(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドーム状に膨出して反転動作可能な膨出部と、
前記膨出部の外周縁部から連続して半径方向外側に広がるスカート部とを有し、
前記スカート部には、対向する２箇所が切り欠かれた一対の切欠部が形成され、
前記一対の切欠部間の間隔が、前記膨出部の径寸法よりも大きく設定され、
前記スカート部は、前記膨出部の外周縁部におけるドーム半径方向に延びる接線の接線方向に略一致するように前記膨出部の外周縁部になだらかに接続しており、反転動作時に前記スカート部から前記膨出部に応力伝達が行われることを特徴とする可動接点部材。
【請求項２】
前記膨出部の外周縁部と前記切欠部とが、少なくとも前記膨出部の厚み寸法の２倍以上離れていることを特徴とする請求項１に記載の可動接点部材。
【請求項３】
前記スカート部に前記一対の切欠部が予め形成された状態となるよう板材が切断された後、前記板材を塑性加工することにより前記膨出部と前記スカート部とが形成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の可動接点部材。
【請求項４】
前記スカート部は、前記膨出部の外周縁部におけるドーム半径方向に延びる接線の接線方向に沿って、直線状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の可動接点部材。
【請求項５】
前記スカート部は、前記膨出部の外周縁部におけるドーム半径方向に延びる接線に対する外接円に沿うように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の可動接点部材。
【請求項６】
前記スカート部の外周縁部から連続して半径方向外側に広がる脚部を有し、
前記スカート部と前記脚部とは、前記脚部の前記スカート部に連なる部分におけるドーム半径方向に延びる接線の接線方向に略一致するように連続していることを特徴とする請求項１または請求項４または請求項５のいずれかに記載の可動接点部材。
【請求項７】
前記スカート部または前記脚部において、前記一対の切欠部を除く外周縁部に、フープ材からの切断時に発生する切り残し部分が残存することを特徴とする請求項６記載の可動接点部材。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれかに記載の可動接点部材と、前記可動接点部材が配置され、前記膨出部に離接される固定接点を有するスイッチ基台とを備えたことを特徴とするスイッチ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可動接点部材およびスイッチ装置に関し、特に、携帯電話等の小型の電子機器に組み込まれる可動接点部材およびスイッチ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、スイッチ装置に用いられる可動接点部材として、金属薄板を加工して、所定の曲率でドーム状に形成したものが知られている。この可動接点部材は、押圧により反転され、押圧を除くことにより弾性復元力により復帰される。この場合、操作フィーリングは、可動接点部材の曲率の変更により調整されるが、可動接点部材の曲率を可変させただけでは作動力やクリック感触等の所望の操作フィーリングを得ることが困難となっていた。
【０００３】
この問題を解決する可動接点部材として、ドーム状の膨出部と膨出部の外周側を支持することになるスカート部とを組み合わせたものがある。この可動接点部材は、外周縁部から所定の傾斜角度で半径方向の内側に向かって立ち上がるスカート部と、スカート部に連なり、所定の曲率で上方に膨出した膨出部とを有している。このように、可動接点部材を膨出部とスカート部とを組み合わせて構成することにより、膨出部の曲率やスカート部の傾斜角度、高さを調整して、所望の操作フィーリングを得るようにしている。
【０００４】
近年、携帯電話等の電子機器の小型化に伴い、可動接点部材の小型化が望まれている。このため、上記した可動接点部材のように膨出部の全周に亘ってスカート部を設けると、可動接点部材が大型化してしまうという問題がある。この問題を解決するために、外周縁部の対向する２箇所を平行に切り欠いて、膨出部を小判状とした可動接点部材が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この可動接点部材は、小判状の膨出部の長手方向にのみスカート部が形成され、小型化が図られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１８７６６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、中央に集中荷重を受ける板状の部材は、外周縁部において周方向に最大の応力振幅が発生することが知られている。また、可動接点部材は、打ち抜き加工により形成されており、加工時の破断面となる外周縁部から内側にクラックが発生する傾向にある。特許文献１に記載の可動接点部材では、膨出部に形成された一対の切欠部に応力集中が生じるため、小型化を図ることができるものの、切欠部からクラックが生じ易く、十分な寿命性能を持たせることができないという問題があった。
