JP4969974B2 - 開閉器 - Google Patents

Description

この発明は、回転により接点を開閉させる主軸と、前記主軸に連結され、蓄勢された力を前記主軸に伝えて回転させる駆動バネと、前記主軸に連結され、前記主軸の回転を緩衝する緩衝器とを備えた開閉器に関する。

従来、回転により接点を開閉させる主軸と、前記主軸に連結され、蓄勢された力を前記主軸に伝えて回転させる駆動バネと、前記主軸に連結され、前記主軸の回転を緩衝する緩衝器と、一端部が前記主軸に固定され、他端部が前記緩衝器に回動可能に連結された連結体とを備え、前記主軸が一方向に回動する間に、前記緩衝器内のピストンがシリンダ内で一方向にのみ移動する開閉器が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−１５０８９８号公報

しかしながら、このものの場合、接点が開位置から閉位置まで移動して主軸が一方向に回動する間、ピストンがシリンダ内を一方向にのみ移動するので、シリンダのストローク方向の寸法が長くなり、開閉器の小型化が困難であるという問題点があった。

この発明は、上述のような問題点を解決することを課題とするものであって、その目的は、シリンダのストローク方向の寸法を短くし、小型化することができる開閉器を提供するものである。

この発明に係る開閉器は、回転により接点を開閉させる主軸と、前記主軸に連結され、蓄勢された力を前記主軸に伝えて回転させる駆動バネと、前記主軸に連結され、前記主軸の回転を緩衝する緩衝器とを備えた開閉器において、一端部が前記主軸に固定され、他端部が前記緩衝器に回動可能に連結された連結体を備え、前記緩衝器は、ケースと、前記ケース内部に配置されたシリンダと、前記シリンダの内部に設けられ、摺動可能なピストンとを有し、前記シリンダの内部にはオイルが充填され、前記ピストンには、前記シリンダおよび前記ピストンにより区画された複数の空間を連通して、前記オイルが通過可能な貫通孔が形成され、前記主軸が一方向に回動する間に、前記ピストンが前記シリンダ内で一往復し、前記緩衝器は、前記ピストンのストローク方向が鉛直方向になるように配置され、前記ケースと前記シリンダとが一部材で構成されている。

この発明に係る開閉器によれば、シリンダのストローク方向の寸法を短くし、小型化することができる。

以下、この発明の各実施の形態を図に基づいて説明するが、各図において、同一または相当の部材、部位については、同一の符号を付して説明する。
実施の形態１．
図１は実施の形態１に係る開閉器１の全体構成を示す斜視図、図２（ａ）〜（ｃ）は図１の連結体３を示した説明図、図３は図１の緩衝器４の断面図である。
実施の形態１に係る開閉器１は、回転自在な主軸２と、一端部が主軸２の中間部に固定され、主軸２を中心に回動する連結体３と、この連結体３に主軸２と平行な回転軸３ａを介して回動自在に連結された緩衝器４とを備えている。
主軸２の一端部には、出力レバー５が主軸２と一体に固定され、この出力レバー５の先端には、第１の出力リンク６が回動自在に設けられている。
第１の出力リンク６の反出力レバー５側には、第２の出力リンク７が回動自在に設けられ、第２の出力リンク７の反第１の出力リンク６側には、図示しない接点の可動子が設けられている。
出力レバー５の上方および下方には、それぞれ第１のストッパー８および第２のストッパー９が設けられており、出力レバー５の可動範囲を規制している。

主軸２の反出力レバー５側には、周縁の一部が径方向外側へ突起した主軸レバー１０が固定されており、主軸２が回動すると、主軸２を中心にして主軸レバー１０も回動する。
主軸レバー１０の上側には、主軸レバー１０と当接可能なバネレバーピン１１が主軸２と平行に設けられている。
バネレバーピン１１の反主軸レバー１０側には、一端部がバネレバーピン１１を回動可能に保持した第１のバネリンク１２が設けられ、第１のバネリンク１２の他端部には、軸を介して第２のバネリンク１３が設けられている。
第２のバネリンク１３は、バネリンク固定軸１４を中心に回動可能である。
また、第２のバネリンク１３の反第１のバネリンク１２側には、一端部が第２のバネリンク１３と当接可能な駆動バネであるコイルバネ１５が設けられている。

