DE102011086172A1

DE102011086172A1 - Schalterbetätigungseinrichtung

Info

Publication number: DE102011086172A1
Application number: DE102011086172A
Authority: DE
Inventors: En Qiang Pu; Lei Song
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2010-11-15
Filing date: 2011-11-11
Publication date: 2012-05-16
Anticipated expiration: 2031-11-12
Also published as: CN102468077B; DE102011086172B4; CN102468077A

Abstract

Schalterbetätigungsmechanismus, umfassend: ein Nockenrad, das über eine Nockenradachse sowie zwei Antriebszonen und zwei Kontaktzonen verfügt, die jeweils auf beiden Seiten der besagten Nockenradachse angeordnet sind, wobei die Stirnfläche der besagten Nockenradachse dem Zusammenwirken mit dem benachbarten Modul dient; einen Federmechanismus, der ein Druckstück und eine Feder umfasst, wobei der besagte Federmechanismus auf die besagten Kontaktzonen des besagten Nockenrades drückt; eine Antriebsstange, die an einem Ende einen Vorsprung aufweist, wobei der besagte Vorsprung eine der besagten Antriebszonen des besagten Nockenrades antreiben kann, wodurch das besagte Nockenrad zur Drehung um die besagte Nockenradachse veranlasst wird. Die Vorzüge dieser Erfindung bestehen im kompakten Aufbau, in der Stabilität und Zuverlässigkeit, im geringen Raumbedarf und in der besonderen Eignung für Schalter mit hoher Nennleistung.

