小型斷路器的操作機(jī)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】小型斷路器的操作機(jī)構(gòu)，樞轉(zhuǎn)安裝在殼體上的手柄通過(guò)與連桿的第二端的鉸鏈聯(lián)接對(duì)連桿提供驅(qū)動(dòng)力F，杠桿與跳扣鉸鏈聯(lián)接，杠桿和鎖扣通過(guò)復(fù)合鉸鏈FJ與殼體聯(lián)接，杠桿上設(shè)有分力槽，連桿的第一端在該分力槽內(nèi)可來(lái)回滑動(dòng)，跳扣上設(shè)有與分力槽共同可對(duì)連桿的第一端形成約束的受力槽。連桿的驅(qū)動(dòng)力F受杠桿和跳扣的共同約束分為第一分力F1和第二分力F2，鎖扣上設(shè)有與跳扣上的跳扣齒可分離式搭接的鎖扣齒，通過(guò)鎖扣齒與跳扣齒的搭接或分離，鎖扣實(shí)現(xiàn)對(duì)杠桿、跳扣和連桿的第一端的整體鎖定或解鎖，鎖扣通過(guò)由鎖扣齒與跳扣齒搭接形成的搭接點(diǎn)D0提供作用于跳扣上的鎖扣力Fs，連桿的驅(qū)動(dòng)力F的第二分力F2通過(guò)平衡機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)與鎖扣力Fs的平衡。
【專利說(shuō)明】小型斷路器的操作機(jī)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及用于小型斷路器的操作機(jī)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)小型斷路器的閉合，斷開(kāi)及脫扣操作。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有小型斷路器作為線路保護(hù)的低壓電器已得到了廣泛的運(yùn)用，伴隨小型斷路器的發(fā)展，對(duì)其的性能要求也越來(lái)越高，其中高分?jǐn)嗄芰痛箢~定電流是涉及產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的重要性能要求之一。然而，由于更高分?jǐn)嗄芰透蟮念~定電流規(guī)格，導(dǎo)致了小型斷路器內(nèi)部的驅(qū)動(dòng)力增大，但另一方面，為了保證斷路器動(dòng)作的穩(wěn)定性和可靠性，要求斷路器動(dòng)作的脫扣力更小。在現(xiàn)有的小型斷路器的操作機(jī)構(gòu)中，普遍采用由手柄、U形桿、杠桿、跳扣、鎖扣構(gòu)成的平面連桿結(jié)構(gòu)，跳扣和鎖扣分別與杠桿鉸鏈連接，U形桿的兩端分別與手柄和跳扣鉸鏈連接，杠桿彈簧的彈力作用于桿桿。脫扣力是指觸動(dòng)鎖扣解鎖而致使操作機(jī)構(gòu)脫扣所需的力，確保操作機(jī)構(gòu)可靠脫扣需滿足脫扣力大于鎖扣作用于跳扣的鎖扣力。在操作機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)不變的情況下，驅(qū)動(dòng)力的增大必然導(dǎo)致鎖扣力的增大，而鎖扣力的增大必然要求脫扣力增大，否則不能保證正常脫扣?？梢?jiàn)驅(qū)動(dòng)力增大與脫扣力減小是一對(duì)矛盾，所以要同時(shí)獲得驅(qū)動(dòng)力大和脫扣力小的效果，這對(duì)斷路器的操作機(jī)構(gòu)提出了更高的要求。
[0003]現(xiàn)有普遍采用由手柄、U形桿、杠桿、跳扣、鎖扣構(gòu)成的平面連桿結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、技術(shù)成熟，如名稱為“自由脫扣的小型斷路器的操作機(jī)構(gòu)”的200820041555號(hào)實(shí)用新型專利，這種操作機(jī)構(gòu)的工作原理是:在跳扣和鎖扣嚙合鎖定時(shí)，跳扣、鎖扣和杠桿三者相互制約不能自由運(yùn)動(dòng)并由此鎖定為一個(gè)整體，作用于手柄上的操作力通過(guò)U形桿兩端的兩個(gè)鉸鏈傳遞于所述整體，即由U形桿作用于跳扣的驅(qū)動(dòng)力能傳遞給杠桿，并且該驅(qū)動(dòng)力能克服杠桿彈簧的彈力驅(qū)使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)以完成合閘操作。在合閘狀態(tài)下，該驅(qū)動(dòng)力與杠桿彈簧的彈力平衡；當(dāng)跳扣和鎖扣分離解鎖時(shí)，跳扣和鎖扣能相對(duì)于杠桿自由轉(zhuǎn)動(dòng)，由此使跳扣不能向杠桿傳遞驅(qū)動(dòng)力，由于杠桿上失去了平衡杠桿彈簧的彈力的驅(qū)動(dòng)力，所以杠桿在杠桿彈簧的彈力作用下會(huì)回轉(zhuǎn)并執(zhí)行脫扣跳閘動(dòng)作。在現(xiàn)有的操作機(jī)構(gòu)中，U形桿的一端套在跳扣上，在機(jī)構(gòu)的脫扣過(guò)程中，跳扣始終和U形桿一同轉(zhuǎn)動(dòng)，而不碰到鎖扣，因此限制了跳扣的尺寸，導(dǎo)致跳扣轉(zhuǎn)化力的比例偏小，一旦增大斷路器的復(fù)位力和觸頭壓力，脫扣力將超出適用范圍。顯然，現(xiàn)有的操作機(jī)構(gòu)不可能同時(shí)獲得驅(qū)動(dòng)力大和脫扣力小的效果。