JPH0511037U - 圧力センサ加圧機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本考案は、圧力センサ加圧機構に関し、操作
性、制御性が良好で加えられた圧力を効果的に圧力セン
サに伝達することができる圧力センサ加圧機構を実現す
ることを目的とする。 【構成】 外部から圧力が加えられるフレーム１３と、
フレーム１３と圧力−抵抗変化素子の検出部１５ａが設
けられた圧力センサ１５との間に配設されたゴム成型品
のラバー１４とよりなり、フレーム１３を介して加えら
れた圧力に応じてラバー１４のアクチュエータ１４ａが
圧力センサ１５の検出部１５ａに押し付けられ弾性変形
し潰されフレーム１３が下動する構成である。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は圧力センサ加圧機構に係り、特に加えられた圧力の変化によって制御 をおこなう制御装置等に適用される圧力センサ加圧機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】

近年パーソナル・コンピュータ等のディスプレイ上のカーソルの移動を制御す るポインティングデバイスとして圧力センサ加圧機構が適用されたものが開発さ れている。

【０００３】 これは、キーボード上のキーのうちの一つ、例えばアルファベットの「Ｊ」の 文字入力用のキーを、更に上記ポインティングデバイスとしても使用するもので あり、キーに対する指による押圧の方向と強さとを検出し、この方向と強さに応 じてディスプレイ上のカーソルの移動が制御されるものである。

【０００４】 図４は従来の第１例の圧力センサ加圧機構の縦断面図を示す。

【０００５】 図４の圧力センサ加圧機構は、外部から圧力が加えられるフレーム３及びフレ ーム３に加えられた圧力を圧力センサ５に伝えるラバー４とより構成される。フ レーム３には、先端がラバー４に当接するようにアクチュエータ３ｃが突出して 設けられている。

【０００６】 上記構成の圧力センサ加圧機構は、フレーム３の上面に加えられた圧力がアク チュエータ３ｃによりラバー４に伝達され、ラバー４に伝えられた圧力はラバー ４の弾性による緩衝効果を受けた後に圧力センサ５に伝えられる。

【０００７】 図５は従来の第２例の圧力センサ加圧機構が適用されたキースイッチの左半分 が断面図とされた側面図を示す。

【０００８】 図５のキースイッチ１は大略、合成樹脂成型品のキートップ２及びフレーム３ 、ゴム成型品のラバー４、圧力センサ５及び板金成型品のメタルケース７とより 構成されている。

【０００９】 図６は図５の平面図を示す。

【００１０】 キートップ２は上面の中央がくぼんだ略四角錐台の押圧部２ｂを有し、フレー ム３に上下に移動自在に保持され、クリックラバー６の弾性復元力により常に上 方向に押圧力を受けている。また、キートップ２の裏面に設けられている腕部２ ｃの先端に形成されている突起部２ａが、フレーム３の係止部３ａと係合し、図 ５の状態で上方に外れないように係止されている。

【００１１】 また、キースイッチ１の中心部は、図示しない構成によりキートップ２が下方 に押し込まれると例えばアルファベットの「Ｊ」の文字入力用の接点が閉合され るスイッチ機構に接続されている。

【００１２】 略正方形状のフレーム３の四隅の上面には略円柱形状の四つの加圧台３ｂ₁ 〜 ３ｂ₄ が上方に突出して設けられている。また、フレーム３の四隅の下面には略 球面状の四つのアクチュエータ３ｃ₁ 〜３ｃ₄ が突出して設けられており、アク チュエータ３ｃの下端部はラバー４の上面に当接する構成である。

【００１３】 メタルケース７にはフレーム３のアクチュエータ３ｃに該当する位置に検出部 ５ａ₁ 〜５ａ₄ が設けられた圧力センサ５が載置されている。更にこの圧力セン サ５の上面にはラバー４が載置されている。

【００１４】 上記構成のキースイッチ１は、クリックラバー６の弾性復元力に抗してキート ップ２ｂが押圧され下動し、キートップ２ｂの裏面がフレーム３のストッパ３ｂ に当接する。更にキートップ２ｂが下方に押圧されるとキートップ２ｂの裏面に よりフレーム３がストッパ３ｂと共に下動し、アクチュエータ３ｃがラバー４に 押し付けられラバー４によりて圧力センサ５の検出部５ａが押圧される。この押 圧力の変化が検出部５ａの抵抗値の変化に変換される。

【００１５】 前述の如くこの圧力センサ５の検出部５ａがキースイッチ１の四隅に設けられ ており、オペレータがキートップ２ｂを押圧する際の押圧力の方向を変えること によりそれぞれの検出部５ａが受ける押圧力が個々に変化し、この変化に応じて 検出部５ａの抵抗値が変化する。したがって個々の検出部５ａの抵抗値の大きさ の差に応じてディスプレイ上のカーソル移動する方向が制御され、上記抵抗値の 大きさに応じてカーソルの移動速度が制御される構成とすることにより、キート ップ２ｂ上のオペレータの指の力の入れ方によりパーソナル・コンピュータのデ ィスプレイ上のカーソルの移動が容易に制御される。

