JP6647303B2 - 電気スイッチング装置およびそのための極軸キャッチアセンブリ - Google Patents

Description

関連出願の参照
本出願は、参照によって本明細書に組み込まれる、２０１４年１２月４出願の米国特許出願番号第１４／５６０，１９１号の優先権および利益を主張するものである。

開示された概念は、電気スイッチング装置に関し、より具体的には、たとえば、回路遮断器などの電気的スイッチング装置に関する。開示した概念は、また、回路遮断器用ポール軸キャッチアセンブリに関する。

回路遮断器などの電気スイッチング装置は、たとえば、電流の過負荷、短絡、異常電圧および他の故障状態などの電気的な故障状態から電気システムを保護する。通常、回路遮断器は、故障状態に応答して電気システムの導体を通る電流の流れを遮断する電気的接点アセンブリを開く作動機構を含む。

いくつかのモールドケース回路遮断器は、たとえば、２つの部分、つまり、第１の半分の部分または前部（たとえば、成形カバー）、および第２の半分の部分または後部（たとえば、成形ベース）を有する成形されたハウジングを採用している。このような回路遮断器の作動機構は、しばしば、ハウジングの前部に装着され、通常、一方の端部で、成形されたハウジングの外部からアクセス可能であり、他方の端で、枢動可能な極軸に結合される操作ハンドルおよび／または、ボタン（単数または複数）を含む。極軸は、比較的高い電流の遮断に応答してリバウンドする（たとえば、後退方向に回転する）傾向がある。このようなリバウンドを防止することが望ましい。しかし、このようリバウンドを防ぐための適切な機構を組み込むためにいくつかの固有の設計課題がある。たとえば、いくつかのモールドケース回路遮断器において、極軸の近くに使用可能なスペースは非常に少ない。

したがって、電気スイッチング装置、およびそのための極軸キャッチアセンブリにおいては、改善の余地がある。

これらのニーズおよびその他のニーズは、回路遮断器などの電気スイッチング装置のための極軸キャッチアセンブリを対象とする開示された概念の実施形態によって満たされる。

開示された概念の１つの態様として、極軸キャッチアセンブリが、電気スイッチング装置に対して設けられる。電気装置は、ハウジングと、ハウジングに囲まれ分離可能接点と、分離可能接点を開閉するための作動機構とを含む。作動機構は、ハウジングに枢動可能に結合されたと極軸と、極軸に結合されたヨークアセンブリとを含む。極軸キャッチアセンブリは、ヨークアセンブリと協働するように構成されたキャッチアームであって、キャッチアームがヨークアセンブリと係合し、ヨークアセンブリおよび極軸の動きを制限する係合位置、およびキャッチアームがヨークアセンブリを係合解除する非係合位置の間で動くキャッチアームと、キャッチアームを非係合位置に向かって付勢する付勢要素と、キャッチアームと協働するトリガーであって、ヨークアセンブリの動きをキャッチアームの動きに変換するために構成されるトリガーとを含む。

開示された概念の別の態様として、電気スイッチング装置は、ハウジングと、ハウジングに囲まれた分離可能接点と、分離可能接点を開閉する作動機構であって、前記ハウジングに枢動可能に結合された極軸と、極軸に結合されたヨークアセンブリとを含む、作動機構と、極軸キャッチアセンブリであって、ヨークアセンブリと協働するキャッチアームであって、キャッチアームがヨークアセンブリと係合してヨークアセンブリおよび極軸との動きを制限する係合位置、およびキャッチアームがヨークアセンブリを係合解除する非係合位置の間で動くキャッチアームと、キャッチアームを非係合位置に向けて付勢する付勢要素と、キャッチアームと協働するトリガーであって、ヨークアセンブリの動きをキャッチアームの動きに変換するために構成されるトリガーとを含む、極軸キャッチアセンブリとを含む。

