小型断路器的操作机构的制作方法
【专利摘要】小型断路器的操作机构，枢转安装在壳体上的手柄通过与连杆的第二端的铰链联接对连杆提供驱动力F，杠杆与跳扣铰链联接，杠杆和锁扣通过复合铰链FJ与壳体联接，壳体上设有限制面，杠杆和/或壳体上设有引导槽，连杆的第一端在该引导槽内、并能与限制面滑动配合，跳扣上设有与限制面共同可对连杆第一端形成约束的受力槽；连杆的驱动力F受壳体和跳扣的共同约束分为作用在限制面上的第一和第二分力F1、F2，锁扣上设有与跳扣齿可分离式搭接的锁扣齿，锁扣实现对杠杆、跳扣和连杆第一端的整体锁定或者解锁，锁扣通过由锁扣齿与跳扣齿搭接形成的搭接点D0提供作用于跳扣的锁扣力Fs，连杆的第二分力F2通过平衡机构可实现与锁扣力Fs的平衡。
【专利说明】小型断路器的操作机构
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及用于小型断路器的操作机构，可实现小型断路器的闭合，断开及脱扣操作。
【背景技术】
[0002]现有小型断路器作为线路保护的低压电器已得到了广泛的运用，伴随小型断路器的发展，对其的性能要求也越来越高，其中高分断能力和大额定电流是涉及产品市场竞争力的重要性能要求之一。然而，由于更高分断能力和更大的额定电流规格，导致了小型断路器内部的驱动力增大，但另一方面，为了保证断路器动作的稳定性和可靠性，要求断路器动作的脱扣力更小。在现有的小型断路器的操作机构中，普遍采用由手柄、U形杆、杠杆、跳扣、锁扣构成的平面连杆结构，跳扣和锁扣分别与杠杆铰链连接，U形杆的两端分别与手柄和跳扣铰链连接，杠杆弹簧的弹力作用于杆杆。脱扣力是指触动锁扣解锁而致使操作机构脱扣所需的力，确保操作机构可靠脱扣需满足脱扣力大于锁扣作用于跳扣的锁扣力。在操作机构的结构不变的情况下，驱动力的增大必然导致锁扣力的增大，而锁扣力的增大必然要求脱扣力增大，否则不能保证正常脱扣。可见驱动力增大与脱扣力减小是一对矛盾，所以要同时获得驱动力大和脱扣力小的效果，这对断路器的操作机构提出了更高的要求。
[0003]现有普遍采用由手柄、U形杆、杠杆、跳扣、锁扣构成的平面连杆结构的优点是结构简单、技术成熟，如名称为“自由脱扣的小型断路器的操作机构”的200820041555号实用新型专利，这种操作机构的工作原理是:在跳扣和锁扣啮合锁定时，跳扣、锁扣和杠杆三者相互制约不能自由运动并由此锁定为一个整体，作用于手柄上的操作力通过U形杆两端的两个铰链传递于所述整体，即由U形杆作用于跳扣的驱动力能传递给杠杆，并且该驱动力能克服杠杆弹簧的弹力驱使杠杆转动以完成合闸操作。在合闸状态下，该驱动力与杠杆弹簧的弹力平衡；当跳扣和锁扣分离解锁时，跳扣和锁扣能相对于杠杆自由转动，由此使跳扣不能向杠杆传递驱动力，由于杠杆上失去了平衡杠杆弹簧的弹力的驱动力，所以杠杆在杠杆弹簧的弹力作用下会回转并执行脱扣跳闸动作。在现有的操作机构中，U形杆的一端套在跳扣上，在机构的脱扣过程中，跳扣始终和U形杆一同转动，而不碰到锁扣，因此限制了跳扣的尺寸，导致跳扣转化力的比例偏小，一旦增大断路器的复位力和触头压力，脱扣力将超出适用范围。显然，现有的操作机构不可能同时获得驱动力大和脱扣力小的效果。
【发明内容】
[0004]为了克服现有技术的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种小型断路器的操作机构，通过整体结构的合理巧妙改进，同时获得驱动力大和脱扣力小的效果。
[0005]为实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案。
