(57)【要約】【課題】高信頼性の慣性力スイッチを提供しようとするものである。【解決手段】絶縁性ケース１と、該絶縁性ケース１に一端が片持ち梁状に固定された導電性の板バネ４と、前記絶縁性ケース１内の底面で前記板バネ４の固定されていない他端と対向する位置に配置された接点電極部６と、前記板バネ４の片持ち梁状に固定された一端と導通する外部接続用の端子部５ａと、前記板バネ４の固定されていない他端と対向する位置に配置された接点電極部６と導通する外部接続用の端子部６ａと、慣性力を受け前記板バネ４に対しおおむね垂直方向に可動するように配置された慣性体３と、該慣性体３を位置決めし該慣性体３を可動方向へ案内する凹部２ａを設けた慣性体ガイド部材２と、を有する慣性力スイッチとする。前記慣性体３は慣性作用により凹部２ａでガイドされながら板バネ４を押し下げ接点電極部６に接触させてスイッチング動作を行う。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、
絶縁性ケースと、
該絶縁性ケースに一端が片持ち梁状に固定された導電性の可撓性部材と、
前記絶縁性ケース内の底面で前記可撓性部材の固定されていない他端と対向する位置に配置された接点電極部と、
前記可撓性部材の片持ち梁状に固定された一端と導通する外部接続用の端子部と、
前記可撓性部材の固定されていない他端と対向する位置に配置された接点電極部と導通する外部接続用の端子部と、
慣性力を受け前記可撓性部材に対しおおむね垂直方向に可動するように配置された慣性体と、
該慣性体を位置決めし該慣性体を可動方向へ案内する凹部を設けた慣性体ガイド部材と、
を有することを特徴とする慣性力スイッチ。
【請求項２】
少なくとも、
第一の電極パターンと第二の電極パターンとを有する基板と、
前記基板の第一の電極パターンと電気的接続をなすように一端が片持ち梁状に固定され他端が前記基板の第二の電極パターンと対向する位置になるよう配置した導電性の可撓性部材と、
慣性力を受け前記可撓性部材に対しおおむね垂直方向に可動するように配置された慣性体と、
該慣性体を位置決めし該慣性体を可動方向へ案内する凹部を設けた慣性体ガイド部材と、
を有することを特徴とする慣性力スイッチ。
【請求項３】
前記慣性体が球状であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の慣性力スイッチ。
【請求項４】
前記基板の第一の電極パターンと第二の電極パターンは、それぞれスルーホールにて基板裏面側に導出され、基板裏面側に設けられた外部接続用パターンとそれぞれ接続されたことを特徴とする請求項２記載の慣性力スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、小型の慣性力スイッチに関するもので、振動、衝撃、傾き等微少な慣性力を利用したスイッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】
振動、衝撃、傾き等の微少な慣性力が作用しいている間、スイッチをＯＮ状態に保つ慣性力スイッチとして、バネや重りを用いた機械的スイッチが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
実開昭５０−１５４４７０号公報（第１−２頁、第１図、第２図）
【０００４】
以下、図面に基づいて従来技術を説明する。図１１から図１３は従来技術による慣性力スイッチの構成を示す図である。
図１１は従来技術による慣性力スイッチの上面図、図１２は従来技術による慣性力スイッチの側面断面図、図１３は従来技術による慣性力スイッチの側面断面図で慣性力が作用した状態を示す図である。
【０００５】
２７は絶縁性ケースで、該絶縁性ケース２７内に空間部を有するように蓋部２８を上方に配置固定してある。２９は弾性力を有する導電性の板バネで、一端が固定部２０に固定されている。固定部２０は導電性の部材であり、外部接続用の端子部２０ａを有するものである。一方、前記板バネ２９の他端には導電性の慣性体２１が固定具２２により固定されている。２３は接点電極部で、絶縁性ケース２７内の慣性体２１と対向する位置に設けられている。２３ａは接点電極部２３と導通をとるための外部接続用の端子部である。
