(57)【要約】パネル取付け型薄形回転式スイッチ１７０、３００は、ノブ１７５、２１０、３０５と、回転止めサブアセンブリ１８０、２２０と、軸２５５、３６５と、ブッシング１８５、２６０、３５５と、パネル１９７とを含む。ノブは単に１つまたは複数のロックねじ１７７によって軸に保持されており、回転止めサブアセンブリの動作はノブの除去によって変わることはない。回転止めサブアセンブリ全体はパネルのノブ側またはユーザ側に位置する。ブッシングと軸のみがパネルを通って延びている。軸は、プリント回路板３７４の上の回路と係合する回転式スイッチの接点２６５、３７２などの回転式構成要素に連結されている。スイッチまたは電気接続部はパネルの下表面の上にまたはこれに並置して置かれている。
2006508500.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単一のばねを有する回転止めサブアセンブリと、
パネルのユーザ側で回転止めサブアセンブリを実質的に覆うノブと
を含むパネル取付け型回転式スイッチ。
【請求項２】
回転止めサブアセンブリの動作がノブとは独立している請求項１に記載のパネル取付け型回転式スイッチ。
【請求項３】
ばねがその各端部の上に１つずつある２個の球に結合されている請求項１に記載のパネル取付け型回転式スイッチ。
【請求項４】
球がパネルの中に延びていない請求項３に記載のパネル取付け型回転式スイッチ。
【請求項５】
パネルと回転止めサブアセンブリとを通って延在し、ノブと結合する軸を更に含む請求項３に記載のパネル取付け型回転式スイッチ。
【請求項６】
軸が更に電気接点に結合され、電気接点はパネルの下側でプリント回路板に接触する請求項５に記載のパネル取付け型回転式スイッチ。
【請求項７】
回転止めサブアセンブリが更に円筒形の丸い突出部を有する回転止めスプロケットを含み、丸い突出部はばね、軸、および回転子と協働してスイッチ位置を設定する請求項６に記載のパネル取付け型回転式スイッチ。
【請求項８】
スイッチ位置が電気回路を定義する請求項７に記載のパネル取付け型回転式スイッチ。
【請求項９】
パネルのユーザ側に完全に囲まれた回転止めサブアセンブリを有するパネル取付け型回転式スイッチ。
【請求項１０】
パネルのユーザ側に位置する回転止めサブアセンブリを協働する軸を提供し、軸はパネルの下側で電気接続部に結合しているステップと、
軸を回転することによって回路を選択し、これによって電気接続部を、回路に近似した形態でプリント回路板に接触させるステップと
を含むパネル取付け型回転式スイッチを使用して電気回路を選択する方法。
【請求項１１】
パネルのユーザ側に位置する独立した回転止めサブアセンブリと、
回転止めサブアセンブリと協働してパネルの下側の電気接続部を操作する軸と
を含むパネル取付け型回転式スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００２年８月２９日に出願された米国特許仮出願第６０／４０７１５９号の利益を特許出願するもので、この仮出願はその全体が参照によって本出願に組み込まれている。
【０００２】
本発明は、電気機械回転式スイッチに関する。
【背景技術】
【０００３】
回転式電気機械スイッチは概して、１つの端子に連結された回転軸を有する装置であって、１つまたは複数の他の端子への接続を行うか切ることができるものとして定義される。回転式電気機械エンコーダは、回転式スイッチの特性全体を含むが、追加の機械作動機構を有する。いずれにしても、ユーザは一般的に回路を手動で選択するためにスイッチを操作する。
【０００４】
回転式スイッチとエンコーダは、ユーザが電気装置を制御するために、パネルまたはその他の支持構造の上に取り付けられることが多い。スイッチの一部分をパネルの片側（ユーザの側）に置き、スイッチの他の部分をパネルの他の側（内側）に置くことが通常である。多くの例では、パネルのユーザ側にあるスイッチの部分だけが軸のセクションおよびノブ、またはその他の作動手段である。一般に、スイッチの大部分はパネルの内側の上にある。長年の間、この形式の構成は十分であったが、時が経つにつれて、電気装置のサイズがかなり小さくなり、スイッチのサイズ、特にパネル内側上の部分を小さくすることが必要になった。
