JPH0668774A

JPH0668774A - 電気スイッチ

Info

Publication number: JPH0668774A
Application number: JP4052020A
Authority: JP
Inventors: Richard W Sorenson; ダブリュ．ソレンソンリチャード
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-01-25
Filing date: 1992-01-27
Publication date: 1994-03-11
Also published as: EP0496643B1; DE69201970D1; EP0496643A1; US5089799A; ATE121218T1; DE69201970T2

Abstract

(57)【要約】【目的】「自由引外し」動作を行い、少ない部品点数
で構成される組み合わせスイッチ及び回路ブレーカーを
提供する。【構成】電気揺れ部材（ロッカー）型スイッチが固定
接点１４に対して機械的に閉じている熱応答性可動接点
１８であって過電流状態ではバイメタルの熱による動作
で開くものを有している。揺れ部材１２がＯＦＦへ動い
たときはいつもトリップフラグ３０が開接点間を移動
し、バイメタル素子１６がフラグを接点間で動くように
していれば揺れ部材がＯＮ状態に保たれていてもこの位
置に留る。よって自由引外し動作が得られる。トリップ
フラグが接点間で動くときに明確なスナップ動作を与え
るためにバネ３２がトリップフラグに作用する。この同
じバネが揺れ部材をＯＮに保ち、スイッチがＯＮ状態に
おいてフラグを軽く可動接点に対して保持するのに役立
っている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は１つの作用として電気的
なＯＮ／ＯＦＦの切り替えの能力と、他の作用として内
蔵回路の過負荷保護を行う熱スイッチ／ブレーカに関す
る。特に本発明は感温バイメタル素子上に設けられた少
なくとも１つの接点を有する従来の揺れ部材（ロッカ
ー）の体裁の電気スイッチに関する。

【０００２】

【従来の技術】バイメタル素子が電気抵抗による加熱で
スイッチの接点を開く状態となると、揺れ部材が自身の
ＯＦＦ状態に戻り、絶縁フラグが接点の間へ移動するこ
ととなる。たとえ揺れ部材が自身のＯＮ状態を保たれた
としても、接点は再利用し得なくなり、よって「自由引
外し」（ｔｒｉｐｆｒｅｅ）動作を提供することとな
る。スイッチの固定接点と可動接点の間にフラグ又は絶
縁素子を設けると言う一般的な概念は当技術分野におい
て衆知である。例えばバトラー（Ｂｕｔｌｅｒ）の米国
特許第３，３１１，７２５号公報にはこの一般的タイプ
のプッシュボタン式ブレーカー／スイッチが開示されて
いる。可動接点がバイメタル素子の上に設けられていて
過負荷状態に応答して開くようになっている。この装置
はプッシュボタンが外へ引かれることに応答して可動接
点が閉接点位置から開接点位置へカムによって移動させ
られるという点で従来のスイッチとしても動作するもの
である。

