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JP2011081980A - Elastic spacer for force transmission between omnidirectional pressure sensor and key top - Google Patents

Elastic spacer for force transmission between omnidirectional pressure sensor and key top Download PDF

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JP2011081980A
JP2011081980A JP2009232167A JP2009232167A JP2011081980A JP 2011081980 A JP2011081980 A JP 2011081980A JP 2009232167 A JP2009232167 A JP 2009232167A JP 2009232167 A JP2009232167 A JP 2009232167A JP 2011081980 A JP2011081980 A JP 2011081980A
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JP
Japan
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key top
sensor
force transmission
elastic spacer
pressure sensor
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JP2009232167A
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Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Miura
武 三浦
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BLUEMOUSE TECHNOLOGY CO Ltd
Original Assignee
BLUEMOUSE TECHNOLOGY CO Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an elastic spacer for force transmission arranged between a key top and an omnidirectional pressure sensor capable of correctly controlling a gap between the key top and a sensor. <P>SOLUTION: The elastic spacer for force transmission, arranged between the omnidirectional pressure sensor and the key top, includes: a ring-shaped thick supporting part supported in relation to the omnidirectional pressure sensor; a circular thick central part contacting a lower surface of the key top; a ring-shaped thin middle part arranged to keep the gap between the sensor and the key top by elastically supporting the middle part from the supporting part so that the middle part faces upward; and a protruded part arranged on the lower surface of the middle part to face a pressure-sensing part of the sensor. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、全方向圧力センサとキートップの間の力伝達用弾性スペーサに関する。 The present invention relates to an elastic spacer for force transmission between an omnidirectional pressure sensor and a key top.

上部からの圧力によって、ジョイスティックのような360度方向の検出をし、なおかつ押し圧によって、特定の方向に対し強さを与えることができるようなセンサを全方向圧力センサと呼称する。例えば、アップサイド株式会社:東京都中央区日本橋本町4−10−7トミヤマビル4FのVECTOR−PAD(ベクターパッド)が一例である。 A sensor capable of detecting a 360-degree direction such as a joystick by the pressure from above and giving strength to a specific direction by a pressing pressure is referred to as an omnidirectional pressure sensor. For example, Upside Co., Ltd .: VECTOR-PAD (vector pad) of 4-10-7 Tomiyama Building 4F Nihonbashi Honcho, Chuo-ku, Tokyo is an example.

全方向圧力センサ10(以下、単にセンサと言うこともある)は、薄いコイン状であり、図1の断面図に示すように、基板12、シリコンゴム14、導電性ゴム16、銅電極18から構成されている。センサは、図1において、シリコンゴム14の上部から圧力を加えることで360度の方向データと圧力の強さに応じたアナログ電流出力を得る。その電流出力を専用IC(図示せず)によって、デジタルデータに変換する。センサ10は直径10mm、厚さ1.1mm程度の大きさであり、中には、0.2mm程度の空気層が導電性ゴム16と銅電極18の間にある。このセンサ10の上部らか圧力を加えるとこの空気層が変形する。このときの、導電性ゴム16と銅電極18をコンデンサーの両電極とした静電容量の変化を2次元的にとらえる。 The omnidirectional pressure sensor 10 (hereinafter sometimes simply referred to as a sensor) has a thin coin shape. As shown in the cross-sectional view of FIG. 1, the substrate 12, the silicon rubber 14, the conductive rubber 16, and the copper electrode 18 are used. It is configured. In FIG. 1, the sensor obtains 360-degree direction data and an analog current output corresponding to the pressure intensity by applying pressure from the top of the silicon rubber 14. The current output is converted into digital data by a dedicated IC (not shown). The sensor 10 has a diameter of about 10 mm and a thickness of about 1.1 mm, and an air layer of about 0.2 mm is interposed between the conductive rubber 16 and the copper electrode 18. When pressure is applied from the upper part of the sensor 10, the air layer is deformed. At this time, the change in electrostatic capacitance using the conductive rubber 16 and the copper electrode 18 as both electrodes of the capacitor is captured two-dimensionally.

