ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО, ТАКОЕ КАК ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ
ELECTRICAL APPARATUS SUCH AS A SWITCH

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к технической области электрических устройств, таких как выключатели, содержащие элемент управления механизмом выключения, и, в частности, выключатели, управляющий элемент которых выполнен с возможностью срабатывания при ручном воздействии.
Уровень техники
Использование выключателей в любых электрических системах хорошо известно. Проблемой такого типа электрического устройства является шум, возникающий во время работы, что сказывается на общем комфорте.
Действительно, в основном шум появляется, когда подвижный контакт ударяет по неподвижному контакту, что на практике происходит достаточно резко. В результате шум является более или менее сильным и быстро распространяется в остальной части устройства.
Известен, например, французский патент FR 2924266, предлагающий решение этой акустической проблемы. В частности, в этом документе описано электрическое устройство, содержащее:
- первый соединительный зажим;
- неподвижный контакт, электрически соединенный с указанным первым соединительным зажимом;
- второй соединительный зажим;
- подвижный контакт;
- проводящую щетку, на которой выполнен указанный подвижный контакт и которая электрически соединена с указанным вторым соединительным зажимом;
- упругий элемент для воздействия на указанную щетку в направлении одного или другого из двух устойчивых состояний, соответственно состояния проводимости, в котором указанный подвижный контакт прижат к указанному неподвижному контакту, и состояния изоляции, в котором указанный подвижный контакт находится на расстоянии от указанного неподвижного контакта; и
- управляющий элемент, механически и жестко связанный с указанной проводящей щеткой;
при этом указанное устройство дополнительно содержит:
- неподвижную стенку;
- подвижную стенку, механически и жестко связанную с управляющим элементом, при этом указанная неподвижная стенка и указанная подвижная стенка выполнены с возможностью приведения в относительное движение, когда указанная щетка перемещается из одного в другое из указанных положения проводимости и положения изоляции; и
- вязкое текучее вещество, находящееся между указанной подвижной стенкой и указанной неподвижной стенкой в каждом из указанных положения проводимости и положения изоляции, а также в промежуточном положении между ними.
Иначе говоря, в этом механизме подвижные стенки, поперечно закрепленные на выступах, проходящих в боковом направлении относительно управляющего элемента, выполнены таким образом, что погружаются, каждая, в бак, содержащий вязкое текучее вещество, замедляя, таким образом, подвижность указанного управляющего элемента.
Поскольку указанный управляющий элемент жестко связан со щеткой, на которой выполнен подвижный контакт, скорость указанного подвижного контакта замедляется, и усилие упора в неподвижный контакт уменьшается, что соответственно приводит к ослаблению производимого шума.
Однако недостатком этих устройств является, в частности, ощущение мягкости для пользователя во время воздействия на управляющий элемент.
Кроме того, выключатели этого типа требуют разной конструкции от одной страны к другой для соблюдения разных привычек использования или стандартов разных стран. Это приводит к дополнительным расходам по разработке и производству.
Раскрытие изобретения
Описанное ниже изобретение призвано устранить все или часть недостатков известных решений и, в частности, позволяет просто и надежно реализовать электрическое устройство, такое как выключатель, и одновременно обеспечивает ослабление шума и улучшенное ощущение при прикосновении для пользователя.
В связи с этим, первым объектом изобретения является электрическое устройство, содержащее:
- цоколь;
- по меньшей мере один первый соединительный зажим;
- по меньшей мере один контакт, неподвижный относительно цоколя и электрически соединенный с указанным первым соединительным зажимом;
- по меньшей мере один второй соединительный зажим;
- по меньшей мере один контакт, подвижный относительно цоколя;
- проводящую щетку, на которой выполнен указанный подвижный контакт и которая электрически соединена с указанным вторым соединительным зажимом;
- упругий элемент для воздействия на указанную щетку в направлении одного или другого из двух устойчивых состояний, соответственно состояния проводимости, в котором указанный подвижный контакт прижат к указанному неподвижному контакту, и состояния изоляции, в котором указанный подвижный контакт находится на расстоянии от указанного неподвижного контакта; и
- управляющий элемент, подвижный относительно цоколя и выполненный с возможностью приведения в движение щетки;
при этом согласно изобретению в электрическом устройстве:
- щетка содержит приводную лапку, выполненную с возможностью приведения в движение сердечника, при этом указанный сердечник взаимодействует с приемной частью цоколя, образуя вместе с ней механическое соединение со степенью свободы в поступательном движении и/или во вращении; и
- между сердечником и приемной частью цоколя предусмотрена вязкая текучая среда; при этом напряжения сдвига вязкой текучей среды замедляют движение сердечника относительно цоколя.
При использовании такого электрического устройства ручное нажатие на управляющий элемент приводит в движение щетку, которая перемещает сердечник при помощи своей приводной лапки, при этом сердечник замедляет свое движение относительно приемной части цоколя за счет присутствия вязкой текучей среды в результате действия напряжений сдвига.
Передача движения от управляющего элемента на сердечник через щетку становится возможной за счет того, что эти детали не связаны жестко друг с другом, и движение одной из них приводит к относительному движению другой.
Такая конструкция позволяет эффективно замедлять щетку с подвижным контактом, поэтому, когда указанный подвижный контакт приходит в положение упора в неподвижный контакт, производимый шум ослабляется.
В известных решениях управляющий элемент образует вместе с подвижными стенками жесткий узел, ограничивая трения и соударения между деталями.
Как неожиданно выяснилось в нашем случае, передача движения между не связанными жестко управляющим элементом, щеткой и сердечником нисколько не увеличивает производимый деталями шум, который, наоборот, уменьшается за счет действия вязкой текучей среды.
