(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
閉端部（１７０）と開端部（１７２）との間に延び、チャンバ（１７４）を画定するハウジング（１０６）と、
前記ハウジングの前記チャンバ内にあり、リレー電源（１１２）に電気的に接続されるワイヤのコイル（１１０）と、
前記ハウジングの前記チャンバ内にあり、前記ワイヤのコイルを通る電流によって誘導される磁界の有無に基づいて、第１の位置と第２の位置との間で動くように構成されるアクチュエータアセンブリ（１２２）と、
前記開端部で前記ハウジングに連結され、前記ハウジングの前記開端部を封止して前記チャンバを封止し、前記チャンバと流れ連通する圧力逃がし弁（２０４）を有するシェル（２００）と、
を含む電気リレーデバイス（１００）であって、
前記アクチュエータアセンブリは可動コンタクト（１２４）を含み、前記可動コンタクトは、前記アクチュエータアセンブリが前記第１の位置にあるときに前記チャンバ内で少なくとも１つの固定コンタクト（１０８）から離間し、前記アクチュエータアセンブリが前記第２の位置にあるときに前記少なくとも１つの固定コンタクトに係合して閉回路経路を提供するとともに、
前記シェル（２００）の前記圧力逃がし弁（２０４）は、閾値設定圧力を超える前記チャンバ内の圧力に応じて開いて、前記チャンバ内の圧力を低下させるように構成され、
前記シェル（２００）は、前記チャンバ（１７４）を内部領域（２３８）と、前記内部領域の半径方向外側にある外部領域（２４０）とに細分する内壁（２３６）を含み、
前記可動コンタクト（１２４）は前記内部領域内に配置され、前記圧力逃がし弁（２０４）は前記外部領域と流れ連通する、
電気リレーデバイス（１００）。
【請求項２】
前記閾値設定圧力は、前記電気リレーデバイスが高い圧力によって損傷を受けるおそれのある破損圧力よりも低い、
請求項１に記載の電気リレーデバイス（１００）。
【請求項３】
前記電気リレーデバイスは、前記ワイヤのコイル（１１０）を内部に含む前記ハウジング（１０６）の電磁領域（１１６）と前記可動コンタクト（１２４）を内部に含む前記ハウジングの電気回路領域（１２０）とを分離する仕切壁（１５６）をさらに含み、
前記アクチュエータアセンブリ（１２２）は、前記仕切壁の開口部（１５０）を通って延びて前記可動コンタクトに連結された軸（１３４）を含み、それにより、前記軸の並進運動によって前記可動コンタクトに同様の動きが生じ、前記圧力逃がし弁（２０４）は前記電気回路領域と流れ連通する、
請求項１に記載の電気リレーデバイス（１００）。
【請求項４】
前記シェル（２００）の上壁（２０２）が少なくとも１つのポート（２０６）を画定し、
各ポートは対応する固定コンタクト（１０８）を内部に受けるように構成されて、前記固定コンタクトの一部分が前記チャンバ（１７４）内にあり、前記固定コンタクトの別の部分が前記チャンバの外側にあり、各ポートは内部で延びる前記対応する固定コンタクトに封止されて前記チャンバを封止する、
請求項１に記載の電気リレーデバイス（１００）。
【請求項５】
前記圧力逃がし弁（２０４）に関連付けられたセンサ（２３０）をさらに含み、前記センサは、前記圧力逃がし弁が開いたときを検出するように構成されている、
請求項１に記載の電気リレーデバイス（１００）。
【請求項６】
前記ハウジング（１０６）の前記チャンバ（１７４）は気密封止され、
前記チャンバは窒素、水素、酸素、またはアルゴンのうちの少なくともいずれかにより
加圧されている、
請求項１に記載の電気リレーデバイス（１００）。
【請求項７】
前記圧力逃がし弁（２０４）は前記シェル（２００）と一体に形成されている、
請求項１に記載の電気リレーデバイス（１００）。
【請求項８】
前記ハウジング（１０６）は、外側ハウジング（１７８）内に保持される内側ハウジングであり、
前記圧力逃がし弁（２０４）は、開いたときに、流体を前記チャンバ（１７４）内から前記外側ハウジングの外部へ放出するように構成されている、
請求項１に記載の電気リレーデバイス（１００）。
【請求項９】
前記チャンバ（１７４）は、前記シェル（２００）の上壁（２０２）と前記ハウジング（１０６）との間に画定された継目（２０８）を少なくとも部分的に覆うエポキシ材料によって、前記上壁と前記ハウジングの前記開端部（１７２）との間に封止されている、
請求項１に記載の電気リレーデバイス（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書の主題は、一般に、電気リレーデバイスに関する。電気リレーデバイスは、一般に、電気部品間の回路、例えば電源から、電源からの電力を受ける１つまたは複数の電気部品までの回路を通って流れる電流の有無を制御するために使用される電動スイッチである。電源は、例えば１つまたは複数のバッテリであってよい。一部の電気リレーは電磁石を使用してスイッチを機械的に動作させる。電磁石は、可動電気コンタクトが１つまたは複数の固定コンタクトに対して物理的に並進運動するように構成されている。可動コンタクトが固定コンタクトのうちの１つまたは複数に係合すると、可動電気コンタクトは回路を形成するまたは閉じることができる（電流が回路を通って流れることができる）。可動電気コンタクトを固定コンタクトから離すことにより、回路を切断するまたは開く（回路を通る電流の流れを止める）。
【背景技術】
【０００２】
少なくとも一部の電気リレーデバイスは、少なくとも電磁石に近接して配置される強磁性要素を含み、誘導磁界が強磁性要素に磁気力を加えて、強磁性要素を電磁石に対して並進運動させるようになっている。強磁性要素は、強磁性要素から可動電気コンタクトへ延びる軸に連結される。軸は、強磁性要素および可動電気コンタクトの両方に連結される。したがって、誘導電界による強磁性要素の動きによって、軸および可動電気コンタクトが１つまたは複数の固定コンタクトに向かって、かつ固定コンタクトから離れて動き、前述したように回路を形成し、切断する。
【０００３】
