專利名稱：斷路器的操作機構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及斷路器的操作機構，具體地說涉及該操作機構合閘彈簧的蓄能機構。
通常要求將斷路器的操作機構構成按標準相繼不斷、不遲緩地進行電路的斷開與閉合的動作。為達到按標準要求操作，將傳統(tǒng)的斷路器操作機構構成用儲存在蓄能機構內(nèi)的機械能進行斷開動作后立即進行閉合動作，再相繼進行斷開動作。
作為傳統(tǒng)的斷路器操作機構，現(xiàn)以日本專利特開平1-154418號公報上揭示的操作機構為基礎，對其組成與動作進行說明。
后述圖7表示處于閉合狀態(tài)斷路器操作機構的組成。
使與動觸頭100相連的桿2固定在由斷路彈簧101給于沿反時針方向回轉(zhuǎn)力的主軸3上、且用拉閘(引き外し)閂4維持合閘位置，當用拉閘觸發(fā)機構5使拉閘閂4沿反時針方向回轉(zhuǎn)時，使拉閘閂4與桿2的接合被解除，桿2借助斷路彈簧的回轉(zhuǎn)力沿反時針方向回轉(zhuǎn)，使動觸頭100斷開。
把固定在凸輪軸8上、形成把與凸輪軸8一起回轉(zhuǎn)的大齒輪90的中心與設置在其側(cè)面上的連接銷90a間作為曲柄，把固定于由合閘彈簧102賦于沿反時針方向回轉(zhuǎn)力的合閘用主軸6的合閘桿7作為杠桿，把設置在大齒輪90的側(cè)面上的連接銷90a與合閘桿7的端部連接起來的連桿10作為連接棒，把合閘桿7作為主動件而形成連桿曲柄機構(以下簡稱機構)。大齒輪90因合閘閂11而靜止于從機構的設想點沿時針方向稍稍偏移的等待位置。當用合閘觸發(fā)機構12使合閘閂11沿反時針方向回轉(zhuǎn)，用儲存在合閘彈簧102內(nèi)的機械能分別使合閘桿7沿反時針方向，大齒輪90沿時針方向回轉(zhuǎn)。并且，使固定在凸輪8上的凸輪13與大齒輪90一起回轉(zhuǎn)，使處于斷開位置的桿2克服斷路彈簧101的回轉(zhuǎn)力而回復到合閘位置，使動觸頭100閉合。據(jù)此，將機械能儲存在斷路彈簧101內(nèi)。
因此，當正與大齒輪90嚙合的小齒輪95沿反時針回轉(zhuǎn)、克服合閘彈簧102的回轉(zhuǎn)力，使大齒輪90沿時針方向回轉(zhuǎn)，從而回復到圖7所示狀態(tài)。
將以上所述各構件組裝在框架1上形成操作機構。
后述圖8表示在圖7所示狀態(tài)的大齒輪90與小齒輪95的嚙合部。在大齒輪90的面對小齒輪95的部分上切去規(guī)定數(shù)目的齒，且設置缺口部91。將具有與大齒輪90的齒形相同的兩個爪的同步爪92通過銷93與壓縮彈簧94可擺動地安裝在此缺口部91的內(nèi)部，因此，當小齒輪95沿反時針方向回轉(zhuǎn)、從而對同步爪92的遠離銷93一側(cè)的爪的嚙合面進行推壓時，從相接觸的齒面壓力角的關系，成為在同步爪92上有以銷93為支點沿時針方向的回轉(zhuǎn)力矩作用，使同步爪92以銷93為中心沿時針方向回轉(zhuǎn)，脫離與小齒輪95的嚙合，使大齒輪90不能回轉(zhuǎn)。另一方面，當大齒輪90沿時針方向回轉(zhuǎn)時，使同步爪92的遠離銷93一側(cè)的爪與小齒輪95嚙合，作用在此爪上的推壓力起著使同步爪92沿反時針方向回轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)力矩的作用，然而，由于形成同步爪92在大齒輪90的外側(cè)不能回轉(zhuǎn)，從而在同步爪92的姿態(tài)保持圖示狀態(tài)不變條件下使小齒輪95進行回轉(zhuǎn)。使小齒輪95依次與同步爪92的接近銷93一側(cè)的爪、鄰靠同步爪92的大齒輪90的齒嚙合，使大齒輪90與小齒輪95的嚙合恢復。
