JP2007080671A - 押釦スイッチ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 絶縁材からなるケース10と、ケースの底面に形成された第1電極1及び第2電極2と、第1電極に外周部分が接地するよう配置される湾曲形状のメタルドーム3と、メタルドームの上に配置されるステム20と、ステムを覆うようにケースに固定されるフレーム30とから構成され、前記ステム20を押圧し降下せしめることによってメタルドーム3の頂点部分が押圧され、当該メタルドーム3の中央部分が第2電極2に接触し、メタルドームを介して第1電極1と第2電極2が導通する押釦スイッチにおいて、メタルドーム3の上に配置されるステム20を、メタルドーム3の頂点部分に予め一定の変位が与えられるように取り付けるとともに、前記ステム20の押圧部分を弾性変形可能な部材4で構成した。
【選択図】 図1
Description
図6に示すように押釦スイッチは、樹脂材料などの絶縁材からなる箱型形状のケース100と、ステンレスまたは銅合金などの導電材からなる湾曲形状のメタルドーム110と、当該メタルドーム110の上に配置されるステム120と、当該ステム120を覆うようにケース100に固定されるフレーム130とから構成される。
導電材からなるメタルドーム110は、ステンレス板や銅合金板などの導電性の平板材を絞り加工することによって湾曲形状となしたものである。
またケース100には導電材からなるバスバーがインサート成形され、ケース底面に第1電極101と第2電極102とが形成されている。そして湾曲形状のメタルドーム110の外周部分が前記第1電極1に接地するようにして配置される。
さらに湾曲形状のメタルドーム110の上に配置されるステム120は、ケース内を昇降可能に取り付けられており、当該ステム120を押圧し降下せしめることによって湾曲形状のメタルドーム110の頂点部分が押圧される。そして前記メタルドーム3の中央部分(可動接点)が第2電極2に接触し、メタルドーム3を介して第1電極1と第2電極が導通する。
図7(a)に示すように、押釦スイッチの押圧前は、第1電極101に対して湾曲形状のメタルドーム110の外周部分が接地しているが、当該メタルドームの中央部分(可動接点)は第2電極102に接触しておらず、第1電極101と第2電極102とは導通していない。
そして図7(b)に示すように、押釦スイッチの押圧時、ステム120を押圧し降下せしめると、湾曲形状のメタルドーム110の頂点部分が前記ステム120によって押圧され、メタルドーム110の中央部分(可動接点)が反転して第2電極102に接触する。これによって導電材からなるメタルドーム110を介して第1電極101と第2電極102とが導通する。
そして従来技術によれば、第2電極102を弾性変形可能な導電性樹脂から構成することによって、押釦スイッチのストロークを長くし、所望の操作フィーリングを取得できるようにしたものが知られている(特許文献1を参照)。
弾性変形可能な第2電極102を設けた押釦スイッチでは、メタルドーム110の中央部分(可動接点)が第2電極102に接触した後も(接点切り換わり後も)、メタルドームの頂点部分に加えた荷重の増大にともなって第2電極102が弾性変形する。そしてこの第2電極102の弾性変形によって変位量が増大し、高ストロークの操作感を得ることができる。
図8のグラフに示すように、湾曲状態のメタルドーム100の頂点部分を押圧すると、荷重の増大にしたがって徐々に変位量(ストローク)が増大する。そして荷重が閾値(以後、ピーク荷重という)に達するとメタルドームが座屈し、メタルドームの座屈後は、ピーク荷重よりも小さな荷重でメタルドームの変位量が増大し、メタルドームの中央部分(可動接点)が反転して第2電極に接触する。つまり湾曲形状のメタルドームでは、メタルドームの座屈前は、荷重の増大にともなって徐々に変位量が増大していくが、ピーク荷重に達しメタルドームが座屈した後は、前記ピーク荷重よりも小さな荷重で変位量が増大し、変位しやすくなって、メタルドームの中央部分が第2電極に接触する。
