JP7317356B2 - 自動復帰機構ユニット - Google Patents

Description

本発明は、回転機器操作用のシャフトの自動復帰機構として用いて好適な自動復帰機構ユニットに関するものである。

従来、回転式スイッチの中には、非操作状態の際はその操作つまみが中立位置などの所定の停止位置（自動復帰位置）に位置してスイッチがオフし、一方、当該操作つまみを時計回り、もしくは反時計回りに回転した際はスイッチがオンし、さらに当該操作つまみの回転位置での保持を解除すると操作つまみが元の停止位置に自動復帰してスイッチがオフする機能を有するものがあった。

そして、上記自動復帰機能を有する回転式スイッチを構成するためには、当該回転式スイッチ内に自動復帰用バネなどを組み込む必要があった。

特開２００５－２２８５４９号公報

しかし、上記自動復帰機能を必要とする各種構成の回転式スイッチ全てに、当該自動復帰機構を組み込むこととすると、各回転式スイッチ毎に行われる設計開発工程や組立工程が煩雑になってしまい、開発コストや製造コストが増加してしまうという問題があった。

この問題は、回転式スイッチに限られず、自動復帰機能を必要とする他の各種構成の回転機器においても同様に生じる問題である。

本発明は上述の点に鑑みてなされたものでありその目的は、自動復帰機能を必要とする各種構成の回転機器に、容易且つ低コストに自動復帰機能を持たせることができる自動復帰機構ユニットを提供することにある。

本発明は、回転機器に装着される自動復帰機構ユニットであって、前記自動復帰機構ユニットは、前記回転機器の回転軸の上部に装着されるユニット本体部と、前記ユニット本体部に回転自在に保持されるシャフトと、前記ユニット本体部に保持され前記シャフトを所定の回転位置に自動復帰させる付勢力付与手段と、を有し、前記シャフトの一端に、前記回転機器の回転軸の一端を連結するシャフト結合部を設け、さらに前記ユニット本体部の側面もしくは底面から、前記回転機器の外周側面に当接して当該回転機器に対するユニット本体の回転を阻止する一対の当接部材を延出して設けたことを特徴としている。
本発明によれば、回転機器とは別体で自動復帰機構ユニットを構成したので、この自動復帰機構ユニットを回転機器に装着するだけで、回転機器に容易に自動復帰機能を持たせることができる。これによって、１種類又は少ない種類の自動復帰機構ユニットによって、低コストで、各種構成の回転機器に自動復帰機能を持たせることができる。

また本発明は、上記特徴に加え、前記シャフトのシャフト結合部は、当該シャフトの端面の中央部分を突出して前記回転機器の回転軸の端面に設けた係合凹部内に挿入される係合凸部で構成され、さらに当該シャフトの端面の係合凸部の周囲部分を、前記回転軸の端面の係合凹部の周囲部分に当接する当接面としたことを特徴としている。
本発明によれば、回転機器の回転軸の上部に自動復帰機構ユニットを設置するだけで、回転軸の係合凹部とシャフトの係合凸部とを結合できるので、自動復帰機構ユニットの回転機器への装着を容易に行うことが可能になる。
またシャフト端面の当接面を、回転軸端面の係合凹部の周囲部分に当接することで、容易に、回転機器に対する自動復帰機構ユニットの回転軸方向の位置決めを行うことができる。
また、自動復帰機構ユニット側のシャフトに係合凸部を設けたので、当該シャフトの外径寸法が大きくなることを防止できる。即ち、もし当該シャフトに係合凹部を設けるとした場合は、係合凹部周囲の肉の厚みの強度を持たせるためにシャフトの外径寸法を大きくする必要が生じてしまう。

