用于开关装置的控制器单元的制作方法

专利名称：用于开关装置的控制器单元的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种如独立权利要求1的前序部分中所请求保护的用于开关装置的 控制器单元。
背景技术：
开关装置是具有用于选择性地产生电路中的打开状态和闭合状态的接触装置的 装置。接触装置的打开位置布置成产生电路中的打开状态，并且接触装置的闭合位置布置 成产生电路的闭合状态。开关装置的控制器单元通常包括控制轴，该控制轴布置成由使用 者转动并且功能性地连接于开关装置的接触装置，以在打开位置和闭合位置之间改变它们 的状态。开关装置通常还包括启动组件，该启动组件功能性地连接于开关装置的接触装置 使得启动组件的启动动作能够从闭合位置到打开位置改变开关装置的接触装置的状态。已 知布置设置有启动组件的开关装置使得启动组件可以通过使控制轴转动至接通位置而张 紧。因为使控制轴转动需要相对较大的转矩，所以通过使控制轴转动至接通位置而使 启动组件张紧是有问题的。这个问题在具有高额定电流的开关装置中是特别大的，由此，控 制轴的转动由于大量的构件而是尤其艰难的。

发明内容
本发明的目的是提供一种用于开关装置的控制器单元使得可以解决上述问题。本 发明的目的由以独立权利要求所述为特征的控制器单元实现。本发明的优选实施方式在从 属权利要求中公开。本发明基于将控制轴划分成两个部分，使得布置成由使用者转动的控制轴的第一 轴部可以单独地功能性地连接于启动组件或控制轴的第二轴部。当第一轴部功能性地连接 于启动组件时，第一轴部从断开位置到接通位置的转动导致启动组件中的张紧动作。当第 一轴部功能性地连接于第二轴部时，第一轴部从断开位置到接通位置的转动使操作轴从打 开位置转动到闭合位置，就其自身而言，操作轴的转动布置成从打开位置到闭合位置改变 开关装置的接触状态。因为启动组件的张紧和接触件从打开位置到闭合位置的状态的改变通过第一轴 部的完全独立的转动过程实现，所以本发明的控制器单元提供如下优点使控制轴转动所 需的最大转矩比以前小。


现在将与优选的实施方式相连并参照附图来更详细地描述本发明，其中图1示出了没有本体部的、根据本发明实施方式的控制器单元；图2示出了根据图1的控制器单元的分解图；图3A示出了根据图2的控制器单元的连接构件的放大图;3B示出了根据图2的控制器单元的连接套筒的放大图；图4示出了完全组装好的控制器单元，该控制器单元是根据图1的控制器单元的 变型；图5示出了根据图1的控制器单元的模式图以及控制器单元如何在不同的模式之 间转换；图6A示出了在控制器单元模式下的根据图1的控制器单元的控制轴组件的剖视 图；图6B示出了在图6A模式下的根据图4的控制器单元的控制轴组件的剖视图；图7示出了在控制器单元另一个模式下的根据图1的控制器单元的控制轴组件的 剖视图；以及图8示出了启动轴与操作轴之间的功能性连接。
具体实施例方式图1示出了根据本发明实施方式的用于开关装置的控制器单元，控制器单元图示 成没有本体部。控制器单元包括操作轴4、控制轴1、启动组件50以及连接装置。控制器单 元示出在接通状态。图1的控制器单元的各个构件在图2的分解图中示出得更清楚。操作轴4能够相对于本体部在打开位置和闭合位置之间转动。操作轴4布置成功 能性地连接于开关装置的接触件以在闭合位置和打开位置之间改变它们的状态。在典型的 实施方式中，操作轴4布置成连接于开关装置的主轴线，使得操作轴4的打开位置对应于开 关装置的接触装置的打开位置，并且操作轴4的闭合位置对应于接触装置的闭合位置。控制轴1包括第一轴部101以及第二轴部102。第一轴部101布置成相对于本体 部绕着其转动轴线转动，并且其具有四个位置测试位置、断开位置、启动位置以及接通位 置。第一轴部101布置成由使用者转动。取决于实施方式，使用者可以例如借助固定于第 一轴部101的控制把手或连接于第一轴部101的控制电机而使第一轴部101转动。附图没 有示出控制把手或控制电机。控制器单元设置有复位弹簧180，如图1，复位弹簧180的第一端附接于第一轴部 101，并且复位弹簧180的第二端布置成附接于控制器单元的本体部。复位弹簧180是布置 成将转矩施加在第一轴部101上的扭转弹簧，如果第一轴部101已经从断开位置偏转，那么 该扭转弹簧倾向于使第一轴部101返回至断开位置。第二轴部102布置成能够相对于本体部绕着其转动轴线转动，并且其具有三个位 置断开位置、启动位置以及接通位置。第二轴部102功能性地连接于操作轴4以使操作轴 4在打开位置和闭合位置之间转动。第二轴部102的下部设置有致动器11，致动器11布置 成与操作轴4接触以将转矩从第二轴部102传递至操作轴4。致动器11是第二轴部102的 一体部分。图2没有示出致动器11布置成通过其使操作轴4转动的装置。然而，例如，这 些装置在图7中示出。控制器单元设置有两个工作弹簧，每个工作弹簧的第一端支撑在致动器11上，并 且第二端支撑在控制器单元的本体部上。工作弹簧在图1中图示，在图1中，其以附图标记 710表示。工作弹簧710布置成选择性地将转矩施加在致动器11上。