(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023062548
(43)【公開日】2023-05-08
(54)【発明の名称】押釦スイッチ用部材
(51)【国際特許分類】
H01H 13/20 20060101AFI20230426BHJP
【FI】
H01H13/20 C
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2021172588
(22)【出願日】2021-10-21
(71)【出願人】
【識別番号】000190116
【氏名又は名称】信越ポリマー株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002697
【氏名又は名称】めぶき弁理士法人
(74)【代理人】
【識別番号】100110973
【弁理士】
【氏名又は名称】長谷川 洋
(72)【発明者】
【氏名】平谷 光利
【テーマコード(参考)】
5G206
【Fターム(参考)】
5G206AS11F
5G206AS11J
5G206AS27F
5G206AS27J
5G206CS02H
5G206CS03H
5G206CS04H
5G206FS44J
5G206FS44K
5G206GS01
5G206GS11
5G206GS21
5G206HS24
5G206HW33
5G206KS12
5G206KS37
5G206KS42
5G206NS02
(57)【要約】 (修正有)
【課題】キートップの復帰不良を抑制し、押圧荷重を高め、斜め方向の押圧操作性の良い押釦スイッチ用部材を提供する。
【解決手段】本発明は、空間32を備えたベース部30と、空間32内を往復するキートップ10と、キートップ10に固定される第1磁石14と、第1磁石14より押圧方向逆側に固定される第2磁石15と、を備える押釦スイッチ用部材1であって、キートップ10は、ゴム状弾性体11と硬質部材13が押圧方向に積載され、第2磁石15は、キートップ10が挿通可能な第1貫通孔16を備え、ゴム状弾性体11は、押圧方向に窪む凹部12を有し、硬質部材13は、第1貫通孔16を往復移動する領域に備えられ、キートップ10押圧前は第1磁石14と第2磁石15が吸着し、キートップ10を押圧すると第1磁石14を第2磁石15から引き離し、押圧解除後は第1磁石14が第2磁石15側に移動し吸着する押釦スイッチ用部材1に関する。
【選択図】
図2
【特許請求の範囲】
【請求項1】
厚さ方向に窪む若しくは貫通する空間を備えたベース部と、
前記空間内にて往復可動なキートップと、
前記キートップに固定されていて、前記キートップの前記空間内への押圧と当該押圧の解除によって前記空間内を往復可動な第1磁石と、
前記第1磁石よりも前記キートップを押圧する方向と逆側の先端方向において固定され、前記第1磁石と磁力を通じて引き合う第2磁石と、
を備える押釦スイッチ用部材であって、
前記キートップは、ゴム状弾性体と、当該ゴム状弾性体より硬い柱状の硬質部材と、を前記キートップの押圧方向に積載して成り、
前記第2磁石は、前記キートップの往復移動時において挿通可能な大きさの第1貫通孔を備え、
前記ゴム状弾性体は、前記キートップの押圧方向に窪む凹部を有し、
前記硬質部材は、少なくとも前記キートップが前記第1貫通孔を往復移動する領域に備えられ、前記キートップが前記第1貫通孔の内壁に接しないだけの十分な硬さを有し、
前記第1磁石は、前記第1貫通孔の外周領域にて前記第2磁石に吸着可能であって、
前記キートップを押圧する前には、前記第1磁石と前記第2磁石とが磁力で吸着しており、
前記キートップを前記空間内に向けて押圧すると、前記磁力に反して前記第1磁石を前記第2磁石から引き離し可能であり、
前記キートップの押圧を解除すると、前記第1磁石と前記第2磁石とが引き合い、前記第1磁石が前記第2磁石の方向に移動して再び吸着可能であることを特徴とする押釦スイッチ用部材。
【請求項2】
前記ゴム状弾性体は、その外径が前記硬質部材の外径より大きいことを特徴とする請求項1に記載の押釦スイッチ用部材。
【請求項3】
前記第2磁石は、前記ベース部において前記キートップの押圧方向と逆側の先端方向に開口する開口部を跨ぐように、前記第2磁石の径方向における外周端部が前記ベース部に保持される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用部材。
【請求項4】
前記第1磁石と前記第2磁石との間に配置され、前記キートップの往復移動時において挿通可能な大きさの第2貫通孔を有するプレートを備え、
前記プレートは、前記開口部を跨ぐように、前記プレートの径方向における外周端部が前記ベース部に保持され、
前記第2磁石は、前記径方向において前記第2貫通孔より大きくかつ前記開口部より小さい磁石であって、前記プレート上に保持されていることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の押釦スイッチ用部材。
【請求項5】
前記第1磁石は、前記キートップの押圧方向の先端に固定されていることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の押釦スイッチ用部材。
【請求項6】
