专利名称：开关装置的蓄能机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种对用以使断路器与开关等电气开关装置作闭合动作的闭合弹簧进行蓄能的机构。
为了使断路器等开关装置作闭合动作，更具体地说，为了使可动触头对构成主接点的固定触头尽可能快速地作接近动作，有的系利用弹簧的蓄能力。此种开关装置系在进行闭合动作之前，将闭合弹簧压缩或拉长而予以蓄能并将该弹簧约束于该状态，在进行闭合动作时，将该弹簧的约束解除而以释放的闭合弹簧的蓄能力使连接于主接点的接点闭合杆动作，而使可动触头快速移动。
关于上述用以对上述闭合弹簧进行蓄能的蓄能机构连同蓄能的解除机构已提出各种构造的方案。图8表示由本申请人所申请的日本专利公开公报特开平9-106741号所揭示的蓄能机构主要部分的侧剖面图。
该蓄能机构具有由共用的支承框架4并排支承成互相大致平行的主轴1，蓄能轴2以及蓄能电动机3。主轴1向支承框架4一侧的突出端上装设有大齿轮10，而主轴1的中间部则嵌设闭合凸轮11；该主轴1与闭合凸轮11随着主轴1的回转而回转。
在大齿轮10之外侧面从主轴1的轴心偏移适当距离的位置突设曲柄销12。推压杆13的一端连接于该曲柄销12，而该推压杆13的另一端则插通于弹簧板40。该弹簧板40为例如突设于上述支承框架4的外侧成为一体的固定板，而在该弹簧板40与固定在推压杆13中间部的推压板14之间装有闭合弹簧5。
如图所示，当由于大齿轮13的回转而成为曲柄销12的突设位置与弹簧板40接触的状态时，该弹簧5即在该弹簧板40与推压板14之间被压缩而蓄能。该蓄能状态通过未图示的约束机构约束大齿轮10的回转位置而维持，当解除该约束时，闭合弹簧5的弹簧力即经由推压板14，推压杆13以及曲柄销12而作用于大齿轮10，使主轴1与该大齿轮10共同以高速度回转。
支承框架4的内侧设接点闭合杆6，该接点闭合杆6以突设于其一侧面的支轴60插入支承框架4而枢支成为可自由摇动的状态。该接点闭合杆6的另一面支承有与上述闭合凸轮11外周的凸轮面回转接触的滚轮61，该接点闭合杆6即由于跟踪凸轮面的滚轮61的动作相应于闭合凸轮11的回转而以上述支轴60为中心摇动，并且与未图示的主接点连接并以该摇动动作进行开闭装置的闭合动作。
上述蓄能轴2具有在向支承框架4一侧的突出端固定成一体的传动齿轮20，以及在该传动齿轮20与支承框架4的外侧面之间松动嵌设的驱动齿轮21。该传动齿轮20与固定于主轴1的轴端的大齿轮10啮合，而驱动齿轮21则与嵌设固定于上述蓄能电动机3的输出端的输出齿轮30啮合。
蓄能电动机3为将电动机本体3a的回转通过连设于其输出侧的减速装置3b予以减速而传出的齿轮电动机组合。上述输出齿轮30即嵌设固定于减速装置3b的输出轴31，而在该输出轴31与减速装置3b的外壳之间设有只允许单方向回转的单向离合器7a。
与输出齿轮30啮合的驱动齿轮21系经由嵌设保持于贯穿该驱动齿轮21轴心部的孔内的单向离合器7b及爪离合器8而套设于蓄能轴2上成为可相对回转及向轴长度方向滑动自如的状态，并且以装设于支承框架4的外侧面与该驱动齿轮21之间的推压弹簧22向上述传动齿轮20的方向弹压该驱动齿轮21。设在该驱动齿轮21中的单向离合器7b允许与设在减速装置3b的单向离合器7a相同方向回转，将由输出齿轮30所传动的驱动齿轮21的回转传递到内侧的爪离合器8，而另一方面对于由爪离合器8侧的反方向回转产生滑动。
