Рабочий механизм миниатюрного выключателя
Изобретение относится к электротехнике. Миниатюрный выключатель содержит: рукоятку, приводную соединительную штангу, неподвижный и подвижный контакты, натяжную пружину и выключающий рычаг. Один конец приводной соединительной штанги шарнирно соединен с рукояткой, а другой конец сопрягается с подвижным контактом. Один конец натяжной пружины закреплен на корпусе, а другой конец соединен с подвижным контактом, который приводится в движение натяжной пружиной и приводной соединительной штангой для создания контактного давления и усилия упругого растяжения для замыкания контактов, а натяжная пружина создает упругое усилие накопленной энергии для размыкания контактов. Выключающий рычаг размещается на подвижном контакте и используется для управления запирающим и отпирающим взаимодействием между приводной соединительной штангой и подвижным контактом. При автоматическом отключении выключающий рычаг отсоединяет приводную соединительную штангу от подвижного контакта для автоматического расцепления рабочего механизма. Технический результат заключается в упрощении конструкции, сокращении затрат на производство, повышении эффективности производства и оптимизации механических параметров работы. 10 з.п. ф-лы, 4 ил.
Область техники
Настоящее изобретение относится к рабочему механизму миниатюрного выключателя, в частности - к рабочему механизму, применяемому для модульного миниатюрного выключателя в пластмассовом корпусе, который относится к низковольтным электрическим устройствам.
Уровень техники
Как известно, рабочий механизм миниатюрного выключателя используется для приведения подвижного контакта и неподвижного контакта в состояние размыкания/замыкания, и посредством размыкания/замыкания осуществляют управление замыканием, размыканием и срабатыванием выключателя. Наиболее типичной и широко используемой схемой существующего рабочего механизма миниатюрного выключателя является шарнирный четырехзвенный механизм, в состав которого входит рукоятка, соединенная с приводной соединительной штангой, посредством чего образуется колено-рычажный механизм: опора подвижного контакта имеет поворотную пластину, установленную на шарнире с возможностью вращения; кроме того, предусмотрена механическая связь (также именуемая запорным устройством), которая может разъединяться под действием нажимной планки, а с нажимной планкой через поворотную соединительную штангу с односторонним приводом соединена биметаллическая пластина. Вышеупомянутую механическую связь совместно образуют ограничитель нажимной планки и защелка (также обычно именуемая рычагом), установленные с возможностью вращения на шпинделе пластины, соединительная штанга непосредственно соединена с защелкой, и получившийся при этом узел образует понижающую ступень для уменьшения усилия срабатывания рабочего механизма. Особенностью механизма этого типа является то, что подвижный контакт и опора контакта представляют собой два отдельных компонента, и для получения необходимой функции натяжения также требуется предусмотреть механизм натяжения между подвижным контактом и опорой контакта. Для этого обычно используются два способа обеспечения соединения между подвижным контактом и поворотной пластиной, опирающейся на контакт: одним из таких способов является соединение с помощью склеивания или сваривания (где имеют место такие недостатки, как сложность и ненадежность соединения); другой метод заключается в том, что подвижный контакт крепится на опоре контакта не за счет фиксации на поворотном валу рабочего механизма, а с помощью кнопки с пружиной (недостаток этого способа - удлинение поворотного рычага контакта и замедление скорости срабатывания механизма, что неблагоприятно для расцепляющей способности выключателя). Кроме того, опора контакта в шарнирном четырехзвенном механизме обычно фиксируется пружиной и поворотной пластиной, а опора контакта и поворотная пластина могут поворачиваться в узких пределах для обеспечения давления контакта и натяжения выключателя. Очевидно, что общей проблемой существующего способа реализации является то, что контакт приварен или фиксируется пружиной на опоре контакта: это означает наличие большого количества деталей, сложность конструкции цепи привода и затруднения при монтаже и отладке; кроме того, снижена эффективность сборки, что влияет на миниатюризацию и сказывается на стоимости выключателя. Наконец, конструкция механической связи в существующем рабочем механизме миниатюрного выключателя основывается на приводной цепи между защелкой и нажимной пластиной; при этом обычно используется зубчатое зацепление (как правило, именуемое замком и т.п.). Недостатком конструкции зубчатого зацепления является то, что зубья быстро изнашиваются, что отрицательно влияет на надежность и долговечность изделия.
В условиях, когда постоянно повышаются требования к миниатюризации и универсальности, и становится все более актуальной потребность в усовершенствовании новых технологий применительно к рабочему механизму миниатюрного выключателя, основные направления технологического усовершенствования можно свести к миниатюризации, сокращению стоимости и оптимизации рабочих характеристик, включая надежность и долговечность, а основные технические решения, связанные с указанными направлениями, заключаются в упрощении конструкции и сокращении количества деталей, при обеспечении способности преодолевать ограничения, связанные с влиянием внешних условий.
Краткое изложение сущности изобретения
Вышеперечисленные проблемы уровня техники решаются настоящим изобретением за счет создания рабочего механизма миниатюрного выключателя, обеспечения надежности рабочего механизма выключателя, удобства сборки и повышения эффективности производства, при одновременном упрощении конструкции и уменьшения количества деталей.
