KR0143979B1

KR0143979B1 - 열적으로 트립 기능한 회로 차단기

Info

Publication number: KR0143979B1
Application number: KR1019910005409A
Authority: KR
Inventors: 크라쎄트 프리츠
Original assignee: 호르스트 엘렌베르거, 칼 호르스크 푄스겐; 엘렌베르거 운트 푄스겐 게엠베하
Priority date: 1990-04-06
Filing date: 1991-04-04
Publication date: 1998-08-17
Also published as: ATE122818T1; JPH04230925A; EP0450366A1; EP0450366B1; US5153552A; JPH0675365B2; KR910019079A; DE59105486D1

Abstract

푸시버튼은 바이메탈 스트립(330, 330')에 의해 열적 트리핑으로 회로 차단기(10)를 작동시키며 자유로이 피봇하도록 스위치 하우징(40)내에 설치되며 트리핑 스프링(480)을 향하여 측으로 돌출하는 바이메탈 스트립(330, 330')의 접촉 러그(320)에 대항하여 트리핑 스프링(480)에 의해 트리핑 방향(90)으로 가압되는 각이진 접촉 브릿지(280)를 포함하며 또한 이동을 위해 바이메탈 스트립(330, 330')과 결합된 접속 아암도 포함한다. 드럼형 회전체(390)의 원통형 외부 표면은 접속 아암(370)에 대항하여 위치되며 그래서 회전체(390)와 접속아암(370)사이의 역학적 접속을 발생시킨다. 스위치 하우징(40)이 완전히 조립될 때, 드럼형 회전체(390)는 회로 차단기(10)의 트리핑 특성을 조정하기 위해 육각형 리세스(440)에 의해 외부로 조정가능한 조정 편심부로서 배치된다.

Description

열적으로 트림가능한 회로 차단기

제 1 도는 조립 상태의 회로 차단기의 사시도.

제 2 도는 상부 셸이 제거되고, 제 1 도와 같이 턴-온 위치에 있는 회로 차단기의 내부 개략도.

제 3 도는 상부 셸이 제거되고, 제 1 도와 같이 턴-오프 위치에 있는 회로 차단기의 내부 개략도.

제 4 도 제 1 도와 같이 통상적 바이메탈 스트립이 장착된 회로 차단기의 실시예의 분해 사시도.

제 5 도는 제 1 도와 같이 만곡형 바이메탈 스트립이 장착된 회로 차단기의 실시예의 분해 사시도.

제 6 도는 제 5 도의 만곡형 바이메탈 스트립의 분해 상세도.

제 7 도는 치형부가 장착된 피봇핀을 포함하는 회전체의 특수 실시예의 분해 사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10: 회로 차단기 20: 상반부 셸

30: 하반부 셸 40: 스위치 하우징

120: 푸시 버튼 150: 수동 트립퍼

160: 노브 170,170': 접촉 소자

180,180':스프링 후크 190,190': 고정구멍

210,210': 고정 너브 220,220': 고정 구멍

230: 리벳 구멍 330: 바이메탈 스트립

본 발명은 청구범위 제 1항의 전제부에 한정된 바와 같은 열적으로 트립가능한 회로 차단기에 관한 것이다.

그러한 스위치는 예로서 독일연방공화국 특허 제 2,502,579 호에 공개되었다. 여기에 공지된 스위치는 바이메탈 스트립에 의해 열 트립핑(thermal tripping)의 원리에 따라 작동한다.

본 명세서에서 바이메탈 스트립에는 대략 직각의 굴곡부가 주어지며, 스위치 하우징에 맞는 형태의 2개의 비드 돌출부(bead projections)에 의해 굴곡부 부근에서 움직임이 거의 없도록 지지된다. 비드 돌출부의 옆에 적절한 거리에, 직각 접촉 브리지의 접촉 피스(contact piece)로 향하여 측방향으로 돌출되도록 접촉 러그가 바이메탈 스트립에 형성된다. 턴-온 위치에서 트립핑 스프링은 접촉 브릿지의 접촉 피스를 접촉 러그에 대하여 가입한다. 과전류가 발생되면, 바이메탈 스트립은 압축 스프링 힘에 의해 턴-오프 위치로 눌려지는 접촉 러그로부터 접촉 브리지를 해제시키도록 외부로 구부러지게 가열된다.

스위치의 트립핑 감도는 조정 스크류에 의해 조정된다. 조정 스크류는 바이메탈 스트립에 고정된 연결 아암의 바이어스(bias)와 변형을 거쳐 풀-푸시(pull-push)조정의 원리에 따라 작용한다. 이러한 조정의 단점은 조정 종료 상태에서의 조정 스크류의 불안정성이다. 스크류에 작용하는 편의력은 조정범위에 걸쳐 변화된다. 더구나, 편의력은 조정 스크류 코어의 중심의 점상에만 작용한다.

이러한 불안정성은 그러한 회로 차단기가 차량의 회로에서 종래의 용융성 퓨즈의 대체물로서 양호하게 설치되기 때문에 불리하다. 차량의 작동에 기인하여 스위치는 가장 변화하는 사용 상태에 놓인다. 스위치는 기후의 급격한 변화에 견딜수 있어야만 하고 또한 극도의 기계적 충격과 진동 응력에도 견딜 수 있어야만 한다. 특히, 편의력이 낮으면, 그러한 조정은 이러한 기후와 기계적 응력에 대응할 수 없을 것이다.

더구나, 차량내에 회로 차단기를 설치하는 데에는 공간이 거의 없고, 따라서, 스위치가 삽입되는 플러그 베이스가 제공된다. 이러한 목적을 위하여, 스위치에 칼날형 러그(knife blade lug) 형태의 접촉 소자가 제공된다. 가능한 많은 그러한 스위치를 플러그 베이스내에 가장 가까이 밀접시키면서 병렬로 설치할 수 있기 위해서는, 각각의 스위치는 대단히 좁은 구조체로서 형성되어야만 한다. 공간 절약의 이유로, 스위치의 깊이는 가능한 낮게 유지되어야 한다.

그러나, 스위치의 높이는 여유를 좀 더 허용한다.