【０００５】
パネルの下により小さな室を有するより小さな装置の必要性を満たすために、スイッチの構成要素のサイズも小さくなった。それでも、これらのスイッチは部分的に機械的構成要素から構成されるので、有用性を保ちながらいかに小さくできるかについては実際的な限界が残った。構成要素のサイズを小さくするだけではなく、様々な設計の必要性が生じてきた。この様な設計の１つは、Ｏｌｓｓｏｎの米国特許第４４５４３９１号明細書（１９８４年６月）に教示されている。Ｏｌｓｓｏｎは、スイッチの本体内でディップスイッチの作動部材が設定される集積回路板の上で使用される薄形ディップスイッチを記載している。スイッチの垂直断面を小さくすることによって、低い全体的フットプリントを板のために達成することができる。しかし、Ｏｌｓｓｏｎによって教示されたスイッチ設計は、パネル取付け式スイッチに関する設計の問題に取り組むものではない。スイッチ設計における問題に取り組む別の特許は、Ｇｅｎｚ他の米国特許第６３１２２８８号明細書（２００１年１１月）に記載されている。Ｇｅｎｚは薄形組合せスイッチとコネクタ組立体を教示している。Ｇｅｎｚによって記載されたスイッチは結果として全体的に薄形の組合せ構成要素となることができるが、このスイッチはまだパネル取付け式スイッチの問題、特にパネル下の空間が限られているために生じる問題に取り組むものではない。
【０００６】
Ｇｒａｖｅの米国特許第６０４３８５５号明細書（２０００年３月）は、航空機におけるエビオニクスパネルの上に置かれるＬＣＤを囲むベゼル（ｂｅｚｅｌ）の上に取り付けたスイッチを対象としている。米国特許第６０４３８５５号明細書は、スイッチのノブの中に回転止めが少なくとも部分的に位置する設計を教示している。それでもなお、米国特許第６０４３８５５号明細書の設計は次の欠点を有する。すなわち、回転止めはノブの中に収容されているので、ノブを外さなければならないときにはスイッチは機能しないか不適切に機能すること、ノブ内に回転止めが完全には入っていないこと、設計には２つのばねが必要であること、およびばねが垂直に取り付けられて、ノブの垂直方向全体の輪郭を増すことである。
【０００７】
電子装置は全く小さくなっているので、よりコンパクトな設計およびノブとの依存関係が少ない設計が必要とされる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の主題は、スイッチが上に取り付けられるパネルの外側に回転止め機構を有する、薄形スイッチである。このスイッチは、回転止め機構の一部として単一の実質的に水平のばねを有し、回転止めサブアセンブリはノブによって実質的に覆われている。
【０００９】
別の態様は、スイッチがノブとは独立して動作する装置と方法を含む。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の様々な目的、特徴、態様、および利点は、添付の図面と共に、本発明の好ましい実施形態の下記の詳細な説明から更に明らかになろう。添付の図面において同様な参照番号は同様な構成要素を表す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
先ず図１ａを参照すると、従来の技術による回転式スイッチ１００は、回転止め機構１１０と、ノブ１２０と、ばね１３０と、球１４０と、軸１５０と、パネル１６０から構成されている。
【００１２】
回転止め機構１１０は、少なくとも部分的にばね１３０と球１４０から構成されている。２つのばね１３０が存在し、各ばねはノブ１２０の中のチャネルに収容されていることに留意されたい。ばねがノブの中に収容されているので、回転止めサブアセンブリの動作はノブに依存している。ばね１３０は軸に平行に寸法的には細長くなっていることにも留意されたい。従来の技術による回転式スイッチの更に別の注目すべき特徴は、パネルの中へ入っている回転止め機構１１０の延長部である。
【００１３】
図１ｂは、全体としてノブ１７５と、回転止めサブアセンブリ１８０と、ブッシング１８５と、パネル１９７とから構成される回転式スイッチ１７０を示す。
【００１４】
