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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Schalterbetätigungsmechanismus für einen Leistungsschalter, eine Schaltanlage und dergleichen.
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EINSCHLÄGIGER STAND DER TECHNIK
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Als herkömmlicher Betätigungsmechanismus zur Verwendung bei einer Schaltervorrichtung, wie z. B. einem Leistungsschalter, ist folgende Technik bekannt.
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Diese verwendet eine Unterbrechungsfeder, die einen Stromkreis- bzw. Schaltungsöffnungsvorgang durch Freisetzen von Energie ausführt, sowie eine Schließfeder, die einen Stromkreis- bzw. Schaltungs-Schließvorgang durch Freisetzen von Energie ausführt; der Haltezustand der gespeicherten Energie der Unterbrechungsfeder wird durch einen Aktivierungs-Auslöser aufgehoben, und dadurch wird die gespeicherte Energie zum Ausführen des Stromkreis-Öffnungsvorgangs freigesetzt; der Haltezustand der gespeicherten Energie der Schließfeder wird durch einen Schließ-Auslöser aufgehoben, und hierdurch wird die gespeicherte Energie zum Ausführen des Stromkreis-Schließvorgangs freigesetzt.
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Eine herkömmliche Konfiguration ist derart ausgeführt, dass der Aktivierungs-Auslöser und der Schließ-Auslöser in voneinander unabhängiger und drehbarer Weise auf der gleichen Auslösewelle angeordnet sind; ferner wird während eines Schließzustands eine Last, bei der eine Vorspannungskraft der Unterbrechungsfeder abgeschwächt ist, auf den Aktivierungs-Auslöser durch einen Aktivierungs-Arretierhebel ausgeübt, der zum Beibehalten des Schließzustands dient.
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Die Druckschrift
EP 0385 265 A1 betrifft einen Schalterbetätigungsmechanismus, der Folgendes aufweist: eine Spiralfeder, die eine Schließantriebskraft zum Schließen eines Kontakts einer Schaltervorrichtung durch rotationsmäßiges Bewegen einer Kurvenscheibenanordnung durch Freisetzen von Energie bereitstellt; eine erste Abstützwelle, die gespeicherte Energie der Spiralfeder über einen Abstützhebel aufrechterhält, wobei die gespeicherte Energie von der Kurvenscheibenanordnung übertragen wird; eine Lasche, die durch Druckbeaufschlagung von einem an der Kurvenscheibenanordnung vorgesehenen zylindrisches Folgeglied verschwenkt wird, wenn der Haltezustand der ersten Abstützwelle aufgehoben wird und die Energie der Spiralfeder freigesetzt wird, und der die Schließantriebskraft über ein Verbindungsgestänge zu der Schaltervorrichtung überträgt; und eine zweite Abstützwelle, die ein Verschwenken der Lasche in Auslöserichtung über einen Abstützhebel verhindert, wobei das Verschwenken der Lasche durch Übertragung der gespeicherten Energie der Kontaktdruckfeder veranlasst wird.
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Einschlägiger Stand der Technik
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Patentdokument
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- Patentdokument 1: Ungeprüfte Japanische Patentanmeldungsveröffentlichung JP 2005 228 713 A (Seite 2, 1)
- Patentdokument 2: Europäische Patentanmeldungsveröffentlichung EP 0 385 265 A1
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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MIT DER ERFINDUNG ZU LÖSENDE AUFGABE
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Bei der herkömmlichen Betätigungsvorrichtung, wie sie im Patentdokument 1 offenbart ist, tritt ein Auslöse-Arretierelement mit einem an einem Ausgangshebel angebrachten Stift in Eingriff; auf diese Weise wird der Schließzustand beibehalten. Zu diesem Zeitpunkt besteht eine Distanz von der Eingriffsstelle bis zu einer Position des Schwenkzentrums des Auslöse-Arretierelements, die voneinander separiert sind; somit bestehen Probleme dahingehend, dass es bei einer Abweichung der Richtung der Kraftlinie leicht zu einem Lösen des Arretierelements kommt, die Positionseinstellung mühsam ist und möglicherweise der Schließzustand in manchen Fällen nicht beibehalten werden kann.
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Die vorliegende Erfindung ist zum Lösen des vorstehend geschilderten Problems erfolgt, und die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines Schalterbetätigungsmechanismus, bei dem die Zuverlässigkeit eines Arretierabschnitts, der die gespeicherte Energie von Schließ- und Unterbrechungsfedern beim Schließvorgang und beim Auslösevorgang aufrechterhält, verbessert ist.
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MITTEL ZUM LÖSEN DES PROBLEMS
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch einen Schalterbetätigungsmechanismus gemäß den unabhängigen Patentansprüchen 1 und 2 gelöst, wobei vorteilhafte Weiterbildungen hiervon in den entsprechenden abhängigen Patentansprüchen angegeben sind.
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VORTEILHAFTE WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
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Bei dem Schalterbetätigungsmechanismus der vorliegenden Erfindung sind das erste halbkreisförmige Arretierelement, das die gespeicherte Energie der Schließfeder über den Schließhebel aufrechterhält, und das zweite halbkreisförmige Arretierelement, dass die gespeicherte Energie der Unterbrechungsfeder über den Auslösehebel aufrechterhält, vorgesehen; dadurch kann die Distanz von einem Schwenkzentrum des jeweiligen halbkreisförmigen Arretierelements bis zu einer Eingriffsstelle verkürzt werden.
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Dadurch gestaltet sich die Positionseinstellung einfach, das Aufrechterhalten der gespeicherten Energie der Schließfeder und der Unterbrechungsfeder lässt sich in zuverlässiger Weise erzielen, und es kann ein Schalterbetätigungsmechanismus mit hoher Zuverlässigkeit geschaffen werden.
