JP2006079925A - キースイッチ構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 第１リンク部材２および第２リンク部材３を用いて、キートップ１への押下動作を回転運動と水平方向のスライド運動に変換するキースイッチ構造とし、第２リンク部材３内に第１リンク部材２が納まるように、両者が垂直方向に重なることがないように構成したキースイッチにおいて、カップゴム４を大きくすることなく、長ストローク化を実現する。
【解決手段】 バネ部８を固定部８ａ、８ｂ、バネ８ｃから構成し、固定部８ａにより第１リンク部材２の一端を回転可能に支持する回転支持部１ａ、１ｂ間に固定し、固定部８ｂにより第２リンク部材３の一端を水平方向にスライド動作可能に支持するスライド支持部１ｃ、１ｄ間に固定して、キートップ１とカップゴム４の間に配設する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、パーソナルコンピュータ等のキーボードに用いられるキースイッチに関するものである。

（構成）
近年、ノート型パーソナルコンピュータの普及に伴い、キーボードに薄型化が求められている。図８は、この薄型化の要求に応えるために採用された、従来のキースイッチの構造図である。

従来のキースイッチは、キートップ１、第１リンク部材２、第２リンク部材３、カップゴム４、ハウジング５、接点シート６およびベースプレート７から構成されている。キートップ１には、第１リンク部材２の一端を回転可能に支持する１対の回転支持部１ｒと、第２リンク部材３の一端を同図における水平方向にスライド動作可能に支持する一対のスライド支持部１ｓを設けてある。

第１リンク部材２は、一対の脚部を有し、当該脚部の一端には、キートップ１の回転支持部１ｒに挿入される第１連結棒が２つの脚部を連結するように配設され、同様に脚部の他端には第２連結棒が２つの脚部を連結するように配設されハウジング５のスライドガイド５ｓ位置に配置されている。

第２リンク部材３は、一対の脚部を有し、当該脚部の一端には、キートップ１のスライド支持部１ｓにスライド動作可能に支持される第１支持突起が、他端には第１リンク部材２の両連結棒間と等しい距離に第２支持突起がハウジング５の回転ガイド５ｒに挿入されている。そして、前記第１のリンク２および第２のリンク３は、後述のカップゴム４に干渉しないように、中央がくり抜かれた構造となっている。

カップゴム４は、弾性部材であり、その上部がキートップ１の裏面に接するように、接点シート６上に配置されている。接点シート６は、可動接点６ａと固定接点６ｂが、所定の間隙をあけて対向するように配設されている。ベースプレート７は、以上の部品の下部に配置され、ハウジング５とねじ等により固定されている。

（動作）
以上のように構成された従来のキースイッチは、キートップ１が押下されると、キートップ１の裏面がカップゴム４の上部を押圧することにより、カップゴム４が圧縮変形されるとともにカップゴム４の下方に突出するように設けられた接点押下部が接点シート６に当接し、これを押圧する。

その結果、接点シート６が撓んで、その下部に配設された可動接点６ａが、対向する固定接点６ｂに接触し、これにより電気的接続がなされてスイッチは閉状態となる。その後、キートップ１の押下を解除すると、各構成部品は、カップゴム４の復元力により元の状態に戻り、撓んでいた接点シート６も復旧するため、可動接点６ａと固定接点６ｂの接触が絶たれ、スイッチは開放状態となる。（例えば、特許文献１参照。）。
特開平１１−３３９５８７号公報

以上のようにすることにより、キーボードの薄型化は実現しているが、近年では、薄型化の要求とともに、キー押下時のストロークを長くする長ストローク化といった、さらに良好な押下感触への要求が高まってきている。

しかしながら、従来のキースイッチの構成では、ストロークを長くするために、カップゴム４を大きくする必要があり、カップゴム４を大きくすると、リンク２及び３とカップゴム４が干渉してしまうので、長ストローク化を実現することが困難であった。

本発明は、前述の課題を解決するため次の構成を採用する。すなわち、本発明は、キートップと、当該キートップに一端を係合するとともに、相互に係合した第１および第２のリンク部材と、前記第１および第２のリンク部材の内側に配置され、キートップの押下により変位する第１の弾性部材と、前記第１の弾性部材により押圧されることにより閉状態となる接点シートと、前記キートップと前記接点シート間に前記第１の弾性部材と重ねて配置した第２の弾性部材とから構成した。

