JPH047054B2

JPH047054B2 -

Info

Publication number: JPH047054B2
Application number: JP2015953A
Authority: JP
Inventors: Jei Buuranjaa Henrii; Shii Matsukugaaku Andoryuu
Original assignee: Texas Instruments Inc
Current assignee: Texas Instruments Inc
Priority date: 1980-11-03
Filing date: 1990-01-25
Publication date: 1992-02-07
Also published as: JPH02265138A; EP0051474A2; EP0051474B1; DE3173274D1; AR227945A1; JPH02276123A; EP0051474A3

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は一般的に電気スイツチ、特に簡単な構
造をもつて固定接点及び可動接点とそれぞれのス
イツチ端子ブレードとの強固な機械的、電気的接
合を与える端子構造をもつた電気スイツチに関す
る。

（従来の技術）典型的な従来技術のスイツチが本発明の譲受人
に譲渡された米国特許第3164701号に開示されて
いる。この特許にはスイツチ空洞が形成された函
体を有するスイツチが示されている。固定接点お
よび可撓性、片持式可動接点腕がスイツチ空洞内
に載置されている。函体内には開口部が形成され
ており、それは熱伝導キヤツプにより閉成され前
記キヤツプと函体間にスナツプ動作熱応答円板が
はめられている。動作伝達ピンが可動接点腕およ
び円板間を延在する函体内に滑動可能に配置され
ており、円板が一つの位置から他の位置へスナツ
プ動作する時にその動作が可動接点腕へ伝達され
て固定接点と可動接点腕との間の電気的接続を開
閉する。

この種のスイツチは非常に効果的であり世界中
で何万個が製作販売されているが、固定接点及び
可動接点と、スイツチの接続端子ブレードとの間
の強固な機械的、電気的結合を得るため通常、ハ
ンダ、プラスチツクスのモールド等に頼るため、
構造が複雑になり組立、製造に時間がかかるとい
う問題があつた。さらに、可動接点がスプリング
作用で作動して固定接点と接触するとき、その接
触時の衝撃により固定接点の設けられた部材が湾
曲して、固定接点の接触面位置が微妙に変化し
て、スイツチの電気的接合の信頼性を低下すると
いう問題があつた。

（発明が解決せんとする問題点）本発明は、上記のような従来技術の問題を解消
して、簡単な構造で、固定接点及び可動接点とス
イツチの接続端子との間の強固な機械的、電気的
結合を得ることができ、また可動接点がスプリン
グ作用で作動して固定接点と接触するとき、その
接触時の衝撃により固定接点の設けられた部材が
湾曲することがなく、従つて固定接点の接触面の
位置が安定して、スイツチの電気的接合の信頼性
の低下することのないような電気スイツチを提供
することを目的とする。

（問題点を解決するための手段）本発明の電気スイツチは、固定接点及び可動接
点の取り付けられた各板部材の端部に複数の突起
を設け、一方これら板部材に接続されるべき各端
子ブレードにその突起を受け入れる複数の貫通孔
を設けて、前記突起をこの貫通孔に通して、その
頭部をまるめて両者が金属体金属接合によつて機
械的、電気的に結合されて、スイツチ本体を格納
するスイツチ函体に固定されるようにすることに
より、前記の問題点を解決するものである。

（実施例）以下、添付図面により本発明の実施例について
説明するが、その前に本発明の理解を容易にする
ため、本発明の適用される電気スイツチの構成に
ついて先ず説明する。