Кроме того, благодаря такой конструкции, можно использовать устройство, которое отвечает различным привычкам использования в конкретных странах. Действительно, в некоторых странах норма предполагает шум во время упора подвижного контакта в неподвижный контакт. В этом случае во время изготовления электрического устройства можно исключить этап установки сердечника в механизм. В этом случае щетка может осуществлять свое движение точно так же, но не сможет приводить в движение сердечник. Это становится возможным за счет того, что сердечник не связан жестко с управляющим элементом. При этом конструкция и изготовление упрощаются.
Предпочтительно приводная лапка выполнена с возможностью приведения в движение сердечника прерывисто по отношению к движению управляющего элемента или управляющего пальца.
Такой признак позволяет устранить эффект «мягкости» из известных решений. Действительно, в данном случае под «прерывистостью» следует понимать то, что движение сердечника изменяется не линейно, когда управляющий элемент находится в движении.
Таким образом, вязкая текучая среда влияет на торможение щетки прерывисто, то есть только во время части ее хода между двумя устойчивыми состояниями.
Согласно техническому признаку, как сердечник, так и приемная часть цоколя имеют по меньшей мере одну рабочую поверхность друг против друга, ограничивающие пространство, в которое заливают вязкую текучую среду.
В этой конфигурации текучая среда находится в пространстве, ограниченном между двумя рабочими поверхностями сердечника и приемной части цоколя для текучей среды.
В частной конфигурации как сердечник, так и приемная часть цоколя имеют две отдельные рабочие поверхности, при этом каждая из рабочих поверхностей сердечника находится напротив одной из рабочих поверхностей приемной части цоколя, которые попарно ограничивают пространство, в которое заливают вязкую текучую среду.
Такая конфигурация позволяет, в частности, усилить напряжения сдвига вязкой текучей среды между сердечником и приемной частью цоколя и, следовательно, усилить эффект торможения.
Предпочтительно пространство между рабочими поверхностями составляет от 0,05 до 0,2 мм.
Такое пространство напрямую влияет на напряжения сдвига. Действительно, даже если вязкая текучая среда находится в движении, она имеет нулевую скорость в зоне контакта с рабочими поверхностями сердечника и приемной части цоколя. Эта скорость вязкой текучей среды напрямую зависит от ее удаления относительно указанных рабочих поверхностей. Разность скорости внутри вязкой текучей среды является причиной появления напряжений сдвига: текучие частицы, которые движутся быстрее, замедляются частицами, которые движутся медленнее, что и создает эффект торможения.
В нашем случае такое пространство между поверхностями обеспечивает оптимальный эффект торможения для любой обычно используемой вязкой текучей среды.
Кроме того, на этот эффект торможения влияет также состояние рабочих поверхностей. В частности, более шероховатая рабочая поверхность приводит к более сильному торможению.
Кроме того, согласно предпочтительному отличительному признаку, сердечник взаимодействует с приемной частью цоколя, образуя вместе с ней поворотную связь, в которой сердечник образует кулачок.
В альтернативном варианте в случае, когда сердечник взаимодействует с приемной частью цоколя, образуя вместе с ней механическую связь со степенью свободы в поступательном движении, сердечник образует челнок, например, типа поршня.
Предпочтительно сердечник, образующий кулачок, и приемная часть цоколя взаимодействуют друг с другом при помощи нервюры, взаимодействующей с пазом. В такой конфигурации вязкую текучую среду заливают в паз, в который заходит нервюра, таким образом, чтобы при взаимодействии паза и нервюры вязкая текучая среда находилась между ними.
Вращение сердечника, образующего кулачок, с приемной частью цоколя направляется валом в поворотной связи в цилиндрической камере, при этом ось поворотной связи является осью вращения сердечника относительно приемной части цоколя.
В частной конфигурации вал имеет форму усеченного конуса, что облегчает установку на место сердечника по отношению к указанному валу, и имеет на своем дистальном конце выступы, обеспечивающие дополнительное направление оси, одновременно облегчая зацепление сердечника с валом.
Согласно предпочтительному отличительному признаку, нервюра выполнена за одно целое с приемной частью цоколя, и паз выполнен за одно целое с сердечником, образующим кулачок.
Такая конфигурация обеспечивает улучшенную кинематику вращения для управляющего пальца и одновременно позволяет уменьшить объем устройства.
В альтернативной конфигурации нервюра выполнена за одно целое с сердечником, образующим кулачок, и паз выполнен за одно целое с приемной частью цоколя.
По сравнению с первой альтернативой этот вариант требует другого количества смазки, так как эту смазку легче заливать, что тоже напрямую влияет на кинематику.
Предпочтительно сердечник выполнен съемным.
Такой признак позволяет соблюдать различные нормы и облегчает разработку, изготовление, а также использование.
Предпочтительно цоколь содержит съемную пластину для удержания в собранном положении сердечника, взаимодействующего с приемной частью цоколя.
Согласно другому частному отличительному признаку, съемная пластина содержит установочный элемент. Такой установочный элемент имеет ряд преимуществ, хотя и не обязательно одновременно. С одной стороны, он может иметь преимущество с механической точки зрения, обеспечивая хорошее позиционирование съемной пластины по отношению к указанному цоколю. Другое механическое преимущество проявляется в случае, когда хорошее позиционирование кулачка зависит от конкретной конфигурации поверхности съемной пластины, поскольку установочный элемент обеспечивает правильную установку съемной пластины.
Другое преимущество связано со схемой прокладки проводов на уровне установочного элемента, поскольку указанный установочный элемент позволяет убедиться в правильном направлении следования указанной схемы прокладки проводов. Предпочтительно эта съемная пластина препятствует доступу к электрической части электрического устройства, что обеспечивает его безопасность.