また本発明は、回転機器に装着される自動復帰機構ユニットであって、前記自動復帰機構ユニットは、前記回転機器の回転軸の上部に装着されるユニット本体部と、前記ユニット本体部に回転自在に保持されるシャフトと、前記ユニット本体部に保持され前記シャフトを所定の回転位置に自動復帰させる付勢力付与手段と、を有し、前記シャフトの一端に、前記回転機器の回転軸の一端を連結するシャフト結合部を設け、前記シャフトのシャフト結合部は、当該シャフトの端面の中央部分を突出して前記回転機器の回転軸の端面に設けた係合凹部内に挿入される係合凸部で構成され、さらに当該シャフトの端面の係合凸部の周囲部分を、前記回転軸の端面の係合凹部の周囲部分に当接する当接面としたことを特徴としている。

本発明によれば、自動復帰機能を必要とする各種構成の回転機器に、容易且つ低コストに自動復帰機能を持たせることができる。

自動復帰機構ユニット１を取り付けた回転機器１００の斜視図である。 自動復帰機構ユニット１と回転機器１００を分離した状態を示す斜視図である。 図１のＡ－Ａ概略断面図（概略側断面図）である。 自動復帰機構ユニット１を斜め上側から見た分解斜視図である。 自動復帰機構ユニット１を斜め下側から見た分解斜視図である。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の１実施形態に係る自動復帰機構ユニット１を取り付けた回転機器（以下「回転式スイッチ」という）１００の斜視図、図２は上記自動復帰機構ユニット１と回転式スイッチ１００を分離した状態を示す斜視図、図３は図１のＡ－Ａ概略断面図である。これらの図に示すように、自動復帰機構ユニット１は、回転式スイッチ１００の上部に、着脱自在に装着される。なお以下の説明において、「上」とは回転式スイッチ１００から自動復帰機構ユニット１を見る方向をいい、「下」とはその反対方向をいうものとする。

図４は自動復帰機構ユニット１を斜め上側から見た分解斜視図、図５は自動復帰機構ユニット１を斜め下側から見た分解斜視図である。これらの図に示すように、自動復帰機構ユニット１は、下ケース１０と、付勢力付与手段（以下「コイルバネ」という）４０と、シャフト付き回転体５０と、上ケース８０とを具備して構成されている。なお下ケース１０と上ケース８０によって、コイルバネ４０とシャフト付き回転体５０とを保持するユニット本体部が構成されている。

下ケース１０は合成樹脂の一体成型品であり、有底の概略四角筒形状に成形されている。即ち、底部１１と側壁１３とを有し、内部は収納部１５となっており、上面は開口１７となっている。底部１１中央には、円形のシャフト挿通孔１９が形成され、底部１１上面のシャフト挿通孔１９の周囲の所定位置には一対のバネ係止部２１，２１が上方向に向かって突出している。バネ係止部２１，２１の一方の側辺は、それぞれバネ当接部２１ａ，２１ａとなっており、他方の側辺はストッパ当接部２１ｂ，２１ｂとなっている。また側壁１３の上辺近傍の所定位置からは、一対の小突起からなる位置決め部２７，２７が突出している。また側壁１３の外周面の１８０度対向する所定位置には、上ケース係止爪２９，２９が設けられている。

また下ケース１０の底部１１下面の所定位置（シャフト挿通孔１９を挟んで１８０°対向する位置）からは、一対の当接部材３１，３１が下向きに突出している。両当接部材３１，３１は、略平板状であり、両当接部材３１，３１の対向する平面（挟持面）３１ａ，３１ａは平行に設置されている。両挟持面３１ａ，３１ａ間の離間距離は、下記する回転式スイッチ１００の上ケース１９０の対向する外周側面１９０ａ、１９０ａ間の距離とほぼ同一に形成されている。

コイルバネ４０は、弾性金属棒をリング状に１又は複数回巻き回したリング部４５の両端を半径方向外方に直線状に引き出し、引き出した部分をそれぞれ係止部４１，４１として構成されている。リング部４５の中央には、円形の挿通孔４３が形成される。

