CN209401499U - 一种改良的旋转开关操作机构 - Google Patents
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Abstract
一种改良的旋转开关操作机构，其特征在于：所述操作机构的转轴(5)底部设置有止动凸块(505)，安装基座(2)的转轴安装槽(201)的底面上设置有止动挡块(201a)，转轴(5)装在安装基座(2)的转轴安装槽(201)内转动的过程中，所述止动凸块(505)能够被所述止动挡块(201a)限位实现操作机构的止动。该旋转式开关操作机构，设置止动结构，将机构的止动功能与脱扣功能分离，使其由两种结构实现。具体讲就是在转轴底部设置止动凸块，在底座上设置止动挡块，在机构切换达到终点时，使得碰撞发生在止动凸块和止动挡块上，避免棘爪承受冲击，降低对棘爪强度的要求，减少了棘爪端面的磨损，延长了操作机构的机械寿命。
Description
技术领域
本实用新型属于开关技术领域，具体讲就是涉及一种改良的旋转开关操作机构。
背景技术
开关的词语解释为开启和关闭。它是指一个可以使电路开路、使电流中断或使其流到其他电路的元件。最常见的开关是让人操作的机电设备，其中有一个或数个接点。接点的“闭合”(closed)表示接点导通，允许电流流过；开关的“开路”(open)表示接点不导通形成开路，不允许电流流过。开关的发展历史从原始的需要人工手动操作的闸刀开关，发展到现在的在各种大型电气控制设备中应用的智能化开关，开关的功能越来越多，安全性也越来越高，旋转式开关是一种常见的开关，其通过将旋转操作器锁定在与旋转操作装置的特定状态相应的特定位置来阻止旋转操作装置被未经授权地操作。然而，如果旋转操作器锁定在一安全”位置，而旋转操作装置的操作部分不处于相应的所需状态，则会出现危险状况。例如，在某些具有固定电触头和安装到轴上的旋转电触头的旋转式电开关中，触头在“连通”状态已经被熔接在一起，而仍可以利用轴的扭转来转动旋转操作器并且将其锁定在相应于断开状态的位置中。因此，开关看起来是“断开”，然而事实上电路仍然是“连通”的。对于其他种类的旋转操作装置和旋转阀也会发生类似情况，其中，被操作物体的实际位置不相应于由操作器位置所指示出的物体位置。
为了避免上述旋转式开关的操作机构出现显示的位置和实际的电路通断状态不一致的情况出现，目前很多开关采取对旋转器的实际位置进行锁定来限制开关操作机构状况的不稳定，例如，中国CN 107045958A公开了一种旋转式开关的操作机构，包括上盖，安装基座，杠杆，弹簧和转轴，转轴装在安装基座的转轴安装槽内并能在转轴安装槽内转动，弹簧装在转轴内腔的凹槽中，弹簧的端部抵住凹槽中的挡块，转轴的上端面设有开口槽，开口槽两侧面对应的转轴外表面上设有缺口长槽孔，开口槽的槽口处凸出棘爪，棘爪在转轴转动过程中能够被上盖内侧面伸出的限位凸块挡住，杠杆包括杠杆柄和杠杆盘，杠杆盘下表面伸出驱动指，驱动指插入转轴内腔的凹槽中，杠杆盘的外缘面设有凸壁，杠杆柄伸出上盖的过孔插装在手柄中。杠杆在手柄带动下能够转动，转动过程中凸壁能够压迫棘爪向缺口长槽孔处缩回，回缩到一定程度后棘爪脱离上盖的限位凸块，弹簧释能，带动转轴旋转。已经证实此操作机构稳定可靠。但是，在棘爪被凸壁压迫实现转轴切换，在转动到终点位置时，是通过棘爪的端面与上盖的限位凸块相撞实现止动。这种撞击不仅需要棘爪要有足够的强度来承受撞击，还会极大的造成棘爪端面的磨损，使得机械寿命缩短。
实用新型内容
本实用新型的的目的就是针对上述现有的旋转式开关操作机构进行转动到终点位置锁定时，利用棘爪的端面与上盖的限位凸块相撞实现止动会缩短操作机构的机械寿命的技术缺陷，提供一种旋转式开关的操作机构，设置止动结构，将机构的止动功能与脱扣功能分离，使其由两种结构实现。具体讲就是在转轴底部设置止动凸块，在底座上设置止动挡块，在机构切换达到终点时，使得碰撞发生在止动凸块和止动挡块上，避免棘爪承受冲击，减少了棘爪端面的磨损，延长了操作机构的机械寿命。
技术方案
为了实现上述技术目的，本实用新型提供的一种改良的旋转开关操作机构，其特征在于：所述操作机构的转轴和安装基座之间设置有止动结构能够使所述转轴5在安装基座的转轴安装槽内转动的过程中被限位。