Согласно предпочтительному отличительному признаку, сердечник имеет сечение, образующее участок диска, простирающийся на угловом секторе, строго превышающем 180 градусов, и ограниченный двумя стенками, образующими проем, при этом действие приводной лапки в проеме и на одну или другую из этих стенок обеспечивает вращение указанного сердечника.
Такой признак обеспечивает, в частности, прерывистое движение сердечника, образующего кулачок, во время непрерывного движения управляющего элемента.
Действительно, когда щетка совершает движение, в частности движение вращения под действием управляющего элемента, приводная лапка, первоначально входящая в контакт и в положение упора в одну из стенок, образующих проем сердечника, будет поворачиваться, приходя в положение упора в другую из стенок, образующих проем сердечника. Во время всего движения вращения приводная лапка будет поворачиваться между этими стенками, образующими проем, не приводя во вращение сердечник. Это прерывистое движение сердечника относительно управляющего пальца позволяет устранить любое ощущение мягкости, которое пользователь может чувствовать во время его приведения в действие.
В целом, передачу движения между приводной лапкой и сердечником можно осуществлять при помощи любого средства, позволяющего приводной лапке оказывать давление на сердечник в направлении, поперечном относительно его оси вращения с приемной частью цоколя в одном направлении или в противоположном направлении. Таким образом, действие приводной лапки, выполненной с возможностью толкать по меньшей мере одну стенку, расположенную в осевом направлении относительно оси вращения сердечника, обеспечивает это движение.
Например, в другом возможном варианте осуществления сердечник имеет стенку, выполненную в осевом направлении относительно его оси вращения с приемной частью цоколя, и приводная лапка имеет конец с двумя ветвями, по существу образующими форму в виде "V" или "U", причем эта стенка сердечника взаимодействует с этой "V" или "U"-образной формой между двумя ветвями таким образом, что действие одной или другой из ветвей с одной или с другой стороны этой стенки обеспечивает вращение указанного сердечника. В этом случае прерывистое движение можно также получить, если расстояние, разделяющее две ветви, превышает значение толщины выполненной в осевом направлении стенки, с которой взаимодействует приводная лапка, что позволяет получить зазор, обеспечивающий эту прерывистость движения. Предпочтительно и нервюра, и паз имеют сечение в виде дуги окружности, при этом нервюра предпочтительно простирается на угловом участке, превышающем 100 градусов и предпочтительно составляющем от 110 до 150 градусов.
Такой признак обеспечивает вращение сердечника относительно приемной части цоколя и одновременно обеспечивает достаточное отклонение, чтобы не ограничивать движение управляющего элемента.
Изобретение было описано выше в качестве примера. Разумеется, специалист может предусматривать различные версии осуществления изобретения, например, используя различные отличительные признаки отдельно или в комбинации в зависимости от поставленных задач, не выходя при этом за рамки изобретения.
Краткое описание фигур
Другие отличительные признаки и преимущества изобретения будут более очевидны из нижеследующего описания, представленного исключительно в качестве примера, со ссылками на прилагаемые чертежи.
На фиг. 1 показано электрическое устройство согласно варианту осуществления, вид в перспективе и в разборе;
на фиг. 2 показано электрическое устройство согласно этому варианту осуществления, где представлены крепежная опора и облицовочные детали, вид в перспективе с пространственным разделением деталей;
на фиг. 3 показано электрическое устройство 1 согласно этому же варианту осуществления в собранном положении, вид частичным с вырезом;
на фиг. 4А и 4В показана приемная часть цоколя электрического устройства согласно этому варианту осуществления, общий и детальный виды соответственно;
на фиг. 5А и 5В показан цоколь электрического устройства согласно этому варианту осуществления, сердечник которого выполнен с возможностью взаимодействия с приемной частью цоколя, вид снизу и вид в перспективе с разрезом по линии А-А этой фиг. 5А соответственно;
на фиг. 6А и 6В показан цоколь электрического устройства согласно этому варианту осуществления, сердечник которого выполнен с возможностью взаимодействия с приемной частью цоколя, вид сбоку и вид в перспективе с разрезом по линии В-В этой фиг. 6А соответственно;
на фиг. 7 детально показан сердечник, взаимодействующий с приемной частью цоколя, согласно этому варианту осуществления, вид спереди;
на фиг. 8 показан цоколь, на котором крепят съемную пластину, согласно этому варианту осуществления, вид в перспективе;
на фиг. 9А и 9В показана часть механизма электрического устройства согласно этому варианту осуществления в двух разных устойчивых положениях;
на фиг. 10А и 10В показана часть механизма электрического устройства согласно этому варианту осуществления в двух разных устойчивых положениях;
на фиг. 11 показано электрическое устройство согласно другому варианту осуществления, вид в перспективе с пространственным разделением деталей.
Для большей ясности идентичные или аналогичные элементы обозначены на всех фигурах одинаковыми цифровыми позициями.
Осуществление изобретения
На фиг. 1 представлен вид в перспективе и в разборе электрического устройства согласно варианту осуществления.
1
L
В частности, электрическое устройство является выключателем проходного типа, который содержит подвижный управляющий элемент 9, выполненный с возможностью поворота относительно цоколя 2 вокруг оси Δ, ортогональной к опорной продольной оси Δ. Этот поворот направляется цилиндрическими лапками 90, выполненными в боковом направлении относительно управляющего элемента 9 и предназначенными для взаимодействия с направляющими отверстиями 28 цоколя 2.
L
После сборки электрического устройства и его установки на поверхности, например, стены опорная продольная ось Δ соответствует оси, которая по существу является ортогональной к поверхности стены.
Этот управляющий элемент 9 содержит поводок 91, один конец которого выполнен с возможностью приведения во вращение щетки 7. Этот конец имеет, в частности, форму в виде "V", которая локально толкает верхний бортик щетки 7.