【０００６】
前記慣性体２１は外力が加わっていない時には、図１２に示すように接点電極部２３と接しない位置に保持される状態に構成されている。ここで、図１２に示す矢印Ａ方向とは逆方向に外力が加わると、慣性体２１には慣性力が作用し図１３に示すように矢印Ａ方向へ可動して接点電極部２３に接触し、前記外部接続用の端子部２０ａと前記外部接続用の端子部２３ａとの間を導通状態にする。慣性力が作用している間は慣性体２１が接点電極部２３に接触した状態を保持する構成であるため、例えば慣性力が作用している間はスイッチをＯＮ状態に保ちたい装置などに用いられている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術の慣性力スイッチは、図１２及び図１３に示したように、Ａ方向とは逆方向の外力が加わったとき、慣性力が作用し慣性体２１を接点電極部２３に接触させ導通状態とすることを実現したものである。したがって、慣性体２１をＡ方向へ可動させる方向以外の外力に対しては反応しない構成となっている。ここで、慣性体２１は板バネ２９に固定具２２により固定されているので、慣性体２１をＡ方向へ可動させる方向以外の外力を受けた場合にも板バネ２９に対して何らかの応力を加える結果となる。このため、継続的に使用されることで板バネ２９に変形等のダメージを与えてしまう。また、加わる応力により固定具２２にダメージを与え、慣性体２１が板バネ２９から脱落してしまうという問題があり、製品の信頼性を低下していた。
【０００８】
又、従来技術の慣性力スイッチの構造では、絶縁性ケース２７の内側底面に、導電性の部材である固定部２０、外部接続用の端子部２０ａと接点電極部２３、外部接続用の端子部２３ａを設ける必要がある。これらは、例えば金属部材により形成されるので、ある程度の厚みを保って形成しなければならず部品自体を薄くできない。従って、さらなる慣性力スイッチの薄型化の妨げになっている。さらに、固定部２０、外部接続用の端子部２０ａ、接点電極部２３、外部接続用の端子部２３ａを用いる構造では、絶縁性ケース２７内におけるそれぞれの位置精度を正確に組み立てる必要があるが、それぞれ個々の部品を用いて絶縁ケース２７の中に個々に組み込むので組み立てが非常に困難で、製造工数も増し、高コストになり、さらなるコストダウンが図れないという問題があった。
【０００９】
本発明の目的は、上記問題を解決しようとするもので、製造が容易で安価であり、さらに小型化した高信頼性の慣性力スイッチを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する為の本発明の要旨は、少なくとも、絶縁性ケースと、該絶縁性ケースに一端が片持ち梁状に固定された導電性の可撓性部材と、前記絶縁性ケース内の底面で前記可撓性部材の固定されていない他端と対向する位置に配置された接点電極部と、前記可撓性部材の片持ち梁状に固定された一端と導通する外部接続用の端子部と、前記可撓性部材の固定されていない他端と対向する位置に配置された接点電極部と導通する外部接続用の端子部と、慣性力を受け前記可撓性部材に対しおおむね垂直方向に可動するように配置された慣性体と、該慣性体を位置決めし該慣性体を可動方向へ案内する凹部を設けた慣性体ガイド部材と、を有することを特徴とする。
【００１１】
前記慣性体を前記慣性体ガイド部材に設けた凹部に配置することにより、慣性力の加わる方向に正確に可動させることができる。また、前記慣性体は前記可撓性部材に対しおおむね垂直方向に可動するように配置され、前記可撓性部材に固定されておらず、前記慣性体ガイド部材の凹部によって可動方向に案内されるため、一定方向以外の慣性力が前記可撓性部材に作用しないため、一定方向以外の慣性力による可撓性部材へのダメージを無くすことが可能となり、高信頼性の慣性力スイッチを提供することができる。