バネレバーピン１１には、一端部がバネレバーピン１１を回動可能に保持したバネレバー１６が設けられており、バネレバー１６の他端部は、バネレバー回転軸１７を中心に回動可能となっている。
バネレバーピン１１の下方には、周縁の一部が径方向外側へ突起した蓄勢レバー１８が蓄勢レバー回転軸１９を中心に回転可能に設けられており、蓄勢レバー１８が回転するとバネレバーピン１１と当接する。

第１の歯車２０は、蓄勢レバー１８に対向し、蓄勢レバー回転軸１９を介して回転可能に設けられている。
第１の歯車２０の近傍には、第１の歯車２０と歯合する第２の歯車２１が設けられ、この第２の歯車２１は、モータ２２の駆動により回転する。

連結体３は、一端部が主軸２に固定された第１の緩衝器レバー２３と、第１の緩衝器レバー２３の他端部に回転結合部２４を介して回動可能に設けられた第２の緩衝器レバー２５とを有している。
第２の緩衝器レバー２５の反第１の緩衝器レバー２３側には、後述する緩衝器４のピストンロッド２６が回転軸３ａを介して設けられている。

緩衝器４は、円筒形状のケース２７と、ケース２７の内部に収納されたシリンダ２８と、このシリンダ２８の内部に摺動可能に設けられたピストン２９とを備えている。
ピストン２９は、シリンダ２８の側壁と接触しながら摺動する円盤状のピストン本体２９ａと、ピストン本体２９ａに固定されシリンダ２８の軸線に沿ってシリンダ２８外部まで延びたピストンロッド２６とを有している。
ケース２７の内部には、オイル３０が充填され、シリンダ２８内の上部には、空気層３１が形成されている。
空気層３１は、ピストンロッド２６がシリンダ２８内に押し込まれたときに、シリンダ２８内部に閉めるピストンロッド２６の体積変化分を空気層３１の圧縮や膨張により吸収するためである。
ピストンロッド２６側のケース２７の端面には、ピストンロッド２６を覆うようにしてシール３９が設けられている。
シール３９は、オイル３０がケースの端面とピストンロッド２６との間から漏れ出すのを防いでいる。

次に、実施の形態１に係る開閉器１の動作について説明する。
モータ２２を回転させると、第２の歯車２１が回転し、第２の歯車２１と歯合した第１の歯車２０も回転する。
第１の歯車２０の回転により、蓄勢レバー回転軸１９を介して、蓄勢レバー１８が回転する。
蓄勢レバー１８がバネレバーピン１１と当接し、さらに回転すると、バネレバーピン１１がバネレバー回転軸１７を中心に回動する。
バネレバーピン１１の回動により、第１のバネリンク１２を介して、第２のバネリンク１３がバネリンク固定軸１４を中心に回動し、コイルバネ１５の端部と当接し、コイルバネ１５を収縮する方向に押す。
蓄勢レバー１８が所定の角度以上に回転すると、蓄勢レバー１８からバネレバーピン１１が外れ、収縮したコイルバネ１５が一気に伸長し、その力により第１のバネリンク１２および第２のバネリンク１３を介して、バネレバーピン１１が回動する。
回動するバネレバーピン１１が、主軸レバー１０と当接し、さらに回動すると、主軸２が回動し、出力レバー５が第１のストッパー８と当接する方向に回動する。
出力レバー５が回動すると、出力レバー５と連結された第１の出力リンク６および第２の出力リンク７が上方へ移動して、接点である可動子が閉位置に移動する。

