JP2004281119A - 慣性力スイッチ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】固定スペーサ5に一端が片持ち梁状に固定され導電性の板バネ4と、慣性力を受け板バネ4に対しおおむね垂直方向に可動するように前記可撓性部材上に配置された慣性体3と、該慣性体3を位置決めし該慣性体3を可動方向へ案内するガイド部1aを設けた慣性体ガイド部材1と、一端が固定スペーサ5a、5bに挟まれた状態で固定された板バネ6とで構成し、前記板バネ6の固定されていない他端は、前記板バネ4の固定されていない他端と対向する位置になるよう配置固定された慣性力スイッチ。
【選択図】 図2
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、小型の慣性力スイッチに関するもので、振動、衝撃、傾き等微少な慣性力を利用したスイッチに関する。
【0002】
【従来の技術】
振動、衝撃、傾き等の微少な慣性力が作用しいている間、スイッチをON状態に保つ慣性力スイッチとして、バネや重りを用いた機械的スイッチが知られている(例えば、特許文献1参照。)。
【0003】
【特許文献1】
実開昭50−154470号公報(第1−2頁、第1図、第2図)
【0004】
以下、図面に基づいて従来技術を説明する。図12から図14は従来技術による慣性力スイッチの構成を示す図である。
図12は従来技術による慣性力スイッチの上面図、図13は従来技術による慣性力スイッチの側面断面図、図14は従来技術による慣性力スイッチの側面断面図で慣性力が作用した状態を示す図である。
【0005】
8は絶縁性ケースで、該絶縁性ケース8内に空間部を有するように蓋部9を上方に配置固定してある。11は弾性力を有する導電性の板バネで、一端が固定部16cに固定されている。固定部16cは導電性の部材であり、外部接続用の端子部16dを有するものである。一方、前記板バネ11の他端には導電性の慣性体10が固定具12により固定されている。16aは接点電極部で、絶縁性ケース8内の慣性体10と対向する位置に設けられている。16bは接点電極部16aと導通をとるための外部接続用の端子部である。
【0006】
前記慣性体10は外力が加わっていない時には、図13に示すように接点電極部16aと接しない位置に保持される状態に構成されている。ここで、図13に示す矢印A方向とは逆方向に外力が加わると、慣性体10には慣性力が作用し図14に示すように矢印A方向へ可動して接点電極部16aに接触し、前記外部接続用の端子部16dと前記外部接続用の端子部16bとの間を導通状態にする。
慣性力が作用している間は慣性体10が接点電極部16aに接触した状態を保持する構成であるため、例えば慣性力が作用している間はスイッチをON状態に保ちたい装置などに用いられている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術の慣性力スイッチは、図13及び図14に示したように、A方向とは逆方向の外力が加わったとき、慣性力が作用し慣性体10を接点電極部16aに接触させ導通状態とすることを実現したものである。したがって、慣性体11をA方向へ可動させる方向以外の外力に対しては反応しない構成となっている。上記構成の慣性力スイッチによりスイッチング動作を繰り返すことで、接点電極部16aは慣性体10との接触によりその接触部分が摩耗し、摩耗が広がることにより導通しなくなってしまうという問題がある。
【0008】
また、前記慣性体10は板バネ11に固定され接点電極部16aと直接接触する構造なので、接触箇所が一定でその部分が局部的に摩耗し前記慣性体10の形状を変形してしまう。慣性力スイッチは、ある一定の慣性力が作用したときにスイッチング動作するように、板バネ11のバネ力や慣性体10の質量を考慮し設計されているが、前記慣性体10の摩耗が広がれば、スイッチング動作時点を狂わせ、慣性力スイッチとしての信頼性を低下してしまうという問題がある。
【0009】
