TWI584322B - Switchgear - Google Patents

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TWI584322B
TWI584322B TW105108003A TW105108003A TWI584322B TW I584322 B TWI584322 B TW I584322B TW 105108003 A TW105108003 A TW 105108003A TW 105108003 A TW105108003 A TW 105108003A TW I584322 B TWI584322 B TW I584322B
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Takeshi Miyasaka
Kazuaki Morita
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Omron Tateisi Electronics Co
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Description

開關裝置
本發明係關於一種開關裝置。
於開關裝置中，依照根據操作而移動之構件的位置進行開關。為了使移動之構件復歸至原來的位置，通常使用彈簧。
於專利文獻1記載之開關裝置中，採用有用以使可動接點構件復歸之螺旋壓縮彈簧、及用以調整操作負載的板彈簧。藉由將板彈簧設定為特定之形狀及配置，可實現瞬動(Snap-Action)。
先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1日本特開2007-227308號公報(2007年9月6日公開)
於組入有發電裝置之開關裝置方面，有能增大發電量的需求。發電裝置係藉由根據操作移動之構件的運動而進行發電。因此，藉由增大根據操作而移動之構件的衝程，可增大發電量。故而，於組入有發電裝置 之開關裝置，有增大根據操作而移動之構件的衝程之需求。此外，於不包括發電裝置之開關裝置，有時也有增大根據操作而移動之構件的衝程之需求。
另一方面，若採用螺旋壓縮彈簧或板彈簧作為用以復歸之彈簧，會產生開關裝置之尺寸變大之類的問題。對此，若將螺旋壓縮彈簧或板彈簧本身縮小，則無法獲得所期之壽命、操作負載及衝程。
於本發明之一方面，其目的在於，實現一種小型、且根據操作而移動之構件的衝程長之開關裝置。
本發明之開關裝置，係根據動作部之位置而切換的開關裝置，其具備：上述動作部；可動部；基部；及螺旋扭力彈簧，其於上述動作部與上述可動部之間進行作用，上述可動部係相對於支撐該可動部的上述基部而可動，且上述動作部係於第1動作位置與第2動作位置之間進行運動，上述動作部位於上述第1動作位置時上述螺旋扭力彈簧之力施加於上述動作部的方向，係與相對於上述動作部位於上述第2動作位置時上述螺旋扭力彈簧的力施加於上述動作部之方向不平行。
根據上述構成，螺旋扭力彈簧之力施加於動作部的方向，係根據動作部之位置(動作位置)而變化。此時，可動部係根據動作部之運動(根據螺旋扭力彈簧之力的方向)而動作，因此可減小根據動作部之運動的螺旋扭力彈簧的撓曲。因此，能較大地設定動作部之衝程。此外，由於可減小螺旋扭力彈簧之撓曲，因此可將螺旋 扭力彈簧本身小型化。藉此，可增大動作部的衝程，且可將開關裝置小型化。
此外，上述螺旋扭力彈簧之一個臂，也可被固定於上述可動部。
根據上述構成，螺旋扭力彈簧與可動部，係根據動作部的運動而一體運動。因此，可減小根據動作部之運動的螺旋扭力彈簧的撓曲。因此，可將動作部的衝程設定得較大。
此外，也可為以下構成。上述可動部具備：限位突起；及支撐部，其支撐來自上述螺旋扭力彈簧之上述臂的力，上述螺旋扭力彈簧之上述臂，係以夾持於上述支撐部與上述限位突起之間之方式配置。
根據上述構成，由於螺旋扭力彈簧之臂被夾持於支撐部及限位突起之間，因此可防止臂因衝擊等而自可動部脫離。此外，於開關裝置之組裝時，臂也不會自可動部脫離，因此能提高組裝作業性。
此外，也可為以下構成。上述可動部係能相對於上述基部進行轉動，且根據上述動作部之運動而轉動。
根據上述構成，可動部根據動作部之運動而轉動，因此可減小根據動作部之運動的螺旋扭力彈簧的撓曲。
此外，也可為以下構成。上述可動部係藉由貫通上述可動部及上述基部的軸，能轉動地被固定於上述基部。
根據上述構成，由於軸貫通可動部及基部，因此可防止可動部因衝擊等而自基部脫離。
此外，也可為以下構成。上述螺旋扭力彈簧之軸，係固定於上述可動部。此外，上述螺旋扭力彈簧之上述軸，係藉由貫通上述螺旋扭力彈簧的螺旋部分之軸，被固定於上述可動部。
根據上述構成，由於螺旋扭力彈簧之軸被固定於可動部，因此可防止螺旋扭力彈簧之軸被扭轉(軸的方向改變)。因此，螺旋扭力彈簧可穩定地將力施加於動作部。
此外，也可為以下構成。上述螺旋扭力彈簧，具備：2個螺旋部分，其具有共同之軸；連結臂，其連結上述2個螺旋部分；及2個臂，其分別自上述2個螺旋部分延長。