シャフト付き回転体５０は合成樹脂の一体成型品であり、略円柱状のシャフト５１の下部外周に、円板状の回転体５３を一体に取り付けて構成されている。言い換えれば、回転体５３の上下面からシャフト５１を突出して構成されている。シャフト５１の下端部は、円形平面状の当接面５５の中央から下方向に向かって係合凸部５７を突出させて構成されている。係合凸部５７は、円柱の対向する両側面を略平行な平面形状にカットした形状に形成されている。言い換えれば、横断面が非円形になるように形成されている。またシャフト５１の回転体５３下面から突出した根元近傍部分は、前記下ケース１０のシャフト挿通孔１９に回転自在に挿入・軸支される軸支部６１となっている。

一方、回転体５３の下面の前記シャフト５１の周囲を囲む所定位置（同一円周上）には、一対のストッパ部兼バネガイド部６３，６３が突設されている。両ストッパ部兼バネガイド部６３，６３は、前記下ケース１０のバネ係止部２１，２１と略同一の円周上に位置するように配置されている。両ストッパ部兼バネガイド部６３，６３の一方の側辺は、ストッパ用当接部６３ａ，６３ａとなっている。また回転体５３の外周辺部分から下方向に向けて、一対の回転側バネ係止部６５，６５が突設されている。両回転側バネ係止部６５，６５は、その一方の側面が回転側バネ当接部６５ａ，６５ａとなっている。また回転体５３の下面の前記軸支部６１の外側の所定位置には半径方向外方に向けて突出する小突起状のバネ抑え部６７が設けられている。

上ケース８０は、金属板を略四角形状に形成した本体部８１を有し、その外周辺から４枚の略矩形状の係止片８３，８３，８５，８５を突出し、これら係止片８３，８３，８５，８５の根元部分を９０°下方向に屈曲させて構成されている。対向する一方の係止片８３，８３は同一形状であり、その中央部分に矩形状の係止孔８３ａ，８３ａが形成されている。対向するもう一方の係止片８５，８５は同一形状であり、その先端辺の両端位置から一対の爪８５ａ，８５ａを突出している。本体部８１の中央には、円形の貫通孔からなるシャフト挿通孔８７が形成されている。また本体部８１の、前記下ケース１０の一対の位置決め部２７，２７に対向する位置には、小孔からなる位置決め部８９，８９が形成されている。

次に上記自動復帰機構ユニット１の組み立て方法を説明する。
自動復帰機構ユニット１を組み立てるには、まずシャフト付き回転体５０の回転体５３の下面側にコイルバネ４０を装着する。このときコイルバネ４０の挿通孔４３にシャフト５１の下側部分を挿入し、リング部４５を一対のストッパ部兼バネガイド部６３，６３の内側に位置させると同時に、バネ抑え部６７の上側に係止させる。同時にこのときコイルバネ４０の両係止部４１，４１を回転側バネ係止部６５，６５の回転側バネ当接部６５ａ，６５ａに当接する。

次に、上記コイルバネ４０を取り付けたシャフト付き回転体５０の下側部分を、下ケース１０の収納部１５内に収納する。このとき、シャフト５１の軸支部６１が下ケース１０のシャフト挿通孔１９に回動自在に挿入・軸支される。同時に、コイルバネ４０の両係止部４１，４１が、下ケース１０の両バネ当接部２１ａ，２１ａに当接する。即ち、コイルバネ４０の両係止部４１，４１は、下ケース１０の両バネ当接部２１ａ，２１ａとシャフト付き回転体５０の両回転側バネ当接部６５ａ，６５ａにそれぞれ同時に当接しており、これによって、シャフト付き回転体５０は、下ケース１０に対して中立位置に保持される。またこのとき、下ケース１０のシャフト挿通孔１９の下側から係合凸部５７が突出する。

