现有的执行电子器件等输入操作的按钮开关具有在键顶下方配置的弹性 部件。这种弹性部件在按下按钮开关时提供对抗操作者的弹性回复力，并当按 钮在移动了一定量的行程时产生卡嗒感。如图9所示，这种现有的弹性部件具 有基部3、从基部3向上斜向延伸的连接部2以及由连接部2支撑在基部上方 的大致为圆盘状的按压部1。按压部1的下表面具有突起部，称之为推杆4， 用于通过与配置在按压部1下方的开关电路基板上的开关元件(图中未示)接 触来开闭开关电路。
在这种利用弹性部件弹性变形的按钮开关中，操作者在按下按钮开关时感 觉到的触感在于通过由操作者按下开关施加在按钮开关上的负荷(即操作者从 按钮开关受到的负荷)和按钮按下的距离-即行程-之间的关系来确定的。图 1示出了使用现有弹性部件时按钮开关的负荷-行程特性。横轴表示行程，纵 轴表示负载。当开始按压按钮时，如实线A所示，弹性部件随着行程的增加而 变形，施加给弹性部件的负荷也增加。在行程为S1时负荷达到最大值。在这 个时点，弹性部件的连接部2开始弯曲，并且之后负荷开始减小，如实线B所 示，负荷在行程为S2时变的最小。通常，当按钮处在实线B所示的状态时， 操作者获得“卡嗒感”或者感到按钮被按下的感觉。另外，在当负荷变的最小 的时点时，使配置在弹性部件上的推杆4与配置在弹性部件下方的开关电路基 板上的开关元件(图中未示)接触，使得开关电路断开或关闭。之后，操作者 试着进一步将按钮按住稍长一段时间，以确保按钮起作用，因此负荷增加，如 实线C所示。
对于这种开关，根据应用，在操作时需要各种触感。为了获得所要的触感， 在图1所示的负荷-行程特性中需要：(1)在产生卡嗒感之前减少负荷达到 最大值之前的行程(峰值行程)；并且(2)弹性部件的突起部与开关元件接 触后，进一步进行按压的情况下，回弹负荷是缓慢增加的，也就是，要求实线 C的斜度是缓和的。
作为满足要求(1)的方法，弹性部件可以被壳体等预先压缩(后面称为 预压缩)的状态组装在按钮开关内。另外，作为满足要求(2)的方法，例如 专利文献1揭露了图10所示的一种弹性部件。这种弹性部件配置有电路基板 支撑的基部3、延续到基部3的大致为穹顶形的连接部2、延续到连接部2顶 部的环状突起部13、以及延续到环状突起部13内侧的大致为圆盘状的薄形按 压部1。向下突出并开闭电路的推杆4形成在按压部1下表面的中央。这些元 件由橡胶弹性体一体形成。在弹性部件中，当连接完成后受到进一步的按压时， 薄形按压部1产生弹性变形，从而防止了回弹负荷的过度增加。
然而，如专利文献1所述的，在顶部具有环状突起部的弹性部件受到按压， 需要进一步满足要求(1)的情况下，因为在弹性部件是以预压缩状态组装在 按钮开关中情况下，环状突起部在初始状态就已经变形，这样有时按压部无法 保持其形状。因此，弹性部件可能得不到想得到的行程S1，并且可能很难调整 峰值行程。进一步，连接完成后，期待弹性变形的环状突起部已经变形，因此， 有时不能得到所期望的回弹负荷的增加。
因此，在图1所示的按钮开关的负荷-行程特性上，不影响峰值按压量， 就可调整如图1的实线C所示的负荷增加率，以满足对操作时触感的各种要求 的按钮开关具有优势。

因此，本发明的一个目的是提供一种按钮开关用弹性部件，在弹性部件的 突起部与开关元件接触后持续按压的情况下，能使回弹负荷缓慢增加。本发明 的另一个目的是能够方便地调整按钮开关用弹性部件的峰值行程。
为了获得上述目的和根据本发明的一个方面，提供一种按钮开关用弹性部 件。所述弹性部件包括基部，从所述基部延伸的连接部，在所述基部上方通过 所述连接部支撑的按压部，以及从所述按压部向下突出的突起部。在该按钮开 关用弹性部件中，所述突起部是中空的。
