JPH1139974A - スイッチ用電気接点 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スイッチ用電気接点において、設計者が意図
した耐久回数で積極的にスイッチを導通不能にすること
によって、スイッチの焼損等のＮＧモードを回避し、し
かも、ワイブル曲線による保証耐久回数を増加すること
ができるため、安価に製造することができるようにす
る。 【解決手段】 接点材２１と母材２２との間に、絶縁物
２４ａが混入された導通材の層２４を設ける。可動接点
５と接点材２１との接離時にアークが発生し、接点材２
１が消耗して導通材の層２４が露出し、絶縁物２４ａが
接点面に析出すると絶縁層が形成され、可動接点５と母
材２２との導通が不能になる。これにより、導通材の層
２４を設定する位置を調整することによって、設計者が
意図する耐久回数でもって積極的に、接点開閉機構を寿
命に至らせることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スイッチ用電気接
点に関し、特に、電気接点の耐久性能を安定化させるた
めの技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、アークの発生を伴って電気回
路の開閉を行うスイッチ用電気接点においては、接点が
接離する時、アークの発生によって接点が消耗されるた
め、耐アーク性に優れた材料（例えば、ＡｇＮｉクラッ
ド）を接点材に使用したり、通常の材料をボリュームア
ップして接点材に使用することによって、接点自体の寿
命が、この接点が備えられているスイッチ装置の寿命よ
りも先に来ることがないように、接点自体の耐久性に余
裕を持たせた設計としている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来のスイッチ用電気接点によれば、接点の劣化
に伴って、接触抵抗の増加や、ボリューム減少による放
熱性の低下等を原因とした、接点で発生する熱量が増加
する問題が挙げられる。そのため、スイッチを構成して
いる樹脂が溶解し、最悪の場合には、接点の短絡等によ
るスイッチの焼損等のＮＧモードに至る可能性がある。
特に、車載搭載用のスイッチ等においては、このような
最悪のＮＧモードが発生しないようにフェールセーフ等
の機構を余分に付け加えることが必要とされた。

【０００４】また、同等の構成でなる複数のスイッチの
耐久性を比較した場合、接点開閉数が増すに連れて、サ
ンプル毎の接点面の状態がばらつき、サンプル毎の接点
劣化スピードに違いが生じる。その結果、スイッチ全体
として寿命に至るまでの耐久回数のバラツキが大きくな
るため、品質保証の観点で重要視されているワイブル曲
線の考え方によれば、スイッチが満足しなければならな
いＭＩＮ耐久回数が保証耐久回数の２〜３倍も必要とな
ってしまうことがある。このＭＩＮ耐久回数を保証する
ために、接点材に非常に高価な材料を使用したり、接点
材のボリュームをアップさせたりする必要が生じてお
り、これによってスイッチの製造コストが高くなってし
まうという問題がある。

【０００５】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、接点寿命まで余裕があるうち
に、設計者が意図した耐久回数で積極的にスイッチを導
通不能とすることができるようにすることによって、ス
イッチの焼損等のＮＧモードを回避し、さらに、耐久寿
命のバラツキを抑えることによってワイブル曲線による
保証耐久回数が増加するため、接点材を安価なものにす
ることができるスイッチ用電気接点を提供することを目
的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１に記載の発明に係るスイッチ用電気接点は、
アークの発生を伴う電気回路の開閉を行うスイッチ用電
気接点であって、可動片が接離される接点材とその下側
の接点母材との間に、絶縁物が混入された導通材の層が
設けられ、アークの発生による接点材の消耗によって導
通材の層が露出したとき、絶縁物が接点面に析出して絶
縁層が形成されるようにしたものである。

【０００７】上記構成においては、導通材の層を設定す
る位置を調整することによって、接点が導通不能になる
時期を調整することができるので、設計者が意図する所
望の耐久回数でもって積極的に、接点及びこの接点が備
えられるスイッチを寿命に至らせることができる。その
ため、接点の短絡等によるスイッチの焼損等のＮＧモー
ドを回避することができ、また、ワイブル曲線の考え方
による保証耐久回数が増加し、製造コストを低減するこ
とが可能になる。

