(57)【要約】【課題】トグル機構を用いた開閉器操作装置において、トグルバネを蓄勢する際に必要とされる操作力を軽減して操作を容易にする。【解決手段】第１の軸を中心に回動する駆動レバー１に設定したバネ結合点Ｐ1にトグルバネ６の一端を結合する。駆動レバー１に対して相対的に回動し得るトグルレバー５に長孔５ａを設けてこの長孔５ａにバネ結合部材１３をスライド自在に嵌合させ、バネ結合部材１３にトグルバネ６の他端を結合して、トグルレバー５のバネ結合点Ｐ2をトグルレバー５の中心軸線に沿って変位させ得るようにする。トグルレバーが各方向に回動する過程で、トグルレバーのバネ結合点Ｐ2の回動軌跡を定めるバネ結合部材ガイド機構を設ける。【選択図】    図１
2013229291.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向に伸びる中心軸線を有して該中心軸線上に設定された回動中心を第１の軸の中心に一致させた状態で該第１の軸により支持されて該第１の軸と直交する平面上で第１の位置と第２の位置との間を回動し得るように設けられた駆動レバーと、長手方向に伸びる中心軸線を有して該中心軸線上に設定された回動中心を前記駆動レバーの回動中心に一致させた状態で、前記第１の位置の外側に設定された第３の位置と前記第２の位置の外側に設定された第４の位置との間を前記駆動レバーに対して相対的に回動し得るように設けられて、開閉器を開く際及び閉じる際にそれぞれ一方向及び他方向に回動操作されるトグルレバーと、一端及び他端がそれぞれ前記駆動レバーの中心軸線上に設定された駆動レバーのバネ結合点Ｐ1及び前記トグルレバーの中心軸線上に設定されたトグルレバーのバネ結合点Ｐ2に結合されて前記トグルレバー及び駆動レバーを互いに反対方向に付勢するトグルバネとを有して、前記トグルレバーが前記第４の位置から第３の位置に向けて回動する過程で前記トグルレバーのバネ結合点Ｐ2が前記駆動レバーの中心軸線と重なる死点位置を越えた後に前記トグルバネの付勢力により前記駆動レバーを前記第１の位置から第２の位置に回動させ、前記トグルレバーが前記第３の位置から第４の位置に向けて回動する過程で前記トグルレバーのバネ結合点Ｐ2が前記駆動レバーの中心軸線と重なる死点位置を越えた後に前記トグルバネの付勢力により前記駆動レバーを前記第２の位置から第１の位置に回動させるように構成されたトグル機構を備え、前記駆動レバーの変位を開閉器の可動接点に伝達することにより開閉器を操作する開閉器操作装置において、
前記トグルレバーの中心軸線に沿って変位し得る状態で該トグルレバーに支持されたバネ結合部材が設けられて、前記バネ結合部材に前記トグルバネの他端が結合されることにより、前記トグルレバーのバネ結合点が前記トグルレバーの中心軸線に沿って変位し得るように構成され、
前記トグルレバーが各方向に回動する過程で、前記トグルレバーのバネ結合点を前記第１の軸と直交する平面上で設定された回動軌跡に沿って変位させるように、前記バネ結合部材をガイドするバネ結合部材ガイド機構が設けられていること、
を特徴とする開閉器操作装置。
【請求項２】
前記バネ結合部材ガイド機構は、前記トグルレバーのバネ結合点Ｐ2の回動軌跡を、前記トグルレバーが第３の位置にあるときに前記バネ結合点Ｐ2がとるべき位置と前記トグルレバーが第４の位置にあるときに前記バネ結合点Ｐ2がとるべき位置との間をほぼ直線的に伸びる形状とするように構成されている請求項１に記載の開閉器操作装置。
【請求項３】
前記バネ結合部材ガイド機構は、前記トグルレバーのバネ結合点の回動軌跡を、前記トグルレバーが前記第３の位置にあるときに前記バネ結合点Ｐ2がとるべき位置と前記トグルレバーが前記第４の位置にあるときにバネ結合点Ｐ2がとるべき位置とを結ぶ直線よりも駆動レバーのバネ結合点の回動軌跡側に寄った位置で前記直線と平行に伸びる直線部分と、該直線部分の前記第３の位置側の端部及び前記第４の位置側の端部からそれぞれ前記トグルレバーが第３の位置にあるときに前記バネ結合点Ｐ2がとるべき位置側及び前記トグルレバーが第４の位置にあるときに前記バネ結合点Ｐ2がとるべき位置側に湾曲した湾曲部分とを有する形状とするように構成されている請求項１に記載の開閉器操作装置。
【請求項４】
前記バネ結合部材ガイド機構は、前記トグルレバーのバネ結合点の回動軌跡を定めるカム溝を有するカムと、前記バネ結合部材に固設されて前記カムのカム溝にスライド自在に嵌合されたカム従動子とからなっていること、
を特徴とする請求項１，２又は３に記載の開閉器操作装置。
【請求項５】
前記トグルレバーには、該トグルレバーの中心軸線に沿って伸びる長孔が設けられ、
前記バネ結合部材は、前記トグルレバーの長孔にスライド自在に嵌合されることにより前記トグルレバーの中心軸線に沿って変位し得るように支持されていること、
を特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の開閉器操作装置。
【請求項６】
前記トグルレバーの中心軸線に沿ってスライド自在なスライダが前記トグルレバーに取り付けられ、前記バネ結合部材は前記スライダに固定されていること、
を特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の開閉器操作装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空開閉器等の開閉器を開閉操作する開閉操作装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