第１ａ図において力および弾性率は特に後記す
る第２図および第３図に示す実施例に適用する場
合に次のように算出できる。

Ｒ＝反力Ｆ＝一定力ａ，ｂ，ｃ＝部材の長さｘ，ｙ，ｚ＝積分変数Ｅ＝ヤング係数Ｍ＝モーメントＩ＝慣性モーメントＦに対する撓みに対して δ_F＝ｌ／EI∫₁MδM／δ_Fdl 時計方向モーメントを正と仮定すれば δF＝ｌ／EI_a∫^a ₀xFxdx＋ｌ／EI_b∫^b ₀F_ady ＋ｌ／EI_c∫^c ₀（Fa−Rz）adz I_aおよびI_b≫I_cの場合には最初の二項を省いて
第３項のみが必要となり従つて δF＝ｌ／EI［Fa²C−Rac²／２］弾性率はδ_F／δδ_F＝Ｋ＝EI_c／a²c ａおよびｃと同様な長さ１のまつすぐな片持式
部材に対してＫ＝３EI／l³ こうして同じ長さに対して第１ａ図のモデルに
対する弾性率は1/3に低減される。部材ａおよび
ｃに対して選定された長さを有する後記実施例に
従つて製作された装置の弾性率は、従来技術の装
置の1783.46ｇ／cm（10ポンド／インチ）以上に
較べ、およそ356.69ｇ／cm（２ポンド／インチ）
であつた。比較的低い弾性率を採用する他に第１
ｂ図に示すように部材Ｃを左へ変位させる反力Ｒ
により所望値の接触力が発生する。以下の実施例
においてＲのブロツクはこの図のような形では存
在しないが基本的には同様の構成が適用できる。
実際上この変位はスプリングが取り付けられてい
る可動接点腕の厚さを利用したり、スプリングを
特殊構成する等のいくつかの方法により達成でき
る。前記モデルに対して部材ａ，ｂは共に可撓性
として計算を行つたが、最適接触体勢すなわち静
止接点に対する可動接点の方向を確保するには、
I_aおよびI_b≫I_cと仮定して部材ａ，ｂを非可撓性
とすることが望ましい。

次に第２図および第３図に関して第１実施例の
説明を行う。サーモスタツトスイツチ１０は対称
的で一般的に、底壁１２およびそれに結合された
側壁１４をもつた円筒型のカツプ型函体を有して
いる。函体は硫化ポリフエニリン樹脂に対するフ
イリツプ石油社の登録商標であるライトン等の適
当な成形可能な電気的絶縁材で構成されている。
２本の平行に延在するスロツト１６，１８が底壁
１２に形成されて、市販の青銅もしくはカドミウ
ム銅等の適当な導電材により形成されスイツチ端
子として機能する第１および第２の一般的に矩形
の板部材０２０，０２２の取付用孔を提供してい
る。板部材０２０，０２２は円筒壁１４内に形成
されたスイツチ空洞２４内へ延在している。例と
して壁１４の外径は1.27cm（1/2インチ）程度と
することが出来、スイツチ空洞２４内の空間を非
常に効率的に使用して電気的に有効であるばかり
でなく組立てが容易で安価な装置を製作しなけれ
ばならない。

第１の板部材０２０にはその本体０２６の主表
面部に沿つて板部材０２０に取り付けられた平坦
なスプリング部材０５８が形成されている。スプ
リング０５８にはスプリングの中央部から打ち出
された舌部０５９が形成されスプリングの頂部か
ら垂下してリベツト０６１等により非可撓性可動
接点腕０７４へ取り付けられており、前記接点腕
は板部材０２０の自由端表面０３０上に枢持され
ている。舌部０５９が第１の板部材０２０の側面
から可動腕０７４の厚みだけ変位して、第２の板
部材から離れる方向に曲がることにより可動腕と
第１の板部材０２０の間に必要な接触力が生じ
る。すなわちこの構成により第１の板部材に対し
て可動腕の反力が生じ、それは可動腕０７４の自
由端内に載置された可動接点９０と第２の板部材
０２２上に載置された固定接点５０との間に作用
する力に較べて充分に大きい。例えば本発明に従
つて作られた装置において、第１の板部材に対す
る可動腕の力はおよそ28.35ｇ（１オンス）の接
触力に較べて226.5ｇ（半ポンド）程度である。

すなわちＲ＝3δ_REI_c／C³ となり、Ｃ＜ａであるため３／C³＞１／Ca²となる。

この大きな反力により電流は板部材から直接可
動腕へ通過することが出来るため、電流を流すこ
とについて考慮することなくスプリングを設計す
ることが出来る。こうしてスプリングは導電率に
無関係にステンレス鋼もしくは他の高温材で形成
することが出来、電流を流すスプリング部材とし
て高温において強度の制限される銅合金等の高導
電率材料を必要とした従来技術の装置に較べ
232.2℃（450〓）もしくはそれ以上の高い温度に
おいてスイツチを使用することが出来る。

