(57)【要約】  それぞれが一連の交互の山部（４４２）および谷部（４５５）を有する駆動カム（４３０）および動作カム（４４０）を有する、回転式の回路選択装置（４００）。一方のカムの山部が他方のカムの谷部に収容され、かつその逆も同様であるよう、付勢機構（４２０）が駆動カムを静止カムに向かって付勢している。別の回路の選択は、駆動カムの静止カムに対する回転および平行移動を含む。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転式の回路選択装置であって、
・  それぞれが一連の交互の山部および谷部を有する、駆動カムおよび対向する静止カムと、
・  各カムの山部が対向するカムの谷部に収容されるよう、駆動カムを静止カムに向かって付勢するように構成された付勢機構と、
・  回路を選択するため、駆動カムを静止カムに対して回転および平行移動させる軸と
を備える、装置。
【請求項２】
回路が電気部品を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
回路が光学部品を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
回路が磁気部品を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
各山部が、当該山部の合流する両側面によって形成される角度を有しており、各谷部が、当該谷部の合流する両側面によって形成される角度を有しており、山部の角度および谷部の角度が、実質的に等しい、請求項１に記載のスイッチ。
【請求項６】
付勢機構が圧縮ばねである、請求項１に記載のスイッチ。
【請求項７】
ばねが、駆動カムの外径よりも小さい外径を有する、請求項６に記載のスイッチ。
【請求項８】
ばねが、駆動カムの外径よりも大きい外径を有する、請求項６に記載のスイッチ。
【請求項９】
ばねと駆動カムとの間に配置されたワッシャをさらに備える、請求項８に記載のスイッチ。
【請求項１０】
各カムが、８個の山部および８個の谷部を有する、請求項１に記載のスイッチ。
【請求項１１】
各カムが、１０個の山部および１０個の谷部を有する、請求項１に記載のスイッチ。
【請求項１２】
軸が、各カムの内部開口を通過して延びている、請求項１に記載のスイッチ。
【請求項１３】
軸を回転させるために必要とされるトルクの大きさが、付勢機構の力の大きさに少なくともある程度はもとづいている、請求項１に記載のスイッチ。
【請求項１４】
回路を切り替えるための方法であって、
・  それぞれが複数の交互の山部および谷部を有する駆動カムおよび対向する静止カムを設けることと、
・  特定の山部を特定の谷部に位置合わせすることによって、第１の回路を選択することと、続いて、
・  他の山部を他の谷部に位置合わせすべく駆動カムを静止カムに対して回転させることによって、第２の回路を選択することと
を含む、方法。
【請求項１５】
第１の回路を選択するステップが、駆動カムを静止カムに向かって付勢するステップをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
駆動カムを回転させるステップが、駆動カムに、収容された状態と遠方に位置する状態との間の平行移動を生じさせる、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
第２の回路を選択するステップが、電気接点を印刷回路基板上の経路に位置合わせするステップをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
第２の回路を選択するステップが、光源から光センサまでの経路をもたらすステップをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
第２の回路を選択するステップが、磁気源を磁気受信器に位置合わせするステップをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の分野は、電気機械スイッチである。
【背景技術】
【０００２】
回転式の回路選択装置は、通常は、端子へと接続された回転軸を使用して、この端子を１つ以上の他の端子へと接続し、あるいは１つ以上の他の端子から切り離す。回転式のスイッチは、その機能を達成するにあたり、さらに戻り止め機構を使用する。Ｍｅｒｒｉａｍ−Ｗｅｂｓｔｅｒのオンライン辞書は、戻り止めを、「１つの機械部品を他の機械部品に対して位置決めして保持するための装置であって、一方の部品に力を加えることによって解放することができる装置（掛け金、ドグ、ばねで付勢された玉、など）」と定義している。基本的には、戻り止めは、所望の電気的設定に相当するノブ位置を確立して保持する際に、スイッチのユーザにとって手助けとなる。