성공적으로 소형화된 구조에서, 이러한 칼날형 러그는 상호 매우 근접하여 놓이며, 조정 스크류를 위한 러그들 사이의 공간은 극히 작다. 그러나, 조정 스크류 자체는 특정 크기 아래로 되어서는 안되는데, 왜냐하면, 능동적 편의력을 제어할 수 있도록 설계되어야만 하기 때문이다. 더구나, 예로서, 스크류 드라이버에 의한 조정 스크류의 외부 조정은 보장되어야만 한다. 조정 스크류의 크기는 따라서 그러한 스위치의 더 이상의 소형화를 제한하는 중요한 변수이다.

또다른 단점은 그러한 조정 스크류가 금속, 즉, 전도성 재료로 제조되며, 조정 스크류가 밀접한 칼날형 러그사이에 배치되면 단락의 위험이 증가한다는 것이다. 조정 스크류의 스크류 드라이버에 의한 칼날형 러그에의 손상의 위험성도 존재한다.

미합중국 특허 제 3,265,832 호는 바이메탈 스트립에 힘을 부과하는 조정 캠에 의해 조정되는 바이메탈 제어 회로 차단기를 공개한다. 이러한 목적을 위하여 조정 캠은 외부로 부터 조정가능하다. 이러한 회로 차단기의 단점은 많은 개별 부품으로 구성되는 복잡하고 불안정한 구조이다.

본 발명의 목적은 상기 형태의 회로 차단기를 개량하는 것이며 또한 그 전체 구조를 자동화 제조의 요구에 적응시키는 것이다.

이것은 청구범위 제 1 항에 규정된 특징의 조합에 의해 달성된다.

스위치의 트립핑 메카니즘은 독일연방공화국 특허 제 2,502,579 호에 공개된 스위치의 트립핑 메카니즘에 원칙적으로 대응된다. 그러나 그 트립핑 강도는 원통형 외면이 연결 아암에 대항하여 놓이는 드럼형 회전체에 의해 조정된다.

회전체는 스위치 하우징내의 회전축 주위에 편심 장착되며 연결 아암을 특정 바이어스로 부과한다. 편심적 장착으로 인하여 편의력은 회전체의 회전에 따라 변한다. 연결 아암은 편의력의 영향하에 변형된다. 연결 아암과 바이메탈 스트립의 특히 동적 연결은 연결 아암의 변형을 바이메탈 스트립에 전달되게 한다. 회로 차단기의 트립핑 거동을 결정하는 트립핑 특성은 연결 아암, 따라서, 바이메탈 스트립이 규정된 예비적 변형을 받게하도록 변화된다.

시동 조정 위치에서, 평면부는, 연결 아암에 대향되어 놓여 있으며 동시에, 트립핑 방향에서는 회전체가 최소 편의력으로 연결 아암상에 작용하도록 회전축으로부터 최소 래디얼 거리에 위치되는 회전체의 영역이다. 설치되었을 때에는, 평면부는 회전체가 제로 위치에서 회전되지 않게 고정시킨다.

간단하며 항상 정확히 정의된 제로 위치는 자동화 되고 따라서 특히 경제적인 스위치 제조를 가능하게 한다. 기계 또는 로봇에 의해 자동적으로 제조되면, 회로 차단기는 초기에 완전 자동으로 장착될 수 있다. 이 경우에, 어느 방향으로 회전체가 설치되는가 하는 것은 중요하지 않다. 가공 공정의 완료 시점에서, 회전체는 어느 정도의 저항이 극복될 때까지 회전된다. 이 저항을 극복한 후에, 회전체의 평면부는 연결 아암에 대향되게 놓이고 따라서 제로 위치에 도달한다.

이 제로 위치로부터 바이메탈 스트립은 추후 단계에서 조정된다. 회전체를 회전시키므로써, 연결 아암과 접촉되는 외면의 영역과 회전축과의 래디얼 거리는, 연결 아암에 작용하는 편의력이 계속 증가되어 180도 회전후에 최대에 이르도록 증가된다.

상기와 같이 발생된 바이메탈 스트립의 변형은 접촉러그 영역내의 접속 브리지의 방향으로 작용하는 바이어스를 떨어뜨리고 따라서 트립핑 감도를 증가시키게 한다. 작동시에는, 이러한 트립핑 감도의 증가는 최대 트립핑 시간을 감소시킨다.

한편으로는 스위치 하우징내의 연결 아암의 고정 지지부착과, 다른 한편으로는 조정 편심 회전체의 사용으로 인하여, 높은 편의력이 연결 아암에, 따라서 바이메탈 스트립에 전달될 수 있다. 회전체의 큰 직경으로, 스위치의 트립핑 특성이 큰 간격에 걸쳐 조정가능하도록 스위치를 구성할 수 있다. 다른 이점은 조정 편심부에 의한 무한한 조정성이다.

조정 편심부가 스위치의 연결 단부로부터 조정될 수 없다는 사실 보다는 오히려 회전체가 하우징의 측부로부터 조정된다는 사실로 인하여, 접촉 소자는 상호 매우 근접하게 위치될 수 있다.

스위치 하우징내에서 접촉 소자사이의 회전체의 지지는 스위치의 소형화를 증진시킨다. 더구나, 본 발명에 따라 구성된 부품에 의해, 스위치를 수평 방향으로 좁게하고, 고정 방향으로 연장되는 좁은 측부의 높이를 대단히 평평하게 할 수 있다.

접촉 소자는 회전체와 접하고, 리세스와 함께 회전체를 위한 설치 트러프(trough)를 형성한다. 이것은 회전체를 위해 설치 공간을 확대시킨다. 회전체와 접하지 않는 영역에서는, 연결 접점은 수평 방향으로 넓게 만들어져, 플러그 베이스의 연결 슬리브내에 연결부를 설정하기 위하여 스위치 하우징으로 부터 돌출되는 영역에 큰 접촉면을 제공한다.

청구범위 제 4 항에 따른 스프링 후크의 사용은 차량에서 응력이 크게 걸리는 상태에서의 사용등안에 특히 신뢰성있고 내구성 있는 플러그 베이스내의 스위치의 래칭(latching)을 보장한다.

청구범위 l제 5 항 내지 8 항은 전체 스위치 기구의 기능면에서 특히 양호한 구성을 제공한다. 특히, 이와 같이 구성된 스위치는 수직 상향 연장되며, 그것은 수평 방향 및 협소측부(narrow sides)의 방향으로 공간 절약 설계를 가능하게 한다.

