CN102484009B - 通用负载开关 - Google Patents

Abstract

一种通用负载开关包括凸起的固定的终端接触点(190)和凸起的可移动的接触点(160，162)，所述凸起的可移动的接触点(160，162)可选择地电连接到所述终端接触点。咬合叶片(108，110)朝着和远离每个终端接触点强制地移动所述可移动的接触点。

Description

通用负载开关

相关申请的交叉引用

本申请主张2009年8月31日提交的申请号为61/238,360的美国临时申请的权益。

技术领域

本发明一般涉及电开关，并且，更具体地，涉及限位开关，接近开关等等，在所述开关中凸轮，线性操作器或者其它位置调节装置操作开关来打开或者关闭开关。本发明属于被称为快速开关的开关。

背景技术

电开关被用在许多不用类型的设备中来启动运行，停止运行，调节运行速度或者其它性能等等。例如，火车，地铁和其它设备可以具有多个位于各种位置的开关来感应或者确认打开或关闭入口的门的操作情况。一些这种开关被用在高电压应用中而其它的则被用在低电压应用中。过去，对高功率应用需要提供与低功率应用不同的开关设置。对于开关制造商将来的服务运营和在设备中使用了所述开关的操作者而言制造和维护充足的替换开关库存成本很高。

开关接触点之间的电弧可以因为频繁和快速地打开及关闭接触点而发生，也可以在开关不得不操作的其它条件下发生。当电弧产生时，可能出现开关接触点变得互相焊接的情况。破坏这种焊接以分离已焊接的接触点可能是困难的，并且安装有开关的设备的正常功能会受到不利地影响，直到条件被纠正或者开关被替换。需要提供一种具有冗余部分的开关以在这种被损坏的情况下继续操作；和/或，当打开接触点从而破坏可能由电弧引发的焊接时进行强力地操作。

发明内容

一种通用负载开关具有凸起的固定终端接触点和凸起的可移动的接触点，所述凸起的可移动的接触点选择性地电接触到终端接触点。咬合叶片朝着和远离每个终端接触点强制地移动所述可移动的接触点。

在它的一种形式的一个方面，负载开关具有相对的间隔终端，在相对的间隔终端上的接触点，和在终端接触点之间的接触点叶片组件，所述接触点叶片组件包括叶片接触点。咬合叶片朝着和远离两个终端强制地移动接触点叶片组件。

在它的一种形式的另外一个方面，负载开关具有第一和第二间隔的上终端接触点，第一和第二间隔的下终端接触点，和接触点叶片组件，并且接触点叶片组件具有位于第一上接触点和第一下接触点之间的第一端，及位于第二上接触点和第二下接触点之间的第二端。接触点叶片组件的接触点选择性地与终端接触点接合。叶片梭移动接触点叶片组件，咬合叶片朝着和远离每个第一和第二间隔的上下终端接触点强制地移动接触点叶片组件。

在它的一种形式的另外一个方面，负载开关具有在其上包含第一上、下终端接触点的第一上、下终端，在其上包含第二上、下终端接触点的第二上、下终端，活塞组件和叶片梭组件，所述叶片梭组件包含叶片梭及布置在叶片梭中的接触点叶片组件。接触点叶片组件在第一上、下终端和第二上、下终端之间分别具有第一和第二端。上、下叶片接触点被提供在第一和第二端的每个处的接触点叶片组件的相对的两个面上。咬合叶片可操作地被安排在活塞组件和叶片梭之间，朝着和远离每个上、下终端强制地移动接触点叶片组件。

