ダブルノック機構
【課題】操作部が回転子を二方向から挟んで連結させることで操作部と回転子を同調させる仕組みを備えるダブルノック機構を提供する。
【解決手段】図１において回転子３の第１接触子３０が支持部１の端面カム６と係わる。また回転子３の第２接触子３１が操作部２の円筒溝カム２０と係わる。なお回転子３の第２接触子３１を操作部２の円筒溝カム２０を構成する第１歯形状カム２１と第２歯形状カム２２が挟むように連結する。これにより第２歯形状カム２２が回転子３に対し返しの役割を果たすことで操作部２が回転子３から離れないようになる。
【解決手段】図１において回転子３の第１接触子３０が支持部１の端面カム６と係わる。また回転子３の第２接触子３１が操作部２の円筒溝カム２０と係わる。なお回転子３の第２接触子３１を操作部２の円筒溝カム２０を構成する第１歯形状カム２１と第２歯形状カム２２が挟むように連結する。これにより第２歯形状カム２２が回転子３に対し返しの役割を果たすことで操作部２が回転子３から離れないようになる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はダブルノック機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来からプッシュロックスイッチ等に使用されている操作部を一回押すと押し込んだ状態を保持し、もう一回操作部を押し込むと元の状態に戻るオルタネイト動作を得るための機構は幾つか知られている。その中でもよく使用されているオルタネイト動作がダブルノック機構とハートカム式機構 (例えば、特許文献１及び２参照)である。
【０００３】
まずダブルノック機構のオルタネイト動作は図８に示した方法が提案されていて主に筆記用具のボールペンに使用されている。その周知の仕組みは、支持部１０１に図７に示した端面カム６と、操作部１０２に端面カム１０３と、前記二種類の端面カムと係わる回転子１０４と、リフィル１０６と、操作部１０２により押し込まれた回転子１０４及びリフィル１０６を押し戻すコイルスプリング１０７により構成されている。ここで支持部１０１の端面カム６と操作部１０２の端面カム１０３を構成する歯形状の山部分のピッチを約０．５個分ずらして組み合わせる。それにより二つの端面カムと向き合って係わる回転子１０４は両方の端面カムと同時に噛み合うことができない構造とする。
【０００４】
これによりコイルスプリング１０７による圧力で回転子１０４が操作部１０２の端面カム１０３と噛合い回転しようとする回転力を支持部１０１の端面カム６に回転子１０４が噛み合うことで防ぐ。ここで操作部１０２を押し込むことで回転子１０４が支持部１０１の端面カムの深溝６１を往復運動し、カム溝が途切れた瞬間に回転子１０４は回転力を開放して回転し、操作部１０２の端面カム１０３と回転子１０４が噛み合う。さらに操作部１０２の押し込みを止めることでコイルスプリング１０７による圧力で今度は支持部１０１の端面カム６と回転子１０４が噛み合い、回転子１０４が端面カムの浅溝６２でロックされる。もう一度操作部１０２を押し込むと回転子１０４が支持部１０１の端面カム６を往復運動し、回転子１０４の回転力を開放されることで横回転しロック解除をされ端面カムの深溝６１へ移動する。以後この動作を繰り返し回転子１０４の位置を制御することで回転子１０４のコイルスプリング１０７側にあるリフィル等の位置を制御する。
【０００５】
以上が従来からあるダブルノック機構の構成であり、長所としてコイルスプリング以外をプラスチック等の安価で大量生産可能な材質で製造でき、なおかつ部品点数が少なく組立工程も簡単であった。
【０００６】
次にハートカム式機構のオルタネイト動作としては図９に示した方法が提案されていて、主に電子部品などに組み込むプッシュロックスイッチに使用されている。その周知の仕組みは、支持部に一端が前後左右に振り子のように動ける接触子２０２とそこに加圧する板バネ２０３とを組み合わせたものを備え、操作部２０１の側面にラチェット機構２０５を備えるハートカム２０４を備える。操作部２０１の押し込みやコイルスプリング等の押し戻しに連動してハートカム２０４が接触子２０２に対し縦にスライドして往復運動する際に、支持部に備える接触子２０２が振り子のように左右に振れることでハートカム２０４に対し横方向へ移動する。このとき接触子２０２がハートカム２０４を一定方向にのみトレースできるようにしたラチェット機構２０５に対し前後移動できるように板バネ２０３が接触子２０２に予圧し、ハートカム２０４を一定方向へ一周する間にスイッチのロックとロック解除を一回切り替え、以後この動作を繰り返し操作部の位置を制御する。
【０００７】
以上がハートカム式機構の構成であり、長所として操作部自体が直接ロックされるため操作部へ新たに別の機能や他の部品との係わり合いを設けることができた。また、操作部がロックされている際には外見上の見た目にも操作部がロック位置に移動しているため目視で確認でき、総合的にダブルノック機構より汎用性が高かった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−０００８９５号公報
【特許文献２】特開２０００−１４９７１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし従来のこれらの方法には欠点があった。まずダブルノック機構の短所としては、回転子のみにロックが効き操作部自体はロックされずにいた。これは回転子がスイッチオンの位置で支持部にロックされた際に、回転子に対し一方向からしか力を加えられない操作部の端面カムが回転子と接触する力を失い、そのため操作部と回転子の間でバックラッシが生じてしまい回転子がロック後も操作部は自由に動いてしまった。よって操作部に新たな機能を付加することができず、またスイッチ内部で機械的にロックされているのかを外見上の目視で確認できないため、主に筆記用具に限定して使用されるだけで汎用性が極めて低かった。