次に、前記シャフト付き回転体５０の上側から上ケース８０を被せ、その際、シャフト付き回転体５０のシャフト５１を上ケース８０のシャフト挿通孔８７に挿通し、上ケース８０の本体部８１の下面を下ケース１０の側壁１３の上端辺に当接する。このとき一対の係止孔８３ａ，８３ａに下ケース１０の一対の上ケース係止爪２９，２９が係止され、同時に一対の位置決め部８９，８９に一対の位置決め部２７，２７が挿入される。そして、上ケース８０の一対の爪８５ａ，８５ａを下ケース１０の底面側に折り曲げる。これによって、自動復帰機構ユニット１が完成する。なお上記組立手順はその一例であり、他の各種異なる組立手順を用いて組み立てても良いことはいうまでもない。

一方、回転式スイッチ１００は、図２，図３に示すように、下ケース１１０と、下ケース１１０の内底面に設置されるスイッチ基板１３０と、下ケース１１０の内部に収納される回転体１５０と、回転体１５０の底面に取り付けられ前記スイッチ基板１３０の表面に形成したスイッチパターン１３１上を摺動する摺動子１７０と、回転体１５０などを収納した下ケース１１０の上面を覆うように取り付けられる上ケース１９０とを具備して構成されている。

下ケース１１０には、前記スイッチ基板１３０のスイッチパターン１３１に電気的に接続された金属板製の３本の出力端子２１０が取り付けられている。回転体１５０は合成樹脂の成型品であり、その中央には上方向に突出する回転軸１５１が設けられている。また回転体１５０の下面中央からは下ケース１１０中央に設けた軸支孔１１１に挿入されて回転自在に軸支するための軸部１５３が突出している。回転軸１５１は、上ケース１９０に設けた軸支孔１９１から上方に突出し、その上面中央には係合凹部１５５が形成されている。係合凹部１５５は、前記シャフト５１の係合凸部５７を篏合する寸法形状に形成されている。また回転軸１５１の上端面は平面状の当接面１５７となっている。

次に、自動復帰機構ユニット１の回転式スイッチ１００への装着方法を説明する。自動復帰機構ユニット１を回転式スイッチ１００に装着するには、回転式スイッチ１００の回転軸１５１の上に自動復帰機構ユニット１を被せるように装着すればよい。このとき、自動復帰機構ユニット１のシャフト５１の係合凸部５７を、回転式スイッチ１００の回転軸１５１の係合凹部１５５に篏合して両者を一体に結合すると同時に、シャフト５１の当接面５５を回転軸１５１の当接面１５７に当接して両者の回転軸方向の位置決めを行う。またこのとき、自動復帰機構ユニット１の下ケース１０の一対の当接部材３１，３１を回転式スイッチ１００の上ケース１９０の対向する外周側面１９０ａ、１９０ａの外側に挿入して回転式スイッチ１００を挟持し、これによって回転式スイッチ１００に対する自動復帰機構ユニット１の回転方向への固定を行う。即ち、自動復帰機構ユニット１は、回転式スイッチ１００上に被せるように設置するだけで、シャフト５１と回転軸１５１が結合されると同時に、回転式スイッチ１００に対して回転軸方向及び回転方向に位置決め・固定される。

以上のようにして回転式スイッチ１００上に取り付けた自動復帰機構ユニット１のシャフト５１を前記コイルバネ４０の付勢力に抗して回転すれば、シャフト５１の回転に伴って回転軸１５１及び摺動子１７０が回転し、スイッチパターン１３１の電気的出力が変化し（この例の場合、オンオフ信号がオフからオンに変化し）、その出力が出力端子２１０から取り出される。

シャフト５１を回転した際、前記コイルバネ４０の一方の係止部４１が、シャフト付き回転体５０の一方の回転側バネ当接部６５ａによってコイルバネ４０を絞る方向に移動し、これによって、シャフト５１には元の中立位置に戻る方向の付勢力が働く。なお、シャフト５１の回転角度は、回転体５０のストッパ部兼バネガイド部６３のストッパ用当接部６３ａが下ケース１０のバネ係止部２１のストッパ当接部２１ｂに当接することで制限される。

