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专利名称:三位置开关操作机构的制作方法
本发明一般说来涉及三位置开关的一种操作机构,此开关包括一个主轴,此主轴支撑或操作电接点并且能够有选择地运转到三个稳定位置,一个中央位置即开路位置,一个开关闭合位置及一个接地闭合位置,所述主轴由杠杆一方面连接到第一开关闭合和开路操作装置,另一方面连接到第二接地闭合和开路操作装置。
一种现有技术的上述类型的操作机构包括两个与所述主轴的单弹簧加力快速动作相配合的操作装置,以致于在主轴的稳定锁定的死点,杠杆从中央位置到开关闭合及接地闭合位置把一个增加的力矩传给主轴。
一个这种类型的操作机构不能使得在开关的闭合中得到一个增加的力而在开关的开路中得到一个减小的力。
此外,一个这种类型的机构不能使得在开关闭合、开路和接地闭合操作的同时实现带有能量释放的快速动作。
此外,一个这种类型的机构不能使得用相同的零件实现以下两种装配,或者按照一种配置,其中用户为触发开关的闭合所要完成的动作是在单个零件上完成单个运动,或者按照另一种配置,其中用户为触发开关的闭合所要完成的动作是加载动作而且是独立的触发动作。
本发明的一个目的在于提供一种没有上面针对先有技术的机构指出的缺点的机构。
按照本发明的一个特征,三位置开关的操作机构包括一个主轴,此主轴支撑或操作接点并且能有选择地运动到三个稳定位置,一个开路位置和分别在此开路位置每侧的一个开关闭合位置和一个接地闭合位置;和一个中央曲拐盘,它可转动地相对于机构的固定框架安装并且它能这样操作即能够取分别与所述的三个稳定位置对应的三个角度旋转位置,该机构包括一个机械运动变换系统,此系统产生中央曲拐盘的角运动与主轴的角运动之间的运动比,当中央曲拐盘从开路位置向开关闭合位置运动时此运动比加大,结果随着从开路位置到开关闭合位置发生的运动,传到电接点上的力连续加大。
按照本发明的一个实施例,操作机构包括第一弹簧和第二弹簧,当操作机构处于带载开路位置以便向开关闭合位置运动时这两个弹簧同时被压缩,其中从开路位置到开关闭合位置的运动是靠放松第一弹簧来触发的,而从开关闭合位置到开路位置的运动是靠放松第二弹簧来触发的。
按照本发明的另一实施例,当操作机构处于开路位置以便向接地闭合位置运动时第二弹簧也被压缩,而从开路位置到接地闭合位置的运动是靠放松第二弹簧来触发的。
按照本发明的又一实施例,第一弹簧还用来减慢闭合的开始,办法是在接地闭合运动开始时沿一定方向在第二弹簧加载板上施加一个推力,然后此推力在接地闭合运动快要结束,当通过死点时被换向。
按照本发明的又一实施例,该机构包括与一个中央凸轮刚性连接的中央曲拐盘,这两上零件一起绕主轴的心轴转动并被连到所述的运动变换系统以便通过主轴控制此系统去操作电接点,而加载板单独绕主轴的心轴转动,第一弹簧插在第一曲轴与中央曲拐盘之间,第二弹簧插在第二曲轴与加载板之间,第一曲轴使得第一弹簧为使开关闭合而被加载并且与一个驱动凸轮连接,此凸轮驱动加载板以便同时加载第二弹簧达到开路目的,以及第二曲轴使得第二弹簧加载以实现接地闭合。
按照本发明的又一实施例,在第二曲轴另一侧的第二弹簧末端连到一个心轴,此心轴连到加载板并且还滑动地装进主凸轮中的一个环槽中,以致加载板用于加载第二弹簧的目的而心轴在环槽中滑动,第一弹簧的放松使主凸轮沿一定方向转动而心轴却保持固定且环槽相对心轴滑动,而第二弹簧的放松使心轴运动碰到环槽的一端,产生一个碰撞并引起主凸轮沿相反方向运动。
从仅作为非约束性的例子给出并在附图中表示的,本发明的说明性实施例的以下描述中,其他优点和特征将变得更加明显。这些附图中
图1是按照本发明的机构的原理***图,为使图更清楚,前托板已经取下,开关处于无载开路位置;图
2是图1的机构处于无载开路位置的分解图;图3是图1的机构处于为使开关闭合的带载开路位置的分解图;图4是图1的机构处于开关闭合位置的分解图;图5是当图1的机构从开关闭合位置向开路位置运动时处于瞬态位置的分解图;图6是图1的机构处于为了接地闭合的带载开路位置时的分解图;图7是图1的机构处于接地闭合位置时的分解图;图8是当图1的机构从接地闭合位置向开路位置运动时处于瞬态位置的分解图。
