(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作部と、動作部と、ベース部と、上記操作部と上記動作部との間で働く第１バネと、上記操作部と上記ベース部との間で働く第２バネとを備え、
上記操作部は、外力によって第１位置から第２位置に運動するとともに、上記第２バネから与えられる力によって上記第２位置から上記第１位置に運動し、
上記動作部は、上記操作部の上記第１位置と上記第２位置との間での運動に応じて、第３位置と第４位置との間で運動し、
上記第１バネは、上記操作部に加わる外力、および、上記第２バネから与えられる力の少なくともいずれか一方によって蓄積された弾性エネルギーによって上記動作部を運動させるものであり、
上記第２バネは、上記操作部に加わる外力によって蓄積された弾性エネルギーによって上記操作部を上記第１位置に復帰させるものであり、
上記動作部には、上記動作部が上記第３位置および上記第４位置のうち少なくともいずれか一方の位置にある場合、上記動作部を該位置に保持しようとする保持力が働いており、
上記操作部が上記第１位置にあるときに上記第２バネの力が上記操作部に加わる方向は、上記操作部が上記第２位置にあるときに上記第２バネの力が上記操作部に加わる方向に対して平行ではなく、
上記第２バネの力のうち上記操作部の運動方向の成分は、上記操作部が復帰する方向を正として、上記操作部が上記第１位置にあるときよりも上記第２位置にあるときの方が小さいことを特徴とする操作部および動作部の復帰機構。
【請求項２】
上記操作部が上記第１位置にあるときに上記第２バネが上記操作部に加える力の方向は、上記操作部が運動する方向に対して斜めであることを特徴とする請求項１に記載の復帰機構。
【請求項３】
上記操作部が上記外力から解放されると、上記第１バネおよび上記第２バネの合力によって、上記操作部は上記第２位置から上記第１位置へ復帰し、
上記操作部の復帰によって生じた上記第１バネの力によって、上記動作部は上記第４位置から上記第３位置へ復帰することを特徴とする請求項１または２に記載の復帰機構。
【請求項４】
上記操作部が上記第２位置にあるときの上記第２バネの力は、上記操作部が上記第１位置にあるときの上記第２バネの力よりも大きく、
上記第２バネが接続された点である上記操作部の操作点が復帰する方向と、上記第２バネの力が上記操作部に加わる方向との間の角度をθとすると、上記操作部が上記第１位置にあるときの|cosθ|より、上記操作部が上記第２位置にあるときの|cosθ|は小さいことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の復帰機構。
【請求項５】
上記操作部が上記第１位置から上記第２位置に変位する間、上記第２バネの力のうち上記操作部の運動方向の成分は、単調減少することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の復帰機構。
【請求項６】
上記保持力は磁力であることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の復帰機構。
【請求項７】
上記動作部は上記第３位置から上記第４位置に回転することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の復帰機構。
【請求項８】
上記第２バネは、トーションバネまたは板バネであることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の復帰機構。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一項に記載の復帰機構と、磁石と、コイルとを備え、
上記動作部の運動に連動して、上記コイルを通過する、上記磁石の磁束を変動させることによって、上記コイルに電流を誘導することを特徴とする発電装置。
【請求項１０】
請求項１から８のいずれか一項に記載の復帰機構と、発信装置とを備え、
上記操作部の位置に応じて、上記発信装置は外部の装置に信号を発信することを特徴とするスイッチ装置。
【請求項１１】
操作部と、動作部と、ベース部と、上記操作部と上記動作部との間で働く第１バネと、上記動作部と上記ベース部との間で働く第３バネとを備え、
上記操作部は、外力によって第１位置から第２位置に運動し、
上記動作部は、上記操作部の上記第１位置と上記第２位置との間での運動に応じて、第３位置と第４位置との間で運動し、
上記第１バネは、上記操作部に加わる外力によって蓄積された弾性エネルギーによって上記動作部を運動させるものであり、
上記動作部には、上記動作部が上記第３位置および上記第４位置のうち少なくともいずれか一方の位置にある場合、上記動作部を該位置に保持しようとする保持力が働いており、
上記動作部が上記第３位置にあるときに上記第３バネの力が上記動作部に加わる方向は、上記動作部が上記第４位置にあるときに上記第３バネの力が上記動作部に加わる方向に対して平行ではなく、
上記第３バネの力のうち上記動作部の運動方向の成分は、上記動作部が上記第４位置から上記第３位置に復帰する方向を正として、上記動作部が上記第３位置にあるときよりも上記第４位置にあるときの方が小さいことを特徴とする動作部の加速機構。
【請求項１２】
上記操作部と上記ベース部との間で働く第４バネを備え、
上記第４バネは、上記操作部に加わる外力によって蓄積された弾性エネルギーによって上記操作部を上記第１位置に復帰させるものであることを特徴とする請求項１１に記載の加速機構。
【請求項１３】
上記動作部と上記ベース部との間で働く第５バネを備え、
上記第５バネは、上記動作部の上記第３位置から上記第４位置への運動によって蓄積された弾性エネルギーによって上記動作部を上記第３位置に復帰させるものであることを特徴とする請求項１１または１２に記載の加速機構。
【請求項１４】
上記動作部が上記第３位置にあるときに上記第３バネが上記動作部に加える力の方向は、上記動作部が運動する方向に対して斜めであることを特徴とする請求項１１から１３のいずれか一項に記載の加速機構。
【請求項１５】
上記第３バネが接続された点である上記動作部の接続点が復帰する方向と、上記第３バネの力が上記動作部に加わる方向との間の角度をθとすると、上記動作部が上記第３位置にあるときのcosθより、上記動作部が上記第４位置にあるときのcosθは小さいことを特徴とする請求項１１から１４のいずれか一項に記載の加速機構。
【請求項１６】
上記動作部が上記第４位置から上記第３位置に復帰する方向を正として、
上記動作部が上記第３位置から上記第４位置に変位する間、上記第３バネの力のうち上記動作部の運動方向の成分は、単調減少することを特徴とする請求項１１から１５のいずれか一項に記載の加速機構。
【請求項１７】
上記保持力は磁力であることを特徴とする請求項１１から１６のいずれか一項に記載の加速機構。
【請求項１８】
上記動作部は上記第３位置から上記第４位置に回転することを特徴とする請求項１１から１７のいずれか一項に記載の加速機構。
【請求項１９】
上記第３バネは、トーションバネまたは板バネであることを特徴とする請求項１１から１８のいずれか一項に記載の加速機構。
【請求項２０】
請求項１１から１９のいずれか一項に記載の加速機構と、発信装置とを備え、
上記操作部の位置に応じて、上記発信装置は外部の装置に信号を発信することを特徴とするスイッチ装置。
【請求項２１】
請求項１１から１９のいずれか一項に記載の加速機構と、磁石と、コイルとを備え、
上記動作部の運動に連動して、上記コイルを通過する、上記磁石の磁束を変動させることによって、上記コイルに電流を誘導することを特徴とする発電装置。
【請求項２２】
請求項９または２１に記載の発電装置を備え、
上記発電装置によって発電された電力を用いて、外部の装置に信号を発信することを特徴とする発信装置。
【請求項２３】
請求項２２に記載の発信装置を備え、
上記操作部の位置に応じて、上記発信装置は上記外部の装置に信号を発信することを特徴とするスイッチ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、復帰機構、加速機構、ならびに復帰機構を備える、発電装置、発信装置、およびスイッチ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
スイッチ等の操作部の復帰機構は、確実に操作部の位置が復帰することが求められる。一方で、復帰機構は、より小さい力で操作部を操作可能であることが求められる。【０００３】
特許文献１には、２つのバネから構成された合成バネ機構により、操作レバーに力を与える係止片取付装置が記載されている。合成バネ機構は、操作レバーを復帰させる。【０００４】
特許文献２には、磁石とコイルと可動部とバネとを備え、可動部の機械エネルギーを電気エネルギーに変換する電磁エネルギー変換器が記載されている。可動部にはバネが接続されており、バネは、可動部を所定の位置に復帰させるように可動部に力を加えている。【０００５】
例えば、動作部の変位による電磁誘導によって発電を行う発電装置では、動作部が速く変位する方が発電効率が高くなる。このような発電装置において動作部を復帰機構によって自己復帰させる場合、操作に必要な力が小さいこと、および、操作に対して動作部が高速で変位することが求められる。【０００６】
また、発電装置以外でも、操作に必要な力が小さいこと、および、操作に対して動作部が高速で変位することが復帰機構に求められる場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】日本国公開特許公報「特開平７−６１４３１号公報（１９９５年３月７日公開）」
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１１／０２８５４８７号明細書（２０１１年１１月２４日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１の構成では、作用を発揮する動作部と利用者が操作する操作部との位置関係は一定なので、操作に対して動作部を高速で変位させることはできない。【０００９】
特許文献２の構成では、作用を発揮する可動部に復帰用のバネが直接接続されているため、可動部を操作するために必要な力が大きい。また、操作に対して可動部を高速で変位させることもできない。【００１０】
本発明に係る一態様では、操作に必要な力が小さく、操作に対して動作部が高速で変位可能な復帰機構を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る操作部および動作部の復帰機構は、操作部と、動作部と、ベース部と、上記操作部と上記動作部との間で働く第１バネと、上記操作部と上記ベース部との間で働く第２バネとを備え、上記操作部は、外力によって第１位置から第２位置に運動するとともに、上記第２バネから与えられる力によって上記第２位置から上記第１位置に運動し、上記動作部は、上記操作部の上記第１位置と上記第２位置との間での運動に応じて、第３位置と第４位置との間で運動し、上記第１バネは、上記操作部に加わる外力、および、上記第２バネから与えられる力の少なくともいずれか一方によって蓄積された弾性エネルギーによって上記動作部を運動させるものであり、上記第２バネは、上記操作部に加わる外力によって蓄積された弾性エネルギーによって上記操作部を上記第１位置に復帰させるものであり、上記動作部には、上記動作部が上記第３位置および上記第４位置のうち少なくともいずれか一方の位置にある場合、上記動作部を該位置に保持しようとする保持力が働いており、上記操作部が上記第１位置にあるときに上記第２バネの力が上記操作部に加わる方向は、上記操作部が上記第２位置にあるときに上記第２バネの力が上記操作部に加わる方向に対して平行ではなく、上記第２バネの力のうち上記操作部の運動方向の成分は、上記操作部が復帰する方向を正として、上記操作部が上記第１位置にあるときよりも上記第２位置にあるときの方が小さいことを特徴としている。【００１２】