Для достижения указанной выше цели в настоящем изобретении приняты следующие технические решения:
В состав рабочего механизма миниатюрного выключателя входят рукоятка 2, шарнирно установленная на корпусе 1, приводная соединительная штанга 3, неподвижный контакт 10 и подвижный контакт 4, размещаемые в корпусе 1, а также натяжная пружина 13 и выключающий рычаг 5, причем один конец приводной соединительной штанги 3 шарнирно соединен с рукояткой 2, а другой конец приводной соединительной штанги 3 сопрягается с подвижным контактом 4, один конец натяжной пружины 13 закреплен на корпусе 1, а другой конец натяжной пружины 13 соединен с подвижным контактом 4: подвижный контакт 4 приводится в движение натяжной пружиной 13 совместно с приводной соединительной штангой 3 для создания контактного давления и усилия упругого растяжения, необходимых для обеспечения надежности электрического контакта для замыкания подвижного контакта 4 и неподвижного контакта 10, а натяжная пружина 13 создает упругое усилие накопленной энергии, необходимое для возврата механизма для отцепления подвижного контакта 4 от неподвижного контакта 10; при этом, выключающий рычаг 5 размещается на подвижном контакте 4 и используется для управления запирающим и отпирающим взаимодействием между приводной соединительной штангой 3 и подвижным контактом 4; при автоматическом отключении, выключающий рычаг 5 отсоединяет приводную соединительную штангу 3 от подвижного контакта 4 для автоматического расцепления рабочего механизма.
В предпочтительном случае в корпусе 1 предусмотрен вал 6 поворота механизма и ограничительный вал 7, подвижный контакт 4 шарнирно установлен на валу 6 поворота механизма и фиксируется на валу 6 поворота механизма и ограничительном валу 7 натяжной пружиной 13.
В предпочтительном случае подвижный контакт 4 установлен с возможностью поворота на валу 6 поворота механизма через предусмотренное на подвижном контакте 4 дугообразном отверстии 41, установка и взаимодействие между дугообразным отверстием 41 подвижного контакта 4 и валом 6 поворота механизма предусматривают, что натяжной зазор h имеет такую величину, при которой подвижный контакт 4 и неподвижный контакт 10 замкнуты.
В предпочтительном случае подвижный контакт 4 снабжен дугообразным отверстием 41, приводным пазом 42, шарнирным отверстием 43, ограничительным пазом 44, пружинным крюком 45 и точкой касания 40 подвижного контакта, где: дугообразное отверстие взаимодействует с валом 6 поворота механизма корпуса 1; ограничительный паз 44 контактно взаимодействует с ограничительным валом 7 корпуса 1; приводной паз 42 на подвижном контакте 4 приводным образом взаимодействует с приводным концом 32 приводной соединительной штанги 3, а шарнирное отверстие 43 на подвижном контакте 4 взаимодействует с осью 52 на выключающем рычаге 5.
В предпочтительном случае подвижный контакт 4 снабжен дугообразным отверстием 41 и шарнирным отверстием 43, один его конец снабжен вогнутым приводным пазом 42, а другой его конец снабжен точкой касания 40 подвижного контакта, пружинный крюк 45 расположен между дугообразным отверстием 41 и приводным пазом 42, ограничительный паз 44 расположен между дугообразным отверстием 41 и подвижным контактом 4, шарнирное отверстие 43 расположено между ограничительным пазом 44 и дугообразным отверстием 41, дугообразное отверстие 41 расположено в части подвижного контакта 4, ближней к пружинному крюку 45, а шарнирное отверстие 43 расположено в части подвижного контакта 4, ближней к ограничительному пазу 44.
В предпочтительном случае один конец подвижного контакта 4 снабжен приводным пазом 42, который приводным образом взаимодействует с приводным концом 32 приводной соединительной штанги 3, выключающий рычаг 5 шарнирно установлен на подвижном контакте 4 и снабжен расцепляющей частью 53 и запирающей поверхностью 51 для реализации запирающего и отпирающего взаимодействия между приводной соединительной штангой 3 и подвижным контактом 4.
В предпочтительном случае запирающее взаимодействие заключается в том, что запирающая поверхность 51 на выключающем рычаге 5 упирается в приводной конец 32 приводной соединительной штанги 3, приводной конец 32 запирается в приводном пазу 42 подвижного контакта 4, и приводной конец 32 приводной соединительной штанги 3 и запирающая поверхность 51 выключающего рычага 5 создают запирающее усилие, действуя совместно на приводной паз 42; а отпирающее взаимодействие заключается в том, что запирающая поверхность 51 на выключающем рычаге 5 отделяется от приводного конца 32 приводной соединительной штанги 3, и приводной конец 32 заходит в приводной паз 42 подвижного контакта 4.
В предпочтительном случае выключающий рычаг 5 дополнительно снабжен возвратным устройством для поворота вокруг оси 52, возвратный поворот выключающего рычага 5 приводит запирающую поверхность 51 на выключающем рычаге 5 в состояние упора о приводной конец 32 приводной соединительной штанги 3, в результате чего приводной конец 32 запирается в приводном пазу 42 подвижного контакта 4 таким образом, что приводная соединительная штанга 3 и подвижный контакт 4 взаимно запираются.
В предпочтительном случае расцепляющая часть 53 выключающего рычага 5 поворачивается вокруг оси 52 и приводит запирающую поверхность 51 выключающего рычага 5 в состояние отделения от приводного конца 32 приводной соединительной штанги 3, и такое отделение позволяет приводному концу 32 войти в приводной паз 42 подвижного контакта 4 таким образом, что приводная соединительная штанга 3 и подвижный контакт 4 отпираются.
В предпочтительном случае продолжение линии, соединяющей концы 31 и 32 приводной соединительной штанги 3, стабилизировано ниже центра вращения «О» рукоятки 2 в положении, при котором подвижный контакт 4 и неподвижный контакт 10 замкнуты; продолжение линии, соединяющей концы 31 и 32 приводной соединительной штанги 3, стабилизировано выше центра вращения «О» рукоятки 2 в положении, при котором подвижный контакт 4 и неподвижный контакт 10 разомкнуты; и в процессе выключения продолжение линии, соединяющей концы 31 и 32 приводной соединительной штанги 3 переходит из положения ниже центра вращения «О» рукоятки 2 в положение выше центра вращения «О».
