JP6248825B2 - 押しボタンスイッチ - Google Patents

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Description

本発明は押しボタンスイッチ、特に、照光領域を変更できる自己照光型押しボタンスイッチに関する。
従来、照光領域を変更できる自己照光型押しボタンスイッチとしては、例えば、押しボタンの一部に、利用者に情報を伝えるためのマークが設けられているとともに、スイッチ本体と押しボタンとの間に設けられた導光板と、マーク用光源とを有する照明部が設けられ、導光板の前記マークに対向する部分に、入射された光を拡散するマーク用拡散部が設けられ、マーク用光源部からマーク用拡散部に向けて導光板内に光が入射されるものがある(特許文献1)。
国際公開番号WO2010/092679号公報
しかしながら、前記押しボタンスイッチでは、その図8および図9に示すように、導光板18の側端面からマーク用光原部20,主光源部19の光を入光する必要があり、構造が複雑化しやすく、製造が容易でない。
特に、前記押しボタンスイッチでは、マーク17を押しボタン15の中央に配置した場合に、前記マーク17を発光させることが容易でないという問題点がある。
本発明は、前記問題点に鑑み、押しボタンの中央や中央周辺に配置したマークを発光させることができるとともに、構造が簡単で製造が容易である押しボタンスイッチを提供することを課題とする。
本発明に係る押しボタンスイッチは、前記課題を解決すべく、無操作時に点灯している少なくとも1個の第1発光素子と、前記第1発光素子の上方に位置する開口部を備えたプランジャと、前記プランジャの上方に位置する導光板と、前記導光板の側端面に隣接するように配置した少なくとも1個の第2発光素子と、前記導光板の上方に位置する押しボタンと、からなり、前記押しボタンを押し下げ操作することにより、第1発光素子と第2発光素子のうち、少なくとも第2発光素子が点灯している押しボタンスイッチであって、
前記第1発光素子の上方側、かつ、前記導光板の下方側に通光規制部を設けた構成としてある。
本発明によれば、前記押しボタンの一部を照光する場合には、第1発光素子を点灯すればよく、また、前記押しボタン全面を照光する場合には第2発光素子で照光するので、構造が簡単で製造が容易な押しボタンスイッチが得られる。
また、前記第1発光素子の上方に通光規制部を設けてあるので、輝度が均一になり、一部分の輝度が著しく高い、いわゆる目玉現象を生じない押しボタンスイッチが得られる。
本発明の実施形態としては、前記プランジャに設けた開口部に通光規制部を設けておいもよい。
本実施形態によれば、プランジャを通過する光の輝度が均一化されるので、いわゆる目玉現象を生じない押しボタンスイッチが得られる。
本発明の他の実施形態としては、前記プランジャと導光板との間に、通光規制部を備えた反射シート、あるいは、拡散シートを設けておいてもよい。
本実施形態によれば、反射シートまたは拡散シートの通光規制部によって輝度の均一化が可能となり、いわゆる目玉現象が生じない。
特に、前記反射シートは前記導光板の下方側に配置されている。このため、前記導光板から漏れた光は前記反射シートで反射され、押しボタン側から放射されるので、発光効率の良い押しボタンスイッチが得られるという効果がある。
図A,Bおよび図Cは本発明に係る押しボタンスイッチの第1実施形態に係る動作前の異なる視点から視た斜視図および動作後の斜視図である。 図1Aで図示した押しボタンスイッチの分解斜視図である。 図1Bで図示した押しボタンスイッチの分解斜視図である。 図A,Bはベースに内部構成部品を組み込んだ状態を示す斜視図および可動バネ部材の斜視図である。 図A,Bは図2で図示したプランジャの異なる角度から視た斜視図である。 図A,Bは図2で図示したプランジャに内部構成部品を組み付けた状態を示す斜視図および断面図である。 図A,Bおよび図Cは図1に示した押しボタンスイッチの動作前を示す断面図および動作後を示す断面図である。 