開示された概念の完全な理解は、添付の図面と併せて読むと、好ましい実施形態の以下の説明から得ることができる。
図１は、開示された概念の実施形態による、回路遮断器とそのための極軸キャッチアセンブリの部分分解等角図である。 図２は、閉および放電位置で示される、図１の回路遮断器と極軸キャッチアセンブリの組み立て等角図である。 図３Ａは図２の回路遮断器とそのための極軸キャッチアセンブリの一部の拡大等角図である。 図３Ｂは、図３Ａの回路遮断器と極軸キャッチアセンブリの一部の拡大等角図であり、開でありおよび放電する回路遮断器に対応する極軸キャッチアセンブリを表示するように変更される。 図４は、閉位置で示される、図２の回路遮断器とそのための極軸キャッチアセンブリの側部立面図である。 図５は、部分開位置で示される、図４の回路遮断器とそのための極軸キャッチアセンブリの側部立面図である。 図６は、開位置で示される、図５の回路遮断器とそのための極軸キャッチアセンブリの側部立面図である。 図７は、キャッチアームが係合位置に配置される開位置で示される、図６の回路遮断器とそのための極軸キャッチアセンブリの側部立面図である。 図８は、キャッチアームがヨークアセンブリの動きを制限する開放位置で示される、図７の回路遮断器とそのための極軸キャッチアセンブリの側部立面図である。

説明のために、低電圧モールドケース回路遮断器に適用される場合について、開示された概念の実施形態が示され、記載される。ただし、低電圧モールドケース回路遮断器以外および低電圧電気スイッチング装置以外の多種多様な電気スイッチング装置（たとえば、回路スイッチングデバイスおよびコンタクタ、モータスタータ、モータコントローラおよび他の負荷コントローラなどの他の消弧装置であるが、これらに限定されない。）に適用可能であることは明らかである。

本明細書で使用される、たとえば、左、右、前、後、上部、底部およびその派生物などの、方向を示す語句は、図面に示される要素の向きに関連し、明示されないかぎり、特許請求の範囲を限定するものではない。

本明細書で使用されるように、用語「ヨーク」および「ヨークアセンブリ」は、それぞれ、任意の既知のまたは適切な構成要素またはアセンブリを示すが、それらは、たとえば、所望のとおり、電気スイッチング装置の分離可能な電気的接点を開き、閉じ、またはトリップオープンするために、電気スイッチング装置の極軸の動きを容易にするように構成される。

本明細書で使用されるように、用語「締結具」および「締結具アセンブリ」は、２つの以上の構成要素を一緒に、接続、締結、固定または締め付けするために用いられ、リベット、ピン、ネジ、ボルト、ボルト、およびボルト、ワッシャ、ナットの適切な組み合わせ（たとえば、ロックナットであるがこれに限定されない）を含む、任意の既知のまたは適切な要素（単数または複数）を示す。

本明細書で使用されるように、２つ以上の部分が一緒に「結合」されるという記述は、部分が互いに直接接合されるか、または１つまたは複数の中間部分を介して接合されることを意味する。

本明細書で使用される場合、「数」という用語は、１つ、または１つより大きい任意の整数の量（すなわち、複数）を意味する。

図１および図２は、たとえば、低電圧回路遮断器２、およびそのための極軸キャッチアセンブリ１００（図１に分解図で示す）などの、電気スイッチング装置を示す。回路遮断器２は、ハウジング４と、ハウジング４によって囲まれた分離可能接点（たとえば、図４〜８に示す静止接点６と可動接点８）と分離可能接点６および８を開閉するための作動機構１０とを含む。作動機構１０は、ハウジング４に枢動可能に結合される極軸１２と極軸１２（図４〜８に最適に示されている）に結合されるヨークアセンブリ２００とを含む。

