JP6447463B2 - スイッチ - Google Patents

Description

本発明はスイッチに関する。

従来、プランジャの移動に応じて接点の開閉を行うスイッチにおいて、プランジャを復帰するためのコイルバネを備えるスイッチが知られている。例えば、特許文献１には、プランジャの移動方向下方にコイルバネが設けられた緊急停止用のスイッチが開示されている。

特表２０１３−５４１１４５号公報（２０１３年１１月７日公表）

ここで、未操作時にはスイッチの筐体側に設けられた固定接点と、プランジャ側に設けられた可動接点とが接触しているノーマリークローズ型のスイッチにおいては、外部からの振動等により接点同士が離れてしまうのを防止するために、プランジャをバネにより付勢することで、接点同士が所定の圧力で接触している。

そのため、未操作時での接点同士の接触圧力を確保するためには、バネ定数の大きなバネを使用する必要がある。特に、スイッチの接点数が多くなると、それぞれの接点における接触圧力を確保するために、プランジャに対して大きな付勢力を作用させる必要があり、バネ定数の大きなバネを使用する必要が有る。しかしながら、バネ定数の大きなバネを使用すると、スイッチの操作量に応じてプランジャを付勢する力が大きくなるため、スイッチの操作性が悪くなってしまうという問題がある。

本発明は、前記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、操作性のよいスイッチを提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明に係るスイッチは、操作部に対する操作に応じて基準位置から操作位置まで直線移動するプランジャを備え、該プランジャの移動に応じて接点の開閉を行うスイッチであって、固定接点と、前記プランジャとともに移動し、前記基準位置では前記固定接点と接触し、前記操作位置では前記固定接点と接触しない可動接点と、前記プランジャを前記操作位置から前記基準位置に向けた復帰方向へ付勢する復帰バネと、前記プランジャに当接し、前記プランジャの移動に応じて付勢方向が変化する接圧バネとを備え、前記接圧バネは、前記プランジャが前記基準位置にある場合には、前記プランジャを前記復帰方向へと付勢し、前記プランジャが前記基準位置と前記操作位置との間の所定位置より前記操作位置側にある場合には、前記プランジャを前記復帰方向とは異なる方向に付勢することを特徴とする。ここで、基準位置とは、操作部に対して操作が行われていない状態におけるプランジャの位置であり、操作位置とは、操作部の操作量が最大の状態におけるプランジャの位置である。

上記の構成によれば、接圧バネは、基準位置ではプランジャを復帰方向に付勢し、それにより、可動接点が固定接点に対して接触力を加えている。また、プランジャが基準位置と操作位置との間の所定位置よい操作位置側にある場合には、接圧バネは、復帰方向とは異なる方向に付勢するため、プランジャの移動に応じてプランジャへの付勢力が大きくなることは無い。そのため、操作性のよいスイッチを提供することができる。

また、本発明に係るスイッチにおいて、前記接圧バネは、前記プランジャが前記基準位置にある場合には、前記復帰方向に垂直な面に当接し、前記プランジャが前記所定位置より前記操作位置側にある場合には、前記プランジャの側面に当接してもよい。

上記の構成によれば、接圧バネのプランジャに対する付勢方向を容易に変更することができる。

また、本発明に係るスイッチにおいて、前記接圧バネは、トーションバネであってもよい。

また、本発明に係るスイッチは、前記操作部に対する操作に応じて、前記操作部への操作荷重とは無関係な荷重で前記プランジャを前記操作位置へと移動させる機構を備えていてもよい。

上記の構成によれば、プランジャを操作位置へと移動させる機構を簡易な構成で設けることが可能なスイッチを提供することができる。

本発明によれば、操作性のよいスイッチを提供することができる。

本発明の一実施形態に係るスイッチの外観を示す正面図である。 （ａ）は、図１に示すスイッチが備える本体部の外観を示す斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す本体部の上面図である。 図２の（ｂ）のＡ−Ａ線における本体部の断面図である。 図２の（ｂ）のＢ−Ｂ線における本体部の断面図である。 （ａ）は、図２に示す本体部が備えるプランジャの斜視図であり、（ｂ）および（ｃ）は、プランジャの平面図である。 図２に示す本体部が備える、プランジャおよび上方トーションバネの位置関係を示す断面図である。 （ａ）〜（ｄ）は、スイッチの操作部に対して操作が行われた場合の本体部の状態を示す図である。 （ａ）〜（ｄ）は、上方トーションバネの動作を示す模式図である。 （ａ）〜（ｄ）は、下方トーションバネの動作を示す模式図である。 （ａ）および（ｂ）は、プランジャの押下量と荷重との関係を示す図である。 本発明の一実施形態に係るスイッチが備えるプランジャに形成された穴部の変形例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るスイッチが備える下方トーションバネの変形例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るスイッチが備える上方トーションバネの変形例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るスイッチが備える下方トーションバネの変形例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照し詳細に説明する。

