JPH0658419A - シール装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 組み立てが容易であり比較的安価で信頼性が
あり、製作においての公差がゆるく、しかも各種部品が
それぞれの相対的位置を維持できる圧力応答性電気スイ
ッチ用のＯ−リング・シール装置を提供すること。 【構成】 スイッチ（１０）は膜（５０）によってシー
ルされる。膜（５０）の上にＯ−リング形式のシール部
材（５４）が受け入れられる。シール部材（５４）は可
撓性物質で作られ、底部の平坦な表面（５６）と外方表
面（５８）とを有する。シール部材（５４）の上方部分
（５８ａ）は截頭円錐形を有する。シール部材（５４）
は直立壁（５２）のなかに受け入れられ、壁（５２）を
変形（６０）させてシール部材（５４）を所定位置に保
持することを確実にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は一般に圧力に応答する電
気スイッチ及び類似のスイッチに使用されるシール装置
に関し、より詳しく言えば、Ｏ−リング形式のシール装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、種々の機能をマイクロ・プロセッ
サに基づく制御装置によって制御した性能の改良を行な
うことが自動車の技術分野で一般に行なわれるようにな
った。ソレノイド弁がギヤ・シフトを行なうのに使用さ
れる１つの従来の技術的アプローチでは、油圧管と連通
するよう置かれる圧力スイッチがそのような管内の圧力
の変化に応答してソレノイド弁の作動及び無作動が起こ
ったことを確かめるのに使用される。この形式のスイッ
チの１例が、米国特許第５，０４９，７０８号に図示さ
れかつ説明されている。この米国特許では、常閉形圧力
スイッチが上方ハウジングと下方ハウジングを含み、ス
ナップ作用をする円板が両方のハウジングの間に挟持さ
れた円板支持部兼端子部材に取り付けられている。下方
ハウジングは固定接点が取付けられた凹み領域のある基
部を有し、この接点はこの基部を越えて外方に延びる一
体に取り付けられた端子を有する。円板支持部兼端子部
材はそれを貫く中央に位置する開口を有し、複数の接触
タブが上記部材から内方に向かって開口内へ延びて円板
の外周部分と物理的及び電気的係合をする。平坦な頂上
表面と圧力変換器の底部表面上にあり変換器本体を越え
て延びる複数個のリブを有する圧力変換器は上方ハウジ
ングの中央に配置された円形の穴内に滑動可能に受け入
れられている。リブは上方ハウジング内に形成された溝
内に受け入れられて圧力変換器の角運動を制御し、また
圧力変換器の中心に凹み部分が形成されて、円板が選ば
れたレベルの圧力を受けると、円板が反対して開いた接
点形状となるようスナップ動作を行なうための空間を提
供する。

【０００３】可撓性膜が上方ハウジング内の中央に配置
された円形穴を覆って置かれ、中央に置かれ一体に取り
付けられたボタンを有するＯ−リングが上方ハウジング
上に受け入れられ、ボタンは上記膜と圧力変換器との中
央にある円形の穴を貫通して受け入れられてＯ−リング
と膜と圧力変換器とを一緒に結合している。

【０００４】

【本発明が解決すべき問題点】上記した米国特許に記さ
れているように、従来の技術によるスイッチを制限する
ものは、スイッチの接点が減速機の作動流体に露出して
いるという事に関係している。そのような流体は種々の
汚染物、例えば減速機からでる金属の削り片及び絶縁物
片を含み、両者ともスイッチ作動に対して問題を起こす
ことがある。フィルタを使用して粗大な汚染物を取り除
くことができるが、種々の表面膜が接点及び円板の表面
に次第に厚くなる傾向があり、このような表面膜の層を
破壊するため大きい接触力を与えることが望ましい。上
記米国特許に記載された構造は圧力源と円板との間に置
かれる圧力変換器を使用し、その結果として従来の技術
に比べて２倍またはそれ以上の接触力の増加をもたらす
ことにより上記問題を克服している。

