(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
キーキャップへの作動力をステムを介して弾性部材に作用させこの弾性部材の押圧により基板上の接点回路を動作せしめる押ボタンスイッチにおいて、
接点回路を含むメンブレンシートと、
基板上に形成されたキーボードフレームガイドと、
上記キーボードフレームガイドにガイドされ、外部からの作動力を受ける穴を有するステムと、
該ステムとメンブレンシートとの間に介在し、ステムにより押圧された時にクリック動作をもって潰れて接点回路を動作させ、押圧力を解除された時にステムを元の位置に押し上げるラバースプリングと、
一方の先端に設けられた軸承棒が上記基板上で摺動自在に軸承され、中途に作動棒を有する少なくとも２本の腕のこれら作動棒をステムの穴に移動自在に嵌入せしめかつ２本の腕をＸ字状に交差せしめたスタビライザ組立体と、
上記２本の腕の他方の先端を下面で廻動自在に軸承したキーキャップと、
を具備してなる押ボタンスイッチ。
【請求項２】
上記キーボードフレームガイドの貫通穴は平面四角形に形成され、上記ステムのガイド腕は上記四角形の対向する２辺によりガイドされることを特徴とする請求項１に記載の押ボタンスイッチ。
【請求項３】
上記スタビライザ組立体は並行する２本の腕とこれらの間を作動棒で連結した梯子型をした作動枠を２個Ｘ字状に交差せしめたことを特徴とする請求項１に記載の押ボタンスイッチ。
【請求項４】
上記スタビライザ組立体は腕の両端に軸承棒を同じ方向に延在させ、中央部付近に作動棒を軸承棒と同方向に延在させたＥ字状をした作動枠を２個離れてＸ字状に交差せしめたことを特徴とする請求項１に記載の押ボタンスイッチ。
【請求項５】
キーボードフレームガイドは基板と一体に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の押ボタンスイッチ。
【請求項６】
キーボードフレームガイドは基板とは別体に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の押ボタンスイッチ。
【請求項７】
スタビライザ組立体の軸承棒は基板上に設けられた滑動スリット内で摺動自在に軸承され、該滑動スリットはキーボードフレームガイドに形成されていることを特徴とする請求項１に記載の押ボタンスイッチ。
【請求項８】
スタビライザ組立体の軸承棒は基板上に設けられた滑動スリット内で摺動自在に軸承され、該滑動スリットはキーボードフレームガイド以外の基板上に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の押ボタンスイッチ。
【請求項９】
押ボタンスイッチが基板上に複数個形成されて、キーボードを構成していることを特徴とする請求項１に記載の押ボタンスイッチ。
【請求項１０】
押ボタンスイッチが単体で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の押ボタンスイッチ。
【請求項１１】
上記ステムの穴の下方には、潰されたラバースプリングの押圧突起の逃げを受け入れる抜け穴を設けたことを特徴とする請求項１に記載の押ボタンスイッチ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、押ボタンスイッチの構造に関し、特にキーボードに用いて好適な押ボタンスイッチの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パソコンと称されるパーソナルコンピュータの入力装置として用いられるキーボードは、その盤面上に複数個の押しボンスイッチが形成されている。これら押ボタンスイッチはスペーサを介して互いに対向する柔軟性のある２枚の合成樹脂シートの内側に、該シートが互いに押し圧された時に接触する接点回路をプリント配線技術を用いて設けたメンブレンシートが用いられている。そして上記接点回路が印刷されている部分の上面には、カップ状に形成され、押ボタンにより押圧されてこれが潰れるときにクリック作用を発生するラバースプリングなどの弾性部材を持った押ボタンが押圧自在に設けられている。
