(57)【要約】【課題】  携帯電話、ビデオカメラ等用の多方向スイッチにおいて、傾斜させたプランジャの姿勢復帰を良好にし、上枠空所内での遊びによるプランジャの回転を小さくする。【解決手段】  上枠２９の空所２９ａに、中央プランジャ２７とこれにはまる周辺プランジャ３０を収容し、プランジャの下面の突起２７ｃ、３０ａを、カバーシート越しに各タクトばねに当て、上枠の空所および上面の開口部を多角形にして、周辺プランジャの球状外面と上枠の空所内面を、開口部の各辺の中央部だけで接触させて接触面積を減らし、回転止め用に周辺プランジャの外周から突き出して設ける張り出し部３０ｂを、中心からの放射方向を向く短い棒状とし、これを納める上枠の空所２９ｂを、ほぼ平行な壁面の間に僅かの隙間をおいて張り出し部を収容する形状にする。【選択図】      図１
2006164806.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定接点を設けた基板を底部とし、タクトばね収容穴を設けたスペーサ、内側に設けた空所が上面に開口している上枠を積層してケースを構成し、
ケース内の基板中央および周辺にタクトばね群を配置し、その上方の上枠空所にプランジャを収容し、
プランジャの下面の突起でタクトばねを押圧する多方向スイッチにおいて、
プランジャを収容する上枠の空所および上面の開口部を多角形にして、プランジャの外面と上枠空所の接触箇所を多角形の各辺の中央部のみに限ることにより両者の接触面積を減らしたことを特徴とする多方向スイッチ。
【請求項２】
固定接点を設けた基板を底部とし、タクトばね収容穴を設けたスペーサ、内側に設けた空所が上面に開口している上枠を積層してケースを構成し、
ケース内の基板中央および周辺にタクトばね群を配置し、その上方の上枠空所にプランジャを収容し、
プランジャの下面の突起でタクトばねを押圧する多方向スイッチにおいて、
プランジャ外周に上枠の空所の壁に当たって回転を規制する張り出し部を少なくとも２個設け、
該張り出し部は両側がほぼ平行な短い棒状で、プランジャ中心に対し放射方向に突き出しており、張り出し部を収容する上枠の空所の壁がわずかの隙間をおいて張り出し部の両側に面していることを特徴とする多方向スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電話、ポータブルステレオ、ビデオカメラ、デジタルカメラ、車載オーディオ等に組み込んで、これらの操作に用いる多方向スイッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
多方向スイッチは複数のスイッチ接点を備えていて、操作部に加えられる力の着力点や方向によって、それらのスイッチ接点のうちのあるものが選択されて動作するように構成されており、操作の違いに応じて何通りかの異なる信号を出力する。操作方法として、例えば直立して設けた操作レバーあるいはステムを前後左右に傾けることにより、４通りの入力を行うものがある。さらに操作レバーを傾けるのでなく、軸方向に押し込む動きにも対応するスイッチ接点を設けて、入力の種類を５通りにしたものもある。
【０００３】
図８はそのような多方向スイッチの従来例の断面図で、下記の特許文献１に開示されたものである。
この多方向スイッチは、ハウジング１と蓋体１１で形成されるケースの内部に中央固定接点２、コモン接点３、周辺固定接点４が設けてあり、その上に中央タクトばね６と周辺タクトばね７を置いてある。中央タクトばね６は円形で、浅い皿状であり、周辺部がコモン接点３に乗って接触しているが、中央部は中央固定接点２から離れている。周辺タクトばね７は三つの平行な矩形片が両端の連結部でつながって一体になっているもので、外側の矩形片がコモン接点３に接触しているが、中央の矩形片は中高のアーチ状に湾曲しており、周辺固定接点４から離れて上方にある。中央タクトばね６は中央の１個だけであるが、周辺タクトばね７は図に現れている左右の２個のほか、紙面の前後に１個ずつの計４個ある。
