DE19933614C1

DE19933614C1 - Kontaktsystem mit einem zweiarmigen Kontaktarm

Info

Publication number: DE19933614C1
Application number: DE19933614A
Authority: DE
Inventors: Guido Dedenbach; Franz Boeder
Original assignee: Moeller GmbH
Current assignee: Eaton Industries GmbH
Priority date: 1999-07-17
Filing date: 1999-07-17
Publication date: 2000-11-30
Anticipated expiration: 2019-07-18
Also published as: DE50013391D1; US6403901B1; EP1114432A1; WO2001006529A1; EP1114432B1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kontaktsystem mit einem zweiarmigen Kontaktarm. Der Kontaktarm (3) ist an seinen gegenüberliegenden Enden mit Kontaktstücken (10; 11) versehen, die mit entsprechenden Kontaktstücken (12; 13) feststehender Stromschienen (14; 15) in und außer Verbindung zu bringen sind, und ist mittels eines Langlochs (5) auf einer zentralen Lagerachse (7) drehbar gelagert, wobei seine beiden Hebelarme (8; 9) von Kontaktkraftfedern (17; 18), die sich mit einem Ende (20; 22) gegen eine Schaltwelle oder an ein Schaltwellensegment (25) abstützen, beaufschlagt sind. Zur Gewährleistung eines gleichmäßigen Kontaktdrucks bei unterschiedlichem Verschleiß der Kontaktstücke (10...13) erstreckt sich das Langloch (5) in einer Richtung (27), die sowohl wesentlich von der zu seiner Längsachse (29) senkrechten Richtung (28) als auch wesentlich von der Längsachse (29) unterscheidet, und verläuft die longitudinale Wirkungsrichtung (26) der Kontaktkraftfedern (17; 18) weder senkrecht zur Längsachse (29) noch senkrecht zur Erstreckungsrichtung (27) des Langlochs (5).

Description

Die Erfindung betrifft ein Kontaktsystem mit einem zweiarmigen Kontaktarm nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Derartige Kontaktsysteme finden ins besondere Anwendung in strombegrenzenden Leistungsschaltern.

Aus der Druckschrift DE 34 31 288 A1 ist ein Kontaktsystem bekannt, das einen zweiarmigen, um eine zentrale Lagerung drehbaren Kontaktarm auf weist, der an seinen Enden auf gegenüberliegenden Seiten einer die Dreh achse der Lagerung kreuzenden Längsachse mit je einem Kontaktstück ver sehen ist, das in und außer Verbindung mit je einem Kontaktstück einer fest stehenden Stromschiene bringbar und dessen Hebelarmen je eine sich gegen eine Schaltwelle abstützende Kontaktkraft-Drehfeder zugeordnet ist. Die Lage rung des Kontaktarms weist einen Lagerbolzen und ein den Lagerbolzen um schließendes Langloch auf, dessen Längsachse sich etwa rechtwinklig zu der Längsachse des Kontaktarms erstreckt. Aus der Druckschrift EP 889 498 A2 ist ein ähnliches Kontaktsystem mit einem gleichartig angeordneten Langloch bekannt, bei dem zu beiden Seiten des Kontaktarms je eine Kontaktkraft-Zug feder angeordnet ist. Die Zugfedern sind beidseitig in Federbolzen eingehängt, die in sich parallel zum Langloch erstreckenden Aussparungen von Schalt wellensegmenten geführt sind und gegenüberliegende Angriffsflächen der He belarme beaufschlagen. Aus der Druckschrift EP 314 540 B1 ist weiterhin ein Kontaktsystem mit einem zweiarmigen Kontaktarm bekannt, der allein durch die jeweils an einem Hebelarm und an einem Schaltwellensegment angreifen den Kontaktkraftfedern um eine virtuelle Drehachse schwimmend gelagert ist. Die bekannten Kontaktsysteme gewährleisten einen Ausgleich selbst bei un symmetrisch abnehmender Höhe der Kontaktstücke, die als Folge von Ab brand oder sonstigem Verschleiß dieser Kontaktstücke auftritt, durch die Ver lagerung der Drehachse über das Langloch bzw. über die schwimmende Lage rung. Von Nachteil ist allerdings, daß bei einem ungleichmäßigen Verschleiß der den gegenüberliegenden Enden der Hebelarme zuzuordnenden Kontakt stücke bei der Verlagerung des Kontaktarms die den beiden Hebelarmen zu zuordnenden Kontaktkraftfedern unterschiedlich beaufschlagt sind und/oder mit unterschiedlichen Abständen gegenüber der Lagerachse an den Hebelar men angreifen und damit unterschiedliche Kontaktkräfte zwischen den verbun denen Kontaktstücken hervorrufen. Das wirkt sich zudem in der Weise aus, daß auf der Seite der am stärksten abgetragenen Kontaktstücke der Kontakt druck verringert und damit ein selbstverstärkender weiterer Verschleiß der Kontaktstücke auf dieser Seite hervorgerufen wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen gleichmäßigen Kon taktdruck bei unterschiedlichem Verschleiß der Kontaktstücke zu gewährlei sten.

