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技術 スイッチ

出願人 オムロン株式会社
発明者 勝部慎弥森田和明大塚博之
出願日 2015年11月6日 (5年1ヶ月経過) 出願番号 2015-218919
公開日 2017年5月25日 (3年7ヶ月経過) 公開番号 2017-091747
状態 特許登録済
技術分野 接点の操作機構
主要キーワード コイルバネ支 上方コイル 接点支持部材 押込操作 ノーマリークローズ 押下量 バネ支持 復帰方向
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (15)

課題

小型化が可能なスイッチを提供する。

解決手段

スイッチ(1)は、プランジャ(30)と、プランジャ(30)に対して、復帰方向へと付勢する上方トーションバネ(45)を備え、トーションバネ(45)は、プランジャ(30)に向かって延伸し、かつ、プランジャ(30)に当接する第1アーム(45)を備え、プランジャ(30)は、第1アーム(47)が挿入される位置に穴部(33)を備え、穴部(33)は、プランジャ(30)の移動方向に垂直な方向であり、かつ、プランジャ(30)の移動方向から見た場合に第1アーム(47)の延伸方向と同じ方向に延伸している貫通穴である。

概要

背景

従来、プランジャの移動に応じて接点開閉を行うスイッチにおいて、プランジャを復帰するためのコイルバネを備えるスイッチが知られている。例えば、特許文献1には、プランジャの移動方向下方にコイルバネが設けられた緊急停止用のスイッチが開示されている。

概要

小型化が可能なスイッチを提供する。スイッチ(1)は、プランジャ(30)と、プランジャ(30)に対して、復帰方向へと付勢する上方トーションバネ(45)を備え、トーションバネ(45)は、プランジャ(30)に向かって延伸し、かつ、プランジャ(30)に当接する第1アーム(45)を備え、プランジャ(30)は、第1アーム(47)が挿入される位置に穴部(33)を備え、穴部(33)は、プランジャ(30)の移動方向に垂直な方向であり、かつ、プランジャ(30)の移動方向から見た場合に第1アーム(47)の延伸方向と同じ方向に延伸している貫通穴である。

目的

本発明は、前記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、小型化が可能なスイッチを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

操作部に対する操作に応じて基準位置から操作位置まで直線移動するプランジャを備え、該プランジャの移動に応じて接点開閉を行うスイッチにおいて、前記プランジャに対して、前記操作位置から前記基準位置に向けた復帰方向へと付勢するトーションバネを備え、前記トーションバネは、前記プランジャに向かって延伸し、かつ、前記プランジャに当接するアームを備え、前記プランジャは、前記アームが挿入される位置に穴部を備え、前記穴部は、前記プランジャの移動方向に垂直な方向であり、かつ、前記プランジャの移動方向から見た場合に前記アームの延伸方向と同じ方向に延伸している貫通穴であることを特徴とするスイッチ。

請求項2

前記アームは、前記穴部における前記プランジャの復帰方向側の面である摺動面上を摺動し、前記穴部は、前記摺動面と、前記トーションバネ側の開口部との間に、前記開口部側に向かって前記プランジャの復帰方向に傾斜する斜面を有し、前記トーションバネは、前記操作位置において、前記摺動面と前記斜面との境目で前記プランジャに当接することを特徴とする請求項1に記載のスイッチ。

請求項3

前記トーションバネは、前記アームの先端部に屈曲部を有し、前記トーションバネは、前記基準位置において、前記屈曲部が前記プランジャに当接することを特徴とする請求項1または2に記載のスイッチ。

請求項4

前記トーションバネは、前記先端部の前記屈曲部より先端側が、前記基準位置において、前記プランジャとの間に間隙を有することを特徴とする請求項3に記載のスイッチ。

請求項5

前記トーションバネは、前記アームの先端部に摺動部材を有し、前記トーションバネは、基準位置において、前記摺動部材が前記プランジャに当接していることを特徴とする請求項1または2に記載のスイッチ。

技術分野

0001

本発明はスイッチに関する。

背景技術

0002

従来、プランジャの移動に応じて接点開閉を行うスイッチにおいて、プランジャを復帰するためのコイルバネを備えるスイッチが知られている。例えば、特許文献1には、プランジャの移動方向下方にコイルバネが設けられた緊急停止用のスイッチが開示されている。

先行技術

0003

特表2013−541145号公報(2013年11月7日公表

発明が解決しようとする課題

0004

しかしながら、特許文献1に記載のスイッチのように、プランジャの移動方向下方にコイルバネを設ける構成では、プランジャの移動方向におけるスイッチのサイズが大きくなってしまうという問題がある。

0005

そのため、プランジャを復帰するためのバネとして、コイルバネのかわりに、トーションバネを用いることが考えられるが、トーションバネを備えるスイッチにおいてもスイッチの設置場所制約等によりさらなる小型化が求められている。なお、トーションバネとは、巻線部と巻線部の両端から延伸する2つのアームとを有し、一方のアームを固定することで、他方のアームが、巻線部の軸を中心とした回転方向付勢力を加えるバネである。

0006

本発明は、前記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、小型化が可能なスイッチを提供することにある。

