JPH02220320A - 圧力応答スイッチ - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） 本発明は圧力スイッチに関し、詳しくは常開あるいは常
閉状態のいずれかで作動でき、プリント回路盤に装着づ
る圧力応答スイッチにＩＩｌ＃る。

（従来の技術） 自動車技術において、性能を向上させるためにマイクロ
プロセッサを利用した１１１１１１１Ｖ４Ｖ！Ｉにより
各種機能を制御することは比較的標準的なことである。

その−・応用例としてエンジンとトランスミッションの
１ｌｌｔｌｌｌを統合したトランスミッション系の操作
を含む。そのような操作では、トランスミッションの制
御がエンジンの制御モジュール（ＥＣＭ）と！ｉ換性が
あり、かつ入力および出力により電子的にアクセス可能
であることを要する。そのような従来技術による一方法
では、ソレノイド弁作動と非作動とが油圧流体の圧力変
化に応答して発生したことをＷ１認する手段としてソレ
ノイド弁組立体において圧力スイッチを用いることによ
りギヤシフトを実施する」−でソレノイド弁を使用して
きた。選定した圧力レベルの発生時電気回路を開閉する
従来のスナップ作動圧力応答スイッチを用いることによ
り前記圧力変化は検出される。このタイプのスイッチに
係わる問題点はスナップ作動スイッチの寿命が希望する
より短いことである。

１９８６年９月３日出願されｌζ米国特願第０６／９０
３．３２８号には、若しく寿命が向上した金利製ダイヤ
フラムを用いた制御１ｉ？ｌが提供されている、１ｎ配
問題を最小化する方法が開示されている。前記ダイヤフ
ラムは中央の皿状部分が圧力撓み関係を有するよう形成
され、ダイヤフラム１よ比較的剛性であって、比較的狭
い範囲のセット点部ら較正された圧力に至るまで、かつ
それを上用ると撓みが増大する正の圧力係数を有する。

ビット点の範囲内ではダイセフラムの有効ばね係数は比
較的柔軟であって、極僅かに圧ノｊが増加してもダイヤ
フラムの中央部を比較的大きく運動さＬる。

またダイヤフラムは、従来のスナップ作動のディスクよ
りヒステリシスが著しく少なく、ダイヤフラム応力がダ
イヤフラムの寿命を決めるため該応力の増大を最小に抑
えることを特徴とザる。開示された実施例の中、ダイヤ
フラムに環状の平坦な凹み部分を形成し、該凹みの頂部
にＯリングを配し、かつ該凹みに対し弾圧し、油旺流体
圧力源と連通ずるチューブ状スリーブにより流体圧シー
ルを形成さＵｏて電気接点部材に受番ノ入れられたスイ
ッチが開示されている。別の実施例では２個のセグメン
トの形で形成され、その間に０リングを挟むことにより
スリーブ自体が凹み部分と係合するスリーブを提供して
いる。

中央の皿状部分の下方に電気接点リベツ１−が位置され
、適当な電気コネクタに接続されている。

前記凹みはダイヤ−ノラムを装着し、かつシールする便
利な方法を提供するが、平坦な凹み部分と中央の皿状部
分との間の一体の相Ｕ接続によりダイヤフラムの寿命を
限定している。他の実施例においては、ダイヤフラム全
体が皿状とされ、これもスイッチに対するシールを提供
する薄い弾性のメンブレンにより電気接点部材上に保持
される。しかしながら各型においてダイヤフラムを保持
するためにメンブレンを用いることにより固定した中央
接点の位置をダイヤフラムの低１１ニ側との静止中央接
点の位置づ（プを制限する。即ら、メンブレンはダイヤ
フラムの高圧側”Ｃの固定接点の使用を排除する（選定
された圧力増加に達すると回路をＵ１１放する）。