前記第1磁石または前記キートップにおける押圧方向側の面に固定される導電性の可動接点をさらに備え、前記可動接点よりも押圧方向に位置する別の接点に電気的に接続可能としていることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の押釦スイッチ用部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、押釦スイッチ用部材に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、車載機器、通信機器、オーディオ機器、家庭用電気機器等の多種多様な機器のスイッチとして、キートップ、ドーム部およびベース部を備える押釦スイッチ用部材を用いたものが知られている(例えば、特許文献1,2を参照)。
【0003】
図7は、従来から公知の押釦スイッチ用部材の使用例を説明するための縦断面図を示す。
【0004】
図7示す押釦スイッチ用部材100は、基板110上に配置され、基板110に向かう方向(
図7の下方向)およびその逆方向(
図7の上方向)に弾性的に往復可動な部材である。押釦スイッチ用部材100は、キートップ101と、キートップ101から基板110側へ突出するプッシャー部102と、キートップ101の平面視にて径方向外側にスカート状に接続されるドーム部103と、ドーム部103の径方向外側に連接するベース部104と、を備える。押釦スイッチ用部材100は、プッシャー部102の先端に、基板110上の固定接点108,108に対して接触と非接触とを可能とする可動接点107を備える。キートップ101、プッシャー部102、ドーム部103およびベース部104は、同一種類のゴム状弾性体からなる。
【0005】
操作者がキートップ101をその上から押圧していくと、ドーム部103が弾性変形(座屈)し、可動接点107が固定接点108,108に接触して、固定接点108,108を導通させる。操作者がキートップ101の押圧を解除すると、ドーム部103は自身の弾性力により元の形状に戻るため、キートップ101、プッシャー部102および可動接点107は上昇し、押圧前の初期状態に戻る。押釦スイッチ用部材100によれば、ドーム部103の弾性変形により操作者に良好なクリック感を付与することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開平11-233973号公報
【特許文献2】特開2000-76959号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
近年、電子機器の高性能化により、押釦スイッチ用部材の使用頻度は高まり、押釦スイッチ用部材の繰り返し打鍵に対する長寿命化が求められている。しかしながら、このような押釦スイッチ用部材は、スイッチがオンになった後の急激な荷重の上昇を十分に抑えることが困難である。ドーム部はゴム状弾性体で形成されているため、スイッチがオンになった後もキートップへの加重が繰り返されると、プッシャー部とキートップとに生じる撓みにより薄いドーム部にストレスが加わる。この結果、ドーム部が破断してキートップの復帰不良が生じる虞がある。
【0008】
本出願人に属する発明者は、本発明に先立ち、厚さ方向に窪む若しくは貫通する空間を備えたベース部と、当該空間内にて往復可動であってゴム状弾性体からなるキートップと、キートップの当該空間内への押圧とその解除によってキートップとともに当該空間内を往復可動な第1磁石と、第1磁石よりキートップの押圧方向と反対側に固定され、第1磁石と磁力を通じて引き合う第2磁石と、を備える押釦スイッチ用部材を開発した(本発明の時点において未公開)。当該押釦スイッチ用部材によれば、キートップを押圧する前は第1磁石と第2磁石とが磁力で吸着し、キートップを押圧すると磁力に反して第1磁石が第2磁石から引き離され、キートップの押圧を解除すると第1磁石と第2磁石とが引き合い、第1磁石が第2磁石の方向に移動して再び吸着する。よって、当該押釦スイッチ用部材によれば、従来の押釦スイッチ用部材(
図7を参照)のようなドーム部を備えず、第1磁石と第2磁石との間の磁力によりスイッチのオンおよびオフの切り替えを可能とするため、ドーム部の破断によるキートップの復帰不良を抑制することができる。しかし、これをさらに改良して、第1磁石と第2磁石とが引き合う力を強め、押圧荷重を高めるとともに、斜め方向の押圧操作における操作性を向上することが望まれている。
【0009】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、キートップの復帰不良を抑制し、押圧荷重を高め、かつ斜め方向の押圧操作における操作性の良好な押釦スイッチ用部材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
(1)上記目的を達成するための一実施形態に係る押釦スイッチ用部材は、厚さ方向に窪む若しくは貫通する空間を備えたベース部と、前記空間内にて往復可動なキートップと、前記キートップに固定されていて、前記キートップの前記空間内への押圧と当該押圧の解除によって前記空間内を往復可動な第1磁石と、前記第1磁石よりも前記キートップを押圧する方向と逆側の先端方向において固定され、前記第1磁石と磁力を通じて引き合う第2磁石と、を備える押釦スイッチ用部材であって、前記キートップは、ゴム状弾性体と、当該ゴム状弾性体より硬い柱状の硬質部材と、を前記キートップの押圧方向に積載して成り、前記第2磁石は、前記キートップの往復移動時において挿通可能な大きさの第1貫通孔を備え、前記ゴム状弾性体は、前記キートップの押圧方向に窪む凹部を有し、前記硬質部材は、少なくとも前記キートップが前記第1貫通孔を往復移動する領域に備えられ、前記キートップが前記第1貫通孔の内壁に接しないだけの十分な硬さを有し、前記第1磁石は、前記第1貫通孔の外周領域にて前記第2磁石に吸着可能であって、前記キートップを押圧する前には、前記第1磁石と前記第2磁石とが磁力で吸着しており、前記キートップを前記空間内に向けて押圧すると、前記磁力に反して前記第1磁石を前記第2磁石から引き離し可能であり、前記キートップの押圧を解除すると、前記第1磁石と前記第2磁石とが引き合い、前記第1磁石が前記第2磁石の方向に移動して再び吸着可能である。
