JP4507959B2 - プッシュスイッチ - Google Patents

Description

本発明は、各種電子機器の入力操作部などに使用され、軽く押圧操作すると一段目スイッチがオンし、さらに押圧操作すると上記一段目スイッチとは異なる他のスイッチ状態が切り換わる多段動作タイプのプッシュスイッチに関するものである。

従来のこの種のプッシュスイッチについて、図面を用いて説明する。

図１０は従来のプッシュスイッチの外観斜視図、図１１は同分解斜視図、図１２（ａ）は図１０のＰ−Ｐ線における断面図、同（ｂ）はＱ−Ｑ線における断面図である。

同図において、１は上方開口の凹部１Ａを備えた略方形の樹脂からなるスイッチケースで、図１３の上面図に示すように、凹部１Ａの内底面には、二つの電気的に独立した周辺接点２およびこれよりも少し低い中央接点３が露出するようにインサート成形で固定されると共に、各固定接点とそれぞれ導通した接続用端子２Ａ、２Ｂおよび３Ａが外周側部に突出して設けられている。なお、接続用端子６Ａはダミー端子であり、これもスイッチケース１の外周側部に突出して設けられている。

また、凹部１Ａの側壁には、対向した位置に一対の段状の可動接点受け部４およびそれと直交する位置に一対の切り欠き部５が設けられている。

そして、７は弾性薄板金属板をプレス加工することにより形成された可動接点で、その形状は図１４（ａ）の平面図および同（ｂ）の側面図に示すように、上方に球面状に湾曲した中央の円板部８と、この外方に一定の間隔を空けて同心状に配された円形のリング状部１０と、中心に対して対称位置に一対で配され、円板部８側が高くなるように上記円板部８と上記リング状部１０とを繋ぐ傾斜された連結部９と、連結部９と同一直径上でリング状部１０から外方に突出するように設けられた一対の突出部１１とから構成されている。上記リング状部１０は、連結部９と直角な対向した二ヶ所の位置が頂点部１０Ｂとなるように上方に略Ｖ字状に湾曲している。

そして、この可動接点７は、図１５のスイッチケース１内に可動接点７を装着した状態の上面図に示すように、湾曲突部側が上方となるようにして突出部１１が切り欠き部５に挿入されると共に、図１２（ｂ）に示すように、リング状部１０のＶ字曲げ部分の側部１０Ａが可動接点受け部４Ａ、４Ｂ上に載置されるようにスイッチケース１の凹部１Ａ内に装着されている。

そして、スイッチケース１の上面は、可撓性を備えた絶縁フィルム製のシート１２で覆われ、さらにその上から金属カバー１３が取り付けられている。なお、シート１２は、金属カバー１３の下面とスイッチケース１上端面およびその上端面に凹部１Ａ周囲を囲むようにして配された小突起１Ｂで挟持されている。

そして、金属カバー１３は、図１０などに示すように、枠状平坦部１３Ａから中央側に延びる一対の弾性アーム１３Ｂを備え、その弾性アーム１３Ｂを介して繋げられた中央の押圧部１３Ｃを有している。なお、１３Ｄは、金属カバー１３に配されたアース端子である。

このように構成されたプッシュスイッチは、通常状態において、図１２に示すように、可動接点７は周辺接点２および中央接点３に対して離れているため、スイッチオフ状態になっている。

次に、上記のプッシュスイッチが使用機器に装着されて、押圧操作される時の動作について、図１６（ａ），（ｂ）および図１７（ａ），（ｂ）の断面図を用いて説明する。

なお、図１６（ａ）および図１７（ａ）は図１０のＰ−Ｐ線における断面図、図１６（ｂ）および図１７（ｂ）は同Ｑ−Ｑ線における断面図である。また、それらの図面は、判り易くするため金属カバー１３を要部のみの図示としている。

まず、金属カバー１３の押圧部１３Ｃに上方から押し下げ力を加えると、押圧部１３Ｃが下がりシート１２を介して可動接点７の円板部８を押圧していく。その押圧力が所定の力を越えた時に、可動接点７は、図１６（ａ）および同（ｂ）に示すように、まず円板部８は球面状のままでリング状部１０の可動接点受け部４Ａ、４Ｂに載った部分が支点となり、リング状部１０が節度を伴って凹状に反転して、二つの連結部９の円板部側根元部分が二つの電気的に独立した周辺接点２にそれぞれ接触し、可動接点７を介して二つの周辺接点２の間すなわち接続用端子２Ａおよび２Ｂの間が電気的に導通した第一スイッチのオン状態となる。