そして、第2電極を弾性変形可能な導電性樹脂から構成した押釦スイッチでは、メタルドームの中央部分(可動接点)が第2電極に接触した後も、荷重の増大にともなって第2電極が沈み込み(弾性変形し)、当該第2電極の弾性変形によって押釦スイッチの変位量が増大し、高ストロークの操作感が得られる。
剛性のある操作感を得るためには、小さな荷重を加えても変位量が増大しないように設計すればよい。しかしながら、湾曲形状のメタルドーム自体のピーク荷重を大きくした押釦スイッチでは、剛性はあっても過荷重となるため、スイッチの操作感として好まれない。つまり、メタルドームの中央部分(可動接点)と第2電極との接触に必要な荷重値(ピーク荷重)を大きくすることなく、高ストロークで剛性のある操作感を得ることができるスイッチ構造が望まれている。
高ストロークで剛性のある操作感の押釦スイッチを得るためには、荷重(押圧)と変位量(ストローク)の関係において、メタルドームが座屈する前の変位量の増大率(ピーク荷重に至るまでの変位量の割合)が小さくなるよう設計すればよい。
第2電極を弾性変形可能な導電性樹脂から構成した押釦スイッチでは、第2電極に接触した後も変位量が増大するため高ストローク感が得られるものの、ピーク荷重に至るまでの変位量の割合を小さくできないため、剛性のある操作感は得られない。
またこの発明の押釦スイッチによれば、ステムの押圧部分を弾性変形可能な部材で構成したことによって、メタルドームの中央部分が第2電極に接触した後も、前記ステムの押圧部分の弾性変形によって押釦スイッチの変位量が増大し、押釦スイッチのストロークを長くすることができる。
すなわち、メタルドームの頂点部分に予め一定の変位が与えられるようにステムを取り付けるとともに、当該ステムの押圧部分を弾性変形可能な部材で構成することによって、高ストロークで剛性のある操作感の押釦スイッチを取得することができる。
本発明の第1実施例による押釦スイッチは、図1に示すように、樹脂材料などの絶縁材からなる方形状(箱型形状)のケース10と、ステンレスまたは銅合金などの導電材からなる湾曲形状のメタルドーム3と、メタルドーム3の上に配置されるステム20と、前記ステム20を覆うようにケース10に固定されるフレーム30とから構成される。
導電材からなるメタルドーム3は、ステンレス板や銅合金板などの導電性の平板材を絞り加工することによって湾曲形状となしたものである。
またケース10には導電材からなるバスバーがインサート成形され、ケース底面に第1電極1と第2電極2とが形成されている。そして湾曲形状のメタルドーム3の外周部分が前記第1電極1に接地するようにして配置される。
なお湾曲形状のメタルドーム3の上に配置されるステム20は、ケース内を昇降可能に取り付けられており、当該ステム20を押圧し降下せしめることによって湾曲形状のメタルドーム3の頂点部分が押圧される。そして前記メタルドーム3の中央部分(可動接点)が第2電極2に接触し、メタルドーム3を介して第1電極1と第2電極が導通する。
従って、メタルドーム3の頂点部分に予め一定の変位が与えられるようにステム20を取り付けた押釦スイッチでは、一定荷重(メタルドームの頂点部分に予め与えられている変位量に対応する荷重)以下の荷重を加えてもメタルドーム3自体の変位量は変化せず、前記一定荷重を超える荷重を加えることによってメタルドーム3の変位量が増大する。
つまりメタルドームの頂点部分に予め一定の変位が与えられるようステム20を取り付けた押釦スイッチでは、一定荷重を超える荷重を加えるまではメタルドーム3の頂点部分が変位しないため、ピーク荷重に至るまでの変位量の割合を小さくすることができ、剛性のある操作感を得ることができる。
図2(a)は、円形の平板材を絞り加工することによって湾曲形状となしたメタルドーム3である。