(2)別の実施形態に係る押釦スイッチ用部材では、好ましくは、前記ゴム状弾性体は、その外径が前記硬質部材の外径より大きくても良い。
(3)別の実施形態に係る押釦スイッチ用部材では、好ましくは、前記第2磁石は、前記ベース部において前記キートップの押圧方向と逆側の先端方向に開口する開口部を跨ぐように、前記第2磁石の径方向における外周端部が前記ベース部に保持されても良い。
(4)別の実施形態に係る押釦スイッチ用部材では、好ましくは、前記第1磁石と前記第2磁石との間に配置され、前記キートップの往復移動時において挿通可能な大きさの第2貫通孔を有するプレートを備え、前記プレートは、前記開口部を跨ぐように、前記プレートの径方向における外周端部が前記ベース部に保持され、前記第2磁石は、前記径方向において前記第2貫通孔より大きくかつ前記開口部より小さい磁石であって、前記プレート上に保持されても良い。
(5)別の実施形態に係る押釦スイッチ用部材は、好ましくは、前記第1磁石は、前記キートップの押圧方向の先端に固定されていても良い。
(6)別の実施形態に係る押釦スイッチ用部材では、好ましくは、前記第1磁石または前記キートップにおける押圧方向側の面に固定される導電性の可動接点をさらに備え、前記可動接点よりも押圧方向に位置する別の接点に電気的に接続可能としていても良い。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、キートップの復帰不良を抑制し、押圧荷重を高め、かつ斜め方向の押圧操作における操作性の良好な押釦スイッチ用部材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【
図1】
図1は、第1実施形態に係る押釦スイッチ用部材の平面図を示す。
【
図3】
図3は、第1実施形態に係る押釦スイッチ用部材の使用例を説明するための図を示す。
【
図4】
図4は、第1実施形態に係る押釦スイッチ用部材の荷重-ストローク曲線を示す。
【
図5】
図5は、第1実施形態に係る押釦スイッチ用部材の斜め方向の押圧操作における使用例を説明するための図を示す。
【
図6】
図6は、第2実施形態に係る押釦スイッチ用部材の
図2と同視の縦断面図を示す。
【
図7】
図7は、従来から公知の押釦スイッチ用部材の使用例を説明するための縦断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている諸要素およびその組み合わせの全てが本発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【0014】
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態に係る押釦スイッチ用部材の平面図を示す。
図2は、
図1の平面図のA-A線断面図を示す。
【0015】
(1)概略構成
第1実施形態に係る押釦スイッチ用部材1は、厚さ方向(
図2の上下方向)に窪む若しくは貫通する空間32を備えたベース部30と、空間32内にて往復可動なキートップ10と、キートップ10に固定されていて、キートップ10の空間32内への押圧と当該押圧の解除によって空間32内を往復可動な第1磁石14と、第1磁石14よりもキートップ10を押圧する方向と逆側の先端方向(
図2の上方向)において固定され、第1磁石14と磁力を通じて引き合う第2磁石15と、を備える。キートップ10は、ゴム状弾性体11と、ゴム状弾性体11より硬い柱状の硬質部材13と、をキートップ10の押圧方向(
図2の下方向)に積載して成る部材である。第2磁石15は、キートップ10の往復移動時において挿通可能な大きさの第1貫通孔16を備える。ゴム状弾性体11は、キートップ10の押圧方向に窪む凹部12を有する。硬質部材13は、少なくともキートップ10が第1貫通孔16を往復移動する領域に備えられ、キートップ10が第1貫通孔16の内壁に接しないだけの十分な硬さを有する。第1磁石14は、第1貫通孔16の外周領域にて第2磁石15に吸着可能である。押釦スイッチ用部材1は、好ましくは、第1磁石14と第2磁石15との間に配置されるプレート20を備える。押釦スイッチ用部材1は、キートップ10を押圧する前には、第1磁石14と第2磁石15とが磁力で吸着している(
図3のaを参照)。キートップ10を空間32内に向けて押圧すると、押釦スイッチ用部材1は、磁力に反して第1磁石14を第2磁石15から引き離し可能である(
図3のcを参照)。そして、キートップ10の押圧を解除すると、押釦スイッチ用部材1は、第1磁石14と第2磁石15とが引き合い、第1磁石14が第2磁石15の方向に移動して再び吸着可能である(
図3のaを参照)。押釦スイッチ用部材1の使用例については、
図3を用いて詳細を後述する。
【0016】
この実施形態において、押釦スイッチ用部材1は、回路基板(以後、単に「基板」とも称する)50上に配置され、キートップ10から基板50に向かう方向への押圧と当該押圧の解除によって、キートップ10が押圧方向(