【０００５】上記米国特許が取りあげた従来の技術の問
題の１つは、スイッチを圧力源に対してシールするＯ−
リング・シールに関している。自動車の変速機と、とく
にマイクロプロセッサに基づくエンジン制御モジュール
と共に使用される圧力応答スイッチは比較的小さく、ま
た従来のＯ−リングは組立作業中外れるか、または、Ｏ
−リングが取り付けられるスイッチが落とされた時等に
は、斜めに入ったりまたはなくなり、それによって漏れ
の問題を起こす。接着剤が、一度挿入されたＯ−リング
がその座に永久的に保持されることを確実にすることを
助けるために使用されたこともあるが、しかし、これは
組み立て費用を大きくし、また工程を一貫して制御する
ことはむづかしい。種々の他の試みがこの問題を解決せ
んとして行なわれ、その１つは上記米国特許に記載され
ているように、Ｏ−リングと一体に取り付けられ膜と圧
力変換器のなかの円形穴を貫いて受け入れられるボタン
を設けることである。しかし、この形式のＯ−リングは
従来周知のＯ−リングよりかなり高価であり、しかも、
追加の組立作業必要とし、その結果スイッチのコストに
望ましくない増加が生じる。

【０００６】変速装置で使用される常開形スイッチは、
約０．７〜２．１ｋｇ／ｃｍ² の範囲にある圧力の上昇
にさらされた時に開いた位置から閉じた位置に切り替わ
るように特に調整されているが、２８ｋｇ／ｃｍ² まで
またはそれより高い圧力を受け、これは漏れの問題を悪
化させる。

【０００７】米国特許第５，０１５，８０８号はＯ−リ
ングに取り付けた首部及びスイッチの部品によって捕ら
えられるようにされる首部から外方に延びるフランジを
有するもう１つの改変されたＯ−リングを示す。しかし
ながら、これもまた従来周知のＯ−リングよりかなり高
価でありまた余分の組立作業を必要とする。よって、容
易に組み立てられ比較的に安価である信頼できるＯ−リ
ング形式のシールを提供することが本発明の目的であ
る。本発明のもう１つの目的は、ゆるやかな公差を有
し、しかも、シールを取り付けた本体が落下した場合で
も、保持することのできる高い信頼性を有するＯ−リン
グを提供することである。

【０００８】本発明の他の目的、特徴及び利点は添附図
面と共に行う以下の詳細な開示によって明白となるであ
ろう。図中において同じ参照番号は同様な部品を指す。

【０００９】

【発明の概要】簡単に言えば、発明に従えば、頂上表面
に開口を有しまた該開口の周りで延び該開口から離れた
直立する円形の壁の形をしたＯ−リング座を有する本体
部材が該座の上に受け入れられる平らな底部表面を有す
る可撓性Ｏ−リングを受け入れる。Ｏ−リングの外部表
面は底部表面から上方に延び、Ｏ−リングは截頭円錐形
状の直立する壁の頂上に隣接する上方表面部分を有し、
上方表面部分の残余部分より小さい直径を有する。Ｏ−
リングが所定の位置に置かれた後に、直立する壁の頂上
は変形されて動き、截頭円錐形表面部分と係合してＯ−
リングをその座に定置する。本発明の一つの特徴によれ
ば、時間が経って、頂上の壁がその始めの形状の方向へ
戻るある量の塑性流動が生じても、依然として締りばめ
が存続するように、平坦な底部表面に隣接する外表面の
下方部分を円筒形に形成することが好ましい。

【００１０】

【実施例】図１と図２を特に参照して説明すると、数字
１０は常開形圧力応答性電気スイッチを示し、このスイ
ッチは本発明によって製作された改良されたシールを有
する。スイッチ１０はそれぞれ上方と下方の本体部材１
２，１４を有し、これらは電気的に絶縁性のある適当な
材料、好適には容易に成形可能な熱可塑性材料、例えば
デュポン社のザイテル Ｚｙｔｅｌ ７０Ｇ３３ＨＳＳ
１Ｌのような材料、から成形される。

【００１１】特定の形状は選択的事項であるが、下方本
体部材１４は平面図で見て概略円形であると図示されて
おり、その外周近くに複数の柱受入れ開口１６を有する
よう成形され、図では３個が示されている。しかしなが
ら、開口の特定の数は選択的事項である。上方の本体部
材１２も、平面図で見て概略円形であるが、同じ数の下
方に垂下する柱１８を有しており、各柱はそれぞれの柱
受入れ開口１６内に受け入れられている。下方本体部材
１４の外周部にほぼに合致する外周部を有する端子部材
兼円板座２０が両本体部材１２，１４間挟まれており、
柱１８は部材２０に形成された中央配置の開口２２と連
絡する切り欠き部分２２ａを貫いて受け入れられてい
る。接触タブ部分２２ｂは開口２２内に向かって延び、
電導性材料で作られたスナップ動作をする円板２４のた
めの座の働きをする。円板２４はその通常の休止時の凸
面を図２に見られるように上方に向けて円板座２０上に
置かれている。