【０００３】
特定の位置を設定して保持するために、戻り止めは、カムフォロアおよびカムを有することが多い。カムは、一般的には、中央に穴を有する環状の部品である。穴を形成してなるカムの表面は、輪郭が変化している。軸が回転するとき、カムフォロアがカムの輪郭に沿って移動し、交互に着座状態および非着座状態になる。一般に、着座位置のそれぞれが、特定の電気的設定に相当する一方で、非着座位置は、一般に回路間にある。この種のカム／カムフォロアの構成は、特に、２００３年９月にＧｏｆｆらへと発行された米国特許第６，６１７，５３４号明細書に詳しく説明されている。しかしながら、この種の戻り止めにおける問題は、カムフォロアを付勢するばねのサイズが、カムフォロアの軸のサイズに依存するという点にある。これは、カムフォロアを回転させるために必要とされるトルクの大きさがばねの張力に関するという点で、重要である。
【０００４】
１９７７年１１月にＭｏｎｇｅａｕへと発行された米国特許第４，０５９，７３８号明細書が、他の形式の戻り止めを示している。’７３８号特許の戻り止めは、カムの内側の輪郭にではなく、カムの外側の輪郭に追従するカムフォロアを有する。いずれにせよ、カムは、カムフォロアのための座を形成する交互の昇降部分を有する。しかしながら、多くの戻り止めと同様、スイッチを使用することによって、カムおよびカムフォロアの両者に、スイッチの遊び（すなわち、着座位置にあるカムフォロアの運動）を生じるような磨耗が引き起こされる。スイッチにおける過剰な遊びは、回路の意図せぬ開閉を引き起こす可能性があるため、望ましくない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、より張力の大きいばねを使用することができ、使用によって精度を失うことがない方法および装置へのニーズが存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、駆動カムと対向する静止カムとを有する回転式の回路選択装置に向けられている。カムはそれぞれ、経時による遊びを防止および低減するように構成された一連の交互の山部および谷部を有する。付勢機構が、着座位置において、一方のカムの山部が他方のカムの谷部に収容され、かつその逆も同様（すなわち、一方のカムの谷部が他方のカムの山部を収容する）であるよう、駆動カムを静止カムに向かって付勢する。回路を選択するため、軸が駆動カムを、静止カムに対して回転および平行移動させる。
【０００７】
本発明の他の態様は、回路を切り替える（すなわち、指示する）方法であって、以下のステップ、すなわち駆動カムおよび対向する静止カムを設けるステップと、特定の山部を特定の谷部に位置合わせすることによって、第１の回路を選択するステップと、続いて他の山部を他の谷部に位置合わせすべく駆動カムを静止カムに対して回転させることによって、第２の回路を選択するステップと、を含む方法を含む。
【０００８】
本発明の種々の目的、特徴、態様および利点が、本発明の好ましい実施形態についての以下の詳細な説明ならびに添付の図面から、さらに明らかになるであろう。添付の図面においては、同様の参照符号は同様の部品を指し示している。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１ａおよび図１ｂは、典型的な従来技術の戻り止め機構である。図１ａの戻り止め機構は、カム１１０、カムフォロア１２０、およびばね１３０を備える。動作時、カムが回転するとともに、カムフォロア１２０がカム１１０の輪郭に追従する。カムフォロアが、カムの山部および谷部を越えて移動するとき、これらの領域において磨耗を生じることを理解すべきである。さらに、かなりの磨耗が生じない限り、カムフォロア１２２の先端が谷部１１２に接触することがないことを、見て取ることができる。しかしながら、磨耗は戻り止め機構に比較的大きな遊びを生じさせ、時間とともに戻り止め機構の精度を低下させ、最終的には意図された用途に適さないものにしてしまう。
【００１０】
図１ｂは、カム１４０とカムフォロア１５０とを有する他の従来技術の戻り止めである。ここでは、カムが回転するとき、カムフォロア１５０が、カム１４０の外側の輪郭に追従する。しかしながら、ここでも、磨耗がスイッチにさらなる遊びを引き起こし、時間とともに精度を低下させる。
