JP4464882B2

JP4464882B2 - 電気装置の操作機構

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Publication number: JP4464882B2
Application number: JP2005215761A
Authority: JP
Inventors: 真生宮内
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2005-07-26
Filing date: 2005-07-26
Publication date: 2010-05-19
Anticipated expiration: 2025-07-26
Also published as: JP2007035402A; US7397006B2; US20070034489A1

Description

本発明は、操作つまみを揺動あるいはスライド操作することにより、スイッチ素子等の電気部品のアクチュエータが駆動されるようになっている各種電気装置の操作機構に係り、特に、組立過程で操作つまみとアクチュエータとの位置合わせが目視により確認できない電気装置の操作機構に関する。

例えば車載用のパワーウィンドウ装置などでは、車両ドアの内側に配設された操作つまみを揺動操作することによって、操作つまみの下方に内蔵されたスイッチ素子をオン動作させるようにした操作機構が広く採用されている。従来より、この種の操作機構として、スイッチ素子が実装された回路基板を覆うハウジングに該スイッチ素子を臨出させる開口部を設け、この開口部内に操作つまみの作動杆を挿入してスイッチ素子のアクチュエータに係合させると共に、操作つまみを開口部の近傍でハウジングに揺動可能に軸支したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。かかる構成において、作動杆は操作つまみの操作部から下向きに突設されており、開口部を蓋閉するように配置された操作つまみの操作部を揺動操作すると、開口部の下方で作動杆が傾動してスイッチ素子のアクチュエータを駆動するため、作動杆の傾倒方向に応じてスイッチ素子から所定の電気信号を出力させることができる。また、かかる構成においては、スイッチ素子が復帰ばねによってアクチュエータを初期位置へ自動復帰させるセルフリターン構造になっているため、操作つまみの操作部に対する揺動操作力が取り除かれると、傾倒姿勢の作動杆が復帰ばねの弾性力によって元の位置まで押し戻されるようになっている。

このように概略構成された従来の操作機構を組み立てる際には、スイッチ素子を実装した回路基板を上下一対のハウジング内に位置決めして組み込んだ後、上側のハウジングに開設された開口部内に上方から操作つまみの作動杆を挿入していくことにより、作動杆の先端部をスイッチ素子のアクチュエータに係合させると共に、操作つまみの回動支点部を上側のハウジングにスナップ結合させることにより、操作つまみがハウジングに軸支された状態にしている。
特開２６３０３１５号公報（第３−５頁、図３）

この種の操作機構においては、操作つまみをハウジング組み付ける際に、ハウジングの開口部内へ操作つまみの作動杆を所定量挿入した段階で、この作動杆がスイッチ素子（電気部品）のアクチュエータとの係合位置に正確に配置されていなければならない。しかしながら、前述した従来の操作機構では、作動杆の挿入動作が開始されると、ハウジングの開口部内の様子が操作つまみの操作部に遮られて目視できないので、作動杆をアクチュエータに対して正確に位置合わせするためには専用の位置決め用治具が必要となる。その結果、組立作業者は位置決め用治具を使用しながら操作つまみを組み付けるという煩雑な作業を余儀なくされることになり、熟練も要求されることから、この操作つまみの組み付け作業が操作機構全体の組立作業性を損なう要因となっていた。特に、車載用パワーウィンドウ装置等の操作機構のように複数個の操作つまみが並設される場合には、位置決め用治具を使用した操作つまみの組み付け作業を複数回繰り返さねばならないので組立作業性はかなり悪くなってしまう。

