メンブレンスイッチ

【課題】メンブレンスイッチのステムの押し下げに応じて板ばねに掛かる荷重の増加を抑制して使用者の疲労感を低減する。
【解決手段】ステム１８の押し下げによって押し下げられる自由ばね片２８は、板枠２４の一辺から延びる延長片２６の先端からこの延長片２６とは反対方向に延びるように形成され、薄膜回路板の接点部を閉じる押圧部３０は、この自由ばね片２８の基部に設けられ、自由ばね片２８は、薄膜回路板の接点部の押圧後この押圧部３０を支点として梃子運動するようにする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、コンピュータの如き種々の情報端末機器の入力キーボード等に使用されるのに好適なメンブレンスイッチに関し、特にその内部に設けられる板ばねを改良したメンブレンスイッチに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種のメンブレンスイッチは、一般に、スイッチ支持部材と、このスイッチ支持部材上に設けられた接点を含む薄膜回路板と、この薄膜回路板を覆うように配置された筐体と、この筐体を貫通して支持されて薄膜回路板に対して進退するステムと、薄膜回路板上に設けられステムによって押圧されて薄膜回路板の接点部を閉じる押圧部を含む板ばねとを備えている（特許文献１乃至３参照）。
【０００３】
これらの従来技術のメンブレンスイッチにおいては、板ばねは、四角形の板枠と、この板枠の一辺から板枠の中心に向けて斜め上向きに延びるアームの先端に設けられた自由ばね片とを有し、薄膜回路板の接点を閉じる押圧部は、アームと自由ばね片との境界部分に設けられた突起から成っている。
【０００４】
このような板ばねを用いると、１つの板ばねがステムを押し上げる作用と薄膜回路板の接点を閉じる作用とを有するので、コイルばね方式に比べて部品点数が少なくて済む上に、コイルばね方式のように、押し下げ時に荷重が直線的に増加したりばねのぶれを生じたりすることがなく、また、打ち抜きによって製造することができる上に高い耐久性を有するので、特に入力キーボード用の多接点スイッチに好適に使用することができる。
【０００５】
しかし、従来技術の板ばね方式のメンブレンスイッチは、自由ばね片が板枠の一辺から延びる片持ち式であるため、ステムを押圧するにつれて荷重が増加する割合が直線的ではないにしても徐々に増加し、操作者が繰り返しスイッチを開閉すると、疲労感を増す欠点があった。
【０００６】
【特許文献１】実公平３−３８７７４１号公報
【特許文献２】実公平３−３８７７４２号公報
【特許文献２】実公平７−３４３８８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、ステムの押圧につれて荷重が増加するが、この増加割合があるストローク以上では飽和し、特に繰り返しのスイッチの開閉操作を行っても疲労感を生ずることがないメンブレンスイッチを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の課題解決手段は、スイッチ支持部材と、このスイッチ支持部材上に設けられた接点を含む薄膜回路板と、この薄膜回路板を覆うように配置された筐体と、この筐体を貫通して薄膜回路板に対して進退するステムと、薄膜回路板上に設けられステムによって押圧されて薄膜回路板の接点を閉じる押圧部を含む板ばねとを備えたメンブレンスイッチにおいて、板ばねは、薄膜回路板と筐体との間に挟持される板枠と、この板枠の一辺から水平に延びる延長片と、この延長片の先端から板枠の上記一辺に向けて延びる自由ばね片とから成り、薄膜回路板の接点を閉じる押圧部は、自由ばね片の基部に設けられ、自由ばね片は、ステムの下面に対向するように上向きに傾斜していることを特徴とするメンブレンスイッチを提供することにある。
【０００９】
本発明の課題解決手段において、板ばねの延長片は、１対の平行片部とこの１対の平行片部の先端を連結する連結片部とから成り、自由ばね片は、この連結片部から延びている形態とすることができる。
【００１０】
また、本発明の課題解決手段において、板ばねの板枠と筐体の薄膜回路板に接合する板壁とは、それぞれ相互に相対的に係入する突部又は溝を有していて板ばねと筐体とを相互に結合しているのが好ましい。