通过查阅下面详细的描述，权利要求和附图，本发明的其它特征和优势对本领域技术人员来说将变得显而易见，在附图中相同的附图标记被用来指定相同的特征。

附图说明

图1是通用负载开关的透视图；

图2是图1中所示通用负载开关的主视图，但其外壳被移除以暴露通用负载开关的内部部件；

图3是与在图1和2中所示开关相似的通用负载开关的透视图，但其具有不同的连接配件；

图4是在前面附图中所示的通用负载开关中的子组件的放大透视图；

图5是在图4中所示的用于通用负载开关的子组件的剖视图；

图6是用于通用负载开关的活塞组件的分解视图；

图7是活塞组件的剖视图；

图8是通用负载开关中叶片梭组件的透视图；

图9是通用负载开关中叶片组件的分解视图；

图10是说明了用于在叶片梭中安装叶片组件的组装步骤的透视图；

图11是说明了用于在叶片梭中安装叶片组件的稍后组装步骤的透视图；

图12叶片梭组件的分解视图；

图13是一组用于通用负载开关的终端的放大视图；

图14是已完全组装好并且准备安装到外壳和终端组件中的蝴蝶组件的透视图；

图15是已完全安装在通用负载开关外壳中的蝴蝶组件的透视图；

图16是在通用负载开关中的活塞末端的放大的、局部剖视图；

图17是通用负载开关的分解视图；

图18是从与图17中所示角度不同的角度来显示的通用负载开关的分解视图；

图19是通用负载开关的透视图；

图20是未显示外壳的完全组装好的通用负载开关的局部视图；

图21是显示了在所谓“自由位置”处的通用负载开关的主视图；

图22是显示了按下活塞的通用负载开关在操作状态下的主视图；

图23是说明了通用负载开关在所谓“重置”状态下的主视图；

图24是在图23中所示的通用负载开关在重置状态下的剖视图；

图25是通用负载开关中叶片梭组件第二实施例的透视图；

图26是被安装在完整开关中的图25中显示的叶片梭组件的透视图；

在详细解释本发明的实施例之前，可以理解的是本发明在其应用中不局限于在以下描述中所陈述的或者在附图中所说明的部件的结构和安排的细节。本发明能够有其它的实施例并且可以以各种方式实践或者实现。另外，可以理解的是这里所使用的措辞和术语是为了描述的目的而不应该被视为限制。这里所用的“包括”，“由......组成”及它们的变形旨在包含其后所列举的项目和它们的等同物，也包括额外的项目和它们的等同物。

具体实施方式

现在更加具体地参考附图，特别是图1，显示了通用负载开关100。如图1中所示，通用负载开关100包括外壳102以密封和保护开关机构的内部部件，此处开关机构将在随后被描述。开关100可以以许多不同的方式连接到电路中。如那些本领域技术人员将会容易理解的，例如但不限于，导线103a，b，c和d可以通过焊接、卷曲连接或者其它合适的导电连接来连接到开关。可选的结构被显示在图3中，其中快速连接叶片配件203a-d可以通过焊接、卷曲连接、螺丝205(为举例目的只显示了一个螺丝205)或者其它合适的导电连接方式连接到开关。

此处为了描述的方便，以及为了权利要求的清楚起见，将以附图中所示的方位来描述通用负载开关。因此，将使用术语例如“上面”、“下面”、“之上”、“之下”和其它暗示方向和涉及朝向的术语。然而，应当理解的是这里所描述的开关可以被用在不同的朝向，比如从附图中显示的基本朝向倒置，躺平，或者朝向与附图中所示不同的边缘。这里使用的方向及空间描述用语仅仅为了描述的方便和清楚，而不是为了限制。

负载开关100的操作部件被包含在外壳102中，除了从外壳102伸出的活塞组件104的末端。如接下来将被描述的，可以按压活塞组件104的末端来操作负载开关100。

图2展示了通用负载开关100，其中盖子或者侧面板被从外壳102移除以暴露在开关外壳内开关的操作机构。开关100包括蝴蝶组件105，其包括活塞组件104，叶片梭组件106以及与活塞组件104和叶片梭组件106相互连接的咬合叶片108，110。蝴蝶组件105可以在外壳102外预组装，并且之后再作为单个单元或者组件被安装在开关100中，这将在下文中进行更充分地描述。

图4显示了脱离开关100的保持结构的蝴蝶组件105，同时图5是蝴蝶组件105的剖视图，更清楚地显示了通过咬合叶片108，110和叶片梭组件106连接的活塞组件104。图6-12展示了蝴蝶组件105的零部件，包括活塞组件104和叶片梭组件106。

