CN112700983A - 一种弹簧操动机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种弹簧操动机构，包括：架体，其上装配有动力轴、储能轴、储能传动机构及储能簧；储能传动机构包括：棘轮、棘爪板、驱动棘爪、顶推件及驱动凸轮，当动力轴正向转动以输入储能驱动力时，驱动凸轮跟随动力轴正向转动过程中，通过顶推件迫使棘爪板正向摆动，驱动棘爪驱动棘轮带着储能轴正向转动设定角度，动力轴不断旋转，驱动储能轴不断正向转动，直至完成储能操作。储能传动结构结构简单，方便加工制作，也方便装配。并且，由于棘爪板和储能轴同轴布置，棘爪板可以根据实际需要设计其径向尺寸，提高了空间利用率，实现了产品的集约化管理，有利于实现弹簧操动机构的小型化设计。

Description

一种弹簧操动机构

技术领域

本发明属于电气开关的操作机构技术领域，具体涉及一种弹簧操动机构。

背景技术

现有弹簧操动机构的储能装置多数采用电机直接带动棘爪轴，由棘爪轴上的两个大小棘爪带动棘轮转动，实现机构储能。这种储能方式导致操动机构的储能装置所占据的空间较大，不利于整体弹簧操动机构体积的降低，从而实现操动机构小型化、集约化的设计特点。

在授权公告号为CN2341258Y的中国实用新型专利说明书中公开了一种弹簧操动机构的储能结构，其包括与储能轴传动连接的棘轮，棘轮上设置棘齿，对应棘轮设置有驱动棘爪，驱动棘爪装配在连板上，连板由拐臂驱动，拐臂由动力装置驱动，另外，对应棘轮还设有确保棘轮单向转动的保持棘爪。使用时，由电机或手柄驱动拐臂，通过拐臂带动连板和驱动棘爪动作，从而驱动储能轴回转，通过储能轴上的拐臂使储能弹簧被逐渐拉长而使机构储能。当需要合闸时，储能弹簧释放，储能轴快速旋转并带动输出轴转动，实现断路器合闸。

上述利用拐臂和连板以安装驱动棘爪的传动机构中，传动结构复杂，对连板结构要求较高，不仅自身强度要满足设计要求，还要设计成特殊的结构，以满足传动需求，设计较为复杂。并且，由于连板完全处于棘轮旁侧，必然会占用弹簧操动机构的横向空间，不符合弹簧操动机构小型化发展的设计思路。

发明内容

本发明的目的在于提供一种弹簧操动机构，以解决现有技术中利用拐臂和连板组成的传动结构复杂而不容易加工制作的技术问题。

为实现上述目的，本发明所提供的弹簧操动机构的技术方案是：一种弹簧操动机构，包括：

架体，其上装配有动力轴、储能轴及储能簧；

所述动力轴通过储能传动机构驱动储能轴正向转动，以迫使储能簧变形而实现储能操作；

储能传动机构包括：

棘轮，同轴固设在所述储能轴上，所述棘轮具有沿周向布置的驱动棘齿；

棘爪板，转动装配在所述架体上或转动装配在所述储能轴上，所述棘爪板与储能轴同轴布置；

驱动棘爪，装配在棘爪板上，用于与所述驱动棘齿顶推配合以驱动棘轮正向转动；

驱动凸轮，同轴固设在所述动力轴上；

顶推件，设置在所述棘爪板上，供驱动凸轮顶推以带着棘爪板正向转动；

复位弹性件，向棘爪板施加迫使其反向转动的弹性作用力；

单向止退棘爪，设置在所述架体上，用于与所述驱动棘齿配合以防止棘轮反向转动；

当所述动力轴正向转动以输入储能驱动力时，所述驱动凸轮跟随动力轴正向转动过程中，通过顶推所述顶推件以迫使所述棘爪板正向摆动设定角度，驱动棘爪驱动所述棘轮带着所述储能轴正向转动设定角度，所述动力轴不断旋转，以通过驱动凸轮、顶推件、棘爪板、驱动棘爪、棘轮驱动储能轴不断正向转动，直至完成储能操作。

