CN101154525B - 旋转开关 - Google Patents

Abstract

一种旋转开关，涉及开关，用于检测支架相对于机车车体的状态。包括：外壳，具有环形外壁从而形成环形凹槽；环绕着环形凹槽的中心轴可旋转地支撑在外壳上的转子；多个圆弧形的固定触点被设置在环形凹槽的底面；设置在转子上，并且在转子相对于外壳旋转之后通过固定触点连接和断开的活动触点；和电缆拉出部，通过该电缆拉出部，包括多个分别连接到至少固定端子的电缆从外壳出拉出。转子具有U形连接器，U形连接器固定枢轴地安装在车体上的支架的端部，使得转子的旋转对应于支架关于固定部分的旋转。本发明能够降低成本，并能够检测关于诸如与机车车体的支架相关的固定部分的活动部分的状态。

Description

旋转开关

技术领域

本发明涉及一种旋转开关。

背景技术

通常，所提供的旋转开关包括具有固定触点的外壳和具有活动触点的转子。与固定触点连接和断开的活动触点，在通过固定触点连接和断开活动触点的方向上被旋转地支撑在外壳上(例如，日本开平专利申请No.2004-231094)。

例如，如图15和16所示，具有上述结构的旋转开关100连接到机车中车体110和支架120之间的接合处，以便检测支架120的竖起状态。当支架120在机车停止期间竖起时，不能够起动机车的发动机，从而能够通过使支架120竖起来阻止发动机的起动。

如图16所示，支架120通过螺栓130枢轴地连接到车体110。旋转开关100的外壳101包括提供固定触点(未示出)和一部份转子103的主体102，从其中拔出电连接到固定触点和活动触点的电缆140的电缆拉出部104，和通过电缆拉出部104固定从车体110突出的突起111的固定部105。外壳101通过固定位于电缆拉出部104和固定部105之间的突起111连接车体110。转子103通过螺丝钉131被拧紧到支架120来连接支架120，螺丝钉131被拧紧在支架110上的螺钉孔132中。当支架120按图15中的箭头A1所示的方向相对于车体110旋转时，转子103对支架120起作用并且相对于外壳101旋转，基于支架120是否竖起来切换触点的状态(活动触点与固定触点的连接)。而且，在和车体110上的突起111相同的方向上突出的突起121被设置在支架120上。连接弹簧133设置于位于车体110上的突起111和位于支架120上的突起121之间。由于连接弹簧133是由拉伸弹簧制成的，支架120无论是在机车停止期间竖起还是在采用连接弹簧133拉力期间都能维持其状态。

用来将转子100固定到支架120的、螺丝钉131穿透的螺钉插入孔103a，每当支架120改变其状态时，都会受到压力，从而设置圆柱形的金属元件103b来形成具有转子103插入模塑的螺钉插入孔103a的内表面，以加固螺钉插入孔103a。然而，在转子103中使用金属元件103b时，制造费用相对增加。

图17示出了传统旋转开关100的外壳101的主体102中固定触点的构造。具有垂直于其深度方向的圆形截面的环形凹槽102a设置在外壳101的主体102上。多个(例如两个)圆弧形的固定触点106A和106B沿着环形凹槽102a的周边排列。当转子103在环形凹槽102a的中心轴上相对于主体102旋转时，在转子103旋转之后，活动触点(未示出)在接触对应于支架120竖起时位置的固定触点106A的位置和接触对应于支架120折起时位置的固定触点106B的位置之间移动。

由于固定触点106A和106B沿着环形凹槽102a的周边排列，通过使每个固定触点106A和106B的一部分嵌入在环形凹槽102a的周边，固定触点106A和106B能够被牢固地固定在外壳101的主体102上。另外，在制造旋转开关100的过程中，能够通过环形凹槽102a的内表面来定位固定触点106A和106B。

