(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力開閉装置、特に中電圧または高電圧用の電源スイッチ及び回路遮断器のためのばね駆動機構であって、
軸の周りに自由に回転する係合シャフトに偏心結合された係合ばねを備えており、該ばねは、係合シャフトを、開閉装置が回路に投入される所定の回転方向に回転させ、更に、係合シャフトに取り付けられた大歯車と該大歯車とかみ合う小歯車とを回転させるように構成されており、該小歯車は、該小歯車により、係合ばねに開閉装置を回路に投入するための力を加えるべく、前記所定の方向に前記大歯車と前記係合シャフトとを駆動するように駆動部材に結合しており、前記係合シャフトは前記係合ばねが弛緩する位置から該ばねに力が加えられる死点位置の先まで通過するように構成されており、
該駆動機構は更に、
死点位置の先にある支持位置において、前記大歯車を前記所定の回転方向に押し、且つ開閉装置を回路に投入するために前記係合シャフトを解放するように構成された爪機構と、
前記大歯車の周囲に形成され、該大歯車の歯の不連続性により発生する第一ギャップであって、前記係合シャフトが前記爪機構を押している時に、前記小歯車に接近する歯の領域に形成される第一ギャップと、
前記爪機構により係合シャフトが解放された後に、前記大歯車と小歯車とが互いにロックすることを防止する手段とを備えており、
該防止する手段は、
前記小歯車において、歯のフランクが径方向外側で共通のエッジと交わり、進み側フランクがインボリュート形状を呈し、反対側のフランクにおいてはフランク面がエッジから延び且つ歯の中央を通る半径方向の直線に関して傾斜する、歯の形状と、
前記大歯車において、歯が前記ギャップを前記所定の方向にたどり、歯のフランクが径方向外側で共通のエッジと交わり、該歯の進み側のフランクとは反対側のフランクがエッジに隣接する頂部領域に傾斜面を有する、歯の形状とからなり、
前記大歯車の周囲に形成される第一ギャップに、圧縮ばねの付勢に抗して歯の軸に沿って伸縮可能な第一の伸縮自在歯が前記所定の回転方向に続いており、
前記第一の伸縮自在歯に、前記大歯車の周囲に形成され、その歯の追加の不連続性により発生する第二ギャップが前記所定の回転方向に続いており、前記第二ギャップが少なくとも二つのギヤピッチステップにわたって伸びており、
前記第二ギャップの直後の歯が、圧縮ばねの付勢に抗して歯の軸に沿って伸縮可能な第二の伸縮自在歯であり、
前記第二ギャップが整数個のギヤピッチステップよりも短い長さにわたって延び、前記第二の伸縮自在歯が、径方向外側で共通のエッジと交わるフランクを有し、進み側のフランクとは反対側のフランクが該歯のエッジに隣接する頂部領域に傾斜面を含むことを特徴とするばね駆動機構。
【請求項２】
前記第二ギャップが、整数個のギヤピッチステップよりギヤピッチステップの約六分の一だけ短い長さにわたって延びる、請求項１に記載の機構。
【請求項３】
前記第二ギャップが２と５／６個のギヤピッチステップにほぼ等しい長さにわたって延びる、請求項２に記載の機構。
【請求項４】
前記所定の回転方向に見て前記第二の伸縮自在歯の後に、少なくとも二つのギヤピッチステップにわたって延びる第三ギャップが続く、請求項２に記載の機構。
【請求項５】
前記第三ギャップの後に、径方向外側で共通のエッジと交わるフランクを有し、進み側のフランクとは反対側のフランクが該エッジに隣接する頂部領域に傾斜面を含む歯が続く、請求項４に記載の機構。
【請求項６】
所定の回転方向に見て前記第一ギャップの後に、ばねの付勢に抗して歯の軸に沿って伸縮可能なｎ個の伸縮自在歯が続き、前記所定の回転方向に見て伸縮自在歯のそれぞれの後に、少なくとも二つのギヤピッチステップにわたって延びるギャップが続く、請求項１に記載の機構。
