JP3170219U - オンオフスイッチ - Google Patents

Abstract

【課題】全周方向において任意の方向に傾けることができる操作性に優れたレバースイッチを備えた、非接触型のオンオフスイッチを提供する。
【解決手段】可撓性を有し常態へ復元自在に伸展する筒材の一端を基材に固定し、可撓性を有する棒材を該筒体に挿通するとともに、該棒材の軸線の該筒体に対する状態を該筒材の状態によらず維持するガイドで支持する。更に、該棒材の一端を該筒材の該基材に固定されていない端部に固定し他端を該筒材から突出させ、該基材に、該棒材の該筒材から突出した端部を非接触で囲う包囲部を設ける。そして、該包囲部に、該棒材の該筒体から突出した該端部の該包囲部に対する動きを電気的信号２値に変換して出力する変換手段を設ける。
【選択図】 図１

Description

本考案は、点灯消灯、動作機器の開始停止等、決められた二つの動作の切り替え操作を行うオンオフスイッチに関する。

点灯消灯、動作機器の開始停止等、予め決められた二つの動作の切り替え操作を行うものとして、オンオフスイッチが広く利用されている。このオンオフスイッチとしては、導電性部材が接触する状態と離れる状態とを利用し、回路に通電させ或いは回路を断線させるもの（以下「接触スイッチ」という）が広く使用されており、使用状況に適した様々な工夫が試みられている。

例えば、特開２００６−２９４５７４号には、簡単な構造で、スイッチレバーに高い操作性を持たせることのできる簡易接点スイッチが提案されている。この簡易接点スイッチは、スイッチレバーの支点部分にコイルスプリングを用いることにより、先端を全周（３６０度）方向において任意の方向に傾けることのできる操作性に優れたレバースイッチの構造を簡素化することができる。

一方、接触スイッチには、接触不良や、多機能化した場合における配線引き回しの複雑化等の問題がある。そこで、これらの問題を解決するために、この接触スイッチにおける導電性部材が機械的に接触する構造を、非接触とする試みもなされており、そのような非接触型のスイッチとしては、例えば、特開平１１−３０６９２５号に開示されている光信号手段を利用した車両用コンビネーションスイッチがある。この車両用コンビネーションスイッチは、発光素子から導光板を経て受光素子に到達する光を、レバースイッチの動きに応じて摺動するスライダーで遮り、受光素子に到達する光量を変えることで、動作の切り替えを行うものである。すなわち、機械的に接触する構造に代えて、光路を遮るスライダーを摺動させる構造が採用されているため、接触スイッチの持つ問題点の解決を図ることができる。
特開２００６−２９４５７号 特開平１１−３０６９２５号

しかしながら、上記車両用コンビネーションスイッチは、二つの動作の複数組を一つのレバーで切り替えることを目的としているため、その構造は、未だ複雑なものであった。そのため、切り替え対象となる動作が一組のみの、より簡単で低コストの構造が求められるような場合には不適であった。また、個々のレバースイッチの可動範囲は、一平面上に限定され、一つのレバーを全周方向において任意の方向に傾けることはできなかった。

そこで、本考案の目的は、全周方向において任意の方向に傾けることができる操作性に優れたレバースイッチを備えた、非接触型のオンオフスイッチを提供することにある。

本考案に係るオンオフスイッチでは、可撓性を有し常態へ復元自在に伸展する筒材の一端を基材に固定し、可撓性を有する棒材を該筒体に挿通するとともに、該棒材の軸線の該筒体に対する状態を該筒材の状態によらず維持するガイドで支持し、該棒材の一端を該筒材の該基材に固定されていない端部に固定し他端を該筒材から突出させ、該基材に、該棒材の該筒材から突出した端部を非接触で囲う包囲部を設けている。そして、該包囲部に、該棒材の該筒体から突出した該端部の該包囲部に対する動きを電気的信号２値に変換して出力する変換手段を設けている。

本考案において、電気的信号２値とは、いわゆる‘１’‘０’信号をいい、出力端子において所定電圧が得られるかどうかによる信号等をいうものとする。なお、所定電圧が得られるかどうかによる信号であれば、その所定電圧は、使用状況により最適な値を設定すればよく、例えば、５Ｖ±１Ｖ或いは２４Ｖ±２Ｖとしてもよい。