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本實(shí)用新型的目的在于提供一種小型斷路器的操作機(jī)構(gòu)，通過(guò)整體結(jié)構(gòu)的合理巧妙改進(jìn)，使連桿對(duì)于操作機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)力分散作用于跳扣和杠桿，可以減小跳扣件上所受到的作用力，另一方面使鎖扣的鎖扣力在跳扣上的力臂加大，而連桿上的驅(qū)動(dòng)力在跳扣上的力臂減小，以大幅度減小鎖扣對(duì)于跳扣的鎖扣力，從而實(shí)現(xiàn)在增加操作機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)力的同時(shí)，使脫扣機(jī)構(gòu)對(duì)于鎖扣的脫扣力仍然保持在理想的范圍，甚至還可達(dá)到大幅度減小脫扣力的效果。[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用了如下技術(shù)方案。
[0006]小型斷路器的操作機(jī)構(gòu)，樞轉(zhuǎn)安裝在該斷路器的殼體上的手柄I通過(guò)與連桿2的第二端22的鉸鏈聯(lián)接對(duì)連桿2提供驅(qū)動(dòng)力F，杠桿3與跳扣4鉸鏈聯(lián)接，杠桿3和鎖扣5通過(guò)復(fù)合鉸鏈FJ與所述殼體聯(lián)接，該操作機(jī)構(gòu)還包括杠桿彈簧6、跳扣復(fù)位彈簧7、鎖扣復(fù)位彈簧和手柄復(fù)位彈簧，其中:所述的杠桿3上設(shè)有分力槽31，所述的連桿2的第一端21在該分力槽31內(nèi)可來(lái)回滑動(dòng)，所述的跳扣4上設(shè)有與分力槽31共同可對(duì)連桿2的第一端21形成約束的受力槽42 ;所述連桿2的驅(qū)動(dòng)力F受杠桿3和跳扣4的共同約束分為作用在杠桿3上的第一分力Fl和作用在跳扣4上的第二分力F2，所述的鎖扣5上設(shè)有與跳扣4上的跳扣齒41可分離式搭接的鎖扣齒51,通過(guò)鎖扣齒51與跳扣齒41的搭接或者分離,鎖扣5實(shí)現(xiàn)對(duì)杠桿3、跳扣4和連桿2的第一端21的整體鎖定或者解鎖，并且，鎖扣5通過(guò)由鎖扣齒51與跳扣齒41搭接形成的搭接點(diǎn)DO提供作用于跳扣4上的鎖扣力Fs，所述的連桿2的驅(qū)動(dòng)力F的第二分力F2通過(guò)平衡機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)與所述的鎖扣力Fs的平衡。
[0007]另外，優(yōu)選的結(jié)構(gòu)是，所述的鎖扣齒51與跳扣齒41搭接是指分力槽31和受力槽4對(duì)連桿2的第一端21形成共同約束，并且分力槽31對(duì)連桿2的第一端21的約束力與驅(qū)動(dòng)力F的第一分力Fl平衡，受力槽42對(duì)連桿2的第一端21的約束力與驅(qū)動(dòng)力F的第二分力F2平衡，第二分力F2與鎖扣5作用于跳扣4的鎖扣力Fs平衡；所述的鎖扣齒51與跳扣齒41分離是指分力槽31和受力槽42對(duì)連桿2的第一端21的約束被解除，鎖扣5對(duì)杠桿
3、跳扣4和連桿2的第一端21解除鎖定，連桿2的第一端21保留在分力槽31內(nèi)、并能在分力槽31內(nèi)滑動(dòng)。
[0008]另外，優(yōu)選的結(jié)構(gòu)是，所述的平衡機(jī)構(gòu)為力矩平衡機(jī)構(gòu)，包括以跳扣4的鉸鏈軸ZO為轉(zhuǎn)動(dòng)中心的支點(diǎn)、第二分力F2相對(duì)于所述支點(diǎn)ZO的第一力臂LI以及鎖扣力Fs相對(duì)于所述支點(diǎn)ZO的第二力臂L2，并且第二力臂L2大于第一力臂LI。
[0009]另外，優(yōu)選的結(jié)構(gòu)是，所述的第二分力F2相對(duì)于支點(diǎn)ZO的第一力臂LI小于作用在跳扣4上的連桿2的第一端21與跳扣4之間的摩擦力Fm相對(duì)于支點(diǎn)ZO的第三力臂L3。
[0010]此外，優(yōu)選的結(jié)構(gòu)是，所述的驅(qū)動(dòng)力F的第二分力F2作用于跳扣4上的力矩大于所述的摩擦力Fm作用于跳扣4上的力矩。
[0011]此外，優(yōu)選的結(jié)構(gòu)是，所述的連桿2的第一端21與跳扣4之間的摩擦力Fm在跳扣4上的第三力臂L3為驅(qū)動(dòng)力F的第二分力F2在跳扣4上的第一力臂LI的3至8倍。
[0012]此外，優(yōu)選的結(jié)構(gòu)是，所述的連桿2的第一端21與跳扣4之間的摩擦系數(shù)U< (LI/L3)。
[0013]另外，優(yōu)選的結(jié)構(gòu)是，所述的復(fù)合鉸鏈FJ包括形成在杠桿3上的I個(gè)銷孔32、形成在鎖扣5上的2個(gè)同軸孔50和I個(gè)插入銷孔32和同軸孔50內(nèi)的銷軸，并且所述的銷軸與銷孔32、同軸孔50轉(zhuǎn)動(dòng)配合。
[0014]進(jìn)一步可優(yōu)選的結(jié)構(gòu)是，所述的鎖扣力Fs相對(duì)于跳扣4上的第二力臂L2為所述的驅(qū)動(dòng)力F的第二分力F2相對(duì)于跳扣4上的第一力臂LI的5至10倍。
