JP5556237B2

JP5556237B2 - スイッチ

Info

Publication number: JP5556237B2
Application number: JP2010042767A
Authority: JP
Inventors: 泰弘清野; 俊博鳴尾
Original assignee: Omron Corp
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2010-02-26
Filing date: 2010-02-26
Publication date: 2014-07-23
Anticipated expiration: 2030-02-26
Also published as: CN102169770A; US20110209971A1; EP2362403B1; US8558131B2; EP2362403A1; JP2011181259A; CN102169770B

Description

本発明はスイッチ、特に、押圧操作で接点を開閉できるスイッチに関する。

従来、押圧操作で接点を開閉できるスイッチとしては、例えば、下記のようなスイッチがある（特許文献１参照）。

すなわち、プランジャ４０を上下動させてコイルバネ５０の一端部５１を可動接触片３０の他端縁部に圧接しつつ、スライド移動させることにより、前記可動接触片３０を反転させて可動接点３１を固定接点２６に接離するスイッチである。
特開２００９−３２６４６号公報

しかしながら、前述のスイッチでは、本願に添付した図２２に示すように、コイルバネ５０，５０間の支点間距離が長く、かつ、水平分力が対偶となる点対称の位置関係にある。このため、プランジャ４０に鉛直軸心を中心とするモーメントが作用し、プランジャ４０がハウジング６０の内周面に片当たりし、操作感触が悪く、部品の寿命が短い。
また、前記スイッチでは、背中合わせに配置した接点機構の中央にロックピンを配置してあるので、奥行寸法が大きく、薄型のスイッチが得られない。
さらに、前記スイッチでは、プランジャ４０内に組み込んだコイルバネ５０，５０のバネ力により、前記プランジャ４０に水平軸心を中心とするモーメントが作用する。このため、前記プランジャ４０に生じる微小な傾きにより、接点圧に偏りが生じ、接点バランスを確保するための設計作業が煩雑になるという問題点がある。

本発明に係るスイッチは、前記問題点に鑑み、操作感触が良く、部品の寿命が長いとともに、薄型で設計作業が簡単なスイッチを提供することを課題とする。

本発明に係るスイッチは、前記課題を解決すべく、ベースに組み付けた支持端子と、断面略Ｊ字形状に屈曲した帯状導電材からなり、一端部に可動接点を有するとともに、中間部を前記支持端子の回動用受け部に回動可能に支持した可動接触片と、前記ベースにハウジングを嵌合して形成した内部空間内に上下動可能に収納されたプランジャと、前記プランジャに回動自在に支持されたコイルバネと、からなり、前記プランジャを上下動させることにより、前記コイルバネの一端部を前記可動接触片の他端縁部に直接圧接しつつ、スライド移動させることにより、前記コイルバネの捩じり力で前記可動接触片を反転させて前記可動接点を固定接点に接離するスイッチであって、前記ベース上に一対の可動接触片を、その軸心がベース長手方向の軸心に沿って平行に、かつ、前記ベース長手方向の中央部の両側にそれぞれ配置した構成としてある。

本発明によれば、垂直軸心を中心とする大きなモーメントがプランジャに作用しないので、前記プランジャがハウジングの内周面に片当たりせず、操作感触が良く、部品の寿命の長いスイッチが得られる。
また、ロックピンの長手方向の両側に可動接触片が配置されることになるので、奥行き寸法が短く、薄型のスイッチが得られる。
さらに、水平軸心を中心とする大きなモーメントがプランジャに作用しないので、前記プランジャに傾きが生ぜず、接点圧力に偏りが生じない。このため、接点バランスを確保するための設計作業が不要となり、設計作業が簡単なスイッチが得られる。

