小型斷路器的操作機構的制作方法
【專利摘要】小型斷路器的操作機構，樞轉安裝在殼體上的手柄通過與連桿的第二端的鉸鏈聯接對連桿提供驅動力F，杠桿與跳扣鉸鏈聯接，杠桿和鎖扣通過復合鉸鏈FJ與殼體聯接，杠桿上設有分力槽，連桿的第一端在該分力槽內可來回滑動，跳扣上設有與分力槽共同可對連桿的第一端形成約束的受力槽。連桿的驅動力F受杠桿和跳扣的共同約束分為第一分力F1和第二分力F2，鎖扣上設有與跳扣上的跳扣齒可分離式搭接的鎖扣齒，通過鎖扣齒與跳扣齒的搭接或分離，鎖扣實現對杠桿、跳扣和連桿的第一端的整體鎖定或解鎖，鎖扣通過由鎖扣齒與跳扣齒搭接形成的搭接點D0提供作用于跳扣上的鎖扣力Fs，連桿的驅動力F的第二分力F2通過平衡機構可實現與鎖扣力Fs的平衡。
【專利說明】小型斷路器的操作機構
【技術領域】
[0001]本發明涉及用于小型斷路器的操作機構，可實現小型斷路器的閉合，斷開及脫扣操作。
【背景技術】
[0002]現有小型斷路器作為線路保護的低壓電器已得到了廣泛的運用，伴隨小型斷路器的發展，對其的性能要求也越來越高，其中高分斷能力和大額定電流是涉及產品市場競爭力的重要性能要求之一。然而，由于更高分斷能力和更大的額定電流規格，導致了小型斷路器內部的驅動力增大，但另一方面，為了保證斷路器動作的穩定性和可靠性，要求斷路器動作的脫扣力更小。在現有的小型斷路器的操作機構中，普遍采用由手柄、U形桿、杠桿、跳扣、鎖扣構成的平面連桿結構，跳扣和鎖扣分別與杠桿鉸鏈連接，U形桿的兩端分別與手柄和跳扣鉸鏈連接，杠桿彈簧的彈力作用于桿桿。脫扣力是指觸動鎖扣解鎖而致使操作機構脫扣所需的力，確保操作機構可靠脫扣需滿足脫扣力大于鎖扣作用于跳扣的鎖扣力。在操作機構的結構不變的情況下，驅動力的增大必然導致鎖扣力的增大，而鎖扣力的增大必然要求脫扣力增大，否則不能保證正常脫扣。可見驅動力增大與脫扣力減小是一對矛盾，所以要同時獲得驅動力大和脫扣力小的效果，這對斷路器的操作機構提出了更高的要求。
[0003]現有普遍采用由手柄、U形桿、杠桿、跳扣、鎖扣構成的平面連桿結構的優點是結構簡單、技術成熟，如名稱為“自由脫扣的小型斷路器的操作機構”的200820041555號實用新型專利，這種操作機構的工作原理是:在跳扣和鎖扣嚙合鎖定時，跳扣、鎖扣和杠桿三者相互制約不能自由運動并由此鎖定為一個整體，作用于手柄上的操作力通過U形桿兩端的兩個鉸鏈傳遞于所述整體，即由U形桿作用于跳扣的驅動力能傳遞給杠桿，并且該驅動力能克服杠桿彈簧的彈力驅使杠桿轉動以完成合閘操作。在合閘狀態下，該驅動力與杠桿彈簧的彈力平衡；當跳扣和鎖扣分離解鎖時，跳扣和鎖扣能相對于杠桿自由轉動，由此使跳扣不能向杠桿傳遞驅動力，由于杠桿上失去了平衡杠桿彈簧的彈力的驅動力，所以杠桿在杠桿彈簧的彈力作用下會回轉并執行脫扣跳閘動作。在現有的操作機構中，U形桿的一端套在跳扣上，在機構的脫扣過程中，跳扣始終和U形桿一同轉動，而不碰到鎖扣，因此限制了跳扣的尺寸，導致跳扣轉化力的比例偏小，一旦增大斷路器的復位力和觸頭壓力，脫扣力將超出適用范圍。顯然，現有的操作機構不可能同時獲得驅動力大和脫扣力小的效果。
【發明內容】