当第二轴部102在断 开位置时，由工作弹簧710施加在第二轴部102上的转矩倾向于防止第二轴部102从断开位置转移到接通位置，并且当第二轴部102在接通位置时，由工作弹簧710施加在第二轴部 102上的转矩倾向于防止第二轴部102从接通位置转移到断开位置。因此，工作弹簧710在 对应于第二轴部102的断开位置和接通位置的致动器11的这些位置之间具有死点。工作 弹簧710能够将本质上比复位弹簧180能够施加在第一轴部101上的转矩大的转矩施加在 第二轴部102上。第一轴部101的转动轴线和第二轴部102的转动轴线聚合，这意味着第一轴部101 和第二轴部102布置成绕着共同的转动轴线转动。沿着共同的转动轴线顺次安装第一轴部 101和第二轴部102。将第一轴部101和第二轴部102安装成相对于本体部不能轴向移动。启动组件50包括启动轴3、启动框架7、两个启动弹簧5、框架弹簧17以及锁定装 置。启动组件50具有启动状态以及张紧状态。在张紧动作中，启动组件50布置成从启动 状态转换到张紧状态，并且在启动动作中布置成从张紧状态转换到启动状态。启动组件50 经由启动轴3功能性地连接于操作轴4，使得启动组件50的启动动作能够使操作轴4从闭 合位置转动到打开位置。图2没有示出启动轴3布置成通过其使操作轴4转动的装置。启动轴3布置成相对于本体部在启动位置和张紧位置之间转动。启动轴3以启动 轴3位于比操作轴4更靠外的方式同轴地安装至操作轴4。启动轴3和操作轴4的共同的 转动轴线垂直于第一轴部101和第二轴部102的转动轴线。启动轴3和操作轴4的共同的 转动轴线与第一轴部101和第二轴部102的转动轴线相交。启动轴3和操作轴4都包括由 两个轴向支撑件连接的两个端部部件，该两个轴向支撑件布置成在它们之间接收控制轴。 图2仅示出用于启动轴3的一个轴向支撑件310以及用于操作轴4的一个轴向支撑件410 以用于更好地说明布置用于控制轴的状态。图1没有示出用于启动轴3的轴向支撑件或用 于操作轴4的轴向支撑件，以更好地图示控制轴组件。在启动动作中，启动轴3通过启动轴3和操作轴4之间的功能性连接而直接使操 作轴4转动。在启动动作中，力因此没有经由控制轴1从启动轴3传递至操作轴4。启动 轴3和操作轴4之间的功能性连接布置成使得在启动轴3在张紧位置时，操作轴4可以在 打开位置和闭合位置之间自由地转动，而启动轴3不需要转动。在启动轴3和操作轴4之 间提供功能性连接的示例在图8中以简化的方式示出。启动框架7布置成相对于本体部在启动位置和张紧位置之间转动。启动轴3的转 动轴线、启动框架7的转动轴线以及操作轴4的转动轴线基本上聚合，这意味着启动轴3、启 动框架7以及操作轴4基本上同轴地安装在本体部上。每个启动弹簧5是压力弹簧，该压力弹簧的一端连接于启动框架7，并且另一端连 接于启动轴3。每个启动弹簧5具有非张紧状态以及张紧状态。在张紧状态，比在非张紧状 态的能量多的能量储存在启动弹簧5中，并且在启动弹簧5从张紧状态转换到非张紧状态 时，其能够施予能量。框架弹簧17是压力弹簧，该压力弹簧连接在本体部和启动框架7之间并且具有非 张紧状态以及张紧状态。启动组件的锁定装置具有锁定状态以及启动状态。在锁定状态，锁定装置将启动 组件50锁定在张紧状态。启动动作通过以使得锁定装置允许启动组件50从其张紧状态转 换到启动状态的方式来释放锁定装置而开始。当启动动作结束时，锁定装置处于启动状态。 锁定装置包括锁定夹10和枢转设置在启动框架7处的锁定杆6，锁定夹10和锁定杆6仅在图1中示出。锁定装置的功能与本发明无关进而不在本文中说明。连接装置具有第一模式以及第二模式。在第一模式中，连接装置以下面的方式将 第一轴部101功能性地连接于启动组件50，所述方式使得第一轴部101从断开位置到接通 位置的转动导致启动组件50中的张紧动作。在第一模式中，连接装置还将第一轴部101从 第二轴部102功能性地分开。在第二模式中，连接装置以下面的方式将第一轴部101功能 性地连接于第二轴部102，使得第一轴部101从断开位置到接通位置的转动使操作轴4从打 开位置转动到闭合位置。在第二模式中，连接装置还将第一轴部101从启动组件50功能性 地分开。连接装置包括连接套筒103、套筒引导件80、第一连接弹簧81以及第二连接弹簧 82。连接套筒103是套筒状部件，该套筒状部件同轴地安装至第一轴部101。连接套筒 103布置成相对于第一轴部101和第二轴部102轴向地在张紧位置和使用位置之间转换。在其张紧位置，连接套筒103将第一轴部101从第二轴部102功能性地分开，因此 防止转矩在第一轴部101和第二轴部102之间传递。在本申请的附图中，连接套筒103的 张紧位置是其上位置。在其使用位置中，连接套筒103将第一轴部101功能性地连接于第 二轴部102，因此允许转矩在第一轴部101和第二轴部102之间传递。在本申请的附图中， 连接套筒103的使用位置是其下位置。套筒引导件80布置成相对于控制器单元的本体部轴向地在第一位置和第二位置 之间转换。在本申请的附图中，套筒引导件80的第一位置是上位置，并且第二位置是下位 置。在套筒引导件80处的引导销850和在操作轴4中的引导销凹槽450的协作，防止套筒 引导件80绕着其轴向方向转动。套筒引导件80的轴向方向平行于第一轴部101和第二轴 部102的转动轴线。