该驱动齿轮21通常系由压接于其一侧面的推压弹簧22的弹簧力向传动齿轮20加以推压，而由于爪离合器8的接合作用成为与上述传动齿轮20一体回转的状态。该接合状态为当主轴1以及大齿轮10在图示的回转位置，而上述闭合弹簧5成为蓄能状态时，即由与上述曲柄销12向半径方向大致相对而突设于大齿轮10的另一侧面的推压突起15将驱动齿轮21推压，使该驱动齿轮21反抗推压弹簧22的弹簧力而由传动齿轮20分离，由此使上述爪离合器8的接合状态解除。
如上所述的现有技术的蓄能机构，当从图示状态解除大齿轮10的约束时，由于闭合弹簧5的蓄能力的释放，使大齿轮10向预定方向高速回转，而该回转即经由闭合凸轮11传递到接点闭合杆6，该接点闭合杆6即高速摇动而使未图示的主接点闭合。
在上述闭合动作时，上述大齿轮10的回转即传递到与该大齿轮10啮合的传动齿轮20而使蓄能轴2回转，但此时的回转方向为使内含于驱动齿轮21的单向离合器7b中产生滑动的方向，于是驱动齿轮21不回转，上述回转力也不会传递到蓄能电动机3的输出轴31。
此时，由于闭合弹簧5所释放的弹力而回转的大齿轮10将由于其本身惯性继续回转而超过预定的回转位置(上死点)，则又使闭合弹簧5蓄能，于是上述大齿轮10与主轴1在越过上述上死点后即有要反转之势。然而此时的反转力即经由传动齿轮20而传递到内含于驱动齿轮21的单向离合器7b，该单向离合器7b即接合而将反转力传递到驱动齿轮21，再由输出齿轮30传递到闭合电动机2的输出轴31，使装设于该输出轴31的单向离合器7a接合，结果上述反转被阻止，大齿轮10被约束于越过上述上死点的回转位置。
在获得如上所述的闭合状态之后，使蓄能电动机3回转时，该回转即经过嵌设于输出轴31中的输出齿轮30而传递到驱动齿轮21，再经由爪离合器8传递到传动齿轮20，而使啮合于该传动齿轮20的大齿轮10回转。该大齿轮10的回转将连接于曲柄销12的推压杆13压下，而压缩推压板14与弹簧板40之间的闭合弹簧5形成如图示的蓄能状态，而成为可进行下次闭合动作的状态。由于蓄能电动机3的回转而回转的大齿轮10的动作即在预定的回转位置使上述推压突起15推压驱动齿轮21，将爪离合器8的接合解除而大齿轮10停止回转，该回转位置即由上述约束机构约束大齿轮10而加以保持。
如上所述的现有技术的蓄能机构，在驱动齿轮21内组装有单向离合器7b以及爪离合器8，因而存在该驱动齿轮21构造复杂化的问题，并且，为了阻止大齿轮10与主轴1从上述的上死点反转而使用了装设于蓄能电动机3的单向离合器7a，存在使包含蓄能电动机3的构造在内的整体构造复杂化的问题。
而且，为了阻止大齿轮10反转，必须在到达上述的上死点之后改变回转方向之前的极短时间内使上述爪离合器8接合，因而必须提高会影响大齿轮10的回转速度的变动，爪离合器8与蓄能轴2间的润滑状态，以及爪离合器8的接合动作的各部分构件的加工精度。
本发明鉴于上述情况，其目的在提供一种减少零件数量，构造简单，在闭合动作时能可靠地阻止大齿轮及主轴的反转，且可靠性高的开关装置的蓄能机构。
本发明的开关装置的蓄能机构，系在嵌插于蓄能轴的驱动齿轮与用以传动回转力至主轴的传动齿轮的相对部各构成由蓄能电动机带动驱动齿轮回转时接合的接合机构，并在蓄能轴的支承部中组装用以约束与前述回转反方向的回转的单向离合器。
在本发明中，当大齿轮向主接点闭合方向回转并越过上死点而有反转之势时，装设于蓄能轴与支承框架之间的单向离合器即接合而约束蓄能轴本身的回转，由此阻止前述反转。另一方向，当驱动齿轮被蓄能电动机带动而回转时，在驱动齿轮与传动齿轮的相对部所构成的接合机构即接合，使传动齿轮与蓄能轴向前述单向离合器所允许的方向回转，而经由大齿轮所具有的曲柄部压缩闭合弹簧予以蓄能。
