JPH0636334B2 - 電気スイッチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は電気スイッチに関する。更に詳細には、本発明
は電気スイッチで使用される片持板バネ接点に関する。

［従来の技術］ 簡単な構成をとることができる電気スイッチは、接点の
配設位置に応じて、(i)常時開いていて、通電時に閉じ
るスイッチ；(ii)常時閉じていて、通電時に開くスイッ
チ；または(iii)一対の接点を有し、一方は常時開いて
いて、他方は常時閉じており、通電時にそれぞれの状態
が逆転するスイッチなどが望ましい。

［発明が解決しようとする課題］ 更に、プリント配線板（ＰＷＢ）のスペースの限界によ
り、ＰＷＢ上に配設する扁平な形状でスイッチング作用
を行うことが望ましい。例えば、電話機では、スイッチ
フックのようなユーザーが操作するキーとＰＷＢ上の電
子回路とインタフェースするのにスイッチが使用され
る。このようなスイッチは往々にして、独自の特別なパ
ッケージングを有する。このようなパッケージングは電
話機の機械的形状に適合しにくい。

“通常の導体フレーム上に片持板バネ接点部材を有する
キーボードスイッチ組立体”という名称の米国特許第４
０９９０３７号明細書には、複数の常時開接点を通電す
る押しボタン式のキーが開示されている。これらの接点
は絶縁層上から基板にリベット打ちされた一元フレーム
の部材である。スイッチパッケージングは電話機用に簡
素化されているが、リベットおよび絶縁層の使用は望ま
しくない。更に、常時開接点しか開示されていないが、
多くの用途では常時閉接点の方が望ましい。実際、一元
フレーム上に配置される別の基板を導入しなければ、前
記特許のスイッチ構造を使用しても、同じキーボードに
開および閉接点を混在させることは実行不可能である。

従って、本発明の目的は安価な扁平電気スイッチを提供
することである。

本発明の別の目的は、一枚の基板上に配設され、そし
て、常時開および常時閉接点の両方を形成できる複数の
バネ部材を有するスイッチを提供することである。

［課題を解決するための手段］ 本発明によれば、扁平な構成部分中にバネと接点機能を
兼備するスイッチが提供される。このスイッチは片持板
バネ部材と中心に配置された支点とからなる。アクチュ
エータを配置して支点と片持板バネ部材の固定端部との
間に力を加え、自由端を加力方向と反対方向へ移動させ
る。

代表的な実施例では、バネ部材は一端がプリント配線板
上のスロットに挿入された曲線形の部材である。挿入
（固定）端はプリント配線板上に配設された導体路と共
に電気接点を形成する。自由端はプリント配線板と共に
機械的接点を形成する。

一つの代表的な実施例では、中心に配置された支点はバ
ネ部材中に凹角ベンドを有し、この凹角ベンドは、アク
チュエータからバネ部材に力が加えられた時に閉じられ
る常時開接点として動作する。

別の代表的な実施例では、バネ部材の自由端は、アクチ
ュエータからバネ部材に力が加えられた時に開かれる常
時閉接点として動作する。

本発明の特徴は、各バネ部材がメークビフォアブレーク
動作を伴う一対の接点を形成できることである。

本発明の別の特徴は、複数バネ部材を同じアクチュエー
タで動作させることができ、各バネ部材は、付属接点の
配置に応じて、常時開または常時閉スイッチの何れかに
なることである。

［実施例］ 以下、図面を参照しながら本発明を更に詳細に説明す
る。

第１図は本発明による一対の常時閉片持板バネ接点３
０，３１を示す。各バネ部材３０，３１は金属素材の細
長い、平坦な角形片からなる。バネ部材が下向きに湾曲
され、そして、元の位置に戻るために、使用される金属
素材は燐青銅である。片持板バネ形状のバネ部材３０，
３１の一端は基板４０に挿入されている。従って、バネ
部材３０の正常な非動作状態では、ワイヤ５１０とワイ
ヤ５１２との間の電気的接続はバネ部材３０と接点パッ
ド５１１により行われる。同様に、バネ部材３１の正常
な非動作状態では、ワイヤ５２０とワイヤ５２２との間
の電気的接続はバネ部材３１と接点パッド５２１により
行われる。

