JP2002279873A - 圧力スイッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】スイッチ室にオイルの侵入を防ぎ、安定した圧
力信号を送信しうる信頼性の高い圧力スイッチを提供す
ること。 【解決手段】本発明に係る圧力スイッチ１は、所定の貫
通した空間部分を有するベース電極２と、ベース電極２
の一方の開口部分を絶縁部材によって封止した状態で設
けられ、ベース電極２の内部に接点部３ａを有するター
ミナル３と、ベース電極２と接続した状態でターミナル
３の接点部３ａと当接可能に設けられ、所定の大きさの
圧力下で反転可能に構成されたディスク４と、ベース電
極２に当該他方の開口部分を封止することによってター
ミナル３の接点部３ａ及びディスク４を含む空間部分を
真空を保った状態で固着された金属製のダイアフラム５
とを備えたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば自動車等の
トランスミッションに用いられる圧力スイッチに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、この種のトランスミッションに
は、変速機構を制御するためのコントローラが設けられ
ているが、このコントローラは、各変速機構に対して所
定の大きさの油圧が生じたか否かを圧力スイッチにより
判断して制御するように構成されている。

【０００３】従来、この種の圧力スイッチとしては、以
下に示すものが知られている。図６に示すように、従来
の圧力スイッチ１００は、ハウジング１０１内で樹脂製
のダイアフラム１０２により仕切られたスイッチ室１０
３において、一定の圧力下で反転可能なディスク１０４
が、入力側のプラス電極１０５とディスクシート１０６
を介して接続する一方で、そのディスク１０４が、反転
した場合、接点ターミナル１０６と接触することによっ
て、圧力信号を出力側のマイナス電極１０７に送信する
構成になっている。

【０００４】また、圧力スイッチ１００は、トランスミ
ッション用のオイルを溜めたオイルパン１０８の内部で
オイルがダイアフラム１０２と連通した状態で使用され
るものであることから、ハウジング１０１には通油口１
０９からのオイル孔１１０が設けられる。一方、ハウジ
ング１０１のそれ以外の部分は、樹脂カバー１１１やガ
スケット１１２等を用いて通油口１０９からハウジング
１０１内のダイアフラム１０２に至るまでのオイルの侵
入経路を入り組んだ構造（いわゆる迷路フィルタ構造）
にすることによって、スイッチ室１０３をオイルに含ま
れる塵等から遮断する対策が図られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
従来の圧力スイッチ１００においては、スイッチ室１０
３内の圧力を安定させる観点から、スイッチ室１０３を
オイルパン１０８側（大気側）と連通した状態におく必
要があり、そのため、スイッチ室１０３にオイルが侵入
することがあった。

【０００６】この場合、ディスク１０４と接点ターミナ
ル１０６との間に油膜が生じ、その粘度が低温運転の際
に増加することに起因して、ディスク１０４が反転する
値が設定された所期の値より大きくなったり、ディスク
１０４が接点ターミナル１０６に接触するまでに要する
時間が余分にかかったりすることがあった。その結果、
圧力スイッチ１００は、油圧に基づく適正な圧力信号を
瞬時にコントローラに送信できず、圧力スイッチ１００
のもつ信頼性が低温領域で低下するおそれがあった。

【０００７】一方、圧力スイッチ１００が、オイルパン
１０８を塞ぐプレート１１３上にコントローラから多岐
にわたった状態（マニホールド状態）で設置された場合
には、オイルパン１０８内のオイルがスイッチ室１０３
を介してプレート１１３上に漏れることを防ぐため、各
圧力スイッチ１００をプレート１１３に取り付ける際に
その部分の強度や寸法精度について設計上の制約が別個
に生じ、さらにこれに伴うコストアップが生じるという
問題があった。