根据本发明的一个实施例，所述按钮开关用弹性部件的按压部具有从所述 突起部的中空部延续的开口，并且所述中空部和所述开口部具有一致的剖面形 状。
根据一个实施例，在所述突起部大致为圆柱形的情况下，所述突起部的中 空部的内径较好的是所述突起部的外径的40％至90％，更好的是所述突起部 外径的40％至80％。
根据一个实施例，所述基部是环形的并且为板状，所述连接部是截锥形并 从所述基部的内周向上斜向延伸，并且所述按压部大致为圆盘状。
根据一个实施例，所述基部由一对互相间隔放置的棱柱状基部制成，所述 连接部为薄板状，并从相向的所述一对基部各自的上端向上斜向延伸，所述按 压部为矩形板状。进一步，所述突起部的中空部在所述突起部的一侧具有开口。
根据一个实施例，所述按扭开关用弹性部件可以在所述突起部的下表面设 置有导电部。
所述弹性部件可以由橡胶类弹性体制成。
根据一个实施例，所述橡胶类弹性体可以由硅胶制成。
简要说明
图1是示出了使用现有的按钮开关用弹性部件时，按钮开关负荷-行程特 性的曲线图。
图2是根据本发明第一实施例的弹性部件的立体图；
图3是根据本发明第一实施例的弹性部件的纵向剖视图；
图4是示出了将根据本发明第一实施例的弹性部件组装在内的按钮开关结 构的纵向剖视图；
图5是示出了将根据本发明第一实施例的弹性部件组装在内的按钮开关结 构的纵向剖视图；
图6是示出了将根据本发明第一实施例的弹性部件组装在内的按钮开关结 构的纵向剖视图；
图7是根据本发明第二实施例的弹性部件的立体图；
图8是根据本发明第三实施例的弹性部件的立体图；
图9是示出现有弹性部件的纵向剖视图；
图10是示出另一个现有弹性部件的纵向剖视图；
图11(a)是示出了使用实例1的弹性部件的按钮开关结构的负荷-行程 曲线图；图11(b)是示出了使用对照例1的弹性部件的按钮开关结构的负荷 -行程曲线图；图11(c)是示出了使用对照例2的弹性部件的按钮开关结构 的负荷-行程曲线图；图11(d)是示出了使用对照例3的弹性部件的按钮开 关结构的负荷-行程曲线图；以及
图12(a)是示出了使用实例2的弹性部件的按钮开关结构的负荷-行程 曲线图；图12(b)是示出了使用实例3的弹性部件的按钮开关结构的负荷- 行程曲线图；图12(c)是示出了使用实例4的弹性部件的按钮开关结构的负 荷-行程曲线图。
最佳实施例
(第一实施例)
图2和图3是分别示出根据本发明第一实施例的弹性部件100的立体图和 纵向剖视图。
弹性部件100具有环形平板状基部3，从基部3的内周向上斜向延伸的薄 形连接部2，在基部3上方通过连接部2支撑的大致为圆盘状的按压部1。根 据本实施例，如图2所示，连接部2的形状像倒着的漏斗(截锥状)并向上聚 合。按压部1具有从按压部1的下表面向下突出的突起部，也就是推杆4。推 杆4的下表面4a位于基部3的下表面3a的上方。在推杆4的内部产生中空部 5，以及在按压部1内产生从推杆4的中空部5延续的开口部6。如图3所示， 推杆4的中空部5和按压部1内的开口6具有相同均一的内径，并同时构成了 具有底部以及位于按压部1上表面1a上的开口的单一孔。
图4示出了使用根据第一实施例的弹性部件100的按钮开关结构实例。按 钮开关结构具有键顶8，壳体9，弹性部件100和电路基板10。壳体9是其内 配置有按钮开关结构的电子装置壳体的一部分。键顶8具有大致圆柱形本体部 8a和操作时供操作者按压的按压面8b。在本体部8a内，形成从比本体部外周 面的中央稍低的位置朝直径方向向外突出的法兰8c。在壳体9内形成对应键顶 8形状的开口12。开口12的内径比键顶8的本体部8a的外径大而比法兰8c 的外径小。