【請求項７】
前記伸縮自在歯および所定の回転方向に見て最後の伸縮自在歯の後に続く第一の伸縮不可能な歯のそれぞれが、径方向外側で共通のエッジと交わるフランクを有し、進み側のフランクとは反対側のフランクが該エッジに隣接する頂部領域に傾斜面を含む、請求項６に記載の機構。
【請求項８】
前記伸縮自在歯のそれぞれが、隣接の伸縮自在歯から整数個のギヤピッチステップよりも短い長さにわたって延びるギャップだけ隔てられている、請求項７に記載の機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力開閉装置、特に中電圧または高電圧用の電源スイッチ及び回路遮断器のためのばね駆動機構であって、
軸の周りに自由に回転する係合シャフトに偏心結合された係合ばねを備えており、該ばねは、係合シャフトを、開閉装置が回路に投入される所定の回転方向に回転させ、更に、係合シャフトに取り付けられた大歯車と該大歯車とかみ合う小歯車とを回転させるように構成されており、該小歯車は、該小歯車により、係合ばねに開閉装置を回路に投入するための力を加えるべく、前記所定の方向に前記大歯車と前記係合シャフトとを駆動するように駆動部材に結合しており、前記係合シャフトは前記係合ばねが弛緩する位置から該ばねに力が加えられる死点位置の先まで通過するように構成されており、
該駆動機構は更に、
死点位置の先にある支持点において、前記大歯車を前記所定の回転方向に押し、且つ開閉装置を回路に投入するために前記係合シャフトを解放するように構成された爪機構と、
前記大歯車の周囲に形成され、該大歯車の歯の不連続性により発生するギャップであって、前記係合シャフトが前記爪機構を押している時に、前記小歯車に接近する歯の領域に形成される第一ギャップと、
前記爪機構により係合シャフトが解放された後に、前記大歯車と小歯車とが互いにロックすることを防止する手段とを備えており、
該防止する手段は、
前記小歯車において、歯のフランクが径方向外側で共通のエッジと交わり、進み側フランクがインボリュート形状を呈し、反対側のフランクにおいてはフランク面がエッジから延び且つ歯の中央を通る半径方向の直線に関して傾斜する、歯の形状と、
前記大歯車において、歯が前記ギャップを前記所定の方向にたどり、該歯のフランクがエッジに隣接する頂部領域に傾斜面を有する、歯の形状とからなる、機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ヨーロッパ特許出願公開第０６５１４０９Ａ１号にタイプの機構が記載されている。この実施形態では、小歯車の全ての歯、および所定方向に見て大歯車の歯の不連続性によって生じるギャップの後に続く第一歯は、各歯についてそれらのフランクが単一のエッジに集まるように構成される。その目的は、歯車のロックを防止することである。残念ながら、大歯車のギャップの後に続く第一歯の進み側のフランクでの小歯車のエッジの摩擦が、多かれ少なかれ、電力損失を引き起こすことが分かっている。小歯車の位置に依存するこのような損失は、開閉装置を係合するのに必要な時間の変動、および大歯車のギャップの後に続く第一歯の無視できない摩耗を引き起こす。ネットワークに供給される電圧と同期して連動させることによってネットワークのサージを低減させるように設計されたスイッチを制御するためにこの機構を使用する場合には、このようなランダムに出現する変動を許容することはできない。
【０００３】
