KR101214133B1 - 소형 차단기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소형 차단기에 관한 것으로, 하우징(2)을 구비한 소형 차단기(1)로서, 하우징은 절연 물질로 이루어진 하우징 베이스(3)와, 하우징 베이스(3) 상으로 배열되거나 배열될 수 있는 포트형 하우징 커버(4)를 포함한다. 두 개의 세장형이고 납작한 콘택 아암들(5, 6)이 길이 방향(21)으로 서로 평행하게 하우징 베이스(3)에 부분적으로 매입된다. 고정 콘택(8)이 콘택 아암들 중 제 1 콘택 아암(5)의 내측 단부(17)에 배열된다. 무빙 콘택(9)을 형성 또는 지탱하며 자유 단부(28)를 갖는 바이메탈식 스냅-작동 디스크(6)가 고정 지점(34)에서 제 2 콘택 아암(6)의 내측 단부(18) 상에 끼워진다. 고정 지점(34)과 무빙 콘택(9)이 콘택 아암들(5, 6)의 길이 방향(21)에 평행한 축선(19)상에 놓인다.

Description

소형 차단기 {MINIATURE CIRCUIT BREAKER}

본 발명은 예를 들어 자동차 전자 장비 분야에 사용되는 소형 차단기에 관한 것이다. 이러한 차단기들은 종전에 자동차 분야에서 표준으로 사용되던 납작한 플러그 타입 퓨즈들을 대체하여 점차 많이 사용되고 있다.

자동차 분야에 사용되는 납작한 플러그 타입 퓨즈들은 그 구조적 치수 측면에서 표준화되어 있다. 이와 관련하여 독일에서 여전히 유효한 표준은 DIN 72581-3이다. 국제적 표준인 ISO 8820이 현재 이 분야에 대해 마련되어 있다. 후자의 표준에서, 납작한 플러그 타입 퓨즈의 세가지 치수, 다시 말해 "타입 C (중간)", "타입 E (고전류)" 그리고 "타입 F (소형)"이 정의된다.

전술한 타입의 차단기들은 납작한 플러그 타입 퓨즈들을 위한 플러그 타입 베이스들을 갖는 차단기들의 호환성을 보장하기 위해 일반적으로 납작한 플러그 타입 퓨즈들을 위해 개발된 표준에 기초한다. 일반적으로, 여기에서, 납작한 플러그 타입 퓨즈, 특히 ISO 8820에 따른 (최소형인) 타입 F의 납작한 플러그 타입 퓨즈를 위한 암(female) 플러그 타입 커넥터과 구조적 치수들의 측면에서 호환되는 차단기를 소형 차단기로 지칭한다. 이러한 차단기들은 예를 들어 "시리즈 21 X 미니 차단기"라는 명칭으로 Cooper Bussmann사에 의해 시판되고 있다.

전술한 타입의 차단기들은 일반적으로, 트립 장치(tripping mechanism)로서, 온도에 따라 갑자기 그리고 가역적으로 두 곡률 위치 사이에서 변하는 바이메탈식 스냅-작동 디스크를 포함한다. 이러한 바이메탈식 스냅-작동 디스크는 하나 이상의 고정 지점들에서 바이메탈 콘택에 고정식으로 연결된다. 상기 고정 지점(들)에서 떨어진 바이메탈식 스냅-작동 디스크의 자유단부는 무빙 콘택(moving contact)을 형성 또는 지탱한다. 바이메탈식 스냅-작동 디스크는 이 경우 차단기 내의 작동 온도가 구조적으로 미리 정해진 온도 임계값 아래에 있는 동안, 고정된 콘택 아암의 대응 고정 콘택에 대해 상기 무빙 콘택이 맞닿게 배열된다. 이 경우, 따라서 바이메탈 콘택과 고정된 콘택사이에 바이메탈식 스냅-작동 디스크를 통해 전기 전도 경로가 폐쇄된다. 차단기 내의 작동 온도(prevailing temperature)가 초과 전류로 인해 상기 온도 임계값을 초과하는 순간, 바이메탈식 스냅-작동 디스크가 갑자기 모양을 바꾸게 되고 그 결과 무빙 콘택이 고정 콘택으로부터 들어올려지고 따라서 전류 경로가 끊어진다.

전술한 타입의 단순한 차단기들의 경우, 전류 경로가 바이메탈식 스냅-작동 디스크의 형상의 온도-관련 변화에 의해서만 폐쇄되거나 또는 끊어진다. 이러한 차단기들은 과부하 조건이 존속할 때, 즉 예를 들어 차단기가 처음으로 트립핑(tripped)된 후에도 존속하는 단락의 경우, 특히 차단기가 트립핑 후 점차 냉각하기 때문에, 단속적으로 작동하고 그 결과 바이메탈식 스냅-작동 디스크가 전류 경로를 다시 폐쇄하고 따라서 차단기의 트립핑 사이클을 다시 시작한다.

전술한 타입 중 더욱 복잡한 구성을 갖는 차단기들은, 바이메탈식 스냅-작동 디스크에 부가적으로, 차단기가 트립핑될 때 무빙 콘택과 고정 콘택 사이에서 슬라이딩하는 분리 장치를 포함하고, 그 결과 회로가 바이메탈식 스냅-작동 디스크가 스냅-백(snap back)된 후에도 차단된 상태로 유지된다. 이러한 분리 장치들은 비교적 큰 차단기들(예를 들어 ISO 8820 타입 C와 호환되는)에 기재되어 있고, 예를 들어 DE 35 26 785 C1 또는 EP 1 278 226 B1에 개시되어 있다.
일반적인 타입의 차단기는 US 6 144 541 A로부터 알려져 있다. 차단기는 절연 물질로 이루어진 하우징 베이스 및 하우징 베이스 상으로 배치되는 포트형 하우징 커버를 구비한 하우징을 포함한다. 두 개의 세장형 및 납작한 콘택 아암은 콘택 아암의 길이 방향으로 서로에 대해 평행하게, 하우징 베이스 내에 부분적으로 매립된다. 고정 콘택은 콘택 아암들 중 제 1 콘택 아암의 내측 단부에 배치된다. 무빙 콘택을 형성하거나 지탱하는 자유 단부를 구비한 바이메탈식 스냅-작용 디스크는 고정 지점에서 제 2 콘택 아암의 내측 단부에 조립되고 그 결과 고정 지점 및 무빙 콘택이 콘택 아암들의 길이 방향에 대해 평행한 축선 상에 배치된다. 바이메탈식 스냅-작용 디스크의 고정 지점 및 무빙 콘택이 콘택 아암들의 길이 방향에 대해 평행한 축선 상에 배치되는 추가의 차단기가 또한 US 4 363 016 A, US 5 513 063 A 및 US 5 248 954 A로부터 알려진다.

본 발명은 특히 쉽게 생산될 수 있고 특히 소형화에 적합한, 기능적으로 신뢰성 있는 차단기를 제시하는 것을 목적으로 한다.

이 목적은 청구항-1의 구성들에 의해 본 발명에 따라 달성된다. 상기 청구항에 따르면, 차단기가 하우징을 포함하고, 상기 하우징은 절연 물질로 이루어진 하우징 베이스와 상기 하우징 베이스 상으로 위치될 수 있는 하우징 커버로 형성된다. 이 경우, 상기 하우징 커버는 포트(pot) 형태이고 따라서, 적어도 실질적으로, 하우징 베이스와 대면하지 않는(face away) 5개 면이 모두 폐쇄되어 있다. 두 개의 세장형(elongate) 납작한 콘택 아암들이 하우징 베이스 내에 부분적으로 매입되고(embedded), 길이 방향으로 서로 평행하다. 이 경우, 고정 콘택이 두 개의 콘택 아암들 중 첫번째 것의 내측 단부에 배열된다. 고정 지점이 제 2 콘택 아암의 내측 단부에 배열되고 바이메탈식 스냅-작동 디스크가 상기 고정 지점에 끼워지고, 상기 바이메탈식 스냅-작동 디스크가 자유 단부 영역에 무빙 콘택을 형성(또는 별도의 무빙 콘택을 지탱)한다.

이 경우, 상기 고정 지점과 무빙 콘택이 상기 콘택 아암들의 길이 방향에 평행한 공통 축선 상에 놓이도록 바이메탈식 스냅-작동 디스크가 하우징 내에 배열된다.

특히 포트형 하우징 커버와 길이 방향으로 정렬된 바이메탈식 스냅-작동 디스크의 조합이 차단기의 간단한 소형화에 특히 유리하다는 것이 나타나 있다. 따라서 상기 바이메탈식 스냅-작동 디스크의 길이 방향 위치로 인해 바이메탈식 스냅-작동 디스크가 이용할 수 있는 설치 공간의 특히 양호한 사용이 이루어질 수 있다. 특히, 작동상 안전한 스위칭 반응을 위해 충분히 긴 바이메탈식 스냅-작동 디스크가 바이메탈식 스냅-작동 디스크의 길이 방향 위치로 인해 특히 작은 설치 영역 내에 배열될 수 있다. 이 경우 포트형 하우징 커버의 사용이 전기 컴포넌트들, 특히 바이메탈식 스냅-작동 디스크의 특히 양호한 접근을 가능하게 하고, 이것의 끼움을 상당히 단순화시킨다. 상술한 구조적 원리는 ISO 8820 타입 F(소형)에 따라 설정된 구조적 치수들을 갖는 차단기의 구성에 대한 장점이 특히 있다는 것이 입증되었다.