図7で示した押しボタンスイッチの動作原理を説明するための概略図である。 本発明に係る押しボタンスイッチの第2実施形態を示す部分分解斜視図である。 図A,Bは第2実施形態に係るベースに内部構成部品を組み込んだ状態を示す斜視図および可動バネ部材の斜視図である。 図A,Bは第2実施形態に係る押しボタンスイッチの動作前後を示す断面図である。 本発明に係る押しボタンスイッチの第3実施形態を示す分解斜視図である。 本発明に係る押しボタンスイッチの第3実施形態を異なる角度から視た分解斜視図である。 図A,Bは図12で示したベースに内部構成部品を組み付けた状態を示す斜視図および部分分解斜視図である。 図A,Bは図12で示した押しボタンスイッチの動作前後を示す断面図である。 図A,Bは本発明に係る押しボタンスイッチの第4実施形態を示す異なる角度から視た部分分解斜視図である。 図A,Bは図16で示した実施形態に係る横断面図および縦断面図である。 図A,Bは実施例1を説明するための概略断面図および計算結果を図示したグラフ図であり、図C,Dは実施例2を説明するための概略断面図および計算結果に基づく輝度分布を図示した輝度分布図である。 図A,Bは比較例1を説明するための概略断面図および計算結果を図示したグラフ図であり、図C,Dは比較例2を説明するための概略断面図および計算結果に基づく輝度分布を図示した輝度分布図である。
本発明に係る押しボタンスイッチの実施形態を図1ないし図15の添付図面に従って説明する。
第1実施形態に係る押しボタンスイッチは、図1ないし図8の添付図面に示すように、プリント基板20、接続ケーブル25、回動リンク機構部30、および、可動バネ部材40を組み込んだ箱形ベース10に、プランジャ50を組付けたものである。前記プランジャ50には、LEDを一列に設置した帯状プリント基板60、導光板70、拡散シート71、文字シート72、および、押しボタン73を組み付けてある。
前記箱形ベース10は、図2および図3に示すように、その底面に4本のカシメ突起11を突設してある。また、前記箱形ベース10は、対向する内向面に一対の支持部12,13をそれぞれ突設するとともに、その両側に係合受け部14をそれぞれ設けてある一方、残る他の内向面の一つに取付孔15を設けてある。
プリント基板20は、前記箱形ベース10に嵌合可能な平面形状を有し、その表面に固体発光素子であるLED21を設けてあるとともに、その外周縁部に前記箱形ベース10の取付孔15に取付けられるコネクタ受け部22、および、内部配線用接続部23を設けてある。
なお、前記LED21は1個に限らず、必要に応じて複数個、配置してもよい。
接続ケーブル25は、略J字形状に屈曲可能なケーブルであり、その一端部26aを前記プリント基板20の内部配線用接続部23に電気接続するとともに、その他端部26bを後述する帯状プリント基板60の内部配線用接続部62に電気接続する。
前記回動リンク機構部30は、略門型状に屈曲した弾性金属線材からなるリンク部材31,32の両端部を、連結部材33,33にそれぞれ回動可能に連結した構成としてある。
前記可動バネ部材40は、図4Bに示すように、導電性板材から打ち抜いてプレス加工した平面帯状材であり、その中央に略4角形の開口部41を有するとともに、前記開口部41を中心として対向するように一対の可動接触片42,43を切り出してある。さらに、前記可動バネ部材40は、その両端部を同一方向に曲げ起こして係合爪部44,45を形成してある。
プランジャ50は、図5に示すように、前記箱形ベース10に嵌合可能な平面形状を有し、その中央に方形の開口部51を設けてあるとともに、前記開口部51に通光規制部52を設けてある。前記通光規制部52は、その中心に配置した遮蔽部53aと、前記遮蔽部53aを中心として複数の相似形の方形枠状のリブ53bと、前記遮蔽部53aを中心として十字方向に延在したリブ53cと、で形成してある。
そして、前記プランジャ50は、図5Aに示すように、光を反射しやすい白色の外向面のうち、その内周隅部に沿って環状段部54を設けてある。そして、前記環状段部54は、その対向する辺の隅部に、後述する押しボタン73を係止する一対の係止突起55をそれぞれ突設してある。