課題を解決するための手段

0007

上記の課題を解決するために、本発明に係るスイッチは、操作部に対する操作に応じて基準位置から操作位置まで直線移動するプランジャを備え、該プランジャの移動に応じて接点の開閉を行なうスイッチであって、前記プランジャに対して、前記操作位置から前記基準位置に向けた復帰方向へと付勢するトーションバネを備え、前記トーションバネは、前記プランジャに向かって延伸し、かつ、前記プランジャに当接するアームを備え、前記プランジャは、前記アームが挿入される位置に穴部を備え、前記穴部は、前記プランジャの移動方向に垂直な方向であり、かつ、前記プランジャの移動方向から見た場合に前記アームの延伸方向と同じ方向に延伸している貫通穴であることを特徴とする。ここで、基準位置とは、操作部に対して操作が行われていない状態におけるプランジャの位置であり、操作位置とは、操作部の操作量が最大の状態におけるプランジャの位置である。

0008

上記の構成によれば、プランジャが、トーションバネのアームが挿入される位置に貫通穴である穴部を備えることにより、プランジャが移動した場合に、トーションバネの先端部が、穴部から突出することが可能である。そのため、プランジャの移動に伴って回転するアームの回転角度を大きくすることができる。これにより、従来のスイッチに比べて、トーションバネをプランジャ寄りに配置することができる。その結果スイッチにおける他の部材を配置するスペースが生じ、スイッチを小型化することが可能となる。

0009

また、本発明に係るスイッチにおいて、前記アームは、前記穴部における前記プランジャの復帰方向側の面である摺動面上を摺動し、前記穴部は、前記摺動面と、前記トーションバネ側の開口部との間に、前記開口部側に向かって前記プランジャの復帰方向に傾斜する斜面を有し、前記トーションバネは、前記操作位置において、前記摺動面と前記斜面との境目で前記プランジャに当接してもよい。

0010

上記の構成によれば、プランジャの移動に伴ってトーションバネのアームが回転する。そのため、トーションバネのアームが、プランジャと接触する位置が、プランジャの移動に伴って移動する。このとき、トーションバネが操作位置において、摺動面と斜面との境目でプランジャに当接することで、トーションバネのアームとプランジャとが接触する位置の変化を小さくすることができる。そのため、操作荷重が急に変化することが無く、操作性のよいスイッチを提供することが可能となる。

0011

また、本発明に係るスイッチにおいて、前記トーションバネは、前記アームの先端部に屈曲部を有し、前記トーションバネは、前記基準位置において、前記屈曲部が前記プランジャに当接していてもよい。

0012

上記の構成によれば、トーションバネが屈曲部を有し、該屈曲部が基準位置においてプランジャと当接することにより、プランジャが基準位置にある場合に、操作部に対して操作が行われたとき、トーションバネの先端部がプランジャに引っかかることがなく、プランジャは、スムーズに移動することができる。そのため、操作性および耐久性に優れたスイッチを提供することができる。

0013

また、本発明に係るスイッチにおいて、前記トーションバネは、前記先端部の前記屈曲部より先端側が、前記基準位置において、前記プランジャとの間に間隙を有していてもよい。

0014

上記の構成によれば、プランジャが基準位置から移動すると、プランジャとトーションバネの先端部の前記屈曲部より先端側との間の間隙の幅は大きくなる。そのため、基準位置において当該間隙を有していれば、トーションバネの先端部がプランジャに引っかかることがなく、プランジャは、スムーズに移動することができる。そのため、操作性および耐久性に優れたスイッチを提供することができる。

0015

また、本発明に係るスイッチにおいて、前記トーションバネは、前記アームの先端部に摺動部材を有し、前記トーションバネは、基準位置において、前記摺動部材が前記プランジャに当接していいてもよい。

0016

上記の構成によれば、トーションバネのアームの先端部に摺動部材を設けることで、トーションバネがプランジャに引っかかりにくくなり、プランジャは、スムーズに移動することができる。そのため、操作性および耐久性に優れたスイッチを提供することができる。

発明の効果

0017

本発明によれば、小型化が可能なスイッチを提供することができる。

図面の簡単な説明

0018

本発明の一実施形態に係るスイッチの外観を示す正面図である。
(a)は、図1に示すスイッチが備える本体部の外観を示す斜視図であり、(b)は、(a)に示す本体部の上面図である。
図2の(b)のA−A線における本体部の断面図である。
図2の(b)のB−B線における本体部の断面図である。
(a)は、図2に示す本体部が備えるプランジャの斜視図であり、(b)および(c)は、プランジャの平面図である。
図2に示す本体部が備える、プランジャおよび上方トーションバネの位置関係を示す断面図である。
(a)〜(d)は、スイッチの操作部に対して操作が行われた場合の本体部の状態を示す図である。
(a)〜(d)は、上方トーションバネの動作を示す模式図である。
(a)〜(d)は、下方トーションバネの動作を示す模式図である。
(a)および(b)は、プランジャの押下量荷重との関係を示す図である。
本発明の一実施形態に係るスイッチが備えるプランジャに形成された穴部の変形例を示す図である。
本発明の一実施形態に係るスイッチが備える下方トーションバネの変形例を示す図である。
本発明の一実施形態に係るスイッチが備える上方トーションバネの変形例を示す図である。
本発明の一実施形態に係るスイッチが備える下方トーションバネの変形例を示す図である。