本発明の目的は、上記問題を解決しようとするもので、高信頼性の慣性力スイッチを提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の要旨は、少なくとも、電極部と接点電極部とを有する基板と、前記基板の電極部と電気的接続をなすように一端が片持ち梁状に固定され他端が前記基板の接点電極部と対向する位置になるよう配置した導電性の可撓性部材と、慣性力を受け前記可撓性部材に対しおおむね垂直方向に可動するように前記可撓性部材上に配置された慣性体と、該慣性体を位置決めし該慣性体を可動方向へ案内するガイド部を設けた慣性体ガイド部材と、前記慣性体の可動方向に対する可動量を制御する制御部材と、を有することを特徴とする。
【0011】
前記慣性体の可動方向に対する可動量を制御する制御部材を設けたので、必要以上の慣性力の作用があってもその力を緩和でき、接点電極部の摩耗、慣性体の摩耗を防ぐことができるので、高信頼性の慣性力スイッチを提供することができる。
【0012】
また、前記制御部材が、前記慣性体の可動方向で前記慣性体の配置される可撓性部材の端部と対向する位置に設けられた弾性部材であることを特徴とする。
【0013】
前記慣性体の可動方向に対する可動量を制御する制御部材を弾性部材で構成したので、前記弾性部材の弾性作用により必要以上の慣性力の作用があってもその力を吸収でき、接点電極部の摩耗、慣性体の摩耗を防ぐことができ高信頼性の慣性力スイッチを提供することができる。
【0014】
また、前記制御部材を導電性部材で形成することを特徴とする。
【0015】
前記制御部材を導電性部材で形成するので制御部材自体を接点電極部とすることができるので電気的接続の信頼性が向上し、高信頼性の慣性力スイッチを提供することができる。
【0016】
また、前記制御部材が前記慣性体を位置決めし該慣性体を可動方向へ案内するガイド部に設けられていることを特徴とする。
【0017】
前記制御部材を、前記慣性体を位置決めし該慣性体を可動方向へ案内するガイド部に設けたので、構成が簡単で高信頼性の慣性力スイッチを提供することができる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照しながら本発明の一実施形態について説明する。図1から図3は本発明の第一実施形態を示す図である。図1は本発明の慣性力スイッチの一部を透視した上面図、図2は本発明の慣性力スイッチの側面断面図、図3は本発明の慣性力スイッチの側面断面図で慣性力が作用した状態を示す図である。
【0019】
1は慣性体ガイド部材で、慣性体3を位置決め案内するためのガイド部1aを有している。4は導電性の可撓性部材で、本実施形態では弾性力を有する導電性の板バネである。2は基板で慣性体ガイド部材1内に配置固定された構成である。尚、本実施形態ではガイド部材1が本発明の慣性力スイッチの外装部となる構成である。
【0020】
前記板バネ4はその一端が固定スペーサ5に固定され、完成状態では慣性体ガイド部材1と固定スペーサ5に挟まれた状態となる。固定スペーサ5は前記板バネ4の片持ち梁状に固定された一端と導通する導電性の部材であり、基板2上に設けられた電極部2cと接続されている。電極部2cは金属性の部材であり、外部接続用端子2dを有するものである。一方、前記板バネ4の他端には慣性体3が配置されている。
【0021】
前記慣性体3は慣性体ガイド部材1のガイド部1a内に配置され、前記板バネ4の平面に接触した状態で配置されているが、固定はされていない構造である。
慣性体ガイド部材1に形成されたガイド部1aは慣性体3の外周形状に合わせて形成されており、慣性体3がガイド部1aによりガイドされて垂直方向に可動可能となるよう形成されている。前記ガイド部1aの位置は、板バネ4と、慣性体3の質量と、慣性体3に作用する慣性力を考慮して最適な位置に設けられる。本発明の実施形態においては板バネ4を用いているが、導電性の可撓性部材であれば板バネに限定されるものではない。
【0022】
2aは基板2上に設けられた接点電極部であり、外部接続用端子2bを有している。6は導電性の制御部材で、本実施形態では弾性力を有する導電性の板バネである。板バネ6は一端を固定スペーサ5a、5bに挟まれた状態で固定されている。前記板バネ6の固定されていない他端は、前記板バネ4の固定されていない他端と対向する位置になるよう配置固定されたものである。尚、固定スペーサ5aは導電性の部材である。よって、板バネ6と固定スペーサ5aと接点電極部2aは電気的に接続された構成である。
【0023】