当为了保证固定触点106A和106B之间的电绝缘而扩大固定触点106A和106B之间的距离D1时，活动触点在切换触点中落入固定触点106A和106B之间的间隙，从而发生故障。

在图17所示的例子中，凹槽102c设置于环形凹槽102a底面102b上的固定触点106A和106B之间，以保证在固定触点106A和106B之间沿着环形凹槽102a底面102b的漏电路径D2，而无需扩大固定触点106A和106B之间的距离D1。然而，根据这种传统构造，不可能保证沿着环形凹槽102a周边的漏电路径D3。

发明内容

本发明是为了解决上述传统旋转开关的问题，本发明的一个目的是提供一种旋转开关，其易于连接到要被检测的不同类型的物体，从而检测关于诸如与机车车体的支架相关的固定部分的活动部分的状态。

根据本发明一个方面的旋转开关包括：具有固定触点并且连接物体的固定部分的外壳；具有与固定触点连接和断开的活动触点的转子，该转子围绕着中心轴可旋转地支撑在外壳上，并且连接物体的活动部分，其中该转子具有U形连接器，U形连接器固定活动部分的旋转轴附近的活动部分的端部，该活动部分枢轴地安装在固定部分上，使得转子的旋转对应于活动部分相对于固定部分的旋转。

根据U形连接器，能够将本发明的旋转开关应用于多种类型的物体，例如具有相对于车体的不同旋转轴位置的支架或各种形状的支架的机车。

优选地，转子是由合成树脂制成；U形连接器具有垂直于活动部分的旋转轴从转子凸缘的边缘向上突出的U形突起；并且U形突起的两个端部直接接触活动部分。

此外，优选的，形成U形突起的两个端部，使得它们彼此面对的内表面之间的距离朝着连接器的末端逐渐变窄。

此外，优选的，形成与U形突起的两个端部相比更薄的U形突起的中心部分，以便在U形连接器和活动部分之间提供间隙。

附图说明

下面参考附图来描述本发明。应当注意所示的所有附图都是为了说明本发明的技术原理或其实施例，其中：

图1是示出根据本发明一个优选实施例的旋转开关构造的横截面图；

图2是示出旋转开关构造的分解透视图；

图3是示出旋转开关外壳主要部分的平面图；

图4是示出外壳主体详细构造的部分截面透视图；

图5是示出旋转开关固定触点详细构造的部分截面透视图；

图6是示出旋转开关固定触点和外壳主体的详细构造的平面图；

图7是示出旋转开关活动触点构造的透视图；

图8是示出旋转开关转子详细构造的透视图；

图9A和9B是分别示出转子的外部转子构造的平面图和仰视图；

图10是示出外部转子构造的截面图；

图11是示出旋转开关电缆拉出部构造的侧视图；

图12是示出旋转开关电缆拉出部构造的透视图；

图13是示出封装前旋转开关电缆拉出部构造的透视图；

图14是示出封装前旋转开关电缆拉出部构造的透视图，其是从不同于图13的方向来观察；

图15是示出旋转开关使用模式例子的透视图；

图16是示出连接旋转开关到机车主体和支架的构造的透视图；

图17是示出传统旋转开关固定触点构造的透视图。

具体实施方式

参考附图描述了根据本发明一个优选实施例的旋转开关。图1是根据本发明一个实施例的旋转开关1的横截面，图2是旋转开关1的分解透视图。在下文中，“向上”和“向下”是以图1为基础来描述的。

如图1和2所示，旋转开关1包括外壳2和可旋转地支撑在外壳2上的转子3。外壳2进一步包括具有环形凹槽20的圆柱形主体21，电缆拉出部22，和固定部23。转子3进一步包括设置在环形凹槽20中的内部转子31，机械地连接内部转子31的外部转子32，固定在内部转子31上并且和内部转子31一起旋转的活动触点33，和第一油封装置61，滑板62和第二油封装置63。例如，内部转子31和外部转子32分别是由合成树脂制成。