한 가지 유리한 구성에서, 상기 하우징 커버가 일체형 부품이고, 마찬가지로 절연 물질, 특히 열가소성 중합체로 이루어진다.

완전히 (전기) 절연 물질로 이루어진 하우징에 의해, 첫째 특히 하우징과 차단기의 전기 전도성 컴포넌트 간의 잘못된 접촉시 하우징으로부터 나오는 전류의 가능성, 따라서 단락 및 하우징을 통한 전류 루프의 가능성이 회피되기 때문에 차단기의 작동 안전성이 증가한다. 둘째, 전체적 또는 부분적 금속성 하우징에 비해, 완전히 절연 물질로 이루어진 하우징은 단지 매우 낮은 열 전도도를 가지고, 그 결과 차단기의 개선된 반응 특성을 얻을 수 있다. 구체적으로, 과부하 발생시 열 발산 감소의 결과로, 종래의 바이메탈식 스냅-작동 디스크를 사용할 때 차단기가 트립하도록 하기 위해 차단기 내에 상대적으로 적은 양의 열손실이 발생하면 된다. 또한, 차단기의 냉각이 늦춰진다. 본 발명에 따른 타입의 간단한 단속적 차단기는 따라서 동일한 환경에서 금속성 하우징을 갖는 차단기에 비해 상당히 긴 트립핑 타임을 갖는다. 따라서 차단기의 수명이 연장되고 너무 빨리 마모된 바이메탈식 스냅-작동 디스크로 인한 오작동 위험이 감소한다.

편의상, 제 2 콘택 아암(이하에서 바이메탈 콘택 아암이라고도 칭함)의 내측 단부가 하우징 베이스로부터 자유롭게 돌출하고, 그 결과 바이메탈식 스냅-작동 디스크의 고정 지점이 하우징 베이스로부터 이격된다. 이러한 간격은 바람직하게 적어도 2 mm, 바람직하게 3 mm 내지 5 mm, 특히 대략 4.5 mm (상세하게는 예컨대 4.65 mm)이다.

제 2 콘택 아암의 내측 단부의 자유 단부식 구성으로 인해, 이 자유 단부가 특히 용이하게 접근가능하고, 그 결과 바이메탈식 스냅-작동 디스크의 끼움이 단순화된다. 특히, 바이메탈식 스냅-작동 디스크의 자유 단부식 실시는 특히 간단하고, 정밀하고 군더더기 없는(waste-free) 끼움 방법을 이용하는 것을 가능하게 하는데, 이 방법에서 상기 스냅-작동 디스크가 먼저 고정 콘택에 대한 어떤 기계적 프리스트레스(prestress) 없이 바이메탈 콘택 아암 상에 고정되고 상기 바이메탈 콘택 아암의 내측 단부가 구부러지는 것에 의해 후속 조절 단계까지 상기 바이메탈식 스냅-작동 디스크의 고정 콘택에 대한 프리스트레스가 설정되지 않는다. 이 경우, 상기 구부러짐은 바람직하게 상기 콘택 아암들의 길이 방향에 대해 가로지르는 축선에 대해 일어난다. 차단기의 마지막 끼워진 상태에서, 따라서, 조정 단계의 결과로, 제 2 콘택 아암의 내측 단부가 하우징 베이스와 바이메탈식 스냅-작동 디스크의 고정 지점 사이에 콘택 아암들의 길이 방향에 대해 가로지르는 축선을 중심으로 약간 구부러진다. 상기 내측 단부는 따라서 바이메탈 콘택 아암의 접합 영역에 의해 형성된 평면에 대해 일정 각도로 뻗는다. 전술한 조절 방법은 그 자체로 발명으로 간주된다.

전술한 타입의 차단기에 대해 종전에 그랬던 것처럼, 각 콘택 아암의 외측 단부가 상기 하우징 베이스의 밖으로 가이드되어 플러그 타입 콘택을 형성한다. 마찬가지로 납작한 플러그 타입 퓨즈에 대해서, 두 개의 플러그 타입 콘택들이 일정 간격을 두고 평행하게 오프셋되어 공통 평면에 배열된다. 이 경우 본 발명에 따라 무빙 콘택과 바이메탈식 스냅-작동 디스크의 고정 지점이 놓인 공통 축선이 편의적으로 상기 플러그 타입 콘택들 사이에서 대략 중앙으로 뻗는다.

상기 콘택 아암들을 하우징 베이스 내에 견고하게 유지하기 위해, 콘택 아암들이 바람직하게 하우징 베이스 내에 형상 결합 방식으로 매입된다. 콘택 아암들은 특히 사출 성형에 의해 하우징 베이스의 물질로 둘러싸인다.

차단기의 더욱 바람직한 변형에서, 상기 차단기에 무빙 콘택과 고정 콘택을 전기적으로 끊는 분리 요소(disconnectung element)를 구비한다. 이 분리 요소는 절연 물질로 이루어지는 분리 판과 푸시 버튼을 포함하고, 이는 끼워진 상태에서 하우징 커버 밖으로 돌출한다. 상기 분리 판은 상기 분리 판이 무빙 콘택과 고정 콘택 사이에서 절연 방식으로 놓이는 분리 위치와, 상기 분리 판이 무빙 콘택과 고정 콘택 사이에 접촉이 일어나게 하는 인에이블(enable) 위치 사이에서 변환될 수 있도록 가이드된다. 이 경우, 분리 요소가 분리 위치의 방향으로 스프링에 의해 프리스트레스를 받고 있고, 그 결과 차단기가 트립핑될 때 분리 판이 자동으로 분리 위치를 취한다. 상기 푸시 버튼은 둘째로 분리 판이 수동(manual) 압력이 상기 푸시 버튼에 가해지는 것에 의해 인에이블 위치로 리셋될 수 있다. 비교적 간단한 실시예에서, 상기 분리 요소가 특히 일체식 플라스틱 사출성형 부품이다. 이 경우, 푸시 버튼의 연장된 위치가 항상 분리 판의 분리 위치에 해당하고, 푸시 버튼의 눌린 위치는 인에이블 위치에 해당한다.

분리 요소에 프리스트레스를 가하는 스프링은 편의적으로 헬리컬 압축 스프링이다. 이 헬리컬 압축 스프링은 유리하게 금속으로 이루어진, 적어도 실질적으로 스프링 총 길이에 걸쳐 연장하는 가이드 핀 상에 위치된다. 이 실시예는 헬리컬 압축 스프링을 사용하면 끼우기 매우 쉽고 작동 안전성이 높다는 이유에서 첫째로 바람직하나, 둘째로 이러한 헬리컬 압축 스프링은 요구되는 소형화에서 굽어지지 않는다는 보장이 없어서 가이드를 요한다는 사실에 기반한 것이다. 스프링을 관통하는 금속 가이드 핀은 매우 공간 절약적이지만, 헬리컬 압축 스프링을 가이드 하는 효과적인 방법이다. 제조의 관점에서 특히 간단한 실시예에서, 상기 가이드 핀이 콘택 아암들 중 하나, 특히 고정 콘택 아암과 일체이다.

바람직하게는, 상기 가이드 핀이 스프링을 통해 분리 요소, 특히 푸시 버튼 내의 가이드 보어 내로 돌출하고, 특히 상기 가이드 보어의 단면이 가이드 핀의 단면과 대략 매칭된다. 따라서, 상기 가이드 핀은 유리하게 분리 요소를 직접 가이드하기 위해 사용될 수도 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 상기 분리 요소는 특히 분리 판의 영역에서 나머지 콘택 아암, 특히 바이메탈 콘택 아암의 가이드 버어(burr) 상에서 가이드된다. 이 목적으로, 분리 요소는 유리하게 포크모양 가이드 외형(contour)을 가지고, 이것은 상기 가이드 버어 둘레를 형상 결합 방식으로 결합한다. 상기 가이드 외형을 상기 가이드 버어 상으로 "쓰레딩(threading)"하는 것이 이 경우에 가이드 외형이 길이 방향으로 서로 오프셋된 두 개의 가이드 갈퀴(prong)를 가진다는 사실에 의해서 단순화된다. 이 실시예 또한 사출 성형 프로세스에서 분리 요소의 제조를 단순하게 해준다. 상기 가이드 버어는 대안적으로 베이스 상에 형성될 수도 있다.

차단기의 특히 유리한 변형에서, 푸시 버튼과 분리 판이 일체형이 아니고, 서로에 대해 이동될 수 있도록 가이드될 수 있는 분리된 컴포넌트 부품들의 형태이다. 이 경우, 푸시버튼이 드라이버를 가지고, 이것이 푸시버튼이 연장 위치로부터 눌린 위치로 눌렸을 때 분리 판을 인에이블 위치로 이동시키도록, 그러나 푸시버튼의 눌린 위치에 도달하면 드라이버가 분리 판에서 디커플링(decoupling)되도록 가이드된다. 분리 판으로부터 드라이버의 분리에 의해, 분리 판의 소위 자유 트립핑이 달성된다. 자유 트립핑의 결과, 분리 판의 분리 기능이 푸시버튼이 눌린 상태로 영구적으로 유지된다는 사실에 의해 아무런 영향을 갖지 않도록 만들어질 수 없다. 푸시버튼이 잘못 눌러지거나 부주의하게 눌러짐에 의한 차단기의 오작동이 따라서 배제된다.