〔１．スイッチの構成概略〕
図１は、本実施形態に係るスイッチ１の外観を示す正面図である。図１に示すように、スイッチ１は、操作部１０と、本体部２０とを備える。

操作部１０は、操作者による操作を受け付ける部材であり、本体部２０に対して押込操作が可能なように設けられている。なお、本実施形態では、操作者による押込操作を受け付ける押しボタンスイッチについて説明するが、本発明は、これに限られるものでは無い。例えば、スイッチ１は、回転操作を押込操作へと変換するカム機構を備え、操作部１０が、操作者による回転操作を受け付ける構成であってもよい。

図２の（ａ）は、本体部２０の外観を示す斜視図であり、図２の（ｂ）は、本体部２０の上面図である。また、図３は、図２の（ｂ）のＡ−Ａ線における本体部２０の断面図であり、図４は、図２の（ｂ）のＢ−Ｂ線における本体部２０の断面図である。なお、以下では説明の便宜上、スイッチ１の押込方向を下方とし、その逆方向を上方とするが、スイッチ１の取り付け方向はこれに限られるものでは無い。

スイッチ１は、未操作時には接点同士が接触しているノーマリークローズ型のスイッチである。図３および図４に示すように、スイッチ１の本体部２０は、筐体２５と、プランジャ３０と、４つの端子４０ａ〜４０ｄと、２つの上方トーションバネ（復帰バネ）４５と、下方トーションバネ（接圧バネ）５０と、上方接点支持部材５６と、下方接点支持部材５７と、４つの筐体側接点（固定接点）６０ａ〜６０ｄと、上方コイルバネ６５と、下方コイルバネ６６とを備える。

筐体２５は、箱状であり、内部に本体部２０の各部を保持する。また、筐体２５の上面２５ａには、中央に穴部２５ｂが設けられている。

図５の（ａ）は、プランジャ３０の斜視図であり、図５の（ｂ）および（ｃ）は、プランジャ３０の側面図である。スイッチ１は、プランジャ３０の移動に応じて、接点の開閉を行うスイッチである。プランジャ３０は、上端部３１が筐体２５の穴部２５ｂから突出するように配置され、上端部３１が、操作部１０に当接している。そのため、プランジャ３０は、操作者による操作部１０への押込操作に応じて、下方へと移動する。すなわち、プランジャ３０は、操作部１０に対する操作に応じて、操作部１０に対して操作が行われていない位置である基準位置から、操作部１０の操作量が最大の状態の位置である操作位置まで直線移動する。また、プランジャ３０の下端には、下方に延伸する略板状の垂下部３２が形成されている。該垂下部３２には、下端面（復帰方向に垂直な面）３２ａから内側面（側面）３２ｂに向かって斜面３２ｃが設けられている。

プランジャ３０の移動方向において、プランジャ３０の上端部３１と垂下部３２との間には、２つの穴部３３、上方コイルバネ支持部３４、および下方コイルバネ支持部３５が形成されている。２つの穴部３３、上方コイルバネ支持部３４、および下方コイルバネ支持部３５は、何れも、プランジャ３０の移動方向である上下方向に垂直な方向に伸びる貫通穴である。

上方コイルバネ支持部３４、および下方コイルバネ支持部３５は、プランジャ３０の幅方向の中央部分に形成され、略同一の形状を有する。また、プランジャ３０の移動方向上側に上方コイルバネ支持部３４が、プランジャ３０の移動方向下側に下方コイルバネ支持部３５が形成されている。

２つの穴部３３は、中央部分に形成された上方コイルバネ支持部３４の外側のそれぞれに形成されている。穴部３３は、大きさの異なる２つの開口部３３ａ、３３ｂを有し、開口部３３ａは、開口部３３ｂよりもプランジャ３０の移動方向の幅が大きくなっている。穴部３３の上面３３ｄと開口部３３ａとの間には、開口部３３ｂ側から開口部３３ａ側に向かって上方へと傾斜する斜面３３ｃが形成されている。また、２つの穴部３３は、プランジャの中心部３０ａ（図６参照）を通り、プランジャ３０の移動方向に平行な軸Ｌに対して対称となるように形成されている。すなわち、プランジャ３０において、ある側面には、一方の穴部３３の開口部３３ａと、他方の穴部３３の開口部３３ｂとが形成されており、反対側の側面には、一方の穴部３３の開口部３３ｂと、他方の穴部３３の開口部３３ａが形成されている。なお、軸Ｌとは、換言すれば、上方接点支持部材５６とプランジャ３０とが交差する部分、および下方接点支持部材５７とプランジャ３０とが交差する部分を通る、プランジャ３０の移動方向に平行な軸である。

上方コイルバネ６５は、プランジャ３０の上方コイルバネ支持部３４内に配置されている。同様に、下方コイルバネ６６は、プランジャ３０の下方コイルバネ支持部３５内に配置されている。

端子４０ａ〜４０ｄは、プッシュイン式の端子であり、筐体２５に設けられた差込口４１からコード等が差し込まれることにより、外部と電気的に接続する。本実施形態に係るスイッチ１は、２段式のスイッチであり、上方に一対の端子４０ａ、４０ｂが、下方に一対の端子４０ｃ、４０ｄが設けられている。