公知の電気リレーデバイスはいくつかの欠点を有する。例えば、一部の電気リレーデバイスは外部環境から封止されて、リレーデバイスの部品を埃、湿気、および他の汚染物質から保護する。しかしながら、公知の封止された電気リレーデバイスには、リレーデバイスの封止領域内における温度および／または圧力の上昇による損傷および／または破壊のおそれがある。そのような温度および／または圧力の上昇は、過大な電気エネルギー（例えば、電流および／または電圧）がリレーデバイスに供給されるという不具合の結果として生じ得る。
例えば、電気リレーデバイスは４２０ボルト（Ｖ）および１３５アンペア（Ａ）に対応するような仕様であり得るが、上流のレジスタに欠陥があり電流を制限することができないという不具合により、例えば、リレーデバイスは４２０Ｖおよび４００Ａなどの過大な電気エネルギーを受けることがある。高い電流により、封止されたリレーデバイス内のガスが加熱され、ガスが膨張するにつれて圧力が上昇する。圧力がリレーデバイスの構造的限界を超えると、リレーデバイスが隆起して変形することがある。最終的に、リレーデバイスが爆発または破裂して、リレーデバイスが破壊され、リレーデバイスが直ちに動作不能になるおそれがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
封止領域内の圧力をより適切に制御することができ、不具合による電気リレーデバイスの爆発を防いで、電気リレーデバイスが不具合を受けた後でも少なくとも部分的に機能するようにした電気リレーデバイスが依然として必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
ハウジングと、ワイヤのコイルと、アクチュエータアセンブリと、シェルとを含む、本明細書に開示された電気リレーデバイスによって解決法が提供される。ハウジングは閉端部と開端部との間に延びる。ハウジングはチャンバを画定する。ワイヤのコイルはハウジングのチャンバ内にある。ワイヤのコイルはリレー電源に電気的に接続される。アクチュエータアセンブリはハウジングのチャンバ内にある。アクチュエータアセンブリは、ワイヤのコイルを通る電流によって誘導される磁界の有無に基づいて、第１の位置と第２の位置との間で動くように構成されている。
アクチュエータアセンブリは可動コンタクトを含み、この可動コンタクトは、アクチュエータアセンブリが第１の位置にあるときにチャンバ内で少なくとも１つの固定コンタクトから離間し、アクチュエータアセンブリが第２の位置にあるときに少なくとも１つの固定コンタクトに係合して閉回路経路を提供する。シェルは開端部でハウジングに連結される。シェルはハウジングの開端部を封止して、チャンバを封止する。シェルは、チャンバと流れ連通する圧力逃がし弁を有する。圧力逃がし弁は、閾値設定圧力を超えるチャンバ内の圧力に応じて開いて、チャンバ内の圧力を低下させるように構成されている。
シェルは、チャンバを内部領域と、内部領域の半径方向外側にある外部領域とに細分する内壁を含み、可動コンタクトは内部領域内に配置され、圧力逃がし弁は外部領域と流れ連通する。
【０００６】
以下で、添付図面を参照しながら本発明について例として説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施形態により形成された電気リレーデバイスの正面断面図である。
【図２】アクチュエータアセンブリが第２の位置にある、図１の電気リレーデバイスの正面断面図である。
【図３】実施形態による電気リレーデバイスのシェルの上面斜視図である。
【図４】実施形態による電気リレーデバイスのシェルの底面斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１は、実施形態により形成された電気リレーデバイス１００の正面断面図である。電気リレーデバイス１００は電動スイッチである。例えば、電気リレーデバイス１００を使用して、回路を通って流れる電流の有無を制御する。電気リレーデバイス１００が回路を閉じる（または形成する）ことにより電流が回路を通って流れることができ、電気リレーデバイス１００が回路を開く（または切断する）ことにより回路を通る電流の流れを止めることができる。電気リレーデバイス１００は、回路を選択的に開閉するように動作する。場合により、回路は、システム内の少なくとも２つの電気部品間に導電経路を提供することができる。例えば、電気部品は、システム内のシステム電源１０２および電気負荷１０４であってよい。システムは、列車車両、自動車、オフロード車などの車両であってよい。
電気リレーデバイス１００が回路を閉じると、システム電源１０２からの電流が電気負荷１０４に流れて電気負荷１０４に電力を供給する。システム電源１０２は、例えば１つまたは複数のバッテリであってよい。電気負荷１０４は、１つまたは複数の照明システム、モータ、加熱システムおよび／または冷却システムなどであってよい。実施形態の電気リレーデバイス１００を車両内に設置して、１つのバッテリ（または一連のバッテリ）から車両の電気部品（例えば、ヘッドライト、車内灯、ラジオ、ナビゲーションディスプレイなど）への電流の流れを制御し、電気部品に電力を供給することができる。代わりにまたは加えて、回路は、電気エネルギーが電気負荷１０４から電源１０２へ流れる導電経路を提供して、電源１０２を再充電することができる。例えば、回生制動中、エネルギーを電流に変換し、この電流をブレーキから電気リレーデバイス１００を通して車両の１つまたは複数のバッテリへ送ることができる。
【０００９】
電気リレーデバイス１００は、ハウジング１０６と、少なくとも部分的にハウジング１０６内にある様々な部品とを含む。ハウジング１０６は、閉端部１７０と開端部１７２との間に延びる。ハウジング１０６は、リレーデバイス１００の様々な部品を内部に受けるチャンバ１７４を画定する。開端部１７２はチャンバ１７４の開口部１７６を画定し、この開口部１７６はチャンバ１７４への唯一のアクセス位置となり得る。例えば、ハウジング１０６は、開端部１７２で開き閉端部１７０で閉じた缶状容器であってよい。ハウジング１０６は、閉端部１７０と開端部１７２との間に延びる円筒形状を有することができる。他の実施形態において、ハウジング１０６は、閉端部１７０と開端部１７２との間に延びる複数の線形表面を有する角柱形状などの円筒形状以外の形状を有してもよい。
