JP2020042996A - 抵抗器付きブラシスイッチ及びその製造方法 - Google Patents

抵抗器付きブラシスイッチ及びその製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】生産性を大幅に向上させることができる抵抗器付きブラシスイッチとその製造方法を提供する。【解決手段】本発明の抵抗器付きブラシスイッチは、ケース２０，３０と、ケース２０、３０に固定された固定接点パターンと、ケース２０，３０に傾倒可能に支持されたレバー５０と、レバー５０の動作により固定接点パターンに接続される可動接点ブラシ６０を備え、固定接点パターンが、ケース２０，３０内に離間して配置された複数の固定接点と、複数の固定接点の各々に接続された複数の端子４４，４５，…を有し、可動接点ブラシ６０が、複数の固定接点の各々に離間又は接触する複数の接点ばね片６２，６３，６４と、接点ばね片６２，６３間と接点ばね片６２，６４間に取り付けられた抵抗値の異なる複数の抵抗器７１，７２を有している。【選択図】図２

Description

本発明は、車載用のエレクトロニックコントロールユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）回路（以下「ＥＣＵ回路」という）の検出スイッチとして使用される抵抗器付きブラシスイッチとその製造方法に関する。
従来、ＥＣＵ回路に使用されるこの種のスイッチとして、下記の特許文献１に記載されたスイッチ装置が知られている。このスイッチ装置は、コモン固定接点、第１切替固定接点及び第２切替固定接点のうちの少なくとも２つを保持部材の上方におけるケース内で延出させて延出部を形成し、その延出部の一部に形成した取付部に抵抗器を取り付けたスイッチである。
特開２０１５−７２８９４号公報
ところで、特許文献１のスイッチ装置によると、抵抗器の取り付け方法は、保持部材の上に支持壁部を立設し、その支持壁部に保持された延出部に凹部を設けて、その凹部にチップ抵抗器を収容して半田付けするというものである。ところが、このチップ抵抗器を収容する凹部は、複雑な形状の支持壁部の側面に設けられているため、半田印刷機やチップマウンター、リフロー炉等で自動搬送する表面実装装置で半田付けするのに適した構造になっていない。したがって、一つ一つ手作業で抵抗器を半田付けする工程が必要になるため、大量生産に向かず、大幅な製造コストアップを招くという問題があった。
そこで、本発明はこのような問題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、生産性を大幅に向上させることができる抵抗器付きブラシスイッチとその製造方法を提供することにある。
前記の目的を達成するため、本発明の抵抗器付きブラシスイッチは、ケースと、前記ケースに固定された固定接点パターンと、前記ケースに傾倒可能に支持されたレバーと、前記レバーの動作により前記固定接点パターンに接続される可動接点ブラシを備え、前記固定接点パターンが、前記ケース内に離間して配置された複数の固定接点と、前記複数の固定接点の各々に接続された複数の端子を有し、前記可動接点ブラシが、前記複数の固定接点の各々に離間又は接触する複数の接点ばね片と、前記複数の接点ばね片間に取り付けられた抵抗値の異なる複数の抵抗器を有することを特徴とする。
また、本発明の抵抗器付きブラシスイッチにおいて、前記複数の抵抗器が、前記複数の接点ばね片間を隔離する型枠内にチップ抵抗器を搭載して半田付けしたものであっても良い。
また、本発明の抵抗器付きブラシスイッチにおいて、前記可動接点ブラシが、前記型枠を前記レバーの凹部に嵌め込み固定して一体化されていても良い。
