JP2016051619A - リードスイッチを使用した押しボタンスイッチ - Google Patents

Abstract

【課題】リードスイッチを使用した押しボタンスイッチ全体を薄型化すること。【解決手段】板バネ４は作用点４１を持ち、押しボタン２の押し込み操作でピン３１を通じて作用点４１が押されるようにする。板バネ４は作用点４１から等距離で同一円周方向上の複数個の枝バネ４２ａ〜４２ｄを有する。枝バネ４２は押しボタン２と反対方向に所定の角度に曲げられ、枝バネ４２の先端は位置決めされている。作用点４１が押されると、枝バネ４２の曲げ角度が変形し、板バネ４が作用点４１を中心に一定角度回転する。板バネ４の回転で磁石５がリードスイッチ６に接近してリードスイッチ６はオンに駆動される。ボタン２の押し込み操作が解除されると枝バネ４２の復元力で、板バネ４、磁石５、押しボタン２が元の位置に戻りリードスイッチ６はオフとなる。【選択図】図１

Description

本発明は、押しボタンスイッチに係わり、より詳細には、例えば乗客自らが車両ドアを開閉操作できる半自動式の車両ドアを備えた車両において、車両ドアの開閉操作に好適に使用される押しボタンスイッチに関するものである。

乗客が少ない路線の電車や気動車等の車両には、駅に停車中、不必要に長く車両ドアが開放されたままになって、冬場では暖房による暖気が車外に流出して車内温度が低下したり、夏場では冷房中の車内温度が上昇したりする。これを防止するために、乗客自らが車両ドアを開閉操作できる半自動式の車両ドアを備えた車両がある。

上記のような半自動式の車両ドアを備えた車両では、一般に、車外と車内それぞれに車両ドア開閉用のスイッチとして押しボタンスイッチが設置されている。

図３を参照して、従来のこの種の押しボタンスイッチを説明する。この押しボタンスイッチは、ケース１０１と、押しボタン１０２と、押しボタン１０２の押し込み量規制用の鍔１０３と、押しボタン１０２を押し込み方向とは反対方向に常時付勢する戻しバネ１０４と、押しボタン１０２の押し込みをガイドする筒状ガイド１０５と、車両ドア開閉機構に通電するための接点を内部に備えたリードスイッチ１０６と、リードスイッチ１０６の接点駆動用の磁石１０７と、磁石１０７が圧入された円筒状シリンダ１０８と、を備える。

鍔１０３は、押しボタン１０２と円筒状シリンダ１０８とで挟まれ、筒状ガイド１０５の下面とケース１０１の凹部１０１ａ底面との間の空間内を押しボタン１０２と共に一体移動する。円筒状シリンダ１０８は、その下面が戻しバネ１０４で押しボタン１０２の方向に付勢されており、押しボタン１０２の移動に伴い、ケース１０１の筒状部１０１ｂの内面に沿って、移動する。

押しボタン１０２は、筒状ガイド１０５の内面でガイドされつつ押し込み自在であるが、鍔１０３でその押し込み量が規制される一方、その押し込みが解除されると、戻しバネ１０４で元の位置に戻される。押しボタン１０２が押し込まれ、シリンダ１０８が移動すると、磁石１０７もその押し込み方向に移動してリードスイッチ１０６と対面させられる。

リードスイッチ１０６は、磁石１０７の磁力の作用およびその作用の解除で内部の接点が開閉する。リードスイッチ１０６の接点が開閉すると、それに応じて車両のドア開閉機構への通電および通電の解除等により、半自動式の車両ドアが開閉する。

こうした押しボタンスイッチにおいては、磁石１０７の磁極軸の方向は、リードスイッチ６の電極軸の方向と直交する方向に設定されていて、Ｓ磁極もしくはＮ磁極がリードスイッチ６の側に向いている。

上記構成の押しボタンスイッチでは、接点としてリードスイッチ１０６を使用することで、ドア駆動開閉機構を作動させる作動電圧を比較的高電圧として使用することが可能となり、電車等の車両への設置が容易になるほか、リードスイッチ１０６が押しボタン１０２の変位経路の脇に位置するので、全体の厚みが、押しボタン１０２の奥行き長さにその変位ストロークを加えた程度の厚みに収まり、比較的薄型である等の利点がある。

特開２００１−１８４９７３号公報

しかしながら、上記押しボタンスイッチには、以下のような課題がある。すなわち、上記押しボタンスイッチは、押しボタン１０２の下にリードスイッチ１０６およびリードスイッチ１０６の駆動用磁石１０７が一体となって配置されているので、押しボタン１０２の押し込み方向にそれらの合計厚さが必要である。

