(57)【要約】【課題】ローラコンタクトを備えた切換スイッチにおいて、ローラコンタクトの転動を円滑にし、ローラコンタクトと集電コンタクト及び固定コンタクトとの間の接触抵抗を低減する。【解決手段】円弧状の集電コンタクト１１と、集電コンタクトの径方向の外側に並べて配置された一連の固定コンタクト１２と、集電コンタクト１１の電極面上を周方向に転動しつつ一連の固定コンタクトに順次接触するローラコンタクト１６とを備えた切換スイッチにおいて、ローラコンタクト１６を截頭円錐状に形成し、ローラコンタクトが集電コンタクト１１及び固定コンタクト１２の電極面上を転動する際に、ローラコンタクトと電極面との間にスリップが生じないようにローラコンタクト１６の大径側の半径と小径側の半径とを設定する。【選択図】    図１
2010186719.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心軸線の回りを回転するように支持されて一方向及び他方向に回転するように操作される回転軸と、前記回転軸に後端部が取り付けられて前記回転軸の回転に伴って回動するアームと、前記回転軸の軸線方向に沿う方向に向いた電極面を有して前記回転軸の中心軸線を中心とする円弧に沿って前記回転軸の周りに並べて配置された複数の固定コンタクトと、前記アームの先端に回転自在に支持されて前記アームの回動に伴って前記複数の固定コンタクトの電極面上を順次転動するローラコンタクトとを備えて、前記ローラコンタクトの転動により該ローラコンタクトが接触する固定コンタクトを切り換える切換スイッチにおいて、
前記ローラコンタクトは、中心軸線を回転中心として回転する截頭円錐状の回転体からなっていて、その小径側端部を前記回転軸側に向けた状態で前記アームに回転自在に支持され、
前記ローラコンタクトが転動する領域の内縁を規定する円弧の半径をｒ1、前記ローラコンタクトが転動する領域の外縁を規定する円弧の半径をｒ2、前記ローラコンタクトの小径側の端部の半径及び大径側の端部の半径をそれぞれｒi及びｒoとしたときに、（ｒi／ｒ1）＝（ｒo／ｒ2）の関係が成立するように、前記ｒ1，ｒ2，ｒi及びｒoが設定されていること、
を特徴とする切換スイッチ。
【請求項２】
各固定コンタクトの厚み方向の両端面が各固定コンタクトの一対の電極面となっており、
前記ローラコンタクトは一対設けられて、該一対のローラコンタクトが各固定コンタクトの一対の電極面にそれぞれ接触し得るように配置され、
前記一対のローラコンタクトを互いに接近する方向に付勢して前記ローラコンタクトと各固定コンタクトの電極面との間に接触圧力を付与する接圧付与機構が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の切換スイッチ。
【請求項３】
各ローラコンタクトはその中心軸線を前記絶縁回転軸の中心軸線と直交させた状態で配置され、
各固定コンタクトの各電極面は、各電極面上を転動するローラコンタクトの外周面と逆方向に傾斜した円錐面となっていて、各電極面に各ローラコンタクトの外周面が線接触するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の切換スイッチ。
【請求項４】
各固定コンタクトの各電極面は、前記回転軸の中心軸線と直交する平面上に位置するように設けられ、
前記固定コンタクトの各電極面上を転動するローラコンタクトは、前記固定コンタクトの各電極面に線接触するように、その中心軸線を前記回転軸の中心軸線と直交する平面に対して前記ローラコンタクトの外周面の中心軸線に対する傾斜角αに等しい角度だけ傾斜させた状態で配置されていることを特徴とする請求項２に記載の切換スイッチ。
【請求項５】
中心軸線の回りを回転するように支持されて一方向及び他方向に回転するように操作される回転軸と、前記回転軸に後端部が取り付けられて前記回転軸の回転に伴って回動するアームと、前記回転軸の中心軸線の方向に沿う方向に向いた電極面を有して前記回転軸の中心軸線を中心とする円弧に沿って伸びるように配置された円弧状または環状の集電コンタクトと、前記集電コンタクトの電極面と同じ側に向いた電極面を有して、前記集電コンタクトの周方向に並べた状態で前記集電コンタクトの径方向の外側に配置された複数の固定コンタクトと、前記アームの先端に回転自在に支持されて、前記アームの回動に伴って前記集電コンタクトの電極面上を転動すると共に前記複数の固定コンタクトの電極面上を順次転動するローラコンタクトとを備え、前記複数の固定コンタクトのうち、前記ローラコンタクトが接している固定コンタクトが前記ローラコンタクトを通して前記集電コンタクトに電気的に接続されるように構成された切換スイッチにおいて、
前記ローラコンタクトは、前記集電コンタクトの電極面上と各固定コンタクトの電極面上とに跨って配置されるように軸線方向長さが設定されて中心軸線を中心にして回転する截頭円錐状の回転体からなっていて、その小径側端部を前記回転軸側に向けた状態で前記アームに回転自在に支持され、
前記ローラコンタクトが転動する領域の内縁を規定する円弧の半径をｒ1、前記ローラコンタクトが転動する領域の外縁を規定する円弧の半径をｒ2、前記ローラコンタクトの小径側の端部の半径及び大径側の端部の半径をそれぞれｒi及びｒoとしたときに、（ｒi／ｒ1）＝（ｒo／ｒ2）の関係が成立するように、前記ｒ1，ｒ2，ｒi及びｒoが設定されていること、
を特徴とする切換スイッチ。
【請求項６】
前記集電コンタクトの軸線方向の両端面及び各固定コンタクトの厚み方向の両端面がそれぞれ集電コンタクトの一対の電極面及び各固定コンタクトの一対の電極面となっており、
前記ローラコンタクトは一対設けられて、該一対のローラコンタクトが前記集電コンタクトを間にして対向配置されて該一対のローラコンタクトの外周面が前記集電コンタクトの一対の電極面にそれぞれ接触させられるとともに、各固定コンタクトの一対の電極面に接触させられ、
