JP6180289B2

JP6180289B2 - スイッチ

Info

Publication number: JP6180289B2
Application number: JP2013232800A
Authority: JP
Inventors: 健二郎出▲崎▼; 浅井　一浩; 一浩浅井
Original assignee: Hosiden Corp; Rinnai Corp
Current assignee: Hosiden Corp; Rinnai Corp
Priority date: 2013-11-11
Filing date: 2013-11-11
Publication date: 2017-08-16
Anticipated expiration: 2033-11-11
Also published as: JP2015095303A; KR102224396B1; KR20150054653A; CN104637719A; CN104637719B

Description

本発明は、例えば位置検出用のマイクロスイッチなどに用いて好適なスイッチに関する。

特許文献１等が従来技術の摺動接点構造のスイッチとして知られている。図１を用いて、特許文献１に係るスイッチ４０を説明する。スイッチ４０は、基板４１とアクチュエータ４３と可動接片４２とカバー４４とねじりコイルばね４６とを備える。

基板４１には、接点パターン５１ａ〜５３ａが埋め込まれる。アクチュエータ４３の一端には軸５８が形成される。軸５８が基板４１に軸支されて、アクチュエータ４３が基板４１の板面に沿って回動自在とされる。アクチュエータ４３の他端が回動半径方向に突出し、更に回動方向に折り曲り延長し、その折れ曲がった部分がカバー４４の上面に形成された開口を介して外部に突出したアームとされる。そのアームの先端に操作子４５が一体形成される。可動接片４２は、アクチュエータ４３の回動方向にほぼ沿う円弧状をなすように形成される。可動接片４２の一端側がアクチュエータ４３に固定され、他端側が各接点パターン５１ａ〜５３ａと摺接可能とされる。ねじりコイルばね４６は、操作子４５がカバー４４の上面に形成された開口から突出する方向にアクチュエータ４３を弾性偏倚する。カバー４４は、基板４１とアクチュエータ４３と可動接片４２とねじりコイルばね４６とをその内部に収容する。

このような構成により、部品点数が少なく、可動接片４２に負荷がかかりにくい摺動接点構造のスイッチを実現することができる。

特開平０９−３２０３９７号公報

しかしながら、従来技術は、アクチュエータ４３の動作時に、外部の異物（例えば、塵や液体等）が動作部の隙間から、スイッチ４０の内部に侵入した場合（図中の侵入経路Ｙ参照）、接点障害が起こりやすい。

本発明は、接点障害が起こりにくい構造とし、従来技術よりも防塵性、防滴性に優れたたスイッチを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の第一の態様によれば、スイッチは、操作子を押圧操作することにより、切り換え動作する。スイッチは、少なくとも２つの接点パターンが板面に埋め込まれた絶縁性のボディと、一端がボディに係合され、その一端を中心にボディの板面に沿って回動自在とされ、他端が回動半径方向に突出し、更に回動方向に折れ曲り延長し、その折れ曲がった部分はカバーの上面に形成された開口を介して外部に突出したアームとされた絶縁性のアクチュエータと、アームの先端に設けられた操作子と、一端側が連結されてアクチュエータに固定され、他端側が各接点パターン及び板面と摺接可能な接触片とされた可動接片と、ボディ、アクチュエータ及び可動接片を収容する箱状カバーと、その操作子が開口から突出する方向にアクチュエータを弾性偏倚する弾性偏倚手段と、を含み、アクチュエータには、アームの根元の可動接片側に溝を形成するように、操作子が開口から突出する方向に突出した凸部が設けられている。

本発明により、従来技術よりも防塵性、防滴性を向上させることができる。

従来技術の構造を説明するための図。第一実施形態体に係るスイッチの正面及び右側面から見た斜視図。第一実施形態体に係るスイッチの正面及び右側面から見た分解斜視図。第一実施形態体に係るスイッチの背面及び左側面から見た斜視図。第一実施形態体に係るスイッチの背面及び左側面から見た分解斜視図。ボディの正面側から見た斜視図。アクチュエータの背面側から見た斜視図。図１０におけるＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面図。図９Ａは可動接片１２０の背面図、図９Ｂはその右側面図。アクチュエータに可動接片を取り付けた状態を示した図。カバーの斜視図。スイッチの切り替え動作を説明するための図。

以下、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の説明に用いる図面では、同じ機能を持つ構成部には同一の符号を記し、重複説明を省略する。