静電容量の変化は、電流変化として出力され、専用ICによって、デジタル電圧出力に変換される。結果として、図2に示すような出力が得られる。このような全方向圧力センサの特性は、0.3N程度からの圧力が検出できることである。つまり、非常に感度の良いセンサが実現できている。このような特性を利用して、全方向圧力センサは、携帯電話、デジタルカメラ、カーナビゲーションの入力装置部に用いられてきている。このセンサはコンピュータ用入力装置、例えば、ポインティングデバイスであるマウスに特に適している。しかしながら、本発明はコンピュータ用入力装置に限定されるものではない。   The change in capacitance is output as a change in current and converted into a digital voltage output by a dedicated IC. As a result, an output as shown in FIG. 2 is obtained. The characteristic of such an omnidirectional pressure sensor is that a pressure from about 0.3 N can be detected. That is, a highly sensitive sensor can be realized. Utilizing such characteristics, omnidirectional pressure sensors have been used in input devices for mobile phones, digital cameras, and car navigation systems. This sensor is particularly suitable for computer input devices such as a mouse which is a pointing device. However, the present invention is not limited to computer input devices.

このような全方向圧力センサは圧力の検出感度が非常に高いのが特徴である。そのため、センサに圧力を加えるために人間が直接指で触れる部分であるキートップをセンサに直接取付けることができない。   Such an omnidirectional pressure sensor is characterized by extremely high pressure detection sensitivity. For this reason, it is impossible to directly attach the key top, which is a part that is directly touched by a finger to apply pressure to the sensor, to the sensor.

すなわち、センサの大きさが約10ミリ程度の直径であり、指はそのセンサに直接圧力を伝えるには大きすぎる、
センサは、0.3Nつまり、約30g程度の荷重から検出ができ、そのため、キートップの荷重そのものがオフセットになってしまう、
センサの圧力感知部は、衝撃や摩耗、耐久性に弱い、等の理由による。
なお、センサとキートップの間には、約50マイクロメーターから300マイクロメーター程度の隙間が必要であった。
That is, the size of the sensor is about 10 mm in diameter, and the finger is too large to transmit pressure directly to the sensor.
The sensor can detect from 0.3N, that is, a load of about 30 g, and the key top load itself is offset.
The pressure sensing part of the sensor is due to impact, wear, weak durability, and the like.
A gap of about 50 to 300 micrometers was required between the sensor and the key top.

すなわち、図3を参照して説明すると、センサ10のシリコンゴム14の上部表面から隙間を空けて上側ケース22の開口に配置されたキートップ20を支持しなければならない。   That is, with reference to FIG. 3, the key top 20 disposed in the opening of the upper case 22 must be supported with a gap from the upper surface of the silicon rubber 14 of the sensor 10.

従来例では、図4に示すように、キートップ20は上側ケース22に支持されていた。すなわち、キートップ20は上側ケース22に取付けられているバネ26によって支持されていた。このため、キートップ20の円周部分の1箇所を人指し指で押すと、図5に示すように、バネ26が撓み、押された部分が下方に移動し、センサ10のシリコンゴム14に設けられた圧力感知部14a(なお、図1〜図3においては、説明および図示の便宜上省略している)を押し下げ、圧力が検出されていた。   In the conventional example, the key top 20 is supported by the upper case 22 as shown in FIG. That is, the key top 20 is supported by the spring 26 attached to the upper case 22. Therefore, when one of the circumferential portions of the key top 20 is pushed with an index finger, as shown in FIG. 5, the spring 26 is bent, and the pushed portion moves downward and is provided on the silicon rubber 14 of the sensor 10. The pressure sensor 14a (not shown in FIGS. 1 to 3 for the sake of explanation and illustration) is pressed down to detect the pressure.

なお、ここで用いられているバネ26は、ステンレスをスパイラル状にしたものや、細いプラスチックなどで形成したものである。 The spring 26 used here is made of stainless steel in a spiral shape or made of thin plastic.

