DE10049728C2 - Antriebsstrang für einen bewegbaren Kontakt eines elektrischen Schalters - Google Patents

Description

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der elektrischen Schalter und betrifft einen Antriebsstrang für einen bewegbaren Kon­ takt eines elektrischen Schalters, bestehend aus einem schwenkbaren Antriebshebel, einem den Kontakt aufnehmenden schwenkbar gelagerten Kontaktträger, einer Koppelbaugruppe, mittels derer der Kontaktträger am Antriebshebel abgestützt ist, und einer Fangeinrichtung für den Kontaktträger,

• - bei dem der Kontaktträger durch Schwenken des Antriebshe­ bels - von einer AUS-Stellung in eine EIN-Stellung - aus einer AUS-Position in eine EIN-Position überführbar ist,
• - bei dem der Kontaktträger zum Umschwenken aus der EIN-Po­ sition in die AUS-Position bei in EIN-Stellung verbleiben­ dem Antriebshebel von der Koppelbaugruppe kraftabhängig freigebbar ist und
• - bei dem die Fangeinrichtung ein am Kontaktträger schwenk­ bar angeordnetes, unter der Einwirkung einer Feder stehen­ des Fangelement und ein dem Fangelement zugeordnetes Ge­ genstück aufweist,
• - wobei bei in EIN-Stellung befindlichem Antriebshebel und in AUS-Position befindlichem Kontaktträger das Gegenstück vom Fangelement hintergriffen ist.

Bei einem bekannten dreipoligen elektrischen Schalter ist ein derartiger Antriebsstrang jeweils den bewegbaren Kontakten der beiden äußeren Pole zugeordnet (US 5,912,605). - Hierbei sind ein Antriebshebel in Form eines Kniehebelgliedes und drei U-förmige Kontaktträger, die jeweils über einen zugeord­ neten Mitnehmer an einer gemeinsamen Traverse abgestützt sind, vorgesehen. Während der dem mittleren Kontaktträger zugeordnete Mitnehmer eine erste Koppelbaugruppe bildet, über die der mittlere Kontaktträger an dem Antriebshebel abge­ stützt ist, sind jeweils einer der den beiden äußeren Kon­ taktträgern zugeordneten Mitnehmer, die Traverse und der dem mittleren Kontaktträger zugeordnete Mitnehmer Teil einer wei­ teren Koppelbaugruppe, über die jeweils einer der beiden äu­ ßeren Kontaktträger an dem Antriebshebel abgestützt ist. Die Koppelbaugruppe des mittleren Antriebsstranges ist daher Teil der Koppelbaugruppen der beiden äußeren Antriebsstränge, die weiterhin jeweils einen Bolzen umfassen, der bei in EIN- Position befindlichem Kontaktträger in einer Raststellung an einer Kurvenfläche des Kontaktträgers anliegt. Um den Kontaktträger zum Umschwenken in seine AUS-Position bei in EIN-Stellung verbleibender Antriebswelle freizugeben, kann der Bolzen kraftabhängig aus seiner Raststellung am Kontakt­ träger herausgleiten. Der Bolzen ist dabei fest mit dem Mit­ nehmer verbunden. Um das als ortsfester Bolzen ausgebildete Gegenstück mittels des als Fanghaken ausgebildeten Fangele­ mentes zu umgreifen, ist eine weitere als Blattfeder ausge­ bildete Feder erforderlich, die an dem mit der Traverse fest verbundenen Mitnehmer angeordnet ist und die einen lang aus­ gebildeten, gebogenen freien Endschenkel aufweist, mittels dessen das Fangelement beim Umschwenken des äußeren Kontakt­ trägers entgegen der Kraft der ersten Feder zum Umgreifen ei­ nes im Schalter ortsfest angeordneten Bolzens schwenkbar ist. Um ein Zurückprellen des Kontaktträgers in seine EIN-Position sicher auszuschließen, ist eine genaue Abstimmung der Federkräfte beider Federn und eine präzise Anordnung der sich mit dem Koppelstrang bewegenden Blattfeder in der Bewegungsbahn des Fangelementes erforderlich. - Bei dieser Ausgestaltung des Antriebsstranges kann der mittlere Kontaktträger nicht auf die gleiche Weise wie die beiden äußeren Kontaktträger gegen Prellen gesichert werden.