В предпочтительном случае в состоянии, когда подвижный контакт 4 и неподвижный контакт 10 замкнуты, сила, действующая на подвижный контакт 4, складывается из тянущего усилия натяжной пружины 13, контактного давления неподвижного контакта 10, действующего на точку касания 40 подвижного контакта 4, и запирающих усилий приводного конца 32 приводной соединительной штанги 3 и запирающей поверхности 51 выключающего рычага 5, действующих совместно на приводной паз 42 подвижного контакта 4, где результирующая сила контактного давления и запирающего усилия уравновешивается тянущим усилием натяжной пружины 13; а в состоянии, когда подвижный контакт 4 и неподвижный контакт 10 разомкнуты, сила, действующая на подвижный контакт 4, складывается из тянущего усилия натяжной пружины 13, сдерживающего усилия вала 6 поворота механизма, действующего на дугообразное отверстие 41, и контактного усилия ограничительного вала 7, действующего на ограничительный паз 44 подвижного контакта 4, где результирующая сила контактного усилия и тянущего усилия натяжной пружины 13 уравновешивается сдерживающим усилием вала 6 поворота механизма, действующим на дугообразное отверстие 41.
В рабочем механизме миниатюрного выключателя по настоящему изобретению для реализации конструкции обеспечения перехода «замыкание/размыкание» принята трехзвенная шарнирная схема, что позволяет устранить необходимость в сварке или пружинном соединении между подвижным контактом и опорой контакта, уменьшить количество деталей, эффективно упростить конструкцию и сократить затраты на производство. Кроме того, при принятии трехзвенной шарнирной системы и оптимальных конструктивных решений в конструкции новой системы сил, конструкции запирания, конструкции растяжения и конструкции обеспечения перехода «замыкание/размыкание», рабочий механизм может выполнять необходимую функцию растяжения и позволяет эффективно упростить конструкцию, сократить затраты на производство, повысить эффективность производства и оптимизировать механические параметры работы. Краткое описание чертежей
Преимущества и особенности настоящего изобретения более наглядно показаны в описании вариантов осуществления, изображенных на сопроводительных чертежах, где:
Фиг. 1 представляет схематичный вид конструкции рабочего механизма миниатюрного выключателя по настоящему изобретению в сборе, когда подвижный контакт 4 и неподвижный контакт 10 находятся в устойчивом разомкнутом состоянии.
Фиг. 2 представляет собой схематичный вид конструкции рабочего механизма миниатюрного выключателя по настоящему изобретению в сборе в момент перехода подвижного контакта 4 из разомкнутого состояния в замкнутое состояние.
Фиг. 3 представляет схематичный вид конструкции рабочего механизма миниатюрного выключателя по настоящему изобретению в сборе, когда подвижный контакт 4 и неподвижный контакт 10 находятся в устойчивом замкнутом состоянии.
Фиг. 4 представляет изображение в изометрии подвижного контакта 4 в рабочем механизме, показанном на Фиг. 1.
Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления
Детализированные варианты осуществления рабочего механизма миниатюрного выключателя по настоящему изобретению описываются со ссылкой на варианты осуществления, изображенные на Фиг. 1-4.
В варианте осуществления, показанном на Фиг. 1-3 в состав рабочего механизма миниатюрного выключателя по настоящему изобретению входят корпус 1, неподвижный контакт 10 (показан на чертеже схематично), рукоятка 2, шарнирно установленная на корпусе 1, и приводная поворотная штанга 3, шарнирно соединенная с рукояткой 2. Кроме того, в состав рабочего механизма по настоящему изобретению входят натяжная пружина 13, подвижный контакт 4, приводимый в движение совместно приводной соединительной штангой 3 и натяжной пружиной 13, и выключающий рычаг 5 для управления запирающим и отпирающим взаимодействием между приводной соединительной штангой 3 и подвижным контактом 4. Один конец приводной соединительной штанги 3 шарнирно соединен с рукояткой 2, а противоположный ему приводной конец 32 сопрягается с подвижным контактом 4; один конец натяжной пружины 13 закреплен на корпусе 1, а другой ее конец соединен с подвижным контактом 4 таким образом, что подвижный контакт 4 приводится в движение натяжной пружиной 13 совместно с приводной соединительной штангой 3 для создания контактного давления и усилия упругого растяжения, необходимых для обеспечения надежности электрического контакта для замыкания подвижного контакта 4 и неподвижного контакта 10, а натяжная пружина 13 создает упругое усилие накопленной энергии, необходимое для возврата механизма для отцепления подвижного контакта 4 от неподвижного контакта 10; при этом, выключающий рычаг 5 размещается на подвижном контакте 4 и используется для управления запирающим и отпирающим взаимодействием между приводной соединительной штангой 3 и подвижным контактом 4; и при автоматическом отключении, выключающий рычаг 5 отсоединяет приводную соединительную штангу 3 от подвижного контакта 4 для автоматического расцепления рабочего механизма, что осуществляется совершенно независимо от действия рукоятки 2.
В варианте осуществления, показанном на Фиг. 1-3, в корпусе 1 выключателя установлены три вала, которыми являются, соответственно, вал для крепления одного конца натяжной пружины 13, вал 6 поворота механизма и ограничительный вал 7, где подвижный контакт 4 шарнирно установлен на валу 6 поворота механизма корпуса 1, подвижный контакт 4 фиксируется на валу 6 поворота механизма и ограничительном валу 7 корпуса 1 натяжной пружиной 13, натяжная пружина 13 и ограничительный вал 7, соответственно, расположены с двух сторон по разные стороны от подвижного контакта 4, а ограничительный вал 7 определяет пределы перемещения подвижного контакта 4.