【００１０】
図示した実施形態において、ハウジング１０６は、外側ハウジング１７８内に配置されてハウジングアセンブリ１８０を形成する内側ハウジングである。ハウジング１０６は、本明細書で内側ハウジング１０６と呼ばれる。しかしながら、他の実施形態において、ハウジング１０６は唯一のハウジング部材であって、ハウジング１０６が別のハウジング部材内に配置されないようになっていてもよい。外側ハウジング１７８も、閉端部１８２と開端部１８４とを含み、内部にキャビティ１８６を画定する。内側ハウジング１０６は、開端部１８４を通してキャビティ１８６内に装填されるように構成されている。
内側ハウジング１０６の閉端部１７０は、キャビティ１８６内に完全に装填されたときに、外側ハウジング１７８の閉端部１８２に係合することができる。キャビティ１８６は、ハウジングアセンブリ１８０の長さに沿って外側ハウジング１７８の内面１９０と内側ハウジング１０６の外面１９２との間にかなり狭い間隔を有して、外側ハウジング１７８に対する内側ハウジング１０６の動きを制限するような大きさであってよい。場合により、締まり嵌めによって、かつ／または接着剤もしくは別の充填材料を使用して、内側ハウジング１０６と外側ハウジング１７８との間の間隙を埋めることによって、内側ハウジング１０６を外側ハウジング１７８に対して定位置に保持してもよい。
【００１１】
リレーデバイス１００は、内側ハウジング１０６のチャンバ１７４内に少なくとも部分的に保持された少なくとも１つの固定コンタクト１０８を含む。図示した実施形態において、リレーデバイス１００は２つの固定コンタクト１０８を含む。固定コンタクト１０８は互いに離間して、アーク放電などにより、電流が２つの固定コンタクト１０８間を直接流れることを防ぐ。各固定コンタクト１０８は、システム電源１０２および電気負荷１０４などの、電気リレーデバイス１００から離れた電気部品に電気的に接続されるように構成されている。
【００１２】
リレーデバイス１００は、ハウジング１０６内のワイヤのコイル１１０をさらに含む。ワイヤコイル１１０はリレー電源１１２に電気的に接続されることにより、電気エネルギーをワイヤコイル１１０に供給して磁界を誘導する。例えば、リレー電源１１２は、導電電流経路を提供するケーブルまたはワイヤなどの電気導体１９４を介して、ワイヤコイル１１０に電気的に接続される。リレー電源１１２は、ワイヤコイル１１０を通る電流によって誘導された磁界を選択的に制御するように動作する。実施形態において、ワイヤコイル１１０は、内側ハウジング１０６内で固定コンタクト１０８から離間している。
例えば、図示した実施形態におけるワイヤコイル１１０は、チャンバ１７４の電磁領域１１６で内側ハウジング１０６の閉端部１７０に近接して配置される。他方、固定コンタクト１０８は、チャンバ１７４の電気回路領域１２０内で内側ハウジング１０６の開端部１７２に近接して配置される。本明細書で使用されるとき、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」などの相対的または空間的な用語は、参照される要素を区別するためのみに使用され、電気リレーデバイス１００におけるまたは電気リレーデバイス１００の周囲環境における特定の位置または向きを必ずしも必要としない。
【００１３】
電気リレーデバイス１００は、内側ハウジング１０６のチャンバ１７４内のアクチュエータアセンブリ１２２をさらに含む。アクチュエータアセンブリ１２２の一部分が、ワイヤコイル１１０内に、または少なくともワイヤコイル１１０に近接して配置される。アクチュエータアセンブリ１２２は、ワイヤコイル１１０を通る電流によって誘導される磁界の有無に基づいて、作動軸１２８に沿って第１の位置と第２の位置との間で動くように構成されている。アクチュエータアセンブリ１２２は、例えば、内側ハウジング１０６の開端部１７２に向かって、かつ開端部１７２から離れて並進運動することにより、作動軸１２８に沿って動く。アクチュエータアセンブリ１２２は、キャリアサブアセンブリ１２６に連結された可動コンタクト１２４を含む。可動コンタクト１２４はキャリアサブアセンブリ１２６に連結されて、可動コンタクト１２４がキャリアサブアセンブリ１２６と共に作動軸１２８に沿って動くようになっている。
可動コンタクト１２４はチャンバ１７４の電気回路領域１２０内に位置し、一方、キャリアサブアセンブリ１２６の一部は電磁領域１１６内に位置する。アクチュエータアセンブリ１２２は、電磁領域１１６内でキャリアサブアセンブリ１２６に作用する磁気力の有および／または無によって動く。例えば、リレー電源１１２が電流をワイヤコイル１１０に加えると、ワイヤコイル１１０を通る電流がキャリアサブアセンブリ１２６に作用する磁界を誘導し、キャリアサブアセンブリ１２６とキャリアサブアセンブリ１２６に連結された可動コンタクト１２４とが作動軸１２８に沿って動く。リレー電源１１２からの電流が止まると、ワイヤコイル１１０はキャリアサブアセンブリ１２６に作用する磁界を誘導しなくなり、アクチュエータアセンブリ１２２は開始位置に戻る。アクチュエータアセンブリ１２２は、重力またはばね力などの付勢力によって開始位置に戻る。
【００１４】
図１は、第１の位置にあるアクチュエータアセンブリ１２２を示す。アクチュエータアセンブリ１２２が第１の位置にあるときに、可動コンタクト１２４は固定コンタクト１０８から離間して、可動コンタクト１２４が固定コンタクト１０８のいずれかに直接係合しないか、または導電接続しないようになっている。可動コンタクト１２４は、作動軸１２８に沿って延びる間隙１３０によって固定コンタクト１０８から分離される。本明細書で、アクチュエータアセンブリ１２２の第１の位置は開回路位置と呼ぶことができる。
【００１５】
