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Die Erfindung betrifft eine Anordnung für ein elektrisches Schaltelement, mit einem Gehäuse, das eine Schaltkammer zur Aufnahme von elektrischen Schaltkontakten und eine Öffnung zur Schaltkammer ausbildet, die durch einen Deckel verschließbar ist.
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Elektrische Schaltelemente, wie z.B. Relais oder Schütze sind als Standardbauelemente aus dem Stand der Technik bekannt und finden seit langem Anwendung in der Elektrotechnik. Beim Öffnen der Schaltkontakte, insbesondere bei hohen Stromstärken, kann es zur Bildung von Lichtbögen zwischen den Kontakten kommen. Die Bildung der Lichtbögen ist zum einen problematisch, da die Lichtbögen Leitungskanäle darstellen, so dass, solange ein Lichtbogen besteht, der elektrische Stromkreis, der durch die Schaltkontakte geschlossen wurde, nicht unterbrochen ist, und zum anderen, da heißes Plasma des Lichtbogens die Komponenten des elektrischen Schaltelements sowohl innerhalb der Schaltkammer als auch außerhalb der Schaltkammer beschädigen kann.
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Diese Beschädigung soll vermieden werden, indem ein in der Schaltkammer vorhandener Innendruck bzw. Überdruck gehalten und der Lichtbogen dadurch in seinem Durchmesser begrenzt wird. Somit kann der Lichtbogen besser als unter atmosphärischem Druck geführt und gelöscht werden. Die Abdichtung hat zudem den Vorteil, dass das mehrere tausend Grad heiße Lichtbogen-Plasma nicht nach außerhalb der Schaltkammer gelangen und dort Teile des Schaltelements oder seiner Umgebung beschädigen kann.
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Es sind druckdichte Schaltkontaktkammern bekannt, die im Wesentlichen aus einem Grundkörper bzw. Gehäuse mit darin angeordnetem Festkontakt und einem Deckel gebildet sind, der auf der den Festkontakten gegenüberliegenden Seite des Gehäuses angeordnet ist. Zur Abdichtung des Deckels gegenüber dem Gehäuse sind zwei Möglichkeiten bekannt. Zum einen können das Gehäuse und der Deckel Verbindungskonturen besitzen, die partiell metallisiert sind. Der Deckel kann dann durch eine Lötverbindung mit dem Gehäuse abdichtend verbunden werden. In diesem Fall ist zumindest das Gehäuse in der Regel aus einem keramischen Werkstoff geformt. Alternativ können Gehäuse und Deckel der Montage des Schaltelements in einem dieses beinhaltenden Gesamtsystem vollständig umgossen werden.
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Bei den bekannten Abdichtungsmöglichkeiten bestehen die Probleme, dass sie neben der Herstellung und Montage der Schaltelemente komplexe Zusatzprozesse erfordern, wie z.B. eine zumindest partielles Aufmetallisieren und anschließenden Löten bzw. der zusätzliche Vergussprozess, der eine relativ hohe Menge an Vergussmasse erfordert. Somit sind die bekannten Möglichkeiten zur Abdichtung der Schaltkammer kompliziert in der Herstellung und bringen hohe Kosten mit sich.
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Der Erfindung liegt folglich die Aufgabe zugrunde, ein elektrisches Schaltelement mit einer möglichst einfach und stabil abdichtbaren Schaltkammer bereit zu stellen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Deckel wenigstens ein Formschlusselement und das Gehäuse wenigstens ein Gegenformschlusselement aufweisen, welche die Öffnung zumindest abschnittsweise umlaufen und sich in Höhe einer Öffnungsebene der Öffnung in Eingriff miteinander befinden, um die Schaltkammer abzudichten. Somit können insbesondere durch die Bildung des Lichtbogens hervorgerufene Druckstöße mechanisch abgefangen bzw. Relativbewegungen zwischen Deckel und Gehäuse vermieden werden. Das wenigstens eine Formschlusselement kann zumindest abschnittsweise komplementär zum Gegenformschlusselement ausgestaltet sein. Im montierten Zustand können Deckel und Gehäuse somit eine stabile Einheit bilden.
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Formschlusselement und Gegenformschlusselement können die Öffnung vollständig als auch abschnittsweise umlaufen. Soll die Öffnung beispielsweise nur abschnittweise umlaufen werden, so kann das Gegenformschlusselement in seitliche Vertiefungen der Schaltkammer (hier „Führungshilfe“ genannt) einlaufen und durch diese unterbrochen werden. Das Formschlusselement am Deckel wäre ebenfalls an dieser Stelle unterbrochen und würde in Führungselemente am Deckel einlaufen. Diese Führungselemente, die ja in die Öffnungen der Führungshilfen im Gehäuse hineinragen, können dann durch entsprechende Formgebung die Dichtfunktion in diesem Bereich übernehmen. Vorteil dieser abschnittsweisen Ausführung von Formschlusselement und Gegenformschlusselement ist, dass auf Ausbuchtungen zum vollständigen Umlaufen der Öffnung in diesem Bereich verzichtet werden kann und dadurch Bauraum eingespart wird.