本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、操作つまみを簡単かつ正確に組み付けることが可能な組立作業性に優れた電気装置の操作機構を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明では、アクチュエータおよび該アクチュエータを初期位置に自動復帰させる復帰ばねを有する電気部品と、この電気部品が実装された回路基板と、この回路基板を覆って前記アクチュエータと対向する位置に開口部を有するハウジングと、前記開口部内へ挿入されて前記アクチュエータに係合する作動杆を有する操作つまみとを備え、この操作つまみを前記ハウジングに対して可動操作することによって前記作動杆が前記アクチュエータを駆動するようにした電気装置の操作機構において、前記操作つまみの前記作動杆の先端部分に係合部を設けると共に、前記ハウジングの内壁部分または前記電気部品の筐体部分に前記係合部と係脱可能なガイド部を設け、前記操作つまみを前記ハウジングに取り付ける組立過程で、前記開口部内へ挿入された前記作動杆を前記係合部と前記ガイド部との係合によって前記ハウジング内に案内し、前記作動杆が前記開口部内へ所定量挿入されたとき、前記係合部が前記ガイド部から離脱して前記操作つまみが前記ハウジングに取り付けられるように構成した。

このように構成された電気装置の操作機構では、作動杆をハウジングの開口部内へ挿入して操作つまみを組み付ける際に、作動杆の係合部を既設のガイド部に係合させた状態で操作つまみを押し込んでいけば、作動杆がガイド部によって自動的に所定位置へ導かれるため、開口部内の様子が目視できなくても電気部品のアクチュエータに対して作動杆を正確に位置合わせすることができると共に、位置ずれが回避できることから操作つまみとハウジングとの組み付けも確実に行える。したがって、位置決め用治具を使用する必要がなくなって組立作業者の熟練も不要となり、操作つまみを簡単かつ正確に組み付けることができて組立作業性が大幅に向上する。また、操作つまみがハウジングに組み付けられるときには、作動杆の係合部がガイド部から離脱しているので、組み付けを完了した操作つまみの動作がガイド部によって阻害される虞はない。

上記の構成において、前記ガイド部には、操作つまみを組み付ける際に作動杆が挿入される方向に沿って延びるガイド溝またはガイドレールが形成されていることが好ましく、これによりガイド部や係合部の形状を複雑化することなく作動杆を確実に所定位置へ導けるようになる。

また、上記の構成において、作動杆の係合部がガイド部から離脱する前に該作動杆がアクチュエータと係合するようにしてあると、係合部がガイド部から離脱した時点では作動杆とアクチュエータとの係合が確実なものとなっているため、操作つまみの組み付け不良を防止する効果が高まって好ましい。

また、上記の構成において、操作つまみがハウジングに回動自在に支持されて揺動操作可能であると共に、電気部品がスイッチ素子である場合には、操作つまみの揺動操作に伴って傾動する作動杆によってスイッチ素子のアクチュエータが駆動されることになるので、操作つまみの可動領域の占有面積を抑えた小型化に好適なスイッチング操作機構が得られる。ただし、操作つまみがハウジングにスライド移動自在に支持されてスライド操作可能な構成であってもよく、また、電気部品はスイッチ素子に特定されず可変抵抗器であってもよい。

また、上記の構成において、ガイド部がハウジングの相対向する内壁部分に一対形成されていると、操作つまみを組み付ける際にハウジングの開口部内へ挿入される作動杆の位置ずれが確実に回避でき、かつ、ハウジングの内壁部分にガイド部を付設しても部品コストにはほとんど影響しないため好ましい。

本発明による電気装置の操作機構は、作動杆をハウジングの開口部内へ挿入していく組立過程で、作動杆の係合部を既設のガイド部に係合させた状態で操作つまみを押し込んでいけば、作動杆がガイド部によって自動的に所定位置へ導かれるため、開口部内の様子が目視できなくても電気部品のアクチュエータに対して作動杆を正確に位置合わせすることができると共に、位置ずれが回避できることから操作つまみとハウジングとの組み付けも確実に行える。したがって、位置決め用治具を使用する必要がなくなって組立作業者の熟練も不要となり、操作つまみを簡単かつ正確に組み付けることができて組立作業性が大幅に向上する。また、操作つまみがハウジングに組み付けられるときには、作動杆の係合部がガイド部から離脱しているので、組み付けを完了した操作つまみの動作がガイド部によって阻害される虞はない。

発明の実施の形態を図面を参照して説明すると、図１は実施形態例に係るスイッチング操作機構の分解斜視図、図２は該操作機構の操作つまみ組立過程における縦断面図、図３は該操作機構の組立完了後の縦断面図である。

