JP3442442B2 - 圧力応答電気スイッチ - Google Patents

圧力応答電気スイッチ

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JP3442442B2
JP3442442B2 JP30672793A JP30672793A JP3442442B2 JP 3442442 B2 JP3442442 B2 JP 3442442B2 JP 30672793 A JP30672793 A JP 30672793A JP 30672793 A JP30672793 A JP 30672793A JP 3442442 B2 JP3442442 B2 JP 3442442B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は一般に圧力応答電気スイ
ッチに関し、より詳しくは、自動車のパワーステアリン
グ装置に使用されるそれらのような、比較的高い流体圧
力源に対して用いるべく意図されたそのようなスイッチ
に関する。
【０００２】
【従来の技術】燃料を節約することにより経済性を向上
させるためには、機関運転を保つトルクを生成するには
充分であるが、例えば停車中若しくは交通信号灯に対応
して停止位置から転回を行うに必要なパワーステアリン
グの付加的な諸要求を満たすには不充分な低レベルに機
関の無負荷回転速度を設定することが一般に行われてい
る。機関停止を防止すべく必要の際に機関回転速度を増
大させ得るようにパワーステアリングの要求に応答する
動力伝達装置制御モジュール（ＰＣＭ：ｐｏｗｅｒｔｒ
ａｉｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｍｏｄｕｌｅ）への信号を提
供するために、圧力応答スイッチをこの制御系の作動液
と連通させることも一般に行われている。
【０００３】この目的のために用いられる従来技術のス
イッチはパワーステアリング流体ポンプ内に取付けられ
ており、且つポンプの高圧側から延びるポート内に滑動
自在に配設されたピストンを含んでいる。固定電気接点
がスイッチ室内にピストンと整合して配設されており、
第二電気接点が固定電気接点の近くでピストンの端部に
取付けられている。ピストンは通常、第二電気接点から
離れるように偏倚されており、流体の圧力があるレベル
に増大すると固定接点と係合すべく動くようにされてい
る。流体はピストンと連通するのみならず、それはま
た、流体に浸されて接点が係合、離脱すべく動くように
スイッチ室内に受容されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】この従来技術のスイッ
チは、幾つかの制約を受ける。接点が流体内に浸されて
いることによって、時間が経つと流体内の埃や汚染物
は、接点間に入り込んで接点が係合する際に電気的スイ
ッチング（ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ：開閉）を妨げる傾向を
有する。更に、ピストンの第二電気接点から離れる偏倚
はばねによって行われているので、スイッチングが生ず
る特定の圧力レベルは、装置の耐用寿命にわたって変化
する傾向を有する。更に別の問題は、作動圧力に近い圧
力における低レベルの接触力である。低レベルの接点接
触力は、接点間に介在する流体を完全に排除しずらく、
接点同士の係合を不確実にする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】従って本発明の目的は、
上に言及した従来技術の諸制約のない、パワーステアリ
ング流体に対して有用な圧力応答電気スイッチを提供す
ることである。本発明の更に別の目的は、その有効較正
における変化を最小限とした、約百万サイクルまたはそ
れ以上の長寿命を有する圧力応答スイッチの提供であ
る。本発明の別の目的は、種々の方向へ取り付けること
ができ、比較的安くしかも頑丈で信頼性の高い圧力応答
スイッチの提供である。
【０００６】本発明による圧力応答電気スイッチは、頂
面および底面を有し且つ前記底面に形成された端壁を備