【０００３】ゲッチェル（Ｇｅｔｃｈｅｌｌ）の米国特
許第１，７０８，２２２号公報は、スイッチがＯＦＦ状
態に係止されたとき絶縁フラグに係合する接点を載せて
いる感温バイメタル素子であって、このフラグがバイメ
タル素子の加熱に応答して自動的にＯＦＦ状態へ切り替
えるように用いられるものを開示している。この絶縁フ
ラグを接点のＯＮ状態からＯＦＦ状態へ移動させるため
にバネが設けられている。最後に米国特許第４，８３
３，４３９号公報はスイッチの閉じた位置では接点間で
移動し、接点が開いたときはこの位置から抜け出すフラ
グが用いられている形式であって可動接点を載せている
バイメタル素子を組み込んでいる組み合わせスイッチと
回路保護装置を開示している。この米国特許第４，８３
３，４３９号公報に示された構造にあっては、可動アク
チュエータが自身のＯＮ位置に保たれ得る「自由引外
し」動作を行うことはできず、よってバイメタル素子が
再び加熱されない限り、又再び加熱されるまでは感温接
点が物理的に閉じていると言う結果となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の一般的目的
は、「自由引外し」動作を行う組み合せスイッチと回路
ブレーカー装置であって従来より少ない移動部材を有す
るものを提供することにある。本発明同様バトラーの米
国特許第３，３１１，７２５号公報はアクチュエータの
軸支運勤をもたらすが、本発明はゲッチェルのプッシュ
ボタン式回路ブレーカー型装置やバトラーのトグル装置
よりも、従来の揺れ部材（ロッカー）スイッチにより類
似しているスイッチの形態を提供するものである。又、
この熱スイッチは揺れ部材の裏側の指示光を受けるよう
構成されており、装置自身の電気的状態、すなわち、Ｏ
ＮかＯＦＦかを目視できるようになっている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明のよれば軸支旋回
可能なアクチュエータ又は揺れ部材（ロッカー）を受け
入れるための上方が開放された空洞を有し、全体として
方形状のハウジングに設けられた電気スイッチ／ブレー
カーが提供される。可動接点を画定する自由端部を有す
るバイメタル感温バネ素子上で、かつハウジング内にあ
って、可動接点が設けられている。このバネ素子の固有
の弾性によって可動接点がハウジング内において固定接
点へ付勢され、又バイメタル素子はそれ自身の固有の感
温特性によって可動接点が固定接点から離れる方向へ可
動接点を付勢している。

【０００６】ハウジング内においてトリップフラグ（引
外し板）が移動可能に支持されており、接点が閉じたと
きフラグの一部分が可動接点上にもたれかかるようにな
っており、このフラグの一部分がスイッチが開いたとき
には可動接点と固定接点の間で動くようになっている。
トリップフラグは他方の端部付近にカムローブ（カムの
突出部）又は歯を有しており、このトリップフラグの歯
はトリップフラグが休止位置（ここではフラグは可動接
点にもたれかかる）からフラグが可動接点と固定接点か
ら離れる上反り位置へ動く複雑な動きを作り出すために
軸支された揺れ部材／アクチュエータ上の第１のカム表
面に係合可能となっている。アクチュエータがＯＦＦの
位置からＯＮの位置へ動かされると、トリップフラグは
活動位置における接点間へ強制的に移動される前にこの
上反り位置へ移動する。

【０００７】付勢（片寄らせる）手段はトリップフラグ
の歯をアクチュエータの第１のカム表面に接触させるよ
うに付勢し、又そのフラグの一部を固定接点と可動接点
の間の活動位置へ向けて付勢する。従って付勢手段は上
記上反り位置から活動位置へのトリップフラグのスナッ
プ動作をもたらすこととなる。又、付勢手段は、又、揺
れ部材上のカム表面とトリップフラグ上のカムローブ又
は歯の相互作用により揺れ部材／アクチュエータをＯＮ
の位置へ保持している。このアクチュエータ又、揺れ部
材は第２のカム表面を有しており、アクチュエータ／揺
れ部材がＯＮからＯＦＦへと動いたとき、可動接点を固
定接点から離すために移動させるように、この第２のカ
ム表面とバイメタルバネ素子の間に結合手段が設けられ
ている。

【０００８】

【実施例】次に図面に沿って詳しく説明するが、図１は
本発明により構成されたスイッチ／ブレーカーを示して
いる。ハウジング１０は上方が開いていて、上部フラン
ジを有しており、従ってパネルの開口部等に便利に取り
付けることができる。このハウジング１０は軸支旋回可
能な揺れ部材（ロッカー）１２を上部開口部に有してい
て、この揺れ部材はスイッチハウジング内に画定され、
かつ軸支軸１２ａ上に示された実線と鎖線の位置の間で
移動可能である。この揺れ部材１２はハウジングの側壁
にその目的で設けられた開口に受け入れられることとな
る心棒部（図示せず）であって横方向に突出するものを
有していてもよい。

