リレー

本発明は、リレーに関する。

リレーには、可動体を回転させることで、接触片を押圧して、接点を接触させるものがある。例えば、特許文献1のリレーは、可動体としての可動ブロックを有している。可動ブロックは、コイルに接続された一対のヨークの間に配置される。可動ブロックは可動鉄片を有している。可動鉄片がコイルによって生成された磁力によって吸引されることで、可動ブロックが回転する。可動ブロックは、腕部を有しており、腕部は、カードを介して接触片に連結されている。可動ブロックが回転することで、腕部がカードを移動させる。そして、カードが接触片を押圧することで、可動接点と固定接点とが接触する。

特許第5741679号公報

上述のリレーでは、可動ブロックは、接触片の弾性力に抗してカードを移動させる。従って、可動ブロックが回転するときには、接触片の弾性力による負荷が可動ブロックにかかる。可動ブロックにかかる負荷が大きくなると、可動ブロックを回転させるために大きな力が必要となり、その結果、コイルでの消費電力が大きくなるという問題が生じる。 本発明の課題は、小さな力で接点を動作させることができ、アクチュエータでの消費エネルギーを低減することができるリレーを提供することにある。

本発明の一態様に係るリレーは、第1接点と、第2接点と、接触片と、支持部と、可動体と、アクチュエータとを備える。第2接点は、第1接点と対向して配置される。接触片には、第2接点が取り付けられる。支持部は、接触片を支持する。可動体は、支点と接触部とを有する。支点は、回転可能に支持される。接触部は、接触片に接触可能に配置される。可動体は、支点を中心に回転して、第2接点が第1接点に近づくように接触部で接触片を押圧する。アクチュエータは、可動体を押圧することで可動体を支点を中心に回転させる。接触片は、第2接点と支持部との間において湾曲部を有する。支点は、湾曲部よりも支持部側に位置する。アクチュエータは、可動体を押圧する押圧部材を有する。押圧部材は、押圧部材の軸線方向に移動することで、可動体を押圧する。

本態様に係るリレーでは、支点が、湾曲部よりも支持部側に位置するため、支点と接触部との間の距離を大きく確保することができる。また、支点が、湾曲部よりも支持部側に位置するため、押圧部材が可動体を押圧する押圧位置と支点との間の距離を大きく確保することができる。これにより、アクチュエータによる小さな押圧力で、第2接点を移動させることができる。その結果、アクチュエータでの消費エネルギーを低減することができる。

アクチュエータが可動体を押圧する押圧位置は、支点と接触部との間に位置してもよい。この場合、アクチュエータによる小さなストローク量で第2接点を大きく移動させることができる。 押圧位置は、湾曲部よりも第2接点側に位置してもよい。この場合、アクチュエータが可動体を駆動するための力をさらに低減することができる。

押圧位置は、第2接点よりも湾曲部側に位置してもよい。この場合、第2接点を移動させるためのアクチュエータのストローク量を小さくすることができる。 可動体は、屈曲した形状を有してもよい。この場合、可動体が長くなっても、可動体とアクチュエータと接触片とをコンパクトに配置することができる。 可動体は、第1可動部と第2可動部とを有してもよい。第1可動部は、支点を含み、接触片の長手方向に延びてもよい。第2可動部は、接触部を含み、第1可動部から接触片に向かって延びてもよい。この場合、接触部を接触片に安定的に接触させることができる。

第1可動部と第2可動部とは別体であってもよい。この場合、第1可動部の回転方向と異なる方向に第2可動部を異動させることができる。例えば、第1可動部を支点周りに回転させると共に、第2可動部を第2接点の移動方向と平行に移動させることができる。 第1可動部と第2可動部とは一体であってもよい。この場合、第2可動部が第1可動部と共に回転移動することで、第2接点を押さえ込むように接触片を押圧することができる。

