(57)【要約】【課題】  磁石の移動距離を短くし，リードスイッチを確実にオンオフするリードスイッチ制御装置および押しボタンスイッチを提供する。【解決手段】  リードスイッチ制御装置は、リードスイッチ２の電極軸と直角に交叉する方向に磁石４が移動することでリードスイッチ２がオンオフ動作するようにしたもので、磁石４の磁極軸Ｍが、リードスイッチ２の電極軸と直交しかつ磁石４の移動方向軸（Ｚ軸）に直交する直交軸（Ｙ軸）に対して、Ｚ軸−Ｙ軸平面上にあり、直交軸（Ｙ軸）から傾斜している。押しボタンスイッチは、上記のリードスイッチ制御装置を備え、ケーシングに対して出没変位自在に設けられた押しボタンにより、磁石を所定の方向に移動させる。【選択図】図２
2011060536.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リードスイッチに対して、その電極軸と直角に交叉する方向に磁石が移動することで上記リードスイッチがオンオフ動作するようにしたリードスイッチ制御装置であって、
上記磁石の磁極軸が、上記リードスイッチの電極軸と直交しかつ上記磁石の移動方向軸（Ｚ軸）に直交する直交軸（Ｙ軸）に対して、Ｚ軸−Ｙ軸平面上にあり、上記直交軸（Ｙ軸）から傾斜している、ことを特徴とするリードスイッチ制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のリードスイッチ制御装置を備えた押しボタンスイッチであって、
上記磁石を移動させる手段として、ケーシングに対して出没変位自在に設けられた押しボタンを有する、ことを特徴とする押しボタンスイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リードスイッチ制御装置と、このリードスイッチ制御装置を備えた押しボタンスイッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
乗降客が少ない路線の電車や気動車には、不必要にドアが開放されたままになって、冬場の暖房や夏場の冷房による車内温度が低下したり、また、上昇したりするのを防止するために、停車時に乗降客自らが開閉操作できる半自動ドアを備えたものがある。
【０００３】
このような車両では、ドア収容部の車外側と車内側とにそれぞれ、ドア開閉用のスイッチとして押しボタンスイッチが設置されている。
【０００４】
この種の押しボタンスイッチには、従来、図８に示すように、ケーシング内に固定的に設けられたリードスイッチ２１と、ケーシングに対して出没自在の押しボタン２２とを備え、押しボタン２２の前記リードスイッチ２１側の周面にはリードスイッチ２１動作用の磁石２３が取り付けられている押しボタンスイッチがある。なお、図８では、ケーシングの図示を省略している。
【０００５】
上記構成の押しボタンスイッチでは、接点部分がリードスイッチであることで、比較的高い電圧での使用が可能になり、また、リードスイッチが押しボタンの変位経路の脇に位置するので、全体の厚みが押しボタンの長さにその変位ストロークを加えた程度の厚みに収まる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１８４９７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のように、リードスイッチと磁石とで押しボタンスイッチ等のリードスイッチ制御装置を構成する場合、リードスイッチに対する磁石の作用を検討してみると、改良の余地があり、さらに磁石の移動距離を短くしてオンオフの動作を確実にする構造が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、リードスイッチに対して、その電極軸と直角に交叉する方向に磁石が移動することで上記リードスイッチがオンオフ動作するようにしたリードスイッチ制御装置であって、上記磁石の磁極軸が、上記リードスイッチの電極軸と直交しかつ上記磁石の移動方向軸（Ｚ軸）に直交する直交軸（Ｙ軸）に対して、Ｚ軸−Ｙ軸平面上にあり、上記直交軸（Ｙ軸）から傾斜している、ことを特徴としている。
