DE202019103631U1

DE202019103631U1 - Spring-based contact system for the switching function of an electrical current operated switching device

Info

Publication number: DE202019103631U1
Application number: DE202019103631.1U
Authority: DE
Original assignee: Johnson Electric Germany GmbH and Co KG
Current assignee: Johnson Electric Germany GmbH and Co KG
Priority date: 2019-07-02
Filing date: 2019-07-02
Publication date: 2019-07-10
Anticipated expiration: 2029-07-03
Also published as: WO2021001468A1

Abstract

Federbasiertes Kontaktsystem (3) für die Schaltfunktion einer durch elektrischen Strom betriebenen Schalteinrichtung, umfassend
- mindestens zwei Kontaktpaare (4, 5), von denen jedes aus einem Festkontaktstück (4.1; 5.1), das an einem ersten zum Gehäuse der Schalteinrichtung ortsfesten stromführenden Bauteil (6) befestigt ist, und einem zu dem Festkontaktstück (4.1; 5.1) für die Schaltfunktion relativ bewegbaren Kontaktstück (4.2; 5.2) besteht, wobei die Kontaktstücke jedes Kontaktpaares (4; 5) derart zueinander positioniert sind, dass das bewegbare Kontaktstück (4.2; 5.2) mittels einer Kontaktkraft auf das Festkontaktstück (4.1; 5.1) pressbar ist, und wobei die mindestens zwei Festkontaktstücke (4.1, 5.1) nebeneinander angeordnet sind,
-einen flächigen Kontaktstückträger (7) für die bewegbaren Kontaktstücke (4.2; 5.2), der in seinem Längsschnitt entlang seiner Längsachse von einem ersten Ende bis zu einem zweiten Ende im Wesentlichen gerade ausgebildet und am ersten Ende an einem zweiten zum Gehäuse der Schalteinrichtung ortsfesten stromführenden Bauteil (14) befestigt ist und zusammen mit diesem im Längsschnitt eine V-Form bildet, wobei an dem zweiten, freien Ende des Kontaktstückträgers (7) die bewegbaren Kontaktstücke (4.2; 5.2) quer zur Längsachse des Kontaktstückträgers angeordnet und befestigt sind, wobei die Kontaktkraft zumindest zum Teil auf Federeigenschaften des Kontaktstückträgers (7) und/oder Federeigenschaften von zusätzlichen, eine Federkraft auf den Kontaktstückträger (7) ausübenden Federelementen beruht, und
-ein mechanisches Koppelelement zum Übertragen einer durch einen magnetischen Aktor erzeugten Kraft auf den Kontaktstückträger zum Öffnen oder Schließen der Kontaktpaare (4, 5), dadurch gekennzeichnet, dass im federbasierten Kontaktsystem (3) ein geometrischer Versatz für ein zeitversetztes Öffnen oder Schließen der mindestens zwei Kontaktpaare (4, 5) ausgebildet ist.

Spring-based contact system (3) for the switching function of an electrical current-operated switching device, comprising
- At least two pairs of contacts (4, 5), each of which is a fixed contact piece (4.1, 5.1), which is fixed to a first fixed to the housing of the switching device current-carrying component (6), and one to the fixed contact piece (4.1; the contact pieces of each contact pair (4; 5) are positioned relative to one another such that the movable contact piece (4.2; 5.2) can be pressed by means of a contact force on the fixed contact piece (4.1; and wherein the at least two fixed contact pieces (4.1, 5.1) are arranged next to one another,
a flat contact piece carrier (7) for the movable contact pieces (4.2; 5.2), which in its longitudinal section along its longitudinal axis from a first end to a second end substantially straight and formed at the first end to a second fixed to the housing of the switching device current-carrying Component (14) is fixed and forms together with this in longitudinal section a V-shape, wherein at the second, free end of the contact piece carrier (7), the movable contact pieces (4.2, 5.2) are arranged and fixed transversely to the longitudinal axis of the contact piece carrier, wherein the Contact force based at least in part on the spring properties of the contact piece carrier (7) and / or spring characteristics of additional, a spring force on the contact piece carrier (7) performing spring elements, and
a mechanical coupling element for transmitting a force generated by a magnetic actuator force on the contact piece carrier for opening or closing the contact pairs (4, 5), characterized in that in the spring-based contact system (3) has a geometric offset for a time-delayed opening or closing the at least two Contact pairs (4, 5) is formed.

Description

Die Erfindung betrifft ein federbasiertes Kontaktsystem für die Schaltfunktion einer durch elektrischen Strom betriebenen Schalteinrichtung. Dieses Kontaktsystem zeichnet sich durch eine hohe Leistungsfähigkeit und effiziente Herstellbarkeit aus.The invention relates to a spring-based contact system for the switching function of a switching device operated by electric current. This contact system is characterized by high performance and efficient manufacturability.

Federbasierte Kontaktsysteme für Schalteinrichtungen, insbesondere für Relais, sind bekannt. So ist in der DE 10 2007 011 328 A1 ein Relais beschrieben, dass mindestens eine, jeweils den Stromkreis zwischen einem ersten und einem zweiten Relaiskontakt schließende oder unterbrechende Kontaktfeder aufweist. Ein Ende der Kontaktfeder ist jeweils leitend mit dem ersten Relaiskontakt verbunden. Über das andere, freie Ende der Kontaktfeder ist der Stromkreis in einer ersten Relaisposition der Kontaktfeder geschlossen oder in einer zweiten Relaisposition der Kontaktfeder unterbrochen. Das Relais besitzt darüber hinaus einen Magnetantrieb zum Auslenken der Kontaktfeder in die jeweilige Relaisposition, wobei der Magnetantrieb eine umpolbare Magnetspule und einen einen Permanentmagneten aufweisenden Anker aufweist, der an der Magnetspule zwischen zwei Schaltstellungen verschwenkbar gehalten ist. Die mindestens eine Kontaktfeder ist in ihrer Auslenkrichtung vom Anker sowohl untergriffen als auch übergriffen. Die Kontaktfeder kann dabei als eine mehrschichtige Blattfeder mit einem aus ihrer Ebene vorstehenden Bogenabschnitt ausgebildet sein.Spring-based contact systems for switching devices, in particular for relays, are known. So is in the DE 10 2007 011 328 A1 a relay described that at least one, in each case the circuit between a first and a second relay contact closing or interrupting contact spring has. One end of the contact spring is in each case conductively connected to the first relay contact. About the other, free end of the contact spring of the circuit is closed in a first relay position of the contact spring or interrupted in a second relay position of the contact spring. The relay also has a magnetic drive for deflecting the contact spring in the respective relay position, wherein the magnetic drive comprises a umpolbare magnetic coil and a permanent magnet having an armature which is pivotally held on the magnetic coil between two switching positions. The at least one contact spring is both under attack and overreached in its deflection from the anchor. The contact spring may be formed as a multilayer leaf spring with an out of their plane projecting arc section.

In der EP 2 394 284 B1 ist ein elektromagnetisches Relais mit einer Spulenanordnung, einer drehbaren Ankeranordnung und einer Schalteranordnung beschrieben. Die Schalteranordnung umfasst eine Federanordnung mit drei Federn, wobei die Federanordnung drei gestapelte Federelemente und eine Längsachse der Federanordnung umfasst.In the EP 2 394 284 B1 An electromagnetic relay with a coil arrangement, a rotatable armature arrangement and a switch arrangement is described. The switch assembly includes a spring assembly having three springs, the spring assembly comprising three stacked spring members and a longitudinal axis of the spring assembly.