前記一対のローラコンタクトを互いに接近する方向に付勢して前記ローラコンタクトと集電コンタクトの電極面及び固定コンタクトの電極面との間に接触圧力を付与する接圧付与機構が設けられていることを特徴とする請求項５に記載の切換スイッチ。
【請求項７】
各ローラコンタクトはその中心軸線を前記回転軸の中心軸線と直交させた状態で配置され、
前記集電コンタクトの各電極面及び各固定コンタクトの各電極面は、各電極面上を転動するローラコンタクトの外周面と逆方向に傾斜した円錐面となっていて、前記集電コンタクトの各電極面及び各固定コンタクトの各電極面に各ローラコンタクトの外周面が線接触するように構成されていることを特徴とする請求項６に記載の切換スイッチ。
【請求項８】
前記集電コンタクトの各電極面及び各固定コンタクトの各電極面は、前記回転軸の中心軸線と直交する平面上に位置するように設けられ、
前記集電コンタクトの各電極面及び固定コンタクトの各電極面上を転動するローラコンタクトは、前記集電コンタクトの各電極面及び固定コンタクトの各電極面に線接触するように、その中心軸線を前記絶縁回転軸の中心軸線と直交する平面に対して前記ローラコンタクトの外周面の中心軸線に対する傾斜角αに等しい角度だけ傾斜させた状態で配置されていることを特徴とする請求項６に記載の切換スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ローラコンタクトを可動コンタクトとして用いる切換スイッチに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ローラコンタクトを可動コンタクトとして用いた切換スイッチが知られている。例えば負荷時タップ切換器においては、タップ巻線の奇数タップ及び偶数タップをそれぞれ選択する奇数タップ選択器及び偶数タップ選択器として、ローラコンタクトを可動コンタクトとして用いた切換スイッチが採用されることがある。
【０００３】
ローラコンタクトを可動コンタクトとして用いたタップ選択器は、例えば特許文献１に示されているように、円弧状または環状に形成された集電コンタクトと、集電コンタクトの外側を該集電コンタクトの周方向に伸びるように設定された固定コンタクト配設領域に周方向に並べて配置されてタップ巻線の異なるタップに接続された複数の固定コンタクトと、集電コンタクトの電極面上を転動しつつ一連の固定コンタクトに順次接触するローラコンタクトとを備えていて、ローラコンタクトが接触している固定コンタクトを可動コンタクトを通して集電コンタクトに電気的に接続することにより、該固定コンタクトに接続されているタップを選択する。
【０００４】
特許文献１に示されたタップ選択器に用いられているローラコンタクトは、集電コンタクトの電極面に接触する集電コンタクト接触部と、固定コンタクトの電極面に接触する固定コンタクト接触部とを備えていて、集電コンタクトの円弧の中心に配置された回転軸に後端部が支持されたアームの先端に回転自在に支持されている。ローラコンタクトに設けられた集電コンタクト接触部及び固定コンタクト接触部は、それぞれの縦断面（軸線を含む平面に沿った断面）の輪郭形状が外側に凸な円弧状の形状を呈するローラの形に形成されている。このタップ選択器においては、絶縁回転軸の回転に伴って、ローラコンタクトのローラ状の集電コンタクト接触部が集電コンタクトの電極面上を転動しつつ、固定コンタクト接触部が一連の固定コンタクトの電極面に順次転動、接触し、一連の固定コンタクトがローラコンタクトを通して集電コンタクトに順次電気的に接続されることにより、一連のタップが順次選択される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−３０９０２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のように、ローラコンタクトを可動コンタクトとして用いた従来の切換スイッチにおいては、縦断面の輪郭形状が外側に凸な円弧状の形状を呈するローラ状の集電コンタクト接触部と固定コンタクト接触部とをローラコンタクトに設けて、これらの接触部を集電コンタクト及び固定コンタクトの電極面に接触させるようにしていた。そのため、ローラコンタクトと集電コンタクトの電極面及び固定コンタクトの電極面との接触が点接触となり、ローラコンタクトと集電コンタクトとの間の接触抵抗及びローラコンタクトと固定コンタクトとの間の接触抵抗が高くなるという問題があった。
【０００７】
上記の問題を解決するため、図７に示すように、ローラコンタクトを円柱の形状に形成することが考えられる。図７において、１は環状または円弧状に形成されて軸線方向の両端面が周方向に伸びる電極面１ａ，１ａとなっている集電コンタクト、２は集電コンタクト１の電極面１ａ，１ａと同じ側に向いた電極面２ａ，２ａを厚み方向の両端に有して、集電コンタクト１の周方向に並べた状態で集電コンタクト１の径方向の外側に配置された複数の固定コンタクトである。４は集電コンタクト１の中心軸線に軸線を一致させた状態で配置されて一方向及び他方向に回転操作される回転軸、５，５は回転軸４に後端部が取り付けられて、回転軸４の回転に伴って集電コンタクトの周方向に回動する一対のアームである。また６，６は、アーム５，５の先端に回転自在に支持されて、アーム５，５の回動に伴って集電コンタクト１の電極面上を転動すると共に複数の固定コンタクト２，２，…の電極面上を順次転動する一対のローラコンタクトである。ローラコンタクト６，６は円柱状に形成されて、集電コンタクト１と固定コンタクト２とに跨って配置されるようにそれぞれの軸線方向寸法が設定されている。一対のローラコンタクト６，６は、集電コンタクト１及び固定コンタクト２を間にして両電極の厚み方向に相対するように配置されて、集電コンタクト１及び固定コンタクト２の厚み方向の両端に形成された電極面１ａ，１ａ及び２ａ，２ａに接触させられている。図示してないが、集電コンタクト１には、該集電コンタクトを外部の回路に接続するための端子部が設けられている。