固定接点と、該固定接点に接離する可動接点とからなる開閉器は、操作速度の如何に関わりなく、可動接点を所定の動作速度以上の速度で動作させる必要がある。そのため、開閉器の操作装置は、特許文献１に示されているように、操作ハンドル等の操作部の変位をトグル機構を介して開閉器の可動接点に伝達するように構成されることが多い。トグル機構は、操作部により回動操作されるトグルレバーと、開閉器の可動接点を駆動する駆動レバーと、トグルレバーと駆動レバーとの間に設けられたトグルバネとを備えていて、トグルレバーが回動変位する過程でトグルバネを蓄勢し、トグルレバーとトグルバネとの結合点が駆動レバーの中心軸線と重なる死点を越えた後にその付勢力を開放して、駆動レバーを一気に回動させるように構成される。
【０００３】
図６はトグル機構を備えた開閉器操作装置の基本的な構成を模式的に示したものである。同図において、１は長手方向に伸びるように設定された中心軸線Ｏ1−Ｏ1を有する駆動レバー、２は駆動レバー１を支持する第１の軸である。駆動レバー１は、その中心軸線上に設定された回動中心Ｃ1を第１の軸２の中心に位置させた状態で第１の軸２により支持されて、第１の軸２の軸線と直交する一平面（図の紙面と平行な平面）上で、第１の軸２を中心にして一定の角度範囲を回動する。駆動レバー１は、第１の位置と第２の位置との間を回動するように、その回動範囲が規制されている。図示の例では、駆動レバー１が時計方向に第１の位置まで回動したときにストッパＳ1に接してその回動が阻止される。また駆動レバー１が反時計方向に第２の位置まで回動したときにストッパＳ2に接してその回動が阻止される。駆動レバー１の先端には、その中心軸線Ｏ1−Ｏ1上に位置させて、後記するトグルバネが結合されるバネ結合点Ｐ1が設定されている。
【０００４】
駆動レバー１は、固定接点３ａと可動接点３ｂとを有する開閉器３の可動接点３ｂに、適当な変位伝達機構４を介して連結されている。図示の例では、駆動レバー１が一方向（図面上反時計方向）に第２の位置まで回動した際に開閉器３の可動接点３ｂが、図に破線で示したように、固定接点３ａとの間に所定の絶縁距離を隔てた状態になる開位置まで変位させられる。また駆動レバー１が他方向（時計方向）に第１の位置まで回動した際に、図に実線で示したように、開閉器の可動接点３ｂが固定接点３ａに接触した状態になる閉位置まで変位させられる。
【０００５】
５は、長手方向に伸びるように設定された中心軸線Ｏ2−Ｏ2を有して、この中心軸線上に設定された回動中心を駆動レバー１の回動中心Ｃ1に一致させた状態で、第１の軸２を中心にして駆動レバー１に対して相対的に回動し得るように設けられたトグルレバーである。トグルレバー５の先端には、その中心軸線Ｏ2−Ｏ2上に位置させてバネ結合点Ｐ2が設定されている。
【０００６】
トグルレバー５は、長手方向に伸びる中心軸線Ｏ2−Ｏ2を有して該中心軸線上に設定された回動中心を駆動レバー１の回動中心Ｃ１に一致させた状態で、駆動レバー１に対して相対的に回動し得るように設けられている。トグルレバー５は、駆動レバー１の第１の位置（ストッパＳ1により規制された位置）の外側に設定された第３の位置と、駆動レバー１の第２の位置（ストッパＳ2により規制された位置）の外側に設定された第４の位置との間を、駆動レバー１に対して相対的に回動し得るように設けられていて、開閉器３を開く際及び閉じる際にそれぞれ一方向及び他方向に回動操作される。図示の例では、トグルレバー５が第４の位置から時計方向に（一方向に）第３の位置まで回動したときに、ストッパＳ3に接してその回動が阻止されることにより、トグルレバー５の時計方向への回動範囲が規制される。またトグルレバー５が第３の位置から反時計方向に（他方向に）第４の位置まで回動したときにストッパＳ4に接してその回動が阻止されることにより、トグルレバー５の反時計方向への回動範囲が規制される。トグルレバー５は操作ハンドルを有する操作機構（図示せず。）により操作する。
【０００７】
６はトグルバネで、このトグルバネは、中心軸線Ｏ3−Ｏ3を有して、駆動レバー１及びトグルレバー５の回動を妨げないように設けられたガイド棒等の図示しないガイド部材により実質的に中心軸線Ｏ3−Ｏ3に沿う方向にのみ変形（伸縮）するようにガイドされた圧縮バネからなっている。トグルバネ６の一端は、駆動レバー１の先端に設定された駆動レバーのバネ結合点Ｐ1にピンを介して回動自在に（トグルバネと駆動レバーとの間に相対的な回動運動が許容される状態で）結合され、トグルバネ６の他端は、トグルレバー５の先端に設定されたトグルレバーのバネ結合点Ｐ2にピンを介して回動自在に（トグルバネとトグルレバーとの間に相対的な回動運動が許容される状態で）結合されている。トグルバネ６によりトグルレバー５及び駆動レバー１が互いに反対方向に付勢されている。駆動レバー１と、トグルレバー５と、トグルバネ６とによりトグル機構が構成されている。
【０００８】
図６に示された開閉器操作装置において、開閉器３が閉じている状態では、駆動レバー１が図に実線で示された第１の位置にあり、トグルレバー５が図に実線で示された第４の位置にある。開閉器３を開く際には、図示しない操作ハンドルにより、トグルレバー５が図に実線で示された第３の位置から時計方向に回動させられる。このトグルレバー５の回動に伴ってトグルバネ６が蓄勢されていく。トグルレバー５が回動する過程で、該トグルレバーのバネ結合点Ｐ2が駆動レバー１の中心軸線Ｏ1−Ｏ1と重なる死点位置に達するまでの間は、トグルバネ６から駆動レバー１に、該駆動レバーを図面上時計方向に回動させようとするトルクが働くが、駆動レバー１はストッパＳ1に当ってその回動が阻止されているため、回動しない。
【０００９】
トグルレバー５が回動する過程で、該トグルレバーのバネ結合点Ｐ2が駆動レバー１の中心軸線Ｏ1−Ｏ1と重なる死点位置を越えると、駆動レバー１を図面上反時計方向に回動させようとするトルクが、トグルバネ６から駆動レバー１に作用するようになるが、トグルバネ６の中心軸線Ｏ3−Ｏ3とストッパＳ1に当って停止している駆動レバー１の中心軸線Ｏ1−Ｏ1とがなす角度が小さい間は、トグルバネ６から駆動レバー１に作用するトルクが、開閉器及び操作装置が有する機械的損失や各部の質量等により決まる負荷トルクよりも小さいため、駆動レバー１は回動することができない。
