JPH09106741A - 遮断器の操作機構 - Google Patents

遮断器の操作機構

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JPH09106741A
JPH09106741A JP7264203A JP26420395A JPH09106741A JP H09106741 A JPH09106741 A JP H09106741A JP 7264203 A JP7264203 A JP 7264203A JP 26420395 A JP26420395 A JP 26420395A JP H09106741 A JPH09106741 A JP H09106741A
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large gear
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満晴 奥野
Koichi Shichida
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 信頼性が高く安価で歯車の断続的な噛み合い
や、それにともなう騒音が発生しない遮断器の操作機構
を提供する。 【解決手段】 遮断ばねに機械的エネルギーを蓄勢する
ためにカム軸を駆動する大歯車と、この大歯車と噛み合
う小歯車と、この小歯車と同一軸線上に小歯車とでクラ
ッチを構成するクラッチ駆動要素を設けて、このクラッ
チ駆動要素を操作用駆動電動機で駆動するとともに、投
入ばねの蓄勢状態におけるカムおよび大歯車の静止位置
近傍において、大歯車端面に設けた端面カムとクラッチ
駆動要素とで構成するカム機構によって小歯車とクラッ
チ駆動要素との結合を解除するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は遮断器の操作機構
に関するものであり、さらに詳しくは投入ばねの蓄勢機
構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】遮断器の操作機構は、規格によって開路
動作および閉路動作を引き続き遅滞なく行える構成とす
ることが要求されている。規格の要求を実現するため
に、蓄勢機構に蓄えている機械的エネルギーによって開
路動作を行った後直ちに閉路動作を行い、引き続いて開
路動作が行えるようになっている。
【０００３】従来の遮断器に用いられている操作機構と
して、特開平１−１５４４１８号公報に記載の操作機構
をもとに、その構成と動作を説明する。図７は閉路状態
にある遮断器の操作機構構成を示している。可動接点１
００に連結したレバー２は、遮断ばねが反時計方向に回
転力を与えている主軸３に固定されており、引き外しラ
ッチ４によって投入位置を維持している。引き外しトリ
ガ機構５によって引き外しラッチ４が反時計方向に回転
するとレバー２が反時計方向に回転して可動接点１００
を開路する。カム軸８に固定されカム軸８とともに回転
するようになっている大歯車９０の中心とその側面に設
けた連結ピンの間をクランク、投入ばねが反時計方向に
回転力を与えている投入用主軸６に固定した投入レバー
７をてこ、大歯車９０の側面に設けた連結ピンと投入レ
バー７の端部とを連結するリンク１０を連結棒として、
投入レバー７を原節とするてこクランク機構（以下、単
に機構と呼ぶ）を形成している。大歯車９０は投入ラッ
チ１１によって機構の思案点からわずかに時計方向にず
れた投入待機位置で静止している。投入トリガ機構１２
によって投入ラッチ１１が反時計方向に回転すると投入
ばねに蓄勢している機械的エネルギーによって投入レバ
ー７は反時計方向に、大歯車９０は時計方向にそれぞれ
回転する。大歯車９０とともにカム軸８に固定している
カム１１が回転して遮断位置にあるレバー２を遮断ばね
の回転力に抗して投入位置に復帰させ、可動接点１００
が閉路する。大歯車９０と噛み合っている小歯車９５が
反時計方向に回転すると投入ばねの回転力に抗して大歯
車９０を時計方向に回転させ、図３に示す状態に復帰す
る。以上に述べた各要素がフレーム１に組み付けられ操
作機構をなしている。
【０００４】図３に示す状態では、大歯車９０と小歯車
９５の噛み合い部は、図８に示すようになっている。大