根據上述構成，能以2個螺旋部分支撐連結臂，因此可使動作部施加於連結臂的力之方向穩定。
此外，也可為以下構成。將上述動作部自上述第2動作位置復歸至上述第1動作位置時的方向設為正，上述螺旋扭力彈簧之力中的上述動作部之運動方向的成分，係在上述動作部位於上述第2動作位置時較位於上述第1動作位置時小。
根據上述構成，螺旋扭力彈簧之力中的動作部之運動方向的成分，係在動作部位於第2動作位置時較位於第1動作位置時小。因此，可使開始運動之動作部進一步加速。
此外，也可為以下構成。上述開關裝置具備：操作部；及加速彈簧，其作用在上述操作部與上述動作部之間，上述操作部係藉由外力自第1操作位置朝第2操作位置運動，上述動作部係根據上述操作部之在上述第1操作位置與上述第2操作位置之間的運動，在上述第1動作位置與上述第2動作位置之間進行運動，上述加速彈簧，係藉由施加於上述操作部之外力而積蓄的彈性能量而使上述動作部運動，且於上述動作部位於上述第1動作位置及上述第2動作位置中的至少任一位置時，對上述動作部作用欲將上述動作部保持於該位置的保持力。
根據上述構成，例如於保持力在第1動作位置作用之情況，根據操作部的自第1操作位置朝第2操作位置之運動，於加速彈簧積蓄彈性能量。若加速彈簧之恢復力的影響超過螺旋扭力彈簧之恢復力的運動方向的成分與保持力的和，則蓄積於加速彈簧之彈性能量被釋放，與操作速度無關可使動作部以高速運動。同樣地於保持力在第4位置作用之情況，可於復歸時使動作部以高速運動。
此外，也可為以下構成。上述開關裝置係具備磁鐵及線圈，藉由使與上述動作部的運動連動且通過上述線圈之上述磁鐵的磁通量變動，於上述線圈感應形成電流。
根據上述構成，可藉由動作部之運動進行發電。
根據本發明，可增大動作部之衝程，且可將開關裝置小型化。
1‧‧‧第1彈簧(加速彈簧)
2‧‧‧第2彈簧(螺旋扭力彈簧)
2c‧‧‧螺旋部分
2d‧‧‧臂
2e‧‧‧連結臂
3‧‧‧第3彈簧
4‧‧‧第4彈簧
5‧‧‧第5彈簧
11‧‧‧操作部
12‧‧‧動作部
13‧‧‧可動部
14‧‧‧第1基部(基部)
15‧‧‧第2基部
16、17‧‧‧軸
18‧‧‧支撐部
19‧‧‧限位突起
21a,21b,44‧‧‧磁鐵
41‧‧‧樞心
42‧‧‧線圈
43a,43b‧‧‧軛鐵
46‧‧‧發電裝置
50,51‧‧‧復歸機構
第1圖為顯示本發明之一實施形態的開關裝置具備的復歸機構之概略構成之圖。
第2圖(a)~(h)為顯示上述復歸機構之操作及復歸的動作之概略之圖。
第3圖為顯示上述復歸機構之構成及FS特性之圖。
第4圖為顯示螺旋扭力彈簧即第2彈簧之詳細構成之立體圖。
第5圖為顯示上述復歸機構之動作部、可動部、第1基部及第2彈簧的詳細構成之立體圖。
第6圖(a)~(c)為說明上述動作部之動作的前視圖。
第7圖為說明參考例之動作部的構成之前視圖。
第8圖為顯示本發明之一實施形態的開關裝置具備之發電裝置的構成之立體圖。
第9圖(a)、(b)為顯示上述發電裝置的構成之前視圖。
第10圖(a)~(d)為顯示保持力的具體例之圖。
第11圖(a)~(h)為顯示本發明之其他實施形態的開關裝置具備之復歸機構的操作及復歸之動作的概略之圖。
為方便說明，於以下之各項目中，對具有與顯示於上述項目之構件相同之功能的構件，賦予同樣的符號，並適宜地省略說明。
〔實施形態1〕
本實施形態之開關裝置，具備發電裝置、發信裝置、及操作部之復歸機構。首先對復歸機構之概略構成進行說明。
(復歸機構50之構成)
第1圖為顯示本實施形態之復歸機構50的概略構成(力學模型)之圖。於復歸機構50中，操作部11及動作部12自行復歸，且動作部12不管操作速度如何而以高速進行動作。藉由第2彈簧2，可實現動作部12之高速的動作。此外，藉由第3彈簧3，可實現操作部11及動作部12之自行復歸。
復歸機構50(加速機構)，具備操作部11、動作部12、可動部13、第1基部14(基部)、第2基部15、第1彈簧1(加速彈簧)、第2彈簧2及第3彈簧3(復歸彈簧)。第1彈簧1係連接操作部11與動作部12。第2彈簧2係連接動作部12與可動部13。第3彈簧3係連接動作部12與第2基部15。第1彈簧1及第3彈簧3，可為螺旋彈簧、螺旋扭力彈簧或板彈簧等任意的彈簧。第2彈簧2為螺旋扭力彈簧，螺旋扭力彈簧之軸2a(螺旋部之軸)及一端2b(一個臂)，被固定於可動部13。可動部13被支撐於第1基部14，且能相對於第1基部14進行運動。具體而言，可動部13係以軸13a為中心能進行轉動。第1基部14及第2基部15，係被固定之構件。第1 基部14及第2基部15，可為一體的零件，也可為不同之零件。可動部13係以固定於第1基部14的軸13a為中心進行轉動，第2彈簧2之軸2a及一端2b，被固定於可動部13。因此，第2彈簧2軸2a、一端2b及軸13a之相對位置關係不變化。
操作部11及動作部12，係可沿衝程軸S運動的構件。第1彈簧1施加力於操作部11之方向，係與操作部11能運動之方向平行。此外，第3彈簧3施加力於動作部12之方向，係與動作部12能運動之方向平行。
