押釦式スイッチ装置および操作パネル
【課題】キートップの操作位置に拘わらず良好なクリック感を得る。
【解決手段】プリント配線板１０と、押圧操作される操作部材４０と、プリント配線板１０の表面に装着され、操作部材４０の押圧操作により作動するメンブレンスイッチ２０と、プリント配線板１０と操作部材４０の間に介装され、押圧操作により弾性変形して操作部材４０に対し弾性変形に応じた非線形の反発力を付与する弾性部材５０と、メンブレンスイッチ２０の接点２１を包囲するようにプリント配線板１０に立設して固定されたハウジング３０と、ハウジング３０に移動可能に支持され、操作部材４０の押圧操作時に操作部材４０と共に動作して、操作部材４０の移動方向を規制する可動部材６０とを備える。
【解決手段】プリント配線板１０と、押圧操作される操作部材４０と、プリント配線板１０の表面に装着され、操作部材４０の押圧操作により作動するメンブレンスイッチ２０と、プリント配線板１０と操作部材４０の間に介装され、押圧操作により弾性変形して操作部材４０に対し弾性変形に応じた非線形の反発力を付与する弾性部材５０と、メンブレンスイッチ２０の接点２１を包囲するようにプリント配線板１０に立設して固定されたハウジング３０と、ハウジング３０に移動可能に支持され、操作部材４０の押圧操作時に操作部材４０と共に動作して、操作部材４０の移動方向を規制する可動部材６０とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント配線板に実装される押釦式スイッチ装置および操作パネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、プリント配線板に実装される押釦式トスイッチ装置として、ラバーコンタクトスイッチが知られている（例えば特許文献１参照）。この特許文献１記載のスイッチ装置では、中空状に形成されたラバーコンタクトスイッチの可動部の底面に電極を設けるとともに、この電極に対向してプリント配線板の上面に電極を配置して接点部を構成し、キートップの操作によりラバーコンタクトスイッチを弾性変形させることで、接点部を閉じる際に、クリック感を伴う独特の操作性を得るようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−３０６９００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１記載の装置では、例えばキートップを長円形状としてそのキートップの端部が押圧操作されると、キートップが傾いてラバーコンタクトスイッチに対し斜め方向に押圧力が作用する。このため、ラバーコンタクトスイッチの周方向の変形にばらつきが生じ、良好なクリック感を得られないおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、プリント配線板と、押圧操作される操作部材と、プリント配線板の表面に装着され、操作部材の押圧操作により作動するスイッチ部材と、プリント配線板と操作部材の間に介装され、操作部材の押圧操作により弾性変形し、操作部材に対して弾性変形に応じた非線形の反発力を付与する弾性部材とを備えた押釦式スイッチ装置に適用され、スイッチ部材が、メンブレンスイッチにより構成され、このメンブレンスイッチの接点部を包囲するようにプリント配線板に立設して固定されたハウジングと、ハウジングに移動可能に支持され、操作部材の押圧操作時に操作部材と共に動作して、操作部材がプリント配線板に対して垂直方向に移動するように操作部材の移動方向を規制する可動部材とをさらに備えることを特徴とする。
また、本発明による操作パネルは、上記の押釦式スイッチ装置が複数配設されたものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、操作部材の押圧操作時の移動方向を規制して、操作部材がプリント配線板に対して垂直方向に移動するようにしたので、プリント配線板と操作部材の間の弾性体を周方向均一に弾性変形させることができ、押圧操作時の良好なクリック感を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る押釦式スイッチ装置の分解斜視図である。
【図２】図１の縦断面図である。
【図３】図１のキートップの平面図である。
【図４】（ａ），（ｂ）は、それぞれ図１の押釦式スイッチ装置の組立手順を示す図である。
【図５】図２の変形例を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る押釦式スイッチ装置の分解斜視図である。
【図７】図６の縦断面図である。
【図８】本発明の実施の形態に係る操作パネルの平面図である。
【図９】（ａ），（ｂ）はそれぞれ図４の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
−第１の実施の形態−
以下、図１〜図５を参照して本発明の第１の実施の形態に係る押釦式スイッチ装置について説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態に係る押釦式スイッチ装置１００の全体構成を示す分解斜視図であり、図２は、押釦式スイッチ装置１００の縦断面図である。なお、以下では便宜上、図示のように上下方向および前後左右方向を定義し、この定義に従い各部の構成を説明する。
【０００９】
第１の実施の形態に係るスイッチ装置１００は、プリント配線板１０と、プリント配線板１０の表面に装着されるメンブレンスイッチ２０と、プリント配線板１０の上方に立設されるハウジング３０と、押圧操作されるキートップ４０と、プリント配線板１０とキートップ４０の間に配置されたカップラバー５０と、ハウジング３０に摺動可能に支持されたスライダー６０と、キートップ４０の周囲を覆うアッパーカバー７０と、を有する。
【００１０】
プリント配線板１０（プリント基板とも呼ぶ）は、絶縁性の板に導電性の配線パターンによる電気回路を形成したものであり、フレキシブルではなくリジッドな基板である。プリント配線板１０にはハウジング３０の固定用の複数の貫通孔１１が穿設されている。なお、図では、キートップ４０の大きさに合せてプリント配線板１０を構成しているが、プリント配線板１０を例えば前後左右方向に大型化し、図示しない種々の電子部品を実装することもできる。
【００１１】
メンブレンスイッチ２０は、上下に対向して配置された一対の接点２１と、一対の接点２１を各々担持する一対のシート基板２２と、一対のシート基板２２の間に配設され、シート基板同士を所定距離だけ離間して両接点２１を開状態に保持する不図示のスペーサとを有する。シート基板２２には、プリント配線板１０の貫通孔１１に対応して接点２１の周囲に複数の貫通孔２３が穿設されている。貫通孔２３は貫通孔１１よりも大きい。
【００１２】
各シート基板２２は、周知のフレキシブル印刷回路板の構成を有し、そのフィルム基体の表面に、互いに短絡可能な接点２１が設けられる。接点２１は、ハウジング３０のスライド孔３３の下方に配置され、キートップ４０の押し下げにより接点２１に対し所定の押下力が作用すると、接点２１は閉じられる。シート基板２２は、プリント配線板１０上に配置され、図示しないねじ等により、プリント配線板１０に固定される。
【００１３】
ハウジング３０は、略矩形状のベース３１と、ベース３１上に立設されたガイド３２とを有する。ベース３１は、高さ方向に段付き形状をなし、ベース３１の上部の前後左右方向の長さはベース３１の下部の前後左右方向の長さよりも短い。ガイド３２は、外周面が円筒形状であり、その内部には断面矩形状のスライド孔３３が上下方向に貫通して開口されている。ベース３１の底面には複数の脚３４が下方に向けて突設されている。以上のハウジング３０は、樹脂を構成材として一体成形により形成されている。
【００１４】
