[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Schaltanordnung mit einem ein erstes antreibbares Kontaktstück und ein erstes Gegenkontaktstück aufweisenden ersten Schaltkontakt und mit einem ein zweites antreibbares Kontaktstück und ein zweites Gegenkontaktstück aufweisenden zweiten Schaltkontakt, wobei jedes der antreibbaren Kontaktstücke mittels einer Kombination aus einem Ansteuerelement und einem mit dem Ansteuerelement zusammenwirkenden Abtastelement antreibbar ist.
[0002] Eine derartige Schaltanordnung ist beispielsweise aus der Offenlegungsschrift DE 19 615 912 A1 bekannt. Eine in der Offenlegungsschrift beschriebene Anordnung weist mehrere Schaltkontakte auf, welche innerhalb eines Schaltergehäuses angeordnet sind. Den Schaltkontakten sind Abtastelemente zugeordnet, welche Steuerkonturen in Form einer Nut aufweisen.
Die Steuerkonturen wirken mit Ansteuerelementen zusammen. Die dortigen Ansteuerelemente sind als an Kurbelarmen angeordnete Bolzen ausgebildet. Die Kurbelarme sind drehbar auf einer gemeinsamen Welle gelagert. Durch die spezielle Form der Steuerkonturen erfolgt bei einem Drehen der Ansteuerelemente ein Vor- und Zurückbewegen der antreibbaren Kontaktstücke der Schaltkontakte.
[0003] Die einzelnen Schaltkontakte sind längs der Welle versetzt angeordnet, um eine ausreichende Bewegungsfreiheit der bewegbaren Baugruppen zu gewährleisten.
Neben der aufwendigen mechanischen Konstruktion ist durch den axialen Versatz der Schaltkontakte zueinander ein grosser Bauraum notwendig.
[0004] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Schaltanordnung der eingangs genannten Art so auszubilden, dass eine kompaktere Anordnung der einzelnen Schaltkontakte zueinander ermöglicht wird.
[0005] Die Aufgabe wird bei einer elektrischen Schaltanordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass mit jedem der antreibbaren Kontaktstücke ein Abtastelement verbunden ist und ein gemeinsames mit den Abtastelementen zusammenwirkendes Ansteuerelement durch einen Antrieb drehbar ist.
[0006] Durch den Einsatz eines gemeinsamen Ansteuerelementes, welches jedem der antreibbaren Kontaktstücke zugeordnet ist,
wird die Anzahl der notwendigen Bauteile zum Antrieb der antreibbaren Kontaktstücke reduziert. Aufgrund der Reduktion der Bauteile ist eine Verringerung des Bauvolumens erzielbar. Weiterhin kann durch das gemeinsame Ansteuerelement der seitliche Versatz und somit der Platzbedarf der Schaltkontaktanordnung reduziert werden. Im Idealfall ist kein seitlicher Versatz der Schaltkontakte vorhanden. In diesem Fall liegen die Bewegungsbahnen der antreibbaren Kontaktstücke in der Ebene, in welcher das gemeinsame Ansteuerelement drehbar ist. Besonders einfache Ausgestaltungen sind ermöglicht, wenn die Abtastelemente und das Ansteuerelement verschiedene Konstruktionsprinzipien aufweisen. Als Ansteuerelement sowie zugehörige Abtastelemente können beispielsweise Nuten, Kulissen oder Stege sowie die Abtastelemente abtastende Bolzen und Kulissen vorgesehen sein.
Dabei ist es vorsehbar, dass die Baugruppen, die in einer ersten Konstruktion das Ansteuerelement bilden, in einer zweiten Konstruktion als Abtastelement Verwendung finden, d.h. die Begriffe Ansteuerelement und Abtastelement sind nicht auf eine bestimmte Ausgestaltung festgelegt.
[0007] Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass eine in das Ansteuerelement oder eines der Abtastelemente eingebrachte Ausnehmung als Steuerkontur ausgebildet ist.
