JP2800972B2 - 圧力応動金属ダイヤフラム、圧力応動装置及びスイッチ装置 - Google Patents
圧力応動金属ダイヤフラム、圧力応動装置及びスイッチ装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、設定点圧力の近くにおける中間部分によっ
て分離されていて、単位の変位に対して比較的大きな正
の圧力増加を示す最初と最期の立ち上がり部分を有する
圧力対変位関係を画定するように、加えられた圧力に応
動する圧力応動金属ダイヤフラム、圧力応動装置及びス
イッチ装置に関するものである。 （従来の技術） 自動車産業においては、種々の機能例えば混合気を、
マイクロプロセツサに基づく機関制御モジユール（EC
M）によつて制御して性能、燃料節用及び大気汚染物質
の排出に関して相当な改善を図ることが普通になつてい
る。近年、機関及び変速機の制御を一体化することによ
つて変速機系統の作動及び効率を改善するいくつかの試
みが為されている。これは変速機がECMと両立するとと
もに、入出力が電子的に可能であることを必要とする。
ギヤ転換を行うためにソレノイド弁が使用される一方式
は、ソレノイド弁の動作及び動作解除が生じたことを確
認する一手段として、ソレノイド弁組立体において圧力
スイツチを用いる。即ち、動作時に典型的に11.50kg/cm
2（165psig）台の大きさを以てソレノイド弁の出力側に
おける油圧流体の圧力に顕著な変化が生じる。この圧力
変化は、選択された圧力レベルの発生時に電気回路を開
閉し得る在来形のスナツプ動作する圧力応動スイツチを
用いて容易に感知され得る。そのような在来スイツチ
は、寸法と費用とに関する様々の総合要求を容易に満た
すようにされ得る。 （発明が解決しようとする課題） しかし、変速機の制御のために使用されるときは、25
00万サイクル台以上の期待可使命数が要求されるが、在
来形のスナツプ動作する圧力スイツチは前記期待命数よ
り著しく低い、即ちせいぜい100万サイクル台の期待命
数を有するに過ぎない。 従つて、本発明の目的は、極めて長い期待寿命を有す
るスイツチを提供することである。もう一つの目的は、
材料並びに組立ての双方に関して経済的に生産されるス
イツチを提供することである。さらにもう一つの目的
は、組立体としての較正を必要としないスイツチであつ
て、その較正がダイヤフラムの特徴と、固定接点の寸法
的位置決めとによつて本質的に制御されるものを提供す
ることである。さらにもう一つの目的は、2500万サイク
ルを超える期待寿命と、−40℃（−40゜F）から143.0℃
（300゜F）の温度範囲と、最高50Hzまでの循環応答能力
とを有する圧力応動スイツチを提供することである。本
発明のさらに他の一目的は、最小設定点差圧またはヒス
テリシスを有するスイツチと、±0.350kg/cm2（5psig）
内の規定圧力レベルで動作するようにされ得るスイッチ
を提供することである。 （課題を解決するための手段） 本発明は、印加される圧力に応答して変位可能な皿形
部分を持ち、圧力対変位の関係が、単位変位当たり比較
的大きな正の増加を示す最初と最期の立ち上がり部分
と、これらの最初と最期の立ち上がり部分との間に設定
点の圧力を含む中間部分とを有するように定められた圧
力応動金属ダイヤフラムにおいて、該ダイヤフラムの皿
形部分は制限されたくぼみに形成されていて、前記中間
部分において要求される単位変位に対する圧力が正の増
加であるが、前記最初と最期の立ち上がり部分の増加よ
りも実質的に小さいようになっていることを特徴とす
る。 また、本発明は、印加される圧力に応答して変位可能
な皿形部分を持ち、圧力対変位の関係が、単位変位当た
り比較的大きな正の増加を示す最初と最期の立ち上がり
部分と、これらの最初と最期の立ち上がり部分との間に
設定点の圧力を含む中間部分とを有するように定められ
た、該ダイヤフラムの皿形部分は制限されたくぼみに形
成されていて、前記中間部分において要求される単位変
位に対する圧力が正の増加であるが、前記最初と最期の
立ち上がり部分の増加よりも実質的に小さいようになっ
ている圧力応動金属ダイヤフラムを有する圧力応動装置
において、前記ダイヤフラムを受ける座を有する基底部
材と、前記ダイヤフラムにかかる差圧がない場合に凸状
である前記ダイヤフラムの面を流体圧力源に連結する装
置と、前記基底部材上に設けられ、かつ、流体圧力の変
動に応答する前記ダイヤフラムの移動に応答して作動さ
れるように前記ダイヤフラムに連結されている電気スイ
ッチとを含むことを特徴とする。 更に、本発明は、電気絶縁性を有する成形された基底
部材と、該基底部材内に成形された導電性導線パターン
とを含み、前記基底部材は選択された場所が切り取られ
て前記導線パターンの部分を露出させており、また、前
記基底部材は、前記導線パターンに連結された複数のピ
ン接続子と、前記基底部材に形成された複数のスイッチ
ステーションとを形成しているスイッチ装置において、
各前記スイッチステーションは圧力応動スイッチ組立体
を含み、この圧力応動スイッチ組立体は、前記基底部材
から延びていてスイッチ室を画定するほぼ円筒状の壁部
材と、この円筒状の壁部材内に配置され且つ前記スイッ
チ室に露出されている電気接触部材を形成する、前記導
線パターンの一部分と、印加される圧力に応答して変位
可能な皿形部分を持ち、圧力対変位の関係が、単位変位
当たり比較的大きな正の増加を示す最初と最期の立ち上
がり部分と、これらの最初と最期の立ち上がり部分との
間に設定点の圧力を含む中間部分とを有するように定め
られた円形の金属ダイヤフラムであって、該ダイヤフラ
ムの皿形部分は制限されたくぼみに形成されていて、前
記中間部分において要求される単位変位に対する圧力が
正の増加であるが、前記最初と最期の立ち上がり部分の
増加よりも実質的に小さいようになっており、前記電気
接触部材と電気的に接触して前記スイッチ室内に配置さ
れている、前記円形の金属ダイヤフラムとを含み、前記
スイッチ室は圧力源に接続可能であり、また、前記圧力
応動スイッチ組立体は、前記ダイヤフラムの下のほぼ中
央において前記円筒状の壁部材内の前記基底部材に配置
された中央接点と、前記圧力源から前記中央接点を密封
する装置と、スイッチが作動すると電圧信号が発生され
るように前記電気接触部材に接続された電流制限抵抗器
とを含むことを特徴とする。 （発明の作用及び効果） 本発明に従って、金属から成るダイヤフラムが、中心
皿形部分であってその一主面に凸面形状を有するもので
形成され、前記凸面形状は、漸増するたわみ（変位）が
比較的狭い設定点圧力を含む圧力範囲に達しそしてそれ
を超えるとダイヤフラムが比較的剛くて正圧力係数を有
することを示す圧力対たわみ（変位）曲線を前記中心皿
形部分の中心が有するように画成される。前記狭い圧力
範囲内においては、ダイヤフラムの有効ばね率は変化
し、ダイヤフラムは比較的柔軟で前記皿形部分の中心は
点（d1）から点（d2）まで移動し、負圧力係数を示さな
い。スイツチは、以下さらに詳細に説明されるように、
点（d2）と点（d1）との間に配置されるように位置され
る。圧力が漸減するにともなって、前記ダイヤフラムは
最小のヒステリシスを以て点（d2）から点（d1）へ移動
する。 点（d1）と点（d2）とに対応する圧力の差は極めて小
さい。かように圧力の差が小さいこと及びヒステリシス
がほとんどないことにより、ダイヤフラムの命数（寿
命）は著しく長くなる。更に、スイッチの較正をほとん
ど必要としないで済ませ得るようになる。 （実施例） 提案された変速機制御組立体が示される添付図面の第
１図には、それぞれ摩擦要素6,7,8,9を制御するソレノ
イド操作弁2,3,4,5に接続された油圧流体圧力供給源が
示される。感圧スイツチステーシヨン18,20,22が各のソ
レノイド操作弁2,3,4の出力管路とを連通して配置され
る。これら弁は定常的に通気されそして／または定常的
に与圧されており、動作状態は前記感圧スイツチによつ
て感知される。例えば、１個の弁が作動されてその出力
管路を該油圧流体圧力給源１と連通させるとき、感圧ス
イツチにおける圧力は概ね0kg/cm2（0psig）から11.50k
g/cm2（概ね165psig）まで急昇する。この圧力の変化
は、以下において説明されるように、電気信号に変換さ
れ、そしてこの電気信号はマイクロプロセツサに入力さ
れて各弁の動作または動作解除が行われたことが確認さ
れ得る。 特に第２図〜第８図を参照すると、番号10は全体とし
てスイツチ組立体を示し、該スイツチ組立体は、好適な
電気絶縁材料例えば成形され得るガラス充填熱塑性物質