另一方面，第2彈簧2施加力於動作部12之方向，係相對於動作部12能運動之方向傾斜。設第2彈簧2施加力於動作部12之方向與衝程軸S之間的角度為η。固定於第1基部14之軸13a不移動。另一方面，連接於動作部12之第2彈簧2的另一端(另一臂)，係隨動作部12之移動而移動。因此，若動作部12沿衝程軸S運動，則角度η也變化。
將操作部11上之操作點11a考慮作為操作部11之位移的基準。於操作部11藉由外力而平行移動時，操作部11之任意的點同樣平行移動。於平行移動之情況下，操作點11a可為操作部11上之任意的點。同樣地，將平行移動之動作部12上的任意之動作點12a作為動作部12之位移的基準。
操作部11之操作點11a，係沿著衝程軸S，而能在第1位置(第1操作位置)與第2位置(第2操作位置)之間進行位移。動作部12之動作點12a，係沿著衝程 軸S，而能在第3位置(第1動作位置)與第4位置(第2動作位置)之間進行位移。動作部12係在連接點12b與第2彈簧2連接。連接點12b係將動作部12連接於第2彈簧2之點，且係於動作部12上，朝與第1彈簧1之伸縮相同的方向進行位移之點。
於動作點12a位於第3位置時，保持力以將動作點12a保持於第3位置之方式作用於動作部12。於動作點12a位於第4位置時，保持力以將動作點12a保持於第4位置之方式作用於動作部12。具體而言，動作部12，藉由在第3位置及第4位置作用之磁力，被保持於各個位置。
以下為方便起見，有時將操作點11a位於例如第1位置之情況，表現為操作部11位於第1位置。動作點12a及動作部12也同樣。
(復歸機構50之動作)
第2圖為顯示本實施形態的復歸機構50之操作及復歸的動作的概略之圖。使用者藉由對操作部11施加操作力即外力而使操作部11運動(移動)。然後，動作部12根據操作部11之位移而進行位移。藉由動作部12移動，復歸機構50發揮作用。例如，如後述，開關裝置具備之發電裝置，藉由動作部12之運動而進行發電。開關裝置使用被發電之電力，將顯示操作部11已被操作之信號輸出至外部。
第2圖(a)顯示復歸機構50之初期狀態。再者，雖以箭頭圖示作用於操作部11及動作部12之彈簧力，但箭頭之長度，並非顯示正確之力的大小者。初期狀態係無外力施加於操作部11的狀態。於初期狀態下，動作部12藉由被壓縮之第3彈簧3的恢復力、變形之第2彈簧2的恢復力、及保持力(未圖示)被保持於第3位置。此外，於初期狀態下，操作部11藉由被壓縮之第1彈簧1的恢復力被推壓在第1位置。將動作部12位於第3位置時的角度η設為η 1。角度η係動作部12(連接點12b)復歸之方向與第2彈簧2之恢復力施加於動作部12的方向之間的角度。於動作部12位於第3位置時，作用於動作部12之第2彈簧2的恢復力的沿衝程軸S之成分(動作部12之運動方向的成分)，為cosη 1。將向上作用於動作部12的力(作用於動作部12之復歸方向的力)設為正。
第2圖(b)顯示操作部11被施加操作於操作部11的力(操作力)而進行位移的狀態。若對操作部11施加操作力即外力，則操作部11自第1位置朝第2位置位移。隨著操作部11之位移，第1彈簧1被壓縮。
若被壓縮之第1彈簧1的恢復力，大於作用在動作部12之第2彈簧2的恢復力、第3彈簧3之恢復力、及保持力的和，則動作部12藉由被壓縮之第1彈簧1的恢復力，自第3位置朝第4位置位移(第2圖(c))。位移至第4位置之動作部12，藉由保持力就此被保持於第4位置(第2圖(d))。此外，由於第2彈簧2之方向隨 著動作部12之連接點12b的位移而變化(第2彈簧2轉動)，因此，第2彈簧2之恢復力所作用的方向也變化。動作部12位於第3位置時第2彈簧2之力施加於動作部12的方向，與動作部12位於第4位置時第2彈簧2之力施加於動作部12的方向不平行。
將動作部12位於第4位置時的角度η設為η 2。動作部12位於第4位置時，作用於動作部12之第2彈簧2的恢復力的沿衝程軸S之成分，為cosη 2。其中0°<η 1<η 2<180°，cosη 1>cosη 2。即，作用於動作部12之第2彈簧2的恢復力的沿衝程軸S之成分(將動作部12復歸之方向設為正的成分)，在位於第4位置時較位於第3位置時小，而單調減少。因此，若動作部12自第3位置開始朝第4位置移動，則第2彈簧2之反彈力逐漸變小。因此，若動作部12開始運動，則動作部12被進一步加速。藉此，完成操作部11及動作部12之操作時的動作。
動作部12，係在被壓縮之第1彈簧1的恢復力超過第2彈簧2之恢復力的沿衝程軸S的成分、第3彈簧3之恢復力及保持力的和，被積蓄之彈性能量釋放時，藉由第1彈簧1而進行運動。即，動作部12係與操作部11之運動速度無關，藉由第1彈簧1而高速地運動。
若對操作部11之操作力消失，則操作部11藉由被壓縮之第1彈簧1的恢復力，自第2位置開始朝第1位置移動(第2圖(e))。此時，動作部12維持在藉由保持力及第1彈簧1之恢復力被保持於第4位置之狀 態。然而，隨著操作部11之位移，第1彈簧1之恢復力逐漸變小。操作部11移動至第1位置(第2圖(f))。
