JPH0773789A

JPH0773789A - 圧力応答電気スイッチ

Info

Publication number: JPH0773789A
Application number: JP6132075A
Authority: JP
Inventors: Daniel Dwyer; ドワイアーダニエル; Daniel Morin; モリンダニエル; Massimo Mazzola; マッツオーラマッシモ; Karl R Abrahamson; アール．アブラハムソンカール
Original assignee: Texas Instruments Inc
Current assignee: Texas Instruments Inc
Priority date: 1993-06-15
Filing date: 1994-06-14
Publication date: 1995-03-17
Also published as: US5331126A; EP0630033A1

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】車両用エアバッグシステムの圧力センサとし
て使うに十分小さなセンサスイッチ装置を提供する。【構成】圧力応答円板３４．６は片面が圧力基準室３
４．１１に他の面がエアバッグボンベ４０に向き、電気
スイッチの可動アーム２８．１０に隣接して配置されて
いる。導電性シートには、絶縁材料のベース２６に一部
が包まれ第１端子１４に接続された第１部分およびこの
絶縁材料から伸びるこの可動接点アーム２８．１０を形
成し、第２端子１６の横に伸びる固定接点部２２の下で
受けられるようにされた接点リブ２８．１４が作られた
部分で終る第２部分がある。タブ２８．４、２８．６を
抵抗３０に接続し、これらタブ間を結合していた部分を
切断してあるので、この抵抗が両端子と直列に入ってい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】この発明は、密閉室内のガスの圧力レベル
をモニタするための装置に関し、更に詳しくは自動車用
ハイブリッドエアバッグシステムに使用する加圧ガスを
モニタするための装置に関する。

【０００２】

【従来技術】自動車で乗客は勿論、運転者用にエアバッ
グを使用することがますます広まっている。エアバッグ
システムの初期版は花火技術による膨張剤を使い、そこ
ではアジ化ナトリウムが急速に酸化して非常に短時間、
即ち４０ないし４５ミリセコンドでこれらのエアバッグ
を膨らませた。しかし、アジ化ナトリウムは加工処理が
危険である。この材料は無防備な作業者に有毒であり、
加工中強力で不安定な爆発を起しやすい。

【０００３】その結果、改良したエアバッグ膨張剤がよ
り普通になっている。ハイブリッド膨張剤として知られ
る、この改良されたシステムでは、このエアバッグを膨
らますために加圧したガス、典型的には不活性ガスであ
るアルゴンを少量のより危険でない固体推進剤と組合せ
て使う。ハイブリッドシステムは、バッグを膨らませる
のにわずかに長い時間、例えば５０ないし５５ミリセコ
ンドかかり、花火技術版に使ったアルミではなくて重い
鋼のハウジングを要するが、固体推進剤の代りにアルゴ
ンガスを用いることがこの膨張剤システムのコストをか
なり安くし、加工がより危険でなくなる。更に、このコ
ストは、このハイブリッド膨張剤では花火技術版で要っ
た精巧なフィルタシステムが要らないので安くなる。

【０００４】エアバッグモジュールは、膨張剤、金属ハ
ウジングおよび膨張可能バッグを含む。このハイブリッ
ド版は、この貯蔵ガス用のボンベ圧力をモニタするため
のセンサを含む別の電子回路も必要とする。即ち、要求
されたときこのエアバッグが効果的に展開することを保
証するためにこの貯蔵ガスの圧力が選択したレベル以上
であることを決められることが必要である。

