力によって、操作者がプッシュスイッチ11を押下する際に感じる押圧荷重を生じる。第1の弾性部材240は、ステンレス鋼(SUS)を主材料とする材料で形成されている。第1の弾性部材240は、鉄、銅、アルミニウム、ステンレス鋼(SUS)等の金属を主材料とする材料で形成されることが好ましいが、後述の弾性特性を満たせば、金属以外の材料で形成されてもよい。第1の弾性部材240は、ドーム形状を有する本体部243を有する。第1の弾性部材240は、本体部243の端部から斜め下方に突出した4本の脚部241を有し、脚部241の下面が基板2の上面に接するように、基板2上に配置される。
 第2の弾性部材250は、第1の弾性部材240と基板2の間に配置され、キーキャップ130が操作者により押下されると弾性変形し、弾性変形に伴う復元力によって、操作者がプッシュスイッチ11を押下する際に感じる押圧荷重を生じる。第2の弾性部材250は、ステンレス鋼(SUS)を主材料とする材料で形成されている。第2の弾性部材250は、鉄、銅、アルミニウム、ステンレス鋼(SUS)等の金属を主材料とする材料で形成されることが好ましいが、後述の弾性特性を満たせば、金属以外の材料で形成されてもよい。第2の弾性部材250は、平板形状を有する。第2の弾性部材250は、端部から突出した4つの突出部251を有し、複数の突出部251は、固定部123の上に配置されている。
 第2の弾性部材250は、中央に開口部253を有する。第1の弾性部材240は、本体部243の中央から下部に向かって舌状に伸びた押圧部242を有する。押圧部242、開口部253、可動接点21a及び固定接点21bは、平面視で重なるように配置されている。キーキャップ130が押下されると、押圧部242が開口部253を貫通して可動接点21aを押下し、可動接点21aを固定接点21bに接触させる。図11Cに示すように、押圧部242は、第1の弾性部材240の本体部の中央から下部に向かって舌状に形成されているが、第1の弾性部材240の本体部243自体を押圧部242としても良い。
 プッシュスイッチ1のキーキャップ3とプッシュスイッチ11のキーキャップ130との差異は、キーキャップ130が押圧部を有していない点のみである。プッシュスイッチ1の固定部材23とプッシュスイッチ11の固定部材123との差異は、固定部材123は内側に配置された段差部を有しており、段差部上に第2の弾性部材250の突出部251が配置される点である。
 図12A及び図12Bは、第1の弾性部材240及び第2の弾性部材250の構造を示した図である。図12A、図11Cに示した領域Xを上側から見たときの平面図であり、図12Bは、図12Aに示したC-C′線に沿った第1の弾性部材240及び第2の弾性部材250の断面図である。
 第1の弾性部材240と第2の弾性部材250は、プッシュスイッチ11が押圧されていないときは互いに接しないように配置される。プッシュスイッチ11が押圧されると、キーキャップ130が第1の弾性部材240を押圧して0と第2の弾性部材250が互いに接する。この結果、第1の弾性部材240及び第2の弾性部材250の弾性変形に伴う復元力が、キーキャップ130を押圧する力に対して生じる。
 第1の弾性部材4の4つの脚部241は基板2上に配置され、第2の弾性部材250の4つの突出部251は4つの固定部材123の上にそれぞれ配置されている。図12Aに示すように、第1の弾性部材4の4つの脚部241と第2の弾性部材250の4つの突出部251は、平面視で重ならないように配置されている。これにより、第1の弾性部材240及び第2の弾性部材250は、プッシュスイッチ11内の内部にバランスよく配置されるため、キーキャップ130を押下するために要する押圧荷重が安定する。第1の弾性部材240の脚部241及び突出部244の数は、上記の数に限定されない。第2の弾性部材250の突出部251の数は、上記の数に限定されない。
 図13は、押圧された状態のプッシュスイッチ11の断面図である。キーキャップ130が、例えば、操作者の指等の押圧物Pによって上方から押圧されると、第1の弾性部材240及び第2の弾性部材250は弾性変形し、操作者がプッシュスイッチ11を押下する際に感じる押圧荷重を生じつつ、キーキャップ130を基板2に接近させる。キーキャップ130が基板2に接近して、第1の弾性部材240の押圧部242が可動接点21aを上方から押下すると、可動接点21aが固定接点21bに接触する。この結果、可動接点21aと固定接点21bとが短絡したことを示す信号が、ケーブル24を介して出力される。