【００１０】
もう一方のハートカム式機構の短所としては、操作部自体を直接ロックするために金属製で細い棒状の接触子とそこに圧力を加える板バネを組み込むなど細かい部品の点数が多くなってしまった。よって組立工程がダブルノック機構よりも複雑になった。即ちオルタネイト動作としての効果を得るためのダブルノック機構とハートカム式機構は痛し痒しの関係であった。
【００１１】
そこで本発明の目的は、ダブルノック機構の長所である弾性体以外の部品を全てプラスチック製で製造できることを活かし、さらに回転子だけでなく操作部も回転子と同時にロックする仕組みにして、回転子と操作部の間に生じるバックラッシを大幅に減らしてダブルノック機構の汎用性を向上させる。それにより従来ではハートカム式機構でなければ出来なかった分野へ組立工程の簡単なダブルノック機構を使用可能にする方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１の発明は支持部に端面カムと、操作部に第１歯形状カム及び第２歯形状カムから成る円筒溝カムと、操作部が貫通して連結する回転子に端面カムと係わる第１接触子及び円筒溝カムと係わる第２接触子と、操作部に押し込まれた回転子を押し戻す圧力を加える弾性体とを備えることを特徴とするダブルノック機構である。なおこれ以後の説明は操作部を上から下へ押す縦置き状態とする。
【００１３】
これにより円筒溝カムを構成する第１歯形状カム及び第２歯形状カムが、回転子の第２接触子に対し上下二方向から挟んで係わるようになる。その際に第２歯形状カムは回転子に貫通させて連結した操作部が外れてしまうのを防ぐ返しの役割を担う。また回転子の第２接触子と円筒溝カムの第１歯形状カムの係わり方に対応して回転子の第２接触子と円筒溝カムの第２歯形状カムの係わり方を適宜に変化させて、第２接触子が円筒溝カムの第１歯形状カム及び第２歯形状カムの両方もしくは片方と常に接触させる。その際に操作部と回転子の間で起こる上下の往復運動が適宜に制限されバックラッシを大幅に防ぐ。よって回転子が支持部に対しロックされると、回転子に対して往復運動を適宜に制限されている操作部も回転子と同時にロックされることを特徴とする。
【００１４】
ここで円筒溝カムとは第１歯形状カムと第２歯形状カムの二種類の歯形状カムが向き合って出来るカム溝のことである。また操作部に押し込まれた回転子を押し戻す圧力を加える弾性体とは、回転子を直接またはリフィル等を間に挟んで間接的に操作部に対して圧力を与える存在である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によりダブルノック機構において回転子がロックされた際に操作部が回転子に対しバックラッシを大幅に除去しつつロックされることになり、簡単に組み立てできるダブルノック機構のオルタネイト動作としての汎用性が向上し筆記用具以外へ用途が広がる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】操作部をロックするダブルノック機構の実施方法を分解斜視図で示した図である。
【図２】支持部の実施方法を正面図で示した図である。
【図３】操作部の実施方法を正面図で示した図である。
【図４】回転子の実施方法を（Ａ）は正面図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）は断面図で示した図である。
【図５】操作部をロックするダブルノック機構の実施方法を一部断面図で示した図である。
【図６】操作部と回転子を連結したときの係わり方の実施方法を（Ａ）は正面図、（Ｂ）は一部を展開図で示した図である。
【図７】内部円筒局面に端面カムを備える支持部を展開図で示した図である。
【図８】従来のダブルノック機構の構成を分解斜視図で示した図である。
【図９】ハートカム式機構の構成を（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図で示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は請求項１の操作部をロックするダブルノック機構の実施方法を分解斜視図で示した図である。内部円筒局面に図７の端面カム６を備える支持部１と、円筒溝カム２０を有する操作部２と、外側円筒局面に第１接触子及び内側円筒局面に第２接触子を有する回転子３と、回転子３に常に圧力を加えるコイルスプリング等の弾性体４と、弾性体４を支え支持部１一端に蓋をする支持部底面５とを備える。また図１においては支持部１と支持部底面５を結合するために、支持部結合用溝１１と支持部底面結合用突起５１とを組み合わせて結合させるが、接着剤等を使い結合させてもよい。また筆記用具のボールペンなどにおいては弾性体４はリフィル等に圧力を加えて、そのリフィルが回転子３に圧力を加える。さらに支持部底面５に代わり口金などを使用してリフィル先端のチップ出入り口を確保する。これより図を使い本発明の最良の形態を詳しく説明する。
【００１８】
図２は支持部１の実施方法を正面図で示した図である。内部を円筒状にした支持部１の円筒局面に図７記載の深溝と浅溝を繰り返す端面カム６を備える。図２においては支持部１と端面カム６は部品成型時に一体化して製造することを想定しているが、支持部１と端面カム６を別に部品成型した後結合する方法もある。その場合は支持部１と図１の支持部底面５は別に部品成型せずに一体化していても支持部１内部に後からその他の操作部などの部品を組み合わせることが出来る。
【００１９】
