JP2008300311A - 圧力スイッチ - Google Patents

Abstract

【課題】安定したボディアースを実現する。
【解決手段】ボディ２の内部に、一方の接点となるダイヤフラム３bを有するダイヤフラム構造部材３と、下向きの内側バネ部５bと平坦な板部５cと上向きの外側バネ部５ａを有する皿バネ５を圧入し、ターミナルピン８を備えたカバー４を組み込んでボディ２の上端をカシメることで圧力スイッチ１を形成する。カバー４の下端の第２の突設部４ｃの先端は平坦部となっており前記皿バネ５の板部５ｃに圧接する。また、第２の突設部４ｃの平坦部の内側と外側は曲面が形成されているため、前記皿バネ５の内側バネ部５ｂ及び外側バネ部５ａは塑性変形することなく、ダイヤフラム構造部材３の上部又はボディの内周に安定した接触圧をもって圧接する。
【選択図】図３

Description

本発明は、ボディアース構造とされた圧力スイッチに関する。

従来より、自動車等に用いられる圧力スイッチでは、該圧力スイッチが取り付けられた車両機器などへの導電路を形成し、ボディアース構造とすることが行われている。
特許文献１では、金属からなる導電性のボディ（継手）内にスイッチの一方の接点となる金属からなるダイヤフラムを備えたダイヤフラム構造部材を収納し、前記ボディと前記ダイヤフラムとの電気的導通をとる皿バネを前記ダイヤフラム構造部材の上に収納し、さらに絶縁物からなるガイド部材、端子台等を収納して、前記ボディの円周上端をカシメることで圧力スイッチを形成している。
また、特許文献２には、外周にボディに圧接する圧接部が形成された皿バネに、コネクター部の一部を押し当てることにより、皿バネのボディへの接触圧を高める構造を備えた圧力スイッチが記載されている。
特開２００４−０９５５３１号公報 特開２００２−３４３２０７号公報

上述した従来の技術では、皿バネの内周を絶縁物からなるガイド部材とダイヤフラム構造部材とで挟持することで皿バネとダイヤフラム構造部材の電気的導通を図り、皿バネの外周をボディの内周に当接することで皿バネとボディの導通を図ることでダイヤフラム構造部材とボディの電気的導通がなされる構造になっている。
しかし、特許文献１のように、皿バネを樹脂からなるガイド部とボディで挟持する構造はガイド部の製造精度のばらつきによる組み立て荷重、又は、環境温度の変化によるボディとガイド部材の熱膨張率の違いによる荷重の変化等から皿バネとボディの接触圧が変化し、電気的抵抗が不安定になるという問題があった。
また、特許文献２の場合には、コネクター部の製造精度等から皿バネが塑性変形して皿バネとボディの電気的抵抗が不安定になるという問題があった。

そこで本発明は、皿バネのバネ特性に影響を与えることなく、ダイヤフラム構造部材とボディの電気的導通が安定した圧力スイッチを提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明の圧力スイッチは、導電性のボディと、前記ボディに収納され、圧力に応動して動作し電気的接点となるダイヤフラムを有する導電性のダイヤフラム構造部材と、中心部に孔が開けられた円盤形状でその内周と外周に凹凸部を備え、前記内周の凸部を下向きに折り曲げた下向き形状の内側バネ部と、前記外周の凸部を上向きに折り曲げた上向き形状の外側バネ部と、それらの中間に平坦な板部とを有し、前記内側バネ部の端部が前記ダイヤフラム構造部材にバネ性をもって圧接し、前記外側バネ部の端部が前記導電性のボディの内周にバネ性を持って圧接する形態で組み込まれる導電性の皿バネと、その一端が外部のコネクターと結合可能なターミナルピンと一体に形成され、前記ターミナルピンの他端に固定結合した電気的接点部材を収納する空間を有する絶縁性のカバーとを有し、前記ボディに前記ダイヤフラム構造部材と前記皿バネと前記カバーとを組み込み、前記ボディの端部をカシメてなる圧力スイッチであって、前記カバーの前記皿バネと当接する端部は先端が平坦部を形成し、その両側が曲面とされており、前記平坦部により前記皿バネの板部を圧接する構造とされているものである。
また、前記カバーの前記皿バネと当接する端部の外側の曲面は、前記皿バネの外側バネ部が前記ボディの内周部と圧接することによる前記皿バネの外側バネ部の撓み曲面と略等しい形状とされているものである。
さらに、前記ダイヤフラムに所定圧の圧力が加えられたときに前記ターミナルピンの前記他端に形成された接点と接触する位置を調整するスペーサが前記皿バネの上部に組み合わせ可能とされており、前記スペーサの外周は歯車形状の凹凸部を備え、前記スペーサ外周に形成される凸部が前記皿バネの外側バネ部を形成する凸部の間の凹部に嵌め合わされる構造とされているものである。

