JP2017188407A - スイッチ装置 - Google Patents

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竹好 森
Takeyoshi Mori
竹好 森
正美 長屋
Masami Nagaya
正美 長屋
浩之 内藤
Hiroyuki Naito
浩之 内藤
章 花木
Akira Hanaki
章 花木
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  • Rotary Switch, Piano Key Switch, And Lever Switch (AREA)

Abstract

【課題】使い勝手の良いスイッチ装置を提供する。
【解決手段】スイッチ装置1は、第1の円筒体10と、これに対して相対回転可能とされた第2の円筒体20とを有し、これら両者は協働で節度機構を有している。また、スイッチ装置1は、第1の円筒体10の一部であるギア円筒部21と、ギアストッパ30と、スプリングバック40とを備える。ギアストッパ30は、スプリングバック40により常時付勢されている。ギアストッパ30は、ストッパ片を有し、これが第1の円筒体10の一部である第1の外側部と当接することにより回転が規制される。スイッチ装置1は、イグニッションがオンとオフとの間で切り替えられたとき、ギアストッパ30を、ギア円筒部21と噛合するロック位置と、噛合が解消されるアンロック位置との間で変位させる。
【選択図】図4

Description

本発明は、スイッチ装置に関する。
従来、車両のフロントパネルやセンターコンソールには、車両のヘッドライトの点灯モードを切り替えるロータリー式のスイッチ装置が設けられている(例えば、特許文献1参照)。このようなスイッチ装置には、一般にノブを操作し、複数個設けられる操作位置を切り替えた際に節度感を出すための節度機構が設けられている。
国際公開WO2015/137086号
しかしながら、特許文献1のような構成を採用するスイッチでは、ノブが最後の操作位置に維持されるため、例えば、車両のドライバーが交代したときに、新たなドライバーにとって、ノブが所望の位置にないおそれがある。このため、新たなドライバーにとっては、使い勝手の悪い状況を招くおそれがある。
なお、上記のような課題は、フロントパネルやセンターコンソールに設けられるスイッチ装置に限るものではない。ロータリー式のスイッチ装置であれば、上記課題と同様の課題が発生する。
本発明の目的は、使い勝手の良いスイッチ装置を提供することにある。
上記課題を解決するために、スイッチ装置は、支持部材に対し相対回転可能に支持され、回転方向に設けられる複数の操作位置の間を変位する操作部材と、前記操作部材に設けられる回転ギアと、前記支持部材に対して相対回転可能に支持され、前記回転ギアと噛合するロック位置と前記回転ギアとの噛合が解消されるアンロック位置との間で変位するギアストッパと、前記ギアストッパを予め設定される第1の回転方向に向かって付勢する付勢部材とを備え、前記ギアストッパは、前記第1の回転方向及び当該第1の回転方向とは逆方向の第2の回転方向への回転量が予め設定されたものであって、予め設定される第1のトリガが入力されることにより、前記ギアストッパを前記ロック位置から前記アンロック位置へ変位させ、予め設定される前記第1のトリガとは異なる第2のトリガが入力されることにより、前記ギアストッパを前記アンロック位置から前記ロック位置へ変位させるスイッチ装置。
この構成によれば、第1のトリガが入力されれば、ギアストッパと回転ギアとの噛合が解消されるので、ギアストッパは、付勢部材の付勢力により第1の回転方向に回転する。ギアストッパの第1の回転方向の回転量は予め設定されているので、ギアストッパは、付勢部材の付勢力によりある特定の回転位置まで回転する。第2のトリガが入力されれば、ギアストッパは回転ギアと噛合する。第1及び第2の回転方向の両方向におけるギアストッパの回転量は予め設定されているので、当該ギアストッパと噛合する回転ギア、ひいては、操作部材の回転量が設定量となる。また、第2のトリガが入力された直後において、ギアストッパの回転位置は、ある特定の回転位置である。このため、当該構成のスイッチ装置では、第1のトリガ及び第2のトリガが入力されることにより、ギアストッパが第2の回転方向に回転させる方向のみ操作部材を回転操作することができるとともに、その回転量が設定量とされる。すなわち、スイッチ装置の操作者は、第1のトリガ及び第2のトリガを入力すれば、操作部材を常に所望の回転位置から特定の回転方向へのみしか操作できないので、操作部材を操作した際の操作位置を把握しやすく、使い勝手がよい。