Как показано на Фиг. 4, подвижный контакт 4 снабжен дугообразным отверстием 41, приводным пазом 42, шарнирным отверстием 43, ограничительным пазом 44, пружинным крюком 45 и точкой касания 40 подвижного контакта, где: дугообразное отверстие взаимодействует с валом 6 поворота механизма корпуса 1; ограничительный паз 44 контактно взаимодействует с ограничительным валом 7 корпуса 1; приводной паз 42 на подвижном контакте 4 приводным образом взаимодействует с приводным концом 32 приводной соединительной штанги 3, а шарнирное отверстие 43 на подвижном контакте 4 взаимодействует с осью 52 на выключающем рычаге 5. Один конец натяжной пружины 13 соединен с корпусом 1, а другой конец натяжной пружины 13 соединен с пружинным крюком 45 на подвижном контакте 4 таким образом, что подвижный контакт 4 фиксируется на валу 6 поворота и ограничительном валу 7 корпуса 1 натяжной пружиной 13, а натяжная пружина 13 создает контактное давление, необходимое для обеспечения надежности электрического контакта для замыкания подвижного и неподвижного контактов. Приводная соединительная штанга 3 может заходить в вогнутый приводной паз 42 подвижного контакта 4 и толкать подвижный контакт 4, поворачивая его; подвижный контакт 4 может поворачиваться вокруг вала 6 поворота механизма для достижения положения касания между подвижным и неподвижным контактами, а, когда рабочий механизм снова запирается, происходит изменение в положении точки приложения усилия подвижного контакта 4, при котором подвижный контакт 4 отходит от вала 6 поворота механизма. В одном из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения, изображенных на Фиг. 4, подвижный контакт 4 снабжен дугообразным отверстием 41 и шарнирным отверстием 43, один его конец снабжен вогнутым приводным пазом 42, а другой его конец снабжен точкой касания 40 подвижного контакта, пружинный крюк 45 и ограничительный паз 44, соответственно, расположены в разных частях подвижного контакта 4, пружинный крюк 45 расположен между дугообразным отверстием 41 и приводным пазом 42, ограничительный паз 44 расположен между дугообразным отверстием 41 и подвижным контактом 4, шарнирное отверстие 43 расположено между ограничительным пазом 44 и дугообразным отверстием 41, дугообразное отверстие 41 расположено на стороне подвижного контакта 4, ближней к пружинному крюку 45, а шарнирное отверстие 43 расположено на стороне подвижного контакта 4, ближней к ограничительному пазу 44.
Таким образом, видно, что одно из преимуществ рабочего механизма миниатюрного выключателя по настоящему изобретению заключается в том, что одновременно предусматриваются три конструкционных решения, отличных от уровня техники: в первом из этих решений предложен трехзвенный шарнирный механизм, который состоит из приводной соединительной штанги 3, подвижного контакта 4 и выключающего рычага 5, и в котором отсутствует традиционный рычаг защелки; во втором решении предложена конструкция подвижного контакта 4, в которой отсутствуют традиционная поворотная пластина, поддерживаемая контактом, и натяжной механизм или передающий механизм, располагаемые между опорой контакта и подвижным контактом; а в третьем решении предложена пружинная конструкция, которая способна обеспечить одновременно упругое усилие накопленной энергии, контактное давление и усилие упругого растяжения - т.е., натяжная пружина 13, которая обеспечивает выполнение функций накопления энергии упругого усилия, упругого контакта и упругого растяжения, и отсутствует традиционная пружина растяжения. Суть настоящего изобретения не только изменяет все конструкционное решение рабочего механизма и принцип его работы, но и вносит изменения в отдельные конструкционные решения рабочего механизма - такие, как конструкция системы сил, запирающая конструкция, конструкция растяжения, конструкция обеспечения перехода «замыкание/размыкание» и другие решения в составе механизма. Очевидно, что конструкция отличается простотой и состоит из небольшого количества деталей, что может существенно сократить затраты на производство и повысить эффективность производства. В то же время, обеспечивается оптимизация параметров работы механизма.
Конструкция системы сил настоящего изобретения относится, главным образом, к конфигурации обеспечения равновесия системы сил конструкции привода упругого усилия и основного элемента. Конструкция привода упругого усилия может иметь различные частные способы реализации; при этом, предпочтительный способ реализации, принятый в настоящем изобретении, заключается в следующем: натяжная пружина 13 не только обеспечивает упругое усилие накопления энергии для размыкания подвижного контакта 4 и неподвижного контакта 10, но и обеспечивает контактное давление и усилие упругого растяжения для замыкания подвижного контакта 4 и неподвижного контакта 10. В традиционном четырехзвенном шарнирном механизме, конструкция привода упругого усилия предполагает использование пружины накопления энергии и пружины растяжения, где каждая из указанных пружин выполняет свою функцию: пружина накопления энергии обеспечивает упругое усилие накопления энергии для размыкания подвижного контакта и неподвижного контакта (т.е., накопление энергии упругого усилия), а пружина растяжения обеспечивает контактное давление (т.е., упругий контакт) и упругое усилие растяжения (т.е., упругое растяжение) для замыкания подвижного контакта и неподвижного контакта; при этом, если одна из пружин отсутствует, соответственно, одна из функций не выполняется. В описываемом изобретении принята натяжная пружина 13, которая реализует три функции привода упругого усилия - накопление энергии упругого усилия, упругий контакт и упругое растяжение. Конструкция обеспечения равновесия системы сил по настоящему изобретению может иметь различные частные способы реализации; при этом, предпочтительный способ реализации, принятый в настоящем изобретении, предусматривает следующие ситуации. При первой ситуации: в состоянии, когда подвижный контакт 4 и неподвижный контакт 10 замкнуты (как показано на Фиг. 3), сила, действующая на подвижный контакт 4, складывается из тянущего усилия пружинного крюка натяжной пружины 13, контактного давления неподвижного контакта 10, действующего на точку касания