 図14は、プッシュスイッチ11の荷重特性を、第1の弾性部材240の弾性特性及び第2の弾性部材250の弾性特性とともに示したグラフである。曲線f1、f2、fは、それぞれ、第1の弾性部材240、第2の弾性部材250、プッシュスイッチ11の特性を示している。図14の横軸は、プッシュスイッチ11のキーキャップ130の変位量であるストロークと、対応する第1の弾性部材240及び第2の弾性部材250のそれぞれの弾性変形の大きさを、ミリメートル単位[mm]で示している。また、図14の縦軸は、プッシュスイッチ11のキーキャップ130を押下するために要する押圧荷重と、対応する第1の弾性部材240及び第2の弾性部材250のそれぞれの弾性変形に伴う復元力を、グラム重単位[gf]で示している。1[N]は、約102[gf]に相当する。
 曲線f1は、プッシュスイッチ11の構成において、第2の弾性部材250を取り除いて、キーキャップ130と基板2を第1の弾性部材240のみを介して配置した場合に得られるプッシュスイッチ11の荷重特性である。キーキャップ130が押下されていないとき、第1の弾性部材240は弾性変形していないため、弾性変形に伴う復元力はゼロである。
 第1の弾性部材240の弾性変形に伴う復元力は、曲線f1に示すように、第1の弾性部材240の変形に伴ってゼロから単調増加し、極大値a1であるピーク荷重となる。そして、復元力は、更なる第1の弾性部材240の変形に伴って単調減少し、x1において第1の弾性部材240の押圧部242が可動接点21aに接触したあと、極小値b1であるボトム荷重となる。その後、復元力は、更なる第1の弾性部材240の変形に伴って単調増加する。なお、第1の弾性部材240の本体部243自体を押圧部とした場合、極小値b1であるボトム荷重は、図14に破線で示すように、押圧部242が下方に舌状に伸びるように形成される場合に比べて、小さくなる。
 図14に示すように、極大値a1及び極小値b1がそれぞれ一つずつ現れる弾性特性は、第1の弾性部材240が単純なドーム形状を有する場合に、ドーム形状が極大値a1において反転することによって得られる。第1の弾性部材240において、ドーム形状の斜面の傾き又は開口部の大きさ等の形状を変えることで、極大値a1であるピーク荷重の大きさ、極小値b1であるボトム荷重の大きさを変更することが可能である。第1の弾性部材240の弾性変形に伴う復元力を示す曲線f1は、ピーク荷重が正で、ボトム荷重が負であることに特徴がある。
 曲線f2は、プッシュスイッチ11の構成において、第1の弾性部材240を取り除いて、キーキャップ130と基板2を第2の弾性部材250のみを介して配置した場合に得られるプッシュスイッチ11の荷重特性である。第2の弾性部材250は第1の弾性部材240を介して押圧されるが、第1の弾性部材240のドーム形状が反転したx0までは、第1の弾性部材240が第2の弾性部材250を押圧しない。したがって、x0まで、第2の弾性部材250は弾性変形せず、弾性変形に伴う復元力はゼロである。
 第2の弾性部材250の弾性変形に伴う復元力は、曲線f2に示すように、x0以後、第1の弾性部材4が第2の弾性部材5を押圧すると、弾性変形に伴ってゼロから単調増加し、x2において基板2に接触して一定値となる。第2の弾性部材250の弾性変形に伴う復元力は、ストロークが正であれば常にゼロ又は正であり、且つ、第1の弾性部材240の極大値a1であるピーク荷重よりも常に小さいことに特徴がある。このような弾性特性は、第2の弾性部材250が、押圧されても形状が反転しない平板形状を有することによって得られる。
 曲線fは、プッシュスイッチ11の構成において、キーキャップ130と基板2との間に、第1の弾性部材240及び第2の弾性部材250の両方を配置した場合に得られる荷重特性である。
 キーキャップ130を押下するために必要とされる押圧荷重は、曲線fに示すように、第1の弾性部材240の弾性変形に伴う復元力を示す曲線f1と、第2の弾性部材250の弾性変形に伴う復元力を示す曲線f2を足し合わせたものとなっている。すなわち、キーキャップ130を押下する操作者の感じる押圧荷重は、第1の弾性部材240の復元力と第2の弾性部材250の復元力を合わせた荷重特性で表わされる。
 したがって、曲線fも、曲線f1と同ように、極大値aであるピーク荷重まで単調増加したあと、極小値bであるボトム荷重まで単調減少する。曲線fは、ピーク荷重が正で、ボトム荷重も正であることに特徴がある。そのために、第1の弾性部材240の負のボトム荷重の絶対値は、対応する第2の弾性部材250の復元力よりも小さく設定される。
 第1の弾性部材240の本体部243自体を押圧部とした場合、極小値b1であるボトム荷重の絶対値は、図14に破線で示すように、押圧部242が下方に舌状に伸びるように形成される場合に比べて、大きくなる。これにより、押下された第1の弾性部材240のドーム形状が反転して元の形状に戻らなくなっても、第2の弾性部材250の復元力によって第1の弾性部材240のドーム形状が元に戻される。
