JPS6149768B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は切り換えスイツチのアーク放電低減
機構に関する。

たとえばリレー接点開閉によつてモータ等の誘
導負荷を駆動してその動作を急速に停止させる場
合、リレー接点間に過大なアーク放電が発生す
る。すなわち第１図に示すように、対向配置され
た接点１および２に電源３が供給され、前記接点
１および２間を移動する可動接点４と前記接点２
間にモータ５が接続されている構成において、ま
ず可動接点４が接点１に接触されており、スナツ
プアクシヨンにて瞬時に接点２側に切り換わる
と、可動接点４が接点１から開離する瞬間にモー
タ５のインダクタンスＬに貯えられた電磁エネル
ギーによつてこの間に放電が開始される。このと
き、接点１と可動接点４の間の空間は非常に高温
になり放電を起こしやすい状態となる。そして、
可動接点４が接点１を離れ接点２に接触すると、
この高温の空間は接点１と２の間に存在するよう
になり、電源３から短絡電流が流れて放電が持続
される。可動接点４が接点２に切り換わるとモー
タ５は短絡されるので、慣性で回転しているモー
タ５に発生する逆起電流がこの短絡回路に流れ、
モータ５は電磁制動されて急速に停止する。例え
ば、ワイパモータ等はワイパブレードを常に所定
の位置に止めるためにこのような電磁制動回路が
必要となつてくる。

単に接点１と可動接点４を開くだけであれば通
常の誘導負荷の放電だけですむが、このようにモ
ータ等の急停止機能を要する切り換えスイツチに
おいては、接点１と２が電源３に接続される回路
構成になるので前記のような電源３の短絡による
放電の持続という問題が起こつてくる。これは、
モータが軽い負荷を駆動しているときはさほど問
題にならないが、モータが外力等で強制停止され
過大負荷になつた場合に特に問題になる。このよ
うな場合、モータ電流が増大するので接点開離の
ときの放電はさらに激しくなり、空間温度はより
高温になつて電源の短絡電流も増加する。このよ
うに電源の短絡によつて放電が持続すると各接点
は高温によつて破損することになる。

それ故、従来、アーク放電による接点材の溶
融・溶着を防ぐため、リレー接点間に適当な容量
の抵抗あるいはコンデンサ等のスパキラーを接続
していた。

しかしながら、車載用等の温度条件の厳しい状
態では通常のオイルコンデンサ等は信頼性が乏し
く、また温度に対する容量変化の少ないマイラコ
ンデンサ等は容量の上限によつて大きな誘導性負
荷には使用できないといつた欠点を有する。

それ故、この発明は長期にわたり安定した信頼
性をもつ切り換えスイツチのアーク放電低減機構
を提供するものである。

以下、実施例を用いてこの発明を詳細に説明す
る。

第２図はこの発明に係る切り換えスイツチのア
ーク放電低減機構の一実施例を示す構成図であ
る。同図において、所定間隔を保つて対向配置さ
れた接点１および２があり、これら各接点１およ
び２にはバツテリ等の直流電源３の正極および負
極がそれぞれ接続されている。そして、一端が支
軸によつて支持され、他端が前記支軸を中心にし
て前記接点１および２間を移動できるような可動
接点４が配置されている。さらにこの可動接点４
と前記接点２との間にはワイパーモータ５が接続
されている。前記可動接点４のそのほぼ中央付近
にはカム６が配置され、可動接点４はこのカム６
の回転によつて支軸を中心として他端が前記各接
点１および２間を移動するようにして変位する。
この可動接点４はそのほぼ中央において長手方向
と直交する辺部４ａを有するように曲げられて構
成され、前記カム６は図において矢印のように反
時計方向へ回転するようになつており、かつその
周側面には回転方向へ径が順次大きくなる２つの
段差部６ａおよび６ｂを有し、最長径をもつ段部
は徐々に基本円の径に近づく形状となつている。
したがつて、前記カム６の回転において、前記辺
部４ａ近傍の支軸側における可動接点４が最長径
を有する段部に位置づけられるときは、可動接点
４の他端は接点１に接触され、直流電源３からワ
イパーモータ５に電流が供給される。また段差部
６ｂを経て次に径の小さくなる段部上に位置づけ
られるときは各接点１および２のいづれにも接触
せず、ワイパーモータ５は電流供給を断たれて慣
性で回転している。第２図はこの状態を示してい
る。さらに段差部６ａを経て前記カム６の基本円
の側面上に位置づけられるときは接点２に接触
し、ワイパーモータ５は回路が短絡されるために
電磁制動されて急停止する。これによりワイパー
ブレードは前面ガラスの正しい位置に停止する。

