特開 2024-134974 可動接点及びこれを用いたスイッチ

(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】P2024134974

(43)【公開日】2024-10-04

(54)【発明の名称】可動接点及びこれを用いたスイッチ

(51)【国際特許分類】

   H01H 5/30 20060101AFI20240927BHJP

   H01H 13/52 20060101ALI20240927BHJP

   H01H 13/48 20060101ALI20240927BHJP

【ＦＩ】

H01H5/30 Z

H01H13/52 F

H01H13/48

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023045446

(22)【出願日】2023-03-22

(71)【出願人】

【識別番号】000131430

【氏名又は名称】シチズン電子株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000001960

【氏名又は名称】シチズン時計株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100097043

【弁理士】

【氏名又は名称】浅川 哲

(74)【代理人】

【識別番号】100197996

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 武彦

(72)【発明者】

【氏名】板倉 敏雄

【テーマコード（参考）】

5G206

【Ｆターム（参考）】

5G206AS27F

5G206AS27J

5G206AS27K

5G206AS27M

5G206AS33F

5G206AS33J

5G206AS33K

5G206AS33M

5G206CS11F

5G206CS11J

5G206CS11K

5G206ES33F

5G206ES33J

5G206ES33K

5G206FS33J

5G206FS33K

5G206FU03

5G206KS15

5G206KS38

(57)【要約】

【課題】 押圧による反転動作のタイミングを遅らせることで、スイッチング動作を確実且つ正確に行うことのできる可動接点を提供することである。
【解決手段】 薄板状の金属性のタクトバネ３１であって、反転可能な膨出部１５と、該膨出部１５の外周に位置する裾部１６、とを備え、前記膨出部１５と裾部１６との間に、筋状に延びる段差部１９ａ～１９ｄを設け、タクトバネ１１を平面視したときに前記段差部１９ａ～１９ｄによって膨出部１５をひし形に形成した。
【選択図】 図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

薄板状の金属バネであって、反転可能な膨出部と、該膨出部の外周に位置する裾部、とを備え、
前記膨出部と裾部との間には、筋状に延びる段差部が設けられ、金属バネを平面視したときに前記段差部によって膨出部がひし形に形成される可動接点。

【請求項2】

前記段差部は、前記膨出部の中心部から等距離の位置に設けられる請求項１に記載の可動接点。

【請求項3】

前記段差部は、前記膨出部と裾部との間に形成される高低段差である請求項１又は２に記載の可動接点。

【請求項4】

前記段差部は、前記膨出部と裾部との間に形成される突起状段差である請求項１又は２に記載に記載の可動接点。

【請求項5】

前記段差部は、金属バネを平面視したときに直線状又は外側に湾曲した円弧状に形成されている請求項１又は２に記載の可動接点。

【請求項6】

前記段差部は、前記膨出部の周囲に連続して形成され、または隣接する段差部との間に間隔を設けて形成される請求項１又は２に記載の可動接点。

【請求項7】

前記筋状に延びる段差部は、一方の端点と他方の端点とを有し、
前記膨出部の中心部から前記一方の端点までの距離と、前記膨出部の中心部から前記他方の端点までの距離とが異なる請求項１に記載の可動接点。

【請求項8】

前記金属バネは小判型に形成され、
前記筋状に延びる段差部は、前記膨出部の中心部から前記長辺部側の一方の端点までの距離よりも、前記膨出部の中心部から前記短辺部側の他方の端点までの距離の方が長い請求項７に記載の可動接点。

【請求項9】

請求項１に記載の可動接点と、この可動接点が載置される基板と、この基板の上面に設けられ、前記可動接点の膨出部が反転することで接触する固定接点と、を備えたスイッチ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、薄板状の金属バネからなる可動接点及びこれを用いたスイッチに関する。

【背景技術】

【0002】

従来の一般的なプッシュ式のスイッチは、基板と、基板に形成される固定接点と、この固定接点に接触させて導通を図る薄板状の金属バネからなる可動接点とを備え、可動接点を押圧して弾性変形させることによって固定接点との導通を図るようになっている。前記可動接点は、一般的に凸状に膨出したドーム形に形成されており、ドームの中央部分を押圧することによって、固定接点との接触及び非接触が繰り返し行われる。