【０００９】
また、本発明は、上記のリードスイッチ制御装置を備えた押しボタンスイッチであって、上記磁石を移動させる手段として、ケーシングに対して出没変位自在に設けられた押しボタンを有する、ことを特徴としている。
【００１０】
リードスイッチのリード片に働く磁界強度には、リードスイッチと磁石との間の距離だけでなく、リードスイッチに対する磁石の磁極軸（ＳＮ軸）の角度（簡単には、磁石のいずれかの磁極がリードスイッチにどれほど正対しているか）が大きく関係するのであって、上記磁界強度は、距離の効果と磁極の角度の効果との積になっている。
【００１１】
リードスイッチ方向に対する磁極軸の角度θが、θ＝０ならば、Ｓ極またはＮ極がリードスイッチに正対することになり、リードスイッチのリード片に作用する磁界強度は最大となり、θ＝９０°ならば、リードスイッチのリード片のどの位置においても、磁石のＳ極,Ｎ極から同じ距離にあり、同じ強さで作用を受けるので，Ｓ極またはＮ極に磁化されることはない。リード片の間に働く磁界の強さは０になり、リード片間のギャップを通る磁束は存在しなくなる。このときギャップに働く吸引力は０となる。
【００１２】
本発明のように、磁石の磁極軸が磁石の移動方向軸の側に傾斜している（傾斜角度α）場合、リードスイッチ側から見ると、磁石のリードスイッチ側の磁極は、磁石の移動方向のいずれか一方に向いている。磁石がリードスイッチと最短距離の位置にあるとき、既にリードスイッチ方向に対する磁極軸の角度は、上記した傾斜角度αだけ傾斜しているが、磁石が、リードスイッチ最短距離の位置から、傾斜側に移動すると、その移動に伴い、リードスイッチ方向に対する磁極軸の角度はαからさらに大きくになって９０°に近づく。そのため、リードスイッチに働く磁界強度は角度の効果により急激に減少し、全体としての磁界強度は著しく小さくなる。
【００１３】
このように、磁石の傾斜側では、磁石がごく短い距離を移動するだけで、リードスイッチに働く磁界強度が大きく増減変化して、リードスイッチのオンオフが切り換わる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば，磁石の傾斜側では、磁石がごく短い距離を移動するだけで、リードスイッチに働く磁界強度が大きく増減変化するから、磁石の移動距離を短縮でき，且つ磁石移動に伴うリードスイッチのオン領域及びオフ領域は狭くならず，オンオフ動作を確実にすることができる。
【００１５】
また、押しボタンスイッチでは、押しボタンの押し込み操作方向の厚み（通常は前後の厚み）を薄くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る押しボタンスイッチの正面図。
【図２】図１の（２）−（２）線における断面図。
【図３】磁石とリードスイッチの位置関係を示す図。
【図４】従来の押しボタンスイッチの磁石とリードスイッチの位置関係図。
【図５】図４の位置関係における磁石位置と磁界強度（距離の効果と角度の効果）との関      係を表した特性図。
【図６】本発明の磁石とリードスイッチの位置関係図。
【図７】図６の位置関係における磁石位置と磁界強度（距離の効果と角度の効果）との関      係を表した特性図。
【図８】従来の押しボタンスイッチの概略斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１および図２に基づいて、本発明の一実施形態に係る押しボタンスイッチを説明すると、上記実施形態に係る押しボタンスイッチは、ケーシング１と、リードスイッチ２と、押しボタン３と、リードスイッチ２を開閉動作させるための磁石（永久磁石）４とを備えている。
【００１８】
ケーシング１は合成樹脂製で、内部にリードスイッチ２が装着されている。リードスイッチ２は、その電極軸（長手方向軸）がケーシング１の左右を向く所定の向きとなっている。