【０００７】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであり、小型化を図ると共に、切欠部における応力振幅を低減して長寿命化を図ることができる可動接点部材およびスイッチ装置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】
【０００８】
本発明の可動接点部材は、ドーム状に膨出して反転動作可能な膨出部と、前記膨出部の外周縁部から連続して半径方向外側に広がるスカート部とを有し、前記スカート部には、対向する２箇所が切り欠かれた一対の切欠部が形成され、前記一対の切欠部間の間隔が、前記膨出部の径寸法よりも大きく設定され、前記スカート部は、前記膨出部の外周縁部におけるドーム半径方向に延びる接線の接線方向に略一致するように前記膨出部の外周縁部になだらかに接続しており、反転動作時に前記スカート部から前記膨出部に応力伝達が行われることを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、スカート部にのみ一対の切欠部が形成されるため、可動接点部材の繰り返し押圧操作時に生じる応力を膨出部で分散させることができ、膨出部に一対の切欠部が形成される構成と比較して、切欠部における応力振幅を小さくできる。よって、可動接点部材の切欠部におけるクラックの発生を抑制することができる。このように、一対の切欠部により可動接点部材の小型化を図りつつ、可動接点部材の長寿命化を図ることができる。
またこの構成によれば、膨出部の外周縁部とスカート部の膨出部に連なる部分との延設方向が略一致するため、膨出部とスカート部とがなだらかに接続される。この場合、可動接点部材の押圧操作により、作動力がスカート部の外周縁部から半径方向及び周方向に伝達されるが、膨出部とスカート部とがなだらかに接続されるため、作動力の伝達が接続部分で遮られることない。よって、可動接点部材に加わる作動力がスカート部だけでなく膨出部においても受け止められる。したがって、可動接点部材の繰り返し押圧操作によって、切欠部に生じる応力振幅が低減され、可動接点部材の長寿命化を図ることができる。なお、略一致するように連続するとは、膨出部の外周縁部における接線方向に完全一致するように接続する場合だけに限定されるものではなく、作動力がスカート部だけで受け止めらないような範囲内、すなわち、押圧操作時に外側から中央に向かう応力伝達を遮断しない程度の範囲内で接線方向と一致していればよい。
【００１０】
また本発明は、上記可動接点部材において、前記膨出部の外周縁部と前記切欠部とが、少なくとも前記膨出部の厚み寸法の２倍以上離れていることを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、スカート部に形成された切欠部が膨出部から十分に離間されるため、膨出部が切欠部からの影響を強く受けることがない。
【００１２】
また本発明は、上記可動接点部材において、前記スカート部に前記一対の切欠部が予め形成された状態となるよう板材が切断された後、前記板材を塑性加工することにより前記膨出部と前記スカート部とが形成されることを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、塑性加工の後に外形形状に沿って切断される場合と比較して、外周縁部に生じる残留応力を少なくして、可動接点部材の長寿命化を図ることができる。
【００１６】
また本発明は、上記可動接点部材において、前記スカート部は、前記膨出部の外周縁部におけるドーム半径方向に延びる接線の接線方向に沿って、直線状に形成されていることを特徴とする。
【００１７】
この構成によれば、スカート部の切欠部に生じる応力振幅を低減して長寿命化を図ると共に、スカート部の傾斜角度を調整して操作フィーリングを調整することができる。
【００１８】
また本発明は、上記可動接点部材において、前記スカート部は、前記膨出部の外周縁部におけるドーム半径方向に延びる接線に対する外接円に沿うように形成されていることを特徴とする。
【００１９】
この構成によれば、スカート部の切欠部に生じる応力振幅を低減して長寿命化を図ると共に、円弧の曲率を調整して操作フィーリングを調整することができる。
【００２０】
また本発明は、上記可動接点部材において、前記スカート部の外周縁部から連続して半径方向外側に広がる脚部を有し、前記スカート部と前記脚部とは、前記脚部の前記スカート部に連なる部分におけるドーム半径方向に延びる接線の接線方向に略一致するように連続していることを特徴とする。
【００２１】
この構成によれば、スカート部と脚部とが脚部のスカート部に連なる部分における接線の接方向に略一致するように接続されているため、スカート部と脚部とがなだらかに接続され、可動接点部材に加わる作動力が脚部だけでなくスカート部においても受け止められる。したがって、可動接点部材の繰り返し押圧操作によって、脚部の外周縁部に生じる周方向の応力振幅が低減され、可動接点部材の長寿命化を図ることができる。なお、略一致するように接続するとは、脚部のスカート部に連なる部分における接線方向に完全一致するように接続する場合だけに限定されるものではなく、作動力が脚部だけで受け止めらないような範囲内、すなわち、押圧操作時に外側から中央に向かう応力伝達を遮断しない程度の範囲内で接線方向と一致していればよい。
【００２２】
また本発明は、上記可動接点部材において、前記スカート部または前記脚部において、前記一対の切欠部を除く外周縁部に、フープ材からの切断時に発生する切り残し部分が残存することを特徴とする。