【０００８】
この切換スイッチにおいては、回転軸４が図示しない操作機構により回転操作される。回転軸４が回転操作されると、ローラコンタクト６，６が集電コンタクト１の電極面上を転動しつつ集電コンタクト１の周方向に変位し、この変位の過程で、ローラコンタクト６，６が一連の固定コンタクト２，２，…に順次接触して、各固定コンタクト２を集電コンタクト１に電気的に接続する。この切換スイッチをタップ選択器として用いる場合には、一連の固定コンタクト２，２，…がタップ巻線の異なるタップに接続される。
【０００９】
図７に示すように切換スイッチを構成すると、ローラコンタクト６，６と集電コンタクト１及び固定コンタクト２との接触を線接触とすることができるため、ローラコンタクトと各電極との接触抵抗を小さくすることができる。
【００１０】
しかしながら、図７に示したようにローラコンタクトを円柱状に形成した場合には、ローラコンタクトが円弧状の軌跡に沿って回動しつつ転動する際に、ローラコンタクトの各部に必要とされる転動量（ローラの周方向の変位量）がローラコンタクトの回動中心からローラコンタクトの各部までの距離に応じて異なるにもかかわらず、ローラコンタクト６の周速がローラコンタクト６の軸線方向の各部で同じになるため、ローラコンタクト６と集電コンタクト１及び固定コンタクト２の電極面との間でスリップが生じて、ローラコンタクト６と集電コンタクト及び固定コンタクトの電極面との間に大きな摩擦力が働き、ローラコンタクト６を円滑に転動させることができなかったり、電極面の異常摩耗が生じたりするという問題が生じる。また上記摩擦力により、ローラコンタクト６にスラスト方向の力がかかるため、ローラコンタクト６を支持する部材のスラスト方向に対する支持強度を高くする必要があり、コストが高くなるのを避けられない。
【００１１】
なお図７に示した例では、集電コンタクト１が設けられているが、集電コンタクト１を設けずに、アーム５を導体により構成してローラコンタクト６をアーム５と該アームに接続された可撓導体とを通して外部の回路に接続するか、またはアーム５及び回転軸４を導体により構成して、ローラコンタクト６をアーム５と回転軸４と該回転軸に摺動接触させた集電子とを通して外部の回路に接続するように切換スイッチを構成する場合にも、同様の問題が生じる。
【００１２】
本発明の目的は、複数の固定コンタクトと該複数の固定コンタクトの電極面上を転動するローラコンタクトとを備えた切換スイッチにおいて、ローラコンタクトの転動を円滑にし、ローラコンタクトと各固定コンタクトの電極面との間の接触抵抗の低減を図ることができるようにすることにある。
【００１３】
本発明の他の目的は、複数の固定コンタクトと、集電コンタクトと、これらのコンタクトの電極面上を転動するローラコンタクトとを備えた切換スイッチにおいて、ローラコンタクトの転動を円滑にし、ローラコンタクトと各固定コンタクトの電極面との間の接触抵抗及びローラコンタクトと集電コンタクトの電極面との間の接触抵抗の低減を図ることができるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、中心軸線の回りを回転するように支持されて一方向及び他方向に回転するように操作される回転軸と、回転軸に後端部が取り付けられて回転軸の回転に伴って回動するアームと、回転軸の軸線方向に沿う方向に向いた電極面を有して回転軸の中心軸線を中心とする円弧に沿って回転軸の周りに並べて配置された複数の固定コンタクトと、アームの先端に回転自在に支持されて前記アームの回動に伴って前記複数の固定コンタクトの電極面上を順次転動するローラコンタクトとを備えて、前記ローラコンタクトの転動により該ローラコンタクトが接触する固定コンタクトを切り換える切換スイッチを対象とする。
【００１５】
本発明においては、上記ローラコンタクトが、中心軸線を回転中心として回転する截頭円錐状の回転体からなっていて、その小径側端部を回転軸側に向けた状態でアームに回転自在に支持され、ローラコンタクトが転動する領域の内縁を規定する円弧の半径をｒ1、ローラコンタクトが転動する領域の外縁を規定する円弧の半径をｒ2、ローラコンタクトの小径側の端部の半径及び大径側の端部の半径をそれぞれｒi及びｒoとしたときに、（ｒi／ｒ1）＝（ｒo／ｒ2）の関係が成立するように、ｒ1，ｒ2，ｒi及びｒoが設定されている。
【００１６】
上記のように構成すると、ローラコンタクトの小径の端部側ではその周速を遅くし、ローラコンタクトの大径の端部側ではその周速を速くするように、ローラコンタクトの各部の周速をその軸線方向に沿って連続的に変化させることができるため、ローラコンタクトと各固定コンタクトとの間でスリップが生じるのを防いで、ローラコンタクトの回転を円滑に行わせることができる。
【００１７】
また上記のように構成すると、ローラコンタクトを固定コンタクトに線接触させながら転動させることができるため、ローラコンタクトと固定コンタクトとの間の接触抵抗の低減を図ることができる。
【００１８】
また上記のように構成すると、固定コンタクトからローラコンタクトにスラスト方向の力がかかるのを防ぐことができるため、ローラコンタクトを支持する部材の強度を軽減して、コストの低減を図ることができる。
【００１９】
本発明の好ましい態様では、各固定コンタクトの厚み方向の両端面が各固定コンタクトの一対の電極面となっている。ローラコンタクトは一対設けられて、該一対のローラコンタクトが各固定コンタクトの一対の電極面にそれぞれ接触し得るように配置されている。また一対のローラコンタクトを互いに接近する方向に付勢してローラコンタクトと各固定コンタクトの電極面との間に接触圧力を付与する接圧付与機構が設けられている。
