特許 7183298 プッシュスイッチ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-11-25

(45)【発行日】2022-12-05

(54)【発明の名称】プッシュスイッチ

(51)【国際特許分類】

   H01H 13/48 20060101AFI20221128BHJP

   H01H 13/52 20060101ALI20221128BHJP

【ＦＩ】

H01H13/48

H01H13/52 F

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2020558175

(86)(22)【出願日】2019-10-21

(86)【国際出願番号】 JP2019041341

(87)【国際公開番号】W WO2020105339

(87)【国際公開日】2020-05-28

【審査請求日】2021-05-12

(31)【優先権主張番号】P 2018217434

(32)【優先日】2018-11-20

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000010098

【氏名又は名称】アルプスアルパイン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】金子 晃

(72)【発明者】

【氏名】田澤 俊彦

(72)【発明者】

【氏名】舂井 克敏

【審査官】藤島 孝太郎

(56)【参考文献】

【文献】実開昭５４－１１９６７８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１１－２５８３７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５５－１０２７２４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２００５－１００７１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国実用新案第２０２０４２４０３（ＣＮ，Ｕ）

【文献】中国実用新案第２００９８６８６９（ＣＮ，Ｙ）

【文献】特開２００１－１１８４５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０２－０８９７３７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開平０３－２１４５２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２３０９２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国実用新案第２０４８８４９６６（ＣＮ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｈ １３／００ － １３／８８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

開口部と、前記開口部に連通する収納部とを有する筐体と、
前記筐体に取り付けられ、前記収納部の内部に配置される固定接点部材と、
前記収納部の内部で前記固定接点部材よりも前記開口部側に配置され、前記開口部側にドーム状に突出し、反転動作可能なドーム部と、前記ドーム部の外周部に設けられる基部とを有する可動接点部材と、
前記可動接点部材に対して前記固定接点部材とは反対側に設けられ、前記可動接点部材の反転動作方向に弾性変形可能な板ばねと、
前記開口部から突出し、前記板ばねを介して前記可動接点部材を前記固定接点部材側に押圧可能な硬質材料製の押圧部材と
を含み、
前記板ばねは、
本体部と、
前記本体部から平面視で外側に延在して前記可動接点部材の前記基部の上に位置し、前記本体部に対して弾性変形する複数の脚部と
を有し、
前記板ばねの前記本体部から延在する前記複数の脚部のすべてが前記可動接点部材の前記基部の上面に接触している、プッシュスイッチ。

【請求項2】

前記複数の脚部は、前記押圧部材が押圧されていない初期位置にある状態で、前記可動接点部材に係合しており、前記押圧部材が押圧されることによって弾性変形する、請求項１記載のプッシュスイッチ。

【請求項3】

前記複数の脚部は、側面視で前記本体部から前記可動接点部材に向かって斜め方向に延在する、請求項１又は２記載のプッシュスイッチ。

【請求項4】

前記収納部は平面視で矩形状であり、
前記複数の脚部は４本あり、
前記４本の脚部は、それぞれ、平面視で前記収納部の４つの角部に向かって延在する、請求項１乃至３のいずれか一項記載のプッシュスイッチ。

【請求項5】

前記収納部は平面視で長方形であり、
前記４本の脚部は、それぞれ、平面視で前記収納部の４つの角部まで延在する、請求項４記載のプッシュスイッチ。

【請求項6】

前記収納部は平面視で矩形状であり、４つの角部を有し、
前記複数の脚部は４本あり、
前記可動接点部材の前記基部の外形は、前記収納部の形状に沿って矩形状であり、
前記板ばねの前記本体部から延在する前記４本の脚部のすべてが前記収納部の前記４つの角部に向かってそれぞれ延在し、前記４本の脚部のすべてが前記可動接点部材の前記基部の前記上面に接触している、請求項１乃至３のいずれか一項記載のプッシュスイッチ。

【請求項7】

前記複数の脚部は、先端側で前記可動接点部材の面が前記可動接点部材側に突出するように折り曲げられる折り曲げ部、又は、先端側で前記可動接点部材の面が前記可動接点部材側に突出するように湾曲される湾曲部を有し、
前記折り曲げ部又は前記湾曲部が前記可動接点部材に係合する、請求項１乃至６のいずれか一項記載のプッシュスイッチ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、プッシュスイッチに関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、ドーム型の可動接点部材を押圧するために、ラバー製のステムを用いたプッシュスイッチがある。ラバー製のステムが押圧されると、可動接点部材が撓み始める前にラバー製のステムのみが弾性変形して潰される動作領域があり、この動作領域がプリストロークの領域として利用されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１１－１１３６５２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、ラバー製のステムがさらに押圧されてプリストロークの動作領域が終わり、可動接点部材が反転動作を開始するメインストロークの動作領域に入っても、ラバー製のステムの弾性変形が生じるので、メインストロークの動作領域における操作ストローク量は、可動接点部材の操作ストローク量にラバー製のステムの弾性変形量を加えたものが操作ストローク量になる。このため、可動接点部材に反転動作を行わせるためのストローク（メインストローク）のショートストローク化を図りたい場合には限界があった。