図2の下方向)およびその逆方向(
図2の上方向)に往復可動する部材である。押釦スイッチ用部材1は、好ましくは、第1磁石14またはキートップ10における押圧方向側(
図2の下側)の面に固定される導電性の可動接点17をさらに備える。この実施形態において、可動接点17は、第1磁石14における押圧方向側の面(すなわち、第2磁石15と反対側の面)に備えられる。また、可動接点17は、好ましくは、可動接点17よりも押圧方向に位置する別の接点に電気的に接続可能としている。この実施形態において、可動接点17は、基板50上の当該可動接点17に対向する位置に配置された2つの固定接点18,18に電気的に接続可能としている。なお、固定接点18は、基板50上に3つ以上備えられていても良い。
【0017】
(1)ベース部
ベース部30は、押圧および当該押圧の解除によりキートップ10が往復移動する空間32を備える部材である。ベース部30において、空間32は、キートップ10の押圧方向と逆側の先端方向(
図2の上方向)に開口する開口部34を備える。この実施形態において、空間32は、厚さ方向に貫通する空間である。すなわち、空間32は、開口部34から基板50まで貫通する空間である。固定接点18,18は、好ましくは、基板50上であって、かつ空間32の内部に配置されている。この実施形態において、空間32は、開口部34を平面視にて略円形とする円筒形状の空間である。また、この実施形態において、ベース部30は、中央部に空間32を備える円筒形状の部材である。ただし、開口部34は、少なくともキートップ10および第1磁石14が通過可能な形状であれば、その形状に制約はなく、例えば、平面視にて楕円形状、多角形状等であっても良い。また、空間32は、その内部に固定接点18,18が配置可能であって、可動接点17と固定接点18,18とが接触可能な形状であれば、筒形状以外の形状を有するものであっても良い。ベース部30の形状もまた、円筒形状に制約されず、例えば、多角形筒形状等であっても良い。ベース部30の径方向の大きさは、押釦スイッチ用部材1の取付場所等に応じて適宜設計可能であるが、例えば、直径10~20mmが好ましい。また、空間32(開口部34)の径方向の大きさは、第1磁石14および第2磁石15の大きさに応じて適宜設計可能であるが、例えば、直径8~15mmが好ましい。
【0018】
ベース部30は、キートップ10の押圧によりキートップ10が基板50側へ移動可能な距離(ストローク)を確保するためのものであり、ベース部30の厚さ(
図2の上下方向の長さ)に応じてストロークを調整することができる。この実施形態において、ベース部30の厚さは、好ましくは、0.5~30mm、より好ましくは、1~2mmである。ただし、ベース部30の厚さは、押釦スイッチ用部材1の用途等に応じて、適宜設計可能である。ベース部30は、金属、熱可塑性樹脂あるいは熱硬化性樹脂等の樹脂、ガラス、セラミックス、キートップ10より高硬度のゴム状弾性体等により形成されることが好ましく、アルミニウムがより好ましい。
【0019】
(2)キートップ
キートップ10は、スイッチのオン、オフまたはその両方のときに、指やその他の押圧操作手段による基板50の方向(
図2の下方向)への押圧を受けて空間32内を基板50の方向に移動可能な部材である。また、キートップ10は、当該押圧の解除を受けて空間32内を基板50の方向と逆方向(
図2の上方向)に移動可能な部材である。キートップ10は、押圧部、押釦部、頭部等と称されることもある。キートップ10は、好ましくは、凹部12を有する柱状のゴム状弾性体11と、柱状の硬質部材13とを、キートップ10の押圧方向(
図2の下方向)に積載して成る部材である。この実施形態において、キートップ10は、円筒形状のゴム状弾性体11の凹部12と反対側の面に、円柱形状の硬質部材13を積載して成る部材である。この実施形態において、凹部12は、ゴム状弾性体11の天面からキートップ10の押圧方向に沿って窪み、平面視にて略円形とする円筒形状の空間である。よって、この実施形態において、ゴム状弾性体11は、天面側が開放されたドーム形状の部材ともいえる。ただし、凹部12は、少なくともゴム状弾性体11の天面からキートップ10の押圧方向に沿って窪む空間であれば、その形態は特に制約されない。また、凹部12の大きさは、特に制約されず、押釦スイッチ用部材1の用途等に応じて適宜設計されることが好ましい。ゴム状弾性体11は、好ましくは、その外径が硬質部材13の外径より大きい。例えば、ゴム状弾性体11は、直径4~10mmが好ましく、硬質部材13は、直径1~3mmが好ましい。ただし、ゴム状弾性体11および硬質部材13の形状は特に制約されず、例えば、多角柱状であっても良い。また、ゴム状弾性体11の外径は、硬質部材13の外径と同一であっても良いし、硬質部材13より小さくても良い。
【0020】
ゴム状弾性体11としては、シリコーンゴム、ウレタンゴム、イソプレンゴム、エチレンプロピレンゴム、天然ゴム、エチレンプロピレンジエンゴム、ニトリルゴム(NBR)あるいはスチレンブタジエンゴム(SBR)等の熱硬化性エラストマー; ウレタン系、エステル系、スチレン系、オレフィン系、ブタジエン系、フッ素系等の熱可塑性エラストマー、あるいはそれらの複合物等を用いるのが好ましい。上記材料の候補の内では、特に、ゴム弾性や耐熱、耐寒性、圧縮永久歪に優れ、酸化防止剤や可塑剤、軟化剤を含まずブリード汚染の心配が殆どないシリコーンゴムが好ましい。また、ゴム状弾性体11は、シリカ等のフィラーを含有していても良い。また、ゴム状弾性体11は、その内部に孔を有する多孔体(発泡体とも称する)でも良い。