【００１０】
トグルレバー５が更に回動していくと、トグルバネ６の中心軸線Ｏ3−Ｏ3とストッパＳ1に当って停止している駆動レバー１の中心軸線Ｏ1−Ｏ1とがなす角度が大きくなっていくため、トグルバネ６から駆動レバー１に作用するトルクが大きくなっていく。トグルレバー５の回動に伴って、トグルバネ６から駆動レバー１に作用するトルクが負荷トルクを超えると、駆動レバー１がストッパＳ1から離れて図面上反時計方向に回動する。ひとたび駆動レバー１の回動が開始されると、トグルバネ６に蓄勢されていたエネルギが一気に開放されて、図６に破線で示したように、駆動レバー１がストッパＳ2に当る第２の位置まで一気に回動し、開閉器３を開く動作が一気に行われる。
【００１１】
図示の開閉器操作装置においては、トグルレバー５が第４の位置から第３の位置に向けて回動する過程で、最終的に第３の位置でストッパＳ3に当って停止した際に、トグルバネ６の中心軸線と駆動レバー１の中心軸線とがなす角度が、駆動レバー１の回動を開始させるために必要な角度以上になっているように、トグルレバーのバネ結合点Ｐ2の死点位置と、トグルレバー５の第３の位置との間の角度θ3が設定されている。
【００１２】
図６に示した例において、開閉器３が開かれた状態にあるときには、図に破線で示したように、駆動レバー１が第２の位置にあり、トグルレバー５が第３の位置にある。この状態から破線で示されたトグルレバー５を反時計方向に回動させると、破線で示されたトグルバネ６が蓄勢されていく。トグルレバー５のバネ結合点Ｐ2が駆動レバー１の中心軸線Ｏ1−Ｏ1と重なる死点位置を越えた後所定角度回動すると、トグルバネ６の付勢力により駆動レバー１が時計方向に回動させられて開閉器３を閉じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】実公平７−１３１５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
図６に示された開閉器操作装置においては、トグルレバー５の回動中心とバネ結合点Ｐ2との間の距離（トグルレバー５の実効長）が一定であったため、トグルレバーが回動した際にバネ結合点Ｐ2が第１の軸２の軸線と直交する平面上に描く軌跡ｔ1′は、図６に示されているように、トグルバネ６側に凸な円弧となっていた。そのため、トグルレバーのバネ結合点Ｐ2が死点に近づくに従ってトグルバネの圧縮量の増加割合が大きくなっていき、トグルバネ６を蓄勢していく過程で該トグルバネが発生する反発力が急激に増加していく。そのため、トグルレバー５を操作するために必要な操作トルクも急激に増大していく。トグルバネ６が発生する反発力は、トグルレバー６のバネ結合点Ｐ2が死点に達する位置よりもかなり前の位置（バネ結合点Ｐ2の軌跡ｔ1′の頂点付近）で最大になり、トグルレバー５を操作するために必要な操作トルクもこの位置で最大になる。トグルレバー５を操作するために必要な操作トルクは、最大値を迎えた後急速に減衰していき、バネ結合点Ｐ2が死点に達したときに零になる。
【００１５】
図７の曲線ａは、図６に示した従来の開閉器操作装置について、トグルレバー５と駆動レバー１との間の角度θの変化と、トグルレバー５を操作するために必要な操作トルクＴとの間の関係を示したものである。図７において、角度θ1は、トグルレバー５が実線で示された動作開始位置（第４の位置）にあるときのトグルレバー５と駆動レバー１との間の角度（初期値）であり、θ2は、バネ結合点Ｐ2が初期位置からその円弧状の軌跡ｔ1′の頂点に達するまでの間の回動角度である。またθ3は、トグルレバー５が死点からストッパＳ3に接して停止するまでの間の回動角度である。
【００１６】
図示の例において、開閉器３が閉じているときには、駆動レバー１がストッパＳ1に接して図６に実線で示された第１の位置に停止しており、トグルレバー５がストッパＳ4に接して実線で示された第４の位置に停止している。操作ハンドルの操作を開始すると、角度θがその初期値θ１から減少していき、矢印Ａで示したように、バネ結合点Ｐ2の変位に伴ってトグルバネを操作するために必要な操作トルクＴが曲線ａに沿って増加していく。角度θがθ2まで減少して、バネ結合点Ｐ2がその円弧状の軌跡の頂点付近に達したときに操作トルクＴが最大値Ｔmaxを示す。操作ハンドルを更に操作すると、バネ結合点Ｐ2の変位に伴って操作トルクＴが減少していくようになり、バネ結合点Ｐ2が死点に達して角度θが０になると操作トルクＴが０になる。バネ結合点Ｐ2が死点を越えると、トグルバネの発生トルクがトグルレバー５の回動を助ける側に働くため、トグルレバー５はストッパＳ3に接する位置まで一気に回動する。トグルレバー５のバネ結合点Ｐ2が死点を越えた後、トグルバネ６の中心軸線と駆動レバー１の中心軸線とがなす角が増加して行くに従って、トグルバネから駆動レバー１に働くトルクが増大していく。バネ結合点Ｐ2が死点を超えた後、トグルバネ６の中心軸線と駆動レバー１の中心軸線とがなす角がある値に達して、トグルバネ６から駆動レバー１に働くトルクが負荷トルクを超えると、駆動レバー１が図６に破線で示す位置まで一気に回動させられて、開閉器３を開く動作が行われる。
【００１７】
従来の操作装置では、トグルレバー５の回動中心からバネ結合点Ｐ2までの距離（トグルレバーの実効長）が一定で、図６に示すように、バネ結合点Ｐ2の軌跡ｔ1′がトグルバネ６側に凸な円弧となっていたため、トグルバネ６を蓄勢する過程でトグルレバー５を操作するために必要なトルク（操作トルク）が急激に増大していき、トグルレバーの操作が重くなって、操作性が悪くなるのを避けられなかった。
【００１８】
