JP5214497B2 - プッシュスイッチ - Google Patents

Description

本発明は、固定側接点に対して離間配置した可動側接点を対向線上でストロークさせて互いに接触させることにより電気回路を閉じるように構成したプッシュスイッチに関する。

従来のこの種プッシュスイッチとして、たとえば特開２００５−１４９７３９号公報に開示されたものがある。このプッシュスイッチは、車両のブレーキペダルに付設されて、取り付け状態でケース内に押し込まれた操作軸が可動接点を固定接点から離間させており、ブレーキペダルを踏むと、操作軸がケース外方向へ移動可能となり、接圧ばねに付勢された可動接点がストロークして固定接点に接触するようになっている。ここで、可動接点は２つの接点部間の中間を１つの接圧ばねで付勢されている。

ところで、プッシュスイッチの操作時には各接点の対向面同士が垂直に接近、離反するが、この可動側接点と固定側接点の対向面間には作動に伴う磨耗粉が介在したり、接点間にアークが飛んで、炭化物や酸化物が堆積して絶縁膜を形成することが多く、この場合には、いわゆる接触不良を呈して動作不安定となる。

そこで、上記従来のプッシュスイッチでは、可動接点が固定接点に接触する直前において弾性部材によって可動接点をそのストローク方向に対して横方向に移動するように構成されており、これにより接点同士の接触面のワイピングを行い、磨耗粉や炭化物、酸化物など（以下、これらを総称して異物という）を除去するようになっている。

特開２００５−１４９７３９号公報

しかしながら、上記従来のプッシュスイッチでは、接点同士の接触面のワイピングのために接圧ばね１５に加えて別部材の弾性部材１８を備え、換言すれば２種類の部品を要するので、製作コストが高いとともに、管理面での手間もかかり、結局管理コストも上昇するという問題があった。

上記のプッシュスイッチは操作軸がケース外方向へ移動したときに可動接点が固定接点に接触する形式のものであるが、操作軸（プッシュロッド）を押し込んだときに可動接点が固定接点に接触するものにおいても、同様の問題が生じる。
そこで本発明は、上記に鑑み、管理の手間やコストアップを招かず、接点接触面の異物を除去して安定したスイッチング動作が得られるようにしたプッシュスイッチを提供することを目的とする。

このため、本発明は、
ケースがダイヤフラムによりプッシュロッド収容室と接点収容室に区画され、
プッシュロッド収容室には、一端がケースより突出するプッシュロッドが配置され、
接点収容室には、ダイヤフラムから離間した底壁に固定側接点が設けられるとともに、該固定側接点に対向して配置され可動側接点を取り付けた可動接点盤と、ダイヤフラムに頭部を当接させたプランジャとが収容され、
可動接点盤と底壁との間に同一サイズおよび同一特性の第１スプリングと第２スプリングが設けられて、可動接点盤が底壁から離間する方向に付勢され、
第１スプリングと第２スプリングはそれぞれ一端が可動接点盤における可動側接点を挟んで離間した点を支持するとともに、それぞれ他端が底壁における支持位置を可動接点盤方向に異ならせており、
プランジャは、頭部の裏面側に押圧面を備える押さえ部を有し、該押さえ部を第１スプリングと第２スプリングで付勢された可動接点盤に当接させて、
プッシュロッドの押し込みに連動して、ダイヤフラムを介してプッシュロッドの移動がプランジャに伝達され、可動接点盤を底壁方向に移動させて可動側接点を固定側接点と接触させるように構成したプッシュスイッチとした。

本発明によれば、底壁における支持位置の高さが異なる第１スプリングと第２スプリングで支持された可動接点盤は、傾斜姿勢でストロークするので、そのため可動側接点も傾斜姿勢で固定側接点と接触し、その後、プランジャの押さえ部に押圧されて可動接点盤の傾斜が変化する間、可動側接点と固定側接点の接触点が変化し、ワイピングが行われる。
これにより、接触面の異物が除去されて安定したスイッチング動作が得られる。また、第１スプリングと第２スプリングは同一のスプリングを２個用いるものであって、部品の種類を増やすことなく、低コストで実現される。

