CN107408467B - 开关装置 - Google Patents

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Abstract

实现小型且与操作对应地移动的部件的冲程较长的开关装置。开关装置具有动作部(12)、可动部(13)、第1基座部(14)以及在动作部与可动部之间作用的作为扭转螺旋弹簧的第2弹簧(2)。可动部相对于基座部可动。在动作部位于第3位置时第2弹簧的力向动作部施加的方向与在动作部位于第4位置时的该力的方向不平行。

Description

开关装置
技术领域
本发明涉及开关装置。
背景技术
在开关装置中，根据与操作对应地移动的部件的位置来进行切换。为了使移动的部件复位到原处，通常使用弹簧。
在专利文献1所记载的开关装置中使用用于使可动接点部件复位的压缩螺旋弹簧和用于调整操作负荷的板簧。通过使板簧成为特定的形状和配置，能够实现微动(Snapaction)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本公开专利公报“特开2007-227308号公报(2007年9月6日公开)”
发明内容
发明要解决的课题
在装入了发电装置的开关装置中，需要增大发电量。发电装置通过与操作对应地移动的部件的运动而进行发电。因此，通过使与操作对应地移动的部件的冲程(stroke)变长，能够增大发电量。因此，在装入了发电装置的开关装置中，需要使与操作对应地移动的部件的冲程变长。并且，即使是不包含发电装置的开关装置，也有时需要使与操作对应地移动的部件的冲程变长。
另一方面，若作为用于复位的弹簧使用压缩螺旋弹簧或者板簧，则产生开关装置的尺寸会变大这样的问题。与此相对，若使压缩螺旋弹簧或者板簧自身变小，则无法得到期望的寿命、操作负荷以及冲程。
在本发明的一个方式中，其目的在于，实现小型且与操作对应地移动的部件的冲程较长的开关装置。
用于解决课题的手段
本发明的开关装置对应于动作部的位置而进行切换，该开关装置具有：所述动作部、可动部、基座部以及扭转螺旋弹簧，所述扭转螺旋弹簧在所述动作部与所述可动部之间工作，所述可动部相对于支承该可动部的所述基座部可动，所述动作部在第1动作位置与第2动作位置之间运动，在所述动作部位于所述第1动作位置时所述扭转螺旋弹簧的力向所述动作部施加的方向与在所述动作部位于所述第2动作位置时所述扭转螺旋弹簧的力向所述动作部施加的方向不平行。
发明效果
根据本发明，能够增大动作部的冲程且能够实现开关装置的小型化。
附图说明
图1是示出本发明的一个实施方式的开关装置所具有的复位机构的概略结构的图。
图2是示出上述复位机构的操作和复位的动作的概况的图。
图3是示出上述复位机构的结构和FS特性的图。
图4是示出作为扭转螺旋弹簧的第2弹簧的详细结构的立体图。
图5是示出上述复位机构的动作部、可动部、第1基座部以及第2弹簧的详细结构的立体图。
图6是对上述动作部的动作进行说明的主视图。
图7是对参考例的动作部的结构进行说明的主视图。
图8是示出本发明的一个实施方式的开关装置所具有的发电装置的结构的立体图。
图9是示出上述发电装置的结构的主视图。
图10是示出保持力的具体例的图。
图11是示出本发明的另一实施方式的开关装置所具有的复位机构的操作和复位的动作的概况的图。
具体实施方式
为了便于说明，在以下各项目中，关于具有与上述项目所示的部件相同的功能的部件，有时标注同一标号，并适当省略其说明。
〔实施方式1〕
本实施方式的开关装置具有发电装置、发送装置、操作部的复位机构。首先，对复位机构的概略结构进行说明。
(复位机构50的结构)
图1是示出本实施方式的复位机构50的概略结构(力学模型)的图。在复位机构50中，操作部11和动作部12自复位，并且不论操作速度如何，动作部12都高速地进行动作。能够通过第2弹簧2来实现动作部12的高速的动作。并且，能够通过第3弹簧3来实现操作部11和动作部12的自复位。
复位机构50(加速机构)具有操作部11、动作部12、可动部13、第1基座部14(基座部)、第2基座部15、第1弹簧1(加速弹簧)、第2弹簧2以及第3弹簧3(复位弹簧)。第1弹簧1将操作部11和动作部12连接。第2弹簧2将动作部12和可动部13连接。第3弹簧3将动作部12和第2基座部15连接。第1弹簧1和第3弹簧3可以是螺旋弹簧、扭转螺旋弹簧、或者板簧等任意的弹簧。第2弹簧2是扭转螺旋弹簧，扭转螺旋弹簧的轴2a(线圈的轴)和一端2b(一个臂)被固定于可动部13。可动部13被支承于第1基座部14，相对于第1基座部14可动。具体而言，可动部13能够以轴13a为中心转动。第1基座部14和第2基座部15是被固定的部件。第1基座部14和第2基座部15可以是一体的构件也可以是独立的构件。可动部13以固定于第1基座部14的轴13a为中心转动，第2弹簧2的轴2a和一端2b被固定于可动部13。因此，第2弹簧2的轴2a、一端2b以及轴13a的相对的位置关系不发生变化。
操作部11和动作部12是能够沿着冲程轴S运动的部件。第1弹簧1对操作部11施加力的方向与操作部11能够运动的方向平行。并且，第3弹簧3对动作部12施加力的方向与动作部12能够运动的方向平行。
