JP4414440B2 - 接点装置 - Google Patents

Description

本発明は、ジグザグ薄板ばねを用いて相手側導体に押し当てる構成を有する接点装置に関する。より詳しくは、車載用機器との導通を行う接点装置に関する。

車載用の機器には、その一部を車両本体側にあらかじめ組み込んでおき、他の一部を車載用の部品中に組み込み、その部品を車体本体に組みつけることによって車載用の機器が組み立て完成されるものがある。車両のリアウインドウのアンテナ装置などがその例である。このような車両用ガラスアンテナの一例を図１１、１２に示す。

車両用ウインドウアンテナ５０のアンテナエレメント５２は、車両１のリアウインドウガラス５４の車室側に、印刷等により貼り付けられている。各アンテナエレメント５２の一端は、車両のルーフパネル（車体）５６とリアウインドウガラス５４の重合部分Ｈまで延びている。ルーフパネル５６には、アンテナエレメント５２で受信した信号を処理するためにアンプをはじめとする処理回路を支持した支持基盤ベース５８が、例えば、ボルト等で固定されている。なお、重合部分Ｈには、図示しないカバー等が取り付けられ外部からは見えないようになっている。

かかる構成の車両用ウインドウアンテナ５０は次の様に組み立てられる。まず、アンプなどを支持する支持基盤ベース５８がルーフパネル５６に取り付けられ、次に、リアウインドウガラス５４が所定の位置に載置され、そして、リアウインドウガラス５４に印刷で構成されたアンテナエレメント５２の端部接点５２ａ（相手側導体）と支持基盤ベース５８に取り付けられた信号処理回路を電気的に接続して、リアウインドウガラス５４を所定の位置に固定することによって、アンテナ装置として完成する。しかし、アンテナエレメント５２の端部接点５２ａと支持基盤ベース５８は非常に狭いスペースに設置されているため、個々に配線することは困難な上、接点数が多いことから一つ一つの接点をコネクタなどで接続していくことは組み立てに手間がかかることとなる。そこでこのような部分の導通を図るために図１３（ａ）に示すような薄板バネを用いた接点装置１００が用いられている（例えば、特許文献１参照）。

図１３（ａ）に示す接点装置１００は、基体部１２、導電体のジグザグ薄板ばね１４、当接部６０及びムーブメント１８を有している。この接点装置１００は、ルーフパネル５６に取り付けられた支持基盤ベース５８に固定され、端子部２０は支持基盤ベース５８の信号処理回路と導通している。そして上記のように、リアウインドウガラス５４が所定の位置に載置されると相手側導体となるアンテナエレメント５２の端部接点５２ａが接点装置１００の当接部６０に接触し、リアウインドウガラス５４を所定の位置に取付固定することによって、接点装置１００のジグザグ薄板ばね１４が圧縮され、相手側導体となるアンテナエレメント５２の端部接点５２ａと接点装置１００の当接部６０の導通が確保される。このような接点装置１００によれば、多くのガラスアンテナの端部接点５２ａをリアウインドウガラス５４の組み立てと同時に支持基盤ベース５８の信号処理回路と導通させることができ、少ないスペースでの接続処理が可能となると共に、組み立て工程を簡素化することができる。

また、図１３（ａ）に示したジグザグ薄板ばね１４の他にばねによる接触により導通を確保する接点装置で、大きなストロークが必要ないような場合には、図１５に示すＳ字薄板ばねや、図１６に示すＵ字薄板ばねが用いられている（例えば特許文献２参照）。

特開２００５−３３２６４３号公報 特開２００３−４５５２１号公報

ところが、このような接点装置に用いられるジグザグ薄板ばねは、圧縮を受けると圧縮変形と垂直方向に横変位をおこし、これによって接点の導通が不安定になることがあった。以下、この点について説明する。図１３(ｂ)に示すように、このような接点装置１００に用いられるジグザク薄板ばね１４は、屈曲部３、４ａ、４ｂと平板部２が交互につながった形状をしており、基体部側端部１０は基体部１２に固定されて、当接部側端部１１は当接部６０に接するようになっている。屈曲部４は同一の形状で、その中間の平板部２の長さも同一である。そして、荷重がかかっていない状態では、バネの屈曲部３、４の外側はバネの中心線５に平行で左右対称位置にある呼び外形線６ａ、７ａに接するような形状となっている。