従来技術における別の改良が１９８８年３月１８日出願
された米国特願第１６９．７９９号に記載されており、
ここではダイヤフラムの全面を皿状形態とじダイ４７フ
ラムの中央がＪ玉カ対ｉ尭みの関係を設定することによ
り圧りがＯｐｓｉｇから、ｄｌとｄ２の間の撓み範囲を
有する水平域まで、かつそれを越えて増加すると、ダイ
ヤフラムは基本的に同じ圧力レベルにおいて中央がｄｌ
とｄ２の間で撓む比較的硬直した有効ばね係数を有し、
ダイヤフラムはまた、圧力が増大するとダイヤフラムの
中央がｄｌとｄ２の間で撓む圧力と、圧力が低減すると
ｄ２とｄｌとの間で撓む圧力との間の差圧の幅が比較的
狭い。

ｉｙＪ述の従来技術は要求される特性に対する絶え間な
い改良を°示して来たが、当該産業分野での不断の意図
はそのようなスイッチをさらに改良することにある。さ
らに、例えばエンジン制帥モジュ−ル（ＥＣＭＳ）のよ
うなある応用分野においてはスイッチのあるものは常開
で、一方他のものは常開である必要のあることが判明し
た。従って、単一のスイッチが直接、あるいは最小の変
更を加えて常Ｒａ’）よび常開スイツプの双方として機
能できれば在庫の必要性を大きく低減することは明らか
である。この問題が本発明により解決される。

（課題を解決するための手段） 簡単にいえば、本発明によれば、複数の圧力応答スイッ
チを有し、各スイッチが、一実施例によれば、スナップ
作動部材と上下の接点部材から遮所された導電性部材と
を上下接点部材の間に挟持した上下接点部材からなる、
インナートを成形したリードフレーム組立体あるいはプ
リント回路盤が提供される（木明細書においてプリント
回路盤と述べた場合その代替として成形したリードフレ
ーム組立体を含むものと理解づる）。上方の接点部材は
、中央の中空部分が導電性部材の周りに成形され接点部
分を中央の中空部分に位置させた電気絶縁性本体を含み
、５ｆｆｉ性部材は絶縁性本体の外部に延びている。下
方の接点部材も中央の中空部分が導電性部材の周りで成
形され接点部材が中央の中空部分に位置している電気絶
縁性本体を含み、導電性部材は絶縁性本体の外側に延び
ている。

スナップ作動部材は挟持された導電性部材と常に接触し
、かつ上方の接点部材の接点と常に接触している。スナ
ップ作動部材を第２の安定状態ヘスナツプさせるに十分
な圧力が加えられると、上方の接点部材との接触が破れ
、下方の接点部材の接点との接触がなされる。

前記下方の接点部材の外側へ延びる該接点部材の導体の
部分を除去することによりスイッチは常ＩＭスイッチと
して提供できる。上方の接点部材の外側に延びた該接点
部材の導体の部分を除去することによりスイッチは常開
スイッチとして提供できる。

本発明の別の実施例によれば、導電性のバックプレート
を有するプリント回路盤に関連して作１）＋する圧力応
答スイッチが提供される。このスイッチは回路盤に固定
され、接点バンブと空気を通づ通路とを有するＩＪ電性
接点部材を含む。圧力応答性で弾性で１ｊ電性の接点部
材が提供され、該接点部材は通常バンブと接触し、かつ
所定の圧力に応答してバンブとの接触から外れる。弾性
の接点部材に対する＋９電性サポートが固定された接点
部材内で回路盤に固定される。

（実施例） まずｉｉ図を参照プれば、周知の要領で電気絶縁性材料
で形成され、圧力応答電気スイッチを装着したプリント
回路ｇＥ１の上面図が示されている。

前記スイッチは５個、３，５，７．９．１１が示されて
いる。

スイッチはそれぞれ、（以下説明するように）スイッチ
の端子と接触するよう回路ＩＩＡ（図示せず）上のパッ
ドを介して回路盤１の導電体１３に接続され、これらの
４ｆｆｉ体は複数のスイッチおよび／または外部装置と
インタフェースするよう回路盤の縁部に設けられ（第２
図のＸ、Ｙ、Ｚ端子と対応する）それぞれＸ、Ｙ、Ｚと
して指示された端子１５，１７．１９を相豆に接続する
。回路盤１は例えば弁本体あるいはその他適当なケボー
ト（図示Ｖず）のような油圧マニホルドに固定されるこ
とによって、圧力応答スイッチ３−１１の科名の上面は
弁本体の可変几力澱と気密シール関係で当接し、圧力源
の圧力は以下詳しく述べるように各スイッチにそのとき
介在するルカの大きさに応じて各スイッチを作動せしめ
る。

