(57)【要約】【課題】  携帯電話、ビデオカメラ等の操作用の多方向スイッチにおいて、プランジャを押し込んだ時ふらついて傾斜し、外周の接点もオンする誤動作を防ぐ。【解決手段】  基板１を底部とし、カバー２２を上部とするケース中に、タクトばね４と接点ばね５を重ねて隔膜７で覆い、その上にプランジャ３６を置いた構成にて、カバー中央の穴の周囲の下面に短円筒部２２ｂを設け、プランジャのフランジ３６ａの外周に先の短円筒部を取り巻く短円筒部３６ｅを設ける。プランジャが少し押し込まれた状態で例えば右に傾くのは、短円筒部３６ｅの内周上端が短円筒部２２ｂの外周に接する点ｘを回転中心として右に回る動きであるが、ｙの箇所でプランジャがケースに当たって制止される。プランジャを傾ける操作では、ｘの位置がもっと上の短円筒部２２ｂの根本近くなので、ｙの箇所のプランジャとケースの相対運動がすれ違いとなり、プランジャの回転が妨げられない。【選択図】      図３ 
2005243320.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てケースを構成し、基板中央に浅いドーム状のタクトばねを配置し、その上に外周がタクトバネの周囲の接点群に面する接点ばね、およびフランジとステムを備えたプランジャをこの順に配置して前記のケースに収容し、プランジャのステムがケース中央の穴から上方に突き出している多方向スイッチにおいて、
プランジャのフランジとステムの間にステムより径大の中間部を設けて、中間部の外周とケースの穴の内周の隙間を小さくし、
ケースの穴の周囲の下面に下向きに短円筒部を設け、プランジャのフランジ上面に前記の短円筒部を取り巻く短円筒部を設けたことを特徴とする多方向スイッチ。
【請求項２】
請求項１に記載の多方向スイッチにおいて、
ケースの穴の周囲の短円筒部の外周とプランジャのフランジの短円筒部の内周に角度がほぼ等しいテーパをつけて、多方向スイッチの静止時にこれらの外周と内周がほぼ接するようにしたことを特徴とする多方向スイッチ。
【請求項３】
請求項１に記載の多方向スイッチにおいて、
前記プランジャの中間部は、前記フランジ上面の短円筒部の上端より上の部分の側面形状が、短円筒部の反対側の内周上端を中心とする円弧にほぼ沿って上にすぼまった形状であ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、車載オーディオ等の操作用に組み込まれ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。操作方法には、例えば直立に設けてある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通りまたはそれ以上の入力を行うものがある。さらに操作レバーの傾斜でなく、軸方向の動きに対応するスイッチ接点を設けて、軸方向に押す動きを入力の種類に加えたものがある。
【０００３】
従来の多方向スイッチには、ケースの内部の基板の中央部およびその周辺の４方向の計５箇所に、浅いドーム状のタクトばねを１個ずつ、計５個配置し、タクトばね群の上に、プランジャを置いてカバーで覆った構成のものがあった。タクトばねはそれぞれ基板の環状固定接点に外周が乗っており、ドームの頂点の下方の基板上には円形固定接点が設けてある。プランジャの動作によってタクトばねの頂点が押されて湾曲が反転すると、ドームの頂点が下部の円形固定接点に接触して、円形固定接点とこれを囲む環状固定接点が導通する。
【０００４】
この多方向スイッチは、静止状態でプランジャの下端が中央のタクトばねの頂点にほぼ接するが、プランジャの外周部は周辺のタクトばねの頂点との間に若干の隙間を設けた構成である。使用者がプランジャを垂直に押し下げると中央のタクトばねが押されて変形し、中央のスイッチ接点が導通して軸方向の動作を検出するが、周辺では前記の隙間によってプランジャの動きが吸収されるため、周辺のタクトばねはプランジャの下降によっては動作しない。
【０００５】
一方、使用者がプランジャを横に押すと、プランジャが傾斜して外周が前記の隙間以上に下降し、周辺のタクトばねを変形させて、そのタクトバネが乗っている環状固定接点とその中心の円形固定接点が導通する。この時、中央のタクトばねは変形しないか、あるいは僅かしか変形せず、中央のスイッチはオンしない。このようなスイッチ構造と制御ソフトの併用により、４方向あるいは８方向などにプランジャを傾ける操作が検出される。