実施例

0019

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照し詳細に説明する。

0020

〔1.スイッチの構成概略〕
図1は、本実施形態に係るスイッチ1の外観を示す正面図である。図1に示すように、スイッチ1は、操作部10と、本体部20とを備える。

0021

操作部10は、操作者による操作を受け付ける部材であり、本体部20に対して押込操作が可能なように設けられている。なお、本実施形態では、操作者による押込操作を受け付ける押しボタンスイッチについて説明するが、本発明は、これに限られるものでは無い。例えば、スイッチ1は、回転操作を押込操作へと変換するカム機構を備え、操作部10が、操作者による回転操作を受け付ける構成であってもよい。

0022

図2の(a)は、本体部20の外観を示す斜視図であり、図2の(b)は、本体部20の上面図である。また、図3は、図2の(b)のA−A線における本体部20の断面図であり、図4は、図2の(b)のB−B線における本体部20の断面図である。なお、以下では説明の便宜上、スイッチ1の押込方向を下方とし、その逆方向を上方とするが、スイッチ1の取り付け方向はこれに限られるものでは無い。

0023

スイッチ1は、未操作時には接点同士が接触しているノーマリークローズ型のスイッチである。図3および図4に示すように、スイッチ1の本体部20は、筐体25と、プランジャ30と、4つの端子40a〜40dと、2つの上方トーションバネ45と、下方トーションバネ50と、上方接点支持部材56と、下方接点支持部材57と、4つの筐体側接点固定接点)60a〜60dと、上方コイルバネ65と、下方コイルバネ66とを備える。

0024

筐体25は、箱状であり、内部に本体部20の各部を保持する。また、筐体25の上面25aには、中央に穴部25bが設けられている。

0025

図5の(a)は、プランジャ30の斜視図であり、図5の(b)および(c)は、プランジャ30の側面図である。スイッチ1は、プランジャ30の移動に応じて、接点の開閉を行うスイッチである。プランジャ30は、上端部31が筐体25の穴部25bから突出するように配置され、上端部31が、操作部10に当接している。そのため、プランジャ30は、操作者による操作部10への押込操作に応じて、下方へと移動する。すなわち、プランジャ30は、操作部10に対する操作に応じて、操作部10に対して操作が行われていない位置である基準位置から、操作部10の操作量が最大の状態の位置である操作位置まで直線移動する。また、プランジャ30の下端には、下方に延伸する略板状の垂下部32が形成されている。該垂下部32には、下端面32aから内側面32bに向かって斜面32cが設けられている。

0026

プランジャ30の移動方向において、プランジャ30の上端部31と垂下部32との間には、2つの穴部33、上方コイルバネ支持部34、および下方コイルバネ支持部35が形成されている。2つの穴部33、上方コイルバネ支持部34、および下方コイルバネ支持部35は、何れも、プランジャ30の移動方向である上下方向に垂直な方向に伸びる貫通穴である。

0027

上方コイルバネ支持部34、および下方コイルバネ支持部35は、プランジャ30の幅方向の中央部分に形成され、略同一の形状を有する。また、プランジャ30の移動方向上側に上方コイルバネ支持部34が、プランジャ30の移動方向下側に下方コイルバネ支持部35が形成されている。

0028

2つの穴部33は、中央部分に形成された上方コイルバネ支持部34の外側のそれぞれに形成されている。穴部33は、大きさの異なる2つの開口部33a、33bを有し、開口部33aは、開口部33bよりもプランジャ30の移動方向の幅が大きくなっている。穴部33の上面(摺動面)33dと開口部33aとの間には、開口部33b側から開口部33a側に向かって上方へと傾斜する斜面33cが形成されている。また、2つの穴部33は、プランジャの中心部30a(図6参照)を通り、プランジャ30の移動方向に平行な軸Lに対して対称となるように形成されている。すなわち、プランジャ30において、ある側面には、一方の穴部33の開口部33aと、他方の穴部33の開口部33bとが形成されており、反対側の側面には、一方の穴部33の開口部33bと、他方の穴部33の開口部33aが形成されている。なお、軸Lとは、換言すれば、上方接点支持部材56とプランジャ30とが交差する部分、および下方接点支持部材57とプランジャ30とが交差する部分を通る、プランジャ30の移動方向に平行な軸である。

0029

上方コイルバネ65は、プランジャ30の上方コイルバネ支持部34内に配置されている。同様に、下方コイルバネ66は、プランジャ30の下方コイルバネ支持部35内に配置されている。

0030

端子40a〜40dは、プッシュイン式の端子であり、筐体25に設けられた差込口41からコード等が差し込まれることにより、外部と電気的に接続する。本実施形態に係るスイッチ1は、2段式のスイッチであり、上方に一対の端子40a、40bが、下方に一対の端子40c、40dが設けられている。