[0006]小型断路器的操作机构，枢转安装在该断路器的壳体10上的手柄I通过与连杆2的第二端22的铰链联接对连杆2提供驱动力F，杠杆3与跳扣4铰链联接，杠杆3和锁扣5通过复合铰链FJ与所述壳体联接，该操作机构还包括杠杆弹簧6、跳扣复位弹簧7、锁扣复位弹簧和手柄复位弹簧，其中:所述的壳体10上设有限制面101，杠杆3或壳体10上设有弓丨导槽31，所述的连杆2的第一端21在该引导槽31内并能与所述的限制面101滑动配合，所述的跳扣4上设有与限制面101共同可对连杆2的第一端21形成约束的受力槽42 ;所述连杆2的驱动力F受壳体10和跳扣4的共同约束分为作用在壳体10的限制面101上的第一分力Fl和作用在跳扣4的受力槽42上的第二分力F2，所述的锁扣5上设有与跳扣4上的跳扣齿41可分离式搭接的锁扣齿51,通过锁扣齿51与跳扣齿41的搭接或者分离,锁扣5实现对杠杆3、跳扣4和连杆2的第一端21的整体锁定或者解锁，并且，锁扣5通过由锁扣齿51与跳扣齿41搭接形成的搭接点DO提供作用于跳扣4上的锁扣力Fs，所述的连杆2的驱动力F的第二分力F2通过平衡机构可实现与所述的锁扣力Fs的平衡。
[0007]另外，优选的结构是，所述的整体锁定是指锁扣齿51与跳扣齿41搭接使得限制面101和受力槽42对连杆2的第一端21形成共同约束，并且限制面101对连杆2的第一端21的约束力与驱动力F的第一分力Fl平衡，受力槽42对连杆2的第一端21的约束力与驱动力F的第二分力F2平衡，第二分力F2与锁扣5作用于跳扣4的锁扣力Fs平衡；所述的解锁是指锁扣齿51与跳扣齿41分离使得限制面101和受力槽42对连杆2的第一端21的约束被解除，锁扣5对杠杆3、跳扣4和连杆2的第一端21解除锁定，连杆2的第一端21保留在引导槽31内、并能在引导槽31内滑动。
[0008]另外，优选的结构是，所述的平衡机构为力矩平衡机构，包括以跳扣4的铰链轴ZO为转动中心的支点、第二分力F2相对于所述支点ZO的第一力臂LI以及锁扣力Fs相对于所述支点ZO的第二力臂L2，并且第二力臂L2大于第一力臂LI。
[0009]另外，优选的结构是，所述的第二分力F2相对于支点ZO的第一力臂LI小于作用在跳扣4上的连杆2的第一端21与跳扣4之间的摩擦力Fm相对于支点ZO的第三力臂L3。
[0010]此外，优选的结构是，所述的驱动力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，优选的结构是，所述的连杆2的第一端21与跳扣4之间的摩擦力Fm在跳扣4上的第三力臂L3为驱动力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，优选的结构是，所述的连杆2的第一端21与跳扣4之间的摩擦系数U< (LI/L3)。
[0013]另外，优选的结构是，所述的复合铰链FJ包括形成在杠杆3上的I个销孔32、形成在锁扣5上的2个同轴孔50和I个插入销孔32和同轴孔50内的销轴，并且所述的销轴与销孔32、同轴孔50转动配合。
[0014]进一步可优选的结构是，所述的锁扣力Fs相对于跳扣4上的第二力臂L2为所述的驱动力F的第二分力F2相对于跳扣4上的第一力臂LI的5至10倍。
[0015]再者，优选的结构是，所述的跳扣复位弹簧7的两端分别与杠杆3、跳扣4连接，所述的锁扣复位弹簧的两端分别与杠杆3、锁扣5连接，所述的手柄复位弹簧作用于手柄I的弹性力矩Mb的方向、跳扣复位弹簧7作用于跳扣4的弹性力矩Mt的方向与杠杆弹簧6作用于杠杆3的弹性力矩Mg的方向相同，锁扣复位弹簧作用于锁扣5的弹性力矩Ms的方向与杠杆弹簧6作用于杠杆3的弹性力矩Mg的方向相反。