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Ferner kann eine auf den Arretierabschnitt auszuübende Last reduziert werden, und das Arretierelement kann mit einer geringen Antriebskraft antriebsmäßig bewegt werden.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine Perspektivansicht zur Erläuterung eines Schalterbetätigungsmechanismus gemäß Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung;
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2 eine Perspektivansicht zur Erläuterung eines relevanten Teils der 1 (in erster Linie eines Bereichs eines Energiespeichermechanismus für eine Schließantriebskraft);
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3 eine Perspektivansicht zur Erläuterung eines Schließhebels in 2;
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4 Ansichten, in denen jeweils ein erstes halbkreisförmiges Arretierelement gemäß 2 gezeigt ist;
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5 eine Perspektivansicht zur Erläuterung eines relevanten Teils der 1 (in erster Linie eines Bereichs eines Rückhaltemechanismus in einem Schließzustand);
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6 eine Perspektivansicht zur Erläuterung eines Auslösehebels in 5;
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7 eine Ansicht zur Erläuterung des Energiespeicher-Haltevorgangs einer Schließfeder des Schalterbetätigungsmechanismus gemäß Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung;
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8 eine Darstellung zur Erläuterung des Energiespeicher-Haltevorgangs der Schließfeder des Schalterbetätigungsmechanismus gemäß Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung;
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9 eine Ansicht zur Erläuterung des Energiespeicher-Haltevorgangs der Schließfeder des Schalterbetätigungsmechanismus gemäß Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung;
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10 eine Ansicht zur Erläuterung des Schließvorgangs und des Schließzustand-Haltevorgangs des Schalterbetätigungsmechanismus gemäß Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung;
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11 eine Ansicht zur Erläuterung des Schließvorgangs und des Schließzustand-Haltevorgangs des Schalterbetätigungsmechanismus gemäß Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung;
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12 eine Ansicht zur Erläuterung des Schließvorgangs und des Schließzustand-Haltevorgangs des Schalterbetätigungsmechanismus gemäß Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung; und
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13 eine Ansicht zur Erläuterung des Auslösevorgangs des Schalterbetätigungsmechanismus gemäß Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung.
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BESTE ART UND WEISE ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
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Ausführunsgsbeispiel 1
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1 zeigt eine Perspektivansicht eines Schalterbetätigungsmechanismus gemäß Ausführungsbeispiel 1. Als Schaltervorrichtung bzw. Schalter wird ein Vakuum-Leistungsschalter, der ein Vakuumventil verwendet, als Beispiel beschrieben. Als erstes wird die gesamte Konfiguration des Betätigungsmechanismus anhand der Perspektivansicht der 1 beschrieben.
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In dieser Hinsicht gibt es jedoch einige Komponenten, deren Form schwer zu verstehen ist, da diese im Inneren der Zeichnung der 1 verdeckt sind; aus diesem Grund wird in erster Linie die Relation der gegenseitigen Anordnung unter den jeweiligen Komponenten beschrieben, und die Details der jeweiligen Teile werden anhand der partiellen Zeichnungen der 2 bis 6 beschrieben.
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Wie in 1 gezeigt, ist eine Nockenwelle 3, auf der einen Nockenelement 2 zum Übertragen einer Schließantriebskraft fest angebracht ist, zwischen zwei Rahmenteilen 1a, 1b mit unterschiedlicher Formgebung angeordnet. Ein erstes halbkreisförmiges Arretierelement 5, an dem eine Antriebsplatte 4 fest angebracht ist, ist oberhalb von der Nockenwelle 3 angeordnet; und eine Schließhebelwelle 7, an der ein Schließhebel 6 fest angebracht ist, ist rückseitig von der Nockenwelle 3 angeordnet.
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Weiterhin ist eine Auslösehebel-Schwenkwelle 9, auf der ein Auslösehebel 8 drehbar gelagert ist, vor der Nockenwelle 3 angeordnet. Ferner ist eine Ausgangshebelwelle 11, die als Schwenkzentrum eines Ausgangshebels 10 dient, rückseitig von und unterhalb der Nockenwelle 3 angeordnet.
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Weiterhin ist ein zweites halbkreisförmiges Arretierelement 13, an dem eine Antriebsplatte 12 fest angebracht ist, vorderseitig von sowie unterhalb der Nockenwelle 3 angeordnet. Die vorstehend genannten jeweiligen Wellen und die jeweiligen Arretierelemente sind in einer zu den beiden Rahmenteilen 1a, 1b rechtwinkligen Richtung parallel zueinander angeordnet.
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Ein großes Zahnrad 14 ist an einem von dem Rahmenteil 1a nach außen ragenden Endbereich der Nockenwelle 3 fest angebracht; und eine Kurbelstange 15, die eine Kurbelbewegung zusammen mit der Rotation des großen Zahnrads 14 ausführt, ist mit dem großen Zahnrad 14 verbunden. Es ist eine Schließfeder 16 vorgesehen, deren eines Ende an der Rahmenseite abgestützt ist und deren anderes Ende ansprechend auf die Bewegung der Kurbelstange 15 expandiert und kontrahiert und dem großen Zahnrad 14 die Antriebskraft in Schließrichtung zuführt.
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Ferner ist eine Endseite eines Ausgangs-Gestängeelements 17 an dem Ausgangshebel 10 schwenkbar und drehbar gelagert, und die andere Endseite des Ausgangs-Gestängeelements 17 steht mit einem beweglichen Kontakt des Vakuumventils des Vakuum-Leistungsschalters über einen Gestängemechanismus (in der Zeichnung nicht dargestellt) in Verbindung (siehe 5).
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Im Folgenden werden Details der Konfiguration unter Bezugnahme auf jedes einzelne Teil ausführlicher beschrieben.
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2 zeigt eine Perspektivansicht zur Erläuterung eines Bereichs, der hauptsächlich als Energiespeichermechanismus für die Schließantriebskraft dient, wobei sich der Energiespeichermechanismus oberhalb sowie rückseitig von der Nockenwelle 3 befindet. In der Zeichnung ist die Innenseite mit Ausnahme des rechten Rahmenteils 1b der beiden Rahmenteile 1a, 1b zu sehen, die in 1 beschrieben worden sind.
