DE102011088838B4

DE102011088838B4 - Operating arrangement for an electrical switch

Info

Publication number: DE102011088838B4
Application number: DE102011088838.1A
Authority: DE
Inventors: Petra Schneider
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2011-12-16
Filing date: 2011-12-16
Publication date: 2022-01-13
Anticipated expiration: 2031-12-17
Also published as: DE102011088838A1

Abstract

Betätigungsanordnung (20) für einen elektrischen Schalter (15),- mit einem um eine Drehachse (16) drehbaren Bedienelement (12), das eine Steuerkurve (17) aufweist und- mit einem mit dem Bedienelement (12) über die Steuerkurve (17) zusammenwirkenden, bei einer Drehung (18) des Bedienelements (12) eine Linearbewegung (19) ausführenden Übertragungselement (2),wobei die Steuerkurve (17) die Form einer Evolvente hat, dadurch gekennzeichnet, dassdie Steuerkurve (17) von einer konvexen Außenkontur eines einen Teil des Bedienelements bildenden Steuerkurvenelements (24) gebildet wird unddas Steuerkurvenelement (24) als ein im Inneren des Bedienelements (12) im wesentlichen freistehendes Konstruktionsteil ausgeführt ist,wobei das Steuerkurvenelement (24) mit einem im wesentlichen als Hohlzylinder ausgeführten Gehäuse (25) des Bedienelements (12) lediglich über eine Anbindung an den Gehäusezylinder (25) und über Versteifungsstreben (26) verbunden ist.Actuating arrangement (20) for an electrical switch (15), - with an operating element (12) which can be rotated about an axis of rotation (16) and which has a cam (17) and - with a control element (12) via the cam (17) cooperating transmission element (2) which performs a linear movement (19) when the operating element (12) is rotated (18), the cam (17) having the shape of an involute, characterized in that the cam (17) has a convex outer contour of a one part of the operating element and the control cam element (24) is designed as a structural part that is essentially free-standing inside the operating element (12), the control cam element (24) having a housing (25) of the operating element designed essentially as a hollow cylinder (12) is connected only via a connection to the housing cylinder (25) and via stiffening struts (26).

Description

Die Erfindung betrifft eine Betätigungsanordnung für einen elektrischen Schalter und die Verwendung einer solchen Betätigungsanordnung. Darüber hinaus betrifft die Erfindung einen elektrischen Schalter mit einer solchen Betätigungsanordnung.The invention relates to an actuation arrangement for an electrical switch and the use of such an actuation arrangement. In addition, the invention relates to an electrical switch with such an actuating arrangement.

Bei magnetischen Auslösesystemen für elektrische Schutzschalter wird eine Einstellbarkeit des magnetischen Auslösers in der Regel durch eine Veränderung des Luftspaltes zwischen Joch und Anker realisiert. Eine solche, aus dem Stand der Technik bekannte Lösung ist in 1 vereinfacht schematisch dargestellt. Ein Drehknopf 112 weist eine Innenkontur als Steuerkurve 117 auf. Über diese Kurve steuert ein zylindrischer Zapfen 122 eines Einstellschiebers den Ankerabstand. Der Zapfen 122 liegt dabei mehr oder weniger zwangsgeführt in der Innenkontur ein. Eine Drehung des Knopfes 112 führt zu einer linearen Verschiebung des Einstellschiebers, die in einer Veränderung des Luftspaltes resultiert. Dabei bestimmt die Steigung der Steuerkurve 117 die Breite des Luftspaltes und damit den jeweils eingestellten Auslösestrom. Aufgrund der üblicherweise verwendeten Form der Steuerkurve 117, definiert durch einen Radius, der vom Drehknopfmittelpunkt 116 ausgehend über Winkelabschnitte immer größer wird („Steigung“ der Kurve) und der gewählten kreiszylindrische Form des Zapfens 122 wird dabei ein auf den Einstellschieber wirkendes Dreh- bzw. Kippmoment erzeugt, dass zu Ungenauigkeiten in der Einstellung des Ankerabstandes führt. Dies liegt in der Abweichung des realen Berührpunktes 123 des Zapfens 122 mit der Steuerkurve 117 von dem theoretischen Berührpunkt 133 begründet. Dieser Versatz 134 wird einerseits verursacht durch ein mögliches Lagerspiel des Zapfens 122. Andererseits ist diese Abweichung konstruktionsbedingt. Denn der tatsächliche Berührpunkt 123 stimmt nur dann mit dem theoretischen Berührpunkt 133 überein, wenn die Steigung der Steuerkurve 117 vergleichsweise flach ist. Je kleiner der Radius zum Mittelpunkt 116 des Drehknopfes 112 ist, um so größer kann der reale Berührpunkt 123 vom theoretischen Berührpunkt 133 abweichen. Dies führt dazu, dass an einem Ende des Einstellbereiches des Drehknopfes 112 keine oder nur geringe Abweichungen der Berührpunkte 123, 133 vorliegen, während an dem anderen Ende des Einstellbereiches starke Abweichungen zu beobachten sind. Diese Ungenauigkeiten können nur teilweise mit Hilfe von Kalibrierverfahren während der Herstellung des elektrischen Schalters kompensiert werden.In the case of magnetic triggering systems for electrical circuit breakers, the magnetic trigger can usually be adjusted by changing the air gap between the yoke and the armature. Such a solution known from the prior art is in 1 simplified schematic representation. A rotary knob 112 has an inner contour as a cam 117 . A cylindrical pin 122 of an adjustment slide controls the anchor spacing via this curve. The pin 122 is more or less forcibly guided in the inner contour. A rotation of the knob 112 results in a linear displacement of the adjustment slide, which results in a change in the air gap. The slope of the cam 117 determines the width of the air gap and thus the tripping current set in each case. Due to the shape of the control cam 117 that is usually used, defined by a radius that increases progressively from the center point 116 of the rotary knob over angular sections ("slope" of the curve) and the selected circular-cylindrical shape of the pin 122, a rotary or Tilting moment generated that leads to inaccuracies in setting the anchor spacing. This is due to the deviation of the real point of contact 123 of the pin 122 with the cam 117 from the theoretical point of contact 133 . This offset 134 is caused on the one hand by a possible bearing play of the pin 122. On the other hand, this deviation is due to the design. This is because the actual point of contact 123 only corresponds to the theoretical point of contact 133 if the slope of the cam 117 is comparatively flat. The smaller the radius to the center point 116 of the rotary knob 112, the greater the real point of contact 123 can deviate from the theoretical point of contact 133. This means that at one end of the adjustment range of the rotary knob 112 there are no or only slight deviations of the contact points 123, 133, while at the other end of the adjustment range strong deviations can be observed. These inaccuracies can only be partially compensated for with the help of calibration methods during the manufacture of the electrical switch.