このように構成した切り換えスイツチのアーク
放電低減機構は、ワイパーモータ５に供給する電
流を切断すると同時にワイパーモータ５の回路を
短絡する場合に比べて、アーク放電を極力低減で
きることができた。すなわち、カム６の回転によ
り接点１から接点２へ可動接点４が移動する際、
カム６の周側面に設けられた段部によつて、可動
接点４を各接点１および２間に一時休止するよう
にしていることから、ワイパーモータ５のインダ
クタンスＬに貯えられた電磁エネルギーによる放
電によつて接点１と可動接点４の間の空間に生じ
た高温雰囲気はこの休止時において周囲との温度
差が大きいために熱が放散し温度が低下してゆ
く。この休止後、接点２に可動接点４が接触した
ときは、接点１と接点２（可動接点４）との間の
雰囲気はもはや高温の放電雰囲気ではないので、
直流電源３の電圧によつてこの間に放電が持続す
るというようなことはなくなる。実験によると、
カム６の一回転時間T₀に対して可動接点４の各
接点１および２間の休止時間を上限で（0.025〜
0.09）T₀〔たとえばT₀＝1.2secとした場合この値
は0.03〜0.1secとなる〕にすると良好な結果が得
られた。なお休止時間の下限はワイパーモータ５
のＬに貯えられる電磁エネルギーの放電時間以上
として３〜5msecとした。以上の実施例では接点
１を直流電源３の正極、接点２を負極に接続した
が、これを逆にして接点２を正極、接点１を負極
に接続しても全く等価技術である。

このようにこの実施例によれば、温度条件等で
信頼性の乏しくなるコンデンサ等をまつたく使用
することなくアーク放電を低減できることから、
長期にわたつて安定したものが得られる。

次に第３図を用いてこの発明に係る切り換えス
イツチのアーク放電低減機構の他の実施例を説明
する。同図は間欠ワイパーのアーク放電低減回路
を示すものである。

まず、電源供給端子１１とアースとの間に第１
接点駆動回路Ａと第２接点駆動回路Ｂが並列に接
続されている。前記第１接点駆動回路Ａはトラン
スフアスイツチ１２を切り換える励磁コイル１３
とスイツチングトランジスタ１４の直列接続から
構成され、第２接点駆動回路Ｂはトランスフアス
イツチ１５を切り換える励磁コイル１６とスイツ
チングトランジスタ１７の直列接続から構成され
ている。なお、各励磁コイル１３，１６にはそれ
ぞれ逆電流防止用のダイオード１８，１９が並列
に接続されている。そして、前記トランスフアス
イツチ１２のNO（ノーマルオープン）接点は電
源供給端子１１に接続され、そのコモン接点とア
ース間にはワイパーモータ２０と抵抗２１が直列
に接続されている。またトランスフアスイツチ１
２のコモン接点およびNC（ノーマルクローズ）
接点はそれぞれトランスフアスイツチ１５のコモ
ン接点およびNC接点に接続されているととも
に、トランスフアスイツチ１５のNO接点とアー
ス間には前記ワイパーモータ２０の自己保持スイ
ツチ２２が接続されている。この自己保持スイツ
チ２２はトランスフアスイツチ１５のNO接点が
ワイパーモータ２０の駆動開始時において電源供
給端子１１と接続されるとともに、前記ワイパー
モータ２０によつて回動するワイパー（図示せ
ず）が所定位置にきたときアースに接続するよう
になつている。