から成るハウジング12であつて３個の感圧スイツチステ
ーシヨン18,20,22を配置する浅い凹所を画成する後壁14
及びそれから延びる側壁16を備えたものを有する。前記
ハウジング12はその内部に所望の導電体を成形されて形
成されることが好ましい。第５図において見られるよう
に、横断面によつて構成された平面24は、選択されたパ
ターンを以てそこに配置された導電通路25を示す。該パ
ターンは、それぞれの回路を隔離するために後壁14に形
成された開口（図示せず）を通じて成形作業後に該パタ
ーンの一部分を消去される黄銅のごとき好適な金属から
容易に型打ちされる。前記ハウジング12は、間に導電通
路25を挟設された２枚の同様の板状部材からも形成可能
であり、また、前記導電通路はもし希望されるならば前
記板状部材の一方の上に塗設され得ることは理解される
であろう。前記導電通路は前記スイツチステーシヨンに
位置される環状導電部分18a,20a、22aを有し、これら環
状導電部分は以下説明される目的のためそれぞれのプラ
ツトホーム部分18e,20e,22eを有し、そして導電トレー
ス18b,20b,22bがそれぞれ前記の環状導電部分からそれ
ぞれのピンP6,P8,P7まで延びている。ピンP4,P6,P8は前
記ハウジングの前半体に位置されているから第５図には
図示されていないが、それらは引出破線によつて表され
ている。第４図はピンP1−P8の配列を示す。ピンP5は導
電トレース26と接続され、導電トレース26は複数のばね
コネクタC5−C8まで延びている。ピンP3はばねコネクタ
C4まで延び、ピンP4はばねコネクタC2まで延び、ピンP1
はばねコネクタC3まで延び、そして最後にピンP2はばね
コネクタC1まで延びている。 層状の前記各環状導電部分18a,20a,22aによって画成
される空間内には、それぞれ中間接触子孔18c,20c,22c
と、複数個の通気穴18d,20d,22dが設けられる。これら
は第８図を参照して以下さらに詳細に説明されるであろ
う。 再び第２図を参照すると、後壁14は切除部分を形成さ
れており、それにより、前記ばねコネクタC1−C8、前記
環状導電部分18a,20a,22a並びにプラツトホーム部分18
e,20e,22e及び各プラツトホーム部分に対向する前記導
電トレース26の部分が露出される。選ばれた抵抗体R1,R
2,R3が、それぞれのプラツトホーム部分18e,20e,22eと
導電トレース26の対向部分との間に溶接されている。 前記後壁14は、それぞれのスイツチステーシヨンのた
めの円筒壁18f,20f,22fを形成されており、それらはス
イツチ動作空所を形成するようにそれぞれの環状導電部
分18a,20a,22aと整合されている。前記側壁16は前記ハ
ウジング12の外縁に沿つてパツキン溝30と、複数のボル
ト穴32とを形成されており、これらボルト穴は後板33
（第３図参照）を固定するとともに、前記ハウジング12
をソレノイド弁組立体34（第３図参照）に結合するのに
役立つ。複数の孔36が前記後壁14を貫いて延び、それに
より、材料を節減するとともに油溜めへの油抜きに役立
つ。シユラウド38がピンP1−P8を囲んで延び、それによ
りそれらを環境から隔離している。ねじ孔40がハウジン
グ12内に前記シユラウド38の内部において形成され、そ
れにより、めすコネクタ（図示せず）を結合する。 第６図は、便宜上前記シユラウド38の一部分が省かれ
そして前記抵抗体R1−R3を除いて図示された前記ハウジ
ング12の背面図が示される。第２図に示したパツキン溝
30と同様のパツキン42がプラットホーム部分18e,20e,22
eの周囲に形成される。各スイッチステーション18,20,2
2は強化リブ18g,20g,22gを設けられる。 次に、特に第８図〜第10図を参照して、前記スイツチ
ステーシヨンの一つが説明される。導電リベツト44が中
心接触子孔18c内に受けられそしてその一端46を、前記
環状導電部分18aの頂面（第８図で見るとき）上の平面
から選ばれた距離のところに前記導電リベツトの長手方
向軸線に沿つて配置されて、スイツチのための中心接触
子として働く。導電リベツトは孔18cと連続する後壁と
当接する肩48によつて固定され得る。前記導電リベツト
44の他端50は、良好なばね特性を有する良好な導電材料
例えばベリリウム銅から形成されるばね接触子52を係止
するように、張出した頭を形成される。ばね接触子52は
概ねＵ字形であり、その中間屈曲部を導電リベツト44に
よつて係止され、そしてその２本の脚の自由遠端部がハ
ウジング12の前方へ延びて、該ハウジング12に結合され
た接地金属板即ち前記後板33（第３図）と電気的に接続
する。代替的に、数個のスイツチの導電リベツト44は、
もし希望されるならば、接地された共通バスと接続され
得る。さらに、もし希望されるならば、前記中心接点は
他の導電通路25と一緒に前記ハウジング12内に成形され
得る。 良いばね特性を有する導電金属例えばステンレス鋼か
ら形成される概ね円筒形のダイヤフラム54が、円筒壁18
f内に受容され得るように、該円筒壁の内径よりも僅か
に小さい直径を形成されている。前記ダイヤフラム54の
中心部分56は、該ダイヤフラムの中心を第10図に示され
る量“d"だけ変位させて、その周縁部に沿つて平坦な環
縁58を残成して僅かに皿形にされた形状を有するよう
に、その弾性限度を超えて変形されている。前記ダイヤ
フラム54は環縁58を環状導電部分18a上に載置しそして
皿形にされたダイヤフラムの凸面形状部分を導電リベツ
ト44から遠ざかるように指向させて前記円筒壁18f内に
配置される。前記ダイヤフラム54に対する“O"リング圧
縮効果を最小限にするように、円筒壁18fの内径と概ね
同じ外径と、環縁58の内径より少し大きい内径とを有す
る“O"リング63が環縁58の頂面に配置されそして黄銅ま
たはその他好適な材料から成る円筒形のスリーブ64が円
筒壁18f内に抜差し自在且つ摺動自在に受容される。該
スリーブ64は“O"リング63に対して密閉力を及ぼしてス
リーブ64内に受容された流体の規定量以上が前記ダイヤ
フラム54を越過するのを阻止し得るように、“O"リング
63の内及び外径と同様な内及び外径を有する。かくのご
とき特別の適用において、空気を連続的に追放するため
に若干量の漏出が望まれる。この目的のため、スリープ
64は前記被制御漏出を許すようにそれらの外端で64.1に
おいて、毎分当たり作動流体100gの基準で、ノツチを形
成される、または、通気される。前記“O"リング63と接
触するスリープ64の端面66は、“O"リングに伝達される
力が容易に外方へ指向されて“O"リングのみならず円筒
壁18f及び環縁58に対しても及ぼされて密閉効果を最適
化するとともに上述のようにダイヤフラム54の較正に対
する圧縮効果を最小限にするように、外方へ向かつてテ
ーパ形状にされることが好ましい。第８図において認め
られるように、前記スリーブは僅かに側壁16を越えて延
びる。ソレノイド弁組立体34が第３図に示されるように
ハウジング12に結合されるとき、力はスリーブ64に対し
て加えられてそれを“O"リングに向かつて強く偏圧す
る。前記ソレノイド弁組立体34がハウジング12に結合さ
れたとき、感圧スイツチステーシヨン18のスリーブ64
は、変速機ソレノド弁を作動するのに使用される圧力給
源と連通して位置される。感圧スイツチテーシヨン20,2
2は他の変速機ソレノイド弁に同様に結合される。 前記ダイヤフラム54に皿形にされた形状を付与する結
果として、圧力（力）とダイヤフラム中心点変位との関
係は非直線（非線形）となる。例えば、そのような非直
線的関係は、スナツプ動作円板を形成するとき生じる。
そのような円板は、比較的剛性であり零圧力から該円板
の中心が、圧力が追加されることなしに、急速に円板外
縁が位置する平面を通過する臨界圧力レベルに達する漸
増圧力によつて比較的小さい変位を生じることを特徴と
する圧力対変位曲線を示す。ここで、スナツプ動作が漸
増するたわみを反映する負勾配によつて表される第11図
上で“スナツプ円板”と注記された曲線が参照される。
次のことが注目される。即ち、円板がスナツプ動作によ
つてその原形状に復するには、該円板に初めにスナツプ
動作をさせた圧力より低い圧力が到達されなくてはなら
ない。動作圧力（一方向に運動する）と動作解除圧力
（反対方向に運動する）との間の差は差圧またはヒステ
リシスとして知られ、そして第11図において認められる
ように、前記ダイヤフラム54の差圧はスナツプ動作円板
のそれに比べると比較的小さい。スナツプ動作は、その
急速なエネルギ解放が生じるまで応力の蓄増を伴う。そ