図２は、アクチュエータアセンブリ１２２が第２の位置にある電気リレーデバイス１００の正面断面図である。アクチュエータアセンブリ１２２が第２の位置にあるときに、可動コンタクト１２４は固定コンタクト１０８に係合して、可動コンタクト１２４が両方の固定コンタクト１０８に導電連結するようになっている。可動コンタクト１２４と固定コンタクト１０８との間には間隙がない。本明細書で、アクチュエータアセンブリ１２２の第２の位置を閉回路位置と呼ぶことができる。可動コンタクト１２４は、閉回路位置にあるときに、２つの固定コンタクト１０８間に閉回路経路を提供する。例えば、電流が、一方の固定コンタクト１０８から他方の固定コンタクト１０８へ、固定コンタクト１０８間の距離をつなぐ可動コンタクト１２４の全体にわたって流れることができる。図示した実施形態において、アクチュエータアセンブリ１２２が閉回路位置にあるときに、システム電源１０２からの電流が、固定コンタクト１０８の第１の固定コンタクト１０８Ａから、可動コンタクト１２４全体にわたって、固定コンタクト１０８の第２の固定コンタクト１０８Ｂを通って電気負荷１０４に送られて、負荷１０４に電力を供給する。
アクチュエータアセンブリ１２２が閉回路位置から離れて開回路位置に向かうのに応じて、可動コンタクト１２４は固定コンタクト１０８を切り離すことにより、回路を切断し、システム電源１０２と電気負荷１０４との間の電流の流れを止める。２つの固定コンタクト１０８が図１および図２に示されるが、他の実施形態における電気リレーデバイス１００は異なる数の固定コンタクト１０８および／または異なる配置の固定コンタクト１０８を有してもよいことを理解されたい。例えば、可動コンタクト１２４を、第１の固定コンタクトに常時電気的に接続してもよく、第２の固定コンタクトに対して動くように構成して、第２の固定コンタクトにのみ係合して２つの固定コンタクト間の回路を閉じ、第２の固定コンタクトのみから切り離して２つの固定コンタクト間の回路を開いてもよい。
【００１６】
アクチュエータアセンブリ１２２およびその可動コンタクト１２４の位置は、ワイヤコイル１１０への電流の供給を制御して磁界を誘導するリレー電源１１２により制御される。例えば、リレー電源１１２が電流をワイヤコイル１１０に供給しないことに応じて、またはリレー電源１１２が、アクチュエータアセンブリ１２２を閉回路位置に動かすことのできる磁界を誘導するのに不十分な電圧を有する電流をワイヤコイル１１０に供給することに応じて、アクチュエータアセンブリ１２２は開回路位置にあってよい。リレー電源１１２が、アクチュエータアセンブリ１２２を閉回路位置に動かす磁界を誘導するのに十分な電圧を有する電流をワイヤコイル１１０に供給することに応じて、アクチュエータアセンブリ１２２を閉回路位置に動かすことができる。
リレー電源１１２は、２ボルト（Ｖ）〜２０Ｖの電気エネルギーをワイヤコイル１１０に供給して、アクチュエータアセンブリ１２２を開回路位置から閉回路位置に動かすことができる。実施形態において、リレー電源１１２は１２Ｖの電気エネルギーを供給してアクチュエータアセンブリ１２２を動かす。比較して、システム電源１０２は、１２０Ｖ、２２０Ｖなどのより高い電圧で電気リレーデバイス１００を通して電気エネルギーを供給してもよい。リレー電源１１２からワイヤコイル１１０への電流の流れは、電気リレーデバイス１００を動作させるように選択的に制御される。例えば、リレー電源１１２を人間のオペレータにより制御してもよく、かつ／または１つまたは複数のプロセッサもしくは他の処理装置を含む自動コントローラ（図示せず）により自動で制御してもよい。
【００１７】
キャリアサブアセンブリ１２６はプランジャ１３２と軸１３４とを含む。軸１３４はプランジャ１３２に固着または固定されて、軸１３４がプランジャ１３２と共に作動軸１２８に沿って並進運動するようになっている。プランジャ１３２は上面１３８と下面１４０との間に延びる。軸１３４はコンタクト端部１４２と反対側のプランジャ端部１４４との間に延びる。軸１３４は、プランジャ端部１４４で、またはプランジャ端部１４４に近接してプランジャ１３２に固定される。コンタクト端部１４２を含む軸１３４のセグメントは、プランジャ１３２の上面１３８から突出する。軸１３４は、コンタクト端部１４２で、またはコンタクト端部１４２に近接して可動コンタクト１２４に連結される。軸１３４、プランジャ１３２、およびアクチュエータアセンブリ１２２の可動コンタクト１２４は、作動軸１２８に沿って固定コンタクト１０８に向かって、かつ固定コンタクト１０８から離れて共に動くように構成されている。
【００１８】
図示した実施形態において、プランジャ１３２は、上面１３８と下面１４０との間で軸方向に延びるチャネル１３６を画定する。軸１３４はチャネル１３６内に保持されて、軸１３４をプランジャ１３２に固定する。プランジャ１３２の対応する肩部および／または表面に係合する軸１３４上の１つまたは複数のフランジにより、軸１３４および／またはプランジャ１３２上の１つまたは複数の偏向可能な掛止機構により、接着剤により、かつ／またはＣクリップもしくはＥクリップなどの別個の介在する留め具により、軸１３４をチャネル１３６内に締まり嵌めによって保持することができる。代替実施形態において、キャリアサブアセンブリ１２６を、軸１３４とプランジャ１３２とが互いに一体に形成される単一の一体部品として形成してもよい。例えば、軸１３４のプランジャ端部１４４はプランジャ１３２と一体であってよい。
【００１９】
実施形態において、可動コンタクト１２４はチャンバ１７４の電気回路領域１２０内に配置され、プランジャ１３２はチャンバ１７４の電磁領域１１６内に配置され、軸１３４は電気回路領域１２０および電磁領域１１６の両方に延びる。例えば、軸１３４のコンタクト端部１４２は電気回路領域１２０内にあり、プランジャ端部１４４は電磁領域１１６内にある。電気リレーデバイス１００は、内側ハウジング１０６に対して定位置に固着されたコアプレート１４８をチャンバ１７４内にさらに含む。コアプレート１４８は、電気回路領域１２０と電磁領域１１６とを分離する仕切壁１５６の少なくとも一部を画定する。コアプレート１４８は、軸１３４を内部に受ける開口部１５０を画定する。軸１３４はコアプレート１４８の開口部１５０を通って延びて、コンタクト端部１４２がコアプレート１４８の上面１５２より上にあり、プランジャ端部１４４がコアプレート１４８の下面１５４より下にあるようになっている。
