专利名称：圆顶状弹簧及开关的制作方法
技术领域：
本发明涉及圆顶状弹簧及开关。
背景技术：
以往，已知有在便携式电话等电子设备的操作部 使用带咔哒动作的按钮开关的结构。带咔哒动作的按钮开关在按下输入时能够给予操作者咔哒感。带咔哒动作的按钮开关具备圆顶状弹簧(圆顶状接点弹簧)。另外，已知有比球面圆顶形状的圆顶状弹簧小型且能得到良好的咔哒感的非球面圆顶形状的圆顶状弹簧及使用该弹簧的开关(参照专利文献I)。在此，参照图15及图16说明现有的非球面的圆顶状弹簧及开关。图15表示现有的开关100的截面结构。图16表示现有的圆顶状弹簧21的外周边缘部21c与固定接点4的接触。如图15所示，开关100具备圆顶状弹簧21、电路板3、固定接点4、5、6。圆顶状弹簧21是整个面由非球面圆顶状的金属导体构成的接点用弹簧。在从上面观察圆顶状弹簧21的平面中为圆形，以该圆形的中心为可动接点21a。图15表示通过圆顶状弹簧21的可动接点21a的截面。电路板3是载置圆顶状弹簧21的电路板。在电路板3上设有固定接点4、5、6。固定接点4、5、6是由金属导体构成的电性接点。固定接点4、5总是支撑圆顶状弹簧21。固定接点6设在与圆顶状弹簧21的可动接点21a对应的位置。通过利用操作者从垂直上方的按下而在圆顶状弹簧21的可动接点21a上施加动作负荷F，圆顶状弹簧21变形。并且，若进一步施加动作负荷F，则产生由压曲引起的咔哒动作，可动接点21a与固定接点6接触。这样，固定接点4、5通过圆顶状弹簧21与固定接点6导通。并且，若利用操作者的按下解除而使动作负荷F为O，则圆顶状弹簧21也恢复到原来的形状。在这种圆顶状弹簧21的按下及其解除的反复动作中，如图16所示，圆顶状弹簧21的外周边缘部21c和固定接点4的接触位置在矢径方向(图16的左右方向)上反复地位移。在该反复动作时，使外周边缘部21c的圆顶状弹簧21和电路板3之间的角度为Θ 2。圆顶状弹簧21的未施加动作负荷F的截面的中立面是以下式(I)的6次偶函数的非球面方程式表示的形状。f ( P ) =Id1 · P 6+b2 · P 4+b3 · P 2+h ...... (I)其中，P是从圆顶状弹簧的平面的中心的矢径，bl、b2、b3是系数，h是距圆顶状弹簧的平面的中心的载置面(电路板)的高度，f (P )是距圆顶状弹簧的矢径P的载置面(电路板)的闻度。在圆顶状弹簧21的载置面(电路板3的表面)，作为通过圆顶状弹簧21的平面的中心的圆顶状弹簧21的外周边缘部21c和载置面的接触位置，将相对的两个接触位置间的长度设为外径Da。另外，在式(I)中，在外径Da和圆顶状弹簧21的平面的中心之间具有拐点Pal。在圆顶状弹簧21的载置面(电路板3)，将通过圆顶状弹簧21的平面的中心的拐点Pal的长度作为直径Dal。
与外径Da对应，将圆顶状弹簧21的外周边缘部21c的圆顶状弹簧21的中立面、电路板3 (固定接点4、5)的表面(圆顶状弹簧21的载置面)间的角度设为角度Y1。与直径Dal对应，将拐点Pal的圆顶状弹簧21的中立面和电路板3的表面(圆顶状弹簧21的载置面)间的角度设为角度β I。圆顶状弹簧21满足下式(2)。β I < Y I...... (2)式(1)、(2)是在圆顶状弹簧产生压曲的条件式。如上所述，由于圆顶状弹簧21具有满足式(1)、(2)的条件的形状，因此能够比球面圆顶形状的圆顶状弹簧小型化，并且能够可靠地产生由压曲引起的咔哒动作。另外，式(I)也可以为8次以上的偶函数。现有技术文献专利文献I :日本特开2011-34927号公报但是，如图16所示，由于现有的圆顶状弹簧21的外周边缘部21c由固定接点部4 支撑，因此固定接点4的接触压力大。由此，通过圆顶状弹簧21的按下及解除的反复动作，外周边缘部21c左右地位移，磨损外周边缘部21c及固定接点4。例如，圆顶状弹簧21由SUS (Steel Use Stainless)构成，若固定接点4为由铜箔构成的物体，则与圆顶状弹簧21相比，固定接点4柔软，固定接点4较大地被磨损。固定接点5也相同。由于该磨损，有可能引起圆顶状弹簧21按下时的固定接点4、5和固定接点6的导通不良。
