DE2633218A1

DE2633218A1 - Antriebsvorrichtung fuer die kontaktstuecke eines elektrischen schalters

Info

Publication number: DE2633218A1
Application number: DE19762633218
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Hazemeijer BV
Current assignee: Hazemeijer BV
Priority date: 1975-07-24
Filing date: 1976-07-23
Publication date: 1977-01-27
Also published as: DE2633218B2; NL158314B; FR2319188B1; NL7508857A; GB1515090A; DE2633218C3; FR2319188A1

Description

9915-76/Kö/S
BO 5566 MdR/lHe
NL-Patentanm. Nr. 75.08857
A.T.: 24. Juli 1975

Hazemeijer B.Y., Tuindorpstraat 61, Hengelo, Niederlande

Antriebsvorrichtung für die Kontaktstücke eines elektrischen

Schalters

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für die Kontaktstücke eines elektrischen Schalters mit einem Federmechanismus, der zum Einschalten der Kontaktstücke gespannt werden muß und beim Entspannen über eine Transmissionsvorrichtung eine die Kontaktstücke antreibende Welle antreibt.

Bekanntlich hat die Kraft einer sich entspannenden Feder in Abhängigkeit vom zurückgelegten Weg eine im wesentlichen linear abfallende Charakteristik. Diejenige Kraft, die nötig ist, um die Gegenkraft im Schalter zu überwinden und die Kontaktstücke angemessen zu beschleunigen, hat dagegen in Abhängigkeit vom zurückgelegten Weg eine Charakteristik, die völlig verschieden ist von der erwähnten linearen Charakteristik einer sich entspannenden Feder.

609884/0417 or^al inspected

Bei bekannten Federmechanismen wird die Umwandlung der linear abnehmenden Kraft einer in einem derartigen Mechanismus vorgesehenen, sich während des Schließens der elektrischen Kontaktstücke entspannenden Feder in eine Kraft, deren Punktion die der erforderlichen Antriebskraft bestmöglich approximiert, mit Hilfe einer sogenannten Leit- oder Führungseinrichtung erhalten, die mit der linear abnehmenden Kraft der sich entspannenden Einschaltfeder beaufschlagt wird, und eine solche Gestalt hat, daß in einer Richtung, die von der Angriffsrichtung der die Führungseinrichtung beaufschlagenden Federkraft abweicht, eine Rückstoßkraft erzeugt wird, deren Funktion die der zum Schließen der Kontaktstücke erforderlichen Antriebskraft approximiert und mit der die sich schließenden Kontakte beaufschlagt werden.

Offenbar hat jedoch dieser Federmechanismus in der Praxis den Nachteil, daß die entwickelte Antriebskraft bereits einige Zeit vor dem Schließen der Kontakte auf einen verhältnismäßig hohen Wert ansteigt, d.h. einige Zeit vor dem Schließen der Kontakte tritt eine rasch ansteigende und beschleunigende Kraft auf, was dazu führt, daß die Geschwindigkeit der Kontaktschließung auf einen unerwünscht hohen Wert ansteigt. Man kann dieser Erhöhung der Kontaktschließgeschwindigkeit mitspeziellen Maßnahmen zum Vermeiden zu starker mechanischer Belastung bestimmter Bauteile begegnen, beispielsweise mit Maßnahmen gegen eine Verformung der zu schließenden Kontaktstücke infolge der hohen Schließgeschwindigkeit.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Kurve oder Charakteristik der für das Sehließen der Kontaktstücke theoretisch erwünschten Antriebskraft bestmöglich zu approximieren und dadurch den genannten Nachteil der zu hohen Schließgeschwindigkeit zu vermeiden.

Eine Antriebsvorrichtung der eingangs genannten Art ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der Federmechanismus aus zwei Federn besteht, die auf der einen Seite mit einem

109884/0411

festen Halter und auf der anderen Seite mit dem einen Ende eines Betätigungselementes verbunden ist, das durch den festen Halter beweglich geführt und an seinem anderen Ende mit der Transmissionsvorrichtung in !Form eines Stangensystems mit drei stabilen Arbeitsstellungen gekuppelt ist.

