CN101627452A - 开关装置和蓄能机构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能以不需要高精度零件的构造实现动力传递的切断和重新连接的开关装置的蓄能机构。闭合弹簧(22)蓄能时，蓄能电动机(3)或手动力经输出齿轮(16)、中间齿轮(33)驱动主齿轮(5)旋转，闭合弹簧(22)的蓄能完成时，在齿轮B的缺齿部(34)，主齿轮(5)与中间齿轮(33)的啮合被解除，开关装置闭合时，通过闭合弹簧(22)的放能驱动主齿轮(5)旋转，中间齿轮(33)通过支承其转轴(25)的长孔而与主齿轮(5)分离，闭合弹簧(22)再次蓄能时，中间齿轮(33)通过支承其转轴(25)的长孔(35)而与主齿轮(5)重新啮合。

Description

开关装置的蓄能机构

技术领域

本发明涉及一种对使断路器、开关等电气开关装置进行闭合动作的闭合弹簧进行蓄能的蓄能机构。

背景技术

断路器等开关装置闭合时，为了使闭合动作、更具体来说是可动触点向构成接点(主接点)的固定触点的接近动作尽可能迅速地进行，有时利用弹簧的蓄势力。此种开关装置中，在进行闭合动作前，通过压缩或者拉伸而使闭合弹簧蓄能并将该弹簧约束于此状态，进行闭合时，利用解除上述约束而释放的闭合弹簧的蓄势力使与接点联接(日文：連繋)的接点闭合杆动作，使得可动触点高速移动。

针对上述使闭合弹簧蓄能的蓄能机构和蓄能解除机构，曾提出了各种结构。图7是表示专利文献1中公开的蓄能机构的主要部分的侧剖视图。

此蓄能机构包括由共用的支撑框架4并排支撑成互相大致平行的主轴1、蓄能轴2及蓄能电动机3。主轴1在其向支撑框架4的一侧突出的突出端上嵌合保持有大齿轮5，此外在其中间部嵌合保持有闭合凸轮6，这些部件都随主轴1的旋转而绕轴旋转。

在大齿轮5的外侧面的从主轴1的轴心偏离适当距离的位置上突设有曲柄销7。曲柄销7上连接有推压杆8的一端，推压杆8的另一端插通于弹簧板9，并受其支撑。此弹簧板9例如为一体地突设于上述支撑框架4外侧的固定板，在弹簧板9与固接于推压杆8中间部的推压板10之间安装有闭合弹簧22。

如图所示，当大齿轮5的旋转使曲柄销7的突设位置与弹簧板9接近时，闭合弹簧22在弹簧板9与推压板10间被压缩而蓄能。此蓄能状态通过未图示的约束装置约束大齿轮5的旋转位置而得到维持，此约束被解除时，闭合弹簧22的弹簧力经推压板10、推压杆8和曲柄销7作用于大齿轮5，使得主轴1与大齿轮5一起高速旋转。

在支撑框架4的内侧，接点闭合杆11通过突设在其一面上的支轴12以可自由摆动的状态得到枢轴支撑。在接点闭合杆11的另一面上支撑有与闭合凸轮6外周的凸轮面滚动接触的滚柱13，接点闭合杆11随着追随凸轮面的滚柱13的动作，对应闭合凸轮6的旋转绕支轴12摆动，并以通过此摆动进行闭合动作的形态与未图示的接点联接。

此外蓄能轴2包括：在向支撑框架4的一侧突出的突出端固接为一体的传动齿轮14、留有间隙地嵌设在传动齿轮14与支撑框架4的外侧面间的驱动齿轮15。传动齿轮14与固接于主轴1的轴端的大齿轮5啮合，驱动齿轮15与嵌连于蓄能电动机3的输出端的输出齿轮16啮合。

蓄能电动机3为一种齿轮传动电动机，电动机主体3a的旋转可通过与其输出端连接的减速装置3b减速后输出。输出齿轮16嵌连在减速装置3b的输出轴17上，在输出轴17与减速装置3b的箱体间设有只允许单方向旋转的单向离合器18a。