[0016]根据上述技术方案，将杠杆的限制面制作在产品的壳体上，限制面始终保持固定，只在断路器完全闭合时与连杆作用，使连杆对于操作机构的驱动力分散作用于跳扣和杠杆，由于改变了杠杆上的限制面方向，使Fl承受更多的分力，那么作用在跳扣件上的分力F2就会减小。同时由于也相应地改变了跳扣件工作面的方向，使锁扣的锁扣力F2在跳扣上对应的力臂增大，而连杆上的驱动力在跳扣上的力臂减小，那么摩擦系数u (u< (L1/L3))的取值范围就可以增加，以大幅度减小锁扣对于跳扣的锁扣力，从而实现在增加操作机构的驱动力的同时，使脱扣机构对于锁扣的脱扣力仍然保持在理想的范围，增加了产品的可靠性。另一方面，由于F2值减小，虽然LI增大，但产生的转矩可保持不变，因此仍可保证脱扣力值，达到大幅度减小脱扣力的效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是本实用新型的小型断路器的操作机构的整体结构平面示意图。
[0018]图2是图1所示的实施例的装配关系立体示意图。
[0019]图3是图1所示的实施例的力系分布平面示意图。
[0020]图4是图1所示的实施例的各弹簧的弹性力矩分布示意图。
[0021]图5至图8分别表示图1所示的操作机构在脱扣过程中各运动件的位置状态示意图。
【具体实施方式】
[0022]以下结合附图1至8给出的实施例，进一步说明本实用新型的小型断路器的操作机构的【具体实施方式】。本实用新型的小型断路器的操作机构不限于以下实施例的描述。
[0023]参见图1至图3，本实用新型的小型断路器的操作机构包括壳体10、手柄1、连杆
2、杠杆3、跳扣4、锁扣5、杠杆弹簧6、跳扣复位弹簧7、锁扣复位弹簧(图中未示出)和手柄复位弹簧(图中未示出)。手柄I可采用已知的结构枢转安装在小型断路器的壳体10上，例如图1所示的转动副Zl的结构。杠杆3和锁扣5通过图1所示的复合铰链FJ与断路器壳体10联接,复合铰链FJ可有多种结构方案,一种优选的复合铰链FJ方案如图2所不,包括形成在杠杆3上的I个销孔32、形成在锁扣5上的2个同轴孔50和I个插入销孔32和同轴孔50内的销轴(图中未示出)，销轴的两端分别与壳体10连接，销轴与销孔32、同轴孔50转动配合。跳扣4与杠杆3铰链联接，该铰链联接可通过已知的多种结构方案实现，例如图2所示(但不限于)的铰链联接结构，包括分别设置在跳扣4上的第一铰链孔40、设置在杠杆3上的第二铰链孔30和铰链轴Z0，铰链轴ZO插入第一铰链孔40和第二铰链孔30内形成常规安装，并使跳扣4能绕铰链轴ZO这个转动中心转动，即ZO也可表示为跳扣4在杠杆3上的支点。参见图2，连杆2的第二端22与图1中的手柄I铰链联接，该铰链联接可采用简单的常规轴孔结构，即通过将连杆2的第二端22直接插入手柄I上的连接孔(图中未示出)实现。本实用新型的操作机构的特点如图3所示，在壳体10上设有限制面101，用于与连杆2的第一端21约束或滑动配合，同时在跳扣4上设有用于与连杆2的第一端21约束或滑动配合的受力槽42，并且，在锁扣5上设有用于与跳扣4上的跳扣齿41搭接配合的锁扣齿51。在杠杆3上设有引导槽31，用于限定连杆2的第一端21的滑动范围和引导连杆2的第一端21分别与壳体10上的限制面101、跳扣4上的受力槽42接触并能滑动配合。
[0024]图1至图8给出实施例的引导槽31设置在杠杆3上，这是一种优选的方案，不排除引导槽31设置在壳体10上，如果引导槽31设置在壳体10上，则限制面101处在引导槽内，或者说，限制面101是引导槽内的一个面；当然，也不排除引导槽由壳体10上的与限制面101衔接的滑动面(图中未示出)和杠杆3上的滑动槽(图中未示出)共同构成，即引导槽31设置杠杆3和壳体10上；总之，引导槽31可设置杠杆3和/或壳体10上。所述的连杆2的第一端21在该引导槽31内并能与所述的限制面101滑动配合。