механизм нажимного включения посредством качающейся клавиши переключателей, перекидных рубильников, селекторных переключателей и тому подобного

Формула изобретения

1. Механизм нажимного включения посредством качающейся клавиши (5) электрических органов управления, таких как переключатели, перекидные рубильники, селекторные переключатели и тому подобное, содержащий по меньшей мере один фиксированный контакт (12), имеющий соответствующий контактодержатель (13), соединенный с соответствующим выводом (15), и по меньшей мере один соответствующий подвижный контакт (11), выполненный на анкере (10), подвижно установленном на опоре (48), которая электрически соединена с соответствующим выводом (14); причем указанный механизм содержит штифт (21), установленный между качающейся клавишей (5) и подвижным анкером и осуществляющий нажим на подвижный анкер (10) с помощью пружины (22) сжатия, действующей при сжатии, так что поворот качающейся клавиши (5) в любом направлении вызывает соответствующий поворот подвижного анкера (10) и, следовательно, размыкание или замыкание электрической цепи, соединенной с указанными выводами (14, 15), для отвода подвижного контакта (11) от фиксированного контакта (12) или к нему; при этом штифт (21) выполнен с возможностью воздействия на подвижный анкер (10) посредством шарнирной головки или сочленения (38), отличающийся тем, что сочленение (38) имеет форму вилки, две ветви которой контактируют с подвижным анкером (10) в точках, которые по существу симметричны по отношению к центру (46) анкера.

2. Механизм по п.1, отличающийся тем, что концы (44) двух ветвей вилочного сочленения (38) скошены по существу под тем же углом, что и кривизна подвижного анкера (10), так что между сочленением (38) и анкером (10) сформированы два контактных участка (45), которые по существу симметричны по отношению к центру (46) анкера.

3. Механизм по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что штифт (21) помещен с возможностью направления во втулке (20), выступающей внутрь от клавиши (5).

4. Механизм по п.3, отличающийся тем, что штифт (21) на верхнем конце имеет упругие зубцы (35) для защелкивающегося зацепления поперечной перегородки (42) втулки (20), имеющей отверстие (43), чтобы ограничивать штифт (21) клавишей (5).

5. Механизм по п.4, отличающийся тем, что пружина (22) сжатия действует между перегородкой (42) и буртиком (24), который определяет пределы частей (30, 31) штифта (21), имеющих разные диаметры.

6. Механизм по п.1, отличающийся тем, что сочленение (38) установлено на штифте (21) с помощью расширяющего штифта (39), который перпендикулярен штифту (21).

7. Механизм по п.1, отличающийся тем, что угол качания клавиши (5) ограничен предпочтительно на величину около 6°, что соответствует увеличенному повороту подвижного анкера (10).

8. Механизм по п.1, отличающийся тем, что в нижней части штифта (21) выполнены два противоположных радиальных выступа (37) для ограничения максимального углового выхода сочленения (38) во время установки.

9. Механизм по п.1, отличающийся тем, что при размыкании и замыкании цепи подвижный анкер (10) осуществляет поступательное перемещение на опоре (48), тем самым заставляя подвижный контакт скользить по фиксированному контакту (12).

10. Механизм по п.1, отличающийся тем, что электрический орган управления, который он приводит в действие, заключен в коробку (2), закрытую крышкой (3), на которую установлена качающаяся клавиша.

11. Механизм по п.1, отличающийся тем, что он заключен, наряду с включаемым электрическим органом управления, в модуль (1) для встроенных электрических устройств.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройству нажимного включения посредством качающейся клавиши переключателей, перекидных рубильников, селекторных переключателей и электрического оборудования в общем.

В основном далее упоминаются переключатели, но подразумевается, что данное описание применимо для любого другого типа электрооборудования, используемого для замыкания или размыкания по меньшей мере одной электрической цепи, подающей нагрузку.

Для устройств, приводящих в действие переключатели с помощью качающихся клавиш, требуется, чтобы между клавишей и несущим подвижные контакты анкером был установлен элемент, повторяющий качательное движение клавиши и действующий при прохождении неподвижного центра.