【0003】

特許文献１には、小判型形状の凸状金属バネ部材の外周側辺に沿って直線状の突起部を設けた可動接点が開示されている。特許文献２には、凸状に膨出した反転部と、この反転部の外周に円形状の平面部とを有し、前記平面部の内側に環状突条部が形成された可動接点が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１９－８９４７号公報

【特許文献2】特開平５－１２０９５３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記可動接点は、膨出した中央部分を押圧することによって反転動作を繰り返すが、その反転動作のタイミングが速すぎたり、遅すぎたりすると、スイッチングの安定性が損なわれるといった問題があった。また、押圧による弾性変形が繰り返されると割れ（クラック）が生じやすく、特に、押圧変形による応力が集中しやすい外周部において、その影響が大きくなるといった問題があった。特許文献１においては、可動接点の長手方向に沿って突起部を設けているため、長手方向に面した部分に対しては応力を低減することはできるが、短手方向に対しての応力の低減効果は十分ではなかった。また、前記突起部の配置が可動接点の長手方向に集中しているため、短手方向に対して長手方向の弾性変形量が小さくなり、全体としてのクリック感が損なわれるといった問題があった。一方、特許文献２においては、可動接点の外周部に沿って環状突条部を設けることによって、反転動作の安定化を図っている。しかしながら、前記環状突条部は、可動接点の外周部に設けられる平面部の内側に形成されているため、可動接点の中央部分の押圧によって生ずる応力を十分に低減させることはできない。

【0006】

そこで、本発明の目的は、押圧による反転動作のタイミングを遅らせることで、スイッチング動作を確実且つ正確に行うことのできる可動接点及びこれを用いたスイッチを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の可動接点は、薄板状の金属バネであって、反転可能な膨出部と、該膨出部の外周に位置する裾部、とを備え、前記膨出部と裾部との間には、筋状に延びる段差部が設けられ、金属バネを平面視したときに前記段差部によって膨出部がひし形に形成される。

【発明の効果】

【0008】

本発明の可動接点によれば、膨出部の反転動作のタイミングをひし形に形成されている筋状の段差部によって遅らせることができる。これによって、固定接点へのストロークが十分確保でき、スイッチング操作を確実且つ正確に行うことができる。また、膨出部を押圧する際にかかる応力をひし形に形成されている段差部から裾部に向けて分散させることができるので、クラック等を防止し耐久性を向上させる効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の一実施形態におけるスイッチの斜視図（ａ）、Ａ－Ａ断面図（ｂ）、押圧後のＡ－Ａ断面図（ｃ）である。

【図2】第１実施形態の可動接点の平面図である。

【図3】上記可動接点に形成される段差部の斜視図（ａ）、Ｂ－Ｂ断面図（ｂ）である。

【図4】上記可動接点の膨出部の反転動作を示す断面図である。

【図5】第２実施形態の可動接点の平面図である。

【図6】上記可動接点に形成される段差部の斜視図（ａ）、Ｃ－Ｃ断面図（ｂ）である。

【図7】第３実施形態の可動接点の平面図である。

【図8】第４実施形態の可動接点の平面図である。

【図9】第５実施形態の可動接点の平面図である。

【図10】第６実施形態の可動接点の平面図である。

【図11】第７実施形態の可動接点の平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明に係る可動接点及びこの可動接点を用いたスイッチの各実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、図面は、可動接点及びスイッチを模式的に表したものである。これらの実物の寸法および寸法比は、図面上の寸法および寸法比と必ずしも一致していない。また、重複説明は適宜省略させることがあり、同一部材には同一符号を付与することがある。

