JP5728092B2

JP5728092B2 - 小型安全スイッチ

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Publication number: JP5728092B2
Application number: JP2013529556A
Authority: JP
Inventors: ウラーマン、ヴォルフガング; クラウス、ヘルムート
Original assignee: エレンベルガーウントペンスゲンゲゼルシャフトミットベシュレンクテルハフツング
Priority date: 2010-09-24
Filing date: 2011-04-12
Publication date: 2015-06-03
Anticipated expiration: 2031-04-12
Also published as: WO2012037991A1; KR101546277B1; PL2619784T3; KR20130103536A; JP2013538004A; US20190035582A1; EP2619784A1; CA2812451C; CN103081051B; DE202011110510U1; US10600597B2; RU2553280C2; US20130214895A1; CA2812451A1; ES2536960T3; CN103081051A; EP2619784B1; RU2013118692A; SG188299A1; US10580600B2

Description

本発明は、請求項１の前文に係る自動車電子機器で使用される小型安全スイッチに関する。このタイプの小型安全スイッチは、独国実用新案公開２０２００９０１０４７３（DE 20 2009 010 473 U1）から既知である。

このタイプの小型安全スイッチは、自動車業界における標準規格として以前使用されていたブレード型ヒューズに次第に取って代わってきている。これらのヒューズは、それらの幾何学的寸法に関して規格化されている。これに関して独国で依然として有効な標準規格は、ＤＩＮ７２５８１−３である。この分野に対して、国際標準規格ＩＳＯ８８２０が現時点では適用可能である。後者の標準規格は、ブレード型ヒューズに対して３つのサイズ、すなわち「タイプＣ（中間）」、「タイプＥ（高電流）」および「タイプＦ（小型）」を規定している。ここで、ブレード型ヒューズ、特にＩＳＯ８８２０によるタイプＦのブレード型ヒューズ用のソケットと、その幾何学的寸法に関して互換性がある安全スイッチは、一般に、小型安全スイッチと呼ばれる。

上述したタイプの安全スイッチは、通常、温度に応じて２つの曲り位置の間で急にかつ可逆的に変化する、トリガ機構としてのバイメタルスナップディスクを備えている。バイメタルスナップディスクは、１つの固定箇所で１つのバイメタル接点と固定接続されている。この固定箇所から離れているバイメタルスナップディスクの自由端は、可動接点を形成するかまたは保持し、可動接点は、安全スイッチを支配している温度がある温度閾値を下回れば、対応する固定接点に当接する。この場合、それにより、バイメタル接点と固定接点との間の導電性経路は、バイメタルスナップディスクによって閉じられる。安全スイッチを支配している温度が、過電流の結果としてこの温度閾値を超えるとすぐに、バイメタルスナップディスクは急にその形状を変化させ、それにより、可動接点は固定接点から持ち上げられ、したがって電流経路が切断される。

さらに、米国標準規格ＳＡＥ５５３には、１２Ｖおよび２４Ｖ搭載電源系統に対して３つのタイプの安全スイッチが規定されている。タイプ１によるスイッチ（自動リセット型）は、過電流時に開き、所定期間後（通常、バイメタルが再び冷却すると）、使用者の介入なしに自動的に再び閉じる。さらなる過電流時、スイッチは、周期的に開きそして閉じる。タイプ２によるスイッチ（改良リセット型）は、過電流トリガ後、最低電圧が印加されるまでは開いたままである。スイッチが最終的に開いたままにされるまでは、何回かの開閉サイクルが許容される。タイプ３によるスイッチ（手動リセット型）は、過電流時に切断され、回路を、手動介入により、通常は押しボタンを用いて再度閉じることができる。本願の場合は、特にタイプ２安全スイッチに関する。

独国実用新案公開２０２００９０１０４７３（DE 20 2009 010 473 U1）から既知である小型安全スイッチでは、バイメタルスナップディスクから距離をおいて配置され、かつ正の温度係数を有する熱抵抗体、たとえばＰＴＣ抵抗器が、ＳＭＤ（表面実装装置）技術によって接点アームにはんだ付けされる。バイメタルスナップディスクは、一旦安全スイッチがトリガされても、前記バイメタルスナップディスクに並列に電気的に接続されているＳＭＤ抵抗器またはＰＴＣ抵抗器によって、過負荷または短絡時に熱抵抗体を通して低い電流の流れが維持され、熱抵抗体において結果として発生する熱損失を用いてバイメタルスナップディスクが加熱されることにより、過電流トリガ（トリガイベント）後に開いたまま保持される。