【0005】

そこで、ショートストローク化を容易に実現できるプッシュスイッチ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】

【0006】

本発明の実施の形態のプッシュスイッチは、開口部と、前記開口部に連通する収納部とを有する筐体と、前記筐体に取り付けられ、前記収納部の内部に配置される固定接点部材と、前記収納部の内部で前記固定接点部材よりも前記開口部側に配置され、前記開口部側にドーム状に突出し、反転動作可能なドーム部と、前記ドーム部の外周部に設けられる基部とを有する可動接点部材と、前記可動接点部材に対して前記固定接点部材とは反対側に設けられ、前記可動接点部材の反転動作方向に弾性変形可能な板ばねと、前記開口部から突出し、前記板ばねを介して前記可動接点部材を前記固定接点部材側に押圧可能な硬質材料製の押圧部材とを含み、前記板ばねは、本体部と、前記本体部から平面視で外側に延在して前記可動接点部材の前記基部の上に位置し、前記本体部に対して弾性変形する複数の脚部とを有し、前記板ばねの前記本体部から延在する前記複数の脚部のすべてが前記可動接点部材の前記基部の上面に接触している。

【発明の効果】

【0007】

ショートストローク化を容易に実現できるプッシュスイッチを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施の形態１のプッシュスイッチ１００を示す斜視図である。

【図2】プッシュスイッチ１００の分解図である。

【図3】金属プレート１２０Ａ、１２０Ｂを示す図である。

【図4A】プッシュスイッチ１００のＦＳ特性を示す図である。

【図4B】プッシュスイッチ１００のＦＳ特性を示す図である。

【図4C】プッシュスイッチ１００のＦＳ特性を示す図である。

【図4D】プッシュスイッチ１００のＦＳ特性を示す図である。

【図4E】プッシュスイッチ１００のＦＳ特性を示す図である。

【図4F】プッシュスイッチ１００のＦＳ特性を示す図である。

【図5A】プッシュスイッチ１００をオン／オフする際の操作音のレベルの周波数分布を示す図である。

【図5B】プッシュスイッチ１００をオン／オフする際の操作音のレベルの周波数分布を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明のプッシュスイッチを適用した実施の形態について説明する。

【0010】

＜実施の形態＞
図１は、実施の形態１のプッシュスイッチ１００を示す斜視図である。図２は、プッシュスイッチ１００の分解図である。以下では、ＸＹＺ座標系を定義して説明する。また、以下では、説明の便宜上、Ｚ軸負方向側を下側又は下、Ｚ軸正方向側を上側又は上と称すが、普遍的な上下関係を表すものではない。

【0011】

プッシュスイッチ１００は、筐体１１０、金属プレート１２０Ａ、１２０Ｂ、メタルコンタクト１３０Ａ、リーフスプリング１３０Ｂ、１３０Ｃ、メタルスプリング１４０、押圧部材１５０、及びフレーム１６０を含む。以下では、金属プレート１２０Ａ、１２０Ｂについては、単独で示す図３も用いて説明する。図３は、金属プレート１２０Ａ、１２０Ｂを示す図である。

【0012】

プッシュスイッチ１００は、メタルコンタクト１３０Ａによって金属プレート１２０Ａと金属プレート１２０Ｂとの電気的な導通状態が変化することでオン（導通状態）とオフ（非導通状態）とが切り替わる。

【0013】

プッシュスイッチ１００は、オフ（非導通状態）の時には、メタルコンタクト１３０Ａは金属プレート１２０Ｂ（周辺固定接点１２１Ｂ）には接触しているが、金属プレート１２０Ａ（中央固定接点１２１Ａ）には接触していない。すなわち、金属プレート１２０Ａと金属プレート１２０Ｂとは電気的に接続されておらず、プッシュスイッチ１００はオフ（非導通状態）である。

【0014】

また、プッシュスイッチ１００は、押圧部材１５０を下方向に押圧していない初期位置（図１参照）から押圧部材１５０を下方向に押圧し始めると、まずメタルスプリング１４０のみが弾性変形し、リーフスプリング１３０Ｂ、１３０Ｃとメタルコンタクト１３０Ａは弾性変形しない動作領域に入る。この動作領域における押圧部材１５０の下方向のストローク（変位）をプリストロークと称す。プリストロークの状態では、メタルコンタクト１３０Ａは反転動作せず、金属プレート１２０Ａに接触していないため、プッシュスイッチ１００はオフ（非導通状態）である。

【0015】

また、メタルスプリング１４０の中央部がリーフスプリング１３０Ｃに接触し始めると、プッシュスイッチ１００は、プリストロークの動作領域からメインストロークの動作状態に遷移する。