这里所述的搭接配合是指锁扣齿51与跳扣齿41之间可实现如图1、3、4所示的可分离的搭接，在如图3所示的锁扣齿51与跳扣齿41搭接的状态下，锁扣5通过锁扣齿51与跳扣齿41的搭接配合，向跳扣4施加锁扣力Fs，而在如图5至7所示的锁扣齿51与跳扣齿41的分离的状态下，锁扣5与跳扣4之间不存在力的作用关系。可见，引导槽31的功能是用于限定连杆2的第一端21在动作过程中的运动范围，同时引导限定连杆2的第一端21能与限制面101、受力槽42接触，使限制面101和受力槽42自动完成对于连杆2的第一端21的共同约束；所述的整体锁定是指锁扣齿51与跳扣齿41搭接并使得限制面101和受力槽42对连杆2的第一端21形成共同约束，并且限制面101对连杆2的第一端21的约束力与驱动力F的第一分力Fl平衡，受力槽42对连杆2的第一端21的约束力与驱动力F的第二分力F2平衡，第二分力F2与锁扣5作用于跳扣4的锁扣力Fs平衡；所述的解锁是指锁扣齿51与跳扣齿41分离分并使得限制面101和受力槽42对连杆2的第一端21的约束被解除，锁扣5对杠杆3、跳扣4和连杆2的第一端21解除锁定，连杆2的第一端21保留在引导槽31内、并能在引导槽31内滑动。
[0025]由于现有断路器的操作机构的U形连杆通过跳扣件中部的通孔连接起来，即U形连杆始终安装在跳扣件中部的通孔中，U形连杆与跳扣件之间采用铰链连接，所以U形连杆受铰链的约束不能脱离跳扣件，这使得用于平衡杠杆弹簧的弹力的U形连杆的驱动力全部作用于跳扣件，即跳扣件上受到的作用力是全部的驱动力，而且，U形连杆与跳扣件之间的铰链(即驱动力作用点)靠近跳扣件与锁扣件之间的啮合处(即脱扣力作用点)，即驱动力相对于跳扣件转动支点的力臂与脱扣力相对于跳扣件转动支点的力臂的长短相当，所以所需脱扣力的大小要与驱动力相当，甚至有时存在脱扣力需大于驱动力的问题。针对现有小型断路器操作机构连杆的驱动力全部作用于跳扣件使脱扣力过大的问题，本实用新型的操作机构通过将限制面101形成在壳体10上、并且由该限制面101和跳扣4上的受力槽42对所连接的连杆2的第一端21共同形成约束，完全改变了杠杆3、跳扣4、锁扣5之间整体锁定/解锁的约束配合关系和力的平衡关系，特别是实质性改变了作用于由锁扣齿51与跳扣齿41搭接形成的搭接点DO上的力所形成的力臂，增加了其与锁扣力第二、第三力臂的比例关系，可以大幅度改变驱动力相对于跳扣件转动支点的力臂与脱扣力相对于跳扣件转动支点的力臂这两个力臂的长短比例，于是在增大断路器复位力和触头压力时，既能使随之增大的U形杆对于操作机构的驱动力不完全作用于跳扣，同时可使U形杆作用于跳扣的驱动力相对于跳扣转动支点的力臂，远远小于锁扣作用于跳扣的脱扣力相对于跳扣转动支点的力臂，从而可以实现在增加驱动力的同时减小锁扣作用于脱扣的脱扣力，有效解决了现有技术存在的脱扣力不得不随驱动力增大而增大的问题，使机构的脱扣力仍然保持在理想的范围。
[0026]下面参见图1、3、4，具体说明所述的共同约束及其外力平衡是如何实现的。当断路器闭合时，跳扣4和锁扣5搭接在一起，使杠杆3、跳扣4、锁扣5形成一个整体，它们受到的外力为复位弹簧和触头弹簧力，及连杆2给它们的推力，即驱动力F，并且弹簧力与连杆2的推力F形成力矩平衡。连杆2的受力F的方向如图3沿两工作点连线方向，其中右边点同时受到壳体10杠杆3和跳扣4两个零件的力，分别为Fl和F2，共同构成F的两个分力。跳扣4受力如图3所示，为F2和Fs为一对方向相同的平衡力，它们分别作用于铰链轴ZO的两边，并分别相对于铰链轴ZO的转动中心(即支点)形成两个力臂，其中LI和L2的线段分别为F2的第一力臂和Fs力的第二力臂，通过力臂大小的转化关系F2XL1 =FsXL2，使Fs的值变小。脱扣方式一般为转动锁扣，使锁扣与跳扣分离，因此，Fs力值的减小即可有效地减小脱扣力。