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Das Nockenelement 2 ist auf der Nockenwelle 3 fest angebracht, mit der das große Zahnrad 14 verbunden ist und auf die eine Antriebskraft von der Schließfeder 16 übertragen wird. Zwei Schließhebel 6 (die im Folgenden noch ausführlicher beschrieben werden) sind beidseits von dem Nockenelement 2 mit einem Zwischenraum derart angeordnet, dass das Nockenelement 2 sandwichartig dazwischen gehalten ist.
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Ein Arretierbereich 6a ist an der einen Endseite des jeweiligen Schließhebels 6 ausgebildet, und die andere Endseite desselben ist auf der Schließhebelwelle 7 fest angebracht, so dass der Schließhebel 6 zentriert auf die Schließhebelwelle 7 eine Schwenkbewegung ausführen kann.
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Eine Drehfeder 18 ist auf der Schließhebelwelle 7 vorgesehen, wobei das eine Ende der Drehfeder 18 an dem Schließhebel 6 eingehakt ist und das andere Ende an der Seite des Rahmenteils 1b arretiert ist; somit ist die Drehfeder 18 derart vorgespannt, dass sie den Schließhebel 6 in Bezug auf die Zeichnung im Gegenuhrzeigersinn verschwenkt.
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Dabei ist jedoch ein Anschlag (in der Zeichnung nicht dargestellt) vorhanden, so dass der Schließhebel 6 keine Schwenkbewegung im Gegenuhrzeigersinn über die in der Zeichnung dargestellte Position hinaus ausführt.
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Weiterhin ist ein Stift 19 an den Schließhebeln 6 vorgesehen, um die beiden Schließhebel miteinander zu verbinden, wobei der Stift an einer Stelle angeordnet ist, an der das Nockenelement 2 bei Rotation der Nockenwelle 3 mit dem Stift 19 in Berührung gelangt.
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Das erste halbkreisförmige Arretierelement 5 (das im Folgenden noch ausführlicher beschrieben wird) ist an den Rahmenteilen 1a, 1b oberhalb von der Nockenwelle 3 schwenkbar vorgesehen. Ein Aussparungsbereich 5a, der als Arretierbereich dient, ist an einem Teil des ersten halbkreisförmigen Arretierelements 5 ausgebildet, und das erste halbkreisförmige Arretierelement 5 ist derart angeordnet, dass der Aussparungsbereich 5a mit dem an dem Schließhebel 6 ausgebildeten Arretierbereich 6a in Eingriff tritt.
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In einem normalen Zustand (einem Zustand, in dem das erste halbkreisförmige Arretierelement 5 nicht mit dem Schließhebel 6 in Eingriff steht) ist der Schließhebel 6 durch die Drehfeder 18 im Gegenuhrzeigersinn derart vorgespannt, dass der Arretierbereich 6a des Schließhebels 6 und der Aussparungsbereich 5a des ersten halbkreisförmigen Arretierelements 5 in einer Position unter Freilassung eines Zwischenraums gehalten sind, wie dies in der Zeichnung gezeigt ist. Wenn der Schließhebel 6 dann in Bezug auf die Zeichnung eine Schwenkbewegung im Uhrzeigersinn ausführt, tritt der Arretierbereich 6a mit dem Aussparungsbereich 5a in Eingriff.
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Weiterhin ist die Antriebsplatte 4, die als Teil dient, auf das eine Antriebskraft zum Lösen des Eingriffs aufgebracht wird, an dem ersten halbkreisförmigen Arretierelement 5 mit einem Niet, einer Schraube oder dergleichen angebracht.
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3 zeigt eine Perspektivansicht zur Erläuterung des Schließhebels 6. Wie in der Zeichnung gezeigt, ist der Arretierbereich 6a für den Eingriff mit dem vorstehend beschriebenen ersten halbkreisförmigen Arretierelement 5 an der einen Endseite ausgebildet; ferner ist eine Wellenöffnung 6b zum festen Anbringen auf der Schließhebelwelle 7 an der anderen Endseite ausgebildet.
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Außerdem ist an einer Stelle in der Nähe der Wellenöffnung 6b zwischen dem Arretierbereich 6a und der Wellenöffnung 6b eine Stiftöffnung 6c ausgebildet, in der der vorstehend beschriebene Stift 19 fest angebracht ist. Außerdem ist ein Aussparungsbereich 6d zum Arretieren der Drehfeder 18 vorgesehen.
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Die 4 zeigen Darstellungen, in denen jeweils das erste halbkreisförmige Arretierelement 5 gezeigt ist, wobei 4(a) ein Element des halbkreisförmigen Arretierelements 5 zeigt, 4(b) einen Zustand zeigt, in dem die Antriebsplatte 4 an dem halbkreisförmigen Arretierelement 5 angebracht ist, und 4(c) einen Zustand bei einer Betrachtung, ausgehend von der Linie c-c in 4(a) zeigt.
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Wie in 4(a) gezeigt, ist das erste halbkreisförmige Arretierelement 5 durch einen rundes stangenförmiges Element gebildet und mit dem Aussparungsbereich 5a mit halbkreisförmigem Querschnitt ausgebildet (siehe 4(c)), der durch spanende Bearbeitung an einem Bereich in Längsrichtung verblieben ist. Die axiale Länge des Aussparungsbereichs 5a ist länger als die Breite der Schließhebel 6, die aus zwei Platten gebildet sind. Bei einem Eckbereich des Aussparungsbereichs 5a handelt es sich um einen Bereich, der als Eingriffsbereich mit dem Schließhebel 6 dient.
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Ein Befestigungsbereich 5b und eine Befestigungsöffnung 5c zum Anbringen der Antriebsplatte 4 sind in ähnlicher Weise durch spanende Bearbeitung an einer in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Stelle (im wesentlichen um 180°) und in Längsrichtung in Bezug auf den Aussparungsbereich 5a versetzten Stelle ausgebildet.
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Wie in 4(b) gezeigt, ist die Antriebsplatte 4 in den Befestigungsbereich 5b eingepasst und mittels eines Befestigungselements, wie z. B. eines Niets oder einer Schraube unter Verwendung der Befestigungsöffnung 5c fest angebracht.