Es ist bekannt, anstelle eines Drehknopfes mit einer innenliegenden Kontur, einen Drehknopf mit einer außenliegenden Kontur zu verwenden. Hierfür wird jedoch ein vergleichsweise großer Einbauraum benötigt.It is known to use a rotary knob with an external contour instead of a rotary knob with an internal contour. However, a comparatively large installation space is required for this.

Die DE 34 01 901 A1 betrifft ein ein- oder mehrpoliges in einem geteilten Gehäuse angeordnetes thermisches Überstromrelais mit einem von einem oder mehreren in Phasen liegenden Auslösebimetallen betätigten Auslöseschieber, der kamm- oder leiterartig ausgebildet in einer im Gehäuse hierfür vorgesehenen Führung gleitet, wobei das Höhenspiel des Auslöseschiebers mittels zweier im Abstand zueinander angeordneter Justierelemente einstellbar ist. Die Justierelemente können exzentrisch angeformte Drehstifte sein, die im Gehäuse angeordnet sind.the DE 34 01 901 A1 relates to a single-pole or multi-pole thermal overcurrent relay arranged in a divided housing with a tripping slide actuated by one or more tripping bimetals lying in phases, which slides in the form of a comb or ladder in a guide provided for this purpose in the housing, with the height clearance of the tripping slide being adjusted by means of two spaced mutually arranged adjusting elements is adjustable. The adjusting elements can be eccentric pivot pins which are arranged in the housing.

In der DE 35 45 845 C2 wird ein bei Überstrom selbsttätig im Ausschaltsinne ansprechender mehrphasiger Schutzschalter, insbesondere ein 3phasiger Motorschutzschalter, offenbart, der hinsichtlich seiner Ansprechcharakteristik mittels einer Vorrichtung zur Strombereichseinstellung innerhalb eines größeren Spektrums einstellbar und veränderbar ist, wobei ein Stellglied, welches auf einen allen Phasen gemeinsamen Auslösemechanismus einwirkt, in seiner Lage verändert wird. Hierbei setzt sich die Vorrichtung zur Strombereichseinstellung aus einem zylinderartigen Führungsgehäuse und einer darin verrastend einfügbaren, um ihre Längsachse drehbeweglichen kolbenartigen Einstellkulisse zusammen. Das Führungsgehäuse ist an seinem Zylinderboden mit einem vorzugsweise radial verlaufenden Langloch für den in Längsrichtung des Langloches verschieblichen Durchtritt des Stellgliedes versehen und die Einstellkulisse ist an ihrem zum Zylinderboden des Führungsgehäuses gerichteten Ende mit einer spiralartig um ihre Längsachse verlaufende Nut zur Aufnahme und Führung beziehungsweise Verstellung des Stellgliedes ausgestattet.In the DE 35 45 845 C2 discloses a multi-phase circuit breaker that responds automatically in the off direction in the event of an overcurrent, in particular a 3-phase motor circuit breaker, which in terms of its response characteristics can be set and changed within a larger spectrum by means of a device for setting the current range, with an actuator which acts on a tripping mechanism common to all phases, in its position is changed. In this case, the device for setting the current range is composed of a cylindrical guide housing and a piston-like setting link which can be inserted in a latching manner and is rotatable about its longitudinal axis. The guide housing is provided on its cylinder base with a preferably radially running slot for the passage of the actuator, which can be displaced in the longitudinal direction of the slot, and the setting link is provided at its end directed towards the cylinder base of the guide housing with a groove running spirally around its longitudinal axis for receiving and guiding or adjusting the actuator equipped.

