JP2004311161A - スイッチ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数を削減して小型化に好適な自動復帰機能付きのスイッチ装置を提供すること。
【解決手段】ケース１に揺動可能に取り付けられた操作子２と、操作子２と係合しつつ昇降移動可能なスライド部材６と、操作子２の揺動操作方向に応じて接点がオン／オフ状態に切り換わる接点機構と、スライド部材６を復帰方向に付勢するコイルスプリング９と、スライド部材６を下降位置にラッチするラッチ板８と、通電により収縮状態に記憶変形する形状記憶合金製の伸縮部材１１とを備え、伸縮部材１１の通電時の収縮力を利用してラッチ板８をスライド部材６から離間する方向へ牽引することにより、スライド部材６のラッチ動作状態を解除して操作子２をオフ状態へ自動復帰させるようにした。
【選択図】 図８

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種電子機器の電源回路等に使用されるスイッチ装置に係り、特に、外部からの信号により接点状態を例えばオン状態からオフ状態に自動復帰させることが可能なスイッチ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、この種の自動復帰機能を有するスイッチ装置の一例として、開口部を有する中空構造のケースと、ケースに揺動可能に支持された操作子と、ケース内に配設された接点機構および電磁石ユニットとを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。接点機構は操作子の揺動操作に伴って接離する可動接点や固定接点等で構成されており、開口部から露出する操作子を揺動操作することにより、接点機構の接点状態は第１状態または第２状態に切り換えられる。電磁石ユニットは、操作子の第２状態側への揺動に伴って回動する接極子と、コイルが巻装された鉄心と、第２状態側へ回動した接極子を鉄心に吸着して保持するための永久磁石等で構成されており、接極子には操作子を第１状態側へ揺動させるように付勢する復帰バネの一端が弾接されている。
【０００３】
このように概略構成されたスイッチ装置においては、操作子を揺動操作して接点機構の接点状態を第１状態から第２状態に切り換えると、該操作子に連動して回動する接極子が永久磁石によって磁性を帯びた鉄心に吸着されることにより、操作子が第２状態に保持されたロック状態となる。また、このロック状態において鉄心に巻装されたコイルに通電すると、鉄心と接極子との間に反発力を生じて吸着状態が解除されるため、接極子と操作子が復帰バネの付勢力によって付勢方向に回動し、これに伴って接点機構の接点状態が第２状態から第１状態へ自動復帰されるようになっている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−１２９０８９号公報（第２−５頁、第１図、第４図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述した従来のスイッチ装置では、接点機構の接点状態を元の状態に自動復帰させる駆動源として、コイルを巻装した鉄心や、コイルを巻き取るスプールや、第２状態側へ回動した接極子を鉄心に吸着して保持するための永久磁石等、多くの構成部品を必要とする電磁石ユニットを用いており、これら多くの構成部品をケース内に収納しているため、スイッチ装置の小型化が妨げられるという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、部品点数を削減して小型化に好適な自動復帰機能付きのスイッチ装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明によるスイッチ装置では、開口部を有するケースと、このケースに揺動可能に支持されて前記開口部から露出する操作子と、この操作子の揺動方向に応じて接点状態が第１状態または第２状態となる接点機構と、前記操作子を前記第１状態側へ揺動させるように付勢する弾性部材と、この弾性部材の付勢力に抗して前記操作子を前記第２状態に保持するロック機構と、このロック機構を動作して前記操作子を前記第１状態側へ自動復帰させるロック解除機構とを備え、前記ロック解除機構が通電によって収縮状態に記憶変形する形状記憶合金製の伸縮部材を有している構成とした。