【００１２】
また、少なくとも、第一の電極パターンと第二の電極パターンとを有する基板と、前記基板の第一の電極パターンと電気的接続をなすように一端が片持ち梁状に固定され他端が前記基板の第二の電極パターンと対向する位置になるよう配置した導電性の可撓性部材と、慣性力を受け前記可撓性部材に対しおおむね垂直方向に可動するように配置された慣性体と、該慣性体を位置決めし該慣性体を可動方向へ案内する凹部を設けた慣性体ガイド部材と、を有することを特徴とする。
【００１３】
基板上に第一の電極パターンと第二の電極パターンを形成するので、それぞれの電極パターンの位置精度が容易に確保でき、製造が容易で安価にできる。また、前記基板を用いて構成するので小型化が可能となり、高信頼性の慣性力スイッチを提供することができる。
【００１４】
また、前記慣性体が球状であることを特徴とする。
【００１５】
前記慣性体が球状であって角部がないため、前記慣性体ガイド部材の凹部内での可動がスムーズとなり高信頼性の慣性力スイッチを提供することができる。
【００１６】
また、前記基板の第一の電極パターンと前記第二の電極パターンは、それぞれスルーホールにて基板裏面側に導出され、基板裏面側に設けられた外部接続用パターンとそれぞれ接続されたことを特徴とする。
【００１７】
前記基板の第一の電極パターンと前記第二の電極パターン基板を、スルーホールを用いて前記基板裏面側に設けられた外部接続用パターンとそれぞれ接続する構成としたので、基板両面の任意の位置に電極パターンと外部接続用パターンを容易に形成できる。また、基板実装性の良い慣性力スイッチを提供することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照しながら本発明の一実施形態について説明する。図１から図３は本発明の第１の実施形態を示す慣性力スイッチの上面図と断面図で、図１は本発明の慣性力スイッチの一部を透視した上面図、図２は本発明の慣性力スイッチの側面断面図、図３は本発明の慣性力スイッチの側面断面図で、慣性力が作用した状態を示す図である。
【００１９】
１は絶縁性ケースで、該絶縁性ケース１の上方には慣性体ガイド部材２が配置固定してある。該慣性体ガイド部材２は蓋部を兼ねる部材であるが、蓋部を別体に構成した物であっても良い。４は該絶縁性ケース１に一端が片持ち梁状に固定された導電性の可撓性部材で、本実施形態では弾性力を有する導電性の板バネであり、一端が固定部５に固定されている。固定部５は前記板バネ４の片持ち梁状に固定された一端と導通する導電性の部材であり、外部接続用の端子部５ａを有するものである。図２に示す本発明の実施形態においては、前記固定部５と前記外部接続用の端子部５ａが一体に形成されたものであるが、電気的導通を確実に確保できれば別体であってもかまわない。
【００２０】
３は慣性力を受け前記板バネ４に対しおおむね垂直方向に可動するように配置された慣性体であって、前記板バネ４の固定されていない他端に配置されている。該慣性体３は慣性体ガイド部材２の凹部２ａ内に配置され、前記板バネ４の平面に接触した状態で配置されているが、固定はされていない。凹部２ａは慣性体３の外周形状に合わせて形成されており、慣性体３が凹部２ａによりガイドされて垂直方向に可動可能となるよう形成されている。前記凹部２ａの位置は、板バネ４と、慣性体３の質量と、慣性体３に作用する慣性力を考慮して最適な位置に設けられる。なお、本発明の実施形態においては導電性の可撓性部材として板バネ４を用いているが、導電性の可撓性部材であれば板バネに限定されるものではない。
【００２１】
６は前記板バネ４の固定されていない他端と対向する位置に配置された接点電極部で、絶縁性ケース１内の慣性体３と対向する位置に設けられている。６ａは接点電極部６と導通をとるための外部接続用の端子部である。前記接点電極部６と前記外部接続用の端子部６ａは一体に形成しても良く、また別体に形成しても良い。前記慣性体３は外力が加わっていない時には、図２に示すように板バネ端部４ａと接点電極部６とが接しない位置に保持された状態に構成されている。
