JP6763906B2

JP6763906B2 - スイッチ装置、及びラバーコンタクト

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Publication number: JP6763906B2
Application number: JP2018081543A
Authority: JP
Inventors: 翔小川
Original assignee: Tokai Rika Co Ltd
Current assignee: Tokai Rika Co Ltd
Priority date: 2018-04-20
Filing date: 2018-04-20
Publication date: 2020-09-30
Anticipated expiration: 2038-04-20
Also published as: EP3557601A1; US10910171B2; JP2019192402A; CN110391102A; US20190326077A1; CN110391102B

Description

本発明は、スイッチ装置、及びラバーコンタクトに関する。

特許文献１に記載された従来のスイッチ装置は、基板の一面側を覆うラバーシートであり、第１のラバードームと、空気溜まり室と、第２のラバードームと、第１の通気路と、第２の通気路とを備えている。

第１のラバードームは、固定接点を覆い、内部に可動接点を有するドーム状の部位である。空気溜まり室は、ターミナルの一端部を覆う。第２のラバードームは、第１のラバードームと空気溜まり室との間に位置するドーム状の部位である。第１の通気路は、第１のラバードームの内部と第２のラバードームの内部とを連通する。第２の通気路は、第２のラバードームの内部と空気溜まり室の内部とを連通する。第１のラバードーム及び第２のラバードームは、操作部材で押圧操作されるように構成されている。

特開２０１０−４０４９０号公報

特許文献１に記載された従来技術の第１のラバードームと第２のラバードームとは、共に、操作部材の操作に従って形状が変化する。例えば、第２のラバードームが押圧され、基板に配置された固定接点に接近すると、第２のラバードームと基板との間の流路は、第１の通気路や第２の通気路の流路とほぼ同じ大きさとなる。すると、ラバーコンタクトと基板との間に誤って入り込んだ異物が、第２のラバードームへと流れ込むことなく、第２の通気路へと到達してしまったり、第２のラバードームと基板との間の空間内に入り込んだ異物が第２のラバードームから流れ出たりする可能性があった。つまり、従来の技術に対して、ラバーコンタクトと基板との間に入り込んだ異物が接点に到達する可能性を抑制したい、という技術的な要望があった。

従って、本発明の目的は、異物が接点に到達することを抑制可能としたスイッチ装置、及びラバーコンタクトを提供することにある。

［１］上記目的を達成するため、少なくとも１つの固定接点と、流体が通過するように貫通された少なくとも１つの貫通孔が設けられた流入出部とを有した基板と、前記基板を覆うラバーコンタクトと、を備え、前記ラバーコンタクトは、前記少なくとも１つの固定接点の各々に対して対向して配置された少なくとも１つの可動部であって、当該固定接点の各々に対応する可動接点を接離可能に弾性変形する可動部と、前記流入出部に対向して配置され、前記流入出部との間に空間を形成する入出部と、前記入出部と前記少なくとも１つの可動部とを接続する流路を構成する流路部と、前記流路部の一部に前記流路部の代表長さに占める空間よりも大きな空間を有し、その空間の形状が保持される強度を有した少なくとも１つのチャンバ部と、を備える、スイッチ装置を提供する。
［２］前記少なくとも１つの固定接点は、２つ以上であり、前記可動部のうちの一つは、前記流路部における流路の後端に位置し、可動部のうち他の可動部は、前記流路部における流路の途中に位置し、前記少なくとも１つのチャンバ部は、前記流路部における前記可動部の間に設けられている、上記［１］に記載のスイッチ装置であってもよい。
［３］また、前記チャンバ部は、前記流路部における流路の高さよりも前記チャンバ部における空間の高さが大きくなるように形成されている、上記［１］又は［２］に記載のスイッチ装置であってもよい。
［４］また、前記チャンバ部は、前記空間の形状が立方体である、上記［３］に記載のスイッチ装置であってもよい。
［５］また、前記チャンバ部は、前記空間の形状が切頭錐体である、上記［３］に記載のスイッチ装置であってもよい。
［６］上記目的を達成するため、少なくとも１つの固定接点と、流体が通過するように貫通された少なくとも１つの貫通孔が設けられた流入出部とを有した基板を覆うラバーコンタクトであって、前記少なくとも１つの固定接点の各々に対して対向して配置された少なくとも１つの可動部であって、当該固定接点の各々に対応する可動接点を接離可能に弾性変形する可動部と、前記流入出部に対向して配置され、前記流入出部との間に空間を形成する入出部と、前記入出部と前記少なくとも１つの可動部とを接続する流路を構成する流路部と、前記流路部の一部に前記流路部の代表長さに占める空間よりも大きな空間を有し、その空間の形状が保持される強度を有した少なくとも１つのチャンバ部と、を備える、ラバーコンタクトを提供する。
［７］また、前記少なくとも１つの固定接点は、２つ以上であり、前記可動部のうちの一つは、前記流路部における流路の後端に位置し、可動部のうち他の可動部は、前記流路部における流路の途中に位置し、前記少なくとも１つのチャンバ部は、前記流路部における前記可動部の間に設けられている、上記［６］に記載のラバーコンタクトであってもよい。