これらの図に示すスイッチング操作機構は、例えば車載用パワーウィンドウ装置の操作スイッチとして使用されるものである。このスイッチング操作機構は、回路基板１上に実装されたスイッチ素子（電気部品）２と、互いに一体化されて外殻を形成する上部ハウジング３および下部ハウジング４と、上部ハウジング３に取り付けられた操作つまみ５と、下部ハウジング４の一側部に固設された外部接続端子６群とによって主に構成されている。スイッチ素子２を実装した回路基板１は上部ハウジング３と下部ハウジング４からなる外殻の内部空間に配置されており、外部接続端子６群を介して回路基板１が図示せぬ外部回路と電気的に接続されている。回路基板１を覆う上部ハウジング３には、スイッチ素子２の上面と対向する位置に開口部７が開設されると共に、この開口部７を画成している壁部３ａ，３ｂの各内壁面の相対向する箇所に上下方向へ直線状に延びるガイド溝３ｃ（ただし壁部３ａ側のガイド溝３ｃは図示せず）が形成されている。操作つまみ５は、開口部７を蓋閉するように配置される操作部８と、この操作部８に垂設された作動杆９とを一体成形したモールド品であり、操作部８の一対の側壁８ａにそれぞれ軸孔５ａが穿設されている。そして、上部ハウジング３の壁部３ａ，３ｂに突設されている支軸３ｄ（ただし壁部３ｂ側の支軸３ｄは図示せず）を対応する軸孔５ａにスナップインさせることによって、操作つまみ５は上部ハウジング３に回動自在に支持されて揺動操作可能となっている。

図１に示すように、操作つまみ５の作動杆９の先端近傍には、その先端を円筒形状とすることによってテーパ面を設けた幅広な拡幅部９ａ（係合部）が形成されており、この拡幅部９ａの幅方向寸法は一対のガイド溝３ｃの対向間距離とほぼ同じに設定されている。操作つまみ５の作動杆９は上部ハウジング３に覆われた内部空間でスイッチ素子２上に配置されており、非操作時には図３に示すように、作動杆９の先端中央部がスイッチ素子２の一対のアクチュエータ１０，１１間に挟み込まれていると共に、拡幅部９ａの幅方向両端部がそれぞれ一対のガイド溝３ｃの真下に位置している。この拡幅部９ａの幅方向両端部は操作つまみ５の組み付け作業時に一対のガイド溝３ｃ内に挿入して摺動させるためのものであり、両ガイド溝３ｃを含む平板状空間に作動杆９が案内されることから、アクチュエータ１０，１１間に作動杆９が配置されるように両ガイド溝３ｃの形成位置が規定されている。

スイッチ素子２の構成について簡単に説明すると、このスイッチ素子２は筐体であるケース１２に固定接点部材１３群が配設されており、これら固定接点部材１３群が回路基板１の配線パターンに半田付けされている。ケース１２の内部には、摺動部１０ａや被押圧部１０ｂを有し、その先端を円筒形状とすることによってテーパ面を設けたアクチュエータ１０と、摺動部１１ａや被押圧部１１ｂを有するアクチュエータ１１と、アクチュエータ１０の摺動部１０ａが搭載される揺動可能な導体板１４と、アクチュエータ１１の摺動部１１ａが搭載される揺動可能な導体板（図示せず）と、摺動部１０ａ，１１ａを下向きに弾性付勢してアクチュエータ１０，１１の復帰ばねとして機能する板ばね部材１５とが収容されており、ケース１２の上端部には金属板製のカバー部材１６が取り付けられている。また、カバー部材１６の上方にはアクチュエータ１０，１１の被押圧部１０ｂ，１１ｂが相対向する起立姿勢で突出しており、これら被押圧部１０ｂ，１１ｂの間に操作つまみ５の作動杆９の先端中央部が配置されるようになっている。なお、このスイッチ素子２は、導体板１４（または図示せぬ導体板）が揺動してケース１２内での姿勢を変化させると所定の固定接点部材１３と接離し、これによって各種の電気信号が出力されるようになっている。