与输出齿轮16啮合的驱动齿轮15经嵌连保持在贯穿其轴心部的孔内的单向离合器18b及爪形离合器19套设在蓄能轴2上，成为能相对旋转并能在轴长方向上自由滑动的状态，通过夹装在其与支撑框架4的外侧面间的推压弹簧20获得朝传动齿轮14方向的施力。附设在驱动齿轮15上的单向离合器18b允许与减速装置3b包括的单向离合器18a方向相同的旋转，将由输出齿轮16输出的传动而产生的驱动齿轮15的旋转传递给内侧的爪形离合器19，同时对于爪形离合器19侧产生的反方向的旋转产生滑动。

驱动齿轮15通常通过与其一侧弹性接触的推压弹簧20的弹簧力被压紧在传动齿轮14上，通过与爪形离合器19的卡合作用而与传动齿轮14一体旋转。此卡合状态是这样解除的：当主轴1和大齿轮5位于图示的旋转位置、闭合弹簧22处于蓄能状态时，通过与曲柄销7在半径方向上大致相对地突设于大齿轮5的另一侧面的推压突起21推压驱动齿轮15，驱动齿轮15克服推压弹簧20的弹簧力而与传动齿轮14分离。

上述结构的现有的蓄能机构中，由图示的状态解除大齿轮5的约束时，通过闭合弹簧22的蓄势力的释放，大齿轮5朝规定的方向(与闭合弹簧22蓄能时的方向相同的方向)高速旋转，此旋转经闭合凸轮6传递到接点闭合杆11，接点闭合杆11高速摆动，使未图示的接点闭合。

此种闭合动作时，大齿轮5的旋转传递到与其啮合的传动齿轮14而使蓄能轴2旋转，但此时的旋转方向为使内置在驱动齿轮15内的单向离合器18b产生滑动的方向，驱动齿轮15不旋转，旋转力不会传递到蓄能电动机3的输出轴17上。

大齿轮5在闭合弹簧22的放能(释放蓄能)作用下所作的旋转因其自身的惯性而超过规定的旋转位置(上死点)继续旋转，在此期间闭合弹簧22被蓄能，使得大齿轮5和主轴1在越过上述死点后欲进行反转。但是此反转力经传动齿轮14传递到内置于驱动齿轮15内的单向离合器18b，单向离合器18b卡合而传递到驱动齿轮15，再由输出齿轮16传递到闭合电动机2的输出轴17，使装设于输出轴17的单向离合器18a卡合，结果上述反转被阻止，大齿轮5被约束在越过上述上死点的旋转位置上。

成为此闭合状态后，若驱动蓄能电动机3旋转，则此旋转经与输出轴17嵌连的输出齿轮16传递到驱动齿轮15，再经爪形离合器19传递到传动齿轮14，使与传动齿轮14啮合的大齿轮5旋转。此旋转将与曲柄销7连接的推压杆8向下推压，使弹簧22在推压板10与弹簧板9之间被压缩，成为图示的蓄能状态，从而成为可进行下次闭合动作的状态。大齿轮5因蓄能电动机3的旋转而进行的旋转通过在规定的旋转位置上上述推压突起21推压驱动齿轮15、使爪形离合器19的卡合被解除而停止，此旋转位置通过上述的约束装置约束大齿轮5而被保持。

专利文献1：日本专利特开平11-40010号公报

发明的公开

发明所要解决的技术问题

上述结构的现有的蓄能机构中，为了使闭合弹簧22蓄能，通过作为驱动源的蓄能电动机3或手动旋转使输出齿轮16旋转，此旋转向驱动齿轮15、传动齿轮14、大齿轮5传递，从而使与大齿轮5连接的闭合弹簧22蓄能。闭合弹簧22的蓄能完成后，利用安装在大齿轮5上的推压突起21使驱动齿轮15移动，使爪形离合器19分离，以防止蓄能过度。此外，闭合动作后，爪形离合器19通过推压弹簧20再次连接。利用单向离合器防止大齿轮5的反转。

