JPH1139976A - スイッチ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スイッチ装置において、アークが発生する部
分と通常導通時の接触面とを別々とした固定接点を設け
ることによって、固定接点と可動接点との安定した接触
状態を保つことができ、しかも、接点の短絡等による焼
損等のＮＧモードを回避し、安価に製造することができ
るようにする。 【解決手段】 ＮＯ接点を接点材２１と導通用接点２３
とで構成し、接点開閉時には、接点材２１と導通用接点
２３とによって、可動接点５が２段階に分かれてＮＯ接
点に接触するようにする。これにより、可動接点５のＮ
Ｏ接点からの開離時には、接点材２１部分でのみアーク
が発生し、導通用接点２３ではアークが発生しないの
で、アークの発生による導通用接点２３の劣化をなくす
ことができ、両接点の安定した接触状態を保つことがで
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、スイッチ装置に関
し、そ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装置においては、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装置によれば、アーク発生による
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、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、この様な最悪の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装
置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
チ装置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、スイッチ装置が満足しなけ
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装置の製造コストが
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、固定接点において、アークが発
生する部分と通常導通時の接触面とを異なった場所に分
離して設けることによって、固定接点と可動接点との安
定した接触状態を保つことができ、しかも、接点の短絡
等による焼損等のＮＧモードを回避し、安価に製造する
ことができるスイッチ装置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又は請求項２に記載の発明に係るスイッチ装
置は、アークの発生を伴う電気回路の開閉を行うスイッ
チ装置であって、可動接点と、この可動接点が接離され
る固定接点とを備え、可動接点と固定接点は、その接点
開閉時に２段階に分かれて接触する接点開閉機構とされ
たものである。そして、接点開閉機構は、接点の開閉時
にアークが発生する部分と、通常導通時の接触面部とか
らなる。

【０００７】上記構成においては、固定接点と可動接点
との接離時において、アークが発生する部分と、通常導
通時の接触面とを別々に設定することが可能になるの
で、アークの発生による通常導通時の接触面の損傷をな
くすことができる。また、通常導通時の接触面部はアー
ク発生の影響を受けないので、アークの発生によって通
常導通時の接触面部が荒れて接点同士の接触抵抗が増加
するといったことがなくなるため、接点の開閉回数が増
加しても、導通時の発熱量は初期品と変わらず、スイッ
チ装置が寿命に至るまで安定した性能を発揮することが
できる。

【０００８】また、請求項３に記載の発明に係るスイッ
チ装置は、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のス
イッチ装置であって、通常導通時の接触面部の近傍にア
ークによる発熱で溶解する樹脂部分を設け、アークが発
生する部分が消耗して通常導通時の接触面部においてア
ークが発生するようになったとき、その発熱により樹脂
部分が溶解し、接触面部に樹脂皮膜が形成されるように
したものである。

【０００９】上記構成においては、スイッチ装置の耐久
性に余裕のあるうちに、設計者が意図する所望の耐久回
数でもって積極的に、スイッチ装置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てより安
全なスイッチ装置を作成することができる。また、その
余裕分について安価な材料を使用することができ、製造
コストを低減することが可能になる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態に係る
スイッチ装置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。スイッチ装置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２２と、母材２２を接続するターミナル
（導通用接点）２３とで構成されている。ＮＣ接点３及
びＣＯＭ接点４は、銅板にＡｇメッキが施されたものが
用いられる。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
キが施されており、その上部にはＵ字状の２つの突起５
１が形成されている。この突起５１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。

【００１１】次に、ＮＯ接点２の構成について詳細に説
明する。上述したように、ＮＯ接点２は、接点材２１、
母材２２、及びターミナル（導通用接点）２３で構成さ
れている。接点材２１は、可動接点５との開離時にアー
クが発生する部分であり、耐アーク性及び耐溶着性を有
するＡｇＮｉクラッドで形成され、アークの発生によっ
てはすぐに消耗されないように構成されている。接点材
２１下部に設けられた母材２２は銅によって形成されて
いる。また、ターミナル（導通用接点）２３は、可動接
点５との摺動接触により通常時の導通が行われるもので
あり、銅板にＡｇメッキ２４が施されたものからなる。
これにより、可動接点５と安定した良好な接触状態を保
つことができる。母材２２はターミナル（導通用接点）
２３に、かしめた状態で接続されている。

