JP2008300312A - 圧力スイッチ - Google Patents

Abstract

【課題】ダイヤフラムのバネ特性のバラツキを小さくすることでスイッチ特性を安定させる。
【解決手段】導電性のボディ２に形成された収納孔２ｄにダイヤフラム構造部材３と皿バネ５が圧入され、その上からターミナルピン８が一体に形成された絶縁性のカバー４が収納され、前記ボディ２の上端のカシメ部２ｃでカシメることで圧力スイッチ１が形成される。ダイヤフラム構造部材３は金属製のアッパーカバー３ａとロアカバー３ｃで金属製のダイヤフラム３ｂを挟持し、外周の溶接部３ｄをレーザー溶接することで一体化されている。ロアカバー３ｃの周縁にプレス加工により発生した下向きの加工ダレは、ボディ２の収納孔２ｄの底面の周縁部に形成されたバリ収納凹部７に収納される。レーザー溶接を採用したことにより、ダイヤフラム３ｂの熱歪みが少なくなることで、バネ特性のバラツキが小さくなりスイッチ特性が安定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ボディアース構造とされた圧力スイッチに関する。

従来より、自動車等に用いられる圧力スイッチでは、該圧力スイッチが取り付けられた車両機器などへの導電路を形成し、ボディアース構造とすることが行われている。
特許文献１では、金属からなる導電性のボディ（継手）内にスイッチの一方の接点となる金属からなるダイヤフラムを備えたダイヤフラム構造部材を収納し、前記ボディと前記ダイヤフラムとの電気的導通をとる皿バネを前記ダイヤフラム構造部材の上に収納し、さらに絶縁物からなるガイド部材、端子台等を収納して、前記ボディの円周上端をカシメることで圧力スイッチを形成している。
また、特許文献２には、ボディにダイヤフラム構造部材を圧入し、その上に外周にボディに圧接する圧接部が形成された皿バネを載置して、コネクター部の一部を押し当てることにより、皿バネのボディへの接触圧を高める構造を備えた圧力スイッチが記載されている。
特開２００４−０９５５３１号公報 特開２００２−３４３２０７号公報

上述した従来の技術では、皿バネの内周を絶縁物からなるガイド部材とダイヤフラム構造部材とで挟持することで皿バネとダイヤフラム構造部材の電気的導通を図り、皿バネの外周をボディの内周に当接することで皿バネとボディの導通を図ることでダイヤフラム構造部材とボディの電気的導通がなされる構造になっている。
ここで、前記ダイヤフラム構造部材は金属製のアッパーカバーとロアカバーで金属製のダイヤフラムを挟持し、外周部をプラズマ溶接で溶接することにより一体とされていた。
しかし、プラズマ溶接は熱容量が大きいため、溶接時にダイヤフラムが加熱され、ダイヤフラムのバネ特性のばらつきが大きくなるという問題があった。
そこで、ダイヤフラムのバネ特性のばらつきを小さくするために溶接をレーザー溶接で行うことが考えられる。この場合には、ダイヤフラムが加熱されないためダイヤフラムのバネ特性のばらつきが大きくなることはないが、スポット径が小さいためダイヤフラム構造部材のロアカバーの円周上には加工時（プレス抜き時）に発生する加工ダレ（バリ等）が溶融できないため、前記加工ダレを取り除く処理工程、例えば、加工ダレを削り取る工程を必要とした。なお、従来のようにプラズマ溶接を行うときには熱容量が大きいため、溶接時に加工ダレも一緒に溶かし込まれていたので加工ダレを取り除く工程は不要であった。

そこで本発明は、このような問題を鑑み、ダイヤフラムのバネ特性を安定させることで安定したスイッチ特性と製造が容易な圧力スイッチを提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明の圧力スイッチは、ダイヤフラムをアッパーカバーとロアカバーとで挟持して溶接することで一体に形成されたダイヤフラム構造部材と、その一端が外部のコネクターと結合可能なターミナルピンと一体に形成され、前記ターミナルピンの他端に固定結合した電気的接点部材を収納する絶縁性のカバーと、前記ダイヤフラム構造部材と前記カバーとを収納する導電性のボディとを少なくとも備えた圧力スイッチであって、前記導電性のボディは、前記ダイヤフラム構造部材のロアカバーの外周に加工時に形成された加工ダレを収納する凹部を備えたものである。
また、前記ダイヤフラム構造部材はレーザー溶接により一体に形成されたものである。