【００１１】
本発明の課題解決手段は、隣り合わせて配置された複数のスイッチユニットを含むメンブレンスイッチに適用することができ、この場合、板ばねと筐体の板壁とを相互に結合する突部又は溝は、隣り合うスイッチユニットの境界部に設けられているのが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ステムによって押圧される板ばねの自由ばね片は、板ばねの板枠の一辺から直接ではなく、この一辺から水平に延びる延長片の先端から板枠の上記一辺に向けて延長片とは反対方向に延びているので、この自由ばね片をステムによって押し下げて接点を閉じると、接点を押圧する押圧部が接点を押圧した後には、自由ばね片の運動は、この押圧部を支点として延長片を持ち上げる梃子運動に変換されるので、押圧部が接点を閉じた後には、板ばねにそれ以上大きな荷重が掛かることがなく、スイッチ操作を小さな荷重で行うことができる。
【００１３】
特に、板ばねの延長片が１対の平行片部とこの１対の平行片部の先端を連結する連結片部とから成っていて自由ばね片がこの連結片部から延びていると、自由ばね片の押し下げ運動及び梃子運動は、延長片の１対の平行片部の間で安定して行うことができる。
【００１４】
また、板ばねの板枠と筐体の薄膜回路板に接合する板壁とは、それぞれ相互に相対的に係入する突部又は溝を有していて板ばねと筐体とを相互に結合していると、板ばねと筐体との組立を精度よく行うことができ、スイッチの組立が容易となり、特に、多ユニットメンブレンスイッチの組立が一層容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に述べると、図１は、本発明に係わるメンブレンスイッチ１０を示し、図示の例では、このメンブレンスイッチ１０は、複数の接点部を有する多接点薄膜回路に適用する多ユニットメンブレンッスイッチの形態であるが、１つの接点を有する単接点薄膜回路にも同様に適用することができる。
【００１６】
この多ユニットメンブレンスイッチ１０は、スイッチ支持部材１２と、このスイッチ支持部材１２上に設けられた図示しない接点部を含む薄膜回路板１４と、この薄膜回路板１４を覆うように配置された筐体１６と、この筐体１６を貫通して薄膜回路板１４に対して進退するステム１８と、薄膜回路板１４上に設けられステム１８によって押圧されて薄膜回路板１４の接点部を閉じる押圧部３０（図２及び図５参照）を含む板ばね２２とを備えている。
【００１７】
スイッチッ支持部材１２は、後に述べるように、板ばね２２の一部をこのスイッチ支持部材１２に接地するために、鉄板の如き導電板から作られている。筐体１６及びステム１８は、プラスティックから作られ、また板ばね２２は、ステンレスその他の適宜の金属材料から作られる。
【００１８】
薄膜回路板１４は、その上に板ばね２２を介して筐体１６の垂直板壁１６ＶＷによって押し付けられて保持されている。図示の形態では、２つのスイッチユニット１０Ｕ１、１０Ｕ２のみが示されているが、実際には、１０Ｕ１、１０Ｕ２の前後及び１０Ｕ２の右隣り以降に同様のスイッチユニット（以下総体的に符号１０Ｕで示す）が連続している。
【００１９】
筐体１６は、各スイッチユニット毎にステム１８が摺動自在に貫通する筒部１６Ｃを有し、各スイッチユニット１０Ｕのステム１８は、この筒部１６Ｃを貫通して各スイッチユニット１０Ｕ毎に薄膜回路板１４と筐体１６との間の空間を進退するようになっている。図示の形態では、ステム１８は、その頭部に冠状のキートップ１８Ｋを一体に有し、このキートップ１８Ｋの基部１８ＫＢと筐体１６の筒部１６Ｃとの間に通常ではキートップ１８Ｋを上向きに付勢するようにステム１８の貫通部を密封するゴム製の弾性封止部材２０が取り付けられている。図１から解るように、この弾性封止部材２０の下半部２０ＬＨは、筐体１６の筒部１６Ｃの小径部１６ＣＳを覆うように設けられて小径となっており、上半部２０ＵＨは、下半部２０ＬＨよりも大きな径となっている。これは、ステム１８の押し下げ時に、上半部２０ＵＨが下半部２０ＬＨの周りに折り畳まれるようにして収縮するのを許すようにするのに役立つ（図５参照）。もちろん、弾性封止部材２０は、全長に亘って同じ径を有していてもよく、その場合には、この弾性封止部材２０は、例えば、ベローズとするのが好ましい。