＜第一実施形態体に係るスイッチ１００＞
以下では、便宜上、第一実施形態体に係るスイッチ１００の実装面を下面（底面）とし、後述する穴１４８及び突起１１９がある面を背面として説明する。図２は第一実施形態体に係るスイッチ１００の正面及び右側面から見た斜視図を、図３はその分解斜視図を示す。図４は背面及び左側面から見た斜視図を、図５はその分解斜視図を示す。この例ではスイッチ１００は接点パターンが埋め込まれたボディ１１０と、可動接片１２０と、可動接片１２０が取り付けられてボディ１１０の板面に沿って回動するアクチュエータ１３０と、カバー１４０と、アクチュエータ１３０と一体形成されてカバー１４０の外部に突出された操作子１３５と、アクチュエータ１３０を弾性偏倚するねじりコイルばね１６０とによって構成される。以下まず各部品の構成について説明する。

＜ボディ１１０＞
図６は、ボディ１１０の正面側から見た斜視図を示す。ボディ１１０は図６に示すように、ベース部１１７と、そのベース部１１７から起立する板部１１８とを有し、金属端子がインサート成型されたものとされる。この例では３端子構造とされ、ベース部１１７の下面からは端子５１、５２及び５３の各一端側が突出されている。これら端子５１、５２及び５３の各他端側は板部１１８の板面に埋め込まれて、それぞれ接点パターン５１ａ、５２ａ及び５３ａとされる。

板部１１８の上端側の隅部にはアクチュエータ１３０を軸支するための軸孔１１４が形成されており、この軸孔１１４を中心とする半径方向において、中心側から接点パターン５３ａと接点パターン５２ａと接点パターン５１ａとが順次配列されて位置される。周方向において、接点パターン５３ａと接点パターン５２ａとが、接点パターン５１ａに対して突出している。なお、各接点パターン５１ａ、５２ａ及び５３ａは互いに所定量離間されている。ベース部１１７に設けられている一対の貫通孔１１５はこのスイッチ１００を取り付けるビス用の孔である。

板部１１８には、ねじりコイルばね１６０により弾性偏倚されるアクチュエータ１３０と係合する係合部１１１が、板部１１８の板面に対して垂直に一体に突出形成されている。さらに、係合部１１１の底面には、後述するアクチュエータ１３０の凸部１３９Ｂを受け入れ可能な凹部１１３が形成されている、
また、ボディ１１０には、後述する操作子１３５の押し下げ位置において、後述するアクチュエータ１３０のアーム１３４の根元の下方に異物収容部１１６が形成されている。

また、ボディ１１０のベース部１１７には、後述するアクチュエータ１３０の回動を規制するための第二係合部１１７Ａが形成されている。

端子５１、５２及び５３は、可動接片１２０との接触、及び、非接触により電気信号を切り替える機能を有する。

＜アクチュエータ１３０及び操作子１３５＞
図７は、アクチュエータ１３０の背面側から見た斜視図を示す。アクチュエータ１３０は、絶縁性であり、一端がボディ１１０に係合され、その一端を中心にボディ１１０の板面に沿って回動自在とされる。例えば、アクチュエータ１３０は図７に示すような形状とされ、その略扇状をなす可動部１３６の扇の中心側には突部１３７が一体に突設され、その突部１３７には軸１３８が可動部１３６の板面に対して垂直に一体に突出形成されている。この軸１３８は上述したボディ１１０の軸孔１１４に軸支されるもので、これによりアクチュエータ１３０は軸１３８を中心としてボディ１１０の板部１１８に沿って回動自在（正逆両方向に自在に円運動できる状態）とされる。

また、他端が回動半径方向に突出し、更に回動方向に折れ曲り延長し、その折れ曲がった部分は上記カバーの上面に形成された開口を介して外部に突出したアームとされる。例えば、図７に示すように、可動部１３６の外周側には第二突部１３９がその回動半径方向（放射方向）に一体に突出形成される。更に、第二突部１３９が回動方向（周方向）に折れ曲がって延長されて、アーム１３４が一体に形成される。つまり、折れ曲がった部分がアーム１３４である。アーム１３４の先端に操作子１３５が設けられる。アクチュエータ１３０に対し、その回動方向に突出されて設けられた操作子１３５は、この例ではアクチュエータ１３０の回動平面と平行な面による断面が略三角形をなす先細形状とされており、その三角形の中央部には貫通孔１３１が設けられている。なお、可動部１３６の板面には可動接片１２０取り付け用の三つの取り付け軸１３２が突設されている。