发明内容
本发明的课题在于，使圆顶状弹簧小型化，可靠地得到咔哒动作，并且在圆顶状弹簧的按下及其解除的反复动作中，减少圆顶状弹簧的外周边缘部和固定接点的磨耗。为了解决上述课题，方案一记载的发明的圆顶状弹簧是设在具有第一固定接点的电路板上，外周边缘部总是与上述第一固定接点接触的圆顶状弹簧，至少一部分的中立面具有以8次以上的偶函数表示的形状，从上述外周边缘部向中心方向的作为第二位置的拐点的第二拐点的上述电路板及上述中立面间的角度α、从上述外周边缘部向中心方向的作为第一位置的拐点的第一拐点的上述电路板及上述中立面间的角度β、及上述外周边缘部的上述电路板及上述中立面间的角度Y满足α < β且β > Y。方案二记载的发明在方案一记载的圆顶状弹簧中，具有上述圆顶状弹簧的一部分被切割的形状。方案三记载的发明是一种开关，其具备方案一或二记载的圆顶状弹簧；上述第一固定接点；在上述圆顶状弹簧被压曲时可动接点接触的第二固定接点；设有上述第一固定接点及上述第二固定接点的上述电路板，上述圆顶状弹簧是导体，通过由于按下而压曲的上述圆顶状弹簧，电导通上述第一固定接点和上述第二固定接点。方案四记载的发明在方案三记载的发明的开关中，具备将上述圆顶状弹簧固定在上述电路板上的规定位置的固定部或弹簧按压薄板。方案五记载的发明在方案三或四记载的开关中，具备接受按下输入且将动作负荷传递到上述圆顶状弹簧上的操作按钮。本发明的效果如下。根据本发明，能够使圆顶状弹簧小型化，能够可靠地得到咔哒动作，并且在圆顶状弹簧的按下及其解除的反复动作中，能够降低圆顶状弹簧的外周边缘部与固定接点的磨损。
图I是表示本发明的实施方式的开关的剖视图。 图2是实施方式的圆顶状弹簧的俯视图。图3是表示实施方式的圆顶状弹簧相对于矢径的高度的图。图4是表示实施方式的圆顶状弹簧的形状的图。图5 (a)是实施方式的一个例子的圆顶状弹簧的俯视图。(b)是实施方式的一个例子的圆顶状弹簧的剖视图。图6是表示实施方式的一个例子的圆顶状弹簧的动作负荷位移特性的图。图7是表示实施方式的一个例子的圆顶状弹簧的外周边缘部与固定接点的接触的图。图8是第一变形例的开关的剖视图。图9 (a)是第二变形例的第一圆顶状弹簧的俯视图。(b)是第二变形例的第一圆顶状弹簧的剖视图。图10 (a)是第二变形例的第二圆顶状弹簧的俯视图。(b)是第二变形例的第二圆顶状弹簧的侧视图。图11 (a)是第二变形例的第三圆顶状弹簧的俯视图。(b)是第二变形例的第三圆顶状弹簧的剖视图。图12是第一实施例的开关的剖视图。图13是第二实施例的开关的剖视图。图14是另一变形例的开关的剖视图。图15是现有的开关的剖视图。图16是表示现有的圆顶状弹簧的外周边缘部与固定接点的接触的图。图中1、10、30、40、50、100 —开关，2、2A、2B、2C、2D、2E、2F、21-圆顶状弹簧，2a、2Aa、2Ba、2Ca、2Da、2Ea、2Fa、21a-可动接点，2b—中立面，2Ac、2Cl、2C2、2Dl、2D2、2D3、2D4、21c—外周边缘部，PU P2、Pal—拐点，3、3A、3B、3C、3D—电路板，3Da—表面，4、5、6、4A、5A、6A、4C、5C、6C、4D、5D、6D—固定接点，4Da、 a—表面，7—操作按钮，8—开关壳体，8a—固定部，9一弹簧按压薄板。
具体实施例方式下面，参照附图按顺序详细地说明本发明的实施方式、第一及第二变形例、及实施例一、二。但是，发明的范围未限定于图示例。