また、押しボタン１０２の移動ストロークは、リードスイッチ１０６の駆動に必要な磁石１０７の移動距離に等しいので、小さくすることができない。

こうした理由により、従来の上記押しボタンスイッチは、薄型化を図ることには限度があった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、全体の薄型化をより図れるようにした押しボタンスイッチを提供することを目的としている。

本発明に係る押しボタンスイッチは、押し込み操作およびその解除操作でケースの開口部から出没する押しボタンを備えた押しボタンスイッチであって、上記課題を解決するため、以下の構成を備える。

すなわち、本発明の押しボタンスイッチは、ケースの内部に、リードスイッチと、板バネと、を少なくとも備える。板バネは、押しボタンの押し込み操作で押される作用点と、前記作用点から等距離の同一円周上の複数個の枝バネと、リードスイッチに対向する磁石と、を備える。各枝バネは、所定の角度に曲げられ、かつ、それぞれの先端は、ケースに位置決めされる。

板バネの作用点が、押しボタンの押し込み操作で押されると、各枝バネが、前記所定の角度に対して、一定の角度分、変形することで、板バネは一定角度回転する。押しボタンの押し込みの操作が解除されると、枝バネの復元力により、板バネは元の角度に戻されるとともに、前記作用点を通じて押しボタンは元の位置に戻される。板バネの前記一定角度の回転によってリードスイッチに対する磁石の対向位置が変化して、リードスイッチが磁石の磁力によりオンまたはオフに駆動される。

上記において、押しボタンの押し込み操作およびその解除操作の方向には垂直方向、水平方向やそれら以外の方向も含む。押しボタンスイッチの設置如何によっては、押しボタンの押し込み操作方向が垂直方向である場合や、それ以外の方向となる場合もあり、押しボタンの押し込み操作やその操作解除のための操作方向には全ての方向を含むことができる。

上記において、枝バネの位置決めには枝バネの先端側をケースに固定して位置決めする場合や、固定ではないが、枝バネの先端が位置決めされることで枝バネがケースに固定される概念等も含むことができる。

上記において、板バネの回転方向には、押しボタンスイッチの設置如何によっては、水平方向、垂直方向やそれら以外の方向も含むことができる。

本発明の押しボタンスイッチは、上記構成を備えたことで、押しボタンが押し込まれまたは戻されると、枝バネの角度が変わり，それに伴って板バネが作用点を中心に回転し、この回転に伴う板バネに取り付けられた磁石の動きによってリードスイッチがオンまたはオフになる。

本発明において、好ましい実施態様では、各枝バネは、それぞれ、板バネから同一形状に切り出されたものである。この実施態様では、各枝バネを同一形状に形成することが容易となり、また、材料コストも安価に済み、好ましい。

本発明において、別の好ましい実施態様では、各枝バネは、前記同一円周上において、互いに等距離の位置に設けられている。この実施態様では、板バネをより安定して水平方向等の方向に回転させることができる。

本発明において、別の好ましい実施態様では、押しボタンの押し込み操作で板バネをその押し込み操作方向に押さえるばね押さえピンを備える一方、板バネの作用点に窪みが設けられ、この窪みにバネ押さえピンが嵌るようになっている。この実施態様ではバネ押さえピンを板バネの窪みに嵌め込むことで板バネを安定して押しボタンの押し込み操作等に対応して安定的に押し込み操作方向に押さえることができて好ましい。

本発明において、別の好ましい実施態様では、ケースの下部内面に、各枝バネに個別に対応して、これら枝バネそれぞれの先端を位置決めするための位置決め穴が形成され、各枝バネは、その先端が前記位置決め穴に入り込んで、位置決めされている。この実施態様では、枝バネを正確に位置決めすることができて好ましい。

この実施態様において、より好ましい実施態様では、前記各位置決め穴は、枝バネの先端の方向に沿って、枝バネの前記所定の曲げ角度より小さい傾斜角度で傾斜する内面と、前記内面において前記枝バネの先端方向の奥側で立上がるもう１つの内面とを有し、枝バネはその先端が前記位置決め穴の前記両内面の交点に突き当たることで位置決めされる。この実施態様では、枝バネを容易にかつさらに正確に位置決めすることができて好ましい。

本発明によれば、押しボタンの垂直の動きに対して板バネは水平方向に回転し，その先端に取り付けた磁石は水平に移動するので、垂直方向に空間を必要とせず、ケースの厚さを薄くすることができる。

