Switching apparatus and method

本発明は、概してスイッチに関し、特に、瞬間のおよび静止のスイッチングモードを含む選択可能なスイッチングを提供するスイッチに関する。

従来より知られている典型的なロッカースイッチやトグルスイッチは、電気接点を種々の位置に移動させるためのプランジャーを用い、スイッチに接続された電気装置を活性化したり非活性化するための信号を生成する。 電気接点が長い間に腐食されたとき、スイッチが所望される機能を抑制されるという問題が生じることは当業者によって良く知られている。 例として、ロッカー部材によって作動されるスイッチは、自動車やボートの乗り物関連のような種々の環境においてユーザの遠隔操作に広く使用され、これらは、ソレンソン等の米国特許第５，１０５，０５９号に開示されるように、継続的に金属接点を使用して組み立てられる。 マローンの米国特許第５，４３０，２６１号に開示されるように、あるスイッチのアプリケーションでは、１つの方向に作動ロッカー部材をユーザが移動させることにより多重スイッチの作動を提供することが望まれる。 このタイプのシーケンシャルな複数のスイッチの作動は、例としてパワーウィンドウモータの自動ダウンまたは自動低下機能を提供することが望まれるアプリケーションに用いられており、窓の連続的な下方への移動をその開く限界まで提供にすることによりスイッチロッカーのユーザのリラクゼーションを可能にする。 そのようなシステムにおいて、スイッチロッカーのアクチュエータ部材を回転された位置へユーザが移動させる際、モータが運転を継続する位置にユーザがロッカーを維持している間、モータに電圧が加えられる。 １つまたは２つの一時的または瞬間のスイッチングあるいは静止スイッチを含むことができる種々のスイッチング動作が望まれる。 さらに、所望のスイッチング動作のためロッカースタイルのスイッチを変更することを容易に提供することが必要である。

本発明の教示によれば、スイッチは、カムによって移動可能なアーム部材と、カムによるアーム部材の移動に応答してアーム部材と動作可能なアクチュエータとを含む。 アーム部材は、ベースに旋回可能に接続される。 アーム部材の先端部は、カムに沿って摺動可能に移動するためカム表面に抗してバイアスされる。 さらに、アーム部材の先端部は、カム表面と動作可能なカムフォロワー（従動子）を含むことができ、カムフォロワーは、カム表面の不安定な状態からその安定した状態に優先的に移動し、スイッチング動作を規定する。

カムは、アーム部材に対して安定した位置と不安定な位置の少なくとも１つを提供するため凸状の面と凹状の面の少なくとも１つを有する輪郭付けされた部分を有するカム表面を含み、輪郭付けされた部分に沿ったアーム部材の優先的な移動は、１つの位置の一時的または瞬間のスイッチ、２つの位置の一時的または瞬間のスイッチ、２つの位置の静止スイッチ、および３つの位置の静止スイッチの少なくとも１つを含むスイッチとなる。

カム表面は、第１および第２の輪郭付けされた部分を有する弓形または湾曲した面を含み、第２の輪郭付けされた部分は、第１の輪郭付けされた部分よりもアーム部材からより離されており、カムフォロワーが第１の輪郭付けされた部分から第２の輪郭付けされた部分へカム表面のバイアスを通して移動され、第２の輪郭付けされた表面は、安定した位置を提供するための停止を含み、こうして、１つの位置のモーメンタリスイッチを提供する。 カム表面は、中央部分と対向する第１および第２の部分を有する弓形または湾曲した面を含み、中央部分は、対向する第１および第２の部分よりもアーム部材からより離されており、カムフォロワーは、第１および第２の部分から中央部分にカム表面のバイアスを通じて移動され、第１および第２の部分は、不安定な状態を提供し、中央部分は安定した状態を提供し、こうして、２つの位置のモーメンタリスイッチを提供する。 カム表面は、第１の輪郭付けされた部分と、第１の輪郭付けされた部分の対向する側に第２および第３の輪郭付けされた部分とを有する湾曲面を含み、第２および第３の輪郭付けされた部分は、第１の輪郭付けされた部分よりもアーム部材からより離れており、カムフォロワーは、第１の輪郭付けされた部分から第２および第３の輪郭付けされた部分の少なくとも１つにカム表面のバイアスを通じて移動され、第２および第３の輪郭付けされた部分は、アーム部材からさらに離され、安定した位置を提供し、こうして２つの位置の静止スイッチを提供し、あるいはさらに第４および第５の輪郭付けされた部分を含むことができ、第５の輪郭付けされた部分は、第４の輪郭付けされた部分よりもアーム部材からより離れており、カムフォロワーは、第４の輪郭付けされた部分から第５の輪郭付けされた部分にカム表面のバイアスを通じて移動され、こうして３つの位置の静止スイッチを提供する。