このジグザグ薄板ばね１４の各部の寸法と変形の様子を図１４に示す。図１４は説明のためばねの曲げ回数は４回とし、無荷重の状態を実線で示し、圧縮荷重による変形状態を破線で記載してある。一番下部の基部側の最初の屈曲部３とそれにつながる平板部２ａによって構成される薄板ばねのばね定数ｋ_１1は、薄板ばねのヤング率をＥ_１、断面２次モーメントをＩ_１として、下記のように表される。
ｋ_１１＝（Ｅ_１×Ｉ_１）／Λ_１１ −−−−−− （式１）
ここで、Λ_１１はばね計算に用いられる２次モーメントで、平板部の長さをＬ_１、ばね屈曲部の曲げ半径Ｒ_１、曲げ角度θ_１等によって決まってくる、ばね屈曲部の形状係数をＣｍ_１１として、下記のように表される。
Λ_１１＝Ｌ_１ ^３×Ｃｍ_１１／３ −−−−−− （式２）
また、２番目の屈曲部４とそれにつながる平板部２ｂによって構成される中間部の薄板ばねのばね定数ｋ_１２は上記と同様に、薄板ばねのヤング率をＥ_２、断面２次モーメントをＩ_２として、下記のように表される。
ｋ_１２＝（Ｅ_２×Ｉ_２）／Λ_１２ −−−−−− （式３）
ここで、Λ_１２はばね計算に用いられる２次モーメントで、平板部の長さをＬ_２、ばね屈曲部の曲げ半径Ｒ_２、曲げ角度θ_２等によって決まってくる、ばね屈曲部の形状係数をＣｍ_１２として、下記のように表される。
Λ_１２＝Ｌ_２ ^３×Ｃｍ_１２／３ −−−−−− （式４）
通常、薄板ばねの材質は同一で、板幅、板厚も一定であるから、Ｅ_１＝Ｅ_２、Ｉ_１＝Ｉ_２であり、図１３(ｂ)のような形状では、Ｌ_１＝Ｌ_２であるから、屈曲部３、４のばね定数はばね屈曲部の形状係数Ｃｍ_１１とＣｍ_１２によって決定される。図１３(ｂ)に示す従来の接点装置に用いられるジグザク薄板ばねの場合には、
Ｃｍ_１１＞Ｃｍ_１２であることから、Λ_１１＞Λ_１２となり、
ｋ_１１＜ｋ_１２
となる。このことは最初の屈曲部３とそれにつながる平板部２ａからなる薄板ばねは２番目の屈曲部４ａとそれにつながる平板部２ｂからなる中間部の薄板ばねよりもやわらかく、たわみやすいということになる。従って、荷重がかかったときの最初の屈曲部３の回りの回転角変位Δθ_１は２番目の屈曲部４ａ回りの回転角変位Δθ_２よりも大きい。また、最初の屈曲部３とそれにつながる平板部２ａの変形による２番目の屈曲部４ａの横方向変位（図１４の上では右方向）は、２番目の屈曲部４ａとそれにつながる平板部２ｂの変形による３番目の屈曲部４ｂの横方向変位よりも大きくなる。このことによって、ジグザク薄板ばね１４は、図１４の破線で示すように圧縮荷重を受けると右方向に角度δ_１だけ傾くとともに、全体で右方向にε_２だけ横変位するような変形を生ずる。

また、一番上部の当接部側の屈曲部２３とそれにつながる平板部である当接部側端部１１によって構成される薄板ばねのばね定数ｋ_１３は、薄板ばねのヤング率をＥ_３、断面２次モーメントをＩ_３として、下記のように表される。
ｋ_１３＝（Ｅ_３×Ｉ_３）／Λ_１３ −−−−−− （式５）
ここで、Λ_１３はばね計算に用いられる２次モーメントで、平板部の長さＬ_５、ばね屈曲部の曲げ半径Ｒ_３、曲げ角度θ_３等によって決まってくる、ばね屈曲部の形状係数をＣｍ_１３として、下記のように表される。
Λ_１３＝Ｌ_５ ^３×Ｃｍ_１３／３ −−−−−− （式６）

先に述べた基体部側と二番目の屈曲部と同様に
Ｃｍ_１３＞Ｃｍ_１２であることから、Λ_１３＞Λ_１２となり、
ｋ_１３＜ｋ_１２
となる。このことは当接部側の屈曲部２３とそれにつながる平板の当接部側端部１１からなる薄板ばねは、最下部の薄板ばねと同様に２番目の屈曲部４ａとそれにつながる平板部２ｂからなる中間部の薄板ばねよりもやわらかく、たわみやすい。従って、荷重がかかったときには、図１４において当接部側端部１１の左側にある先端は、図１４において当接部側端部１１の右側にある屈曲部２３側よりも大きく変位し、当接部側端部１１は回転角変位Δθ_３だけ傾くこととなる。すると、当接部側端部１１に取り付けられている当接部６０が傾き、相手側導体である端部接点５２ａに対して当接部６０が片あたりをすることとなる。

以上述べたジグザク薄板ばねの変形特性により、先に述べた車両用ウインドウアンテナ５０の組立過程において、リアウインドウガラス５４を所定の位置に載置し、アンテナエレメント５２の端部接点５２ａを接点装置１００の当接部６０に接触させ、接点装置１００を押し付けて接点装置１００のジグザグ薄板ばね１４を圧縮して所定の位置に取付固定しようとする時に、接点装置１００のジグザク薄板ばね１４が横ずれ及び傾き移動をしてしまい、これによって接点装置の当接部６０も横ずれ及び傾きを起こし、アンテナエレメント５２の端部接点５２ａとの導通が不安定になってしまうという問題があった。また、横方向の移動量が大きくなると、接点装置の当接部６０が横ずれ変位によってアンテナエレメント５２の端部接点５２ａから外れてしまうことになり、端部接点５２ａの面積あるいは当接部６０の面積を大きくすることが必要となり、装置が大型化してしまうという問題があった。更に、アンテナエレメント５２の端部接点５２ａと接点装置の当接部６０は接触しつつ、横ずれを起こすことから、端部接点５２ａと当接部６０の間でこすれが発生し、導通不良の原因となるという問題があった。特に、端部接点５２ａはリアウインドウガラス５４に印刷によって構成されておりその厚さが非常に薄いことから、こすれにより接点部が損傷を受けやすく、導通不良に結びつくという問題があった。