【００１２】次に、上記構成でなるスイッチ装置１の動
作について図２及び図３を参照して説明する。図２はス
イッチ装置１のオン動作時における可動接点５とＮＯ接
点２との位置関係の変化を示す図、図３はスイッチ装置
１のオフ動作時における可動接点５とＮＯ接点２との位
置関係の変化を示す図である。スイッチ装置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、図２の‘ＯＮ点直
前’に示すように、ＮＯ接点２がオフ（開）状態にあ
る。この状態から、スイッチ装置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ＣＯＭ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４の山形状部を通過すると、まず、可
動接点５はＮＯ接点２側へ傾き、図２の‘アーク用接点
ＯＮ点’に示すように、突出して設けられている接点材
２１（アーク用接点）と接触してＮＯ接点２がオン状態
となる。

【００１３】この状態から、さらに可動接点５がＮＯ接
点２側へスライドしながら傾くと、図２の‘導通用接点
ＯＮ点’に示すように、可動接点５はターミナル（導通
用接点）２３とも接触する。その後、可撓接点５がさら
に図２の矢印方向にスライドすると、‘導通用接点ワイ
ピング’に示すように、可動接点５はターミナル（導通
用接点）２３上を摺動移動（ワイピング）し、可動接点
５は、接点材２１と離れターミナル（導通用接点）２３
との間で導通する。すなわち、可動接点５は、その開閉
時に、まず、接点材２１と接触し、次にターミナル（導
通用接点）２３と接触するという２段階に分かれて接触
するように構成されている。

【００１４】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
側へ傾く。このとき、まず、可動接点５は、上述の‘導
通用接点ワイピング’に示すようなターミナル（導通用
接点）２３とのみ接触した状態から‘導通用接点ＯＮ
点’で示す状態を経て、図３の‘開離点’に示すよう
に、ターミナル（導通用接点）２３とは非接触で、接点
材２１のみと接触した状態となる。この状態から、可動
接点５がさらにＮＣ接点３側へスライドしながら傾くと
同図の‘開離直後’に示すように、可動接点５は接点材
２１から開離し、図１に示した元の状態（オフ状態）に
戻る。この開離時には、可動接点５と接点材２１との間
でアークが発生する。従って、ターミナル（導通用接
点）２３ではアークが発生せず、通常導通時の接触面と
してのみ機能し、清浄なままである。可動接点５とＮＯ
接点２との開閉が繰り返されると、接点開離時のアーク
発生によって、接点材２１が次第に消耗していく。

【００１５】可動接点５とＮＯ接点２との開閉が繰り返
され、接点材２１の消耗が進むと、スイッチ装置１のオ
フ動作時において、図３の‘アーク用接点消耗時開離
点’に示されるように、可動接点５は接点材２１と接触
することなく、いきなりターミナル（導通用接点）２３
から開離するようになる。この場合、可動接点５とター
ミナル（導通用接点）２３との間でアークが発生するこ
とになるため、Ａｇメッキ２４が施されているターミナ
ル（導通用接点）２３は劣化していくことになり、最終
的にはスイッチ装置１は寿命に至ることになる。

【００１６】スイッチ装置１の適用例について図４を参
照して説明する。図４はスイッチ装置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、スイッチ装
置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４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、モータＭに流れる電流
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。

【００１７】このように、本実施形態のスイッチ装置１
によれば、可動接点５とＮＯ接点２は、その接点開閉時
に、接点材２１とターミナル（導通用接点）２３とで２
段階に分かれて接触するように構成されているため、接
点材２１部分でのみアークが発生し、ターミナル（導通
用接点）２３ではアークが発生しないので、アークの発
生によるターミナル（導通用接点）２３の劣化をなくす
ことができる。これにより、通常の接点開閉機構のよう
にアークの発生を原因としてターミナル（導通用接点）
２３のＡｇメッキ２４が荒れ、接点同士の接触抵抗が増
加するといったことがなくなるため、接点開閉時のター
ミナル（導通用接点）２３における発熱は、材料初期の
接触抵抗による発熱のみとなる。従って、接点の開閉回
数が増加しても、導通時のターミナル（導通用接点）２
３における発熱量は初期品と変わらず、ターミナル（導
通用接点）２３でアークを発生し始めるまでは安定した
性能を発揮することができる。また、アークで劣化して
いく部分で導通することがないので、接点材２１は必要
最小限の大きさで、安価な耐アーク性に優れていなくて
もよい材料を使うことができるので、その分、コストダ
ウンを図ることができる。