コアプレート１４８は可動コンタクト１２４とプランジャ１３２との間に配置される。実施形態において、プランジャ１３２の上面１３８は、図２に示すようにアクチュエータアセンブリ１２２が閉回路位置にあるときに、コアプレート１４８の下面１５４に係合するように構成されている。例えば、コアプレート１４８の下面１５４はハードストップ面を提供することができ、このハードストップ面は、固定コンタクト１０８に向かうアクチュエータアセンブリ１２２の動きを制限して、可動コンタクト１２４または電気リレーデバイス１００の他の部品に損傷を与え得る過剰な動きを防ぐ。
【００２０】
ワイヤのコイル１１０により、プランジャ１３２を囲んでもよい。例えば、プランジャ１３２は、ワイヤコイル１１０の半径方向内側の通路１４６内に配置される。プランジャ１３２は強磁性材料から形成される。例えば、プランジャ１３２を、鉄、ニッケル、コバルト、および／または鉄、ニッケル、およびコバルトのうちの１つまたは複数を含む合金から形成することができる。プランジャ１３２は、ワイヤコイル１１０による誘導磁界の存在下でプランジャ１３２が並進運動できるようにする磁気特性を有する。実施形態において、軸１３４は、プランジャ１３２の強磁性材料とは異なる金属材料から形成される。例えば、プランジャ１３２の強磁性材料は、軸１３４の金属材料よりも高い透磁率を有する。本明細書で使用されるとき、透磁率とは、加えられた磁界に応じて材料が得る磁化の程度を指す。場合により、軸１３４の金属材料は、アルミニウム、チタン、亜鉛など、またはステンレス鋼もしくは黄銅などの合金であってよい。
【００２１】
代替実施形態において、プランジャ１３２と軸１３４とはいずれも、少なくとも部分的に汎用金属材料から形成される。例えば、汎用金属材料は、鉄、ニッケル、コバルト、および／またはそれらの合金などの強磁性材料であってよく、軸１３４とプランジャ１３２との両方が強磁性材料から形成されるようになっている。その後、軸１３４およびプランジャ１３２を形成するために使用される強磁性材料に対して低い透磁率を有する第２の金属材料のめっき、塗装、噴霧などにより、軸１３４を被覆することができる。第２の金属材料は、プランジャ１３２の透磁率に影響することなく軸１３４の透磁率を低下させることができる。
別の例では、プランジャ１３２および軸１３４を形成するために使用される汎用金属材料は、強磁性材料でないか、またはステンレス鋼などの、（少なくとも純鉄に対して）比較的低い透磁率を有する強磁性材料である。形成プロセス後、軸１３４およびプランジャ１３２を形成するために使用される第１の強磁性材料よりも高い透磁率を有する第２の強磁性材料のめっき、塗装、噴霧などにより、プランジャ１３２を被覆することができる。第２の強磁性材料は、軸１３４の透磁率に影響することなくプランジャ１３２の透磁率を増加させることができる。
【００２２】
前述したように、軸１３４をコンタクト端部１４２で、またはコンタクト端部１４２に近接して可動コンタクト１２４に連結して、軸１３４の並進運動により、作動軸１２８に沿った可動コンタクト１２４の同様の動きを生じさせる。図示した実施形態において、軸１３４のコンタクト端部１４２は、少なくとも２つの偏向可能なプロング１６２により画定される。プロング１６２は、可動コンタクト１２４のアパーチャ１６４を通って延びるように構成されている。プロング１６２は可動コンタクト１２４に係合して、可動コンタクト１２４を軸１３４に固定する。１つまたは複数の代替実施形態において、他の手段により、例えばクリップまたは別の別個の介在する留め具を使用して、軸１３４を可動コンタクト１２４に固定してもよい。可動コンタクト１２４は、銅および／または銀などの導電性の第１の金属材料から形成される。
実施形態における可動コンタクト１２４は、場合により銀めっきされた固体銅であってよい。軸１３４は、ステンレス鋼などの異なる第２の金属材料から形成される（前述した通り）。可動コンタクト１２４の第１の金属材料は、軸１３４の第２の金属材料よりも高い導電率を有する。したがって、可動コンタクト１２４はより容易に、または軸１３４よりも多く電気を通す。言い換えると、電流が、軸１３４に沿った場合よりも少ない抵抗で可動コンタクト１２４に沿って流れる。その結果、アクチュエータアセンブリ１２２が図２に示す閉回路位置にあり、可動コンタクト１２４が固定コンタクト１０８に係合したときに、電気エネルギーの実質的に大部分が固定コンタクト１０８間で可動コンタクト１２４に沿って伝搬し、あるとしてもわずかな電気エネルギーが軸１３４に沿って伝搬する。
【００２３】
図１に戻ると、実施形態における電気リレーデバイス１００は封止されている。電気リレーデバイス１００はシェル２００を含む。シェル２００は開端部１７２で内側ハウジング１０６に連結される。シェル２００は、チャンバ１７４の開口部１７６を封止してチャンバ１７４とその内部の部品とを外部環境から隔離するように構成されている。例えば、シェル２００は、気体、液体、および固体をチャンバ１７４内外に透過しにくい気密封止を提供することができる。封止されたチャンバ１７４により、埃、破片、湿気、および他の汚染物質がチャンバ１７４に入ることを防ぐ。そのような汚染物質は、電気リレーデバイス１００の機能性を少なくとも妨げ、または妨害することがあり、可動コンタクト１２４などの部品に損傷を与えるおそれがある。
封止されたチャンバ１７４により、チャンバ１７４内の流体が意図せずチャンバ１７４から流出することも防ぐ。例えば、チャンバ１７４を気相の窒素、酸素、水素、アルゴンなどにより加圧することができる。場合により、チャンバ１７４を、純窒素などの１つの元素のみを含む流体により加圧し、または流体は、空気を使用する場合のように複数の元素を含んでもよい。流体はアーク抑制、電気絶縁などを提供することができる。一実施形態において、チャンバ１７４内の流体は窒素ガスである。チャンバ１７４は気密封止されて、流体がチャンバ１７４から逃げることを防ぐ。
【００２４】