(实施方式)参照图I 图7说明本发明的实施方式。首先，参照图I及图2说明本实施方式的开关I的装置结构。图I表示开关I的截面结构。图2表示圆顶状弹簧2的平面结构。图I是包括图2的I-I线的圆顶状弹簧2的截面的开关I的剖视图。本实施方式的开关I例如是电子设备用的操作部所用的开关。该电子设备是具备进行按下操作输入的操作部的电子设备，例如是便携式电话、PHS (Personal HandyphoneSystem)、PDA (Personal Digital Assistant)、俊俏电话、游戏机等便携式设备。如图I所示，开关I具备圆顶状弹簧2、电路板3、固定接点4、5、6。圆顶状弹簧2是由整个面是非球面的圆顶形状的金属导体构成的接点用弹簧。圆顶状弹簧2的材料是SUS301 (弹簧用不锈钢带)等不锈钢、铍铜、弹簧用磷青铜等金属导体。但是，未限定于这些材料，一般只要是作为弹簧用途而使用的材料即可。另外，如图2所示，圆顶状弹簧2从图I的上方观察的平面形状是圆形。以圆顶状弹簧2的平面的中心点为可动接点2a。另外，以圆顶状弹簧2的截面的中立面为中立面2b。所谓中立面，是位于压缩侧和拉伸侧的边界且既不拉伸也不收缩的截面。在圆顶状弹簧2中，中立面2b是非球面形状。圆顶状弹簧2的非球面形状将于之后详细地叙述。另外，圆顶状弹簧2在与操作者的按下方向相反的方向上具有凸形状。电路板3是由玻璃环氧树脂等构成的电路板。在电路板3上载置有圆顶状弹簧2。在电路板3上设有固定接点4、5、6。固定接点4、5、6是由铜箔等金属导体构成的被电性固 定的接点。固定接点4、5总是接触地支撑圆顶状弹簧2的外周边缘部。固定接点6设在与圆顶状弹簧2的可动接点2a对应的位置。固定接点6在圆顶状弹簧2未被操作者按下(没有动作负荷F)的状态下不与圆顶状弹簧2接触。另外，电路板3、固定接点4、5、6的表面是没有凹凸的平面。接着，参照图3及图4说明圆顶状弹簧2的非球面形状。图3表示圆顶状弹簧2相对于矢径P的高度。图4表示圆顶状弹簧2的形状。如图3及图4所示，圆顶状弹簧2设计为具有非球面形状。图3的圆顶状弹簧2的高度是从载置面(电路板3的表面)到圆顶状弹簧2的下侧的面的垂直方向的长度。将以从圆顶状弹簧2的平面(载置面(电路板3的表面))上的与圆顶状弹簧2的平面的中心对应的点到圆顶状弹簧2的外周边缘部与电路板3的接触点为半径的圆的直径设为D。将从圆顶状弹簧2的平面上的与圆顶状弹簧2的平面的中心对应的点的矢径设为矢径P。S卩，与外径D对应的矢径P是D / 2。另外，将与圆顶状弹簧2的中心点对应的圆顶状弹簧2的高度设为高度h。圆顶状弹簧2在上侧的面、中立面及下侧的面上具有相同的非球面形状。至少圆顶状弹簧2的中立面是下述非球面形状即可。因此，以下将圆顶状弹簧2的下侧的面的形状视为圆顶状弹簧2的中立面的形状进行说明。圆顶状弹簧2的中立面的非球面形状是以下式(3)的8次偶函数的非球面方程式表示的形状。f ( P ) =al · P 8+a2 · P 6+a3 · P 4+a4 · P 2+h ...... (3)其中，是系数。另外，如图4所示，将从式(3)算出的、比圆顶状弹簧2的外周边缘部靠内侧在中心方向上位于第一位置的拐点作为拐点P1，将比外周边缘部靠内侧在中心方向上位于第二位置的拐点作为拐点P2。将从载置面(电路板3的表面)上的与圆顶状弹簧2的平面的中心对应的点到与拐点Pl对应的点的圆的直径作为直径D1。将从载置面(电路板3的表面)上的与圆顶状弹簧2的平面的中心对应的点到与拐点P2对应的点的圆的直径作为直径D2。与外径D对应，将圆顶状弹簧2的外周边缘部的圆顶状弹簧2的中立面和电路板3的表面(圆顶状弹簧2的载置面)间的角度设为角度Y。与直径Dl对应，将拐点Pl的圆顶状弹簧2的中立面和电路板3的表面(圆顶状弹簧2的载置面)间的角度设为角度β。