本発明に係る動作部の加速機構は、操作部と、動作部と、ベース部と、上記操作部と上記動作部との間で働く第１バネと、上記動作部と上記ベース部との間で働く第３バネとを備え、上記操作部は、外力によって第１位置から第２位置に運動し、上記動作部は、上記操作部の上記第１位置と上記第２位置との間での運動に応じて、第３位置と第４位置との間で運動し、上記第１バネは、上記操作部に加わる外力によって蓄積された弾性エネルギーによって上記動作部を運動させるものであり、上記動作部には、上記動作部が上記第３位置および上記第４位置のうち少なくともいずれか一方の位置にある場合、上記動作部を該位置に保持しようとする保持力が働いており、上記動作部が上記第３位置にあるときに上記第３バネの力が上記動作部に加わる方向は、上記動作部が上記第４位置にあるときに上記第３バネの力が上記動作部に加わる方向に対して平行ではなく、上記第３バネの力のうち上記動作部の運動方向の成分は、上記動作部が上記第４位置から上記第３位置に復帰する方向を正として、上記動作部が上記第３位置にあるときよりも上記第４位置にあるときの方が小さいことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、操作速度に関わらず動作部を高速で運動させることができる。また、操作部の操作に必要な外力の最大値を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態の復帰機構の概略構成を示す図である。
【図２】上記復帰機構の操作および復帰の動作の概略を示す図である。
【図３】上記復帰機構のＦＳ特性を示す図である。
【図４】上記復帰機構のＦＳ特性の具体例を示す図である。
【図５】保持力の具体例を示す図である。
【図６】本発明の他の実施形態の復帰機構の操作および復帰の動作の概略を示す図である。
【図７】本発明のさらに他の実施形態の復帰機構の操作および復帰の動作の概略を示す図である。
【図８】本発明のさらに他の実施形態の復帰機構の操作および復帰の動作の概略を示す図である。
【図９】第２バネの具体例を示す図である。
【図１０】２つの第２バネを操作部に対して対称に配置する構成を示す図である。
【図１１】第１バネの変形例を示す図である。
【図１２】本発明のさらに他の実施形態の復帰機構の構成を示す図である。
【図１３】本発明のさらに他の実施形態の復帰機構の構成を示す図である。
【図１４】本発明のさらに他の実施形態のスイッチ装置の構成を示す側面図である。
【図１５】上記スイッチ装置の構成を示す斜視図である。
【図１６】上記スイッチ装置の発電モジュールの構成を示す斜視図である。
【図１７】上記発電モジュールの構成を示す正面図である。
【図１８】回転可能なレバーを備えるリミットスイッチの構成を示す図である。
【図１９】参考例１の復帰機構の操作および復帰の動作の概略を示す図である。
【図２０】参考例１の復帰機構のＦＳ特性を示す図である。
【図２１】本発明のさらに他の実施形態の復帰機構の操作および復帰の動作の概略を示す図である。
【図２２】上記復帰機構のＦＳ特性を示す図である。
【図２３】本発明のさらに他の実施形態の復帰機構の構成およびＦＳ特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
説明の便宜上、各項目において、上述の項目に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、適宜その説明を省略することがある。まず参考例の復帰機構について説明する。
【００１６】
〔参考例１〕
図１９は、参考例１の復帰機構１００の操作および復帰の動作の概略を示す図である。復帰機構１００は、操作部１０１、動作部１０２、ベース部１０３、加速用バネ１１１、および復帰用バネ１１２を備える。加速用バネ１１１は、操作部１０１と動作部１０２とを接続している。復帰用バネ１１２は、操作部１０１とベース部１０３とを接続している。復帰用バネ１１２が操作部１０１に働く方向は、加速用バネ１１１が操作部１０１に働く方向に対して平行である。
【００１７】
操作部１０１は、第１位置と第２位置との間で変位可能である。動作部１０２は第３位置と第４位置との間で変位可能である。ベース部１０３は固定されている。操作部１０１が変位可能な方向、動作部１０２が変位可能な方向、復帰用バネ１１２が働く方向、および加速用バネ１１１が働く方向は、互いに平行である。
【００１８】
動作部１０２が第３位置にあるとき、動作部１０２には動作部１０２を第３位置に保持するように保持力が働いている。動作部１０２が第４位置にあるとき、動作部１０２には動作部１０２を第４位置に保持するように保持力が働いている。
【００１９】
図１９の（ａ）は、復帰機構１００の初期状態を示す。初期状態は、操作部１０１に外力が加えられていない状態である。初期状態において、動作部１０２は保持力によって第３位置に保持されている。また、初期状態において、操作部１０１は圧縮された復帰用バネ１１２の復元力によって第１位置に押しつけられている。
【００２０】
図１９の（ｂ）は、操作部１０１に操作する力（操作力）が加えられて操作部１０１が変位した状態を示す。操作部１０１に外力として操作力が加えられると、操作部１０１は、第１位置から第２位置へ変位する。操作部１０１の変位に応じて、復帰用バネ１１２および加速用バネ１１１は圧縮される。
【００２１】
圧縮された加速用バネ１１１の復元力が動作部１０２に働く保持力より大きくなると、圧縮された加速用バネ１１１の復元力により、動作部１０２は第３位置から第４位置に変位する（図１９の（ｃ））。第４位置に変位した動作部１０２は、保持力によってそのまま第４位置に保持される（図１９の（ｄ））。以上で、操作部１０１および動作部１０２の操作時の動作が完了する。
【００２２】
動作部１０２は、圧縮された加速用バネ１１１の復元力が保持力を越えて、蓄積された弾性エネルギーが解放されるときに、加速用バネ１１１によって動かされる。すなわち、動作部１０２は、操作部１０１の運動速度に関係なく、加速用バネ１１１によって高速に動かされる。
【００２３】
操作部１０１に対する操作力がなくなると、圧縮された復帰用バネ１１２の復元力によって、操作部１０１は、第２位置から第１位置へと動き始める（図１９の（ｅ））。このとき、動作部１０２は、保持力によって第４位置に保持されたままである。そのため、操作部１０１の変位に応じて、加速用バネ１１１は自然長より伸長される（図１９の（ｅ）（ｆ））。操作部１０１は、第１位置まで変位する。
【００２４】
伸長された加速用バネ１１１の復元力が、動作部１０２に働く保持力より大きくなると、伸長された加速用バネ１１１の復元力により、動作部１０２は第４位置から第３位置に変位する（図１９の（ｇ））。第３位置に変位した動作部１０２は、保持力によってそのまま第３位置に保持される（図１９の（ｈ））。以上で、操作部１０１および動作部１０２の復帰時の動作が完了する。
【００２５】
動作部１０２は、伸長された加速用バネ１１１の復元力が保持力を越えて、蓄積された弾性エネルギーが解放されるときに、加速用バネ１１１によって動かされる。すなわち、動作部１０２は、復帰する操作部１０１の運動速度に関係なく、加速用バネ１１１によって高速に動かされる。
【００２６】
このように、復帰用バネ１１２と、加速用バネ１１１と、動作部１０２に働く保持力とにより、操作部１０１の運動速度に関係なく、加速用バネ１１１によって動作部１０２を高速に動かすことができる。
【００２７】
（ＦＳ特性）
図２０は、参考例１の復帰機構１００のＦＳ特性を示す図である。横軸は操作部１０１のＳ（ストローク）を示し、縦軸はＦ（フォース）を示す。図２０には、加速用バネ１１１の力（復元力）と、復帰用バネ１１２の力と、操作力とが示されている。利用者が操作部１０１を操作するために必要となる力が操作力である。各ストローク位置において操作に必要な操作力は、復帰用バネ力と加速用バネ力との合力である。力が正であることは、操作部１０１に上向き（第２位置から第１位置の方向）の力が加わっていることを示す。必要な操作力は、操作部１０１が復帰する上向きの力（復帰力）と言うこともできる。
【００２８】
自然長において各バネの力は０となる。ここでは復帰用バネ１１２の力は一定である。これは、復帰用バネ１１２が小さいバネ定数を有し、予め初期位置において大きく圧縮されているような理想的な状況を仮定したものである。実際には、復帰用バネ１１２の力もストロークの増加に応じて線形に増加する。全ストロークにおいて、復帰用バネ１１２は自然長より圧縮されている。加速用バネ１１１の力が負であるとき、加速用バネ１１１は自然長より伸張されている。加速用バネ１１１の力が正であるとき、加速用バネ１１１は自然長より圧縮されている。
【００２９】
図１９の（ａ）に示す初期状態は、例えば操作部１０１がストロークＳ０の位置にあるときに対応する。図１９の（ｄ）に示す状態は、例えば操作部１０１がストロークＳ３の位置にあるときに対応する。ただし、操作部１０１の第１位置は、ストロークＳ０からＳ１の間であればよい。操作部１０１の第２位置は、ストロークＳ２からＳ３の間であればよい。
【００３０】
（操作時）
操作部１０１に操作力を加えて操作部１０１を第１位置（Ｓ０）から変位させていくと、加速用バネ１１１は圧縮されていき、復元力（バネ力）は線形に増加していく。すなわち、操作に必要な操作力も増加していく。なお、ストロークＳ１を越えても、保持力により動作部１０２は第３位置に保持されるので、加速用バネ１１１は圧縮され続ける。
【００３１】
操作部１０１のストロークがＳ２に達したとき、圧縮された加速用バネ１１１の復元力が第３位置の保持力を上回る。そのため、ストロークＳ２において、動作部１０２が第３位置から第４位置に変位する。この変位に伴い、圧縮されていた加速用バネ１１１が解放され、加速用バネ１１１はほぼ自然長まで戻る。同時に操作力も低下する。
【００３２】
Ｓ２からさらに操作部１０１のストロークを増加させると、加速用バネ１１１は再び圧縮され、復元力および操作力が増加する。
【００３３】
（復帰時）
一方、操作部１０１に加える外力（操作力）を弱めると、復帰用バネ力と加速用バネ力の合力（復帰力）によって、操作部１０１が復帰する。操作部１０１を第２位置（Ｓ３）から第１位置の方向へ復帰させていくと、加速用バネ１１１の圧縮が少なくなっていき、復元力（バネ力）は線形に減少していく。すなわち、操作力（復帰力）も減少していく。操作部１０１がストロークＳ２よりさらに復帰しても、保持力により動作部１０２は第４位置に保持されるので、加速用バネ１１１は伸長される。
