CN103140906B - 设置有开关和杠杆的开关装置 - Google Patents

Abstract

提供了一种能够有助于断开操作、实现小型化并且防止在断开和连接时产生火花的开关装置（1）。开关装置包括：基座（3）；壳体（5）；用于机械断开电源电路的主开关（9a，9b）；以及用于电断开电源电路的互锁开关（11）。该开关装置还包括杠杆（7），该杠杆（7）被基座和壳体的一个可转动地支撑，并且还与形成于基座和壳体的另一个上的接合部（49，51）相接合。该杠杆使壳体的壁按照杠杆的转动在环形槽（19）的深度方向上滑动。当转动杠杆以使壳体在远离基座的方向上滑动时，通过使互锁开关的可移动端子（31a，31b）与互锁开关的固定端子（27）远离，互锁开关先于主开关断开。

Description

设置有开关和杠杆的开关装置

技术领域

本发明涉及一种开关装置，并且特别地，涉及一种包括用于断开电源电路的机械主开关以及用于在该主开关断开之前将断路信号输出到外部的互锁开关的开关装置。

背景技术

诸如电动汽车的车辆装配有诸如蓄电池或者燃料电池的DC电源，作为用于驱动电机等的负载的电源，并且DC电源通过电源电路连接到负载。因此，为了防止在进行负载等的维护工作的情况下发生电击，诸如电动汽车的车辆设置有用于手动断开与电源电路的连接的开关装置。

作为这种开关装置，例如，已经公开了一种开关装置，该开关装置包括：基座；壳体，该壳体具有插入基座表面的环形槽内的壁；固定端子，该固定端子固定于基座；以及可移动端子，该可移动端子固定于壳体，其中，通过杠杆的转动操作，使壳体沿基座的环形槽在远离基座的方向上滑动，并且因此使可移动端子从固定端子远离，并且电源电路断开（例如，参见专利文献1）。

当电流流经的电源电路被开关装置断开时，在端子之间产生火花。当因此产生火花时，除了作为噪声影响信号系统之外，端子等也可能变差。因此，已经公开了一种开关装置，该开关装置包括：机械主开关，该机械主开关由工人的操作断开；以及互锁开关（限位开关），该互锁开关用于在主开关断开之前将电源电路的断路信号输出到外部断路单元（例如，参见专利文献2）。

根据在专利文献中2公开的开关装置，通过在主开关断开之前断开互锁开关，断路信号输出到外部继电器等，并且电源电路变为断开，使得能够防止在断开主开关时产生火花。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本专利文献JP-A-2009-181895

专利文献2：日本专利文献JP-A-2008-198358

发明内容

技术问题

然而，在专利文献2中，当工人意图断开主开关时，工人首先利用手指使转动锁定板转动，从而将其解锁，并且然后将服务插件从盒的内部拉出。通过解锁转动锁定板，互锁开关断开。即，根据在专利文献2中公开的构造，在电源电路断开的情况下，需要解锁转动锁定板和拉出服务插件的两个操作。从而，操作变为复杂，并且设备构造也变为复杂。

并且，在专利文献2中，由于互锁开关设置于盒的外侧，所以当要设计防水开关装置时，互锁开关必须覆盖有防水盖板等，并且存在开关装置的安装空间增大和设备的成本增加的问题。

本发明的目的是提供一种能够有助于断开操作、实现小型化并且进一步防止在断开和连接时产生火花的开关装置。

解决问题的方案

根据本发明的一个方面，设置了一种开关装置，包括：主开关，该主开关用于机械地断开电源电路；互锁开关，该互锁开关将断路信号输出到外部，用于使所述电源电路电性断路；基座，环形槽形成在该基座上；壳体，该壳体具有要插入到所述基座的所述环形槽内的壁；以及杠杆，该杠杆被所述基座和所述壳体的一个可转动地支撑，而且该杠杆还与形成于所述基座和所述壳体的另一个中的接合部相接合，所述杠杆使所述壳体的所述壁在所述环形槽的深度方向上随着所述杠杆的转动而滑动，其中每个所述主开关和所述互锁开关都包括固定于所述基座的固定端子和固定于所述壳体的可移动端子，并且所述互锁开关构造成：当转动所述杠杆使所述壳体在远离所述基座的方向上滑动时，通过使所述互锁开关的所述可移动端子远离所述互锁开关的所述固定端子，该互锁开关先于所述主开关断开。