【０００８】本発明は、このような従来の課題を解決す
るためになされたもので、その目的とするところは、ス
イッチ室にオイルの侵入を防ぎ、安定した圧力信号を送
信しうる信頼性の高い圧力スイッチを提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
になされた請求項１記載の発明は、貫通した空間部分を
有するベース電極と、ベース電極の当該貫通部分の一方
の開口側に絶縁封止部材を介して設けられ、ベース電極
の内部に接点部を配置したターミナルと、所定の大きさ
の圧力下で反転可能なディスクであって、ベース電極に
保持されることによってターミナルの接点部と当接可能
に構成されたディスクと、外部の圧力をディスクに伝達
するためのダイアフラムであって、ベース電極の当該貫
通部分の他方の開口側を封止することにより、ターミナ
ルの接点部及びディスクを含む空間部分をほぼ真空に保
持可能な金属製のダイアフラムとを備えたことを特徴と
する圧力スイッチである。

【００１０】請求項１記載の発明の場合、ベース電極の
開口部分を封止することにより、圧力スイッチの空間部
分を密封状態にしてターミナルとディスクの接点部分に
塵やオイルが侵入しないようにすることによって、接点
間の異物や油膜に起因して生じる、接点不良、レスポン
スの遅れ、圧力信号の狂い等を防止して、安定した圧力
信号を送信しうる信頼性の高い圧力スイッチを得ること
ができる。

【００１１】また、請求項１記載の発明の場合、圧力ス
イッチの空間部分を真空状態に保つことにより、たとえ
劣悪の環境下での使用であっても外部の温度やオイルの
温度に影響されず、圧力スイッチの空間部分の圧力をほ
ぼ一定にして、ディスクを一定の圧力下で作動しうる状
態におくことができるため、低温域を含めた広い温度範
囲において信頼性の高い圧力信号を得ることができる。

【００１２】請求項２記載の発明のように、請求項１記
載の発明において、ダイアフラムを介してベース電極に
溶接される接合部材であって、その接合部材は、ベース
電極と同一の材料からなることも効果的である。

【００１３】請求項２記載の発明によれば、ベース電極
と接合部材との間にダイアフラムを強固に固着すること
によって圧力スイッチの空間部分の真空状態を安定させ
ることができるとともに、ベース電極と接合部材を溶接
する際に双方にほぼ均等に熱を伝達させて均一な接合状
態にすることができる。

【００１４】請求項３記載の発明のように、請求項１又
は２のいずれか１項記載の発明において、ディスクは、
その反転圧力がベース電極の空間部分の真空圧に応答す
るように構成されていることも効果的である。

【００１５】請求項３記載の発明によれば、ディスクが
反転する値を、オイルの温度や圧力に影響されない一定
の真空の下で、検出すべき油圧に相当する大きさの圧力
のみを条件にして定めればよいため、従来技術のように
大気圧下で温度等の種々の環境要因を含んだオイルにつ
いての油圧を想定し、これに応じてディスクの反転値を
定めた場合よりも、圧力スイッチを所望の油圧値に敏感
に反応させて適正な圧力信号を得ることができる。

【００１６】請求項４記載の発明は、所定の空間部分を
有するベースと、ベースの内部に接点部を有するターミ
ナルと、ベースとターミナルとの間を密封状態に保つた
めの第１のシール部材と、ベースにターミナルの接点部
と当接可能に設けられ、所定の大きさの圧力下で反転可
能に構成されたディスクと、ベースの内部においてター
ミナルの接点部及びディスクを含む空間部分を塞ぐため
のダイアフラムと、ベースと第１のシール部材及びダイ
アフラムとの間を密封状態に保つための第２のシール部
材とを備えたことを特徴とする圧力スイッチである。

【００１７】請求項４記載の発明によれば、圧力スイッ
チを外部電線と接続可能なターミナルを密封するととも
に、その密封した端部分を含めてベース自体を密封する
ことにより、従来技術のように、いわゆる迷路タイプの
構造にしなくてもスイッチ室から塵等を遮断できるた
め、圧力スイッチを簡素な構成にして部品点数の削減及
びコストダウンを図ることができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る圧力スイッチ
の好ましい実施の形態を図面を参照して詳細に説明す
る。図１は、本発明の第１の実施の形態の圧力スイッチ
の概略構成を示す図である。図２（ａ）は、図１のＰ部
を拡大して示す図、図２（ｂ）は、図１のＱ部を拡大し
て示す図である。