第二突部１３９には、アーム１３４の根元の可動切片側に溝１３９Ａを形成するように、アーム１３４の根元周辺の上面における可動接片側に、操作子１３５がアーム１３４の折れ曲がる方向（後述するカバー１４０の開口１４１から突出する方向）に突出した凸部１３９Ｂが設けられている。

図８は、図１０におけるＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ断面図を示す。本実施形態では、図８に示すように、凸部１３９Ｂの幅（可動部１３６の板面に対して垂直方向の長さ）ｗ_１がアーム１３４の根元の幅ｗ_２よりも広くなるように、アクチュエータ１３０が形成される。

このような構成により、アクチュエータ１３０は、（ａ）押圧操作により、可動接片１２０を動作させ、電気信号を切り替える機能、（ｂ）押圧操作により、ねじりコイルばね１６０を弾性変形させ、所望の動作荷重を発生させる機能を有する。

＜可動接片１２０＞
図９Ａは可動接片１２０の背面図を、図９Ｂはその右側面図を示す。可動接片１２０は図９に示すように、板ばね材よりなるいわゆるブラシ状のもので、この例では一端側が連結された３本の円弧状の接触片１２４を有し、それら接触片１２４の先端側はそれぞれさらに２本に分離され、曲げ加工が施されて接点が形成されている。各接触片１２４は連結部１２５に対し、所定の立ち上げ角度をなすように折り曲げられている。なお、連結部１２５には三つの取り付け孔１２６が形成されている。

アクチュエータ１３０への可動接片１２０の取り付けは、取り付け軸１３２に取り付け孔１２６を通した後、取り付け軸１３２の頭をつぶして抜け止めすることによって行われる。図１０はこの取り付け状態を示したものである。なお、この状態で可動接片１２０の各円弧状接触片１２４はアクチュエータ１３０の回動方向Ｒにほぼ沿ったものとなる。

このような構成により、可動接片１２０は、端子５１、５２及び５３との接触、及び、非接触により電気信号を切り替える機能を有する。

＜カバー１４０＞
図１１はカバー１４０の斜視図である。カバー１４０は図５及び図１１に示すような構成とされる。即ち、一面が開放された略直方体をなす箱状とされ、その長手方向に沿う両側面１４４ａ，１４４ｂの各開放端縁にはそれぞれ一対の長円切欠き１４７が形成されている。この切欠き１４７は前述したボディ１１０のベース部１１７の貫通孔１１５形成部分に対する逃げである。さらに、側面１４４ａの両切欠き１４７間には方形状の穴１４８が形成され、他方側面１４４ｂの両切欠き１４７間の端縁には両切欠き１４７に若干突出する係止部１４９が形成されている。なお、カバー１４０の上面の一側には操作子１３５突出用の開口１４１が形成されている。

このような構成により、カバーは接点部分が露出しないように覆い隠す機能を有する。

＜ねじりコイルばね１６０＞
ねじりコイルばね１６０は、ボディ１１０に保持され、操作子１３５が開口１４１から突出する方向にアクチュエータ１３０を弾性偏倚するものであり（図３及び図５参照）、押圧解除時にはアクチュエータ１３０を自動復帰する機能を有する。

＜スイッチ１００の組立＞
次に、スイッチ１００の組立について説明する。まず、図１０に示すように、アクチュエータ１３０に可動接片１２０を取り付ける。次にアクチュエータ１３０の軸１３８にねじりコイルばね１６０を取り付ける。その後、軸１３８をボディ１１０の軸孔１１４に挿入する。このようにボディ１１０は、アクチュエータ１３０を回動自在に保持（軸支）し、端子５１〜５３及び可動接片１２０を保持（固定）し、遊びを持った状態でねじりコイルばね１６０を保持する。そして、カバー１４０をボディ１１０の板部１１８側から被せる。カバー１４０の係止部１４９はボディ１１０のベース部１１７に設けられた段部１１２に係止される。また、穴１４８には板部１１８の裏面に突設された突起１１９が係止される（図４及び図５参照）。このようにカバー１４０を取り付けることによって、スイッチ１００が完成する。