【特許文献１】特開平１０−１８８７３８号公報
【０００４】
これらのタクトばねの上に第１のステム８と第２のステム１０が置かれている。第１のステム８は円柱部８ａと半球状のスカート部８ｂが重なった形であり、スカート部の半球状表面が蓋体１１の中央の穴の円錐状ないし球面状の内周面に接して、ハウジング１内に保持さる。スカート部８ｂの下面周辺に突部８ｃがあって、周辺タクトばね７に接している。
【０００５】
第２のステム１０は四角柱であって、第１のステム８の四角のガイド孔９にはまっていて軸方向に摺動可能であり、鍔部１０ａがあるので抜け出さない。第１のステム８から突き出している軸の上端部にキートップ（図示せず）などを装着する。下部の押圧突起１０ｂが中央タクトばね６に接している。
【０００６】
この多方向スイッチは第２のステム１０を動かして操作する。周辺の接点を動作させるには、例えば第２のステム１０の上端に取り付けたキートップを右から押して左に倒すと、第１のステム８も一体になって左に傾き、左側の突部８ｃが周辺タクトばね７の中央部の湾曲をスナップ的に反転させて周辺固定接点４に接触させる。これによって左側のコモン接点３と周辺固定接点４が周辺タクトばね７を介して導通する。第２のステム１０を右側、あるいは紙面の向こう側または手前側に倒した場合にも、各方向についてそれぞれ同様に動作する。
【０００７】
第２のステム１０を倒すのでなくキートップの上端面を軸方向に押すと、第２のステム１０は第１のステム８のガイド孔９に沿って下降し、押圧突起１０ｂが中央タクトばね６を変形させ、中央固定接点２とコモン接点３を導通させる。この時、第１のステム８は動かないから周辺タクトばね７は動作しない。
【０００８】
このような従来の多方向スイッチには次の問題があった。すなわち、多方向スイッチを電子機器のマザーボードに実装するために半田のリフローを行う際、第１のステム８のスカート部８ｂの半球状表面と蓋体１１の中央穴の内周面の間からフラックスがスイッチ内に侵入し、タクトばねや接点に付着して導通不良を起こしたり、腐蝕を生じたりすることである。本願発明者らはこの問題に対して改良された多方向スイッチを開発して別途出願を進めており、以下にこれを参考例として示す。
【０００９】
図２−１、２は参考例の多方向スイッチで、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ断面図、（Ｃ）は（Ａ）のＣ−Ｃ断面図である。基板２１と、スペーサ２２およびカバーシート２３と、上枠２４を積層してケースを構成している。
【００１０】
図（Ｂ）に見るように、ガラス入りエポキシ等の基板２１の中央にタクトばね２５を置き、その左右、およびこれと９０°隔たった紙面の前後の４箇所に方形タクトばね２６を配置してある。中央のタクトばね２５は皿を伏せたような浅いドーム状であり、方形タクトばね２６は、図３に外観の例を示すように、三つの矩形片の両端を連結部でつないだ形状で、中央の矩形片がアーチ状に湾曲している。図２−１（Ｂ）に見るようにタクトばね２５、方形タクトばね２６とも２枚重ねにして用いているが、これはばね力や使用感の調節のためであって、１枚ずつ用いれば足りる場合もある。また、周辺にも皿状タクトバネを使ったり、中央にも方形タクトばねを使ったりしてよいのはもちろんであるが、通常、図２のような構成が小型化の上で便利である。
【００１１】
ポリイミド等のスペーサ２２には、タクトばねの輪郭に僅かの余裕を設けた形状の貫通穴がタクトばねの数だけ開けてあり、スぺーサ２１を基板２１に接合することによって、この穴がタクトばねを収容して位置ずれしないよう保持する基板上の凹部となる。その様子を図４に示す。タクトばねの乗る基板上面には接点電極が形成してあり、タクトばねとともにスイッチを構成する。
【００１２】
スペーサ２２の上面には、同じくポリイミド等で可撓性のカバーシート２３が接合してある。従ってカバーシート２３は、タクトばね２５と４個の方形タクトばね２６を覆い、これらを基板２１とスペーサ２２の穴によって形成される各凹部内に密閉する。