本発明の教示によるスイッチは、通路に沿って光を放射する光学トランスミッタと、通路内に位置決めされ光学トランスミッタからの光に応答して作動信号を提供する光学レシーバを含むことができ、アーム部材は、通路内にあるときの遮断位置と通路から外れたときの非遮断位置との間を移動することができる。 スイッチはさらに、プリント回路ボードを含むことができ、光学トランスミッタと光学レシーバがプリント回路ボードによって保持されかつプリント回路ボードとともに動作可能である。 プリント回路ボードは、カムの部分によってベースに対して取り外し可能に固定され得る。

スイッチはさらに、アーム部材の近接する端部によって保持されたボタンを含むことができ、ボタンがマニュアル操作のために配置される。 さらに、ボタンは、中央部分でアーム部材の近接する端部に取り付けられた細長い部材を含み、細長い部材の対向する端部への押圧は、アーム部材のてこの作用を提供する。

本発明は、添付する図面を参照して以降により十分に説明され、そこには、本発明の実施例が例示や例によって示される。 しかしながら、本発明は、種々の形態で具現化でき、本発明は、ここに述べられた実施例に限定して解釈されるべきではない。 どちらかと言えば、これらの実施例が提供され、その結果、この開示が十分かつ完全であり、当業者に本発明の範囲を十分に伝えるものである。

初めに図１を参照すると、本発明の実施例は、ベース１２を有するスイッチ１０を含むことができる。 プリント回路ボード１４は、ベース１２によって支持され、光学トランスミッタ１６と光学レシーバ１８がプリント回路ボードに支持される。 ここに開示される実施例では、光学トランスミッタ１６および光学レシーバ１８は、アクチュエータ２０の一部を形成し、アクチュエータ２０は、ビーム経路２２に沿って光を放射する動作をすることができ、光学レシーバ１８は、ビーム経路内に位置決めされ、光学トランスミッタから放射された光を受け取る。 アクチュエータ２０は、光学レシーバ１８により受け取られている光に応答して、または図２に例示されるようにアーム部材２６の不透明な中央部分２４によりブロックされることに応答して作動信号を提供する。 例示としてここに述べられる実施例では、アーム部材２６は、旋回ピン２８によりベース１２に回転可能に接続され、アーム部材２６の近接する端部３０の移動は、ビーム通路２２に入り込むあるいはそこから離れる先端部３０を招き、これは結果として光学レシーバ１８に送信される光を遮断したり、非遮断することになる。

再び図１ないし図３に例示するように、ここに述べられる実施例でのアクチュエータ２０は、トランスミッタ１６およびレシーバ１８と、第２のビーム経路２２ａを提供する第２のトランスミッタ１６ａおよびレシーバ１８ａを含み、これらのトランスミッタおよびレシーバは、プリント回路ボード１４に保持される。 引き続き図１ないし図３を参照すると、プリント回路ボード１４はさらに、スロット３２を含み、光学トランスミッタ１６、１６ａおよび光学レシーバ１８、１８ａは、プリント回路ボード上のスロットの対向する側に保持され、アーム部材２６は、スロット内に延在し、ビーム経路２２、２２ａ内へまたはそこから離れるように移動可能である。

引き続き図１ないし図３を参照すると、スイッチ１０は、ベース１２によって保持されたカム３４を含み、ここに述べられるカムは、カム表面３６を含む。 カムフォロワー（従動子）３８は、アーム部材の先端部３０により保持される。 カムフォロワー３８は、バイアスされ、カム表面３６に抗して摺動可能に移動する。 例として、カムフォロワー３８は、アーム部材の先端部３０内の空洞から延在するスプリング負荷されたプランジャー４０を含む。 本発明の実施例に有用な種々の他のカムフォロワーは、当業者にとって理解され、本発明の教示する利益を有する。

