JP2011501392A - フリーホイールカップリング装置を備えるスイッチ用アクチュエータ - Google Patents

Abstract

高電圧又は中電圧遮断器のようなスイッチ用アクチュエータ（１）であって、スイッチ接点が閉鎖目的のために設けられた閉鎖ばね（４）によって閉じられたときにモータ（２）を切り離し可能にするフリーホイールカップリング装置（５）を備えている高電圧又は中電圧遮断器のようなスイッチ用アクチュエータ（１）。フリーホイールカップリング装置装置（５）は、２つのシリンダの一方がモータ（２）と噛合う歯付ホイール（３０３）と一体になされ、２つのシリンダの他方が閉鎖ばね（４）と一体になされた別の歯付ホイール（３０１）と噛み合うシャフト（３００）と一体になされた該２つのシリンダの周囲に接触して巻回された隣接したばね（５２０）を具備する螺旋状ばね（５２）を備えている。

Description

本発明は、フリーホイールカップリング装置(dispositif d'accouplement a roue libre)を具備する断路器用アクチュエータ(actionneur d'un interrupteur)に関する。

本発明は、特に高電圧断路器及び中電圧断路器に適用可能である。

フリーホイールカップリング装置は従来技術から知られている。

例えば、特許文献１は円筒状部分（例えば、図３及び第３コラム第４４行〜第４９行を参照）の周囲に延在する巻回部２５ａ、２５ｂを具備するコイルばね（２５）を備えているフリーホイールカップリング装置を教示している。軸線方向に延在する空間２６がこれらの構成要素間に画成されており、この空間が更なるばね効果が得られることを可能にしている。この装置は極めて小さな角度の巻回部をフリーホイールのために設けることを可能にしていない。

フリーホイールカップリング装置を備えている高電圧回路遮断用アクチュエータも従来技術から知られている。

高又は中電圧回路遮断器用アクチュエータは一般的にモータを具備しており、このモータによって、ギアトレーンを介して、閉鎖ばねを解放（非巻回）させることにより少なくとも一方の可動接点を他方に向けて移動させ、これにより、断路器を閉鎖することによってこの閉鎖ばねは予荷重を加え得るか、又は巻回し得る。換言すれば、閉鎖ばねはアクチュエータに配置され、その結果、ばねに蓄積された弾性エネルギーを解放することにより断路器の接点を閉鎖させる。

フリーホイールカップリング装置は、こうして、ギアトレーンの駆動ホイールと、モータと、を共に連結するように配置構成されている。その結果、ホイールは、モータの回転を減速させた速度に達する。ばねに予荷重が加えられつつある間に、モータは駆動ホイールを閉鎖ばねの上死点まで駆動している。

断路器を閉じるために、閉鎖ばねは、モータが駆動ホイールを駆動しているときに得られる速度より高速度で駆動ホイールを駆動する。閉鎖ばねにより断路器を閉じるこの動作の間中、モータはフリーホイール装置によってギアトレーンから切り離され、第１に、モータ及び伝動装置に機械的なプロテクトを与え、第２に、ばねによって駆動される構成要素の慣性を減じる。これに関して、閉鎖動作の間中にギアトレーンに亘って生じる急加速及び急速度はモータ及び伝動装置から成る構成要素の少なくとも幾つかの早期の磨耗を生じさせる危険性を冒すものである。閉鎖ばねに予荷重を加える間及び閉鎖動作の間中の両状況下において、駆動ホイールの回転の方向は常に同じである。これは、閉鎖ばねにおいて、復帰システムからのエネルギーを回復することを可能にしている。復帰は、ばねに予荷重を加えるために必要とされる時間と、モータによって送給されるべき必要があるエネルギーと、の両方を減じる。閉鎖動作の間中、駆動ホイールによって特定の回転角度に到達していると、モータはスイッチが入れられる。第１段階の間中、駆動ホイールは、該駆動ホイールがモータによって駆動されるときの回転速度より大きな回転速度を有しており、その結果、フリーホイールカップリング装置は切り離され、駆動ホイールとモータは自由に回転する。第２段階の間中、一旦、閉鎖ばねに向かって巻回部による十分なエネルギーが回復されていると、駆動ホイールは該駆動ホイールがモータによって駆動されるときの回転速度よりも遅い回転速度まで減速される。しかしながら、この第２段階の間中、フリーホイールカップリング装置は連結し、閉鎖ばねが完全に予荷重を再び加えられたことを保証するようにモータが駆動ホイールを駆動する。

フリーホイールロータリーカップリングが、予荷重を加えるギアトレーンの最後の歯付ホイールと、予荷重が加えられた閉鎖ばねに連結された駆動ホイールにリンクされたピニオンと、の間に配置されている高電圧回路遮断器用アクチュエータを提供することが特許文献２から更に知られている。トルクは伝動装置の動作方向にのみ閉鎖ばねに伝えられる。使用されるフリーホイールロータリーカップリングは特定されていない。