キートップ４０は、長円形状の操作部４１と、操作部４１の周縁から下方に延在する側壁４２とを有する、底面が開放された枠部材である。図３はキートップ４０の平面図である。図２，３に示すようにキートップ４０の内側には、操作部４１の裏面に沿って側壁４２の前後方向一端部から他端部にかけ、および左右方向一端部から他端部にかけリブ４３が延設されている（図２では左右方向のリブ４３のみ図示）。前後方向のリブ４３と左右方向のリブ４３の交差部にはスライダー６０の外形形状に合わせてボックス状の枠部４４が形成され、枠部４４の下端部には、枠部４４の内側空間に向けて突起部４３ａが突設されている。以上のキートップ４０は、樹脂を構成材として一体成形により形成されている。
【００１５】
カップラバー５０は、キートップ４０と略同形状の長円形状をなす平板状の皿部５１と、皿部５１の外周縁から上方に突設された帯状の周壁部５２と、皿部５１の中央から上方にドーム状に膨出したドーム部５３とを有する。ドーム部５３の上部には円筒形状の圧入部５４が形成され、ドーム部５３の内側には、上面および底面が開放された空間部５５が形成されている。空間部５５にはハウジング３０が収容される。圧入部５４を介してドーム部５３に押下力が作用すると、ドーム部５３は弾性変形し、押下力に対抗した非線形の反発力をキートップ４０に付与する。以上のカップラバー５０は、ゴム材料から一体成形により形成されている。
【００１６】
スライダー６０は、上下方向に延在する内筒６１と、内筒６１の外側で上下方向に延在する外筒６２とを有する二重筒構造をなしている。内筒６１および外筒６２は、頂部の水平部６３を介して一体化され、内筒６１と外筒６２の間には底面が開口した空間部６４が形成されている。内筒６１は外筒６２よりも長尺であり、内筒６１は外筒６２の下端から下方に突出している。
【００１７】
内筒６１は、スライド孔３３に対応して外形が略ボックス形状をなし、その上面には下方に向けて所定長さの有低孔６１ａが穿設されている。内筒６１の底面には嵌合溝６１ｂが設けられ、嵌合溝６１ｂには下方からコイルスプリング６６が圧入されて、スライダー６０にコイルスプリング６６が一体に取り付けられる。外筒６２は、外形が略ボックス形状をなし、その外側面には、上下方向に細長の突起部６２ａが設けられ、底面には水平方向外側に突出した円形状のリング部６５が設けられている。リング部６５はカップラバー５０の圧入部５４に圧入される。以上のスライダー６０は、樹脂を構成材として一体成形により形成されている。
【００１８】
アッパーカバー７０は、キートップ４０よりやや大きな長円形状の開口部７０ａが形成された上板部７１と、開口部７０ａから下方に延設された筒状の周壁部７２とを有する。周壁部７２はカップラバー５０の周壁部５２の内周面に隙間なく嵌合し、これによりカップラバー５０の裏側への水滴の浸入を防止できる。以上のアッパーカバー７０は、樹脂を構成材として一体成形により形成されている。
【００１９】
押釦式スイッチ装置１００の組立手順について説明する。プリント配線板１０上にメンブレンスイッチ２０のシート基板２２を配置した状態で、ハウジング３０の脚３４をシート基板２２の貫通孔２３およびプリント配線板１０の貫通孔１１に貫通させ、ハウジング３０をプリント配線板１０上に立設する。次いで、ハウジング３０の上方からカップラバー５０を被せてカップラバー５０をシート基板２２上に固定し、カップラバー５０内の空間部５５にハウジング３０を収容する。さらに、カップラバー５０の周壁部５２にアッパーカバー７０の周壁部７２を上方から嵌合し、カップラバー５０の皿部５１の上面に周壁部７２の下端面を押し当て、アッパーカバー７０とシート基板２２の間にカップラバー５０を挟持する。
【００２０】
次いで、予めコイルスプリング６６が圧入されたスライダー６０の内筒６１をハウジング３０のスライド孔３３に嵌合しつつ、スライダー６０のリング部６５をカップラバー５０の圧入部５４に圧入してリング部６５と圧入部５４とを密着させ、スライダー６０をカップラバー５０に一体に取り付ける。このときスライダー６０の内筒６１と外筒６２の間の空間部６４に、ハウジング３０のガイド３２が嵌入される。さらに、キートップ４０の底面の枠部４４をスライダー６０の上部に嵌合し、スライダー６０の突起部６２ａの下側にキートップ４０のリブ４３の突起部４３ａを係合して、キートップ４０をスライダー６０に一体に取り付ける。
【００２１】
最後に、ハウジング３０の脚３４の先端部をかしめ、ハウジング３０をプリント配線板１０に固定する。図４（ａ）、（ｂ）はそれぞれカシメ前およびカシメ後のスイッチ装置１００の断面図（一部拡大図）である。図４（ａ）に示すように、ハウジング３０の脚３４には上方に大径部３４ａが、下方に小径部３４ｂがそれぞれ設けられている。大径部３４ａは、メンブレンスイッチ２０の貫通孔２３よりも小径であり、貫通孔２３を貫通してプリント配線板１０の上面に大径部３４ａの下端面が当接している。これにより、メンブレンスイッチ２０にかしめによる圧力が作用することを防止できる。
【００２２】
プリント配線板１０の貫通孔１１は小径部３４ｂとほぼ同径であり、小径部３４ｂは貫通孔１１を貫通し、その先端部はプリント配線板１０の底面から突出している。脚３４の先端部は例えば加熱されてかしめられる。すなわち熱カシメされる。これにより図３（ｂ）に示すようにハウジング３０は貫通孔１１に位置決めされ、プリント配線板１０にがたつきなく固定できるとともに、接点２１の上方にハウジング３０のスライド孔３３を精度よく位置決めできる。
【００２３】
なお、スイッチ装置１００の組立手順は上述したものに限らない。例えば、ハウジング３０を熱カシメした後に、カップラバー５０を取り付けるようにしてもよい。スライダー６０をキートップ４０の枠部４４に嵌合した後、キートップ４０と一体にカップラバー５０に圧入するようにしてもよい。スライダー６０をカップラバー５０に圧入した後、スライダー６０と一体にカップラバー５０をシート基板２２上に取り付けるようにしてもよい。アッパーカバー７０を最後に取り付けるようにしてもよい。
【００２４】
第１の実施の形態に係るスイッチ装置１００の主要な動作を説明する。キートップ４０の非操作時には、カップラバー５０の弾性力によりキートップ４０はスライダー６０とともに押し上げられ、キートップ４０の上面はアッパーラバー７０の上面よりも突出した初期位置にある。このとき、コイルスプリング６６の下端面はメンブレンスイッチ２０の接点２１の上方に位置し、接点２１は開放（オフ）されている。
【００２５】
この状態からキートップ４０を押圧操作すると、スライダー６０はハウジング３０の中央のスライド孔３３に沿って鉛直下方に移動し、コイルスプリング６６の下端部が接点２１に接近する。キートップ４０の押し下げ量が所定量以上となると、コイルスプリング６６の下端部が接点２１に当接する。その後、さらにキートップ４０を押し下げると、コイルスプリング６０が縮退して接点２１にばね力が作用し、接点２１は閉成される（オンされる）。
【００２６】
この際、仮にキートップ６０の長円の端部が押圧操作されたとしても、スライダー６０はハウジング３０に案内されて傾くことなく移動するため、カップラバー５０のドーム部５３がキートップ４０の押し下げ力により周方向均一に弾性変形する。ドーム部５３が弾性変形することで、キートップ４０に作用する反発力が非線形的に増加し、ドーム部５３が弾性座屈変形すると、反発力が急激に低下する。本実施形態では、接点オン時にドーム部５３が弾性座屈変形するようにドーム部５３の形状や初期位置におけるスプリング６６の下端から接点２１までの長さが設定されている。これにより、キートップ４０の操作位置に拘わらず、接点オン時にクリック感を伴う良好な操作性を得ることができる。なお、ハウジング３０のベース部３１は段付き形状をなし、上部が小型化されているため、ドーム部５３の弾性変形時にドーム部５３がハウジング３０に干渉することを防止できる。
【００２７】