本発明の圧力スイッチによれば、カバーの皿バネとの圧接面を、前記カバーの外周が前記皿バネの外周に形成される上向きの外側バネ部の支点の内側で圧接し、かつ前記圧接面の外側の形状を前記外側バネ部の撓み曲面と略等しい曲面となるように形成したことで、皿バネの外側バネ部は塑性変形することなく導電性ボディの内周面と安定した接触圧を得ることができる。
また、圧接部の内側では、皿バネの下向きの内側バネ部と皿バネの平坦部でへの字の形状のバネ部が形成され、さらに、前記カバーの圧接部の両側に形成される曲面を持って皿バネの平坦部を圧接する構造を備えたことから内側バネ部は塑性変形がしにくい構造にあり、かつ、内側バネ部は端部がダイヤフラム構造部材と強く接触させることができることから、ダイヤフラム構造部材と導電性のボディとを安定した電気導通性を得ることができる。

図１は、本発明の圧力スイッチ１の一実施の形態の構成を示す断面図である。
本発明の圧力スイッチは、ダイヤフラム構造部材のダイヤフラムを接点の一端とし、該ダイヤフラムを後述するボディ２と電気的導通をとる構造のボディアース（車体等に）を形成する圧力スイッチである。
図１において、２は、中央に圧力導入孔２ａ１を備え、圧力スイッチ１を変速機等の車両機器に固定することでボディアースをする固定部２ａと、前記圧力導入孔２ａ１の他端に後述するダイヤフラム構造部材３を圧入し、カバー４を収納する円筒状の収納孔２ｄと、該収納孔２ｄに前記カバー４を収納後、上端をカシメることで圧力スイッチ１を形成するカシメ部２ｃとを備え、前記収納孔２ｄの底面に、前記ダイヤフラム構造部材３を円周状で圧接する第１の突設部２ｂと、後述するダイヤフラム構造部材３のロアカバー３ｃの加工ダレを収納するバリ収納凹部７と、前記圧力導入孔２ａ１からの圧力媒体を封止するシール部材９を収納する第１のシール溝１０とを備えた金属からなる導電性のボディである。

３は、前記圧力導入孔２ａ１からの圧力媒体の加圧により中央部が図中上方に変形又は反転し、後述する固定接点１４と接触することで電気的導通し電気的接点となる金属製のダイヤフラム３ｂと、前記ダイヤフラム３ｂを溶接時に押さえるとともに前記ボディ２とのシール面を形成し、中央に前記圧力導入孔２ａ１に連通する円形の孔を備えた金属製のロアカバー３ｃと、前記ダイヤフラム３ｂが前記圧力導入孔２ａ１からの圧力媒体の加圧により上方向に変形又は反転したときに前記ダイヤフラム３ｂのストッパーとなるとともに、固定接点１４が収納できる程度の円形の孔を中央に備えた金属製のアッパーカバー３ａとからなり、ダイヤフラム３ｂをロアカバー３ｃとアッパーカバー３ａで挟持させて外周の溶接部３ｄをレーザー溶接することにより一体に形成されたダイヤフラム構造部材である。
このように、ダイヤフラム構造部材３をレーザー溶接で一体としたことで、プラズマ溶接により一体化した場合と比べてダイヤフラム３ｂに供給される熱量を少なくすることができるため、ダイヤフラム３ｂの熱歪を小さくすることができ、ダイヤフラム３ｂのバネ特性のばらつき、ひいてはスイッチ特性のばらつきを少なくすることができる。