筐体側接点６０ａ〜６０ｄのそれぞれは、対応する端子４０ａ〜４０ｄと電気的に接続している。具体的には、筐体側接点６０ａは端子４０ａと、筐体側接点６０ｂは端子４０ｂと、筐体側接点６０ｃは端子４０ｃと、筐体側接点６０ｃは端子４０ｃと接続している。すなわち、上方に一対の筐体側接点６０ａ、６０ｂが、下方に一対の筐体側接点６０ｃ、６０ｄが設けられている。

上方接点支持部材５６は、上方コイルバネ支持部３４に挿通されている。また、上方接点支持部材５６は、上方コイルバネ６５に対して固定され、上方コイルバネ６５、すなわちプランジャ３０と一体となって動作する。同様に、下方接点支持部材５７は、下方コイルバネ支持部３５に挿通されている。また、下方コイルバネ支持部３５は、下方コイルバネ６６に対して固定され、下方コイルバネ６６、すなわちプランジャ３０と一体となって動作する。

上方接点支持部材５６には、一対のプランジャ側接点５５ａ、５５ｂが設けられている。また、下方接点支持部材５７には、一対のプランジャ側接点５５ｃ、５５ｄが設けられている。そのため、プランジャ側接点（可動接点）５５ａ〜５５ｄは、プランジャ３０とともに移動する。なお、プランジャ側接点５５ａとプランジャ側接点５５ｂとは、軸Ｌに対称な位置に設けられており、プランジャ側接点５５ｃとプランジャ側接点５５ｄとは、軸Ｌに対称な位置に設けられている。すなわち、軸Ｌは、プランジャ側接点５５ａとプランジャ側接点５５ｂとの中心、およびプランジャ側接点５５ｃとプランジャ側接点５５ｄとの中心を通り、プランジャ３０の移動方向に平行な軸である。

プランジャ側接点５５ａ〜５５ｄは、対応する筐体側接点６０ａ〜６０ｄと対向する位置に設けられており、筐体側接点６０ａ〜６０ｄに対して開閉可能に設けられている。図３および４に示す基準位置では、プランジャ側接点５５ａ〜５５ｄと、筐体側接点６０ａ〜６０ｄとは接触している。すなわち基準位置では、プランジャ側接点５５ａと筐体側接点６０ａとが接触しており、同様に、プランジャ側接点５５ｂと筐体側接点６０ｂとが接触しており、プランジャ側接点５５ｃと筐体側接点６０ｃとが接触しており、プランジャ側接点５５ｄと筐体側接点６０ｄとが接触している。ここで、図３および図４に示す状態では、上方接点支持部材５６は上方コイルバネ６５により上方へ付勢されており、下方接点支持部材５７は、下方コイルバネ６６により上方へと付勢されている。そのため、外部からの振動等によりプランジャ３０が多少移動したとしても、上方接点支持部材５６および下方接点支持部材５７は移動しない。このように、上方コイルバネ６５および下方コイルバネ６６は、基準位置においてプランジャ側接点５５ａ〜５５ｄを、筐体側接点６０ａ〜６０ｄに対して接触させている。

また、プランジャ側接点５５ａとプランジャ側接点５５ｂとは、電気的に接続しており、プランジャ側接点５５ｃとプランジャ側接点５５ｄとは、電気的に接続している。すなわち、図３および４に示す状態では、端子４０ａと端子４０ｂとが電気的に接続し、端子４０ｃと端子４０ｄとが電気的に接続している。

図６は、プランジャ３０と、上方トーションバネ４５との位置関係を示す断面図である。また、図６において、プランジャ側接点５５ａ〜５５ｄの位置を仮想線で示している。なお、以下では、２つの上方トーションバネ４５のそれぞれを区別するときには、４５ａおよび４５ｂの参照符号を付し、区別しないときには４５の参照符号を付す。

２つの上方トーションバネ４５は、プランジャ３０を操作位置から基準位置に向けた復帰方向へと付勢するバネである。プランジャ３０の中心部３０ａを通る軸Ｌを含む平面であって、プランジャ側接点（可動接点）５５ａ〜５５ｄから軸Ｌに下ろした垂線Ｍに垂直な平面を平面Ｑとしたときに、２つの上方トーションバネ４５は、平面Ｑの一方の側と他方の側に配置されている。すなわち、上方トーションバネ４５ａが平面Ｑの一方の側に配置され、上方トーションバネ４５ｂが平面Ｑの他方の側に配置されている。

また、２つの上方トーションバネ４５は、上述した２つの穴部３３と同様に、軸Ｌに対して対称な位置に配置されている。このように、２つの上方トーションバネ４５がプランジャ３０の軸Ｌに対して対称な位置に配置されていることにより、プランジャ３０に対して均等に付勢力を作用することができる。なお、平面Ｑとは、換言すれば、プランジャ側接点５５ａとプランジャ側接点５５ｂとを結ぶ直線、およびプランジャ側接点５５ｃとプランジャ側接点５５ｄとを結ぶ直線に垂直な平面である。