【００２３】
この構成によれば、応力振幅が最大となる切欠部を避けて繋ぎ部分が形成されるため、切欠部におけるクラックの発生が抑制され、可動接点部材の長寿命化を図ることができる。
【００２４】
本発明のスイッチ装置は、上記可動接点部材と、前記可動接点部材が配置され、前記膨出部に離接される固定接点を有するスイッチ基台とを備えたことを特徴とする。
【００２５】
この構成によれば、可動接点部材の長寿命化を図り、スイッチ装置の小型化を図ることができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、可動接点部材の小型化を図ると共に、切欠部における応力振幅を低減して可動接点部材の長寿命化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係る可動接点部材の実施の形態を示す図であり、スイッチ装置の斜視図である。
【図２】本発明に係る可動接点部材の実施の形態を示す図であり、スイッチ装置の分解斜視図である。
【図３】本発明に係る可動接点部材の実施の形態を示す図であり、可動接点部材の説明図である。
【図４】本発明に係る可動接点部材の変形例の説明図である。
【図５】本発明に係る可動接点部材の実施の形態を示す図であり、可動接点部材の一部における応力パターンの説明図である。
【図６】本発明に係る可動接点部材の実施の形態を示す図であり、可動接点部材の切り残し部分の説明図である。
【図７】本発明に係る可動接点部材の実施の形態を示す図であり、可動接点部材の外周縁部における端面形状の説明図である。
【図８】本発明に係る可動接点部材の実施の形態を示す図であり、可動接点部材の反転動作の説明図である。
【図９】本発明に係る可動接点部材の他の変形例の説明図である。
【図１０】本発明に係る可動接点部材の従来例の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
スイッチ装置に用いられる可動接点部材では、ドーム状の膨出部と、膨出部に連なるスカート部とを組み合わせたものが提案されている。本発明が適用されるスイッチ装置においては、電子機器の小型化に伴い、可動接点部材の小型化が望まれている。一般に、可動接点部材の小型化を図る場合にはスカート部と共に膨出部を切り欠いて一対の対向する切欠部を設けることで可動接点部材が小型化される。しかしながら、この可動接点部材では、一対の切欠部からクラックが生じ易く、長寿命化を図ることが困難となっていた。
【００２９】
ここで、本件出願人が、一対の切欠部の形成位置と可動接点部材の寿命（ここでは、可動接点部材にクラックが発生する繰り返し押圧操作の打鍵回数を指す。）との関係を調べた結果、図１０の可動接点部材４１に示すように、スカート部４３と共に膨出部４２に一対の切欠部４４を設けた場合には極端に寿命が短くなることが確認された。これは、一対の切欠部４４間の間隔Ｓが膨出部４２の径Φよりも小さい場合（Ｓ＜Φ）には、膨出部４２が小判状となるため、切欠部４４に発生する応力を膨出部４２において適切に分散させることができないためだと考えられる。
【００３０】
そこで、本件出願人は、膨出部を残すように、スカート部だけを切り欠いて一対の切欠部を形成したところ、可動接点部材の寿命が２倍以上に増加することを発見した。すなわち、本発明の第一の骨子は、膨出部を残すようにスカート部にのみ一対の切欠部を形成することにより、可動接点部材を小型化すると共に、長寿命化を図ることである。
【００３１】
また、可動接点部材の小型化を図る場合には、可動接点部材に切欠部を設ける他、可動接点部材の小径化によっても実現できる。一般に、中心に集中荷重を受ける円板においては、円板の外周縁部に生じる周方向の応力振幅σは、円板の径をφ、円板の厚みをｔとすると、次式（１）に示すように、円板の径の二乗に反比例して大きくなっている。
σ∝ｔ／φ2・・・（１）
したがって、可動接点部材の小径化により、可動接点部材の外周縁部には周方向に大きな応力振幅が発生する。
【００３２】
また、本件出願人が可動接点部材の外周縁部に生じる周方向の応力振幅と可動接点部材の寿命との関係を調べた結果、応力振幅の増加により寿命が対数的に減少することが確認された。このように、可動接点部材の小径化により外周縁部に発生する周方向の応力振幅が大きくなり、可動接点部材の寿命が大幅に減少されるため、可動接点部材の小径化には可動接点部材の外周縁部に発生する周方向の応力振幅を低減することが重要となる。
【００３３】
ここで、ドーム形状の膨出部と、膨出部に連なるスカート部とを単純に組み合わせて可動接点部材を形成した場合には、可動接点部材に加わる作動力がスカート部のみで受け止められるため、可動接点部材の外周縁部に発生する周方向の応力振幅が大きくなる。これは、膨出部とスカート部との接続部分において押圧操作時に支点が生じることで応力伝達の方向が転換されることになり、この方向転換の影響により、押圧操作時に外側から内側に向かう応力伝達が膨出部とスカート部との境目（接続部分）で遮断されるためである。したがって、一対の切欠部を有する可動接点部材を小径化した場合には、特に切欠部における応力振幅が増加して十分な寿命性能を得ることができない。
【００３４】