また、回路基板１は下部ハウジング４の位置決めピン４ａによって位置決めされており、上部ハウジング３と下部ハウジング４どうしも互いに位置決めされた状態で一体化されているので、回路基板１上の所定位置に実装されているスイッチ素子２と上部ハウジング３のガイド溝３ｃとの相対位置は高精度に規定されている。

このように構成されたスイッチング操作機構を組み立てる際には、まず、スイッチ素子２を実装した回路基板１を下部ハウジング４に組み込んだ後、この下部ハウジング４の側面のスナップ爪４ｂを上部ハウジング３の側面の係止孔３ｅにスナップインさせる。これにより両ハウジング３，４が一体化され、回路基板１を覆う上部ハウジング３の開口部７がスイッチ素子２の真上に位置する。そして、次なる操作つまみ５の組み付け作業で、作動杆９を上方から開口部７内へ所定量挿入し、この作動杆９をアクチュエータ１０，１１の被押圧部１０ｂ，１１ｂ間に圧入させると共に、操作つまみ５の軸孔５ａを上部ハウジング３の支軸３ｄにスナップインさせる。

かかる操作つまみ５の組み付け作業について詳しく説明すると、開口部７内への作動杆９の挿入動作を開始する際には、まず、作動杆９の先端近傍に形成されている拡幅部９ａを上部ハウジング３の内壁部分に形成されている一対のガイド溝３ｃに位置合わせして係合させる。この係合動作は、ガイド溝３ｃが開口部７の上端付近まで延びているため、目視によって容易に行うことができる。こうして拡幅部９ａを一対のガイド溝３ｃに係合させた後、操作つまみ５を下方へ押し込んでいけば、拡幅部９ａが両ガイド溝３ｃに案内されて真っすぐに下降するため、操作つまみ５は傾くことなく真下へ移動していき、作動杆９が開口部７内へある程度挿入された時点で、図２に示すように、作動杆９の先端がアクチュエータ１０，１１の被押圧部１０ｂ，１１ｂ間に到達する。したがって、操作つまみ５をさらに下方へ押し込んで作動杆９を開口部７内へ所定量挿入することにより、図３に示すように、拡幅部９ａをガイド溝３ｃから離脱させて作動杆９の先端を被押圧部１０ｂ，１１ｂ間へ深く入り込ませることができると共に、軸孔５ａを支軸３ｄにスナップインさせて操作つまみ５を上部ハウジング３に軸支させることができ、これにより操作つまみ５の組み付け作業が完了する。なお、スイッチ素子２のアクチュエータ１０，１１には板ばね部材１５の弾性力が付与されているので、図２の状態から図３の状態へ移行するときには、作動杆９は弾性力に抗して被押圧部１０ｂ，１１ｂを移動させつつ両者間へ圧入されることになり、それゆえ組み付け作業が完了すると、作動杆９は被押圧部１０ｂ，１１ｂに弾性的に挟持された状態になってガタが発生しないようになっている。

また、前述したようにスイッチ素子２と上部ハウジング３のガイド溝３ｃとの相対位置は高精度に規定されているので、アクチュエータ１０，１１とガイド溝３ｃとの相対位置は高精度に規定され、仮に多少の位置精度のバラツキがあったとしても、該バラツキの大きさを考慮して拡幅部９ａの先端とアクチュエータ１０，１１の先端にテーパ面が設けられているので、拡幅部９ａをアクチュエータ１０，１１に確実に係合することができる。なお、本実施形態例においては、拡幅部９ａとアクチュエータ１０，１１の両方にテーパ面を設けているので、一方のテーパ面を小さくできるが、位置精度のバラツキを考慮したテーパ面がいずれか一方のみに設けられていてもよい。さらに、本実施形態例においては、回路基板１を下部ハウジング４に位置決めすると共に、この下部ハウジング４をガイド溝３ｃを設けた上部ハウジング３と位置決めしているが、ガイド溝３ｃを設けた上部ハウジング３に回路基板１を位置決めするようにしてもよい。