本発明のキースイッチ構造によれば、キートップと接点シートの間に第１の弾性部材と第２の弾性部材を重ねて配置したので、第１の弾性部材を大きくすることなく、ストローク長を任意に長くすることができる。

以下、本発明に係る実施の形態例を、図面を用いて説明する。なお図面に共通する要素には同一の符号を付す。

（構成）
図１は実施例のキースイッチを示す構造図であり、図２は実施例のキースイッチを示す分解斜視図である。

実施例のキースイッチは、キートップ１、第１リンク部材２、第２リンク部材３、カップゴム４、ハウジング５、接点シート６、ベースプレート７およびバネ部８から構成されている。

キートップ１には、第１リンク部材２の一端を回転可能に支持する回転支持部１ａ、１ｂと、第２リンク部材３の一端を図１における水平方向にスライド動作可能に支持するスライド支持部１ｃ、１ｄを設けてある。

バネ部８は、同図に示したように、例えばアルミ板を打ち抜き、曲げ加工して固定部８ａ、８ｂ及びバネ８ｃを設けたものである。そして、固定部８ａにより第１リンク部材２の後述の第１連結棒２ｃ上に配置し、他方の固定部８ｂにより第２リンク部材３の後述の連結部３ｉ上に配置してキートップ１とカップゴム４の間に配設する。なお、バネ部８は、アルミ材である必要はなく、鋼板等であっても、プラスティック樹脂等で成形したものであっても勿論よい。或いはコイル状のバネ、渦巻状のバネとしてもよい。

前記固定部８ｂは、連結部３ｉがキー押下とともに水平方向にスライドするので、そのスライド分スペースをもって曲げ加工されているが、特にスペースを設けず、固定部８ａ、８ｂのいずれか或いは両方をフレキシブルな材質とし、連結部３ｉのスライドに応じて伸縮するような構成としてもよい。

ここで、バネ部８は、図３に示したようにキートップ１側から加重を加えた場合、図４に示したように変位する。すなわち、バネ部は加重に対し線形的可逆的に変位するので図４（ａ）のように変化しバネ８ｃがバネ部の上部位置まで変位し、図中ａ点位置に達する（本例では１ｍｍ）と、それ以上は変位しない。

一方、カップゴム４は、キー押下の感触を出すために図４（ｂ）のような逆Ｓ字の特性となるような形状としているが、この場合もほぼカップゴム４の内側の高さまでは変位し図中ｂ点位置（本例では３ｍｍ）に達するとそれ以上はほとんど変位しない。なお、弾性材料としているため、押下時の変位と開放時の変位に若干ヒステリシスがあり、図のような押下特性となる。

これらのバネ部８とカップゴム４を重ね合わせた構成とすると、変位特性はこれらが合成され、図４（ｃ）のようになり、図中ｂ点（本例では１ｍｍ＋３ｍｍ＝４ｍｍ）まで変位することになり、キー押下の感触は維持されたままで、ストローク長を３ｍｍから４ｍｍまで長くすることができる。なお、上記長さは、単に例を示したのであって、この長さに限定されないことはいうまでもない。

また、図４の例は、カップゴム４の変位特性があまり変化しないように、バネ部８の変位限界位置ａ点と、カップゴム４の変位限界位置ｂ点が、ほぼ一致するようにしているが、図５（ａ）のようにバネ部のバネ定数（すなわち、変位／加重をいうが、便宜上、以下「弾性率」という）を低くし、カップゴム４の変位限界位置ｂ点に達する前にバネ部の変位限界位置ａ点に達するようにしてもよいし、図５（ｂ）のようにバネ部の弾性率を高くし、カップゴム４の変位限界位置ｂ点に達した後、バネ部の変位限界位置ａ点に達するようにしてもよい。

図５（ａ）の場合では、カップゴム４の変位特性を維持したままキーストロークを長くすることができ、一方、図５（ｂ）の場合では、カップゴム４の変位特性に影響はあるが、弾性力（変位／加重）を維持することができる。