また、走行中においては、車両の振動によってアンテナエレメント５２の端部接点５２ａと当接部６０との間の相対距離が変化し、この相対距離の変化によってジグザグ薄板ばね１４に加わる圧縮力が変化する。先に述べたように、ジグザク薄板ばね１４は圧縮力がかかると軸方向に圧縮変形すると共に、横方向へのずれ変形と当接部側端部１１の傾き変形を生ずる。したがって、圧縮力が変化すると、軸方向の変形量が変化すると共に、横方向の移動量と当接部側端部１１の傾きも変化する。このため車両の振動によって当接部６０と端部接点５２ａとの間に横方向のこすれ振動が発生し、当接部６０と端部接点５２ａとの間の接点抵抗値の変化率が上昇してラジオノイズ発生を招くこととなるという問題があった。また、車両の振動による圧縮力の変化によって当接部６０の横方向の振動と同時に当接部側端部１１の傾き振動が発生し、これによる端部接点５２ａとの電気的接続面積の変化によっても抵抗変化率が上昇しラジオノイズが発生するという問題があった。更に、上記の横方向と傾きの振動が大きくなると当接部６０が端部接点５２ａの損傷を生じさせるという問題があった。

この様に薄板ばねを使った接点装置の接点部が、圧縮によって横移動を生ずるのは図１６に示すＵ字薄板ばねでも同様である。図１６では横に接点１２２ａがＷだけ移動している。図１５はこの接点の横移動の問題を解決すべく、Ｕ字形の薄板ばねをＳ字形にしたもので、ばね全体は左に傾き及び左にＷ１だけ水平移動しているが、接点部１１２ａの右方向への横移動Ｗ２と相殺され接点部１１２ａの横変位を最小になるようにしたものである。しかしながら、このＳ字形薄板ばねはばね全体を傾かして横変位の相殺を行うものであり、必要ストローク、屈曲数が多く、ばね自体の傾きと横変位が問題となるジグザグ薄板ばねには適用することがでない。従って、ジグザグ薄板ばねにおいては、依然としてばねの横変位と傾きによって発生する接点導通の不安定、接点面積の大型化、こすれによる導通不良という問題が解決されていない。

本発明は、ジグザグ薄板ばねにおいて、ばね圧縮時の横方向変位及び当接部側端部の傾きを低減し安定した導通を確保できる接点装置を提供することを目的とする。

本発明に係る接点装置は、基体部と、基体部に固定される平板状導体の基体部側端部と、圧縮方向に移動する平板状導体の接点部側端部と、基体部側端部につながった曲板状導体の最初の屈曲部と、接点部側端部につながった曲板状導体の最後の屈曲部と、平板状導体の平板部と曲板状導体の屈曲部とがジグザグにつながって最初の屈曲部と最後の屈曲部との間を接続する中間部と、を含むジグザグ薄板ばねと、ジグザグ薄板ばねに付勢されて相手側導体に押しつけられる導体の当接部と、を備え、当接部と相手側導体との間の接触導通を行う接点装置であって、最初の屈曲部につながる平板部と最後の屈曲部につながる平板部とを除く各平板部の長さが略同一で、最初の屈曲部につながる平板部と最後の屈曲部につながる平板部との長さが他の各平板部の長さよりも短く、最初の屈曲部と最後の屈曲部と中間部の各屈曲部と中間部の各平板部との板幅および板厚が略同一で、最初の屈曲部と最後の屈曲部の曲げ半径は中間部の各屈曲部の曲げ半径よりも小さく、中心軸を挟んで両側にある中間部の各屈曲部の各凸面は、中心軸を挟むそれぞれの側で圧縮方向に延びる各呼び外形線上に位置し、最初の屈曲部と最後の屈曲部との凸面の位置はそれぞれ呼び外形線から中心軸側にオフセットされていること、を特徴とする。

本発明の接点装置において、前記ジグザグ薄板ばねの当接部側の平板部が相手側導体に向かって傾いていること、としても好適である。

本発明に係る接点装置は、基体部と、基体部に固定される平板状導体の基体部側端部と、圧縮方向に移動する平板状導体の接点部側端部と、基体部側端部につながった曲板状導体の最初の屈曲部と、平板状導体の平板部と曲板状導体の屈曲部とがジグザグにつながって最初の屈曲部と接点部側端部との間を接続する中間部と、を含むジグザグ薄板ばねと、ジグザグ薄板ばねに付勢されて相手側導体に押しつけられる導体の当接部と、を備え、当接部と相手側導体との間の接触導通を行う接点装置であって、最初の屈曲部につながる平板部を除く各平板部の長さが略同一で、最初の屈曲部につながる平板部の長さが他の各平板部の長さよりも短く、最初の屈曲部と中間部の各屈曲部と中間部の各平板部との板幅および板厚が略同一であり、最初の屈曲部の曲げ半径は中間部の各屈曲部の曲げ半径よりも小さく、中心軸を挟んで両側にある中間部の各屈曲部の各凸面は、中心軸を挟むそれぞれの側で圧縮方向に延びる各呼び外形線上に位置し、最初の屈曲部の凸面の位置は呼び外形線から中心軸側にオフセットされ、前記ジグザグ薄板ばねの当接部側の平板部が相手側導体に向かって傾いていること、を特徴とする。

