JP6655470B2 - ロータリースイッチ装置 - Google Patents

Description

本発明は、ロータリースイッチ装置に関するものである。

可動接点部材を回転させて固定接点に接触させるロータリースイッチ装置としては、特許文献１に記載のものが知られている。この従来例において、絶縁材により形成されるターミナルベースの中心部には円形の第１の固定接点部が露出配置されるとともに、この第１の固定接点部を囲むように、第２、第３の固定接点部が配置される。

可動接点部材（コンタクトプレート）は、ロータに保持されて円筒コイルばねにより形成されるコンタクトスプリングによりターミナルベース側に付勢されており、固定接点部との接点圧が確保される。

特開２０１５-１０３４９５号公報

しかし、上述したように、コンタクトスプリングは、ロータ内に凹設された収容空間内に保持されるだけであるために、コンタクトスプリングによる可動接点部材への付勢力作用点が一定せず、以下の問題がある。

すなわち、例えば、可動接点部材が第１の固定接点部と第２の固定接点部が接触した状態で第１、第２の固定接点部からの反力は、コンタクトスプリングの作用線間の距離、各固定接点部からの反力作用線とコンタクトスプリングの作用線間の距離により決定されるが、コンタクトスプリングの作用線位置が一定しないと、接点部での接触圧のばらつきの原因となる。

接点部での接触圧のばらつきは、接点間の接触抵抗を変化させるために、出力電位のバラつきの原因となる上に、可動接点部材、あるいは固定接点部に防食メッキを施して接点の腐食を防止する場合、接点圧の過度の上昇は防食メッキ皮膜の破壊の原因となり、ひいては接触不良の原因ともなる。

また、以上の問題は、単一のコンタクトスプリングにより可動接点部材を押圧する場合にも発生する。すなわち、可動接点部材を単一のコンタクトスプリングにより押圧する場合、可動接点部材には、重心を通る移動方向に押圧力が作用する場合を除いて回転モーメンが発生するために、作用点の位置によりコンタクト突部、およびコンタクト面と対応する接点との接触圧が変化する。

本発明は、以上の欠点を解消すべくなされたものであって、接点間の接触圧のばらつきを防止することにより、長期にわたって良好な接触性能を維持できるロータリースイッチ装置を提供することを目的とする。

本発明によれば上記目的は、
中央部接点１、および固定接点２が固定されたターミナルベース３と、
ターミナルベース３に対して前記中央部接点１周りに回転操作可能な回転操作部材４と、
板厚面の一面の一端に前記中央部接点１に圧接するコンタクト突部５を、他端に固定接点２とのコンタクト面６を備えて前記回転操作部材４に保持され、導通回転位置において前記中央部接点１と固定接点２間を短絡させる板状の可動接点部材７と、
一端が前記回転操作部材４に形成されるばね収容孔８の底面９に支承され、他端が前記可動接点部材７のコンタクト突部５、およびコンタクト面６形成板厚面に対する背向面に圧接してコンタクト突部５、およびコンタクト面６をターミナルベース側に付勢する圧縮コイルばね１０とを有し、
前記ばね収容孔８の底部には、前記底面９が前記圧縮コイルばね１０の被支承端におけるコイル外径とほぼ等径の円形、あるいは前記円形を内接円とする多角形形状をなし、開放端に行くに従って漸次拡開するすり鉢部１１が形成されるロータリースイッチ装置を提供することにより達成される。

板状に形成されて回転操作部材４に保持される可動接点部材７は板厚面にコンタクト突部５とコンタクト面６とを有しており、これらコンタクト突部５とコンタクト面６に対する背向面に各々圧縮コイルばね１０による付勢力が与えられる。

本発明において、圧縮コイルばね１０は回転操作部材４のばね収容孔８に挿入され、ばね収容孔８の底部に形成されるすり鉢部１１の底面９により支承される。すり鉢部１１の底面９は、圧縮コイルばね１０の被支承端におけるコイル外径とほぼ同一径の円形、あるいは前記円形を内接円とする多角形形状に形成されており、すり鉢部１１の側壁が開放端に行くに従って漸次拡径、あるいは拡張される錐面により形成されるために、すり鉢部１１に導入された圧縮コイルばね１０は、コイル中心軸が予め設定された位置に自然に導かれる。

この結果、圧縮コイルばね１０の基端位置が正確に決定されるために、可動接点部材７への付勢力の作用点のズレが発生することがなく、安定した接点間接触圧を与えることが可能になり、例えば、可動接点部材７、および固定接点２に防食メッキを施して低接点圧による導電性の確保と、接点の酸化を防止し、酸化膜の除去のための接点間摺接を不要とすることにより、低電流仕様での使用を可能にする場合にも、接点圧が過度に大きくなることによるメッキ皮膜の剥離を確実に防止することが可能になる。