套筒引导件80是包括两个环形部的基本上为套筒状的部件，该两个环形部中的 每一个同轴地布置至连接套筒103。这些环形部同轴地布置成彼此相距一段距离并且由两 个轴向延伸的中间支撑件830连接，中间支撑件830位于环形部的圆周的基本相对侧。上环 形部811的外径比下环形部812的外径大。上环形部811的内径比连接套筒103的外径大。 下环形部812的内径比连接套筒103的外径小，并且下环形部812的外径比连接套筒103 的内径大。下环形部812在其上表面上包括第一引导支撑表面并且在其下表面上包括第二 引导支撑表面。因此，第一引导支撑表面位于抵靠连接套筒103，并且第二引导支撑表面抵 靠致动器11。当套筒引导件80在其第一位置即上位置时，套筒引导件的下环形部812—— 即更靠近第二轴部102的环形部——经由其第一引导支撑表面而与连接套筒103的下表面 接触。第一连接弹簧81是压力弹簧，并且其功能性地位于第一轴部101和连接套筒103 之间，从而将力施加在连接套筒103上，如果连接套筒103已经从使用位置偏转，那么该力 倾向于使连接套筒103朝使用位置移动。第一连接弹簧81的功能之一是在控制器单元倒 置的情况下——即在第二轴部102位于比第一轴部101高的位置下——防止连接套筒103 由于重力而移动至其张紧位置。第二连接弹簧82是压力弹簧，并且其功能性地位于第二轴部102和套筒引导件80 之间，因此将力施加在套筒引导件80上，如果套筒引导件80已经从第一位置偏转，那么该力倾向于使套筒引导件80朝第一位置移动。第二连接弹簧82显著比第一连接弹簧81坚 硬，因而第二连接弹簧82的弹性常数显著高于第一连接弹簧81的弹性常数。第一连接弹 簧81和第二连接弹簧82都具有非张紧状态以及张紧状态，使得在非张紧状态，弹簧的长度 比在张紧状态的弹簧的长度大，因而由弹簧引起的弹簧力在非张紧状态比在张紧状态小。连接构件2是套筒状构件，该套筒状部件布置成能够相对于本体部在启动位置和 张紧位置之间转动。连接构件2与第一轴部101同轴使得连接部件2位于更向外。连接构 件2支撑成使得其不能够相对于本体部轴向地移动。连接构件2布置成在张紧动作的最后 阶段和在启动动作的初始阶段功能性地连接启动轴3和启动框架7，使得在这些情况下，启 动轴3和启动框架7相对于彼此转到相反方向。连接构件2在其外圆周上包括三个连接构件齿四以及一个转齿38。连接构件的 齿四与设置在启动轴3处的启动轴齿39以嵌齿轮的方式连接。转齿38布置成在张紧及 启动动作中在连接构件2与启动框架7之间传递转矩。启动框架7设置有转动凸出部78， 所述转动凸出部78布置成与转齿38相接触以在连接构件2与启动框架7之间传递转矩。连接构件2的启动位置对应于启动组件50的启动状态，而连接构件2的张紧位置 对应于启动组件50的张紧状态。连接构件2从启动位置向张紧位置的转动因而使启动组 件50从启动状态转换为张紧状态，而启动组件50从张紧状态到启动状态的转变使连接构 件2从张紧位置转动至启动位置。连接构件2的下部设置有两个分别向下即向套筒引导件80凸出的外连接凸出部 122。每个外连接凸出部122在其一个外缘端部处包括斜面形部分，而另一外缘端部为阶梯 形。外连接凸出部122大致彼此相对地形成在连接构件2的外圆周上。在连接构件2的内表面上具有两个内连接凸出部124，其中之一可以在图3A中的 连接构件2的放大视图中看到。每个内连接凸出部IM从连接构件2的内表面突出。两个 内连接凸出部124的两个外缘端部均为阶梯形，而外缘端部壁在平行于控制轴轴向方向的 平面上延伸。内连接凸出部1 基本上彼此相对地形成在连接构件2的内表面上。在径向方向 上，内连接凸出部124位于比外连接凸出部122更靠内。在第一轴部101的外表面上有两个轴凹槽111，每个轴凹槽111具有敞开下部并平 行于第一轴部101的轴线延伸。轴凹槽111的下部在本文中指轴凹槽111的更靠近第二轴 部102的部分。轴凹槽111基本上沿径向方向形成在第一轴部101外表面的相对侧上。连接套筒103的上部设置有两个外连接凸出部134，每个外连接凸出部134向上即 向连接构件2突出。每个外连接凸出部134在其一个外缘端部处包括斜面形部分，而另一 个外缘端部为阶梯形。外连接凸出部134基本上彼此相对地形成在连接套筒103的外圆周 上。每个外连接凸出部134布置成与相应的内连接凸出部IM协作。在连接套筒103的内表面上具有两个内连接凸出部132，其中一个可以在图中 的连接套筒103的放大视图中看到。每个内连接凸出部132从连接套筒103的内表面上突 出，并在轴向方向上延伸。内连接凸出部132基本上彼此相对地形成在连接套筒103的内 圆周上。每个内连接凸出部132的宽度，即其在圆周方向上的尺寸，与相应轴凹槽111的宽 度基本上相同。每个内连接凸出部132布置成与相应的轴凹槽111协作。套筒引导件80的上部设置有两个引导凸出部820，每个所述引导凸出部820向上即向连接构件2突出。引导凸出部820基本上彼此相对地形成在套筒引导件80的外圆周 上。每个引导凸出部820布置成与相应外连接凸出部122协作。 在第二轴部102的上部具有两个轴凹部112，每个所述轴凹部112具有敞开的上部 并平行于第二轴部102的轴线向下延伸。