JP6025056B2 - 押釦スイッチ - Google Patents

Description

本発明は、例えばピアノハンドル式スイッチに用いられる押釦スイッチに関し、特にその接点のバウンス防止に関する。

図５は、本出願人が製造販売している表示灯付きの押釦スイッチ１００の構成を示す。図５に示すように、ボディ１１の収納空間１１ａの底部にはトランス２が収納され、高さ方向（Ｚ方向）におけるその上部に保持枠体３０が装着されている。保持枠体３０の上面には、さらに、可動接点２１が設けられた可動板１１８、可動板１１８を駆動するための反転ハンドル１９、反転ハンドル１９を所定方向に付勢するコイルばね３１などが装着されている。

反転ハンドル１９は、幅方向（Ｙ方向）に平行な軸を中心として、長手方向（Ｘ方向）及び高さ方向（Ｚ方向）で定義される平面内で、所定の角度範囲内で旋回可能である。可動板１１８は、例えば保持枠体３０の上面に設けられた端子板３５に電気的に接続され、その一部分が反転ハンドル１９に係合されている。そして、反転ハンドル１９が安定してとりうる２つの姿勢に応じて、可動接点２１と固定接点２０が接触して負荷がオンされる状態と、可動接点２１と固定接点２０が離反して負荷がオフされる状態に切り換えられる。反転ハンドル１９を保持枠体３０の上面に装着した状態で、高さ方向（Ｚ方向）における上方から、カバー１２がボディ１１に装着され、さらにカバー１２の上面１２ａに復帰ばね３２、スライドカム３３及び押釦ハンドル３４などが取り付けられている。端子板１１６は、ボディ１１に保持枠体３０が装着された状態で、固定接点２０が可動板１１８の可動接点２１と対向するように、保持枠体３０の上からボディ１１に装着される。

図６（ａ）は端子板１１６と固定接点２０の構造を示し、図６（ｂ）は可動板１１８及び可動接点２１の構造を示す。図６（ａ）に示すように、端子板１１６は、天板部１１６ａのＹ方向端部からＺ方向下向きに折り曲げられた第１つなぎ部分１１６ｂと、第１つなぎ部分１１６ｂのＸ方向に突出した先端部分１１６ｃからさらにＹ方向に折り曲げられた第２つなぎ部分１１６ｄと、第２つなぎ部分１１６ｄからＺ方向上向きに延びた板ばね状の接点取付部１１６ｅを備えている。固定接点２０の中心は、接点取付部１１６ｅのＺ方向の上端部近傍に固定されている。また、図６（ｂ）に示すように、可動板１１８は、銅板を所定形状にプレス加工による打ち抜いた後、表面全体にメッキ処理を施したものであり、可動接点２１の中心は可動板１１８の下端１１８ａを基準にして、Ｚ方向の高さＬ１の位置に固定されている。固定接点２０及び可動接点２１は、アークの発生による接点の消耗を少なくするために、銅板とは別の材料で形成されている。

ところで、機械的に接触状態と離反状態をとる可動接点２１と固定接点２０を用いた押釦スイッチでは、特許文献１に記載されているように、可動接点２１と固定接点２０が接触する際のバウンスが問題となる。押釦ハンドル３４が押し下げられ、反転ハンドル１９がオフ状態からオン状態に切り替わると、それに応じて可動板１１８がオフ状態の位置からオン状態の位置に向かってＸ方向とＺ方向で定義されるＸ−Ｚ面内で回転を開始する。可動板１１８の回転動作に対してブレーキは設けられていないので、可動接点２１が固定接点２０に衝突し、その反動で可動接点２１がバウンスし、エネルギーが減衰するまでバウンスを繰り返す。可動接点２１と固定接点２０の間には商用電源の電圧が印加されているので、可動接点２１が固定接点２０から離反するたびにアークが発生し、アークによる溶着や接点の消耗などが発生する。