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Dabei stellt die Formgebung der Antriebsplatte 4 ein Beispiel dar, wobei diese nicht auf die in der Zeichnung dargestellte Formgebung beschränkt ist; vielmehr kann die Formgebung der Antriebsplatte 4 auf der Basis der Anordnung oder dergleichen eines Schließknopfes (der im Folgenden noch zu beschreiben ist) vorgegeben werden.
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Der Grund für die Ausbildung des Befestigungsbereichs 5b an einer in Bezug auf den Aussparungsbereich 5a in Umfangsrichtung um 180° versetzten Stelle besteht ferner darin, dass das erste halbkreisförmige Arretierelement 5 hinsichtlich der Masse so weit wie möglich ein Gleichgewicht in Bezug auf eine Drehwelle aufrechterhält, wobei ein derartiger Versatz nicht notwendigerweise auf 180° beschränkt ist.
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Das erste halbkreisförmige Arretierelement 5 wird dadurch verschwenkt, dass die Antriebsplatte 4 bei einem Vorgang zum Lösen des Eingriffs mittels des Schließknopfes (in der Zeichnung nicht dargestellt) mit Druck beaufschlagt wird; um nach dem Lösen des Eingriffs das erste halbkreisförmige Arretierelement 5 in zuverlässiger Weise in die Ausgangsposition zurückzuführen, ist eine Federbefestigungsöffnung 5d zum Anbringen der Drehfeder an dem einen Wellenende ausgebildet, wie dies in 4(a) gezeigt ist. Ferner ist eine Abschrägung an dem Wellenendbereich derart ausgebildet, dass sich der Wellenendbereich in einfacher Weise in die Drehfeder einführen lässt.
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Wie mit der strichpunktierten Linie in 4(b) gezeigt, ist das eine Ende einer Drehfeder 20, in die der Wellenendbereich eingesetzt ist, in die Federbefestigungsöffnung 5d eingesetzt, und das andere Ende ist an dem Rahmenteil 1a verriegelt; auf diese Weise kann eine Rotationskraft in Richtung eines Lösens des Eingriffs auf das erste halbkreisförmige Arretierelement 5 aufgebracht werden.
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Weiterhin ist zum Steuern eines Schwenkbereichs des ersten halbkreisförmigen Arretierelements 5 z. B. eine Einrichtung derart vorgesehen, dass ein Rotationswinkel durch vorab erfolgendes Ausbilden einer Öffnung an der Rahmenseite sowie durch bewegliches Anordnen eines Teils der Antriebsplatte 4 in der Öffnung gesteuert wird.
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Ferner kann z. B. eine Einrichtung derart vorgesehen sein, dass ein Stift an einer von dem Aussparungsbereich des Arretierkörpers beabstandeten Stelle vorgesehen ist und auf der Rahmenseite ein Anschlag verwendet wird, der dazu dient, mit dem Stift in Berührung zu treten.
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Auf der Basis der Perspektivansicht der 5 wird im Folgenden die Konfiguration eines Mechanismusbereichs beschrieben, der vorderseitig, rückseitig sowie unterhalb von der Nockenwelle 3 angeordnet ist, wobei diese in erster Linie mit einem Vorgang von einem Schließzustand bis zu einem Schließ-Haltezustand in Beziehung steht. Ferner ist in 5 die Innenseite mit Ausnahme des rechten Rahmenteils 1b zu sehen.
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Vorstehend ist die Nockenwelle 3 im Zusammenhang mit 2 beschrieben worden; auf eine weitere Beschreibung wird daher verzichtet. Die aus zwei Platten gebildeten Ausgangshebel 10 sind von der Ausgangshebelwelle 11 gelagert, die rückseitig von und unterhalb der Nockenwelle 3 angeordnet ist, wobei die Ausgangshebel 10 zentriert auf die Ausgangshebelwelle 11 verschwenkt werden.
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Dabei sind folgende Elemente zwischen den beiden Ausgangshebeln 10 angeordnet. Als erstes ist eine Rolle 21 an der Oberseite der Ausgangshebel 10 sowie vorderseitig von der Ausgangshebelwelle 11 drehbar angeordnet. Die Rolle 21 befindet sich in einer derartigen positionsmäßigen Beziehung, dass die Rolle 21 in Abrollberührung mit dem Nockenelement 2 gelangt und von dem Nockenelement 2 mit Druck beaufschlagt wird, wenn das Nockenelement 2 rotationsmäßig bewegt wird. Ein Arretierstift 22 ist vorderseitig von der Rolle 21 vorgesehen. Außerdem ist das eine Ende des Ausgangs-Gestängeelements 17 an der Unterseite des Ausgangshebels 10 schwenkbar gelagert.
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Der übrige Teil des Ausgangs-Gestängeelements 17 ist exemplarisch als Beispiel dargestellt und mit einem beweglichen Kontakt 25 eines Vakuumventils 24 des Vakuum-Leistungsschalters über einen Gestängemechanismus 23 verbunden. Eine Unterbrechungsfeder 26 ist in einer mittleren Position des Gestängemechanismus 23 vorgesehen, und die Unterbrechungsfeder 26 ist derart vorgespannt, dass der bewegliche Kontakt 25 des Vakuumventils 24 antriebsmäßig auf die Öffnungsseite bewegt wird. Die Vorspannungskraft dient als Antriebskraft, die das Ausgangs-Gestängeelement 17 antriebsmäßig nach oben bewegt.