【００３４】
操作部１０１のストロークがＳ１に達したとき、伸長された加速用バネ１１１の復元力が第４位置の保持力を上回る。そのため、ストロークＳ１において、動作部１０２が第４位置から第３位置に変位する。この変位に伴い、伸長されていた加速用バネ１１１が解放され、加速用バネ１１１はほぼ自然長まで戻る。同時に復帰力は増加する。
【００３５】
Ｓ１からさらに操作部１０１のストロークを減少させると、加速用バネ１１１は再び伸長され、復元力および操作力が減少する。
【００３６】
このように、操作部１０１に加わる復帰力（操作に必要な操作力）は、ヒステリシスになる。なお、復帰動作が途中で止まってしまわないためには、復帰力が常に正である必要がある。そのため、加速用バネ１１１が最大に伸長された状態（Ｓ１）でも復帰力が正になるように、復帰用バネ１１２のバネ力が設定される。すなわち、復帰用バネ１１２のバネ力は、ストロークＳ１において、第４位置の動作部１０２に働く保持力より大きくなければならない。
【００３７】
操作のために必要な最大の操作力Ｆｍａｘは、操作時にストロークＳ２に達するときの値である。実際には復帰用バネ１１２の復元力はストロークの増加に応じて線形に増加するので、最大の操作力Ｆｍａｘは、さらに大きくなる。これは利用者が操作部１０１に大きな操作力を加えなければならないことを意味する。
【００３８】
〔実施形態１〕
以下に、本発明に係る実施形態について説明する。本実施形態では、参考例１に比べて、復帰用バネに対応するバネに関する構成が異なる。
【００３９】
（復帰機構１０の構成）
図１は、本実施形態の復帰機構１０の概略構成を示す図である。本実施形態は、操作部１１および動作部１２が自己復帰し、かつ、動作部１２が操作速度に関わらず高速で動作する復帰機構において、必要な操作力が小さくてすむ復帰機構に関する。第１バネ１および動作部１２に働く保持力によって、動作部１２の高速での動作を実現することができる。また、第２バネ２によって操作部１１および動作部１２の自己復帰を実現することができる。ここで、本実施形態では、第２バネ２の構成（配置）を工夫することにより、必要な操作力を参考例１の復帰機構に比べて低減する。
【００４０】
復帰機構１０は、操作部１１、動作部１２、ベース部１３、第１バネ１、および第２バネ２を備える。第１バネ１は、操作部１１と動作部１２とを接続している。第２バネ２は、操作部１１とベース部１３とを接続している。ベース部１３は固定されている。操作部１１および動作部１２は、ストローク軸Ｓに沿って運動可能である。第１バネ１が操作部１１に力を加える方向は、操作部１１が運動可能な方向に平行である。
【００４１】
一方、第２バネ２が操作部１１に力を加える方向は、操作部１１が運動可能な方向に対して斜めになっている。第２バネ２が操作部１１に力を加える方向とストローク軸Ｓとの間の角度をθとする。ベース部１３に接続された第２バネ２の一端は移動しない。一方、操作部１１に接続された第２バネ２の他端は、操作部１１の移動に合わせて移動する。そのため、操作部１１がストローク軸Ｓに沿って運動すると、角度θも変化する。
【００４２】
操作部１１上の操作点１１ａを操作部１１の変位の基準として考える。外力によって操作部１１が平行移動するとき、操作部１１の任意の点が同じように平行移動する。平行移動する場合、操作点１１ａは操作部１１上の任意の点でよい。同様に、平行移動する動作部１２上の任意の動作点１２ａを動作部１２の変位の基準とする。
【００４３】
操作部１１の操作点１１ａは、ストローク軸Ｓに沿って、第１位置から第２位置の間で変位可能である。動作部１２の動作点１２ａは、ストローク軸Ｓに沿って、第３位置から第４位置の間で変位可能である。
【００４４】
動作点１２ａが第３位置にあるとき、動作部１２には動作点１２ａを第３位置に保持するように保持力が働いている。動作点１２ａが第４位置にあるとき、動作部１２には動作点１２ａを第４位置に保持するように保持力が働いている。具体的には、動作部１２は、第３位置および第４位置で働く磁力によって、それぞれの位置に保持される。
【００４５】
以下では便宜的に、操作点１１ａが例えば第１位置にあることを、操作部１１が第１位置にあると表現することがある。動作点１２ａおよび動作部１２についても同様である。
【００４６】
（復帰機構１０の動作）
図２は、本実施形態の復帰機構１０の操作および復帰の動作の概略を示す図である。利用者は、操作部１１に外力として操作力を加えることにより操作部１１を運動（移動）させる。そして操作部１１の変位に応じて、動作部１２が変位する。動作部１２が移動することにより、復帰機構１０は機能を提供する。例えば後述するように復帰機構１０を発電装置に適用する場合、動作部１２の運動（移動）によって発電を行う。
【００４７】
図２の（ａ）は、復帰機構１０の初期状態を示す。初期状態は、操作部１１に外力が加えられていない状態である。初期状態において、動作部１２は保持力によって第３位置に保持されている。また、初期状態において、操作点１１ａは圧縮された第２バネ２の復元力によって第１位置に押しつけられている。操作点１１ａが第１位置にあるときの角度θをθ１とする。角度θは、操作部１１（操作点１１ａ）が復帰する方向と、第２バネ２の復元力が操作部１１に加わる方向との間の角度である。操作点１１ａが第１位置にあるとき、操作部１１に働く第２バネの復元力のストローク軸Ｓに沿った成分（操作部１１の運動方向の成分）は、cosθ１である。操作部１１に上向きに働く力（操作部１１の復帰方向に働く力）を正としている。
【００４８】
図２の（ｂ）は、操作部１１に操作する力（操作力）が加えられて操作部１１が変位した状態を示す。操作部１１に外力として操作力が加えられると、操作部１１の操作点１１ａは、第１位置から第２位置へ変位する。操作点１１ａの変位に応じて、第２バネ２および第１バネ１は圧縮される。また、操作点１１ａの変位に応じて、第２バネ２の方向が変わるので、第２バネ２の復元力が働く方向も変化する。操作点１１ａが第１位置にあるときに操作部１１に第２バネ２の力が加わる方向は、操作点１１ａが第２位置にあるときに操作部１１に第２バネ２の力が加わる方向に対して平行ではない。
【００４９】
操作点１１ａが第２位置にあるときの角度θをθ２とする。操作点１１ａが第２位置にあるとき、操作部１１に働く第２バネ２の復元力のストローク軸Ｓに沿った成分は、cosθ２である。０°＜θ１＜θ２＜１８０°であり、cosθ１＞cosθ２である。すなわち、操作部１１に働く第２バネ２の復元力のストローク軸Ｓに沿った成分（操作部１１が復帰する方向を正とした成分）は、第１位置のときより第２位置のときの方が小さい。そのため利用者が操作部１１を操作するとき、第２バネ２による反発力は徐々に小さくなる。これは、参考例１に比べて、復帰機構１０では操作に必要な操作力が低減されることを意味する。
【００５０】
圧縮された第１バネ１の復元力が動作部１２に働く保持力より大きくなると、圧縮された第１バネ１の復元力により、動作部１２の動作点１２ａは第３位置から第４位置に変位する（図２の（ｃ））。第４位置に変位した動作部１２は、保持力によってそのまま第４位置に保持される（図２の（ｄ））。以上で、操作部１１および動作部１２の操作時の動作が完了する。
【００５１】
動作部１２は、圧縮された第１バネ１の復元力が保持力を越えて、蓄積された弾性エネルギーが解放されるときに、第１バネ１によって動かされる。すなわち、動作部１２は、操作部１１の運動速度に関係なく、第１バネ１によって高速に動かされる。
【００５２】
操作部１１に対する操作力がなくなると、圧縮された第２バネ２の復元力によって、操作部１１は、第２位置から第１位置へと動き始める（図２の（ｅ））。このとき、動作部１２は、保持力によって第４位置に保持されたままである。そのため、操作部１１の変位に応じて、第１バネ１は自然長より伸長される（図２の（ｅ）（ｆ））。操作部１１は、第１位置まで移動する。
【００５３】
伸長された第１バネ１の復元力が、動作部１２に働く保持力より大きくなると、伸長された第１バネ１の復元力により、動作部１２は第４位置から第３位置に変位する（図２の（ｇ））。第３位置に移動した動作部１２は、保持力によってそのまま第３位置に保持される（図２の（ｈ））。以上で、操作部１１および動作部１２の復帰時の動作が完了する。
【００５４】
動作部１２は、伸長された第１バネ１の復元力が保持力を越えて、蓄積された弾性エネルギーが解放されるときに、第１バネ１によって動かされる。すなわち、動作部１２は、復帰する操作部１１の運動速度に関係なく、第１バネ１によって高速に動かされる。
【００５５】
このように、第２バネ２と、第１バネ１と、動作部１２に働く保持力とにより、操作部１１の運動速度に関係なく、第１バネ１によって動作部１２を高速に動かすことができる。
【００５６】
（ＦＳ特性）
図３は、本実施形態の復帰機構１０のＦＳ特性を示す図である。横軸は操作部１１のＳ（ストローク）を示し、縦軸はＦ（フォース）を示す。図３には、第１バネ１の力（第１バネ力）と、第２バネ２の力（第２バネ力）と、操作力とが示されている。各ストローク位置において操作に必要な操作力は、第１バネ力と第２バネ力との合力である。力が正であることは、操作部１１に上向き（第２位置から第１位置の方向）の力が加わっていることを示す。なお、図示する第２バネ力は、操作部１１に働く力のストローク軸Ｓの成分である。第２バネ２の復元力にcosθをかけたものが、ストローク軸Ｓの成分である。
【００５７】
なお、図３において、ＦＳ特性の左上に第１位置での第２バネ２の状態を、右上に第２位置での第２バネ２の状態を示す。
【００５８】
第２バネ２は、ストロークの増加と共に圧縮される。にもかかわらず、第２バネ力は、ストロークの増加と共に単調に減少する。これは、角度θが増加して、cosθが小さくなるためである。例えばθ＝９０°のとき、cosθ＝０となり、ストローク軸Ｓの成分である第２バネ力も０となる。なお、全ストロークにおいて、第２バネ２は自然長より圧縮されている。第１バネ力が負であるとき、第１バネ１は自然長より伸張されている。第１バネ力が正であるとき、第１バネ１は自然長より圧縮されている。
【００５９】
図２の（ａ）に示す初期状態（操作部１１の上死点）は、例えば操作部１１がストロークＳ０の位置にあるときに対応する。図２の（ｄ）に示す状態（操作部１１の下死点）は、例えば操作部１１がストロークＳ３の位置にあるときに対応する。ただし、操作部１１の第１位置は、操作部１１の上死点（Ｓ０）からストロークＳ１の間であればよい。操作部１１の第２位置は、ストロークＳ２から操作部１１の下死点（Ｓ３）の間であればよい。
【００６０】
（操作時）
操作部１１に操作力を加えて操作部１１を第１位置（Ｓ０）から変位させていくと、第１バネ１は圧縮されていき、第１バネ力は線形に増加していく。一方で、第２バネ２はストローク軸に対する角度θが大きくなるので、第２バネ力は減少していく。そのため、操作に必要な操作力は、ほぼ一定である。なお、第２バネ力の減少度合いによっては、操作力は一定ではなく増加または減少することもあり得る。なお、ストロークがＳ１を越えても、保持力により動作部１２は第３位置に保持されるので、第１バネ１は圧縮され続ける。