而且，在驱动齿轮与传动齿轮另一方的相对面突设具有大致垂直竖起的接合面以及与该接合面连续的斜面的三角形接合齿，由此构成接合机构。
在本发明中，由于设在突设于两齿轮另一方的相对面的接合齿的接合面彼此接触而约束一方向的回转，另一方面也由于设在各接合齿的斜面间的滑动允许向另一方向的回转。
本发明也在驱动齿轮的面对传动齿轮的相对面上突设具有大致垂直竖起的接合面以及与该接合面连续的斜面的三角形接合齿，而在蓄能轴上装设面对该接合齿的接合销以构成接合机构。
在本发明中，以装设于蓄能轴的接合销与设在驱动齿轮的接合齿的接合面接触而约束一方向的回转，以该接合销约束与接合齿的斜面接触方向的回转，并且以接合销在设于接合齿的斜面上的滑动允许向另一方向的回转。
并且，亦将接合齿以冷锻方法与驱动齿轮或传动齿轮一体成形。
在本发明中，亦将设在驱动齿轮或传动齿轮中的接合齿与两齿轮的齿轮体同时以冷锻方法一体成形，而构成无须多余加工的高强度接合齿。
附图简单说明
图1为表示本发明开关装置的蓄能机构的主要部分的侧剖面图；图2为适用本发明的蓄能机构的断路器的动作说明图；图3为驱动齿轮的外观立体图；图4为驱动齿轮的正面图及侧剖面图；图5为传动齿轮的外观立体图；图6为将传动齿轮附近放大表示的侧面图与横剖面图；图7为表示接合机构的另一实施形态的传动齿轮的外观立体图；图8为表示现有技术开关装置的蓄能机构的主要部分的侧剖面图。
以下就本发明依据表示其实施形态的附图进行具体说明。
图1表示本发明的开关装置的蓄能机构主要部分的侧剖面图；图2为适用该蓄能机构的断路器的动作说明图。
本发明的蓄能机构具有与如图8所示现有技术蓄能机构同样在共同的支承框架4上互为大致平行且并排支承的主轴1，蓄能轴2以及蓄能电动机3。主轴1的向支承框架4之一侧突出的突出端上嵌设大齿轮10，而在中间部位嵌设闭合凸轮11。该大齿轮10与闭合凸轮11随主轴1的回转而回转。
在该大齿轮10的外侧面自主轴1的轴心偏心适当长度位置突设曲柄销12。推压杆13的一端连接于该曲柄销12，而该推压杆13的另一端系插通于弹簧板40。该弹簧板40为例如突设于前述支承框架4的外侧成为一体的固定板，而在该弹簧板40与固定在推压杆13中途部位的推压板14之间装设有闭合弹簧5。
如图所示，该闭合弹簧5系设成当由于大齿轮10回转而曲柄销12的突设位置成为接近于弹簧板40的状态时，在该弹簧40与推压板14之间被压缩而蓄能。如图2所示，该蓄能状态由于挂钩17与突设于大齿轮10的外侧面的适当位置的销16接合而约束大齿轮10的回转而维持。该约束以适当的驱动机构驱动挂钩17并解除与前述销16的接合而实现，此时闭合弹簧5的弹簧力即经过推压板4，推压杆13以及曲柄销12而作用于大齿轮10，使该大齿轮10与主轴1向图2所示的顺时针方向以高速度回转大致转。
支承框架4的内侧设有接点闭合杆6，该接点支承杆6系由突设于其一面的支轴60支承于支承框架4并成为可自由移动的状态。该接点闭合杆6的另一面支承与前述闭合凸轮11外围的凸轮面转动接触的滚轮61；而使该接点闭合杆6由于跟踪凸轮面的滚轮61的动作，相应于闭合凸轮11的回转而以前述支轴60的中心为中心摇动。如图2所示，该闭合凸轮11具有随因闭合弹簧5的反弹力而向顺时针方向回转而使从主轴1轴心的间隔距离增加的凸轮面，因而成为使接点闭合杆6由于闭合弹簧5的反弹所造成的摇动动作，即如图2所示向反时针方向动作。