してこれら応力は結果的に円板の寿命を短くする。よっ
て、そのような円板は最小期待寿命が100万サイクルに
も及ぶような用途には不適当である。 もし前記円板がその膨出をより小さくして形成される
ならば、前記勾配の負部分は最小限にされ得、そして応
力の同時的削減によつて皆無にさえされ得、従つて該円
板の期待寿命は著しく増大されることが判明した。その
曲線が54a,54bを以て示される第11図において認められ
るように、漸増するたわみがd1とd2との間の設定点範囲
即ち較正範囲に達しそしてそれを超えると前記ダイヤフ
ラムは比較的剛くて正圧力係数を有し、前記較正範囲に
おいては、前ダイヤフラムの有効ばね率が変化してダイ
ヤフラムは比較的柔軟になり、ダイヤフラムの中心点が
圧力の僅少な増加によつて、何らの負勾配を生じること
なしに、相当移動することを特徴とする。即ち、正の力
または圧力がダイヤフラムの中心を曲線54a上に示され
る矢印の方向に動かし続けるために常に要求される。曲
線54bによつて認められるように、ヒステリシスは僅少
であり、僅かに低い圧力が変位に関係するに過ぎず、そ
れによつてダイヤフラムの中心は反対方向に移動する。 そのようなダイヤフラムを使用することが提供する利
点の一つは、前記一端即ち接触子面46の配置の厳密性
が、一貫する動作を得るのに著しく緩和されることであ
る。例えば、もし前記接触子面46が横座標上に示す点
“a"に配置されるならば、これは圧力Paにおける接触子
閉じ（前記ダイヤフラム〔54〕の中心〔60〕が接触子面
〔46〕と係合する）に相当する。しかしもし接触子面46
が例えば部品及び組立体における寸法公差または摩耗に
よつて点“b"に変位されたならば、接触子閉じは圧力Pb
において生じる。しかしこの圧力は、第11図において見
られるように、ほとんど同じ圧力である。対照的に、も
し“直線ばね”と注記される線によつて示される在来の
直線ばねを使用するならば、圧力P0における点“a"から
点“b"への接触子面の変位は、結果的に、圧力Prにおけ
る接触子閉じを生じる。この圧力は点“a"における圧力
よりも相当高く、従つて、多くの適用分野において較正
問題を生じる。かくのごとく、設定点範囲における圧力
の変化が最小であることによつて、本発明に基づいて作
られるスイツチは、固定接触子の適正配置を除き、多く
の適用分野においてその較正を必要としない。 本発明に従つてスイツチ装置を製作するとき、接触子
面46はその配置における小さな変化、動作圧力レベルに
対する影響を最小にする接触子面の熱効果または摩耗の
諸利点を保証するために、前記環縁58が位置する平面の 以内でダイヤフラム54の中心60と交差する導電リベツト
44の長手方向軸線上に配置さるべきである。ダイヤフラ
ムの下の壁の表面62は（第８図に見られるように）導電
リペツト44に向かう方向に僅かに下向きに輪郭されてお
り、それによつて、接触子面46がもし希望されるならば
ダイヤフラムの過度の過剰移動を防ぐと同時に前記環縁
58が位置する平面より低く配置されることを可能にす
る。接触子が摩耗するに従つて有効接触子閉鎖のための
最大利益を得るために、接触子は初めに前記範囲のd1側
に配置さるべきである。 本発明に従つて形成されるスイツチ組立体のために作
られたダイヤフラムは、0.10mm（0.0040in）の厚さを有
するステンレス鋼の薄板から製作され、環縁58のための
12.70mm（0.500in）の外径と、中心部分のための8.80mm
（0.350in）の直径を有した。このダイヤフラムは中心
部分60の変位“d"が0.20mm（0.008in）であるように形
成された。その結果、d2−d1の偏差は0.10mm（0.004i
n）になり、それは1.260kg/cm2（18psig）及び1.610kg/
cm2（23psig）の圧力にそれぞれ相当した。 設定圧力（これら圧力はd1及びd2に相当する）の種々
の異なる値は、ダイヤフラム54のための異なる厚さ、異
なる熱処理を用いることにより、または異なる材料を使
用することにより、または中心部分を形づくるのに用い
られるダイス組みの形状を修正することによつて獲得さ
れ得る。 “O"リング圧縮がダイヤフラムの較正に影響を及ぼさ
ないことを保証するために、止め18hが、第8a図に見ら
れるように、スリーブ64の下降運動を制限し、それに随
伴して“O"リングの圧縮を制限するように、円筒壁18f
に設けられ得る。 代替的に、液体の若干量の漏出は許容されるから、前
記スリープは第8b図において見られるように“O"リング
63が間に挟まれた２個の部分64a,64bから構成され得
る。スリーブ部分64bは何らかの横方向の力がダイヤフ
ラムへ伝達されるのを防止し、一方、“O"リング63はス
リーブ部分64aをダイヤフラムから電気的に絶縁する。 第12図は第２図〜第10図の実施例と同様であるが主面
の表面区域全体が皿形にされている、即ち前記ダイヤフ
ラム54の環縁58に相当する平坦な環縁区域を有しないダ
イヤフラム65を有する一実施例を図示する。しかし、ダ
イヤフラム65は第11図に示すダイヤフラム54のそれと同
じ圧力対たわみ曲線を有する。ダイヤフラム65は導電リ
ング66に形成された凹形環座64に配置される。第１の端
子68は導電性の壁70の下へ延びて好適な回路との結合を
可能にする。導電リベツト72が、前記環座64の中心と整
合されて壁70に設けられた孔74内に配置される。導電リ
ベツト72は頭部76を有し、該頭部は表面78と当接して、
前記ダイヤフラムの外縁部が横たわる平面から前記導電
リベツトの長手方向軸線に沿つて選択された距離のとこ
ろに接触子面の突起80の適正に位置させる。前記リベツ
トは82において張出した頭を形成し、該頭が第２の端子
として働いて前記端子68との回路を完成する。可撓膜84
がダイヤフラム65の上に受けられ、それにより、該ダイ
ヤフラムをその凹形環座64に確保するとともに、該ダイ
ヤフラムに圧力を伝達する。 第13図は前記ダイヤフラム54及び65と同じ方式で形成
されたダイヤフラムを使用する一実施例を示すが、この
実施例においては、ダイヤフラムは電流を通さず、それ
に代えて、その運動を伝達運動ピン88を介して可動接触
子腕90へ伝達する。可動接触子腕90はその一端において
片持ち式に取付けられて端子装置92に電気的に接続さ
れ、そして可動接触子94をその自由遠端に取付けられて
いる。該可動接触子94は端子装置98に電気的に接続され
た固定接触子96と係脱するように運動するようにされて
いる。かようにして、圧力給源86が前記ダイヤフラム65
の中心を運動させるのに十分なほど増圧されたとき、そ
の運動は、伝達運動ピン88に接触したのち、可動接触子
腕90に伝達され、そして可動接触子94を固定接触子96と
の係合から離脱させる。 設定点間の偏差が漸増する負圧力係数が生じないよう
に形成されるダイヤフラムは、結果的に可使命数に最大
の改善をもたらすから推奨されるが、僅少の負圧力係数
を生じるに過ぎないように形成されたダイヤフラムは、
もし差圧がダイヤフラムがこうむる応力を最小限にする
のに十分に小さいなら、若干の用途において使用可能で
ある。例えば、動作圧力の20％またはそれ以下、好まし
くは５％またはそれ以下、の差圧を有する如きダイヤフ
ラムは2500万サイクルを超えることが確認された。従つ
て概ね1.40Kg/cm2（20psi）の圧力で動作するようにさ
れたダイヤフラムの場合、0.280Kg/cm2（4psi）、好ま
しくは0.070Kg/cm2（1psi）、の差圧は、たとえ圧力対
たわみ曲線に対し僅少の負勾配が存在するとしても、多
くの用途に対して適正な可使命数を提供し得る。 以上開示された実施例の種々の修正形式が本発明の特
許請求の範囲内で可能であることは理解されるであろ
う。例えば、本発明に従つて製作されるダイヤフラム
は、圧力のみならず力を感知するのに使用され得、そし
てもし希望されるならば、温度の変化を感知するように
バイメタルから構成され得る。
て分離されていて、単位の変位に対して比較的大きな正
の圧力増加を示す最初と最期の立ち上がり部分を有する
圧力対変位関係を画定するように、加えられた圧力に応
動する圧力応動金属ダイヤフラム、圧力応動装置及びス
イッチ装置に関するものである。 （従来の技術） 自動車産業においては、種々の機能例えば混合気を、
マイクロプロセツサに基づく機関制御モジユール（EC
M）によつて制御して性能、燃料節用及び大気汚染物質
の排出に関して相当な改善を図ることが普通になつてい
る。近年、機関及び変速機の制御を一体化することによ
つて変速機系統の作動及び効率を改善するいくつかの試