【００１９】
押しボタン３は、合成樹脂製の短寸の軸体で、その軸体の軸方向であってリードスイッチ２の電極軸と直交する方向に一定ストローク摺動しうるようケーシング１内に保持され、少なくともその前面部がケーシング１から出没変位するようになっている。この押しボタン３の中途部には、摺動範囲を規制するための鍔３ａが一体に形成され、後部には、押しボタン３に突出方向の弾力を付勢するバネ５が設けられている。ケーシング１の前面は、押しボタン３の鍔３ａを受け止める蓋板６が取り付けられている。
【００２０】
磁石４は、押しボタン３の軸体外周面のうち、押しボタン３が限度まで押し込まれたときにリードスイッチ２に最も近接する位置に埋め込む形で取り付けられており、したがって、押しボタン３の押し込み操作に伴い、磁石４がリードスイッチ２より前方に離れた位置から、リードスイッチ２の電極軸と直交する方向に移動してリードスイッチ２に近接し、リードスイッチ２を閉成させるようになっている。
【００２１】
上記構成において、本発明の特徴とするところは、押しボタン３に取り付けられた磁石４の磁極軸（ＳＮ軸）Ｍが、押しボタン３の軸体の中心からリードスイッチ２の電極軸と直角に交叉するように設定された直交軸（Y軸）に対して、磁石４の移動方向軸の側に角度α傾斜していることである。さらに詳しく言うと、後に図６で説明するように、磁石４の磁極軸Mが、リードスイッチ２の電極軸（Ｘ軸）と磁石４の移動方向軸（Ｚ軸）とに直交する直交軸（Y軸）に対して、Ｙ軸−Ｚ軸平面上にあり、かつ磁石４の移動方向軸（Ｚ軸）の側へ角度α傾斜していることである。
【００２２】
上記のように、本発明では、磁石４の磁極軸Ｍが磁石４の移動方向軸の側に傾斜していることで、磁石４がリードスイッチ２より離れた位置からリードスイッチ２最短距離の位置に移動するとき、最短距離の位置の手前において、リードスイッチ２に働く磁界強度が急激に変化することになり、リードスイッチ２のオンオフ動作のために必要な磁石４の移動距離が短くなるのであるが、そのことを、図３ないし図７に基づいて、単純な例から順に説明する。
【００２３】
まず、図３に示すように、リードスイッチ２の電極軸をＸ軸とし、このＸ軸上の所定の位置でＸ軸と直交する軸をＹ軸とし、磁石４はＹ軸上の位置yで、その磁極軸（ＳＮ軸）ＭがＹ軸に対して角度θだけ傾斜している場合を考える。
【００２４】
このとき、リードスイッチ２のリード片間のギャップに働く磁界強度Ｂは、ほぼ次のようになる。
【００２５】
Ｂ＝（Ｂ0／Ｌ3）ｃｏｓθ                ………………………（数式１）
ただし、Ｂoは定数，Ｌは、磁石とリードスイッチの距離（＝ｙ）であり、リードスイッチ２のリード片に働く磁界強度は，ほぼ距離Ｌの３乗に逆比例し，ほぼθの余弦に比例する。
【００２６】
磁極軸Ｍの角度θに関して，θ＝０ならば、Ｓ極またはＮ極がリードスイッチ２に正対し，リードスイッチ２のリード片に作用する磁界強度は最大となる。θ＝９０°ならば、リードスイッチ２のリード片のどの位置においても、磁石４のＳ極、Ｎ極から同じ距離にあり、同じ強さで作用を受けるので，Ｓ極またはＮ極に磁化されることはない。そのため、リード片の間に働く磁界の強さは０になり，ギャップを通る磁束は存在しなくなる。このときギャップに働く吸引力は０となる。
【００２７】
次に、図８に示す従来例のように、磁石がリードスイッチに対して移動する場合を考える。従来例では、図４に示すように、磁石４が、Ｘ軸およびＹ軸に直交する方向、すなわち、Ｚ軸の方向に移動する。この場合、磁石４の磁化方向すなわち磁極軸ＭはＹ軸に平行である。なお、図４において、Ｘ軸はリードスイッチ２が示された位置で紙面と直交している。
【００２８】
磁石４がリードスイッチ２の最短距離にあるとき磁界が強く、これをオンの位置をｚ＝０とする。磁石４がオンの位置からＺ軸に沿って左右いずれかにｚだけ移動したとき，リードスイッチ２はオフとなり，これをオフの位置とする。磁石４がｚにあるとき，磁石４とリードスイッチ２の距離Ｌ、および磁極軸Ｍとリードスイッチ方向（Ｌ方向）のなす角度θは、数式２、数式３となる。