【０００５】ハイブリッドエアバッグシステムのセンサ
として使用するための圧力スイッチが米国特許明細書第
４，０４９，９３５号に図示され、説明されている。こ
のスイッチは、エアバッグシステムの圧力室の圧力レベ
ルをモニタするためにその中に置かれ、もしこの室内の
圧力があるレベル以下になると信号を発する。このスイ
ッチは、対向する補強部間を動きうるダイヤフラムを使
用する。圧力変化によってこのダイヤフラムが動くと、
ピンを介して、ばねのバイアスに抗して接点アームを押
し、固定接点と係合して電気回路を完結する。この特許
明細書に記されているように、これらの補強部は中心軸
上で約０．９ｍｍ離れていて、ダイヤフラムが両極端間
を動く。この距離が、振動によって生ずる問題を避ける
ためにこのダイヤフラム力に対して十分な剛さをもつば
ねと可動接点アームを使用することを可能にするために
十分な行程をなす。即ち、このスイッチの部品は、この
室内の圧力が特定のレベル以下に下がった場合に信頼性
のある作動をし、一方同時にこのシステムの部品がそれ
らの固有振動数で振動することによって生ずる迷惑な始
動またはチャタリングを避けるように選ばねばならな
い。

【０００６】現在使われているエアバッグシステムで、
このシステムが占める空間は過大で、特に運転者側に関
してはそうである。その結果、このセンサスイッチ用に
利用できる空間は減少し、それでこの特許明細書に記載
された、必要なダイヤフラムが小さくそれに伴って行程
が小さいために振動によって生ずるそのような問題を避
けるために十分な剛さをもつ種類のスイッチを設けるこ
とが非常に困難である。

【０００７】

【発明の目的】この発明の目的は、エアバッグセンサス
イッチとして有用な、大きさが十分小さいセンサスイッ
チを提供することである。他の目的は、低廉で、寿命が
長く、較正の容易なスイッチを提供することである。こ
の発明の他の目的、特徴および利点は添付の図面に関連
する以下の詳細な説明から明白であろう。尚、図面で類
似の番号は類似の部品を指す。

【０００８】

【発明の概要】簡単に言えば、この発明によれば、密閉
室内の圧力レベルをモニタするための圧力スイッチ装置
は、導電性シート部材が中央部から伸びる第１脚および
第２脚の作られた第１端を有し、それらの脚がそれぞれ
Ｕ字形の電気絶縁性ベースの第１脚および第２脚に包ま
れた、可動接点アーム組立体を含む。第１タブがこの中
央部におよびもろい部分を介して第２タブに結合されて
いて、次にこの第２タブはこのベースの絶縁材料に埋込
まれた支持部に結合されている。導電性シートのストリ
ップがこの絶縁材料から伸び、広い中間部を介して自由
末端へ選択された方向に横に伸びるように曲げられてい
て、この広い部分からこの自由末端へ接点リブが伸びて
いる。第１端子および第２端子が電気絶縁性のヘッダー
を貫通し、この導電性シートの中央部がこの第１端子に
接続されている。この第２端子は、自由末端が両端間に
引いた仮想線から約９０°に横に伸びる。この端子の自
由末端は、この導電シートの自由末端をこの第２端子の
自由末端の下で受け、それに対してかたよせて、固定接
点としての役割をする。好ましくは抵抗をこれら二つの
タブに接続し、このもろい部分を切断してこの第１端子
からこの抵抗を通ってこの接点プラットホームへおよび
この第２端子へ伸びる電流路を残す。このスイッチをこ
のヘッダー上に取付けた端の開いたスリーブで囲み、圧
力検知組立体をこのスリーブの中にこの導電性部材の広
い中間部の上で滑動可能に受ける。