【００２０】
上記のように構成すると、ローラコンタクトを固定コンタクトに適度の接触圧力をもって接触させつつ転動させることができるため、ローラコンタクトが転動する過程でローラコンタクトと集電コンタクト及び固定コンタクトとの間の接触抵抗が変動するのを防いで、安定な切換動作を行わせることができる。
【００２１】
本発明の好ましい態様では、各ローラコンタクトがその中心軸線を絶縁回転軸の中心軸線と直交させた状態で配置される。この場合、各固定コンタクトの各電極面は、各電極面上を転動するローラコンタクトの外周面と逆方向に傾斜した円錐面となっていて、各電極面に各ローラコンタクトの外周面が線接触するように構成される。
【００２２】
本発明の他の好ましい態様では、各固定コンタクトの各電極面が、回転軸の中心軸線と直交する平面上に位置するように設けられている。この場合、固定コンタクトの各電極面上を転動するローラコンタクトは、固定コンタクトの各電極面に線接触するように、その中心軸線を回転軸の中心軸線と直交する平面に対してローラコンタクトの外周面の中心軸線に対する傾斜角αに等しい角度だけ傾斜させた状態で配置される。
【００２３】
上記のように構成すると、固定コンタクトの電極面を円錐面とする加工を行う必要がないため、固定コンタクトを簡単に製作することができる。
【００２４】
本発明はまた、中心軸線の回りを回転するように支持されて一方向及び他方向に回転するように操作される回転軸と、回転軸に後端部が取り付けられて回転軸の回転に伴って回動するアームと、回転軸の中心軸線の方向に沿う方向に向いた電極面を有して回転軸の中心軸線を中心とする円弧に沿って伸びるように配置された円弧状または環状の集電コンタクトと、集電コンタクトの電極面と同じ側に向いた電極面を有して、集電コンタクトの周方向に並べた状態で集電コンタクトの径方向の外側に配置された複数の固定コンタクトと、アームの先端に回転自在に支持されて、アームの回動に伴って集電コンタクトの電極面上を転動すると共に複数の固定コンタクトの電極面上を順次転動するローラコンタクトとを備えて、複数の固定コンタクトのうち、ローラコンタクトが接している固定コンタクトがローラコンタクトを通して集電コンタクトに電気的に接続されるように構成された切換スイッチを対象とする。
【００２５】
本発明においても、ローラコンタクトが転動する領域の内縁を規定する円弧の半径をｒ1、前記ローラコンタクトが転動する領域の外縁を規定する円弧の半径をｒ2、前記ローラコンタクトの小径側の端部の半径及び大径側の端部の半径をそれぞれｒi及びｒoとしたときに、（ｒi／ｒ1）＝（ｒo／ｒ2）の関係が成立するように、前記ｒ1，ｒ2，ｒi及びｒoが設定される。
【００２６】
上記のように構成すると、ローラコンタクトの小径の端部側ではその周速を遅くし、ローラコンタクトの大径の端部側ではその周速を速くするように、ローラコンタクトの各部の周速をその軸線方向に沿って連続的に変化させることができるため、ローラコンタクトと集電コンタクトの電極面との間及びローラコンタクトと各固定コンタクトの電極面との間でスリップが生じるのを防いで、ローラコンタクトの回転を円滑に行わせることができる。
【００２７】
また上記のように構成すると、ローラコンタクトを集電コンタクトの電極面及び固定コンタクトの電極面に線接触させながら転動させることができるため、ローラコンタクトと集電コンタクトとの間の接触抵抗及びローラコンタクトと固定コンタクトとの間の接触抵抗の低減を図ることができる。
【００２８】
また上記のように構成すると、集電コンタクト及び固定コンタクトからローラコンタクトにスラスト方向の力がかかるのを防ぐことができるため、ローラコンタクトを支持する部材の強度を軽減して、コストの低減を図ることができる。
【００２９】
本発明の好ましい態様では、集電コンタクトの軸線方向の両端面及び各固定コンタクトの厚み方向の両端面がそれぞれ集電コンタクトの一対の電極面及び各固定コンタクトの一対の電極面となっている。この場合、ローラコンタクトは一対設けられて、該一対のローラコンタクトが集電コンタクトを間にして対向配置され、該一対のローラコンタクトの外周面が集電コンタクトの一対の電極面にそれぞれ接触させられるとともに、各固定コンタクトの一対の電極面に接触させられる。また一対のローラコンタクトを互いに接近する方向に付勢してローラコンタクトと集電コンタクトの電極面及び固定コンタクトの電極面との間に接触圧力を付与する接圧付与機構が設けられる。
【００３０】
上記のように構成すると、ローラコンタクトを集電コンタクト及び固定コンタクトに適度の接触圧力をもって接触させつつ転動させることができるため、ローラコンタクトが転動する過程でローラコンタクトと集電コンタクト及び固定コンタクトとの間の接触抵抗が変動するのを防いで、安定な切換動作を行わせることができる。
【００３１】
本発明の他の好ましい態様では、各ローラコンタクトが、その中心軸線を回転軸の中心軸線と直交させた状態で配置される。この場合、集電コンタクトの各電極面及び各固定コンタクトの各電極面は、各電極面上を転動するローラコンタクトの外周面と逆方向に傾斜した円錐面となっていて、集電コンタクトの各電極面及び各固定コンタクトの各電極面に各ローラコンタクトの外周面が線接触するように構成される。
【００３２】
本発明の他の好ましい態様では、集電コンタクトの各電極面及び各固定コンタクトの各電極面が、回転軸の中心軸線と直交する平面上に位置するように設けられる。この場合、集電コンタクトの各電極面及び固定コンタクトの各電極面上を転動するローラコンタクトは、集電コンタクトの各電極面及び固定コンタクトの各電極面に線接触するように、その中心軸線を絶縁回転軸の中心軸線と直交する平面に対してローラコンタクトの外周面の中心軸線に対する傾斜角αに等しい角度だけ傾斜させた状態で配置される。