轴凹部112的上部在本文中指轴凹部112的更靠 近第一轴部101的部分。轴凹部112沿径向方向基本上位于第二轴部102的相对侧。每个 轴凹部112的宽度，即其在圆周方向上的尺寸，显著大于相应内连接凸出部132的宽度。每 个轴凹部112布置成与相应内连接凸出部132协作。 图4示出了完全组装好的控制器单元，其中图1的部件已经安装在本体部200 ’上。 图4的控制器单元包括图1的所有部件，但是部件的细节的形状有差异。在图4中，可以看 到第一轴部101，的形状与图1中示出的第一轴部101的形状不同。在第一轴部101，内具 有轴向延伸的具有正方形截面的孔，该孔布置成将控制柄紧固于第一轴部101’。控制柄设 置有具有正方形截面的轴，所述轴接收在第一轴部101’的正方形孔内。在图5的简图中，示出了在控制器单元的七种不同模式下，控制器单元的第一轴 部101的位置、第二轴部102的位置、套筒引导件80的位置、连接套筒103的位置、启动组件 50的状态以及操作轴4的位置，所述其中模式分别标记为0S-1、0S-2、0S-3、0S_4、0S-4B、 0S-5和0S-6。图5的简图还图示了控制器单元如何在不同的模式之间转换。在图5的简 图中，从一个模式至另一个模式的手动转换由实线箭头示出，而由于启动动作导致的从一 个模式至另一个模式的转换由虚线箭头示出。每个模式由模式代码标记，所述模式代码包 括由连字符“_”分隔开的六个模式符号。每个模式代码的第一模式符号表示第一轴部101的位置。第一模式符号可以在第 一轴部101处于断开位置时包括值“0”，在第一轴部101在接通位置时包括值“I ”，在第一 轴部101在启动位置时包括值“II”，在第一轴部101在测试位置时包括值“III”。第二模式符号表示第二轴部102的位置。第二模式符号可以在第二轴部102在断 开位置时包括值“0”，在第二轴部102在接通位置时包括值“I”，在第二轴部102在启动位 置时包括值“II”。第三模式符号表示套筒引导件80的位置。第三模式符号可以在套筒引导件80在 第一位置时包括值“ I ”，在套筒引导件80在第二位置时包括值“ 11 ”。第四模式符号表示连接套筒103的位置。第四模式符号可以在连接套筒103在张 紧位置时包括值“ I ”，在连接套筒103在使用位置时包括值“ 11 ”。第五模式符号表示启动组件50的状态。第五模式符号可以在启动组件50在启动 状态时包括值“0”，在启动组件50在张紧状态时包括值“I”。当启动组件50在启动状态时，框架弹簧17为非张紧状态，启动框架7在启动位 置，启动弹簧5在非张紧状态，启动轴3在启动位置。因此，当启动组件50在张紧状态时， 框架弹簧17为张紧状态，启动框架7在张紧位置，启动弹簧5在张紧状态，而启动轴3在张 紧位置。第六模式符号表示操作轴4的位置。第六模式符号可以在操作轴4在打开位置时 包括值“0”，在操作轴4在闭合位置时包括值“I”。当操作轴4连接于开关装置的接触装置 以控制它们时，第六模式符号的值“0”对应于接触装置的打开位置，而值“ I ”对应于接触装 置的闭合位置。
可以认为模式OS-I为控制器单元的基础状态。在模式OS-I中，第一轴部101和 第二轴部在断开位置，套筒引导件80在第一位置，连接套筒103在张紧位置，启动组件50 在启动位置，操作轴4在打开位置。图6A示出了在模式OS-I下的根据图1的控制器单元的控制轴组件的横截面视 图。所述控制轴组件包括第一轴部101、第二轴部102、连接构件2、连接套筒103、套筒引导 件80、第一连接弹簧81以及第二连接弹簧82。在图6A中，第二连接弹簧82为非张紧状态。 实际上覆盖在连接构件2和连接套筒103后面的第一连接弹簧81为张紧状态。图6B示出了在模式OS-I下的根据图4的控制器单元的控制轴组件的横截面视 图。在图6B中，控制轴组件从与图6A的相应控制轴组件不同的方向示出，因此图6B示出 了稍稍不同的细节。例如图6B示出了在张紧状态下的第一连接弹簧81’的一部分。图6B 还示出内连接凸出部124’的形状与图3A中示出的内连接凸出部124的形状稍有不同。图 6B中的内连接构件124’在其一个外缘端部处包括斜面形部分，而另一外缘端部为阶梯形。 当从第一轴部101’的上端看连接构件2’时，斜面形部分位于在阶梯形端部的顺时针方向。图6B示出了设置在致动器11，处并布置成建立致动器11，与操作轴4，之间的功 能性连接的第一转动构件115’和第二转动构件117’。第一转动构件115’和第二转动构件 117’布置成与设置在操作轴处的操作轴的转动销(未示出)协作。操作轴的转动销从操作 轴向下延伸，在组装好的控制器单元中位于第一转动构件115’与第二转动构件117’之间。通过使第一轴部101顺时针转动90°，即从断开位置转动至接通位置，来进行从 模式OS-I至模式0S-2的转变。第一轴部101的轴凹槽111在其张紧位置将转矩传递至 连接套筒103的内连接凸出部132，于是连接套筒103随着第一轴部101 —起顺时针转动 90°。连接套筒103的外连接凸出部134的阶梯形端部将转矩传递至连接构件2的内连接 凸出部IM并使连接构件2随着第一轴部101和连接套筒103 —起顺时针转动90°，于是 连接构件2从其启动位置转动至其张紧位置。