Bei einem anderen bekannten Schalter sind die den einzelnen Polen zugeordneten Antriebsstränge derart ausgebildet, dass alle Kontaktträger unabhängig voneinander zum Umschwenken kraftabhängig freigebbar und gegen ein Zurückprellen sicher­ bar sind (DE 199 10 172 A1). Hierbei weisen die Antriebs­ stränge jeweils als Koppelbaugruppe einen am Kontaktträger schwenkbar gelagerten Kulissenhebel und einem am Antriebshe­ bel angelenkten Koppelhebel auf, wobei ein Bolzen des Koppel­ hebels in die Kulisse des Kulissenhebels eingreift. Der Ku­ lissenhebel bildet zudem ein Widerlager für Kontaktkraftfe­ dern, mittels derer der bewegbare Kontakt mit der erforderli­ chen Kontaktkraft an einem zugeordneten ortsfesten Kontakt abstützbar ist. Bei diesem bekannten Schalter ist der Kulis­ senhebel unter der Einwirkung elektrodynamischer Kräfte, die ein Abheben des bewegbaren Kontakts von dem ihm zugeordneten ortfesten Kontakt bewirken, über die an ihm abgestützten Kon­ taktkraftfedern schwenkbar. Bei einer Schwenkung des Kulis­ senhebels gleitet der an dem Koppelhebel angeordnete Bolzen aus einem ersten Kulissenabschnitt in einen zweiten Kulissen­ abschnitt. Am Ende dieses zweiten Kulissenabschnittes ist ein dritter das Fangelement bildender Kulissenabschnitt angeord­ net, in dem der Bolzen festgelegt wird. - Da der Kulissenhe­ bel und der den Bolzen tragende Koppelhebel Teil sowohl der Koppelbaugruppe als auch der Fangeinrichtung sind, ist ein derartiges Fangelement nur bei Schaltern anwendbar, deren An­ triebsstrang einen mit einem Kulissenhebel versehenen Kon­ taktträger aufweist.

Ausgehend von einem Antriebsstrang mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1 (US 5,912,605) liegt der Er­ findung die Aufgabe zugrunde, die Fangeinrichtung derart zu vereinfachen, dass sie, unabhängig von der konstruktiven Ges­ taltung der Koppelbaugruppe, ein Prellen des Kontaktträgers sicher verhindert.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass das Gegenstück mit dem Antriebshebel schwenkbar ist und dass das Fangelement beim Umschwenken des Kontaktträgers schnapp­ riegelartig über das Gegenstück gleitbar ist.

Bei einer derartigen Ausgestaltung sind die Elemente der Fangeinrichtung nicht mehr konstruktiver Bestandteil der Koppelbaugruppe, so dass die Fangeinrichtung für Koppelbau­ gruppen unterschiedlicher Gestaltung verwendbar ist. Sie kann z. B. auch die erwähnten (US 5,912,605 und DE 199 10 172 A1) bekannten Fangeinrichtungen ersetzen.

An sich ist ein elektrischer Schalter bekannt, bei dem ein Antriebshebel mittels einer Fangeinrichtung gegen Prellen gesichert ist. Dieser Antriebshebel ist in einer EIN- Stellung, bei der alle Kontakte des Schalters geschlossen sind, über ein gestrecktes Kniegelenk an einem Energiespei­ cher abgestützt und durch Einknicken des Kniegelenkes zum Überführen in eine AUS-Stellung, bei der die Kontakte geöff­ net sind, freigebbar. Dabei weist die Fangeinrichtung einen Fanghaken und ein dem Fanghaken zugeordnetes Gegenstück auf, wobei der Fanghaken um ein im Schalter ortsfest angeordnetes Lager über einen Federmechanismus aus der Bewegungsbahn des Gegenstückes schwenkbar ist. Das Gegenstück ist von einer Traverse gebildet, die zur Ankopplung die Kontakte tragender Kontaktträger an den Antriebshebel dient und daher mit dem Antriebshebel schwenkbar ist (FR 1 272 040). - Da ein zur Strombegrenzung führendes Umschwenken der Kontaktträger bei in seiner EIN-Stellung verbleibendem Antriebshebels hierbei nicht vorgesehen ist und der Kontaktträger daher bei in Ein- Stellung verbleibendem Antriebshebel nicht Prellen kann, stellt sich bei diesem Schalter auch nicht die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Fang­ element eine Ruhestellung aufweist, in der es sich unter der Krafteinwirkung der Feder mittels eines Anschlages an einer Anschlagfläche des Kontaktträgers abstützt. Aufgrund dieses Anschlages ist der Antriebshebel unabhängig vom Fangelement in seine AUS-Stellung schwenkbar, so dass bei einer solchen Schwenkung des Antriebshebels der Kontaktträger zwangsläufig von der Fangeinrichtung freigegeben wird.