【０００８】
このように構成されたスイッチ装置においては、第２状態に保持されてロック状態にある操作子を第１状態へ自動復帰させるための駆動源として、材料自体が収縮状態に記憶変形するという特性を有する形状記憶合金を用いているので、ロック解除機構を簡略化してスイッチ装置の小型化を実現することができる。
【０００９】
また、上記の構成において、前記ロック機構が、前記操作子の揺動操作に連動して前記ケース内を昇降するスライド部材と、このスライド部材を下降位置に係止する導電性のラッチ部材とを備え、前記伸縮部材の通電時の収縮力によって前記スライド部材と前記ラッチ部材の係止状態を解除するように構成することが好ましく、このような構成を採用すると、操作子を第２状態に保持するためのロック機構およびこのロック機構のロック状態を解除するためのロック解除機構を簡単な構成で実現することができ、小型のスイッチ装置を低コストで実現できる。
【００１０】
この場合において、前記ケースの互いに離間させた２か所に一対の給電端子を配設し、前記ラッチ部材を一方の前記給電端子上に回動可能に載置すると共に、前記伸縮部材を前記ラッチ部材と他方の前記給電端子との間に架設し、これら給電端子とラッチ部材を介して前記伸縮部材に通電するように構成することが好ましく、このような構成を採用すると、伸縮部材に通電するための回路を簡単な構成で実現することができる。
【００１１】
また、上記の構成において、前記ラッチ部材がＬ字状に連続する係合片と底板部とを有し、前記弾性部材の両端を前記スライド部材と前記底板部とに弾接することにより、前記係合片を前記スライド部材と係合する方向へ付勢して前記操作子を前記第２状態に保持するように構成することが好ましく、このような構成を採用すると、スライド部材に対してラッチ部材を確実に係止することができると共に、スライド部材の復帰動作とラッチ部材のラッチ動作を１つの弾性部材を利用して行うことができるので、部品点数を削減して安定性に優れた小型のスイッチ装置をさらに低コストで実現できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態について図面を参照して説明すると、図１は本発明の実施形態例に係るスイッチ装置に備えられる復帰機構を示す断面図、図２は該スイッチ装置に備えられる接点機構を示す断面図、図３は該スイッチ装置の内部機構を部分的に破断して示す斜視図、図４は該スイッチ装置に備えられるラッチ板の斜視図、図５は図１のＶ−Ｖ線に沿う断面図、図６は該復帰機構のラッチ状態を示す動作説明図、図７は該接点機構のオン状態を示す動作説明図、図８は該復帰機構のラッチ解除状態を示す動作説明図である。
【００１３】
これらの図において、符号１は合成樹脂製のケースを示しており、このケース１は上面に開口部１ａを有する有底箱形形状に成形され、その相対向する両側壁（図１における紙面と直交する方向の両側壁）には軸孔１ｂ，１ｂがそれぞれ同軸状に形成されている。図３と図５に示すように、ケース１の内部は２つの隔壁１ｃ，１ｃによって第１〜第３収納室１ｄ，１ｅ，１ｆに区分されており、詳細は後述するが、第１および第３収納室１ｄ，１ｆにスイッチのオフ状態（第１状態）とオン状態（第２状態）とを切り換えるための接点機構が配設され、第２収納室１ｅに操作子２をオン状態に保持（ロック）するロック機構と操作子２のロック状態を解除しオフ状態へ復帰させるロック解除機構とを有する復帰機構が配設されている。ケース１の軸孔１ｂ，１ｂには操作子２の外壁面に同軸状に突設された支軸２ｂ，２ｂがそれぞれ軸支されており、これにより、操作子２は支軸２ｂ，２ｂを回動中心としてケース１に揺動可能に支持されている。操作子２は上部に操作面２ａを有する蓋状に形成されており、この操作面２ａはケース１の開口部１ａをほぼ蓋閉している。また、操作子２の内壁面には、第１および第３収納室１ｄ，１ｆにそれぞれ配置される一対の駆動突起２ｃ，２ｃと、第２収納室１ｅに配置される係合突起２ｄとが突設されている。