【００１３】
タクトばね２５と方形タクトばね２６の上方に、中央プランジャ２７と周辺プランジャ２８が配置してある。中央プランジャ２７はステム２７ａの下端にフランジ２７ｂのある形状で、ステム２７ａは平面図（Ａ）に見るように面取りした四角柱で、必要に応じてこれにキートップを取り付ける。中央プランジャ２７は、四角のステム２７ａが周辺プランジャ２８の中央の四角のガイド穴にはまっているので、両者は相互には回転せず、下端にフランジ２７ｂがあるので、中央プランジャ２７が抜け出すこともない。周辺プランジャ２８の外側表面はほぼ球面をなしている。
【００１４】
中央プランジャ２７のフランジ２７ｂ下面に突起２７ｃがあって、突起２７ｃはカバーシート２３を介してタクトばね２５のドームの頂点に接し、また、周辺プランジャ２８の下面外周には等間隔の４箇所に突起２８ａがあって、同じくカバーシート２３を介して方形タクトばね２６のアーチの頂点に接している。
【００１５】
プラスチック成型品の上枠２４は、内側に空所２４ａが形成され、これが上面に開口している形状であって、開口部の内周はほぼ球面であり、周辺プランジャ２８の球面状の外形が、この上枠２４の開口部内周に接して保持されている。
【００１６】
図２−１（Ａ）に示すように、周辺プランジャ２８は、球面外形の４箇所に三角形の張り出し部２８ｂのついた形状である。上枠２４の内側には、空所２４ａに加えて、この張り出し部２８ｂを収めるための空所２４ｂを４箇所に設けてある。図（Ａ）の断面Ｃ−Ｃを図２−２（Ｃ）に示す。
【００１７】
周辺プランジャ２８とこれにはまっている中央プランジャ２７がケースに対して回転しようとしても、周辺プランジャ２８の張り出し部２８ｂが空所２４ｂの壁に当たって制止され、周辺プランジャ２８の下面の突起２８ａが方形タクトばね２６から外れることはない。張り出し部２８ｂが空所２４ｂ内であまりがたつかないよう、両者の隙間ａは小さくしておく。図２−１（Ａ）から分かるように、四つの張り出し部２８ｂは正方形の四隅である。すなわち周辺プランジャ２７の外形は、球面と正方形の組み合わせ形状である。
【００１８】
次に、この多方向スイッチの動作を説明する。図５に見るように、まず中央プランジャ２７を下に押す操作の場合は、中央プランジャ２７だけが周辺プランジャ２８の中央のガイド穴に沿って下降し、フランジ２７の下面の突起２７ｃが、カバーシート２３を介して、中央の皿状のタクトばね２５の頂点を押し、ドームの湾曲を反転させてタクトばね２５の下部の接点が導通する。この時、周辺プランジャ２８は変位せず、周辺プランジャ２８の下面の突起２８ａが周辺に配置した方形タクトばね２６に作用してスイッチ接点を導通させることはない。
【００１９】
中央プランジャ２７を横に傾ける操作の場合は、図６に見るように、周辺プランジャ２８の球状外形が上枠２４の空所２４ａの球状内面に沿って滑り、中央プランジャ２７と周辺プランジャ２８が一体となって傾斜し、傾斜した方向の周辺プランジャ２８下面の突起２８ａが、カバーシート２３を介して、方形タクトばね２６を押して湾曲を反転させスイッチをオンする。この時、中央のタクトばね２５は動作しない。
【００２０】
この参考例の多方向スイッチの動作自体は、図８の従来例と同様である。しかしながら、前述のように参考例においては、カバーシート２３がスペーサ２２の上面を覆って、タクトばね２５と方形タクトばね２６とさらにその下部の基板２１上のスイッチ接点を、スペーサ２２の穴が作る凹部に密閉している。これによって、参考例の多方向スイッチを機器のマザーボードに半田付けで実装する際に、周辺プランジャ２８の外形と上枠２４上面の開口部の間からフラックスの一部が侵入することがあっても、フラックスはカバーシート２３に遮られてタクトばねや接点に到達せず、多方向スイッチの動作や寿命に悪影響を及ぼすことがない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