【０００３】
上記のような従来の押ボタンスイッチは作用部材のクリック動作を起こさせるストロークが長いので、これを押圧するための押ボタンも背丈が長くなるという欠点があった。このような欠点を解消するために、例えば実開平４−１０２１２８号公報或いは米国特許第５，２０３，４４８号公報に記載されているように、メンブレンシートを覆い作用部材を支える基板と押ボタンの押圧作用部との間に、上記基板に対しても或いは押ボタンの押圧作用部に対しても摺動自在な中間子を介在させている。このような構成をとると、押ボタンが押し下げられてこれの底面が中間子の先端に接触すると、該中間子も押ボタンに押し下げられる。したがって、押ボタンの動作ストロークは押ボタンと中間子間のクリアランス及び中間子と基板間のクリアランスに分割されるため、実質的に作動部材の動作ストロークを従来のような押ボタンと同じにしても、メンブレンシートから押ボタンの上面までの距離即ち押ボタンスイッチの背丈を従来のものより小さくすることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、メンブレンシートを覆い作用部材を支える基板と押ボタンの押圧作用部との間に、上記基板に対しても或いは押ボタンの押圧作用部に対しても摺動自在な中間子を介在させた押ボタンスイッチは、背丈が従来のものと比べて低くできるという優位な点はある。しかしながら、この形式の押ボタンスイッチは、中間子と押ボタンとの間と中間子と基板との間の２箇所に摺動部があるため摺動部の寸法誤差が従来のものと比較して２倍となるため、押圧動作時に押ボタンの振れが大きく動作の安定性に欠けるという不都合がある。また、押ボタンは固定されている基板に対して浮遊状態にある中間子に支えられているため、強度的に弱いという欠点も有する。
【０００５】
本発明は上述のような不都合な点を解消しようとするものであり、その目的はキーキャップへの作動力を中間子を介して弾性部材に作用させこの弾性部材の押圧により接点回路を動作せしめる押ボタンスイッチにおいて、押ボタンの押圧動作に安定性があり、かつ操作者の押圧動作に対して中間子、弾性部材、メンブレンシート等の充分な強度を保持している押ボタンの構造を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述の如き本発明の目的を達成するために、本願の請求項１に記載の発明は、キーキャップへの作動力をステムを介して弾性部材に作用させこの弾性部材の押圧により基板上の接点回路を動作せしめる押ボタンスイッチにおいて、
接点回路を含むメンブレンシートと、基板上に形成されたキーボードフレームガイドと、上記キーボードフレームガイドにガイドされ、外部からの作動力を受ける穴を有するステムと、該ステムとメンブレンシートとの間に介在し、ステムにより押圧された時にクリック動作をもって潰れて接点回路を動作させ、押圧力を解除された時にステムを元の位置に押し上げるラバースプリングと、
一方の先端に設けられた軸承棒が上記基板上で摺動自在に軸承され、中途に作動棒を有する少なくとも２本の腕のこれら作動棒をステムの穴に移動自在に嵌入せしめかつ２本の腕をＸ字状に交差せしめたスタビライザ組立体と、上記２本の腕の他方の先端を下面で廻動自在に軸承したキーキャップと、を具備してなる押ボタンスイッチを提供する。
本願の請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明に加えて、上記キーボードフレームガイドの貫通穴は平面四角形に形成され、上記ステムのガイド腕は上記四角形の対向する２辺によりガイドされることを特徴とする押ボタンスイッチを提供する。