【００３３】
上記のように構成すると、固定コンタクトの電極面を円錐面とする加工を行う必要がないため、固定コンタクトを簡単に製作することができる。
【発明の効果】
【００３４】
請求項１ないし４に記載された発明によれば、ローラコンタクトを固定コンタクトの電極面上で転動させる際に、ローラコンタクトの小径の端部側ではその周速を遅くし、ローラコンタクトの大径の端部側ではその周速を速くするように、ローラコンタクトの各部の周速をその軸線方向に沿って連続的に変化させることができるため、ローラコンタクトと固定コンタクトの電極面との間でスリップが生じるのを防いで、ローラコンタクトの回転を円滑に行わせることができる。
【００３５】
また請求項１ないし４に記載された発明によれば、ローラコンタクトを固定コンタクトの電極面に線接触させながら転動させることができるため、ローラコンタクトと固定コンタクトとの間の接触抵抗の低減を図ることができる。
【００３６】
更に本発明によれば、固定コンタクトからローラコンタクトにスラスト方向の力がかかるのを防ぐことができるため、ローラコンタクトを支持する部材の強度を軽減してコストの低減を図ることができる。
【００３７】
また請求項４に記載した発明によれば、固定コンタクトの電極面を円錐面とする加工を行う必要がないため、固定コンタクトを簡単に製作することができる。
【００３８】
請求項５ないし８に記載された発明によれば、ローラコンタクトを集電コンタクトの電極面上及び固定コンタクトの電極面上で転動させる際に、ローラコンタクトの小径の端部側ではその周速を遅くし、ローラコンタクトの大径の端部側ではその周速を速くするように、ローラコンタクトの各部の周速をその軸線方向に沿って連続的に変化させることができるため、ローラコンタクトと集電コンタクトの電極面との間及びローラコンタクトと各固定コンタクトの電極面との間でスリップが生じるのを防いで、ローラコンタクトの回転を円滑に行わせることができる。
【００３９】
更に本発明によれば、集電コンタクト及び固定コンタクトからローラコンタクトにスラスト方向の力がかかるのを防ぐことができるため、ローラコンタクトを支持する部材の強度を軽減することができ、コストの低減を図ることができる。
【００４０】
また請求項８に記載した発明によれば、固定コンタクトの電極面及び集電コンタクトの電極面を円錐面とする加工を行う必要がないため、固定コンタクト及び集電コンタクトを簡単に製作することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１の実施形態の要部を示す上面図である。
【図２】図１のII−II線断面図である。
【図３】本発明の原理を説明するための説明図である。
【図４】本発明の第２の実施形態の図２と同様の断面図である。
【図５】（Ａ）は本発明の第３の実施形態で用いるローラコンタクトと該ローラコンタクトを支持するアームとを示した上面図であり、（Ｂ）は同実施形態の要部の断面図である。
【図６】本発明の他の実施形態の要部を示した上面図である。
【図７】ローラコンタクトを円柱状に形成した場合の問題点を説明するための断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。
図１及び図２は、本発明の第１の実施形態の要部を示したものである。同図において、１１は円弧状に形成されて、軸線方向の両端面が周方向に伸びる電極面１１ａ，１１ａとなっている板状の集電コンタクトである。集電コンタクト１１は、その円弧の中心軸線を水平方向に対して直角な方向に向けた状態で、図示しないフレームに絶縁された状態で支持されている。
【００４３】
集電コンタクト１１の外周側に、該集電コンタクトの周方向に伸びる円弧状の固定コンタクト配設領域が設定され、この固定コンタクト配設領域に、複数の固定コンタクト１２，１２，…が、集電コンタクト１１との間に所定の間隔を隔てた状態で、集電コンタクト１１の周方向に沿って、一定の間隔で放射状に並べて配置されている。一連の固定コンタクト１２，１２，…は、それぞれの厚み方向を集電コンタクトの軸線方向に一致させた状態で、かつそれぞれの厚み方向の中央位置を集電コンタクト１１の厚み方向の中央位置と一致させた状態で配置されて、図示しないフレームに絶縁された状態で支持されている。本実施形態の切換スイッチは任意の用途に使用できるが、この切換スイッチをタップ選択器として用いる場合には、固定コンタクト１２，１２，…が選択すべきタップと同じ数だけ設けられて、これらの固定コンタクトがタップ巻線の異なるタップに接続される。
【００４４】
一連の固定コンタクト１２，１２，…のうちの最端部の固定コンタクト１２から集電コンタクト１１の周方向に一定の間隔を隔てた位置に、一連の固定コンタクト１２，１２，…と共に集電コンタクト１１の周方向に並ぶ端子電極１３が、一連の固定コンタクトと整列させた状態で配置されている。端子電極１３は、集電コンタクト１１に電気的及び機械的に接続されている。
【００４５】
集電コンタクト１１は、その軸線方向の両端に一対の電極面１１ａ，１１ａを有し、各固定コンタクト１２は、その厚み方向の両端に集電コンタクトの電極面１１ａ，１１ａと同じ方向を向いた一対の電極面１２ａ，１２ａを有している。また本実施形態では、集電コンタクト１１の端部に接続された端子電極１３の厚み方向の両端に、固定コンタクト１２の電極面１２ａ，１２ａと同じ側を向いた一対の電極面１３ａ，１３ａが形成されている。
【００４６】
本実施形態では、集電コンタクト１１の各電極面１１ａ、固定コンタクト１２の各電極面１２ａ及び端子電極１３の各電極面１３ａが、集電コンタクト１１を厚み方向に２等分する平面に対して所定の傾斜角を持って傾斜した円錐面となっている。各電極面の傾斜角については後述する。