【００２２】
ここで、図２に示す矢印Ａ方向とは逆方向に外力が加わると、慣性体３には慣性力が作用し図３に示すように下方向（矢印Ａ方向）に可動し板バネ部４の端部４ａを押し下げ、該端部４ａを接点電極部６に接触させる。これにより前記外部接続用の端子部６ａと前記外部接続用の端子部５ａとの間を導通状態にする。慣性力が作用している間は前記導通状態を維持するため、スイッチをＯＮ状態に保つこととなる。
【００２３】
本発明の慣性力スイッチの利用形態の一例として、例えば、回転体に取り付けて利用する場合には、前記慣性体３に対し、図２の矢印Ａ方向へ遠心力が働くように設置することにより、回転体が回転している間はスイッチをＯＮ状態にするスイッチとして利用することができる。
【００２４】
前記慣性体３の形状は、円柱、四角柱等一定の質量を有するものであればどのような形状であってもかまわない。図１から図３に示す第１の実施形態においては、慣性体３を球状に形成している。これは、慣性体３が球状であれば角部がないため、凹部２ａ内での可動がスムーズになり信頼性の高い慣性力スイッチが得られるためである。
【００２５】
図４から図６は本発明の第２の実施形態を示す慣性力スイッチの上面図と断面図で、図４は本発明の慣性力スイッチの一部を透視した上面図、図５は本発明の慣性力スイッチの側面断面図、図６は本発明の慣性力スイッチの側面断面図で慣性力が作用した状態を示す図である。なお、本発明の第１の実施形態と同一の構成部品については同一の番号を付して説明を省略する。
【００２６】
１１は慣性体ガイド部材で、慣性体３を位置決め案内するための凹部１１ａを有している。１２は基板で、慣性体ガイド部材１１内に配置固定された構成である。尚、本実施形態では慣性体ガイド部材１１が本発明の慣性力スイッチの外装部となる構成である。
【００２７】
前記板バネ４はその一端が固定スペーサ１５に固定され、完成状態では慣性体ガイド部材１１と固定スペーサ１５に挟まれた状態となる。固定スペーサ１５は前記板バネ４の片持ち梁状に固定された一端と導通する導電性の部材であり、基板１２上に形成された第一の電極パターン１２ｃと電気的に接続されている。第一の電極パターン１２ｃは一般的な方法で形成された電極パターンであり、スルーホール１２ｆを介して外部接続用パターン１２ｄと電気的に接続されたものである。一方、前記板バネ４の他端には慣性体３が配置されている。
【００２８】
該慣性体３は慣性体ガイド部材１１の凹部１１ａ内に配置され、前記板バネ４の平面に接触した状態で配置されているが、固定はされていない構造である。慣性体ガイド部材１１に形成された凹部１１ａは慣性体３の外周形状に合わせて形成されており、慣性体３が凹部１１ａによりガイドされて垂直方向に可動可能となるよう形成されている。前記凹部１１ａの位置は、板バネ４と、慣性体３の質量と、慣性体３に作用する慣性力を考慮して最適な位置に設けられる。本発明の実施形態においては板バネ４を用いているが、導電性の可撓性部材であれば板バネに限定されるものではない。
【００２９】
１２ａは基板１２上に形成された第二の電極パターンで、前記板バネ４の固定されていない他端との接点電極部となるものである。第二の電極パターン１２ａは、基板１２上の前記慣性体３と対向する位置に設けられている。第二の電極パターン１２ａは第一の電極パターン１２ｃと同様あらかじめ基板１２上に形成されたものである。１２ｂは外部接続用パターンでスルーホール１２ｅを介して前記第二の電極パターン１２ａと電気的接続がなされている。
【００３０】
前記基板１２上に形成される第一の電極パターン１２ｃと第二の電極パターン１２ａは例えば銅箔等で形成される。接触抵抗を小さくするために金メッキ等の表面処理を行う必要があるが、表面処理は各電極パターン形成時に一般的な方法により同時に行われる。
【００３１】
１６は慣性体ガイド部材１１と基板１２の位置関係を一定に保つためのスペーサであり、慣性体ガイド部材１１に一体形成しても良い。基板１２は前記固定スペーサ１５と前記スペーサ１６を介して慣性体ガイド部材１内に配置固定されている。