接触片の先端部は、接触部に向かって屈曲した形状を有してもよい。この場合、接触部を安定して接触片に接触させることができる。 押圧部材の先端は曲面状であってもよい。この場合、可動体との摩擦による押圧部材の磨耗を抑えることができる。 押圧部材は、押圧部材の軸線方向に移動すると共に軸線周りに回転するように設けられてもよい。押圧部材の先端は、球面状であってもよい。この場合、可動体との摩擦による押圧部材の磨耗を抑えることができる。

押圧部材は、第1接点と第2接点とが非接触状態となるオフ位置と、第1接点と第2接点とが接触状態となるオン位置と、に移動可能に設けられてもよい。アクチュエータは、押圧部材に係止することで押圧部材をオン位置に保持する保持部材をさらに有してもよい。この場合、磁力によって押圧部材をオン位置に保持する場合と比べて、衝撃、或いは、外部からの磁力の影響を受けずに、押圧部材をオン位置に安定的に保持することができる。

本発明によれば、小さな力で接点を動作させることができ、アクチュエータでの消費エネルギーを低減することができるリレーを提供することができる。

実施形態に係るリレーの斜視図である。

セット状態のリレーの平面図である。

リセット状態のリレーの平面図である。

保持機構の構成を示す断面図である。

保持機構の一部を示す分解斜視図である。

保持部材の斜視図である。

保持部材を軸線方向から見た図である。

保持部材の内面の展開図である。

プッシャーの斜視図である。

押圧部材の斜視図である。

押圧部材とプッシャーとを示す拡大図である。

アクチュエータの動作状態を示す断面図である。

保持部材の内周面と係止部材の係止凸部との動作を示す展開図である。

保持部材の内周面と係止部材の係止凸部との動作を示す展開図である。

変形例に係るリレーを示す平面図である。

変形例に係るリレーを示す平面図である。

変形例に係る押圧部材を示す図である。

以下、図面を参照して実施形態に係るリレーについて説明する。図1は、実施形態に係るリレー1の斜視図である。図2及び図3は、リレー1の平面図である。図2はセット状態のリレー1を示し、図3はリセット状態のリレー1を示している。本実施形態に係るリレー1は、ラッチ式リレーである。図1から図3に示すように、リレー1は、ベース2と、固定接点端子3と、可動接点端子4と、接触片5と、可動体6と、アクチュエータ7と、を有する。

ベース2は、固定接点端子3と、可動接点端子4と、接触片5と、アクチュエータ7とを収容している。ベース2の一面は開口しており、ベース2の開口は図示しないカバーによって覆われる。 固定接点端子3は、銅などの導電性を有する材料で形成される。固定接点端子3の一端には第1接点8が取り付けられている。固定接点端子3の他端は、ベース2から外部に突出している。ベース2の内部には第1支持溝11が設けられており、固定接点端子3は第1支持溝11に嵌め込まれることで、ベース2に支持されている。

可動接点端子4は、銅などの導電性を有する材料で形成される。図2に示すように、可動接点端子4の一端には支持部12が設けられている。支持部12には接触片5が取り付けられる。可動接点端子4の他端は、ベース2から外部に突出している。ベース2の内部には第2支持溝13が設けられており、可動接点端子4は第2支持溝13に嵌め込まれることで、ベース2に支持されている。

接触片5は、銅などの導電性を有する材料で形成される。接触片5は、固定接点端子3と対向して配置される。接触片5の先端部14は、可動体6によって押圧される。接触片5の基端部15は、可動接点端子4の支持部12に取り付けられている。接触片5は、支持部12において支持されている。接触片5には、第2接点9が取り付けられている。第2接点9は、第1接点8と対向して配置される。第2接点9は、先端部14と支持部12との間に位置している。

接触片5は、湾曲部16を有する。湾曲部16は、第2接点9と支持部12との間に位置する。第2接点9は、先端部14と湾曲部16との間に位置する。湾曲部16は、固定接点端子3から離れる方向に膨出した形状を有する。なお、湾曲部16は、固定接点端子3に向かう方向に膨出した形状であってもよい。接触片5は、複数の板バネ5a,5bを有する。接触片5は、複数の板バネ5a,5bが重ね合わされることで形成されている。