In der DE 35 40 620 A1 wird ein elektrischer Leistungssteuerschalter angegeben, bei dem Kontakte wiederholt während gewisser Intervalle mit Hilfe eines von einem Motor angetriebenen Zeitgebernockens und zweier Steuernocken geschlossen und geöffnet werden. Ein Zeitgebernocken läuft zwischen zwei parallel zueinander und in bestimmtem Abstand voneinander angeordneten Kontaktgliedern hindurch, derart, dass die Kontakte dieser Kontaktglieder geschlossen und geöffnet werden. Bei dieser Anordnung können die Kontakte augenblicklich geöffnet und geschlossen werden, so dass die Erzeugung von Kontaktfunken und damit der Kontaktverschleiß verringert sind.In the DE 35 40 620 A1 discloses an electrical power control switch in which contacts are repeatedly closed and opened at specified intervals by means of a motor driven timing cam and two control cams. A timing cam passes between two parallel and spaced apart contact members such that the contacts of these contact members are closed and opened. With this arrangement, the contacts can be opened and closed instantaneously, so that generation of contact sparks and hence contact wear are reduced.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Betätigungsanordnung bereitzustellen, bei der über einen großen Einstellbereich des Drehknopfes, unabhängig von dem aktuellen Drehwinkel des Drehknopfes und somit unabhängig von der Steigung der Steuerkurve, der reale Berührpunkt und der theoretische Berührpunkt nicht oder nur noch minimal voneinander abweichen.An object of the present invention is to provide an actuator assembly in which over a large adjustment range of the knob, regardless of the current angle of rotation of the knob and thus regardless of the slope of the control curve, the real touch point and the theoretical point of contact do not deviate or only deviate minimally from each other.

Diese Aufgabe wird durch eine Betätigungsanordnung nach Anspruch 1 gelöst. Danach umfasst die Betätigungsanordnung für einen elektrischen Schalter ein um eine Drehachse drehbares Bedienelement, das eine Steuerkurve aufweist, sowie ein mit dem Bedienelement über die Steuerkurve zusammenwirkendes, bei einer Drehung des Bedienelements eine Linearbewegung ausführendes Übertragungselement, und die Betätigungsanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerkurve die Form einer Evolvente hat.This object is achieved by an actuation arrangement according to claim 1. According to this, the actuating arrangement for an electrical switch comprises an operating element which can be rotated about an axis of rotation and which has a cam, and a transmission element which interacts with the operating element via the cam and executes a linear movement when the operating element is rotated, and the actuating arrangement is characterized in that the cam has the shape of an involute.

Mit der erfindungsgemäßen Betätigungsanordnung wird eine Lösung bereitgestellt, bei der über einen großen Einstellbereich des Drehknopfes, unabhängig von dem aktuellen Drehwinkel des Drehknopfes und somit unabhängig von der Steigung der Steuerkurve, der reale Berührpunkt und der theoretische Berührpunkt nicht oder nur noch minimal voneinander abweichen. Von Vorteil ist dabei insbesondere, dass Ungenauigkeiten bei der Einstellung des Ankerabstandes oder dergleichen sicher vermieden werden können. Das Einstellen des Ankerabstandes ist mit anderen Worten besonders wiederholgenau möglich.The actuating arrangement according to the invention provides a solution in which the real contact point and the theoretical contact point do not deviate from one another, or differ only minimally, over a large adjustment range of the rotary knob, regardless of the current angle of rotation of the rotary knob and thus regardless of the slope of the control curve. The particular advantage here is that inaccuracies in the setting of the anchor spacing or the like can be reliably avoided. In other words, the setting of the anchor spacing is possible with particularly high repeatability.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen elektrischen Schalter bereitzustellen, der besonders einfach herstellbar ist. Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Verwendung der erfindungsgemäßen Betätigungsanordnung gemäß Anspruch 9 bzw. durch einen elektrischen Schalter, insbesondere Schutzschalter, nach Anspruch 10 mit einer erfindungsgemäßen Betätigungsanordnung. Von Vorteil ist dabei insbesondere, dass bei der Herstellung des Schalters keine aufwendigen Kalibrierverfahren mehr erforderlich sind.Another object of the invention is to provide an electrical switch that is particularly easy to produce. This object is achieved by using the actuating arrangement according to claim 9 or by an electrical switch, in particular circuit breaker, according to claim 10 with an actuating arrangement according to the invention. It is particularly advantageous that complex calibration processes are no longer required in the production of the switch.

Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich darüber hinaus dadurch aus, dass die Betätigungsanordnung trotz eines großen Drehwinkel-Einstellbereiches nur einen vergleichsweise geringen Einbauraum benötigt.The solution according to the invention is also distinguished by the fact that the actuating arrangement requires only a comparatively small amount of installation space, despite a large range of adjustment of the angle of rotation.

Besonders vorteilhaft ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Betätigungsanordnung in einem magnetischen oder thermischen Auslösesystem eines elektrischen Schalters, insbesondere Schutzschalters. Dabei dient die Betätigungsanordnung beispielsweise zum Einstellen derjenigen Stromstärke, bei der im Falle eines Kurzschlusses oder einer Überlast das Gerät abgeschaltet wird. Die Betätigungsanordnung kann aber auch zu anderen Zwecken verwendet werden, falls mit Hilfe eines drehbaren Bedienelements über eine Steuerkurve eine Linearbewegung eines Übertragungselements erzeugt werden soll.The use of the actuating arrangement according to the invention in a magnetic or thermal tripping system of an electrical switch, in particular a circuit breaker, is particularly advantageous. In this case, the actuating arrangement is used, for example, to set that current intensity at which the device is switched off in the event of a short circuit or an overload. However, the actuating arrangement can also be used for other purposes if a linear movement of a transmission element is to be generated with the aid of a rotatable operating element via a cam.

