JP6451471B2 - スイッチ装置 - Google Patents
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Description
本実施形態のスイッチ装置は、発電装置と、発信装置と、操作部の復帰機構とを備える。まず復帰機構の概略構成について説明する。
図1は、本実施形態の復帰機構50の概略構成(力学モデル)を示す図である。復帰機構50では、操作部11および動作部12が自己復帰し、かつ、動作部12が操作速度に関わらず高速で動作する。第2バネ2によって、動作部12の高速での動作を実現することができる。また、第3バネ3によって操作部11および動作部12の自己復帰を実現することができる。
図2は、本実施形態の復帰機構50の操作および復帰の動作の概略を示す図である。利用者は、操作部11に外力として操作力を加えることにより操作部11を運動(移動)させる。そして操作部11の変位に応じて、動作部12が変位する。動作部12が移動することにより、復帰機構50は機能を提供する。例えば後述するようにスイッチ装置が備える発電装置は、動作部12の運動によって発電を行う。スイッチ装置は、発電された電力を用いて、操作部11が操作されたことを示す信号を外部に出力する。
図3は、本実施形態の復帰機構50の構成およびFS特性を示す図である。横軸は操作部11のS(ストローク)を示し、縦軸はF(フォース)を示す。図3には、操作力が示されている。各ストローク位置において操作に必要な操作力は、第1バネの反発力と同じである。力が正であることは、操作部11に上向き(第2位置から第1位置の方向)の力が加わっていることを示す。必要な操作力は、操作部11が復帰する上向きの力(復帰力)と言うこともできる。
図4は、ねじりコイルバネである第2バネ2の詳細な構成を示す斜視図である。第2バネ2は、2つのコイル部分2c、2つのアーム2d、および連結アーム2eを備える。2つのコイル部分2cは、共通の軸2aを有する。2つのコイル部分2cは、一方のコイル部分2cから外側に延びて他方のコイル部分2cに戻ってくるような略U字形状の連結アーム2eによって繋がっている。2つのコイル部分2cの反対側からは、それぞれアーム2dが同じ方向に延びている。2つのコイル部分2cの巻きの方向は互いに逆である。なお、2つのアーム2dと連結アーム2eとの位置が入れ替わっていてもよい。また、連結アーム2eは、U字形状に限らず、2つのコイル部分2cから外側に延びており、かつ、2つのコイル部分2cを連結するような、任意の形状であってよい。
図6は、動作部12の動作を説明する正面図である。図6の(a)は、動作の初期状態を示し、図6の(b)は、動作の中間状態を示し、図6の(c)は、動作の完了状態を示す。
図8は、発電装置46の構成を示す斜視図である。本実施形態のスイッチ装置は、復帰機構50と、発電装置46と、発信装置とを備える。発電装置46は、アマチュア41(電機子)、コイル42、2つのヨーク43a・43b、および磁石44を備える。アマチュア41は、プランジャ等で動作部12と結合しており、動作部12に連動して動く。
図10は、保持力の具体例を示す図である。図10の(a)は、保持力として磁力を用いる場合を示す。復帰機構は、動作部12を挟んで対向する2つの磁石21a・21bを備える。この場合、動作部12は強磁性体である。第3位置にある動作部12は、上側の磁石21aの磁力によって第3位置に保持され、第4位置にある動作部12は、下側の磁石21bの磁力によって第4位置に保持される。なお2つの磁石21a・21bは、図示しない箇所においてつながっていてもよい。
以下に、本発明に係る他の実施形態について説明する。本実施形態のスイッチ装置は、第3バネの代わりに復帰用に第4バネを設ける点が実施形態1とは異なる。
図11は、本実施形態のスイッチ装置が備える復帰機構51の操作および復帰の動作の概略を示す図である。第4バネ4によって操作部11および動作部12の自己復帰を実現することができる。
2 第2バネ(ねじりコイルバネ)
2c コイル部分
2d アーム
2e 連結アーム
3 第3バネ
4 第4バネ
5 第5バネ
11 操作部
12 動作部
13 可動部
14 第1ベース部(ベース部)
15 第2ベース部
16、17 シャフト
18 支持部
19 位置規制突起