える凹所を有する本体部分と、ディスク受座部材、該デ
ィスク受座部材から電気的に絶縁された固定接点部分、
該固定接点部分上に載っている前記ディスク受座部材上
に配設され且つ前記固定接点部分と係合、離脱すべく動
き得る導電性ディスク部材、および該ディスク部材なら
びに前記ディスク受座部材上に受容された柔軟なダイア
フラムを含んでいるスイッチ組立体であり、該スイッチ
組立体は前記凹所内に収容され且つそれをふさいでお
り、前記本体部分は前記頂面から前記凹所まで延びる孔
を有しており、更に前記孔内に滑動自在に受容された細
長いピストン部材を有し、該ピストン部材は第一および
第二端部を有し、また該ピストン部材は前記孔の外周よ
りも小さい外周を有し従って該ピストン部材が前記孔か
ら隔置されることができ、該ピストン部材の前記第一端
部は前記スイッチ組立体に近接して配設されており、該
ピストン部材の前記第二端部は流体圧力源と連通せしめ
られるようにされており、更に前記ディスク部材および
前記ディスク受座部材を介して端子からの電流径路を形
成する手段を包含している圧力応答電気スイッチであ
る。
【０００７】前記ディスク部材はスナップ作用するもの
であることが好ましい。 前記本体部分は導電性材料で形
成されており、前記電流経路は前記ディスク受座部材か
ら前記本体部分を介して延びている。 前記本体部分およ
び前記ダイアフラム間に第一Ｏリングが配置され、前記
ディスク受座部材および電気的に絶縁性の材料から成る
アイレット間に第二Ｏリングが配置されている。 前記ダ
イアフラムは該ダイアフラムの残部が存在する平面の外
へ変形された、前記ピストン部材と整合する部分を有し
ていることが好ましい。 前記第一端部に近接して前記ピ
ストン部材上に配設され且つ前記凹所内に受容されてい
て、前記孔の外周よりも大きい外周を有しているリテー
ナが設けられてもよい。
【０００８】本発明による、圧力応答電気スイッチで
は、スイッチ組立体がダイアフラムによって流体から隔
離されているので、流体内の埃や汚染物が接点間に入り
込んでスイッチングを妨げることがない。さらに、スイ
ッチングは固定接点部材と、スナップ作用をする導電性
ディスク部材との係合、離脱によって行われていて、従
来使用されているコイルばねがないので、ばねの経時変
化（へたり）によるスイッチング圧力レベルの変化がな
く、さらに、導電性ディスク部材の固定接点への係合力
も強くなるので、スイッチングが確実になる。
【０００９】
【実施例】図示の実施例において、液圧スイッチ１０
は、パワーステアリング流体ポンプ（図示せず）のハウ
ジング１６内に形成されたかみ合いねじ付きスイッチ受
座１４内への受容に適した外径を備えた雄ねじを望まし
くは有し且つ黄銅のような適宜の導電性材料で形成され
た概ね円筒状の本体１２を含んでいる。ハウジング１６
内にはポンプの高圧側と連通するポート１８が形成され
ており、通気路２０が受座１４からポンプの吸込側へ延
びている。
【００１０】受座１４へのスイッチの取付けを容易にす
るために六角部分２２が本体１２に形成されている。孔
２４が頂面部分２８から、本体１２の底部分に形成され
た凹所３０へ延びている。壁部分３２が凹所３０から下
方へ延びており、凹所内に置かれた以下に説明されるス
イッチ組立体をロックすべく縁曲げされるようにされて
いる。
【００１１】スイッチ組立体３４は、内方遠位端に固定
電気接点３６が形成され且つ黄銅またはその他適宜の導
電性材料から成る、中央に配設された細長い端子３５を
含んでいる。端子３５は、適宜の電気的に絶縁性の材
料、望ましくは従来のフェノール樹脂の如き成形可能な
材料で形成されたアイレット３８内に取り付けられてい
る。引続いてアイレット３８は、ディスク受座部材４
０、即ち頂部に形成されたディスク受座４２と、下方へ
延びる壁部分４６に近接するその底部のＯリング受座４
４とを有する概ね環状の部材に受容される。適宜の柔軟
材料から成るＯリング４８がＯリング受座４４内に配設
され、単一体を形成すべくこれら部品が一緒に接合され
ている。代替方法は、端子３５、アイレット３８および
ディスク受座部材４０を単一の成形（ｍｏｌｄｉｎｇ）