进一步，所述止动结构包括转轴，所述转轴的底部设置有止动凸块，安装基座2的转轴安装槽的底面上设置有止动挡块，转轴5装在安装基座的转轴安装槽内转动的过程中，所述止动凸块能够被所述止动挡块限位实现操作机构的止动。
进一步，所述操作机构包括上盖，安装基座，杠杆，储能元件和转轴，转轴装在安装基座的转轴安装槽内并能在转轴安装槽内转动，储能元件装在转轴内腔的凹槽中，储能元件的端部装在凹槽中的挡块上，所述转轴的上端面设有开口槽，所述开口槽两侧面对应的转轴外表面上设有缺口长槽孔，棘爪设置在所述开口槽的槽口处，所述棘爪在转轴转动过程中能够被上盖内侧面伸出的锁定凸块挡住，所述杠杆包括杠杆柄和杠杆盘，杠杆盘下表面伸出驱动指，驱动指插入转轴内腔的凹槽中，杠杆盘的外缘面设有凸臂，杠杆柄伸出上盖的过孔，所述杠杆在转动过程中凸臂能够压迫棘爪向缺口长槽孔处缩回。
进一步，所述储能元件是扭簧，所述扭簧包含扭臂一和扭臂二，至少一个扭臂一与转轴的中心轴的夹角成锐角。
进一步，所述储能元件是扭簧，所述扭簧装在转轴内腔的中心柱上，所述挡块至少为一块。
进一步，所述棘爪的端部的宽度为渐变式，从远离棘爪端面的一端向棘爪端面逐渐变宽。
进一步，所述棘爪上与操作机构杠杆盘的外缘面上凸臂相对的一面为引导斜面，所述引导斜面是曲面，所述曲面的斜率从远离棘爪端面的一端向棘爪端面由小变大。
较佳地，所述曲面为渐开线曲面。
较佳地，所述凸臂与所述棘爪的引导斜面的配合面为圆弧面。
进一步，所述上盖内侧面还设有限位凸块与所述凸臂的限位部相对应限制所述杠杆的转动角度。
进一步，所述转轴的底部设置止动挡块，安装基座的转轴安装槽的底面上设置有止动凸块。
有益效果
本实用新型提供一种旋转式开关操作机构，设置止动结构，将机构的止动功能与脱扣功能分离，使其由两种结构实现。具体讲就是在转轴底部设置止动凸块，在底座上设置止动挡块，在机构切换达到终点时，使得碰撞发生在止动凸块和止动挡块上，避免棘爪承受冲击，减少了棘爪端面的磨损，延长了操作机构的机械寿命。
附图说明
附图1是本实用新型实施例1的结构示意图。
附图2是本实用新型实施例1的分解示意图。
附图3是本实用新型实施例1中安装基座结构示意图。
附图4a是本实用新型实施例1中上盖的结构示意图。
附图4b是本实用新型实施例1中杠杆处于限位位置的结构示意图。
附图5a是本实用新型实施例1中杠杆的结构示意图一。
附图5b是本实用新型实施例1中杠杆的结构示意图一。
附图6a是本实用新型实施例1中扭簧的结构示意图一。
附图6b是本实用新型实施例1中扭簧的结构示意图二。
附图7a是本实用新型实施例1中转轴的结构示意图一。
附图7b是本实用新型实施例1中转轴的结构示意图二。
附图8是本实用新型实施例1处于锁定状态结构示意图。
附图9是本实用新型实施例1处于正在解锁状态结构示意图。
附图10a是本实用新型实施例1处于解锁状态结构示意图。
附图10b是本实用新型实施例1处于解锁状态原理示意图。
附图11是本实用新型实施例1处于锁定结构受力分析示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本实用新型做进一步详细说明。
本实用新型设计了一种改良的旋转开关操作机构，所述操作机构的转轴5 和安装基座2之间设置有止动结构A能够使所述转轴5在安装基座2的转轴安装槽201内转动的过程中被止动。
实施例1
如附图1和2所示，本实施例中所述操作机构包括上盖1，安装基座2，杠杆3，储能元件4和转轴5，转轴5装在如附图3所示的安装基座2的转轴安装槽201内并能在转轴安装槽201内转动，所述止动结构A包括转轴5底部设置的止动凸块505和安装基座2的转轴安装槽201的底面上设置的止动挡块201a，转轴5装在安装基座2的转轴安装槽201内转动的过程中，所述止动凸块505 能够被所述止动挡块201a限位实现操作机构的止动。储能元件4装在转轴5内腔的凹槽501中，储能元件4的端部装在凹槽501中的挡块501a上，如附图附图6a和6b所示，本实施例中，所述储能元件4是扭簧，所述扭簧包含扭臂一 401和扭臂二401’，一个扭臂401与转轴5的中心轴的夹角成锐角α，所述扭簧装在转轴5内腔的中心柱504上，所述挡块501a为一块。