【００１１】
図２は、本発明の主題による環状のカム２００である。環状のカム２００は、合流する側面によって形成された、一連の交互の山部（例えば、２１０）および谷部（例えば、２２０）を有する。山部２１０は、合流する側面２１２および２１４によって形成された角度を有しており、谷部２２０は、合流する側面２２２および２１２によって形成された角度を有する。好ましい実施形態においては、合流する側面が、個々の線（山部または谷部）にて接触し、そのような山部および谷部が、環状のカムの全周に沿って放射状に離間している。合流する任意の２つの側面によって形成される角度も、実質的に等しい。これらの角度が実質的に等しいことにより、山部が谷部へと堅固に着座するようになる。さらに、谷部への山部の堅固な着座は、山部と谷部との大きな接触ならびに合流する側面の大きな接触によって、さらに特徴付けられる。大きな接触とは、山部、谷部、および合流する側面の表面積の７５％を超える接触を包含するものと理解される。
【００１２】
カム２００は鋼から製作されるが、他の金属、金属複合材、硬質熱可塑性樹脂など、他の多くの構成材料が考えられる。とくに好ましい材料は、チッ化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）などの低い摩擦係数を有する材料である。
【００１３】
カム２００は、１０個の山部および１０個の谷部を有しており、したがって最大１０個の別個の回路に対応することができる。より多くの山部、谷部、および回路を有する、あるいはより少数の山部、谷部、および回路を有する他の構成が、対向するカムが同数の山部および谷部を有するという点のみを制約として、可能である。
【００１４】
図３は、駆動カム３１０と静止カム３２０との間の相互関係を、着座状態における山部と谷部との整列を示す破線によって示している。駆動カム３１０が静止カム３２０に、一方の山部および谷部が他方の谷部および山部に対する反転均等物であるという点で、「適合」する。両方のカムの全周を巡って実質的に同じ寸法および角度の山部および谷部を設けることによって、高い場所が均等の点まで磨耗するため、カムが時間がたっても依然として堅固に着座するだけでなく、より正確にもなる。さらに、のこぎり状の歯の構成ゆえ、磨耗が比較的広い範囲に分散されるため、寿命が長くなる。
【００１５】
駆動カム３１０が、回転および平行移動の両者を行なう一方で、静止カム３２０は、回転も平行移動も行なわない。駆動カム３１０には、軸（図示せず）によって駆動カム３１０を回転させることができるよう、正方形の内部開口（図示せず）が設けられている。しかしながら、この機能を達成する他の公知の手段が利用可能であることから、軸によって駆動カムを回転させるために正方形の開口が必要とされないことを、当業者であれば理解できるであろう。
【００１６】
この明細書の目的においては、カムが、等しい間隔および寸法とされた山部および谷部の輪郭を有する、おおむね環状の部品である。一方のカムが他方に対して回転するため、巡回運動および直線運動の両者が存在する。例えば、駆動カムが、軸上で直線運動にて平行移動するときに、巡回運動にて回転する。
【００１７】
軸の周囲での駆動カム３１０の平行移動は、少なくとも部分的には、圧縮ばね３３０によって手助けされる。圧縮ばねまたは他の付勢機構（例えば、他の種類のばね、ねじり棒など）が、駆動カムを静止カムに向かって付勢している。着座状態において、付勢機構が、一方のカムのすべての山部を、他方のカムのすべての谷部へと付勢している。しかしながら、駆動カムを回転させるときには、ばねは、静止機構から離れようとする駆動機構の平行移動も許容する。
【００１８】
図３においては、ばねが駆動カムの外径にほぼ等しい外径を有するが、他の実施形態においては、付勢機構が駆動カムの直径よりも大きい直径、または小さい直径を有してもよい。直径が駆動カムよりも大きい実施形態においては、ばねと駆動カムとの間にワッシャを挿入すると有利であろう。軸を回転させるために必要とされるトルクの大きさが、少なくともある程度は付勢機構によって加えられる力の大きさにもとづくことに、留意されたい。すなわち、直径の大きいばねは、比較的大きな力を生み出すことができ、したがって比較的大きな回転トルクを要求する。これは、スイッチの操作感および剛性に貢献する。
【００１９】