また、本発明では、押しボタンと、接点であるリードスイッチや、それを駆動する磁石を平面的に並べて配置することができるので、押しボタンスイッチ全体の薄型化を図れる。

本発明の実施形態に係る押しボタンスイッチの原理的な概略構造図であり、(ａ)は側面図、(ｂ)は平面図である。 押しボタンスイッチの原理を説明するためのもので、図１の枝バネ付近を拡大して示す図である。 従来例の押しボタンスイッチの概略的な側面断面図である。

以下、添付の図面を参照して、本発明の実施形態に係る押しボタンスイッチを詳細に説明する。

まず、図１を参照して、実施形態に係る押しボタンスイッチを説明する。図１(ａ)は実施形態の押しボタンスイッチの原理的な概略的な側面構造図であり、図１(ｂ)は概略的な平面図である。これらの図において、押しボタンの戻り状態を実線で示し、押しボタンの押し込み状態を２点鎖線で示している。

なお、実施形態の押しボタンスイッチは、車両ドア近傍の車両内外に配置されて、乗客により操作されるものであるから、図中の上下方向は車両に配置されるときは水平方向、左右方向は垂直方向となるが、以下の上下方向および左右方向に本発明は限定されない。

また、本発明の押しボタンスイッチは、半自動式の車両ドアを装備した車両に適用することに限定されず、その用途に応じて適宜に実施することができる。

実施形態の押しボタンスイッチは、箱形状のケース１を備える。本発明において、ケース１の形状は箱形状に限定されるものではなく、円筒形状やその他の形状であってもよいことはもちろんである。

ケース１の上部には平面視矩形形状の開口１ｄがあり、その開口１ｄには平面視矩形形状の押しボタン２がその操作に応じて出没自在に設けられている。押しボタン２はその上面が操作面となる。なお，押しボタンは矩形形状以外にも円形その他任意の形状に出来る。

鍔３は平面視矩形形状のもので、押しボタン２の下面に直結されており、該鍔３は、ケース１の開口１ｄよりサイズが大きく、押しボタン２の上方への動きを制限するように設けられている。

押しボタン２と鍔３は板バネ４で上方に付勢されている。鍔３は、押しボタン２が押されていないときは、板バネ４で付勢されてケース１の上部を戻しストッパ１４としてその内面に当接している。

板バネ４の左端には磁石５が固定されている。磁石５は、ケース１内部の左側上方に配置されたリードスイッチ６と左右方向において一定の距離を隔てて対向している。この場合、磁石５の磁極軸(Ｎ磁極とＳ磁極を結ぶ軸)の方向は、リードスイッチ６の電極軸の方向と平行している。磁石５の磁極はどちらでも良い。実施形態では、押しボタン２を含めて磁石５とリードスイッチ６とが左右方向で並置されるので、押しボタンスイッチの薄型化に貢献することができる。

鍔３の下部中央にバネ押さえピン３１がある。バネ押さえピン３１は鍔３の下部中央において下方へ円錐状に突出した形状になっている。バネ押さえピン３１は鍔３と一体に形成してもよいし、鍔３とは別体に形成してもよい。このバネ押さえピン３１は、作用点４１で板バネ４に接している。

板バネ４は中央付近に円錐状の窪み４ａを有している。バネ押さえピン３１は板バネ４の窪み４ａに入り込み、そのピン先が窪み４ａの奥底と接する点が前記作用点４１となっている。

板バネ４は、作用点４１を中心にある角度回転できる。

板バネ４は，作用点４１から等距離で同一円周方向に切り出された同一形状の複数個、実施形態では４つの枝バネ４２ａ〜４２ｄを有している。枝バネ４２ａ〜４２ｄは押しボタン２とは反対の方向に所定の同一の曲げ角度に曲げられ、枝バネ４２ａ〜４２ｄそれぞれの先端はそれらに個別に対応する位置決め穴１１ａ〜１１ｄによりケース１に位置決めされている。

なお、枝バネ４２ａ〜４２ｄは板バネ４から切り出されたものであるが、板バネ４とは別体に設けたものでもよい。また、枝バネ４２ａ〜４２ｄは、実施形態では、４つの場合を示したが、３つ以上あれば、板バネ４は水平に保たれる。枝バネ４２ａ〜４２ｄは、図解の都合で図１（ａ）では、枝バネ４２ａの１つのみを示している。また、図において枝バネ４２ａの図は，透視図ではなく原理的に表している。