本考案における、棒材の軸線の筒体に対する状態とは、筒体の軸線との相対的な位置関係と考えてもよい。そして、棒材の軸線の筒体に対する状態を維持することとは、例えば、棒材を筒体に同心に挿通させた場合、筒体の軸線位置に一致させることを、また、棒材の軸線と筒体の軸線が平行になるように挿通させた場合、両軸線の平行を保つことをいう。

更に、本考案において棒材の端部が包囲部によって囲まれた状態とは、包囲部が棒材外周方向の長さに対し半分以上の領域で配置された状態をいうものとし、棒材軸線方向の長さに制限はないものとする。例えば、全長が１０ｃｍ程度の棒材の端部に、厚さ１ｍｍ程度の平面視Ｕ字型の板材を包囲部とし、その厚さ方向を棒材の軸線方向と平行にし、棒材が凹部を挿通するような状態で配置した場合であっても、棒材の端部は包囲部に囲まれているものとする。

また、包囲部は、全周方向に連続する周壁を有していてもよい。この場合、包囲部は、棒材外周方向の全域に配置されることになるが、この場合も、当然、棒材の端部は包囲部に囲まれていることになる。更に、包囲部は、該棒材の軸線方向に、棒材の筒材から突出した端部の移動領域よりも長くてもよい。この場合、棒材の先端部は、ある程度の長さに亘る部位が包囲部内に収容された状態となり、やはり、棒材の端部は包囲部に囲まれていることになる。なお、包囲部が全周方向に連続するものである場合、包囲部は筒体となる。

該変換手段は、発光素子と受光素子を備え、該発光素子から該受光素子に到達する光の有無を利用して該電気的信号２値に変換するものであってもよい。そして、この場合、該発光素子と該受光素子は、該発光素子から該受光素子に至る光路が、該棒材の該筒体から突出した該端部の移動経路と交差する位置関係で配置されていてもよく、或いは、該発光素子からの光が、所定位置における該棒材の該筒体から突出した該端部の端面で反射し、該受光素子に到達する位置関係で配置されていてもよい。

該棒材の該筒体から突出した該端部は該棒材に取り付けられた透磁性部材を含み、該変換手段は、該透磁性部材を常態において包囲するコイルと、該コイルに接続された発振回路を備え、誘導起電力の有無を利用して該電気的信号２値に変換するものであってもよい。

該棒材の該筒体から突出した該端部は該棒材に取り付けられた磁性体を含み、該変換手段は、磁力センサを備え、該磁力センサの検知する磁力の強弱を利用して該電気的信号２値に変換するものであってもよい。

本考案に係るオンオフスイッチによれば、棒材の一端が固定されている筒材の端部（以下、「自由端」という。棒材についても同じ。）に、筒材を曲げる方向に働く力（以下、「曲げ力」という。棒材についても同じ。）が加わると、筒材の基材に固定されている端部（以下、「基端」という）の近傍において引っ張り力の働く部位が伸び、筒体が曲がった状態となり、筒体に挿通された棒材も同様に曲がる。この際、棒材の軸線の筒体に対する状態はガイドによって、筒材の状態によらず維持され、更に、筒材の端部の基材に対する姿勢も変わらないことから、棒材の軸線の基材に対する姿勢が曲げ力の加わる前後で同じとなる。すなわち、棒材の筒材から突出した端部（以下、「移動端部」という）は、曲げ力が加わる前の棒材の軸線（以下、「原軸線」という。）に沿って自由端方向に移動することになる。そして、この棒材の移動端部の動きは、自由端に加わる曲げ力がどのような方向となっても同じとなる。従って、自由端をどの方向に曲げても、その動きは、棒材の移動端部の原軸線に沿った移動に変換されることになり、移動端部を非接触で包囲する包囲部に対し特定の動きをすることになる。そこで、この包囲部に対する移動端部の動きを電気的信号２値に変換して出力し、それら２つの値を予め決められた二つの動作のそれぞれに対応させることとすれば、それら動作の切り替え操作を行うことができる。