【0011】

図１（ａ）は本発明の一実施形態のスイッチ１００の斜視図、図１（ｂ）はスイッチ１００の押圧前の断面図、図１（ｃ）は押圧後の断面図である。スイッチ１００は、スイッチ基板１０１と、スイッチ基板１０１上に設けられる固定接点１０６、１０７と、固定接点１０６の外周に配置されるベースシート１０２及びこのベースシート１０２の上方に配置される枠体１０３とによって構成されている。枠体１０３上には、カバーシート１０４が貼り付けられている。金属バネからなる可動接点（タクトバネ）１１は、ドーム状の薄板金属部材によって形成され、膨出部１５と、この膨出部１５の外周部に位置する裾部１６とによって形成されている。前記膨出部１５の中心部１７上には押し子１０８が載置され、裾部１６はスイッチ基板１０１上に載置されている。ベースシート１０２は、中央に開口を有し、タクトバネ１１が載置される部分を除いたスイッチ基板１０１の上面を被覆することにより、絶縁性及び防水性を確保している。カバーシート１０４から押し子１０８を介して前記膨出部１５を押圧すると、膨出部１５が下向きに反転変形して固定接点１０７に導通接触する。また、前記ベースシート１０２と枠体１０３は、それぞれを一体化した枠部材であってもよい。さらに、基板１０１とベースシート１０２と枠体１０３とを一体化した枠部材であってもよい。

【0012】

図２は、本発明の第１実施形態のタクトバネ１１の平面形状を示したものである。タクトバネ１１は、弾性を有するステンレスなどの薄い金属板をプレス加工することによって、ドーム形に形成されている。このタクトバネ１１は、所定の半径寸法からなる円形の薄板金属部材の一部を切り欠いて形成されたもので、長手方向に延びる直線状の一対の長辺部１２と、この一対の長辺部１２のそれぞれの端部同士を繋ぐ円弧状の一対の短辺部１３とによって小判型に形成されている。前記一対の短辺部１３は、図１に示したスイッチ基板１０１の固定接点１０６上に接地される。本実施形態では長辺部１２を直線状にしたが、長辺部１２は外周に向け円弧になってもよく、また、タクトバネ１１の中央に向かって円弧になっていてもよい。

【0013】

前記膨出部１５と裾部１６との間には、筋状に延びる４つの段差部１９ａ～１９ｄが設けられている。この段差部１９ａ～１９ｄは、後述するように、前記膨出部１５を反転させる境界領域となっている。裾部１６は外周部に向けてなだらかに傾斜している。

【0014】

前記段差部１９ａ～１９ｄは、膨出部１５の中心部１７から等距離の位置に設けられ、タクトバネ１１を平面視したときに段差部１９ａ～１９ｄによって膨出部１５がひし形に形成されている。本発明において、「ひし形」とは、円や楕円とは異なり、段差部の配置構成が平面視で略ひし形の形状を示すものであり、複数の段差部によって構成される場合と、連続した一本の段差部によって構成される場合とを含む。また、複数の段差部が交わる箇所が円弧状あるいは直線状で繋がるものを含む。なお、図中の複数の段差部は平面視で直線状となっているが、外周に向かって円弧状を含んでもよく、タクトバネ１１が円形の場合には、段差部１９ａ～１９ｄは正方形を含んでもよい。さらに、円形のバネを用いて長辺部１２を形成する際にＤカットした場合は、段差部１９ａ～１９ｄを縦長のひし形にすることで、短辺部１３側に応力を逃がすことができる。これにより長辺部１２での割れを防止することができる。

【0015】

前記段差部１９ａ～１９ｄは、それぞれが図３（ａ）、（ｂ）に示すように、膨出部１５と裾部１６との間に形成され、裾部１６が膨出部１５より低い高低段差となっている。段差Ｈは、一例として５～１０μｍ程度、長さＬはタクトバネ１１のサイズに応じて決定される。図２に示した実施形態では、筋状の段差部１９ａ～１９ｄが、膨出部１５の中心部１７を中心とする正円の接線方向に延びており、隣接する段差部との間に所定の間隔Ｐ１を設けて形成されている。なお、図３（ｂ）に示した膨出部１５は、図１（ｂ）に示したように凸形状となっている。段差部１９ａ～１９ｄが凸形状になっていることで、タクトバネ１１を複数枚重ねた場合、段差部１９ａ～１９ｄに囲まれたエリアが円形になることがない。これによって、タクトバネ１１の回転を防止することができる。