【００１２】上方の本体部材１２には中央配置の円形穴
２６が成形され、円形穴２６は円板２４と、円板とほぼ
同じ直径を有し円形の穴２６の長手方向の軸に沿って滑
動するようになっている円形の圧力変換器２８とを受け
入れるよう選定された直径を有する。唇部３０が上方本
体部材１２上に形成され、半径方向内方に延びて円形穴
２６内へ入って、圧力変換器２８の外方移動を制限し、
それを円形の穴２６内に保持する。好適には圧力変換器
２８には環状凹み３２が設けられ、よって図２に示され
る最も上方または外方の位置にある時に圧力変換器の上
方または外方の表面は上方本体部材１２の頂上面３４と
同じ高さまたは同一線上にある。

【００１３】圧力変換器２８は適当な材料、例えばアル
ミニウム、から成る剛性のある板状の部材であり、この
部材には円板２４の中央部分と係合するようになってい
る中央配置の突起が形成されている。

【００１４】下方の本体部材１４は第２の端子部材３８
を取り付けており、この部材３８はそれが該本体部材内
に剛固に支持されるように充分な厚さ、例えば０．４ｍ
ｍ〜０．３５ｍｍのステンレス・スチールのような適当
な材料から成る。例えば、端子は下方本体部材１４内に
挿入して成形されることが可能であり、この目的のため
に、端子部材の位置が成形工程中に正確に位置決めされ
ることができるよう、開口４０が設けられている。図３
に見られるように、端子３８は本体部材内にしっかりと
保持されるようになっている複数の固定用タブ４４を有
する中央領域４２を有する。電気接点４６は例えば溶接
によって端子上に取り付けられ、かつ適当な材料、例え
ば上方金属をかぶせられたモネルのような材料、から成
形される。図１に見られるように、接点は平面図で見て
長方形であるが、もし所望ならば円形でもよい。接点は
概ねとがった頂点４８を有し、これは、円板２４が反対
側に皿状に作動させられた時にデッドセンターを通って
スナップ作用を行なうことができるように、円板２４の
座２２ｂから下方に選ばれた距離のところに位置する。
この構成は選ばれた接点間隙を与え、それによって円板
と接点との間の領域に入ってくるかも知れない粒子のど
のような影響も最小にする。好適には、接点４８の基底
部は開口４０より大きい領域を蔽いまたそれと整合し、
剛性のある支持を与えまたスイッチが過大な圧力を受け
た時でもスイッチの位置が変化しないことを確実にす
る。

【００１５】スイッチ１０は薄い撓性のある膜５０、例
えばテフロン、を、直交する壁５２の間に延びる円形穴
２６を覆って上方本体部１２の頂上表面上に置くことに
よってシールされる。Ｏ−リング形式のシール部材５４
は、円形穴２６に近くに位置し直立する壁５２と隣接す
る座の上に置いた膜５０の上面上に受け入れられる。シ
ール部材５４はジュロ・メータ硬度７５を有するエチレ
ン・アクリルコポリマのような従来から使われている材
料から形成され、また図４で最もよく見られるように、
底部の平坦な表面５６と、截頭円錐形を有し長手方向の
軸線に対し０°から約３°までの角度αを有する上方の
表面部分５８ａを有する外方表面５８とを有する。好適
には、下方の表面部分５８ｂはほぼ円筒形で、壁５２の
内径にほぼ従う寸法を有する。上方の表面部分と下方の
表面部分とを接合する変転表面部分５８ｃは水平方向と
約３０°の角度βを有する。本発明によるスイッチで
は、壁５２は１．４５ｍｍと１．４０ｍｍとの間の高さ
を有し、シール部材５４の高さは１．９３ｍｍから１．
７８ｍｍの間にあり、円筒形表面部分５８ｃは０．５８
ｍｍから０．４３ｍｍの間の高さを有し、よって、壁５
２の上端が表面部分５８ａの中央部分と整合する。シー
ル部材５４はシール座の上に置かれ、次いで、壁５２の
頂上または上方表面は６０のところで変形させられ、こ
の壁の上方内方部分を強制的に上方表面部分５８ａと締
りばめまたは掴み係合をさせる。好適には、変形はＯ−
リングの中心線の下方にある１つの点まで下方に延びて
シールの圧縮度を増大し、よって、シールの中心線の上
方まで延びよってシールを圧縮することのできる量が制
限される従来のアンダーカット・シール座とは反対に、
シールの効果を改善する。この構成は、通常の公差より
ゆるい公差を有するシールを用いることを可能にするの
で、その結果自動組付機器で容易にシールをその正規の
位置に挿入することができ、次に変形工具でシールが正
しい位置にしっかりと保持されるように変形させること
が可能となる。変形は壁５２の周囲の互に離隔したいく
つかの位置で行なわれても良いが、連続した円形の変形
を行なうことが好ましい。壁５２が弾性流動が徐々に部
分的にその原形状の方向に戻ることが長いあいだに生じ
たとしても、締りばめが円筒形表面部分５８ｂに依然と
して形成されてシールを適正な位置に維持するであろ
う。もし望むならば、表面部分５８の全体が僅かより大
きい角度α、即ち約１０°までの角度、を有する截頭円
錐形であってもよいが、下方の表面部分を円筒形にする
ことが好ましい。