そこで、本件出願人は、膨出部とスカート部との接続形状を調べた結果、膨出部とスカート部との境目において、膨出部におけるドーム半径方向に延びる接線の接線方向に略一致するようになだらかにスカート部を接続することで、上記応力伝達が遮断されないことを発見した。すなわち、本発明の第二の骨子は、切欠部を設けた可動接点部材において、膨出部とスカート部との接続部分における応力伝達の遮断を抑制することにより、可動接点部材の小径化によって増加する切欠部における応力振幅を低減し、可動接点部材の長寿命化を図ることである。
【００３５】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明のスイッチ装置は、主として携帯電話、リモコン、オーディオ機器、および電子カメラ等の各種電子機器に取り付けられ、入力操作部として機能するものである。図１を参照して、スイッチ装置の全体構成について説明する。図１は、本発明の実施の形態に係るスイッチ装置の斜視図である。図２は、図１に示すスイッチ装置の分解斜視図である。
【００３６】
図１および図２に示すように、本実施の形態に係るスイッチ装置１は、図示しない電子機器の筐体内に組み込まれるものであり、上面が開口されたハウジング２と、ハウジング２の開口に装着されて収納部を形成するカバー部材３とを有している。また、収容部内にはハウジング２の底壁に載置される可動接点部材４と、可動接点部材４の上部に当接して、可動接点部材４を反転動作させる操作キー５が収容されている。
【００３７】
ハウジング２は、絶縁性材料により上面を開口した箱形に形成されている。ハウジング２の側壁部の四隅には、上面から上方にカバー部材３の位置決め用の位置決め突起部１１が突出して形成されている。ハウジング２の底壁部には、中央に位置する中央固定接点部１３と、中央固定接点部１３を挟んで対向して位置する一対の外側固定接点部１４とが設けられており、中央固定接点部１３および一対の外側固定接点部１４は収容部内に僅かに突出されている。中央固定接点部１３および一対の外側固定接点部１４は、図示しない導体パターンを介して外部端子１５に接続され、外部端子１５を介して図示しない電子機器の基板に接続される。
【００３８】
カバー部材３は、上面視略正方形の板状に形成されている。カバー部材３の四隅には、切欠部１７が形成されており、切欠部１７をハウジング２の位置決め突起部１１に係合させることで、カバー部材３がハウジング２に対して前後左右に位置決めされる。カバー部材３の中央には、操作キー５のヘッド部２１を外部に露出させるための円形開口１８が形成されている。
【００３９】
可動接点部材４は、金属板等の導電性材料により薄型の略ドーム状に形成されている。また、可動接点部材４は、膨出方向を上方に向けて一対の外側固定接点部１４上に載置され、その中央部は中央固定接点部１３の真上に位置されている。押圧操作により可動接点部材４が反転されると、可動接点部材４の中央部が中央固定接点部１３に接触され、中央固定接点部１３と一対の外側固定接点部１４とが可動接点部材４を介して導通される。なお、可動接点部材４の詳細構成については後述する。
【００４０】
操作キー５は、円柱状のヘッド部２１と、ヘッド部２１の下部から側方に広がる上面視略正方形状のフランジ部２２と、フランジ部２２の中心から下方に突出する円柱状の押圧突起部２３（図８参照）とを有している。ヘッド部２１は、カバー部材３の円形開口１８よりも僅かに小径に形成されており、円形開口１８を介して収容部から外部に突出される。フランジ部２２は、操作キー５の抜けを防止するものであり、可動接点部材４の復帰時にカバー部材３の下面に当接される。押圧突起部２３は、可動接点部材４の頂点部分に接するように突出しており、操作キー５に加わる押圧力を可動接点部材４の頂点部分に集中させる。
【００４１】
図３を参照して、可動接点部材について詳細に説明する。図３は、本発明の実施の形態に係る可動接点部材の説明図であり、（ａ）は可動接点部材の平視図、（ｂ）は可動接点部材の部分拡大図である。なお、図３（ａ）において、紙面中央が上面図、紙面下方がＡ−Ａ断面図、紙面側方がＢ−Ｂ断面図をそれぞれ示す。
【００４２】
図３（ａ）に示すように、可動接点部材４は、ドーム状に膨出する膨出部２５と、膨出部２５の外周縁部２５ａから下方に向けて半径方向外側に広がるスカート部２６とを有している。よって、スカート部２６は、膨出部２５の外周縁部２５ａに連続して形成されているので膨出部２５を支持する。膨出部２５は、所定の直径Φの円の領域において所定の曲率で湾曲して形成され、スカート部２６は所定の角度で傾斜して形成されている。この場合、膨出部２５は、スカート部２６になだらかに接続されており、膨出部２５とスカート部２６との境目に反転時の支点が形成されないようになっている。
【００４３】
また、スカート部２６には、膨出部２５を挟んで対向する２箇所に一対の切欠部２７が形成されている。一対の切欠部２７は、スカート部２６を平行に切り欠いて形成されている。このように、可動接点部材４は、スカート部２６に一対の切欠部２７を設けて、小型化が図られている。この場合、一対の切欠部２７間の間隔Ｓは、膨出部２５の径Φよりも大きく設定されている（Ｓ＞Φ）。すなわち、一対の切欠部２７は、膨出部２５を切り欠くことなく、スカート部２６のみを切り欠いて形成される。
【００４４】