[0015]再者，優(yōu)選的結(jié)構(gòu)是，所述的跳扣復(fù)位彈簧7的兩端分別與杠桿3、跳扣4連接，所述的鎖扣復(fù)位彈簧的兩端分別與杠桿3、鎖扣5連接，所述的手柄復(fù)位彈簧作用于手柄I的彈性力矩Mb的方向、跳扣復(fù)位彈簧7作用于跳扣4的彈性力矩Mt的方向與杠桿彈簧6作用于杠桿3的彈性力矩Mg的方向相同，鎖扣復(fù)位彈簧作用于鎖扣5的彈性力矩Ms的方向與杠桿彈簧6作用于杠桿3的彈性力矩Mg的方向相反。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是本實(shí)用新型的小型斷路器的操作機(jī)構(gòu)的整體結(jié)構(gòu)平面示意圖。
[0017]圖2是圖1所示的實(shí)施例的裝配關(guān)系立體示意圖。
[0018]圖3是圖1所示的實(shí)施例的力系分布平面示意圖。
[0019]圖4是圖1所示的實(shí)施例的各彈簧的彈性力矩分布示意圖。
[0020]圖5至圖8分別表示圖1所示的操作機(jī)構(gòu)在脫扣過(guò)程中各運(yùn)動(dòng)件的位置狀態(tài)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]以下結(jié)合附圖1至8給出的實(shí)施例，進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型的小型斷路器的操作機(jī)構(gòu)的【具體實(shí)施方式】。本實(shí)用新型的小型斷路器的操作機(jī)構(gòu)不限于以下實(shí)施例的描述。
[0022]參見(jiàn)圖1，本實(shí)用新型的小型斷路器的操作機(jī)構(gòu)包括手柄1、連桿2、杠桿3、跳扣4、鎖扣5、杠桿彈簧6、跳扣復(fù)位彈簧7、殼體(圖中未示出)、鎖扣復(fù)位彈簧(圖中未示出)和手柄復(fù)位彈簧(圖中未示出)。手柄I可采用已知的結(jié)構(gòu)樞轉(zhuǎn)安裝在小型斷路器的殼體上，例如附圖1所示的轉(zhuǎn)動(dòng)副Zl的結(jié)構(gòu)。杠桿3和鎖扣5通過(guò)圖1所示的復(fù)合鉸鏈FJ與斷路器殼體聯(lián)接，復(fù)合鉸鏈FJ可有多種結(jié)構(gòu)方案，一種優(yōu)選的復(fù)合鉸鏈FJ方案如圖2所不,包括形成在杠桿3上的I個(gè)銷孔32、形成在鎖扣5上的2個(gè)同軸孔50和I個(gè)插入銷孔32和同軸孔50內(nèi)的銷軸(圖中未示出)，銷軸的兩端分別與殼體連接，銷軸與銷孔32、同軸孔50轉(zhuǎn)動(dòng)配合。跳扣4與杠桿3鉸鏈聯(lián)接，該鉸鏈聯(lián)接可通過(guò)已知的多種結(jié)構(gòu)方案實(shí)現(xiàn)，例如圖2所示(但不限于)的鉸鏈聯(lián)接結(jié)構(gòu)，包括分別設(shè)置在跳扣4上的第一鉸鏈孔40、設(shè)置在杠桿3上的第二鉸鏈孔30和鉸鏈軸Z0，鉸鏈軸ZO插入第一鉸鏈孔40和第二鉸鏈孔30內(nèi)形成常規(guī)安裝，并使跳扣4能繞鉸鏈軸ZO這個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)中心轉(zhuǎn)動(dòng)。參見(jiàn)圖2，連桿2的第二端22與圖1中的手柄I鉸鏈聯(lián)接，該鉸鏈聯(lián)接可采用簡(jiǎn)單的常規(guī)軸孔結(jié)構(gòu)，即通過(guò)將連桿2的第二端22直接插入手柄I上的連接孔(圖中未示出)實(shí)現(xiàn)。本實(shí)用新型的操作機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)如圖2所示，在杠桿3上設(shè)有用于與連桿2的第一端21約束或滑動(dòng)配合的分力槽31，同時(shí)在跳扣4上設(shè)有用于與連桿2的第一端21約束或滑動(dòng)配合的受力槽42，并且，在鎖扣5上設(shè)有用于與跳扣4上的跳扣齒41搭接配合的鎖扣齒51。這里所述的搭接配合是指鎖扣齒51與跳扣齒41之間可實(shí)現(xiàn)如圖1、3、4所示的可分離的搭接，在如圖3所示的鎖扣齒51與跳扣齒41搭接的狀態(tài)下，鎖扣5通過(guò)鎖扣齒51與跳扣齒41的搭接配合，向跳扣4施加鎖扣力Fs，而在如圖5至7所示的鎖扣齒51與跳扣齒41的分離的狀態(tài)下，鎖扣5與跳扣4之間不存在力的作用關(guān)系。