主軸２が回動すると、連結体３により、ピストンロッド２６が押し込まれ、ピストン本体２９ａが反主軸２側に移動する（図２（ａ）参照）。
このとき、シリンダ２８内部には、オイル３０が充填されているので、ピストン本体２９ａの反ピストンロッド２６側のオイル３０が圧縮され、シリンダ２８の側壁に形成された連通孔である貫通孔３２からシリンダ２８の外部へ押し出される。
一方、ピストン本体２９ａのピストンロッド２６側のオイル３０は膨張され、シリンダ２８の側壁に形成された貫通孔３２からシリンダ２８の内部へ吸引される。
このとき、オイル３０が貫通孔３２を通過するものの、貫通孔３２は小さく形成されているので、ピストンロッド２６には、押し込まれた力に対して反対方向の力が働く。
その結果、回転する主軸２に対して、緩衝器４が緩衝力を与える。
主軸２が回転を続けると、連結体３とピストンロッド２６とが一直線上に並ぶ。この時、シリンダ２８内では、ピストン本体２９ａがケース２７の端面と最も近接している（図２（ｂ）参照）。
さらに、主軸２が回転を続けると、ピストンロッド２６が連結体３により引き出され、ピストン本体２９ａはシリンダ２８内を主軸２側へ移動する（図２（ｃ）参照）。
このとき、貫通孔３２には、先ほど逆方向のオイル３０の流れが発生し、回転する主軸２に対して、緩衝器４が緩衝力を与える。
その後、ピストン本体２９ａがケース２７の主軸２側の端面と最も近接したところで、ピストン本体２９ａが停止する。また、同時に主軸２も停止する。

以上説明したように、実施の形態１に係る開閉器１によると、接点が閉位置から開位置へ移動し、主軸２が一方向に回転する間に、緩衝器４が一往復して、主軸２の回転を緩衝するので、シリンダ２８のストローク方向の寸法を短くすることができる。その結果、緩衝器４を小型化することができ、開閉器１全体を小型化することができる。また、緩衝器４を小型化することで、緩衝器４の開閉器１内におけるレイアウト性を向上させることができる。

なお、上記実施の形態１では、貫通孔３２がシリンダ２８の側壁に形成された緩衝器４について説明したが、勿論このものに限らず、貫通孔３２がピストン本体２９ａに形成された緩衝器４でもよく、また、シリンダ２８の側壁およびピストン本体２９ａの両方に形成された緩衝器４であってもよい。

また、上記実施の形態１では、接点の開位置および閉位置に対応して主軸２に固定された出力レバー５の可動範囲を規制する第１のストッパー８および第２のストッパー９が設けられた開閉器１について説明したが、勿論このものに限らず、ピストン本体２９ａがケース２７の端面と当接することで、出力レバー５の可動範囲を規制した開閉器１であってもよい。

実施の形態２．
図４（ａ）〜（ｃ）は実施の形態２に係る開閉器１の連結体３と緩衝器４との関係を示す説明図である。
実施の形態２に係る開閉器１は、主軸２に固定された第１の緩衝器レバー２３の反主軸２側に回転軸３ａを介して緩衝器４のピストンロッド２６が回動可能に連結されている。
ケース２７の反ピストンロッド２６側は、緩衝器回転軸３３を中心に回動可能となっている。
その他の構成は、実施の形態１と同様である。

実施の形態２に係る開閉器１によると、主軸２の回動にともない、緩衝器４が緩衝器回転軸３３を中心に回動するので、実施の形態１に係る開閉器１の回転結合部２４および第２の緩衝器レバー２５が不要となるので、より簡単な構成にすることができる。
また、緩衝器４が緩衝器回転軸３３を中心に回動するので、ピストンロッド２６に径方向の力が作用しにくくなるので、ピストンロッド２６とシリンダ２８との接触、摩擦などが発生しにくくなり、耐久性を向上させることができる。

実施の形態３．
図５は実施の形態３に係る開閉器１の緩衝器４内部の断面図である。
実施の形態３に係る開閉器１の緩衝器４は、シリンダ２８の側壁に加えピストン本体２９ａにも貫通孔３２が形成されている。
ピストン本体２９ａのピストンロッド２６側には、貫通孔３２を覆うようにした逆止弁３４が設けられている。
逆止弁３４は、ピストン本体２９ａ近傍をピストンロッド２６の軸線方向に沿って移動可能な可動弁３５と、この可動弁３５の反ピストン本体２９ａ側に設けられたコイルバネ３６と、このコイルバネ３６の反可動弁３５側に設けられたバネ押さえ３７とを有している。
その他の構成は、実施の形態２と同様である。