Kontaktträger für bewegbare Kontakte in Relais und Schaltern, die meist in Form von Kontaktfedern ausgebildet sind, müssen eine Vielzahl von Anforderungen erfüllen:

➢ einen geringen elektrischen Widerstand, der über die gesamte Lebensdauer stabil ist,
➢ einen geringen thermischen Widerstand, um die Erwärmung zu minimieren,
➢ die Beweglichkeit der Kontakte bei minimalen Kraftanforderungen an den Aktor zu ermöglichen,
➢ eine sichere Aufnahme und Übertragung der Kurzschlusskräfte und
➢ die Aufnahme beziehungsweise Übertragung der Kontaktkraft.

Contact carriers for movable contacts in relays and switches, which are usually designed in the form of contact springs, must meet a variety of requirements:

➢ a low electrical resistance, which is stable over the entire lifetime,
➢ low thermal resistance to minimize heating
➢ to allow the mobility of the contacts with minimal force requirements on the actuator,
➢ safe recording and transmission of short-circuit forces and
➢ the recording or transmission of the contact force.

Zusätzlich besteht ein Bedarf an Kontaktsystemen, die - bei gleicher Leistungsfähigkeit - einen immer geringeren Bauraum einnehmen sollen. Wichtige Funktionselemente müssen also konsequent verkleinert werden.In addition, there is a need for contact systems that - with the same performance - should take up ever smaller space. Important functional elements must therefore be reduced consistently.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in einem Kontaktsystem, dass den oben genannten Anforderungen Rechnung trägt und gleichzeitig kostengünstig herstellbar und leistungsfähig ist.The object of the invention is a contact system that takes into account the above requirements and at the same time is inexpensive to produce and powerful.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein federbasiertes Kontaktsystem mit den Merkmalen von Schutzanspruch 1 gelöst. Weiterbildungen sind in den abhängigen Schutzansprüchen angegeben.The object of the invention is achieved by a spring-based contact system with the features of protection claim 1. Further developments are specified in the dependent claims.

Das erfindungsgemäße federbasierte Kontaktsystem ist allgemein für die Schaltfunktion einer durch elektrischen Strom betriebenen Schalteinrichtung geeignet. So ist die Erfindung anwendbar für Relais, Schalter, Schütze, Schaltgeräte und Leistungsschalter. Das federbasierte Kontaktsystem umfasst mindestens zwei Kontaktpaare, von denen jedes aus einem Festkontaktstück, das an einem ersten zum Gehäuse der Schalteinrichtung ortsfesten stromführenden Bauteil befestigt ist, und einem zu dem Festkontaktstück für die Schaltfunktion relativ bewegbaren Kontaktstück besteht. Dabei sind die Kontaktstücke jedes Kontaktpaares derart zueinander positioniert, dass das bewegbare Kontaktstück mittels einer Kontaktkraft auf das Festkontaktstück pressbar ist. Die mindestens zwei Festkontaktstücke sind nebeneinander angeordnet. Darüber hinaus umfasst das federbasierte Kontaktsystem einen flächigen Kontaktstückträger für die bewegbaren Kontaktstücke, der aus nicht mehr als zwei übereinanderliegenden Strombahnen aufgebaut, in seinem Längsschnitt entlang seiner Längsachse von einem ersten Ende bis zu einem zweiten Ende im Wesentlichen gerade ausgebildet und am ersten Ende an einem zum Gehäuse der Schalteinrichtung ortsfesten stromführenden Bauteil befestigt ist. Zusammen mit diesem stromführenden Bauteil bildet der Kontaktstückträger im Längsschnitt eine V-Form, wobei an dem zweiten, freien Ende des Kontaktstückträgers die bewegbaren Kontaktstücke quer zur Längsachse des Kontaktstückträgers angeordnet und befestigt sind. Dabei beruht die Kontaktkraft zumindest zum Teil auf Federeigenschaften des Kontaktstückträgers und/oder Federeigenschaften von zusätzlichen, eine Federkraft auf den Kontaktstückträger ausübenden Federelementen. Außerdem umfasst das federbasierte Kontaktsystem ein mechanisches Koppelelement zum Übertragen einer durch einen magnetischen Aktor erzeugten Kraft auf den Kontaktstückträger zum Öffnen oder Schließen der Kontaktpaare. Erfindungsgemäß ist im federbasierten Kontaktsystem ein geometrischer Versatz für ein zeitversetztes Öffnen oder Schließen der mindestens zwei Kontaktpaare ausgebildet.The spring-based contact system according to the invention is generally suitable for the switching function of a switching device operated by electric current. Thus, the invention is applicable to relays, switches, contactors, switching devices and circuit breakers. The spring-based contact system comprises at least two pairs of contacts, each of which consists of a fixed contact piece, which is fixed to a first fixed to the housing of the switching device current-carrying component, and to the fixed contact piece for the switching function relatively movable contact piece. In this case, the contact pieces of each contact pair are positioned relative to each other such that the movable contact piece can be pressed by means of a contact force on the fixed contact piece. The at least two fixed contact pieces are arranged side by side. In addition, the spring-based contact system comprises a flat contact piece carrier for the movable contact pieces, which consists of no more than two superimposed current paths, formed in its longitudinal section along its longitudinal axis from a first end to a second end substantially straight and at the first end to a to Housing the switching device stationary current-carrying component is attached. Together with this current-carrying component of the contact piece carrier forms in longitudinal section a V-shape, wherein at the second, free end of the contact piece carrier, the movable contact pieces are arranged and fixed transversely to the longitudinal axis of the contact piece carrier. The contact force is based at least in part on the spring properties of the contact piece carrier and / or spring properties of additional, a spring force on the contact piece carrier exerting spring elements. In addition, the spring-based contact system comprises a mechanical coupling element for transmitting a force generated by a magnetic actuator force on the contact piece carrier for opening or closing the contact pairs. According to the invention, a geometric offset for a time-delayed opening or closing of the at least two contact pairs is formed in the spring-based contact system.

Mit dem Merkmal des geometrischen Versatzes innerhalb des federbasierten Kontaktsystems erfolgt die Einführung eines sogenannten Lead-Lag-Schaltverhaltens, bei dem die zwei oder mehreren Kontaktpaare eines Kontaktes zeitversetzt schalten, um den Gesamt-Kontaktwiderstand über die Lebensdauer der Schalteinrichtung konstant zu halten. Zudem ermöglicht der im Wesentlichen gerade Kontaktstückträger für die bewegbaren Kontaktstücke die Verwendung von relativ kurzen und dünnen Strombahnen, auch Layer bezeichnet, wobei der Kontaktstückträger bevorzugt aus nicht mehr als zwei übereinander angeordneten Strombahnen gebildet wird. Somit wird der Gesamtwiderstand bei minimalen Kosten gering gehalten. Gleichzeitig werden die Anforderungen an Kurzschlusstests, insbesondere bezüglich der Flexibilität und von Federkonstanten erfüllt. With the feature of geometric offset within the spring-based contact system, the introduction of a so-called lead-lag switching behavior in which the two or more pairs of contacts of a contact turn off in time to keep the total contact resistance over the life of the switching device constant. In addition, the substantially straight contact piece carrier for the movable contact pieces allows the use of relatively short and thin current paths, also referred to as layers, wherein the contact piece carrier is preferably formed from not more than two superimposed current paths. Thus, the total resistance is kept low with minimal cost. At the same time, the requirements for short-circuit tests, in particular with regard to flexibility and spring constants, are fulfilled.