Eine Grundidee der Erfindung ist es, eine Steuerkurve zu verwenden, die die Form einer Evolvente hat. Das Anlageelement bewegt sich somit entlang einer Evolvente. Die Verwendung einer derartigen Evolventenkontur hat zur Folge, dass sich der Berührpunkt des Anlageelements an dem Bedienelement immer an der gleichen Stelle befindet, und zwar unabhängig von dem aktuellen Drehwinkel, d. h. über den gesamten Einstellbereich des Bedienelements. Anders als im Stand der Technik entfernt sich der reale Berührpunkt also nicht in Abhängigkeit von der Stellung des Bedienelements von dem theoretischen Berührpunkt. Dadurch, dass dieses „Wandern“ entfällt, ist eine sehr wiederholgenaue Funktion des Bedienelements möglich.A basic idea of the invention is to use a control curve that has the shape of an involute. The contact element thus moves along an involute. The use of such an involute contour means that the contact point of the contact element on the control element is always in the same place, regardless of the current angle of rotation, i. H. over the entire setting range of the control element. In contrast to the prior art, the real touch point does not move away from the theoretical touch point as a function of the position of the operating element. The fact that this "wandering" is eliminated means that the control element can function with great repeat accuracy.

Bei dem Bedienelement handelt es sich vorzugsweise um ein Bedienelement mit einem Drehwinkel-Einstellbereich von mehr als 180°. Bei einem Drehwinkel-Einstellbereich von mehr als 180° ist die von der vorliegenden Erfindung vorgeschlagene Ausführung der Steuerkurve als Evolvente eine konstruktiv besonders elegante Möglichkeit, eine konstante Berührpunktposition zu gewährleisten.The operating element is preferably an operating element with a rotary angle setting range of more than 180°. With an angle of rotation setting range of more than 180°, the embodiment of the control cam as an involute proposed by the present invention is a structurally particularly elegant possibility of ensuring a constant contact point position.

Ist die Evolvente eine Evolvente eines Kreises, dessen Mittelpunkt durch die Lage der Drehachse des Bedienelements bestimmt ist, so liegt der Berührpunkt von Anlageelement und Steuerkurve nicht, wie üblich, auf der Linie des Drehpunktes des Bedienelements, sondern ist um den Radius des Konstruktionskreises der Evolvente verschoben. Dieser Konstruktionskreis, also die Ausgangskurve der Evolvente, wird nachfolgend auch als Evolventenkreis bezeichnet.If the involute is an involute of a circle, the center of which is determined by the position of the axis of rotation of the operating element, then the point of contact between the contact element and control curve is not, as is usual, on the line of the pivot point of the operating element, but is around the radius of the design circle of the involute postponed. This construction circle, ie the starting curve of the involute, is also referred to below as the involute circle.

Der Berührpunkt ist somit zu jedem Zeitpunkt, d. h. bei jeder Stellung des Bedienelements, um genau den Radius des Evolventenkreises verschoben. Durch diesen Versatz ergibt sich ein sehr geringes und nahezu vernachlässigbares Dreh- bzw. Kippmoment des Übertragungselements. Dieser Nachteil wird aber in Kauf genommen, zumal diesem Kippmoment mit einfachen Mitteln entgegengewirkt werden kann, wie weiter unten beschrieben ist. Es überwiegt bei weitem der große Vorteil der mit der erfindungsgemäßen Betätigungsanordnung erreichbaren Konstanz der Lage des Berührpunktes.The point of contact is thus at any point in time, i. H. in every position of the operating element, by exactly the radius of the involute circle. This offset results in a very low and almost negligible torque or tilting moment of the transmission element. However, this disadvantage is accepted, especially since this tilting moment can be counteracted with simple means, as is described further below. The great advantage of the constancy of the position of the contact point that can be achieved with the actuating arrangement according to the invention far outweighs this.

Sowohl mit Blick auf die Herstellung, als auch mit Blick auf die Verwendung der Betätigungsanordnung hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Steuerkurve als Außenkontur ausgeführt ist. Erfindungsgemäß wird die Steuerkurve von einer konvexen Außenkontur eines Steuerkurvenelements gebildet, wobei das Steuerkurvenelement einen Teil des Bedienelements bildet.It has proven to be particularly advantageous, both with regard to production and with regard to the use of the actuating arrangement, if the cam is designed as an outer contour. According to the invention, the cam is formed by a convex outer contour of a cam element, with the cam element forming part of the control element.

Erfindungsgemäß ist das Steuerkurvenelement ein im Inneren des Bedienelements im wesentlichen frei stehendes Konstruktionsteil. Im wesentlichen frei stehend bedeutet dabei, dass das Steuerkurvenelement mit den übrigen Konstruktionsteilen des Bedienelements, erfindungsgemäß mit dem Gehäuse des Bedienelements, verbunden ist, erfindungsgemäß über eine Anbindung an den Gehäusezylinder und über Versteifungsstreben. Das Bedienelement ist jedoch kein massives Bauelement mehr, wie dies in aller Regel bei der Verwendung einer Innenkontur der Fall ist. Dies vereinfacht nicht nur die Herstellung des Bedienelements. Es verringert auch das Gesamtgewicht der Betätigungsanordnung. Da weniger Material verwendet wird, fallen auch die Herstellungskosten.According to the invention, the cam element is essentially inside the control element common free-standing structural part. Essentially free-standing means that the cam element is connected to the other structural parts of the control element, according to the invention to the housing of the control element, according to the invention via a connection to the housing cylinder and via stiffening struts. However, the operating element is no longer a solid component, as is usually the case when an inner contour is used. This not only simplifies the production of the operating element. It also reduces the overall weight of the actuator assembly. Since less material is used, manufacturing costs also fall.

