DE10139566C1 - Verklinkungsmechanismus für Leistungsschalter - Google Patents
Verklinkungsmechanismus für LeistungsschalterInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Verklinkungsmechanismus aus einer Klinke (10) mit wenigstens einer Verklinkungsfläche (12) und einem Klinkenhebel (20) mit jeweils einer mit der Verklinkungsfläche (12) verklinkbaren Klinkenhebelnase (22) als Bestandteil des Schaltschlosses eines Niederspannungs-Leistungsschalters. Das zu lösende Problem besteht in einem dauerhaften sicheren Arbeiten trotz ungenügender Materialbeständigkeit der Verklinkungsfläche (12). Dazu steht im verklinkten Zustand die Verklinkungsfläche (12) vollständig auf der Klinkenhebelnase (22). Die Ober- und Unterkanten (13; 14; 24) der Verklinkungsfläche (12) und der Klinkenhebelnase (20) sind als Außenkanten ausgebildet.
Description
Die Erfindung betrifft einen Verklinkungsmechanismus nach dem Oberbegriff von An
spruch 1. Der Verklinkungsmechanismus ist Bestandteil des Schaltschlosses eines
Niederspannungs-Leistungsschalters.
Aus der Druckschrift US-3614685 ist ein Leistungsschalter mit einem mehrpoligen
Kontaktsystem bekannt. Das Schaltschloss besteht aus einem U-förmigen Antriebs
hebel, der mit seinen Außenschenkeln kippbar in feststehenden Seitenblenden lagert
und einen Betätigungsgriff aufweist, aus einem Kniehebelmechanismus mit einem
oberen Kniehebel, einem unteren Kniehebel und einem Federkraftspeicher, und aus
einem zwischen den Seitenblenden schwenkbar gelagerten Stützhebel. Die Kniehebel
sind über eine Kniehebelachse gelenkig miteinander verbunden. Der Federkraftspei
cher greift zwischen Kniehebelachse und Antriebshebel an. Der untere Kniehebel ist
gelenkig mit einer Schaltwelle verbunden. Die Schaltwelle trägt bewegliche Kontakt
anordnungen mit entgegen der Wirkung von Kontaktdruckfedern innerhalb des so ge
nannten Durchhubs schwenkbaren einarmigen beweglichen Kontakten. Der Stützhe
bel ist mit dem oberen Kniehebel gelenkig verbunden. Nach einem Auslösevorgang
ist das Schaltschloss zurücksetzbar, indem der Stützhebel durch Überführen des An
triebshebels jenseits über seine Aus-Stellung hinaus in eine abstützende und unter
Wirkung des Federkraftspeichers stehende Verbindung mit einem in Wirkverbindung
mit Auslösemitteln stehenden Verklinkungsmechanismus zu bringen ist.
Aus der Druckschrift DE-42 27 213-A1 ist ein Schaltschloss mit einem Verklinkungs
mechanismus bekannt, der aus einer von Auslösemitteln betätigbaren Klinke und
einem durch diese verklinkbaren Klinkenhebel, der seinerseits den Stützhebel im
nichtausgelösten Zustand verriegelt, besteht. Die Klinke und der Klinkenhebel sind
schwenkbar in den Seitenblenden eingefügt und in diesen durch die Kraftwirkung
einer an Klinke und Klinkenhebel angreifenden Klinkenfeder gehaltert. An dem Klin
kenhebel ist eine Klinkenhebelnase ausgebildet, die mit einer entsprechenden an der
Klinke ausgebildeten Verklinkungsfläche in die zur Erhöhung der Vorspannung der
Klinkenfeder gerichtete Wirkverbindung bringbar ist. Die Klinke besteht im Allgemei
nen aus einem weicheren Material, insbesondere Kunststoff, gegenüber dem metalli
schen Klinkenhebel. Im Verlauf der Lebensdauer des Leistungsschalters findet durch
das zahlreiche Zusammenwirken von Klinkenhebelnase und Verklinkungsfläche eine
Materialabnutzung und zum Teil Materialverdrängung an der Verklinkungsfläche statt,
wodurch unter anderem eine mit der Klinkenhebelnase in Verbindung gelangende un
regelmäßige Teilfläche in der Verklinkungsfläche entsteht. Das Zusammenwirken der
Klinkenhebelnase mit der entstehenden unregelmäßigen Teilfläche führt in nachteili
ger Weise zu einer Richtungsverlagerung der Kraft, die der Klinkenhebel unter dem
Einfluss der Klinkenfeder auf die Verklinkungsfläche ausübt. Durch die Richtungsver
lagerung der Kraft wird im zunehmenden Maße ein eindrehendes oder ein ausdre
hendes Kraftmoment auf die Klinke ausgeübt. Die zunehmende Richtungsverlagerung
der Kraft führt im ersten Falle zu einer merklichen Erhöhung der Reibungskraft zwi
schen Klinkenhebelnase und Verklinkungsfläche, so dass im Extremfall das Schalt
schloss nicht mehr ausgelöst werden kann. Die zunehmende Richtungsverlagerung
der Kraft führt im zweiten Falle zu einer merklichen Absenkung der Reibungskraft
zwischen Klinkenhebelnase und Verklinkungsfläche, so dass im Extremfall das
Schaltschloss nicht mehr in den nichtausgelösten Zustand überführt werden kann.