また、本発明の抵抗器付きブラシスイッチの製造方法は、一枚の金属板に複数の接点ばね片を含む可動接点パターンをプレス成形する工程と、前記プレス成形された可動接点パターンにめっき処理を施す工程と、前記めっき処理された可動接点パターンに樹脂製の型枠をフープ成形する工程と、前記フープ成形された型枠内にチップ抵抗器を搭載して半田付けする工程と、前記チップ抵抗器が半田付けされた可動接点パターンを複数の接点ばね片に切断し曲げ加工して可動接点ブラシをプレス成形する工程と、前記プレス成形された可動接点ブラシの型枠をレバーの凹部に嵌め込み固定して一体化する工程と、前記一体化された可動接点ブラシ付きのレバーを固定接点パターンがインサート成形されたケースに組み付ける工程を経て製造されることを特徴とする。
本発明によれば、可動接点ブラシを構成する一枚の金属板からなる可動接点パターンに型枠をフープ成形し、その型枠内にチップ抵抗器を搭載して半田付けすることにより、可動接点ブラシに抵抗器を取り付けたスイッチを製造することができる。このため、多数個取りした可動接点パターンに自動搬送による表面実装装置を使用して抵抗器を取り付けることが可能になるので、生産効率が大幅に向上し、大量生産による大幅な製造コストダウンを図ることができるという効果がある。
（ａ）は本発明の抵抗器付きブラシスイッチの外観を示す斜視図、（ｂ）は同スイッチの正面図、（ｃ）は同スイッチの平面図、（ｄ）は同スイッチの回路構成図である。 本発明の抵抗器付きブラシスイッチの内部構造を示す分解斜視図である。 （ａ）は同スイッチにおける固定接点パターンの平面図、（ｂ）はその側面図である。 （ａ）は同スイッチにおけるベースの平面図、（ｂ）はＢ−Ｂ断面図、（ｃ）はＣ−Ｃ断面図、（ｄ）はＤ−Ｄ断面図である。 本発明の製造方法において、可動接点パターンをプレス成形する工程を示す正面図及び平面図である。 本発明の製造方法において、可動接点パターンにめっき処理を施す工程を示す正面図及び平面図である。 本発明の製造方法において、可動接点パターンに型枠をフープ成形する工程を示す正面図及び平面図である。 本発明の製造方法において、型枠内にチップ抵抗器を搭載して半田付けする工程を示す正面図及び平面図である。 本発明の製造方法において、可動接点パターンを複数の接点ばね片に切断する工程を示す正面図及び平面図である。 本発明の製造方法において、複数の接点ばね片を折り曲げ加工する工程を示す正面図及び平面図である。 本発明の製造方法において、可動接点ブラシの型枠をレバーの凹部に嵌め込み固定して一体化する工程を示す正面図、平面図及び斜視図である。 本発明の抵抗器付きブラシスイッチの動作説明図で、（ａ）は自由位置の断面図、（ｂ）はＯＮ位置の断面図、（ｃ）は全移動位置の断面図である。
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。
図１及び図２に示すように、本発明の抵抗器付きブラシスイッチＳＷは、ベース２０とトップケース３０からなる箱型のケース１０の内部に、固定接点パターン４０と、レバー５０と、可動接点ブラシ６０を備えて構成されており、可動接点ブラシ６０に複数個の抵抗器７０（７１，７２）を取り付けてケース１０に内蔵したことにより、抵抗器７０を外付けしたスイッチに比べて回路の安定化と小型化を図ることができる。
また、このスイッチＳＷは、車載用のＥＣＵ回路の検出スイッチとして使用され、異なる抵抗値の抵抗器７１（Ｒ１），７２（Ｒ２）を取り付けたことにより、レバー５０の動作に応じて、図１（ｄ）のようにＣ−Ａ回路、Ｃ−Ｂ回路、Ａ−Ｂ回路の３パターンの異なる出力が得られるので、マイコン側で３つの異なる機能を制御することができる。
以下、本発明の抵抗器付きブラシスイッチＳＷの詳細な構造について、その製造方法にしたがって説明する。