４は、上方にコネクタ収納部４ａと、下部に円形凹部の形状をした接点部材収納部４ｂと、前記接点部材収納部４ｂを形成する外周下部に円周にわたって設けられた第２の突設部４ｃと、外周側面に前記接点部材収納部４ｂを外部をシールするシール部材９を収納する第２のシール溝１１とを有し、圧力信号を外部に取りだすターミナルピン８をその一端が前記コネクタ収納部４ａに突出し、他端が前記接点部材収納部４ｂ内に位置するように一体に形成もしくは嵌合させた絶縁体（樹脂）からなるカバーである。なお、ターミナルピン８はカバーに差し込んで固定するようにしてもよい。
図示するように、前記第２の突設部４ｃの端部（突設面）は、ダイヤフラム構造部材３の上面と平行な平坦面とされており、突設面の内側と外側は曲面とされている。

５は、前記ダイヤフラム構造部材３（アッパーカバー３ａ）の上面と前記カバー４の第２の突設部４ｃとの間に前記ボディ２の内周部に圧接する形態で組み込まれる皿バネである。この皿バネ５により、前記ボディ２と前記ダイヤフラム３ｂとの間の電気的接続が確実なものとされる。
図２は、前記皿バネ５の平面図とその断面図である。
図示するように、皿バネ５は、円盤形状の金属板（例えば、ステンレス）の外周を歯車形状に凹凸に加工し、ａ−ａ断面図に示すように、凸部を上方向に曲げて外側バネ部５ａとして形成し、また、内側を円形に切り欠き、内周より前記外側バネ部５ａで形成される凹部（外側バネ部を形成する凸部の間の凹部）に向けて切欠き部５ｄを形成し、前記切欠き部５ｄで形成された凸部の略中間で下方向に折り曲げて内側バネ部５ｂと板部５ｃを形成したものである。
このように、皿バネ５は、外側に歯車形状に形成された凸部を上方向に折り曲げられた上向き形状の外側バネ部５ａと、内側内周から前記外側バネ部５ａの凹部に向けての切欠き部５ｄにより形成された凸部を下側に折り曲げて形成した下向き形状の内側バネ部５ｂと、前記外側バネ部５ａと前記内側バネ部５ｂの中間の平坦な板部５ｃを有しており、前記外側バネ部５ａの端部が前記ボディ２の内周に圧接し、前記内側バネ部５ｂの端部が前記ダイヤフラム構造部材３の上部に圧接するようになされている。

図１において、１２は、前記ターミナルピン８の接点部材収納部４ｂ内に位置する部分に形成される接点バネ固定部である。
１３は、一端が前記ターミナルピン８の一端に形成される前記接点バネ固定部１２にスポット溶接もしくはカシメで固定され、他端が固定接点１４にスポット溶接もしくはカシメで固定されるＵ字形状の導電性材料（金属）からなる接点バネである。この接点バネ１３により、前記ダイヤフラム３ｂが変形又は反転して接点がＯＮとなったときの衝撃が吸収される。
１４は、前記圧力導入孔２ａ１から所定の圧力をダイヤフラム３ｂが受け、ダイヤフラム３ｂが変形又は反転したとき該ダイヤフラム３ｂと接触して、前記ボディ２と前記ターミナルピン８を導通状態にする電気接点を備えた固定接点である。

このように構成された圧力スイッチ１において、前記ボディ２の収納孔２ｄに前記ダイヤフラム構造部材３を圧入し、その上に前記皿バネ５を圧入し、前記カバー４を載置して前記ボディ２のカシメ部２ｃをカシメることで、これらが一体化され、圧力スイッチ１とされる。このとき、前記カバー４の第２の突設部４ｃの端部に形成されている平坦部が前記皿バネ５の板部５ｃに当接し、皿バネ５の内側バネ部５ｂが前記ダイヤフラム構造部材３の上に圧接固定されとともに、その外側バネ部５ａが前記ボディ２の収納孔２ｄの内周に圧接される。