前記慣性体3は外力が加わっていない時には、図2に示すように板バネ端部4aと板バネ6とが接しない位置に保持された状態に構成されている。ここで、図2に示す矢印A方向とは逆方向に外力が加わると、慣性体3には慣性力が作用し図3に示すように下方向(矢印A方向)に可動し板バネ4の端部4aを押し下げ、該端部4aを板バネ6に接触させる。板バネ6は導電性の部材であるため接点電極部としての働きを成し前記外部接続用端子2bと前記外部接続用端子2dとの間を導通状態にする。また、板バネ6は慣性体3の可動方向に対する可動量を制御する働きをし、A方向へかかる力を吸収するので慣性体3と板バネ4の接点部、板バネ4と板バネ6の接点部の摩耗を緩和させている。慣性力が作用している間は前記した導通状態を維持するため、スイッチをON状態に保つこととなる。
【0024】
本発明の慣性力スイッチの利用形態の一例として、例えば、回転体に取り付けて利用する場合には、前記慣性体3に対し、図2の矢印A方向へ遠心力が働くように設置することにより、回転体が回転している間はスイッチをON状態にするスイッチとして利用することができる。
【0025】
図4から図6は本発明の第二実施形態を示す図である。図4は本発明の慣性力スイッチの一部を透視した上面図、図5は本発明の慣性力スイッチの側面断面図、図6は本発明の慣性力スイッチの側面断面図で慣性力が作用した状態を示す図である。
【0026】
1は慣性体ガイド部材で、慣性体3を位置決め案内するためのガイド部1aを有している。4は導電性の可撓性部材で、本実施形態では弾性力を有する導電性の板バネである。2は基板で慣性体ガイド部材1内に配置固定された構成である。尚、本実施形態ではガイド部材1が本発明の慣性力スイッチの外装部となる構成である。
【0027】
前記板バネ4はその一端が固定スペーサ5に固定され、完成状態では慣性体ガイド部材1と固定スペーサ5に挟まれた状態となる。固定スペーサ5は前記板バネ4の片持ち梁状に固定された一端と導通する導電性の部材であり、基板2上に設けられた電極部2cと接続されている。電極部2cは金属性の部材であり、外部接続用端子2dを有するものである。一方、前記板バネ4の他端には慣性体3が配置されている。
【0028】
前記慣性体3は慣性体ガイド部材1のガイド部1a内に配置され、前記板バネ4の平面に接触した状態で配置されているが、固定はされていない構造である。
慣性体ガイド部材1に形成されたガイド部1aは慣性体3の外周形状に合わせて形成されており、慣性体3がガイド部1aによりガイドされて垂直方向に可動可能となるよう形成されている。前記ガイド部1aの位置は、板バネ4と、慣性体3の質量と、慣性体3に作用する慣性力を考慮して最適な位置に設けられる。本発明の実施形態においては板バネ4を用いているが、導電性の可撓性部材であれば板バネに限定されるものではない。
【0029】
2eは基板2上に設けられた接点電極部であり、外部接続用端子2bを有するものである。接点電極部2eは基板2上の慣性体3と板バネ4の端部4aと対向する位置まで延在している。13は断面がT字型の導電性部材で、基板2と接点電極部2eを貫通し慣性体3と板バネ4の端部4a方向に突き出た形態で配置されている。13aは止め部で、導電性部材13の基板2を貫通した端部に設けられている。14は金属性の圧縮コイルバネでT字型の導電性部材13に巻き付くようにして接点電極部2eとの間に介在するものである。ここで、導電性部材13は、圧縮コイルバネ14により板バネ4の端部4a方向に押し出すように常時セットされているが止め部13aにより一定の位置に規制されている。圧縮コイルバネ14のバネ力は板バネ4の曲げ強さ程度に設定されている。前記導電性部材13と圧縮コイルバネ14で制御部材を構成するものである。通常の状態では導電性部材13と板バネ4が接しない状態にある。
【0030】
前記慣性体3は外力が加わっていない時には、図5に示すように板バネ端部4aと導電性部材13とが接しない位置に保持された状態に構成されている。ここで、図5に示す矢印A方向とは逆方向に外力が加わると、慣性体3には慣性力が作用し図6に示すように下方向(矢印A方向)に可動し板バネ4の端部4aを押し下げ、該端部4aを導電性部材13に接触させる。これにより前記外部接続用端子2bと前記外部接続用端子2dとの間を導通状態にする。また、導電性部材13は圧縮コイルバネ14を備えているので圧縮コイルバネ14の圧縮により慣性体3の可動方向に対する可動量を制御する働きをし、A方向へかかる力を吸収するので慣性体3と板バネ4の接点部、板バネ4と導電性部材13の接点部の摩耗を緩和させている。