次に、実施の形態３に係る開閉器１の動作について説明する。
主軸２が回動し、ピストンロッド２６が押し込まれ、ピストン本体２９ａがシリンダ２８内部を反主軸２側へ移動すると、ピストン本体２９ａの反ピストンロッド２６側のシリンダ２８内部にあるオイル３０がシリンダ２８に形成された貫通孔３２およびピストン本体２９ａに形成された貫通孔３２を通じて押し出される。
主軸２がさらに回動して、ピストンロッド２６がケース２７の端面まで届き、その後、逆方向にピストンロッド２６が移動すると、シリンダ２８に形成された貫通孔３２を通じて、ピストン２９の反ピストンロッド２６側のシリンダ２８内部にオイル３０が流入するものの、ピストン本体２９ａに形成された貫通孔３２には、逆止弁３４により、オイル３０が通過せず、緩衝器４による緩衝力は増大する。

以上説明したように、実施の形態３に係る開閉器１によると、貫通孔３２の近傍には、逆止弁３４が設けられているので、ピストン本体２９ａが反主軸２側に移動する場合より主軸２側へ移動する場合の方が、主軸２に与える緩衝力が大きくなる。その結果、開閉器１の開動作の開始直後では、主軸２に与える緩衝力を小さく、開動作が終了する間際では、主軸２に与える緩衝力を大きくすることができる。

また、接点の開動作の開始間際では、主軸２に与える緩衝力を小さいので、コイルバネ１５の蓄勢力を小さくでき、コイルバネ１５を小型化することができる。

なお、上記実施の形態３では、可動弁３５とコイルバネ３６とバネ押さえ３７とを有した逆止弁３４について説明したが、勿論このものに限らず、例えば、可動弁とコイルバネとの両方の機能を有する板バネを用いた逆止弁３４であってもよい。

実施の形態４．
図６は実施の形態４に係る開閉器１の連結体３および緩衝器４を示した説明図、図７は図６の緩衝器４の断面図である。
実施の形態４に係る開閉器１は、連結体３および緩衝器４が主軸２の下方に設けられており、シリンダ２８がほぼ鉛直方向に設けられている。
緩衝器４は、シリンダ２８とケース２７との間には、隙間がなく、シリンダ２８とケース２７とが一部材で形成されている。
ピストン本体２９ａには、オイル３０が通過可能な貫通孔３２が形成されている。
シリンダ２８内部の上部には、空気層３１が形成されている。
その他の構成は、実施の形態２と同様である。

以上説明したように、実施の形態４に係る開閉器１によると、緩衝器４がほぼ鉛直方向に沿って設けられているので、緩衝器４内部の空気層３１がシリンダ２８の上面付近に形成される。したがって、貫通孔３２に空気が通過することがないので、実施の形態１に係る開閉器１のようにシリンダ２８とケース２７との間に隙間を設ける必要がなく、両者を一部材で形成することができる。その結果、緩衝器４をさらに簡単な構成とすることができ、開閉器１を小型化することができる。

実施の形態５．
図８（ａ）〜（ｃ）は、実施の形態５に係る開閉器１の連結体３と緩衝器４との関係を示す説明図である。
実施の形態５に係る開閉器１は、連結体３が扇形をした連結板３８であり、この連結板３８には、ピストンロッド２６の端部を案内する案内部３８ａが形成されている。
案内部３８ａは、中間部が最も主軸２に近づくように形成されている。
ピストンロッド２６の端部は、案内部３８ａに摺動可能に係合している。
その他の構成は、実施の形態１と同様である。

次に、実施の形態５に係る開閉器１の動作について説明する。
主軸２が回動すると、同時に連結板３８が回動する。
連結板３８が回動すると、まず、案内部３８ａと主軸２との距離が徐々に短くなる。その結果、ピストンロッド２６の端部が主軸２側へ引き出され、ピストン本体２９ａはシリンダ２８内を主軸２側へ移動する（図８（ａ）参照）。
ピストンロッド２６の端部が、案内部３８ａの中で、最も主軸２に近い位置まで移動すると、ピストン本体２９ａはシリンダ２８内の主軸２側の端面に当接する（図８（ｂ）参照）。
さらに、主軸２が回動し続けると、連結板３８が回動して、ピストンロッド２６の端部は、主軸２から離れる方向に移動するので、ピストン本体２９ａはシリンダ２８内を反主軸２側へ移動する（図８（ｃ）参照）。
ピストンロッド２６の端部が案内部３８ａの端部まで移動すると、ピストン２９はシリンダ２８内の反主軸２側の端面に当接する。