【００４７】
各固定コンタクト１２及び集電コンタクトの端部に接続された端子電極１３の集電コンタクト１１と反対側の端部には均一な肉厚を有する板状の端子部１２ｂ及び１３ｂが、それぞれの厚み方向を集電コンタクト１１の軸線方向（厚み方向）に一致させた状態で一体に形成され、端子部１２ｂ及び１３ｂには、図示しない端子金具を接続するための取り付け孔ｈが形成されている。
【００４８】
図１及び図２において、１４は中心軸線の周りを回転する絶縁回転軸で、この絶縁回転軸は、集電コンタクト１１の中心軸線Ｏ−Ｏに軸線を一致させた状態で配置されている。従って、集電コンタクト１１は、その電極面１１ａ，１１ａを回転軸１４の軸線方向に沿う方向に向けた状態で、回転軸１４の中心軸線を中心とする円弧に沿って伸びており、固定コンタクト１２，１２，…は、集電コンタクト１１の電極面と同じ側に向いた電極面を有して、集電コンタクト１１の周方向に並べた状態で集電コンタクト１１の径方向の外側に配置されている。絶縁回転軸１４は、図示しないフレームに回転自在に支持されていて、図示しない操作機により、図１において時計方向及び反時計方向に一定角度ずつ間欠的に回転させられる。
【００４９】
本実施形態では、図２に示したように、絶縁回転軸１４にその軸線方向に並ぶ一対の溝１４ａ，１４ａが形成され、溝１４ａ、１４ａ内にそれぞれ一対のアーム１５，１５の後端部１５ａ，１５ａが挿入されている。一対のアーム１５，１５は、それぞれの後端部１５ａ，１５ａが溝１４ａ，１４ａ内で、絶縁回転軸１４の軸線に対して直角な方向に伸びるピン１７，１７を介して絶縁回転軸１４に結合されることにより、集電コンタクトの中心軸線Ｏ−Ｏを含む同一の垂直面（水平面に対して直角な面）内でピン１７，１７を中心にして回動し得るように支持されている。アーム１５，１５は金属からなっていてもよく、絶縁体からなっていてもよい。
【００５０】
一対のアーム１５，１５の先端部１５ｂ，１５ｂ寄りの部分に、良導電材料により形成された一対のローラコンタクト１６，１６が回転自在に支持されている。各ローラコンタクト１６は、集電コンタクト１１の電極面１１ａ上と、各固定コンタクト１２の電極面１２ａ上とに跨って配置されるように軸線方向長さが設定された截頭円錐状の回転体からなっていて、その小径側端部を絶縁回転軸１４側に向けた状態で、中心軸線を回転中心として回転するように設けられている。
【００５１】
各ローラコンタクト１６は軸心部に孔を有していて、この軸心部の孔にアーム１５の先端に設けられた軸部１５ｃを回転自在に嵌合させることによりアーム１５に回転自在に支持されている。各ローラコンタクト１６は、アーム１５に設けられた鍔１５ｄにより集電コンタクトの径方向に位置決めされ、アーム１５の先端付近の外周に周設された溝内に嵌着された止め輪（サークリップ）１８により、各ローラコンタクト１６のアーム１５からの抜け止めが図られている。
【００５２】
本実施形態では、図２に示されたように、一対のローラコンタクト１６，１６が、それぞれの中心軸線を絶縁回転軸１４の中心軸線Ｏ−Ｏと直交させた状態で配置されて、集電コンタクト１１の一対の電極面１１ａ，１１ａと、各固定コンタクト１２及び端子電極１３の一対の電極面１２ａ，１２ａ及び１３ａ，１３ａとに接触させられる。集電コンタクト１１の一対の電極面１１ａ，１１ａ、各固定コンタクト１２の一対の電極面１２ａ，１２ａ及び端子電極１３の一対の電極面１３ａ，１３ａは、ローラコンタクト１６，１６の外周面と逆方向に傾斜した円錐面となっていて、各ローラコンタクト１６が集電コンタクト１１の各電極面、固定コンタクト１２の各電極面及び端子電極１３の各電極面に線接触しつつ転動するようになっている。
【００５３】
ローラコンタクト１６，１６を集電コンタクト１１の一対の電極面１６ａ，１６ａ、固定コンタクト１２の一対の電極面１２ａ，１２ａ及び端子電極１３の電極面１３ａ，１３ａ側に押圧して、ローラコンタクトを各電極面に適正な接触圧力をもって接触させるため、一対のアーム１５，１５の間に、一対のローラコンタクト１６，１６を互いに接近させる方向に付勢する引っ張りバネ１９が設けられている。
【００５４】
本実施形態においては、アーム１５，１５とバネ１９とにより、一対のローラコンタクト１６，１６を互いに接近する方向に付勢してローラコンタクト１６と集電コンタクト１１の電極面及びローラコンタクト１６と固定コンタクトの電極面との間に接触圧力を付与する接圧付与機構が構成されている。
【００５５】
ローラコンタクト１６を絶縁回転軸１４の軸線（集電コンタクト１１の中心軸線）を中心にして回動させながら円弧状の軌跡に沿って転動させる場合、絶縁回転軸１４が単位角度回転する間にローラコンタクト１６の各部に必要とされる転動量（周方向の変位量）は、ローラコンタクト１６の回動中心からの距離が離れるに従って大きくなっていく。図７に示すように円柱状に形成したローラコンタクトを回動させた場合には、ローラコンタクトが絶縁回転軸の軸線の回りを単位角度回動する間に必要とされるローラコンタクトの各部の転動量が、ローラコンタクトの軸線方向位置に応じて異なるにもかかわらず、ローラコンタクトの各部が同じ速度で回転するため、ローラコンタクトと集電コンタクト及び固定コンタクトの電極面との間でスリップが生じ、ローラコンタクトを円滑に回転させることができない。ローラコンタクトと集電コンタクト及び固定コンタクトの電極面との間でスリップを生じさせることなくローラコンタクト１６を円滑に転動させるためには、ローラコンタクト１６の回動中心に近い部分ではその周速を遅くし、ローラコンタクト１６の回動中心から離れた部分ではその周速を速くするように、ローラコンタクトの各部の周速を、その回動中心からの距離の増大に伴って増大させるようにすればよい。
【００５６】