如图2所示，接点闭合杆6的另一面在夹有前述支轴60的两侧突设销62、63，其一侧的销62系经由连杆90连接于主接点9，以便通过闭合弹簧5的反弹力而产生的接点闭合杆6的摇动动作进行接点闭合动作。另一侧的销63则当接点闭合杆6摇动到主接点成为完全闭合状态时即与拉开钩具64接合，而产生约束接点闭合杆6摇动的作用。主接点9的打开则以适当的驱动机构驱动拉开钩具64，将前述销63与拉开钩具64的接合解除而以内藏于主接点9的拉开弹簧91的弹簧力，将可动触头拉开而实现。图2中的92为用以维持闭合状态中主接点9的固定触头与可动触头的接触压力的压接弹簧。
前述蓄能轴2具有在其向支承框架4的一侧突出端固定成一体的传动齿轮20，以及松动套设在该传动齿轮20与支承框架4的外侧面之间的驱动齿轮21。在向支承框架4的一侧壁的支承部装设有单向离合器7。该传动齿轮20与固定在前述主轴1轴端的大齿轮10啮合，而驱动齿轮21则与固定于前述蓄能电动机3输出端的输出齿轮30啮合，该蓄能电动机3系为以连设于电动机本体3a的输出侧的减速装置将电动机本体3a的回转予以减速并传送出去的构造的齿轮电动机，而前述输出齿轮30系固定于减速装置3b的输出轴31上。
图3为输出齿轮30啮合的驱动齿轮21的外观立体图，图4(a)为驱动齿轮21的正面图，图4(b)为驱动齿21的侧剖面图。如这些图所示，驱动齿轮21具有贯穿其轴心部的支承孔21a，而在该支承孔21a的一侧具有更大直径的接合孔21b，在该接合孔21b的圆周方向的两处形成三角形的接合齿21c，该三角形的接合齿21c具有从底面24大致垂直竖起的接合面，以及与该接合面连续而向圆周方向具有适当的倾斜度并且与前述底面连续的斜面。
如上所述构造的驱动齿轮21将形成有接合齿21c的接合孔21b的开口侧对向前述传动齿轮20的固定侧，使蓄能轴2穿过支承孔21a，而将驱动齿轮21套设于蓄能轴2上并使驱动齿轮21能相对回转以及向轴长度方向自由滑动，并通过装设于与支承框架4的外侧面之间的推压弹簧22，将该驱动齿轮21向前述传动齿轮20推压。
图5为在蓄能轴2的轴端部构成为一体的传动齿轮20的外观立体图，图6(a)为将传动齿轮20的附近放大表示的侧面图，图6(b)为图6(a)中的B-B剖线的横剖面图。如图所示，传动齿轮20的基端侧的端面25在圆周方向两处形成有三角形的接合齿20c，该接合齿20c具有从该端面25大致垂直竖起的接合面，以及与该接合面连续且向圆周方向有适当倾斜度而与端面连续的斜面。
如图1所示，该接合处20c具有与套设在蓄能轴2的驱动齿轮21的前述接合齿21c相反方向的倾斜面而互相对向并由此构成本发明的特征的接合机构。该接合机构为当传动齿轮20对驱动齿轮21向一方向相对回转时，接合齿20c，21c的接合面彼此接触而使驱动齿轮21与传动齿轮20接合，而使两者一体回转；另一方面当前述相对回转向相反方向发生时，以前述接合齿20c，21c的斜面彼此间的滑动允许该回转，而将驱动齿轮21保持在非回转状态。
该接合机构设成对由于蓄能电动机3的回转所带动的驱动齿轮21的回转方向而产生接合作用。并且，装设于支承框架4的一侧壁的蓄能轴2的支承部的单向离合器7则设成允许产生该接合作用的方向的回转，从而约束反方向的回转。