【0031】
図7、図8は本発明の第三実施形態を示す図である。図7は本発明の慣性力スイッチの側面断面図である。図8は本発明の慣性力スイッチの側面断面図で慣性力が作用した状態を示す図である。
【0032】
1は慣性体ガイド部材で、慣性体3を位置決め案内するためのガイド部1aを有している。4は導電性の可撓性部材で、本実施形態では弾性力を有する導電性の板バネである。2は基板で慣性体ガイド部材1内に配置固定された構成である。尚、本実施形態ではガイド部材1が本発明の慣性力スイッチの外装部となる構成である。
【0033】
前記板バネ4はその一端が固定スペーサ5に固定され、完成状態では慣性体ガイド部材1と固定スペーサ5に挟まれた状態となる。固定スペーサ5は前記板バネ4の片持ち梁状に固定された一端と導通する導電性の部材であり、基板2上に設けられた電極部2cと接続されている。電極部2cは金属性の部材であり、外部接続用端子2dを有するものである。一方、前記板バネ4の他端には慣性体3が配置されている。
【0034】
前記慣性体3は慣性体ガイド部材1のガイド部1a内に配置され、前記板バネ4の平面に接触した状態で配置されているが、固定はされていない構造である。
慣性体ガイド部材1に形成されたガイド部1aは慣性体3の外周形状に合わせて形成されており、慣性体3がガイド部1aによりガイドされて垂直方向に可動可能となるよう形成されている。1bは、前記慣性体3の可動方向に対する可動量を制御するために前記慣性体ガイド部材1のガイド部1aに形成した制御部材となる突起部で、該突起部1bは慣性体3を一定の位置以上可動させないためのストッパーとなるもので、板バネ4と接点電極部2fの接点部に必要以上の力を加えないよう規制ししている。
【0035】
7は蓋部材で慣性体3をガイド部1a内に配置した後、図7において上方より被せられたものである。前記ガイド部1aの位置は、板バネ4と、慣性体3の質量と、慣性体3に作用する慣性力を考慮して最適な位置に設けられる。本発明の実施形態においては板バネ4を用いているが、導電性の可撓性部材であれば板バネに限定されるものではない。2fは基板2上に設けられた接点電極部であり、外部接続用端子2bを有している。5dはスペーサであり、基板2は前記固定スペーサ5と該スペーサ5dを介して慣性体ガイド部材1内に配置固定されている。
【0036】
前記慣性体3は外力が加わっていない時には、図7に示すように板バネ端部4aと接点電極部2fとが接しない位置に保持された状態に構成されている。ここで、図7に示す矢印A方向とは逆方向に外力が加わると、慣性体3には慣性力が作用し図8に示すように下方向(矢印A方向)に可動し板バネ4の端部4aを押し下げ、該端部4aを接点電極部2fに接触させる。これにより前記外部接続用端子2bと前記外部接続用端子2dとの間を導通状態にするが、前記突起部によって慣性体3は一定以上可動できない為、板バネ4は必要以上に変形できず、接点部の摩耗を緩和させることができる。
【0037】
図9、図10は本発明の第四実施形態を示す図である。図9は本発明の慣性力スイッチの側面断面図である。図10は本発明の慣性力スイッチの側面断面図で慣性力が作用した状態を示す図である。
【0038】
本発明の第四実施形態は、前述した第一実施形態と第三実施形態を組み合わせたものである。慣性体3の可動量を制御する突起部1bを設けるとともに、さらに慣性体3の可動量を制御する部材として板バネ6を設けた構成である。
【0039】
前記慣性体3は外力が加わっていない時には、図9に示すように板バネ端部4aと板バネ6とが接しない位置に保持された状態に構成されている。ここで、図9に示す矢印A方向とは逆方向に外力が加わると、慣性体3には慣性力が作用し図10に示すように下方向(矢印A方向)に可動し板バネ4の端部4aを押し下げ、該端部4aを板バネ6に接触させる。これにより前記外部接続用端子2bと前記外部接続用端子2dとの間を導通状態にする。ここで、慣性体ガイド部材1のガイド部1aには慣性体3の可動方向に対する可動量を制御する働きをする突起部部1bが形成されている。前記突起部1bは慣性体3を一定の位置以上可動させないためのストッパーとなり、A方向への力を規制し慣性体3と板バネ4の接点部の摩耗を緩和させている。さらに板バネ6はその弾性により、慣性体3のA方向への力を規制し板バネ4と板バネ6の接点部の摩耗を緩和させている。慣性力が作用している間は前記した導通状態を維持するため、スイッチをON状態に保つこととなる。