Der erfindungsgemäße geometrische Versatz führt dazu, dass bei der Bewegung des Kontaktstückträgers für die bewegbaren Kontaktstücke der Kontakt an einem der Kontaktpaare zuerst öffnet und zuletzt schließt. Dieser Kontakt wird als Lag-Kontakt bezeichnet. Der Kontakt an dem anderen Kontaktpaar öffnet dagegen zuletzt und schließt zuerst. Dieser Kontakt wird als Lead-Kontakt bezeichnet. Bei jedem Schaltkontakt trägt der Lead-Kontakt den vollen Strom für kurze Zeit, solange der Lag-Kontakt nicht geschlossen ist. Im geschlossenen Zustand teilt sich der Strom dann über beide Kontakte auf. Der Schaltlichtbogen trifft nur am Lead-Kontakt auf, da zum Zeitpunkt des Ein- und Ausschaltens der Lag-Kontakt geöffnet ist. Deshalb brennt auch nur der Lead-Kontakt ab. Am Lag-Kontakt entsteht kein Schaltlichtbogen. Das Kontaktmaterial verschleißt nicht und der Kontaktwiderstand bleibt über die Lebensdauer konstant auf niedrigem Niveau.The geometric offset according to the invention causes the contact on one of the contact pairs to first open and last close during the movement of the contact piece carrier for the movable contact pieces. This contact is called lag contact. The contact on the other contact pair, on the other hand, opens last and closes first. This contact is called a lead contact. For each switching contact, the lead contact carries the full current for a short time, as long as the lag contact is not closed. When closed, the power then splits across both contacts. The switching arc occurs only at the lead contact, because at the time of switching on and off the lag contact is open. That's why only the lead contact burns down. No switching arc occurs at the lag contact. The contact material does not wear and the contact resistance remains constant at a low level over the lifetime.

Das mechanische Koppelelement ist in Regel ein Schieber, durch den der Kontaktstückträger zur Ausübung einer Bewegung zum Öffnen und Schließen der mindestens zwei Kontaktpaare in Bewegungsrichtung sowohl untergriffen als auch übergriffen ist. Beispielsweise kann mittels eines solchen Schiebers, der mit einem Anker verbunden ist, eine aufgrund des von einer Erregerspule in einem Relais erzeugten Magnetfeldes hervorgerufene Kraft auf den Kontaktstückträger mit den daran befestigten bewegbaren Kontaktstücken übertragen werden, so dass der Kontakt zwischen dem Festkontaktstück und dem bewegbaren Kontaktstück durch die Erregerspule schaltbar ist.The mechanical coupling element is usually a slide, by which the contact piece carrier for performing a movement for opening and closing the at least two contact pairs in the direction of movement is both under attack and overlapped. For example, by means of such a slider, which is connected to an armature, a force due to the magnetic field generated by an excitation coil in a relay transmitted force to the contact piece carrier with the attached movable contact pieces, so that the contact between the fixed contact piece and the movable contact piece is switchable by the exciter coil.

In einer besonderen Ausführung werden genau zwei Kontaktpaare verwendet, die zeitversetzt nacheinander geöffnet und geschlossen werden können. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist der die bewegbaren Kontaktstücke tragende gerade Kontaktstückträger, der gemäß einer bevorzugten Ausführungsform eine Blattfeder ist, in zwei Federschenkel aufgeteilt. Dabei trägt jeder Federschenkel ein bewegbares Kontaktstück.In a particular embodiment, exactly two pairs of contacts are used, which can be opened and closed one after the other in a time-delayed manner. According to an advantageous development of the movable contact pieces carrying straight contact piece carrier, which is a leaf spring according to a preferred embodiment, divided into two spring legs. Each spring leg carries a movable contact piece.

Geeignete Maßnahmen zum Erzeugen des geometrischen Versatzes sind:

a) eine Stufe im Schieber,
b) eine Stufe in einem Schenkel des Kontaktstückträgers für die bewegbaren Kontaktstücke,
c) versetzte Festkontaktstücke,
d) unterschiedliche Höhen von Kontaktstücken.

Suitable measures for generating the geometric offset are:

a) a step in the slide,
b) a step in a leg of the contact piece carrier for the movable contact pieces,
c) staggered fixed contact pieces,
d) different heights of contact pieces.

Die in Variante a) genannte Maßnahme lässt sich in einfacher Weise ausführen, wenn der Kontaktstückträger durch eine Hubfläche des Schiebers zum Heben der bewegbaren Kontaktstücke untergriffen ist. Gemäß dieser Ausführungsform ist der geometrische Versatz in Form einer Stufe auf der Hubfläche des Schiebers derart ausgebildet, dass eine Teilhubfläche für ein erstes bewegbares Kontaktstück und eine Teilhubfläche für ein zweites bewegbares Kontaktstück in Bewegungsrichtung der Hubbewegung auf verschiedenen Ebenen liegen. Variante a) ist besonders einfach zu realisieren, da der Schieber in der Regel aus Kunststoff hergestellt wird und somit Konturen genau und präzise geformt werden können. In Variante b) ist der geometrische Versatz in Form einer Stufe auf dem Kontaktstückträger derart ausgebildet, dass die zwei verschiedene bewegbare Kontaktstücke tragenden Bereiche des Kontaktstückträgers in Bewegungsrichtung auf verschiedenen Ebenen liegen. Gemäß Variante c) ist der geometrische Versatz in Form von in Bewegungsrichtung der bewegbaren Kontaktstücke versetzten, beispielsweise auf verschiedenen Ebenen platzierten, Festkontaktstücken ausgebildet. Eingeschlossen sind gemäß Variante d) aber auch Ausführungsformen, in denen die nebeneinander platzierten Festkontaktstücke oder die nebeneinander platzierten bewegbaren Kontaktstücke unterschiedlich hoch ausgebildet sind. In diesen Beispielen ist der geometrische Versatz dann zumindest teilweise das Ergebnis unterschiedlicher Höhen der Festkontaktstücke beziehungsweise der unterschiedlichen Höhen der bewegbaren Kontaktstücke, so dass die Kontaktköpfe auf unterschiedlichen Ebenen liegen. Im Falle einer Befestigung der Festkontaktstücke beziehungsweise bewegbaren Kontaktstücke mittels Nietverbindung werden die Kontaktköpfe der Festkontaktstücke auch Kontaktnietköpfe genannt.The measure mentioned in variant a) can be carried out in a simple manner when the contact piece carrier is engaged by a lifting surface of the slider for lifting the movable contact pieces. According to this embodiment, the geometric offset in the form of a step on the lifting surface of the slider is formed such that a Teilhubfläche for a first movable contact piece and a Teilhubfläche for a second movable contact piece in the direction of movement of the lifting movement at different levels. Variant a) is particularly easy to implement, since the slider is usually made of plastic and thus contours can be accurately and precisely formed. In variant b), the geometric offset in the form of a step on the contact piece carrier is designed such that the two different movable contact pieces bearing portions of the contact piece carrier lie in the direction of movement at different levels. According to variant c), the geometric offset is formed in the form of offset in the direction of movement of the movable contact pieces, for example, placed on different levels, fixed contact pieces. Enclosed are according to variant d) but also embodiments in which the juxtaposed fixed contact pieces or juxtaposed movable contact pieces are designed to be of different heights. In these examples, the geometric offset is then at least partially the result of different heights of the fixed contact pieces or the different heights of the movable contact pieces, so that the contact heads are at different levels. In the case of attachment of the fixed contact pieces or movable contact pieces by means of a rivet connection, the contact heads of the fixed contact pieces are also called contact rivet heads.