また従来の操作装置では、トグルレバー５のバネ結合点Ｐ2の回動軌跡がトグルレバーの長さにより一律に決められていたため、トグルレバー５の回動角度とトグルバネ６に蓄積されるエネルギとの間の関係がトグルレバーの長さとトグルバネのバネ力とにより決まってしまい、トグル機構の設計の自由度が低いという問題があった。トグルレバーを操作するために必要な操作トルクの最大値を抑えたり、トグルレバーを操作する過程で操作トルクが急激に増大するのを防いだりして、操作性を向上させるためには、トグルレバーの回動角度とトグルバネに蓄積されるエネルギとの間の関係を適宜に調整し得るようにしておくことが好ましい。
【００１９】
本発明の目的は、トグルレバーの回動角度とトグルバネに蓄積されるエネルギとの間の関係を適宜に調整し得るようにして、トグル機構の設計の自由度を高め、操作性を向上させるための設計を容易に行うことができるようにした開閉器操作装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明は、駆動レバーと、トグルレバーと、トグルバネとを有するトグル機構を備えた開閉器操作装置を対象とする。
上記駆動レバーは、長手方向に伸びる中心軸線を有して該中心軸線上に設定された回動中心を第１の軸の中心に一致させた状態で第１の軸により支持されて、第１の軸と直交する一平面上で第１の位置と第２の位置との間を回動し得るように設けられている。
トグルレバーは、長手方向に伸びる中心軸線を有して該中心軸線上に設定された回動中心を駆動レバーの回動中心に一致させた状態で前記第１の位置の外側に設定された第３の位置と前記第２の位置の外側に設定された第４の位置との間を駆動レバーに対して相対的に回動し得るように設けられて、開閉器を開く際及び閉じる際にそれぞれ一方向及び他方向に回動操作される。
トグルバネは、中心軸線に沿って変形するように、変形し得る方向が規制された状態で一端及び他端がそれぞれ駆動レバーの中心軸線上に設定された駆動レバーのバネ結合点Ｐ1及びトグルレバーの中心軸線上に設定されたトグルレバーのバネ結合点Ｐ2に結合されて、トグルレバー及び駆動レバーを互いに反対方向に付勢する。
上記トグル機構は、トグルレバーが前記第４の位置から第３の位置に向けて回動する過程でトグルレバーのバネ結合点Ｐ2が駆動レバーの中心軸線と重なる死点位置を越えた後にトグルバネの付勢力により駆動レバーを前記第１の位置から第２の位置に回動させ、トグルレバーが前記第３の位置から第４の位置に向けて回動する過程でトグルレバーのバネ結合点Ｐ2が駆動レバーの中心軸線と重なる死点位置を越えた後にトグルバネの付勢力により駆動レバーを第２の位置から第１の位置に回動させるように構成されていて、駆動レバーの変位を開閉器の可動接点に伝達することにより開閉器を操作する。
【００２１】
本発明においては、トグルレバーの中心軸線に沿って変位し得る状態で該トグルレバーに支持されたバネ結合部材が設けられて、このバネ結合部材にトグルバネの他端が結合されることにより、トグルレバーのバネ結合点Ｐ2がトグルレバーの中心軸線に沿って変位し得るように構成されている。本発明においてはまた、トグルレバーが各方向に回動する過程で、トグルレバーのバネ結合点Ｐ2を第１の軸と直交する平面上で設定された回動軌跡に沿って変位させるように、バネ結合部材をガイドするバネ結合部材ガイド機構が設けられている。
【００２２】
上記のように、トグルレバーが各方向に回動する過程でトグルレバーのバネ結合点が第１の軸と直交する平面上に描く回動軌跡を定めるバネ結合部材ガイド機構を設けておくと、トグルレバーのバネ結合点が第１の軸と直交する平面上に描く回動軌跡を適宜に定めることにより、トグルレバーの回動角度とトグルバネに蓄勢されるエネルギとの間の関係を調整することができる。従来の開閉器操作装置では、トグルレバーのバネ結合点の回動軌跡がトグルレバーの長さ（一定）により一律に決まっていたため、トグルレバーの回動角度とトグルバネに蓄勢されるエネルギとの間の関係を適宜に調整することができなかったが、本発明によった場合には、トグルレバーのバネ結合点の回動軌跡を変えることにより、トグルレバーの回動角度とトグルバネに蓄勢されるエネルギとの間の関係を調整することができるため、トグルレバーを操作するために必要な操作トルクの最大値を抑制し、操作トルクが急激に増大するのを防いで操作性を向上させた開閉器用操作装置を容易に得ることができる。
【００２３】
本発明の好ましい態様では、上記バネ結合部材ガイド機構が、トグルレバーのバネ結合点Ｐ2の回動軌跡を、トグルレバーが第３の位置にあるときにバネ結合点Ｐ2がとるべき位置とトグルレバーが第４の位置にあるときにバネ結合点Ｐ2がとるべき位置との間をほぼ直線的に伸びる形状とするように構成される。
【００２４】
このように構成すると、トグルレバーを操作する過程で操作トルクが急激に変化するのを防ぎ、操作トルクの最大値を抑えて操作性を向上させることができる。
【００２５】
本発明の他の態様では、上記バネ結合部材ガイド機構が、トグルレバーのバネ結合点の回動軌跡を、トグルレバーが第３の位置にあるときにバネ結合点Ｐ2がとるべき位置とトグルレバーが第４の位置にあるときにバネ結合点Ｐ2がとるべき位置とを結ぶ直線よりも駆動レバーのバネ結合点の回動軌跡側に寄った位置で前記直線と平行に伸びる直線部分と、該直線部分の前記第３の位置側の端部及び前記直線部分の第４の位置側の端部からそれぞれ前記トグルレバーが第３の位置にあるときにバネ結合点Ｐ2がとるべき位置側及び前記トグルレバーが第４の位置にあるときにバネ結合点Ｐ2がとるべき位置側に湾曲した湾曲部分とを有する形状とするように構成されている。
【００２６】
上記のように構成した場合も、トグルレバーを操作する過程で操作トルクが急激に変化するのを防ぎ、操作トルクの最大値を抑えて操作性を向上させることができる。
【００２７】
本発明の他の好ましい態様では、バネ結合部材ガイド機構が、トグルレバーのバネ結合点の回動軌跡を定めるカム溝を有するカムと、バネ結合部材に固設されてカムのカム溝にスライド自在に嵌合されたカム従動子とにより構成される。
【００２８】