【０００９】スイッチハウジング１０は図３に最もよく
示されているように、少なくとも２つのターミナルＴ
１、Ｔ２のための開口を画定している底壁１０Ｃを有し
ている。ターミナルＴ１はスイッチハウジング内の固定
接点１４に電気的に接続されている。固定接点１４は図
３に最もよく示されているようにターミナルＴ１の延長
部分に好ましくは設けられる。第２のターミナルＴ２も
スイチハウジング内の空洞に伸長する部分を有してお
り、例えばリベット等によってバイメタル感温素子１６
の一方の端部に電気的に接続されている。このバイメタ
ル素子１６は、その中で画定されたＵ字状スロット１６
ａを有していて、それ自身がそれで作られているバイメ
タル材料の所定の温度上昇に応答して舌部１６ｂが変形
するようになっている。この素子１６とその舌部１６ｂ
は図３と図４に示す位置の間を移動する。可動接点１８
がバネ素子の腕１６ｂ上に設けられている。可動腕部１
６ｂを有するバイメタル素子１６は従来の形状のもので
ある。素子１６は時には「テイラー」（Ｔａｙｌｏｒ）
ブレードと呼ばれ、米国ロードアイランド州０２９１
９，ジョンストン，ミルストリート７０のデミッヒ
インダストリーズ（ＤｅｍｉｃｈＩｎｄｕｓｔｒｉｅ
ｓ）から入手することができる。

【００１０】図３と図４の比較から最も良く示されるよ
うに、負荷とこれらの図のラインターミナルＴ１、Ｔ２
の間に設けられた回路（図示せず）における過電流状態
によってバイメタル素子１６が熱膨張した結果、バイメ
タル素子１６は図３の通常の閉接点位置から図４に示さ
れた位置へ移動するようになっている。カンチレバー状
に設けられたバイメタル素子１６はその根元の端部がリ
ベット等によって全体が番号１７で示されているように
固定接点Ｔ２に固着されている。素子１６の自由端部は
図３に示された位置から図４に示され位置へ移動するよ
うになっている。たれ下がっているバネ素子の腕部１６
ｂもまた図３に示された位置から図４に示された位置へ
移動し、その結果固定接点１４に相対して可動接点１８
が開放動作を達成することとなる。

【００１１】上述のようにバイメタル素子１６の熱膨張
は接点１８の開放動作に該当する。又、接点１８の機械
的開放動作は揺れ部材１２が図１の実線で示される位置
から同図に鎖線で示される位置へ動くことによっても可
能である。揺れ部材１２は一体に作られた脚部上にテー
パー状のカム表面１２ｆを有している。図１の実線の位
置から同図の鎖線の位置へ揺れ部材１２が移動する間に
カムは図３に示す位置から図４に示す位置へ動く。図５
は図１中の線３−３で切断された水平断面図である。図
３及び図４に示されるように、揺れ部材１２上のカム表
面１２ｆは下方に動くようになっており、図５中の実線
と鎖線で示す位置の間をくさび２０が動くようにしてい
る。図５に最もよく示されるように、軸支されたくさび
又は結合素子２０は、その一方の端部２０ａがハウジン
グ１０の端壁にその目的で設けられたソケットに軸支旋
回可能に受け入れられている。アクチュエータのカム表
面１２ｆの下方への動きにより、くさび又は結合手段２
０が図５の実線から鎖線の位置へ水平方向に軸支旋回す
る。カンチレバー状に取り付けられたバイメタル素子１
６、特にたれ下がっている腕部１６ｂは図５の実線の位
置から同図の鎖線の位置まで結合素子又はくさび２０に
よって動かされる。図３と図４は結合手段２０とバイメ
タル素子の腕１６ｂのそのような動きを示している。ア
クチュエータ１２上の上記カム表面１２ｆは、揺れ部材
が図１の実線の位置と鎖線の位置の間を動く結果接点１
８の機械的開放をもたらすこととなることは明らかであ
る。

