JP4380599B2 - Switch device - Google Patents
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Description
本発明は、気密性を有するハウジング内にスイッチ機構を収納したスイッチ装置に関するものである。 The present invention relates to a switch device in which a switch mechanism is housed in an airtight housing.
従来から、この種のスイッチ装置として、ハウジングに設けた開口部からハウジングの外部に突出し、ハウジング内のスイッチ機構を開閉するように操作される操作子を備えたものが提供されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, as this type of switch device, an apparatus provided with an operation element that projects from an opening provided in a housing to the outside of the housing and is operated so as to open and close a switch mechanism in the housing is provided.
開口部を設けたスイッチ装置では、開口部においてハウジングと操作子との間に隙間が形成されることになるから、この隙間を通して水や塵埃がハウジング内に侵入しないように、ハウジングの外側面における開口部の周囲に対し開口部の全周にわたって気密接合され前記隙間を封止する封止キャップが設けられる(特許文献1参照)。封止キャップは、操作子の操作を妨げないように操作子の操作に伴って変形する必要があり、さらに、耐久性に優れかつ温度特性に優れていることが望ましいので、シリコーンゴムから形成されたものが多い。
しかし、シリコーンゴムなどから形成された従来の封止キャップでは気体の透過まで防止することはできず、封止キャップを透過した気体が開口部におけるハウジングと操作子との間の隙間を通してハウジング内に侵入する可能性がある。したがって、たとえば腐食性のガスの濃度が高い環境下でこの種のスイッチ装置を使用する場合に、ハウジング内に侵入した腐食性のガスによりスイッチ機構の接点が腐食され接触不良になるなどの問題が生じる。 However, the conventional sealing cap formed of silicone rubber or the like cannot prevent gas permeation, and the gas that has permeated the sealing cap enters the housing through the gap between the housing and the operation element at the opening. There is a possibility of intrusion. Therefore, for example, when this type of switch device is used in an environment where the concentration of corrosive gas is high, there is a problem that the contact of the switch mechanism is corroded by the corrosive gas entering the housing, resulting in poor contact. Arise.
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであって、ハウジングの外部からハウジング内に気体が侵入し難いスイッチ装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described reasons, and an object thereof is to provide a switch device in which gas hardly enters the housing from the outside of the housing.
請求項1の発明は、気密性を有しスイッチ機構が収納されたハウジングと、ハウジングに設けた開口部を通してハウジングの外部に突出しておりスイッチ機構を開閉するように操作される操作子と、ハウジングの外側面における開口部の周囲に対し開口部の全周にわたって気密接合され開口部におけるハウジングと操作子との間に形成される隙間を封止し、かつ操作子の操作に伴って変形する封止キャップと、封止キャップの厚み方向の少なくとも一面に形成される薄膜からなり封止キャップにおける気体の透過を防止する保護膜とを備え、保護膜が、封止キャップにおける保護膜が設けられる面が操作子の可動範囲内で最も引き伸ばされた状態で形成されることを特徴とする。 According to the first aspect of the present invention, there is provided an airtight housing in which the switch mechanism is accommodated, an operating element that protrudes to the outside of the housing through an opening provided in the housing and is operated to open and close the switch mechanism, and a housing A seal that is hermetically joined to the periphery of the opening on the outer side of the opening, seals a gap formed between the housing and the operating element in the opening, and deforms in accordance with the operation of the operating element. And a protective film comprising a thin film formed on at least one surface in a thickness direction of the sealing cap and preventing gas permeation through the sealing cap, the protective film being a surface on which the protective film of the sealing cap is provided There are formed in the most stretched state in the movable range of the operating element, characterized in Rukoto.
この構成によれば、開口部におけるハウジングと操作子との間に形成される隙間は封止キャップにより封止され、かつ封止キャップにおける気体の透過が保護膜により防止されているから、開口部におけるハウジングと操作子との間に形成される隙間を通して気体がハウジング内に侵入することを防止することができる。しかも、保護膜は薄膜からなるので、封止キャップ自体の性能を損なわずに封止キャップを気体が透過することを防止できる。また、保護膜を形成する際には、封止キャップにおける保護膜が設けられる面が操作子の可動範囲内で最も引き伸ばされた状態で保護膜を形成するので、これにより、操作子の操作にかかわらず保護膜の膜厚を成形時の膜厚以上に維持することができ、封止キャップにおける気体の透過を防止するという効果を確実に奏する。 According to this configuration, the gap formed between the housing and the operation element in the opening is sealed by the sealing cap, and the gas is not transmitted through the sealing cap by the protective film. It is possible to prevent gas from entering the housing through a gap formed between the housing and the operation element. And since a protective film consists of thin films, it can prevent that gas permeate | transmits a sealing cap, without impairing the performance of sealing cap itself. Further, when forming the protective film, the protective film is formed in a state where the surface of the sealing cap on which the protective film is provided is stretched most within the movable range of the operating element. Regardless, the film thickness of the protective film can be maintained to be equal to or greater than the film thickness at the time of molding, and the effect of preventing the permeation of gas through the sealing cap is reliably exhibited.