在大齒輪與小齒輪的嚙合部上使用上述機構的目的是為了在斷路器相繼進行兩次斷開動作和一次閉合動作后，在進行將機械能向合閘彈簧內(nèi)儲存之際，在儲存動作結束時刻以后，不使小齒輪的驅(qū)動源上或合閂機構上發(fā)生來自小齒輪的回轉(zhuǎn)力的過大的力。
即使儲能動作結束，因使小齒輪回轉(zhuǎn)的驅(qū)動源本身具有慣性而不會立即停止。因此，直至驅(qū)動源停止期間，使同步爪擺動、同步爪與小齒輪齒面嚙合，從而隨之反復發(fā)生沖擊，為了不使小齒輪與同步爪因該齒面沖擊而受損傷，有必要在其材料選用上以及工作方法上給予充分注意，從而產(chǎn)生使此部分價格提高的缺點。此外，也存在隨著同步爪與小齒輪齒面嚙合而產(chǎn)生的不可避免的噪聲問題。
因此，本發(fā)明正是為解決上述問題而成立，目的在于提供不產(chǎn)生齒輪的斷續(xù)嚙合以及隨之而發(fā)生噪音、可靠性高且造價低的斷路器操作機構。
為達到上述目的本發(fā)明斷路器操作機構，包括通過釋放出儲存的機構能進行斷開動作的斷路彈簧；通過釋放出儲存的機構能使凸輪回轉(zhuǎn)、進行閉合動作的合閘彈簧；通過用固定安裝著上述凸輪的凸輪軸與齒輪組進行連接的驅(qū)動機構將機械能儲存在上述斷路彈簧上的蓄能裝置；固定安裝在上述凸輪軸上的大齒輪，與上述大齒輪嚙合的小齒輪；與上述小齒輪處于同一軸線上、與該小齒輪協(xié)同構成離合器的離合器驅(qū)動件；驅(qū)動上述離合器驅(qū)動件的操作用驅(qū)動電動機；在上述合閘彈簧的儲能狀態(tài)、在上述凸輪與上述大齒輪的靜止位置近傍，通過由設置在上述大齒輪端面上的端面凸輪與上述離合器驅(qū)動件構成的凸輪機構解除上述小齒輪與上述離合器驅(qū)動件的結合。
對附圖的簡單說明。
圖1為本發(fā)明第1實施例的閉合狀態(tài)時斷路器操作機構的組成圖，圖2為沿圖1的A-A線剖視圖，圖3(A)為詳細表示圖2中的離合器部分的剖視圖，圖3(B)為詳細表示圖2中的離合器部分的側(cè)視圖，圖4為相當于圖3(A)、(B)的本發(fā)明第1實施例應用例中的離合器部分的局部詳圖，圖5為本發(fā)明第2實施例的離合器部分的局部詳圖，圖6為相當于圖5的本發(fā)明第2實施例應用例中的離合器部分的局部詳圖，圖7為表示傳統(tǒng)斷路器的閉合狀態(tài)時操作機構的主視圖。
圖8為圖7中的部分詳圖。
以下參照


本發(fā)明第1實施例。
圖1表示根據(jù)本發(fā)明斷路器的操作機構，圖2為沿圖1的A-A線剖視圖，圖3(A)和圖3(B)分別詳細表示圖2中的離合器部。圖中，對于和已說明過的表示傳統(tǒng)斷路器操作機構的圖7中的同一或相當?shù)牟糠质箮в邢嗤瑯颂?，且省略了對其功能、動作說明的重復部分。
將離合器軸14、操作用電動機17的回轉(zhuǎn)軸設置成與凸輪軸8平行，用由大齒輪9，小齒輪15、在其外周上具有齒輪要素的離合器驅(qū)動件16，以及在操作用電動機17的軸端上形成的齒輪組成的齒輪組連接此三根軸。由小齒輪15與離合器驅(qū)動件16構成離合器。
凸輪軸8貫穿位于框架1，1上、且在各框架1的貫穿部上用一對軸承進行支承，凸輪13位于框架1，1的中間，使在朝向框架1的一側(cè)端面9b上設有一個凸起9a的大齒輪9嵌合在其一端部上，形成由于大齒輪9的回轉(zhuǎn)，使凸輪軸8與凸輪13成一體回轉(zhuǎn)。
與凸輪軸8一樣，離合器軸14貫穿位于框架1，1上，且在各框架1的貫穿部上用一對軸承支承，在其與凸輪軸8的安裝大齒輪9的一側(cè)相一致一側(cè)的端部外周上設置細齒花鍵部(セレ-シヨン)14a，在其中心部設置具有與細齒花鍵部14a同心的圓筒形壁面的中空部14b。小齒輪15由與大齒輪9嚙合的齒輪部15a、與該部成一體的軸部15b組成，使軸部15b通過防脫落構件15c可自由回轉(zhuǎn)地嵌合在離合器軸的中空部14b內(nèi)。使離合器驅(qū)動件16能沿軸向移動地嵌合在細齒花鍵部14a上。離合器驅(qū)動件16的移動距離由設置在大齒輪9上的凸起9a的高度來限定，形成在離合器驅(qū)動件16被凸起9a推壓已向框架1一側(cè)移動的狀態(tài)下，使小齒輪15與后述內(nèi)輪18的輻射狀槽18b的嚙合被解除。此外，形成能在離合器軸14的另一端按照需要安裝手搖柄22。此外，形成使設置在大齒輪9上的凸起9a能在大齒輪9沿時針方向回轉(zhuǎn)、從沿時針方向稍稍超過機構設想點的位置至超過等待合閘位置的適當位置間，將離合器驅(qū)動件16向框架1的一側(cè)推壓、在細齒花鍵部14a上移動規(guī)定距離。