图3是外壳2的主体21的平面图。图4是示出主体21详细构造的部分透视图。

主体21具有环形外壁21a，沿着插入孔20a的开孔形成的环形内壁21b，环形底壁21c和插入孔21，使得环形凹槽20形成在外壁21a和内壁21b之间。多个，例如，两个固定触点41A和41B被固定在主体21的底壁21c上。例如，每个固定触点41A和41B都是由金属制成的，并且具有在向上方向观察到的扁平圆弧形。固定触点41A和41B连接到沿着外壁21a内表面(即，环形凹槽20的外部周边)的相同圆周上的底壁21c的上表面(即，环形凹槽20的底面)。

具有集中地安置在固定触点41A和41B内部的环形部51a，和从环形部51a向外突出的突起部51b的第一接线端子51，被进一步固定在主体21的底部21c。第一接线端子的环形部51a连接到沿着内壁21b外表面(即，环形凹槽20的内部周边)的底壁21c的上表面。例如，第一接线端子51是由诸如金属的导体材料制成。第一接线端子51突起部51b朝着环形凹槽20的外部周边延伸，并且被固定在固定触点41A和41B之间的间隙20c中。而且，凹槽20b，20c和20d被设置在第一接线端子51和各自的固定触点41A和41B之间以及环形凹槽20底面上的固定触点41A和41B的端面41c和41d之间，从而保证它们之间的漏电路径。

如图4所示，第一接线端子51和固定触点41A和41B通过夹物模压被固定在外壳2的主体21上。第一接线端子51环形部51a的内部周边的边缘被嵌入在主体21的内壁21b中。固定触点41A和41B的外沿分别被嵌入在主体21的外壁21a中。

固定触点41A和41B分别具有矩形的断流器40A和40B。图5和6分别示出了断流器40A和40B的详细构造。

固定触点41A的断流器40A位于远离突起部51b面对固定触点41B的固定触点41A的端面41c和面对环形凹槽20周边的固定触点41A的外部周边之间的拐角。类似的，固定触点41B的断流器40B位于远离突起部51b面对固定触点41A的固定触点41B的端面41d和面对环形凹槽20周边的固定触点41B的外部周边之间的拐角。根据断流器40A和40B，能够保证沿着环形凹槽20外部周边的漏电路径D3，即使固定触点41A和41B之间的距离D1(或间隙20d的宽度)是狭窄的，以免活动触点42在切换接触中落入固定触点41A和41B之间的间隙20d。

另外保证沿凹槽20底面的漏电路径位于第一接线端子51的环形部51a和固定触点41A和41B之间以及固定触点41A和41B之间。此外，凹槽20b能够起到扫入磨损粉末到其中的空间的作用，即使磨损粉末在活动触点42和固定触点41A和41B的滑动触点中或在第一接线端子51和第二接线端子52的滑动触点中产生时(参考图7)。此外，凹槽20b能够起到集中诸如油脂的润滑油到其中的空间的作用。

图7示出了旋转开关1的活动触点33的详细构造。在转子3相对于外壳2旋转之后，通过固定触点41A和41B连接和断开的活动触点42被设置在活动触点33上。活动触点42被设置在位于活动触点33下表面上(图7中的上表面)的压力弹簧34之下的三个区域中的一个区域上，第二接线端子52被设置在其余两个区域上以，分别弹性地接触第一接线端子51。根据这种构造，弹性地和活动触点42接触的固定触点41A和41B中的一个通过活动触点33电连接到第一接线端子51。

如图1和2所示，电缆70从外壳2的电缆拉出部22中拉出。电缆70具有三个内部电缆(未示出)，例如，内部电缆的焊心分别电连接到固定触点41A和41B以及第一接线端子51。活动触点42的触点压力和位于固定触点41A和41B上的第二接线端子52的触点压力通过压力弹簧34的弹力来提供。和第二接线端子52相比，活动触点42稍微靠近活动触点33的外部周边。

