JP6915432B2 - 圧力スイッチ及び圧力システム - Google Patents

Description

本発明は、圧力スイッチ及び圧力システムに関する。

圧力スイッチは、所定圧力を基準にオン状態及びオフ状態が切り替わるスイッチのことである。即ち、圧力スイッチは、所定圧力を検出する圧力センサの一種ということもできる。圧力スイッチは、ノーマルオープン型とノーマルクローズ型の２種類に分けられる。ノーマルオープン型は、通常、スイッチ接点がオープン状態、即ち、オフ状態であり、かつ、入力圧力が所定圧力になると、スイッチ接点がクローズ状態、即ち、オン状態に変化する。一方、ノーマルクローズ型は、通常、スイッチ接点がクローズ状態、即ち、オン状態であり、かつ、入力圧力が所定圧力になると、スイッチ接点がオープン状態、即ち、オフ状態に変化する。

ノーマルオープン型を採用するか、又は、ノーマルクローズ型を採用するかは、圧力スイッチが適用される圧力システムに応じて適宜選択される。

圧力スイッチは、入力圧力を検出するために、ダイアフラムと呼ばれる部材を備える。ダイアフラムは、入力圧力に依存して変形又は変位する性質を有していなければならない。なぜなら、圧力スイッチは、その変形又は変位により、オン状態又はオフ状態に変化するからである。また、ダイアフラムは、入力圧力を正確に検出するため、圧力のシール性を有していなければならない。

このような理由から、ダイアフラムは、ゴム製であるのが一般的である。しかし、ゴム製ダイアフラムは、劣化し易いため、製品寿命が短いという課題がある。また、基布入りゴム製ダイアフラムは、耐久性の向上を実現できるが、製造コストが増大する新たな課題が発生する。さらに、ゴム製ダイアフラムは、絶縁体である。従って、ゴム製ダイアフラムは、圧力スイッチとして機能させるため、スイッチ接点としての導電体を備えていなければならない。これは、ゴム製ダイアフラムの製造コストをさらに増大させることを意味する。

また、ゴム製ダイアフラムは、その弾力性からチャタリングという現象を発生し易い。チャタリングとは、スイッチ接点の状態（オープン状態又はクローズ状態）が変化するとき、スイッチ接点が細かい機械的振動を繰り返す現象のことである。即ち、入力圧力が所定圧力になるとき、圧力スイッチのオン状態又はオフ状態は、安定しない。これは、圧力スイッチが適用される圧力システムの誤動作が誘発されることを意味する。

さらに、入力圧力の振動、例えば、入力圧力が油圧の場合には油振は、チャタリングを冗長させる。

特許文献１〜４は、ダイアフラムがメタルプレートである圧力スイッチを開示する。メタルプレートは、ゴム製ダイアフラムに比べて、耐久性が向上する、及び、製造コストが低下する、などの利点を有する。また、メタルプレートがスナップアクションディスクである場合、チャタリングを防止することもできる。

特開２００１−２３４８８号公報 特開２０１０−２７０８９０号公報 特開２０１２−３３３９２号公報 特開２０１４−８９８３２号公報

特許文献１〜４の技術では、圧力スイッチのスイッチ接点は、ダイアフラムを基準にして、入力圧力がダイアフラムに作用する側とは反対側に設けられる。この場合、ダイアフラムの変形をスイッチ接点に伝えるための機構が複雑となる。即ち、特許文献１〜４は、入力圧力がダイアフラムに作用する側と、圧力スイッチのスイッチ接点が設けられる側とが同じである構造を開示しない。従って、特許文献１〜４に開示される圧力スイッチは、低コスト化を十分に達成できない。

本発明は、圧力スイッチの高耐久性及び低コスト化を実現する技術を提案する。

本願の例示的な第１の発明に係わる圧力スイッチは、軸方向に貫通するホールを有し、かつ、軸方向の一方側に前記ホールに繋がる凹状載置部を有する導電性ケースと、軸方向の他方側に開口した凹状収容部を備え、前記導電性ケースの軸方向の一方側に固定される絶縁性ケースと、前記載置部に配置される第１の導電性端子と、前記収容部に配置され、かつ、軸方向に伸縮可能な導電性付勢部材と、前記絶縁性ケースの軸方向の一方側に固定され、かつ、前記導電性付勢部材に接触する第２の導電性端子と、絶縁性ケースの軸方向の他方側に配置され、前記導電性付勢部材と前記第１の導電性端子とに接触可能、かつ、軸方向に変形可能な第１のメタルプレートと、を備える。前記導電性付勢部材は、前記第１のメタルプレートを軸方向に付勢する。前記ホールに入力される入力圧力が所定圧力未満の場合、前記第１のメタルプレートは、前記第１の導電性端子に接触し、かつ、前記入力圧力が前記所定圧力以上の場合、前記第１のメタルプレートは、前記第１の導電性端子から離れる。

本願の例示的な第１の発明によれば、圧力スイッチの高耐久性及び低コスト化を実現できる。

図１は、圧力スイッチの外形の例を示す図である。 図２は、図１の圧力スイッチを複数の要素に分解した図である。 図３は、導電性ケース及び導電性端子の例を示す図である。 図４は、絶縁性ケースの例を示す図である。 図５は、メタルプレートの例を示す図である。 図６は、導電性端子の例を示す図である。 図７は、図１の圧力スイッチの断面の第１の例を示す図である。 図８Ａは、入力圧力が低い場合の圧力スイッチの状態を示す図である。 図８Ｂは、入力圧力が高い場合の圧力スイッチの状態を示す図である。 図９Ａは、比較例としての圧力スイッチの状態を示す図である。 図９Ｂは、比較例としての圧力スイッチの状態を示す図である。 図１０は、入力圧力とメタルプレートの変位との関係を示す図である。 図１１は、図１の圧力スイッチの断面の第２の例を示す図である。 図１２は、図１の圧力スイッチの断面の第３の例を示す図である。 図１３は、図１の圧力スイッチの断面の第４の例を示す図である。 図１４は、図１の圧力スイッチの断面の第５の例を示す図である。 図１５Ａは、メタルプレートの例を示す図である。 図１５Ｂは、メタルプレートの例を示す図である。 図１６は、圧力システムの第１の例を示す図である。 図１７は、圧力システムの第２の例を示す図である。 図１８は、図１７のコントロールバルブの例を示す図である。 図１９は、圧力システムの第３の例を示す図である。 図２０は、圧力スイッチのオン／オフと油圧警告表示のオン／オフとの関係を示す図である。