40 подвижного контакта, и запирающих усилий приводного конца 32 приводной соединительной штанги 3 и запирающей поверхности 51 выключающего рычага 5, действующих совместно на приводной паз 42 подвижного контакта 4 (т.е., приводное взаимодействие между приводным концом 32 приводной соединительной штанги 3 и приводным пазом 42 на подвижном контакте 4 находится в состоянии переноса силы; между приводным концом 32 и приводным пазом 42 должно существовать взаимное приводное усилие), где результирующая сила контактного давления и запирающего усилия уравновешивается тянущим усилием натяжной пружины 13. При первой ситуации, изображенной на Фиг. 3: вал 6 поворота механизма корпуса 1 не оказывает сдерживающего усилия на дугообразное отверстие 41 на подвижном контакте 4, в связи с чем размещение и взаимодействие между валом 6 поворота механизма и дугообразным отверстием 41 осуществляются в разъединенном состоянии; а ограничительный вал 7 корпуса 1 не оказывает контактного усилия на ограничительный паз 44 на подвижном контакте 4, в связи с чем контакт между ограничительным пазом 44 и ограничительным валом 7 корпуса 1 происходит в разъединенном состоянии. При второй ситуации: в состоянии, когда подвижный контакт 4 и неподвижный контакт 10 разомкнуты (как показано на Фиг. 1), сила, действующая на подвижный контакт 4, складывается из тянущего усилия пружинного крюка 45 натяжной пружины 13, сдерживающего усилия вала 6 поворота механизма корпуса 1, действующего на дугообразное отверстие 41 на подвижном контакте 4, и контактного усилия ограничительного вала 7 корпуса 1, действующего на ограничительный паз 44 подвижного контакта 4, где результирующая сила контактного усилия и тянущего усилия натяжной пружины 13 уравновешивается сдерживающим усилием дугообразного отверстия 41. При второй ситуации, изображенной на Фиг. 1, приводное взаимодействие между приводным концом 32 приводной соединительной штанги 3 и приводным пазом на подвижном контакте 4 осуществляется в состоянии, когда переноса силы не происходит, и, хотя запирающая поверхность выключающего рычага 5 находится в состоянии запирания, между приводным концом 32 приводной соединительной штанги 3 и приводным пазом 42 на подвижном контакте 4 не требуется (и фактически не существует) взаимного приводного усилия. В состоянии, когда подвижный контакт 4 и неподвижный контакт 10 замкнуты, сила, действующая на подвижный контакт 4, складывается из тянущего усилия натяжной пружины 13, действующего на пружинный крюк 45, контактного давления неподвижного контакта 10, действующего на точку касания 40 подвижного контакта, и запирающих усилий приводного конца 32 приводной соединительной штанги 3 и запирающей поверхности 51 выключающего рычага 5, действующих совместно на приводной паз 42 подвижного контакта 4, где результирующая сила контактного давления и запирающего усилия уравновешивается тянущим усилием натяжной пружины 13; а в состоянии, когда подвижный контакт 4 и неподвижный контакт 10 разомкнуты, сила, действующая на подвижный контакт 4, складывается из тянущего усилия натяжной пружины 13, действующей на пружинный крюк 45, сдерживающего усилия вала 6 поворота механизма на корпусе 1, действующего на дугообразное отверстие 41, и контактного усилия ограничительного вала 7 на корпусе 1, действующего на ограничительный паз 44, где результирующая сила контактного усилия и тянущего усилия натяжной пружины 13 уравновешивается сдерживающим усилием дугообразного отверстия 41. Следует понимать, что конструкция обеспечения равновесия системы сил имеет решающее значение для обеспечения параметров управления и функционирования рабочего механизма миниатюрного выключателя, конфигурация системы сил по настоящему изобретению относительно проста и разумна, и становится возможным избежать необязательных потерь мощности и взаимных помех между силами, что позволяет обеспечить стабильность и надежность баланса сил, быстрое и чувствительное действие рабочего механизма.
Запирающая конструкция может иметь различные частные способы реализации; при этом, предпочтительный способ реализации, принятый в настоящем изобретении, предусматривает следующее: выключающий рычаг 5 снабжен запирающей поверхностью 51, осью 52 и расцепляющей частью 53, запирающая поверхность 51 и приводной конец 32 приводной соединительной штанги 3 запираются и отпираются, а ось 52 установлена и сцепляется с шарнирным отверстием 43 на подвижном контакте 4. Запирающее и отпирающее взаимодействие между приводной соединительной штангой 3 и подвижным контактом 4 заключается в следующем: один конец подвижного контакта 4 снабжен приводным пазом 42, который приводным образом взаимодействует с приводным концом 32 приводной соединительной штанги 3, выключающий рычаг 5 шарнирно установлен на подвижном контакте 4, снабжен расцепляющей частью 53 и запирающей поверхностью 51 для реализации запирающего и отпирающего взаимодействия между приводной соединительной штангой 3 и подвижным контактом 4. При этом, запирающее взаимодействие заключается в том, что запирающая поверхность 51 на выключающем рычаге 5 упирается в приводной конец 32 приводной соединительной штанги 3, приводной конец 32 приводной соединительной штанги 3 запирается в приводном пазу 42 на подвижном контакте 4, и приводной конец 32 приводной соединительной штанги 3 и запирающая поверхность 51 выключающего рычага 5 создают запирающие усилия, действуя совместно на приводной паз 42; а отпирающее взаимодействие заключается в том, что запирающая поверхность 51 на выключающем рычаге 5 отделяется от приводного конца 32 приводной соединительной штанги 3, и приводной конец 32 заходит в приводной паз 42. Очевидно, что преимущество конструкции заключается в том, что запирающее и отпирающее взаимодействие осуществляется между запирающей поверхностью 51 на выключающем рычаге 5 и приводным концом 32 приводной соединительной штанги (конструкции типа штанги); по сравнению с традиционной зубчатой передачей такое взаимодействие имеет очевидное преимущество, заключающееся в повышенной износостойкости, обеспечивает более мощное запирающее усилие и значительно лучшую надежность запирания. Как показано на Фиг. 1-3, относящихся к частному предпочтительному варианту осуществления выключающего рычага 5 по настоящему изобретению, выключающий рычаг 5 содержит соединенные между собой запирающее плечо и приводное плечо, концевой участок запирающего плеча снабжен запирающей поверхностью 51, приводное плечо снабжено расцепляющей частью 53, между запирающим плечом и приводным плечом выполнен V-образный паз, запирающее плечо снабжено осью 52, сопряженной с возможностью поворота с подвижным контактом 4, выключающий рычаг 5 установлен на шарнирном отверстии 43 подвижного контакта 43 через ось 52, а V-образный паз выключающего рычага 5 соответствующим образом расположен относительно ограничительного вала 7.