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Die erfindungsgemäßen Lösungen können mit den folgenden weiteren, jeweils für sich vorteilhaften Ausführungsformen beliebig kombiniert und weiter verbessert werden:
Das wenigstens eine Formschlusselement und das wenigstens eine Gegenformschlusselement können sich in wenigstens zwei Richtungen radial von einem Mittelpunkt der Öffnung weg bzw. im Wesentlichen senkrecht zur Ebene der Öffnung bzw. einer Auflagefläche überlappen. So können das wenigstens eine Formschlusselement und das wenigstens eine Gegenformschlusselement an der Öffnung gegenüber liegen bzw. sternförmig um die Öffnung herum angeordnet sein, um im Bereich der Öffnung auf die Wandung des Gehäuses radial aus dem Schaltkammerinneren nach außen wirkende Kräfte aufzunehmen und in den die Öffnung in ihrer Weite sozusagen fixierenden Deckel einzuleiten.
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Das wenigstens eine Formschlusselement und/oder das wenigstens eine Gegenformschlusselement können die Öffnung in einem Abstand zum Rand der Öffnung vollständig umlaufen. So können sich das Formschlusselement und Gegenformschlusselement rund um die Öffnung der Öffnungsebene radial überlappen und eine geschlossene Abdichtung sowie Kraftübertragung zwischen Gehäuse und Deckel bewirken.
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Das wenigstens eine Formschlusselement und das wenigstens eine Gegenformschlusselement können in der Öffnungsebene einen runden, ovalen und/oder polygonalen Querschnitt mit abgerundeten Ecken aufweisen. So lassen sich auf den Deckel bzw. das Gehäuse wirkende Kerbkräfte minimieren. Zudem können außerhalb des von Formschlusselement und Gegenformschlusselement umschlossenen Bereichs Befestigungselemente in der Wandung des Gehäuses angeordnet werden, um den Deckel mit dem Gehäuse zu verbinden. In dem sich durch die abgerundete Ausführung ergebenden Bauraum am Gehäuse außerhalb des von Formschlusselement und Gegenformschlusselement umschlossenen Bereiches können die Befestigungselemente platzsparend in diesem Bereich am Gehäuse angeordnet werden. Auch bietet eine derartig abgerundete Ausgestaltung von Formschlusselement und Gegenformschlusselement die Möglichkeit, Auflagebereiche bereitzustellen, indem der Deckel im verschlossenen Zustand am Gehäuse anliegt. Somit können axial auf dem Deckel wirkende Kräfte im Auflagebereich direkt auf das Gehäuse übertragen werden, ohne das Formschlusselement bzw. Gegenformschlusselement zu belasten, die folglich lediglich radial auf den Deckel wirkende Kräfte aufnehmen müssen.
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Das wenigstens eine Formschlusselement kann zumindest abschnittsweise mit einem äußeren Rand des Deckels abschließend ausgeformt sein. Das Formschlusselement kann selber einen umlaufenden Rand des Deckels bilden. Somit können das Formschlusselement bzw. sich davon radial weg erstreckende Elemente ohne Hinterschnitt ausgeformt werden, wodurch z.B. ein Formwerkzeug zur Herstellung des Kammerdeckels vereinfacht werden kann.
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Das Formschlusselement kann als Dichtlippe ausgestaltet sein, die sich von einem vom Deckel gebildeten Deckenbereich im Wesentlichen senkrecht weg erstreckt. Die Dichtlippe kann sich also im Wesentlichen in einer Axialrichtung erstrecken, entgegen welcher der Deckel auf das Gehäuse aufgesetzt wird. Die Dichtlippe kann einen Außenbereich des Gehäuses umgreifen, der somit das Gegenformschlusselement bilden. Alternativ kann das als Dichtlippe ausgeformte Formschlusselement in ein als Vertiefung bzw. Ausnehmung ausgeformtes Gegenformschlusselement am Gehäuse eingreifen, wobei die Vertiefung mit einem Abstand den Rand umlaufen kann.
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Das als Dichtlippe ausgestaltete Formschlusselement kann an einem freien Ende mit einer wenigstens abschnittsweise umlaufenden Wulst versehen sein. Eine am Formschlusselement bzw. Deckelrand angebrachte Wulst kann, wie bereits oben erwähnt, ohne Hinterschnitt ausgeformt werden. Die Wulst kann eine Einführschräge aufweisen, die ein Einführen des Formschlusselements in das Gegenformschlusselement erleichtert. Die Wulst kann zudem eine vom freien Ende des Formschlusselements weg weisende Abschlusskante ausbilden.
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Die Wulst kann über eine schmale Lippenkontur mit dem Deckel verbunden sein. Somit erhöht sich die Elastizität des Formschlusselements und toleranzbedingte Positionsabweichung zwischen Formschlusselement und Gegenformschlusselement können leicht ausgeglichen werden.
