JP2013127920A - スイッチ装置 - Google Patents

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昌信 木野
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Abstract

【課題】可動接点と固定接点との間に異物などが入り込んで発熱した場合に、その異常な発熱状態を解消する。
【解決手段】スイッチ装置10は、移動不能に設けられた固定接点17、18と、移動可能に設けられ、移動に伴い固定接点17、18に対して接離する可動接点201、202と、操作力を受けて可動接点201、202を移動させる操作機構13と、固定接点17、18の周囲に設けられ、所定温度以上の熱を受け膨張し固定接点17、18と可動接点201、202との間に入り込む熱膨張部材24と、を備える。
【選択図】図1

Description

本発明は、可動接点の移動に伴い、可動接点が固定接点に対して接離するスイッチ装置に関する。
従来、例えば特許文献1に記載のように、操作機構の操作によって可動接点が移動この場合揺動され、これにより可動接点が固定接点に対して接離するスイッチ装置が公知である。このようなスイッチ装置において、例えば可動接点と固定接点との間にグリースなどの異物が入り込むと、可動接点と固定接点との間の電気抵抗が大きくなって発熱するおそれがある。そして、このような発熱状態が持続されると、その熱が周囲に悪影響を及ぼすおそれがある。
特開2005−322466号公報
本発明は上記した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、可動接点と固定接点との間に異物などが入り込んで異常な発熱した場合に、その異常な発熱状態を解消することができるスイッチ装置を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明のスイッチ装置は、移動不能に設けられた固定接点と、移動可能に設けられ、移動に伴い前記固定接点に対して接離する可動接点と、操作力を受けて前記可動接点を移動させる操作機構と、前記固定接点の周囲に設けられ、所定温度以上の熱を受け膨張し前記固定接点と前記可動接点との間に入り込む熱膨張部材と、を備える。
上記構成によれば、可動接点と固定接点との間にグリースなどの異物が入り込んで発熱した場合に、その発熱によって、固定接点の周囲に設けられた熱膨張部材が所定温度以上の熱を受けて膨張する。そして、膨張した熱膨張部材が固定接点と可動接点との間に入り込むことにより、可動接点と固定接点との間を離間させる。これにより、可動接点と固定接点との間の導通が遮断され、異常な発熱状態を解消することができる。
第一実施形態によるスイッチ装置の第一切替え部周辺を示す縦断側面図 第二切替え部周辺を示す縦断側面図 第一収容部内における可動部材を示す斜視図 電気回路を示す概略図 熱膨張部材の作用を示すもので、(a)は熱膨張部材の膨張前、(b)は熱膨張部材の膨張後の可動接点周辺を拡大して示す図 第二実施形態を示す図1相当図
以下、複数の実施形態について図面を参照して説明する。なお、各実施形態において実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
(第一実施形態)
まず、第一実施形態について、図1から図5を参照して説明する。
図1および図2は、車両のパワーウインドウを操作するスイッチ装置10を示している。以下、図1および図2における左側をスイッチ装置10の前方とし、右側をスイッチ装置10の後方として説明する。
スイッチ装置10は、主に基台11と、ボデー12と、操作機構13と、図1に示す第一切替え部14と、図2に示す第二切替え部15と、を備えて構成されている。基台11は、例えば合成樹脂などの絶縁性の材料で構成され、上側が開放された容器状に形成されている。この基台11には、図3にも示すように仕切り壁16が一体に形成されている。仕切り壁16は、基台11の容器状の中央部分において前後方向に延びるように設けられている。これにより、基台11の内側は、仕切り壁16を中心とした左右二つの空間、この場合図1に示す第一収容部111と図2に示す第二収容部112とに区切られている。