【００１４】
図２に示すように、ケース１の第１および第３収納室１ｄ，１ｆの底部には、支持突起３ａを有する中央端子３と固定接点４ａを有する固定端子４とが互いに離間させて配設されており、支持突起３ａとの接触点を揺動支点Ａとして導電板５が中央端子３に揺動可能に支持されている。この導電板５の一端部には固定接点４ａと接離可能な可動接点５ａが付設されており、この一端部と反対側の端部からは弾性変形可能な弾性片５ｂが折り返すように曲げ加工されている。そして、接点機構の切り換えに伴う操作子２の揺動操作時に、駆動突起２ｃが弾性片５ｂを下方に押圧しつつ導電板５を回転駆動しながら揺動支点Ａを中心として左右に横切るように設定されている。この過程で死点となる揺動支点Ａにおいて、駆動突起２ｃの先端部の高さ位置が最も低くなり、このとき弾性片５ｂの撓みが最も大きくなる。
【００１５】
図３に示すように、ケース１の隔壁１ｃ，１ｃの対向面には上下方向に延びるガイド部１ｇ，１ｇがそれぞれ形成されており、これらガイド部１ｇ，１ｇで区分された第２収納室１ｅの空間（図３の奥側の空間）に合成樹脂製のスライド部材６が配設されている。このスライド部材６はガイド部１ｇ，１ｇおよび周囲の壁面によって前後左右方向の動きが規制されると共に、上下方向での昇降移動が自由となるようにガイドされている。
【００１６】
図１に示すように、このスライド部材６は、上面に形成された半円柱状の凸部６ａと、内部を中空にして下面が開口された筒部６ｂと、この筒部６ｂの内底面に形成されたバネ係止部６ｃと、ガイド部１ｇ，１ｇと接する側壁面６ｄに形成されたロック爪部６ｅとを有している。このスライド部材６の下面に対向する第２収納室１ｅの底部には固定板７ａを有する給電端子７が配設されており、この固定板７ａ上には導電性金属板で形成されたラッチ板８が配設されている。図４に示すように、このラッチ板８は、前記固定板７ａの上面に電気的に導通する状態で載置される底板部８ａと、この底板部８ａの一縁部からＬ字状に折り曲げて上方へ連続する係合片８ｂとを有している。また、この係合片８ｂの中央部にはスライド部材６のロック爪部６ｅと係脱可能な矩形状の貫通孔８ｃが穿設されており、係合片８ｂの上端部にはフック部８ｄが折り曲げ形成されている。そして、このように形成されたラッチ板８を固定板７ａの上面に載置し、その折曲げ角部Ｃ（図１参照）を支点として固定板７ａ上に回動可能な状態で支持することにより、スライド部材６の側壁面６ｄと接離する方向に変位可能な構成としている。 スライド部材６のバネ係止部６ｃとラッチ板８の底板部８ａとの間には弾性部材であるコイルスプリング９が介設されており、このコイルスプリング９の弾発力によってスライド部材６が上方へ弾性付勢されることにより、スライド部材６の凸部６ａは操作子２の係合突起２ｄに当接している。また、コイルスプリング９の弾発力によってラッチ板８の底板部８ａは下方へ弾性付勢されており、これによりラッチ板８の係合片８ｂがスライド部材６の側壁面６ｄに接する方向に弾性付勢されようになっている。さらに、第２収納室１ｅの底部には給電端子７と互いに離間させた位置に給電端子１０が配設されており、この給電端子１０の上端にはフック部１０ａが形成されている。
【００１７】
図１と図３に示すように、ラッチ板８のフック部８ｄと給電端子１０のフック部１０ａには伸縮部材１１の両端部に折り曲げ形成された係止部１１ａ，１１ａが掛止されており、一対の給電端子７，１０とラッチ板８を介して伸縮部材１１にケース１の外部から通電できるようになっている。この伸縮部材１１は形状記憶合金製のワイヤーをコイルスプリング状に加工したものであり、所定の高温状態で長手方向に収縮するように、収縮状態での形状をあらかじめ記憶させてある。なお、上記の形状記憶合金としては通電による抵抗熱で発熱するように一定の抵抗値を有する材料を使用しており、この種の材料として、例えばニッケル・チタン合金などを使用することが好ましいが、同様の性質を有する材料であればこれら以外の材料を使用することも可能である。