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Das wenigstens eine Gegenformschlusselement kann als Rille ausgeformt sein. Somit kann das Gegenformschlusselement insbesondere ein als Dichtlippe ausgestaltetes Formschlusselement einfach aufnehmen.
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Fixierhilfen können im Bereich der abgerundeten Ecken außerhalb des vom Formschlusselement und Gegenformschlusselement umschlossenen Bereiches angeordnet sein.
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Am Deckel angeordnete Führungselemente können sich in Eingriff mit einem Halteschenkel des Kontaktbrückenträgers befinden.
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Zwischen dem wenigstens einen Formschlusselement und dem wenigstens einen Gegenformschlusselement kann zumindest abschnittsweise ein radialer Abstand vorgesehen sein. Der radiale Abstand kann als Aufnahmeraum für eine Dichtmasse oder ähnliches genutzt werden. Der radiale Abstand kann sich in Axialrichtung beispielsweise bis ca. zu einer Hälfte einer im Wesentlichen quer zur Öffnungsebene gemessenen Höhe des wenigstens einen Formschlusselements und/oder wenigstens einen Gegenformschlusselements erstrecken. Somit kann Vergussmasse oder ein Klebstoff einfach in den Aufnahmeraum bzw. eine zwischen Formschlusselement und Gegenformschlusselement gebildete Dichtrille eingeführt werden. In einer derartigen Ausführungsform kann auch auf die Wulst verzichtet werden, die jedoch weiterhin zur Gewährleistung der erforderlichen Klebespalte der Vergussmasse vorteilhaft sein kann.
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Es kann wenigstens ein Führungselement vorgesehen sein, welches das wenigstens eine Formschlusselement und/oder das wenigstens eine Gegenformschlusselement im Wesentlichen quer zur Öffnungsebene überragt. Somit kann das Führungselement als Montagehilfe eine Vorpositionierung des Deckels bezüglich des Grundkörpers bewirken, was eine Montage des Deckels am Gehäuse vereinfacht. Derartige Führungselemente können an ihrer zur Öffnung gewandten Seite in die Schaltkammer hineinragen und hier als Lager- und/oder Verdrehsicherungselement für einen Kontaktbrückenhalter der beweglichen Schaltkontakte dienen.
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Des Weiteren können Fixierungselemente zwischen der Schaltkammer und einem Antriebssystem des Schaltelements genutzt werden, um den Deckel am Gehäuse zu fixieren. Dazu können die Fixierungselemente beispielsweise in Fixierhilfen, beispielsweise in Form von Vertiefungen bzw. Schächten am Gehäuse eingreifen und den Deckel zwischen Gehäuse und Antriebssystem fixieren. Die Fixierelemente können als Art Flansch, Zapfen und/oder Dübel ausgestaltet sein und die an einem Stanz-Biegeteil des Antriebssystems ausgeformt sind und in die Fixierhilfen im Gehäuse hineinragen. Mit Hilfe dieser Fixierelemente und Fixierhilfen kann eine Verbindung durch sogenanntes „Stichen“ oder „Verstemmen“ erzeugt werden. Der Deckel kann somit am Stanz-Biegeteil des Antriebssystems anliegen, wodurch über die Fixierung des Antriebssystems auf dem Gehäuse der Kammerdeckel auf das Gehäuse bzw. den Grundkörper gepresst wird. Somit können etwaige Axialkräfte, wie beispielsweise Schaltkräfte, beim Schließen oder Öffnen der Kontakte oder Explosionskräfte des Abschaltlichtbogens, die im Wesentlichen in axialer Richtung wirken, direkt vom Gehäuse auf das Stanz-Biegeteil des Antriebssystems übertragen werden, ohne Formschlusselement und Gegenformschlusselement zu belasten.
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Ferner braucht der Deckel sich nicht in einem Bereich der von den Fixierelementen und Fixierhilfen gebildeten Fixierstellen zu befinden, wodurch freiliegende Stanz-Biegeteile des Antriebssystems in diesem Bereich durch ihre Eigenelastizität eine Vorspannung in der Fixierung erzeugen können, die einen steten Andruck des Kammerdeckels am Gehäuse gewährleisten kann.
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Insbesondere gegenüber dem aus dem Stand der Technik bekannten Gehäusen, die einen Keramikwerkstoff beinhalten, können Deckel und/oder Gehäuse erfindungsgemäß als einfach und somit kostengünstig herzustellendes Spritzgussteil ausgeführt sein.
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Im Folgenden ist die Erfindung beispielhaft anhand möglicher Ausführungsformen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen genauer beschrieben. Die bei diesen Ausführungsformen dargestellten Merkmalskombinationen dienen lediglich Anschauungszwecken. Die einzelnen Merkmale können nach Maßgabe ihrer oben beschriebenen Vorteile auch weggelassen werden, wenn es bei bestimmten Anwendungen auf den Vorteil des jeweiligen Merkmals nicht ankommt.
