JP2006024438A - フレキシブルスイッチ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、簡略な構成で３６０度にわたって不感応方向が無く、しかも平面部分はもとより曲面部分に対しても容易に設置可能なフレキシブルスイッチを提供する。
【解決手段】本発明のフレキシブルスイッチは、導電性、可撓性を有する銅線からなり端部に引き出し導線１１を接続した心電極２と、この心電極２の外周に螺旋状に巻回した絶縁性合成樹脂からなる絶縁体３と、絶縁体３の外周に配置され内周面が心電極２と対向する導電性、可撓性を有する筒状の導電性ゴムからなる外側電極４と、この外側電極４の回りに配置した導電性を有する端部に引き出し導線１２を接続した網状電極５と、この網状電極５の回りを被覆した可撓性を有する絶縁性合成樹脂からなる外周絶縁体６とを有するものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、フレキシブルスイッチ及びその製造方法に関し、詳しくは、不感知方向がなく、平面のみならず曲面等にも容易に取り付け可能なフレキシブルスイッチ及び該フレキシブルスイッチを簡略に製造できる製造方法に関するものである。

従来の長尺スイッチ３０について、図１１、図１２を参照して説明する。
図１１、図１２に示す長尺スイッチ３０は、板状で短冊状に形成した一対の電極板３１、３２により構成したスイッチ部３３を絶縁材からなる外被３４に内蔵し、取付面３５に取り付けて、前記取付面に対して垂直方向から作用する外力Ｆにより外被３４を介して電極板３１、３２を接触させてスイッチ動作を行うように構成している。

前記長尺スイッチ３０の板状の電極板３１、３２は、前記取付面３５と平行に配置されているのが通常である。このような従来の長尺スイッチ３０は、例えば無人車のバンパ等に取り付けて衝突検知を行う用途等を有している。

このような長尺スイッチ３０を、例えば図１３に示すように、車両の扉４０の戸先部４１等のような取付面に取り付けて使用する場合、車両の扉４０の戸先部４１が曲がりの無い真っすぐな形状であれば、前記長尺スイッチ３０のスイッチ機能を支障なく発揮させることができる。

しかしながら、近年、例えば新幹線車両や、特急電車の車両のように、鉄道車両の車体外形が車両の進行方向から見てその下部が曲がった曲線形状に構成されるものが多くなってきている。

このため、鉄道車両の扉の形状も、その下部が曲がった曲線形状に形成されている。このような扉の戸先部に、前記長尺スイッチ３０を取り付け、乗客の人体や異物等が挟まれたことを検知しようとする場合、長尺スイッチ３０の形状も扉の戸先部の曲がりに対応して曲がった形状のものが必要となる。

しかし、従来の長尺スイッチ３０の場合には、その電極板３１、３２の曲げ可能方向の制約からこのような曲がった形状とすることは不可能である。
すなわち、電極板３１、３２の曲げ可能方向は、その厚さ方向であり、電極板３１、３２の長手方向及び厚さ方向と直交する幅方向に曲げた形状とすることはできない。

従来技術として、図１４に示すように、心体５０である可撓性を有する絶縁線材の回りに、導電線５１、５２を二重螺線状に巻回して螺線状に連続する一対の電極とし、その外周を外力伝達用の筒状導電性ゴム５３により覆い、更に絶縁材からなる外周被覆５４を被せた構造で、全体として線状で曲げ可能に構成したフレキシブルスイッチも知られている。

このフレキシブルスイッチの場合には、筒状導電性ゴム５３に作用する外力Ｆが点押しのような場合、不感知部分が存在するという問題がある。
すなわち、図１４に示すように、筒状導電性ゴム５３か外力Ｆにより変形して螺線状に連続する一対の導電線５１、５２に接触することでオン動作をさせるものであるが、外力Ｆの作用する箇所によっては一対の導電線５１、５２がその箇所に存在せず、この箇所において不感知部分が生じることになる。このことは、図１４に示すフレキシブルスイッチにおいて、その感知領域が外周全体、すなわち、３６０度全域ではなく、特定の方向性を有することを意味する。