本願の請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明に加えて、上記スタビライザ組立体は並行する２本の腕とこれらの間を作動棒で連結した梯子型をした作動枠を２個Ｘ字状に交差せしめたことを特徴とする押ボタンスイッチヲ提供する。
本願の請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明に加えて、上記スタビライザ組立体は腕の両端に軸承棒を同じ方向に延在させ、中央部付近に作動棒を軸承棒と同方向に延在させたＥ字状をした作動枠を２個離れてＸ字状に交差せしめたことを特徴とする押ボタンスイッチを提供する。
本願の請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の発明に加えて、キーボードフレームガイドは基板と一体に形成されていることを特徴とする押ボタンスイッチを提供する。
本願の請求項６に記載の発明は、請求項１に記載の発明に加えて、キーボードフレームガイドは基板とは別体に形成されていることを特徴とする押ボタンスイッチを提供する。
本願の請求項７に記載の発明は、請求項１に記載の発明に加えて、スタビライザ組立体の軸承棒は基板上に設けられた滑動スリット内で摺動自在に軸承され、該滑動スリットはキーボードフレームガイドに形成されていることを特徴とする押ボタンスイッチを提供する。
本願の請求項８に記載の発明は、請求項１に記載の発明に加えて、スタビライザ組立体の軸承棒は基板上に設けられた滑動スリット内で摺動自在に軸承され、該滑動スリットはキーボードフレームガイド以外の基板上に形成されていることを特徴とする押ボタンスイッチを提供する。
本願の請求項９に記載の発明は、請求項１に記載の発明に加えて、押ボタンスイッチが基板上に複数個形成されて、キーボードを構成していることを特徴とする押ボタンスイッチを提供する。
本願の請求項１０に記載の発明は、請求項１に記載の発明に加えて、押ボタンスイッチが単体で構成されていることを特徴とする押ボタンスイッチを提供する。
本願の請求項１１に記載の発明は、請求項１に記載の発明に加えて、上記ステムの穴の下方には、潰されたラバースプリングの押圧突起の逃げを受け入れる抜け穴を設けたことを特徴とする押ボタンスイッチを提供する。
【０００７】
【作用】
キーキャップが押し下げられると、スタビライザ組立体は押し潰されて行き、腕の上端は、キーキャップのピボットを中心に廻動し、また、キーキャップはステムを介してキーボードフレームガイドにより上下方向にガイドされるので、揺動せずに垂直に降下する。したがって、スタビライザ組立体の作動棒は穴内でステムを押し下げながら互いに少し近接する方向に移動し、また、スタビライザ組立体の軸承棒は滑動スリット内を滑動し、軸承棒は滑動スリット内を滑動する。このようなステムの降下動作により、ラバースプリングは徐々に押しつぶされて行き、ステムが所定の距離を降下するとラバースプリングはステムによりクリック動作とともに押し潰され、押圧突起がメンブレンシートのスイッチ部を押圧して、スイッチをオンとする。キーキャップの押圧動作を中止すると、ラバースプリングの復元力でステムが押し上げられ、上記オン動作とは逆の方向にスタビライザ組立体、キーキャップを上昇させて元の位置に復元する。
【０００８】
【実施例】
