CN102386028B - 塑壳式断路器的传动及脱扣机构 - Google Patents

Abstract

本发明的一种塑壳式断路器的传动及脱扣机构，包括左、右侧板、传动机构及脱扣机构，传动机构包括手柄、U型杠杆、上连杆、跳扣、下连杆和联动轴，脱扣机构包括锁扣件及牵引杠杆，U型杠杆、上连杆和跳扣均为由一块金属板冷冲压而成的具有两条侧臂的U型结构，U型杠杆的上端与手柄固定连接，U型杠杆两条侧臂的下端分别可转动地支撑在左、右侧板上，跳扣的两条侧臂分别可转动地连接在左、右侧板的内侧，上连杆的两条侧臂分别可转动地连接在跳扣侧臂的内侧，上连杆的下端通过一根连接轴与下连杆相铰接，还包括两根储能弹簧，每根储能弹簧的一端挂接在所述U型杠杆上，另一端挂接在所述连接轴上。本发明的塑壳式断路器的传动及脱扣机构，减少了零件个数，简化了装配程序，并通过增加有效作用扣面来减小滑扣率，提高了机构的稳定性能和机械寿命。

Description

塑壳式断路器的传动及脱扣机构

技术领域

本发明涉及一种低压电器技术领域中的塑壳式断路器的传动及脱扣机构，尤其涉及一种双断点塑壳式断路器的传动及脱扣机构。

背景技术

低压电器产品中现有塑壳式断路器的机构，一般包括跳扣、U型杠杆、手柄、上连杆、下连杆、储能弹簧、侧板、锁扣等零部件，它的组成在行业中公知共用。其中跳扣、U型杠杆、上连杆、锁扣、侧板等各个零件其结构设计的合理性直接关系到机构的稳定性能和机械寿命以及零件数量的多少、装配工序的复杂程度。

图1所示为已有技术中的塑壳式断路器机构的跳扣组件，它包括跳扣39、轴38，其跳扣39采用的是单个平板式钣金结构，轴38与跳扣39通过过盈配合连接，跳扣39的板材厚度大约为1.5mm-2mm，工作时与锁扣的作用扣面40的宽度大约为1mm，那么机构的有效作用扣面40约为1.5-2mm²，这种较小的作用扣面对零件本身的加工精度要求较高，在实际生产过程中，易发生因零件的变形或者加工的累积误差导致机构在动作过程中出现滑扣的现象，这种现象普遍存在，一直没有得到彻底解决。

图2、图3所示为已有技术中的万能式断路器(DW45、DW450)机构中的双刀杠杆(即跳扣组件)，它包括杠杆43、定位轴44、铆钉46、轴承48、弹簧47，通过对两件铆钉46的铆接将两件杠杆43、定位轴44、轴承48、弹簧47固定在一起；双刀杠杆安装在侧板41、侧板45的内侧，以定位轴44为中心转动，与其协同动作的脱扣半轴42同样位于两侧板的内部；杠杆43的板厚为2mm，工作时与脱扣半轴42的扣面49的宽度为1.09mm，那么机构的有效扣面为4.215mm²，这种稍小的有效扣面(是图1中扣面40的2.08-2.9倍)对零件本身的加工精度要求很高，加工的累积误差易导致机构在动作过程中出现滑扣的现象，尤其对于壳架等级电流为4000A～6300A的断路器，这种现象一直没有得到彻底解决。

图4、图5所示为已有的塑壳式、万能式断路器机构中的上连杆组件，它们均采用铆接组合的方法，如施耐德的NS-100断路器、具有预储能功能的DW45、DW450断路器等，前者(如图4所示)将两件形状完全相同的平板61通过三个铆钉62、63、64的铆接而成，零件总数为5；后者(如图5所示)将两件上连杆71、两件下连杆72通过两个铆钉73、74的铆接组合而成，零件总数为4。它们的缺点：①.零件的数量较多；②.工序较复杂；③.成本相对较高。

已有技术中塑壳式断路器机构上的锁扣在转动过程中，容易发生轴向移动而与两侧板产生摩擦，不利于机构的脱扣。已有技术中塑壳式断路器机构上的侧板在断路器开闭过程中，因U型杠杆的轴向窜动容易与其产生较大的摩擦，从而增加了电操力或手操力。