[0004]為了克服現有技術的缺陷，本發明的目的在于提供一種小型斷路器的操作機構，通過整體結構的合理巧妙改進，使連桿對于操作機構的驅動力分散作用于跳扣和杠桿，可以減小跳扣件上所受到的作用力，另一方面使鎖扣的鎖扣力在跳扣上的力臂加大，而連桿上的驅動力在跳扣上的力臂減小，以大幅度減小鎖扣對于跳扣的鎖扣力，從而實現在增加操作機構的驅動力的同時，使脫扣機構對于鎖扣的脫扣力仍然保持在理想的范圍，甚至還可達到大幅度減小脫扣力的效果。[0005]為實現上述目的，本發明采用了如下技術方案。
[0006]小型斷路器的操作機構，樞轉安裝在該斷路器的殼體上的手柄I通過與連桿2的第二端22的鉸鏈聯接對連桿2提供驅動力F，杠桿3與跳扣4鉸鏈聯接，杠桿3和鎖扣5通過復合鉸鏈FJ與所述殼體聯接，該操作機構還包括杠桿彈簧6、跳扣復位彈簧7、鎖扣復位彈簧和手柄復位彈簧，其中:所述的杠桿3上設有分力槽31，所述的連桿2的第一端21在該分力槽31內可來回滑動，所述的跳扣4上設有與分力槽31共同可對連桿2的第一端21形成約束的受力槽42 ;所述連桿2的驅動力F受杠桿3和跳扣4的共同約束分為作用在杠桿
3上的第一分力Fl和作用在跳扣4上的第二分力F2，所述的鎖扣5上設有與跳扣4上的跳扣齒41可分離式搭接的鎖扣齒51,通過鎖扣齒51與跳扣齒41的搭接或者分離,鎖扣5實現對杠桿3、跳扣4和連桿2的第一端21的整體鎖定或者解鎖，并且，鎖扣5通過由鎖扣齒51與跳扣齒41搭接形成的搭接點DO提供作用于跳扣4上的鎖扣力Fs，所述的連桿2的驅動力F的第二分力F2通過平衡機構可實現與所述的鎖扣力Fs的平衡。
[0007]另外，優選的結構是，所述的鎖扣齒51與跳扣齒41搭接是指分力槽31和受力槽4對連桿2的第一端21形成共同約束，并且分力槽31對連桿2的第一端21的約束力與驅動力F的第一分力Fl平衡，受力槽42對連桿2的第一端21的約束力與驅動力F的第二分力F2平衡，第二分力F2與鎖扣5作用于跳扣4的鎖扣力Fs平衡；所述的鎖扣齒51與跳扣齒41分離是指分力槽31和受力槽42對連桿2的第一端21的約束被解除，鎖扣5對杠桿
3、跳扣4和連桿2的第一端21解除鎖定，連桿2的第一端21保留在分力槽31內、并能在分力槽31內滑動。
[0008]另外，優選的結構是，所述的平衡機構為力矩平衡機構，包括以跳扣4的鉸鏈軸ZO為轉動中心的支點、第二分力F2相對于所述支點ZO的第一力臂LI以及鎖扣力Fs相對于所述支點ZO的第二力臂L2，并且第二力臂L2大于第一力臂LI。
[0009]另外，優選的結構是，所述的第二分力F2相對于支點ZO的第一力臂LI小于作用在跳扣4上的連桿2的第一端21與跳扣4之間的摩擦力Fm相對于支點ZO的第三力臂L3。
[0010]此外，優選的結構是，所述的驅動力F的第二分力F2作用于跳扣4上的力矩大于所述的摩擦力Fm作用于跳扣4上的力矩。
[0011]此外，優選的結構是，所述的連桿2的第一端21與跳扣4之間的摩擦力Fm在跳扣4上的第三力臂L3為驅動力F的第二分力F2在跳扣4上的第一力臂LI的3至8倍。
[0012]此外，優選的結構是，所述的連桿2的第一端21與跳扣4之間的摩擦系數U< (LI/L3)。
[0013]另外，優選的結構是，所述的復合鉸鏈FJ包括形成在杠桿3上的I個銷孔32、形成在鎖扣5上的2個同軸孔50和I個插入銷孔32和同軸孔50內的銷軸，并且所述的銷軸與銷孔32、同軸孔50轉動配合。
[0014]進一步可優選的結構是，所述的鎖扣力Fs相對于跳扣4上的第二力臂L2為所述的驅動力F的第二分力F2相對于跳扣4上的第一力臂LI的5至10倍。