根据本发明的该方面，主开关和互锁开关的可移动端子与壳体一体地移动，使得通过在远离基座的方向上移动壳体，可移动端子分别从固定端子远离。这里，能够通过杠杆的操作使壳体移动，使得能够通过仅利用杠杆的简单操作断开电源电路。并且，互锁开关和主开关二者都布置于壳体的内部，并且壳体通常变为嵌合于基座内，使得能够利用简单而紧凑的构造提高防水性能和防尘性能。并且，当主开关断开时，互锁开关已经断开，并且响应于此，例如，设置于DC电源侧的电磁开关装置等打开，并且电源电路断开，使得能够防止在断开主开关时产生火花。此外，当主开关连接时，互锁开关尚未连接，使得能够防止在连接主开关时产生火花。

开关装置可以构造成使得主开关和互锁开关的固定端子包括阴端子，主开关和互锁开关的可移动端子包括插入相应的阴端子内的阳端子，并且当杠杆转动到使壳体在远离基座的方向上滑动并且达到杠杆的最大转动角度时，主开关的阳端子的一部分仍插入在对置的阴端子内。

根据该构造，当杠杆转动时，不需要考虑主开关的断开，并且壳体仅要移动到互锁开关断开的位置，就使得能够减小开关装置的高度方向，即，壳体的移动方向的尺寸。即使对于这样的构造，在杠杆到达最大转动角度的时间点，互锁开关断开，并且电源电路电断开，使得即使壳体此后从基座远离并且主开关断开时，也不产生火花。而且，在杠杆处于最大转动角度的状态下（初始状态），即使当壳体装接于基座并且主开关变为连接时，互锁开关也不连接，此后，杠杆转动，并且壳体进一步朝着基座移动，并且因此，互锁开关连接。即，在主开关连接后，互锁开关连接，并且电源电路变为闭合，并且因此，主开关导通，使得能够防止在主开关中产生火花。因此，主开关还起到互锁开关的导轨的作用，使得提高了互锁开关的阳端子与阴端子之间的位置精度，并且能够防止在阳端子插入阴端子的情况下对端子等的破坏。

该开关装置可以构造成使得所述主开关的所述可移动端子包括两个阳端子，每个该阳端子都形成为平板；所述主开关的所述固定端子包括两个阴端子，所述两个阳端子要分别插入该两个阴端子内，并且所述两个阳端子互相大致垂直地布置，并且互相远离。

此外，该两个阳端子可以互相远离。

根据该构造，有助于主开关内的阳端子与阴端子之间的对齐，并且还起到互锁开关的导轨的作用，使得提高了两个开关的阳端子与阴端子之间的位置精度，并且能够防止对端子等的破坏。

该开关装置可以构造成使得：所述杠杆包括锁定孔，所述基座包括凸起，该凸起要与所述锁定孔接合以从而限制所述杠杆的所述转动，并且按照所述杠杆的所述转动，当所述凸起与所述锁定孔接合时，所述互锁开关连接，反之当所述凸起从所述锁定孔脱离时，所述互锁开关断开。

根据该构造，能够防止在凸起与杠杆的锁定孔接合之前互锁开关连接的半连接状态。即，当互锁开关连接时，杠杆始终为锁定，使得能够保持电源电路的稳定连接状态。

本发明的有益效果

根据本发明的开关装置，有助于断开电源电路的操作。并且，能够使开关装置小型化，并且还能够防止在断开和连接时产生火花。此外，开关装置的构造简化，使得可以降低成本。

附图说明

图1是根据本发明的实施例的开关装置的侧面截面图，并且示出了锁定杠杆并连接电源电路的状态。

图2是根据本发明的实施例的开关装置的侧面截面图，并且示出使杠杆转动到最大转动角度并且断开电源电路的状态。

图3是对应于图1的透视图。

图4是对应于图2的透视图。

具体实施方式

在下文中将参考图1至图4来详细描述根据本发明的一个实施例的开关装置。

本实施例的开关装置1安装于诸如电动汽车或者混合动力汽车的车辆上（未示出），用于断开电源电路，该电源电路用于在用于驱动车辆的电机等的负载和用于对负载供电的诸如蓄电池或者燃料电池的DC电源之间实现连接。作为装接于电池盒的实例，将做具体描述。然而，只要使流经电源电路的电流中断，就不局限于安装于车辆内的情况，并且开关装置1的装接位置也不局限于电池盒。