特許文献３は円錐クラッチから成るフリーホイールカップリング装置を備える高電圧回路遮断器用アクチュエータを教示している。この円錐クラッチは、２つのシャフト間の回転運動の予め定められた一方向にモータシャフトから回転可能なシャフトまでトルクの伝達を供し、かつ、２つのシャフト間の回転運動とは反対方向に、前記回転可能なシャフトから解放される、フリーホイールとして動作する。

フリーホイールカップリング装置を具備するこれらの既存の断路器用アクチュエータは完全に満足のいくものではない：これらのアクチュエータは多くの構成要素を具備して構成し得る。その結果、これらのコストは高く、及び／又は、動作時の摩擦パラメータの制御が複雑である。

独国特許発明第１９５１６９７３号明細書 独国特許発明第１９５０３６７９号明細書 欧州特許第１４０８５２２号明細書

従って、本発明の課題は、減じられた数の構成要素を具備し、かつ、既存のアクチュエータと比較して低コストで構成されたフリーホイールカップリング装置を具備する断路器用アクチュエータを提案することである。

本発明の別の課題は、種々のパラメータの制御が既存のアクチュエータより単純であり、（温度、湿度、潤滑剤、塵等のような）特に環境条件に依存することが少ない、フリーホイールカップリング装置を具備する断路器用アクチュエータを提案することである。

これらの課題は、本発明によれば、駆動エネルギーによって駆動されるように構成された第１部分と、前記断路器が動作している間に該断路器の可動接点を動作するように構成された第２部分と、前記アクチュエータの閉鎖ばねに前記駆動エネルギーを伝えるように該アクチュエータの２つの部分を連結し、これにより、前記閉鎖ばねに予荷重を加え、かつ、予荷重を加えた前記閉鎖ばねからのトルクを前記可動接点に伝えるが前記アクチュエータの前記第１部分に伝えないように該アクチュエータの２つの部分を切り離す、フリーホイールカップリング装置と、を備える断路器用アクチュエータによって達成される。本発明によれば、前記フリーホイールカップリング装置は、前記第１部分に固定された第１シリンダと、前記第２部分に固定され、かつ、共通な軸線上で前記第１シリンダに隣接する第２シリンダと、前記共通な軸線上で軸線方向に当接する、２つの隣接する第１シリンダ及び第２シリンダの周りに巻回され、かつ、これら２つの第１シリンダ及び第２シリンダに接触する、隣接する巻回部を具備する螺旋状巻回部と、を備えている。

本発明によれば、前記第１シリンダと前記第２シリンダの間の連結は、前記第１シリンダを一方向ＸＸ´、及び、静止しているか又は前記一方向ＸＸ´に回転している前記第２シリンダの速度より高速度で回転させることによって得られ：この連結形態において、前記第１シリンダの速度と前記第２シリンダの速度との差が前記第２シリンダの周りに前記螺旋状ばねの前記巻回部の半径方向の収縮を生じさせる。

本発明によれば、前記第１シリンダの前記フリーホイールの動作は前記第２シリンダを前記一方向に前記第１シリンダの速度より高速度で回転させることによって得られ：このフリーホイール形態では、前記第１シリンダの速度と前記第２シリンダの速度の差が、前記第１シリンダが自由に回転可能になるまで、前記第１シリンダの周りに前記螺旋状ばねの前記巻回部の半径方向の膨張を生じさせる。

有利なことに、前記第１シリンダ及び前記第２シリンダの回転の方向は連結動作及びフリーホイール動作の両方において同じである。これは、閉鎖ばねの復帰システムからエネルギーを復帰させることが可能である。

有利な実施形態では、前記第２部分は、前記第２シリンダに固定されたシャフトを含んでおり、２つの前記第１シリンダ及び前記第２シリンダは前記シャフトによって担持されている。

好ましくは、前記第１部分は前記第１シリンダに固定され、かつ、前記シャフトによって担持された歯付ホイールを備えている。前記歯付ホイールは前記断路器アクチュエータモータの出力端部に直に噛合している。

有利なことに、前記第２部分は２つの前記第１シリンダ及び第２シリンダを担持する前記シャフトに固定されたピニオンを備えており、その結果、前記ピニオンは、回転時に、前記アクチュエータの前記閉鎖ばねに固定された更なる歯付ホイールを直に駆動し、これにより、前記閉鎖ばねに予荷重を加える。

有利な配置構成では、１つの前記歯付ホイール及び前記ピニオンは２つの隣接する前記第１シリンダ及び第２シリンダと同じ軸線側に配置されている。

高電圧回路遮断器モータが動作する仕方は知られている：通常動作では、電気モータは閉鎖ばねを巻き上げて該閉鎖ばねに予荷重を加える。電流による破壊が起きた後に、前記閉鎖ばねは解放され、かつ、特にカムによって、少なくとも１つの可動接点に移動し、これにより、回路遮断機を閉鎖する。