第２図を参照すれば、スイッチ３から１１までの電気的
配置が示されている。スイッチ３と９とは常開であって
、スイッチ５，７および１１は常開であることが判る。

前記スイッチは、回路盤１上の回路軌道がスイッチ７．
９の双方をスイッチ３に接続し、スイッチ１７がスイッ
チ５に接続されるよう配列されている。スイッチ３と９
とがα１じると端子１５に基準電圧出力が提供され、ス
イッチ３と７とが閏じると端子にＪｉ４準電圧出力が提
供され、かつスイッチ５と１１とがＩＶｌ鎖されると端
子１９に基準電圧出力が提供される。端子１５゜１７お
よび１９に結合されているコンピュータ等は前記端子に
おける検出された信月から所定の情報を提供できる。例
えば、自動車のトランスミッションにおける５個所の圧
力を検出するために第１図に示すｖｔ置が利用されると
、これは当該技術分野において標準的であるが、トラン
スミッションが作動している特定のギヤ（即ち、前進１
段、２段、３段、４段、後退）を直ちに検出でき、希望
に応じて適当な行動をとることができる。

第３図を参照すれば、本発明によるスイッチの第１の実
施例が示されている。このスイッチは、導電性のバック
プレート２１を有する電気絶縁性回路盤１に固定されて
いる。前記スイッチ自体は第１図および第１ａ図に示ず
スイッチ３−１１の中の１個である。ディスク壁２５が
回路盤１のパッド（図示せず）上に配置されており、前
記ディスク壁は、中心に孔を備えたダイヤフラム２９に
よりディスク２７を適所に保持している。ダイヤフラム
２９は省略でき、ダイヤフラムをディスク壁２５と２Ｊ
Ｎ部材３３との間の絶縁ワッシャとして使用し、ダイヤ
フラムの孔をスイッチの導電部材３３から垂下している
常開接点バンブ４３のａ径と同じ大きさとしうることを
理解すべきである。

絶縁体３１がディスク壁の周りに位置され、ダイヤフラ
ム２９がディスク壁の上に位置され、尋１部材３３がデ
ィスク壁、絶縁体およびダイヤフラムの上に位置される
。リベット３５またはリベット３７がスイッチの性質に
よって導電部材３３のウィング３９またはウィング４１
を回路盤に取り付ける。即ち、リベット３５はウィング
３９を通して回路盤とパッドのみとに取りイ１けパッド
への接続を提供し、あるいはリベット３７はバックプレ
ート２１に取り付けて、必要に応じてリベットを介して
ウィング４１を接地させることができる。

通常リベット３５．３７の中の一方のみと、ウィング３
９と４１の一方とが一時に使用される。また、圧力が加
えられたときの回路盤の適度の１尭みを防止するために
金属製バックプレート２１が用いられる。常閉バンブ４
３はダイ１１ノラム２９の孔を通してディスク２７と係
合する。さらに常ｌ７ｉ１接点リベット４５がダイヤフ
ラム２９の下で、かつ通常該ダイヤフラムと係合しない
状態で回路盤１に固定されている。抽気孔４７がダイヤ
フラム２９により形成される空洞において回路５１８１
に設りられ、接点リベット４５の上部分を収容してダイ
ヤフラムが押し下げられたとき、そこを通して空気ある
いはその他の流体が逃げることができるようにしている
。

常ＩＩＩスイツブ−として使用されると、電流は常閉接
点ウィング３９の下のパッドから、今゛１部材３３を介
して、ディスク２７と接触している接点バンブ４３まで
流れる。次いで′ｆＩ３Ｒはディスク２７の中心へ、か
つディスクを介してディスクｖ２５とその下のパッドか
ら回路の残りの部分へ流れる。

この場合常開接点リベット４５は省略りるか、あるいは
外部の回路には接続されない。

常閉スイッチとして使用されると、常開接点リベツｉ・
４５は適所に位置し外部の回路に接続される。電流は回
路！ｌ！１の軌道と該回路盤の上のパッドとを通しでデ
ィスク壁２５、次いでディスク２７まで流れる。前記デ
ィスクから電流は常開接点リベット４５へ、次いｅ接点
４５が接続されている回路まで流れる。本実施例におい
ては、接点パン１４３は導電部材とディスク２７との間
の接触を排除するように取り外すか調部することが好ま
しい。