そのため、本発明においては、図３に示すように、各ローラコンタクト１６の外周面を、絶縁回転軸１４の中心軸線（集電コンタクト１１の中心軸線）Ｏ−Ｏ上に頂点を有する円錐面として、ローラコンタクト１６の各部の周速を、ローラコンタクトの各部に必要とされる転動量に見合った大きさとするように、ローラコンタクトの各部の外径と回動軌跡の半径とを設定する。
【００５７】
図３に示すように、ローラコンタクト１６が転動する領域の内縁２０を規定する円弧の半径をｒ1、ローラコンタクト１６が転動する領域の外縁２１を規定する円弧の半径をｒ2、ローラコンタクト１６の小径側の端部の半径及び大径側の端部の半径をそれぞれｒi及びｒoとし、絶縁回転軸が角度θ回動する間に、ローラコンタクト１６が１回転したとすると、下記の式が成立する。
２πｒi＝２πｒ1（θ／３６０）                                    …（１）
２πｒo＝２πｒ2（θ／３６０）                                    …（２）
（１）式を変形すると、
θ／３６０＝ｒi／ｒ1                                              …（１）′
（２）式を変形すると、
θ／３６０＝ｒo／ｒ2                                              …（２）′
上記（１）′式及び（２）′式から、下記の関係が成立する。
（ｒi／ｒ1）＝（ｒo／ｒ2）                                        …（３）
【００５８】
即ち本発明においては、ローラコンタクト１６を截頭円錐形に形成して、その外周面をローラコンタクト１６の回動中心軸線上に頂点を有する円錐面とし、ローラコンタクト１６が転動する領域の内縁２０を規定する円弧の半径をｒ1、ローラコンタクト１６が転動する領域の外縁２１を規定する円弧の半径をｒ2、ローラコンタクト１６の小径側の端部の半径及び大径側の端部の半径をそれぞれｒi及びｒoとしたときに、（ｒi／ｒ1）＝（ｒo／ｒ2）の関係が成立するように、ｒ1，ｒ2，ｒi及びｒoを設定する。
【００５９】
上記のように構成すると、ローラコンタクト１６の各部の周速が、ローラコンタクト１６の各部に必要とされる転動量に見合った大きさになるため、ローラコンタクト１６は集電コンタクト１１の電極面との間並びに各固定コンタクト１２の電極面及び端子電極の電極面との間にスリップを生じることなく円滑に転動する。またローラコンタクト１６にスラスト方向の力が働くことがないため、ローラコンタクト１６を支持する部材のスラスト方向の強度を軽減することができ、コストの低減を図ることができる。
【００６０】
上記の実施形態では、ローラコンタクト１６の中心軸線を絶縁回転軸１４の中心軸線と直交させて配置しているが、本発明はこのようにローラコンタクトを配置する場合に限定されない。図４は本発明の第２の実施形態を示したもので、この実施形態においては、集電コンタクト１１及び各固定コンタクト１２のローラコンタクトが接触する部分の縦断面（集電コンタクトの中心軸線を含む平面に沿った断面）の形状が矩形状を呈するように構成されていて、集電コンタクト１１の各電極面１１ａ及び各固定コンタクト１２の各電極面１２ａが、絶縁回転軸１４の中心軸線と直交する平面上に位置するように配置されている。
【００６１】
この場合、集電コンタクト１１の各電極面１１ａ及び固定コンタクト１２の各電極面１２ａ上を転動するローラコンタクト１６は、その中心軸線を、絶縁回転軸１４の中心軸線を含む平面上で、絶縁回転軸の中心軸線と直交する平面に対して角度αだけ傾斜させた状態で配置されることにより、集電コンタクト１１の各電極面１１ａ及び固定コンタクト１２の各電極面１２ａに線接触させられている。上記角度αは、ローラコンタクト１６の外周面の中心軸線に対する傾斜角（ローラコンタクトの外周の円錐面の頂角２αの１／２の角度）である。
【００６２】
本実施形態では、一対のローラコンタクト１６を支えるアーム１５，１５の後端部が接近して配置されるため、両アーム１５，１５の後端部は、絶縁回転軸１４に設けられた一つの溝１４ａ内でピン１７，１７を介して絶縁回転軸１４に回動自在に支持されている。
【００６３】
上記の点以外の構成は図１及び図２に示した実施形態と同様である。なお図４には図示してないが、集電コンタクト１１に接続される端子電極１３は、固定コンタクト１２と同様な形状に形成されて、一連の固定コンタクト１２と並べて配置されている。
【００６４】
図４に示したように構成すると、集電コンタクト１１、固定コンタクト１２及び端子電極１３の電極面を円錐面とする加工を行う必要がないため、集電コンタクト及び固定コンタクトを簡単に製作することができる。
【００６５】
上記の各実施形態では、各ローラコンタクト１６を支持するアーム１５を単一の部材により構成しているが、本発明はこのように構成する場合に限定されない。図５は、アーム１５の変形例を示す本発明の第３の実施形態を示したものである。この実施形態では、各アーム１５を、後端部が絶縁回転軸１４に固定された第１のアーム１５Ａと、この第１のアーム１５Ａの先端部にピン２５を介して後端部が回動自在に結合された第２のアーム１５Ｂとにより構成して、第２のアーム１５Ｂの先端にローラコンタクト１６を回転自在に支持している。第１のアーム１５Ａの後端部を絶縁回転軸１４に固定する方法は任意であるが、本実施形態では、絶縁回転軸１４に第１のアーム１５Ａの後端部を隙間なく嵌合させる溝１４ａ′を設けて、各第１のアーム１５Ａの後端部を溝１４ａ′内に嵌合させてピン１７により絶縁回転軸１４に結合している。またこの例では、第２のアーム１５Ｂにローラコンタクト１６を軸線方向に位置決めする鍔１５ｄを設け、第２のアーム１５Ｂの先端付近の外周に設けた溝内に止め輪１８を嵌着することにより、各ローラコンタクト１６の第２のアーム１５Ｂからの抜け止めを図っている。一対のローラコンタクト１６，１６と集電コンタクト１１並びに固定コンタクト１２及び端子電極１３（図５には図示せず。）との間の接触圧力を得るためのバネ１９は、第２のアーム１５Ｂ，１５Ｂの間に設けられている。この例では、第２のアーム１５Ｂ，１５Ｂとバネ１９とにより、一対のローラコンタクト１６，１６を互いに接近する方向に付勢してローラコンタクト１６と集電コンタクト１１の電極面及びローラコンタクト１６と固定コンタクトの電極面との間に接触圧力を付与する接圧付与機構が構成されている。