シェル２００は、内側ハウジング１０６の開端部１７２でチャンバ１７４の開口部１７６を塞ぐ上壁２０２を含む。上壁２０２は、開端部１７２と閉端部１７０との間に延びる内側ハウジング１０６の長手方向軸に対して概ね垂直に延びることができる。上壁２０２は少なくとも１つのポート２０６を画定する。各ポート２０６は、対応する固定コンタクト１０８を内部に受けるように構成されて、固定コンタクト１０８の一部分がチャンバ１７４内に配置され、固定コンタクト１０８の別の部分がチャンバ１７４の外側に配置されるようになっている。図示した実施形態において、上壁２０２は、２つの固定コンタクト１０８うちの一方を各々内部に受ける２つのポート２０６を画定する。各固定コンタクト１０８のチャンバ１７４内の部分は、アクチュエータアセンブリ１２２が図２に示すように閉回路位置にあるときに、可動コンタクト１２４が係合するように構成される部分である。
各固定コンタクト１０８の、チャンバ１７４の外側の部分は、それぞれの固定コンタクト１０８を関連する電気部品に接続するために使用されるケーブルまたはワイヤなどの電気導体に電気的に終端接続することができる。各ポート２０６は内部を通って延びる対応する固定コンタクト１０８に封止されて、チャンバ１７４を封止する。実施形態において、電気エネルギーをリレー電源１１２からワイヤコイル１１０へ供給して磁界を誘導する電気導体１９４も、シェル２００の上壁２０２に通される。電気導体１９４は、上壁２０２のそれぞれのオリフィス２２０（図３に示す）を通って延びて、チャンバ１７４に入り、ワイヤコイル１１０に接近する。オリフィス２２０は、電気導体１９４の周りで封止されてチャンバ１７４を封止する。
【００２５】
実施形態において、上壁２０２はチャンバ１７４と流れ連通する圧力逃がし弁２０４を有する。本明細書で使用されるとき、圧力逃がし弁２０４はチャンバ１７４と「流れ連通（flow communication）」して、圧力逃がし弁２０４がチャンバ１７４に対して開き、チャンバ１７４内の流体が圧力逃がし弁２０４に接近して係合することができるようになっている。圧力逃がし弁２０４をシェル２００と一体に形成することができる。例えば、シェル２００を成形プロセスにより形成することができ、圧力逃がし弁２０４またはその少なくとも一部分を成形プロセス中に上壁２０２に形成する。代替実施形態において、圧力逃がし弁２０４は、上壁２０２に連結または結合される別個の部品であり、上壁２０２に封止される。圧力逃がし弁２０４は、閾値設定圧力を超えるチャンバ１７４内の圧力に応じて開いて、チャンバ１７４内の圧力を低下させるように構成されている。例えば、圧力逃がし弁２０４は閉状態と開状態とを含む。
閉状態では、圧力逃がし弁２０４は閉じられまたは封止されて、チャンバ１７４内のどの流体も（例えば、どの気体または液体も）圧力逃がし弁２０４を通ってチャンバ１７４から逃げることができず、チャンバ１７４外からのどの流体または固体（破片など）も圧力逃がし弁２０４を通ってチャンバ１７４に入ることができないようになっている。開状態では、圧力逃がし弁２０４が開いて漏出経路が形成され、この漏出経路は、チャンバ１７４とチャンバ１７４外の周囲環境との差圧に少なくとも部分的に応じて、チャンバ１７４内の流体がチャンバ１７４から流出することができるようにし、かつ／またはチャンバ１７４外の流体および他の汚染物質がチャンバ１７４に入ることができるようにする。圧力逃がし弁２０４が開いたときに、チャンバ１７４内の流体の少なくとも一部が圧力逃がし弁２０４を通って電気リレーデバイス１００の外側ハウジング１７８の外部へ放出される。圧力逃がし弁２０４は、流体を外部環境へ直接、または圧力逃がし弁２０４から外側ハウジング１７８外へ延びる管２１８を介して間接的に放出することができる。
【００２６】
圧力逃がし弁２０４は、チャンバ１７４の圧力を低下させて、圧力の上昇によって生じる電気リレーデバイス１００の構造的な損傷を防ぐための機構を提供するように構成されている。例えば、電気エネルギーが電気リレーデバイス１００の設計された能力を超える量または大きさで固定コンタクト１０８のうちの少なくとも一方に供給される不具合状態によって、封止されたチャンバ１７４内で圧力が上昇することがある。不具合状態は、電気リレーデバイス１００の上流の電気回路に沿った機械的故障または電気的故障によって生じ得る。不具合状態の結果として、電気リレーデバイス１００への電気エネルギーは、封止されたチャンバ１７４内の温度および圧力を上昇させることがある。
圧力が上昇すると、圧力が電気リレーデバイス１００の構造的限界を超えるおそれがあり、これにより、電気リレーデバイス１００が隆起して変形し、さらには爆発または破裂することがある。そのような変形および／または爆発により、電気リレーデバイス１００が少なくとも損傷を受けて破壊され、リレーデバイス１００が直ちに動作不能になるおそれがある。したがって、電気リレーデバイス１００を使用して電気負荷１０４への電気エネルギーの供給を調整している場合、電気リレーデバイス１００の変形および／または爆発により、回路が直ちに切断され、電気負荷１０４への電流の流れが遮断されるおそれがある。また、電気負荷１０４が少なくとも一時的に動作不能になるおそれがある。これは、電気負荷１０４が、動作するために使用する電気エネルギーを受けなくなるからである。
【００２７】
実施形態において、圧力逃がし弁２０４は、チャンバ１７４内の圧力が閾値設定圧力を超えたときに開いて、チャンバ１７４内の圧力を低下させ、電気リレーデバイス１００の損傷により圧力が上昇して変形および／または爆発することを防ぐように構成されている。したがって、不具合状態において、チャンバ１７４内の圧力は上昇し得るが、圧力が閾値設定圧力を超えるまでしか上昇せず、圧力逃がし弁２０４が開いて流体の一部をチャンバ１７４から放出する。圧力逃がし弁２０４の作動によりチャンバ１７４内の圧力が低下して、電気リレーデバイス１００の損傷を防ぐ。例えば、圧力逃がし弁２０４が開くように構成される閾値設定圧力は、電気リレーデバイス１００がチャンバ１７４内の高い圧力によって損傷を受けるおそれのある破損圧力よりも低い。破損圧力または破損圧力よりも高い圧力で、電気リレーデバイス１００は隆起、変形、爆発、および／または破裂することがある。圧力逃がし弁２０４は、チャンバ１７４の圧力が破損圧力に到達する前にチャンバ１７４から流体を放出する。したがって、過剰な電気エネルギーを電気リレーデバイス１００に供給する不具合状態の間、圧力逃がし弁２０４が開いて圧力の上昇を抑えることができ、電気リレーデバイス１００は高い圧力による損傷を受けにくい。