なお、第1のトリガが入力されてから第2のトリガが入力されるまでの間、ギアストッパと回転ギアとの噛合が解消される。これにより、操作部材は、支持部材に対して自由回転できる。すなわち、操作部材及びギアストッパに無理な操作力が負荷されないので、スイッチ装置としての信頼性が高まる。
上記構成において、前記ギアストッパは、回転軸方向に変位することにより、前記ロック位置と前記アンロック位置との間を変位するものであることが好ましい。
この構成によれば、ギアストッパを回転軸方向に変位させるという簡易な構成により、当該ギアストッパを回転ギアと噛合する状態と、回転ギアとの噛合が解消される状態とを切り替えることができる。
上記構成において、前記ギアストッパは、ストッパ片を有し、前記支持部材は、前記ギアストッパが前記第1の回転方向に回転する際の前記ストッパ片の回転軌跡上に位置する第1の外側部を有することが好ましい。
この構成によれば、ストッパ片と第1の外側部との当接により、ギアストッパの第1の回転方向への回転を規制することができる。
上記構成において、前記支持部材は、前記ギアストッパが前記第2の回転方向に回転する際の前記ストッパ片の回転軌跡上に位置する第2の外側部を有することが好ましい。
この構成によれば、ストッパ片と第2の外側部との当接により、ギアストッパの第2の回転方向への回転を規制することができる。すなわち、第1の外側部及び第2の外側部を設けるという簡易な構成のみで、ギアストッパ、ひいては、操作部材の回転量を設定することができる。
本発明のスイッチ装置は、使い勝手が良いという効果を有する。
スイッチ装置の外観を示す斜視図。 (a)はスイッチ装置の右側面側からの分解斜視図、(b)はスイッチ装置の左側面側からの分解斜視図。 (a)はスイッチ装置の正面図、(b)は図4(a)の指示線3b−3bにおける断面図。 (a)はギアストッパがロック位置にある状態の図3(a)の指示線4−4における断面図、(b)はギアストッパがアンロック位置にある状態の図3(a)の指示線4−4における断面図。 (a)はイグニッションがオフからオンに切り替えられた直後の図3(a)の指示線5−5における断面図、(b)は(a)の状態から第2の回転体が反時計方向へ回転操作されたときの断面図、(c)は(b)の状態からさらに第2の回転体が反時計方向へ回転操作されたときの断面図。 (a)はスイッチ装置の別例を示す図3(a)の指示線5−5に対応する位置の断面図、(b)は(a)の状態から第2の回転体が反時計方向へ回転操作されたときの断面図、(c)は(b)の状態からさらに第2の回転体が反時計方向へ回転操作されたときの断面図。
以下、スイッチ装置の一実施形態を図面にしたがって説明する。
図1に示すように、スイッチ装置1は、車両のフロントパネルFに設けられている。
図2(a)及び図2(b)に示すように、スイッチ装置1は、第1の円筒体10と、第2の円筒体20と、ギアストッパ30と、スプリングバック40とを備える。なお、第1の円筒体10は支持部材に、第2の円筒体20は操作部材に、スプリングバック40は付勢部材に、それぞれ相当する。
第1の円筒体10は、内外を連通する切り欠き11aが設けられた断面C字状の第11円筒部11(図5(a)参照)と、当該第11円筒部11のフロントパネルFとは反対側に連続する断面円環状の第12円筒部12とを備える。第11円筒部11及び第12円筒部12は、ともに軸O1に沿って延びている。
第1の円筒体10は、切り欠き11aに臨む第11円筒部11のフロントパネルF側の端面に凹設された支持溝13が、フロントパネルFに設けられる貫通孔F1と対向するように、第11円筒部11の端面を介してフロントパネルFに固定されている。なお、支持溝13及び貫通孔F1は軸O1と平行な軸O2において同軸とされ、且つこれら支持溝13及び貫通孔F1は等しい内径寸法r0とされている。