板部材０２０内に開口を設けて板部材のその部
分との干渉により可動腕０７４の旋回動作が抑止
されないことを保証するのが望ましい。

動作はキヤツプ１０２を介して熱が伝達される
熱応答スナツプ動作円板１００により可動腕０７
４の動作伝達部０８０へ伝達される。所定温度に
加熱されると円板１００は一つの皿状構成から反
対に形成された皿状構成へスナツプする、すなわ
ち上向き凸状から上向き凹状へスナツプして可撓
性電気的絶縁板９６へ動作を伝達し、可動接点を
実線接点係合位置から破線接点係合解除位置へ移
動させる。板９６の特定な構造の詳細を本発明の
別の実施例に関して後記する。

次の２つの実施例に示すように、低弾性率スプ
リング装置はスプリングクリツプを使用して同種
の反力を使用することにより、所望値の接触力で
使用することが出来る。特に第４図〜第１６図に
おいてスイツチ１０は第２図に示すタイプの円筒
カツプ状函体を有している。

第８図に示すように第１の板部材２０は本体部
２６を有し、そこから２本の指状突起２８が上向
きに延在して自由端部３０において終止してい
る。第３の指状突起３２が横方向に延在してスプ
リング座を提供するのに使用されている。少くと
も１個、望ましくは２個の突起３４が本体部２６
から下向きに突出して夫々端子ブレード３８内の
開口３６内に受け止められており（第１５図参
照）、さらに突き出して図示（第４図）の如くま
るめて板部材２０を函体内に固定している。ブレ
ード３８の主表面領域を板部材２０の端面にぴつ
たりと接触することにより、プラスチツクもしく
はハンダ付けに頼ることなくしつかりした接続が
得られる。板部材２０を函体内へさらにしつかり
載置して揺動等を防止するために、函体の底壁１
２内にボス４０が形成されてさらに支持を行つて
いる。

第２の板部材２２は一般的に本体部２６と同じ
サイズの本体部４２により形成されており、それ
にはそこから垂下する突起３４が設けられており
端子ブレード４４の開口３６内に受け止められて
いる。端子ブレード３８，４４は函体から外向き
に突起しているが所望する方向に湾曲させること
が出来る。板部材２２には枠４８により画定され
る窓部４６が形成されている。枠４８の頂部底面
に窓４６を貫通するように固定接点５０が取り付
けられている。接点５０は溶接等の適切な方法に
より取り付けられており、符号５２に示すように
円筒型の外部接触面が形成されている。後記する
可動腕７４に載置された可動接点９０も同じ形状
の外部接触面を有しており、その縦軸は接触面５
２に直角とされ、そのため接点が閉成すなわち係
合位置にある時に本質的に点接触係合が達成され
る。

端子ブレードを板部材と一体としたい場合もあ
る。第１６図に示すようにこれは端子部５４およ
び端子部５４のいずれかの側に支柱部５６を設け
ることにより達成される。破線で示すように支柱
部は板部材を取り付けた後に外向きに湾曲され、
板部材を函体へしつかり固定する。

特に第１２図〜第１４図に示す低弾性率スプリ
ングクリツプ５８は２本の脚６２，６４を接合す
る湾曲部６０を有する一般的にＵ字構成に形成さ
れている。脚６２にはスロツト６８が形成され、
脚６４にはチヤンネル部７０が形成されその一部
を貫通してスロツト７２が形成されている。

板部材に使用されるような比較的非可撓性とな
る厚さの適正な導電材で形成された可動接点腕７
４は本体部７６を有し、そこから可動接点部７８
が横方向に延在しその上に適正な方法で可動電気
接点９０が載置されている。本体部７６からは動
作伝達部８０および枠部８２も延在している。枠
８２は窓８４を画定して下向きに延在する耳部８
６で終止している。枠８２の下面上で耳部３６に
向つて下向きに延在する枠部分とその残部との接
合点に枢軸面８８が形成されている。

第１４ａ図に示すように可動腕７４の耳部８６
はスプリングクリツプ５８のスロツト６８内に配
置され、スプリングは窓８４を貫通し可動腕７４
の脚６９はチヤンネル部７０内に受け止められて
いる。次にスプリングクリツプ５８を担持する可
動腕７４がスイツチ空洞２４へ挿入され、枢軸面
８８は第１の板部材２０の自由端面３０上に配置
されて下向きに押される。アセンブリのスプリン
グ部が押下されると、スロツト７２が板部材２０
の指状突起３２の自由端に隣接する位置にきて、
スプリングクリツプ５８のその端部は脚６９から
指状突起３２へ移動される。