Кроме того, электрическое устройство 1 содержит:
- два первых соединительных зажима 3,
- первый 4а и второй 4b контакт, неподвижный относительно цоколя 2 и электрически соединенный, каждый, с одним из первых соединительных зажимов 3, при этом неподвижные контакты 4 находятся друг против друга; и
- второй соединительный зажим 5, электрически соединенный с контактом 6, подвижным относительно цоколя, при этом указанный подвижный контакт 6 выполнен на щетке 7.
2
L
1
Второй соединительный зажим 5 содержит кулису 51, имеющую в данном случае сечение в виде "V", которая поддерживает щетку 7, взаимодействующую с ней своим нижним бортиком 71. Это взаимодействие щетки с кулисой 51 обеспечивает одновременно электрическую проводимость подвижного контакта со вторым соединительным зажимом 5 и направление вращения щетки 7 относительно цоколя 2 вокруг оси Δ, ортогональной к опорной продольной оси Δ и параллельной оси Δ поворота управляющего элемента 9 (см. фиг. 10А, 10В).
Подвижный контакт 6 может поочередно занимать два устойчивых положения:
- первое положение (см. фиг. 10А), в котором он прижат к первому неподвижному контакту 4а и находится на расстоянии от второго неподвижного контакта 4b; и
- второе положение (см. фиг. 10В), в котором он прижат ко второму неподвижному контакту 4b и находится на расстоянии от первого неподвижного контакта 4а.
В данном случае состояние проводимости или изоляции щетки 7 зависит одновременно от устойчивого положения, в котором находится указанная щетка 7, а также от разомкнутого или замкнутого состояния соответствующей проходной цепи. Действительно, в зависимости от других аналогичных электрических устройств, подключенных к одной и той же электрической цепи, одно и то же устойчивое положение может определять состояние проводимости или состояние изоляции.
Первый и второй соединительные зажимы 3, 5, электрически соединенные, каждый, соответственно с неподвижными и подвижными контактами, удерживаются неподвижно относительно цоколя 2 при помощи промежуточной детали 40 за счет плотной посадки каждого из них на уровне первого контрфорса 45 промежуточной детали 40, при этом указанный первый контрфорс 45 выполнен в продольном направлении.
В этом варианте осуществления соединительные зажимы 3, 5 являются автоматическими зажимами для обеспечения быстрого и безопасного соединения электрических проводов. Во время подсоединения электрических проводов они автоматически заходят в зажимы под действием ручного толкающего усилия без применения специального инструмента.
Для их отсоединения достаточно простого ручного нажатия на нажимные рычажки 42, каждый из которых индивидуально и эластично связан с одним из соответствующих вторых контрфорсов 41.
Кроме того, промежуточная деталь 40 по существу имеет форму свода, в котором первый и второй соединительные зажимы 3, 5 могут взаимодействовать на уровне ее основания, при этом промежуточная деталь 40 имеет в своей вершине отверстие 43, через которое могут проходить поводок 91 и упругий элемент 8.
L
Этот упругий элемент 8 позволяет воздействовать упругим усилием на указанную щетку 7 в направлении одного или другого из двух устойчивых положений. В данном случае он представляет собой пружину, расположенную по существу вдоль продольной оси Δ. Упругий элемент 8 имеет первый конец, установленный в цилиндрической полости или вокруг цилиндрического штифта управляющего элемента 9, находящейся(егося) со стороны поводка 91, и второй конец, взаимодействующий с выступающим элементом 75 щетки 7. В альтернативном варианте цилиндрический штифт может представлять собой шарик.
L
Эта пружина максимально сжата, когда поводок 91 находится на одной линии с продольной осью Δ, что в данном случае соответствует положению, в котором подвижный контакт 6 находится в центральном промежуточном положении между двумя неподвижными контактами 4, то есть в наиболее неустойчивом положении. Это позволяет воздействовать на щетку в направлении одного или другого из устойчивых положений.
В этой конфигурации, когда электрическое устройство 1 собрано, ручное действие на управляющий элемент 9 приводит через его поводок 91 к вращению щетки 7, причем это вращение происходит под упругим действием упругого элемента 8 и ограничено в своем движении, когда подвижный контакт 6 входит в контакт с одним или другим из неподвижных контактов 4а, 4b.
Цоколь 2 содержит в основном плоскую переднюю стенку 21 по существу прямоугольной формы, которая имеет в центральной части углубление 22, внутрь которого заходит промежуточная деталь 40, которую крепят в нем защелкиванием при помощи боковых выступов 44.
Это углубление 22 ограничено четырьмя стенками: двумя боковые стенками 23 и двумя поперечным стенками 24, попарно расположенными друг против друга, и стенкой дна 25 заднего элемента 26, поэтому углубление 22 по существу имеет форму параллелепипеда.
L
L
Две боковые стенки 23 углубления 22, проходящие вдоль продольной оси Δ, имеют, каждая, бортик 27, выступающий относительно передней стенки 21, при этом две другие стенки 24 расположены вдоль продольной оси Δ и поперечно относительно указанных боковых стенок 23. Эти бортики 27 содержат, каждый, по существу круглое направляющее отверстие 28 для захождения в него цилиндрических лапок 90 управляющего элемента 9.
Когда промежуточную деталь 40 устанавливают в углубление 22, ее основание находится вблизи стенки дна 25, тогда как ее вершина находится со стороны передней стенки 21.
После сборки один из первых соединительных зажимов 3 и второй соединительный зажим 5 находятся рядом друг с другом и вблизи одной из поперечных стенок 24 углубления 22, при этом первые соединительные зажимы 3 расположены противоположно друг другу, при этом другой первый соединительный зажим 3 расположен вблизи другой поперечной стенки 24.