【００１６】

【考案が解決しようとする課題】

しかるに上記構成の圧力センサ加圧機構によれば、キートップ２ｂの裏面がフ レーム３の押圧部３ｂに当接し圧力センサ５が押圧されるまでは至らない状態と 、更にキートップ２ｂを押し込んでゆき圧力センサ５が押圧された状態との間の ラバー４の変形量、即ちキートップ２ｂの変位量が少ないと、キートップ２ｂを 押し込んだ際に実際に圧力センサ５にどの程度力が伝わっているか不明であり、 即ち操作感が不足で操作性が良くない。

【００１７】 また、上記課題を解決するためにラバー４を厚くした場合、操作感は得られる が、フレーム３が受けた押圧力がラバー４により拡散され、圧力センサ５上の検 出部５ａ以外の部分に圧力が分散され検出部５ａに有効に圧力が伝わらない。

【００１８】 本考案は上記の課題に鑑みてなされたものであり、操作性、制御性が良好であ り、加えられた圧力を圧力センサの検出部に有効に伝えることができる圧力セン サ加圧機構を提供することを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】

本考案は、外部から加圧される加圧部材と、 加えられた押圧力を電気的信号に変換する圧力センサと上記加圧部材との間に 配設され、加圧に応じて弾性変形し先端が上記圧力センサに押圧される突出部を 有する弾性体製の緩衝部材と よりなる。

【００２０】

【作用】

本考案では、弾性体製の緩衝部材に突出部を設けるようにしたため、加圧部材 を介して緩衝部材に加えられた圧力により、突出部が圧力センサに押し付けられ て弾性変形し潰される。また、緩衝部材の圧力センサに対する当接面が常に限ら れた範囲となる。

【００２１】

【実施例】

図１に本考案の第１実施例の圧力センサ加圧機構の縦断面図を示す。

【００２２】 図１の圧力センサ加圧機構は、外部から加圧される前記加圧部材に該当する平 板状のフレーム１３、フレーム１３の下部に配設され、フレーム１３に加えられ た圧力を圧力センサ１５に伝える前記緩衝部材に該当する平板状のゴム成型品の ラバー１４とより構成されている。なお、圧力センサ１５は、表面に圧力−抵抗 変換素子の検出部１５ａが設けられた構成とされている。

【００２３】 ラバー１４の裏面には先端が圧力センサ１５の検出部１５ａに当接するように 前記突出部に該当するアクチュエータ１４ａが略球面状に突出して設けられてい る。

【００２４】 上記構成の圧力センサ加圧機構は、フレーム１３に加えられた圧力がラバー１ ４に伝えられ、更にこの圧力がラバー１４のアクチュエータ１４ａの先端部によ り圧力センサ１５に伝達される構成である。フレーム１３を介して加えられた圧 力によりアクチュエータ１４ａは圧力センサ１５に押し付けられ、ラバー１４の 有する弾性によりアクチュエータ１４ａが弾性変形し潰される。したがってアク チュエータ１４ａが潰された分ラバー１４が下動し、更にフレーム１３が下動す る。

【００２５】 また、上記の如くのアクチュエータ１４ａの弾性変形により、アクチュエータ １４ａが圧力センサ１５に当接する部分の面積が周囲に拡がる。

【００２６】 図２は本考案の第２実施例の圧力センサ加圧機構が適用されたキースイッチの 縦断面図を示し、図３は図２の平面図を示す。

【００２７】 図２、図３のキースイッチ１０は、パーソナル・コンピュータのキーボード上 のキーのうちの一つ、例えばアルファベットの「Ｊ」の文字を入力するキーとし て使用されると共に、上記の用途に加えてディスプレイ上のカーソルの移動を制 御するポインティングデバイスとして使用されるものである。図２、図３はキー スイッチ１０の右半分がパーソナル・コンピュータのキーボードフレーム２１に 装着された状態を示している。

【００２８】 キースイッチ１０は大略、オペレータの指により操作されるキートップ１２、 キートップ１２を上下に移動自在に保持するフレーム１３、底部のメタルケース １７とより構成されている。

【００２９】 キートップ１２は合成樹脂成型品で略四角錐台形状とされ、上部が指による操 作がしやすいように上面が若干くぼんだ構成の押圧部１２ｂとされ、その押圧部 １２ｂの裏面の中心部にはフレーム１３に上下に移動自在に保持された軸部１２ ｃ、その外周部には先端に突起部１２ａが形成された腕部１２ｄが設けられてい る。また、押圧部１２ｃの裏面は腕部１２ｄの外周部に空洞部１２ｅが設けられ ている。