特許文献１には、抵抗体を細長状の一対の絶縁心材に所定ピッチで各々螺旋状に巻回し、一対の絶縁心材の上方に所定間隔で配置した複数のスイッチ部材のいずれかの押圧により、螺旋状に巻回した抵抗体間を導通させるようにした長尺のスイッチ装置が開示されている。しかし、このスイッチ装置の場合も、その感知領域がスイッチ装置の外周全体、すなわち、３６０度全域ではなく、特定の方向性を有するものである。
特開２００４−１７９０３７号公報

解決しようとする問題点は、簡略な構成で３６０度にわたって不感応方向が無く、しかも平面部分はもとより曲面部分に対しても容易に設置可能なフレキシブルスイッチが存在しない点である。

本発明に係るフレキシブルスイッチは、導電性、可撓性を有する線状の心電極と、この心電極の外周に螺旋状に巻回した絶縁体と、螺旋状の絶縁体の外周に配置され内周面が前記心電極と対向する導電性、可撓性を有する筒状の外側電極と、この外側電極の回りに配置した導電性を有する網状電極と、この網状電極の回りを被覆した可撓性を有する外周絶縁体とを有することを最も主要な特徴とする。

本発明によれば、以下の効果を奏する。
請求項１乃至３記載の発明によれば、導電性、可撓性を有する線状の心電極と、導電性ゴムを用いた筒状の外側電極との間に螺旋状に巻回した絶縁体を介在した構成とし、外力の作用で外側電極を変形させて心電極に接触させることでスイッチ動作を行うように構成したので、簡略な構成でありながらオン時の電気抵抗成分が小さく、均等なスイッチ感度を持ち、３６０度にわたって不感応方向が無く、しかも平面部分はもとより曲面部分に対しても容易に設置可能なフレキシブルスイッチを提供することができる。また、心電極の端部と、網状電極の端部とに引き出し導線を接続した構成としているので、信号処理用のスイッチ回路との接続も容易なフレキシブルスイッチを提供することができる。

請求項４乃至６記載の発明によれば、一連の工程を経て、既述したようなオン時の電気抵抗成分が小さく、均等なスイッチ感度を持ち、３６０度にわたって不感応方向が無く、しかも平面部分はもとより曲面部分に対しても容易に設置可能なフレキシブルスイッチを製造することができる製造方法を提供することができる。また、引き出し導線を接続する工程を含む製造方法によれば、信号処理用のスイッチ回路との接続も容易なフレキシブルスイッチを得ることができる。

本発明は、簡略な構成で３６０度にわたって不感応方向が無く、しかも平面部分はもとより曲面部分に対しても容易に設置可能なフレキシブルスイッチを提供するという目的を、導電性、可撓性を有する銅線からなり端部に引き出し導線を接続した心電極と、この心電極の外周に螺旋状に巻回した絶縁性合成樹脂からなる絶縁体と、絶縁体の外周に配置され内周面が前記心電極と対向する導電性、可撓性を有する筒状の導電性ゴムからなる外側電極と、この外側電極の回りに配置した導電性を有する錫メッキ銅線を用い端部に引き出し導線を接続した網状電極と、この網状電極の回りを被覆した可撓性を有する絶縁性合成樹脂からなる外周絶縁体とを有する構成により実現した。

以下に、本発明の実施例に係るフレキシブルスイッチ１について図１乃至図４を参照して説明する。なお、互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚ座標軸を、図１、図３に示すように定義して以下の説明を行う。

図１乃至図４に示す本実施例に係るフレキシブルスイッチ１は、導電性、可撓性を有する例えば断面円形の銅線からなり、端部に引き出し導線１１の一端を接続した心電極２と、この心電極２の外周に螺旋状に巻回した絶縁性合成樹脂（例えばＰＥＴ；ポリエチレンテレフタラート）からなる絶縁体３と、この絶縁体３の外周に配置され、内周面が前記絶縁体３を介して前記心電極２と対向する導電性、可撓性を有する筒状の導電性ゴムからなる外側電極４と、この外側電極４の回りに配置した導電性を有する錫メッキ銅線に網状に形成されるとともに、端部に引き出し導線１２の一端を接続した錫メッキ導線により網状に形成した網状電極５と、この網状電極５の回りを被覆した可撓性を有する絶縁性合成樹脂（例えばＰＶＣ；ポリ塩化ビニール）からなる外周絶縁体６とを有している。