そして、この状態から更に押圧部１３Ｃを押し下げ可動接点７の円板部８を押し下げると、図１７（ａ）および（ｂ）に示すように、今度は、円板部８が節度を伴いながら下膨らみ状態に反転し、円板部８の中央部下面が中央接点３に接触して、第一スイッチとして短絡した二つの周辺接点２に加えて中央接点３との間すなわち接続用端子２Ａ、２Ｂに加えて３Ａの間が電気的に導通した第二スイッチのオン状態になる。

この後、押圧部１３Ｃへの押し下げ力を除くと、可動接点７の円板部８への押圧力が解除され、まず円板部８がその弾性復元力により上方突状の球面状態に復元することによって、その中央部下面が中央接点３から離れて第二スイッチがオフ状態に戻り、続いて連結部９が上方に傾斜した状態に戻ることにより円板部側根元部分が周辺接点２から離れて第一スイッチもオフ状態に戻るものであった。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開平１１−２３２９６２号公報

しかしながら上記従来のプッシュスイッチにおいては、可動接点７の形状が複雑であったため、その管理項目は多く、結果的に製品単価を押し上げてしまうという課題があった。

一方、近年では、二段動作よりも多いスイッチ動作が可能なものへの要望も多くなってきている。それに対し、可動接点７の形状をさらに複雑化させて対応することも考えられるが、安価なものとして提供することは基本的に困難であった。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、簡素な形状の可動接点を備えたものなどを用いて二段動作タイプのものに構成でき、しかもそれよりも多い複数段のスイッチ動作のものにも構成できる多段動作のプッシュスイッチを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、以下の構成を有するものである。

本発明の請求項１に記載の発明は、上方開口の凹部底面に固定接点を備えたスイッチケースと、上記凹部内に収容された上方に球面状に湾曲した可動接点と、上記スイッチケースの上面を覆う絶縁フィルム製のシートと、そのシート上方から上記スイッチケースに装着され、押圧部を有する金属カバーとから構成されたプッシュ操作により作動する単体プッシュスイッチと、上記金属カバーの上記押圧部と中心位置が合わせられた押圧部を有し、上記金属カバーに対し、所定間隔を空けて対向状態で上記単体プッシュスイッチ上に配されたバネ性を有する金属板とを備え、上記金属板の上方から押し下げ力が加わると、まず、上記金属板が撓んで上記金属カバーに接触して一段目スイッチのオン状態となり、さらに押し下げ力を加えると、二段目スイッチとしてなる単体プッシュスイッチの状態が切り換わる多段動作のプッシュスイッチとしたものである。

当該構成であれば、外形円形で上方に球面状に突出した簡素な形状の可動接点を用い、押圧部を有する金属カバーを備えて構成された単体プッシュスイッチなどに、金属カバーの押圧部に対して所定間隔を空けて対向状態とした押圧部を有する金属板を配することで多段動作のものとして安価に構成できるという作用を有する。

請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明において、金属カバーと金属板とが、リング状に形成された粘着層により保持され、そのリング状内の領域が、押し下げ部分としてなるものであり、一つの電子部品として完成されたものになるため、取り扱いなどが容易になるという作用を有する。

請求項３に記載の発明は、請求項１記載の発明において、金属カバーおよび金属板にそれぞれ半田付け接続可能な第一および第二脚部が設けられたものであり、一段目スイッチの状態が単体で検出できるものになると共に、端子数も増えるので使用基板への搭載状態が強固なものとなるという作用を有する。

請求項４に記載の発明は、請求項１記載の発明において、単体プッシュスイッチが、多段動作タイプのものであるものであり、例えば従来技術のものを用いると、三段動作のものを容易に得ることができるという作用を有する。