另一方面，第2弹簧2对动作部12施加力的方向相对于动作部12能够运动的方向倾斜。将第2弹簧2对动作部12施加力的方向与冲程轴S之间的角度设为η。固定于第1基座部14上的轴13a不移动。另一方面，与动作部12连接的第2弹簧2的另一端(另一个臂)按照动作部12的移动而移动。因此，若动作部12沿着冲程轴S运动，则角度η也发生变化。
认为操作部11上的操作点11a是操作部11移位的基准。在操作部11因外力而平行移动时，以操作部11的任意点相同的方式平行移动。在平行移动的情况下，操作点11a可以是操作部11上的任意点。同样，将平行移动的动作部12上的任意的动作点12a作为动作部12的移位的基准。
操作部11的操作点11a能够沿着冲程轴S从第1位置(第1操作位置)到第2位置(第2操作位置)之间移位。动作部12的动作点12a能够沿着冲程轴S从第3位置(第1动作位置)到第4位置(第2动作位置)之间移位。动作部12在连接点12b处与第2弹簧2连接。连接点12b是动作部12与第2弹簧2连接的点，是在动作部12上向与第1弹簧1的伸缩相同的方向移位的点。
在动作点12a位于第3位置时，对动作部12作用保持力以将动作点12a保持在第3位置。在动作点12a位于第4位置时，对动作部12作用保持力以将动作点12a保持在第4位置。具体而言，动作部12通过在第3位置和第4位置处作用的磁力而被保持在各个位置。
以下为了方便，有时将操作点11a例如位于第1位置表达为操作部11位于第1位置。关于动作点12a和动作部12也相同。
(复位机构50的动作)
图2是示出本实施方式的复位机构50的操作和复位的动作的概况的图。使用者对操作部11施加操作力来作为外力，从而使操作部11运动(移动)。并且，动作部12根据操作部11的移位而移位。通过动作部12的移动，复位机构50提供功能。例如像后述那样开关装置所具有的发电装置通过动作部12的运动而进行发电。开关装置使用发出的电力而向外部输出表示操作部11被操作的信号。
图2的(a)示出复位机构50的初始状态。另外，用箭头图示出对操作部11和动作部12作用的弹簧力，但箭头的长度并没有表示准确的力的大小。初始状态是指没有对操作部11施加外力的状态。在初始状态下，动作部12通过压缩后的第3弹簧3的恢复力、变形后的第2弹簧2的恢复力以及保持力(未图示)而被保持在第3位置。并且，在初始状态下，操作部11通过压缩后的第1弹簧1的恢复力而被按压于第1位置。将动作部12位于第3位置时的角度η设为η1。角度η是动作部12(连接点12b)复位的方向与第2弹簧2的恢复力向动作部12施加的方向之间的角度。在动作部12位于第3位置时，作用于动作部12的第2弹簧2的恢复力沿着冲程轴S的分量(动作部12的运动方向上的分量)是cosη1。以朝上作用于动作部12的力(在动作部12的复位方向上作用的力)为正。
图2的(b)示出对操作部11施加所操作的力(操作力)而使操作部11移位的状态。若对操作部11施加操作力来作为外力，则操作部11从第1位置移位到第2位置。第1弹簧1与操作部11的移位对应地被压缩。
若压缩后的第1弹簧1的恢复力比作用于动作部12的第2弹簧2的恢复力、第3弹簧3的恢复力以及保持力之和大，则通过压缩后的第1弹簧1的恢复力而使动作部12从第3位置移位到第4位置(图2的(c))。移位到第4位置的动作部12通过保持力而原样保持在第4位置(图2的(d))。并且，由于第2弹簧2的方向与动作部12的连接点12b的移位对应地改变(第2弹簧2转动)，因此第2弹簧2的恢复力作用的方向也发生变化。在动作部12位于第3位置时对动作部12施加第2弹簧2的力的方向与在动作部12位于第4位置时对动作部12施加第2弹簧2的力的方向不平行。
将动作部12位于第4位置时的角度η设为η2。在动作部12位于第4位置时，作用于动作部12的第2弹簧2的恢复力沿着冲程轴S的分量是cosη2。是0°＜η1＜η2＜180°，cosη1＞cosη2。即，关于作用于动作部12的第2弹簧2的恢复力沿着冲程轴S的分量(以动作部12复位的方向为正的分量)，与第3位置时相比，第4位置时较小且单调递减。因此，若动作部12开始从第3位置朝向第4位置移动，则第2弹簧2的反弹力逐渐变小。因此，若动作部12开始移动，则动作部12进一步被加速。通过以上的方式，完成操作部11和动作部12的操作时的动作。
在压缩后的第1弹簧1的恢复力超过了第2弹簧2的恢复力沿着冲程轴S的分量、第3弹簧3的恢复力以及保持力之和且所蓄积的弹性能量被释放时，动作部12通过第1弹簧1而移动。即，动作部12与操作部11的运动速度无关地通过第1弹簧1而高速地移动。
若对操作部11的操作力消失，则通过压缩后的第1弹簧1的恢复力而使操作部11开始从第2位置向第1位置移动(图2的(e))。此时，动作部12通过保持力和第1弹簧1的恢复力而保持在第4位置。但是，第1弹簧1的恢复力与操作部11的移位对应地逐渐变小。操作部11移动到第1位置(图2的(f))。