与直径D2对应，将拐点Ρ2的圆顶状弹簧2的中立面和电路板3 (固定接点4、5)的表面(圆顶状弹簧2的载置面)间的角度设为角度α。在圆顶状弹簧2中，需要满足下式(4、)、(5)。α < β ... (4) β > γ …(5)在式3中，决定满足式(4)、(5)的系数VHb415式(3)中使用8次偶函数是为了在矢径P =0 (与圆顶状弹簧2的平面的中心对应的点)和矢径P=D / 2 (与圆顶状弹簧2的平面的中心对应的点)之间得到两个拐点。矢径P=0、D / 2以外的两个拐点是拐点P1、P2。式(3)的式(4)、(5)的条件是在圆顶状弹簧2上产生压曲、减少在圆顶状弹簧的按下及其解除的反复操作中与固定接点4、5接触的圆顶状弹簧2的外周边缘部的矢径方向的位移的条件。以满足式(3)、(4)、(5)的方式设计圆顶状弹簧2。在式(3)中，利用8次偶函数表示圆顶状弹簧2的中立面2b的非球面形状，但也可以为10次以上的偶函数。例如，下式(6)表示10次偶函数。f ( P ) =al · P 10+a2 · P 8+a3 · P 0+a4 · P 4+a5 · P 2+h ...... (6)S卩，本实施方式的圆顶状弹簧2的非球面形状能够一并以下式(7)表示。f ( P ) =B1 · P n+a2 · P n-2+a3 · P “+ · · · +an , 2* P 2+h ...... (7)其中，n是8以上的任意的偶数，B1 an/2是系数。在设计圆顶状弹簧2的场合，使式(7)的次数η越高，越能够将非球面形状设定为理想的形状，但计算量也变多。因此，优选利用8次等适当的次数的非球面方程式设计圆顶状弹黃2。接着，参照图5 图7说明圆顶状弹簧2的一个例子的动作。图5 Ca)表示作为本实施方式的一个例子的圆顶状弹簧2A的平面结构。图5 (b)表示圆顶状弹簧2A的截面结构。图5 (a)、(b)所示的圆顶状弹簧2A是使用式(3)、(4)、(5)设计的圆顶状弹簧2的一个例子。图5 (b)是图5 (a)的圆顶状弹簧2A的V-V线的剖视图。将圆顶状弹簧2A的平面上的外径设为长度LI，将从截面的电路板到圆顶状弹簧2A的上表面的高度设为长度L2。将圆顶状弹簧2A的平面的中心作为可动接点2Aa。将圆顶状弹簧2A的平面上的外周的边缘部作为外周边缘部2Ac。 图6表不圆顶状弹黃2A的动作负荷位移特性。在图6中，用实线表不动作负荷F[gf]相对于圆顶状弹簧2A相对于电路板3的垂直方向的可动接点2Aa的位移的曲线。图6表示作为一个例子，作为Ll=4[mm]、L2=0. 19 [mm]的场合的圆顶状弹簧2A的特性。
在具备圆顶状弹簧2A的开关中，考虑操作者从上利用动作负荷F按下圆顶状弹簧2A的中心的可动接点2Aa的场合。将在未在可动接点2Aa上施加力的初期状态下的动作负荷及位移设为O。
在开关的初期状态下，在对圆顶状弹簧2A施加动作负荷F的场合，首先，操作者通过按下可动接点2Aa开始增加动作负荷F。如图6所示，动作负荷F根据位移从O到位移量STl大致按比例增加。并且，由于与位移量STl对应的动作负荷F1，圆顶状弹簧2A产生压曲。于是，包括圆顶状弹簧2A的可动接点2Aa的中央部分反转，利用比动作负荷Fl小的动作负荷，可动接点2Aa位移。之后，直到可动接点2Aa到达位移量ST2，动作负荷继续减少。在位移量ST2，圆顶状弹簧2A的可动接点2Aa与固定接点6接触，通过圆顶状弹簧2A，固定接点4、5和固定接点6电性导通。可动接点2Aa与固定接点6接触的位移量可以介于位移量STl和位移量ST2之间。并且，如果操作者解除对可动接点2Aa的按下，动作负荷F消失，则圆顶状弹簧2A复位到初期状态。图7表示圆顶状弹簧2A的外周边缘部2Ac和固定接点4的接触。在上述的圆顶状弹簧2A的按下及其解除的反复动作中，圆顶状弹簧2A的外周边缘部2Ac在与固定接点4接触的状态下左右位移(反复)。