本発明の好ましい態様では、トグルレバーに、該トグルレバーの中心軸線に沿って伸びる長孔が設けられる。この場合、バネ結合部材は、トグルレバーの長孔にスライド自在に嵌合されることによりトグルレバーの中心軸線に沿って変位し得るように支持される。
【００２９】
本発明の他の態様では、トグルレバーの中心軸線に沿ってスライド自在なスライダがトグルレバーに取り付けられ、このスライダにバネ結合部材が固定される。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、トグルレバーが各方向に回動する過程でトグルレバーのバネ結合点が第１の軸と直交する平面上に描く回動軌跡を定めるバネ結合部材ガイド機構を設けて、トグルレバーのバネ結合点が第１の軸と直交する平面上に描く回動軌跡を選定することにより、トグルレバーの回動角度とトグルバネに蓄勢されるエネルギとの間の関係を適宜に設定することができるようにしたので、トグル機構の設計の自由度を高めることができる。従って、種々の操作性を有する開閉器操作装置を容易に設計することができ、トグルレバーを操作する過程で、トグルレバーを操作するために必要な操作トルクが急激に増大するのを防ぎ、操作トルクの最大値を抑えて操作性を向上させた開閉器用操作装置を容易に得ることができる。
【００３１】
例えば、トグルレバーのバネ結合点Ｐ2の回動軌跡を、トグルレバーが第３の位置にあるときにバネ結合点Ｐ2がとるべき位置とトグルレバーが第４の位置にあるときにバネ結合点Ｐ2がとるべき位置との間を結ぶ直線とするようにバネ結合部材ガイド機構を構成することにより、トグルレバーを操作する過程で操作トルクが急激に増大するのを防ぎ、操作トルクの最大値を抑えて、操作性を向上させた開閉器用操作装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態の構成を概略的に示した模式図である。
【図２】本発明の他の実施形態の構成を概略的に示した構成図である。
【図３】図１に示された実施形態において、操作装置の各部に働く力のベクトルを示した模式図である。
【図４】トグルレバーのバネ結合点の回動軌跡を、図１に示した実施形態におけるそれとは異ならせた場合に操作装置の各部に働く力のベクトルを示した模式図である。
【図５】本発明の他の実施形態の要部の構成を示した構成図である。
【図６】従来の開閉器操作装置の構成を概略的に示した模式図である。
【図７】従来の開閉器操作装置及び本発明の実施形態に係る開閉器操作装置について、トグルレバーを操作するために必要な操作トルクＴと、トグルレバーと駆動レバーとの間の角度θとの間の関係を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下図面を参照して、本発明の一実施形態を詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態の構成を概略的に示したもので、同図において、図６に示した従来の開閉器操作装置の各部と同等の部分にはそれぞれ図６に示した符号と同一の符号を付してある。
【００３４】
図１において、１は長手方向に伸びるように設定された中心軸線Ｏ1−Ｏ1を有する駆動レバー、２は開閉器操作装置のフレーム（図示せず。）に回転自在に支持された第１の軸である。駆動レバー１は、その中心軸線Ｏ1−Ｏ1上に第１の軸２の中心を位置させた状態で配置されて、その後端部が第１の軸２に固定されることにより、回動自在に支持されている。駆動レバー１は、第１の軸２の中心を回動中心Ｃ1として、第１の軸２の軸線と直交する一平面（図の紙面と平行な平面）上で一定の角度範囲を回動する。
【００３５】
駆動レバー１は、実線で示された第１の位置と破線で示された第２の位置との間を回動するように、その回動範囲が規制されている。図示の例では、駆動レバー１が時計方向に第１の位置まで回動したときに該駆動レバーがストッパＳ1に接してその回動が阻止される。また駆動レバー１が反時計方向に第２の位置まで回動したときに駆動レバーがストッパＳ2に接してその回動が阻止される。駆動レバー１の先端には、その中心軸線Ｏ1−Ｏ1上に位置させて、トグルバネが結合されるバネ結合点Ｐ1が設定されている。
【００３６】
図１において３は、固定接点３ａと可動接点３ｂとを有する開閉器で、駆動レバー１の変位がリンク等からなる適当な変位伝達機構４を介して可動接点３ｂに伝達されるようになっている。図示の例では、駆動レバー１が一方向（図示の例では反時計方向）に回動した際に開閉器３の可動接点３ｂが、図に破線で示したように、固定接点３ａとの間に所定の絶縁距離を隔てた状態になる開位置まで変位させられ、駆動レバー１が他方向（時計方向）に回動した際に、開閉器の可動接点３ｂが図に実線で示したように、固定接点３ａに接触した状態になる閉位置まで変位させられる。
【００３７】
５は、駆動レバー１に対して相対的に回動し得るように設けられたトグルレバーである。図示の例では、第１の軸２と軸線を共有した状態で配置されて第１の軸２に対して回転自在に支持された軸１１が設けられて、この軸１１にトグルレバー５の後端部寄りの部分が固定されている。トグルレバー５は、その長手方向に伸びるように設定された中心軸線Ｏ2−Ｏ2上に設定された回動中心を駆動レバー１の回動中心Ｃ1に一致させた状態で、第１の軸２を中心にして駆動レバー１に対して相対的に回動する。トグルレバー５は、駆動レバー１の第１の位置（ストッパＳ1に接した状態になる位置）の外側に設定された第３の位置と、駆動レバー１の第２の位置（ストッパＳ2に接した状態になる位置）の外側に設定された第４の位置との間を、駆動レバー１に対して相対的に回動し得るように設けられていて、操作ハンドルを備えた図示しない操作機構により、開閉器３を開く際及び閉じる際にそれぞれ一方向及び他方向に回動操作される。図示の例では、トグルレバー５が第４の位置から時計方向に（一方向に）第３の位置まで回動したときに、該トグルレバーがストッパＳ3に接してその回動が阻止されることにより、トグルレバー５の時計方向への回動範囲が規制される。またトグルレバー５が第３の位置から反時計方向に（他方向に）第４の位置まで回動したときに該トグルレバーがストッパＳ4に接してその回動が阻止されることにより、トグルレバー５の反時計方向への回動範囲が規制される。