0031

筐体側接点60a〜60dのそれぞれは、対応する端子40a〜40dと電気的に接続している。具体的には、筐体側接点60aは端子40aと、筐体側接点60bは端子40bと、筐体側接点60cは端子40cと、筐体側接点60cは端子40cと接続している。すなわち、上方に一対の筐体側接点60a、60bが、下方に一対の筐体側接点60c、60dが設けられている。

0032

上方接点支持部材56は、上方コイルバネ支持部34に挿通されている。また、上方接点支持部材56は、上方コイルバネ65に対して固定され、上方コイルバネ65、すなわちプランジャ30と一体となって動作する。同様に、下方接点支持部材57は、下方コイルバネ支持部35に挿通されている。また、下方コイルバネ支持部35は、下方コイルバネ66に対して固定され、下方コイルバネ66、すなわちプランジャ30と一体となって動作する。

0033

上方接点支持部材56には、一対のプランジャ側接点55a、55bが設けられている。また、下方接点支持部材57には、一対のプランジャ側接点55c、55dが設けられている。そのため、プランジャ側接点(可動接点)55a〜55dは、プランジャ30とともに移動する。なお、プランジャ側接点55aとプランジャ側接点55bとは、軸Lに対称な位置に設けられており、プランジャ側接点55cとプランジャ側接点55dとは、軸Lに対称な位置に設けられている。すなわち、軸Lは、プランジャ側接点55aとプランジャ側接点55bとの中心、およびプランジャ側接点55cとプランジャ側接点55dとの中心を通り、プランジャ30の移動方向に平行な軸である。

0034

プランジャ側接点55a〜55dは、対応する筐体側接点60a〜60dと対向する位置に設けられており、筐体側接点60a〜60dに対して開閉可能に設けられている。図3および4に示す基準位置では、プランジャ側接点55a〜55dと、筐体側接点60a〜60dとは接触している。すなわち基準位置では、プランジャ側接点55aと筐体側接点60aとが接触しており、同様に、プランジャ側接点55bと筐体側接点60bとが接触しており、プランジャ側接点55cと筐体側接点60cとが接触しており、プランジャ側接点55dと筐体側接点60dとが接触している。ここで、図3および図4に示す状態では、上方接点支持部材56は上方コイルバネ65により上方へ付勢されており、下方接点支持部材57は、下方コイルバネ66により上方へと付勢されている。そのため、外部からの振動等によりプランジャ30が多少移動したとしても、上方接点支持部材56および下方接点支持部材57は移動しない。このように、上方コイルバネ65および下方コイルバネ66は、基準位置においてプランジャ側接点55a〜55dを、筐体側接点60a〜60dに対して接触させている。

0035

また、プランジャ側接点55aとプランジャ側接点55bとは、電気的に接続しており、プランジャ側接点55cとプランジャ側接点55dとは、電気的に接続している。すなわち、図3および4に示す状態では、端子40aと端子40bとが電気的に接続し、端子40cと端子40dとが電気的に接続している。

0036

図6は、プランジャ30と、上方トーションバネ45との位置関係を示す断面図である。また、図6において、プランジャ側接点55a〜55dの位置を仮想線で示している。なお、以下では、2つの上方トーションバネ45のそれぞれを区別するときには、45aおよび45bの参照符号を付し、区別しないときには45の参照符号を付す。

0037

2つの上方トーションバネ45は、プランジャ30を操作位置から基準位置に向けた復帰方向へと付勢するバネである。プランジャ30の中心部30aを通る軸Lを含む平面であって、プランジャ側接点(可動接点)55a〜55dから軸Lに下ろした垂線Mに垂直な平面を平面Qとしたときに、2つの上方トーションバネ45は、平面Qの一方の側と他方の側に配置されている。すなわち、上方トーションバネ45aが平面Qの一方の側に配置され、上方トーションバネ45bが平面Qの他方の側に配置されている。

0038

また、2つの上方トーションバネ45は、上述した2つの穴部33と同様に、軸Lに対して対称な位置に配置されている。このように、2つの上方トーションバネ45がプランジャ30の軸Lに対して対称な位置に配置されていることにより、プランジャ30に対して均等に付勢力を作用することができる。なお、平面Qとは、換言すれば、プランジャ側接点55aとプランジャ側接点55bとを結ぶ直線、およびプランジャ側接点55cとプランジャ側接点55dとを結ぶ直線に垂直な平面である。

0039

上方トーションバネ45は、巻線部46と、巻線部46の一端からからプランジャ30へと延伸し、かつ、プランジャ30に当接する第1アーム(アーム)47と、巻線部46の他端から伸びる第2アーム48とを有する。上方トーションバネ45は、巻線部46の中空部分に、筐体25に設けられた円柱状のバネ保持部25cが配置されることにより支持されている。また、上方トーションバネ45の第2アーム48は、筐体25に設けられた係止部25dにより固定されている。図3に示すように、上方トーションバネ45の第1アーム47の先端部47aには、第1アーム47の延伸方向が変化する屈曲部47a−1が形成されている。屈曲部47a−1は、第1アーム47の屈曲部47a−1より巻線部46側の延伸方向に対してプランジャ30の移動方向下側に先端部47aを屈曲させている。