In Weiterbildung der Erfindung sind die beiden als Spiralfedern ausgebildeten, gleichachsig miteinander angeordneten Federn mit Hilfe von Halterungsmitteln gleichachsig zu dem als Welle ausgebildeten Betätigungselement, und zwar auf dem von der Transmissionsvorrichtung abgewandten Teil derselben angeordnet.

Dabei können die Halterungsmittel aus zwei gleichachsig zueinander auf der Betätigungswelle angeordneten Büchsen bestehen, die mittels einer Hilfsbüchse miteinander gekoppelt sind, die unbeweglich mit dem vom festen Hauer beabstandeten Ende der äußeren Büchse verbunden und mittels einer Kugel-Rastenkupplung mit der inneren Büchse gekuppelt ist.

Die Kugel-Rastenkupplung kann dabei aus einer Anzahl von in der inneren Büchse vorgesehenen Löchern bestehen, deren jedes eine Kugel aufnimmt, die. auf der einen Seite gegen die Kupplungsbüchse und auf der anderen Seite gegen die Betätigungs, welle anliegt.

Gemäß einer speziellen Ausführungsform paßt dabei in der Ruhestellung des Federmechanismus die Kugel in einen rillenförmigen Teil der Betätigungswelle, während im Spannungszustand des Federmechanismus die Kugel in einen verbreiterten Teil der festen Büchse fällt und dort durch den geraden Teil der Betätigungswelle festgehalten wird.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sitzt auf einer festen Hilfsbüchse mindestens eine Tellerfeder auf, deren Innendurchmesser kleiner ist als eine von einem verdickten Teil der Betätigungswelle oberhalb von deren rillenförmigem

609884/041 1

Teil gebildete Schulter.

Gemäß einer weiteren Ausfuhrungsform sind die äußere und die innere Feder im Ruhezustand des Federmechanismus vorgespannt.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist an dem vom Federmechanismus abgewandten Ende der Betätigungswelle ein Spannhebel schwenkbar am festen Halter im Abstand von der Betätigungswelle angeordnet, wobei dieser Spannhebel im Spannzustand des Federmechanismus nahe seiner Verbindung mit der Betätigungswelle hinter einen Klinkenstift greift.

Der Spannhebel kann dabei von einer Kurvenscheibe angetrieben werden.

Gemäß einer weiteren Ausfuhrungsform ist ein Streifen an seinem einen Ende drehbar mit dem vom Federmechanismus abgewandten Ende der Betätigungswelle verbunden, während am anderen Ende dieses Streifens ein Verbindungshebel und ein Streifen mit ihrem einen Ende drehbar angelenkt sind, wobei der Verbindungshebel und der letztgenannte Streifen beiderseits des erstgenannten Streifens angeordnet sind, während das andere Ende des Verbindungshebels schwenkbar an einem Kurbelstück der die Schalterkontaktstücke antreibenden Welle angelenkt ist, und wobei im Spannzustand des Federmechanismus eine Welle, um welche der Streifen drehbar ist, mittels einer Sperrvorrichtung festgestellt werden kann.

Die Sperrvorrichtung kann dabei aus einem Körper bestehen, der um die Welle drehbar ist und drehbar am festen Halter befestigt ist, wobei im Spannzustand des Federmechanismus dieser Körper hinter einen Klinkenstift greift.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Diagramm, das die zum Schließen der Kontakte zu überwindende Kraft als Funktion des Einschaltweges wiedergibt;

609884/041*?

Pig. 2 ein Diagramm mit der Kurve für die ideale Antriebskraft ;

J¹Xg. 3 ein Diagramm mit der Kurve für die Antriebskraft eines bekannten Federmechanismus;

Pig. 4 ein Diagramm mit der Kurve für die Antriebskraft im erfindungsgemäßen Schalter;

Pig. 5 eine teilweise im Schnitt wiedergegebene Darstellung einer Antriebsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der E_rfindung im stabilen Anfangszustand;

Pig. 6 eine Darstellung der Antriebsvorrichtung nach Pig. 5 im stabilen Spannzustand; und

Pig. 7 eine Darstellung der Antriebsvorrichtung nach Pig. 5 und 6 im Einsehaltzustand.