【0021】
硬質部材13は、ゴム状弾性体11よりも高硬度であって、キートップ10が第1貫通孔16の内壁に接しないだけの十分な硬さを有する部材である。硬質部材13としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、金属、あるいはセラミックス等を用いるのが好ましい。熱可塑性樹脂としては、ポリカーボネート樹脂、ポリメチルメタアクリレート樹脂、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ABS樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリアミド樹脂等を用いるのが好ましい。熱硬化性樹脂としては、シリコーン系樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、尿素樹脂、エポキシ樹脂等を用いるのが好ましい。金属としては、アルミニウム、鉄、銅、銀、チタン等を用いるのが好ましい。上記材料の候補の内では、特に、アルミニウムが好ましい。また、硬質部材13として、上述の金属の合金(ステンレス等)あるいは酸化物等を用いても良い。
【0022】
(3)第1磁石
第1磁石14は、好ましくは、キートップ10(より具体的には、硬質部材13)の押圧方向の先端に固定されていて、キートップ10の往復移動に伴って空間32内を往復可動な磁石である。第1磁石14は、好ましくは、N極およびS極がその厚さ方向(
図2の上下方向)の各側に着磁され、キートップ10(硬質部材13)の押圧方向の先端面に固定されている。第1磁石14は、好ましくは、その径方向において第1貫通孔16より大きく、かつ開口部34より小さい磁石である。よって、第1磁石14は、空間32内を往復移動可能であり、かつ第1貫通孔16の外周領域にて第2磁石15に吸着可能である。この実施形態において、第1磁石14は、その平面視形状を略円形とする磁石である。例えば、第1磁石14は、直径8~12mmの平面視略円形状の磁石であることが好ましい。ただし、第1磁石14の形状は、特に制約されず、例えば、略楕円形、略多角形等であっても良い。第1磁石14は、ネオジム系、フェライト系、サマリウムコバルト系等の磁石が好ましく、ネオジム磁石がより好ましい。
【0023】
(4)第2磁石
第2磁石15は、第1磁石14よりもキートップ10の押圧方向と逆側の先端方向(
図2の上方向)に固定され、プレート20を介して第1磁石14と磁力を通じて引き合うようにN極およびS極が着磁されている。第2磁石15は、キートップ10の往復移動において挿通可能な大きさの第1貫通孔16を備える。第1貫通孔16は、少なくともキートップ10のうち硬質部材13が挿通可能な大きさであることが好ましい。この実施形態において、第2磁石15は、その平面視形状を略円形とする第1貫通孔16を中央部に有する略円環状の磁石である。ただし、第2磁石15の形状は、第1貫通孔16を備え、第1磁石14よりもキートップ10の押圧方向と逆側の先端方向に固定可能な形状であれば、略円環形状以外の形状であっても良い。また、第1貫通孔16は、キートップ10の往復移動において硬質部材13が挿通可能な大きさの貫通孔であれば、例えば、略楕円形、略多角形等、略円形以外の形状であっても良い。第2磁石15は、好ましくは、その径方向において開口部34より小さい磁石であって、プレート20上に保持されている。例えば、第2磁石15は、直径2~5mmの第1貫通孔16を備える直径8~12mmの平面視略円環状の磁石であることが好ましい。第2磁石15は、ネオジム系、フェライト系、サマリウムコバルト系等の磁石が好ましく、ネオジム磁石がより好ましい。第2磁石15は、第1磁石14と同一種類の材料からなる磁石であっても良いし、異なる種類の材料からなる磁石であっても良い。第1磁石14および第2磁石15は、キートップ10を最下点まで押し下げた位置からキートップ10への押圧を解除した際に、互いに引き合う結果、第1磁石14が第2磁石15に向けて上昇可能なレベルの磁力を有していれば良い。
【0024】
(5)プレート
プレート20は、第1磁石14と第2磁石15との間に配置される部材である。プレート20は、第2磁石15を接着、嵌め込み等の手法で固定している。プレート20は、好ましくは、開口部34を跨ぐように、プレート20の径方向における外周端部がベース部30に保持される(
図2を参照)。また、プレート20は、キートップ10の往復移動時において少なくとも硬質部材13が挿通可能な大きさの第2貫通孔22を有する。この実施形態において、プレート20は、その平面視形状を略円形とする第2貫通孔22を中央部に有する略円環状の部材である。例えば、プレート20は、直径2~5mmの第2貫通孔22を備える直径10~20mmの平面視略円環状の板であることが好ましい。ただし、プレート20の形状は、第2貫通孔22を備え、第1磁石14と第2磁石15との間に配置され、開口部34を跨ぐようにベース部30に保持される形状であれば、略円環形状以外の形状であっても良い。また、第2貫通孔22は、キートップ10の往復移動において少なくとも硬質部材13が挿通可能な大きさの貫通孔であれば、例えば、略楕円形、略多角形等、略円形以外の形状であっても良い。プレート20は、第1磁石14と第2磁石15との間の磁力を遮断しないシート状部材である。すなわち、プレート20は、第1磁石14と第2磁石15とがプレート20を介して磁力を通じて引き合うことが可能なシート状部材である。プレート20は、その構成材料を問わないが、例えば、ポリエステル系、ポリプロピレン系、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリイミド、フェノール樹脂系、ガラス繊維含浸エポキシ樹脂、アクリル系のシートが好ましく、ポリカーボネートのシートがより好ましい。プレート20の厚さは、0.1mm~3mmが好ましく、0.2mm~2mmがより好ましい。