大齒輪9與離合器驅(qū)動件16的關系可從由大齒輪9的端面9b與凸起9a形成的端面凸輪以及把離合器驅(qū)動件16作為從動件的凸輪機構看出。此外，不用說，設置在離合器驅(qū)動件16的大齒輪9一側(cè)的圓錐面也擔負一部分端面凸輪的功能。
大齒輪9通過設置在其側(cè)面上的連接銷9c、連桿10以及合閘桿與合閘用主軸8相連。
蓄能機構由凸輪8、大齒輪9、連接銷9c、凸輪13、離合器軸、小齒輪15以及離合器驅(qū)動件16組成。
離合器驅(qū)動件16由內(nèi)輪18、外輪19以及單向離合器20級成，在內(nèi)輪18的內(nèi)徑面上設置與離合器軸14的細齒花鍵部14a嚙合的內(nèi)齒細齒花鍵部18a，使其外徑面與單向離合器20嵌合。此外，在內(nèi)輪18的面對小齒輪15的端部上設置與小齒輪數(shù)目相等的、正好與小齒輪15的齒部相嵌合的輻射狀槽18b。
外輪19，要使其外周齒輪部分與在操作用電動機17的軸端上形成的齒輪部17a嚙合，使單向離合器20嵌合在其內(nèi)徑面上、與內(nèi)輪18相互自由回轉(zhuǎn)、沿軸向不產(chǎn)生相對移動。單向離合器20，要從小齒輪15的一側(cè)看，僅在外輪19相對內(nèi)輪18沿反時針方向回轉(zhuǎn)時，將回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩從外輪19傳遞到內(nèi)輪18。此外，成為使在操作用電動機17的軸端上形成的齒輪部17a的齒寬與離合器驅(qū)動件16在即使因凸起9a面移動時，確保兩者經(jīng)常嚙合。
在框架1與離合器驅(qū)動件16間設置將離合器驅(qū)動件16平時向小齒輪15的方向推壓的離合器彈簧21。
以下，對動作進行說明。
關于因合閘觸發(fā)機構12的合閘閂11的被解除，依賴于釋放儲存在合閘彈簧102內(nèi)機械能的合閘桿7、大齒輪9與凸輪13組成機構的運動，使可動觸頭100閉合的一系列合閘動作均與傳統(tǒng)操作機構大致相同。
可動觸頭100閉合后，將機械能儲入合閘彈簧102內(nèi)的動作按如下方式進行。
使操作用電動機17沿時針方向回轉(zhuǎn)，因軸端齒輪部17a使離合器驅(qū)動件16沿反時針方向回轉(zhuǎn)。由于在合閘彈簧102釋放機械能的狀態(tài)下，設置在大齒輪9側(cè)面上的凸起9a的位置與大齒輪9與小齒輪15的嚙合位置成為將凸輪軸8的軸中心夾在其間、大致處于面對面的位置，離合器驅(qū)動件16被離合器彈簧21推壓、小齒輪15的齒面端部與設置在內(nèi)輪18端部上的輻射狀槽18b嚙合，使小齒輪15與離合器驅(qū)動件16沿同方向回轉(zhuǎn)。因此，使正與小齒輪15嚙合的大齒輪9回轉(zhuǎn)，使機械能被儲存在合閘彈簧102內(nèi)。而且，在大齒輪9進行回轉(zhuǎn)、沿時針方向稍通過機構設想點的時刻、使凸起9a推壓離合器驅(qū)動件16向框架1的一側(cè)移動。因此，使小齒輪15與離合器驅(qū)動件16的連接被解除。在小齒輪15與離合器驅(qū)動件16的連接被解除后，進而使大齒輪9沿時針方向稍稍回轉(zhuǎn)，借助合閘閂11在等待合閘位置停止。