本発明に係る実施形態としては、下端部をベース長手方向の中央部に回動可能に支持し、かつ、上端部をプランジャの側面中央に設けたカム溝に摺動可能に当接するロックピンを有し、前記プランジャを上下動させることにより、前記ロックピンの上端部を前記カム溝に沿って摺動させる構成としてもよい。
本実施形態によれば、ロックピンの上端部をプランジャのカム溝に係止することにより、オルタネートタイプのスイッチが得られる。

本発明に係る別の実施形態としては、一対の可動接触片の可動接点を、一対の支持端子に設けた回動用受け部の外側にそれぞれ配置しておいてもよい。
本実施形態によれば、一対の可動接点が離れた位置に配置されるので、絶縁特性の高いスイッチが得られる。

本発明の他の実施形態としては、一対の可動接触片の可動接点を、一対の支持端子に設けた回動用受け部の内側にそれぞれ配置しておいてもよい。
また、本発明に係る新たな実施形態としては、一対の可動接触片の可動接点を、一対の支持端子に設けた回動用受け部の同一方向の片側にそれぞれ配置しておいてもよい。

本発明の異なる実施形態としては、ベースの上面縁部に突設した位置規制用突部で、支持端子の回動用受け部を設けた起立片を、位置規制してもよい。
本実施形態によれば、支持端子の回動用受け部を設けた起立片が位置規制され、組立精度が高くなり、動作特性にバラツキのないスイッチが得られるという効果がある。

図１Ａおよび図１Ｂは本発明に係るスイッチの第１実施形態を示す斜視図および部分断面斜視図である。図１で示したスイッチの分解斜視図である。図１で示したスイッチを異なる角度から視た分解斜視図である。図４Ａ，４Ｂは図２で示したプランジャの斜視図である。図５Ａ，５Ｂは図１で示したスイッチの正面断面図、側面断面図である。図６Ａ，６Ｂは操作過程を示す拡大断面図である。図７Ａ，７Ｂは図６に続く操作過程を示す拡大断面図である。図７に続く操作過程を示す拡大断面図である。図９Ａ，９Ｂは図８に続く操作過程を示す拡大断面図である。図１０Ａ，１０Ｂは図９に続く操作過程を示す拡大断面図である。図１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃは捩りモーメントの作用を説明するための断面図である。図１２Ａおよび図１２Ｂは本発明に係るスイッチの第２実施形態を示す斜視図および部分断面斜視図である。図１２で示したスイッチの分解斜視図である。図１２で示したスイッチを異なる角度から視た分解斜視図である。図１５Ａ，１５Ｂは図１３で示したプランジャの斜視図である。図１６Ａ，１６Ｂは操作過程を示す拡大断面図である。図１７Ａ，１７Ｂは図１６に続く操作過程を示す拡大断面図である。図１７に続く操作過程を示す拡大断面図である。図１９Ａ，１９Ｂは図１８に続く操作過程を示す拡大断面図である。図２０Ａ，２０Ｂは図１９に続く操作過程を示す拡大断面図である。図２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃは本発明に係るスイッチの第３実施形態を示す横断面図および縦断面図である。図２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃは従来例に係るスイッチを示す横断面図および縦断面図である。

本発明にかかる実施形態を図１ないし図２１の添付図面に従って説明する。
第１実施形態に係るスイッチは、図１ないし図１１に示すように、ベース１０と、前記ベース１０に組み付けられる２組の接点機構２０，２０と、一対のコイルバネ５０，５０およびロックピン３５を備え、前記接点機構２０，２０を操作するプランジャ４０と、前記ベース１０に嵌合して前記接点機構２０，２０を被覆するとともに、前記プランジャ４０を上下動可能に支持するハウジング６０と、で構成されている。