このため、可動接点部材４の反転動作時に、切欠部２７から内側に向かう応力伝達が、円形の膨出部２５において適切に分散され、図１０に示す可動接点部材４１と比較して、切欠部２７に生じる応力振幅を低減させることが可能となる。このとき、膨出部２５の外周縁部２５ａと切欠部２７との間隔Ｌは、最も狭い位置において、少なくとも可動接点部材４の板厚ｔの２倍以上を有することが好ましい（Ｌ≧２ｔ）。この構成により、切欠部２７によってスカート部２６が短くされた部分においても、この部分を膨出部２５の一部としてではなく、スカート部２６として機能させることができる。したがって、膨出部２５に対し、切欠部２７を形成したスカート部２６からの悪影響を低減することができる。
【００４５】
また、図３（ｂ）に示すように、膨出部２５の外周縁部２５ａに接してドーム半径方向に延びる接線Ｔ１は、水平面Ｈとのなす傾斜角度（接線方向）がスカート部２６の傾斜角度に一致されている。より具体的には、可動接点部材４の径方向に沿う断面において、膨出部２５の湾曲面に沿った仮想円Ｃ１をとった場合、この仮想円Ｃ１の膨出部２５の外周縁部２５ａにおける接線Ｔ１と水平面Ｈとの傾斜角度が、スカート部２６の傾斜角度に一致する。
【００４６】
このように、スカート部２６は、膨出部２５の外周縁部２５ａから接線Ｔ１方向に延在しているため、膨出部２５とスカート部２６とがなだらかに接続される。この構成により、可動接点部材４の反転動作時に、接続部分にて支点が生じないことにより外側から内側に向かう応力伝達が膨出部２５とスカート部２６との境目において遮断されないため、スカート部２６の外周縁部に生じる応力振幅を低減させることが可能となる。
【００４７】
なお、ここでは、接線Ｔ１と水平面Ｈとのなす傾斜角度とスカート部２６の傾斜角度が一致する構成としたが、この構成に限定されず、これら傾斜角度の差が可動接点部材４の反転動作時に外側から中央に向かう応力伝達を遮断しない程度の角度範囲内にあればよい。すなわち、スカート部２６の延在方向が、接線Ｔ１方向に対して反転動作時に外側から中央に向かう応力伝達を遮断しない程度に近ければよい。
【００４８】
また、上記したようにスカート部を直線状に傾斜させる構成に代えて、図４に示すように、スカート部を湾曲させて構成してもよい。図４は、本発明の実施の形態に係る可動接点部材の変形例の説明図であり、（ａ）は可動接点部材の側面図、（ｂ）は可動接点部材を長手方向に切断した断面図、（ｃ）は（ｂ）の部分拡大図である。なお、変形例においては、スカート部を湾曲した点についてのみ図３の可動接点部材と異なるため、特に相違点について説明する。
【００４９】
図４（ａ）、（ｂ）に示すように、変形例に係る可動接点部材３１においては、膨出部３２は、所定の曲率で凸状に湾曲して形成され、スカート部３３は、所定の曲率で凹状に湾曲して形成されている。この場合、膨出部３２は、スカート部３３になだらかに接続されており、膨出部３２とスカート部３３との境目に反転時の支点が形成されないようになっている。また、スカート部３３には、膨出部３２を挟んで対向する２箇所に一対の切欠部３４が形成されている。一対の切欠部３４の間隔は、膨出部３２の径よりも大きく設定され、切欠部３４に生じる応力振幅が低減されている。この場合、膨出部３２の外周縁部３２ａと切欠部３４との間隔が、最も狭い位置において、少なくとも可動接点部材３１の板厚の２倍以上を有することが好ましい。
【００５０】
図４（ｃ）に示すように、膨出部３２の外周縁部３２ａに接してドーム半径方向に延びる接線Ｔ２と水平面Ｈとのなす傾斜角度（接線方向）が、スカート部３３の膨出部３２に連なる部分３３ａに接してドーム半径方向に延びる接線Ｔ３と水平面Ｈとのなす傾斜角度に一致されている。より具体的には、可動接点部材３１の半径方向に沿う断面において、膨出部３２の湾曲形状に沿った仮想円Ｃ２およびスカート部３３の湾曲形状に沿った仮想円Ｃ３をとった場合、仮想円Ｃ２の膨出部３２の外周縁部３２ａにおける接線Ｔ２と、仮想円Ｃ３のスカート部３３の膨出部３２に連なる部分３３ａにおける接線Ｔ３とが一直線上に連なる。この関係を言い換えると、仮想円Ｃ２は、仮想円Ｃ３の接線Ｔ３に対しての外接円となり、仮想円Ｃ３は、仮想円Ｃ２の接線Ｔ２に対しての外接円となる関係となっている。
【００５１】
このように、スカート部３３は、膨出部３２の外周縁部３２ａから接線Ｔ２を有するように湾曲して連なるため、膨出部３２とスカート部３３とがなだらかに接続される。この変形例に係る構成においても、可動接点部材３１の反転動作時に、接続部分にて支点が生じないことにより、外側から内側に向かう応力伝達が膨出部３２とスカート部３３との境目において遮断されないため、スカート部３３の外周縁部に生じる応力振幅を低減させることが可能となる。
【００５２】
なお、ここでは、接線Ｔ２と水平面Ｈとのなす傾斜角度と接線Ｔ３と水平面Ｈとのなす傾斜角度とが一致する構成としたが、この構成に限定されず、これら傾斜角度の差が可動接点部材３１の反転動作時に外側から中央に向かう応力伝達を遮断しない程度の角度範囲内にあればよい。すなわち、接線Ｔ３方向が、接線Ｔ２方向に対して反転動作時に外側から中央に向かう応力伝達を遮断しない程度に近ければよい。
【００５３】
図５を参照して、本実施の形態に係る可動接点部材、変形例に係る可動接点部材および比較例に係る可動接点部材の応力伝達方法について説明する。各応力パターンは、有限要素法による解析から求めたものである。なお、比較例に係る可動接点部材は、所定の曲率で凸状に湾曲した膨出部と所定の角度で傾斜されたスカート部とが、屈曲するように接続されたものである。このため、比較例に係る可動接点部材では膨出部とスカート部との境目に反転時の支点が形成される。
【００５４】