移動端部の動きを電気的信号２値に変換するには、光、磁力、誘導起電力等を利用することができる。例えば、変換手段に発光素子と受光素子を備えることで、発光素子から受光素子に到達する光の有無を利用して電気的信号２値に変換してもよい。この際、発光素子と受光素子を、発光素子から受光素子に至る光路が、棒材の移動端部の移動経路と交差する位置関係で配置した場合、光路が棒材に遮られると発光素子からの光が受光素子に到達しないため、発光素子から受光素子に到達する光の有無を利用して電気的信号２値に変換することができる。一方、受光素子と発光素子を、発光素子からの光が、所定位置における移動端部の端面で反射し、受光素子に到達する位置関係で配置した場合、棒材が移動し受光素子及び発光素子との相対位置が変化すると発光素子からの光が受光素子に到達しないため、発光素子から受光素子に到達する光の有無を利用して電気的信号２値に変換することができる。

また、変換手段は、棒材に透磁性部材が取り付けられていれば、その透磁性部材を常態において包囲するコイルと、コイルに接続された発振回路を備えたものであってもよい。この場合、棒材が移動し透磁性部材がコイルから外れる位置まで移動すると誘導起電力が弱くなるため、この誘導起電力の強弱を利用して電気的信号２値に変換することができる。

更に、変換手段は、棒材に磁性体が取り付けられていれば、磁力センサを備えたものであってもよい。この場合、棒材が移動し磁性体と磁力センサとの相対距離が変化すると磁力センサの検知する磁力が変化するため、この磁力の強弱を利用して電気的信号２値に変換することができる。

本考案の実施例であるオンオフスイッチの主要な構成部分の概観を示す斜視図である。 同オンオフスイッチの作動原理を説明する縦断面図で、（ａ）は常態を、（ｂ）は自由端に曲げ力が加えられた状態を示す。 同オンオフスイッチの変換手段の作動原理を説明する縦断面図で、（ａ）は常態を、（ｂ）は自由端に曲げ力が加えられた状態を示す。 本考案の他の実施例における変換手段の作動原理を説明する縦断面図で、（ａ）は常態を、（ｂ）は自由端に曲げ力が加えられた状態を示す。 本考案の更に他の実施例における変換手段の作動原理を説明する縦断面図で、（ａ）は常態を、（ｂ）は自由端に曲げ力が加えられた状態を示す。 本考案の更に他の実施例における、誘電起電力を利用した変換手段の作動原理を説明する縦断面図で、（ａ）は常態を、（ｂ）は自由端に曲げ力が加えられた状態を示す。 本考案の更に他の実施例における、磁力を利用した変換手段の作動原理を説明する縦断面図で、（ａ）は常態を、（ｂ）は自由端に曲げ力が加えられた状態を示す。

本考案の実施例を図１、図２及び図３によって説明する。図１は同実施例であるオンオフスイッチの主要な構成部分の概観を示す斜視図である。図２は同オンオフスイッチの作動原理を説明する縦断面図で、（ａ）は常態を、（ｂ）は自由端に曲げ力が加えられた状態を示す。図３は同オンオフスイッチの変換手段の作動原理を説明する縦断面図で、（ａ）は常態を、（ｂ）は自由端に曲げ力が加えられた状態を示す。

このオンオフスイッチの主要な構成要素は、筒体１、棒材２、基材３、ガイド４、包囲部５及び変換手段６となっている。

筒体１は、公知のコイルばねを採用したものであり、その一端１ａ（基端）は、その外周に嵌め込み固定された固定用部材１１を介して基材３固定され、内部に棒材２が挿通されている。なお、筒体１は可撓性を有し常態へ復元自在に伸展するものであれば、特に材質等に制限はない。使用状況等に応じ、好適な素材を選択すればよい。

棒材２は、筒体１に挿通されるとともに、ガイド４で支持されている。また、棒材２の一端２ｂは、筒材１の基材３に固定されていない端部１ｂ（自由端）に固定され、他端２ａは筒材１から突出した状態とされている。そして、棒材２の筒材１から突出した端部２ｃ（移動端部）は、基材３に設けられた包囲部５により非接触で囲まれている。なお、この棒材２は、合成樹脂を成形して、このオンオフスイッチに好適な形状としたものであるが、可撓性を有し必要な強度を有するものであれば、特に制限はない。使用状況等に応じ、好適な素材を選択すればよい。