Description

Technisches Gebiet
Diese Erfindung bezieht sich auf eine Schalterbetätigungseinrichtung, und bezieht sich insbesondere auf eine Schalterbetätigungseinrichtung für das Gebiet der Niederspannungselektrik.
Technischer Hintergrund
Schalterbetätigungseinrichtungen für das Gebiet der Niederspannungselektrik können für die Betätigung des Öffnens und Schließens von Stromkreisen verwendet werden und verfügen über eine Funktion für das schnelle Öffnen und Schließen, um die Einflüsse durch Lichtbögen in maximalem Umfang zu verringern. Eine solche Schalterbetätigungseinrichtung weist in der Regel eine modulare Konstruktion auf, und die Stirnflächen ihrer Achse können mit den Achsen der angrenzenden Schaltermodule zusammenwirken. Dadurch kann durch Betätigung der besagten Schalterbetätigungseinrichtung das entsprechende Schaltermodul geöffnet oder geschlossen werden.
Das chinesische Patent CN100538949C legte eine Schalterbetätigungseinrichtung offen, die einen Aktuator und zwei mit diesem Aktuator verbundene Federn aufweist. Sie hat drei Stellungen, die Stellung Stromkreis Aus, die Stellung Stromkreis Ein und die Messstellung. Durch Drehen dieses Aktuators kann der Schalter betätigt werden, wobei die besagten zwei Federn diesen Aktuator dazu veranlassen können, schnell zwischen der Stellung Aus und der Stellung Ein umzuschalten. Da die besagten Federn sich infolge der Drehung des Aktuators ebenfalls drehen, muss diese Schalterbetätigungseinrichtung über ausreichenden Raum für die Drehung der Federn verfügen. Außerdem ist es insbesondere für Schalter mit hohen Nennspannungsklassen schwierig, in ihrem begrenzten Raum eine solche Konstruktion unterzubringen.
Inhalt der Erfindung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Schalterbetätigungsmechanismus für das Gebiet der Niederspannungselektrik bereitzustellen. Der besagte Schalterbetätigungsmechanismus umfasst: ein Nockenrad, das über eine Nockenradachse sowie zwei Antriebszonen und zwei Kontaktzonen verfügt, die jeweils auf beiden Seiten der besagten Nockenradachse angeordnet sind, wobei die Stirnfläche der besagten Nockenradachse dem Zusammenwirken mit dem benachbarten Modul dient; einen Federmechanismus, der ein Druckstück und eine Feder umfasst, wobei der besagte Federmechanismus auf die besagten Kontaktzonen des besagten Nockenrades drückt;
eine Antriebsstange, die an einem Ende einen Vorsprung aufweist, wobei der besagte Vorsprung eine der besagten Antriebszonen des besagten Nockenrades antreiben kann, wodurch das besagte Nockenrad zur Drehung um die besagte Nockenradachse veranlasst wird.
Gemäß einem Aspekt dieser Erfindung weist der besagte Schalterbetätigungsmechanismus zwei besagte Federmechanismen auf, wobei die beiden besagten Federmechanismen symmetrisch zur besagten Nockenradachse angeordnet sind.
Gemäß einem weiteren Aspekt dieser Erfindung umfasst der besagte Schalterbetätigungsmechanismus noch ein Gehäuse und umfasst das besagte Gehäuse ein Nockenradlagerteil, eine Öffnung sowie ein Federlagerteil, wobei das Endteil der besagten Nockenradachse im besagten Nockenradlagerteil gelagert wird, die besagte Antriebsstange sich durch die besagte Öffnung in das besagte Gehäuse erstreckt, ein Ende der besagten Feder mit der inneren Oberfläche des besagten Druckstücks Verbindung hat und das andere Ende der besagten Feder mit dem besagten Federlagerteil Verbindung hat.
Gemäß einem weiteren Aspekt dieser Erfindung grenzen das besagte Nockenradlagerteil, die besagte Öffnung sowie die Ebene des besagten Gehäuses, auf der sich das besagte Federlagerteil befindet, aneinander.
Gemäß einem weiteren Aspekt dieser Erfindung befindet sich eine Rolle zwischen der äußeren Oberfläche des besagten Druckstücks und der Kontaktzone des besagten Nockenrades und ist teilweise in der Aussparung auf der äußeren Oberfläche des besagten Druckstücks platziert.
Gemäß einem weiteren Aspekt dieser Erfindung handelt es sich bei den Endteilen der besagten Nockenradachse um zwei vom Nockenradkörper getrennte Gleitstücke, wobei zwischen den besagten Gleitstücken und dem besagten Nockenradkörper ein Zwischenraum vorhanden ist, wodurch relativ zum besagten Nockenradkörper eine Drehung in einem bestimmten Winkel möglich ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt dieser Erfindung ist auf dem besagten Gehäuse eine Biegeführung vorhanden und ist auf dem besagten Nockenrad ein Führungsbolzen vorhanden, wobei die besagte Biegeführung und der besagte Führungsbolzen zusammenwirken und der besagte Führungsbolzen in der besagten Biegeführung gleitet, wenn sich das besagte Nockenrad im besagten Gehäuse dreht.
Gemäß einem weiteren Aspekt dieser Erfindung ist die besagte Biegeführung so angeordnet, dass der Winkel der Drehung des besagten Nockenrades begrenzt wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt dieser Erfindung ist auf dem besagten Gehäuse eine gerade Führung vorhanden und ist auf dem Gleitstück ein Führungsbolzen vorhanden, wobei die besagte gerade Führung und der Führungsbolzen zusammenwirken und der besagte Führungsbolzen in der besagten geraden Führung gleitet, wenn sich das besagte Gleitstück im besagten Gehäuse bewegt.