極軸１２およびそれに結合されたヨークアセンブリ２００は、閉となる分離可能接点６および８（図４）に対応する第１位置（図２および図４）と、開となる分離可能接点６および８に対応する第２位置（図５〜８）との間で可動可能である。図１の分解図に最適に示されるように、ヨークアセンブリ２００は、極軸１２およびトグルアセンブリ２０（図４〜８）を介して間接的に分離可能接点６および８（図４〜８）に結合される第１端部２０２と、第１端部２０２に対向して遠位に配置される第２端部２０４とを含む。第１側部２０６は、第１端部２０２から第２端部２０４に向かって延在し、第２側部２０８は、第１側部２０６の反対側部に配置される。突起部２１０は、第１側部２０６から突出しており、第１縁部２１２と第２縁部２１４を含む。本明細書に示され、説明されるヨークアセンブリ２００は、さらに、第２端部２０４に、またはその周りに配置されるバネ座２２０を含む。しかしながら、ヨークアセンブリ２００と個々の構成要素（たとえば、側部２０６および２０８、バネ座２２０であるがこれらに限定されない）は開示された概念の範囲から逸脱することなく、任意の既知または適切な別の構成（図示せず）を含むことができることが理解されるであろう。

図１および図２、そしてまた図３Ａおよび図３Ｂを続けて参照して、例示の極軸キャッチアセンブリ１００は、キャッチアーム１０２を含むことが理解されるであろう。本明細書でより詳細に説明するように、キャッチアーム１０２は、ヨークアセンブリ２００と協働するように構成される。具体的には、キャッチアーム１０２は、キャッチアーム１０２がヨークアセンブリ２００と係合して、ヨークアセンブリ２００およびそれに結合された極軸１２の動きを制限する、たとえば図７および図８に示される係合位置、およびキャッチアーム１０２がヨークアセンブリ２００を係合解除し、それによってヨークアセンブリ２００および極軸１２の動きを可能にする、図２、図３Ａ、図３Ｂおよび図４〜６に示される、非係合位置の間で、稼働可能である。付勢要素は本明細書に示し、説明した例ではトーションバネ１４０であるが、キャッチアーム１０２を非係合位置に向かって付勢する。（図２〜６）。トリガー１８０は、キャッチアーム１０２の動作中に所望の動きを達成するために、キャッチアーム１０２とヨークアセンブリ２００と協働する。換言すれば、我々が図４〜８に関して、本明細書でより詳細に説明したように、トリガー１８０は、ヨークアセンブリ２００の動きをキャッチアーム１０２の動きに変換するように構成される。

図１で最適に示されているように、例示の極軸キャッチアセンブリ１００のキャッチアーム１０２は、装着部１０４と、装着部１０４と対向して遠位に配置されるキャッチ部１０６とを含む。装着部１０４は、ヨークアセンブリ２００、特に、前述のバネ座２２０のピボット部２３０に枢動可能に結合される。ただし、開示された概念の範囲から逸脱することなく、任意の既知または適切な代替方法（図示せず）に取り付けることができることが理解されるであろう。たとえば、図３Ａおよび図３Ｂの拡大図に示すように、前述のトリガー１８０がキャッチ部１０６と係合し、キャッチアーム１０２を係合位置（図７および８）に向かって動かす。キャッチアーム１０２は、お互いに対向して離間配置される第１および第２平面部材１０８および１１０を含む。クロス部材は、キャッチアーム１０２のキャッチ部１０６で、またはその周りに第１および第２平面部材１０８および１１０との間に延在する。本明細書に示され、説明される例では、キャッチアーム１０２は、キャッチピン１１２である。したがって、ヨークアセンブリ２００とトリガー１８０の部分は、キャッチアーム１０２内に延在することが理解されるであろう。つまり、それらは、第１および第２の対向する平面部材１０８および１１０の間に延在する。（たとえば、図３Ａおよび３Ｂの想像線図で示され、第１平面部材２０８の後ろに示される、ヨークアセンブリ側部２０６の突起部２１０と、トリガー１８０のトリガー部１８４を参照のこと）