【０００８】また、請求項２に記載の発明に係るスイッ
チ用電気接点は、アークの発生を伴う電気回路の開閉を
行うスイッチ用電気接点であって、可動片が接離される
接点材の下側に位置する接点母材に凹部が設けられ、こ
の凹部内に絶縁材料が充填され、アークの発生による接
点材の消耗によって絶縁材料が露出したとき、可動片と
接点材との間が導通不能となるようにしたものである。

【０００９】上記構成においては、耐久回数が進むに連
れて接点が消耗され、凹部内の絶縁材料が露出した場
合、その後に電気回路の開閉が繰り返されると、可動接
点が絶縁材料と干渉して接点と接触することができなく
なるか、又は、アーク熱によって溶解した絶縁材料が接
点面に皮膜を形成して接点と接触することができなくな
る。これによって、設計者が意図する耐久回数でもって
積極的に、接点及びこの接点が備えられるスイッチを寿
命に至らせることができ、上記と同等の作用が得られ
る。

【００１０】また、請求項３に記載の発明に係るスイッ
チ用電気接点は、請求項２に記載のスイッチ用電気接点
であって凹部の代わりに、接点材及び接点母材に穴部が
設けられ、穴部には、接点母材の底部から任意の高さ位
置まで、絶縁材料が充填され、アークの発生による接点
材の消耗によって絶縁材料が露出したとき、可動片との
接点母材との間が導通不能となるようにしたものであ
る。

【００１１】上記構成においては、穴部内において絶縁
材料が充填される接点母材の底部からの高さ位置を調整
することによって、設計者が意図する耐久回数を簡単に
変更することができ、上記と同等の作用が得られる。

【００１２】また、請求項４に記載の発明に係るスイッ
チ用電気接点は、固定片と可動片とが機械的摺動もしく
はアークの発生を伴わない電気回路の開閉を行うスイッ
チ用電気接点であって、耐摩耗用の接点材とその下側に
位置する接点母材との間に、絶縁物が混入された導通材
の層が設けられ、接点材の消耗によって導通材の層が露
出したとき、絶縁物が接点面に析出して、絶縁層が形成
されるようにしたものである。

【００１３】上記構成においては、接点材が摩耗して導
通材の層が露出したとき、絶縁物が接点面に析出して導
通不能となるので、請求項１に記載の記載したものと同
等の作用が得られる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態に係る
スイッチ用電気接点について図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る電気接点が備えられた
接点開閉機構の一例を示す斜視図である。接点開閉機構
（スイッチ）１は、ＮＯ（常開）接点２、ＮＣ（常閉）
接点３、及びＣＯＭ（共通）接点４の固定接点（固定
片）と、これら固定接点と接離して電気回路を開閉する
可動接点（可動片）５とからなる。ＮＯ接点２は、耐ア
ーク用の接点材２１と、接点材２１の下側に設けられた
母材（接点母材）２２と、母材２２を接続するターミナ
ル２３とで構成され、更に、接点材２１と母材２２との
間には、絶縁物２４ａ（図２参照）が混入された導通材
の層２４が設けられている。ＮＯ接点２の接点材２１
は、ＡｇＮｉクラッド２００μｍが用いられ、ＮＣ接点
３及びＣＯＭ接点４は、銅板にＡｇメッキ５μｍが施さ
れたものが用いられている。ＮＣ接点３は上面が平面と
された凸状に形成され、ＣＯＭ接点４は可動接点５の支
点となるように山形状に形成されている。可動片５は、
銅板にＡｇメッキ５μｍが施されており、その上部には
Ｕ字状の２つの突起５１が形成されている。この突起５
１は、可動接点５を固定接点に押圧付勢するＵ字状接圧
バネ及び接圧バネ・可動片を摺動させるスライダ（図示
なし）を掛止するためのものである。