[0008] Eine Steuerkontur eignet sich in besonderer Art und Weise zum Erzeugen bestimmter Bewegungsabläufe. Dabei kann die Steuerkontur eine Bewegung des antreibbaren Kontaktstückes in ihrem Zeitablauf und in ihrem Geschwindigkeitsverlauf steuern. Eine Ausbildung der Steuerkontur als Ausnehmung ist eine konstruktiv einfache und robuste Ausgestaltungsvariante. Dabei kann die Ausnehmung sowohl als Nut bzw.
Sackbohrung oder als eine Durchgangsbohrung oder als eine durch ein Material hindurchgreifende Öffnung ausgebildet sein.
[0009] Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass eine an dem Ansteuerelement oder einem der Abtastelemente angeordnete Erhebung eine Steuerkontur ist.
[0010] Eine als Erhebung ausgebildete Steuerkontur ist in mehreren Ebenen abtastbar. So kann mit ein und derselben Steuerkontur beispielsweise sowohl deren Höhe als auch deren seitliche Kontur abgetastet werden.
Ebenso wie bei einer Ausbildung der Steuerkontur als Ausnehmung ist auch eine Ausbildung einer Steuerkontur als Erhebung oder Steg als eine robuste Konstruktion zu bewerten.
[0011] Vorteilhafterweise kann weiterhin vorgesehen sein, dass ein Abschnitt der Steuerkontur sowohl das erste als auch das zweite antreibbare Kontaktstück steuert.
[0012] Durch die gemeinsame Nutzung eines Abschnittes der Steuerkontur kann die Gesamtgrösse der Steuerkontur reduziert werden.
Somit ergeben sich besonders kompakte Bauformen für die Steuerkontur sowie daraus folgend auch kompaktere Abmessungen für das Ansteuerelement bzw. für das Abtastelement.
[0013] Ausserdem kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Steuerkontur so ausgebildet ist, dass in bestimmten Stellungen eines der antreibbaren Kontaktstücke eine Bewegung des anderen antreibbaren Kontaktstückes durch die Steuerkontur blockiert ist.
[0014] Für bestimmte Schaltkontakte ist es notwendig, dass diese nur in Abhängigkeit der Schaltstellung eines anderen Schaltkontaktes bedienbar sind. So dürfen beispielsweise Schaltkontakte zum Erden eines Sammelschienenabschnittes nur dann schaltbar sein, wenn mittels eines weiteren Schaltkontaktes der Sammelschienenabschnitt zuvor aufgetrennt wurde.
Eine mechanische Verriegelung der antreibbaren Kontaktstücke ist zur Realisierung derartiger Verriegelungen besonders geeignet.
[0015] Es kann weiterhin vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass die antreibbaren Kontaktstücke teilweise gleichzeitig bewegbar sind.
[0016] Um ein besonders schnelles Schalten oder auch ein unterbrechungsfreies Umschalten zu gewährleisten, ist es vorteilhaft, wenn beispielsweise eines der Kontaktstücke bereits in seine Ein-Stellung bewegt wird, während das andere antreibbare Kontaktstück noch von seiner Ein-Stellung in die Aus-Stellung bewegt wird.
Es kann auch vorgesehen sein, dass die antreibbaren Kontaktstücke gleichzeitig oder unmittelbar aufeinanderfolgend jeweils von ihren Ein-Positionen in die Aus-Positionen und umgekehrt zu bewegen sind.
[0017] Vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass sich ein Abschnitt der Steuerkontur koaxial zur Drehachse des gemeinsamen Ansteuerelementes oder Antriebselementes erstreckt.
[0018] Durch eine derartige Anordnung wird in einfacher Weise ermöglicht, trotz einer Bewegung des drehbaren Ansteuerelementes oder Abtastelementes die antreibbaren Kontaktstücke in ihren Positionen verharren zu lassen. Dies ist insbesondere erforderlich, wenn mittels des zum Antreiben des Ansteuerelementes vorgesehenen Antriebes noch weitere Baugruppen zu bewegen sind, ohne eine Bewegung der antreibbaren Kontaktstücke zu bewirken.
Weiterhin kann durch den konzentrischen Abschnitt in einfacher Weise ein Verharren eines der antreibbaren Kontaktstücke in seiner Ruheposition bewirkt werden, während das andere antreibbare Kontaktstück bewegt wird.