第一収容部111には、図1に示すように、第一切替え部14が設けられている。第一切替え部14は、固定グランド接点17、固定バッテリ接点18、基台側負荷接点19、および可動部材20から構成されている。このうち、固定グランド接点17、固定バッテリ接点18、および基台側負荷接点19は、それぞれ移動不能に設けられている。また、可動部材20は、移動可能この場合揺動可能に設けられている。
具体的には、固定グランド接点17は基台11の前側部分に設けられ、固定バッテリ接点18は基台11の後側部分に設けられている。そして、基台側負荷接点19は、固定グランド接点17と固定バッテリ接点18との間に設けられている。固定グランド接点17および固定バッテリ接点18は、金属などの導電性の材料で構成され、第一収容部111の底面部分から上方へ突出した凸形状に形成されている。また、基台側負荷接点19は、金属板などで構成され、その端部が上側へ折り曲げられることにより第一収容部111の底面部分から上方へ立ち上がった形状に形成されている。
また、基台11には、グランド端子21、バッテリ端子22、および負荷端子23が設けられている。これらグランド端子21、バッテリ端子22、および負荷端子23は、金属板などで構成され、第一収容部111の底面部分に埋め込まれるとともに、その一部が露出している。そして、その露出部分に、それぞれ固定グランド接点17と固定バッテリ接点18と基台側負荷接点19とが電気的に接続されている。この場合、基台側負荷接点19と負荷端子23とは一体に構成されている。また、この場合、固定グランド接点17および固定バッテリ接点18は、固定接点として機能する。
可動部材20は、可動グランド接点201と、可動バッテリ接点202と、可動部材側負荷接点203と、を一体に有して構成されている。具体的には、可動部材20は、例えば金属板などを曲げ加工することによって、図3に示すように前後方向に長い形状に形成されている。この可動部材20において、可動グランド接点201は一方の端部この場合前端部分に設けられ、可動バッテリ接点202は他方の端部この場合後端部分に設けられている。また、可動部材20には、その長手方向の中央付近をいわゆるV字状に曲げて谷部204が形成されている。
そして、可動部材側負荷接点203は、可動バッテリ接点202と谷部204との間に位置して可動バッテリ接点202の左右両側の二箇所に設けられている。この可動部材側負荷接点203は、下向きに開放されたいわゆる逆U字状に曲げて形成されている。可動部材20は、図1および図2に示すように、逆U字状に曲げた可動部材側負荷接点203を基台側負荷接点19に引っかけて基台11上に配置されている。これにより、可動部材20は、可動部材側負荷接点203が基台側負荷接点19に接触した状態で移動可能、この場合、基台側負荷接点19を支点に揺動可能に設けられている。
すなわち、可動部材20は、上方からの外力が作用しない場合、または谷部204から可動グランド接点201に至る部分に上方からの外力が作用した場合、可動グランド接点201が固定グランド接点17に接触するとともに、可動バッテリ接点202が固定バッテリ接点18から離間する。一方、谷部204から可動バッテリ接点202に至る部分に上方からの外力が作用した場合、可動グランド接点201が固定グランド接点17から離間するとともに、可動バッテリ接点202が固定バッテリ接点18に接触する。
このように、可動部材20は、外力を受けて移動この場合揺動する。これにより、可動部材20は、その揺動に伴い、可動グランド接点201および可動バッテリ接点202がそれぞれ固定グランド接点17および固定バッテリ接点18に対して接離され、その接触状態が切替えられる。この場合、可動グランド接点201および可動バッテリ接点202は、可動接点として機能する。
これに対し、第二収容部112には、図2に示すように、第二切替え部15が設けられている。この第二切替え部15は、第一切替え部14と同様の構成であるが、第一切替え部14とは前後逆に配置されている。すなわち、第二切替え部15は、基台11の第二収容部112内において、前側部分に固定バッテリ接点18が設けられ、後側部分に固定グランド接点17が設けられ、これらの間に基台側負荷接点19が設けられている。また、第二切替え部15の可動部材20において、可動バッテリ接点202は前側に位置し、可動グランド接点201は後側に位置している。