第３図に示すスイッチは、常開接点バンブ４３と常開接
点リベット４５との双方を用いることにより申極双投ス
イッチとして提供できる。ディスク壁２５は共通である
。常開接点は十分高い圧力、がダイヤフラム２９に加え
られると閉鎖する。

ｒＯＪリングの形で示し、弁体と接触し、かつ前述の液
密シールを提供する外側のガスケット２３が、絶縁体３
１とＩＲ電部材３３とにより形成された凹み４９に配置
され、組立体が弁体にボルト止めされると、「０」リン
グは圧縮されてシールを形成する。導電部材３３はダイ
ヤフラム２９と連通する目通孔５１を含み、凹み４９内
の圧力がダイヤフラムに作用できるようにする。凹み４
９を介してダイヤフラム２９に作用する圧力がダイヤフ
ラムをディスク２７に対して１１接さＵ、ディスクを接
点バンブ４３との係合から外したり、あるいは接点リベ
ット４５と係合させて常開回路を開放したり、かつ／ま
たは常開回路を閉鎖させたりする。

前述しかつ本明細書のいずこかで述べられるＯリング２
３は、例えば断面が長方形のその他の形状のガスケット
で代替してもよい。断面が長方形のガスケットを用いれ
ばスイッチの圧縮力を大きくさせ、シールを促進し、パ
ックプレートに対して確実に着座できるようにする。

第３図に示１スイッヂは、追加のスイッチを収容したり
、スイッチの位置の変更を許容するよう回路の配置を容
易に変えることができるので互換性をｉｌｉ！供するこ
とが判る。

第４図と第５図とを参照ずれば、本発明による圧力応答
スイッチの第２の実施例が示されている。

本スイッチは、「０」リングあるいはその他の形状のガ
スケット６５を受け入れる環状溝６３と中央の中空部分
６７とを有Ｊる上部ハウジング６１を含む。前記溝６３
はガスウッド６５と同じ断面形状を有することが好まし
い。ハウジング６１は非導電性のプラスチックで形成さ
れ、黄銅の導体をその中に成形しており、前記導体６９
はその中央部分６７に配した押し下げた部分を有し接点
７１を形成し、かつ該接点から延びて回路５Ｊ１に接続
する端子のウィング部分７３を有する。また、上部ハウ
ジングは下部ハウジング７７と適合する垂下した脚７５
を含む、、導電性でステンレス鋼製のスナップ作動ディ
スク７９が接点７１のＦに配置され、接点と接触してい
る。前記ディスクの下方には、回路１１に接続するため
の端子ウィング部分８３を有する導電性黄銅部材の形態
のディスク壁８１が配置されており、該ディスク壁も、
スナップされた位置にあるとディスク７９がそこを通っ
て運動し接点部材８７と接触できるようにする開口付き
の中央部分８５を有する。下部ハウジング７７も接点８
７を受け入れるための中央部分８９を有する。下部接点
７７は非導電性プラスチックから形成され、その中に黄
銅９Ｊ導体９１を成形している。前記導体はその一部と
しての接点８７と前記接点から延び回路盤１に接続する
ための１？ウィング部分９３とを有する。前記下部接点
番よまた、脚７５を受け入れるための嵩９５を含むこと
によりディスク７９とディスク壁８１とは上部接点およ
び下部接点の聞で固定できる。

第４図と第５図とに示すスイッチのエレメントは、模述
するように常開スイッチあるいは常閉スイッチとして自
動組立てできるよう構成されている。

常Ｕｌｌ圧力応答スイッチとしては、ウィング７３は接
続されず、スイッチ部材はそれらを第４図と第５図とに
示すように配置し、上部接点の脚７５を下部接点の溝９
５へ圧入させることにより積み重ねて固定する。その場
合、回路ＩＩＩＩ道は回路盤からディスク壁８１、次い
でディスク７９へ来る。