В одном случае между указанным элементом и качающейся клавишей установлена тяговая пружина, которая переключает указанный элемент из одного крайнего положения в другое, если качание клавиши превышает определенный угол. Перемещение элемента под воздействием тяги вызывает колебание анкера, несущего подвижный контакт, которое обусловливает размыкание или замыкание цепи в результате перемещения подвижного контакта в сторону от соответствующего контакта переключателя или, соответственно, к нему.

В случае механизмов нажимного включения элемент между клавишей и анкером, несущим подвижный контакт, обычно является штифтом, который пружиной сжатия нажимается на анкер, и поэтому смещение штифта, повторяющего качание клавиши, обусловливает колебание несущего подвижный контакт анкера при прохождении неподвижного центра.

Эти механизмы нажимного включения, несмотря на то, что они широко распространены, имеют некоторые недостатки.

Например, для них нужен значительно широкий угол колебания качающейся клавиши, как правило не менее 12°, и также определенное усилие для включения клавиши, и поэтому узел в целом дает ощущение неудобства.

Такие известные нажимные устройства также вызывают значительные отскоки подвижного контакта на фиксированном контакте при замыкании, в результате чего возникает электрическая дуга и, соответственно, относительно быстрый износ серебряного слоя, которым обычно покрыты контакты.

Еще один недостаток указанных известных механизмов заключается в том, что они нередко затрудняют разъединение возможного сварного смыкания, возникающего при прохождении сверхтока.

Задача механизма нажимного включения переключателей, перекидных рубильников, селекторных переключателей и тому подобного с помощью качающейся клавиши согласно данному изобретению состоит в устранении упомянутых выше недостатков аналогичных устройств известного уровня техники.

В частности, задача данного изобретения заключается в обеспечении механизма, который можно приводить в действие с уменьшенным углом качающейся клавиши, тем самым облегчая ее включение.

Еще одна задача данного изобретения заключается в уменьшении отскоков подвижного контакта на фиксированном контакте и, вследствие этого, сокращении длительности электрической дуги при замыкании цепи.

Еще одна задача изобретения заключается в обеспечении легкого разъединения возможного сварного смыкания контактов, которое может возникнуть при прохождении сверхтоков.

Эти задачи достигаются с помощью механизма нажимного включения согласно настоящему изобретению, характеристики которого приводятся в независимом пункте 1 прилагаемой формулы изобретения.

Предпочтительные варианты осуществления изобретения изложены в зависимых пунктах формулы изобретения.

По существу согласно изобретению на конце штифта, который действует путем нажима, воздействующего на анкер, несущий подвижный контакт, обеспечена шарнирная головка или сочленение, которое по существу воздействует на фиксированные точки анкера.

Указанное сочленение предпочтительно выполнено в виде вилки, которая в результате небольшого поворота, обусловленного действием клавиши, вызывает колебание несущего подвижный контакт анкера и таким образом размыкает или замыкает цепь.

Штифт с шарнирной головкой согласно изобретению, вокруг которой установлена спиральная пружина сжатия, направляемым образом помещается в соответствующей втулке, выступающей снизу клавиши, и выполнен с возможностью его блокирования в ней защелкиваемой собачкой, установленной на штифте, за счет чего облегчена автоматическая сборка.

Узел болтового соединения механизма согласно настоящему изобретению можно применять для всех обычных органов управления: переключателей, перекидных рубильников, селекторных переключателей, двухполюсных переключателей и т.д., без изменения их конструкции.

Прочие признаки изобретения станут более очевидными из приводимого ниже подробного описания, которое относится к приводимому в качестве не ограничивающего примера воплощению изобретения, иллюстрируемому на прилагаемых чертежах, на которых:

Фиг.1 - сечение посередине, показывающее механизм нажимного включения переключателя с помощью качающейся клавиши в соответствии с известным уровнем техники;

Фиг.2 - схематическое изометрическое изображение механизма нажимного включения переключателя с помощью качающейся клавиши в соответствии с изобретением;

Фиг.3 - боковая проекция изображаемого на Фиг.2 механизма, схематически также изображающая кожух модуля, содержащего электрический переключатель;

Фиг.4 - изометрическое изображение, с пространственным разнесением деталей, механизма в соответствии с изобретением, без контактов и выводов;

Фиг.5 - изометрическое изображение снизу изображенного на Фиг.4 механизма, в сборе;

Фиг.6 и 7 - изометрические изображения, с противоположных углов, штифта с сочленением механизма согласно изобретению;

Фиг.8 и 9 - виды разреза посередине, аналогичные Фиг.1, иллюстрирующие механизм нажимного включения согласно изобретению, в разомкнутом и замкнутом состояниях, соответственно.