前記引き出し導線１１、１２の他端は、該フレキシブルスイッチ１のオン、オフ状態の信号を処理するスイッチ回路１３に接続している。

次に、本実施例に係るフレキシブルスイッチ１の動作について説明する。
図５は、本実施例に係るフレキシブルスイッチ１の動作説明図であり、外力Ｆが作用しないときには、フレキシブルスイッチ１における前記心電極２と外側電極４とは、絶縁体３の存在により小間隔を隔て対向しており、このフレキシブルスイッチ１は図５中の左欄に示すようにオフ状態となっている。

いま、外力Ｆが例えばフレキシブルスイッチ１に対してＸ方向から作用したものとすると、対応部分の外周絶縁体６、網状電極５及び外側電極４は外力Ｆにより変形し、外側電極４の内周部は前記心電極２に接触し、これにより、フレキシブルスイッチ１は図５中の右欄に示すようにオン状態となる。前記外力Ｆが除去されれば、フレキシブルスイッチ１は導電性ゴムからなる外側電極４の復元力によりオフ状態に戻る。

上述した外力Ｆの作用方向が、例えばＹ方向であっても、また、Ｘ方向、Ｙ方向以外の任意の方向であっても、上述した場合と同様にしてフレキシブルスイッチ１は各々その作用点においてオン状態となる。従って、フレキシブルスイッチ１は、その外周の３６０度全方向のわたって感応し、すなわち、不感応方向の無いスイッチとして機能させることができる。

上述したオン状態において、前記引き出し導線１１、１２の各導出部分から見た電気抵抗成分に着目すると、図６に示すように、引き出し導線１１と引き出し導線１２との間には、前記心電極２、外側電極４、網状電極５が存在する。このうち、心電極２は銅線により形成しており、網状電極５は錫メッキ銅線により形成しているのでこれらの電気抵抗成分は小さい。また、外側電極４に関しては導電性ゴムからなるため、前記心電極２、網状電極５に比べ、その電気抵抗成分は大きいが、上述したように、前記外力Ｆが作用する部分においては網状電極５と心電極２との間に存在するのは外側電極４の肉厚分である。

すなわち、フレキシブルスイッチ１のオン状態においては、電気抵抗成分としては実質的に外側電極４の全体ではなく、外側電極４の肉厚分のみが関与し、前記心電極２、網状電極５の電気抵抗成分は問題にならない位小さいといえる。この結果、導電性ゴムからなる外側電極４を採用した構成でありながら、小さい電気抵抗成分のみを持ったフレキシブルスイッチ１として機能させることができる。

また、上述した外力Ｆの作用点がフレキシブルスイッチ１の長さ方向のいずれの領域であっても、前記心電極２、網状電極５の電気抵抗成分は問題にならない位小さく、外側電極４の肉厚分のみが関与することになるため、外力Ｆの作用点の位置によって電気抵抗成分が異なるという不都合は生じることはなく、これにより、フレキシブルスイッチ１の長さ方向全域にわたってオン状態時の電気抵抗成分が等しい均等なスイッチ感度を持ったフレキシブルスイッチ１として機能させることができる。

次に、図７乃至図９を参照して本実施例に係るフレキシブルスイッチ１の具体的使用例について説明する。

図７は、本実施例に係るフレキシブルスイッチ１の可撓性を利用して鉄道車両の扉２０の戸先部２１にそのＺ方向の曲がり形状に応じて曲げて取り付けた状態を示すものである。なお、図７において、互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚ座標軸について、鉄道車両の長さ方向をＸ方向、幅方向をＸ方向、高さ方向をＺ方向と定義して以下の説明を行う。