Aus praktischen Erwägungen hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, das Steuerkurvenelement im Inneren eines Endabschnittes des Bedienelements anzuordnen, da die Steuerkurve in diesem Fall von dem Übertragungselement in der Regel leichter erreichbar ist, als bei einer beispielsweise zentralen, mittigen Anordnung im Inneren des Bedienelements. Besonders vorteilhaft ist es in diesem Zusammenhang, wenn dieser Endabschnitt als ringförmiges Verbindungselement ausgeführt ist zur Ausbildung einer form- und/oder kraftschlüssigen Verbindung mit einer entsprechend ausgebildeten, beispielsweise domförmig ausgeformten Aufnahmeöffnung eines Trägerteils. Anders ausgedrückt ist dasjenige Ende des Bedienelements, dass das Steuerkurvenelement aufweist, als eine Art äußerer Ring ausgebildet für eine kippsichere Fixierung des Bedienelements in bzw. an einer Grundplatte oder dergleichen. Dadurch kann das sich konstruktionsbedingt durch den Versatz des Berührpunktes ergebende sehr geringe Dreh- bzw. Kippmoment besonders sicher aufgefangen und neutralisiert werden.For practical reasons, it has proven to be particularly advantageous to arrange the cam element inside an end section of the control element, since in this case the control curve can generally be reached more easily by the transmission element than, for example, with a central, central arrangement inside the control element. It is particularly advantageous in this connection if this end section is designed as a ring-shaped connecting element to form a positive and/or non-positive connection with a correspondingly designed, for example dome-shaped receiving opening of a carrier part. In other words, that end of the operating element that has the cam element is designed as a type of outer ring for a tilt-proof fixing of the operating element in or on a base plate or the like. As a result, the very low torque or tilting moment resulting from the design due to the offset of the contact point can be absorbed and neutralized in a particularly reliable manner.

Das Zusammenwirken des Bedienelements mit dem Übertragungselement über die Steuerkurve erfolgt vorteilhafterweise derart, dass das Übertragungselement ein an der Steuerkurve anliegendes Anlageelement aufweist. Unabhängig von seiner geometrischen Form wird dieses Anlageelement nachfolgend auch als Zapfen bezeichnet. Der Zapfen ist dabei vorteilhafterweise derart ausgebildet, dass er seitlich aus dem Übertragungselement herausragt.The interaction of the operating element with the transmission element via the cam is advantageously such that the transmission element has a contact element resting against the cam. Irrespective of its geometric shape, this contact element is also referred to below as a pin. The pin is advantageously designed in such a way that it protrudes laterally from the transmission element.

Ist die Betätigungsanordnung derart ausgeführt, dass das Anlageelement kraftbeaufschlagt an der Steuerkurve anliegt, ist eine Steuerung des Zapfens durch die Kontur jederzeit gewährleistet, da der Zapfen stets die Steuerkurve berührt. Die Art und Weise der Kraftbeaufschlagung ist dabei unerheblich. Üblicherweise ist das Übertragungselement, das wegen seiner Linearverschiebung auch kurz als Schieber bezeichnet werden kann, durch ein oder mehrere Federelemente so beaufschlagt, dass der Zapfen stets mit einer mehr oder weniger konstanten Anlagekraft an der Steuerkurve anliegt.If the actuating arrangement is designed in such a way that the contact element bears against the control cam when a force is applied, control of the pin by the contour is guaranteed at all times, since the pin always touches the control cam. The way in which the force is applied is irrelevant. Usually, the transmission element, which can also be referred to as a slide for short because of its linear displacement, is acted upon by one or more spring elements in such a way that the pin always bears against the cam with a more or less constant contact force.

Das Übertragungselement ist vorzugsweise dazu ausgebildet, die Bewegung des Bedienelements direkt oder indirekt auf ein mit dem Übertragungselement zusammenwirkendes Zielelement zu übertragen.The transmission element is preferably designed to transmit the movement of the operating element directly or indirectly to a target element that interacts with the transmission element.