Aus der EP-0555158-A1 ist ein Verklinkungsmechanismus eines Schaltschlosses mit
Federkraftspeicher für Niederspannungs-Leistungsschalter mit einer Klinke, einem
Klinkenhebel und einem sich am Klinkenhebel abstützenden Stützhebel bekannt.
Auch dieser Verklinkungsmechanismus löst nicht das vorstehend geschilderte Prob
lem.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein dauerhaftes sicheres Arbeiten
des Verklinkungsmechanismus zu gewährleisten.
Ausgehend von einem Verklinkungsmechanismus der eingangs genannten Art wird
die Aufgabe erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des unabhängi
gen Anspruches gelöst, während den abhängigen Ansprüchen vorteilhafte Weiterbil
dungen der Erfindung zu entnehmen sind.
Durch die vorgeschlagene Ausbildung der Verklinkungsfläche an der Klinke und der
dazu im Verhältnis stehenden, gegenüber liegenden Wirkfläche der Klinkenhebelnase
sowie durch die Wahl eines formbeständigeren Materials für die Klinkenhebelnase im
Verhältnis zu dem Material für die Verklinkungsfläche wird verhindert, dass sich im
Laufe der Zeit durch Formänderungen an der Verklinkungsfläche schädliche Teilflä
chen ausbilden. Damit erfolgt auch keine Richtungsverlagerung der auf die von der
Klinkenhebelnase auf die Verklinkungsfläche ausgeübten Kraft mit dem beim Stand
der Technik auftretenden nachteiligen Folgen. Üblicherweise ist als Material für die
Klinkenhebelnase - und damit im Allgemeinen für den gesamten Klinkenhebel - Stahl
und als Material für die Verklinkungsfläche - und damit im Allgemeinen für die ge
samte Klinke - ein üblicher Kunststoff, beispielsweise Thermoplaste, zu verwenden.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem folgenden, an
hand von Figuren erläuterten Ausführungsbeispiel. Es zeigen
Fig. 1 ein Schaltschloss mit einem erfindungsgemäßen Verklinkungsmechanis
mus;
Fig. 2 den Verklinkungsmechanismus nach Fig. 1 im nichtverklinkten Zustand;
Fig. 3 den Verklinkungsmechanismus nach Fig. 1 im verklinkten Zustand;
Fig. 4 ein stark vergrößertes Detail IV aus Fig. 2;
Fig. 5 ein stark vergrößertes Detail V aus Fig. 3;
Fig. 6 ein stark vergrößertes Detail eines Verklinkungsmechanismus nach dem
Stand der Technik;
Fig. 7 ein stark vergrößertes Detail eines weiteren Verklinkungsmechanismus
nach dem Stand der Technik.
Nach Fig. 1 besteht das Schaltschloss 1 als Bestandteil eines nicht weiter dargestell
ten mehrpoligen Leistungsschalters aus einem U-förmigen Antriebshebel 2, der mit
seinen Außenschenkeln kippbar in feststehenden Seitenblenden 3 lagert und einen
Betätigungsgriff 4 aufweist, aus einem nicht im Einzelnen zu erkennenden Kniehe
belmechanismus 5 mit oberen Kniehebeln, unteren Kniehebeln und einem Federkraft
speicher, sowie aus einem zwischen den Seitenblenden 3 schwenkbar gelagerten
Stützhebel 6. Der Stützhebel 6 ist mit dem oberen Kniehebel gelenkig verbunden.
Nach einem Auslösevorgang ist das Schaltschloss 1 zurücksetzbar, indem der Stütz
hebel durch Überführen des Antriebshebels 2 in die Aus-Stellung in eine abstützende
und unter Wirkung des Federkraftspeichers stehende Verbindung mit einem in Wirk
verbindung mit nicht dargestellten Auslösemitteln stehenden Verklinkungsmechanis
mus 7 zu bringen ist. Der Verklinkungsmechanismus 7 besteht aus einer von den
Auslösemitteln betätigbaren Klinke 10 und einem durch diese verklinkbaren Klinken
hebel 20, der seinerseits den Stützhebel 6 im nichtausgelösten Zustand verriegelt. Die
Klinke 10 und der Klinkenhebel 20 sind über entsprechende querliegende Schwenk
achsen 11 bzw. 21 schwenkbar in den Seitenblenden 3 gelagert und gegenseitig
durch die angreifende Verklinkungskraft, die aus der Kraftwirkung des Federkraftspei
chers und weiterer, nicht dargestellter Federmittel resultiert, beaufschlagt.