0040

ここで、上方トーションバネ45aの第1アーム47と、上方トーションバネ45bの第1アーム47とは、軸Lに対して対称となるように配置されている。このように、2つの上方トーションバネ45がプランジャ30の軸Lに対して対称な位置に配置されていることに加えて、上方トーションバネ45の第1アーム47が、軸Lに対して対称となるように設けられていることにより、プランジャ30に対してより均等に付勢力が作用することになる。

0041

なお、図6に示すように、上方トーションバネ45a、45bの第1アーム47は、プランジャ30の移動方向から見た場合に、平面Qに対して垂直となる方向に延伸している。また、プランジャ30の穴部33は、プランジャ30の移動方向から見た場合に、上方トーションバネ45の第1アーム47の延伸方向と同じ方向に延伸している。

0042

図3および4に示す基準位置では、上方トーションバネ45は、第1アーム47が、穴部33の開口部33aから穴部33の内部へと挿入され、先端部47aの屈曲部47a−1が穴部33の上面33dと当接するように配置されている。ここで、上方トーションバネ45は、第2アーム48側(スイッチ1の外側)へ付勢するように設けられており、そのため、プランジャ30を上方(復帰方向)へと付勢する。

0043

下方トーションバネ50は、基準位置においてプランジャ側接点55a〜55dを、筐体側接点60a〜60dに対して接触させている。下方トーションバネ50は、巻線部51と、巻線部51の一端から伸びる第1アーム52と、巻線部51の他端から伸びる第2アーム53とを有する。下方トーションバネ50は、巻線部51の中空部分に、筐体25に設けられた円柱状のバネ保持部25eが配置されることにより支持されている。下方トーションバネ50の第2アーム53は、筐体25に設けられた係止部25fにより固定されている。

0044

図3および4に示す状態では、下方トーションバネ50は、第1アーム52が、プランジャ30の下端面32aと当接している。ここで、下方トーションバネ50は、第2アーム53側へ付勢するように設けられており、そのため、プランジャ30を上方(復帰方向)へと付勢している。

0045

〔2.スイッチの動作説明〕
次に、操作者により、スイッチ1の操作部10に対して操作が行われた場合における本体部20の動作について説明する。

0046

図7は、スイッチ1の操作部10に対して操作が行われた場合の本体部20の状態を示す図である。図7の(a)は未操作時(基準位置)を示しており、図7の(b)、図7の(c)、図7の(d)へと行くにつれて、プランジャ30の押下量が増加し、図7の(d)は、プランジャ30の押下量が最大である状態(操作位置)を示している。また、図8の(a)〜(d)は、上方トーションバネ45の動作を示す模式図であり、図8の(a)〜(d)は、図7の(a)〜(d)に対応している。また、図9の(a)〜(d)は、下方トーションバネ50の動作を示す模式図であり、図9の(a)〜(d)は、図7の(a)〜(d)に対応している。

0047

図8の(a)に示すように、未操作時には、上方トーションバネ45は、第1アーム47の先端部47aに設けられた屈曲部47a−1が、プランジャ30の穴部33の上面33dと領域Pにおいて当接し、プランジャ30を上方へと付勢している。また、図9の(a)に示すように、下方トーションバネ50は、第1アーム52が、プランジャ30の垂下部32の下端面32aに当接し、矢印F1で示すように、上方へとプランジャ30を付勢し、プランジャ側接点55a〜55dと、筐体側接点60a〜60dとの接触を確実なものとしている。

0048

そして、操作部10に対して操作が行われ、上方トーションバネ45および下方トーションバネ50の付勢力に逆らってプランジャ30が押下されると、プランジャ30と一体となって動作する上方接点支持部材56および下方接点支持部材57も下方へと移動する。そのため、プランジャ側接点55a〜55dと、筐体側接点60a〜60dとが接触しなくなり、端子40aと端子40bとが導通しなくなり、また、端子40cと端子40dとが導通しなくなる(図7の(b)〜(d)参照)。

0049

〔2.1上方トーションバネの動作〕
ここで、上方トーションバネ45には、第1アーム47の先端部47aに屈曲部47a−1が設けられ、未操作時には屈曲部47a−1がプランジャ30と当接している。そのため、上方トーションバネ45とプランジャ30とが当接している箇所が、曲面となっている。そのため、プランジャ30を押下するときに、上方トーションバネ45が引っかかることは無い。これにより、スムーズにスイッチ1の操作を行うことが可能となり、操作性および耐久性を向上させることができる。

0050

そして、上方トーションバネ45は、プランジャ30の下方への移動に伴い、穴部33におけるプランジャ30の復帰方向側の面である上面33d上を摺動する。これにより、上方トーションバネ45の第1アーム47も下方へと回転する。そのため、図8の(b)に示すように、上方トーションバネ45とプランジャ30とが当接している領域Pも開口部33b側へと移動する。