本発明は、ジグザグ薄板ばねにおいて、ばね圧縮時の横方向変位及び当接部側端部の傾きを低減し安定した導通を確保できるという効果を奏する。

以下に図面を用いて本発明に係るジグザク薄板ばねの好適な実施形態について説明する。

図１は本発明による接点装置の実施形態を示す斜視図であり、図２はその断面図である。図１、２に示す接点装置９は、基体部１２、ジグザグ薄板ばね１４、当接部２８及びムーブメント１８、端子部２０を有している。この接点装置９は、基体部１２のボルト孔１２ａに螺入されたタップスクリューによってルーフパネル５６に取り付けられた支持基盤ベース５８に固定され、端子部２０は支持基盤ベース５８に取りつけられた信号処理回路と導通している。そして、当接部２８がアンテナエレメント５２の端部接点５２ａと接触して、支持基盤ベース５８に取り付けられた信号処理回路とアンテナエレメント５２が導通される。なお、基体部１２は絶縁性部材（例えばナイロン樹脂）によって構成されるのが好適である。

ムーブメント１８は、基体部１２に設けられたガイド部にガイドされ、所定区間内でアンテナエレメント５２に対して接離自在である。図２に示すように、基体部１２には、ガイド部としてのガイド孔３４が設けられている。ガイド孔３４は、アンテナエレメント５２側に開口を有し、支持基盤ベース５８の設置面に対して略垂直となる方向に伸びる有底孔として設けられている。また、断面は略長穴状である。ムーブメント１８の外壁とガイド孔３４の内壁との間には所定の隙間があり、ムーブメント１８は、このガイド孔３４に案内され、上下方向に自在に移動できるようになっている。また、ガイド孔３４の開口端には、ムーブメント１８の脱落を防止する係合爪３６が設けられている。また、ムーブメント１８の根元側にも係合爪３８が設けられている。ムーブメント１８の最も上方の位置（上死点）はこれら係合爪３６，３８の係合によって定まる（図２に示される位置）。

さらに、ムーブメント１８は、上底壁および側壁を有する筒状の部材として構成される。そして、上底壁に設けられた窓としての貫通孔４０に当接部２８が隙間を持ってはめ込まれ、当接部２８はアンテナエレメント５２側に露出している。このような構成によって当接部２８は、ムーブメント１８に対して上下方向に自在に移動することができるようになっている。

ジグザグ薄板ばね１４はその基体部側端部１０の位置合わせ用孔１０ａが基体部１２にはまり込むことによって基体部１２に固定されている。当接部側端部１１には凸部１１ａが設けられ、この凸部１１ａが当接部２８の下面に設けられた凹部２８ａに嵌りこむことによってジグザグ薄板ばね１４と当接部２８はジグザク薄板ばね１４の圧縮方向と垂直方向（水平方向）に連動して動くように構成されている。当接部２８は、ジグザグ薄板ばね１４によりアンテナエレメント５２に向けて（すなわち上方向に）付勢され、アンテナエレメント５２の端部接点５２ａに押しつけられている。また当接部２８は、アンテナエレメント５２の端部接点５２ａと接する略平面状の当接面を有している。ジグザク薄板ばね１４は当接部２８を付勢すると共に電気を導通することから、弾性体であり導電体でもある金属製の薄板で構成される。また、当接部２８はジグザグ薄板ばね１４と相手側導体となるアンテナエレメント５２の端部接点５２ａの導通を確保しつつ、接触を保つため、弾性体でかつ導電体である導電ゴムなどによって構成することが好適である。

ジグザク薄板ばね１４は、図２の状態、すなわち、ムーブメント１８が最も上方の位置にある状態で、自由長より短くなるように構成されている。そして、当接部２８がアンテナエレメント５２の端部接点５２ａに当接した状態では、当接部２８が下方に押し込まれ、ジグザク薄板ばね１４が伸長する方向の付勢力を発生するように、基体部１２下面とアンテナエレメント５２の端部接点５２ａとの距離や、接点装置９の各部の寸法が決定される。

次に本発明の実施形態に用いられるジグザグ薄板ばね１４の構成について図３、４を参照しながら説明する。図３は上記ジグザグ薄板ばねの正面図であり、図４は斜視図である。

図３に示すように、ジグザク薄板ばね１４は、屈曲部３、４と平板部２が交互につながった形状をしている。上述のように基体部側端部１０は基体部１２に固定されて、当接部側端部１１は当接部２８に接するようになっている。屈曲部４は同一の形状で、その中間の平板部２の長さも同一である。そして、荷重がかかっていない状態では、両側のばね屈曲部４の外側は、それぞれ１つの直線の上にある。このばね屈曲部４の外側を結んだ直線をジグザグばねの呼び外形線６、７という。そして、最下部の基体部側の屈曲部３の外側は、この呼び外形線６よりも中心線５に向かってオフセットされ、最上部の当接部側の屈曲部２３の外側は呼び外形線７よりも中心線５に向かってオフセットされている。また、基体部側の屈曲部３につながる平板部２ａの長さＬ₃は第２の屈曲部４ａにつながる平板部２ｂの長さＬ_２よりも短く、最上部の屈曲部２３につながる平板部である当接部側端部１１の長さＬ_５も、屈曲部４ａにつながる平板部２ｂの長さＬ_２よりも短くなっている。そして、ジグザグ薄板ばねの基体部側端部１０には、支持基盤ベース５８に取り付けられた信号処理回路と接続される端子部２０が折り曲げ加工されている。