Обращаясь к чертежам, в частности к Фиг.3, ссылочное обозначение 1 в целом указывает электрический модуль для установки во встроенных коробках, включая, в данном случае, обычный переключатель. Но, разумеется, излагаемое ниже описание применимо к любому типу органов управления, таких как переключатели, перекидные рубильники, селекторные переключатели, клавиши, двухполюсные переключатели и т.п., где число и/или положение электрических контактов меняется в зависимости от конкретного случая.

Фиг.3 пунктиром показывает корпус 2 модуля 1, который далее именуется модулем, если не указано другое.

Корпус 2 по существу состоит из имеющего форму коробки пластмассового кожуха, содержащего контакты и электрические выводы переключателя, поясняемые ниже.

Корпус 2 содержит пригнанную крышку, имеющую группу направленных вниз выступов 4, которые будут ограничивать и/или блокировать внутренние детали переключателя известным самим по себе образом, и которые далее не описываются.

На крышке 3, в ее центральной части, на шарнирах установлена качающаяся клавиша 5, которая управляет механизмом включения переключателя.

В частности, в приводимом в качестве иллюстрации примере, качающаяся клавиша 5 шарнирно крепится к крышке 3 посредством пары треугольных боковых выступов 6, выполненных на клавише и с определенным зазором зацепляющихся в соответствующих гнездах 7, выполненных в паре противоположных ребер 8, выступающих с двух сторон крышки 3.

Клавиша 5 по сути состоит из имеющего соответствующую форму корпуса 5', который помимо прочего содержит выступы 6, накрытые защитной и декоративной крышкой 5''. Далее, для упрощения, клавиша 5 будет означать узел обоих элементов 5' и 5'', без проведения различия между ними.

Действие качающейся клавиши 5 посредством устройства нажимного включения, подробнее поясняемого ниже, вызывает колебание анкера 10, имеющего форму по существу перевернутого вниз седла, на одном конце которого установлен подвижный контакт 11, чтобы перемещать его к соответствующему фиксированному контакту 12 или от него, который установлен на контактодержателе 13, чтобы замыкать или размыкать, соответственно, электрическую цепь, концы которой соединены с выводами 14, 15, подключенными к подвижному контакту 11 и фиксированному контакту 12, соответственно.

До пояснения устройства нажимного включения согласно настоящему изобретению будет описан механизм известного уровня техники со ссылкой на Фиг.1, который по сравнению с Фиг.3 повернут на 180°.

На этой фигуре используются те же, что и указанные выше, ссылочные обозначения, обозначающие соответствующие элементы устройства.

Согласно Фиг.1 по существу цилиндрическая втулка 20 выступает снизу клавиши 5, в которой установлен штифт 21, контактирующий со спиральной пружиной 22, работающей от сжатия и действующей между нижней частью 23 втулки 20 и кольцевым буртиком 24, выполненным на штифте 21, верхняя часть 25 которого вставлена в пружину 22.

Штифт 21 оканчивается свободной заостренной оконечностью 26, которая постоянно прижата к вогнутой части анкера 10, несущего подвижный контакт 11, удерживая его в одном из двух возможных положений: замкнутой цепи, как показано на Фиг.1, и разомкнутой цепи, как имеет место, когда качающаяся клавиша находится в противоположной позиции.

Переход из одного положения в другое осуществляется при прохождении через неподвижный центр, в результате чего подвижный анкер 10 переключается из одного положения в другое, когда, при качании клавиши, штифт 21, поворачивающийся заодно с ней, идет дальше центрального вертикального положения.