ヨーロッパ特許第０２９４５６１Ａ２号に、ギャップの直後に位置する大歯車の第一歯を圧縮ばねの付勢に抗して径方向に伸縮可能な、断路器に結合される同じタイプの駆動機構が開示されている。この歯は、係合プロセスの開始時に小歯車の歯の先端に当接する場合には、径方向に後退し、それに接続するばねを圧縮する。結果として、この歯は対応する小歯車の歯のエッジでロックすることなく滑動することができる。このエッジを通過した後で、この歯は小歯車の歯の後に続く空間に入る。しかし、ばねがそれを収納するハウジング内に徐々に後退するにもかかわらず、伸縮自在歯が摩擦によって引き続き大歯車に追従する危険性は高い。このような状況では、大歯車に形成されたギャップの後に続く伸縮不可能な第二歯が小歯車の歯のエッジに当接し、ギヤ機構全体をロックさせる可能性がある。小歯車はフリーホイール結合によってその駆動装置から切り離されており、したがって非常に容易に回転することができるので、この可能性は高い。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、既に使用されている上記タイプの機構に適当な変更を加えることによって改良し得る、有効かつ容易に実施できる解決策を提供することにより、上記の欠点を解消し、このような知られている機構が誤動作するいかなる危険性も回避するためのものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、前提部分に記載の機構において、前記大歯車の周囲に形成される第一ギャップに、圧縮ばねの付勢に抗して歯の軸に沿って伸縮可能な第一の伸縮自在歯が所定の回転方向に続いており、
第一の伸縮自在歯に、大歯車の周囲に形成され、その歯の追加の不連続性により発生する第二のギャップが前記所定の回転方向に続いており、前記第二のギャップが少なくとも二つのギアピッチステップにわたって伸びており、
前記第二のギャップの直後の歯が、圧縮ばねの付勢に抗して歯の軸に沿って伸縮可能な第二の伸縮自在歯であることにより達成される。
【０００６】
好ましい実施形態では、前記第二ギャップは、整数個のギヤピッチステップよりわずかに短い長さにわたって延び、前記第二の伸縮自在歯は、径方向外側で共通のエッジと交わり、該エッジに隣接する頂部領域に傾斜面を含むフランクを有する。
【０００７】
有利には、前記第二ギャップが、整数個のギヤピッチステップよりギヤピッチステップの約六分の一だけ短い長さにわたって、好ましくは約２（５／６）個のギヤピッチステップにほぼ等しい長さにわたって延びる。
【０００８】
特に有利には、前記第二の伸縮自在歯の後に、少なくとも二つのギヤピッチステップにわたって延びる第三ギャップが前記所定の回転方向に続く。
【０００９】
好ましくは、前記第三ギャップの後に、径方向外側で共通のエッジと交わり、該エッジに隣接する頂部領域に傾斜面を含むフランクを有する歯が続く。
【００１０】
さらに一般的には、前記第一ギャップの後に、ばねの付勢に抗して歯の軸に沿って伸縮可能なｎ個の伸縮自在歯が所定の回転方向に続き、伸縮自在歯のそれぞれの後に、少なくとも二つのギヤピッチステップにわたって延びるギャップが前記所定の回転方向に続く。
【００１１】
全ての実施形態で、伸縮自在歯および所定の回転方向に最後の伸縮自在歯の後に続く第一の伸縮不可能な歯のそれぞれは、径方向外側で共通のエッジと交わり、該エッジに隣接する頂部領域に傾斜面を含むフランクを有する。
【００１２】
有利には、伸縮自在歯のそれぞれは、整数個のギヤピッチステップよりわずかに短い長さにわたって延びるギャップだけ、隣接の伸縮自在歯から隔てられている。
【００１３】
非限定的な例として与えられる添付の図面に関連して記載した下記の好ましい実施形態の説明を読めば、本発明はよりよく理解されるであろう。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１を参照すると、開閉装置を係合するためのばね駆動機構１０は、その軸１２の周りを自由に回転可能であって、大歯車１３を支持し、さらにその機能を以下に説明するカム１４を支持する係合シャフト１１を含む。引張りばねから構成される係合ばね１５は、図示の例では偏向プーリ１８を介して、チェーン１７またはその他任意の適切な手段によって取付け点１６で大歯車１３に結合される。大歯車１３は、駆動モータ２３の出口シャフト２２に固定された駆動ピニオン２１に歯車列２０を介して結合された小歯車１９と噛み合う。
