DE10013160A1

DE10013160A1 - Schaltwelleneinheit für einen Schalter

Info

Publication number: DE10013160A1
Application number: DE10013160A
Authority: DE
Inventors: Rolf-Dieter Bauer
Original assignee: AEG Niederspannungstechnik GmbH and Co KG
Current assignee: GE Consumer and Industrial GmbH
Priority date: 2000-03-17
Filing date: 2000-03-17
Publication date: 2001-10-04
Anticipated expiration: 2020-03-18
Also published as: ATE362645T1; EP1137038A2; DE10013160B4; EP1137038A3; EP1137038B1; DE50112498D1; ES2286051T3

Abstract

Eine Schaltwelleneinheit für einen Schalter hat ein auf einer Achse (3) drehbar gelagertes, S-förmig ausgebildetes Kontaktelement (2), das von einem im wesentlichen senkrecht zur Achse (3) wirkenden Vorspannelement (19) und ein von diesem betätigtes, im Bereich der Scheitel des Kontaktelements angreifendes Gelenkelement (23) in Schließrichtung und beim Überschreiten eines Totpunkts (A) in die Öffnungsrichtung beaufschlagbar ist. Das Kontaktelement (2) weist auf seiner dem Vorspannelement zugewandten Seite eine Steuerkontur (25; 28, 29) auf, die bei einer öffnenden Drehung des Kontaktelements (2) vor Erreichen des Totpunkts (A) mit dem Vorspannelement (19) in Eingriff bringbar ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltwelleneinheit für einen Schalter.

Aus der früheren Deutschen Patentanmeldung Nr. 19903911.9 ist eine Schaltwelleneinheit bekannt, die in einem in Fig. 5 gezeigten Schalter 1 eingebaut ist. Dieser Schalter 1 hat einen beweglichen Kontakt 2, der drehbar auf der Achse 3 einer Schaltwelle 4 gelagert ist und mit dieser zusammen eine Schaltwelleneinheit bildet. Die Schaltwelle 4 ist selbst in einem nicht dargestellten Polbahngehäuse gelagert und hat zwei diametral gegenüberliegende Satellit-Achsen 5 und 6, die bei einer Drehung der Schaltwelle 4 um die Achse 3 mitgedreht werden. Die Achse 5 ist der Angriffspunkt für einen Gelenkmechanismus 7, der mit einem Klinkenhebel 8 verbunden ist. Der Klinkenhebel 8 ist auf einer am Schaltergehäuse 9 positionierten Achse 10 schwenkbar gelagert und wird bei einem Überstrom bzw. Kurzschluß von einem Schaltschloß 11 freigegeben, um den in Fig. 5 gezeigten getrennten Zustand des Kontaktes 2 zu ermöglichen. Der Schaltschloß 11 ist seinerseits durch einen um eine Drehachse 12 schwenkbaren Auslösehebel 13 betätigbar.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltwelleneinheit für einen Schalter zur Verfügung zu stellen, die eine verbesserte Funktionsweise aufweist.

Diese Aufgabe wird durch eine Schaltwelleneinheit gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1: eine isolierte Schnittdarstellung einer Schaltwelleneinheit gemäß der Erfindung;

Fig. 2: eine perspektivische Darstellung der in Fig. 1 gezeigten Schaltwelleneinheit;

Fig. 3: eine vereinfachte Schnittdarstellung der in Fig. 1 gezeigten Schaltwelleneinheit im geschlossenen Zustand des Kontakts;

Fig. 4: eine vereinfachte Schnittdarstellung der in Fig. 1 gezeigten Schaltwelleneinheit im geöffneten Zustand des Kontakts; und

Fig. 5: einen herkömmlichen Schalter mit einer darin eingebauten Schaltwelleneinheit.

Eine in den Fig. 1 und 2 gezeigte Schaltwelleneinheit hat ein Kontaktelement 2, das auf einer Achse 3 gelagert und S-förmig ausgebildet ist. Das Kontaktelement 2 ist in einem im Körper 4 der Schaltwelleneinheit mittig ausgebildeten Schlitz 15 aufgenommen. Am Umfang des Schaltwellenkörpers 4 sind zwei diametral zueinander angeordnete Schlitze 17 ausgebildet, in denen sich zwei parallel zueinander erstreckende Stifte 19 aufgenommen sind. An ihren gegenüberliegenden Enden sind die Stifte 19 mit jeweils einer Feder 18 gegeneinander und somit gegen die Böden der Schlitze 17 beaufschlagt. Die Feder befinden sich auf der Außenseite des trommelartigen Schaltwellenkörpers 4 und sind daher nur in der Darstellung der Fig. 2 zu erkennen.