На практике при качании клавиши 5 оконечность 26 штифта 21 скользит внутрь вогнутой поверхности 27 подвижного анкера 10, заставляя его поворачиваться для размыкания или замыкания цепи, когда тот проходит дальше центра анкера, который теоретически соответствует неподвижному центру механизма.

Для надлежащей работы описываемому выше механизму необходим довольно широкий угол колебания управляющей качающейся клавиши 5, например - не менее 12°, и также некоторое рабочее усилие, которое дает пользователю ощущение затрудненности качания клавиши.

Помимо этого, в аналогичном устройстве единственная масса, участвующая в размыкании и замыкании цепи, является массой подвижного анкера 10, который переключается из одного положение в другое, проходя через неподвижный центр. При замыкании цепи эта конструкция обусловливает значительные отскоки подвижного контакта 11 на фиксированном контакте 12, что сопровождается указанными выше последствиями в связи с длиной электрической дуги.

Обращаясь к Фиг.2-9, решение, предлагаемое настоящим изобретением, описывается со ссылкой на ту же конструкцию переключателя, с использованием тех же вышеуказанных ссылочных обозначений.

Существенный признак изобретения состоит в том, что штифт 21, работающий от сжатия, не действует непосредственно на подвижный анкер 10, а только через конечное сочленение, которое более подробно поясняется ниже.

Обращаясь, в частности, к Фиг.6 и 7, необходимо отметить, что штифт 21 имеет нижнюю часть (относительно ориентирования чертежей) или основание 30, и верхнюю часть или шток 31 меньшего диаметра, между которыми сформирован буртик 24, к которому примыкает конец спиральной пружины 22, установленной вокруг штока 31. Шток 31 в направлении вверх оканчивается частью 32 меньшего диаметра, определяющей на контуре штока 31 круговую опорную поверхность 33.

Верхний свободный конец штока 31 или, иначе говоря, его оконечная часть 32 имеет радиальную выемку 34, определяющую пределы двух противоположных зубцов 35, которые выступают за пределы диаметра указанной оконечной части 32.

Основание 30 штифта 21 имеет два противоположных ребра 36, проходящих параллельно вдоль оси штифта 21, под которым находятся еще два противоположных радиальных выступа 37.

Штифт 21 оканчивается внизу шарнирной головкой или сочленением 38, выполненным в виде вилки или перевернутой вниз буквы «С» и шарнирно установленным на штифте 21 с помощью ортогонального расширяющего штифта 39, который в представленном примере изображен выполненным заодно со штифтом 21, так что он может поворачиваться в плоскости, включающей в себя ось штифта 21, и проходит через противоположные ребра 36.

При установке максимальный угол поворота сочленения 38 ограничен противоположными радиальными выступами 37, в которые упирается верхняя поверхность сочленения.

Обращаясь, в частности, к Фиг.8 и 9, приводится описание установки штифта 21 с сочленением 38 в качающейся клавише; а далее - описание их действия.

Как можно видеть на чертежах втулка 20 проходит под клавишей 5 и у своего входа имеет две противоположные продольные полости 40, выполненные с возможностью вмещения в них двух противоположных ребер 36, которые действуют как направляющие, предотвращающие поворот штифта вокруг оси и обеспечивающие его надлежащее действие.

Внизу втулка 20 имеет поперечную перегородку 42 с центральным отверстием 43, в которое с защелкиванием вставляется конец штифта 21. На практике, два противоположных зубца 35 упруго отходят во время введения в отверстие 43 благодаря наличию выемки 34, и затем они расширяются, тем самым ограничивая штифт 21 клавишей 5, и, если необходимо, сжимая пружину 22, верхний конец которой упирается в перегородку 42. Пружина 22 будет далее сжиматься во время работы устройства при установке клавиши 5 на крышке 3 корпуса 2 переключателя; при этом сочленение 38 будет упираться в вогнутую поверхность подвижного анкера 10 и нажимать на нее.

Разумеется, описываемая выше конструкция штифта 21 не является ограничивающей настоящее изобретения, хотя и является предпочтительной, поскольку обеспечивает возможность полностью автоматической установки штифта. Так, например, противоположные зубцы 35, предназначенные для защелкивающей установки штифта, целесообразны, поскольку они ограничивают штифт у клавиши, но также возможна и полностью свободная установка штифта 21 во втулке 20.