当连接构件2从其启动位置向其张紧位置转动时，外连接凸出部122的斜面形部 分与套筒引导件80的引导凸出部820相接触，并向下朝套筒引导件80的第二位置压套筒 引导件80，同时压缩第二连接弹簧82。当连接构件2转动至张紧位置时，套筒引导件80因 而转换至其第二位置。但是，连接套筒103保持在其张紧位置即上位置，而第一连接弹簧81 保持在其张紧位置，因为连接套筒103的内连接凸出部132不与第二轴部102的轴凹部112 对准。当模式从OS-I变为0S-2时，第二轴部102保持在其断开位置，因为连接装置在其 第一模式，其中所述连接装置功能性地使第一轴部101与第二轴部102分离。在实践中，这 意味着连接套筒103在其第一位置即上位置，由此内连接凸出部132的位置比轴凹部102 高，并且不可能将转矩从内连接凸出部132传递至轴凹部102。连接构件2从其启动位置到其张紧位置的转动引起启动组件内的张紧动作。在此 张紧动作中，连接构件2将转矩传递至启动轴3以及启动框架7两者。在此张紧动作中，启 动轴3由于连接构件齿四与启动轴齿39之间的嵌齿轮连接从启动位置转动至张紧位置。在张紧动作的初始阶段，因为启动轴3通过启动弹簧5将转矩施加于启动框架7， 所以启动框架7倾向于随启动轴3 —起转动。但由于本体部对启动框架7施加了支撑力阻 碍了转动，因此启动框架7不随启动轴3 —起转动。因此，启动轴3相对于启动框架7转动，启动弹簧5被压缩。在张紧动作的最后阶段，启动框架7从其启动位置转动至其张紧位置，将框架弹 簧17压至张紧状态。之后启动轴3和启动框架7相对于彼此转到到相对的方向。启动框 架7由于与连接构件2中的转动齿38与启动框架7内的转动凸出部78的协作而转动至张 紧位置。通过复位弹簧180来实现从模式0S-2到模式0S-3的转换，从而由复位弹簧180 施加在第一轴部101上的转矩使第一轴部101逆时针转动90°即从接通位置转动至断开 位置。第一轴部101的轴凹槽111将转矩传递至连接套筒103的内连接凸出部132，于是 连接套筒103随第一轴部101 —起逆时针转动90°。当连接套筒103转动时，内连接凸出 部132达到它们与第二轴部102的轴凹部112对准的位置。在这种情况下，由第一连接弹 簧81施加在连接套筒103上的向下的力能够将连接套筒103转换至其使用位置即下位置， 在该位置，连接套筒103的下表面与在第二位置的套筒引导件80的下环形部812的第一引 导支撑表面接触。当连接套筒103转换至其使用位置时，第一连接弹簧81转换到其非张紧 状态。连接套筒103到其使用位置的转换，通过连接构件2的内连接凸出部IM与连接 套筒103的外连接凸出部134的斜面形部分的协作保证。当连接套筒103逆时针转动至 连接构件2时，内连接凸出部124以使连接套筒103转换至其使用位置即下位置的方式将 向下的力施加在外连接凸出部134上。换言之，在没有第一连接弹簧81或不能在连接套筒 103上施加足够的力的情况下，连接套筒103也转换至其使用位置。通过使第一轴部101顺时针转动90°即从断开位置转动至接通位置，模式从0S-3 变化至0S-4。第一轴部101的轴凹槽111将转矩传递至在其使用位置的连接套筒103的 内连接凸出部132，于是连接套筒103随着第一轴部101 —起顺时针转动90°。由于连接 套筒103在其使用位置，所以内连接凸出部132通过轴凹部112壁将转矩传递至第二轴部 102并使第二轴部102转动至接通位置。当第二轴部102转动至接通位置时，致动器11与 操作轴4接触，并将其转动至闭合位置。当控制器单元为模式0S-4时，复位弹簧180在第一轴部101上施加转矩，该转矩 趋向于使第一轴部101返回到断开位置。但是，第一轴部101由于由工作弹簧710施加在致 动器11上的转矩而保持在接通位置。连接套筒103位于使用位置，因此其将第一轴部101 功能性地连接至第二轴部102，由此将转矩从第二轴部102传递至第一轴部101。由工作弹 簧710施加在控制轴1上的转矩在相对的方向上，并具有比由复位弹簧180施加在控制轴 1上的转矩大致更大的量。图1中示出的控制器单元的机械装置处于模式0S-4。图7示出了根据图1的控制 器单元的控制轴组件(即在模式0S-4下的控制轴组件)的剖视图。图7示出第一连接弹 簧81在非张紧位置，而第二连接弹簧82在张紧位置。通过将第一轴部101逆时针地转动90°，S卩，从接通位置转动到断开位置，实现从 模式0S-4到模式0S-3的转变。第一轴部101的轴凹槽111将转矩传递到在其使用位置 的连接套筒103的内连接凸出部132，于是连接套筒103随第一轴部101 —起逆时针转动 90°。因为连接套筒103处于其使用位置中，所以内连接凸出部132经由轴凹部112壁将 转矩传递到第二轴部102，并且将第二轴部102转动到断开位置。当第二轴部102转动到断开位置时，致动器11与操作轴4相接触并且将其转动到打开位置。通过将第一轴部101逆时针地转动45°，即，从断开位置转动到测试位置，模式从 OS-I改变到0S-6。