Gemäß einem weiteren Aspekt dieser Erfindung ist die besagte gerade Führung so angeordnet, dass die Entfernung des Gleitens des besagten Druckstücks begrenzt wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt dieser Erfindung weist die besagte Antriebszone eine Vielzahl von Zähnen auf.
Gemäß einem weiteren Aspekt dieser Erfindung weist das besagte Nockenrad einen Spalt auf, der der besagten Antriebsstange die Hindurchführung erlaubt, wobei der besagte Vorsprung der besagten Antriebsstange durch den Spalt hindurchgeht.
Die Vorzüge dieser Erfindung bestehen im kompakten Aufbau, in der Stabilität und Zuverlässigkeit, im geringen Raumbedarf und in der besonderen Eignung für Schalter mit hoher Nennleistung.
Beschreibung der Abbildungen
In Verbindung mit den nachfolgenden Abbildungen werden die Besonderheiten und Vorzüge dieser Erfindung noch deutlicher, wobei identische Teile oder Einrichtungen durch identische Zeichen ausgedrückt werden.
zeigt schematisch eine dreidimensionale Abbildung der Schalterbetätigungseinrichtung 100 einer erfindungsgemäßen Ausführungsform nach dem Zusammenbau.
zeigt schematisch eine dreidimensionale Abbildung des Nockenrades 110 der Schalterbetätigungseinrichtung 100.
zeigt schematisch eine dreidimensionale Explosionsdarstellung des Federmechanismus 120 der Schalterbetätigungseinrichtung 100.
zeigt schematisch eine dreidimensionale Abbildung der Antriebsstange 130 der Schalterbetätigungseinrichtung 100.
zeigt schematisch eine dreidimensionale Explosionsdarstellung des Gehäuses 140 der Schalterbetätigungseinrichtung 100.
zeigt schematisch eine dreidimensionale Explosionsdarstellung der Schalterbetätigungseinrichtung 200 einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform.
zeigt schematisch eine dreidimensionale Abbildung der Schalterbetätigungseinrichtung 200 nach dem Zusammenbau.
Beispielhafte Ausführungsformen
zeigt schematisch eine dreidimensionale Abbildung der Schalterbetätigungseinrichtung 100 einer erfindungsgemäßen Ausführungsform nach dem Zusammenbau. Sie umfasst das in dargestellte Nockenrad 110, den in dargestellten Federmechanismus 120, die in dargestellte Antriebsstange 130 sowie das in dargestellte Gehäuse 140.
zeigt schematisch eine dreidimensionale Abbildung des Nockenrades 110, wobei das Nockenrad 110 den Nockenradkörper 111 sowie zwei vom Nockenradkörper 111 getrennte Gleitstücke 115 umfasst. Nachdem die Schalterbetätigungseinrichtung 100 in der Endposition montiert wurde, werden die Gleitstücke 115 in der Aussparung 116 des Nockenradkörpers 111 montiert, wobei zum Nockenradkörper 111 ein Zwischenraum 117 besteht (vgl. ). Auf dem Nockenradkörper 111 sind außerdem auf beiden Seiten der Nockenradachse jeweils zwei Kontaktzonen 112 und zwei Antriebszonen 113 sowie Führungsbolzen 114 angeordnet (in werden nur zwei Führungsbolzen markiert). Auf den Stirnseiten der besagten Nockenradachse sind Aussparungen der Achse für das Zusammenwirken mit den benachbarten Modulen (nicht dargestellt) vorhanden. Technisches Personal auf diesem Gebiet wird erkennen, dass die Gleitstücke 115 mit dem Nockenradkörper 111 als ein integriertes Nockenrad verwendet werden können. Der Vorteil der vom Nockenradkörper 111 getrennten Gleitstücke 115 dieser Erfindung besteht jedoch darin, dass der Zwischenraum 117 zwischen den beiden Teilen den Gleitstücken 115 die Drehung in einem bestimmten Winkel relativ zum Nockenradkörper 111 erlaubt, wodurch zwischen der Antriebsstange 130 und der Nockenradachse eine Dämpfung realisiert und die Vibration verringert wird. Gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform kann auf der Antriebsstange 113 noch eine Vielzahl von Zähnen vorhanden sein, die ein Rutschen verhindern.
zeigt schematisch eine dreidimensionale Explosionsdarstellung des Federmechanismus 120, wobei nach der Montage in Endposition ein Ende der Feder 121 mit der inneren Oberfläche des Druckstücks 122 Verbindung hat und eine Rolle 123 sich zwischen der äußeren Oberfläche des Druckstücks 122 und der Kontaktzone 112 des Nockenrades befindet. Die Rolle 123 ist teilweise in der Aussparung 125 auf der äußeren Oberfläche des Druckstücks 122 platziert. Im Betriebsprozess der Schalterbetätigungseinrichtung 100 drückt die Kontaktfläche 112 des Nockenrades 110 auf die Rolle 123 des Gleitstücks 122, wobei die Rolle 123 die Rollreibung nutzen kann, um die Abnutzung der Kontaktoberfläche zu verringern, wodurch die Lebensdauer der Schalterbetätigungseinrichtung 100 erhöht wird.