0051

図8の(b)に示す状態からプランジャ30がさらに押下されると、上方トーションバネ45の第1アーム47がさらに回転し、上方トーションバネ45とプランジャ30とが当接している領域Pもさらに開口部33b側へと移動する(図8の(c))。上方トーションバネ45の第1アーム47の回転角度がさらに大きくなり、第1アーム47の屈曲部47a−1より巻線部46側の部分が穴部33の上面33dと平行な角度、すなわち水平より下方へと回転すると、上方トーションバネ45とプランジャ30とが当接している領域Pは、図8の(d)に示すように、穴部33の上面33dと斜面33cとの境目となる。以降、上方トーションバネ45とプランジャ30とが当接している領域Pは、プランジャ30押下量が最大となる操作位置まで移動しない。

0052

このように、上方トーションバネ45とプランジャ30とが当接している領域Pは移動するため、同じ長さだけプランジャ30を押下するのに必要となる荷重が変化する。すなわち、上方トーションバネ45の巻線部46から、上方トーションバネ45とプランジャ30とが当接している領域Pまでの長さ、および第1アーム47の基準位置からの回転角度に応じて、プランジャ30を押下するのに必要となる荷重が変化する。なお、プランジャが基準位置から操作位置まで移動する間に、上方トーションバネ45の第1アームが回転する角度は、120°〜220°の範囲であることが好ましい。

0053

ここで、プランジャ30の穴部33に斜面33cが設けられていない場合を考える。そのような場合には、上方トーションバネ45の第1アーム47の回転角度が大きくなり、第1アーム47が水平より下に回転すると、上方トーションバネ45とプランジャ30とが当接している領域Pは、穴部33の開口部33aへと移動する。そのため、上方トーションバネ45の巻線部46から上方トーションバネ45とプランジャ30とが当接している領域Pまでの長さが急に変化することとなり、第1アーム47の回転角度が水平を超えると押下に必要となる荷重が急に大きくなるため、スイッチ1の操作性が悪くなってしまう。

0054

これに対して、本実施形態に係るスイッチ1では、プランジャ30の穴部33において、上方トーションバネ45の第1アーム47が挿入される側の開口部33aの上面33dに斜面33cが形成されている。これにより、第1アーム47が水平より下に回転したとしても、上方トーションバネ45とプランジャ30とが当接している領域Pは、穴部33の上面33dと斜面33cとの境界に位置する。そのため、上方トーションバネ45の巻線部46から上方トーションバネ45とプランジャ30とが当接している領域Pまでの長さの変化を小さくすることができ、操作性のよいスイッチ1を提供することができる。

0055

また、図8の(a)に示すように、基準位置では、上方トーションバネ45の第1アーム47は、先端部47aの屈曲部47a−1より先端側が、プランジャ30の穴部33の上面33dとの間に間隙を有する。そして、図8の(b)に示すように、プランジャ30が移動し、第1アーム47が回転すると、当該間隙は大きくなる。そのため、基準位置において、上方トーションバネ45の第1アーム47は、先端部47aの屈曲部47a−1より先端側が、プランジャ30の穴部33の上面33dとの間に間隙を有していれば、プランジャ30が移動しても第1アーム47の先端部47aがプランジャ30に引っかかることは無く、操作性および耐久性に優れたスイッチ1を提供することができる。

0056

また、本実施形態に係るスイッチ1は、平面Qの一方の側に配置された上方トーションバネ45aと、平面Qの他方の側に配置された上方トーションバネ45bという2つの上方トーションバネ45を備える。ここで、トーションバネを備えるスイッチを小型化するためには、アームの短いトーションバネを用いることが考えられる。しかしながら、アームの短いトーションバネを使用すると、アームの長いトーションバネと比較して、プランジャ30の移動量に応じたアームの回転角度が大きくなる。そのため、プランジャ30におけるトーションバネとの接触位置が、プランジャの移動に応じて大きく変化することとなり、プランジャ30に対してバランスよく付勢力が作用しなくなるという問題がある。

0057

しかしながら、本実施形態に係るスイッチ1は、平面Qの一方の側に配置された上方トーションバネ45aと、平面Qの他方の側に配置された上方トーションバネ45bという2つの上方トーションバネ45を備えることにより、短いアームのトーションバネを使用し、プランジャ30の移動に応じてプランジャにおけるトーションバネとの接触位置が変化したとしても、プランジャ30に対してバランスよく付勢力を作用することが可能となる。そのため、アームの短い上方トーションバネ45を使用することが可能となり、スイッチ1における他の部材を配置するスペースが生じ、スイッチ1を小型化することを可能としている。

0058

さらに、図8の(a)に示すように、基準位置では、平面Qの一方の側に配置された上方トーションバネ45aの第1アーム47は、先端部47aが、平面Qの一方の側でプランジャ30に当接し、平面Qの他方の側に配置された上方トーションバネ45bの第1アーム47は、平面Qの他方の側でプランジャ30に当接している。そして、図8の(d)に示すように、操作位置では、上方トーションバネ45aの第1アーム47の先端部47aは、平面Qの他方の側に位置し、上方トーションバネ45bの第1アーム47の先端部47aは、平面Qの一方の側に位置する。すなわち、第1アーム47の延伸方向に垂直な方向、かつ軸Lに垂直な方向から見た場合には、基準位置では上方トーションバネ45aの第1アーム47と、上方トーションバネ45bの第1アーム47とは交差していないが、操作位置では、上方トーションバネ45aの第1アーム47と、上方トーションバネ45bの第1アーム47とが交差している。このような構成とすることで、プランジャ30に対して均等に付勢力を作用することができる。