みが為されている。これは変速機がECMと両立するとと
もに、入出力が電子的に可能であることを必要とする。
ギヤ転換を行うためにソレノイド弁が使用される一方式
は、ソレノイド弁の動作及び動作解除が生じたことを確
認する一手段として、ソレノイド弁組立体において圧力
スイツチを用いる。即ち、動作時に典型的に11.50kg/cm
2（165psig）台の大きさを以てソレノイド弁の出力側に
おける油圧流体の圧力に顕著な変化が生じる。この圧力
変化は、選択された圧力レベルの発生時に電気回路を開
閉し得る在来形のスナツプ動作する圧力応動スイツチを
用いて容易に感知され得る。そのような在来スイツチ
は、寸法と費用とに関する様々の総合要求を容易に満た
すようにされ得る。 （発明が解決しようとする課題） しかし、変速機の制御のために使用されるときは、25
00万サイクル台以上の期待可使命数が要求されるが、在
来形のスナツプ動作する圧力スイツチは前記期待命数よ
り著しく低い、即ちせいぜい100万サイクル台の期待命
数を有するに過ぎない。 従つて、本発明の目的は、極めて長い期待寿命を有す
るスイツチを提供することである。もう一つの目的は、
材料並びに組立ての双方に関して経済的に生産されるス
イツチを提供することである。さらにもう一つの目的
は、組立体としての較正を必要としないスイツチであつ
て、その較正がダイヤフラムの特徴と、固定接点の寸法
的位置決めとによつて本質的に制御されるものを提供す
ることである。さらにもう一つの目的は、2500万サイク
ルを超える期待寿命と、−40℃（−40゜F）から143.0℃
（300゜F）の温度範囲と、最高50Hzまでの循環応答能力
とを有する圧力応動スイツチを提供することである。本
発明のさらに他の一目的は、最小設定点差圧またはヒス
テリシスを有するスイツチと、±0.350kg/cm2（5psig）
内の規定圧力レベルで動作するようにされ得るスイッチ
を提供することである。 （課題を解決するための手段） 本発明は、印加される圧力に応答して変位可能な皿形
部分を持ち、圧力対変位の関係が、単位変位当たり比較
的大きな正の増加を示す最初と最期の立ち上がり部分
と、これらの最初と最期の立ち上がり部分との間に設定
点の圧力を含む中間部分とを有するように定められた圧
力応動金属ダイヤフラムにおいて、該ダイヤフラムの皿
形部分は制限されたくぼみに形成されていて、前記中間
部分において要求される単位変位に対する圧力が正の増
加であるが、前記最初と最期の立ち上がり部分の増加よ
りも実質的に小さいようになっていることを特徴とす
る。 また、本発明は、印加される圧力に応答して変位可能
な皿形部分を持ち、圧力対変位の関係が、単位変位当た
り比較的大きな正の増加を示す最初と最期の立ち上がり
部分と、これらの最初と最期の立ち上がり部分との間に
設定点の圧力を含む中間部分とを有するように定められ
た、該ダイヤフラムの皿形部分は制限されたくぼみに形
成されていて、前記中間部分において要求される単位変
位に対する圧力が正の増加であるが、前記最初と最期の
立ち上がり部分の増加よりも実質的に小さいようになっ
ている圧力応動金属ダイヤフラムを有する圧力応動装置
において、前記ダイヤフラムを受ける座を有する基底部
材と、前記ダイヤフラムにかかる差圧がない場合に凸状
である前記ダイヤフラムの面を流体圧力源に連結する装
置と、前記基底部材上に設けられ、かつ、流体圧力の変
動に応答する前記ダイヤフラムの移動に応答して作動さ
れるように前記ダイヤフラムに連結されている電気スイ
ッチとを含むことを特徴とする。 更に、本発明は、電気絶縁性を有する成形された基底
部材と、該基底部材内に成形された導電性導線パターン
とを含み、前記基底部材は選択された場所が切り取られ
て前記導線パターンの部分を露出させており、また、前
記基底部材は、前記導線パターンに連結された複数のピ
ン接続子と、前記基底部材に形成された複数のスイッチ
ステーションとを形成しているスイッチ装置において、
各前記スイッチステーションは圧力応動スイッチ組立体
を含み、この圧力応動スイッチ組立体は、前記基底部材
から延びていてスイッチ室を画定するほぼ円筒状の壁部
材と、この円筒状の壁部材内に配置され且つ前記スイッ
チ室に露出されている電気接触部材を形成する、前記導
線パターンの一部分と、印加される圧力に応答して変位
可能な皿形部分を持ち、圧力対変位の関係が、単位変位
当たり比較的大きな正の増加を示す最初と最期の立ち上
がり部分と、これらの最初と最期の立ち上がり部分との
間に設定点の圧力を含む中間部分とを有するように定め
られた円形の金属ダイヤフラムであって、該ダイヤフラ
ムの皿形部分は制限されたくぼみに形成されていて、前
記中間部分において要求される単位変位に対する圧力が
正の増加であるが、前記最初と最期の立ち上がり部分の
増加よりも実質的に小さいようになっており、前記電気
接触部材と電気的に接触して前記スイッチ室内に配置さ
れている、前記円形の金属ダイヤフラムとを含み、前記
スイッチ室は圧力源に接続可能であり、また、前記圧力
応動スイッチ組立体は、前記ダイヤフラムの下のほぼ中
央において前記円筒状の壁部材内の前記基底部材に配置
された中央接点と、前記圧力源から前記中央接点を密封
する装置と、スイッチが作動すると電圧信号が発生され
るように前記電気接触部材に接続された電流制限抵抗器
とを含むことを特徴とする。 （発明の作用及び効果） 本発明に従って、金属から成るダイヤフラムが、中心
皿形部分であってその一主面に凸面形状を有するもので
形成され、前記凸面形状は、漸増するたわみ（変位）が
比較的狭い設定点圧力を含む圧力範囲に達しそしてそれ
を超えるとダイヤフラムが比較的剛くて正圧力係数を有
することを示す圧力対たわみ（変位）曲線を前記中心皿
形部分の中心が有するように画成される。前記狭い圧力
範囲内においては、ダイヤフラムの有効ばね率は変化
し、ダイヤフラムは比較的柔軟で前記皿形部分の中心は
点（d1）から点（d2）まで移動し、負圧力係数を示さな
い。スイツチは、以下さらに詳細に説明されるように、
点（d2）と点（d1）との間に配置されるように位置され
る。圧力が漸減するにともなって、前記ダイヤフラムは
最小のヒステリシスを以て点（d2）から点（d1）へ移動
する。 点（d1）と点（d2）とに対応する圧力の差は極めて小
さい。かように圧力の差が小さいこと及びヒステリシス
がほとんどないことにより、ダイヤフラムの命数（寿
命）は著しく長くなる。更に、スイッチの較正をほとん
ど必要としないで済ませ得るようになる。 （実施例） 提案された変速機制御組立体が示される添付図面の第
１図には、それぞれ摩擦要素6,7,8,9を制御するソレノ
イド操作弁2,3,4,5に接続された油圧流体圧力供給源が
示される。感圧スイツチステーシヨン18,20,22が各のソ
レノイド操作弁2,3,4の出力管路とを連通して配置され
る。これら弁は定常的に通気されそして／または定常的
に与圧されており、動作状態は前記感圧スイツチによつ
て感知される。例えば、１個の弁が作動されてその出力
管路を該油圧流体圧力給源１と連通させるとき、感圧ス
イツチにおける圧力は概ね0kg/cm2（0psig）から11.50k
g/cm2（概ね165psig）まで急昇する。この圧力の変化
は、以下において説明されるように、電気信号に変換さ
れ、そしてこの電気信号はマイクロプロセツサに入力さ
れて各弁の動作または動作解除が行われたことが確認さ
れ得る。 特に第２図〜第８図を参照すると、番号10は全体とし
てスイツチ組立体を示し、該スイツチ組立体は、好適な
電気絶縁材料例えば成形され得るガラス充填熱塑性物質
から成るハウジング12であつて３個の感圧スイツチステ
ーシヨン18,20,22を配置する浅い凹所を画成する後壁14
及びそれから延びる側壁16を備えたものを有する。前記
ハウジング12はその内部に所望の導電体を成形されて形
成されることが好ましい。第５図において見られるよう
に、横断面によつて構成された平面24は、選択されたパ
ターンを以てそこに配置された導電通路25を示す。該パ
ターンは、それぞれの回路を隔離するために後壁14に形
成された開口（図示せず）を通じて成形作業後に該パタ
ーンの一部分を消去される黄銅のごとき好適な金属から
容易に型打ちされる。前記ハウジング12は、間に導電通
路25を挟設された２枚の同様の板状部材からも形成可能
であり、また、前記導電通路はもし希望されるならば前
記板状部材の一方の上に塗設され得ることは理解される
であろう。前記導電通路は前記スイツチステーシヨンに
位置される環状導電部分18a,20a、22aを有し、これら環