驱动齿轮21通常系通过压接于其一侧的推压弹簧22的弹压力向传动齿轮20推压，当主轴1以及大齿轮10在图1与图2所示的回转位置而前述闭合弹簧5成为蓄能状态时，该推压作用以与前述曲柄销12向半径方向大致相对而突设于大齿轮10的另一侧面的推压突起15推压驱动齿轮21而使驱动齿轮21反抗推压弹簧22的弹簧力并从传动齿轮20分离而解除。
在如上所述的本发明的蓄能机构中，在图1与图2所示状态驱动闭合持钩具17而大齿轮10的约束时，闭合弹簧5的蓄能力即被释放而使大齿轮10回转如前所述，该回转动作则经过闭合凸轮11传递到接点闭合杆6，该接点闭合杆6即以高速度摇动，而通过连接于前述销62的连杆90的动作将主接点9闭合。
在进行如上所述的闭合动作时，前述大齿轮10的回转即传递到与该大齿轮10啮合的传动齿轮20而使蓄能轴2回转，然而此时的回转方向为设在蓄能轴2的支承部的单向离合器7所容许的方向，同时也是使前述接合机构产生滑动的方向，于是套设于蓄能轴2的驱动齿轮21即保持非回转状态，前述的回转动作不会传递到蓄能电动机3的输出轴31。
由于闭合弹簧5的反弹力所推动的大齿轮10的回转由于大齿轮10本身的惯性而继续至超越预定的回转位置(上死点)，此时将使闭合弹簧5蓄能，因而前述大齿轮10与主轴1即于越过前述上死点后有要反转之势；该要反转的回转动作即由传动齿轮20传递到蓄能轴2。然而该反转的方向为使设在蓄能轴2的支承部的单向离合器7产生约束作用的方向，于是前述反转即被单向离合器7的接合而阻止，大齿轮10即被约束在越过前述上死点的回转位置。
获得如上所述的闭合状态之后，若使蓄能电动机回转，该回转动作即经由输出齿轮30而传递到驱动齿轮21。此时的回转方向为使前述接合机构产生接合作用的方向，同时也是设在蓄能轴2的支承部的单向离合器所允许的回转方向，于是，驱动齿轮21的回转动作传递到传动齿轮20而使该传动齿轮20与蓄能轴2回转，并使与传动齿轮20啮合的大齿轮10回转。由于该回转将连接于曲柄销12的推压杆13向下推压，闭合弹簧5即在推压板14与弹簧板40之间被压缩，而获得如图所示的蓄能状态，形成可进行下次闭合动作的状态。
由蓄能电动机3的回转所带动的大齿轮10的回转动作即因前述推压突起15推压驱动齿轮21而将在与传动齿轮20之间所构成的接合机构的接合予以解除而自动停止，此时的回转位置即因前述闭合挂钩17与销16接合而约束大齿轮10的回转，从而予以保持。
如上所述，本发明的蓄能机构由于以具有在传动齿轮20与驱动齿轮21的相对面间所构成的接合机构，以及配设在蓄能轴的支承部的单向离合器7的简单构造即可进行以往装置同样的动作，而且单向离合器7的阻止大齿轮10与主轴1反转的动作不论接合机构的接合状态如何均可独立产生，因而无须提高各部分的零件加工精度也能可靠地阻止前述的反转。
并且，构成接合机构的接合齿20c、21c系具有如图3-图6所示的简略形态，同时无需很高的形状精度要求，可将传动齿轮20与驱动齿轮21一起用冷锻方法一体成形，故加工步骤较少而具有很高的强度，并提高可靠性。
前述接合机构并不限于在传动齿轮20与驱动齿轮21上形成接合齿20c，21c，也可用其它形态实施。图7为表示接合机构的另一实施形态的传动齿轮20的外观立体图。在此图中，在接近于固定在轴端的传动齿轮20的位置，以将蓄能轴2向半径方向贯穿的方式装设接合销23，使这些接合销23的突出部与如图3和图4所示的驱动齿轮21侧的接合齿21c的接合面而获得接合状态；并且，使该销23的突出部沿前述接合齿21c的斜面滑动而获得接合解除状态。