图1示出在连接电源电路的状态下的开关装置的侧面截面图，并且图2示出在断开电源电路的状态下的开关装置的侧面截面图。如图1和图2所示，开关装置1包括：基座3，该基座3装接于电池盒等；壳体5，该壳体5嵌合于基座3；杠杆7，该杠杆7用于使壳体5相对于基座3滑动；以及主开关9a、9b和互锁开关11，该主开关9a、9b和互锁开关11布置在壳体5的内部。

每个所述主开关9a、9b和互锁开关11都包括固定端子和可移动端子。阴端子用于固定端子，而阳端子用于可移动端子。主开关9a、9b是用于机械打开和闭合电源电路的开关。互锁开关11具有例如通过信号输出单元（未示出）将电源电路的断路信号输出到外部断路单元（未示出）而用于打开和闭合电源电路的功能。该断路单元连接到电源电路，并且具有用于输入从信号输出单元输出的电信号并且响应于该电信号而打开和闭合电源电路的功能。诸如众所周知的继电器的电磁开关装置用作断路单元。因此，来自DC电源的电力经由主开关9a、9b和连接到电源电路的断路单元供给到负载。换句话说，互锁开关11机械地打开和闭合电源电路。

基座3装接于电池盒等，并且包括两个开孔13a、13b。开孔13a、13b形成于从基座3的基准面X向上（壳体侧）凸出的管状凸起的内部。并且，在基座3内，具有比基准面X低的底面的圆形槽15形成在位于两个开孔13a、13b之间的位置，并且在圆形槽15的底面形成通孔。并且，在基座3内，环形周壁17从基准面X直立，并且环形槽19形成于周壁17的内部。

壳体5具有端面21和从端面21的周缘环形地直立的壁23。壳体5形成于管状容器内，并且壁23的一端侧开口。壳体5的端面21形成为这样的形状：其中，一对平行直线的一端用直线接合，并且另一端用圆弧接合，并且与圆弧相反侧的边缘形成为倒角的斜面。在壁23插入基座3的环形槽19内的状态下，壳体5在环形槽19的深度方向上滑动。

互锁开关11包括两个短路阳端子25和阳端子25插入其内的两个阴端子27。阳端子25固定于从壳体5的端部21向开口侧凸出的管状凸起29的内部，并且阴端子27固定于基座3的圆形槽15的内部。阴端子27连接到信号输出单元，并且在从将两个阳端子25分别插入阴端子27内释放的情况下，即，在断开互锁开关11的情况下，已检测到该状态的信号输出单元将用于断开电源电路的信号输出到断路单元，并且已收到该信号的断路单元打开电源电路。而且，在将阳端子25插入阴端子27内以从打开阳端子25与阴端子27的状态进行连接的情况下，即，在连接互锁开关11的情况下，已检测到该状态的信号输出单元将用于闭合电源电路的信号输出到断路单元，并且因此，断路单元闭合电源电路。

主开关9a，9b包括两个短路板状阳端子31a、31b和阳端子31a、31b插入其内的两个阴端子33a、33b。阳端子31a、31b固定于壳体5的凸起28的两侧的位置，并且阴端子33a、33b分别固定于基座3的开孔13a、13b的内部。阳端子31a、31b分别形成为平板形，并且布置成使得当从壳体5的开口侧观看时互相形成T形。换句话说，阳端子31a、31b布置成互相大致垂直。此外，阳端子31a、31b互相远离。在阴端子33a、33b中，一侧连接到电源电路的电池侧，并且另一侧连接到电源电路的负载侧，并且通过将短路阳端子31a、31b分别插入阴端子33a、33b内，主开关9a、9b变为连接，并且电源电路变为闭合。此外，阳端子31a、31b具有相同的长度。从而，阳端子31a、31b分别向阴端子33a、33b延伸，并且同时分别插入阴端子33a、33b内。