本発明によれば、異物が接点に到達することを抑制可能である。

本発明の実施の形態に係るスイッチ装置の一例を模式的に示す要部断面図である。実施の形態に係るスイッチ装置の内部構造の一例を説明するためのＡ−Ａ断面図である。実施の形態に係るスイッチ装置に用いる基板の一例を説明するための平面図である。実施の形態に係るスイッチ装置の内部における空気の流れを説明するための図１Ａに相当する要部断面図である。実施の形態に係るスイッチ装置の内部における空気の流れを説明するための図１Ｂに相当する要部断面図である。実施の形態に係るスイッチ装置の内部構造において、チャンバ部の空間の形状が切頭錐体である場合の図１Ａに相当する要部断面図である。

（本発明の実施の形態に係るスイッチ装置）
本発明の実施の形態に係るスイッチ装置１は、少なくとも１つの固定接点１１と、流体が通過するように貫通された少なくとも１つの貫通孔２１が設けられた流入出部とを有した基板２と、基板２を覆うラバーコンタクト１００と、を備え、ラバーコンタクト１００は、少なくとも１つの固定接点１１の各々に対して対向して配置された少なくとも１つの可動部であって、当該固定接点１１の各々に対応する可動接点１２を接離可能に弾性変形する可動接点部３，４と、流入出部に対向して配置され、流入出部との間に空間を形成する入出部としての通気用空洞部５１と、通気用空洞部５１と少なくとも１つの可動接点部とを接続する流路を構成する流路部としての空気溝４１と、空気溝４１の一部に空気溝４１の代表長さに占める空間よりも大きな空間を有し、その空間の形状が保持される強度を有した少なくとも１つのチャンバ部７０と、を備えて構成されている。

流体は、一例として、空気であるが、その他の気体、液体等にも適用可能である。以下、本実施の形態における流体は空気である、とし、流路部を空気溝として説明する。

また、以下に説明する実施の形態は、エアコンディショナやドアミラー等の車載機器、パーソナルコンピュータや携帯電話等の遠隔操作機器、冷蔵庫や洗濯機等の家庭電気機器などの各種機器のスイッチ装置に適用することができる。

（スイッチ装置の全体構成）
図１Ａにおいて、スイッチ装置１は、操作部材の押圧操作に応じてスイッチ動作する２つの第１及び第２のスイッチ部１０，１０を備えている。スイッチ部１０のそれぞれは、基板２の配線に電気的に接続された２つの固定接点１１，１１と、固定接点１１に対して接離可能な可動接点１２を有する弾性変形可能なドーム状の第１又は第２の可動接点部３，４とにより構成されており、実質的に同一の構造を有している。

図１Ａ及び図１Ｂに示すように、第１及び第２の可動接点部３，４のそれぞれは、基板２を覆う一枚の弾性シート５における固定接点１１と対応する部位においてドーム状の空洞部として形成されている。第１の可動接点部３の空洞部１３を形成する内部底面、及び第２の可動接点部４の空洞部１４を形成する内部底面のそれぞれには、可動接点１２が設けられている。基板２の裏面には、カバー体６が対向して配置されており、カバー体６によって弾性シート５が固定支持されている。

図１Ｃに示すように、固定接点１１は、基板２上に蛇行した導体と、屈曲した導体と、分岐した導体とが連続するパターンとなっており、２つの固定接点１１，１１が噛み合う櫛歯状に形成されている。このような構成により、可動接点部３，４の押圧操作時に固定接点１１に対する可動接点１２のずれが発生したとしても、接点ずれの許容範囲を拡大することができるようになり、固定接点１１と可動接点１２との導通不良等を軽減することができる。