푸시버튼이 눌러지고 해제될 때 분리 판과 드라이버의 교번적인 커플링과 디커플링을 비교적 용이하게 소형화될 수 있는 간단한 방식으로 달성하기 위해, 드라이버가 바람직하게 폐쇄된 원형 경로 상에서 가이드되고, 그 결과, 푸시버튼이 눌렸을 때, 푸시버튼이 연장된 위치로 되튀어 나갈 때와 다른 경로를 취한다. 특히, 드라이버가 콘택 아암들 중 하나, 특히 바이메탈 콘택 아암과 일체로 형성된 가이드 버어 상에서 가이드된다. 드라이버를 폐쇄된 원형 경로 상에서 가이드하기 위해, 드라이버가 바람직하게 이 가이드 버어 둘레로 링의 형태로 가이드된다.

드라이버의 원형 가이드를 간단한 방식으로 달성하기 위해, 상기 드라이버가 두 개의 슬라이딩 면을 가지고, 이들은 푸시버튼의 이동 방향에 대해 일정 각도로 있고 특히 서로 평행하다. 이 슬라이딩 면들은 전술한 가이드 버어에 대해 상기 푸시버튼이 눌릴 때 그리고 상기 푸시버튼이 연장될 때 콘택 아암의 다른 납작한 면 상으로 각 경우 드라이버가 구부러지는 방식으로 배열된다.

상기 드라이버는 바람직하게 탄성적으로 구부러질 수 있도록 푸시버튼에 연결된다. 특히, 상기 드라이버는 그 위에 일체로 형성된 스프링 아암을 통해 푸시버튼에 일체로 연결된다. 푸시버튼이 연장된 위치로부터 눌린 위치로 눌릴 때, 상기 드라이버가 바람직하게 탄성적으로 구부러진 상태로 위치하도록 가이드된다. 분리 판으로부터 드라이버를 간단하고 신속하게 분리하기 위해, 이 경우 콘택 아암에 노치가 제공되고, 이것에 의해 푸시버튼이 눌린 위치에 도달시 드라이버가 휴지 위치로 되튀어 나오고, 그 결과 드라이버가 분리 판으로부터 신속하고 안전하게 분리된다.

상기 푸시버튼은 유리하게 제 2 드라이버를 갖는다. 이 제 2 드라이버는 푸시버튼의 연장 방향으로 분리 판에 닿아 멈추도록 배열되고, 그 결과 분리 판이 인에이블 위치에 위치할 때까지 푸시버튼이 분리 판에 의해 눌린 위치에 유지된다.

편의적 구성에서, 분리 판과 푸시버튼에 대한 분리 실시예에서, 상기 두 부분들이 분리 판의 분리 위치 방향으로 또는 푸시버튼의 연장 위치 방향으로 각 경우 하나의 별개의 헬리컬 압축 스프링에 의해 따로 프리스트레스를 받는다(prestressed). 이러한 두 개의 헬리컬 압축 스프링들 각각은 용이하게 소형화될 수 있는 효과적인 가이드의 관점에서 이 경우 콘택 아암들 중 하나의 별도의 가이드 핀상에 위치한다. 바람직하게, 상기 두 개의 헬리컬 압축 스프링들은 이 경우 동일한 콘택 아암, 특히 고정 콘택 아암 상에서 가이드된다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 예시적 실시예들을 설명한다.

도 1은 하우징 커버와 하우징 베이스로부터 형성된 하우징, 하우징 베이스 내에 부분적으로 매입되는(embedded) 2개의 콘택 아암 및 바이메탈식 스냅 작동 디스크(bimetallic snap-action disk)를 갖는 차단기(circuit breaker)의 제 1 변형예의 분해도를 도시하고,
도 2는 하우징이 폐쇄된 장착 상태에 있는 도 1에 도시된 차단기의 사시도를 도시하며,
도 3은 도 1에 도시된 차단기의 하우징 베이스 내에 삽입되는 콘택 아암의 정면도를 도시하며,
도 4는 도 3에 도시된 부분적으로 장착된 상태에 있는 도 1에 도시된 차단기의 사시도를 도시하며,
도 5는 장착된 상태이지만 하우징이 없는 상태에 있는 도 1에 도시된 차단기를 도 3에 도시된 바와 같은 도면으로 도시하며,
도 6은 하우징 커버가 없이 장착된 상태에 있는 도 1에 도시된 차단기를 도 4에 도시된 바와 같은 도면으로 도시하며,
도 7은 (전기 전도성인) 정상 상태에서 하우징 커버가 없이 장착된 상태에 있는 도 1에 도시된 차단기의 측면도를 도시하며,
도 8은 트립핑 상태(tripped state)에 있는 도 1에 도시된 차단기를 도 7에 도시된 바와 같은 도면으로 도시하며,
도 9는 (제 1 변형예에 비해) 분리 요소 및 헬리컬 압축 스프링을 추가로 포함하는 차단기의 제 2 변형예를 도 1에 도시된 바와 같은 도면으로 도시하며,
도 10은 도 9에 도시된 차단기를 도 2에 도시된 바와 같은 도면으로 도시하며,
도 11은 헬리컬 압축 스프링이 밀어 넣어진 상태로 하우징 베이스에 삽입되는 도 9에 도시된 차단기의 콘택 아암을, 예를 들면 도 4에 도시된 바와 같은 도면으로 도시하며,
도 12는 분리 요소가 추가로 장착된 도 9에 도시된 차단기를 도 11에 도시된 바와 같은 도면으로 도시하며,
도 13은 하우징 없이 장착된 상태에 있는 도 9에 도시된 차단기의 정면도를 도시하며,
도 14는 하우징 없이 장착된 상태에 있는 도 9에 도시된 차단기의 상부로부터 본 평면도를 도시하며,
도 15는 그 정상 상태에서 하우징 없이 장착된 상태에 있는 도 9에 도시된 차단기의 측면도를 도시하며,
도 16은 두 부분으로 된 분리 요소 및 제 2 변형예에 비해, 추가의 헬리컬 압축 스프링을 포함하는 차단기의 제 3 변형예를 도 1에 도시된 바와 같은 도면으로 도시하며,
도 17은 도 16에 도시된 차단기를 도 2에 도시된 바와 같은 도면으로 도시하며,
도 18은 도 16에 도시된 차단기를 도 11에 도시된 바와 같은 도면으로 도시하며,
도 19는 도 16에 도시된 차단기를 도 12에 도시된 바와 같은 도면으로 도시하며,
도 20은 도 16에 도시된 차단기를 도 13에 도시된 바와 같은 도면으로 도시하며,
도 21 내지 도 24는 차단기를 재설정하는 동안 분리 요소의 여러 위치들에서 하우징 커버 없이 장착된 상태에 있는 도 16에 도시된 차단기의 세부 사항의 측면도를 각각 도시한다.

상호 대응 부분들에는 모든 도면에서 동일한 참조 부호가 항상 제공되었다.

차단기의 제 1 변형예가 도 1 내지 도 8에 먼저 도시된다. 특히 도 1에 도시된 분해도로부터 볼 수 있는 바와 같이, 이 실시예에서 차단기(1)는 하우징(2)을 포함하고, 하우징은 하우징 베이스(3) 및 하우징 커버(4)로 형성된다. 차단기(1)는 또한 고정 콘택 아암(5), 바이메탈 콘택 아암(6) 및 바이메탈식 스냅 작동 디스크(7)를 포함한다. 차단기(1)는 또한 작은 용접판(welding platelet) 형태의 고정 콘택(8), 리벳 형태의 무빙 콘택(9), 그리고 바이메탈식 스냅 작동 디스크(7)를 고정시키기 위해, 추가의 리벳(10) 및 추가의 작은 용접판(11)을 포함한다.

하우징 베이스(3) 및 하우징 커버(4)는 전기 절연 물질, 즉 열가소성 폴리머로 제조된다. 일체형 하우징 커버(4)는 포트(pot) 형태여서, 5개의 막힌 벽으로 차단기(1)의 (파선의 참조 화살표로 지시된) 내부(12)를 형성하는 부피를 둘러싼다. 하우징 커버(4)는 그 개방된 측면을 이용하여 하우징 베이스(3) 상에 스냅핑될(snapped) 수 있다. 도 2는 하우징(2)이 폐쇄된 상태인, 즉 하우징 커버(4)가 하우징 베이스(3) 상에 위치되는 차단기(1)를 도시한다.

콘택 아암(5, 6)은 편평한 직사각형의 횡단면을 갖는 판금, 특히 주석 도금된 황동(tin-plated brass)으로 이루어진 구부러지고 스탬핑된 부분(bent and stamped parts)이다. 고정 콘택 아암(5)과 바이메탈 콘택 아암(6)은 차단기(1)의 제조중에 하우징 베이스(3)의 재료로 사출 성형함으로써 보호되는(encapsulated) 콘택 아암(5, 6)에 의해, 하우징 베이스(3) 내에 형상 결합식으로 삽입된다. 이 경우, 콘택 아암(5, 6)은 각각의 경우에 하나의 플러그형 콘택(14)을 구비하는 하우징 베이스(3)의 하부측(13) 상에서 하우징 베이스(3)로부터 외부로 돌출한다. 하우징(2), 특히 하우징 커버(4)는 (하우징의) 폭이 좁은측(15)과 (하우징의) 폭이 넓은측(16)을 갖는 대략 2차원 사각형의 형태를 갖는다. 이 경우 플러그 타입 콘택(14)들이 서로 평행하고 하우징의 폭이 좁은측(15)에 대해 대략 중앙에 배치되어 서로 이격되도록, 콘택 아암(5, 6)이 하우징 베이스(3) 내에 삽입된다.