한편으로는 연결 아암의 접촉 표면과 바이메탈 스트립 사이에서 수평 방향의 큰 거리와, 다른 한편으로는 비드 돌출부에서의 바이메탈 스트립의 지지로 인하여, 용이하고 정확한 조정이 증진되도록 바이메탈 스트립을 위하여 비교적 긴 조정레버 아암이 형성된다. 더구나, 접촉 러그와 연결되는 바이메탈 스트립의 구성은 바이메탈 스트립이 사용시에 유연하게 다루어지도록 바이메탈 스트립에 높은 안장력 성분과 함께 낮은 굽힘력 성분이 동시에 발생하게 된다.

접속 브리지, 지지 베이스 및 푸시 버튼 스위치를 한 부품 그룹으로 원피스(one-pices)로 구성하는 것은 스위치의 자동 제조에 양호하다. 조립식의 부품 그룹은 스위치 하우징을 형성하는 2개의 반부셸중의 하나로 삽입함으로써 단일 공정에 의해 스위치내에 설치될 수 있다. 그러한 부품 그룹의 사용은 스위치의 모듈식 빌딩-블록형 구성을 증진시킨다. 또한, 높은 제조 정확도를 변경시키지 않고 부품 그룹을 대량으로 미리 제조하는 것이 가능하다.

청구범위 제 9 항 내지 제 15 항은 스위치 하우징의 유리한 구성을 제공하는데, 그 구성은 부품들을 스위치 하우징내에 특히 유리한 방법으로 지지되게 한다. 이러한 양호한 지지 특성은 한측에 연결 아암과 바이메탈 스트립의 원피스 구성과 다른 한 측에 연결 아암과, 연결 접점과 스프링 후크의 원피스 구성에 의해 더욱 양호하게 된다. 원피스 구성으로 인하여, 상기 부품들은 확고하고 신뢰성 있게 기계적 및 전기적으로 협동한다. 또한, 상기 부품들의 원피스 구성은 구조적으로 매우 단순하며 제조 기술의 면에서 양호하다.

상기 부품들로 구성된 원피스 부품 그룹의 다수의 폼-록킹(form-locking)지지로 인하여, 부품 그룹을 하우징 반부 셸중의 하나로 간단하게 삽입하므로써 부품 그룹을 하우징 내에 고정하는 것이 가능하다. 이것은 본 발명에 따라 스위치의 자동화 설치를 증진시킨다. 또한, 원피스 부품 그룹의 다수의 지지는 스위치의 작동 신뢰성과 수명을 증진시킨다. 특히 연결 아암의 이러한 내구성 있는 지지로 인하여, 특히 큰 힘이 회전체에 의해 연결 아암에 전달될 수 있다. 따라서, 스위치 내의 다수의 지지는 연결 아암에 작용하는 매우 큰 편의력을 흡수하기에 적합하다.

또한, 죠와, 리브와, 회전체를 위한 트러프형 리셉터클과, 비드 돌출부는 바이메탈 스트립상에 작용하는 변형이 특정한 정확도로서 제어가능하고 따라서 바이메탈 스트립이 회전체에 의해 능동적으로 변형될 수 있도록 그러한 스위칭 하우징의 위치에 만들어진다.

청구번위 제 16항 내지 제 18항은 스위칭 하우징과 그 위에 플라스틱으로 형성된 지지 소자의 사출 성형을 가능하게 하는 회전체의 유리한 수정을 제공한다. 플라스틱 사출 성형 공정동안에 발생하는 제조 오차로 인한 오류는 디스크형 조정 편심부로서 구성되는 회전체의 후속 조정 이동에 의해 이 실시예의 스위치내에서 용이하게 보정될 수 있다. 무한한 조정가능성으로 인하여, 제조 오차에 기인하는 오류를 보정하고 또한 원하는 트립핑 특성을 설정하는 것이 가능하다.

회전체의 외면은 회전체의 2 개의 단부면에 의해 한정된다. 피봇핀은 2 개의 회전체 단부면중의 각각으로부터 돌출되어서, 피봇핀의 종방향 중심축선이 회전체의 회전축선과 조화를 이루게 된다. 양호하게 원통형인 이러한 피봇핀은 스위치 하우징내에 회전체를 편심적으로 지지한다. 이러한 목적을 위하여, 베어링 아이(bearing eyes)는 하우징내에 형성되며, 베어링 핀은 베어링 아이를 통과한다. 피봇핀의 단부면내에 형성되는 특히 육각형 소켓의 형태의 리세스에 의해서, 회전체는 완전 조립된 스위칭 하우징내에서 외부로 부터 조정될 수 있다. 따라서, 회전체는 연결 아암에 작용하는 조정 편심부가 된다.

청구범위 제 19 항 내지 21항에 따른 특수 실시예에서, 피봇핀은 기본적으로 별 모양의 단면을 갖는다. 피봇핀의 외면에는 이 별 모양의 단면에 대응되는 지형부가 제공된다.

이 특수 실시예에서, 멈춤 러그(detent lug)는 피봇핀의 외면상의 지형부와 맞물리고 베어링 아이내에 결합되도록 베어링 아이에 제공된다. 지형부의 이러한 폼-록킹 결합에 의해, 회전체는 각각의 상대적 위치를 벗어나 회전하지 않도록 부가적으로 기계식으로 고정된다.

본 발명의 특정 이점은 연결 아암과 조정 편심부 사이에 작용하는 힘, 벡터가 항상 조정 편심부의 회전축선과 수직 교차한다는 것이다. 따라서, 회전축선상의 이 힘의 유효 방향은 일정하다.

연결 아암과 조정 편심부 사이에 작용하는 편의력은 연결 아암을 변형시킬 뿐만 아니고 자동-록킹(self-locking)에 의해 조정 편심부의 각각의 위치를 고정시킨다. 이러한 특히 유리한 효과는 진동 또는 충격 영향으로 인해 편심부의 예기치 않은 회전을 방지한다.