Ausgehend von einem Kontaktsystem der eingangs genannten Art wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des unab hängigen Anspruches gelöst, während den abhängigen Ansprüchen vorteil hafte Weiterbildungen der Erfindung zu entnehmen sind.

Die Erfindung schlägt eine schräge Anstellung des Langlochs gegenüber der Längsachse des Kontaktarms sowie eine schräge Ausrichtung der Kontakt kraftfedern hinsichtlich ihrer longitudinalen Kraftwirkung, d. h. der Kraftlinie zwi schen den Angriffspunkten der entsprechenden Kontaktkraftfeder an dem zu gehörigen Hebelarm des Kontaktarms und an der Schaltwelle bzw. dem Schaltwellensegment, gegenüber der Längsachse des Kontaktarms sowie dem Verlauf des Langlochs vor. So findet bei unterschiedlichem Verschleiß der Kontaktstücke gegenüberliegender Seiten des Kontaktarms eine erzwungene Verschiebung der Drehachse des Kontaktarms innerhalb des schräg ange stellten Langlochs um die Lagerachse in der Weise statt, daß für die den bei den Hebelarmen zugeordneten Kontaktkraftfedern bewußt vorgesehene lon gitudinale Wirkungsrichtungen sowie Veränderungen der Federlängen resultie ren, die zu einer weitgehenden Angleichung der Kontaktkräfte auf beiden Sei ten des Kontaktarms führen.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Langloch um einen ersten Winkel von 45° bis 60° und die longitudinale Wirkungsrichtung der Kontaktkraftfedern um einen zweiten Winkel von 47° bis 62° gegenüber der zur Längsachse des Kontaktarms senkrechten Richtung versetzt.

Die Kontaktkraftfedern sind zweckmäßig als Zugfedern ausgebildet; sie sind jedoch nicht darauf beschränkt, sondern lassen sich in geeigneter Weise auch in anderer Ausbildung, wie z. B. als Druck- oder Drehfedern, in geeigneter Weise für die Erfindung einsetzen.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem folgen den, anhand von Figuren erläutertem Ausführungsbeispiel. Es zeigen

Fig. 1: eine Prinzipdarstellung eines geschlossenen Kontaktsystems ge mäß der Erfindung bei Neuzustand der Kontaktstücke;

Fig. 2: wie Fig. 1, jedoch nach unterschiedlichem Verschleiß der Kontakt stücke.