若被壓縮之第1彈簧1的恢復力與保持力之和，較作用於動作部12之第2彈簧2的恢復力的沿衝程軸S之成分與第3彈簧3之恢復力的和小，則藉由被壓縮之第3彈簧3的恢復力，動作部12自第4位置朝第3位置位移(第2圖(g))。移動至第3位置的動作部12，藉由保持力被就此保持在第3位置(第2圖(h))。
若動作部12自第3位置開始朝第4位置移動，則第2彈簧2之上方向的力(將動作部12復歸之方向設為正的成分)逐漸變大。因此，若動作部12開始移動，則動作部12被進一步加速。如此於復歸時，由於具有第2彈簧2，因此也可使動作部12以高速動作。藉此，完成操作部11及動作部12之復歸時的動作。
動作部12，在積蓄於第3彈簧3之彈性能量被釋放時，藉由第3彈簧3而被移動。即，動作部12係與復歸之操作部11的運動速度無關，藉由第3彈簧3而高速移動。
再者，在此，為了使動作部12復歸而設置了第3彈簧3，但也能省略第3彈簧3。例如，只要動作部12位於第4位置時第2彈簧2之恢復力的沿衝程軸S之成分向上(η 2<90°)，且較保持力與第1彈簧之恢復力的和大，就可藉由第2彈簧2之恢復力使動作部12朝第3位置復歸。此外，若具有復歸用的彈簧(第3彈簧3)，則第3位置之角度η 1也可大於90°。
(復歸機構50之FS特性)
第3圖為顯示本實施形態之復歸機構50的構成及FS特性之圖。橫軸顯示操作部11之S(衝程)，縱軸顯示F(力)。第3圖中顯示操作力。於各衝程位置上對操作需要的操作力，係與第1彈簧之反彈力相同。力為正，表示有對操作部11施加向上(自第2位置朝第1位置的方向)的力之情況。需要之操作力，也能稱為操作部11復歸之向上的力(復歸力)。
為了作用於動作部12之保持力，FS特性變得滯後(hysteresis)。操作部11之第1位置，只要在操作部11之上死點(S0)至衝程S1之間即可。操作部11之第2位置，只要在衝程S2至操作部11之下死點(S3)之間即可。
對操作部11施加操作力而自操作部11之上死點(S0)進行位移。當操作部11之衝程達到S2時，被壓縮的第1彈簧1之恢復力超過第3位置上的保持力、第2彈簧2力及第3彈簧3之力的和(合力)。因此，在衝程S2，動作部12自第3位置朝第4位置進行位移。隨著位移，被壓縮之第1彈簧1釋放。同時操作力也降低。
若使操作部11之衝程自S2進一步增加，則第1彈簧1再次被壓縮，操作力增加。
另一方面，若使施加於操作部11之外力(操作力)減弱，則操作部11藉由第1彈簧1之力而復歸。 若使操作部11自第2位置朝第1位置的方向復歸，則第1彈簧1之壓縮變少。於操作部11之衝程達到S1時，第3彈簧3之恢復力超過第4位置之保持力、第2彈簧2之力及第1彈簧1之力的和。因此，於衝程S1，動作部12自第4位置朝第3位置位移。隨著此位移，第1彈簧1被壓縮。同時復歸力增加。
若使操作部11之衝程自S1減少，則第1彈簧1之壓縮減少。
於復歸機構50中，由於設置有第2彈簧2，因此為了使動作部12自第3位置朝第4位置位移，需要將較無第2彈簧2之情況大的操作力施加於操作部11。此外，如上述，若動作部12朝第4位置位移，將動作部12自第4位置朝第3位置復歸的方向設為正，則第2彈簧2之力的沿衝程軸S的成分變小。因此，藉由較大地設定動作部12之移動距離(衝程)，可進一步將第1彈簧1之壓縮釋放。因此，可增大在衝程S2的操作力的降低量。圖中以斜線所示的面積，顯示於操作及復歸中被供給於動作部12之能量。
於本實施形態之復歸機構50中，可對動作部12供給更大的能量。即，可使動作部12以高速運動。於使復歸機構50之動作部12與發電裝置組合進行發電之情況，可提高動作部12之運動能量，因此可進一步增大發電量。此外，不用增大發電裝置之磁鐵的磁力(保持力)，仍可增大發電量(使動作部高速動作)。
若使用復歸機構50作為開關裝置之一部分，可以高速進行開關動作。藉由於動作部12設置相對於電極端子的可動接點，可將復歸機構50本身用作為開關裝置。此外，於使用動作部12作為相對於電極端子的可動接點之情況，由於接點之分離快，因此於接點間產生電弧的時間短，可抑制消耗。
再者，第2彈簧2與動作部12及可動部13之連接，也可不被固定。第2彈簧2只要被配置為於動作部12與可動部13之間對各者提供反彈力即可。此外，操作部11及動作部12，也可分別由複數之零件構成。
此外，也能以於操作時第1彈簧伸長且復歸時第1彈簧被壓縮之方式構成復歸機構。例如，也可將第1圖所示之操作部11及第1彈簧1相對於動作部12配置於相反側。該情況下，隨著操作部11朝下側(第2位置)位移，第1彈簧1伸長。藉由伸長之第1彈簧1，動作部12被朝下側(第4位置)位移。
再者，也可採用柱塞等其他零件連接操作部11與第1彈簧1，同樣地，也可藉由其他零件連接第1彈簧1(或第2彈簧2、第3彈簧3)與動作部12。
(動作部12周邊之詳細構成)
第4圖為顯示螺旋扭力彈簧，即第2彈簧2之詳細構成的立體圖。第2彈簧2具有2個螺旋部分2c、2個臂2d及連結臂2e。2個螺旋部分2c具有共同的軸2a。2個螺旋部分2c，係藉由自一螺旋部分2c朝外側延伸且返 回另一螺旋部分2c的大致U字狀的連結臂2e所連接。臂2d係分別自2個螺旋部分2c的相反側朝相同方向延長。2個螺旋部分2c之捲繞方向互為相反。再者，也可將2個臂2d與連結臂2e之位置互換。此外，連結臂2e不限於U字狀，也可為自2個螺旋部分2c朝外側延長，且連結2個螺旋部分2c的、任意之形狀。