在该反复动作中，将在外周边缘部2Ac的圆顶状弹簧2A和电路板3 (固定接点4)之间的角度设为角度Θ1。通过按下圆顶状弹簧2A，在固定接点4和外周边缘部2Ac的接触部分，固定接点4从圆顶状弹簧2A接受力。通过固定接点4从圆顶状弹簧2受到的力的向量分解，得到垂直方向的力F3和矢径方向(接触方向)的力F4=F3 · tan ( Θ I)。由于圆顶状弹簧2A以角度Y变小的方式设计，因此通过减小角度Θ 1，能够减少矢径方向的力F4。在圆顶状弹簧2A的按下及其解除的反复动作中，由于使圆顶状弹簧2A的外周边缘部2Ac和固定接点4的角度近似于平行，使外周边缘部2Ac和固定接点4的接触近似以面接触，因此通过减小矢径方向的力F4，能够减少外周边缘部2Ac的矢径方向的位移，能够降低外周边缘部2Ac和固定接点4的磨损而防止。对圆顶状弹簧2A的外周边缘部2Ac和固定接点5的接触也相同。以上，根据本实施方式，开关I具备设在具有固定接点4、5的电路板3上，且外周边缘部总是与固定接点4、5接触的圆顶状弹簧2，中立面2b具有以式(3)、(6)或(7)的8次以上的偶函数表示的形状。拐点P2的电路板3及中立面2b间的角度α、拐点Pl的电路板3及中立面2b间的角度β、外周边缘部的电路板3及中立面2b间的角度Y满足式(4)、
(5)的条件。因此，能够使圆顶状弹簧2及开关I小型化，能够可靠地得到咔哒动作，并且在圆顶状弹簧2的按下及其解除的反复动作中，能够减少圆顶状弹簧2的外周边缘部和固定接点4、5的磨损。(第一变形例)参照图8说明上述实施方式的第一变形例。图8表示本变形例的开关10的截面结构。上述实施方式的开关I是具备在与操作者的按下方向反向上具有凸形状的圆顶状弹簧2的结构。相对于此，本变形例的开关10是具备作为在与操作者的按下方向相同方向上具有凸形状的圆顶状弹簧2的一个例子的圆顶状弹簧2B的结构。如图8所示，开关10具备圆顶状弹簧2B、电路板3A、3B、固定接点4A、5A、6A。圆顶状弹簧2B是由中立面是与圆顶状弹簧2相同的非球面形状的圆顶形状的SUS等金属导体构成的接点用弹簧。另外，圆顶状弹簧2B的平面形状是圆形。将圆顶状弹簧2B的平面的中心点作为可动接点2Ba。电路板3A、3B是由玻璃环氧树脂等构成的电路板。电路板3A设在圆顶状弹簧2B的上方，是载置在圆顶状弹簧2B上的电路板。电路板3B设在圆顶状弹簧2B的下方，是载置圆顶状弹簧2B的电路板。在电路板3A上设有固定接点4A、5A、6A。固定接点4A、5A、6A是由铜箔等金属导体构成的电性接点。固定接点4A、5A总是与圆顶状弹簧2B的外周边缘部接触。固定接点6A设在与圆顶状弹簧2B的可动接点2Ba对应的位置。固定接点6A在圆顶状弹簧2B未被按下的状态下不与圆顶状弹簧2B接触。电路板3B在圆顶状弹簧2B未被按下的状态下与可动接点2Ba接触。即使开关10，也与开关I相同，在没有动作负荷F的初期状态下，若通过按下圆顶状弹簧2B，在可动接点2Ba上施加动作负荷F并增加，则在某个位移，圆顶状弹簧2B产生压曲，中央部分反正而产生咔哒动作，使可动接点2Ba与固定接点6A接触。并且，如果通过圆顶状弹簧2B的按下的解除，没有动作负荷F，则圆顶状弹簧2B复位到初期状态。
以上，根据本实施例，开关10具备圆顶状弹簧2B，与上述实施方式相同，通过圆顶状弹簧2B，能够使圆顶状弹簧2B及开关10小型化，能够可靠地得到咔哒动作，并且在圆顶状弹簧2B的按下及其解除的反复操作中，能够减少圆顶状弹簧2B的外周边缘部和固定接点4A、5A的磨损。另外，在电路板3A上设有固定接点4A、5A、6A。因此，能够将固定接点4A、5A、6A设在圆顶状弹簧2的上方(按下根侧)。(第二实施例)参照图9 图11说明上述实施方式的第二变形例。图9 Ca)表示本变形例的圆顶状弹簧2C的平面结构。图9 (b)表示圆顶状弹簧2C的截面结构。