(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
リードスイッチに対して、その電極軸と直交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上記磁石の移動方向とに直交し、上記リードスイッチのギャップが閉じる方向が、上記リードスイッチに最接近する位置より手前の位置にある磁石の作る磁界と直角に近くなるように上記磁石の移動方向に対して傾斜している、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、リードスイッチ制御装置を備えた押しボタンスイッチとに関する。
【背景技術】
【０００２】
乗客が少ない路線の電車や気動車には、駅に停車中、不必要に長くドアが開放されたままになって、冬場では暖房による暖気が流出して温度が低下したり、夏場では冷房による車内温度が上昇したりするのを防止するために、乗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】
上記のような車両では、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７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２と、ケーシングに対して出没自在の押しボタン３とを備え、押しボタン３の上記リードスイッチ２側の面部にはリードスイッチ２駆動用の磁石４が取り付けられている押しボタンスイッチがある。
【０００５】
なお、図７では、ケーシング全体の図示は省略している。また、図７の例では、磁石４の磁極軸の方向は、リードスイッチ２の電極軸の方向(長さ方向でもある)と直交する方向に設定されていて、一方のＳもしくはＮの磁極がリードスイッチ２の側に向いている。
【０００６】
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で、電車等の車両での設置が容易になるほか、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、押しボタンの奥行き長さにその変位ストロークを加えた程度の厚みに収まり、薄型化できる等の利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【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】
【０００８】
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、さらにオンオフの動作を確実にする構造が望まれる。
【０００９】
まず、リードスイッチの説明から始めると、リードスイッチはその内部で固定片と可動片の２つのリード片がギャップを挟んで対向しており、それぞれのリード片をＮとＳまたはＳとＮに磁化すれば、ギャップに磁束が通じて吸引力を生じ、可動片が動いてギャップを閉じ、接点をオンにする。また、固定片と可動片の一方をＮまたはＳに磁化した場合も、２つのリード片に磁化の差が生じるので、ギャップに磁束が通じ、吸引力を生じる。押しボタンスイッチは簡単、小型化のために、片側のリードのみを磁化する構造とすることが多い。
【００１０】
片側のリードの磁化の強さでリードスイッチをオン・オフに駆動するリードスイッチ制御装置について述べると、リードスイッチのギャップに働く吸引力は、リード片に働く磁石の磁化力による。磁化力が大きければ、ギャップの吸引力が大きいので、可動片が動いて接点が閉じ、リードスイッチはオンに駆動される。磁化力が小さければ、ギャップの吸引力は小さく、可動片のバネ力によって接点が開かれ、リードスイッチはオフになる。リードスイッチが磁石のＮ極またはＳ極に近ければ強く磁化され、ギャップの吸引力も大きくなり、遠くなれば急激に磁化力は小さくなり、ギャップの吸引力もゼロに近づく。
【００１１】
しかしながら、さらに詳しくみると、リードスイッチの可動片に働く力には、上記した磁石の磁化力によって生じるギャップの吸引力(以下、ギャップ吸引力という)のほかに、磁石から可動片に直接働く吸引力(以下、可動片吸引力という)がある。
【００１２】
図８に示すように、リードスイッチ２において二つのリード片２１、２２がギャップを介して対向し、磁束によって可動片２２にはギャップが閉じるように吸引力を発生する。ギャップが閉じる方向(以下、ギャップ方向Ｇという)が磁石４の移動方向と平行であって、二つのリード片２１、２２のうち固定片２１が磁石４側にあるときを考える。
【００１３】
可動片吸引力(図において、磁石の移動方向がリードスイッチ２の背面側に設定されているとすると、正確には、可動片吸引力のギャップ方向成分)Ｆｒはギャップ吸引力Ｆｇと同方向となり、小さいギャップ吸引力Ｆｇでスイッチはオンとなる。ギャップ吸引力は小さいので、主として磁石４の近接移動にしたがって増加する可動片吸引力Ｆｒが可動片２２のバネの反発力と釣り合うことになる。バネの反発力はギャップの減少にしたがって大きくなるので、可動片２２が徐々に動くことになり、オンオフの際の可動片２２の動きが比較的緩やかで、そのため、スイッチ特性は好くない。