【0025】
(6)可動接点
可動接点17は、可動接点17よりも押圧方向(
図2の下方向)に位置する別の接点に接触してスイッチをオンまたはオフさせる部材である。この実施形態において、可動接点17は、第1磁石14における押圧方向側の面に接着され、キートップ10の往復移動に伴って基板50上の固定接点18,18に対して接触と非接触とを可能とする部材である。可動接点17は、好ましくは、金属や導電性のゴム状弾性体等の導電性を有する材料から構成される。可動接点17の形状は、固定接点18,18に対して接触と非接触とを可能とする形状であれば、特に制約されない。なお、可動接点17は、押釦スイッチ用部材1にとって必須の部材ではない。例えば、キートップ10の直下にメタルドームを配置して、キートップ10の先端がメタルドームを押下し、メタルドームの直下に配置された固定接点18,18を導通させるようにしても良い。以後の各実施形態においても同様である。
【0026】
硬質部材13は、少なくともキートップ10が第1貫通孔16を往復移動する領域に備えられる。言い換えれば、硬質部材13は、キートップ10の押圧方向の移動に伴って可動接点17が固定接点18,18と接触した状態(
図3のcを参照)において、キートップ10のうち少なくとも空間32、第1貫通孔16、および第2貫通孔22内に配置される領域に備えられる。具体的には、硬質部材13は、キートップ10の厚さ方向(
図2の上下方向)において、キートップ10の押圧方向側端部(キートップ10の下端)から、少なくともキートップ10のストローク長L1と第2磁石15の厚さL2とプレート20の厚さL3とを加算した長さL(L1+L2+L3)の領域に備えられる(
図2を参照)。ゴム状弾性体11は、指やその他の押圧操作手段による押圧を受けることにより弾性変形する。例えば、キートップ10が第1貫通孔16を往復移動する領域にゴム状弾性体11が備えられている場合、当該弾性変形した状態のゴム状弾性体11が第1貫通孔16を往復移動するため、第1貫通孔16は、少なくとも弾性変形したゴム状弾性体11が挿通可能な大きさの貫通孔とする必要がある。しかしながら、押釦スイッチ用部材1は、少なくともキートップ10が第1貫通孔16を往復移動する領域に、第1貫通孔16の内壁に接しないだけの十分な硬さを有する硬質部材13を備えている。このため、第1貫通孔16は、ゴム状弾性体11の弾性変形を考慮せず、少なくとも硬質部材13が挿通可能な大きさの貫通孔であればよい。よって、押釦スイッチ用部材1は、キートップ10が第1貫通孔16を往復移動する領域にゴム状弾性体11が備えられている場合に比べて、第1貫通孔16を小さく形成することが可能となるため、第2磁石15のうち第1磁石14と着磁可能な領域を大きく形成することができる。この結果、押圧荷重を高めることができる。
【0027】
次に、押釦スイッチ用部材1の使用例について説明する。まず、押釦スイッチ用部材1がキートップ10の厚さ方向(
図2の上下方向)に沿って押圧操作される場合について、詳細に説明する。
【0028】
図3は、第1実施形態に係る押釦スイッチ用部材の使用例を説明するための図を示す。
図4は、第1実施形態に係る押釦スイッチ用部材の荷重-ストローク曲線を示す。なお、
図4は、操作者がキートップ10を押圧することにより可動接点17が固定接点18,18に接触してから、さらに操作者がキートップ10を押し込み、その後操作者が当該押し込みを解除するまでの往復の変位(ストローク)と荷重との関係を示す曲線である。
図4において、実線で示す曲線は、操作者がキートップ10を押圧する押下げ時のストロークと荷重との関係を示す曲線であり、点線で示す曲線は、操作者がキートップ10への押圧を解除する押上げ時のストロークと荷重との関係を示す曲線である。
【0029】
キートップ10が押圧されていない無荷重状態においては、可動接点17と固定接点18,18とは非接触状態を維持している(
図3のaおよび
図4の点Aを参照)。この無荷重状態において、第1磁石14は、第1貫通孔16の外周領域にて第2磁石15に磁力を通じて吸着している。操作者がキートップ10を押圧していくと、ゴム状弾性体11の弾性変形によりストロークの増大とともに荷重は増加していく(
図3のbおよび
図4の矢印Iを参照)。このとき、硬質部材13は、ゴム状弾性体11に比べて弾性変形が小さく、第1貫通孔16の内壁に接しない。押釦スイッチ用部材1は、荷重がピーク荷重に達するまで、ゴム状弾性体11の弾性変形に伴ってストロークおよび荷重が増加していく。ピーク荷重とは、キートップ10の押圧により第1磁石14を第2磁石15から引き離させるのに必要な最大荷重である。
図4に示す点Bは、ピーク荷重を示すピーク荷重点である。荷重がピーク荷重に達すると、第1磁石14が第2磁石15との吸着力に反して第2磁石15から引き離されて荷重が低下する(