Щетка 7 образована тонкой по существу плоской стенкой и имеет по существу прямоугольный корпус 70, ограниченный нижним бортиком 71, верхним бортиком 72 и двумя боковыми бортиками 73, 74. Кроме того, эта щетка 7 содержит:
- приводную лапку 10, образующую продолжение корпуса 70 по существу ортогонально к нижнему бортику 71 и со стороны одного 73 из боковых бортиков 73, 74; и
- опорную лапку 76, содержащую подвижный контакт и образующую продолжение корпуса 70 по существу ортогонально к верхнему бортику 72 и со стороны другого 74 из боковых бортиков 73, 74.
Приводная лапка 10 и опорная лапка 76 образуют, каждая, продолжения корпуса 70 в противоположных направлениях.
Подвижный контакт 6 выступает с двух сторон от опорной лапки 76, то есть опорная лапка 76 имеет подвижный контакт 6 на каждой из своих поверхностей, ограничивающих ее толщину, которая образована тонкой стенкой. Эта конфигурация обеспечивает электрические контакты между подвижным контактом 6 и одним из неподвижных контактов 4а, 4b в каждом из устойчивых положений щетки 7.
Кроме того, верхний бортик 72 содержит выступающий элемент 75, с которым взаимодействует второй конец упругого элемента 8.
На щетке 7 на уровне пересечения ее нижнего бортика 71 и ее приводной лапки 10 предусмотрен также вырез 77 (см. фиг. 1 и 10А), выполненный в указанной приводной лапке 10 и имеющий по существу удлиненную форму в направлении ее продолжения. Такой вырез 77 предназначен, в частности, для направления и изменения прохождения вязкой текучей среды сердечника в случае, если бы она проходила в продольном направлении вдоль указанной приводной лапки 10, чтобы избегать возможного смешивания со смазкой, используемой для вращения щетки 7 в кулисе 51. Действительно, такое смешивание могло бы отрицательно сказаться на кинематике деталей.
Задний элемент 26 цоколя 2 имеет приемную часть 12 (на этой фигуре не видна), в которой с возможностью взаимодействия установлен сердечник 11, механически связанный с ней при помощи механической связи со степенью свободы во вращении, образующей поворотную связь, при этом между сердечником 11 и приемной частью 12 цоколя 2 находится вязкая текучая среда 13, и напряжения сдвига вязкой текучей среды 13 замедляют движение сердечника 11 относительно цоколя 2.
В этом варианте осуществления сердечник 11 установлен с возможностью вращения относительно приемной части 12 цоколя 2, образуя, таким образом, кулачок.
Это взаимодействие образующего кулачок сердечника 11 с приемной частью 12 происходит при помощи нервюры 14, выполненной по дуге окружности и взаимодействующей с пазом 15, тоже выполненным по дуге окружности большей окружной протяженности, при этом нервюра 14 выполнена за одно целое с приемной частью 12 цоколя 2, а паз 15 выполнен за одно целое с образующим кулачок сердечником 11.
R
L
При приведении в действие приводной лапки 10 она приводит кулачок 11 во вращение относительно цоколя 2 вокруг оси вращения Δ, параллельной продольной оси Δ.
Кроме того, сердечник 11 имеет сечение, образующее участок диска, простирающийся на угловом секторе α, по существу равном 50 градусов, и ограниченный двумя стенками 20а, 20b, образующими проем 20, при этом действие приводной лапки 10 в проеме 20 на одну или другую из этих стенок 20а, 20b обеспечивает вращение указанного сердечника 11. Этот проем выполнен открытым по существу радиально относительно цилиндрического корпуса сердечника 11 и проходит в продольном направлении по всей его длине.
В этом варианте осуществления цоколь 2 содержит съемную пластину 18, которая удерживает в собранном положении сердечник 11, взаимодействующий с приемной частью 12 цоколя 2, при этом съемная пластина 18 содержит установочный элемент 19.
На фиг. 2 показано электрическое устройство 1 согласно этому варианту осуществления, в частности, вид в перспективе и в частичном разборе этого электрического устройства 1, которое по сравнению с фиг. 1 показано также с крепежной опорой 100, образующей рамку, и с облицовочными деталями 110, 130.
В частности, в данном случае электрическое устройство предназначено для установки в монтажной коробке (не показана), при этом указанная монтажная коробка выполнена с возможностью крепления указанного электрического устройства 1 на стенке, например на стене помещения.
L
Действительно, в этой конфигурации образующая рамку крепежная опора 100 содержит основание 101, предназначенное для крепления на монтажной коробке по существу по контуру проема указанной монтажной коробки, предпочтительно ориентированного вдоль продольной оси Δ, таким образом, чтобы цоколь 2 мог разъемно взаимодействовать с крепежной опорой 100 предпочтительно путем защелкивания при помощи крепежных лапок 102 и заходить в указанную монтажную коробку.
Таким образом, эта монтажная коробка обеспечивает крепление и/или установку электрического устройства 1 в стенке.
Кроме того, со стороны, противоположной углублению 22, передняя стенка 21 цоколя содержит жесткие лапки 210, выступающие в продольном направлении и образующие крючки, каждый из которых расположен на уровне угла по существу прямоугольной передней стенки 21, причем крючки ориентированы в попарно противоположных направлениях и по диагоналям этой прямоугольной формы для обеспечения крепления путем упругого защелкивания облицовочной пластины 110, образующей облицовку электрического устройства 1.
Точно так же предусмотрена облицовка 130 управляющего элемента 9, защелкивающаяся при помощи упругих лапок 92, выступающих в продольном направлении относительно указанных управляющих элементов и ориентированных в противоположных направлениях.