图10 (a)表示本变形例的圆盖状弹簧2D的平面结构。图10 (b)表示圆顶状弹簧2D的侧面结构。图11 (a)表示本变形例的圆顶状弹簧2E的平面结构。图11 (b)表示圆顶状弹簧2E的截面结构。上述实施方式的开关I是具备平面结构为圆形的圆顶状弹簧2的结构。相对于此，本变形例的开关是代替圆顶状弹簧2，具备圆顶状弹簧2的一部分被切割的圆顶状弹簧2C、2D或2E的结构。如图9 (a)、(b)所示，圆顶状弹簧2C在俯视中具有圆顶形状的上下的一部分被切割的束腰型的圆顶形状。图9 (b)是图9 Ca)的圆顶状弹簧2C的IX-IX线的剖视图。圆顶状弹簧2C通过切割圆顶状弹簧2的上下的端部而制造。因此，圆顶状弹簧2C具有与圆顶状弹簧2相同的非球面形状。但是，在圆顶状弹簧2C中，未被切割的端部中的、隔着中心的可动接点2Ca相对的两个外周边缘部2C1、2C2与电路板3的固定接点4、5接触。如图10 (a)、(b)所示，圆顶状弹簧2D在俯视中具有圆顶形状的四个端部被切割的十字型的圆顶形状。图10 (b)是图10 (a)的圆顶状弹簧2D的侧视图。圆顶状弹簧2D通过切割圆顶状弹簧2的四个端部而制造。因此，圆顶状弹簧2D具有与圆顶状弹簧2相同的非球面形状。但是，在圆顶状弹簧2D中，未被切割的端部中的、隔着平面的中心的可动接点2Da相对的两个外周边缘部2D1、2D2与电路板3的固定接点4、5接触。如图11 (a)、(b)所示，圆顶状弹簧2E在俯视中具有圆顶形状的中央部被切割的有孔型的圆顶形状。图11 (b)是图11 (a)的圆顶状弹簧2E的XI-XI线的剖视图。圆顶状弹簧2E通过将圆顶状弹簧2的中心部切割为圆形来制造。将圆顶状弹簧2E的孔侧的端部设为可动接点2Ea。因此，圆顶状弹簧2E具有与圆顶状弹簧2相同的非球面形状。在圆顶状弹簧2E中，与圆顶状弹簧2相同，隔着中心的可动接点2Ea相对的任意的两个外周边缘部与电路板3的固定接点4、5接触。固定接点6形成及配置为在圆顶状弹簧2E压曲时与可动接点2Ea接触。以上，根据本变形例，与上述实施方式相同，通过圆顶状弹簧2C、2D、2E，能够使圆顶状弹簧2C、2D、2E及开关小型化，能够可靠地得到咔哒动作，并且在圆顶状弹簧2C、2D、2E的按下及其解除的反复操作中，能够减少圆顶状弹簧2C、2D、2E的外周边缘部与固定接点的磨损。另外，圆顶状弹簧2C、2D、2E的一部分被切割。因此，能够减少圆顶状弹簧2C、2D、2E的材料，能够实现圆顶状弹簧及开关的轻量化。实施例一
参照图12说明作为上述实施方式的开关I的第一实施例的开关30。图12表示本实施例的开关30的截面结构。开关30是设在便携式设备等的操作部等上的按钮开关。开关30具备圆顶状弹簧2、电路板3C、固定接点4C、5C、6C、操作按钮7、及开关壳体8。电路板3C、固定接点4C、5C、6C按顺序与电路板3、固定接点4、5、6对应。下面,对与实施方式相同的部件标注相同的符号并省略其说明。电路板3C是由玻璃环氧树脂等构成的电路板。电路板3C载置与圆顶状弹簧2连接的固定接点4C、5C、6C。固定接点4C、5C、6C是由铜箔等金属导体构成的电性的接点。固定接点4C、5C总是与圆顶状弹簧2的外周边缘部接触。固定接点6C设在与圆顶状弹簧2的可动接点2a对应的位置。固定接点6C在圆顶状弹簧2未被按下的状态下不与圆顶状弹黃2接触。操作按钮7由ABS树脂等树脂等构成，是接受操作者的按下输入的操作按钮。操作按钮7与圆顶状弹簧2的上方接触，接受操作者的按下输入，与该按下输入对应地沿开关壳体8上下移动，将与该按下输入对应的动作负荷F传递到圆顶状弹簧2。开关壳体8是由塑料等树脂等构成的壳体。开关壳体8覆盖圆顶状弹簧2、电路板3C、固定接点4C、5C、6C、操作按钮7，并且使操作按钮7的一部分露出。另外，开关壳体8在上下方向上引导操作按钮7。