請求項５に記載の発明は、請求項１記載の発明において、単体プッシュスイッチ上に、複数の金属板が互いに所定間隔をあけて配され、上記最上方の金属板の上方から押し下げ力が加わると、まず、その金属板が撓んで対向する上記上方から二枚目の金属板に接触して一段目スイッチのオン状態となり、さらに押し下げ力を加えると、上記上方から二枚目の金属板が上記上方から三枚目の金属板に接触して二段目スイッチのオン状態と順次移行していき、最後に、上記最下方の金属板に押されて上記単体プッシュスイッチの状態が切り換わるものであり、複数段でスイッチングするものを簡単に構成できるという作用を有する。

以上のように本発明によれば、簡素な形状の可動接点を用い、押圧部を有する金属カバーを備えて構成された単体プッシュスイッチなどに、金属カバーの押圧部に対して所定間隔を空けて対向状態とした押圧部を有する金属板を配することで複数段で動作する多段動作タイプのプッシュスイッチを安価に得ることができるという有利な効果が得られる。

以下、本発明の実施の形態につき、以下に図面を用いて説明する。なお、従来と同一構成の部分には、同一符号を付して詳細な説明は省略する。

（実施の形態１）
図１は本発明の第一の実施の形態によるプッシュスイッチの外観斜視図、図２は同図１のＸ−Ｘ線における断面図、図３（ａ）は同図１のＲ−Ｒ線における断面図、同（ｂ）はＳ−Ｓ線における断面図、図４は同分解斜視図、図５は同要部となる単体プッシュスイッチにおけるスイッチケースの上面図である。

同図において、３１は、上方開口の凹部３１Ａを備え、その底面に周辺接点３２および中央接点３３が露出状態にインサート固定されたスイッチケースである。なお、周辺接点３２は従来同様に中央接点３３を中心とする二ヶ所の位置に配されているが、両者は導通している。

そして、３４は、上方に球面状に湾曲した外形円形の可動接点であり、その下端が周辺接点３２上に載せられて上記凹部３１Ａ内に収容されている。そして、各固定接点３２、３３からの接続用端子はスイッチケース３１の外周側部に突出して設けられている。

そして、スイッチケース３１の上面は、可撓性を備えた絶縁フィルム製のシート３５で覆われ、その上方から金属カバー３６がスイッチケース３１に装着されている。なお、シート３５は、従来同様に、金属カバー３６の下面とスイッチケース３１上端面およびその上端面に凹部３１Ａ周囲を囲むようにして配された小突起３１Ｂで挟持されている。また、金属カバー３６も、従来同様に枠状平坦部３６Ａから中央側に延びる一対の弾性アーム３６Ｂを備え、その弾性アーム３６Ｂを介して繋げられた中央の押圧部３６Ｃを有すると共に、その枠状平坦部３６Ａの側端部からスイッチケース３１の外周側部に沿って曲げおろされた第一脚部３６Ｄとして機能するアース端子を備えている。

上記のようにして単体プッシュスイッチ２１が構成されている。

その動作としては、上述したスイッチオフ状態から押圧部３６Ｃが押し下げられると、シート３５を介して可動接点３４の中央部に押し下げ力が加わり、その押圧力が所定の力を越えた時に、可動接点３４が節度を伴いながら下膨らみ状態に反転し、その下面が、中央接点３３に接触して周辺接点３２と中央接点３３との間すなわち接続用端子どうしの間が電気的に導通したスイッチオン状態となる。

その押圧力を除くと、可動接点３４は自身の弾性復元力により上方突状の球面状態に復元し、その中央部下面が中央接点３３から離れて接続用端子間が電気的に独立したスイッチオフ状態に戻る。また、それと同時にシート３５を介して上方に押し上げられる金属カバー３６の押圧部３６Ｃは、弾性アーム３６Ｂの復元力も加わって元の位置に戻る。

そして、当該実施の形態におけるものは、上記構成および動作をなす汎用の単体プッシュスイッチ２１を用いて構成するものである。

その構成は、単体プッシュスイッチ２１における金属カバー３６の枠状平坦部３６Ａ上に、粘着剤４１を枠状に形成し、その上部にばね性を備えた金属板４５を粘着保持させて構成する。そして、その粘着剤４１の厚みにより、金属カバー３６と金属板４５との間には所定間隔が維持されている。なお、スペーサ部材を介在させるようにしてもよい。