【００１５】次に、上記構成でなる接点開閉機構１の動
作について説明する。接点開閉機構１の可動接点５が図
１に示すような位置で傾いた姿勢となっていて、ＮＣ接
点３に接触した状態では、ＮＯ接点２がオフ（開）状態
にある。この状態から、接点開閉機構１をオン動作させ
るために、可動接点５の上部に取り付けられているスラ
イダを図１で右方にスライド操作すると、それと共に可
動接点５も右方へ移動する。この時、可動接点５はＣＯ
Ｍ接点４の山形状部上を摺動する。そして、可動接点５
の中心部がＣＯＭ接点５の山形状部を通過すると、可動
接点５はＮＯ接点２側へ傾いて接点材２１と接触し、Ｎ
Ｏ接点２がオン状態となる。

【００１６】ＮＯ接点２をオン状態からオフ状態に戻す
時は、スライダを左方にスライド操作する。この操作に
より、可動接点５が接点材２１から開離し、可動接点５
の中心部がＣＯＭ接点４の山形状部上を上記とは逆に乗
り越えると、可動接点５はＮＣ接点３側へ傾き、図１に
示した元の状態（オフ状態）に戻る。可動接点５が接点
材２１から開離する時にはアークが発生する。

【００１７】次に、ＮＯ接点２の構成について図２を参
照して詳細に説明する。図２はＮＯ接点２の断面図であ
る。上述したように、ＮＯ接点２は、接点材２１、母材
２２，２３及び絶縁物２４ａが混入された導通材の層２
４で構成されている。接点材２１はＡｇＮｉクラッドで
形成され、母材２２，２３は銅によって形成されてい
る。ターミナル２３は母材２２の両側にかしめた状態で
接続されている。絶縁物２４ａが混入された導通材の層
２４には、高温下でも消失しない絶縁物、例えば、セラ
ミック、ガラス等からなる粉末状の絶縁物２４ａが混入
されており、接点材２１がアークによって消耗されて、
層２４が露出し、絶縁物２４ａが析出してくると、この
絶縁物２４ａによって絶縁層が形成されるようになって
いる。

【００１８】次に、可動接点５との接触によってＮＯ接
点２が導通不能に至るプロセスについて図３を参照して
説明する。図３（ａ）（ｂ）（ｃ）はこのプロセスを示
す図である。上述したような接点開閉動作が行われ、Ｎ
Ｏ接点２と可動接点５との開離時にアークが発生する
と、それに伴って接点材２１のＡｇＮｉクラッドが蒸発
し、消耗される。接点の開閉動作が繰り返されると、接
点材２１は更に消耗され、ついには絶縁物２４ａが混入
された導通材の層２４が露出した状態になる。このと
き、導通材中の絶縁物２４ａが析出した状態になると、
図３（ｃ）に示すように、絶縁物２４ａによって絶縁層
が形成され、可動接点５と母材２２との導通が不能にな
る。

【００１９】上記のＮＯ接点の第２実施形態について図
４及び図５を参照して説明する。図４はＮＯ接点の第２
実施形態を示す断面図、図５はＮＯ接点の接点面に樹脂
膜が形成された状態を示す断面図である。上述した図
１，図２のＮＯ接点２では、接点材２１と母材２２との
間に、絶縁物２４ａが混入された導通材の層２４が設け
られた構成とされているが、第２実施形態では、絶縁物
２４ａが混入された導通材の層２４を設ける代わりに、
母材２２に凹部２２ａを設け、この凹部２２ａ内にイン
サート成形等によって、高温下で溶解する樹脂等からな
る絶縁材料２５を充填したＮＯ接点６としている。この
構成によれば、可動接点５のＮＯ接点６からの開離時に
アークが発生し、接点材２１が消耗して絶縁材料２５が
露出すると、オン動作が行われても可動接点５は絶縁材
料２５に干渉してＮＯ接点２と接触することができず、
導通不能になる。または、図５に示すように、可動接点
５の開離時のアーク熱によって絶縁材料２５が溶解し、
接点面に樹脂膜２５ａが形成されることで導通不能に至
る。