 ピーク荷重が正で、ボトム荷重が負である弾性特性を有する第1の弾性部材240が、プッシュスイッチ11の荷重特性のピーク荷重を大きくし、ボトム荷重を小さくするように作用する。第1の弾性部材240によって、プッシュスイッチ11のピーク荷重とボトム荷重との差異を大きくするように調整することが可能となるため、プッシュスイッチ11を押下する操作者の感じるクリック感が改善される。第2の弾性部材250は、弾性変形に伴って形状が反転しない平板形状を有するので、押圧時のクリック音が低減される。
 プッシュスイッチ11を押下する操作者の感じるクリック感も、例えば、プッシュスイッチ11のトップ荷重a及びボトム荷重bを用いて、前述した式(1)で計算されるクリック率で定量的に表される。
 クリック率は、一般には50%以上がよいとされるが、プッシュスイッチ11では、第1の弾性部材240の形状を変えて、第1の弾性部材240の負のボトム荷重の絶対値を調整することで、クリック率を所望の値に設定することができる。具体的には、押下時のクリック率を80%以上として、クリック音を低減することが可能である。クリック率は、80%以上、且つ、100%未満であることが好ましい。
 プッシュスイッチ11がオン状態になるまでに必要な総押下荷重は、図に示す曲線fを横軸のストロークで積分した面積の大きさで表わされる。第1の弾性部材4の曲線f1は、正の部分と負の部分を有しているため、曲線f1を横軸のストロークで積分すると互いに一部打ち消し合う。このため、第1の弾性部材240は、プッシュスイッチ11の荷重特性のピーク荷重を大きくし、ボトム荷重を小さくするように作用する一方で、総押下荷重をあまり増加させないため、プッシュスイッチ11を押下する操作者の負荷もあまり増加しない。
 図15Aは、プッシュスイッチ1の変形例であるプッシュスイッチ12の断面図であり、図15Bは基板2´の固定接点21bを示した図である。プッシュスイッチ1では、図1Cに示したように、基板2は、第1のシート20aと第2のシート20bで構成されたシートスイッチ(メンブレンスイッチ)を有していた。しかしながら、プッシュスイッチ1では、図15A及びBに示すように、第1のシート20aと第2のシート20bで構成されたシートスイッチ以外の構成を用いることも可能である。
 図15Aに示すプッシュスイッチ12では、第2の弾性部材5の押圧部50の表面は、銅等を主材料とする導電性の高い材料で形成され、可動接点21aとして機能する。一方、基板2´は、図15Bに示すように、固定接点21bとして、第1の電極22a及び第2の電極22bが表面にプリントされたシート部材のみを有している。プッシュスイッチ12において、他の構成はプッシュスイッチ1と同様であるので、説明を省略する。なお、プッシュスイッチ10及び11でも、図15Aに示すような変形を行うことが可能である。
 プッシュスイッチ12において、可動接点21aと固定接点21bは、平面視で重なるように配置される。これにより、キーキャップ3が押下されると、可動接点21aが固定接点21bに接触して、第1の電極22aと第2の電極22bとが可動接点21aを介して短絡する。この結果、第1の電極22aと第2の電極22bとが短絡したことを示す信号が、ケーブル24を介して出力される。
 (第4実施形態)
 図16A~図16Cは、本発明に係る第4実施形態のプッシュスイッチ13の構成を模式的に示した図である。図16Aは、プッシュスイッチ13の斜視図であり、図16Bはプッシュスイッチ13の分解斜視図であり、図16Cは、図16Aに示したA-A′線に沿ったプッシュスイッチ13の断面図である。プッシュスイッチ13は、基板2、押圧部材として機能するキーキャップ130、第1の弾性部材340、第2の弾性部材350、カバー6、及びケース7を備える。
 図16A~図16Cに示すプッシュスイッチ13は、図1A~図1Cに示したプッシュスイッチ11と、主に第1の弾性部材340及び第2の弾性部材350の形状と、更にカバー6を有する点が異なっている。プッシュスイッチ13において、プッシュスイッチ1及び10と同じ構成については、同じ番号を付して、説明を省略する。
 プッシュスイッチ1は、操作者の指等の押圧物Pによってキーキャップ130が上方から押下されて基板2に接近することで、可動接点21aが固定接点21bに接触してオン状態となる。プッシュスイッチ13がオン状態となると、プッシュスイッチ13がオン状態となったことを表す信号が、ケーブル24を介して不図示の外部装置へ出力される。プッシュスイッチ13は、例えば、PC(パーソナルコンピューター)用のキーボード、TV等の映像機器用のリモコン等の操作ボタンとして用いられる。プッシュスイッチ13の平面形状は、例えば17.3mm×17.3mmの矩形状とされるが、プッシュスイッチ13の形状等は用途に合わせて適宜決定されてよく、例えば、円形又は多角形等の平面形状を有してもよい。