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Es zeigen:
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1 eine schematische Perspektivansicht eines erfindungsgemäß ausgestalteten Gehäuses für ein elektrisches Schaltelement;
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2 eine schematische Draufsicht auf das in 1 dargestellte Gehäuse;
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3 eine schematische Perspektivansicht eines erfindungsgemäß ausgestalteten Deckels für das in 1 und 2 gezeigte Gehäuse;
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4 eine schematische perspektivische Querschnittsansicht des in 1 und 2 gezeigten Gehäuses mit dem in 3 gezeigten Deckel entlang der in 2 eingezeichneten Schnittlinie A-A;
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5 eine schematische perspektivische Querschnittsansicht des in 4 gezeigten Gehäuses mit Deckel entlang der in 2 eingezeichneten Schnittlinie B-B;
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6 eine schematische Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen Formschlusselements des Deckels, das in ein erfindungsgemäßes Gegenformschlusselement des Gehäuses eingreift;
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7 eine schematische perspektivische Schnittansicht des in 4 bis 6 dargestellten Gehäuses mit aufgesetztem Deckel sowie eine den Deckel niederhaltenden Teil eines Antriebssystems eines Schaltelements entlang der in 2 eingezeichneten Schnittlinie C-C; und
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8 eine schematische Seitenansicht eines Details des in 7 dargestellten Schaltelements.
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Zunächst wird die Erfindung anhand 1 erläutert, die ein für ein elektrisches Schaltelement 1 vorgesehenes erfindungsgemäß ausgestaltetes Gehäuse 2 in einer schematischen Perspektivansicht zeigt. Das Gehäuse 2 bildet eine Schaltkammer 3, in der elektrische Schaltkontakte 4 angeordnet sind. Die Schaltkammer 3 ist über eine Öffnung 5 zugänglich. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel erstreckt sich das Gehäuse 2 und somit auch die Schaltkontaktkammer 3 in einer Längsrichtung X, einer Querrichtung Y und einer Höhenrichtung Z, die gemeinsam ein kartesisches Koordinatensystem aufspannen. Im Wesentlichen parallel zur Höhenrichtung Z erstreckt sich eine Längsachse L des Schaltelements 1 und somit auch des Gehäuses 2, die durch einen Mittelpunkt M einer Öffnungsebene verläuft, die sich in Höhenrichtung Z im Wesentlichen auf Höhe der Öffnung 5 bzw. eines Randes 6 der Öffnung erstreckt. Eine axiale Richtung A des Schaltelements 1 bzw. des Gehäuses 2 verläuft im Wesentlichen parallel zur Höhenrichtung Z. Eine Schaltrichtung S des Schaltelements 1, in der Gegenkontakte (hier noch nicht gezeigt) mit den Schaltkontakten 4 zusammengeführt werden, verläuft im Wesentlichen entgegen der Höhenrichtung Z.
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Ein Gegenformschlusselement 7 in Form einer Nut bzw. Rille umläuft die Öffnung 5. Das Gegenformschlusselement 7 verläuft im Wesentlichen in einer von der Längsrichtung X und Querrichtung Y aufgespannten Öffnungsebene in Höhe des Mittelpunktes M der Öffnung 5. In einer Projektion entlang der Höhenrichtung Z weist das Gegenformschlusselement 7 eine im Wesentlichen polygonale Kontur bzw. einen polygonalen Querschnitt mit abgerundeten Ecken 8 auf. Somit sind in einer Stirnseite 9 des Gehäuses 2 genügend freie Flächen vorhanden, um im Bereich von Ecken 10 des Gehäuses außerhalb der Kontur des Gegenformschlusselements 7 Fixierhilfen 11 anzuordnen, die als sich im Wesentlichen parallel zur Höhenrichtung Z erstreckende Schächte ausgeformt sind und zur Aufnahme von Fixierelementen (hier noch nicht gezeigt) dienen, mit deren Hilfe beispielsweise ein Teil eines Antriebssystems (hier noch nicht gezeigt) am Gehäuse 2 befestigt und einen daran angebrachten Deckel (hier noch nicht gezeigt) niederhalten kann.
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Im Bereich der sich im Wesentlichen entlang der Längsrichtung X erstreckenden Längsseiten des Gehäuses 2 sind Ausbuchtungen 12 in der Kontur des Gegenformschlusselements 7 ausgeformt. Im Bereich der Ausbuchtungen 12 sind innerhalb der Kontur des Gegenformschlusselements 7 Auflageflächen 13 gebildet, an denen eine auf das Gehäuse 2 aufgesetzter Deckel anliegen kann. Im Bereich der Ausbuchtungen 12 sind darüber hinaus Führungshilfen 14 in Form von sich im Wesentlichen parallel zur Höhenrichtung Z erstreckenden Schächten ausgeformt, die zur Schaltkammer 3 hin einen sich ebenfalls im Wesentlichen parallel zur Höhenrichtung Z erstreckenden Durchgang 15 in Form eines Schlitzes aufweisen. Des Weiteren umgibt in Höhenrichtung Z unterhalb der Öffnung 5 eine Wandung 16 des Gehäuses die Schaltkammer 3. Entgegen der Höhenrichtung Z ist die Schaltkammer 3 durch einen Boden 17 des Gehäuses 2 begrenzt.