前記フレキシブルスイッチ１を鉄道車両の扉２０の戸先部２１に曲げて取り付け、オフ状態となっている場合において、扉２０が戸当部２２に向かって閉じる際に乗客又は荷物等の存在のため、フレキシブルスイッチ１のいずれかの部分（直線部分、曲がり部分を問わない）において外力Ｆが作用した場合、その方向がＸ方向（戸先部２１の端面に向かう方向）、Ｙ方向（戸先部２１の端面と平行な方向）いずれであっても、このフレキシブルスイッチ１は既述した如くにしてオン状態となり、これにより外力Ｆの作用方向を問わず乗客又は荷物等の存在を示す異常状態を確実に検知することができる。

図８は、本実施例に係るフレキシブルスイッチ１を、曲面を呈する設置面２４（例えば自動車のバンパ外面等）にその曲面に応じた曲がり形状として設置した例を示すものである。この場合には、設置面２４上のフレキシブルスイッチ１に作用する外力を既述した如くにして感知し、スイッチ動作を確実に実行させることができる。

図９は、本実施例に係るフレキシブルスイッチ１を、折曲形状を呈する設置面２５にその折曲面に応じた形状として設置した例を示すものである。この場合も図８に示す場合と同様にして、設置面２５上のフレキシブルスイッチ１に作用する外力を既述した如くにして感知し、スイッチ動作を確実に実行させることができる。このように、本実施例に係るフレキシブルスイッチ１は、直線部分と曲がり部分とが連続するような設置面、全て曲面である設置面、折曲面というように広範な設置面形状に対応して簡略に設置し、しかも、不感応方向の無い確実なスイッチ動作を実現することが可能である。

次に、図１０を参照して、本実施例に係るフレキシブルスイッチ１の製造方法について説明する。

まず、図１０中の最上段に示すように、導電性、可撓性を有する銅線からなる心電極２の外周に、絶縁性合成樹脂からなる線状の絶縁体３を螺旋状に巻回する。
次に、図１０中の第二段に示すように、心電極２及び絶縁体３の外周に、導電性、可撓性を有する筒状の導電性ゴムからなる外側電極４をその内周面が前記心電極２の外周と対向する配置に被せる。

次に、図１０中の第三段に示すように、前記外側電極４の回り全体に、導電性を有する錫メッキ銅線を用いた網状電極５を被せる。次に、図１０中の第四段に示すように、前記網状電極５の回りを可撓性を有する絶縁性合成樹脂からなる外周絶縁体６により被覆する。

更に、図１０中の最下段に示すように、前記心電極２の端部、網状電極５の端部に各々引き出し導線１１、１２の各一端を接続する。引き出し導線１１、１２の各他端は前記スイッチ回路１３に接続する。

本実施例に係る製造方法によれば、図１０に示すような一連の工程を経て、既述したような簡略な構成ありながら、任意方向への曲げ性を有し、３６０度の感応方向を有するフレキシブルスイッチ１を容易に製造することができる。

なお、本実施例に係るフレキシブルスイッチ１の全長としては、数ｃｍから数ｍ等というように目的に応じて広範な長さに選定でき、また、本実施例に係るフレキシブルスイッチ１の外径も目的に応じて広範な範囲で選定できるることは勿論である。

本発明は、上述した場合の他、自動車、船舶、ロボット等、平面形状や曲面形状の設置面を有する種々の物体の所定の箇所に取り付けてスイッチ動作を確実に実行させる用途として幅広く活用可能である。

本発明の実施例に係るフレキシブルスイッチの一部の外観を示す斜視図である。 本実施例に係るフレキシブルスイッチの一部の長さ方向に沿った断面図である。 本実施例に係るフレキシブルスイッチの一部の径方向の断面図である。 本実施例に係るフレキシブルスイッチの一部の部分切欠斜視図である。 本実施例に係るフレキシブルスイッチのオン状態を示す説明図である。 本実施例に係るフレキシブルスイッチのオン状態の等価的な回路説明図である。 本実施例に係るフレキシブルスイッチの鉄道車両への取り付け状態を示す斜視図である。 本実施例に係るフレキシブルスイッチの曲面状の取り付け面への設置状態を示す図である。 本実施例に係るフレキシブルスイッチの曲折した取り付け面への設置状態を示す図である。 本実施例に係るフレキシブルスイッチの製造工程を示す工程説明図である。 従来の長尺スイッチの一例を示す斜視図である。 従来の長尺スイッチの一対の電極板を示す斜視図である。 従来の長尺スイッチの使用例を示す斜視図である。 従来のフレキシブルスイッチを示す概略断面図である。

