JPS62103931A

JPS62103931A - 電気的傾斜スイツチ

Info

Publication number: JPS62103931A
Application number: JP61245613A
Authority: JP
Inventors: ロナルド・デビツド・ケンバリイ
Original assignee: Allied Corp
Current assignee: Allied Corp
Priority date: 1985-10-28
Filing date: 1986-10-17
Publication date: 1987-05-14
Also published as: US4628160A; EP0223947A2; EP0223947A3

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の利用分野〕本発明は、ある角度の傾斜に応じて、電気回路を閉じる
電気的傾斜スイッチに関する。

〔発明の背遣〕

電気的スイッチは、一般に最小限、一対の電気的接点と
、上記接点間の！気的接続を形成および遮断する可動部
材とから成っている。電気的傾斜スイッチは、−位置か
ら他の位置への物理的移動に応答し、通常開いている回
路を閉じるか、または逆に作用する。電灯回路に使用さ
れている代表的な水銀スイッチは、それに接続された電
気接点を備えたガラス球を有し、このガラス球が一方向
に傾斜すると、液体水銀の玉が一端にころがシ、２つの
接点間の回路を閉じ、また逆方向に傾斜すると、水銀は
接点から離れる方向にころがり、回路は開放でれる。こ
のようなスイッチは−りの平面においてのみ可動である
。同様のスイッチは、サーモスタット、調湿器等におい
ても使用されている。また、アナログ基準に基づいて基
準位置からの傾斜を測足しかつ傾斜が所定のレベルに至
る時信号を供給するように配ｔ−ｇれた電気的傾斜計も
ある。しかし、これら傾斜計も、一つの平面においての
み動作する。このような機構の組合せによυ、むろん複
数の平面における傾斜を検出することもできるが、多く
の平面のまわりの角運動を検出するために使用てれる場
合には、十分とは言えなかった。

本出願人は、画直紡から離れるあらゆる方向における所
定量を越える傾斜を検出し、機械化するのに非常に堅固
でしかもシンプルで、非常に小形でかつプリント回路板
に半田付は可能で、近くのコンパスと干渉しないような
非磁性で、比較的１１県広い動作温度の範囲にわたって
動作し、耐湿性で、その上破損することなくかなりの衝
撃や振動に耐え得るスイッチを必要としていた。さらに
、そのスイッチは、非常に苛性で、水素の濃い環境で動
作しなければならない。しかし、市販でれているスイッ
チ機構の中から本出願人の要求に合った傾斜スイッチを
見つけることはできなかった。ｒａ〜足のいく傾斜スイ
ッチを設計することに多大な努力が払われてきたが、本
発明のスイッチを開発する前に成功の見込みを示すもの
はほとんどなかった。

このような厳しい問題点は、時間的にも、またどのよう
な状況のもとでも確実に接触するという県件を満たすこ
とにるる。少くともめる設計においては、表面腐食が過
度の接触抵抗を生じる傾向があった。このような腐ｊＪ
、を避けるため部品を金めつきした場合でも、金は、ス
イッチの数えきＪｌないほどの何回もの開閉の結果欠け
た９はかれたりしがちなため、そのスイッチは衝撃や振
動テストに耐えるものではなかった。

〔発明の概要〕

本発明の傾斜スイッチは、中空の内部とその内面の周囲
に上面近くまで延びた凸状リッジとを有するほぼ円筒状
のキャップ部材と、なめらかな凹状面を形成している皿
状の上面を備えた平坦な円筒形のベース部材と、キャッ
プとベースとの間に介在する円筒状絶縁部材と、キャッ
プおよびベースに固定された電気的リードと、およびキ
ャップおよびベースの間に形成されたチェンノ（におい
て可動な球状接点部材とから成っている。この接点部材
は、スイッチが垂直方向に（キャップおよびベースの軸
に関して）位置する場合にはベースとだけ接触し、スイ
ッチが傾斜した時キャップの側ｔｍｉに向けていずれか
の方向にころがり、おる所定の角度において、内側凸状
リッジと接触して、回路ヲ閉じる。キャップ、ベースお
よび球状接点部材は、Ｋモネル（Ｋ　Ｍｏｎｅｔ）材料
でできている。

このにモネル材料は、優れた構造用特性と腐食抵抗を有
し、ぢらに優れた電気的接触をもたらす低い表面抵抗率
を有している。

また、広汎な衝撃および振動テストでも、破損、または
劣化でえも見られなかった。このようなテストにおいて
、球状ボールは凸状リッジと数えきれぬ回数、接触した
が、性能はほんのわずか変化しただけで、ヒステリシス
すなわちデッド・ノ（ンド（接触と接触解除との間の傾
斜角の差）は実質的に同じ′ｔまであった。以上のよう
に、本出願人は、前述したような優れた特性と、シンプ
ルなデザインを有し、時間的にもまた３６０　　の運動
にも一貫して作動し、また厳しい環境にもかかわらず腐
食の問題にも関係なく、小型でしかも非磁性材料ででき
ている傾斜スイッチを提供している。