さらに、前記プランジャ50は、図5Bに示すように、その内向面のうち、前記通光規制部52を間にして対向する位置に一対の位置規制突起56a,56bを突設してあるとともに、一対の係合爪部57a,57bを突設してある。ついで、前記プランジャ50は、その内向面の隣り合う隅部に、後述する帯状プリント基板60をカシメ固定するための一対のカシメ突起58を突設してある。
ついで、前記プランジャ50は、対向する外側面に一対の係合爪部59,59を突設してある。
なお、前記開口部51は方形に限らず、円形であってもよく、また、必ずしも中央に設ける必要はなく、中央周辺や隅部に設けてもよい。
また、前記通光規制部52は四角形を基本パターンとするリブで形成する場合に限らず、同心円を基本パターンとするリブで形成してもよい。さらに、前記遮蔽部53aは前記LEDの中央部の輝度が最も高いことから生じる、いわゆる目玉現象を解消するためのものであるが、必要に応じて設ければよく、必ずしも必要ではない。
帯状プリント基板60は、その片面に一列に複数個のLED61を配置してあるとともに、残る片面に内部配線用接続部62を配置してあり、その両端部を前記プランジャ50のカシメ突起58を介してカシメ固定される。
導光板70は、前記プランジャ50の内向面のうち、前記環状段部54内に収納可能な平面形状を有している。そして、前記導光板70は、その側端面を、前記帯状プリント基板60のLED61と隣接する位置に配置することにより、側方から入力された前記LED61の光を外向面に向けて放射する。
拡散シート71は前記導光板70の表面を被覆する平面形状を有し、前記導光板70から放出された光を拡散し、より一層の輝度の均一化を図るためのものである。
文字シート72は、その外周縁部を前記環状段部54に載置可能な平面形状を有する透明シートからなり、その中央部に光が透過できるように、例えば、数字である「8」だけを残してインクで印刷されている。
押しボタン73は、その外周縁部に環状リブ74を形成することにより、前記プランジャ50の環状段部54に載置可能な平面形状を有するとともに、その内向面側に浅い凹所75(図3)を形成してある。また、前記環状リブ74には、前記プランジャ50の係止突起55に係止可能な切り欠き部76を設けてある。
次に、前記押しボタンスイッチの組立方法について説明する。
まず、図4Aに示すように、箱形ベース10に、接続ケーブル25の一端部26aを接続したプリント基板20を取り付ける。
一方、リンク部材31,32の両端部を連結部材33,33にそれぞれ回動可能に連結するとともに、前記リンク部材31,32に可動バネ部材40の係合爪部44,45をそれぞれ係合して架け渡す。ついで、前記リンク部材31,32を前記箱形ベース10の支持部12,13に係合して位置決めする。このとき、前記可動バネ部材40の開口部41からLED21を目視することができる(図4)。
そして、図6Aに示すように、プランジャ50のカシメ突起58を介して帯状プリント基板60をカシメ固定するとともに、前記帯状プリント基板60の内部配線用接続部62に接続ケーブル25の他端部26bを電気接続する。ついで、前記箱形ベース10の係合受け部14にプランジャ50の係合爪部59を係合させて一体化する。さらに、前記プランジャ50に導光板70、拡散シート71、文字シート72を順次積み重ねた後、押しボタン73の環状リブ74に設けた切り欠き部76をプランジャ50の係止突起55に係止して一体化する。このとき、図7A,7Cに図示するように、LED21と通光規制部52の遮蔽部53aとが可動バネ部材40の開口部41を介して対向している。また、図7に示すように、LED61の側端面が導光板70に隣接している。
次に、前記押しボタンスイッチの動作を図7,図8に基づいて説明する。
押しボタン73が押圧されていない場合には、図示しない外部回路によってLED21が点灯している。このため、前記LED21から放射された光のうち、輝度が高い光は遮蔽部53aで遮られる一方、残る他の放射された光は通光規制部52を通過して散乱する。そして、導光板70に入射した光は拡散シート71を通過して更に散乱して文字シート72を通過し、文字シート72に印刷された文字を浮かび上がらせて押しボタン73を通過する。