作業で成形してシール部材４８の必要性を省き、二重イ
ンサート成形により単一体を形成することであろう。端
子３５には、該端子と電気的に絶縁性のアイレット３８
との結合を向上させるために刻み付き部分を３９におい
て形成することもできる。
【００１２】本体１２には、Ｏリング４８と同様なＯリ
ング５２を受容する第二Ｏリング受座５０が凹所３０と
連通して形成されている。凹所３０には、以下に説明す
るスイッチ部材５６の動きを容易にさせるべくより大き
な中央開口即ちスイッチング室を備えるために望ましく
はわずかにテーパを付けた端面５４が、Ｏリング受座５
０の内側に形成されている。スイッチ部材５６は受座４
２上に受容される導電性ディスク部材であり、且つ固定
接点３６と係合、離脱する互いに反対に凹んだ形状間を
望ましくはスナップ作用により移動するようにされてい
る。ディスク部材５６が接点３６と係合した場合（図示
せず）には、端子３５から接点３６、ディスク部材５
６、ディスク受座部材４０、本体１２および接地された
ポンプ・ハウジング１６へ至る電気経路が存在する。デ
ィスク部材５６が、図１に示す如くその反対に凹んだ形
状に移動すると電気経路が開かれる。望むならば、ディ
スク受座部材４０と固定接点３６との間に最適低抵抗経
路を備えるべく、ディスク部材５６はその下面が金で被
覆されることもできる。ディスクは、図３の力対たわみ
曲線に示す如く、選定された作動力を受けると該ディス
クが休止状態にある第一の凹んだ形状から反対に凹んだ
形状へ移動し、選定された一層低い力のレベルまで力の
レベルが低下されるとその当初の休止状態にある凹んだ
形状へ戻るように選ばれている。
【００１３】スイッチ組立体３４と凹所３０の端壁５４
との間には柔軟なダイアフラム６０が配設されている
（図２も参照のこと）。カプトン（Ｋａｐｔｏｎ）また
は類似の適宜の材料から成る柔軟なダイアフラム６０に
は、望ましくは、該ダイアフラムの残部が存在する平面
の外へ約０．５mm（０．０２in）までの距離だけ永久変
形または予備成形された中央部分６２が形成されてい
る。この中央部分６２は望ましくは、図２に示す如く、
上方へ延びており且つ以下に論議するピストン６４のサ
イズに匹敵し得る面積にまで及ぶことができ、このこと
は凹所表面５４とスイッチ組立体３４との間にダイアフ
ラム６０がぴんと張られて保持されていても中央部分６
２の自由な運動を許容せしめると共に、それにも係わら
ずパワーステアリング流体からスイッチ室をシールする
のに効果的に役立つ。
【００１４】凹んだリテーナ棚６６が底壁５４内に形成
され、孔２４と連通している。黄銅またはその他適宜の
材料から成るリテーナリング６８が、ステンレス鋼の如
き適宜の材料で形成されたピストン６４に、以下に説明
する目的のために、その下端部７０に近接して締まりば
めで配置されている。ピストン６４は、スイッチ本体１
２が受座１４内に置かれると上端部７２がポンプ内の高
圧流体と連通している状態でポート１８内に緊密且つ滑
動自在に受容される。Ｏリング７４はスイッチに対する
シールを与える。ポート１８とピストン６４との間を流
れる流体は通気孔２０を介して流体だめに戻ることがで
きる。
【００１５】ピストン６４とポート１８との間のすきま
は約０．０２〜０．０５mm（０．０００８〜０．００２
in）であり、孔２４は約０．３８〜０．５１mm（０．０
１５〜０．０２０in) のすきまが存在するように形成さ
れる。ポート１８は、孔２４内でピストン６４が浮動し
得るに足りる大きさの孔２４と共にピストンを案内する
役を果たす。孔２４の側壁との係合およびその結果生ず
る摩擦、摩耗ならびにスイッチの作動に対する妨害を生
起し得るピストン６４のいかなる斜行運動をも防止する
ために、該ピストンがディスクと密接に接触し且つ望ま
しくはディスクに対して予荷重の掛けられるようにリテ
ーナリング６８がピストン上に位置決めされる。この調
整はピストンを棚６６に対して垂直方向に維持するのに
役立つ。最初、リテーナリング６８は望むよりも大きな
距離だけ端壁５４を超えて端部７０が突出するようにピ
ストン６４上に配置される。次いでピストンは、凹所３