ＰＴＣ抵抗器が固定されてはんだ付けされている上記構造の不都合は、バイメタルスナップディスクからの間隔が実際的に不可避であり、したがって、バイメタルスナップディスクを空気を用いて加熱しなければならない、ということである。したがって、過電流トリガ後、戻り温度未満への冷却を妨げ、それによりバイメタルスナップディスクが跳ね返って回路を閉じるのを防止するべく、バイメタルスナップディスクの温度を維持するために高いエネルギー入力が必要である。

ＳＡＥタイプ２による安全スイッチを製造するさらなる可能な形態によれば、バイメタルに加熱巻線を設けることができ、その場合、この加熱巻線はまた、バイメタルに並列に電気的に接続される。バイメタルは、バイメタルに熱を放出する巻線を加熱することによって、バイメタルの過電流トリガ後に開いて保持される。巻線がバイメタルに当接しているので、優れた熱伝達が達成される。しかしながら、バイメタルと巻線との間に、たとえばガラス繊維絶縁材またはフィルム（たとえばＫａｐｔｏｎ［登録商標］）の形態の電気絶縁が確保されなければならず、しかしながら、それは熱伝達を制限し、大量のコストを必要とし、特に自動化された製造を妨げる。

本発明の目的は、容易に製造することができ、特に、バイメタルスナップディスクの望ましくない跳ね返りに関して特に機能的に信頼性の高い、小型化に好適な安全スイッチを具体化することである。

序文で言及したタイプの小型安全スイッチから出発して、上記目的は、本発明に従って請求項１の特徴部により達成される。このために、ＰＴＣ抵抗器が、圧縮ばねによってバイメタルスナップディスクに直接接触し、一方で、圧縮ばねは、固定接点よりも下の方で第１接点アームに支持されている。

特に有利な態様によれば、そのばね力でＰＴＣ抵抗器をハウジング内部でバイメタルスナップディスクに対して押圧する圧縮ばねは、円錐コイルばねとして形成される。円錐コイルばねは、比較的大きいばね径の基部側ばね端部と、比較的小さいばね径の頂点側ばね端部とを有し、したがって、以降、円錐台状コイルばねとも呼ぶ。円錐台状コイルばねは、その基部側ばね端部がハウジング内部で接点アームに適切に当接し、一方で、円錐コイルばねの頂点側ばね端部は、好ましくはＰＴＣ抵抗器の中心部に当接する。円錐コイルばねとしての圧縮ばねのこの形態と組み合わせて、ＰＴＣ抵抗器は、好ましくは円形であり、この目的のために、抵抗器ディスクまたはプレートとして組み込まれる。ＰＴＣ抵抗器のディスク径は、この場合もまた、円錐コイルばねの比較的大きいばね径に好適に適合され、好都合には、基部側ばね端部におけるその直径に少なくともほぼ等しい。

この態様により、ばねおよび抵抗器の特に小型の設計が可能になり、それにより、小型安全スイッチ内でのこれらの構成要素の所要空間が特に小さくてすむ。他方、この設計およびモデルにより、小さいばね径を有する前記ばねの頂点側ばね端部がＰＴＣ抵抗器に当接することによって、圧縮ばねの接触領域に特に有効な方向転換ポイントまたは傾斜転換ポイントを設けることが可能である。この目的のために、ハウジング内またはハウジング基部内のこれらの２つの構成要素（圧縮ばねおよびＰＴＣ抵抗器）の構成は、構造的に、圧縮ばねがＰＴＣ抵抗器とその中心部の領域において係合するように選択される。こうして、ＰＴＣ抵抗器が、頂点側ばね端部によって形成された中心の傾斜転換ポイントを中心に方向転換することができ、ばね力の結果としてバイメタルスナップディスクに対して押圧されたままであることによって、安全スイッチがトリガされた際に、バイメタルスナップディスクの可動接点が固定接点から跳ね返り、接点が解放された時にも、圧縮ばねはＰＴＣ抵抗器の中心部に当接し、その位置を確実に維持し続けることが保証される。

限られた取付空間条件および必要な機能性の両方を考慮して、圧縮ばねまたは円錐コイルばねならびにＰＴＣ抵抗器の有利な態様の一部として、圧縮ばねまたは円錐コイルばねの、およそ２ｍｍであるその基部側ばね端部における直径およびおよそ４ｍｍであるその頂点側ばね端部における直径とともに、（４．２±０．１）ｍｍであるＰＴＣ抵抗器のディスク径および（１．０５±０．０６）ｍｍであるＰＴＣ抵抗器のディスク厚さが、特に好都合であることが分かった。