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2 zeigt das Gehäuse 2 des Schaltelements in einer schematischen Draufsicht. Hier wird die abgerundete Kontur des Gegenformschlusselements 7 besonders deutlich. Zudem ist verdeutlicht, wie sich radiale Richtungen R des Schaltelements 1 und somit des Gehäuses 2 und dessen Schaltkammer 3 radial von der Mittelachse L bzw. dem Mittelpunkt M weg erstrecken.
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3 zeigt einen erfindungsgemäß ausgestalteten Deckel 20 für das Gehäuse 2 des Schaltelements 1 in einer schematischen Perspektivansicht. Der Deckel 20 besitzt einen Deckenbereich bzw. eine Decke 21 zum Verschluss der Öffnung 5. An einem äußeren Rand 22 des Deckels ist ein den Deckenbereich 21 umlaufendes Formschlusselement 23 in Form einer im Deckenbereich 21 umlaufenden Dichtlippe ausgeformt, das sich im Wesentlichen in Höhenrichtung Z vom Deckenbereich 21 weg erstreckt bzw. von diesem vorsteht, bündig mit dem äußeren Rand 22 abschließt und in Projektion entlang der Höhenrichtung Z bzw. Axialrichtung A eine Kontur bzw. einen Querschnitt aufweist, die bzw. der mit der Kontur des Gegenformschlusselements 7 im Wesentlichen übereinstimmt.
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Des Weiteren sind in Form vom Formschlusselement 23 umschlossenen Deckenbereich 21 Führungselemente 24 angeordnet, die sich im Wesentlichen entgegen der Höhenrichtung Z, also senkrecht vom Deckenbereich 21 weg erstrecken und dazu ausgestaltet sind, in die Führungshilfen 14 des Gehäuses einzugreifen. Eine parallel zur Höhenrichtung Z gemessene Höhe der Führungselemente 24 ist größer als eine parallel zur Höhenrichtung Z gemessene Höhe des Formschlusselements. Mit anderen Worten ragen die Führungselemente 24 weiter vom Deckenbereich 21 hervor als das Formschlusselement 23. Somit greifen die Führungselemente 24 beim Aufsetzen des Deckels 20 auf das Gehäuse 2 in die Führungshilfen 14 ein, bevor das Formschlusselement 23 mit dem Gegenformschlusselement 7 zusammengeführt wird. Die Führungselemente 24 helfen also, den Deckel 20 beim Zusammenbau des Schaltelements 1 schnell, einfach und präzise mit dem Gehäuse zusammenzuführen und dabei das Formschlusselement 23 in Eingriff mit dem Gegenformschlusselement 7 zu bringen.
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Ferner sind weitere Führungselemente 25 und 25’ am Deckenbereich 21 angeordnet, die sich ebenfalls entgegen der Höhenrichtung Z vom Deckenbereich 21 weg erstrecken und sowohl das Formschlusselement 23 als auch die Führungselemente 24 entgegen der Höhenrichtung Z überragen. Eine zweite Ausführungsform der Führungselemente 25’ besitzt einen in Querrichtung Y gemessene größere Breite als eine erste Ausführungsform der Führungselemente 25, wodurch eine Asymmetrie der weiteren Führungselemente 25, 25’ erzeugt ist, die dazu genutzt werden kann, eine ordnungsgemäße Ausrichtung des Deckels 20 gegenüber dem Gehäuse 2 zu definieren bzw. zu kodieren. Im Übrigen sind die weiteren Führungselemente 25, 25’ in einen Rahmen 26 eingegliedert bzw. von diesem gestützt. Der Rahmen 26 umrahmt eine Durchführung 27 im Deckel in Form einer kreisrunden Öffnung, durch die ein Betätigungsorgan (hier noch nicht gezeigt) zum Antrieb von Gegenkontakten geführt und bewegt werden kann.
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4 zeigt das Schaltelement 1 in einer schematischen perspektivischen Schnittansicht entlang der in 2 eingezeichneten Schnittlinie A-A. Der Deckel 20 ist entgegen der Axialrichtung A auf das Gehäuse 2 gesetzt. Das Formschlusselement 23 am Deckel 20 greift in das Gegenformschlusselement 7 am Gehäuse 2 ein. Somit ist die Öffnung 5 des Gehäuses 2 verschlossen und die Schaltkammer 3 in Axialrichtung A durch den Deckenbereich 21 des Deckels 20 begrenzt.