ディスク７９に対する圧りが増加すると、ディスクは下
方位置ヘスナツプし接点部材８７と接触することにより
ウィング９３へ次いでリードフレームへの回路を完成さ
せる。

常１薯１圧力応ｎスイッチに対しては、黄銅製導体９１
からのウィング９３は接続されず、スイッチエレメント
は常開スイッチと同様に組み立てられる。その場合、回
路の軌道は回路盤からウィング８３を介してディスク壁
８１へ、次いでディスク７９を介して黄銅製インザート
６９へ、次いでｌフィングツ３を介して回路盤へ来る。

圧力が増加するとディスク７９は下方位置へスナップし
、）９休６９の接点７１との接触から外れ回路を開放す
る。

スイッチの要素は、上部接点６１の底側がら下部接点７
７の溝９５へ延びる３個のプラスデック製ピン即ち脚７
５によって相互に保持される。ディスクとディスク壁と
は上部接点６１とＦ部接点７７との間で「挟持」される
。１ＪＩ７５は例えばセードステーキングのような従来
の手段により溝９５に固定される。

スイッチの組立ての間、上部接点７１あるいは下部接点
８７は、電気接点がディスクの特性曲線に対して確実に
適正位置に来るようにディスク７９の位置に対してｗ４
節される。各スイッチを較正することにより所定の作ｉ
Ｆ／ｌ　ｆＥにＪ３ける電気変化の連続性を保証でる。

−旦スイッチが較正されて組立てが完了すると、モジュ
ールスイッチがスイッチ組立体の完成品として機能検査
される。圧力スイッチは、直列／並列の組み合わせでス
イッチ群を接続するのに使用する方法とは独立している
ので、この構成の試みは独特のものである。モジュール
式の断続したスイッチを各種の低プロフイル圧力スイッ
チ（ＬＰＰＳ）としての用途に使用できるが、いずれか
特定のＬＰＰＳ構成の一体要素としなくてよい。

別の実施例として、第４図おにび第５図に示すスイッチ
における同じ、あるいは同様の部材を全て同じ参照番号
で指示し、常ＩＩスイッチとして第６図に示すように、
前記スイッチは長方形断面の弾性ガスケットを溝６３Ａ
に着座させることによりＯリング６５に代えるよう修正
されている。さらに長方形断面の環状の内側の弾性ガス
ケット９７が、接点７１を囲む上部ハウジング６１の下
部分に形成ξれた環状＋７１９６に位置している。接点
７１または８７の上方の部分を除去した中央部分９９を
備えたＫａｐｔＯｎガスケット９８が、ディスク７９を
にａｐｔｏｎガスケットと接触させて内側ガスケラｉ・
９７の上方に位置している。残りの構造については、接
点とウィングとが下部ハウジング７７に設けられていな
い以外は第４図および第５図に示す通りである。人聞の
汚染物がスイッチの作動領域まで達しないようにするた
めに希望に応じてフィルタを収容するだめのフィルタ着
座部分１００を中空の中央部分６７に設けている。

第６図に示すスイッチは第７図に示すにうに常開スイッ
チとして構成されており、第７図においては第４図、第
５図および第６肉に示ずスイッチにおけるものと同じあ
るいは類似の部材については全て同じ参照番号で指示し
ている。このスイッチは長方形断面の弾性ガスケット６
５△を溝６３Ａ＆：Ｉ？座させて第６図に示すように修
正している。

長方形断面の環状の内側の弾性ガスケット９５は、下部
ハウジング７７において接点８７を囲む上部ハウジング
の下部分に形成された環状溝９６にｊ７置している。接
点８７の上方の領域で中央部分９９を除去したにａｐｔ
ｏｎガスウッド９７が、ディスク７９をにａｐｔｏｎガ
スウ°ットと接触させて内側ガスケット９７上に位置さ
している。残りの構造は、接点およびウィングが上部ハ
ウジング６１に設けられていない以外は第４図と第５図
とに示すものと同じである。本実施例においては、接点
７１は最初は上部ハウジング６１に成形されない。大量
の汚染物がスイッチの作＃Ｊ領域に達しないようにする
ために希望に応じてフィルタを収容するフィルタ着座部
分１００が中空の中央部分６７に設けられている。