高電圧回路遮断器用アクチュエータにおいてフリーホイールカップリング装置が動作する仕方も知られている：前記可動接点を移動させるための前記ばねの解放がモータの回転を伴わないように、前記フリーホイールカップリング装置は作動する。何故なら、ばねの解放は、前記可動接点の移動を慣性によって減速させるであろうし、及び、それ故に、アクチュエータの効率を減じるからである。摩擦円錐から成るフリーホイールカップリング装置を提供することは欧州特許第１４０８５２２号明細書からも知られている。それ自体の複雑な（台形ねじを具備する）構成要素の製造コストが比較的高く、かつ、これらの部品の寸法の制御も問題を提起するものである。

本発明は、主として、フリーホイールカップリング装置の摩擦円錐のコイルばねによる置換、及び、２つの摩擦シリンダの配置構成を高電圧又は中電圧断路器用アクチュエータに適用することによって必要とされた寸法縮小への適合に存する。換言すれば、解決策は、欧州特許第１４０８５２２号明細書の摩擦円錐のコイルばねへの置換に存するのみならず、モータから独立した共通な支持シャフトによって担持された２つの前記摩擦シリンダを具備することに存し、及び、これら２つの摩擦シリンダを歯付駆動ホイール及び被駆動ピニオンと同じ側に配置することに存することも好ましい。

このように、組立が容易であり、高価でなく、及び単純な寸法付けができる、コンパクトなフリーホイールアクチュエータが得られる。

この配置構成によれば、閉鎖ばねに予荷重を与える（巻回する）ために高トルクモータを使用させることが可能である。モータ、及び、モータと可動断路器接点の閉鎖シャフトとの間に配置されたギアトレーンの中間ギアを加速するための何れかの構成要素を必要とすることも無く、閉鎖動作は予荷重を加えた閉鎖ばねの支援によって高速である。

別の態様では、前記１つの歯付ホイール及びピニオンを隣接する第１シリンダ及び第２シリンダの何れの側に配置することも可能である。

有利な特徴によれば、第１シリンダ及び第２シリンダは同一内径を有し、前記螺旋状ばねの内径は該螺旋状ばねが解放された状態において、前記第１シリンダと接触する該螺旋状ばねの領域より小さい。この利点は、ばねにおける、磨耗と、局所的な引張力と、の両方を減じることである。

この有利な特徴によれば、前記螺旋状ばねの解放された状態での内径は第１シリンダ及び第２シリンダの外径の０．３％〜６％の範囲にある。

別の好ましい特徴によれば、第１シリンダの外径は第２シリンダの外径より該外径の０．５％〜２％だけ大きく、前記螺旋状ばねの解放された状態での内径は第２シリンダの外径より該外径の０．３％〜６％だけ小さい。この特徴により、回転自在モードで作動するときでさえ、巻回されたコイルばねは常に第１シリンダに固定されている。この特徴により、第１シリンダ及び第２シリンダの各々の長さはこれらの直径の略半分に等しくし得る。ステンレス鋼で作られることが好ましいばね巻回部の厚さは第１シリンダ及び第２シリンダの直径の０．０５倍に等しく作り得ることが有利である。この結果として、トルクは十分に高い安全域を有し、かつ、極めて小さな巻回を有して伝えられる。

有利な実施形態では、第２シリンダに少なくとも沿って軸線方向に配置され且つ解放された状態でばねの巻回部の厚さの０．５倍よりも大きくない半径方向距離に巻回部を具備するガイドリングが設けられている。

有利なことに、半径方向距離はばねの巻回部の厚さの５％〜１０％の範囲に存し得る。

特に有利な構成はガイドリングにそれ自体締り嵌めとして装着されるべき螺旋状ばねを設けることにあり、該ガイドリングは第１シリンダに締り嵌めとしてそれ自体装着される。これらの締り嵌めは第１シリンダの軸線方向寸法の少なくとも一部に亘って延在している。

付加的なガイドリングを使用するこうした構成によって、閉鎖エネルギーのより大きな範囲に亘って本発明の断路器アクチュエータを使用することができる。この大きなエネルギー範囲では、螺旋状ばねが第２シリンダの高速度回転によって生成される振動運動を被る一つの危険性があり得る。連結カップリングが真に係合する以前にシリンダが相対的制止方向に移動する復帰角度を増加させ且つ可変させる効果を有し得る。上記に規定したようにコイルばねを接置することによって、その潜在的な振動は限定される。