状導電部分は以下説明される目的のためそれぞれのプラ
ツトホーム部分18e,20e,22eを有し、そして導電トレー
ス18b,20b,22bがそれぞれ前記の環状導電部分からそれ
ぞれのピンP6,P8,P7まで延びている。ピンP4,P6,P8は前
記ハウジングの前半体に位置されているから第５図には
図示されていないが、それらは引出破線によつて表され
ている。第４図はピンP1−P8の配列を示す。ピンP5は導
電トレース26と接続され、導電トレース26は複数のばね
コネクタC5−C8まで延びている。ピンP3はばねコネクタ
C4まで延び、ピンP4はばねコネクタC2まで延び、ピンP1
はばねコネクタC3まで延び、そして最後にピンP2はばね
コネクタC1まで延びている。 層状の前記各環状導電部分18a,20a,22aによって画成
される空間内には、それぞれ中間接触子孔18c,20c,22c
と、複数個の通気穴18d,20d,22dが設けられる。これら
は第８図を参照して以下さらに詳細に説明されるであろ
う。 再び第２図を参照すると、後壁14は切除部分を形成さ
れており、それにより、前記ばねコネクタC1−C8、前記
環状導電部分18a,20a,22a並びにプラツトホーム部分18
e,20e,22e及び各プラツトホーム部分に対向する前記導
電トレース26の部分が露出される。選ばれた抵抗体R1,R
2,R3が、それぞれのプラツトホーム部分18e,20e,22eと
導電トレース26の対向部分との間に溶接されている。 前記後壁14は、それぞれのスイツチステーシヨンのた
めの円筒壁18f,20f,22fを形成されており、それらはス
イツチ動作空所を形成するようにそれぞれの環状導電部
分18a,20a,22aと整合されている。前記側壁16は前記ハ
ウジング12の外縁に沿つてパツキン溝30と、複数のボル
ト穴32とを形成されており、これらボルト穴は後板33
（第３図参照）を固定するとともに、前記ハウジング12
をソレノイド弁組立体34（第３図参照）に結合するのに
役立つ。複数の孔36が前記後壁14を貫いて延び、それに
より、材料を節減するとともに油溜めへの油抜きに役立
つ。シユラウド38がピンP1−P8を囲んで延び、それによ
りそれらを環境から隔離している。ねじ孔40がハウジン
グ12内に前記シユラウド38の内部において形成され、そ
れにより、めすコネクタ（図示せず）を結合する。 第６図は、便宜上前記シユラウド38の一部分が省かれ
そして前記抵抗体R1−R3を除いて図示された前記ハウジ
ング12の背面図が示される。第２図に示したパツキン溝
30と同様のパツキン42がプラットホーム部分18e,20e,22
eの周囲に形成される。各スイッチステーション18,20,2
2は強化リブ18g,20g,22gを設けられる。 次に、特に第８図〜第10図を参照して、前記スイツチ
ステーシヨンの一つが説明される。導電リベツト44が中
心接触子孔18c内に受けられそしてその一端46を、前記
環状導電部分18aの頂面（第８図で見るとき）上の平面
から選ばれた距離のところに前記導電リベツトの長手方
向軸線に沿つて配置されて、スイツチのための中心接触
子として働く。導電リベツトは孔18cと連続する後壁と
当接する肩48によつて固定され得る。前記導電リベツト
44の他端50は、良好なばね特性を有する良好な導電材料
例えばベリリウム銅から形成されるばね接触子52を係止
するように、張出した頭を形成される。ばね接触子52は
概ねＵ字形であり、その中間屈曲部を導電リベツト44に
よつて係止され、そしてその２本の脚の自由遠端部がハ
ウジング12の前方へ延びて、該ハウジング12に結合され
た接地金属板即ち前記後板33（第３図）と電気的に接続
する。代替的に、数個のスイツチの導電リベツト44は、
もし希望されるならば、接地された共通バスと接続され
得る。さらに、もし希望されるならば、前記中心接点は
他の導電通路25と一緒に前記ハウジング12内に成形され
得る。 良いばね特性を有する導電金属例えばステンレス鋼か
ら形成される概ね円筒形のダイヤフラム54が、円筒壁18
f内に受容され得るように、該円筒壁の内径よりも僅か
に小さい直径を形成されている。前記ダイヤフラム54の
中心部分56は、該ダイヤフラムの中心を第10図に示され
る量“d"だけ変位させて、その周縁部に沿つて平坦な環
縁58を残成して僅かに皿形にされた形状を有するよう
に、その弾性限度を超えて変形されている。前記ダイヤ
フラム54は環縁58を環状導電部分18a上に載置しそして
皿形にされたダイヤフラムの凸面形状部分を導電リベツ
ト44から遠ざかるように指向させて前記円筒壁18f内に
配置される。前記ダイヤフラム54に対する“O"リング圧
縮効果を最小限にするように、円筒壁18fの内径と概ね
同じ外径と、環縁58の内径より少し大きい内径とを有す
る“O"リング63が環縁58の頂面に配置されそして黄銅ま
たはその他好適な材料から成る円筒形のスリーブ64が円
筒壁18f内に抜差し自在且つ摺動自在に受容される。該
スリーブ64は“O"リング63に対して密閉力を及ぼしてス
リーブ64内に受容された流体の規定量以上が前記ダイヤ
フラム54を越過するのを阻止し得るように、“O"リング
63の内及び外径と同様な内及び外径を有する。かくのご
とき特別の適用において、空気を連続的に追放するため
に若干量の漏出が望まれる。この目的のため、スリープ
64は前記被制御漏出を許すようにそれらの外端で64.1に
おいて、毎分当たり作動流体100gの基準で、ノツチを形
成される、または、通気される。前記“O"リング63と接
触するスリープ64の端面66は、“O"リングに伝達される
力が容易に外方へ指向されて“O"リングのみならず円筒
壁18f及び環縁58に対しても及ぼされて密閉効果を最適
化するとともに上述のようにダイヤフラム54の較正に対
する圧縮効果を最小限にするように、外方へ向かつてテ
ーパ形状にされることが好ましい。第８図において認め
られるように、前記スリーブは僅かに側壁16を越えて延
びる。ソレノイド弁組立体34が第３図に示されるように
ハウジング12に結合されるとき、力はスリーブ64に対し
て加えられてそれを“O"リングに向かつて強く偏圧す
る。前記ソレノイド弁組立体34がハウジング12に結合さ
れたとき、感圧スイツチステーシヨン18のスリーブ64
は、変速機ソレノド弁を作動するのに使用される圧力給
源と連通して位置される。感圧スイツチテーシヨン20,2
2は他の変速機ソレノイド弁に同様に結合される。 前記ダイヤフラム54に皿形にされた形状を付与する結
果として、圧力（力）とダイヤフラム中心点変位との関
係は非直線（非線形）となる。例えば、そのような非直
線的関係は、スナツプ動作円板を形成するとき生じる。
そのような円板は、比較的剛性であり零圧力から該円板
の中心が、圧力が追加されることなしに、急速に円板外
縁が位置する平面を通過する臨界圧力レベルに達する漸
増圧力によつて比較的小さい変位を生じることを特徴と
する圧力対変位曲線を示す。ここで、スナツプ動作が漸
増するたわみを反映する負勾配によつて表される第11図
上で“スナツプ円板”と注記された曲線が参照される。
次のことが注目される。即ち、円板がスナツプ動作によ
つてその原形状に復するには、該円板に初めにスナツプ
動作をさせた圧力より低い圧力が到達されなくてはなら
ない。動作圧力（一方向に運動する）と動作解除圧力
（反対方向に運動する）との間の差は差圧またはヒステ
リシスとして知られ、そして第11図において認められる
ように、前記ダイヤフラム54の差圧はスナツプ動作円板
のそれに比べると比較的小さい。スナツプ動作は、その
急速なエネルギ解放が生じるまで応力の蓄増を伴う。そ
してこれら応力は結果的に円板の寿命を短くする。よっ
て、そのような円板は最小期待寿命が100万サイクルに
も及ぶような用途には不適当である。 もし前記円板がその膨出をより小さくして形成される
ならば、前記勾配の負部分は最小限にされ得、そして応
力の同時的削減によつて皆無にさえされ得、従つて該円
板の期待寿命は著しく増大されることが判明した。その
曲線が54a,54bを以て示される第11図において認められ
るように、漸増するたわみがd1とd2との間の設定点範囲
即ち較正範囲に達しそしてそれを超えると前記ダイヤフ
ラムは比較的剛くて正圧力係数を有し、前記較正範囲に
おいては、前ダイヤフラムの有効ばね率が変化してダイ
ヤフラムは比較的柔軟になり、ダイヤフラムの中心点が
圧力の僅少な増加によつて、何らの負勾配を生じること
なしに、相当移動することを特徴とする。即ち、正の力
または圧力がダイヤフラムの中心を曲線54a上に示され