Gemäß Fig. 1 und Fig. 3 sind an dem gabelförmig ausgebildeten Klinkenhebel 20
endseitig zwei Klinkenhebelnasen 22 ausgebildet, die mit entsprechenden an der
Klinke 10 ausgebildeten Verklinkungsflächen 12 in eine Wirkverbindung bringbar sind.
Im ausgelösten Zustand des Schaltschlosses 1 stehen sich die Klinkenhebelnasen 22
und die zugehörigen Verklinkungsflächen 12 gemäß Fig. 2 und Fig. 4 mit Abstand ge
genüber. Der Klinkenhebel 20 ist als Blechteil aus Stahl und die Klinke 10 als Formteil
aus Kunststoff ausgebildet.
Gemäß Fig. 3, Fig. 4 und Fig. 5a steht im verklinkten Zustand die zur Klinkenhebel
schwenkachse 21 zugekehrte, als Außenkante ausgebildete Unterkante 13 jeder der
beiden Verklinkungsflächen 12 auf der zugehörigen Klinkenhebelnase 22. Außerdem
ist im verklinkten Zustand die von der Klinkenhebelschwenkachse 21 abgekehrte, als
Außenkante ausgebildete Oberkante 24 jeder Klinkenhebelnase 22 in Bezug auf die
zur Klinkenhebelschwenkachse 21 abgekehrte, ebenfalls als Außenkante ausgebil
dete Oberkante 14 der zugehörigen Verklinkungsfläche 12 geringfügig weiter von der
Klinkenhebelschwenkachse 21 entfernt. Zur Beseitigung von nachteilig scharfen
Kanten sind die Oberkanten 24 der Klinkenhebelnasen 22 sowie die Oberkanten 14
und die Unterkanten 13 der Verklinkungsflächen 12 mehrfach gebrochen bzw. abge
rundet. Im verklinkten Zustand beaufschlagen die Klinkenhebelnasen 22 die Verklin
kungsflächen 12 mit der Normalkomponente der bereits genannten Verklinkungskraft
in Richtung des Pfeils F1 senkrecht zur Verklinkungsfläche 12.
Über die Lebensdauer des Leistungsschalters treten an den Verklinkungsflächen 12
durch die Einwirkung der materialbeständigeren Klinkenhebelnasen 22 Materialabnut
zungen und Materialverdrängungen auf. Gegenüber dem Neuzustand nach Fig. 5a ist
in Fig. 5b der durch eine deutlich fortgeschrittene Lebensdauer gekennzeichnete Ge
brauchtzustand beispielhaft dargestellt. Die Verklinkungsflächen 12 haben sich im
Gebrauchtzustand zurückgebildet, so dass der Klinkenhebel 20 gegenüber dem Neu
zustand mit einer im Uhrzeigersinn leicht vergrößerten Winkelstellung mit seinen Klin
kenhebelnasen 22 auf die Verklinkungsflächen 12 trifft. Durch die vorstehend be
schriebene erfindungsgemäße Festlegung der Abstände der Unterkante 13 und
Oberkanten 14, 24 wird jedoch gewährleistet, dass auch im Gebrauchtzustand die
Klinkenhebelnasen 22 auf einen ausreichend ebenen Flächenteil der Verklinkungsflä
chen 12 auftreffen, so dass die Richtung der Kraft in Richtung des Pfeils F1 erhalten
bleibt. Der Klinkenhebel 20 besitzt durch seine gabelförmige Ausbildung und durch
die Verwendung von Stahlblech als Ausgangsmaterial eine gewisse Elastizität, die bei
einem ungleichmäßigen Auftreffen der Verklinkungsflächen 12 auf die zugehörigen
Klinkenhebelnasen 22 zu einem elastischer Ausgleich zwischen den beiden Klinken
hebelnasen 22 führt, wodurch eine möglichst gleichmäßige mechanische Belastung
der beiden Verklinkungsflächen 12 gewährleistet ist.