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Vorderseitig von der Nockenwelle 3 ist die Auslösehebel-Schwenkwelle 9 an den Rahmenteilen vorgesehen. Die eine Endseite der aus zwei plattenartigen Elementen gebildeten Auslösehebel 8 (die im Folgenden noch ausführlicher beschrieben werden) ist an der Auslösehebel-Schwenkwelle 9 drehbar gelagert. Ein stufenartiger Arretierbereich 8a, der dem in 3 beschriebenen Arretierbereich 6a des Schließhebels 6 ähnlich ist, ist an der anderen Endseite des Auslösehebels 8 ausgebildet. Ein Zwischenhebel 28, dessen eine Endseite durch einen Wellenstift 27 gelagert ist, ist mit den Auslösehebeln 8 in einer derartigen Weise schwenkbar verbunden, dass der Zwischenhebel 28 sandwichartig zwischen den beiden Auslösehebeln 8 gehalten ist.
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Das zweite halbkreisförmige Arretierelement 13 ist an den Rahmenteilen 1a, 1b an einer Stelle schwenkbar vorgesehen, die mit dem Arretierbereich 8a des Auslösehebels 8 in Eingriff bringbar ist. Die Körperform des zweiten halbkreisförmigen Arretierelements 13 ist äquivalent zu dem in 4 beschriebenen ersten halbkreisförmigen Arretierelement 5. In diesem Zusammenhang ist jedoch die Antriebsplatte 12 nicht identisch mit der Antriebsplatte 4; die Formgebung derselben kann durch eine Druckbeaufschlagungsrichtung und die Relation der Anordnung von benachbarten Elementen in geeigneter Weise festgelegt werden.
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Das bedeutet, es werden unterschiedliche Antriebsplatten verwendet, während es sich bei den halbkreisförmigen Arretierkörpern um gleiche Komponenten handelt; somit können die Antriebsplatten für das erste halbkreisförmige Arretierelement 5 zur Verwendung bei einem Schließvorgang und für das zweite halbkreisförmige Arretierelement 13 zur Verwendung bei einem Auslösevorgang eingesetzt werden; auf diese Weise kann eine Reduzierung der Anzahl der Komponenten erzielt werden, indem Komponenten gemeinsam genutzt werden.
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6 zeigt eine Perspektivansicht des Auslösehebels 8, in der nur einer von zwei Hebeln des Satzes dargestellt ist. Der stufenartige Arretierbereich 8a, der für den Eingriff mit dem zweiten halbkreisförmigen Arretierelement 13 dient, ist an der einen Endseite ausgebildet; an der anderen Endseite ist eine Wellenöffnung 8b ausgebildet, durch die die Auslösehebel-Schwenkwelle 9 hindurchgeführt ist.
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Der vorstehend beschriebene Wellenstift 27 ist in eine Stiftöffnung 8c eingesetzt und in dieser befestigt, die in einem mittleren Bereich zwischen dem Arretierbereich 8a und der Wellenöffnung 8b gebildet ist, und der Zwischenhebel 28 ist an dem Wellenstift 27 schwenkbar angeordnet. Die Funktion des Zwischenhebels 28 wird im Folgenden noch beschrieben.
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Vorstehend sind die jeweiligen Konfigurationen beschrieben worden; als nächstes folgt eine Beschreibung der Arbeitsweise des Betätigungsmechanismus des vorliegenden Ausführungsbeispiels.
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Als erstes wird der Energiespeicher-Haltevorgang der Schließfeder unter Bezugnahme auf die 7 bis 9 beschrieben.
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7 zeigt eine Ansicht zur Erläuterung eines Zustands vor dem Schließvorgang. Die Bereiche in der Nähe der Nockenwelle 3, der Schließhebelwelle 7 sowie des ersten halbkreisförmigen Arretierelements 5 sind in hervorgehobener Weise dargestellt (wobei dies in sehr ähnlicher Weise für die 8 und 9 gilt).
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Bei einem Ausgangszustand (vor Beginn des Energiespeichervorgangs) handelt es sich um einen Zustand, in dem ein Zwischenraum zwischen dem Arretierbereich 6a des Schließhebels 6 und dem Aussparungsbereich 5a des ersten halbkreisförmigen Arretierelements 5 vorhanden ist. D. h. der Schließhebel 6 ist in Richtung eines Pfeils A durch die Funktion der Drehfeder 18 vorgespannt und in der in der Zeichnung dargestellten Position gehalten.
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Als erstes erfolgt unter Bezugnahme auf 1 eine Beschreibung anhand der Arbeitsweise der Nockenwelle 3. Das große Zahnrad 14 wird durch die Antriebskraft eines Motors oder dergleichen (in der Zeichnung nicht dargestellt) in Pfeilrichtung rotationsmäßig bewegt. Mit dieser Rotationsbewegung führt die Kurbelstange 15 eine Kurbelbewegung aus, und die Schließfeder 16 wird zum Speichern von Energie veranlasst.
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Die Rotationskraft wird an einer Stelle jenseits des unteren Totpunkts durch eine hohe Last der Energie speichernden Schließfeder 16 auf das große Zahnrad 14 aufgebracht. Die Nockenwelle 3 ist mit dem großen Zahnrad 14 verbunden, und das Nockenelement 2 ist auf der Nockenwelle 3 festgelegt; wenn die Rotationskraft auf das große Zahnrad 14 aufgebracht wird, dann wird somit auch das Nockenelement 2 zusammen mit der Nockenwelle 3 rotationsmäßig bewegt.
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Die Beschreibung nimmt nun erneut auf 7 Bezug. Das Nockenelement 2 wird im Uhrzeigersinn zwischen den beiden Schließhebeln 6 rotationsmäßig bewegt, wie dies durch einen Pfeil B dargestellt ist. Bei fortschreitender Rotation, wie dies in 8 gezeigt ist, bewegt sich das Nockenelement 2 durch die Rotation in Berührung mit dem Stift 19, der auf dem Schließhebel 6 befestigt ist.
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Wenn der Stift 19 mit einer Last von dem Nockenelement 2 beaufschlagt wird, so wird ein Drehmoment in Richtung eines in der Zeichnung dargestellten dicken Pfeils in Bezug auf die Schließhebelwelle 7 erzeugt, und der Schließhebel 6 beginnt sich im Uhrzeigersinn rotationsmäßig zu bewegen. Die Kraft der Drehfeder 18 wird auf den Schließhebel 6 ausgeübt; die Last durch die Schließfeder 16 überwindet jedoch die Kraft, und der Schließhebel 6 wird um den Betrag des Zwischenraums rotationsmäßig bewegt.