发明内容

本发明所要解决的问题是提供一种零件数量少不易脱扣的塑壳式断路器的传动及脱扣机构，克服现有技术中存在的上述问题。

本发明采用以下技术方案予以解决：

本发明的一种塑壳式断路器的传动及脱扣机构，包括左、右侧板、传动机构及脱扣机构，所述传动机构包括手柄、U型杠杆、跳扣、上连杆、下连杆和联动轴，所述脱扣机构包括锁扣件及牵引杠杆，所述U型杠杆、上连杆和跳扣均为由一块金属板冷冲压而成的具有两条侧臂的U型结构，所述U型杠杆的上端与手柄固定连接，所述U型杠杆两条侧臂的下端分别可转动地支撑在左、右侧板上，所述跳扣的两条侧臂分别可转动地连接在左、右侧板的内侧，上连杆的两条侧臂分别可转动地连接在跳扣侧臂的内侧，上连杆的下端通过一根连接轴与所述下连杆相铰接，还包括两根储能弹簧，每根储能弹簧的一端挂接在所述U型杠杆上，另一端挂接在所述连接轴上。

本发明所述跳扣包括两侧臂及一横部，所述横部的下侧设有一凸台，横部的上侧设有一外翻边。

本发明所述锁扣件与所述左、右侧板轴连接，锁扣件上设有一个供跳扣的外翻边插入的长孔，锁扣件的底部设有一个可与所述跳扣的凸台接触的凸块翻边，所述锁扣件的顶端可与所述牵引杠杆接触。

本发明所述U型杠杆的两侧臂间穿设一根驱动轴，所述驱动轴位于所述跳扣的上方，两侧臂的下端分别设有圆弧曲面与所述左、右侧板的顶面相配合。

本发明所述跳扣两侧臂的顶面设有内凹曲面，所述驱动轴可沿该内凹曲面运动。

本发明所述跳扣两侧臂的外侧分别设有一凸台，两侧臂的内侧各设有一凸台，凸台上设有圆孔，每个圆孔内插入一个轴销，所述上连杆与所述轴销相连。

本发明所述上连杆两侧臂上各设有一个腰形槽口与所述轴销相连接，上连杆两侧臂的端部各设有一倾斜平面，两侧臂上还分别设有一个腰形槽孔。

本发明所述左、右侧板之间还连接一支承轴，所述跳扣两侧臂的端部各设有一限位面，在所述脱扣机构处于自由脱扣状态时，限位面与所述支承轴接触。

本发明所述锁扣件上设有两个带圆孔的耳部，两个圆孔内穿设一根销轴，所述销轴的两端可转动地支撑在左、右侧板上，圆孔的外侧设有凸台。

本发明所述销轴上穿设两个扭簧，其中一个扭簧的一端固定在左侧板上，另一端固定在锁扣件上，另一个扭簧的一端固定在右侧板上，另一端固定在牵引杠杆上，所述牵引杠杆与所述左、右侧板轴连接。

本发明所述左、右侧板的顶面都设有一个弧形凹槽与所述U型杠杆两侧臂的下端相配合，弧形凹槽的上方设有朝外侧凸出的连板。

本发明所述左侧板上的弧形凹槽、所述右侧板上的弧形凹槽均为整圆的五分之二，所述U型杠杆的圆弧曲面为整圆的三分之二。

本发明所述左、右侧板的内侧都设有一个凸台，凸台上设有圆孔，圆孔内各插设一根轴销，所述跳扣的两条侧臂连接在所述轴销上。

通过以上技术方案，本发明的一种塑壳式断路器的传动及脱扣机构，其U型杠杆、跳扣组件、上连杆、侧板和锁扣特有的结构设计能够确保断路器的正常动作。本发明具有以下优点：①.减小了机构的零件数量；②.减小了相关零件之间的有害摩擦；③.通过增加机构的有效作用扣面，减小滑扣缺陷，有利于提高机构的稳定性能和机械寿命；④.降低了装配工序的复杂程度。