접촉 소자 사이에, 그러나 접촉 소자가 칼날 러그로서 형성되는 플러그-인 영역밖에서의 편심부의 위치는 특히 유리하다. 조정 편심부를 조정하기 위하여 사용된 외부 육각형 키이는 전류 운반 부품, 특히, 칼날 러그와 접촉하지 않는다. 따라서 조정중에 칼날 러그에의 손상은 시작하자마자 발생하는 것은 불가능하다.

회로 차단기를 더욱 소형화하기 위하여, 조정 편심부는 양호하게 좁은 공간 절약 디스크로서 형성된다. 회전축선을 통한 힘 벡터의 상기 수직 통로에 기인하여, 원하는 자동 록킹이 항상 유지되도록 실시예가 극히 좁더라도 힘은 여전히 흡수될 수 있다.

다른 특성 이점은 바이메탈 스트립의 구조이며, 특히 청구범위 제 22항 내지 24항에 한정된 스위치의 제 2 실시예에서 만곡형 바이메탈 스트립의 구조이다. 그러한 실시예에서, 여러개의 바이메탈 스트립은 서로 인접하여 놓이고 전기적으로 직렬로 연결되며, 따라서 비교적 높은 저항이 실현된다. 비교적 적은 전류를 운반하거나, 낮은 전류 강도를 갖는 회로에서, 바이메탈 스트립의 확대 저항 표면은 열 트립핑에 요구되는 가열 파워를 용이하게 발생시킨다. 원피스 바이메탈 스트립에서와 동일한 기계적 거동을 실현하기 위해서, 나란한 바이메탈 스트립은 스트립을 포착하는 클램프에 의해 밴드 형식으로 함께 유지된다.

이하 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.

회로 차단기(10)는 상반부 셸(20)과 하반부 셸(30)로 구성된 스위치 하우징(40)내에 놓인다. 스위치 하우징(40)의 하부 협소 측부는 접속측부(50)를 구성한다. 접속측부(50)로 부터 멀리 향산 스위치 하우징(40)의 상부 협소측부는 스위치 측부(60)를 형성한다. 접속측부(50)와 스위치 측부(60)는 수평 방향(70)으로 평행하게 연장된다. 수직 방향(80)은 수평 방향(70)에 수직이다. 수직 방향(80)은 스위치 측부(60)의 방향으로 연장되는 트립핑 방향(90)과, 접속측부(50)의 방향으로 연장되는 턴-온 방향(100)으로 구성된다.

푸시 버튼(120)은 스위치 측부(60)로부터 트립핑 방향(90)으로 돌출되고, 회로 차단기(10)의 대략 종방향 중심 축선(110)상에서 수직 방향(80)으로 연장된다. 접속측부(50)와 스위치 측부(60)는 2개의 협소측부, 즉, 우측 협소측부(130)와 좌측 협소측부(130')에 의해 수직방향(80)으로 상호 연결된다. 수동 트립퍼(tripper)(150)에 형성된 노브(160)는 스위치 측부(60)와 인접 우측 협소측부(130)에 의해 형성된 모서리 영역(140)으로부터 돌출된다.

2개의 접촉 소자, 즉, 우측 접촉 소자(170)와 좌측 접촉 소자(170')는 접속측부(50)로부터 턴-온 방향(100)으로 돌출된다. 2개의 접촉 소자는 칼날 러그로서 형성되고 종방향 중심 축선(110)에 대칭으로 수평 방향(70)으로 상호 인접하게 놓인다. 회로 차단기(10)를 플러그 베이스내에 고정시키기 위한 스프링 후크(180, 180')는 접촉 소자(170, 170')의 외면에 형성되고, 그곳에서 서로 멀리 향한다.

접촉소자(170, 170')에는 수평방향(70)에 수직인 방향과, 수직방향(80)에 또한 수직인 고정방향(200)으로 고정 구멍(190, 190')이 각각 관통되어 있다. 접속측부(50)의 영역에서, 2개의 고정 너브(210, 210')는 하반부 셸(30)로부터 고정방향(200)으로 돌출되고 상반부 셸(20)과 마주본다. 조립상태에서, 고정 너브(210, 210')는 고정구멍(190, 190')을 통과하고, 2개의 고정구멍(220, 220')내에 결합되는데, 고정구멍(220, 220')으로 연장되고 접촉소자(170, 170')를 스위치 하우징(40)내에 고정시킨다.

상반부 셸(20)과 하반부 셸(30)에는 각각 리벳 구멍(230)이 관통되어 있는데, 리벳 구멍(230)은 접속측부(50)에서 고정방향으로, 또한 고정구멍(220, 220') 및 고정노브(210, 210')와 대략 일치되는 수평방향으로 연장된다. 좌측 협소측부(130')와 스위치 측부(60)에 의해 형성되는 좌측 모서리 영역(140')에는 고정방향(200)으로 연장되는 리벳 구멍(230)이 역시 관통한다. 스위치 하우징(40)을 형성하기 위하여 상반부 셸(20)과 하반부 셸(30)의 결합은 모든 리벳구멍(230)내에 리벳을 끼움으로써 실현된다.

설치 위치에서 좌측 협소측부(130')의 내부로 근접 연장되는 접촉 홀더(240)는 트립핑 방향(90)으로 좌측 접촉소자(170')에 형성된다. 하우징 내부로 향한 고정 접촉부(250)는 접촉 홀더(240)의 자유 단부에 형성되고, 그곳에서 트립핑 방향(90)으로 돌출된다. 피봇 접촉 브리지(280)의 수직 아암(270)의 피봇 접촉부(260)는 고정 접촉부(250)에 대향하여 놓이고 좌측 협소측부(130')로 향한다. 접촉 브리지(280) 자체는 수직방향(80)으로 연장되는 수직 아암(270)과, 트립핑 방향(90)으로 향한 단부에서 수직 연결된 수평 아암(290)으로 구성된다. 수직 아암(270)으로부터 멀리 향한 수평아암(290)의 자유 단부는 접촉 피스(300)를 구성한다.

스위치 하우징(40)내의 종방향 중심축선(110)과 대략 일치되어 연장되는 압축 스프링(310)은 접속측부(50)로 향한 수평아암(290)의 평면측부를 가압하도록 스프링 힘을 트립핑 방향(9)으로 향하게 한다. 턴-온 위치에서, 수평 아암(290)은 수평방향(70)에 평행한 수평 위치를 취한다.