第１の実施の形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
（１）プリント配線板１０上のメンブレンスイッチ２０とキートップ４０の間にカップラバー５０を介装するとともに、このカップラバー５０のドーム部５３の内側に、メンブレンスイッチ２０の接点２１を包囲するようにハウジング３０を立設してプリント配線板１０に固定し、さらにキートップ４０と一体に、かつハウジング３０に沿って移動可能にスライダー６０を設けるようにした。これにより、キートップ４０の押圧操作時におけるキートップ４０の移動方向が規制され、キートップ４０の操作部位に拘わらずカップラバー５０を周方向均一に弾性変形させることができる。このため、押圧操作時に常に一定のクリック感を得ることができ、操作性が向上する。
【００２８】
これに対し、本実施の形態と異なり、キートップ４０の端部（例えば左端部）を押圧操作した際に、カップラバー５０が斜めに弾性変形する場合には、カップラバーのドーム部５３は、まず左側が変形し、その後、右側が変形する。このため、２度のクリック感が生じ、操作性が悪い。
【００２９】
（２）スイッチ部材としてメンブレンスイッチ２０を用いるようにしたので、接点２１が露出することなく、スイッチの安定したオンオフ動作が得られる。タクトスイッチのような板バネを有するスイッチを用いる場合に比べ、スイッチの耐久性も向上する。
（３）スライダー６０の下端にコイルスプリング６６を取り付け、コイルスプリング６６がメンブレンスイッチ２０に当接するようにしたので、押圧操作時に接点２１に過大な荷重が作用することを防止でき、接点２１の損傷を防ぐことができる。
（４）ハウジング３０の脚３４をプリント配線板１０に貫通させ、その先端部を熱カシメするようにしたので、ハウジング３０をがたつきなくプリント配線板１０に固定できる。
（５）アッパーカバー７０の周壁部７２をカップラバー５０の周壁部５２に隙間なく嵌合するようにしたので、カップラバー５０の裏側への水滴の浸入を防止できる。
【００３０】
なお、プリント配線板１０にはＬＥＤなどの発光部材を取り付けることができる。図５は、その一例を示すスイッチ装置１００の断面図である。図５では、シート基板２２に貫通孔２５を形成し、この貫通孔２５を介してプリント配線板１０の上面に一対のＬＥＤ１５を取り付け、ＬＥＤ１５の上方を覆うようにカップラバー５０に凸部５６を形成している。この場合、例えばカップラバー５０とキートップ１５とは、周知の透光部材により構成される。これによりＬＥＤ１５の発光によりキートップ４０の表面を照光させることができる。なお、スイッチ装置１００の操作に連動してＬＥＤ１５をオンオフさせるようにしてもよい。
【００３１】
ＬＥＤ１５の取付位置や個数は上述したものに限らない。例えばＬＥＤ１５をプリント配線板１０の裏面に取り付けるとともに、そのプリント配線板１０の取付部に、ＬＥＤ１５からの光をキートップ４０側に導くような開口部を設けるようにしてもよい。ＬＥＤ１５の取付位置によっては、キートップ４０のみを透光部材により構成してもよい。カップラバー５０とキートップ４０とハウジング３０とを透光部材により構成してもよい。透光部材としては透明、非透明のいずれでもよい。発光部材はＬＥＤ１５以外でもよい。
【００３２】
−第２の実施の形態−
図６、図７を参照して本発明の第２の実施の形態に係る押釦式スイッチ装置について説明する。第２の実施の形態では、スライダー６０の代わりに一対のリンク部材を用いる。図６は、本発明の第２の実施の形態に係る押釦式スイッチ装置２００の全体構成を示す分解斜視図であり、図７は、押釦式スイッチ装置２００の縦断面図である。なお、図１，２と同一の箇所には同一の符号を付し、以下では第１の実施の形態との相違点を主に説明する。
【００３３】
第２の実施の形態に係るスイッチ装置２００は、プリント配線板１０と、プリント配線板１０の表面に装着されるメンブレンスイッチ２０と、プリント配線板１０の上方に立設されるハウジング３０と、押圧操作されるキートップ４０と、プリント配線板１０とキートップ４０の間に配置されたカップラバー５０と、ハウジング３０に回動可能に支持された一対のリンク部材８０と、を有する。
【００３４】
メンブレンスイッチ２０のシート基板２２には、ハウジング３０の取付位置に対応して略矩形状の一対の貫通孔２４が開口され、これら貫通孔２４の間のシート基板２２の中央には、カップラバー５０が装着されている。カップラバー５０は、シート基板２２の上面に固定された略リング状の底部５７と、底部５８から立ち上がるドーム部５８と、ドーム部５８の上端部に形成された略リング状の頂部５９とを有し、カップラバー５０の内側にメンブレンスイッチ２０の接点２１が配置されている。図示は省略するが、頂部５９の中央部には下方に向けて突起部が突設され、ドーム部５８の変形により突起部の先端が接点２１を押圧可能となっている。
【００３５】
ハウジング３０は、カップラバー５０の底部５７の外周面に嵌合する開口部３５ａが形成された枠体３５と、枠体３５から下方に突設された脚３６とを有する。各脚３６は、シート基板２２の貫通孔２４およびプリント配線板１０の貫通孔１１を貫通し、例えば熱カシメ（図４）等によりプリント配線板１０に固定される。枠体３５の前後方向に対向する一対のフレーム部３５ｂには、その底面から上方にかけて略円弧状の一対の切り欠き部３５ｃがそれぞれ設けられている。
【００３６】
各リンク部材８０は、互いに同一形状であり、前後方向に離間して略平行に延在する一対の腕部８１と、腕部８１の一端部（上端部）同士を連結する連結部８２とをそれぞれ有する。腕部８２の他端部（下端部）には歯部８３が形成され、歯部８３は互いに歯合されて側面視Ｖ字状を呈するＶ字ギアリンクが構成される。各腕部８１の他端部側の内表面には、それぞれ略円柱状の突起部８４が前後方向に向けて突設されている。各連結部８２の両端部には、それぞれ略円柱状の突起部８５が前後方向に向けて突設されている。以上のリンク部材８０は、樹脂を構成材として一体成形により形成されている。
【００３７】
キートップ４０の底面にはリブ４３（図３）は設けられず、代わりにリンク部材８０の突起部８５に係合する係合溝４５が左右方向外側にかけて形成されている。なお、プリント配線板１０の表面に、図５に示したのと同様、ＬＥＤ等の発光部材を取り付けるようにしてもよい。キートップ４０の周囲にアッパーカバー７０（図１）を設けることもできる。
【００３８】
スイッチ装置２００を組み立てる場合には、各リンク部材８０の歯部８３を互いに歯合した状態で、その上方からハウジング３０のフレーム部３５ｂの切り欠き部３５ｃをリンク部材８０の突起部８４に嵌合させつつ、シート基板２２の貫通孔２４にフレーム部３５ｂを嵌入し、プリント配線板１０にハウジング３０を固定する。これによりリンク部材８０は突起部８４を支点にハウジング３０に回動可能に支持される。さらに、リンク部材８０の連結部の両端の突起部８５をキートップ底面の係合溝４５に係合し、リンク部材８０をキートップ４０に連結する。
【００３９】
第２の実施の形態に係るスイッチ装置２００の主要な動作を説明する。図７に示すように、キートップ４０の非操作時には、キートップ４０はカップラバー５０の弾性力により押し上げられ、リンク部材８０はＶ字状に立ち上がっている。このとき、カップラバー５０の頂部５９の内側の突起部はメンブレンスイッチ２０の接点２１の上方に位置し、接点２１はオフされている。
【００４０】
この状態からキートップ４０を押圧操作すると、カップラバー５０の頂部５９がキートップ４０の底面に押されてカップラバー５０のドーム部５８が弾性変形し、頂部５９の内側の突起部が接点２１に接近する。押圧操作量が所定量以上となると、ドーム部５８が弾性座屈変形するとともに、頂部５９の内側の突起部が接点２１を押圧して接点２１がオンされる。
【００４１】