На фиг. 3 представлен вид электрического устройства 1 с вырезом согласно этому же варианту осуществления, представленному на фиг. 1, в собранном положении.
На фиг. 4А показаны цоколь 2 электрического устройства на уровне задней части указанного цоколя и приемная часть 12, с которой должен взаимодействовать сердечник 11. На фиг. 4В представлен детальный вид этой приемной части 12.
R
R
L
Приемная часть 12 цоколя 2 содержит вал 16, выполненный с возможностью установки на нем в положении поворотной связи и коаксиально цилиндрической камеры 17 сердечника 11, при этом ось поворотной связи является осью вращения Δ кулачка 11 относительно приемной части 12 цоколя 2, причем эта ось вращения Δ по существе параллельна продольной оси Δ.
В этой конфигурации вал 16 имеет форму усеченного конуса, что облегчает установку сердечника 11 относительно приемной части 12 цоколя 2. Вал 16 неподвижно соединен с цоколем 2 на уровне своего основания и имеет дистальный конец, при этом диаметр его основания больше, чем диаметр его дистального конца.
На уровне своего дистального конца вал 16 имеет по существу радиальные выступы 160, обеспечивающие дополнительное направление оси с учетом своей усеченной конусной формы и облегчающие зацепление сердечника 11 с валом 16.
R
Кроме того, приемная часть 12 содержит нервюру 14, причем эта нервюра 14 имеет в плоскости, ортогональной к оси вала 16, сечение в виде дуги окружности, простирающейся на угловом секторе, по существу равном 250 градусов и расположенном коаксиально с этой осью вращения Δ.
Вал 16 и нервюра 14 расположены в по существу цилиндрической полости 120, ограниченной стенкой 123, которая расположена коаксиально относительно оси вала 16, при этом полость дополнительно содержит по существу плоское дно 124, ортогональное к оси вала 16.
Стенка 123 цилиндрической полости 120 проходит на окружном участке, меньшем 360 градусов, поэтому указанная полость имеет сбоку и со стороны, противоположной нервюре 14 относительно оси вала 16, боковой проем 125.
Задний элемент 26 содержит проход 126, проходящий в продольном направлении через указанный задний элемент 26 цоколя 2, причем этот проход выходит на уровне дна 124 полости 120 и со стороны бокового проема 125 указанной полости 120. Этот проход 126 предназначен для прохождения через него приводной лапки 10 щетки 7 для приведения в движение образующего кулачок сердечника 11.
На фиг. 5А представлен вид снизу цоколя 2 электрического устройства 1 согласно этому варианту осуществления, в котором сердечник 11 установлен с возможностью взаимодействия с приемной частью 12 цоколя 2. В частности, на фиг. 5В представлен вид в перспективе и в разрезе по линии А-А этой фиг. 5А.
L
L
Сердечник 11 содержит корпус, расположенный вдоль продольной оси Δ, и имеет в плоскости, ортогональной к этой продольной оси Δ, сечение, образующее участок диска, простирающийся на угловом секторе α, по существу равном 330 градусов (см. фиг. 7), и ограниченный двумя стенками 20а, 20b, образующими проем 20, при этом действие приводной лапки 10 в проеме 20 и на одну или другую из этих стенок 20а, 20b приводит к вращению указанного сердечника 11.
R
R
L
Кроме того, сердечник 11 содержит в центре цилиндрическую камеру 17, предназначенную для размещения коаксиально с валом 16 таким образом, чтобы ось образующейся при этом поворотной связи была осью вращения Δ кулачка 11 относительно приемной части 12 цоколя 2, причем эта ось вращения Δ по существу параллельна продольной оси Δ.
1
2
Кроме того, сердечник 11 и приемная часть 12 цоколя 2 содержат по две отдельные рабочие поверхности 111, 112, 121, 122, при этом каждая из рабочих поверхностей 111, 112 сердечника 11 находится напротив одной из рабочих поверхностей 121, 122 приемной части 12 цоколя 2, которые попарно ограничивают пространство е, е, в которое заливают вязкую текучую среду 13 (см. также фиг. 4В и 10А).
В частности, в данном случае две рабочие поверхности 111, 112 ограничивают ширину паза 15, и две рабочие поверхности 121, 122 приемной части 12 цоколя ограничивают толщину нервюры 14.
1
2
В этом варианте осуществления, когда сердечник 11 взаимодействует с приемной частью 12 цоколя 2, пространство e между рабочими поверхностями 111, 121 кулачка 11 и приемной части 12 равно 0,1 мм, и пространство е между рабочими поверхностями 112, 122 кулачка 11 и приемной части 12 равно 0,1 мм.
L
На фиг. 6А представлен вид сбоку цоколя электрического устройства согласно этому варианту осуществления, и на фиг. 6В показан вид в разрезе по линии В-В этой фиг. 6А в плоскости, ортогональной к продольной оси Δ, при этом сердечник 11 установлен с возможностью взаимодействия с приемной частью 12 цоколя 2.
На фиг. 7 представлен детальный вид спереди сердечника, взаимодействующего с приемной частью цоколя, согласно этому варианту осуществления.
На этой фигуре сердечник 11 взаимодействует с приемной частью 12 цоколя 2. Кроме того, здесь показан излишек вязкой текучей среды 13, который должен выходить из пространства между нервюрой 14 и пазом 15. Так, в этом случае излишек вязкой текучей среды высвобождается между наружным цилиндрическим кожухом образующего кулачок сердечника 11 и стенкой 123, ограничивающей цилиндрическую полость 120 приемной части 12.
Пространство, образованное между стенкой 123 цилиндрической полости и цилиндрическим кожухом сердечника 11, является по существу постоянным по контуру указанного цилиндрического кожуха сердечника, причем это пространство уменьшается на уровне проема 20 сердечника и бокового проема 125 цилиндрической полости 120.