図４および図５を参照すると、カムフォロワー３８は、カム表面３６上の不安定な位置あるいは状態４０からカム表面３６上の安定した位置あるいは状態４２へ優先的に移動し、これは、アーム部材の近接した端部３０に保持されたボタン４４の移動に応答したスイッチング動作を規定するアーム部材の近接した端部３０の移動により生じる。 図４および図５に例示されるカム表面３６は、
第１の輪郭付けされた部分４６と第２の輪郭付けされた部分４８を含む弓形の表面を含むようにここでは述べられ、第２の輪郭付けされた部分４８はさらに、第１の輪郭付けされた部分４６よりもアーム部材２６の旋回ピン２８から離間され、カムフォロワー３８が第１の輪郭付けされた部分４６から第２の輪郭付けされた部分４８へカム表面３６のバイアスを通じて移動される。 第２の輪郭付けされた表面は、安定した位置４２を提供するための停止（ストップ）５０を有し、これにより、１つの位置の一時的なスイッチ１０Ａが提供される。

２つの位置の一時的なスイッチ１０Ｂは、図６ないし８に例示されており、そこには、カム面３６は、中央部分５２と、対向する第１および第２の部分５４、５６を有する弓形または湾曲の面を有し、中央部分５２はさらに、対向する第１および第２の部分よりもアーム部材２６の旋回ピン２８から離間され、カムフォロワー３８は、第１および第２の部分からカム表面のバイアスを通じて中央部分へ移動される。 第１および第２の部分５４、５６は、不安定な状態４０を提供し、中央部分は、安定な状態４２を提供し、これにより、２つの位置の一時的なスイッチ１０Ｂが提供される。

静止スイッチが他の実施例において提供される。 図９および図１０に関する例として、２つの位置の静止スイッチ１０Ｃは、第１の輪郭付けされた部分５８と、第１の輪郭付けされた部分の対向する側に第２および第３の輪郭付けされた部分６０、６２とを有するカム表面３６を持つようにここでは述べられている。 第２および第３の輪郭付けされた部分６０、６２は、第１の輪郭付けされた部分５８よりもアーム部材２６の旋回軸から離れており、カムフォロワー３８は、第１の輪郭付けされた部分から第２および第３の輪郭付けされた部分の少なくとも一方へカム表面３６のバイアスを通じて移動される。 第２および第３の輪郭付けされた部分６０、６２は、さらに旋回ピン２８から離間され、安定した位置４２を提供し、これにより２つの静止位置のスイッチ１０Ｃを提供する。 図９および図１０に例示されたように、第１の輪郭付けされた部分５８は、凸状であり、第２および第３の輪郭付けされた部分６０、６２は、凹状である。 図１１ないし図１３に例示されるように、３つの静止位置のスイッチ１０Ｄが提供され、第４および第５の輪郭付けされた部分６４、６６をさらに含むようにここでは述べられ、第５の輪郭付けされた部分６６は、第４の輪郭付けされた部分６４よりも旋回ピン２８から離間され、カムフォロワー３８は、第４の輪郭付けされた部分から第５の輪郭付けされた部分へカム表面３６へのバイアスを通じて移動される。 第４の輪郭付けされた部分６４は、凸状であり、第５の輪郭付けされた部分６６は凹状である。

当業者であれば理解されるように、例として、種々の他のスイッチング動作がカム表面およびアクチュエータへの位置決めに基づき構成され、本発明の教示の利益を有するであろう。 概して、カム表面は、輪郭付けされた部分、角度付けされた部分、傾斜、およびそのようなものを有することができ、カム表面に沿ったアーム部材の優先的な移動に対する安定および不安定な位置を提供し、一時的あるいは静止スイッチとなる。

例として、図４を参照すると、カム３４は、その脚部７０上にタブ６８を有し、ベース１２の脚部７４内のノッチ７２と動作することができ、ベースにカムへのスナップフィットを提供する。 カム３４は、プリント回路ボード１４に抗してバイアスされ、プリント回路ボードをベースに固定する。