また、上記目的を達成するための本発明の他の態様として、
前記圧縮コイルばね１０は、被支承端におけるコイル内径を他の部位に比して縮径させた非円筒形状の円形コイルばねにより形成されるるとともに、
前記ばね収容孔８は、前記圧縮コイルばね１０の最大コイル径部分を拘束して該圧縮コイルばね１０の倒伏を規制可能に形成されるロータリースイッチ装置を構成することができる。

圧縮コイルばね１０としては、円筒コイルばねを使用することができるが、本発明のように、被支承端を縮径させた非円筒形状の円形コイルばねを使用し、最大コイル外径部の移動をばね収容孔８の壁面で抑えるようにすると、圧縮コイルばね１０の被支承端における位置規制に加え、全体の倒伏を防止して起立姿勢を保持することができる。

さらに、ばね収容孔８への装着操作に際し、先端の縮径部のばね収容孔８への導入が簡単で、かつ、傾斜状に導入された際でも、外形形状がガイドとなって所定位置に導かれるために、挿入操作が簡単で、自動機による挿入操作も容易になる。

加えて、一端を縮径した非円筒形状の円形コイルばねは、縮径端より大径のコイル部を有しているために、両端をコイル径とする円筒形状のコイルばねに比して縦横比（Ｌ／Ｄ：但し、Ｌは自由長、Ｄはコイル平均径）を小さくすることができるために、作動時の座屈現象が発生しにくい上に、ばね指数（Ｄ／ｄ：但し、ｄは線径）を好適な値に調整して加工性を良好に保つことが可能になる。

一端を縮径した圧縮コイルばね１０には、一端のみを縮径端とした片絞りコイルばね、円錐コイルばねの他に、両端を縮径端としたたる形コイルばね、両絞りコイルばねが使用できる。

また、上記目的を達成するための本発明の他の態様として、
前記圧縮コイルばね１０の可動接点部材７への押圧端におけるコイル内径が、可動接点部材７の板厚に比して小寸に形成されるロータリースイッチ装置を構成することができる。

圧縮コイルばね１０による押し付けられた接点間の接触圧は、圧縮コイルばね１０の巻数、線径、コイル径等により決定されるばね定数と、撓み量により一義的に決定されるが、可動接点部材７への押圧端のコイル径が可動接点部材７の幅方向寸法、すなわち、板厚に比して大寸である場合には、圧縮コイルばね１０の線端が可動接点部材７からはみ出してしまうこととなる。

可動接点部材７から圧縮コイルばね１０の線端がはみ出すと、座面が可動接点部材７上に収まる場合に比して、実効的な巻数、あるいは自由長が減少するためにばね定数が変化し、所定の接点圧を得ることができなくなる。しかし、可動接点部材７の線端の座面からのはみ出しが発生するか否かは、圧縮コイルばね１０の装着時におけるコイル中心軸線に対する回転角度により決定され、コントロールが不可能であるために、所定の接触圧を確実に確保することが困難となる。

可動接点部材７に当接する押圧端の内径を可動接点部材７の板厚に比して少寸とする本発明において、圧縮コイルばね１０の座面を可動接点部材７上にはみ出すことなく当接させることができるために、装着状態によりばね定数が変化することがなく、安定した接点間接触圧を与えることが可能になる。

本発明によれば、接点間の接触圧のばらつきを防止することにより、長期にわたって良好な接触性能を維持することができる。

本発明が適用されたステアリングロック装置を示す断面図である。 イグニッションスイッチの分解斜視図である。 固定接点の配置を示す図である。 ＬＯＣＫ位置における可動接点部材の位置を示す図である。 断面図で、（ａ）は図４の５Ａ-５Ａ線断面図、（ｂ）は（ａ）の５Ｂ部拡大図である。 ＯＮ位置における可動接点部材の位置を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の６Ｂ-６Ｂ線断面図である。 可動接点部材を示す図で、（ａ）は可動接点部材と圧縮コイルばねの位置関係を示す図、（ｂ）は（ａ）の７Ｂ方向矢視図である。 圧縮コイルばねの収容状態を示す図で、（ａ）は自由状態の圧縮コイルばねをばね収容孔に挿入する状態を示す図、（ｂ）は図５（ｂ）の８Ｂ-８Ｂ線断面図、（ｃ）は図５（ｂ）の８Ｃ-８Ｃ線断面図である。 イグニッションスイッチの接点の導通状態を示すチャート図である。 圧縮コイルばねの変形例を示す図５（ｂ）に対応する断面図である。 可動接点部材の変形例を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の１１Ｂ-１１Ｂ線断面図、（ｃ）は（ｂ）の１１Ｃ-１１Ｃ線断面図である。