스위치 측부(60)를 향사는 접촉 피스(300)의 상부측부는 접촉 러그(320)와 결합되도록 접촉 러그(320)에 대향하게 놓인다. 접촉 러그(320)는 압축 스프링(310)을 향하게 돌출되도록 바이메탈 스트립(330)에 형성된다. 바이메탈 스트립(33)은 초기에는 우측 협소측부(130)의 내부에 연하여 대략 스위치 측부(60)로부터 접속측부(50)로 수직 방향으로 연장된다. 이 바이메탈 스트립(330)의 수직부(330)에는, 대략 직각인 굴곡부(bend)(340)다음에, 수평방향(70)으로 연장되는 바이메탈 스트립(330)의 수평부가 뒤따른다. 이 바이메탈 스트립(330)의 수평부는 스위치 하우징(40)에 형성된 접속측부의 비드 돌출부(350)와 스위치측부의 비드 돌출부(350')사이에서 유극(play)이 거의 없이 지지된다.

바이메탈 스티립(330)의 수직부에 대향 위치된 수평부의 자유 단부에는, 수직방향(80)으로 연장되며 동시에, 이 영역에서 역시 상향 만곡된 연결 아암(370)을 위한 연결면을 구성하는 수직상향 굴곡부가 제공된다.

따라서, 제 2 도의 평면에서 보듯이, 바이메탈 스트립(330)은 기본적으로 U형이고, 그 수평부는 U-바아(331)를 형성하는데, 바이메탈 스트립(330)은 또한 수직의 긴 U-레그와 수직으로 상향 만곡된 짧은 체결 레그(360)(the short fastening leg)를 포함한다. 따라서, 체결 레그(360)는 연결 아암(370)과 함께 연결면을 형성한다.

연결 아암(370)은 연결면으로부터 체결 레그(360)를 가지고 연장되는데, 그곳에서 아암은 수직방향(80)으로 연장되며, 초기에는 접속측부(50)로 수평 경사 방향으로, 다음에는 수평방향(70)으로 접속측부(50)에 평행하게 연장된다. 턴-온방향(100)에서 볼 때, 칼날 러그형태의 우측 접촉 소자(170)는 접촉 아암(370)에 형성된다.

체결 러그(360)를 가지고 연결면으로부터 멀리 향한 연결 아암(370)의 자유 단부(371)는 스위치측 치크(cheek)(372)와 접속측 치크(373) 사이에 클램프됨으로써 지지된다. 고정방향(200)에 볼때 우측 스프링 후크(180)와 우측 접촉 소자(170) 사이에서 수평 방향(80)으로 연장되는 리브(374)가 돌출된다. 차례로 우측 스프링 후크(180)는 회전체(390)를 수용하도록 리브(374)와 트러프형 리세스(380)사이에 위치한다.

접속 아암(370), 우측 접촉소자(170) 및 우측 스프링 후크(180)는, π형에서 횡방향 요크를 형성하는 접속 아암(370)과, π형에서 레그를 형성하는 접촉소자(170) 및 스프링 후크(180)를 가지는 원피스 π형형 부품으로서 구성된다. 상기 π형 부품은, 접속 측부상의 치크(373), 리브(374) 및 트러프형 리세스(380)가 수평 방향(70)으로 π형 부품의 변위에 대항하여 지지 고정된 폼 록킹 형태로서 작용하는 그러한 방법으로, 접속측의 비드 돌출부(350)와 트러프형 리세스(380), 리브(374) 및 치크(372, 373)와의 사이에 배치된다. π형 부품은 치크(372, 373)사이에서 수직 방향(80)으로 변위하지 않도록 고정되며, 리브(374)의 단부면과 접속측의 비드 돌출부(350)뿐만 아니라 트러프형 리세스(380)의 단부면에서 지지된다. 그러므로 π형 구조는 접속측의 비드 돌출부(350)뿐만 아니라 치크(372, 373), 리브(374) 및 트러프형 리세스(380) 사이에서 폼 로킹 방법으로 배치된다.

접촉 소자(170, 170')사이에서 연장하는 접속 아암(370)의 일부와 수평방향(70)으로 연장하는 접속아암(370)의 부분에 있어서, 드럼형 회전체(390)를 위해 고정방향(200)으로 연장되는 리세스(380)를 스위치 하우징(40)의 상하반부셸(20, 30)안으로 형성시킨다. 고정방향(200)에서 상반부 셸(20)과 하반부 셸(30)을 향하는 원통형 피봇핀(400)은 회전체(390)의 단부면의 하나로부터 돌출한다. 상반부 셸(20)과 하반부 셸(30)에서 리세스(380)의 영역에 베어링 아이(410)가 형성되어 있다. 상기 베어링 아이는 고정 방향(200)으로 지향되며 피봇핀(400)의 체적 형상과 그 공간 형상이 일치한다. 회전체(390)는 베어링 아이(410)에서 자유로이 호진가능하도록 피봇핀(400)에 의해 지지된다.

수평방향(70)에서 피봇핀(400)은 중심점(420)에서 중심을 가지는 원형 단면을 가진다. 중심점(420)에서 양 피봇핀(400)은 고정방향(200)에 평행하게 연장되는 가상 회전축선(430)에 의해 교차된다. 수평방향(70)에서 회전체(390)도 그 중심의 원형 단면을 가지나 두 중심점이 서로 일치하지 않게 어떠한 경우에도 피봇핀(400)의 중심점(420)의 외측에 배치된다.

회전체(390)는 회전체의 중심의 외측에 연장되는 회전축선(430)을 중심으로 하여 피봇핀(400)과 같이 회전되어서 회전체(390)가 편심 회전 운동을 수행한다.

두 피봇핀(400)중의 한 단부면에 있는 6각형 리세스(440)와 함께 피봇핀(400)과 회전체(390)는 조정 편심부(450)를 구성한다. 고정방향(200)으로 상하반부 셸(20, 30)을 완전히 관통하는 베어링 아이때문에 6각형 인버스(Inbus)키는 조종편심부(450)를 조종하기 위해 6각형 리세스(440)안으로 삽입될 수 있다.

