JP2024020792A - リードスイッチ制御装置及びこれを備え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において磁石の移動ストロークを小さくし、押しボタンの操作方向の寸法を小さくする。【解決手段】駆動磁石は板状で、上下方向に磁化され、板バネに取り付けられ、板バネのたわみに従って下方向に移動し、そのＮ磁極がリードスイッチの一方の電極に近づくことでこれをＮに磁化し、駆動磁石のＳ磁極が磁気ヨークに近づき、Ｓ磁極の磁化力をリードスイッチの他方の電極に導きこれをＳ極に磁化する。リードスイッチの２つの電極は互いにＮ極とＳ極の逆極性に磁化され、オンする。駆動磁石が上に移動するとそのＳ磁極が一方の電極に接近してＳに磁化し、リードスイッチは２つの電極が共にＳに磁化され、オフする。板バネは右端固定で，中央部が押しボタンに押されまたは戻されることによって板状の駆動磁石を上下方向に移動させ、短いストロークでリードスイッチをオン・オフする。【選択図】図１

Description

本発明は、リードスイッチのオン・オフ駆動を制御するリードスイッチ制御装置、及び、このリードスイッチ制御装置を備えた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には、駅に停車中、不必要に長く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流出して温度が低下したり、また、夏場では冷房による車内温度が上昇したりするのを防止するために、乗客自らが開閉操作できる半自動ドアを備えたものがある。

上記のような車両では、ドア収容部の車外側と車内側とにそれぞれ、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。

この種の押しボタンスイッチには、従来、図４に示すものがある。図４において、ｘ、ｙ、ｚは三次元直交座標系のｘ軸方向(ｘ方向)、ｙ軸方向(ｙ方向)、及びｚ軸方向(ｚ方向)を示す。この三次元直交座標系は各図共通である。
共通である。

図４に示す押しボタンスイッチにおいては、ケーシング（図示略）内に固定的に設けられたリードスイッチ２と、このケーシングに対して出没自在の押しボタン３とを備え、押しボタン３のリードスイッチ２側の面部にはリードスイッチ２を駆動するための磁石４が取り付けられている。この押しボタンスイッチでは、リードスイッチ２が当該押しボタンスイッチの接点部分を構成する。

この押しボタンスイッチでは、押しボタン３の操作に伴い、磁石４により、リードスイッチ２の接点間隔(ギャップ)を持って相対する一対の電極(強磁性体リード)のうちの一方の電極を磁化し、リードスイッチ２の両電極間ギャップに発生する磁束による磁気吸引力で、対向する前記両電極間の接点を閉じたり、あるいは開けたりすることで、導通(オン)あるいは非導通(オフ)としてリードスイッチ２をオン・オフ制御するようになっている。

なお、図４の押しボタンスイッチにおいて、磁石４の磁極軸の方向は、リードスイッチ２の電極軸の方向 (ｘ方向、長さ方向)と直交するｙ方向に設定されていて、磁石４の磁極軸におけるＮ極もしくはＳ極の一方はリードスイッチ２の側に向いている。

上記構成の押しボタンスイッチでは、その両電極間の接点部分が上記のようにリードスイッチ２であることで、比較的高い電圧での使用が可能となり、電車等の車両に設置することが容易になるほか、リードスイッチ２が押しボタン３の矢印で示す操作方向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３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、薄型化できる等の利点がある。

日本ハムリン株式会社「リードスイッチの知識」玄同社 昭和５５年１月６日発行

特開２００１－１８４９７３号公報

しかしながら、上記のように、リードスイッチ制御装置をリードスイッチ２と磁石４とで構成する場合、リードスイッチ２に対する磁石４の作用には、改良の余地があり、リードスイッチ２のオン・オフ動作の確実性を損なうことなく、さらに押しボタン３の移動ストロークを短くし、薄型にすることが望まれる。

以下、従来のリードスイッチ制御装置（１）（２）の動作と課題について述べる。

従来のリードスイッチ制御装置（１）におけるリードスイッチ２と磁石４との配置は、 図５の配置図のようになる。図５（ａ）は平面図、図５（ ｂ）は側面図である。これらの図において、リードスイッチ２の電極軸方向はｘ方向であり、磁石４の磁極方向は、ｙ方向に設定され、磁石４は、ｚ方向に移動するようになっている。また、図５(ａ)においてｚ方向は紙面を垂直に貫通する方向であり、図５（ ｂ）においてｘ方向は紙面を垂直に貫通する方向である。