若压缩后的第1弹簧1的恢复力与保持力之和比作用于动作部12的第2弹簧2的恢复力沿着冲程轴S的分量与第3弹簧3的恢复力之和小，则通过压缩后的第3弹簧3的恢复力而使动作部12从第4位置移位到第3位置(图2的(g))。移动到第3位置的动作部12通过保持力而原样保持在第3位置(图2的(h))。
若动作部12开始从第3位置朝向第4位置移动，则第2弹簧2的朝上的力(以动作部12复位的方向为正的分量)逐渐变大。因此，若动作部12开始进行动作，则动作部12进一步被加速。在这样复位时，由于还存在第2弹簧2，因此能够使动作部12高速地进行动作。通过以上的方式，完成操作部11和动作部12的复位时的动作。
在第3弹簧3所蓄积的弹性能量被释放时，动作部12通过第3弹簧3而移动。即，动作部12与复位的操作部11的运动速度无关地通过该第3弹簧3而高速地移动。
另外，这里，虽然为了使动作部12复位而设置有第3弹簧3，但也可以省略第3弹簧3。例如，如果在动作部12位于第4位置时第2弹簧2的恢复力沿着冲程轴S的分量朝上(η2＜90°)，并且比保持力与第1弹簧的恢复力之和大，则能够通过第2弹簧2的恢复力而使动作部12复位到第3位置。并且，如果具有复位用的弹簧(第3弹簧3)，则第3位置处的角度η1也可以比90°大。
(复位机构50的FS特性)
图3是示出本实施方式的复位机构50的结构和FS特性的图。横轴表示操作部11的S(冲程)，纵轴表示F(力)。图3中示出操作力。在各冲程位置处操作所需的操作力与第1弹簧的反弹力相同。力为正表示对操作部11施加了朝上(从第2位置到第1位置的方向)的力。所需的操作力也可以说是操作部11复位的朝上的力(复位力)。
为了作用于动作部12的保持力，而使FS特性为迟滞。操作部11的第1位置只要在从操作部11的上止点(S0)到冲程S1之间即可。操作部11的第2位置只要在从冲程S2到操作部11的下止点(S3)之间即可。
对操作部11施加操作力而使其从操作部11的上止点(S0)移位。在操作部11的冲程到达S2时，压缩后的第1弹簧1的恢复力超过第3位置的保持力、第2弹簧2的力与第3弹簧3的力之和(合力)。因此，在冲程S2中，动作部12从第3位置移位到第4位置。伴随着该移位，压缩后的第1弹簧1被释放。同时，操作力也降低。
若S2之后进一步增加操作部11的冲程，则第1弹簧1再次被压缩，操作力增加。
另一方面，若减弱施加给操作部11的外力(操作力)，则通过第1弹簧1的力而使操作部11复位。若使操作部11从第2位置向第1位置的方向复位，则第1弹簧1的压缩变少。在操作部11的冲程达到S1时，第3弹簧3的恢复力超过了第4位置处的保持力、第2弹簧2的力与第1弹簧1的力之和。因此，在冲程S1中，动作部12从第4位置移位到第3位置。伴随着该移位，第1弹簧1被压缩。同时，复位力增加。
若S1之后进一步减少操作部11的冲程，则第1弹簧1的压缩减少。
在复位机构50中设置有第2弹簧2，因此为了使动作部12从第3位置移位到第4位置，需要对操作部11施加与不存在第2弹簧2的情况相比更大的操作力。并且，如上所述，若动作部12移位到第4位置，则以动作部12从第4位置向第3位置复位的方向为正，第2弹簧2的力沿着冲程轴S的分量变小。因此，通过将动作部12的移动距离(冲程)设定得大，能够进一步释放第1弹簧1的压缩。因此，能够增大冲程S2中的操作力的降低量。图中阴影所示的面积表示在操作和复位中施加给动作部12的能量。
在本实施方式的复位机构50中，能够对动作部12施加更大的能量。即，能够使动作部12高速地运动。在使复位机构50的动作部12与发电装置组合而进行发电的情况下，能够提高动作部12的运动能量，因此能够进一步增大发电量。并且，能够不增大发电装置的磁铁的磁力(保持力)，而增大发电量(使动作部进行高速动作)。
如果作为开关装置的一部分使用复位机构50，则能够高速地进行开关动作。也可以通过在动作部12中设置对电极端子的可动接点，而将复位机构50自身用作开关装置。并且，在将动作部12用作对电极端子的可动接点的情况下，由于接点的分离较快，因此在接点间产生电弧的时间较短，能够抑制消耗。
另外，第2弹簧2与动作部12及可动部13之间的连接也可以不是固定的。第2弹簧2只要被配置为在动作部12与可动部13之间分别施加反弹力即可。并且，操作部11和动作部12也可以分别由多个构件构成。
并且，也可以将复位机构构成为在操作时第1弹簧伸长，在复位时第1弹簧压缩。例如，也可以将图1所示的操作部11和第1弹簧1配置在与动作部12相反的一侧。在该情况下，第1弹簧1与操作部11向下侧(第2位置)移位对应地伸长。通过伸长的第1弹簧1使动作部12移位到下侧(第4位置)。
另外，可以使用柱塞等其他的构件将操作部11与第1弹簧1连接，同样也可以通过其他的构件将第1弹簧1(或者第2弹簧2、第3弹簧3)与动作部12连接。
(动作部12周边的详细结构)
图4是示出作为扭转螺旋弹簧的第2弹簧2的详细结构的立体图。第2弹簧2具有2个螺旋部分2c、2个臂2d以及连结臂2e。2个螺旋部分2c具有公共的轴2a。2个螺旋部分2c通过从一个螺旋部分2c向外侧延伸而返回到另一个螺旋部分2c这样的大致U字形状的连结臂2e来连接。臂2d从2个螺旋部分2c的相反侧分别向相同的方向延伸。2个螺旋部分2c的卷绕方向彼此相反。另外，2个臂2d与连结臂2e的位置也可以调换。并且，连结臂2e不限于U字形状，也可以是从2个螺旋部分2c向外侧延伸且将2个螺旋部分2c连结这样的任意形状。