제 7 도에 도시한 조정 편심부(450)의 실시예에는 개량된 피봇핀(400)이 제공되었다. 상기 피봇핀(400)에는 치형부(401)가 설치된다. 치형부(401)는 고정 방향(200)에서 볼 때 피봇핀(400)에 대해 별 모양의 단면 구성을 나타낸다. 베어링 아이(410)의 분리 실시예는 특수하게 치형부를 가지는 피봇핀(400)의 실시예를 추가한다. 수평 방향(70)으로 연장하는 멈춤 러그(402)는 베어링 아이(410)내로 들어간다.

멈춤 러그(402)는 한편으로는 편심부(450)가 회전될 때 치형부(401)가 멈춤 러그(402)위에 활주가능한 방식으로 치형부(401)에 결합된다. 다른 한편으로는 치형부(401)내의 멈춤 러그(402)의 폼 로킹 결합이 각각의 상대 위치로 조정 편심부(450)의 위치를 고정한다. 접속 아암(370)에 대한 멈춤 러그(402)의 평행 배열은 조정 편심부도 조정 방향으로 상승하고, 수평 방향(70)에서 측면으로 변위되지 않게 한다.

외부 표면(460)의 한 영역과 함께 조정 편심부(450)는 접속 아암(370)에 배치되어서 이 아암과 동역학적으로 연결된다. 중심점(420)으로부터 최단 방사상 거리를 가지는 외부 표면(46)의 영역은 접속 아암(370)에 평행하게 연장되는 평면부(470)를 구비한다. 외부 표면(460)의 평면부(470)가 접속아암(370)에 대항하여 배치될 때 조정 편심부(450)는 설치된 위치에 있다. 상기 설치된 위치에서, 조정 편심부(450)와 접속 아암(370)사이에 작용하는 힘이 가장 작다. 조정 편심부(450)를 우측 방향으로 회전시킴으로서 접속 아암(370)은 외부 표면(460)상에 평면부(470)가 없는 영역중의 하나에 배치된다. 접속아암(370)에 놓이는 외부 표면(460)의 영역과 중심점(420)사이의 방사상 거리가 길어질수록 접속 아암(370)과 조정 편심부(450) 사이에서 작용하는 힘이 더 커진다.

바이메탈 스트립(330)의 트립핑 감도의 조정은 접속아암(370)과 조정 편심부(450)사이에서 작용하는 힘에 근거하여 접속아암(370)의 변형에 의해 수행된다. 접속 아암(370)은 체결 레그(360)와의 접속 표면을 거쳐 그 변형을 바이메탈 스트립(330)으로 전달하고, 따라서 증가하는 힘과 함께 바이메탈 스트립(330)의 수직부가 우측 협소측부(130)를 향하는 방향으로 수평방향(70)으로 변형된다.

그러므로 접촉 피스(300)와 접촉 러그(320)사이의 효과적인 중첩은 작게된다. 바이메탈 스트립(330)이 더 가열된다면 우측 협소측부(130)를 향하여 수평방향(70)으로 더 변형되어서 접촉 피스(300)와 접촉 러그(320)는 결합(제 3 도)에서 벗어난다. 접촉 피스(300)와 접촉 러그(320)가 과전류의 발생으로 인하여 결합되면 종방향 중심축선(110)주위에 대략 나선형으로 연장되는 트립핑 스프링(480)은 스위치 측부(60)를 향하여 트립핑 방향(90)으로 캐터펄트(catapult)의 방식으로 접촉 브리지(280)를 가압하는 작용을 한다. 스위치 측부에서 경사 접촉부(490)는 접촉 브리지(280)를 오프(off) 상태에서 경사 위치로 배치하기 위해 하우징의 내부에서 형성된다.

트립링 스프링(480)은 지지 소자(510)와 지지베이스(540)사이에 배치된다. 턴-온 방향(100)으로 형성된 중심 스텀프(centering stump)(530)를 거쳐서 지지 소자(510)는 스위치 측부(60)를 마주하는 트립핑 스프링(480)의 자유 단부에 접속된다. 중심 스텀프(530)는 대략 종방향 중심축선(110)에 대하여 트립핑 스프링(48)의 중심을 잡는다. 그러므로 지지소자(510)는 트립핑 방향(90)으로 트립핑 스프링(480)에 인접하여 배치되는 압축 스프링(310)과 트립핑 스프링(480)사이에 배치된다. 푸시버튼(120)과 함께 중심 스텀프(530)에 의해 중심에 맞추어지는 접촉 브리지(280)와 압축 스프링(310), 그리고 지지소자(510)는 원피스 부품을 형성한다. 상기 부품은 스위치 하우징(40)의 상하반부 셸(20, 30)로 형성된 통로 안내부(630)에서 수직방향(80)으로 가동되도록 설치된다.

트립핑 방향(90)에 있어서, 실드(shield)(620)가 지지소자(510)로부터 돌출하며 우축 협소측부(130)를 향하는 방향으로 작용한다. 실드(620)는 접촉 피스(300)와 접촉 러그(320) 사이의 트립핑시에 발생하는 아크에 대항하여 압축 스프링(310)을 차폐한다. 지지 베이스(540)는 스위치 하우징(40), 적합하게는 하반부 셸(30)에 형성되며, 접속측부(50)를 향하는 방향으로 트립핑 스프링(480)의 한계를 정한다. 지지 베이스(540)는 수평 방향(70)으로 연장되는 U형 단면을 가진다.

U형의 자유측부는 스위치 측부(60)를 향하는 방향으로 지향되며, 트립핑 스프링(480)은 상기 자유측부에서 트리핑 방향(90)으로부터 돌출한다. 접속측부(50)를 향하는 방향으로 지지 베이스(540)의 하측부에는 바이메탈 스트립(330)을 지지하는 구체화된 모양의(shaped-on) 비드 돌출부(350)가 제공된다. 고정방향(200)에서 지지베이스(540)에는 리벳 구멍(230)이 관통되어 있다.

피봇 접촉부(260)위에서 안전 스톱부(500)는 수직 아암(270)상에 제공되며 하우징 내부를 향하는 방향으로 돌출된다. 실드(620)로부터 떨어져 마주하는 캐리어(520)는 좌측 협소측부(130')를 향사는 방향으로 마주하도록 지지 소자(510)에 형성된다. 경사 접촉부(490)에서 접촉 브리지(280)의 경사 방향은 푸시버튼(120)이 턴-온 방향(100)으로 가압될 때 마다 캐리어(520)와 안전 스톱부(520)를 수직 방향(80)으로 결합되게 한다.