実施の形態の全体構成を示す縦断面図である。 図１に対して軸回り９０°位置における縦断面図である。 接点収容室の底壁における固定接点板とスプリング受け部の配置を示す図である。 可動接点盤を接点収容室の底壁側から見た図である。 スイッチ動作の過程を示す図である。

次に本発明の実施の形態について説明する。
図１は実施の形態の全体構成を示す縦断面図、図２は図１に対して軸回り９０°位置における縦断面図である。
プッシュスイッチ１は、後述する可動接点盤４０と固定接点板３２をケーシング２内に収納して構成される。
ケーシング２は第１ケース３と第２ケース４からなり、第１ケース２は金属製で主としてプッシュロッド２０を収容し、第２ケース４は樹脂製で可動接点盤４０と固定接点板３２を収容するとともに、コネクタ部を形成している。

プッシュロッド２０はその丸軸状の操作部２１を第１ケース３の先端から外部へ突出させ、第１ケース３内には操作部２１よりも大径のつば部２２を備えている。
なお、このプッシュスイッチ１は、ケーシング２から突出するプッシュロッド２０を押し込むことによりＯＮするタイプのスイッチである。図１、図２はプッシュロッド２０を突出させた自由状態（ＯＦＦ）を示している。

第１ケース３には、先端に開口してプッシュロッド２０の操作部２１をガイドする第１穴５と、第１穴５に連通してつば部２２を収容する第２穴６と、これに続いてさらに大径の第３穴７が形成され、最後に第２ケース４側の後端は肉厚が薄いカシメ部８となっている。
第１穴５と第２穴６がプッシュロッド収容室Ｒｐとなる。
第１ケース３の外周は、先端部がねじ部９となっており、ねじ部９とカシメ部８の間はナット部１０となっている。

第２ケース４は、第１ケース３側に開口する接点収容室Ｒｓと、第１ケース３とは反対側に開口するコネクタ部としてのレセプト凹部１１を備えている。
第２ケース４の外周は、第１ケース３側先端部が第１ケースの第３穴７と整合する径を有し、続いて、カシメ部８の内径に整合する膨出部１３を有している。第１ケース３と第２ケース４はこの膨出部１３をカシメ部８内に抱え込んでカシメることにより互いに結合されている。
なお、１５は図示しない相手方コネクタの嵌め込み用ガイド部である。

第１ケース３の各穴５、６、７、カシメ部８、ねじ部９、ナット部１０等の各中心はプッシュスイッチ１全体の軸芯上に一直線に整列している。
第２ケース４の接点収容室Ｒｓの開口端面と、第１ケース３における第２穴６と第３穴７間の肩（段差部）との間に、弾性体からなるダイヤフラム１６の周縁が挟まれ、プッシュロッド収容室Ｒｐと接点収容室Ｒｓとの間をシールしている。

プッシュロッド２０には、つば部２２の後端面に開口する穴２３が設けられ、穴２３に中継部材２５を保持している。中継部材２５は、長手方向中間につば２６を備える丸軸で、穴２３の開口端に嵌め込まれたスナップリング２７につば２６が係合して穴２３からの抜けが規制されている。つば２６と穴２３の底壁との間にスプリング２８が設けられ、中継部材２５はスプリング２８により抜け方向（ダイヤフラム１６側へ突出方向）に付勢されてスナップリング２７に着座している。

接点収容室Ｒｓの底壁には、軸芯に形成されたガイド穴３０を挟んで、それぞれ接点３３を備える２つの固定接点板３２が対称に配置されるとともに、同じくガイド穴３０を挟んで、スプリング受け部３５ａと３５ｂが対称に形成されている。
図３に示すように、固定接点板３２の接点３３、３３の中心を結ぶ線ｊ１とスプリング受け部３５ａ、３５ｂの中心を結ぶ線ｊ２は互いに直交している。
スプリング受け部３５ａ、３５ｂは底壁から掘り下げた凹部になっており、中心にはそれぞれ突起３６ａ、３６ｂが立ち上がっている。

固定接点板３２は、図１に示すように、第２ケース４の樹脂内をモールドされてレセプト凹部１１へ延び、その先端はコネクタ端子３７となっている。
スプリング受け部３５ａ、３５ｂにはそれぞれ突起３６ａ、３６ｂに位置決めされて同一特性のリターンスプリング３９、３９の各一端が保持されている。そして、両リターンスプリング３９は他端において可動接点盤４０を支持している。