スプリング５８の脚６２を板部材２０の表面３
０上に枢持された可動接点部材７４の耳部８６上
に配置し、脚６４を指状突起３２上に配置すれば
スプリング部材が上方に変位し所望の接触力が得
られる。

第４図〜第６図に示すように複数個の正確な形
状の台部９２が円筒壁１４の自由端に形成された
棚部９４から上向きに突出している。第６図に示
すように芳香族熱可塑性ポリイニド膜に対するデ
ユポンネモアズ社の商品名であるカプトン等の適
当な可撓性電気的絶縁材で製作され複数個の耳部
９８を有する板９６が棚部９４上に配置されてお
り、耳部９８が台部９２の間に嵌合している。熱
応動スナツプ動作円板１００が板９６の頂部に配
置されており、アルミニウム等の適当な熱伝導材
で形成された熱伝導キヤツプ１０２を受け止め、
函体の開放端を閉成して板９６および円板１００
を適所に維持する。板９６は湾曲してスプリング
装置を形成し円板１００をキヤツプ１０２と最適
熱伝達関係に維持することが望ましい。例えば第
６ａ図に示すように耳部９８は板面から外向きに
湾曲して円板１００をキヤツプ１０２に対して押
上げて最適熱伝達関係とする。耳部を上下に交互
に湾曲してアセンブリのいずれかの面を円板に隣
接させることが出来る。キヤツプ１０２には台部
間に嵌合するようにされた複数個の凹部１０４が
形成されており、棚部から特定距離だけ間隔がと
られていてスナツプ動作する円板の受座を形成す
る。この構成により円板が座内に受け止められて
斜め方向に捕捉されるのを避けられると共に、台
部の固い裏打ちによりキヤツプをつぶれないよう
に載置することが出来る。さらに函体の高さはス
イツチング素子をキヤツプ１０２から絶縁する板
９６の耳部９８により与えられる板部材２０，２
２の外端部からの電気的絶縁の距離によつて最小
限とされる。

この熱伝導キヤツプ１０２は周囲から熱を伝導
させて円板１００へ伝達し、円板１００は所定温
度に達すると図示する上向き凸状構成から反対の
上向き凹状構成にスナツプし、可撓板９６を介し
て可動腕７４の動作伝達部８０をスプリング５８
に抗して下向きに付勢し、破線位置に示すように
可動接点９０を固定接点５０から分離する。

次に第１７図〜第２２図にスプリングクリツプ
を使用した第２の実施例を示し、函体は前の実施
例と同様な材料で構成されていて円筒側壁１１４
と底壁１１２を有し平行スロツトが底壁を貫通し
ている。第４図の実施例に較べてほぼ同じサイズ
のスイツチ函体を用いているが、第１７図の実施
例は端子３８，４４間に一層良好な電気的絶縁を
提供し、被監視面へスイツチを載置するのに使用
する支持装置も提供する。スイツチ空洞１２４は
低い断面であるため板部材１２０，１２２は前記
実施例の同じ部材に較べて高さが幾分低い。第２
２図に示すように第１の板部材１２０には本体部
１２６から垂下する突起１３４が形成されてお
り、本体部１２６の上部には自由端面１３０が形
成されている。切込１３２が形成されていてスプ
リング座を提供し、それと連絡するスロツト１３
３がありその目的については後記する。

第２の板部材１２２は本質的に板部材２２と同
様に構成されているが高さが低い。

可動腕７４は腕７４と同じ構成であるため説明
を行わない。

第１９図〜第２１図に示すように弾性クリツプ
１５８は脚１６２と脚１６４を接合する湾曲部を
有する点においてクリツプ５８と幾分同様の構成
を有しているが、脚１６４はそれ自体が後へ湾曲
して端部１６５を形成している。開口１６９と共
にスロツト１６８が脚１６２内に形成されてい
る。自由端部１６５には耳部１７１が形成されて
いる。