しかし、前述の従来例の構成では、量産時に、センサを固定している下側ケースと、キートップを支持している上側ケースとの間の寸法誤差のために、キートップの下部とセンサの上面との隙間は、正確に管理できなかった。この隙間が管理できないと、指で360度の圧力出力を得るときに、感度がまちまちに感じられることがあった。   However, in the configuration of the conventional example described above, due to dimensional errors between the lower case that fixes the sensor and the upper case that supports the key top during mass production, the lower part of the key top and the sensor The gap with the top surface could not be managed accurately. If this gap cannot be managed, the sensitivity may be felt differently when a pressure output of 360 degrees is obtained with a finger.

本発明は、全方向圧力センサとキートップの間に配置される力伝達用弾性スペーサであって、全方向圧力センサに関連して支持されたリング状の厚い支持部分と、キートップの下面に当接する円形の厚い中央部分と、前記支持部分から前記中央部分を上方に向くように弾力的に支持して、前記サンサと前記キートップとの間に隙間を設けるためのリング状の薄い中間部分と、センサの圧力感知部に対向するように前記中間部分の下面に設けられた突起部分と、を有することを特徴とする。   The present invention is an elastic spacer for force transmission disposed between an omnidirectional pressure sensor and a key top, and includes a ring-shaped thick support portion supported in association with the omnidirectional pressure sensor and a lower surface of the key top. A circular thick central portion that abuts, and a thin ring-shaped intermediate portion for elastically supporting the central portion upward from the support portion to provide a gap between the sancer and the key top And a protruding portion provided on the lower surface of the intermediate portion so as to face the pressure sensing portion of the sensor.

本発明によると、キートップとセンサとの隙間を正確に管理できな全方向圧力センサとキートップの間に配置される力伝達用弾性スペーサが得られる。   According to the present invention, it is possible to obtain an elastic spacer for force transmission that is disposed between an omnidirectional pressure sensor and a key top that cannot accurately manage a gap between the key top and the sensor.

全方向圧力センサの概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of an omnidirectional pressure sensor. 全方向圧力センサに加えられる力と出力の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the force applied to an omnidirectional pressure sensor, and an output. 全方向圧力センサとキートップの配置を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows arrangement | positioning of an omnidirectional pressure sensor and a keytop. キートップを上側ケースに支持する従来例の構造を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the structure of the prior art example which supports a keytop in an upper case. 図4に示す従来例の動作状態を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the operation state of the prior art example shown in FIG. 本発明の力伝達用弾性スペーサを全方向圧力センサとキートップと共に示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the elastic spacer for force transmission of this invention with an omnidirectional pressure sensor and a keytop. 本発明の力伝達用弾性スペーサを示す図であり、図7aはその平面図であり、図7bはその側面図である。It is a figure which shows the elastic spacer for force transmission of this invention, FIG. 7a is the top view, and FIG. 7b is the side view. 本発明の力伝達用弾性スペーサの動作状態を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the operation state of the elastic spacer for force transmission of this invention.

本発明は、全方向圧力センサとキートップの間に配置される力伝達用弾性スペーサである。本発明では、力伝達用弾性スペーサは、全方向圧力センサに関連して支持されたリング状の厚い支持部分と、キートップの下面に当接する円形の厚い中央部分と、前記支持部分から前記中央部分を上方に向くように弾力的に支持して、前記サンサと前記キートップとの間に隙間を設けるためのリング状の薄い中間部分と、センサの圧力感知部に対向するように前記中間部分の下面に設けられた突起部分と、からなる。 The present invention is an elastic spacer for force transmission disposed between an omnidirectional pressure sensor and a key top. In the present invention, the elastic spacer for transmitting force includes a ring-shaped thick support portion supported in association with the omnidirectional pressure sensor, a circular thick central portion that contacts the lower surface of the key top, and the support portion to the center. A ring-shaped thin intermediate portion for elastically supporting the portion upward and providing a gap between the sensor and the key top, and the intermediate portion facing the pressure sensing portion of the sensor And a projecting portion provided on the lower surface.