【0016】

上記構成からなるタクトバネ１１にあっては、図４（ａ）、（ｂ）に示すように膨出部１５の押圧動作が開始されると、４つの筋状の段差部１９ａ～１９ｄからなるひし形に沿って、膨出部１５全体が上向き凸状態を維持したまま押圧される。そして、図４（ｃ）に示すように、前記押圧の開始から遅れたタイミングで膨出部１５の反転動作が開始され、図４（ｄ）に示すように、膨出部１５が上向きの凸から下向きの凸に反転する。この反転によって、図１（ｃ）に示したように、膨出部１５が固定接点１０７に接触してスイッチが導通（ＯＮ）する。また、膨出部１５の押圧動作を解除した際も、固定接点１０７から離れた後、遅れたタイミングで元の上向き凸状態に戻る。このように、膨出部１５と裾部１６との間に４つの筋状の段差部１９ａ～１９ｄを設けることで、図４（ａ）から（ｃ）の間で、膨出部１５の反転動作のタイミングを遅らせることができる。これによって、固定接点へのストロークが十分確保でき、スイッチング操作を確実且つ正確に行うことができる。

【0017】

また、４つの段差部１９ａ～１９ｄが所定の間隔Ｐ１を設けて形成されているため、中心部１７から長辺部１２及び短辺部１３にかかる応力をこの間隔Ｐ１から分散させることができる。これによって、タクトバネ１１にかかる負荷が低減され、耐久性を向上させることができる。前記段差部１９ａ～１９ｄがあることで、タクトバネ１１を中心部１７から押圧した際に、前記段差部１９ａ～１９ｄ囲まれたエリアに張りが生まれる。これによって、押圧時のストロークを作ることができ、前記段差部１９ａ～１９ｄ囲まれたエリアの外から反転動作させる応力を出すことができる。また、前記段差部１９ａ～１９ｄが無い箇所では張りがないので、応力は中心部１７から間隔Ｐ１から外周に分散するようになり、程度なクリック感を出すことが可能となる。

【0018】

前記タクトバネ１１は、第１プレス加工によって薄板金属部材から小判型形状を抜き出し、第２プレス加工によって所定の位置に４つの筋状の段差部１９ａ～１９ｄを形成する。そして、最後の第３プレス加工によって中心部１７を凸面化処理することによって、弾性変形可能な膨出部１５が形成される。前記段差部１９は、図３に示したように、薄板金属部材に段差を設けてプレス加工される。

【0019】

本実施形態では、タクトバネ１１を小判型形状としたが、楕円形状又は正円形状であってもよく、外形形状には限定されない。さらにストロークを設けたい場合は、図２の２点鎖線で示した箇所も反転動作させるようにしてもよい。

【0020】

前記段差部１９ａ～１９ｄは、中心部１７を中心として、所定の間隔Ｐ１を有して等間隔に形成されているので、膨出部１５にかかる応力を均等に４つの筋状の段差部１９ａ～１９ｄによって低減させることができる。また、４つの段差部１９ａ～１９ｄが所定の間隔Ｐ１を設けて形成されているので、この間隔Ｐ１によって膨出部１５の弾性変形を過度に規制することがないので、適度なクリック感も確保することができる。

【0021】

図５に示す第２実施形態のタクトバネ１１´は、４つの段差部１９ａ～１９ｄが山形状に隆起した突起状段差によって形成されている。図６（ａ）、（ｂ）に示すように、それぞれの突起状段差は、直線状の所定の長さＬ、幅Ｄ及び段差Ｈによって形成されている。一例として、幅Ｄが２０～３０μｍ、段差Ｈが５～１０μｍ程度に設定され、長さＬはタクトバネ１１のサイズに応じて決定される。押圧時における膨出部１５の反転動作のタイミングは図４と同様であり、応力の分散については図２と同様となる。

【0022】

図７乃至図１１は、段差部の各種のひし形の形態例を示したものである。いずれの形態においても膨出部１５の反転動作のタイミングを遅らせる作用を有しているが、膨出部１５から裾部１６に向けた応力の分散に関しては、それぞれの形態において特有の作用効果を有している。なお、図中の矢印は、応力の向き及び大きさを示している。