附图说明

图1是本发明举及的已有技术中塑壳式断路器中的跳扣组件的结构示意图。

图2是本发明举及的已有技术中万能式断路器中的双刀杠杆的结构及安装位置示意图。

图3是图2的右剖切视图。

图4是本发明举及的已有技术中塑壳式断路器中的上连杆组件的结构示意图。

图5是本发明举及的已有技术中万能式断路器中的上连杆组件的结构示意图。

图6是本发明双断点塑壳式断路器中的U型杠杆的结构示意图。

图7是本发明双断点断路器中的跳扣件的结构示意图

图8是本发明双断点塑壳式断路器中上连杆的结构示意图。

图9是本发明的双断点塑壳式断路器中的左侧板结构示意图。

图10是本发明的双断点塑壳式断路器中的右侧板结构示意图。

图11是本发明的双断点塑壳式断路器中的锁扣件的结构示意图。

图12是本发明的双断点塑壳式断路器机构在自由脱扣(TRIPPED)状态示意图。

图13是本发明的双断点塑壳式断路器机构断开(OFF)状态或再扣(RE-TRIP)状态示意图。

图14是本发明的双断点塑壳式断路器机构在闭合(ON)状态示意图。

具体实施方式

如图6-14所示，本发明的塑壳式断路器的传动及脱扣机构，包括左、右侧板、传动机构及脱扣机构，传动机构包括手柄1、U型杠杆21、跳扣3、上连杆5、下连杆6和联动轴7，脱扣机构包括锁扣件18及牵引杠杆20，U型杠杆21、上连杆5和跳扣3均为由一块金属板冷冲压而成的具有两条侧臂的U型结构，U型杠杆21的上端与手柄1固定连接，U型杠杆21两条侧臂的下端分别可转动地支撑在左、右侧板上，跳扣3的两条侧臂分别可转动地连接在左、右侧板的内侧，上连杆的两条侧臂分别可转动地连接在跳扣3侧臂的内侧，上连杆的下端通过一根连接轴15与下连杆6相铰接，还包括两根储能弹簧2，每根储能弹簧2的一端挂接在U型杠杆21上，另一端挂接在连接轴15上。

如图6所示，U型杠杆21为冷冲压件，通过落料、冲孔、成型冲压而成，U型杠杆的横部设有两处挂接储能弹簧2的窄板211，该横部与手柄1固定连接，U型杠杆两侧臂的端部分别设有圆弧曲面212，该圆弧曲面212可使U型杠杆自身转动并且其自身厚度小于左、右侧板的厚度，并通过储能弹簧2的拉力将两圆弧曲面212分别约束在左侧板11上的弧形凹槽113及右侧板14上的弧形凹槽143上，该圆弧曲面212大约为整圆的2/3。两侧臂上还分别设有一个圆孔213，驱动轴19穿设在该圆孔213中。驱动轴19为两端粗中间细的形状，其两端分别设有与U型杠杆21互相约束的圆面215，一端圆面215的外侧还设有起约束作用且外径大于圆面215的台阶216，另一端圆面215外侧设有一处放置定位挡圈214的限位槽217。

如图7所示，跳扣3包括两侧臂及一横部，两侧臂的端部分别设有一圆孔301，圆孔301内穿设一根销轴86使跳扣与左、右侧板转动连接，跳扣两侧臂的内侧各设有凸台302，凸台上设有圆孔303，圆孔303内插入一根轴销307，轴销307为从一端到另一端外径依次递减的台阶型圆柱，轴销外径小的一端穿入圆孔303内，凸台302用于减小当机构动作时因跳扣3的轴向窜动而引起的与上连杆5接触所产生的摩擦力。两侧臂上各设有一内凹曲面304，上述驱动轴19可沿该内凹曲面304运动。两侧臂的外侧还分别设有一凸台308，凸台308用于减小当机构动作时因轴向窜动而引起的跳扣3与U型杠杆21接触所产生的有害摩擦力，两侧臂的端部还设有一限位面309，限位面309可与支承轴4接触在机构为自由脱扣(TRIPPED)状态时对跳扣3起限位作用。跳扣横部的下侧设有一凸台306，上侧设有一外翻边305。