图5是示出复位机构50的动作部12、可动部13、第1基座部14以及第2弹簧2的详细结构的立体图。在图5中，操作部11、第1弹簧1、第3弹簧3以及第2基座部15的图示省略。
第2弹簧2和可动部13的组在动作部12的两侧对称地设置。通过相对于动作部12将2个第2弹簧2对称地配置，第2弹簧2的恢复力中的与冲程轴S垂直的分量被抵消。因此，能够降低作用于动作部12的摩擦力。
轴部16被配置为将设置在可动部13中的孔(轴2a)和第2弹簧2的螺旋部分贯穿。轴部17被配置为将设置在可动部13中的孔(轴13a)和设置在第1基座部14中的孔贯穿。为了防脱，在轴部16、17的一端设置有凸缘，在另一端装配有E型环。与将轴部嵌入于例如C字型(开放端)的轴承中的情况不同，由于可动部13的孔和第1基座部14的孔是封闭端，因此无需担心所插入的轴部16、17因冲击等而脱落。并且，由于轴部16将第2弹簧2的2个螺旋部分2c贯穿，因此2个螺旋部分2c的轴不会因施加给第2弹簧2的力而偏移。因此，能够使第2弹簧2的动作与寿命稳定。
在可动部13的侧面上设置有2个突起(支承部18和位置限制突起19)。另外，在可动部13的相反侧的侧面上也同样地设置有支承部18和位置限制突起19。第2弹簧2的一个臂(一端2b)被配置为夹在支承部18和位置限制突起19之间。支承部18承受来自第2弹簧2的一个臂的力而支承臂。位置限制突起19位于不会被施加来自臂的力的一侧。但是，通过利用位置限制突起19和支承部18来夹持臂，即使在对开关装置施加强力的冲击的情况下臂也不容易从可动部13脱落。并且，在组装开关装置时，还通过位置限制突起19对臂的位置进行固定，因此组装变得容易。第2弹簧2的连结臂2e被配置为由还设置于动作部12的2个突起夹持。另外，连结臂2e与臂2d也可以相反配置。
在第2弹簧2中，在中央的连结臂2e的两侧配置有2个螺旋部分2c。2个螺旋部分2c被轴部16支承。2个臂2d向2个螺旋部分2c的外侧延伸。2个臂2d分别由可动部13的支承部18支承。中央的连结臂2e在其两侧被支承，因此能够防止来自动作部12的力所作用的中央的连结臂2e相对于第2弹簧2的轴扭转。这样，第2弹簧2是能够稳定地使动作部12进行动作的结构。另外，在本实施方式中，通过将2个第2弹簧2相对于动作部12对称地配置，而将总计4个螺旋部分2c配置为包围动作部12的重心。因此，2个第2弹簧2能够稳定地对动作部12施加力。连结臂2e的两侧由2个螺旋部分2c支承，因此连结臂2e自身不容易扭转。因此，具有连结臂2e的第2弹簧2优选为固定于转动的可动部13上的弹簧。另外，第2弹簧2不限于2个，也可以利用1个第2弹簧2使动作部12进行动作。
另外，第2弹簧2是利用连结臂2e将2个螺旋部分2c连接的形状，但不限于此，也可以使用在连结臂2e的中央处分开的2个扭转螺旋弹簧。并且，也可以将由2个臂和1个螺旋部分构成的单纯的1个扭转螺旋弹簧用作第2弹簧2。
在第1基座部14中设置有对动作部12的滑动进行引导的凹部的引导件14a。动作部12的一部分与引导件14a的凹部嵌合。由此，能够防止动作部12的扭转。
(动作部12的详细动作)
图6是对动作部12的动作进行说明的主视图。图6的(a)示出动作的初始状态，图6的(b)示出动作的中间状态，图6的(c)示出动作的完成状态。
在初始状态(图6的(a))中，动作部12位于第3位置。若操作部11的冲程达到S2，则动作部12开始向下侧移动。图6的(b)示出动作部12移动时的状态。由于通过动作部12的移动将连结臂2e向下按下，因此对连结臂2e施加扭矩。由此，第2弹簧2挠曲(弹性变形)。此时，连结臂2e与臂2d之间的角度并没有改变，第2弹簧2和可动部13还以轴部17为轴进行转动。图6的(c)示出动作部12的移动完成的状态、即动作部12位于第4位置的状态。
动作部12向下侧移动，并且第2弹簧2的轴的位置(轴部16的位置)也向下侧移动。并且，固定于可动部13的臂2d的角度也与连结臂2e的角度一同按照相同的旋转方向发生变化。因此，在连结臂2e的前端与动作部12的侧面抵接的状态下，能够按照动作部12的移动而移位。因此，与将第2弹簧2的轴的位置和臂2d的位置固定的情况相比，在本实施方式中，能够使动作部12的冲程变长。