[0019] Weiterhin kann besonders vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Drehachse des gemeinsamen Ansteuerelementes oder Antriebselementes von einer U-förmigen Steuerkontur umfasst ist.
[0020] Eine U-förmige Steuerkontur ermöglicht es, eine besonders langgestreckte abtastbare Steuerkontur auf einer sehr kompakten Fläche anzuordnen.
Insbesondere wenn der Drehpunkt im Innern des von den Flanken der U-förmigen Steuerkontur begrenzten Bereiches liegt, ist der für eine Drehbewegung notwendige Raum auf ein geringes Mass beschränkt.
[0021] Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass das Ansteuerelement eine Kulisse und eines der Abtastelemente einen Bolzen aufweist.
[0022] Derartige Abtastelemente und Ansteuerelemente sind kostengünstig zu fertigen und sie sind zuverlässig.
[0023] Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer Zeichnung gezeigt und nachfolgend näher beschrieben.
[0024] Dabei zeigt die
<tb>Fig. 1<sep>eine erste Ausgestaltungsvariante einer elektrischen Schaltanordnung mit einem ersten Schaltkontakt und einem zweiten Schaltkontakt in einem ersten Schaltzustand, die
<tb>Fig. 2<sep>die erste Ausgestaltungsvariante in einem zweiten Schaltzustand, die
<tb>Fig. 3<sep>die erste Ausgestaltungsvariante in einem dritten Schaltzustand und die
<tb>Fig. 4<sep>die schematische Ansicht einer zweiten Ausgestaltungsvariante.
[0025] Die in der Fig. 1 dargestellte elektrische Schaltanordnung 1 weist als ersten Schaltkontakt einen elektrischen Trennschalter 2 sowie als zweiten Schaltkontakt einen Erdungsschalter 3 auf. Der Trennschalter 2 weist ein erstes antreibbares Kontaktstück 4 sowie ein erstes Gegenkontaktstück 5 auf. Der Erdungsschalter 3 weist ein zweites antreibbares Kontaktstück 6 sowie ein zweites Gegenkontaktstück 7 auf. Das erste antreibbare Kontaktstück 4 sowie das zweite antreibbare Kontaktstück 6 weisen eine im Wesentlichen zylinderförmige Aussenkontur auf. Das erste antreibbare Kontaktstück 4 sowie das zweite antreibbare Kontaktstück 6 sind jeweils längs ihrer Zylinderachsen verschiebbar.
Zur elektrischen Kontaktierung des ersten antreibbaren Kontaktstückes 4 und des zweiten antreibbaren Kontaktstückes 6 sowie zu deren mechanischer Führung sind die antreibbaren Kontaktstücke 4, 6 konzentrisch von Kontaktierungs- und Führungselementen 8a, 8b umgeben. An die Gegenkontaktstücke 5, 7 sowie an die Kontaktierungs- und Führungselemente 8a, 8b sind jeweils elektrische Leiter anschliessbar, welche mittels der zugehörigen antreibbaren Kontaktstücke 4, 6 miteinander kontaktierbar sind. Zur Steuerung des elektrischen Feldes sind die Gegenkontaktstücke 5, 7 sowie die Kontaktierungs- und Führungselemente 8a, b haubenförmig ausgebildet.
[0026] Zum Bewegen des ersten antreibbaren Kontaktstückes 4 sowie des zweiten antreibbaren Kontaktstückes 6 ist ein nicht dargestellter Antrieb vorgesehen.
Dieser Antrieb bewirkt eine Drehbewegung einer Antriebswelle 11 um eine Drehachse 10. Mit der Antriebswelle 11 ist ein Ansteuerelement 9 starr verbunden. Das Ansteuerelement 9 ist im Wesentlichen scheibenförmig ausgebildet. In das Ansteuerelement 9 ist eine Kulisse 12 eingebracht. Die Kulisse 12 ist in Form einer das Ansteuerelement 9 vollständig durchgreifenden Öffnung ausgebildet.
[0027] Die von den Gegenkontaktstücken 5, 7 abgewandten Seiten der antreibbaren Kontaktstücke 4, 6 weisen jeweils einen durch ihre Zylinderlängsachsen verlaufenden stirnseitig eingebrachten Schlitz zur Aufnahme des Ansteuerelementes 9 auf, welcher parallel zur Zeichenebene verläuft. In den durch die Schlitze gebildeten gabelförmigen Enden sind senkrecht zu den Schlitzen verlaufende Durchgangsbohrungen eingebracht.