现在参考图6中显示的活塞组件104的分解视图，活塞组件104包括活塞112，C形弹簧114，导板116和翻转垫片118。活塞112是圆柱形的棒或杆，其具有在它的延伸出外壳102的外端处的圆周凹陷120，和在它的相对端或者内部端的圆周通道122。C形弹簧114，顾名思义，是具有孔124的C形弹簧主体，孔124位于C形主体的躯干部分126的中央。第一和第二臂128，130从躯干部分126凸出并且分别包括有凹口的末端129，131。导板116包括躯干134上的孔132和从躯干134相对的两端凸出的臂136，138。前、后法兰盘140，142从躯干134和臂136，138的边缘凸出。因此，导板116通常限定C形通道144用以在完整的装配中容纳和支撑C形弹簧114。

图7组装好的活塞组件104的剖视图。活塞112被分别地延伸进入C形弹簧114和导板116的孔124和132。限定孔124，134的外围边缘被容纳在活塞112的圆周通道122中，并且在那里提供翻转垫片118抵靠以在活塞112上固定组装好的弹簧114和导板116。如所见到的，臂136，138分别限定开口146，148。

图8是叶片梭组件106的透视图，叶片梭组件106包括被保持在叶片梭152中的接触点叶片组件150。叶片支柱154和圈状弹簧156被配置以将叶片组件150保持在叶片梭152中。

图9是叶片组件150的分解视图，叶片组件150包括具有在其上提供的上接触点160和下接触点162的接触点叶片158。四个上接触点160和四个下接触点162被重叠的对准，延伸通过限定在接触点叶片158中的孔164。上接触点160和下接触点162被成对地提供在接触点叶片158的相对的两个面上，靠近接触点片158的相对的两端。银的接触点160，162在外表面形状上优选凸面或者半球面，可以彼此焊接或者铆合。当用铆合成形时，每个接触点具有主头和柄，所述柄延伸通过在接触点叶片158上的孔164中的其中一个孔，并且在铆合过程中柄的末端被按压以形成相对接触表面。中央的孔166被提供在接触点叶片158上。

图10是说明了用于在叶片梭152中安装接触点叶片组件150的组装步骤的透视图。叶片梭152确定了窗口168，窗口168由此延伸通过并且具有朝着彼此凸起、但在窗口168中彼此间隔的上、下基座170，172。接触点叶片组件150被装在边缘上并且被插入到窗口168中。上、下基座170，172可以被分叉成如图所示的上基座170或可以被开导成如图所示的下基座172以容纳借此被插入的接触点叶片158的宽度。圆柱形开口173和其它插槽或者开口可以被提供通过叶片梭152来容纳接触点160，162通过。在典型实施例中，接触点叶片158一般为狗骨头形状，在它的中间处具有较窄的腰部部分和在接触点叶片158的相对两端处包含上、下接触点160，162的较宽的部分。因此，随着接触点叶片158被置于窗口168的中央，接触点叶片可以被旋转放置在下基座172上从而下基座172延伸通过中央孔166。

图11是展示了用于在叶片梭152中安装叶片组件150的稍后的组装步骤的透视图。孔166与下基座172接合，接触点叶片158向窗口168外延伸以便上、下接触点160，162被暴露在叶片梭152外接触点叶片158两端处。其后，叶片支柱154被置于下基座172上并且抵靠着接触点叶片158，并且圈状弹簧156被按压并插入到窗口168中。

图12是叶片梭组件106的分解视图，更好地显示了叶片支柱154和弹簧156。在完整的组件中，叶片支柱154与下基座172接合并且抵靠着接触点叶片158。弹簧156与叶片支柱154的平头圆锥形末端在弹簧156的下端处接合并在上基座170上且在弹簧156的上端处抵靠着窗口168的上端。因此，叶片组件150被靠在那里的弹簧156的偏压力易弯曲地保持在叶片梭152中，并且可以反对弹簧156作用力翘起或扭曲。