ハウジング内でのおよびハウジング基部上での圧縮ばねの十分な位置的安定性を容易にかつ確実にもたらすように、ハウジング基部は、接点アームに対して横方向に伸びるハウジング横材に設けられた、ポケット状基部輪郭部を有している。固定接点を保持する第１接点アームは、この基部輪郭部を貫通して長手方向に導かれ、したがってそれを中心で遮り、圧縮ばねは前記接点アーム側のばね端部がポケット状基部輪郭部内に位置し、その際に圧縮ばねの２つの側面が基部輪郭部の残りの輪郭半殻状部によって支持される。基部輪郭部および２つの輪郭半殻状部は、接点アームを貫通するために形成された、長手方向における上部開口部および下部開口部の横方向の幅が、圧縮ばねの最大径より小さいように寸法が決められている。

バイメタルスナップディスクは、固定箇所において第２接点アームに取り付けられ、この固定箇所は、２つの接点（固定接点および可動接点）と長手方向において一直線に並んでおり、ＰＴＣ抵抗器は、長手方向においてこの固定箇所と両接点との間に配置されている。これにより、この場合も、バイメタルスナップディスクの中央とのＰＴＣ抵抗器の接触が単純な方法で可能になる。さらに、この構造により、ＰＣＴ抵抗器を圧縮ばねを介して第１接点アームに確実に接触させ、かつバイメタルディスクを介して第２接点アームに確実に接触させることが保証される。したがって、トリガ時、電流はＰＴＣ抵抗器を通して流れ、その結果、ＰＴＣ抵抗器が発熱する。

安全スイッチがトリガされた後の、バイメタルディスクの跳ね返りを確実に防止するためには、バイメタルディスクにおけるおよそ１８０℃の温度が必要であることが分かった。トリガ時にバイメタルスナップディスクにおいてこの温度を確保するために、トリガ時に電流が抵抗器を流れる結果としての熱損失として、ＰＴＣ抵抗器のおよそ２７５℃の温度までの加熱を確実にする材料が、ＰＴＣ抵抗器に対して特に有利である。

本発明によって達成される利点は、特に、可能な限り場所を取らない圧縮ばねを用いて、ＰＴＣ抵抗器を小型安全スイッチのバイメタルスナップディスクに直接接触させる構成によって、バイメタルスナップディスクが、トリガ時にバイメタルディスクの望ましくない跳ね返りを確実に防止するために十分な熱入力を、ＰＴＣ抵抗器から受ける、ということにある。圧縮ばねを円錐コイルばねとして形成することにより、ばねが押し縮められる際に前記ばねの複数のばねコイルが互いの中に入り込むので、ばねの必要な取付空間を最小限にすることが可能になる。前記ばねが押し縮められた時に互いの中に滑り込む複数のばねコイルを備えた円錐状のばね本体としての円錐コイルばねの好適な構造的形状の結果として、押し縮められた時の圧縮ばねまたは円錐コイルばねの高さ（ブロック長）を、円錐コイルばねの基部側ばね端部において最大コイル径のばね自由端を内側に巻回させることにより、好ましくは、ばねワイヤ径の２倍に制限することができる。

自動車のたとえば１２Ｖ搭載電源系統の電圧範囲を、本発明による小型安全スイッチによって約１１Ｖから約１４．５Ｖの間に確実に保証することができる。圧縮ばねによってもたらされるかまたは促進される、バイメタルディスクへのＰＴＣ抵抗器の全面積でかつ直接の接触によって、比較的低い電圧で、エネルギーがバイメタルディスクを開いた位置で保持するために十分であることが保証される。この場合、非線形ＰＴＣ抵抗器の出力（Ｐ＝Ｕ×Ｉ）は常に十分に高い。さらに、比較的高い電圧の場合に、その結果生じるＰＴＣ抵抗器の高い温度が、前記抵抗器からはんだを溶かす、あるいはさらには前記抵抗器を損傷するか、または安全スイッチが全体として高温になり過ぎる可能性があるという危険がない。本発明による小型安全スイッチにより、−４０℃から＋８５℃までの自動車産業において通常必要である温度範囲が、確実にカバーされる。

次の図面に基づいて、本発明の例示的な実施形態を以下で詳細に説明する。

ハウジング基部およびハウジングカバーから形成され、２つの接点アームがハウジング基部に部分的に組み込まれているハウジングと、バイメタルスナップディスクと、熱抵抗体（ＰＴＣ抵抗器）と、円錐コイルばねとを有する安全スイッチの組立分解図を示す。閉鎖されたハウジングによる組立状態での図１に係る安全スイッチの斜視図を示す。ＰＴＣ抵抗器およびバイメタルスナップディスクのない、円錐コイルばねがハウジング基部に挿入された、部分的組立状態の図１に係る安全スイッチの斜視図を示す。図３による部分組立状態であるがＰＴＣ抵抗器を含む、図１に係る安全スイッチの斜視図を示す。図４による部分組立状態であるが、組み立てられたバイメタルスナップディスクを含む、図１に係る安全スイッチの斜視図を示す。（導電性）通常状態にあるハウジングカバーのない組立状態の図１に係る安全スイッチの側面図を示す。トリガ状態にある図１に係る安全スイッチの図６に応じた図を示す。円錐コイルばねの斜視図を示す。