Концы 44 вилочного сочленения 38 скошены соответствующим образом так, что их продолжения сходятся на оси штифта 21. Угол скошенных концов 44 по существу соответствует углу изгиба анкера 10, и поэтому вилочное сочленение 38 может опираться на вогнутую поверхность анкера 10 на двух участках 45, расположенных по существу симметрично относительно центра 46 анкера, опираясь на вершину 47 опоры 48, которая электрически соединена с соответствующим выводом 14.

В конструкции механизма нажимного включения в соответствии с настоящим изобретением действие качающейся клавиши 5 в любом направлении поворачивает в противоположное направление вилочное сочленение 38, которое в свою очередь вызывает такой же поворот анкера 10, несущего подвижный контакт 11, тем самым перемещая его к фиксированному контакту 12 или от него.

Начиная, например, с разомкнутого положения цепи согласно Фиг.8, поворот качающейся клавиши 5 против часовой стрелки вызывает поворот по часовой стрелке вилочного сочленения 38, которое, нажимая на анкер 10, заставляет его поворачиваться в том же направлении (по часовой стрелке), тем самым замыкая контакты, как показано на Фиг.9.

Наоборот, начиная с замкнутого положения согласно Фиг.9, поворот качающейся клавиши 5 по часовой стрелке вызывает поворот против часовой стрелки вилочного сочленения 38, что заставит анкер 10 повернуться в том же направлении, тем самым размыкая контакты (Фиг.8).

Кинематика такова, что небольшой угол поворота качающейся клавиши 5 достаточен для управления механизмом нажимного включения согласно изобретению.

Измерения показывают, что качание клавиши 5 для управления механизмом согласно настоящему изобретению фактически составляет половину качания, нужного для регулирования механизма известного уровня техники, действующего при той же конструкции переключателя, показанного на Фиг.1.

Поэтому, если для переключающей клавиши согласно Фиг.1 требуется качание в 12°, то согласно настоящему изобретению качание, равное 6°, достаточно для такого же размыкания и размыкания цепи; в частности, при том же расстоянии от подвижного контакта 11 до фиксированного контакта 12 при размыкании цепи.

Это объясняется тем, что штифт 21 не воздействует непосредственно на анкер 10, по которому он был бы вынужден скользить (Фиг.1), а оказывает воздействие через вилочное сочленение 38, которое действует на два участка 45, расположенных симметрично по отношению к центру анкера, тем самым создавая умножающий эффект поворота клавиши на самом якоре.

Уменьшение угла качания клавиши 5 и способ передачи его поворота якорю 10, несущему подвижный контакт 11, создает ощущение менее затрудненного качания, хотя пружина сжатия 22 и электрические признаки те же, что и в конструкции известного уровня техники согласно Фиг.1.

Как указано выше, при замыкании цепи обеспечивается значительное уменьшение отскока подвижного контакта 11 на фиксированном контакте 12, в результате чего длительность электрической дуги сокращается, и меньше изнашиваются контакты 11 и 12. Это объясняется тем, что движение анкера 10 практически направляется вилочным сочленением 38, которое воздействует на два его участка 45, и имеется увеличение перемещающихся масс, которое в конструкции согласно Фиг.1 было ограничено массой анкера или, другими словами, длинным плечом анкера, несущим подвижный контакт 11.

Необходимо отметить, что при размыкании и замыкании контакта анкер 10 осуществляет поступательное перемещение на опоре 48, в результате чего происходит скольжение подвижного контакта 11 на фиксированном контакте 12, и тем самым происходит разъединение сварного смыкания, которое могло бы произойти при прохождении сверхтока.

Приведенное выше описание подчеркивает преимущества механизма нажимного включения с помощью качающейся клавиши таких электрических органов управления, как переключатели, перекидные рубильники, селекторные переключатели, клавиши, двухполюсные переключатели и тому подобное.

Однако изобретение не ограничивается определенным изложенным выше осуществлением, поясняемым на приложенных чертежах, но в него можно внести ряд изменений, очевидных для специалиста в данной области техники в рамках объема изобретения, характеризуемого в приводимой ниже формуле изобретения.