Указанная запирающая конструкция с конструкциями запирающего и отпирающего взаимодействия могут иметь различные частные способы реализации, а предпочтительный способ реализации, принятый в настоящем изобретении, предусматривает следующие две ситуации. При первой ситуации: выключающий рычаг 5 также снабжен возвратным устройством (не показано на чертеже) для поворота выключающего рычага 5 вокруг оси 52, возвратный поворот выключающего рычага 5 приводит запирающую поверхность 51 на выключающем рычаге 5 в состояние упора о приводной конец 32 приводной соединительной штанги 3, в результате чего приводной конец 32 запирается в приводном пазу 42 на подвижном контакте 4 таким образом, что приводная соединительная штанга 3 и подвижный контакт 4 оказываются в состоянии запирающего взаимодействия. В возвратном устройстве может использоваться возвратная пружина (не показана на чертеже), два конца которой соединяются, соответственно, с выключающим рычагом 5 и подвижным контактом 4. Может также использоваться упругое угловое устройство (не показано на чертеже), располагаемое на выключающем рычаге 5, где угловой конец такого упругого углового элемента создает силу трения и/или ограничивает сообщение с подвижным контактом 4 или корпусом 1. При второй ситуации: выключающее устройство миниатюрного выключателя поворачивает расцепляющую часть 53 на выключающем рычаге 5 вокруг оси 52, в результате чего запирающая поверхность 51 отделяется от приводного конца 32 приводной соединительной штанги 3 таким образом, что приводной конец 32 может зайти в приводной паз 42, т.е., запирающая поверхность 51 и приводной конец 32 приводной соединительной штанги 3 находятся в состоянии отпирающего взаимодействия. Как правило, выключающее устройство миниатюрного выключателя содержит расцепитель двух типов, один из которых представляет собой электромагнитный расцепитель, где в цепи создается состояние электромагнитного расцепления, ударник 12, соединенный посредством муфты с опорной пружиной 11 электромагнитного расцепителя ударяет по расцепляющей части 53 на выключающем рычаге 5, в результате чего выключающий рычаг 5 поворачивается вокруг оси 52. Другим типом расцепителя является тепловой расцепитель, где в цепи создается состояние выделения тепла, теплочувствительное устройство 9 (такое, как биметаллическая полоска) изгибается, и приводной вал 8 тянет расцепляющую часть 53 на выключающем рычаге таким образом, что выключающий рычаг 5 поворачивается вокруг оси 52. Необходимо особо отметить следующее: отпирающее взаимодействие происходит только тогда, когда выключающее устройство приводит в движение выключающий рычаг 5, или только в процессе выключения миниатюрного выключателя, а отпирающее взаимодействие не может произойти во время нормального замыкания или нормального размыкания. В нормально замкнутом состоянии (показанном на Фиг. 3) и в нормально разомкнутом состоянии (показанном на Фиг. 1), в процессе операции нормального замыкания (при переходе из состояния, показанного на Фиг. 1, в состояние, показанное на Фиг. 3) и в процессе операции нормального размыкания (при переходе из состояния, показанного на Фиг. 3, в состояние, показанное на Фиг. 1), так как выключающее устройство не приводит в движение выключающий рычаг 5, последний постоянно остается в запертом состоянии. В особенности, в связи с действием возвратного устройства, при условии, что выключающее устройство исключает приведение в движение выключающего рычага 5, последний может автоматически возвратиться в состояние запирающего взаимодействия, независимо от положения, что обеспечивает надежность нормального замыкания и нормального размыкания.
Конструкция растяжения может иметь различные частные способы реализации, а предпочтительный способ реализации, принятый в настоящем изобретении, показан на Фиг. 3: подвижный контакт 4 установлен с возможностью поворота на валу 6 поворота механизма через дугообразное отверстие 41 подвижного контакта 4; в состоянии, когда подвижный контакт 4 и неподвижный контакт 10 замкнуты, между дугообразным отверстием 41 подвижного контакта 4 и валом 6 поворота механизма корпуса 1 предусмотрен натяжной зазор h, который обеспечивается за счет использования продолговатого (а не круглого) отверстия 41. Натяжной зазор реализуется за счет установки и взаимодействия дугообразного отверстия 41 и вала 6 поворота механизма корпуса 1, где такие установка и взаимодействие позволяют дугообразному отверстию 41, предусмотренному на валу 6 поворота механизма, находиться в состоянии скользящего взаимодействия с валом 6 поворота механизма таким образом, что натяжной зазор h может образовываться в процессе приведения подвижного контакта 4 и неподвижного контакта 10 в состояние замыкания (т.е., при переходе из разомкнутого состояния, показанного на Фиг. 1, в замкнутое состояние, показанное на Фиг. 3), где растяжение подвижного контакта компенсируется натяжным зазором h. Принцип компенсации растяжения заключается, в частности, в следующем: в разомкнутом состоянии, показанном на Фиг. 1, рукоятку 2 поворачивают в направлении по часовой стрелке, подвижный контакт 5 поворачивается приводной соединительной штангой 3 против часовой стрелки вокруг вала 6 поворота механизма и касается неподвижного контакта 10, в результате чего достигается мгновенное состояние, показанное на Фиг. 2; в этом состоянии до него подвижный контакт 5 поворачивается с валом 6 поворота механизма, где последний выполняет роль точки опоры; при этом, натяжной зазор h между продолговатым отверстием 41 и валом 6 поворота механизма корпуса 1 равен 0. Когда рукоятка 2 продолжает поворачиваться, точка опоры поворота подвижного контакта 5 переносится с вала 6 поворота механизма на неподвижный контакт 10; в этот момент, подвижный контакт 4 поворачивается таким образом, что точка касания неподвижного контакта 10 оказывается в центре окружности, и подвижный контакт 4 отделяется от вала 6 поворота механизма корпуса 1 за счет натяжного зазора h до тех пор, пока операция нормального замыкания не будет завершена с достижением положения, показанного на Фиг. 3. Разумеется, из замкнутого состояния, показанного на Фиг. 3, может быть возвращено в разомкнутое состояние, изображенное на Фиг. 1, поворотом названной рукоятки в противоположном направлении; совершение операции нормального размыкания и изменение расположения участвующих в ней деталей происходят в порядке, обратном описанному выше.