すべての図面において対応する部分は、常に同様の参照符号によって示されている。

特に図１による組立分解図から分かるように、安全スイッチ１は、ハウジング基部３およびハウジングカバー４から形成されるハウジング２を備えている。安全スイッチ１は、固定接点アーム５、バイメタル接点アーム６およびバイメタルスナップディスク７をさらに備えている。安全スイッチ１はまた、溶接プレートの形態である固定接点８と、別の溶接プレートの形態である可動接点９と、バイメタルスナップディスク７を固定するためにさらなるリベット１０およびさらなる溶接プレート１１とを備えている。

ハウジング基部３およびハウジングカバー４は、電気絶縁材料、すなわち熱可塑性プラスチックから製造されている。一体型ハウジングカバー４は、ポット状またはキャップ状であり、したがって、安全スイッチ１の内部１２を規定する体積を５つの閉鎖壁で包囲している。ハウジングカバー４を、その開放側を介してハウジング基部３の上にスナップ留めすることができる。図２は、閉鎖されたハウジング２を含む安全スイッチ１を示し、すなわち、ハウジングカバー４がハウジング基部３の上に取り付けられている。

接点アーム５および６は、シートメタル、特に錫メッキ真鍮から作製された、屈曲した打抜き部品であって、平坦な矩形断面を有している。固定接点アーム５およびバイメタル接点アーム６は、嵌め合い結合によりハウジング基部３に組み込まれている。これは、安全スイッチ１が製造される時、接点アーム５および６が、ハウジング基部３の材料によってインサートモールドされているためである。この場合、接点アーム５および６は、各々、ハウジング基部３の下側１３において差込み接点１４を介してハウジング基部３から突出する。ハウジング２、特にハウジングカバー４は、たとえば（ハウジング）幅狭面１５および（ハウジング）幅広面１６を備えた平坦な直方体のような形状になっている。接点アーム５および６は、両差込み接点１４が互いに平行に、ハウジング幅狭面１５に対しておよそ中央に、かつ互いに間隔をあけて配置されるように、ハウジング基部３に組み込まれている。

安全スイッチ１は、その外側の幾何学的寸法に関して、標準規格ＩＳＯ８８２０タイプＦ（小型）に基づいている。したがって、小型安全スイッチ１は、この標準規格によるタイプＦブレード型ヒューズに外形的に一致し、したがって、安全スイッチ１は、こうしたブレード型ヒューズ用のソケットと互換性があり、すなわち、自動車業界において通常使用されているこうしたソケットに差し込むことができる。

ハウジング幅広面１６に関して、接点アーム５および６の差込み接点１４は、各々縁部に配置されているが、いずれの場合も、ハウジング内部１２において内側にハウジングの中心に向かって導かれ、それにより、固定接点アーム５の内側端部１７は、バイメタル接点アーム６の内側端部１８の上方に配置される。この場合、「上方に」とは、空間における安全スイッチ１の実際の向きとは無関係に、安全スイッチ１のハウジング基部３および差込み接点１４から遠い側を意味する。特に図３および図４から分かるように、接点アーム５および６の内側端部１７および１８は、ハウジング幅広面１６から見ると、ハウジング２の中心長手方向軸１９（図３）に対して中心に配置される。

図３、図６および図７から比較的明らかであるように、接点アーム５および６の内側端部１７および１８は、ハウジング幅狭面１５から見ると、打抜き加工された屈曲部品のオフセットによって、差込み接点１４によって規定される安全スイッチ１の中心面から外側に曲げられており、中心面または中心長手方向軸１９に対して平行にわずかにずれて延在している。この場合、固定接点アーム５の内側端部１７は、中心面（中心長手方向軸１９）に対して後退しており、バイメタル接点アーム６の内側端部１８は、中心面（中心長手方向軸１９）より前方にある。接点アーム５および６、特にこれらの接点アーム５および６の差込み接点１４の長手方向の広がりが、長手方向２０を規定し、横方向２１は、中心面内において長手方向２０に対して垂直に伸びている。