図５は、可動接点部材の切欠部における応力パターンの説明図であり、（ａ）、（ｂ）は比較例に係る可動接点部材、（ｃ）、（ｄ）は本実施の形態に係る可動接点部材、（ｅ）、（ｆ）は変形例に係る可動接点部材の応力パターンをそれぞれ示している。なお、図５（ａ）、（ｃ）、（ｅ）においては、実線が非押圧操作時の応力パターン、破線が押圧操作時の応力パターンをそれぞれ示し、図５（ｂ）、（ｄ）、（ｆ）においては、実線が非押圧操作時、破線が押圧操作時をそれぞれ示している。また、説明の便宜上、膨出部とスカート部との境目の位置を同じ位置とした場合における応力パターンを示している。
【００５５】
図５（ａ）に示すように、比較例に係る可動接点部材３５においては、三角形状の応力パターンがあらわれており、切欠部３８で応力のピーク値を有している。また、可動接点部材３５の反転動作によって生じた応力が径方向に広がることなく、切欠部３８の延在方向（周方向）にのみ広がっている。これは、膨出部３６とスカート部３７との接続部分が僅かに角張って形成され、図５（ｂ）に示すように、反転動作時にスカート部３７は立設した状態のまま膨出部３６との接続部分に支点が形成されるためである。このため、可動接点部材３５の反転動作によって生じた応力の伝達が支点部分では伝達方向が僅かに転換され、この伝達方向の転換の影響により、膨出部３６とスカート部３７との接続部分から内側に広がるのが遮断される。
【００５６】
このように、可動接点部材３５に加わる作動力がスカート部３７のみで受け止められるため、特にスカート部３７の切欠部３８に生じる周方向の応力振幅が強くなる。また、上記したように、可動接点部材３５の寿命は応力振幅の増加に対して対数的に減少するという関係を有している。したがって、比較例に係る可動接点部材３５においては、応力が集中する切欠部３８にクラックが生じ易くなり、十分な寿命を得ることができない。特に、可動接点部材３５を小型化する場合には、応力振幅は径の大きさ二乗に反比例することから、大幅に寿命が短くなってしまう。
【００５７】
一方、図５（ｃ）に示すように、本実施の形態に係る可動接点部材４においては、比較例に係る可動接点部材３５と同様に三角形状の応力パターンがあらわれているものの、反転動作によって生じた応力が切欠部２７の延在方向（周方向）だけでなく径方向にも広がっている。これは、スカート部２６が膨出部２５の外周縁部２５ａから接線方向になだらかに接続され、図５（ｄ）に示すように、反転動作時に膨出部２５とスカート部２６との接続部分に支点が形成されないためである。このため、可動接点部材４の反転動作によって生じた応力の伝達が膨出部２５とスカート部２６との接続部分から何ら影響を受けることなく、膨出部２５とスカート部２６との接続部分から内側に広がるのが遮断されない。
【００５８】
このように、可動接点部材４に加わる作動力がスカート部２６だけでなく膨出部２５においても受け止められるため、比較例に係る可動接点部材３５と比較して、切欠部２７に生じる周方向の応力振幅が大きく低減される。したがって、本実施の形態に係る可動接点部材４においては、応力振幅の減少に対して寿命が対数的に増加されることから、比較例に係る可動接点部材３５と比較して寿命を大幅に長くすることが可能となる。また、可動接点部材４を小型化する場合においても、所望の寿命を確保することが可能となる。
【００５９】
また、図５（ｅ）に示すように、変形例に係る可動接点部材３１においては、切欠部３４よりも径方向内側寄りで応力のピーク値を有する応力パターンがあらわれている。また、可動接点部材３１の反転動作によって生じた応力が切欠部３４の延在方向（周方向）だけでなく径方向にも広がっている。これは、スカート部３３が膨出部３２の外周縁部３２ａから共通の接線を有するようになだらかに接続され、図５（ｆ）に示すように、膨出部３２とスカート部３３との接続部分に反転動作時に支点が形成されないためである。このため、可動接点部材３１の反転動作によって生じた応力の伝達が膨出部３２とスカート部３３との接続部分から何ら影響を受けることなく、膨出部３２とスカート部３３との接続部分から内側に広がるのが遮断されない。
【００６０】
このように、可動接点部材３１に加わる作動力がスカート部３３だけでなく膨出部３２においても受け止められると共に、応力のピーク値が切欠部３４から内側に位置されるため、切欠部３４に生じる周方向の応力振幅が大きく低減される。よって、変形例に係る可動接点部材３１は、比較例に係る可動接点部材３５および本実施の形態に係る可動接点部材４と比較して、寿命をさらに長くすることが可能となる。また、可動接点部材３１を小径化する場合においても、所望の寿命を確保することがさらに容易となる。
【００６１】
ところで、本実施の形態に係る可動接点部材４の製造工程においては、可動接点部材４が一対の切欠部２７を除く外周縁部においてフープ材に接続されている。このため、フープ材からの可動接点部材４の切り離し時に、一対の切欠部２７に切り残し部分２８が残存することがない。以下、図６を参照して、可動接点部材に対する切り残し部分の影響について説明する。図６は、本発明の実施の形態に係る可動接点部材の切り残し部分の説明図である。なお、図６において、（ａ）が一対の切欠部に切り残し部分が残存する場合、（ｂ）が一対の切欠部以外の外周縁部に切り残し部分が残存する場合をそれぞれ示す。
【００６２】