在锁扣齿51与跳扣齿41搭接状态下，壳体10的限制面101和跳扣4的受力槽42对连杆2的第一端21形成共同约束，并且杠杆3、跳扣4和连杆2的第一端21被锁扣5整体锁定。这里的共同约束是指限制面101和受力槽42共同对连杆2的第一端21施加约束力，并且在该约束力的作用下，使连杆2的第一端21不能自由运动。在这种情况下，如图3所示，限制面101对连杆2的第一端21的约束力与由操作机构的操作力通过连杆2传递而来的驱动力F的第一分力Fl平衡，同时受力槽42对连杆2的第一端21的约束力与所述的驱动力F的第二分力F2平衡。其中限制面101对连杆2的第一端21的约束力是由壳体10提供的，受力槽42对连杆2的第一端21的约束力是由锁扣5的锁扣力Fs通过跳扣4传递而来的，驱动力F的方向和作用点是在图3所示的A— A连线(即过连杆2的第二端22的轴心J2和第一端21的轴心FH的连线的延长线)上，在此共同约束状态下，驱动力F分为作用于限制面101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上受到的驱动力不是操作机构的全部的驱动力F，而是驱动力F的分力，即图3所示的第二分力F2。限制面101对连杆2的第一端21的约束力与驱动力F的第一分力Fl平衡，其实质是使限制面101对连杆2的第一端21的约束力与第一分力Fl形成作用力与反作用力的关系，该关系及其作用力的大小可由限制面101的形状结构决定。受力槽42对连杆2的第一端21的约束力与驱动力F的第二分力F2平衡，其实质也是使受力槽42对连杆2的第一端21的约束力与第二分力F2形成作用力与反作用力的关系，该关系及其作用力的大小可由受力槽42的形状结构决定。由此可进一步理解到，本实用新型的操作机构可通过改变限制面101和受力槽42的形状结构，来改变驱动力F作用在跳扣4上的第二分力F2的大小，或者说，通过对限制面101和受力槽42的形状结构的合理设计，可以使作用在跳扣4上的第二分力F2减小到理想的程度。
[0027]参见图3所示应当能理解到，上述的锁扣力Fs的作用点是在跳扣4的跳扣齿41与锁扣齿51的搭接点DO上，而第二分力F2的作用点是在跳扣4的受力槽42与连杆2的第一端21的接触点上。上述的锁扣5通过由锁扣齿51与跳扣齿41搭接形成的搭接点DO作用于跳扣4上的锁扣力Fs，是控制限制面101和受力槽42对连杆2的第一端21形成共同约束的外部力，它需与第二分力F2平衡，以实现:当锁扣齿51与跳扣齿41搭接时使得限制面101和受力槽42对连杆2的第一端21形成共同约束；当锁扣齿51与跳扣齿41分离时使得限制面101和受力槽42对连杆2的第一端21的共同约束被解除。上述的锁扣力Fs与第二分力F2的平衡是通过平衡机构实现的，即通过平衡机构实现第二分力F2与锁扣5作用于跳扣4的锁扣力Fs的平衡。平衡机构的方案可有两种:一种是力平衡机构，另一种是力矩平衡机构。力平衡机构的Fs/F2力比约等于I，也就是说，锁扣力Fs与第二分力F2相当，由于本实用新型采用了限制面101和受力槽42对连杆2的第一端21形成共同约束的结构，能实现第二分力F2远小于驱动力F的效果，所以即使在采用力平衡机构的情况下，也能达到在增加操作机构的驱动力的同时，仍然可达到脱扣机构对于锁扣的脱扣力保持在理想的范围的效果。另一种力矩平衡机构的Fs/F2力比可小于1，也就是说，锁扣力Fs可远小于第二分力F2，因此，为进一步减小机构的脱扣力，以实现在增加操作机构的驱动力的同时，还可达到脱扣机构对于锁扣的脱扣力减小的效果，后一种力矩平衡机构是优选的方案。图3所示的平衡机构为力矩平衡机构，参见图3，该平衡机构包括以跳扣4的转动中心(即铰链轴ZO的转动中心)为支点的支点Z0、第二分力F2相对于支点ZO的第一力臂LI和锁扣力Fs相对于支点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的取值范围可根据设计需要确定，若从减小锁扣力Fs、优化结构尺寸和保证脱扣可靠性的综合要求出发，取值范围可按以下原则优选:所述的锁扣力Fs在跳扣4上的第二力臂L2为驱动力F的第二分力F2在跳扣4上的第一力臂LI的4至10倍。