【００３８】
本実施形態では、トグルレバー５の先端寄りの位置に、該トグルレバーの中心軸線Ｏ2−Ｏ2に沿って延びる直線状の長孔５ａが設けられ、この長孔５ａにピンからなるバネ結合部材１３がスライド自在に嵌合されている。
【００３９】
６は中心軸線Ｏ3−Ｏ3を有して、トグルレバー５及び駆動レバー１の回動を妨げないように設けられたガイド棒等の適宜のガイド部材（図示せず。）により実質的に中心軸線Ｏ3−Ｏ3に沿う方向にのみ変形（伸縮）するように、変形し得る方向が規制された圧縮バネからなるトグルバネである。トグルバネ６の一端は、駆動レバー１の中心軸線Ｏ1−Ｏ1上に位置させて駆動レバー１の先端に設定されたバネ結合点Ｐ1に、ピン１２を介して回動自在に結合されている。トグルバネ６の他端は、トグルレバー５の長孔５ａにスライド自在に嵌合されたバネ結合部材１３を介して、トグルレバー５の中心軸線Ｏ2−Ｏ2上に設定されたバネ結合点Ｐ2に回動自在に結合されている。本実施形態では、トグルバネ６の他端に設けられた環状の輪がバネ結合部材１３を構成するピンに引っ掛けられることにより、トグルバネ６の他端がバネ結合部材１３に回動自在に結合されている。トグルバネ６により、トグルレバー５及び駆動レバー１が互いに反対方向に付勢されている。
【００４０】
本実施形態では、前述のように、トグルレバー５に設けられた長孔５ａに嵌合されたバネ結合部材１３にトグルバネ６の他端が結合されていて、バネ結合部材１３の中心がトグルレバー５のバネ結合点Ｐ2となっている。そのため、トグルレバー５のバネ結合点Ｐ2がトグルレバー５の中心軸線に沿う方向に変位し得るようになっており、トグルレバー５の実効長（回動中心Ｃ１からバネ結合点Ｐ2までの距離）が一定の範囲で自在に変化し得るようになっている。
【００４１】
本実施形態ではまた、トグルレバー５のバネ結合点Ｐ2の回動軌跡を定めるカム溝３０ａを有するカム３０が設けられている。カム３０は例えば、金属板を貫通させて、所定の形状のカム溝３０ａを形成したものからなっていて、トグルレバー５のバネ結合点Ｐ2の回動軌跡の近傍に位置させて、開閉器操作装置のフレーム（図示せず。）にボルト等により固定されている。そして、バネ結合部材１３に固設された（バネ結合部材１３に一体に設けられるか、又はバネ結合部材１３に固定された）カム従動子がカム溝３０ａにスライド自在に嵌合され、カム溝３０ａの形状により、トグルレバー５のバネ結合点Ｐ2の回動軌跡が定められるようになっている。図示の例では、バネ結合部材１３がピンからなっていて、その一部がカム従動子としてカム３０のカム溝３０ａにスライド自在に嵌合されている。
【００４２】
本実施形態では、カム３０と、該カムのカム溝３０ａに嵌合されたカム従動子（図示の例ではバネ結合部材１３の一部）とにより、トグルレバー５が各方向に回動する過程で、トグルレバー５のバネ結合点Ｐ2を、第１の軸２と直交する平面上で設定された回動軌跡に沿って変位させるようにバネ結合部材１３をガイドするバネ結合部材ガイド機構が構成されている。
【００４３】
本実施形態では、カム溝３０ａを、トグルレバーが第３の位置にあるときにバネ結合点Ｐ2がとるべき位置とトグルレバーが第４の位置にあるときにバネ結合点Ｐ2がとるべき位置との間を直線的に伸びる形状に形成することにより、トグルレバー５のバネ結合点Ｐ2の回動軌跡ｔ1を、トグルレバー５が第３の位置にあるときにバネ結合点Ｐ2がとるべき位置とトグルレバー５が第４の位置にあるときにバネ結合点Ｐ2がとるべき位置との間を結ぶ直線とするようにバネ結合部材ガイド機構が構成されている。
【００４４】
本実施形態においても、トグルレバー５が第４の位置から第３の位置に向けて回動する過程で、最終的に第３の位置でストッパＳ3に当って停止した際に、トグルバネ６の中心軸線と駆動レバー１の中心軸線とがなす角度が、駆動レバー１の回動を開始させるために必要な角度以上になっているように、トグルレバー５のバネ結合点Ｐ2の死点位置と、トグルレバー５の第３の位置との間の角度θ3が設定されている。同様に、トグルレバー５が第３の位置から第４の位置に向けて回動する過程で、最終的に第４の位置でストッパＳ4に当って停止した際に、トグルバネ６の中心軸線と駆動レバー１の中心軸線とがなす角度が、駆動レバー１の回動を開始させるために必要な角度以上になっているように、トグルレバーのバネ結合点Ｐ2の死点位置と、トグルレバー５の第４の位置との間の角度が設定されている
【００４５】
本実施形態においては、上記駆動レバー１と、トグルレバー５と、トグルバネ６と、バネ結合部材ガイド機構とにより、トグル機構が構成されている。本実施形態では、トグル機構が、駆動レバー１の回動中心軸線を含み、駆動レバー１の回動範囲を２等分する平面に対して左右対称に構成されているが、必ずしも対称に構成される必要はない。
【００４６】
図１に示した開閉器操作装置において、開閉器３が閉じている状態では、駆動レバー１がストッパＳ1に接して第１の位置に停止しており、トグルレバー５がストッパＳ4に接して第４の位置に停止している。開閉器３を開く際には、図示しない操作機構の操作ハンドルを操作して、トグルレバー５を図面上時計方向に回動させる。トグルレバー５が回動していく過程でトグルバネ６が圧縮（蓄勢）されていく。トグルレバー５のバネ結合点Ｐ2が駆動レバー１の中心軸線Ｏ1−Ｏ1と重なる死点位置を越えると、トグルバネ６から駆動レバー１に、該駆動レバーを第２の位置側に回動させようとするトルクが働くようになる。トグルレバー５のバネ結合点Ｐ2が死点を越えた後所定の角度回動して、トグルバネ６から駆動レバー１に与えられるトルクが駆動レバー１を回動させるために必要な大きさに達すると、駆動レバー１が反時計方向への回動を開始し、開閉器３の可動接点３ｂを開路位置まで変位させる。駆動レバー１はストッパＳ2に接して第２の位置に停止する。