【００６１】
操作部１１のストロークがＳ２に達したとき、圧縮された第１バネ１の復元力が第３位置の保持力を上回る。そのため、ストロークＳ２において、動作部１２が第３位置から第４位置に変位する。この変位に伴い、圧縮されていた第１バネ１が解放され、第１バネ１はほぼ自然長まで戻る。同時に操作力も低下する。
【００６２】
Ｓ２からさらに操作部１１のストロークを増加させると、第１バネ１は再び圧縮され、第１バネ力が増加する。一方で、第２バネ力が減少するため、操作力は低いままほとんど変化しない。
【００６３】
なお、第２バネ力が負になることは、角度θが９０°を越えることを意味する。角度θが９０°を越えて第２バネ２による力が操作部１１に下向きに加わったとしても、それを打ち消すように第１バネ１の上向きの力が増加する。それゆえ、合計の復帰力は正になる（上向きに働く）。そのため、第２位置において角度θが９０°を越えても復帰力が正であれば操作部１１は復帰する。
【００６４】
（復帰時）
一方、操作部１１に加える外力（操作力）を弱めると、第１バネ力と第２バネ力の合力（復帰力）によって、操作部１１が復帰する。操作部１１を第２位置（Ｓ３）から第１位置の方向へ復帰させていくと、第１バネ１の圧縮が少なくなっていく。一方で、第２バネ力は増加していく。操作力は低いままほとんど変化しない。操作部１１がストロークＳ２よりさらに復帰しても、保持力により動作部１２は第４位置に保持されるので、第１バネ１は伸長される。
【００６５】
操作部１１のストロークがＳ１に達したとき、伸長された第１バネ１の復元力が第４位置の保持力を上回る。そのため、ストロークＳ１において、動作部１２が第４位置から第３位置に変位する。この変位に伴い、伸長されていた第１バネ１が解放され、第１バネ１はほぼ自然長まで戻る。同時に復帰力は増加する。
【００６６】
Ｓ１からさらに操作部１１のストロークを減少させると、第１バネ１は再び伸長される。一方で、第２バネ力が増加するため、復帰力は高いままほとんど変化しない。
【００６７】
このように、操作部１１に加わる復帰力（操作に必要な操作力）は、ヒステリシスになる。なお、復帰動作が途中で止まってしまわないためには、復帰力が常に正である必要がある。そのため、第１バネ１が最大に伸長された状態（Ｓ１）でも復帰力が正になるように、第２バネ２のバネ力が設定される。すなわち、第２バネ力は、ストロークＳ１において、第４位置の動作部１２に働く保持力より大きくなければならない。
【００６８】
（復帰機構１０の効果）
操作のために必要な最大の操作力Ｆｍａｘは、操作時のストロークＳ０からＳ２の間の値である。Ｓ０からＳ２にかけて操作力が一定である場合、Ｆｍａｘは、第４位置の動作部１２に働く保持力より大きければよい。そのため、参考例１に比べて、本実施形態の復帰機構１０では、利用者は小さな操作力で操作部１１を操作することができる。また、動作部１２を、第１バネ１に蓄積された弾性エネルギーによって高速に動作させることができる。そのため、操作部のストローク量を増加させることなく操作の負担を減少させ、操作性を向上させることができる。
【００６９】
また、ＦＳ特性における第２バネ力の傾きを調整することで、操作力の勾配を適宜調整することができる。すなわち、操作性を向上させることができる。ＦＳ特性における第２バネ力の傾きは、第２バネ２のストローク軸Ｓに対する傾き、および第２バネ２の圧縮度合い、第２バネ２のバネ定数等に依存する。
【００７０】
なお、第２バネ２と操作部１１およびベース部１３との接続は、固定されていなくともよい。第２バネ２は、操作部１１とベース部１３との間で、それぞれに反発力を与えるように配置されていればよい。また、操作部１１および動作部１２は、それぞれ複数の部品から構成されていてもよい。第１バネ１および第２バネ２の力が図２に示すように働くことが重要である。ベース部１３は、第２バネ２の一端の位置変化を規制するものであれば、固定されていなくともよい。
【００７１】
また、復帰機構を、操作時に第１バネが伸長され、復帰時に第１バネが圧縮されるように構成することもできる。例えば図１に示す動作部１２および第１バネを操作部１１に対して反対側に配置してもよい。この場合、操作部１１が下側（第２位置）に変位するのに応じて、第１バネが伸長される。伸長された第１バネによって動作部１２が下側（第４位置）に変位させられる。
【００７２】
（ＦＳ特性の具体例）
図４は、復帰機構１０のＦＳ特性の具体例を示す図である。図４の（ａ）は復帰機構１０の構成を示し、図４の（ｂ）はＦＳ特性の具体例を示す。図４の（ｂ）の横軸は操作部１１のストロークを示し、縦軸は力を示す。図４の（ｂ）には、操作時（行き）および復帰時（戻り）の、第１バネ力と第２バネ力と操作荷重（操作力）とが示されている。
【００７３】
ここでは、第１バネ１はコイルバネであり、その自然長は９．３６［ｍｍ］、バネ定数は５．４５［Ｎ／ｍｍ］である。第２バネ２はトーションバネであり、そのフリー角度は１．４６［ｒａｄ］、バネ定数は１９２［Ｎ・ｍｍ／ｒａｄ］であり、アーム長さは６［ｍｍ］である。ストローク軸Ｓに垂直な方向における第２バネ２の両端の距離Ｌは４［ｍｍ］である。第３位置および第４位置でのそれぞれの保持力は３［Ｎ］である。動作部１２のストロークは０．６［ｍｍ］である。
【００７４】
ストロークが０から１．２ｍｍまで変化する間に、第１バネ力の増加と第２バネ力の減少とが打ち消し合うので、操作荷重の増加は低いレベルに抑制される。
【００７５】
（保持力の具体例）
図５は、保持力の具体例を示す図である。図５の（ａ）は、保持力として磁力を用いる場合を示す。復帰機構は、動作部１２を挟んで対向する２つの磁石２１ａ・２１ｂを備える。この場合、動作部１２は強磁性体である。第３位置にある動作部１２は、上側の磁石２１ａの磁力によって第３位置に保持され、第４位置にある動作部１２は、下側の磁石２１ｂの磁力によって第４位置に保持される。なお２つの磁石２１ａ・２１ｂは、図示しない箇所においてつながっていてもよい。
【００７６】
図５の（ｂ）は、保持力として粘着力を用いる場合を示す。復帰機構は、動作部１２を挟んで対向する２つの支持体２２ａ・２２ｂを備える。動作部１２の上側面および下側面にはそれぞれ粘着体２３ａ・２３ｂが設けられている。粘着体２３ａ・２３ｂが支持体２２ａ・２２ｂに粘着することで、動作部１２は第３位置および第４位置に保持される。粘着体２３ａ・２３ｂは、それぞれ２つの支持体２２ａ・２２ｂの対向する面に設けられていてもよい。
【００７７】
図５の（ｃ）は、保持機構としてスナップフィットを用いる場合を示す。復帰機構は、動作部１２を挟んで対向する２つの支持体２２ａ・２２ｂを備える。復帰機構は、動作部１２を第３位置または第４位置に押しつける弾性体２４を備える。動作部１２が移動するときに弾性体２４は弾性変形する。
【００７８】
図５の（ｄ）は、保持力としてバネ力を用いる場合を示す。復帰機構は、動作部１２を挟んで対向する２つの支持体２２ａ・２２ｂと第３バネ３とを備える。第３バネ３は、一端が固定された部材に接続され、他端が動作部１２に接続されている。第３位置において、圧縮された第３バネ３の復元力は上側に働き、第４位置において、圧縮された第３バネ３の復元力は下側に働く。
【００７９】
なお、保持力は第３位置および第４位置の少なくともいずれか一方にある動作部１２に働けばよく、他方の位置にある動作部１２には働かなくてもよい。例えば、第３位置にある動作部１２にのみ保持力が働く場合、操作時において動作部１２は第１バネ１によって高速に動作させられ、復帰時においては動作部１２は操作部１１の速度に応じた速度で復帰する。逆に、第４位置にある動作部１２にのみ保持力が働く場合、操作時において動作部１２は操作部１１の速度に応じた速度で動作させられ、復帰時においては動作部１２は第１バネ１によって高速に復帰する。
【００８０】
〔実施形態２〕
以下に、本発明に係る他の実施形態について説明する。本実施形態では、実施形態１に比べて、動作部が回転動作を行う点が異なる。
【００８１】
（復帰機構３０の動作）
図６は、本実施形態の復帰機構３０の操作および復帰の動作の概略を示す図である。棒状の動作部１２は、点１２ｂを支点にして回転可能である。動作部１２は一端の動作点１２ａにおいて第１バネ１と接続されている。動作点１２ａは、動作部１２上において、第１バネ１の伸び縮みと同じ方向に変位する点である。動作点１２ａは、第３位置から第４位置まで変位可能である。動作部１２の両端には保持力として図示しない磁石による磁力が働いている。動作点１２ａが第３位置にあるとき、動作部１２の動作点１２ａ側の一端１２ｃは、保持力により上側に引きつけられ、動作部１２の他端１２ｄは、保持力により下側に引きつけられる。
【００８２】
図６の（ａ）は、復帰機構３０の初期状態を示す。初期状態において、動作部１２は保持力によって第３位置に保持されている。また、初期状態において、操作点１１ａは圧縮された第２バネ２の復元力によって第１位置に押しつけられている。
【００８３】
操作部１１に外力として操作力が加えられると、操作部１１の操作点１１ａは、第１位置から第２位置へ変位する（図６の（ｂ））。操作点１１ａの変位に応じて、第２バネ２および第１バネ１は圧縮される。また、操作点１１ａの変位に応じて、第２バネ２の方向が変わるので、第２バネ２の復元力が働く方向も変化する。操作部１１に働く第２バネ２の復元力のストローク軸Ｓに沿った成分は、第１位置のときより第２位置のときの方が小さい。そのため、必要な最大の操作力を小さくすることができる。
【００８４】
圧縮された第１バネ１によるトルクが動作部１２に働く保持力（トルク）より大きくなると、圧縮された第１バネ１の復元力により、動作部１２は回転し、動作点１２ａは第３位置から第４位置に変位する（図６の（ｃ））。第４位置に移動した動作部１２は、保持力によってそのまま第４位置に保持される（図６の（ｄ））。以上で、操作部１１および動作部１２の操作時の動作が完了する。
【００８５】
操作部１１に対する操作力がなくなると、圧縮された第２バネ２の復元力によって、操作部１１は、第２位置から第１位置へと動き始める（図６の（ｅ））。このとき、動作点１２ａは、保持力によって第４位置に保持されたままである。そのため、操作部１１の変位に応じて、第１バネ１は自然長より伸長される（図６の（ｅ）（ｆ））。
【００８６】
伸長された第１バネ１によるトルクが、動作部１２に働く保持力（トルク）より大きくなると、伸長された第１バネ１の復元力により、動作部１２は回転し、動作点１２ａは第４位置から第３位置に変位する（図６の（ｇ））。第３位置に変位した動作点１２ａは、保持力によってそのまま第３位置に保持される（図６の（ｈ））。以上で、操作部１１および動作部１２の復帰時の動作が完了する。
【００８７】
動作部１２は、第１バネ１の復元力が保持力を越えて、蓄積された弾性エネルギーが解放されるときに、第１バネ１によって回転させられる。すなわち、動作部１２は、操作部１１の運動速度に関係なく、第１バネ１によって高速に動かされる。
【００８８】
〔実施形態３〕
以下に、本発明に係るさらに他の実施形態について説明する。本実施形態では、実施形態１に比べて、操作部が回転動作を行う点が異なる。
【００８９】
（復帰機構３１の動作）