 基板2は、第1の弾性部材340及び第2の弾性部材350が収納されたカバー6を固定するための固定部材223を有している。固定部材223は、接着剤及び接着シート等の接着部材によって基板2上に接着されてよく、或いはインサートモールド等によって基板2と一体成形されてもよい。なお、ケース7でカバー6を固定するようにして固定部材223を用いないようにしても良い。
 また、基板2は、プッシュスイッチ1がオン状態となったときには、基板2上に実装されたLED(Light-Emitting Diode)等の発光素子を光らせて、プッシュスイッチ13がオン状態となったことを知らせるように構成されてもよい。
 第1の弾性部材340は、キーキャップ130と第2の弾性部材350の間に配置され、キーキャップ130が操作者により押下されると弾性変形し、弾性変形に伴う復元力によって、操作者がプッシュスイッチ1を押下する際に感じる押圧荷重を生じる。第1の弾性部材340は、ステンレス鋼(SUS)を主材料とする材料で形成されている。第1の弾性部材340は、鉄、銅、アルミニウム、ステンレス鋼(SUS)等の金属を主材料とする材料で形成されることが好ましいが、後述の弾性特性を満たせば、金属以外の材料で形成されてもよい。第1の弾性部材340は、ドーム形状を有する本体部を有し、カバー6によって第2の弾性部材350とともに周囲を覆われて保護される。第1の弾性部材340は、本体部343の端部から斜め下方に突出した4つの脚部341を有し、脚部341の下面が基板2の上面に接するように、基板2上に配置される。第1の弾性部材340は、本体部343の側面(又は端部)から水平方向に突出した平板形状の2つの突出部344を有している。突出部344は、カバー6の内側側面に設けられた脚保持部64(図17B参照)に保持される。脚部341及び突出部344の数は前述の数に限定されない。第1の弾性部材340は、突出部344を有していなくとも良い。
 第2の弾性部材350は、第1の弾性部材340と基板2の間に配置され、キーキャップ130が操作者により押下されると弾性変形し、弾性変形に伴う復元力によって、操作者がプッシュスイッチ13を押下する際に感じる押圧荷重を生じる。第2の弾性部材350は、ステンレス鋼(SUS)を主材料とする材料で形成されている。第2の弾性部材350は、鉄、銅、アルミニウム、ステンレス鋼(SUS)等の金属を主材料とする材料で形成されることが好ましいが、後述の弾性特性を満たせば、金属以外の材料で形成されてもよい。第2の弾性部材350は、平板形状を有し、カバー6によって第1の弾性部材340とともに周囲を覆われて保護される。第2の弾性部材350は、端部から突出した4つの突出部351を有し、4つの突出部351は、カバー6の内側側面に設けられた脚保持部64(図17B参照)の底面上に配置される。突出部351の数は前述の数に限定されない。
 第2の弾性部材350は、中央に開口部352を有する。また、第1の弾性部材340は、ドーム形状の本体部343の中央に押圧部342を有する。押圧部342、開口部352、可動接点21a及び固定接点21bは、平面視で重なるように配置されている。キーキャップ130が押下されると、押圧部342が開口部352を貫通して可動接点21aを押下し、可動接点21aを固定接点21bに接触させる。図16Cに示すように、押圧部342は、第1の弾性部材340の本体部の中央から下部に向かって舌状に形成されているが、第1の弾性部材340の本体部343自体を押圧部342としても良い。
 図17A及び図17Bは、カバー6、第1の弾性部材340、及び、第2の弾性部材350の構造を示した図である。図17Aは、図16Cに示した領域Xを下側から見たときの下面図であり、図17Bは、図17Aに示したC-C′線に沿った断面図である。
 カバー6は、キーキャップ130と基板2の間に配置され、第1の弾性部材340及び第2の弾性部材350を覆って保護する。カバー6は、ポリイミド又はポリアミド等の樹脂を主材料とする防水性の高い材料で形成される。カバー6は、第1の弾性部材340の上面の形状と概ね一致する形状を有する収納部61を内側上面に有し、収納部61に第1の弾性部材340を収納する。カバー6は第1の弾性部材340の下側に第2の弾性部材350を収納する。カバー6に収納された第1の弾性部材340及び第2の弾性部材350は、両者の復元力を合わせた荷重特性を有する一つの弾性部材として取り扱えるので、プッシュスイッチ13の組み立て性が向上する。
 第1の弾性部材340と第2の弾性部材350は、プッシュスイッチ13が押圧されていないときは互いに接しないように、互いに所定の距離を隔ててカバー6内に収納される。プッシュスイッチ13が押圧されると、キーキャップ130が第1の弾性部材340を押圧して第1の弾性部材340のドーム形状を反転させることによって、第1の弾性部材340と第2の弾性部材350が互いに接する。この結果、第1の弾性部材340及び第2の弾性部材350の弾性変形に伴う復元力が、キーキャップ130を押圧する力に対して生じる。