本発明の更なる変形態様の利点によれば、前記螺旋状ばねの自由端は該ばねの巻回部の曲率に従う。これは、高速モータトルクでカップリングがなされることを可能にする。

本発明の補足的実施形態では、アクチュエータは第１シリンダに固定された円筒部分の周りに巻回され、かつ、アクチュエータの固定された部分に固定される湾曲した端部部分を具備する更なる螺旋状ばねを含んでいる。これにより、シリンダの逆方向ＹＹ´から前記回転方向ＸＸ´への回転が防止される。断路器アクチュエータによって、モータが、例えば、電圧の遮断により励磁されないことが起こり得る。モータが非作動のこれらの状況では、閉鎖ばねがギアトレーンの歯付ホイールを逆方向、すなわち、後ろ向き、に回転させ始めることが起き得る。これはギアトレーンに結合された、例えば、閉鎖カムディスクのような構成要素、ギアトレーンの構成要素、及びモータそれ自体の構成要素を損傷させ得る。フリーホイール作動ばねに相補的な螺旋状コイルばねは、それ故に、逆方向に回転
する傾向がある限りの間は、ギアトレーンの運動を制止する。ギアトレーン用制止部材としてのコイルばねの使用は以下のような多数の利点を有する：
・構成要素の低ユニットコスト化；
・作動の精度；例えば、ギアトレーンの制止をする以前の巻回角度が１°の程度である。
・動作の高信頼性。

更に、制止部材を第２シリンダの周り、かつ、特に、制止部材をギアトレーンに通常の態様、かつ、モータに近接して配置する代わりに、２つのシリンダを担持する共通な支持シャフトの周りに配置することは以下のような更なる利点を提供する：
・ギアトレーンの作動時に衝突が最少化される：これに関して、単一の歯付ホイールは、時折、本発明の閉鎖ばねと制止コイルばねとの間に嵌合し得る。モータへの電力供給の中段、及び、これによる、モータの設置から生じる機械衝突はこのステージのみで減じられる；
・制止ばねとモータとの間に配置されているギアトレーンのこの部分の寸法の減少；この減少は伝導装置のこの部分におけるプラスチック材料の使用にまで及び得る。
・単一のモジュールにおける予備組立の可能性は２つのシリンダから成り、該モジュールの周りには、支持シャフト及び制止コイルばねと共に、フリーホイール機能を有する螺旋状コイルばねが巻回されている。
・この型式のばねの信頼性及び低コストは、非巻回部を閉鎖ばねの近くに置くことを可能にし、装備のコストへの影響を最少にする。

本発明のアクチュエータはモータ駆動型式、すなわち、カムディスクによって高電圧可動接点を駆動するモータを備える型式とし得る。

本発明は、上記に定義したようなアクチュエータを備える、回路遮断器又は接地断路器のような、高又は中電圧断路器を提供する。

最後に、本発明は、１００ミリセカンド（ｍｓ）未満の閉鎖時間を有する上記に定義したようなアクチュエータを備える、短絡生成能力(a pouvoir de fermeture sur court circuit)を有する接地断路器を提供する。

例示によってなされ、かつ、添付の図面を参照して説明された本発明の以下の詳細な説明から、本発明の更なる特徴及び利点はより明瞭になる。

本発明に従う高電圧回路遮断器用アクチュエータの斜視図である。 図１のアクチュエータにおけるフリーホイールカップリング装置の長手方向断面を示す図である。 図２の装置と同一ではあるが付加的な制止機能を有するカップリング装置の長手方向断面を示す図である。 コイルばねを案内する付加的な機能を有する本発明の断路器用アクチュエータのフリーホイールカップリング装置の長手方向断面図である。 図４の詳細を示す図である。

図１は、本発明による高電圧遮断器用のアクチュエータ１を斜視で示している。

アクチュエータ１は、破線で示された、本体１０を備えている。本体１内には、電気モータ２、ギアトレーン３、及び断路器の可動接点を閉鎖するための閉鎖ばね４が取り付けられている。

より詳細には、モータ２は、該モータ２が電力で付勢されたときに閉鎖ばね４に予荷重を加える（巻き上げる）目的のためにギアトレーン３に係合して取り付けられている。

他の実施形態では、モータ２は、閉鎖ばねを手で巻き上げるために手動操作ハンドルと交換し得る。

アクチュエータ１はギアトレーン３の駆動チェーンの一部であるフリーホイールカップリング装置５も備えている。装置５の機能は、予め巻き上げられた（予荷重を加えた）閉鎖ばね４の解放が断路器の可動接点を移動させるときに、モータ２及びギアトレーン３の上流部３１の回転を防止することである。

図示した実施形態では、ギアトレーン３は、下流部３０と、上流部３１と、を備えている。本願明細書における、“下流”及び“上流”との用語は、フリーホイールカップリング装置５に対する、及びモータ２から閉鎖ばね４へのトルクの伝動に関する、これら下流部及び上流部自身の位置に関するものとして理解されたい。

下流部３０は、これに応じて、本発明のフリーホイールカップリング装置５と閉鎖ばね４の間に配置されている。この下流部３０は、伝動シャフト３００を備えており、該伝動シャフトのピニオン３００ａは第１歯付ホイール３０１と噛合している。この第１歯付ホイールはギアトレーン３の最大直径のホイールである。スピゴット４０は、第１歯付ホイール３０１に固定されており、かつ、閉鎖ばね４の一端に固定されている。