[0015]再者，優選的結構是，所述的跳扣復位彈簧7的兩端分別與杠桿3、跳扣4連接，所述的鎖扣復位彈簧的兩端分別與杠桿3、鎖扣5連接，所述的手柄復位彈簧作用于手柄I的彈性力矩Mb的方向、跳扣復位彈簧7作用于跳扣4的彈性力矩Mt的方向與杠桿彈簧6作用于杠桿3的彈性力矩Mg的方向相同，鎖扣復位彈簧作用于鎖扣5的彈性力矩Ms的方向與杠桿彈簧6作用于杠桿3的彈性力矩Mg的方向相反。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1是本發明的小型斷路器的操作機構的整體結構平面示意圖。
[0017]圖2是圖1所示的實施例的裝配關系立體示意圖。
[0018]圖3是圖1所示的實施例的力系分布平面示意圖。
[0019]圖4是圖1所示的實施例的各彈簧的彈性力矩分布示意圖。
[0020]圖5至圖8分別表示圖1所示的操作機構在脫扣過程中各運動件的位置狀態示意圖。
【具體實施方式】
[0021]以下結合附圖1至8給出的實施例，進一步說明本發明的小型斷路器的操作機構的【具體實施方式】。本發明的小型斷路器的操作機構不限于以下實施例的描述。
[0022]參見圖1，本發明的小型斷路器的操作機構包括手柄1、連桿2、杠桿3、跳扣4、鎖扣
5、杠桿彈簧6、跳扣復位彈簧7、殼體(圖中未示出)、鎖扣復位彈簧(圖中未示出)和手柄復位彈簧(圖中未示出)。手柄I可采用已知的結構樞轉安裝在小型斷路器的殼體上，例如附圖1所示的轉動副Zl的結構。杠桿3和鎖扣5通過圖1所示的復合鉸鏈FJ與斷路器殼體聯接，復合鉸鏈FJ可有多種結構方案，一種優選的復合鉸鏈FJ方案如圖2所示，包括形成在杠桿3上的I個銷孔32、形成在鎖扣5上的2個同軸孔50和I個插入銷孔32和同軸孔50內的銷軸(圖中未示出)，銷軸的兩端分別與殼體連接，銷軸與銷孔32、同軸孔50轉動配合。跳扣4與杠桿3鉸鏈聯接，該鉸鏈聯接可通過已知的多種結構方案實現，例如圖2所示(但不限于)的鉸鏈聯接結構，包括分別設置在跳扣4上的第一鉸鏈孔40、設置在杠桿3上的第二鉸鏈孔30和鉸鏈軸Z0，鉸鏈軸ZO插入第一鉸鏈孔40和第二鉸鏈孔30內形成常規安裝，并使跳扣4能繞鉸鏈軸ZO這個轉動中心轉動。參見圖2，連桿2的第二端22與圖1中的手柄I鉸鏈聯接，該鉸鏈聯接可采用簡單的常規軸孔結構，即通過將連桿2的第二端22直接插入手柄I上的連接孔(圖中未示出)實現。本發明的操作機構的特點如圖2所示，在杠桿3上設有用于與連桿2的第一端21約束或滑動配合的分力槽31，同時在跳扣4上設有用于與連桿2的第一端21約束或滑動配合的受力槽42，并且，在鎖扣5上設有用于與跳扣4上的跳扣齒41搭接配合的鎖扣齒51。這里所述的搭接配合是指鎖扣齒51與跳扣齒41之間可實現如圖1、3、4所示的可分離的搭接，在如圖3所示的鎖扣齒51與跳扣齒41搭接的狀態下，鎖扣5通過鎖扣齒51與跳扣齒41的搭接配合，向跳扣4施加鎖扣力Fs，而在如圖5至7所示的鎖扣齒51與跳扣齒41的分離的狀態下，鎖扣5與跳扣4之間不存在力的作用關系。