그 외부 기하학적 치수에 관하여, 차단기(1)는 표준 ISO 8820 타입 F(소형(miniature))에 기초하며, 즉 이러한 표준에 따른 타입 F의 납작한 플러그형 퓨즈(flat plug-type fuse)에 외관상 대응하며, 그 결과 차단기(1)는 이러한 플러그형 퓨즈용 암 플러그형 커넥터(female plug-type connector)와 호환 가능하며, 즉 이러한 암 플러그형 커넥터에 끼워질 수 있다.

하우징 넓은 측면(broad side, 16) 상으로 볼 때, 콘택 아암들(5 및 6)의 플러그-타입 콘택(14)은 각각 수직하게 배열된다. 하우징 내부(12)에서, 2 개의 콘택 아암들(5 및 6)은 각각 하우징 중심 쪽 내측으로 가이딩되고, 고정된 콘택 아암(5)의 내측 단부(17)가 바이메탈 콘택 아암(6)의 내측 단부(18) 위에 배열된다. 하우징 베이스(3) 및 플러그-타입 콘택(14)으로부터 멀리 떨어진 차단기(circuit breaker, 1)의 그러한 측면은 이 경우에서 3차원으로 차단기(1)의 실제 배향과 관계없이 "상단에" 있다.

특히 도 3에서 명백히 도시된 바와 같이, 하우징 넓은 측면(16)의 보는 방향으로, 콘택 아암들(5 및 6)의 내측 단부들(17 및 18)은 하우징(2)의 중간-길이 방향 축선(19)에 대해 중심에 배열된다.

도 4에서 특히 사시도로 도시된 바와 같이, 콘택 아암들(5 및 6)의 내측 단부들(17 및 18)은 각각 (하우징의 좁은 측면(15)의 보는 방향에서 볼 때) 차단기(1)의 플러그-타입 콘택(14)에 의해 형성된 중심면(20)에서 벤딩되며 대략 서로 평행하게 중심면(20)에 대해 오프셋되어 진행한다. 고정된 콘택 아암(5)의 내측 단부(17)는 이러한 경우에서 도 3 및 도 4에 도시된 사시도에서 중심면(20)에 대해 떨어지게 둔다. 바이메탈 콘택 아암(6)의 내측 단부(18)는 다시 도 3 및 도 4에 도시된 사시도로부터 중심면(20)의 전방에 위치된다.

콘택 아암들(5 및 6)의 길이 방향, 특히 이러한 콘택 아암들(5 및 6)의 플러그-타입 콘택(14)의 연장은 길이 방향(21)으로 정의한다. 중심면(20) 내의 길이 방향(21)에 수직으로 정렬된 방향은 가로 방향(22)으로 아래에 설명될 것이다.

콘택 아암들(5 및 6)을 더 잘 고정시키기 위해, 하우징 베이스(3)는 각 경우에서 주변에 및 이에 따라 대략 플러그-타입 콘택(14)의 연장으로서 횡 방향으로(22) 베이스판(21)으로부터 내부(12)로 돌출하는 2 개의 아암들(24 및 25)을 가지고, 고정된 콘택 아암(5)은 아암(24)에 매입되고(embedded) 바이메탈 콘택 아암(6)이 아암(25)에 매입된다. 다시 횡 방향(22)에서 볼 때, 아암들(24 및 25)은 그들 사이에 자유 공간(26)을 남기고, 콘택 아암들(5 및 6)의 내측 단부들(17 및 18)이 상기 자유 단부 내로 돌출한다. 다시 말해, 콘택 아암들(5 및 6)의 2 개의 단부들(17 및 18) 각각은 베이스(13)로부터 내부(12)로 자유롭게 돌출된다. 따라서, 이러한 지역에서, 하우징 베이스(3)로부터 거리를 두고, 고정된 콘택(8)은 고정된 콘택 아암(5)의 내측 단부(17)로 자유단부 쪽에 다시 용접된다. 리벳(10)은 마찬가지로 콘택 아암(6)의 내측 단부(18)에서 자유단 측면 상에 하우징 베이스(3)로부터 거리를 두고 체결된다(특히 도 3 및 도 4를 참조).

바이메탈식 스냅-작용 디스크(7)가 작은 용접판(11)에 의해 리벳(10) 상에 용접된다(특히 도 5 또는 도 6 참조). 이 경우에서, 바이메탈식 스냅-작용 디스크는 도 7 및 도 8에 도시될 수 있는 바와 같이, 조립 상태에서 작은 용접판(11)과 리벳(10) 사이에 샌드위치 형태로 배열된다. 조립 상태에서, 타원형 바이메탈식 스냅-작용 디스크(7)는 하우징 넓은 측면(16)의 보는 방향에서 길이 방향 연장의 견지에서 중간-길이 방향 축(19)에 의해 중심에 배열된다(도 5 참조). 무빙 콘택(9)과, 리벳(10)과 3 차원으로 일치하는 바이메탈식 스냅-작용 디스크(7)의 그러한 고정 지점(34)은 따라서 차단기(1) 및 그 콘택 아암들(5 및 6)의 길이 방향(21)과 특히 평행하게 정렬된다. 상기 스냅-작용 디스크가 바이메탈 콘택 아암(6)의 내측 단부(18)에 체결되는 바이메탈 스탭-작용 디스크(7)의 단부는 고정 단부(27)로서 아래에 기술된다. 바이메탈식 스냅-작용 디스크(17)의 반대 길이 방향 단부가 내부(12)가 독립되어 서 있는다. 이러한 자유단부(28)에서, 바이메탈식 스냅-작용 디스크(7)는 고정 콘택(8)에 반대에 있고 및 고정 콘택(8)과 대면하는 상기 바이메탈식 스냅-작용 디스크의 측면 상에 무빙 콘택(9)을 지지한다(특히 도 7 및 도 8을 참조; 도 5에 도시된 도면에서, 도시 생략된 무빙 콘택(9)이 단지 점선으로 표시됨).

정상적인 위치에서, 도 7에 도시된 바이메탈식 스냅-작용 디스크(7)는 무빙 콘택(9)이 프리스트레스에 의해 지지되고 이에 의해 전기 전도성 연결이 콘택 아암들(5 및 6)을 통해 플러그-타입 콘택(14), 고정 콘택(8), 무빙 콘택(9) 및 리벳(10) 사이에 형성되는 방식으로 중심면(20)에 대해 일정한 각도로 배열된다. 따라서 차단기(1)는 전기적으로 정상 상태에서 전도성이다.

바이메탈식 스냅-작용 디스크(7)는 또한 그 온도가 바람직하게 구조에 따라 미리 결정된 1700℃의 트리핑 온도를 초과할 때 갑자기 형상을 변경하는 방식으로 설계된다. 형상에서 변화는 무빙 콘택(9)이 고정 콘택(8)으로부터 해제되어서 고정된 콘택 아암(5)과 바이메탈 콘택 아암(6) 사이에 존재하는 전기 연결이 끊어지는 방식으로 발생한다. 도 8은 트리핑된 위치에서 차단기(1)를 도시한다.

바이메탈식 스냅-작용 디스크(7)가 온도가 구성에 따라 미리 결정된 되튀는(spring-back) 온도 아래로 떨어질 때 도 7에 도시된 정상적인 위치 내로 다시 되튀는 결과로, 바이메탈식 스냅-작용 디스크(7)의 형상에서 변화는 그 온도에 따라 역으로 발생한다. 바이메탈식 스냅-작용 디스크의 과도하게 빈번한 스위칭을 피하기 위해, 상기 바이메탈식 스냅-작용 디스크는 선택적으로 탄성 히스테리시스를 가지며, 이는 되튀는 온도가 트리핑 온도(tripping temperature)와 비교하여 더 낮게 된다. 따라서, 이 경우에서, 차단기는 되튀는 온도가 트리핑 온도보다 더 낮게 될때만 다시 전도성이 된다.