但是，存在问题是：为了满足这些功能，使得大齿轮的推压突起21与驱动齿轮15抵接、爪形离合器19能被分离，尺寸精度是必要的，为了能再次连接，爪形离合器19的前端形状也必须具有高精度。

本发明为解决上述问题点而作，目的在于提供一种能以不需要高精度零件的结构实现动力传递的切断和重新连接的开关装置的蓄能机构。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明涉及的开关装置的蓄能机构包括：主齿轮，其具有起到闭合开关装置的接点的作用的闭合凸轮、与闭合弹簧联接的曲柄部，通过蓄能电动机或手动力而旋转，经上述曲柄部的作用使上述闭合弹簧蓄能，另一方面，通过该闭合弹簧的放能而作与蓄能时方向相同的旋转，经上述闭合凸轮的作用使开关装置进行闭合动作，全齿完好的齿轮A与具有缺齿部的齿轮B在各齿相位吻合的状态下形成一体；输出齿轮，其通过由上述蓄能电动机或手动力驱动的输出轴而旋转；中间齿轮，其与上述输出齿轮啮合并与上述齿轮B啮合，上述中间齿轮的转轴在上述主齿轮的旋转方向上由设在以上述输出齿轮的上述输出轴为中心的圆周上的长孔支承；以及上述主齿轮的逆转防止机构，上述闭合弹簧蓄能时，上述蓄能电动机或手动力经上述输出齿轮、上述中间齿轮驱动上述主齿轮旋转，上述闭合弹簧的蓄能完成时，在上述齿轮B的缺齿部，上述主齿轮与上述中间齿轮的啮合被解除，开关装置闭合时，通过上述闭合弹簧的放能驱动上述主齿轮旋转，上述中间齿轮通过支承其转轴的上述长孔而与上述主齿轮分离，上述闭合弹簧再次蓄能时，上述中间齿轮通过支承其转轴的上述长孔而与上述主齿轮重新啮合。

发明效果

本发明的开关装置的蓄能机构中，闭合弹簧的蓄能完成时，在齿轮B的缺齿部，主齿轮与中间齿轮的啮合被解除，因此能以不需要高精度零件的构造来切断动力传递。此外，由于中间齿轮的转轴在主齿轮的旋转方向上由设在以输出齿轮的输出轴为中心的圆周上的长孔支承，因此闭合过程中能通过长孔使中间齿轮与齿轮B分离，闭合弹簧再次蓄能时，能通过长孔使中间齿轮与主齿轮的齿轮B重新啮合。

本发明的其它目的、特征、观点和效果通过以下参照附图的本发明的详细说明会更加明了。

附图说明

图1是表示本发明实施方式1的开关装置的蓄能机构的主要部分的侧剖视图。

图2是说明图1中的开关装置的蓄能机构的主要结构的图。

图3是说明实施方式1的主齿轮的结构的图。

图4是说明实施方式1的对中间齿轮的转轴予以支承的长孔的图。

图5是说明实施方式1的开关装置的蓄能机构的动作的图。

图6是说明实施方式1的开关装置的蓄能机构的动作的图。

图7是表示现有的开关装置的蓄能机构的主要部分的侧剖视图。

具体实施方式

实施方式1

图1是表示本发明实施方式1的开关装置的蓄能机构的主要部分的侧剖视图。图2是说明此开关装置的蓄能机构的主要结构的图，是说明闭合弹簧的蓄能完成状态的图。各图中同一符号表示同一或相当部分。此蓄能机构包括被共用的支撑框架4并排支撑成互相大致平行的主轴1、转轴25、输出轴17和反转防止齿轮轴26。主轴1在其向支撑框架4的一侧突出的突出端上嵌合保持主齿轮(大齿轮)5，此外在其中间部嵌合保持闭合凸轮6，这些构件都随主轴1的旋转绕轴旋转。