図４は接点収容室Ｒｓの底壁側から見た可動接点盤４０を示す。可動接点盤４０は平面形が十字形状の導電性の金属製で、中心に形成された貫通穴４１を挟んで、対称の位置に接点４２、４２を備え、同じく貫通穴４１を挟んで、スプリング受け突部４３、４３が対称に形成されている。
接点４２、４２の中心を結ぶ線ｊ３とスプリング受け突部４３、４３の中心を結ぶ線ｊ４は互いに直交している。すなわち、スプリング受け突部４３、４３は接点４２を挟んで離間している。可動接点盤４０の接点４２、４２間の距離は固定接点板３２における接点３３、３３間の距離と同一に設定され、スプリング受け突部４３、４３間の距離は接点収容室Ｒｓの底壁における突起３６、３６間の距離と同一に設定されている。

ここで、２つのスプリング受け部３５ａ、３５ｂはその軸方向の深さ（可動接点盤４０方向の高さ位置）が異なり、図２において右側のスプリング受け部３５ｂは左側のスプリング受け部３５ａよりも凹部の底位置が高くなっている。このため、同一特性のリターンスプリング３９、３９に支持された可動接点盤４０はスプリング受け部３５ａ、３５ｂの高さの差分だけ傾斜している。ただし、可動接点盤４０はその接点４２、４２を結ぶ方向に沿っては図１に示されるとおり傾斜しない。
なお、接点収容室Ｒｓの側壁には可動接点盤４０の軸芯まわりの回動を規制するガイド４４が形成されている。

可動接点盤４０の貫通穴４１にはプランジャ４５の軸部４８が挿し通され、軸部４８の先端は接点収容室Ｒｓ底壁のガイド穴３０に挿入されている。
プランジャ４５の頭部４６は、プッシュロッド２０側の表面が凸のラウンド形状をなし、軸部４８側の裏面が軸部より大径の平坦面４９をなす押さえ部４７となっており、押さえ部４７の平坦面４９は軸方向に対して垂直となっている。
プランジャ４５の頭部４６はその表面をダイヤフラム１６に当接させている。

図１、図２の自由状態において、プッシュロッド２０はそのつば部２２を第１ケース３における第１穴５と第２穴６間の肩（段差部）に当接させて先端をケーシング２から突出させ、中継部材２５は前述のようにスプリング２８により付勢されてスナップリング２７に着座している。そして中継部材２５の後端がダイヤフラム１６を介してプランジャ４５の頭部４６を押圧する一方、可動接点盤４０はリターンスプリング３９によりプランジャ４５の押さえ部４７に押し付けられて、その接点４２が固定接点板３２の接点３３から離間した状態に保持されている。

ここで、中継部材２５をプランジャ４５方向に付勢するスプリング２８の力は、２つのリターンスプリング３９、３９が可動接点盤４０を固定接点板３２から離間させる方向に付勢する力よりも大きく設定されている。
なお、後述するように、プランジャ４５が中継部材２５によりさらに押し下げられていくと、プランジャ４５の押さえ部４７に押されて可動接点盤４０が押し下げられ、可動接点盤４０と固定接点板３２の接点同士が接触することになるが、接点収容室Ｒｓ底壁のガイド穴３０はこの時点までプランジャ４５の軸部４８の先端が底突きしない程度の深さとなっている。

つぎに、以上のように構成されたプッシュスイッチ１の動作について説明する。
図５はプランジャ４５の移動に伴って変化する接点収容室Ｒｓ内における可動接点盤４０と固定接点板３２の関係を示す。
まず、プッシュロッド２０がケーシング２から突出している自由状態では、図５の（ａ）に示すように、可動接点盤４０は固定接点板３２から離間した位置にあり、Ｄだけ配置高さの異なるリターンスプリング３９、３９で支持された可動接点盤４０は傾斜している。これは先の図２に示された状態と同じである。

この状態において、可動接点盤４０に対するリターンスプリング３９の作用点であるスプリング受け突部４３、４３を結ぶ線に直交して接点４２、４２を結ぶ線は傾斜せず、両接点４２は共に図中断面で示す高さ位置にある。以降の経過においても２つの接点４２、４２が互いに同一高さである点は同じである。