Um die Kosten für das Federsystem gering zu halten, muss der Materialeinsatz minimiert werden. Das erreicht man, indem man den Querschnitt und die Länge des Kontaktstückträgers auf ein Minimum reduziert. Eine gute Beweglichkeit kann gewährleistet werden, indem der erforderliche Querschnitt auf zwei übereinanderliegende Strombahnen, auch Layer genannt, verteilt wird. Üblich sind bei bisher bekannten Kontaktsystemen drei und vier Strombahnen. Die geringe Anzahl der Strombahnen führt zu einer weiteren Kostenreduktion. Jedoch erfordern kleinere Bauteile engere Toleranzen. Dieses Problem wird gelöst, indem auf die typischerweise verwendeten U- oder V-förmig gebogenen Strombahnen verzichtet wird. Es können ungebogene, gerade Stanzteile verwendet werden, die eine sehr hohe Präzision garantieren. Der Kontaktstückträger ist vorzugsweise zweischichtig aufgebaut und besteht dabei aus zwei geraden Strombahnen. So kann der Kontaktstückträger zum Beispiel in Form einer zweischichtigen Blattfeder ausgebildet sein. In einer weiteren Ausführungsform ist der Kontaktstückträger zweischichtig aufgebaut und besteht dabei aus einer ersten, geraden Strombahn und einer zweiten Strombahn, wobei die zweite Strombahn mit Ausnahme eines aus seiner Ebene nach außen vorstehenden Bogenabschnitts, der sich quer zu Längsachse über die gesamte Breite des Kontaktstückträgers erstreckt, ebenfalls gerade ausgebildet ist. Der Bogenabschnitt wird auch als Sicke bezeichnet. Vorzugsweise ist diese Sicke an der äußeren Strombahn ausgebildet, das heißt der Strombahn, die sich in der V-Form auf der vom zweiten stromführenden Bauteil abgewandten Seite befindet.In order to keep the costs for the spring system low, the use of material must be minimized. This is achieved by minimizing the cross-section and the length of the contact piece carrier. Good mobility can be ensured by the required cross section on two superimposed current paths, too Layer called, is distributed. In conventional contact systems, three and four current paths are customary. The small number of current paths leads to a further cost reduction. However, smaller components require tighter tolerances. This problem is solved by dispensing with the typically used U- or V-shaped current paths. It can be used unbent, straight punched parts, which guarantee a very high precision. The contact piece carrier is preferably constructed in two layers and consists of two straight current paths. Thus, the contact piece carrier may be formed, for example, in the form of a two-layered leaf spring. In a further embodiment, the contact piece carrier is constructed in two layers and consists of a first, straight flow path and a second flow path, the second flow path, with the exception of an outwardly projecting arc portion extending transversely to the longitudinal axis over the entire width of the contact piece carrier , is also straight. The bow section is also referred to as a bead. Preferably, this bead is formed on the outer current path, that is, the current path which is in the V-shape on the side remote from the second current-carrying component side.

Ein weiterer Vorteil von Kontaktstückträgern mit geraden Strombahnen besteht in der großen elektrodynamischen Kraft zwischen dem auch als Terminal oder Anschlussteil bezeichneten stromführenden Bauteil und dem Kontaktstückträger im Kurzschlussfall, wobei diese Kraft entweder in Form einer Anziehungskraft (blow on) oder Abstoßungskraft (blow off) auftritt. Im Vergleich zu anderen Ausführungen von Kontaktstückträgern mit U- oder V-Form wird der Abstand zwischen dem stromführenden Bauteil und dem Kontaktstückträger minimal, die Kräfte dagegen maximal. Bei parallelen elektrischen Leitern ist die Länge der parallelen Abschnitte direkt proportional zur erzeugten elektrodynamischen Kraft zwischen den Leitern. Besonders bei Kontaktstückträgern mit sehr kurzen Strombahnen ist die erhöhte Kraft aufgrund des minimalen Abstands erforderlich. Zum einen ist diese Kraft notwendig, um im Kurzschlussfall die Kontakte geschlossen zu halten, und somit eine Gegenkraft zur Holmes-Kraft, die die Kontakte auseinandertreibt, bereitzustellen. Zum anderen kann mit der erhöhten Kraft eine ausreichende Kontakt-Rollbewegung erzeugt werden, um das Aufschmelzen und Verschweißen der Kontakte zu reduzieren. Darüber hinaus lässt sich in den durchgebogenen Strombahnen des Kontaktstückträgers ausreichend Energie speichern, um beim Abklingen des Kurzschlussstromes die nicht zu vermeidenden Kontaktverschweißungen aufbrechen zu können.A further advantage of contact element carriers with straight current paths is the large electrodynamic force between the current-carrying component, also referred to as terminal or terminal part, and the contact piece carrier in the event of a short circuit, this force occurring either in the form of a blow-on force or a blow-off force. In comparison to other versions of contact piece carriers with U- or V-shape, the distance between the current-carrying component and the contact piece carrier is minimal, the forces, however, a maximum. For parallel electrical conductors, the length of the parallel sections is directly proportional to the generated electrodynamic force between the conductors. Especially with contact piece carriers with very short current paths, the increased force due to the minimum distance is required. On the one hand, this force is necessary in order to keep the contacts closed in the event of a short circuit, and thus to provide a counterforce to the Holmes force which forces the contacts apart. On the other hand, with the increased force sufficient contact rolling motion can be generated in order to reduce the melting and welding of the contacts. In addition, sufficient energy can be stored in the bent-through current paths of the contact piece carrier in order to be able to break up the unavoidable contact welds when the short-circuit current fades.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist als zusätzliches, eine Federkraft auf den Kontaktstückträger ausübendes Federelement mindestens eine Überhubfeder aus Stahl am stromführenden Bauteil befestigt, die von dort aus eine Federkraft auf den Kontaktstückträger in dem Bereich ausübt, auf dessen Rückseite sich zumindest eins der bewegbaren Kontaktstücke befindet. Wird eine solche Überhubfeder zum Erzeugen des Kontaktdruckes, die vorzugsweise aus Stahl besteht, verwendet, müssen die Strombahnen des Kontaktstückträgers keine federnden Eigenschaften besitzen. Der Kontaktstückträger kann dann aus einem Material mit einem Anteil von Kupfer von ≥ 99,9 % (E-Kupfer) bestehen. Wird ein solches Kupfermaterial verwendet, führt das zu einer weiteren Kostenreduktion und einer verbesserten Leitfähigkeit.According to a particularly advantageous embodiment of the invention is at least one over-stroke spring made of steel attached to the current-carrying component as an additional, a spring force on the contact piece carrier exerting spring force from there on the contact piece carrier in the area on the back of at least one of the movable Contact pieces is located. If such an overstroke spring is used to generate the contact pressure, which is preferably made of steel, the current paths of the contact piece carrier need not have any resilient properties. The contact piece carrier can then consist of a material with a proportion of copper of ≥ 99.9% (E copper). Using such a copper material results in further cost reduction and improved conductivity.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile von Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen.Further details, features and advantages of embodiments of the invention will become apparent from the following description of exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings.

Es zeigen:

1: die Änderung des Kontaktwiderstands eines Kontaktsystems über die Anzahl von Schaltzyklen ohne Verwendung einer Lead-Lag-Funktion, Stand der Technik,
2: den Kontaktwiderstand eines Kontaktsystems über die Anzahl von Schaltzyklen bei Verwendung einer Lead-Lag-Funktion,
3A: einen Schieber mit Stufe als geometrischer Versatz für ein Kontaktsystem,
3B: eine schematische Darstellung des Kontaktsystems und des Schiebers bei zwei geschlossenen Kontakten,
3C: eine schematische Darstellung des Kontaktsystems und des Schiebers bei einem geöffneten und einem geschlossenen Kontakt,
3D: eine schematische Darstellung des Kontaktsystems und des Schiebers bei zwei offenen Kontakten,
4A: eine U-förmige Kontaktfeder mit drei übereinanderliegenden Strombahnen, Stand der Technik,
4B: eine V-förmige Kontaktfeder mit drei übereinanderliegenden Strombahnen, Stand der Technik,
5A: eine Feder als Stanzteil mit zwei linearen Strombahnen,
5B: eine Feder als Stanzteil mit einer geraden Strombahn und einer Strombahn mit Sicke.

Show it:

1 the change in the contact resistance of a contact system over the number of switching cycles without use of a lead-lag function, prior art,
2 : the contact resistance of a contact system over the number of switching cycles when using a lead-lag function,
3A : a slider with step as a geometric offset for a contact system,
3B : a schematic representation of the contact system and the slider with two closed contacts,
3C FIG. 2: a schematic representation of the contact system and the slider with an open and a closed contact, FIG.
3D : a schematic representation of the contact system and the slide with two open contacts,
4A a U-shaped contact spring with three superimposed current paths, prior art,
4B : a V-shaped contact spring with three superimposed current paths, prior art,
5A : a spring as a stamped part with two linear current paths,
5B : a spring as a stamped part with a straight flow path and a flow path with bead.

