(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個のスイッチ接点を有する回路基板と、該回路基板上の複数個のスイッチ接点に対応する各位置に配設されるドーム型金属バネと、操作腕を有し該操作腕の中央部に形成される中央突起部と前記操作腕の先端部近傍に形成される先端突起部を有し中央部近傍に肩部が形成された十字形メインプランジャと、上面に接触端部と端部を有し下面に突起部が形成された金属プランジャと、前記十字形メインプランジャが挿嵌される開口部と前記十字形メインプランジャの肩部を押さえる押さえ部と前記金属プランジャの端部が当接する金属プランジャ押さえ部が形成されたモールド枠と、より形成される多方向スイッチであって、
前記複数個のスイッチ接点は前記十字形メインプランジャの中央突起部と対向する位置と前記金属プランジャの突起部に対向する位置に設けられ、各スイッチ接点には前記ドーム型金属バネが配設されていて、前記中央突起部は前記ドーム型金属バネに対向して配置され、前記先端突起部は前記金属プランジャの接触端部に接しており、前記金属プランジャの突起部は、前記モールド枠の金属プランジャ押さえ部と当接する前記端部及び前記十字形メインプランジャの先端突起部と接する前記接触端部との間にあって、これら当接面の反対側に形成されているものであり、前記十字形メインプランジャの中央突起部下面から前記回路基板の中央突起部対向スイッチ接点までの距離をＳ１、前記金属プランジャの突起部の下面から前記回路基板の突起部対向スイッチ接点までの距離をＳ２とする時、Ｓ１＜Ｓ２と設定すると共に、前記金属プランジャの突起部から前記十字形メインプランジャの先端突起部までの距離をＬ１、前記金属プランジャの突起部から前記金属プランジャの端部までの距離をＬ２とする時、Ｌ１＞Ｌ２と更に設定し、前記十字形メインプランジャの中央突起部を押圧して前記中央突起部対向スイッチ接点が閉じても前記金属プランジャの突起部対向スイッチ接点は開いた状態に保持されると共に、前記先端突起部の下方への作用力は前記金属プランジャの端部を支点として前記接触端部を押し下げ、前記金属プランジャの突起部が前記ドーム型金属バネに作用し前記回路基板上の突起部対向スイッチ接点に接触するよう構成されたことを特徴とする多方向スイッチ。
【請求項２】
前記複数個のドーム型金属バネを装着するための装着孔部が形成されたベースシートを更に有し、該ベースシートは前記回路基板上に配置されていることを特徴とする請求項１記載の多方向スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話、ビデオカメラ、車載オーデオ、ボータブルステレオ等の操作用の多方向スイッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】
多方向スイッチは複数のスイッチ接点を備えていて、操作部に加わる力の作用点や力の作用方向によって、所望のスイッチ接点を選択して動作するように構成し、何通りかの異なる信号を出力するものである。このような多方向スイッチの従来技術として、実開平１−１１１４３１号公報にその技術が開示されている。図４に基づいてその概要を説明する。
【０００３】
図４（ａ）は、多方向スイッチの平面図、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。図４において、多方向スイッチ１０の構成は、回路基板１１には直交する４方向に４個のプッシュスイッチ１２が配設されている。符号１３は操作レバーで上部に摘み取り付け軸１３ａ、根本部に上面側が半球状部１３ｃ、下面側が円錐状の凹部１３ｄ、半球状部１３ｃの上部に四角柱状の規制壁１３ｂが形成されている。前記操作レバー１３は、ケース１４の上面に取り付けられたカバー部材１５の中央部の半球状の膨出壁１５ａと回路基板１１に固定された円錐状の支持部材１６によって保持されている。
【０００４】
前記ケース１４に取着された板バネ１７が操作レバー１３のバネ受部１３ｅ（４個）で押圧されていて操作レバー１３の軸１３ａは直立した状態を保持している。
【０００５】
上記構成により操作レバー１３は、四角柱状の規制壁１３ｂにより傾斜方向は上下左右の４方向にしか傾斜しない。一方、カバー部材１５には前記規制壁１３ｂの周りの上下左右の４方向にそれぞれ長方形の透孔１８が設けてあり、操作レバー１３は規制壁１３ｂが透孔１８に入り込む方向にしか傾かない。それ以外の方向に操作レバー１３の軸１３ａを傾けようとすると、規制壁１３ｂの角がカバー部材１５の規制部１５ｂに当接する。
【０００６】