不具合状態の後、電気リレーデバイス１００は機能および動作を続けることができ、例えば電気負荷１０４への電流の供給を続けることができる。圧力逃がし弁２０４がチャンバ１７４の封止を破り（これにより汚染物質がチャンバ１７４に入ることできるようになり得る）、少なくとも一部の流体がチャンバ１７４から逃げることができるようになるため、圧力逃がし弁２０４の作動後に、電気リレーデバイス１００を交換するか、または少なくともメンテナンスを行うことが望ましいとされ得る。しかしながら、圧力逃がし弁２０４を有する電気リレーデバイス１００は、チャンバ１７４内の圧力を上昇させる不具合状態の後も動作可能であると考えられ、先行技術で公知の電気リレーデバイスは、電気リレーデバイスの封止された容器内の圧力上昇によって受ける損傷のため、そのような不具合状態の後には動作不能になると考えられることを理解されたい。
【００２８】
シェル２００の上壁２０２の少なくとも一部分をエポキシ材料（図示せず）で覆うことにより、シェル２００を内側ハウジング１０６に封止してもよい。例えば、シェル２００の上壁２０２と内側ハウジング１０６との間に継目２０８を画定することができる。図示した実施形態において、継目２０８は、開端部１７２で、上壁２０２の外縁部２１０と内側ハウジング１０６の内縁部２１２との間に延びる。エポキシ材料が継目２０８を覆って、継目２０８を通る漏出経路を埋め、継目２０８を封止する。エポキシ材料は、ポート２０６における上壁２０２と固定コンタクト１０８との境界面も覆って、ポート２０６を固定コンタクト１０８に封止することができる。さらに、エポキシ材料は、オリフィス２２０（図３に示す）における上壁２０２と電気導体１９４との境界面を覆って、オリフィス２２０を電気導体１９４に封止してもよい。エポキシ材料は、気体、液体、および固体を透過しにくい成形可能な熱硬化性ポリマーであってよい。実施形態において、エポキシ材料は、シェル２００を内側ハウジング１０６に連結した後に、シェル２００の上壁２０２上に層として施される。
【００２９】
外側ハウジング１７８は、外側ハウジング１７８の開端部１８４にカバー２１４を含む。図示した実施形態において、固定コンタクト１０８、電気導体１９４、および圧力逃がし弁２０に取り付けられた管２１８が、カバー２１４を通って延びる。カバー２１４は内側ハウジング１０６の開端部１７２でシェル２００の上壁２０２から離間し、カバー２１４と上壁２０２との間の軸方向間隙２１６を画定する。実施形態において、エポキシ材料を、間隙２１６の少なくとも一部を埋める層として、シェル２００の上壁２０２上に施すことができる。例えば、エポキシ材料は、間隙２１６内の空間を実質的に埋めることができる。「実質的に埋める」とは、外側ハウジング１７８と内側ハウジング１０６との間の空間の少なくとも大部分をエポキシ材料で埋めることを意味する。エポキシ材料は、上壁２０２、外側ハウジング１７８の内面１９０、固定コンタクト１０８、電気導体１９４、および圧力逃がし弁２０４の輪郭をたどることができる。場合により、エポキシ材料はカバー２１４の少なくとも一部分に係合してもよい。
【００３０】
図３は、実施形態による電気リレーデバイス１００（図１に示す）のシェル２００の上面斜視図である。図３のシェル２００は、シェル２００の上壁２０２の圧力逃がし弁２０４の位置が、図１および図２に示すシェル２００の実施形態とは異なる。図３では、圧力逃がし弁２０４が、電気導体１９４（図１に示す）を内部に受けるように構成された２つのオリフィス２２０の横に配置される。しかしながら、図１および図２では、圧力逃がし弁２０４は、オリフィス２２０を通って延びる電気導体１９４間に位置する。圧力逃がし弁２０４は、電気リレーデバイス１００の異なる実施形態において、上壁２０２に沿って異なる位置にあってもよい。例えば、別の実施形態において、圧力逃がし弁２０４は、図示した実施形態における圧力逃がし弁２０４の位置よりもポート２０６の近くにあってもよい。
上壁２０２はまた、供給チューブ（図示せず）を内部に受けるように構成されたアパーチャ２２２を画定する。供給チューブを使用して、チャンバ１７４の封止前に流体をチャンバ１７４（図１に示す）内に供給することができる。アパーチャ２２２は、流体をチャンバ１７４に供給してチャンバ１７４を封止した後に、エポキシ材料を使用するなどして封止されるように構成されている。図示した実施形態において、圧力逃がし弁２０４は上壁２０２から突出するが、代替実施形態においては、圧力逃がし弁２０４はシェル２００の側壁を通って延びていてもよい。例えば、圧力逃がし弁２０４は、内側ハウジング１０６の縁部よりも上の外側ハウジング１７８の横を通って突出してもよい。
【００３１】
実施形態において、圧力逃がし弁２０４は管状である。圧力逃がし弁２０４は中空で、チャンバ１７４（図１に示す）と流れ連通して、チャンバ１７４からの流体が、中空の圧力逃がし弁２０４により画定された導管（図示せず）に少なくとも部分的に入ることができるようになっている。圧力逃がし弁２０４は、シェル２００と一体に形成されてもよく、あるいは、上壁２０２の開口部に装填され上壁２０２に封止された別個の部品であってもよい。実施形態において、圧力逃がし弁２０４は、圧力逃がし弁２０４の遠位端２２４に、または遠位端２２４に少なくとも近接して膜２２６を含む。膜２２６は導管を塞ぐ。圧力逃がし弁２０４が閉状態にあるときに、膜２２６は無傷であり、チャンバ１７４内の流体がチャンバ１７４から圧力逃がし弁２０４を通って流出することを阻止する。膜２２６は、閾値設定圧力を受けることに応じて破断するように構成されてもよい。
膜２２６の破断により圧力逃がし弁２０４を開いて、膜２２６全体にわたる漏出経路を提供し、この漏出経路は、チャンバ１７４内の流体が膜２２６を越えて流れ、チャンバ１７４から流出できるようにする。流出する流体を圧力逃がし弁２０４から周囲環境へ直接放出してもよく、または圧力逃がし弁２０４に連結された管２１８（図１に示す）を通って送られるようにしてもよい。膜２２６は、制御された厚さおよび／または圧力逃がし弁２０４の壁への取付部を有することができ、膜２２６が閾値設定圧力で破断するが閾値設定圧力より低い圧力では破断しないようになっている。膜２２６が破断して圧力逃がし弁２０４を開くと、圧力逃がし弁２０４は開状態のままとなり、チャンバ１７４内の圧力が閾値設定圧力よりも低い圧力に戻っても、圧力逃がし弁２０４が閉状態に戻らないようにすることができる。