【００１６】使用時には、スイッチ１０は、シール部材
５４がハウジングの圧力ポートの縁の周りに圧縮される
よう取り付けられ、また膜５０が充分な圧力、例えば
２．１ｋｇ／ｃｍ² に露出されると圧力変換器２８は円
板２４の中心を図２に示すように下方に強制的に下げ、
遂に円板２４はスナップ作用を行なってデッドセンター
を越えて接点４６の頂点４８と係合し、それによって端
子２０と端子３８とのあいだの回路を完成する。円板が
スナップ作用で下向するとき、圧力変換器２８は円板２
４の外周部と接触し、また図２の破線で示すように、端
子２０の円板座によって制限され、よって過度の力が円
板に働くことを防ぐ。

【００１７】本発明によって作られたシールはＯ−リン
グ形式のシールを要求するどのような形式のグランド
（パッキング押え）とも使用可能であり、また、開示し
た実施例の種々の変更が本発明の請求の範囲内で可能で
あることが理解されるであろう。請求の範囲は従来の技
術の見地から見て出来るだけ広く、そのような変化及び
変更例をも含むように、解釈されるべきである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によって作製された改良シール装置を有
する圧力応答性電気スイッチの分解斜視図。

【図２】図１の組み立てられたスイッチの断面図。

【図３】図１、図２に示されたスイッチの下方本体部材
内に取り付けられた端子部材の頂面図。

【図４】図１、図２に示すＯ−リングの１部切欠拡大断
面図。

【符号の説明】

１０ 圧力応答性電気的スイッチ １２ 上方本体部分 １４ 下方本体部分 １８ 柱 ２０ 端子部材兼円板座 ２４ 円板 ２６ 円形穴 ２８ 圧力変換器 ３８ 端子部材 ４６ 電気接点 ５０ 可撓性膜 ５２ 直立壁 ５４ シール部材 ５６ シール部材の平坦表面 ５８ シール部材の外方表面

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シール装置において、 開口を形成された頂上表面と該頂上表面の前記開口の周
   辺から上方に向かって延びる円形の壁の形をし前記開口
   の周辺から離れたＯ−リング座とを有する本体と、 前記円形の壁のなかにぴったり嵌合するよう選ばれた外
   径を有し、Ｏ−リング座の上に受け入れられたＯ−リン
   グとを包含し、 該Ｏ−リングは概ね平坦な底部表面を有しかつ該平坦な
   底部表面から上方に向かって、前記円形の壁の上方にあ
   る上方の遠い部分まで選ばれた距離だけ延びる外表面を
   有し、該上方の遠い部分は平坦な底部表面の外径より小
   さい外径を有し、また、前記円形の壁の頂上に近い前記
   外表面の少なくとも上方の部分は截頭円錐形の形状であ
   ることを特徴とするシール装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のシール装置において、
   平坦な底部表面に隣接する外表面の下方部分は円形の壁
   の頂上より下方の１点まで上方に延びる円筒形の表面を
   形成していることを特徴とするシール装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載のシール装置において、
   外表面の下方の部分と外表面の上方の部分との間で延び
   る変転表面をさらに含むことを特徴とするシール装置。
4. 【請求項４】 請求項１に記載のシール装置において、
   円形の壁の頂上表面は内方に変形させられてＯ−リング
   の外表面の上部と係合していることを特徴とするシール
   装置。
5. 【請求項５】 請求項１に記載のシール装置において、
   Ｏ−リングの截頭円錐形の上方表面部分は長手方向の軸
   線を有し、該上方表面部分は長手方向軸線に対して約１
   ０°までの角度をなしていることを特徴とするシール装
   置。
6. 【請求項６】 請求項４に記載のシール装置において、
   円形の壁の頂上表面は前記開口の周縁の周りで連続して
   変形させられていることを特徴とするシール装置。