前記ベース１０は、図２に示すように、その上面周辺縁部に沿って環状リブ１１を突設するとともに、前記環状リブ１１の上端縁部に２対の位置規制用突部１２を突設してある。また、前記環状リブ１１の側面には係止用爪部１３を側方に突設してあるとともに、前記係止用爪部１３，１３の間に軸孔１４を設けてある。さらに、前記ベース１０は、その底面縁部に、図示しないコネクタに接続するための係合用爪部１５を下方側に突設してある。そして、前記ベース１０は、前記環状リブ１１内に、後述する支持端子２１，固定接点端子２５をそれぞれ圧入するための圧入用角孔１６，１７を設けてあるとともに、前記固定接点端子２５の圧入用舌片２７を圧入するための圧入用角孔１８を設けてある。

接点機構２０は、支持端子２１、固定接点端子２５および可動接触片３０からなるものである。前記支持端子２１は、断面Ｌ字形状に屈曲した導電材からなり、その上端部から延在した起立片２３の先端縁部を切り欠いて回動用受け部２４を形成してある。そして、前記支持端子２１は、その下端部を前記ベース１０の圧入用角孔１６に圧入して組み付けられる。これにより、起立片２３の両側縁部は前記ベース１０の位置規制用突部１２に位置規制される（図１Ｂ）。

固定接点端子２５は、断面略Ｌ字形状に屈曲するとともに、その一端部に固定接点２６を設けてあるとともに、その一端部の両側縁部から圧入用舌片２７を延在してある。そして、前記固定接点端子２５は、その下端部および前記圧入用舌片２７を前記ベース１０の角孔１７，１８にそれぞれ圧入して組み付けられる。

可動接触片３０は、断面略Ｊ字形状に屈曲した帯状導電材からなり、その一端部に可動接点３１を設けてある一方、その他端部の先端面にスライド用舌片３２を切り出してある。そして、前記可動接触片３０は、その両側縁部を切り欠いて形成した巾狭部３３を前記支持端子２１の回動用受け部２４に係合することにより、回動自在に支持される（図１Ｂ）。

ロックピン３５は、棒状金属材の両端部を反対方向にそれぞれ屈曲することにより、上，下端部３６，３７をそれぞれ形成してある。

プランジャ４０は、図２に示すように、前記ベース１０の上面に重なり合う平面形状を有し、その上面中央部から操作部４１を突設してある。さらに、図４に示すように、前記プランジャ４０は、その正面および背面に、コイルバネ５０，５０を側方から挿入して支持する軸部４２が点対称となるように形成されている。また、前記プランジャ４０は、その外側面中央にカム溝４３を形成してある。前記カム溝４３は、前記ロックピン３５を介して前記プランジャ４０を所定の位置でロックするためのものである。さらに、前記プランジャ４０は、その下面に押圧用突部４５を前記軸部４２と平行に突設してある。そして、前記コイルバネ５０を前記軸部４２に挿通するとともに、その一端部を前記プランジャ４０の天井面に形成した位置規制用段部４６に係合し、コイルバネ５０の空回りを防止する。

ハウジング６０は、図２に示すように、前記接点機構２０，２０および前記プランジャ４０を組み付けたベース１０の外周部に嵌合可能な箱形状を有し、その上面中央に設けた操作孔６１の開口縁部に環状段部６２を設けてある。さらに、前記ハウジング６０は、その下方開口縁部に係合孔６３を対向するように設けてあるとともに、その対向する内側面にストッパ６４（図６）をそれぞれ設けてある。

そして、本実施形態にかかるスイッチを組み立てる場合には、ベース１０の角孔１６，１７，１８に支持端子２１および固定接点端子２５，圧入用舌片２７をそれぞれ圧入する。これにより、ベース１０の位置規制用突部１２に支持端子２１の起立片２３の両側縁部が当接し、位置規制される。ついで、前記支持端子２１の回動用受け部２４に可動接触片３０の巾狭部３３を係合するとともに、前記ベース１０の軸孔１４にロックピン３５の下端部３７を挿入する。そして、図示しない治具を介して前記可動接触片３０，３０および前記ロックピン３５を起立させておく。
一方、軸部４２にコイルバネ５０を挿通したプランジャ４０の操作部４１をハウジング６０の操作孔６１に挿入して組み付ける。ついで、前記ハウジング６０をベース１０に上方から組み付け、コイルバネ５０の一端部５１を可動接触片３０のスライド用舌片３２に当接させるとともに、ロックピン３５の上端部３６をプランジャ４０のカム溝４３に係合する。そして、ベース１０の係止用爪部１３にハウジング６０の係合孔６３を係合することにより、組立作業が完了する。