在这里，在主开关9a、9b的阳端子与固定于壳体5的互锁开关11的比较中，主开关9a、9b的阳端子31a、31b比互锁开关11的阳端子25向基座3的一侧延伸得多。另一方面，在主开关9a、9b的阴端子与固定于基座3的互锁开关11的比较中，主开关9a、9b的阴端子33a、33b布置在比互锁开关11的阴端子27更靠近壳体5的位置。换句话说，在阳端子分别插入主开关9a、9b和互锁开关11的阴端子内的状态下，当壳体5在远离基座3的方向上移动时，互锁开关11的阳端子25从阴端子27远离的时间比主开关9a、9b的阳端子31a、31b从阴端子33a、33b远离的时间早。

另一方面，如图3所示，支撑销35形成在壳体5的壁23的侧面上，并且支撑销35嵌合在形成于杠杆7内的锁孔37内，并且因此，杠杆7可转动地支撑于壳体5内。杠杆7包括：两个支撑板39，该两个支撑板39内分别形成了锁孔37；和接合部41，用于接合该两个支撑板39，并且在位于两个支撑板39的内侧之间的状态下布置壳体5。

作为凸轮机构的圆弧形凸轮孔43形成于杠杆7内，并且嵌合在凸轮孔43内的凸轮销45凸出并且形成在基座3的周壁17的侧面上。因此，如图3所示，在凸轮销45嵌合于凸轮孔43内的状态下，通过在提升杠杆7的方向（箭头方向）上转动杠杆7，凸轮销45沿凸轮孔43相对移动，并且壳体5能够沿基座3的环形槽19远离基座3移动。图4示出完全提升杠杆7的状态。

并且，基座3设置有两个在与壳体5的滑动方向大致平行延伸的支撑件47，并且在与杠杆7的转动方向大致垂直的方向上凸出的锁定凸起49设置于支撑件47的先端侧上。当杠杆7如图3所示地转动并且推下时，锁定凸起49与分别形成于杠杆7的支撑板39内的锁定孔51接合。当锁定凸起49与锁定孔51接合时，杠杆7被锁定，以限制杠杆7的转动。在这种状态下，例如，利用手指，使支撑部件47在锁定凸起49从锁定孔51脱离的方向上变形，并且因此，杠杆7从锁定状态解锁。

接着，将描述如上构造的开关装置1的作用。如图3所示，在正常使用状态下，在壁23插入基座3的环形槽19内并且杠杆7变为被包括锁定凸起49的锁定机构锁定的状态下，壳体5的壁23被嵌合。在该实施例中，在通过锁定机构锁定杠杆7的状态下，杠杆的转动角度设定为0°。在这种状态下，壳体5最接近基座3，使得如图1所示，主开关9a、9b和互锁开关11的阳端子插入阴端子内，并且所有开关变为连接，即，电源电路变为闭合。

当将要在这种状态下进行维护工作等时，为了断开电源电路，使杠杆7解锁，并且使杠杆7在杠杆7提升的方向上转动。因此，壳体5在远离基座3的方向上提升。如图2所示，在杠杆7转动到由凸轮机构确定的最大转动角度θ（例如，55°）的时间点，阳端子25从阴端子27脱离，并且互锁开关11变为断开，但是在主开关9a、9b中，阳端子31a、31b保持插在阴端子33a、33b内，并且保持连接状态。换句话说，当杠杆7从0°转动到最大转动角度θ时，主开关9a、9b保持连接状态，但是互锁开关11断开，因此，电源电路变为打开。

当杠杆7转动到最大转动角度θ并因而被提升时，接合部41随后被夹住，并且杠杆7被上拉。通过上拉杠杆7，凸轮销45从杠杆7的凸轮孔43移开，并且装接有杠杆7的壳体5从基座3脱离。因此，主开关9a、9b断开，而互锁开关11已经断开，并且电源电路变为打开，使得在断开主开关9a、9b的时间点，在主开关9a、9b的端子之间不产生火花。并且，两个开关断开，并且电源电路变为打开，并且壳体5从基座3完全脱离，使得不发生两个开关因为不正确的操作等而再次闭合并且电源电路闭合的情况，并且能够确实地防止在维护工作等中发生电击等。