zeigt schematisch die Antriebsstange 130, die einen Vorsprung 131 aufweist. Wenn die Schalterbetätigungseinrichtung 100 in Betrieb ist, wird die Antriebsstange 130 betätigt, um den Vorsprung 131 zu veranlassen, eine der beiden Antriebszonen 113 auf dem Nockenradkörper 111 anzuschieben. Dadurch wird das Nockenrad 110 veranlasst, das von dem Federmechanismus 120 kommende Drehmoment zu überwinden und sich um die besagte Nockenradachse zu drehen. Wenn sich zum Beispiel das Nockenrad 110 entgegen dem Uhrzeigersinn in dreht, wird die Drehung des Nockenrades 110 die Federn 121 auf beiden Seiten zusammendrücken. Wenn der Totpunkt fast erreicht ist (d. h. die Stellung, in der das Drehmoment der Wirkung des Federmechanismus 120 auf dem Nockenrad 110 gleich Null ist), wird der Zwischenraum 117 ausgefüllt. Das Nockenrad 110 wird die Gleitstücke 115 in Drehung versetzen, bis der Totpunkt erreicht ist. Sobald der Totpunkt überschritten ist, verändert der Federmechanismus 120 die Richtung des Drehmoments und das Drehmoment nach Richtungsänderung versetzt die Gleitstücke 115 beschleunigt in Drehung. Daraufhin werden die Achsen der benachbarten Module (nicht dargestellt) in Drehung versetzt. Wenn sich das Nockenrad 110 in entgegengesetzter Richtung dreht, ist die Lage genau umgekehrt. Gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung kann die Schalterbetätigungseinrichtung 100 auch nicht auf dem Gehäuse 140 montiert sein, sondern kann auf einem Rahmen oder einer anderen fixierbaren Position montiert sein.
zeigt einen Teil des Gehäuses 140, von dem die Abdeckplatte 146 (vgl. ) entfernt wurde, wobei auf der Hauptebene (Ebene mit der größten Fläche) des Gehäuses 140 das Nockenradlagerteil 141 vorhanden ist, zum Beispiel als runde Öffnung. Die Öffnung 142 und das Federlagerteil 143 befinden sich jeweils auf zwei weiteren inneren seitlichen Ebenen, die an die besagte Hauptebene angrenzen. Diese beiden inneren seitlichen Ebenen sind ebenfalls gegenseitig benachbart. Das Federlagerteil 143 dient der Verbindung mit einem Ende der Feder 121. Das Gehäuse 140 weist auf der inneren Ebene, die der inneren Ebene, auf der sich das Federlagerteil 143 befindet, gegenüberliegt, ein weiteres Federlagerteil 143 auf. Ein Ende der anderen Feder 121 hat Verbindung mit dem weiteren Federlagerteil 143, während das andere Ende der anderen Feder 121 mit der inneren Oberfläche des anderen Druckstücks 122 Verbindung hat. Die äußere Oberfläche des anderen Druckstücks 122 drückt auf die andere Kontaktfläche 112 des Nockenrades 110. Die Gleitstücke 115 auf der Nockenradachse wirken mit dem Nockenradlagerteil 141 zusammen, so dass das Nockenrad 110 sich im Gehäuse 140 drehen kann. Die Antriebsstange 130 geht durch die Öffnung 142 hindurch und erstreckt sich in das Gehäuse 140, wobei zum Nockenrad 110 ein bestimmter Abstand eingehalten wird. Die Biegeführung 145 und die Führungsbolzen 114 auf dem Nockenrad 110 wirken zusammen und können in der Biegeführung 145 des Gehäuses 140 gleiten, während die gerade Führung 144 und die Führungsbolzen 124 auf den Druckstücken 122 zusammenwirken und in der geraden Führung 144 des Gehäuses 140 gleiten können. Das Zusammenwirken von Bolzen und Führung stellt die Bewegungsbahnen von Nockenrad 110 und Druckstücken 122 sicher und erhöht die Zuverlässigkeit der Schalterbetätigungseinrichtung. Gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung kann die Biegeführung 145 außerdem für die Begrenzung des Winkels der Drehung des Nockenrades 110 im Gehäuse 140 verwendet werden, während die gerade Führung 144 außerdem für die Begrenzung der Entfernung der Bewegung der Gleitstücke 122 im Gehäuse 140 verwendet werden kann.
zeigt schematisch eine dreidimensionale Explosionsdarstellung der Schalterbetätigungseinrichtung 200 einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform, während schematisch eine dreidimensionale Abbildung der Schalterbetätigungseinrichtung 200 nach dem Zusammenbau zeigt. Der Unterschied zwischen der Schalterbetätigungseinrichtung 200 und der Schalterbetätigungseinrichtung 100 besteht lediglich darin, dass der Nockenradkörper 211 einen Spalt aufweist, der der Antriebsstange 230 die Hindurchführung erlaubt. Nach der Montage in Endposition gehen die Antriebsstange 230 und der Vorsprung 231 auf der Antriebsstange 230 durch den besagten Spalt hindurch, und der Vorsprung 231 befindet sich unterhalb des Nockenrades 210. Gleichzeitig kehren sich die Positionen von Antriebszone 213 des Nockenrades 210 und von Antriebszone 113 der Schalterbetätigungseinrichtung 100 ebenfalls um.
Obwohl vorstehend erfindungsgemäße Ausführungsformen vorgestellt werden, zielen die besagten Ausführungsformen jedoch nicht darauf ab, alle möglichen Formen dieser Erfindung aufzuzeigen. Außerdem hat der Inhalt dieser Beschreibung beschreibenden Charakter und keinen einschränkenden Charakter. Technisches Personal aus diesem Gebiet kann für den Inhalt dieser Beschreibung verschiedene Veränderungen und Modifizierungen vornehmen, ohne vom Hauptzweck dieser Erfindung und vom Umfang der Ansprüche abzuweichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