符号の説明

１ フレキシブルスイッチ
２ 心電極
３ 絶縁体
４ 外側電極
５ 網状電極
６ 外周絶縁体
１１ 引き出し導線
１２ 引き出し導線
１３ スイッチ回路
２０ 扉
２１ 戸先部
２２ 戸当部
２４ 設置面
２５ 設置面
Ｆ 外力

Claims (6)

1. 導電性、可撓性を有する線状の心電極と、
   この心電極の外周に螺旋状に巻回した絶縁体と、
   螺旋状の絶縁体の外周に配置され内周面が前記心電極と対向する導電性、可撓性を有する筒状の外側電極と、
   この外側電極の回りに配置した導電性を有する網状電極と、
   この網状電極の回りを被覆した可撓性を有する外周絶縁体と、
   を有することを特徴とするフレキシブルスイッチ。
2. 導電性、可撓性を有する銅線からなる心電極と、
   この心電極の外周に螺旋状に巻回した絶縁性合成樹脂からなる絶縁体と、
   絶縁体の外周に配置され内周面が前記心電極と対向する導電性、可撓性を有する筒状の導電性ゴムからなる外側電極と、
   この外側電極の回りに配置した導電性を有する錫メッキ銅線を用いた網状電極と、
   この網状電極の回りを被覆した可撓性を有する絶縁性合成樹脂からなる外周絶縁体と、
   を有することを特徴とするフレキシブルスイッチ。
3. 導電性、可撓性を有する銅線からなり端部に引き出し導線を接続した心電極と、
   この心電極の外周に螺旋状に巻回した絶縁性合成樹脂からなる絶縁体と、
   絶縁体の外周に配置され内周面が前記心電極と対向する導電性、可撓性を有する筒状の導電性ゴムからなる外側電極と、
   この外側電極の回りに配置した導電性を有する錫メッキ銅線を用い端部に引き出し導線を接続した網状電極と、
   この網状電極の回りを被覆した可撓性を有する絶縁性合成樹脂からなる外周絶縁体と、
   を有することを特徴とするフレキシブルスイッチ。
4. 導電性、可撓性を有する線状の心電極の外周に絶縁体を螺旋状に巻回する工程と、
   螺旋状の絶縁体の外周に、導電性、可撓性を有する筒状の外側電極を内周面が前記心電極と対向する配置に設ける工程と、
   この外側電極の回りに導電性を有する網状電極を配置する工程と、
   この網状電極の回りを可撓性を有する外周絶縁体により被覆する工程と、
   を含むことを特徴とするフレキシブルスイッチの製造方法。
5. 導電性、可撓性を有する銅線からなる心電極の外周に、絶縁性合成樹脂からなる絶縁体を螺旋状に巻回する工程と、
   螺旋状の絶縁体の外周に、導電性、可撓性を有する筒状の導電性ゴムからなる外側電極を内周面が前記心電極と対向する配置に設ける工程と、
   この外側電極の回りに導電性を有する錫メッキ銅線を用いた網状電極を配置する工程と、
   この網状電極の回りを可撓性を有する絶縁性合成樹脂からなる外周絶縁体により被覆する工程と、
   を含むことを特徴とするフレキシブルスイッチの製造方法。
6. 導電性、可撓性を有する銅線からなる心電極の外周に、絶縁性合成樹脂からなる絶縁体を螺旋状に巻回する工程と、
   螺旋状の絶縁体の外周に、導電性、可撓性を有する筒状の導電性ゴムからなる外側電極を内周面が前記心電極と対向する配置に設ける工程と、
   この外側電極の回りに導電性を有する錫メッキ銅線を用いた網状電極を配置する工程と、
   この網状電極の回りを可撓性を有する絶縁性合成樹脂からなる外周絶縁体により被覆する工程と、
   前記心電極の端部、網状電極の端部に各々引き出し導線を接続する工程と、
   を含むことを特徴とするフレキシブルスイッチの製造方法。

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