押しボタン３が押されて、磁石４が、図５(ｂ)のように破線４´で示す位置から実線で示す位置ｚ＝０に移動すると、磁石４はリードスイッチ２に最接近しているので磁化力は最大で、リードスイッチ２はオンの状態である。

磁石４の位置がｚ＝０の位置から増加もしくは減少するにつれてリードスイッチ２に対する磁化力は緩やかに減少し、さらに離れた位置ではリードスイッチ２はオフとなる。

磁石４がｚ軸上の位置ｚ＝０に向って移動するときは、磁化力がオン磁化力以上になった位置で、リードスイッチ２はオンとなる。

このように、磁石４の磁極方向がｙ方向で、磁石４がｚ方向に移動する方式では、磁化力の変化が緩やかであるから、リードスイッチ２をオン・オフするための磁石４の移動距離が長くなる。そのため、このリードスイッチ制御装置では、押しボタン３の操作ストロークが長くなり、この方式による押しボタンスイッチでは、その薄型化に限度がある。

本発明は、上述に鑑みてなされたものであって、 リードスイッチ制御装置や、これを備える押しボタンスイッチに対して、その薄型化を図れるようにすることを解決すべき課題とする。

（１）本発明に係るリードスイッチ制御装置は、上述の課題を解決するため、固定されたリードスイッチの電極軸方向と直交する方向に磁化し、その磁化方向に移動可能な駆動磁石と、当該駆動磁石の磁極の磁束を前記リードスイッチの電極に伝える固定された磁気ヨークとを備え、
前記駆動磁石が、前記リードスイッチの近傍を通過して、前記磁化方向の一方に移動するとき、
前記駆動磁石のＮ磁極またはＳ磁極のうちの一方の磁極が、前記リードスイッチの２つの電極 のうちの一方の電極に接近して当該一方の電極を磁化し、同時に、前記駆動磁石のＮ磁極またはＳ磁極のうちの他方の磁極が前記磁気ヨークに接近し、
前記磁気ヨークは、前記駆動磁石の前記他方の磁極の磁束を前記リードスイッチの前記２つの電極のうちの他方の電極に導き、当該他方の電極を前記駆動磁石の前記他方の磁極の極性に磁化し、その結果、前記リードスイッチの前記一方の電極と前記他方の電極とは互いに逆極性に磁化され、これにより、前記両電極間のギャップに強い磁束の流れを生じて、前記リードスイッチをオンに駆動し、
前記駆動磁石が、前記リードスイッチの近傍を通過して、前記磁化方向の他方に移動するとき、
前記駆動磁石の前記他方の磁極が、前記リードスイッチの前記一方の電極に接近して、当該一方の電極を磁化し、前記駆動磁石は前記磁気ヨークから離れるが、前記駆動磁石の前記他方の磁極が前記磁気ヨークに対向しており、前記リードスイッチの前記他方の電極は前記駆動磁石の前記他方の磁極の極性に磁化されており、その結果、前記リードスイッチの前記一方の電極と前記他方の電極は同極性に磁化され、前記両電極間のギャップの磁束の流れは弱くなり、前記リードスイッチをオフに駆動し、これにより前記リードスイッチをオンまたはオフに駆動することを特徴とする。

本発明によれば、前記磁気ヨークの働きによって、前記駆動磁石を一方に移動するときは前記リードスイッチの前記両電極間の磁束の流れを強め、前記駆動磁石を他方に移動するときは前記両電極間の磁束の流れを弱め、非接触で容易に前記リードスイッチのオンまたはオフを制御することができる。

その結果、前記駆動磁石は、小型の磁石で良い。また、前記駆動磁石の磁化方向の長さを短くし板状にすることが可能で、前記駆動磁石の移動距離を短くし、これにより、リードスイッチ制御装置や、これを備える押しボタンスイッチに対して、その薄型化を図ることができるようになる。

（２）本発明に係る押しボタンスイッチは、押しボタンと、本発明のリードスイッチ制御装置と、前記押しボタンを動かすことで前記駆動磁石を磁化方向に移動する構造とを有することを特徴とする。

本発明によれば、上記リードスイッチ制御装置を用いるので、その薄型化を図ることができるようになるとともに、摩擦部がないため、その長寿命化を達成することができる。

（１）本発明のリードスイッチ制御装置によれば、前記リードスイッチの電極に磁化力を伝える前記磁気ヨークを備えることにより、前記駆動磁石は、前記リードスイッチの電極の近傍を通過して短い距離を移動させるだけで、前記リードスイッチのオンまたはオフを制御することができ、かつ、非接触で容易に、リードスイッチのオンまたはオフを制御することができる。