在图1中,主轴10(仅能看到它的顶端)可转动地装在上托板(未画出)和下托板11上并支撑或操作电接点(未画出)以便能够有选择地移动开关到三个稳定位置,一个中央位置即开关开路位置,一个开关闭合位置和一个闭合接地位置。下托板11和上托板(未画出)由平行的平板构成并由三个隔离柱13以这样的方式相互连接,即按照本发明的操作机构总成基本上装在两个托板之间,托板起的作用是作为构成此机构的不同零件的固定的或可转动的支撑。开关开路位置C1对应着电接点的开路位置,而开关闭合位置C2和闭合接地位置C3位于开关开路位置C1的两侧(图2)。
在图2中,可以看到图1的操作机构处于开关开路位置C1。在此图中,机构的主要零件以简化方法同时被画成四种不同的图形方式,按照不同的简化画法描绘处于同一位置的同一机构,以便对机构零件的工作有更好的理解。同样的表达方式也用于图
3至图8。图2至图8每个都包括从左到右四个图,分别表示运动变换系统、包括两个弹簧的机构部分、两个弹簧的位置及力在弹簧与其他零件之间的传递方式。
在图2中,轴30由驱动指25来驱动,驱动指25在此图中位于对应着开关开路位置C1的位置。可以看到,此驱动指25可以绕主轴10在此开关开路位置的每侧沿圆弧运动大约60°。如果驱动指25在图中向右运动,它将驱动主轴10到开关闭合位置C2,而如果驱动指25在图中向左运动,它将驱动主轴10到闭合接地位置C3。
该机构包括一个按以下方式工作的运动变换系统。一个中央曲拐盘31A可绕主轴10被转动地支撑并靠构成一个变换操作心轴41的一个关节连接到第二变换连杆42的一端,连杆42的另一端靠构成变换副心轴46的一个关节连接到变换副齿轮43,副齿轮43绕固定的变换系统副心轴16可转动地安装。变换副齿轮43是个具有由两个相互垂直的刚性分支形成的大体成L形的零件,所述的分支之一把心轴16连接到变换操作心轴45,此心轴45使得变换副齿轮43由关节连接到主驱动杆44的一端,杆44的另一端靠关节连接到主轴10的驱动指25。中央曲拐盘31A的转动使得主轴10的驱动指25的三个位置C1、C2和C3可以借助于刚描述过的变换系统有选择地加以控制。
一个开关操作心轴14连接到一个手柄或任何操作装置(未画出),使得开关可以被操作而运动到闭合位置C2。一个接地操作心轴15连接到另一个手柄或任何操作装置(未画出),使得开关可以被操作而向或从闭合接地位置C3运动。设置第一开关闭合与开路控制装置(将在后面描述),此装置由开关操作心轴14来操作,并设置第二接地闭合与开路控制装置(将在后面描述),此装置由接地操作心轴15来操作。
现在描述第一和第二闭合与开路控制装置。第一弹簧30一般说来安置在开关操作心轴14与位于中央凸轮31B上的有心轴60的关节之间。中央曲拐盘31A与中央凸轮31B装在同一转轴上并相互刚性连接。因此,这两个零件中一个转过一定角度使另一个零件转过相同角度。第一弹簧30装在第一弹簧导向器61上,导向器61的一端连接到心轴60而其另一端在心轴14的水平(level)处固定。第二弹簧34一般说来安排在接地操作心轴15与第二弹簧端心轴62之间。第二弹簧34装在第二弹簧导向器33上,导向器33的一端连接到心轴62而其另一端保持于心轴15的水平。第二弹簧34的一端靠在第二弹簧导向器33上接近心轴62处,同样,第一弹簧30的一端靠在第一弹簧导向器61接近心轴60处。心轴62以这样一种方式插入主凸轮31B上的环槽63中,使能在此槽63中滑动一定的弧长,此弧以主轴10为圆心。
开关操作心轴14的一定转动同时引起第一弹簧30和第二弹簧
34的压缩,后面将要更详细地描述。开关操作心轴14的这一转动对应着开关的加载,即由人员操作开关,以便使开关从无载开关开路位置(图2)运动到带载开关闭合位置(图3)。
现在详细描述使弹簧30和34的这种压缩得以实现的机构。在开关操作心轴14上有刚性安装的第一弹簧加载曲轴27和第二弹簧加载凸轮53。因此,使心轴14转过一定角度的操作引起件27和件53转过同一角度。第一弹簧加载心轴27包括一个偏心的第一弹簧加载心轴64,心轴64在靠在支承件66上的第一弹簧导向槽65内运动,使得曲轴27的转动引起心轴64在槽65中的运动,此运动引起支承件66的相应的运动并压缩末端靠在支承件66上的第一弹簧30。当我们从图2来到图3时,曲轴27转动大约180°从而引起第一弹簧30的压缩。与此同时,第二弹簧加载凸轮53有个凸轮表面,此表面靠着装在第二弹簧加载杆54末端的滚轮67。此滚轮绕心轴68转动。第二弹簧加载杆54可在设于固定导向件69上的槽(图中看不见,因为它在杆54后面)中滑动,此槽相对弹簧操作心轴14的旋转轴线相当于径向取向。结果第二弹簧加载凸轮53的约180°的转动引起滚轮67的运动,且引起第二弹簧加载杆54的运动,杆54的近端由关节69连接到绕主轴10可转动地安装的第二弹簧加载板32。