Die 1 beinhaltet ein Diagramm, das den Kontaktwiderstand an einem Kontaktsystem gemäß dem Stand der Technik, ohne Lead-Lag-Funktion, als Funktion der Anzahl von Schaltzyklen über die Lebensdauer des Kontaktsystems zeigt. Dabei ist im Diagramm deutlich zu erkennen, wie sich der Kontaktwiderstand mit zunehmender Lebensdauer erhöht.The 1 includes a diagram showing the contact resistance on a contact system according to the prior art, without lead-lag function, as Function of the number of switching cycles over the life of the contact system shows. It can be clearly seen in the diagram, how the contact resistance increases with increasing life.

Dagegen zeigt die 2 ein Diagramm, das den Kontaktwiderstand an einem Kontaktsystem als Funktion der Anzahl an Schaltzyklen über die Lebensdauer eines Kontaktsystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt. Dieses Kontaktsystem weist ein Lead-Lag-Schaltverhalten auf. In diesem Diagramm zeigt sich, dass der Kontaktwiderstand über die Lebensdauer des Kontaktsystems annähernd gleich und auf niedrigem Niveau bleibt.In contrast, the shows 2 a diagram showing the contact resistance on a contact system as a function of the number of switching cycles over the life of a contact system according to an embodiment of the invention. This contact system has a lead-lag switching behavior. This graph shows that the contact resistance remains approximately the same and at a low level over the lifetime of the contact system.

Die Figuren 3A bis 3D zeigen schematisch, wie eine Lead-Lag-Funktion gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kontaktsystems mittels eines Schiebers 1 realisiert wird, der in der 3A dargestellt ist. Dieser Schieber 1 weist eine Stufe 2 als geometrischen Versatz auf.The figures 3A to 3D schematically show how a lead-lag function according to an embodiment of the contact system according to the invention by means of a slider 1 realized in the 3A is shown. This slider 1 has a level 2 as a geometric offset.

Die 3B zeigt schematisch einen Teil des Kontaktsystems 3 mit zwei Kontaktpaaren 4, 5, von denen jedes aus einem Festkontaktstück 4.1; 5.1 das an einem ersten zum Gehäuse der Schalteinrichtung ortsfesten stromführenden Bauteil 6 befestigt ist, und einem zu dem Festkontaktstück für die Schaltfunktion relativ bewegbaren Kontaktstück 4.2; 5.2 besteht. Dabei sind die Kontaktstücke 4.1, 4.2; 5.1, 5.2 jedes Kontaktpaares 4; 5 derart zueinander positioniert, dass das bewegbare Kontaktstück 4.2; 5.2 mittels einer Kontaktkraft auf das Festkontaktstück 4.1; 5.1 pressbar ist. Dabei sind die mindestens zwei Festkontaktstücke 4.1, 5.1 nebeneinander angeordnet. Die 3B zeigt das Kontaktsystem in einem Zustand, in dem die beiden Kontakte 4, 5 des Kontaktsystems 3 geschlossen sind. Die bewegbaren Kontaktstücke 4.2, 5.2 sind auf einem flächigen Kontaktstückträger 7 befestigt, der im Wesentlichen gerade ausgebildet und am ersten Ende an einem zweiten zum Gehäuse der Schalteinrichtung ortsfesten stromführenden Bauteil (nicht dargestellt) befestigt ist. An dem zweiten, freien Ende des Kontaktstückträgers 7 sind die bewegbaren Kontaktstücke 4.2, 5.2 quer zur Längsachse des Kontaktstückträgers 7 angeordnet und befestigt. In der gezeigten Ausführungsform ist der Kontaktstückträger 7 in zwei nebeneinander angeordnete Federschenkel 8, 9 aufgeteilt, an denen jeweils ein bewegbares Kontaktstück 4.2; 5.2 befestigt ist. Die 3B zeigt darüber hinaus schematisch den Schieber 1, der eine Stufe 2 aufweist. Der Schieber 1 ist ein Koppelelement zum Übertragen einer durch einen magnetischen Aktor erzeugten Kraft auf den Kontaktstückträger 7 zum Öffnen oder Schließen der Kontaktpaare 4, 5. Der Kontaktstückträger 7 ist zur Ausübung einer Bewegung zum Öffnen und Schließen der mindestens zwei Kontaktpaare in Bewegungsrichtung durch den Schieber 1 sowohl untergriffen als auch übergriffen. Dabei drückt der Schieber 1 die Kontakte 4, 5 durch Ausübung eines Drucks mit einer Druckfläche 10 derart, dass ein Stromfluss parallel durch beide Kontakte 4, 5 stattfindet. Die Druckfläche 10 ist die Fläche, mit der der Schieber 1 den Kontaktstückträger 7 übergreift. Allerdings drückt die Druckfläche 10 vorzugsweise nicht direkt auf den Kontaktstückträger 7, sondern auf ein freies Ende eines in den Figuren 3A bis 3D nicht gezeigten, oberhalb des Kontaktstückträgers 7 angeordneten Federelementes, welches damit vorgespannt wird und einen definierten Druck auf den Kontaktstückträger 7 beziehungsweise die Kontakte 4, 5 bei gleichzeitigem Toleranzausgleich, das heißt ohne harten Endanschlag, erzeugt. Durch jeden Kontakt 4; 5 gehen jeweils 50 % des Stromflusses, was durch zwei parallele, nach unten weisende Pfeile schematisch angezeigt wird. Im Gegensatz zur Druckfläche 10, die als eine ebene Fläche ausgebildet ist, weist die gegenüberliegende Hubfläche 11, mit der der Schieber den Kontaktstückträger 7 untergreift, einen geometrischen Versatz in Form einer Stufe 2 auf der Hubfläche 11 des Schiebers 1 auf. Dadurch ist die Hubfläche 11 des Schiebers derart in Teilhubflächen 12, 13 unterteilt, dass eine Teilhubfläche 12 für ein erstes bewegbares Kontaktstück 4.2 und eine Teilhubfläche 13 für ein zweites bewegbares Kontaktstück 5.2 in Bewegungsrichtung der Hubbewegung auf verschiedenen Ebenen liegen.The 3B schematically shows a part of the contact system 3 with two contact pairs 4 . 5 each of which consists of a fixed contact piece 4.1 ; 5.1 at a first stationary to the housing of the switching device current-carrying component 6 is fixed, and a relative to the fixed contact piece for the switching function relatively movable contact piece 4.2 ; 5.2 consists. Here are the contact pieces 4.1 . 4.2 ; 5.1 . 5.2 every contact pair 4 ; 5 positioned to each other such that the movable contact piece 4.2 ; 5.2 by means of a contact force on the fixed contact piece 4.1 ; 5.1 is pressable. In this case, the at least two fixed contact pieces 4.1 . 5.1 arranged side by side. The 3B shows the contact system in a state in which the two contacts 4 . 5 of the contact system 3 are closed. The movable contact pieces 4.2 . 5.2 are on a flat contact piece carrier 7 fastened, which is formed substantially straight and at the first end to a second fixed to the housing of the switching device current-carrying component (not shown) is attached. At the second, free end of the contact piece carrier 7 are the movable contact pieces 4.2 . 5.2 transverse to the longitudinal axis of the contact piece carrier 7 arranged and fastened. In the embodiment shown, the contact piece carrier 7 in two juxtaposed spring legs 8th . 9 divided, in each of which a movable contact piece 4.2 ; 5.2 is attached. The 3B moreover schematically shows the slider 1 who has a stage 2 having. The slider 1 is a coupling element for transmitting a force generated by a magnetic actuator force on the contact piece carrier 7 to open or close the contact pairs 4 . 5 , The contact piece carrier 7 is to exercise a movement to open and close the at least two contact pairs in the direction of movement by the slider 1 both underrun and outraged. The slider pushes 1 The contacts 4 . 5 by applying pressure to a printing surface 10 such that a current flow passes in parallel through both contacts 4 . 5 takes place. The printing surface 10 is the area with which the slider is 1 the contact piece carrier 7 overlaps. However, the printing surface presses 10 preferably not directly on the contact piece carrier 7 but on a free end one in the figures 3A to 3D not shown, above the contact piece carrier 7 arranged spring element, which is biased with it and a defined pressure on the contact piece carrier 7 or the contacts 4 . 5 at the same time tolerance compensation, that is without hard end stop generated. Through every contact 4 ; 5 each 50% of the current flow, which is schematically indicated by two parallel, downward pointing arrows. In contrast to the printing surface 10 , which is formed as a flat surface, has the opposite lifting surface 11 , with which the slide the contact piece carrier 7 engages, a geometric offset in the form of a step 2 on the lifting surface 11 of the slider 1 on. This is the lifting surface 11 of the slider so in Teilhubflächen 12 . 13 subdivided that one partial lift surface 12 for a first movable contact piece 4.2 and a partial lifting surface 13 for a second movable contact piece 5.2 lie in the direction of movement of the lifting movement at different levels.