在窗口168之上，叶片梭152限定了从相对的两个表面向内延伸的V形通道174，176。在完整的开关组件100中，咬合叶片108，110被成角度地置于并保持在V形通道174，176和C形弹簧114的臂129，131的成形的末端。因此，咬合叶片108，110延伸通过被限定在导板116上的开口146，148并使活塞组件104与叶片梭组件106相互连接。

在组装好的开关中，外壳102还包括固定的、上面的、通常为打开的终端178，180，和固定的，下面的，通常为关闭的终端186，188，所述终端178，180分别具有银的终端接触点，被提供在接触点叶片158的相对的两端处的一对上接触点160之上，所述终端186，188具有银的终端接触点190，192，被提供在接触点叶片158的相对的两端处的一对下接触点162之下。终端接触点182，184，190，192外表面形状优选地是凸面或者半球状。

图13是一组终端的放大视图，包括上终端178和下终端186，各自具有终端接触点182，190。应当理解的是其它对上、下接触点被大致以与在图13中所显示相同的方式构成。终端178，180，186，188可以被容易地调节用于附着到各种不同类型的电导体上，这些电导体包括之前提到过的焊接连接、螺丝连接，咬合或者滑动连接及之类，包括之前描述的导线103a-d或者叶片配件203a-d的快速连接。

图14是完全组装并准备安装在外壳102中的蝴蝶组件105的透视图，其中终端178，180，186，188已经被安装到外壳102中。

图15是完全固定在外壳102中的蝴蝶组件105的透视图。预安装的终端178，180，186，188的上、下接触点182，184，190，192被置于蝴蝶组件105的接触点叶片158上的接触点160，162之上和之下。

图16展示了用于最后组装在活塞112末端的部件。0形环194被固定在外壳102内的凹槽196中，所述外壳102被提供在活塞112周围。垫片198和返回弹簧200被置于活塞112末端上，锁定环204被固定在圆周的凹陷120中，从而将返回弹簧200保持在位于外壳102和弹簧阵营202之间的操作位置。

图17和18从不同角度展示了外壳102的完成步骤。具有焊接槽208的盖件206被置于打开的开关组件之上。图19展示了盖被焊接到位后的开关。为了提供与环境密封的开关，密封化合物210被注射通过在外壳102上的密封端口212。终端螺丝214被显示为附着到终端上。

图20进一步地显示了在开关100内密封化合物210流的细节。

在开关100被组装的条件下，咬合叶片108被置于上叶片楔216和下叶片楔218之间，并且咬合叶片110被置于上叶片楔220和下叶片楔222之间。叶片楔216，218，220，222与蝴蝶组件105的运动共同操作来通过咬合叶片108，110给予接触点叶片158沿两个方向的受迫运动。叶片楔216，218，220，222可以是在负载开关外壳102模制过程中被一体地构成。因此，叶片楔216，218，220，222是坚硬并牢固的。

图21展示了在所谓的“自由位置”的开关100。通常为关闭的下面终端186，188与接触点叶片组件150的下接触点162接触。在接触点叶片158的一端处的两个下接触点162与下终端186的下终端接触点190电接触并且在接触点叶片158另一端处的两个下接触点162与下终端接188的下终端接触点192电接触。

图22展示了在操作状态下的开关100，其中活塞112被按压。咬合叶片108，110从凹槽174，176朝向在自由位置处的弹簧114的成形的、有凹口的末端129，131成角度地向外且向上延伸，在操作状态下，当活塞112被按压，从而向下移动所有活塞组件104时，咬合叶片108，110被放平。水平叶片108，110准备通过上升的叶片梭组件106将机构咬合到第二位置。如果由于负载和电弧，接触点变成焊接的，咬合叶片108，110楔入并强迫转移以破坏焊接。C形弹簧通过向内给咬合叶片加载来提供转移咬合。

图23展示了在所谓“重置”位置处的开关100，在这个位置上接触点160与上终端178，180的上终端接触点182，184电接触。活塞112被释放，并且通过返回弹簧200被返回到其升高的位置，从而升起所有梭组件104。在接触点叶片158一端的两个上接触点160与上终端178的上接触点182电接触并且在接触点叶片158另一端处的两个上接触点160与上终端180的上终端接触点184电接触。叶片梭152被升高从而将接触点叶片158朝上终端178，180升高以将一对上接触点160放置为抵靠上终端接触点182，184。