第二弹簧加载杆54明显纵向的运动引起第二弹簧加载板32
的转动。由于第二弹簧导向器33的末端包括一个装在同一第二弹簧加载板32上的心轴62,板32的转动引起此心轴62的运动,从而引起第二弹簧34的压缩,正像考虑从图2到图3的过渡时所看到的那样。第二弹簧34其实可以由于心轴62的运动而受压缩,因为该弹簧的末端同时固定于接地操作心轴15的水平。由于第一弹簧加载曲轴27和第二弹簧加载凸轮53与开关操作心轴14一起转动,芯轴14约180°的转动(从图2中的机构位置运动到图3中的机构位置)有效地使得第一弹簧30和第二弹簧34同时被压缩,即机构从无载开关开路位置(图2)运动到带载开关开路位置(图3)。
当机构以这种方法保持加载时(图3),两个弹簧都被压缩而机构准备被触发以便从开关开路位置C1快速运动到开关闭合位置C2(图4)。此触发是通过下面将要描述的一个机构的操作来实现的。此机构包括转动安装在摇杆心轴18上的一个零件构成的摇杆36。曲轴27包括一个径向突出部71,形成摇杆操作面28,当曲轴27被转到图3的带载位置时,操作面28到达并推动摇杆36的对应支承面70从而使摇杆36稍微转动(在图3的图中逆时针)。然后,形成突出部71的外限且相对于摇杆操作面28后退的圆柱面处于面对并接近摇杆36(图3)的位置,而且在此位置上摇杆36的支承面70和此摇杆36的径向突出部72二者都碰到或接近曲轴27的突出部71的圆柱面,于是摇杆36被转到一定角度然后不动,如图
3中所示。摇杆36上还设有一个锁定指55,此锁定指55在摇杆36上形成一个明显沿开关操作心轴14的反方向取向的径向突出部。此外机构还包括一个闭合掣子38,此掣子由一个小杆形成,小杆的一端绕固定的锁定心轴20可转动地安装而小杆的另一端包括一个锁定滚轮73,此滚轮在带载开关开路位置(图3)靠在闭合面39之前的一个锁定处,闭合面39明显地径向布置于中央凸轮31B的圆周水平。
该机构还包括第二掣子37,此掣子由一个绕固定的第二掣子心轴19可转动地安装的零件构成并包括一个锁定指75,此锁定指在带载开关开路位置(图3)到达并锁定滚轮73,保持此滚轮靠在锁定表面39从而防止中央凸轮31B顺时针转动。第二掣子37还包括一个开关闭合触发臂57和一个凹部76,此凹部在图3的带载开关开路位置位于面对摇杆36的掣子指55处。结果,在图3的带载开关开路位置,可通过推压来操作开关闭合触发臂57,使第二掣子37顺时针转动,此一转动之所以可能是由于以下事实,即掣子指55位于面对凹部76处,而且在转动期间处于凹部76内的掣指55不阻碍这一转动。第二掣子37的此一顺时针转动引起锁定指75的向上运动并使之脱离滚轮73,结果由于第一压缩弹簧30的推力作用,滚轮73离开中央凸轮31B的表面,而中央凸轮31B则被释放并且由于第一弹簧30的膨胀作用可以快速顺时针转动。于是该机构从图3的带载开关开路位置C1快速运动到图
4的开关闭合位置C2。中央凸轮31B的此一快速顺时针转动引起中央曲拐盘31A的相等的转动,从而引起曲拐心轴41的转动。心轴41的此一转动引起第二杆42的向外纵向运动、变换副齿轮43的顺时针摆动、变换操作心轴45的运动、主驱动杆44的运动(图中向右)及最后主轴10的逆时针转动,从而导致电接点的闭合以便使开关运动到开关闭合位置C2(图4)。
闭合触发臂37的运动可用手动或借助于任何操作装置如电磁装置来实现。
在开始从加载开关开路位置(图3)向开关闭合位置(图4)过渡时,第一弹簧30压缩较大因而弹簧力处于最大值,然后此力在开关达到开关闭合位置C2(图4)时减小到最小值。然而,大体上包括零件42、43、44、45、46的运动变换系统使得这个减小着的弹簧力特性可以通过操作被这样改变,即在主轴10的水平处,电接点的操作力在机构从开路位置C1运动到开关闭合位置C2时反而是增大的,而在机构从开关闭合位置C2运动到开路位置C1时是减小的。此外,运动变换系统还使得可以这样动作,即在主轴10的水平处,电接点的操作力在机构从开路位置C1运动到开关接地闭合位置C3时是增大的。使这些特性的变换成为可能是由于这一事实,即中央曲拐盘31A与主轴10的运动之间的运动比根据中央曲拐盘31A转动的角度而变化。