以下、図面を参照しながら実施形態を説明する。
なお、実施形態では、その説明を分かり易くするため、本発明の主要部以外の構造については、簡略化して説明する。また、図面において、各要素の寸法、形状、数などについても、一例であり、これに限定されるという主旨ではない。

また、以下の説明において、軸方向とは、中心軸が延びる方向を意味し、径方向とは、中心軸に直交する方向を意味する。また、軸方向とは、中心軸に平行な方向、即ち、中心軸に対して０°の方向を示すと共に、中心軸に対して、０°よりも大きく、かつ、４５°よりも小さい範囲の斜め方向も含むものとする。同様に、径方向とは、中心軸に直交する方向を示すと共に、中心軸に直交する方向に対して、０°よりも大きく、かつ、４５°よりも小さい範囲の斜め方向も含むものとする。

＜圧力スイッチ＞
図１は、圧力スイッチの外形の例を示す。図２は、図１の圧力スイッチを複数の要素に分解した図である。図３は、導電性ケース及び導電性端子の例を示す。図４は、絶縁性ケースの例を示す。

本例の圧力スイッチは、入力圧力、例えば、液体の圧力、気体の圧力など、が所定圧力未満の場合にオン状態となり、入力圧力が所定圧力以上の場合にオフ状態となる、いわゆるノーマルクローズ型の圧力スイッチである。

導電性ケース１０は、軸方向の一方側が開口した有底筒形状であり、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）などからなる。導電性ケース１０の軸方向の一方側の外周面は、例えば、中心軸１００を中心とする多角形状ネジ頭の外形１０１を有し、軸方向の一方側の内面側は後述する絶縁性ケース２０の軸方向の他方側を受け入れる凹状の載置部１０５を備える。また、導電性ケース１０の軸方向の他方側は、中心軸１００を中心とするネジ山及びネジ溝から成るネジ部を端部に備える円筒固定部外形１０２を有する。この場合、圧力スイッチは、例えば、圧力制御の対象となる空間を取り囲む部材（パイプ、ハウジングなど）にネジ部を用いて容易に結合可能となる。

導電性ケース１０は、軸方向に直交する水平方向の中央に中心軸１００が延びる軸方向に貫通するホール１０４を有し、かつ、軸方向の一方側にホール１０４に繋がる凹状載置部１０５を有する。導電性端子３０及びシール部材７０は、詳細は後述するが、載置部１０５の軸方向の一方側に配置される。また、入力圧力は、外部からホール１０４を経由して載置部１０５に印加される。

導電性端子３０は、例えば、アルミニウム合金、ニッケル合金など、を備える金属からなる円板であり、載置部１０５の中央部に配置される。載置部１０５の中央部は、軸方向の他方側に窪んでおり、導電性端子３０は、その窪みたる端子配置部１０５−１内に配置される。また、導電性端子３０は、固定部１０３により載置部１０５の中央部の窪み状端子配置部１０５−１に固定される。固定部１０３は、例えば、窪み状端子配置部１０５−１内において、径方向の内側に突出する複数の凸部である。

導電性端子３０は、全体が円盤状であり、中央にホール１０４を露出させる開口部３０４と、開口部３０４の周囲において、軸方向の一方側に向かって突出する複数の突出部３０１，３０２，３０３と、を備える。開口部３０４は、入力圧力をホール１０４から載置部１０５に導く役割を有し、複数の突出部３０１，３０２，３０３は、圧力スイッチのスイッチ接点として機能する。

複数の突出部３０１,３０２，３０３は、スイッチ接点として機能すればよく、その数及び形状は、図２及び図３に示されるものに限定されない。例えば、複数の突出部３０１，３０２，３０３の形状は、図２及び図３に示すように、メタルプレートにテーパ状の切り込みを入れた後にその部分を折り曲げる形状や、図５に示すように、メタルプレートに凸部を押し付けてその部分を突出させる形状などを採用できる。

また、複数の突出部３０１，３０２，３０３の数は、３つに限定されない。導電性端子３０は、複数の突出部３０１，３０２，３０３に代えて、１つの突出部を備えていてもよい。また、複数の突出部３０１，３０２，３０３の数は、２つ、又は、４つ以上でもよい。

尚、導電性端子３０が金属からなる円板であれば、圧力スイッチの低コスト化に貢献できる。なぜなら、金属からなる円板は、低価格であると共に、プレス加工などにより、容易に、ホール１０４を露出させる開口部３０４、及び、スイッチ接点としての複数の突出部３０１，３０２，３０３を形成できるからである。

シール部材７０は、載置部１０５において、導電性端子３０を取り囲むように軸方向の一方側を向いた底面の周縁部分に配置され、例えば、ゴム製のＯリングからなる。

導電性ケース１０の載置部１０５に配置されたシール部材７０の軸方向の一方側にはメタルプレート６０が密着して配置され、軸方向の他方側において端子配置部１０５−１に配置された導電性端子３０と接触する。

他方、絶縁性ケース２０は、例えば、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ＰＴＦＥなどの樹脂成型品であり、軸方向の他方側に開口した凹状収容部２０１を備える。導電性付勢部材４０は、収容部２０１内に配置され、導電性ケースの載置部１０５に絶縁性ケース２０を組み付けた際に、メタルプレート６０の軸方向の一方側の面に接触し、メタルプレート６０をシール部材７０と導電性端子３０とに押圧する。