０内へスイッチ組立体３４が挿入された際にディスク受
座４２が位置する平面と端部７０との間に選定された距
離が現出するまで端部７０に向かってリテーナリングが
強制的に動かされるように、本体１２の頂部に向かって
押し戻される。予荷重の付与はスイッチの較正設定点に
おける変動性を低減させるのに役立つ。
【００１６】スイッチを組み立てる際にはディスク部材
５６がディスク受座の上に置かれ、ダイアフラム６０が
ディスク部材の上に置かれる。次いでスイッチ組立体が
凹所３０へ押し込められ、下方へ垂下する壁３２が図１
に示す破線位置から実線位置へ折り曲げられてＯリング
４８，５２およびダイアフラム６０に圧縮力を加えると
同時に、ディスク受座部材４０および本体１２間の効果
的な電気接続を保証する。壁３２の縁曲げによってクラ
ンプされるディスク受座部材４０が、系の圧力を異常に
高い圧力より下に制するかまたは高温状態を制してそれ
により端子３５を介してアイレット３８に加えられる力
を最小化するように設計されることは注目されよう。
【００１７】スイッチの較正は、ピストン６４に対して
使用される特定の予荷重と組み合わせて、所望の作動力
レベルを有するスナップ作用ディスクを選択することに
よって行われる。予荷重は、ディスクにいかなる荷重も
掛けずに（ダイアフラム６０を介して）ディスクの中心
またはその最上部分に端部７０が丁度接触する点を超え
て該端部が延びる特定の距離と相互的関係を有する。予
荷重はディスクを作動させるに要する力の大きさを減少
させ、またそれはディスクの解放力に影響を及ぼさない
ので、接触係合力レベルと接触離脱（解放）力レベルと
の間のヒステリシスまたは差を低減させる。解放または
接触係合力レベルは、図３即ち自由ディスク部材の中心
での力対たわみ曲線に示された領域ａ〜ｂ内での固定接
点３６の垂直位置により調整することができる。精確な
位置は、図４に示す如く、望ましくは固定接点３６の直
径よりも大きい直径で湾曲する底面を有するラム７５の
利用によるなどして、所要の特定高さに接点を変形させ
ることにより修正することができる。
【００１８】スイッチ組立体に使用されるディスクは、
代表的に、図３の曲線の点ａおよびｂの間で約０．２mm
（０．００７in) のたわみを有する。作動力は約２．７
kgf（６ lbf）であり、作動および解放力間の差は約
０．２３〜０．４５ kgf（１／２〜１ lbf) である。代
表的に予荷重は、約０．０２〜０．０８mm（０．００１
〜０．００３in) と相互的関係を有する約０．４５ kgf
（１ lbf) またはそれ以下の程度である。
【００１９】本発明のスイッチは、高い側の系圧力、例
えば約１０５．５ kgf／cm2 （１５００ psi）を検知
し、高圧流体が絞られてピストンを通過して低圧側へ送
られることを許容し、それによりスイッチの接触領域へ
流体が入ることを防止すべく低圧ダイアフラムの使用を
可能にする。上述のスイッチは常態では開かれている
が、本発明に従って作られるスイッチが従来の運動伝達
部材を備えることにより常態で閉じているようにするこ
ともでき、また多重行程構造ならびに図示の単一行程を
有し得ることは理解されよう。更に、本体から電気的に
絶縁されたスイッチング回路ならびにスイッチ本体を介
して接地すべく電気回路が完結されている図示の構造を
有することは本発明の範囲内にある。
【００２０】本発明の本質を説明するために例示された
詳細、諸材料、諸部品の配列ならびに組立ておよび較正
の諸段階における種々の変更が、前掲特許請求の範囲に
表現された本発明の原理と範囲内において当業者により
なされ得ることは理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】パワーステアリング装置流体ポンプのハウジン
グ内に形成されたスイッチ受座と整合して示されている
本発明に従って作られたスイッチにして、該スイッチの
圧力変換ピストンがポンプの高圧側と連通するポンプの
ポート内に受容されている状態の当該スイッチの断面
図。
【図２】図１のスイッチに用いられるダイアフラムの斜
視図。
【図３】図１のスイッチに用いられる自由ディスクの力