【００４７】
また開閉器３が開いている状態では、駆動レバー１がストッパＳ2に接して第２の位置に停止しており、トグルレバー５がストッパＳ3に接して第３の位置に停止している。開閉器３を閉じる際には、図示しない操作ハンドルを操作して、ストッパＳ3に接して停止しているトグルレバー５を図面上反時計方向に回動させる。トグルレバー５が回動していく過程でトグルバネ６が圧縮されていく。トグルレバー５のバネ結合点Ｐ2が駆動レバー１の中心軸線Ｏ1−Ｏ1と重なる死点位置を越えると、トグルバネ６から駆動レバー１に、該駆動レバーを第１の位置側に回動させようとするトルクが働くようになる。トグルレバー５のバネ結合点Ｐ2が死点を越えた後所定の角度回動して、トグルバネ６から駆動レバー１に与えられるトルクが駆動レバー１を回動させるために必要な大きさに達すると、駆動レバー１が時計方向への回動を開始し、開閉器３の可動接点３ｂを閉路位置まで変位させる。駆動レバー１はストッパＳ1に接して停止する。
【００４８】
前述のように、従来の開閉器操作装置では、トグルレバーのバネ結合点Ｐ2の回動軌跡がトグルバネ６側に凸な形状を呈していたことにより、トグルレバーを回動させるために必要な操作トルクが増大するという問題が生じていた。そこで、図４に示すように、トグルレバー５のバネ結合点Ｐ2の回動軌跡をトグルバネ６側に凹な曲線とするようにカム溝３０ａの形状を設定することが考えられる。このように構成すると、トグルレバーの回動角度の増大に伴う操作トルクの増大割合を、従来の開閉装置のそれよりも緩やかにすることができ、トグルレバーを回動させる過程で、操作トルクが急激に増大するのを防ぐことができる。しかしながら、このようにカム溝の形状を設定した場合には、バネ結合点Ｐ2の移動方向（回動軌跡の接線方向）が、トグルレバーの軸線方向と直角な方向に対してなす角度が、トグルレバーの回動角度の増大に伴って大きくなって行くため、トグルバネ６の付勢力により、バネ結合点Ｐ2の移動を妨げようとする向きに働く力が、トグルレバー５の回動角度の増大に伴って大きくなっていく。そのため、バネ結合点Ｐ2が死点に達しても操作トルクは零にならず、図６に示されたトグル機構とは異なり、バネ結合点Ｐ2が死点位置を越えても、トグルレバー５の回動角度の増大に伴って、必要な操作トルクが大きくなっていく。
【００４９】
例えば、図４において、トグルレバー５のバネ結合点Ｐ2が死点位置に達したときには、トグルバネ６のバネ力により、バネ結合部材１３を第１の軸２側に付勢する力ｆ1 が働き、バネ結合部材１３の移動方向（トグルレバーのバネ結合点Ｐ2 の死点位置における、バネ結合点Ｐ2の回動軌跡の接線方向）Ｂに沿う方向に働く力ｆ1 の分力ｆ2 がバネ結合部材１３の移動を妨げる方向に働く。トグルレバー５のバネ結合点Ｐ2を死点を越えて移動させるためには、バネ結合部材１３の移動を妨げる力ｆ2 と逆向きに、ｆ2 よりも大きな力をバネ駆動部材１３に作用させるように、操作ハンドルからトグルレバー５に操作トルクＴを与える必要がある。操作ハンドルが操作されたときにバネ結合点Ｐ2 でトグルレバー５に働く操作力をｆ3 、トグルレバー５の実効長（回動中心Ｃ1 とバネ結合点Ｐ2 との間の距離）をｒとすると、トグルレバー５に与えられる操作トルクＴはＴ＝ｆ3 ×ｒで表わされる。トグルレバー５のバネ結合点Ｐ2 を、死点を越えて移動させるためには、トグルバネのバネ力によりバネ結合部材１３に働く力ｆ1 のＢ方向の分力ｆ2 と反対方向に働く操作力ｆ3 の分力ｆ3′（＜ｆ3 ）の大きさを、バネ結合部材１３の移動を妨げる力ｆ2 の大きさより大きくするように、トグルレバー５に操作トルクＴ（＝ｆ3 ×ｒ）を加える必要がある。
【００５０】
ここで、バネ結合点Ｐ2の移動方向Ｂが、トグルレバー５の軸線方向と直角な方向に対してなす角度αを、バネ結合点Ｐ2の移動方向のずれ角と呼ぶことにすると、図４に示したように、バネ結合点Ｐ2の回動軌跡をトグルバネ側に凹な円弧とした場合には、バネ結合点Ｐ2 の移動方向のずれ角αが、トグルレバーの回動角度の増加に伴って大きくなっていき、ずれ角αの増大に伴って、トグルレバー５の軸線方向に対して直角な方向に働く操作力ｆ3 の分力ｆ3′が小さくなっていく。そのため、図４に示したように、トグルバネのバネ結合点の回動軌跡を設定した場合には、トグルレバーの回動角度の増大に伴って、必要な操作トルクが大きくなっていき、トグルレバーが第３の位置に達するまでの間に、操作トルクが従来の操作装置で必要とした操作トルクの最大値Ｔmaxを超えるおそれがある。トグルレバーが第３の位置から第４の位置に向けて回動させられる際においても同様に、トグルレバーの回動角度の増大に伴って、操作トルクが大きくなっていく。
【００５１】
トグルレバー５が第４の位置から第３の位置に向けて回動していく過程及び第３の位置から第４の位置に向けて回動していく過程で必要とされる操作トルクの最大値を低く抑えるためには、トグルレバー５が第４の位置から第３の位置まで回動する過程及び第３の位置から第４の位置に向けて回動する過程で、バネ結合点Ｐ2 に働く力ｆ2 が増大するのをできるだけ抑えることが必要であり、そのためには、トグルレバー５が第４の位置に達したとき及び第３の位置に達したときの、バネ結合点Ｐ2の移動方向のずれ角αをできるだけ小さくすることが必要である。
【００５２】
そのための１つの方策は、図１に示したように、バネ結合部材１３をガイドするカム溝３０ａの形状を直線状として、トグルレバーのバネ結合点Ｐ2の回動軌跡を、トグルレバーが第３の位置にあるときにバネ結合点Ｐ2がとるべき位置とトグルレバーが第４の位置にあるときにバネ結合点Ｐ2がとるべき位置との間を結ぶ直線とすることである。