導電性付勢部材４０は、軸方向に伸縮可能である。即ち、導電性付勢部材４０は、メタルプレート６０を軸方向の他方側に付勢する。その結果、入力圧力が初期圧力、例えば、所定圧力未満の場合に、メタルプレート６０は、導電性端子３０の複数の突出部３０１，３０２，３０３に接触する。これは、圧力スイッチがノーマルクローズ型であることを意味する。

導電性付勢部材４０は、例えば、スプリングである。スプリングは、低価格であり、かつ、絶縁性ケース２０の収容部２０１への取り付けが容易である。しかも、スプリングは、導電性であるため、スイッチ接点としてのメタルプレート６０を外部端子としての導電性端子５０に簡易に電気的に接続できる。

メタルプレート６０は、導電性付勢部材４０と導電性端子３０とに接触可能であり、かつ、軸方向に変形可能である。メタルプレート６０は、例えば、アルミニウム合金、ニッケル合金などからなる。メタルプレート６０は、例えば、図２及び図６に示すように、軸方向の他方側、即ち、導電性端子３０に向かって突出するドーム状の突出部６０１を備える。この場合、圧力スイッチの初期状態において、導電性端子３０とメタルプレート６０との接触、即ち、２つのスイッチ接点の電気的接続を確実にとることができる。即ち、この突出部６０１は、ノーマルクローズ型圧力スイッチを簡易に実現する効果を有する。

メタルプレート６０は、例えば、所定圧力を閾値としてオン状態及びオフ状態のうちの１つをとり得るスナップアクションディスクである。オン状態は、メタルプレート６０が導電性端子３０に接触する状態であり、オフ状態は、メタルプレート６０が導電性端子３０から離れる状態である。

このように、スナップアクションディスクは、所定圧力を閾値として、オン状態及びオフ状態のうちの１つをとる性質を有する。即ち、スナップアクションディスクは、入力圧力の振動、例えば、入力圧力が油圧の場合には油振に影響されることがない。

従って、圧力スイッチは、入力圧力が所定圧力（閾値）未満のときにオン状態となり、入力圧力が所定圧力以上のときにオフ状態となる、という完全なオン／オフ動作が可能である。これは、チャタリングが完全に抑制されることを意味する。従って、圧力スイッチが適用される圧力システムの信頼性が向上する。

メタルプレート６０は、載置部１０５及び収容部２０１を空間的に分離するダイアフラムとして機能する。メタルプレート６０がダイアフラムとしての機能を有することにより、載置部１０５及び収容部２０１は、互いに空間的に分離される。従って、入力圧力は、軸方向の他方側から一方側にメタルプレート６０に作用する。また、導電性付勢部材４０の付勢力は、軸方向の一方側から他方側にメタルプレート６０に作用する。これは、入力圧力と導電性付勢部材４０の付勢力の大小関係により、メタルプレート（ダイアフラム）６０のセンターポイントが変位することを意味する。

圧力スイッチは、このメタルプレート６０の変位に基づき、オン／オフ動作する。

導電性端子５０は、絶縁性ケース２０の軸方向の一方側に固定され、かつ、導電性付勢部材４０に接触する。導電性端子５０は、例えば、アルミニウム合金、ニッケル合金などからなる。導電性端子５０は、例えば、中心軸１００を中心とする窪み部を備え、窪み部の内面は、ネジ山及びネジ溝の形状５１１を有する。

このように、導電性端子５０が雌ネジを有する場合、例えば、圧力スイッチに接続されるケーブル又はワイヤの端子が雄ネジの外形を有することにより、圧力スイッチと、ケーブル又はワイヤとの接続が容易化される。

導電性端子５０は、例えば、Ｃ形状のＣリング等の固定プレート８０を導電性端子５０端部の溝に嵌めることにより、絶縁性ケース２０に固定される。固定プレート８０は、導電体でもよいし、又は、絶縁体でもよい。

また、固定プレート８０は、例えば、インサート成型により、絶縁性ケース２０の軸方向の一方側において絶縁性ケース２０と一体化される。この場合、導電性端子５０は、例えば、カシメにより、容易に、固定プレート８０に固定される。これは、圧力スイッチの外部端子としての導電性端子５０が、複雑な工程無しに、絶縁ケース２０に取付可能であることを意味する。

以上、説明したように、圧力スイッチのスイッチングは、導電性端子（スイッチ接点）３０とメタルプレート（スイッチ接点）６０との接触又は非接触により行われる。初期状態、例えば、入力圧力が所定圧力未満の場合、導電性付勢部材４０の付勢力は、入力圧力よりも大きい。従って、メタルプレート６０は、導電性端子３０に接触する。一方、入力圧力が所定圧力以上の場合、入力圧力は、導電性付勢部材４０の付勢力よりも大きい。従って、メタルプレート６０は、導電性端子３０から離れる。即ち、圧力スイッチは、ノーマルクローズ型として機能する。

ノーマルクローズ型は、初期状態において圧力スイッチがオン状態であるため、例えば、初期状態における圧力不良を検出する圧力システムに有効である。例えば、自動車に使用される油圧システムでは、エンジンが始動されてから一定期間が経過した後、所定の油圧が生成される。従って、所定の油圧が得られるまで、圧力スイッチがオン状態であれば、油圧システムは、所定の油圧が得られたか否かを認識できるし、これを油圧警告灯などにより容易に運転者に伝えることができる。

また、ノーマルクローズ型は、ノーマルオープン型に比べて、スイッチング機構が複雑になり易い。これは、ノーマルオープン型の初期状態がスイッチ接点の非接触状態であるのに対し、ノーマルクローズ型の初期状態がスイッチ接点の接触状態であることに起因する。そこで、本例では、導電性端子３０は、ダイアフラムとしてのメタルプレート６０を基準に、入力圧力がメタルプレート６０に作用する側と同じ側に設けられる。この場合、圧力スイッチのスイッチング機構が簡略化される効果がある。即ち、圧力スイッチの低コスト化が実現される。