そして、上記金属板４５は、金属カバー３６と略同一の形状に形成されている。つまり、粘着剤４１により下面が粘着保持された枠状平坦部４５Ａから中央側に延びる一対の弾性アーム４５Ｂを備え、その弾性アーム４５Ｂを介して繋げられた中央の押圧部４５Ｃを有している。なお、可動接点３４の中心位置に対し、金属カバー３６の押圧部３６Ｃおよび金属板４５の押圧部４５Ｃの中心位置は合わせられている。また、金属板４５の押圧部４５Ｃは、金属カバー３６の押圧部３６Ｃよりも少し大きい形状で設けられている。そして、上記押圧部４５Ｃが設けられた部位は、枠状つまりリング状に形成された粘着剤４１の孔部分の領域よりは、外形が小さく設けられており、その孔部内で上下動可能となっている。

また、金属板４５は、枠状平坦部４５Ａからスイッチケース３１の外周側部に沿って曲げおろされた第二脚部４５Ｄを備えている。その第二脚部４５Ｄは、上記金属カバー３６の第一脚部３６Ｄが配されたスイッチケース３１の外周側部に対し、対向する外周側部側に配され、両者は半田付け可能になされている。

以上のように当該二段動作タイプのプッシュスイッチは構成されるものである。

その動作は、金属板４５の押圧部４５Ｃに軽く押し下げ力を加えると、押圧部４５Ｃが弾性アーム４５Ｂを介して下方に下がり、金属カバー３６の押圧部３６Ｃに接触する。これにより、金属板４５と金属カバー３６との第二脚部４５Ｄと第一脚部３６Ｄどうしの間が導通し一段目のスイッチオン状態となる。

その状態から更に金属板４５の押圧部４５Ｃを押し下げると、下方に位置する金属カバー３６の押圧部３６Ｃが、シート３５を介して可動接点３４に押し下げ力を加えていき、その力が所定の大きさを越えると上述したように単体プッシュスイッチ２１がスイッチオン状態に切り換わり、二段目のスイッチもオン状態となる。上記操作時における遷移状態を図６に示す。

そして、上記押し下げ力を除くと、単体プッシュスイッチ２１が元のスイッチオフ状態に戻ると共に、金属カバー３６の押圧部３６Ｃで押し上げられる金属板４５の押圧部４５Ｃも弾性アーム４５Ｂの復元力も加わって、押圧部３６Ｃ、４５Ｃ間が所定間隔離れた図２および図３に示すスイッチオフ状態に戻る。

以上のように、当該構成のプッシュスイッチも、従来のものと同様に、軽く押圧操作すると一段目のスイッチがオンし、さらに押圧操作すると上記一段目のスイッチとは異なる二段目のスイッチがオン状態に切り換わるものにできる。このとき、二段目スイッチを構成する単体プッシュスイッチ２１の可動接点３４は簡単な形状のものであるため、その管理なども容易であって、かつ、それに対して一枚の金属板４５を対向状態で保持させるのみで上記のように簡素に構成することができる。しかも、単体プッシュスイッチ２１としてアース端子付きのものを転用すると安価に構成できると共に、その転用するものをまとめて生産すると、例えば設備切り換えロスなどを低減させることもできるという付帯的な効果も期待できる。

なお、単体プッシュスイッチ２１は、上記のものに限られることはなく、少なくとも操作方向に相当する上部側を覆う金属カバーを備えたものであれば、上述した二段動作可能な構成のものにできる。また、単体プッシュスイッチ２１はプッシュオンタイプ以外の動作形態のものであってもよい。

さらに、上記構成のもののように金属カバー３６に対し粘着剤４１を介在させて金属板４５を保持させたものであれば、一つの完成された電子部品としてなるため取り扱いなどが容易になり好ましい。なお、その金属板４５の保持方法としては、上記粘着剤４１を介在させる以外の方法であってもよく、さらには、機器側の筐体などで金属板４５を位置決め保持して単体プッシュスイッチ２１に対向配置するなどとしてあってもよい。