[0023]由于現(xiàn)有斷路器的操作機(jī)構(gòu)的U形連桿通過(guò)跳扣件中部的通孔連接起來(lái)，即U形連桿始終安裝在跳扣件中部的通孔中，U形連桿與跳扣件之間采用鉸鏈連接，所以U形連桿受鉸鏈的約束不能脫離跳扣件，這使得用于平衡杠桿彈簧的彈力的U形連桿的驅(qū)動(dòng)力全部作用于跳扣件，即跳扣件上受到的作用力是全部的驅(qū)動(dòng)力。而且，U形連桿與跳扣件之間的鉸鏈(即驅(qū)動(dòng)力作用點(diǎn))靠近跳扣件與鎖扣件之間的嚙合處(即脫扣力作用點(diǎn))，即驅(qū)動(dòng)力相對(duì)于跳扣件轉(zhuǎn)動(dòng)支點(diǎn)的力臂與脫扣力相對(duì)于跳扣件轉(zhuǎn)動(dòng)支點(diǎn)的力臂的長(zhǎng)短相當(dāng)，所以所需脫扣力的大小要與驅(qū)動(dòng)力相當(dāng)，甚至有時(shí)存在脫扣力需大于驅(qū)動(dòng)力的問(wèn)題。針對(duì)現(xiàn)有小型斷路器操作機(jī)構(gòu)連桿的驅(qū)動(dòng)力全部作用于跳扣件使脫扣力過(guò)大的問(wèn)題，本實(shí)用新型的操作機(jī)構(gòu)通過(guò)將分力槽31形成在杠桿3上、并且由該分力槽31和跳扣4上的受力槽對(duì)所連接的連桿2的第一端21共同形成約束，完全改變了杠桿3、跳扣4、鎖扣5之間整體鎖定/解鎖的約束配合關(guān)系和力的平衡關(guān)系，特別是實(shí)質(zhì)性改變了作用于由鎖扣齒51與跳扣齒41搭接形成的搭接點(diǎn)DO上的力所形成的力臂，增加了其與鎖扣力第二、第三力臂的比例關(guān)系，可以大幅度改變驅(qū)動(dòng)力相對(duì)于跳扣件轉(zhuǎn)動(dòng)支點(diǎn)的力臂與脫扣力相對(duì)于跳扣件轉(zhuǎn)動(dòng)支點(diǎn)的力臂這兩個(gè)力臂的長(zhǎng)短比例，于是在增大斷路器復(fù)位力和觸頭壓力時(shí)，既能使隨之增大的U形桿對(duì)于操作機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)力不完全作用于跳扣，同時(shí)可使U形桿作用于跳扣的驅(qū)動(dòng)力相對(duì)于跳扣轉(zhuǎn)動(dòng)支點(diǎn)的力臂，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于鎖扣作用于跳扣的脫扣力相對(duì)于跳扣轉(zhuǎn)動(dòng)支點(diǎn)的力臂，從而可以實(shí)現(xiàn)在增加驅(qū)動(dòng)力的同時(shí)減小鎖扣作用于脫扣的脫扣力，有效解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的脫扣力不得不隨驅(qū)動(dòng)力增大而增大的問(wèn)題，使機(jī)構(gòu)的脫扣力仍然保持在理想的范圍。
[0024]下面參見(jiàn)圖1、3、4，具體說(shuō)明所述的共同約束及其外力平衡是如何實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)斷路器閉合時(shí)，跳扣4和鎖扣5搭接在一起，使杠桿3、跳扣4、鎖扣5形成一個(gè)整體，它們受到的外力為復(fù)位彈簧和觸頭彈簧力，及連桿2給它們的推力，即驅(qū)動(dòng)力F，并且彈簧力與連桿2的推力F形成力矩平衡。連桿2的受力F的方向如圖3沿兩工作點(diǎn)連線方向，其中右邊點(diǎn)同時(shí)受到杠桿3和跳扣4兩個(gè)零件的力，分別為Fl和F2，共同構(gòu)成F的兩個(gè)分力。跳扣4受力如圖示為F2和FS的反方向，其中LI和L2的線段分別為F2和FS力的力臂，通過(guò)力臂大小的轉(zhuǎn)化，F(xiàn)2XL1 = FSXL2，使FS的值變小。脫扣方式一般為轉(zhuǎn)動(dòng)鎖扣，使鎖扣與跳扣分離，因此，F(xiàn)S力值的減小即可有效地減小脫扣力。在鎖扣齒51與跳扣齒41搭接狀態(tài)下，杠桿3的分力槽31和跳扣4的受力槽4對(duì)連桿2的第一端21形成共同約束，并且杠桿3、跳扣4和連桿2的第一端21被鎖扣5整體鎖定。這里的共同約束是指分力槽31和受力槽42共同對(duì)連桿2的第一端21施加約束力，并且在該約束力的作用下，使連桿2的第一端21不能自由運(yùn)動(dòng)。在這種情況下，如圖3所示，分力槽31對(duì)連桿2的第一端21的約束力與由操作機(jī)構(gòu)的操作力通過(guò)連桿2傳遞而來(lái)的驅(qū)動(dòng)力F的第一分力Fl平衡，同時(shí)受力槽42對(duì)連桿2的第一端21的約束力與所述的驅(qū)動(dòng)力F的第二分力F2平衡。其中分力槽31對(duì)連桿2的第一端21的約束力是由杠桿彈簧6的彈力通過(guò)杠桿3傳遞而來(lái)的，受力槽42對(duì)連桿2的第一端21的約束力是由鎖扣5的鎖扣力Fs通過(guò)跳扣4傳遞而來(lái)的，驅(qū)動(dòng)力F的方向和作用點(diǎn)是在圖3所示的A— A連線(即過(guò)連桿2的第二端22的軸心J2和第一端21的軸心FH的連線的延長(zhǎng)線)上，在此共同約束狀態(tài)下，驅(qū)動(dòng)力F分為作用于分力槽31的第一分力Fl和作用于受力槽42的第二分力F2，因此，跳扣4上受到的驅(qū)動(dòng)力不是操作機(jī)構(gòu)的全部的驅(qū)動(dòng)力F，而是驅(qū)動(dòng)力F的分力，即圖3所示的第二分力F2。分力槽31對(duì)連桿2的第一端21的約束力與驅(qū)動(dòng)力F的第一分力Fl平衡，其實(shí)質(zhì)是使分力槽31對(duì)連桿2的第一端21的約束力與第一分力Fl形成作用力與反作用力的關(guān)系，該關(guān)系及其作用力的大小可由分力槽31的形狀結(jié)構(gòu)決定。