図１ｂを図１ａと比較すると、図示された２つのスイッチとの間に少なくとも２つの注目すべき相違がはっきりする。第１の相違は、従来の技術のスイッチが回転止め１１０の収容とスイッチの動作に関してノブ１２０に依存することである。第２の相違は、従来の技術のスイッチがパネルの中に延在していることである。ばねの位置とばねの品質などの、その他の相違も存在する。
【００１５】
第１の相違に関して、従来技術のノブに対する依存性は、回転止めがノブの中に収容されているという設計に基因する。この主題では、回転止めサブアセンブリはノブと独立して完全に囲まれている（すなわちノブの中に収容されていない）。ノブ１７５は単に１つまたは複数のロックねじ１７７によって軸に保持されており、回転止めサブアセンブリ１８０の動作はノブ１７５の除去によって変わることはない。
【００１６】
第２の相違に注目すると、図１ａは回転止めサブアセンブリのパネル内への延長部を示す。この延長部は、パネルを準備してスイッチを受け入れるために追加の作業が必要になるので問題がある。反対に図１ｂは、回転止めサブアセンブリ１８０全体がパネル１９７のノブ側の上にあること、およびブッシング１８５と軸（図示せず、ブッシングの中に配置されている）のみがパネルを通って延在していることを示している。
【００１７】
図２を見ると、部分的に分解された回転式スイッチは概して、ノブ２１０と、回転止めサブアセンブリ２２０と、軸２５５と、ブッシング２６０と、電気接点２６５とを含む。
【００１８】
ノブ２１０は、軸２５５にノブ２１０を保持するために使用されるノブロックねじ２１２を有し、軸２５５はパネル２４０を通り、回転止めサブアセンブリ２２０を通って上に延びている。図２に示すノブとは異なる寸法と形状をなすものを含む、様々な異なるノブも考えられる。２個またはそれ以上のノブロックねじを使用してノブを軸に保持する構成を含む、代替ノブ／軸構成が考えられる。スイッチによって確立される電気接続を変えるための好ましい方法は、ノブを回転させることによる。接続を変えるための他の方法には、軸を直接回転して、時々回転と一緒に軸および／またはノブを押すことも含まれる。
【００１９】
完全に囲まれた回転止めサブアセンブリ２２０は、少なくとも部分的にサブアセンブリを囲むために機能する回転止めキャップ２１５を有する。回転止めサブアセンブリと共に使用されるので、用語「完全に囲まれた」は、回転止めサブアセンブリのばねおよび球（またはこれらの機能的等価物）がノブ以外の構成要素によってこれらの機能的構成要素の中に保持されていることを意味する。図２では、回転止めサブアセンブリ２２０は、その機能構成の中にスプロケット２１７とキャップ２１５によって保持されている。上述のように、完全に囲まれた回転止めサブアセンブリは、回転止めの機能的態様はノブを必要とせず効果的に作動するという点で独立である。
【００２０】
回転式スイッチの動作を、一実施形態による完全に分解された回転式スイッチの図である図３を参照して説明することもできる。図示された回転式スイッチ３００は概して、ノブ３０５と、回転止めサブアセンブリと、ブッシング３５５と、軸３６５と、電気接点３７２と、プリント回路板（ＰＣＢ）３７４とを含む。
【００２１】
ノブ３０５が、軸３６５の中の割れ目によって軸３６５に嵌合する。１個のノブロックねじ３０７（または複数個のノブロックねじ）が任意にノブ３０５を軸３６５に固定してもよい。好ましいノブは、停止ピン３１０に接触してスイッチの回転を制限するために設計されたブレード（図示せず）を含む。停止ピンに関しては、１つまたは複数のピンが回転止めスプロケットから回転止めキャップを通って上に延び、ノブによって形成された囲いの中へ入ることが一般に考えられる。好ましい一実施形態では、停止ピンはノブブレードと係合し、スイッチの回転移動を制限する。しかし、スイッチは停止ピンなしで動作できることを理解されたい。
【００２２】