【００３２】
前記慣性体３は外力が加わっていない時には、図５に示すように板バネ端部４ａと第二の電極パターン１２ａとが接しない位置に保持された状態に構成されている。ここで、図５に示す矢印Ａ方向とは逆方向に外力が加わると、慣性体３には慣性力が作用し図６に示すように下方向（矢印Ａ方向）に可動し板バネ４の端部４ａを押し下げ、該端部４ａを第二の電極パターン１２ａに接触させる。これにより前記外部接続用パターン１２ｂと前記外部接続用パターン１２ｄとの間を導通状態にする。前記第二の電極パターン１２ａは板バネ４の端部４ａの幅より大きいサイズの電極パターンであることが好ましい。慣性力が作用している間は前記した導通状態を維持するため、スイッチをＯＮ状態に保つこととなる。
【００３３】
なお、本発明の慣性力スイッチの利用形態の一例としては、第１の実施形態と同様に、例えば、回転体に取り付けて利用する場合には、前記慣性体３に対し、図２の矢印Ａ方向へ遠心力が働くように設置することにより、回転体が回転している間はスイッチをＯＮ状態にするスイッチとして利用することができる。
【００３４】
また、前記慣性体３の形状は、円柱、四角柱等一定の質量を有するものであればどのような形状であってもかまわない。図４から図６に示す第２の実施形態においても、慣性体３を球状に形成している。これは、慣性体３が球状であれば角部がないため、凹部１１ａ内での可動がスムーズになり信頼性の高い慣性力スイッチが得られるためである。
【００３５】
図７、図８は本発明の第１の実施形態の別の実施例を示す慣性力スイッチの一部側面断面図で、図７（ａ）、図８（ａ）は慣性力が作用していない状態を示す図、図７（ｂ）、図８（ｂ）は慣性力が作用した状態を示す図である。
【００３６】
図７に示す慣性体ガイド部材１３は円錐状の凹部１３ａを有しており、慣性体３の一部が凹部１３ａによりガイドされた構成を示している。図７（ａ）に示すＡ方向に慣性力が作用したとき、図７（ｂ）に示す状態となるが、慣性体３が凹部１３ａから外れ落ちないように構成されていればよい。
【００３７】
図８に示す慣性体ガイド部材１４は半球状の凹部１４ａを有しており、慣性体３の一部が凹部１４ａによりガイドされた構成を示している。図８（ａ）に示すＡ方向に慣性力が作用したとき、図８（ｂ）に示す状態となるが、慣性体３が凹部１４ａから外れ落ちないように構成されていればよい。
【００３８】
図９、図１０は本発明の第２の実施形態の別の実施例を示す慣性力スイッチの一部側面断面図で、図９（ａ）、図１０（ａ）は慣性力が作用していない状態を示す図、図９（ｂ）、図１０（ｂ）は慣性力が作用した状態を示す図である。
【００３９】
図９に示す慣性体ガイド部材１７は図７と同様に円錐状の凹部１７ａを有しており、慣性体３の一部が凹部１７ａによりガイドされた構成を示している。図９（ａ）に示すＡ方向に慣性力が作用したとき、図９（ｂ）に示す状態となるが、慣性体３が凹部１７ａから外れ落ちないように構成されていればよい。
【００４０】
図１０に示す慣性体ガイド部材１８は図８と同様に半球状の凹部１８ａを有しており、慣性体３の一部が凹部１８ａによりガイドされた構成を示している。図１０（ａ）に示すＡ方向に慣性力が作用したとき、図１０（ｂ）に示す状態となるが、慣性体３が凹部１８ａから外れ落ちないように構成されていればよい。
【００４１】
慣性力スイッチは、その仕様上わずかな慣性力を感知することが要求され、例えば２、３Ｇの外力でスイッチがオン、オフするように構成するものがある。また、小型軽量であることも必要条件としてあげられる。前記条件を満たすため、本発明の第１の実施形態では絶縁ケース１の高さを４ｍｍ、幅を２ｍｍ、長さを７ｍｍとし小型に構成し、また、第２の実施形態でも慣性体ガイド部材１１の高さを４ｍｍ、幅を２ｍｍ、長さを７ｍｍとし小型に構成した。球状の慣性体３は直径が１．５ｍｍで重さ１４ｍｇである。さらに慣性体３に２、３Ｇの慣性力が作用したときに板バネ４の端部４ａを押し下げ、該端部４ａを接点電極部６あるいは第二の電極パターン１２ａに接触させる撓み量を得る必要があるが、板バネ４の片持ち状態になるよう固定された端部から慣性体３が板バネ４に接する点（加重点）までの長さを６ｍｍに設定すると良い。前記により凹部２ａの位置が必然的に決まる。尚、板バネ４の板厚は０．０２ｍｍ以下である。また、板バネ４の端部４ａと接点電極部６はスイッチの接点となる部分なので、金メッキなどを施し接触抵抗を小さくする工夫がされている。