図４（ｂ）において、操作レバー１３を矢印Ｘ方向に傾けることは規制壁１３ｂと透孔１８との関係から可能である。操作レバー１３の駆動部１３ｆの先端が下がってプッシュスイッチ１２のプッシュボタン１２ａを押圧する。操作レバー１３をＸ方向と逆に傾けたときに、駆動部１３ｆが持ち上がることができるように、ケース１４とカバー部材１５に切り欠き部１５ｃが設けてある。このように操作レバー１３は上下左右の４方向にだけ傾いて、それぞれの方向に設けた４個のプッシュスイッチ１２のうちの所望の１個を動作させる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した多方向スイッチは、上下左右の４方向の操作性を持つがスイッチ中心部に支持部材が有るためスイッチ中心を押圧できる製品を構築することが難しい。また、スイッチ中心部に支持部材が有り、その上に直立する操作軸を有する操作レバーを載せる構造のため、構造が複雑で製品サイズを小さくすることが困難である等の課題があった。
【０００８】
本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、４方向と中心部の計５点接点機能を持たせた、小型化、薄型化が可能で、且つ、構造が簡単で部品の組み込み性の優れた安価な多方向スイッチを提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明における多方向スイッチは、複数個のスイッチ接点を有する回路基板と、該回路基板上の複数個のスイッチ接点に対応する各位置に配設されるドーム型金属バネと、操作腕を有し該操作腕の中央部に形成される中央突起部と前記操作腕の先端部近傍に形成される先端突起部を有し中央部近傍に肩部が形成された十字形メインプランジャと、上面に接触端部と端部を有し下面に突起部が形成された金属プランジャと、前記十字形メインプランジャが挿嵌される開口部と前記十字形メインプランジャの肩部を押さえる押さえ部と前記金属プランジャの端部が当接する金属プランジャ押さえ部が形成されたモールド枠と、より形成される多方向スイッチであって、前記複数個のスイッチ接点は前記十字形メインプランジャの中央突起部と対向する位置と前記金属プランジャの突起部に対向する位置に設けられ、各スイッチ接点には前記ドーム型金属バネが配設されていて、前記中央突起部は前記ドーム型金属バネに対向して配置され、前記先端突起部は前記金属プランジャの接触端部に接しており、前記金属プランジャの突起部は、前記モールド枠の金属プランジャ押さえ部と当接する前記端部及び前記十字形メインプランジャの先端突起部と接する前記接触端部との間にあって、これら当接面の反対側に形成されているものであり、前記十字形メインプランジャの中央突起部下面から前記回路基板の中央突起部対向スイッチ接点までの距離をＳ１、前記金属プランジャの突起部の下面から前記回路基板の突起部対向スイッチ接点までの距離をＳ２とする時、Ｓ１＜Ｓ２と設定すると共に、更に前記金属プランジャの突起部から前記十字形メインプランジャの先端突起部までの距離をＬ１、前記金属プランジャの突起部から前記金属プランジャの端部までの距離をＬ２とする時、Ｌ１＞Ｌ２と更に設定し、前記前記十字形メインプランジャの中央突起部を押圧して前記中央突起部対向スイッチ接点が閉じても前記金属プランジャの突起部対向スイッチ接点は開いた状態に保持されると共に、前記先端突起部の下方への作用力は前記金属プランジャの端部を支点として前記接触端部を押し下げ、前記金属プランジャの突起部が前記ドーム型金属バネに作用し前記回路基板上の突起部対向スイッチ接点に接触するよう構成されたことを特徴とするものである。
【００１０】
また、前記複数個のドーム型金属バネを装着するための装着孔部が形成されたベースシートを更に有し、該ベースシートは前記回路基板上に配置されていることを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下図面に基づいて本発明における多方向スイッチについて説明する。図１は、本発明の実施の形態における多方向スイッチの非動作状態を示し、図１（ａ）、は多方向スイッチの平面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、図１（ｃ）は、図１（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。
【００１２】
図１において、符号１は多方向スイッチで、その構成は、複数個のスイッチ接点を有するガラスエポキシ材等よりなる回路基板２の上面に、ポリイミド材等よりなるモールド枠３、ポリイミド材等よりなるベースシート４を積層した構造で、前記モールド枠３には後述する十字形メインプランジャが挿嵌する十字形状の開口部３ａが設けられ、開口部３ａがクロスする中央近傍には十字形メインプランジャの押さえ部３ｂ及び金属プランジャの押さえ部３ｃが形成されている。符号５は十字形メインプランジャでポリイミド材等よりなり、直交する４本の操作腕を有しその下面側で中央部及び操作腕の先端部近傍にそれぞれ突起部５ａ（中央部）及び５ｂ（先端部）が形成されている。前記十字形メインプランジャ５の中央近傍の肩部５ｃをモールド枠３の押さえ部３ｂが押さえているので、十字形メインプランジャ５はモールド枠３の開口部３ａから抜け出ることはない。