受力槽42對(duì)連桿2的第一端21的約束力與驅(qū)動(dòng)力F的第二分力F2平衡，其實(shí)質(zhì)也是使受力槽42對(duì)連桿2的第一端21的約束力與第二分力F2形成作用力與反作用力的關(guān)系，該關(guān)系及其作用力的大小可由受力槽42的形狀結(jié)構(gòu)決定。由此可進(jìn)一步理解到，本實(shí)用新型的操作機(jī)構(gòu)可通過(guò)改變分力槽31和受力槽42的形狀結(jié)構(gòu)，來(lái)改變驅(qū)動(dòng)力F作用在跳扣4上的第二分力F2的大小，或者說(shuō)，通過(guò)對(duì)分力槽31和受力槽42的形狀結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)，可以使作用在跳扣4上的第二分力F2減小到理想的程度。
[0025]參見(jiàn)圖3所示應(yīng)當(dāng)能理解到，上述的鎖扣力Fs的作用點(diǎn)是在跳扣4的跳扣齒41與鎖扣齒51的搭接點(diǎn)DO上，而第二分力F2的作用點(diǎn)是在跳扣4的受力槽4與連桿2的第一端21的接觸點(diǎn)上。上述的鎖扣5通過(guò)由鎖扣齒51與跳扣齒41搭接形成的搭接點(diǎn)DO作用于跳扣4上的鎖扣力Fs，是控制分力槽31和受力槽4對(duì)連桿2的第一端21形成共同約束的外部力，它需與第二分力F2平衡，以實(shí)現(xiàn):當(dāng)鎖扣齒51與跳扣齒41搭接時(shí)使得分力槽31和受力槽4對(duì)連桿2的第一端21形成共同約束；當(dāng)鎖扣齒51與跳扣齒41分離時(shí)使得分力槽31和受力槽4對(duì)連桿2的第一端21的共同約束被解除。上述的鎖扣力Fs與第二分力F2的平衡是通過(guò)平衡機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的，即通過(guò)平衡機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)第二分力F2與鎖扣5作用于跳扣4的鎖扣力Fs的平衡。平衡機(jī)構(gòu)的方案可有兩種:一種是力平衡機(jī)構(gòu)，另一種是力矩平衡機(jī)構(gòu)。力平衡機(jī)構(gòu)的Fs/F2力比約等于1，也就是說(shuō)，鎖扣力Fs與第二分力F2相當(dāng)，由于本實(shí)用新型采用了分力槽31和受力槽4對(duì)連桿2的第一端21形成共同約束的結(jié)構(gòu)，能實(shí)現(xiàn)第二分力F2遠(yuǎn)小于驅(qū)動(dòng)力F的效果，所以即使在采用力平衡機(jī)構(gòu)的情況下，也能達(dá)到在增加操作機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)力的同時(shí)，仍然可達(dá)到脫扣機(jī)構(gòu)對(duì)于鎖扣的脫扣力保持在理想的范圍的效果。另一種力矩平衡機(jī)構(gòu)的Fs/F2力比可小于1，也就是說(shuō)，鎖扣力Fs可遠(yuǎn)小于第二分力F2，因此，為進(jìn)一步減小機(jī)構(gòu)的脫扣力，以實(shí)現(xiàn)在增加操作機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)力的同時(shí)，還可達(dá)到脫扣機(jī)構(gòu)對(duì)于鎖扣的脫扣力減小的效果，后一種力矩平衡機(jī)構(gòu)是優(yōu)選的方案。圖3所示的平衡機(jī)構(gòu)為力矩平衡機(jī)構(gòu)，參見(jiàn)圖3，該平衡機(jī)構(gòu)包括以跳扣4的轉(zhuǎn)動(dòng)中心為支點(diǎn)的支點(diǎn)Z0、第二分力F2相對(duì)于支點(diǎn)ZO的第一力臂LI和鎖扣力Fs相對(duì)于支點(diǎn)ZO的第二力臂L2，并且第二力臂L2大于第一力臂LI。第一力臂LI和第二力臂L2的取值范圍可根據(jù)設(shè)計(jì)需要確定，若從減小鎖扣力Fs、優(yōu)化結(jié)構(gòu)尺寸和保證脫扣可靠性的綜合要求出發(fā)，取值范圍可按以下原則優(yōu)選:所述的鎖扣力Fs在跳扣4上的第二力臂L2為驅(qū)動(dòng)力F的第二分力F2在跳扣4上的第一力臂LI的5至10倍。
[0026]參見(jiàn)圖4至圖8說(shuō)明操作機(jī)構(gòu)的動(dòng)作過(guò)程，圖4所示的操作機(jī)構(gòu)處于合閘的穩(wěn)定狀態(tài)，鎖扣齒51與跳扣齒41的搭接處于穩(wěn)定狀態(tài),分力槽31和受力槽4對(duì)連桿2的第一端21形成共同約束，并且杠桿3、跳扣4和連桿2的第一端21被鎖扣5整體鎖定。在圖4狀態(tài)下，脫扣機(jī)構(gòu)(圖中未示出)驅(qū)動(dòng)跳扣4向逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，到達(dá)圖5所示的瞬間過(guò)渡狀態(tài)，在此狀態(tài)，鎖扣齒51與跳扣齒41尚未分離，分力槽31和受力槽4對(duì)連桿2的第一端21仍形成共同約束，并且杠桿3、跳扣4和連桿2的第一端21仍被鎖扣5整體鎖定。