【００３０】 また、キートップ１２の軸部１２ｃの下端部は図示しない構成により前記のア ルファベットの「Ｊ」の文字を入力する信号を発するためのスイッチ機構が接続 されている。

【００３１】 フレーム１３は合成樹脂成型品で略長方形状とされ、中心部にキートップ１２ の軸部１２ｃが遊嵌された軸受部１３ｃ、その外周部に周囲から突出して設けら れ、キートップ１２の腕部１２ｄの突起部１２ａと係合し、キートップ１２の上 方移動を制限する係止部１３ａ、更にその外周部に略キートップ１２の外形と等 しく若干周囲から突出して加圧台１３ｂが設けられている。また、フレーム１３ の図３の左右両辺の中央部には切欠部１３ｅが形成され、切欠部１３ｅを除いた 部分は段差が設けられ係合部１３ｆとされている。

【００３２】 また、キートップ１２の軸部１２ｃ及びフレーム１３の軸受部１３ｃの周囲に は上方の径が拡げられた略円筒形状とされたゴム成型品のクリックラバー１６が 装着されている。このクリックラバー１６は上端がキートップ１２の押圧部１２ ｂの裏面に当接され、下端がフレーム１３の軸受部１３ｃの外周面に設けられた 突出部１３ｄに当接されている。

【００３３】 クリックラバー１６は、キートップ１２の押圧部１２ｂが押圧され下動された とき、押圧部１２ｂにより上端部が下方に押圧され、弾性変形する。また、この キートップ１２に加えられた押圧力が消滅したときはクリックラバー１６の弾性 復元力によりキートップ１２が上方に押圧され元の状態に戻される構成とされて いる。

【００３４】 メタルケース１７はフレーム１３と略等しい外形を有する板金成型品であり、 左右両辺の、フレーム１３の切欠部１３ｅに相当する部分が上方に折り曲げられ 係合部１７ａが形成されており、フレーム１３の左右方向の移動を係止する構成 とさている。また、図３の上下両辺の左右端部はそれぞれ上方に折り曲げられ爪 部１７ｂが形成されており、メタルケース１７にフレーム１４が組み込まれたと きにそれぞれが図３の１７ｂ’に示す如く内側に折り曲げられ、フレーム１３の 係合部１３ｆに係合し、フレーム１３が上方に外れないように係止する構成であ る。

【００３５】 フレーム１３とメタルケース１７との間には、ラバー１４及び圧力センサ１５ が装着されている。

【００３６】 圧力センサ１５はメタルケース１７に収まる程度にメタルケース１７より若干 小さい略正方形状とされ、中心部は、キートップ１２の軸部１２ｃが前記アルフ ァベット文字入力用のスイッチ機構に接続されるために貫通口１５ｂが設けられ ている。また上面の四隅のそれぞれにはディスプレイ上のカーソルの左上、右上 、左下及び右下の各方向に対応した圧力−抵抗変換素子の検出部１５ａ₁ 〜１５ ａ₄ が設けられている。

【００３７】 ラバー１４は圧力センサ１５と略等しい外形の略正方形状とされ、中心部には 圧力センサ１５の貫通口１５ｂと略等しい外形の貫通口１４ｂが設けられている 。また、ラバー１４の四隅の下面には圧力センサ１５の検出部１５ａ₁ 〜１５ａ ₄ の位置に該当する位置にそれぞれ略球面状のアクチュエータ１４ａ₁ 〜１４ａ ₄ が突出して設けられており、アクチュエータ１４ａのそれぞれの先端は検出部 １５ａに当接する構成である。

【００３８】 上記構成のキースイッチ１０は、パーソナル・コンピュータのキーボード内の フレキシブルプリント基板１８の上に載置される。このフレキシブルプリント基 板１８は、キースイッチ１０が操作のために下方に押圧されたときにメタルケー ス１７が下動しないように固定するための支持金具１９の上に載置されており、 、更に支持金具１９は緩衝用のシート２０の上に載置されている。

【００３９】 なお、上記の構成ではフレーム１３の係合部１３ｆの下面とフレキシブルプリ ント基板１８の上面とは離間されており、したがってフレーム１３はメタルケー ス１７上に載置されている圧力センサ１５及びラバー１４により支持されている 構成である。

【００４０】 また、キースイッチ１０は、パーソナル・コンピュータのキーボードフレーム ２１によりフレーム１３の係合部１３ｆ及びメタルケース１７の係合部１７ａの 上面が覆われ上方に外れないように係止されている構成である。

【００４１】 次に上記構成のキースイッチ１０の操作について説明する。

【００４２】 このキースイッチ１０がアルファベットの「Ｊ」の文字入力用に使用されると きは、クリックラバー１６の弾性に抗してキートップ１２を下方に押し込むこと により軸部１２ｃの下端に接続された図示しないスイッチ機構により該当する接 点が閉止される。