図３は操作部２の実施方法を正面図で示した図である。軸を円柱状にして第１歯形状カム２１及び第２歯形状カム２２から成る円筒溝カム２０と、垂直移動用接触子２３を備える。第１歯形状カム２１の形状は、支持部１に備わる端面カム６の歯形状の山の数と同数の山を備える歯形状にする。第２歯形状カム２２は第１歯形状カム２１が垂直反転した形状を下側にスライドした形状にする。よって円筒溝カム２０は第１歯形状カム２１と第２歯形状カム２２の歯形状カムの山同士と谷同士がお互いに向かい合った蛇腹状の構造になる。
【００２０】
円筒溝カム２０を構成する第１歯形状カム２１と回転子３との関係は、操作部２を上から押し込んだ圧力、及び弾性体４による回転子３下からの圧力によりお互いが影響しあう。このときに回転子３は円筒溝カム２０に対して回転力を得る。
【００２１】
また第２歯形状カム２２には以下の役割がある。それは操作部２を任意に押し込む場合、及び回転子３を挟んで弾性体４による間接的な圧力以外の不本意な動作により、回転子３との間で発生する大幅なバックラッシを生じさせないように係わる返しの役割である。さらに第２歯形状カム２２の形状は上記で記載したように第１歯形状カム２１をそのまま垂直反転させた形状でなくてもよい。具体的には第２歯形状カム２２は回転子３が支持部１の端面カムの深溝６１または端面カムの浅溝６２にロックもしくはロック解除して停止状態のときのみ後述する回転子３の第２接触子３１と接している箇所が在ればよい。そのため操作部２を押し込み回転子３へ圧力を掛け、回転子３が回転移動している状態のときは回転子３の第２接触子３１と第２歯形状カム２２は接する必要が無い。よってその箇所の第２歯形状カム２２は無くてよい。そのため第２歯形状カム２２の山一つ一つは回転子３の回転方向側半分の山から谷部分をなくす。これにより操作部２と回転子３を組み合わせて連結する際、第２歯形状カム２２の一部欠落箇所と第２接触子３１の幅が同一のため互い違いにさせて組み合わせることで、貫通させて連結することができる。
【００２２】
また操作部２の円筒曲面には、操作部２が支持部１に対し上下に垂直移動のみ行うための垂直移動用接触子２３がある。垂直移動用接触子２３は図１に示すように支持部１に操作部２を組み込む際に、支持部１の端面カム６と操作部２の第１歯形状カム２１にあるお互いの歯形状カムの山部分のピッチを約０，５個分横に移動した状態で組み合わせるためにある。
【００２３】
図４は回転子の実施方法を（Ａ）は正面図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）は断面図で示した図である。回転子をリング状にしてリングの外側円筒曲面に支持部１の端面カム６と係わる第１接触子３０を備える。さらにリングの内側円筒曲面に操作部２の円筒溝カム２０と係わる第２接触子３１を備える。第１接触子３０の形状は図４（Ａ）で示すように上部に傾斜を付けることで支持部１の端面カム６と係わる際に、回転子３の上下動の動きを横回転に変換する働きを持つ。さらに第１接触子３０は支持部１の円筒溝カムの深溝６１と係わる際に回転子３を上下動のみさせる働きを持つ。
【００２４】
また第２接触子３１の形状は図４（Ｂ）で示すように第１接触子３０を回転子３のリング中心部へ向かって延長した形状とする。これにより第１接触子３０と第２接触子３１の上部に関しては同一の形状とする。だが第２接触子３１下部の形状は図４（Ｃ）のように上部に対し対角を等しくした平行四辺形とする。具体的には平行四辺形の第２接触子３１は内角が鋭角になる対角部分を上下に配置し、なおかつ上部の鋭角が回転子３の回転移動の進行方向側になるように配置する。
【００２５】
また第１接触子３０の数は図７参照の支持部１の端面カム６の山の数に対応し、山二つに対して第１接触子３０を一つ設け、図４（Ｂ）においては四つ備える。第２接触子３１の数は操作部２にある第１歯形状カム２１の山の数に対応し山一つに対しそれぞれ一つずつの第２接触子３１を設け図４（Ｂ）においては八つ備える。なお回転子上部３２は図４（Ａ）で示すように第２接触子３１と同一の形状で一体化しつつ第２接触子３１が無い箇所では両隣の第２接触子３１の山と谷を直線で繋いだ形状とする。
【００２６】
図５は操作部をロックするダブルノック機構の実施方法を一部断面図で示した図である。操作部２を回転子３に貫通させて連結し円筒溝カム２０と第２接触子３１を組み合わせる。支持部１の端面カム６に操作部２の垂直移動用接続子２３及び回転子３の第１接触子３０を組み合わせる。その後弾性体４を加えて支持部１と支持部底面５を結合する。すると端面カム６と円筒溝カム２０の歯形状の山のピッチが約０，５ずれた構造となる。ここで回転子３の第１接触子３０及び第２接触子３１の一部が一体化している箇所、並びに回転子上部３２において、端面カム６と円筒溝カム２０の二種類のカムに同時に噛み合うことができない構造になる。これを利用して操作部２による上からの押し込みや、弾性体４による下からの圧力による縦エネルギーを回転子３の横回転のエネルギーに変換する。
【００２７】
図６は操作部と回転子を連結したときの係わり方の実施方法を（Ａ）は正面図、（Ｂ）は一部を展開図で示した図である。回転子３の横回転の仕組みとして、端面カム６と円筒溝カム２０の二種類のカムと回転子３の接地面には上からは操作部２の押し込みにより、下からは弾性体４の圧力が働く。このとき操作部２からの押し込みの力が勝ると回転子３は下側へ押し込まれ円筒溝カム２０と噛み合う。その後弾性体４からの圧力が勝ると今度は回転子３が上側へ押し戻され端面カム６と噛み合う。よって以上の動作を行うことで回転子３は操作部２の押し込みと弾性体４から得る上下へのエネルギーを横回転のエネルギーに変換する。さらに操作部２は回転子３と連結されているので、回転子３が支持部１の端面カム６を構成する端面カムの深溝６１と端面カムの浅溝６２の間を行き来して上下の高低差を保持する際に操作部２も上下の高低差を保持する。