在圖5狀態(tài)下，脫扣機(jī)構(gòu)繼續(xù)驅(qū)動(dòng)跳扣4向逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，到達(dá)圖6所示的鎖扣齒51與跳扣齒41分離過(guò)程中的瞬間過(guò)渡狀態(tài)，在此狀態(tài)，鎖扣齒51與跳扣齒41分離，分力槽31和受力槽42對(duì)于連桿2的第一端21的約束被解除，即受力槽42和分力槽31撤去對(duì)連桿2的第一端21的約束力，鎖扣5對(duì)于杠桿3、跳扣4和連桿2的第一端21解除鎖定(即跳扣4和連桿2的第一端21相對(duì)于杠桿3能運(yùn)動(dòng))，從而使杠桿3在杠桿彈簧6的彈力作用下向逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，連桿2的第一端21保留在分力槽31內(nèi)并能在分力槽31內(nèi)滑動(dòng)，連桿2的第一端21的滑動(dòng)驅(qū)使跳扣4向順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，到達(dá)圖7所示的鎖扣齒51與跳扣齒41分離過(guò)程中的下一個(gè)瞬間過(guò)渡狀態(tài)。在圖7狀態(tài)下，手柄I在手柄復(fù)位彈簧(圖中未示出)的彈力作用下向逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，手柄I的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)連桿2的第一端21在分力槽31內(nèi)往回滑動(dòng)，以使跳扣4在跳扣復(fù)位彈簧7的彈力作用下能往回(逆時(shí)針?lè)较?轉(zhuǎn)動(dòng)，鎖扣5在鎖扣復(fù)位彈簧(圖中未示出)的彈力作用下往回(順時(shí)針?lè)较?轉(zhuǎn)動(dòng)，直到圖8所示的鎖扣齒51與跳扣齒41自動(dòng)復(fù)位到搭接穩(wěn)定狀態(tài)。在圖7狀態(tài)下，操作機(jī)構(gòu)處于分閘或跳閘后的穩(wěn)定狀態(tài)，此時(shí)，連桿2的第二端22的軸心J2和第一端21的軸心的連線的延長(zhǎng)線轉(zhuǎn)換到手柄I的轉(zhuǎn)動(dòng)副Zl的轉(zhuǎn)動(dòng)中心的上面，分力槽31和受力槽4對(duì)連桿2的第一端21又形成共同約束，并且杠桿3、跳扣4和連桿2的第一端21又被鎖扣5整體鎖定。如果在圖7所示的分閘狀態(tài)下扳動(dòng)手柄I向順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，則由于杠桿3、跳扣4和連桿2的第一端21已被鎖扣5整體鎖定，所以手柄I的轉(zhuǎn)動(dòng)能通過(guò)連桿2推動(dòng)杠桿3、跳扣4、鎖扣5整體向順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，并使杠桿彈簧6儲(chǔ)能，直到連桿2的第二端22的軸心J2和第一端21的軸心的連線的延長(zhǎng)線轉(zhuǎn)換到手柄I的轉(zhuǎn)動(dòng)副Zl的轉(zhuǎn)動(dòng)中心的下面，使操作機(jī)構(gòu)回到圖4所示的合閘穩(wěn)定狀態(tài)?？梢?jiàn)，在鎖扣齒51與跳扣齒41分離過(guò)程中，分力槽31和受力槽42對(duì)于連桿2的第一端21的約束被解除，鎖扣5對(duì)杠桿3、跳扣4和連桿2的第一端21解除鎖定，連桿2的第一端21保留在受力槽42內(nèi)并能在受力槽42內(nèi)滑動(dòng)。
[0027]由于連桿2的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)楦軛U3的限制面，而跳扣4的運(yùn)動(dòng)方向沿自身的轉(zhuǎn)動(dòng)中心Z0，因此在脫扣的瞬間，杠桿3與跳扣4的接觸面會(huì)發(fā)生相對(duì)移動(dòng)，該相對(duì)移動(dòng)導(dǎo)致產(chǎn)生連桿2的第一端21與跳扣4之間的摩擦力，假如第二分力F2的力臂較小，而摩擦力FM的力臂相對(duì)較大，如果摩擦系數(shù)過(guò)大將會(huì)導(dǎo)致操作機(jī)構(gòu)動(dòng)作速度減慢。從附圖3給出的操作機(jī)構(gòu)的實(shí)施例的力系分布結(jié)構(gòu)可見(jiàn)，在第二分力F2較小的情況下，有可能會(huì)因連桿2的第一端21與跳扣4之間的摩擦力Fm的存在而引起脫扣可靠性下降的問(wèn)題，本實(shí)用新型對(duì)這個(gè)問(wèn)題通過(guò)合理設(shè)計(jì)第二分力F2相對(duì)于支點(diǎn)ZO的第一力臂L1、摩擦力Fm相對(duì)于支點(diǎn)ZO的第三力臂L3來(lái)解決，具體解決方案包括:所述的驅(qū)動(dòng)力F的第二分力F2作用于跳扣4上的力矩應(yīng)大于所述的摩擦力Fm作用于跳扣4上的力矩。當(dāng)然，這里所述的力矩都是相對(duì)于跳扣4的鉸接軸即支點(diǎn)ZO而言的。