이러한 방법으로 접촉 브리지(280)는 푸시버튼(120)이 수동으로 억제될지라도 스위치 백을 방지하므로 회로 차단기(10)의 보호 효과는 푸시버튼(120)이 수동으로 가압되어 있을 지라도 완전히 보장된다.

바이메탈 스트립(330)이 그 시동 위치(제 2 도)로 자동적으로 돌아온 후만이 회로 차단기가 턴-온 위치로 될 수 있다. 이 목적을 위해 푸시버튼(120)은 턴-온 방향(100)으로 가압된다. 푸시버튼(120)의 해제시, 접촉 러그(320)와 접촉 영역(300)은 다시 결합하므로 재차 접촉 브리지(280)를 펴며, 즉 그 수평 아암(290)이 수평 방향(70)에 평행하게 연장되며, 캐리어(520)와 안전 스톱부(500)의 결합이 해제된다.

상술한 과전류 트리핑에 부가하여 회로 차단기(10)도 수동 트립핑을 허용한다. 이 목적을 위하여, 수동 트리퍼(150)는 턴온 위치에서 수평 방향(70)에 평행하게 연장되는 회전 레그(550)와, 수직 방향(80)으로 이에 직각으로 연장되는 수위칭 캠(560)의 형태로된 작동 레그를 구비한다. 서로에 대해 직각으로 배치되기 때문에 스위칭 캠(560)과 회전 레그(550)는 스위치 록커(switching rocker) 방식으로 토글 스위치를 형성한다.

고정 방향(200)으로 마주하는 단부로부터 돌출하는 두 베어링 핀(200)에 의해 수동 트리퍼(150)는 수평 방향(70)으로 피봇되도록 스위치 하우징(40)내의 대응하는 리세스에서 지지된다. 회로 차단기(10)가 턴온 위치에 있으면, 스위칭 캠(560)은 트립핑 방향(90)에서 볼 때 접촉 러그(320)에 인접하게 배치되는 바이메탈 스트립(330)의 자유 단부에 대항하여 핑거의 방식으로 배치된다.

노브(160)가 푸시버튼(120)을 향하여 수평 방향(70)으로 가압되면, 스위칭 캠(560)은 우측 협소측부(130)를 향하여 수평 방향(70)으로 동시에 이동되며, 그 핑거형 접촉으로 인하여 우측 협소측부(130)의 방향으로 캐리어와 같이 바이메탈 스트립(330)의 수직 부분을 이동시킨다. 그러므로 접촉 러그(320)와 접촉 피스(300)는 결합이 해제되며, 이로 인하여 트립핑 스프링(480)이 제 3 도에 따른 턴-오프 위치로 트립핑 방향(90)으로 접촉 브리지(280)를 캐터펄트 시킨다.

회로 차단기(10)의 다른 실시예에서, 바이메탈 스트립(330)은 만곡형 바이메탈 스트립(330')(제 5도 및 제 6도)으로써 구성될 수도 있다. 이 실시예에서, 다수의 바이메탈 스트립(580)은 고정방향(200)으로 서로 인접하여 평행하게 연장된다. 병치된 바이메탈 스트립(580)은 역전부(reversal points)(590)에 의해 서로 전기 접속된다. 회로와 관련하여 이는 자나치게 긴 바이메탈 스트립(330, 330')을 만들고 이에 상응하여 큰 저항의 효과를 발생한다. 상기 큰 저항이 매우 작은 전류의 발생으로 바이메탈을 가열하기 위하여 필요한 가열력을 실현시킨다는 것이 중요하다.

조정 편심부(450)에 의해 조정에 필요한 기계적 특성을 부여하기 위하여, U형 단면을 가지는 금속 클램프(600)는 고정방향(200)으로 바이메탈 스트립(330')위에 감는 방식으로 역전부(590)의 영역으로 떠밀린다. 차례로 금속 클램프(600)는 접속아암(370)과 압축스프링(310)뿐만 아니라 트립핑 스프링(480)에 대하여, 또한 U형 단면을 가지는 절연 클램프(610)가 금속 클램프 위를 덮음으로써 전기적으로 차폐된다. 금속 클램프(600)는 바이메탈 스트립을 매우 타이트하게(tightly) 둘러싸므로 금속 스트립(330')상의 힘의 효과가 컴팩트(compact)한 바이메탈 스트립(330)을 위한 것과 같다.