在大齿轮5的外侧面的从主轴1的轴心偏离适当长度的曲柄部突设有曲柄销7。曲柄销7上连接有推压杆8的一端，通过向下推压推压杆8能使闭合弹簧22与图7一样地被压缩蓄能。随着主轴1的旋转，主轴1的曲柄部上下运动，使闭合弹簧22放能、蓄能。

主齿轮5的旋转使曲柄销7的突设位置与闭合弹簧22接近时，闭合弹簧22被压缩蓄能。此蓄能状态通过约束装置27(图6)约束大齿轮5的旋转位置而得到维持，此约束被解除时，闭合弹簧22的弹簧力经推压杆8和曲柄销7作用于大齿轮5，使主轴1与大齿轮5一起高速旋转。

在支撑框架4的内侧，接点闭合杆11通过安装于其一面上的支轴12以可自由摆动的状态得到枢轴支撑。在接点闭合杆11的一端上支撑有与闭合凸轮6外周的凸轮面滚动接触的滚柱13，接点闭合杆11通过追随凸轮面的滚柱13的动作，对应闭合凸轮6的旋转绕支轴12摆动，并以通过此摆动进行闭合动作的形态与接点28联接。图2中接点闭合杆11上联接有使接点28动作的连杆机构29，符号30为支轴，符号31为开放弹簧，符号32为接压弹簧。

输出轴17在作为驱动力的蓄能电动机3的作用下旋转，使嵌合保持在输出轴17上的输出齿轮16旋转，此旋转传递给中间齿轮33、主齿轮5，使与主齿轮5连接的闭合弹簧22蓄能。作为蓄能电动机3的代替，也可以使用扳手等以手动力来使输出轴17旋转。主齿轮5采用全齿完好的齿轮A和具有缺齿部的齿轮B在各齿相位吻合的状态下形成一体的结构，缺齿部34以外的齿形相同。

图3是说明实施方式1的主齿轮5的结构的图，是说明闭合弹簧的蓄能完成状态的图。图3(b)是表示图3(a)中主齿轮5的齿轮A的G-G向视的截面图。图3(c)是表示主齿轮5的齿轮B的H-H向视的截面图。如图，齿轮A是全齿完好的齿轮。齿轮B除形成有一部分齿缺失的缺齿部34以外，在各齿相位吻合的状态下与齿轮A形成一体。齿轮B是将由金属板形成的2片齿轮板贴合而构成的，但也可根据负载增加至3片、4片。主齿轮5是使形成齿轮A的金属板与形成齿轮B的金属板在各齿相位吻合的状态下贴合成一体而构成的。

大径齿轮与小径齿轮一体构成的中间齿轮33在与输出齿轮16啮合的同时，仅与主齿轮5的齿轮B啮合，闭合弹簧22蓄能完成后，中间齿轮33在齿轮B的缺齿部34切断与齿轮B的动力传递。因此，闭合弹簧22蓄能完成后，中间齿轮33与主齿轮5分离，从而切断蓄能电动机3的驱动力向主齿轮5的传递。通过这样以防止蓄能过度。

图4是说明实施方式1的对中间齿轮的转轴予以支承的长孔的图。由于中间齿轮33的转轴25的两端在主齿轮5的旋转方向(旋转的作用方向)上由长孔35支撑，该长孔35设置在以与中间齿轮33啮合的输出齿轮16的输出轴17为中心的圆周上，因此中间齿轮33不会与输出齿轮16分离。长孔35分别形成于两端的支撑框架4上。

图4(a)是说明接点的闭合过程时的图，箭头36表示主齿轮5的闭合时的旋转方向。闭合过程时，由于中间齿轮33不旋转，因此主齿轮5的旋转推动中间齿轮33，中间齿轮33的转轴25在长孔35内向上方移动，使中间齿轮33与主齿轮5分离，不会阻碍主齿轮5的旋转。图4(b)是说明中间齿轮与主齿轮重新啮合时的图，箭头37表示重新啮合时的中间齿轮33的旋转方向。重新啮合时，中间齿轮33在自重或输出齿轮16的旋转的作用或复位弹簧(未图示)等的作用下，其转轴25在长孔35内向下方移动，从而与主齿轮5重新啮合，将输出齿轮16的旋转传递给主齿轮。此时，即便在中间齿轮33与主齿轮5的齿顶碰撞时中间齿轮33的转轴25在长孔内返回上方，也会再次在长孔内向下方移动从而与主齿轮5重新啮合。