図６（ａ）に示すように、例えば、可動接点部材４の製造工程において、可動接点部材４が一対の切欠部２７でフープ材に接続されていた場合には、フープ材の切り離し時に一対の切欠部２７に切り残し部分２８が残存する。この切り残し部分２８は、切欠部２７の端面から外方に僅かに突出し、付け根部分に角部を形成している。一対の切欠部２７における応力振幅は、スカート部２６の他の外周縁部と比べて大きいため、この付け根部分からクラックが生じ易い。
【００６３】
この問題を解決するため、フープ材からの切り離し時に、一対の切欠部２７に切り残し部分２８を残存させないように切断する構成が考えられる。しかしながら、高度な加工が必要となり、作業効率が低下すると共に、製造コストが増加してしまう。
【００６４】
一方、図６（ｂ）に示すように、可動接点部材４の製造工程において、可動接点部材４が一対の切欠部２７を除く外周縁部でフープ材に接続されていた場合には、フープ材の切り離し時に一対の切欠部２７を除く外周縁部に切り残し部分２８が残存する。したがって、一対の切欠部２７と比較して応力振幅が小さいスカート部２６の外周縁部に切り残し部分２８が残存するため、切り残し部分２８の付け根部分からクラックが生じ難くなっている。
【００６５】
このように、本実施の形態に係る可動接点部材４は、簡易な構成で切り残し部部２８の付け根部分からのクラックを抑制している。なお、ここでは、傾斜したスカート部２６を有する可動接点部材４を例示して説明したが、湾曲したスカート部３３を有する変形例に係る可動接点部材３１においても、切欠部３４を除く外周縁部に切り残し部分を残存させてもよい。また、可動接点部材４の所望の寿命を確保可能であれば、切欠部２７に切り残し部分２８を残存させてもよい。
【００６６】
また、本実施の形態に係る可動接点部材４の製造工程においては、金属板材が可動接点部材４の外形形状に沿って切断された後に、塑性加工によって膨出部２５とスカート部２６とが形成される。これとは逆に、図７（ａ）に示すように、例えば、塑性加工によって膨出部２５とスカート部２６とが形成された後に、可動接点部材４の外形形状に沿って金属板材が切断されると、スカート部２６の外周縁部の残留応力が大きくなる。
【００６７】
具体的には、金属板材を凸状に塑性変形した状態で切断されるため、図示しない切断刃が金属板材の斜面に対して斜めに当たり、スカート部２６の外周縁部が鉛直に切断される。このため、スカート部２６の外周縁部に生じる歪が不均一となり、残留応力が大きくなる。このように、可動接点部材４の外周縁部の残留応力が大きくなるため、特に切欠部２７においてクラックが生じ易くなる。
【００６８】
これに対し、図７（ｂ）に示すように、可動接点部材４の外形形状に沿って金属板材が切断された後に、塑性加工によって膨出部２５とスカート部２６とが形成されると、スカート部２６の外周縁部の残留応力が減少される。具体的には、平坦な金属板材が切断されるため、図示しない切断刃が金属板材の平面に対して垂直に当たって切断される。このため、図７（ａ）に示す可動接点部材４と比べて、金属板材の外周縁部に生じる不均一な歪が減少して残留応力が小さくなる。
【００６９】
そして、金属板材に塑性加工を施してスカート部２６と膨出部２５とが形成されると、スカート部２６の外周縁部の端面が斜面に対して垂直に形成される。このように、スカート部２６の外周縁部の残留応力が小さくなるため、特に切欠部２７におけるクラックが抑制される。なお、ここでは、傾斜したスカート部２６を有する可動接点部材４を例示して説明したが、湾曲したスカート部３３を有する比較例に係る可動接点部材３１においても、金属板材が切断された後に、塑性加工によって膨出部３２とスカート部３３とが形成される構成としてもよい。また、可動接点部材４の所望の寿命を確保可能であれば、金属板材を凸状に塑性変形した状態で切断して可動接点部材４を形成してもよい。
【００７０】
図８を参照して、可動接点部材の反転動作について簡単に説明する。図８は、本発明の実施の形態に係る可動接点部材の反転動作の説明図である。
【００７１】
図８（ａ）に示すように、操作キー５が押圧されていない初期状態においては、可動接点部材４の弾性力により操作キー５が上方に持ち上げられている。この場合、可動接点部材４の外周縁部が一対の外側固定接点部１４に接触し、中央部が中央固定接点部１３から離間されている。この初期状態から操作キー５が押圧されると、操作キー５を介して可動接点部材４の頂部に押圧力が集中され、可動接点部材４が半径方向外側から中心に向かって徐々に撓み始める。
【００７２】
さらに、可動接点部材４に加わる荷重が大きくなり所定の荷重以上になると、図８（ｂ）に示すように可動接点部材４が反転する。可動接点部材４が反転すると、可動接点部材４の中央部が中央固定接点部１３に接触され、中央固定接点部１３と一対の外側固定接点部１４とが可動接点部材４を介して導通される。そして、可動接点部材４から作動力が除かれると、可動接点部材４は自身の弾性力により復帰し、操作キー５を上方に押し上げる。
【００７３】
以上のように、本実施の形態に係る可動接点部材４によれば、スカート部２６にのみ一対の切欠部２７が形成されるため、可動接点部材４の繰り返し押圧操作時に生じる応力を円形の膨出部２５に分散させることができ、膨出部２５に一対の切欠部２７が形成される構成と比較して、切欠部２７における応力振幅を小さくできる。よって、可動接点部材４の切欠部２７におけるクラックの発生を抑制することができる。このように、一対の切欠部２７により可動接点部材４の小型化を図りつつ、可動接点部材４の長寿命化を図ることができる。
【００７４】