Das Gegenstück kann zweckmäßigerweise von einem den Antriebs­ hebel mit der Koppelbaugruppe verbindenden Bolzen gebildet sein.

Eine gemäß der Erfindung ausgebildete Fangeinrichtung lässt sich ohne wesentliche konstruktive Veränderungen auch in An­ triebsstränge integrieren, bei denen bisher keine Fangein­ richtung vorgesehen ist. - Die Fangeinrichtung kann mit Vor­ teil in Antriebsstränge integriert werden, bei denen die Koppelbaugruppe eine an sich bekannte kraftabhängig verkürz­ bare Stützweite aufweist. - Wenn man bei derartigen Antriebs­ strängen die Koppelbaugruppe so ausgestaltet, dass die Ver­ kürzung der Stützweite blockierbar ist, können solche An­ triebsstränge sowohl in strombegrenzenden als auch in "dy­ namisch festen" Schaltern eingesetzt werden. - Eine Koppel­ baugruppe mit kraftabhängig verkürzbarer Stützweite kann als Knickhebel (wie er beispielsweise aus der DE 197 40 422 A1 bekannt ist) oder als teleskopartige Verklinkungseinrichtung (wie sie beispielsweise aus der EP 0 398 461 A2 bekannt ist) ausgebildet sein.

Ein Ausführungsbeispiel des neuen Antriebsstranges in vier verschiedenen Phasen seines Bewegungsablaufes ist in den Fig. 1 bis 4 dargestellt. Dabei zeigen

Fig. 1 den Antriebsstrang bei in einer EIN-Stellung befind­ lichem Antriebshebel und in einer EIN-Position befindlichem Kontaktträger,

Fig. 2 den Antriebsstrang beim Überschwenken des Kontaktträ­ gers in eine AUS-Position, bei in EIN-Stellung verbleibendem Antriebshebel,

Fig. 3 den Antriebsstrang mit einem in seiner AUS-Position mittels einer Fangeinrichtung gegen Prellen gesicherten Kon­ taktträger und

Fig. 4 den Antriebsstrang mit einem von der Fangeinrichtung freigegebenen Kontaktträger bei in einer AUS-Stellung be­ findlichem Antriebshebel und in AUS-Position befindlichem Kontaktträger.

Gemäß den Fig. 1 bis 4 weist der Antriebsstrang für einen als Kontakthebel ausgebildeten, um ein erstes Schwenklager 1 bewegbaren Kontakt 2 eines elektrischen Schalters einen auf einer Schaltwelle 3 angeordneten Antriebshebel 4, einen den bewegbaren Kontakt 2 tragenden, um ein zweites Schwenklager 5 drehbaren Kontaktträger 6 und eine den Kontaktträger 6 mit dem Antriebshebel 4 verbindende, als Knickhebel ausgebildete Koppelbaugruppe 7 auf. Der bewegbare Kontakt 2 ist hierbei mittels am Kontaktträger 6 abgestützter Kontaktkraftfedern 8 je nach Schaltzustand entweder über ein erstes Schaltstück 9 an einem zweiten Schaltstück 10 eines ortsfesten Kontaktes 11 oder über einen Teilbereich 12 seiner umlaufenden Kante an einer ersten Anschlagfläche 13 des Kontaktträgers abgestützt. In den Antriebsstrang ist eine Fangeinrichtung 14 integriert, die ein am Kontaktträger 6 schwenkbar angeordnetes, als Fang­ haken ausgebildetes Fangelement 15 und ein auf dem Antriebs­ hebel 4 angeordnetes, dem Fangelement 15 zugeordnetes Ge­ genstück 16 aufweist. Als Gegenstück 16 dient ein erster Bol­ zen, der den Antriebshebel 4 mit dem Knickhebel 7 verbindet.