【０００９】この圧力検知組立体は、反対の皿形の凹形
状と凸形状の間を動きうる圧力応答円板によって閉ざさ
れたコップ状のハウジングを含む。この円板が上に凸の
形状から上に凹の形状に動くとき、この円板から運動が
この導電性部材の中間部へ伝えられ、この接点プラット
ホームをこの第２端子の自由末端から押し離し、それに
よってこの回路を開く。このスリーブは、この円板のこ
のスイッチに面した側の圧力を均等化できるように通気
孔が明けてある。このコップ状ハウジングは、排気と、
例えばアルゴンとヘリウムの混合物のような選択したガ
スの充填とを可能にするオリフィスを備え、その後密封
してガス基準室として利用できる。この装置は、このコ
ップ状ハウジングを密封してから、この圧力検知組立体
を手に取って、それをこの導電性部材に抗してこの導電
性部材と第２端子との間の電気的係合が断たれるまでこ
のスリーブの中に滑り込ませ、それからこの圧力検知組
立体をこの円板の中心がそのスナップ動作で動く距離の
ほぼ半分だけ進めることによって較正する。次にこのセ
ンサ組立体をこのスリーブに、例えば溶接によって、そ
の位置で固定する。この装置をエアバッグボンベ内の壁
に気密になるように取付け、これらの端子を適当な電源
に接続すると、この装置はこのエアバッグボンベ内の圧
力をモニタする。もし、このボンベ内の圧力が選択した
レベルより下がり、膨張剤ボンベ圧力が不適当であるこ
とを示すようなことがあると、この円板はその上に凹の
形状にスナップ作動してこの回路を開く。これらの接点
と直列に抵抗を置くことは、このシステムに関する選択
された診断情報を得る能力を与える。

【００１０】

【実施例】さて、図面を参照して、番号１０はこの発明
によって作ったセンサスイッチ組立体を指す。このスイ
ッチ組立体は、例えば鋼のような適当な溶接可能材料で
作られたヘッダー１２を含み、それは、このヘッダーに
作られた孔に取付けられ且つ例えばそれぞれガラス１
８、２０のような気密シールを形成する適当な絶縁性材
料によってそれからおよび互いから電気的に分離され、
離間した第１および第２導電性端子１４、１６を有す
る。図示のように、端子１４、１６は円筒形素材から作
られているが、この断面形状は選択の問題である。端子
１６は、自由末端２２が、以下に説明する目的で、これ
らの末端間に引いた仮想線に対して約９０°の横に伸び
る脚を形成するように折り曲げられている。

【００１１】可動アーム組立体２４は、適当な絶縁性材
料、好ましくは成形用プラスチック材料で作られたベー
ス２６を含む。図３で最もよく分かるように、導電性部
材２８がベース２６に、例えばこの部材の一部をこのベ
ースにインサート成形することによって、取付けられて
いる。部材２８は一般に長く、例えばＡＩＳＩのタイプ
３０１または３０２のステンレスのようにばね特性のよ
い導電性材料で作られている。部材２８は、第１端２
８．１が好ましくは二つの脚部２８．３の間に中央部２
８．２があるＵ字形に作られ、これらの脚部はベース２
６のそれぞれの脚部２６．２に包まれるようにされてい
る。中央部２８．２は、一つの脚２８．３の近傍で、ア
ーム２８．５を介して横に伸びるタブ２８．４に結合さ
れている。第２タブ２８．６はタブ２８．４から狭くな
ったもろい部分２８．７を通って反対方向に横に伸び
る。タブ２８．６はアーム２８．９を介して支持部２
８．８に結合されている。可動接点アーム部２８．１０
を形成するストリップは、支持部２８．８から広い中間
長部２８．１２を通って部材２８の第２端２８．１１ま
で伸び、その中間長部は端子１６用の隙間を作るために
２８．１３で切り取られている。上方に伸びる（図３で
見て）接点リブ２８．１４は、一般に導電部材２８の切
欠きのある側と反対の側に沿って中間長部２８．１２か
ら末端２８．１１まで伸び、且つその上面に低抵抗の電
気的接続点を設けるためにニッケルストライクの上に硬
質金メッキがしてあるのが好ましい。接点リブ２８．１
４はその上導電部材２８の外側部を補剛する役割を果
す。上方に伸びる（図３で見て）くぼみ２８．１７は、
この中間長部の中央に作られ、可動接点アーム部２８．
１０に運動を伝えるために、以下に議論するピン３４．
９と協同する。

【００１２】タブ２８．４と２８．６は、図３に見られ
るように、第１端２８．１の中央部２８．２から離れた
平面内にあるように曲げられるのが好ましく、一方支持
部２８．８はそれを可動アーム部２８．１０と接続する
上方に伸びる部分２８．１８を有する。