[0028]参见图4至图8说明操作机构的动作过程，图4所示的操作机构处于合闸的稳定状态，锁扣齿51与跳扣齿41的搭接处于稳定状态，限制面101和受力槽42对连杆2的第一端21形成共同约束，并且杠杆3、跳扣4和连杆2的第一端21被锁扣5整体锁定。在图4状态下，脱扣机构(图中未示出)驱动跳扣4向逆时针方向转动，到达图5所示的瞬间过渡状态，在此状态，锁扣齿51与跳扣齿41尚未分离，限制面101和受力槽42对连杆2的第一端21仍形成共同约束，并且杠杆3、跳扣4和连杆2的第一端21仍被锁扣5整体锁定。在图5状态下，脱扣机构继续驱动跳扣4向逆时针方向转动，到达图6所示的锁扣齿51与跳扣齿41分离过程中的瞬间过渡状态，在此状态，锁扣齿51与跳扣齿41分离，限制面101和受力槽42对于连杆2的第一端21的约束被解除，即受力槽4和限制面101撤去对连杆2的第一端21的约束力，锁扣5对于杠杆3、跳扣4和连杆2的第一端21解除锁定(即跳扣4和连杆2的第一端21相对于杠杆3、壳体10能运动)，从而使杠杆3在杠杆弹簧6的弹力作用下向逆时针方向转动，连杆2的第一端21保留在引导槽31内并能在引导槽31内沿限制面101滑动，连杆2的第一端21的滑动驱使跳扣4向顺时针方向转动，到达图7所示的锁扣齿51与跳扣齿41分离过程中的下一个瞬间过渡状态。在图7状态下，手柄I在手柄复位弹簧(图中未示出)的弹力作用下向逆时针方向转动，手柄I的转动带动连杆2的第一端21在引导槽31内沿限制面101往回滑动，以使跳扣4在跳扣复位弹簧7的弹力作用下能往回(逆时针方向)转动，锁扣5在锁扣复位弹簧(图中未示出)的弹力作用下往回(顺时针方向)转动，直到图8所示的锁扣齿51与跳扣齿41自动复位到搭接稳定状态。在图8状态下，操作机构处于分闸或跳闸后的稳定状态，此时，连杆2的第二端22的轴心J2和第一端21的轴心FH的连线的延长线转换到手柄I的转动副Zl的转动中心的上面，限制面101和受力槽42对连杆2的第一端21又形成共同约束，并且杠杆3、跳扣4和连杆2的第一端21又被锁扣5整体锁定。如果在图7所示的分闸状态下扳动手柄I向顺时针方向转动，则由于杠杆3、跳扣4和连杆2的第一端21已被锁扣5整体锁定，所以手柄I的转动能通过连杆2推动杠杆3、跳扣4、锁扣5整体向顺时针方向转动，并使杠杆弹簧6储能，直到连杆2的第二端22的轴心J2和第一端21的轴心的连线的延长线转换到手柄I的转动副Zl的转动中心的下面，使操作机构回到图4所示的合闸稳定状态。可见，在锁扣齿51与跳扣齿41分离过程中，限制面101和受力槽42对于连杆2的第一端21的约束被解除，锁扣5对杠杆
3、跳扣4和连杆2的第一端21解除锁定，连杆2的第一端21保留在受力槽42内并能在受力槽42内滑动。
[0029]参见图1至图8，由于连杆2的运动方向受引导槽31和限制面101共同限制，而跳扣4的运动方向绕自身的支点ZO转动，因此在脱扣的瞬间，连杆2与跳扣4的接触面会发生相对移动，该相对移动导致产生连杆2的第一端21与跳扣4之间的摩擦力，假如第二分力F2的力臂较小，而摩擦力FM的力臂相对较大，则在摩擦系数过大的情况下可能会导致操作机构动作速度减慢。从附图3给出的操作机构的实施例的力系分布结构可见，在第二分力F2较小的情况下，有可能会因连杆2的第一端21与跳扣4之间的摩擦力Fm的存在而引起脱扣可靠性下降的问题，本实用新型对这个问题通过合理设计第二分力F2相对于支点ZO的第一力臂L1、摩擦力Fm相对于支点ZO的第三力臂L3来解决，具体解决方案包括:所述的驱动力F的第二分力F2作用于跳扣4上的力矩应大于所述的摩擦力Fm作用于跳扣4上的力矩。