JP4374804B2 - 回路遮断器の遮断機構 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、配線用遮断器や漏電遮断器などの回路遮断器の遮断機構に関し、特に可動接触子の閉成状態においてトグルリンクを鎖錠するラッチと、このラッチを係止するラッチ受けとの係合面の構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記回路遮断器の遮断機構は一般に、回動自在に支持されたラッチと、回動自在に支持され常時は前記ラッチを係止してその回動を阻止するラッチ受けとを備え、前記ラッチは可動接触子の閉成状態においてトグルリンクを鎖錠して遮断スプリングを蓄勢状態に維持するとともに、異常時に引外し装置が動作して前記ラッチ受けが回転駆動されると前記係止を外されて回動し、前記トグルリンクの鎖錠を解いて前記遮断スプリングの蓄勢力により前記可動接触子を開離させるように構成されている。
【０００３】
図２はこの種の遮断機構の一例を示す側面図、図３は図２のIII−IIIに沿う断面図である。図３において、回路遮断器の各相電路には前後一対の固定接触子１及び２と、その間を橋絡する可動接触子３とからなる電流遮断部を備えている。可動接触子３は絶縁物からなる各極一体の可動接触子ホルダ４に保持され、図示しないケースとの間に挿入された圧縮コイルばねからなる接触スプリング５により固定接触子１，２に押圧されている。可動接触子３は、捩りばねからなる遮断スプリング６の蓄勢力を受けて図３の時計方向に回転駆動される遮断レバー７で、２点鎖線で示すように押し下げられることにより固定接触子１，２から開離して電流遮断するが、図示閉成状態では遮断レバー７は図示実線位置に拘束され、遮断スプリング６は蓄勢状態に維持されている。
【０００４】
図２及び図３において、図示遮断機構は、左右にサイドプレート８ａ（図３）を有するフレーム８に機構部品が支持されてユニット化されている（図２では手前側のサイドプレート８ａは除かれている。）。フレーム８には、蝶形の操作ハンドル９がハンドル軸１０を介して回動可能に支持され、またこのハンドル軸１０にはラッチ１１が回動自在に連結支持されている。ラッチ１１は先端のＬ曲げ部１１ａを除いて左右に側板を有する二股状で、操作ハンドル９を両側から挟んでいる。一方、操作ハンドル９には上リンク１２の上端が連結軸１３を介して連結され、上リンク１２の下端には下リンク１４の上端がコ字形ピン１５の一端を介して連結されている。上リンク１２及び下リンク１４はいずれも左右に側板を有し、上リンク１２は操作ハンドルを両側から挟み、下リンク１４は上リンク１２を両側から挟んでいる。コ字形ピン１５は他端がラッチ１１に架けられ、上リンク１２及び下リンク１４をラッチ１１に対して拘束している。上リンク１２と下リンク１４とは、トグルリンクを構成している。
【０００５】
下リンク１４の下端には伝動ピン１６が装着され、この伝動ピン１６の両端はフレーム側板８ａにあけられた長穴１７に滑動自在に挿入・案内されている。そして、この伝動ピン１６とクロスするように、遮断レバー７にもう一方の伝動ピン１８が装着されている。すなわち、遮断レバー７は一対あり、それらは両端が図示しないケースに回動自在に支持された開閉軸１９に間隔を介して結合され、この遮断レバー７，７間に渡るように伝動ピン１８が装着されている。開閉軸１９には両端から一対の遮断スプリング６，６がそれぞれ嵌め込まれ、その一端は伝動ピン１８に係合され、他端はフレーム８に係合されている。しかして、遮断スプリング６は捩られて蓄勢状態にあり、遮断レバー６を図３の時計方向に回動させようとして、伝動ピン１８から伝動ピン１６に対して、図２に示すように押上げ力Ｐを作用させている。
【０００６】
上記力Ｐにより下リンク１４の伝動ピン１６は長穴１７に沿って上方に移動しようとし、その結果として下リンク１４は伝動ピン１６を支点に図２の反時計方向に回動しようとするが、上端がコ字形ピン１５で拘束されているため動けず、図示姿勢を保っている。同時に、ラッチ１１には下リンク１４から、コ字形ピン１５を介して引張力Ｑが作用する。そのため、ラッチ１１はハンドル軸１０を支点に図２の時計方向に回動しようとするが、ラッチ受け２０に係止されて図示姿勢に保持されている。ラッチ受け２０は、上下に延びる板体の略中間に左右一対の腕２０ａが折り曲げ形成され、かつこの腕２０ａの近傍で板体部分に方形の窓穴があけられた形状で、腕２０ａを貫通する支持軸２１を介してフレーム８に回動自在に支持され、窓穴の下縁の係合面２０ｂがラッチ１１の係合面１１ｂと係合し、ラッチ１１が回動しないように係止している。このラッチ受け２０は、ラッチ１１から力を受け、図２の時計方向に回動しようとするが、左右に突出する舌片２０ｃがフレーム側板８ａの切欠端縁に当接して回動を阻止され、図示直立姿勢に保持されている。なお、ラッチ受け２０の下端部とフレーム８との間には、圧縮コイルばねからなる復帰スプリング２２が挿入され、ラッチ受け２０は図２の時計方向に付勢されている。