【0016】

メインストロークの動作領域で押圧部材１５０を下方向に押圧すると、メタルスプリング１４０の中央部がリーフスプリング１３０Ｃ、１３０Ｂの中央部を下方向に押圧し、リーフスプリング１３０Ｃ、１３０Ｂの中央部がメタルコンタクト１３０Ａの中央部を下方向に押圧する。そして、リーフスプリング１３０Ｃ、１３０Ｂとメタルコンタクト１３０Ａとが反転動作を行うと、メタルコンタクト１３０Ａが金属プレート１２０Ａに接触して、金属プレート１２０Ａと金属プレート１２０Ｂとがメタルコンタクト１３０Ａを介して電気的に接続され、プッシュスイッチ１００がオン（導通状態）になる。

【0017】

プリストロークを実現するためにメタルスプリング１４０を用いると、メインストロークの動作領域におけるプリストローク用の弾性部材（メタルスプリング１４０）の弾性変形量を減らすことができるため、従来のようにラバー製の押圧部材（ステム）を用いる場合よりも、メインストロークの動作領域のショートストローク化を図ることができる。以下、プッシュスイッチ１００の構成の詳細について説明する。

【0018】

筐体１１０は、樹脂製であり、金属プレート１２０Ａ、１２０Ｂを保持する。筐体１１０と金属プレート１２０Ａ、１２０Ｂは、インサート成型によって一体的に作製される。筐体１１０は、開口部１１１と、開口部１１１に連通する収納部１１２とを有する。開口部１１１は、Ｚ軸正方向側の面に形成されている。収納部１１２は、開口部から下側に向かって形成されている。開口部１１１及び収納部１１２は、平面視で四隅（４つの角部）が面取りされた矩形状であり、Ｘ軸方向の長さとＹ軸方向の長さとが略等しい。すなわち、ここでは開口部１１１及び収納部１１２は、平面視で正方形である。

【0019】

収納部１１２の底部には金属プレート１２０Ａの中央固定接点１２１Ａと、金属プレート１２０Ｂの周辺固定接点１２１Ｂとが配置され、収納部１１２内に表出している。収納部１１２内では、中央固定接点１２１Ａと周辺固定接点１２１Ｂの上側に、メタルコンタクト１３０Ａとリーフスプリング１３０Ｂ、１３０Ｃがこの順に重ねて配置され（図２参照）、さらにその上にメタルスプリング１４０と押圧部材１５０が重ねられている。メタルスプリング１４０は、収納部１１２に収納され、押圧部材１５０の突出部１５２は開口部１１１から上方向に突出している（図１参照）。

【0020】

金属プレート１２０Ａは、図３に示すように、中央固定接点１２１Ａと、端子１２２Ａとを有する。金属プレート１２０Ａは、一例として銅製である。中央固定接点１２１Ａは、収納部１１２の底部の中央部に表出しており、押圧部材１５０が下方向に押圧されていない状態では、メタルコンタクト１３０Ａには接触しておらず、押圧部材１５０が下方向に押圧されてメタルコンタクト１３０Ａが反転動作を行うと、メタルコンタクト１３０Ａに接触する。端子１２２Ａは、筐体１１０のＸ軸負方向側に突出している。

【0021】

金属プレート１２０Ｂは、周辺固定接点１２１Ｂと、端子１２２Ｂとを有する。金属プレート１２０Ｂは、一例として銅製である。周辺固定接点１２１Ｂは、収納部１１２の底部の周縁部に表出しており、押圧部材１５０が下方向に押圧されていない初期位置にある状態（図１参照）において、メタルコンタクト１３０ＡのＸ軸方向両側の端部と、Ｙ軸方向両側の端部とに接触しており、押圧部材１５０が下方向に押圧された状態においてもメタルコンタクト１３０Ａに接触する。端子１２２Ｂは、筐体１１０のＸ軸正方向側に突出している。

【0022】

メタルコンタクト１３０Ａは、金属部材製の金属ばねであり、基部１３１Ａと、上側にドーム状に突出し反転動作可能なドーム部１３２Ａを有する（図２参照）。

【0023】

基部１３１Ａは、平面視で開口部１１１及び収納部１１２の形状及びサイズに合わせた矩形形状を有し、ドーム部１３２Ａの周囲に位置する。基部１３１Ａは、周辺固定接点１２１Ｂに接触している。なお、基部１３１Ａの形状は、上述のような矩形形状ではなく、例えば、ドーム部１３２Ａの外周部から収納部１１２の四隅方向へ各々独立して脚状に延設されたような形状であってもよい。