る矢印の方向に動かし続けるために常に要求される。曲
線54bによつて認められるように、ヒステリシスは僅少
であり、僅かに低い圧力が変位に関係するに過ぎず、そ
れによつてダイヤフラムの中心は反対方向に移動する。 そのようなダイヤフラムを使用することが提供する利
点の一つは、前記一端即ち接触子面46の配置の厳密性
が、一貫する動作を得るのに著しく緩和されることであ
る。例えば、もし前記接触子面46が横座標上に示す点
“a"に配置されるならば、これは圧力Paにおける接触子
閉じ（前記ダイヤフラム〔54〕の中心〔60〕が接触子面
〔46〕と係合する）に相当する。しかしもし接触子面46
が例えば部品及び組立体における寸法公差または摩耗に
よつて点“b"に変位されたならば、接触子閉じは圧力Pb
において生じる。しかしこの圧力は、第11図において見
られるように、ほとんど同じ圧力である。対照的に、も
し“直線ばね”と注記される線によつて示される在来の
直線ばねを使用するならば、圧力P0における点“a"から
点“b"への接触子面の変位は、結果的に、圧力Prにおけ
る接触子閉じを生じる。この圧力は点“a"における圧力
よりも相当高く、従つて、多くの適用分野において較正
問題を生じる。かくのごとく、設定点範囲における圧力
の変化が最小であることによつて、本発明に基づいて作
られるスイツチは、固定接触子の適正配置を除き、多く
の適用分野においてその較正を必要としない。 本発明に従つてスイツチ装置を製作するとき、接触子
面46はその配置における小さな変化、動作圧力レベルに
対する影響を最小にする接触子面の熱効果または摩耗の
諸利点を保証するために、前記環縁58が位置する平面の 以内でダイヤフラム54の中心60と交差する導電リベツト
44の長手方向軸線上に配置さるべきである。ダイヤフラ
ムの下の壁の表面62は（第８図に見られるように）導電
リペツト44に向かう方向に僅かに下向きに輪郭されてお
り、それによつて、接触子面46がもし希望されるならば
ダイヤフラムの過度の過剰移動を防ぐと同時に前記環縁
58が位置する平面より低く配置されることを可能にす
る。接触子が摩耗するに従つて有効接触子閉鎖のための
最大利益を得るために、接触子は初めに前記範囲のd1側
に配置さるべきである。 本発明に従つて形成されるスイツチ組立体のために作
られたダイヤフラムは、0.10mm（0.0040in）の厚さを有
するステンレス鋼の薄板から製作され、環縁58のための
12.70mm（0.500in）の外径と、中心部分のための8.80mm
（0.350in）の直径を有した。このダイヤフラムは中心
部分60の変位“d"が0.20mm（0.008in）であるように形
成された。その結果、d2−d1の偏差は0.10mm（0.004i
n）になり、それは1.260kg/cm2（18psig）及び1.610kg/
cm2（23psig）の圧力にそれぞれ相当した。 設定圧力（これら圧力はd1及びd2に相当する）の種々
の異なる値は、ダイヤフラム54のための異なる厚さ、異
なる熱処理を用いることにより、または異なる材料を使
用することにより、または中心部分を形づくるのに用い
られるダイス組みの形状を修正することによつて獲得さ
れ得る。 “O"リング圧縮がダイヤフラムの較正に影響を及ぼさ
ないことを保証するために、止め18hが、第8a図に見ら
れるように、スリーブ64の下降運動を制限し、それに随
伴して“O"リングの圧縮を制限するように、円筒壁18f
に設けられ得る。 代替的に、液体の若干量の漏出は許容されるから、前
記スリープは第8b図において見られるように“O"リング
63が間に挟まれた２個の部分64a,64bから構成され得
る。スリーブ部分64bは何らかの横方向の力がダイヤフ
ラムへ伝達されるのを防止し、一方、“O"リング63はス
リーブ部分64aをダイヤフラムから電気的に絶縁する。 第12図は第２図〜第10図の実施例と同様であるが主面
の表面区域全体が皿形にされている、即ち前記ダイヤフ
ラム54の環縁58に相当する平坦な環縁区域を有しないダ
イヤフラム65を有する一実施例を図示する。しかし、ダ
イヤフラム65は第11図に示すダイヤフラム54のそれと同
じ圧力対たわみ曲線を有する。ダイヤフラム65は導電リ
ング66に形成された凹形環座64に配置される。第１の端
子68は導電性の壁70の下へ延びて好適な回路との結合を
可能にする。導電リベツト72が、前記環座64の中心と整
合されて壁70に設けられた孔74内に配置される。導電リ
ベツト72は頭部76を有し、該頭部は表面78と当接して、
前記ダイヤフラムの外縁部が横たわる平面から前記導電
リベツトの長手方向軸線に沿つて選択された距離のとこ
ろに接触子面の突起80の適正に位置させる。前記リベツ
トは82において張出した頭を形成し、該頭が第２の端子
として働いて前記端子68との回路を完成する。可撓膜84
がダイヤフラム65の上に受けられ、それにより、該ダイ
ヤフラムをその凹形環座64に確保するとともに、該ダイ
ヤフラムに圧力を伝達する。 第13図は前記ダイヤフラム54及び65と同じ方式で形成
されたダイヤフラムを使用する一実施例を示すが、この
実施例においては、ダイヤフラムは電流を通さず、それ
に代えて、その運動を伝達運動ピン88を介して可動接触
子腕90へ伝達する。可動接触子腕90はその一端において
片持ち式に取付けられて端子装置92に電気的に接続さ
れ、そして可動接触子94をその自由遠端に取付けられて
いる。該可動接触子94は端子装置98に電気的に接続され
た固定接触子96と係脱するように運動するようにされて
いる。かようにして、圧力給源86が前記ダイヤフラム65
の中心を運動させるのに十分なほど増圧されたとき、そ
の運動は、伝達運動ピン88に接触したのち、可動接触子
腕90に伝達され、そして可動接触子94を固定接触子96と
の係合から離脱させる。 設定点間の偏差が漸増する負圧力係数が生じないよう
に形成されるダイヤフラムは、結果的に可使命数に最大
の改善をもたらすから推奨されるが、僅少の負圧力係数
を生じるに過ぎないように形成されたダイヤフラムは、
もし差圧がダイヤフラムがこうむる応力を最小限にする
のに十分に小さいなら、若干の用途において使用可能で
ある。例えば、動作圧力の20％またはそれ以下、好まし
くは５％またはそれ以下、の差圧を有する如きダイヤフ
ラムは2500万サイクルを超えることが確認された。従つ
て概ね1.40Kg/cm2（20psi）の圧力で動作するようにさ
れたダイヤフラムの場合、0.280Kg/cm2（4psi）、好ま
しくは0.070Kg/cm2（1psi）、の差圧は、たとえ圧力対
たわみ曲線に対し僅少の負勾配が存在するとしても、多
くの用途に対して適正な可使命数を提供し得る。 以上開示された実施例の種々の修正形式が本発明の特
許請求の範囲内で可能であることは理解されるであろ
う。例えば、本発明に従つて製作されるダイヤフラム
は、圧力のみならず力を感知するのに使用され得、そし
てもし希望されるならば、温度の変化を感知するように
バイメタルから構成され得る。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に従つて作られた感圧スイツチが使用さ
れる変速機制御組立体の概略図である。 第２図は本発明に従つて作られた感圧スイツチ組立体の
正面図であり、３個の感圧スイツチステーシヨンを示す
が、図解の便宜上、感圧ダイヤフラムの図示を省いた図
面である。 第３図はコネクタ部分が横断面を以て示され、ソレノイ
ド組立体に結合されそして後板を取付けられて示された
第２図の組立体の側面図である。 第４図は感圧スイツチ組立体のコネクタ部分の上面図で
ある。 第５図は第７図の５−５線に沿つて取られた横断面図で
あり、組立体ハウジング内に成形された導電通路のパタ
ーンを示す図面である。 第６図は感圧スイツチ組立体ハウジングの後面図であ
る。 第７図は第２図の７−７線に沿つて取られた拡大横断面
図である。 第８図は感圧スイツチステーシヨンを通じて取られた拡
大横断面図であり、ダイヤフラムが“O"リングを介して
適所に密閉結合されている図面である。 第8a図は第８図に示されたそれと同様の感圧スイツチス
テーシヨンの一部分を示すが、“O"リングの圧縮を制限
するための止め面を有するものの拡大横断面図である。 第8b図は第8a図と同様であるが、“O"リングが管状部材
の部分間に挟置される一修正形式の拡大横断面図であ
る。 第９図は本発明に従つて作られたダイヤフラムの拡大上
面図である。 第10図は第９図のダイヤフラムの拡大側面図である。 第11図は本発明に従つて作られたダイヤフラム並びに在