[0023]由于現有斷路器的操作機構的U形連桿通過跳扣件中部的通孔連接起來，即U形連桿始終安裝在跳扣件中部的通孔中，U形連桿與跳扣件之間采用鉸鏈連接，所以U形連桿受鉸鏈的約束不能脫離跳扣件，這使得用于平衡杠桿彈簧的彈力的U形連桿的驅動力全部作用于跳扣件，即跳扣件上受到的作用力是全部的驅動力。而且，U形連桿與跳扣件之間的鉸鏈(即驅動力作用點)靠近跳扣件與鎖扣件之間的嚙合處(即脫扣力作用點)，即驅動力相對于跳扣件轉動支點的力臂與脫扣力相對于跳扣件轉動支點的力臂的長短相當，所以所需脫扣力的大小要與驅動力相當，甚至有時存在脫扣力需大于驅動力的問題。針對現有小型斷路器操作機構連桿的驅動力全部作用于跳扣件使脫扣力過大的問題，本發明的操作機構通過將分力槽31形成在杠桿3上、并且由該分力槽31和跳扣4上的受力槽對所連接的連桿2的第一端21共同形成約束，完全改變了杠桿3、跳扣4、鎖扣5之間整體鎖定/解鎖的約束配合關系和力的平衡關系，特別是實質性改變了作用于由鎖扣齒51與跳扣齒41搭接形成的搭接點DO上的力所形成的力臂，增加了其與鎖扣力第二、第三力臂的比例關系，可以大幅度改變驅動力相對于跳扣件轉動支點的力臂與脫扣力相對于跳扣件轉動支點的力臂這兩個力臂的長短比例，于是在增大斷路器復位力和觸頭壓力時，既能使隨之增大的U形桿對于操作機構的驅動力不完全作用于跳扣，同時可使U形桿作用于跳扣的驅動力相對于跳扣轉動支點的力臂，遠遠小于鎖扣作用于跳扣的脫扣力相對于跳扣轉動支點的力臂，從而可以實現在增加驅動力的同時減小鎖扣作用于脫扣的脫扣力，有效解決了現有技術存在的脫扣力不得不隨驅動力增大而增大的問題，使機構的脫扣力仍然保持在理想的范圍。
[0024]下面參見圖1、3、4，具體說明所述的共同約束及其外力平衡是如何實現的。當斷路器閉合時，跳扣4和鎖扣5搭接在一起，使杠桿3、跳扣4、鎖扣5形成一個整體，它們受到的外力為復位彈簧和觸頭彈簧力，及連桿2給它們的推力，即驅動力F，并且彈簧力與連桿2的推力F形成力矩平衡。連桿2的受力F的方向如圖3沿兩工作點連線方向，其中右邊點同時受到杠桿3和跳扣4兩個零件的力，分別為Fl和F2，共同構成F的兩個分力。跳扣4受力如圖示為F 2和F S的反方向，其中L I和L 2的線段分別為F 2和F S力的力臂，通過力臂大小的轉化，F 2X Ll=FSXL 2，使F S的值變小。脫扣方式一般為轉動鎖扣，使鎖扣與跳扣分尚，因此，F S力值的減小即可有效地減小脫扣力。在鎖扣齒51與跳扣齒41搭接狀態下，杠桿3的分力槽31和跳扣4的受力槽4對連桿2的第一端21形成共同約束，并且杠桿3、跳扣4和連桿2的第一端21被鎖扣5整體鎖定。這里的共同約束是指分力槽31和受力槽42共同對連桿2的第一端21施加約束力，并且在該約束力的作用下，使連桿2的第一端21不能自由運動。在這種情況下，如圖3所示，分力槽31對連桿2的第一端21的約束力與由操作機構的操作力通過連桿2傳遞而來的驅動力F的第一分力Fl平衡，同時受力槽42對連桿2的第一端21的約束力與所述的驅動力F的第二分力F2平衡。其中分力槽31對連桿2的第一端21的約束力是由杠桿彈簧6的彈力通過杠桿3傳遞而來的，受力槽42對連桿2的第一端21的約束力是由鎖扣5的鎖扣力Fs通過跳扣4傳遞而來的，驅動力F的方向和作用點是在圖3所示的A—A連線(即過連桿2的第二端22的軸心J2和第一端21的軸心的連線的延長線)上，在此共同約束狀態下，驅動力F分為作用于分力槽31的第一分力Fl和作用于受力槽42的第二分力F2，因此，跳扣4上受到的驅動力不是操作機構的全部的驅動力F，而是驅動力F的分力，即圖3所示的第二分力F2。