如图8所示，上连杆5呈“U”形结构，两侧臂的端部设有一倾斜平面501，两侧臂上还分别设有一个腰形槽孔503可以减轻上连杆自身的重量，还设有一个腰形槽口502，该腰形槽口502卡在上述与跳扣连接的轴销307上，当机构动作时作为上连杆5的转动定位中心，两侧臂上还分别设有一个圆孔504，两处圆孔504同心，用于上连杆5与下连杆6的连接中心，连接轴15穿设在圆孔504中。

如图9及10所示，左、右侧板结构相同，左侧板11顶面上设有弧形凹槽113，右侧板14顶面上设有弧形凹槽143，弧形凹槽113、143大约为整圆的五分之二，当机构动作时作为U型杠杆21的转动支点，U型杠杆的圆弧曲面212紧贴在弧形凹槽113、143上，左、右侧板上都设带有圆孔111、141的凸台112、142用于轴销86的固定；轴销86设有台阶96，其外径小于凸台142的外径，轴销86作为跳扣3的转动定位中心。在弧形凹槽113、143的上方设有一个朝外侧凸出的连板114、144，左、右侧板上的连板114、144用于当机构在从闭合到断开相互转换的过程中，实现左、右侧板因U型杠杆21的轴向窜动与其之间的点和面的摩擦，避免了面和面接触而产生较大的摩擦，连板114外凸结构设计满足了对U型杠杆21的限位作用，也大大提高了左、右侧板的机械强度。

如图11所示，锁扣件18上分别设一个带圆孔183的耳部，两个圆孔内穿设一销轴，通过销轴使锁扣件与左、右侧板相连，并作为锁扣件的转动中心。在圆孔183处锁扣件的外侧设有凸台182，并且锁扣件18上设有一长孔184，锁扣件的底部设有一凸块翻边181，凸块翻边181与带圆孔的耳部不同侧。凸台182用于减少当锁扣件18发生轴向窜动时与两侧板之间产生的的摩擦，长孔184用作与跳扣3上的翻边305相扣，凸块翻边181可与跳扣上的凸台接触，圆孔183作为锁扣件18的转动中心。

脱扣机构具体包括左侧板11、右侧板14、锁扣件18、牵引杠杆20和两个扭簧16，锁扣件18上的圆孔183内穿设一根销轴，锁扣件可绕该销轴旋转，该销轴固定在左右侧板之间，两个扭簧16、17也穿在该销轴上，其中一个扭簧16的一端固定在左侧板11上，另一端固定在锁扣件18上，另一个扭簧17的一端固定在右侧板14上，另一端固定在牵引杠杆20上，牵引杠杆20可旋转地连接在左右侧板间。在断路器机构锁扣过程中，跳扣3上的凸台306可压在凸块翻边181上，跳扣上的外翻边305可插入锁扣件18的长孔184内。通过外翻边305与长孔184的顶面接触实现扣合，因此两平面的接触加大了扣合面。

传动机构具体包括：手柄1安装在U型杠杆21上，U型杠杆21支撑在左、右侧板上，跳扣3两侧臂分别与左侧板和右侧板连接，跳扣3位于U型杠杆上驱动轴19的下方，驱动轴19可沿跳扣3上的内凹曲面304运动，上连杆5与下连杆6的一端通过连接轴15铰接，并且下连杆6位于上连杆的外侧，下连杆6的另一端通过联动轴7与动触杆10相连，同时把两根储能弹簧2的一端挂在连接轴15上，另一端挂在U型杠杆21的窄板211上，而且两根储能弹簧2位于上连杆5的内侧，上述中的各个零件一起相互配合共同完成此塑壳式断路器的闭合、断开功能。

如图12所示，当该断路器处于自由脱扣(TRIPPED)状态时，所述的跳扣3在储能弹簧2的拉力的作用下逆时针旋转，通过跳扣3上两处限位面309限在支承轴4上；左侧的联动轴7同时被限在左侧板11的圆弧115、右侧板14的圆弧145处，整个机构处于静止平衡状态。