有益效果是：本发明所提供的弹簧操动机构中，动力轴通过驱动凸轮、顶推件、棘爪板、驱动棘爪驱动棘轮转动，传动结构简单，方便加工制作，也方便装配。并且，由于棘爪板和储能轴同轴布置，棘爪板可以根据实际需要设计其径向尺寸，提高了空间利用率，实现了产品的集约化管理，有利于实现弹簧操动机构的小型化设计。

作为进一步地改进，所述顶推件为磙子，磙子转动装配在所述棘爪板上。

有益效果是：顶推件采用磙子，方便实现与驱动凸轮的滚动接触，减少磨损。

作为进一步地改进，所述磙子和驱动棘爪沿所述棘爪板的转动周向间隔分布。

有益效果是：磙子和驱动棘爪沿棘爪板转动周向间隔分布，减少棘爪板的径向尺寸。

作为进一步地改进，所述棘爪板沿储能轴轴向间隔布置有两块，以形成安装间隔，所述顶推件、棘轮、驱动棘爪均位于所述安装间隔中。

有益效果是：将顶推件、棘轮、驱动棘爪均位于安装间隔中，形成有效防护，避免出现意外干涉。

作为进一步地改进，所述复位弹性件为拉簧，拉簧一端连接在所述架体上，所述安装间隔中设有拉簧连接轴，拉簧连接轴与两棘爪板固定装配，拉簧另一端与拉簧连接轴连接。

有益效果是：采用拉簧，方便安装。

作为进一步地改进，所述棘轮的圆周面由棘齿段和平齿段组成，所述棘齿段上设有所述的驱动棘齿，所述平齿段具有平齿面，用于与驱动棘爪打滑配合。

有益效果是：在棘轮的平齿段设置平齿面，方便与驱动棘爪打滑配合，以在储能完成后，避免动力轴意外动作而驱动棘轮转动，提高安全性能。

作为进一步地改进，所述单向止退棘爪沿所述棘轮转动周向依次间隔分布有至少两个，在棘轮转动周向上，至少两个单向止退棘爪的间距不小于所述平齿面的长度。

有益效果是：对应平齿面，设置两个以上的单向止退棘爪，提高安全性。

作为进一步地改进，所述动力轴为链轮轴，链轮轴上同轴固设有从动链轮。

作为进一步地改进，所述驱动棘爪可回转地装配在所述棘爪板上，驱动棘爪具有爪部，用于与所述驱动棘齿配合，所述棘爪板上设有挡轴，在驱动棘爪的转动周向上，所述挡轴和棘轮位于所述爪部的两侧，用于使挡轴阻挡驱动棘爪反向过渡翻转。

有益效果是：在弹簧操动机构合闸动作时，储能轴会高速正向转动，此时，驱动棘齿会法向击打驱动棘爪，容易迫使驱动棘爪反向转动，此时，设置的挡轴可阻挡驱动棘爪过渡翻转，能够保证驱动棘爪的正常装配。

作为进一步地改进，所述棘爪板上对应所述驱动棘爪配置有复位扭簧，复位扭簧向驱动棘爪施加迫使其压向所述驱动棘齿的弹性作用力，复位扭簧的一端作用在驱动棘爪上，另一端作用在所述挡轴上。

有益效果是：复位扭簧直接作用在挡轴上，不需要再另外设置挡止结构，简化结构。

附图说明

图1为本发明所提供的弹簧操动机构的储能部分的结构示意图；

图2为图1另一角度的示意图；

图3为图1中驱动凸轮、磙子、棘爪板、驱动棘爪、链轮及单向止退棘爪装配示意图。

附图标记说明：

1、驱动凸轮；2、磙子；3、复位扭簧；4、挡轴；5、驱动棘爪；6、棘爪板；7、棘轮；71、平齿面；72、驱动棘齿；8、单向止退棘爪；9、架体；10、动力轴；11、储能轴；13、从动链轮；14、拉簧连接轴。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“设有”应做广义理解，例如，“设有”的对象可以是本体的一部分，也可以是与本体分体布置并连接在本体上，该连接可以是可拆连接，也可以是不可拆连接。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合实施例对本发明作进一步的详细描述。