このように、本発明のリードスイッチ制御装置によれば、前記駆動磁石は、前記リードスイッチの長手方向である電極軸方向と直交方向に動かす構成にでき、また、前記駆動磁石は小さな磁石を使用できる。
（２）本発明の押しボタンスイッチによれば、本発明のリードスイッチ制御装置を用いるので、その薄型化を図れるようになるとともに、摩擦部がないため、その長寿命化を達成することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係るリードスイッチ制御装置およびそれを備える押しボタンスイッチの斜視図である。 図２は、実施形態のリードスイッチ制御装置において、（ａ）は主要部の平面図、（ｂ）は主要部の側面図である。 図３は、バイアス磁石を併用した、本発明の他の実施形態に係るリードスイッチ制御装置およびそれを備える押しボタンスイッチの斜視図である。 図４は、従来の押しボタンスイッチの概略斜視図である。 図５は、従来の押しボタンスイッチの磁石とリードスイッチとの配置図を示し、（ａ）はその主要部の平面図、（ｂ）はその主要部の側面図である。

以下、添付した図面を参照して本発明の一実施形態を詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係るリードスイッチ制御装置の構成を示す。図２はリードスイッチ制御装置の主要部の配置で（ａ）はその平面図、同図（ｂ）はその側面図である。図中のx、y、zは 直交三次元座標におけるｘ軸方向（ｘ方向）、ｙ軸方向（ｙ方向）、ｚ軸方向（ｚ方向）を示す。なお、図１で図示される押しボタン３は、図２では図示されない。

図１及び図２を参照して、本実施形態に係る押しボタンスイッチは、リードスイッチ２のオン・オフを制御するリードスイッチ制御装置１と、押しボタン３と、板バネ４と、押しボタン３が出没するケーシング（図示略）とを備える。押しボタン３は、板バネ４のｚ方向への押し込み操作あるいは押し込み操作の解除による戻りで、ケーシング内外を出没するように構成されている。

押しボタン３は、板バネ５の略中央に固定され、ｚ方向に押しボタン操作可能になっている。板バネ５は、押しボタン３が押されていないときは、x、y平面内に配置された板状であり、そのｙ方向一端側５ａが固定され、ｙ方向他端側５ｂは、自由端となっていて、その略中央に固定されている押しボタン３のｚ方向の押し込み、あるいは、戻し操作により、ｙ方向他端側５ｂがｚ方向に撓み、あるいは、戻るようになっている。

リードスイッチ制御装置１は、駆動磁石４２、及び、磁気ヨーク６を備える。

駆動磁石４２は、リードスイッチ２の一方の電極(右側電極)２１の近傍で、板バネ５の他端側５ｂに、固定され、その磁極Ｎ、Ｓをｚ方向に向けた状態で、押しボタン３の操作により、ｚ方向に移動可能になっている。磁気ヨーク６は、ｘ、ｙ平面内で、平面略Ｌ形の薄板状に形成された例を示し、その一端側６ａが、リードスイッチ２の他方の電極（左側電極）２２にその近傍で対向し、その他端側６ｂが、駆動磁石４２のＮ磁極とＳ磁極とのうちの一方の磁極であるＳ磁極に対して、ｚ方向で対向している。

磁気ヨーク６は、駆動磁石４２の磁気をリードスイッチ２の電極に伝えるためのもので、上記のように駆動磁石４２とリードスイッチ２の電極２２との間に配置され、その材料は、例えば軟鉄等、磁気抵抗が小さく残留磁束が小さい鉄材が適しているが、特に限定されない。

磁気ヨーク６により、駆動磁石４２とリードスイッチ２の電極との距離が縮まったのと同等であり、その形状は、図示の例のように、磁気ヨーク６とリードスイッチ２の電極との距離が近く、対向面積が広い形状となっている。例えば、磁気ヨーク６は鉄材であるので、その磁気抵抗は空気のほぼ1/1000であり、そのため、磁気ヨーク６の長さが２０ｍｍであれば、磁気ヨーク６で磁路の長さを２０ｍｍ近く縮めたことになる。

リードスイッチ２は、その電極軸がｘ方向に図示略のケーシング内に固定され、駆動磁石４２に上記のように対向して配置されている。押しボタン３がｚ方向の押しボタン操作により板バネ５を押しながらケーシング内外を出没するとき、板バネ５のｙ方向他端側５ｂに取り付けられた駆動磁石４２はケーシング内において、ｚ方向に移動する。