【００１３】上記のように、部材２８はベース２６にイ
ンサート成形する。このベースは、一般に、下方に下が
る第１および第２ベース脚２６．２の間に中間部２６．
１を有するＵ字形になっている。導電性中央部２８．２
ともろい部分２８．７は、ベース２６の中間部２６．１
の下でベース脚２６．２の間に伸びる。一旦部材２８が
ベース２６に入れられると、もろい部分２８．７は、以
下に説明する目的で、タブ２８．４をタブ２８．６から
電気的に絶縁するために切断される。

【００１４】このスイッチシステムに診断能力を与える
ために、図１および図２に見られる抵抗３０を、例えば
はんだ付けや溶接によるなどの従来の方法で、それぞれ
リード線３０．１、３０．２を介してタブ２８．４、２
８．６に取付けるのが好ましい。

【００１５】可動接点アーム部２８．１０は、破線２
８．２０（図４）で永久的に曲げ、部材２８の残りの部
分２８．１５が全体としてベース２６から伸びるアーム
のその部分２８．１０に対して直角に伸びるようにす
る。

【００１６】この可動アーム組立体２４は、端子１４を
脚２６．２間で受け、部分２８．１５を端子１６から角
度的に離してヘッダー１２上に置く。次にこの組立体を
回転し、接点リブ２８．１４が末端２２の下で受けら
れ、中央部２８．２が例えば溶接のような従来の方法で
端子１４に電気的および物理的に接続されるようにす
る。

【００１７】電流路は、端子１４から中央部２８．２
へ、アーム２８．５からタブ２８．４、抵抗３０、タブ
２８．６、アーム２８．９、可動接点部２８．１０およ
び、通常位置で、端子１６の脚２２と係合した可動接点
リブ２８．１４へと伸びる。

【００１８】アーム部２８．１０は、上記のように、通
常の休止位置にあるとき脚２２と可動接点２８．１４の
間に選択された接触力を与えるために２８．２０で曲げ
る。例として、５０ｇの接触力が満足であることが分か
っている。

【００１９】例えば鋼のような適当な材料で作った全体
として円筒形のスリーブ３２が、例えばスリーブ３２の
一端に作ったフランジ３２．１をこのヘッダーに溶接す
るような何か普通の手段で、ヘッダー１２に取付けられ
ている。以下に説明する目的で、スリーブ３２の壁に通
気孔３２．２が作られている。

【００２０】圧力センサ組立体３４は、各々外側フラン
ジ部、それぞれ３４．３、３４．４をもち、それらの間
にスナップ作用円板３４．６の外側フランジ３４．５を
捕捉する全体として円形の第１および第２支持板３４．
１および３４．２で作られている。支持板３４．２、３
４．１は各々中央部が反対の凹、凸形状の皿型になって
いて、円板３４．６の中央部が図１に破線で示す、第１
の通常の休止状態の上に凹の形状と図で見てこの円板の
下側に選択した圧力または力を受けたときの第２の上に
凸の形状との間でスナップ作動できるようにする。支持
板３４．１には貫通孔３４．８のあるハブ３４．７が作
られている。運動伝達ピン３４．９が孔３４．８にゆる
く嵌められていて、支持板３４．１の両側の圧力を均等
化できるようにする。ピン３４．９には孔３４．８の直
径より大きい半径方向フランジ３４．１０が作られてい
て、ピン３４．９が孔３４．８の中へ入るのを制限する
役割をする。

【００２１】一端に、フランジ３４．４、３４．５と合
う外方に伸びるフランジ３４．１２をもち、鋼またはそ
の他の適当な材料のコップ状ハウジング部材３４．１１
を含む基準圧力室がその周囲を溶接するなどしてフラン
ジ３４．４、３４．５に密閉して取付けられている。支
持板３４．２の両側の圧力を均等化できるようにするた
めに支持板３４．２に孔３４．１３が作られている。ハ
ウジング部材３４．１１の他端にオリフィス３４．１４
が作られていて、この基準室の排気並びに例えば圧力
（Ｐ１）でのアルゴンとヘリウムのような選択した雰囲
気および圧力での充填を可能にする。次にこの室を例え
ば球形シール部材３４．１５をこのハウジングに溶接す
るなどの適当なシールで封止する。