Im Bereich der Scheitel des S-förmigen Kontaktelements 2 ist jeweils eine das Kontaktelement 2 durchsetzende Gelenkachse 21 vorgesehen, auf der ein Paar seitlich am Kontaktelement angebrachte Gelenkelemente bzw. Laschen 23 mit ihrem ersten Ende drehbar gelagert sind. An ihrem zweiten Ende weisen die Laschen 23 Ausnehmungen 22 auf, in denen die Stifte 19 eingreifen. Dabei sind die Positionen der zueinander gespannten Stifte 19 und der Gelenkachsen 21 so gewählt, dass die Stifte 19 wegen einer Abstützung auf den Gelenkelementen 23 im geschlossenen Zustand des Kontaktelements 2 die Böden der Schlitze 17 nicht erreichen können und dadurch ein Drehmoment auf das Kontaktelement 2 ausüben. Dieses Drehmoment hält das Kontaktelement im geschlossenen Zustand.

Im Bereich der Scheitel des Kontaktelements 2 sind symmetrisch zueinander identisch verlaufende Steuerkonturen 25 ausgebildet, die in bestimmten im folgenden noch zu erläuternden Öffnungspositionen des Kontaktelements 2 mit den Stiften 19 in Anlage bringbar sind. Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Steuerkontur 25 durch zwei aufeinanderfolgende Erhebungsstufen gebildet. Auf diesen Erhebungsstufen ist in Fig. 1 die entsprechende imaginäre Position des Stiftes 19 zur Verdeutlichung der im folgenden beschriebene Funktionsweise der Steuerkontur eingezeichnet.

Zur Aufnahme ihrer Funktion wird die Schaltwelleneinheit in das in Fig. 5 gezeigte Gehäuse eines Leistungsschalters montiert. In diesem Zustand ist der Körper 4 der Schaltwelle im wesentlichen unbeweglich, wobei im geschlossenen Zustand der Kontakte, wie in den Fig. 1 bis 3 gezeigt, das Kontaktelement 2 durch die zueinander gespannten Stifte 19 unter Zwischenschaltung der Gelenkelemente 23 gegen die Kontaktleiter 27 gedrückt wird. Unter den normalen Bedingungen des Ein- und Ausschaltens des Leistungsschalters wird das Kontaktelement 2 um einen solchen Winkel gedreht, der über den mit der Linie A in Fig. 1 gekennzeichneten Totpunkt nicht hinausgeht. Erst unter Kurzschlussbedingungen ist der Schwung des Kontaktelements 2 ausreichend, um das durch die oben genannten Feder 18 erzeugte entgegenwirkende Drehmoment zu überwinden und somit die Totpunktlinie A zu überschreiten. Nach dem Überschreiten der Totpunktlinie A ist eine Rückführung des Kontaktelements 2 in den geschlossenen Kontaktzustand nicht mehr möglich, weil das durch die Feder 18 verursachte Drehmoment nunmehr in die entgegengesetzte Richtung, d. h. in Öffnungsrichtung wirkt. Demzufolge verbleibt das Kontaktelement in der in Fig. 4 gezeigten offenen Stellung.

Mit der in Fig. 1 und 2 gezeigten Steuerkontur 25 wird außerdem bewirkt, dass das Kontaktelement 2 bereits kurz vom Erreichen der Totpunktlinie A mit der ersten Erhebung 28 der Steuerkontur 25 in Anlage mit den Stiften 19 gelangt und dadurch die Funktion des Angriffspunkts für das von den Stiften 19 ausgeübte rückführende Drehmoment übernimmt. Der dadurch plötzlich entstehende längere Hebel am Kontaktelement 2 bewirkt bei gleichbleibender Federkraft ein stark ansteigendes rückführendes Drehmoment und somit eine verstärkte Abbremsung des bei einem stärkeren Überstrom in Richtung des Uhrzeigersinns in Fig. 1 beschleunigten Kontaktelements 2.