接着，当维护工作等完成并且电源电路要闭合时，使装接有杠杆7的壳体5靠近基座3，并且壳体5的壁23插入基座3的环形槽19内，并且从壳体5的一侧延伸的主开关9a、9b的阳端子31a、31b也分别插入基座3的一侧的阴端子33a、33b内。然后，在凸轮销45分别嵌合于杠杆7的两个凸轮孔43内的状态下，杠杆7在放置杠杆7的方向上转动。因此，凸轮销45沿凸轮孔43相对地移动，并且壳体5在接近基座3的方向上移动。当杠杆7进一步转动时，锁定凸起49邻接在杠杆7的支撑板39上，使得在这种状态下，在转动方向上稳定地推动杠杆7，并且因此，锁定凸起49与锁定孔51接合，并且杠杆7变为锁定。

在这里，在杠杆7锁定之前，即，在锁定凸起49与杠杆7的锁定孔51接合之前的时间点，主开关9a、9b变为连接，并且互锁开关11断开。此外，在锁定凸起49与锁定孔51接合的时间点，主开关9a、9b和互锁开关11二者都变为连接。通过如此设定两个开关的连接时刻，能够防止在杠杆7锁定之前的不稳定连接状态下，主开关9a、9b和互锁开关11二者都连接并且电源电路变为闭合的情况，使得能够提高安全性。

在该实施例的开关装置1中，当从基座3脱离的壳体5再一次装接到基座3时，在主开关9a、9b的阳端子31a、31b分别插入阴端子33a、33b内的状态下，互锁开关11的阳端子25插入阴端子27内，使得在通过主开关9a、9b与阴端子27对齐的状态下，互锁开关11的阳端子25插入阴端子27内。换句话说，主开关9a、9b起到互锁开关11的导轨的作用，并且互锁开关11的阳端子25与阴端子27的位置精度提高，因此，例如，能够防止阳端子25倾斜插入阴端子27内，并且能够在端子之间实现平滑嵌合，而且还能够防止对阳端子25和阴端子27的破坏。

在该实施例中，将主开关9a、9b描述为设置两对阳端子31a、31b和阴端子33a、33b的实例，但是不局限于该实例，并且可以设置更多的主开关（阳端子应当互相短路）。在这种情况下，优选地，将主开关布置在围绕互锁开关11的分别不同的方向上。因此，能够进一步提高互锁开关11的位置精度。

在该实施例的开关装置1中，主开关9a、9b和互锁开关11二者的阳端子都包括与壳体5一体地移动的阳端子，使得能够通过在远离基座3的方向上移动壳体5而依次断开互锁开关11和主开关9a、9b。换句话说，断开电源电路的操作包括使杠杆7转动到最大转动角度并且断开互锁开关11的第一操作，和通过上拉杠杆7并使壳体5从基座3脱离而断开主开关9a、9b的第二操作，但是这两个操作都是使壳体5从基座3远离的操作，并且能够连续地执行，使得在杠杆7转动后，能够仅利用上拉杠杆7的简单操作来断开电源电路。

并且，在该实施例的开关装置1中，当杠杆7从0°的转动角度转动到最大转动角度θ时，壳体5的移动的行程量设定为L1，并且从阳端子从阳端子分别插入阴端子的连接状态（杠杆7处于转动角度0°的一体）到使两个端子远离并且打开互锁开关11和主开关9a、9b中的开关的状态的移动的行程量分别设置为L2和L3时，互锁开关11和主开关9a、9b的阳端子和阴端子分别布置在适当的位置，以满足L3>L1>L2。结果，在断开电源电路的操作时，互锁开关11始终先于主开关9a、9b断开，使得在断开主开关9a、9b的时间点，在端子之间不产生火花。结果，例如，信号系统不受不利影响，并且能够减小端子的变差等。

并且，在该实施例的开关装置1中，互锁开关11和主开关9a、9b布置在壳体5的内部，使得能够获得防水和防尘效果，并且可以紧凑构造整个设备。结果，开关装置1能够布置于较小空间内，并且能够提高设计的灵活性。