また、前記押しボタン73が押されていない場合には、図8Aに示すように、可動バネ部材40の引張力によって回動リンク機構部30のリンク部材31,32は谷折り状態にあり、可動接触片42,43はプリント基板20に接触していない。
そして、前記押しボタン73を押し下げると、プランジャ50が押し下げられ、可動バネ部材40の係合爪部44,45とともに、回動リンク機構部30のリンク部材31,32が押し下げられる。このとき、支持部12,13を支点としてリンク部材31,32が回動し、連結部材33が持ち上げられる。このため、可動バネ部材40の可動接触片42,43が押し下げられ、プリント基板20の固定接点(図示せず)に接触して回路を閉成する。このため、外部回路に制御信号が流れ、LED21に流れる電流が遮断される一方、LED61に電流が流れて点灯する。前記LED61から放射された光は導光板70の側端面から入射し、反射して外向面に放射され、拡散シート71,文字シート72を通過して押しボタン73から放射される。
特に、導光板70から内向面側に漏れた光はプランジャ50で外向面に反射して放射されるので、発光効率の良い自己照光型ボタンスイッチが得られる。
ついで、前記操作ボタンの押し下げを解除すると、可動バネ部材40のバネ力でリンク部材31,32が内側に引っ張られ、谷折り状態に復帰する。
図8に示すように、回動リンク機構部30のリンク部材31,32の両端には水平方向に作用する引張力Fと、垂直方向の操作力fとが作用する。そして、リンク部材31,32の組付角度をθとしたとき、前記操作力fは引張力Fの組付け角度θの垂直方向の分力に相当する。このため、復帰状態の操作力f1は動作状態の操作力f2よりも大きく、かつ、押し込み操作の途中で操作抵抗が急激に減少するので、操作者が指にクリック感を感じる。
第2実施形態は、図9ないし図11に示すように、前述の第1実施形態とほぼ同様であり、主たる相違点は可動バネ部材40の形状である。
すなわち、前記可動バネ部材40は、図10Bに示すように、導電性板材から打ち抜いてプレス加工した平面帯状材であり、その中央に略4角形の開口部41を有するとともに、前記開口部41の外周隅部近傍に可動接点46を突出し加工で形成してある。さらに、前記可動バネ部材40は、その両端部を同一方向に曲げ起こして係合爪部44,45を形成してある。
また、プリント基板20には、前記可動接点46が接離可能な固定接点を設けてあることは勿論である。他は前述の第1実施形態とほぼ同様であるので、同一部分に同一番号を付して説明を省略する。
本実施形態によれば、前記可動バネ部材40から可動接触片を切り出していないので、前記可動バネ部材40の機械的強度が高く、疲労破壊等が生じにくいので、寿命の長い押しボタンスイッチが得られるという利点がある。
第3実施形態は、図12ないし図15に示すように、プリント基板20、接続ケーブル25、回動リンク機構部30、および、可動バネ部材40を組み込んだ箱形ベース10に、プランジャ50を組付けたものである。前記プランジャ50には、LEDを一列に設置した帯状プリント基板60、反射シート65、導光板70、拡散シート71、文字シート72、押しボタン73を組み付けてある。
前記プリント基板20は、図14Bに示すように、断面門型の固定接点部材27および可動接点部材28を積み重ねるように実装して接点機構を配置してある。
すなちわ、前記固定接点部材27は、その片側縁部に固定接点27a,27b,27cを切り出して並設してある。一方、前記可動接点部材28は、その片側縁部から可動接触片29を切り出し、かつ、その中間部に可動接点29a,29b,29cを突出し加工で形成してある。このため、前記プリント基板20に前記固定接点部材27および前記可動接点部材28を重ね合わせるように実装することにより、前記可動接点部材28の可動接点29a,29b,29cが、前記固定接点27a,27b,27cに接離可能に対向する。