歯車９０の小歯車９５と対向する部分は所定数の歯が取
り除かれ、さらに切り欠き９１が設けてある。この切り
欠き９１の内部に大歯車９０の歯形と同型の２枚の爪を
もつ同期爪９２がピン９３と圧縮ばね９４とで揺動可能
に取り付けてある。このため、小歯車９５が反時計方向
に回転して同期爪９２のピン９３から離れた側の爪の噛
み合い歯面を押圧すると、接触する歯面の圧力角の関係
から同期爪９２には時計方向の回転モーメントが作用す
ることになり、ピン９３を中心にして時計方向に回動し
て小歯車９５との噛み合いが外れ大歯車９０を回転させ
ることはない。一方、大歯車９０が時計方向に回転する
と、同期爪９２のピン９３から離れた側の爪が小歯車９
５と噛み合って、この爪に作用する押圧力が同期爪９２
を反時計方向に回動させる回転モーメントとして作用す
るが、同期爪９２は大歯車９０の外側には回動できない
ようになっているので、同期爪９２の姿勢は図示の状態
のまま変わらず、小歯車９５は回転する。小歯車９５は
同期爪９２のピン９３に近い側の爪、同期爪９２に隣接
する大歯車９０の歯と順次噛み合い、大歯車９０と小歯
車９５との噛み合いが回復する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】大歯車と小歯車の噛み
合い部に上記のような機構を用いる目的は、遮断器が開
路動作２回と閉路動作１回を引き続いて行った後、投入
ばねに機械的エネルギーを蓄勢する際、蓄勢動作が完了
した時点以降に、小歯車の駆動源や投入ラッチ機構に小
歯車からの回転力に起因する過大な力を生じさせないた
めである。蓄勢動作が完了しても、小歯車を回転させる
駆動源はそれがもつ慣性のために直ちに停止することが
できない。このため、駆動源が停止するまでは、同期爪
が揺動して同期爪と小歯車の歯面の噛み合いにともなう
衝突が繰り返し発生する。小歯車と同期爪がこの歯面の
衝突によって損傷してはならないから、それらの材質や
工作方法には十分な吟味が必要であり、当該部分が高価
になるという欠点があった。また、同期爪と小歯車の歯
面の噛み合いにともなう騒音の発生が避けられないとい
う問題もあった。この発明は、上記のような問題点を解
決するためになされたもので、信頼性が高く安価で歯車
の断続的な噛み合いや、それにともなう騒音が発生しな
い遮断器の操作機構を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明による遮断器の
操作機構は、遮断ばねに機械的エネルギーを蓄勢するた
めにカム軸を駆動する大歯車と、この大歯車と噛み合う
小歯車と、この小歯車と同一軸線上に小歯車とでクラッ
チを構成するクラッチ駆動要素を設けて、このクラッチ
駆動要素を操作用駆動電動機で駆動するとともに、投入
ばねの蓄勢状態におけるカムおよび大歯車の静止位置近
傍において、大歯車端面に設けた端面カムとクラッチ駆
動要素とで構成するカム機構によって小歯車とクラッチ
駆動要素との結合を解除するようにしたものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
実施形態１．以下、この発明の第１の実施形態を図を用
いて説明する。図１はこの発明による遮断器の操作機構
を、図２は図１のＡ−Ａ断面を、図３は図２におけるク
ラッチ部の詳細をそれぞれ示している。図中、先に説明
した従来の遮断器の操作機構を示す図７と同一あるいは
相当する部分には同じ符号を付し、機能や動作について
の説明で重複する部分は省略する。
【０００８】カム軸８と平行にクラッチ軸１４と操作用
電動機１７の回転軸を設け、これら３つの軸は、大歯車
９、小歯車１５、外周に歯車要素を有するクラッチ駆動
要素１６および操作用電動機１７の軸端に形成した歯車
からなる歯車列で連結している。小歯車１５とクラッチ
駆動要素１６とでクラッチをなしている。カム軸８はフ
レーム１、１を貫通し、かつフレームの貫通部で一対の
軸受により支え、フレーム１、１の中間にカム１１を、
一方の端部にはフレーム１側の端面に１つの突起９ａを
設けた大歯車９を嵌合し、大歯車９の回転によりカム軸
８およびカム１１が一体的に回転するようになってい
る。
【０００９】クラッチ軸１４はカム軸８と同じように、
フレーム１、１を貫通し、かつフレーム１の貫通部で一
対の軸受によって支え、カム軸８の大歯車９を取り付け