上方トーションバネ４５は、巻線部４６と、巻線部４６の一端からからプランジャ３０へと延伸し、かつ、プランジャ３０に当接する第１アーム４７と、巻線部４６の他端から伸びる第２アーム４８とを有する。上方トーションバネ４５は、巻線部４６の中空部分に、筐体２５に設けられた円柱状のバネ保持部２５ｃが配置されることにより支持されている。また、上方トーションバネ４５の第２アーム４８は、筐体２５に設けられた係止部２５ｄにより固定されている。図３に示すように、上方トーションバネ４５の第１アーム４７の先端部４７ａには、第１アーム４７の延伸方向が変化する屈曲部４７ａ−１が形成されている。屈曲部４７ａ−１は、第１アーム４７の屈曲部４７ａ−１より巻線部４６側の延伸方向に対してプランジャ３０の移動方向下側に先端部４７ａを屈曲させている。

ここで、上方トーションバネ４５ａの第１アーム４７と、上方トーションバネ４５ｂの第１アーム４７とは、軸Ｌに対して対称となるように配置されている。このように、２つの上方トーションバネ４５がプランジャ３０の軸Ｌに対して対称な位置に配置されていることに加えて、上方トーションバネ４５の第１アーム４７が、軸Ｌに対して対称となるように設けられていることにより、プランジャ３０に対してより均等に付勢力が作用することになる。

なお、図６に示すように、上方トーションバネ４５ａ、４５ｂの第１アーム４７は、プランジャ３０の移動方向から見た場合に、平面Ｑに対して垂直となる方向に延伸している。また、プランジャ３０の穴部３３は、プランジャ３０の移動方向から見た場合に、上方トーションバネ４５の第１アーム４７の延伸方向と同じ方向に延伸している。

図３および４に示す基準位置では、上方トーションバネ４５は、第１アーム４７が、穴部３３の開口部３３ａから穴部３３の内部へと挿入され、先端部４７ａの屈曲部４７ａ−１が穴部３３の上面３３ｄと当接するように配置されている。ここで、上方トーションバネ４５は、第２アーム４８側（スイッチ１の外側）へ付勢するように設けられており、そのため、プランジャ３０を上方（復帰方向）へと付勢する。

下方トーションバネ５０は、基準位置においてプランジャ側接点５５ａ〜５５ｄを、筐体側接点６０ａ〜６０ｄに対して接触させている。下方トーションバネ５０は、巻線部５１と、巻線部５１の一端から伸びる第１アーム５２と、巻線部５１の他端から伸びる第２アーム５３とを有する。下方トーションバネ５０は、巻線部５１の中空部分に、筐体２５に設けられた円柱状のバネ保持部２５ｅが配置されることにより支持されている。下方トーションバネ５０の第２アーム５３は、筐体２５に設けられた係止部２５ｆにより固定されている。

図３および４に示す状態では、下方トーションバネ５０は、第１アーム５２が、プランジャ３０の下端面３２ａと当接している。ここで、下方トーションバネ５０は、第２アーム５３側へ付勢するように設けられており、そのため、プランジャ３０を上方（復帰方向）へと付勢している。

〔２．スイッチの動作説明〕
次に、操作者により、スイッチ１の操作部１０に対して操作が行われた場合における本体部２０の動作について説明する。

図７は、スイッチ１の操作部１０に対して操作が行われた場合の本体部２０の状態を示す図である。図７の（ａ）は未操作時（基準位置）を示しており、図７の（ｂ）、図７の（ｃ）、図７の（ｄ）へと行くにつれて、プランジャ３０の押下量が増加し、図７の（ｄ）は、プランジャ３０の押下量が最大である状態（操作位置）を示している。また、図８の（ａ）〜（ｄ）は、上方トーションバネ４５の動作を示す模式図であり、図８の（ａ）〜（ｄ）は、図７の（ａ）〜（ｄ）に対応している。また、図９の（ａ）〜（ｄ）は、下方トーションバネ５０の動作を示す模式図であり、図９の（ａ）〜（ｄ）は、図７の（ａ）〜（ｄ）に対応している。

図８の（ａ）に示すように、未操作時には、上方トーションバネ４５は、第１アーム４７の先端部４７ａに設けられた屈曲部４７ａ−１が、プランジャ３０の穴部３３の上面３３ｄと領域Ｐにおいて当接し、プランジャ３０を上方へと付勢している。また、図９の（ａ）に示すように、下方トーションバネ５０は、第１アーム５２が、プランジャ３０の垂下部３２の下端面３２ａに当接し、矢印Ｆ_１で示すように、上方へとプランジャ３０を付勢し、プランジャ側接点５５ａ〜５５ｄと、筐体側接点６０ａ〜６０ｄとの接触を確実なものとしている。

そして、操作部１０に対して操作が行われ、上方トーションバネ４５および下方トーションバネ５０の付勢力に逆らってプランジャ３０が押下されると、プランジャ３０と一体となって動作する上方接点支持部材５６および下方接点支持部材５７も下方へと移動する。そのため、プランジャ側接点５５ａ〜５５ｄと、筐体側接点６０ａ〜６０ｄとが接触しなくなり、端子４０ａと端子４０ｂとが導通しなくなり、また、端子４０ｃと端子４０ｄとが導通しなくなる（図７の（ｂ）〜（ｄ）参照）。