Nach Fig. 1 besteht das Kontaktsystem 1 aus einem Kontaktarm 3, der mittels eines Langloches 5 um eine zentrale Lagerachse 7 drehbar gelagert ist. Der drehsymmetrische Kontaktarm 3 besteht aus zwei Hebelarmen 8 und 9, die an ihren gegenüberstehenden Enden mit je einem beweglichen Kontaktstück 10 und 11 versehen sind. Die Kontaktstücke 10, 11 treten bei geschlossenem Kontaktsystem 1 mit jeweils einem feststehenden Kontaktstück 12 bzw. 13 auf einer Stromschiene 14 bzw. 15 in elektrische Verbindung. Der notwendige Kontaktdruck zwischen den Kontaktstückpaaren 10, 12 und 11, 13 wird durch Kontaktkraftfedern 17 und 18 erzeugt, die mit ihrem einen Ende 20 bzw. 22 an einem Schaltwellensegment 25 und mit ihrem anderen Ende 21 bzw. 23 an einem der Hebelarme 8 bzw. 9 angreifen. In den Figuren sind die Kontakt kraftfedern 17, 18 symbolisch als Zugfedern dargestellt; sie können jedoch auch andere Ausbildungen aufweisen, deren longitudinale Wirkungsrichtung 26 jeweils über die Angriffspunkte bzw. Enden 20 und 21 bzw. 22 und 23 ver läuft. Zweckmäßigerweise sind zu beiden Seiten des Kontaktarms 3 je zwei Kontaktkraftfedern angeordnet, wovon in den Figuren nur die bezüglich der Zeichenebene vor dem Kontaktarm 3 angeordneten Kontaktkraftfedern 17 und 18 zu sehen sind. Das Langloch 5 erstreckt sich in einer Richtung 27, die sich sowohl im öffnenden Drehsinn des Kontaktarms 3 (d. h. nach Fig. 1 im Uhrzei gersinn) wesentlich von der zur Längsachse 29 des Kontaktarms 3 sowie zur Lagerachse 7 senkrechten Richtung 28 als auch wesentlich von der Längs achse 29 unterscheidet. Die Wirkungsrichtung 26 der Kontaktkraftfedern 17 und 18 verläuft weder senkrecht oder annähernd senkrecht zur Längsachse 29 des Kontaktarms 3 noch senkrecht oder annähernd senkrecht zur Erstrec kungsrichtung 27 des Langlochs 5.