【００１５】
この機構の構成要素の組み合せはそれ自体知られており、先に述べたヨーロッパ特許出願公開第０６５２４０９号に詳細に記載されており、開閉装置を回路（図示せず）に投入するために係合ばね１５が係合シャフト１１を所定の回転方向Ａ（図１の矢印Ａ参照）に駆動可能にすること、および開閉装置が常に回路に投入可能な状態に置かれるように蓄積されたエネルギーを解放する準備ができているようにするために駆動モータ２３が係合ばね１５に力を加えることを可能にすることが意図されている。開閉装置が係合されているときには、係合ばね１５はチェーン１７に引張り力を及ぼし、矢印Ａで示す所定方向に大歯車１３を回転させ、取付け点１６は、死点１６ａよりわずかに下流側（大歯車の所定の回転方向Ａに見て）に位置する準備位置から、死点１６ａの反対にある弛緩点１６ｂに対応する最終位置に移る。その後、駆動モータ２３が係合シャフト１１の駆動を引き継ぎ、該シャフトが所定の回転方向Ａに回転するようにする。これは、係合ばねの取付け点が再度死点１６ａをわずかに通過し、ばねがセットされるまで続く。大歯車は、電磁石２６によって作動される爪２５を有する爪機構２４、および爪２５と協働してこの歯車を所望の準備位置に保持する、大歯車１３の一つの面に取り付けられた受面２７によってこの位置で停止する。
【００１６】
機構１０は、開閉装置のハンドル（図示せず）を作動するアクチュエータレバー３１と、前記シャフトを分離ばね３３に結合する結合レバー３２と、カム１４と協働するカム従動子ホイール３４ａを支持するカム従動子レバー３４と、電磁石３７によって作動される爪３６と協働する固定レバー３５と、例えば油圧式ショックアブソーバなどから構成されるブレーキ３８に結合されるブレーキレバーとを特に支持するメインシャフト３０も有する。分離ばね３３は、好ましくは係合ばね１５と同一または同様のものであり、偏向プーリ４０によって案内されるチェーン３９によって結合レバー３２に接続される。カム従動子ホイール３４ａは、係合シャフト１１に取り付けられたカム１４に押しつけられる。このカムはレバー３４の運動を、アクチュエータレバー３１の位置ＩおよびＯにそれぞれ対応する二つの位置４１ａと４１ｂの間で制御する。爪３６は、アクチュエータレバー３１が位置Ｉにある状態に対応する位置で固定レバー３５を固定する。
【００１７】
図２は、大歯車１３の一部分および小歯車１９を拡大して示す図である。小歯車１９の歯５０が、それぞれ先端をとがらせるように切削された特殊な形状を有する。これらの歯のフランクは径方向外側で共通のエッジと交わり、進み側のフランクはインボリュート形状を呈し、反対側のフランクはエッジから延び、歯の中央を通る径方向の直線に対して傾斜している面を有する。
【００１８】
所定の回転方向Ａに見て、大歯車１３の歯５１は不連続性を有し、該不連続性は歯のない領域を形成する第一ギャップ５２ａを与える。第一の伸縮可能な歯５３ａはこのギャップに配置される。これは、大歯車の厚みに形成されたほぼ円筒形のソケット５５ａに受容される部分的に中空の歯元５４ａに一体化される。圧縮ばね５６ａは中空歯元５４ａの空洞と大歯車のソケット５５ａの間に規定された閉じられた空間内に取り付けられ、このばねは歯５３ａを径方向外側に付勢する。歯が抜けるのを防止し、その外向きの移動を制限するために、ソケット５５ａを部分的に閉じるように第一ギャップ５２ａの底部に停止板５７ａを固定する。この停止板は少なくとも一つ、好ましくは二つの固定ねじ５８ａによって固定される。このように組み立てられているので、圧縮ばね５６ａが及ぼす応力に抗して、歯５３ａを部分的にソケット５５ａ中に後退させることができる。