図３における回転止めサブアセンブリは、円筒形の丸い突出部３２８と、回転子３２４と、ばね３２０と、球３２２と、キャップ３１５とを有するスプロケット３２６によって構成されている。回転子３２４はスプロケット３２６上の隆起部または棚部（図示せず）によって支持され、ブッシング３５５は実質的に隆起部まで延在しているが、回転子３２４に接触してはいない。回転止めサブアセンブリの一般動作は、スイッチ位置がスプロケットの円筒形の丸い突出部の周りに回転する回転止め回転子によって確立される、周知の回転止めの動作に似ている。好ましい部類の実施形態では、回転止めサブアセンブリは、回転子の内側に水平に配置されて軸のスロットを通って位置付けられた単一のばねを含む。ばねで負荷がかけられた球３２２は、少なくとも部分的に回転子３２４の孔３２５を通って延在する。
【００２３】
スイッチ３００の動作に関しては、軸３６５はねじ付きブッシング３５５の内部空洞の中で回転し、ノブ３０５と、回転止め回転子３２４と、電気接点３７２との間で回転整合を行う。軸３６５の回転は、回転子３２４、ばね３２０とこれに付属する球３２２、および電気接点３７２も回転させ、球３２２はスプロケット３２４（すなわち円筒形の丸い突出部３２８）の内表面の周りを回転し、電気接点はＰＣＢの周りを回転する。ばね３２０は、スイッチの適切な回転トルクを果たすために十分な圧力を提供する。
【００２４】
スプロケット３２６は、ロックねじ３２９によってブッシング３５５に対して与えられる抵抗によって比較的静止した状態で保持されている（すなわち回転しない）。他の実施形態では、ブッシングは２つ（またはそれ以上）の平坦な側面（両平側面ブッシング（ｄｏｕｂｌｅ  ｆｌａｔ  ｓｉｄｅｄ  ｂｕｓｈｉｎｇ））を有することができる。両平側面ブッシングは、パネルの中の孔を通って上に延び、この孔の形状は両平側面ブッシングの形状に似ている。更に、スプロケット３２６は２つのロックねじを有することができ、各ロックねじはブッシングの平坦な側面と協働して、回転に対する追加抵抗をもたらす。
【００２５】
電気接点３７２（例えば、スイッチワイパまたはブラシ）が非伝導性ディスク３７０（すなわち誘電性）の上に取り付けられ、接点３７２はＰＣＢ３７４上の回路構成と協働する。ＰＣＢ３７２は、金属リベット３８０またはその他のコネクタによってねじ付きブッシング３５５に固着されているが、ＰＣＢのブッシングへの固着は必要ではないことに留意されたい。図示されてはいないが、ＰＣＢは、スイッチ以外の構成要素とインタフェース接続してもよい追加の電子構成要素（例えば、チップ、ピン、リード線など）を含むことができる。従って、スイッチ位置の設定は一般に、回転止めサブアセンブリと、軸と、電気接点と、ＰＣＢとの間の相互作用の関数である。電気信号が出力ピン３７５を通じて伝送される。もちろん、電気信号はその他の周知のコネクタを通じて伝えられてもよく、信号を無線に変換して伝送してもよい。
【００２６】
ナット３０２をブッシング３５５にねじ式に取り付けると、捕捉ナット３３５と付属するロックワッシャ３４０が機能して、スイッチをパネル３４５に付着するのは有利である。密封ガスケット３５０と密封Ｏリング３６０がパネル３４５と共にすべてが、パネル下（パネルの下側）の内部機構を湿気や異物混入などによる外側からの汚染から実質的に密封する。ユーザの安全性と装置の動作的保全性を保つためにパネルが必要になることもある。パネルが提供する絶縁の度合いは、少なくとも部分的に、パネルを作るための材料とパネルが密封される度合いとの関数である。例えば、図３に示すパネルはアルミニウム製であり、ガスケット３５０と密封Ｏリング３６０とによって、パネル３４５、ブッシング３５５、およびスロット３６９と共に密封される。
【００２７】
電気接点３７２とＰＣＢ３７４との間に一貫した圧力を維持することは重要であると言える。この理由で、好ましい回転式スイッチは軸の軸方向移動を制限する。これを行う１つの方法は、保持リング３３０をスロット３６７の中に嵌合させることによって、軸方向移動に対する抵抗を作り出すことである。
【００２８】
次にパネル３４５の構成に目を転じて、パネル３４５内の孔３４７は、軸３６５が回転するときブッシング３５５が回転しないように「Ｄ」形状を呈していることに留意されたい。ブッシングの回転を防ぐ別の方法が図４に示されている。図示するように、「Ｄ」形状の非回転ワッシャ４２０が、２個の孔４１２および４１４を有するパネルと共に使用される。大きな孔４１２は実質的に円形で、軸とブッシング２６０の上部分４３０を受け入れるように寸法決めされている。小さな孔４１４は非回転ワッシャ４２０のタブ４２２を受け入れ、これによってブッシング２６０の回転を防止する。密封の目的のために、タブを受け入れる孔は、パネルを通るのではなく、パネルの中に部分的にのみ突出してもよい。更に考えられる部類の実施形態は、ブッシング４３２のベースからパネルの中へ延びるピンによって回転を制限する。