由于從機構即將到達等待合閘位置，使離合器驅(qū)動件16與小齒輪15的連接被解除、在大齒輪9停止后，即使操作用電動機17回轉(zhuǎn)，也不會將因操作用電動機17的輸出轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的力加在合閘閂11上。當然，因為沒有齒輪的斷續(xù)嚙合，也就不存在產(chǎn)生噪音的問題。
在用手動方式進行向合閘彈簧102儲存機械能時，只要在離合器軸14的端部上安裝手搖柄22，使離合器軸14轉(zhuǎn)動就可以。在用合閘閂11使大齒輪9停止后，此時，與采用操作用電動機17的操作一樣，即使進而使手搖柄22回轉(zhuǎn)，由于離合器驅(qū)動件16與小齒輪15的連接在規(guī)定的位置被解除，也不會將施加在手搖柄22上的轉(zhuǎn)矩所產(chǎn)生的力加在合閘閂11上。
此外，在使大齒輪9回轉(zhuǎn)、進行合閘動作時，是使由小齒輪15與離合器驅(qū)動件16組成的離合器處于連接狀態(tài)，然而，因單向離合器20而不使外輪19回轉(zhuǎn)。因此，由于能不使作用用電動機17從凸輪軸8一側(cè)進行驅(qū)動，從而能不使從規(guī)定合閘動作時凸輪軸8的回轉(zhuǎn)角速度的凸輪軸8看時的等效慣性力矩增加，可使斷路器的動作時間提前。從另一角度看，能使驅(qū)動合閘用主軸6的合閘彈簧102達到小型化。此外，由于操作電動機17在進行向合閘彈簧102儲存機械能量時不存在驅(qū)動運轉(zhuǎn)此外的回轉(zhuǎn)，無需考慮因超過驅(qū)動運轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)速度引起的機械強度問題，因而也具有能使用標準件、降低斷路器操作機構造價等效果。
以上，對用大齒輪9的端面9b與凸起9a形成端面凸輪進行了說明，然而，也不限于此方法，不用說，只要按照需要，使用固定設置在大齒輪9上的端面凸輪就可以。
此外，對作為使小齒輪15自由回轉(zhuǎn)地嵌合于設置在離合器軸14頂端上的中空部14b的結構進行了說明，然而，例如，如圖4所示，只要使具有圓筒形內(nèi)徑面的小齒輪15’自由回轉(zhuǎn)地嵌合在使具有細齒花鍵部14a的軸端部延長了的離合器軸14’的延長部上就可以。
此外，對于在內(nèi)輪18上具有能正好嵌入小齒輪15的齒部，數(shù)目與小齒輪15的齒數(shù)相同的輻射形槽18b的結構形成，其輻射狀槽18b也可以變化，只要設置形狀與小齒輪15的齒形相同的槽就可以。
實施例2在本發(fā)明第1實施例中，在離合器軸14與內(nèi)輪18間設置了利用細齒花鍵部14a的嚙合部，然而，如圖5所示，在離合器軸14″的軸端上形成小齒輪15″的同時，只要使形成了圓筒形內(nèi)徑面的內(nèi)輪18″相對離合器軸14″自由回轉(zhuǎn)地相嵌合就可以。在此場合，在離合器軸14″的端部安裝手搖柄，由于形成一旦使離合器軸14″回轉(zhuǎn)時，將起因于加在手搖柄上的力矩產(chǎn)生的力加在合閘閂11上，當用手動進行向合閘彈簧儲存機械能時，需要使操作用電動機17的軸回轉(zhuǎn)。成為按照操作用電動機17與離合器驅(qū)動件16的齒數(shù)比，使手動操作中所用的回轉(zhuǎn)角度增大，然而能使所用的轉(zhuǎn)矩減小。
此外，由于若使圖5中的小齒輪15″如實施例1中的圖4所示，作為具有圓筒形內(nèi)徑面的小齒輪15’嵌合在離合器軸上，成為圖6所示形態(tài)，而無需使離合器軸23回轉(zhuǎn)，故無需在貫穿框架1的部分上設置軸承能使結構簡化。
在以上敘述中，在離合器軸14與內(nèi)輪18的嚙合部和小齒輪15與內(nèi)輪18的嚙合部使用了細齒花鍵部及齒輪機構，然而，不用說，即使使用等同于六角螺母與板手那樣的力矩傳遞機構，也未離開本發(fā)明的結構。