【００１９】図１に示すように、本実施の形態の圧力ス
イッチ１は、ベース電極２と、ターミナル３と、ディス
ク４と、ダイアフラム５とを有する。ベース電極２は、
例えばステンレス鋼等の金属を用いて略円柱状に形成さ
れている。ベース電極２の中央部分には、数種の異なる
外径で貫通孔が形成され、この貫通孔は、外径の小さい
ものから順に、ターミナル３の封止用孔２ａと、スイッ
チ室用孔２ｂと、ディスク４の取付用孔２ｃとから中心
に沿った上下方向に段差状に並列されてなる。なお、ベ
ース電極２の側部には、Ｏリング装着用の溝２ｄが形成
されている。

【００２０】ターミナル３は、例えば耐熱ステンレス鋼
板等の金属を用いて円柱状に形成されている。このター
ミナル３の外径は、ベース電極２の封止用孔２ａの外径
より小さく定められている。ターミナル３の一端部分に
は、金めっきを施したコンタクト部３ａが形成されてい
る。

【００２１】そして、このようなターミナル３は、ベー
ス電極２の封止用孔２ａとの間の隙間がガラス材６で完
全に密封されることによってベース電極２に絶縁された
状態で固定されている。また、ターミナル３は、コンタ
クト部３ａがベース電極２のスイッチ室用孔２ｂの中央
部分を占めるように配置され、さらに、コンタクト部３
ａの先端部分がベース電極２の取付用孔２ｃの一部に侵
入するようになっている。

【００２２】ディスク４は、例えばステンレス鋼等の金
属を用いて略凹曲面状に形成され、その表面には金めっ
きが施されている。このディスク４は、それ自体がもつ
剛性や曲率等の条件により所定の大きさの圧力下で反転
可能に構成されている。ディスク４の外径は、ベース電
極２の取付用孔２ｃの外径とほぼ等しく、ディスク４の
厚さは、取付用孔２ｃの深さより小さく定められてい
る。このようなディスク４は、ベース電極２の取付用孔
２ｃの外側に位置する縁部分２ｅに接触した状態で取り
付け可能になっている。

【００２３】そして、図２（ａ）に示すように、ディス
ク４は、ベース電極２に取り付けられた場合、凹曲面の
頂面４ａがターミナル３のコンタクト部３ａと一定の間
隔を保つとともに、凸曲面の底面４ｂがベース電極２の
下面から若干突き出すように配置される。

【００２４】ダイアフラム５は、にベース電極２のスイ
ッチ室用穴２ｂ及び取付用孔２ｃによって形成された空
間をガラス材６との間で密封するためのもので、例えば
ステンレス鋼等の金属を用いて薄板状に形成されてい
る。本実施の形態の場合、ダイアフラム５は、ベース電
極２に溶接（詳細後述）する観点から、ベース電極２に
用いた金属材料と同じものであることが好ましい。ダイ
アフラム５の大きさは、ベース電極２の取付用孔２ｃの
外径より大きく、ベース電極２自体の外径より小さい範
囲に収まるように定められる。

【００２５】次に、このようなダイアフラム５をベース
電極２に固着する方法について説明する。まず、所定の
真空の圧力（例えば１０００Ｐａ以下）に保たれた真空
室（図示しない）において、ベース電極２内にディスク
４を取り付け、ダイアフラム５によりディスク４を若干
押し付けた状態で覆ったものを、この状態のまま接合部
材１０上に配置する。

【００２６】溶接の際に金属が溶融する温度を等しくし
て母材（ベース電極２）と接合部材１０にほぼ均等に熱
を伝達させる観点から、接合部材１０は、ベース電極２
と同じ金属材料、さらには、ダイアフラム５とも同じ金
属材料であることが好ましい。