Конструкция обеспечения перехода «замыкание/размыкание» может иметь различные частные способы реализации, а предпочтительный способ реализации, принятый в настоящем изобретении, заключается в следующем: в положении, при котором подвижный контакт 4 и неподвижный контакт 10 замкнуты, продолжение линии, соединяющей два конца 31 и 32 приводной соединительной штанги 3, стабилизировано ниже центра вращения «О» рукоятки 2 (как показано на Фиг. 3), за счет чего рабочий механизм стабилизирован в состоянии замыкания; в положении, при котором подвижный контакт 4 и неподвижный контакт 10 разомкнуты, продолжение этой линии стабилизировано выше центра вращения «О» рукоятки 2 (как показано на Фиг. 3), за счет чего рабочий механизм стабилизирован в состоянии размыкания; а в процессе выключения, продолжение названной линии переходит из положения ниже центра вращения «О» рукоятки 2 в положение выше центра вращения «О». Нетрудно представить, что в процессе выключения переход продолжения названной линии из положения ниже центра вращения в положение выше центра вращения вызывается отпирающим действием выключающего рычага 5, и что когда выключающее устройство поворачивает выключающий рычаг вокруг оси 52, расположенная на нем запирающая поверхность 51 отделяется от приводного конца 32 приводной соединительной штанги 3 и оказывается способной зайти в приводной паз 42. Такое захождение позволяет приводному концу 32 приводной соединительной штанги 3 двигаться вниз, и это движение приводит к повороту продолжения названной линии в направлении по часовой стрелке вокруг одного конца 31 приводной соединительной штанги 3, что в конечном итоге приводит к тому, что продолжение линии проходит точку перегиба (центр вращения «О» рукоятки 2) из положения ниже этой точки, и как только точка перегиба оказывается пройденной, упругое усилие натяжной пружины 13 поворачивает подвижный контакт 4 в направлении размыкания (против часовой стрелки) до тех пор, пока подвижный контакт 4 не окажется в устойчивом разомкнутом состоянии, показанном на Фиг. 1, что будет означать завершение операции выключения.
Вышесказанное представляет собой подробное описание настоящего изобретения со ссылкой на частные предпочтительные варианты осуществления; при этом, не предполагается, что конкретная реализация настоящего изобретения ограничена этими описаниями. Специалисты в области изобретения могут осуществить ряд простых сокращений или замен без отступления от идеи настоящего изобретения, и все они будут считаться подпадающими под объем защиты настоящего изобретения.
1. Рабочий механизм миниатюрного выключателя, содержащий рукоятку (2), шарнирно установленную на корпусе (1), приводную соединительную штангу (3), неподвижный контакт (10) и подвижный контакт (4), размещаемые в корпусе (1), а также натяжную пружину (13) и выключающий рычаг (5), причем один конец приводной соединительной штанги (3) шарнирно соединен с рукояткой (2), а другой конец приводной соединительной штанги (3) сопрягается с подвижным контактом (4), один конец натяжной пружины (13) закреплен на корпусе (1), а другой конец натяжной пружины (13) соединен с подвижным контактом (4); подвижный контакт (4) приводится в движение натяжной пружиной (13) совместно с приводной соединительной штангой (3) для создания контактного давления и усилия упругого растяжения, необходимых для обеспечения надежности электрического контакта для замыкания подвижного контакта (4) и неподвижного контакта (10), а натяжная пружина (13) создает упругое усилие накопленной энергии, необходимое для возврата механизма для отцепления подвижного контакта (4) от неподвижного контакта (10); при этом выключающий рычаг (5) размещается на подвижном контакте (4), и используется для управления запирающим и отпирающим взаимодействием между приводной соединительной штангой (3) и подвижным контактом (4); при автоматическом отключении выключающий рычаг (5) отсоединяет приводную соединительную штангу (3) от подвижного контакта (4) для автоматического расцепления рабочего механизма.
2. Рабочий механизм по п. 1, отличающийся тем, что в корпусе (1) предусмотрен вал (6) поворота механизма и ограничительный вал (7), при этом подвижный контакт (4) шарнирно установлен на валу (6) поворота механизма, подвижный контакт (4) фиксируется на валу (6) поворота механизма и ограничительном валу (7) натяжной пружиной (13).
3. Рабочий механизм по п. 2, отличающийся тем, что подвижный контакт (4) установлен с возможностью поворота на валу (6) поворота механизма через предусмотренное на нем дугообразное отверстие (41), установка и взаимодействие между дугообразным отверстием (41) подвижного контакта (4) и валом (6) поворота механизма предусматривают, что натяжной зазор h имеет такую величину, при которой подвижный контакт (4) и неподвижный контакт (10) замкнуты.