次に、第１実施形態に係るスイッチの操作方法について説明する。
まず、図６Ａに示すように、操作前においては、コイルバネ５０のバネ力でプランジャ４０が上方に付勢されている。一方、前記コイルバネ５０の一端部５１が可動接触片３０のスライド用舌片３２を押し下げている。このため、前記可動接触片３０の一端部がハウジング６０の内側面に突設したストッパ６４の下端部に当接して位置規制され、脱落することがない。このとき、ロックピン３５の上端部３６はプランジャ４０のカム溝４３の初期領域４４ａに位置している。

そして、前記プランジャ４０の操作部４１を押し下げると、コイルバネ５０が撓むとともに、その一端部５１が可動接触片３０のスライド用舌片３２上をスライドしつつ、前記可動接触片３０を引き起こす方向に付勢する。そして、押圧用突部４５が可動接触片３０の一端部を押し下げる。このとき、ロックピン３５の上端部３６がカム溝４３の初期領域４４ａから第１，第２傾斜溝４４ｂ，４４ｃを移動する（図６Ｂ）。さらに、プランジャ４０の操作部４１を押し込むことにより、コイルバネ５０の一端部５１が所定の位置を越えると、コイルバネ５０の一端部５１が可動接触片３０を押し倒す方向に付勢する。このため、可動接触片３０が回動用受け部２４を支点として瞬間的に回動し、可動接点３１が固定接点２６に接触する（図７Ａ）。

ついで、プランジャ４０の操作部４１を最下位まで押し込むことにより（図７Ｂ）、ロックピン３５の上端部３６が第３傾斜溝４４ｄに達する。そして、プランジャ４０の押圧を解除すると、コイルバネ５０のバネ力でプランジャ４０が上方に押し上げられるが、ロックピン３５の上端部３６がロック位置４４ｅで係止し（図８）、プランジャ４０の上方への復帰を規制し、ロック状態となる。このため、コイルバネ５０の一端部５１が可動接触片３０を押し倒すように付勢し続け、可動接点３１が固定接点２６に接触し続ける。

次に、前述のロック状態（図８）を解除する場合には、プランジャ４０の操作部４１を一段深く押し下げることにより（図９Ａ）、ロックピン３５の上端部３６がロック位置４４ｅから第４傾斜溝４４ｆに移動し、ロック状態が解除される。ついで、前記操作部４１への押圧を解除すると、コイルバネ５０が可動接触片３０を押し倒す方向に付勢しつつ、プランジャ４０を上方に押し上げる（図９Ｂ）。このため、ロックピン３５の上端部３６が第５傾斜溝４４ｇを通過して第１傾斜溝４４ｂに復帰する。さらに、プランジャ４０が元の位置に自動復帰すると、コイルバネ５０の一端部５１が所定の位置から可動接触片３０を引き起こす方向に付勢し、可動接触片３０が回動用受け部２４を支点として瞬間的に回動し、可動接点３１が固定接点２６から開離する（図１０Ａ）。さらに、可動接触片３０が回動し、その一端部がプランジャ４０の押圧用突部４５に当接した後、ハウジング６０の内側面に設けたストッパ６４に当接して位置規制される。そして、ロックピン３５の上端部３６が初期領域４４ａに復帰する（図１０Ｂ）。