このような形状のジグザグ薄板ばね１４に圧縮荷重が加わった場合の変形の様子を図５に示す。本実施形態によるジグザグ薄板ばね１４において、基体部側の屈曲部３と第２の屈曲部４ａの薄板ばねと当接部側の屈曲部２３の回りの曲げのばね定数、ｋ_１、ｋ_２、ｋ_３は、薄板ばねのヤング率をＥ_１、Ｅ_２、Ｅ_３、断面２次モーメントをＩ_１、Ｉ_２、Ｉ_３平板部の長さをＬ₃、Ｌ_２、Ｌ_５ばね屈曲部の形状係数をＣｍ_１１、Ｃｍ_１２、Ｃｍ_１３として、下記のように表される。
ｋ_１＝（Ｅ_１×Ｉ_１）／Λ_１ −−−−−− （式７）
Λ_１＝Ｌ₃ ^３×Ｃｍ_１１／３ −−−−−− （式８）
ｋ_２＝（Ｅ_２×Ｉ_２）／Λ_２ −−−−−− （式９）
Λ_２＝Ｌ_２ ^３×Ｃｍ_１２／３ −−−−−− （式１０）
ｋ_３＝（Ｅ_３×Ｉ_３）／Λ_３ −−−−−− （式１１）
Λ_３＝Ｌ_５ ^３×Ｃｍ_１３／３ −−−−−− （式１２）
ジグザク薄板ばね１４の材質は同一で、板幅、板厚も一定であるから、Ｅ_１＝Ｅ_２＝Ｅ_３、Ｉ_１＝Ｉ_２＝Ｉ_３である。そして、屈曲部３、４ａ、２３の各ばね定数ｋ_１、ｋ_２、ｋ_３はばね屈曲部の形状係数Ｃｍ_１１，Ｃｍ_１２，Ｃｍ_１３と、各平板部の長さＬ_３，Ｌ_２，Ｌ_５よって決定される。本実施形態では、Ｃｍ_１１＞Ｃｍ_１２であるが、最初の屈曲部３につながる平板部２ａの長さＬ₃が、２番目の屈曲部４ａにつながる平板部長さＬ_２よりも短くなっていることから、その効果によって、Λ_１＞Λ_２となり、ｋ_１＞ｋ_２となり、基体部側の最初の屈曲部３の回りのばね定数ｋ_１は第２の屈曲部４ａの回りのばね定数ｋ_２よりも大きくなっている。

また、本実施形態では、最上部の当接部側の屈曲部２３も中心線５側へオフセットされ、最上部の当接部側の屈曲部２３につながる当接部側端部１１の長さＬ_５が、２番目の屈曲部４ａにつながる平板部長さＬ_２よりも短くなっていることから、その効果によって、Λ_３＞Λ_２となり、ｋ_３＞ｋ_２となり、最上部の屈曲部２３の回りのばね定数ｋ_３は第２の屈曲部４ａｂの回りのばね定数ｋ_２よりも大きくなっている。

基体部側の屈曲部３の回りの曲げのばね定数ｋ_１と第２の屈曲部４ａの回りの曲げのｋ₂とジグザク薄板ばね１４の変形を詳細にコンピュータの構造解析で計算した結果、ｋ_１がｋ₂よりも大きく、一定の関係を満足している場合には、図５に示すように第２の屈曲部４ａの右方向への水平変位ε_３と第３の屈曲部４ｂの左方向への水平変位ε_４が略等しくなり、ジグザグ薄板ばね１４は圧縮方向に垂直方向（水平方向）の変位を生じず、ε_５はほとんどゼロとなり、略垂直に圧縮されることがわかった。本実施形態のように曲げ回数が６回の場合には、ｋ_１とｋ₂が下記の式１３のような関係にある場合に、実質的にジグザグ薄板ばね１４の横変位を解消することができる。また、ｋ_１＝２．３×ｋ₂の場合には横方向の変位をほとんどなくすことができる。
２．２×ｋ₂＜ｋ_１＜２．４×ｋ₂ −−−−−− （式１３）
本実施形態に示すようなジグザグ薄板ばねにおいては、材質は一様で、一様な厚さ、幅を有する板を折り曲げていることから、ヤング率Ｅ_１、Ｅ_２は同一であり、薄板の断面２次モーメントＩ_１、Ｉ_２も同一であるので、第１の屈曲部３を呼び外形線６から中心線側５にオフセットして、最初の屈曲部３につながる平板部２ａの長さＬ₃を、第２の屈曲部４ａにつながる平板部２ｂの長さＬ_２よりも短くすることによってｋ_１を大きくし、ｋ_１とｋ₂が上記の式１３の範囲に入るように構成している。