【００１３】
図１（ｂ）において、前記モールド枠３の押さえ部３ｂは、前記十字形メインプランジャ５の肩部５ｃを支持し、押さえ部３ｂと肩部５ｃ第１の支持部Ｄを構成する。また、図１（ｃ）において、前記モールド枠３の押さえ部３ｃは、前記金属プランジャ７の端部（図では右端）７ｂを支持し、押さえ部３ｃと端部７ｂで第２の支持部Ｅを構成する。
【００１４】
前記ベースシート４にはバネ装着孔部４ａが配設され、そのバネ装着孔部４ａに湾曲部を有するステンレス材等よりなるドーム型金属バネ６が位置決めされ前記回路基板２上に載置されている。前記ドーム型金属バネ６の配設個数は、本実施の形態においては、多方向スイッチ１の中央部と十字形メインプランジャ５の先端部に隣接した４箇所の計５箇である。ここで、図１（ｂ）示すように、非操作状態において、スイッチ中央に配設したドーム型金属バネ６のドーム頂点と十字形メインプランジャ５の中央下面の突起部５ａとは接触しているが、周辺４個のドーム型金属バネ６においては、十字形メインプランジャ５との間にステンレス材等よりなる金属プランジャ７が介在しているので、図１（ｃ）に示すように、十字形メインプランジャ５の先端部下面に形成した突起部５ｂが金属プランジャ７に接し、金属プランジャ７の下面に形成した突起部７ａがドーム型金属バネ６のドーム頂点に接している。
【００１５】
図１（ｂ）において、前記十字形メインプランジャ５の中央部下面に形成した突起部５ａと前記回路基板２上の中央部に形成されたスイッチ接点との隙間による中央部ストロークＳ１とし、前記金属プランジャ７の下面に形成した突起部７ａと前記回路基板２上の周辺部に形成されたスイッチ接点との隙間による周辺部（４箇所）のストロークＳ２とし、Ｓ１とＳ２との関係は、Ｓ１＜Ｓ２に設定する。例えば、中央部ストロークＳ１＝略０．２ｍｍ程度、周辺部（４箇所）のストロークＳ２＝略０．４ｍｍ程度に設定する。
【００１６】
また、図１（ｃ）において、前記金属プランジャ７の下面に設けた突起部７ａから十字形メインプランジャ５に形成された先端突起部５ｂの接触点まで距離Ｌ１と、前記突起部７ａからモールド枠３と接する端部７ｂ（第２の支持部Ｅ）までの距離Ｌ２との関係は、Ｌ１＞Ｌ２に設定する。
【００１７】
前記十字形メインプランジャ５を押圧する作用点が略中央部のときは、十字形メインプランジャ５は略平行に可動し回路基板２上の中央部のスイッチ接点を閉じる。また、前記十字形メインプランジャ５を押圧する作用点が略先端部のときは、十字形メインプランジャ５は第１の支持部Ｄを支点に傾斜して金属プランジャ７を押圧し、金属プランジャ７は第２の支持部Ｅを支点にして回動して回路基板２上の周辺部のスイッチ接点を閉じるように構成されている。
【００１８】
以上述べた構成によりその作用について説明する。図２は、図１の多方向スイッチの十字形メインプランジャの略中央部を押圧した場合の動作時の状態を示し、図２（ａ）、は多方向スイッチの平面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、図２（ｃ）は、図２（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。
【００１９】
先ず、図２（ｂ）において、十字形メインプランジャ５の略中央部に作用力Ｆで矢印方向に押圧すると、十字形メインプランジャ５は略平行に動いて中央下面の突起部５ａが中央に配設したドーム型金属バネ６のドーム頂点を押し下げ、湾曲形状が反転して、中央部ストロークＳ１（例えば、略０．２ｍｍ）だけ押し下げた時点で回路基板２上に形成した回路パターン（図示せず）に接触してスイッチが閉じる。
【００２０】
このとき、前記十字形メインプランジャ５の４本の操作腕の先端部下面に形成した突起部５ｂが金属プランジャ７の端部を押し下げるが、図２（ｃ）に示すように、金属プランジャ７の第２の支持部Ｅを支点にして回動して金属プランジャ７の下面に形成した突起部７ａがドーム型金属バネ６のドーム頂点を下方に押すが、周辺部（４箇所）のストロークＳ２が前記中央部ストロークＳ１より大きいので中央のドーム型金属バネ６が回路基板２に接触しても、周辺に配置されたドーム型金属バネ６は多少変形するものの回路基板２に接触するには至らない。従って、十字形メインプランジャ５の略中央部を押圧した場合、多方向スイッチ１の中央のドーム型金属バネ６だけが動作して回路を閉じることになる。
【００２１】
次に、図３は、図１の多方向スイッチの十字形メインプランジャの１本の操作腕の略端部を押圧した場合の動作時の状態を示し、図３（ａ）、は多方向スイッチの平面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、図３（ｃ）は、図３（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。