ガイド４は、円盤状の部材で、その中心に棒材２の挿通孔４ａが設けられ、筒体１の基端１ａの開口に嵌め込まれている。挿通孔４ａは、棒材２の摺動を許容する程度に、棒材２の軸径よりもやや大きい程度の口径を有し、棒材２の軸線と直交する方向の移動を制限している。そのため、棒材２の軸線の筒体１に対する状態を、筒材１の状態によらず維持するものとなっている。

包囲部５には、棒材２の移動端部２ｃの、包囲部５に対する動きを電気的信号２値に変換して出力する変換手段６が設けられている。

変換手段６は、発光素子６１と受光素子６２を備える。そして、これら発光素子６１と受光素子６２は、包囲部５に形成された棒材２の受入穴５１を挟んで、対向配置されている。受入穴５１は、導光用通路５２を介して発光素子６２と受光素子６１に対して開口しており、これら導光用通路５２と受入穴５１が、発光素子６２から受光素子６１に至る光路を形成している。すなわち、発光素子６１と受光素子６２は、発光素子６１から受光素子６２に至る光路が、棒材２の移動端部２ｃの移動経路と交差する位置関係で配置されている。なお、図１及び図３において、変換手段６を構成する他の要素は、この具体例の説明の便宜上、図示を省略するものとする。

図２に示すように、このオンオフスイッチによれば、筒材１の自由端１ｂに曲げ力が加わると、筒材１の基端１ａの近傍において引っ張り力の働く部位が伸び、筒体１が曲がった状態となり、筒体１に挿通された棒材２も同様に曲がった状態（図２（ｂ）に示す状態）となる。この際、棒材２の軸線の筒体１に対する状態はガイド４によって、筒材１の状態によらず維持され、更に、筒材１の基端１ａの基材３に対する姿勢も変わらないことから、棒材２の軸線の基材３に対する姿勢が曲げ力の加わる前後で同じとなる。すなわち、棒材２の移動端部２ｃは、曲げ力が加わる前の棒材２の原軸線Ｘに沿って自由端２ｂ方向に移動することになる。そして、この棒材２の移動端部２ｃの動きは、自由端２ｂに加わる曲げ力がどのような方向となっても同じとなる。従って、自由端２ｂをどの方向に曲げても、その動きは、棒材２の移動端部２ｃの原軸線Ｘに沿った移動に変換されることになり、移動端部２ｃを非接触で包囲する包囲部５に対し特定の動きをすることになる。

一方、発光素子６１及び受光素子６２についてみると、図３に示すように、曲げ力が加わる前の常態では光路が棒材２に遮られた状態（図３（ａ）に示す状態）にあり、曲げ力が作用すると、棒材２が撓み移動端部２ｃが自由端２ｂ側に移動し光路が開けた状態（図３（ｂ）に示す状態）となる。光路が棒材２に遮られると発光素子６１からの光が受光素子６２に到達しないため、発光素子６１から受光素子６２に到達する光の有無を利用して電気的信号２値に変換することができる。より具体的には、受光素子６２の両極は発光素子６１からの光を受けているときに電圧差が生じ、受光素子６１からの光が遮られたときに電圧差が０となるので、電圧有りの信号‘１’と電圧無しの信号‘０’の２値からなる電気的信号に変換することができる。従って、それら２つの値、すなわち‘１’と‘０’とを予め決められた二つの動作のそれぞれに対応させることとすれば、それら動作の切り替え操作を行うことができる。なお、電圧有りと判定する場合の電圧は、使用状況により最適な値を設定すればよく、例えば、５Ｖ±１Ｖ或いは２４Ｖ±２Ｖとしてもよい。

このオンオフスイッチにおける受光素子６２は、常態において受光無し、曲げ力が加えられた状態において受光有りとなるが、棒材２の状態と受光の有無は逆の関係にあってもよい。棒材２の状態と受光の有無の関係が、図１〜３に示す上記実施例と逆になる他の実施例を図４に示す。図４は、本考案の他の実施例における変換手段の作動原理を説明する縦断面図で、（ａ）は常態を、（ｂ）は自由端に曲げ力が加えられた状態を示す。なお、図１〜３に示す実施例と実質的に同じ部分には同符号を付し、その説明は簡略化または省略するものとする。