第２０図に示すように指状突起１８３は開口１
６９内に受け止められ、それとクリツプ１５８の
関連部と相補的な形状に構成された工具１８１の
表面部間に湾曲部１６０を捕捉する。指状突起１
８３は工具１８１の本体に向つてスプリング付勢
され（図示せず）破線位置へ移動することが出来
る。クリツプ１５８は工具１８１により捕えられ
可動腕７４が固定接点１５０の下の可動接点９０
に対して適所に配置され枢軸部８８が第１の板部
材１２０の端面１３０上に受け止められた後スイ
ツチ室１２４へ挿入される。指状突起１６２は
（第１７図に示すように）可動腕７４の左側部へ
滑り込み、脚１６４は窓８４内に受け止められ
る。脚１６４が函体の底壁１１２と係合すると指
状突起１８３が（第２２図のスロツト１３３を通
つて破線位置へ移動し、脚１６４の耳部１７１を
第１の板部材１２０内のスプリング座スロツト１
３２へ押進させる。次に指状突起１８３が開口１
６９から離れてスプリングクリツプが入る。

スプリング１５８は可動腕７４を介して力を伝
達し可動腕を表面１３０上で旋回させて、所望す
る接触力により可動接点９０を固定接点１５０と
係合させる。熱伝導キヤツプ１０２が周囲から熱
を伝導して円板１００へ伝達し、円板１００は所
定温度に達すると図示する上向き凸状構成から反
対の上向き凹状構成へスナツプして可動腕７４の
動作伝達部８０を可撓板９６を介してスプリング
１５８の付勢に抗して下向きに付勢し、接点９０
を静止接点１５０から離す。

第２３図にもう一つの実施例を示し、第１の板
部材３２０は底壁１２を僅かに越えてスイツチ空
洞２４へ延在している。ベリリウム銅等の導電材
で形成されたスプリング３５８の平板部が溶接等
により部材３２０へ取り付けられている。スプリ
ング３５８はおよそ270゜の環状帯に形成されてお
り、第２の板部材３２２から離れた板部材３２０
の一側で変位して可動接点部へ一体に取り付けら
れている。可動接点腕部３７４は長さに沿つてい
くつかの肋状部３７５を形成することにより比較
的非可撓性とされている。接点３９０は可動接点
腕部３７４の自由端部に載置されており、第２の
板部材３２２上に載置された固定接点５０と係合
および係合解除するようにされている。電気的絶
縁材の円板形状の補足動作伝達素子３８１が側壁
１４内に形成され、両方向に垂直に延在する溝３
８３内に滑動可能に受け止められている。こうし
て（図示せぬ）円板１００からの動作は（図示せ
ぬ）可撓板９６および滑動部材３８１を介して可
動接点腕部３７４へ伝達される。

所望する場合第２３図のスイツチング素子を第
１７図に示すような低断面函体内に使用すること
が出来る。この場合第２６図に示す動作伝達部材
４８１を使用することが出来る。函体の側壁の溝
内に受け止められる湾曲面は円の一部を形成し、
溝詰りの危険性なしに幾分揺動調整を行うことが
出来る。また部材４８１の中央部内の湾曲面も円
の一部を形成し、そのため函体内の部材４８１の
角方向がどうであつても円板から可動腕への動作
の伝達は均一となる。

前記全ての実施例において比較的低弾性率のス
プリング装置を使用して、比較的非可撓性の可動
接点腕を静止接点へ向つて付勢しスプリングの一
部を変位させて所望値の接触力を得ている。弾性
率装置により部品の許容誤差は従来技術の装置ほ
ど重要ではなく校正を省くことが出来る。いくつ
かの実施例において可動接点腕を静止接点に向つ
て付勢するのに使用するスプリングは、スプリン
グを変位させる結果生じる大きな反力のため電流
を運ぶ必要はなく、そのため従来技術のスイツチ
よりも高い温度環境で作動するスイツチが得られ
る。常閉スイツチについて図示および説明を行つ
てきたが、常開装置を有するスプリング装置を使
用することも本発明の範囲内である。

（発明の効果）以上説明したように、本発明によれば、第１の
導電性金属板部材と第２の導電性金属板部材の両
端が端子ブレードの主表面にぴつたりと接触され
るため、プラスチツクやハンダ付けなどの他の補
助部材に頼ることなく、金属対金属接合をもつて
機械的、電気的にしつかりと結合することができ
る。