ハウジング基部３は、横方向２１に伸びている基部２２、および長手方向２０に延在している２つの互いに間隔が開けられた基部支柱２３，２４とともに、横方向２１に延在しかつ前記基部支柱をその上端で接続する別の基部桁部材２５を有している。固定接点アーム５およびバイメタル接点アーム６が組み込まれている基部支柱２３，２４、および基部２２、ならびに以降で基部横材とも呼ぶ基部桁部材２５は、それらの間に窓状の基部空洞２６を画定している。溶接プレート１１によってバイメタルスナップディスク７が溶接されているリベット１０は、この領域において、ハウジング基部３から間隔を空けて接点アーム６の内側端部１８に固定される。固定接点８は、長手方向２０においてリベットおよび溶接プレートによって形成されたこの固定箇所１０，１１の上方に、したがって長手方向２０において前記固定箇所に位置合せされて、固定接点アーム５に溶接される。

基部横材２５内に、以降で受入ポケットと呼ぶ基部輪郭部２７が成形されており、組立状態で長手方向２０において固定箇所１０，１１と固定接点８との間に位置しており、そこを、長手方向２０において固定接点アーム５が貫通している（図３）。このように、２つの半円形の基部殻状部２７ａおよび２７ｂが形成されており、それらの間の距離、すなわちそれらの間の内法幅は、固定接点アーム５の幅によって決まる。

記録！
組立状態では、以降で略して円錐コイルばねと呼ぶ円錐台状コイルばねの形態の圧縮ばね２８が、その基部側ばね端部２８ａを介して受入ポケット２７内に位置している。横方向２１において基部殻状部２７ａおよび２７ｂによって横方向が画定されている受入ポケット２７の自由断面積は、円錐コイルばね２８の基部側ばね端部２８ａの比較的大きいばね直径に適合させてある。したがって、円錐コイルばね２８は、ハウジング基部３内に位置決めして設置され、少なくとも簡略化されかつ確実な方法で十分に保持される。基部側ばね端部２８ａとは反対側の円錐コイルばね２８の頂点側ばね端部２８ｂは、図３に示す半組立ステップにおいて安全スイッチ１の内部１２に突出している。図３は、円錐コイルばね２８の伸展状態を示す。

図４は、さらなる半組立ステップにおいて、ハウジング基部３における安全スイッチ１内のＰＴＣ抵抗器２９（以降、単に抵抗器と呼ぶ）の使用を示す。抵抗器２９は、円形プレート（抵抗器プレートまたは抵抗器ディスク）として組み込まれている。プレート状またはディスク状抵抗器２９の直径は、この場合もまた、受入ポケットの内径（内法幅）に好適に適合されており、したがって、ハウジング基部３内に、この場合もまた、円錐コイルばね２８が押し縮められた時に基部ポケット２７ａ、２７ｂにより横方向の限界が定められる結果として、正確に配置されて保持される。図３および図４によれば、円錐コイルばね２８および抵抗器２９は、長手方向２０において、好ましくは中心軸１９に中心合わせされて、固定接点８と組立状態で固定箇所として使用されるリベット１０との間で接点アーム６と一直線に配置されていることが分かる。

図５〜図７は、バイメタルディスク７がリベット１０と溶接プレート１１との間に配置されている組立状態を示す。組立状態では、楕円形バイメタルディスク７は、その長手方向の広がりに関して中心軸１９によって中心合せされており（図５）、したがって、安全スイッチ１ならびにその接点アーム５および６の長手方向２０において位置合せされている。リベット１０および溶接プレート１１によって接点アーム６に保持されているバイメタルスナップディスク７の端部は、対応する接点アーム６においてその固定箇所１０，１１を形成しており、一方で、バイメタルスナップディスク７の反対側の自由端は、可動接点９を保持している（図６および図７）。図６および図７から分かるように、円錐コイルばね２８およびＰＴＣ抵抗器２９は、バイメタルスナップディスク７の固定箇所１０，１１と接点８，９との間に位置している。図示するように、ＰＴＣ抵抗器２９は、バイメタルスナップディスク７と平面的に直接接触している。円錐コイルばね２８の基部側ばね端部２８ａは、固定接点８の接点アーム５と接触し、その際に、ハウジング基部３の受入ポケット２７内に位置する。その反対側の頂点側ばね端部２８ｂで、円錐コイルばねはＰＴＣ抵抗器２９の可能な限り中心に接触し、そこで、中心傾斜箇所３０を形成する。

図６に係る通常位置では、バイメタルスナップディスク７が長手方向２０において傾斜して伸びており、可動接点９は、傾斜状態で付勢されて固定接点８と接触している。したがって、差込み接点１４の間の導電接続が、接点アーム５および６、固定接点８、可動接点９およびリベット１０を介してもたらされる。したがって、安全スイッチ１は、通常状態において導電性である。バイメタルスナップディスク７は、その温度が、設計によって事前に定義された、たとえば１７００℃のトリガ温度を超えた時に、急にその形状を変えるように形成されている。この形状の変化の結果として、可動接点９は、固定接点８から持ち上がり、それにより、固定接点アーム５とバイメタル接点アーム６との間に存在する電気接続が切断される。図７は、トリガ位置にある安全スイッチ１を示す。バイメタルスナップディスク７に関する形状の変化は、その温度の変化に従って可逆であり、その温度が設計によって事前に定義された戻り温度未満に低下すると、通常位置（図６）に跳ね戻る。