ケース１の下部内面には、作用点４１の下方に対応する位置にポスト１２が設けられており、このポスト１２は、押しボタン２の押し込み量を制限する押しストッパ１２となっている。

また、ケース１の下部内面には、前記したように、各枝バネ４２ａ〜４２ｄに個別に対応して、これら枝バネ４２ａ〜４２ｄそれぞれの先端を位置決めするための前記位置決め穴１１ａ〜１１ｄが形成されている。

これらの位置決め穴１１ａ〜１１ｄは、いずれも同一形状であり、これらの形状を位置決め穴１１ａで代表して説明すると、位置決め穴１１ａは、平面視が矩形形状で、側面視が水平より小さい傾斜角度で、枝バネ４２ａの先端方向に沿って直線的に下方に傾斜する傾斜内面１１ａ１と、この傾斜内面１１ａ１の奥端で垂直上方に立上がる垂直内面１１ａ２と、からなる。

枝バネ４２ａの水平に対する曲げ角度に対して、前記傾斜内面１１ａ１の傾斜角度は小さいので、枝バネ４２ａの先端は、その傾斜内面１１ａ１で円滑に案内され、かつ、この傾斜内面１１ａ１に沿って位置決め穴１１ａ内に入り込み、これら内面１１ａ１，１１ａ２の交点１１ａ３の位置に突き当たることで確実に位置決めされる。なお、本発明においては、枝バネ４２ａの位置決めの態様は上記に限定されないことは勿論である。また，これらの位置決め穴はケースの内面より下にある必要はなく，高い位置に設けても良い。さらに，枝バネが横に逃げないようにガイドを付けても良い。

押しボタン２の押し込み操作で、板バネ４の作用点４１がバネ押さえピン３１で下方へ押されると、枝バネ４２ａ〜４２ｄの曲げ角度は、押しボタン２が戻り位置にあるときの図１(ａ)の実線で示す水平に対する第１曲げ角度から、押しボタン２が押し込み操作されたときの図１(ａ)の２点鎖線で示す水平に対する第２曲げ角度に変形する。

枝バネ４２ａ〜４２ｄは、その先端が上記のように位置決めされているので、その結果、板バネ４は押しボタン２の押し込み操作に伴い、前記曲げ角度の差に応じた一定角度で回転する。この回転に関しては、後述する。

板バネ４の左端には磁石５が固定されているので、この磁石５は、板バネ４の前記一定角度での水平回転に伴い、所定の位置に移動して、リードスイッチ６と所定の位置関係で対向する結果、リードスイッチ６は磁石５の磁力によりオンに駆動される。

次に、押しボタン２の押し込み操作が解除されると、枝バネ４２ａ〜４２ｄはその復元力で２点鎖線の形状から実線の形状に復元し、これにより板バネ４は元の角度に戻されるとともに、作用点４１、バネ押さえピン３１を通じて押しボタン２を元の位置に戻すよう作用する。板バネ４の回転によって板バネ４左端の磁石５はリードスイッチ６と相対向して該リードスイッチ６をオンに駆動する位置から、リードスイッチ６をオンに駆動しない位置、つまりオフする位置へと移動し、これによりリードスイッチ６はオフとなる。

図２を参照して、枝バネによる板バネの回転について説明する。図２は枝バネ付近を詳細に示す図である。押しボタンの戻り状態を実線で示し、押しボタンの押し込み状態を２点鎖線で示す。押しボタン２の押し込み操作で作用点４１が押されると、板バネ４は、距離ｄだけ、下方に移動し、枝バネ４２ａは水平に近い曲げ角度になる。そのため、枝バネ４２ａの長さを水平方向長さと垂直方向長さとに分けた場合、上記曲げにより、水平方向長さが距離ｒ分だけ長くなる結果、板バネ４は、枝バネ４２ａにより、距離ｒだけ、右に移動する。同時に、作用点４１に対して枝バネ４２ａとは対称の位置にある枝バネ４２ｃは、距離ｒだけ、左に移動する。

枝バネ４２ａ，４２ｃの先端はそれぞれ位置決め穴１１ａ，１１ｃで位置が決まっているので、板バネ４は作用点４１を中心に一定角度だけ水平方向に回転する。枝バネ４２ｂと枝バネ４２ｄの動作も同様である。