键顶8设置成使得按压表面8b通过壳体9的开口12从壳体9的上表面突 出。
弹性部件100置于键顶8的下方。在根据本实施例的弹性部件100内，在 推杆4的下表面4a上进一步形成导电部7。导电部7可以通过例如在推杆4的 端部涂抹导电油墨形成。电路基板10置于弹性部件100的下方。一对电触点 11a和11b设置成作为使电路基板10上所设置的电路断开和闭合的开关元件。 弹性部件100的导电部7和电路基板10上的电触点11a和11b彼此相向设置。
在按钮开关的结构中，当按压下键顶8，弹性部件100的按压部1被按下 使得连接部2弹性变形，如图5所示，之后连接部2立即弯曲。同时，推杆4 向下移动，如图5所示，在推杆4的下表面4a上形成的导电部7与电触点11a 和11b接触。结果是，电触点11a和11b形成电连接，使得电路基部10上的电 路断开或闭合。电触点11a和11b电连接之后，进一步按压键顶8时，如图6 所示，因为推杆4内部是中空的，推杆4的外周壁4b产生了明显弯曲。以这 种方式，推杆4的外周壁4b在根据本实施例的弹性部件100内弯曲，从而与 现有的推杆内部没有中空部的弹性部件相比，弹性部件100带给操作者的回弹 负荷的增加很小。也就是说，在形成连接后，如图1所示，表示弹性部件100 的负荷一行程特性的实线C的斜度很平缓。结果是，可能给操作者提供一种更 柔和的触感。另外，通过改变推杆4的外周壁4b的厚度，也就是说，通过改 变中空部5的内径D1与推杆4的外径D2的比率的方式，可以调整在推杆4 与电触点11a和11b接触后的弹性部件100的负荷增加率。
根据本发明的弹性部件100由具有橡胶弹性的材料(类似橡胶的弹性体) 形成。这种材料可以是除了合成橡胶，诸如硅胶、聚氨酯橡胶和乙丙橡胶，还 可以是苯乙烯系、烯烃系、聚酯系以及聚氨酯系热塑弹性体。这些材料中，最 好是硅胶，因为当它压缩时具有很小的永久变形和优异的耐用性。为了得到橡 胶弹性，形成弹性部件100的材料的硬度最好是30-70(利用符合JIS-K6253 标准(对应ISO 7619-1)的A型硬度计检测的值)。进一步，通过在弹性部 件100下方设置光源照亮按钮开关的情况下，弹性部件100最好具有透光性。
根据上述实施例的弹性部件100中，图3所示的推杆4的中空部5的内径 D1较佳的是推杆4的外径D2的40％至90％。推杆4的中空部5的内径D1 是推杆4的外径D2的40％至80％更好。在推杆4的中空部5的内径D1小于 推杆4的外径D2的40％的情况下，推杆4很难如上所述进行弯曲。另一方面， 该比率超过90％的情况下，推杆4变得太柔软。因此，在两个情况下，都不能 得到期望的负荷特性。另外，在推杆4的中空部5的内径D1超过推杆4的外 径D2的90％的情况下，推杆4的耐用性不合适地降低。
根据第一实施例的弹性部件100，推杆4具有中空部5，因此，相比实心的 推杆，按压时推杆4更容易弯曲。因此，在推杆4与电触点11a和11b接触后， 回弹负荷的增加变得很小。结果，给操作者带来更柔和的触感。
在弹性部件100内，可以改变中空部5的内径D1与推杆4的外径D2的比 率，从而，在推杆4与电触点11a和11b接触后，可以改变负载增加率(图1 中实线C的斜度)。结果是，可以根据需要来调整提供给操作者的触感。
在弹性部件100内，推杆4的中空部5的内径D1是推杆4的外径D2的 40％到90％范围内的情况下，如上所述在推杆4与电触点11a和11b接触后， 得到期望的负载特性，并且同时确保了给予推杆4可靠的耐用性。