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Wie in 9 gezeigt ist, tritt der Arretierbereich 6a an der Endseite mit dem Rand- bzw. Kantenbereich des Aussparungsbereichs 5a des ersten halbkreisförmigen Arretierelements 5 in Eingriff; und somit wird die Bewegung des Nockenelements 2 und des Schließhebels 6 gestoppt. Hierbei handelt es sich um den Energiespeicher-Haltezustand, der zum Aufrechterhalten der gespeicherten Energie der Schließfeder 16 dient.
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Hierbei ist die Konstruktion derart vorgesehen, dass die Distanz von einer Position des Schwenkzentrums des Schließhebels 6 bis zu einem Eingriffsbereich zwischen dem Arretierbereich 6a und dem Aussparungsbereich 5a des ersten halbkreisförmigen Arretierelements 5 lang ist und ferner die Antriebskraft von dem Nockenelement 2 von dem Stift 19 in der Nähe des Schwenkzentrums aufgenommen wird.
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Dadurch handelt es sich bei einer Last, die von dem ersten halbkreisförmigen Arretierelement 5 aufgenommen wird, um eine Last, bei der die hohe Last von der Energiespeicher-Schließfeder 16 vermindert ist, wobei auf diese Weise ein Lastreduziermechanismus gebildet ist. D. h. die hohe Last von der Schließfeder 16 wird nicht direkt von dem Arretierelement aufgenommen, sondern wird über den Schließhebel 6 von dem ersten halbkreisförmigen Arretierelement 5 aufgenommen.
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Ferner ist die Distanz von dem Schwenkzentrum des halbkreisförmigen Arretierelements bis zu der Eingriffsstelle kurz; auf diese Weise ist eine Positionseinstellung einer Eingriffsposition einfach.
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Als nächstes wird der Schließvorgang beschrieben.
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Der Schließvorgang erfolgt durch Lösen des vorstehend beschriebenen Energiespeicher-Haltezustands. Das Lösen des Haltezustands erfolgt durch Rotation des ersten halbkreisförmigen Arretierelements 5, das mit dem Schließhebel 6 in Eingriff steht. Dieser Vorgang kann in einfacher Weise ausgeführt werden, indem die an dem ersten halbkreisförmigen Arretierelement 5 angebrachte Antriebsplatte 4 mit Druck beaufschlagt wird, und zwar mittels eines Schließknopfes, wie z. B. eines Wickelknopfes oder dergleichen (in der Zeichnung nicht dargestellt), wie dies in 9 durch einen dicken Pfeil veranschaulicht ist.
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Wenn der Eingriff zwischen dem ersten halbkreisförmigen Arretierelement 5 und dem Schließhebel 6 aus dem in 9 dargestellten Zustand aufgehoben wird, dann wird der Stift 19 des Schließhebels 6 von dem Nockenelement 2 mit Druck beaufschlagt; somit wird der Schließhebel 6 durch die Antriebskraft im Uhrzeigersinn rotationsmäßig bewegt, und das Nockenelement 2 kann ebenfalls im Uhrzeigersinn rotationsmäßig bewegt werden.
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Es folgt nun eine Beschreibung ausgehend von dem Schließvorgang bis zu dem Schließzustand-Haltevorgang des Vakuum-Leistungsschalters.
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Die 10 bis 13 zeigen Ansichten zur Erläuterung, in denen periphere Bereiche der Nockenwelle 3, der Ausgangshebelwelle 11, der Auslösehebel-Schwenkwelle 9 und des zweiten halbkreisförmigen Arretierelements 13 hervorgehoben sind.
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Wie in 10 gezeigt, tritt bei einer Rotation des Nockenelements 2 aus dem in 9 dargestellten Zustand in dem nächsten Schritt das Nockenelement 2 mit der Rolle 21 in Berührung, die an dem Ausgangshebel 10 plaziert ist, und das Nockenelement 2 bewirkt ferner ein Drücken der Rolle 21 nach unten, während es mit der Rolle 21 in Rollkontakt tritt.
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Somit führt der Ausgangshebel 10 eine Schwenkbewegung im Gegenuhrzeigersinn zentriert auf die Ausgangshebelwelle 11 aus, wie dies in 10 durch einen dicken Pfeil dargestellt ist; auf diese Weise überwindet das mit dem Ausgangshebel 10 verbundene Ausgangs-Gestängeelement 17 die Vorspannungskraft der Unterbrechungsfeder 26 und wird in Richtung nach unten gedrückt.
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Das Ausgangs-Gestängeelement 17 ist über den Gestängemechanismus 23 mit dem Vakuumventils 24 verbunden, wie dies in Bezug auf 5 beschrieben worden ist; somit wird der bewegliche Kontakt 25 des Vakuumventils 24 durch den nach unten gerichteten Drückvorgang des Ausgangshebels 10 geschlossen, und der Leistungsschalter befindet sich dadurch in einem Schließzustand.
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Als nächstes erfolgt eine Beschreibung des Vorgangs zum Halten des Schließzustands.
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Zu dem Zeitpunkt, zu dem das Nockenelement 2 weiter rotationsmäßig bewegt wird und von der Rolle 11 separiert wird, wie dies in 11 gezeigt ist, wird ein Endbereich des Zwischenhebels 28 mit dem Arretierstift 22 in Eingriff gebracht und befindet sich dann in dem in der Zeichnung dargestellten Zustand. Wenn das Nockenelement 2 von der Rolle 21 separiert ist, wird der Ausgangshebel 10 nicht mit der Antriebskraft von der Seite des Nockenelements 2 beaufschlagt.