【００２９】
Ｌ＝√（y2＋z2）                  …………………（数式２）
θ＝ｔａｎ-1（ｚ／ｙ）            …………………（数式３）
リードスイッチ２のリード片に働く磁界強度の値は、数式２および数式３の値を数式１に代入することで得られる。
【００３０】
図５は，磁石４が移動方向軸（Ｚ軸）上を移動するとき，リードスイッチ２のギャップに働く磁界強度を、距離の効果（数式１において、１／Ｌ3に相当）と角度の効果（数式１において、ｃｏｓθに相当）とに分けて示している。
【００３１】
ｚが増加すると，距離の効果でギャップの磁界が減少する共に，角度の効果により磁界が減少し，距離の効果と角度の効果の相乗効果によりギャップ磁界が大幅に減少する（なお、ギャップ磁界強度は図示せず）。
【００３２】
しかしながら、いずれの方向への移動でも、角度の効果の増減の割合は、距離の効果に比べ緩やかで、磁界強度全体の減少度は急峻とは言えない。
【００３３】
図６は、本発明でのリードスイッチ２と磁石４の位置関係を示す。磁石４は、従来の押しボタンスイッチと同様に、リードスイッチ２の電極軸（Ｘ軸）上の位置ｘが一定で，さらにＸ軸と直交するＹ軸方向の距離ｙも一定とし、Ｘ軸とＹ軸に直交するＺ軸方向に移動する。磁石４の磁極軸Ｍは、Ｙ軸−Ｚ軸平面上にあり、かつＹ軸に対して角度α傾いた状態で、移動手段である押しボタン３に取り付けられている。なお、図は、磁極軸Ｍが左に傾斜した場合を示している。この場合も、リード片に働く磁界強度は数式１で表され，リードスイッチに対する距離Ｌと磁極軸の角度θは、数式４、数式５となる。
【００３４】
Ｌ＝√（y2＋z2）                        …………………（数式４）
θ＝ｔａｎ-1（ｚ／ｙ）＋α  （磁石が左に移動）………（数式５ａ）
θ＝ｔａｎ-1（ｚ／ｙ）−α  （磁石が右に移動）………（数式５ｂ）
数式４のＬは数式２と同じであるが、角度θは、磁石４が左（傾斜側）に移動するときは傾斜角度αだけ大きな値を示し、磁石４が右（反傾斜側）に移動するときは傾斜角度αだけ小さな値を示す。
【００３５】
図７は、数式３の値を数式1に代入した結果，磁石の位置ｚに対する磁界強度の略図である。なお、図７では、傾斜角度αを３０°に設定している。
【００３６】
図５と比べて距離の効果は同じであるが、磁界強度に対する角度の効果は、磁石４の移動方向の左右によって著しく異なる。磁石４のＺ軸右方向の移動に対して角度の効果による減少は小さく，ほとんど距離の効果だけになる。磁石４のＺ軸左方向の移動に対して、角度の効果によりギャップ磁界強度は急速に減少する。ｚがさらに左方向で大きくなると、θは９０°以上となり，磁界の極性が逆になると共に、cosθの絶対値は大きくなるが，距離の効果による減少が大きいので、磁界強度の絶対値が大きくなることはなく，リードスイッチ２をオンにすることはない。
【００３７】
本発明は上記の特性を利用しており、磁石４の反傾斜方向の位置に押しボタンスイッチのオン、磁石４の傾斜方向の位置に押しボタンスイッチのオフを定めれば，磁石４の移動距離が短縮でき，且つ磁石４の移動に伴うリードスイッチ２のオン領域及びオフ領域は狭くならず，オンオフ動作を確実にすることができる。
【符号の説明】
【００３８】
１    ケーシング
２    リードスイッチ
３    押しボタン
４    磁石
Ｍ    磁極軸
α    傾斜角度
【図１】
2011060536.tif 000003
【図２】
2011060536.tif 000004
【図３】
2011060536.tif 000005
【図４】
2011060536.tif 000006
【図５】
2011060536.tif 000007
【図６】
2011060536.tif 000008
【図７】
2011060536.tif 000009
【図８】
2011060536.tif 000010