【０００６】
しかし、このような多方向スイッチは、各接点毎にタクトばねを用いるため、部品点数が多くなり、パッケージ寸法も大きくなって小型化に適しない。そこで本発明者らは先に特願２００３−１２９６３４により、構造簡単な多方向スイッチを提案した。図５はその出願の構造による多方向スイッチの例である。
【０００７】
図５に断面を示す多方向スイッチは、ガラス入りエポキシなどの基板１を底部とし、ポリイミドなどのスペーサ３、合成樹脂のカバー２を重ねて接合したケースに、タクトばね４、接点ばね５それにプランジャ６を収容してある。タクトばね４は浅いドーム状であって基板１の中央に配置してあり、接点ばね５はステンレス鋼など導電材料の弾性薄板製で、一例としては、平面図は省略するが中央のハブから放射状に伸びる８本の腕を持ち、腕の先端部が下向きに反った形状で、ハブの中央になべ状の下向きの凹部を形成してある。発明者らはまた他の意図から、放射状の腕の先端を円環状のリムで連結した接点ばね５を別に出願している。
【０００８】
プランジャ６は円板状のフランジ６ａの上面にステム６ｂがついていて、カバー２の上面中央の穴２ａから上に突き出しており、フランジ６ａの下面中央になべ状の突起６ｃを設けてある。図５はステム６ｂにキートップ８を取り付けたものを示す。
【０００９】
カバー２とスペーサ３の間には薄い樹脂シートなどの可撓性の隔膜７を挟んで接合してあり、隔膜７はタクトばね４と接点ばね５を覆っている。隔膜７はプランジャ６のフランジ６ａと接点ばね５の上面の間に完全に挟まれていてもよいが、図５では隔膜７の中央部に穴を開けてあって、プランジャ６の下面の突起６ｃがこの穴から下に出て、接点ばね５の中央部のなべ状の凹部にはまり、接点ばね５の中心出しをしている。隔膜７の上下面にプランジャ６と接点ばね５をそれぞれ接着することにより、これら３部品は一体に結合してある。基板１の外周の複数箇所に円弧状の凹部１ａが設けてあり、凹部１ａの表面は導電被覆してあって、基板１の上下面の電極パターンを接続している。
【００１０】
図６に示すのは基板１の上面に設けた電極のパターンで、中央の円形の第２固定接点１２の周囲に環状の第１固定接点１１があり、さらにその外側に扇形に分割した８個の第３固定接点１３が設けてある。基板１の外周の複数の円弧状の凹部１ａは導電被覆してあって、基板１の上下面の電極パターンを接続しており、扇形の第３固定接点１３はそれぞれ配線電極１６によって凹部１ａの導電被覆に接続してある。環状の第１固定接点１１と円形の第２固定接点１２は、それぞれスルーホール１４、１５によって基板１の下面で凹部１ａに接続している。
【００１１】
図５と図６を見比べれば分かるように、ドーム状のタクトばね４は外周が環状の第１固定接点１１に乗っているが、ドームの頂点は第２固定接点１２から離れている。接点ばね５の外周下縁は扇形の第３固定接点１３の上方にあって、第３固定接点１３との間には隙間ができている。
【００１２】
この多方向スイッチの動作を説明すると、まず、図７の矢印のようにプランジャ６を下向きに押した時、フランジ６ａの下面の突起６ｃが接点ばね５を介してタクトばね４の頂点を下に押し、荷重がある程度増したところでタクトばね４の湾曲が一気に反転して節度感を生じるとともに、タクトばね４の中央下面が図６の第２固定接点１２に接触する。これで、タクトばね４の外周が乗っている環状の第１固定接点１１と第２固定接点１２が導通する。この時、接点ばね５の外周下縁は、図７に見るように基板１との間にまだ隙間があって、図６の扇形の第３固定接点１３に接触せず、電気的導通は生じない。
【００１３】
次に、例えば図８の矢印のように、プランジャ６を右に押すと、プランジャ６が右下がりに傾き、下面の突起６ｃが接点ばね５を介してタクトばね４を押して変形させ、節度感を生じる。同時に接点ばね５の右端の下縁が下がって、図６に示した基板１上の扇形の第３固定接点１３に接触する。これにより第３固定接点１３が接点ばね５とタクトばね４を介して第１固定接点１１および第２固定接点１２と導通する。接点ばね５の右側部分は、第３固定接点１３に接してからさらにプランジャ６が若干傾く余分の動きによって弾性変形し、接触圧を生じて電気的導通を確実にする。
【００１４】