図３は、皿バネ５をボディ２に組み込んだ状態を示す図１の一部拡大図である。
上述のように、カバー４をボディ２のカシメ部２ｃでカシメることで、皿バネ５の板部５ｃは、前記カバー４の第２の突設部４ｃの端部の平坦部により前記ダイヤフラム構造部材３の上面に圧接固定される。
皿バネ５がこのように圧接固定されることで、図示するように、その内側バネ部５ｂと板部５ｃでへの字形状のバネが構成され、内側バネ部５ｂの端部がダイヤフラム構造部材３と圧接し、また、外側バネ部５ａの端部とボディ２が圧接してダイヤフラム３ｂとボディ２が電気的に導通してボディアースを形成する。
ここで、前記カバー４の第２の突設部４ｃは、図３に示すように、前記平坦部の内側及び外側がともに断面が曲面状に形成されている。すなわち、平坦部の外側が、前記皿バネ５が組み込まれたときに、その外側バネ部５ａの端部が前記ボディ２の内周に当接することによる外側バネ部５ａの撓み曲面Ａと、前記カバー４の第２の突設部４ｃの外側の曲面Ｂとが略等間隔のほぼ等しい形状を有する曲面となるようにされている。また、第２の突設部４ｃの平坦部の内側も曲面状に形成されている。このように、前記カバー４の第２の突設部４ｃが前記外側バネ部５ａの支点の内側である板部５ｃで圧接し、第２の突設部４ｃの両側が曲面となる構成とすることにより、前記皿バネ５を塑性変形させることがなく、前記外側バネ部５ａ及び前記内側バネ部５ｂと板部５ｃとで形成されるへの字形状のバネ部がともに安定したバネ特性を有するものとすることができるという効果がある。
したがって、内側バネ部５ｂの端部とダイヤフラム構造部材３のアッパーカバー３ａの上面、及び、外側バネ部５ａとボディ２の内周面が、ともに、安定した大きな接触圧で圧接され、ダイヤフラム構造部材とボディの電気的導通を安定したものとすることができる。

なお、図３における３ｅは、前記ダイヤフラム構造部材３のロアカバー３ｃをプレス加工により製造するときに発生する外側外周のバリ（ダレ）を示している。ここで、この圧力スイッチ１においては、前記ボディ２の収納孔２ｄの底面に、前記プレス加工時に発生するバリ３ｅを収納するバリ収納凹部７を設けている。
このような構成とすることで、前記バリ３ｅをとるための新たな加工工程が不要となるため、製造工程がシンプルになり、安価な圧力スイッチを製造することができる効果がある。

次に、本発明の圧力スイッチの他の実施の形態について説明する。
この実施の形態は、前記ダイヤフラム３ｂに所定の圧力（例えば、２０kPa）が加えられたときに、前記接点（前記ダイヤフラム３ｂと前記固定接点１４）がＯＮとなるように、接点位置（前記ダイヤフラム３ｂと前記固定接点１４の間隔）を調整するスペーサ５１を組み合わせたものである。これにより、所定の圧力が加えられたときに、接点がＯＮとなるように調整することができる。

図４の（ａ）は、前記スペーサ５１の形状の一例を示す図であり、（ｂ）は該スペーサ５１を前記皿バネ５の上に組み合わせた状態を示す平面図である。
図４の（ａ）に示すように、スペーサ５１は、例えば、０．１〜０．２mm厚の円盤形状の金属（例えば、ステンレス）板からなり、外周に歯車形状に加工された凹凸を備え、内側を円形に切り欠いたもので、凸部５１ａと板部５１ｂからなる。ここで、凸部５１ａの端部の径が前記ボディ２の内壁の径より若干小さく（例えば、１mm程度小さく）されており、図４の（ｂ）に示すように、凸部５１ａが前記皿バネ５の外側バネ部５ａの凹部（外側バネ部を形成する凸部の間の凹部）に嵌め合わされる形態で組み込まれることで、板部５１ｂは前記カバー４の第２の突設部４ｃと常に同じ位置で圧接することができる。すなわち、位置決めすることができる。

図５は、前記皿バネ５の上に前記スペーサ５１を組み込んだ状態を示す一部拡大図である。
前述のように、前記スペーサ５１が位置決めされているため、図５に示すように、前記カバー４の第２の突設部４ｃの端部の平坦部は、スペーサ５１の板部５１ｂの上に載置される。これにより、前記皿バネ５は、前記カバー４の第２の突設部４ｃの端部の平坦部により前記スペーサ５１の板部５１ｂとともに前記ダイヤフラム構造部材３に圧接される。これにより、所望の圧力で接点がＯＮとなるように調整することができる。
ここで、前記スペーサ５１は極めて薄い金属の板（例えば、０．１５mm）であるため、皿バネの接圧効果に影響を与えるものではない。すなわち、皿バネ５が板部５ｃで圧接固定されることで、皿バネ５の内側バネ部５ｂと板部５ｃでへの字形状のバネが形成され、前記第２の突設部４ｃの内側の断面が曲面とされていることから、前記への字形状のバネ部は安定したバネ特性を得ることができる。また、皿バネ５の外側バネ部５ａの撓み曲面Ａと等間隔な曲面Ｂを前記第２の突設部４ｃの外側が備えていることで、前記外側バネ部５ａは安定したバネ特性を得ることができる。これにより、内側バネ部５ｂの端部とダイヤフラム構造部材３のアッパーカバー３ａの上面、及び、外側バネ部５ａとボディ２の内周面が、ともに、安定した大きな接触圧で圧接され、ダイヤフラム構造部材とボディの電気的導通が安定した圧力スイッチとすることができる。

