一种离合装置及使用该离合装置的电气开关用操动机构的制作方法

本发明涉及一种离合装置及使用该离合装置的电气开关用操动机构。

背景技术：

目前的电动快速接地电气开关用操动机构中，电机带动齿轮通过离合装置将运动传递给拐臂，拐臂压缩弹簧储能，在运动死点位置时储能弹簧压缩到最大值，过死点后弹簧能量将自动释放，带动接地开关合闸或者分闸。弹簧能量释放时，离合装置分离，电机不受冲击。

现有操动机构中的离合装置的结构如图1、图2所示，离合装置包括主动轴16和套装在主动轴16外的作为从动件的离合齿轮11，主动轴16为具有内孔的轴套结构，离合齿轮具有与主动轴对应的内孔，离合齿轮的内孔壁上设有沿周向间隔分布的三个凹槽，主动轴16的轴套壁上设有与三个凹槽111一一对应的三个径向通孔161，每个径向通孔161中分别装配有作为传动件的滚珠15，主动轴的内孔中沿轴向往复移动装配有推杆12，推杆后端与电磁驱动机构10的动力输出部顶推配合，推杆前端与布置在主动轴内孔中的复位弹簧13顶推配合，推杆上设有由前向后径向尺寸逐渐变大的锥形过渡段14。

操动机构储能时，电磁驱动机构10的电磁铁得电动作，克服复位弹簧13作用力，顶推推杆12向前移动，锥形过渡段14在移动过程中顶推滚珠15向外移动，滚珠一部分突出主动轴的径向通孔161以与离合齿轮上的凹槽111配合，滚珠处于接合位，实现主动轴16与离合齿轮11的传动，两者一同转动。在能量释放瞬间，复位弹簧推开推杆12，推杆的锥形过渡段不再顶推滚珠，当离合齿轮转动时，滚珠被挤压落回主动轴的径向通孔中，作为传动件的滚珠此时处于脱离位，主动轴与作为从动件的离合齿轮分离。

这种滚珠离合装置结构简单紧凑，适用性强。但是由于离合齿轮的凹槽与滚珠的接触形式是点接触，在储能弹簧压缩量较大时或者操作一定次数后，离合齿轮的接触凹槽边缘容易出现点蚀现象，影响离合动作时间，严重时会造成离合齿轮与传动轴无法分离。为了减小点蚀影响，往往会采用高强度材料，并尽可能增强表面硬度，成本相对较高。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种离合装置，以解决现有技术中离合装置的滚珠与从动件内孔壁上的凹槽为点接触导致易出现点蚀现象的技术问题；同时，本发明还提供一种使用上述离合装置的电气开关用操动机构。

为实现上述目的，本发明所提供的离合装置的技术方案是：一种离合装置，包括主动轴及套装在主动轴外的从动件，主动轴具有沿轴向延伸的轴孔，轴孔的孔壁上设有至少两个沿周向间隔分布的向外延伸至主动轴外周面上的径向通孔，从动件的内孔壁上设有与径向通孔对应布置的凹槽，径向通孔中往复移动装配有传动件，传动件在径向通孔中向外移动以与凹槽插接、向内移动以与凹槽脱离，传动件为沿从动件内孔轴向延伸的滚柱，所述轴孔中往复移动装配有推杆，推杆具有用于顶推滚柱向外移动的正向顶推行程和用于避让向内移动的滚柱的反向避让行程，推杆上设有第一顶推部，滚柱上设有第二顶推部，两顶推部中的至少一个顶推部为径向收缩结构，使得推杆在正向顶推行程上移动时两顶推部相互顶推滑移以迫使滚柱向外移动。

本发明所提供的离合装置中，利用滚柱与从动件的凹槽配合接触，接触形式为线接触，与现有技术中的滚珠离合装置中的点接触形式相比，能够有效降低接触区域的应力，提升接触面的强度和寿命。利用往复移动的推杆控制滚柱在径向通孔中进行往复移动，控制方式简单方。

作为进一步地改进，所述主动轴的轴孔中沿主动轴轴向相对布置有两个所述的推杆，两推杆相向移动的行程为所述的正向顶推行程，两推杆相背移动的行程为所述的反向避让行程。本方案中，利用两个推杆来顶推滚柱移动，滚柱受力平衡，有效改善滚柱受力情况。