そして前記付勢力に抗したシャフト５１の回転を解除すれば、コイルバネ４０の弾発力によって、シャフト付き回転体５０は元の中立位置に自動復帰し、スイッチパターン１３１の電気的出力が元の状態に変化し（この例の場合、オンオフ信号がオンからオフに変化し）、その出力が出力端子２１０から取り出される。

以上説明したように、上記自動復帰機構ユニット１は、回転式スイッチ１００の回転軸１５１の上部に装着される上下ケース（ユニット本体部）８０，１０と、上下ケース８０，１０内に回転自在に保持されるシャフト５１と、上下ケース８０，１０内に保持されシャフト５１を所定の回転位置に自動復帰させるコイルバネ４０と、を有し、シャフト５１の一端（下端）に、回転式スイッチ１００の回転軸１５１の一端（上端）を連結する係合凸部（シャフト結合部）５７を設けて構成されている。

そして上記自動復帰機構ユニット１によれば、回転式スイッチ１００とは別体で自動復帰機構ユニット１を構成したので、この自動復帰機構ユニット１を回転式スイッチ１００に装着するだけで、回転式スイッチ１００に容易に自動復帰機能を持たせることができる。これによって、１種類又は少ない種類の自動復帰機構ユニット１によって、低コストで、各種構成の回転機器に自動復帰機能を持たせることができる。

また、上記自動復帰機構ユニット１によれば、シャフト５１の端面の中央部分を突出して回転式スイッチ１００の回転軸１５１の端面に設けた係合凹部１５５内に挿入される係合凸部（シャフト結合部）５７を構成したので、回転式スイッチ１００の回転軸１５１の上部に自動復帰機構ユニット１を設置するだけで、回転軸１５１の係合凹部１５５にシャフト５１の係合凸部５７を結合できる。即ち、自動復帰機構ユニット１の回転式スイッチ１００への装着を容易に行うことができる。

また、シャフト５１の端面の係合凸部５７の周囲部分を、回転式スイッチ１００の回転軸１５１の端面の係合凹部１５５の周囲部分（当接面１５７）に当接する当接面５５としたので、両当接面５５，１５７を当接することで、回転式スイッチ１００に装着する自動復帰機構ユニット１の回転軸方向の位置決めを容易に行うことができる。

また、自動復帰機構ユニット１側のシャフト５１に係合凸部５７を設けたので、当該シャフト５１の外径寸法が大きくなることを防止できる。即ち、もし当該シャフト５１に係合凹部を設けるとした場合は、係合凹部周囲の肉の厚みの強度を持たせるためにシャフト５１の外径寸法を大きくする必要が生じてしまう。

また上記自動復帰機構ユニット１は、下ケース１０の底面から、回転式スイッチ１００の外周側面に当接して当該回転式スイッチ１００に対する下ケース１０の回転を阻止する一対の当接部材３１，３１を延出して設けているので、回転式スイッチ１００の回転軸１５１の上部に自動復帰機構ユニット１を設置するだけで、回転式スイッチ１００に対する自動復帰機構ユニット１の回転方向への固定を行うことができる。即ちこの点からも、自動復帰機構ユニット１の回転式スイッチ１００への装着を容易に行うことができる。