【００１８】
伸縮部材１１は通電により高温状態になって収縮状態に記憶変形し、非通電時の低温状態に比べて十分に大きな収縮力を生起するため、この収縮力によって係合片８ｂがスライド部材６の側壁面６ｄから離間する向きに牽引され、ラッチ板８は図８に示すラッチ解除状態となる。なお、この時の伸縮部材１１の収縮力はラッチ板８を付勢しているコイルスプリング９の弾発力の数倍程度となるように設定されており、これにより、伸縮部材１１は通電時にコイルスプリング９の弾発力に抗してラッチ板８を牽引できるように構成されている。一方、伸縮部材１１への通電が停止されて所定温度以下になった時に、伸縮部材１１の収縮力がコイルスプリング９の弾発力に比べて十分に小さくなり、コイルスプリング９の弾発力が伸縮部材１１の収縮力に勝るため、ラッチ板８は伸縮部材１１を伸長させながら図１に示すラッチ動作状態に復帰する。
【００１９】
このように構成されたスイッチ装置において、図２に示すように、操作子２の操作面２ａ右端がケース１内に押し込まれたオフ状態では、駆動突起２ｃは揺動支点Ａよりも左側の位置で導電板５の弾性片５ｂを弾接しており、導電板５は操作子２の揺動方向とは逆方向である反時計回りに回動する方向に弾性付勢されている。それにより、導電板５はその左端が中央端子３に当接した状態に保持され、可動接点５ａが固定接点５ａから離間したオフ状態を保っている。このとき、図１に示すように、操作子２の係合突起２ｄは操作子２の押し込み操作によって最も高い位置に移動しており、コイルスプリング９により上方に付勢されたスライド部材６は、この係合突起２ｄを上方へ付勢した状態で保持されている。この状態では、伸縮部材１１には給電端子７，１０を介して通電が行われておらず、伸縮部材１１は常温状態であって収縮力が小さくなっている。そのため、ラッチ板８を付勢しているコイルスプリング９の弾発力が伸縮部材１１の収縮力に勝るので、係合片８ｂはスライド部材６の側壁面６ｄに接する方向に付勢された状態でラッチ動作位置に保持されている。このとき、スライド部材６のロック爪部６ｅは係合片８ｂから上方に離脱した状態になっている。
【００２０】
次に、上記のオフ状態から操作面２ａの左端がケース１内に押し込まれたオン状態への操作を行った場合について説明すると、図７に示すように、この操作子２の揺動操作で、操作子２の駆動突起２ｃは導電板５の左側から右側へ弾性片５ｂを押圧しながら移動していく。この過程で駆動突起２ｃが揺動支点Ａを通過した直後に導電板５は一気に時計回りに回動し、可動接点５ａは固定接点４ａに接触してオン状態となる。また、図６に示すように、操作子２の揺動操作に伴い、スライド部材６は操作子２の係合突起２ｄによりコイルスプリング９の弾発力に抗して下方に押圧される。この後、スライド部材６が係合片８ｂの内壁面に沿って下方へ移動し、次にロック爪部６ｅが貫通孔８ｃにスナップ結合することで、スライド部材６が係合片８ｂに隣接した位置でラッチされた状態に保持され、その結果、操作子２がオン状態の位置に保持されることになる。
【００２１】
次に、オン状態からオフ状態へ自動復帰させる場合について説明する。図６に示すラッチ状態において、給電端子７，１０間に図示しない外部回路により伸縮部材１１に所定値の電流が流れるように電圧を印加すると、伸縮部材１１は抵抗熱により発熱して高温状態になる。その結果、伸縮部材１１は収縮を開始し、この収縮力によりコイルスプリング９の弾発力に抗して係合片８ｂを牽引し始める。この動作に伴い、係合片８ｂが図８の矢印Ｄで示すようにスライド部材６の側壁面６ｄから離間する方向に回動するため、貫通孔８ｃとロック爪部６ｅとのラッチ状態が解除される。そして、ラッチ解除されて移動自由となったスライド部材６がコイルスプリング９の弾発力により上方へ押圧されると同時に、このスライド部材６の凸部６ａが操作子２の係合突起２ｄを上方に押し上げ、操作子２を図示時計方向に回動させるため、操作子２の駆動突起２ｃが導電板５の右側から左側へ弾性片５ｂを押圧しながら移動していく。