そして、再び図１、図２に戻り、第１リンク部材２は、一対の脚部２ａ、２ｂを有し、脚部２ａ、２ｂの一端には、キートップ１の回転支持部１ａ、１ｂに挿入される第１連結棒２ｃが、２つの脚部２ａ、２ｂを連結するように配設され、同様に脚部２ａ、２ｂの他端には、第２連結棒２ｄが２つの脚部２ａ、２ｂを連結するように配設されている。

さらに、２つの脚部２ａ、２ｂの各々には、第１連結棒２ｃと第２連結棒２ｄとをつなぐ線上であって、かつ、それぞれの連結棒２ｃ、２ｄに対して等距離となる位置に、回転軸２ｅ、２ｆが設けられている。

第２リンク部材３は、一対の脚部３ａ、３ｂを有し、脚部３ａ、３ｂの一端には、キートップ１のスライド支持部１ｃ、１ｄにスライド動作可能に支持される第１支持突起３ｃ、３ｄが、他端には第１リンク部材２の両連結棒２ｃ、２ｄ間と等しい距離に第２支持突起３ｅ、３ｆが配設されている。

また、第１支持突起３ｃ、３ｄと第２支持突起３ｅ、３ｆをつなぐ線上であって、かつ各々の支持突起３ｃ、３ｄ；３ｅ、３ｆに対して等距離となる位置に、回転孔３ｇ、３ｈが設けられている。さらに、２つの脚部３ａ、３ｂは、各々の第１支持突起３ｃ、３ｄよりさらに先端側において、連結部３ｉにより連結されている。

第１リンク部材２と第２リンク部材３は、第１リンク部材２の回転軸２ｅ、２ｆを、第２リンク部材３の回転孔３ｇ、３ｈに嵌合することにより、回転自在に係合されている。ハウジング５には、第１リンク部材２の第２連結棒２ｄを図１における水平方向にスライド動作可能に支持するためのスライドガイド５ａ、５ｂが配設され、第２リンク部材３の第２支持突起３ｅ、３ｆを回転自在に支持するための回転ガイド５ｃ、５ｄが配設されている。さらに、ハウジング５には、カップゴム４を固定するガイド壁５ｅが、カップゴム４の外周部を囲む形に配設されている。

カップゴム４は、弾性部材であり、その上部がバネ部８のバネ８ｃの下面に接するように、接点シート６上に配置されている。接点シート６は、可動接点６ａと固定接点６ｂが、所定の間隙をあけて対向するように配設されている。ベースプレート７は、以上の部品の下部に配置され、ハウジング５とねじ等により固定されている。

（動作）
図６は実施例キースイッチの押下状態を示す説明図であり、この図を併せて参照し、以下に本実施の形態の動作について説明する。キートップ１が押下されて下方に移動するのに伴い、第１リンク部材２は、キートップ１の回転支持部１ａ、１ｂに回転自在に支持された第１連結棒２ｃを回転の中心として、図１（図６）において時計方向に回転運動し、この第１リンク部材２の他端側の第２連結棒２ｄが、ハウジング５のスライドガイド５ａ、５ｂに沿って図１（図６）において水平左方向にスライド動作する。

第２リンク部材３は、第１リンク部材２の回転軸２ｅ、２ｆがその第２リンク部材３の回転孔３ｇ、３ｈに回転自在に嵌合されているため、第１リンク部材２の動作に伴い、第２リンク部材３の第１支持突起３ｃ、３ｄがキートップ１のスライド支持部１ｃ、１ｄに沿って図１（図６）において水平左方向にスライド動作し、ハウジング５の回転ガイド５ｃ、５ｄに回転自在に支持された第２支持突起３ｅ、３ｆを回転の中心として図１（図６）において反時計方向に回転運動する。

この結果、キートップ１は、ハウジング５に対して平行を保ちながら図１（図６）において下方へ移動する。キートップ１の下方への移動に伴い、キートップ１の裏面がバネ部８上部を押圧しさらにバネ部８がカップゴム４の上部を押圧するので、前述図４（ｃ）の変位特性に従い、圧縮変形するとともにカップゴム４の内側に形成されて下方に突出している接点押下部４ａが接点シート６に当接してこれを押圧することにより、可動接点６ａと固定接点６ｂが接触して電気的接続がなされ、スイッチは閉状態となる。