しかしながら、参考例の多方向スイッチには、さらに二つの改良すべき点があった。問題の１は、使用者が指でステムを横に押してプランジャを傾斜させ、周辺のスイッチ接点を動作させて指を離した場合に、タクトバネの反力によるステムの直立姿勢への復帰の勢いが弱くて、「クリックの感触が悪い」、「復帰不良」などの不満を生じることである。図２−１（Ａ）で上枠２４の開口部周辺に斜線で陰影をつけたのは、周辺プランジャ２８の球面状外形と上枠２４の球面状内面の接触箇所２４ｃで、開口部の全周に亘っており、このように接触面積が大きいと摩擦が増えてプランジャの復帰動作が妨げられる。
【００２２】
問題の２は、図２−１（Ａ）に見るように、周辺プランジャ２８の回転防止のために張り出し部２８ｂを設け、上枠２４の空所２４ｂの壁に当たって回転止めされるようにしているが、隙間ａによる周辺プランジャ２８の遊びの回転角が、参考例の場合、図７にαで示すように片側２．８°に達し、その分周辺プランジャ２８下面の突起２８ａと方形タクトばね２６のアーチの位置がずれ、スイッチ動作の不確実や感触の劣化につながることである。隙間ａを同じにしたまま回転角を減らそうとすれば、多方向スイッチの外形寸法を増さねばならなかった。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
上記の課題を解決するため、本発明の多方向スイッチは、まず第１の問題の対策として、ケースの上枠内側の空所および上面開口部の形状を参考例のような円形でなく多角形にする。次に問題２の対策として、周辺プランジャの回転防止のための張り出し部を、正方形などの多角形の角部に相当する三角形でなく、半径方向に突き出す短い棒状とし、これを収容する上枠の空所も、張り出し部にほぼ平行な壁面を持つようにする。
【発明の効果】
【００２４】
上記の構造によれば、周辺プランジャと上枠内面との接触が球面と多角形の接触になるので、参考例のように上枠開口部の全周に亘る面接触でなく、多角形の各辺の中央部近傍でのほぼ点接触になって、接触面積が大幅に減少する。このため摩擦が減って、動作後の周辺プランジャの姿勢の復帰が敏速になる。
【００２５】
また、回転防止のための周辺プランジャからの張り出し部を、半径方向を向く短い棒状にすることにより、上枠内面との隙間が従来と同じであっても、周辺プランジャの遊びの回転角度が減少する。このような多方向スイッチの品質向上が部品点数や外形寸法の増加を伴うことなく実現し、不良の減少からコスト低減にもつながる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、図面により本発明を説明する。図１（Ａ）は本発明の多方向スイッチの平面図で、図２−１（Ａ）の参考例の上枠２４の空所２４ａおよび上面の開口部の形状が円形であるのに対し、本発明ではこれらを８角形にしてある。このため、図２−１（Ａ）では周辺プランジャ２８と上枠２４の接触箇所２４ｃが斜線を付したように開口部の全周であったのが、図１（Ａ）では接触箇所２９ｃは、上枠２９の多角形開口部の各辺の中央部に限定されて８箇所に分散している。これにより両部品の接触面積が大幅に減少し、摩擦が小さくなって周辺プランジャ３０を傾斜させた後の直立姿勢への復帰が円滑、迅速になる。
【００２７】
図１（Ａ）のＢ−Ｂ断面の形状は参考例である図２−１（Ｂ）と同様で、周辺プランジャ３０（図２では２８）と上枠２９（図２では２４）との隙間が小さく、周辺プランジャ３０の位置は８方向でこのような小さな隙間により規制されて、周辺プランジャ３０はケースに対し十分正確に中心出しされる。
【００２８】
次に、周辺プランジャ３０の回り止め構造を説明する。図１（Ａ）にて、周辺プランジャ３０が回転しようとすると外周４方向に設けた張り出し部３０ｂが、上枠２９の空所２９ｂの壁に当たって規制されるが、図２−１（Ａ）の参考例では張り出し部２８ｂの形状が正方形の角に相当する三角形であるのに対し、本発明の張り出し部３０ｂは放射状に突き出した棒状で、空所２９ｂも参考例の空所２４ｂのような三角形でなく、張り出し部３０ｂの両側面に平行な壁を持つ矩形である。張り出し部３０ｂと空所２９ｂとの隙間をｂで表す。この部分を示す断面Ｃ−Ｃの形状は、参考例の断面図である図２−２（Ｃ）と同様である。
