JP5176255B1

JP5176255B1 - 対向接点スイッチ

Info

Publication number: JP5176255B1
Application number: JP2012179117A
Authority: JP
Inventors: 勝鈴木
Original assignee: 勝鈴木
Priority date: 2012-08-11
Filing date: 2012-08-11
Publication date: 2013-04-03
Anticipated expiration: 2032-08-11
Also published as: JP2014038721A

Abstract

【課題】対向接点スイッチにおいて接点の開閉時に発生するチャタリングを防止するとともにアークを回避する。
【解決手段】可動接点８の重力マスの慣性の緩和ではなく、固定接点１０の外側に金属弾性部材９による弾性接点部９ｂを設け、スイッチ投入操作時に可動接点８が固定接点１０に近着く過程で前記弾性接点部９ｂが、固体接触部８ａと接触し、バイパス回路を形成して、その直後に前記可動接点８が前記固定接点１０に接触して正規回路が完成する構造とし、スイッチ解離操作時は、前記と逆順で、先ず正規回路の固定接点１０から可動接点８が解離し、その直後にバイパス回路の前記弾性接点部９ｂと固体接触部８ａとの解離が行われ、電気回路解離時に発生するアークは前記弾性接点部９ｂと固体接触部８ａとの間で発生させ、正規回路の固定接点１０と可動接点８の間ではアークが全く発生しない構造とすることが出来る。
【選択図】図１

Description

この発明は、電気回路の開閉を行う対向接点スイッチで、接点の接触時にチャタリングが発生し、回路負荷の誤動作や、接点が消耗する不具合を解消する対向接点スイッチに関するものである。

従来の対向接点スイッチは、開閉速度が速いほど、可動接点の重力マスで固定接点に衝突的に接触した瞬間に跳ね上がり、戻って、再度衝突する現象を数度繰り返され、チャタリングとして電気的な断続を発生させ、それが電子回路の誤動作や、接点の開閉アークとなり接点消耗を速める原因となっている。
下記の文献では、対策として可動接点の上に皿バネを設け、可動接点の衝突で跳ね上がる力を皿バネの力で減じて、チャタリングを少なくする対策を行った事例を示すが、対策前は接点衝突時のチャタリングが７回あったが、対策により２回に減ずることに成功したと述べている通り、チャタリングゼロにすることは大変難しく、永年の対向接点スイッチの課題であった。

特開平５−２１７４８２号公報

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、前記特許文献はマグネットスイッチの対向接点によるチャタリング不具合を解決する為の事例であるが、
本案では、可動接点の重力マスの慣性の緩和ではなく、固定接点の外側に金属弾性部材による弾性接点部を設け、スイッチ投入操作時に可動接点が固定接点に近着く過程で前記可動接点外側の固体接触部が、前記弾性接点部と接触し、バイパス回路を形成し、その直後に前記可動接点が前記固定接点に接触して正規回路が完成する構造とし、スイッチ解離操作時は、前記と逆順で、先ず正規回路の固定接点から可動接点が解離し、その直後にバイパス回路の前記弾性接点部と可動接点の外側の固体接触部の解離が行われ、電気回路解離時に発生するアークは前記弾性接点部と固体接触部の間のみで発生し、正規回路の固定接点と可動接点の間ではアークが全く発生しない構造とすることが出来る。従って、接点材料は正規回路接点として固定接点及び可動接点は接触抵抗の少ない銀合金とし、前記バイパス回路接点は接触抵抗は高くても耐アーク性・耐溶着性の高い材質を選択することが解決できる。

（１）バイパス回路接点と正規回路接点の併設構造と設置スペースの設定。
（２）バイパス回路接点と正規回路接点の形状と材質の選定。
（３）バイパス回路接点の追加によるコストアップの最小化。

（１）バイパス回路接点の可動接点側は、可動接点取付け部材の接点外周とし、固定接点側は、固定接点と共締めしたコイルバネ又は板バネの固定接点外周の上方に突出させた部位とし、正規回路接点は従来と同じ構造とする。
（２）バイパス回路接点の可動接点側材質は可動接点取付け部材として黄銅合金に銀メッキとし、固定接点側はコイルバネ又は板バネの材質としてばね鋼に銀メッキとし、正規回路接点は従来と同じ銀合金とする。
（３）バイパス回路接点の構造及び材質は前記(1)、(2)の通りとすることで、スペース的にもコスト的にも最小とすることが出来る。