Die Gegenkraft K₊, die überwunden werden muß, um die Kontaktstücke eines elektrischen Schalters zu schließen, ist in erster Linie gegeben durch die gesamte auftretende Reibungskraft K . Bekanntlich kann während des Schließens der Kontakte eines elektrischen Schalters eine Peder gespannt werden, die später dazu benutzt werden kann, die Kontakte zu öffnen. Dies bedeutet, daß zusätzlich zur Reibungskraft K die Gegenkraft K., auch durch die Kraft der Ausschaltfeder K gegeben ist. Zusätzlich zur Reibungskraft K und zur Kraft der Ausschaltfeder K muß vom Zeitpunkt der Kontaktgabe an auch die Kraft der Kontaktfedern K überwunden werden, die bekanntlich dazu dienen, einen ausreichend niedrigen Kontaktwiderstand zwischen den kontaktgebenden Kontaktstücken im Schließzustand sicherzustellen. In Pig. 1 sind diese Verhältnisse graphisch dargestellt, wobei längs der Horizontalachse (Abszisse) der Einschal tweg S aufgetragen ist, auf welchem der Punkt S_Q der Offenruhestellung der zusammengehörigen Kontaktstücke, der Punkt S^ dem Moment der gegenseitigen Kontaktgabe der Kontaktstücke undder Punkt S₂ der Schließruhestellung der Kontaktstücke entsprechen, während entlang der Vertikalachse (Ordinate)

109884/0417

26332Ί8

die Gegenkraft K. aufgetragen ist, die sich zusammensetzt aus der Reibungskraft K, für die der Klarheit halber ein konstanter Wert K. vorausgesetzt ist, der Kraft der Ausschaltfeder K , die vom Torspannwert K« bis hinauf zum Wert K, am Ende des Einschaltweges ansteigt, und der Kraft der Kontaktfedern K₂» die vom Yorspannwert K. bei Kontaktgabe der Kontaktstiicke entsprechend dem Punkt S₁ auf der Abszisse bis zum Wert K,- am Ende des Einschaltweges ansteigt.

Die für das Schließen der Kontakte erforderliche Antriebskraft K-, dient außer zum Überwinden der Gegenkraft K. auch zum Beschleunigen der Kontaktstücke, für deren Beschleunigung eine Extrakraft K nötig ist, deren Wert von der Masse der zu beschleunigenden Kontaktstücke sowie von der den Kontaktstücken für das Schließen zu erteilenden Beschleunigung abhängt, was eine bestimmte Geschwindigkeit ergibt.

Zusätzlich zur Gegenkraft K^. ist in Pig. 2 die Beschleunigungskraft K zusammen mit der Antriebskraft L, die durch Addieren der beiden erstgenannten Kräfte erhalten wird, auf der Ordinate aufgetragen. Ausgehend von einer vorzugsweise konstanten Einschaltgeschwindigkeit, sollte die Beschleunigungskraft K am Beginn des Einschaltvorgangs einen hohen Wert haben, der mit fortschreitendem Einschaltvorgang exponentieinJabsintfe und sich dem Wert Null nähert. Vom Zeitpunkt der Kontaktberührung an, entsprechend dem Punkt S₁ auf der Abszisse, sollte die Antriebskraft K, einen wesentlich höheren Wert haben als vor diesem Punkt S₁, und zwar wegen des Druckes der Kontaktfedern. Die Antriebskraft K, muß im Augenblick der Kontaktberührung einen wesentlich höheren Wert haben als die Gegenkraft K^, d.h. die Beschleunigungskraft muß vom Zeitpunkt der Kontaktberührung S₁ an einen möglichst hohen Wert haben, da zu diesem Zeitpunkt S₁ der elektrische Stromfluß durch die Kontaktflächen einsetzt, so daß es also wichtig ist, daß von diesem Zeitpunkt an möglichst bald der angemessene Kontaktdruck erhalten wird, der nötig ist, um ein Überhitzen der Kontaktanordnung zu vermeiden.

§09884/041?