第一轴部101的轴凹槽111将转矩传送给连接套筒103的内连接凸出 部132，于是使得连接套筒103随第一轴部101—起逆时针地转动45°。连接套筒103因 此与第一轴部101 —起转动，但保持在其张紧位置，并且不会将转矩传递给其它的部件。第 一轴部101可以设置有(未示出的)辅助接触件的致动器，当第一轴部101转动到测试位 置时，将(未示出的)开关装置的辅助接触件从断开位置转换到测试位置。对于本领域的 技术人员来说，开关装置的测试功能例如从公开WO 2005076302中获知。通过复位弹簧180实现从模式0S-6回到模式0S_1的转变，从而由复位弹簧180 施加在第一轴部101上的转矩使第一轴部101顺时针地转动45°，即，从测试位置转动到断 开位置。连接套筒103随第一轴部101—起顺时针地转动45°。在本发明的可替代实施方式中，安装在控制器单元的第一轴部与本体部之间的复 位弹簧倾向于只有在第一轴部从断开位置向接通位置偏转时才使得第一轴部回到断开位 置。在这种实施方式中，在本体部一侧的复位弹簧端部以其只能够沿一个方向接收转矩的 方式而被支撑。当第一轴部转动到测试位置时，该测试位置相对于断开位置处于与接通位 置相对的方向上，在本体部一侧的复位弹簧端部随第一轴部一起转动，由此复位弹簧不会 向第一轴部上施加转矩。除了扭力弹簧以外，复位弹簧可以是拉伸弹簧或压力弹簧或者是 能够在第一轴部上施加具有期望量值和方向的转矩的任意弹簧构件。通过启动动作导致从模式0S-2到模式OS-I的转变。启动动作也导致从模式0S-3 到模式OS-I以及从模式0S-4到模式0S-5的转变。在启动动作中，框架弹簧17从张紧状态转换到非张紧状态，并且将启动框架7从 张紧位置转动到启动位置。在启动动作的初始阶段，通过连接构件2使得启动轴3受迫而 转动到与启动框架7的方向相对的方向上。在启动动作的初始阶段，启动框架的转动凸出 部78经由转齿38将转矩传递给连接构件2，并且连接构件2借助于连接构件2与启动轴3 之间的嵌齿轮连接将转矩传送给启动轴3。当模式从0S-2改变到模式OS-I时，启动组件50以上述方式从张紧状态转换到启 动状态，由此连接构件2从张紧位置转动到启动位置。当连接构件2从张紧位置转动到启 动位置时，连接构件2的内连接凸出部IM将转矩传递给连接套筒103的外连接凸出部134 并且使连接套筒103逆时针转动90°。连接套筒103的内连接凸出部132将转矩传递给第 一轴部101的轴凹槽111并且使第一轴部101逆时针地转动90°。复位弹簧180也在第一 轴部101上施加使第一轴部101向断开位置转动的力。当连接构件2从其张紧位置向其启动位置转动时，外连接凸出部122的斜面形部 分与套筒引导件80的引导凸出部820接触，从而允许由第二连接弹簧82提升而使套筒引 导件80朝向套筒引导件80的第一位置上升。当连接构件2转动到启动位置时，套筒引导 件80因此转换到其第一位置。连接套筒103保持在其张紧位置，即其上位置，并且第一连 接弹簧81保持在其张紧位置。当模式从0S-3改变到模式OS-I时，启动组件50从张紧状态转换到启动状态，由 此连接构件2从张紧位置转动到启动位置。当连接构件2转动到启动位置时，套筒引导件 80通过第二连接弹簧82的提升以及作为外连接凸出部122的斜面形部分与套筒引导件80的引导凸出部820之间协作的结果而转换到其第一位置，即其上位置。在上面结合从0S-2 到OS-I的模式转变对该提升进行了描述。当套筒引导件80朝向其第一位置上升时，在套 筒引导件80的下环状部812的上表面上的第一引导支撑表面与连接套筒103的下表面接 触。当套筒引导件80转换到其第一位置时，连接套筒103转换到张紧位置。因为连接套筒 103不会围绕其轴线转动，所以第一轴部101也保持在其合适的位置上，即断开位置上。当模式从0S-4改变到0S-5时，启动组件50从张紧状态转换到启动状态，于是启 动轴3从张紧位置转动到启动位置并且借助于启动轴3与操作轴4之间的功能连接使操 作轴4从闭合位置转动到打开位置。操作轴4经由操作轴的转动销将转矩传递给第二轴 部102的第一转动构件115，并且使第二轴部102转动到启动位置。因此，第二轴部102不 会转动到断开位置而是保持在接通位置与断开位置之间的位置。这是可能的，因为第二轴 部102与操作轴的转动销之间的功能性连接不是无间隙的嵌齿轮啮合，但是第二轴部102 与操作轴4之间的间隙由第一转动构件115与第二转动构件117之间的距离形成。当第二 轴部102转动到启动位置时，轴凹部112移动到它们允许第一轴部101转动到其启动位置 的位置。复位弹簧180然后使得第一轴部101转动到其启动位置。当模式从0S-4改变到 0S-5时，由于轴凹部112与内连接凸出部132之间的间隙，轴凹部112的壁不会将转矩传递 给内连接凸出部132。由于每个轴凹部112的宽度(即其在周向方向上的尺寸)显著大于 相应内连接凸出部132的宽度，所以形成了所述间隙。当控制器单元处于模式0S-5时，复位弹簧180在第一轴部101上施加趋于使第一 轴部101回到断开位置的转矩。但是，第一轴部101保持在启动位置，因为在使用位置中的 连接套筒103将第一轴部101功能性地连接到第二轴部102上，并且工作弹簧710在致动 器11上施加与由复位弹簧180施加在第一轴部101上的转矩相对的方向上的转矩。