本発明の実施例について図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明に係る押ボタンスイッチの分解斜視図である。図１において、１は押ボタンスイッチを動作させるために操作者が押圧するキーキャップであり、通常は上面に文字・数字などが表示されている。該キートップ１の裏面側には後に述べるスタビライザーの端部を軸承するピボットが４箇所設けられているが、その詳細は後に述べることとする。２はスタビライザ組立体である。該スタビライザ組立体２は梯子型をした作動枠２ａと２ｂがＸ字状に組み合わされている。作動枠２ａはほぼ中央部分に設けられた作動棒２ｃによって２本の腕２ｄ，２ｅが結合されている。腕２ｄ，２ｅの上端と下端には軸承棒２ｆ、２ｈ、２ｉが設けられている。作動枠２ｂはほぼ中央部分に設けられた作動棒２ｊによって２本の腕２ｋ，２ｍが結合されている。腕２ｋ，２ｍの上端と下端には軸承棒２ｎ，２ｑ，２ｒが設けられている。なお、作動枠２ａは作動枠２ｂよりも腕間の幅が広い。
【０００９】
３はステムであり、キーキャップ１に与えられ、スタビライザ組立体２の作動棒２ｃ，２ｊを介して伝達された操作力を後述のメンブレンスイッチ方向に伝達する。ステム３は中央にスタビライザ組立体２の作動棒２ｃ，２ｊを移動自在に受け入れ穴３ａを有し、これの両端からはかぎ型に２つのガイド腕３ｂ，３ｃが垂下している。なお、穴３ａの上部には、作動棒２ｃ，２ｊを挿通する溝３ｄが形成されている。
【００１０】
４はラバースプリングである。ラバースプリング４は弾性力のある合成樹脂あるいはゴムからなり、ほぼ茶碗を逆さにした形状を呈している。上端には厚手に形成されていてほとんど変形しない加圧部４ａが設けられ、下部にはメンブレンスイッチ上に載置されるリング部４ｂが設けられ、その間には薄く形成され、スプリング作用を呈するスプリング部４ｃが設けられている。なお、内部でかつ加圧部４ａの下側にはメンブレンスイッチを押圧する押圧突起４ｄが形成されている。
【００１１】
５は、メンブレンスイッチの上部を覆うキーボードフレーム（基板）６上に設けられ、これと一体に形成されたキーボードフレームガイドである。該キーボードフレームガイド５は４角形に形成されてキーボードフレーム６から上方に立上がって形成される枠部５ａを有する。該枠部５ａの中央部分は貫通穴５ｂが形成され、上部からはメンブレンシート７のスイッチ部７ａを望むことができる。枠部５ａの前後には、スタビライザ組立体２の軸承棒２ｑ、２ｒを受け入れる滑動スリット５ｃ及び軸承棒２ｈ、２ｉを受け入れる滑動スリット５ｄが形成されている。なお、５ｅはスタビライザ組立体の腕の２ｄ，２ｅの先端を受け入れる滑動溝である。
【００１２】
次に本発明に係る押ボタンスイッチの組立について説明する。まず、ラバースプリング４をキーボードフレームガイド５の貫通穴５ｂ内に挿入し、リング部４ｂをメンブレンシート７のスイッチ部７ａ上に載置する。次いで、その上からステム３を載置し、そのガイド腕３ｂ、３ｃをキーボードフレームガイド５の貫通穴５ｂ内に挿入し、ガイド腕３ｂ、３ｃを枠部５ａの互いに対向する２つの壁面でガイドさせるようにする。しかる後、スタビライザ組立体２の作動棒２ｃ、２ｊをステム３の溝３ｄから穴３ａ内にはめ込み、スタビライザ組立体２の軸承棒２ｑ、２ｒを滑動スリット５ｃ内に挿入し軸承棒２ｈ、２ｉを滑動スリット５ｄ内に挿入する。最後にキーキャップ１のピボット１ａに、作動枠２ａと２ｂに設けられた軸承棒２ｆと２ｎをはめ込んで組立は終了する。
【００１３】
図２は組立が終了した本発明に係る押ボタンスイッチの断面図である。なお、図２において、８はメンブレンシート７の下面に添付されているバックプレートである。図２の状態は、ラバースプリング４が伸び切っている状態である。図３に示すように、ステム３の下面をラバースプリング７が押し上げている。しかし図２に示すように、スタビライザ組立体２の軸承棒２ｑ、２ｒ及び軸承棒２ｈ、２ｉがそれぞれ滑動スリット５ｃ及び滑動スリット５ｄの内側に当接しているので、これ以上ステム３は上昇出来ない。
【００１４】
この状態からキーキャップ１が押し下げられると、スタビライザ組立体２は押しつぶされて行き、腕２ｄと２ｅの上端は、キーキャップ１のピボット１ａを中心に廻動し、また、キーキャップ１はステム３を介してキーボードフレームガイド５により上下方向にガイドされるので、揺動せずに垂直に降下する。したがって、スタビライザ組立体２の作動棒２ｃ、２ｊは穴３ａ内でステム３を押し下げながら互いに少し近接する方向に移動し、また、スタビライザ組立体２の軸承棒２ｑ、２ｒは滑動スリット５ｃ内を滑動し、軸承棒２ｈ、２ｉは滑動スリット５ｄ内を滑動する。