Die 3C zeigt das Kontaktsystem 3 in einem Zustand, bei dem ein erster Kontakt 4, der Lag-Kontakt 4, durch Druck des Schiebers 1 auf den Federschenkel 8 am Kontakt 4 zuerst geöffnet ist, nachdem das bewegbare Kontaktstück 4.2 vom Festkontaktstück 4.1 gelöst wurde. Dagegen verbleibt der zweite Kontakt 5, der Lead-Kontakt 5, noch im geschlossenen Zustand. Folgerichtig finden in diesem Zustand 100 % des Stromflusses durch den Lead-Kontakt 5 statt, was durch einen nach unten weisenden Pfeil schematisch angezeigt wird. Die Stufe 2 im Schieber 1 sorgt dafür, dass der Lag-Kontakt 4 mit der auf einer höheren Ebene liegenden Teilhubfläche 12 zuerst durch den Schieber 1 aufgedrückt wird, während der Lead-Kontakt 5 noch geschlossen bleibt, da die auf einer niedrigeren Ebene liegende Teilhubfläche 13 des Schiebers 1 noch keinen beziehungsweise keinen ausreichenden Druck auf den Federschenkel 9 des Kontaktes 5 ausübt.The 3C shows the contact system 3 in a state where a first contact 4 , the lag contact 4 , by pushing the slider 1 on the spring leg 8th at the contact 4 first opened after the movable contact piece 4.2 from the fixed contact piece 4.1 was solved. In contrast, the second contact remains 5 , the lead contact 5 , still in the closed state. Consequently, in this state, 100% of the current flow through the lead contact 5 instead of, which is schematically indicated by a down arrow. The stage 2 in the slide 1 ensures that the lag contact 4 with the partial lifting surface lying on a higher level 12 first through the slider 1 is pressed while the lead contact 5 is still closed because the lying on a lower level Teilhubfläche 13 of the slider 1 no or no sufficient pressure on the spring leg 9 of contact 5 exercises.

Die 3D zeigt das Kontaktsystem 3 in einem Zustand, bei dem beide Kontakte 4, 5, also sowohl der Lag-Kontakt 4 als auch der Lead-Kontakt 5, durch den Schieber 1 aufgebrochen und somit offen sind. Das heißt dass die die bewegbaren Kontaktstücke 4.2; 5.2 jeweils von ihrem Festkontaktstück 4.1; 5.1 getrennt sind, wodurch es zu einer Unterbrechung des Stromflusses kommt.The 3D shows the contact system 3 in a state where both contacts 4 . 5 So both the lag contact 4 as well as the lead contact 5 , through the slider 1 broken up and therefore open. This means that the movable contact pieces 4.2 ; 5.2 each from their fixed contact piece 4.1 ; 5.1 are disconnected, which leads to an interruption of the current flow.

Die Figuren 4A und 4B zeigen aus dem Stand der Technik bekannte Lösungen für die Ausbildung von Kontaktfedern. Dabei zeigt die 4A zeigt eine U-förmige Feder mit drei Strombahnen, während die 4B eine V-förmige Feder, ebenfalls mit drei Strombahnen darstellt. The figures 4A and 4B show known from the prior art solutions for the formation of contact springs. It shows the 4A shows a U-shaped spring with three current paths, while the 4B a V-shaped spring, also with three current paths represents.

Die Figuren 5A und 5B zeigen Ausführungsbeispiele für erfindungsgemäße Kontaktstückträger 7.The figures 5A and 5B show exemplary embodiments of inventive contact piece carrier 7 ,

Es wird dabei nur ein Kontaktpaar 4 dargestellt, dass aus einem Festkontaktstück 4.1, welches an einem ersten zum Gehäuse der Schalteinrichtung ortsfesten stromführenden Bauteil 6 befestigt ist, und einem zu dem Festkontaktstück für die Schaltfunktion relativ bewegbaren Kontaktstück 4.2 besteht. Die Kontaktstücke jedes Kontaktpaares 4 sind derart zueinander positioniert, dass das bewegbare Kontaktstück 4.2 mittels einer Kontaktkraft auf das Festkontaktstück 4.1 pressbar ist. Um die Kosten für das federbasierte Kontaktsystem gering zu halten, muss der Materialeinsatz minimiert werden. Dieses Ziel wird erreicht, indem der Querschnitt und die Länge der Kontaktstückträger 7 für die bewegbaren Kontaktstücke 4.2 auf ein Minimum reduziert werden. So zeigt die 5A einen I-förmigen Kontaktstückträger 7, der an einem zweiten zum Gehäuse der Schalteinrichtung ortsfesten stromführenden Bauteil 14, das als verlängertes festes beziehungsweise nichtflexibles Anschlussteil 14 ausgebildet ist, vorzugsweise durch eine Stanzverbindung angebracht ist und aus zwei I-förmigen, das heißt geraden, übereinanderliegenden Strombahnen, im Folgenden als Layer 15, 16 bezeichnet, besteht. Zusammen mit dem Anschlussteil bildet der I-förmige Kontaktstückträger im Längsschnitt eine V-Form mit einem spitzen Scheitelbereich.There will only be one contact pair 4 shown that from a fixed contact piece 4.1 , Which at a first to the housing of the switching device stationary current-carrying component 6 is fixed, and a relative to the fixed contact piece for the switching function relatively movable contact piece 4.2 consists. The contact pieces of each contact pair 4 are positioned to each other such that the movable contact piece 4.2 by means of a contact force on the fixed contact piece 4.1 is pressable. In order to keep the costs for the spring-based contact system low, the use of material must be minimized. This goal is achieved by the cross section and the length of the contact piece carrier 7 for the movable contact pieces 4.2 be reduced to a minimum. That's how it shows 5A an I-shaped contact piece carrier 7 at a second fixed to the housing of the switching device current-carrying component 14 , as an extended fixed or non-flexible connection part 14 is formed, preferably by a punched connection is attached and from two I-shaped, that is straight, superimposed current paths, hereinafter referred to as layers 15 . 16 denotes exists. Together with the connection part, the I-shaped contact piece carrier forms a V-shape in longitudinal section with a pointed vertex area.