トリガ時、固定接点アーム５とバイメタル接点アーム６との間の電気接続が、バイメタルスナップディスク７の曲げ戻りのために遮断されると、接点アーム５および６の間の高抵抗の電気接続が、ＰＴＣ抵抗器２９および円錐コイルばね２８を介して維持される。安全スイッチ１がトリガされた後も過負荷状態が続き、両接点アーム５および６の間の電流の流れが維持される間は、バイメタルスナップディスク７に直接接触しているＰＴＣ抵抗器３０において発生する熱損失のために、バイメタルスナップディスク７が加熱され、バイメタルスナップディスク７が戻り温度未満に冷却されることが防止される。最初にトリガされると、安全スイッチ１は、過負荷状態が存在し続ける限り、このようにしてトリガされた状態であり続ける。

ＰＴＣ抵抗器２９として、セラミック系非線形サーミスタが使用される。これは、電流の流れの結果として自己発熱し、電流をおよそ１００ｍＡに制限する。これは、既知の解決法で必要なアンペア数の単に１／３と１／４との間に対応する。さらに、抵抗器２９の非線形性のために、印加される電圧と出力電力との間の比較的小さい相関がもたらされる。自動車の搭載電源系統で優先的に適用される場合、発生温度、したがって電力は、およそ１１Ｖから１４．５Ｖまでの従来の全電圧範囲にわたって比較的一定であり続ける。これは、出力の低減という利点を伴って、特に好ましい。これにより、プラスチック材料からなり、したがって電気絶縁性であり、後続する組立ステップにおいてハウジング基部３にスナップ留めされるハウジングカバー（ハウジングキャップ）４の使用が可能になる。この電気絶縁性ハウジングカバー４またはハウジングキャップとは対照的に、既知の解決法では、構造的条件、特に温度の理由で金属キャップ等は常に付加的コーティングにより絶縁する必要がある。

したがって、全体として、２７５℃の表面温度を有するＰＴＣ抵抗器２９が好ましくは選択され、この表面温度は標準から外れており、このタイプのＰＴＣ抵抗器に対して上限であるように見える。加熱に使用されるこのタイプのＰＴＣ抵抗器の表面温度は、通常、最大で２５０℃である。ＰＴＣ抵抗器２９は、バイメタルスナップディスク７と直接かつ平面的に接触し、この目的のために、有効な熱伝達を確実にするように所定の付勢によりバイメタルスナップディスク７に押し付けられるので、特に良好な熱伝達が、ＰＴＣ抵抗器２９を通る十分な電流の流れとともに可能となる。

トリガ時の開プロセス中にバイメタルスナップディスク７の移動に適応するように、ＰＴＣ抵抗器２９は可動であり続け、それは、円錐コイルばね２８が抵抗器２９と、広い面積にわたってではなく、傾斜箇所３０の領域において、すなわち傾斜箇所３０によってもたらされる小さい接触面積にわたる中心領域において接触するためである。円錐コイルばね２８の押圧力は、好ましくはディスク状ＰＴＣ抵抗器２９がバイメタルスナップディスク７と有効に接触し、かつそのスナップ挙動に悪影響を及ぼさないような大きさになっている。

圧縮ばね２８は、可能な限り完全に押し縮めることができるように形成されている。これにより、圧縮ばね２８を安全スイッチ１に、より詳細には固定接点アーム５とバイメタルスナップディスク７との間に位置決めし収容するのに、非常にわずかな空間のみが利用可能であることと、該空間がさらに、ＰＴＣ抵抗器２９によって部分的にすでに必要とされていること、が考慮されている。したがって、円錐状のばね本体を有する圧縮ばね２８、すなわち上述の円錐コイルばねの使用は特に有利である。円錐コイルばね本体は、ばねワイヤが巻回される際にコイル径を連続的に変化させることによって生成される。