In Fig. 2 ist das geschlossene Kontaktsystem 1 für den Fall gezeigt, daß das feststehende Kontaktstück 12 der Stromschiene 14 einem fast vollständigen Verschleiß unterlegen ist, wogegen die übrigen Kontaktstücke 10, 11 und 13 noch vollständig erhalten sind. Unter der Wirkung der Kontaktkraftfedern 17 und 18 ist entlang dem Langloch 5 um die Lagerachse 7 eine Verlagerung des Kontaktarms 3 erfolgt, die weiterhin eine zuverlässige Verbindung zwischen den Kontaktstückpaaren 10, 12 und 11, 13 gewährleistet. Die vorstehend be schriebene Erstreckungsrichtung 27 des Langlochs 5, die Wirkungsrichtung 26 der Kontaktkraftfedern 17 und 18 (Fig. 1) sowie die durch die Erstreckungs richtung des Langlochs 5 erzwungene Änderung der Federlängen gewährlei sten im Zusammenspiel, daß die Kontaktkraftfedern 17 und 18 bei der er zwungenen Verlagerung des Langlochs 5 auf der Lagerachse 7 eine etwa gleich große Kraftwirkung auf die Kontaktstückpaare 10, 12 und 11, 13 entfal ten. Im Beispiel nach Fig. 2 sind die Kontaktkraftfedern 17 auf der Seite des verschlissenen Kontaktstückes 12 weniger gestreckt als die Kontaktkraftfedern 18 auf der Seite der unverschlissenen Kontaktstücke 11 und 13, jedoch ist die ser Unterschied geringer als nach dem Stand der Technik. Damit wirkt zwar weiterhin zwischen den Enden 20 und 21 der Kontaktkraftfedern 17 eine ge ringere Federkraft als zwischen den Enden 22 und 23 der Kontaktkraftfedern 18; durch die erzwungene Verlagerung des Kontaktarmes 3 um die Lager achse 7 wird die kleinere Federkraft der Kontaktkraftfeder 17 jedoch durch einen größeren wirksamen Hebel gegenüber dem zur Kontaktkraftfeder 18 ge hörenden wirksamen Hebel, der sich ebenfalls im wesentlichen entlang der Längsachse 29 erstreckt, kompensiert. Damit ist selbst bei einem extrem un symmetrischen Verschleiß der Kontaktstücke 10 bis 13 eine ausreichend gleichmäßige Verteilung der Kontaktkräfte zwischen den Kontaktstückpaaren 10, 12 und 11, 13 des Kontaktsystems 1 gewährleistet. Es wurde gefunden, daß die Aufrechterhaltung einer gleich großen Kontaktkraft zwischen den Kontaktstückpaaren 10, 12 und 11, 13 dann am besten gewährleistet ist, wenn im Neuzustand der Kontaktstücke 10 bis 13 der erste Winkel a zwischen der zur Längsachse 29 senkrechten Richtung 28 und der Erstreckungsrichtung 27 des Langlochs 5 im öffnenden Drehsinn des Kontaktarms 3 einen Wert im Be reich von 45° bis 60°, vorzugsweise 52°, aufweist und der zweite Winkel b zwi schen der Längsachse 29 und der Wirkungsrichtung 26 der Kontaktkraftfedern 17, 18 im öffnenden Drehsinn einen Wert im Bereich von 47° bis 62°, vor zugsweise 54°, aufweist.

Claims

1. Kontaktsystem mit

- einem aus zwei Hebelarmen (8; 9) bestehenden und um 180° drehsymmetrischen Kontaktarm (3), der an seinen gegenüberliegenden Enden mit Kontaktstücken (10; 11) versehen ist und mit einem Langloch (5) auf einer zentralen Lagerachse (7) drehbar lagert,
- feststehenden Stromschienen (14; 15) mit Kontaktstücken (12; 13), die jeweils mit den ihnen gegenüberstehenden Kontaktstücken (10; 11) des Kontaktarms (3) kontaktschließend in und kontaktöffnend außer Verbindung treten, und
- Kontaktkraftfedern (17; 18), die jeweils zwischen einem jedem der Hebelarme (8; 9) und einer Schaltwelle oder einem Schaltwellensegment (25) angreifen,

dadurch gekennzeichnet, daß

- das Langloch (5) entgegen der Öffnungsbewegung des Kontaktarms (3) wesentlich schräg in Bezug auf dessen Längsachse (29), die senkrecht zur anfänglichen Öffnungsbewegung seiner Kontaktstücke (10; 11) verläuft und die Lagerachse (7) schneidet, angestellt ist, und
- bei geschlossenem Kontaktsystem die Wirkungsrichtung (26) zwischen den angreifenden Enden (20, 21; 22; 23) der Kontaktkraftfedern (17; 18) wesentlich schräg zur Längsachse (29), jedoch nicht senkrecht oder annähernd senkrecht zur Erstreckungsrichtung (27) des Langlochs (5) verläuft.

2. Kontaktsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

- das Langloch (5) in Richtung der Öffnungsbewegung des Kontaktarms (3) in Bezug auf der zu dessen Längsachse (29) senkrechten Richtung (28) in einem ersten Winkel (a) aus einem Bereich von 45° bis 60° angestellt ist und
- die Wirkungsrichtung (26) der Kontaktkraftfedern (17; 18) gegenüber der Längsachse (29) in einem zweiten Winkel (b) aus dem Bereich von 47° bis 62° verläuft.

3. Kontaktsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktkraftfedern (17; 18) als Zugfedern ausgebildet sind.