图8是转子3的透视图。图9A和9B分别是外部转子32的平面图和仰视图。图10是外部转子32的截面图。

内部转子31具有扁平环形的主框架31a，从主框架31a的上表面向上突起并且从主框架31a的下表面向下突起的圆柱形空心轴31b，和从主框架31a的上表面向上突起的圆柱形连接部31c。如图1所示，一部分转子3被设置在外壳2的主体21中。

例如，环形的活动触点33是由诸如金属的导体材料制成，并且环绕着连接到主框架31a下表面的空心轴31b。多个，例如，三个连接孔33d形成在活动触点上以便在向下方向中穿过活动触点33。和连接孔33d相同数量的连接突起31d，从内部转子31的主框架31a的下表面向下突起形成。通过插入连接突起31d到连接孔33d，活动触点33结合内部转子31一起旋转。三个压力弹簧34是压力卷簧，分别以120度的角间隔被设置在活动触点33的上表面上。压力弹簧34和内部转子31中的主框架31a的下表面弹力接触导致活动触点33相对于内部转子31向下推动。

外部转子32包括具有圆柱形的底部并且在其上表面有一个开孔的主框架32a，从主框架32a的上边缘向外突起的凸缘32b，和具有从凸缘32b边缘向上突出的U形突起的连接器32c。外部转子32通过超声焊接或激光焊接连接到内部转子31，例如，在外部转子32被插入到内部转子31中的连接部31c的情况中。其中插入内部转子31的轴31b的插入孔32d，以向上方向形成在外部转子32中的主框架32a的底部上。

外部转子32的U形连接器32c的两个端部32e和32f，固定枢轴地安装在主体110(参见图15和16)上的支架120的末端，从而转子3对支架120起作用。形成和直接接触支架120的连接器32c的两个端部32e和32f相比更薄的连接器32c的中心部分32g，以便提供连接器32c和支架120之间的间隙。而且，形成连接器32c的两个端部32e和32f使得彼此相对的两端部的内表面之间的距离朝着连接器32c的末端逐渐变窄。

例如，环形的并且由合成橡胶制成的第一油封装置61，被设置在内部转子31主框架31a的上表面和外部转子32凸缘32b的下表面之间，从而阻止雨水或诸如油脂的润滑油渗漏流入转子3和外壳2之间的间隙。环形的并且由金属制成的滑板62被进一步设置在内部转子31的主框架31a和第一油封装置61之间，从而减少了内部转子31和第一油封装置61之间的摩擦。

此外，圆形的插入孔20a形成在外壳2主体21的底壁21c的中心。向下突出形成的环形突起21d使插入孔20a封闭在外壳2的下表面。内部转子31的空心轴31b被插入到插入孔20a，使得转子3枢轴地支撑在外壳2上。拧紧在支架120的螺钉孔(未示出)中的螺丝钉75被插入到内部转子31的轴31b的中心孔中。螺丝钉75具有大小和形状不能通过配置在外壳2下面的插入孔20a的凸缘76。

例如，环形的并且由合成橡胶制成的第二油封装置63被设置在插入孔20a的内部周边和内部转子31的空心轴31b之间，从而阻止雨水或诸如油脂的润滑油渗漏流入转子3和外壳2之间的间隙。径向向外突出的凸缘63a形成在轴向中的第二油封装置63的外部的末端。凸缘63a被固定在外壳2的下表面和凸缘76的上表面之间，从而防止第二油封装置63在上下方向中相对于外壳2的移位。

由于转子3是由合成树脂制成的，使得其制造成本和按照传统方式在转子3和支架120之间使用金属元件的连接器相比减少了。

而且，连接器32c形成为具有U形，且具有固定支架120的两个端部32e和32f，因此连接器32c的机械强度和只通过固定支架120的部分形成的连接器32c的情况相比提高了。