第2接点9は、第1接点8に対して移動可能に設けられる。詳細には、接触片5が可動体6によって押圧されることにより、弾性変形して固定接点端子3に向かって撓む。これにより、第2接点9が、第1接点8に向かって移動する。可動体6による接触片5への押圧が解除されると、接触片5の弾性力により、接触片5は固定接点端子3から離れる方向に戻る。これにより、第2接点9が第1接点8から離れる。なお、接触片5が可動体6によって引かれることにより、第2接点9が第1接点8から離れてもよい。

可動体6は、支点17と接触部18とを有する。支点17は、回転可能にベース2に支持される。支点17は、湾曲部16よりも支持部12側に位置する。接触部18は、接触片5に対向して配置される。可動体6は、支点17を中心に接触片5に近づく方向に回転することで、接触部18を接触片5に接触させる。これにより、接触部18は、第2接点9が第1接点8に近づくように、接触片5の先端部14を押圧する。

可動体6は、第1可動部21と第2可動部22とを有する。第1可動部21と第2可動部22とは、互いに別体である。第1可動部21は、支点17を含む。第2可動部22は、接触部18を含み、第1可動部21から接触片5に向かって延びる。 第1可動部21は、第1部分23と第2部分24とを有する。第1可動部21は、第1部分23と第2部分24との間で屈曲した形状を有する。詳細には、第1部分23は、支点17から接触片5に向かって斜めに延びる。第2部分24は、接触片5とアクチュエータ7と間に配置される。

第2可動部22は、第1可動部21の先端から接触片5の先端部14に向かって延びている。第2可動部22は、第1可動部21の先端に接続されている。詳細には、図1に示すように、第2可動部22は、開口25を有する。第1可動部21の先端は、第2可動部22の開口25内に配置されている。 第2可動部22は、凹部26を有する。接触片5の先端部14は、凹部26内に配置される。上述した接触部18は凹部26の縁の一部である。接触片5の先端部14は、接触部18に向かって屈曲した形状を有する。第1可動部21が支点17を中心に接触片5に近づく方向に回転すると、第1可動部21の先端によって第2可動部22が押される。これにより、第2可動部22は、接触部18が接触片5に向かう方向に、直線的に移動する。

アクチュエータ7は、可動体6を押圧することで可動体6を支点17を中心に回転させる。アクチュエータ7は、コイル部31と、保持機構32と、押圧部材33とを有する。コイル部31は、ボビン34と、巻き線35と、コイルケース36と、鉄芯37とを有する。巻き線35は、ボビン34に巻回されている。巻き線35は、図示しないコイル端子に接続されている。コイル部31は、コイル端子を介して電圧を印加されることで、コイル部31内に配置された鉄芯37をアクチュエータ7の軸線方向に移動させるように磁力を発生させる。

保持機構32と押圧部材33とは、ハウジング39内に配置されている。保持機構32は、鉄芯37の動作を押圧部材33に伝達することで、押圧部材33を図2に示すオン位置と、図3に示すオフ位置とに移動させる。また、保持機構32は、コイル部31に電圧が印加されていない状態で、押圧部材33をオン位置とオフ位置とに機械的に保持する。保持機構32については後に詳細に説明する。

押圧部材33は、軸線方向に移動することで、可動体6を押圧する。押圧部材33が可動体6を押圧する押圧位置P1は、支点17と接触部18との間に位置する。押圧位置P1は、湾曲部16よりも第2接点9側に位置する。押圧位置P1は、第2接点9よりも湾曲部16側に位置する。 押圧部材33が図3に示すオフ位置では、第1接点8と第2接点9とが乖離しており、リレー1はリセット状態となる。押圧部材33が図2に示すオン位置に移動すると、可動体6が押圧部材33によって押圧されることで、接触部18が接触片5を押圧する。これにより、接触片5が可動接点端子4に向かう方向に撓む。その結果、図2に示すように、第1接点8と第2接点9とが接触して、リレー1はセット状態となる。図3に示すように、押圧部材33がオン位置からオフ位置に戻ると、第1接点8と第2接点9とは乖離して、リレー1はリセット状態に戻る。