 図17Aに示すように、第1の弾性部材340の4つの第1の脚部341、及び、第2の弾性部材350の4つの突出部351は、平面視で重ならないように配置される。第1の弾性部材340の4つの脚部341、及び、第2の弾性部材350の4つの突出部351がカバー6の内部でバランスよく配置されているので、キーキャップ130を押下するために要する押圧荷重が安定する。第1の弾性部材340の突出部344、及び、第2の弾性部材350の突出部351は、カバー6の内側側面に設けられた脚保持部62に収納される。第2の弾性部材350は、4つの突出部351によって、カバー6内に保持される。
 図17A及び図17Bに示すカバー6は、第1の弾性部材340及び第2の弾性部材350の下方の一部のみを覆っているが、第1の弾性部材340及び第2の弾性部材350の下方を含めて全てを完全に覆うような形状としても良い。
 図18は、押圧されたときのプッシュスイッチ13の動作を模式的に示した断面図である。キーキャップ130が、例えば、操作者の指等の押圧物Pによって上方から押圧されると、第1の弾性部材340及び第2の弾性部材350は弾性変形し、操作者がプッシュスイッチ13を押下する際に感じる押圧荷重を生じつつ、キーキャップ130を基板2に接近させる。キーキャップ130が基板2に接近して、第1の弾性部材340の押圧部342が可動接点21aを上方から押下すると、可動接点21aが固定接点21bに接触する。この結果、可動接点21aと固定接点21bとが短絡したことを示す信号が、ケーブル24を介して出力される。
 図19は、プッシュスイッチ13の荷重特性を、第1の弾性部材340の弾性特性及び第2の弾性部材350の弾性特性とともに示したグラフである。曲線f1、f2、fは、それぞれ、第1の弾性部材340、第2の弾性部材350、プッシュスイッチ13の特性を示している。図19の横軸は、プッシュスイッチ13のキーキャップ130の変位量であるストロークと、対応する第1の弾性部材340及び第2の弾性部材350のそれぞれの弾性変形の大きさを、ミリメートル単位[mm]で示している。また、図19の縦軸は、プッシュスイッチ13のキーキャップ130を押下するために要する押圧荷重と、対応する第1の弾性部材340及び第2の弾性部材350のそれぞれの弾性変形に伴う復元力を、グラム重単位[gf]で示している。なお、1[N]は、約102[gf]に相当する。
 曲線f1は、プッシュスイッチ13の構成において、第2の弾性部材350を取り除いて、キーキャップ130と基板2を第1の弾性部材340のみを介して繋げた場合に得られるプッシュスイッチ13の荷重特性である。キーキャップ130が押下されていないとき、第1の弾性部材340は弾性変形していないため、弾性変形に伴う復元力はゼロである。
 第1の弾性部材340の弾性変形に伴う復元力は、曲線f1に示すように、第1の弾性部材340の変形に伴ってゼロから単調増加し、極大値a1であるピーク荷重となる。そして、復元力は、更なる第1の弾性部材340の変形に伴って単調減少し、x1において第1の弾性部材340の押圧部342が可動接点21aに接触したあと、極小値b1であるボトム荷重となる。その後、復元力は、更なる第1の弾性部材340の変形に伴って単調増加する。なお、第1の弾性部材340の本体部343自体を押圧部とした場合、極小値b1であるボトム荷重は、図19に破線で示すように、押圧部342が下方に舌状に伸びるように形成される場合に比べて、小さくなる。
 図19の曲線f1に示すように、極大値a1及び極小値b1がそれぞれ一つずつ現れる弾性特性は、第1の弾性部材340が単純なドーム形状を有する場合に、ドーム形状が極大値a1において反転することによって得られる。ドーム形状の斜面の傾き又は開口部の大きさ等の形状を変えることで、極大値a1であるピーク荷重の大きさ、極小値b1であるボトム荷重の大きさを変更することが可能である。第1の弾性部材340の弾性変形に伴う復元力を示す曲線f1は、ピーク荷重が正で、ボトム荷重が負であることに特徴がある。
 曲線f2は、プッシュスイッチ13の構成において、第1の弾性部材340を取り除いて、キーキャップ130と基板2を第2の弾性部材350のみを介して繋げた場合に得られるプッシュスイッチ13の荷重特性である。第2の弾性部材350は第1の弾性部材340を介して押圧されるが、第1の弾性部材340のドーム形状が反転したx0までは、第1の弾性部材340が第2の弾性部材350を押圧しない。したがって、x0まで、第2の弾性部材350は弾性変形せず、弾性変形に伴う復元力はゼロである。
 第2の弾性部材350の弾性変形に伴う復元力は、曲線f2に示すように、x0において第1の弾性部材340が第2の弾性部材350を押圧すると、弾性変形に伴ってゼロから単調増加し、x2において基板2に接触して一定値となる。第2の弾性部材350の弾性変形に伴う復元力は、ストロークが正であれば常にゼロ又は正であり、且つ第1の弾性部材340の極大値a1であるピーク荷重よりも常に小さいことを特徴とする。このような弾性特性は、第2の弾性部材350が、押圧されても形状が反転しない平板形状を有することによって得られる。