上流部３１は、モータ２と本発明のフリーホイールカップリング装置５との間に配置されている。この上流部３１は、モータ２の出力シャフト２０と噛合している第２歯付ホイール３０２、これと共に、第２歯付ホイール３０２を担持するスピンドル３０２ａに固定された、図示しない、ピニオンと噛合している第３歯付ホイール３０３を備えている。

従って、本発明のフリーホイールカップリング装置５は、閉鎖ばね４を巻き上げるギアトレーン３の終端部に配置されている。要するに、単一の歯付ホイール３０１及びピニオン３００ａはフリーホイールカップリング装置５の下流で嵌合している。

図２は本発明のフリーホイールカップリング装置５を構成する装置の形態及び配置を詳細に示している。

装置５は、第３歯付ホイール３０３に固定されている第１シリンダ５０、シャフト３００に固定されている第２シリンダ５１、及び、共通な軸線ＡＡ上の第１シリンダ５０に隣接している、２つの隣接するシリンダ５０、５１上に位置し、及びこれら２つの隣接するシリンダに接触して位置している、隣接する巻回部５２０を具備している螺旋状ばね５２を備えている。螺旋状ばね５２の２つの自由端５２１と５２２はばねの巻回部と同じ曲率を有し、かつ、共通な軸線ＡＡ上で軸線方向に沿って係合している。

図示した実施形態では、シャフト３００及び第２シリンダ５１は一つの単一ブロック部材を構成し、そして、シャフト３００は第１シリンダ５０もまた担持している。第３歯付ホイール３０３によって構成される装置５の入力側、及び、ピニオン３００ａから成る装置５の出力側は、本願明細書に示した実施形態では、装置５の同じ軸線側、すなわち、２つの隣接するシリンダ５０と５１と同じ側に、両方が配置されている。

本願明細書に示した実施形態では、２つのシリンダ５０と５１のそれぞれの外径Ｄはばね５２が解放された状態における該ばね５２の内径よりも１％だけ大きい。ばね５２の長さＬは該ばね５２の内径に略等しい。

１つの有利な実施形態では、第２シリンダ５１の直径はばねが解放された状態における該ばねの内径よりも１％だけ大きいが、第１シリンダ５０の直径はまた第２シリンダ５１の直径よりも１％だけ大きい。結果的に、ばねは全ての動作状況の下で第１シリンダ５０と共に回転し、その結果、この場合、シリンダ５１のみを摩擦抵抗材料で作らなければならない。２つのシリンダが同じ直径から成るが、ばねが解放された状態における、該ばねの内径が該ばねが第１シリンダ５０と接触している領域において減じられている場合には同じ効果を得ることができる。伝動すべきトルクに応じて直径を異なるように選択することが最善である。

フリーホイールカップリング装置５の動作を以下に説明する。

モータ２と閉鎖ばね４を一緒に連結する動作のために、一緒に固定されている第３歯付ホイール３０３と第１シリンダ５０は、これらも一緒に固定されている第２シリンダ５１とピニオン３００ａより、ＸＸ´方向により早く回転する傾向がある。結果として得られる摩擦力はばね５２に正接する引張力を作り出し、この引張力が２つのシリンダ５０、５１の周りで巻回部５２０を半径方向に圧縮する。要するに、ばね５２の内径は小さくなり、ばね５２と、シリンダ５０、５１との間の半径方向の力は増大し、そして、歯付ホイール３０３とピニオン３００ａとの間の連結が達成される。何故なら、摩擦力は第２シリンダ５１が第１シリンダ５０によってばね５２を介して駆動されるように働くためである。

第１シリンダ５０がフリーホイールモードで動作するためには、一緒に固定されているピニオン３００ａと第２歯付シリンダ５１は、閉鎖ばねによって、一緒に固定されている歯付ホイール３０３と第１シリンダ５０よりＸＸ´方向により早く回転される傾向がある。結果として得られる摩擦力は巻回部５２０を開放させる。巻回部５２０は、従って、移動して２つのシリンダ５０、５１との接触から外れる。こうして、第１シリンダ５０は、残留しており、かつ、ピニオン３００ａから歯付ホイール３０３へ伝動される無視し得る摩擦トルクのみによって、第２シリンダ５１から連結解除される。

本発明によるアクチュエータの閉鎖動作の間に、ピニオン３００ａは歯付ホイール３０３の速度より速い速度で方向ＸＸ´に自由に回転する。従って、装置５はフリーホイールとして動作している。ピニオン３００ａはギアトレーン３の全てのホイールのうちの最大直径を有する歯付ホイール３０１を介して閉鎖ばね４によって制御される。従って、アクチュエータ１は、モータ２及びギアトレーン３の上流部３１において何れの加速も無しに迅速な閉鎖動作を遂行する。

一旦、閉鎖ばね４が下死点を通過して、最大直径を有する歯付ホイール３０１の速度をギアトレーン３の上流部３１の速度に略等しい速度まで落とすと、ピニオン３００ａはモータ２によって駆動される歯付ホイール３０３の速度より低い速度で回転する傾向がある。カップリング装置は、速度差が極めて小さく且つ最小の回転復帰角度を有するときには制止するようになる。

