[发明专利]圆顶状弹簧及开关

说明书

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1）。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0，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θ2。

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（1）的6次偶函数的非球面方程式表示的形状。

f（ρ）=b₁·ρ⁶+b₂·ρ⁴+b₃·ρ²+h    ……（1）

其中，ρ是从圆顶状弹簧的平面的中心的矢径，b1、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（ρ）是距圆顶状弹簧的矢径ρ的载置面（电路板）的高度。

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（1）中，在外径Da和圆顶状弹簧21的平面的中心之间具有拐点Pa1。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Pa1的长度作为直径Da1。

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γ1。与直径Da1对应，将拐点Pa1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β1。圆顶状弹簧21满足下式（2）。

β1＜γ1……（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（1）也可以为8次以上的偶函数。

现有技术文献

专利文献1：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。