また、可動バネ部材40は、図14Aに示すように、導電性板材から打ち抜いてプレス加工した平面帯状材であり、その中央に略4角形状の開口部41を有する。そして、前記開口部41を間にして一方側に操作孔47を設けてあるとともに、その他方側に設けた収納孔48にコイルバネ49を組み込んである。さらに、前記可動バネ部材40は、その一端部を曲げ起こすことにより、リンク部材31に係合可能な係合爪部44を形成してある一方、その他端部をリンク部材32に当接可能としてある。
プランジャ50は、前述の実施形態とほぼ同様であり、異なる点は開口部51に通光規制部を設けていない点である。
反射シート65は、その表面に光を反射する反射面を有するとともに、前記プランジャ50の開口部51に対向する領域に多数の小孔を所望のピッチで設けることにより、通光規制部66を形成してある。
他は前述の第1実施形態とほぼ同様であるので、同一部分に同一番号を付して説明を省略する。
第3実施形態によれば、固定接点部材27および可動接点部材28が3つの接点を有するトリプル接点構造であるので、接触信頼性が高いという利点がある。
次に、第3実施形態に係る押しボタンスイッチの動作を図15に基づいて説明する。
押しボタン73が押圧されていない場合には、図示しない外部回路によってLED21が点灯している。このため、前記LED21から放射された光は反射シート65の通光規制部66を通過して散乱する。そして、導光板70に入射した光は拡散シート71を通過して更に散乱して文字シート72を通過し、文字シート72に印刷された文字を浮かび上がらせて押しボタン73を通過する。
また、前記押しボタン73が押されていない場合には、図15Aに示すように、可動バネ部材40に取付けたコイルバネ49の引張力によって回動リンク機構部30のリンク部材31,32は谷折り状態であり、可動接触片29の可動接点29a,29b,29cは固定接点部材27の固定接点27a,27b,27cに接触していない。
そして、前記押しボタン73を押し下げると、プランジャ50が押し下げられ、コイルバネ49が引き伸ばされ、支持部12,13を支点としてリンク部材31,32が回動する。このため、回動リンク機構部30のリンク部材31,32が押し下げられ、連結部材33が持ち上げられる。この結果、リンク部材31が可動接点部材28の可動接触片29の自由端部を押し下げる。そして、可動接点29a,29b,29cが固定接点27a,27b,27cに接触して回路を閉成する。このため、外部回路に制御信号が流れ、LED21に流れる電流が遮断される一方、LED61に電流が流れて点灯する。前記LED61から放射された光は導光板70の側端面から入射し、反射して外向面に放射され、拡散シート71,文字シート72を通過して押しボタン73から放射される。
特に、導光板70から内向面側に漏れた光は反射シート65に反射して外向面側に放射される。このため、発光効率の良い自己照光型押しボタンスイッチが得られる。
ついで、前記押しボタン73の押し下げを解除すると、可動バネ部材40のコイルバネ49のバネ力でリンク部材31,32が内側に引っ張られ、谷折り状態に復帰する。
第3実施形態の変形例として、例えば、固定接点部材27および可動接点部材28の上下を逆に配置し、リンク部材31で可動接触片29の自由端部を押し下げ、接点を開離させることにより、制御回路を切り替えるようにしてもよい。
また、前記反射シート65の代わりに、LED21の真上に位置する領域を濃度の濃いインクで印刷するとともに、前記領域からインク濃度に勾配をつけて印刷することにより、光の透過率を均一にする拡散シートを使用してもよい。
第4実施形態に係る押しボタンスイッチは、図16および図17に示すように、前述の第1実施形態とほぼ同様であり、主たる相違点はプリント基板20に2個の発光素子であるLED21,21を表面実装して並設した点である。そして、プランジャ50は、その開口部51に格子状の通光規制部52を形成するとともに、前記LED21,21に対向する位置に2つの遮蔽部53a,53aを並設してある(図17B)。また、前記遮蔽部53a,53aの間には仕切り壁53dが設けられている。前記LED21,21の光の相互干渉を防止し、均一な輝度を確保するためである。