従って、装置５は、カップリングとして再び作動し、そして、歯付ホイール３０３はピニオン３００ａを再び駆動させ、このピニオン３００ａの駆動は閉鎖ばね４が再度巻き上げられることを可能にする。

こうしたフリーホイールカップリング装置５は、欧州特許第１４０８５２２号明細書によって教示されるような摩擦円錐を具備するフリーホイール装置と比較すると、最小量の軸線方向力を与える。これらの軸線方向力を吸収するためのボールスラストベアリングの使用はこれにより回避される。構成要素はより単純なものとなり、従って、より安価になる。

カップリング装置５の複数の部品を組み立てることは容易である。巻回部５２０を具備するばね５２は装置５の組立作業中に軽くグリースを塗られる。引き続いてグリースを塗ることは不要である。潤滑剤の偶発的な塗布、凝縮水の存在、あるいは、低温は装置５のフリーホイールカップリングを変更するものではない。

さらに、本発明のフリーホイールカップリング装置５の復帰角度は約１°に等しい。これは極めて精密な動作であり且つギアトレーン３上の力の衝突を最小化する。

図３は本発明のアクチュエータ１の相補的機能の実施形態を示している。制止機能である、この付加的な機能は、断路器用アクチュエータにおいて知られており、閉鎖ばね４に予荷重を加える方向とは逆の方向に望ましくない回転が生じた場合に、ギアトレーン３を制止することに存する。これに関して、例えば、電源回路が中断されるか、あるいは、ばねがハンドルを使用して手動で巻き上げられるように、モータ２に電圧が印加されなければ、閉鎖ばね４は、速力を落とし、それから、解放し得る、すなわち、自身の予荷重を加える動作中に、再び膨張し始める。このようにして速力を落とされた閉鎖ばね４は、極限状況では、ギアトレーン３を逆回転するように、すなわち、通常の動作で回転する方向ＸＸ´とは逆の方向ＹＹ´に回転するように、設定し始め得る。従って、制止機能は、逆方向ＹＹ´に回転が起きる傾向が少しでもある限りは、ギアトレーン３の回転を制止するように構成されている。

図３に示されている実施形態では、逆方向制止機能は第１シリンダ５０の固定シリンダ部分５００の周りに巻回される巻回部７０によって行われる。図３に示されている実施形態では、第１シリンダ５０及び固定シリンダ部分５００は一つの単一な（一体的な）ブロックコンポーネントを構成する。そして、このブロックコンポーネントに対して固定されている歯付ホイール３０３はこれら第１シリンダ５０と固定シリンダ部分５００の間に嵌合されている。換言すれば、ばね７は歯付ホイール３０３とピニオン３００ａとの間で軸線方向に沿って嵌合している。

ばね７は耳のような形状をした湾曲端部７００を具備しており、この湾曲端部は図示しないアクチュエータの固定部分に固定されている。ばね７は、解放状態で、円筒部分５００の外径より０．５％〜２％小さい内径を有しているのが好ましい。

閉鎖ばね４に予荷重を加える通常状態下における、回転の方向ＸＸ´と逆に回転する方向ＹＹ´では、ばね７の巻回部７０は半径方向外向きに開かれ、そして、その結果として得られる摩擦力はばね７とシリンダ部分５００を一緒に連結する：すなわち、シリンダ部分５００はこのように回転に対して制止される。この制止は極めて精密に行われ：すなわち、通常、方向ＹＹ´における復帰の逆角度は１°である。

図４に示されている実施形態では、所望しない振動を受ける巻回部５２０´を具備する螺旋状ばね５２´を回避するように付加的なガイドリング５３の差し込みがなされている。

従って、図４から理解し得るように、金属製ガイドリング５３は、ばね５２´の巻回部５２０´を包囲しており、半径方向に一定の距離５５を隔てて配置されている。この半径方向の距離５５は、ばねをシリンダ５１´と接する位置から該シリンダ５１´と接しない何れかの位置まで移動可能にするには十分大きい。しかしながら、この半径方向距離５５はばね５２´の振動の何れかの振幅を大幅に減じるには小さ過ぎる。従って、ばねが自身の解放位置にあるときには、例えば、この距離５５はばね５２´の巻回部５２０´の厚さｅの５％〜１０％の範囲にあり得る。この距離５５は解放状態のばねの内径の０．３％〜０．６％の範囲にもあり得る。