【０００７】
上記遮断機構において、回路遮断器を流れる電流が過電流状態になると、ラッチ受け２０は図示しない過電流引外し装置から、図２に示すように引外し操作力Ｒを受け、破線位置まで反時計方向に回動する。これにより、ラッチ１１は係止が解かれ、時計方向に回動可能になる。その結果として、トグルリンク１２，１４はく字状に崩れ、遮断レバー７は遮断スプリング６の蓄勢力により図３の時計方向に回転駆動される。この遮断レバー７は可動接触子ホルダ４を介して可動接触子３を押し下げ、これを固定接触子１，２から開離させて電流を遮断する。
【０００８】
図４は、このような遮断機構におけるラッチ１１とラッチ受け２０の従来の係合部を拡大して示す縦断面図である。図４において、ラッチ１１はその係合面１１ｂがラッチ受け２０の係合面２０ｂに係合しているが、係合面１１ｂ及び２０ｂはいずれも平坦面で、それらは例えばＳ点で接触しているとすると、Ｓ点ではラッチ１１に作用する力Ｑ（図２）に基づいて、ラッチ１１からラッチ受け２０に対して係合力Ｔが作用する。
【０００９】
さて、上述した過電流発生時において、ラッチ受け２０を反時計方向に回転駆動するための引外し動作荷重は、係合面１１ｂを係合面２０ｂから滑り落とす際の摺動摩擦負荷、ラッチ受け２０と支持軸２１との間に作用する摩擦負荷、復帰スプリング２２の抗力及び係合面２０ｂに作用する係合力Ｔにより時計方向に生じる回転モーメントＭ（図４）の４種類に分けられる。回転モーメントＭは、支持軸２１の軸心から係合力Ｔの作用線までの腕の長さをｒとすると、Ｍ＝ｒＴとなる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の遮断機構において、機構部品の部品精度や組立精度によりラッチ１１とラッチ受け２０との係合点が、図４において例えばＳからＳ'に変化し、それに伴ない腕の長さもΔrだけ変化すると、回転負荷Ｍは（ｒ＋Δr）Ｔに変化する。つまり、係合点Ｓの位置変化が、そのまま回転負荷Ｍに影響する。そのため、従来はラッチ受け２０の動作荷重が遮断機構の部品精度や組立精度の影響を受けやすく、従って引外し動作特性にバラツキが生じやすいという問題があった。なお、係合点Ｓの位置が変化すると、厳密には係合力Ｔも変化するが、ラッチ１１を支持するハンドル軸１０から係合力Ｔの作用線までの腕の長さｍ（図２）は係合点Ｓの位置変化に比べて十分に大きいので、係合力Ｔ自体の変化は無視できる。
【００１１】
一方、定格電流の増加により遮断スプリング６のばね定数が大きくなり、それに応じて係合力Ｔも増大する。従って、同じラッチ１１及びラッチ受け２０を大型機種に使用する場合、係合面１１ｂ,２０ｂは大きな摩擦力により磨耗が増大し、引外し動作特性の経年変化が大きくなる。
この発明は上記した問題点に鑑みてなされたもので、その課題は、ラッチとラッチ受けとの係合点の変化と係合面の磨耗を抑え、長期間に渡って安定した動作特性を得ることにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、この発明は、回動自在に支持されたラッチと、回動自在に支持され常時は前記ラッチを係止してその回動を阻止するラッチ受けとを備え、前記ラッチは可動接触子の閉成状態においてトグルリンクを鎖錠して遮断スプリングを蓄勢状態に維持するとともに、異常時に引外し装置が動作して前記ラッチ受けが回転駆動されると前記係止を外されて回動し、前記トグルリンクの鎖錠を解いて前記遮断スプリングの蓄勢力により前記可動接触子を開離させる回路遮断器の遮断機構において、前記ラッチの前記ラッチ受けとの係合面を凸円弧面とし、この凸円弧面と係合する前記ラッチ受けの係合面を前記凸円弧面よりも曲率半径の大きい凹円弧面とするとともに、前記凹円弧面の曲率中心を前記ラッチ受けの回動支持軸の軸心と一致させたことを特徴とするものである（請求項１）。