これら第一切替え部14および第二切替え部15は、図示しない窓ガラスを上下させて窓を開閉するために、図4に示すモータMに接続されて電気回路を形成している。具体的には、第一切替え部14および第二切替え部15に接続されたグランド端子21、21は、それぞれグランドGNDに接続されている。また、各バッテリ端子22、22は、それぞれバッテリのプラス端子+Bに接続されている。そして、各負荷端子23、23は、モータMの一端側および他端側にそれぞれ接続されている。このモータMは、図4の矢印A1方向へ電流が流れると正回転し、窓ガラスを下降させて窓を開放する。また、矢印A2方向へ電流が流れると逆回転し、窓ガラスを上昇させて窓を閉鎖する。
また、第一収容部111および第二収容部112において、固定グランド接点17および固定バッテリ接点18の周囲には、これら固定グランド接点17および固定バッテリ接点18から離間した位置に熱膨張部材24が設けられている。具体的には、図3に示すように、熱膨張部材24は、第一収容部111および第二収容部112を形成する基台11の内側の側面にあって、固定グランド接点17および固定バッテリ接点18の周囲を囲むように設けられている。
この熱膨張部材24は、シート状に構成されている。そして、図1および図2に示すように、基台11の内側すなわち第一収容部111および第二収容部112側には窪み部113が形成されており、シート状の熱膨張部材24は、この窪み部113に嵌め込まれるようにして貼付けられている。これにより、第一収容部111および第二収容部112の側面と、熱膨張部材24の面とは面一に構成されている。なお、窪み部113は必ずしも設ける必要はなく、平坦に形成された第一収容部111および第二収容部112の側面に熱膨張部材24を直接貼り付ける構成でもよい。
また、この熱膨張部材24は、第一収容部111および第二収容部112の側面の上下方向の中央よりやや下側から、第一収容部111および第二収容部112の底部に亘って設けられている。この場合、固定グランド接点17の周囲に設けられた熱膨張部材24は、図1および図2に示すように、可動グランド接点201が固定グランド接点17に接触している状態において、少なくとも可動グランド接点201の下方に配置されている。同様に、固定バッテリ接点18の周囲に設けられた熱膨張部材24は、詳細は図示しないが、可動バッテリ接点202が固定バッテリ接点18に接触している状態において、少なくとも可動バッテリ接点202の下方に配置されている。
この熱膨張部材24は、初期の状態においては薄いシート状であるが、所定以上の熱を受けると、初期のシート状態から数倍〜数十倍の体積に膨張し、これにより遮熱性、耐熱性、耐火および防火性等の性能を発揮する。本実施形態の場合、熱膨張部材24として、例えば積水化学工業株式会社の商品「フィブロック」(登録商標)を採用することができる。この場合、熱膨張部材24は、約200℃以上の熱を受けると発泡しながら体積が増大し、主にシート状の厚み方向へ膨張して最終的には初期の状態から約10倍の体積に膨張する。なお、熱膨張部材24としては、「フィブロック」に限られず、同様の作用効果を奏するものであればよい。
ボデー12は、図1および図2に示すように、基台11の上側を覆うように設けられている。このボデー12は、例えば合成樹脂などの絶縁性の材料で構成され、主体部121と取付け部122とを一体に有して構成されている。主体部121は、その上部に取付け部122が設けられている。そして、これら主体部121および取付け部122の内側には、主体部121の下部が開口するとともに取付け部122の上部が開口した空間が形成されている。
また、ボデー12の取付け部122には、操作機構13が取付けられている。操作機構13は、ボデー12に対して相対的に移動、この場合、揺動可能に設けられている。そして、この操作機構13は、使用者の操作力を受けて揺動し、その揺動を可動部材20に伝達して可動部材20を揺動させる。
具体的には図1および図2に示すように、操作機構13は、操作子25、摺動子26、およびコイルばね27から構成されている。操作子25は、例えば合成樹脂などから構成され、操作部251と突出部252と軸部253とを一体に有して構成されている。操作部251は、ボデー12から上方に露出しており、使用者の操作力を受ける部分である。突出部252は、操作部251に対して下方へ突出して設けられ、ボデー12の取付け部122の内側において、取付け部122の内側の側面から隙間を有して収容されている。