【００２７】また、接合部材１０の形状及び大きさは、
溶接する部分を同一面上にするため、ベース電極２の底
面と同一であることが好ましく、さらに、接合部材１０
の中央部分には、ダイアフラム５にオイルを連通するた
めの孔１０ａを設ける必要がある。本実施の形態の場合
は、例えば、ステンレス鋼からなるワッシャを用いて接
合部材１０を構成することによって接合部材１０に孔１
０ａを設けるようにしている。

【００２８】そして、ベース電極２と接合部材１０に所
定の圧力を加えた状態で、ベース電極２と接合部材１０
との境目部分にシーム溶接を施すことによって、ベース
電極２及び接合部材１０の双方の一部を溶融してこれら
の隙間を埋めるとともに、ダイアフラム５の一部を溶融
してベース電極２及び接合部材１０と一体化させる（図
１及び図２（ｂ）参照）。これにより、ベース電極２の
スイッチ用孔２ｂ及び取付用孔２ｃがダイアフラム５に
よって仕切られた部分がスイッチ室７として密封され真
空状態になる。

【００２９】この場合、スイッチ室７の真空の圧力は、
１００Ｐａ以上から１０００Ｐａ以下の真空状態である
ことが好ましい。スイッチ室７の真空の圧力が１０００
Ｐａより大きいと温度変化による圧力シフトが生じると
いう不都合が生じるおそれがある。

【００３０】そして、本実施の形態の場合、上述したデ
ィスク４の所定の圧力値に基づく反転値は、スイッチ室
７の真空の圧力に応じて定められている。すなわち、デ
ィスク４は、スイッチ室７内の一定の真空状態で所定の
大きさの圧力を受けて反転するようになっている。

【００３１】図３は、本実施の形態の圧力スイッチの設
置状態の一例を示す図である。図３に示すように、圧力
スイッチ１は、多段変速用のトランスミッション２１に
設けられたオイルパン２２の内部にマニホールド状態で
複数設置されたものの一つであって、一の変速機構（図
示しない）で生じた油圧を通油口２３を介してターミナ
ル３の接点部３ａが受けるような位置に配置される。圧
力スイッチ１のターミナル３は、例えば入力用のプラス
電極として、オイルパン２２上のバックアッププレート
２４に絶縁された状態で固定される。ベース電極２自体
は、マイナス電極として、バックアッププレート２４に
固定された出力用の接続端子２５と電気的に接続されて
いる。

【００３２】なお、図示しないが、圧力スイッチ１は、
単独で設置される場合、６角ボルト状のボディの内部に
おいて、そのボディに対してターミナル３が絶縁される
とともにベース電極２が電気的に接続された状態で、Ｏ
リングを介して取り付けられる。

【００３３】このような構成を有する本実施の形態の場
合、圧力スイッチ１をオイルパン２２中のオイルに浸し
た状態で取り付けても、圧力スイッチ１のスイッチ室７
がダイアフラム５によって密封された、いわゆるハーメ
チック構造になっているため、スイッチ室７に塵やオイ
ルが侵入しない。さらに、スイッチ室７が一定の真空状
態に保たれているため、外部の温度やオイルの温度が変
化してもスイッチ室７内の圧力はほぼ一定に保たれる。

【００３４】そして、大気圧下のオイルから圧力スイッ
チ１がダイアフラム５で圧力を受けても、ディスク４は
作動せず、ターミナル３と接続端子２５との間に電流が
流れない。一方、トランスミッション２１の一の変速機
構が作動してその油圧が上昇してある大きさの値に達す
ると、ディスク４が反転してターミナル３のコンタクト
部３ａと接触し、ターミナル３とベース電極２との間で
電流経路が閉じられる。これにより、トランスミッショ
ン２１を制御するコントローラが、圧力スイッチ１から
接続端子２５及びバックアッププレート２４を介して圧
力信号を得る。

【００３５】以上述べたように本実施の形態によれば、
圧力スイッチ１のスイッチ室７をハーメチック構造にし
てスイッチ室７に塵やオイルが侵入しないようにしたこ
とから、接点間の異物や油膜に起因して生じる、接点不
良、レスポンスの遅れ、圧力信号値の狂い等を防止し
て、安定した圧力信号値を送信しうる信頼性の高い圧力
スイッチ１を得ることができる。