図７は、本実施形態の復帰機構３１の操作および復帰の動作の概略を示す図である。操作部１１は、点１１ｂを支点にして回転可能である。操作部１１は、操作点１１ａにおいて第２バネ２と接続されている。操作点１１ａは、操作部１１上において、第２バネ２と接続されている（接している）点である。操作点１１ａは、第１位置から第２位置まで変位（回転）可能である。第１バネ１は、点１１ｃにおいて操作部１１に接続されている。
【００９０】
第２バネ２の働く方向と、操作点１１ａが復帰（変位）する方向との間の角度をθとする。操作点１１ａは円周方向に沿って変位するので、操作点１１ａにおける円の接線方向と、第２バネ２の働く方向との間の角度がθである。
【００９１】
初期状態において、操作点１１ａは圧縮された第２バネ２の復元力によって第１位置に押しつけられている。操作点１１ａが第１位置にあるときの角度θをθ１とする（図７の（ａ））。操作点１１ａが第１位置にあるとき、第２バネの復元力のうち操作部１１にトルクとして働く成分は、cosθ１である。操作部１１に左回りに働く力（トルク）を正としている。
【００９２】
図７の（ｂ）は、操作部１１に操作力（トルク）が加えられて操作部１１が回転した状態を示す。操作力によって操作部１１の操作点１１ａは、第１位置から第２位置へ変位する。操作点１１ａの変位に応じて、点１１ｃも変位し、第２バネ２および第１バネ１は圧縮される。また、操作点１１ａの変位に応じて、第２バネ２の方向が変わるので、第２バネ２の復元力が働く方向も変化する。
【００９３】
操作点１１ａが第２位置にあるときの角度θをθ２とする。操作点１１ａが第２位置にあるとき、第２バネの復元力のうち操作部１１にトルクとして働く成分は、cosθ２である。０°＜θ１＜θ２＜１８０°であり、|cosθ１|＞|cosθ２|である。すなわち、第２バネ２の復元力のうち操作部１１にトルクとして働く成分（操作点１１ａの接線方向の成分）は、第１位置のときより第２位置のときの方が小さい。そのため利用者が操作部１１を操作するとき、第２バネ２による反発力は徐々に小さくなる。
【００９４】
圧縮された第１バネ１の復元力が動作部１２に働く保持力より大きくなると、動作部１２は第３位置から第４位置に変位する（図７の（ｃ））。第４位置に移動した動作部１２は、保持力によってそのまま第４位置に保持される（図７の（ｄ））。以上で、操作部１１および動作部１２の操作時の動作が完了する。
【００９５】
操作部１１に対する操作力がなくなると、圧縮された第２バネ２の復元力によって、操作点１１ａは、第２位置から第１位置へと動き始める（図７の（ｅ））。このとき、動作部１２は、保持力によって第４位置に保持されたままである。そのため、操作部１１の点１１ｃの変位に応じて、第１バネ１は自然長より伸長される（図７の（ｅ）（ｆ））。
【００９６】
伸長された第１バネ１の復元力が、動作部１２に働く保持力より大きくなると、動作部１２は第４位置から第３位置に変位する（図７の（ｇ））。第３位置に移動した動作部１２は、保持力によってそのまま第３位置に保持される（図７の（ｈ））。以上で、操作部１１および動作部１２の復帰時の動作が完了する。
【００９７】
本実施形態のように操作部１１が回転する場合でも、第２バネ２の復元力のうち操作部１１にトルクとして働く成分は、操作ストロークの増加（操作部１１の回転）と共に単調に減少する。そのため、操作ストロークの増加に応じた第１バネ１の復元力の増加は、少なくとも部分的にキャンセルされる。それゆえ、復帰機構３１は、必要な最大の操作力を低減することができる。
【００９８】
なお、図７では操作部は円形の部材として描かれているが、支点１１ｂ、操作点１１ａ、および点１１ｃを含む任意の形状とすることができる。復帰機構３１は、利用者が操作部１１を直接回転させるよう構成されてもよいし、直線運動する部品によって操作部１１にトルクを与えるよう構成されてもよい。復帰機構３１をスイッチ装置に組み込む場合、ロッカースイッチ、回転スイッチ、またはレバースイッチに適用することができる。また、復帰機構３１を押しボタンスイッチに適用した場合、ボタンを押す方向を自由に設定することができる。
【００９９】
また、以上では第２バネ２が操作によって圧縮される構成について説明したが、復帰機構３１は、第２バネ２が操作によって伸長される構成とすることもできる。例えば、図７の（ａ）に示す操作部１１上の点１１ｄに第２バネ２の一端が接続されており、その状態で第２バネ２が自然長より伸長されている構成としてもよい。図７の（ａ）は操作部１１が第１位置にある状態を示す。この構成でも、操作部１１を右回りに回転させると、第２バネ２はさらに伸長され、角度θは増加する。この場合も第２バネ２は操作部１１を第１位置へ復帰させるように働く。
【０１００】
〔実施形態４〕
以下に、本発明に係るさらに他の実施形態について説明する。本実施形態では、実施形態１に比べて、操作部および動作部が回転動作を行う点が異なる。
【０１０１】
図８は、本実施形態の復帰機構３２の操作および復帰の動作の概略を示す図である。操作部１１は、点１１ｂを支点にして回転可能である。棒状の動作部１２は、点１２ｂを支点にして回転可能である。復帰機構３２は、実施形態２の回転可能な動作部１２と、実施形態３の回転可能な操作部１１とを組み合わせたものである。操作および復帰の動作は実施形態２、３と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【０１０２】
なお、復帰機構３２では、動作部１２の両端１２ｃ・１２ｄのそれぞれに磁石による保持力が働いているが、一方の端部にのみ保持力が働く構成でもよい。
【０１０３】
〔実施形態５〕
（第２バネの具体例）
図９は、第２バネ２の具体例を示す図である。図９では、操作部上の第２バネ２が接続される点を操作点１１ａとして描いている。図９の（ａ）は、第２バネ２としてコイルバネを使用する場合を示す。コイルバネは、耐久性が高く、バネ特性が安定しているという利点を有する。図９の（ｂ）は、第２バネ２として板バネを使用する場合を示す。板バネは、簡単な形状でコストが低いという利点を有する。図９の（ｃ）は、第２バネ２としてトーションバネを使用する場合を示す。トーションバネは、耐久性が高く、狭い空間に配置できるという利点を有する。
【０１０４】
これらに限らず、圧縮方向に正のバネ定数を持つバネを、第２バネとして使用することができる。もちろん、これらの第２バネを、回転可能な操作部に対しても、適用することができる。
【０１０５】
いずれの場合でも、第１位置において復元力が生じるよう第２バネ２は弾性変形されていてもよい。図示するように、第２位置では第２バネ２の復元力はより大きくなる。一方で、第２位置では角度θが大きくなる（cosθが小さくなる）。結果として、第２位置の第２バネ２の復元力のストローク軸Ｓ方向の成分Ｆｓは第１位置のものより小さくなる。
【０１０６】
図１０は、２つの第２バネ２を操作部１１に対して対称に配置する構成を示す図である。１つの操作部１１の両側に、２つの第２バネ２が配置されている。図１０の（ａ）はコイルバネを使用する場合を示し、図１０の（ｂ）（ｃ）は板バネを使用する場合を示す。図１０は、操作部１１が第２位置にある場合を示す。
【０１０７】
操作部１１に対して２つの第２バネ２を対称に配置することで、第２バネ２の復元力のうち、ストローク軸Ｓに垂直な成分Ｆｖがキャンセルされる。そのため、操作部１１に働く摩擦力を低減することができる。
【０１０８】
〔実施形態６〕
（第１バネの具体例）
第１バネとしても、第２バネと同様に、種々のバネを使用することができる。ここでバネとは、弾性変形によって復元力を生じる部材を指す。それゆえ、第１バネおよび第２バネとして、復元力を発揮する弾性体を使用することもできる。
【０１０９】
図１１は、第１バネ１の変形例を示す図である。図１１の（ａ）は、第１バネ１として板バネを使用した復帰機構３３を示す。操作部１１および動作部１２は回転可能である。
【０１１０】
図１１の（ｂ）は、第１バネ１としてトーションバネを使用した復帰機構３４を示す。操作部１１は上下に平行移動可能であり、動作部１２は回転可能である。第１バネ１は、支点１ｂで回転可能に支持されている。操作部１１は、操作によって初期状態から上側に変位する。
【０１１１】
〔実施形態７〕
以下に、本発明に係るさらに他の実施形態について説明する。本実施形態では、実施形態４に比べて、各部材の配置が異なる。
【０１１２】
図１２は、本実施形態の復帰機構３５の構成を示す図である。操作部１１および動作部１２は回転可能である。図１２では、操作部１１は第１位置にあり、動作部１２は第３位置にある。操作部１１は左回りに回転すると第２位置になる。復帰機構３５では、操作部１１および第２バネ２が、動作部１２の上側に並ぶように配置される。復帰機構３５は、狭い空間に配置することができる。
【０１１３】
〔実施形態８〕
以下に、本発明に係るさらに他の実施形態について説明する。本実施形態では、実施形態２に比べて、プランジャが追加されている点が異なる。
【０１１４】
図１３は、本実施形態の復帰機構３６の構成を示す図である。動作部１２は回転可能である。操作部１１は、ストローク軸Ｓに沿って平行移動可能である。第１バネ１の一端は操作部１１に接続され、第１バネ１の他端は、プランジャ１４（中継部品）に接続されている。プランジャはストローク軸Ｓに沿って平行移動可能である。プランジャ１４に形成された凹部に動作部１２の一端１２ｃが挿入されているため、プランジャ１４の移動に合わせて動作部１２は回転する。プランジャ１４と動作部１２の組み合わせには、遊びがあってもよい。
【０１１５】
動作部１２は、保持力によって第３位置および第４位置のそれぞれの位置に保持される。プランジャ１４は、動作部１２によって、第３位置および第４位置のそれぞれに対応する位置に保持される。
【０１１６】
プランジャ１４は、操作部１１に対して第１バネ１を介して運動するので、プランジャ１４を動作部と見なすこともできる。この場合、保持力は動作部１２を介してプランジャ１４を所定の位置に保持する。
【０１１７】
操作および復帰の動作は実施形態２と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【０１１８】
なお、第１バネ１と動作部１２とをプランジャ１４を用いて接続してもよいのと同様に、第１バネ１（または第２バネ２）と操作部１１とを別の部品によって接続してもよい。
【０１１９】
〔実施形態９〕
以下に、本発明に係るさらに他の実施形態について説明する。本実施形態では、復帰機構を備えるスイッチ装置について説明する。
【０１２０】
図１４は、本実施形態のスイッチ装置４０の構成を示す側面図である。図１５は、スイッチ装置４０の構成を示す斜視図である。図１４および図１５は、筐体４１等を一部透視した内部透視図である。また、図１５では、一方の第２バネを省略している。図１６は発電モジュール４６の構成を示す斜視図である。図１７は、発電モジュール４６の構成を示す正面図である。図１６、１７には動作部１２も描いている。図１７の（ａ）は、動作部１２が第３位置にある状態を示し、図１７の（ｂ）は、動作部１２が第４位置にある状態を示す。
【０１２１】