図３に示すように、固定接点パターン４０は、導電性を有する一枚の金属板（本実施形態では黄銅）に複数個の固定接点を配置してプレス成形したものである。図中右側に配置された固定接点４１は共通固定接点であり、その両端部を折り曲げた端子（電源端子４４と接地端子４５）が接続されている。また、図中左側に配置された固定接点４２，４３は第一固定接点と第二固定接点であり、各々の端部を折り曲げた端子（第一出力端子４６と第二出力端子４７）が接続されている。なお、図中の点線は切断予定線である。
図４に示すように、固定接点パターン４０は、絶縁性を有する樹脂材料（本実施形態ではポリアミド樹脂）からなるベース２０にインサート成形され、その後、点線部分がプレス機で切断加工される。これにより、ベース２０内の底面に共通固定接点４１、第一固定接点４２及び第二固定接点４３が互いに絶縁した状態で配置され、ベース２０の外部に電源端子４４、接地端子４５、第一出力端子４６及び第二出力端子４７が配置される。
図５に示すように、可動接点ブラシ６０を成形する可動接点パターン６１は、導電性を有し、ばね性に優れた金属板（本実施形態ではりん青銅）に複数本の接点ばね片を配置してプレス成形したものである。ここで、本実施形態では一枚の金属板に可動接点パターン６１を３連×３列並べて配置し、一つの金型内でキャビティを多数個取りすることにより、生産性を大幅に向上させることができる。個々の可動接点パターン６１には、中央に共通接点ばね片６２となる部分が配置され、その両側に共通接点ばね片６２よりも短い第一接点ばね片６３と第二接点ばね片６４となる部分が配置される。
次に、図６に示すように、可動接点パターン６１にめっき処理が施される。めっき処理は、後述のクリーム半田７４の濡れ性を向上させるためのものであり、可動接点パターン６１のうち、接点ばね片（共通接点ばね片６２、第一接点ばね片６３、第二接点ばね片６４）の部分に限定して、銀めっきによる皮膜７３が所定の厚みで形成される。
次に、図７に示すように、めっき処理された可動接点パターン６１に型枠８０がフープ成形される。型枠８０は、抵抗器７０を取り付ける位置決め用の部品であり、絶縁性を有する樹脂材料（本実施形態ではポリアミド樹脂）で金属板を挟んでフープ成形することにより、可動接点パターン６１と一体化される。なお、型枠８０の設置位置は、接点ばね片の付け根部分に設定されており、抵抗器７０のサイズに合わせて共通接点ばね片６２と第一接点ばね片６３の間の第一収容部８１と、共通接点ばね片６２と第二接点ばね片６４の間の第二収容部８２に区画されている。また、型枠８０の中央部分には仕切り壁８３が形成されており、第一収容部８１と第二収容部８２を隔離するように設定されている。
続いて、図８に示すように、フープ成形された型枠８０の内部に抵抗器７０を搭載して半田付けが行われる。本実施形態では、自動搬送による表面実装装置を使用して、まずクリーム半田印刷機で型枠８０の第一収容部８１と第二収容部８２の内側にクリーム半田７４を塗布する。その後、抵抗値の異なる２個の角形のチップ抵抗器（第一チップ抵抗器７１と第二チップ抵抗器７２）を、それぞれチップマウンターで第一収容部８１と第二収容部８２に搭載する。そして、リフロー炉で加熱してクリーム半田７４を溶かし、可動接点パターン６１の上に２個のチップ抵抗器７１，７２を半田付けして固定する。なお、チップ抵抗器７１，７２を搭載する型枠８０には仕切り壁８３が設けられているため、クリーム半田７４のブリッジによる実装不良を未然に防ぐことができる。
次に、図９に示すように、チップ抵抗器７１，７２を半田付けした可動接点パターン６１は、複数の接点ばね片に切断される。すなわち、図中のハッチング部分をプレス機で切断加工することにより、可動接点パターン６１に、共通接点ばね片６２と、第一接点ばね片６３と、第二接点ばね片６４が分離形成される。
そして、図１０に示すように、切断された可動接点パターン６１を折り曲げて可動接点ブラシ６０がプレス成形される。すなわち、図中の山折り線で示す部分をプレス機で折り曲げ加工することにより、共通接点ばね片６２と、第一接点ばね片６３と、第二接点ばね片６４がＵ字状に折り曲げられて、それぞれにばね力を持たせた可動接点ブラシ６０が成形される。