本发明所提供的弹簧操动机构的具体实施例1：

弹簧操动机构的结构如图1至图3所示，该实施例中的弹簧操动机构包括架体9，架体9上转动装配有动力轴10和储能轴11，动力轴10用于输入合闸储能驱动力，以通过储能传动机构驱动储能轴11正向转动，在架体9上设有储能簧，储能簧与储能轴11上的拐臂传动连接，当储能轴11正向转动过程中，可迫使储能簧变形而实现储能操作。

动力轴10上设有从动链轮，架体9上设有电机，电机驱动主动链轮转动，主动链轮通过链条驱动从动链轮13转动，从而驱动动力轴10正向转动。

动力轴10通过储能传动机构驱动储能轴11正向转动，此处的储能传动机构包括驱动凸轮1、磙子2、棘爪板6、驱动棘爪5及棘轮7，动力轴10通过驱动凸轮1、磙子2、棘爪板6、驱动棘爪5驱动所述棘轮7正向转动，从而迫使储能轴11正向转动而实现储能操作。

具体而言，驱动凸轮1对应同轴固设在动力轴10上，以由动力轴10驱动正向转动。

上述的棘轮7同轴固设在储能轴11上，棘轮7的外周面的圆周面由棘齿段和平齿段组成，棘齿段上设有驱动棘齿72，平齿段具有平齿面71。

在储能轴11上转动空套地装配有棘爪板6，此处的棘爪板6沿储能轴11的轴向布置有两个，两棘爪板通过连接轴固定装配，并且，两棘爪板间隔布置，以形成安装间隔，其中，棘轮7、顶推件及驱动棘爪等布置在安装间隔中，以形成良好的保护。

棘爪板6和储能轴11同轴布置，且棘爪板6可相对储能轴11自由转动。在两棘爪板6的安装间隔中设有磙子2和驱动棘爪5，磙子2和驱动棘爪5均可转动地装配在棘爪板上，并且，在安装间隔中还设置有拉簧连接轴14，拉簧连接轴14与两棘爪板6固定装配在一起，拉簧连接轴14上连接有拉簧，拉簧的另一端则连接在架体上，图中未显示拉簧。

磙子2和驱动棘爪5沿棘爪板6的转动方向间隔分布，磙子2转动装配在棘爪板6上，磙子2作为顶推件，用于与驱动凸轮1顶推配合，在动力轴10带着驱动凸轮1正向转动时，可周期性地顶推磙子2，以迫使磙子2带着棘爪板6正向转动。

上述驱动棘爪5可回转地装配在棘爪板6上，驱动棘爪5具有爪部，用于与棘轮7上的驱动棘齿72顶推配合以驱动棘轮7正向转动，在棘爪板6上设有挡轴4，在驱动棘爪5的转动周向上，挡轴4和棘轮7位于爪部的两侧，用于使挡轴4阻挡驱动棘爪5反向过渡翻转。并且，在棘爪板6上对应驱动棘爪5配置有复位扭簧3，复位扭簧3的一端作用在驱动棘爪5上，另一端作用在挡轴4上，以向驱动棘爪5施加迫使其压向驱动棘齿72的弹性作用力。

需要说明的是，当棘爪板6带着驱动棘爪5正向摆动时，驱动棘爪5会通过驱动棘齿72驱动棘轮7正向转动，进而驱动储能轴11正向转动。由于棘轮7上不仅设置驱动齿轮，还在平齿段设置平齿面71，当平齿面71与驱动棘齿72接触时，由于平齿面71不能与驱动棘齿72形成顶推配合的关系，驱动棘齿72会在平齿面71上打滑，不会驱动棘轮7继续正向转动。

由于驱动凸轮1周期性顶推磙子2带着棘爪板6正向摆动，为保证正常驱动，在架体9上对应设置有拉簧，拉簧一端连接在棘爪板6上，另一端连接在架体9上，拉簧作为复位弹性件向棘爪板6施加迫使其反向转动的弹性作用力。