【００３６】特に、本実施の形態の場合、圧力スイッチ
１のスイッチ室７を一定の真空状態に保つようにしたこ
とから、たとえ劣悪の環境下での使用であっても外部の
温度やオイルの温度に影響されず、圧力スイッチ１のス
イッチ室７の圧力をほぼ一定にしてディスク４を一定の
圧力下で作動しうる状態におくことができるため、低温
域を含めた広い温度範囲において信頼性の高い圧力信号
値を得ることができる。

【００３７】さらに、ディスク４の反転値を、オイルの
温度や圧力に影響されない一定の真空の圧力下で、検出
すべき油圧に相当する大きさの圧力のみを条件にして定
めればよいため、従来技術のように大気圧下で温度等の
種々の環境要因を含んだオイルについての油圧を想定
し、これに応じてディスク４の反転値を定めた場合より
も、圧力スイッチ１を所望の油圧値に敏感に反応させて
適正な圧力信号を得ることができる。

【００３８】また、本実施の形態によれば、圧力スイッ
チ１のスイッチ室７をハーメチック構造にしたことか
ら、多段変速に対応したマニホールド状態でバックアッ
ププレート２４上に設置する場合にも、圧力スイッチ１
にオイル漏れ対策を施さずに済むため、圧力スイッチ１
の取り付け性を向上させることができる。

【００３９】さらに、本実施の形態によれば、ターミナ
ル３をベース電極２に絶縁した状態で固定させることに
よってディスク４と直接接触しうるようにしたこととあ
わせて、ベース電極２を導通体としての機能を有するハ
ウジングにしたことから、圧力スイッチ１自体をコンパ
クト化するとともに、部品点数を削減してコストダウン
化を図ることができる。

【００４０】図４は、本発明の第２の実施の形態の圧力
スイッチの概略構成を示す図である。図４に示すよう
に、本実施の形態の圧力スイッチ１Ｂは、上記実施の形
態と同様、ベース電極２、２Ａに相当するベース２Ｃと
ダイアフラム５によって仕切られたスイッチ室７内でデ
ィスク４が反転することによってコンタクト３Ｃと接触
する構造を採るタイプのものであるが、このスイッチ室
７が大気圧下でほぼ密封されるように構成されている点
が上記実施の形態と異なる。

【００４１】すなわち、圧力スイッチ１Ｂは、電線３０
のコネクタ３１をコンタクト３ｃとともに密封するため
のシールアダプタ（第１のシール部材）１１と、ベース
２Ｃ及びシールアダプタ１１の一部を密封するためのダ
イアフラムフィルム（第２のシール部材）１２とを備え
ている。

【００４２】シールアダプタ１１は、例えば絶縁性ゴム
からなるもので、ベース２Ｃ上にコンタクト３Ｃと密着
した状態で設けられ、この先端部分がコンタクト３Ｃと
直列的に接続するコネクタ３１を密封可能に構成されて
いる。

【００４３】ダイアフラムフィルム１２は、例えばポリ
イミドフィルムを用いて、Ｏリング１３を介してベース
２Ｃと密着するとともに、シールアダプタ１１の後端部
分とも密着した状態で、これらを覆うことが可能なケー
ス状に形成されている。ダイアフラムフィルム１２の底
部分には、ダイアフラム５にオイルを連通するための孔
１２ａが形成され、その周囲には、ガスケット１４が取
り付けられている。

【００４４】このような構成を有する本実施の形態の場
合、圧力スイッチ１Ｂを電線３０と直列的に接続した部
分を密封するとともに、その密封した端部分を含めてベ
ース２Ｃ自体を密封するようにしたことから、従来技術
のように、いわゆる迷路タイプの構造にしなくてもスイ
ッチ室７から塵等を遮断できるため、圧力スイッチ１Ｂ
を簡素な構成にして部品点数の削減及びコストダウンを
図ることができる。