リードスイッチ２は、前記右側電極２１と、前記左側電極２２とを含み、両電極２１、２２の対向間のギャップ２３に接点が設けられ、両電極２１、２２は不活性ガスと共にガラス容器２４に封入されている。リードスイッチ２のオン・オフは、端子２５を通じてガラス容器２４外に導かれる。

このリードスイッチ２において、その電極軸方向（長手方向）は三次元直交座標系におけるｘ方向であり、リードスイッチ２の電極軸方向と直交する方向はｙ方向であり、これらｘ方向とｙ方向とに直交する方向はｚ方向である。

リードスイッチ２の電極は、ｘ方向において前記右側電極２１と前記左側電極２２とを含み、リードスイッチ２がオフの状態では両電極２１、２２間にギャップ２３が介在して両電極２１、２２は非導通であり、リードスイッチ２がオン状態では両電極２１、２２は接触により導通している。

駆動磁石４２は、前述のように板バネ５のｙ方向他端側５ｂに取り付けられ、前記押しボタン３に繋がっており、押しボタン３の操作に伴い、板バネ５が変形して、ｚ方向に移動するようになっている。

図１、図２のように駆動磁石４２は、前述のようにｚ方向に移動し，その磁極軸はｚ方向である。駆動磁石４２は、リードスイッチ２の右側電極２１のｙ方向近傍を通過するようになっており、ｚ方向に移動するとき、押しではそのＮ極が、戻しではＳ極が、リードスイッチ２の右側電極２１に接近する。図２（ｂ）では押し位置の駆動磁石を４２で、戻し位置の駆動磁石を４２´で示している。

押しボタン３が押され、駆動磁石４２はｚ方向すなわち下方に動くことによって、そのＮ磁極がリードスイッチ２の右側電極２１に近づき、この右側電極２１をＮ極に磁化すると共に、駆動磁石４２のＳ極が磁気ヨーク６の他端側６ｂに近づく。これにより、磁気ヨーク６はＳ極に磁化されると共に、この磁化をリードスイッチ２の左側電極２２に伝え、リードスイッチ２の左側電極２２をＳ極に磁化する。リードスイッチ２の電極２１と２２は、それぞれ、Ｎ極とＳ極とに磁化され、２つの電極間ギャップ２３に強い吸引力が発生し、リードスイッチ２は、接点が閉じてオンとなる。

押しボタン３が戻され、駆動磁石４２は、－ｚ方向すなわち上方に動くことによって、図２（ｂ）における駆動磁石４２´の位置となり、駆動磁石４２´のＳ磁極がリードスイッチ２の右側電極２１に近づき、当該右側電極２１をＳ極に磁化する。駆動磁石４２´のＳ磁極は磁気ヨーク６を離れ、磁気ヨーク６は弱くＳ極に磁化され、リードスイッチ２の左側電極２２の磁化も弱くＳ極に磁化される。リードスイッチ２の両電極２１と２２は共にＳ極に磁化され、電極間ギャップ２３の吸引力は弱くなり両電極２１、２２は離れ、リードスイッチ２は接点が開いてオフとなる。

図１、図２で示したリードスイッチ制御装置または押しボタンスイッチの構成で、駆動磁石４２の磁極の極性Ｎ、Ｓは交換可能である。また、リードスイッチ２の左右の電極は交換可能である。

駆動磁石４２は、図２（ｂ）に示すように、側面視が矩形をなす板状の磁石であり、短辺はｚ方向である。この短辺は、駆動磁石４２の磁化方向および駆動方向である。駆動磁石４２は、上記形状により磁化方向および駆動方向の長さが短い板状で、これにより、リードスイッチ２をオンまたはオフに駆動するに必要な移動距離が小さく設定可能となっている。
〔他の実施形態〕
以上における本発明の一実施形態においては、磁気ヨーク６を備えたことにより、リードスイッチ２の電極間ギャップに生じる吸引力が強くなり、駆動磁石の小型化、必要な駆動磁石の移動距離減少が達成することができるようにしているが、以下、本発明の他の実施形態において説明するように、さらに固定のバイアス磁石を併用して、両電極間ギャップ２３に生じる吸引力を強くする効果を高めることが出来るようにしてもよい。