一方、最上部の屈曲部２３の回りのばね定数ｋ_３は第２の屈曲部４ａの回りのばね定数ｋ_２よりも大きくなるように構成されていることから、圧縮荷重を受けた際には図５において当接部側端部１１の左側にある先端は、図５において当接部側端部１１の右側にある屈曲部２３側と略同等の変位となるように回転角変位Δθ_３だけ回転変位し、当接部側端部１１は当初の方向を保ったまま中心線５に沿って圧縮される。

このように、本実施形態においては、基体部側の屈曲部３の回りのばね定数ｋ_１を第２、第３の屈曲部回りのばね定数ｋ_２よりも大きくすることによって、ジグザグ薄板ばね１４の横方向の変移を低減し、更に、最上部の屈曲部２３の回りのばね定数ｋ_３を第２、第３の屈曲部回りのばね定数ｋ_２よりも大きくすることによって、当接部側端部１１の傾きを低減することができる。

本実施形態の接点装置９は、当接部２８によってジグザグ薄板ばね１４が圧縮されてもばねの横方向の変移と最上部の当接部側端部１１の傾きとを同時に低減することができることから、ジグザク薄板ばね１４の圧縮時の横方向変位及び傾きを低減して安定した導通を確保できるという効果を奏する。これによって、車両用ウインドウアンテナ５０の組立過程において、接点装置９の当接部２８も横ずれによって導通不良や、こすれによる端部接点５２ａの損傷などの発生による導通不良を低減することができ、確実な導通が確保できるという効果を奏する。

また、車両の振動によって当接部２８と相手側導体である端部接点５２ａとの間のこすれ振動や最上部の当接部側端部１１の傾きによるラジオノイズの発生を低減し、良好な導通状態とすることができる。更に、相手側導体である端部接点５２ａの面積あるいは当接部２８の面積を大きくすること無くコンパクトな機器構成とすることができるという効果を奏する。

本発明の参考例について図６を参照しながら説明する。本発明の参考例において、先に述べた実施形態と同様の部分には同様の記号を付し説明は省略する。図６は本発明の参考例にかかる接点装置に用いられるジグザク薄板ばね１４の斜視図である。本参考例では、基体部側の屈曲部３及びこれにつながる平板部２ａの幅を第２から第５の屈曲部４ａ〜４ｄ及びこれにつながる平板部２ｂ〜２ｄよりも広くするとともに、最上部の当接部側の屈曲部２３及びこれにつながる平板部である当接部側端部１１と平板部２ｅの幅も第２から第５の屈曲部４ａ〜４ｄ及びこれにつながる平板部２ｂ〜２ｄよりも広くしたものである。これによって、先に述べた実施形態の圧縮変形で説明したように、基体部側の屈曲部３の回りの曲げのばね定数ｋ_１と第２から第５の屈曲部４ａ〜４ｄ回りの曲げのｋ₂の間に式１３の範囲に入るようにすると共に、最上部の屈曲部２３の回りのばね定数ｋ_３を第２から第５の屈曲部４ａ〜４ｄ回りのばね定数ｋ_２よりも大きくするように構成したものである。

このように構成した参考例は先に説明した実施形態と同様にばね圧縮時の横方向変位及び当接部側端部１１の傾きを低減し安定した導通を確保できるという効果を奏する。

本発明の他の参考例は、基体部側の屈曲部３及びこれにつながる平板部２ａの厚さ及び、当接部側の屈曲部２３及びこれにつながる平板部である当接部側端部１１と平板部２ｅの厚さを第２から第５の屈曲部４ａ〜４ｄ、平板部２ｂ〜２ｄよりも厚くすることによって基体部側の屈曲部３の断面２次モーメントＩ_１を大きくし、ｋ_１とｋ₂が上記の式１３の範囲に入るようにすると共に、当接部側の屈曲部２３の回りの断面２次モーメントＩ_３を大きくして最上部の屈曲部２３の回りのばね定数ｋ_３が第２から第５の屈曲部４ａ〜４ｄ回りのばね定数ｋ_２よりも大きくなるように構成したものである。

また、本発明の他の実施形態は、ばね屈曲部の形状係数のＣｍ_１１，Ｃｍ_１２，Ｃｍ_１３は曲げ半径が小さくなると小さくなることから、基体部側の屈曲部３の曲げ半径Ｒ_１を、第２から第５の屈曲部４ａ〜４ｄの曲げ半径Ｒ_２よりも小さくして、ｋ_１とｋ₂が上記の式１３の範囲に入るようにすると共に、当接部側の屈曲部２３の曲げ半径Ｒ_３も第２から第５の屈曲部４ａ〜４ｄの曲げ半径Ｒ_２よりも小さくして、最上部の屈曲部２３の回りのばね定数ｋ_３が第２から第５の屈曲部４ａ〜４ｄ回りのばね定数ｋ_２よりも大きくなるように構成したものである。

このような他の参考例、他の実施形態は先に述べた実施形態と同様にばね圧縮時の横方向変位及び当接部側端部１１の傾きを低減し安定した導通を確保できるという効果を奏する。