本実施形態によれば、図１１Ａに示すように、コイルバネ５０の水平分力Ｆ_２（図１１Ｂ，図１１Ｃ）が、図２２に示す従来例の水平分力Ｆ_１（図２２）と同等であっても、本願のコイルバネ５０の支点間距離Ｌ_２（図１１Ａ）が従来例の支点間距離Ｌ_１（図２２）よりも短かい。このため、プランジャ４０に負荷される鉛直軸心を中心とする捩りモーメントが小さいので、前記プランジャ４０がハウジング６０の内側面に片当たりすることがなく、操作感触の良いスイッチが得られるという利点がある。

第２実施形態は、図１２ないし図１５に示すように、前述の第１実施形態とほぼ同様であり、異なる点は可動接触片３０，３０の可動接点３１，３１を回動支点となる回動用受け部２４の内側にそれぞれ配置した場合である。他は前述の第１実施形態と同様であるので、同一部分には同一番号を附して説明を省略する。
なお、第１実施形態と同様、ベース１０に突設した環状リブ１１の上端縁部に位置規制用突部１２を突設し、支持端子２１の起立片２３を位置規制するようにしてもよいことは勿論である。

次に、図１６ないし図２０に図示するように、第２実施形態に係るスイッチの操作方法について説明する。
まず、図１６Ａに示すように、操作前においては、コイルバネ５０のバネ力でプランジャ４０が上方に付勢されている。一方、前記コイルバネ５０の一端部５１が可動接触片３０のスライド用舌片３２を押し下げている。このため、前記可動接触片３０の一端部がハウジング６０の内側面に突設したストッパ６４の下端部に当接して位置規制され、脱落することがない。このとき、ロックピン３５の上端部３６はプランジャ４０のカム溝４３の初期領域４４ａに位置している。

そして、前記プランジャ４０の操作部４１を押し下げると、コイルバネ５０が撓むとともに、その一端部５１が可動接触片３０のスライド用舌片３２上をスライドしつつ、前記可動接触片３０を引き起こす方向に付勢する。そして、押圧用突部４５が可動接触片３０の一端部を押し下げる。このとき、ロックピン３５の上端部３６がカム溝４３の初期領域４４ａから第１，第２傾斜溝４４ｂ，４４ｃを移動する（図１６Ｂ）。さらに、プランジャ４０の操作部４１を押し込むことにより、コイルバネ５０の一端部５１が所定の位置を越えると、コイルバネ５０の一端部５１が可動接触片３０を押し倒す方向に付勢する。このため、可動接触片３０が回動用受け部２４を支点として瞬間的に回動し、可動接点３１が固定接点２６に接触する（図１７Ａ）。

ついで、プランジャ４０の操作部４１を最下位まで押し込むことにより（図１７Ｂ）、ロックピン３５の上端部３６が第３傾斜溝４４ｄに達する。そして、プランジャ４０の押圧を解除すると、コイルバネ５０のバネ力でプランジャ４０が上方に押し上げられるが、ロックピン３５の上端部３６がロック位置４４ｅで係止し（図１８）、プランジャ４０の上方への復帰を規制し、ロック状態となる。このため、コイルバネ５０の一端部５１が可動接触片３０を押し倒すように付勢し続け、可動接点３１が固定接点２６に接触し続ける。

次に、前述のロック状態（図１８）を解除する場合には、プランジャ４０の操作部４１を一段深く押し下げることにより（図１９Ａ）、ロックピン３５の上端部３６がロック位置４４ｅから第４傾斜溝４４ｆに移動し、ロック状態が解除される。ついで、前記操作部４１への押圧を解除すると、コイルバネ５０が可動接触片３０を押し倒す方向に付勢しつつ、プランジャ４０を上方に押し上げる（図１９Ｂ）。このため、ロックピン３５の上端部３６が第５傾斜溝４４ｇを通過して第１傾斜溝４４ｂに復帰する。さらに、プランジャ４０が元の位置に自動復帰すると、コイルバネ５０の一端部５１が所定の位置から可動接触片３０を引き起こす方向に付勢し、可動接触片３０が回動用受け部２４を支点として瞬間的に回動し、可動接点３１が固定接点２６から開離する（図２０Ａ）。さらに、可動接触片３０が回動し、その一端部がプランジャ４０の押圧用突部４５に当接した後、ハウジング６０の内側面に設けたストッパ６４に当接して位置規制される。そして、ロックピン３５の上端部３６が初期領域４４ａに復帰する（図２０Ｂ）。