作为进一步地改进，所述两顶推部均为所述径向收缩结构，所述滚柱的第二顶推部为设置于滚柱轴向两端的半球结构。滚柱上的第二顶推部为半球结构，这样可以在滚柱出现周向转动的情况下，不影响滚柱的第一顶推部与推杆的第二顶推部的顶推接触。

作为进一步地改进，所述两推杆具有相对布置的相向端，推杆的第一顶推部为设置于推杆相向端的锥形段。

作为进一步地改进，所述两推杆由驱动机构驱动往复移动，驱动机构包括布置在两推杆之间以向两推杆施加迫使两推杆相背移动作用力的复位弹簧。

作为进一步地改进，所述两推杆上分别设有弹簧导向孔，所述复位弹簧导向装配在所述弹簧导向孔中。

本发明所提供的使用上述离合装置的电气开关用操动机构的技术方案是：一种电气开关用操动机构，包括电机、离合装置及储能轴，离合装置包括与电机传动连接的主动轴和与储能轴传动连接的从动件，从动件套装在主动轴外，主动轴具有沿轴向延伸的轴孔，轴孔的孔壁上设有至少两个沿周向间隔分布的向外延伸至主动轴外周面上的径向通孔，从动件的内孔壁上设有与径向通孔对应布置的凹槽，径向通孔中往复移动装配有传动件，传动件在径向通孔中向外移动以与凹槽插接、向内移动以与凹槽脱离，传动件为沿从动件内孔轴向延伸的滚柱，所述轴孔中往复移动装配有推杆，推杆具有用于顶推滚柱向外移动的正向顶推行程和用于避让向内移动的滚柱的反向避让行程，推杆上设有第一顶推部，滚柱上设有第二顶推部，两顶推部中的至少一个顶推部为径向收缩结构，使得推杆在正向顶推行程上移动时两顶推部相互顶推滑移以迫使滚柱向外移动。

所述主动轴的轴孔中沿主动轴轴向相对布置有两个所述的推杆，两推杆相向移动的行程为所述的正向顶推行程，两推杆相背移动的行程为所述的反向避让行程。

所述两顶推部均为所述径向收缩结构，所述滚柱上的第二顶推部为设置于滚柱轴向两端的半球结构；所述两推杆具有相对布置的相向端，推杆的第一顶推部为设置于相应推杆的相向端的锥形段。

所述两推杆由驱动机构驱动往复移动，驱动机构包括布置在两推杆之间以向两推杆施加迫使两推杆相背移动作用力的复位弹簧。

附图说明

图1为现有电动快速接地开关中滚珠离合装置的结构示意图；

图2为图1中a-a处剖面图；

图3为本发明所提供的离合装置的一种实施例的结构示意图（离合装置处于啮合状态）；

图4为图3中b-b处剖面图；

图5为图3所示离合装置处于分离状态的结构示意图；

图6为图5中c-c处剖面图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

本发明所提供的离合装置的具体实施例，如图3至图6所示，该实施例中的离合装置包括主动轴27和套装在主动轴27外的从动件25，此处的主动轴27具体为齿轮轴，从动件具体为从动齿轮，主动轴27具有沿轴向延伸的轴孔，轴孔为通孔结构，轴孔的孔壁上设有至少两个沿周向间隔分布的向外延伸至主动轴外周面上的径向通孔271，在从动件25的内孔壁上设有与径向通孔一一对应布置的三个凹槽251，每个径向通孔271中均沿主动轴径向往复移动装配有作为传动件的滚柱26，滚柱26用于在径向通孔中向外移动以与凹槽251插接、向内移动以与凹槽脱离，滚柱26沿从动件内孔的轴向延伸，相应的，径向通孔271实际上为腰形长孔。

主动轴27的轴孔中往复移动装配有两个推杆22，两推杆沿主动轴轴向相对间隔分布，对于往复移动的两推杆来说，两推杆22相向移动的行程为用于顶推滚柱向外移动的正向顶推行程，两推杆相背移动的行程为用于避让向内移动的滚柱的反向避让行程。

每个推杆上分别设有用于顶推滚柱向外移动的第一顶推部28，对应的，滚柱26的轴向两端分别设有第二顶推部，本实施例中，相应配合的第一顶推部和第二顶推部均为当推杆在正向顶推行程上移动时相互顶推滑移以迫使滚柱向外移动的径向收缩结构。