図７（ａ）は上記特許文献１における端子板１１６と固定接点２０の構造を示し、図７（ｂ）は特許文献１における可動板１１８及び可動接点２１の構造を示す。特許文献１では、可動接点２１と固定接点２０のバウンス時間を短くするために、端子板１１６及び可動板１１８のばね定数を下げる工夫を提案している。図７（ａ）に示すように、端子板１１６の第１つなぎ部分１１６ｂにスリット１１６ｆを形成し、それによって第１つなぎ部分１１６ｂの幅を狭くして、端子板１１６のばね定数を小さくしている。また、図７（ｂ）に示すように、可動板１１８の中央部に穴１１８ｄ及び１１８ｅを形成すると共に、可動接点２１に近い側の穴１１８ｄに外部と連通するスリット１１８ｆを形成している。それによって、可動板１１８の剛性と質量を低下させている。

特開平５−１２０９５８号公報

ところで、このような押釦スイッチは大量生産されるものであり、端子板１１６及び可動板１１８も、プレス工程、洗浄工程、かしめ工程、めっき工程などを経て組み立て工程に搬送される。その間、大量生産されたこれら端子板１１６及び可動板１１８は、部品搬送容器にランダムに詰められる。特許文献１に記載された従来例によれば、端子板１１６や可動板１１８の全体の剛性が低下しているため、部品同士が引っ掛かった状態で振動や衝撃が加えられると、強度の弱い部分が変形する虞がある。

本発明は、上記従来例の問題点を解決するためになされたものであり、押釦スイッチにおいて、端子板や可動板の強度を低下させることなく、可動接点と固定接点が接触する際のバウンス時間を短縮させることを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明に係る押釦スイッチは、
筐体の内部に保持され、固定接点が固着された端子板と、
前記筐体の底面に垂直な面内で回転可能に保持され、前記固定接点と対向する位置に可動接点が固着された可動板を備え、
前記端子板は、前記筐体の底面に平行な天板部から直接的に又はつなぎ部分を介して折り曲げられ、前記筐体の底面に垂直な断面が、前記筐体の底面側が湾曲した略Ｕ状である接点取付部を備え、
前記固定接点は、前記筐体の底面に対して略垂直な方向の前記接点取付部の上端部近傍に固着されていることを特徴とする。

前記接点取付部のうち少なくとも湾曲した部分の幅が前記接点取付部の他の部分の幅よりも狭くなるように形成されていることが好ましい。

前記接点取付部のうち少なくとも湾曲した部分の厚みが前記接点取付部の他の部分の厚みよりも薄くなるように形成されていることが好ましい。

前記可動板は、前記筐体の底面側とは反対側にばねの付勢力を受けるばね受け部を有しており、前記筐体の底面側の端部を基準として、前記可動接点の中心が固着されている位置までの高さが前記ばね受け部までの高さよりも高いことが好ましい。

本発明によれば、端子板のうち固定接点が固着されている腕の断面形状を略U状としているので、図６（ａ）や図７（ａ）に示す従来例の構造に比べて、接点取付部のうち板ばねとして機能する部分の有効長さが長くなり、接点取付部のばね定数が低下する。その結果、端子板や可動板の剛性を低下させることなく、可動接点と固定接点が接触する際のバウンス時間を短縮させることができる。

本発明の一実施形態に係る押釦スイッチの構成を示す分解斜視図。 上記実施形態における固定接点を備えた端子板の構成を示す図。 上記実施形態における可動接点を備えた可動板の構成を示す図。 上記実施形態と従来例との比較において、可動板に作用する回転力の作用点の違いを示す図。 従来の押釦スイッチの構成を示す分解斜視図。 （ａ）は従来の固定接点を備えた端子板の構成を示す図、（ｂ）は従来の可動接点を備えた可動板の構成を示す図。 （ａ）は他の従来の固定接点を備えた端子板の構成を示す図、（ｂ）は他の従来の可動接点を備えた可動板の構成を示す図。