【0024】

ドーム部１３２Ａは、基部１３１Ａの中央部に位置し、基部１３１Ａに対して上側に凸の状態から下側に凸の状態に反転動作可能である。すなわち、ドーム部１３２Ａの反転動作方向は、ドーム部１３２Ａが凸となる向きが変化する方向であり、上側に凸の状態から下側に凸の状態に変化する方向である。メタルコンタクト１３０Ａは、可動接点部材の一例である。メタルコンタクト１３０Ａは、一例として、ステンレス製である。

【0025】

メタルコンタクト１３０Ａは、ドーム部１３２Ａの頂部が中央固定接点１２１Ａの上方に位置するとともに、基部１３１Ａが周辺固定接点１２１Ｂに接触した状態で配置されている。そのため、ドーム部１３２Ａは、ドーム部１３２Ａが上側から押圧されて反転動作して下側に凸になると、反転したドーム部１３２Ａが中央固定接点１２１Ａに接触し、メタルコンタクト１３０Ａが中央固定接点１２１Ａと周辺固定接点１２１Ｂを導通させる。メタルコンタクト１３０Ａは、下面に銀めっきが施されている。下面は、電流が流れる中央固定接点１２１Ａ及び周辺固定接点１２１Ｂと接触するからである。また、ドーム部１３２Ａが反転動作することで、操作者に操作感触を与えることができる。

【0026】

このようなメタルコンタクト１３０Ａは、平面視で略矩形状に成型された板金にパンチング処理でドーム部１３２Ａを形成することによって作製される。

【0027】

リーフスプリング１３０Ｂは、メタルコンタクト１３０Ａから銀めっきを取り除いた構成を有する。このため、リーフスプリング１３０Ｂは、基部１３１Ｂとドーム部１３２Ｂと有する。リーフスプリング１３０Ｂは、メタルコンタクト１３０Ａに重ねて配置される。

【0028】

リーフスプリング１３０Ｃは、リーフスプリング１３０Ｂと同一の構成を有するため、基部１３１Ｃとドーム部１３２Ｃと有する。リーフスプリング１３０Ｃは、リーフスプリング１３０Ｂに重ねて配置される。

【0029】

メタルスプリング１４０は、４本の脚部１４１と、中央部１４２とを有する金属製の板ばねである。中央部１４２は、４本の脚部１４１の中央に位置し、平面視で円形の平板状の部分である。

【0030】

４本の脚部１４１は、平面視で中央部１４２から等間隔（９０度間隔）で外側に向かうように、かつ、側面視で中央部１４２から斜め下方向に向かうように延在している。このようなメタルスプリング１４０は、略十字状に切断された板金にパンチング処理で脚部１４１を形成することによって作製される。また、各脚部１４１は、収納部１１２の四隅に向かって延在しているため、脚部１４１を長くすることができる。

【0031】

各脚部１４１は、折り曲げ部１４１Ａを有する。脚部１４１は、中央部１４２から折り曲げ部１４１Ａに向かって斜め下方向に延在し、折り曲げ部１４１Ａで折り曲げられ、先端に向かって斜め上方向に延在する形状を有する。

【0032】

脚部１４１の高さ（折り曲げ部１４１Ａから中央部１４２に接続される付け根までのＺ軸方向の長さ）は、リーフスプリング１３０Ｃのドーム部１３２Ｃの高さ（基部１３１Ｃに対するドーム部１３２Ｃの頂部の高さ）よりも高く設定されている。また、４個の折り曲げ部１４１Ａの位置は、平面視でリーフスプリング１３０Ｃのドーム部１３２Ｃよりも外側にある。

【0033】

メタルスプリング１４０は、平面視で４本の脚部１４１と、リーフスプリング１３０Ｃの基部１３１Ｃの四隅との位置を合わせてリーフスプリング１３０Ｃに重ねられた状態で、４個の折り曲げ部１４１Ａが基部１３１Ｃの四隅の上面に接触し、中央部１４２とドーム部１３２Ｃとの間に隙間が生じ、かつ、脚部１４１とドーム部１３２Ｃとの間に隙間が生じる形状を有する。

【0034】

このため、メタルスプリング１４０を平面視で位置を合わせてリーフスプリング１３０Ｃに重ねると、メタルスプリング１４０は、４本の脚部１４１の折り曲げ部１４１Ａがリーフスプリング１３０Ｃの基部１３１Ｃの四隅の上面にそれぞれ当接した状態で、中央部１４２がリーフスプリング１３０Ｃのドーム部１３２Ｃから離間した状態になる。

【0035】

メタルスプリング１４０は、押圧部材１５０によって中央部１４２が下方向に押圧されると、脚部１４１が中央部１４２から外側に押し広げられるように弾性変形するので、中央部がリーフスプリング１３０Ｃのドーム部１３２Ｃに近づく。

【0036】

このようにメタルスプリング１４０が弾性変形して、脚部１４１の折り曲げ部１４１Ａよりも中央部１４２側の部分、又は、中央部１４２のどちらかがリーフスプリング１３０Ｃのドーム部１３２Ｃに接触するまでの動作領域が、プリストロークの動作領域になる。