以下、添付の図面に基づいて本発明の実施例に関して説
明する。

〔実施例〕

第１図および第２図に示したスイッチ１０は、円筒状側
壁を有する平坦な円筒状部材の形態のベース１２と、電
気的リード１６が取りつけられている平坦な底部１４と
、皿状の上面１８とを有している。この皿状の上面は、
以下に示した他の寸法と共同して目標の応答角を得るよ
うに選択された曲率を有する凹面である。環状絶縁部材
２０はベース１２を包囲してこれに取シクけられている
。

絶縁部材２０の内側および外側側面２２．２４は、ベー
ス部材１２の側面よシも高い。この絶縁部材は、ガラス
繊維強化ナイロンから形成されていることが望ましい。

円筒状キャップ２６は、ベース１２と絶縁部材２０とを
包囲しかつカバーしている。キャップ２６は、部材２０
の高石よシもわずかに低い内側側面と、中心（軸）から
側面に向けて十分な距離だけ延びている平坦な内側上面
２８と、内側側面の上部から半径方向内側に延び、かつ
上面と交わるようほぼＳ状の外形で１方にカーブしてい
る凸状リッジ３０を有している。電気的リード３１は、
キャップ２６の円筒状外壁に取りつけられている。凹状
上面１８上には球状接点部材すなわちボール３２が支持
されている。このボールは、図面においては垂直状態に
保持されている位置にあり、どのような方向に下り坂に
なってもボールは下り坂をころがる。傾斜が所定の角度
、たとえば１０度またはそれ以上になると、ボール３２
はころがって凸状リッジ３０に接触し、ベース１２とキ
ャップ２Ｂとの間の電気回路を接続する。この接触は、
スイッチが垂直方向から上記角度よりも小さい傾斜再度
、たとえば８．５度まで移動するまで保持嘔れている。

この角度まで移動した時、ボール３２はリッジ３０から
離れる方向にころがり、部材１２と２６との間の接触は
保たれなくなる。

絶縁部材１２の外側側ｔｈ］２４の上部は、キャップ２
６の内側側面の上部における内側曲面すなわち丸みを収
容するよう面とシされている。前述したように、この内
側側面の長では、絶縁部材２０の長さよシもわずかに短
く、絶縁部材２０は、ベース１２と絶縁部材２０が取り
つけられているプリント回路板（図示せず）からキャッ
プ２６を離。

間している。キャップ２６が、ベース１２に取シつけら
れている回路板にたまたま設けられている何らかの導体
トラックにショートしないようにてれていなければなら
ないので、間隔は、制御されている回路の電圧レベルに
よっても少くともいくらかは決定される。また、ベース
１２と接触しているトラックをキャップ２６と接触して
いるトラックから絶縁するよう、導体トラックを配置し
てもよい。この場合、上述したような間隔は必要ない。

ここで述べているスイッチは、約５ボルトの範囲で動作
し、少くとも２８ボルトｄ、ｃ、まで有効である。

前述したように、環状絶縁部材２０は、ガラス繊維強化
ナイロンで形成でれている。ベース１２、キャップ２６
および球状接点部材３２は、全てにモネル合金、たとえ
はモネルに５００で形成されている。この合金は、ボー
ル３２と凸状リッジ３０との間で数えきれないほど何回
繰返して接触しても変形しないような物理的強度を有し
ている。また、前述したスイッチは非常に腐食しやすい
環境用に設計されているが、上記合金はこのような環境
によく耐え、かつ高い表面抵抗を生じ碌い。ボール３２
は１．モネルに５００でできた市販てれているボールベ
アリングである。これよりは厳しくない環境で使用する
場合にも同様のスイッチが必要とてれ、苛酷な振動や衝
撃テストを必要としない場合には、部品１２．２６．３
２　　は真ちゅうでできていてもよい。なお、あまり苛
酷でない用途において有効な材料としては、当業者なら
他にもいろいろ考え得るでろろう。