【００１２】揺れ部材／アクチュエータ１２について更
に言及するなら、揺れ部材は図３に最もよく示されるよ
うに比較的深い、たれ下がった側壁１２ｃを有してい
る。これらのたれ下がった側壁１２ｃの各々がたれ下が
っているカムローブ又は歯１２ｄを画定している。各カ
ムローブ又は歯１２ｄは、説明されるように可動トリッ
プフラグ上のカムローブ又は歯と係合するようになって
いる。図１に最もよく示されているように、揺れ部材１
２上の各たれ下がっているカムローブ又は歯１２ｄは図
１に実線と鎖線で示される制限された位置の間を移動す
る。すなわち、実線の位置では歯１２ｄはトリップフラ
グ３０の一端上の直立したカムローブ又は歯３０の正面
又は一側面と共働し、又説明される理由から図３に最も
よく示されるようにトリップフラグ３０の反対の端部が
可動接点１８によりかかるようトリップフラグ３０のた
めに休止位置を画定している。図１における揺れ部材の
ために示された鎖線の位置において、反対の又は自由な
端部３０ａが図１に鎖線で示されるように固定接点と可
動接点の間において上方へ、かつ活動位置へ移動するよ
うにトリップフラグ３０の位置を画定するためにトリッ
ブフラグの直立したカムローブ又は歯３０ｄの反対の側
面は正面と揺れ部材のカムローブ又は歯１２ｄが共働す
る。図４は接点１４と１８の間におけるフラグ３０の活
動位置を示している。この活動位置において、トリップ
フラグ３０はこれらの固定及び可動の接点１４、１８の
間において実効的な電気的絶縁をもたらしている。

【００１３】トリップフラグ３０は、揺れ部材１２のた
れ下がったスカート部１２ｃ上で横方向に離れた２つの
歯１２ｄと共働する２つの端部３０ｄを有している。更
にトリップフラグ３０に言及すると、図１及び図２に最
もよく示されているように垂直方向に伸長したスロット
１０ｄに受け入れられている少なくとも１つ、好ましく
は２つの心棒部分３０ｂを図３及び図４から明らかなよ
うにトリップフラグ３０が画定している。図２はトリッ
プフラグ３０が上反り位置にあるとき、すなわち図１の
実線から鎖線の位置へ移動する間の過渡的（非安定的）
位置にあるときの揺れ部材１２及びトリップフラグ３０
の位置を実線で示している。この上反り位置において、
スイッチ／ブレーカーの可動部分の接点開放のための動
きの間、戻りバネ３２を圧縮して、トリップフラグ３０
のスナップ動作を造り出すようにトリップフラグ３０の
端部が接点１４、１８から離れていくことが明らかとな
ろう。

【００１４】本発明のスイッチ／ブレーカーは「自由引
外し」動作を行うものであり、一度素子１６が揺れ部材
をそのＯＦＦの位置へ動くようにすると、手動で揺れ部
材をＯＮに戻すことは、素子１６がその通常の温度に戻
るまでは装置の構成要素がそれらのＯＮの位置へ戻るこ
とを防止することとなる。スイッチ／ブレーカーは揺れ
部材１２の内部に、特に揺れ部材のスカート部１２ｃ、
１２ｃの間にランプＬを有することができる。証明付の
場合、ランプのリード線はランプを少なくとも１つのタ
ーミナルＴ１と、第３のターミナルＴ３に電気的に接続
する。抵抗器Ｒがハウジング内にその目的で設けられた
空洞内に設けられていて、バネ４０がランプをこの抵抗
器を介してターミナルＴ３に接続している。第２のバネ
４２がランプをターミナルＴ１に接続するのに役立って
いる。これらのバネ４０、４２は揺れ部材１２の動きに
係わらずこの電気的接続を維持するものであり、又揺れ
部材をそのＯＦＦの位置へ向って付勢するのに役立って
いる。バネ４２は照明付でない場合であっても揺れ部材
をそのＯＦＦの位置へ向って付勢するために設けること
ができる。