〔２．１上方トーションバネの動作〕
ここで、上方トーションバネ４５には、第１アーム４７の先端部４７ａに屈曲部４７ａ−１が設けられ、未操作時には屈曲部４７ａ−１がプランジャ３０と当接している。そのため、上方トーションバネ４５とプランジャ３０とが当接している箇所が、曲面となっている。そのため、プランジャ３０を押下するときに、上方トーションバネ４５が引っかかることは無い。これにより、スムーズにスイッチ１の操作を行うことが可能となり、操作性および耐久性を向上させることができる。

そして、上方トーションバネ４５は、プランジャ３０の下方への移動に伴い、穴部３３におけるプランジャ３０の復帰方向側の面である上面３３ｄ上を摺動する。これにより、上方トーションバネ４５の第１アーム４７も下方へと回転する。そのため、図８の（ｂ）に示すように、上方トーションバネ４５とプランジャ３０とが当接している領域Ｐも開口部３３ｂ側へと移動する。

図８の（ｂ）に示す状態からプランジャ３０がさらに押下されると、上方トーションバネ４５の第１アーム４７がさらに回転し、上方トーションバネ４５とプランジャ３０とが当接している領域Ｐもさらに開口部３３ｂ側へと移動する（図８の（ｃ））。上方トーションバネ４５の第１アーム４７の回転角度がさらに大きくなり、第１アーム４７の屈曲部４７ａ−１より巻線部４６側の部分が穴部３３の上面３３ｄと平行な角度、すなわち水平より下方へと回転すると、上方トーションバネ４５とプランジャ３０とが当接している領域Ｐは、図８の（ｄ）に示すように、穴部３３の上面３３ｄと斜面３３ｃとの境目となる。以降、上方トーションバネ４５とプランジャ３０とが当接している領域Ｐは、プランジャ３０押下量が最大となる操作位置まで移動しない。

このように、上方トーションバネ４５とプランジャ３０とが当接している領域Ｐは移動するため、同じ長さだけプランジャ３０を押下するのに必要となる荷重が変化する。すなわち、上方トーションバネ４５の巻線部４６から、上方トーションバネ４５とプランジャ３０とが当接している領域Ｐまでの長さ、および第１アーム４７の基準位置からの回転角度に応じて、プランジャ３０を押下するのに必要となる荷重が変化する。なお、プランジャが基準位置から操作位置まで移動する間に、上方トーションバネ４５の第１アームが回転する角度は、１２０°〜２２０°の範囲であることが好ましい。

ここで、プランジャ３０の穴部３３に斜面３３ｃが設けられていない場合を考える。そのような場合には、上方トーションバネ４５の第１アーム４７の回転角度が大きくなり、第１アーム４７が水平より下に回転すると、上方トーションバネ４５とプランジャ３０とが当接している領域Ｐは、穴部３３の開口部３３ａへと移動する。そのため、上方トーションバネ４５の巻線部４６から上方トーションバネ４５とプランジャ３０とが当接している領域Ｐまでの長さが急に変化することとなり、第１アーム４７の回転角度が水平を超えると押下に必要となる荷重が急に大きくなるため、スイッチ１の操作性が悪くなってしまう。

これに対して、本実施形態に係るスイッチ１では、プランジャ３０の穴部３３において、上方トーションバネ４５の第１アーム４７が挿入される側の開口部３３ａの上面３３ｄに斜面３３ｃが形成されている。これにより、第１アーム４７が水平より下に回転したとしても、上方トーションバネ４５とプランジャ３０とが当接している領域Ｐは、穴部３３の上面３３ｄと斜面３３ｃとの境界に位置する。そのため、上方トーションバネ４５の巻線部４６から上方トーションバネ４５とプランジャ３０とが当接している領域Ｐまでの長さの変化を小さくすることができ、操作性のよいスイッチ１を提供することができる。

また、図８の（ａ）に示すように、基準位置では、上方トーションバネ４５の第１アーム４７は、先端部４７ａの屈曲部４７ａ−１より先端側が、プランジャ３０の穴部３３の上面３３ｄとの間に間隙を有する。そして、図８の（ｂ）に示すように、プランジャ３０が移動し、第１アーム４７が回転すると、当該間隙は大きくなる。そのため、基準位置において、上方トーションバネ４５の第１アーム４７は、先端部４７ａの屈曲部４７ａ−１より先端側が、プランジャ３０の穴部３３の上面３３ｄとの間に間隙を有していれば、プランジャ３０が移動しても第１アーム４７の先端部４７ａがプランジャ３０に引っかかることは無く、操作性および耐久性に優れたスイッチ１を提供することができる。