カバー１４０内にはボディ１１０の板部１１８、アクチュエータ１３０、可動接片１２０及びねじりコイルばね１６０が収容され、カバー１４０の開口１４１を介して操作子１３５が外部に突出される。なお、ねじりコイルばね１６０の一方の腕１６６ａはアクチュエータ１３０に突設されたストッパ１３３（図７参照）に押さえられてアクチュエータ１３０に係止され、他方の腕１６６ｂはカバー１４０の内壁に当接されてカバー１４０に係止される。従って、アクチュエータ１３０は、ねじりコイルばね１６０によって、操作子１３５が開口１４１から突出する方向に弾性偏倚される。別の言い方をすると、アクチュエータ１３０は、ねじりコイルばね１６０により、係合部１１１に対して、弾性的に押圧される。

＜切り替え動作＞
アクチュエータ１３０に取り付けられている可動接片１２０の各接触片１２４は各接点パターン５１ａ〜５３ａが埋め込まれた板部１１８の板面に弾接（弾性的に接触）されており、アクチュエータ１３０の回動によりそれら接点パターン５１ａ〜５３ａと摺接（すべる状態で接触）する。このスイッチ１００においては、図１２に示すように、操作子１３５を押圧操作（力を加えて押し付けることで行われる操作）してアクチュエータ１３０を回動させることにより、まず、可動接片１２０が摺動して接点切り換えが行われ、接点パターン５２ａと接点パターン５３ａとが導通する。さらに、操作子１３５を押圧操作してアクチュエータ１３０を回動させることにより、可動接片１２０が摺動して接点切り換えが行われ、接点パターン５１ａと接点パターン５２ａと接点パターン５３ａとが導通する。なお、このとき、実際には接点パターン５１ａと接点パターン５３ａとの間を電流が流れる（接点パターン５１ａと接点パターン５３ａとが導通する）状態となる。さらに、力が加えられると、アクチュエータ１３０はボディ１１０の第二係合部１１７Ａに当たり、その回動を規制される。

なお、図１２中、破線で示した操作子１３５の位置は押圧操作により押し込まれた位置を示したものである。押圧を解除することにより、操作子１３５は実線の位置に復帰する。なお、未操作時において、アクチュエータ１３０のアーム１３４の根元周辺の上面と、ボディ１１０の係合部１１１下面とが面接触するように、アクチュエータ１３０とボディ１１０とが形成されている。そのため、未操作時において、アーム１３４とボディ１１０との間の隙間から異物が侵入することを抑制することができる。

前述の通り、第二突部１３９には、アーム１３４の根元の可動切片側に溝１３９Ａを形成するように、アーム１３４の根元周辺の上面における可動接片側に、操作子１３５がアーム１３４の折れ曲がる方向に突出した凸部１３９Ｂが設けられている。そのため、押圧操作時、解除時に、アーム１３４とボディ１１０との間の隙間からスイッチ１００内部に異物が侵入した場合にも、この凸部１３９Ｂにより、異物が接点部分に侵入することを抑制することができる（図中の侵入経路Ｘ参照）。

さらに、係合部１１１の底面には、凹部１１３が形成されているため、凸部１３９Ｂの突出高さを高くすることができ、異物が接点部分に侵入することをより効果的に抑制することができる。

さらに、ボディ１１０には、操作子１３５の押し下げ位置において、アクチュエータ１３０のアーム１３４の根元の下方に異物収容部１１６が形成されているため、侵入した異物は、この異物収容部１１６に溜まる。よって、異物が接点部分に侵入することをより効果的に抑制することができる。また、操作子１３５の押し下げ位置に異物があることによる、アクチュエータ１３０の押し下げ不良を解消することができる。

本実施形態では、凸部１３９Ｂの幅ｗ_１がアーム１３４の根元の幅ｗ_２よりも広くなるように、アクチュエータ１３０が形成されるため、凸部１３９Ｂによりせき止められた異物は、アーム１３４の根元の両側を通って、異物収容部１１６にガイドされる。よって、異物が接点部分に侵入することをより効果的に抑制することができる。

なお、操作子１３５の押し込みは、この例ではカバー１４０の上面に対する垂直方向（矢印Ａ）の押圧操作及び平行方向（矢印Ｂ）の押圧操作いずれによっても行うことができる。即ち、この例では操作子１３５は断面略三角形形状とされているため、矢印Ｂ方向の操作でも傾斜面１３５ａがその力を受けることによって操作子１３５は押し込まれ、アクチュエータ１３０が回動される。