【００２９】
参考例では、図７に示す周辺プランジャ２８の回転角αは前述のように片側２．８°であった。図１（Ａ）の本発明で、張り出し部３０ｂと空所２９ｂとの隙間ｂを参考例である図２−１（Ａ）のａと同じ大きさにした場合、図１（Ｂ）に示す回転角βは約２°である。すなわち遊びの回転角が参考例に比し３分の２近くに減少する。これは図２−１（Ａ）の参考例では周辺プランジャ２８が回転する時、張り出し部２８ｂが隙間ａを斜めによぎるため移動距離が隙間ａより拡大されるのに対し、図１（Ａ）の本発明では張り出し部３０ｂの移動距離がほぼ隙間ｂに等しいことによる。
【００３０】
隙間ｂによる回転を最小にするには、張り出し部３０ｂの両側および空所２９ｂの両壁面を周辺プランジャ３０の中心からの放射方向に向けるのが最適であるが、図１（Ａ）のように両側が平行で中心線が放射方向の短い棒状の張り出し部３０ｂと、壁面がこれに平行な空所２９ｂなら十分有効である。張り出し部３０ｂは周辺プランジャ２８の中心に関して対称に少なくとも２個設ける。図１の実施形態では４個設けてある。
【００３１】
なお、以上の説明ではプランジャが中央プランジャと周辺プランジャの２体構成である実施形態を示したが、両者を合体した単体のプランジャを用いて多方向スイッチを構成することもでき、本発明はそのような多方向スイッチにも応用可能であることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の多方向スイッチの上面図で、（Ａ）は周辺プランジャ３０が上枠２９の空所内で中立位置にある状態、（Ｂ）は（Ａ）の隙間ｂがつまって、中央プランジャ２７と周辺プランジャ３０が反時計方向に角度βだけ回転した状態である。
【図２−１】多方向スイッチの参考例で、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【図２−２】図２−１の続きで、（Ｃ）は（Ａ）のＣ−Ｃ断面図である。
【図３】図２の多方向スイッチに用いる方形タクトばねの外観の一例である。
【図４】図２の多方向スイッチのスペーサとタクトばねの関係を示す平面図である。
【図５】図２の多方向スイッチを下に押す時の動作を示す断面図である。
【図６】図２の多方向スイッチを横に押す時の動作を示す断面図である。
【図７】図２−１（Ａ）の多方向スイッチの隙間ａがつまって、中央プランジャ２７と周辺プランジャ２８が反時計方向に角度αだけ回転した状態である。
【図８】従来の多方向スイッチの断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  ハウジング
６  中央タクトばね
７  周辺タクトばね
８  第１のステム
１０  第２のステム
１１  蓋体
２１  基板
２２  スペーサ
２３  カバーシート
２４  上枠
２４ｂ  空所
２５  タクトばね
２６  方形タクトばね
２７  中央プランジャ
２８  周辺プランジャ
２８ｂ  張り出し部
２９  上枠
２９ｂ  空所
３０  周辺プランジャ
３０ｂ  張り出し部
【図１】
2006164806.tif 000003
【図２−１】
2006164806.tif 000004
【図２−２】
2006164806.tif 000005
【図３】
2006164806.tif 000006
【図４】
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【図５】
2006164806.tif 000008
【図６】
2006164806.tif 000009
【図７】
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【図８】
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