一般来讲，棘轮7只能正向正向转动，因此，为避免其反向动作，在架体9上对应配置有单向止退棘爪8，用于与驱动棘齿72配合以防止棘轮7反向转动，本实施例中，在棘轮7转动周向上，单向止退棘爪8间隔布置两个，并且，为避免平齿面71带来的影响，在棘轮7转动周向上，两个单向止退棘爪8的间距不小于平齿面71的长度。

当需要合闸储能时，由电机通过链条传动机构驱动动力轴10不断转动，动力轴10每转动一圈，驱动凸轮1通过顶推磙子2，迫使棘爪板6正向摆动设定角度，驱动棘爪5驱动棘轮7正向转动设定角度，棘轮7带着储能轴11正向转动，不断迫使储能簧变形。随着动力轴10不断旋转，通过驱动凸轮1、磙子2、棘爪板6、驱动棘爪5、棘轮7驱动储能轴11不断正向转动，直至完成储能操作。通过结构设计，在完成储能操作时，驱动棘爪5刚好与平齿面71接触，此时，如果动力轴10继续转动的话，驱动棘爪5会与平齿面71打滑配合，无法继续推动棘轮7转动，从而实现储能止位。

在储能完成后，需要合闸时，储能簧释放，完成合闸操作。此时，储能簧会带着储能轴11继续正向转动一定角度，使得驱动棘爪5重新与驱动棘齿72相配合，以备后续的储能驱动。

本发明所提供的弹簧操动机构的具体实施例2：

其与实施例1的区别主要在于：实施例1中，棘爪板转动装配在储能轴。在本实施例中，棘爪板转动装配在架体上，可设置专门的支撑轴承实现棘爪板的转动，当然，此时，棘爪板依然要与储能轴同轴布置。

本发明所提供的弹簧操动机构的具体实施例3：

其与实施例1的区别主要在于：实施例1中，顶推件采用磙子，与驱动凸轮线接触顶推配合。在本实施例中，顶推件可采用圆轴，以与驱动凸轮顶推配合，同样可以驱动棘爪板正向摆动。

本发明所提供的弹簧操动机构的具体实施例4：

其与实施例1的区别主要在于：实施例1中，磙子和驱动棘爪沿棘爪板的转动周向间隔分布。在本实施例中，磙子和驱动棘爪也可在棘爪板周向上对应，磙子在棘爪板径向上位于驱动棘爪外侧布置，此时，棘爪板整体尺寸会相对较大。

本发明所提供的弹簧操动机构的具体实施例5：

其与实施例1的区别主要在于：实施例1中，配置两个单向止退棘爪，以对应于平齿面。在本实施例中，如果省去平齿面的话，也可以仅设置单个单向止退棘爪，当然，也可以设置三个以上的单向止退棘爪。

本发明所提供的弹簧操动机构的具体实施例6：

其与实施例1的区别主要在于：实施例1中，电机通过链条传动机构驱动动力轴转动，动力轴为链轮轴。在本实施例中，电机可通过齿轮传动机构驱动动力轴转动。

本发明所提供的弹簧操动机构的具体实施例7：

其与实施例1的区别主要在于：实施例1中，复位弹性件采用拉簧。在本实施例中，复位弹性件也可采用复位扭簧或复位压簧，只要向棘爪板施加迫使其反向转动的弹性作用力即可。

本发明所提供的弹簧操动机构中，动力轴通过驱动凸轮、顶推件、棘爪板、驱动棘爪驱动棘轮转动，传动结构简单，方便加工制作，也方便装配。并且，由于棘爪板和储能轴同轴布置，棘爪板可以根据实际需要设计其径向尺寸，提高了空间利用率，实现了产品的集约化管理，有利于实现弹簧操动机构的小型化设计。

最后需要说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行不需付出创造性劳动的修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种弹簧操动机构，包括：