【００２２】
先ず、図３において、十字形メインプランジャ５の１本の操作腕の略端部に作用力Ｆで矢印方向に押圧すると、図３（ｂ）のように、十字形メインプランジャ５は第１の支持部Ｄを支点に操作腕の先端部は変位し傾斜する。先端部下面の突起部５ｂが金属プランジャ７の端部を押し下げる。前述したように、前記金属プランジャ７の下面に設けた突起部７ａから十字形メインプランジャ５に形成された先端突起部５ｂの接触点までの距離をＬ１とし、前記突起部７ａからモールド枠３と接する端部７ｂ（第２の支持部Ｅ）までの距離をＬ２とした時、Ｌ１＞Ｌ２に設定されているため、金属プランジャ７の突起部７ａから第２の支持部Ｅまでの距離と突起部７ａから十字形メインプランジャ５の先端突起部５ｂとの接触点までの距離の比により、図３（ｃ）に示すように、金属プランジャ７の端部を大きく押し下げると、金属プランジャ７の第２の支持部Ｅを支点にして回動して金属プランジャ７の下面に形成した突起部７ａがドーム型金属バネ６のドーム頂点を下方に小さい押し下げで湾曲形状が反転し、回路基板２上に形成した回路パターンに接触してこの部分のスイッチが閉じる。この時、図３（ｂ）に示すように、十字形メインプランジャ５の操作腕の先端部が下がっても中央部の突起部５ａはあまり動かず、回路基板２の中央部のドーム型金属バネ６の変形は僅かであって回路基板２には接触しない。従って、十字形メインプランジャ５の操作腕の先端部を押圧した場合にはその押圧した部分のスイッチだけが動作するものである。
【００２３】
上記したように、本実施の形態では、ドーム型金属バネを、スイッチ回路を有するスイッチ体の４方向及び中央部の５箇所に配置して十字形メインプランジャと金属プランジャのダブル機構のプランジャ方式により、中心部より周辺部の４方向のストロークを大きく設定し、モールド枠の支持部により十字形メインプランジャの端部を押圧したとき周辺の４方向の傾斜を可能にし、また、金属プランジャの突起部７ａから第２の支持部Ｅまでの距離と突起部７ａから十字形メインプランジャ５の先端突起部５ｂとの接触点までの距離の比によりスイッチ中心と４方向部の押圧は各々独立して押圧できるため５点接点の機能を持つ多方向スイッチが可能となる。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明による多方向スイッチは、従来の安価なドーム型金属バネを使用して５点の多方向スイッチが実現できた。このためドーム型金属バネ特有の高感触性の良いスイッチができる。また、スイッチ構造が簡単で部品の組み込み性が良く、製造コストが安価になり、従来製品に比べ飛躍的に外形サイズが薄型・小型化ができるため、電子機器において高密度実装化・薄型化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における多方向スイッチの非動作状態を示し、図１（ａ）は多方向スイッチの平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、図１（ｃ）は図１（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。
【図２】図１の多方向スイッチの十字形メインプランジャの略中央部を押圧した場合の動作時の状態を示し、図２（ａ）、は多方向スイッチの平面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、図２（ｃ）は、図２（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。
【図３】図１の多方向スイッチの十字形メインプランジャの１本の操作腕の略端部を押圧した場合の動作時の状態を示し、図３（ａ）、は多方向スイッチの平面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、図３（ｃ）は、図３（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。
【図４】図４（ａ）は従来技術の多方向スイッチの平面図、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【符号の説明】
１  多方向スイッチ
２  回路基板
３  モールド体
３ａ  開口部
３ｂ、３ｃ  押さえ部
４  ベースシート
４ａ  バネ装着孔部
５  十字形メインプランジャ
５ａ  突起部（中央部）
５ｂ  突起部（操作腕の先端下面）
５ｃ  肩部
６  ドーム型金属バネ
７  金属プランジャ
７ａ  突起部（金属プランジャ下面）
７ｂ  端部
Ｆ  作用力
Ｄ  第１の支持部
Ｅ  第２の支持部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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