トリガー１８０は、好ましくは、作動部１８２とトリガー部１８４を含む。作動部１８２は、ヨークアセンブリ２００（たとえば、図５および図６を参照のこと）の第１側部２０６から延在する、突起部２１０の第１端部２１２と係合するように構成される。具体的には、極軸１２が枢動する（たとえば、図６で矢印３００の方向に反時計回りに回転する）ときの動作において、ヨークアセンブリが移動し（たとえば、図６で、矢印４００の方向に左に）、そのことで、ヨークアセンブリ突起部２１０の第１端部２１２が、トリガー１８０の作動部１８２と係合する。それに応答して、トリガー１８０はピボット部材１８６の周りを枢動し（たとえば、図６で、矢印５００の方向に反時計回りに回転する）、トリガー１８０のトリガー部１８４をキャッチアーム１０２のキャッチピン１１２に係合させ、キャッチアーム１０２を枢動させる（たとえば、図６で、矢印６００の方向に時計回りに回転する）。換言すれば、図３Ａおよび図３Ｂに最適に示すように、トリガー部１８４は、第１および第２平面部材１０８および１１０の間に延在して、キャッチピン１１２と係合し、キャッチアーム１０２を図７および図８の係合位置に向かって枢動させる（たとえば、図６で、矢印６００の方向に時計回りに回転する）。このような係合位置（図７および図８参照）では、キャッチピン１１２は、ヨークアセンブリ突起部２１０の第２端部２１４と協働するように配置され、それによって、ヨークアセンブリ２００、特に極軸１２が、望ましくなくリバウンドする（たとえば、図７および図８で時計回りに回転する）のを防止する。具体的には、図８に示すように、突起部２１０、特にその第２端部２１４は、そのような望ましくないリバウンド運動を制限する（たとえば、防止する）ために、キャッチアーム１０２の第１および第２平面部材１０８および１１０の間にキャッチアーム１０２のキャッチピン１１２と係合している。

例示の極軸キャッチアセンブリ１００のこのような動作はさらに、図４〜８のシーケンシャル図を参照して理解されるであろう。ここでは、回路遮断器ハウジング４は、動作中に内部構成要素の様々な位置を示すために想像線図に示される。より具体的には、比較的高い電流の遮断中に起動したときキャッチアーム１０２の慣性は、トーションバネ１４０のバイアスに打ち勝ち、ヨークアセンブリ２００がキャッチアーム１０２と接触している距離を超えて動く。このオーバートラベルは、高い電流（より速い開速度）で発生し、係合位置にキャッチアーム１０２を動かす（すなわち、位置決めする）。係合位置で、図８に示すように、キャッチアーム１０２は、リバウンドを捉えるのに十分な長さのままである。次に、リバウンドエネルギーが消散した直後に、トーションバネ１４０が直ちにキャッチアセンブリ１００をリセットし、それによって回路遮断器２が再び閉じることができる。

再び図１、また、図２〜８を参照し、キャッチアーム１０２の第１および第２平面部材１０８および１１０は、それぞれ、貫通孔１３０および１３２を含むことが理解されるであろう。前述のバネ座２２０のピボット部２３０は、貫通孔１３０と１３２およびトーションバネ１４０のコイル１４２を貫通して延在する（図４〜８に最適に示されている）。トーションバネ１４０の第１脚部１４４は、そのバネ開口部１２０で、またはその周りに第１平面部材１０８と係合し、トーションバネ１４０の第２脚部１４６は、回路遮断器ハウジング４の一部と係合する。したがって、トーションバネ１４０がキャッチアーム１０２の前述のバイアスを図４〜６の非係合位置に向かって提供することが理解されるであろう。

図１〜３Ｂに示すように、本明細書に示し説明した例では、キャッチアーム１０２は、さらに、締結アセンブリ１３４を含む。具体的には、図１に最適に示すように、締結具アセンブリ１３４は、ボルト１３６およびワッシャ１３８を含む。ボルト１３６は、ワッシャ１３８およびトーションバネ１４０のコイル１４２を通って延在し、キャッチアーム１０２をバネ座２２０に固定する（たとえば、締め付ける）。