前記解決手段により、従来品に比べ、下記の点が大幅に改善される。
（１）正規回路接点の開閉前後に、それぞれバイパス回路が先に開閉するので、正規回路接点のチャタリングは有っても電気的に無害で、開閉アークはバイパス接点が引き受ける構造で、正規回路接点の性能向上が図れる。
（２）バイパス回路接点は接触抵抗を犠牲にしても耐アーク性・耐溶着性を重点にピアノ線材又はばね鋼に銀メッキ等することで対応できる。
（３）スペース及びコストアップは前記構造と材質を適用することで、従来と大幅な変更なしに実施可能である。

本案第一実施例のスイッチ断面図本案第一実施例のスイッチ等価回路図本案第一実施例の開閉作動説明図（ａ）スイッチOFF状態（ｂ）バイパス回路ONの図(c ) 正規回路ONの図本案第二実施例のスイッチ構造図本案第三実施例のスイッチ構造図本案第四実施例のスイッチ構造図本案の金属弾性部材の構造事例斜視図（ａ）コイルバネ（ｂ）U字形板バネ

以下に図１から図７を参照して本案の構造と作動を説明する。
図１から図３は本案第一実施例を示すもので、図４は本案第二実施例、図５は本案第三実施例、図６は本案第四実施例、図７は本案の弾性接点部の構造事例個斜視図を示す。先ず図１〜図３により第一実施例の構造と作動説明を行う。
図１の１対向接点スイッチは組付け完成状態を示し、３固定板に６接点板を７固定鋲でカシメて固定し、中央の６接点板下側に５戻しバネを圧縮状態で組込み、上側から４操作ノブを前記６接点板の孔と５戻しバネの中心と３固定板の孔に貫通して取付け、右側に１０固定接点により９金属弾性部材として図１では９aコイルバネの９e接点取付け穴を通して３固定板にカシメて固定し、１０固定接点直上には８可動接点を対向的に６接点板にカシメて固定する。以上の作業で３固定板のサブコンプリートが出来上がる。次に前記４操作ノブの上部軸に２ケースの軸穴を通して、２ケースの下端に設けた爪を撓ませて前記３固定板のサブコンプリートを組込み完成する。
次に、図１の構造を電気等価回路に変換した図２を、６接点板の動きを段階的に説明した図３(a),(b),(c)により作動原理を説明する。
図３の(a)は、作動前のスイッチOFF状態を示し、(b)は、4操作ノブを押して６接点板が下がり８a固体接触部が９aコイルバネの上端９b弾性接点部に接触した瞬間で、両者はいずれも弾性体で十両マスも小さいためチャタリングは発生せず、接触の瞬間にスパークは発生するが、材質はばね鋼の銀メッキで溶融点は高く溶着しない、そして図２の等価回路では１１バイパス回路がONに成りA-B間の電気抵抗はやや大きいが同電位となる、この時８可動接点と１０固定接点は離れている。(c)は、６接点板が更に下がって９aコイルバネを圧縮させながら８可動接点が１０固定接点に接触した瞬間で、図２の１２正規回路がONするが、それ以前にA-B間は既に同電位になっているので、チャタリングあってもスパークは発生せず、電気抵抗は小さくなる。