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Eine Schaltkontaktbaugruppe 30 ist in der Schaltkammer 3 angeordnet. Die Schaltkontaktbaugruppe 30 umfasst einen Schaltkontaktträger 31 mit zwei Schaltkontaktarmen 33a und 33b, die jeweils einen Gegenschaltkontakt 34 tragen. Die Gegenschaltkontakte 34 sind in Schaltrichtung S den Schaltkontakten 4 gegenüberliegend angeordnet und im 4 gezeigten geöffneten Zustand O des Schaltelements 1 von den Schaltkontakten 4 beabstandet gehalten. In einem geschlossenen Zustand C (nicht gezeigt) stehen die Gegenschaltkontakte 34 elektrisch leitend in Kontakt mit den Schaltkontakten 4. Dazu wird die Schaltkontaktbrücke 31 in Schaltrichtung S herabgesenkt.
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Ein Kontaktbrückenträger 35 trägt die Schaltkontaktbrücke 31, die sich über ein Federelement 36 entgegen der Schaltrichtung S an einer Befestigungsbasis 37 des Kontaktbrückenträgers 35 abstützt, so dass die Schaltkontaktbrücke 30 entgegen der Schaltrichtung S federnd am Kontaktbrückenträger 35 gelagert ist. An der Befestigungsbasis 37 ist ein Betätigungsorgan 38 befestigt, das sich über einen Ringbund 39 bzw. Flansch in Schaltrichtung S am Kontaktbrückenträger 35 abstützt und einen Schaft 32 aufweist, der durch die Durchführung 27 im Gehäusedeckel 20 ragt. Über den Schaft 32 kann eine Schaltkraft Fs auf den Schaltkontaktträger 31 übertragen werden, die im Wesentlichen in Schaltrichtung S verläuft, um die Gegenschaltkontakte 34 in Kontakt mit den Schaltkontakten 4 zu bringen.
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5 zeigt eine schematische Querschnittsansicht des Schaltelements 1 mit auf das Gehäuse 2 aufgesetztem Deckel 20 und in der Schaltkammer 3 befindlicher Schaltkontaktbaugruppe 30 entlang der in 2 eingezeichneten Schnittlinie B-B. Von der Befestigungsbasis 37 des Kontaktbrückenträgers 35 erstrecken sich zwei Halteschenkel 35a und 35b im Wesentlichen senkrecht weg. Mit anderen Worten verlaufen die Halteschenkel im Wesentlichen parallel zur Schaltrichtung S und sind entgegen bzw. in der Querrichtung Y durch die Führungselemente 25 geführt. Die Führungselemente 25 bilden jeweils eine erste Führungsfläche 25a und zweite Führungsfläche 25b aus. Die erste Führungsfläche 25a ist der Wandung 16 des Gehäuses 2 zugewandt. Die zweite Führungsfläche 25b ist den Halteschenkeln 35a bzw. 35b der Schaltkontaktbaugruppe 30 zugewandt. Somit erfüllen die Führungselemente 25, 25’ eine Doppelfunktion, indem sie zum einen den Deckel 20 in bzw. entgegen der Querrichtung Y an der Wandung 16 des Gehäuses 2 abstützen und zum anderen den Kontaktbrückenträger 35 der Schaltkontaktbaugruppe 30 im Wesentlichen parallel zur Schaltrichtung S führen.
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6 zeigt eine schematische perspektivische Querschnittsansicht des in das Gegenformschlusselement 7 eingesetzten Formschlusselements 23. Hier wird deutlich, dass an einem entgegen der Axialrichtung A bzw. Höhenrichtung Z weisenden freien Ende 23a des Formschlusselements 23 eine Wulst 23b ausgeformt ist, die eine Einführschräge 23c und eine vom freien Ende 23a weg weisende Abschlusskante aufweist bzw. ausbildet. Die Wulst 23b ist über eine im Vergleich zur in Querrichtung Y gemessenen Breite der Wulst 23b schmalere Rippenkontur 23e mit dem Deckel 20 verbunden. So kann die Wulst 23b in sowie entgegen der Längsrichtung X und Querrichtung Y elastisch ausgelenkt werden.
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Das freie Ende 23a ist von einem Grund 7a des Gegenformschlusselements 7 in Höhenrichtung Z bzw. Axialrichtung A beabstandet angeordnet. Seitenwände 7b des Formschlusselements 7 sind so ausgebildet, dass sie im oberen Abschnitt 7c vom Formschlusselement 23 beabstandet sind sowie in einem unteren Abschnitt 7d im Wesentlichen am Formschlusselement 23 bzw. insbesondere dessen Wulst 23b anliegen. Im oberen Abschnitt 7c besteht somit ein oberer Freiraum 18 bzw. Aufnahmeraum, in dem das Formschlusselement 23 vom Gegenformschlusselement 7 in radialer Richtung R beabstandet ist. Unterhalb des freien Endes 23a des Formschlusselements 23 ist ein unterer Freiraum 19 bzw. Aufnahmeraum zwischen den Formschlusselement 23 und dem Gegenformschlusselement 7 gebildet. Die Freiräume 18 und 19 können beispielsweise Dicht- und/oder Klebemassen bzw. -stoffe aufnehmen.