當然，對于小齒輪15，也可把使其與大齒輪9的嚙合部分和與離合器驅(qū)動件16連接起來的部分構成其它的齒輪要素，其中，要使大齒輪9與小齒輪15的速比選定的自由度大則有效。
此外，在用手動進行向合閘彈簧儲存機械能的場合，對構成在離合器軸14的端部上安裝手搖柄22的結構形式進行了說明，然而，也可以設置與離合器驅(qū)動件16嚙合的手動搭牙用齒輪，再用手搖柄使此齒輪回轉(zhuǎn)。
對于手搖柄的構成，為了防止斷路器操作機構因凸輪軸的反方向回轉(zhuǎn)造成損壞，重要的是使用單向離合器等不使在規(guī)定回轉(zhuǎn)方向以外加上轉(zhuǎn)矩的結構。
權利要求
1.斷路器的操作機構，包括通過釋放出儲存的機構能進行斷開動作的斷路彈簧(101)，通過釋放出儲存的機械能使凸輪(13)回轉(zhuǎn)進行閉合動作的合閘彈簧(102)，將機械能向上述斷路彈簧與合閘彈簧上儲存的儲能裝置(8，9，9c，13，14，15，16)，用其上固定安裝著上述凸輪的凸輪軸(8)與齒輪組進行連接、驅(qū)動上述儲能裝置的驅(qū)動機構(17，22)，其特征在于，所述齒輪由固定安裝在上述凸輪軸上的大齒輪(9)，與所述大齒輪嚙合的小齒輪(15)以及與上述小齒輪處于同一軸線上、與該小齒輪協(xié)同構成離合器的離合器驅(qū)動件(16)所構成；所述驅(qū)動機構由驅(qū)動所述離合器驅(qū)動件的操作用驅(qū)動電動機(17)構成，在上述合閘彈簧的蓄能狀態(tài)下，在上述凸輪和大齒輪的靜止位置近傍，通過由設置在上述大齒輪端面上的端面凸輪(9a，9b)與上述離合器驅(qū)動件構成的凸輪機構解除上述小齒輪與上述離合器驅(qū)動件的結合。
2.根據(jù)權利要求1所述的操作機構，其特征在于，由所述大齒輪(9)的端面(9b)與設置在該端面上的凸起(9a)構成上述端面凸輪。
3.根據(jù)權利要求1所述的操作機構，其特征在于，通過細齒花鍵部(14a)使上述離合器驅(qū)動件(16)沿軸向自由滑動地嵌合在離合器軸(14)上、同時使上述小齒輪(15)自由回轉(zhuǎn)地嵌合在上述離合器軸(14)上。
4.根據(jù)權利要求1所述的操作機構，其特征在于，用設置正好嵌入上述小齒輪(15)的各齒的、在上述離合器驅(qū)動件(16)面對上述小齒輪的部分上的輻射狀槽(18b)進行上述離合器的結合。
5.根據(jù)權利要求1所述的操作機構，其特征在于，上述離合器驅(qū)動件(16)由與離合器軸(14)嵌合、與上述小齒輪(15)結合、傳遞回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩的內(nèi)輪(18)，嵌合于該內(nèi)輪的單向離合器(20)及與該單向離合器嵌合、同時相對上述內(nèi)輪自由回轉(zhuǎn)且對其相對軸方向移動形成限定、并用上述操作用電動機(17)驅(qū)動的外輪(19)組成。
6.根據(jù)權利要求1所述的操作機構，其特征在于，將上述小齒輪(15’)與上述離合器驅(qū)動件(16)設置在已固定于框架(1)上的離合器軸(23)上。
全文摘要
本發(fā)明斷路器操作機構為了將機械能儲存在斷路彈簧上，設置由驅(qū)動凸輪軸的大齒輪、與大齒輪嚙合的小齒輪、與上述小齒輪處于同一軸線上的與小齒輪構成離合器的驅(qū)動件，用操作用驅(qū)動電動機驅(qū)動此離合器驅(qū)動件，同時在合閘彈簧的儲能狀態(tài)，在凸輪與大齒輪的靜止位置近傍，用設置在大齒輪端面上的端面凸輪與離合器驅(qū)動件構成的凸輪機構解除小齒輪與離合器驅(qū)動件的結合，具有不發(fā)生齒輪的斷續(xù)嚙合及隨之而來的噪聲及可靠性高、造價低等效果。
文檔編號H01H33/40GK1155745SQ9611276
公開日1997年7月30日 申請日期1996年10月14日 優(yōu)先權日1995年10月12日
發(fā)明者奧野滿晴, 七田浩一 申請人:三菱電機株式會社