半径方向距離５５での取り付けはシリンダ５１´に少なくとも沿って、及びシリンダ５０´にも少なくとも沿って軸線方向に実施することができる。図４及び図４Ａでは、ガイドリングの形状はシリンダ５１´に全てが沿った半径方向距離を有するように軸線方向に配置されており、１つの巻回部５２０´のみが第１シリンダ５０´に沿って半径方向に離れている。ばね５２´の残りの長さに沿って、ガイドリング５３´は締り嵌めとして取り付けられている。より詳細には、ガイドリング５３は、ばね５２´及び第１シリンダ５０´内部の周りに締り嵌めとして取り付けられている。したがって、ばね５２´、ガイドリング５３、及び第１シリンダ５０´は一緒に回転するように拘束されている。締り嵌め構成は、第１シリンダ５０´の一部分に対応する長さＬ１に沿った小径のガイドリングを使用することによって、あるいは、第２シリンダ５１´の直径よりも大きな長さＬ２を越える直径を有する第１シリンダ５０´を使用することによって、達成することができる。

図４では、第１シリンダ５０´は、歯付ホイール３０３´に直に形成された溝の形態で作られている。ガイドリング５３はばねクリップ５４によって軸線方向に並進移動しないように制止されている。溝の形状はガイドリング５３を組み込むことを容易にするように円錐自由端部分をもまた具備している。ガイドリングは、同様に、組み込むことを容易にするように円錐形状から成る端部を供する。

本発明の範囲内で他の実施形態を考え得ることは言うまでもない。

制止目的のために所定位置に巻回された巻回部７０を具備する螺旋状ばね７は、本発明による断路器アクチュエータ用の特定のフリーホイールカップリング装置５に対する相補的な部分として供されてきた。しかしながら、例えば、欧州特許発明第１４０８５２２号明細書に記載の摩擦円錐のような、別のタイプのフリーホイールカップリング装置に相補的な制止部材として使用することも考え得る。

１ アクチュエータ
２ 電気モータ
３ ギアトレーン
４ 閉鎖ばね
５ フリーホイールカップリング装置
７ ばね
２０ 出力シャフト
３０ 下流部
３１ 上流部
４０ スピゴット
５０ 第１シリンダ
５０´ 第１シリンダ
５１ 第２シリンダ
５２ 螺旋状ばね
５２´ 螺旋状ばね
５３ 金属製ガイドリング
５４ ばねクリップ
５５ 距離
７０ 巻回部
３００ 伝動シャフト
３００ａ ピニオン
３０１ 歯付ホイール
３０２ 第２歯付ホイール
３０２ａ スピンドル
３０３ 第３歯付ホイール
５００ シリンダ部分
５２０ 巻回部
５２０´ 巻回部
５２１、５２２ 巻回部
７００ 湾曲端部
Ｌ ばねの長さ
Ｄ 第１シリンダ及び第２シリンダの内径
Ｌ１ 第１シリンダの一部分に対応する長さ
Ｌ２ 第２シリンダの直径よりも大きな長さ
ｅ 螺旋状ばねの厚さ

Claims (18)