そして、図６のように、第１リンク部材２と第２リンク部材３とは重なることなく、ハウジング５に対して略水平となる位置まで回転する。このとき、バネ部８もキートップ１の押下により徐々に水平となり、図６のように略水平な位置まで変位する。

キートップ１の押下を解除すると、各構成部品は、バネ部８およびカップゴム４の復元力により、図１に示すような元の状態に戻り、接点シート６の可動接点６ａと固定接点６ｂも離れ、電気的接触が絶たれるためスイッチは開放状態となる。

以上述べたように、バネ部８とカップゴム４を重ね合わせた構成としたので、カップゴム４を大きくすることなく、ストローク長を任意に長くすることができる。

そして、第１リンク部材２および第２リンク部材３を用いて、キートップ１への押下動作を回転運動と水平方向のスライド運動に変換するキースイッチ構造とし、バネ部８とカップゴム４を重ね合わせた構成としたので、キートップ１は常にハウジング５に対して平行に位置することが可能となり、キートップ１のどの部分を押した場合にも良好な押下感触も得ることができるという効果も維持することができる。

そして、第２リンク部材３内に第１リンク部材２が納まるように、両者が垂直方向（高さ方向）に重なることがないように構成し、バネ部８とカップゴム４を重ね合わせた構成としたので、キースイッチのストロークを充分確保しながらスムーズな動作を実現するだけでなく、このキースイッチを低く構成することができるという効果も維持することができる。

《その他の変形例》
なお、以上の説明では、第１リンク部材２および第２リンク部材３を用いたキースイッチにおいて、バネ部８とカップゴム４を重ね合わせる構成として説明したが、例えば、前記第１リンク部材２および第２リンク部材３を用いず、キートップ１の下側にカップゴム４を配置するような簡易な構成のキースイッチにおいて、キートップ下面にバネ部８とカップゴム４を重ね合わせる構成としてもよい。

また、以上の説明では、キートップ１とカップゴム４間に配置する第２の弾性部材をバネ部８のようなバネ状の部材として説明したが、多少非線形な変位となるが、当該第２の弾性部材をゴム材などの弾性部材で構成するようにしてもよい。

また、以上の説明では、カップゴム４の上にバネ部８を配置する構成として説明したが、図７に示したようにカップゴム４とバネ部８の上下関係を逆にし、カップゴム４の接点押下部４ａが可動接点６ａを押下できるように中央部に孔８ｄを設けたバネ部８'の上にカップゴム４を配置するような構成としてもよい。

実施例のキースイッチの構造図である。 実施例のキースイッチの分解斜視図である。 実施例のキースイッチの押下特性の説明図である。 実施例のキースイッチの押下特性である。 別の実施例のキースイッチの押下特性である。 実施例のキースイッチの押下状態である。 別の実施例のキースイッチの構造図である。 従来のキースイッチの構造図である。

符号の説明

１ キートップ
１ａ、１ｂ、１ｒ 回転支持部
１ｃ、１ｄ、１ｓ スライド支持部
２ 第１リンク部材
２ａ、２ｂ 脚部
２ｃ 第１連結棒
２ｄ 第２連結棒
２ｅ、２ｆ 回転軸
３ 第２リンク部材
３ａ、３ｂ 脚部
３ｃ、３ｄ 第１支持突起
３ｅ、３ｆ 第２支持突起
３ｇ、３ｈ 回転孔
３ｉ 連結部
４ 弾性部材
４ａ 接点押下部
５ ハウジング
５ａ、５ｂ、５ｓ スライドガイド
５ｃ、５ｄ、５ｒ 回転ガイド
５ｅ ガイド壁
６ 接点シート
７ ベースプレート
８ バネ部
８ａ、８ｂ 固定部
８ｃ バネ

Claims (2)

1. キートップと、
   当該キートップに一端を係合するとともに、相互に係合した第１および第２のリンク部材と、
   前記第１および第２のリンク部材の内側に配置され、キートップの押下により変位する第１の弾性部材と、
   前記第１の弾性部材により押圧されることにより閉状態となる接点シートと、
   前記キートップと前記接点シート間に前記第１の弾性部材と重ねて配置した第２の弾性部材とからなることを特徴とするキースイッチ構造。
2. 前記第２の弾性部材を、バネ状の弾性部材としたことを特徴とする請求項１記載のキースイッチ構造。

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