た側と一致する側の端部外周にはセレーション１４ａ
が、その中心部にはセレーション１４ａと同心の円筒形
の壁面をもつ中空部１４ｂを設けてある。小歯車１５は
大歯車９と噛み合う歯車部１５ａと、これと一体になっ
た軸部１５ｂとからなり、軸部１５ｂはカム軸の中空部
１４ｂに抜け止め部材１５ｃを介して回転自在に嵌合し
てある。セレーション１４ａにはクラッチ駆動要素１６
を軸方向に移動できるように嵌合してある。クラッチ駆
動要素１６の移動距離は大歯車９に設けた突起９ａの高
さによって規定され、クラッチ駆動要素１６が突起９ａ
に押圧されフレーム１側へ移動した状態で、小歯車１５
と後述する内輪１８の放射状溝１８ｂとの噛み合いが解
除されるようになっている。また、他端は必要に応じて
手動ハンドル２２を装着できるようになっている。な
お、大歯車９に設けた突起９ａは、大歯車８が時計方向
に回転し、機構の思案点を時計方向にわずかに過ぎた位
置から投入待機位置をすぎる適当な位置までの間クラッ
チ駆動要素１６をフレーム１側へ押圧してセレーション
１４ａ上を所定距離移動させるようになっている。大歯
車９とクラッチ駆動要素１６の関係は、大歯車９の端面
と突起９ａとで形成する端面カム、クラッチ駆動要素１
６を従動節とするカム機構と見ることができる。なお、
クラッチ駆動要素１６の大歯車側に設けた円錐面も端面
カムの機能の一部を担っていることはいうまでもない。
【００１０】クラッチ駆動要素１６は、内輪１８、外輪
１９および一方向クラッチ２０からなっており、内輪１
８は、その内径面にクラッチ軸１４のセレーション１４
ａと噛み合う内歯のセレーション１８ａが設けてあり、
外径面は一方向クラッチ２０と嵌合している。また、小
歯車１５と対向する端部には小歯車１５の歯部とはまり
あう小歯車１５の歯数と同数の放射状溝１８ｂが設けて
ある。外輪１９は、外周の歯車部分が操作用電動機１７
の軸端に形成した歯車部１７ａと噛み合い、内径面に一
方向クラッチ２０を嵌合して、内輪１８と互いに回転自
在で軸方向には相対的な移動が生じないようになってい
る。一方向クラッチ２０は小歯車１５の側からみて外輪
１９が内輪１８に対して反時計方向に回転するときのみ
回転トルクを外輪１９から内輪１８に伝達するようにな
っている。なお、操作用電動機１７の軸端に形成した歯
車部１７ａの歯幅はクラッチ駆動要素１６が突起９ａに
より移動しても両者が常に噛み合うようになっている。
フレーム１とクラッチ駆動要素１６との間にはクラッチ
駆動要素１６を常時小歯車１５の方向に押圧するクラッ
チばね２１が設けてある。
【００１１】次に動作について説明する。投入トリガ機
構１２による投入ラッチ１１の解除、投入ばねに蓄勢し
た機械的エネルギー放出による投入レバー７、大歯車９
およびカム１１からなる機構の運動、可動接点１００の
閉路という一連の投入動作については従来の操作機構と
変わるところはない。可動接点１００の閉路後、投入ば
ねに機械的エネルギーを蓄勢する動作は次の通りであ
る。操作用電動機１７を時計方向に回転させ、軸端の歯
車部１７ａによりクラッチ駆動要素１６を反時計方向に
回転させる。投入ばねが機械的エネルギーを放出した状
態では、大歯車９の側面に設けた突起９ａを設けた位置
と大歯車９と小歯車１５との噛み合う位置とはカム軸１
４の軸中心を挟んでほぼ対向する位置になるため、クラ
ッチ駆動要素１６がクラッチばね２２で押圧され、小歯
車１５の歯面端部と内輪１８端部に設けた放射状溝１８
ｂとが噛み合い、小歯車をクラッチ駆動要素１６と同方
向に回転させる。大歯車９が回転し、機構の思案点を時
計方向にわずかに通過した時点で突起９ａがクラッチ駆
動要素１６を押圧してフレーム１側に移動させる結果、
小歯車１５とクラッチ駆動要素１６との連結を解除す
る。小歯車１５とクラッチ駆動要素１６との連結が解除
した後、大歯車９はさらに時計方向にわずかに回転して
投入ラッチ１１により投入待機位置で停止する。
【００１２】機構が投入待機位置にいたる寸前からクラ
ッチ駆動要素１６と小歯車１５の連結が解除されるた
め、大歯車９の停止後、操作用電動機１７が回転しても
投入ラッチ１１に操作用電動機１７の出力トルクに起因
する力が加わることはない。もちろん、歯車の断続的な
噛み合いがないので、騒音の発生がないことはいうまで
もない。投入ばねへの機械的エネルギー蓄勢を手動で行