【００５３】
図１に示したように、バネ結合部材１３をガイドするカム溝３０ａの形状を直線状とした場合には、トグルレバーが第３の位置に達したとき及び第４の位置に達したときのバネ結合点Ｐ2の移動方向Ｂのずれ角を、図４に示したようにバネ結合点Ｐ2の回動軌跡を設定した場合に比べて小さくすることができるため、操作トルクの増大を抑えることができる。
【００５４】
図３は、バネ結合部材１３をガイドするカム溝３０ａの形状を直線状とした場合に、死点位置でバネ結合点Ｐ2に働く力ｆ1、ｆ2，ｆ3 及びｆ3 ′のベクトルを示したものである。バネ結合部材１３をガイドするカム溝３０ａの形状を直線状とした場合には、バネ結合点Ｐ2の移動方向Ｂのずれ角が、バネ結合点の回動軌跡を図４に示したように設定した場合に比べて小さくなるため、トグルバネ６からトグルレバーの軸線方向に沿ってバネ結合点Ｐ2に働く力ｆ1によりバネ結合点Ｐ2に働く力ｆ2が小さくなる。そのため、バネ結合点Ｐ2を移動させるために必要なトルクｆ3×ｒが小さくなり、操作トルクの増大を抑えることができる。
【００５５】
図７に示した曲線ｂは、トグルレバー５のバネ結合点Ｐ2の回動軌跡を、図４に示したように、トグルバネ６側に凹な形状とした場合に必要になる操作トルクＴとトグルレバーの回動角度θとの関係の一例を実測値を基にして示したものである。トグルレバー５のバネ結合点Ｐ2の回動軌跡を、図４に示した形状とした場合には、トグルレバーの回動角度θの増大に伴う操作トルクの増加割合を小さく抑えることができ、操作トルクが急激に増大するのを防ぐことができるが、トグルレバーのバネ結合点が死点に達する位置の付近で、操作トルクが従来の操作装置の操作トルクの最大値Ｔmaxを超えている。
【００５６】
図７に示した曲線ｃは、トグルレバーのバネ結合点Ｐ2の回動軌跡を図１に示したように、直線状の形状とした場合に得られる操作特性を示したものである。この場合も、トグルレバー５の回動に伴って操作トルクＴが連続的に増大していくが、その増加割合は僅かであり、バネ結合点Ｐ2が死点位置に達した後更に角度θ3だけ回動して第３の位置に達するまでの間に操作トルクが従来の操作装置の最大操作トルクＴmaxを超えることはない。
【００５７】
図２は本発明の他の実施形態を示したもので、この実施形態では、カム溝３０ａが、トグルレバーが第３の位置にあるときにバネ結合点Ｐ2がとるべき位置とトグルレバーが第４の位置にあるときにバネ結合点Ｐ2がとるべき位置とを結ぶ直線よりも駆動レバー１のバネ結合点Ｐ1の回動軌跡ｔ2側に寄った位置で、上記直線と平行に伸びる直線部分３０a1と、トグルレバーの第３の位置側に位置する直線部分３０a1の端部及びトグルレバーの第４の位置側に位置する直線部分３０a1の端部からそれぞれトグルレバー５が第３の位置にあるときにバネ結合点Ｐ2がとるべき位置側及びトグルレバー５が第４の位置にあるときにバネ結合点Ｐ2がとるべき位置側に湾曲した湾曲部分３０a2及び３０a3とを有する形状に形成されている。
【００５８】
このように構成した場合には、バネ結合点Ｐ2が死点位置を越えた領域でバネ結合点の移動方向をトグルレバー５の軸線方向と直角な方向により近づけることができるため、図７に曲線ｃで示したように、トグルレバー５が第３の位置に達するまでの間に必要とされる操作トルクの最大値を、図１の実施形態による場合よりも更に低くすることができる。
【００５９】
上記の実施形態では、トグルレバー５に長孔５ａを設けて、この長孔５ａにバネ結合部材１３をスライド自在に嵌合させることにより、トグルレバー５の実効長（回動中心からバネ結合点Ｐ2までの距離）を変化させるようにしているが、バネ結合部材１３は、トグルレバー５の中心軸線に沿ってスライドし得る状態で該トグルレバーに支持されていればよく、その支持構造は上記の実施形態で示したものに限定されない。例えば、図５に示したように、トグルレバー５の中心軸線に沿ってスライド自在なスライダ２５をトグルレバー５に取り付けて、このスライダ２５にバネ結合部材１３を固定するようにしてもよい。
【００６０】
上記の実施形態では、トグルレバーのバネ結合点Ｐ2をガイドする手段としてカム溝を用いたが、バネ結合部材Ｐ2の回動軌跡を定める手段は上記実施形態に示したものに限定されない。例えば、バネ結合点Ｐ2の回動軌跡に沿って延びるガイド棒にスライド自在に嵌合されたスライダをバネ結合点Ｐ2の回動軌跡を定めるガイドする手段として用いて、このスライダにバネ結合部材１３を回動自在に結合するようにしても良い。
【００６１】
上記の実施形態では、トグルレバー５のバネ結合点Ｐ2の回動軌跡を、トグルレバー５が第３の位置にあるときにバネ結合点Ｐ2がとるべき位置とトグルレバーが第４の位置にあるときにバネ結合点Ｐ2がとるべき位置との間を結ぶ直線とするように、バネ結合部材ガイド機構を構成したが、トグルレバー５のバネ結合点Ｐ2の回動軌跡の形状は厳密に直線である必要は無く、トグルレバーが第３の位置にあるときにバネ結合点Ｐ2がとるべき位置とトグルレバーが第４の位置にあるときにバネ結合点Ｐ2がとるべき位置との間をほぼ直線的に伸びる形状であればよい。トグルレバー５のバネ結合点Ｐ2の回動軌跡は、例えば、直線と見なすことができる程度に半径が十分に大きい円弧の形状を呈するものであってもよい。
【符号の説明】
【００６２】
１  駆動レバー
２  第１の軸
３  開閉器
５  トグルレバー
５ａ  長孔
６  トグルバネ
１３  バネ結合部材
３０  カム
３０ａ  カム溝
【図１】
2013229291.tif 000003
【図２】
2013229291.tif 000004
【図３】
2013229291.tif 000005
【図４】
2013229291.tif 000006
【図５】
2013229291.tif 000007
【図６】
2013229291.tif 000008
【図７】
2013229291.tif 000009