【００１５】バネ３２はトリップフラグの歯３０ｄと揺
れ部材のカムローブの歯１２ｄの形状等の結果として揺
れ部材をそのＯＮの位置へ付勢している。バネ３２はフ
ラグを介してこれらの歯が互いに係合し合うように動作
している。従って、バネ３２は種々の目的に役立ってお
り、接点が開いているときフラグが接点間でスナップ動
作を行うようにし、又接点が閉じているときであって揺
れ部材がＯＮのとき、可動接点それ自身に軽い力を加え
るようにしている。トリップフラグは端部３０ａにおい
てのみ可動接点に当接し、従ってバネ３２はその位置で
は軽い力のみを与え、ＯＮの位置（図１）におけるバネ
の大部分の力は前述のように相互に係合している歯１２
ｄに作用している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明により構成されたスイッチ／ブレーカー
の縦断面図であり、揺れ部材／アクチュエータが接点を
閉じる位置にあるところを示している。鎖線は揺れ部材
／アクチュエータが接点を開く位置にあるところを示し
ている。トリップフラグが揺れ部材によって駆動され、
これも又鎖線によって可動接点と固定接点の間の活動位
置にあるところが示されている。実線の位置はトリップ
フラグが休止位置にあるところを示している。

【図２】揺れ部材が中間位置にあり、又トリップフラグ
が列上がった位置にある状態の図１のスイッチを示す図
である。

【図３】図１中の線２−２で切り取られた縦断面図であ
る。

【図４】トリップフラグが可動接点と固定接点の間の活
動位置にあり、揺れ部材がＯＦＦの位置にあるところを
示すスイッチ／ブレーカーの断面図である。

【図５】図１中の線３−３で切り取られた水平断面図で
あり、２つの位置すなわちスイッチ接点を開くための鎖
線の位置とスイッチ接点を閉じるための実線の位置にあ
る結合くさびを示している。