この実施例では、棒材２に、導光用通路２１が貫設されている。そして、曲げ力が加わる前の常態では、光路が開けた状態（図４（ａ）に示す状態）にあり、曲げ力が作用すると、棒材２が撓み移動端部２ｃが自由端２ｂ側に移動し光路が棒材２に遮られた状態（図４（ｂ）に示す状態）となる。すなわち、常態において受光有り、曲げ力が加えられた状態において受光無しとなる。光路が棒材２に遮られると発光素子６１からの光が受光素子６２に到達しないことは、図１〜３に示す実施例と同様であり、従って、発光素子６１から受光素子６２に到達する光の有無を利用して電気的信号２値に変換し、それら２つの値を予め決められた二つの動作のそれぞれに対応させることとすれば、それら動作の切り替え操作を行うことができる。

発光素子６１と受光素子６２は、更に異なる配置とすることもできる。発光素子６１と受光素子６２の配置を変えた更に他の実施例を図５に示す。図５は、本考案の更に他の実施例における変換手段の作動原理を説明する縦断面図で、（ａ）は常態を、（ｂ）は自由端に曲げ力が加えられた状態を示す。なお、図５においても、図１〜３に示す実施例と実質的に同じ部分には同符号を付し、その説明は簡略化または省略するものとする。

この実施例では、包囲部５は棒材２の移動端部２ｃを端面２ｄも含めて囲むものとなっている。移動端部端面２ｄは、移動端部２ｃに形成された拡径部２２によりその面積が広げられている。一方、発光素子６１と受光素子６２は、移動端部端面２ｄと向かい合い、発光素子６１からの光が、常態における移動端部端面２ｄで反射し受光素子６２に到達する位置関係で配置されている。なお、発光素子６１と受光素子６２の間には、発光素子６１からの光が移動端部端面２ｄを経由することなく直接受光素子６２に入射しないよう、邪魔板６３が設けられている。また、拡径部２２には発光素子６１からの光を良好に反射させるための反射板２３が取り付けられており、この反射板２３の反射面が移動端部端面２ｄとなっている。

この実施例によれば、曲げ力が加わる前の常態では、発光素子６１からの光が移動端部端面２ｄを経て受光素子６２に到達する状態（図５（ａ）に示す状態）にあり、曲げ力が作用すると棒材２が撓み、その移動端部２ｃが自由端２ｂ側に移動し、発光素子６１及び受光素子６２と移動端部端面２ｄとの距離が長くなり、発光素子６１からの光が受光素子６２まで到達しない状態（図５（ｂ）に示す状態）となる。従って、図１〜３或いは図４に示す実施例と同様に、発光素子６１から受光素子６２に到達する光の有無を利用して電気的信号２値に変換し、それら２つの値を予め決められた二つの動作のそれぞれに対応させることとすれば、それら動作の切り替え操作を行うことができる。

移動端部の動きを電気的信号２値に変換する変換手段６は、光以外の方法を利用するものであってもよい。光以外の方法を利用して移動端部２ｃの動きを電気的信号２値に変換する変換手段６を備えた更に他の実施例を、図６及び図７にそれぞれ示す。図６は、本考案の更に他の実施例における、誘電起電力を利用した変換手段の作動原理を説明する縦断面図で、（ａ）は常態を、（ｂ）は自由端に曲げ力が加えられた状態を示す。図７は、本考案の更に他の実施例における、磁力を利用した変換手段の作動原理を説明する縦断面図で、（ａ）は常態を、（ｂ）は自由端に曲げ力が加えられた状態を示す。なお、図６及び図７においても、図１〜３に示す実施例と実質的に同じ部分には同符号を付し、その説明は簡略化または省略するものとする。

図６に示す実施例では、棒材２に透磁性部材２４が取り付けられ、この透磁性部材２４は移動端部２ｃの一部となっている。変換手段６は、この透磁性部材２４を常態において包囲するコイル６４と、コイル６４に接続された発振回路６５を備えている。なお、透磁性部材２４には、通常のコイル鉄心用部材が用いられている。