【００２８】
図６の（Ａ１）（Ａ２）（Ａ３）（Ａ４）は、操作部２の円筒溝カム２０と回転子３の第２接触子３１の一連の動きと組み合わせの関係を示した正面図である。また図６の（Ｂ１）（Ｂ２）（Ｂ３）（Ｂ４）は円筒溝カム２０と第２接触子３１の関係を示した一部の展開図である。ダブルノック機構の一連の動きは、操作部を押し込む前で回転子が初期状態でスイッチオフ、操作部を底まで押し込んで回転子が回転してスイッチオンになる状態、操作部への押し込みを解除することでスイッチオンのまま回転子をロック位置へ移行する状態、スイッチオンで回転子及び操作部をロックした状態、再度操作部を底まで押し込んで回転子が回転した状態、操作部への押し込みを解除することで回転子が初期状態へ移行してスイッチオフする状態、回転子及び操作部が初期状態でスイッチオフへ戻る、がある。
【００２９】
図６（Ａ１）は操作部２を押し込む前で回転子３が端面カムの深溝６１にある初期状態でスイッチオフの状態である。回転子３は弾性体４の圧力により第１接触子３０が支持部１の端面カム６を構成する端面カムの深溝６１へ押し付けられることで上下動ならびに回転移動を停止した初期状態である。また円筒溝カム２０と第２接触子３１の歯形状の噛み合わせは図６（Ｂ１）のようになる。このとき回転子３は弾性体４等による下からの圧力を受けている。また支持部１に対して上下動のみできる操作部２は、円筒溝カム２０の第１歯形状カム２１と第２歯形状カム２２が回転子３の第２接触子３１の上下対辺との間でブレの原因となる隙間を打ち消しあうように接している。よって操作部２は上下動できず、回転子３と同様に支持部１に対して固定した状態となる。
【００３０】
さらに図６（Ａ２）は図６（Ａ１）から操作部２を底まで押し込んで回転子３が回転してスイッチオンになる状態である。回転子３は支持部１の端面カム６の影響が無くなり回転力が開放され回転することで、第２接触子３１が円筒溝カム２０の第１歯形状カム２１と噛み合っている。また円筒溝カム２０と第２接触子３１の歯形状の噛み合わせは図６（Ｂ２）のようになる。このとき第１歯形状カム２１と第２接触子３１がお互いに圧力を掛け合っているため第２接触子３１は第２歯形状カム２２との接点を設ける必要がない。よって第２歯形状カム２２はこの状態の部分を欠落させる。なお操作部２を回転子３に貫通させて連結するときは、第２歯形状カム２２と第二接触子３１が干渉しないこの状態で行うとよい。
【００３１】
さらに図６（Ａ３）は図６（Ａ２）から操作部２への押し込みを解除することでスイッチオンのまま回転子３をロック位置である端面カムの浅溝６２へ移行する状態である。回転子３が弾性体４の圧力により操作部２を上へ押し戻しつつ、支持部１の端面カム６に沿って回転移動しスイッチオン状態をロックする移行する途中である。また円筒溝カム２０と第２接触子３１の歯形状の噛み合わせは図６（Ｂ３）のようになる。
【００３２】
さらに図６（Ａ４）は図６（Ａ３）からスイッチオンで回転子３及び操作部２をロックした状態である。回転子３が操作部２に対し回転移動し第２接触子３１は円筒溝カム２０内をスライド移動し第１接触子３０は支持部１の端面カム６へ押し付けられ回転子３がロックされる。また第２接触子３１と円筒溝カム２０の歯形状の噛み合わせは図６（Ｂ４）のようになる。このとき上下動のみできる操作部２は円筒溝カム２０の第１歯形状カム２１と第２歯形状カム２２が第２接触子３１の上下対辺との間でブレの原因となる隙間を打ち消しあうように接しているため上下動できない。よって回転子３と同様に操作部２も固定した状態となる。以上が操作部２を押し込む前で回転子３が初期状態でスイッチオフから、スイッチオンで回転子３及び操作部２をロックした状態になるときの円筒溝カム２０と第２接触子３１の関係である。またスイッチオンで回転子３及び操作部２をロックした状態から、回転子３及び操作部２が初期状態でスイッチオフへ戻るに移行する際の円筒溝カム２０と第２接触子３１の関係も同様の動きである。
【００３３】
図７は内部を円筒状にした支持部１の円筒曲面にある端面カム６を展開図にして示した図ある。端面カム６は端面カムの深溝６１と端面カムの浅溝６２を交互に繰り返すことで構成する。回転子に備わる接触子が端面カムの深溝６１と端面カムの浅溝６２である歯形状カムのカム山を一つ越えるごとに支持部に対して上下に往復移動してスイッチとしての機能を得る。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
組み立てが容易なダブルノック機構の構造で汎用性の高いハートカム式が採用されていた分野へ使用可能なため産業上の利用可能性を有する。
【符号の説明】
【００３５】
１ 支持部
２ 操作部
３ 回転子
４ 弾性体
５ 支持部底面
６ 端面カム
１１ 支持部結合用溝
２０ 円筒溝カム
２１ 第１歯形状カム
２２ 第２歯形状カム
２３ 垂直移動用接触子
３０ 第１接触子
３１ 第２接触子
３２ 回転子上部
５１ 支持部底面結合用突起
６１ 端面カムの深溝
６２ 端面カムの浅溝
１０１ 支持部
１０２ 操作部
１０３ 端面カム
１０４ 回転子
１０６ リフィル
１０７ コイルスプリング
１０８ 垂直移動用接触子
２０１ 操作部
２０２ 接触子
２０３ 板バネ
２０４ ハートカム
２０５ ラチェット機構
【技術分野】
【０００１】
本発明はダブルノック機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来からプッシュロックスイッチ等に使用されている操作部を一回押すと押し込んだ状態を保持し、もう一回操作部を押し込むと元の状態に戻るオルタネイト動作を得るための機構は幾つか知られている。その中でもよく使用されているオルタネイト動作がダブルノック機構とハートカム式機構 (例えば、特許文献１及び２参照)である。