固定接点１１及び可動接点１２の材質は、銅や銀等の導電性を有する金属材からなる。基板２は、絶縁性のリジッド板からなり、弾性シート５は、ゴム材又は軟質樹脂材等の弾性を有する部材からなる。図示例にあっては、弾性シート５からドーム状の空洞部である２つの可動接点部３，４は、シリコンゴムで形成されたラバーコンタクトの一部を用いている。

（ラバーコンタクト）
ラバーコンタクト１００は、基板２を覆う弾性シート５であって、固定接点１１に対応する可動接点１２を備える可動接点部３，４を固定接点１１に接離可能に弾性変形可能とするドーム状の空洞部１４と、貫通孔２１に対応して設けられた通気用空洞部５１と、基板２と弾性シート５との間において空洞部１４と通気用空洞部５１に連通する空気溝４１の一部に空気溝４１の空間とは別空間である空間として形成され、その空間の形状が保持される強度を有したチャンバ部７０と、を備えて構成されている。少なくとも１つのチャンバ部７０は、空気溝４１の一部に空気溝４１の代表長さに占める空間よりも大きな空間を有し、その空間の形状が保持される強度を有して構成されている。

本実施の形態では、ラバーコンタクト１００は、固定接点１１に対応した可動接点部３，４の空洞部を少なくとも２以上有し、空洞部１３，１４は、互いに１本の流路部としての空気溝３１で連通している。

また、チャンバ部７１は、基板２と弾性シート５との間において、空洞部１４同士に連通する空気溝３１の一部に空気溝の空間とは別空間である空間として形成され、その空間の形状が保持される強度を有して構成されている。すなわち、複数の可動接点部がある場合において、それぞれの可動接点部の間にもそれぞれチャンバ部７０、７１が設けられる構成とされている。

チャンバ部７０，７１は、空気溝３１，４１を通過する空気と一緒に移動する異物を溜め込むポケット構造となっている。このために、図１Ａに示すように、チャンバ部７０，７１は、空気溝３１，４１の経路高さＨ_１よりもチャンバ部７０，７１の空間高さＨ_２の方が大きい値に設定されている。なお、空気が通過するとは、主には、貫通孔２１から空気が流入、又は貫通孔２１へ流出の意である。

チャンバ部７０，７１は、空間の形状が立方体とされている。すなわち、チャンバ部７０，７１の空間形状は、図１Ａ、図１Ｂに示すように、直方体の断面形状が高さ方向に空間高さＨ_２まで同一である立方体である。

また、図４に示すように、チャンバ部７０，７１は、空間の形状が切頭錐体とされている。切頭錐体とは、錐体の頭部を底面と平行な平面で切り取った残りの部分の立体、角錐台、円錐台等をいう。すなわち、チャンバ部７０，７１の空間形状は、図４に示す断面形状の幅Ｗが空間高さＨ_３にかけて漸次減少する切頭錐体であってもよい。

チャンバ部は、空気溝３１，４１を通過する空気と一緒に移動する異物を溜め込むポケット構造としての機能を発揮すれば、その他の空間形状であってもよい。

（異物侵入抑制構造の構成）
図１Ａ及び図１Ｂに示すように、弾性シート５の裏面と基板２との間には、第１の可動接点部３の空洞部１３及び第２の可動接点部４の空洞部１４に連通する第１の空気溝３１と、第２の可動接点部４の空洞部１４に連通する第２の空気溝４１とが形成されている。第２の空気溝４１は、貫通孔２１に対応して設けられた通気用空洞部５１に連通されている。

第１の空気溝３１と第２の空気溝４１とは、弾性シート５の裏面に窪む凹溝状に形成されている。第１の空気溝３１及び第２の空気溝４１は、一本の流路部として繋がっている。それにより、第１及び第２の可動接点部３，４の空洞部１３，１４内に存在する空気の出入が可能となっている。

なお、第１の空気溝３１、第２の空気溝４１は、可動接点部３，４の押圧時において、空気の通過が可能な程度に、空気溝の空間形状が保持される強度を有している。

第１の空気溝３１、第２の空気溝４１のそれぞれの一部には、上記説明した、チャンバ部７０，７１が形成されている。このチャンバ部は、空気溝３１，４１を通過する空気と一緒に移動する異物を溜め込むポケット構造として機能する。