この過程で、駆動突起２ｃを揺動支点Ａを通過させた直後に導電板５が一気に反時計回りに回動し、可動接点５ａが固定接点４ａから離間することで、接点状態を図７に示すオン状態から図２に示すオフ状態へ自動復帰させることができる。また、このオフ状態への切り換えに伴い、給電端子７，１０から伸縮部材１１への通電も遮断するように構成されている。これにより、伸縮部材１１は常温状態に保たれるので、図１に示すように、ラッチ板８の係合片８ｂはコイルスプリング９の弾発力によってラッチ動作位置に自動的に復帰した状態となり、再度操作子２をオン状態へ揺動操作したときにスライダ部材８を確実にラッチできるようになっている。
【００２２】
なお、図６に示すラッチ状態から操作子２を手動によってオフ操作することも可能であり、この場合、操作子２の操作面２ａの右端を押し込んで図示時計方向に揺動操作すると、操作子２の駆動突起２ｃによって接点状態は図７に示すオン状態から図２に示すオフ状態へ切り換わるが、スライド部材６はラッチ板８によって下降位置にラッチされた状態が維持され、操作子２の係合突起２ｄはスライド部材６の凸部６ａから離反する。
【００２３】
以上説明したように、本実施形態例に係るスイッチ装置では、オン状態（第２状態）でロック状態にある操作子２をオフ状態（第１状態）へ自動復帰させるための駆動源として、材料自体が収縮状態に記憶変形する特性を有した形状記憶合金の伸縮部材１１を用いたので、複数の部品を組み合わせてユニットを構成することを必要とせずにロック解除機構を構成でき、部品点数を削減してスイッチ装置の小型化を図ることができる。
【００２４】
また、操作子２の揺動操作に連動してケース１内を昇降するスライド部材６と、このスライド部材６を下降位置に係止する導電性のラッチ板８とでロック機構を構成し、伸縮部材１１の通電時の収縮力によってスライド部材６とラッチ板８の係止状態を解除するようにしたので、操作子２をオン状態（第２状態）にロックするためのロック機構や、このロック機構のロック状態を解除するためのロック解除機構を簡単な構成で実現することができ、小型のスイッチ装置を低コストで実現することができる。しかも、ケース１の互いに離間させた２か所に一対の給電端子７，１０を配設し、ラッチ板８を一方の給電端子７上に回動可能に載置すると共に、伸縮部材１１の両端をラッチ板８と他方の給電端子１０との間に張架し、これら給電端子７，１０とラッチ板８を介して伸縮部材１１に通電するようにしたので、伸縮部材１１に通電するための回路を簡単な構成で実現することができる。
【００２５】
さらに、ラッチ板８にＬ字状に連続する底板部８ａと係合片８ｂを折り曲げ形成し、コイルスプリング９をスライド部材６と底板部８ａとの間に介設することにより、係合片８ｂの貫通孔８ｃをスライド部材６のロック爪部６ｅと係合する方向へ付勢して操作子２を第２状態に保持するようにしたので、スライド部材６にラッチ板８を確実に係止することができると共に、スライド部材６の上下方向の復帰動作とラッチ板８の回転方向のラッチ動作を１つのコイルスプリング９を利用して行うことができ、この点からも部品点数を削減することができる。
【００２６】
なお、上記実施形態例では、ラッチ板８をコイルスプリング９の弾発力を利用して常時付勢することにより、常温状態においてラッチ板８がラッチ動作位置に自動的に戻るように構成した場合について説明したが、コイルスプリング９の弾発力によるラッチ板８への弾性付勢を省略してもかまわない。この場合、例えば、操作子２をオン状態へ操作したときにスライド部材６の下端部でラッチ板８の底板部８ａを直接押圧した後、係合片８ｂをスライド部材６の右側壁面に近接する位置に復帰させることで、スライダ部材８のラッチ動作を行うように構成すればよい。あるいは、ラッチ板８の底板部８ａの押圧操作を操作子２に別途設けた突起により行うことで、ラッチ板８を復帰させるように構成してもよい。
【００２７】
また、上記実施形態例では、伸縮部材１１としてコイルスプリング状に加工した形状記憶合金を用いた場合について説明したが、このようなコイルスプリング形状に限らず、例えばループ状等の他の形状に加工した形状記憶合金を用いることも可能である。