当然，这里所述的力矩都是相对于跳扣4的支点ZO而言的。为了能有效减小第二分力F2，上述的力矩解决方案可转换成下面的力臂解决方案:所述的作用在跳扣4上的第二分力F2相对于支点ZO的第一力臂LI小于作用在跳扣4上的摩擦力Fm相对于支点ZO的第三力臂L3。第一力臂L1、第三力臂L3的取值范围可根据设计需要确定，但从第一力臂LI涉及减小锁扣力Fs、优化结构尺寸的综合要求出发，取值范围可按以下原则优选:所述的连杆2的第一端21与跳扣4之间的摩擦力Fm在跳扣4上的第三力臂L3为驱动力F的第二分力F2在跳扣4上的第一力臂LI的3至9倍。本实用新型通过改变跳扣4的支点ZO的位置，使摩擦力的力臂L3减小，可以达到允许摩擦系数u较大I的效果，同时配合壳体10的限制面101的方向，可以灵活地控制脱扣力值保持在可接受范围。由于与摩擦力Fm相关的材料和结构的摩擦系数直接影响摩擦力Fm的大小，所以从合理设计摩擦系数出发，也可形成再一种解决方案，即:所述的连杆2的第一端21与跳扣4之间的摩擦系数U < (LI/L3);其中LI为第二分力F2相对于支点ZO的第一力臂，L3为摩擦力Fm相对于支点ZO的第三力臂。本实用新型通过改变壳体10上的限制面101的方向，使Fl承受更多的分力，那么作用在跳扣4上的分力F2就会减小。同时，也相应地改变跳扣4工作面的方向，使F2对应的力臂增大，那么摩擦系数的取值范围就可以增加，从而增加了产品的可靠性。同时，由于F2值减小，虽然LI增大，但产生的转矩可保持不变，因此仍可控制脱扣力值保持在可接受范围。
[0030]手柄复位弹簧的弹性力矩Mb、跳扣复位弹簧7的弹性力矩Mt、杠杆弹簧6的弹性力矩Mg和锁扣复位弹簧的弹性力矩Ms的作用方向可根据结构布局选择多种具体组合方案，优选的方案是:所述的手柄复位弹簧作用于手柄I的弹性力矩Mb的方向、跳扣复位弹簧7作用于跳扣4的弹性力矩Mt的方向与杠杆弹簧6作用于杠杆3的弹性力矩Mg的方向相同，锁扣复位弹簧作用于锁扣5的弹性力矩Ms的方向与杠杆弹簧6作用于杠杆3的弹性力矩Mg的方向相反。另外，手柄复位弹簧、跳扣复位弹簧7、杠杆弹簧6和锁扣复位弹簧的安装连接结构也可有多种具体结构方案，优选的方案是:所述的手柄复位弹簧的两端分别与手柄1、壳体连接，所述的杠杆弹簧6的两端分别与杠杆3、壳体连接，所述的跳扣复位弹簧7的两端分别与杠杆3、跳扣4连接，所述的锁扣复位弹簧的两端分别与杠杆3、锁扣5连接。
[0031]以上所述仅为本实用新型的推荐实施例，凡依本实用新型权利要求做出的技术等效变化与修改，皆应视为本实用新型的涵盖范围之内。
【权利要求】
1.小型断路器的操作机构，其中手柄(I)枢转安装在该断路器的壳体(10)上，手柄(I)通过与连杆(2)的第二端(22)的铰链联接对连杆(2)提供驱动力F，杠杆(3)和锁扣(5)通过复合铰链FJ与所述壳体联接，跳扣(4)与杠杆(3)铰链联接，该操作机构还包括杠杆弹簧(6)、跳扣复位弹簧(7)、锁扣复位弹簧和手柄复位弹簧，其特征在于: 所述的壳体(10)上设有限制面(101)，杠杆(3)和/或壳体(10)上设有引导槽(31)，所述的连杆⑵的第一端(21)在该引导槽(31)内、并能与所述的限制面(101)滑动配合，所述的跳扣⑷上设有与限制面(101)共同可对连杆(2)的第一端(21)形成约束的受力槽(42)； 所述连杆⑵的驱动力F受壳体(10)和跳扣(4)的共同约束分为作用在壳体(10)的限制面(101)上的第一分力Fl和作用在跳扣(4)上的第二分力F2，所述的锁扣(5)上设有与跳扣(4)上的跳扣齿(41)可分离式搭接的锁扣齿(51)，通过锁扣齿(51)与跳扣齿(41)的搭接或者分离，锁扣(5)实现对杠杆(3)、跳扣(4)和连杆⑵的第一端(21)的整体锁定或者解锁，并且，锁扣(5)通过由锁扣齿(51)与跳扣齿(41)搭接形成的搭接点DO提供作用于跳扣⑷上的锁扣力Fs，所述的连杆⑵的驱动力F的第二分力F2通过平衡机构可实现与所述的锁扣力Fs的平衡。