CN 100538949 C [0003]

Claims

Schalterbetätigungsmechanismus, umfassend: ein Nockenrad (110), das über eine Nockenradachse sowie zwei Antriebszonen (113) und zwei Kontaktzonen (112) verfügt, die jeweils auf beiden Seiten der besagten Nockenradachse angeordnet sind, wobei die Stirnfläche der besagten Nockenradachse dem Zusammenwirken mit der Achse des benachbarten Moduls dient; einen Federmechanismus (120), der ein Druckstück (122) und eine Feder (121) umfasst, wobei der besagte Federmechanismus (120) auf die besagten Kontaktzonen (112) des besagten Nockenrades (110) drückt; eine Antriebsstange (130), die an einem Ende einen Vorsprung (131) aufweist, wobei der besagte Vorsprung (131) eine der besagten Antriebszonen (113) des besagten Nockenrades (110) antreiben kann, wodurch das besagte Nockenrad (110) zur Drehung um die besagte Nockenradachse veranlasst wird.
Schalterbetätigungsmechanismus gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der besagte Schalterbetätigungsmechanismus (100) zwei besagte Federmechanismen (120) aufweist, wobei die beiden besagten Federmechanismen (120) symmetrisch zur besagten Nockenradachse angeordnet sind.
Schalterbetätigungsmechanismus gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der besagte Schalterbetätigungsmechanismus (100) noch ein Gehäuse (140) umfasst und das besagte Gehäuse (140) ein Nockenradlagerteil (141), eine Öffnung (142) sowie ein Federlagerteil (143) umfasst, wobei das Endteil der besagten Nockenradachse im besagten Nockenradlagerteil (141) gelagert wird, die besagte Antriebsstange (130) sich durch die besagte Öffnung (142) in das besagte Gehäuse (140) erstreckt, ein Ende der besagten Feder (121) mit der inneren Oberfläche des besagten Druckstücks (122) Verbindung hat und das andere Ende der besagten Feder (121) mit dem besagten Federlagerteil (143) Verbindung hat.
Schalterbetätigungsmechanismus gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das besagte Nockenradlagerteil (141), die besagte Öffnung (142) sowie die Ebene des Gehäuses (140), auf der sich das besagte Federlagerteil (143) befindet, aneinander grenzen.
Schalterbetätigungsmechanismus gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich eine Rolle (123) zwischen der äußeren Oberfläche des besagten Druckstücks (122) und der Kontaktzone (112) des besagten Nockenrades befindet und teilweise in der Aussparung (125) auf der äußeren Oberfläche des besagten Druckstücks (122) platziert ist.
Schalterbetätigungsmechanismus gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Endteilen der besagten Nockenradachse um zwei vom Nockenradkörper (111) getrennte Gleitstücke (115) handelt, wobei zwischen den besagten Gleitstücken (115) und dem besagten Nockenradkörper (111) ein Zwischenraum (117) vorhanden ist, wodurch relativ zum besagten Nockenradkörper (111) eine Drehung in einem bestimmten Winkel möglich ist.
Schalterbetätigungsmechanismus gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem besagten Gehäuse (140) eine Biegeführung (145) vorhanden ist und auf dem besagten Nockenrad (110) ein Führungsbolzen (114) vorhanden ist, wobei die besagte Biegeführung (145) und der besagte Führungsbolzen (114) zusammenwirken und der besagte Führungsbolzen (114) in der besagten Biegeführung (145) gleitet, wenn sich das besagte Nockenrad (110) im besagten Gehäuse (140) dreht.
Schalterbetätigungsmechanismus gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die besagte Biegeführung (145) so angeordnet ist, dass der Winkel der Drehung des besagten Nockenrades (110) begrenzt wird.
Schalterbetätigungsmechanismus gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem besagten Gehäuse (140) eine gerade Führung (144) vorhanden ist und auf dem besagten Gleitstück (122) ein Führungsbolzen (124) vorhanden ist, wobei die besagte gerade Führung (144) und der besagte Führungsbolzen (124) zusammenwirken und der besagte Führungsbolzen (124) in der besagten geraden Führung (144) gleitet, wenn sich das besagte Gleitstück (122) im besagten Gehäuse (140) bewegt.
Schalterbetätigungsmechanismus gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die besagte gerade Führung (144) so angeordnet ist, dass die Entfernung des Gleitens des besagten Druckstücks (122) begrenzt wird.
Schalterbetätigungsmechanismus gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die besagte Antriebszone (113) eine Vielzahl von Zähnen aufweist.
Schalterbetätigungsmechanismus gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das besagte Nockenrad (110) einen Spalt aufweist, der der besagten Antriebsstange (130) die Hindurchführung erlaubt, wobei der besagte Vorsprung (131) der besagten Antriebsstange (130) durch den Spalt hindurchgeht.