静止カム３２０は、軸とともに回転することがないよう、円形の開口３２４を有する。駆動カム３１０と静止カム３２０との間の他の大きな相違の１つは、静止カム３２０が、静止カム３２０の回転運動を防止すべくブシュ（ここでは図示せず）と協働するタブ３２２を有する点にある。静止カムの回転運動を防止するための手段を、図４を参照して以下で説明する。
【００２０】
ここで図４に注目すると、分解された回転スイッチ４００が、一般的に、軸４１０、圧縮ばね４２０、駆動カム４３０、静止カム４４０、ブシュ４５０、ブラシホルダ４６０、および印刷回路基板（ＰＣＢ）４７０を有する。
【００２１】
軸４１０は、おおむね制御パネルの手前から背後に延びており、パネルの手前のノブ（図示せず）へとつながり、パネルの背後のワイパー一式（図示せず）へとつながっている。軸１１０は金属の合金で構成されているが、本明細書にて説明した機能を実行できる限りにおいて、十分に丈夫な任意の材料で十分である。図に示されているとおり、軸は、好ましくは、駆動カム４３０、静止カム４４０、およびブシュ４５０を通過して延び、ブラシホルダ４６０で終わるように構成されている。軸の注目すべき機能は、ノブと電気接点（例えば、ワイパーまたはブラシ）との間に回転の整列をもたらす点にある。機能的に適切な軸が、おそらくは長さに沿って種々の断面形状を有する点を、指摘しておかなければならない。すなわち、軸４１０は、駆動カム４３０を通過して延びる位置において正方形の断面を有しつつ、静止カム４４０を通過して延びる位置において円形の断面を有する。
【００２２】
軸４１０は、電気接点をＰＣＢ４７０上の導電路に位置合わせすべく回転するブラシホルダ４６０まで延びて、ブラシホルダ４６０につながっている。当業者であれば、本発明の主題が電気回路には限られず、本発明の全体的な考え方から依然として外れることなく、用語「回路」を可能な限り幅広く解釈すべきであることを、理解できるであろう。一例として、他の実施形態においては、光源から光センサまでの経路を設けることによって、光回路を形成することができる。さらなる例は、磁気源が磁気受信機と一緒に回路を形成する磁気回路である。
【００２３】
静止カムをブシュの中へと配置することによって、静止カムが移動しないようにすることが考えられる。静止カムが、ブシュ４５０の凹部４５５へと着座する。静止カム４４０が、静止カム４５０の回転を防止すべくブシュ４５０と協働する少なくとも１つのタブ４４２を有することを、見て取ることができる。他の実施形態においては、止めねじの設置など他の手段によって、静止カムの回転運動を防止することができる。
【００２４】
ここで、本発明の考え方はさらに、カムを設けるステップと、第１の回路を選択するステップと、第２の回路を選択するステップと、を含む、回路の切り替え方法を含む。さらに詳しくは、第１の回路を選択するステップが、特定の山部を特定の谷部へと位置合わせすることを含む一方で、第２の回路を選択するステップが、他の山部と他の谷部とを位置合わせ（および着座）させるために、駆動カムを静止カムに対して回転させることによって達成される。第１の回路が確立されているとき、駆動カムが、静止カムに向かって付勢されている。しかしながら、第２の回路を選択するステップは、駆動カムを、まず静止カムから離れるように平行移動させ、次いで着座に至るまで静止カムに向かって復帰させつつ、回転させることを含む。
【００２５】
以上、回転式回路選択装置の特定の実施形態および用途を説明した。しかしながら、すでに説明した以外にもさらに多くの変形が、ここに記載した本発明の考え方から離れることなく可能であることは、当業者にとって明らかである。したがって、本発明の主題は、添付の特許請求の範囲の技術的思想以外に制限されることはない。さらに、明細書および特許請求の範囲の両者の解釈にあたっては、すべての用語を文脈と矛盾しないやり方で可能な限り幅広く解釈すべきである。とくに、用語「〜を含む、備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」および「〜を含んでいる、備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、要素、部品、またはステップを非排他的に指しており、すなわち言及されている要素、部品、またはステップが、明示されていない他の要素、部品、またはステップと一緒に存在し、あるいは一緒に利用され、あるいは一緒に組み合わせられていてもよいことを表わしていると解釈すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１ａ】従来技術の戻り止め機構の側面図である。
【図１ｂ】他の従来技術の戻り止め機構の概略である。