26332Ί8

Im Diagramm nach Fig. 3 sind auf den entsprechenden Koordinaten ähnliche Größen aufgetragen wie in Pig. 2. Und zwar ist außer der Gegenkraft K^, entsprechend der nach Fig. 1, die Antriebskraft K^ als Funktion des Weges S aufgetragen, der von den sich schließenden Kontakten bei Beaufschlagung mit der Antriebskraft durch einen dafür bekannten Federmechanismus zurückgelegt wird, der mit Führungsmitteln versehen ist, durch welche die während des Entspannens der Einschaltfeder gelieferte Antriebskraft K, demjenigen Wert angepaßt wird, der erforderlich ist, um die Gegenkraft K. zu überwinden und die zu schließenden Kontaktstücke in gewünschter Weise zu beschleunigen.

Bekanntlich zeigt die Kraft einer sich entspannenden Feder als Funktion des zurückgelegten Weges einen im wesentlichen linear abfallenden Verlauf. Wie bereits erwähnt und in Fig.2 gezeigt, ist die Kurve oder der Verlauf der Antriebskraft K^, die für die Überwindung der Gegenkraft K+ und für die richtige Beschleunigung der Kontaktstücke erforderlich ist, in Abhängigkeit vom zurückgelegten Weg völlig verschieden von diesem linear abfallenden Verlauf der Kraft einer sich entspannenden Feder.

Bei einem bekannten Federmechanismus wird die Umwandlung der linear abnehmenden Kraft einer im Mechanismus vorgesehenen, sich während des Schließens der elektrischen Kontaktstücke entspannenden Feder in eine gewünschte Funktion nach Fig. 2, welche die Antriebskraft bestmöglich approximiert, mit Hilfe einer sogenannten Führungseinrichtung erhalten, die von der linear abnehmenden Kraft der sich entspannenden Einschaltfeder beaufschlagt wird und eine solche Form hat, daß in einer von der Angriffsrichtung der Federkraft auf die Führungseihrichtung abweichenden !Richtung eine Rückstoßkraft erzeugt wird, die den wünschenswertesten Verlauf der Antriebskraft K^ nach Fig.2 weitestmöglich approximiert und mit der dann die zu schließenden, Kontakts tücke beaufschlagt werden.

609884/0417

In der Praxis kann der mit einer Führungseinrichtung versehene Federmechanismus eine Antriebskraft K, mit dem in Fig. 3 wiedergegebenen Kurvenverlauf liefern, wobei, wie Fig. 3 zeigt, die Antriebskraft K-, schon einige Zeit vor dem Schließen der Kontakte auf einen verhältnismäßig hohen Wert ansteigt, d.h. es wird einige Zeit vor dem Schließen der Kontakte eine rasch ansteigende Beschleunigungskraft K entwickelt, so daß die Geschwindigkeit der sich schließenden Kontakte auf einen normalerweise unerwünscht hohen Wert ansteigt.

Diese hohe Kontaktschließgeschwindigkeit kann es erforderlich machen, daß man spezielle Maßnahmen trifft, um extreme mechanische Belastungen bestimmter Bauteile zu vermeiden, beispielsweise Maßnahmen, um eine Verformung der zu schließenden Kontaktstücke infolge der hohen Schließgeschwindigkeit zu verhindern.

Bei dem erfindungsgemäßen Schalter wird der Nachteil der extrem hohen Schließgeschwindigkeit dadurch behoben, daß zwei Federn vorgesehen sind, die zum Schließen der zusammengehörigen elektrischen Kontaktstücke zuvor gespannt werden, wobei im Zuge der Kontaktschließung zunächst nur eine Feder unter Überwindung der Reibungskraft K und der Kraft der während des Schließvorgangs zu spannenden Ausschaltfeder IL· entspannt wird und diese sich entspannende Feder zusätzlich die Beschleunigungskraft K_T liefert, die nötig ist, um die zu schließenden Kontaktstücke auf eine angemessene Geschwindigkeit zu bringen, während genau zum Zeitpunkt der Kontaktberührung, entsprechend dem Punkt S- in den vorliegenden Diagrammen, die mit der ersten Feder zusammenarbeitende zweite Feder mittels einer automatischen Vorrichtung entspannt wird, was zurFolge hat, daß die Antriebskraft K^ in äußerst kurzer Zeit auf den gewünschten Wert ansteigt, der nötig ist, um die Kontaktfedern schnell zu spannen. Der Verlauf der Antriebskraft K-, eines erfindungsgemäßen Federmechanismus als Funktion des zurückgelegten Weges S ist im Diagramm nach Fig. 4 gezeigt, wo man