【００２８】
また、上記実施形態例では、スライド部材６を上方へ付勢するコイルスプリング９の弾発力を利用してラッチ板８の底板部８ａを下方に付勢するように構成したが、スライド部材６とラッチ板８をそれぞれ別の弾性部材で付勢するように構成することも可能である。
【００２９】
さらに、上記実施形態例では、１つの固定接点と中央端子間のオン／オフのみを利用するスイッチ装置について例示したが、２つの固定接点を選択的に中央端子とオン／オフさせるタイプのスイッチ装置についても、本発明を適用できることは言うまでもないことである。
【００３０】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したような形態で実施され、以下に記載されるような効果を奏する。
【００３１】
第２状態でロックされた操作子を、通電により収縮状態に記憶変形する形状記憶合金製の伸縮部材の収縮力を利用して解除するようにしたので、複数の部品を組み合わせてユニット化した機構を必要とせずにロック解除機構を構成でき、部品点数を削減して小型化に好適なスイッチ装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態例に係るスイッチ装置に備えられる復帰機構を示す断面図である。
【図２】該スイッチ装置に備えられる接点機構を示す断面図である。
【図３】該スイッチ装置の内部機構を部分的に破断して示す斜視図である。
【図４】該スイッチ装置に備えられるラッチ板の斜視図である。
【図５】図１のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。
【図６】該復帰機構のラッチ状態を示す動作説明図である。
【図７】該接点機構のオン状態を示す動作説明図である。
【図８】該復帰機構のラッチ解除状態を示す動作説明図である。
【符号の説明】
１ ケース
１ａ 開口部
２ 操作子
２ｃ 駆動突起
２ｄ 係合突起
３ 中央端子
４ 固定端子
４ａ 固定接点
５ 導電板
５ａ 可動接点
６ スライド部材
６ｅ ロック爪部
７，１０ 給電端子
８ ラッチ板（ラッチ部材）
８ｂ 係合板
８ｃ 貫通孔
９ コイルスプリング（弾性部材）
１１ 伸縮部材

Claims (4)

1. 開口部を有するケースと、このケースに揺動可能に支持されて前記開口部から露出する操作子と、この操作子の揺動方向に応じて接点状態が第１状態または第２状態となる接点機構と、前記操作子を前記第１状態側へ揺動させるように付勢する弾性部材と、この弾性部材の付勢力に抗して前記操作子を前記第２状態に保持するロック機構と、このロック機構を動作して前記操作子を前記第１状態側へ自動復帰させるロック解除機構とを備え、前記ロック解除機構が通電によって収縮状態に記憶変形する形状記憶合金製の伸縮部材を有していることを特徴とするスイッチ装置。
2. 請求項１の記載において、前記ロック機構が、前記操作子の揺動操作に連動して前記ケース内を昇降するスライド部材と、このスライド部材を下降位置に係止する導電性のラッチ部材とを備え、前記伸縮部材の通電時の収縮力によって前記スライド部材と前記ラッチ部材の係止状態を解除するように構成したことを特徴とするスイッチ装置。
3. 請求項２の記載において、前記ケースの互いに離間させた２か所に一対の給電端子を配設し、前記ラッチ部材を一方の前記給電端子上に回動可能に載置すると共に、前記伸縮部材を前記ラッチ部材と他方の前記給電端子との間に架設し、これら給電端子とラッチ部材を介して前記伸縮部材に通電するように構成したことを特徴とするスイッチ装置。
4. 請求項２または３の記載において、前記ラッチ部材がＬ字状に連続する係合片と底板部とを有し、前記弾性部材の両端を前記スライド部材と前記底板部とに弾接することにより、前記係合片を前記スライド部材と係合する方向へ付勢して前記操作子を前記第２状態に保持するように構成したことを特徴とするスイッチ装置。

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