この状態から、図１においてプッシュロッド２０が下方へ押し込まれると、中継部材２５のつば２６が着座するスナップリング２７の位置がプランジャ４５へ接近する方向に下降する。すると、スプリング２８の付勢力がリターンスプリング３９の付勢力よりも大きいため、中継部材２５はつば２６をスナップリング２７に着座させたまま、プッシュロッド２０と一体に下降する。これにより、中継部材２５から押されたプランジャ４５が可動接点盤４０を傾斜姿勢のまま対向線上を（すなわち軸方向に）固定接点板３２へ向けて移動させてゆき、可動接点盤４０の接点４２は傾斜した姿勢で固定接点板３２の接点３３に接触する。
図５の（ｂ）はこの接触した瞬間の状態を示し、接点４２の端面が球面であることによって、接点４２と接点３３との接触点（図中黒丸で示す）は接点３３の中心からＳだけずれている。

この状態からさらにプッシュロッド２０が押し込まれて、プランジャ４５が下降すると、可動接点盤４０は押さえ部４７に押されて水平状態（軸方向に垂直）へ姿勢変化するに伴い、その接点４２と固定接点板３２の接点３３との接触点を支点にして転がる。この結果、押さえ部４７の下端面全面で押圧されて可動接点盤４０が水平となったときには、図５の（ｃ）に示すように、接点４２と接点３３との接触点は接点３３の中心線上に移動する。
したがって、可動側の接点４２と固定側の接点３３の間に転がりによるワイピング作用が生じることになる。
なお、可動接点盤４０が水平状態になったあとさらにプッシュロッド２０が押し込まれると、互いに当接状態にある可動接点盤４０、プランジャ４５、ダイヤフラム１６および中継部材２５はもはや軸方向に変位しないので、スプリング２８が撓んでプッシュロッド２０の変位を吸収する。したがって、プッシュロッド２０が強引に必要以上に押し込まれる場合があっても接点部分の破損が防止される。

本実施の形態では、接点３３が発明における固定側接点に該当し、接点４２が可動側接点に該当する。また、第２ケース４（のスプリング受け部３５ａ、３５ｂ）が固定側部材に該当し、２つのリターンスプリング３９、３９の一方が第１スプリングに、他方が第２スプリングに対応している。
そして、プランジャ４５が押圧部材に該当するとともに、その押さえ部の平坦面４９が押圧面を形成している。

実施の形態は以上のように構成され、可動接点盤４０の接点４２を固定接点板３２の接点３３との対向線上で軸方向にストロークさせて接点４２と接点３３とを接触させるプッシュスイッチ１において、同一サイズおよび同一特性のリターンスプリング３９、３９を可動接点盤４０とスプリング受け部３５ａ、３５ｂとの間に配置して両者を離間状態に付勢し、リターンスプリング３９、３９は、それぞれ一端が可動接点盤４０における接点４２を挟んで離間した点をスプリング受け突部４３、４３で支持するとともに、それぞれ他端を支持するスプリング受け部３５ａと３５ｂの高さ位置を異ならせ、可動接点盤４０をプランジャ４５の押圧面を備える押さえ部４７で押圧するようにした。
これにより、可動接点盤４０の接点４２は傾斜姿勢で固定側の接点３３と接触し、その後、プランジャ４５に押圧されて可動接点盤４０の傾斜が変化する間、接点３３との接触点が変化してワイピング作用が行われるので、接触面の異物が除去されて安定したスイッチング動作が得られる。
また、可動接点盤４０を固定接点板３２から離間するよう付勢支持するリターンスプリング３９、３９は１種類だけであるため、部品の種類を増やすことなく、低コストで実現される。

また、固定側の接点３３の接触面が平坦で、可動接点盤４０の接点４２の接触面は球面となっているので、互いの接触点は接点４２の転がりによって移動し、滑らかなワイピング作用が得られる。