また、第二脚部４５Ｄと第一脚部３６Ｄを半田付け固定するようにすれば、端子数も増えるので使用基板への搭載状態が強固なものとなり好ましいが、これら第二脚部４５Ｄと第一脚部３６Ｄは必ずしも必要ではなく、金属カバー３６とそれに対向配置された金属板４５の電気的接離状態が検出できる手段が講じられていればよい。

さらに、上記には二段動作のものを説明したが、単体プッシュスイッチ上に、複数の金属板を互いに所定間隔をあけて配した構成として、多段動作のものに構成してもよい。この場合には、最上方の金属板の上方から押し下げ力が加わると、まず、その金属板が撓んで対向する上記二枚目の金属板に接触して一段目スイッチのオン状態となり、さらに押し下げ力を加えると、上記二枚目の金属板が上記三枚目の金属板に接触して二段目スイッチのオン状態と順次移行していき、最後に、上記最下方の金属板に押されて上記単体プッシュスイッチの状態が切り換わるように、各金属板におけるばね力の設定などを行うようにすれば、複数段でスイッチングするものとして構成することができる。

（実施の形態２）
当該実施の形態により、従来の技術に説明したプッシュスイッチを単体プッシュスイッチとして用いている三段動作タイプのものについて説明する。このため、従来と同一構成部分には同一符号を付し、その動作などを含めて詳細な説明は省略する。

図７は、本発明の第二の実施の形態によるプッシュスイッチの外観斜視図、図８は同分解斜視図である。

同図に示すように、当該実施の形態によるものは、二段動作可能な従来構成のプッシュスイッチ（以下、単体プッシュスイッチ６１と記載する）に対し、その金属カバー１３の枠状平坦部１３Ａの上面に枠状に粘着剤６２を形成し、その粘着剤６２で上部に第二脚部６５Ｄ付きのばね性を備えた金属板６５を粘着保持させて構成したものである。

そして、上記金属板６５は、枠状平坦部６５Ａから中央側に延びる一対の弾性アーム６５Ｂを備え、その弾性アーム６５Ｂを介して繋げられた中央の押圧部６５Ｃを有している。

そして、非操作状態では互いの押圧部１３Ｃと６５Ｃどうしの間を含み金属カバー１３と金属板６５との間に所定間隔が維持されている点や、単体プッシュスイッチ６１における金属カバー１３の第一脚部１３Ｄとしてはアース端子を用いている点などは上記実施の形態１の場合と同じである。

そして、上記単体プッシュスイッチ６１は、従来の技術の項で説明したようにプッシュオンタイプの構成のもので、押圧部１３Ｃへの押し下げ操作で二つのスイッチが順次オン状態に切り換わり、その操作力を除くと上記二つのスイッチが元のオフ状態に戻るものであり、特に第一スイッチは、押圧部１３Ｃに対し軽い押し下げ力が加わるとオン状態に移行するもののため、その押し下げ力よりも小さい力で、金属板６５が金属カバー１３に接触する設定としている。

上記のように構成された当該実施の形態によるものは、押圧部６５Ｃを非常に軽い力で押し下げ操作すると、金属板６５の押圧部６５Ｃが下方に下がって金属カバー１３の押圧部１３Ｃに接触して一段目のスイッチがオン状態になり、続いてそれよりも若干大きい力で押し下げると、単体プッシュスイッチ６１の第一スイッチがオン状態に切り換わり、さらなる押し下げ操作で単体プッシュスイッチ６１の第二スイッチがオン状態に切り換わる。上記操作時における遷移状態を図９に示す。

そして、その押し下げ力を解除すると、各部材が元の位置に戻って各スイッチはオフ状態に戻る。

このように、当該プッシュスイッチは、軽い操作力での押し下げ操作時に二段動作し、最後に大きい押し下げ力で三段目のスイッチが切り換わるものを容易に実現することができる。なお、その用途は特に限定されるものではないが、三段目のスイッチ信号は、他のスイッチ動作時よりも大きい押し下げ力での操作となるため、それを決定または確定操作用信号などに用いて機器制御を行うとよい。

本発明によるプッシュスイッチは、簡素な形状の可動接点を用い、押圧部を有する金属カバーを備えて構成された単体プッシュスイッチなどに、金属カバーの押圧部に対して所定間隔を空けて対向状態とした押圧部を有する金属板を配することで複数段で動作する多段動作のものに構成できるという効果を有し、各種電子機器の入力操作部を構成する際などに有用である。