図4の矢印IIを参照)。
【0030】
キートップ10の押圧に伴って第1磁石14が基板50側へ移動すると、第1磁石14の押圧方向側の面に固定された可動接点17と基板50上の2つの固定接点18,18とが接触する(
図3のcおよび
図4の点Cを参照)。
図4に示す点Cは、可動接点17が固定接点18,18に接触した点である。この接触により、一方の固定接点18から可動接点17を通じて他方の固定接点18へと通電経路が形成されるため、スイッチがオン(若しくはオフ)となる。可動接点17と固定接点18,18の接触後も操作者がキートップ10を押圧すると、ゴム状弾性体11がさらに弾性変形することにより荷重が再び増加する(
図3のdおよび
図4の矢印IIIを参照)。このとき、硬質部材13は、ゴム状弾性体11に比べて弾性変形が小さく、第1貫通孔16の内壁に接しない。
【0031】
操作者がキートップ10への押圧を解除すると、弾性変形していたゴム状弾性体11は自身の復元力によって元の形状に戻ろうとし、荷重が低下する(
図3のcおよび
図4の矢印IVを参照)。
図4に示す点Dは、キートップ10への押圧が解除された点である。その後、第1磁石14と第2磁石15とが磁力により引き合うことにより第1磁石14が第2磁石15の方向に移動して再び吸着し、弾性変形していたゴム状弾性体11が初期状態である無荷重状態に戻る(
図3のb,aおよび
図4の矢印V,VIを参照)。
【0032】
次に、押釦スイッチ用部材1がキートップ10の厚さ方向(
図2の上下方向)に対して斜め方向に押圧操作される場合について、詳細に説明する。ここでは、押圧操作手段の一例である操作板60により斜め方向の押圧操作を受けた場合における押釦スイッチ用部材1の動作について説明する。なお、押圧操作手段は、操作板60に制約されず、指等の他の押圧操作手段であっても良い。
【0033】
図5は、第1実施形態に係る押釦スイッチ用部材の斜め方向の押圧操作における使用例を説明するための図を示す。
【0034】
操作者により操作板60を介してキートップ10の厚さ方向(
図5の上下方向)に対して斜め方向にキートップ10が押圧されていくと、ゴム状弾性体11が弾性変形する(
図5のaおよびbを参照)。このとき、硬質部材13は、ゴム状弾性体11に比べて弾性変形が小さく、第1貫通孔16の内壁に接しない。そして、操作者による当該斜め方向の押圧により荷重がピーク荷重に達すると、第1磁石14が第2磁石15との吸着力に反して第2磁石15から引き離されて荷重が低下し、キートップ10の押圧に伴って第1磁石14が基板50側へ移動する。そして、第1磁石14の押圧方向側の面に固定された可動接点17と基板50上の2つの固定接点18,18とが接触し、スイッチがオン(若しくはオフ)となる(
図5のcを参照)。ゴム状弾性体11は、凹部12を備えることにより、天面側が開放されたドーム形状を有する。このため、操作板60によりキートップ10の厚さ方向に対して斜め方向に押圧されると、ゴム状弾性体11は、当該斜め方向に応じてドーム形状が撓むように弾性変形する(
図5のbおよびcを参照)。より具体的には、ゴム状弾性体11は、天面側(凹部12の開口側;
図5の上側)が当該斜め方向に沿って傾斜し、かつ天面と反対側(
図5の下側)の面が傾斜しない若しくは天面側に比べて傾斜が小さくなるようにドーム形状が撓む。このゴム状弾性体11の弾性変形により、当該斜め方向の押圧の影響を吸収することができるため、当該斜め方向に沿ってキートップ10および第1磁石14が基板50側へ移動する事態を抑制することができ、可動接点17を固定接点18,18に確実に接触させることができる。また、ゴム状弾性体11の外径は硬質部材13の外径よりも大きいため、当該斜め方向の押圧によりゴム状弾性体11が倒れる事態を抑制することができる。
【0035】
可動接点17と固定接点18,18の接触後も操作板60を介してキートップ10が当該斜め方向に押圧されると、ゴム状弾性体11は、当該斜め方向に応じてドーム形状がさらに撓むように弾性変形する(
図5のdを参照)。このゴム状弾性体11のさらなる弾性変形により、当該斜め方向の押圧の影響を吸収することができるため、当該斜め方向に沿ってキートップ10および第1磁石14が基板50側へ移動する事態を抑制することができる。また、このとき、硬質部材13は、ゴム状弾性体11に比べて弾性変形が小さく、第1貫通孔16の内壁に接しない。
【0036】
操作者によりキートップ10への当該斜め方向の押圧が解除されると、弾性変形していたゴム状弾性体11は自身の復元力によって元の形状に戻ろうとし、荷重が低下する(
図5のcを参照)。その後、第1磁石14と第2磁石15とが磁力により引き合うことにより第1磁石14が第2磁石15の方向に移動して再び吸着し、弾性変形していたゴム状弾性体11が初期状態に戻る(
図5のbおよびaを参照)。
【0037】
この実施形態に係る押釦スイッチ用部材1では、従来の押釦スイッチ用部材(