另外，开关壳体8具有固定部8a。固定部8a固定从电路板3C上的上面观察的圆顶状弹簧2的平面的位置。该位置是圆顶状弹簧2与固定接点4C、5C接触，且圆顶状弹簧2的可动接点2a压曲时与固定接点6C接触的位置。在该位置，圆顶状弹簧2通过操作按钮7的按下及其解除，在外周边缘部与固定接点4C、5C接触的状态下左右位移。以上，根据本实施例，开关30具备圆顶状弹簧2，与上述实施方式相同，利用圆顶状弹簧2，能够使圆顶状弹簧2及开关30小型化，能够可靠地得到咔哒动作，并且在圆顶状弹簧2的按下及其解除的反复动作中，能够减少圆顶状弹簧2的外周边缘部和固定接点4C、5C的磨损。另外，开关30具备操作按钮7。因此，利用操作按钮7，操作者能够容易地进行按下输入的操作。另外，开关30具备具有固定部8a的开关壳体8。因此，利用固定部8a,能够将圆顶状弹簧2可靠地配置在总是与固定接点4C、5C接触，在压曲时与固定接点6C接触的位置。实施例二参照图13说明作为上述实施方式的开关I的第二实施例的开关40。图13表示本实施例的开关40的截面结构。开关40是设在便携式设备等的操作部等上的按钮开关。开关40具备圆顶状弹簧
2、电路板3、固定接点4、5、6及弹簧按压薄板9。弹簧按压薄板9是聚酯薄膜等绝缘性薄板。弹簧按压薄板9粘贴在圆顶状弹簧2及电路板3的上表面。弹簧按压薄板9固定从电路板3上的上面观察的圆顶状弹簧2的平面的位置。该位置是圆顶状弹簧2与固定接点4、5接触，且圆顶状弹簧2的可动接点2a在压曲时与固定接点6接触的位置。在被弹簧按压薄板9固定的位置，圆顶状弹簧2利用其 按下及其解除，在外周边缘部与固定接点4、5接触的状态下位移。以上，根据本实施例二，开关40具备圆顶状弹簧2，与上述实施方式相同，利用圆顶状弹簧2，能够使圆顶状弹簧2及开关40小型化，能够可靠地得到咔哒动作，并且在圆顶状弹簧2的按下及其解除的反复动作中，能够减少圆顶状弹簧2的外周边缘部与固定接点
4、5的磨损。另外，开关40具备弹簧按压薄板9。因此，利用弹簧按压薄板9，能够将圆顶状弹簧2可靠地配置在总是与固定接点4、5接触，在压曲时与固定接点6接触的位置。另外，通过弹簧按压薄板9，能够使开关40比实施例一的开关30的高度低，从而能够小型化。另外，上述实施方式、各变形例及各实施例的记述是本发明的圆顶状弹簧及开关的一个例子，未限定于此。图14表示作为上述实施方式的其他变形例的开关50的截面结构。如图14所示，开关50具备圆顶状弹簧2F、电路板3D、固定接点4D、5D、6D。圆顶状弹簧2F是与在现有技术中说明的图15所示的圆顶状弹簧21相同的圆顶状弹簧。即，圆顶状弹簧2F具有中立面满足式(1)、(2)的形状，由SUS等金属导体构成。以圆顶状弹簧2F的平面的中心为可动接点2Fa。电路板3D是由玻璃环氧树脂等构成的电路板。在电路板3D上设有固定接点4D、5D.6D.固定接点4D、5D、6D是由铜箔等金属导体构成的电性的接点。固定接点4D、5D总是与圆顶状弹簧2F的外周边缘部接触。固定接点6D设在与圆顶状弹簧2F的可动接点2Fa对应的位置。固定接点6D在圆顶状弹簧2F未被按下的状态下不与圆顶状弹簧2F接触。另夕卜，将电路板3的除了固定接点4D、5D、6D的表面作为表面3Da。表面3Da是没有凹凸的平面。固定接点4D、5D、6D相对于表面3Da配置在上表面突出的位置。将固定接点4D、5D的表面作为表面4Da、 a。表面4Da、5Da相对于表面3Da具有角度δ ( δ <Υ1)的倾斜。开关50具备圆顶状弹簧2F，与上述实施方式相同，利用圆顶状弹簧2F，能够使圆顶状弹簧2F及开关50小型化，能够可靠地得到咔哒动作。另外，利用固定接点4D、5D，由于使圆顶状弹簧2F的外周边缘部和固定接点4D、 的角度近似平行，使外周边缘部和固定接点4D、 的接触近似为面接触，因此能够减小圆顶状弹簧2F的外周边缘部的矢径方向的位移，及能够减少固定接点4D、5D的磨损。