【００１５】
ステム３の降下動作により、図２、図３に示すラバースプリング４は徐々に押しつぶされて行き、図４に示すように、ステム３が所定の距離を降下するとラバースプリング４は図５に示すように、ステム４によりクリック動作とともに押しつぶされ、押圧突起４ｄがメンブレンシート７のスイッチ部７ａを押圧して、スイッチをオンとする。キーキャップ１の押圧動作を中止すると、ラバースプリング４の復元力でステム３が押し上げられ、上記オン動作とは逆の方向にスタビライザ組立体２、キーキャップ１が図２に示す位置に復元する。
【００１６】
図６は、スタビライザ組立体の別の実施例を図式的に示す斜視図である。図において、８はスタビライザ組立体を示す。スタビライザ組立体８は２本の腕８ａと８ｂを有する。腕８ａの上端には水平方向に軸承棒８ｃが設けられている。この軸承棒８ｃは、第１の実施例と同様に長く形成され、例えば、キーキャップ１の横幅に近い長さをとり、キーキャップ１の下側で廻動自在に軸承される。腕８ａの下端には軸承棒８ｃと同一方向にほぼ同じ長さに軸承棒８ｄが設けられ、さらに腕８ａの中央付近には作動棒８ｅが軸承棒８ｃと同一方向にほぼ同じ長さに設けられている。下側の軸承棒８ｄは、図１とは異なりキーボードフレームガイド５の枠部５ａの外側に沿って設けられた滑動スリット５ｄに滑動自在に嵌め込まれている。
【００１７】
腕８ｂの上端には水平方向に軸承棒８ｆが設けられている。この軸承棒８ｆは第１の実施例と同様に長く形成され、例えば、キーキャップ１の横幅に近い長さをとり、キーキャップ１の下側で廻動自在に軸承される。腕８ｂの下端には軸承棒８ｆと同一方向にほぼ同じ長さに軸承棒８ｇが設けられ、さらに腕８ｂの中央付近には作動棒８ｈが軸承棒８ｆと同一方向にほぼ同じ長さに設けられている。下側の軸承棒８ｇは、図１とは異なりキーボードフレームガイド５の枠部５ａの外側に沿って設けられた滑動スリット５ｃに滑動自在に嵌め込まれている。そして腕８ａ、軸承棒８ｃ、軸承棒８ｄ、作動棒８ｅをもって作動枠８ｉを形成し、該作動枠８ｉはほぼＥ字状を呈している。また腕８ｂ、軸承棒８ｆ、軸承棒８ｇ、作動棒８ｈをもって作動枠８ｊを形成し、該作動枠８ｊはほぼＥ字状を呈している。これら２個の作動枠は、作動棒の軸方向から見ると、互いにＸ字状に交差している。このように構成されたスタビライザ組立体は第１の実施例よりも構成が簡単でありながら、第１の実施例とほぼ同じ作動を行なう。なお、第１の実施例では滑動スリット５ｃ、５ｄをキーボードフレームガイド５と別体に構成し、第２の実施例では滑動スリット５ｃ、５ｄをキーボードフレームガイド５と一体に構成したが、例えば、第１の実施例において、スタビライザ組立体２の軸承棒２ｑ、２ｒと、軸承棒２ｈ、２ｉとを内側に突出させれば、第２の実施例のような滑動スリット５ｃ、５ｄを用いることもできる。このような構成をとれば、１個の押ボタンスイッチを単体で構成する時に有利である。
【００１８】
以上、本発明を上述の複数個の実施例によって説明したが、例えば本発明の押ボタンスイッチの構造を基板上に複数個形成してキーボードとしたり、押ボタンスイッチを１個だけケース内に収納して押ボタンスイッチ単体を構成したりでき、また図１、図３、図４は図面を簡単にするため、ステム３の穴３ａ下面が平坦な床面に描かれているが、実際にはラバースプリング４が押し潰されたとき、ステム３がラバースプリング４の押圧突起４ｄがメンブレンスイッチ７を強く押しすぎてこれを破ることがある。このような不都合をさけるため、本発明においては、図５に示すようにステム３の床面に抜け穴３ｅを設け、ラバースプリング４が押し潰されたとき押圧突起４ｄの上部が穴３ｅ内に抜けて該押圧突起４ｄ下面がメンブレンシート７を強く押圧することを避けてラバースプリング４に対してかかるストレスを軽減している。このためラバースプリング４のクリック動作はスムースとなり、又ラバースプリング４及びメンブレンシート７の寿命も延びる。