したがって、開示された概念の極軸キャッチアセンブリ１００は、たとえば、回路遮断器が比較的高い電流の遮断の結果として開いた（たとえば、図５〜８を参照）後に、極軸１２の望ましくないリバウンドに抵抗するための効果的な機構を提供することが理解されるであろう。極軸キャッチアセンブリ１００は、ヨークアセンブリ２００の動きをキャッチアーム１０２の所望の対応する運動に変換するようユニークなキャッチアーム１０２およびトリガー１８０の配置を使用して効果的にこの目的を達成する。したがって、極軸１２に近接した非常に限定された空間にもかかわらず、開示された極軸キャッチアセンブリ１００は、効果的に極軸１２の望ましくないまたは意図しない回転（たとえば、リバウンド）に抵抗する。

開示された概念の具体的な実施形態について詳細に説明してきたが、当業者は、これらの詳細の種々の変更および代替は、本開示の全体の教示に照らして発展させることができることを、理解するであろう。したがって、開示した個々の形態は、単に説明のためのものであり、添付のクレームの全範囲と、それらの任意および全ての同等のものとが与えられる、本発明の概念の範囲を限定するものではない。

Claims (11)

1. 電気スイッチング装置（２）のための極軸キャッチアセンブリ（１００）であって、
   前記電気スイッチング装置（２）は、ハウジング（４）と、前記ハウジング（４）によって囲まれた分離可能接点（６および８）と、前記分離可能接点（６および８）を開閉するための作動機構（１０）とを含み、前記作動機構（１０）は、前記ハウジング（４）に枢動可能に結合された極軸（１２）と、前記極軸（１２）に結合されたヨークアセンブリ（２００）とを含み、
   前記ヨークアセンブリ（２００）と協働するように構成されるキャッチアーム（１０２）であって、キャッチアーム（１０２）が前記ヨークアセンブリ（２００）と係合して前記ヨークアセンブリ（２００）および前記極軸（１２）の動きを制限する係合位置、およびキャッチアーム（１０２）が前記ヨークアセンブリ（２００）を係合解除する非係合位置の間を動く、キャッチアーム（１０２）と、
   前記キャッチアーム（１０２）を前記非係合位置に向けて付勢する付勢要素（１４０）と、
   前記キャッチアーム（１０２）と協働するトリガー（１８０）であって、前記ヨークアセンブリ（２００）の動きを前記キャッチアーム（１０２）の動きに変換するように構成される、トリガー（１８０）とを含む
   極軸キャッチアセンブリ（１００）。
2. 前記キャッチアーム（１０２）は、装着部（１０４）と、前記装着部（１０４）に対向して遠位に配置されるキャッチ部（１０６）とを含み、前記キャッチアーム（１０２）は、前記ヨークアセンブリ（２００）に対して前記装着部（１０４）の周りに枢動するように構成され、前記トリガー（１８０）は、前記キャッチ部（１０６）と係合して前記キャッチアーム（１０２）を前記係合位置に向かって動かす、請求項１に記載の極軸キャッチアセンブリ（１００）。
3. 前記キャッチアーム（１０２）は、さらに、第１平面部材（１０８）と、第２平面部材（１１０）と、クロス部材（１１２）とを含み、前記第２平面部材（１１０）は、前記第１平面部材（１０８）に対向して離間配置され、前記クロス部材（１１２）は、前記キャッチ部（１０６）で、またはその周りで前記第１平面部材（１０８）と前記第２平面部材（１１０）との間に延在する、請求項２に記載の極軸キャッチアセンブリ（１００）。