また、メタルプレート６０は、ゴム製ダイアフラムに比べて、高耐久性及び低コスト化を実現できる。さらに、メタルプレート６０は、ゴム製ダイアフラムに比べて、チャタリングの発生を大幅に抑制できる。従って、メタルプレート６０は、圧力スイッチが適用される圧力システムの信頼性を向上させる。

また、メタルプレート６０は、導電性である。従って、メタルプレート６０が、ダイアフラムとして、かつ、スイッチ接点として使用されることにより、圧力スイッチのスイッチ接点の構造が簡略化される。即ち、ゴム製ダイアフラムが使用される場合、スイッチ接点は、カシメ、インサート成型などにより、ゴム製ダイアフラムに一体化させる必要がある。メタルプレートは、このような処理が不要である。

このように、本例によれば、圧力スイッチの高耐久性及び低コスト化を実現できる。

＜断面構造の第１の例＞
図７は、図１の圧力スイッチの断面の第１の例を示す。
同図において、図１乃至図６で説明した要素と同じ要素には同じ符号を付すことによりその詳細な説明を省略する。

載置部１０５は、導電性端子３０が配置される端子配置部１０５−１と、シール部材７０が配置されるシール配置部１０５−２と、を有する。端子配置部１０５−１は、導電性ケース１０の中央部において軸方向の他方側に窪んだ窪み部である。また、シール配置部１０５−２は、端子配置部１０５−１の周辺部において、端子配置部１０５−１を取り囲む窪み部である。端子配置部１０５−１とシール配置部１０５−２は、両者の間に設けられる凸部１０７により互いに仕切られる。

シール部材７０は、導電性ケース１０及びメタルプレート６０間に挟まれることにより、導電性ケース１０及びメタルプレート６０間をシールする。圧力スイッチの組み立てにおいて、一般的に、導電性ケース１０は、下側、絶縁性ケース２０は、上側となる。この場合、シール部材７０がシール配置部１０５−２に配置された後、絶縁性ケース２０が導電性ケース１０の上方から導電性ケース１０に組み合わされる。この時、シール部材７０は、下側の導電性ケース１０のシール配置部１０５−２に配置されているため、シール部材７０の脱落などがなく、シール部材７０のセッティングが容易化される。

収容部２０１は、絶縁性ケース２０の中央部において軸方向の一方側に窪んだ窪み部である。収容部２０１には、導電性付勢部材４０が配置される。絶縁性ケース２０の軸方向の一方側の端面には、メタルプレート６０が接触するプレート接触部２０２が配置される。

尚、プレート接触部２０２の位置は、収容部２０１の径方向の外側である。これは、メタルプレート６０の径方向のサイズが導電性付勢部材４０の径方向のサイズよりも大きいからであり、プレート接触部２０２とシール部材７０とがメタルプレート６０を軸方向の両側から挟んで支持する。

導電性ケース１０と絶縁性ケース２０の結合部１０６は、導電性ケース１０の凸部と、絶縁性ケース２０の凹部と、を備える。この場合、導電性ケース１０の凸部が絶縁性ケース２０の凹部に篏合されることにより、導電性ケース１０と絶縁性ケース２０の結合が容易化される。尚、導電性ケース１０及び絶縁性ケース２０の結合は、凹部と凸部の篏合に限定されることはない。例えば、両者の結合は、カシメ、接着剤、スナップフィットなど、を使用してもよい。

図８Ａ及び図８Ｂは、図７のメタルプレート６０の変位の例を示す。図８Ａは、図７の圧力スイッチにおいて、入力圧力が低い場合の圧力スイッチの状態を示す。図８Ｂは、図７の圧力スイッチにおいて、入力圧力が高い場合の圧力スイッチの状態を示す。

これらの図から明らかなように、入力圧力（第１の圧力）が所定圧力未満の場合、メタルプレート６０は、導電性端子３０に接触する。即ち、圧力スイッチは、オン状態である（図８Ａ）。これに対し、入力圧力（第２の圧力）が所定圧力以上の場合、メタルプレート６０は、導電性端子３０から離れる。即ち、圧力スイッチは、オフ状態である（図８Ｂ）。

図９Ａ及び図９Ｂは、比較例としての圧力スイッチの状態を示す。
この比較例は、メタルプレート（スナップアクションディスク）に代わり、ゴム製（例えば、ポリウレタン製）ダイアフラムが使用される例である。

これらの図において、図７と同じ要素には同じ符号を付すことによりその詳細な説明を省略する。また、図９Ａは、図８Ａに対応し、図９Ｂは、図８Ｂに対応する。
導電性端子（スイッチ接点）９１は、導電性ケース１０内に設けられる。ゴム製ダイアフラム９２は、導電性端子（スイッチ接点）９３を有する。

そして、入力圧力（第１の圧力）が所定圧力未満の場合、ゴム製ダイアフラム９２は、変位しない。即ち、導電性端子９１は、導電性端子９３に接触する。即ち、圧力スイッチは、オン状態である（図９Ａ）。これに対し、入力圧力（第２の圧力）が所定圧力以上の場合、ゴム製ダイアフラム９２は、上方へ変位する。即ち、導電性端子９１は、導電性端子９３から離れる。即ち、圧力スイッチは、オフ状態である（図９Ｂ）。

図１０は、入力圧力とメタルプレートの変位との関係を示す。
実施例は、図８Ａ及び図８Ｂの圧力スイッチの動作に関する。比較例は、図９Ａ及び図９Ｂの圧力スイッチの動作に関する。