图7是对参考例的动作部112的结构进行说明的主视图。在动作部112的两侧配置有扭转螺旋弹簧102。扭转螺旋弹簧102的连结臂102e卡挂在动作部112的凹部中，另一个臂102d卡挂在基座部114的凹部中。基座部114的位置被固定。扭转螺旋弹簧102的螺旋部分(轴)被固定于基座部114。因此，在该参考例中，在动作部112向下侧移动时，仅扭转螺旋弹簧102的连结臂102e移位。连结臂102e的支点(与线圈连接的位置)与动作部112的凹部之间的距离与动作部112的移位对应地变化。因此，在参考例的结构中，无法使动作部112的冲程变长。并且，若强迫地使动作部112的冲程变长，则扭转螺旋弹簧102的变形变大，因此扭转螺旋弹簧102的寿命会变短。为了延长寿命并且使动作部112的冲程变长，需要使连结臂102e变长，使扭转螺旋弹簧102的轴的位置更远离动作部112。然而，增大扭转螺旋弹簧102的尺寸就会牵涉到增大开关装置的尺寸。另外，若将扭转螺旋弹簧102的螺旋部分(轴)不进行固定而使之自由，则臂102d的朝向(角度)与动作部112的移位对应地改变。由于使与臂102d抵接的基座部114的凹部产生摩耗，因此这成为降低耐久性的一个因素。
在本实施方式中，在动作部12与第1基座部14之间设置有可动的可动部13，配置有在动作部12与可动部13之间工作的作为扭转螺旋弹簧的第2弹簧2。由于可动部13与动作部12的移位对应地移动，因此能够延长第2弹簧2的寿命并且减小开关装置的尺寸的同时能够使动作部12的冲程变长。并且，由于第2弹簧2使动作部12加速，因此能够增大发电量。
并且，第2弹簧2的臂2d由支承部18和位置限制突起19夹持并固定。臂2d相对于可动部13的角度被固定，因此不会因动作部12的移位而在臂2d与可动部13之间引起滑动。因此，能够防止臂2d和可动部13的摩耗。并且，通过设置可动部13，能够增大连结臂2e与臂2d之间的角度(能够接近于直线)。连结臂2e与臂2d之间的角度大到一定程度则容易组装。
另外，若要取代第2弹簧2而使用其他的弹簧(板簧或者压缩螺旋弹簧等)来实现与本实施方式相同的寿命和冲程，则需要使用更大尺寸的板簧或者压缩螺旋弹簧等。因此，从开关装置的小型化的观点出发，优选像本实施方式那样使用扭转螺旋弹簧。
另外，也可以在可动部13与第1基座部14之间夹有其他的部件。例如也可以在可动部13与第1基座部14之间设置其他的可动部(第2可动部)。例如，可动部13相对于连结的第2可动部转动，第2可动部相对于连结的第1基座部14转动。此外，也可以在可动部13与第2可动部之间设置其他的扭转螺旋弹簧，将其他的扭转螺旋弹簧的一个臂固定于可动部13，将另一个臂固定于第2可动部。
(发电装置的结构)
图8是示出发电装置46的结构的立体图。本实施方式的开关装置具有复位机构50、发电装置46以及发送装置。发电装置46具有电枢(armature)41、线圈42、2个磁轭43a、43b以及磁铁44。电枢41利用柱塞等与动作部12结合，与动作部12联动地移动。
图9是示出发电装置46的结构的主视图。图9的(a)示出动作部12位于第3位置的状态，图9的(b)对应于动作部12位于第4位置的状态。
电枢41是铁等强磁性体。电枢41呈U字型的形状。电枢41能够以位于中央附近(磁铁44的附近)的支点为中心而在2个磁轭43a、43b之间旋转。电枢41与动作部12的移位对应地在2个磁轭43a、43b之间旋转。2个磁轭43a、43b因配置在它们之间的磁铁44(永磁铁)而被磁化。电枢41被配置为穿过线圈42中。
在动作部12位于第3位置的状态(图9的(a)所示的状态)下，电枢41的一端与一个磁轭43a接触，另一端与另一个磁轭43b接触。电枢41被作用于两端的磁力(保持力)保持在该位置(与第3位置对应的位置)。由此，动作部12与电枢41联动，因此动作部12也被保持于第3位置。也可以将电枢41看作是动作部12的一部分。
另一方面，在动作部12位于第4位置的状态(图9的(b)所示的状态)下，电枢41的上述一端与另一个磁轭43b接触，上述另一端与一个磁轭43a接触。电枢41被作用于两端的磁力(保持力)保持在该位置(与第4位置对应的位置)。由此，动作部12与电枢41联动，因此动作部12也保持在被第4位置。
2个磁轭43a、43b的对置的面是彼此相反的磁极，因此若动作部12从第3位置移动到第4位置，则电枢41的磁化的方向反转。因此，穿过线圈42的磁通的朝向反转，与磁通的变动对应的感应电流流过线圈42。发电装置46像这样进行发电。单位时间的磁通的变化较大则流过较大的感应电流。开关装置的复位机构50能够通过第1弹簧1和第2弹簧2而使动作部12高速地运动，因此发电效率良好。并且，由于能够增大动作部12的冲程，因此发电效率良好。
线圈42通过引线等而与发送装置(未图示)连接。发送装置使用由线圈42发电的电力，通过无线或者有线而向外部的装置发送信号。发送装置在操作部11从第1位置操作到第2位置时(即动作部12从第3位置移动到第4位置时)，向外部的装置发送表示操作部11位于第2位置(或者动作部12位于第4位置)的信号。另一方面，发送装置在操作部11从第2位置复位到第1位置时(即动作部12从第4位置复位到第3位置时)，将表示操作部11位于第1位置(或者动作部12位于第3位置)的信号发送给外部的装置。
由此，开关装置作为将与操作部11的位置或者动作部12的位置对应的信号发送给外部的装置的开关装置发挥功能。开关装置能够作为由使用者操作的操作开关以及检测对象物的位置的限位开关(检测开关)等来使用。
另外，发送装置也可以构成为不论操作部11或者动作部12的位置如何都使用发出的电力来发送规定的信号。并且，也可以将发电装置46和复位机构50仅用作发电装置。