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Aus diesem Grund wird das Ausgangs-Gestängeelement 17 durch die Vorspannungskraft der Unterbrechungsfeder 26, die in einer zwischengeordneten Position des mit dem Ausgangs-Gestängeelement 17 verbundenen Gestängemechanismus 23 vorgesehen ist (siehe 5), in Pfeilrichtung antriebsmäßig bewegt, wobei dies als Kraft dient, die den Ausgangshebel 10 zum Ausführen einer Rotationsbewegung im Uhrzeigersinn veranlaßt. Dann wird der Zwischenhebel 28 mit einer Last von dem Arretierstift 22 beaufschlagt.
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Dabei ist der Schwenkpunkt des Ausgangs-Gestängeelements 17 in Bezug auf das Zentrum der Ausgangshebelwelle 11 in der Zeichnung um einen Betrag L nach links versetzt; wenn die Vorspannungskraft der Unterbrechungsfeder 26 wirksam ist, wird somit der Ausgangshebel 10 mit einer Rotationskraft im Uhrzeigersinn beaufschlagt.
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Zu diesem Zeitpunkt steht der Zwischenhebel 28 durch den Wellenstift 27 mit dem Auslösehebel 8 in Eingriff; daher wird ein Drehmoment in Bezug auf die Auslösehebel-Schwenkwelle 9 durch die Wirkung der Last erzeugt, und der Auslösehebel 8 und der Zwischenhebel 28 führen in integraler Weise eine Schwenkbewegung in Richtung eines in 11 gezeigten dicken Pfeils aus.
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Durch diesen Vorgang werden der Auslösehebel 8 und der Zwischenhebel 28 um einen Zwischenraum zwischen dem Arretierbereich 8a des Auslösehebels 8 und einem Aussparungsbereich 13a des zweiten halbkreisförmigen Arretierelements 13 verschwenkt, und der Arretierbereich 8a wird mit einem Kantenbereich des Aussparungsbereichs 13a in Eingriff gebracht und nimmt den in 12 gezeigten Zustand ein, so dass der Schließzustand aufrechterhalten wird.
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Zu diesem Zeitpunkt ist die Distanz von einer Position des Schwenkzentrums des Auslösehebels 8 bis zu dem Eingriffsbereich zwischen dem Arretierbereich 8a des Auslösehebels 8 und dem Aussparungsbereich 13a des zweiten halbkreisförmigen Arretierelements 13 verlängert, und die Last wird über den Auslösehebel 8 und den in einer zwischengeordneten Position desselben angeordneten Zwischenhebel 28 aufgenommen. Bei der von dem zweiten halbkreisförmigen Arretierelement 13 aufzunehmenden Last handelt es sich somit um eine Last, bei der die von dem Arretierstift 22 aufgenommene Last des Zwischenhebels 28 vermindert ist, und somit sind vorteilhafte Effekte hinsichtlich der vorstehend erläuterten Lastreduzierung in ähnlicher Weise zu erwarten.
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Als nächstes folgt nun eine Beschreibung des Auslösevorgangs.
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Der Auslösevorgang des Vakuum-Leistungsschalters erfolgt durch Aufheben bzw. Lösen des vorstehend beschriebenen Schließ-Haltezustands. Das Lösen des Haltezustands erfolgt durch rotationsmäßiges Bewegen des zweiten halbkreisförmigen Arretierelements 13, das mit dem Auslösehebel 8 in Eingriff steht.
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Wenn dieser Vorgang wie in dem vorstehend beschriebenen Fall ausgeführt wird, ist dies in einfacher Weise möglich, indem die an dem zweiten halbkreisförmigen Arretierelement 13 angebrachte Antriebsplatte 12 mittels eines Auslöseknopfes in Form eines Spulenknopfes oder dergleichen (in der Zeichnung nicht dargestellt) in einer Richtung mit Druck beaufschlagt wird, die in 12 durch einen dicken Pfeil dargestellt ist.
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Wie in 13 dargestellt ist, wird beim Aufheben des Eingriffs zwischen dem Auslösehebel 8 und dem zweiten halbkreisförmigen Arretierelement 13 durch rotationsmäßiges Bewegen des zweiten halbkreisförmigen Arretierelements 13 der Zwischenhebel 28 von dem Arretierstift 22 mit Druck beaufschlagt und dadurch im Uhrzeigersinn verschwenkt; dadurch wird der Eingriff zwischen dem Zwischenhebel 28 und dem Arretierstift 22 gelöst.
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Somit wird das Ausgangs-Gestängeelement 17 durch die Vorspannungskraft der Unterbrechungsfeder 26 in Pfeilrichtung nach oben gedrückt, und der Kontakt des Vakuumventils 24 wird über den Gestängemechanismus 21 geöffnet.
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Wie vorstehend beschrieben worden ist, weist der Schalterbetätigungsmechanismus gemäß Ausführungsbeispiel 1 folgendes auf: die Schließfeder, die eine Schließantriebskraft zum Schließen des Kontakts der Schaltervorrichtung durch rotationsmäßiges Bewegen der Nockenwelle durch Freisetzen von Energie bereitstellt; das erste halbkreisförmigen Arretierelement, das gespeicherte Energie der Schließfeder über den Schließhebel aufrechterhält, wobei die gespeicherte Energie von der Nockenwelle übertragen wird; den Ausgangshebel, der durch Druckbeaufschlagung von dem an der Nockenwelle vorgesehenen Nockenelement verschwenkt wird, wenn der Haltezustand des ersten halbkreisförmigen Arretierelements aufgehoben wird und die Energie der Schließfeder freigesetzt wird, und der die Schließantriebskraft über den Gestängemechanismus auf die Schaltervorrichtung überträgt; sowie das zweite halbkreisförmige Arretierelement, das ein Verschwenken des Ausgangshebels in Auslöserichtung über den Auslösehebel verhindert und gespeicherte Energie der an dem Gestängemechanismus vorgesehenen Unterbrechungsfeder aufrechterhält, wobei das Verschwenken des Ausgangshebels durch die Übertragung der gespeicherten Energie der Unterbrechungsfeder veranlasst wird.