4. 前記トリガー（１８０）は、作動部（１８２）と、トリガー部（１８４）とを含み、前記作動部（１８２）は、前記ヨークアセンブリ（２００）と協働して、前記トリガー（１８０）を枢動させるように構成され、前記トリガー部（１８４）は、前記第１平面部材（１０８）および前記第２平面部材（１１０）との間に延在し、前記トリガー（１８０）を枢動させる前記ヨークアセンブリ（２００）に応答して、前記トリガー部（１８４）は、前記クロス部材（１１２）と係合し、前記キャッチアーム（１０２）を前記係合位置に向かって枢動させる、請求項３に記載の極軸キャッチアセンブリ（１００）。
5. 前記トリガー（１８０）は、さらに、前記トリガー（１８０）を前記ハウジング（４）に枢動可能に結合するように構成されたピボット部材（１８６）を含む、請求項４に記載の極軸キャッチアセンブリ（１００）。
6. 前記ヨークアセンブリ（２００）は、前記極軸（１２）に結合された第１端部（２０２）と、前記第１端部（２０２）に対向して遠位に配置される第２端部（２０４）と、第１側部（２０６）と、前記第１側部（２０６）に対向して配置される第２側部（２０８）と、前記第１側部から突出した突起部（２１０）とを含み、前記突起部（２１０）は、第１縁部（２１２）および第２端部（２１４）を有し、前記突起部（２１０）の前記第１縁部
   （２１２）は、前記トリガー（１８０）の前記作動部（１８２）と係合し、前記トリガー（１８０）を枢動させるように構成される、請求項４に記載の極軸キャッチアセンブリ（１００）。
7. 前記クロス部材はキャッチピン（１１２）であり、前記突起部（２１０）の一部は、前記第１平面部材（１０８）と前記第２平面部材（１１０）との間に延在するように構成され、前記キャッチアーム（１０２）が前記係合位置に配置されるとき、前記キャッチピン（１１２）は、突起部（２１０）の第２端部（２１４）と係合し、ヨークアセンブリ（２００）および極軸（１２）がリバウンドするのを防ぐように構成される、請求項６に記載の極軸キャッチアセンブリ（１００）。
8. 前記ヨークアセンブリ（２００）がさらにバネ座（２２０）を含み、前記バネ座（２２０）はピボット部（２３０）を含み、前記付勢要素は、いくつかのコイル（１４２）、第１脚部（１４４）、および第２脚部（１４６）を有するトーションバネ（１４０）であり、前記キャッチアーム（１０２）の前記第１平面部材（１０８）は、バネ開口部（１２０）を含み、前記バネ座（２２０）のピボット部（２３０）は前記いくつかのコイル（１４２）を通って延在し、前記第１脚部（１４４）は、前記バネ開口部（１２０）で、またはその周りに前記第１平面部材（１０８）と係合し、前記第２脚部（１４６）は、前記ハウジング（４）の一部と係合するように構成される、請求項７に記載の極軸キャッチアセンブリ（１００）。
9. 前記第１平面部材（１０８）および前記第２平面部材（１１０）は、それぞれ、貫通孔（１３０および１３２）を含み、前記バネ座（２２０）の前記ピボット部（２３０）は、前記第１平面部材（１０８）の前記貫通孔（１３０）および前記第２平面部材（１１０）の前記貫通孔（１３２）を貫通して延在する、請求項８に記載の極軸キャッチアセンブリ（１００）。
10. 前記キャッチアーム（１０２）は、さらに、前記トーションバネ（１４０）を前記第１平面部材（１０８）に固定するように構成された締結具アセンブリ（１３４）を含む、請求項８に記載の極軸キャッチアセンブリ（１００）。
11. ハウジング（4）と、
    前記ハウジング（４）で囲まれた分離可能接点（６および８）と、
    前記分離可能接点（６および８）を開閉するための作動機構（１０）であって、前記ハウジング（４）に枢動可能に結合された極軸（１２）と、前記極軸（１２）に結合されたヨークアセンブリ（２００）とを含む、作動機構（１０）と、請求項１から１０のいずれかに記載の極軸キャッチアセンブリ（１００）とを含む、電気スイッチング装置（２）。