そして、軸部253は、突出部252の上下方向の中央よりやや上側に位置して、図1および図2の奥行方向における両外側に設けられている。この軸部253は、ボデー12の取付け部122の内側に設けられた図示しない軸受けに嵌め込まれている。これにより、操作子25は、軸部253を中心にして、突出部252と取付け部122の内側の側面との隙間の範囲内で揺動する。
また、突出部252の内部には、図1に示す第一円筒部254および図2に示す第二円筒部255が形成されている。これら二個の円筒部254、255は、その中心軸が軸部253の中心軸に対してほぼ直角に配置されている。そして、突出部252の下側すなわち可動部材20側が開口するとともに、軸部253付近まで円筒形状が延びている。この円筒部254、255は、スイッチ装置10の左右方向に並び、それぞれ独立した円筒形状の空間を形成している。この場合、図1に示す第一円筒部254は、第一切替え部14の可動部材20の上方に位置して設けられている。一方、図2に示す第二円筒部255は、第二切替え部15の可動部材20の上方に位置して設けられている。すなわち、第一円筒部254は第一切替え部14に対応し、第二円筒部255は第二切替え部15に対応している。
これら円筒部254、255の内部には、それぞれ摺動子26およびコイルばね27が設けられている。摺動子26は、例えば合成樹脂などで構成されている。そして、摺動子26は、上下方向へ延びる円柱状であって下端部すなわち可動部材20側の端部が球面形状に形成されている。この摺動子26は、円筒部254、255の内部に収容されるとともに、その下端部が円筒部254、255から下方へ露出して可動部材20の上面に接触している。そして、摺動子26は、それぞれ円筒部254、255の内側面に沿って摺動可能となっている。
コイルばね27は、それぞれ円筒部254、255の内側であって、円筒部254、255の円筒形状の底部と摺動子26との間に配置されている。このコイルばね27は、摺動子26に対して、下方向の弾性力を作用させている。これにより、摺動子26の下端部分は、可動部材20の上面に押しつけられている。
この構成において、使用者は、操作機構13の操作子25を、図1、図2に示す矢印C1および矢印C2へ操作することにより、第一切替え部14および第二切替え部15を切替えて、図4に示すモータMに流す電流の向きを切替える。これにより、モータMの回転方向を切替えて、図示しない窓ガラスを開閉させる。
すなわち、操作子25が操作されていない状態をスイッチ装置10の中立状態とすると、この中立状態において、第一切替え部14および第二切替え部15に対応する二個の摺動子26は、それぞれ第一切替え部14および第二切替え部15の可動部材20の谷部204に位置している。この中立状態では、第一切替え部14および第二切替え部15は、それぞれ可動グランド接点201と固定グランド接点17とが接触している。つまり、この中立状態では、図4に実線で示すように、第一切替え部14側の負荷端子23および第二切替え部15側の負荷端子23は、それぞれグランド端子21、21に接続されている。このため、バッテリ+Bから供給される電流はモータMには流れず、モータMは停止している。
操作子25を図1および図2に示す矢印C1方向へ操作すると、第一切替え部14において、可動グランド接点201および可動バッテリ接点202の接触状態が切替わる。つまり、この場合、第一切替え部14において、摺動子26が可動部材20の上面を谷部204から可動バッテリ接点202に亘って摺動することにより可動部材20が揺動する。これにより、第一切替え部14において、可動グランド接点201と固定グランド接点17とが離間するとともに、可動バッテリ接点202と固定バッテリ接点18とが接触する。すると、図4の第一切替え部14において二点鎖線で示すように、第一切替え部14側の負荷端子23とバッテリ端子22とが導通する。このとき、第二切替え部15側は、実線で示すように負荷端子23とグランド端子21とが導通し、モータMには図4の矢印A1で示す方向へ電流が流れる。これにより、モータMは正回転し、図示しない窓ガラスが下降されて窓が開放される。