차단기(1)의 조립 동안, 스태핑 아웃(stamped out)되고, 본래 형상으로(in shape) 벤딩되고 고정 콘택(8) 또는 리벳(10)이 제공된 콘택 아암들(5 및 6)은 하우징 베이스(3)와 함께 사출 성형으로 캡슐화되어서 그 안에 매입된다. 이후, 무빙 콘택(9)이 제공된 바이메탈식 스냅-작용 디스크(7)는 리벳(10)으로 더 정밀하게 바이메탈 콘택 아암(6)에 용접된다. 바이메탈식 스냅-작용 디스크(7)는 무빙 콘택(9)이 고정 콘택(8)으로부터 떨어져 이격되거나 단지 느슨하게 그위에 놓이는 방식으로, 즉 바이메탈식 스냅-작용 디스크(7)가 초기에 프리스트레스하에 있지 않게 먼저 용접된다. 정상 상태에서 바이메탈식 스냅-작용 디스크(7)의 요구되는 프리스트레스는 바이메탈 콘택 아암(6)의 내측 단부(18)가 가로 방향(22)으로 진행하는 벤딩 축선(29) 주위에서 벤딩되고 하우징 베이스(3)로부터 충분히 이격됨으로써 단지 순차적인 제조 단계에서 발생된다(도 3 및 도 5 참조). 단부(18)의 벤딩은 이러한 경우 도 3 및 도 5에 도시된 도면의 후미쪽으로 수행되며, 따라서 고정 콘택 아암(5)의 단부(17) 쪽 방향으로 수행된다. 벤딩은 바람직하게 규칙적 방식으로 수행되며, 바이메탈식 스냅-작용 디스크(7)가 미리 결정된 목표 프리스트레스에 도달할 때까지 벤딩 프로세스가 계속된다.

따라서 단부(18)을 뒤로 굽히는 것(bending back)에 의해서 특히 콘택 아암들(5 및 6)이 하우징 베이스(3) 내에 매입되었을 때 제조 공차들에 의해서 차단기(circuit breaker)(1)의 조정(adjustment)을 보상할 수 있고 그리고 이로써 차단기(1)의 일정하고(uniform) 정확한 트리핑 응답(tripping response)이 보장될 수 있다.

이러한 조정의 결과로서, 바이메탈 콘택 아암(6)의 내측 단부(18)가 (도 7 및 도 8에서 과장된 형태로 도시한 바와 같이) 최종 조립된 상태(final fitted state)에서 차단기(1)의 중심면(20)에 대하여 약간의(slightly) 각도를 이루며 배치된다.

최종 조립 단계에서, 하우징 커버(4)는 하우징 베이스(3) 상으로 스냅 조립된다.

도 1 내지 도 8에 도시된 간단한 변형예들(variants)에 있어서, 차단기(1)는 분리적으로(intermittently) 기능한다. 과부하의 경우에, 특히 단락의 경우에, 트리핑 온도가 초과될 때까지 전력 손실에 의해서 바이메탈식 스냅-액션 디스크(7)가 가열되고 그리고 갑자기 변한 형태에 의해 바이메탈식 스냅-액션 디스크(7)가 회로를 분리한다(disconnect). 이제 필연적으로 붕괴되는 전류 흐름(collapsing current flow)의 결과로서, 차단기(1)의 그리고 이로써 또한 바이메탈식 스냅-액션 디스크(7)의 점차적인(gradual) 냉각이 발생한다. 바이메탈식 스냅-액션 디스크(7)의 온도가 다시 되튀는(spring-back) 온도 아래로 떨어지자마자, 바이메탈식 스냅-액션 디스크(7)가 그 정상 위치(normal position)로 되튀고 그 결과 회로가 다시 닫힌다. 이러한 시점에서 과부하 조건이, 특히 단락이 계속된다면 이로 인하여 새로운(renewed) 전기적인 과부하가 야기되고 그 결과 차단기(1)의 새로운 트리핑이 야기된다. 이러한 경우에 차단기(1)의 트리핑 민감도는 (바이메탈식 스냅-액션 디스크(7)의 주어진 설계에 의한) 플라스틱으로 구성된 하우징 커버(4)에 의해서 상당히 개선되는데, 상기 하우징 커버는 차단기(1)의 내부(interior)(12)를 효과적으로 열적으로 절연한다. 열 절연 하우징(2) 덕분에, 트리핑이 떨어진(slow down) 후 바이메탈식 스냅-액션 디스크(7)의 냉각 이후에, 차단기(1)의 스위치-오프 구간이 또한 과부하의 경우에 연장된다. 이것은 차단기(1)에 의해 보호되는 회로 및 상기 차단기(1) 자체에 이롭다.

차단기(1)의 제 2 변형예가 도 9 내지 도 15를 참조하여 기술된다. 이러한 제 2 변형예는 이하에서 그 차이점이 기술되지 않는다면 설계, 조립(fitting) 및 동작(operation)의 관점에서 제 1 변형예와 유사하다. 구체적으로 하우징 베이스(3), 콘택 아암들(5 및 6), 바이메탈식 스냅-액션 디스크(7), 고정 콘택(8), 무빙 콘택(9) 및 리벳(10) 그리고 작은 용접판(welding platelet)(11)은 앞서 기술한 실시예의 상응하는 부분들과 동일하다. 가열 저항(30) 대신에, 도 9 내지 도 15에 도시된 차단기(1)의 제 2 변형은 분리 요소(disconnecting element)(36) 및 헬리컬 압축 스프링(37)을 포함한다.

분리 요소(36)는 일체화된(integral) 플라스틱 사출-성형된 부분의 형태이고 분리 판(38)과 푸시버튼(39)을 실질적으로 포함한다.

하우징 커버(4)는 차단기(1)의 앞서 기술한 변형에서의 하우징 커버(4)에 실질적으로 상응하지만, 그와의 차이점으로서, 상기 하우징 커버(4)의 윗 표면에 절개부(cutout)(40)를 구비하는데, 설치된 상태에서 분리 요소(36)의 푸시버튼(39)이 상기 절개부(40)를 통해 상기 하우징(2) 밖으로 돌출된다. 도 10은 결합된 상태에서 차단기(1)를 나타내는데 특히 하우징(2) 밖으로 돌출된 푸시버튼(39)을 나타낸다.

조립된 상태에서, 헬리컬 압축 스프링(37) 및 푸시버튼(39)은 고정 콘택 아암(5) 상에서 가이드된다. 이를 위해, 고정 콘택 아암(5)은 두 개의 얇은 세장형(elongated) 가이드 핀들(41 및 42)을 구비한다. 이러한 경우에 헬리컬 압축 스프링(37) 외측(outside) 상에 위치된 가이드 핀(41) 상으로 가압된다(특히 도 11 참조). 그러면 푸시버튼(39)이 가이드 핀들(41 및 42) 상으로 가압되고, 그 결과 헬리컬 압축 스프링(37)이 하우징 베이스(2)의 아암(24)과 푸시버튼(39) 사이에 샌드위치 방식으로 위치된다(도 12 참조). 형상-조립 방식(form-fitting manner)으로 가이드 핀들(41 및 42)을 수용하기 위해서, 이러한 경우에 푸시버튼(39)은 핀들(41 및 42)의 치수와 실질적으로 정합된 수용부(receptacle)를 구비한다. 이러한 수용부는 선택적으로 각각 가이드 핀들(41 및 42) 중 하나를 수용하는 두 별개의 보어들로부터 형성되거나 또는 두 가이드 핀들(41 및 42)가 함께 내부에 위치되는 슬릿-형태 개구에 의해서 형성된다.

분리 요소(36)의 설치된 위치에서, 분리 판(38)은 푸시버튼(39)으로부터 대략 가로 방향(transverse direction)(22)으로 돌출되고 중심면(20)에 대략 동일 평면인 방식으로 고정 콘택 아암(5)의 내측 단부(17)의 앞에 위치된다(도 12 참조). 따라서 특히 고정 콘택 아암(5)의 내측 단부(17) 및 바이메탈식 스냅-액션 디스크(7)의 사이에 위치된다. 가로 방향(22)으로 푸시버튼(39)으로부터 떨어진 그 테두리(rim)에서, 분리 판(38)은 콘택 아암(6)의 길이 방향 돌출부(longitudinal protrusion)(33)의 내측 테두리 상에 가이드되는데, 상기 돌출부는 예를 들어 플러그 타입 콘택(14)의 연장으로서 내부(12) 내로 돌출된다. 따라서 이러한 내측 테두리는 분리 판(38)을 위한 가이드 버어(guide burr)(43)를 형성한다. 분리 판(38)은 이러한 가이드 버어(43) 주변에서(around) 일체화되어 형성된 포크-형태 가이드 외형(contour)(44)과 결속된다. 이러한 가이드 외형(44)은 두 개의 갈퀴들(prongs)(45 및 46)을 구비하는데 두 개의 갈퀴들은 가이드 버어(43) 주변 전후에서(at the front and rear) 결속된다(특히 도 14 참조). 가이드 외형(44)의 두 개의 갈퀴들(45 및 46)은 (특히 도 15로부터 알 수 있는 바와 같이) 길이 방향(21)으로 서로에 대해 다소 오프셋되어, 가이드 외형(44)이 길이 방향 돌출부(33)의 가이드 버어(43) 상으로 "쓰레딩(threading)"되는 것을 용이하게 한다.

설치된 상태에서, 분리 요소(36)는 가이드 핀들(41 및 42) 상에 그리고 가이드 버어(43) 상에 분리 위치 및 인에이블(enable) 위치 사이에서 길이 방향(21)으로 변위될 수 있는 방식으로 가이드된다. (도 12 및 도 15에 도시된) 인에이블 위치에서, 분리 판(38)은 고정 콘택(8) 및 무빙 콘택(9) 아래에 배치된다. 보다 정확하게는 (길이 방향(21)으로 보았을 때) 분리 판(38)은 고정 콘택(8) 및 일 측에서(on one side) 무빙 콘택(9) 그리고 콘택 아암(6)의 단부(18) 또는 바이메탈식 스냅-액션 디스크(7)의 고정 지점(fastening point)(34) 사이에 배치된다. 따라서 분리 판(38)은 고정 콘택(8) 및 무빙 콘택(9)의 영역 밖으로 뒤로 당겨지고(drawn back), 그 결과 무빙 콘택(9)이 방해받지 않는(unimpeded) 방식으로 고정 콘택(8)과 접촉할 수 있게 된다. (도 14에 도시된) 분리 위치에서, 분리 요소(36)는 도 12에 도시된 것과 비교하여) 윗 방향으로 이동되고, 그 결과, 분리 판(38)이 고정 콘택(8) 및 무빙 콘택(9) 사이에 위치된다.