Die zweistufige Steuerkontur 25 bewirkt mit der zweiten Stufe 29, auf der die imaginäre Lage des Stiftes 19 in Fig. 1 mit dem Bezugszeichen C gekennzeichnet ist, dass das Kontaktelement 2 bei einer zu großen Beschleunigung über den Totpunkt A hinaus dadurch abgebremst wird, dass die Stifte 19 beim Erreichen der zweiten Stufe geringfügig auseinandergedrückt werden. Diese Belastung der Stifte 19 wirkt dem nach Überschreitung des Totpunkts ansteigenden und im Uhrzeigersinn wirkenden Drehmoment entgegen, so dass das Kontakthebel 2 abgebremst und sein mögliches Zurückprallen über den Totpunkt hinaus zurück in die Schließstellung der Kontakte vermieden wird.

Auf der Grundlage des oben beschriebenen Ausführungsbeispiels sind verschiedene Abwandlungen der erfindungsgemäßen Schaltwelleneinheit möglich. So zum Beispiel kann die aus den Stiften 19, den Federn 18 und den Gelenkelementen 23 bestehende Vorspannvorrichtung nur an dem einen Scheitel des S-förmigen Kontaktelements ausgebildet werden, in dem das andere Ende der jeweiligen am Stift 19 eingreifenden Feder 18 am Schaltwellenkörper 4 fest positioniert wird. Zur Vereinfachung der Fertigung des Kontaktelements kann zum Beispiel auf die zweite Stufe der Steuerkontur 25 verzichtet werden, falls die Belastungscharakteristika des betreffenden Leistungsschalters, in dem die Schaltwelleneinheit einzubauen ist, dies erlauben.

Claims

1. Schaltwelleneinheit für einen Schalter mit einem auf einer Achse (3) drehbar gelagerten, S-förmig ausgebildeten Kontaktelement (2), das von einem im wesentlichen senkrecht zur Achse (3) wirkenden Vorspannelement (19) und ein von diesem betätigtes, im Bereich der Scheitel des Kontaktelements angreifendes Gelenkelement (23) in Schließrichtung und beim Überschreiten eines Totpunkts (A) in die Öffnungsrichtung beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktelement (2) auf seiner dem Vorspannelement zugewandten Seite eine Steuerkontur (25; 28, 29) aufweist, die bei einer öffnenden Drehung des Kontaktelements (2) vor Erreichen des Totpunkts (A) mit dem Vorspannelement (19) in Eingriff bringbar ist.

2. Schaltwelleneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkontur (25) eine Anhebungsstufe (28) aufweist, die eine Erhöhung des vom Vorspannelement (19) auf das Kontaktelement ausgeübten Drehmoments bewirkt.

3. Schaltwelleneinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anhebungsstufe (28) so angeordnet ist, daß sie unmittelbar vor Erreichung des Totpunkts (A) durch das Kontaktelement (2) mit dem Vorspannelement (19) in Eingriff bringbar ist.

4. Schaltwelleneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkontur (25) eine weitere zweite Anhebungsstufe (29) aufweist, die sich an die erste Anhebungsstufe (28) anschließt.

5. Schaltwelleneinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Anhebungsstufe (29) so angeordnet ist, daß sie erst nach Erreichung des Totpunkts (A) durch das Kontaktelement (2) mit dem Vorspannelement (19) in Eingriff bringbar ist.

6. Schaltwelleneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch zwei als Stifte (19) ausgebildete Vorspannelemente, die durch zwei an ihren Enden angreifenden Feder (18) gegeneinander gespannt sind und auf der Seite eines jeden Scheitels des Kontaktelements (2) in die mit Ausnehmungen (22) versehenen Enden jeweils eines Paars von Gelenkelementen (23) eingreifen, die mit ihren anderen Enden auf beiden Seiten des Kontaktelements (2) drehbar gelagert sind.

7. Schaltwelleneinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkontur (25) nach jeder Anhebungsstufe (28, 29) Plateauabschnitte aufweist, die kein weiteres Auseinanderdrücken der Stifte (19) bewirken.

8. Schaltwelleneinheit nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkelemente (23) eines Paares auf einer das Kontaktelement (2) durchsetzenden Achse (21) gelagert sind.