Durch die Bohrungen des ersten antreibbaren Kontaktstückes 4 ist ein erster Bolzen hindurchführ- und festlegbar. Durch die Bohrungen des zweiten antreibbaren Kontaktstückes 6 ist ein zweiter Bolzen hindurchführ- und festlegbar. Der mit dem Bezugszeichen 13 versehene Pfeil weist auf den Einbauort des ersten Bolzens. Der mit dem Bezugszeichen 14 versehene Pfeil weist auf den Einbauort des zweiten Bolzens. In den Fig. 1 bis 3 ist auf eine Darstellung des ersten Bolzens sowie des zweiten Bolzens verzichtet, um die Kulisse 12 sowie deren Bahnkurve 12a deutlicher hervortreten zu lassen. Der erste Bolzen und der zweite Bolzen sind durch die Bohrungen der jeweiligen antreibbaren Kontaktstücke 4, 6 hindurchgeführt. Weiterhin greifen der erste Bolzen und der zweite Bolzen durch die Öffnung der Kulisse 12 des Ansteuerelementes 9 hindurch.
Der erste Bolzen sowie der zweite Bolzen wirken in der vorliegenden Ausgestaltungsvariante als Abtastelemente. Das Ansteuerelement 9 ist in den stirnseitigen Schlitzen der antreibbaren Kontaktstücke 4, 6 geführt.
[0028] Bei einer Drehbewegung der Antriebswelle 11 erfolgt nunmehr eine Drehbewegung des Ansteuerelementes 9. Damit erfolgt auch eine Bewegung der Kulisse 12. Ausgehend von dem in der Fig. 1 dargestellten ersten Schaltzustand (Trennschalter 2 geöffnet, Erdungsschalter 3 geöffnet) erfolgt zum Einschalten des Erdungsschalters 3 zunächst eine Drehung der Antriebswelle 11 im Uhrzeigersinn. Aufgrund der U-förmigen Kontur der Bahnkurve 12a und des Zusammenwirkens des zweiten Bolzens mit der Kulisse 12 erfolgt eine Bewegung des zweiten antreibbaren Kontaktstückes 6 längs seiner Zylinderachse in Richtung des zweiten Gegenkontaktstückes 7.
Mit dem Erreichen der Einschaltstellung des zweiten antreibbaren Kontaktstückes ist der Einschaltvorgang des Erdungsschalters 3 abgeschlossen (Fig. 2, zweiter Schaltzustand). Aufgrund der konzentrischen Gestaltung der Bahnkurve 12a sowie der Kulisse 12 bezüglich der Drehachse 10 verharrt das erste Kontaktstück 4 während des Einschaltvorganges des Erdungsschalters 3 in seiner Aus-Position. Aufgrund der Kontur der Kulisse 12 ist ein Bewegen des ersten antreibbaren Kontaktstückes 4 bei eingeschaltetem Erdungsschalter 3 nicht möglich. Das heisst, das erste antreibbare Kontaktstück 4 ist verriegelt.
[0029] Ist nunmehr ein Öffnen des Erdungsschalters 3 vorgesehen (Fig. 2), so erfolgt eine Drehbewegung der Antriebswelle 11 und des starr mit der Antriebswelle 11 verbundenen Ansteuerelementes 9 entgegen dem Uhrzeigersinn.
Nunmehr wird das zweite antreibbare Kontaktstück 6 in seine Aus-Position zurückgeführt (Fig. 1). Das erste antreibbare Kontaktstück 4 verharrt weiterhin in seiner Aus-Position.
[0030] Ist ein Einschalten des Trennschalters 2 vorgesehen, so ist ausgehend von dem ersten Schaltzustand (Fig. 1) die Antriebswelle 11 entgegen dem Uhrzeigersinn zu drehen. Aufgrund des Zusammenwirkens des ersten Bolzens mit der Kulisse 12 des Ansteuerelementes 9 wird nunmehr das erste antreibbare Kontaktstück 4 von seiner Aus-Position in die Ein-Position überführt. Mit dem Kontaktieren des ersten Gegenkontaktstückes 5 ist der Einschaltvorgang des Trennschalters 2 abgeschlossen (Fig. 3, dritter Schaltzustand). Während der Bewegung des ersten antreibbaren Kontaktstückes 4 verharrt das zweite antreibbare Kontaktstück 6 in seiner Aus-Position.