并且，在该实施例的开关装置1中，在将杠杆7转动到最大转动角度θ的时间点，主开关9a、9b保持连接，但是互锁开关11已经断开，使得即使当壳体5此后从基座3远离时，也可以确保互锁开关11和主开关9a、9b断开的顺序。因此，在将杠杆7转动到最大转动角度θ的时间点，在形成为仅断开互锁开关11的情况下，可以将由杠杆7的转动操作引起的壳体5的移动量（行程量）设定为最小，结果，可以降低整个开关装置1的高度方向（壳体5的移动方向）的尺寸。此外，在将杠杆7转动到最大转动角度θ的时间点，其能够构造成在断开互锁开关11，然后断开主开关9a、9b，但是在该情况下，开关装置1的高度方向的尺寸增加，使得需要考虑与容纳空间的关系。

此外，在该实施例中，描述了杠杆7可转动地支撑于壳体5内并且通过在基座3中形成的凸轮孔43与凸轮销45之间的接合来构造凸轮机构的实例，但是只要采用了通过转动杠杆7能够使壳体5沿基座3的环形槽19滑动的构造，就可以形成为使得在基座3内可转动地支撑杠杆7，并且在壳体5与杠杆7之间构造凸轮机构。

该申请基于并且要求了2010年9月30日提交的日本专利申请No.2010-220851的权益，该专利申请的内容通过引用并入此处。

工业实用性

根据本发明，由于利用杠杆的一系列操作来控制与电源电路的机械连接和电连接，所以能够提供一种开关装置，该开关装置能够有助于断开操作、实现小型化并且防止在断开和连接时产生火花。

Claims (5)

1.一种开关装置，包括：

主开关，该主开关用于机械地断开电源电路；

互锁开关，该互锁开关将断路信号输出到外部，用于电性断开所述电源电路；

基座，环形槽形成在该基座上；

壳体，该壳体具有待插入到所述基座的所述环形槽内的壁；以及

杠杆，该杠杆被所述基座和所述壳体的一个可转动地支撑，并且该杠杆还与形成于所述基座和所述壳体的另一个中的接合部相接合；所述杠杆使所述壳体的所述壁在所述环形槽的深度方向上随着所述杠杆的转动而滑动，其中

每个所述主开关和所述互锁开关都包括固定于所述基座的固定端子和固定于所述壳体的可移动端子，并且

所述互锁开关构造成：当转动所述杠杆至最大转动角度使所述壳体在远离所述基座的方向上滑动时，通过使所述互锁开关的所述可移动端子远离所述互锁开关的所述固定端子，该互锁开关先于所述主开关断开，并且

所述主开关构造成：在所述杠杆旋转至所述最大转动角度后，通过上拉所述杠杆使所述壳体从所述基座脱离，所述主开关断开。

2.根据权利要求1所述的开关装置，其中

所述主开关和所述互锁开关的所述固定端子包括阴端子，

所述主开关和所述互锁开关的所述可移动端子包括阳端子，该阳端子待插入相应的所述阴端子内，并且

当转动所述杠杆以使所述壳体在远离所述基座的方向上滑动并且达到所述杠杆的所述最大转动角度时，所述主开关的所述阳端子的一部分仍插入在对置的所述阴端子内。

3.根据权利要求1所述的开关装置，其中

所述主开关的所述可移动端子包括两个阳端子，每个该阳端子都形成为平板，

所述主开关的所述固定端子包括两个阴端子，所述两个阳端子待分别插入该两个阴端子内，并且

所述两个阳端子大致互相垂直地布置，并且互相远离。

4.根据权利要求3所述的开关装置，其中

所述两个阳端子互相远离。

5.根据权利要求1所述的开关装置，其中

所述杠杆包括锁定孔，

所述基座包括凸起，该凸起与所述锁定孔接合从而限制所述杠杆的所述转动，并且

随着所述杠杆的所述转动，当所述凸起与所述锁定孔接合时，所述互锁开关连接，反之，当所述凸起从所述锁定孔脱离时，所述互锁开关断开。