Mit den bisher beschriebenen Merkmalen der Betätigungsanordnung werden vorrangig Probleme gelöst, die sich bei aus dem Stand der Technik bekannten Anordnungen aus der konstruktionsbedingten Abweichung von realem und theoretischem Berührpunkt ergeben. Abweichungen, die sich beispielsweise aus dem Lagerspiel des Zapfensspiels ergeben, wurden bisher nicht betrachtet. Mit der vorliegenden Erfindung wird vorzugsweise kein zylindrischer Zapfen verwendet, wie aus dem Stand der Technik bekannt, was eine punkt- bzw. linienförmige Auflage zur Folge hat, wobei die genaue Position des Berührpunktes in Abhängigkeit von den Maßtoleranzen der verwendeten Bauteile mehr oder weniger schwanken kann. Statt dessen weist das Anlageelement in einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung eine flächige Anlage auf, mit der es an der Steuerkurve anliegt. Dabei sind Zapfen und Steuerkurve vorteilhafterweise derart zueinander angeordnet, dass im Berührpunkt die Anlage- bzw. Auflagefläche genau senkrecht zu der den Berührpunkt durchlaufenden Kreistangente des Evolventenkreises liegt. Es bleibt mit anderen Worten zwar bei der punkt- bzw. linienförmigen Auflage des Zapfens an der Steuerkurve. Aufgrund der vorzugsweise ebenen Anlagefläche ist jedoch auf besonders einfache Art und Weise ein wirkungsvoller Ausgleich von Toleranzabweichungen und Lagerspiel möglich. Anders ausgedrückt ändert sich der Berührpunkt selbst bei einer geringfügigen, beispielsweise durch ein Lagerspiel bedingten Lageänderung des Zapfens nicht.The features of the actuating arrangement described so far primarily solve problems that arise in arrangements known from the prior art from the design-related deviation of the real and theoretical contact point. Deviations resulting, for example, from the bearing play of the journal play have not been considered so far. The present invention preferably does not use a cylindrical pin, as known from the prior art, which results in a point or line-shaped support, whereby the exact position of the point of contact can vary more or less depending on the dimensional tolerances of the components used . Instead, in a particularly preferred embodiment of the invention, the contact element has a flat contact with which it rests against the cam. In this case, the pin and control curve are advantageously arranged relative to one another in such a way that, at the point of contact, the contact or support surface is exactly perpendicular to the tangent of the involute circle passing through the point of contact. In other words, it remains with the punctiform or linear support of the pin on the cam. Due to the preferably flat contact surface, however, an effective compensation of tolerance deviations and bearing play is possible in a particularly simple manner. In other words, the point of contact does not change even with a slight change in position of the pin, for example caused by bearing play.

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigen:

1 einen Drehknopf mit einer innen liegenden Kontur nach dem Stand der Technik (Schnittdarstellung),
2 ein Drehknopf in einer perspektivischen Ansicht von oben in einer Trägerplatte,
3 ein Drehknopf in einer perspektivischen Ansicht von unten,
4 eine Betätigungsanordnung mit Drehknopf und Einstellschieber (Schnittdarstellung),
5 einen Einstellschieber in einer Seitenansicht,
6 eine perspektivische Darstellung eines elektrischen Schalters mit magnetischem und thermischem Auslösesystem in Explosionsdarstellung,
7 der Schalter aus 6 im zusammengebauten Zustand.

The properties, features and advantages of this invention described above, and the manner in which they are achieved, will become clearer and more clearly understood in connection with the following description of the exemplary embodiments, which are explained in more detail in connection with the drawings. show:

1 a knob with an internal contour according to the prior art (sectional view),
2 a rotary knob in a perspective view from above in a carrier plate,
3 a rotary knob in a perspective view from below,
4 an actuating arrangement with rotary knob and adjusting slide (sectional view),
5 an adjustment slider in a side view,
6 a perspective view of an electrical switch with a magnetic and thermal tripping system in an exploded view,
7 the switch off 6 in assembled condition.

Ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Betätigungsanordnung ist in den 2 bis 5 dargestellt. Die Betätigungsanordnung 20 für einen elektrischen Schalter 15 umfasst ein um eine Drehachse 16 drehbares Bedienelement in Gestalt eines Dreh- oder Einstellknopfes 12 eines magnetischen Auslösesystems. Der Nenn-Drehwinkel des Knopfes 12 beträgt dabei beispielsweise 240°. Der Drehknopf 12 weist eine Steuerkurve 17 auf sowie ein mit dem Drehknopf 12 über die Steuerkurve 17 zusammenwirkendes, bei einer Drehung des Drehknopfes 12 in Drehrichtung 18 eine Linearbewegung in Verschieberichtung 19 ausführendes Übertragungselement in Gestalt eines Einstellschiebers 2, mit welchem eine Bewegung des Drehknopfes 12 auf ein mit dem Einstellschieber 2 zusammenwirkendes Zielelement, beispielsweise einen magnetischen Auslöseschieber, übertragbar ist. Dabei beschreibt die Steuerkurve 17 eine Evolvente eines Kreises 21, dessen Mittelpunkt durch die Lage der Drehachse 16 des Drehknopfes 12 bestimmt ist. Der sich aus der Steigung der Steuerkurve 17 ergebende maximal mögliche Drehwinkel des Drehknopfes 12 beträgt im dargestellten Beispiel 285°An example of an actuator assembly according to the invention is in the 2 until 5 shown. The actuating arrangement 20 for an electrical switch 15 comprises an operating element which can be rotated about an axis of rotation 16 and is in the form of a rotary or setting knob 12 of a magnetic tripping system. The nominal angle of rotation of knob 12 is 240°, for example. The rotary knob 12 has a control cam 17 and a transmission element in the form of an adjusting slide 2 which interacts with the rotary knob 12 via the control cam 17 and, when the rotary knob 12 is rotated in the direction of rotation 18, executes a linear movement in the displacement direction 19, with which a movement of the rotary knob 12 a target element cooperating with the adjusting slide 2, for example a magnetic release slide, can be transmitted. The cam 17 describes an involute of a circle 21 whose center is determined by the position of the axis of rotation 16 of the rotary knob 12 . The maximum possible angle of rotation of the rotary knob 12 resulting from the slope of the cam 17 is 285° in the example shown