【００２０】上記のＮＯ接点の第３実施形態について図
６を参照して説明する。図６はＮＯ接点の第３実施形態
を示す断面図である。上記の第２実施形態では、母材２
２に凹部２２ａが設けられた構成とされているが、第３
実施形態では、接点材２１にも凹部２１ａを設け、この
凹部２１ａと母材２２の凹部２２ａとによって、接点材
２１及び母材２２を貫通する穴部２６が形成されたＮＯ
接点７としている。この構成によれば、穴部２６内にお
いて絶縁材料２５が充填される母材２２底部からの高さ
位置を調整することにより、接点材２１が消耗された
後、可動接点５と母材２２とが導通不能となる時期を簡
単に調整することができる。

【００２１】このように、いずれの実施形態の接点開閉
機構１においても、可動接点５とＮＯ接点２又は６又は
７とが開閉して、それにより電流が流れている回路が開
閉されると、アークが発生し、このアークによってＮＯ
接点２の接点材２１が消耗していく。そして、遂には、
絶縁物２４ａが析出または絶縁材料２５が露出すると、
可動接点５とＮＯ接点２とが導通不能となる。従って、
絶縁物２４ａが混入された導通材の層２４や絶縁材料２
５を設ける位置を調整することによって、接点開閉機構
１の寿命を適宜に調整することができる。即ち、接点の
状態が比較的安定している時にいきなり絶縁状態とする
ことができるので、設計者が意図する耐久回数でもって
積極的に接点開閉機構１を寿命に至らせることができ
る。このため接点開閉機構１の耐久回数にバラツキが少
なくなり、結果としてワイブル曲線による保証耐久回数
が増加し、接点開閉機構１の製造コストを低減すること
ができる。また、ＮＯ接点２が劣化することで発生熱量
が増加し、接点開閉機構１を構成している樹脂を溶解さ
せてしまったり、機械的摩耗によってＣＯＭ接点４が消
耗したりする前に、接点開閉機構１が寿命となるよう
に、絶縁物２４ａが混入された導通材の層２４または絶
縁材料２５の位置を設定しておけば、ＮＯ接点２とＮＣ
接点３が可動接点５により短絡して、接点開閉機構１が
焼損するなどのＮＧモードを回避することができる。

【００２２】接点開閉機構１の適用例について図７を参
照して説明する。図７は接点開閉機構１が適用されたス
イッチ回路の一例を示す図である。例えば、接点開閉機
構１を２つ使用し、各接点開閉機構１のＮＯ接点２を電
源＋Ｂに、ＮＣ接点３をグランドに、ＣＯＭ接点４をモ
ータＭに接続して、図７に示すようなスイッチ回路１０
を構成する。このように構成されたスイッチ回路１０で
は、一方のＮＯ接点２をオンとした場合と、他方のＮＯ
接点２をオンとした場合とでは、電流の流れる方向が逆
になるので、どちらのＮＯ接点２をオンとするかによっ
て、モータＭの回転方向を切り替えることができる。こ
のスイッチ回路１０は、自動車のパワーウインドウの上
下動やパワーシートの移動を制御するためのスイッチ回
路等として適用される。

【００２３】なお、本発明は上記実施の形態の構成に限
られず種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形
態では、ＮＯ接点２をかしめ接点としているが、クラッ
ド材やメッキ材を曲げて接点形状としたものであっても
よい。また、上記実施の形態では、ＮＯ接点２について
絶縁物２４ａが混入された導通材の層２４等が設けられ
た構成とされているが、ＮＣ接点３又はＣＯＭ接点４を
上記ＮＯ接点２と同様に接点材２１、母材２２及び絶縁
物２４ａが混入された導通材の層２４等で構成し、可動
接点５との摺動により接点材２１が摩耗した場合に、可
動接点５との導通が不能になるようにしてもよい。