另外，也可以取代发电装置46，开关装置采用具有电池或者外部电源的结构。在该情况下，发送装置使用从电池或者外部电源提供的电力而生成与动作部12的位置对应的信号。
另外，可以是使用者或者位置检测的对象物直接对操作部11进行操作的结构，也可以是间接对操作部11进行操作的结构。例如，也可以将使用者所操作的杆等的旋转动作转换成操作部11的动作。
(保持力的具体例)
图10是示出保持力的具体例的图。图10的(a)示出使用磁力作为保持力的情况。复位机构具有夹着动作部12而对置的2个磁铁21a、21b。在该情况下，动作部12是强磁性体。位于第3位置的动作部12通过上侧的磁铁21a的磁力而保持在第3位置，位于第4位置的动作部12通过下侧的磁铁21b的磁力而保持在第4位置。另外，2个磁铁21a、21b也可以在未图示的部位处相连。
图10的(b)示出使用粘接力作为保持力的情况。复位机构具有夹着动作部12而对置的2个支承体22a、22b。在动作部12的上侧面和下侧面上分别设置有粘接体23a、23b。通过使粘接体23a、23b与支承体22a、22b粘接，而将动作部12保持在第3位置和第4位置。粘接体23a、23b也可以分别设置于2个支承体22a、22b的对置的面上。
图10的(c)示出使用扣合部(Snap fit)作为保持机构的情况。复位机构具有夹着动作部12而对置的2个支承体22a、22b。复位机构具有将动作部12按压于第3位置或者第4位置的弹性体24。在动作部12移动时弹性体24发生弹性变形。
图10的(d)示出使用弹簧力作为保持力的情况。复位机构具有夹着动作部12而对置的2个支承体22a、22b和第5弹簧5。第5弹簧5的一端被固定于其他的部件，另一端与动作部12连接。在第3位置处，压缩后的第5弹簧5的恢复力向上侧作用，在第4位置处，压缩后的第5弹簧5的恢复力向下侧作用。也可以使第2弹簧2取代第5弹簧5。
另外，可以是保持力作用于位于第3位置和第4位置中的任一位置的动作部12的结构，也可以不作用于位于另一位置的动作部12。例如，在保持力仅作用于位于第3位置的动作部12的情况下，在操作时动作部12因第1弹簧1而高速地动作，在复位时动作部12以与操作部11的速度对应的速度复位。相反，在保持力仅作用于位于第4位置的动作部12的情况下，在操作时动作部12以与操作部11的速度对应的速度进行动作，在复位时动作部12因第1弹簧1而高速地复位。另外，也可以是在第3位置和第4位置中的任意位置处均不作用保持力的结构。在该情况下，也能够根据与动作部12的位置对应的第2弹簧2的力沿着冲程轴的分量的变化而使动作部12加速。并且，也可以省略操作部11和第1弹簧1，由使用者对动作部12进行操作。
〔实施方式2〕
以下，对本发明的另一实施方式进行说明。本实施方式的开关装置在如下的方面与实施方式1不同，取代第3弹簧而设置第4弹簧来用于复位。
(复位机构51的结构)
图11是示出本实施方式的开关装置所具有的复位机构51的操作和复位的动作的概况的图。能够通过第4弹簧4来实现操作部11和动作部12的自复位。
复位机构51(加速机构)具有操作部11、动作部12、可动部13、第1基座部14(未图示)、第2基座部15、第1弹簧1、第2弹簧2以及第4弹簧4。第4弹簧4将操作部11和第2基座部15连接。第4弹簧4对操作部11施加力的方向与操作部11能够运动的方向平行。
与实施方式1同样，操作部11根据操作力而在第1位置与第2位置之间移位，动作部12在第3位置与第4位置之间移位。在本实施方式中，在复位时，第4弹簧4使操作部11从第2位置复位到第1位置，由此伸长的第1弹簧1对动作部12进行牵拉，使动作部12从第4位置复位到第3位置。
第2弹簧2(扭转螺旋弹簧)相对于动作部12的运动方向倾斜地作用。因此，关于作用于动作部12的第2弹簧2的恢复力沿着冲程轴S的分量(以动作部12复位的方向为正的分量)，与第3位置时相比，第4位置时较小且单调递减。因此，若动作部12开始从第3位置朝向第4位置移动，则第2弹簧2的反弹力逐渐变小。因此，若动作部12开始移动，则动作部12进一步被加速。并且，在复位时，若动作部12开始从第4位置向第3位置移动，则通过增加的第2弹簧2的沿着冲程轴S的力分量而使动作部12加速。
图11的(a)示出复位机构51的初始状态。另外，用箭头图示出作用于操作部11和动作部12的弹簧力，但箭头的长度并没有表示准确的力的大小。初始状态是指没有对操作部11施加外力的状态。在初始状态下，动作部12通过被变形的第2弹簧2的恢复力(反弹力)和保持力(未图示)而保持在第3位置。并且，在初始状态下，操作部11通过压缩后的第1弹簧1的恢复力和压缩后的第4弹簧4的恢复力而按压在第1位置。
图11的(b)示出对操作部11施加所操作的力(操作力)而使操作部11移位的状态。若对操作部11施加操作力来作为外力，则操作部11从第1位置移位到第2位置。第1弹簧1和第4弹簧4与操作部11的移位对应地被压缩。