この際、一対のリンク部材８０は歯部８３を介して互いに連結されているため、キートップ４０の端部が押圧操作されたとしても、各リンク部材８０は下部の突起部８４を支点にして互いに対称に左右方向に回動し、突起部８５は係合部４５に沿って左右水平方向に摺動する。このため、キートップ４０は水平姿勢を維持したまま下方に移動し、カップラバー５０のドーム部５８は周方向均一に弾性変形する。これにより、キートップ４０の操作位置に拘わらず、接点オン時にクリック感を伴う良好な操作性を得ることができる。
【００４２】
このように第２の実施の形態では、一端部がキートップ４０の底面に沿って摺動可能に支持され、他端部がハウジング３０の切り欠き部３５ｃに回動可能に支持される一対のリンク部材８０を設け、各リンク部材８０同士を、歯部８３を介して互いに連結するようにした。これにより第１の実施の形態と同様、キートップ４０の押圧操作時におけるキートップ４０の移動方向が規制され、キートップ４０の操作部位に拘わらずカップラバー５０を周方向均一に弾性変形させることができ、押圧操作時に常に一定のクリック感を得ることができる。リンク部材８０を用いることで、スイッチ装置全体の高さを抑えることができ、低背型のスイッチ装置に用いて好適である。
【００４３】
以上のスイッチ装置１００，２００は単独で用いることができるが、操作パネルに複数配列することもできる。図８は、その一例を示す平面図である。操作パネル３００には複数のスイッチ装置１００または２００が配列されている。この場合、プリント配線板１０は操作パネル３００の全体にわたって延設され、各スイッチ装置１００でプリント配線板１０が共通化されている。メンブレンスイッチ２０のシート基板２２に関しても同様に、操作パネル３００の全体にわたって延設することができる。
【００４４】
操作パネル３００は水平方向に配置するだけでなく、鉛直方向に配置することもでき、斜めに傾けて配置することもできる。したがって、プリント配線板１０に対して垂直方向に移動するのであれば、キートップ４０の移動方向は上述したものに限らず、水平方向や斜め方向にキートップ４０を移動可能としてもよい。操作部材としてのキートップ４０を長円形状としたが、他の形状であってもよい。プリント配線板１０とキートップ４０の間に介装され、キートップ４０の押圧操作により弾性変形し、その弾性変形に応じた非線形の反発力をキートップ４０に付与するのであれば、弾性部材としてのカップラバー５０の構成は上述したものに限らない。
【００４５】
メンブレンスイッチ２０の接点２１を包囲するようにプリント配線板１０に立設して固定されるのであれば、ハウジング３０の構成はいかなるものでもよい。ガイド３２（筒部）に設けられるスライド孔３３は矩形状でなくてもよい。カバー部材としてのアッパーカバー７０の構成も上述したものに限らない。アッパーカバー７０の周壁部７２（周壁）の下端面をカップラバー５０の周壁部５２（周壁）の内側の皿部５１の上面に当接して周壁部５２，７２同士を嵌合するようにしたが、カップラバー５０の周壁部５２をアッパーカバー７０の上板部７１の裏面に当接して、周壁部５２，７２同士を嵌合してもよい。
【００４６】
上記実施の形態（図４）では、ハウジング３０の脚３４を熱カシメしてハウジング３０をプリント配線板１０に固定するようにしたが、ハウジング３０の固定方法はこれに限らない。例えば図９（ａ）に示すように、脚３４の先端にフック部３４ｃを設け、フック部３４ｃを貫通孔１１に貫通させるとともに、プリント配線板１０の裏面にフック部３４ｃを係止して、ハウジング３０を固定するようにしてもよい。プリント配線板１０に脚３４を貫通させるのではなく、例えば図９（ｂ）に示すように貫通孔１１を介してプリント配線板１０の裏側からねじ部材３９を貫通させ、ハウジング３０のベース３１に設けたねじ孔３８にねじ部材３９を螺合して、ハウジング３０を固定するようにしてもよい。
【００４７】
上記実施の形態では、ハウジング３０に移動可能にスライダー６０あるいはリンク部材８０を支持し、キートップ４０の押圧操作時に、キートップ４０と共にスライダー６０が上下方向にスライドあるいはリンク部材８０が左右方向に回動して、キートップ４０の移動方向を規制するようにしたが、ハウジング３０に移動可能に支持されてキートップ４０がプリント配線板１０に対して垂直方向に移動するようにキートップ４０の移動方向を規制するのであれば、可動部材の構成はいかなるものでもよい。すなわち、本発明の特徴、機能を実現できる限り、本発明は実施の形態の押釦式スイッチ装置に限定されない。
【符号の説明】
【００４８】
１０ プリント配線板
１５ ＬＥＤ
２０ メンブレンスイッチ
２１ 接点
３０ ハウジング
３２ ガイド
３４ 脚
３９ ねじ部材
４０ キートップ
５０ カップラバー
６０ スライダー
７０ アッパーカバー
５２，７２ 周壁部
８０ リンク部材
１００，２００ 押釦式スイッチ装置
３００ 操作パネル
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント配線板に実装される押釦式スイッチ装置および操作パネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、プリント配線板に実装される押釦式トスイッチ装置として、ラバーコンタクトスイッチが知られている（例えば特許文献１参照）。この特許文献１記載のスイッチ装置では、中空状に形成されたラバーコンタクトスイッチの可動部の底面に電極を設けるとともに、この電極に対向してプリント配線板の上面に電極を配置して接点部を構成し、キートップの操作によりラバーコンタクトスイッチを弾性変形させることで、接点部を閉じる際に、クリック感を伴う独特の操作性を得るようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−３０６９００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１記載の装置では、例えばキートップを長円形状としてそのキートップの端部が押圧操作されると、キートップが傾いてラバーコンタクトスイッチに対し斜め方向に押圧力が作用する。このため、ラバーコンタクトスイッチの周方向の変形にばらつきが生じ、良好なクリック感を得られないおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、プリント配線板と、押圧操作される操作部材と、プリント配線板の表面に装着され、操作部材の押圧操作により作動するスイッチ部材と、プリント配線板と操作部材の間に介装され、操作部材の押圧操作により弾性変形し、操作部材に対して弾性変形に応じた非線形の反発力を付与する弾性部材とを備えた押釦式スイッチ装置に適用され、スイッチ部材が、メンブレンスイッチにより構成され、このメンブレンスイッチの接点部を包囲するようにプリント配線板に立設して固定されたハウジングと、ハウジングに移動可能に支持され、操作部材の押圧操作時に操作部材と共に動作して、操作部材がプリント配線板に対して垂直方向に移動するように操作部材の移動方向を規制する可動部材とをさらに備えることを特徴とする。
また、本発明による操作パネルは、上記の押釦式スイッチ装置が複数配設されたものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、操作部材の押圧操作時の移動方向を規制して、操作部材がプリント配線板に対して垂直方向に移動するようにしたので、プリント配線板と操作部材の間の弾性体を周方向均一に弾性変形させることができ、押圧操作時の良好なクリック感を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る押釦式スイッチ装置の分解斜視図である。
【図２】図１の縦断面図である。
【図３】図１のキートップの平面図である。
【図４】（ａ），（ｂ）は、それぞれ図１の押釦式スイッチ装置の組立手順を示す図である。
【図５】図２の変形例を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る押釦式スイッチ装置の分解斜視図である。