分力槽31對連桿2的第一端21的約束力與驅動力F的第一分力Fl平衡，其實質是使分力槽31對連桿2的第一端21的約束力與第一分力Fl形成作用力與反作用力的關系，該關系及其作用力的大小可由分力槽31的形狀結構決定。受力槽42對連桿2的第一端21的約束力與驅動力F的第二分力F2平衡，其實質也是使受力槽42對連桿2的第一端21的約束力與第二分力F2形成作用力與反作用力的關系，該關系及其作用力的大小可由受力槽42的形狀結構決定。由此可進一步理解到，本發明的操作機構可通過改變分力槽31和受力槽42的形狀結構，來改變驅動力F作用在跳扣4上的第二分力F2的大小，或者說，通過對分力槽31和受力槽42的形狀結構的合理設計，可以使作用在跳扣4上的第二分力F2減小到理想的程度。
[0025]參見圖3所示應當能理解到，上述的鎖扣力Fs的作用點是在跳扣4的跳扣齒41與鎖扣齒51的搭接點DO上，而第二分力F2的作用點是在跳扣4的受力槽4與連桿2的第一端21的接觸點上。上述的鎖扣5通過由鎖扣齒51與跳扣齒41搭接形成的搭接點DO作用于跳扣4上的鎖扣力Fs，是控制分力槽31和受力槽4對連桿2的第一端21形成共同約束的外部力，它需與第二分力F2平衡，以實現:當鎖扣齒51與跳扣齒41搭接時使得分力槽31和受力槽4對連桿2的第一端21形成共同約束；當鎖扣齒51與跳扣齒41分離時使得分力槽31和受力槽4對連桿2的第一端21的共同約束被解除。上述的鎖扣力Fs與第二分力F2的平衡是通過平衡機構實現的，即通過平衡機構實現第二分力F2與鎖扣5作用于跳扣4的鎖扣力Fs的平衡。平衡機構的方案可有兩種:一種是力平衡機構，另一種是力矩平衡機構。力平衡機構的Fs/F2力比約等于1，也就是說，鎖扣力Fs與第二分力F2相當，由于本發明采用了分力槽31和受力槽4對連桿2的第一端21形成共同約束的結構，能實現第二分力F2遠小于驅動力F的效果，所以即使在采用力平衡機構的情況下，也能達到在增加操作機構的驅動力的同時，仍然可達到脫扣機構對于鎖扣的脫扣力保持在理想的范圍的效果。另一種力矩平衡機構的Fs/F2力比可小于1，也就是說，鎖扣力Fs可遠小于第二分力F2，因此，為進一步減小機構的脫扣力，以實現在增加操作機構的驅動力的同時，還可達到脫扣機構對于鎖扣的脫扣力減小的效果，后一種力矩平衡機構是優選的方案。圖3所示的平衡機構為力矩平衡機構，參見圖3，該平衡機構包括以跳扣4的轉動中心為支點的支點Z0、第二分力F2相對于支點ZO的第一力臂LI和鎖扣力Fs相對于支點ZO的第二力臂L2，并且第二力臂L2大于第一力臂LI。第一力臂LI和第二力臂L2的取值范圍可根據設計需要確定，若從減小鎖扣力Fs、優化結構尺寸和保證脫扣可靠性的綜合要求出發，取值范圍可按以下原則優選:所述的鎖扣力Fs在跳扣4上的第二力臂L2為驅動力F的第二分力F2在跳扣4上的第一力臂LI的5至10倍。
[0026]參見圖4至圖8說明操作機構的動作過程，圖4所示的操作機構處于合閘的穩定狀態，鎖扣齒51與跳扣齒41的搭接處于穩定狀態,分力槽31和受力槽4對連桿2的第一端21形成共同約束，并且杠桿3、跳扣4和連桿2的第一端21被鎖扣5整體鎖定。在圖4狀態下，脫扣機構(圖中未示出)驅動跳扣4向逆時針方向轉動，到達圖5所示的瞬間過渡狀態，在此狀態，鎖扣齒51與跳扣齒41尚未分離，分力槽31和受力槽4對連桿2的第一端21仍形成共同約束，并且杠桿3、跳扣4和連桿2的第一端21仍被鎖扣5整體鎖定。