Die gute Beweglichkeit bleibt gewährleistet, indem der erforderliche Querschnitt auf nur zwei Strombahnen 15, 16 verteilt wird. Gemäß dem Stand der Technik sind, wie die Beispiele in den Figuren 4A und 4B zeigen, drei oder vier Strombahnen üblich. Die 5B zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der der Kontaktstückträger 7 auch aus zwei Strombahnen 15, 16 besteht, von denen eine innere Strombahn 15 im Längsschnitt entlang ihrer Längsachse gerade ausgebildet ist, während die andere Strombahn, die äußere Strombahn 16, im Längsschnitt entlang ihrer Längsachse überwiegend gerade ausgebildet ist, jedoch in einem dem Scheitelpunkt der V-Form benachbarten Bereich einen aus seiner Ebene nach außen vorstehenden Bogenabschnitt 17 aufweist, welcher sich quer zur Längsachse über die gesamte Breite des Kontaktstückträgers erstreckt. Dieser Bogenabschnitt 17 wird auch als Sicke bezeichnet.The good mobility is ensured by the required cross section on only two current paths 15 . 16 is distributed. According to the prior art, like the examples in the figures 4A and 4B show, three or four current paths usual. The 5B shows a further embodiment of the invention, in which the contact piece carrier 7 also from two current paths 15 . 16 consists of which an inner current path 15 is formed straight in longitudinal section along its longitudinal axis, while the other flow path, the outer flow path 16 , In longitudinal section along its longitudinal axis is formed predominantly straight, but in a vertex of the V-shape adjacent area from its plane outwardly projecting arc section 17 which extends transversely to the longitudinal axis over the entire width of the contact piece carrier. This bow section 17 is also referred to as a bead.

Die geringe Anzahl der Strombahnen 15, 16 führt zu einer erheblichen Kostenreduktion.The small number of current paths 15 . 16 leads to a significant cost reduction.

Kleinere Bauteile erfordern engere Toleranzen. Dieses Problem wird gelöst, indem auf die typischerweise verwendeten U- oder V-förmig gebogenen Strombahnen, die in den Figuren 4A und 4B gezeigt sind, verzichtet wird. Es können ungebogene, gerade Stanzteile, wie die in gemäß den Figuren 5A und 5B gezeigten Kontaktstückträger 7 verwendet werden, die eine sehr hohe Präzision garantieren.Smaller components require tighter tolerances. This problem is solved by addressing the typically used U- or V-shaped current paths shown in FIGS 4A and 4B are shown is omitted. It can unbent, straight punched parts, as in accordance with the figures 5A and 5B shown contact piece carrier 7 used, which guarantee a very high precision.

Ein weiterer Vorteil der geraden Strombahnen besteht in der großen elektrodynamischen Kraft zwischen dem Anschlussteil 14 und dem Kontaktstückträger 7 im Kurzschlussfall. Im Vergleich zu anderen Ausführungen von Kontaktstückträgern mit U- oder V-Form mit den Abständen a₁ und a₂ wird bei den I-förmigen Kontaktstückträgern der Abstand a₃ zwischen dem Kontaktstückträger 7 und dem Anschlussteil 14 minimal, wohingegen die Kräfte maximal werden.Another advantage of the straight current paths is the large electrodynamic force between the connection part 14 and the contact piece carrier 7 in the event of a short circuit. Compared to other versions of U-shaped or V-shaped contact carrier with the distances a ₁ and a ₂ is the distance at the I-shaped contact piece carriers a ₃ between the contact piece carrier 7 and the connector 14 minimal, whereas the forces become maximum.

Besonders bei sehr kurzen Strombahnen ist die erhöhte Kraft aufgrund des minimalen Abstands erforderlich, um im Kurzschlussfall

I die Kontakte geschlossen zu halten, wobei eine Gegenkraft zur Holmes-Kraft, die die Kontakte auseinandertreibt, aufgebracht werden muss,
II eine ausreichende Kontakt-Rollbewegung zu erzeugen, um das Aufschmelzen und Verschweißen der Kontakte 4, das heißt der Festkontaktstücke 4.1 mit den bewegbaren Kontaktstücken 4.2 zu reduzieren und
III ausreichend Energie in den durchgebogenen Strombahnen zu speichern, um die nicht zu vermeidenden Kontaktverschweißungen aufzubrechen.

Especially with very short current paths, the increased force due to the minimum distance is required to short circuit

I keep the contacts closed, with a counterforce to the Holmes force that drives the contacts apart, must be applied,
II to produce a sufficient contact rolling motion to the melting and welding of the contacts 4 , that is the fixed contact pieces 4.1 with the movable contact pieces 4.2 to reduce and
III to store sufficient energy in the bent-through current paths to break the unavoidable Kontaktverschweißungen.

Wie in den Figuren 5A und 5B gezeigt, ist ein zusätzliches, eine Federkraft auf den Kontaktstückträger 7 ausübendes Federelement in Form einer Überhubfeder 18 am Anschlussteil 14 befestigt. Von dort aus übt die Überhubfeder 18 eine Federkraft auf den Kontaktstückträger 7 in dem Bereich aus, auf dessen Rückseite sich das bewegbare Kontaktstück 4.2 befindet. Wird eine solche Überhubfeder 18, die vorzugsweise aus Stahl besteht, zum Erzeugen des Kontaktdruckes verwendet, müssen die Strombahnen 15, 16 des Kontaktstückträgers 7 selbst keine federnden Eigenschaften besitzen. Es kann in diesem Falle dann E-Kupfer, ein Kupfermaterial mit einem Anteil an Kupfer von ≥ 99,9 %, verwendet werden, was zu einer weiteren Kostenreduktion und einer verbesserten Leitfähigkeit führt.As in the figures 5A and 5B shown is an additional, a spring force on the contact piece carrier 7 exercising spring element in the form of an overstroke spring 18 at the connection part 14 attached. From there, the over-stroke spring exercises 18 a spring force on the contact piece carrier 7 in the area, on the back of which the movable contact piece 4.2 located. Will such a lift spring 18 , which is preferably made of steel, used to generate the contact pressure, the current paths must 15 . 16 the contact piece carrier 7 even have no resilient properties. In this case, E-copper, a copper material with a proportion of copper of ≥ 99.9%, can be used, which leads to a further cost reduction and an improved conductivity.

Das Federelement 18 umfasst einen Befestigungsabschnitt 19, mit dem das Federelement 18 an dem Anschlussteil 14 vorzugsweise angenietet ist. Das Federelement 18 weist, ausgehend von dem Befestigungsabschnitt 19 mindestens einen Federarm 20 auf, der vom Befestigungsabschnitt 19 bis zu einem freien Ende 21 des Federelementes 18 verläuft. Der mindestens eine Federarm 20 lässt sich in zwei unterschiedliche Federarmabschnitte 22, 23 unterteilen. Ein erster Federarmabschnitt 22 verläuft vom Befestigungsabschnitt 19 bis zu einer Druckstelle 24 mit der das Federelement 18 auf der Rückseite des bewegbaren Kontaktstückes 4.2 oder auf dem der Rückseite des bewegbaren Kontaktstücks 4.2 benachbarten Bereich des Kontaktstückträgers 7 lediglich aufliegt. Ausgehend von der Druckstelle 24 erstreckt sich der zweite Federarmabschnitt 23 bis zum freien Ende 21 des Federarms 20. Dabei vergrößert sich, ausgehend von der Druckstelle 24, an der das Federelement noch auf dem bewegbaren Kontaktstück 5 beziehungsweise dem Kontaktstückträger 7 aufliegt, im Verlauf bis zum Ende 21 des Federarms 20 der Abstand zwischen dem Kontaktstückträger 7 und dem zweiten Federarmabschnitt 23. Das heißt, dass die zwei unterschiedlichen Federarmabschnitte 22, 23 zusammen eine V-Form bilden.The spring element 18 includes a mounting portion 19 with which the spring element 18 at the connection part 14 preferably riveted. The spring element 18 points, starting from the attachment portion 19 at least one spring arm 20 on, from the attachment section 19 to a free end 21 of the spring element 18 runs. The at least one spring arm 20 can be divided into two different spring arm sections 22 . 23 divide. A first spring arm section 22 runs from the attachment section 19 up to a pressure point 24 with the spring element 18 on the back of the movable contact piece 4.2 or on the back of the movable contact piece 4.2 adjacent region of the contact piece carrier 7 only rests. Starting from the pressure point 24 the second spring arm section extends 23 to the free end 21 of the spring arm 20 , This increases, starting from the pressure point 24 , on which the spring element still on the movable contact piece 5 or the contact piece carrier 7 rests in the course to the end 21 of the spring arm 20 the distance between the contact piece carrier 7 and the second spring arm portion 23 , That is, the two different spring arm sections 22 . 23 together form a V-shape.