本实施例中，两推杆22相向布置的一端为相向端，每个推杆的第一顶推部28具体为推杆相向端的锥形段。而滚柱上的第二顶推部具体为设置于滚柱轴向两端的半球结构。

当两推杆在相向靠拢的正向顶推行程上移动时，推杆相向端具有的锥形段与滚柱上的相应半球结构顶推滑移以顶推滚柱向外移动，滚柱26突出径向通孔271的部分插入从动件25的凹槽251中，从动件25与主动轴27接合。两推杆在相背远离的反向避让行程上时，推杆不再顶推滚柱向外移动，当从动件转动时，从动件向滚柱施加顶推作用力，滚柱将向内下落，滚柱与从动件的凹槽脱离，此时，主动轴与从动件处于脱离状态。

本实施例中，两推杆22由驱动机构驱动往复移动，驱动机构包括布置在两推杆之间向两推杆施加迫使两推杆相背移动作用力的复位弹簧23，在推杆上分别设有弹簧导向孔，复位弹簧23导向装配在弹簧导向孔中。

驱动机构还包括对应每个推杆设置的电磁驱动机构21，两电磁驱动机构21结构相同，电磁驱动机构21固定安装在主动轴27上，电磁驱动机构21的输出部与相应的推杆顶推配合，在电磁驱动机构的线圈得电时，电磁驱动机构顶推相应推杆22在正向顶推行程上移动，在两推杆22的配合作用下顶推滚柱26向外移动，滚柱26与从动件上的凹槽251插接。当电磁驱动机构的线圈失电时，复位弹簧将顶推推杆在反向避让行程上移动，不再顶推滚柱，在从动件施加的压力作用下，滚柱将向内移动以与从动件上的凹槽脱离。

本实施例所提供的离合装置在工作时，如图3和图4所示，两个电磁驱动机构的线圈得电，电磁驱动机构21将顶推推杆22在正向顶推行程上移动，两个推杆配合顶推三个滚柱26向外移动，滚柱26从主动轴的径向通孔中凸出一部分，与从动件25的内孔壁上的凹槽插接配合，实现主动轴27与从动件25的接合传动。

当两个电磁驱动机构的线圈失电时，如图5和图6所示，在复位弹簧23的作用下，两推杆在反向避让行程上移动，在从动件25的挤压下，滚柱26将落回径向通孔271中，滚柱26与从动件25的凹槽271脱离，实现主动轴与从动件的分离。

本实施例所提供的离合装置中，利用滚柱与从动件的凹槽配合接触，接触形式为线接触，与现有技术中的滚珠离合装置中的点接触形式相比，能够有效降低接触区域的应力，提升接触面的强度和寿命。本实施例中，离合装置为双向离合装置，并且，由于滚柱的承载力较大，可应用于重载场所。

本实施例所提供的离合装置中，利用沿主动轴轴向相向、相背移动的两个推杆来控制滚柱在径向通孔中的往复移动。在其他实施例中，也可利用单个推杆来顶推滚柱向外移动，例如，可在单个推杆上设置两个第一顶推部，此时，可将滚柱上的两个第二顶推部对应设置在滚柱两端部，以方便实现单个推杆的顶推驱动。在其他实施例中，还可仅设置单个推杆，单个推杆上可仅设置一个第一顶推部，由于电磁驱动机构的动作较快，一般不会影响滚柱的正常工作。

本实施例中，控制机构包括复位弹簧和两个电磁驱动机构，利用复位弹簧控制推杆复位，调整方便，故障率低。在其他实施例中，也可进利用相应的电磁驱动机构控制推杆的往复移动。当然，在其他实施例中，也可利用其他机构如电动推杆机构驱动推杆往复移动，该推杆也可为电动推杆机构的推杆部分，此时，不需要再额外设置推杆。

本实施例中，采用三个滚柱实现主动轴与从动件的接合。在其他实施例中，也可应用两个滚柱或三个以上的滚柱实现主动轴与从动件的接合，多个滚柱沿周向间隔分布即可。

本发明还提供一种电气开关用操动机构的实施例，该实施例中的操动机构与现有技术中接地开关的操动机构的结构基本相同，包括电机、离合装置及相应的储能轴，与现有技术不同的是，本实施例中的离合装置采用上述离合装置实施例中的结构，离合装置中的从动件具体为从动齿轮，该从动齿轮与储能轴传动连接。

本实施例中的电气开关用操动机构可以为接地开关的操动机构，也可为断路器、隔离开关的操动机构或其他高压开关的操动机构。