Als Schwenklager 17 des Fanghakens 15 dient ein zweiter Bolzen, der den Knickhebel 7 mit dem Kontaktträger 6 verbin­ det. - Als Gegenstück kann anstelle des ersten Bolzens auch ein anderes, bedarfsweise auch an der Schaltwelle ausgebilde­ tes, mit dem Antriebshebel schwenkbares Gegenstück dienen. In gleicher Weise kann ein gesondertes Schwenklager für das Fangelement am Kontaktträger ausgebildet sein.

Gemäß Fig. 1, die den Antriebsstrang im Einschaltzustand bei normalem Betrieb des Schalters zeigt, befindet sich das Fang­ element 15 in seiner Ruhestellung. - Unter "normalem Betrieb" wird dabei ein Bereich von Strömen bis in den Überlastbereich verstanden, bei denen die zwischen den Kontakten wirkenden elektrodynamischen Kräfte unterhalb eines vorzugebenden Grenzwertes liegen und die Kontakte aufgrund der diesen Kräf­ ten entgegenwirkenden Kräften der Kontakttaktkraftfedern in geschlossenem Zustand verbleiben. - Zur Aufrechterhaltung dieser Ruhestellung weist das Fangelement 15 einen Anschlag 18 auf, über den es sich unter der Kraft einer auf ihn ein­ wirkenden Feder 19 an einer zweiten Anschlagfläche 20 des Kontaktträgers abstützt. Der Kontaktträger weist zur Aufnahme der als Schraubendruckfeder ausgebildeten Feder 19 eine ta­ schenartige Ausnehmung 21 als Widerlager auf. Die Feder 19 und das Widerlager 21 der Feder können jedoch auch jede an­ dere, dem vorliegenden Zweck dienende Gestalt aufweisen. - Der Knickhebel 7 wirkt bei normalem Betrieb als starres, den Kontaktträger 6 mit dem Antriebshebel 4 verbindendes Stütz­ glied.

Gemäß Fig. 2, die den Antriebsstrang in einem Zustand zeigt, bei dem der Kontaktträger aufgrund hoher Ströme - bei denen die zwischen den Kontakten wirkenden elektrodynamischen Kräfte nicht mehr unterhalb des vorgegebenen Grenzwertes lie­ gen - bei in EIN-Stellung verbleibendem Antriebshebel in eine AUS-Position umschwenkt. In dieser Phase verkürzt sich die Stützweite des Knickhebels kraftabhängig in einer beispiels­ weise aus der DE 197 40 422 A1 bekannten Weise. Der Fanghaken 15 weist an seinem freien Ende 22 eine Gleitfläche 23 auf, die beim Umschwenken des Kontaktträgers 6 in seine AUS- Stellung auf den ersten Bolzen 16 trifft. Hierbei ist die Gleitfläche 23 so angeordnet, dass der Fanghaken 15 entgegen der Federkraft angehoben wird, bei weiterer Drehbewegung des Kontaktträgers über den ersten Bolzen gleitet und schließlich den ersten Bolzen schnappriegelartig hintergreift und dabei in seine Ruhestellung zurückkehrt.

Gemäß Fig. 3 ist der Kontaktträger 6 dadurch in seiner AUS- Position festgelegt, so dass ein Zurückprellen des Kontakt­ trägers in seine EIN-Position sicher verhindert ist. Hierbei hintergreift der Fanghaken 15 den ersten Bolzen 16 jedoch nur soweit, dass er nicht in dessen Bewegungsbahn hineinreicht.