【００３２】
場合により、電気リレーデバイス１００（図１に示す）は、圧力逃がし弁２０４に関連付けられたセンサ２３０をさらに含んでもよい。センサ２３０は、圧力逃がし弁２０４が開状態にあるときを検出するように構成されている。例えば、センサ２３０を膜２２６に近接して配置して、膜が破断したときを検出することができる。あるいは、センサ２３０を、チャンバ１７４から流出する流体の流れ経路内で膜２２６の下流に配置してもよい。例えば、センサ２３０を、圧力逃がし弁２０４の遠位端２２４に、または管２１８（図１に示す）に沿って配置してもよい。そのような位置におけるセンサ２３０は、流れ経路に沿った流体の流れを検出するように構成することができ、この流体の流れは、圧力逃がし弁２０４が閉状態にあるときには生じないが、圧力逃がし弁２０４が開状態にあるときには生じる。
センサ２３０は、圧力逃がし弁２０４が開いたことを検出したことに応じて、電気信号を制御システム（図示せず）に送信するように構成されてもよい。制御システムは、信号を処理し、それに応じて診断通知を提供することができる。診断通知は、圧力逃がし弁２０４が開いていること、および／または電気リレーデバイス１００のメンテナンスが必要なことなどの情報を提供することができる。オペレータが操作する車両のダッシュボードに診断通知を記号として表示することなどにより、診断通知をオペレータに伝えることができる。
【００３３】
代替実施形態において、圧力逃がし弁２０４は、圧縮コイルばね（図示せず）を内部に含むばね負荷弁である。ばねは付勢力を弁に与え、チャンバ１７４（図１に示す）内の圧力が閾値設定圧力を超えると、この付勢力に打ち勝つ。閾値設定圧力または閾値設定圧力より高い圧力で、ばねは圧縮し、チャンバ１７４内の流体が弁を通ってチャンバ１７４から流出することができる。流体が放出されると、チャンバ１７４内の流体の圧力が低下する。圧力がレシート圧力まで低下すると、ばねの付勢力が、弁に及ぼされる圧力の力に打ち勝って、圧力逃がし弁２０４が閉じる。したがって、代替実施形態における圧力逃がし弁２０４は、チャンバ１７４内の圧力に基づいて開閉するように構成され得る。
【００３４】
図４は、実施形態による電気リレーデバイス１００（図１に示す）のシェル２００の底面斜視図である。上壁２０２の底面２３２は開口部２３４を画定する。圧力逃がし弁２０４（図３に示す）は開口部２３４と位置合わせされて、圧力逃がし弁２０４がチャンバ１７４（図１に示す）と流れ連通するようになっている。図４に示すシェル２００の実施形態において、圧力逃がし弁２０４は、図３に示す実施形態のように２つのオリフィス２２０の横ではなく、２つのオリフィス２２０の間に位置する。場合により、シェル２００は、上壁２０２の底面２３２からチャンバ１７４内へ延びる内壁２３６を含む。内壁２３６は、チャンバ１７４を内部領域２３８と外部領域２４０とに細分する。
外部領域２４０は内部領域２３８の半径方向外側にある。内部領域２３８および外部領域２４０の両方が、内側ハウジング１０６（図１に示す）により画定されたチャンバ１７４内に位置することを理解されたい。固定コンタクト１０８（図１に示す）は、それぞれのポート２０６（図３）を通って内部領域２３８内へ延び、可動コンタクト１２４（図１）が内部領域２３８内で固定コンタクト１０８に係合するようになっている。オリフィス２２０および開口部２３４は、内部領域２３８とは位置合わせされない。このようにして、電気導体１９４（図１に示す）は、それぞれのオリフィス２２０を通って外部領域２４０内へ延びる。同様に、圧力逃がし弁２０４は開口部２３４を通って外部領域２４０と流れ連通する。
【００３５】
圧力逃がし弁２０４（図３に示す）は外部領域２４０と流れ連通して、固定コンタクト１０８（図１に示す）と可動コンタクト１２４（図１）とが、圧力逃がし弁２０４が開いた後にチャンバ１７４（図１）に入るおそれのある破片および他の汚染物質に晒されることを制限することができる。例えば、チャンバ１７４内の圧力が閾値設定圧力を超えたことによって圧力逃がし弁２０４が開くと、チャンバ１７４は外部環境から気密封止されなくなり、いくらかの汚染物質が圧力逃がし弁２０４を通ってチャンバ１７４に入ることが可能になる。内壁２３６は、必ずしも封止されたバリアではないが、バリアを提供し、汚染物質が内部領域２３８に入ること、固定コンタクト１０８および可動コンタクト１２４に損傷を与えること、または少なくとも電気リレーデバイス１００（図１に示す）の機能性および操作性を妨害することを防ぐことができる。したがって、電気リレーデバイス１００は、圧力逃がし弁２０４が開いてチャンバ１７４内の圧力を低下させる、チャンバ１７４内の圧力上昇後でも、機能し動作可能であるように構成されている。
【００３６】
上記の説明は例示的なものであり限定的なものではないことを理解されたい。例えば、上記の実施形態（および／またはその態様）を互いに組み合わせて使用してもよい。加えて、本発明の範囲から逸脱することなく、特定の状況または材料を本発明の教示に適応させるように多くの修正を行ってもよい。本明細書に記載の寸法、材料の種類、様々な部品の向き、様々な部品の数および位置は、ある実施形態のパラメータを定義するものであり、決して限定するものではなく、例示的な実施形態にすぎない。特許請求の範囲の趣旨および範囲内の多くの他の実施形態および修正が、上記説明を検討することにより当業者に明らかになろう。したがって、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲を、かかる特許請求の範囲が権利を与えられる均等物の全範囲と共に参照して決定されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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