第5圖為顯示復歸機構50之動作部12、可動部13、第1基部14及第2彈簧2之詳細構成的立體圖。第5圖中，操作部11、第1彈簧1、第3彈簧3及第2基部15，省略圖示。
第2彈簧2及可動部13之組，係於動作部12之兩側對稱設置。藉由相對於動作部12對稱地配置2個第2彈簧2，第2彈簧2之恢復力中的、垂直於衝程軸S之成分被抵消。因此，可減小作用於動作部12之摩擦力。
軸16係以貫通設於可動部13之孔(軸2a)、及第2彈簧2之螺旋部分的方式配置。軸17係以貫通設於可動部13之孔(軸13a)、及設於第1基部14的孔之方式配置。為了防止脫離，於軸16、17之一端設置有凸緣，且於另一端安裝有E型扣環。例如，與將軸嵌入C字型(開放型)的軸承之情況不同，可動部13之孔及第1基部14之孔係封閉型，因此，無插入之軸16、17因衝擊等而脫離的顧慮。此外，由於軸16貫通第2彈簧2之2個螺旋部分2c，因此不會有2個螺旋部分2c的軸因施加於第2彈簧2的力而偏移之情況。因此，可使第2彈簧2之動作及壽命穩定。
於可動部13之側面設置有2個突起(支撐部18及限位突起19)。再者，於可動部13之相反側的側面也同樣設置有支撐部18及限位突起19。第2彈簧2之一個臂(一端2b)，係以夾持於支撐部18與限位突起19之間的方式被配置。支撐部18係承受來自第2彈簧2之一個臂的力而支撐臂。限位突起19，係位於不會被施加來自臂的力之側。但是，藉由以限位突起19與支撐部18夾持臂，即使於對開關裝置施加有強衝擊之情況，臂也不容易自可動部13脫離。此外，於組裝開關裝置時，固定臂的位置也藉由限位突起19而被固定，因此組裝變得容易。第2彈簧2之連結臂2e，係以也被動作部12支承的2個突起所夾持之方式配置。再者，連結臂2e與臂2d也可相反配置。
於第2彈簧2中，在中央之連結臂2e的兩側配置有2個螺旋部分2c。2個螺旋部分2c係藉由軸16所支撐。於2個螺旋部分2c之外側延長有2個臂2d。2個臂2d，分別藉由可動部13之支撐部18所支撐。中央之連結臂2e係於其兩側被支撐，因此可防止施加有來自動作部12之力的中央之連結臂2e相對於第2彈簧2之軸而被扭轉之情形。如此，第2彈簧2係可穩定地使動作部12動作之構成。再者，於本實施形態中，藉由相對於動作部12對稱地配置2個第2彈簧2，從而使合計4個螺旋部分2c以包圍動作部12之重心之方式配置。因此，2個第2彈簧2，可穩定地對動作部12施加力。連結臂2e之兩側，係藉由2個螺旋部分2c所支撐，因此 連結臂2e本身不容易扭轉。因此，具有連結臂2e之第2彈簧2，適宜作為被固定於轉動之可動部13的彈簧。再者，第2彈簧2不限2個，也能以1個第2彈簧2使動作部12動作。
再者，第2彈簧2係以連結臂2e連接2個螺旋部分2c的形狀，但不限於此，也可使用在連結臂2e之中央被分割之2個螺旋扭力彈簧。此外，也可使用由2個臂及1個螺旋部分所構成之單純的1個螺旋扭力彈簧作為第2彈簧2。
於第1基部14設置有導引動作部12之滑動的凹部之導引14a。動作部12之一部分嵌合於導引14a的凹部。藉此，可防止動作部12之扭轉。
(動作部12之詳細動作)
第6圖為說明動作部12之動作的前視圖。第6圖(a)顯示動作之初期狀態，第6圖(b)顯示動作之中間狀態，第6圖(c)顯示動作之完成狀態。
於初期狀態(第6圖(a))，動作部12位於第3位置。若操作部11之衝程達到S2，則動作部12朝下側移動。第6圖(b)顯示動作部12移動時的狀態。藉由動作部12之移動，連結臂2e被向下壓下，因此對連結臂2e施加有轉矩(torque)。藉此，第2彈簧2發生撓曲(彈性變形)。此時，不僅連結臂2e與臂2d之間的角度變化，而且第2彈簧2及可動部13也以軸17為軸進行轉動。第6圖(c)顯示動作部12之移動完成的狀態，即動作部12位於第4位置之狀態。
與動作部12朝下側移動之同時，第2彈簧2之軸的位置(軸16之位置)也朝下側移動。此外，固定於可動部13之臂2d的角度，也與連結臂2e之角度一同，朝相同之旋轉方向變化。因此，連結臂2e之前端，可維持抵接在動作部12之側面的狀態，隨動作部12之移動而進行位移。因此，於第2彈簧2之軸的位置及臂2d的位置被固定之情況比較，於本實施形態中，可增大動作部12之衝程。
第7圖為說明參考例之動作部112的構成之前視圖。於動作部112之兩側配置有螺旋扭力彈簧102。螺旋扭力彈簧102之連結臂102e扣合於動作部112之凹部，另一臂102d扣合於基部114之凹部。基部114之位置被固定。螺旋扭力彈簧102之螺旋部分(軸)被固定於基部114。因此，於此參考例中，當動作部112朝下側移動時，僅螺旋扭力彈簧102之連結臂102e進行位移。隨著動作部112之位移，連結臂102e之支點(與螺旋部連接的位置)與動作部112的凹部之間的距離變化。因此，於參考例之構成中，不能增大動作部112之衝程。此外，若勉強增大動作部112之衝程，則螺旋扭力彈簧102之變形增大，因此螺旋扭力彈簧102之壽命會變短。為了既能增加壽命又能增加動作部112之衝程，需要增加連結臂102e之長度，使螺旋扭力彈簧102之軸的位置進一步自動作部112分離。然而，增大螺旋扭力彈簧102之尺寸，又會牽連開關裝置的尺寸增大。再者，若不將螺旋扭力彈簧102之螺旋部分(軸)固定而開放，則隨著 動作部112之位移，臂102d的方向(角度)變化。由於這會於臂102d所抵接之基部114的凹部產生摩耗，因此又會成為使耐久性降低之一個原因。