Wie bereits erwähnt, kann eine Druckfläche des Schiebers durch Druck auf das freie Ende 21 des zweiten Federarmabschnitts 23 die Überhubfeder 18 vorspannen und einen definierten Druck auf den Kontaktstückträger 7 beziehungsweise auf das bewegbare Kontaktstück 4.2 und somit auf den Kontakt 4 bei gleichzeitigem Toleranzausgleich erzeugen.As already mentioned, a pressure surface of the slider can by pressure on the free end 21 of the second spring arm section 23 the over-travel spring 18 preload and a defined pressure on the contact piece carrier 7 or on the movable contact piece 4.2 and thus on the contact 4 generate at the same time tolerance compensation.

Ein - ähnlich wie in den Figuren 3A bis 3D - benachbartes, hier nicht gezeigtes bewegbares Kontaktstück 5.2 eines benachbarten Kontaktes 5 wird über einen zweiten Federarm in gleicher Weise an ein - ebenfalls nicht gezeigtes - Festkontaktstück 5.1 angepresst.One - similar to the figures 3A to 3D - adjacent, not shown here movable contact piece 5.2 a neighboring contact 5 is via a second spring arm in the same way to a - also not shown - fixed contact piece 5.1 pressed.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Schieberpusher
22: Stufestep
33: federbasiertes Kontaktsystemspring-based contact system
44: Kontakt, Kontaktpaar, Lag-KontaktContact, contact pair, lag contact
4.14.1: FestkontaktstückFixed contact piece
4.24.2: bewegbares Kontaktstückmovable contact piece
55: Kontakt, Kontaktpaar, Lead-KontaktContact, contact pair, lead contact
5.15.1: FestkontaktstückFixed contact piece
5.25.2: bewegbares Kontaktstückmovable contact piece
66: erstes zum Gehäuse der Schalteinrichtung ortsfestes stromführendes Bauteilfirst to the housing of the switching device stationary current-carrying component
77: KontaktstückträgerContact pallet
88th: Federschenkelspring leg
99: Federschenkelspring leg
1010: Druckfläche des SchiebersPressure surface of the slider
1111: Hubfläche des SchiebersLifting surface of the slider
1212: Teilhubfläche des SchiebersPartial lifting surface of the slide
1313: Teilhubfläche des SchiebersPartial lifting surface of the slide
1414: zweites zum Gehäuse der Schalteinrichtung ortsfestes stromführendes Bauteil, Anschlussteilsecond to the housing of the switching device stationary current-carrying component, connection part
1515: Strombahn, innere StrombahnCurrent path, inner current path
1616: Strombahn, äußere StrombahnCurrent path, outer current path
1717: Bogenabschnittarc section
1818: Überhubfedertravel spring
1919: Befestigungsabschnittattachment section
2020: Federarmspring arm
2121: freies Ende des Federarmsfree end of the spring arm
2222: erster Federarmabschnittfirst spring arm section
2323: zweiter Federarmabschnittsecond spring arm section
2424: Druckstellebruise

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102007011328 A1 [0002]
EP 2394284 B1 [0003]

Claims

Spring-based contact system (3) for the switching function of a switching device operated by electric current, comprising - at least two contact pairs (4, 5), each of which consists of a fixed contact piece (4.1; 5.1) connected to a first current-carrying component fixed to the housing of the switching device ( 6), and a contact piece (4.2; 5.2) which is relatively movable relative to the fixed contact piece (4.1; 5.1), wherein the contact pieces of each contact pair (4; 5) are positioned relative to one another such that the movable contact piece (4.2; 5.2) by means of a contact force on the fixed contact piece (4.1, 5.1) is pressed, and wherein the at least two fixed contact pieces (4.1, 5.1) are arranged side by side, a flat contact piece carrier (7) for the movable contact pieces (4.2, 5.2), in its longitudinal section along its longitudinal axis from a first end to a second end substantially straight and formed on the first End is attached to a second fixed to the housing of the switching device current-carrying component (14) and forms a V-shape with this in longitudinal section, wherein at the second, free end of the contact piece carrier (7), the movable contact pieces (4.2; 5.2) are arranged and fixed transversely to the longitudinal axis of the contact piece carrier, wherein the contact force is based at least in part on spring properties of the contact piece carrier (7) and / or spring properties of additional, a spring force on the contact piece carrier (7) performing spring elements, and -ein mechanical coupling element for Transferring a force generated by a magnetic actuator on the contact piece carrier for opening or closing the contact pairs (4, 5), characterized in that in the spring-based contact system (3) a geometric offset for a time-delayed opening or closing of the at least two contact pairs (4, 5 ) is trained.

Spring-based contact system after Claim 1 , characterized in that the mechanical coupling element is a slide (1) through which the contact piece carrier (7) for performing a movement for opening and closing the at least two pairs of contacts (4, 5) in the direction of movement both under attack and overlapped.

Spring-based contact system according to one of Claims 1 or 2 , characterized gekennnzeichnet that the contact piece carrier (7) in two spring legs (8, 9) is divided, to each of which a movable contact piece (4.2, 5.2) is attached.

Spring-based contact system after Claim 2 or 3 , characterized in that the contact piece carrier (7) by a lifting surface (11) of the slider (1) for lifting the movable contact pieces (4.2, 5.2) is engaged, wherein the geometric offset in the form of a step (2) on the lifting surface (11 ) of the slider (1) is formed such that a Teilhubfläche (12) for a first movable contact piece (4.2) and a Teilhubfläche (13) for a second movable contact piece (5.2) lie in the direction of movement of the lifting movement at different levels.

Spring-based contact system according to one of Claims 1 to 3 , characterized in that the geometric offset in the form of a step (2) on the contact piece carrier (7) formed such that the two actuated by the mechanical coupling element areas of the contact piece carrier (7) lie in the direction of movement at different levels.

Spring-based contact system according to one of Claims 1 to 3 , characterized in that the geometric offset in the form of in the direction of movement of the movable contact pieces (4.2, 5.2) offset and thus placed on different levels fixed contact pieces (4.1, 5.1) is formed.

Spring-based contact system according to one of Claims 1 to 6 , characterized in that the contact piece carrier (7) is constructed in two layers and consists of two straight current paths (15, 16).

Spring-based contact system according to one of Claims 1 to 7 , characterized in that the contact piece carrier (7) is constructed in two layers and consists of a first, straight flow path (15) and a second flow path (16), wherein the second flow path (16) with the exception of one of its plane outwardly projecting arc portion (17), which extends transversely to the longitudinal axis over the entire width of the contact piece carrier (7), is likewise straight.

Spring-based contact system according to one of Claims 1 to 8th , characterized in that as an additional, a spring force on the contact piece carrier (7) exerting spring element at least one overstroke spring (18) made of steel or other spring material on the second current-carrying component (14) is attached, from there a spring force on the contact piece carrier ( 7) in the area exerts on the back at least one of the movable contact pieces (4.2, 5.2) is located.

Spring based contact system after one Claim 9 , characterized in that the contact piece carrier (7) consists of a material with a proportion of copper of ≥ 99.9% and does not necessarily have to have spring properties.