【００１４】
一方、図９に示すように、可動片２２が磁石４側にあるときは、可動片吸引力(正確には、可動片吸引力のギャップ方向成分)Ｆｒは、ギャップ吸引力Ｆｇの方向と逆方向となり、オンに駆動するために大きなギャップ吸引力Ｆｇを必要とする。ギャップ吸引力の大きさはギャップにほぼ反比例するので、ギャップの減少にしたがって急激に大きくなり，オンオフが切り換わる際の可動片２２の動きが跳躍的となって、スイッチ特性は良好である。
【００１５】
リードスイッチ制御装置についてみると、通常、磁石４がリードスイッチ２に最接近する位置より手前の位置にあるときにリードスイッチ２のオンオフが切り換わるが、この手前の位置にある磁石４に対して、リードスイッチ２の可動片２２が磁石４側にあるか、あるいは固定片２１が磁石４の側にあるか等、リードスイッチ２の取り付け状態によって、可動片吸引力Ｆｒが大きく異なり、それに応じてリードスイッチ２がオンオフする磁石４の位置が前後にずれたり、可動片２２の挙動が変化したりし、オンオフ動作の確実性が損なわれるおそれがある。
【００１６】
そこで、本発明の課題は、磁石がリードスイッチに最接近する位置より手前でリードスイッチがオンに駆動される磁石位置付近において、可動片吸引力ができるだけ小さくなるようにして、リードスイッチのオンオフ動作を確実にすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明に係るリードスイッチ制御装置は、上記課題を解決するために、リードスイッチに対して、その電極軸と直交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上記磁石の移動方向とに直交しており、上記リードスイッチのギャップ方向が、上記リードスイッチに最接近する位置より手前の位置にある磁石の発生する磁界に対して直角に近い向きになるよう、上記磁石の移動方向に対して傾斜していることを特徴とするものである。
【００１８】
上記の構成において、前述のようにギャップ方向Ｇとは、ギャップが閉じる方向である。
【００１９】
リードスイッチ制御装置では、通常、磁石がリードスイッチに最接近する位置より手前でリードスイッチのオンオフが切り換わるが、この手前の位置にある磁石に対して、今仮に、リードスイッチのギャップ方向Ｇが磁石の移動方向Ｚと平行になっていると、後述する図５に示すように、可動片の板面（この板面の法線はギャップ方向Ｇと一致する）は、上記位置の磁石の磁極方向に近い角度で対面しているから、可動片吸引力のギャップ方向成分が大きく、この可動片吸引力の分力がギャップ吸引力に加算または減算されるので、可動片の挙動が変化してしまう。
【００２０】
これに対して、本発明のように、リードスイッチのギャップ方向が上記磁石の移動方向に対して所要角度傾斜していると、後述する図６に示すように、リードスイッチの可動片の板面は、リードスイッチに最接近する位置より手前の位置にある磁石に対して直角、すなわち、可動片の板面は、リードスイッチと上記位置の磁石との結ぶ方向と直角になり、磁石側には向かないから、可動片吸引力のギャップ方向成分はほぼ０となる。ギャップ吸引力は、リードスイッチと磁石との間の距離にのみ依存し、ギャップ方向の傾斜角度によって変化しない。そのため、可動片に作用するのはギャップ吸引力のみとなり、リードスイッチは、ギャップ吸引力と可動片のバネの反発力との大小関係でオンオフ駆動され、可動片吸引力の影響を受けない。
【００２１】
本発明に係る押しボタンスイッチは、上記した発明に係る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ものである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、リードスイッチがオンオフ動作する時に、磁石からリードスイッチの可動片に直接働く吸引力(可動片吸引力)の影響を小さくして、リードスイッチがギャップ吸引力と可動片のバネの反発力とによりオンオフ動作するようにし、リードスイッチのオンオフ動作を確実にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の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】上記実施形態における磁石とリードスイッチの位置関係を示す斜視図。
【図４】上記実施形態における磁石とリードスイッチの配置図。
【図５】比較例の動作説明図。
【図６】上記実施形態の動作説明図。
【図７】従来の押しボタンスイッチの概略斜視図。
【図８】可動片吸引力を説明するためのリードスイッチの断面図。
【図９】可動片吸引力を説明するためのリードスイッチの他の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１ないし図４は、本発明の実施形態を示すものである。この実施形態に係る押しボタンスイッチは、図１および図２に示すように、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の開閉に関与する磁石(永久磁石)４とを備えている。