図7を参照)のようなスカート状のドーム部を備えず、第1磁石14と第2磁石15との間の磁力によりスイッチのオンおよびオフの切り替えを可能とする。このため、ドーム部の破断によるキートップ10の復帰不良を抑制することができる。特に、押釦スイッチ用部材1は、第1磁石14と第2磁石15との間の磁力によりスイッチのオンおよびオフの切り替えを行うため、長期的な使用に伴う材料の劣化を低減し、長期にわたり安定した操作性を提供することができる。また、押釦スイッチ用部材1は、操作者がキートップ10を押圧することによりゴム状弾性体11をその長さ方向(厚さ方向)に変形させながら、第1磁石14および第2磁石15によりスイッチのオンおよびオフを切り替えることができ、この結果、操作者に良好な押圧感を提供することができる。また、押釦スイッチ用部材1は、少なくともキートップ10が第1貫通孔16を往復移動する領域に硬質部材13を備えるため、当該領域にゴム状弾性体11が備えられている場合に比べて、第1貫通孔16を小さく形成することが可能となる。よって、押釦スイッチ用部材1は、第2磁石15のうち第1磁石14と着磁可能な領域をより大きく形成することができ、押圧荷重を高めることができる。
【0038】
また、押釦スイッチ用部材1は、天面側が開放されたドーム形状を有するゴム状弾性体11を備えるため、キートップ10の厚さ方向(
図5の上下方向)に対して斜め方向にキートップ10が押圧された場合であっても、ゴム状弾性体11が当該斜め方向に応じてドーム形状が撓むように弾性変形することにより、当該斜め方向の押圧の影響を吸収することができる。よって、押釦スイッチ用部材1によれば、当該斜め方向に沿ってキートップ10および第1磁石14が基板50側へ移動する事態を抑制することができ、可動接点17を固定接点18,18に確実に接触させることができる。また、押釦スイッチ用部材1は、ゴム状弾性体11の外径が硬質部材13の外径よりも大きいため、当該斜め方向の押圧によりゴム状弾性体11が倒れる事態を抑制することができる。よって、押釦スイッチ用部材1によれば、当該斜め方向の押圧操作における操作性を向上させることができる。
【0039】
(第2実施形態)
次に、第2実施形態に係る押釦スイッチ用部材について説明する。先の実施形態と共通する部分については、同じ符号を付して重複した説明を省略する。
【0040】
図6は、第2実施形態に係る押釦スイッチ用部材の
図2と同視の縦断面図を示す。
【0041】
第2実施形態に係る押釦スイッチ用部材1aは、第1実施形態に係る押釦スイッチ用部材1と類似の構造を有するが、プレート20を備えず、かつ第2磁石15に代えて第2磁石15aを備える点において、第1実施形態に係る押釦スイッチ用部材1と異なる。
【0042】
第2磁石15aは、第1磁石14よりもキートップ10の押圧方向と逆側の先端方向(
図6の上方向)に固定されている。第2磁石15aは、第1磁石14と磁力を通じて引き合うようにN極およびS極が着磁されている。第2磁石15aは、好ましくは、開口部34を跨ぐように、第2磁石15aの径方向における外周端部がベース部30に保持される(
図6を参照)。第2磁石15aは、好ましくは、ベース部材30の上面に固定されている。第2磁石15aは、第2磁石15と同様に、キートップ10の往復移動において少なくとも硬質部材13が挿通可能な大きさの第1貫通孔16を備える。例えば、第2磁石15aは、直径2~4mmの第1貫通孔16を備える直径5~10mmの平面視略円環状の磁石であることが好ましい。第2磁石15aの材料および形状については、第2磁石15と同様のため、詳細な説明を省略する。この実施形態において、硬質部材13は、キートップ10の厚さ方向(
図6の上下方向)において、キートップ10の押圧方向側端部(キートップ10の下端)から、少なくともキートップ10のストローク長L1と第2磁石15の厚さL2とを加算した長さLa(L1+L2)の領域に備えられることが好ましい(
図6を参照)。このように構成された押釦スイッチ用部材1aもまた、第1実施形態と同様の効果を奏する。
【0043】
(その他の実施形態)
上述のように、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、これらに限定されることなく、種々変形して実施可能である。
【0044】
先述の各実施形態において、第1磁石14は、キートップ10の押圧方向の先端(先端面)に固定されていたが、本発明はこれに限定されない。例えば、第1磁石14は、当該先端面ではなく、キートップ10のうち第2磁石15,15aより当該押圧方向の先端側の所定位置に固定されていても良い。この場合、第1磁石14は、キートップ10の外周を囲う略円環状の磁石であって、第1貫通孔16の外周領域にて第2磁石15,15aに吸着可能であることが好ましい。また、この場合、可動接点17は、キートップ10の押圧方向の先端面に固定されていることが好ましい。
【0045】
また、ベース部30は、基板50上に設けられていなくても良い。また、ベース部30の空間32は、厚さ方向に貫通する筒形状の空間に限定されず、例えば、開口部34を有する一端開放型のカップ形状であっても良い。この場合、固定接点18,18は、当該カップ形状の空間32の底部に設けられていることが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【0046】
本発明は、例えば、自動車、車載用電子機器、携帯通信機器、パーソナルコンピューター、カメラ、家庭用オーディオ機器、家庭用電化製品等の押圧式のキーを備える各種機器に用いるための押釦スイッチを構成するために利用可能である。
【符号の説明】
【0047】
1,1a・・・押釦スイッチ用部材、10・・・キートップ、11・・・ゴム状弾性体、12・・・凹部、13・・・硬質部材、14・・・第1磁石、15,15a・・・第2磁石、16・・・第1貫通孔、17・・・可動接点、18・・・固定接点(別の接点の一例)、20・・・プレート、22・・・第2貫通孔、30・・・ベース部、32・・・空間、34・・・開口部。