図１Ａ及び図１Ｂに示すように、第１の空気溝３１及び第２の空気溝４１の一部に、チャンバ部７１，７０がそれぞれ設けられているので、塵埃や水滴等の異物が移動の途中でチャンバ部７１，７０に溜め込まれて、通気用空洞部５１から可動接点部３，４の空洞部１３，１４内へ侵入しにくい構成とされている。

第２の空気溝４１に連通する通気用空洞部５１には、基板２に貫通して形成された２つの貫通孔２１，２１が連通されている。通気用空洞部５１の内部底面は、第２の空気溝４１の内部底面よりも大きく構成されている。貫通孔２１は、基板２に対向して配置されたカバー体６の内部空間６１に連通されている。

これらの貫通孔２１は、通気用空洞部５１に対応した位置に設けられて空気溝４１に連通している。貫通孔２１は、固定接点１１や基板２の回路と電気的に繋がらない独立した貫通孔であり、基板上に実装される電気部品、リード等が挿入されず、第１の可動接点部３の空洞部１３及び第２の可動接点部４の空洞部１４の内部に存在する空気を可動接点部３，４の押圧操作のときに出入させる出入口となっている。貫通孔を固定接点１１や基板２の回路から電気的に独立にすることにより、貫通孔に水滴等が浸入しても、貫通孔部の電蝕、回路とのショート等を抑制することができる。

基板２に搭載された搭載部品や固定接点１１を接続する貫通孔と、貫通孔２１とを同時に形成することもできるため、異物侵入抑制構造を効率よく製作することができる。

カバー体６における基板２の貫通孔２１に対向する面と基板２の裏面との間に形成された隙間１５は、規定の大きさの異物より小さい値に設定されている。この規定の大きさは、塵埃や水滴、又は蟻等の虫の侵入を防ぐことが可能な隙間の大きさで、例えば、約０．３ｍｍ以下に設定されている。この隙間１５は、塵埃や水滴等の異物だけでなく、蟻等の虫の侵入をも抑制する寸法に設定されている。

図示例では、カバー体６における基板２の貫通孔２１と対向する面は、カバー体６の底面から隆起している隆起部６２の頂部からなる。隆起部６２の頂部には、２つの可動接点部３，４の押圧操作時に、貫通孔２１を介して２つの可動接点部３，４の空洞部１３，１４内の空気を出入させるための通気用凹部６３が形成されている。この通気用凹部６３の内部底面と基板２の裏面との間に形成された隙間１５が、規定の大きさの異物より小さい値、例えば、約０．３ｍｍ以下に設定されている。

２つの可動接点部３，４の空洞部１３，１４内に存在する空気を出入させる出入口としては、２つの貫通孔２１で構成される必要はなく、単一の貫通孔であってもよい。２つ以上の貫通孔２１を設定すれば、１つの貫通孔が詰まったとき、詰まっていない他の貫通孔により、各可動接点部３，４の空洞部１３，１４内に存在する空気を基板２の裏面側に出入させることができる。

（スイッチ装置の押圧操作）
図２に示すように、第１の可動接点部３が押圧操作されたときには、可動接点部３が反転動作することで圧縮変形する。可動接点部３の可動接点１２の下面は、基板２の固定接点１１に当接し、固定接点１１と可動接点１２とがスイッチオン状態となる。

可動接点部３の反転動作時に、第１の空気溝３１及び第２の空気溝４１からなる一本の流路部から、通気用空洞部５１及び貫通孔２１を通して可動接点部３，４の空洞部１３，１４内に存在する空気を基板２の裏面側に放出することができる。

一方、第１の可動接点部３の押圧力が解除されたときは、可動接点部３が弾性復元力により元のドーム形状に自動復帰する。可動接点部３の可動接点１２は基板２の固定接点１１から離れることになり、固定接点１１と可動接点１２とがスイッチオフ状態となる。

可動接点部３が自動復帰するときは、図３に示すように、貫通孔２１、通気用空洞部５１、第２の空気溝４１、第１の空気溝３１を通して、基板２の裏面側の空気を吸い込む作用があり、可動接点部３，４の空洞部１３，１４内に空気を導くことができる。

