CN211376493U - 一种改良的旋转开关操作机构 - Google Patents

Abstract

一种改良的旋转开关操作机构，所述操作机构包括杠杆，所述杠杆由杠杆柄和杠杆盘两个零件通过焊接、铆接或销钉连接的方式组成；所述杠杆柄设置有连接轴，所述连接轴包括两个不同面积的切面；杠杆盘设置有连接孔，所述连接孔包括两段不同长度的直边；所述连接孔能够容纳所述连接轴。本实用新型将杠杆分解成杠杆柄和杠杆盘，通过焊接、铆接或销钉连接的方式形成一个整体的杠杆，降低了制造难度提升了操作机构的可靠性和安全性；在杠杆柄上设置具有两个不同面积切面的连接轴，在杠杆盘上设置具有两段不同长度直边的连接孔，使得杠杆柄向杠杆盘传动力矩时接触更加可靠，正反转受力更均匀，从而提升操作机构使用寿命。

Description

一种改良的旋转开关操作机构

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，一体式的杠杆设计将对加工及制造工艺有极高要求，如采用铸造时极易发生断裂，而一旦发生断裂，将对旋转开关的使用人员造成严重伤害。

实用新型内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是旋转开关操作机构中的杠杆在一体式结构设计时，易发生断裂造成操作机构失效的问题，本实用新型通过将杠杆分解成杠杆柄和杠杆盘，在杠杆柄上设置具有两个不同面积切面的连接轴，在杠杆盘上设置具有两段不同长度直边的连接孔，将连接轴和连接孔配合后通过焊接、铆接或销钉连接的方式形成一个整体的杠杆，进而使得操作机构能够安全可靠的切换。

技术方案

为了实现上述目的，本实用新型提供的一种改良的旋转开关操作机构，所述操作机构包括杠杆，所述杠杆由杠杆柄和杠杆盘两个零件通过焊接、铆接或销钉连接的方式组成；所述杠杆柄设置有连接轴，所述连接轴包括两个不同面积的切面；杠杆盘设置有连接孔，所述连接孔包括两段不同长度的直边；所述连接孔能够容纳所述连接轴。

进一步地，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在安装基座的转轴安装槽内转动的过程中被限位；所述止动结构由所述转轴底部设置的止动凸块和所述转轴安装槽底面设置的止动挡块构成，转轴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。

进一步地，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，储能元件设置于转轴内腔的凹槽中，储能元件的第一扭臂和第二扭臂设置于凹槽中的挡块的两侧，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，所述转轴还包括棘爪，所述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，所述杠杆盘还包括驱动指，所述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。

进一步地，所述储能元件是扭簧，所述扭储能元件的第一扭臂和第二扭臂中的至少一个与转轴的中心轴的夹角成锐角。

进一步地，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。

进一步地，所述棘爪与操作机构杠杆盘的凸臂相对的一面为引导斜面，所述引导斜面端面的一端向棘爪端面由小变大。

进一步地，所述曲面为渐开线曲面。

进一步地，所述凸臂与所述棘爪的引导斜面的配合面为圆弧面。

进一步地，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。

有益效果

本实用新型提供一种旋转式开关操作机构，杠杆分解成杠杆柄和杠杆盘，通过焊接、铆接或销钉连接的方式形成一个整体的杠杆，降低了制造难度提升了操作机构的可靠性和安全性；在杠杆柄上设置具有两个不同面积切面的连接轴，在杠杆盘上设置具有两段不同长度直边的连接孔，使得杠杆柄向杠杆盘传动力矩时接触更加可靠，正反转受力更均匀，从而提升操作机构使用寿命。