为了得到柔和的触感，与现有的弹性部件不同，弹性部件100在按压部1 的上表面上没有环状突起。因此，在弹性部件100以预压缩状态形成按扭开关 的情况下，没有必要考虑由于预压缩导致的环状突起部的变形，因此调整峰值 行程变得很容易。另外，可在弹性部件100中调整在推杆4与电触点11a和11b 接触后的负荷增加率，如上所述，该调整是在几乎不影响峰值行程S1的同时， 通过改变中空部5的内径D1与推杆4的外径D2的比率进行的。
在弹性部件100的按压部1内产生从推杆4的中空部5延续的开口6的情 况下，当通过按压使推杆4压缩时，中空部5内的空气很容易逃逸到外部。另 外，在推杆4形成中空结构在生产工艺中是很容易完成的。
(第二实施例)
图7是示出了根据本发明第二实施例的弹性部件200的立体图。
弹性部件200具有一对互相间隔放置棱柱状基部3，分别从这两个基部3 的相向的上端向上斜向延伸的薄板状连接部2，以及在基部3的上方通过连接 部2支撑的矩形板状按压部1。按压部1具有从按压部1的下表面向下突起的 大致为棱柱状推杆4。推杆4的下表面4a位于基部3的下表面3a的上方。在 推杆4内形成在推杆4的两侧具有开口的中空部5。
(第三实施例)
图8是示出了根据本发明第三实施例的弹性部件300的立体图。
除了在按压部1的上表面1a上形成从推杆4的中空部5延续的开口6，弹 性部件300具有与弹性部件200相同结构。推杆4的中空部5和按压部1的开 口部6具有一致的侧剖面形状。如图8所示，按压部1的开口部6和推杆4的 中空部5使得按压部1和推杆4整体成U字型。
在弹性部件200或300组装在按钮开关的结构内使用的情况下，当按压弹 性部件200或300的按压部1时，连接部2弹性变形并且弯曲，使得推杆4的 下表面4a与设置在弹性部件200或300下面的电路基板上的开关元件(图中未 示)接触，从而，以图6所示的弹性部件100同样的方式，断开或闭合电路基 板上的电路。之后，在按压部1进一步被按压的情况下，推杆4的外壁4b弯 曲。结果是给操作者带来柔和的触感。
根据第二和第三实施例中的弹性部件200和300，图1中实线C的斜度， 也就是说，负荷增加率可以通过改变图7和8所示的中空部5的宽度W1与推 杆4的宽度W2的比率来改变。
推杆4的中空部5的宽度W1最好是推杆4的宽度W2的40％-90％。推 杆4的中空部5的宽度W1小于推杆4的宽度W2的40％的情况下，推杆4很 难变形，而比率超过90％的情况下，推杆变得太柔软，在两种情况下，都不能 得到期望的负载特性。另外，在推杆4的中空部5的宽度W1超过推杆4的宽 度W2的90％的情况下，推杆4的耐用性不合适地降低。
根据第二和第三实施例的弹性部件200和300可以由根据第一实施例的弹 性部件100相同的材料形成。另外，形成弹性部件200和300的材料的硬度最 好是30-70(使用符合JIS-K6253标准(对应ISO 7619-1)的A型硬度计 检测的值)，与第一实施例相同。进一步，通过在弹性部件200或300下方设 置光源照亮按钮开关的情况下，弹性部件200或300最好具有透光性。
根据第二和第三实施例的弹性部件200和300可以以根据第一实施例的弹 性部件100相同的方式组装在按钮开关的结构内，同时，具有相同的优点。
并且，连接部2和基部3仅形成在按压部1的侧边，进一步，根据第二和 第三实施例的弹性部件200和300安装的所占面积可以减少，同时，可以使这 些元件更接近其它部件。
也可以通过如下所示修改上述实施例。在第一实施例中，并不需要在按压 部1内形成从推杆4的中空部5延续的开口6。在这种情况下，最好在按压部 1或推杆4的至少一个内设置空气逃逸部，当通过按压使推杆4按下时，使中 空部5内部的空气逃逸出去。