通过将第一轴部101从启动位置逆时针地转动到断开位置而实现从模式0S-5到 OS-I的转变。在模式0S-5中，连接套筒103处于使用位置中，从而将第一轴部101功能性 地连接到第二轴部102。结果，当第一轴部101逆时针地转动时，第二轴部102也向断开位 置逆时针地转动。当第一轴部101逆时针地转动时，连接套筒103随第一轴部101 —起逆时针地转 动到连接构件2，该连接构件2保持在其处于启动位置的位置上。当连接套筒103转动时， 其最终到达每个外连接凸出部134已经在周向方向上通过相应的内连接凸出部124的位 置，由此内连接凸出部1 不再阻止连接套筒103转换到张紧位置。在该情况下，第二连接 弹簧82能够将套筒引导件80转换到其第一位置，就其自身来说，这使得连接套筒103转换 到其张紧位置。在图5的视图中示出的模式0S-4B是不稳定的模式，该模式只出现在使用者在启 动动作过程中把持连接于第一轴部101的手柄的时候。当使用者在模式0S-4B下放开手柄 时，复位弹簧180迫使第一轴部101转动到其启动位置。第一轴部101不会转换到断开位 置的事实是由于工作弹簧710施加在第二轴部102上的转矩，如在从0S-4到0S-5的转变 的描述中所说明的。在图4中示出的控制器单元是模块化开关装置的控制器单元模块。除了控制器单 元模块之外，模块化开关装置包括一个或多个未示出的接触模块，所述接触模块包括开关 装置的接触装置。借助于操作轴4’将用于改变接触装置的状态所必需的力从控制器单元模块传递到一个或多个接触模块。对于本领域的技术人员来说，模块化开关装置例如可以 从公开WO 2005069324 "Module switching device”中获知。在模块化开关装置中，控制 器单元模块和每个接触模块包括它们自身的本体部。本发明的控制器单元也可以使用在一 体式开关装置中，这意味着控制器单元可以安装在与接触装置相同的本体部上。
对于本领域的技术人员来说，明显的是本发明的基本想法可以通过多个不同的方 式实现。本发明及其实施方式因此不限于上述的示例，而是可以在权利要求的范围内改变。
权利要求
1.一种用于开关装置的控制器单元，所述控制器单元包括 本体部(200，)；操作轴G)，所述操作轴(4)能够相对于所述本体部O00’)在闭合位置与打开位置之 间转动，并且所述操作轴(4)布置成能够功能性地连接于所述开关装置的接触件，以使所 述接触件的状态在所述闭合位置与所述打开位置之间改变；控制轴(1)，所述控制轴(1)包括第一轴部(101)和第二轴部(102)，所述第一轴部(101)布置成由使用者转动并且能够相对于所述本体部(200’)在断开位置与接通位置之 间转动，所述第二轴部(10 能够相对于所述本体部O00’)在断开位置与接通位置之间转 动，并且功能性地连接于所述操作轴以使所述操作轴(4)在所述打开位置与所述闭合 位置之间转动；启动组件(50)，所述启动组件(50)具有启动状态和张紧状态，并且在张紧动作中，所 述启动组件(50)布置成从所述启动状态转换到所述张紧状态，在启动动作中，所述启动组 件(50)布置成从所述张紧状态转换到所述启动状态，所述启动组件(50)功能性地连接于 所述操作轴G)，使得所述启动组件(50)的所述启动动作能够将所述操作轴(4)从所述闭 合位置转动到所述打开位置；其特征在于，所述控制器单元包括连接装置，所述连接装置具有 第一模式，其中，所述连接装置将所述第一轴部(101)功能性地连接到所述启动组件 (50)，使得所述启动组件(50)的所述张紧动作可以通过将所述第一轴部(101)从所述断开 位置转动到所述接通位置、并且功能性地将所述第一轴部(101)从所述第二轴部(102)分 开来实现；以及第二模式，其中，所述连接装置将所述第一轴部(101)功能性地连接到所述第二轴部(102)上，使得所述第一轴部(101)从所述断开位置到所述接通位置的转动导致所述操作 轴(4)从所述打开位置转动到所述闭合位置，并且功能性地将所述第一轴部(101)从所述 启动组件(50)分开。
2.如权利要求1中所述的控制器单元，其特征在于，所述第一轴部(101)和所述第二轴 部(102)布置成围绕共用的转动轴线转动并且沿所述共用的转动轴线顺次安装。
3.如权利要求2中所述的控制器单元，其特征在于，所述连接装置包括连接套筒(103)，所述连接套筒(10 布置成轴向于所述第二轴部(10 在张紧位置与使用位置之间 转换，从而在其张紧位置中，所述连接套筒(10 将所述第一轴部(101)从所述第二轴部 (102)功能性地分开，因而阻止在所述第一轴部(101)与所述第二轴部(102)之间转矩的传 递，并且在其使用位置中，所述连接套筒(10 将所述第一轴部(101)功能性地连接到所述 第二轴部(102)，因而允许在所述第一轴部(101)与所述第二轴部(10 之间转矩的传递。
4.如权利要求3中所述的控制器单元，其特征在于，所述第一轴部(101)功能性地连接 于所述连接套筒(103)，从而可以通过所述第一轴部(101)从所述断开位置经由所述接通 位置回到所述断开位置的转动使得所述连接套筒(10 从所述张紧位置转换到所述使用 位置。