분리 요소(36)는 윗 방향으로 다시 말해서 분리 위치를 향하는 방향으로 헬리컬 압축 스프링(36)에 의해서 프리스트레스(prestress)를 받는다. 스프링의 압력 하에서, 차단기(10)가 트립됨에 따라서 무빙 콘택(9)이 고정 콘택(8)으로부터 리프트-오프될 때 분리 요소(36)가 자동적으로 분리 위치를 취한다. 따라서 분리 판(38)은 고정 콘택(8) 및 무빙 콘택(9) 사이에서 미끄러지고 그리고 바이메탈식 스냅-액션 디스크(7)가 냉각될 때 고정 콘택(8) 및 무빙 콘택(9) 사이의 전기적 연결이 다시 닫히는 것을 방지한다.

분리 판(38)의 인에이블 위치는 푸시버튼(39)이 하우징 커버(4)의 윗 가장자리와 같은 높이에서 종료되거나 외부를 향하여 하우징(2) 밖으로 단지 약간 돌출되는 푸시버튼(39)의 위치에 상응한다. 푸시버튼(39)의 이러한 위치를 눌린(depressed) 위치라고 지칭한다.

다른 한편으로, 분리 판(38)의 분리 위치는 푸시버튼이 눌린 위치에서보다 하우징(2)의 밖으로 (가능하게는 더) 돌출되는 푸시버튼(39)의 위치에 상응한다. 푸시버튼(39)의 이러한 위치를 이하 연장된(extended) 위치라고 지칭한다.

손으로 푸시버튼(39) 상에 압력을 가함으로써, 상기 푸시버튼(39)은 헬리컬 압축 스프링(37)의 스프링 압력에 대항하여 연장된 위치로부터 눌린 위치로 다시 이동될 수 있으며, 그 결과 분리 판(38)은 다시 인에이블 위치로 이동되며, 바이메탈식 스냅 액션 디스크(7)의 온도가 되튀는(spring-back) 온도 아래로 떨어진다면, 바이메탈식 스냅 액션 디스크(7)는 다시 무빙 콘택(9)으로 하여금 고정 콘택(8)을 향하여 압박하게끔 한다. 이에 따라 다시 산출되는 차단기(1)의 일반적인 위치에서, 분리 판(38)은, 아래로부터의 헬리컬 압축 스프링(37)의 스프링 압력 하에서(도 15 참조) 무빙 콘택(9)에 대해 멈추어서며, 이에 따라 그것의 가변 위치 내에 가두어지게 된다. 차단기(1)의 원하지 않는 자기-트리핑(self-tripping)을 피하기 위하여, 예를 들어 진동의 영향 하에서, 분리 판(38)은, 적어도 그것의 정면이 바이메탈식 스냅 액션 디스크(7)와 마주보는 날카로운 상부 에지(아래에서 스토퍼 에지(47)로 언급됨)와 함께 제공되며, 이러한 상부 에지와 함께 무빙 콘택(9)을 향해 압박한다. 따라서, 도 12 내지 도 15에 도시된 바와 같이, 스토퍼 에지(47)는 거기에 대해, 특히 외부를 향하여, 이에 따라 바이메탈식 스냅 액션 디스크(7)를 향하여, 소정의 각도로 세팅된다.

푸시버튼(39)이 따라 이동되는 경로는 하우징 베이스(3)의 아암(24) 상에서 일체형으로 형성되는 스토퍼(48)에 의해 바닥에서 경계 지어진다. 스토퍼(48)는, 헬리컬 압축 스프링(37)에 접하며, 헬리컬 압축 스프링(37)이 으스러질 가능성을 제거하기에 충분한 길이의 치수를 가진다. 상부에서, 푸시버튼(39)이 따라 이동되는 경로는 푸시버튼(39)의 하단부에 일체형으로 형성되는 스토퍼(49)에 의해 그리고 푸시버튼(39)이 연장된 위치에서 하우징 커버(4)에 대해 멈추어서도록 경계 지어진다.

위에서 개시된 차단기(1)의 예의 추가적인 개선된 변형예가 도 16 내지 도 24에 도시되고 있다. 이러한 변형에서, 분리 판(38) 및 분리 판(38)의 푸시버튼(39)은, 차단기(1)의 자유로운 트리핑을 가능케 하기 위해 그들이 서로에 대해 이동될 수 있도록 가이드되는, 분리된 컴포넌트 부분으로 형성된다. 하우징 베이스(3), 고정 콘택 아암(5), 바이메탈식 스냅-액션 디스크(7), 고정 콘택(8), 무빙 콘택(9), 리벳(10) 및 작은 용접판(11)은, 차례로, 위에서 설명된 실시예들의 대응하는 부분들과 동일하다. 더욱이, 바이메탈 콘택 아암(6)은 위에서 설명된 실시예들의 바이메탈 콘택 아암(6)과 대부분 동일하다. 이것들로부터의 차이는, 오직 도 16에서 도시된 길이 방향 돌출부(33)가 위에서 설명된 실시예들 내의 바이메탈 콘택 아암(6)과 비교하여 위쪽으로 연장되는 것 뿐이며, 그 결과 노치(50)가 그것의 내부 에지 내에 형성되며, 이는 고정 콘택(8)과 대략 같은 높이로 가이드 버어(43)를 형성한다. 하우징 커버(4)는 또한 도 9에 도시된 하우징 커버(4)에 실질적으로 대응된다. 도 16 내지 24의 예시적인 실시예들 내에서 변형되는, 이러한 경우에 실질적으로 문자 "H" 형태를 가지는 푸시버튼(39)의 단면과 매칭하기 위하여, 절개부(40)의 형상만이 변형된다. 하우징(2) 밖으로 돌출하는 푸시버튼(39)을 구비한 폐쇄형 하우징(2)이 도 17에 도시되고 있다.

분리 판(38)에 프리스트레스를 주기 위해, 도 16 내지 24에 도시된 실시예 내의 차단기(1)는 추가 헬리컬 압축 스프링(51)을 포함하는데, 이는 헬리컬 압축 스프링(37)에 평행하게 가이드 핀(42) 상에서 푸쉬된다(도 18 참조).

푸시버튼(39)은 조립 상태에서 분리 판(38) 아래에 결속되는 일체형 가로방향 스트럿(52)을 포함한다. 이러한 경우에, 위에서 설명된 바와 같은 노치(50) 아래에서 가이드 버어(43) 주위에 결속되는 가이드 외형(contour; 44)은, (이 경우에, 특히 푸시버튼(39)이 회전하는 것을 방지하기 위하여) 바이메탈 콘택 아암(6)의 길이 방향 돌출부(33)와 마주보는 가로방향 스트럿(52)을 자유 단부(free end) 상에 일체형으로 형성된다. 더욱이, 길이 방향(21)으로 돌출하는 스프링 아암(53)은 가로방향 스트럿(52)의 자유 단부 상에 형성되며 그것의 자유 단부에 드라이버(54)와 함께 제공된다. 맞춤 상태에서, 스프링 아암(53)은 길이 방향 돌출부(33)와 대략 평행하게 가이드 버어(43)로부터 짧은 거리로 연장하는데(도 19), 상기 드라이버(54)는 교차 방향(22)으로 가이드 버어(22)와 오버랩(overlap)된다.

기계적인 안정화를 위하여 그리고 개선된 가이던스(guidance)를 위하여, 지지 아치(55)는 분리 판(38) 상에 일체형으로 형성되며 사실상의 분리 판(38) 상부에 아치를 만든다. 고정 콘택 아암(5)과 마주보는 그것의 가장자리에서(도 16에 도시된 오른쪽 림에서), 분리 판(38)은 포크-같은 가이드 돌출부(56)와 함께 제공되는데, 이는 맞춤 상태에서 가이드 핀(42) 주위에 형상-조립(form-fitting) 방식으로 맞물린다. 이 경우에 이러한 가이드 돌출부(56)는 동시에 헬리컬 압축 스프링(51)을 위한 접합부(abutment) 같이 동작하는데, 이를 이용하여 헬리컬 압축 스프링(51)은 그것의 분리 위치 방향으로 분리 판(38)에 압축 응력을 주는 스프링력을 도입시킨다. 하우징 면에서, 헬리컬 압축 스프링(51)은, 헬리컬 압축 스프링(37)과 같은 방법으로, 하우징 베이스(3)의 아암(24) 상에 지지된다.