【０００３】
まずダブルノック機構のオルタネイト動作は図８に示した方法が提案されていて主に筆記用具のボールペンに使用されている。その周知の仕組みは、支持部１０１に図７に示した端面カム６と、操作部１０２に端面カム１０３と、前記二種類の端面カムと係わる回転子１０４と、リフィル１０６と、操作部１０２により押し込まれた回転子１０４及びリフィル１０６を押し戻すコイルスプリング１０７により構成されている。ここで支持部１０１の端面カム６と操作部１０２の端面カム１０３を構成する歯形状の山部分のピッチを約０．５個分ずらして組み合わせる。それにより二つの端面カムと向き合って係わる回転子１０４は両方の端面カムと同時に噛み合うことができない構造とする。
【０００４】
これによりコイルスプリング１０７による圧力で回転子１０４が操作部１０２の端面カム１０３と噛合い回転しようとする回転力を支持部１０１の端面カム６に回転子１０４が噛み合うことで防ぐ。ここで操作部１０２を押し込むことで回転子１０４が支持部１０１の端面カムの深溝６１を往復運動し、カム溝が途切れた瞬間に回転子１０４は回転力を開放して回転し、操作部１０２の端面カム１０３と回転子１０４が噛み合う。さらに操作部１０２の押し込みを止めることでコイルスプリング１０７による圧力で今度は支持部１０１の端面カム６と回転子１０４が噛み合い、回転子１０４が端面カムの浅溝６２でロックされる。もう一度操作部１０２を押し込むと回転子１０４が支持部１０１の端面カム６を往復運動し、回転子１０４の回転力を開放されることで横回転しロック解除をされ端面カムの深溝６１へ移動する。以後この動作を繰り返し回転子１０４の位置を制御することで回転子１０４のコイルスプリング１０７側にあるリフィル等の位置を制御する。
【０００５】
以上が従来からあるダブルノック機構の構成であり、長所としてコイルスプリング以外をプラスチック等の安価で大量生産可能な材質で製造でき、なおかつ部品点数が少なく組立工程も簡単であった。
【０００６】
次にハートカム式機構のオルタネイト動作としては図９に示した方法が提案されていて、主に電子部品などに組み込むプッシュロックスイッチに使用されている。その周知の仕組みは、支持部に一端が前後左右に振り子のように動ける接触子２０２とそこに加圧する板バネ２０３とを組み合わせたものを備え、操作部２０１の側面にラチェット機構２０５を備えるハートカム２０４を備える。操作部２０１の押し込みやコイルスプリング等の押し戻しに連動してハートカム２０４が接触子２０２に対し縦にスライドして往復運動する際に、支持部に備える接触子２０２が振り子のように左右に振れることでハートカム２０４に対し横方向へ移動する。このとき接触子２０２がハートカム２０４を一定方向にのみトレースできるようにしたラチェット機構２０５に対し前後移動できるように板バネ２０３が接触子２０２に予圧し、ハートカム２０４を一定方向へ一周する間にスイッチのロックとロック解除を一回切り替え、以後この動作を繰り返し操作部の位置を制御する。
【０００７】
以上がハートカム式機構の構成であり、長所として操作部自体が直接ロックされるため操作部へ新たに別の機能や他の部品との係わり合いを設けることができた。また、操作部がロックされている際には外見上の見た目にも操作部がロック位置に移動しているため目視で確認でき、総合的にダブルノック機構より汎用性が高かった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−０００８９５号公報
【特許文献２】特開２０００−１４９７１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし従来のこれらの方法には欠点があった。まずダブルノック機構の短所としては、回転子のみにロックが効き操作部自体はロックされずにいた。これは回転子がスイッチオンの位置で支持部にロックされた際に、回転子に対し一方向からしか力を加えられない操作部の端面カムが回転子と接触する力を失い、そのため操作部と回転子の間でバックラッシが生じてしまい回転子がロック後も操作部は自由に動いてしまった。よって操作部に新たな機能を付加することができず、またスイッチ内部で機械的にロックされているのかを外見上の目視で確認できないため、主に筆記用具に限定して使用されるだけで汎用性が極めて低かった。
【００１０】
もう一方のハートカム式機構の短所としては、操作部自体を直接ロックするために金属製で細い棒状の接触子とそこに圧力を加える板バネを組み込むなど細かい部品の点数が多くなってしまった。よって組立工程がダブルノック機構よりも複雑になった。即ちオルタネイト動作としての効果を得るためのダブルノック機構とハートカム式機構は痛し痒しの関係であった。
【００１１】
そこで本発明の目的は、ダブルノック機構の長所である弾性体以外の部品を全てプラスチック製で製造できることを活かし、さらに回転子だけでなく操作部も回転子と同時にロックする仕組みにして、回転子と操作部の間に生じるバックラッシを大幅に減らしてダブルノック機構の汎用性を向上させる。それにより従来ではハートカム式機構でなければ出来なかった分野へ組立工程の簡単なダブルノック機構を使用可能にする方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１の発明は支持部に端面カムと、操作部に第１歯形状カム及び第２歯形状カムから成る円筒溝カムと、操作部が貫通して連結する回転子に端面カムと係わる第１接触子及び円筒溝カムと係わる第２接触子と、操作部に押し込まれた回転子を押し戻す圧力を加える弾性体とを備えることを特徴とするダブルノック機構である。なおこれ以後の説明は操作部を上から下へ押す縦置き状態とする。