また、図5(a)〜(c)の各図に示すように、第11円筒部11の切り欠き11aに連続する外面、正確には、軸O1を中心としたときの5時の位置に位置する外面を外側部11bと規定する。外側部11bは、第1の外側部に相当する。なお、軸O2と外側部11bとの間の離間寸法はL0とされている。
図4(a)及び図4(b)に示すように、第11円筒部11の軸方向寸法はL11、第12円筒部12の軸方向寸法はL12に、それぞれ設定されている。また、フロントパネルFの板面から支持溝13の先端までの軸方向寸法はL13に設定されている。なお、支持溝13の深さ寸法L14は、軸方向寸法L11と軸方向寸法L13との差分である。
また、第11円筒部11の内径寸法はr1に設定されている。第11円筒部11の外径寸法及び第12円筒部12の外径寸法はともにR1に設定されている。
なお、図2(b)及び図3(b)に示すように、第12円筒部12の内周面は、第11円筒部11の内径寸法r1よりも大きい内径寸法r2とされた山部と内径寸法r2よりも大きい内径寸法r3とされた谷部とが周方向に等角度間隔で交互に連続する節度凹凸14とされている。
図2(a)及び図2(b)に示すように、第2の円筒体20は、外周面の全周に係合歯21aが等角度間隔で形成されたギア円筒部21と、ギア円筒部21のフロントパネルFとは反対側に連続する節度円筒部22と、節度円筒部22のフロントパネルFとは反対側に連続する操作円筒部23とを備える。これら、ギア円筒部21、節度円筒部22、及び操作円筒部23は、共通の軸O1に沿って延びている。また、第2の円筒体20は、節度円筒部22と操作円筒部23との境界部分において、外側に円板状に張り出すフランジ部24を備える。
図4(a)及び図4(b)に示すように、ギア円筒部21の軸方向寸法L21は、第11円筒部11の軸方向寸法L11よりも後述するギア部32の厚み寸法L32だけ短く設定されている(L21=L11−L32)。
節度円筒部22の軸方向寸法L22は、第12円筒部12の軸方向寸法L12よりも若干長く設定されている(L22>L12)。
節度円筒部22の外周面には、円筒状のディテント溝22aが凹設されている。ディテント溝22aには、当該ディテント溝22aの底面との間にコイルばね等の弾性圧縮部材25が介在された状態のディテント26が収容されている。ディテント26は、節度ピースに相当する。
なお、ギア円筒部21の歯先円直径dk1は、第11円筒部11の内径寸法r1よりも小さく設定されている(dk1<r1)。また、節度円筒部22の外径寸法R2は、第12円筒部12(節度凹凸14)の最小の内径寸法r2よりも小さく設定されている(R2<r2)。すなわち、ギア円筒部21は第11円筒部11の筒内に、節度円筒部22は第12円筒部12の筒内に、それぞれ挿入とされている。
第2の円筒体20は、弾性圧縮部材25が弾性圧縮された状態で、ギア円筒部21及び節度円筒部22が第1の円筒体10の筒内に挿入されることにより、当該第1の円筒体10によって相対回転可能に軸支されている。
なお、操作円筒部23の筒内には、インジケータ51(図3(a)参照)を有する表示円筒部50が挿入されている。インジケータ51は、図示しない制御部によってその点灯状態が制御されるものである。図示しない制御部は、図示しない検出部を通じて検出される第2の円筒体20の回転位置に応じて、車両ライトの点灯状態(AUTO,HEAD,TAIL,OFF)を切り替えるとともに、車両ライトの点灯状態に対応するインジケータ51を点灯させる。
図2(a)及び図2(b)に示すように、ギアストッパ30は、円柱軸31とギア部32とを備える。
図4(a)及び図4(b)に示すように、円柱軸31は、貫通孔F1及び支持溝13よりも若干小さい外径寸法を有し、且つ第11円筒部11の軸方向寸法L11とフロントパネルFの厚み寸法を足し合わせた寸法よりも十分に長い軸方向寸法を有する。円柱軸31は、一方の端部が支持溝13に進入し、且つ他方の端部が貫通孔F1を突き抜けてフロントパネルFの内側に位置する状態で、フロントパネルF及び第1の円筒体10に対して相対回転可能に軸支されている。