こうした好ましい円錐コイルばね２８を図８に示す。円錐コイルばね２８のコイルまたは巻線は、この場合、円錐コイルばね２８が押し縮められると、１つのコイルが他のコイルの内側に入るように滑り込むことができるように、ばねの長手方向または軸方向において、単コイル毎に異なっている。この目的のために、ばね自由端２８ｃは、好適には、円錐コイルばね２８のばね高さ（ブロック長）が、該円錐コイルばねが押し縮められた時に、実際には単にばねワイヤ厚さの２倍になるように、基部側ばね端部２８ａにおいて内側に湾曲している。円錐コイルばね２８のその基部側ばね端部２８ａにおける最大径Ｄ_ｂは、およそ４ｍｍであり、（４．２±０．１）ｍｍのＰＴＣ抵抗器２９の直径に少なくともほぼ対応している。円錐コイルばね２８は、この大きいコイル径Ｄ_ｂにおいて固定接点アーム８と接触し、一方で、円錐コイルばね２８の頂点側ばね端部２８ｂにおける最小コイル径Ｄ_ｓでＰＴＣ抵抗器２９と接触する。これは、抵抗器２９がバイメタルスナップディスク７の移動に有利に適応することができるように、傾斜転換ポイント３０を形成して中心のみが接触することにより、可動であり続ける。

また、円錐コイルばね２８の供給を自動化することができるように、基部側ばね端部のばね自由端２８ｃは、好ましくは最大コイル径Ｄ_ｂの最後のコイルの平面において、内側に巻き込まれている。これにより、自動供給時、複数の円錐コイルばね２８について、それらの小さいばね径Ｄ_ｓが別の円錐コイルばね２８の大きいコイル径Ｄ_ｂに係合すること、およびそこに引っ掛ることが防止される。さらに、円錐コイルばね２８が完全に押し縮められる場合に、２つのばねコイルのみが上下に重なるようにすることができ、このことは空間的な理由で有利である。

ＰＴＣ抵抗器２９のディスク厚さは、安全スイッチ１がスイッチオン位置にある時（図６）と前記バイメタルスナップディスクがトリガ位置またはスイッチオフ位置にある時（図７）との両方において、受入ポケット２７の横方向取付から滑り出ることなく、バイメタルスナップディスク７と接触するような寸法となっており、すなわち、横方向に支持する基部殻状部２７ａ，２７ｂを提供するこの構造上の特徴によれば、異なる形状とされたバイメタルスナップディスク７に起因してアンペア数が異なる場合に異なる許容差を予期すべきことが考慮されている。さらに円錐コイルばね２８のこの構造的な構成によって、円錐コイルばね２８が、押し縮められた場合であっても（図６）剛体とならず、したがって、ＰＴＣ抵抗器２９は移動可能のままであり、バイメタルスナップディスク７のスナップ挙動を妨げないことも確実になる。この目的のために、（１．０５±０．０６）ｍｍのＰＴＣ抵抗器２９のディスク厚さが最適であることが分かった。ＰＴＣ抵抗器２９のディスク径は、この場合は好ましくは（４．２±０．１）ｍｍである。

接点８，９が閉ざされると（図６）、電流は、固定接点アーム５の接点端子１４および固定接点８からバイメタル接点９まで、バイメタルスナップディスク７および固定箇所１０，１１を介してバイメタル接点アーム６まで、かつそこから対応する端子１４を介して流れる。バイメタルスナップディスク７が、過電流時に急激な移動で回路を開く場合、動作電圧はＰＴＣ抵抗器２９に印加され、電流は、固定接点アーム５から円錐コイルばね２８を介してＰＴＣ抵抗器２９まで、かつそこからバイメタルスナップディスク７および固定箇所（溶接リベット）１０，１１を介してバイメタル接点アーム６まで流れる。抵抗器２９および圧縮ばね２８のこの構成および配置により、また特に抵抗器２９とバイメタルスナップディスク７との直接接触により、電流が流れる結果として、バイメタルスナップディスク７内への十分に大きい熱入力が確実になり、したがって、当バイメタルスナップディスクは、跳ね返り温度を超えたままになる。この状態は、電圧が所定値を下回る（通常の場合）か、または完全にゼロになるまで維持される。跳ね返り温度が維持されている間にＰＴＣ抵抗器２９の抵抗によって決められる電流（およそ１００ｍＡ）は比較的低い。

本発明は、したがって、好ましくは自動車電子機器に使用される小型安全スイッチ１であって、ハウジング基部３を備え、そこから、固定接点アーム５と、可動接点９およびバイメタルスナップディスク７が取り付けられているバイメタル接点アーム６とが引き出されており、ＰＴＣ抵抗器２９が、圧縮ばね２８によってバイメタルスナップディスク７と直接接触し、ＰＴＣ抵抗器によって熱が発生する結果、バイメタルスナップディスク７がトリガ時にその開位置のままであるように、電気的に組み込まれている、小型安全スイッチ１に関する。