【００２２】次に、この圧力センサ組立体３４をスリー
ブ３２の中へ下方に滑り込ませ、破線の位置の円板３
４．６に可動接点アーム２８．１０をそのバイアスに抗
して下方に動かさせて可動接点リブ２８．１４を固定接
点脚２２から分離することによってこのスイッチシステ
ムを較正する。直径約１２．７ｍｍの中央可動部をもつ
この円板は、それがその反対形状間をスナップ作動する
ときのその中央での行程は約０．４ｍｍである。これら
の接点が離れてから、この圧力センサ組立体をこの円板
の行程の約半分の距離、即ち約０．２ｍｍ進め、次にこ
のセンサ組立体をその位置でスリーブ３２に例えばそれ
に溶接するなどして固定する。

【００２３】するとこのシステムは、エアバッグの圧力
ボンベ４０の中へ挿入する用意ができ、例えば鋼のよう
な普通の材料で作ったボンベの壁４０．２に作られた受
座４０．１にヘッダー１２を置き、そして例えばこのヘ
ッダーの外周を溶接することによって受座４０．１に密
封して取付ける。中央に配置された、受座４０．１に通
じる孔４０．３は、このシステムの状態をモニタするた
めに適当な回路に接続するために端子１４、１６へアク
セスできるようにする。

【００２４】上に説明したスイッチシステムは通常閉じ
ていて、抵抗３０をこのシステムと直列に置き、これら
の端子に電圧を印加することによってこのシステムの状
態についてのある情報を得ることができる。一旦このボ
ンベ４０が選択した圧力レベル、即ち（Ｐ２）に加圧さ
れると、この圧力は円板３４．６をその実線の位置にス
ナップ作動させて可動接点２８．１４を脚２２と係合さ
せ、それによって端子１４、１６間のこの回路を閉じ
る。このボトルの中の圧力（Ｐ２）が限界値以上である
限り、これらの端子間の電圧は抵抗３０を流れる電流掛
ける抵抗３０の抵抗値に等しい。もし、ある理由でボン
ベ４０の中の圧力が、例えばボンベ４０から徐々に漏れ
ることによって、その限界値より下がると、円板３４．
６はその破線の形状にスナップ作動して可動接点を脚２
２から離し、それによってこの回路を開いてこれらの端
子間で測定する電圧が印加電圧になるようにする。印加
電圧の読みは、これらの端子へのコネクタが外れたとき
にも得られる。

【００２５】この発明に従って作った圧力スイッチは、
この基準室の中にこの加圧ボンベの中と本質的に同じガ
スを使うことによって周囲温度補償を与える。通常閉じ
ているスイッチは、接点面に酸化物等が次第に付着しそ
れがこの円板が開位置へスナップ作動したときに電気的
に係合することを妨げることがあるという起りうる問題
を未然に防ぐので、一般的には好ましいが、それにも拘
らず接点２８．１４を脚２２の上に置くことによって通
常開いているスイッチを得ることができることは分かる
だろう。

【００２６】可動接点を脚２２の下で捕捉し適当な接点
閉鎖力を備えた、この発明により作ったスイッチシステ
ムは、円板行程が上に参照した米国特許明細書第４，０
４９，９３５号に記載されたそれの半分以下の０．４ｍ
ｍのオーダしかないが、車両環境でそれが受ける種類の
振動に対する不感受性が強い。

【００２７】この発明をその特定の好ましい実施例に関
して説明したが、当業者には多くの変形や修正が直ちに
明白となろう。従って、前記特許請求の範囲を、従来技
術を考慮してそのような変形や修正の全てを含むように
できるだけ広く解釈することが意図である。