【0037】

メタルスプリング１４０は、押圧部材１５０によってさらに下方に押圧されると、リーフスプリング１３０Ｃのドーム部１３２Ｃを下方に押し下げるメインストロークの動作領域に遷移する。

【0038】

押圧部材１５０は、基部１５１と突出部１５２とを有し、基部１５１と突出部１５２の下端側とが収納部１１２に収納される。基部１５１は、円錐台形の突出部１５２の下端の周囲に設けられた円盤状の部分であり、基部１５１の中央部の上面から突出部１５２が突出している。押圧部材１５０は、所謂ステムである。

【0039】

押圧部材１５０は、硬質材料製であり、一例として、弾性変形が殆ど生じない合成樹脂、金属、又はセラミック等で作製される。すなわち、硬質材料とは、弾性変形が殆ど生じない合成樹脂、金属、又はセラミック等であり、理想的には弾性を有しない材料である。プッシュスイッチ１００は、メインストロークの動作領域において、押圧部材１５０の弾性変形によるストロークの増大を抑制するために、押圧部材１５０を弾性変形が殆ど生じない硬質材料製にしている。

【0040】

フレーム１６０は、基部１６１及び脚部１６２を有する。基部１６１は、平面視で矩形状であり、開口部１６１Ａを有する。基部１６１は、筐体１１０の上面に重ねて配置され、開口部１６１Ａは、押圧部材１５０の突出部１５２を挿通させることができる開口径を有する。

【0041】

脚部１６２は、基部１６１のＹ軸方向両側に２本ずつ設けられており、それぞれＺ軸負方向へ突出し、先端がＸ軸方向かつ、平面視で内側を向く方向に折り曲げられた係合部１６２Ａを有する。各脚部１６２は、筐体１１０の側面に密着し、係合部１６２Ａは筐体１１０の側面の突起に係合する。

【0042】

図２に示すメタルコンタクト１３０Ａ、リーフスプリング１３０Ｂ、１３０Ｃ、メタルスプリング１４０を筐体１１０の収納部１１２に収納し、メタルスプリング１４０の上に押圧部材１５０を配置した状態で、筐体１１０の上からフレーム１６０を被せて固定すると、図１に示すようにプッシュスイッチ１００が完成する。

【0043】

この状態で、メタルコンタクト１３０Ａ、リーフスプリング１３０Ｂ、１３０Ｃ、メタルスプリング１４０、及び押圧部材１５０は、ガタつかないように保持されている。

【0044】

なお、基部１６１のＸ軸方向の両側に、筐体１１０の側面の凹部に係合する係合部を設けてもよい。

【0045】

以上のような構成を有するプッシュスイッチ１００は、一例として、車両の室内における各種操作系のスイッチとして用いることが可能である。このような場合には、押圧部材１５０の突出部１５２を薄い樹脂シート等で覆われてもよい。

【0046】

また、車両の走行によって生じる振動によってプッシュスイッチ１００のメタルコンタクト１３０Ａ、リーフスプリング１３０Ｂ、１３０Ｃ、メタルスプリング１４０、及び押圧部材１５０がガタつかないようにするために、図１に示す初期位置よりも押圧部材１５０を少し下方に押し込んだ状態で取り付けられることがある。このような場合には、プレストロークの範囲内で押圧部材１５０を下方向に押圧した状態で取り付ければよい。なお、このように押圧部材１５０を下方向に押圧した状態で取り付けることにより、プッシュスイッチ１００の個体差を吸収するようにしてもよい。

【0047】

図４Ａ乃至図４Ｆは、プッシュスイッチ１００のＦＳ（Force-Stroke）特性を示す図である。横軸が押圧部材１５０を下方に押し込むストローク（Ｓ）であり、縦軸が押圧部材１５０を下方に押し込む際に必要な力（Ｆ）である。力（Ｆ）は操作荷重である。

【0048】

図４Ａは、メタルスプリング１４０及び押圧部材１５０だけでのＦＳ特性を示し、図４Ｂは、メタルコンタクト１３０Ａとリーフスプリング１３０Ｂ、１３０ＣだけでのＦＳ特性を示し、図４Ｃは、プッシュスイッチ１００全体のＦＳ特性を示す。

【0049】

また、比較用のプッシュスイッチとして、メタルスプリング１４０及び押圧部材１５０の代わりに、従来のように弾性変形することによってプリストロークを実現する押圧部材を含むプッシュスイッチのＦＳ特性を示す。図４Ｄは、比較用のプッシュスイッチの押圧部材単独でのＦＳ特性を示し、図４Ｅは、メタルコンタクト１３０Ａとリーフスプリング１３０Ｂ、１３０ＣだけでのＦＳ特性を示し、図４Ｆは、比較用のプッシュスイッチ全体でのＦＳ特性を示す。なお、図４Ｂと図４ＥのＦＳ特性は等しい。