このような本発明の圧力スイッチによれば、ボディにダイヤフラム構造部材のロアカバーの外周の加工バリ（ダレ）を収納する凹部を設けたことで、ダイヤフラム構造部材をレーザー溶接により製造したときであっても、加工バリを削除するための新たな製造工程を増やす必要がなく、さらに、ダイヤフラムのバネ特性のバラツキが小さくすることができることから、スイッチ特性が安定した安価な圧力スイッチを提供することができる。

図１は、本発明の圧力スイッチ１の一実施の形態の構成を示す断面図である。
この実施の形態の圧力スイッチは、ダイヤフラム構造部材のダイヤフラムを接点の一端とし、該ダイヤフラムを後述するボディ２と電気的導通をとる構造のボディアース（車体等に）を形成する圧力スイッチである。
図１において、２は、中央に圧力導入孔２ａ１を備え、圧力スイッチ１を変速機等の車両機器に固定することでボディアースをする固定部２ａと、前記圧力導入孔２ａ１の他端に後述するダイヤフラム構造部材３を圧入し、カバー４を収納する円筒状の収納孔２ｄと、該収納孔２ｄに前記カバー４を収納後、上端をカシメることで圧力スイッチ１を形成するカシメ部２ｃとを備え、前記収納孔２ｄの底面に、前記ダイヤフラム構造部材３を円周状で圧接する第１の突設部２ｂと、後述するダイヤフラム構造部材３のロアカバー３ｃの加工ダレを収納するバリ収納凹部７と、前記圧力導入孔２ａ１からの圧力媒体を封止するシール部材９を収納する第１のシール溝１０とを備えた金属からなる導電性のボディである。

３は、前記圧力導入孔２ａ１からの圧力媒体の加圧により中央部が図中上方に変形又は反転し、後述する固定接点１４と接触することで電気的導通し電気的接点となる金属製のダイヤフラム３ｂと、前記ダイヤフラム３ｂを溶接時に押さえるとともに前記ボディ２とのシール面を形成し、中央に前記圧力導入孔２ａ１に連通する円形の孔を備えた金属製のロアカバー３ｃと、前記ダイヤフラム３ｂが前記圧力導入孔２ａ１からの圧力媒体の加圧により上方向に変形又は反転したときに前記ダイヤフラム３ｂのストッパーとなるとともに、固定接点１４が収納できる程度の円形の孔を中央に備えた金属製のアッパーカバー３ａとからなり、ダイヤフラム３ｂをロアカバー３ｃとアッパーカバー３ａで挟持させて外周の溶接部３ｄをレーザー溶接することにより一体に形成されたダイヤフラム構造部材である。
このように、ダイヤフラム構造部材３をレーザー溶接で一体としたことで、プラズマ溶接により一体化した場合と比べてダイヤフラム３ｂに供給される熱量を少なくすることができるため、ダイヤフラム３ｂの熱歪を小さくすることができ、ダイヤフラム３ｂのバネ特性のばらつき、ひいてはスイッチ特性のばらつきを少なくすることができる。

４は、上方にコネクタ収納部４ａと、下部に円形凹部の形状をした接点部材収納部４ｂと、前記接点部材収納部４ｂを形成する外周下部に円周にわたって設けられた第２の突設部４ｃと、外周側面に前記接点部材収納部４ｂを外部をシールするシール部材９を収納する第２のシール溝１１とを有し、圧力信号を外部に取りだすターミナルピン８をその一端が前記コネクタ収納部４ａに突出し、他端が前記接点部材収納部４ｂ内に位置するように一体に形成もしくは嵌合させた絶縁体（樹脂）からなるカバーである。なお、ターミナルピン８はカバーに差し込んで固定するようにしてもよい。
図示するように、前記第２の突設部４ｃの端部（突設面）は、ダイヤフラム構造部材３の上面と平行な平坦面とされており、突設面の内側と外側は曲面とされている。