以上説明したように、実施の形態５に係る開閉器１によると、連結体３は、案内部３８ａが形成された連結板３８であるので、実施の形態１に係る開閉器１より構成を簡単にすることができる。

なお、上記各実施の形態では、コイルバネ１５を蓄勢するためにモータ２２を備えた開閉器１について説明したが、勿論、モータ２２がなく、手動でコイルバネ１５を蓄勢できるハンドルを備えた開閉器１であってもよい。

また、連結体３を緩衝器４のピストン２９と連結させた開閉器１について説明したが、連結体３を緩衝器４のケース２７と連結させた開閉器１であってもよい。この場合、ピストン２９を固定させ、ケース２７を摺動させる。

実施の形態１に係る開閉器の全体構成図である。 図２（ａ）〜（ｃ）は図１の連結体を示した説明図である。 図１の緩衝器の断面図である。 図４（ａ）〜（ｃ）は実施の形態２に係る開閉器の連結体と緩衝器との関係を示す説明図である。 実施の形態３に係る開閉器の緩衝器の断面図である。 実施の形態４に係る開閉器の連結体と緩衝器との関係を示す説明図である。 図６の緩衝器の断面図である。 図８（ａ）〜（ｃ）は実施の形態５に係る開閉器の連結体と緩衝器との関係を示す説明図である。

符号の説明

１ 開閉器、２ 主軸、３ 連結体、３ａ 回転軸、４ 緩衝器、５ 出力レバー、６ 第１の出力リンク、７ 第２の出力リンク、８ 第１のストッパー、９ 第２のストッパー、１０ 主軸レバー、１１ バネレバーピン、１２ 第１のバネリンク、１３ 第２のバネリンク、１４ バネリンク固定軸、１５ コイルバネ、１６ バネレバー、１７ バネレバー回転軸、１８ 蓄勢レバー、１９ 蓄勢レバー回転軸、２０ 第１の歯車、２１ 第２の歯車、２２ モータ、２３ 第１の緩衝器レバー、２４ 回転結合部、２５ 第２の緩衝器レバー、２６ ピストンロッド、２７ ケース、２８ シリンダ、２９ ピストン、２９ａ ピストン本体、３０ オイル、３１ 空気層、３２ 貫通孔、３３ 緩衝器回転軸、３４ 逆止弁、３５ 可動弁、３６ コイルバネ、３７ バネ押さえ、３８ 連結板、３８ａ 案内部、３９ シール。

Claims (5)

1. 回転により接点を開閉させる主軸と、
   前記主軸に連結され、蓄勢された力を前記主軸に伝えて回転させる駆動バネと、
   前記主軸に連結され、前記主軸の回転を緩衝する緩衝器とを備えた開閉器において、
   一端部が前記主軸に固定され、他端部が前記緩衝器に回動可能に連結された連結体を備え、
   前記緩衝器は、ケースと、
   前記ケース内部に配置されたシリンダと、
   前記シリンダの内部に設けられ、摺動可能なピストンとを有し、
   前記シリンダの内部にはオイルが充填され、
   前記ピストンには、前記シリンダおよび前記ピストンにより区画された複数の空間を連通して、前記オイルが通過可能な貫通孔が形成され、
   前記主軸が一方向に回動する間に、前記ピストンが前記シリンダ内で一往復し、
   前記緩衝器は、前記ピストンのストローク方向が鉛直方向になるように配置され、
   前記ケースと前記シリンダとが一部材で構成されていることを特徴とする開閉器。
2. 前記緩衝器の反主軸側は、前記主軸と平行な緩衝器回転軸を中心に回動自在であることを特徴とする請求項１に記載の開閉器。
3. 前記貫通孔は複数形成され、
   少なくとも１つの前記貫通孔には、逆止弁が設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の開閉器。
4. 前記連結体は、前記緩衝器の一端部が摺動可能に係合する案内部が形成された連結板であることを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の開閉器。
5. 前記緩衝器は、前記接点の開位置および閉位置で、前記ピストンが前記ケースの端面と当接し、前記ピストンの運動を規制することを特徴とする請求項１ないし請求項４の何れか１項に記載の開閉器。

Images