JP2008300312A - 圧力スイッチ - Google Patents
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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
【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
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)
- 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。 - 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。
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