【００１３】
これにより円筒溝カムを構成する第１歯形状カム及び第２歯形状カムが、回転子の第２接触子に対し上下二方向から挟んで係わるようになる。その際に第２歯形状カムは回転子に貫通させて連結した操作部が外れてしまうのを防ぐ返しの役割を担う。また回転子の第２接触子と円筒溝カムの第１歯形状カムの係わり方に対応して回転子の第２接触子と円筒溝カムの第２歯形状カムの係わり方を適宜に変化させて、第２接触子が円筒溝カムの第１歯形状カム及び第２歯形状カムの両方もしくは片方と常に接触させる。その際に操作部と回転子の間で起こる上下の往復運動が適宜に制限されバックラッシを大幅に防ぐ。よって回転子が支持部に対しロックされると、回転子に対して往復運動を適宜に制限されている操作部も回転子と同時にロックされることを特徴とする。
【００１４】
ここで円筒溝カムとは第１歯形状カムと第２歯形状カムの二種類の歯形状カムが向き合って出来るカム溝のことである。また操作部に押し込まれた回転子を押し戻す圧力を加える弾性体とは、回転子を直接またはリフィル等を間に挟んで間接的に操作部に対して圧力を与える存在である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によりダブルノック機構において回転子がロックされた際に操作部が回転子に対しバックラッシを大幅に除去しつつロックされることになり、簡単に組み立てできるダブルノック機構のオルタネイト動作としての汎用性が向上し筆記用具以外へ用途が広がる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】操作部をロックするダブルノック機構の実施方法を分解斜視図で示した図である。
【図２】支持部の実施方法を正面図で示した図である。
【図３】操作部の実施方法を正面図で示した図である。
【図４】回転子の実施方法を（Ａ）は正面図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）は断面図で示した図である。
【図５】操作部をロックするダブルノック機構の実施方法を一部断面図で示した図である。
【図６】操作部と回転子を連結したときの係わり方の実施方法を（Ａ）は正面図、（Ｂ）は一部を展開図で示した図である。
【図７】内部円筒局面に端面カムを備える支持部を展開図で示した図である。
【図８】従来のダブルノック機構の構成を分解斜視図で示した図である。
【図９】ハートカム式機構の構成を（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図で示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は請求項１の操作部をロックするダブルノック機構の実施方法を分解斜視図で示した図である。内部円筒局面に図７の端面カム６を備える支持部１と、円筒溝カム２０を有する操作部２と、外側円筒局面に第１接触子及び内側円筒局面に第２接触子を有する回転子３と、回転子３に常に圧力を加えるコイルスプリング等の弾性体４と、弾性体４を支え支持部１一端に蓋をする支持部底面５とを備える。また図１においては支持部１と支持部底面５を結合するために、支持部結合用溝１１と支持部底面結合用突起５１とを組み合わせて結合させるが、接着剤等を使い結合させてもよい。また筆記用具のボールペンなどにおいては弾性体４はリフィル等に圧力を加えて、そのリフィルが回転子３に圧力を加える。さらに支持部底面５に代わり口金などを使用してリフィル先端のチップ出入り口を確保する。これより図を使い本発明の最良の形態を詳しく説明する。
【００１８】
図２は支持部１の実施方法を正面図で示した図である。内部を円筒状にした支持部１の円筒局面に図７記載の深溝と浅溝を繰り返す端面カム６を備える。図２においては支持部１と端面カム６は部品成型時に一体化して製造することを想定しているが、支持部１と端面カム６を別に部品成型した後結合する方法もある。その場合は支持部１と図１の支持部底面５は別に部品成型せずに一体化していても支持部１内部に後からその他の操作部などの部品を組み合わせることが出来る。
【００１９】
図３は操作部２の実施方法を正面図で示した図である。軸を円柱状にして第１歯形状カム２１及び第２歯形状カム２２から成る円筒溝カム２０と、垂直移動用接触子２３を備える。第１歯形状カム２１の形状は、支持部１に備わる端面カム６の歯形状の山の数と同数の山を備える歯形状にする。第２歯形状カム２２は第１歯形状カム２１が垂直反転した形状を下側にスライドした形状にする。よって円筒溝カム２０は第１歯形状カム２１と第２歯形状カム２２の歯形状カムの山同士と谷同士がお互いに向かい合った蛇腹状の構造になる。
【００２０】
円筒溝カム２０を構成する第１歯形状カム２１と回転子３との関係は、操作部２を上から押し込んだ圧力、及び弾性体４による回転子３下からの圧力によりお互いが影響しあう。このときに回転子３は円筒溝カム２０に対して回転力を得る。
【００２１】
また第２歯形状カム２２には以下の役割がある。それは操作部２を任意に押し込む場合、及び回転子３を挟んで弾性体４による間接的な圧力以外の不本意な動作により、回転子３との間で発生する大幅なバックラッシを生じさせないように係わる返しの役割である。さらに第２歯形状カム２２の形状は上記で記載したように第１歯形状カム２１をそのまま垂直反転させた形状でなくてもよい。具体的には第２歯形状カム２２は回転子３が支持部１の端面カムの深溝６１または端面カムの浅溝６２にロックもしくはロック解除して停止状態のときのみ後述する回転子３の第２接触子３１と接している箇所が在ればよい。そのため操作部２を押し込み回転子３へ圧力を掛け、回転子３が回転移動している状態のときは回転子３の第２接触子３１と第２歯形状カム２２は接する必要が無い。よってその箇所の第２歯形状カム２２は無くてよい。そのため第２歯形状カム２２の山一つ一つは回転子３の回転方向側半分の山から谷部分をなくす。これにより操作部２と回転子３を組み合わせて連結する際、第２歯形状カム２２の一部欠落箇所と第２接触子３１の幅が同一のため互い違いにさせて組み合わせることで、貫通させて連結することができる。