0059

また、図8の(c)に示す状態では、第1アーム47の先端部47aが、穴部33の開口部33bから突出している。穴部33を貫通穴とすることで、第1アーム47の長さを穴部33の開口部33bから突出することができるような長さにすることができる。換言すれば、上方トーションバネ45におけるプランジャ30との接触点と、上方トーションバネ45の巻線部46との間の距離を長くすることが可能となる。そのため、プランジャ30の移動に伴って回転する第1アーム47の回転角度を大きくすることができる。これにより、従来のスイッチに比べて、上方トーションバネ45をプランジャ30寄りに配置することができる。その結果スイッチにおける他の部材を配置するスペースが生じ、スイッチを小型化することが可能となる。

0060

〔2.2下方トーションバネの動作〕
図9の(b)に示すように、プランジャ30が押下されると、下方トーションバネ50の第1アーム52も移動する。そのため、プランジャ30と下方トーションバネ50との当接位置が変化し、下方トーションバネ50によるプランジャ30への付勢力の方向が変化する。

0061

すなわち、図9の(a)に示す状態では、下方トーションバネ50と、プランジャ30とは、プランジャの復帰方向に垂直な面である、プランジャ30の垂下部32の下端面32aにおいて当接しており、下方トーションバネ50の付勢力F1は上方向(復帰方向)に作用している。これに対して、図9の(b)に示す状態では、下方トーションバネ50と、プランジャ30とはプランジャ30の垂下部32の斜面32cにおいて当接しており、下方トーションバネ50の付勢力F2は、斜め上方向に作用している。

0062

図9の(b)に示す状態からプランジャ30がさらに押下されると、下方トーションバネ50とプランジャ30とは、プランジャ30の垂下部32の内側面32bにおいて当接する。そのため、下方トーションバネ50の付勢力F3は、復帰方向とは異なる方向に作用し、復帰方向に作用する分力は小さいものとなる。以降、プランジャ30の押下量が最大となるまで、下方トーションバネ50とプランジャ30とは垂下部32の内側面32bにおいて当接し、下方トーションバネ50の付勢力F3は、復帰方向とは異なる方向に作用したまま変化しない(図9の(d)参照)。

0063

図10は、プランジャ30の押下量と荷重との関係を示す図であり、図10の(a)では、下方トーションバネ50を備えている場合を、図10の(b)では、下方トーションバネ50を備えていない場合におけるプランジャ30の押下量と荷重との関係を示している。

0064

本実施形態に係るスイッチ1は、プランジャ30に対して付勢力を作用する下方トーションバネ50と、下方トーションバネ50による付勢力の方向が変化するような形状の垂下部32を有するプランジャ30とを備えている。そして下方トーションバネ50は、基準位置では、プランジャ30を上方向へと付勢するため、プランジャ側接点55a〜55dを、筐体側接点60a〜60dに対して接触させている。

0065

また、プランジャ30が一定量押下され、プランジャ30が、基準位置と操作位置との間の所定位置となると、下方トーションバネ50の付勢方向が変化し、プランジャ30が該所定位置よりも操作位置側にあるときには、下方トーションバネ50は、プランジャ30を復帰方向とは異なる方向に付勢し、復帰方向に作用する分力は小さいものとなる。そのため、図10の(a)に示すように、プランジャ30の押下量が増加すると、プランジャ30を押下するために必要な荷重が低減される。これにより、プランジャ側接点55a〜55dが、筐体側接点60a〜60dに対して接触力を加えつつも、操作性のよいスイッチ1を提供することができる。

0066

一方、スイッチ1が下方トーションバネ50を備えていない場合には、スイッチ1の押下量が増加するにつれて荷重が増加している。ここで、付勢力の方向が変化する下方トーションバネを備えていない場合には、プランジャ側接点55a〜55dが、筐体側接点60a〜60dに対して接触力を加えるために、上方トーションバネ45の付勢力を大きくする必要が有る。そのため、付勢力の方向が変化する下方トーションバネを備えていない場合には、プランジャ30の押下量が増加するにつれて荷重が増加する操作性の悪いスイッチとなることが分かる。

0067

ここで、一例としてスイッチ1を非常停止スイッチとして用いる場合を考える。非常停止スイッチは、一般的に、操作者による操作部10への押込操作に対して、操作者の操作荷重とは無関係にプランジャ30を押下することができる機構を備える。当該機構は、非常停止スイッチを確実に作動させるために、プランジャ30を復帰方向へと付勢するバネの付勢力よりも大きな力をプランジャ30に対して加えることが求められる。プランジャ30を押下する機構としては、特に限られるものでは無いが、例えば、係止された押圧部材を備え、操作部10に対する操作により当該係止が解除されることで、押圧部材が操作者の操作部10への操作荷重とは無関係な荷重でプランジャ30を所定の圧力で押圧する機構を用いることができる。