横軸は、入力圧力、即ち、圧力スイッチの外部から圧力スイッチのホールに入力される液体又は気体の圧力を示す。縦軸は、ダイアフラムのセンターポイントの変位を示す。実施例では、ダイアフラムは、メタルプレート（スナップアクションディスク）である。比較例では、ダイアフラムは、ゴム製ダイアフラムである。

また、ｄ_onは、圧力スイッチがオン状態、即ち、２つのスイッチ接点が接触しているときのダイアフラムのセンターポイントの位置を示す。ｄ_offは、圧力スイッチがオフ状態、即ち、２つのスイッチ接点が離れているときのダイアフラムのセンターポイントの位置を示す。

同図から明らかなように、入力圧力が初期圧力である場合、実施例及び比較例共に、ダイアフラムのセンターポイントの位置は、ｄ_onである。

しかし、比較例では、入力圧力が次第に上昇すると、入力圧力の上昇に比例して、ダイアフラムのセンターポイントの位置は、変化する、即ち、ｄ_onからｄ_offに向かって少しずつ変化する。これは、ダイアフラムのセンターポイントの位置が入力圧力の変動、例えば、油振に敏感に反応することを意味する。この場合、チャタリングが発生し、圧力スイッチのオン状態又はオフ状態は、安定しない。従って、圧力スイッチが適用される圧力システムの誤動作が誘発される。

これに対し、実施例では、入力圧力が次第に上昇しても、入力圧力が所定圧力以上になるまでは、ダイアフラムのセンターポイントの位置は、変化しない、即ち、ｄ_onを維持する。これは、入力圧力が変動しても、入力圧力が所定圧力以上にならない限り、ダイアフラムのセンターポイントの位置が変化しないことを意味する。言い換えれば、実施例では、入力圧力が所定圧力以上になったときのみ、ダイアフラムのセンターポイントの位置は、ｄ_onからｄ_offに変化する。従って、実施例では、圧力スイッチのオン状態又はオフ状態が安定し、圧力スイッチが適用される圧力システムの動作も安定する。

尚、初期圧力とは、圧力スイッチが適用される圧力システムが動作を開始した直後の入力圧力、即ち、圧力制御の対象となる液体又は気体の圧力を意味する。また、所定圧力とは、圧力制御の対象となる液体又は気体が到達すべき目標圧力のことである。

＜断面構造の第２の例＞
図１１は、図１の圧力スイッチの断面の第２の例を示す。
同図において、図１乃至図６で説明した要素と同じ要素には同じ符号を付すことによりその詳細な説明を省略する。

第２の例は、第１の例（図７）の変形例である。
第２の例が第１の例と異なる点は、導電性ケース１０と絶縁性ケース２０との結合部１０６において、導電性ケース１０の凸部が四角形であることにある。即ち、導電性ケース１０の凸部の形状は、第１の例（図７）のように三角形でもよいし、第２の例（図１１）に示すように四角形でもよい。

＜断面構造の第３の例＞
図１２は、図１の圧力スイッチの断面の第３の例を示す。
同図において、図１乃至図６で説明した要素と同じ要素には同じ符号を付すことによりその詳細な説明を省略する。

第３の例は、第１の例（図７）の変形例である。
第３の例が第１の例と異なる点は、第一に、導電性ケース１０の載置部１０５において、導電性端子３０が配置される端子配置部１０５−１と、シール部材７０が配置されるシール配置部１０５−２との間に、両者を仕切る凸部が存在しないことにある。但し、シール配置部１０５−２は、端子配置部１０５−１に対して、段差を有する。従って、シール部材７０は、この段差を利用することにより、容易に、シール配置部１０５−２にセッティングできる。

第二に、絶縁性ケース２０の下面に段状の凹み部２０３を設け、そこにメタルプレート６０を配置したことにある。

＜断面構造の第４の例＞
図１３は、図１の圧力スイッチの断面の第４の例を示す。
同図において、図１乃至図６で説明した要素と同じ要素には同じ符号を付すことによりその詳細な説明を省略する。

第４の例は、第３の例（図１２）の変形例である。
第４の例が第３の例と異なる点は、シール部材７０が絶縁性ケース２０の段状の凹み部２０３内に配置されることにある。即ち、シール部材７０は、メタルプレート６０と共に、段状の凹み部２０３に配置される。

但し、シール部材７０は、導電性ケース１０とメタルプレート６０との間に挟まれるように、段状の凹み部２０３に配置される。この場合、シール部材７０とメタルプレート６０とがまとめて段状の凹み部２０３に配置されるため、圧力スイッチの組み立てが容易化される。

＜断面構造の第５の例＞
図１４は、図１の圧力スイッチの断面の第５の例を示す。
同図において、図１乃至図６で説明した要素と同じ要素には同じ符号を付すことによりその詳細な説明を省略する。

第５の例は、第４の例（図１３）の変形例である。
第５の例が第４の例と異なる点は、導電性ケース１０と絶縁性ケース２０との結合部１０６において、導電性ケース１０が径方向の外側の周面に水平方向の凹部を有し、絶縁性ケース２０が軸方向の他方側の端部に径方向の内側に折り曲げられた凸部を有することにある。この場合、絶縁性ケース２０の凸部が導電性ケース１０の凹部に篏合されることにより、両者が結合される。

この場合、導電性ケース１０と絶縁性ケースとは、スナップフィット構造により結合されてもよい。例えば、絶縁性ケース２０の凸部がスナップフィット構造のフック部を備え、導電性ケース１０の凹部がフック部を固定するキャッチ部を備えれば、導電性ケース１０と絶縁性ケースの結合は、さらに強固となる。

尚、上述の第１乃至第５の例は、相互に、組み合わせることが可能である。

＜メタルプレートの変形例＞
図１５Ａ及び図１５Ｂは、メタルプレートの変形例を示す。
メタルプレート６０は、例えば、スナップアクションディスクとして機能していれば、どのような形を有していても構わない。