図３は、本発明の他の実施形態に係るリードスイッチ制御装置およびそれを備える押しボタンスイッチの斜視図である。

当該他の実施形態では、図１の押しボタンスイッチ構成図にバイアス磁石４を追加したことを特徴とする。以下、本発明の他の実施形態について説明すると、バイアス磁石４は、Ｎ磁極とＳ磁極との磁極軸がｙ方向となる向きに、かつ、例えばリードスイッチ２の右側電極２１に近い位置に固定されており、押しの状態での駆動磁石４２と同じ極性に、リードスイッチ２の電極２１をＮ極に磁化して両電極間ギャップ２３に吸引力を与えて、リードスイッチ２のオン動作を助ける。戻しの状態では、駆動磁石４２とバイアス磁石４とがリードスイッチ２の一方の電極２１に与える磁化力は逆極性となり、駆動磁石４２の磁化力を弱め、リードスイッチ２のオフを助ける。その結果、駆動磁石４２をさらに小形にできる。

バイアス磁石４は，駆動磁石４２のオン動作に加算できるように両電極間ギャップ２３に磁束を生じるようにすれば良いので，磁化方向はＮ極がリードスイッチ２の一方の電極２１に向かう配置、Ｓ極がリードスイッチ２の他方の電極２２に向かう配置、あるいはＮ極がリードスイッチ２の一方の電極２１に、Ｓ極がリードスイッチ２の他方の電極２２に同時に向かう配置がいずれも可能であり、位置は特に限定されない。

本発明は、リードスイッチのオン・オフ駆動を制御するリードスイッチ制御装置、及び、このリードスイッチ制御装置を備えた押しボタンスイッチにおける技術として有用である。

２ リードスイッチ
２１ リードスイッチの電極
２２ リードスイッチの電極
２３ リードスイッチの両電極間ギャップ
２４ リードスイッチのガラス容器
２５ リードスイッチの端子
３ 押しボタン
４ バイアス磁石
４２ 駆動磁石（押し位置）、
４２´ 駆動磁石（戻し位置）
５ 板バネ
５ａ 板バネの一端側（固定)
５ｂ 板バネの他端側（駆動磁石４２取り付け）
６ （磁気）ヨーク
６ａ ヨークの一端側（リードスイッチ側）
６ｂ ヨークの他端側（駆動磁石側）

Claims (3)

1. 固定されたリードスイッチの電極軸方向と直交する方向に磁化し、その磁化方向に移動可能な駆動磁石と、当該駆動磁石の磁極の磁束を前記リードスイッチの電極に伝える固定された磁気ヨークとを備え、
   前記駆動磁石が、前記リードスイッチの近傍を通過して、前記磁化方向の一方に移動するとき、
   前記駆動磁石のＮ磁極またはＳ磁極のうちの一方の磁極が、前記リードスイッチの２つの電極のうちの一方の電極に接近して当該一方の電極を磁化し、同時に、前記駆動磁石のＮ磁極またはＳ磁極のうちの他方の磁極が前記磁気ヨークに接近し、
   前記磁気ヨークは、前記駆動磁石の前記他方の磁極の磁束を前記リードスイッチの前記２つの電極のうちの他方の電極に導き、当該他方の電極を前記駆動磁石の前記他方の磁極の極性に磁化し、その結果、前記リードスイッチの前記一方の電極と前記他方の電極とは互いに逆極性に磁化され、これにより、前記両電極間のギャップに強い磁束の流れを生じて、前記リードスイッチをオンに駆動し、
   前記駆動磁石が、前記リードスイッチの近傍を通過して、前記磁化方向の他方に移動するとき、
   前記駆動磁石の前記他方の磁極が、前記リードスイッチの前記一方の電極に接近して、当該一方の電極を磁化し、前記駆動磁石は前記磁気ヨークから離れるが、前記駆動磁石の前記他方の磁極が前記磁気ヨークに対向しており、前記リードスイッチの前記他方の電極は前記駆動磁石の前記他方の磁極の極性に磁化されており、その結果、前記リードスイッチの前記一方の電極と前記他方の電極は同極性に磁化され、前記両電極間のギャップの磁束の流れは弱くなり、前記リードスイッチをオフに駆動し、これにより前記リードスイッチをオンまたはオフに駆動する、
   ことを特徴とするリードスイッチ制御装置。
2. 固定されたバイアス磁石を備え、当該バイアス磁石は前記リードスイッチの前記両電極間ギャップに前記駆動磁石のオン動作時と同じ極性に磁束を生じる配置とし、前記駆動磁石のオン動作を助けることを特徴とする請求項１に記載のリードスイッチ制御装置。
3. 押しボタンと、
   前記請求項１または２に記載のリードスイッチ制御装置と、
   前記押しボタンを動かすことで前記駆動磁石を前記磁化方向に移動する構造と、
   を備えることを特徴とする押しボタンスイッチ。
   

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