此外，由于形成了连接器32c的两个端部32e和32f，使得它们内表面之间的距离朝着连接器32c的末端逐渐变窄，间隙被设置在连接器32c的内表面和支架120之间，从而，能够将本发明的旋转开关应用到具有相对于车体110不同旋转轴位置的支架120或各种形状的支架120的各种类型的机车。

随后，描述外壳2的电缆拉出部22的详细构造。

由于旋转编码器1连接到机车中车体110和支架120之间的接合处，可以施加外力到电缆拉出部22，因此，当施加的外力很大时，电缆70内部电缆的焊心可能被破损。另外，为了减少旋转编码器1的制造成本，优选的，内部电缆的焊心易于被连接到连接固定触点41A和41B和第一连接触点51的端子。而且，优选的增加焊心和端子之间的连接稳定性，从而检测支架120关于主体110的状态。

图11和12分别示出了电缆拉出部22的外观。图13和14分别示出了在封装之前电缆拉出部22的主要部分。

如上所述，电缆70具有三个内部电缆，三个内部电缆分别电连接到固定触点41A和41B以及第一接线端子51。在图13和14中，示出了两个内部电缆71，从而清楚地理解电缆拉出部2中端子的构造。每个内部电缆71通过由导体材料制成的磁心电缆72来形成，例如金属和用于涂敷焊心72外表面的绝缘涂料73。

电缆拉出部22包括由合成树脂制成的端子底座80和由金属制成的并且固定在端子底座80上的端子90。例如，绝缘涂料73脱落的每个焊心72的前端通过电阻焊接电的和机械的连接到端子81。如图13所示，例如，端子底座80和外壳2一起整体形成。

端子底座80具有大致上为立方体的主体81，凹槽82形成在主体81的上表面上。三个端子90固定在凹槽82的底面，从而纵向地配置在主体81中。如图14所示，开孔83形成在安置在主体81前端的固定部84上，使得内部电缆70能够通过开孔83插入到凹槽82。另外，诸如半圆凹槽的三个内部电缆导管85，形成在开孔83的内部周边上，每个都引导一部分绝缘涂料未脱落的内部电缆71。使主体81的固定部84的前下边缘倾斜。

如图13所示，三组焊心导管(突起)86形成在凹槽82底面上的端子90的两面。从而固定每个内部电缆72的焊心71在焊心导管86的侧壁之间。即，焊心72通过焊心导管86在焊心的径向中从两侧导出。在焊心72的前端部分由焊心导管86引导的情况下，焊心72的前端部分和端子90通过电阻焊接电的和机械的彼此连接。

端子底座80具有形成在主体81的后部的凸缘87，从而在垂直于焊心72中心轴的方向中沿着主体的外部周边向外突出。当使用封装材料封装具有端子90的端子底座80和内部电缆70时，凸缘78起到阻塞物的作用以阻止诸如合成树脂的封装材料流入。

将焊心72连接到端子90之后，具有端子底座80的外壳2通过电缆70的内部电缆71被插入到模具中，封装材料例如通过喷射模塑法被填入模具中。如图11和12所示，通过由封装材料制成的封装体91来封装端子底座80和内部电缆71。凸缘87不通过封装体91进行封装。

在封装处理中，由于凸缘87起到封装材料流动的阻塞物的作用，通过凸缘87限制封装材料流入区域，从而，封装材料不会流入凸缘87的凹面。换句话说，不存在从凸缘87的凹面迅速突起的焊触点。封装体91具有立方形的底座部分92并且封装端子底座80，而不是凸缘87和端子90，轴套部分93从底座部分92的前面连续地形成来密封内部电缆71。轴套部分93具有位于其外表面上的内部电缆71圆周方向中的多个凹部94。