次に本案の第二、第三、第四実施例を図５から図７を用いて説明する。
基本的には９金属弾性部材の形状とその取付け位置の応用です。
図７は、９金属弾性部材の事例として(a)のコイルバネは、上部は接点鋲の外径より大きい通常のコイルバネで下端に接点鋲に嵌合する小径のリングを設けている、材質はピアノ線またはばね鋼に銀メッキする。(b)のU字形板バネは、ばね鋼板のプレス加工で略U字形に形成し、上端面には接点鋲の外径より大きい９d接点回避穴を設け、下端面には接点鋲に嵌合する小径穴を備えている、材質はばね鋼に銀メッキを行っている。
両者の共通な要点は下端に９e接点取付け穴を有し、１０固定接点又は８可動接点の鋲足径に嵌合する寸法であることと、上端には９d接点回避穴が有り、相手側接点と接触しないようにスペースを設けています。そして材質は共にばね鋼又はピアノ線に銀メッキを施したもので、溶融点が高く、低コストで加工性容易の利点がある、銀メッキは酸化防止として行う。
図４は、図１の形態に対し、９aコイルバネを８可動接点側に取付けた場合で、
９b弾性接点部が接触する相手部材に鋼材に銀メッキした１３平座金を１０固定接点に共カシメして８a固体接触部を設けている。
６接点板の傾斜によりコイルバネの先端が１０固定接点の中心から少し変移する欠点が有るが実用可能である。
図５は、図１の９aコイルバネに代えて９c U字形板バネを１０固定接点側に取付けた事例で、利点は軽量で製造コストが安い、欠点は板バネが撓む時９b弾性接点部の位置が変移する事であるが、実用可能である。
図６は、９c U字形板バネを８可動接点側に取付けた事例で、９b弾性接点部が接触する相手部材に鋼材に銀メッキした１３平座金を１０固定接点に共カシメして８a固体接触部を設けている。利点は軽量で製造コストが安い、欠点は６接点板撓む時９b弾性接点部の位置が変移する事であるが、実用可能である。
以上の説明で、本案の単極単投型対向接点スイッチの事例を行ったが、単極双投型スイッチ又は双極双投型スイッチにおいても本案を採用可能で、同じ作用効果を果たすもので、本案の権利範囲と解釈する。
従って、摺動接点スイッチ以外の全ての対向接点スイッチに本案の構造を応用したものは本案の権利範囲内と見做す。 .

現状では、対向接点スイッチの開閉毎に生ずるチャタリングを完全にゼロにする対策は困難とされていたが、本案の構造を採用することで完全に解決できると考える。
チャタリングの弊害は特に計数カウトするセンサースイッチに多く、電子回路用の各種センサースイッチに広く活用されることが期待できる。
また、直流電源分野のスイッチとして、チャタリングに伴って接点の溶着や消耗の激しい、自動車や電車の各種スイッチとして広く活用が期待される。

１対向接点スイッチ、２ケース、３固定板、４操作ノブ、５戻しバネ、６接点板、７固定鋲、８可動接点、８a固体接触部、９金属弾性部材、９aコイルバネ、９b弾性接点部、９c U字形板バネ、９d接点回避穴、９e接点取付け穴、１０固定接点、１１バイパス回路、１２正規回路、１３平座金、

Claims

固定板に取付けた固定接点と接点板に取付けた可動接点と前記可動接点を作動させる操作機構を備えた対向接点スイッチに於いて、
前記固定接点又は前記可動接点のいずれか一方の接点部材と同心で、取付け座面に結合手段により固定し、前記接点部材の外周を囲んで、他方の接点部材側に伸びる金属弾性部材を設けて端面を弾性接点部とし、他方の接点部材と同心の外周上面を固体接触部とし、スイッチの開閉作動時に、前記固定接点と前記可動接点の接触以前に前記弾性接点部と固体接触部が接触し、前記固定接点と前記可動接点の解離以後に前記弾性接点部と固体接触部を解離させ、前記固定接点と可動接点の開閉に伴うチャタリングを電気的に防止するようにしたことを特徴とする対向接点スイッチ。
前記請求項１に記載の対向接点スイッチにおいて、前記接点部材と前記金属弾性部材の前記結合手段は、前記金属弾性部材の一方端面を、前記接点部材の取付け座面に同心で、挟み込んでカシメ加工で固定し、前記金属弾性部材の取付け固定と、前記接点部材の取付け固定を同時に完成するようにしたことを特徴とする対向接点スイッチ。
前記請求項１又は２のいずれか１項に記載の対向接点スイッチにおいて、前記金属弾性部材は金属製コイルバネで形成し、前記金属製コイルバネの一端側の巻径を、前記接点部材の足径と係合可能としたことを特徴とする対向接点スイッチ。
前記請求項１又は２項のいずれか１項に記載の対向接点スイッチにおいて、前記金属弾性部材は金属製U字形板バネで形成し、前記金属製U字形板バネの一端側に前記接点部材の足径と係合可能な穴を設けたことを特徴とする対向接点スイッチ。
前記請求項１に記載の対向接点スイッチにおいて、前記固体接触部は、前記固定接点の取付け座面に同心で設けた金属平座金の外周上面とし、前記金属製コイルバネの端面、又は前記金属製U字形板バネの端面と開閉接触可能としたことを特徴とする対向接点スイッチ。