図6は全方向圧力センサとキートップと共に本発明の力伝達用弾性スペーサを示す図である。図6において、図1を参照して説明したセンサ10と図3を参照して説明したキートップ20が示されている。本発明においては、センサ10とキートップ20との間に、キートップに加えられた力をセンサ10に伝達する力伝達用弾性スペーサ30(以下、単にスペーサと言うこともある)が設けられている。スペーサ30は、シリコンゴムで形成されており、シリコンゴムとしては、硬度が60度から40度程度のものを用いる。キートップ20は、スペーサ30の上に単に載置されるか、スペーサ30に接着または粘着テープで一体になっている。   FIG. 6 is a view showing an elastic spacer for force transmission according to the present invention together with an omnidirectional pressure sensor and a key top. FIG. 6 shows the sensor 10 described with reference to FIG. 1 and the key top 20 described with reference to FIG. In the present invention, a force transmission elastic spacer 30 (hereinafter also referred to simply as a spacer) is provided between the sensor 10 and the key top 20 to transmit the force applied to the key top to the sensor 10. Yes. The spacer 30 is made of silicon rubber, and silicon rubber having a hardness of about 60 degrees to 40 degrees is used. The key top 20 is simply placed on the spacer 30 or is integrated with the spacer 30 with an adhesive or adhesive tape.

スペーサ30は、キートップからの力が加わったときほとんど変形しない円形の厚い中央部分30aと、この中央部分30aから外方に延びる、キートップからの力が加わったとき加わった力の方向に変形する、リング状の極めて薄い中間部分30bと、この中間部分からさらに外方に延びる、キートップからの力が加わったときほとんど変形しないリング状の厚い支持部分30cと、中央部分30aの下面に設けられたリング状の突起部分30dからなる。ここで、薄い部分、すなわち中間部分30bは、50マイクロンから200ミクロンであって、厚い部分、すなわち、中央部分30a、支持部分30cは、150ミクロンから400ミクロン程度の厚さがよい。 The spacer 30 is deformed in the direction of the applied force when the force from the key top is applied, and the circular thick central portion 30a that hardly deforms when the force from the key top is applied, and extending outward from the central portion 30a. A ring-shaped extremely thin intermediate portion 30b, a ring-shaped thick support portion 30c that extends further outward from the intermediate portion and hardly deforms when a force from the key top is applied, and a lower surface of the central portion 30a. The ring-shaped projecting portion 30d. Here, the thin portion, that is, the intermediate portion 30b has a thickness of 50 to 200 microns, and the thick portion, that is, the central portion 30a and the support portion 30c may have a thickness of about 150 to 400 microns.

支持部分30cは、センサ10を取付けているプレート10a上に配置されている。中間部分30bは中央部分30aに対して上方に向かい力を弾力的に働かせ、中央部分30aをキートップ20の下面に接触させている。この構造のため、センサ10とキートップ20との間に一定の隙間を維持できる。このことは、従来例では、前述したように、センサとキートップとの間の距離が上側ケースと下側ケースとの距離によって決められていたものであるが、それと比べて、隙間の間隔をはるかに正確に管理できるものである。また、スペーサ30の突起部分30dは、センサ10の圧力感知部14aと対向する位置に形成されている。 The support portion 30c is disposed on the plate 10a to which the sensor 10 is attached. The intermediate portion 30b flexibly exerts a force upward on the central portion 30a so that the central portion 30a is in contact with the lower surface of the key top 20. Due to this structure, a certain gap can be maintained between the sensor 10 and the key top 20. This is because in the conventional example, as described above, the distance between the sensor and the key top is determined by the distance between the upper case and the lower case. It can be managed much more accurately. Further, the protruding portion 30 d of the spacer 30 is formed at a position facing the pressure sensing portion 14 a of the sensor 10.