為了能有效減小第二分力F2，上述的力矩解決方案可轉(zhuǎn)換成下面的力臂解決方案:所述的作用在跳扣4上的第二分力F2相對(duì)于支點(diǎn)ZO的第一力臂LI小于作用在跳扣4上的摩擦力Fm相對(duì)于支點(diǎn)ZO的第三力臂L3。第一力臂L1、第三力臂L3的取值范圍可根據(jù)設(shè)計(jì)需要確定，但從第一力臂LI涉及減小鎖扣力Fs、優(yōu)化結(jié)構(gòu)尺寸的綜合要求出發(fā)，取值范圍可按以下原則優(yōu)選:所述的連桿2的第一端21與跳扣4之間的摩擦力Fm在跳扣4上的第三力臂L3為驅(qū)動(dòng)力F的第二分力F2在跳扣4上的第一力臂LI的3至8倍。本實(shí)用新型通過(guò)改變跳扣4的轉(zhuǎn)動(dòng)中心，使摩擦力的力臂L3減小，可以達(dá)到使可用摩擦系數(shù)u增大的效果，同時(shí)配合杠桿3的限制面方向，可以靈活地控制脫扣力值保持在可接受范圍。由于與摩擦力Fm相關(guān)的材料和結(jié)構(gòu)的摩擦系數(shù)直接影響摩擦力Fm的大小，所以從合理設(shè)計(jì)摩擦系數(shù)出發(fā)，也可形成再一種解決方案，即:所述的連桿2的第一端21與跳扣4之間的摩擦系數(shù)U < (L1/L3);其中LI為第二分力F2相對(duì)于支點(diǎn)ZO的第一力臂，L3為摩擦力Fm相對(duì)于支點(diǎn)ZO的第三力臂。本實(shí)用新型通過(guò)改變杠桿3上的限制面方向，使Fl承受更多的分力，那么作用在跳扣4上的分力F2就會(huì)減小。同時(shí)，也相應(yīng)地改變跳扣4工作面的方向，使F2對(duì)應(yīng)的力臂增大，那么摩擦系數(shù)的取值范圍就可以增加，從而增加了產(chǎn)品的可靠性。同時(shí)，由于F2值減小，雖然LI增大，但產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩可保持不變，因此仍可控制脫扣力值保持在可接受范圍。
[0028]手柄復(fù)位彈簧的彈性力矩Mb、跳扣復(fù)位彈簧7的彈性力矩Mt、杠桿彈簧6的彈性力矩Mg和鎖扣復(fù)位彈簧的彈性力矩Ms的作用方向可根據(jù)結(jié)構(gòu)布局選擇多種具體組合方案，優(yōu)選的方案是:所述的手柄復(fù)位彈簧作用于手柄I的彈性力矩Mb的方向、跳扣復(fù)位彈簧7作用于跳扣4的彈性力矩Mt的方向與杠桿彈簧6作用于杠桿3的彈性力矩Mg的方向相同，鎖扣復(fù)位彈簧作用于鎖扣5的彈性力矩Ms的方向與杠桿彈簧6作用于杠桿3的彈性力矩Mg的方向相反。另外，手柄復(fù)位彈簧、跳扣復(fù)位彈簧7、杠桿彈簧6和鎖扣復(fù)位彈簧的安裝連接結(jié)構(gòu)也可有多種具體結(jié)構(gòu)方案，優(yōu)選的方案是:所述的手柄復(fù)位彈簧的兩端分別與手柄1、殼體連接，所述的杠桿彈簧6的兩端分別與杠桿3、殼體連接，所述的跳扣復(fù)位彈簧7的兩端分別與杠桿3、跳扣4連接，所述的鎖扣復(fù)位彈簧的兩端分別與杠桿3、鎖扣5連接。
[0029]以上所述僅為本實(shí)用新型的推薦實(shí)施例，凡依本實(shí)用新型權(quán)利要求做出的技術(shù)等效變化與修改，皆應(yīng)視為本實(shí)用新型的涵蓋范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.小型斷路器的操作機(jī)構(gòu)，其中手柄(I)樞轉(zhuǎn)安裝在該斷路器的殼體上，手柄(I)通過(guò)與連桿⑵的第二端(22)的鉸鏈聯(lián)接對(duì)連桿⑵提供驅(qū)動(dòng)力F，杠桿(3)與跳扣(4)鉸鏈聯(lián)接，杠桿(3)和鎖扣(5)通過(guò)復(fù)合鉸鏈FJ與所述殼體聯(lián)接，該操作機(jī)構(gòu)還包括杠桿彈簧(6)、跳扣復(fù)位彈簧(7)、鎖扣復(fù)位彈簧和手柄復(fù)位彈簧，其特征在于: 所述的杠桿(3)上設(shè)有分力槽(31)，所述的連桿(2)的第一端(21)在該分力槽(31)內(nèi)可來(lái)回滑動(dòng)，所述 的跳扣⑷上設(shè)有與分力槽(31)共同可對(duì)連桿(2)的第一端(21)形成約束的受力槽(42)； 所述連桿⑵的驅(qū)動(dòng)力F受杠桿(3)和跳扣(4)的共同約束分為作用在杠桿(3)上的第一分力Fl和作用在跳扣(4)上的第二分力F2，所述的鎖扣(5)上設(shè)有與跳扣⑷上的跳扣齒(41)可分離式搭接的鎖扣齒(51),通過(guò)鎖扣齒(51)與跳扣齒(41)的搭接或者分離，鎖扣(5)實(shí)現(xiàn)對(duì)杠桿(3)、跳扣(4)和連桿(2)的第一端(21)的整體鎖定或者解鎖，并且，鎖扣(5)通過(guò)由鎖扣齒(51)與跳扣齒(41)搭接形成的搭接點(diǎn)DO提供作用于跳扣(4)上的鎖扣力Fs，所述的連桿(2)的驅(qū)動(dòng)力F的第二分力F2通過(guò)平衡機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)與所述的鎖扣力Fs的平衡。