１安全スイッチ
２ハウジング
３ハウジング基部
４ハウジングカバー／キャップ
５固定接点アーム
６バイメタル接点アーム
７バイメタルスナップディスク
８固定接点
９可動接点
１０リベット
１１溶接プレート
１２内部
１３下側
１４差込み接点
１５ハウジング幅狭面
１６ハウジング幅広面
１７固定接点アームの内側端部
１８バイメタル接点アームの内側端部
１９中心長手方向軸
２０長手方向
２１横方向
２２基部
２３、２４基部支柱
２５基部桁部材
２６基部空洞
２７受入ポケット
２７ａ、２７ｂ基部殻状部
２８円錐コイルばね
２８ａ基部側ばね端部／コイル
２８ｂ頂点側ばね端部／コイル
２８ｃばね自由端
２９ＰＴＣ抵抗器
３０傾斜転換ポイント
Ｄ_ｂ基部側ばね／コイル径
Ｄ_ｓ頂点側ばね／コイル径

Claims

自動車電子機器に使用される小型安全スイッチ（１）であって、
絶縁材料によるハウジング基部（３）およびこれに取り付けることができるかまたは取り付けられているハウジングカバー（４）から形成されるハウジング（２）と、
長手方向（２０）において互いに平行に前記ハウジング基部（３）に組み込まれ、基部側において前記ハウジング基部（３）から引き出されている、それぞれが細長い平坦な第１接点アーム（５）及び第２接点アーム（６）と、
前記ハウジング内で、前記第１接点アーム（５）に取り付けられた固定接点（８）および前記第２接点アーム（６）に取り付けられた、可動接点（９）を有するバイメタルスナップディスク（７）と、
当該ＰＴＣ抵抗器によって熱が発生する結果、前記バイメタルスナップディスク（７）がトリガ時に開位置を維持するように、電気的に組み込まれているＰＴＣ抵抗器（２９）と、
を備え、
前記ＰＴＣ抵抗器（２９）が、圧縮ばね（２８）によって前記バイメタルスナップディスク（７）と直接接触させられ、該圧縮ばね（２８）が、前記長手方向（２０）において前記固定接点（８）よりも下の方で前記第１接点アーム（５）に支持されていることを特徴とする、小型安全スイッチ。
前記圧縮ばね（２８）が円錐コイルばねであり、該円錐コイルばねの基部側ばね端部（２８ａ）が前記第１接点アーム（５）と接触し、前記円錐コイルばねの頂点側ばね端部（２８ｂ）が前記ＰＴＣ抵抗器（２９）と接触することを特徴とする請求項１に記載の小型安全スイッチ。
前記圧縮ばね（２８）の直径（Ｄ_ｂ，Ｄ_ｓ）が、前記基部側ばね端部（２８ａ）において４ｍｍであり、前記頂点側ばね端部（２８ｂ）において２ｍｍであることを特徴とする請求項２に記載の小型安全スイッチ。
前記ＰＣＴ抵抗器（２９）がディスク状であって、そのディスク径が、前記圧縮ばね（２８）の前記基部側ばね端部（２８ａ）における前記直径（Ｄ_ｂ）に対応することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の小型安全スイッチ。
前記ＰＴＣ抵抗器（２９）のディスク径が（４．２±０．１）ｍｍであり、前記ＰＴＣ抵抗器（２９）のディスク厚さが（１．０５±０．０６）ｍｍであることを特徴とする請求項４に記載の小型安全スイッチ。
前記圧縮ばね（２８）の前記頂点側ばね端部（２８ｂ）が、前記ディスク状のＰＴＣ抵抗器（２９）の中心部分で接触することを特徴とする請求項４または請求項５に記載の小型安全スイッチ。
前記固定接点（８）を保持する前記第１接点アーム（５）が、該第１接点アーム（５）に対して横方向（２１）に伸びるハウジング横材（２５）のポケット状基部輪郭部（２７）を通して導かれ、
前記圧縮ばね（２８）は、前記ＰＴＣ抵抗器（２９）とは反対側の前記ばね端部（２８ａ）が前記基部輪郭部（２７）内に挿入され、これにより少なくとも横方向に支持されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の小型安全スイッチ。
前記バイメタルスナップディスク（７）が、前記第２接点アーム（６）に固定箇所（１０，１１）において取り付けられ、
前記ＰＴＣ抵抗器（２９）が、前記長手方向（２０）において、前記固定箇所（１０，１１）と前記可動接点または前記固定接点（８，９）との間に配置されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の小型安全スイッチ。
前記ＰＴＣ抵抗器（２９）が、前記バイメタルスナップディスク（７）の中央で該バイメタルスナップディスク（７）と接触することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の小型安全スイッチ。
前記ＰＴＣ抵抗器（２９）が、前記圧縮ばね（２８）を介して前記第１接点アーム（５）と、前記バイメタルスナップディスク（７）を介して前記第２接点アーム（６）と電気的に接触することにより、トリガ時に前記ＰＴＣ抵抗器（２９）に電流が流れ、当該ＰＴＣ抵抗器が発熱することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の小型安全スイッチ。