图24是如图23所示，位于重置位置处的开关的剖视图。

图25是进行修改的叶片梭组件的透视图。它的接触点叶片组件250包括电绝缘的上、下接触点叶片258，259。绝缘材料可以被提供在上、下接触点叶片258，259之间。上接触点260被安装在上接触点叶片258中而下接触点262被安装在下接触点叶片259中。即使开关组件的一面被焊接在上或下接触点结构上以至于只有相对面运行，由于上、下接触点的电绝缘，交叉导通并不会发生。

图26展示了开关300中双叶片组件的安装。开关300的其它部件与之前描述的开关100中的那些部件相类似，并且以相同的附图标记标注。

这里描述的各种接触点，包括上接触点160，260下接触点162，262和上、下终端接触点182，184，190，192，优选为固体银接触点，或者其它高级导电材料。因此，在优选的实施例中，接触点160，162，182，184，190，192，260，262每个都是凸起外形，当电接触被建立时，以提供一些一个靠着另一个的滑动接触。由于接触点叶片158是弹簧安装的，当放置它的上接触点160或它的下接触点162抵靠着上终端接触点182，184或下终端接触点190，192时，凭借接触点叶片158的自我调节提供一些弹性。

根据本发明的开关可以获得优势。通过接触点叶片组件150的两个上接触点160或者两个下接触点162和终端接触点182，184，190或192建立电接触，为每个终端接触点建立冗余接触点。用固体银接触点允许相同的开关构造适合于低功率应用和高功率应用。通过为固定接触点提供凸起的或者半球状的接触表面，以及通过允许接触点叶片任意地适合于它，当接触正在被建立时，在接触点上施加一定量的滑动。为了可靠性，通过当各种接触表面互相靠着滑动时提供微小的刮擦动作来提供接触点的微小滑动是期望的。弹簧、咬合叶片和叶片楔的偏压设置在两个方向上提供了被迫的接触中断。因此开关具有用于多种用途的高端适用性，包括处理高负载水平，处理逻辑电平负载，被完全与环境密封，当在两个传输方向上提供被迫中断以增加可靠性时，可配置为与多个终端类型一起使用。

前述内容的变形和修改落入本发明的范围。可以理解的是此处公开和限定的发明延伸到从文本及/或附图中提到的或显而易见的两个或者两个以上的单个特征的所有可选组合。所有这些不同的组合构成了本发明的各种可选方面。这里所描述的实施例解释了所知实践本发明的最佳模型并将使本领域技术人员能利用本发明。权利要求将被解释为包括可选实施例到被现有技术所允许的程度。

本发明的各种特征将在下面的权利要求中陈述。

Claims (18)

1.一种负载开关，包括：

相对的间隔的终端；

在所述相对的间隔的终端上的终端接触点；

在所述终端接触点之间的接触点叶片组件，所述接触点叶片组件包括叶片接触点；和

咬合叶片，所述咬合叶片朝着和远离两个所述终端强制地移动所述接触点叶片组件；

其中所述咬合叶片在一端安装至弹簧，在另一端安装至叶片梭，在所述负载开关处于自由位置时，所述咬合叶片从所述叶片梭朝向处于自由位置处的所述弹簧成角度地向外且向上延伸，而在所述负载开关处于操作位置时，所述咬合叶片能够被放平并且在叶片梭上升的过程中保持被放平的状态。