５は、前記ダイヤフラム構造部材３（アッパーカバー３ａ）の上面と前記カバー４の第２の突設部４ｃとの間に前記ボディ２の内周部に圧接する形態で組み込まれる皿バネである。この皿バネ５により、前記ボディ２と前記ダイヤフラム３ｂとの間の電気的接続が確実なものとされる。
図２は、前記皿バネ５の変面図とその断面図である。
図示するように、皿バネ５は、円盤形状の金属板（例えば、ステンレス）の外周を歯車形状に凹凸に加工し、ａ−ａ断面図に示すように、凸部を上方向に曲げて外側バネ部５ａとして形成し、また、内側を円形に切り欠き、内周より前記外側バネ部５ａで形成される凹部（外側バネ部を形成する凸部の間の凹部）に向けて切欠き部５ｄを形成し、前記切欠き部５ｄで形成された凸部の略中間で下方向に折り曲げて内側バネ部５ｂと板部５ｃを形成したものである。
このように、皿バネ５は、外側に歯車形状に形成された凸部を上方向に折り曲げられた上向き形状の外側バネ部５ａと、内側内周から前記外側バネ部５ａの凹部に向けての切欠き部５ｄにより形成された凸部を下側に折り曲げて形成した下向き形状の内側バネ部５ｂと、前記外側バネ部５ａと前記内側バネ部５ｂの中間の平坦な板部５ｃを有しており、前記外側バネ部５ａの端部が前記ボディ２の内周に圧接し、前記内側バネ部５ｂの端部が前記ダイヤフラム構造部材３の上部に圧接するようになされている。

図１において、１２は、前記ターミナルピン８の接点部材収納部４ｂ内に位置する部分に形成される接点バネ固定部である。
１３は、一端が前記ターミナルピン８の一端に形成される前記接点バネ固定部１２にスポット溶接もしくはカシメで固定され、他端が固定接点１４にスポット溶接もしくはカシメで固定されるＵ字形状の導電性材料（金属）からなる接点バネである。この接点バネ１３により、前記ダイヤフラム３ｂが変形又は反転して接点がＯＮとなったときの衝撃が吸収される。
１４は、前記圧力導入孔２ａ１から所定の圧力をダイヤフラム３ｂが受け、ダイヤフラム３ｂが変形又は反転したとき該ダイヤフラム３ｂと接触して、前記ボディ２と前記ターミナルピン８を導通状態にする電気接点を備えた固定接点である。

このように構成された圧力スイッチ１において、前記ボディ２の収納孔２ｄに前記ダイヤフラム構造部材３を圧入し、その上に前記皿バネ５を圧入し、前記カバー４を載置して前記ボディ２のカシメ部２ｃをカシメることで、これらが一体化され、圧力スイッチ１とされる。このとき、前記カバー４の第２の突設部４ｃの端部に形成されている平坦部が前記皿バネ５の板部５ｃに当接し、皿バネ５の内側バネ部５ｂが前記ダイヤフラム構造部材３の上に圧接固定されとともに、その外側バネ部５ａが前記ボディ２の収納孔２ｄの内周に圧接される。また、前記ダイヤフラム構造部材３のロアカバー３ｃの周縁部に下向きにプレス抜きにより発生した加工ダレ（バリ）があったとしても、該加工ダレは前記ボディの収納孔２ｄの底面の周縁部に形成されたバリ収納凹部７に収納されるため、問題となることはない。