【００２０】
板ばね２２は、図２に示すように、薄膜回路板１４と筐体１６の垂直板壁１６ＶＷとの間に挟持される板枠２４と、この板枠２４の一辺２４Ｐから水平に延びる延長片２６と、この延長片２６の先端から板枠２４の上記一辺２４Ｐに向けて延長片２６とは反対方向に延びる自由ばね片２８とから成っている。薄膜回路板１４の接点を閉じる押圧部３０は、自由ばね片２８の基部に設けられ（図２（Ｄ）参照）、自由ばね片２８は、図１に示すように、ステム１８の下面に対向するように上向きに傾斜している。
【００２１】
図示の形態では、板ばね２２の延長片２６は、１対の平行片部２６Ａ、２６Ｂとこの１対の平行片部２６Ａ、２６Ｂの先端を連結する連結片部２６Ｃとから成り、自由ばね片２８は、この連結片部２６Ｃから延びている。
【００２２】
また、図１乃至図３に示すように、板ばね２２の板枠２４は、隣り合うスイッチユニット１０Ｕの境界に突部２４ＰＲを有し、筐体１６の垂直板壁１６ＶＷは、板枠２４の突部２４ＰＲに対応した位置に溝１６Ｇを有し、板ばね２２の突部２４ＰＲを筐体１６の溝１６Ｇに係入して板ばね２２と筐体１６とを相互に結合して位置決めしている。図示の形態では、板ばね２２に突部２４ＰＲを設け、筐体１６に溝１６Ｇを設けたが、逆に、板ばね２２に溝を設け、筐体１６に突部を設けてこれらを相互に係入して板ばね２２と筐体１６とを相互に結合して位置決めしてもよい。
【００２３】
図４に示すように、板ばね２２は、各スイッチユニット毎に板枠２４の一部に爪２２ＰＷを有し、各爪２２ＰＷは、同図（Ｂ）に示すように、薄膜回路板１４から露出するスイッチ支持部材１２の部分１２ａに向けて折り曲げてこの部分１２ａに食い込ませている。この爪２２ＰＷは、各スイッチユニット毎に、板ばね２２を接地するためのものである。
【００２４】
次に、図示のメンブレンスイッチ１０の動作を述べると、この多ユニットメンブレンスイッチ１０は、例えば、コンピュータの入力キーボードに用いられ、各スイッチユニット毎に、キートップ１８Ｋを叩いて情報を入力する。キートップ１８Ｋを押し下げていない状態では、図１に示すように、弾性封止部材２０がその弾性によってキートップ１８Ｋと共にステム１８が押し上げられる。なお、この押し上げ位置は、図１に示すように、ステム１８の下端に設けられた肩部１８Ｓが筐体１６の筒部１６Ｃの段部１６Ｓに係合して設定される。
【００２５】
入力キーボードに情報を入力するために、所定のスイッチユニット１０Ｕのキートップ１８Ｋを押し下げると、ステム１８は、弾性密封部材２０を折り畳みながら、下降し、先ず、ステム１８の下端面が板ばね２２の自由ばね片２８の上端に係合し、その後は、ステム１８は、この自由ばね片２８を押し下げる。
【００２６】
板ばね２２の自由ばね片２８が押し下げられると、その基部である押圧部３０が薄膜回路板１４の接点部を押圧して接点部を閉じるが、それよりも更に自由ばね片２８が押し下げられると、図５に示すように、この押圧部３０を支点として自由ばね片２８が延長片２６を持ち上げるように梃子運動する。従って、板ばね２２は、薄膜回路板１４の接点部を閉じた後に大きな荷重が掛かることがない。
【００２７】
図６は、ステム１８のストロークに対する板ばね２２に掛かる荷重Ｐ（板ばね特性）を示し、同図において曲線ａは、特許文献１乃至３に示す片持ち式の板ばねの荷重、曲線ｂは、延長片２６と自由ばね片２８とを有する本発明による板ばね２２の荷重を示す。図６から解るように、従来技術による板ばねの荷重は、ステムのストロークが大きくなるにつれて直線的ではないにしても徐々に大きくなるが、本発明による板ばね２２の荷重は、ステム１８のストロークが大きくなるにつれて最初は大きくなるが、押圧部３０が薄膜回路板１４の接点部を押圧すると、その後は、板ばね２２に掛かる荷重が増加することがなく飽和状態となる。これは、既に述べたように、押圧部３０が接点部を押圧した後は、板ばね２の自由ばね片２８がこの押圧部３０を支点として梃子運動をするため、自由ばね片２８に荷重が掛からないためである。
【００２８】