このようにプランジャ６を傾斜させた時は、第１、第２、第３固定接点１１、１２、１３の三つの固定接点が導通し、第１、第２固定接点１１、１２に関しては、図７のようにプランジャ６を下に押した時と同様の導通が生じるが、これについては機器の制御ソフトで第３固定接点１３の状態も監視することにより、この動作がプランジャ６を押し込んだのでなく、傾けたのであることを識別する。このような構造と作用によって、プランジャ６を下に押す動作のほか、横４方向あるいは８方向などに押す動作を検出する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、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、プランジャ６を傾ける意図なしに押し込もうとする操作においても、プランジャ６が傾きがちなことである。例えば図９では、プランジャ６を押し下げるうちに右に傾いて接点ばね５の右端が下がり、基板１上の固定接点に当たって誤動作になってしまう。これはカバー２の上面の穴２ａと、この穴２ａから突き出しているプランジャ６のステム６ｂの間の隙間を大きくしてあるため、プランジャ６の傾きが規制されず、姿勢を安定させて押し込むことが難しいからである。
【００１６】
これを防ぐために、カバー２の上面の穴２ａとプランジャ６のステム６ｂの間の隙間を小さくすることが考えられる。その例が図１０の多方向スイッチで、ここでは先のプランジャ６と違ってプランジャ２６のフランジ２６ａの上に、ステム２６ｂより径大の中間部２６ｄを設け、中間部２６ｄとカバー２の穴の隙間を最小限に押さえてプランジャ６のふらつきを防いでいる。
【００１７】
この構造は、プランジャ２６を真下に押し込む操作ではもちろん問題なく、また、図１１のように、下向きに押し込む際にプランジャ２６が右に傾く傾向を生じても、カバー２の穴とプランジャ２６の中間部２６ｄの隙間が小さいため、図中、左側のｘの箇所には隙間を生じるが、右側のｙの箇所で中間部２６ｄがカバー２の穴の内壁に突き当たって、プランジャ２６がそれ以上右に傾くことが防がれ、接点ばね５の右端下縁は基板１の上面の固定接点に接触しないですむ。
【００１８】
しかしながら、この構造には別の不具合がある。それは使用者がプランジャ２６を傾けようとする時にも、図１１のようにプランジャ２６の傾きを制止する状態が生じることである。図１１にて、使用者がキートップ８を介してステム２６ｄを右に倒そうとすると、プランジャ２６ｂは僅かに右に動いて図中左側のｘの箇所に隙間を生じるとともに、右側のｙの箇所では中間部２６ｄの外周がカバー２の穴の内壁に当たって、それ以上傾けなくなる。他の方向に傾けようとする場合にも同様であり、この結果、外周のスイッチ接点がオンせず、多方向スイッチの基本機能が阻害される。
【００１９】
このような障害を防ぐ別の方法として、プランジャを先の例のような一体構造でなく、フランジとステムを別体にしたものがあり、その例が下記の特許文献１などに見られる。
【特許文献１】特開平１０−１８８７３８号公報  図示は省くが、この従来技術は中央のタクトばねに加えて外周にも４個のタクトばねを配置したものであり、フランジの中央に貫通穴を設けて、これにステムを通した構造である。
【００２０】
この構造によればプランジャを傾ける時はステムとフランジが一体化して傾き、プランジャを押し下げる時はフランジが静止して、ステムのみがフランジの穴に案内されて下降するため、プランジャが左右に傾くことはない。しかしながら、この構造はプランジャを２個の部品で構成するため、図５の従来例などに比し部品点数が増え、小型化の点でも不利である。
本発明は、図５、図１０などの従来例と同様に簡潔な構造を保ちながら、上記の問題を解消することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記の課題を解決するため、本発明では、プランジャがはまるカバーの穴の周囲の下面に、下向きの短円筒部を設ける。一方プランジャのフランジの外周部には上向きの短円筒部を設け、これが上記カバーの短円筒部を取り巻くようにする。カバーの短円筒部の外周とプランジャの短円筒部の内周にはテーパをつけ、プランジャがタクトばねで持ち上げられて静止位置にある時、カバーの短円筒部の外周とプランジャの短円筒部の内周がほぼ接するようにする。
【００２２】