0068

ここで、図10の(b)に示すように、プランジャ30の押下量が増加するにつれて荷重が増加するスイッチを非常停止スイッチとして用いた場合には、プランジャ30を操作位置へと押下するために、大きな荷重が必要である。そのため、プランジャ30を押下する機構には、プランジャ30に対して大きな荷重を加えることができる構成である必要がある。

0069

一方、図10の(a)に示すように、プランジャ30の押下量が増加しても、プランジャ30を押下するのに必要な荷重が低減されたスイッチ1を非常停止スイッチとして用いた場合には、プランジャ30を押下するために必要な荷重が低減される。そのため、プランジャ30を押下する機構が、プランジャ30を押下するのに必要となる荷重が低減され、該機構を簡易な構成で設けることが可能となる。

0070

〔変形例〕
図11は、本実施形態に係るスイッチ1のプランジャ30に形成された穴部33の変形例を示す図である。本実施形態では、プランジャ30に形成された穴部33の上面33dは、プランジャ30の移動方向に対して垂直な平面上に形成されている例を示した。しかしながら、穴部33の形状はこれに限られるものでは無い。例えば、図11に示すように、穴部33の上面33eが、開口部33a側から開口部33b側に向かって、上方向に傾斜する斜面となっていてもよい。すなわち、上方トーションバネ45aの第1アーム47に対応する穴部33の上面33eは、上方トーションバネ45aが配置された側から上方トーションバネ45bが配置された側に向かって、復帰方向に傾斜しており、上方トーションバネ45bの第1アーム47に対応する穴部33の上面33eは、上方トーションバネ45bが配置された側から上方トーションバネ45aが配置された側に向かって、復帰方向に傾斜していてもよい。

0071

このように穴部33の上面33eを斜面にすることで、プランジャ30を押下したときに、上方トーションバネ45の第1アーム47が、プランジャ30により引っかかりにくくなり、スイッチ1の操作性および耐久性を向上させることが可能となる。

0072

また、本実施形態では、スイッチ1の押下量に応じて付勢力の方向が変化するバネとして、トーションバネである下方トーションバネ50を備えている例を示した。しかしながら、該バネは、スイッチ1の押下量に応じて付勢力が作用する方向が変化すればよく、例えば図12に示すように、下方トーションバネ50に替え板バネ70であってもよい。

0073

さらに、本実施形態では、基準位置からプランジャ30が移動するときに、上方トーションバネ45の第1アーム47がプランジャ30に引っかからないようにするために、第1アーム47の先端に屈曲部47a−1を設け、上方トーションバネ45とプランジャ30とが当接している箇所を曲面とする構成を示した。しかしながら、基準位置からプランジャ30が移動するときに上方トーションバネ45の第1アーム47がプランジャ30に引っかからなければよい。例えば図13に示すように、上方トーションバネ45の第1アーム47の先端に、略球状の摺動部材47cを備える構成であってもよい。該摺動部材47cは、プランジャ30に対して摺動性のよい材料であれば特に限られるものでは無いが、例えば、樹脂等を用いることができる。また、図14に示すように、下方トーションバネ50の第1アーム54が、先端にプランジャ30に対して摺動性のよい材料からなる摺動部材54aを備えていてもよい。このように、上方トーションバネ45および下方トーションバネ50に摺動部材47c、54aを設けることで、上方トーションバネ45および下方トーションバネ50が、プランジャ30に引っかかりにくくなり、スムーズにスイッチ1の操作を行うことが可能となる。

0074

なお、本実施形態では、端子40a〜40dがプッシュイン式端子である例について述べたが、これに限られるものではない。すなわち、端子40a〜40dは、ネジ式の端子であってもよい。

0075

また、本実施形態では、プランジャ30の内部に上方コイルバネ65および下方コイルバネ66が配置され、上方接点支持部材56が上方コイルバネ65に固定され、下方接点支持部材57が下方コイルバネ66に固定されている例を示した。しかしながら、スイッチ1は、上方コイルバネ65および下方コイルバネ66を備えていなくてもよく、上方接点支持部材56および下方接点支持部材57は、プランジャ30に固定されている、あるいはプランジャ30と一体となっていてもよい。

0076

また、本実施形態では、4つの端子40a〜40dを備え、上方に一対の筐体側接点60a、60bおよび一対のプランジャ側接点55a、55bを備え、下方に一対の筐体側接点60b、60cおよび一対のプランジャ側接点55c、55dを備えるスイッチ1について述べた。しかしながら、スイッチ1の構成は、これに限られるものでは無い。例えば、外部と接続する端子が2つである1段式のスイッチであってもよい。また、上方および下方のそれぞれに、一対の筐体側接点および一対のプランジャ側接点を備えていなくてもよく、筐体側接点およびプランジャ側接点をそれぞれ1つ備える構成であってもよい。そのような場合であっても、プランジャ側接点からプランジャ30の軸Lに下ろした垂線Mに垂直であり、軸Lを含む平面を平面Qとすることができる。

0077

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

0078

1 スイッチ
10 操作部
30プランジャ
33穴部
33a 開口部
33c 斜面
33d 上面(摺動面)
45 上方トーションバネ
47 第1アーム(アーム)
47 先端部
47a−1屈曲部
47c 摺動部材

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