21a・21b・44 磁石
41 アマチュア
42 コイル
43a・43b ヨーク
46 発電装置
50・51 復帰機構
Claims (11)
- 動作部の位置に応じて切り替わるスイッチ装置であって、
前記動作部と、可動部と、ベース部と、前記動作部と前記可動部との間で働くねじりコイルバネと、操作部と、前記操作部と前記動作部との間で働く加速バネとを備え、
前記可動部は、該可動部を支持する前記ベース部に対して可動であり、
前記動作部は、第1動作位置と第2動作位置との間で運動し、
前記動作部が前記第1動作位置にあるときに、前記ねじりコイルバネの力が前記動作部に加わる方向は、前記動作部が前記第2動作位置にあるときに、前記ねじりコイルバネの力が前記動作部に加わる方向に対して平行ではなく、
前記操作部は、外力によって第1操作位置から第2操作位置に運動し、
前記動作部は、前記操作部の前記第1操作位置と前記第2操作位置との間での運動に応じて、前記第1動作位置と前記第2動作位置との間で運動し、
前記加速バネは、前記操作部に加わる外力によって蓄積された弾性エネルギーによって前記動作部を運動させるものであることを特徴とするスイッチ装置。 - 前記ねじりコイルバネの一方のアームは、前記可動部に対して固定されていることを特徴とする請求項1に記載のスイッチ装置。
- 前記可動部は、位置規制突起と、前記ねじりコイルバネの前記アームからの力を受ける支持部とを備え、
前記ねじりコイルバネの前記アームは、前記支持部と前記位置規制突起との間に挟まれるように配置されることを特徴とする請求項2に記載のスイッチ装置。 - 前記可動部は、前記ベース部に対して回動可能であり、前記動作部の運動に応じて回動することを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載のスイッチ装置。
- 前記可動部は、前記可動部および前記ベース部を貫通するシャフトによって、前記ベース部に回動可能に固定されていることを特徴とする請求項4に記載のスイッチ装置。
- 動作部の位置に応じて切り替わるスイッチ装置であって、
前記動作部と、可動部と、ベース部と、前記動作部と前記可動部との間で働くねじりコイルバネとを備え、
前記可動部は、該可動部を支持する前記ベース部に対して可動であり、
前記動作部は、第1動作位置と第2動作位置との間で運動し、
前記動作部が前記第1動作位置にあるときに、前記ねじりコイルバネの力が前記動作部に加わる方向は、前記動作部が前記第2動作位置にあるときに、前記ねじりコイルバネの力が前記動作部に加わる方向に対して平行ではなく、
前記ねじりコイルバネの軸は、前記可動部に固定されていることを特徴とするスイッチ装置。 - 前記ねじりコイルバネの前記軸は、前記ねじりコイルバネのコイル部分を貫通するシャフトによって、前記可動部に固定されていることを特徴とする請求項6に記載のスイッチ装置。
- 前記ねじりコイルバネは、
共通の軸を有する2つのコイル部分と、
前記2つのコイル部分を繋ぐ連結アームと、
前記2つのコイル部分からそれぞれ延びる2つのアームとを備えることを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載のスイッチ装置。 - 前記ねじりコイルバネの力のうち前記動作部の運動方向の成分は、前記動作部が前記第2動作位置から前記第1動作位置に復帰する方向を正として、前記動作部が前記第1動作位置にあるときよりも前記第2動作位置にあるときの方が小さいことを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載のスイッチ装置。
- 前記動作部には、前記動作部が前記第1動作位置および前記第2動作位置のうち少なくともいずれか一方の位置にある場合、前記動作部を該位置に保持しようとする保持力が働いていることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載のスイッチ装置。
- 磁石と、コイルとを備え、
前記動作部の運動に連動して、前記コイルを通過する、前記磁石の磁束を変動させることによって、前記コイルに電流を誘導することを特徴とする請求項1から10のいずれか一項に記載のスイッチ装置。
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