【0050】

図４Ａに示すように、メタルスプリング１４０及び押圧部材１５０だけでのＦＳ特性は、ストロークが０．０ｍｍから約０．５５ｍｍくらいまでは操作荷重が線形的に立ち上がり、ストロークが約０．５５ｍｍに達すると、操作荷重をそれ以上増やしても、ストロークは略一定になる特性を示した。押圧部材１５０は、弾性変形が殆ど生じない硬質材料製であることから、図４Ａに示すＦＳ特性は殆どメタルスプリング１４０だけのＦＳ特性であることを確認できた。さらに、メタルスプリング１４０はその弾性変形を妨げる剛体に接触すると、それ以上操作ストロークが増えないことも確認できた。

【0051】

また、図４Ｂに示すように、メタルコンタクト１３０Ａとリーフスプリング１３０Ｂ、１３０ＣだけでのＦＳ特性は、ストロークが約０．３５ｍｍに達するまでは操作荷重が略ゼロであり、ストロークが約０．４７ｍｍで操作荷重がピークになり、ストロークが約０．６ｍｍで操作荷重が極小値を取り、ストロークが約０．６ｍｍの時点でそれ以上押圧できない状態になることを示した。これは、ストロークが約０．４７ｍｍの時点でメタルコンタクト１３０Ａとリーフスプリング１３０Ｂ、１３０Ｃのドーム部１３２Ａ、１３２Ｂ、１３２Ｃが反転し始め、ストロークが約０．６ｍｍの時点で完全に反転した状態になることを示している。完全に反転した状態は、プッシュスイッチ１００がオンになる状態である。図４Ｂからは、メタルコンタクト１３０Ａとリーフスプリング１３０Ｂ、１３０Ｃがその弾性変形を妨げる剛体に接触すると、それ以上操作ストロークが増えないことも確認できた。

【0052】

また、図４Ｃは、プッシュスイッチ１００全体のＦＳ特性であり、ストロークが約０．３４ｍｍ付近でメタルコンタクト１３０Ａがリーフスプリング１３０Ｃを押圧し始めるように、図４Ａと図４ＢのＦＳ特性を合成した特性になっている。プレストロークが終了してメインストロークが開始するのは、約０．３４ｍｍであり、メインストロークが完了するのは、約０．５９ｍｍである。

【0053】

このため、プッシュスイッチ１００では、メインストロークの動作領域でオンにするのに必要なストロークを０．２５ｍｍにすることができ、ショートストローク化を実現できることが分かった。これは、メインストロークの動作領域において、押圧部材１５０の弾性変形が殆ど生じなかったためである。

【0054】

一方、比較用のプッシュスイッチでは、図４Ｄに示すように、硬質材料ではない材料からなり弾性変形する押圧部材だけでのＦＳ特性は、ストロークが０．０ｍｍから約０．３ｍｍくらいまで操作荷重が非線形的に立ち上がった後に、ストロークが約０．６５ｍｍくらいまでは操作荷重が少し低下している。ストロークが約０．６５ｍｍ以上になると、操作荷重が急激に増大している。ただし、図４Ａと比較すると、その増大の仕方は緩やかである。これはストロークが約０．６５ｍｍの位置で剛体に接触して弾性変形が一旦止められた後に、押圧部材が押しつぶされることにより弾性変形しているためである。

【0055】

図４Ｅに示すメタルコンタクト１３０Ａとリーフスプリング１３０Ｂ、１３０ＣだけでのＦＳ特性は図４Ｂと同一であるため、説明を省略する。

【0056】

また、図４Ｆは、比較用のプッシュスイッチ全体のＦＳ特性であり、ストロークが約０．４ｍｍの位置で押圧部材がリーフスプリング１３０Ｃに接触するように、図４Ｄと図４ＥのＦＳ特性を合成した特性になっている。プレストロークが終了してメインストロークが開始するのは、約０．３９ｍｍであり、比較用のプッシュスイッチがオンになるのは、約０．７２ｍｍである。

【0057】

このため、比較用のプッシュスイッチでは、メインストロークの動作領域でオンにするのに必要なストロークは約０．３３ｍｍであり、プッシュスイッチ１００よりもストロークが約３０％長いことが分かった。このように比較用のプッシュスイッチでストロークが長くなったのは、メインストロークの動作領域において、メタルコンタクト１３０Ａおよびリーフスプリング１３０Ｂ、１３０Ｃが弾性変形するだけでなく、押圧部材の弾性変形が生じたためである。すなわち、メタルコンタクト１３０Ａおよびリーフスプリング１３０Ｂ、１３０Ｃが弾性変形を開始する前に、押圧部材が押しつぶされるため、その分のストロークが長くなっている。図４Ｆのメインストロークが始まった直後（０．４ｍｍ直後）の操作荷重の立ち上がり方が、図４Ｅの操作荷重の立ち上がり方に対して緩やかなのは、押圧部材が押しつぶされた分の成分が合成されているためである。