도 16 내지 24에 도시된 실시예에서, 푸시버튼(39)은 가이드 핀(41)에 의해 고정 콘택 아암(5) 상에 가이드되며, 이와 같은 목적을 위하여, 가이드 핀(41)은 푸시버튼(39) 내의 대응 개방부 내로 돌출한다. 반면에, 가이드 핀(42) 및 그위에 위치되는 헬리컬 압축 스프링(51)은, 상기 푸시버튼과 여느 직접적인 상호 작용 없이, 푸시버튼(39) 내의 절개부(57; 도 19 참조) 내로 연장한다.

길이 방향 돌출부(33)와 마주보는 그것의 가장자리에서(도 16에 도시된 왼쪽의 가장자리에서), 대략 L-형태의 드라이버 아암(58)이 분리 판(38) 상에 일체형으로 형성된다. 이러한 드라이버 아암(58)은 설치 상태에서 길이 방향 돌출부(33) 뒤에 맞물리고, 이 공정에서 길이 방향 돌출부(33)의 후면(도 19에서 관찰자로부터 멀리 떨어진 측면)을 타이트하게(tightly) 지지한다. 분리 판은 이에 따라 가이드 핀(42), 콘택 아암(5)의 내부 단부(17) 및 바이메탈 콘택 아암(6)의 길이 방향 돌출부(33) 사이에 가이드된다.

가이드 버어(43)를 구비한 드라이버(54)와 드라이버 아암(58)의 상호 작용은 더 상세하게는 아래의 도 21 내지 도 33을 참조하여 설명되는데, 이들은 각 경우에 푸시버튼(39)이 압축되고 이후에 해제될 때 다른 위치에서의 푸시버튼(39) 및 분리 판(38)의 상세 측면도 내의 차단기(1)를 도시하고 있다.

이러한 경우에, 도 21은 트립(tripped) 상태의 차단기(1)를 도시하며, 이때 푸시버튼(39)이 연장된 위치에 배치되고, 그리고 분리 판(disconnecting plate)(38)이 무빙 콘택(9)과 고정 콘택(8)(여기에는 도시하지 않음) 사이의 분리 위치에 배치된다. 차단기(1)의 이러한 상태에서, 드라이버 아암(58)의 자유 단부(59)가 길이 방향 돌출부(33)의 자유 단부(60)와 대략적으로 정렬된다. 한편, 드라이버(54)는, 길이 방향 돌출부(33)에 의해서 규정된 평면의 연장부로서, 길이 방향 돌출부의 자유 단부(60) 위쪽에 정렬된다. 그에 따라, 이러한 상태에서 스프링 아암(53)이 길이 방향 돌출부(33)를 지나서 돌출한다. 이러한 경우에, 스프링 아암(53)이 비스트레스(unstressed) 상태(또한 휴지(rest) 상태라고도 한다)로 배치된다.

도 21 내지 도 24에 특히 도시된 바와 같이, 드라이버(54)는 대략적인 마름모꼴 단면을 가진다. 이러한 경우에 아래쪽 및 위쪽을 향하는 표면(61 및 62) 각각은 길이 방향(21)에 대해서 각을 이루어 정렬되고 그리고 슬라이딩 슬로프로서 작용하며, 상기 표면 상에서 드라이버(54)가 가이드 버어(guide burr)(43)에 의해서 편향된다.

푸시버튼(39)이 눌렸을 때, 드라이버(54)가 먼저 자유 단부(60)에 형성된 길이 방향 돌출부(33)의 상부 엣지를 먼저 타격한다. 표면(61)의 각을 이루는 위치 그리고 그에 상응하는 길이 방향 돌출부(33)의 상부 엣지의 기울기의 결과로서, 드라이버(54)가 길이 방향 돌출부(33)의 후방 측부를 향해서 편향되어 스프링 아암(53)이 외측으로 벤딩되게 된다. 여기에서, 그것이 드라이버 아암(54)의 자유 단부(59)를 타격하고 그리고 푸시버튼(39)이 더욱 눌려질 때 상기 자유 단부를 하향 이동시킨다(도 22 참조). 또한, 분리 판(38)이 작동(enable) 위치를 향하는 방향을 따라 드라이버 아암(58)에 의해서 하향 이동된다.

인에이블 위치에 도달하였을 때, 드라이버(54)가 가이드 버어(43)의 노치((50)의 영역으로 진입한다. 노치(50)(도 21 내지 도 24에는 도시되지 않음)의 상부 엣지(63)가 이러한 도면에서 점선으로 도시되어 있다. 노치(50)의 영역에서, 드라이버(54)가 길이 방향 돌출부(33)와의 접촉으로부터 벗어나고, 그 결과로서 스프링 아암(53)이 휴지 위치로 다시 스냅 조립되고(snaps) 그리고 드라이버(54)가 다시 길이 방향 돌출부(33)의 평면내로 딥핑(dip)된다(드라이버(54) 및 스프링 아암(53)의 위치는 도 23에서 점선으로 표시된다). 노치(50) 내로 딥핑되는 드라이버(54)에 의해서 드라이버(54)가 드라이버 아암(58)으로부터 디커플링된다. 그에 따라 푸시버튼(39)에 더이상 연결되지 않는 분리 판(38)이 헬리컬 압축 스프링(51)의 압력하에서 다시 위쪽으로 이동된다.

만약 바이메탈식 스냅-작용 디스크(7)가 이러한 시점에서 되튀는 온도 미만으로 냉각되었다면, 그리고 그에 따라 무빙 콘택(9)이 고정 콘택(8)에 다시 맞닿는다면, 전술한 예시적인 실시예에서와 같이, 분리 판(38)이 무빙 콘택(9)에 맞닿아 멈추게 하고, 그 결과로서 분리 판(38)이 인에이블 위치에서 록킹된다(도 24 참조).

한편으로, 만약 바이메탈식 스냅-작용 디스크(7)가 여전히 트립 위치에 배치된다면, 푸시버튼(39)이 여전히 눌린 위치에서 유지되는 경우에도 정밀하게, 분리 판(38)이 헬리컬 압축 스프링(51)의 압력 하에서 다시 분리 위치로 이동된다.

푸시버튼(9)이 해제되었을 때, 상기 푸시버튼(9)이 헬리컬 압축 스프링(37)의 스프링 압력에 의해서 연장 위치를 향하는 방향으로 위쪽으로 이동된다. 이러한 경우에, 드라이버(54)가 상부 표면(62)을 가지는 상부 엣지(63)에 맞닿아 멈추게 한다. 표면(62)의 각을 이루는 위치의 결과로서, 그리고 그에 대응하는 엣지(63)의 각을 이루는 위치의 결과로서, 스프링 아암(53)의 새로운(renewed) 벤딩을 유발하기 위해서 푸시버튼(39)이 계속적으로 이동됨에 따라서, 드라이버(54)가 길이 방향 돌출부(33)의 전방 측부를 향해서 편향된다. 따라서 드라이버(54)는 드라이버 아암(58)을 지나 상방으로 시프트되고 이에 따라 드라이버 아암으로부터 디커플링된다.

이러한 시점에서, 만약 분리 판(38)이 무빙 콘택(9) 상의 인에이블 위치에서 록킹된다면, 분리 판(38)의 하부 엣지에 대항하는 가로방향 스트럿(52)의 상부 측부에 의해서 푸시버튼(39)이 정지함으로써, 푸시버튼(39)이 따라서 이동하는 경로가 분리 판(38)에 의해서 제한된다. 그에 따라, 가로방향 스트럿(52)이 추가적인 드라이버를 형성하고, 이는 분리 판(39)이 인에이블 위치에 배치될 때까지 푸시버튼(39)을 눌린 상태로 록킹한다.

한편, 만약 분리 판(38)이 분리 위치에 배치된다면, 푸시버튼(39)이 연장 위치에 도달할 때까지 푸시버튼(39)은 헬리컬 압축 스프링(37)의 압력하에서 위쪽으로 이동될 것이며, 그에 따라 도 25에 도시된 초기 위치에 다시 도달하게 될 것이다. 따라서, 도 21 내지 도 23에 도시된 차단기(1)의 복원 작업이 다시 시작될 수 있다.