キートップ１８Ｋの押し下げを解放すると、板ばね２２の復元力と弾性封止部材２０の復元力とによってステム１８が上昇し、この上昇は、ステム１８の肩部１８Ｓが筐体１６の筒部１６Ｃの段部１６Ｓに係合して停止し、次の押し下げに備える。
【００２９】
上記実施の形態では、ステム１８とキートップ１８Ｋとは一体に形成されているが、これらは別体に形成されて圧力嵌めその他適宜の手段で結合してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明のメンブレンスイッチは、ステムによって押し下げられる板ばねの自由ばね片が板ばねの板枠から直接延びるのではなく、板枠から延びる延長片にこの延長片とは反対側に延びるように形成しているので、板ばねが薄膜回路板の接点部を押圧した後にはこの板ばねに掛かる荷重が増加することがなく、作業者の疲労感を減少し、産業上の利用性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係わるメンブレンスイッチの垂直断面図である。
【図２】図１のメンブレンスイッチに用いられる板ばねの一部を示し、同図（Ａ）は、その平面図、同図（Ｂ）は、更にその一部の平面図、同図（Ｃ）は、同図（Ｂ）のＣ−Ｃ線断面図、同図（Ｄ）は、同図（Ｃ）の拡大断面図である。
【図３】図１のメンブレンスイッチの筐体と板ばねとの結合部分の拡大断面図である。
【図４】図１のメンブレンスイッチのスイッチ支持部材と薄膜回路板と板ばねとの関係を示し、同図（Ａ）は、平面図、同図（Ｂ）は、同図（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】図１のメンブレンスイッチの押し下げ状態の垂直断面図である。
【図６】図１のメンブレンスイッチの板ばねと従来技術のメンブレンスイッチの板ばねとのばね特性を示す線図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０メンブレンスイッチ
１０Ｕ、１０Ｕ１、１０Ｕ２スイッチユニット
１２スイッチ支持部材
１２ａ露出部分
１４薄膜回路板
１６筐体
１６Ｃ筒部
１６ＣＳ小径部
１６Ｓ段部
１６Ｇ溝
１６ＶＷ垂直板壁
１８ステム
１８Ｋキートップ
１８Ｓ肩部
２０弾性封止部材
２０ＬＨ下半部
２０ＵＨ上半部
２２板ばね
２２ＰＷ爪
２４板枠
２４ＰＲ突部
２６延長片
２６Ａ、２６Ｂ平行片部
２６Ｃ連結片
２８自由ばね片
３０押圧部

【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチ支持部材と、前記スイッチ支持部材上に設けられた接点部を含む薄膜回路板と、前記薄膜回路板を覆うように配置された筐体と、前記筐体を貫通して前記薄膜回路板に対して進退するステムと、前記薄膜回路板上に設けられ前記ステムによって押圧されて前記薄膜回路板の接点部を閉じる押圧部を含む板ばねとを備えたメンブレンスイッチにおいて、前記板ばねは、前記薄膜回路板と前記筐体との間に挟持される板枠と、前記板枠の一辺から水平に延びる延長片と、前記延長片の先端から前記板枠の前記一辺に向けて延びる自由ばね片とから成り、前記薄膜回路板の接点を閉じる押圧部は、前記自由ばね片の基部に設けられ、前記自由ばね片は、前記ステムの下面に対向するように上向きに傾斜していることを特徴とするメンブレンスイッチ。
【請求項２】
請求項１に記載のメンブレンスイッチであって、前記板ばねの延長片は、１対の平行片部と前記１対の平行片部の先端を連結する連結片部とから成り、前記自由ばね片は、前記連結片部から延びていることを特徴とするメンブレンスイッチ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のメンブレンスイッチであって、前記板ばねの板枠と前記筐体の前記薄膜回路板に接合する板壁とは、それぞれ相互に相対的に係入する突部又は溝を有していて前記板ばねと筐体とを相互に結合していることを特徴とするメンブレンスイッチ。
【請求項４】
請求項３に記載のメンブレンスイッチであって、前記メンブレンスイッチは、隣り合わせて配置された複数のスイッチユニットを含み、前記板ばねと前記筐体の板壁とを相互に結合する突部又は溝は、隣り合うスイッチユニットの境界部に設けられていることを特徴とするメンブレンスイッチ。

【図１】