例えば、バネ部材３０の構造に注目すれば、これは、一
対の凹角ベンド３０２と３０３を有する。一対の凹角ベ
ンドは都合よく、接点の形成および／またはスイッチの
動作における機械的支点形成に使用される。凹角ベンド
３０３はパッド５１１と良好な電気的接触ができるよう
にするため、貴金属メッキが施されている。凹角ベンド
３０３の凹状形状はパッド５１１との接触線を形成す
る。

アクチュエータ１０は一対の取付ブロック２０により基
板４０に接合されている。取付ブロックおよびアクチュ
エータはスチールピン２１を収容するために一列に配列
された穴を有する。このピンにより、アクチュエータと
取付ブロックを一緒に枢着する。前記のように、バネ部
材３０および３１は片持板バネ形状の一端でしか基板に
機械的に接合されていない。第１図に示されるように、
この機械的接合は、ワイヤ５１０，５２０がバネ部材に
接続される領域で行われる。アクチュエータ１０は更に
一対のリブ１１，１２を有する。このリブはバネ接点３
０，３１がそれぞれ連続的に動作するように配置されて
いる。

単一バネの構造を第２図に一層詳細に示す。この図は術
語を更に定義するのに使用される。バネ３０はその一端
が基板４００に結合され、機械的接合を形成する。時に
は、電気的接続が行われることもある。基板４００は、
基板上に被着または蝕設された配線パッドの他に、その
他の部品を有するプリント配線板などである。バネ部材
は他の電気部品以上に場所を塞いではならないので、扁
平なスイッチが提供される。更に、前記のようなプリン
ト配線板への直接配設は、別に実装されたスイッチの特
別コストを省く他、スイッチをプリント配線板に結合さ
せるのに必要な追加の電気的および機械的接続も省く。
図示されたバネ部材３０は概ね湾曲状であり、各端部で
基板４００と物理的に接触するが、中間部は基板から持
ち揚げられている。バネ部材３０は常時閉接点として接
点パッド５１１に接続されている。凹角ベンド３０３が
片持板バネ構造の自由端に配置されている。パッド５１
１はパッドを電気的導体にするための金属部分を有す
る。この図示された実施例では、常時閉接点３０３，５
１１を基板の底部側面のプリント配線路またはワイヤと
相互接続するために、金属化部分は基板４００の穴を通
過する。第１２図に示されているように、常時閉接点３
０３，５１１は基板の頂部側面の他のプリント配線板部
品および配線路とも相互接続することもできる。

第３図はバネ部材３０と協動してスイッチ機能をもたら
すアクチュエータ１０を示す。第１図で説明したよう
に、アクチュエータ１０は取付ブロックに枢着されてい
る。スチールピンがアクチュエータの穴１３に通され
る。アクチュエータが下方へ枢動するにつれて、リブ１
１がバネ部材３０と機械的に接触し、バネ部材も下方へ
押し下げる。好都合なことに、このような下方移動は、
凹角ベンド３０３がアクチュエータの下方移動に応動し
て横方向に移動するにつれて、凹角ベンド３０３とパッ
ド５１１との押接を生起させる。押接動作は接点表面を
清浄にする。

アクチュエータ１０が更に下方へ移動した後のバネ部材
３０の位置を第４図に示す。バネ部材の略中央付近に配
置された凹角ベンド３０２が基板４００と機械的に接触
した後、リブ１１からバネに加わる下方向への押圧力は
バネ３０の自由端をパッド５１１から浮き上がらせ、パ
ッド５１１との接触を解く。斯くして、凹角ベンド３０
２は支点として機能する。この時点まで、固定端３０１
はバネ部材３０の回転中心なので、固定端３０１が支点
であった。重要なことは、凹角ベンド３０２がバネ部材
３０の自由端に位置し、凹角ベンド３０２の選択的配置
および／またはリブ１１の選択的配置によりアクチュエ
ータ１０の回転における様々な動作位置のうちの何れか
一点でパッド５１１との接触を解くことができるように
されていることである。実際、第１図はバネ部材３０お
よび３１が所定の順序で次々に動作されるようなリブ１
１と１２の選択的位置を例証している。

その他の接点形状を第５図〜第８図に示す。これらは、
本発明により実施可能な様々な応用例を例示するもので
ある。例えば、第５図は簡単な“開”接点を示す。ここ
では、凹角ベンド３０２がリブ１１の下方移動に応じて
パッド５２０と接触する。