在第一实施例中，不具体限制基部3的形状，可以是任意形状。
在第二实施例中，推杆4的中空部5不需要在推杆4的侧边具有开口。
在第二和第三实施例中，导电部可以设置在推杆4的下表面4a上。
在根据第一至第三中任意实施例的弹性部件100，200或300组装在按钮开 关的结构内的情况下，弹性部件100，200或300可以沿着键顶8按下的方向 以预压缩的状态夹在壳体9、键顶8和电路基板10之间。在这种结构中，峰值 按压量可以调整到期望的大小。
在组装有根据第一至第三中任意实施例的弹性部件100、200或300的按钮 开关的结构中，可以使用压敏开关元件作为开关元件配置在电路基板10上。 在这种情况下，不必要在弹性部件100、200或300的推杆4的下表面4a上形 成导电部7。
实例
(实例1)
使用硅胶(东丽·道康宁有限公司制造的“SH861U”)制成图2和图3所 示的弹性部件100。在实例1的弹性部件100内，推杆4的中空部5的内径D1、 推杆的外径D2以及按压部1的外径D3的比率设成0.60∶1∶1.6。对应的，推 杆4的中空部5的内径D1、推杆的外径D2以及推压部1的外径D3的比率如 表格1所示。
(实例2-4)
分别使用与实例1相同的材料，以实例1的弹性部件100的形状，在不改 变推杆4的外径D2和推压部1的外径D3，但改变推杆4的中空部5的内径 D1的情况下，制成实例2-4的弹性部件。在试验例2-4的弹性部件中，推杆 4的中空部5的内径D1、推杆4的外径D2以及推压部1的外径D3的比率如 表格1所示设定。
(对照例1)
使用硅胶(东丽·道康宁有限公司制造的“SH861U”)制成图9所示的现 有的弹性部件。这种弹性部件具有与实例1-4的弹性部件100基本相同的形 状，但形成的推杆4和按压部1是实心的。在对照例1中，推杆的外径D2与 按压部1的外径D3的比率设成1∶1.6。
(对照例2)
使用硅胶(东丽·道康宁有限公司制造的“SH861U”)制成图10所示的现 有的弹性部件100。这种弹性部件除了环状突起部13配置在按压部1的上表面 1a的周围以外，具有与对照例1基本相同的结构。在对照例2中，环状突起部 13的内径D4、推杆的外径D2以及按压部1的外径D3的比率设成1.2∶1∶1.6。 对应的，环状突起部13的内径D4与按压部1的外径D3的比率如表格1所示。
(对照例3)
使用硅胶(东丽·道康宁有限公司制造的“SH861U”)制成图10所示的现 有的弹性部件。这种弹性部件除了环状突起部13配置在按压部1的上表面1a 的周围以外，具有与对照例1相同的结构。在对照例3中，环状突起部13的 内径D4、推杆的外径D2以及按压部1的外径D3的比率设成1.28∶1∶1.6。 对应的，环状突起部13的内径D4与按压部1的外径D3的比率如表格1所示。
(对照例4和5)
使用与实例1相同的材料，以实例1的弹性部件100的形状，不改变推杆 4的外径D2和按压部1的外径D3，但改变推杆4的中空部5的内径D1，分别 制成对照例4和5的弹性部件。在对照例4和5的弹性部件中，推杆4的中空 部5的内径D1、推杆4的外径D2以及按压部1的外径D3的比率如表格1所 示设定。