4. Рабочий механизм по п. 2, отличающийся тем, что подвижный контакт (4) снабжен дугообразным отверстием (41), приводным пазом (42), шарнирным отверстием (43), ограничительным пазом (44), пружинным крюком (45) и точкой касания (40) подвижного контакта, причем дугообразное отверстие взаимодействует с валом (6) поворота механизма корпуса (1); ограничительный паз (44) контактно взаимодействует с ограничительным валом (7) корпуса (1); приводной паз (42) на подвижном контакте (4) приводным образом взаимодействует с приводным концом (32) приводной соединительной штанги (3), а шарнирное отверстие (43) на подвижном контакте (4) взаимодействует с осью (52) на выключающем рычаге (5).
5. Рабочий механизм по п. 4, отличающийся тем, что подвижный контакт (4) снабжен дугообразным отверстием (41) и шарнирным отверстием (43), один его конец снабжен вогнутым приводным пазом (42), а другой его конец снабжен точкой касания (40) подвижного контакта, пружинный крюк (45) расположен между дугообразным отверстием (41) и приводным пазом (42), ограничительный паз (44) расположен между дугообразным отверстием (41) и подвижным контактом (4), шарнирное отверстие (43) расположено между ограничительным пазом (44) и дугообразным отверстием (41), дугообразное отверстие (41) расположено в части подвижного контакта 4, ближней к пружинному крюку (45), а шарнирное отверстие (43) расположено в части подвижного контакта (4), ближней к ограничительному пазу (44).
6. Рабочий механизм по п. 1, отличающийся тем, что один конец подвижного контакта (4) снабжен приводным пазом (42), который приводным образом взаимодействует с приводным концом (32) приводной соединительной штанги (3), выключающий рычаг (5) шарнирно установлен на подвижном контакте (4), снабжен расцепляющей частью (53) и запирающей поверхностью (51) для реализации запирающего и отпирающего взаимодействия между приводной соединительной штангой (3) и подвижным контактом (4).
7. Рабочий механизм по п. 6, отличающийся тем, что запирающее взаимодействие заключается в том, что запирающая поверхность (51) на выключающем рычаге (5) упирается в приводной конец (32) приводной соединительной штанги (3), приводной конец (32) запирается в приводном пазу (42) на подвижном контакте (4), и приводной конец (32) приводной соединительной штанги (3) и запирающая поверхность (51) выключающего рычага (5) создают запирающее усилие, действуя совместно на приводной паз (42); а отпирающее взаимодействие заключается в том, что запирающая поверхность (51) на выключающем рычаге (5) отделяется от приводного конца (32) приводной соединительной штанги (3), и приводной конец (32) заходит в приводной паз (42) на подвижном контакте (4).
8. Рабочий механизм по п. 1, отличающийся тем, что выключающий рычаг (5) дополнительно снабжен возвратным устройством для поворота выключающего рычага (5) вокруг оси (52), что приводит запирающую поверхность (51) на выключающем рычаге (5) в состояние упора о приводной конец (32) приводной соединительной штанги (3), в результате чего приводной конец (32) запирается в приводном пазу (42) на подвижном контакте (4) таким образом, что приводная соединительная штанга (3) и подвижный контакт (4) взаимно запираются.
9. Рабочий механизм по п. 1, отличающийся тем, что расцепляющая часть (53) на выключающем рычаге (5) поворачивается расцепляющим устройством миниатюрного выключателя вокруг оси (52) и приводит запирающую поверхность (51) выключающего рычага (5) в состояние отделения от приводного конца (32) приводной соединительной штанги (3), что позволяет приводному концу (32) войти в приводной паз (42) на подвижном контакте (4) таким образом, что приводная соединительная штанга (3) и подвижный контакт (4) отпираются.
10. Рабочий механизм по п. 1, отличающийся тем, что продолжение линии, соединяющей два конца (31) и (32) приводной соединительной штанги (3), стабилизировано ниже центра вращения «О» рукоятки (2) в положении, при котором подвижный контакт (4) и неподвижный контакт (10) замкнуты; продолжение линии, соединяющей два конца (31) и (32) приводной соединительной штанги (3), стабилизировано выше центра вращения «О» рукоятки (2) в положении, при котором подвижный контакт (4) и неподвижный контакт (10) разомкнуты; и в процессе выключения продолжение линии, соединяющей два конца (31) и (32) приводной соединительной штанги (3) переходит из положения ниже центра вращения «О» рукоятки (2) в положение выше центра вращения «О».
11. Рабочий механизм по п. 3, отличающийся тем, что в состоянии, когда подвижный контакт (4) и неподвижный контакт (10) замкнуты, сила, действующая на подвижный контакт (4), складывается из тянущего усилия натяжной пружины (13), контактного давления неподвижного контакта (10), действующего на точку касания (40) подвижного контакта, и запирающих усилий приводного конца (32) приводной соединительной штанги (3) и запирающей поверхности (51) выключающего рычага (5), действующих совместно на приводной паз (42) подвижного контакта (4), где результирующая сила контактного давления и запирающего усилия уравновешивается тянущим усилием натяжной пружины (13); а в состоянии, когда подвижный контакт (4) и неподвижный контакт (10) разомкнуты, сила, действующая на подвижный контакт (4), складывается из тянущего усилия натяжной пружины (13), сдерживающего усилия вала (6) поворота механизма на корпусе (1), действующего на дугообразное отверстие (41), и контактного усилия ограничительного вала (7) корпуса (1), действующего на ограничительный паз (44) подвижного контакта (4), где результирующая сила контактного усилия и тянущего усилия натяжной пружины (13) уравновешивается сдерживающим усилием вала (6) поворота механизма, действующим на дугообразное отверстие (41).