 曲線fは、キーキャップ130と基板2を第1の弾性部材340及び第2の弾性部材350の両方を介して繋げた場合に得られるプッシュスイッチ13の荷重特性である。
 キーキャップ130を押下するために必要とされる押圧荷重は、曲線fに示すように、第1の弾性部材340の弾性変形に伴う復元力を示す曲線f1と、第2の弾性部材350の弾性変形に伴う復元力を示す曲線f2を足し合わせたものとなっている。すなわち、キーキャップ130を押下する操作者の感じる押圧荷重は、第1の弾性部材340の復元力と第2の弾性部材350の復元力を合わせた荷重特性で表わされる。
 したがって、曲線fも、曲線f1と同ように、極大値aであるピーク荷重まで単調増加したあと、極小値bであるボトム荷重まで単調減少する。曲線fは、ピーク荷重が正で、ボトム荷重も正であることに特徴がある。そのために、第1の弾性部材340の負のボトム荷重の絶対値は、対応する第2の弾性部材350の弾性変形の大きさにおける復元力よりも小さくされる。
 第1の弾性部材340の本体部343自体を押圧部とした場合、極小値b1であるボトム荷重の絶対値は、図19に破線で示すように、押圧部342が下方に舌状に伸びるように形成される場合に比べて、大きくなる。これにより、押下された第1の弾性部材340のドーム形状が反転して元の形状に戻らなくなっても、第2の弾性部材350の復元力によって第1の弾性部材340のドーム形状が元に戻される。
 ピーク荷重が正で、ボトム荷重が負である弾性特性を有する第1の弾性部材340が、プッシュスイッチ13の荷重特性のピーク荷重を大きくし、ボトム荷重を小さくするように作用する。第1の弾性部材340によって、プッシュスイッチ13のピーク荷重及びボトム荷重との差異を大きくするように調整することが可能となるため、プッシュスイッチ13を押下する操作者の感じるクリック感が改善される。また、第2の弾性部材350は、弾性変形に伴って形状が反転しない平板形状を有するため、押圧時のクリック音が低減される。
 プッシュスイッチ13を押下する操作者の感じるクリック感は、例えば、プッシュスイッチ1のトップ荷重a及びボトム荷重bを用いて、前述した式(1)で計算されるクリック率で定量的に表される。
 クリック率は、一般には50%以上がよいとされるが、プッシュスイッチ13では、第1の弾性部材340の形状を変えて、第1の弾性部材340の負のボトム荷重の絶対値を調整することで、クリック率を所望の値に設定することができる。具体的には、押下時のクリック率を80%以上として、クリック音を低減することも可能となる。クリック率は、80%以上、且つ、100%未満であることが好ましい。
 プッシュスイッチ1がオン状態になるまでに必要な総押下荷重は、図に示す曲線fを横軸のストロークで積分した面積の大きさで表わされる。第1の弾性部材340の曲線f1は、正の部分と負の部分を有しているため、曲線f1を横軸のストロークで積分すると互いに一部打ち消し合う。このため、第1の弾性部材340は、プッシュスイッチ13の荷重特性のピーク荷重を大きくし、ボトム荷重を小さくするように作用する一方で、総押下荷重をあまり増加させないため、プッシュスイッチ13を押下する操作者の負荷もあまり増加しない。
 図20は、他の第1の弾性部材440を示した図である。図20の左側は他の第1の弾性部材440の平面図であり、図20の右側はB-B′線に沿った断面図である。他の第1の弾性部材440は、4つの脚部441、中央部に第1の開口部442、外縁部に沿って複数の第2の開口部443を有している。これらの開口部によって、第1の弾性部材440の弾性特性を調整している、これらの開口部によって、基板2上に発光素子を実装した場合、キーキャップ130がより明るく光らせることができる。他の第1の弾性部材440は、プッシュスイッチ13において、第1の弾性部材340の代わりに用いることができる。他の第1の弾性部材440と第1の弾性部材340との差異は、他の第1の弾性部材440が、押圧部342及び突出部344を有していない点である。例えば、他の第1の弾性部材440が押圧部を有しない代わりに、カバー6の内側上部に押圧部を設けても良い。
 図21は、他の第1の弾性部材440に補強部材444を用いた例を示した図である。複数の脚部441を互いに連結するリング状の補強部材444を用いることによって、第1の弾性部材440の強度が向上する。図21に示す他の第1の弾性部材440に補強部材444を用いた物をプッシュスイッチ13において、第1の弾性部材340の代わりに用いることができる。