次に、保持機構32の構成について詳細に説明する。図4は、保持機構32の構成を示す断面図である。図5は、保持機構32の構成の一部を示す分解斜視図である。図4に示すように、保持機構32は、蓋部41と、保持部材42と、プッシャー43と、を有する。 蓋部41は、保持部材42の先端に取り付けられる。蓋部41と保持部材42との内部には貫通孔44が設けられている。押圧部材33とプッシャー43と上述した鉄芯37とは、貫通孔44内において軸線方向に移動可能に配置される。

図6は、保持部材42の斜視図である。図7は、保持部材42を軸線方向から見た図である。図6及び図7に示すように、保持部材42は、複数の保持凸部45を有する。保持凸部45は、保持部材42の内周面から突出している。複数の保持凸部45は、保持部材42の周方向に間隔をあけて配置される。複数の保持凸部45の間には、それぞれ軸線方向に延びる解除溝46が設けられている。

図8は、保持部材42の内周面を平面上に展開した図である。図7及び図8に示すように、保持凸部45は、係止傾斜面47と解除傾斜面48とを有する。係止傾斜面47と解除傾斜面48との間には段部が設けられている。保持凸部45には、軸線方向に延びるガイド溝49が設けられている。 図9は、プッシャー43の斜視図である。図9に示すように、プッシャー43の外周面には、複数のガイド凸部51が設けられている。ガイド凸部51は、プッシャー43の周方向に間隔をあけて配置される。ガイド凸部51は、保持部材42のガイド溝49内と解除溝46内とにそれぞれ配置される。プッシャー43が軸線方向に移動するときには、ガイド凸部51がガイド溝49と解除溝46とに沿って移動する。プッシャー43の一方の端部には、孔52と、複数の傾斜面53とが設けられている。複数の傾斜面53は、孔52の周囲に配置される。プッシャー43の一方の端部は、鉄芯37によって押圧可能に設けられている。

図10は、押圧部材33の斜視図である。図10に示すように、押圧部材33は、押圧部55と、係止部56と、支持軸57とを有する。押圧部55は、シャフト状の形状を有する。押圧部55の先端は、曲面状である。押圧部材33が可動体6を押圧するときに、押圧部55の先端が可動体6と接触する。 係止部56は、複数の係止凸部58を有する。複数の係止凸部58は、係止部56の周方向に間隔をあけて配置される。複数の係止凸部58は、上述した解除溝46に沿って移動可能に設けられる。

係止部56の端部には、複数の傾斜面59が設けられている。複数の傾斜面59は、係止部56の周方向に沿って配置される。図11は、押圧部材33とプッシャー43とを示す図である。図11に示すように、係止部56の複数の傾斜面59は、プッシャー43の複数の傾斜面53と対向して配置される。図10に示すように、支持軸57は、係止部56から突出している。支持軸57は、プッシャー43の孔52内に配置される。これにより、押圧部材33は、軸線方向に移動すると共に軸線周りに回転可能にプッシャー43に支持される。

図4及び図5に示すように、押圧部55と係止部56との間には段部61が設けられる。また、蓋部41の内周面にはフランジ部62が設けられる。 次に、アクチュエータ7の動作について説明する。図12は、アクチュエータ7の動作状態を示す断面図である。図12では、押圧部材33のオン位置を「Pon」、オフ位置を「Poff」で示している。また、「Pov」は、後述する押圧部材33のオーバーシュート位置を示している。図13及び図14は、保持部材42の内周面と押圧部材33の係止凸部58との関係を平面上で示した図である。

なお、以下の説明において、「オフ方向」は、オン位置Ponからオフ位置Poffに向かう方向を意味する。「オフ方向」は図12における右方であり、図13、図14における下方である。「オン方向」は、オフ位置Poffからオン位置Ponに向かう方向を意味する。「オン方向」は図12における左方であり、図13、図14における上方である。