若压缩后的第1弹簧1的恢复力大于作用于动作部12的第2弹簧2的恢复力与保持力之和，则通过压缩后的第1弹簧1的恢复力而使动作部12从第3位置移位到第4位置(图11的(c))。移位到第4位置的动作部12通过保持力而原样保持在第4位置(图11的(d))。并且，由于第2弹簧2的方向与动作部12的连接点12b的移位对应地改变(第2弹簧2转动)，因此第2弹簧2的恢复力作用的方向也发生变化。
关于作用于动作部12的第2弹簧2的恢复力沿着冲程轴S的分量(以动作部12复位的方向为正的分量)，与第3位置时相比，第4位置时较小且单调递减。因此，若动作部12开始从第3位置朝向第4位置移动，则第2弹簧2的反弹力逐渐变小。因此，若动作部12开始进行动作，则动作部12进一步被加速。通过以上的方式，完成操作部11和动作部12的操作时的动作。
若针对操作部11的操作力消失，则通过压缩后的第4弹簧4的恢复力使操作部11开始从第2位置向第1位置移动(图11的(e))。此时，动作部12通过保持力和第1弹簧1的恢复力而保持在第4位置。
在操作部11复位到第1位置时，第1弹簧1处于比自然长度伸展的状态(图11的(f))。伸长的第1弹簧1的恢复力作用于将动作部12提起的方向。若伸长后的第1弹簧1的恢复力大于作用于动作部12的第2弹簧2的恢复力沿着冲程轴S的分量与保持力之和，则通过伸长后的第1弹簧1的恢复力而使动作部12从第4位置移位到第3位置(图11的(g))。即使在动作部12复位的中途第1弹簧1被压缩，第2弹簧2的恢复力沿着冲程轴S的分量朝上作用于动作部12。因此，操作部11复位到第3位置(图11的(h))。通过以上的方式，完成操作部11和动作部12的复位时的动作。
在第1弹簧1所蓄积的弹性能量被释放时，动作部12通过第1弹簧1而移动。即，动作部12与复位的操作部11的运动速度无关地通过第1弹簧1而高速地移动。
另外，复位机构50、51的操作部11也可以是旋转的结构。在该情况下，与操作部11的旋转对应地使与操作部11的操作点连接的第1弹簧1压缩或者伸长。
〔总结〕
本发明的一个方式的开关装置与动作部的位置对应地进行切换，该开关装置具有所述动作部、可动部、基座部以及在所述动作部与所述可动部之间工作的扭转螺旋弹簧，所述可动部相对于支承该可动部的所述基座部可动，所述动作部在第1动作位置与第2动作位置之间运动，所述动作部在第1动作位置与第2动作位置之间运动，在所述动作部位于所述第1动作位置时所述扭转螺旋弹簧的力向所述动作部施加的方向与在所述动作部位于所述第2动作位置时所述扭转螺旋弹簧的力向所述动作部施加的方向不平行。
根据上述结构，扭转螺旋弹簧的力向动作部施加的方向与动作部的位置(动作位置)对应地变化。此时，由于可动部能够与动作部的运动对应地(与扭转螺旋弹簧的力的方向对应地)移动，因此能够减小与动作部的运动对应的扭转螺旋弹簧的挠曲。因此，能够将动作部的冲程设定得大。并且，由于能够减小扭转螺旋弹簧的挠曲，因此能够实现扭转螺旋弹簧自身的小型化。由此，能够增大动作部的冲程并且实现开关装置的小型化。
并且，也可以是，所述扭转螺旋弹簧的一个臂被固定于所述可动部。
根据上述结构，扭转螺旋弹簧与可动部对应于动作部的运动而一体地运动。因此，能够减小与动作部的运动对应的扭转螺旋弹簧的挠曲。因此，能够将动作部的冲程设定得大。
并且，也可以是如下的结构，所述可动部具有位置限制突起以及支承部，所述支承部承受来自所述扭转螺旋弹簧的所述臂的力，所述扭转螺旋弹簧的所述臂被配置为夹在所述支承部与所述位置限制突起之间。
根据上述结构，由于扭转螺旋弹簧的臂被夹在支承部与位置限制突起之间，因此能够防止臂因冲击而从可动部脱落。并且，在开关装置的组装时，由于臂不会从可动部脱落，因此能够提高组装作业性。
并且，也可以是如下的结构，所述可动部相对于所述基座部能够转动，且与所述动作部的运动对应地转动。
根据上述结构，由于可动部对应于动作部的运动而转动，因此能够减小与动作部的运动对应的扭转螺旋弹簧的挠曲。
并且，也可以是如下的结构，所述可动部通过贯穿于所述可动部和所述基座部中的轴部而以能够转动的方式固定于所述基座部。
根据上述结构，由于轴部贯穿于可动部和基座部中，因此能够防止可动部因冲击等而从基座部脱落。
并且，也可以是如下的结构，所述扭转螺旋弹簧的轴被固定于所述可动部。并且，也可以是如下的结构，所述扭转螺旋弹簧的所述轴通过贯穿于所述扭转螺旋弹簧的螺旋部分中的轴部而被固定于所述可动部。
根据上述结构，由于扭转螺旋弹簧的轴被固定于可动部，因此能够防止扭转螺旋弹簧的轴扭转(轴的方向改变)。因此，扭转螺旋弹簧能够稳定地对动作部施加力。
并且，也可以是如下的结构，所述扭转螺旋弹簧具有：2个螺旋部分，它们具有公共的轴；连结臂，其将所述2个螺旋部分相连；以及2个臂，它们从所述2个螺旋部分分别延伸。
根据上述结构，由于能够利用2个螺旋部分对连结臂进行支承，因此能够使连结臂施加给动作部的力的方向稳定。
并且，也可以是如下的结构，以所述动作部从所述第2动作位置向所述第1动作位置复位的方向为正，在所述动作部位于所述第2动作位置时，与所述动作部位于所述第1动作位置时相比，所述扭转螺旋弹簧的力在所述动作部的运动方向上的分量较小。
根据上述结构，在动作部位于第2动作位置时，与动作部位于第1动作位置时相比，扭转螺旋弹簧的力在动作部的运动方向上的分量较小。因此，能够进一步使开始进行移动的动作部加速。