Dabei tastete der zweite Bolzen teilweise denselben konzentrisch zur Drehachse 10 angeordneten Abschnitt der Kulisse 12 ab, wie der erste Bolzen bei dem Einschaltvorgang des Erdungsschalters 3. Bei einem eingeschalteten Trennschalter 2 ist nunmehr ein Einschalten des Erdungsschalters 3 nicht möglich. Das zweite antreibbare Kontaktstück 6 ist durch die Kulisse 12 des Ansteuerelementes 9 verriegelt. Zum Ausschalten des Trennschalters 2 ist das Ansteuerelement 9 im Uhrzeigersinn zu drehen.
[0031] Die Fig. 4 zeigt schematisch die gleiche Schalteranordnung wie in den Fig. 1, 2 und 3 dargestellt. Die Fig. 4 zeigt eine von dem ersten Ausführungsbeispiel abweichende Ausführung des Ansteuerelementes und der Abtastelemente. An der Antriebswelle 11 ist nunmehr ein Hebel 15 starr befestigt. Der Hebel 15 weist einen Hebelbolzen 16 auf.
An dem ersten antreibbaren Kontaktstück 17 der zweiten Ausgestaltungsvariante ist eine erste Kulisse 18 der zweiten Ausgestaltungsvariante angeordnet. Die erste Kulisse 18 ist in Form einer Nut in die Oberfläche des abgeplatteten, von dem zugeordneten Gegenkontaktstück 5a abgewandten Ende des ersten antreibbaren Kontaktstückes 17 der zweiten Variante eingebracht. An dem zweiten antreibbaren Kontaktstück 19 der zweiten Ausgestaltungsvariante ist an dem abgeplatteten, von dem zugeordneten Gegenkontaktstück 7a abgewandten Ende eine zweite Kulisse 20 eingebracht. Nunmehr weist jedes der antreibbaren Kontaktstücke ein Abtastelement in Form einer Nut auf. Als gemeinsames Ansteuerelement ist der Hebelbolzen 16 vorgesehen.
Ausgehend von dem in der Fig. 4 dargestellten Schaltzustand kann durch eine Bewegung gegen den Uhrzeigersinn der Hebelbolzen 16 in die erste Kulisse 18 der zweiten Ausgestaltungsvariante einfahren und durch das Zusammenwirken der ersten Kulisse 18 mit dem Hebelbolzen 16 wird das bewegbare Kontaktstück 17 der zweiten Ausgestaltungsvariante in seine Ein-Position bewegt. Eine Bewegung des Hebelbolzens 16 im Uhrzeigersinn bewirkt nunmehr eine Umkehrung der Bewegung des ersten antreibbaren Kontaktstückes 17 der zweiten Ausgestaltungsvariante, so dass der in der Fig. 4 dargestellte Schaltzustand wieder herstellbar ist. Wird der Hebelbolzen 16 weiter im Uhrzeigersinn bewegt, so tritt er in Wirkkontakt mit der zweiten Kulisse 20 des zweiten antreibbaren Kontaktstückes 19 der zweiten Ausgestaltungsvariante.
Durch das Zusammenwirken des Hebelbolzens 16 mit der zweiten Kulisse 20 der zweiten Ausgestaltungsvariante wird das zweite antreibbare Kontaktstück 19 der zweiten Ausgestaltungsvariante in seine Ein-Position bewegt. Bei einer anschliessenden Umkehr der Drehrichtung der Welle 11 erfolgt eine Umkehr der Schaltbewegung des zweiten antreibbaren Kontaktstückes 19 der zweiten Ausgestaltungsvariante. Ebenso wie bei der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten ersten Ausgestaltungsvariante ist durch das Drehen der Welle jeweils nur eines der antreibbaren Kontaktstücke der zweiten Ausgestaltungsvariante bewegbar.