1. 断路器用アクチュエータ（１）であって、
   駆動エネルギー源によって駆動されるように構成された第１部分（３０２、３１、３０３）と、
   前記断路器が動作している間に該断路器の可動接点を動作させるように構成された第２部分（３００ａ、３０１）と、
   前記アクチュエータの閉鎖ばね（４）に前記駆動エネルギーを伝動するように該アクチュエータの２つの前記第１及び第２部分（３０２、３１、３０３；３００ａ、３０１）を結合し、これにより、前記閉鎖ばねに予荷重を加え、かつ、予荷重を加えた前記閉鎖ばねからのトルクを前記可動接点に伝動するが前記アクチュエータ（１）の前記第１部分（３０２、３１、３０３）に伝動しないように該アクチュエータの２つの前記部分を切り離す、フリーホイールカップリング装置（５）と、
   を備える断路器用アクチュエータ（１）において、
   前記フリーホイールカップリング装置（５）が、
   前記第１部分（３０２、３１、３０３）に固定された第１シリンダ（５０）と、
   共通な軸線（ＡＡ）上で前記第１シリンダ（５０）に隣接した、前記第２部分（３０ａ、３０１）に固定された第２シリンダ（５１）と、
   前記共通な軸線上で軸線方向に沿って当接している、２つの隣接する前記シリンダ（５０、５１）の周りに巻回され、かつ、２つの該シリンダに接触している隣接した巻回部（５２０）を具備する螺旋状ばね（５２）と、を備え、
   前記第１シリンダ（５０）と前記第２シリンダ（５１）の間の連結は、
   前記第１シリンダ（５０）を一方向（ＸＸ´）且つ静止している前記第２シリンダ（５１）の速度より大きな速度で回転させるか又は前記一方向（ＸＸ´）の回転によって得られ、該回転は、前記第２シリンダが前記第１シリンダ（５０）の前記速度に到達するまで、前記第２シリンダ（５１）の周りで前記螺旋状ばねの前記巻回部の半径方向の収縮を生じさせ、
   前記第１シリンダ（５０）の前記フリーホイールカップリング装置（５）の動作は、
   前記第２シリンダ（５１）を前記一方向（ＸＸ´）に回転させることによってではあるが前記第１シリンダ（５０）の速度より大きな速度で回転させることによって得られ、該回転は、前記第１シリンダが自由に回転可能になるまで、前記第１シリンダ（５０）の周りで前記螺旋状ばねの前記巻回部の半径方向の膨張を生じさせる断路器用アクチュエータ（１）。
2. 前記第１シリンダ及び前記第２シリンダの前記回転方向（ＸＸ´）は連結動作及び自由動作において両者とも同じである、請求項１に記載のアクチュエータ（１）。
3. 前記第２部分（３００ａ）は前記第２シリンダ（５１）に固定されたシャフト（３００）を備え、２つの前記シリンダ（５０、５１）は前記シャフト（３００）によって担持されている、請求項２に記載のアクチュエータ（１）。
4. 前記第１部分は前記第１シリンダ（５０）に固定され、かつ、前記シャフト（３００）によって担持されている歯付ホイール（３０３）を備える、請求項３に記載のアクチュエータ（１）。
5. 前記第２部分は前記シャフト（３００）に固定されたピニオン（３００ａ）を備え、前記シャフトは、前記ピニオン（３００ａ）が回転するときに、前記アクチュエータの前記閉鎖ばね（４）に固定された更なる歯付ホイール（３０１）を直に駆動するように２つの前記シリンダ（５０、５１）を担持する、請求項３または請求項４に記載のアクチュエータ（１）。
6. 前記歯付ホイール（３０３）と前記ピニオン（３００ａ）が２つの前記シリンダ（５０、５１）と同じ軸線方向側に配置されている、請求項４と請求項５の記載との組み合わせによるアクチュエータ（１）。
7. 前記歯付ホイールと前記ピニオンが隣接する前記シリンダの両側に配置されている、請求項４と請求項５の記載との組み合わせによるアクチュエータ（１）。
8. 前記第１シリンダ（５０）及び前記第２シリンダ（５１）は同一内径（Ｄ）を有し、前記螺旋状ばね（５２）の解放された状態における該螺旋状ばねの内径は前記第１シリンダ（５０）と接触する該螺旋状ばねの領域において小さくなっている、請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載のアクチュエータ（１）。
9. 前記螺旋状ばねと前記第１シリンダ（５０）との接触領域における該螺旋状ばねの解放状態における内径は、前記第１シリンダ及び前記第２シリンダの外径の０．３％〜６％の範囲にある、請求項８に記載のアクチュエータ（１）。
10. 前記第１シリンダ（５０）の外径は前記第２シリンダの外径より、該外径の０．５％〜２％だけ小さく、前記解放状態における前記螺旋状ばね（５２）の内径は前記第２シリンダの外径より、該外径の０．３％〜６％だけ小さい、請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載のアクチュエータ（１）。
11. 前記第２シリンダ（５１´）に少なくとも沿って軸線方向に配置され、かつ、前記解放状態における前記螺旋状ばねの厚さｅの０．５倍未満の半径方向距離（５５）を隔てた巻回部（５２０´）を具備する前記螺旋状ばね（５２´）を包囲するガイドリング（５３）を備えている、請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載のアクチュエータ。
12. 前記半径方向距離（５５）が前記ばね（５２´）の前記巻回部（５２０´）の厚さの５％〜１０％の範囲にある、請求項１１に記載のアクチュエータ。
13. 前記螺旋状ばね（５２´）が前記ガイドリング（５３´）に締り嵌めとして取り付けられ、前記ガイドリング自体は前記第１シリンダ（５０´）に締り嵌めとして装着され、これらの締り嵌めは前記第１シリンダ（５０´）の軸線方向に沿った寸法の少なくとも一部（Ｌ１）に亘って実施されている、請求項１１または請求項１２に記載のアクチュエータ。
14. 前記螺旋状ばね（５２）の自由端（５２１、５２２）は該螺旋状ばねの前記巻回部(５２０)の曲率に倣う、請求項１から請求項１３までのいずれか１項に記載のアクチュエータ（１）。
15. 隣接した巻回部（７０）を具備する螺旋状ばね（７）を更に備え、該巻回部は前記第１シリンダ（５０）に固定された円筒状部分（５００）の周りに巻回され、前記アクチュエータの固定部分に固定される湾曲した端部（７００）を具備し、これにより、前記回転方向（ＸＸ´）に対する前記逆方向（ＹＹ´）への前記シリンダ（５００、５０）の回転が制止される、請求項１から請求項１４までのいずれか１項に記載のアクチュエータ（１）。
16. モータ（２）によって駆動され、かつ、請求項１から請求項１５までのいずれか１項に記載のアクチュエータに従って構成された、モータ駆動型のアクチュエータ（１）。
17. 請求項１から請求項１６までのいずれか１項に記載のアクチュエータ（１）を具備する、回路遮断器又は接地断路器のような高電圧又は中電圧断路器。
18. １００ｍｓ未満の閉鎖時間を有する、請求項１から請求項１６までのいずれか１項に記載のアクチュエータを具備する、短絡部作成能力を具備する接地電力断路器。

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