【００１９】
第一の伸縮自在歯５３ａに続いて、大歯車１３は、歯５１の追加の不連続性によって形成される第二ギャップ５２ｂを有する。この第二ギャップは少なくとも二つのギヤピッチステップにわたって延びる。好ましい実施形態では、このギャップは整数個のギヤピッチステップよりわずかに短い長さにわたって延び、有利には整数から六分の一を引いた分のギヤピッチステップ、例えば２（５／６）個のギヤピッチステップにわたって延びる。
【００２０】
前記第二ギャップ５２ｂの直後の大歯車の歯５３ｂも、圧縮ばね５６ｂの付勢に抗して後退可能である。整数個のギヤピッチステップに等しい長さにわたって延びる第三ギャップ５２ｃの後の、第二の伸縮自在歯５３ｂの後に続く歯６０は、伸縮自在歯と同様に、径方向外側で共通のエッジと交わるフランクを含む。進み側のフランクの反対側のフランクは、歯のエッジに隣接するその頂部部分に傾斜面を有する。一般に、二つの伸縮自在歯５３ａおよび５３ｂは大歯車のその他の歯５１より高く突出することができ、それにより該他の歯の先端が小歯車１９の歯の先端と接触する可能性を低下させるという利点を提供する。
【００２１】
図３Ａから図３Ｈは、小歯車１９の歯５０と大歯車１３の歯との間に衝突がない場合に何が起こるかを示す図である。最初の瞬間を図３Ａおよび図３Ｂに示すが、図３Ｂは小歯車１９の歯と大歯車１３の第一の伸縮自在歯５３ａとの間に接触が生じた瞬間を示す図である。図３Ｃおよび図３Ｄは、大歯車１３の欠落した歯５１（破線で表す）に対する小歯車の歯の位置を示す図である。図３Ｅは、適切な方法で切削されていない、小歯車１９の歯６１の最初の形状を破線で示す図である。この図から、最初の形状が維持された場合には、大歯車の第二の伸縮自在歯５３ｂとの衝突が自動的に発生することが分かる。図３Ｆ、図３Ｇ、および図３Ｈは、小歯車１９の歯５０と、大歯車１３の歯５３ａ、５３ｂ、および６０との相対位置を示す図である。
【００２２】
図４Ａから図４Ｈは、小歯車１９の歯５０の先端が大歯車１３の伸縮自在歯５３ａの先端と接触する場合に何が起こるかを示す図である。この二つの歯５０と５３ａの間の接触の最初の瞬間を図４Ｂに示す。先端どうしが接触することにより、歯５３ａは後退する。この運動が続くと、小歯車の歯および大歯車の歯は図４Ｃおよび図４Ｄに示す相対位置をとる。図４Ｅは、小歯車１９の歯５０の一つと第二の伸縮自在歯５３ｂとの間の接触を示す図である。この歯は図４Ｆに示すように後退し、次いで二つの歯車は、ギャップ５２ａ、５２ｂ、および５２ｃが、伸縮自在歯５３ａ、５３ｂの間及び第二の伸縮可能な歯の後方に形成されるので、通常は図４Ｇおよび４Ｈに示すように噛み合う。
【００２３】
本発明は、単なる構造的な例として示した実施形態に制限されるものではない。特に、伸縮可能な歯の数は二つに限定されず、スラストばねによる付勢に抗して歯の軸に沿って後退可能であり、それぞれに上記に述べたギャップが続く三個またはｎ個の歯に拡張することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の機構の好ましい実施形態を示す概略的な全体図である。
【図２】大歯車の伸縮可能な歯をさらに詳細に示す詳細図である。
【図３Ａ】小歯車の歯および大歯車の歯が衝突しないときの、伸縮可能な歯が小歯車の歯と噛み合う領域における大歯車および小歯車の挙動を示す図である。
【図３Ｂ】小歯車の歯および大歯車の歯が衝突しないときの、伸縮可能な歯が小歯車の歯と噛み合う領域における大歯車および小歯車の挙動を示す図である。