これに対し、第二切替え部15は、第一切替え部14と同様の構成であって第一切替え部14とは前後逆に配置されているため、第一切替え部14とは逆に作用する。つまり、操作子25を図1および図2に示す矢印C2方向へ操作すると、第二切替え部15において、可動グランド接点201および可動バッテリ接点202の接触状態が切替わる。この場合、図4の第二切替え部15において二点鎖線で示すように、第二切替え部15側の負荷端子23とバッテリ端子22とが導通する。このとき、第一切替え部14側は、実線で示すように負荷端子23とグランド端子21とが導通し、モータMには図4の矢印A2で示す方向へ電流が流れる。これにより、モータMは逆回転し、図示しない窓ガラスが上昇されて窓が閉鎖される。
そして、使用者が操作子25の操作を解除すると、第一切替え部14および第二切替え部15に対応するそれぞれの摺動子26は、コイルばね27に蓄積された弾性力を可動部材20に作用させながら摺動子26が可動部材20の上面を摺動し、谷部204へ入り込んで中立状態に戻る。このとき、図4の実線で示すように、第一切替え部14側の負荷端子23および第二切替え部15側の負荷端子23は、それぞれグランド端子21と導通する。これにより、モータMへ供給される電流は遮断され、モータMは停止する。
次に、固定グランド接点17および固定バッテリ接点18の周囲に設けられた熱膨張部材24の作用について、固定バッテリ接点18側を代表して説明する。
通常、スイッチ装置10は、可動部材20に対する摺動子26の摺動を良好なものとするため、可動部材20と摺動子26との間にグリースなどの潤滑剤が塗布されている。この場合、例えば図5(a)に示すように、可動バッテリ接点202と固定バッテリ接点18との間にグリース30などの異物が入り込むと、これら可動バッテリ接点202と固定バッテリ接点18との間の電気抵抗が大きくなり、可動バッテリ接点202と固定バッテリ接点18との間が導通した場合に発熱するおそれがある。そして、さらに何らかの要因によって可動バッテリ接点202と固定バッテリ接点18との間の導通が持続されると、この異常な発熱状態が持続され、その結果、これにより生じた熱が周囲に悪影響を及ぼすおそれがある。
本実施形態では、このような異常な発熱が生じて固定バッテリ接点18の周囲が約200℃以上になると、その熱を受けて、固定バッテリ接点18の周囲に設けられた熱膨張部材24の熱膨張が開始される。すると、図5(b)に示すように、熱膨張部材24は、固定バッテリ接点18と可動バッテリ接点202との間に入り込みながらさらに膨張する。その際、熱膨張部材24は、可動バッテリ接点202を押し上げながら膨張して固定バッテリ接点18から可動バッテリ接点202を離間させる。これにより、固定バッテリ接点18と可動バッテリ接点202との間の導通が遮断され、その結果、異常な発熱状態が解消される。
さらに、熱膨張部材24は、熱膨張する際に固定バッテリ接点18および可動バッテリ接点202を包み込み、膨張した後は遮熱性等を発揮する。そのため、この異常な発熱によって生じた熱は、熱膨張部材24によって遮断され、その結果、この熱が周囲に与える影響を極力低減することができる。なお、固定グランド接点17の周囲の設けられた熱膨張部材24についても同様である。
このように、本実施形態によれば、固定接点17、18の周囲が異常に発熱した場合に、熱膨張部材24が膨張して固定接点17、18と可動接点201、202との間に入り込み、固定接点17、18と可動接点201、202との間の導通を遮断する。その結果、この異常な発熱が解消される。また、熱膨張部材24は、固定接点17、18および可動接点201、202を包み込みながら膨張して遮熱性等を発揮するため、この熱により周囲に与える影響を極力低減するこができる。その結果、スイッチ装置10を、より安全性および信頼性の高いものとすることができる。
さらに、熱膨張部材24は、可動接点201、202が固定接点17、18に接触している状態において、少なくとも可動接点201、202の下方に配置されている。このため、熱膨張部材24が膨張する際に、可動接点201、202と、固定接点17、18との間に入り込み易く、そのため、可動接点201、202と固定接点17、18との間の導通をより効率よく遮断することができる。
(第二実施形態)
次に、第二実施形態について図6を参照して説明する。