图1中，符号38是保持固定于支撑框架4上并具有套设在轴上的单向离合器的反转防止齿轮，与主齿轮5的齿轮A和齿轮B啮合，防止主齿轮5的反转。反转防止齿轮38与齿轮A始终啮合，但与齿轮B在其缺齿部解除啮合，不过，由于一直与齿轮A啮合，因此反转防止齿轮38可以在齿顶不受碰撞的情况下与齿轮B重新啮合。图2中，为了便于表示，反转防止齿轮38的位置以与图1的位置不同的位置来表示。

下面对蓄能机构的动作进行说明。图5、图6是说明实施方式1的开关装置的蓄能机构的动作的图，紧接图5(a)、(b)用图6(a)、(b)、(c)整体来表示主齿轮5的1次旋转的动作。图5、图6中的实线箭头表示齿轮的旋转方向。图5(a)表示弹簧蓄能途中，输出齿轮16的驱动力经中间齿轮33使主齿轮5旋转。中间齿轮33与主齿轮5的齿轮B啮合而使主齿轮5旋转，从而向下推压曲柄部，使闭合弹簧22蓄能。此时，由于主齿轮5向顺时针方向旋转，因此与主齿轮5啮合的反转防止齿轮38与主齿轮5一起旋转。由于中间齿轮33将输出齿轮16的驱动力传递到主齿轮5，因此中间齿轮33的转轴25向长孔35的下方移动并被支承。

图5(b)表示主齿轮5的下死点状态，中间齿轮33与主齿轮5在齿轮B的缺齿部34的前面啮合。图6(a)表示蓄能完成状态。此时，由于中间齿轮33到达主齿轮5的齿轮B的缺齿部34，因此中间齿轮33与主齿轮5的啮合被解除，输出齿轮16的驱动力不会传递到主齿轮5，蓄能电动机的惯性不会传递到主齿轮5。闭合弹簧22的蓄能状态通过约束装置27约束主齿轮5的旋转位置而得到维持。

此约束被解除时，闭合弹簧22的弹簧力经推压杆8及曲柄销7作用于主齿轮5，主轴1与主齿轮5一起开始高速旋转。此时，中间齿轮33欲越过缺齿部34与齿轮B重新啮合，但在中间齿轮33因齿轮B受到旋转方向的力的作用时，中间齿轮33的转轴25通过长孔35绕输出齿轮16的输出轴17旋转，并向长孔35的上方移动，与齿轮B分离，因此，中间齿轮33不会阻止主齿轮5的旋转。图6(b)表示闭合途中。图6(b)中，上部的空心箭头表示中间齿轮33的转轴25的移动方向，下部的空心箭头表示闭合弹簧22的放能方向。通过这样，随主齿轮5的主轴1的旋转，闭合凸轮6进行作用，使开关装置的接点闭合。

大齿轮5在闭合弹簧22的放能作用下所作的旋转因其自身的惯性而超过规定的旋转位置(上死点)继续旋转，在此期间弹簧22被蓄能，使得大齿轮5和主轴1在越过上述上死点后欲进行反转。但是此反转力由和中间齿轮33在不同位置上与主齿轮5啮合的反转防止齿轮38阻止。其结果是，主齿轮5被约束在越过上述上死点的旋转位置上。图6(c)表示此主齿轮5的反转防止状态。图6(c)中，上部的空心箭头表示主齿轮5欲进行反转的方向，下部的空心箭头表示闭合弹簧22的放能方向。

闭合完成后，为使闭合弹簧22再次开始蓄能而使已通过长孔35分离的中间齿轮33与主齿轮5重新啮合时，考虑到会发生齿接触，但由于中间齿轮33相对主齿轮5沿长孔35移动的方向与中间齿轮33自身的旋转方向相反，因此不会由于齿接触而被顶住，中间齿轮33通过长孔35暂时分离后仍能可靠地啮合。