なお、第4実施形態の固定接点部材27,可動接点部材28、および、可動バネ部材40は前述の第3実施形態と同様であるので、同一部分には同一番号を付して説明を省略する。
本実施形態によれば、2個のLED21,21を使用することにより、より広い操作面を有する押しボタンを、均一に照光できる押しボタンスイッチが得られるという利点がある。
実施形態1に係る押しボタンスイッチについてLEDだけを点灯させた場合(図16A)の輝度について計算した。計算結果を図16Bに示す。
図16Bから明らかなように、輝度を示す曲線が滑らかであり、中央部が著しく明るくなる、いわゆる目玉現象を生じないことが判った。
また、図16Cに示すように、導光板の側方に配置したLED(図示せず)だけを点灯することにより、輝度の分布を計算した。計算結果を図16Dに示す。
図16Dから明らかなように、小さな四角形に囲まれた領域の輝度と、それ以外の領域の輝度とが近似しており、光の漏れが少ないことが判った。
[比較例1]
前記プランジャに通光規制部を設けず、単に貫通孔を設けた場合(図17A)について、前述の実施例1と同一の条件下で計算した。計算結果を図17Bに示す。
図17Bから明らかなように、輝度を示す曲線が中央で急激に増大していることから、中央部が著しく明るくなり、いわゆる目玉現象を生じることが判った。
[比較例2]
また、図17Cに示すように、導光板の側方に配置したLED(図示せず)だけを点灯することにより、輝度の分布を計算した。計算結果を図17Dに示す。
図17Dから明らかなように、小さな四角形に囲まれた領域の輝度と、それ以外の領域の輝度との差が実施例2よりも大きく、光の漏れが多いことが判った。
前述の実施形態に係る押しボタンスイッチに限らず、他の押しボタンスイッチに適用してもよい。
特に、前述の実施形態においては、第1発光素子と第2発光素子とを同時に点灯させて使用してもよい。
また、第1発光素子は押しボタンの中央部を照光する場合に限らず、中央周辺部および/または隅部を照光するようにしてもよいことは勿論である。
10 箱形ベース
20 プリント基板
21 LED
27 固定接点部材
28 可動接点部材
30 回動リンク機構部
31 リンク部材
32 リンク部材
33 連結部材
40 可動バネ部材
41 開口部
42 可動接触片
43 可動接触片
44 係合爪部
45 係合爪部
50 プランジャ
51 開口部
52 通光規制部
53a 遮蔽部
53b リブ
53a リブ
60 帯状プリント基板
61 LED
65 反射シート
66 通光規制部
70 導光板
71 拡散シート
72 文字シート
73 押しボタン

Claims (4)

  1. 無操作時に点灯している少なくとも1個の第1発光素子と、
    前記第1発光素子の上方に位置する開口部を備えたプランジャと、
    前記プランジャの上方に位置する導光板と、
    前記導光板の側端面に隣接するように配置した少なくとも1個の第2発光素子と、
    前記導光板の上方に位置する押しボタンと、からなり、
    前記押しボタンを押し下げ操作することにより、第1発光素子と第2発光素子のうち、少なくとも第2発光素子が点灯する押しボタンスイッチであって、
    前記第1発光素子の上方側、かつ、前記導光板の下方側に通光規制部を設けたことを特徴とする押しボタンスイッチ。
  2. 前記プランジャに設けた開口部に通光規制部を設けたことを特徴とする請求項1に記載の押しボタンスイッチ。
  3. 前記プランジャと前記導光板との間に、通光規制部を備えた反射シートを設けたことを特徴とする請求項1に記載の押しボタンスイッチ。
  4. 前記プランジャと前記導光板との間に、通光規制部を備えた拡散シートを設けたことを特徴とする請求項1に記載の押しボタンスイッチ。
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