另外，也可以适当组合上述实施方式、各变形例及各实施例的结构的至少两个。例如，也可以为将上述实施例一的开关30的圆顶状弹簧2替换为上述第二变形例记载的圆顶状弹簧2C、2D、2E的结构。另外，例如，在上述实施例一的开关30，也可以构成为不设置固定部8a，将上述实施例二的弹簧按下薄板9粘贴在圆顶状弹簧2上而定位。另外，上述实施方式、各变形例及各实施例的圆顶状弹簧是整个面的中立面是非球面形状的结构，但未限定于此。也可以是圆顶状弹簧的压曲时的可动部分的至少一部分是非球面的结构。例如，也可以为将圆顶状弹簧的平面的中心的圆部分做成球面形状，将其之外的部分做成非球面形状的结构。另外，在上述实施方式、各变形例及各实施例中，作为设置了圆顶状弹簧的装置，说明了开关，但未限定于此。也可以为将非球面的圆顶状弹簧设在连接器等其他装置上的结构。例如，在将非球面的圆顶状弹簧用于连接器的结构中，为将连接器的接点做成非球面的圆顶状弹簧，在连接连接器时，利用圆顶状弹簧产生咔哒动作的结构。即，在将连接器连接在连接对象上时，利用圆顶状弹簧的压曲，产生咔哒动作，并且通过圆顶状弹簧，连接器的接点和其连接对象的接点电导通。因此，能够对操作者带来咔哒感，能够使连接器小型 化，并且能够减少圆顶状弹簧及固定接点的磨损。除此之外，即使上述实施方式、变形例、实施例的圆顶状弹簧、开关的细部结构及详细动作也能在不脱离本发明的主旨的范围内适当变更。
权利要求
1.一种圆顶状弹簧，其设在具有第一固定接点的电路板上，外周边缘部总是与上述第一固定接点接触，该圆顶状弹簧的特征在于， 至少一部分的中立面具有以8次以上的偶函数表示的形状， 从上述外周边缘部向中心方向的作为第二位置的拐点的第二拐点的上述电路板及上述中立面间的角度α、从上述外周边缘部向中心方向的作为第一位置的拐点的第一拐点的上述电路板及上述中立面间的角度β、及上述外周边缘部的上述电路板及上述中立面间的角度Y满足α < β且β > Y。
2.根据权利要求I所述的圆顶状弹簧，其特征在于， 具有上述圆顶状弹簧的一部分被切割的形状。
3.一种开关，其特征在于，具备 权利要求I或2记载的圆顶状弹簧； 上述第一固定接点； 在上述圆顶状弹簧压曲时可动接点接触的第二固定接点；以及 设有上述第一固定接点及上述第二固定接点的上述电路板， 上述圆顶状弹簧是导体， 通过由于按下而被压曲的上述圆顶状弹簧，电导通上述第一固定接点和上述第二固定接点。
4.根据权利要求3所述的开关，其特征在于， 具备将上述圆顶状弹簧固定在上述电路板上的规定位置的固定部或弹簧按压薄板。
5.根据权利要求3或4所述的开关，其特征在于， 具备接受按下输入且将动作负荷传递到上述圆顶状弹簧上的操作按钮。
全文摘要
本发明提供圆顶状弹簧及开关。使圆顶状弹簧小型化，可靠地得到咔哒动作，并且在圆顶状弹簧的按下及其解除的反复动作中，能够减少圆顶状弹簧的外周边缘部与固定接点的磨损。圆顶状弹簧(2)是设在具有固定接点(4、5)的电路板(3)上，外周边缘部总是与固定接点(4、5)接触的圆顶状弹簧，具有至少一部分的中立面(2b)以8次以上的偶函数表示的形状。从外周边缘部向中心方向的作为第二位置的拐点的第二拐点的电路板(3)及中立面(2b)间的角度α、从上述外周边缘部向中心方向的作为第一位置的拐点的第一拐点的电路板(3)及中立面(2b)间的角度β、及上述外周边缘部的电路板(3)及中立面(2b)间的角度γ满足α＜β且β＞γ。
文档编号H01H13/26GK102779676SQ20121014875
公开日2012年11月14日 申请日期2012年5月14日 优先权日2011年5月13日
发明者关口力, 稻本繁典, 荒内正彦 申请人:三美电机株式会社