在圖5狀態下，脫扣機構繼續驅動跳扣4向逆時針方向轉動，到達圖6所示的鎖扣齒51與跳扣齒41分離過程中的瞬間過渡狀態，在此狀態，鎖扣齒51與跳扣齒41分離，分力槽31和受力槽42對于連桿2的第一端21的約束被解除，即受力槽42和分力槽31撤去對連桿2的第一端21的約束力，鎖扣5對于杠桿3、跳扣4和連桿2的第一端21解除鎖定(即跳扣4和連桿2的第一端21相對于杠桿3能運動)，從而使杠桿3在杠桿彈簧6的彈力作用下向逆時針方向轉動，連桿2的第一端21保留在分力槽31內并能在分力槽31內滑動，連桿2的第一端21的滑動驅使跳扣4向順時針方向轉動，到達圖7所示的鎖扣齒51與跳扣齒41分離過程中的下一個瞬間過渡狀態。在圖7狀態下，手柄I在手柄復位彈簧(圖中未示出)的彈力作用下向逆時針方向轉動，手柄I的轉動帶動連桿2的第一端21在分力槽31內往回滑動，以使跳扣4在跳扣復位彈簧7的彈力作用下能往回(逆時針方向)轉動，鎖扣5在鎖扣復位彈簧(圖中未示出)的彈力作用下往回(順時針方向)轉動，直到圖8所示的鎖扣齒51與跳扣齒41自動復位到搭接穩定狀態。在圖7狀態下，操作機構處于分閘或跳閘后的穩定狀態，此時，連桿2的第二端22的軸心J2和第一端21的軸心的連線的延長線轉換到手柄I的轉動副Zl的轉動中心的上面，分力槽31和受力槽4對連桿2的第一端21又形成共同約束，并且杠桿3、跳扣4和連桿2的第一端21又被鎖扣5整體鎖定。如果在圖7所示的分閘狀態下扳動手柄I向順時針方向轉動，則由于杠桿3、跳扣4和連桿2的第一端21已被鎖扣5整體鎖定，所以手柄I的轉動能通過連桿2推動杠桿3、跳扣4、鎖扣5整體向順時針方向轉動，并使杠桿彈簧6儲能，直到連桿2的第二端22的軸心J2和第一端21的軸心的連線的延長線轉換到手柄I的轉動副Zl的轉動中心的下面，使操作機構回到圖4所示的合閘穩定狀態。可見，在鎖扣齒51與跳扣齒41分離過程中，分力槽31和受力槽42對于連桿2的第一端21的約束被解除，鎖扣5對杠桿3、跳扣4和連桿2的第一端21解除鎖定，連桿2的第一端21保留在受力槽42內并能在受力槽42內滑動。
[0027]由于連桿2的運動方向為杠桿3的限制面，而跳扣4的運動方向沿自身的轉動中心Z0，因此在脫扣的瞬間，杠桿3與跳扣4的接觸面會發生相對移動，該相對移動導致產生連桿2的第一端21與跳扣4之間的摩擦力，假如第二分力F2的力臂較小，而摩擦力FM的力臂相對較大，如果摩擦系數過大將會導致操作機構動作速度減慢。從附圖3給出的操作機構的實施例的力系分布結構可見，在第二分力F2較小的情況下，有可能會因連桿2的第一端21與跳扣4之間的摩擦力Fm的存在而引起脫扣可靠性下降的問題，本發明對這個問題通過合理設計第二分力F2相對于支點ZO的第一力臂L1、摩擦力Fm相對于支點ZO的第三力臂L3來解決，具體解決方案包括:所述的驅動力F的第二分力F2作用于跳扣4上的力矩應大于所述的摩擦力Fm作用于跳扣4上的力矩。當然，這里所述的力矩都是相對于跳扣