【図２】環状のカムの斜視図である。
【図３】戻り止めアセンブリの斜視図である。
【図４】王冠状の戻り止めを備える回転スイッチの分解図である。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
2007519203.tif 000004
【図２】
2007519203.tif 000005
【図３】
2007519203.tif 000006
【図４】
2007519203.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成18年10月23日(2006.10.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転式の回路選択装置であって、
・  それぞれが一連の交互の山部および谷部を有する、駆動カムおよび対向する静止カムと、
・  各カムの山部が対向するカムの谷部に収容されるよう、駆動カムを静止カムに向かって付勢するように構成された付勢機構であって、カムの山部と谷部が駆動カムの動作の平行移動方向に沿って互いに向かって延びる、付勢機構と、
・  回路を選択するため、駆動カムを静止カムに対して回転および平行移動させる軸と
を備える、装置。
【請求項２】
回路が電気部品を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
回路が光学部品を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
回路が磁気部品を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
各山部が、当該山部の合流する両側面によって形成される角度を有しており、各谷部が、当該谷部の合流する両側面によって形成される角度を有しており、山部の角度および谷部の角度が、実質的に等しい、請求項１に記載のスイッチ。
【請求項６】
付勢機構が圧縮ばねである、請求項１に記載のスイッチ。
【請求項７】
ばねが、駆動カムの外径よりも小さい外径を有する、請求項６に記載のスイッチ。
【請求項８】
ばねが、駆動カムの外径よりも大きい外径を有する、請求項６に記載のスイッチ。
【請求項９】
ばねと駆動カムとの間に配置されたワッシャをさらに備える、請求項８に記載のスイッチ。
【請求項１０】
各カムが、８個の山部および８個の谷部を有する、請求項１に記載のスイッチ。
【請求項１１】
各カムが、１０個の山部および１０個の谷部を有する、請求項１に記載のスイッチ。
【請求項１２】
軸が、各カムの内部開口を通過して延びている、請求項１に記載のスイッチ。
【請求項１３】
軸を回転させるために必要とされるトルクの大きさが、付勢機構の力の大きさに少なくともある程度はもとづいている、請求項１に記載のスイッチ。
【請求項１４】
回路を切り替えるための方法であって、
・  駆動カムが軸の周りを回転し、カムのそれぞれが本体と、軸に平行にそれぞれの本体から外側に延びる複数の交互の山部および谷部とを有する、駆動カムおよび対向する静止カムを設けることと、
・  特定の山部を特定の谷部に位置合わせすることによって、第１の回路を選択することと、続いて、
・  他の山部を他の谷部に位置合わせすべく駆動カムを静止カムに対して回転させることによって、第２の回路を選択することと
を含む、方法。
【請求項１５】
第１の回路を選択するステップが、駆動カムを静止カムに向かって付勢するステップをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
駆動カムを回転させるステップが、駆動カムに、収容された状態と遠方に位置する状態との間の平行移動を生じさせる、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
第２の回路を選択するステップが、電気接点を印刷回路基板上の経路に位置合わせするステップをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
第２の回路を選択するステップが、光源から光センサまでの経路をもたらすステップをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
第２の回路を選択するステップが、磁気源を磁気受信器に位置合わせするステップをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【国際調査報告】
2007519203.tif 000008