図2(b)は、円盤状のドーム外周部分に脚部3aを形成した湾曲形状のメタルドームである。脚部を形成したメタルドームを使用することによって、メタルドーム自体のストロークを長くすることができる。
なお、頂点部分に予め一定の変位が与えられたメタルドーム3では、メタルドーム3の中央部分(可動接点)が第2電極2に接触するまでの距離(メタルドーム自体の変位量)が減少するため、図2(b)に示すように、メタルドームの外周部分に複数の脚部3aを形成した、高ストロークのメタルドームを使用することが好ましい。
この実施例では、外周部分に複数脚部3aを形成した高ストロークのメタルドーム3をケース内にセットし、ケース底面の第1電極1に前記脚部3aが接地するように配置した。
なお湾曲形状のメタルドーム3では、メタルドームの座屈後は変位量が増大しやすくなるため、メタルドーム3の頂点部分に予め与える変位は、メタルドーム3が座屈しないよう、メタルドーム3のピーク荷重時の変位付近までとすることが好ましい。つまりピーク荷重を加えるまで(メタルドームが座屈するまで)の変位量の割合を小さくし、剛性のある操作感を得ることができる押釦スイッチを構成する。
つまり、頂点部分に予め一定の変位が与えられた状態でケース内に収容されたメタルドーム3には、当該メタルドーム3の上に配置されているステム20によって、前記変位量に対応した荷重(負荷)がかっている。このためメタルドーム3の上に配置されたステム20を押圧しても、前記荷重(負荷)を超える荷重を加えないと、メタルドーム3自体の変位量は変化(増大)しない。
そして図1(b)の断面図(押圧時の状態)に示すように、メタルドーム3の上に配置されたステム20を押圧し、一定荷重(メタルドームの頂点部分に予め与えられている変位量に対応した荷重)を超える荷重を加えることによって、メタルドーム3の頂点部分の変位量が増大し、メタルドーム3の中央部分(可動接点)が第2電極2に接触する。
したがって第1実施例による押釦スイッチでは、ピーク荷重を加えるまでの変位量の割合が小さく、剛性のある操作感を得ることができる。
なお、ピーク荷重に至るまでの変位量の割合を小さくし、剛性感のあるスイッチ操作を得るため、ピーク荷重にて押圧したときのメタルドームの変位量よりも、当該ピーク荷重にて押圧したときの弾性変形による変位量が小さい弾性部材4を使用した。
湾曲状態のメタルドーム3の上に配置されるステム20を、メタルドーム3の頂点部分に予め一定の変位が与えられるように取り付けた押釦スイッチでは、押釦スイッチの押圧時、メタルドームの頂点部分に予め与えられている変位量に対応する荷重(負荷)よりも小さい荷重を加えてもメタルドーム3の変位量は変化しない。
そのため第1実施例による押釦スイッチでは、前記変位量に対応する荷重を超える荷重を加えるまでは、メタルドーム3自体の変位量は変化(増大)せず、ステム上部の押圧部分を構成する弾性部材4の弾性変形のみによって押釦スイッチの変位量が変化する。そして、前記変位量に対応する荷重を超える荷重を加えるとメタルドーム3自体の変位量が増大し、ステム上部の押圧部分(弾性部材4)の弾性変形による変位量の増大と、メタルドーム3の頂点部分における変位量の増大とによって押釦スイッチの変位量が変化する。
なお、メタルドーム3の中央部分(可動接点)が第2電極に接触した後(接点切り換わり後)、メタルドーム3は変位しなくなるが(メタルドーム自体の変位量は増大しなくなるが)、ステム上部の押圧部分を弾性変形可能な弾性部材4で構成した押釦スイッチでは、荷重の増大にともなって前記弾性部材4の弾性変形し、当該弾性変形によって押釦スイッチの変位量が増大する。
また、その後メタルドームの中央部分(可動接点)が第2電極2に接触するまでの間は、さらに図3(a)に示す押圧された高ストロークのメタルドーム単体における荷重と変位量の関係が加わるようにして、押釦スイッチの変位量(増大)が変化する。
そしてメタルドームの中央部分(可動接点)が第2電極2に接触した後は、再び図3(a)に示す弾性部材4における荷重と変位量の関係と同じようにして、押釦スイッチの変位量が変化(増大)する。