【図３Ｃ】小歯車の歯および大歯車の歯が衝突しないときの、伸縮可能な歯が小歯車の歯と噛み合う領域における大歯車および小歯車の挙動を示す図である。
【図３Ｄ】小歯車の歯および大歯車の歯が衝突しないときの、伸縮可能な歯が小歯車の歯と噛み合う領域における大歯車および小歯車の挙動を示す図である。
【図３Ｅ】小歯車の歯および大歯車の歯が衝突しないときの、伸縮可能な歯が小歯車の歯と噛み合う領域における大歯車および小歯車の挙動を示す図である。
【図３Ｆ】小歯車の歯および大歯車の歯が衝突しないときの、伸縮可能な歯が小歯車の歯と噛み合う領域における大歯車および小歯車の挙動を示す図である。
【図３Ｇ】小歯車の歯および大歯車の歯が衝突しないときの、伸縮可能な歯が小歯車の歯と噛み合う領域における大歯車および小歯車の挙動を示す図である。
【図３Ｈ】小歯車の歯および大歯車の歯が衝突しないときの、伸縮可能な歯が小歯車の歯と噛み合う領域における大歯車および小歯車の挙動を示す図である。
【図４Ａ】小歯車の歯および大歯車の歯が衝突するときの、伸縮可能な歯が小歯車の歯と噛み合う領域における大歯車および小歯車の挙動を示す図である。
【図４Ｂ】小歯車の歯および大歯車の歯が衝突するときの、伸縮可能な歯が小歯車の歯と噛み合う領域における大歯車および小歯車の挙動を示す図である。
【図４Ｃ】小歯車の歯および大歯車の歯が衝突するときの、伸縮可能な歯が小歯車の歯と噛み合う領域における大歯車および小歯車の挙動を示す図である。
【図４Ｄ】小歯車の歯および大歯車の歯が衝突するときの、伸縮可能な歯が小歯車の歯と噛み合う領域における大歯車および小歯車の挙動を示す図である。
【図４Ｅ】小歯車の歯および大歯車の歯が衝突するときの、伸縮可能な歯が小歯車の歯と噛み合う領域における大歯車および小歯車の挙動を示す図である。
【図４Ｆ】小歯車の歯および大歯車の歯が衝突するときの、伸縮可能な歯が小歯車の歯と噛み合う領域における大歯車および小歯車の挙動を示す図である。
【図４Ｇ】小歯車の歯および大歯車の歯が衝突するときの、伸縮可能な歯が小歯車の歯と噛み合う領域における大歯車および小歯車の挙動を示す図である。
【図４Ｈ】小歯車の歯および大歯車の歯が衝突するときの、伸縮可能な歯が小歯車の歯と噛み合う領域における大歯車および小歯車の挙動を示す図である。
【符号の説明】
１０  ばね駆動機構
１１  係合シャフト
１３  大歯車
１４  カム
１５  係合ばね
１９  小歯車
２３  駆動モータ
２４  爪機構
３０  メインシャフト
３１  アクチュエータレバー
３２  結合レバー
３３  分離ばね
３４  カム従動子レバー
３５  固定レバー
３８  ブレーキ
【図１】
0004143191.tif 000002
【図２】
0004143191.tif 000003
【図３Ａ】
0004143191.tif 000004
【図３Ｂ】
0004143191.tif 000005
【図３Ｃ】
0004143191.tif 000006
【図３Ｄ】
0004143191.tif 000007
【図３Ｅ】
0004143191.tif 000008
【図３Ｆ】
0004143191.tif 000009
【図３Ｇ】
0004143191.tif 000010
【図３Ｈ】
0004143191.tif 000011
【図４Ａ】
0004143191.tif 000012
【図４Ｂ】
0004143191.tif 000013
【図４Ｃ】
0004143191.tif 000014
【図４Ｄ】
0004143191.tif 000015
【図４Ｅ】
0004143191.tif 000016
【図４Ｆ】
0004143191.tif 000017
【図４Ｇ】
0004143191.tif 000018
【図４Ｈ】
0004143191.tif 000019