さらに、図１１に示すように、可動接点ブラシ６０とレバー５０を一体化する。レバー５０は、絶縁性を有し、耐摩耗性に優れた樹脂材料（本実施形態ではポリアセタール樹脂）で成形され、外力を受ける操作部５１と、可動接点ブラシ６０を保持する凹部５２と、外力を可動接点ブラシ６０に伝達するカム部５３を備えてなる。このレバー５０の凹部５２に可動接点ブラシ６０と一体化された型枠８０を挿入すると、型枠８０の左右両側にある爪８４が凹部５２の両側にある孔５４に嵌め込み固定され、Ｕ字状の第一接点ばね片６３と第二接点ばね片６４が凹部５２内に蓄力状態で保持される。このように、可動接点ブラシ６０とレバー５０はワンタッチで連結されるので、組み立て時の作業を簡素化することができる。
最後に、一体化した可動接点ブラシ６０付きのレバー５０をケース１０に収容する。図２に示したように、レバー５０の外側面に設けられた軸部５５をベース２０の軸受２１に挿入すると、レバー５０は軸部５５を支点にして所定角度で傾倒可能に支持される。そして、ベース２０の上からトップケース３０を被せ、ベース２０の外側面に設けられた係止爪２２をトップケース３０の係止孔３２に嵌め込み固定すると、ベース２０とトップケース３０からなるケース１０の内部に、抵抗器７０が取り付けられた可動接点ブラシ６０付きのレバー５０が収容される。このようにして、図１に示したとおり、トップケース３０の天板に設けられた開口部３１からレバー５０の操作部５１が突出し、本実施形態の抵抗器付きブラシスイッチＳＷが完成する。
本実施形態の抵抗器付きブラシスイッチＳＷは以上のように構成されており、図１２（ａ）に示す静止した自由位置の状態では、可動接点ブラシ６０の共通接点ばね片６２がベース２０上の共通固定接点４１に接触しているが、第一接点ばね片６３と第二接点ばね片６４は第一固定接点４２と第二固定接点４３に接触していない。このため、共通固定接点４１と第一固定接点４２及び第二固定接点４３とは導通しておらず、スイッチがＯＦＦの状態である。
ここでレバー５０に外力が作用すると、レバー５０が軸部５５を支点に回転して倒れるため、外力を受ける操作部５１が力点として、可動接点ブラシ６０に当接したカム部５３が作用点として機能する。このとき、図１２（ｂ）のように可動接点ブラシ６０がカム部５３に押されて圧縮し始め、図１２（ｃ）のように全移動位置ではレバー５０の操作部５１がケース１０の内部まで押し込まれ、第一接点ばね片６３と第二接点ばね片６４がそれぞれ第一固定接点４２と第二固定接点４３に接触する。このため、共通固定接点４１と第一固定接点４２及び第二固定接点４３とが導通し、スイッチがＯＮの状態に切り替わる。
また、図１（ｄ）を参照すると、第一チップ抵抗器７１（Ｒ１）と第二チップ抵抗器７２（Ｒ２）は異なる抵抗値を有している。このため、スイッチがＯＮの状態のときには、Ｃ−Ａ回路（第一チップ抵抗器Ｒ１の抵抗値）、Ｃ−Ｂ回路（第二チップ抵抗器Ｒ２の抵抗値）、Ａ−Ｂ回路（第一チップ抵抗器Ｒ１の抵抗値と第二チップ抵抗器Ｒ２の抵抗値の合算）の３つの異なる値の出力が得られる。したがって、この出力を読み取るＥＣＵ回路のマイコン側では、３つの異なる機能を制御することができる。
なお、レバー５０に作用していた外力が解除されると、可動接点ブラシ６０の弾性復元力により、倒れていたレバー５０が起き上がる。これにより、可動接点ブラシ６０が元の状態に戻り、再び第一接点ばね片６３と第二接点ばね片６４が第一固定接点４２と第二固定接点４３から離れ、共通固定接点４１と第一固定接点４２及び第二固定接点４３との導通が絶たれてスイッチがＯＦＦの状態に切り替わる。