2.根据权利要求1所述的小型断路器的操作机构，其特征在于: 所述的整体锁定是指锁扣齿(51)与跳扣齿(41)搭接使得限制面(101)和受力槽(42)对连杆⑵的第一端(21)形成共同约束，并且限制面(101)对连杆⑵的第一端(21)的约束力与驱动力F的第一分力Fl平衡，受力槽(42)对连杆⑵的第一端(21)的约束力与驱动力F的第二分力F2平衡，第二分力F2与锁扣(5)作用于跳扣⑷的锁扣力Fs平衡； 所述的解锁是指锁扣齿(51)与跳扣齿(41)分离使得限制面(101)和受力槽(42)对连杆⑵的第一端(21)的约束被解除，锁扣(5)对杠杆(3)、跳扣(4)和连杆⑵的第一端(21)解除锁定，连杆(2)的第一端(21)保留在引导槽(31)内、并能在引导槽(31)内滑动。
3.根据权利要求1所述的小型断路器的操作机构，其特征在于:所述的平衡机构为力矩平衡机构，包括以跳扣(4)的转动中心作为的支点Z0、第二分力F2相对于所述支点ZO的第一力臂LI以及锁扣力Fs相对于所述支点ZO的第二力臂L2，并且第二力臂L2大于第一力臂LI。
4.根据权利要求1所述的小型断路器的操作机构，其特征在于:所述的第二分力F2相对于支点ZO的第一力臂LI小于作用在跳扣(4)上的连杆(2)的第一端(21)与跳扣(4)之间的摩擦力Fm相对于支点ZO的第三力臂L3。
5.根据权利要求4所述的小型断路器的操作机构，其特征在于:所述的驱动力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.根据权利要求1所述的小型断路器的操作机构，其特征在于:所述的复合铰链FJ包括形成在杠杆(3)上的I个销孔(32)、形成在锁扣(5)上的2个同轴孔(50)和I个插入销孔(32)和同轴孔(50)内的销轴，并且所述的销轴与销孔(32)、同轴孔(50)转动配合。
7.根据权利要求1至3任一所述的小型断路器的操作机构，其特征在于:所述的锁扣力Fs相对于跳扣(4)上的第二力臂L2为所述的驱动力F的第二分力F2相对于跳扣(4)上的第一力臂LI的4至10倍。
8.根据权利要求4所述的小型断路器的操作机构，其特征在于:所述的连杆(2)的第一端(21)与跳扣⑷之间的摩擦力Fm在跳扣⑷上的第三力臂L3为驱动力F的第二分力F2在跳扣⑷上的第一力臂LI的3至9倍。
9.根据权利要求4所述的小型断路器的操作机构，其特征在于:所述的连杆(2)的第一端(21)与跳扣(4)之间的摩擦系数U < (L1/L3)。
10.根据权利要求1所述的小型断路器的操作机构，其特征在于:所述的跳扣复位弹簧(7)的两端分别与杠杆(3)、跳扣(4)连接，所述的锁扣复位弹簧的两端分别与杠杆(3)、锁扣(5)连接，所述的手柄复位弹簧作用于手柄(I)的弹性力矩Mb的方向、跳扣复位弹簧(7)作用于跳扣⑷的弹性力矩Mt的方向与杠杆弹簧(6)作用于杠杆(3)的弹性力矩Mg的方向相同，锁扣复位弹簧作用于锁扣(5)的弹性力矩Ms的方向与杠杆弹簧(6)作用于杠杆(3)的弹性力矩 Mg的方向相反。
【文档编号】H01H71/10GK203859084SQ201420133130
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2014年3月24日 优先权日:2014年3月24日
【发明者】严鹏斌, 周勇, 鲁骞, 邓彦军 申请人:上海诺雅克电气有限公司