如图13所示，按照顺时针方向转动手柄1，将带动定位在U型杠杆21上的驱动轴19一起转动，此时，驱动轴19作为主动件压着跳扣3同时沿着曲面304运动，跳扣3作为从动件绕两个同心轴销86顺时针旋转，上连杆5以轴销307为中心逆时针转动；当手柄1转动到一定的角度时，跳扣3上的凸台306压在凸块翻边181上，外翻边305越过长孔184，锁扣件18在扭簧16的作用下继续逆时针转动到一定的角度时，牵引杠杆20在扭簧17的作用下逆时针旋转，锁扣件18抵在其上面，此时手柄1已经转到静止位置，松开手柄1，跳扣3在储能弹簧2的拉力的作用下逆时针旋转，外翻边305扣在长孔184上，凸台306离开外翻边305，整个机构处于再扣(RE-TRIP)状态。

机构处于再扣状态时，按照逆时针方向转动手柄1，跳扣3处于静止状态，储能弹簧2被拉长，其拉力逐渐增大，当储能弹簧2拉力的中心线上连杆5上圆孔504圆心和腰形槽口502圆心的连线重合时，拉力增至最大，当转过上连杆5上述连线时，储能弹簧2将迅速带动上连杆5以轴销307为中心顺时针转动、下连杆6带动动触杆10逆时针转动至静触点9、静触点13的位置上，此时上连杆5、下连杆6处于挺直状态，实现了机构的闭合(ON)功能，如图14中所示。如果此时按照顺时针方向转动手柄1，当储能弹簧2拉力的中心线转过上连杆5上的圆孔圆心和腰形槽口圆心的连线时，储能弹簧2将迅速带动上连杆5以轴销307为中心逆时针转动、下连杆6带动动触杆10顺时针转动，离开静触点9、静触点13位置，此时下连杆6通过左侧的联动轴7被限在左侧板11、右侧板14上，实现了机构的断开(OFF)功能，如图13中所示。当牵引杠杆20被顺时针转动时，锁扣件18在扭簧16的作用下顺时针转动到一定的角度后，跳扣3与锁扣件18解扣，跳扣3在储能弹簧2拉力的作用下，绕两个同心轴销86逆时针旋转，同时上连杆5也随着跳扣3一起转动，当跳扣3通过上的两处限位面309抵在支承轴4上时，跳扣3不在转动，此时断路器处于自由脱扣(TRIPPED)状态，如图12中所示。

通过对U型杠杆21、跳扣3、上连杆5、左侧板11、右侧板14、锁扣件18的结构设计，确保机构在正常开闭的过程中，减小了相关零部件之间的摩擦力，通过增加有效作用扣面，减小机构的滑扣率，提高了机构的稳定性能和机械寿命，降低了装配工序的复杂程度。

Claims (13)

1.一种塑壳式断路器的传动及脱扣机构，包括左侧板（11）、右侧板（14）、传动机构及脱扣机构，所述传动机构包括手柄（1）、U型杠杆(21)、跳扣（3）、上连杆(5)、下连杆(6)和联动轴(7)，所述脱扣机构包括锁扣件(18)及牵引杠杆（20），其特征在于，所述U型杠杆(21)、上连杆(5)和跳扣(3)均为由一块金属板冷冲压而成的具有两条侧臂的U型结构，所述U型杠杆(21)的上端与手柄（1）固定连接，所述U型杠杆(21)两条侧臂的下端分别可转动地支撑在左侧板（11）、右侧板（14）上，所述跳扣(3)的两条侧臂分别可转动地连接在左侧板（11）、右侧板（14）的内侧，上连杆的两条侧臂分别可转动地连接在跳扣(3)侧臂的内侧，上连杆的下端通过一根连接轴（15）与所述下连杆（6）相铰接，还包括两根储能弹簧（2），每根储能弹簧（2）的一端挂接在所述U型杠杆（21）上，另一端挂接在所述连接轴（15）上。

2.根据权利要求1所述的塑壳式断路器的传动及脱扣机构，其特征在于，所述跳扣(3)包括两侧臂及一横部，所述横部的下侧设有一凸台(306)，横部的上侧设有一外翻边(305)。