うには、クラッチ軸１４の端部に手動ハンドル２２を装
着して、クラッチ軸１４を回転させればよい。大歯車９
が投入ラッチ１１により停止した後、さらに手動ハンド
ル２２が回転しても、操作用電動機１７による操作と同
様、所定の位置でクラッチ駆動要素１６と小歯車１５と
の連結が解除するため、投入ラッチ１１に手動ハンドル
２２に加えるトルクに起因する力が加わることはない。
【００１３】なお、大歯車９が回転して投入動作を行う
とき、小歯車１６とクラッチ駆動要素１６とからなるク
ラッチは連結状態にあるが、一方向クラッチ２０によっ
て外輪１９は回転することがなく、従って操作用電動機
１７もカム軸８側から駆動されることはないため、投入
動作時におけるカム軸８の回転角速度を規定するカム軸
８から見た等価慣性モーメントを増加させることがな
く、遮断器の動作時間を早めることができる。別の観点
からいえば、投入用主軸６を駆動する投入ばねを小型に
することが可能である。さらに、操作用電動機１７は投
入ばねへの機械的エネルギーの蓄勢時における駆動運転
以外は回転することがないため、駆動運転を上回る回転
速度による機械的強度を必要とせず、規格品を使用する
ことが可能であり、遮断器の操作機構を安価に実現でき
るという効果もある。
【００１４】以上の説明では、端面カムを大歯車９の端
面と突起９ａとで形成するものとしたが、この方法に限
定されるものではなく、必要に応じて大歯車９に固着し
た端面カムを用いるようにしてもよいことはいうまでも
ない。また、小歯車１５はクラッチ軸１４の先端に設け
た中空部１４ｂに回転自在に嵌合しているものとして説
明したが、例えば、図４に示すように、セレーション１
４ａのある軸端部を延長したクラッチ軸１４’の延長部
に円筒形の内径面をもつ小歯車１５’を回転自在に嵌合
してもよい。さらにまた、内輪１８には小歯車１５の歯
部にはまりあう小歯車１５の歯数と同数の放射状溝１８
ｂを有するものとしたが、この放射状溝１８ｂをのかわ
りに小歯車１５の歯形と同形の溝を設けてもよい。
【００１５】実施形態２．この発明の第１の実施形態で
は、クラッチ軸１４と内輪１８との間にセレーションに
よる噛み合い部を設けたが、図５に示すようにクラッチ
軸１４”の軸端に小歯車１５”を形成するとともに内径
面を円筒形の形成した内輪１８”をクラッチ軸１４”に
対して回転自在に嵌合してもよい。この場合、クラッチ
軸１４”の端部に手動ハンドルを装着して、クラッチ軸
１４を回転させると、手動ハンドルに加えるトルクに起
因する力が投入ラッチ１１に加わることになるので、投
入ばねへの機械的エネルギー蓄勢を手動で行うときは操
作用電動機１７の軸を回転させる必要がある。操作用電
動機１７とクラッチ駆動要素１６の間の歯数比に応じて
手動操作での所用回転角度は増加することになるが、所
用トルクを軽減することができる。なお、図５における
小歯車を実施形態１における図４のように、円筒形の内
径面をもつ小歯車１５’としてクラッチ軸に嵌合すれ
ば、図６に示すような形になり、クラッチ軸２３は回転
する必要がないため、フレーム１を貫通する部分に軸受
を設ける必要がなく、構造が簡素化できる。
【００１６】以上の説明では、クラッチ軸１４と内輪２
０との噛み合い部および小歯車１５と内輪２０との噛み
合い部にはセレーションや歯車機構を用いるものとした
が、六角ナットとスパナのようなトルク伝達機構と同等
のものを用いてもこの発明の構成を逸脱するものでない
ことはいうまでもない。もちろん、小歯車１５について
は、大歯車９と噛み合う部分とクラッチ駆動要素１６と
連結する部分を別の歯車要素とすることも可能で、これ
は大歯車９と小歯車１５との速比選定における自由度を
大きくするためにも有効である。
【００１７】また、投入ばねへの機械的エネルギー蓄勢
を手動で行う場合、クラッチ軸１４の端部に手動ハンド
ル２２を装着して行うものとして説明したが、クラッチ
駆動要素１６と噛み合う手動巻き上げ用歯車を設け、こ
の歯車を手動ハンドルで回転させてもよい。手動ハンド
ルの構成については、カム軸の逆方向回転による遮断器
の操作機構の破損を防止するため、一方向クラッチなど
を用いて所定の回転方向以外にトルクが加わらないよう
な構成にすることが肝要である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の第１の実施形態におけるに閉路状