【図７】図６の縦断面図である。
【図８】本発明の実施の形態に係る操作パネルの平面図である。
【図９】（ａ），（ｂ）はそれぞれ図４の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
−第１の実施の形態−
以下、図１〜図５を参照して本発明の第１の実施の形態に係る押釦式スイッチ装置について説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態に係る押釦式スイッチ装置１００の全体構成を示す分解斜視図であり、図２は、押釦式スイッチ装置１００の縦断面図である。なお、以下では便宜上、図示のように上下方向および前後左右方向を定義し、この定義に従い各部の構成を説明する。
【０００９】
第１の実施の形態に係るスイッチ装置１００は、プリント配線板１０と、プリント配線板１０の表面に装着されるメンブレンスイッチ２０と、プリント配線板１０の上方に立設されるハウジング３０と、押圧操作されるキートップ４０と、プリント配線板１０とキートップ４０の間に配置されたカップラバー５０と、ハウジング３０に摺動可能に支持されたスライダー６０と、キートップ４０の周囲を覆うアッパーカバー７０と、を有する。
【００１０】
プリント配線板１０（プリント基板とも呼ぶ）は、絶縁性の板に導電性の配線パターンによる電気回路を形成したものであり、フレキシブルではなくリジッドな基板である。プリント配線板１０にはハウジング３０の固定用の複数の貫通孔１１が穿設されている。なお、図では、キートップ４０の大きさに合せてプリント配線板１０を構成しているが、プリント配線板１０を例えば前後左右方向に大型化し、図示しない種々の電子部品を実装することもできる。
【００１１】
メンブレンスイッチ２０は、上下に対向して配置された一対の接点２１と、一対の接点２１を各々担持する一対のシート基板２２と、一対のシート基板２２の間に配設され、シート基板同士を所定距離だけ離間して両接点２１を開状態に保持する不図示のスペーサとを有する。シート基板２２には、プリント配線板１０の貫通孔１１に対応して接点２１の周囲に複数の貫通孔２３が穿設されている。貫通孔２３は貫通孔１１よりも大きい。
【００１２】
各シート基板２２は、周知のフレキシブル印刷回路板の構成を有し、そのフィルム基体の表面に、互いに短絡可能な接点２１が設けられる。接点２１は、ハウジング３０のスライド孔３３の下方に配置され、キートップ４０の押し下げにより接点２１に対し所定の押下力が作用すると、接点２１は閉じられる。シート基板２２は、プリント配線板１０上に配置され、図示しないねじ等により、プリント配線板１０に固定される。
【００１３】
ハウジング３０は、略矩形状のベース３１と、ベース３１上に立設されたガイド３２とを有する。ベース３１は、高さ方向に段付き形状をなし、ベース３１の上部の前後左右方向の長さはベース３１の下部の前後左右方向の長さよりも短い。ガイド３２は、外周面が円筒形状であり、その内部には断面矩形状のスライド孔３３が上下方向に貫通して開口されている。ベース３１の底面には複数の脚３４が下方に向けて突設されている。以上のハウジング３０は、樹脂を構成材として一体成形により形成されている。
【００１４】
キートップ４０は、長円形状の操作部４１と、操作部４１の周縁から下方に延在する側壁４２とを有する、底面が開放された枠部材である。図３はキートップ４０の平面図である。図２，３に示すようにキートップ４０の内側には、操作部４１の裏面に沿って側壁４２の前後方向一端部から他端部にかけ、および左右方向一端部から他端部にかけリブ４３が延設されている（図２では左右方向のリブ４３のみ図示）。前後方向のリブ４３と左右方向のリブ４３の交差部にはスライダー６０の外形形状に合わせてボックス状の枠部４４が形成され、枠部４４の下端部には、枠部４４の内側空間に向けて突起部４３ａが突設されている。以上のキートップ４０は、樹脂を構成材として一体成形により形成されている。
【００１５】
カップラバー５０は、キートップ４０と略同形状の長円形状をなす平板状の皿部５１と、皿部５１の外周縁から上方に突設された帯状の周壁部５２と、皿部５１の中央から上方にドーム状に膨出したドーム部５３とを有する。ドーム部５３の上部には円筒形状の圧入部５４が形成され、ドーム部５３の内側には、上面および底面が開放された空間部５５が形成されている。空間部５５にはハウジング３０が収容される。圧入部５４を介してドーム部５３に押下力が作用すると、ドーム部５３は弾性変形し、押下力に対抗した非線形の反発力をキートップ４０に付与する。以上のカップラバー５０は、ゴム材料から一体成形により形成されている。
【００１６】
スライダー６０は、上下方向に延在する内筒６１と、内筒６１の外側で上下方向に延在する外筒６２とを有する二重筒構造をなしている。内筒６１および外筒６２は、頂部の水平部６３を介して一体化され、内筒６１と外筒６２の間には底面が開口した空間部６４が形成されている。内筒６１は外筒６２よりも長尺であり、内筒６１は外筒６２の下端から下方に突出している。
【００１７】
内筒６１は、スライド孔３３に対応して外形が略ボックス形状をなし、その上面には下方に向けて所定長さの有低孔６１ａが穿設されている。内筒６１の底面には嵌合溝６１ｂが設けられ、嵌合溝６１ｂには下方からコイルスプリング６６が圧入されて、スライダー６０にコイルスプリング６６が一体に取り付けられる。外筒６２は、外形が略ボックス形状をなし、その外側面には、上下方向に細長の突起部６２ａが設けられ、底面には水平方向外側に突出した円形状のリング部６５が設けられている。リング部６５はカップラバー５０の圧入部５４に圧入される。以上のスライダー６０は、樹脂を構成材として一体成形により形成されている。
【００１８】
アッパーカバー７０は、キートップ４０よりやや大きな長円形状の開口部７０ａが形成された上板部７１と、開口部７０ａから下方に延設された筒状の周壁部７２とを有する。周壁部７２はカップラバー５０の周壁部５２の内周面に隙間なく嵌合し、これによりカップラバー５０の裏側への水滴の浸入を防止できる。以上のアッパーカバー７０は、樹脂を構成材として一体成形により形成されている。
【００１９】
押釦式スイッチ装置１００の組立手順について説明する。プリント配線板１０上にメンブレンスイッチ２０のシート基板２２を配置した状態で、ハウジング３０の脚３４をシート基板２２の貫通孔２３およびプリント配線板１０の貫通孔１１に貫通させ、ハウジング３０をプリント配線板１０上に立設する。次いで、ハウジング３０の上方からカップラバー５０を被せてカップラバー５０をシート基板２２上に固定し、カップラバー５０内の空間部５５にハウジング３０を収容する。さらに、カップラバー５０の周壁部５２にアッパーカバー７０の周壁部７２を上方から嵌合し、カップラバー５０の皿部５１の上面に周壁部７２の下端面を押し当て、アッパーカバー７０とシート基板２２の間にカップラバー５０を挟持する。
【００２０】
次いで、予めコイルスプリング６６が圧入されたスライダー６０の内筒６１をハウジング３０のスライド孔３３に嵌合しつつ、スライダー６０のリング部６５をカップラバー５０の圧入部５４に圧入してリング部６５と圧入部５４とを密着させ、スライダー６０をカップラバー５０に一体に取り付ける。このときスライダー６０の内筒６１と外筒６２の間の空間部６４に、ハウジング３０のガイド３２が嵌入される。さらに、キートップ４０の底面の枠部４４をスライダー６０の上部に嵌合し、スライダー６０の突起部６２ａの下側にキートップ４０のリブ４３の突起部４３ａを係合して、キートップ４０をスライダー６０に一体に取り付ける。
【００２１】