また、本実施形態に係るスイッチ１は、平面Ｑの一方の側に配置された上方トーションバネ４５ａと、平面Ｑの他方の側に配置された上方トーションバネ４５ｂという２つの上方トーションバネ４５を備える。ここで、トーションバネを備えるスイッチを小型化するためには、アームの短いトーションバネを用いることが考えられる。しかしながら、アームの短いトーションバネを使用すると、アームの長いトーションバネと比較して、プランジャ３０の移動量に応じたアームの回転角度が大きくなる。そのため、プランジャ３０におけるトーションバネとの接触位置が、プランジャの移動に応じて大きく変化することとなり、プランジャ３０に対してバランスよく付勢力が作用しなくなるという問題がある。

しかしながら、本実施形態に係るスイッチ１は、平面Ｑの一方の側に配置された上方トーションバネ４５ａと、平面Ｑの他方の側に配置された上方トーションバネ４５ｂという２つの上方トーションバネ４５を備えることにより、短いアームのトーションバネを使用し、プランジャ３０の移動に応じてプランジャにおけるトーションバネとの接触位置が変化したとしても、プランジャ３０に対してバランスよく付勢力を作用することが可能となる。そのため、アームの短い上方トーションバネ４５を使用することが可能となり、スイッチ１における他の部材を配置するスペースが生じ、スイッチ１を小型化することを可能としている。

さらに、図８の（ａ）に示すように、基準位置では、平面Ｑの一方の側に配置された上方トーションバネ４５ａの第１アーム４７は、先端部４７ａが、平面Ｑの一方の側でプランジャ３０に当接し、平面Ｑの他方の側に配置された上方トーションバネ４５ｂの第１アーム４７は、平面Ｑの他方の側でプランジャ３０に当接している。そして、図８の（ｄ）に示すように、操作位置では、上方トーションバネ４５ａの第１アーム４７の先端部４７ａは、平面Ｑの他方の側に位置し、上方トーションバネ４５ｂの第１アーム４７の先端部４７ａは、平面Ｑの一方の側に位置する。すなわち、第１アーム４７の延伸方向に垂直な方向、かつ軸Ｌに垂直な方向から見た場合には、基準位置では上方トーションバネ４５ａの第１アーム４７と、上方トーションバネ４５ｂの第１アーム４７とは交差していないが、操作位置では、上方トーションバネ４５ａの第１アーム４７と、上方トーションバネ４５ｂの第１アーム４７とが交差している。このような構成とすることで、プランジャ３０に対して均等に付勢力を作用することができる。

また、図８の（ｃ）に示す状態では、第１アーム４７の先端部４７ａが、穴部３３の開口部３３ｂから突出している。穴部３３を貫通穴とすることで、第１アーム４７の長さを穴部３３の開口部３３ｂから突出することができるような長さにすることができる。換言すれば、上方トーションバネ４５におけるプランジャ３０との接触点と、上方トーションバネ４５の巻線部４６との間の距離を長くすることが可能となる。そのため、プランジャ３０の移動に伴って回転する第１アーム４７の回転角度を大きくすることができる。これにより、従来のスイッチに比べて、上方トーションバネ４５をプランジャ３０寄りに配置することができる。その結果スイッチにおける他の部材を配置するスペースが生じ、スイッチを小型化することが可能となる。

〔２．２下方トーションバネの動作〕
図９の（ｂ）に示すように、プランジャ３０が押下されると、下方トーションバネ５０の第１アーム５２も移動する。そのため、プランジャ３０と下方トーションバネ５０との当接位置が変化し、下方トーションバネ５０によるプランジャ３０への付勢力の方向が変化する。

すなわち、図９の（ａ）に示す状態では、下方トーションバネ５０と、プランジャ３０とは、プランジャの復帰方向に垂直な面である、プランジャ３０の垂下部３２の下端面３２ａにおいて当接しており、下方トーションバネ５０の付勢力Ｆ_１は上方向（復帰方向）に作用している。これに対して、図９の（ｂ）に示す状態では、下方トーションバネ５０と、プランジャ３０とはプランジャ３０の垂下部３２の斜面３２ｃにおいて当接しており、下方トーションバネ５０の付勢力Ｆ_２は、斜め上方向に作用している。

図９の（ｂ）に示す状態からプランジャ３０がさらに押下されると、下方トーションバネ５０とプランジャ３０とは、プランジャ３０の垂下部３２の内側面３２ｂにおいて当接する。そのため、下方トーションバネ５０の付勢力Ｆ_３は、復帰方向とは異なる方向に作用し、復帰方向に作用する分力は小さいものとなる。以降、プランジャ３０の押下量が最大となるまで、下方トーションバネ５０とプランジャ３０とは垂下部３２の内側面３２ｂにおいて当接し、下方トーションバネ５０の付勢力Ｆ_３は、復帰方向とは異なる方向に作用したまま変化しない（図９の（ｄ）参照）
図１０は、プランジャ３０の押下量と荷重との関係を示す図であり、図１０の（ａ）では、下方トーションバネ５０を備えている場合を、図１０の（ｂ）では、下方トーションバネ５０を備えていない場合におけるプランジャ３０の押下量と荷重との関係を示している。