ギア部32は、第11円筒部11の軸方向寸法L11とギア円筒部21の軸方向寸法L21との差分より若干短い厚み寸法L32を有する板状のギアであって、円柱軸31の軸方向中央部、正確には円柱軸31の支持溝13に進入する端部から支持溝13の深さ寸法L14よりも若干長い位置に設けられている。
図5(a)〜(c)の各図に示すように、ギア部32は、係合歯32aと、ストッパ面32bと、ストッパ片32cとを有する。
係合歯32aは、ギア円筒部21の係合歯21aと噛合するものであって、ギア部32の周方向においておおよそ半分を占めている。係合歯32aの歯先円直径dk2の半分(歯先円半径dk2/2)は、軸O2と外側部11bとの間の離間寸法L0よりも短く設定されている。
ストッパ面32bは、係合歯32aの歯先をギア部32の周方向に延ばした部分であって、係合歯21aの歯先と当接する。なお、軸O2からストッパ面32bまでの寸法は、軸O2と外側部11bとの間の離間寸法L0よりも短く設定されている。なお、ストッパ面32bは、当接部に相当する。
ストッパ片32cは、ストッパ面32bから外周方向に突出する部分である。軸O2とストッパ片32cの先端部との間の距離である突出寸法L33は、軸O2と外側部11bとの間の離間寸法L0よりも長く設定されている(L33>L0)。すなわち、外側部11bは、ギアストッパ30の回転に伴い回転するストッパ片32cの回転軌跡C上に位置する。
ギアストッパ30は、後述するロック位置に位置するとき、常時、ギア部32の係合歯32aがギア円筒部21の係合歯21aと噛合する。この噛合関係により、第2の円筒体20が反時計方向に向かって回転するとき、ギアストッパ30は時計方向に向かって回転する。
なお、円柱軸31のフロントパネルFの内側に位置する端部は、図示しないアクチュエータに接続されている。ギアストッパ30は、図示しないアクチュエータが駆動することにより、軸方向変位する。具体的には、ギアストッパ30は、ギア部32の係合歯32aとギア円筒部21の係合歯21aとが噛合するロック位置と、当該ロック位置からギア部32の厚み寸法L32だけフロントパネルF側であってギア部32の係合歯32aとギア円筒部21の係合歯21aとの噛合が解消されるアンロック位置との間を変位する。
なお、ギア部32は、円柱軸31の支持溝13に進入する端部から支持溝13の深さ寸法L14よりも若干長い位置に設けられているため、ロック位置からアンロック位置へ変位した場合でも、支持溝13には、円柱軸31の端部が進入した状態に維持される。
図示しない制御部は、インジケータ51の制御に加えて、図示しないアクチュエータの駆動も制御する。図示しない制御部は、車両のイグニッションがオンからオフに切り替えられたことをトリガにギアストッパ30がロック位置からアンロック位置へ変位するように図示しないアクチュエータを駆動させる。したがって、図4(b)に示すように、車両のイグニッションがオフとされている間、ギアストッパ30はアンロック位置に維持される。また、図示しない制御部は、車両のイグニッションがオフからオンに切り替えられたことをトリガにギアストッパ30がアンロック位置からロック位置へ変位するように図示しないアクチュエータを駆動させる。したがって、図4(a)に示すように、車両のイグニッションがオンとされている間、ギアストッパ30はロック位置に維持される。
なお、図示しない制御部は、車両のイグニッションがオフからオンに切り替えられたとき、現状の第2の円筒体20に回転位置によらず、また、車両のイグニッションがオンからオフに切り替えられたときの車両ライトの点灯状態によらず、車両ライトの点灯状態をAUTOに設定するとともに、AUTOに該当するインジケータ51を点灯させる。
図2(a)及び図2(b)に示すように、スプリングバック40は、いわゆるトーションスプリングであって、一方の端部が第1の円筒体10に、他方の端部がギアストッパ30に、それぞれ接続されている。スプリングバック40の弾性力により、ギアストッパ30は、常時、図5(a)〜(c)において反時計方向へ向かって付勢されている。なお、ギアストッパ30における反時計方向が第1の回転方向に、ギアストッパ30における時計方向が第2の回転方向に、それぞれ相当する。