この実施例によれば、曲げ力が加わる前の常態では、透磁性部材２４がコイル６４の内部に配置された状態（図６（ａ）に示す状態）となっており、発振回路６５により交流電流がコイル６４に流れると強い誘導起電力が発生する。一方、曲げ力が作用すると棒材２が撓み、その移動端部２ｃが自由端２ｂ側に移動し透磁性部材２４がコイル６４から外れた状態（図６（ｂ）に示す状態）となり、発振回路６５により交流電流がコイル６４に流れても弱い誘導起電力しか発生しない。そこで、この誘導起電力の強弱を利用して電気的信号２値に変換し、その２つの値を予め決められた二つの動作のそれぞれに対応させることとすれば、それら動作の切り替え操作を行うことができる。

図７に示す実施例では、棒材２に磁性体２５が取り付けられ、この磁性体２５は移動端部２ｃの一部となっている。一方、変換手段６は、磁力センサ６６を備えている。なお、磁性体２５には通常の永久磁石が用いられている。また、磁力センサ６６には、ホール素子を使用した公知のものを用いられている。

この実施例によれば、曲げ力が加わる前の常態では、磁性体が磁力センサに接近したた状態（図７（ａ）に示す状態）となっており、磁力センサにより強い磁力が検知される。一方、曲げ力が作用すると棒材２が撓み、その移動端部が固定端側に移動し磁性体が磁力センサから離れた状態（図７（ｂ）に示す状態）となり、磁力センサにより弱い磁力が検知される。そこで、この磁力センサで検知される磁力の強弱を利用して電気的信号２値に変換し、その２つの値を予め決められた二つの動作のそれぞれに対応させることとすれば、それら動作の切り替え操作を行うことができる。

１ 筒体
１ａ 基端
１ｂ 自由端
２ 棒材
２ａ 他端
２ｂ 自由端
２ｃ 移動端部
２ｄ 移動端部端面
３ 基材
４ ガイド
４ａ 挿通孔
５ 包囲部
６ 変換手段
１１ 固定用部材
２１ 導光用通路
２２ 拡径部
２３ 反射板
２４ 透磁性部材
５１ 受入穴
５２ 導光用通路
６１ 発光素子
６２ 受光素子
６３ 邪魔板
６４ コイル
６５ 発振回路
６６ 磁力センサ

Claims (6)

1. 可撓性を有し常態へ復元自在に伸展する筒材の一端を基材に固定し、可撓性を有する棒材を、該筒体に挿通するとともに、該棒材の軸線の該筒体に対する状態を該筒材の状態によらず維持するガイドで支持し、該棒材の一端を該筒材の該基材に固定されていない端部に固定し他端を該筒材から突出させ、該基材に、該棒材の該筒材から突出した端部を非接触で囲う包囲部を設け、該包囲部に、該棒材の該筒体から突出した該端部の該包囲部に対する動きを電気的信号２値に変換して出力する変換手段を設けたことを特徴とするオンオフスイッチ。
2. 該変換手段は、発光素子と受光素子を備え、該発光素子から該受光素子に到達する光の有無を利用して該電気的信号２値に変換する請求項１に記載のオンオフスイッチ。
3. 該発光素子と該受光素子は、該発光素子から該受光素子に至る光路が、該棒材の該筒体から突出した該端部の移動経路と交差する位置関係で配置されている請求項２に記載のオンオフスイッチ。
4. 該発光素子と該受光素子は、該発光素子からの光が、所定位置における該棒材の該筒体から突出した該端部の端面で反射し、該受光素子に到達する位置関係で配置されている請求項２に記載のオンオフスイッチ。
5. 該棒材の該筒体から突出した該端部は該棒材に取り付けられた透磁性部材を含み、該変換手段は、該透磁性部材を常態において包囲するコイルと、該コイルに接続された発振回路を備え、誘導起電力の強弱を利用して該電気的信号２値に変換する請求項１に記載のオンオフスイッチ。
6. 該棒材の該筒体から突出した該端部は該棒材に取り付けられた磁性体を含み、該変換手段は、磁力センサを備え、該磁力センサの検知する磁力の強弱を利用して該電気的信号２値に変換する請求項１に記載のオンオフスイッチ。
   

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