如附图7a和7b所示，所述转轴5的上端面设有开口槽502，所述开口槽 502两侧面对应的转轴5外表面上设有缺口长槽孔503，棘爪502a设置在所述开口槽502的槽口处，棘爪502a的端部的宽度为渐变式，从远离棘爪502a端面502a01的一端向棘爪502a端面502a01逐渐变宽。
所述棘爪502a在转轴5转动过程中能够被如附图4所示的上盖1内侧面伸出的锁定凸块101挡住，如附图5a和5b所示，所述杠杆3包括杠杆柄301和杠杆盘302，杠杆盘302下表面伸出驱动指302a，驱动指302a插入转轴5内腔的凹槽501中，杠杆盘302的外缘面设有凸臂302b，所述棘爪502a上与凸臂 302b相对的一面为引导斜面502a02，所述引导斜面502a02是曲面，所述曲面的斜率从远离棘爪502a端面502a01的一端向棘爪502a端面502a01由小变大。本实施例中，所述曲面为渐开线曲面。
杠杆柄301伸出上盖1的过孔插装在手柄(本实施例未示出)中；所述杠杆3 在手柄带动下能够转动，如附图4b所示，所述杠杆3的转动角度因为凸臂302b 侧面的限位部302b02与上盖1上的限位凸块102的配合被限制。所述凸臂302b 与所述棘爪502a的配合面为圆弧面。转动过程中凸臂302b的圆弧面先接触棘爪502a压迫棘爪502a向缺口长槽孔503处缩回。
本实施例的工作过程是首先如附图8所示棘爪502a被上盖1的锁定凸块101 锁定，转轴5不能转动，杠杆3转动，驱动指302a压缩储能元件4，储能元件 4储能，转轴5此时处于锁定状态，储能元件4无法使转轴转动；如附图9所示当杠杆3进一步转动，凸臂302b的下侧的压迫部302b01与棘爪502a的引导斜面502a02接触，压迫部302b01使棘爪502a脱离锁定进入解锁状态，如附图10a 和10b所示，此时储能元件4释能，驱动转轴5转动，当转轴5转到终点位置时，转轴5上的止动凸块505与止动挡块201a接触，遂发生碰撞，转轴停止转动，转轴5被另一侧的锁定凸块101锁定。
本实施例中由于棘爪设置为渐变形式，棘爪端部宽度由窄变宽，如附图11 所示，通过分析：
F＝k·x，
其中k为使棘爪产生单位变形所需的力，与材料属性，棘爪长度L有关，当材料与棘爪长度L确定时k为固定值，x为棘爪的变形量，F为能使棘爪产生x变形量的力；W为使棘爪解锁所需做功，Δh为棘爪与锁定凸块的搭扣高度。
当搭扣高度Δh减半时，用于解除锁定所需做的功将减为1/4，即减小了75％，用于解除锁定所需的力将减为1/2，即减小了50％；当搭扣高度Δh减为2/3时，用于解除锁定所需做的功将减为4/9，即减小了55.6％，用于解除锁定所需的力将减为2/3，即减小了33.3％；当搭扣高度Δh减为1/3时，用于解除锁定所需做的功将减为1/9，即减小了88.9％，用于解除锁定所需的力将减为1/3，即减小了66.7％；
另一方面，棘爪引导面设置为曲面具有下述优点：
当引导面设置为曲面，尤其是渐开线曲面时，杠杆凸臂的压迫部与棘爪的引导面，触时的摩擦形式将由滑动摩擦变为滚动摩擦，此时的滚动摩擦系数将变为滑动摩擦系数的1/60～1/40，故引导面设置为曲面后，引导面与压迫部接触所产生的摩擦力可忽略不计，具体为：
摩擦力
摩擦力做的反功
其中，μ为动摩擦因数，F正为凸臂压迫部对棘爪的正压力，θ为引导面倾角。
故当倾角θ＝30°时，
减小的最大摩擦力
减小做功为
故当倾角θ＝45°时，
减小的最大摩擦力
减小做功为
故当倾角θ＝60°时，
减小的最大摩擦力fmax＝2μkΔh，
减小做功为Wf＝μkΔh2。
整个计算得到操作力由2.8N·m降低为1.8N·m。机械寿命由2000次提升为5000次。
实施例2
所述止动结构A的另一种结构是所述转轴5的底部设置止动挡块，安装基座2 的转轴安装槽201的底面上设置有止动凸块。整个工作过程和工作原理和实施例 1相同，在这里不再进一步阐释。
本实用新型实施例所附图式所绘示的结构、比例、大小、数量等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”、“顺时针”、“逆时针”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。
Claims (10)