来のスナツプ動作する円板及び直線圧力応動部材の圧力
対変位のグラフである。 第12図及び第13図は本発明の他の２実施例の感圧スイツ
チステーシヨンの横断面図である。 図面上、2,3,4,5……ソレノイド操作弁、6,7,8,9……摩
擦要素、10……感圧スイツチ組立体、12……ハウジン
グ、14……後壁、16……側壁、18,20,22……感圧スイツ
チステーシヨン、44……導電リベツト、46……接触子
面、52……ばね接触子、54……ダイヤフラム、58……環
縁、60……中心、63……“O"リング、64……スリーブ、
18f,20f,22f……円筒壁。
れる変速機制御組立体の概略図である。 第２図は本発明に従つて作られた感圧スイツチ組立体の
正面図であり、３個の感圧スイツチステーシヨンを示す
が、図解の便宜上、感圧ダイヤフラムの図示を省いた図
面である。 第３図はコネクタ部分が横断面を以て示され、ソレノイ
ド組立体に結合されそして後板を取付けられて示された
第２図の組立体の側面図である。 第４図は感圧スイツチ組立体のコネクタ部分の上面図で
ある。 第５図は第７図の５−５線に沿つて取られた横断面図で
あり、組立体ハウジング内に成形された導電通路のパタ
ーンを示す図面である。 第６図は感圧スイツチ組立体ハウジングの後面図であ
る。 第７図は第２図の７−７線に沿つて取られた拡大横断面
図である。 第８図は感圧スイツチステーシヨンを通じて取られた拡
大横断面図であり、ダイヤフラムが“O"リングを介して
適所に密閉結合されている図面である。 第8a図は第８図に示されたそれと同様の感圧スイツチス
テーシヨンの一部分を示すが、“O"リングの圧縮を制限
するための止め面を有するものの拡大横断面図である。 第8b図は第8a図と同様であるが、“O"リングが管状部材
の部分間に挟置される一修正形式の拡大横断面図であ
る。 第９図は本発明に従つて作られたダイヤフラムの拡大上
面図である。 第10図は第９図のダイヤフラムの拡大側面図である。 第11図は本発明に従つて作られたダイヤフラム並びに在
来のスナツプ動作する円板及び直線圧力応動部材の圧力
対変位のグラフである。 第12図及び第13図は本発明の他の２実施例の感圧スイツ
チステーシヨンの横断面図である。 図面上、2,3,4,5……ソレノイド操作弁、6,7,8,9……摩
擦要素、10……感圧スイツチ組立体、12……ハウジン
グ、14……後壁、16……側壁、18,20,22……感圧スイツ
チステーシヨン、44……導電リベツト、46……接触子
面、52……ばね接触子、54……ダイヤフラム、58……環
縁、60……中心、63……“O"リング、64……スリーブ、
18f,20f,22f……円筒壁。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 レオ マーコウクス
アメリカ合衆国 マサチューセッツ州,
レホボス，トレモント ストリート
551
(72)発明者 カールトン イー．サンフォード
アメリカ合衆国 ロードアイランド州,
イースト プロビデンス，エストレレ
ドライブ 124
(72)発明者 ジョージ ジェイ．ロムバード
アメリカ合衆国 コネチカット州 エン
フィールド．バーチウッド ロード 15
(56)参考文献 特開 昭49−57377（ＪＰ，Ａ)
実開 昭58−112943（ＪＰ，Ｕ)
実開 昭59−82936（ＪＰ，Ｕ)
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．印加される圧力に応答して変位可能な皿形部分を持
ち、圧力対変位の関係が、単位変位当たり比較的大きな
正の増加を示す最初と最期の立ち上がり部分と、これら
の最初と最期の立ち上がり部分との間に設定点の圧力を
含む中間部分とを有するように定められた圧力応動金属
ダイヤフラムにおいて、 該ダイヤフラムの皿形部分は制限されたくぼみに形成さ
れていて、前記中間部分において要求される単位変位に
対する圧力が正の増加であるが、前記最初と最期の立ち
上がり部分の増加よりも実質的に小さいようになってい
ることを特徴とする圧力応動金属ダイヤフラム。 ２．増加する圧力での設定点の圧力と減少する圧力での
設定点の圧力との間の差が相対的に小さいことを特徴と
する、特許請求の範囲第１項記載の圧力応動金属ダイヤ
フラム。 ３．前記ダイヤフラムが0.1mm厚さのステンレス鋼で作
られ、前記皿形部分は8.9mmの直径を有し、その中央は
前記皿形部分の周辺の平面から0.2mm上方に位置し、前
記皿形部分の周辺の外側において前記ダイヤフラムは前
記周辺の平面内にある環縁部分を有している、特許請求
の範囲第１項記載の圧力応動金属ダイヤフラム。 ４．印加される圧力に応答して変位可能な皿形部分を持
ち、圧力対変位の関係が、単位変位当たり比較的大きな
正の増加を示す最初と最期の立ち上がり部分と、これら
の最初と最期の立ち上がり部分との間に設定点の圧力を
含む中間部分とを有するように定められた、該ダイヤフ
ラムの皿形部分は制限されたくぼみに形成されていて、
前記中間部分において要求される単位変位に対する圧力
が正の増加であるが、前記最初と最期の立ち上がり部分
の増加よりも実質的に小さいようになっている圧力応動
金属ダイヤフラムを有する圧力応動装置において、 前記ダイヤフラムを受ける座を有する基底部材と、前記
ダイヤフラムにかかる差圧がない場合に凸状である前記
ダイヤフラムの面を流体圧力源に連結する装置と、前記
基底部材上に設けられ、かつ、流体圧力の変動に応答す
る前記ダイヤフラムの移動に応答して作動されるように
前記ダイヤフラムに連結されている電気スイッチとを含
むことを特徴とする圧力応動装置。 ５．電気絶縁性を有する成形された基底部材と、該基底
部材内に成形された導電性導線パターンとを含み、前記
基底部材は選択された場所が切り取られて前記導線パタ
ーンの部分を露出させており、また、前記基底部材は、
前記導線パターンに連結された複数のピン接続子と、前
記基底部材に形成された複数のスイッチステーションと
を形成しているスイッチ装置において、各前記スイッチ
ステーションは圧力応動スイッチ組立体を含み、この圧
力応動スイッチ組立体は、前記基底部材から延びていて
スイッチ室を画定するほぼ円筒状の壁部材と、この円筒
状の壁部材内に配置され且つ前記スイッチ室に露出され
ている電気接触部材を形成する、前記導線パターンの一
部分と、印加される圧力に応答して変位可能な皿形部分
を持ち、圧力対変位の関係が、単位変位当たり比較的大
きな正の増加を示す最初と最期の立ち上がり部分と、こ
れらの最初と最期の立ち上がり部分との間に設定点の圧
力を含む中間部分とを有するように定められた円形の金
属ダイヤフラムであって、該ダイヤフラムの皿形部分は
制限されたくぼみに形成されていて、前記中間部分にお
いて要求される単位変位に対する圧力が正の増加である
が、前記最初と最期の立ち上がり部分の増加よりも実質
的に小さいようになっており、前記電気接触部材と電気
的に接触して前記スイッチ室内に配置されている、前記
円形の金属ダイヤフラムとを含み、前記スイッチ室は圧
力源に接続可能であり、また、前記圧力応動スイッチ組
立体は、前記ダイヤフラムの下のほぼ中央において前記
円筒状の壁部材内の前記基底部材に配置された中央接点
と、前記圧力源から前記中央接点を密封する装置と、ス
イッチが作動すると電圧信号が発生されるように前記電
気接触部材に接続された電流制限抵抗器とを含むことを
特徴とするスイッチ装置。 ６．前記中央接点は、前記スイッチ室から前記基底部材
の反対側に延びていて且つ前記基底部材の孔中に受け入
れられたリベットを含み、前記基底部材の反対側におい
て前記リベットにばね接触部材が取り付けられており、
このばね接触部材と係合して、前記基底部材の反対側を
覆うように導電板部材が受け入れられている、特許請求
の範囲第５項記載のスイッチ装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/903,328 US4758695A (en) | 1986-09-03 | 1986-09-03 | Automotive transmission control system and improved longevity therefor |
| US903328 | 1986-09-03 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63167159A JPS63167159A (ja) | 1988-07-11 |
| JP2800972B2 true JP2800972B2 (ja) | 1998-09-21 |
Family