【００２９】
こうして、薄形スイッチの特定の実施形態と適用とを開示した。しかし、本明細書における本発明の概念から逸脱することなく、既に説明したもの以外の多くの変更が可能であることが当業者には明白なはずである。従って本発明の主題は、添付された特許請求の範囲の精神内を除いて、限定されるものではない。その上、明細書と特許請求の範囲との両方を解釈する場合、すべての用語を文脈と一致したできるだけ広い方法で解釈すべきである。特に、用語「含む」および「含んでいる」は、参照番号付きの要素、構成要素、またはステップを明白な参照番号のない他の要素、構成要素、またはステップによって表示、または利用、または組み合わせてもよいことを示しており、非排他的方式で要素、構成要素、またはステップに言及していると解釈すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１ａ】従来の技術による回転式スイッチを示す図である。
【図１ｂ】回転式スイッチを示す断面図である。
【図２】部分的に分解した回転式スイッチを示す斜視図である。
【図３】完全に分解した回転式スイッチを示す斜視図である。
【図４】丸孔を有するパネルの上に取り付けられた回転式スイッチを示す斜視図である。
【図１ａ】
2006508500.tif 000003
【図１ｂ】
2006508500.tif 000004
【図２】
2006508500.tif 000005
【図３】
2006508500.tif 000006
【図４】
2006508500.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成15年11月17日(2003.11.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単一のばねを有し、パネルの上方に位置する回転止めサブアセンブリと、
回転止めサブアセンブリを実質的に覆うノブと
を含む、パネルの上方および下方に取り付けられたパネル取付け型回転式スイッチ。
【請求項２】
回転止めサブアセンブリの動作がノブとは独立している請求項１に記載のパネル取付け型回転式スイッチ。
【請求項３】
ばねがその各端部の上に１つずつある２個の球に結合されている請求項１に記載のパネル取付け型回転式スイッチ。
【請求項４】
球がパネルの中に延びていない請求項３に記載のパネル取付け型回転式スイッチ。
【請求項５】
パネルと回転止めサブアセンブリとを通って延在し、ノブと結合する軸を更に含む請求項３に記載のパネル取付け型回転式スイッチ。
【請求項６】
軸が更に電気接点に結合され、電気接点はパネルの下方でプリント回路板に接触する請求項５に記載のパネル取付け型回転式スイッチ。
【請求項７】
回転止めサブアセンブリが更に円筒形の丸い突出部を有する回転止めスプロケットを含み、丸い突出部はばね、軸、および回転子と協働してスイッチ位置を設定する請求項６に記載のパネル取付け型回転式スイッチ。
【請求項８】
スイッチ位置が電気回路を定義する請求項７に記載のパネル取付け型回転式スイッチ。
【請求項９】
パネルのユーザ側に完全に囲まれた回転止めサブアセンブリを有するパネル取付け型回転式スイッチ。
【請求項１０】
パネルのユーザ側に位置する回転止めサブアセンブリを協働する軸を提供し、軸はパネルの下側で電気接続部に結合しているステップと、
軸を回転することによって回路を選択し、これによって電気接続部を、回路に近似した形態でプリント回路板に接触させるステップと
を含む、パネル取付け型回転式スイッチを使用して電気回路を選択する方法。
【請求項１１】
パネルのユーザ側に位置する独立した回転止めサブアセンブリと、
回転止めサブアセンブリと協働してパネルの下側の電気接続部を操作する軸と
を含むパネル取付け型回転式スイッチ。
【国際調査報告】
2006508500.tif 000008
2006508500.tif 000009