1 차단기 34 고정 지점
2 하우징 35 중간-가로 방향 축선
3 하우징 베이스 36 분리 요소
4 하우징 커버 37 헬리컬 압축 스프링
5 고정 콘택 아암 38 분리 판
6 바이메탈 콘택 아암 39 푸쉬버튼
7 바이메탈식 스냅-작용 디스크 40 절개부(cutout)
8 고정 콘택 41 가이드 핀
9 무빙 콘택 42 가이드 핀
10 리벳 43 가이드 버어
11 소형 용접판 44 가이드 외형
12 내부 45 갈퀴(prong)
13 하부 측면 46 갈퀴
14 플러그-타입 콘택 47 베어링 에지
15 (하우징) 좁은 측면 48 스토퍼(stop)
16 (하우징) 넓은 측면 49 스토퍼
17 (내측) 단부 50 노치
18 (내측) 단부 51 헬리컬 압축 스프링
19 중간-길이 방향 축선 52 가로방향 스트럿
20 중앙면 53 스프링 아암
21 길이 방향 54 드라이버
22 가로 방향 55 지지 아크
23 베이스판 56 가이드 돌출부
24 아암 57 절개부
25 아암 58 드라이버 아암
26 자유 공간 59 자유 단부
27 고정 단부 60 자유 단부
28 자유 단부 61 표면
29 굽힘 축선 62 표면
33 길이 방향 돌출부 63 (상부) 에지

Claims (24)

1. 하우징(2)을 구비한 소형 차단기(1)로서, 상기 하우징은 절연 물질로 이루어진 하우징 베이스(3)와, 상기 하우징 베이스(3) 상으로 배열되거나 배열될 수 있는 포트형 하우징 커버(4)를 포함하고, 두 개의 세장형의 납작한 콘택 아암들(5, 6)이 길이 방향(21)으로 서로 평행하게 상기 하우징 베이스(3)에 부분적으로 매입되고, 고정 콘택(8)이 상기 콘택 아암들 중 제 1 콘택 아암(5)의 내측 단부(17)에 배열되고, 무빙 콘택(9)을 형성 또는 지탱하며 자유 단부(28)를 갖는 바이메탈식 스냅-작동 디스크(7)가 고정 지점(34)에서 제 2 콘택 아암(6)의 내측 단부(18) 상에 끼워지고, 상기 고정 지점(34)과 상기 무빙 콘택(9)이 상기 콘택 아암들(5, 6)의 길이 방향(21)에 평행한 축선(19)상에 놓이는, 소형 차단기에 있어서,
   상기 바이메탈식 스냅-작동 디스크(7)의 고정 지점(34)과 상기 하우징 베이스(3) 사이에서, 상기 콘택 아암들(5, 6)의 길이 방향(21)을 가로질러 뻗은 축선(29)을 중심으로, 상기 제 2 콘택 아암(6)의 내측 단부(18)가 후방으로 벤딩됨으로써, 상기 제 2 콘택 아암(6)이 상기 차단기(1)의 중앙면(20)에 대해 각도를 형성하는 것을 특징으로 하는,
   소형 차단기.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 하우징 베이스(3)로부터 상기 제 2 콘택 아암(6)의 내측 단부(18)가 자유롭게 돌출함으로써, 상기 바이메탈식 스냅-작용 디스크(7)의 고정 지점(34)이 상기 하우징 베이스(3)로부터 이격되는,
   소형 차단기.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 고정 지점(34)과 상기 하우징 베이스(3) 사이의 거리는 2 mm 이상인,
   소형 차단기.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 콘택 아암들(5, 6) 각각의 외측 단부는 플러그-타입 콘택(14)으로서 상기 하우징 베이스(3)로부터 외측으로 돌출하고, 상기 고정 지점(34) 및 상기 무빙 콘택(9)의 공통 축선(19)은 상기 콘택 아암들(5, 6)의 외측 단부들 사이의 중앙으로 뻗는,
   소형 차단기.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 콘택 아암들(5, 6) 각각의 외측 단부는 플러그-타입 콘택(14)으로서 상기 하우징 베이스(3)로부터 외측으로 돌출하고, 상기 하우징 베이스(3) 및 상기 콘택 아암들(5, 6)의 외측 단부들은 ISO 8820 타입 F(소형)에 따른 납작한 플러그-타입 퓨즈용 암(female) 플러그-타입 커넥터와 호환 가능하도록 설계되는,
   소형 차단기.
   
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 무빙 콘택(9) 및 상기 고정 콘택(8)을 전기적으로 분리하기 위한 분리 요소(36)를 더 포함하며, 상기 분리 요소는 절연 물질로 이루어지는 분리 판(38) 및 조립된 상태에서 상기 하우징 커버(4)로부터 돌출하는 푸시버튼(39)을 가지며,
   상기 분리 요소(36)는 분리 위치와 인에이블(enable) 위치 사이에서 시프팅(shift)될 수 있도록 하는 방식으로 가이드되고, 상기 분리 위치에서 상기 분리 판(38)이 상기 무빙 컨택(9)과 상기 고정 콘택(8) 사이로 삽입되고, 상기 인에이블 위치에서 상기 분리 판(38)은 상기 무빙 컨택(9)과 상기 고정 콘택(8) 간에 접촉이 이루어지도록 할 수 있고,
   상기 분리 요소(36)는 스프링(37, 51)에 의해 상기 분리 위치의 방향으로 프리스트레스(prestress)를 받고, 상기 분리 요소(36)가 상기 푸시버튼(39)에 가해지는 압력에 의해 상기 인에이블 위치로 리셋(reset)될 수 있는,
   소형 차단기.
   
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 스프링은 헬리컬 압축 스프링(37, 51)이고, 상기 스프링(37, 51)은 적어도 실질적으로 상기 스프링의 전체 길이에 걸쳐 연장하는 금속으로 이루어진 제 1 가이드 핀(41, 42) 상에 위치되는,
   소형 차단기.
   
8. 제 6 항에 있어서,
   가이드 핀(41, 42)이 상기 콘택 아암들 중 하나로 일체로 연결되는,
   소형 차단기.
   
9. 제 6 항에 있어서,
   가이드 핀(41, 42)이 상기 분리 요소(36)의 가이드 보어 내로 돌출하는,
   소형 차단기.
   
10. 제 8 항에 있어서,
    상기 분리 요소(36)는 나머지 하나의 콘택 아암(6)의 가이드 버어(burr; 43) 상에서 가이드되는,
    소형 차단기.
    
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 분리 요소(36)는 포크형 가이드 외형(44)을 가지는 상기 가이드 버어(43) 둘레와 형상-조립 방식(form-fitting manner)으로 결속되는,
    소형 차단기.
    
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 가이드 외형(44)은 길이 방향(21)으로 서로에 대해 오프셋되는 두 개의 가이드 갈퀴(prong; 45, 46)를 가지는,
    소형 차단기.
    
13. 제 6 항에 있어서,
    상기 푸시버튼(39) 및 상기 분리 판(38)은 개별 컴포넌트 부품으로서 형성되고 상기 푸시버튼 및 상기 분리 판이 서로에 대해 시프팅될 수 있도록 가이드되고,
    상기 푸시버튼(39)이 드라이버(54)를 가지며,
    상기 푸시버튼(39)이 연장된 위치로부터 눌린 위치로 눌러질 때 상기 드라이버가 상기 분리 판(38)을 상기 인에이블 위치로 이동시키는 방식으로 그리고 상기 푸시버튼(39)의 눌린 위치에 도달할 때 상기 드라이버가 상기 분리 판(38)으로부터 디커플링되는 방식으로, 상기 드라이버가 가이드되는,
    소형 차단기.
    
14. 제 13 항에 있어서,
    상기 분리 판(38)과의 커플링 및 디커플링을 위한 드라이버(54)가 폐쇄된 원형 경로 상에서 가이드되는,
    소형 차단기.
    
15. 제 13 항에 있어서,
    상기 드라이버(54)는 가이드 버어(43) 둘레에서 가이드되고, 상기 가이드 버어는 상기 콘택 아암들 중 하나와 일체로 형성되는,
    소형 차단기.
    
16. 제 14 항에 있어서,
    상기 드라이버(54)는 두 개의 슬라이딩 면들(61, 62)을 가지며,
    상기 슬라이딩 면들은 상기 푸시버튼(39)의 시프팅 방향에 대해 각도를 형성하고
    상기 푸시버튼(39)이 눌려질 때 상기 드라이버(54)가 상기 콘택 아암(6)의 납작한 측부로 편향되도록 그리고 상기 푸시버튼(39)이 연장될 때 상기 드라이버가 나머지 하나의 납작한 측부로 편향되도록 상기 드라이버(54)를 안내하는 상기 콘택 아암(6)에 대해 상기 슬라이딩 면들이 배치되는,
    소형 차단기.
    
17. 제 13 항에 있어서,
    상기 드라이버(54)가 탄성적으로 편향될 수 있는 방식으로 상기 드라이버(54)가 상기 푸시버튼(39)으로 연결되는,
    소형 차단기.
    
18. 제 17 항에 있어서,
    상기 드라이버(54)가 스프링 아암(53)을 경유하여 상기 푸시버튼(39)으로 일체로 연결되는,
    소형 차단기.
    
19. 제 17 항에 있어서,
    상기 푸시버튼(39)이 편향 상태에서 연장된 위치로부터 눌린 위치로 눌려질 때 상기 드라이버(54)는 상기 콘택 아암들 중 하나 상에서 가이드되고,
    상기 콘택 아암(6)은 상기 분리 판(38)으로부터 상기 드라이버(54)를 디커플링하기 위한 노치(50)를 가지며,
    상기 드라이버(54)는 상기 노치(50)에 의해 휴지 위치로 되튀어 나오는(spring back),
    소형 차단기.
    
20. 제 13 항에 있어서,
    상기 푸시버튼(39)의 연장 방향으로 상기 분리 판(38)에 대항하여 멈추게 하는 제 2 드라이버(52)를 상기 푸시버튼(39)이 가짐으로써,
    상기 분리 판(38)이 상기 인에이블 위치에 위치하는 한, 상기 푸시버튼(39)이 상기 눌린 위치에서 유지되는,
    소형 차단기.
    
21. 제 13 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분리 판(38) 및 상기 푸시버튼(39)은
    상기 분리 위치 또는 상기 연장된 위치의 방향으로 상기 콘택 아암들 중 하나의 각각 하나의 개별 가이드 핀(41, 42) 상에 위치하는 각각 하나의 개별 헬리컬 압축 스프링(37, 51)에 의해 개별적으로 프리스트레스(prestress)를 받는,
    소형 차단기.
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