【００２４】

【発明の効果】以上のように請求項１から請求項４に記
載の発明に係るスイッチ用電気接点によれば、接点材が
消耗又は摩耗したときに、接点間を導通不能にすること
ができるので、導通材の層（２４）または絶縁材料（２
５）を設定する位置を調整することによって、接点寿命
まで余裕があるうちに、設計者が意図する耐久回数でも
って積極的に、接点及びこの接点が備えられるスイッチ
を寿命に至らせることができる。つまり、接点の状態が
比較的安定している時にいきなり絶縁状態とすることが
できるので、各製品毎の耐久回数のバラツキを小さくす
ることができ、結果としてワイブル曲線による保証耐久
回数が増加する。従って、保証耐久回数を増加させるた
めに、接点材に高価な材料を使用したり、接点材をボリ
ュームアップしたりする必要がなくなるので、製造コス
トを低減することができる。また、劣化した接点は、接
触抵抗の増加、接点材のボリューム減少による放熱性の
低下等が原因で、初期品と比較すると発熱量が増加する
が、この発熱量が小さいうちに、スイッチが寿命となる
ように設定しておけば、スイッチを構成している樹脂が
熱量の増加によって溶解される事態を防止し、接点の短
絡等によるスイッチの焼損等のＮＧモードを回避するこ
とができる。これによって、フェールセーフ等の安全性
確保のための機構を余分に付け加える必要がなくなり、
その分、製造コストを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る電気接点が備えら
れた接点開閉機構の一例を示す斜視図である。

【図２】ＮＯ接点の第１実施形態を示す断面図である。

【図３】（ａ）（ｂ）（ｃ）は第１実施形態のＮＯ接点
が可動接点との接触によって導通不能に至るプロセスを
示す図である。

【図４】ＮＯ接点の第２実施形態を示す断面図である。

【図５】第２実施形態においてＮＯ接点の接点面に樹脂
膜が形成された状態を示す断面図である。

【図６】ＮＯ接点の第３実施形態を示す断面図である。

【図７】接点開閉機構が適用されたスイッチ回路の一例
を示す図である。

【符号の説明】

１ 接点開閉機構 ２，６，７ ＮＯ接点 ３ ＮＣ接点 ４ ＣＯＭ接点 ５ 可動接点（可動片） ２１ 接点材 ２１ａ 凹部 ２２ 母材（接点母材） ２２ａ 凹部 ２３ 母材２２を接続するターミナル ２４ 絶縁物２４ａが混入された導通材の層 ２４ａ 絶縁物 ２５ 絶縁材料

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アークの発生を伴う電気回路の開閉を行
   うスイッチ用電気接点において、 可動片が接離される接点材とその下側の接点母材との間
   に、絶縁物が混入された導通材の層が設けられ、 アークの発生による前記接点材の消耗によって前記絶縁
   物が混入された導通材の層が露出したとき、前記絶縁物
   が接点面に析出して絶縁層が形成されるようにしたこと
   を特徴とするスイッチ用電気接点。
2. 【請求項２】 アークの発生を伴う電気回路の開閉を行
   うスイッチ用電気接点において、 可動片が接離される接点材の下側に位置する接点母材に
   凹部が設けられ、この凹部内に絶縁材料が充填され、ア
   ークの発生による前記接点材の消耗によって前記絶縁材
   料が露出したとき、前記可動片と接点材との間が導通不
   能となるようにしたことを特徴とするスイッチ用電気接
   点。
3. 【請求項３】 前記凹部の代わりに、接点材及び接点母
   材に穴部が設けられ、 前記穴部には、前記接点母材の底部から任意の高さ位置
   まで、絶縁材料が充填され、アークの発生による前記接
   点材の消耗によって前記絶縁材料が露出したとき、前記
   可動片との接点母材との間が導通不能となるようにした
   ことを特徴とする請求項２に記載のスイッチ用電気接
   点。
4. 【請求項４】 固定片と可動片とが機械的摺動もしくは
   アークの発生を伴わない電気回路の開閉を行うスイッチ
   用電気接点において、 耐摩耗用の接点材とその下側に位置する接点母材との間
   に、絶縁物が混入された導通材の層が設けられ、 前記接点材の消耗によって前記導通材の層が露出したと
   き、前記絶縁物が接点面に析出して、絶縁層が形成され
   るようにしたことを特徴とするスイッチ用電気接点。