スイッチ装置４０は、実施形態８の復帰機構３６、発電モジュール４６、発信装置４５、および、筐体４１を備える。筐体４１は、復帰機構３６、発電モジュール４６、および発信装置４５を内包する。発電モジュール４６は、コイル４２、２つのヨーク４３ａ・４３ｂ、磁石４４を備える。動作部１２は、発電モジュール４６のアマチュア（電機子）として機能する。発電モジュール４６と復帰機構３６とは、発電装置として機能する。
【０１２２】
筐体４１の内側の対向する２つの側面に、２つのベース部１３が設けられている。操作部１１は、上下方向に平行移動可能である。操作部１１と２つのベース部１３との間には、それぞれ第２バネ２が配置されている。ここでは、第２バネ２はトーションバネである。２つの第２バネ２は、操作部１１に対して左右対称に配置されている。操作部１１が操作力によって下方向に変位させられると、第２バネ２は向きを変えながら曲げられる。
【０１２３】
操作部１１とプランジャ１４との間には、第１バネ１が配置されている。第１バネ１はコイルバネである。プランジャ１４は、上下方向に平行移動可能である。
【０１２４】
プランジャ１４の凹部には動作部１２が挿入されている。動作部１２は鉄等の強磁性体である。動作部１２はＵ字型の形状をしている。動作部１２は、中央付近（磁石４４の付近）にある支点を中心に、２つのヨーク４３ａ・４３ｂの間で回転可能である。２つのヨーク４３ａ・４３ｂは、その間に配置された磁石４４（永久磁石）によって磁化されている。動作部１２は、コイル４２の中を通過するよう配置されている。
【０１２５】
動作部１２は、第３位置（図１７の（ａ）に示す位置）において、一端が一方のヨーク４３ａに接し、他端が他方のヨーク４３ｂに接する。一方、動作部１２は、回転移動した第４位置（図１７の（ｂ）に示す位置）において、上記一端が他方のヨーク４３ｂに接し、上記他端が一方のヨーク４３ａに接する。２つのヨーク４３ａ・４３ｂの対向する面は互いに逆の磁極になっているため、動作部１２が第３位置から第４位置に移動すると、動作部１２の磁化の方向が反転する。そのため、コイル４２を通過する磁束の向きが反転し、コイル４２に磁束の変動に応じた誘導電流が流れる。スイッチ装置４０はこのようにして発電を行う。時間当たりの磁束の変化が大きい方が大きな誘導電流が流れる。スイッチ装置４０は、第１バネ１によって高速で動作部１２を運動させることができるので、発電効率がよい。また、操作ストロークを増大させることなく、操作部１１を操作するために必要な最大の操作力を小さくすることができるので、操作性がよい。
【０１２６】
コイル４２は、リード線等により発信装置４５に接続されている。発信装置４５は、コイル４２で発電された電力を用いて、無線または有線により、外部の装置に信号を発信する。発信装置４５は、操作部１１が第１位置から第２位置に操作されたとき（すなわち動作部１２が第３位置から第４位置に移動したとき）に、操作部１１が第２位置にあることを示す信号を、外部の装置に発信する。一方、発信装置４５は、操作部１１が第２位置から第１位置に復帰したとき（すなわち動作部１２が第４位置から第３位置に復帰したとき）に、操作部１１が第１位置にあることを示す信号を、外部の装置に発信する。
【０１２７】
よって、スイッチ装置４０は、操作部１１の位置に応じた信号を外部の装置に発信するスイッチ装置として機能する。スイッチ装置４０は、利用者が操作する操作スイッチ、および、対象物の位置を検出するリミットスイッチ（検出スイッチ）等として利用することができる。
【０１２８】
なお、発信装置４５は、操作部１１の位置に関わらず、発電された電力を用いて所定の信号を発信するように構成することもできる。また、発電モジュール４６と復帰機構３６とを、単なる発電装置として利用することもできる。
【０１２９】
なお、スイッチ装置４０は、発電モジュール４６の代わりに、電池または外部電源を有する構成とすることもできる。この場合、発信装置４５は、電池または外部電源から供給される電力を用いて動作部１２の位置に応じた信号を生成する。
【０１３０】
なお、利用者または位置検出の対象物が、直接的に操作部１１を操作する構成であってもよいし、間接的に操作部１１を操作する構成であってもよい。
【０１３１】
図１８は、回転可能なレバーを備えるリミットスイッチ４７の構成を示す図である。図１８の（ａ）は、リミットスイッチ４７の構成を示す斜視図であり、図１８の（ｂ）は、スイッチ本体部４７ａの構成を示す正面図（部分透視図）である。
【０１３２】
リミットスイッチ４７は、スイッチ本体部４７ａと操作補助部４７ｂとを備える。スイッチ本体部４７ａは、その筐体の内部にスイッチ装置４０とプランジャ４９とを備える。操作補助部４７ｂは、回転可能なレバー４８を備える。対象物は、レバー４８に接触してレバー４８を回転させる。レバー４８の回転に連動して、プランジャ４９が上下に平行移動する。プランジャ４９の動作に連動して、スイッチ装置４０の操作部１１は上下に平行移動する。
【０１３３】
〔実施形態１０〕
以下に、本発明に係るさらに他の実施形態について説明する。例えば、動作部の運動による発電量の増加または高速にスイッチを切り替えるために、動作部をより高速で動作させたい場合がある。そこで、本実施形態では、第２バネの代わりに、動作部に働く第３バネを設ける構成について説明する。
【０１３４】
（復帰機構５０の構成）
図２１は、本実施形態の復帰機構５０の操作および復帰の動作の概略を示す図である。本実施形態は、操作部１１および動作部１２が自己復帰し、かつ、動作部１２が操作速度に関わらずさらに高速で動作する復帰機構に関する。第３バネ３によって、動作部１２のより高速での動作を実現することができる。また、第５バネ５によって操作部１１および動作部１２の自己復帰を実現することができる。ここで、本実施形態では、第３バネ３の構成（配置）を工夫することにより、動作部１２の動作をより高速にする。
【０１３５】
復帰機構５０（加速機構）は、操作部１１、動作部１２、ベース部１３、第１バネ１、第３バネ３、および第５バネ５を備える。第１バネ１は、操作部１１と動作部１２とを接続している。第３バネ３は、動作部１２とベース部１３とを接続している。第５バネ５は、動作部１２とベース部１３とを接続している。ベース部１３は固定されているものであればよく、第３バネ３が接続されている箇所と、第５バネ５が接続されている箇所とが別の部品に分かれていてもよい。操作部１１および動作部１２は、ストローク軸Ｓに沿って運動可能である。第１バネ１が操作部１１に力を加える方向は、操作部１１が運動可能な方向に平行である。また、第５バネ５が動作部１２に力を加える方向は、動作部１２が運動可能な方向に平行である。
【０１３６】
一方、第３バネ３が動作部１２に力を加える方向は、動作部１２が運動可能な方向に対して斜めになっている。第３バネ３が動作部１２に力を加える方向とストローク軸Ｓとの間の角度をηとする。ベース部１３に接続された第３バネ３の一端は移動しない。一方、動作部１２に接続された第３バネ３の他端は、動作部１２の移動に合わせて移動する。そのため、動作部１２がストローク軸Ｓに沿って運動すると、角度ηも変化する。
【０１３７】
動作部１２は接続点１２ｅにおいて第３バネ３と接続されている。接続点１２ｅは、第３バネ３に動作部１２が接続されている点であり、動作部１２上において、第１バネ１の伸び縮みと同じ方向に変位する点である。動作部１２は、第３位置から第４位置まで変位可能である。動作部１２が第３位置にあるとき、動作部１２には動作部１２を第３位置に保持するように保持力が働いている。動作部１２が第４位置にあるとき、動作部１２には動作部１２を第４位置に保持するように保持力が働いている。具体的には、動作部１２は、第３位置および第４位置で働く磁力によって、それぞれの位置に保持される。
【０１３８】
（復帰機構５０の動作）
図２１の（ａ）は、復帰機構５０の初期状態を示す。なお、操作部１１および動作部１２に働くバネ力を矢印で図示するが、矢印の長さは、正確な力の大きさを示すものではない。初期状態は、操作部１１に外力が加えられていない状態である。初期状態において、動作部１２は、圧縮された第５バネ５の復元力、圧縮された第３バネ３の復元力、および保持力（図示せず）によって第３位置に保持されている。また、初期状態において、操作部１１は圧縮された第１バネ１の復元力によって第１位置に押しつけられている。動作部１２が第３位置にあるときの角度ηをη１とする。角度ηは、動作部１２が復帰する方向と、第３バネ３の復元力が動作部１２に加わる方向との間の角度である。動作部１２が第３位置にあるとき、動作部１２に働く第３バネの復元力のストローク軸Ｓに沿った成分（動作部１２の運動方向の成分）は、cosη１である。動作部１２に上向きに働く力（動作部１２の復帰方向に働く力）を正としている。
【０１３９】
図２１の（ｂ）は、操作部１１に操作する力（操作力）が加えられて操作部１１が変位した状態を示す。操作部１１に外力として操作力が加えられると、操作部１１は、第１位置から第２位置へ変位する。操作部１１の変位に応じて、第１バネ１は圧縮される。
【０１４０】
圧縮された第１バネ１の復元力が、動作部１２に働く第３バネ３の復元力、第５バネ５の復元力、および保持力の和より大きくなると、圧縮された第１バネ１の復元力により、動作部１２は第３位置から第４位置に変位する（図２１の（ｃ））。第４位置に変位した動作部１２は、保持力によってそのまま第４位置に保持される（図２１の（ｄ））。また、動作部１２の接続点１２ｅの変位に応じて、第３バネ３の方向が変わるので、第３バネ３の復元力が働く方向も変化する。動作部１２が第３位置にあるときに動作部１２に第３バネ３の力が加わる方向は、動作部１２が第４位置にあるときに動作部１２に第３バネ３の力が加わる方向に対して平行ではない。
【０１４１】
動作部１２が第４位置にあるときの角度ηをη２とする。動作部１２が第４位置にあるとき、動作部１２に働く第３バネ３の復元力のストローク軸Ｓに沿った成分は、cosη２である。０°＜η１＜η２＜１８０°であり、cosη１＞cosη２である。すなわち、動作部１２に働く第３バネ３の復元力のストローク軸Ｓに沿った成分（動作部１２が復帰する方向を正とした成分）は、第３位置のときより第４位置のときの方が小さく、単調減少する。そのため動作部１２が第３位置から第４位置に向かって動き始めると、第３バネ３による反発力は徐々に小さくなる。そのため、動作部１２が動き始めると、動作部１２はさらに加速される。これは、後述の参考例２に比べて、動作部１２が高速で動作（運動）することを意味する。以上で、操作部１１および動作部１２の操作時の動作が完了する。
【０１４２】
動作部１２は、圧縮された第１バネ１の復元力が第３バネ３の復元力のストローク軸Ｓに沿った成分、第５バネ５の復元力、および保持力の和を越えて、蓄積された弾性エネルギーが解放されるときに、第１バネ１によって動かされる。すなわち、動作部１２は、操作部１１の運動速度に関係なく、第１バネ１によって高速に動かされる。
【０１４３】
操作部１１に対する操作力がなくなると、圧縮された第１バネ１の復元力によって、操作部１１は、第２位置から第１位置へと動き始める（図２１の（ｅ））。このとき、動作部１２は、保持力および第１バネ１の復元力によって第４位置に保持されたままである。ただし、操作部１１の変位に応じて、第１バネ１の復元力は徐々に小さくなる。操作部１１は、第１位置まで移動する（図２１の（ｆ））。