態にある遮断器の操作機構の構成図である。
【図２】 図１の断面Ａ−Ａにおける断面図である。
【図３】 図２におけるクラッチ部分の部分詳細図であ
る。
【図４】 図３に相当するこの発明の第１の実施形態に
おける応用例でのクラッチ部分の部分詳細図である。
【図５】 この発明の第２の実施形態におけるクラッチ
部分の部分詳細図である。
【図６】 図５に相当するこの発明の第２の実施形態に
おける応用例でのクラッチ部分の部分詳細図である。
【図７】 従来の遮断器における閉路状態にある操作機
構を示す正面図である。
【図８】 図７の部分詳細図である。
【符号の説明】
１ フレーム ８ カム軸 ９ 大歯車
９ａ 突起 １３ カム １４ クラッチ軸 １５ 小歯車 １６ クラッチ駆動要素 １７ 操作用電
動機

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 開路動作を遮断ばねに蓄勢した機械的エ
    ネルギーの放出により行い、閉路動作を投入ばねに蓄勢
    した機械的エネルギーの放出によりカムを回転させて行
    うとともに、前記遮断ばねへの機械的エネルギーの蓄勢
    を前記カムを固着したカム軸と歯車列によって連結した
    駆動機構によって行う蓄勢装置とを備えた遮断器の操作
    機構において、 前記カム軸に固着した大歯車と、該大歯車と噛み合う小
    歯車と、該小歯車と同一軸線上に設け該小歯車とでクラ
    ッチを構成するクラッチ駆動要素と、該クラッチ駆動要
    素を駆動する操作用駆動電動機を備え、前記投入ばねの
    蓄勢状態における前記カムおよび前記大歯車の静止位置
    近傍において、前記大歯車端面に設けた端面カムと前記
    クラッチ駆動要素とで構成するカム機構によって前記小
    歯車と前記クラッチ駆動要素との結合を解除するように
    したことを特徴とする遮断器の操作機構。
  2. 【請求項２】 前記端面カムを前記大歯車の端面と、該
    端面に設けた突起とで構成したことを特徴とする請求項
    １に記載の遮断器の操作機構。
  3. 【請求項３】 前記クラッチ駆動要素をクラッチ軸にセ
    レーションを介して軸方向摺動自在に嵌合するととも
    に、前記小歯車を前記クラッチ軸に回転自在に嵌合した
    ことを特徴とする請求項１に記載の遮断器の操作機構。
  4. 【請求項４】 前記クラッチの結合は、前記小歯車の各
    歯にはまり合う前記クラッチ駆動要素の前記小歯車と対
    向する部分に設けた放射状溝とで行うようにしたことを
    特徴とする請求項１に記載の遮断器の操作機構。
  5. 【請求項５】 前記クラッチ駆動要素はクラッチ軸とは
    まり合い前記小歯車と結合して回転トルクを伝達する内
    輪と、該内輪にはまり合う一方向クラッチと、該一方向
    クラッチとはまり合うとともに前記内輪と相対的に回転
    自在かつ軸方向に相対的な移動を規制して形成し前記操
    作用電動機によって駆動するようにした外輪とからなる
    ことを特徴とする請求項１に記載の遮断器の操作機構。
  6. 【請求項６】 前記小歯車と前記クラッチ駆動要素をフ
    レームに固定したクラッチ軸上に設けたことを特徴とす
    る請求項１に記載の遮断器の操作機構。
JP26420395A 1995-10-12 1995-10-12 遮断器の操作機構 Expired - Lifetime JP3271490B2 (ja)

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PT101921A PT101921B (pt) 1995-10-12 1996-10-09 Mecanismo de operacao de disjuntor automatico
DE19642031A DE19642031A1 (de) 1995-10-12 1996-10-11 Betätigungseinrichtung eines Trennschalters
KR1019960045249A KR100188462B1 (ko) 1995-10-12 1996-10-11 차단기의 조작기구
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