図12(A)では、押圧部材33はオフ位置Poffに位置している。この状態では、図13(A)において二点鎖線で示すように、押圧部材33の係止凸部58は、保持部材42の解除溝46内に配置されている。アクチュエータ7に電圧が印加されると、コイル部31によって鉄芯37にオン方向への電磁力が発生する。これにより、鉄芯37がオン方向へ移動してプッシャー43を押圧する。プッシャー43は、係止部56をオン方向へ押圧する。これにより、図13(A)に示すように、係止凸部58が解除溝46に沿ってオン方向へ移動する(矢印A1)。

このとき、図11に示すように、プッシャー43の傾斜面53が、係止部56の傾斜面59を押圧している。これにより、係止部56には、係止部56を回転させようとする力が作用する(矢印A2)。そのため、図13(B)に示すように、係止凸部58が保持凸部45を超える位置まで移動すると、係止部56が回転することで、係止凸部58が係止傾斜面47に対向する位置に移動する(矢印A3)。

なお、係止凸部58が保持凸部45を超えた状態では、図12(B)に示すように、押圧部材33は、オン位置Ponから、さらにオン方向に移動したオーバーシュート位置Povに位置している。 アクチュエータ7への電圧が解除されると、接触片5の弾性力によって押圧部材33がオフ方向へ移動する。これにより、図13(C)に示すように、係止凸部58は、オフ方向へ移動することで、係止傾斜面47に接触する。係止凸部58の端部は、係止傾斜面47と同方向に傾斜している傾斜面64を有する。そのため、係止部56が、さらにオフ方向に押圧されることで、係止凸部58の傾斜面64が、係止傾斜面47に沿って滑る(矢印A4)。そして、係止凸部58は、係止傾斜面47と段部50とによって係止されて停止する。

この状態において、押圧部材33は、図12(C)に示すオン位置Ponに位置している。そして、図12(C)に示すように、プッシャー43及び鉄芯37がオフ方向に戻っても、係止部56が保持部材42に係止されているため、押圧部材33は、オフ方向には移動しない。これにより、押圧部材33には、接触片5の弾性力に抗してオン位置Ponに保持される。

なお、係止凸部58はガイド溝49に対向する位置に移動するが、係止凸部58の外径はガイド溝49の内径よりも大きい。そのため、係止凸部58は、ガイド溝49内には入らず、保持凸部45に係止する。これにより、係止凸部58のオフ方向への移動が規制される。 次に、図12(C)に示すように、押圧部材33がオン位置Ponに位置している状態で、アクチュエータ7に電圧が印加されると、コイル部31によって鉄芯37にオン方向への電磁力が発生する。これにより、鉄芯37がオン方向へ移動して、プッシャー43が、接触片5の弾性力に抗して、押圧部材33をオン位置Ponからオン方向へ押圧する。これにより、図14(A)に示すように、係止凸部58がオン方向へ移動する(矢印A5)。

係止凸部58が保持部材42の段部50を超えると、上述と同様に、係止部56が軸線周りに回転する。これにより、図14(B)に示すように、係止凸部58が、解除傾斜面48と対向する位置に移動する(矢印A6)。このとき、押圧部材33は、図12(C)に示すオーバーシュート位置Povに位置している。 次に、アクチュエータ7への電圧が解除されると、接触片5の弾性力によって押圧部材33がオフ方向へ移動する。これにより、係止凸部58の傾斜面53が、解除傾斜面48に沿って滑り、図14(C)に示すように、解除溝46に対向する位置へ移動する。そして、係止凸部58が解除溝46に沿ってオフ方向に移動する。これにより、係止部56がオフ方向へ移動して、押圧部材33がオフ位置Poffに戻る。

本実施形態に係るリレー1は以下の特徴を有する。 本実施形態に係るリレー1では、図2に示すように、支点17と接触部18との間の距離L1を大きく確保することができると共に、アクチュエータ7は、支点17と接触部18との間の押圧位置P1を押圧する。そのため、アクチュエータ7の小さなストローク量で第2接点9を大きく移動させることができる。また、押圧位置P1と支点17との間の距離L2を大きく確保することができるので、アクチュエータ7による小さな押圧力で、第2接点9を移動させることができる。その結果、アクチュエータ7での消費電力を低減することができる。