この第二実施形態において、スイッチ装置10は、膨張する際の熱膨張部材24を可動接点201、202と固定接点17、18との間へ案内する案内部28を備えている。具体的には、案内部28は、第一切替え部14および第二切替え部15にそれぞれ対応して設けられている。図6に第一切替え部14側の構成を示すが、案内部28は、基台11と一体に形成され、基台11の内側の側面から第一収容部111の内方へ突出し、下降傾斜している。この場合、案内部28は、可動接点201、202が固定接点17、18から離間している状態において、可動接点201、202と同じ高さ位置か、それよりやや高い位置に設けられている。そして、熱膨張部材24は、案内部28の下側に設けられている。なお、第二収容部112内にも、第一収容部111内と同様の案内部28が設けられている。
この構成によれば、熱膨張部材24は、所定以上の熱を受けて熱膨張する際に、案内部28によって可動接点201、202と固定接点17、18との間へ案内される。そのため、熱膨張部材24は、可動接点201、202と固定接点17、18との間に入り込み易くなる。その結果、可動接点201、202と固定接点17、18との間で異常な発熱が生じた場合に、より確実に可動接点201、202と固定接点17、18との間の導通を遮断し、異常な発熱を解消することができる。
なお、案内部28は、必ずしも下降傾斜している必要はなく、収容部111、112の側面に対してほぼ直角に設けてもよい。また、案内部28は、基台11と別体に設けてもよい。
また、上記各実施形態において、熱膨張部材24は、可動接点201、202の上方から下方へ亘って設けてもよい。
さらに、膨張する際の熱膨張部材24を案内部28によって可動接点201、202と固定接点17、18との間に案内できれば、熱膨張部材24は可動接点201、202の上方に設けてもよい。
そして、熱膨張部材24は、各収容部111、112の底部に設けることもできる。なお、正常な使用状態においても可動接点201、202と固定接点17、18との間に熱が生じることがある。そのため、各収容部111、112の底部に熱膨張部材24を設ける場合、熱膨張部材24は、正常時に発生する熱によっては膨張しない程度に固定接点17、18から離間することが好ましい。
さらに、上記各実施形態において、可動接点201、202は、揺動するものに限られない。例えば、可動接点201、202は、固定接点17、18に対して平行にスライドしたり、上下方向に移動したりするものでもよい。この場合、操作機構13の構成は、可動接点201、202の移動方式に応じて適宜変更される。
そのほか、本発明は上記しかつ図面に示した実施形態にのみ限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施し得る。
図面中、10はスイッチ装置、13は操作機構、17は固定グランド接点(固定接点)、18は固定バッテリ接点(固定接点)、201は可動グランド接点(可動接点)、202は可動バッテリ接点(可動接点)、24は熱膨張部材、28は案内部を示す。

Claims (3)

  1. 移動不能に設けられた固定接点と、
    移動可能に設けられ、移動に伴い前記固定接点に対して接離する可動接点と、
    操作力を受けて前記可動接点を移動させる操作機構と、
    前記固定接点の周囲に設けられ、所定温度以上の熱を受け膨張し前記固定接点と前記可動接点との間に入り込む熱膨張部材と、を備えることを特徴とするスイッチ装置。
  2. 前記熱膨張部材は、前記可動接点が前記固定接点に接触した状態において少なくとも前記可動接点の下方に配置されていることを特徴とする請求項1記載のスイッチ装置。
  3. 膨張する際の前記熱膨張部材を前記可動接点と前記固定接点との間へ案内する案内部をさらに備えていることを特徴とする請求項1または2記載のスイッチ装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105895435A (zh) * 2014-12-08 2016-08-24 宁波市鄞州新马电子有限公司 一种汽车玻璃门升降器开关
CN108010786A (zh) * 2017-12-14 2018-05-08 贵派电器股份有限公司 一种新型摆动片结构开关

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