【符号の説明】

１０ハウジング１０ｃ底壁１０ｄスロット１２揺れ部材（ロッカー）１２ａ軸支軸１２ｃたれ下がった側壁（スカート）１２ｄ歯１２ｆカム表面１４固定接点１６バイメタル感温素子１６ｂ舌部（腕部）１８可動接点２０くさび２０ａ端部３０トリップフラグ３０ａ端部３０ｂ心棒部３０ｄ歯３２戻りバネ４０，４２バネＴ１，Ｔ２，Ｔ３ターミナルＲ抵抗器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ハウジング（１０）と、ＯＮとＯＦＦの位置の間で動くために前記ハウジング中
に支持され、第１のカム表面（１２ｄ）を有しているア
クチュエータ（１２）と、前記ハウジング中にある固定接点（１４）と、前記ハウジング中にあり、固定部分と可動部分を有する
感温バイメタルバネ素子（１６ｂ）と、前記可動部分上
にあり、前記バネ素子の固有の弾性によって前記固定接
点に対して通常保持される可動接点（１８）とを有する
電気スイッチであり、過電流状態によって前記バイメタ
ルバネ素子の感温特性によって前記可動部分が前記固定
接点から遠ざかる方向へ自身で片寄っているものにおい
て、その一部分が前記可動接点にもたれることとなる休止位
置と、その一部分が前記可動接点と固定接点の間に置か
れることとなる活動位置の間でかつ前記ハウジング内に
おいて軸支運動をするよう支持されているトリップフラ
グ（３０）と、前記フラグの軸支画定部分（３０ｂ）の制限された動き
をもたらす手段と、を有し、前記トリップフラグは前記軸支画定部分の近くに画定さ
れたカムローブ歯（３０ｄ）を有し、前記トリップフラ
グの歯は前記アクチュエータの第１カム表面に係合可能
で前記トリップフラグが前記休止位置から前記アクチュ
エータがＯＦＦからＯＮへ向うとき前記フラグ部分が前
記可能接点及び固定接点から離れることとなる上反り位
置へ動くようになり、更に前記トリップフラグ歯を前記
アクチュエータの第１カム表面に接触させるように片寄
らせると共に、前記フラグ部分を前記固定接点と前記可
動接点の間の前記活動位置に向けて片寄らせるバイアス
手段（３２）、とを有することを特徴とする電気スイッ
チ。
【請求項２】前記バイアス手段が前記歯と前記第１の
カム表面を介して作用し、前記アクチュエータの安定し
たＯＮ状態を作り出すようにした請求項１記載の電気ス
イッチ。
【請求項３】前記トリップフラグの軸支画定部分の制
限された動きをもたらす手段が前記ハウジングによって
画定されたスロット（１０ｄ）に軸支されている軸部分
を動しており、前記旋回可能なアクチュエータ上の前記
第１のカム表面が歯状の突起を画定しており、前記歯状
の突起が前面と裏面を有しており、前記トリップフラッ
グ歯が前記アクチュエータのカムローブと係合して前記
アクチュエータのＯＮとＯＦＦの位置を画定するための
対向する前面と裏面をそれぞれ有し、更に前記バイアス
手段が前記アクチュエータの安定したＯＮの位置を画定
すべく前記トリップフラグに作用するよう構成された請
求項１記載の電気スイッチ。
【請求項４】前記アクチュエータの前記歯状突起が前
記トリップフラグ歯をその軸支画定部分が前記アクチュ
エータの第１カム表面から最も離れた位置へ移動したと
き前記トリップレバーの前記上反り位置が前記アクチュ
エータの位置に対応することとなる請求項３記載の電気
スイッチ。
【請求項５】前記アクチュエータが、揺れ部材であ
り、前記揺れ部材が横方向に離れた歯状突起を画定する
たれ下がっている側方スカート部（１２ｃ）を有してお
り、２つのトリップフラグ軸部分の端部にて２つのカム
ローブ歯に係合するようになっており、前記ハウジング
が前記トリップフラグの前記軸部分を摺動可能に受け入
れるためのスロットを画定している請求項４記載の電気
スイッチ。
【請求項６】前記揺れ部材の複数のスカート部の間に
設けられたランプ手段を更に有し、前記ランプ手段は前
記固定接点に電気的に接続されている請求項５記載の電
気スイッチ。
【請求項７】前記ランプ手段が２つのリード線と、そ
のうちの１つのリード線を前記固定接点へ電気的に接続
するバネを有している請求項６記載の電気スイッチ。
【請求項８】前記固定接点が前記バネと係合する部分
を有する第１ターミナル（Ｔ１）を有し、前記可動接点
が第２ターミナル（Ｔ２）を有し、前記バイメタル素子
の前記固定部分は前記第２ターミナルと、前記ランプ手
段のリード線の他方に電気的に接続されている第３ター
ミナル（Ｔ３）に固定されている請求項７記載の電気ス
イッチ。
【請求項９】前記ランプ手段の他のリード線を前記第
３ターミナルに電気的に接続する第２バネを有し、前記
ランプ手段のリード線のバネが前記アクチュエータを前
記ＯＦＦの位置へ片寄らせるよう前記アクチュエータに
作用する請求項８記載の電気スイッチ。
【請求項１０】前記アクチュエータのＯＦＦの位置へ
前記アクチュエータを片寄らせるよう前記アクチュエー
タに作用する第２バイアス手段を有する請求項２記載の
電気スイッチ。
【請求項１１】前記アクチュエータが第２のカム表面
（１２ｆ）と、前記アクチュエータがＯＮからＯＦＦへ
と移動されたとき前記可動接点を前記固定接点から遠ざ
けるために前記第２のカム表面と前記弾性バネ素子（１
６ｂ）の間に設けられた結合手段（２０）を有し、前記
結合手段は前記アクチュエータによって画定されるたれ
下がっているテーパー状脚部（１２ｆ）を有しており、
又前記結合手段は一方に面が前記テーパー状脚部に結合
し他方の面が前記バネ素子の前記可動部分と結合する軸
支されたくさびを有しており、前記バネ素子が前記くさ
びを通常は前記アクチュエータ上の前記たれ下がったテ
ーパー状脚部に向って付勢するよう構成された請求項１
記載の電気スイッチ。