本発明の第一の実施の形態によるプッシュスイッチの外観斜視図 同図１のＸ−Ｘ線における断面図 （ａ）同図１のＲ−Ｒ線における断面図、（ｂ）同Ｓ−Ｓ線における断面図 同分解斜視図 同要部となる単体プッシュスイッチにおけるスイッチケースの上面図 同プッシュスイッチの操作時における遷移状態を示す図 本発明の第二の実施の形態によるプッシュスイッチの外観斜視図 同分解斜視図 同プッシュスイッチの操作時における遷移状態を示す図 従来のプッシュスイッチの外観斜視図 同分解斜視図 （ａ）同図１０のＰ−Ｐ線における断面図、（ｂ）同Ｑ−Ｑ線における断面図 同スイッチケースの上面図 （ａ）同可動接点の平面図、（ｂ）同側面図 同スイッチケース内に可動接点を装着した状態の平面図 （ａ）同第一スイッチの動作状態を説明する図１０のＰ−Ｐ線における断面図、（ｂ）同Ｑ−Ｑ線における断面図 （ａ）同第二スイッチの動作状態を説明する図１０のＰ−Ｐ線における断面図、（ｂ）同Ｑ−Ｑ線における断面図

符号の説明

１３、３６ 金属カバー
１３Ａ、３６Ａ 金属カバーの枠状平坦部
１３Ｃ、３６Ｃ 金属カバーの押圧部
１３Ｄ、３６Ｄ 第一脚部
２１、６１ 単体プッシュスイッチ
３１ スイッチケース
３１Ａ 凹部
３１Ｂ 小突起
３２ 周辺接点
３３ 中央接点
３４ 可動接点
３５ シート
３６Ｂ 金属カバーの弾性アーム
４１、６２ 粘着剤
４５、６５ 金属板
４５Ａ、６５Ａ 金属板の枠状平坦部
４５Ｂ、６５Ｂ 金属板の弾性アーム
４５Ｃ、６５Ｃ 金属板の押圧部
４５Ｄ、６５Ｄ 第二脚部

Claims (5)

1. 上方開口の凹部底面に固定接点を備えたスイッチケースと、上記凹部内に収容された上方に球面状に湾曲した可動接点と、上記スイッチケースの上面を覆う絶縁フィルム製のシートと、そのシート上方から上記スイッチケースに装着され、押圧部を有する金属カバーとから構成されたプッシュ操作により作動する単体プッシュスイッチと、上記金属カバーの上記押圧部と中心位置が合わせられた押圧部を有し、上記金属カバーに対し、所定間隔を空けて対向状態で上記単体プッシュスイッチ上に配されたバネ性を有する金属板とを備え、上記金属板の上方から押し下げ力が加わると、まず、上記金属板が撓んで上記金属カバーに接触して一段目スイッチのオン状態となり、さらに押し下げ力を加えると、二段目スイッチとしてなる単体プッシュスイッチの状態が切り換わる多段動作のプッシュスイッチ。
2. 金属カバーと金属板とが、リング状に形成された粘着層により保持され、そのリング状内の領域が、押し下げ部分としてなる請求項１記載のプッシュスイッチ。
3. 金属カバーおよび金属板にそれぞれ半田付け接続可能な第一および第二脚部が設けられた請求項１記載のプッシュスイッチ。
4. 単体プッシュスイッチが、多段動作タイプのものである請求項１記載のプッシュスイッチ。
5. 単体プッシュスイッチ上に、複数の金属板が互いに所定間隔をあけて配され、上記最上方の金属板の上方から押し下げ力が加わると、まず、その金属板が撓んで対向する上記上方から二枚目の金属板に接触して一段目スイッチのオン状態となり、さらに押し下げ力を加えると、上記上方から二枚目の金属板が上記上方から三枚目の金属板に接触して二段目スイッチのオン状態と順次移行していき、最後に、上記最下方の金属板に押されて上記単体プッシュスイッチの状態が切り換わる請求項１記載のプッシュスイッチ。

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