図7には、スペーサの形状をよりよく理解するために、スペーサの各部分が示されている。なお、突起部分はスペーサの内側に形成されているので、図示していない。   In FIG. 7, each part of the spacer is shown in order to better understand the shape of the spacer. Note that the protrusion is not shown because it is formed inside the spacer.

次に、図8に示すように、指28で、キートップ20の円周状の一箇所を押すと、キートップ20の押された部分に対応するスペーサ30の薄い中間部分30bが下方に変形し、突起部分30dがセンサ10の圧力感知部14を押すことになる。この結果、圧力が検出され、方向を含む信号として取り出される。なお、中間部分30bを厚く形成した場合、希望する対応する部分だけが押されないことになり、すなわち、それらの隣接部分も押されることになり、圧力が正しく検出されない。 Next, as shown in FIG. 8, when the finger 28 presses one circumferential portion of the key top 20, the thin intermediate portion 30b of the spacer 30 corresponding to the pressed portion of the key top 20 is deformed downward. Then, the protruding portion 30d pushes the pressure sensing portion 14 of the sensor 10. As a result, the pressure is detected and extracted as a signal including the direction. When the intermediate portion 30b is formed thick, only the desired corresponding portion is not pressed, that is, the adjacent portions are also pressed, and the pressure is not correctly detected.

10 全方向圧力センサ
10a 全方向圧力センサを取付けているプレート
12 基板
14 シリコンゴム
14a シリコンゴムの圧力感知部
16 導電性ゴム
18 銅電極
20 キートップ
22 上側ケース
26 バネ
28 指
30 力伝達用弾性スペーサ
30a 力伝達用弾性スペーサの中央部分
30b 力伝達用弾性スペーサの中間部分
30c 力伝達用弾性スペーサの支持部分
30d 力伝達用弾性スペーサの突起部分
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Omnidirectional pressure sensor 10a Plate which has attached the omnidirectional pressure sensor 12 Board | substrate 14 Silicon rubber 14a Silicon rubber pressure sensing part 16 Conductive rubber 18 Copper electrode 20 Key top 22 Upper case 26 Spring 28 Finger 30 Elastic spacer for force transmission 30a Central portion 30b of the force transmission elastic spacer 30b Intermediate portion 30c of the force transmission elastic spacer Support portion 30d of the force transmission elastic spacer Projection portion of the force transmission elastic spacer

Claims (3)

全方向圧力センサとキートップの間に配置される力伝達用弾性スペーサであって、全方向圧力センサに関連して支持されたリング状の厚い支持部分と、キートップの下面に当接する円形の厚い中央部分と、前記支持部分から前記中央部分を上方に向くように弾力的に支持して、前記サンサと前記キートップとの間に隙間を設けるためのリング状の薄い中間部分と、センサの圧力感知部に対向するように前記中間部分の下面に設けられた突起部分と、を有することを特徴とする力伝達用弾性スペーサ。   An elastic spacer for force transmission arranged between the omnidirectional pressure sensor and the key top, which is a ring-shaped thick support portion supported in association with the omnidirectional pressure sensor, and a circular shape abutting on the lower surface of the key top A thick central portion, a ring-shaped thin intermediate portion for elastically supporting the central portion from the support portion so as to face upward, and providing a gap between the sensor and the key top; An elastic spacer for force transmission, comprising: a protruding portion provided on a lower surface of the intermediate portion so as to face the pressure sensing portion. 請求項1記載の力伝達用弾性スペーサにおいて、前記スペーサはシリコンゴムで形成されていることを特徴とする力伝達用弾性スペーサ。   2. The force transmission elastic spacer according to claim 1, wherein the spacer is made of silicon rubber. 請求項1記載の力伝達用弾性スペーサにおいて、前記キートップは前記スペーサの上に載置され、又は前記キートップは前記スペーサと接着または粘着テープで一体になっていることを特徴とする力伝達用弾性スペーサ。   2. The force transmission elastic spacer according to claim 1, wherein the key top is placed on the spacer, or the key top is integrated with the spacer by adhesion or adhesive tape. Elastic spacer for use.
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