例として図１を参照すると、ボタン４４はアーム部材の近接する端部３０によって保持され、ボタンは、マニュアル操作のために配置される。 ボタン４４は、細長い部材７６の中央部分７８でアーム部材の近接する端部３０に取り付けられた細長い部材７６を有する。 細長い部材７６の対向する端部８０、８２上を押圧することにより、ロッカースタイルのスイッチの典型のように、てこの動作あるいはロッカー動作（rocker action）がアーム部材に提供される。 図２に例示されるように、光源の近接からボタン４４の光透過性の表面８６へ延びる光パイプ８８を用いて、アイコンが裏側から照射されるように、アイコン８４がボタン４４の光透過性の表面部分８６に保持されることができる。

図１４ないし図１７に例示されるように、ボートを取り囲む塩分の空気のような悪い環境に使用されるときの派生された効果の例として、電気−光作動装置９０がここに述べられ、種々の作動メカニズムは、本発明による教示の効果を得ることが当業者によって理解される。 図１４に例示されるように、アクチュエータ２０は、上記のようにビーム通路２２を遮断するアーム２６を含むことができるが、図１５に例示されるように、作動コイル９０に対して磁気特性を有するアーム２６を含むことができる。 さらに、アーム２６は、電気的に導電性であり、図１６に例示するように、接点９２と接続し、遮断することができ、代替的に、図１７に例示するようにレバー９４のような部材と機械的な接触をすることもできる。

図１８に例示されるように、多重スイッチ１０Ａ−１０Ｄは、コンソールに搭載するために共に接続されることができる。 さらに、例としてここに述べられた本発明の実施例は、単一のプリント回路ボード１４Ｃを含むことができ、ボード１４Ｃは、図１９および図２０に例示されるように、ダブ・テール配列（dove tail arrangement）９６を介して接続されたベース１２を有する。

本発明は、具体的な実施例について説明をしたけれども、上記の教示の点から当業者にとって容易である明らかな多数の変更や変形がある。 それゆえ、添付された請求の範囲の範囲内で、本発明は、上記の具体的な説明以外で実施され得ることが理解されよう。

本発明の実施例は、添付の図面を参照する例によって述べられる。

本発明の教示によるスイッチを例示する部分的に切り取られた斜視図であり、アーム部材が作動または非作動するスイッチ位置にある。

本発明の教示によるスイッチを例示する部分的に切り取られた斜視図であり、アーム部材が作動または非作動するスイッチ位置にある。

本発明の教示によるスイッチを例示する部分的に切り取られた斜視図であり、アーム部材が作動または非作動するスイッチ位置にある。

本発明の教示による１つの位置の一時的なスイッチの部分的な側面図である。

本発明の教示による１つの位置の一時的なスイッチの部分的な側面図である。

本発明の教示による２つの位置の一時的なスイッチの部分的な側面図である。

本発明の教示による２つの位置の一時的なスイッチの部分的な側面図である。

本発明の教示による２つの位置の一時的なスイッチの部分的な側面図である。

本発明の教示による２つの位置の静止スイッチの部分的な側面図である。

本発明の教示による２つの位置の静止スイッチの部分的な側面図である。

本発明の教示による３つの位置の静止スイッチの部分的な側面図である。

本発明の教示による３つの位置の静止スイッチの部分的な側面図である。

本発明の教示による３つの位置の静止スイッチの部分的な側面図である。

電気−光学、電気−磁気、電気的接触および機械的なアクチュエータを含む、本発明の実施例で動作可能なアクチュエータの図式的な例示である。

電気−光学、電気−磁気、電気的接触および機械的なアクチュエータを含む、本発明の実施例で動作可能なアクチュエータの図式的な例示である。

電気−光学、電気−磁気、電気的接触および機械的なアクチュエータを含む、本発明の実施例で動作可能なアクチュエータの図式的な例示である。

電気−光学、電気−磁気、電気的接触および機械的なアクチュエータを含む、本発明の実施例で動作可能なアクチュエータの図式的な例示である。

多重バンク型スイッチを例示する上方斜視図である。

多重スイッチを有する単一のプリント回路ボードの使用を例示する、図１８の実施例の部分的な後方の斜視図である。

スイッチ間の接続を例示する部分的な拡大された側方の斜視図である。