前記ケース10には導電材からなるバスバーがインサート成形され、ケース底面に第1電極1と第2電極2とが形成されているとともに、前記第1電極1に湾曲形状のメタルドーム3の外周部分(脚部)が接地する。
また湾曲形状のメタルドーム3の上に配置されるステム20は、ケース内を昇降可能に取り付けられており、当該ステム20を押圧して降下せしめることによってメタルドーム3の頂点部分が押圧される。そして前記メタルドーム3の中央部分(可動接点)が第2電極2に接触し、メタルドーム3を介して第1電極1と第2電極が導通する。
図4に示す押釦スイッチでは、押圧によって圧縮されるバネ41をステム上部に固定するとともに、当該バネ41を覆うカバー部材42をステム20に対して上下にスライド可能に取り付け、弾性変形可能な押圧部分を構成した。
そして一定荷重を超える荷重を加えることによって、図4(b)の断面図に示すように、メタルドーム3の頂点部分の変位量が増大し、メタルドーム3の中央部分(可動接点)が第2電極2に接触する。
また、この実施例による押釦スイッチでも第1実施例と同様に、メタルドームの中央部分(可動接点)が第2電極2に接触した後も、荷重の増大にともなうステム上部の押圧部分の弾性変形によって変位量が増大し、高ストロークの操作感を得ることができる。
なお、ピーク荷重に至るまでの変位量の割合を小さくし、剛性感のあるスイッチ操作を得るため、ピーク荷重にて押圧したときのメタルドームの変位量よりも、当該ピーク荷重にて押圧したときの弾性変形(バネ圧縮)による変位量が小さいバネ41を使用した。
第2実施例による押釦スイッチも第1実施例と同様に、メタルドームの頂点部分に予め与えられている変位に対応する荷重を超える荷重を加えるまでは、メタルドーム3自体の変位量は変化(増大)せず、ステム上部の押圧部分を構成するバネ41の圧縮(バネ圧縮)による弾性変形のみによって押釦スイッチの変位量が変化する。そして、前記変位量に対応する荷重を超える荷重を加えるとメタルドーム3の変位量が増大し、ステム上部の押圧部分(バネ41)の弾性変形による変位量の増大と、メタルドーム3の頂点部分における変位量の増大とによって押釦スイッチの変位量が変化する。
そしてメタルドーム3の頂点部分に加えた荷重がピーク荷重に達するとメタルドーム3が座屈し、座屈後はメタルドーム3の変位量が増大しやすくなり、その後、メタルドームの中央部分(可動接点)が第2電極2に接触する。
2 第2電極
3 メタルドーム
3a 脚部
4 弾性部材
41 バネ
42 カバー部材
10 ケース
20 ステム
30 フレーム
Claims (3)
- 絶縁材からなるケース(10)と、ケースの底面に形成された第1電極(1)及び第2電極(2)と、第1電極に外周部分が接地するよう配置される湾曲形状のメタルドーム(3)と、メタルドームの上に配置されるステム(20)と、ステムを覆うようにケースに固定されるフレーム(30)とから構成され、
前記ステム(20)を押圧し降下せしめることによってメタルドーム(3)の頂点部分が押圧され、当該メタルドーム(3)の中央部分が第2電極(2)に接触し、メタルドームを介して第1電極(1)と第2電極(2)が導通する押釦スイッチにおいて、
メタルドーム(3)の上に配置されるステム(20)を、メタルドーム(3)の頂点部分に予め一定の変位が与えられるように取り付けるとともに、
前記ステム(20)の押圧部分を弾性変形可能な部材(4)で構成したことを特徴とする押釦スイッチ。 - 外周部分に複数の脚部(3a)を形成した湾曲形状のメタルドーム(3)を使用し、前記脚部(3a)が第1電極(1)に接地するようメタルドーム(3)を配置したことを特徴とする請求項1に記載の押釦スイッチ。
- ステム(20)の押圧部分を、バネ(41)とカバー部材(42)とから構成したことを特徴とする請求項1または2に記載の押釦スイッチ。
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