【０１４４】
圧縮された第１バネ１の復元力と保持力との和が、動作部１２に働く第３バネ３の復元力のストローク軸Ｓに沿った成分と第５バネ５の復元力との和より小さくなると、圧縮された第５バネ５の復元力により、動作部１２は第４位置から第３位置に変位する（図２１の（ｇ））。第３位置に移動した動作部１２は、保持力によってそのまま第３位置に保持される（図２１の（ｈ））。
【０１４５】
動作部１２が第３位置から第４位置に向かって動き始めると、第３バネ３による上方向の力（動作部１２が復帰する方向を正とした成分）は、徐々に大きくなる。そのため、動作部１２が動き始めると、動作部１２はさらに加速される。このように復帰時も、第３バネ３があるために、動作部１２を高速で動作させることができる。以上で、操作部１１および動作部１２の復帰時の動作が完了する。
【０１４６】
動作部１２は、第５バネ５に蓄積された弾性エネルギーが解放されるときに、第５バネ５によって動かされる。すなわち、動作部１２は、復帰する操作部１１の運動速度に関係なく、第５バネ５によって高速に動かされる。
【０１４７】
なお、ここでは、動作部１２を復帰させるために第５バネ５を設けたが、第５バネ５を省略することもできる。例えば、動作部１２が第４位置にあるときに第３バネ３の復元力のストローク軸Ｓに沿った成分が、上向きであり（η２＜９０°）、かつ、保持力と第１バネの復元力との和よりも大きければ、第３バネの復元力によって動作部１２を第３位置へ復帰させることができる。また、復帰用のバネ（第５バネ５）があれば、第３位置における角度η１は９０°より大きくてもよい。
【０１４８】
（ＦＳ特性）
図２２は、本実施形態の復帰機構５０のＦＳ特性を示す図である。横軸は操作部１１のＳ（ストローク）を示し、縦軸はＦ（フォース）を示す。図２２には、第５バネ５の力（第５バネ力）と、操作力とが示されている。各ストローク位置において操作に必要な操作力は、第１バネの反発力と同じである。力が正であることは、操作部１１に上向き（第２位置から第１位置の方向）の力が加わっていることを示す。
【０１４９】
（参考例２）
図２２の（ａ）は、参考例２の構成およびＦＳ特性を示す。参考例２の復帰機構は、本実施形態の復帰機構５０から第３バネ３を除いたものである。動作部１２に働く保持力のために、ＦＳ特性はヒステリシスになる。操作部１１の第１位置は、操作部１１の上死点（Ｓ０）からストロークＳ１の間であればよい。操作部１１の第２位置は、ストロークＳ２から操作部１１の下死点（Ｓ３）の間であればよい。
【０１５０】
（操作時）
操作部１１に操作力を加えて操作部１１の上死点（Ｓ０）から変位させていく。操作部１１のストロークがＳ２に達したとき、圧縮された第１バネ１の復元力が第３位置の保持力と第５バネ力との和を上回る。そのため、ストロークＳ２において、動作部１２が第３位置から第４位置に変位する。この変位に伴い、圧縮されていた第１バネ１が解放される。同時に操作力も低下する。
【０１５１】
Ｓ２からさらに操作部１１のストロークを増加させると、第１バネ１は再び圧縮され、操作力が増加する。
【０１５２】
（復帰時）
一方、操作部１１に加える外力（操作力）を弱めると、第１バネ力によって、操作部１１が復帰する。操作部１１を第２位置から第１位置の方向へ復帰させていくと、第１バネ１の圧縮が少なくなっていく。操作部１１のストロークがＳ１に達したとき、第５バネ５の復元力が第４位置の保持力と第１バネ力との和を上回る。そのため、ストロークＳ１において、動作部１２が第４位置から第３位置に変位する。この変位に伴い、第１バネ１が圧縮される。同時に復帰力は増加する。
【０１５３】
Ｓ１からさらに操作部１１のストロークを減少させると、第１バネ１の圧縮は減少する。
【０１５４】
（復帰機構５０のＦＳ特性）
図２２の（ｂ）は、本実施形態の復帰機構５０の構成およびＦＳ特性を示す。参考例２と同様に、ストロークＳ２で動作部１２が第３位置から第４位置へ移動し、ストロークＳ１で動作部１２が第４位置から第３位置へ移動する。
【０１５５】
復帰機構５０では、参考例２に対して第３バネ３が付加されているため、動作部１２を第３位置から第４位置へ変位させるために、より大きな操作力を操作部１１に加える必要がある。また上述したように、動作部１２が第４位置に変位すると、動作部１２が第４位置から第３位置へ復帰する方向を正として、第３バネ３の力のストローク軸Ｓに沿った成分は小さくなる。そのため、動作部１２の移動距離を大きく設定して、第１バネ１の圧縮を解放することができる。そのため、ストロークＳ２での操作力の低下量は、参考例２での低下量より大きい。それゆえ、クリック率が高く、操作感が好感触である。図に斜線で示す面積は、操作および復帰において、動作部１２に与えられるエネルギーを表す。
【０１５６】
本実施形態の復帰機構５０では、参考例２に比べて、より大きなエネルギーを動作部１２に与えることができる。すなわち、動作部１２を高速で運動させることができる。復帰機構５０の動作部１２を上述した発電モジュールと組み合わせて発電を行う場合、動作部１２の運動エネルギーを高くすることができるため、発電量をより大きくすることができる。また、発電モジュールの磁石による磁力（保持力）を大きくすることなく、発電量を大きくする（動作部を高速動作させる）ことができる。
【０１５７】
この復帰機構５０を上述の実施形態のようにスイッチ装置に設けることもできる。復帰機構５０を用いれば、高速にスイッチ動作を行うことができる。また、動作部１２を電極端子に対する可動接点として用いる場合、接点の開離が速いので接点間にアークが生じる時間が短く、消耗を抑えることができる。
【０１５８】
〔実施形態１１〕
以下に、本発明に係るさらに他の実施形態について説明する。本実施形態では、実施形態１０に比べて、第５バネの代わりに復帰用に第４バネを設ける点が異なる。
【０１５９】
（復帰機構５１の構成）
図２３の（ｂ）は、本実施形態の復帰機構５１の構成およびＦＳ特性を示す図である。第４バネ４によって操作部１１および動作部１２の自己復帰を実現することができる。
【０１６０】
復帰機構５１（加速機構）は、操作部１１、動作部１２、ベース部１３、第１バネ１、第３バネ３、および第４バネ４を備える。第４バネ４は、操作部１１とベース部１３とを接続している。ベース部１３は固定されているものであればよく、第３バネ３が接続されている箇所と、第４バネ４が接続されている箇所とが別の部品に分かれていてもよい。第４バネ４が操作部１１に力を加える方向は、操作部１１が運動可能な方向に平行である。
【０１６１】
実施形態１０と同様に、操作部１１は操作力に応じて第１位置と第２位置との間で変位し、動作部１２は第３位置と第４位置との間で変位する。本実施形態では、復帰時に、第４バネ４が操作部１１を第２位置から第１位置へ復帰させ、それによって伸長された第１バネ１が動作部１２を引っ張り、動作部１２を第４位置から第３位置へ復帰させる。
【０１６２】
第３バネ３は動作部１２の運動方向に対して斜めに作用する。そのため、動作部１２に働く第３バネ３の復元力のストローク軸Ｓに沿った成分（動作部１２が復帰する方向を正とした成分）は、第３位置のときより第４位置のときの方が小さく、単調減少する。そのため動作部１２が第３位置から第４位置に向かって動き始めると、第３バネ３による反発力は徐々に小さくなる。そのため、動作部１２が動き始めると、動作部１２はさらに加速される。また、復帰時においても、動作部１２が第４位置から第３位置に動き始めると、増加する第３バネ３のストローク軸Ｓに沿った力成分によって動作部１２は加速される。
【０１６３】
（復帰機構５１のＦＳ特性）
図２３の（ｂ）には、第４バネ４の力（第４バネ力）と、第１バネの力（第１バネ力）と、操作力とが示されている。各ストローク位置において操作に必要な操作力は、第１バネ力と第４バネ力との合力である。力が正であることは、操作部１１に上向き（第２位置から第１位置の方向）の力が加わっていることを示す。操作時にストロークＳ２で動作部１２が第３位置から第４位置へ移動し、復帰時にストロークＳ１で動作部１２が第４位置から第３位置へ移動する。
【０１６４】
参考までに図２３の（ａ）に、参考例１の構成およびＦＳ特性を示す。参考例１の復帰機構１００は、本実施形態の復帰機構５１から第３バネ３を除いたものである。参考例１では、動作部１０２に働く加速用バネ１１１の加速用バネ力が第３位置での保持力Ｆｒを越えると、動作部１０２が第４位置へ移動する。また、復帰時においては、動作部１０２に働く加速用バネ１１１の加速用バネ力が第４位置での保持力Ｆｒを越えると、動作部１０２が第３位置へ移動する。
【０１６５】
復帰機構５１では、動作部１２に働く第１バネ１の力が、第３位置での保持力Ｆｒと第３バネ３の力のストローク軸Ｓに沿った成分Ｆ１・cosη１との和を越えると、動作部１２が第４位置へ移動する。ここでＦ１は、第３位置における第３バネ３の復元力である。グラフにおけるストロークＳ２の位置は、参考例１に比べて右側にずれる。また、復帰時においては、動作部１２に働く第１バネ１の力が、第４位置での保持力Ｆｒと第３バネ３の力のストローク軸Ｓに沿った成分Ｆ２・cosη２との和を越えると、動作部１２が第３位置へ移動する。ここでＦ２は、第４位置における第３バネ３の復元力である。図はη２＞９０°の場合を示し、グラフにおけるストロークＳ１の位置は、参考例１に比べて左側にずれる。η２＜９０°の場合は、グラフにおけるストロークＳ１の位置は、参考例１に比べて右側にずれる。なお、Ｆ１・cosη１＞Ｆ２・cosη２である。そのため、復帰機構５１では、ストロークＳ１とＳ２との間隔は、参考例１に比べて大きくなる。
【０１６６】
このように、復帰機構５１では、参考例１に対して第３バネ３が付加されているため、動作部１２を第３位置から第４位置へ変位させるために、より大きな操作力を操作部１１に加える必要がある。また上述したように、動作部１２が第４位置に変位すると、動作部１２が第４位置から第３位置へ復帰する方向を正として、第３バネ３の力のストローク軸Ｓに沿った成分は小さくなる。そのため、第１バネ１に蓄積され解放される弾性エネルギーを大きくすることができる。それゆえ、クリック率が高く、操作感が好感触である。図に斜線で示す面積は、操作および復帰において、動作部１２に与えられるエネルギーを表す。
【０１６７】
本実施形態の復帰機構５１では、参考例１に比べて、より大きなエネルギーを動作部１２に与えることができる。すなわち、動作部１２を高速で運動させることができる。復帰機構５１の動作部１２を上述した発電モジュールと組み合わせて発電を行う場合、発電量をより大きくすることができる。また、実施形態１０と同様に、復帰機構５１をスイッチ装置に用いることもできる。
【０１６８】
なお、復帰機構５０・５１の操作部１１および動作部１２は、上述の実施形態のように、回転する構成であってもよい。なお、実施形態１で説明したような復帰のための第２バネを、復帰機構５０・５１の操作部１１に追加することもできる。また、上述の実施形態のように、任意のバネを用いることができる。また、第５バネ５は、発電素子に内蔵された弾性体（バネ）であってもよい。
【０１６９】
〔まとめ〕