本発明の他の参考例について図７を参照しながら説明する。本発明の他の実施形態において、先に説明した各実施形態と同様の部分には同様の記号を付し説明は省略する。本参考例は、基体部側の屈曲部３及び当接部側の屈曲部２３以外の屈曲部４ａ〜４ｄに切欠部１５を設けて各屈曲部４ａ〜４ｄの剛性を低下させ、基体部側の屈曲部３回り及び当接部側の屈曲部２３回りのばね定数ｋ_１，ｋ_３を他の屈曲部４ａ〜４ｄ回りのばね定数ｋ_２よりも相対的に大きくなるように構成している。この切欠部１５は、折り曲げ前のばね板に貫通穴を開けておき、これをジグザグ薄板ばね１４に折り曲げ加工することによって形成してもよい。これによって先に述べた実施形態と同様にばね圧縮時の横方向変位及び当接部側端部１１の傾きを低減し安定した導通を確保できるという効果を奏する。

本発明の他の実施形態について図８から図１０を参照しながら説明する。本実施形態において、先に説明した各実施形態と同様の部分には同様の符号を付してその説明を省略する。図８、図９に示すように、本実施形態では、基体部側の屈曲部３をジグザグ薄板ばね１４の呼び外形線６から中心線５側に向かってオフセットすることによって、基体部側の屈曲部３の回りのばね定数ｋ_１を他の屈曲部４ａ〜４ｄの回りのばね定数ｋ_２よりも大きくしてジグザグ薄板ばね１４の横方向の変移を低減する構造は先に説明した実施形態と同様であるが、最上部にある当接部側の屈曲部２３は中心線５側に向かってオフセットせず、当接部側端部１１を相手側導体である端部接点５２ａの側に向かって傾斜させる構造としている。傾斜角度は中心線５に直角な方向からΔθ_９である。傾斜角度Δθ_９は、ジグザグ薄板ばね１４が組みつけられた際の圧縮力によって生じる回転角変位と同等の角度である。

図１０を参照しながら、本実施形態のジグザク薄板ばね１４が圧縮される際の変形について説明する。先の実施形態で説明したように、基体部側の屈曲部３の回りのばね定数ｋ_１を他の屈曲部４ａ，４ｂの回りのばね定数ｋ_２よりも大きくしてジグザグ薄板ばね１４の横方向の変移を低減するようにしている。最上部の当接部側の屈曲部２３は中心線５の側にオフセットされていないので、屈曲部２３の回りのばね定数ｋ_３は第２の屈曲部４ａ回りのばね定数ｋ_２よりも小さくなっている。そして、当接部側の屈曲部２３とそれにつながる当接部側端部１１からなる薄板ばねは第２の屈曲部４ａとそれにつながる平板部２ｂからなる中間部の薄板ばねもやわらかく、たわみやすいということになる。このため、ジグザグ薄板ばね１４に圧縮荷重がかかった際には、図１０において当接部側端部１１の左側にある先端は、図１０において当接部側端部１１の右側にある屈曲部２３側よりも大きく変位し、当接部側端部１１は当初の方向を保ったまま中心線５に沿って圧縮されず、圧縮されるとともに、傾くこととなる。そこで、本実施形態では、当接部側端部１１の回転角変位Δθ₉だけ当接部側端部１１を相手側導体である端部接点５２ａの側に予め傾斜させておき、所定の圧縮荷重がかかった際に当接部側端部１１が相手側導体である端部接点５２ａの面と平行となるように構成している。

このように構成することによって、所定の圧縮力によってジグザグ薄板ばね１４が取り付けられた際に、当接部側端部１１と当接部２８が押しつけられる端部接点５２ａとが略平行となるようにすることができる。これによって、図１０において当接部側端部１１の左側にある先端側と、図１０において当接部側端部１１の右側にある屈曲部２３側とは当接部２８を略同様の力で端部接点５２ａに押し付けるようにすることができる。そして、車両の振動によって圧縮荷重が変動しても、当接部側端部１１は当接部２８の左右を略均等に押し付けた状態を保つことができ、当接部２８が端部接点５２ａに片当たりすることを低減することができる。

本実施形態では、基体部側の屈曲部３は、先に説明した実施形態と同様に、中心線５側にオフセットされて、ジグザグ薄板ばね１４の圧縮力による横変位を低減できるように構成されている。このため、上記のように圧縮荷重がかかっていないときに当接部側端部１１を相手側導体に向けて傾斜させた形状とすることによって、ばね圧縮時の横方向変位及び当接部側端部１１の傾きを低減し安定した導通を確保できるという効果を奏する。

また、基体部側の屈曲部３の中心線５側へのオフセットに変えて、各実施形態、各参考例の様に、板厚、板幅を変更して屈曲部３の回りのばね定数を上昇させるように構成しても好適であるし、他の屈曲部に切欠を設けて相対的に屈曲部３のばね定数を上昇させるように構成しても好適である。

更に、各実施形態の様に、当接部側の屈曲部２３の回りのばね定数を上昇させるとともに、当接部側端部１１を相手側導体側に向けて傾斜させるように構成しても好適である。

各実施形態は、車両用ウインドウアンテナ５０と車両の接続に本発明を適用する場合について説明したが、本発明は、当接部２８が相手側導体に押し付けられて接触導通する部分であれは、車両用ウインドウアンテナに限らず適用することができる。