ケース２は、一端が該ケース２より突出するプッシュロッド２０が配置されるプッシュロッド収容室Ｒｐと、固定側の接点３３や可動接点盤４０などが配置される接点収容室Ｒｓとがダイヤフラム１６により区画されているので、プッシュロッド２０が貫通する第１穴５から水や塵埃が侵入することがあっても接点部分に影響を及ぼさない。
また、前記プッシュロッド２０にはダイヤフラム１６側へ突出する方向に付勢されるとともに突出量が規制された中継部材２５が保持され、中継部材２５の突出端がダイヤフラム１６を介してプランジャ４５の頭部４６を押圧するようにしているので、プッシュロッド２０が必要以上に押し込まれる場合があっても中継部材２５の変位でプッシュロッド２０の変位が吸収され、接点部分の破損が防止される。

なお、実施の形態では上述のように固定側の接点３３の接触面を平坦とし、可動接点盤４０の接点４２の接触面を球面としたが、これに限定されず、両接点３３、４２の接触面の断面形状は任意に設定することができ、例えば、固定側の接点３３の接触面を球面とし、可動接点盤４０の接点４２の接触面を平坦とすることもできる。
また、可動接点盤には貫通穴４１を挟んで対称の位置に２つの接点４２、４２を設けたものとしたが、プランジャ４５の軸部４８を省略して可動接点盤の貫通穴４１の部分に、スプリング受け突部４３、４３を結ぶ線ｊ４と直交する線ｊ３方向に延びる１つの接点を設けるものとしてもよい。

本発明は、押圧部材をストロークさせてオンまたはオフさせるプッシュスイッチを要する種々の制御装置に用いることができ、例えば車両のブレーキペダル操作の検出等にとくに有用である。

１ プッシュスイッチ
２ ケーシング
３ 第１ケース
４ 第２ケース
５ 第１穴
６ 第２穴
７ 第３穴
８ カシメ部
９ ねじ部
１０ ナット部
１１ レセプト凹部
１３ 膨出部
１５ ガイド部
１６ ダイヤフラム
２０ プッシュロッド
２１ 操作部
２２ つば部
２３ 穴
２５ 中継部材
２６ つば
２７ スナップリング
２８ スプリング
３０ ガイド穴
３２ 固定接点板
３３ 接点
３５ａ、３５ｂ スプリング受け部
３６ａ、３６ｂ 突起
３７ コネクタ端子
３９ リターンスプリング
４０ 可動接点盤
４１ 貫通穴
４２ 接点
４３ スプリング受け突部
４４ ガイド
４５ プランジャ
４６ 頭部
４７ 押さえ部
４８ 軸部
Ｒｐ プッシュロッド収容室
Ｒｓ 接点収容室

Claims (3)

1. ケースがダイヤフラムによりプッシュロッド収容室と接点収容室に区画され、
   プッシュロッド収容室には、一端がケースより突出するプッシュロッドが配置され、
   接点収容室には、前記ダイヤフラムから離間した底壁に固定側接点が設けられるとともに、該固定側接点に対向して配置され可動側接点を取り付けた可動接点盤と、前記ダイヤフラムに頭部を当接させたプランジャとが収容され、
   前記可動接点盤と前記底壁との間に同一サイズおよび同一特性の第１スプリングと第２スプリングが設けられて、可動接点盤が底壁から離間する方向に付勢され、
   前記第１スプリングと第２スプリングは、それぞれ一端が可動接点盤における可動側接点を挟んで離間した点を支持するとともに、それぞれ他端が前記底壁における支持位置を可動接点盤方向に異ならせており、
   前記プランジャは、頭部の裏面側に押圧面を備える押さえ部を有し、該押さえ部を前記第１スプリングと第２スプリングで付勢された可動接点盤に当接させて、
   前記プッシュロッドの押し込みに連動して、前記ダイヤフラムを介してプッシュロッドの移動が前記プランジャに伝達され、可動接点盤を前記底壁方向に移動させて可動側接点を固定側接点と接触させるように構成したことを特徴とするプッシュスイッチ。
2. 前記プッシュロッドには、その他端に開口する穴が設けられ、
   該穴には前記他端から突出方向に付勢されるとともに突出量が規制された中継部材が保
   持され、
   該中継部材の突出端がダイヤフラムを介して前記プランジャの頭部を押圧していること
   を特徴とする請求項１に記載のプッシュスイッチ。
3. 前記固定側接点の接触面および前記可動側接点の接触面の一方は平坦であり、他方は球
   面であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプッシュスイッチ。

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