Fig. 6 zeigt einen Verklinkungsmechanismus nach dem Stand der Technik mit einem
Abstand der Oberkante 14' der Verklinkungsfläche 12', der gegenüber der Erfindung
weiter als die Oberkante 24' der Klinkenhebelnase 22' von der Klinkenhebelschwenk
achse entfernt ist. Die Fig. 6a zeigt den Neuzustand mit der eingezeichneten Richtung
F2 der auf die Verklinkungsfläche 12' wirkenden Kraft. Durch die gemäß Fig. 6b im
Gebrauchtzustand erfolgte Materialabtragung und Materialverdrängung an der Ver
klinkungsfläche 12' tritt im Bereich der Oberkante 24' der Klinkenhebelnase 22' eine
Kraftkomponente in Richtung des Pfeils F2' auf, die ein ausdrehendes Kraftmoment
M2' auf die Klinke 10' ausübt, das im ungünstigsten Falle dazu führt, dass sich die
Klinke 10' und der Klinkenhebel 20' nicht mehr ordnungsgemäß verklinken lassen.
In Fig. 7 ist ein weiterer Verklinkungsmechanismus nach dem Stand der Technik mit
einer gegenüber der Erfindung als Innenkante ausgebildeten Unterkante 13" der Ver
klinkungsfläche 12" der Klinke 10" dargestellt. Die Fig. 7a zeigt den Neuzustand mit
eingezeichneter Richtung F3 der auf die Verklinkungsflächen 12" wirkenden Kraft.
Durch die gemäß Fig. 7b im Gebrauchtzustand erfolgte Materialabtragung und Mate
rialverdrängung an der Verklinkungsfläche 12" tritt im Bereich der Unterkante 23" der
Klinkenhebelnase 22" des Klinkenhebels 20" eine Kraftkomponente in Richtung des
Pfeils F3" auf, die ein eindrehendes Kraftmoment M3" auf die Klinke 10" ausübt, das
im ungünstigsten Falle dazu führt, dass sich die Klinke 10" und der Klinkenhebel 20"
nicht mehr ordnungsgemäß entklinken lassen.
Claims (6)
1. Verklinkungsmechanismus eines Schaltschlosses mit Federkraftspeicher für Nie
derspannungs-Leistungsschalter, bestehend aus einer von Auslösemitteln betätig
baren, um eine erste Achse (11) schwenkbaren Klinke (10), einem um eine zweite
Achse (21) schwenkbaren Klinkenhebel (20), wobei die Achsen (11, 21) der Klinke
(10) und des Klinkenhebels (20) schwenkbar in Seitenblenden (3) des Schalt
schlosses (1) lagern und die Klinke (10) mit dem Klinkenhebel (20) gegenseitig
verklinkbar sind, wozu an dem Klinkenhebel (20) wenigstens eine Klinkenhebel
nase (22) ausgebildet ist, die mit einer entsprechenden an der Klinke (10) ausge
bildeten Verklinkungsfläche (12) in Wirkverbindung bringbar ist, dadurch gekenn
zeichnet, dass die Klinkenhebelnase (22) aus einem gegenüber der Verklinkungs
fläche (12) formbeständigeren Material besteht, dass die Verklinkungsfläche (12)
eine der zweiten Achse (21) abgekehrte Oberkante (14) und eine der zweiten
Achse (21) zugekehrte Unterkante (13) und die Klinkenhebelnase (22) eine der
zweiten Achse (21) abgekehrte Oberkante (24) aufweisen, dass im verklinkten Zu
stand die Unterkante (13) der Verklinkungsfläche (12) auf der Klinkenhebelnase
(22) aufsteht und dass die Oberkante der Klinkenhebelnase (22) von der zweiten
Achse (21) wenigstens gleich weit wie die Oberkante (14) der Verklinkungsfläche
(12) entfernt ist.
2. Verklinkungsmechanismus nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, dass die Oberkante (24) der Klinkenhebelnase (22) geringfügig
weiter als die Oberkante (14) der Verklinkungsfläche (12) von der Klinkenhebel
schwenkachse (21) entfernt ist.
3. Verklinkungsmechanismus nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, dass die Oberkante (24) der Klinkenhebelnase (22) sowie die
Oberkante (14) und die Unterkante (13) der Verklinkungsfläche (12) mehrfach
gebrochen oder abgerundet sind.
4. Verklinkungsmechanismus nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, dass der Klinkenhebel (20) gabelförmig mit zwei Klinkenhebelna
sen (22) ausgebildet ist.
5. Verklinkungsmechanismus nach vorstehendem Anspruch, dadurch gekennzeich
net, dass die Klinke (10) mit zwei Verklinkungsflächen (12) ausgestattet ist.
6. Verklinkungsmechanismus nach vorstehendem Anspruch, dadurch gekennzeich
net, dass der Klinkenhebel (20) soweit elastisch ausgebildet ist, die einen Aus
gleich zwischen ungleichmäßig auf die Klinkenhebelnasen (22) auftreffenden Ver
klinkungsflächen (12) gestattet.
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