【００２２】
また操作部２の円筒曲面には、操作部２が支持部１に対し上下に垂直移動のみ行うための垂直移動用接触子２３がある。垂直移動用接触子２３は図１に示すように支持部１に操作部２を組み込む際に、支持部１の端面カム６と操作部２の第１歯形状カム２１にあるお互いの歯形状カムの山部分のピッチを約０，５個分横に移動した状態で組み合わせるためにある。
【００２３】
図４は回転子の実施方法を（Ａ）は正面図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）は断面図で示した図である。回転子をリング状にしてリングの外側円筒曲面に支持部１の端面カム６と係わる第１接触子３０を備える。さらにリングの内側円筒曲面に操作部２の円筒溝カム２０と係わる第２接触子３１を備える。第１接触子３０の形状は図４（Ａ）で示すように上部に傾斜を付けることで支持部１の端面カム６と係わる際に、回転子３の上下動の動きを横回転に変換する働きを持つ。さらに第１接触子３０は支持部１の円筒溝カムの深溝６１と係わる際に回転子３を上下動のみさせる働きを持つ。
【００２４】
また第２接触子３１の形状は図４（Ｂ）で示すように第１接触子３０を回転子３のリング中心部へ向かって延長した形状とする。これにより第１接触子３０と第２接触子３１の上部に関しては同一の形状とする。だが第２接触子３１下部の形状は図４（Ｃ）のように上部に対し対角を等しくした平行四辺形とする。具体的には平行四辺形の第２接触子３１は内角が鋭角になる対角部分を上下に配置し、なおかつ上部の鋭角が回転子３の回転移動の進行方向側になるように配置する。
【００２５】
また第１接触子３０の数は図７参照の支持部１の端面カム６の山の数に対応し、山二つに対して第１接触子３０を一つ設け、図４（Ｂ）においては四つ備える。第２接触子３１の数は操作部２にある第１歯形状カム２１の山の数に対応し山一つに対しそれぞれ一つずつの第２接触子３１を設け図４（Ｂ）においては八つ備える。なお回転子上部３２は図４（Ａ）で示すように第２接触子３１と同一の形状で一体化しつつ第２接触子３１が無い箇所では両隣の第２接触子３１の山と谷を直線で繋いだ形状とする。
【００２６】
図５は操作部をロックするダブルノック機構の実施方法を一部断面図で示した図である。操作部２を回転子３に貫通させて連結し円筒溝カム２０と第２接触子３１を組み合わせる。支持部１の端面カム６に操作部２の垂直移動用接続子２３及び回転子３の第１接触子３０を組み合わせる。その後弾性体４を加えて支持部１と支持部底面５を結合する。すると端面カム６と円筒溝カム２０の歯形状の山のピッチが約０，５ずれた構造となる。ここで回転子３の第１接触子３０及び第２接触子３１の一部が一体化している箇所、並びに回転子上部３２において、端面カム６と円筒溝カム２０の二種類のカムに同時に噛み合うことができない構造になる。これを利用して操作部２による上からの押し込みや、弾性体４による下からの圧力による縦エネルギーを回転子３の横回転のエネルギーに変換する。
【００２７】
図６は操作部と回転子を連結したときの係わり方の実施方法を（Ａ）は正面図、（Ｂ）は一部を展開図で示した図である。回転子３の横回転の仕組みとして、端面カム６と円筒溝カム２０の二種類のカムと回転子３の接地面には上からは操作部２の押し込みにより、下からは弾性体４の圧力が働く。このとき操作部２からの押し込みの力が勝ると回転子３は下側へ押し込まれ円筒溝カム２０と噛み合う。その後弾性体４からの圧力が勝ると今度は回転子３が上側へ押し戻され端面カム６と噛み合う。よって以上の動作を行うことで回転子３は操作部２の押し込みと弾性体４から得る上下へのエネルギーを横回転のエネルギーに変換する。さらに操作部２は回転子３と連結されているので、回転子３が支持部１の端面カム６を構成する端面カムの深溝６１と端面カムの浅溝６２の間を行き来して上下の高低差を保持する際に操作部２も上下の高低差を保持する。
【００２８】
図６の（Ａ１）（Ａ２）（Ａ３）（Ａ４）は、操作部２の円筒溝カム２０と回転子３の第２接触子３１の一連の動きと組み合わせの関係を示した正面図である。また図６の（Ｂ１）（Ｂ２）（Ｂ３）（Ｂ４）は円筒溝カム２０と第２接触子３１の関係を示した一部の展開図である。ダブルノック機構の一連の動きは、操作部を押し込む前で回転子が初期状態でスイッチオフ、操作部を底まで押し込んで回転子が回転してスイッチオンになる状態、操作部への押し込みを解除することでスイッチオンのまま回転子をロック位置へ移行する状態、スイッチオンで回転子及び操作部をロックした状態、再度操作部を底まで押し込んで回転子が回転した状態、操作部への押し込みを解除することで回転子が初期状態へ移行してスイッチオフする状態、回転子及び操作部が初期状態でスイッチオフへ戻る、がある。
【００２９】
図６（Ａ１）は操作部２を押し込む前で回転子３が端面カムの深溝６１にある初期状態でスイッチオフの状態である。回転子３は弾性体４の圧力により第１接触子３０が支持部１の端面カム６を構成する端面カムの深溝６１へ押し付けられることで上下動ならびに回転移動を停止した初期状態である。また円筒溝カム２０と第２接触子３１の歯形状の噛み合わせは図６（Ｂ１）のようになる。このとき回転子３は弾性体４等による下からの圧力を受けている。また支持部１に対して上下動のみできる操作部２は、円筒溝カム２０の第１歯形状カム２１と第２歯形状カム２２が回転子３の第２接触子３１の上下対辺との間でブレの原因となる隙間を打ち消しあうように接している。よって操作部２は上下動できず、回転子３と同様に支持部１に対して固定した状態となる。