【0040】
尚、慣性体3の可動方向に対する可動量を制御する部材としての板バネ6は、第二実施形態の導電性部材と圧縮コイルバネによる構成に置き換えることも可能である。
【0041】
図11は本発明の第四実施形態の別の実施例を示す慣性力スイッチの側面断面図で、慣性力が作用した状態を示す図である。基本構成は第四実施形態と同様であるが、慣性体ガイド部材1に設けられるガイド部周辺を金属性部材15で形成したものである。15bは突起部で金属性部材15と一体に形成されている。このような構成にすることで、慣性体3との接触による突起部15bの摩耗も防ぐことができる。
【0042】
【発明の効果】
前記慣性体の可動方向に対する可動量を制御する制御部材を設けたので、必要以上の慣性力の作用があってもその力を緩和でき、接点電極部の摩耗、慣性体の摩耗を防ぐことができるので、高信頼性の慣性力スイッチを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一実施形態を示す慣性力スイッチの一部を透視した上面図。
【図2】本発明の第一実施形態を示す慣性力スイッチの側面断面図。
【図3】本発明の第一実施形態を示す慣性力スイッチの側面断面図で、慣性力が作用した状態を示す図。
【図4】本発明の第二実施形態を示す慣性力スイッチの一部を透視した上面図。
【図5】本発明の第二実施形態を示す慣性力スイッチの側面断面図。
【図6】本発明の第二実施形態を示す慣性力スイッチの側面断面図で、慣性力が作用した状態を示す図。
【図7】本発明の第三実施形態を示す慣性力スイッチの側面断面図。
【図8】本発明の第三実施形態を示す慣性力スイッチの側面断面図で、慣性力が作用した状態を示す図。
【図9】本発明の第四実施形態を示す慣性力スイッチの側面断面図。
【図10】本発明の第四実施形態を示す慣性力スイッチの側面断面図で、慣性力が作用した状態を示す図。
【図11】本発明の第四実施形態を示す慣性力スイッチの側面断面図で、慣性力が作用した状態を示す図。
【図12】従来技術による慣性力スイッチの上面図。
【図13】従来技術による慣性力スイッチの側面断面図。
【図14】従来技術による慣性力スイッチの側面断面図で、慣性力が作用した状態を示す図。
【符号の説明】
1 慣性体ガイド部材
1a ガイド部
1b 突起部
2 基板
2a 接点電極部
2b 外部接続用端子
2c 電極部
2d 外部接続用端子
2e 接点電極部
2f 接点電極部
3 慣性体
4 板バネ
4a 端部
5 固定スペーサ
5a 固定スペーサ
5b 固定スペーサ
6 板バネ
7 蓋部
8 絶縁性ケース
9 蓋部
10 慣性体
11 板バネ
12 固定具
13 導電性部材
13a 止め部
14 圧縮コイルバネ
15 金属性部材
15a 突起部
16a 接点電極部
16b 外部接続用の端子部
16c 固定部
16d 外部接続用の端子部
Claims (4)
- 少なくとも、
電極部と接点電極部とを有する基板と、
前記基板の電極部と電気的接続をなすように一端が片持ち梁状に固定され他端が前記基板の接点電極部と対向する位置になるよう配置した導電性の可撓性部材と、
慣性力を受け前記可撓性部材に対しおおむね垂直方向に可動するように前記可撓性部材上に配置された慣性体と、
該慣性体を位置決めし該慣性体を可動方向へ案内するガイド部を設けた慣性体ガイド部材と、
前記慣性体の可動方向に対する可動量を制御する制御部材と、を有することを特徴とする慣性力スイッチ。 - 前記制御部材が、前記慣性体の可動方向で前記慣性体の配置される可撓性部材の端部と対向する位置に設けられた弾性部材であることを特徴とする請求項1記載の慣性力スイッチ。
- 前記制御部材が導電性部材で形成されることを特徴とする請求項1又は2記載の慣性力スイッチ。
- 前記制御部材が前記慣性体を位置決めし該慣性体を可動方向へ案内するガイド部に設けられていることを特徴とする請求項1、2又は3記載の慣性力スイッチ。
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