この構造は次のように作用する。すなわち、まずプランジャを下向きに押し込むとプランジャが下降し、中央のタクトばねがスイッチ・オンする基本動作は従来通りであるが、プランジャが少し下がった状態でふらついて左右どちらかに傾こうとすると、フランジの外周部に設けた前記の短円筒部の内周上端が、カバーの穴の周囲に設けた短円筒部の外周に当たり、プランジャはこの点が回転中心となって、フランジの反対側が下がるように回転しようとするが、カバーの穴にはまっているプランジャの中間部の上端近くが穴の内面に当たって、それ以上傾くことができない。この時、プランジャの下部の接点ばねの傾斜側の外周は基板上の固定接点との間にまだ隙間があって接触しない。
【００２３】
上記のように、プランジャの押し込み動作中にプランジャがふらついて傾く動きは制止されるが、使用者が意図的にプランジャを傾けようとする場合には、プランジャは妨げられることなく傾斜する。これは、プランジャを傾けようとする操作では、プランジャはほとんど下降することなしに傾き始めるので、プランジャのフランジ上面の短円筒部の内周上端がカバーの短円筒部の外周に当たる箇所であるプランジャの回転中心が、前記のようなプランジャを押し込もうとしてふらつく場合の回転中心よりも上方に位置し、このため回転中心と反対側のプランジャの中間部の上端近くは、カバーの穴の内周に突き当たることなく、僅かの隙間を伴って内周とすれ違うように動くからである。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、多方向スイッチのプランジャを押し込む際にプランジャが傾斜して、意図しないのに外周の接点が入ったり、逆にプランジャを傾斜させようとしてもカバーの穴の内周に引っかかって動かなかったりする誤動作を、部品点数を増したりすることなく従来と同様の簡潔な構成で防止できる。これにより、優れた性能と信頼性の多方向スイッチが廉価に実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。図１は本発明の多方向スイッチの断面図で、図５の従来例とは一部の部品の形状が異なるものの、基本構成はほぼ同じなので、従来例と同様の部分は説明を省略し、本発明の特徴的な部分を重点的に説明する。実施形態では、まず、カバー２２の、プランジャー３６が突き出す中央の穴の周囲の下面に、下向きに短円筒部２２ｂを設けてある。
【００２６】
また、プランジャ３６は、カバー２２の穴にはまる箇所に、ステム３６ｂより径大の中間部３６ｄのある形状にして穴との隙間を小さくしてあり、さらにフランジ３６ａの外周部にも短円筒部３６ｅを、こちらは上向きに、カバー２２の短円筒部２２ｂを取り囲むように設けてある。短円筒部２２ｂの外周と短円筒部３６ｅの内周にはほぼ同角度のテーパがついており、図１のようにフランジ３６ａの下面の突起３６ｃが、接点ばね５を介してタクトばね４に乗って静止している状態で、短円筒部２２ｂの外周と短円筒部３６ｅの内周がほぼ接するようにしてある。
【００２７】
このような構造の実施形態の動作を説明する。まず、図２のようにプランジャ３６を下に押し込む時には、図７の従来例などと同様、プランジャ３６が接点ばね５を介してタクトばね４を押して変形させ、中央のスイッチ接点が導通する。この時、プランジャ３６が左右にふらつくのを防ぐ様子を示すのが図３である。この図ではプランジャ３６は右に傾こうとしている。プランジャ３６が右向きの力を受けて右の寄ろうとすると、すぐに短円筒部３６ｅの内周左側がカバー２２の短円筒部２２ｂの外周に当たるが、中間部３６ｄの右側面とカバー２２の穴の右内面の間には、僅かながら隙間が残っている。この後、プランジャ３６は右に傾こうとするが、これは短円筒部３６ｅの左側の内周上端がカバー２２の短円筒部２２ｂの外周に当たる点（図中のｘ点）を回転中心として、プランジャ３６が右に回転しようとする動きである。
【００２８】
プランジャ３６の中間部３６ｄとカバー２２の穴の隙間を小さくしてあるので、プランジャ３６がｘ点を中心にして右に回転しようとすると、図中にｙで示す中間部３６ｄの右側面とカバー２２の穴の内面の僅かの隙間はすぐに詰まって、中間部３６ｄが穴の内面に突き当たり、プランジャ３６の右回転はそこで止まる。この時、図に見るように、接点ばね５の右端は基板１の上面に対して隙間が十分あるから、外周の接点が導通して誤動作になることはない。
【００２９】