単一のバネ部材で開および閉機能を兼備した事例を第６
図に示す。ここでは、凹角ベンド３０３がパッド５１１
との接触を解く前に、凹角ベンド３０２がパッド５０２
と接触する。バネ部材３０はメークビフォアブレークス
イッチにおける切換接点として機能する。開接点が不要
な場合、第７図に示されるように、凹角ベンド３０２は
基板に造付けられた支点４１１と置き換えることもでき
る。

第７図を参照する。固定端３０１は最初は支点となり、
バネ部材が支点４１１と接触するまで全バネ部材は固定
端３０１の周囲を枢動する。その後、二つの支点は次の
ように機能する。(i)支点３０１はバネ部材３０の第１
の部分が回転する枢動点となり、前記第１の部分は固定
端３０１とリブ１１との間の部分である；(ii)支点４１
１はバネ部材３０の第２の部分が回転する枢動点とな
り、前記第１の部分は凹角ベンド３０３とリブ１１との
間の部分である。支点４１１は基板の平滑面中の突出物
からなる。基板が独立型の誘電体ハウジングである場
合、支点４１１はバネ部材の自由端と固定端との間の何
処かに、表面自体に成形することもできる。基板がプリ
ント配線板である場合、支点４１１は抵抗のような部品
であることもできる。十分な機械的強度と絶縁性を有す
る部品を都合よく使用することができるが、この部品は
他の部品と電気的に接続しないことが好ましい。

本発明の更に別の応用例を第８図に示す。ここでは、バ
ネ部材３０は、接点要素３０２，５２０と接点要素３０
３，５１１が常時開となるような適当な形状を有し、か
つ、固定端３０１で錨着されている。リブ１１が下方へ
移動する際、要素３０３，５１１が要素３０２，５２０
よりも先に接触するようにするため、凹角ベンド３０３
は凹角ベンド３０２よりも大きく形成されている。リブ
１１が更に下方へ移動すると、接点要素３０３，５１１
は再び開く。従って、アクチュエータの下方移動中に、
単一のバネ部材で３種類のスイッチ動作を連続的に行わ
せることができる。これと同じ動作は、凹角ベンド３０
２と３０３が同じサイズの場合にも可能である。この場
合、バネ部材の全体的な曲率を変えるだけでよい。

最後に、そして、最も重要なことは、単一のアクチュエ
ータで複数のバネ部材を動作させることができる。各バ
ネ部材は第４図〜第８図に教示されたようなスイッチ動
作のうちの異なる一つの動作をそれぞれ行う。単一のア
クチュエータで動作される複数のバネ部材を有するスイ
ッチの特に望ましい用途は、下記の第９図〜第１２図で
説明する電話機のラインスイッチである。

特に、電話機の送受器に使用可能な電話機ベースの一部
を第９図に示す。電話機ベースの切欠き部分はバネ部材
３００が配設されたプリント配線基板を示す。アクチュ
エータ１００はラインスイッチであり、電話機ベースに
固着された取付ブロックにより適所に保持されている。
リブ１１０および１２０はアクチュエータ１００の構造
中に成形されている。電話機の送受器（図示されていな
い）をベース上に配置した時、アクチュエータ１００は
下方へ押圧され、バネ部材３００を動作状態にする。バ
ネ部材３００の総合復原力に打ち勝つように、送受器の
重量を慎重に選択する。

アクチュエータ１００の部分の第９図に１０−１０線に
沿った断面を第１０図に示す。送受器がベース上にある
時のその“オン・フック”位置が実線で示されている。
アクチュエータ１００はピン２１０の周囲を枢動し、プ
リント配線板上に実装されたバネ部材３００をリブ１１
０，１２０を介して連続的に動かす。図示された位置で
は、全てのバネ部材が動かされる。送受器とベースを分
離させた時のその“オフ・フック”位置におけるアクチ
ュエータ１００を点線で示す。バネ部材３００の復原力
がアクチュエータ１００をこの位置に押し上げる。電話
送受器の重量と枢着ピン２１０の適正な位置により起こ
り得る機械的てこ作用とが組合わさり、電話機のオン・
フックおよびオフ・フック状態において各バネ部材を所
望の位置に配置させる。