Während der anhand der Fig. 1 bis 3 erläuterten Vorgänge behält der auf der Schaltwelle 3 fest angeordnete Antriebshe­ bel 4 seine EIN-Stellung bei. In seine AUS-Stellung gelangt der Antriebshebel entsprechend der Darstellung in der Fig. 4 erst dann, wenn beispielsweise der hohe Strom, der die elektrodynamische Öffnung der Kontakte 2 und 11 bewirkt hat, auch von einem in bekannter Weise im Schalter vorgesehenen Überstromauslöser erfasst und verarbeitet worden ist, um eine Verklinkung der Schaltwelle 3 freizugeben. Diese führt dann eine Drehung in der Richtung eines in Fig. 3 gezeigten Pfei­ les 24 aus.

Gemäß Fig. 4 wird der erste Bolzen 16 hierbei aus seiner vom Fanghaken 15 hintergriffenen Position herausgeschwenkt. Da­ durch wird einerseits der Kontaktträger 6 durch den Fanghaken 15 freigegeben und andererseits der Knickhebel 7 derart ge­ streckt, dass er wieder als starres Stützglied wirkt. Der Fanghaken 15 verbleibt hierbei in seiner Ruhestellung. Der Antriebsstrang ist wieder einschaltbereit.

Die Koppelbaugruppe kann alternativ zu der Ausgestaltung als Knickhebel auch als teleskopartige Verklinkungseinrichtung (ähnlich EP 0 398 461 A2) ausgebildet sein. Zweckmäßig wird hierbei der zum Verbinden des Gleitstückes der Verklinkungs­ einrichtung mit dem Kurbelarm der Schaltwelle vorgesehene Stift axial verlängert, um das im Sinne der Erfindung vorge­ sehene Gegenstück zu bilden.

Claims (6)

1. Antriebsstrang für einen bewegbaren Kontakt (2) eines elektrischen Schalters, bestehend aus einem schwenkbaren Antriebshebel (4), einem den Kontakt (2) aufnehmenden schwenkbar gelagerten Kontaktträger (6), einer Koppelbau­ gruppe (7), mittels derer der Kontaktträger (6) am An­ triebshebel (4) abgestützt ist, und einer Fangeinrichtung (14) für den Kontaktträger (6),
bei dem der Kontaktträger (6) durch Schwenken des Antriebshebels (4) - von einer AUS-Stellung in eine EIN-Stellung - aus einer AUS-Position in eine EIN-Po­ sition überführbar ist,
bei dem der Kontaktträger (6) zum Umschwenken aus der EIN-Position in die AUS-Position bei in EIN-Stel­ lung verbleibendem Antriebshebel (4) von der Koppelbau­ gruppe (7) kraftabhängig freigebbar ist und
bei dem die Fangeinrichtung (14) ein am Kontaktträ­ ger (6) schwenkbar angeordnetes, unter der Einwirkung einer Feder (19) stehendes Fangelement (15) und ein dem Fangelement (15) zugeordnetes Gegenstück (16) aufweist,
wobei bei in EIN-Stellung befindlichem Antriebshebel (4) und in AUS-Position befindlichem Kontaktträger (6) das Gegenstück (16) vom Fangelement (15) hintergriffen ist.
dadurch gekennzeichnet,
dass das Gegenstück (16) mit dem Antriebshebel (4) schwenkbar ist und
dass das Fangelement (15) beim Umschwenken des Kon­ taktträgers (6) schnappriegelartig über das Gegenstück (16) gleitbar ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fangelement (15) eine Ruhestellung aufweist, in der es sich unter der Krafteinwirkung der Feder (19) mittels eines Anschlages (18) an einer Anschlagfläche (20) des Kontaktträgers (6) abstützt.

3. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegenstück (16) von einem den Antriebshebel (4) mit der Koppelbaugruppe (7) verbindenden Bolzen gebildet ist.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützweite der Koppelbaugruppe (7) kraftabhängig verkürzbar ist.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppelbaugruppe (7) als Knickhebel ausgebildet ist.

6. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppelbaugruppe als teleskopartige Verklinkungs­ einrichtung ausgebildet ist.