押圧部材33は、係止部56が保持部材42に係止されることで、オン位置Ponに保持される。すなわち、押圧部材33は、磁力ではなく機械的にオン位置Ponに保持される。このため、コイル31の電圧を無くしても、リレー1をセット状態に維持できる。また、セット状態を解除するためにコイル31に電圧を印加するとプッシャー43が回転し、押圧部材33がオフ位置Poffに保持される。このため、コイル31の電圧を無くしても、リレー1をリセット状態に維持できる。

本実施形態に係るリレー1では、パルス信号を一度、アクチュエータ7に入力するごとに、リレー1がセット状態とリセット状態とに交互に切り換わる。そして、信号を入力しなければ、リレー1の状態がそのまま維持される。従って、アクチュエータ7への電圧の印加を維持しなくても、リレー1の状態を維持することができる。これにより、リレー1の消費電力を低減することができる。また、パルス信号によって制御が可能であるため、アクチュエータ7の制御回路を容易に構成することができる。

保持部材42と係止部56との係止によってリレー1がセット状態に維持されるので、コイル部31による電磁力によってリレー1がセット状態に維持される場合と比べて、耐衝撃性を向上させることができる。また、外部からの磁気による影響を受けずに、セット状態を維持することができる。 可動体6が、屈曲した形状を有している。そのため、可動体6が長くなり、支点17と接触部18との間の距離L1が大きくなっても、可動体6とアクチュエータ7と接触片5とをコンパクトに配置することができる。

接触片5の先端部14は、接触部18に向かって屈曲した形状を有する。これにより、接触部18と接触片5との接触圧を大きくすることができ、接触部18と接触片5との接触を安定して維持することができる。 押圧部材33の先端は曲面状である。そのため、押圧部材33の先端が可動体6と摩擦することによる磨耗を抑えることができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。 リレー1の構成は変更されてもよい。例えば、第1接点8及び第2接点9の数は、それぞれ1つに限らず、2つ以上であってもよい。接触片5に関する構成は、上記の実施形態の構成に限らず、変更されてもよい。

可動体6の形状は上記の実施形態のものに限らず、変更されてもよい。例えば、図15及び図16は、変形例に係るリレー1を示す平面図である。図15は、セット状態の変形例に係るリレー1を示している。図16は、リセット状態の変形例に係るリレー1を示している。 図15及び図16に示すように、第1可動部21と第2可動部22とは一体であってもよい。すなわち、可動体6は、第1可動部21と第2可動部22との間で屈曲した形状であってもよい。この場合、第2可動部22が第1可動部21と共に回転移動する。そのため、リレー1がリセット状態からセット状態に切り換わるときには、第2可動部22は第2接点9に近づくように移動する。これにより、第2可動部22は、第2接点9を押さえ込むように接触片5を押圧することができ、第1接点8と第2接点9との接触安定性を向上させることができる。

アクチュエータ7の構成は上記の実施形態の構成に限らず、変更されてもよい。また、保持機構32の構成が変更されてもよい。 押圧部材33の形状は、上記の実施形態のものに限らず、変更されてもよい。例えば、図17は、変形例に係る押圧部材33を示す図である。図17に示すように、押圧部材33の先端は、球面状であってもよい。この場合、上述のように、押圧部材33が軸線周りに回転することで可動体6との摩擦が生じても、押圧部材33の先端の磨耗を抑えることができる。

本発明によれば、小さな力で接点を動作させることができ、アクチュエータでの消費エネルギーを低減することができるリレーを提供することができる。

8 第1接点 9 第2接点 5 接触片 12 支持部 6 可動体 7 アクチュエータ 16 湾曲部 21 第1可動部 22 第2可動部 33 押圧部材 42 保持部材