図１以下にステアリングロック装置に使用されるイグニッションスイッチとして構成された本発明のロータリースイッチ装置を示す。本例のステアリングロック装置は、ハウジング１２内に収容されるシリンダ錠１３、シリンダ錠１３のプラグ１４の終端に連結されるカム部材１５を有し、図外のステアリングコラムに固定される。

ハウジング１２にはカム部材１５の回転軸に所定角度で交差する方向に進退してステアリングコラム内に突出するロック位置と、ハウジング１２内に収容されるアンロック位置との間を移動するロックピース１６が装着される。ロックピース１６は圧縮スプリング１６ａによりロック位置方向に付勢されており、シリンダ錠１３のプラグ１４をロック回転位置から回転操作すると、ステアリングシャフトに係止するロック位置から係止解除されるアンロック位置に移動し、ステアリングシャフトの操作が可能になる。

また、上記ハウジング１２には、プラグ１４の回転に伴って所定の端子間を導通させ、車両の電装系への給電状態を変更するイグニッションスイッチが連結される。プラグ１４の回転操作をイグニッションスイッチに伝達するために、ハウジング１２には、上記カム部材１５に噛合してカム部材１５とともに回転する連結バー１７が配置される。

図２に示すように、イグニッションスイッチは、平面視円形のターミナルベース３を備えたスイッチケース１８と、スイッチケース１８に対して上記ターミナルベース３の中心周りに回転自在な回転操作部材４と、スイッチケース１８に連結されて回転操作部材４を覆うスイッチカバー１９とを有し、絶縁材料により形成されるターミナルベース３には中央部接点１と固定接点２とが回転操作部材４との回転境界面に露出した状態で配置される。

上記中央部接点１、および各固定接点２は、配線を経由してスイッチケース１８内に引き出される。

回転操作部材４は絶縁材料により形成され、一端部に上記連結バー１７との連結孔４ａが形成される。この回転操作部材４は、トーションスプリング２０により後述するＳＴＡＲＴ位置からＯＮ位置に戻るときのみ付勢され、クリックスプリング２１により付勢されるクリックボール２２をスイッチカバー１９内壁の溝にはめることにより適宜の接続操作角で節度回転する。

さらに回転操作部材４には、所定板厚を有する板状の可動接点部材７が板厚面をターミナルベース３に向けて収容される。この可動接点部材７は、板厚面の一端にＶ字突起形状のコンタクト突部５を、他端に平板状のコンタクト面６を有しており、コンタクト突部５の先端には後述する中央部接点１に圧接した際に接触状態を良好に保つためにアール面取りが形成される。

以上のように形成される可動接点部材７は、後述する各固定接点２に対応して３枚使用され、これら可動接点部材７、および各固定接点２の表面には、高い接点圧力によるセルフクリーニング作用を要することなく接触面での腐食発生を防止してコンタクト信頼性を高めるために、防食用導電加工としての銀メッキが施される。

以上の各可動接点部材７は、回転操作部材４に保持されて、図１における回転軸（ＲＡ）に沿う方向に移動自在であり、後述するように、圧縮コイルばね１０によりコンタクト突部５、およびコンタクト面６の背面を押圧するによりターミナルベース３の表面側に付勢される。

本例によるイグニッションスイッチは、プラグ１４をＬＯＣＫ、ＯＮ、ＳＴＡＲＴ位置の順で回転操作した際に、＋ＩＧＮ１、＋ＩＧＮ２、およびＳＴＡＲＴの３個の出力端子に電源端子から入力された電源電圧を出力するように形成される。図９は各端子への給電動作を示すもので、プラグ１４のＬＯＣＫ位置からＯＮ位置への移動によって＋ＩＧＮ２端子、＋ＩＧＮ１端子の順で給電される。この後、ＳＴＡＲＴ位置まで回転させると、まず、＋ＩＧＮ２端子への給電が停止された後、給電状態が維持された＋ＩＧＮ１端子に加えてＳＴＡＲＴ端子への給電が開始される。

上述したシーケンスは、電源端子に接続され、ターミナルベース３の中心部に配置される中央部接点１と、中央部接点１の周りに配置され、＋ＩＧＮ１端子、＋ＩＧＮ２端子、およびＳＴＡＲＴ端子に接続される固定接点２とを上述した可動接点部材７により短絡させることにより実現される。