本實施形態中，於動作部12與第1基部14之間設置可動的可動部13，且配置在動作部12與可動部13之間進行作用的螺旋扭力彈簧即第2彈簧2。由於可動部13根據動作部12之位移而移動，因此，可兼顧一面增加第2彈簧2之壽命一面減小開關裝置的尺寸、及增加動作部12之衝程。此外，由於第2彈簧2使動作部12加速，因此可增加發電量。
此外，第2彈簧2之臂2d，係被支撐部18與限位突起19夾持而固定。臂2d之相對於可動部13的角度被固定，因此，不會因動作部12之位移而於臂2d與可動部13之間引起滑動。因此，可防止臂2d及可動部13之摩耗。此外，藉由設置可動部13，可增大連結臂2e與臂2d之間的角度(可接近於直線)。連結臂2e與臂2d之間的角度大到某種程度者，較容易進行組裝。
再者，若欲使用其他之彈簧(板彈簧或螺旋壓縮彈簧等)來代替第2彈簧2，以實現與本實施形態同樣之壽命及衝程，則會產生使用更大尺寸的板彈簧或螺旋壓縮彈簧等的需要。因此，根據開關裝置之小型化的觀點，較佳為像本實施形態那樣使用螺旋扭力彈簧。
再者，也可在可動部13與第1基部14之間裝設其他的構件。例如，也可在可動部13與第1基部14之間設置其他的可動部(第2可動部)。例如，可動部 13相對於連結之第2可動部進行轉動，第2可動部相對於連結之第1基部14進行轉動。並且，也可於可動部13與第2可動部之間設置其他的螺旋扭力彈簧，將其他之螺旋扭力彈簧的一個臂固定於可動部13，且將另一臂固定於第2可動部。
(發電裝置之構成)
第8圖為顯示發電裝置46之構成的立體圖。本實施形態之開關裝置，具備復歸機構50、發電裝置46、及發信裝置。發電裝置46具有樞心41(電樞)、線圈42、2個軛鐵43a,43b及磁鐵44。樞心41係以柱塞等與動作部12結合，且與動作部12連動而運動。
第9圖為顯示發電裝置46之構成的前視圖。第9圖(a)顯示動作部12位於第3位置之狀態，第9圖(b)係與動作部12位於第4位置的狀態對應。
樞心41係鐵等之強磁性體。樞心41係作成U字型之形狀。樞心41係以位於中央附近(磁鐵44之附近)之支點為中心，可於2個軛鐵43a,43b之間進行旋轉。樞心41可根據動作部12之位移，在2個軛鐵43a,43b之間旋轉。2個軛鐵43a,43b，藉由配置於其之間的磁鐵44(永久磁鐵)而被磁化。樞心41係以通過線圈42之中的方式配置。
於動作部12位於第3位置的狀態下(第9圖(a)所示之狀態)，樞心41係一端接觸於一軛鐵43a，另一端接觸於另一軛鐵43b。樞心41藉由作用於兩端之磁 力(保持力)，被保持於該位置(與第3位置對應的位置)。藉此，由於動作部12與樞心41連動，因此動作部12也被保持於第3位置。也可將樞心41視作為動作部12之一部分。
另一方面，於動作部12位於第4位置之狀態下(第9圖(b)所示之狀態)，樞心41係上述一端接觸於另一軛鐵43b，上述另一端接觸於一軛鐵43a。樞心41藉由作用於兩端之磁力(保持力)，被保持於該位置(與第4位置對應的位置)。藉此，由於動作部12與樞心41連動，因此動作部12也被保持於第4位置。
2個軛鐵43a,43b之對向的面成為互逆的磁極，若動作部12自第3位置朝第4位置移動，則樞心41之磁化的方向反轉。因此，通過線圈42之磁通量的方向進行反轉，於線圈42流動對應於磁通量之變動的感應電流。發電裝置46依此方式進行發電。單位時間之磁通量的變化大者則流動大的感應電流。由於開關裝置之復歸機構50，可藉由第1彈簧1及第2彈簧2使動作部12以高速運動，因此發電效率佳。此外，由於可增大動作部12之衝程，因此發電效率佳。
線圈42藉由導線等被連接於發信裝置(未圖示)。發信裝置係使用由線圈42發電的電力，藉由無線或有線，朝外部之裝置發出信號。在操作部11被自第1位置朝第2位置進行操作時(即動作部12自第3位置朝第4位置移動時)，發信裝置將顯示操作部11位於第2位置(或動作部12位於第4位置)的信號朝外部之裝置發 信。另一方面，在操作部11自第2位置朝第1位置復歸時(亦即動作部12自第4位置朝第3位置復歸時)，發信裝置將顯示操作部11位於第1位置(或動作部12位於第3位置)的信號朝外部之裝置發信。
藉此，開關裝置係作為朝外部之裝置發出根據操作部11的位置或動作部12之位置的信號的開關裝置發揮作用。開關裝置可作為使用者操作之操作開關、及檢測對象物的位置之限位開關(檢測開關)等而加以利用。
再者，發信裝置也能以與操作部11或動作部12之位置無關，使用發電之電力發出既定信號之方式構成。此外，可將發電裝置46及復歸機構50作為單純的發電裝置加以利用。