【0058】

図５Ａ及び図５Ｂは、プッシュスイッチ１００をオン／オフする際の操作音のレベルの周波数分布を示す図である。プッシュスイッチ１００としては、ＦＳ特性の極大値に対する極小値の低下率が２０％のものと３０％のものを準備した。この低下率が大きいほど、押圧部材１５０を手で操作したときに操作者が得るクリック感が強いことになる。

【0059】

また、ここでは比較用に、メタルスプリング１４０及び押圧部材１５０の代わりに、従来のように弾性変形することによってプリストロークを実現する押圧部材を含む比較用のプッシュスイッチの操作音のレベルも示す。

【0060】

なお、プッシュスイッチ１００をオンする際の操作音のレベルとは、メインストロークの動作領域において、プッシュスイッチ１００がオンになるまで押圧部材１５０を下方に押圧したときに生じる操作音のレベルである。これは比較用のプッシュスイッチにおいても同様である。

【0061】

また、プッシュスイッチ１００をオフする際の操作音のレベルとは、プッシュスイッチ１００がオンの状態において、押圧部材１５０を開放し（典型的には押圧部材１５０を押す手を離し）、押圧部材１５０が初期位置に戻るときの操作音のレベルである。

【0062】

図５Ａに示すように、プッシュスイッチ１００をオンする際の操作音のレベルは、低下率が２０％のものと３０％のもので略等しく、また、比較用のプッシュスイッチも略等しいレベルであった。

【0063】

また、図５Ｂに示すように、プッシュスイッチ１００をオフする際の操作音のレベルは、比較用のプッシュスイッチに比べて、低下率が２０％と３０％の両方のプッシュスイッチ１００において低減されていることが分かった。このようにオフにする際の操作音が低減されたのは、押圧部材１５０が初期位置に戻る際にメタルスプリング１４０に掛かる負荷が４本の脚部１４１に分散されたためと考えられる。

【0064】

このように、ショートストローク化を図っても、プッシュスイッチ１００をオンする際の操作音は、比較用のプッシュスイッチと同レベルであり、プッシュスイッチ１００をオフする際の操作音は、比較用のプッシュスイッチよりも低減されていることが分かった。

【0065】

以上のように、実施の形態によれば、メタルコンタクト１３０Ａ、リーフスプリング１３０Ｂ、１３０Ｃの積層体と、押圧部材１５０との間に、プリストローク用のメタルスプリング１４０を設けるとともに、押圧部材１５０を硬質材料製で殆ど弾性変形しないステムにしたことにより、比較用のプッシュスイッチと比べて、メインストロークの動作領域においてオンするまでのストロークを大幅に短くできることが分かった。

【0066】

このようなショートストローク化は、プリストローク用のメタルスプリング１４０と、硬質材料製で殆ど弾性変形しない押圧部材１５０とによって、比較的容易に実現することができる。

【0067】

したがって、ショートストローク化を容易に実現できるプッシュスイッチ１００を提供することができる。

【0068】

比較用のプッシュスイッチのように、弾性変形する押圧部材を含む場合には、図４Ｄに示すように操作荷重に応じて押圧部材は変形し続けるため、ショートストローク化を実現することは容易ではない。

【0069】

これに対して、実施の形態のプッシュスイッチ１００は、メタルスプリング１４０でプリストロークを実現し、メインストロークの動作領域ではメタルスプリング１４０が完全に押し潰されて殆ど変形しない状態になるとともに、押圧部材１５０を殆ど弾性変形しない硬質材料製にしたため、比較的容易にショートストローク化を実現することができる。

【0070】

また、押圧部材１５０を殆ど弾性変形しないため、長期にわたって安定したストロークでの操作が可能になる。

【0071】

また、以上では、メタルスプリング１４０が４本の脚部１４１を有するため、プリストロークの動作領域における操作荷重を大きくすることができる。また、操作荷重による負荷が４本の脚部１４１に分散されるため、長寿命化を図るとともに、オフ時の操作音を低減することができる。

【0072】

また、以上では、メタルスプリング１４０の脚部１４１が弾性変形する形態について説明したが、中央部１４２が弾性変形してもよい。例えば、中央部１４２が非押圧状態で上に凸のドーム型であり、反転動作可能な構成であってもよい。この場合には、脚部１４１は弾性変形可能でも、弾性変形しない構成であってもよい。

【0073】

また、以上では、メタルスプリング１４０の脚部１４１が中央部１４２から側面視で斜め下方向に延在する形態について説明したが、脚部１４１は、中央部１４２とＺ軸方向において等しい高さで水平方向（ＸＹ平面の方向）に延在していてもよい。この場合には、例えば、リーフスプリング１３０Ｃの基部１３１Ｃと脚部１４１との間に、スペーサを設けることによって、非押圧状態でメタルスプリング１４０とリーフスプリング１３０Ｃとの間に隙間が生じるようにすればよい。