＜効果＞
このような構成により、従来技術よりも接点障害が起こりにくく、従来技術よりも防塵性、防滴性に優れたスイッチを実現することができる。

＜その他変形例＞
なお、上述した例では３端子構造としているが、２端子構造とすることもでき、例えば端子５２（接点パターン５２ａ）のないもの、あるいは端子５１（接点パターン５１ａ）のないものとしてもよい。操作子１３５はこの例に示したような形状とすることにより、図１２中に示した矢印Ｂ方向の操作によってもアクチュエータ１３０を良好に回動させ、つまりスイッチ１００を良好に動作させることができるものとなり、よってこのような使用状態が要求される場合に好適なものとなっている。なお、例えば矢印Ａ方向の操作により使用される場合には操作子１３５は傾斜面１３５ａを有さない他の形状を採用してもよい。つまり、操作子１３５は、押圧操作を受ける形状に適宜変更すればよい。

また、この例ではボディ１１０に軸孔１１４を設け、アクチュエータ１３０にその軸孔１１４に軸支される軸１３８を形成しているが、例えばボディ１１０に軸を突設し、アクチュエータ１３０に軸孔を形成してもよい。

接点パターンとしては、公知のものを用いることができる。例えば、特許文献１のように、この軸孔５４を中心とする半径方向において、中心側に接点パターン５３ａが位置され、その外側に接点パターン５１ａと接点パターン５２ａとが周方向に配列されて位置されてもよい。このような構成とし、接点パターン５１ａと接点パターン５３ａとは可動接片１２０を介して未操作時において常時導通しており、操作子１３５を押圧操作してアクチュエータ１３０を回動させることにより、可動接片１２０が摺動して接点切り換えが行われ、接点パターン５２ａと接点パターン５３ａとが導通する。また、接点パターン５１ａ及び接点パターン５２ａの形状は、アクチュエータ１３０回動時に可動接片１２０の接触片１２４を介してそれらが導通するタイミングがあるように選定すれば、ショーティング切り換えを実現でき、一方導通することがないように選定すれば、ノンショーティング切り換えとなり、即ちノンショーティング品及びショーティング品のいずれをも簡易に製造することができる。

係合部１１１や凹部１１３はボディ１１０ではなく、カバー１４０に設けてもよい。

本発明は上記の実施形態及び変形例に限定されるものではない。その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。

本発明は、プッシュタイプやスライドタイプのスイッチに利用することができ、例えば、ガスコンロ用スイッチ等に用いることができる。

１００スイッチ
１１０ボディ
１２０可動接片
１３０アクチュエータ
１４０カバー
１６０ねじりコイルばね

Claims

操作子を押圧操作することにより、切り換え動作するスイッチであって、
少なくとも２つの接点パターンが板面に埋め込まれた絶縁性のボディと、
一端が前記ボディに係合され、その一端を中心に前記ボディの板面に沿って回動自在とされ、他端が回動半径方向に突出し、更に回動方向に折れ曲り延長し、その折れ曲がった部分は箱状カバーの上面に形成された開口を介して外部に突出したアームとされた絶縁性のアクチュエータと、
前記アームの先端に設けられた前記操作子と、
一端側が連結されて前記アクチュエータの一端と他端との間に固定され、他端側が前記各接点パターン及び前記板面と摺接可能な接触片とされた可動接片と、
前記ボディ、アクチュエータ及び可動接片を収容する前記箱状カバーと、
その操作子が前記開口から突出する方向に前記アクチュエータを弾性偏倚する弾性偏倚手段と、を含み、
前記アクチュエータには、前記アクチュエータの他端側に形成された前記アームの根元の可動接片側のみに溝を形成するように、前記操作子が前記開口から突出する方向に突出した凸部が設けられており、
前記ボディには、前記操作子の押し下げ位置において、前記アームの根元の下方に異物収容部が形成されている、
スイッチ。
請求項１記載のスイッチであって、
前記ボディには、前記弾性偏倚手段により、弾性偏倚されたアクチュエータが係合する係合部が形成され、その係合部には、前記凸部を受け入れ可能な凹部が形成されている、
スイッチ。
請求項１または請求項２記載のスイッチであって、
前記アクチュエータは、前記凸部の幅が、前記アームの根元の幅よりも広くなるように形成されている、
スイッチ。
請求項１から請求項３の何れかに記載のスイッチであって、
未操作時において、前記アーム根元周辺と、前記ボディとが面接触している、
スイッチ。