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Eine in axialer Richtung A bzw. Höhenrichtung Z gemessene Höhe des oberen Abschnitts 7c kann in etwa einer in axialer Richtung A bzw. Höhenrichtung Z gemessenen Höhe des unteren Abschnitts 7d entsprechen. Somit kann im unteren Abschnitt 7d ein Form- und/oder Kraftschluss zwischen dem Formschlusselement 23 und dem Gegenformschlusselement 7 bestehen. Der Form- und/oder Kraftschluss kann durch in den Freiräumen 18 und 19 befindliche Kleb- und/oder Füll- bzw. Vergussstoffe stabilisiert und die Dichtigkeit der Verwendung zwischen Deckel 20 und Gehäuse 2 somit erhöht werden.
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Des Weiteren ist in 6 verdeutlicht, dass in radialer Richtung R wirkende Radialkräfte FR, die auf die Wandung 16 des Gehäuses 2 einwirken, über das Gegenformschlusselement 7 auf das Formschlusselement 23 übertragen werden, da diese sich in radialer Richtung R überlappen. Radiale Kräfte FR können somit in den im Deckenbereich 21 des Deckels 20 eingeleitet werden, der die Gehäuseöffnung 5 somit stabilisiert bzw. verhindert, dass die Wandung 16 in radialer Richtung R relativ zum Deckel 20 verschoben bzw. die Öffnung 5 aufgeweitet wird.
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7 zeigt das Schaltelement 1 mit auf das Gehäuse 2 aufgesetzten Deckel 20, in der Schaltkammer 3 befindlicher Schaltkontaktbaugruppe 30 und einer auf den Deckel 20 aufgesetzten Antriebseinrichtung 40 in einer schematischen perspektivischen Schnittansicht entlang der in 2 eingezeichneten Schnittlinie C-C. Die Antriebseinrichtung 40 weist ein Joch 41 auf, das sich im Wesentlichen in einer von der Längsrichtung X und Querrichtung Y aufgespannten Ebene erstreckt. Vom Joch 41 weg erstrecken sich zwei Schenkel 42a und 42b. Auf einer vom Joch 41 abgewandten Seite der Antriebseinrichtung 40 ist eine Grundplatte 43 der Antriebseinrichtung 40 zwischen den Schenkeln 42a, 42b gehalten. An dem in Schaltrichtung S weisenden freien Schenkelenden 44 der Schenkel 42a und 42b sind Fixierelemente 45 ausgeformt.
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Die Fixierelemente 45 erstrecken sich im Wesentlichen entgegen der Höhenrichtung Z bzw. Axialrichtung A, also in Schaltrichtung S von den freien Enden 44 weg und sind in den Fixierhilfen 11 des Gehäuses 2 aufgenommen. Die Fixierelemente 45 sind beispielsweise als Zapfen, Dorne bzw. Dübel ausgestaltet und können eine Vielzahl von Eingriffselementen 46 beispielsweise in Form von Zacken aufweisen, die sich in die Wandung der schaftförmigen Fixierhilfen 11 graben können und somit einen Form- und/oder Kraftschluss zwischen den Fixierhilfen 11 und den Fixierelementen 45 verbessern helfen. Der Deckel 20 kann unterhalb der Grundplatte 43 liegend zwischen Grundplatte 44 und den Auflageflächen 3 des Gehäuses 2 eingeschlossen sein. Die Grundplatte 43 kann durch die freien Schenkelenden 44 niedergehalten sein. Somit kann der Deckel 20 am Gehäuse 2 gesichert sein.
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8 zeigt in einer schematischen Seitenansicht des Schaltelements 1 im Detail, wie der Deckel 20 zwischen Gehäuse 2 und Grundplatte 43 eingeschlossen ist. Hier wird deutlich, dass das freie Schenkelende 44 die Grundplatte 43 niederdrückt, die plan an einer Deckeloberseite 28 des Deckels 20 anliegt und somit ein Aufwölben des Deckels in Axialrichtung A verhindert. Auf den Deckel 20 in axialer Richtung A wirkende Axialkräfte FA können somit über die Grundplatte 43, das freie Schenkelende 44, den Schenkeln 42a, 42b und die Fixierelemente 45 in die Fixierhilfen 11 des Gehäuses 2 eingeleitet werden. Folglich weist das Schaltelement 1 eine kompakte und robuste Struktur auf, in der sowohl auf Deckel 20 sowie Gehäuse 2 wirkende Radialkräfte FR als auch Axialkräfte FA sicher aufgenommen werden können, ohne Gehäuse 2 bzw. Deckel 20 zu verformen, wodurch eine hohe Dichtigkeit der Schaltkammer 3 gewährleistet werden kann.