請求項2の発明は、請求項1の発明において、前記保護膜が、前記封止キャップの厚み方向の両面にそれぞれ形成されていることを特徴とする。
The invention of
この構成によれば、封止キャップの厚み方向の一面のみに保護膜を形成するよりも気体が封止キャップを透過し難くなるという利点がある。 According to this structure, there exists an advantage that gas becomes difficult to permeate | transmit a sealing cap rather than forming a protective film only in one surface of the thickness direction of a sealing cap.
請求項3の発明は、請求項1の発明において、前記保護膜が、前記封止キャップの厚み方向における各面のうちの前記操作子が操作される際の伸縮量が小さいほうの一面に形成されていることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the protective film is formed on one surface having a smaller amount of expansion and contraction when the operation element is operated among the respective surfaces in the thickness direction of the sealing cap. It is characterized by being.
この構成によれば、操作子が操作される際の保護膜の伸縮量が比較的小さいので、操作子が操作されても保護膜は劣化し難いという利点がある。 According to this configuration, since the expansion / contraction amount of the protective film when the operating element is operated is relatively small, there is an advantage that the protective film is hardly deteriorated even if the operating element is operated.
請求項4の発明は、請求項1ないし請求項3の発明において、前記操作子が、操作時に外力が加えられる操作面を前記ハウジングの外部に突出した先端部に有し、前記封止キャップが、操作子の先端部を外方に突出させる挿通孔が形成されており、挿通孔の周囲が操作子の周面に対し挿通孔の全周にわたって気密接合されていることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the first to third aspects of the present invention, the operation element has an operation surface to which an external force is applied at the time of operation at a distal end protruding from the housing, and the sealing cap The insertion hole is formed to project the tip of the operation element outward, and the periphery of the insertion hole is hermetically joined to the peripheral surface of the operation element over the entire circumference of the insertion hole.
この構成によれば、操作面を有した操作子の先端部が封止キャップから突出するので、封止キャップに触れることなく操作子を操作することができ、封止キャップに形成された保護膜は操作子が操作されても劣化し難いという利点がある。また、操作子全体を封止キャップで覆う場合に比べて封止キャップの表面積を小さくできるから、気体はよりハウジング内に侵入し難くなる。 According to this configuration, since the tip of the operation element having the operation surface protrudes from the sealing cap, the operation element can be operated without touching the sealing cap, and the protective film formed on the sealing cap Has an advantage that it does not easily deteriorate even if the operation element is operated. Further, since the surface area of the sealing cap can be reduced as compared with the case where the entire operation element is covered with the sealing cap, the gas is less likely to enter the housing.
請求項5の発明は、請求項1ないし請求項4の発明において、前記保護膜が、真空蒸着法とスパッタリング法とから選択される薄膜形成法により形成されていることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the first to fourth aspects of the invention, the protective film is formed by a thin film forming method selected from a vacuum deposition method and a sputtering method.
この構成によれば、どのような形状の封止キャップを用いたスイッチ装置であっても、封止キャップに保護膜を設けることにより開口部を通して気体がハウジング内に侵入することを防止できる。また、複数個の封止キャップに対して同時に保護膜を形成することができるから、大量のスイッチ装置を製造する際の工数の増加を抑えることができ低コスト化につながる。 According to this configuration, in any switch device using a sealing cap of any shape, it is possible to prevent gas from entering the housing through the opening by providing the protective film on the sealing cap. In addition, since a protective film can be formed on a plurality of sealing caps at the same time, an increase in man-hours when manufacturing a large number of switch devices can be suppressed, leading to cost reduction.
請求項6の発明は、請求項1ないし請求項5の発明において、前記封止キャップがシリコーンゴムから形成され、前記保護膜がダイヤモンドライクカーボンから形成されていることを特徴とする。 A sixth aspect of the invention is characterized in that, in the first to fifth aspects of the invention, the sealing cap is made of silicone rubber, and the protective film is made of diamond-like carbon.