Das Zusammenwirken des Drehknopfes 12 mit dem Einstellschieber 2 über die Steuerkurve 17 erfolgt dabei derart, dass der Einstellschieber 2 ein an der Steuerkurve 17 anliegendes Anlageelement in Gestalt eines Zapfens 22 aufweist, der seitlich aus dem Einstellschieber 2 herausragt. Der Berührpunkt 23 des Zapfens 22 an der Steuerkurve 17 ist dabei um den Radius des Evolventenkreises 21 verschoben und befindet sich unabhängig von dem aktuellen Drehwinkel des Drehknopfes 12 stets an der gleichen Stelle.The interaction of the rotary knob 12 with the adjustment slide 2 via the cam 17 is such that the adjustment slide 2 has a contact element in the form of a pin 22 which rests against the cam 17 and protrudes laterally from the adjustment slide 2 . The contact point 23 of the pin 22 on the cam 17 is shifted by the radius of the involute circle 21 and is independent of the current angle of rotation of the rotary knob 12 at the same point.

Die Steuerkurve 17 wird durch die konvexe Außenkontur eines Steuerkurvenelements 24 gebildet, wobei das Steuerkurvenelement 24 einen Teil des Drehknopfes 12 bildet und als ein im Inneren des Drehknopfes 12 im wesentlichen frei stehendes Konstruktionsteil ausgeführt ist. Das Steuerkurvenelement 24 ist mit dem im wesentlichen als Hohlzylinder ausgeführten Gehäuse 25 des Drehknopfes 12 lediglich über eine Anbindung an den Gehäusezylinder 25 und über Versteifungsstreben 26 verbunden.The control curve 17 is formed by the convex outer contour of a control curve element 24, the control curve element 24 forming part of the rotary knob 12 and being designed as a structural part which is essentially free-standing inside the rotary knob 12. The cam element 24 is connected to the housing 25 of the rotary knob 12 , which is designed essentially as a hollow cylinder, only via a connection to the housing cylinder 25 and via stiffening struts 26 .

Das Steuerkurvenelement 24 ist im Inneren eines Endabschnittes 27 des Drehknopfgehäuses 25 angeordnet. Dieser Endabschnitt 27 ist als eine Art ringförmiges Verbindungselement ausgeführt und dient zur Ausbildung einer form- und/oder kraftschlüssigen Verbindung, insbesondere Steckverbindung, mit einem sich aus einer Grundplatte 4 der Betätigungsanordnung 20 erstreckenden, entsprechend dimensionierten Aufnahmedom 28. Zur Begrenzung des Verdrehbereiches des Drehknopfes 12 ist an dem Aufnahmedom 28 ein Gegenanschlag 29 für ein an dem Drehknopf 12 angeformtes Anschlagselement 30 vorgesehen. Der Endabschnitt 27 ist besonders breit und der Dom 28 besonders hoch ausgeführt, so dass das Gehäuse 25 des Drehknopfes 12 vergleichsweise tief in den Aufnahmedom 28 eingesteckt werden kann. Im Ergebnis wird das geringe Dreh- bzw. Kippmoment des Einstellschiebers 2, das sich aus dem (konstanten) Versatz des Berührpunktes 23 ergibt, besonders sicher neutralisiert.The cam element 24 is arranged inside an end portion 27 of the handle housing 25 . This end section 27 is designed as a kind of ring-shaped connecting element and is used to form a positive and/or non-positive connection, in particular a plug-in connection, with a correspondingly dimensioned receiving dome 28 extending from a base plate 4 of the actuating arrangement 20. To limit the range of rotation of the rotary knob 12 a counter-stop 29 for a stop element 30 formed on the rotary knob 12 is provided on the receiving dome 28 . The end section 27 is particularly wide and the dome 28 is particularly high, so that the housing 25 of the rotary knob 12 can be inserted comparatively deep into the receiving dome 28 . As a result, the low torque or tilting moment of the adjusting slide 2, which results from the (constant) offset of the contact point 23, is neutralized in a particularly reliable manner.

Ist in einer alternativen Ausführung das Steuerkurvenelement 24, anders als in den 3 und 4 dargestellt, nicht mit dem Endabschnitt 27 des Gehäusezylinders 25 verbunden, lässt sich ein maximal möglicher Drehwinkel von 360° verwirklichen. Is in an alternative embodiment, the cam element 24, unlike in the 3 and 4 shown, not connected to the end section 27 of the housing cylinder 25, a maximum possible angle of rotation of 360 ° can be realized.

Um stets eine sichere Steuerung des Zapfens 22 durch die Steuerkurve 17 sicherzustellen, liegt der Zapfen 22 kraftbeaufschlagt an der Steuerkurve 17 an. Hierfür ist der Einstellschieber 2 mit einem oder mehreren Federelementen (nicht abgebildet) beaufschlagt.In order to ensure reliable control of the pin 22 by the control cam 17 at all times, the pin 22 bears against the control cam 17 with a force applied thereto. For this purpose, the adjustment slide 2 is loaded with one or more spring elements (not shown).

Zum Ausgleich von Toleranzabweichungen und Lagerspiel weist der Zapfen 22 eine ebene Anlage- bzw. Auflagefläche 31 auf, mit der er an der Steuerkurve 17 anliegt. Im Berührpunkt 23 liegt die Anlagefläche 31 dabei genau senkrecht zu der den Berührpunkt 23 durchlaufenden Kreistangente 32 des Evolventenkreises 21.To compensate for tolerance deviations and bearing play, the pin 22 has a flat contact or bearing surface 31 with which it rests against the cam 17 . At the point of contact 23, the contact surface 31 lies exactly perpendicular to the circular tangent 32 of the involute circle 21 passing through the point of contact 23.