このような手段によれば、ラッチからラッチ受けに作用する力Ｔの作用線は、係合点Ｓの位置に関わらず常に凹円弧面の曲率中心を通り、前記凹円弧面の曲率中心を前記ラッチ受けの回動支持軸の軸心と一致させているため、係合点Ｓの位置の変化による腕の長さｒ（図４）の変化は最小限に抑えられ、力Ｔの作用線は前記回動支持軸の軸心を通ることになり、腕の長さｒは０になることから、係合点Ｓの位置の変化による腕の長さｒの変化も０になる。
【００１３】
請求項１において、前記ラッチ及びラッチ受けの係合面は、表層の低摩擦層及びその下層の硬化層からなる表面処理層を有するため、大型機種においても係合面の磨耗が少なく、長期間安定した動作特性が維持される（請求項２）。
前記低摩擦層はニッケルめっき層からなり、前記硬化層は浸炭層からなるものとするのがよい（請求項３）。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明の実施の形態を示すもので、ラッチとラッチ受けとの係合部の縦断面図である。図１において、従来構成と相違するのは、ラッチ１１のラッチ受け２０との係合面１１ｂが凸円弧面に形成され、この凸円弧面１１ｂと係合するラッチ受け２０の係合面２０ｂは凸円弧面１１ｂより曲率半径の大きい凹円弧面に形成されている点である。しかも、図１では、凹円弧面２０ｂの曲率中心Ｘはラッチ受け２０の回動支持軸２１の軸心Ｙと一致している（Ｙ＝Ｘ）。そこで、図１においては、図示の通り係合力Ｔの作用線は支持軸の軸心Ｙを通り（ｒ＝０）、係合力Ｔに基づくラッチ受け２０に対する回転負荷Ｍが生じない。従って、係止点ＳがＳ'に変化しても回転負荷Ｍは常に０である。
【００１５】
一方、図１において、ラッチ受け２０の係合面２０ｂに、表層の低摩擦層α及びその下層の硬化層βからなる表面処理層が形成されている。ここで、ラッチ受け２０の母材γは、例えば冷延鋼鈑（SPCC）が用いられ、その係合面２０ｂはまず浸炭焼入れにより硬化層βが形成された後、その表面にニッケルめっきが施されて、低摩擦層αが形成されている。低摩擦層αは係合面１１ｂが係合面２０ｂから滑り落ちる際の摩擦を減らし、引外し動作荷重を軽減するとともに係合面２０ｂの磨耗寿命を延長させる。また、硬化層βは係合力Ｔによる係合面２０ｂの変形を防止する。すなわち、このような表面処理層α,、βにより係合面２０ｂの摩擦が低減するとともに強度が向上し、ラッチ受け２０が大型機種に共用された場合にも低荷重かつ長寿命の引外し特性を得ることができる。表面処理層α、βはラッチ１１の係合面１１ｂにも形成することが可能である。
【００１６】
【発明の効果】
以上の通り、この発明によれば、部品精度や組立精度によりラッチとラッチ受けとの係合点の位置がばらついても、ラッチからラッチ受けに作用する係合力に基づく回転負荷の大きさにほとんど影響がなくなるとともに、大型機種においても係合面の磨耗や変形が抑えられ、長期間安定した引外し特性を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態を示す遮断機構の要部縦断面図である。
【図２】 従来の遮断機構を示す側面図である。
【図３】 図２のIII−III線に沿う断面図である。
【図４】 図２の要部縦断面図である。
【符号の説明】
１１ ラッチ
１１ｂ 係合面
２０ ラッチ受け
２０ｂ 係合面
２１ 支持軸

Claims (3)

1. 回動自在に支持されたラッチと、回動自在に支持され常時は前記ラッチを係止してその回動を阻止するラッチ受けとを備え、前記ラッチは可動接触子の閉成状態においてトグルリンクを鎖錠して遮断スプリングを蓄勢状態に維持するとともに、異常時に引外し装置が動作して前記ラッチ受けが回転駆動されると前記係止を外されて回動し、前記トグルリンクの鎖錠を解いて前記遮断スプリングの蓄勢力により前記可動接触子を開離させる回路遮断器の遮断機構において、
   前記ラッチの前記ラッチ受けとの係合面を凸円弧面とし、この凸円弧面と係合する前記ラッチ受けの係合面を前記凸円弧面よりも曲率半径の大きい凹円弧面とするとともに、前記凹円弧面の曲率中心を前記ラッチ受けの回動支持軸の軸心と一致させたことを特徴とする回路遮断器の遮断機構。
2. 前記ラッチ及びラッチ受けの各々の係合面の双方又はいずれか一方に、表層の低摩擦層及びその下層の硬化層からなる表面処理層を形成したことを特徴とする請求項１に記載の回路遮断器の遮断機構。
3. 前記低摩擦層はニッケルめっき層からなり、前記硬化層は浸炭層からなることを特徴とする請求項２記載の回路遮断器の遮断機構。

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