次に、スイッチ装置1の作用及び効果について説明する。なお、弾性圧縮部材25によってディテント26が節度凹凸14に押圧している状態で、操作されることにより第2の円筒体20が回転する際に、ディテント26が節度凹凸14に追従するように変位する。このディテント26の変位によって、第2の円筒体20に対して節度感を付与することは周知技術である。なお、ここでは、第2の円筒体20に対して節度感が付与されるだけ回転する度、車両の点灯状態を1段階だけ切り替えるように図示しない制御部が設定されている。また、ディテント26が節度凹凸14の谷部を押圧することにより、第2の円筒体20に外力が加わらない限り、第2の円筒体20の回転方向における位置が維持されることも周知技術である。そのため、これら節度凹凸14、弾性圧縮部材25、及びディテント26により構成される節度機構における詳細な説明は割愛する。
まず、車両のイグニッションがオンからオフに切り替えられた場合について説明する。
この場合、図示しない制御部が図示しないアクチュエータを駆動させることによって、ギアストッパ30は、図4(a)に示すロック位置から図4(b)に示すアンロック位置に変位する。したがって、ギアストッパ30(ギア部32)と第2の円筒体20(ギア円筒部21)との噛合が解消される。ギアストッパ30には、常時スプリングバック40による弾性力が作用しているので、図5(a)に示すように、ギアストッパ30は、ストッパ片32cが外側部11bと当接するまで反時計方向に回転する。
なお、この状態では、前述のようにギアストッパ30と第2の円筒体20との噛合が解消されているので、第2の円筒体20を、時計方向及び反時計方向に向かって際限なく回転させることができる。また、第2の円筒体20が操作されても、当該第2の円筒体20及びギアストッパ30に無理な操作力が負荷されないので、スイッチ装置1としての信頼性が高い。
次に、車両のイグニッションがオフからオンに切り替えられた場合について説明する。
この場合、図示しない制御部が図示しないアクチュエータを駆動させることによって、ギアストッパ30は、図4(b)に示すアンロック位置から図4(a)に示すロック位置に変位する。したがって、ギアストッパ30(ギア部32)と第2の円筒体20(ギア円筒部21)とが噛合する。これにより、第2の円筒体20の反時計方向への回転に伴いギアストッパ30は時計方向へ回転し、第2の円筒体20の時計方向への回転に伴いギアストッパ30は反時計方向へ回転する。
前述の通り、ギアストッパ30は、車両のイグニッションがオフとされている状態で、ストッパ片32cと外側部11bとが当接した状態であるので、車両のイグニッションがオフからオンに切り替えられた直後は、図5(a)に示すように、ギアストッパ30の反時計方向への回転が規制されている。ひいては、第2の円筒体20の時計方向への回転が規制されている。言い換えると、第2の円筒体20は、車両ライトの点灯状態がAUTOとされる回転位置からHEAD(図5(b)参照)、TAIL(図示省略)を経てOFF(図5(c)参照)に至る回転位置までの回転操作が許容されている。
図5(c)に示すように、車両ライトの点灯状態がOFFとなる回転位置まで第2の円筒体20が操作されると、ギアストッパ30も時計方向に回転し、ストッパ面32bがギア円筒部21の係合歯21aの先端部と当接する。これにより、ギアストッパ30の時計方向への回転が規制され、ひいては第2の円筒体20の反時計方向への回転が規制される。
このように、スイッチ装置1では、車両のイグニッションがオンとされている状態にあるとき、第2の円筒体20の回転操作範囲が規定されている。また、図示しない制御部によって車両ライトの点灯状態を切り替えるだけ第2の円筒体20を回転操作させると、節度機構により節度感が付与される。このため、スイッチ装置1の操作者は、インジケータ51を確認しなくても、車両ライトの点灯状態を認識することができる。
また、車両のイグニッションがオフからオンに切り替えられたとき、図示しない制御部は、車両ライトの点灯状態をAUTOに設定するので、スイッチ装置1の操作者は、より車両ライトの点灯状態を認識しやすい。