第１１図は第１０図に示された断面形状からプリント配
線板４００を除去した状態の概要図である。バネ部材が
存在しない時のアクチュエータの静止位置が図示されて
いる。バネ部材の復原力は好都合なことに、電話機のラ
インスイッチに一般的に付随するコイルバネの使用を不
要にする。

バネ部材３００を有するプリント配線板４００の一層詳
細な平面図を第１２図に示す。部品４２０はプリント配
線板４１０上で互いに、かつ、バネ部材３００と接続さ
れている。プリント配線板中の穴４５０は、アクチュエ
ータのアーム部分１００（第９図〜第１１図参照）がこ
の穴内に進入出来るようにする位置に存在する。穴４５
０の形状は、その配向性（すなわち、第１２図ではプリ
ント配線板は部品が上向きに図示されているが、第９図
では部品は下向きになっている）を認識できるように、
不規則な形にされている。各バネ部材３００により通電
される特定の動作は第１２図では特に図示されていない
が、前記のように、各バネ部材は第４図〜第８図に示さ
れたような様々な用途のうちの何れかの用途に適用され
る。

以上、本発明の様々な実施例を説明してきたが、本発明
にもとることなく各種の変更が為し得ることは当業者に
明らかである。例えば、独立型スイッチとして使用する
ために、１個以上のバネ部材を別々のハウジング内に配
置すること、および１個以上のバネ部材を挟む平行基板
の使用などの変更を為し得る。前記の平行基板では、一
方の基板がバネ部材を保持し、二枚の基板が動作された
時に、他方の基板がリレー動作と同様な、基板間の電気
的接点を形成するような位置に配置されている。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、一枚の基板上に
配設され、そして、常時開および常時閉接点の両方を形
成できる複数のバネ部材を有するスイッチが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はアクチュエータ部材と併用される本発明の一対
の片持板バネ接点の斜視図である。 第２図は本発明の常時閉バネ接点の側面図である 第３図および第４図は動作の二つの連続的位置における
常時閉バネ接点とアクチュエータ部材の側面図である。 第５図は本発明の常時開バネ接点の側面図である。 第６図は本発明のメークビフォアブレークバネ接点の側
面図である。 第７図は支点が基板の一部として形成されている本発明
の常時閉バネ接点の側面図である。 第８図は次々と閉じ、その後、一つが再び開く、２個の
常時開接点を有するバネ部材の側面図である。 第９図は電話機におけるラインスイッチ用途で使用され
る複数の片持板バネ接点を示す部分切欠き平面図であ
る。 第１０図は本発明の好ましい実施例における、ラインス
イッチプランジャーと複数のバネ接点との相互作用を示
す。第９図における１０−１０線に沿った断面図であ
る。 第１１図は複数のバネ接点を保持するプリント配線板を
除去した後の第１０図の断面図である。 第１２図は第９図〜第１１図の電話機で使用されるプリ
ント配線板のレイアウトを詳細に示す部分平面図であ
る。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（ａ）基板部材（４００）と、 （ｂ）一端が電気的導通部分を形成する自由端（３０
   ３）で、他端（３０１）が前記基板部材（４００）に接
   合された細長いバネ部材（３０）と、 ここで、前記バネ部材（３０）は、前記接合端（３０
   １）と自由端（３０３）との間に、基板部材（４００）
   の方向に延びる突起（３０２）を有し、 （ｃ）バネ部材（３０）を前記基板部材（４００）に向
   けて駆動するよう、バネ部材（３０）に力を加える加力
   部材（１１）と、 ここで、前記力は、接合端（３０１）と突起（３０２）
   との間のバネ部材（３０）の一点に加えられ、前記力
   は、突起（３０２）が前記基板部材（４００）と物理的
   に接触した後、そこを支点として、自由端（３０３）を
   前記基板部材（４００）から離れるように移動させ、 （ｄ）バネ部材（３０）の自由端（３０３）と電気的接
   点を形成するよう、前記基板部材（４００）上の自由端
   （３０３）に対応する位置に配置された第１の金属要素
   （５１１）とからなることを特徴とする電気スイッチ