本発明の一態様に係る操作部および動作部の復帰機構は、操作部と、動作部と、ベース部と、上記操作部と上記動作部との間で働く第１バネと、上記操作部と上記ベース部との間で働く第２バネとを備え、上記操作部は、外力によって第１位置から第２位置に運動するとともに、上記第２バネから与えられる力によって上記第２位置から上記第１位置に運動し、上記動作部は、上記操作部の上記第１位置と上記第２位置との間での運動に応じて、第３位置と第４位置との間で運動し、上記第１バネは、上記操作部に加わる外力、および、上記第２バネから与えられる力の少なくともいずれか一方によって蓄積された弾性エネルギーによって上記動作部を運動させるものであり、上記第２バネは、上記操作部に加わる外力によって蓄積された弾性エネルギーによって上記操作部を上記第１位置に復帰させるものであり、上記動作部には、上記動作部が上記第３位置および上記第４位置のうち少なくともいずれか一方の位置にある場合、上記動作部を該位置に保持しようとする保持力が働いており、上記操作部が上記第１位置にあるときに上記第２バネの力が上記操作部に加わる方向は、上記操作部が上記第２位置にあるときに上記第２バネの力が上記操作部に加わる方向に対して平行ではなく、上記第２バネの力のうち上記操作部の運動方向の成分は、上記操作部が復帰する方向を正として、上記操作部が上記第１位置にあるときよりも上記第２位置にあるときの方が小さい。
【０１７０】
上記の構成によれば、例えば第３位置において保持力が働く場合、操作部の第１位置から第２位置への運動に応じて、第１バネおよび第２バネに弾性エネルギーが蓄積される。第１バネの復元力による影響が保持力を越えると、第１バネに蓄積された弾性エネルギーが解放され、操作速度に関わらず動作部を高速で運動させることができる。同様に第４位置において保持力が働く場合、復帰時に動作部を高速で運動させることができる。また、操作部の位置に応じて第２バネの力が加わる方向が変化する。これにより、第２バネの力が加わる方向に応じて、第２バネの復元力のうち操作部の運動方向に作用する成分を変化させることができる。
【０１７１】
ここで、第２バネは、操作部および動作部をそれぞれ第１位置および第３位置に復帰させるために設けられるものであるが、上記の構成によれば、上記第２バネの力のうち上記操作部の運動方向の成分は、上記操作部が上記第１位置にあるときよりも上記第２位置にあるときの方が小さい。そのため、操作部の操作に必要な外力の最大値を低減することができる。
【０１７２】
上記復帰機構は、上記操作部が上記第１位置にあるときに上記第２バネが上記操作部に加える力の方向は、上記操作部が運動する方向に対して斜めである構成であってもよい。
【０１７３】
例えば操作部が平行移動をする場合、操作部が運動する方向に対して第２バネが操作部に加える力の方向を斜めにすることにより、第２位置において第２バネが操作部を復帰させる力を低減することができる。
【０１７４】
上記復帰機構は、上記操作部が上記外力から解放されると、上記第１バネおよび上記第２バネの合力によって、上記操作部は上記第２位置から上記第１位置へ復帰し、上記操作部の復帰によって生じた上記第１バネの力によって、上記動作部は上記第４位置から上記第３位置へ復帰する構成であってもよい。
【０１７５】
上記復帰機構は、上記操作部が上記第２位置にあるときの上記第２バネの力は、上記操作部が上記第１位置にあるときの上記第２バネの力よりも大きく、上記第２バネが接続された点である上記操作部の操作点が復帰する方向と、上記第２バネの力が上記操作部に加わる方向との間の角度をθとすると、上記操作部が上記第１位置にあるときの|cosθ|より、上記操作部が上記第２位置にあるときの|cosθ|は小さい構成であってもよい。
【０１７６】
上記の構成によれば、|cosθ|に応じて、第２バネの力のうち操作部の運動方向に作用する力が小さくなる。それゆえ、第２位置において第２バネが操作部を復帰させる力を低減することができる。
【０１７７】
上記復帰機構は、上記操作部が上記第１位置から上記第２位置に変位する間、上記第２バネの力のうち上記操作部の運動方向の成分は、単調減少する構成であってもよい。
【０１７８】
上記の構成によれば、操作部が第１位置から第２位置へ変位するのにしたがって、第２バネが操作部を復帰させる力を減少させることができる。
【０１７９】
上記第２バネは、トーションバネまたは板バネであってもよい。
【０１８０】
本発明の一態様に係る発電装置は、上記復帰機構と、磁石と、コイルとを備え、上記動作部の運動に連動して、上記コイルを通過する、上記磁石の磁束を変動させることによって、上記コイルに電流を誘導する構成であってもよい。
【０１８１】
本発明の一態様に係るスイッチ装置は、上記復帰機構と、発信装置とを備え、上記操作部の位置に応じて、上記発信装置は外部の装置に信号を発信する構成であってもよい。
【０１８２】
本発明の一態様に係る加速機構は、操作部と、動作部と、ベース部と、上記操作部と上記動作部との間で働く第１バネと、上記動作部と上記ベース部との間で働く第３バネとを備え、上記操作部は、外力によって第１位置から第２位置に運動し、上記動作部は、上記操作部の上記第１位置と上記第２位置との間での運動に応じて、第３位置と第４位置との間で運動し、上記第１バネは、上記操作部に加わる外力によって蓄積された弾性エネルギーによって上記動作部を運動させるものであり、上記動作部には、上記動作部が上記第３位置および上記第４位置のうち少なくともいずれか一方の位置にある場合、上記動作部を該位置に保持しようとする保持力が働いており、上記動作部が上記第３位置にあるときに上記第３バネの力が上記動作部に加わる方向は、上記動作部が上記第４位置にあるときに上記第３バネの力が上記動作部に加わる方向に対して平行ではなく、上記第３バネの力のうち上記動作部の運動方向の成分は、上記動作部が上記第４位置から上記第３位置に復帰する方向を正として、上記動作部が上記第３位置にあるときよりも上記第４位置にあるときの方が小さい。
【０１８３】
上記の構成によれば、例えば第３位置において保持力が働く場合、操作部の第１位置から第２位置への運動に応じて、第１バネに弾性エネルギーが蓄積される。第１バネの復元力による影響が第３バネの復元力の運動方向の成分と保持力との和を越えると、第１バネに蓄積された弾性エネルギーが解放され、操作速度に関わらず動作部を高速で運動させることができる。同様に第４位置において保持力が働く場合、復帰時に動作部を高速で運動させることができる。また、動作部の位置に応じて第３バネの力が加わる方向が変化する。これにより、第３バネの力が加わる方向に応じて、第３バネの復元力のうち操作部の運動方向に作用する成分を変化させることができる。
【０１８４】
上記の構成によれば、上記第３バネの力のうち上記動作部の運動方向の成分は、上記動作部が上記第３位置にあるときよりも上記第４位置にあるときの方が小さい。そのため、動き始めた動作部をさらに加速させることができる。
【０１８５】
上記加速機構は、上記操作部と上記ベース部との間で働く第４バネを備え、上記第４バネは、上記操作部に加わる外力によって蓄積された弾性エネルギーによって上記操作部を上記第１位置に復帰させるものであってもよい。
【０１８６】
上記加速機構は、上記動作部と上記ベース部との間で働く第５バネを備え、上記第５バネは、上記動作部の上記第３位置から上記第４位置への運動によって蓄積された弾性エネルギーによって上記動作部を上記第３位置に復帰させるものであってもよい。
【０１８７】
上記動作部が上記第３位置にあるときに上記第３バネが上記動作部に加える力の方向は、上記動作部が運動する方向に対して斜めであってもよい。
【０１８８】
上記第３バネが接続された点である上記動作部の接続点が復帰する方向と、上記第３バネの力が上記動作部に加わる方向との間の角度をθとすると、上記動作部が上記第３位置にあるときのcosθより、上記動作部が上記第４位置にあるときのcosθは小さい構成であってもよい。
【０１８９】
上記の構成によれば、cosθに応じて、第３バネの力のうち動作部の運動方向に作用する力が小さくなる。それゆえ、動作部の第３位置から第４位置への運動、または第４位置から第３位置への運動を加速させることができる。
【０１９０】
上記動作部が上記第４位置から上記第３位置に復帰する方向を正として、上記動作部が上記第３位置から上記第４位置に変位する間、上記第３バネの力のうち上記動作部の運動方向の成分は、単調減少する構成であってもよい。
【０１９１】
上記の構成によれば、動作部の運動に対する第３バネによる反発力は単調減少するので、動き始めた動作部を第１バネによってさらに加速させることができる。
【０１９２】
上記保持力は磁力であってもよい。
【０１９３】
上記動作部は上記第３位置から上記第４位置に回転運動する構成であってもよい。
【０１９４】
上記第３バネは、トーションバネまたは板バネであってもよい。
【０１９５】
本発明の一態様に係るスイッチ装置は、上記加速機構と、発信装置とを備え、上記操作部の位置に応じて、上記発信装置は外部の装置に信号を発信する。
【０１９６】
本発明の一態様に係る発電装置は、上記加速機構と、磁石と、コイルとを備え、上記動作部の運動に連動して、上記コイルを通過する、上記磁石の磁束を変動させることによって、上記コイルに電流を誘導する。
【０１９７】
本発明の一態様に係る発信装置は、上記発電装置を備え、上記発電装置によって発電された電力を用いて、外部の装置に信号を発信する構成であってもよい。
【０１９８】
本発明の一態様に係るスイッチ装置は、上記発信装置を備え、上記操作部の位置に応じて、上記発信装置は上記外部の装置に信号を発信する構成であってもよい。
【０１９９】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０２００】
本発明は、復帰機構、加速機構、発電装置、発信装置、およびスイッチ装置に利用することができる。
【符号の説明】
【０２０１】
１    第１バネ
２    第２バネ
３    第３バネ
４    第４バネ
５    第５バネ
１０、３０〜３６    復帰機構
１１    操作部
１１ａ    操作点
１２    動作部
１２ａ    動作点
１２ｅ    接続点
１３    ベース部
１４    プランジャ
２１ａ・２１ｂ    磁石
２３ａ・２３ｂ    粘着体
２４    弾性体
４０    スイッチ装置
４１    筐体
４２    コイル
４３ａ・４３ｂ    ヨーク
４４    磁石
４５    発信装置
５０、５１    復帰機構（加速機構）
【要約】
操作に必要な力が小さい復帰機構を実現する。本発明の一態様に係る復帰機構（１０）は、操作部（１１）と動作部（１２）との間で働く第１バネ（１）と、操作部（１１）とベース部（１３）との間で働く第２バネ（２）とを備える。操作部（１１）が第１位置にあるときに第２バネ（２）の働く方向は、操作部（１１）が第２位置にあるときに第２バネ（２）の働く方向に対して平行ではない。第２バネ（２）の力のうち操作部（１１）の運動方向の成分は、操作部（１１）が第１位置にあるときよりも第２位置にあるときの方が小さい。【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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