ID=25417314
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62221159A Expired - Fee Related JP2800972B2 (ja) | 1986-09-03 | 1987-09-03 | 圧力応動金属ダイヤフラム、圧力応動装置及びスイッチ装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4758695A (ja) |
| EP (1) | EP0259146B1 (ja) |
| JP (1) | JP2800972B2 (ja) |
| DE (1) | DE3785526T2 (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4861953A (en) * | 1988-03-18 | 1989-08-29 | Texas Instruments Incorporated | Pressure switch apparatus having improved longevity and widened tolerence for location of stationary contact |
| US5004876A (en) * | 1988-12-20 | 1991-04-02 | Texas Instruments Incorporated | Pressure responsive switch particularly adaptable for operation as a normally open or a normally closed switch |
| US5015808A (en) * | 1989-12-22 | 1991-05-14 | Texas Instruments Incorporated | Normally open pressure switch |
| US5218666A (en) * | 1990-09-26 | 1993-06-08 | Aisen Seiki Kabushiki Kaisha | Light operated mechanical actuator |
| JP2926605B2 (ja) * | 1990-09-26 | 1999-07-28 | アイシン精機株式会社 | 熱操作によるアクチュエータ |
| DE69632446T2 (de) * | 1995-11-29 | 2005-05-12 | Toyoda Koki K.K., Kariya | Druckschalter |
| US5937898A (en) * | 1996-04-25 | 1999-08-17 | Eaton Corporation | Overmolded frame bus with integral pressure switch |
| EP1108163B1 (de) * | 1998-08-24 | 2002-03-06 | Siemens Aktiengesellschaft | Steuergerät in einem kraftfahrzeug |
| AT412815B (de) * | 2003-11-24 | 2005-07-25 | Siemens Ag Oesterreich | Steuergerät für ein getriebe in einem kraftfahrzeug |
| JP6294083B2 (ja) * | 2014-01-09 | 2018-03-14 | セイコーインスツル株式会社 | 電子機器 |
| WO2023186273A1 (en) * | 2022-03-29 | 2023-10-05 | Zf Cv Systems Europe Bv | A modular pressure sensor |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3122728A (en) * | 1959-05-25 | 1964-02-25 | Jr John E Lindberg | Heat detection |
| FR1421395A (fr) * | 1963-10-18 | 1965-12-17 | Texas Instruments Inc | Appareil répondant à une condition, notamment à une pression |
| FR91819E (fr) * | 1967-02-01 | 1968-08-16 | Torrix Sa Ets | Perfectionnements aux contacteurs électriques à commande par pression de fluide |
| DE6927927U (de) * | 1969-07-14 | 1970-03-26 | Bosch Gmbh Robert | Druckmittelbetaetigter, elektrischer schalter |
| US4000386A (en) * | 1974-03-07 | 1976-12-28 | Leesona Corporation | Fluid operated electrical relays and systems |
| DE2703283C2 (de) * | 1976-02-03 | 1984-09-06 | Smiths Industries Public Ltd. Co., London | Druckempfindliches Diaphragma |
| US4211901A (en) * | 1977-12-29 | 1980-07-08 | Bridgestone Tire Company Limited | Pressure sensing switch with conductive deflectable diaphragm |
| US4220836A (en) * | 1978-12-20 | 1980-09-02 | Ranco Incorporated | Pressure responsive control unit employing snap action diaphragm |
| FR2492742A1 (fr) * | 1980-08-05 | 1982-04-30 | Dba | Capteur de pression pour pneumatiques |
| JPS58112943U (ja) * | 1982-01-28 | 1983-08-02 | 松下電器産業株式会社 | 圧力検知装置 |
| JPS5959439U (ja) * | 1982-10-12 | 1984-04-18 | 三菱電機株式会社 | ダイアフラム装置 |
| JPS5982936U (ja) * | 1982-11-26 | 1984-06-05 | 株式会社テージーケー | ３動作型圧力スイツチ |
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-
1986
- 1986-09-03 US US06/903,328 patent/US4758695A/en not_active Expired - Lifetime
-
1987
- 1987-09-02 EP EP87307733A patent/EP0259146B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1987-09-02 DE DE8787307733T patent/DE3785526T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1987-09-03 JP JP62221159A patent/JP2800972B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63167159A (ja) | 1988-07-11 |
| EP0259146B1 (en) | 1993-04-21 |
| EP0259146A2 (en) | 1988-03-09 |
| DE3785526T2 (de) | 1993-07-29 |
| US4758695A (en) | 1988-07-19 |
| EP0259146A3 (en) | 1989-06-14 |
| DE3785526D1 (de) | 1993-05-27 |
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