本発明は、開口部におけるハウジングと操作子との間に形成される隙間は封止キャップにより封止され、かつ封止キャップにおける気体の透過が保護膜により防止されているから、開口部におけるハウジングと操作子との間に形成される隙間を通して気体がハウジング内に侵入することを防止することができる。しかも、保護膜は薄膜からなるので、封止キャップ自体の性能を損なわずに封止キャップを気体が透過することを防止できるという利点がある。 According to the present invention, the gap formed between the housing and the operation element in the opening is sealed by the sealing cap, and gas permeation in the sealing cap is prevented by the protective film. Gas can be prevented from entering the housing through a gap formed between the control member and the operating element. And since a protective film consists of a thin film, there exists an advantage that gas can be prevented from permeate | transmitting a sealing cap, without impairing the performance of sealing cap itself.
本実施形態のスイッチ装置は、図2に示すように、直方体状に形成されたハウジング1内にスイッチ機構2(図1(a)参照)を収納し、かつハウジング1に設けた開口部3(図1(a)参照)を通して操作子4がハウジング1の外部に突出した構成を有する。以下では、図2(a)の上下左右を上下左右として、まずスイッチ装置の基本構成について説明する。
As shown in FIG. 2, the switch device of the present embodiment accommodates the switch mechanism 2 (see FIG. 1A) in a
ハウジング1は、一方の側面(図2(a)の右端面)が開放された箱状に形成されたボディ5を備え、ボディ5の前記側面からスイッチ機構2の端子板6〜8(図1(a)参照)を外方に臨ませる形でスイッチ機構2を収納し、各端子板6〜8にそれぞれリード線9を接続した状態で前記側面を封止するようにシール剤10が充填されることにより気密性を確保している。開口部3はハウジング1の上面に円形状に開口する。さらにハウジング1には、スイッチ装置を電気機器等に取り付ける際に用いる取付孔11が設けられている。
The
操作子4は、図1(b)に示すように、開口部3の形状に合わせて上下方向に長い円柱状に形成されており、開口部3内においてハウジング1との間に隙間12を有することにより軸方向への直進移動が可能となる。さらに、ハウジング1における開口部3の内周面にはグリスが塗布され、ハウジング1と操作子4との間の摩擦が低減されている。そして、詳しくは後述するが、操作子4は上端部が押操作されることによりハウジング1内のスイッチ機構2を開閉する。
As shown in FIG. 1B, the
ここで、操作子4の下端部に設けた鍔部13がハウジング1の内側面における開口部3の周縁に当接することにより操作子4の抜け止めとして機能する。そして、本実施形態では、円柱状であって軸方向に開口部3が貫設された保持枠14を、ボディ5の上壁に貫設された透孔15内に上方から嵌着することによりハウジング1を形成しており、ハウジング1の組立時に操作子4をハウジング1の内側から開口部3に挿通できるようにしてある。保持枠14は、ボディ5との間に隙間が生じないように、外周面の全周にわたって設けた係止片16を透孔15の内周面に形成された段差17上に載置する形でボディ5に組み合わされる。
Here, the
さらに、シリコーンゴムから下面開口の有底円筒状に形成された封止キャップ18が、上壁に貫設された挿通孔19(図3(a)参照)から操作子4の上端部を突出させる形で操作子4に装着される。操作子4の外周面の一部には嵌合溝20が全周にわたって形成されており、封止キャップ18は挿通孔19の周縁をこの嵌合溝20に嵌合させた状態で挿通孔19の全周にわたって操作子4に気密接合される。また、封止キャップ18の下端部は、ボディ5における透孔15の内周面と保持枠14の外周面との間に挟持されるとともに、開口部3の全周にわたってボディ5に超音波溶着などにより気密接合される。つまり、開口部3におけるハウジング1と操作子4との間の隙間12が封止キャップ18により封止されることになる。
Further, a sealing
封止キャップ18の上壁は、図3(a)に示すように、挿通孔19の周囲に下方に凸となる円環状の凹部21および上方に凸となる円環状の凸部22が形成されることによって、挿通孔19を通りかつ上下方向に沿う断面(つまり図3(a)に示す断面)が上下方向に蛇行する形状となっている。このように凹部21や凸部22を設けると封止キャップ18の上壁における外周縁と挿通孔19の周縁との間の距離が延長されることになり、図1(d)に示すように、操作子4が押し込まれた状態であっても、封止キャップ18において上記凹部21や凸部22を形成していた部分が引き伸ばされることによって、封止キャップ18自体はほとんど伸縮することなく変形することになる。したがって、操作子4の操作に伴って封止キャップ18にかかるストレスを低減することができる。