Claims

스위칭 하우징(40)의 협소 접속측부(50)로부터 평행하게 돌출하는 두개의 접속 접촉 소자(170, 170')와, 트립핑 소자로서의 바이메탈 스트립(330, 330')과, 상기 바이메탈 스트립(330, 330')과 견고하게 접속되며 레버 아암으로서 작용하는 접속 아암(370)과, 접속 아암에 위치하는 원통형 외부 표면(460)을 가지며, 스위치 하우징(40)에 편심 회전가능하게 설치되며, 스위치의 외부로부터 회전식으로 가동되며, 스위치 하우징으로부터 돌출하거나 스위치의 작동폭을 확대함이 없이 스위치 하우징(40)에 위치되어서, 바이메탈 스트립(330, 330')의 트립핑 감도를 조정하기 위해 절연체로 제조된 회전체(390)를 포함하는 열적으로 트립가능한 회로 차단기에 있어서, ㄱ) 접속 아암(370)의 자유 단부(371)가 스위칭 하우징(40)안으로 클램프되며, ㄴ) 회전체(390)의 회부 표면(460)에는 제로점(zero point)을 고정하도록 평면부(470)가 제공되며, ㄷ) 두개의 접속 접촉 소자(170, 170')가 접속 아암(370)에 재해 직각으로 연장되며, ㄹ) 접촉하지 않고 회전체의 옆에서 인접하는 접촉 소자(170, 170')와 접속 아암(370)과의 사이에 회전체(390)가 위치하며, 동시에 회전체(390)의 옆에서 인접하는 접촉 소자(170, 170')의 영역에는 그 폭을 감축하는 리세스(380)가 제공되는 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
제 1항에 있어서, 접속 아암(370)과 회전체(390)와 바이메탈 스트립(330, 330')의 운동 평면은 접속 접촉 소자(170, 170')에 의해 한정된 평면에 위치하는 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 접속 접촉 소자(170, 170')는 평평한 칼날 러그(flat knife blade lug)인 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
제 3항에 있어서, 스프링 후크(180, 180')는 플러그 베이스에 스위치를 걸어서 고정시키기 위하여 스위치 하우징(40)의 접속측부(50)로부터 돌출하며, 서로 떨어져서 마주하는 종방향 측부에서 접속 접촉 소자(170, 170')의 옆에서 접하는 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
제 2항에 있어서, 바이메탈 스트립(330, 330')은 그의 운동 평면에 위치하며 동시에 길이가 다른 U-레그를 갖는 U자형의 형상을 가지며, 수평 방향으로 연장되는 U-레그(331)가 접속 아암(370)에 평행하게 연장되며, 수직 방향(80)으로 연장되는 짧은 체결 레그(360)가 이 레그에 평행한 접속 아암의 굴곡부에 고정되는 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
제 5항에 있어서, 바이메탈 스트립(330, 330')의 운동 평면에서 선회 되도록 스위치 하우징(40)에 설치된 직각 접촉 브리지(280)는 턴-온 위치에서 바이메탈 스트립(330, 330')의 긴 U-레그의 내부에 형성된 접촉 러그(320)에 대하여 위치되도록 트립핑 스프링(480)에 의해 트립핑 방향(90)으로 가압된 수평 아암(290)에 의해 지지된 접촉 피스(300)를 포함하는 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
제 6항에 있어서, 접촉 브리지(280)는 바이메탈 스트립(330, 330')의 짧은 U-레그에 의해 자유로이 놓여져서 스위치 하우징의 영역에 위치하는 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
제 7항에 있어서, 바이메탈 스트립(330, 330')의 수평 U-레그는 하우징의 측부상에서 2개의 비드 돌출부(350, 350')사이에 보유된 긴 U-레그의 굴곡부에 놓여 있고, 스위치 측부의 비드 돌출부(350')는 스위치 하우징(40)에 형성된 지지 베이스(540)로부터 턴-온 방향(100)으로 돌출하고, 접속 측부의 비드 돌출부(350)는 바이메탈 스트립(330, 330')과 접속 아암(370)사이의 접촉부로서 위치하는 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
제 8항에 있어서, 접속 아암(370)의 자유단부(371)는 스위칭 하우징(40)에 형성되어서 수평 방향(70)으로 스위치 안으로 돌출하는 2 개의 치크(372, 373) 사이에 클램프되어서 위치하는 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
제 9항에 있어서, 스위칭 하우징(40)은 플라스틱으로 사출 성형된 상하반부 셸(20, 30)로 구성되며, 수평방향으로 연장되는 치크(372, 373)가 상하반부 셸(20, 30)중의 하나에 사출 성형되는 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
제 10항에 있어서, 회전체(390)를 위한 트러프형(trough-shaped)리세스(380)와 접촉 소자(170, 170')를 수용하기 위한 평면 리세스는 상하반부 셸(20, 30)중의 하나에 형성된 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
제 11항에 있어서, 접촉 소자(170)중의 하나, 접속 아암(370) 및 접촉소자(170)에 인접한 스프링 후크(180)는 원피스로 제조되며, 하우징 리브(374)는 접촉 소자(170)와 스프링 후크(180)사이의 공간에 위치하는 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
제 12항에 있어서, 접속 아암(370), 이에 형성된 접촉 소자(170)와 인접한 스프링 후크(180)는 스위치의 평면에서 π형 부품 그룹을 형성하며, 동시에 접속 아암(370)이 π의 횡방향 요크를 형성하는 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
제 13항에 있어서, 트러프형 리세스(380)는 접촉 소자(170)의 측부에 접하며, 접속 측부상의 치크(373)는 스프링 후크(180)와 트러프형 리세스(380)의 측부에 접하며, 리브(374)와 접속 측부의 치크(373)는 π형 부품 그룹을 위해 수평방향(70)으로 효과적인 폼 로킹 고정 지지부(form-locking fixed support)를 형성하는 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
제 13항 또는 제 14항에 있어서, 스위치 측부의 치크(372), 접속 측부의 치크(373), 리브(374)의 단부면과 스위치 측부의 비드 돌출부(350')는 π형 부품 그룹을 위해 수직 방향(80)으로 작동하는 폼로킹 고정 지지부를 형성하는 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
제 11항에 있어서, 회전체(390)는 양측면에서 회전체에 편심적으로 부착되며 회전축선(430)으로서 상하반부 하우징 셸(20, 30)에 설치된 원통형 피봇핀(400)을 지지하는 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
제 16항에 있어서, 회전체(390)의 피봇 핀(400)의 단부면에는 공구 특히 육각형 소켓 공구와의 결합을 위해 리세스(440)가 제공되는 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
제 1항 또는 제 17항에 있어서, 회전체(390)는 낮은 벽 두께를 가지는 디스크인 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
제 17항에 있어서, 피봇 핀(400)은 그 주변상에서 방사상 돌출 치형부(401)를 구비하며 치형 휘일의 방식으로 구성되는 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
제 19항에 있어서, 멈춤 러그(402)는 적어도 하나의 하우징 측부의 베어링 아이(410)의 주변에서 치형 휘일 모양의 피봇 핀(400)의 치형부(401)에서 멈춤형 결합(detent-like engagement)을 위해 제공되는 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
제 19항 또는 20항에 있어서, 멈춤 러그(402)는 수평 방향(70)으로 베어링 아이(410)안으로 들어가는 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
제 1항 또는 제 8항에 있어서, 바이메탈 스트립(330)은 직렬로 전기 접속되는 다수의 병치된 바이메탈 스트립(580)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
제 22항에 있어서, 병치된 바이메탈 스트립(580)은 그 주위를 조이는 클램프(600)에 의해 원피스 바이메탈 밴드로 결합된 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
제 23항에 있어서, 바이메탈 스트립(330)은 만곡형 바이메탈 스트립(330')으로서 구성되는 것을 특징으로 하는 회로 차단기.