【００４３】 次にこのキースイッチ１０がディスプレイ上のカーソルの移動制御用のポイン ティングデバイスとして使用されるときは、まずクリックラバー１６の弾性に抗 してキートップ１２を下方に押し込みキートップ１２の裏面の外周部分がフレー ム１３の加圧台１３ｂに当接するようにする。

【００４４】 更にキートップ１２が下方に押圧されることにより、メタルケース１７上に圧 力センサ１５及びラバー１４により支持されているフレーム１３の加圧台１３ｂ がキートップ１２の裏面により押圧され、したがってフレーム１３を介してラバ ー１４のアクチュエータ１４ａが圧力センサ１５の検出部１５ａに押し付けられ る。

【００４５】 ここでオペレータがキートップ１２を押圧する際に、ディスプレイ上のカーソ ルを例えば左下方向に移動しようとする場合、キートップ１２の左下の部分を押 圧することにより、圧力センサ１５の四隅に設けられている検出部１５ａ₁ 〜１ ５ａ₄ のうちの左下の検出部１５ａ₃ が加圧される。ここで加圧された圧力−抵 抗変換素子の検出部１５ａ₃ は加えられた圧力の変化を抵抗値の変化に変換する 。この検出部１５ａは分圧用抵抗と直列に接続され、その直列回路が電源に接続 されており、検出部１５ａの抵抗値の変化は電圧の変化に変換されパーソナル・ コンピュータのディスプレイ上のカーソル移動制御用の信号とされる。

【００４６】 なお、検出部１５ａに加えられた圧力の大きさに応じてカーソルの移動速度が 制御される。

【００４７】 このとき、ラバー１４のアクチュエータ１４ａは、フレーム１４を介して加え られた圧力に応じて弾性変形し潰される。したがってこのアクチュエータ１４ａ の弾性変形によりフレーム１３の加圧台１３ｂが下動する。更にこの加圧台１３ ｂ下動によりキートップ１２の押圧部１２ｂが下動する。

【００４８】 このようにキートップ１２の例えば左下を押圧したときにその押圧力に応じて キートップ１２の左下の部分が下動し、ディスプレイ上のカーソルはそのキート ップ１２の下動した方向に、その下動の程度に応じて速度が制御されながら移動 するということになり、操作性が良好である。

【００４９】 また、キートップ１２の押圧によりアクチュエータ１４ａが弾性変形してアク チュエータ１４ａの圧力センサ１５に対する当接面が周囲に拡がる。そこで、あ らかじめ検出部１５ａの形状を、上記押圧により拡張されたアクチュエータ１４ ａの当接面より更に広い面積としておく。こうしておくことによりフレーム１３ を介してラバー１４に加えられた圧力は全てアクチュエータ１４ａを介して圧力 センサ１５の検出部１５ａに伝達される。したがって効率のよい圧力の伝達がな される。

【００５０】 なお、本実施例は指により直接押圧操作されるキースイッチ１０によるポイン ティングデバイスに対する構成であったが、本考案になる圧力センサ加圧機構は 上記構成に限らず、例えば水圧、気圧、油圧等の圧力変化を検出し、その検出結 果により制御をおこなう他の制御装置等に対しても適用することができる。

【００５１】

【考案の効果】

上述の如く本考案によれば、弾性体製の緩衝部材に突出部を設けるようにした ため加圧部材に加えられた圧力に応じて緩衝部材の突出部が弾性変形し潰され加 圧部材が下動するので、操作性を向上させることができる。また、圧力センサに 対する緩衝部材の当接面が常に限られた範囲となることにより、緩衝部材に加え られる圧力が拡散されずに圧力センサに効果的に伝えられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第１実施例の縦断面図である。

【図２】本考案の第２実施例の圧力センサ加圧機構が適
用されたキースイッチの縦断面図である。

【図３】図２の平面図である。

【図４】従来の第１例の縦断面図である。

【図５】従来の第２例の圧力センサ加圧機構が適用され
たキースイッチの左半分が断面図とされた側面図であ
る。

【図６】図５の平面図である。

【符号の説明】

１、１０ キースイッチ ２、１２ キートップ ３、１３ フレーム（加圧部材） ４、１４ ラバー（緩衝部材） ３ｃ、１４ａ アクチュエータ（突出部） ５、１５ 圧力センサ ５ａ、１５ａ 検出部 ７、１７ メタルケース

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 【請求項１】 外部から加圧される加圧部材と、 加えられた押圧力を電気的信号に変換する圧力センサと
   該加圧部材との間に配設され、加圧に応じて弾性変形し
   先端が該圧力センサに押圧される突出部を有する弾性体
   製の緩衝部材とよりなる圧力センサ加圧機構。