次に、プランジャ３６を傾ける操作を説明する。図４にてプランジャ３６を右に押して傾けようとすると、図中にｘで示すように短円筒部３６ｅの左側の内周上端がカバー２２の短円筒部２２ｂの外周に当たり、プランジャ３６はこの点を回転中心として右に回転する。この時、図中ｙで示す箇所では、プランジャ３６の中間部３６ｄの右側面とカバー２２の穴の内周の間に僅かの隙間があり、中間部３６ｄの右側面は穴の内面に対しほぼ平行に動くのであって回転を妨げられない。これにより接点ばね５の外周右端が十分下降して基板１上の固定接点に接触し、外周のスイッチが導通する。
【００３０】
図３のようにプランジャ３６を押し込む操作ではプランジャ３６の傾きが制止され、図４のように横に押す操作ではプランジャ３６が自由に傾く理由は次のごとくである。それぞれの図面に、プランジャ３６が右に傾く動きの回転中心をｘで示してあり、ｘは短円筒部３６ｅの内周上端に相当するが、図３はプランジャ３６を押し込む途中であるため、ｘの位置がカバー２２の短円筒部２２ｂの下端近くまで下がっている。一方、図４では右に押す操作のため、プランジャ３６は下に下がらず、ｘの位置は図３よりも上方で、カバー２２の短円筒部２２ｂの根本近くにある。
【００３１】
このように回転中心ｘの上下位置が異なると、図３でプランジャ３６の右側面に符号ｙを付した部分は、回転中心ｘの位置が低いため、プランジャ３６の回転につれてカバー２２の穴の内壁に近づいて突き当たり、それ以上回転しない。一方、図４ではプランジャ３６の回転中心ｘの位置が高いので、プランジャ３６の中間部３６ｄの右側のｙ印をつけた箇所の輪郭は、ｘを中心とする円弧にほぼ沿ったものとなり、この部分はカバー２２の穴の周辺と干渉せずにすれ違う動きとなって、ｙの箇所に僅かの隙間があればプランジャ３６は回転できるのである。
【００３２】
図１その他に見るように、プランジャ３６の中間部３６ｄは、短円筒部３６ｅの上端より上の部分の側面形状をテーパや円弧にしてあり、上に行くにつれて若干すぼまった形状である。これは前記の説明から分かるように、中間部３６ｄのこの部分の輪郭形状は、図３や図４のｘ点を中心とする円弧に近いものでなければならないのであって、そうでなく中間部３６ｄが直径の一様な短円柱状であったりすると、プランジャ３６を傾斜させる操作の際に、中間部３６ｄの側面上部がカバー２２の穴の内面に突き当たり、所望の動作ができないからである。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の多方向スイッチの断面図である。
【図２】図１の多方向スイッチを押し込む時の動作を示す断面図である。
【図３】図２の状態でプランジャがやや傾いた様子を示す断面図である。
【図４】図１の多方向スイッチを横向きに押す時の動作を示す断面図である。
【図５】従来の多方向スイッチの断面図である。
【図６】図５の多方向スイッチの基板上の電極パターン図である。
【図７】図５の多方向スイッチを押し込む時の動作を示す断面図である。
【図８】図５の多方向スイッチを横向きに押す時の動作を示す断面図である。
【図９】図７の状態でプランジャがやや傾いた様子を示す断面図である。
【図１０】別の従来の多方向スイッチの断面図である。
【図１１】図１０の多方向スイッチを押し込む時、プランジャがやや傾いた様子を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  基板
２  カバー
３  スペーサ
４  タクトばね
５  接点ばね
６、２６  プランジャ
７  隔膜
８  キートップ
１１  第１固定接点
１２  第２固定接点
１３  第３固定接点
１４、１５  スルーホール
１６  配線電極
２２  カバー
２２ｂ  短円筒部
３６  プランジャ
３６ｅ  短円筒部
【図１】
2005243320.tif 000003
【図２】
2005243320.tif 000004
【図３】
2005243320.tif 000005
【図４】
2005243320.tif 000006
【図５】
2005243320.tif 000007
【図６】
2005243320.tif 000008
【図７】
2005243320.tif 000009
【図８】
2005243320.tif 000010
【図９】
2005243320.tif 000011
【図１０】
2005243320.tif 000012
【図１１】
2005243320.tif 000013