 プッシュスイッチ13において、第1の弾性部材340の代わりに、図6Aに示した第1の弾性体100、図6Bに示した第1の弾性体102、又は、図6Cに示した第1の弾性体104を用いることができる。
 図22は、プッシュスイッチ13の変形例であるプッシュスイッチ14の断面図である。プッシュスイッチ13では、図16Cに示したように、基板2は、第1のシート20aと第2のシート20bで構成されたシートスイッチ(メンブレンスイッチ)を有していた。しかしながら、プッシュスイッチ14では、図22に示すように、第1のシート20aと第2のシート20bで構成されたシートスイッチ以外の構成を用いることも可能である。
 図22に示すプッシュスイッチ14では、第1の弾性部材340の押圧部342の表面は、銅等を主材料とする導電性の高い材料で形成され、可動接点21aとして機能する。一方、基板2´は、前述した図15Bに示すように、固定接点21bとして、第1の電極22a及び第2の電極22bが表面にプリントされたシート部材のみを有している。プッシュスイッチ14において、他の構成はプッシュスイッチ13と同様であるので、説明を省略する。
 プッシュスイッチ14において、可動接点21aと固定接点21bは、平面視で重なるように配置される。これにより、キーキャップ130が押下されると、可動接点21aが固定接点21bに接触して、第1の電極22aと第2の電極22bとが可動接点21aを介して短絡する。この結果、第1の電極22aと第2の電極22bとが短絡したことを示す信号が、ケーブル24を介して出力される。
 以上のように、プッシュスイッチ13及び14は、キーキャップ130が押下されて基板2に接近することで可動接点21aが固定接点21bに接触してオン状態となるプッシュスイッチである。プッシュスイッチ13及び14は、キーキャップ130と基板2の間に配置され、弾性変形に伴う復元力が、正の極大値であるピーク荷重まで単調増加したあと、負の極小値であるボトム荷重まで単調減少する、第1の弾性部材340と、第1の弾性部材と基板の間に配置された第2の弾性部材350を有する。プッシュスイッチ13及び14は、更に、キーキャップ130と基板2の間に配置され、第1の弾性部材340及び第2の弾性部材350を覆うカバー6を備えている。プッシュスイッチ13及び14では、キーキャップ130を押下するために要する押圧荷重が、第1の弾性部材340の復元力と第2の弾性部材350の復元力を合わせた荷重特性で表わされるので、押下時のクリック感が改善され、クリック音が低減され、且つ組み立て性に優れている。
 前述の実施形態は、いずれも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明に係る技術的範囲が限定的に解釈されてはならない。すなわち、本発明は、その技術思想又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。例えば、前述の実施形態の構成は組み合わせて実施することもできる。

Claims (22)

  1.  押圧部材と、
     基板と、
     前記押圧部材と前記基板の間に配置され、弾性変形に伴う復元力が、正の極大値であるピーク荷重まで単調増加したあと、負の極小値であるボトム荷重まで単調減少する、第1の弾性部材と、
     第2の弾性部材と、を有し、
     前記押圧部材を押下するために要する押圧荷重は、前記第1の弾性部材の復元力と前記第2の弾性部材の復元力を合わせた荷重特性である、
     ことを特徴とするプッシュスイッチ。
  2.  前記第2の弾性部材は、前記押圧部材と前記基板との間に配置され、弾性変形に伴う復元力が、前記第1の弾性部材のピーク荷重よりも大きい極大値であるピーク荷重まで単調増加したあと、正の極小値であるボトム荷重まで単調減少する、請求項1に記載のプッシュスイッチ。
  3.  前記第2の弾性部材の正のボトム荷重の絶対値が、前記第1の弾性部材の負のボトム荷重の絶対値よりも大きい、請求項2に記載のプッシュスイッチ。
  4.  前記第1の弾性部材は、金属から構成され、
     前記第2の弾性部材は、樹脂から構成される、
     請求項1~3のいずれか一項に記載のプッシュスイッチ。
  5.  前記第1の弾性部材は、ドーム形状を有する第1本体部と、前記第1本体部から突出した少なくとも2つの脚部とを有し、前記第1本体部の上部には開口部が設けられ、前記第1本体部の前記上部は前記押圧部材に接しており、
     前記第2の弾性部材は、ドーム形状を有する第2本体部を有し、前記第2本体部の上部は前記開口部の内側で前記押圧部材と接しており、前記第2本体部の外縁部が前記基板に接している、
     請求項1~4のいずれか一項に記載のプッシュスイッチ。
  6.  中央の開口部から前記押圧部材の上面が露出するように前記基板に配置され、前記第1の弾性部材の前記脚部を保持するケースを更に有する、
     請求項5に記載のプッシュスイッチ。