5.如权利要求4中所述的控制器单元，其特征在于，所述连接套筒(103)功能性地连接 于所述第一轴部(101)，从而使得所述连接套筒(10 与所述第一轴部(101)在所述连接套 筒(103)的所有轴向操作位置上一起转动。
6.如权利要求5中所述的控制器单元，其特征在于，所述连接装置还包括连接构件 O)，所述连接构件( 布置成能够相对于所述本体部在启动位置与张紧位置之间转动，所 述连接构件( 布置成与所述连接套筒(10 协同作用以将所述第一轴部(101)功能性地 连接到所述启动组件(50)。
7.如权利要求6中所述的控制器单元，其特征在于，所述连接构件(2)功能性地连接 于所述启动组件(50)，从而使得所述连接构件( 从所述启动位置到所述张紧位置的转动 导致所述启动组件(50)中的张紧动作，并且所述启动组件的启动动作将所述连接构件(2) 从所述张紧位置转动到所述启动位置，所述连接构件( 功能性地连接于所述连接套筒 (103)，从而当所述连接构件( 处于所述张紧位置时，所述连接套筒(10 可以通过使所 述第一轴部(101)从所述接通位置转动到所述断开位置而从所述张紧位置转换到所述使 用位置。
8.如权利要求7中所述的控制器单元，其特征在于，所述连接构件(2)与所述连接套筒 (103)之间的功能性连接通过所述连接构件(2)处的至少一个内连接凸出部(124)和所述 连接套筒(103)处的至少一个外连接凸出部(134)提供，所述连接构件O)的所述至少一 个内连接凸出部(124)和所述连接套筒(10 处的所述至少一个外连接凸出部(134)布置 成通过彼此相互接触而协作，以在所述连接构件( 与所述连接套筒(10 之间传递转矩 和轴向力。
9.如权利要求3到8中任一项所述的控制器单元，其特征在于，所述连接装置还包括套 筒引导件(80)和第二连接弹簧(82)，所述套筒引导件(80)能够轴向于所述本体部(200’ )在第一位置与第二位置之间转 换，并且所述套筒引导件(80)包括至少一个引导凸出部(820)和第一引导支撑表面，由此， 所述至少一个引导凸出部(820)布置成与设置在所述连接构件( 处的至少一个外连接凸 出部(12 相协作，从而当所述连接构件( 从其启动位置转动到其张紧位置时，所述连接 构件O)的所述至少一个外连接凸出部(122)与所述至少一个引导凸出部(820)接触，使 得所述套筒引导件(80)从所述第一位置转换到其第二位置；所述套筒引导件(80)布置成与所述连接套筒(10 协作，从而通过所述套筒引导件 (80)从所述第二位置到其第一位置的转换来实现所述连接套筒(10 从所述使用位置到 所述张紧位置的转换，在所述转换过程中，所述第一引导支撑表面与所述连接套筒(103) 接触，迫使所述连接套筒(10 从所述使用位置转换到所述张紧位置；所述第二连接弹簧(8 布置成与所述套筒引导件(80)协作，从而如果所述套筒引导 件(80)从其第一位置向其第二位置偏转，则所述第二连接弹簧(82)倾向于通过使用其弹 簧力使所述套筒引导件(80)回到所述第一位置。
10.如权利要求9中所述的控制器单元，其特征在于，所述连接装置还包括第一连接弹 簧(81)，所述第一连接弹簧(81)的弹性常数显著低于所述第二连接弹簧(8 的弹性常数， 所述第一连接弹簧(81)布置成与所述连接套筒(10 协作，从而如果所述连接套筒(103) 从其使用位置向其张紧位置偏转，则所述第一连接弹簧(81)倾向于通过使用其弹簧力而 使所述连接套筒(103)回到所述使用位置。
11.如前述权利要求中任一项所述的控制器单元，其特征在于，所述第一轴部(101)和 所述第二轴部(10 安装成相对于所述本体部(200’ )不能轴向移动。
全文摘要
一种用于开关装置的控制器单元，该控制器单元包括本体部(200’)；操作轴(4)，该操作轴(4)布置成能够功能性地连接于开关装置的接触件以使得接触件的状态在闭合位置和打开位置之间改变；控制轴(1)，该控制轴(1)包括第一轴部(101)和第二轴部(102)，该第一轴部(101)布置成由使用者转动，该第二轴部(102)功能性地连接于操作轴(4)以使得操作轴(4)在闭合位置与打开位置之间转动；启动组件(50)，该启动组件(50)功能性地连接于操作轴(4)，从而启动组件(50)的启动动作能够将操作轴(4)从闭合位置转动到打开位置。控制器单元包括连接装置，该连接装置具有第一模式，其中，连接装置将第一轴部(101)功能性地连接到启动组件(50)上，从而启动组件(50)的张紧动作可以通过第一轴部(101)从断开位置到接通位置的转动、并且功能性地分开第一轴部(101)与第二轴部(102)来实现；以及第二模式，其中，连接装置使得第一轴部(101)功能性地连接到第二轴部(102)，从而第一轴部(101)从断开位置到接通位置的转动使得操作轴(4)从打开位置转动到闭合位置，并且功能性地分开第一轴部(101)与启动组件(50)。
文档编号H01H3/30GK102067260SQ200980123240
公开日2011年5月18日 申请日期2009年6月12日 优先权日2008年6月19日
发明者阿基·苏塔里宁, 马蒂·索伊尼宁 申请人:Abb公司