本発明の一実施形態に係る押釦スイッチについて説明する。図１は、本実施形態に係る表示灯付きの押釦スイッチ１の構成を示す。図１に示すように、押釦スイッチ１は、例えばユリア樹脂などの絶縁性熱硬化性樹脂で形成されたボディ１１及びカバー１２で構成された筐体を有している。ボディ１１は、平面視で略長方形であり、その中央部に略直方体状の収納空間１１ａが設けられている。また、長手方向（Ｘ方向）における収納空間１１ａの両外側には、電線が挿入される電線挿入穴１１ｂが形成されている。電線挿入穴１１ｂは、幅方向（Ｙ方向）にそれぞれ２つずつ形成され、合計で４箇所に形成されている。ボディ１１の内部で、各電線挿入穴１１ｂの近傍には、それぞれ挿入された電線を端子板１５，１６に押しつけるための錠ばね１３が設けられている。また、ボディ１１の内部で、長手方向（Ｘ方向）における錠ばね１３の外側には、電線挿入穴１１ｂに挿入された電線を引き抜く際に、錠ばね１３による施錠を解除するための解錠釦１４が設けられている。これら錠ばね１３及び解錠釦１４がボディ１１に収納された後、高さ方向（Ｚ方向）における上方から、例えば２つの端子板１５及び１６が装着される。一方の端子板１６には、後述する可動接点２１と共に主開閉接点部を構成する固定接点２０が設けられている。この端子板１６の上方には、さらにＬＥＤなどが実装された回路基板１７が装着される。

ボディ１１の収納空間１１ａの底部には、保持枠体３０に保持されたトランス２が収納される。高さ方向（Ｚ方向）における保持枠体３０の上面には、表示灯付きスイッチ１の筐体の一部を構成し、可動接点２１が設けられた可動板１８、可動板１８を駆動するための反転ハンドル１９、反転ハンドル１９を所定方向に付勢するコイルばね３１などが装着可能なように、取付構造が形成されている。

反転ハンドル１９は、幅方向（Ｙ方向）に平行な軸を中心として、長手方向（Ｘ方向）及び高さ方向（Ｚ方向）で定義される平面内で、所定の角度範囲内で旋回可能である。可動板１８は、例えば保持枠体３０の上面に設けられた端子板３５に電気的に接続され、その一部分が反転ハンドル１９に係合されている。そして、反転ハンドル１９が安定してとりうる２つの姿勢に応じて、可動接点２１と固定接点２０が接触し、負荷がオンする状態と、可動接点２１と固定接点２０が離反し、負荷がオフする状態に切り換えられる。反転ハンドル１９が保持枠体３０の上面に装着されると、高さ方向（Ｚ方向）における上方から、カバー１２がボディ１１に装着され、さらにカバー１２の上面１２ａに復帰ばね３２、スライドカム３３及び押釦ハンドル３４などが取り付けられ、表示灯付きスイッチ１が完成される。なお、ここでいう高さ方向（Ｚ方向）は、表示灯付きスイッチ１の組み立て工程における高さ方向であり、表示灯付きスイッチ１が造営面に設置されたあとは、Ｘ方向とＺ方向で定義される面が水平になり、Ｙ方向が垂直になる。

図２は、本実施形態における固定接点２０が固着された端子板１６の構成を示し、（ａ）はＹ方向から見た形状、（ｂ）はＸ方向から見た形状を示す。端子板１６は、例えば銅板をプレス加工することによって形成され、電線挿入穴１１ａから挿入された電線の絶縁被覆をはがされた先端部が錠ばね１３によって押し付けられる電線接続部１６ｆと、固定接点２０が固着され、板ばねとして機能する接点取付部１６ｃを備えている。固定接点２０は、アークの発生による接点の消耗を少なくするために、銅板とは別の材料で形成されている。