Кроме того, цилиндрическая полость 120 находится в выемке 180, причем эта выемка 180 закрывается съемной пластиной 18.
Эта съемная пластина 18 позволяет, в частности, удерживать в собранном положении сердечник 11, взаимодействующий с приемной частью 12 цоколя 2. В этой конфигурации образующий кулачок сердечник 11 находится в скользящей поворотной связи вокруг вала 16 и удерживается с двух сторон дном 124 цилиндрической полости и съемной пластиной 18.
Кроме того, в рабочем положении наружный контур, ограничивающий паз 15 сердечника 11, упирается в дно 124 цилиндрической полости 120, обеспечивая герметичность для вязкой текучей среды.
Таким образом, сердечник 11 является съемным относительно цоколя 2 и может быть удален. Иначе говоря, сердечник 11 не изолирован в замкнутом внутреннем пространстве цоколя 2, а находится в этом варианте осуществления в цилиндрической полости 120, выходящей наружу цоколя, причем эту полость можно закрыть разъемно при помощи съемной пластины 18. Кроме того, этот сердечник 11 не связан жестко с управляющим элементом, что позволяет их разъединить.
Такой отличительный признак представляет интерес при использовании электрического устройства 1 в стране, имеющей другие стандарты. Так, электрическое устройство 1 может различаться от одной страны к другой просто присутствием или отсутствием сердечника 11, при этом конструкция и изготовление являются идентичными за исключением этапа установки сердечника 11 в приемной части 12 цоколя 2.
Эта съемная пластина 18 имеет выступы на своем бортике, обеспечивающие ее крепление защелкиванием на уровне контура выемки 180.
Кроме того, выемка 180 по существу имеет форму параллелепипеда с прямоугольным сечением и имеет по своей ширине и противоположно проходу 126 локальное сужение, образованное продольными выступами 192, при этом локальное сечение выемки имеет на уровне этого сужения форму в виде "Т", с которой может взаимодействовать установочный элемент 19, выполненный за одно целое со съемной пластиной 18.
Кроме того, сердечник имеет выступ 113, выполненный радиально относительно оси симметрии его цилиндрической камеры 17 и расположенный противоположно его проему 20. Этот выступ можно использовать для управления сердечником 11.
На фиг. 8 представлен вид в перспективе цоколя, на котором, согласно этому варианту осуществления, крепят съемную пластину 18, и, в частности, детально показан установочный элемент 19.
Этот установочный элемент образован двумя выступами 191, ортогональными к съемной пластине 18, которая является по существу плоской, причем эти выступы имеют, каждый, сечение в виде "L" и расположены симметрично с возможностью взаимодействия с выемкой 180 на уровне ее сужения и, следовательно, с возможностью взаимодействия посредством посадки между двумя внутренними стенками указанной выемки и продольными выступами 192.
На фиг. 9А, 9В и 10А, 10В представлена часть электрического устройства 1 согласно этому варианту осуществления в двух разных устойчивых положениях:
- на фиг. 9А и 10А показано первое устойчивое положение, в котором подвижный контакт 6 прижат к первому неподвижному контакту 4а и находится на расстоянии от второго неподвижного контакта 4b; и
- на фиг. 9В и 10В показано второе устойчивое положение, в котором подвижный контакт 6 прижат ко второму неподвижному контакту 4b и находится на расстоянии от первого неподвижного контакта 4а.
В частности, на фиг. 9А и 9В показана в сборе часть электрического устройства 1, содержащая управляющий элемент 9, щетку 7, сердечник 11 и первые и вторые соединительные зажимы 3, 5. Для упрощения чертежа на фиг. 10А и 10В управляющий элемент не показан.
1
L
2
L
1
1
2
L
Когда пользователь использует электрическое устройство 1 типа выключателя, он нажимает рукой на управляющий элемент таким образом, чтобы его повернуть. Во время своего поворота вокруг оси вращения Δ, ортогональной к опорной продольной оси Δ, он приводит во вращение щетку вокруг оси вращения Δ, ортогональной к опорной продольной оси Δ и параллельной оси вращения Δ, при этом ось Δ находится уровнем выше оси Δ по отношению к продольной оси Δ.
R
L
Во время своего движения приводная лапка 10 щетки 7 приводит во вращение образующий кулачок сердечник 11 вокруг оси вращения Δ, параллельной продольной оси Δ, за счет толкающего усилия, которым действует указанная приводная лапка на одну или другую из стенок 20а, 20b, выполненных продольно и образующих проем 20.
Таким образом, чтобы повернуть щетку 7 из первого устойчивого положения во второе устойчивое положение, осуществляют следующие этапы:
- на первом этапе приводная лапка 10 щетки 7 находится в положении покоя и опирается на одну 20а из образующих проем стенок 20а, 20b, при этом другая стенка 20b считается «взведенной» (см. фиг. 9А и 10А);
- на втором этапе после действия пользователя во время своего вращения щетка 7 проходит через центральную точку, в которой упругий элемент 8 действует на указанную щетку таким образом, что это соответствует наиболее неустойчивому положению щетки 7, в котором управляющий элемент 9 и щетка 7 находятся на половине хода своего поворота;
- на третьем этапе после прохождения центральной точки приводная лапка 10 щетки 7 входит в контакт с другой так называемой «взведенной» стенкой 20b проема 20 сердечника, причем этот этап следует за этапом наиболее неустойчивого положения при помощи пружины, и, следовательно, щетка 7 имеет максимальную энергию, при этом указанную щетку 7 называют «энергичной»;
- на четвертом этапе сердечник 11 начинает свое вращение в результате поворота щетки 7 в момент, когда указанная приводная лапка 10 вошла в контакт со стенкой 20b, на этом этапе сдвиг вязкой текучей среды 13 между нервюрой 14 и пазом 15 тормозит указанный сердечник, при этом щетка 7 испытывает торможение до своего конечного хода, когда подвижный контакт 6 приходит в положение упора в соответствующий неподвижный контакт 4b, при этом другая стенка 20а оказывается «взведенной» (см. фиг. 9В и 10В).