Eine mögliche Verwendung der erfindungsgemäßen Betätigungsanordnung 20 wird nachfolgend mit Bezug auf die 6 und 7 beschrieben. Dabei kommt die Betätigungsanordnung 20 sowohl in einem magnetischen Auslösesystem, als auch in einem thermischen Auslösesystem zum Einsatz.A possible use of the actuating arrangement 20 according to the invention is described below with reference to FIG 6 and 7 described. The actuation arrangement 20 is used both in a magnetic release system and in a thermal release system.

Nachdem eine Strombahnbaugruppe mit einem magnetischen Auslösesystem und einem thermischen Auslösesystem in ein Gehäuseunterteil 1 montiert wurde, wird der als Zielelement dienende magnetische Auslöseschieber 3 in den magnetischen Einstellschieber 2, der den Zapfen 22 mit Auflagefläche 31 führt, in die Lagerstelle des Gehäuseunterteils eingelegt. Anschließend wird der als Zielelement dienende thermische Auslöseschieber 5 seitlich in die Grundplatte 4 eingeschoben. Der Umlenker 7 wird auf den thermischen Einstellschieber 6 gesetzt und an der vorgesehene Stelle der Grundplatte 4 arretiert. Nachdem die Klinke 9 und der Kraftspeicherhebel 8 auf die vorgesehenen Pins der Grundplatte 4 aufgefädelt sind, werden die zwei Federn 10, 11 an Kraftspeicherhebel 8 und Klinke 9 montiert. Bevor schließlich der Deckel 14 aufgeschnappt wird, werden der magnetische Einstellknopf 12 und der thermische Einstellknopf 13 auf die vorgesehenen Halterungen montiert. In einer alternativen Ausgestaltung ist es möglich, die Einstellknöpfe 12, 13 nicht in der Grundplatte 4, sondern in dem Deckel 14 zu fixieren, zu welchem Zweck der Deckel 14 über entsprechende Aufnahmeöffnungen verfügen würde. In diesem Fall wäre auch die Anordnung der ringförmigen Verbindungselemente an den Einstellknöpfen 12, 13 entsprechend angepasst.After a current path assembly with a magnetic tripping system and a thermal tripping system has been installed in a lower part of the housing 1, the magnetic tripping slide 3 serving as the target element is inserted into the magnetic adjustment slide 2, which guides the pin 22 with the contact surface 31, in the bearing point of the lower part of the housing. Subsequently, the thermal release slide 5 serving as the target element is pushed laterally into the base plate 4 . the Deflector 7 is placed on the thermal adjustment slide 6 and locked in place on the base plate 4. After the pawl 9 and the energy storage lever 8 have been threaded onto the pins provided on the base plate 4, the two springs 10, 11 are mounted on the energy storage lever 8 and pawl 9. Finally, before the cover 14 is snapped open, the magnetic adjustment knob 12 and the thermal adjustment knob 13 are mounted on the brackets provided. In an alternative embodiment, it is possible to fix the adjusting knobs 12, 13 not in the base plate 4 but in the cover 14, for which purpose the cover 14 would have corresponding receiving openings. In this case, the arrangement of the ring-shaped connecting elements on the adjustment knobs 12, 13 would also be adjusted accordingly.

Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht auf die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.Although the invention has been illustrated and described in detail by the preferred embodiment, the invention is not limited to the disclosed examples and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.

Claims

Actuating arrangement (20) for an electric switch (15), - with an operating element (12) which can be rotated about an axis of rotation (16) and which has a control cam (17) and - with a control element (12) via the control cam (17) cooperating transmission element (2) which performs a linear movement (19) when the operating element (12) is rotated (18), the cam (17) having the shape of an involute, characterized in that the cam (17) has a convex outer contour of a control cam element (24) forming part of the operating element and the control cam element (24) is designed as a structural part that is essentially free-standing inside the operating element (12), the control cam element (24) having a housing (25) designed essentially as a hollow cylinder of the operating element (12) is connected only via a connection to the housing cylinder (25) and via stiffening struts (26).

Actuating arrangement (20) after claim 1 , characterized in that the involute is an involute of a circle, the center point of the involute circle (21) being determined by the position of the axis of rotation (16) of the operating element (12).

Actuating arrangement (20) after claim 1 , characterized in that the cam element (24) is arranged in the interior of an end section (27) of the operating element (12), which as an annular connecting element for forming a positive and/or non-positive connection, in particular a plug-in connection, with a corresponding receiving opening (28 ) of a carrier part (4) is formed.

Actuating arrangement (20) according to one of Claims 1 until 3 , wherein the transmission element (2) has a bearing element (22) on the cam (17).

Actuating arrangement (20) after claim 4 , characterized in that the bearing element (22) bears against the cam (17) when subjected to a force.

Actuating arrangement (20) after claim 4 or 5 , characterized in that the contact element (22) has a contact surface (31) with which it rests against the cam (17).

Use of an actuating arrangement (20) according to one of Claims 1 until 6 in a magnetic or thermal tripping system of an electrical switch (15), in particular a circuit breaker.

Electrical switches (15), in particular circuit breakers, with an actuating arrangement (20) according to one of Claims 1 until 6 .