次に、このスイッチング操作機構の動作について簡単に説明する。図３に示す非操作状態において、支軸３ｄを回動中心として操作つまみ５を例えば図示時計回りに回転させる揺動操作を行うと、作動杆９が傾倒してその先端部分が図示左方へ移動するため、被押圧部１０ｂが作動杆９に押し込まれて図示左方へ傾き、それに伴いアクチュエータ１０の摺動部１０ａが導体板１４の傾斜面に沿って斜め上方へ摺動していく。その結果、板ばね部材１５がアクチュエータ１０に押し撓められると共に、摺動部１０ａが導体板１４の揺動支点を乗り越えた時点で該導体板１４が回転駆動されてケース１２内で姿勢を変化させるため、導体板１４と固定接点部材１３群との導通関係が変化して所定の電気信号が出力される。また、この状態で操作つまみ５に対する揺動操作力が取り除かれると、板ばね部材１５がアクチュエータ１０を押し戻して摺動部１０ａは導体板１４上を逆向きに摺動するので、導体板１４が逆向きに回転駆動されて図３に示す元の姿勢に復帰すると共に、傾倒姿勢の作動杆９が被押圧部１０ｂを介して板ばね部材１５に付勢されて図３に示す元の位置まで押し戻されるようになっている。

また、操作つまみ５を図３の反時計回りに回転させる揺動操作を行った場合には、作動杆９の先端部分が被押圧部１１ｂを押し込むため、アクチュエータ１１の摺動部１１ａが図示せぬ導体板上を摺動することになるが、その動作は上記の動作と基本的に同じであるため説明は省略する。

このように本実施形態例に係るスイッチング操作機構は、操作つまみ５の揺動操作に伴って傾動する作動杆９によりスイッチ素子２のアクチュエータ１０，１１が駆動されるというものなので、操作つまみ５の可動領域の占有面積を抑えた小型化に好適なスイッチング操作機構となっている。そして、このスイッチング操作機構の組立過程では、作動杆９を上部ハウジング３の開口部７内へ挿入して操作つまみ５を組み付ける際に、作動杆９の拡幅部９ａを上部ハウジング３に既設のガイド溝３ｃに係合させた状態で操作つまみ５を押し込んでいけば、作動杆９がガイド溝３ｃにより自動的に所定位置へ導かれるようになっているため、開口部７内の様子が目視できなくてもスイッチ素子２のアクチュエータ１０，１１に対して作動杆９を正確に位置合わせすることができると共に、位置ずれが回避できることから操作つまみ５と上部ハウジング３とのスナップ結合も確実に行える。したがって、位置決め用治具を使用する必要がなくなって組立作業者の熟練も不要となり、操作つまみ５を簡単かつ正確に組み付けることができて組立作業性が大幅に向上する。しかも、操作つまみ５が上部ハウジング３にスナップ結合されるときには、作動杆９の拡幅部９ａがガイド溝３ｃから完全に離脱しているので、組み付けを完了した操作つまみ５の動作がガイド溝３ｃによって阻害される虞はない。

また図２に示すように、本実施形態例では、操作つまみ５を組み付ける際に拡幅部９ａがガイド溝３ｃから離脱する前に作動杆９の先端がスイッチ素子２のアクチュエータ１０，１１と係合するように構成してあるので、拡幅部９ａがガイド溝３ｃから離脱した時点では作動杆９とアクチュエータ１０，１１との係合が確実なものとなっており、それゆえ操作つまみ５の組み付け不良を防止する効果が高まっている。ただし、拡幅部９ａがガイド溝３ｃから離脱した直後に作動杆９がアクチュエータ１０，１１と係合するように構成してもよい。

また、アクチュエータ１０，１１の上端を両者の間隔が広くなるような形状にしておき、拡幅部９ａがガイド溝３ｃから離脱した時点で、その幅広の間隔の間に拡幅部９ａが位置するようにしてもよい。要は、拡幅部９ａが、組み付け後にアクチュエータと係合状態となる所定の場所に位置するようガイドされ、組み付けた後にはガイドから外れるようになっていればよい。