As shown in FIG. 3A, an annular
一方、スイッチ機構2は、図1(a)に示すように、互いに上下方向に対向する形でそれぞれ位置固定される一対の端子板6,7と、両端子板6,7の間に先端部が挿入された可動子23に後述する支持板24を介して接続された端子板8とを備える。一対の端子板6,7の各対向面には常閉接点25と常開接点26とがそれぞれ設けられており、可動子23の先端部であって常閉接点25および常開接点26に対応する部位には共通接点27が設けられる。可動子23は、共通接点27を常閉接点25および常開接点26にそれぞれ接離可能とするように、支持板24との連結部を支点として回動自在に支持される。支持板24は、可動子23の基端部(つまり可動子23における支持板24との連結部)を上下方向に可動とするように、端子板8との連結部を支点として回動自在に支持される。さらに、可動子23は、端子板8との間にばね力を生じる板ばねからなる反転ばね28によって、共通接点27を常閉接点25と常開接点26とのいずれかに接触させる向きにばね付勢される。このように構成されるスイッチ機構2は、可動子23の基端部を操作子4の下端面に当接させる位置に配置される。
On the other hand, as shown in FIG. 1A, the
以下、本実施形態のスイッチ装置の動作について簡単に説明する。まず、図1(a)に示すように操作子4の鍔部13が保持枠14の下面に当接している状態(以下、初期状態という)においては、可動子23は共通接点27を常閉接点25に接触させる向きに反転ばね28よってばね付勢され、端子板6と端子板8とが導通する。一方、操作子4が押し込まれると、可動子23が操作子4に押圧されて下方に移動する。ここで、可動子23が所定の位置まで押し込まれると、反転ばね28が可動子23をばね付勢する向きが反転し、共通接点27が常閉接点25側から常開接点26側に瞬時に移動する。つまり、操作子4が押し込まれ、図1(c)に示すように支持板24の下端部がハウジング1の内側面に当接している状態(以下、操作状態という)においては、可動子23は共通接点27を常開接点26に接触させる向きに反転ばね28によってばね付勢され、端子板7と端子板8とが導通する。そして、操作子4の押圧を停止すれば、可動子23および操作子4は反転ばね28のばね力によって初期状態に復帰する。
Hereinafter, the operation of the switch device of this embodiment will be briefly described. First, as shown in FIG. 1A, in a state where the
ところで、本実施形態のスイッチ装置は、上述した基本構成に加えて以下に説明する構成を採用することにより、気体が開口部3におけるハウジング1と操作子4との間の隙間12を通してハウジング1内に侵入することを防止している。
By the way, the switch device according to the present embodiment employs the configuration described below in addition to the basic configuration described above, so that the gas passes through the
すなわち、本実施形態では、図3に示すように、封止キャップ18の厚み方向の両面に、封止キャップ18における気体の透過を防止する保護膜29を形成してある。保護膜29は、ダイヤモンドライクカーボン(DLC)からなる薄膜であって、封止キャップ28の厚み寸法に比較して十分に小さい膜厚(たとえば数〜数千Å)で形成される。これにより、封止キャップ18で封止された隙間12を通して気体がハウジング1内に侵入することを防止できる。その結果、腐食性のガスの濃度が高い環境下でスイッチ装置を使用する場合であっても、腐食性のガスがハウジング1内に侵入することはなく、スイッチ機構2の接点が腐食することを防止することができる。なお、ダイヤモンドライクカーボンは、ダイヤモンドとグラファイトとの中間的な特性を有する非晶質のカーボンとして知られている。
That is, in this embodiment, as shown in FIG. 3,
ここで、操作子4において操作時に外力が加えられる操作面となる上面は封止キャップ18から露出しているので、封止キャップ18に触れることなく操作子4を操作することができ、封止キャップ18に形成された保護膜29は操作子4が操作されても劣化し難い。しかも、保護膜29を薄膜としたことにより、封止キャップ18自体の性能が損なわれることはないので、封止キャップ18をシリコーンゴムから形成した本実施形態であれば、封止キャップ18が操作子4の操作に伴って変形するのは勿論のこと、耐久性に優れかつ温度特性に優れた封止キャップ18の性能が維持されることになる。
Here, since the upper surface serving as an operation surface to which external force is applied during operation in the