并且，也可以是如下的结构，所述开关装置具有：操作部；以及加速弹簧，其在所述操作部与所述动作部之间工作，所述操作部通过外力而从第1操作位置运动到第2操作位置，所述动作部对应于所述操作部在所述第1操作位置与所述第2操作位置之间的运动而在所述第1动作位置与所述第2动作位置之间运动，所述加速弹簧通过弹性能量使所述动作部运动，该弹性能量是通过施加给所述操作部的外力而蓄积的，在所述动作部位于所述第1动作位置和所述第2动作位置中的至少任意一个位置的情况下，对所述动作部作用要将所述动作部保持在该位置的保持力。
根据上述结构，在例如保持力作用在第1动作位置的情况下，与操作部从第1操作位置向第2操作位置的运动对应地在加速弹簧中蓄积弹性能量。若加速弹簧的恢复力的影响超过了扭转螺旋弹簧的恢复力在运动方向上的分量与保持力之和，则蓄积在加速弹簧中的弹性能量被释放，不论操作速度如何都能够使动作部高速地运动。同样在保持力作用在第4位置的情况下，能够在复位时使动作部高速地运动。
并且，也可以是如下的结构，该开关装置具有磁铁和线圈，通过与所述动作部的运动联动地使所述磁铁的穿过所述线圈的磁通发生变动，而使所述线圈感应出电流。
根据上述结构，能够通过动作部的运动而发电。
本发明不限于上述各实施方式，能够在权利要求所示的范围中进行各种变更，关于将不同的实施方式中分别公开的技术手段适当组合而得到的实施方式，也包含在本发明的技术范围内。
产业上的可利用性
本发明能够用于开关装置。
标号说明
1：第1弹簧(加速弹簧)；2：第2弹簧(扭转螺旋弹簧)；2c：螺旋部分；2d：臂；2e：连结臂；3：第3弹簧；4：第4弹簧；5：第5弹簧；11：操作部；12：动作部；13：可动部；14：第1基座部(基座部)；15：第2基座部；16、17：轴部；18：支承部；19：位置限制突起；21a、21b、44：磁铁；41：电枢；42：线圈；43a、43b：磁轭；46：发电装置；50、51：复位机构。

Claims (11)

1.一种开关装置，其与动作部的位置对应地进行切换，其特征在于，
该开关装置具有操作部、所述动作部、可动部、基座部以及扭转螺旋弹簧，所述扭转螺旋弹簧在所述动作部与所述可动部之间工作，
所述操作部通过外力而从第1操作位置运动到第2操作位置，
所述可动部相对于支承该可动部的所述基座部可动，
所述动作部对应于所述操作部在所述第1操作位置与所述第2操作位置之间的运动而在第1动作位置与第2动作位置之间运动，
在所述动作部位于所述第1动作位置时所述扭转螺旋弹簧的力向所述动作部施加的方向与在所述动作部位于所述第2动作位置时所述扭转螺旋弹簧的力向所述动作部施加的方向不平行。
2.根据权利要求1所述的开关装置，其特征在于，
所述扭转螺旋弹簧的一个臂被固定于所述可动部。
3.根据权利要求2所述的开关装置，其特征在于，
所述可动部具有位置限制突起以及支承部，所述支承部承受来自所述扭转螺旋弹簧的所述臂的力，
所述扭转螺旋弹簧的所述臂被配置为夹在所述支承部与所述位置限制突起之间。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的开关装置，其特征在于，
所述可动部能够相对于所述基座部转动，且与所述动作部的运动对应地转动。
5.根据权利要求4所述的开关装置，其特征在于，
所述可动部通过贯穿于所述可动部和所述基座部中的轴部而以能够转动的方式固定于所述基座部。
6.根据权利要求1至3、5中的任一项所述的开关装置，其特征在于，
所述扭转螺旋弹簧的轴被固定于所述可动部。
7.根据权利要求6所述的开关装置，其特征在于，
所述扭转螺旋弹簧的所述轴通过贯穿于所述扭转螺旋弹簧的螺旋部分中的轴部而被固定于所述可动部。
8.根据权利要求1至3、5中的任一项所述的开关装置，其特征在于，
所述扭转螺旋弹簧具有：
2个螺旋部分，它们具有公共的轴；
连结臂，其将所述2个螺旋部分相连；以及
2个臂，它们从所述2个螺旋部分分别延伸。
9.根据权利要求1至3、5中的任一项所述的开关装置，其特征在于，
以所述动作部从所述第2动作位置向所述第1动作位置复位的方向为正，在所述动作部位于所述第2动作位置时，与所述动作部位于所述第1动作位置时相比，所述扭转螺旋弹簧的力在所述动作部的运动方向上的分量较小。
10.根据权利要求1至3、5中的任一项所述的开关装置，其特征在于，
该开关装置具有：
加速弹簧，其在所述操作部与所述动作部之间工作，
所述加速弹簧通过弹性能量使所述动作部运动，该弹性能量是通过施加给所述操作部的外力而蓄积的，
在所述动作部位于所述第1动作位置和所述第2动作位置中的至少任意一个位置的情况下，对所述动作部作用要将所述动作部保持在该位置的保持力。
11.根据权利要求1至3、5中的任一项所述的开关装置，其特征在于，
该开关装置具有磁铁和线圈，
通过与所述动作部的运动联动地使所述磁铁的穿过所述线圈的磁通发生变动，而使所述线圈感应出电流。
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