なお、前記皿バネ５の外周の凹凸の数、切欠き部５ｄの数、及び、スペーサ５１の凹凸の数は、上述した実施の形態に示した例に限られることはなく、任意の数とすることができる。

本発明の圧力スイッチの一実施の形態の構成を示す断面図である。 皿バネの平面図とその断面図である。 皿バネを実際にボディに組み込んだ状態を示す一部拡大図である。 本発明の圧力スイッチの他の実施の形態におけるスペーサについて説明するための図であり、（ａ）はスペーサの構成を示す図、（ｂ）はスペーサを皿バネの上に組み込んだ様子を示す図である。 皿バネとスペーサをボディに組み込んだ状態を示す一部拡大図である。

符号の説明

１：圧力スイッチ、２：ボディ、２ａ：固定部、２ａ１：圧力導入孔、２ｂ：第１の突設部、２ｃ：カシメ部、２ｄ：収納孔、３：ダイヤフラム構造部材、３ａ：アッパーカバー、３ｂ：ダイヤフラム、３ｃ：ロアカバー、３ｄ：溶接部、３ｅ：バリ、４：カバー、４ａ：コネクタ収納部、４ｂ：接点部材収納部、４ｃ：第２の突設部、５：皿バネ、５ａ：外側バネ部、５ｂ：内側バネ部、５ｃ：板部、５ｄ：切欠き部、５１：スペーサ、５１ａ：、凸部、５１ｂ：板部、７：バリ収納凹部、８：ターミナルピン、９：シール部材、１０：第１のシール溝、１１：第２のシール溝、１２：接点バネ固定部、１３：接点バネ、１４：固定接点

Claims (3)

1. 導電性のボディと、
   前記ボディに収納され、圧力に応動して動作し電気的接点となるダイヤフラムを有する導電性のダイヤフラム構造部材と、
   中心部に孔が開けられた円盤形状でその内周と外周に凹凸部を備え、前記内周の凸部を下向きに折り曲げた下向き形状の内側バネ部と、前記外周の凸部を上向きに折り曲げた上向き形状の外側バネ部と、それらの中間に平坦な板部とを有し、前記内側バネ部の端部が前記ダイヤフラム構造部材にバネ性をもって圧接し、前記外側バネ部の端部が前記導電性のボディの内周にバネ性を持って圧接する形態で組み込まれる導電性の皿バネと、
   その一端が外部のコネクターと結合可能なターミナルピンと一体に形成され、前記ターミナルピンの他端に固定結合した電気的接点部材を収納する空間を有する絶縁性のカバーとを有し、
   前記ボディに前記ダイヤフラム構造部材と前記皿バネと前記カバーとを組み込み、前記ボディの端部をカシメてなる圧力スイッチであって、
   前記カバーの前記皿バネと当接する端部は先端が平坦部を形成し、その両側が曲面とされており、前記平坦部により前記皿バネの板部を圧接する構造とされていることを特徴とする圧力スイッチ。
2. 前記カバーの前記皿バネと当接する端部の外側の曲面は、前記皿バネの外側バネ部が前記ボディの内周部と圧接することによる前記皿バネの外側バネ部の撓み曲面と略等しい形状とされていることを特徴とする請求項１記載の圧力スイッチ。
3. 前記ダイヤフラムに所定圧の圧力が加えられたときに前記ターミナルピンの前記他端に形成された接点と接触する位置を調整するスペーサが前記皿バネの上部に組み合わせ可能とされており、
   前記スペーサの外周は歯車形状の凹凸部を備え、前記スペーサ外周に形成される凸部が前記皿バネの外側バネ部を形成する凸部の間の凹部に嵌め合わされる構造とされていることを特徴とする請求項１記載の圧力スイッチ。

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