さらに、第２の導電性金属板部材の窓内に固定
電気接点を設け、第１の導電性金属板部材に接続
された可動接点腕が該窓内に移動してその可動接
点と前記固定接点とが接触するようにしているの
で、接触時の衝撃は固定接点に窓枠の上下方向に
印加されるため、金属板部材が湾曲して固定接点
の接触面位置が変化する恐れがない。このため固
定接点の接触面位置が安定して、スイツチの電気
的接合の信頼性を保持することができる。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図および第１ｂ図は適切な力および弾性
率を機械的に加えた場合の可動接点腕および付勢
装置を示す概要図、第２図は本発明に従つた第１
実施例の断面立面図、第３図は第２図に使用する
スプリングおよび第１の板部材の側部立面図、第
４図は本発明に従つて作成した第２の実施例の断
面立面図、第５図はスイツチ構造を示すために熱
伝導キヤツプとスナツプ動作円板と動作伝達板を
取り外した第４図の頂部図、第６図はスナツプ動
作円板および可撓性電気的絶縁板を含む第５図と
同様の図、第６ａ図は可撓性電気的絶縁板の透視
図、第７図および第８図は第４図の実施例に使用
した第１および第２の板部材を示す図、第９図〜
第１１図は第４図の実施例に使用した可動接点腕
の異なる図、第１２図〜第１４図は第４図の実施
例に使用したスプリングの異なる図、第１４ａ図
はスイツチ空洞に挿入する前に可動接点腕上に載
置するスプリングクリツプを示す前面立面図、第
１５図は函体内に板部材を固定する一技法を示す
第５図の線１５−１５に沿つた部分断面図、第１
６図はもう一つの技法を示す同様の図、第１７図
は本発明に従つた第４図の実施例と同様の図、第
１８図は熱伝導キヤツプとスナツプ動作円板と動
作伝達板を取り外した第１７図の頂部図、第１９
図〜第２１図は第１７図の実施例に使用したスプ
リングの図、第２２図は第１７図の実施例に使用
した第１の板部材の立面図、第２３図は本発明の
別の実施例の第２図、第４図および第１７図と同
様の図、第２４図および第２５図は第２３図の実
施例に使用した一体化された第１の板部材および
一体化された可動接点腕およびスプリングを示す
図、第２６図は別の動作伝達素子の立面図であ
る。符号の説明１０……サーモスタツトスイツ
チ、１２……底壁、１４……側壁、１６，１８…
…スロツト、０２０，０２２……板部材、５０…
…固定接点、０５８……スプリング部材、６２，
６４……垂下脚、０７４……非可撓性可動接触
腕、０８０……動作伝達部、９０……可動接点、
９６……可撓性電気的絶縁板、１００……熱応動
スナツプ動作円板、１０２……キヤツプ。

Claims

【特許請求の範囲】１ (a) ２つの貫通孔の形成された底壁をもち、
その中にスイツチ空洞を画定する筐体と、 (b) 前記２つの貫通孔の一方を通つて前記空洞内
に延びる第１の導電性金属板部材と、 (c) 窓が形成された板状の部材であつて、前記２
つの貫通孔の他方を通つて前記空洞内に延び、
前記空洞内に位置された前記窓には固定電気接
点が保持された第２の導電性金属板部材と、 (d) 前記空洞内で前記第１の導電性金属板部材と
電気的導電性をもつて接続され、かつ、前記窓
内において前記固定電気接点と導通、非導通状
態に移動できる可動電気接点を端部に備えた可
動接点腕と、 (e) ２つの金属性端子ブレードと、を備え、 (f) 前記第１、第２の板部材はそれぞれ複数の突
起の形成された平坦な端面を有し、前記２つの
金属性端子ブレードはそれぞれ対向する２つの
主表面と、該主表面間に延びる複数の開口を有
し、該開口に前記板部材の端面に形成された前
記突起が挿入され、該突起の頭部がまるめら
れ、それにより前記端子ブレードと前記板部材
が他の補助部材に頼ることなく、金属対金属接
合をもつて機械的、電気的に結合された状態で
しつかりと前記筐体に固定されるようになつて
いることを特徴とする電気スイツチ。