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Im Rahmen des Erfindungsgedankens sind Abweichungen von den oben beschriebenen Ausführungsformen möglich. So kann ein erfindungsgemäßes Schaltelement 1 ein den jeweiligen Anforderungen gemäß ausgestaltetes Gehäuse 2 mit beliebig vielen beliebig ausgeformten Schaltkammern 3, Schaltkontakten 4, Öffnungen 5, Rändern 6, Gegenschaltkontaktelementen 7, abgerundeten Ecken 8, Stirnseiten 9, Gehäuseecken 10, Fixierhilfen 11, Ausbuchtungen 12, Auflageflächen 13, Führungshilfen 14, Durchgang 15 und Böden 17 ausgeformt sein. Das Gegenformschlusselement 7 kann den jeweiligen Anforderungen gemäß aufweisen, um einen Grund 7a, eine Seitenwand 7b, einen oberen Abschnitt 7c und einen unteren Abschnitt 7d bereit zu stellen, die ausgestaltet sein können, mit einem Formschlusselement 23 des Deckels 20 bzw. dessen freien Ende 23a, Wulst 23b, Einführschräge 23c, Abschlusskante 23d und Rippenkontur 23e zusammen zu wirken und dabei den jeweiligen Anforderungen gemäß einen oberen und/oder einen unteren Freiraum 18 bzw. 19 zu bilden.
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Der Deckel 20 kann ein den jeweiligen Anforderungen gemäß ausgestalteten Deckenbereich 21 bzw. eine Decke, einen äußeren Rand 22, eine beliebige Anzahl von Formschlusselementen 23, Führungselementen 24, weiteren Führungselementen 25, 25’, Rahmen 26, Durchführung 27 und Deckeloberseiten 28 aufweisen. Führungselemente 24, 25, 25’ können den jeweiligen Anforderungen gemäß erste Führungsflächen 25a und zweite Führungsflächen 25b ausbilden.
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Die Schaltkontaktbaugruppe 30 kann mit einer beliebigen Anzahl den jeweiligen Anforderungen gemäß ausgeführter Schaltkontaktträger 31, Schäfte 32, Schaltkontaktarme 33a, 33b, Gegenschaltkontakte 34, Kontaktbrückenträger 35, Federelemente 36, Befestigungsbasen 37, Befestigungsorgane 38 und Ringbünde 39 versehen sein. Die Halteschenkel 35a, 35b können den jeweiligen Anforderungen gemäß ausgestaltet sein, um mit Führungsflächen 25a, 25b zusammen zu wirken.
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Die Antriebseinrichtung 40 kann mit einer beliebigen Anzahl den jeweiligen Anforderungen gemäß ausgeformter Joche 41, Schenkelgrundplatten 43, freien Schenkelenden 44, Fixierelementen 45 und Eingriffselementen 46 versehen sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schaltelement
- 2
- Gehäuse
- 3
- Schaltkammer
- 4
- Schaltkontakt
- 5
- Öffnung
- 6
- Rand
- 7
- Gegenformschlusselement
- 7a
- Grund
- 7b
- Seitenwand
- 7c
- oberer Abschnitt
- 7d
- unterer Abschnitt
- 8
- abgerundete Ecken
- 9
- Stirnseite
- 10
- Gehäuseecken
- 11
- Fixierhilfen
- 12
- Ausbuchtungen
- 13
- Auflageflächen
- 14
- Führungshilfe
- 15
- Durchgang
- 16
- Wandung
- 17
- Boden
- 18
- oberer Freiraum
- 19
- unterer Freiraum
- 20
- Deckel
- 21
- Decke/Deckenbereich
- 22
- äußerer Rand
- 23
- Formschlusselement
- 23a
- Freies Ende des Formschlusselementes
- 23b
- Wulst des Formschlusselementes
- 23c
- Einführschräge des Formschlusselementes
- 23d
- Abschlusskante des Formschlusselementes
- 23e
- schmale Rippenkontur des Formschlusselementes
- 24
- Führungselement
- 25, 25’
- weiteres Führungselement
- 25a
- erste Führungsfläche
- 25b
- zweite Führungsfläche
- 26
- Rahmen
- 27
- Durchführung
- 28
- Deckeloberseite
- 30
- Schaltkontaktbaugruppe
- 31
- Schaltkontaktträger
- 32
- Schaft
- 33a, 33b
- Schaltkontaktarm
- 34
- Gegenschaltkontakt
- 35
- Kontaktbrückenträger
- 35a
- Halteschenkel
- 35b
- Halteschenkel
- 36
- Federelement
- 37
- Befestigungsbasis
- 38
- Betätigungsorgan
- 39
- Ringbund
- 40
- Antriebseinrichtung
- 41
- Joch
- 42a
- Schenkel
- 42b
- Schenkel
- 43
- Grundplatte
- 44
- freies Schenkelende
- 45
- Fixierelement
- 46
- Eingriffselement
- A
- axiale Richtung
- R
- radiale Richtung
- S
- Schaltrichtung
- FS
- Schaltkraft
- FR
- Radialkraft
- FA
- Axialkraft
- L
- Längsachse
- M
- Mittelpunkt
- O
- geöffneter Zustand
- C
- geschlossener Zustand
- X
- Längsrichtung
- Y
- Querrichtung
- Z
- Höhenrichtung