例えば、図６のメタルプレート６０は、ドーム状の突出部６０１及びその周辺のフランジ部を備える。突出部６０１は、例えば、初期状態において、図７の導電性端子３０との接触を確保し、かつ、フランジ部は、図７のプレート接触部２０２へのセッティングを容易化する。

但し、例えば、図１２乃至図１４の圧力スイッチでは、フランジ部は、必ずしも必要ない。そこで、図１５Ａ及び図１５Ｂに示すように、メタルプレート６０は、ドーム状の突出部６０１のみを備えていてもよい。尚、図１５Ａは、圧力スイッチが初期状態（オン状態）でのメタルプレート６０の状態を示す。また、図１５Ｂは、圧力スイッチがオフ状態でのメタルプレート６０の状態を示す。

＜適用例＞
上述の圧力スイッチは、液体又は気体が所定圧力に到達したか否かを検出する圧力システムに適用可能である。例えば、入力圧力が油圧である場合、圧力スイッチは、油圧を取り扱う装置、例えば、自動車の油圧制御システムなどに適用可能である。

自動車の分野では、自動変速機（ＡＴ、ＣＶＴなど）を駆動するために、油圧が必要である。また、エンジン及びトランスミッションなどの駆動部の潤滑及び冷却のためにも、油圧の発生が必要である。これらの油圧は、自動変速、潤滑、冷却といった目的を達成するために、所定圧力以上に維持されていることが重要である。即ち、これらの油圧が所定圧力未満である場合には、その旨を油圧警告灯などにより運転者に知らせなければならない。

そのために、ノーマルクローズ型の圧力スイッチは有効である。即ち、これらの油圧が所定圧力未満である場合には、圧力スイッチがオン状態であるため、油圧警告灯を容易にオン状態にできるからである。また、油圧が所定圧力以上になった場合には、圧力スイッチがオフ状態となるため、油圧警告灯を容易にオフ状態できる。

以下、上述の圧力スイッチが適用可能な圧力システムの具体例のいくつかを説明する。

＜圧力システムの第１の例＞
図１６は、圧力システムの第１の例を示す。
圧力システムは、圧力経路４００と、圧力発生機４０１と、圧力スイッチ４０２と、制御回路４０３と、ケーブル４０４と、を備える。

圧力経路４００は、例えば、パイプ、油圧制御システムの場合は油路など、である。圧力経路４００は、例えば、メタルなどの導電体からなる。圧力経路４００は、固定電位、例えば、接地電位に設定される。

圧力発生機４０１は、例えば、圧力経路４００に流れる液体又は気体を初期圧力から所定圧力に上昇させる。圧力スイッチ４０２は、圧力経路４００に連結され、圧力経路４００内の液体又は気体の現在の圧力を入力圧力として入力する。圧力スイッチ４０２は、例えば、図７の圧力スイッチである。

制御回路４０３は、圧力スイッチ４０２のオン状態又はオフ状態に基づき、圧力発生機４０１を制御する。即ち、圧力スイッチ４０２がオン状態のとき、制御回路４０３は、圧力発生機４０１により、圧力経路４００内の液体又は気体の圧力を上昇させる。また、圧力スイッチ４０２がオフ状態になると、制御回路４０３は、圧力発生機４０１により、圧力経路４００内の液体又は気体の圧力を維持する。

ケーブル４０４は、圧力スイッチ４０２と制御回路４０３とを接続する。
尚、圧力スイッチ４０２において、図７と同じ要素には同じ符号を付すことによりその詳細な説明を省略する。

このような圧力システムにおいて、導電性付勢部材４０は、メタルプレート６０を軸方向の他方側に付勢する。一方、入力圧力は、圧力スイッチ４０２のホール１０４に入力される。また、ケーブル４０４は、導電端子５０に接続される。そして、入力圧力が所定圧力未満の場合、メタルプレート６０は、導電性端子３０に接触し、圧力スイッチ４０２は、オン状態である。また、入力圧力が所定圧力以上の場合、メタルプレート６０は、導電性端子３０から離れ、圧力スイッチ４０２は、オフ状態である。

従って、制御回路４０３は、圧力スイッチ４０２のオン状態又はオフ状態に基づき、圧力経路４００に流れる液体又は気体の圧力を簡易に制御できる。

また、ノーマルクローズ型の圧力スイッチ４０２は、現在の圧力を所定圧力に維持する圧力システムに有効である。例えば、現在の圧力が所定圧力に到達したときに圧力発生機４０１を停止させる場合、現在の圧力が所定圧力未満のときに圧力スイッチ４０２がオン状態となり、現在の圧力が所定圧力以上のときに圧力スイッチ４０２がオフ状態となるため、制御回路４０３による圧力発生機４０１の制御が容易化される。

＜圧力システムの第２の例＞
図１７は、圧力システムの第２の例を示す。図１８は、図１７のコントロールバルブの例を示す。
圧力システムは、変速機ユニット５００と、オイルポンプ５０３と、オイルパン５０４と、制御装置５０５と、ディスプレイ５０６と、を備える。

変速機ユニット５００は、変速機５０１と、変速機５０１に油圧を出力するコントロールバルブ５０２と、を備える。変速機５０１は、コントロールバルブ５０２からの油圧により制御されるアクチュエータを有する。コントロールバルブ５０２は、油圧を発生する変速制御バルブ５０７と、油圧が所定圧力に到達しているか否かを検出する圧力スイッチ５０８と、圧力スイッチ５０８のオン状態又はオフ状態に基づき、変速制御バルブ５０７を制御する制御回路５０９と、を備える。

オイルは、オイルパン５０４から油路Ａを経由してオイルポンプ５０３に供給される。オイルポンプ５０３は、エンジンが動いているときに動作する機械式オイルポンプでもよいし、又は、エンジンが停止しているときにも動作可能な電動オイルポンプでもよい。オイルポンプ５０３は、一定圧力のオイルを出力する。オイルポンプ５０３からのオイルは、油路Ｂを経由してコントロールバルブ５０２に供給される。