以上の３個の固定接点２は、図３に示すように、ターミナルベース３に形成される３個の支承部２３の終端位置に各々配置される。各固定接点２は、支承部２３に交差する矩形形状に形成されるとともに、支承部２３は、ターミナルベース３の中心に対する２個の同心円上に配置されており、図５に示すように、固定接点２との非接触状態において、可動接点部材７のコンタクト面６の隅角部を支承する。なお、図３において支承部２３はハッチングを施して示される。

支承部２３に乗り上げた状態で可動接点部材７のコンタクト面６は、図６（ｂ）に示すコンタクト面６が固定接点２上に乗り上げた導通状態におけるコンタクト面６の中央接点に対する高さに比して、さらに高い位置に保持される。

以上のように、上記支承部２３は、可動接点部材７が固定接点２上に接触しない非導通状態において、可動接点部材７のコンタクト突部５に対する反対端を支承し、可動接点部材７が水平回転操作される際の走行路として機能する。

さらに、上記中央部接点１、固定接点２、および支承部２３は、周囲が凹部に囲まれた浮島状に形成され、固定接点２間、支承部２３と固定接点２間での磨耗粉、アーク放電による溶融飛沫の凝固粉の伝搬が規制される。

図４、５に示す非導通状態から可動接点部材７を図４において時計回りに回転操作すると、可動接点部材７は、支承部２３との接触部を摺動部として支承部２３上を走行した後、支承部２３の終端に形成された傾斜面２３ａに乗り上げる。傾斜面２３ａは、漸次低背となるように形成されており、傾斜面２３ａに移動した可動接点部材７は、垂直回転角度を小さくしながら水平姿勢近傍まで垂直回転し、図６に示すように、固定接点２上にランディングする。

固定接点２へのランディング、あるいは固定接点２から支承部２３への移動が円滑に行われるように、可動接点部材７のコンタクト面６は、図７（ｂ）に示すように、正面視においてＶ字形状に形成される。

また、中央部接点１における可動接点部材７の摺動軌跡は、相互に重なると、重なった部位での摩耗機会が増加する。これを防止するために、図６（ａ）において鎖線で示すように、回転範囲が重なりあう＋ＩＧＮ１端子に断接する可動接点部材７と、＋ＩＧＮ２端子に断接する可動接点部材７は中央部接点１上で径の異なった円弧（ＡＣ１、ＡＣ２）に沿って移動する。

上記可動接点部材７は、図８に示すように、回転操作部材４に形成された接点装着溝２４に嵌合される。接点装着溝２４に嵌合された可動接点部材７は、接点装着溝２４を貫通するばね収容孔８に挿入される圧縮コイルばね１０によりコンタクト突部５、およびコンタクト面６が形成される板厚面に対する背向面が押圧され、可動接点部材７に固定接点２との接触圧を付与する。

圧縮コイルばね１０は、図８（ａ）に示すように、中央部におけるコイル径が大きく、両端に行くに従って漸次縮径されるたる形の圧縮コイルばね１０が使用され、反転姿勢で使用可能なように、両端におけるコイル径が同一とされる。

圧縮コイルばね１０のばね定数は、固定接点２、あるいは中央部接点１に圧接した状態（図８（ｂ）の状態）で、低電流の導通に対する接触抵抗値が十分低くなるに十分な接点圧を超え、かつ、摺動時のメッキ皮膜の剥離が発生する接点圧以下となるように調整される。

また、たる形の圧縮コイルばね１０のばね定数は、コイル径が変化することから非線型となるが、概ね線型性を発揮するコイル径の大きな中央部近傍の撓み領域が使用される。

この圧縮コイルばね１０の先端部におけるコイル内径は、図７（ａ）に示すように、可動接点部材７の板厚に比して小径に形成されており、可動接点部材７に対する押圧端は可動接点部材７の板厚面上にはみ出すことなく保持される。

この結果、可動接点部材７を押圧する際に、押圧端の線端が可動接点の板厚面からはみ出すことによる実効巻数の損失等、ばね定数を変化させる要因が排除される。

図８に示すように、上記ばね収容孔８の底部にはすり鉢部１１が形成されており、底面９において圧縮コイルばね１０の他方の端部（被支承端）が支承される。底面９は圧縮コイルばね１０の被支承端におけるコイル外径にほぼ等しい径の円形形状に形成される。

また、すり鉢部１１の壁面は開放端に行くに従って漸次拡径する円錐面により形成されており、上端、すなわち、ばね収容孔８の径は、圧縮コイルばね１０の最大外径よりやや大径に形成される。