1.一种改良的旋转开关操作机构，其特征在于：所述操作机构的转轴(5)和安装基座(2)之间设置有止动结构(A)能够使所述转轴(5)在安装基座(2)的转轴安装槽(201)内转动的过程中被限位；
所述止动结构(A)包括转轴(5)，所述转轴(5)的底部设置有止动凸块(505)，安装基座(2)的转轴安装槽(201)的底面上设置有止动挡块(201a)，转轴(5)装在安装基座(2)的转轴安装槽(201)内转动的过程中，所述止动凸块(505)能够被所述止动挡块(201a)限位实现操作机构的止动。
2.如权利要求1所述的一种改良的旋转开关操作机构，其特征在于：所述操作机构包括上盖(1)，安装基座(2)，杠杆(3)，储能元件(4)和转轴(5)，转轴(5)装在安装基座(2)的转轴安装槽(201)内并能在转轴安装槽(201)内转动，储能元件(4)装在转轴(5)内腔的凹槽(501)中，储能元件(4)的端部装在凹槽(501)中的挡块(501a)上，所述转轴(5)的上端面设有开口槽(502)，所述开口槽(502)两侧面对应的转轴(5)外表面上设有缺口长槽孔(503)，棘爪(502a)设置在所述开口槽(502)的槽口处，所述棘爪(502a)在转轴(5)转动过程中能够被上盖(1)内侧面伸出的锁定凸块(101)挡住，所述杠杆(3)包括杠杆柄(301)和杠杆盘(302)，杠杆盘(302)下表面伸出驱动指(302a)，驱动指(302a)插入转轴(5)内腔的凹槽(501)中，杠杆盘(302)的外缘面设有凸臂(302b)，杠杆柄(301)伸出上盖(1)的过孔，所述杠杆(3)转动过程中凸臂(302b)能够压迫棘爪(502a)向缺口长槽孔(503)处缩回。
3.如权利要求2所述的一种改良的旋转开关操作机构，其特征在于：所述储能元件(4)是扭簧，所述扭簧包含扭臂一(401)和扭臂二(401’)，至少一个扭臂一(401)与转轴(5)的中心轴的夹角成锐角。
4.如权利要求2所述的一种改良的旋转开关操作机构，其特征在于：所述储能元件(4)是扭簧，所述扭簧装在转轴(5)内腔的中心柱(504)上，所述挡块(501a)至少为一块。
5.如权利要求2所述的一种改良的旋转开关操作机构，其特征在于：所述棘爪(502a)的端部的宽度为渐变式，从远离棘爪(502a)端面(502a01)的一端向棘爪(502a)端面(502a01)逐渐变宽。
6.如权利要求2所述的一种改良的旋转开关操作机构，其特征在于：所述棘爪(502a)上与操作机构杠杆盘(302)的外缘面上凸臂(302b)相对的一面为引导斜面(502a02)，所述引导斜面(502a02)是曲面，所述曲面的斜率从远离棘爪(502a)端面(502a01)的一端向棘爪(502a)端面(502a01)由小变大。
7.如权利要求6所述的一种改良的旋转开关操作机构，其特征在于：所述曲面为渐开线曲面。
8.如权利要求2所述的一种改良的旋转开关操作机构，其特征在于：所述凸臂(302b)与所述棘爪(502a)的引导斜面(502a02)的配合面为圆弧面。
9.如权利要求2所述的一种改良的旋转开关操作机构，其特征在于：所述上盖(1)内侧面还设有限位凸块(102)与所述凸臂(302b)的限位部(302b02)相对应限制所述杠杆(3)的转动角度。
10.如权利要求1所述的一种改良的旋转开关操作机构，其特征在于：所述转轴(5)的底部设置止动挡块，安装基座(2)的转轴安装槽(201)的底面上设置止动凸块。
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|---|---|---|---|
| CN201821525289.9U CN209401499U (zh) | 2018-09-18 | 2018-09-18 | 一种改良的旋转开关操作机构 |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113963979A (zh) * | 2020-07-20 | 2022-01-21 | 上海良信电器股份有限公司 | 一种远程分闸机构及旋转开关 |
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2018
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