さらに、本実施形態例では、操作つまみ５を組み付けた後の状態でアクチュエータ１０，１１が作動杆９と当接しているが、作動杆９の厚みをアクチュエータ１０，１１の間の間隔よりも薄くして当接されないようにしても構わない。ただし、その場合には、操作つまみ５に多少のガタが発生する。

なお、上記実施形態例では、操作つまみ５の組み付け作業時に作動杆９を案内する手段として、ハウジング側のガイド溝３ｃに拡幅部９ａを挿入して摺動させるという構造を採用しているが、図４の要部横断面図に示すように、作動杆９の拡幅部９ａに凹部９ｂを形成すると共に、ハウジング側にガイドレール１６を形成し、このガイドレール１６に凹部９ｂを嵌め入れて拡幅部９ａを摺動させるという構造を採用してもよい。また、これらガイド溝３ｃやガイドレール１６等のガイド部を、ハウジングの内壁部分の代わりにスイッチ素子２の筐体部分（ケース１２等）の上方延設部に形成することも可能である。

また、上記実施形態例では、揺動操作可能な操作つまみ５によってスイッチ素子２を駆動するという構成のスイッチング操作機構について例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、操作つまみがハウジングにスライド移動自在に支持されてスライド操作可能となっているスイッチング操作機構や、操作つまみが可変抵抗器（電気部品）を駆動して抵抗値を変化させるボリューム操作機構等においても、本発明を適用することによって、操作つまみをハウジングに組み付ける際の組立作業性を大幅に向上させることができる。

本発明の実施形態例に係るスイッチング操作機構の分解斜視図である。該操作機構の操作つまみ組立過程における縦断面図である。該操作機構の組立完了後の縦断面図である。他の実施形態例における操作つまみ位置決め用の案内手段を示す要部横断面図である。

符号の説明

１回路基板
２スイッチ素子（電気部品）
３上部ハウジング
３ｃガイド溝（ガイド部）
３ｄ支軸
４下部ハウジング
５操作つまみ
５ａ軸孔
７開口部
８操作部
９作動杆
９ａ拡幅部（係合部）
９ｂ凹部
１０，１１アクチュエータ
１０ｂ，１１ｂ被押圧部
１５板ばね部材（復帰ばね）
１６ガイドレール（ガイド部）

Claims

アクチュエータおよび該アクチュエータを初期位置に自動復帰させる復帰ばねを有する電気部品と、この電気部品が実装された回路基板と、この回路基板を覆って前記アクチュエータと対向する位置に開口部を有するハウジングと、前記開口部内へ挿入されて前記アクチュエータに係合する作動杆を有する操作つまみとを備え、この操作つまみを前記ハウジングに対して可動操作することによって前記作動杆が前記アクチュエータを駆動するようにした電気装置の操作機構であって、
前記操作つまみの前記作動杆の先端部分に係合部を設けると共に、前記ハウジングの内壁部分または前記電気部品の筐体部分に前記係合部と係脱可能なガイド部を設け、前記操作つまみを前記ハウジングに取り付ける組立過程で、前記開口部内へ挿入された前記作動杆を前記係合部と前記ガイド部との係合によって前記ハウジング内に案内し、前記作動杆が前記開口部内へ所定量挿入されたとき、前記係合部が前記ガイド部から離脱して前記操作つまみが前記ハウジングに取り付けられるように構成したことを特徴とする電気装置の操作機構。
請求項１の記載において、前記ガイド部には前記作動杆が挿入される方向に沿って延びるガイド溝またはガイドレールが形成されていることを特徴とする電気装置の操作機構。
請求項１または２の記載において、前記係合部が前記ガイド部から離脱する前に前記作動杆が前記アクチュエータと係合するように構成したことを特徴とする電気装置の操作機構。
請求項１〜３のいずれか１項の記載において、前記操作つまみが前記ハウジングに回動自在に支持されて揺動操作可能であると共に、前記電気部品がスイッチ素子であることを特徴とする電気装置の操作機構。
請求項１〜４のいずれか１項の記載において、前記ガイド部が前記ハウジングの相対向する内壁部分に一対形成されていることを特徴とする電気装置の操作機構。