   （第２、３、４図）。
2. 【請求項２】（ａ）基板部材（４００）と、 （ｂ）一端が電気的導通部分を形成する自由端（３０
   ３）で、他端（３０１）が前記基板部材（４００）に接
   合された細長いバネ部材（３０）と、 ここで、前記基板部材（４００）は、前記接合端（３０
   １）と自由端（３０３）との間の対応する一点に、バネ
   部材（３０）の方向に延びる突起（４１１）を有し、 （ｃ）バネ部材（３０）を前記基板部材（４００）に向
   けて駆動する、バネ部材（３０）に力を加える加力部材
   （１１）と、 ここで、前記力は接合端（３０１）と突起（４１１）と
   の間のバネ部材（３０）の一点に加えられ、前記力は、
   突起（４１１）が前記バネ部材（３０）と物理的に接触
   した後、そこを支点として、自由端（３０３）を前記基
   板部材（４００）から離れるように移動させ、 （ｄ）バネ部材（３０）の自由端（３０３）と電気的接
   点を形成するように、前記基板部材（４００）上の自由
   端（３０３）に対応する位置に配置された第１の金属要
   素（５１１）とからなることを特徴とする電気スイッチ
   （第７図）。
3. 【請求項３】（ａ）基板部材（４００）と、 （ｂ）一端が自由端で、他端（３０１）が前記基板部材
   （４００）に接合された細長いバネ部材（３０）と、 ここで、前記バネ部材（３０）は、前記接合端（３０
   １）と自由端（３０３）との間に、それぞれ、基板部材
   （４００）の方向に延びる電気的導通部分を形成する突
   起（３０２）を有し、 （ｃ）バネ部材（３０）を前記基板部材（４００）に向
   けて駆動する、バネ部材（３０）に力を加える加力部材
   （１１）と、 ここで、前記力は、接合端（３０１）と突起（３０２）
   との間のバネ部材（３０）の一点に加えられ、前記力
   は、突起（３０２）が前記基板部材（４００）と物理的
   に接触した後、そこを支点として、自由端（３０３）を
   前記基板部材（４００）から離れるように移動させ、 （ｄ）バネ部材（３０）の突起（３０２）と電気的接点
   を形成するように、前記基板部材（４００）上の前記突
   起（３０２）に対応する位置に配置された第２の金属要
   素（５２０）とからなることを特徴とする電気スイッチ
   （第５図）。
4. 【請求項４】（ａ）基板部材（４００）と、 （ｂ）一端が電気的導通部分を形成する自由端（３０
   ３）で、他端（３０１）が前記基板部材（４００）に接
   合された細長いバネ部材（３０）と、 ここで、前記バネ部材（３０）は、前記接合端（３０
   １）と自由端（３０３）との間に、それぞれ、基板部材
   （４００）の方向に延びる突起（３０２）を有し、 （ｃ）バネ部材（３０）を前記基板部材（４００）に向
   けて駆動する、バネ部材（３０）に力を加える加力部材
   （１１）と、 ここで、前記力は接合端（３０１）と突起（３０２）と
   の間のバネ部材（３０）の一点に加えられ、前記力は、
   突起（３０２）が前記基板部材（４００）と物理的に接
   触した後、そこを支点として、自由端（３０３）を前記
   基板部材（４００）から離れるように移動させ、 （ｄ）バネ部材（３０）の自由端（３０３）と常時開の
   電気的接点を形成するように、前記基板部材（４００）
   上の自由端（３０３）に対応する位置に配置された第１
   の金属要素（５１１）と （ｅ）バネ部材（３０）の突起（３０２）と常時開の電
   気的接点を形成するように、前記基板部材（４００）上
   の前記突起（３０２）に対応する位置に配置された第２
   の金属要素（５２０）と からなることを特徴とする電気スイッチ（第６、８
   図）。
5. 【請求項５】前記自由端（３０３）と第１の金属要素
   （５１１）とは、加力部材（１１）がバネ部材（３０）
   に力を加える前において、常時閉の電気的接点を形成し
   ている ことを特徴とする請求項１、２、４のいずれかに記載の
   電気スイッチ（第２、６、７図）。
6. 【請求項６】前記自由端（３０３）と第１の金属要素
   （５１１）とは、加力部材（１１）がバネ部材（３０）
   に力を加える前において、常時開の電気的接点を形成し
   ている ことを特徴とする請求項１、２、４のいずれかに記載の
   電気スイッチ（第８図）。