4的鉸接軸即支點ZO而言的。為了能有效減小第二分力F2，上述的力矩解決方案可轉換成下面的力臂解決方案:所述的作用在跳扣4上的第二分力F2相對于支點ZO的第一力臂LI小于作用在跳扣4上的摩擦力Fm相對于支點ZO的第三力臂L3。第一力臂L1、第三力臂L3的取值范圍可根據設計需要確定，但從第一力臂LI涉及減小鎖扣力Fs、優化結構尺寸的綜合要求出發，取值范圍可按以下原則優選:所述的連桿2的第一端21與跳扣4之間的摩擦力Fm在跳扣4上的第三力臂L3為驅動力F的第二分力F2在跳扣4上的第一力臂LI的3至8倍。本發明通過改變跳扣4的轉動中心，使摩擦力的力臂L3減小，可以達到使可用摩擦系數u增大的效果，同時配合杠桿3的限制面方向，可以靈活地控制脫扣力值保持在可接受范圍。由于與摩擦力Fm相關的材料和結構的摩擦系數直接影響摩擦力Fm的大小，所以從合理設計摩擦系數出發，也可形成再一種解決方案，即:所述的連桿2的第一端21與跳扣4之間的摩擦系數U < (L1/L3);其中LI為第二分力F2相對于支點ZO的第一力臂，L3為摩擦力Fm相對于支點ZO的第三力臂。本發明通過改變杠桿3上的限制面方向，使Fl承受更多的分力，那么作用在跳扣4上的分力F2就會減小。同時，也相應地改變跳扣4工作面的方向，使F2對應的力臂增大，那么摩擦系數的取值范圍就可以增加，從而增加了產品的可靠性。同時，由于F2值減小，雖然LI增大，但產生的轉矩可保持不變，因此仍可控制脫扣力值保持在可接受范圍。
[0028]手柄復位彈簧的彈性力矩Mb、跳扣復位彈簧7的彈性力矩Mt、杠桿彈簧6的彈性力矩Mg和鎖扣復位彈簧的彈性力矩Ms的作用方向可根據結構布局選擇多種具體組合方案，優選的方案是:所述的手柄復位彈簧作用于手柄I的彈性力矩Mb的方向、跳扣復位彈簧7作用于跳扣4的彈性力矩Mt的方向與杠桿彈簧6作用于杠桿3的彈性力矩Mg的方向相同，鎖扣復位彈簧作用于鎖扣5的彈性力矩Ms的方向與杠桿彈簧6作用于杠桿3的彈性力矩Mg的方向相反。另外，手柄復位彈簧、跳扣復位彈簧7、杠桿彈簧6和鎖扣復位彈簧的安裝連接結構也可有多種具體結構方案，優選的方案是:所述的手柄復位彈簧的兩端分別與手柄1、殼體連接，所述的杠桿彈簧6的兩端分別與杠桿3、殼體連接，所述的跳扣復位彈簧7的兩端分別與杠桿3、跳扣4連接，所述的鎖扣復位彈簧的兩端分別與杠桿3、鎖扣5連接。
[0029]以上所述僅為本發明的推薦實施例，凡依本發明權利要求做出的技術等效變化與修改，皆應視為本發明的涵蓋范圍之內。
【權利要求】
1.小型斷路器的操作機構，其中手柄(1)樞轉安裝在該斷路器的殼體上，手柄(1)通過與連桿⑵的第二端(22)的鉸鏈聯接對連桿⑵提供驅動力F，杠桿(3)與跳扣(4)鉸鏈聯接，杠桿(3)和鎖扣(5)通過復合鉸鏈FJ與所述殼體聯接，該操作機構還包括杠桿彈簧(6)、跳扣復位彈簧(7)、鎖扣復位彈簧和手柄復位彈簧，其特征在于: 所述的杠桿(3)上設有分力槽(31)，所述的連桿(2)的第一端(21)在該分力槽(31)內可來回滑動，所述的跳扣⑷上設有與分力槽(31)共同可對連桿(2)的第一端(21)形成約束的受力槽(42)； 所述連桿⑵的驅動力F受杠桿(3)和跳扣(4)的共同約束分為作用在杠桿(3)上的第一分力Fl和作用在跳扣(4)上的第二分力F2，所述的鎖扣(5)上設有與跳扣⑷上的跳扣齒(41)可分離式搭接的鎖扣齒(51),通過鎖扣齒(51)與跳扣齒(41)的搭接或者分離，鎖扣(5)實現對杠桿(3)、跳扣(4)和連桿(2)的第一端(21)的整體鎖定或者解鎖，并且，鎖扣(5)通過由鎖扣齒(51)與跳扣齒(41)搭接形成的搭接點DO提供作用于跳扣(4)上的鎖扣力Fs，所述的連桿(2)的驅動力F的第二分力F2通過平衡機構可實現與所述的鎖扣力Fs的平衡。