【００３０】
さらに図６（Ａ２）は図６（Ａ１）から操作部２を底まで押し込んで回転子３が回転してスイッチオンになる状態である。回転子３は支持部１の端面カム６の影響が無くなり回転力が開放され回転することで、第２接触子３１が円筒溝カム２０の第１歯形状カム２１と噛み合っている。また円筒溝カム２０と第２接触子３１の歯形状の噛み合わせは図６（Ｂ２）のようになる。このとき第１歯形状カム２１と第２接触子３１がお互いに圧力を掛け合っているため第２接触子３１は第２歯形状カム２２との接点を設ける必要がない。よって第２歯形状カム２２はこの状態の部分を欠落させる。なお操作部２を回転子３に貫通させて連結するときは、第２歯形状カム２２と第二接触子３１が干渉しないこの状態で行うとよい。
【００３１】
さらに図６（Ａ３）は図６（Ａ２）から操作部２への押し込みを解除することでスイッチオンのまま回転子３をロック位置である端面カムの浅溝６２へ移行する状態である。回転子３が弾性体４の圧力により操作部２を上へ押し戻しつつ、支持部１の端面カム６に沿って回転移動しスイッチオン状態をロックする移行する途中である。また円筒溝カム２０と第２接触子３１の歯形状の噛み合わせは図６（Ｂ３）のようになる。
【００３２】
さらに図６（Ａ４）は図６（Ａ３）からスイッチオンで回転子３及び操作部２をロックした状態である。回転子３が操作部２に対し回転移動し第２接触子３１は円筒溝カム２０内をスライド移動し第１接触子３０は支持部１の端面カム６へ押し付けられ回転子３がロックされる。また第２接触子３１と円筒溝カム２０の歯形状の噛み合わせは図６（Ｂ４）のようになる。このとき上下動のみできる操作部２は円筒溝カム２０の第１歯形状カム２１と第２歯形状カム２２が第２接触子３１の上下対辺との間でブレの原因となる隙間を打ち消しあうように接しているため上下動できない。よって回転子３と同様に操作部２も固定した状態となる。以上が操作部２を押し込む前で回転子３が初期状態でスイッチオフから、スイッチオンで回転子３及び操作部２をロックした状態になるときの円筒溝カム２０と第２接触子３１の関係である。またスイッチオンで回転子３及び操作部２をロックした状態から、回転子３及び操作部２が初期状態でスイッチオフへ戻るに移行する際の円筒溝カム２０と第２接触子３１の関係も同様の動きである。
【００３３】
図７は内部を円筒状にした支持部１の円筒曲面にある端面カム６を展開図にして示した図ある。端面カム６は端面カムの深溝６１と端面カムの浅溝６２を交互に繰り返すことで構成する。回転子に備わる接触子が端面カムの深溝６１と端面カムの浅溝６２である歯形状カムのカム山を一つ越えるごとに支持部に対して上下に往復移動してスイッチとしての機能を得る。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
組み立てが容易なダブルノック機構の構造で汎用性の高いハートカム式が採用されていた分野へ使用可能なため産業上の利用可能性を有する。
【符号の説明】
【００３５】
１ 支持部
２ 操作部
３ 回転子
４ 弾性体
５ 支持部底面
６ 端面カム
１１ 支持部結合用溝
２０ 円筒溝カム
２１ 第１歯形状カム
２２ 第２歯形状カム
２３ 垂直移動用接触子
３０ 第１接触子
３１ 第２接触子
３２ 回転子上部
５１ 支持部底面結合用突起
６１ 端面カムの深溝
６２ 端面カムの浅溝
１０１ 支持部
１０２ 操作部
１０３ 端面カム
１０４ 回転子
１０６ リフィル
１０７ コイルスプリング
１０８ 垂直移動用接触子
２０１ 操作部
２０２ 接触子
２０３ 板バネ
２０４ ハートカム
２０５ ラチェット機構
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持部に端面カムと、
操作部に第１歯形状カム及び第２歯形状カムから成る円筒溝カムと、
前記操作部が貫通して連結する回転子に前記端面カムと係わる第１接触子及び前記円筒溝カムと係わる第２接触子と、
前記操作部に押し込まれた前記回転子を押し戻す圧力を加える弾性体とを備えることを特徴とするダブルノック機構。
【請求項１】
支持部に端面カムと、
操作部に第１歯形状カム及び第２歯形状カムから成る円筒溝カムと、
前記操作部が貫通して連結する回転子に前記端面カムと係わる第１接触子及び前記円筒溝カムと係わる第２接触子と、
前記操作部に押し込まれた前記回転子を押し戻す圧力を加える弾性体とを備えることを特徴とするダブルノック機構。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−２２２２４０（Ｐ２０１１−２２２２４０Ａ）
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−８９１３８（Ｐ２０１０−８９１３８）
【出願日】平成２２年４月８日（２０１０．４．８）
【特許番号】特許第４６７６５６２号（Ｐ４６７６５６２）
【特許公報発行日】平成２３年４月２７日（２０１１．４．２７）
【出願人】（７０８００５５４１）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月８日（２０１０．４．８）
【特許番号】特許第４６７６５６２号（Ｐ４６７６５６２）
【特許公報発行日】平成２３年４月２７日（２０１１．４．２７）
【出願人】（７０８００５５４１）
【Ｆターム（参考）】
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