以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。なお直接明細書及び図面に記載がない何れの形状や構造や材質であっても、本願発明の作用・効果を奏する以上、本願発明の技術的思想の範囲内である。例えば、上記実施形態では、付勢力付与手段としてコイルバネを用いたが、圧縮スプリングや板バネなどの他の各種付勢力付与手段を用いても良い。また上記実施形態では、当接部材を下ケースの底面から延出したが、その代わりに、下ケースの側面または上ケースの側面から延出するように構成しても良い。また上記実施形態では、回転機器として回転式スイッチを用いた例を説明したが、回転式可変抵抗器などの他の各種回転機器に対しても同様に本発明を適用することができる。また上記実施形態では、上下ケースによってユニット本体部を構成したが、シャフトを回転自在に保持し、また付勢力付与手段を保持できる構成であればどのような構造のユニット本体部であっても良い。また上記実施形態では、シャフトと回転体を一体に構成したが、両者は別部品で構成しても良い。また上記実施形態では、付勢力付与手段によってシャフトを中立位置に自動復帰させる構成としたが、自動復帰させる位置は必ずしも中立位置でなくても良く、一方の回転終了位置など、所定の回転位置であればよい。またシャフトを付勢力付与手段によって所定の回転位置に自動復帰させることができる構成であれば、回転体は省略しても良い。またシャフト結合部の構造も、シャフトの一端と回転機器の回転軸の一端とを連結する構成であれば、種々の変更が可能である。また、上記記載及び各図で示した実施形態は、その目的及び構成等に矛盾がない限り、互いの記載内容を組み合わせることが可能である。また、上記記載及び各図の記載内容は、その一部であっても、それぞれ独立した実施形態になり得るものであり、本発明の実施形態は上記記載及び各図を組み合わせた一つの実施形態に限定されるものではない。

１ 自動復帰機構ユニット
１０ 下ケース（ユニット本体部）
３１ 当接部材
４０ コイルバネ（付勢力付与手段）
５０ シャフト付き回転体
５１ シャフト
５３ 回転体
５５ 当接面
５７ 係合凸部（シャフト結合部）
８０ 上ケース（ユニット本体部）
１００ 回転式スイッチ（回転機器）
１５１ 回転軸
１５５ 係合凹部
１５７ 当接面

Claims (3)

1. 回転機器に装着される自動復帰機構ユニットであって、
   前記自動復帰機構ユニットは、
   前記回転機器の回転軸の上部に装着されるユニット本体部と、
   前記ユニット本体部に回転自在に保持されるシャフトと、
   前記ユニット本体部に保持され前記シャフトを所定の回転位置に自動復帰させる付勢力付与手段と、
   を有し、
   前記シャフトの一端に、前記回転機器の回転軸の一端を連結するシャフト結合部を設け、
   さらに前記ユニット本体部の側面もしくは底面から、前記回転機器の外周側面に当接して当該回転機器に対するユニット本体の回転を阻止する一対の当接部材を延出して設けたことを特徴とする自動復帰機構ユニット。
2. 請求項１に記載の自動復帰機構ユニットであって、
   前記シャフトのシャフト結合部は、当該シャフトの端面の中央部分を突出して前記回転機器の回転軸の端面に設けた係合凹部内に挿入される係合凸部で構成され、
   さらに当該シャフトの端面の係合凸部の周囲部分を、前記回転軸の端面の係合凹部の周囲部分に当接する当接面としたことを特徴とする自動復帰機構ユニット。
3. 回転機器に装着される自動復帰機構ユニットであって、
   前記自動復帰機構ユニットは、
   前記回転機器の回転軸の上部に装着されるユニット本体部と、
   前記ユニット本体部に回転自在に保持されるシャフトと、
   前記ユニット本体部に保持され前記シャフトを所定の回転位置に自動復帰させる付勢力付与手段と、
   を有し、
   前記シャフトの一端に、前記回転機器の回転軸の一端を連結するシャフト結合部を設け、
   前記シャフトのシャフト結合部は、当該シャフトの端面の中央部分を突出して前記回転機器の回転軸の端面に設けた係合凹部内に挿入される係合凸部で構成され、
   さらに当該シャフトの端面の係合凸部の周囲部分を、前記回転軸の端面の係合凹部の周囲部分に当接する当接面としたことを特徴とする自動復帰機構ユニット。

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