端子板１６の天板部１６ａのＹ方向端部からＺ方向下向きにつなぎ部分１６ｂが折り曲げられ、接点取付部１６ｃは、つなぎ部分１６ｂのＸ方向の先端から、さらにＹ方向に折り曲げられて形成されている。接点取付部１６ｃは、Ｘ−Ｚ断面（筐体の底面に垂直な断面）が、筐体の底面側が湾曲した略Ｕ状である。接点取付部１６ｃのＺ方向の下端の湾曲部１６ｄは、内側の半径が板圧に比べて数倍程度（３〜１０倍）の大きな円弧を描くように成形されている。また、接点取付部１６ｃのうち固定接点２０が固着されている自由端部１６ｅは板ばねとして機能する。固定接点２０は、自由端部１６ｅのＺ方向の上端近傍に固着されている。湾曲部１６ｄを設けることによって、自由端部１６ｅだけでなく、湾曲部１６ｄも弾性変形するので、自由端部１６ｅと同じ有効長を有する幅が均一な板ばねと比較して、ばね定数が小さくなる。また、図２（ｂ）に示すように、Ｙ方向における湾曲部１６ｄの幅は、同方向における接点取付部１６ｃの他の部分の幅よりも狭くなるように設定されている。そのため、接点取付部１６ｃの幅を均一にした場合に比べて、ばね定数をさらに小さくすることができる。また、湾曲部１６ｄは、曲げの内周面及び外周面が共に円弧を描くように成形されるため、内周面に比べて外周面の伸びが大きく、湾曲部１６ｄの厚みを他の部分の厚みよりも薄くなるように加工することができる。その場合も、ばね定数をさらに小さくすることができる。

端子板１６のＸ方向の後端には、Ｘ−Ｙ面で天板部１６ａからＺ方向下向きに折り曲げられた電線接続部１６ｆが形成されている。端子板１６がボディ１１に装着された状態で、電線接続部１６ｆの内周面は電線挿入穴１１ｂの近傍に位置し、電線接続面１６ｇとして機能する。また、電線接続面１６ｇのうち、錠ばね１３のＺ方向上下に配列された２つの当接部と対向する位置には、突起１６ｈが形成されている。突起１６ｈは、電線をスムーズに挿入しやすいように、Ｚ方向下側、即ち電線が挿入されてくる側の傾斜が反対側の傾斜よりも緩くなっている。一般的には、突起１６ｈのＺ方向下側の傾斜角度は１５〜３０度程度が好ましいが、４５度程度であってもよい。また、突起１６ｈのＺ方向上側の傾斜角度は特に制限されず、９０度近くであってもよい。端子板１６は、前述のように銅板であり、プレス加工が容易であるため、電線接続部１６ｆの外面側から硬質金属の突状型を押し付けることによって、突起１６ｈを形成することができる。さらに、電線の挿入をよりスムーズにするため、電線接続面１６ｇに光沢めっきを施してもよい。

図３は、本実施形態における可動接点２１が固着された可動板１８の構成を示す。可動板１８は、銅板を所定形状にプレス加工による打ち抜いた後、表面全体にメッキ処理を施したものであり、可動接点２１の中心は、可動板１８の下端１８ａ基準にしてＺ方向の高さがＬ１の所定の位置に固定されている。可動板１８の上部には、コイルばね３１の円形空洞部に挿入され、コイルばね３１の位置決めを行う突起部１８ｂと、コイルばね３１の一端と当接して、コイルばね３１による付勢力を受けるばね受け部１８ｃが形成されている。前述のように、可動板１８は、反転ハンドル１９の姿勢に応じて、可動接点２１と固定接点２０が接触する状態と、可動接点２１と固定接点２０が離反する状態をとる。そのため、端子板３５及びコイルばね３１となるべく線接触するように、可動板１８の下端１８ａ及びばね受け部１８ｃがナイフエッジ状に形成されている。また、可動接点２１も、アークの発生による接点の消耗を少なくするために、銅板とは別の材料で形成されている。