在轴套部分93中，靠近底座部分92的部分93a的形状比轴套部分93的其他部分93b长。另外，尺寸大于轴套部分93的保护装置96进一步和封装体91一起整体形成，并且通过封装材料延续到轴套部分93，使得内部电缆71被保护装置96保护在未覆盖封装体5的区域中。保护装置96的后部覆盖封装体91的轴套部分93的前端。仅供参考，与轴套部分无关的管状保护器通常连接到轴套部分的前端。根据这种构造，通过封装处理同时执行保护装置96的形成和固定。

封装材料具有延长柔性，不会使内部电缆71中的焊心72发生破损。希望使用人造橡胶作为组成封装体91的封装材料，因为和使用比人造橡胶柔性弱一点的材料的情况相比，它更容易改变电缆70的拉出方向。

根据上述构造，由于保护轴套部分93的保护装置96的形成和固定阻止了雨水侵入到靠近端子90的部分，并且通过形成封装体91同时实现内部电缆71，和使用轴套元件以及独立元件的保护器情况相比，能够减少电缆拉出部22的制造成本。

此外，由于设置了凸缘87，不必在喷射模塑法中通过封装材料的压力来控制封装材料流入的区域。因此，能够放松模塑封装体91的条件，并且和用于模塑封装材料的端子底座91上不提供凸缘的情况相比，使端子底座91的封装变得更容易，因此电缆拉出部22的封装处理变得更容易。另外，由于通过提供凸缘24能够增大喷射模塑法中封装材料的压力，能够使接触端子底座91的封装材料更牢固地位于模具中。因此，使高温的封装材料接触端子底座91，能够提高端子底座91和封装材料之间的粘附度，并且提高封装的效果。

而且，当内部电缆71的焊心72引入到端子90上时，通过焊心导管86和内部电缆导管85来引导内部电缆71，使得内部电缆71的焊心72连接到端子90变得更容易。当内部电缆71的焊心72被引入到端子90上时，通过焊心导管86和内部电缆导管85来阻止内部电缆71的移位，从而保证焊心72和端子90连接的可靠性。

此外，即使当内部电缆71的每个焊心72，都由多个良好的电缆组成时，并且当未准备诸如用于阻止焊心72散开的焊接时，能够通过焊心导管86阻止焊心72散开。

尽管，在上述实施例中，两个断流器40A和40B形成在固定触点41A和41B上从而彼此面对，优选的至少一个固定触点41A或41B具有矩形断流器40A或40B，矩形断流器40A或40B位于面对另一个固定触点41B的固定触点41A的端面，和面对外壳2外壁的内表面的固定触点41A的外部周边之间的拐角，从而保证沿着外壳2主体21的外壁21a内表面的漏电路径具有一预定距离。

本申请是基于2006年9月26日于日本提交的日本专利申请2006-261504，2006-261505，2006-261506和2006-261507，这里并入其内容作为参考。

尽管参考附图通过举例的方式充分地描述了本发明，应当理解各种变化和修改对于本领域的技术人员是清楚的。因此，不脱离本发明范围以别的方式进行的这种改变和修改，都应该解释为这里所包括的。

Claims (2)

1.一种旋转开关包括：

具有固定触点并且连接物体的固定部分的外壳；以及

具有与固定触点连接和断开的活动触点的转子，该转子围绕着中心轴可旋转地支撑在外壳上，并且连接物体的活动部分，其中

该转子具有U形连接器，U形连接器固定活动部分的旋转轴附近的活动部分的端部，该活动部分枢轴地安装在固定部分上，使得转子的旋转对应于活动部分相对于固定部分的旋转；

该转子是由合成树脂制成；

该U形连接器具有垂直于活动部分的旋转轴从转子凸缘的边缘向上突出的U形突起；

该U形突起的两个端部直接接触活动部分；

形成U形突起的两个端部，使得它们彼此面对的内表面之间的距离朝着连接器的末端逐渐变窄。

2.根据权利要求1所述的旋转开关，其中：

形成和U形突起的两个端部相比更薄的U形突起的中心部分，以便设置U形连接器和活动部分之间的间隙。

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