板バネ４に取り付けられた磁石５は、板バネ４の回転で水平に移動するとともに上下にも動くが、実施形態のように磁石５の磁極軸とリードスイッチ６の電極軸とを平行したシステムでは、磁石５の磁極軸方向の動きに対して敏感にリードスイッチ６をオンオフすることが知られている。

こうして押しボタン２が押し込み操作方向に押し込まれてリードスイッチ６がオンになると、リードスイッチ６を介して不図示の車両ドア開閉機構に通電されて、不図示の車両ドアが開き、図１の実線のように押しボタン２が戻しの位置にあって、リードスイッチ６がオフになっていると、車両ドア開閉機構への通電が停止され車両ドアが閉じる。

なお、磁石５または枝バネ４２ａ〜４２ｄの位置を変更して，押しボタン２の戻し位置で磁石５によりリードスイッチ６をオンに駆動する位置として，押しボタン２の操作に対してオンオフが逆になるｂ接点のスイッチを構成してもよい。

また、図１（ｂ）において，板バネ４には左端だけでなく、その右端にも磁石を固定し、この磁石に対向するリードスイッチを配置して、２回路スイッチを構成してもよい。

以上説明したように、本発明では、リードスイッチを用いたことによりドア開閉機構を作動させる電圧・電流定格を大きくすることができると共に、従来あったシリンダが不要であり，磁石の水平の動きを利用するので、従来の押しボタンスイッチよりも薄型化した押しボタンスイッチを実現することができる。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形態で実施できる。したがって、前述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、本発明の範囲は特許請求の範囲に示すものであって、明細書本文には何ら拘束されない。さらに、特許請求の範囲に属する変形や変更は全て本発明の範囲内のものである。

１ ケース
１１ａ〜１１ｄ 枝バネ先端の位置決め穴
１２ 押しストッパ
１４ 戻しストッパ
２ 押しボタン
３ 鍔
３１ バネ押さえピン
４ 板バネ
４ａ 窪み
４１ 板バネ作用点
４２ａ〜４２ｄ 枝バネ
５ 磁石
６ リードスイッチ

Claims (6)

1. 押し込み操作およびその解除操作でケースの開口部から出没する押しボタンを備えた押しボタンスイッチであって、
   前記ケースの内部に、
   リードスイッチと、板バネと、を少なくとも備え、
   前記板バネは、前記押しボタンの前記押し込み操作で押される作用点と、前記作用点から等距離の同一円周上の複数個の枝バネと、前記リードスイッチに対向する磁石と、を備え、
   前記各枝バネは、所定の角度に曲げられ、かつ、それぞれの先端は、前記ケースに位置決めされ、
   前記板バネの作用点が、前記押しボタンの押し込み操作で押されると、前記各枝バネが、前記所定の角度に対して一定の角度分、変形することで、前記板バネは、一定角度、回転し、
   前記押しボタンの前記押し込み操作が解除されると、前記枝バネの復元力により、前記板バネは元の角度に戻されるとともに、前記作用点を通じて前記押しボタンは元の位置に戻され、
   前記板バネの前記一定角度の回転によって前記リードスイッチに対する前記磁石の対向位置が変化して、前記リードスイッチが前記磁石の磁力によりオンまたはオフに駆動される、
   ことを特徴とする押しボタンスイッチ。
2. 前記各枝バネは、それぞれ、前記板バネから同一形状に切り出されたものである、ことを特徴とする請求項１に記載の押しボタンスイッチ。
3. 前記各枝バネは、前記同一円周上において、互いに等距離の位置に設けられている、ことを特徴とする請求項１または２に記載の押しボタンスイッチ。
4. 前記押しボタンの押し込み操作で前記板バネを前記押し込み操作方向に押さえるばね押さえピンを備える一方、前記板バネの作用点に窪みがつけられ、前記窪みに前記バネ押さえピンの先端側が嵌り込むようになっている、ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の押しボタンスイッチ。
5. 前記ケースの下部内面に、前記各枝バネに個別に対応して、これら枝バネそれぞれの先端を位置決めするための位置決め穴が形成され、前記各枝バネは、その先端が前記位置決め穴に入り込んで、位置決めされている、ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の押しボタンスイッチ。
6. 前記各位置決め穴は、前記枝バネの先端の方向に沿って前記枝バネの前記所定の曲げ角度より小さい傾斜角度で傾斜する内面と、前記内面において前記枝バネの先端方向の奥側で立上がる内面とを有し、
   前記枝バネはその先端が前記位置決め穴の前記両内面の交点に突き当たることで位置決めされて固定されている、ことを特徴とする請求項５に記載の押しボタンスイッチ。

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