最後に、ハウジング３０の脚３４の先端部をかしめ、ハウジング３０をプリント配線板１０に固定する。図４（ａ）、（ｂ）はそれぞれカシメ前およびカシメ後のスイッチ装置１００の断面図（一部拡大図）である。図４（ａ）に示すように、ハウジング３０の脚３４には上方に大径部３４ａが、下方に小径部３４ｂがそれぞれ設けられている。大径部３４ａは、メンブレンスイッチ２０の貫通孔２３よりも小径であり、貫通孔２３を貫通してプリント配線板１０の上面に大径部３４ａの下端面が当接している。これにより、メンブレンスイッチ２０にかしめによる圧力が作用することを防止できる。
【００２２】
プリント配線板１０の貫通孔１１は小径部３４ｂとほぼ同径であり、小径部３４ｂは貫通孔１１を貫通し、その先端部はプリント配線板１０の底面から突出している。脚３４の先端部は例えば加熱されてかしめられる。すなわち熱カシメされる。これにより図３（ｂ）に示すようにハウジング３０は貫通孔１１に位置決めされ、プリント配線板１０にがたつきなく固定できるとともに、接点２１の上方にハウジング３０のスライド孔３３を精度よく位置決めできる。
【００２３】
なお、スイッチ装置１００の組立手順は上述したものに限らない。例えば、ハウジング３０を熱カシメした後に、カップラバー５０を取り付けるようにしてもよい。スライダー６０をキートップ４０の枠部４４に嵌合した後、キートップ４０と一体にカップラバー５０に圧入するようにしてもよい。スライダー６０をカップラバー５０に圧入した後、スライダー６０と一体にカップラバー５０をシート基板２２上に取り付けるようにしてもよい。アッパーカバー７０を最後に取り付けるようにしてもよい。
【００２４】
第１の実施の形態に係るスイッチ装置１００の主要な動作を説明する。キートップ４０の非操作時には、カップラバー５０の弾性力によりキートップ４０はスライダー６０とともに押し上げられ、キートップ４０の上面はアッパーラバー７０の上面よりも突出した初期位置にある。このとき、コイルスプリング６６の下端面はメンブレンスイッチ２０の接点２１の上方に位置し、接点２１は開放（オフ）されている。
【００２５】
この状態からキートップ４０を押圧操作すると、スライダー６０はハウジング３０の中央のスライド孔３３に沿って鉛直下方に移動し、コイルスプリング６６の下端部が接点２１に接近する。キートップ４０の押し下げ量が所定量以上となると、コイルスプリング６６の下端部が接点２１に当接する。その後、さらにキートップ４０を押し下げると、コイルスプリング６０が縮退して接点２１にばね力が作用し、接点２１は閉成される（オンされる）。
【００２６】
この際、仮にキートップ６０の長円の端部が押圧操作されたとしても、スライダー６０はハウジング３０に案内されて傾くことなく移動するため、カップラバー５０のドーム部５３がキートップ４０の押し下げ力により周方向均一に弾性変形する。ドーム部５３が弾性変形することで、キートップ４０に作用する反発力が非線形的に増加し、ドーム部５３が弾性座屈変形すると、反発力が急激に低下する。本実施形態では、接点オン時にドーム部５３が弾性座屈変形するようにドーム部５３の形状や初期位置におけるスプリング６６の下端から接点２１までの長さが設定されている。これにより、キートップ４０の操作位置に拘わらず、接点オン時にクリック感を伴う良好な操作性を得ることができる。なお、ハウジング３０のベース部３１は段付き形状をなし、上部が小型化されているため、ドーム部５３の弾性変形時にドーム部５３がハウジング３０に干渉することを防止できる。
【００２７】
第１の実施の形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
（１）プリント配線板１０上のメンブレンスイッチ２０とキートップ４０の間にカップラバー５０を介装するとともに、このカップラバー５０のドーム部５３の内側に、メンブレンスイッチ２０の接点２１を包囲するようにハウジング３０を立設してプリント配線板１０に固定し、さらにキートップ４０と一体に、かつハウジング３０に沿って移動可能にスライダー６０を設けるようにした。これにより、キートップ４０の押圧操作時におけるキートップ４０の移動方向が規制され、キートップ４０の操作部位に拘わらずカップラバー５０を周方向均一に弾性変形させることができる。このため、押圧操作時に常に一定のクリック感を得ることができ、操作性が向上する。
【００２８】
これに対し、本実施の形態と異なり、キートップ４０の端部（例えば左端部）を押圧操作した際に、カップラバー５０が斜めに弾性変形する場合には、カップラバーのドーム部５３は、まず左側が変形し、その後、右側が変形する。このため、２度のクリック感が生じ、操作性が悪い。
【００２９】
（２）スイッチ部材としてメンブレンスイッチ２０を用いるようにしたので、接点２１が露出することなく、スイッチの安定したオンオフ動作が得られる。タクトスイッチのような板バネを有するスイッチを用いる場合に比べ、スイッチの耐久性も向上する。
（３）スライダー６０の下端にコイルスプリング６６を取り付け、コイルスプリング６６がメンブレンスイッチ２０に当接するようにしたので、押圧操作時に接点２１に過大な荷重が作用することを防止でき、接点２１の損傷を防ぐことができる。
（４）ハウジング３０の脚３４をプリント配線板１０に貫通させ、その先端部を熱カシメするようにしたので、ハウジング３０をがたつきなくプリント配線板１０に固定できる。
（５）アッパーカバー７０の周壁部７２をカップラバー５０の周壁部５２に隙間なく嵌合するようにしたので、カップラバー５０の裏側への水滴の浸入を防止できる。
【００３０】
なお、プリント配線板１０にはＬＥＤなどの発光部材を取り付けることができる。図５は、その一例を示すスイッチ装置１００の断面図である。図５では、シート基板２２に貫通孔２５を形成し、この貫通孔２５を介してプリント配線板１０の上面に一対のＬＥＤ１５を取り付け、ＬＥＤ１５の上方を覆うようにカップラバー５０に凸部５６を形成している。この場合、例えばカップラバー５０とキートップ１５とは、周知の透光部材により構成される。これによりＬＥＤ１５の発光によりキートップ４０の表面を照光させることができる。なお、スイッチ装置１００の操作に連動してＬＥＤ１５をオンオフさせるようにしてもよい。
【００３１】
ＬＥＤ１５の取付位置や個数は上述したものに限らない。例えばＬＥＤ１５をプリント配線板１０の裏面に取り付けるとともに、そのプリント配線板１０の取付部に、ＬＥＤ１５からの光をキートップ４０側に導くような開口部を設けるようにしてもよい。ＬＥＤ１５の取付位置によっては、キートップ４０のみを透光部材により構成してもよい。カップラバー５０とキートップ４０とハウジング３０とを透光部材により構成してもよい。透光部材としては透明、非透明のいずれでもよい。発光部材はＬＥＤ１５以外でもよい。
【００３２】
−第２の実施の形態−
図６、図７を参照して本発明の第２の実施の形態に係る押釦式スイッチ装置について説明する。第２の実施の形態では、スライダー６０の代わりに一対のリンク部材を用いる。図６は、本発明の第２の実施の形態に係る押釦式スイッチ装置２００の全体構成を示す分解斜視図であり、図７は、押釦式スイッチ装置２００の縦断面図である。なお、図１，２と同一の箇所には同一の符号を付し、以下では第１の実施の形態との相違点を主に説明する。
【００３３】
第２の実施の形態に係るスイッチ装置２００は、プリント配線板１０と、プリント配線板１０の表面に装着されるメンブレンスイッチ２０と、プリント配線板１０の上方に立設されるハウジング３０と、押圧操作されるキートップ４０と、プリント配線板１０とキートップ４０の間に配置されたカップラバー５０と、ハウジング３０に回動可能に支持された一対のリンク部材８０と、を有する。
【００３４】
メンブレンスイッチ２０のシート基板２２には、ハウジング３０の取付位置に対応して略矩形状の一対の貫通孔２４が開口され、これら貫通孔２４の間のシート基板２２の中央には、カップラバー５０が装着されている。カップラバー５０は、シート基板２２の上面に固定された略リング状の底部５７と、底部５８から立ち上がるドーム部５８と、ドーム部５８の上端部に形成された略リング状の頂部５９とを有し、カップラバー５０の内側にメンブレンスイッチ２０の接点２１が配置されている。図示は省略するが、頂部５９の中央部には下方に向けて突起部が突設され、ドーム部５８の変形により突起部の先端が接点２１を押圧可能となっている。