スイッチの接点が閉じる傾斜角に影響する要因は、ベー
ス１２の皿状表面の半径、ボール３２の直径、およびハ
ウジングから凸状リッジ３０との接触点までの距離があ
る。これら寸法を適当に選択することにより、異なる所
定の傾斜角で閉じるスイッチを作ることができる。リッ
ジ３０は、ボール３２が絶縁部材２０とは接融せずにリ
ッジ３０と最初に接触するのに十分な距離だけキャップ
２６の内側側面から内側に通常離間でれている。垂直−
から約１０度で閉じるように設計妊れている本発明のス
イッチの直径は、約１．７ｚ＜　０．６９インチ）、高
さは約０．８４ｃｒｎ（０，３３インチ）で、ベース１
２の上面の皿状表面は約１．９ｃｒｒ１（０，７５イン
チ）の半径に形成されかつボール３２の直径は約０．４
８ｃｒｎ（０，１８７５インチ）である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による電気的傾斜スイッチの平面図、第
２図は第１図の２−２線に沿った断面図である。１０・・・・スイッチ、１２・・・・ベース１６　・　
・　・　・　リー　ド、　１８　・　・　・　・Ｊ：面
、　２０　・・・・絶縁部材、２２・・・・内側側面、
２４・・・・外側側面、２６・・・・キャップ、２８・
・・・内側上面、３０・・・・凸状リッジ、３１・　・
　・　・　リード。特許出願人　　アライド・コーポトション代理人　山川
政樹（ｅｂ１２名〕ｒ７ａ、１ μＺ＆、２

Claims

【特許請求の範囲】

（１）一対の電気的接点と、上記接点との間の電気的接
続を形成および遮断する可動部材とを含んでいる電気的
傾斜スイッチにおいて、内側壁面の周囲に延びかつ上面からは離間した内側リッ
ジを有するほぼ円筒状のキャップ部材と、滑らかな凹面
皿状の表面を有する上面を有するほぼ円筒状のベースと
、上記ベース部材に固定された内側表面と上記キャップ部
材の内側表面に固定された外側表面とを有するほぼ円筒
状の環状絶縁部材と、上記キャップとベース部材とに取りつけられた電気的リ
ードと、上記凹面皿状の表面上に支持され、かつ上記スイッチが
垂直線から所定量だけ傾斜した時上記リッジに向つて可
動で、上記スイッチを閉じる球状接点部材とから成るこ
とを特徴とする電気的傾斜スイッチ。
（２）特許請求の範囲第１項記載のスイッチにおいて、
キャップ、ベースおよび球状接点部材は、全てＫモネル
合金から形成されていることを特徴とする電気的傾斜ス
イッチ。
（３）特許請求の範囲第１項記載のスイッチにおいて、
キャップ部材の内側壁面は、上記キャップ部材が、ベー
スを支持している平坦面と接触しないよう、絶縁部材の
高さよりもいくらか短いことを特徴とする電気的傾斜ス
イッチ。
（４）特許請求の範囲第１項記載のスイッチにおいて、
キャップ部材の内側壁面は上記キャップ部材の高さの一
部だけに延び、上記キャップの内側上面は上記内側壁面
までの距離の一部だけに延び、半径方向内側に延びる表
面は上記内側壁面から延び、かつリッジは上記上面から
上記半径方向内側に延びる表面までのほぼ“Ｓ”字形凸
状表面に形成されていることを特徴とする電気的傾斜ス
イッチ。
（５）一対の電気的接点と、上記接点間の電気的接続を
形成および遮断する可動部材とを含んでいる電気的傾斜
スイッチにおいて：その高さのかなりの部分にわたつている直立した円筒状
表面を備えた内側壁面と、上記直立した表面の上部にお
いて半径方向内側に延びた表面と、上記直立した円筒状
表面に向けてかなりの距離だけ半径方向外側にその中心
線から延びた内側平坦上面と、上記平坦上面から上記半
径方向内側に延びた表面へほぼ“Ｓ”字形の断面でテー
パし、ほぼ環状リッジを形成する凸状表面とを有するほ
ぼ円筒状のキャップ部材と、上記部材に接続した第１電
気的リードとから成る第１部材；平坦な底面と、ほぼ円筒状の側面と、なめらかな凹形皿
状表面を有する上面とを有するベースと、それに接続さ
れた第２電気的リードとから成る第２部材；上記第２部材の円筒状側面と入れ子になるような内径と
、上記直立した円筒状表面よりわずかに小さい外径とを
有し、上記円筒状表面の高さよりもわずかに高い高さを
有し、さらに上記円筒状側面と上記直立した円筒状表面
とに固定されたほぼ円筒状の第３絶縁部材；および上記第２部材上に支持されかつ上記凹状表面上を可動な
球状接点部材にして、上記スイッチが所定量傾斜すると
、上記球状接点部材は上記第２部材の外端部の方へ移動
して上記凸状表面と接触し、上記第１および第２部材間
の電気回路を閉じるような直径を有する球状接点部材；を備え、上記第１および第２部材および上記球状接点部
材は全てＫモネル合金から形成されていることを特徴と
する電気的傾斜スイッチ。