変速制御バルブ５０７は、オイルポンプ５０３からのオイルに基づき、油圧を発生する。変速制御バルブ５０７内で生成された油圧は、油路Ｃ１を経由して、変速機５０１に供給される。また、変速制御バルブ５０７内の余分なオイルは、油路Ｃ２を経由して、オイルパン５０４に戻される。同様に、変速機５０１内の余分なオイルは、油路Ｄを経由して、オイルパン５０４に戻される。

圧力スイッチ５０８は、変速制御バルブ５０７により生成される油圧が所定圧力未満の場合、オン状態である。また、圧力スイッチ５０８は、変速制御バルブ５０７により生成される油圧が所定圧力以上の場合、オフ状態である。制御回路５０９は、圧力スイッチ５０８がオン状態の場合、例えば、油圧を上げる指示を変速制御バルブ５０７に出力する。また、制御回路５０９は、圧力スイッチ５０８がオフ状態の場合、例えば、現在の油圧を維持する指示を変速制御バルブ５０７に出力する。

制御回路５０９は、圧力スイッチ５０８がオン状態の場合、変速制御バルブ５０７により生成される油圧が所定圧力に到達していないことを示す信号φ１を制御装置５０５に出力する。制御装置５０５は、油圧が所定圧力に到達していないことを示す信号φ１を受けると、ディスプレイ５０６に油圧警告表示を行う旨の信号φ２を出力する。

このような圧力システムによれば、圧力スイッチ５０８がオン状態の場合、制御回路５０９は、油圧が所定圧力に到達していないことを確認できる。また、圧力スイッチ５０８がオフ状態の場合、制御回路５０９は、油圧が所定圧力に到達したことを確認できる。従って、コントロールバルブ５０２は、圧力スイッチ５０８のオン状態又はオフ状態に基づき、変速機５０１を制御する油圧を高速に生成できる。

＜圧力システムの第３の例＞
図１９は、圧力システムの第３の例を示す。
圧力システムは、圧力経路４００と、オイルポンプ４０４と、圧力スイッチ４０２と、油圧警告回路４０５と、ケーブル４０４と、を備える。圧力スイッチ４０２は、例えば、図７の圧力スイッチである。
尚、圧力スイッチ４０２において、図７と同じ要素には同じ符号を付すことによりその詳細な説明を省略する。

オイルポンプ４０４は、圧力経路４００に流れるオイルを初期圧力から所定圧力に上昇させる。圧力スイッチ４０２は、圧力経路４００に連結され、オイルの油圧を入力圧力として入力する。油圧警告回路４０５は、圧力スイッチ４０２がオン状態の場合、オイルが所定圧力に到達していないことを示す警告灯ＬＰを点灯し、圧力スイッチ４０２がオフ状態の場合、警告灯ＬＰを消灯する。

ここで、油圧警告回路４０５において、Ｖは、例えば、アクセサリ電源であり、ＳＷ_keyは、キースイッチである。また、ケーブル４０４は、圧力スイッチ４０２と油圧警告回路４０５とを接続する。

このような圧力システムにおいて、圧力スイッチ４０２がオン状態の場合、油圧警告回路４０５は、圧力経路４００に流れるオイルの油圧が所定圧力に到達していないことを示す警告灯ＬＰを点灯し、圧力スイッチ４０２がオフ状態の場合、油圧警告回路４０５は、警告灯ＬＰを消灯する。従って、油圧警告回路４０５は、圧力スイッチ４０２のオン状態又はオフ状態に基づき、オイルの油圧が所定圧力に到達したか否かを警告灯ＬＰにより運転者に伝えることができる。

また、本例では、圧力経路４００は、固定電位、例えば、接地電位に設定される。この場合、圧力スイッチ４０２がオン状態であると、油圧警告回路４０５は、圧力経路４００に短絡され、圧力スイッチ４０２がオフ状態であると、油圧警告回路４０５は、圧力経路４００から切断される。

この場合、油圧警告回路４０５は、圧力スイッチ４０２のオン状態又はオフ状態を認識し易い。

図２０は、圧力スイッチのオン／オフと油圧警告表示のオン／オフとの関係を示す。
例えば、自動車システムでは、キースイッチによりアクセサリ電源ＡＣＣがオンになると、図１９の油圧警告回路４０５が動作する。この時、圧力スイッチ４０２は、オン状態であるため、油圧警告回路４０５は、油圧警告表示をオン、即ち、油圧警告灯ＬＰを点灯する。

この後、自動車のエンジンがキースイッチにより起動されると、図１９のオイルポンプ（例えば、機械式オイルポンプ）３０１が作動する。また、図１９の圧力経路４００内のオイルの油圧は、オイルポンプ４０４により次第に上昇する。

そして、オイルが所定圧力に到達すると、圧力スイッチ４０２は、オン状態からオフ状態に変化する。従って、油圧警告回路４０５は、油圧警告表示をオフ、即ち、油圧警告灯ＬＰを消灯する。

このように、本発明に係わるノーマルクローズ型の圧力スイッチのオン／オフは、油圧警告表示のオン／オフに連動する。従って、本発明に係わるノーマルクローズ型の圧力スイッチは、自動車システムに適用されると、さらに効果的である。

（むすび）
以上、説明したように、本発明の実施形態によれば、圧力スイッチの高耐久性及び低コスト化を実現できる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これら実施形態は、一例として提示したものであり、本発明の範囲を限定することを意図しない。これら実施形態は、上述以外の様々な形態で実施することが可能であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置換、変更など、を行える。これら実施形態及びその変形は、本発明の範囲及び要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明及びその均等物についても、本発明の範囲及び要旨に含まれる。