【００４５】

【実施例】図６は、本発明の圧力スイッチと従来の圧力
スイッチとの比較において温度変化に伴う反転値の推移
状態を示す図である。

【００４６】以下、第１の実施の形態の圧力スイッチ、
第２の実施の形態の圧力スイッチ、従来の圧力スイッチ
を用いて、トランスミッションのオイルの温度変化とデ
ィスクが実際に反転する値との関係について測定した。

【００４７】［実施例１］第１の実施の形態の圧力スイ
ッチを用いて測定した結果、ディスクの実際の反転値
は、オイルの温度にかかわらず一定であった。

【００４８】［実施例２］第２の実施の形態の圧力スイ
ッチを用いて測定した結果、ディスクの実際の反転値
は、オイルの温度が−４０度〜０度の範囲で設定の値よ
り幾分大きくなった。

【００４９】［実施例３］従来の圧力スイッチを用いて
測定した結果、ディスクの実際の反転値は、オイルの温
度が−４０度〜０度の範囲で設定の値よりかなり大き
く、特に、―４０度では設定値の約３倍であった。

【００５０】以上の結果から、第１の実施の形態の圧力
スイッチを用いると、ディスクの反転値はオイルの温度
に影響されず安定することが明らかになった。

【００５１】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、スイ
ッチ室にオイルの侵入を防ぎ、安定した圧力信号を送信
しうる信頼性の高い圧力スイッチを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の圧力スイッチの概
略構成を示す図である。

【図２】（ａ）：図１のＰ部を拡大して示す図である。 （ｂ）：図１のＱ部を拡大して示す図である。

【図３】本実施の形態の圧力スイッチの設置状態の一例
を示す図である。

【図４】本発明の第２の実施の形態の圧力スイッチの概
略構成を示す図である。

【図５】本発明の圧力スイッチと従来の圧力スイッチと
の比較において温度変化に伴う反転値の推移状態を示す
図である。

【図６】従来の圧力スイッチの概略構成を示す図であ
る。

【符号の説明】

２、２Ａ…ベース電極 ２Ｃ…ベース ３、３Ａ…ター
ミナル ４…ディスク ５ダイアフラム １０…接合部材 １１…シールアダプ
タ（第１のシール部材） １２…ダイアフラムフィルム
（第２のシール部材）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】貫通した空間部分を有するベース電極と、 前記ベース電極の当該貫通部分の一方の開口側に絶縁封
   止部材を介して設けられ、前記ベース電極の内部に接点
   部を配置したターミナルと、 所定の大きさの圧力下で反転可能なディスクであって、
   前記ベース電極に保持されることによって前記ターミナ
   ルの接点部と当接可能に構成されたディスクと、 外部の圧力を前記ディスクに伝達するためのダイアフラ
   ムであって、前記ベース電極の当該貫通部分の他方の開
   口側を封止することにより、前記ターミナルの接点部及
   び前記ディスクを含む空間部分をほぼ真空に保持可能な
   金属製のダイアフラムとを備えたことを特徴とする圧力
   スイッチ。
2. 【請求項２】前記ダイアフラムを介して前記ベース電極
   に溶接される接合部材であって、当該接合部材は、前記
   ベース電極と同一の材料からなることを特徴とする請求
   項１記載の圧力スイッチ。
3. 【請求項３】前記ディスクは、その反転圧力が前記ベー
   ス電極の空間部分の真空圧に応答するように構成されて
   いることを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項記
   載の圧力スイッチ。
4. 【請求項４】所定の空間部分を有するベースと前記ベー
   スの内部に接点部を有するターミナルと、 前記ベースと前記ターミナルとの間を密封状態に保つた
   めの第１のシール部材と、 前記ベースに前記ターミナルの接点部と当接可能に設け
   られ、所定の大きさの圧力下で反転可能に構成されたデ
   ィスクと、 前記ベースの内部において前記ターミナルの接点部及び
   前記ディスクを含む空間部分を塞ぐためのダイアフラム
   と、 前記ベースと前記第１のシール部材及び前記ダイアフラ
   ムとの間を密封状態に保つための第２のシール部材とを
   備えたことを特徴とする圧力スイッチ。