本実施形態に係るスイッチ１は、プランジャ３０に対して付勢力を作用する下方トーションバネ５０と、下方トーションバネ５０による付勢力の方向が変化するような形状の垂下部３２を有するプランジャ３０とを備えている。そして下方トーションバネ５０は、基準位置では、プランジャ３０を上方向へと付勢するため、プランジャ側接点５５ａ〜５５ｄを、筐体側接点６０ａ〜６０ｄに対して接触させている。

また、プランジャ３０が一定量押下され、プランジャ３０が、基準位置と操作位置との間の所定位置となると、下方トーションバネ５０の付勢方向が変化し、プランジャ３０が該所定位置よりも操作位置側にあるときには、下方トーションバネ５０は、プランジャ３０を復帰方向とは異なる方向に付勢し、復帰方向に作用する分力は小さいものとなる。そのため、図１０の（ａ）に示すように、プランジャ３０の押下量が増加すると、プランジャ３０を押下するために必要な荷重が低減される。これにより、プランジャ側接点５５ａ〜５５ｄが、筐体側接点６０ａ〜６０ｄに対して接触力を加えつつも、操作性のよいスイッチ１を提供することができる。

一方、スイッチ１が下方トーションバネ５０を備えていない場合には、スイッチ１の押下量が増加するにつれて荷重が増加している。ここで、付勢力の方向が変化する下方トーションバネを備えていない場合には、プランジャ側接点５５ａ〜５５ｄが、筐体側接点６０ａ〜６０ｄに対して接触力を加えるために、上方トーションバネ４５の付勢力を大きくする必要が有る。そのため、付勢力の方向が変化する下方トーションバネを備えていない場合には、プランジャ３０の押下量が増加するにつれて荷重が増加する操作性の悪いスイッチとなることが分かる。

ここで、一例としてスイッチ１を非常停止スイッチとして用いる場合を考える。非常停止スイッチは、一般的に、操作者による操作部１０への押込操作に対して、操作者の操作荷重とは無関係にプランジャ３０を押下することができる機構を備える。当該機構は、非常停止スイッチを確実に作動させるために、プランジャ３０を復帰方向へと付勢するバネの付勢力よりも大きな力をプランジャ３０に対して加えることが求められる。プランジャ３０を押下する機構としては、特に限られるものでは無いが、例えば、係止された押圧部材を備え、操作部１０に対する操作により当該係止が解除されることで、押圧部材が操作者の操作部１０への操作荷重とは無関係な荷重でプランジャ３０を所定の圧力で押圧する機構を用いることができる。

ここで、図１０の（ｂ）に示すように、プランジャ３０の押下量が増加するにつれて荷重が増加するスイッチを非常停止スイッチとして用いた場合には、プランジャ３０を操作位置へと押下するために、大きな荷重が必要である。そのため、プランジャ３０を押下する機構には、プランジャ３０に対して大きな荷重を加えることができる構成である必要がある。

一方、図１０の（ａ）に示すように、プランジャ３０の押下量が増加しても、プランジャ３０を押下するのに必要な荷重が低減されたスイッチ１を非常停止スイッチとして用いた場合には、プランジャ３０を押下するために必要な荷重が低減される。そのため、プランジャ３０を押下する機構が、プランジャ３０を押下するのに必要となる荷重が低減され、該機構を簡易な構成で設けることが可能となる。

〔変形例〕
図１１は、本実施形態に係るスイッチ１のプランジャ３０に形成された穴部３３の変形例を示す図である。本実施形態では、プランジャ３０に形成された穴部３３の上面３３ｄは、プランジャ３０の移動方向に対して垂直な平面上に形成されている例を示した。しかしながら、穴部３３の形状はこれに限られるものでは無い。例えば、図１１に示すように、穴部３３の上面３３ｅが、開口部３３ａ側から開口部３３ｂ側に向かって、上方向に傾斜する斜面となっていてもよい。すなわち、上方トーションバネ４５ａの第１アーム４７に対応する穴部３３の上面３３ｅは、上方トーションバネ４５ａが配置された側から上方トーションバネ４５ｂが配置された側に向かって、復帰方向に傾斜しており、上方トーションバネ４５ｂの第１アーム４７に対応する穴部３３の上面３３ｅは、上方トーションバネ４５ｂが配置された側から上方トーションバネ４５ａが配置された側に向かって、復帰方向に傾斜していてもよい。

このように穴部３３の上面３３ｅを斜面にすることで、プランジャ３０を押下したときに、上方トーションバネ４５の第１アーム４７が、プランジャ３０により引っかかりにくくなり、スイッチ１の操作性および耐久性を向上させることが可能となる。

また、本実施形態では、スイッチ１の押下量に応じて付勢力の方向が変化するバネとして、トーションバネである下方トーションバネ５０を備えている例を示した。しかしながら、該バネは、スイッチ１の押下量に応じて付勢力が作用する方向が変化すればよく、例えば図１２に示すように、下方トーションバネ５０に替えて板バネ７０であってもよい。