【００２５】
ケーシング１は合成樹脂製で、内部にリードスイッチ２が固定的に装着されている。リードスイッチ２は、その電極軸(長手方向軸でもある)がケーシング１の左右を向く所定の向きとなっている。
【００２６】
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を突出方向に付勢するバネ５が設けられている。ケーシング１の前面には押しボタン３の鍔３aを受け止める蓋板６が取り付けられている。
【００２７】
磁石４は、押しボタン３のリードスイッチ２に面する側に埋め込む形で取り付けられており、このように押しボタン３に取り付けられることで、押しボタン３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移動するようになっている。なお、磁石４は、リードスイッチ２の一方のリード片に磁力を作用させるよう、リードスイッチ２の左右片側に偏位した部分に臨んでいる。
【００２８】
そして、図３および図４に示すように、リードスイッチ２の電極軸をＸ軸とし(図４では、Ｘ軸は図面の紙面と直交している)、リードスイッチ２の電極軸と直交する方向であって磁石４の移動方向をＺ軸方向とし、上記Ｘ軸にもＺ軸にも直交する直交軸をＹ軸とすると、磁石４は、リードスイッチ２に対してＹ軸上の位置ｙにあり、その磁極軸(Ｓ−Ｎ軸)はＹ軸と平行である。
【００２９】
磁石４とリードスイッチ２との位置関係では、押しボタン３の非操作時、磁石４は、リードスイッチ２から離れた位置にあり、押しボタン３を所定ストローク押し込んだ状態では、磁石４はリードスイッチ２に最接近するようになっている。
【００３０】
また、図４に示すように、リードスイッチ２には電極として固定片２１と可動片２２があり、磁界が作用しない状態では、可動片２２に取り付けられたバネの反発力、もしくは可動片２２自体の弾力を利用したバネ力により、可動片２２と固定片２１は開いて、その間にギャップを形成している。
【００３１】
上記構成において、本発明の特徴とするところは、ケーシング１に対するリードスイッチ２はその電極軸(Ｘ軸)周りの取り付け角度が調整されていることである。リードスイッチ２においてギャップ方向（ギャップが閉じる方向）Ｇを、磁石４の移動方向であるＺ軸に対して角度γ傾斜させることで、リードスイッチ２の取り付け角度が調整されている。
【００３２】
上記角度γは、ギャップ方向Ｇがリードスイッチ２に最接近する位置より手前の位置にある磁石４の作る磁界の方向と直角になる角度である。
【００３３】
次に、上記実施形態の動作を、比較例と対比して説明する。
【００３４】
今仮に、図５の比較例に示すように、リードスイッチ２のギャップ方向Ｇが磁石４の移動方向であるＺ軸に対して傾斜していない、すなわち、ギャップ方向ＧがＺ軸と平行であるとすると、磁石４がリードスイッチに最接近する位置よりも手前の位置にあるとき、磁石４による可動片吸引力ＦＲは上記位置にある磁石４の磁極の方向を向いているが、可動片２２はギャップ方向にしか動けないので、可動片吸引力ＦＲのうちギャップ方向成分Ｆｒのみ有効である。可動片吸引力ＦＲのギャップ方向成分Ｆｒは、ギャップ吸引力Ｆｇとは逆方向となる。ギャップ方向ＧはＺ軸と平行になっているので、磁石４がＺ軸方向に移動して、磁石４の接近によりギャップ吸引力Ｆｇが大きくなっても、可動片吸引力のギャップ方向成分Ｆｒも増加するので、リードスイッチ２をオンに駆動するためには、さらに磁石４をリードスイッチ２との最接近位置に近づける必要がある。
【００３５】
これに対して、本発明の実施形態では、図６に示すように、ギャップ方向Ｇが磁石４の移動方向であるＺ軸に対して角度γ傾斜しており、ギャップ方向Ｇは、リードスイッチ２に最接近する位置よりも手前の位置にある磁石４の磁界の方向とほぼ直角になっている。この状態では、可動片２２に上記の比較例の場合と同じ大きさの可動片吸引力ＦＲが作用していても、そのギャップ方向成分Ｆｒは０、もしくは０に近い値になっており、リードスイッチ２は容易にオンに駆動される。このようにギャップ方向Ｇを角度γ傾斜させることで、リードスイッチをオンにする磁石位置付近での可動片吸引力の影響をなくし、ギャップ吸引力Ｆｇと可動片２２のバネの反発力との関係で、リードスイッチをオンに駆動させることができる。
【符号の説明】
【００３６】
１    ケーシング
２    リードスイッチ
２１  固定片
２２  可動片
３    押しボタン
４    磁石
Ｇ    ギャップ方向
Ｆｇ  ギャップ吸引力
ＦＲ  可動片吸引力
Ｆｒ   可動片吸引力のギャップ方向成分
γ    傾斜角度
【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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