また前記抵抗２１にはモータ停止検出回路２３
が並列に接続されており、このモータ停止検出回
路２３はワイパーがたとえば外力によつて停止さ
れている場合、抵抗２１に流れる過大電流を検出
することにより、ワイパーの停止を感知するもの
である。そして、ワイパーの停止を感知したモー
タ停止検出回路２３は、たとえばランプあるいは
ブザー（図示せず）等で警報を行うため、警報器
に警報信号を送出するようになつている。なお、
モータ停止検出回路２３はワイパーモータ２０の
駆動開始時に抵抗２１に流れる起動時の過大電流
を検出してしまうのを防ぐため、前記ワイパーモ
ータ２０の駆動開始時点より一定時間（T₀）後に
検出できるようになつている。さらに、前記モー
タ停止検出回路２３が抵抗２１に流れる過大電流
の有無を検出した後、この検出信号を入力する遅
延回路２４がある。この遅延回路２４はモータ停
止検出回路２３からの信号を受けた時（抵抗２１
に過大電流が流れている。）に第１接点駆動回路
Ａのスイツチングトランジスタ１４がON状態に
なつている場合、前記スイツチングトランジスタ
１４のOFF状態への立下がりより一定時間T₁後
に第２接点駆動回路８のスイツチングトランジス
タ１７をON状態にする信号を出力させるように
なつている。またモータ停止検出回路２３から信
号を受けていない時にはスイツチングトランジス
タ１４がOFF状態になると同時あるいは若干遅
れてスイツチングトランジスタ１７をON状態に
する信号を出力させるようになつている。

このように構成した間欠ワイパーのアーク放電
低減回路の作用を以下に説明する。

まず、ワイパーモータ２０が正常に回転しうる
場合について、第４図を用いて説明する。第４図
はシーケンスの１周期を示すタイミング図であ
り、まずスイツチングトランジスタ１４に第４図
ａに示すようなワイピングシグナルが入力される
と、スイツチングトランジスタ１４はON状態に
なる。このため励磁コイル１３に電流が流れトラ
ンジスタスイツチ１２を切り換えてコモン接点は
NO接点に接続される。ワイパーモータ２０は駆
動し始めてワイパーを連動させるとともに、電源
供給端子１１とトランスフアスイツチ１５のNO
接点とを接続するように自己保持スイツチ２２を
操作させる。この時ワイパーモータ２０は、第４
図ｂに示すように、駆動開始時に過大電流が流れ
るがその後すぐに正常電流が流れるようになる。
この電流状態はワイパーモータ２０と直列に接続
された抵抗２１にも対応して表われることから、
ワイパーモータ２０の駆動時点より一定時間後に
抵抗２１内の過大電流を検出するモータ停止検出
回路２３は、第４図ｃに示すように過大電流を検
出しない。このため、ワイピングシグナルが
OFF状態に立下がる時点あるいは若干遅れて、
遅延回路２４から、第４図ｄに示すように、スイ
ツチングトランジスタ１７をON状態にする信号
が出力される。したがつて、この時トランスフア
スイツチ１２のコモン接点はNC接点に接続され
ると同時あるいは若干遅れて、電流が流れる励磁
コイル１６の作用でトランスフアスイツチ１５の
コモン接点はNO接点に接続される。その後、ワ
イパーモータ２０は自己保持スイツチ２２および
トランスフアスイツチ１５を介して電源供給端子
１１からの電源によつて駆動されるが、従前の回
転をそのまま持続させることから、第４図ｂに示
すように、モータ駆動開始時点における過大電流
を発生させることなく正常電流で回転されワイパ
ーの所定停止個所で自己保持スイツチ２２をアー
スに切換えて回動停止する。

次に、ワイパーが外力によつてロツクされた場
合について、第５図をもとに説明する。第５図も
シーケンスの１周期を示すタイミング図である。
第５図ａに示すように、スイツチングトランジス
タ１４にワイピングシグナルが入力されると、ト
ランスフアスイツチ１２が切り換わりワイパーモ
ータ２０は駆動し始めようとする。この場合、ワ
イパーは外力によつて停止されているとすると、
ワイパーモータ２０には、第５図ｂに示すよう
に、ワイピングシグナルが入力されている間中過
大電流が流れるようになる。この電流状態はワイ
パーモータ２０と直列に接続された抵抗２１にお
いても対応して表われることから、ワイパーモー
タ２０が駆動を開始しようとする時点より一定時
間T₀後に抵抗２１の過大電流を検出するモータ
停止検出回路２３は、第５図ｃに示すように過大
電流を検出する。このため、モータ停止検出回路
２３からは、警報信号を図示しないランプあるい
はブザー等に送出させるとともに、検出信号を遅
延回路２４に送出させ、これにより遅延回路２４
は前記スイツチングトランジスタ１４のOFF状
態への立下がり（このときトランスフアスイツチ
１２のコモン接点はNC接点に接続される）より
一定時間T₁後にスイツチングトランジスタ１７
をON状態にする（このときトランスフアスイツ
チ１５のコモン接点はNO接点に接続される）信
号を出力する。このとき同時にモータ停止検出回
路２３の検出信号および警報信号の発生を停止さ
せる。