  7.  前記第1の弾性部材は、ドーム形状を有する第1本体部を有し、前記第1本体部の上部は前記押圧部材に接しており、
     前記第2の弾性部材は、ドーム形状を有する第2本体部を有し、前記第1の弾性部材と前記基板の間に配置され、前記第2本体部の上部は前記第1の弾性部材の前記第1本体部に接している、
     請求項1~4のいずれか一項に記載のプッシュスイッチ。
  8.  前記基板に固定されて、前記第1の弾性部材及び前記第2の弾性部材を位置決めする位置決め部材を更に有し、
     前記第1の弾性部材は、前記第1本体部から突出した脚部を有し、
     前記第2の弾性部材は、前記第2本体部の外縁に設けられた開口部を有し、
     前記位置決め部材は、前記第1の弾性部材の前記脚部を収納する脚収納部を有し、
     前記第1の弾性部材の前記脚部は、前記第2の弾性部材の前記開口部を貫通して前記位置決め部材の前記脚収納部内に配置される、
     請求項7に記載のプッシュスイッチ。
  9.  前記第1の弾性部材の前記脚部及び前記第2の弾性部材の前記第2本体部の外縁を、前記位置決め部材との間に固定する枠部材を更に備える、
     請求項8に記載のプッシュスイッチ。
  10.  前記基板は、互いに空隙を隔てて配置された前記可動接点と前記固定接点を有するシートスイッチを有し、
     前記第2の弾性部材は、押圧部を有し、
     前記押圧部、前記可動接点及び前記固定接点は、平面視で重なるように配置される、
     請求項1~9のいずれか一項に記載のプッシュスイッチ。
  11.  前記基板は、前記固定接点を有し、
     前記第2の弾性部材は、前記基板側に可動接点を有し、
     前記可動接点及び前記固定接点は、平面視で重なるように配置される、
     請求項1~9のいずれか一項に記載のプッシュスイッチ。
  12.  前記第2の弾性部材は、前記第1の弾性部材と前記基板の間に配置され、
     前記第2の弾性部材の弾性変形に伴う復元力は、ゼロ又は正であり、且つ、前記第1の弾性部材のピーク荷重よりも小さい、
     請求項1に記載のプッシュスイッチ。
  13.  前記荷重特性の極小値であるボトム荷重が正である、
     請求項12に記載のプッシュスイッチ。
  14.  前記第1の弾性部材及び前記第2の弾性部材は、金属から構成される、
     請求項12又は13に記載のプッシュスイッチ。
  15.  前記第1の弾性部材は、ドーム形状を有し、
     前記第2の弾性部材は、平板形状を有する、
     請求項12~14のいずれか一項に記載のプッシュスイッチ。
  16.  前記押圧部材と前記基板の間に配置され、前記第1の弾性部材及び前記第2の弾性部材を覆うカバーを更に有する、
     請求項1に記載のプッシュスイッチ。
  17.  前記第1の弾性部材は、第1本体部と、前記第1本体部から突出した少なくとも2つの第1脚部を有し、
     前記第2の弾性部材は、第2本体部と、前記第2本体部から突出した少なくとも2つの第2脚部を有し、
     前記第1脚部及び前記第2脚部は、平面視で重ならないようにそれぞれ前記基板に配置される、
     請求項16に記載のプッシュスイッチ。
  18.  前記カバーは、前記第1の弾性部材及び前記第2の弾性部材の下方を覆う底面部を有し、
     前記第1脚部及び前記第2脚部は、前記底面部上に配置される、
     請求項16又は17に記載のプッシュスイッチ。
  19.  前記カバーは、前記第1の弾性部材及び前記第2の弾性部材の側方を覆う側面部、及び、前記側面部の内側に設けられた脚保持部を有し、
     前記第1脚部及び前記第2脚部は、前記脚保持部内に配置される、
     請求項17又は18に記載のプッシュスイッチ。
  20.  前記カバーは、前記第1の弾性部材及び前記第2の弾性部材の上方を覆う上面部と、前記上面部の内側に設けられた収納部を有し、
     前記第1の弾性部材は、前記収納部に収納され、
     前記第2の弾性部材は、前記第1の弾性部材の下側に、前記第1の弾性部材と所定の距離を隔てて前記カバー内に配置される、
     請求項17~19のいずれか一項に記載のプッシュスイッチ。
  21.  前記第2の弾性部材の正の極小値であるボトム荷重の絶対値が、10(gf)以上である、
     請求項1~20のいずれか一項に記載のプッシュスイッチ。
  22.  以下の式(1)で表されるクリック率が80%以上である、
       100×(a-b)/a (1)
     ここで、aは前記荷重特性のトップ荷重、bはボトム荷重である、
     請求項1~21のいずれか一項に記載のプッシュスイッチ。
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