第３実施形態は、図２１の概略図面に示すように、前述の第１実施形態と基本的構造がほぼ同様であり、異なる点は可動接触片３０，３０の可動接点３１，３１を、回動支点となる起立片２３の回動用受け部（図示せず）の同一方向の片側に配置した場合である。
他は前述の実施形態とほぼ同様であるので、同一部品については同一番号を附して説明を省略する。

本実施形態によれば、プランジャ４０にコイルバネ５０，５０を同一方向から組み付けることができ、組立性が良いという利点がある。

本発明に係るスイッチでは、プランジャ４０の押圧用突部４５を必要に応じて設ければよく、不要であれば、設けなくともよい。
また、本願発明は、ロックピンを必要とするオルタネートタイプのスイッチに限らず、ロックピンを必要としないモーメンタリータイプのスイッチに適用してもよい。

１０：ベース
１１：環状リブ
１２：位置規制用突部
１３：係止用爪部
１４：軸孔
１６，１７，１８：圧入用角孔
２０：接点機構
２１：支持端子
２３：起立片
２４：回動用受け部
２５：固定接点端子
２６：固定接点
２７：圧入用舌片
３０：可動接触片
３１：可動接点
３２：スライド用舌片
３３：巾狭部
３５：ロックピン
３６：上端部
３７：下端部
４０：プランジャ
４１：操作部
４２：軸部
４３：カム溝
５０：コイルバネ
５１：一端部
５２：他端部
６０：ハウジング
６１：操作孔
６４：ストッパ

Claims

ベースに組み付けた支持端子と、
断面略Ｊ字形状に屈曲した帯状導電材からなり、一端部に可動接点を有するとともに、中間部を前記支持端子の回動用受け部に回動可能に支持した可動接触片と、
前記ベースにハウジングを嵌合して形成した内部空間内に上下動可能に収納されたプランジャと、
前記プランジャに回動自在に支持されたコイルバネと、からなり、
前記プランジャを上下動させることにより、前記コイルバネの一端部を前記可動接触片の他端縁部に直接圧接しつつ、スライド移動させることにより、前記コイルバネの捩じり力で前記可動接触片を反転させて前記可動接点を固定接点に接離するスイッチであって、
前記ベース上に一対の可動接触片を、その軸心がベース長手方向の軸心に沿って平行に、かつ、前記ベース長手方向の中央部の両側にそれぞれ配置したことを特徴とするスイッチ。
下端部をベース長手方向の中央部に回動可能に支持し、かつ、上端部をプランジャの側面中央に設けたカム溝に摺動可能に当接するロックピンを有し、
前記プランジャを上下動させることにより、前記ロックピンの上端部を前記カム溝に沿って摺動させることを特徴とする請求項１に記載のスイッチ。
一対の可動接触片の可動接点を、一対の支持端子に設けた回動用受け部の外側にそれぞれ配置したことを特徴とする請求項１または２に記載のスイッチ。
一対の可動接触片の可動接点を、一対の支持端子に設けた回動用受け部の内側にそれぞれ配置したことを特徴とする請求項１または２に記載のスイッチ。
一対の可動接触片の可動接点を、一対の支持端子に設けた回動用受け部の同一方向の片側にそれぞれ配置したことを特徴とする請求項１または２に記載のスイッチ。
ベースの上面縁部に突設した位置規制用突部で、支持端子の回動用受け部を設けた起立片を、位置規制することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のスイッチ。