【００４２】
【発明の効果】
慣性体を慣性体ガイド部材に設けた凹部に配置したので慣性力の加わる方向に正確に可動させることができ、また、慣性体を可撓性部材に固定されない構成としたので本来動作させたい方向以外の方向の外力が加わっても可撓性部材にダメージを与えることがなくなるという効果を有している。
【００４３】
また、基板上に第一の電極パターンと第二の電極パターンを形成すれば、それぞれの電極パターンの位置精度が容易に確保でき、組み立て作業が容易で、小型化できるという効果を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す慣性力スイッチの一部を透視した上面図。
【図２】図１の慣性力スイッチの側面断面図。
【図３】図１の慣性力スイッチの側面断面図で、慣性力が作用した状態を示す図。
【図４】本発明の第２の実施形態を示す慣性力スイッチの一部を透視した上面図。
【図５】図４の慣性力スイッチの側面断面図。
【図６】図４の慣性力スイッチの側面断面図で、慣性力が作用した状態を示す図。
【図７】本発明の第１の実施形態の他の実施例を示す慣性力スイッチの一部側面断面図で、（ａ）は慣性力が作用していない状態を示す図、（ｂ）は慣性力が作用した状態を示す図。
【図８】本発明の第１の実施形態のさらに他の実施例を示す慣性力スイッチの一部側面断面図で、（ａ）は慣性力が作用していない状態を示す図、（ｂ）は慣性力が作用した状態を示す図。
【図９】本発明の第２の実施形態の他の実施例を示す慣性力スイッチの一部側面断面図で、（ａ）は慣性力が作用していない状態を示す図、（ｂ）は慣性力が作用した状態を示す図。
【図１０】本発明の第２の実施形態のさらに他の実施例を示す慣性力スイッチの一部側面断面図で、（ａ）は慣性力が作用していない状態を示す図、（ｂ）は慣性力が作用した状態を示す図。
【図１１】従来技術による慣性力スイッチの上面図。
【図１２】図１１の慣性力スイッチの側面断面図。
【図１３】図１１の慣性力スイッチの側面断面図で慣性力が作用した状態を示す図。
【符号の説明】
１  絶縁性ケース
２、１１、１３、１４、１７、１８  慣性体ガイド部材
２ａ、１１ａ、１３ａ、１４ａ、１７ａ、１８ａ  凹部
３  慣性体
４  板バネ
４ａ  端部
５  固定部
５ａ、６ａ  外部接続用の端子部
６  接点電極部
１２  基板
１２ａ  第二の電極パターン
１２ｂ、１２ｄ  外部接続用パターン
１２ｃ  第一の電極パターン
１２ｅ、１２ｆ  スルーホール
２０  固定部
２０ａ、２３ａ  外部接続用の端子部
２１  慣性体
２２  固定具
２３  接点電極部
２７  絶縁ケース
２８  蓋部
２９  板バネ
【図１】
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【図２】
2004281058.tif 000004
【図３】
2004281058.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2004281058.tif 000009
【図８】
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【図９】
2004281058.tif 000011
【図１０】
2004281058.tif 000012
【図１１】
2004281058.tif 000013
【図１２】
2004281058.tif 000014
【図１３】
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