さらに、すり鉢部１１の深さは、図８（ｂ）に示すように、圧縮コイルばね１０の撓み量が最大となって、最大外径部、およびその近傍領域が底面９に接近してきた際に圧縮コイルばね１０の外周に接触しない程度に設定される。

したがって本例において、ばね収容孔８に圧縮コイルばね１０を挿入すると、すり鉢部１１の側壁によりガイドされるようにして、被支承端は、予め設定したばね収容孔８の中心位置に導かれる。この状態で最大径部の横方向への移動はばね収容孔８の側壁により規制されるために、過度の傾きが防止される。

この結果、圧縮コイルばね１０の可動接点部材７への当接部と、回転操作部材４への支承端の位置が一定するために、圧縮コイルばね１０の撓み量、すなわち、付勢力の大きさを正確に管理することができる。

本例において、圧縮コイルばね１０による押圧力は、可動接点部材７のコンタクト突部５とコンタクト面６に対応する２箇所に与えられているために、各々の圧縮コイルばね１０による押圧力の作用位置が変動すると、中央部接点１、および固定接点２との接触圧の分配が変動し、一方に過度な接触圧が発生してメッキ皮膜の剥離を招来したり、過少な接触圧による導通不良等を招来する虞がある。

これに対し、本例においては、可動接点部材７に対する荷重点、荷重の大きさが一定しているために、接点において予め設定した接触圧を得ることができる。

また、圧縮コイルばね１０をばね収容孔８に挿入する場合、端部のコイル径がばね収容孔８の径に比して小さく、挿入時のガイドとなるために、挿入作業も容易になる。

なお、以上においては、ばね収容孔８の底面９を円形に形成する場合を示したが、この他に、圧縮コイルばね１０の支承端におけるコイル外径に外接する多角形形状としたり、あるいはコイル外径に比して大きな底面９から外接多角形とコイル外周との接触点位置、すなわち、内接多角形の頂点位置にリブ等を突出させてリブ先端により支承端の移動を規制することができる。

また、以上においては、圧縮コイルばね１０としてたる形のものを使用したが、一端のみを縮径端とした片絞りコイルばね、円錐コイルばね、両絞りコイルばね等の非円筒形状の円形コイルばねが使用でき、さらに、図１０に示すように円筒コイルばねを使用することができる。

さらに、以上においては、可動接点部材７の圧縮コイルばね１０による被押圧部は平面により形成される場合を示したが。図１１に示すように、圧縮コイルばね１０の押圧端を嵌合させる嵌合凹部２５を形成することもできる。この場合、嵌合凹部２５は、湾曲状の錐面とする以外に、図１１（ａ）において鎖線で示すように、直線状の傾斜面とすることもできる。

１ 中央部接点
２ 固定接点
３ ターミナルベース
４ 回転操作部材
５ コンタクト突部
６ コンタクト面
７ 可動接点部材
８ ばね収容孔
９ 底面
１０ 圧縮コイルばね
１１ すり鉢部

Claims (3)

1. 中央部接点、および固定接点が固定されたターミナルベースと、
   ターミナルベースに対して前記中央部接点周りに回転操作可能な回転操作部材と、
   板厚面の一面の一端に前記中央部接点に圧接するコンタクト突部を、他端に固定接点とのコンタクト面を備えて前記回転操作部材に保持され、導通回転位置において前記中央部接点と固定接点間を短絡させる板状の可動接点部材と、
   一端が前記回転操作部材に形成されるばね収容孔の底面に支承され、他端が前記可動接点部材のコンタクト突部、およびコンタクト面形成板厚面に対する背向面に圧接してコンタクト突部、およびコンタクト面をターミナルベース側に付勢する圧縮コイルばねとを有し、
   前記ばね収容孔の底部には、前記底面が前記圧縮コイルばねの被支承端におけるコイル外径とほぼ等径の円形、あるいは前記円形を内接円とする多角形形状をなし、開放端に行くに従って漸次拡開するすり鉢部が形成されるロータリースイッチ装置。
2. 前記圧縮コイルばねは、被支承端におけるコイル内径を他の部位に比して縮径させた非円筒形状の円形コイルばねにより形成されるるとともに、
   前記ばね収容孔は、前記圧縮コイルばねの最大コイル径部分を拘束して該圧縮コイルばねの倒伏を規制可能に形成される請求項１記載のロータリースイッチ装置。
3. 前記圧縮コイルばねの可動接点部材への押圧端におけるコイル内径が、可動接点部材の板厚に比して小寸に形成される請求項１または２記載のロータリースイッチ装置。

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