プリント回路盤について前述したが、第８図と第８ａ図
とに示すインサート成形リードフレーム組立体で代替さ
ぜうることを理解Ｊべぎである。

電気回路へのリベット止めの機能の一貫性を向上させる
ためにリードフレーム組立体が使用される。

第８ａ図に示ずように、この組立体は非ＩＰｔ性プラス
チック１１２に囲まれた金属打抜きの回路１１０から作
られている。この方法によっても端子ビンから回路への
接続ｇＭ能のリベットを排除する。

代りに、第８図で１１４で示すように、ビンは回路を打
扱くことにより形成されている。さらに任意の特徴であ
るが、整合ビン１１６を同じプラスチックから成形する
ことであるが、この目的は使用時の＠者を！ＩＩＮ化す
ることである。円筒形のプラスチック材を用いることに
よりヒートステーキングあるいは類似の方法で組立体を
バックプレートに固定することができる。

本発明を特定の好適実施例に関して説明してきたが、当
該技術分野の専門家には多様な変更並びに修正が直ちに
明らかとなる。従って、特許請求の範囲は従来技術にも
照して可能な限り広義に解し、そのような変更や修正を
全て含むように解釈すべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による圧力応答電気スイッチを第２図は
第１図に示１−スイッチの配置を示す回路図、 第３図は本発明の第１の実ｔＳ例による圧ツノ応答電気
スイッチの断面図、 回路盤の正面図、 第４図は本発明の第２の実施例による圧力応答電気スイ
ッチの分解断面図、 第５図は第４図に示す実施例の組立図、第６図は常開状
態で示す、木発Ｉｌｌの第３の実施例による圧力応答ス
イッチの分解図、 第７図は相聞状態で示す、第６図と同様の圧力応答スイ
ッチの分解図、 第８図は本発明により作ったリードフレーム絶第８Ｒ図
はリードフレームと一体に形成された端子ピンの斜視図
である。 図において、 １・・・回路盤、 ３．５．７，９．１１・・・圧力スイッチ６１・・・上
部ハウジング ６３・・・溝 ６５・・・Ｏリング ６７・・・中空部分 ６９・・・導体 ７１・・・上部接点 ７５・・・脚 ７７・・・下部接点 ７９・・・ディスク ８１・・・ディスク壁 ８５・・・間口 ８７・・・接点 ８９・・・中空部分 ９１・・・導体 １０８・・・リードフレーム組立体。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ａ）第１の中央の中空部分と、前記の第１の中央
   の中空部分へ延びている垂下接点部材を有する第１の導
   電性部材とからなる上部接点組立体と、ｂ）第２の中央
   の中空部分と、前記の第２の中央の中空部分まで延びて
   いる上方へ延びた接点部材を有する第２の導電性部材と
   からなる下部接点組立体と、 ｃ）それに対して作用する所定の圧力に応答し、上方へ
   延びている状態と垂下している状態の一方を他方の状態
   に切り換え、かつ第３の導電性部材を有する圧力応答の
   スナップ作動部材であって、該スナップ作動部材と前記
   第３の導電性部材とは前記の上方および下方の接点組立
   体の間に挟持されており、前記の第３の部材が前記接点
   部材の中の少なくとも一方をそこへ受け入れ、かつ前記
   第１と第２の導電性部材を電気的に絶縁するよう整合し
   た開口を含み、前記スナップ作動部材が前記第３の部材
   の前記開口の上方で、かつ前記垂下および上方に延びた
   接点の間に位置している圧力応答スナップ作動部材とを
   含み、 前記第１と第２の導電性部材の少なくとも一方がそれぞ
   れの本体の外側に延在していることを特徴とする圧力応
   答スイッチ。
2. （２）特許請求の範囲１項に記載のスイッチにおいて、
   前記の垂下している接点が通常前記スナップ作動部材と
   係合し、前記の上方に延びている接点部材が通常前記ス
   ナップ作動部材との係合から外れていることを特徴とす
   る圧力応答スイッチ。
3. （３）特許請求の範囲第２項に記載のスイッチにおいて
   、前記上部接点組立体が凹みと、前記凹みに配置され、
   かつ該凹みから延びていてるＯリングとを含むことを特
   徴とする圧力応答スイッチ。