【００１８】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、接点開閉の繰り返しによるアーク発生で接点材
２１が消耗し、可動接点５がターミナル（導通用接点）
２３から直接開離するようになった場合、ターミナル
（導通用接点）２３でアークが発生することにより、Ａ
ｇメッキ２４が施されたターミナル（導通用接点）２３
が劣化することで、スイッチ装置１が寿命に至るように
構成されているが、この構成に限定されるものではな
い。例えば、ターミナル（導通用接点）２３の近傍に、
アークによる発熱で溶解する樹脂を設けた構成としても
よい。この例を図５に示す。同図（ａ）（ｂ）におい
て、２５は接点材２１がなくなったときアークの発生す
る範囲を示し、２６は絶縁皮膜となる樹脂であり、
（ａ）は樹脂２６がターミナル２３の外側にあるとき、
（ｂ）はターミナル２３の中にあるときを示している。

【００１９】ターミナル（導通用接点）２３でアークを
発生し始めると、樹脂２６のすぐ近くで発生するアーク
による熱と放熱効果の高いＡｇメッキの取れた状態で可
動接点５とターミナル（導通用接点）２３が接触して通
電することによる発熱から、樹脂２６が溶解し、ターミ
ナル（導通用接点）２３の上に樹脂被膜による絶縁層を
形成する。この構成によれば、ターミナル（導通用接
点）２３に樹脂皮膜が形成されることで、可動接点５と
ＮＯ接点２とを確実に導通不能に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、正確に
スイッチ装置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てより安全なスイッチ装置を
作成することができる。

【００２０】

【発明の効果】以上のように請求項１又は請求項２に記
載の発明に係るスイッチ装置によれば、固定接点と可動
接点との接離時において、アークが発生する部分と、通
常導通時の接触面とを別々に設定することが可能になる
ので、アーク発生による通常導通時の接触面の劣化を極
力少なくすることができ、通常導通時の接触面の性能を
安定させることができる。また、通常導通時の接触面部
はアーク発生による影響を受けないので、アークの発生
によって通常導通時の接触面部が荒れて接点同士の接触
抵抗が増加するといったことがなくなり、通常の導通接
触面部における発熱は、材料初期の接触抵抗による発熱
のみとなる。これにより、接点の開閉回数が増加して
も、導通時の発熱量は初期品と変わらず、スイッチ装置
が寿命に至るまで安定した性能を発揮することができ
る。

【００２１】また、請求項３に記載の発明に係るスイッ
チ装置によれば、スイッチ装置の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、ス
イッチ装置を寿命に至らせることができる。そのため、
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、必要耐久回数に
対して適正な接点ボリュームまたは接点材を使用するこ
とができ、製造コストを低減することができる。また、
アークの発生により、通常導通時の接触面部が劣化する
と、接触抵抗の増加、接点材のボリューム減少による放
熱性の低下等を原因として熱を発生するが、この熱量が
小さいうちに、可動接点と固定接点とが導通不能になる
ように設定しておけば、発熱によるＣＯＭ接点（４）の
沈み込み、または、可動接点（５）とＣＯＭ接点（４）
の機械摺動による摩耗によってＣＯＭ接点（４）が完全
に消耗したりすることにより、可動接点（５）を介して
ＮＣ接点（３）とＮＯ接点（２）が短絡したり、接点状
態の悪化による純粋な発熱量の増大等によるスイッチ焼
損の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。

【図２】スイッチ装置のオン動作時における可動接点と
ＮＯ接点との位置関係の変化を示す図である。

【図３】スイッチ装置のオフ動作時における可動接点と
ＮＯ接点との位置関係の変化を示す図である。

【図４】スイッチ装置が適用されたスイッチ回路の一例
を示す図である。

【図５】ターミナル（導通用接点）の近くにあり、アー
クによる熱で溶解して絶縁被膜となる樹脂を設けたスイ
ッチ装置の要部斜視図である。

【符号の説明】

１ スイッチ装置 ２ ＮＯ接点（固定接点） ５ 可動接点 ２１ 接点材（アークが発生する部分） ２３ ターミナル（導通用接点、通常導通時の接触面
部）

Claims (3)

【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
   うスイッチ装置において、 可動接点と、この可動接点が接離される固定接点とを備
   え、 前記可動接点と固定接点は、その接点開閉時に２段階に
   分かれて接触する接点開閉機構とされたことを特徴とす
   るスイッチ装置。
2. 【請求項２】 前記接点開閉機構は、接点の開閉時にア
   ークが発生する部分と、通常導通時の接触面部とからな
   ることを特徴とする請求項１に記載のスイッチ装置。
3. 【請求項３】 通常導通時の接触面部の近傍にアークに
   よる発熱で溶解する樹脂部分を設け、前記アークが発生
   する部分が消耗して前記通常導通時の接触面部において
   アークが発生するようになったとき、その発熱により前
   記樹脂部分が溶解し、前記接触面部に樹脂皮膜が形成さ
   れるようにしたことを特徴とする請求項１又は請求項２
   に記載のスイッチ装置。