図３は、皿バネ５をボディ２に組み込んだ状態を示す図１の一部拡大図である。
上述のように、カバー４をボディ２のカシメ部２ｃでカシメることで、皿バネ５の板部５ｃは、前記カバー４の第２の突設部４ｃの端部の平坦部により前記ダイヤフラム構造部材３の上面に圧接固定される。
皿バネ５がこのように圧接固定されることで、図示するように、その内側バネ部５ｂと板部５ｃでへの字形状のバネが構成され、内側バネ部５ｂの端部がダイヤフラム構造部材３と圧接し、また、外側バネ部５ａの端部とボディ２が圧接してダイヤフラム３ｂとボディ２が電気的に導通してボディアースを形成する。
ここで、前記カバー４の第２の突設部４ｃは、図３に示すように、前記平坦部の内側及び外側がともに断面が曲面状に形成されている。すなわち、平坦部の外側が、前記皿バネ５が組み込まれたときに、その外側バネ部５ａの端部が前記ボディ２の内周に当接することによる外側バネ部５ａの撓み曲面Ａと、前記カバー４の第２の突設部４ｃの外側の曲面Ｂとが略等間隔のほぼ等しい形状を有する曲面となるようにされている。また、第２の突設部４ｃの平坦部の内側も曲面状に形成されている。このように、前記カバー４の第２の突設部４ｃが前記外側バネ部５ａの支点の内側である板部５ｃで圧接し、第２の突設部４ｃの両側が曲面となる構成とすることにより、前記皿バネ５を塑性変形させることがなく、前記外側バネ部５ａ及び前記内側バネ部５ｂと板部５ｃとで形成されるへの字形状のバネ部がともに安定したバネ特性を有するものとすることができるという効果がある。
したがって、内側バネ部５ｂの端部とダイヤフラム構造部材３のアッパーカバー３ａの上面、及び、外側バネ部５ａとボディ２の内周面が、ともに、安定した大きな接触圧で圧接され、ダイヤフラム構造部材とボディの電気的導通を安定したものとすることができる。

また、図３に示す３ｅは、前記ダイヤフラム構造部材３のロアカバー３ｃをプレス加工により製造するときに発生する外側外周のバリ（ダレ）を示している。図示するように、本発明においては、この加工ダレ３ｅは、前記ボディ２の収納孔２ｄの底面の周縁部に形成されたバリ収納凹部７に収納されている。
このような構成とすることで、前記ダイヤフラム３ｂを前記アッパーカバー３ａとロアカバー３ｃとで挟持し、外周の溶接部３ｄをレーザー溶接により溶接して前記ダイヤフラム構造部材３を製造したときであっても、前記ロアカバー３ｃの周縁にプレス加工により発生した加工ダレを削り取るなどの加工工程が不要となるため、製造工程がシンプルになり、安価な圧力スイッチを製造することができる効果がある。

なお、上述した実施の形態においては、ダイヤフラム自体が接点の一方となり、また、皿バネを使用することによりボディアースを確実なものとする圧力スイッチを例にとって説明したが、本発明は、ダイヤフラムをアッパーカバーとロアカバーで挟持し、外周を溶接することにより一体とされたダイヤフラム構造部材をボディに収納する形態の圧力スイッチであれば、同様に適用することができる。

本発明の圧力スイッチの一実施の形態の構成を示す断面図である。 皿バネの変面図とその断面図である。 皿バネを実際にボディに組み込んだ状態を示す一部拡大図である。

符号の説明

１：圧力スイッチ、２：ボディ、２ａ：固定部、２ａ１：圧力導入孔、２ｂ：第１の突設部、２ｃ：カシメ部、２ｄ：収納孔、３：ダイヤフラム構造部材、３ａ：アッパーカバー、３ｂ：ダイヤフラム、３ｃ：ロアカバー、３ｄ：溶接部、３ｅ：バリ、４：カバー、４ａ：コネクタ収納部、４ｂ：接点部材収納部、４ｃ：第２の突設部、５：皿バネ、５ａ：外側バネ部、５ｂ：内側バネ部、５ｃ：板部、５ｄ：切欠き部、７：バリ収納凹部、８：ターミナルピン、９：シール部材、１０：第１のシール溝、１１：第２のシール溝、１２：接点バネ固定部、１３：接点バネ、１４：固定接点

Claims (2)

1. ダイヤフラムをアッパーカバーとロアカバーとで挟持して溶接することで一体に形成されたダイヤフラム構造部材と、
   その一端が外部のコネクターと結合可能なターミナルピンと一体に形成され、前記ターミナルピンの他端に固定結合した電気的接点部材を収納する絶縁性のカバーと、
   前記ダイヤフラム構造部材と前記カバーとを収納する導電性のボディとを少なくとも備えた圧力スイッチであって、
   前記導電性のボディは、前記ダイヤフラム構造部材のロアカバーの外周に加工時に形成された加工ダレを収納する凹部を備えたことを特徴とする圧力スイッチ。
2. 前記ダイヤフラム構造部材はレーザー溶接により一体に形成されたものであることを特徴とする請求項１記載の圧力スイッチ。

Images