さらに、本実施形態では、基準位置からプランジャ３０が移動するときに、上方トーションバネ４５の第１アーム４７がプランジャ３０に引っかからないようにするために、第１アーム４７の先端に屈曲部４７ａ−１を設け、上方トーションバネ４５とプランジャ３０とが当接している箇所を曲面とする構成を示した。しかしながら、基準位置からプランジャ３０が移動するときに上方トーションバネ４５の第１アーム４７がプランジャ３０に引っかからなければよい。例えば図１３に示すように、上方トーションバネ４５の第１アーム４７の先端に、略球状の摺動部材４７ｃを備える構成であってもよい。該摺動部材４７ｃは、プランジャ３０に対して摺動性のよい材料であれば特に限られるものでは無いが、例えば、樹脂等を用いることができる。また、図１４に示すように、下方トーションバネ５０の第１アーム５４が、先端にプランジャ３０に対して摺動性のよい材料からなる摺動部材５４ａを備えていてもよい。このように、上方トーションバネ４５および下方トーションバネ５０に摺動部材４７ｃ、５４ａを設けることで、上方トーションバネ４５および下方トーションバネ５０が、プランジャ３０に引っかかりにくくなり、スムーズにスイッチ１の操作を行うことが可能となる。

なお、本実施形態では、端子４０ａ〜４０ｄがプッシュイン式端子である例について述べたが、これに限られるものではない。すなわち、端子４０ａ〜４０ｄは、ネジ式の端子であってもよい。

また、本実施形態では、プランジャ３０の内部に上方コイルバネ６５および下方コイルバネ６６が配置され、上方接点支持部材５６が上方コイルバネ６５に固定され、下方接点支持部材５７が下方コイルバネ６６に固定されている例を示した。しかしながら、スイッチ１は、上方コイルバネ６５および下方コイルバネ６６を備えていなくてもよく、上方接点支持部材５６および下方接点支持部材５７は、プランジャ３０に固定されている、あるいはプランジャ３０と一体となっていてもよい。

また、本実施形態では、４つの端子４０ａ〜４０ｄを備え、上方に一対の筐体側接点６０ａ、６０ｂおよび一対のプランジャ側接点５５ａ、５５ｂを備え、下方に一対の筐体側接点６０ｂ、６０ｃおよび一対のプランジャ側接点５５ｃ、５５ｄを備えるスイッチ１について述べた。しかしながら、スイッチ１の構成は、これに限られるものでは無い。例えば、外部と接続する端子が２つである１段式のスイッチであってもよい。また、上方および下方のそれぞれに、一対の筐体側接点および一対のプランジャ側接点を備えていなくてもよく、筐体側接点およびプランジャ側接点をそれぞれ１つ備える構成であってもよい。そのような場合であっても、プランジャ側接点からプランジャ３０の軸Ｌに下ろした垂線Ｍに垂直であり、軸Ｌを含む平面を平面Ｑとすることができる。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

１ スイッチ
１０ 操作部
３０ プランジャ
３２ 垂下部
３２ａ 下端面（復帰方向に垂直な面）
３２ｂ 内側面（側面）
４５ 上方トーションバネ（復帰バネ）
５０ 下方トーションバネ（接圧バネ）
５５ａ〜５５ｄ プランジャ側接点（可動接点）
６０ａ〜６０ｄ 筐体側接点（固定接点）

Claims (3)

1. 操作部に対する操作に応じて基準位置から操作位置まで直線移動するプランジャを備え、該プランジャの移動に応じて接点の開閉を行うスイッチにおいて、
   前記接点として、固定接点、および前記プランジャとともに移動し、前記基準位置では前記固定接点と接触し、前記操作位置では前記固定接点と接触しない可動接点と、
   前記プランジャを前記操作位置から前記基準位置に向けた復帰方向へ付勢する復帰バネとして、第１トーションバネおよび第２トーションバネと、
   前記プランジャに当接し、前記プランジャの移動に応じて付勢方向が変化する接圧バネとを備え、
   前記プランジャの中心部を通り前記プランジャの移動方向に平行な軸を含む平面であって、前記可動接点から前記軸に下ろした垂線に垂直な平面に対して、
   前記第１トーションバネは、前記平面の一方の側に配置され、
   前記第２トーションバネは、前記平面の他方の側に配置され、
   前記プランジャは、前記第１トーションバネとの当接位置に設けられた第１斜面と、前記第２トーションバネとの当接位置に設けられた第２斜面とを備え、
   前記第１斜面は、前記一方の側から前記他方の側に向かって前記復帰方向に傾斜しており、
   前記第２斜面は、前記他方の側から前記一方の側に向かって前記復帰方向に傾斜しており、
   前記接圧バネは、
   前記プランジャが前記基準位置にある場合には、前記プランジャを前記復帰方向へと付勢し、
   前記プランジャが前記基準位置と前記操作位置との間の所定位置より前記操作位置側にある場合には、前記プランジャを前記復帰方向とは異なる方向に付勢することを特徴とするスイッチ。
2. 前記接圧バネは、
   前記プランジャが前記基準位置にある場合には、前記復帰方向に垂直な面に当接し、
   前記プランジャが前記所定位置より前記操作位置側にある場合には、前記プランジャの側面に当接することを特徴とする請求項１に記載のスイッチ。
3. 前記接圧バネは、第３トーションバネであることを特徴とする請求項１または２に記載のスイッチ。