如上所述，本发明的开关装置的蓄能机构系在嵌插于蓄能轴的驱动齿轮与用以将回转动作传递到主轴的传动齿轮的相对部构成在由蓄能电动机带动回转时接合的接合机构，而在蓄能轴的支承部装设用于约束与前述回转方向相反的回转的单向离合器，因而能以减少零件数的简单构造，确实阻止闭合动作时的大齿轮与主轴的反转。
此外，也可在驱动齿轮与传动齿轮的另一方的相对面设置具有大致垂直竖起的接合面以及与该接合面连续的斜面的三角形的接合齿构成前述接合机构；另外也可以设在驱动齿轮的一方的对面的同样的接合齿，以及与该接合齿相对面而装设于蓄能轴的接合销构成该接合机构，而能获得确实的接合状态和接合解除状态。
并且，前述接合齿系能以冷锻方法与驱动齿轮或传动齿轮一体成形，无须另外的加工程序即可构成高强度的接合齿。
权利要求
1．一种开关装置的蓄能机构，具有连接于开关装置的接点闭合杆的闭合凸轮，以及连接于闭合弹簧的曲柄部，其特征在于，还具有由来自蓄能电动机的传动而回转，并由前述曲柄部的作用对所述闭合弹簧进行蓄能，由该闭合弹簧的蓄能释放而与蓄能时同方向回转，并通过所述闭合凸轮的作用使所述接点闭合杆动作而使所述开关装置进行闭合动作的主轴；与该主轴共用的支承框架上并排支承的蓄能轴；以松动配合配合装于所述蓄能轴而能空转并在轴长度方向自由滑动、而以由蓄能电动机的传动而回转的驱动齿轮；与所述驱动齿轮接近相对而固定于所述蓄能轴上并将该蓄能轴的回转传递到所述主轴的传动齿轮；与所述驱动齿轮以及所述传动齿轮的相对部分别构成并以所述蓄能电动机带动的驱动齿轮回转时接合的接合机构；以及装设于所述支承框架的所述蓄能轴的支承位置，对与所述蓄能方向反方向产生的所述蓄能轴的回转予以约束的单向离合器。
2．如权利要求1所述的开关装置的蓄能机构，其特征在于，所述接合机构具有分别于所述驱动齿轮及传动齿轮的另一方的相对面各突设的具有由该相对面大致垂直竖起的接合面，具有与所述接合面连续而向圆周方向互相反向的倾斜度并且与所述相对面连续的斜面的三角形的接合齿，以及将所述驱动齿轮向所述传动齿轮推压的推压弹簧；其构成为通过所述接合面相互接触作用约束所述蓄能方向的回转，通过反抗所述推压弹簧的弹簧力而产生的所述斜面相互的滑动作用允许反方向的回转。
3．如权利要求1所述的开关装置的蓄能机构，其特征在于，所述接合机构具有在所述驱动齿轮的与所述传动齿轮的相对面突设并具有由该相对面大致垂直竖起的接合面，与该接合面连续而具有向圆周方预定的倾斜度与所述相对面连续的斜面的三角形接合齿，在所述驱动齿轮与传动齿轮之间向半径方向装设于所述蓄能轴的接合销，以及将所述驱动齿轮向所述传动齿轮推压的推压弹簧；其构成为通过所述接合销与所述接合面的接触作用约束所述蓄能方向的回转，而通过沿所述斜面反抗所述推压弹簧的弹簧力而产生的所述接合销的滑动作用允许反方向的回转。
4．如权利要求2或3所述的开关装置的蓄能机构，其特征在于，所述接合齿系通过冷锻与所述驱动齿轮或传动齿轮一体成形。
全文摘要
本发明的蓄能机构设有:固定于蓄能轴2并将蓄能电动机3的回转传递到主轴1的传动齿轮20,在嵌插于蓄能轴2的驱动齿轮21的相对部各设由蓄能电动机3的回转带动驱动齿轮21回转时接合的接合齿20c,21c。并且,在用以支承蓄能轴2的支承框架4的支承部装设单向离合器,以约束与由蓄能电动机3的传动带动的蓄能轴2的回转方向相反的回转。
文档编号H01H33/28GK1205533SQ9811611
公开日1999年1月20日 申请日期1998年7月15日 优先权日1997年7月15日
发明者十鸟洋, 小林稔 申请人:三菱电机株式会社