（実施の形態の効果）
本発明の実施の形態によれば、以下のような効果を有する。
（１）本発明の実施の形態に係るスイッチ装置１は、少なくとも１つの固定接点１１と、流体が通過するように貫通された少なくとも１つの貫通孔２１が設けられた流入出部とを有した基板２と、基板２を覆うラバーコンタクト１００と、を備え、ラバーコンタクト１００は、少なくとも１つの固定接点１１の各々に対して対向して配置された少なくとも１つの可動部であって、当該固定接点１１の各々に対応する可動接点１２を接離可能に弾性変形する可動接点部３，４と、流入出部に対向して配置され、流入出部との間に空間を形成する入出部としての通気用空洞部５１と、通気用空洞部５１と少なくとも１つの可動接点部とを接続する流路を構成する流路部としての空気溝４１と、空気溝４１の一部に空気溝４１の代表長さに占める空間よりも大きな空間を有し、その空間の形状が保持される強度を有した少なくとも１つのチャンバ部７０と、を有して構成されている。また、複数の可動接点部がある場合において、それぞれの可動接点部の間にもそれぞれチャンバ部７１が設けられる構成とされている。このように、異物を溜め込むポケット構造となっているチャンバ部を備えているので、例えば、貫通孔２１から侵入した異物が接点に到達することを抑制可能とすることができる。
（２）可動接点部３の空洞部１４に連通する第１の空気溝３１と可動接点部４の空洞部１４に連通する第２の空気溝４１とがチャンバ部を備えた流路部として形成されているため、第１の可動接点部３と第２の可動接点部４とが異物により同時に接点不良等の不具合を起こす可能性を低減することができる。
（３）カバー体６における基板２の貫通孔２１に対向する面と基板２の裏面との間に形成された隙間１５は、約０．３ｍｍ以下に設定されていることから、塵埃や水滴等の異物だけでなく、蟻等の虫の侵入をも低減させることができる。

なお、上記実施の形態では、固定接点１１及び第１の可動接点部３と、固定接点１１及び第２の可動接点部４とのそれぞれを一組として二組のスイッチ部１０で構成されるスイッチ装置１を例示したが、二組以上のスイッチ部１０を同時に切り替えるスイッチ装置であってもよく、二組以上のスイッチ部１０のいずれかを個別に切り替えるスイッチ装置としてもよい。

また、二組以上のスイッチ部１０で構成される必要はなく、単一のスイッチ部１０で構成されるスイッチ装置にも適用することができることは勿論である。

以上の説明からも明らかなように、本発明に係る代表的な実施の形態、変形例、及び図示例を例示したが、上記実施の形態、変形例、及び図示例は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である。従って、上記実施の形態、変形例、及び図示例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。

１…スイッチ装置、２…基板、３，４…可動接点部、５…弾性シート、６…カバー体、１０…スイッチ部、１１…固定接点、１２…可動接点、１３，１４…空洞部、１５…隙間、２１…貫通孔、３１，４１…空気溝、３２，４２…屈曲経路、５１…通気用空洞部、６１…内部空間、６２…隆起部、６３…通気用凹部、７０、７１…チャンバ部、１００…ラバーコンタクト

Claims

少なくとも１つの固定接点と、流体が通過するように貫通された少なくとも１つの貫通孔が設けられた流入出部とを有した基板と、
前記基板を覆うラバーコンタクトと、を備え、
前記ラバーコンタクトは、
前記少なくとも１つの固定接点の各々に対して対向して配置された少なくとも１つの可動部であって、当該固定接点の各々に対応する可動接点を接離可能に弾性変形する可動部と、
前記流入出部に対向して配置され、前記流入出部との間に空間を形成する空気溜め部と、
前記空気溜め部と前記少なくとも１つの可動部とを接続する流路を構成する流路部と、
前記流路部の一部に前記流路部の経路高さよりも空間高さの方が大きな空間を有し、前記空気溜め部とは別にその空間の形状が保持される強度を有した少なくとも１つのチャンバ部と、を備え、
前記空気溜め部の内部高さは、前記流路部の内部高さよりも大きく構成されている、スイッチ装置。
前記少なくとも１つの固定接点を有するものは、２つ以上であり、
前記可動部のうちの一つは、前記流路部における流路の後端に位置し、可動部のうち他の可動部は、前記流路部における流路の途中に位置し、
前記少なくとも１つのチャンバ部は、前記流路部における前記可動部の間に設けられている、請求項１に記載のスイッチ装置。
前記チャンバ部は、前記空間の形状が立方体である、請求項１又は２に記載のスイッチ装置。
前記チャンバ部は、前記空間の形状が切頭錐体である、請求項１又は２に記載のスイッチ装置。