なお、上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態において、図6(a)〜(c)の各図に示すように、第11円筒部11の切り欠き11aに連続する外面、正確には、軸O2からの離間寸法L0となり、且つ軸O1を中心としたときの7時の位置に位置する外面に外側部11cを設定してもよい。なお、外側部11cは、第2の外側部に相当し、ギアストッパ30の回転に伴い回転するストッパ片32cの回転軌跡C上に位置する。
このように構成すれば、第2の円筒体20が反時計方向へ回転し、車両ライトの点灯状態がOFFとされたとき、ストッパ片32cと外側部11cとが当接する。これにより、更なるギアストッパ30の時計方向への回転、ひいては、第2の円筒体20の反時計方向へ回転が規制される。すなわち、このように構成した場合でも、上記実施形態と同様に、第2の円筒体20の回転操作範囲が規定される。
なお、このように構成した場合、ギアストッパ30におけるストッパ面32bを省略してもよい。
・上記実施形態において、インジケータ51は省略してもよい。また、スイッチ装置1とは別にインジケータを設けてもよい。
・上記実施形態において、第2の円筒体20における節度円筒部22の外周面に節度凹凸を、第1の円筒体10における内周面に凹設されたディテント溝、当該ディテント溝に収容される弾性圧縮部材及びディテントを、それぞれ設けてもよい。このように構成した場合でも、第2の円筒体20を回転操作すれば節度感を得ることができる。
・上記実施形態において、弾性圧縮部材25は、コイルばねに限らず、ディテント26を節度凹凸14に対して押圧すものであればよい。
・上記実施形態において、スイッチ装置1は、フロントパネルFに設けられたが、設けられる位置はフロントパネルFに限らない。例えば、センターコンソールやドア等にスイッチ装置1を設けてもよい。
・上記実施形態において、スイッチ装置1は、車両ライトの点灯状態を切り替えるものに限定されない。例えば、車両のシフトチェンジ等の用途にスイッチ装置1を使用してもよい。
1…スイッチ装置、10…第1の円筒体、11…第11円筒部、11a…切り欠き、11b,11c…外側部、12…第12円筒部、13…支持溝、14…節度凹凸、20…第2の円筒体、21…ギア円筒部、21a…係合歯、22…節度円筒部、22a…ディテント溝、23…操作円筒部、24…フランジ部、25…弾性圧縮部材、26…ディテント、30…ギアストッパ、31…円柱軸、32…ギア部、32a…係合歯、32b…ストッパ面、32c…ストッパ片、40…スプリングバック、50…表示円筒部、51…インジケータ。

Claims (4)

  1. 支持部材に対し相対回転可能に支持され、回転方向に設けられる複数の操作位置の間を変位する操作部材と、
    前記操作部材に設けられる回転ギアと、
    前記支持部材に対して相対回転可能に支持され、前記回転ギアと噛合するロック位置と前記回転ギアとの噛合が解消されるアンロック位置との間で変位するギアストッパと、
    前記ギアストッパを予め設定される第1の回転方向に向かって付勢する付勢部材とを備え、
    前記ギアストッパは、前記第1の回転方向及び当該第1の回転方向とは逆方向の第2の回転方向への回転量が予め設定されたものであって、
    予め設定される第1のトリガが入力されることにより、前記ギアストッパを前記ロック位置から前記アンロック位置へ変位させ、予め設定される前記第1のトリガとは異なる第2のトリガが入力されることにより、前記ギアストッパを前記アンロック位置から前記ロック位置へ変位させるスイッチ装置。
  2. 請求項1に記載のスイッチ装置において、
    前記ギアストッパは、回転軸方向に変位することにより、前記ロック位置と前記アンロック位置との間を変位するものであるスイッチ装置。
  3. 請求項1又は2に記載のスイッチ装置において、
    前記ギアストッパは、ストッパ片を有し、
    前記支持部材は、前記ギアストッパが前記第1の回転方向に回転する際の前記ストッパ片の回転軌跡上に位置する第1の外側部を有するスイッチ装置。
  4. 請求項3に記載のスイッチ装置において、
    前記支持部材は、前記ギアストッパが前記第2の回転方向に回転する際の前記ストッパ片の回転軌跡上に位置する第2の外側部を有するスイッチ装置。
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