【0023】

図７に示す実施形態のタクトバネ３１は、４つの段差部１９ａ～１９ｄを一対の短辺部１３に寄せて形成したものであり、４つの筋状の段差部１９ａ～１９ｄは、中心部１７を中心とした楕円の接線方向に延び、全体として上下方向に長いひし形形状となっている。このように、４つの筋状の段差部１９ａ～１９ｄを一対の短辺部１３に寄せて形成することで、長辺部１２に対して、短辺部１３にかかる応力を特に低減させる効果が得られる。また、このような変形したひし形を形成することによって、膨出部１５の中心部１７を押圧した際に、段差部１９ｂ～１９ｄそれぞれに対して、中心部１７からの距離が最も近い端点Ｘ１から最も遠い端点Ｘ２に向けて徐々に応力を分散させることができるといった効果が得られる。なお、本実施形態では、段差部１９ａ～１９ｄのそれぞれの間隔Ｐ１、Ｐ２が短辺部１３と長辺部１２とで異なっているが、同一であってもよい。

【0024】

さらに、中心部１７からの距離が最も近い端点Ｘ１から長辺部１２までの距離と、中心部１７からの距離が最も遠い端点Ｘ２から短辺部１３までの距離とに関しては、中心部１７からの距離が最も近い端点Ｘ１から長辺部１２までの距離を長くすることが好ましい。これによって、中心部１７を押圧したとき、最初は端点Ｘ１に応力が加わり、さらに押圧することで、段差部１９ａ～１９ｄの端点Ｘ１から端点Ｘ２に向け徐々に応力が分散される。その際、端点Ｘ１から長辺部１２までの距離を長くし、端点Ｘ２から短辺部１３までの距離を短くすることで、長辺部１２に到達する前に応力の分散が開始され反転動作する。これによって、長辺部１２での割れ（クラック）の発生を防止することができる。つまり、中心部１７を頂点として段差部１９ａ～１９ｄに囲まれたエリアが徐々に反転動作させるようにするには、段差部１９ａ～１９ｄを中心部１７から等距離にせず、ひし形にすることが望ましい。

【0025】

図８に示す実施形態のタクトバネ４１は、段差部１９ａ、１９ｂの短手方向の端部同士を円弧の筋状の段差部１９ｇで連結し、段差部１９ｃ、１９ｄの短手方向の端部同士を円弧の筋状の段差部１９ｈで連結したものである。この実施形態によれば、一対の短辺部１３方向全体に向かう応力を低減させるといった効果が得られる。

【0026】

図９に示す実施形態のタクトバネ５１は、段差部１９ａ、１９ｃの長手方向の端部同士を直線の段差部１９ｅで連結し、段差部１９ｂ、１９ｄの長手方向の端部同士を直線の段差部１９ｆで連結したものである。この実施形態によれば、一対の短辺部１３方向と一対の長辺部１２方向の両方へ向かう応力を低減させるといった効果が得られる。なお、段差部１９ａ、１９ｃと段差部１９ｅとが連結する部分及び段差部１９ｂ、１９ｄと１９ｆとが連結する部分があると、押圧時の荷重が重くなってしまうので、段差部１９ｄと１９ｆの連結部はなだらかな円弧になっている方がよい。

【0027】

図１０に示す実施形態のタクトバネ６１は、段差部１９ａ、１９ｃの長手方向の端部同士を円弧の段差部１９ｉで連結し、段差部１９ｂ、１９ｄの長手方向の端部同士を円弧の段差部１９ｊで連結したものである。この実施形態によれば、一対の長辺部１２方向全体に向かう応力を低減させるといった効果が得られる。

【0028】

図１１に示す実施形態のタクトバネ７１は、段差部１９を膨出部１５の周囲に連続して形成したものであり、平面視での形状が連続したひし形となっている。この実施形態によれば、膨出部１５と裾部１６とが段差部１９によって隙間なく仕切られているため、長辺部１２と短辺部１３にかかる応力を同時に緩和することができる。

【0029】

上記各実施形態では、段差部１９の形状を平面視で直線状としたが、外周部の形状に沿うものであればよく、円弧状の短辺部に合わせた円弧状であってもよい。このような円弧状に形成することで、膨出部１５の中心部１７から裾部１６に向かう放射状の応力を効率よく受け止めて低減させることができる。

【符号の説明】

【0030】

１１ タクトバネ（可動接点）
１２ 長辺部
１３ 短辺部
１５ 膨出部
１６ 裾部
１７ 中心部
１９ 段差部
１９ａ～１９ｊ 段差部
１００ スイッチ
１０１ スイッチ基板
１０２ ベースシート
１０３ 枠体
１０４ カバーシート
１０６、１０７ 固定接点
１０８ 押し子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】