本実施の形態に係る可動接点部材４によれば、膨出部２５とスカート部２６とがなだらかに接続され、外側から中央に向かう応力伝達が膨出部２５とスカート部２６との境目で遮断されることがない。したがって、可動接点部材４の繰り返し押圧操作によって、スカート部２６の切欠部２７に生じる応力振幅が低減され、可動接点部材４の長寿命化を図ることが可能となる。また、膨出部２５とスカート部２６とにより形成されているため、所定の曲率でドーム状に形成した可動接点部材と比較して、膨出部２５の曲率、スカート部２６と膨出部２５との境界位置等を調整して所望の操作フィーリングを得ることが可能となる。
【００７５】
なお、本発明に係る可動接点部材は、本実施の形態に係る可動接点部材および変形例に係る可動接点部材に限定されるものではない。図９に示すように、可動接点部材を形づくる膨出部およびスカート部等の各部が、外周縁部から内側に向かう応力伝達を妨げないように接続されていれば、どのような形状であってもよい。例えば、図９（ａ）に示す可動接点部材は、膨出部を所定の曲率で凸状に湾曲し、スカート部を膨出部とは異なる曲率で凸状に湾曲したものである。この場合、スカート部の膨出部に連なる部分は、膨出部の外周縁部に接してドーム半径方向に延びる接線と略一致するように形成されている。
【００７６】
また、図９（ｂ）に示す可動接点部材は、膨出部を所定の曲率で凸状に湾曲し、スカート部を膨出部とは異なる曲率で凹状に湾曲し、スカート部の外周縁部を水平状としたものである。この場合も、スカート部の膨出部に連なる部分は、膨出部の外周縁部に接してドーム半径方向に延びる接線と略一致するように形成されている。
【００７７】
また、図９（ｃ）、（ｄ）に示す可動接点部材のように、スカート部の外周縁部にさらに脚部を連ねるようにしてもよい。図９（ｃ）、（ｄ）に示す可動接点部材は、膨出部を所定の曲率で凸状に湾曲し、スカート部を所定の角度で傾斜させ、湾曲部を所定の曲率で凸状または凹状に湾曲したものである。この場合は、スカート部の膨出部に連なる部分は、膨出部の外周縁部に接してドーム半径方向に延びる接線の接線方向と略一致するように形成されると共に、スカート部の外周縁部は、脚部のスカート部の外周縁部に連なる部分に接してドーム半径方向に延びる接線の接線方向と略一致するように形成されている。なお、ここでいう略一致とは、完全一致に限らず、押圧操作によって外側から内側に向かう応力伝達を遮らないのであれば、多少ズレを有していてもよい。
【００７８】
これら図９（ａ）−（ｄ）に示す可動接点部材は、本実施の形態に係る可動接点部材と同様に、スカート部の対向する２箇所を平行に切り欠いて一対の切欠部が形成される。これにより、可動接点部材の繰り返し押圧操作時に生じる応力を円形の膨出部に適切に分散させることができ、切欠部の応力振幅を小さくできる。
【００７９】
また、上記した実施の形態においては、膨出部を所定の曲率で形成する構成としたが、この構成に限定されるものではない。膨出部は、スカート部になだらかに連なり、操作キー等の押圧部材からの押圧力を受ける形状であればどのような形状であってもよい。
【００８０】
また、上記した実施の形態においては、ハウジング内に可動接点部材が保持されたスイッチ装置を例示して説明したが、この構成に限定されるものではない。本発明に係る可動接点部材を用いるスイッチ装置であれば、どのような構成でもよく、例えば、保持シートにより可動接点部材が基板に保持されるシート型のスイッチ装置であってもよい。
【００８１】
また、上記した実施の形態においては、膨出部とスカート部とがなだらかに接続される構成としたが、この構成に限定されるものではない。本発明に係る可動接点部材は、スカート部にのみ切欠部が形成されることで切欠部の応力振幅が減少される構成であればよく、例えば、膨出部とスカート部とが屈曲するように接続され、膨出部とスカート部との境目に反転時の支点が形成される構成としてもよい。
【００８２】
また、今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であってこの実施の形態に制限されるものではない。本発明の範囲は、上記した実施の形態のみの説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
以上説明したように、本発明は、小型化を図ると共に、切欠部における応力振幅を低減して長寿命化を図ることができるという効果を有し、特に、携帯電話等の小型の電子機器に組み込まれる可動接点部材およびスイッチ装置に有用である。
【符号の説明】
【００８４】
１  スイッチ装置
２  ハウジング
３  カバー部材
４、３１  可動接点部材
５  操作キー
１３  中央固定接点部
１４  外側固定接点部
２１  ヘッド部
２２  フランジ部
２３  押圧突起部
２５、３２  膨出部
２５ａ、３２ａ  外周縁部
２６、３３  スカート部
２７、３４  切欠部
２８  切り残し部分
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３  仮想円
Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３  接線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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