【図面の簡単な説明】

【図１】圧力ボンベの壁に密閉して取付けたエアバッグ
センサスイッチ組立体の断面図。

【図２】固定接点組立体と可動接点組立体を含むこのス
イッチ組立体のヘッダーの拡大透視図。

【図３】この可動接点組立体に挿入する前の可動接点ア
ーム部の拡大透視図。

【図４】本質的に図１に関して右側から示し、このアー
ムをその最終形状に曲げる前のこの可動接点組立体の拡
大透視図。

【符号の説明】

１２ヘッダー１４第１端子１６第２端子２２自由末端２４可動接点アーム組立体２６ベース２８導電性部材２８．２中央部２８．４第１タブ２８．６第２タブ２８．１１端２８．１２中間部２８．１３切欠き部２８．１４リブ３０抵抗３０．１第１リード線３０．２第２リード線３２スリーブ３２．２通気孔３４圧力センサ組立体３４．６円板

フロントページの続き (72)発明者マッシモマッツオーライタリア国ナポリ，ヴィアレデグリオレアンドリ 13 (72)発明者カールアール．アブラハムソンアメリカ合衆国マサチューセッツ州イーストン，パインストリート 87

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】密閉室内の圧力レベルをモニタするため
の圧力応答電気スイッチ装置であって、ヘッダー（１
２）、並びに各々縦軸をもちこのヘッダーが互いからお
よびこのヘッダーから電気的に絶縁して取付けた、全体
として長い、第１端子（１４）および自由末端（２２）
がその縦軸から横にほぼ９０°に伸びる第２端子（１
６）、電気絶縁性材料から成るベース（２６）、並びにこのベ
ースに包まれた部分、このベースから出ていてこの第１
端子（１４）と電気的に接続されている中央部（２８．
２）、この第２端子（１６）の自由末端（２２）の下に
受けられかつその方へかたよせられた可動接点を形成す
る端（２８．１１）を備えた別の部分およびこのベース
に支持され且つそれから伸びる中間部（２８．１２）を
もつ導電性部材（２８）を有する可動接点アーム組立体
（２４）、並びにこのヘッダー（１２）から上方に伸
び、端が開き、貫通した通気孔（３２．２）のある壁で
作られたスリーブ（３２）、端の開いた基準圧力室、お
よびこの圧力基準室の開いた端を閉じ且つこの端の開い
たスリーブ（３２）で受けられ、反対の皿形の第１形状
と第２形状の間を動きうる圧力応答円板（３４．６）を
含む圧力センサ組立体（３４）、を含み、この円板（３４．６）が一つの形状から他の形状へ動く
ときこの導電性部材（２８）の中間部（２８．１２）に
運動を伝えてこの可動接点をこの第２端子（１６）の自
由末端（２２）から離す方向に動かすようにされた圧力
応答電気スイッチ装置。
【請求項２】請求項１に記載する圧力応答電気スイッ
チ装置において、第１タブ（２８．４）がこの導電性部
材（２８）からこのベース（２６）の外に伸び、第２タ
ブ（２８．６）がこの導電性部材（２８）からこのベー
ス（２６）の外に伸び、並びに第１リード線（３０．
１）および第２リード線（３０．２）をもつ抵抗（３
０）がこの第１リード線および第２リード線をそれぞれ
この第１タブおよび第２タブに接続してこのベース（２
６）に取付けられている装置。
【請求項３】請求項１に記載する圧力応答電気スイッ
チ装置において、この導電性部材（２８）の中間部（２
８．１２）に、可動接点として作用しこの中間部（２
８．１２）を補剛する役割をする、全体として縦に伸び
るリブ（２８．１４）が作られている装置。
【請求項４】請求項１に記載する圧力応答電気スイッ
チ装置において、この導電性部材（２８）の第２端（２
８．１１）がこの第２端子（１６）と電気的隙間を与え
るためにこの可動接点に近接して切欠き部（２８．１
３）を有する装置。