【００６６】
本実施形態では、第１のアーム１５Ａを絶縁回転軸１４の中心軸線と直交させた状態で設けて、ローラコンタクト１６の中心軸線を絶縁回転軸１４の中心軸線（集電コンタクト１１の中心軸線）と直交させた状態で配置し、ローラコンタクト１６の外周面を接触させる集電コンタクト１１の各電極面１１ａ及び固定コンタクト１２の各電極面をローラコンタクト１６の外周の円錐面と逆方向に傾斜した円錐面としている。
【００６７】
図４に示したように集電コンタクト１１の各電極面１１ａ及び各固定コンタクト１２の各電極面１２ａを、絶縁回転軸１４の中心軸線と直交する平面上に位置するように配置して、絶縁回転軸１４の中心軸線を含む平面上で、ローラコンタクト１６，１６の中心軸線を絶縁回転軸の中心軸線と直交する平面に対して傾斜角αだけ傾斜させた状態で配置する場合にも、図５に示した実施形態と同様の構造を採用することができる。
【００６８】
上記の各実施形態では、集電コンタクト１１を円弧状に形成しているが集電コンタクト１１は環状に形成してもよい。
【００６９】
上記の各実施形態では、集電コンタクト１１が設けられているが、図６に示したように、集電コンタクトを省略する場合にも本発明を適用することができる。図６に示した切換スイッチは、図１及び図２に示した実施形態に係わる切換スイッチから集電コンタクト１１を省略したものである。本実施形態の切換スイッチは、中心軸線の回りを回転するように支持されて一方向及び他方向に回転するように操作される回転軸１４と、回転軸１４に後端部が取り付けられて回転軸１４の回転に伴って回動するアーム１５と、回転軸１４の軸線方向に沿う方向に向いた電極面を有して回転軸１４の中心軸線を中心とする円弧に沿って回転軸１４の周りに並べて配置された複数の固定コンタクト１２，１２，…と、アーム１５の先端に回転自在に支持されてアーム１５の回動に伴って複数の固定コンタクト１２，１２，…の電極面１２ａ，１２ａ，…上を順次転動するローラコンタクト１６とを備えて、ローラコンタクトの転動により該ローラコンタクトが接触する固定コンタクトを切り換えるように構成されている。
【００７０】
ローラコンタクト１６は、中心軸線を回転中心として回転する截頭円錐状の回転体からなっていて、その小径側端部を回転軸１４側に向けた状態でアーム１５の先端に回転自在に支持されている。集電コンタクトが設けられていないため、ローラコンタクト１６の軸線方向寸法は、図１に示した実施形態よりも短く（固定コンタクト１２の電極面１２ａに接触するのに必要な長さに）設定されている。
【００７１】
その他の構成は図１及び図２に示した実施形態と同様である。図１及び図２に示した実施形態と同様に、ローラコンタクト１６の外周面は、絶縁回転軸１４の中心軸線（集電コンタクト１１の中心軸線）Ｏ−Ｏ上に頂点を有する円錐面となっていて、図３に示したように、ローラコンタクト１６が転動する領域の内縁を規定する円弧の半径をｒ1、前記ローラコンタクトが転動する領域の外縁を規定する円弧の半径をｒ2、前記ローラコンタクトの小径側の端部の半径及び大径側の端部の半径をそれぞれｒi及びｒoとしたときに、（ｒi／ｒ1）＝（ｒo／ｒ2）の関係が成立するように、ｒ1，ｒ2，ｒi及びｒoが設定されている。
【００７２】
図６に示すように集電コンタクトを省略する場合には、アーム１５またはアーム１５と回転軸１４とを利用してローラコンタクト１６を外部の回路に接続する。この場合、例えば、アーム１５を導電材料により構成するとともに、該アーム１５の回動に追従して変位し得る可撓導体（編組線のような柔軟性を有する導体）をアーム１５に接続して、アーム１５と可撓導体とを通してローラコンタクト１６を外部の回路に接続する構成をとることができる。またアーム１５と回転軸１４とを導電材料により構成するとともに、回転軸１４に集電子を摺動接触させて、ローラコンタクト１６をアーム１５と回転軸１４と集電子とを通して外部の回路に接続する構成をとることもできる。更に回転軸に集電子を接触させる代りに、導電性材料からなっていて回転軸の周りを螺旋状に伸びるコイルバネの中心部（内側端部）を回転軸１４に接続して、アーム１５と回転軸１４とコイルバネとを通してローラコンタクト１６を外部の回路に接続するようにすることもできる。回転軸１４を導電性材料により形成する場合には、回転軸１４を操作する操作機と回転軸１４との間に絶縁部材を介在させる。
【００７３】
図６に示したように、集電コンタクトを設けない場合にも、図４に示した実施形態及び図５に示した実施形態と同様の構成をとることができる。
【符号の説明】
【００７４】
１１  集電コンタクト
１１ａ  電極面
１２  固定コンタクト
１２ａ  電極面
１３  端子電極
１４  絶縁回転軸
１５  アーム
１６  ローラコンタクト
１９  バネ
【図１】
2010186719.tif 000003
【図２】
2010186719.tif 000004
【図３】
2010186719.tif 000005
【図４】
2010186719.tif 000006
【図５】
2010186719.tif 000007
【図６】
2010186719.tif 000008
【図７】
2010186719.tif 000009