対たわみ曲線。
【図４】図１のスイッチの固定接点の高さを調整するた
めに使用されるラムの破断図。
【符号の説明】
１０ 液圧スイッチ １２ 本体 ２４ 孔 ２８ 頂面 ３０ 凹所 ３２ 壁部分 ３４ スイッチ組立体 ３５ 端子 ３６ 固定電気接点 ３８ アイレット ４０ ディスク受座部材 ４８ Ｏリング ５２ Ｏリング ５４ 端壁 ５６ ディスク部材 ６０ ダイアフラム ６４ ピストン ６６ 棚 ６８ リテーナ ７０ 端部 ７２ 上端部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01H 35/38 H01H 35/26 H01H 35/34

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 高流体圧力源に対して用いられる圧力応
    答電気スイッチにして、 頂面および底面を有し且つ前記底面に形成された端壁を
    備える凹所を有する本体部分と、ディスク受座部材、該
    ディスク受座部材から電気的に絶縁された固定接点部
    分、該固定接点部分上に載っている前記ディスク受座部
    材上に配設され且つ前記固定接点部分と係合、離脱すべ
    く動き得る導電性ディスク部材、および該ディスク部材
    ならびに前記ディスク受座部材上に受容された柔軟なダ
    イアフラムを含んでいるスイッチ組立体とを包含し、該
    スイッチ組立体は前記凹所内に収容され且つそれをふさ
    いでおり、前記本体部分は前記頂面から前記凹所まで延
    びる孔を有しており、更に前記孔内に滑動自在に受容さ
    れた細長いピストン部材を包含し、該ピストン部材は第
    一および第二端部を有し、また該ピストン部材は前記孔
    の外周よりも小さい外周を有し従って該ピストン部材が
    前記孔から隔置されることができ、該ピストン部材の前
    記第一端部は前記スイッチ組立体に近接して配設されて
    おり、該ピストン部材の前記第二端部は流体圧力源と連
    通せしめられるようにされており、更に前記ディスク部
    材および前記ディスク受座部材を介して端子からの電流
    径路を形成する手段を包含している圧力応答電気スイッ
    チ。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の圧力応答電気スイッチ
    において、前記ディスク部材はスナップ作用するもので
    ある圧力応答電気スイッチ。
  3. 【請求項３】 請求項１に記載の圧力応答電気スイッチ
    において、前記本体部分には前記凹所から下方へ延びる
    壁部材が形成されており、この壁部材は前記スイッチ組
    立体上へ縁曲げされてそれを前記凹所内にロックしてい
    る圧力応答電気スイッチ。
  4. 【請求項４】 請求項１に記載の圧力応答電気スイッチ
    において、前記本体部分は導電性材料で形成されてお
    り、前記電流経路は前記ディスク受座部材から前記本体
    部分を介して延びている圧力応答電気スイッチ。
  5. 【請求項５】 請求項１に記載の圧力応答電気スイッチ
    において、前記本体部分および前記ダイアフラム間に第
    一Ｏリングが配置され、前記ディスク受座部材および電
    気的に絶縁性の材料から成るアイレット間に第二Ｏリン
    グが配置されている圧力応答電気スイッチ。
  6. 【請求項６】 請求項１に記載の圧力応答電気スイッチ
    において、前記ダイアフラムは該ダイアフラムの残部が
    存在する平面の外へ変形された、前記ピストン部材と整
    合する部分を有している圧力応答電気スイッチ。
  7. 【請求項７】 請求項１に記載の圧力応答電気スイッチ
    にして、前記第一端部に近接して前記ピストン部材上に
    配設され且つ前記凹所内に受容されているリテーナを更
    に包含し、該リテーナは前記孔の外周よりも大きい外周
    を有している圧力応答電気スイッチ。
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