附图说明

附图1是本实用新型实施例的爆炸示意图；

附图2是本实用新型实施例的结构示意图；

附图3是本实用新型实施例中安装基座结构示意图；

附图4a是本实用新型实施例中上盖的结构示意图；

附图4b是本实用新型实施例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中杠杆的结构示意图一；

附图5b是本实用新型实施例中杠杆的结构示意图一；

附图6a是本实用新型实施例中扭簧的结构示意图一；

附图6b是本实用新型实施例中扭簧的结构示意图二；

附图7a是本实用新型实施例中转轴的结构示意图一；

附图7b是本实用新型实施例中转轴的结构示意图二；

附图8是本实用新型实施例处于锁定状态结构示意图；

附图9是本实用新型实施例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处于解锁状态结构示意图；

附图10b是本实用新型实施例处于解锁状态原理示意图；

附图11是本实用新型实施例处于锁定结构受力分析示意图；

附图12是本实用新型实施例杠杆盘的结构示意图；

附图13是本实用新型实施例杠杆柄的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。

本实用新型设计了一种改良的旋转开关操作机构，操作机构包括杠杆3，杠杆3由杠杆柄301和杠杆盘302两个零件通过焊接、铆接或销钉连接的方式组成；杠杆柄301设置有连接轴301c，连接轴301c包括两个不同面积的切面；杠杆盘302设置有连接孔302c，连接孔302c包括两段不同长度的直边；连接孔 302c能够容纳连接轴301c。

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。

如附图1和2所示，本实施例中操作机构包括上盖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，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，止动凸块505能够被止动挡块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6a和附图6b所示，本实施例中，储能元件4是扭簧，扭簧包含第一扭臂401和第二扭臂401’，第一扭臂401和第二扭臂401’中的至少一个与转轴5的中心轴的夹角成锐角α，扭簧装在转轴5内腔的中心柱504上，挡块501a为一块。

如附图7a和7b所示，转轴5的上端面设有开口槽502，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。

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，杠杆3包括图12所示的杠杆盘302 和图11所示的杠杆柄301，杠杆柄301的连接轴301c装在杠杆盘的连接孔302c 中，并通过焊接、铆接或销钉连接的方式组成一个整体杠杆3；杠杆柄301设置有销钉孔301a和密封圈安装槽301b，销钉孔301a用于安装销钉方便通过操作手柄进行手动操作，密封圈安装槽301b用于安装密封圈，提升旋转开关在机柜中的密封性能。杠杆盘302设置有驱动指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，棘爪502a上与凸臂302b相对的一面为引导斜面502a02，引导斜面502a02是曲面，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，曲面为渐开线曲面。

杠杆柄301伸出上盖1的过孔插装在手柄中；杠杆3在手柄带动下能够转动，如附图4b所示，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。凸臂302b与棘爪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

F＝k·x，

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f_max＝2μkΔh，

减小做功为w_f＝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。

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围。

Claims (9)

1.一种改良的旋转开关操作机构，其特征在于：所述操作机构包括杠杆(3)，所述杠杆由杠杆柄(301)和杠杆盘(302)两个零件通过焊接、铆接或销钉连接的方式组成；所述杠杆柄(301)设置有连接轴(301c)，所述连接轴(301c)包括两个不同面积的切面；所述杠杆盘(302)设置有连接孔(302c)，所述连接孔(302c)包括两段不同长度的直边；所述连接孔(302c)能够容纳所述连接轴(301c)。

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：所述操作机构的转轴(5)和安装基座(2)之间设置有止动结构能够使所述转轴(5)在安装基座(2)的转轴安装槽(201)内转动的过程中被限位；所述止动结构由所述转轴(5)底部设置的止动凸块(505)和所述转轴安装槽(201)底面设置的止动挡块(201a)构成，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。

3.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)设置于转轴(5)内腔的凹槽(501)中，储能元件(4)的第一扭臂(401)和第二扭臂(401’)设置于凹槽(501)中的挡块(501a)的两侧，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)；所述转轴(5)还包括棘爪(502a)，所述棘爪(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，所述杠杆盘(302)还包括驱动指(302a)，所述驱动指(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。

4.如权利要求3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，所述储能元件(4)的第一扭臂(401)和第二扭臂(401’)中的至少一个与所述转轴(5)的中心轴的夹角成锐角。

5.如权利要求3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3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)与操作机构杠杆盘(302)的凸臂(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3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3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。

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