上述した保護膜29は真空蒸着法とスパッタリング法とから選択される薄膜形成法により形成されており、これにより、上述した形状の封止キャップ18に限らずどのような形状の封止キャップ18に対しても保護膜29の形成が可能である。さらに、図4に示すように複数個の封止キャップ18が一面上に一体に成形されたゴムシート30に対して、保護膜29を上記薄膜形成法により形成すれば、ゴムシート30における複数個の封止キャップ18に対して同時に保護膜29を形成することができるので、大量のスイッチ装置を製造する際に保護膜29を形成することによる工数の増加を抑えることができ低コスト化につながる。また、上述したように開口部3の内周面にはグリスが塗布されているので、万一、封止キャップ18から保護膜29の一部が剥離することがあっても、剥離した保護膜29の欠片はグリスに付着することになり、保護膜29の欠片が隙間12を通してハウジング1内に侵入することはない。
The
本実施形態では、保護膜29を封止キャップ18の厚み方向の両面に形成しているが、保護膜29を封止キャップ18の厚み方向における各面のうちのいずれかに形成するようにしてもよい。この場合に、保護膜29を形成する面としては、封止キャップ18の厚み方向における各面のうちの操作子4が操作される際の伸縮量が小さいほうの一面を選択することが望ましい。そして、保護膜29を形成する際には、封止キャップ18における保護膜29が設けられる一面が操作子4の可動範囲内で最も引き伸ばされた状態で保護膜29を形成することが望ましく、これにより、操作子4の操作にかかわらず保護膜29の膜厚を成形時の膜厚以上に維持することができ、封止キャップ18における気体の透過を防止するという効果を確実に奏することになる。
In the present embodiment, the
さらに、封止キャップ18に挿通孔19を設けずに操作子4全体を封止キャップ18で覆う構造を採用し、封止キャップ18越しに操作子4が操作される場合にも、上述したように封止キャップ18の厚み方向の両面(あるいは片面)に保護膜29を形成することにより、封止キャップ18における気体の透過を防止し、ハウジング1内への気体の侵入を防止することができる。
Further, the structure in which the
また、図5には、封止キャップ18に保護膜29を形成したスイッチ装置であって、上述したスイッチ装置とは基本構成が異なるスイッチ装置の一例を示す。ただし、図5においては保護膜29は特に図示していない。
FIG. 5 shows an example of a switch device in which a
以下、図5のスイッチ装置の動作を簡単に説明する。操作子4が押し込まれると、図1(a)の可動子23および支持板24に代えて設けられた板ばねからなる可動ばね23’が、端子板8に支持された基端部を支点として操作子4に押圧されて下方に移動する。ここで、可動ばね23’が所定の位置まで押し込まれると、反転ばね28が可動ばね23’をばね付勢する向きが反転し、可動ばね23’の先端部に設けた共通接点27が常閉接点25側から常開接点26側に瞬時に移動することになる。なお、図5に示すハウジング1では、保持枠14(図1参照)を設けることなくボディ5自体に開口部3が貫設された構成を採用しており、封止キャップ18の下端部は、ボディ5の上面における開口部3の周囲に開口部3の全周にわたって凹設された接合溝31内に挿入されボディ5に気密接合される。
Hereinafter, the operation of the switch device of FIG. 5 will be briefly described. When the
ところで、本実施形態では、操作子4の押操作に従って反転ばね28が可動子23(あるいは可動ばね23’)をばね付勢する向きが反転しスイッチ機構2が開閉する所謂マイクロスイッチをスイッチ装置として例示したが、本発明が採用されるスイッチ装置はマイクロスイッチに限らない。さらに、本発明は操作子4が押操作される押釦式のスイッチ装置に限定されるものでもなく、たとえば、図6に示すように、操作子4を左右方向に傾けることによりスイッチ機構2が開閉するレバー式のスイッチ装置に本発明を採用することもできる。ただし、図6においては保護膜29は特に図示していない。図6に示す構成では、押釦式のスイッチ装置と同程度の大きさにスイッチ装置を形成した場合に、開口部3においてハウジング1と操作子4との間に形成される隙間12は押釦式のスイッチ装置に比べて大きくなるが、本発明では封止キャップ18において気体が透過することを防止するので、隙間12の大きさにかかわらず、当該隙間12を通して気体がハウジング1内に侵入することを防止することができる。
By the way, in the present embodiment, a so-called micro switch in which the direction in which the reversing
なお、封止キャップ18の材質および保護膜29の材質はシリコーンゴムとダイヤモンドライクカーボンとの組み合わせに限るものではなく、たとえば封止キャップ18をシリコーンゴム以外の合成ゴムから形成してもよい。
The material of the sealing
1 ハウジング
2 スイッチ機構
3 開口部
4 操作子
12 隙間
18 封止キャップ
19 挿通孔
29 保護膜
DESCRIPTION OF
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