Таким образом, во время использования щетка 7 входит в контакт с «взведенной» стенкой, только когда пройдет через центральную точку.
Кроме того, сердечник 11 не приводится во вращение во время всего движения управляющего элемента 9. Таким образом, вязкая текучая среда влияет на торможение указанного управляющего элемента 9 прерывисто, устраняя любой эффект мягкости во время его использования.
Сердечник 11 позволяет щетке 7 выполнить свой полный ход между двумя устойчивыми положениями, что позволяет получить контактное давление между подвижным контактом 6 и неподвижными контактами 4 с учетом износа указанных неподвижных 4а, 4b и подвижного 4а контактов, при этом ход щетки увеличивается по мере износа.
Действительно, как правило, этот износ зависит от числа включений и от возвратной силы пружины. В частности, чем больше жесткость пружины, тем больше энергии она накапливает и после прохождения центральной точки резко усиливает движение, что приводит к увеличению шума по причине износа неподвижных 4а, 4b и подвижного 6 контактов и к явлениям отскока между контактами, в результате чего появляются микроскопические электрические дуги, порождающие явление залипания между указанными контактами, зависящее от силы электрического тока.
Сердечник 11 позволяет решить все эти проблемы и, независимо от необходимой жесткости пружины, замедлять и существенно ограничивать износ между контактами, а также устранять явление отскоков и залипания. Срок службы такого электрического устройства увеличивается.
Кроме того, эффективность таких выключателей повышается, поскольку меньше изнашивается материал подвижного 6 и неподвижных 4а, 4b контактов или локальное покрытие, такое как слой серебра, обычно наносимый для обеспечения хорошей электрической проводимости на уровне этих контактов.
Такое электрическое устройство позволяет решить задачу ослабления шума за счет эффекта сдвига вязкой текучей среды 13 и задачу эффективности и прочности, оставаясь при этом простым, и его можно легко адаптировать в зависимости от различных действующих норм.
1
2
Кроме того, момент торможения можно регулировать в зависимости от различных параметров, причем этими параметрами в основном являются материалы сердечника 11 и приемной части 12 цоколя 2, в частности паза 15 и нервюры 14, пространства e, е, разделяющие рабочие поверхности 111, 121 и 112, 122, или количество текучей среды, степень ее вязкости, и/или состояние указанных рабочих поверхностей 111, 112, 121, 122.
1
2
Так, чем меньше эти пространства е, е, тем больше эффект сдвига. Точно так же, чем больше вязкость текучей среды 13, тем больше эффект сдвига.
Кроме того, этот эффект сдвига не зависит от износа 2 неподвижных 4а, 4b и подвижного контактов.
С другой стороны, управляющий элемент 9, щетка 7 и сердечник 11 образуют вместе кинематическую цепь, обеспечивающую передачу движения, по существу сравнимую с механизмом типа зубчатой передачи или системы рычагов в том смысле, что можно изменять размеры этих вращающихся деталей, чтобы менять передаточное число. В представленном варианте осуществления каждая из деталей играет роль плеча рычага, размеры которого позволяют изменять скорость их вращения и ручное усилие, которым необходимо действовать на управляющий элемент. Таким образом, можно легко адаптировать размеры управляющего элемента 9, приводной лапки 10 щетки 7 и сердечника для параметризации скоростей их вращения относительно друг друга.
На фиг. 11 представлено электрическое устройство 1 согласно другому варианту осуществления. В частности, этот вариант осуществления отличается от варианта, показанного на фиг. 1-10, в основном тем, что нервюра 14 выполнена за одно целое с сердечником 11, образующим кулачок, а паз 15 выполнен за одно целое с приемной частью 12 цоколя 2.
Изобретение было описано в качестве примера, и специалист может предусматривать различные версии осуществления, не выходя при этом за рамки изобретения.
Например, для специалиста понятно, что механизм такого электрического устройства типа проходного выключателя можно легко приспособить для электрического устройства типа простого выключателя. В этом случае достаточно убрать один из первых соединительных зажимов 3, а также соответствующий неподвижный контакт 4а или 4b. В такой конфигурации упругий элемент действует на щетку в направлении двух устойчивых положений, каждое из которых определяет одно из двух устойчивых состояний.
Кроме того, механизм электрического устройства согласно еще одному варианту осуществления может быть выключателем с нажимной кнопкой. В этом случае упругий элемент действует на щетку в направлении только одного устойчивого положения, в зависимости от использования и при помощи, например, специального кулачка, поочередно определяющего состояние проводимости или состояние изоляции.
Как правило, упругий элемент позволяет действовать на указанную щетку в направлении по меньшей мере одного устойчивого положения и в направлении одного или другого из двух устойчивых состояний, соответственно состояния проводимости и состояния изоляции.
Кроме того, приведение в движение сердечника приводной лапкой может отличаться, обеспечивая такую же функцию. Например, в альтернативном варианте взаимодействие лапки с проемом можно заменить приводной лапкой, имеющей форму, подобную форме поводка 91 управляющего элемента 9, конец которого в виде "V" взаимодействует с выступом сердечника, например с выступом 113, для его поворота в одном или в другом направлении.
С другой стороны, как было указано выше, размеры деталей можно адаптировать, не выходя за рамки изобретения.