2.根據權利要求1所述的小型斷路器的操作機構，其特征在于: 所述的鎖扣齒(51)與跳扣齒(41)搭接是指分力槽(31)和受力槽(42)對連桿(2)的第一端(21)形成共同約束，并且分力槽(31)對連桿(2)的第一端(21)的約束力與驅動力F的第一分力Fl平衡，受力槽(42)對連桿(2)的第一端(21)的約束力與驅動力F的第二分力F2平衡，第二分力F2與鎖扣(5)作用于跳扣(4)的鎖扣力Fs平衡； 所述的鎖扣齒(51)與跳扣齒(41)分離是指分力槽(31)和受力槽(42)對連桿(2)的第一端(21)的約束被解除，鎖扣(5)對杠桿(3)、跳扣(4)和連桿⑵的第一端(21)解除鎖定，連桿⑵的第一端(21)保留在分力槽(31)內、并能在分力槽(31)內滑動。
3.根據權利要求1所述的小型斷路器的操作機構，其特征在于:所述的平衡機構為力矩平衡機構，包括以跳扣(4)的鉸鏈軸ZO為轉動中心的支點、第二分力F2相對于所述支點ZO的第一力臂L1以及鎖扣力Fs相對于所述支點ZO的第二力臂L2，并且第二力臂L2大于第一力臂L1。
4.根據權利要求1所述的小型斷路器的操作機構，其特征在于:所述的第二分力F2相對于支點ZO的第一力臂L1小于作用在跳扣(4)上的連桿(2)的第一端(21)與跳扣(4)之間的摩擦力Fm相對于支點ZO的第三力臂L3。
5.根據權利要求4所述的小型斷路器的操作機構，其特征在于:所述的驅動力F的第二分力F2作用于跳扣(4)上的力矩大于所述的摩擦力Fm作用于跳扣(4)上的力矩。
6.根據權利要求1所述的小型斷路器的操作機構，其特征在于:所述的復合鉸鏈FJ包括形成在杠桿(3)上的1個銷孔(32)、形成在鎖扣(5)上的2個同軸孔(50)和1個插入銷孔(32)和同軸孔(50)內的銷軸，并且所述的銷軸與銷孔(32)、同軸孔(50)轉動配合。
7.根據權利要求1或2所述的小型斷路器的操作機構，其特征在于:所述的鎖扣力Fs相對于跳扣⑷上的第二力臂L2為所述的驅動力F的第二分力F2相對于跳扣(4)上的第一力臂L1的5至10倍。
8.根據權利要求4所述的小型斷路器的操作機構，其特征在于:所述的連桿(2)的第一端(21)與跳扣(4)之間的摩擦力Fm在跳扣(4)上的第三力臂L3為驅動力F的第二分力F2在跳扣⑷上的第一力臂LI的3至8倍。
9.根據權利要求4所述的小型斷路器的操作機構，其特征在于:所述的連桿(2)的第一端(21)與跳扣(4)之間的摩擦系數U < (L1/L3)。
10.根據權利要求1所述的小型斷路器的操作機構，其特征在于:所述的跳扣復位彈簧(7)的兩端分別與杠桿(3)、跳扣(4)連接，所述的鎖扣復位彈簧的兩端分別與杠桿(3)、鎖扣(5)連接，所述的手柄復位彈簧作用于手柄(I)的彈性力矩Mb的方向、跳扣復位彈簧(7)作用于跳扣⑷的彈性力矩Mt的方向與杠桿彈簧(6)作用于杠桿(3)的彈性力矩Mg的方向相同，鎖扣復位彈簧作用于鎖扣(5)的彈性力矩Ms的方向與杠桿彈簧(6)作用于杠桿(3)的彈性力矩Mg的方向相反。
【文檔編號】H01H71/10GK103928270SQ201310750723
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2013年12月31日 優先權日:2013年12月31日
【發明者】嚴鵬斌, 周勇, 魯騫, 鄧彥軍 申請人:上海諾雅克電氣有限公司