再者，開關裝置也可設為具有電池或外部電源之構成，以取代發電裝置46。此情況下，發信裝置係使用自電池或外部電源供給之電力，生成根據動作部12的位置之信號。
再者，也可為由使用者或位置檢測的對象物直接操作操作部11之構成，或者也可為間接操作操作部11的構成。例如，也可將使用者操作之操作桿等的旋轉動作轉換為操作部11之動作。
(保持力之具體例)
第10圖為顯示保持力之具體例的圖。第10圖(a)顯示使用磁力作為保持力的情況。復歸機構具備隔著動作 部12而對向之2個磁鐵21a,21b。此情況下，動作部12係強磁性體。位於第3位置之動作部12，藉由上側之磁鐵21a的磁力被保持於第3位置，位於第4位置之動作部12，藉由下側之磁鐵21b的磁力被保持於第4位置。再者，2個磁鐵21a,21b，也可在未圖示的部位相連接。
第10圖(b)顯示使用黏著力作為保持力之情況。復歸機構具備隔著動作部12而對向之2個支撐體22a,22b。於動作部12之上側面及下側面分別設置有黏著體23a．23b。藉由黏著體23a,23b黏著於支撐體22a,22b，動作部12被保持於第3位置及第4位置。黏著體23a,23b也可分別設置於2個支撐體22a,22b之對向的面。
第10圖(c)顯示使用嵌合扣件作為保持機構的情況。復歸機構具備隔著動作部12而對向的2個支撐體22a,22b。復歸機構具備將動作部12推壓在第3位置或第4位置之彈性體24。於動作部12移動時，彈性體24彈性變形。
第10圖(d)顯示使用彈簧力作為保持力之情況。復歸機構具備隔著動作部12而對向之2個支撐體22a,22b及第5彈簧5。第5彈簧5係將一端固定於另一構件，將另一端連接於動作部12。於第3位置，被壓縮之第5彈簧5的恢復力朝上側作用，在第4位置，被壓縮之第5彈簧5的恢復力朝下側作用。也可將第2彈簧2作為第5彈簧5之取代。
再者，也可為保持力作用在位於第3位置及第4位置的任一者的動作部12之構成，也可不作用於位於另一位置之動作部12。例如，於保持力僅作用在位於第3位置之動作部12之情況，於操作時，動作部12藉由第1彈簧1被以高速動作，於復歸時，動作部12以根據操作部11之速度的速度進行復歸。相反，於保持力僅作用在位於第4位置之動作部12之情況，於操作時，動作部12被以對應操作部11之速度的速度進行動作，在復歸時，動作部12藉由第1彈簧1高速地進行復歸。再者，也可為即使於第3位置及第4位置之任一位置皆不作用保持力的構成。此情況下，也可根據對應於動作部12之位置的第2彈簧2之力的沿衝程軸的成分之變化，使動作部12加速。此外，也可省略操作部11及第1彈簧1，使用者對動作部12進行操作。
〔實施形態2〕
以下，對本發明之其他實施形態進行說明。本實施形態之開關裝置，係於取代第3彈簧而設置第4彈簧作為復歸用之點與實施形態1不同。
(復歸機構51之構成)
第11圖為顯示本實施形態之開關裝置具備的復歸機構51之操作及復歸的動作的概略之圖。藉由第4彈簧4可實現操作部11及動作部12之自行復歸。
復歸機構51(加速機構)，具備操作部11、動作部12、可動部13、第1基部14(未圖示)、第2基部15、第1彈簧1、第2彈簧2、及第4彈簧4。第4彈簧4係連接操作部11與第2基部15。第4彈簧4對操作部11施加力的方向，係與操作部11可運動之方向平行。
與實施形態1同樣，操作部11係根據操作力而在第1位置與第2位置之間進行位移，動作部12係於第3位置與第4位置之間進行位移。本實施形態中，於復歸時，第4彈簧4使操作部11自第2位置朝第1位置復歸，由此而伸長之第1彈簧1拉拔動作部12，使動作部12自第4位置朝第3位置復歸。
第2彈簧2(螺旋扭力彈簧)，係相對於動作部12之運動方向傾斜地進行作用。因此，作用於動作部12之第2彈簧2的恢復力的沿衝程軸S之成分(將動作部12復歸之方向設為正的成分)，係在第4位置時較第3位置時小，而單調減少。因此，若動作部12自第3位置開始朝第4位置移動，則第2彈簧2之反彈力逐漸變小。因此，若動作部12開始運動，動作部12被進一步加速。此外，若於復歸時，動作部12也自第4位置開始朝第3位置移動，則動作部12藉由增加之第2彈簧2的沿衝程軸S之力的成分被加速。
第11圖(a)顯示復歸機構51之初期狀態。再者，使用箭頭圖示作用於操作部11及動作部12之彈簧力，但箭頭之長度，並非顯示正確之力的大小者。初期狀態係無外力施加於操作部11的狀態。於初期狀態下， 動作部12藉由變形之第2彈簧2的恢復力(反彈力)、及保持力(未圖示)被保持於第3位置。此外，於初期狀態下，操作部11藉由被壓縮之第1彈簧1的恢復力及被壓縮之第4彈簧4的恢復力而被推壓到第1位置。
第11圖(b)顯示操作部11被施加操作於操作部11的力(操作力)而進行位移的狀態。若對操作部11施加操作力即外力，則操作部11自第1位置朝第2位置位移。隨著操作部11之位移，第1彈簧1及第4彈簧4被壓縮。
若被壓縮之第1彈簧1的恢復力，大於作用在動作部12之第2彈簧2的恢復力與保持力的和，則藉由被壓縮之第1彈簧1的恢復力，動作部12自第3位置朝第4位置位移(第11圖(c))。位移至第4位置之動作部12，藉由保持力就此被保持於第4位置(第11圖(d))。此外，第2彈簧2之方向隨著動作部12之連接點12b的位移而變化(第2彈簧2進行轉動)，因此第2彈簧2之恢復力作用之方向也變化。