本発明の実施形態のジグザグ薄板ばねを組み込んだ接点装置の斜視図である。 本発明の実施形態のジグザグ薄板ばねを組み込んだ接点装置の断面図である。 本発明の実施形態のジグザグ薄板ばねの正面図である。 本発明の実施形態のジグザグ薄板ばねの斜視図である。 本発明の実施形態のジグザグ薄板ばねの変形説明図である。 本発明の参考例のジグザグ薄板ばねの斜視図である。 本発明の参考例のジグザグ薄板ばねの斜視図である。 本発明の他の実施形態のジグザグ薄板ばねの正面図である。 本発明の他の実施形態のジグザグ薄板ばねの斜視図である。 本発明の他の実施形態のジグザグ薄板ばねの変形説明図である。 ウインドウアンテナ組み込んだ車両を示す斜視図である。 ウインドウアンテナの斜視図である。 従来技術の接点装置の断面図及びこれに用いられるジグザグ薄板ばねの正面図である。 従来技術のジグザグ薄板ばねの変形説明図である。 従来技術のＳ字薄板ばねである。 従来技術のＵ字薄板ばねである。

１ 車両、２、２ａ〜２ｅ 平板部、３、４、４ａ〜４ｄ，２３ 屈曲部、５ 中心線、６，６ａ，７，７ａ 呼び外形線、９，１００ 接点装置、１０ 基体部側端部、１０ａ 位置合わせ用孔、１１ 当接部側端部、１１ａ 凸部、１２ 基体部、１２ａ ボルト孔、１４ ジグザグ薄板ばね、１５ 切欠部、１８ ムーブメント、２０ 端子部、２８ 当接部、２８ａ 凹部、３４ ガイド孔、３６，３８ 係合爪、４０ 貫通孔、５０ 車両用ウインドウアンテナ、５２ アンテナエレメント、５２ａ 端部接点（相手側導体）、５４ リアウインドウガラス、５６ ルーフパネル、５８ 支持基盤ベース、６０ 当接部、１１２ａ 接点部、Ｅ_１〜Ｅ_３ ヤング率、Ｈ 重合部分、Ｉ_１〜Ｉ_３ 断面２次モーメント、ｋ_１〜ｋ_３，ｋ_１１〜ｋ_１３ 曲げのばね定数、δ_１ 変位角度、Ｃｍ_１１〜Ｃｍ_１３ ばね屈曲部の形状係数、Ｒ_１〜Ｒ_３ ばね屈曲部曲げ半径、Δθ_１〜Δθ_３，Δθ_９ 回転角変位、ε_１〜ε_５ 水平変位、θ_１〜θ_３ 角度。

Claims (3)

1. 基体部と、
   基体部に固定される平板状導体の基体部側端部と、圧縮方向に移動する平板状導体の接点部側端部と、基体部側端部につながった曲板状導体の最初の屈曲部と、接点部側端部につながった曲板状導体の最後の屈曲部と、平板状導体の平板部と曲板状導体の屈曲部とがジグザグにつながって最初の屈曲部と最後の屈曲部との間を接続する中間部と、を含むジグザグ薄板ばねと、
   ジグザグ薄板ばねに付勢されて相手側導体に押しつけられる導体の当接部と、を備え、当接部と相手側導体との間の接触導通を行う接点装置であって、
   最初の屈曲部につながる平板部と最後の屈曲部につながる平板部とを除く各平板部の長さが略同一で、最初の屈曲部につながる平板部と最後の屈曲部につながる平板部との長さが他の各平板部の長さよりも短く、最初の屈曲部と最後の屈曲部と中間部の各屈曲部と中間部の各平板部との板幅および板厚が略同一で、最初の屈曲部と最後の屈曲部の曲げ半径は中間部の各屈曲部の曲げ半径よりも小さく、
   中心軸を挟んで両側にある中間部の各屈曲部の各凸面は、中心軸を挟むそれぞれの側で圧縮方向に延びる各呼び外形線上に位置し、最初の屈曲部と最後の屈曲部との凸面の位置はそれぞれ呼び外形線から中心軸側にオフセットされていること、
   を特徴とする接点装置。
2. 請求項１に記載の接点装置であって、
   前記ジグザグ薄板ばねの当接部側の平板部が相手側導体に向かって傾いていること、
   を特徴とする接点装置。
3. 基体部と、
   基体部に固定される平板状導体の基体部側端部と、圧縮方向に移動する平板状導体の接点部側端部と、基体部側端部につながった曲板状導体の最初の屈曲部と、平板状導体の平板部と曲板状導体の屈曲部とがジグザグにつながって最初の屈曲部と接点部側端部との間を接続する中間部と、を含むジグザグ薄板ばねと、
   ジグザグ薄板ばねに付勢されて相手側導体に押しつけられる導体の当接部と、を備え、当接部と相手側導体との間の接触導通を行う接点装置であって、
   最初の屈曲部につながる平板部を除く各平板部の長さが略同一で、最初の屈曲部につながる平板部の長さが他の各平板部の長さよりも短く、最初の屈曲部と中間部の各屈曲部と中間部の各平板部との板幅および板厚が略同一であり、最初の屈曲部の曲げ半径は中間部の各屈曲部の曲げ半径よりも小さく、
   中心軸を挟んで両側にある中間部の各屈曲部の各凸面は、中心軸を挟むそれぞれの側で圧縮方向に延びる各呼び外形線上に位置し、最初の屈曲部の凸面の位置は呼び外形線から中心軸側にオフセットされ、
   前記ジグザグ薄板ばねの当接部側の平板部が相手側導体に向かって傾いていること、
   を特徴とする接点装置。

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