【００３５】
ハウジング３０は、カップラバー５０の底部５７の外周面に嵌合する開口部３５ａが形成された枠体３５と、枠体３５から下方に突設された脚３６とを有する。各脚３６は、シート基板２２の貫通孔２４およびプリント配線板１０の貫通孔１１を貫通し、例えば熱カシメ（図４）等によりプリント配線板１０に固定される。枠体３５の前後方向に対向する一対のフレーム部３５ｂには、その底面から上方にかけて略円弧状の一対の切り欠き部３５ｃがそれぞれ設けられている。
【００３６】
各リンク部材８０は、互いに同一形状であり、前後方向に離間して略平行に延在する一対の腕部８１と、腕部８１の一端部（上端部）同士を連結する連結部８２とをそれぞれ有する。腕部８２の他端部（下端部）には歯部８３が形成され、歯部８３は互いに歯合されて側面視Ｖ字状を呈するＶ字ギアリンクが構成される。各腕部８１の他端部側の内表面には、それぞれ略円柱状の突起部８４が前後方向に向けて突設されている。各連結部８２の両端部には、それぞれ略円柱状の突起部８５が前後方向に向けて突設されている。以上のリンク部材８０は、樹脂を構成材として一体成形により形成されている。
【００３７】
キートップ４０の底面にはリブ４３（図３）は設けられず、代わりにリンク部材８０の突起部８５に係合する係合溝４５が左右方向外側にかけて形成されている。なお、プリント配線板１０の表面に、図５に示したのと同様、ＬＥＤ等の発光部材を取り付けるようにしてもよい。キートップ４０の周囲にアッパーカバー７０（図１）を設けることもできる。
【００３８】
スイッチ装置２００を組み立てる場合には、各リンク部材８０の歯部８３を互いに歯合した状態で、その上方からハウジング３０のフレーム部３５ｂの切り欠き部３５ｃをリンク部材８０の突起部８４に嵌合させつつ、シート基板２２の貫通孔２４にフレーム部３５ｂを嵌入し、プリント配線板１０にハウジング３０を固定する。これによりリンク部材８０は突起部８４を支点にハウジング３０に回動可能に支持される。さらに、リンク部材８０の連結部の両端の突起部８５をキートップ底面の係合溝４５に係合し、リンク部材８０をキートップ４０に連結する。
【００３９】
第２の実施の形態に係るスイッチ装置２００の主要な動作を説明する。図７に示すように、キートップ４０の非操作時には、キートップ４０はカップラバー５０の弾性力により押し上げられ、リンク部材８０はＶ字状に立ち上がっている。このとき、カップラバー５０の頂部５９の内側の突起部はメンブレンスイッチ２０の接点２１の上方に位置し、接点２１はオフされている。
【００４０】
この状態からキートップ４０を押圧操作すると、カップラバー５０の頂部５９がキートップ４０の底面に押されてカップラバー５０のドーム部５８が弾性変形し、頂部５９の内側の突起部が接点２１に接近する。押圧操作量が所定量以上となると、ドーム部５８が弾性座屈変形するとともに、頂部５９の内側の突起部が接点２１を押圧して接点２１がオンされる。
【００４１】
この際、一対のリンク部材８０は歯部８３を介して互いに連結されているため、キートップ４０の端部が押圧操作されたとしても、各リンク部材８０は下部の突起部８４を支点にして互いに対称に左右方向に回動し、突起部８５は係合部４５に沿って左右水平方向に摺動する。このため、キートップ４０は水平姿勢を維持したまま下方に移動し、カップラバー５０のドーム部５８は周方向均一に弾性変形する。これにより、キートップ４０の操作位置に拘わらず、接点オン時にクリック感を伴う良好な操作性を得ることができる。
【００４２】
このように第２の実施の形態では、一端部がキートップ４０の底面に沿って摺動可能に支持され、他端部がハウジング３０の切り欠き部３５ｃに回動可能に支持される一対のリンク部材８０を設け、各リンク部材８０同士を、歯部８３を介して互いに連結するようにした。これにより第１の実施の形態と同様、キートップ４０の押圧操作時におけるキートップ４０の移動方向が規制され、キートップ４０の操作部位に拘わらずカップラバー５０を周方向均一に弾性変形させることができ、押圧操作時に常に一定のクリック感を得ることができる。リンク部材８０を用いることで、スイッチ装置全体の高さを抑えることができ、低背型のスイッチ装置に用いて好適である。
【００４３】
以上のスイッチ装置１００，２００は単独で用いることができるが、操作パネルに複数配列することもできる。図８は、その一例を示す平面図である。操作パネル３００には複数のスイッチ装置１００または２００が配列されている。この場合、プリント配線板１０は操作パネル３００の全体にわたって延設され、各スイッチ装置１００でプリント配線板１０が共通化されている。メンブレンスイッチ２０のシート基板２２に関しても同様に、操作パネル３００の全体にわたって延設することができる。
【００４４】
操作パネル３００は水平方向に配置するだけでなく、鉛直方向に配置することもでき、斜めに傾けて配置することもできる。したがって、プリント配線板１０に対して垂直方向に移動するのであれば、キートップ４０の移動方向は上述したものに限らず、水平方向や斜め方向にキートップ４０を移動可能としてもよい。操作部材としてのキートップ４０を長円形状としたが、他の形状であってもよい。プリント配線板１０とキートップ４０の間に介装され、キートップ４０の押圧操作により弾性変形し、その弾性変形に応じた非線形の反発力をキートップ４０に付与するのであれば、弾性部材としてのカップラバー５０の構成は上述したものに限らない。
【００４５】
メンブレンスイッチ２０の接点２１を包囲するようにプリント配線板１０に立設して固定されるのであれば、ハウジング３０の構成はいかなるものでもよい。ガイド３２（筒部）に設けられるスライド孔３３は矩形状でなくてもよい。カバー部材としてのアッパーカバー７０の構成も上述したものに限らない。アッパーカバー７０の周壁部７２（周壁）の下端面をカップラバー５０の周壁部５２（周壁）の内側の皿部５１の上面に当接して周壁部５２，７２同士を嵌合するようにしたが、カップラバー５０の周壁部５２をアッパーカバー７０の上板部７１の裏面に当接して、周壁部５２，７２同士を嵌合してもよい。
【００４６】
上記実施の形態（図４）では、ハウジング３０の脚３４を熱カシメしてハウジング３０をプリント配線板１０に固定するようにしたが、ハウジング３０の固定方法はこれに限らない。例えば図９（ａ）に示すように、脚３４の先端にフック部３４ｃを設け、フック部３４ｃを貫通孔１１に貫通させるとともに、プリント配線板１０の裏面にフック部３４ｃを係止して、ハウジング３０を固定するようにしてもよい。プリント配線板１０に脚３４を貫通させるのではなく、例えば図９（ｂ）に示すように貫通孔１１を介してプリント配線板１０の裏側からねじ部材３９を貫通させ、ハウジング３０のベース３１に設けたねじ孔３８にねじ部材３９を螺合して、ハウジング３０を固定するようにしてもよい。
【００４７】
上記実施の形態では、ハウジング３０に移動可能にスライダー６０あるいはリンク部材８０を支持し、キートップ４０の押圧操作時に、キートップ４０と共にスライダー６０が上下方向にスライドあるいはリンク部材８０が左右方向に回動して、キートップ４０の移動方向を規制するようにしたが、ハウジング３０に移動可能に支持されてキートップ４０がプリント配線板１０に対して垂直方向に移動するようにキートップ４０の移動方向を規制するのであれば、可動部材の構成はいかなるものでもよい。すなわち、本発明の特徴、機能を実現できる限り、本発明は実施の形態の押釦式スイッチ装置に限定されない。
【符号の説明】
【００４８】
１０ プリント配線板
１５ ＬＥＤ
２０ メンブレンスイッチ
２１ 接点
３０ ハウジング
３２ ガイド