实例1-4和对照例1-5的弹性部件分别用来制成图4所示的按钮开关用 结构，并且当按下各个按钮开关结构时，检测负载-行程特性。同时，通过预 压缩调整每个弹性部件，使得各个弹性体的推杆的下表面与开关电路基板上的 触点形成接触的行程(接通行程)基本为1mm。图11(a)至图11(d)是示 出了作为举例的实例1和对照例1-3的按钮开关结构的负荷-行程特性的滞 后曲线，并且图12(a)至12(c)是示出了实例2-4的按钮开关结构特性的 滞后曲线。在各个滞后曲线中，上侧的曲线C1表示按钮按下时的特性，下侧 的曲线C2表示按压操作停止后，按钮返回到初始位置时的特性。另外，表格1 示出了峰值行程S1以及从推杆的下表面与开关电路基板上的触点形成接触这 个时点到按钮进一步被按压0.5mm这个时点的负荷增加率。使用图11-12所 示的负荷-行程曲线C1，从下述表达式求出负荷增加率。
负荷增加量＝(行程1.5mm时的负荷-行程1.0mm时的负荷)/0.5mm
[表格1]
  中空部内径D1与推   杆的外径D2之比   中空部的内径D1或环   状凹槽的内径D4与按   压部的外径D3之比   峰值行程   S1(mm)   负荷增加率   (N/mm)  实例1   60％   37.5％   0.43   5.84  实例2   68％   42.5％   0.44   5.08  实例3   40％   30％   0.46   8.48  实例4   80％   50％   0.45   2.82  对照例1   -   -   0.45   11.08  对照例2   -   75％   0.49   4.64  对照例3   -   80％   0.54   2.88  对照例4   32％   20％   0.44   10.06  对照例5   92％   57.5％   0.46   1.22
在实例1-4的弹性部件中，推杆4具有中空结构，因此，在推杆4的下表 面与电路基板上的触点形成接触后，负荷增加率变的很小，从而得到很柔和的 触感。另外，在实例1的弹性部件中，即使在有预压缩时，相比对照例1的具 有实心按压部的弹性部件，峰值行程S1也几乎不改变。这被认为是因为在试 验例1-4的弹性部件中推杆4的中空部5的内径D1相对按压部1的外径D3 设置得足够小，因此，即使在有预压缩时，按压部1的上表面也几乎不变形。 结果是，在实例1-4中，中空部5的内径D1与推杆4的外径D2之间的比率 在预定范围内改变(从40％到80％)，从而，可以在2.82N/mm到8.48N/mm 范围内调整负荷增加量，而行程峰值S1几乎不变。
相反，在推杆4的下表面与电路基板上的触点形成接触后，对照例1的弹 性部件的负荷增加率很大，因此，得不到期望的触感。另外，在对照例2和3 的弹性部件中形成接触之后，可能降低负荷增加量。但是，如表格1所示，在 对照例2和3中的弹性部件中，相比实例1的推杆4的中空部5的内径D1与 按压部1的外径D3的比率，环状突起部13的内径D4与按压部1的外径D3 的比率过大。因此，在对照例2和3的弹性部件中，环状突起部13通过预压 缩而变形，从而峰值行程的改变很大。因此，很难调整具有环状突起部13的 对照例2和3的弹性部件的负荷曲线。对于对照例4的弹性部件，在推杆4的 下表面与电路基板上的触点形成接触后，负荷增加率变的很大，并且得不到所 期望的触感。这被认为是因为在对照例4的弹性元件中，推杆4的中空部5的 内径D1相对推杆的外径D2较小，该比率是32％，因此，推杆的外周壁4b很 厚，使得按压时推杆4的外周壁4b很难弯曲。在对照例5的弹性元件中，推 杆4的中空部5的内径D1相对推杆4的外径D2过大，该比率是92％，因此， 推杆的外周壁4b很薄，使得推杆4过于柔软。因此，在对照例5的弹性部件 中，在推杆4的下表面与电路基板上的触点形成接触后，负荷增加率变的极小， 得不到期望的触感。另外，对于对照例5的弹性部件，因为推杆4的外周壁4b 极薄，还有可能出现耐用性的问题。
专利文献1：日本公开专利11-306908号公报