上述结构的蓄能机构中，闭合弹簧22的蓄能完成时，由于在齿轮B的缺齿部34与中间齿轮3的啮合被解除，因此不需要为了分离位置精度而采用高精度零件，通过简单的构造就能实现动力传递的断开。由于反转防止齿轮38与齿轮A始终啮合，因此，在利用齿轮B的缺齿部34使齿轮B与反转防止齿轮38的啮合解除后，齿轮B与反转防止齿轮38欲重新啮合时，各齿轮间的齿的相位没有错位，因此不需要高精度零件，通过简单的构造就能防止齿顶接触。

开关装置的接点的闭合过程中，主齿轮5通过闭合弹簧22的积蓄能量旋转，中间齿轮33处于从属状态。闭合过程中，越过缺齿部34后的齿轮B与中间齿轮33重新啮合时，中间齿轮33因齿轮B而受到作用线方向(旋转方向)的力作用，中间齿轮33的转轴25通过长孔35绕输出齿轮16的输出轴17旋转，中间齿轮33与齿轮B分离，因此能以不需要高精度零件的构造防止齿接触。

闭合结束后，中间齿轮33在自重或输出齿轮引起的中间齿轮33的旋转等的作用下，其转轴25沿长孔35向下方移动，中间齿轮3与齿轮B欲再次啮合时，即使发生齿顶接触，由于中间齿轮33相对齿轮B沿长孔35移动的方向与中间齿轮33自身的旋转方向相反，因此也不会因为齿顶接触而被顶住，即使发生齿顶接触，中间齿轮33的转轴25也可在通过长孔35暂时分离后可靠地重新啮合。

相关的熟练技术人员可在不脱离本发明的范围和精神的范围内实现本发明的各种变形及变更，本发明并不局限于本说明书内记载的各实施方式。

Claims (3)

1.一种开关装置的蓄能机构，包括：

主齿轮，该主齿轮具有起到闭合开关装置的接点的作用的闭合凸轮、与闭合弹簧联接的曲柄部，该主齿轮通过蓄能电动机或手动力而旋转，经所述曲柄部的作用使所述闭合弹簧蓄能，另一方面，通过该闭合弹簧的放能而作与蓄能时方向相同的旋转，并经所述闭合凸轮的作用使开关装置进行闭合动作，该主齿轮由全齿完好的齿轮A与具有缺齿部的齿轮B在各齿相位吻合的状态下形成一体；

输出齿轮，该输出齿轮通过所述蓄能电动机或手动力的输出轴而旋转；

中间齿轮，该中间齿轮与所述输出齿轮啮合并与所述齿轮B啮合，所述中间齿轮的转轴在所述主齿轮的旋转方向上由设在以所述输出齿轮的所述输出轴为中心的圆周上的长孔支承；以及

所述主齿轮的逆转防止机构，

所述闭合弹簧蓄能时，所述蓄能电动机或手动力经所述输出齿轮、所述中间齿轮驱动所述主齿轮旋转，

所述闭合弹簧的蓄能完成时，在所述齿轮B的缺齿部，所述主齿轮与所述中间齿轮的啮合被解除，

开关装置闭合时，通过所述闭合弹簧的放能驱动所述主齿轮旋转，所述中间齿轮通过支承其转轴的所述长孔而与所述主齿轮分离，

所述闭合弹簧再次蓄能时，所述中间齿轮通过支承其转轴的所述长孔而与所述主齿轮重新啮合。

2.如权利要求1所述开关装置的蓄能机构，其特征在于，所述主齿轮的所述反转防止机构是与所述主齿轮的至少所述齿轮A啮合、并内置有单向离合器的逆转防止齿轮。

3.如权利要求1或2所述的开关装置的蓄能机构，其特征在于，所述主齿轮是将形成所述齿轮A的齿轮板与形成所述齿轮B的齿轮板在各齿相位吻合的状态下结合成一体而构成的。

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