作用於動作部12之第2彈簧2的恢復力的沿衝程軸S之成分(將動作部12復歸的方向設為正之成分)，係在第4位置時較第3位置時小，而單調減少。因此，若動作部12自第3位置開始朝第4位置移動，則第2彈簧2之反彈力逐漸變小。因此，若動作部12開始移動，動作部12被進一步加速。藉此，完成操作部11及動作部12之操作時的動作。
若對操作部11之操作力消失，則操作部11藉由被壓縮之第4彈簧4的恢復力，自第2位置開始朝第1位置移動(第11圖(e))。此時，動作部12維持在藉由保持力及第1彈簧1之恢復力被保持於第4位置之狀態。
於操作部11復歸至第1位置時，第1彈簧1成為較自然長度伸長的狀態(第11圖(f))。被伸長之第1彈簧1的恢復力，朝拉拔動作部12之方向作用。若被伸長之第1彈簧1的恢復力，大於作用在動作部12之第2彈簧2的恢復力之沿衝程軸S的成分與保持力的和，則藉由伸長之第1彈簧1的恢復力，動作部12自第4位置朝第3位置位移(第11圖(g))。於動作部12之復歸的途中即使第1彈簧1被壓縮，第2彈簧2之恢復力的沿衝程軸S之成分仍朝上方作用於動作部12。因此，操作部11復歸至第3位置(第11圖(h))。藉此，完成操作部11及動作部12之復歸時的動作。
在蓄積於第1彈簧1之彈性能量被釋放時，動作部12藉由第1彈簧1而被移動。即，動作部12係與復歸之操作部11之運動速度無關，藉由第1彈簧1而高速地移動。
再者，復歸機構50．51之操作部11，也可為旋轉之構成。此情況下，根據操作部11之旋轉，連接於操作部11之操作點的第1彈簧1被壓縮或伸長。
本發明並不限於上述各實施形態，其可在請求項所示之範圍內進行種種的變更，且將分別揭示於不 同實施形態之技術手段適宜地組合而獲得的實施形態，也包含於本發明之技術範疇內。
(產業上之可利用能性)
本發明可利用於開關裝置。
1‧‧‧第1彈簧
2‧‧‧第2彈簧
2a‧‧‧軸
2b‧‧‧一端
3‧‧‧第3彈簧
11‧‧‧操作部
12‧‧‧動作部
12b‧‧‧連接點
13‧‧‧可動部
13a‧‧‧軸
14‧‧‧第1基部
15‧‧‧第2基部
50‧‧‧復歸機構
S‧‧‧衝程軸
η‧‧‧角度

Claims (10)

  1. 一種開關裝置，係根據動作部之位置而切換的開關裝置，其具備：上述動作部；可動部；基部；及螺旋扭力彈簧，其於上述動作部與上述可動部之間進行作用，上述可動部係相對於支撐該可動部的上述基部而可動，且上述動作部係於第1動作位置與第2動作位置之間進行運動，上述動作部位於上述第1動作位置時上述螺旋扭力彈簧之力施加於上述動作部的方向，係與相對於上述動作部位於上述第2動作位置時上述螺旋扭力彈簧的力施加於上述動作部之方向不平行，上述可動部係能相對於上述基部進行轉動，且根據上述動作部之運動而轉動。
  2. 如請求項1之開關裝置，其中上述螺旋扭力彈簧之一個臂，係被固定於上述可動部。
  3. 如請求項2之開關裝置，其中上述可動部具備：限位突起；及支撐部，其支撐來自上述螺旋扭力彈簧之上述臂的力，上述螺旋扭力彈簧之上述臂，係以夾持於上述支撐部與上述限位突起之間之方式配置。
  4. 如請求項1之開關裝置，其中上述可動部係藉由貫通 上述可動部及上述基部的軸，能轉動地被固定於上述基部。
  5. 如請求項1至4中任一項之開關裝置，其中上述螺旋扭力彈簧之軸，係固定於上述可動部。
  6. 如請求項5之開關裝置，其中上述螺旋扭力彈簧之上述軸，係藉由貫通上述螺旋扭力彈簧的螺旋部分之軸，被固定於上述可動部。
  7. 如請求項1至4中任一項之開關裝置，其中上述螺旋扭力彈簧，具備：2個螺旋部分，其具有共同之軸；連結臂，其連結上述2個螺旋部分；及2個臂，其分別自上述2個螺旋部分延長。
  8. 如請求項1至4中任一項之開關裝置，其中將上述動作部自上述第2動作位置復歸至上述第1動作位置時的方向設為正，上述螺旋扭力彈簧之力中的上述動作部之運動方向的成分，係在上述動作部位於上述第2動作位置時較位於上述第1動作位置時小。
  9. 如請求項1至4中任一項之開關裝置，其中上述開關裝置具備：操作部；及加速彈簧，其作用在上述操作部與上述動作部之間，上述操作部係藉由外力自第1操作位置朝第2操作位置運動，上述動作部係根據上述操作部之在上述第1操作 位置與上述第2操作位置之間的運動，在上述第1動作位置與上述第2動作位置之間進行運動，上述加速彈簧，係藉由施加於上述操作部之外力而積蓄的彈性能量而使上述動作部運動，且於上述動作部位於上述第1動作位置及上述第2動作位置中的至少任一位置時，對上述動作部作用欲將上述動作部保持於該位置的保持力。
  10. 如請求項1至4中任一項之開關裝置，其中上述開關裝置係具備磁鐵及線圈，藉由使與上述動作部的運動連動且通過上述線圈之上述磁鐵的磁通量變動，於上述線圈感應形成電流。
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