以上説明したように、本実施形態の抵抗器付きブラシスイッチＳＷによれば、可動接点ブラシ６０に２個の抵抗器７１，７２を取り付けてケース１０に内蔵したことにより、抵抗器を外付けする工程を削減することができるとともに、抵抗器を外付けしたスイッチに比べて回路の安定化と小型化を図ることができる。また、可動接点パターン６１の段階で抵抗器７１，７２を半田付けすることができるので、実装不良を防ぎ、生産性を向上させることができるとともに、可動接点ブラシ６０とレバー５０を一体化したことにより、組み立て工程を簡略化することができる。
なお、上述した実施形態では、一枚の金属板からなる可動接点パターン６１を３連×３列の多数個取りとしたが、連数や列数については生産効率を考慮して適宜増加することが可能である。また、可動接点ブラシ６０について、接点ばね片（共通接点ばね片６２、第一接点ばね片６３、第二接点ばね片６４）の本数を３本とし、２個の抵抗器７１，７２を取り付けたが、接点ばね片の本数や抵抗器の個数を増加することにより、多様な検出回路に対応することが可能である。
ＳＷ：抵抗器付きブラシスイッチ
１０：ケース
２０：ベース
２１：軸受
２２：係止爪
３０：トップケース
３１：開口部
３２：係止孔
４０：固定接点パターン
４１：固定接点（共通固定接点）
４２：固定接点（第一固定接点）
４３：固定接点（第二固定接点）
４４：端子（電源端子）
４５：端子（接地端子）
４６：端子（第一出力端子）
４７：端子（第二出力端子）
５０：レバー
５１：操作部
５２：凹部
５３：カム部
５４：孔
５５：軸部
６０：可動接点ブラシ
６１：可動接点パターン
６２：接点ばね片（共通接点ばね片）
６３：接点ばね片（第一接点ばね片）
６４：接点ばね片（第二接点ばね片）
７０：抵抗器
７１：チップ抵抗器（第一チップ抵抗器）
７２：チップ抵抗器（第二チップ抵抗器）
７３：皮膜
７４：クリーム半田
８０：型枠
８１：第一収容部
８２：第二収容部
８３：仕切り壁
８４：爪

Claims (4)

  1. ケースと、
    前記ケースに固定された固定接点パターンと、
    前記ケースに傾倒可能に支持されたレバーと、
    前記レバーの動作により前記固定接点パターンに接続される可動接点ブラシを備え、
    前記固定接点パターンが、
    前記ケース内に離間して配置された複数の固定接点と、
    前記複数の固定接点の各々に接続された複数の端子を有し、
    前記可動接点ブラシが、
    前記複数の固定接点の各々に離間又は接触する複数の接点ばね片と、
    前記複数の接点ばね片間に取り付けられた抵抗値の異なる複数の抵抗器を有することを特徴とする抵抗器付きブラシスイッチ。
  2. 前記複数の抵抗器が、前記複数の接点ばね片間を隔離する型枠内にチップ抵抗器を搭載して半田付けしたものである、請求項１に記載の抵抗器付きブラシスイッチ。
  3. 前記可動接点ブラシが、前記型枠を前記レバーの凹部に嵌め込み固定して一体化されている、請求項２に記載の抵抗器付きブラシスイッチ。
  4. 一枚の金属板に複数の接点ばね片を含む可動接点パターンをプレス成形する工程と、
    前記プレス成形された可動接点パターンにめっき処理を施す工程と、
    前記めっき処理された可動接点パターンに樹脂製の型枠をフープ成形する工程と、
    前記フープ成形された型枠内にチップ抵抗器を搭載して半田付けする工程と、
    前記チップ抵抗器が半田付けされた可動接点パターンを複数の接点ばね片に切断し折り曲げ加工して可動接点ブラシをプレス成形する工程と、
    前記プレス成形された可動接点ブラシの型枠をレバーの凹部に嵌め込み固定して一体化する工程と、
    前記一体化された可動接点ブラシ付きのレバーを固定接点パターンがインサート成形されたケースに組み付ける工程を経て製造されることを特徴とする抵抗器付きブラシスイッチの製造方法。

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