このように構成した間欠ワイパーのアーク放電
低減回路によれば、たとえばフロントガラスに雪
が堆積してワイパーの回動が停止され、ワイパー
モータ２０に大きな誘導性負荷が生じた場合にお
いて、ワイパーモータ２０に電源を送るスイツチ
をOFF状態に切り換える際、まずトランスフア
スイツチ１２のコモン接点をNO接点からNC接点
へ切り換えている。このNC接点は、トランスフ
アスイツチ１５のNC接点と各トランスフアスイ
ツチ１２，１５のコモン接点を通して接続されて
いることからアースされていない。したがつてト
ランスフアスイツチ１２のコモン接点がNO接点
から開離する瞬間に、ワイパーモータ２０のイン
ダクタンスＬに貯えられた電磁エネルギーによつ
て発生する放電は、NC接点と接触した後、電源
供給端子１１からの電源エネルギーの影響による
持続を受けなくなる。そして、トランスフアスイ
ツチ１２のコモン接点がNC接点に接触した後、
一定時間T₁経過後においてトランスフアスイツ
チ１５のコモン接点がNC接点からNO接点へ切り
換わり、自己保持スイツチ２２によるワイパーモ
ータ２０の駆動維持が行なわれようとする。しか
しワイパーは最初から停止位置にいるため自己保
持スイツチ１２はアース接続されており電源は加
わらない。このことから、トランスフアスイツチ
１５のコモン接点がアースされていないNC接点
と接触している時間はT₁だけ持続されることに
なり、このため時間T₁経過中においてトランス
フアスイツチ１２のコモン接点とNO接点間に発
生する放電は消滅してしまう。

以上述べた実施例では一方がカムを用い、他方
は電子回路を用いることによつて、各接点間を移
動する可動接点を各接点間において一時休止させ
てモータへの電源供給を断つているものである
が、他の手段を用いてこのような動作を行なわさ
せても同様な効果が得られることはもちろんであ
る。また、負荷は回転モータについて説明した
が、往復運動する電磁プランジヤ等各種の電気を
機械運動に変換するモータ誘導負荷に適用するこ
とができる。

以上述べたように、この発明に係る切り換えス
イツチのアーク放電低減機構によれば、長期にわ
たつて安定した信頼性を有するものが得られ自動
車の間欠ワイパーなどに使用すると優れた効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の切り換えスイツチの一例を示す
構成図、第２図はこの発明に係る切り換えスイツ
チのアーク放電低減機構の一実施例を示す構成
図、第３図はこの発明の他の実施例を示す構成
図、第４図および第５図はその作用を説明するた
めのタイミング図である。 １，２……接点、３……電源、４……可動接
点、５，２０……ワイパーモータ、６……カム、
１１……電源供給端子、１２，１５……トランス
フアスイツチ、１３，１６……励磁コイル、１
４，１７……スイツチングトランジスタ、１８，
１９……ダイオード、２１……抵抗、２２……自
己保持スイツチ、２３……モータ停止検出回路、
２４……遅延回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 直流電源の正極および負極にそれぞれ接続さ
   れた第１、第２の接点と、この両接点の間を移動
   する可動接点と、この可動接点と前記第２の接点
   との間に接続されたモータ誘導負荷とから構成さ
   れ、前記直流電源から前記モータ誘導負荷への電
   流供給を断つ際において、前記可動接点を接触し
   ている前記第１の接点からはなした時点で一時休
   止し、しかる後前記可動接点を前記第２の接点に
   接触して前記モータ誘導負荷を短絡させるように
   した切り換えスイツチのアーク放電低減機構。