このように本発明の主旨の範囲内で種々の変形や応用が可能であり、これらの変形や応用を本発明の範囲から排除するものではない。
【００１９】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明は接点回路を含むメンブレンシートと、基板上に設けられたキーボードフレームガイドと、上記キーボードフレームガイドにガイドされ、外部からの作動力を受ける穴を有するステムと、該ステムとメンブレンシートとの間に介在し、ステムにより押圧された時にクリック動作をもって潰れて接点回路を動作させ、押圧力を解除された時にステムを元の位置に押し上げるラバースプリングと、上記基板位置に一方の先端を摺動自在に軸承され、中途に作動棒を有する少なくとも２本の腕のこれら作動棒をステムの穴に移動自在に嵌入せしめかつ２本の腕をＸ字状に交差せしめたスタビライザ組立体と、上記２本の腕の他方の先端を下面で廻動自在に軸承したキーキャップと、を具備しているので、キーキャップが押し下げられる時、スタビライザ組立体により動作を規制されて降下して行くので、これが水平に保持されたまま押し下げられる。従ってステムも垂直方向に押し下げるため、ラバースプリングも真上から押圧される。しかもキーキャップの動作はスタビライザ組立体により規制されるのでステムとキーボードフレームガイドとステム間に多少のクリアランスがあっても、直接キーキャップの動作を害することはないし、しかも従来例の押ボタンスイッチよりも堅牢に構成できるばかりか、ステムにラバースプリングの抜け穴を設けているので、ラバースプリングの動作がスムースとなるほか、メンブレンシートの寿命を延ばすこともできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の分解斜視図である。
【図２】本発明の一実施例の断面図である。
【図３】本発明の一実施例の内、スタビライザ組立体を除いた断面図である。
【図４】本発明の一実施例の動作を説明する断面図である。
【図５】ラバースプリングの動作状態を示す部分断面図である。
【図６】スタビライザ組立体の別の実施例を図式的に示す斜視図である。
【符号の説明】
１・・・・・キーキャップ
１ａ・・・・ピボット
２・・・・・スタビライザ組立体
２ａ・・・・作動枠
２ｂ・・・・作動枠
２ｃ・・・・作動棒
２ｄ・・・・腕
２ｅ・・・・腕
２ｆ・・・・軸承棒
２ｈ・・・・軸承棒
２ｉ・・・・軸承棒
２ｊ・・・・作動棒
２ｋ・・・・腕
２ｍ・・・・腕
２ｎ・・・・軸承棒
２ｑ・・・・軸承棒
２ｒ・・・・軸承棒
３・・・・・ステム
３ａ・・・・穴
３ｂ・・・・ガイド腕
３ｃ・・・・ガイド腕
３ｄ・・・・溝
３ｅ・・・・抜け穴
４・・・・・ラバースプリング
４ａ・・・・加圧部
４ｂ・・・・リング部
４ｃ・・・・スプリング部
４ｄ・・・・押圧突起
５・・・・・キーボードフレームガイド
５ａ・・・・枠部
５ｂ・・・・貫通穴
５ｃ・・・・滑動スリット
５ｄ・・・・滑動スリット
６・・・・・キーボードフレーム
７・・・・・メンブレンシート
７ａ・・・・スイッチ部
８・・・・・スタビライザ組立体
８ａ・・・・腕
８ｂ・・・・腕
８ｃ・・・・軸承棒
８ｄ・・・・軸承棒
８ｅ・・・・作動棒
８ｆ・・・・軸承棒
８ｇ・・・・軸承棒
８ｈ・・・・作動棒
８ｉ・・・・作動枠
８ｊ・・・・作動枠
【図１】
0003540377.tif 000002
【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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