2.根据权利要求1所述的负载开关，所述终端接触点和所述叶片接触点具有凸起的表面。

3.根据权利要求2所述的负载开关，包括对于每个所述终端接触点的两个所述叶片接触点。

4.根据权利要求1所述的负载开关，所述终端接触点在所述接触点叶片组件的第一端和第二端的每端处的相反的两侧。

5.根据权利要求4所述的负载开关，包括对于每个所述终端接触点的两个所述叶片接触点。

6.根据权利要求5所述的负载开关，所述接触点叶片组件具有电绝缘的第一接触点叶片和第二接触点叶片，每个接触点叶片具有一些在其上的所述叶片接触点。

7.根据权利要求1所述的负载开关，包括对于每个所述终端接触点的两个所述叶片接触点。

8.根据权利要求1所述的负载开关，包括所述叶片梭，所述叶片梭在所述相对的终端之间移动所述接触点叶片组件，所述接触点叶片组件被弹簧地安装在所述叶片梭中。

9.一种负载开关，包括：

间隔的第一上终端接触点和第二上终端接触点；

间隔的第一下终端接触点和第二下终端接触点；

接触点叶片组件，具有第一端和第二端，所述第一端被布置在所述第一上终端接触点和所述第一下终端接触点之间，所述第二端被布置在所述第二上终端接触点和所述第二下终端接触点之间；

所述接触点叶片组件的接触点，用于选择性地与所述终端接触点接合；

用于移动所述接触点叶片组件的叶片梭；和

咬合叶片，所述咬合叶片朝着和远离间隔的第一上终端接触点和第二上终端接触点以及间隔的第一下终端接触点和第二下终端接触点中的每个强制地移动所述接触点叶片组件；

其中所述咬合叶片在一端安装至弹簧，在另一端安装至所述叶片梭，在所述负载开关处于自由位置时，所述咬合叶片从所述叶片梭朝向处于自由位置处的所述弹簧成角度地向外且向上延伸，而在所述负载开关处于操作位置时，所述咬合叶片能够被放平并且在叶片梭上升的过程中保持被放平的状态。

10.根据权利要求9所述的负载开关，所述接触点叶片组件包括对于所述上终端接触点和下终端接触点中的每个的两个接触点。

11.根据权利要求10所述的负载开关，所述上终端接触点和下终端接触点具有凸起的表面。

12.根据权利要求11所述的负载开关，其中所述接触点叶片组件包括接触点叶片，所述接触点叶片位于与所有的咬合叶片间隔一定距离处。

13.根据权利要求11所述的负载开关，所述接触点叶片组件的接触点具有凸起的表面。

14.根据权利要求9所述的负载开关，所述接触点叶片组件包括电绝缘的第一接触点叶片和第二接触点叶片，并且所述接触点叶片组件的接触点中的一些被布置在电绝缘的所述第一接触点叶片和第二接触点叶片的每个上。

15.一种负载开关包括：

第一上、下终端，所述第一上、下终端具有在其上的第一上、下终端接触点；

第二上、下终端，所述第二上、下终端具有在其上的第二上、下终端接触点；

活塞组件；

叶片梭组件，所述叶片梭组件包括叶片梭和布置在所述叶片梭中的接触点叶片组件；

所述接触点叶片组件具有分别在所述第一上、下终端和所述第二上、下终端之间的第一端和第二端；

上叶片接触点和下叶片接触点，所述上叶片接触点和下叶片接触点在所述接触点叶片组件的所述第一端和第二端的每端处的相反的两侧上；和

咬合叶片，所述咬合叶片被可操作地安排在所述活塞组件和所述叶片梭之间用于朝着和远离所述上、下终端中的每个强制地移动所述接触点叶片组件；

其中所述咬合叶片在一端安装至弹簧，在另一端安装至所述叶片梭，在所述负载开关处于自由位置时，所述咬合叶片从所述叶片梭朝向处于自由位置处的所述弹簧成角度地向外且向上延伸，而在所述负载开关处于操作位置时，所述咬合叶片能够被放平并且在叶片梭上升的过程中保持被放平的状态。

16.根据权利要求15所述的负载开关，包括在所述接触点叶片的第一端和第二端的每一端处的两个上叶片接触点和两个下叶片接触点。

17.根据权利要求15所述的负载开关，其中所述终端接触点以及所述上叶片接触点和下叶片接触点具有凸起的外表面。

18.根据权利要求15所述的负载开关，所述接触点叶片组件包括电绝缘的第一接触点叶片和第二接触点叶片，所述上叶片接触点被布置在所述第一接触点叶片上并且所述下叶片接触点被布置在所述第二接触点叶片上。