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Somit tritt das halbkreisförmige Arretierelement in einer abschließenden Position in Einsatz, an der eine Last aufgenommen wird, und die Distanz von einem Schwenkzentrum des halbkreisförmigen Arretierelements bis zu einer Eingriffsstelle kann verkürzt werden; eine Positionseinstellung ist somit einfach, ein Aufrechterhalten der gespeicherten Energie der Schließfeder und der Unterbrechungsfeder lässt sich in einfacher Weise erzielen, und es kann ein Schalterbetätigungsmechanismus mit hoher Zuverlässigkeit geschaffen werden.
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Ferner kann die auf den Arretierbereich auszuübende Last reduziert werden; somit kann das Arretierelement mit einer geringen Antriebskraft antriebsmäßig bewegt werden.
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Außerdem ist der Schließhebel an der einen Endseite mit dem Arretierbereich ausgebildet, und die andere Endseite ist schwenkbar gelagert, und der Stift ist an einer Stelle in der Nähe eines Bereichs des Schwenkzentrums zwischen dem Arretierbereich und dem Bereich des Schwenkzentrums vorgesehen; der Stift wird durch Rotation des Nockenelements mit Druck beaufschlagt, um den Schließhebel zu verschwenken, und der Arretierbereich des Schließhebels wird mit dem in dem ersten halbkreisförmigen Arretierelement ausgebildeten Aussparungsbereich in Eingriff gebracht, so dass die gespeicherte Energie der Schließfeder aufrechterhalten bleibt.
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Somit wird das erste halbkreisförmige Arretierelement in einem Zustand mit einer Last beaufschlagt, in dem die von der Schließfeder gespeicherte Kraft hoch ist; die Größe des ersten halbkreisförmigen Arretierelements kann daher verkleinert werden, und damit kann auch eine Größenreduzierung des Betätigungsmechanismus erzielt werden.
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Darüber hinaus ist der Auslösehebel an der einen Endseite mit dem Arretierbereich ausgebildet und an der anderen Endseite schwenkbar gelagert, und es ist der Zwischenhebel vorgesehen, dessen eines Ende durch den Wellenstift schwenkbar gelagert ist, der in einem mittleren Bereich zwischen dem Arretierbereich und dem Bereich des Schwenkzentrums vorgesehen ist; die andere Endseite des Zwischenhebels wird durch den an dem Ausgangshebel vorgesehenen Arretierstift mit Druck beaufschlagt, um den Auslösehebel durch eine Antriebskraft zu verschwenken, bei der der Ausgangshebel durch die gespeicherte Energie der Unterbrechungsfeder in Auslöserichtung verschwenkt wird und der Arretierbereich des Auslösehebels mit dem an dem zweiten halbkreisförmigen Arretierelement ausgebildeten Aussparungsbereich in Eingriff gebracht wird, so dass die gespeicherte Energie der Unterbrechungsfeder aufrechterhalten bleibt.
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Somit wird das zweite halbkreisförmige Arretierelement mit einer Last in einem Zustand beaufschlagt, in dem eine hohe Last von der die Energie speichernden Schließfeder vermindert ist; hierdurch kann die Größe des zweiten halbkreisförmigen Arretierelements verkleinert werden, und es kann eine Größenreduzierung des Betätigungsmechanismus erreicht werden.
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Außerdem sind das erste halbkreisförmige Arretierelement und das zweite halbkreisförmige Arretierelement als runde stangenförmige Elemente gebildet, wobei der Aussparungsbereich einen halbkreisförmigen Querschnitt aufweist, der durch spanende Bearbeitung eines Bereichs in Längsrichtung verbleibt, wobei der Befestigungsbereich der Antriebsplatte, die das jeweilige halbkreisförmige Arretierelement verschwenkt, mit einem halbkreisförmigen Querschnitt ausgebildet ist, der durch spanende Bearbeitung an einer von dem Aussparungsbereich verschiedenen Position in der Längsrichtung gebildet ist.
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Auf diese Weise ist die Form der Antriebsplatte in angemessener Weise verändert; hierdurch kann das halbkreisförmige Arretierelement mit der gleichen Formgebung für den Schließvorgang und den Auslösevorgang verwendet werden, so dass Komponenten eingespart werden können.
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Weiterhin sind der Aussparungsbereich und der Befestigungsbereich, die an jedem halbkreisförmigen Arretierelement gebildet sind, in Positionen ausgebildet, die im wesentlichen um 180° in Umfangsrichtung des runden stangenförmigen halbkreisförmigen Arretierelements versetzt sind. Die Versetzung zwischen einem Schwenkzentrum und dem Schwerpunkt des halbkreisförmigen Arretierelements kann somit vermindert werden, und ein Trägheitsmoment lässt sich niedrig halten.
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Bezugszeichenliste
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- 1a, 1b
- Rahmenteile
- 2
- Nockenelement
- 3
- Nockenwelle
- 4
- Antriebsplatte
- 5
- Arretierelement
- 5a
- Aussparungsbereich
- 5b
- Befestigungsbereich
- 5c
- Befestigungsöffnung
- 5d
- Federbefestigungsöffnung
- 6
- Schließhebel
- 6a
- Arretierbereich
- 6b
- Wellenöffnung
- 6c
- Stiftöffnung
- 6d
- Aussparungsbereich
- 7
- Schließhebelwelle
- 8
- Auslösehebel
- 8a
- Arretierbereich
- 8b
- Wellenöffnung
- 8c
- Stiftöffnung
- 9
- Auslösehebel-Schwenkwelle
- 10
- Ausgangshebel
- 11
- Ausgangshebelwelle
- 12
- Antriebsplatte
- 13
- Arretierelement
- 14
- Zahnrad
- 15
- Kurbelstange
- 16
- Schließfeder
- 17
- Ausgangs-Gestängeelement
- 18
- Drehfeder
- 19
- Stift
- 20
- Drehfeder
- 21
- Rolle
- 22
- Arretierstift
- 23
- Gestängemechanismus
- 24
- Vakuumventil
- 25
- beweglicher Kontakt
- 26
- Unterbrechungsfeder
- 27
- Wellenstift
- 28
- Zwischenhebel