なお、可動板１８はその表面全体にめっき処理施されているが、めっき処理は保持枠体３０の上面に設けられた端子板３５と可動板１８の接触抵抗を低減させるために必要であって、可動板１８の表面全体にめっき処理を施す必要はない。可動板１８の下端部１８ａにのみめっき処理を施すことにより、高価なめっき金属（例えば、金や銀）の使用量を低減させ、コストダウンを図ることができる。

図４は可動板１８が回転し、固定接点２０に可動接点２１が接触する状態を示す。コイルばね３１により可動板１８に作用するＸ方向の分力は、ばね受け部１８ｃの高さに関わらず一定であると仮定する。図６又は図７に示す従来例では、可動板１１８の下端１１８ａを基準にして、可動接点２１の中心とばね受け部１１８ｃが、Ｚ方向のほぼ同じ高さに設けられている（Ｌ１≒Ｌ２）。それに対して、図３に示す本実施形態の構成によれば、可動板１８の下端１８ａを基準にして、ばね受け部１８ｃの高さＬ２が可動接点２１の中心の高さＬ１よりも低くなるように設定されている。可動板１８の下端１８ａを支点として、可動板１８を回転させようとするモーメントは、腕の長さが短い分（Ｌ１＞Ｌ２）だけ、本実施形態の構成の方が従来の構成よりも小さくなる。その結果、可動接点２１が固定接点２０に接触する際の衝撃力も、本実施形態の構成の方が従来の構成よりも小さくなり、可動接点２１と固定接点２０のバウンス時間が短くなる。

以上説明したように、本実施形態に係る押釦スイッチでは、固定接点２０が固着される端子板１６の接点取付部１６ｃを、Ｘ−Ｚ断面（筐体の底面に垂直な断面）が、筐体の底面側が湾曲した略Ｕ状としているので、図６（ａ）や図７（ａ）に示す従来例の構造に比べて、接点取付部１６ｃのうち板ばねとして機能する部分の有効長さが長くなり、接点取付部１６ｃのばね定数が低下する。その結果、端子板１６や可動板１８の剛性を低下させることなく、可動接点２１と固定接点２０が接触する際のバウンス時間を短縮させることができる。なお、接点取付部１６ｃは、端子板１６の天板部１６ａから直接的に折り曲げられていてもよい。

１ 押釦スイッチ
１１ ボディ（筐体）
１６ 端子板
１６ａ 天板部
１６ｂ つなぎ部
１６ｃ 接点取付部
１６ｃ 湾曲部
１６ｅ 自由端部
１８ 可動板
１８ａ 可動板の下端（筐体の底面側の端部）
１８ｃ ばね受け部
１９ 反転ハンドル
２０ 固定接点
２１ 可動接点
３１ コイルばね

Claims (4)

1. 筐体の内部に保持され、固定接点が固着された端子板と、
   前記筐体の底面に垂直な面内で回転可能に保持され、前記固定接点と対向する位置に可動接点が固着された可動板を備え、
   前記端子板は、前記筐体の底面に平行な天板部から直接的に又はつなぎ部分を介して折り曲げられ、前記筐体の底面に垂直な断面が、前記筐体の底面側が湾曲した略Ｕ状である接点取付部を備え、
   前記固定接点は、前記筐体の底面に対して略垂直な方向の前記接点取付部の上端部近傍に固着されていることを特徴とする押釦スイッチ。
2. 前記接点取付部のうち少なくとも湾曲した部分の幅が前記接点取付部の他の部分の幅よりも狭くなるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の押釦スイッチ。
3. 前記接点取付部のうち少なくとも湾曲した部分の厚みが前記接点取付部の他の部分の厚みよりも薄くなるように形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の押釦スイッチ。
4. 前記可動板は、前記筐体の底面側とは反対側にばねの付勢力を受けるばね受け部を有しており、前記筐体の底面側の端部を基準として、前記可動接点の中心が固着されている位置までの高さが前記ばね受け部までの高さよりも高いことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の押釦スイッチ。

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