３４ 脚
３９ ねじ部材
４０ キートップ
５０ カップラバー
６０ スライダー
７０ アッパーカバー
５２，７２ 周壁部
８０ リンク部材
１００，２００ 押釦式スイッチ装置
３００ 操作パネル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリント配線板と、
押圧操作される操作部材と、
前記プリント配線板の表面に装着され、前記操作部材の押圧操作により作動するスイッチ部材と、
前記プリント配線板と前記操作部材の間に介装され、前記操作部材の押圧操作により弾性変形し、前記操作部材に対して弾性変形に応じた非線形の反発力を付与する弾性部材とを備えた押釦式キースイッチ装置において、
前記スイッチ部材は、メンブレンスイッチにより構成され、
このメンブレンスイッチの接点部を包囲するように前記プリント配線板に立設して固定されたハウジングと、
前記ハウジングに移動可能に支持され、前記操作部材の押圧操作時に前記操作部材と共に動作して、前記操作部材が前記プリント配線板に対して垂直方向に移動するように前記操作部材の移動方向を規制する可動部材とをさらに備えることを特徴とする押釦式スイッチ装置。
【請求項２】
請求項１に記載の押釦式スイッチ装置において、
前記ハウジングは、前記接点部の周囲に立設する筒部を有し、
前記可動部材は、前記操作部材と一体に設けられるとともに、前記筒部内を摺動可能に支持されていることを特徴とする押釦式スイッチ装置。
【請求項３】
請求項１に記載の押釦式スイッチ装置において、
前記可動部材は、一端部が前記操作部材の底面に沿って前記操作部材に摺動可能に支持され、他端部が前記ハウジングに回動可能に支持された一対のリンク部材であることを特徴とする押釦式スイッチ装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の押釦式スイッチ装置において、
前記ハウジングの端部は、前記プリント配線板を貫通して前記前記プリント配線板に固定されていることを特徴とする押釦式スイッチ装置。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の押釦式スイッチ装置において、
前記ハウジングは、前記プリント配線板を貫通するねじ部材により前記前記プリント配線板に固定されていることを特徴とする押釦式スイッチ装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の押釦式スイッチ装置において、
前記前記操作部材に対向してプリント配線板の表面に実装された発光部材をさらに有し、
前記操作部材、前記弾性部材および前記可動部材のうち、少なくとも前記操作部材は透光性を有する材料により構成されていることを特徴とする押釦式スイッチ装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の押釦式スイッチ装置において、
前記操作部材が嵌合する開口部が形成されたカバー部材をさらに備え、
前記弾性部材は、前記接点部を包囲する略ドーム形状を呈し、その底面の周縁部は前記操作部材の周縁部と略同一形状となるように形成され、
前記カバー部材の開口部および前記弾性部材の周縁部には、それぞれ周壁が形成され、これら周壁を介して前記カバー部材と前記弾性部材とが互いに嵌合されていることを特徴とする押釦式スイッチ装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の押釦式スイッチ装置が複数配設された操作パネル。
【請求項１】
プリント配線板と、
押圧操作される操作部材と、
前記プリント配線板の表面に装着され、前記操作部材の押圧操作により作動するスイッチ部材と、
前記プリント配線板と前記操作部材の間に介装され、前記操作部材の押圧操作により弾性変形し、前記操作部材に対して弾性変形に応じた非線形の反発力を付与する弾性部材とを備えた押釦式キースイッチ装置において、
前記スイッチ部材は、メンブレンスイッチにより構成され、
このメンブレンスイッチの接点部を包囲するように前記プリント配線板に立設して固定されたハウジングと、
前記ハウジングに移動可能に支持され、前記操作部材の押圧操作時に前記操作部材と共に動作して、前記操作部材が前記プリント配線板に対して垂直方向に移動するように前記操作部材の移動方向を規制する可動部材とをさらに備えることを特徴とする押釦式スイッチ装置。
【請求項２】
請求項１に記載の押釦式スイッチ装置において、
前記ハウジングは、前記接点部の周囲に立設する筒部を有し、
前記可動部材は、前記操作部材と一体に設けられるとともに、前記筒部内を摺動可能に支持されていることを特徴とする押釦式スイッチ装置。
【請求項３】
請求項１に記載の押釦式スイッチ装置において、
前記可動部材は、一端部が前記操作部材の底面に沿って前記操作部材に摺動可能に支持され、他端部が前記ハウジングに回動可能に支持された一対のリンク部材であることを特徴とする押釦式スイッチ装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の押釦式スイッチ装置において、
前記ハウジングの端部は、前記プリント配線板を貫通して前記前記プリント配線板に固定されていることを特徴とする押釦式スイッチ装置。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の押釦式スイッチ装置において、
前記ハウジングは、前記プリント配線板を貫通するねじ部材により前記前記プリント配線板に固定されていることを特徴とする押釦式スイッチ装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の押釦式スイッチ装置において、
前記前記操作部材に対向してプリント配線板の表面に実装された発光部材をさらに有し、
前記操作部材、前記弾性部材および前記可動部材のうち、少なくとも前記操作部材は透光性を有する材料により構成されていることを特徴とする押釦式スイッチ装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の押釦式スイッチ装置において、
前記操作部材が嵌合する開口部が形成されたカバー部材をさらに備え、
前記弾性部材は、前記接点部を包囲する略ドーム形状を呈し、その底面の周縁部は前記操作部材の周縁部と略同一形状となるように形成され、
前記カバー部材の開口部および前記弾性部材の周縁部には、それぞれ周壁が形成され、これら周壁を介して前記カバー部材と前記弾性部材とが互いに嵌合されていることを特徴とする押釦式スイッチ装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の押釦式スイッチ装置が複数配設された操作パネル。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−２５３６８５（Ｐ２０１１−２５３６８５Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１５日（２０１１．１２．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２６１０３（Ｐ２０１０−１２６１０３）
【出願日】平成２２年６月１日（２０１０．６．１）
【出願人】（５０１３９８６０６）富士通コンポーネント株式会社 (848)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月１５日（２０１１．１２．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月１日（２０１０．６．１）
【出願人】（５０１３９８６０６）富士通コンポーネント株式会社 (848)
【Ｆターム（参考）】
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