１０： 導電性ケース、 ２０： 絶縁性ケース、 ３０，５０： 導電性端子、 ４０： 導電性付勢部材、 ６０： メタルプレート（スナップアクションディスク）、 ７０： シール部材、 ８０： 固定プレート、 １０５： 凹状載置部、 ２０１： 凹状収容部。

Claims (16)

1. 軸方向に貫通するホールを有し、かつ、軸方向の一方側に前記ホールに繋がる凹状載置部を有する導電性ケースと、
   軸方向の他方側に開口した凹状収容部を備え、前記導電性ケースの軸方向の一方側に固定される絶縁性ケースと、
   前記載置部に配置される第１の導電性端子と、
   前記収容部に配置され、かつ、軸方向に伸縮可能な導電性付勢部材と、
   前記絶縁性ケースの軸方向の一方側に固定され、かつ、前記導電性付勢部材に接触する第２の導電性端子と、
   前記絶縁性ケースの軸方向の他方側に配置され、前記導電性付勢部材と前記第１の導電性端子とに接触可能、かつ、軸方向に変形可能な第１のメタルプレートと、
   を備え、
   前記導電性付勢部材は、前記第１のメタルプレートを軸方向に付勢し、
   前記ホールに入力される入力圧力が所定圧力未満の場合、前記第１のメタルプレートは、前記第１の導電性端子に接触し、かつ、前記入力圧力が前記所定圧力以上の場合、前記第１のメタルプレートは、前記第１の導電性端子から離れ、
   前記第１のメタルプレートは、前記収容部の第１の部分に配置され、
   前記導電性付勢部材は、前記収容部の第２の部分に配置され、
   前記第１の部分の中心軸に直交する径方向のサイズは、前記第２の部分の径方向のサイズよりも大きい、
   圧力スイッチ。
2. 前記第１のメタルプレートは、絶縁性ケースの軸方向の他方側の面に接触する、
   請求項１に記載の圧力スイッチ。
3. 前記第１のメタルプレートは、前記第１の導電性端子に向かって突出するドーム状の突出部を備える、
   請求項２に記載の圧力スイッチ。
4. 前記第１のメタルプレートは、前記所定圧力を閾値として第１の状態及び第２の状態のうちの１つをとり得るスナップアクションディスクであり、
   前記第１の状態は、前記第１のメタルプレートが前記第１の導電性端子に接触する状態であり、
   前記第２の状態は、前記第１のメタルプレートが前記第１の導電性端子から離れる状態である、
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載の圧力スイッチ。
5. 前記第１のメタルプレートは、前記載置部及び前記収容部を空間的に分離するダイアフラムである、
   請求項１乃至４のいずれか１項に記載の圧力スイッチ。
6. 前記第１のメタルプレート及び前記導電性ケース間に配置され、前記第１のメタルプレート及び前記導電性ケース間をシールするシール部材をさらに備える、
   請求項１乃至５のいずれか１項に記載の圧力スイッチ。
7. 前記シール部材は、前記載置部に配置され、前記第１のメタルプレート及び前記導電性ケース間に挟まれる、
   請求項６に記載の圧力スイッチ。
8. 前記シール部材は、前記収容部に配置され、前記第１のメタルプレート及び前記導電性ケース間に挟まれる、
   請求項６に記載の圧力スイッチ。
9. 軸方向に貫通するホールを有し、かつ、軸方向の一方側に前記ホールに繋がる凹状載置部を有する導電性ケースと、
   軸方向の他方側に開口した凹状収容部を備え、前記導電性ケースの軸方向の一方側に固定される絶縁性ケースと、
   前記載置部に配置される第１の導電性端子と、
   前記収容部に配置され、かつ、軸方向に伸縮可能な導電性付勢部材と、
   前記絶縁性ケースの軸方向の一方側に固定され、かつ、前記導電性付勢部材に接触する第２の導電性端子と、
   前記絶縁性ケースの軸方向の他方側に配置され、前記導電性付勢部材と前記第１の導電性端子とに接触可能、かつ、軸方向に変形可能な第１のメタルプレートと、
   を備え、
   前記導電性付勢部材は、前記第１のメタルプレートを軸方向に付勢し、
   前記ホールに入力される入力圧力が所定圧力未満の場合、前記第１のメタルプレートは、前記第１の導電性端子に接触し、かつ、前記入力圧力が前記所定圧力以上の場合、前記第１のメタルプレートは、前記第１の導電性端子から離れ、
   前記絶縁性ケースの軸方向の一方側において、前記第２の導電性端子を前記絶縁性ケースに固定する固定プレートをさらに備える圧力スイッチ。
10. 前記第１の導電性端子は、前記ホールを露出させる開口部と、前記開口部の周囲に前記第１のメタルプレートに向かって突出する複数の突出部と、を備える第２のメタルプレートである、
    請求項１乃至９のいずれか１項に記載の圧力スイッチ。
11. 前記絶縁性ケースの軸方向の一方側において、前記第２の導電性端子を前記絶縁性ケースに固定する固定プレートをさらに備える、
    請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の圧力スイッチ。
12. 前記導電性ケースの軸方向の一方側は、中心軸を中心とするネジ頭の外形を有し、
    前記導電性ケースの軸方向の他方側は、中心軸を中心とするネジ山及びネジ溝の外形を有する、
    請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の圧力スイッチ。
13. 前記第２の導電性端子は、中心軸を中心とする窪み部を備え、
    前記窪み部の内面は、ネジ山及びネジ溝を備える、
    請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の圧力スイッチ。
14. 前記入力圧力は、油圧である、
    請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の圧力スイッチ。
15. 前記導電性付勢部材は、スプリングである、
    請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の圧力スイッチ。
16. 前記導電性ケース及び前記絶縁性ケースの一方は、凹部を有し、
    前記導電性ケース及び前記絶縁性ケースの他方は、凸部を有し、
    前記導電性ケース及び前記絶縁性ケースは、前記凸部が前記凹部に篏合されることにより結合される、
    請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の圧力スイッチ。

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