【0074】

また、以上では、メタルスプリング１４０の脚部１４１の折り曲げ部１４１Ａが基部１３１Ｃの四隅の上面に接触する形態について説明した。メタルスプリング１４０は、板金をパンチング処理で打ち抜くことによって作製されるため、側面は打ち抜かれた面である。このように、折り曲げ部１４１Ａが基部１３１Ｃの上面に接触する構成では、メタルスプリング１４０が下方に押圧された際に、メタルスプリング１４０の側面（打ち抜かれた面）が基部１３１Ｃの上面に接触することはないので、メタルスプリング１４０の動作に伴って、側面（打ち抜かれた面）から削れ粉が発生することを抑制でき、削れ粉による電気的な接触不良の発生を抑制することができる。

【0075】

また、以上では、メタルスプリング１４０の脚部１４１が中央部１４２から折り曲げ部１４１Ａに向かって斜め下方向に延在し、折り曲げ部１４１Ａで折り曲げられ、先端に向かって斜め上方向に延在する形状を有する形態について説明した。このような構成では、押圧部材１５０の突出部１５２が斜め方向から押圧されても、４本の脚部１４１に均等に荷重が掛かり易い。また、このような構成により、リーフスプリング１３０Ｃと押圧部材１５０との間で、メタルスプリング１４０を安定的に配置することができる。

【0076】

しかしながら、脚部１４１は、折り曲げ部１４１Ａで水平方向に折り曲げられていてもよい。このような構成の場合には、メタルスプリング１４０が下方に押圧された際に、脚部１４１の折り曲げ部１４１Ａよりも先端側は、リーフスプリング１３０Ｃの基部１３１Ｃの上面から離間するので、メタルスプリング１４０の側面（打ち抜かれた面）が基部１３１Ｃの上面に接触することはなく、メタルスプリング１４０の動作に伴って、側面（打ち抜かれた面）から削れ粉が発生することを抑制でき、削れ粉による電気的な接触不良の発生を抑制することができる。

【0077】

また、以上では、メタルスプリング１４０の脚部１４１が折り曲げ部１４１Ａで折り曲げられている形態について説明したが、脚部１４１は折り曲げられておらず、先端がリーフスプリング１３０Ｃの基部１３１Ｃの上面に接触していてもよい。先端も側面（打ち抜かれた面）の一部であるが、削れ粉の発生による影響が殆ど生じないような場合には、このような構成であってもよい。

【0078】

また、以上では、メタルスプリング１４０の脚部１４１が４本ある形態について説明したが、脚部１４１は３本であってもよいし、動作の安定性が確保できるのであれば２本であってもよい。

【0079】

また、以上では、開口部１１１及び収納部１１２は平面視で正方形である形態について説明したが、Ｘ軸方向又はＹ軸方向に長い長方形であってもよい。この場合には、脚部１４１の長さをより長くすることができ、プリストロークの量をより多く取ることができる。このため、プッシュスイッチ１００の仕様等に応じて、操作荷重を設定し易い構成にすることができる。

【0080】

また、以上では、プッシュスイッチ１００が、メタルコンタクト１３０Ａに重ねられるリーフスプリング１３０Ｂ、１３０Ｃを含む形態について説明した。リーフスプリング１３０Ｂ、１３０Ｃは、メインストロークの動作領域における操作荷重を大きくするために設けられている。このため、リーフスプリング１３０Ｂ、１３０Ｃが不要な場合には、プッシュスイッチ１００は、リーフスプリング１３０Ｂ、１３０Ｃを含まなくてもよく、１枚だめ（リーフスプリング１３０Ｂだけ）を含んでもよく、３枚以上含んでもよい。

【0081】

また、以上では、押圧部材１５０の基部１５１の下面が平坦である形態について説明したが、基部１５１の下面の中央に突起を設けてもよい。このような突起を設けると、押圧部材１５０でメタルスプリング１４０の中央部１４２を押圧し易くなる。

【0082】

以上、本発明の例示的な実施の形態のプッシュスイッチについて説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。

【0083】

なお、本国際出願は、２０１８年１１月２０日に出願した日本国特許出願２０１８－２１７４３４に基づく優先権を主張するものであり、その全内容は本国際出願にここでの参照により援用されるものとする。

【符号の説明】

【0084】

１００ プッシュスイッチ
１１０ 筐体
１２０Ａ、１２０Ｂ 金属プレート
１３０Ａ メタルコンタクト
１３０Ｂ、１３０Ｃ リーフスプリング
１４０ メタルスプリング
１５０ 押圧部材
１６０ フレーム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図4D】

【図4E】

【図4F】

【図5A】

【図5B】