3.根据权利要求2所述的塑壳式断路器的传动及脱扣机构，其特征在于，所述锁扣件(18)与所述左侧板（11）、右侧板（14）轴连接，锁扣件（18）上设有一个供跳扣的外翻边(305)插入的长孔(184)，锁扣件的底部设有一个可与所述跳扣的凸台(306)接触的凸块翻边(181)，所述锁扣件（18）的顶端可与所述牵引杠杆（20）接触。

4.根据权利要求1所述的塑壳式断路器的传动及脱扣机构，其特征在于，所述U型杠杆（21）的两侧臂间穿设一根驱动轴（19），所述驱动轴（19）位于所述跳扣(3)的上方，两侧臂的下端分别设有圆弧曲面（212）与所述左侧板（11）、右侧板（14）的顶面相配合。

5.根据权利要求4所述的塑壳式断路器的传动及脱扣机构，其特征在于，所述跳扣（3）两侧臂的顶面设有内凹曲面（304），所述驱动轴（19）可沿该内凹曲面（304）运动。

6.根据权利要求2所述的塑壳式断路器的传动及脱扣机构，其特征在于，所述跳扣两侧臂的外侧分别设有一凸台（308），所述跳扣两侧臂的内侧各设有一凸台（302），所述跳扣两侧臂的内侧的凸台（302）上设有圆孔（303），每个圆孔（303）内插入一个轴销（307），所述上连杆（5）与所述轴销（307）相连。

7.根据权利要求6所述的塑壳式断路器的传动及脱扣机构，其特征在于，所述上连杆(5)两侧臂上各设有一个腰形槽口(502)与所述轴销（307）相连接，上连杆(5)两侧臂的端部各设有一倾斜平面（501），所述上连杆(5)两侧臂上还各分别设有一个腰形槽孔（503）。

8.根据权利要求1所述的塑壳式断路器的传动及脱扣机构，其特征在于，所述左侧板（11）、右侧板（14）之间还连接一支承轴（4），所述跳扣（3）两侧臂的端部各设有一限位面（309），在所述脱扣机构处于自由脱扣状态时，限位面（309）与所述支承轴（4）接触。

9.根据权利要求3所述的塑壳式断路器的传动及脱扣机构，其特征在于，所述锁扣件（18）上设有两个带圆孔（183）的耳部，所述锁扣件（18）的耳部的两个圆孔（183）内穿设一根销轴，所述销轴的两端固定在左侧板（11）、右侧板（14）上，所述锁扣件（18）的耳部的圆孔（183）的外侧设有凸台（182）。

10.根据权利要求9所述的塑壳式断路器的传动及脱扣机构，其特征在于，所述销轴上穿设两个扭簧（16、17），其中一个扭簧（16）的一端固定在左侧板（11）上，另一端固定在锁扣件（18）上，另一个扭簧(17)的一端固定在右侧板（14）上，另一端固定在牵引杠杆（20）上，所述牵引杠杆（20）与所述左侧板（11）、右侧板（14）轴连接。

11.根据权利要求4所述的塑壳式断路器的传动及脱扣机构，其特征在于，所述左侧板（11）、右侧板（14）的顶面都设有一个弧形凹槽(113，143)与所述U型杠杆（21）两侧臂的下端圆弧曲面（212）相配合，弧形凹槽(113，143)的上方设有朝外侧凸出的连板(114、144)。

12.根据权利要求11所述的塑壳式断路器的传动及脱扣机构，其特征在于，所述左侧板（11）上的弧形凹槽（113）、所述右侧板（14）上的弧形凹槽（143）均为整圆的五分之二，所述U型杠杆的圆弧曲面（212）为整圆的三分之二。

13.根据权利要求1所述的塑壳式断路器的传动及脱扣机构，其特征在于，所述左侧板（11）、右侧板（14）的内侧都设有一个凸台(112、142)，凸台（112、142)上设有圆孔(111、141)，所述凸台（112、142)上的圆孔（111、141）内各插设一根轴销（86），所述跳扣(3)的两条侧臂通过所述两侧臂端部的圆孔（301）连接在所述轴销(86)上。

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