架体（9），其上装配有动力轴（10）、储能轴（11）及储能簧；

所述动力轴（10）通过储能传动机构驱动储能轴（11）正向转动，以迫使储能簧变形而实现储能操作；

其特征在于，储能传动机构包括：

棘轮（7），同轴固设在所述储能轴（11）上，所述棘轮（7）具有沿周向布置的驱动棘齿（72）；

棘爪板（6），转动装配在所述架体（9）上或转动装配在所述储能轴（11）上，所述棘爪板（6）与储能轴（11）同轴布置；

驱动棘爪（5），装配在棘爪板（6）上，用于与所述驱动棘齿（72）顶推配合以驱动棘轮（7）正向转动；

驱动凸轮（1），同轴固设在所述动力轴（10）上；

顶推件，设置在所述棘爪板（6）上，供驱动凸轮（1）顶推以带着棘爪板（6）正向转动；

复位弹性件，向棘爪板（6）施加迫使其反向转动的弹性作用力；

单向止退棘爪（8），设置在所述架体（9）上，用于与所述驱动棘齿（72）配合以防止棘轮（7）反向转动；

当所述动力轴（10）正向转动以输入储能驱动力时，所述驱动凸轮（1）跟随动力轴（10）正向转动过程中，通过顶推所述顶推件以迫使所述棘爪板（6）正向摆动设定角度，驱动棘爪（5）驱动所述棘轮（7）带着所述储能轴（11）正向转动设定角度，所述动力轴（10）不断旋转，以通过驱动凸轮（1）、顶推件、棘爪板（6）、驱动棘爪（5）、棘轮（7）驱动储能轴（11）不断正向转动，直至完成储能操作。

2.根据权利要求1所述的弹簧操动机构，其特征在于，所述顶推件为磙子（2），磙子（2）转动装配在所述棘爪板（6）上。

3.根据权利要求2所述的弹簧操动机构，其特征在于，所述磙子（2）和驱动棘爪（5）沿所述棘爪板（6）的转动周向间隔分布。

4.根据权利要求1所述的弹簧操动机构，其特征在于，所述棘爪板沿储能轴轴向间隔布置有两块，以形成安装间隔，所述顶推件、棘轮、驱动棘爪均位于所述安装间隔中。

5.根据权利要求4所述的弹簧操动机构，其特征在于，所述复位弹性件为拉簧，拉簧一端连接在所述架体上，所述安装间隔中设有拉簧连接轴（14），拉簧连接轴与两棘爪板固定装配，拉簧另一端与拉簧连接轴连接。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的弹簧操动机构，其特征在于，所述棘轮（7）的圆周面由棘齿段和平齿段组成，所述棘齿段上设有所述的驱动棘齿（72），所述平齿段具有平齿面（71），用于与驱动棘爪（5）打滑配合。

7.根据权利要求6所述的弹簧操动机构，其特征在于，所述单向止退棘爪（8）沿棘轮转动周向依次间隔分布有至少两个，在棘轮转动周向上，至少两个单向止退棘爪（8）的间距不小于所述平齿面（71）的长度。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的弹簧操动机构，其特征在于，所述动力轴（10）为链轮轴，链轮轴上同轴固设有从动链轮。

9.根据权利要求1至5中任一项所述的弹簧操动机构，其特征在于，所述驱动棘爪（5）可回转地装配在所述棘爪板（6）上，驱动棘爪（5）具有爪部，用于与所述驱动棘齿（72）配合，所述棘爪板（6）上设有挡轴（4），在驱动棘爪（5）的转动周向上，所述挡轴（4）和棘轮（7）位于所述爪部的两侧，用于使挡轴（4）阻挡驱动棘爪（5）反向过渡翻转。

10.根据权利要求9所述的弹簧操动机构，其特征在于，所述棘爪板（6）上对应所述驱动棘爪（5）配置有复位扭簧（3），复位扭簧（3）向驱动棘爪（5）施加迫使其压向所述驱动棘齿（72）的弹性作用力，复位扭簧（3）的一端作用在驱动棘爪（5）上，另一端作用在所述挡轴（4）上。

Images