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型斷路器的操作機(jī)構(gòu)，其特征在于: 所述的鎖扣齒(51)與跳扣齒(41)搭接是指分力槽(31)和受力槽(42)對(duì)連桿(2)的第一端(21)形成共同約束，并且分力槽(31)對(duì)連桿(2)的第一端(21)的約束力與驅(qū)動(dòng)力F的第一分力Fl平衡，受力槽(42)對(duì)連桿(2)的第一端(21)的約束力與驅(qū)動(dòng)力F的第二分力F2平衡，第二分力F2與鎖扣(5)作用于跳扣(4)的鎖扣力Fs平衡； 所述的鎖扣齒(51)與跳扣齒(41)分離是指分力槽(31)和受力槽(42)對(duì)連桿(2)的第一端(21)的約束被解除，鎖扣(5)對(duì)杠桿(3)、跳扣(4)和連桿⑵的第一端(21)解除鎖定，連桿⑵的第一端(21)保留在分力槽(31)內(nèi)、并能在分力槽(31)內(nèi)滑動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型斷路器的操作機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述的平衡機(jī)構(gòu)為力矩平衡機(jī)構(gòu)，包括以跳扣(4)的鉸鏈軸ZO為轉(zhuǎn)動(dòng)中心的支點(diǎn)、第二分力F2相對(duì)于所述支點(diǎn)ZO的第一力臂LI以及鎖扣力Fs相對(duì)于所述支點(diǎn)ZO的第二力臂L2，并且第二力臂L2大于第一力臂LI。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型斷路器的操作機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述的第二分力F2相對(duì)于支點(diǎn)ZO的第一力臂LI小于作用在跳扣(4)上的連桿(2)的第一端(21)與跳扣(4)之間的摩擦力Fm相對(duì)于支點(diǎn)ZO的第三力臂L3。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的小型斷路器的操作機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述的驅(qū)動(dòng)力F的第二分力F2作用于跳扣(4)上的力矩大于所述的摩擦力Fm作用于跳扣(4)上的力矩。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型斷路器的操作機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述的復(fù)合鉸鏈FJ包括形成在杠桿(3)上的I個(gè)銷孔(32)、形成在鎖扣(5)上的2個(gè)同軸孔(50)和I個(gè)插入銷孔(32)和同軸孔(50)內(nèi)的銷軸，并且所述的銷軸與銷孔(32)、同軸孔(50)轉(zhuǎn)動(dòng)配合。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的小型斷路器的操作機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述的鎖扣力Fs相對(duì)于跳扣⑷上的第二力臂L2為所述的驅(qū)動(dòng)力F的第二分力F2相對(duì)于跳扣(4)上的第一力臂LI的5至10倍。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的小型斷路器的操作機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述的連桿(2)的第一端(21)與跳扣(4)之間的摩擦力Fm在跳扣(4)上的第三力臂L3為驅(qū)動(dòng)力F的第二分力F2在跳扣⑷上的第一力臂LI的3至8倍。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的小型斷路器的操作機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述的連桿(2)的第一端(21)與跳扣(4)之間的摩擦系數(shù)U < (L1/L3)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型斷路器的操作機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述的跳扣復(fù)位彈簧(7)的兩端分別與杠桿(3)、跳扣(4)連接，所述的鎖扣復(fù)位彈簧的兩端分別與杠桿(3)、鎖扣(5)連接，所述的手柄復(fù)位彈簧作用于手柄(I)的彈性力矩Mb的方向、跳扣復(fù)位彈簧(7)作用于跳扣⑷的彈性力矩Mt的方向與杠桿彈簧(6)作用于杠桿(3)的彈性力矩Mg的方向相同，鎖扣復(fù)位彈簧作用于鎖扣(5)的彈性力矩Ms的方向與杠桿彈簧(6)作用于杠桿(3)的彈性力矩Mg的方向相反。
【文檔編號(hào)】H01H71/10GK203760398SQ201320889676
【公開(kāi)日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2013年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月31日
【發(fā)明者】嚴(yán)鵬斌, 周勇, 魯騫, 鄧彥軍 申請(qǐng)人:上海諾雅克電氣有限公司