609884/041 1

sieht, daß die einige Zeit vor der Kontaktberührung auftretende unerwünschte Beschleunigungskraft K_y nur einen Bruchteil der entsprechenden Beschleunigungskraft beträgt, die bei einem Mechanismus mit Führungseinrichtung auftritt (Mg. 3)·

Bei der in Pig. 5, 6 und 7 gezeigten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist eine Welle 4 vorgesehen, die am einen Ende einen Plansch 3 hat, an dem eine konzentrisch auf der Welle 4 angeordnete zu spannende Peder 1 aufsitzt, während die Welle 4 außerdem teilweise von einer Büchse 6 umgeben ist, die auf der Welle 4 sowohl in axialer als auch in radialer Richtung beweglich ist und die auf der gegen den Plansch 3 gewandten Seite ebenfalls einen Plansch 5 hat, gegen den eine konzentrisch zur Welle 4 und zur Büchse 6 angeordnete zu spannende Peder 2 stößt, die innerhalb der ersten Peder 1 angeordnet ist. Die Büchse 6 hat auf der dem Plansch 5 gegenüberliegenden Seite eine Anzahl von radial angeordneten Rundlöchern 7, in denen Kugeln 8 aus gehärtetem Stahl sitzen, deren Durchmesser größer ist als die Wanddicke der Büchse 6 und die im relativ entspannten Zustand der Peder 2 in den rillenförmigen Teil 9 der Welle 4 auf der Innenseite der Büchse 6 eingreifen, während die Kugeln 8 auf der vom rillenförmigen Teil 9 der Welle 4 abgewandten Seite von einer zweiten Büchse 10 umgeben sind, die konzentrisch um die Büchse 6 angeordnet und über dieser frei in sowohl axialer als auch radialer Richtung beweglich ist, während die Büohse 10 von der Büchse 6 geführt wird. Die Büchse 10 hat an ihrem oberen Ende einen Teil 11 mit vergrößertem Durchmesser auf sowohl der Innenais auch der Außenseite, die einen Plansch bildet, der in einem Teil 13 sitzt, das ebenfalls als Büchse ausgebildet ist und die Büchse 10 mit dem Teil 11 mit vergrößertem Durchmesser konzentrisch umgibt, wobei der Boden 12 des Teils 13, der einen kleineren Durchmesser hat als das Oberteil, hinter den flanschförmigen Rand des im Durchmesser vergrößerten Teils 11 der Büchse 10 greift. Am oberen Ende der Büchse 10 ist eine AnzaH von Tellerfedern 14 angeordnet, durch welche die

609884/0417

- ίο -

Welle 4 hindurchtritt, wobei die Welle 4 in Höhe der Oberseite der Tellerfedern 14 einen Teil 15 aufweist, dessen Durchmesser größer ist als der Innendurchmesser der Tellerfedern 14 und der auf den Tellerfedern 14 aufsitzt. Der Büchsenteil 13 hat an seinem oberen Ende einenPl Jisch 16, gegen den die Federn 1 und 2 mit ihren von den !Flanschen 3 und 5 abgewandten Inden drücken, während sich am oberen Ende des Büchsenteils 13 ein Teil 18 mit vergrößertem Innendurchmesser befindet, in welchem ein die Welle 4 führendes Teil 17 sitzt.

Der Flansch 16 ist an Lagerplatten 19 befestigt, die als Rahmen oder Träger für die nachstehend zu beschreibenden Bauteile der bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung dienen und die am Traggestell oder Trägerrahmen der anzutreibenden elektrischen Kontaktstücke (nicht gezeigt) befestigt sind.

Am oberen Ende der Welle 4 ist ein Hebelteil 21 angelenkt, das um einen an den Lagerplatten 19 befestigten Stift 21a schwenkbar und mit einem Stift 22 versehen ist, um den ein Zylinderteil 23 drehbar ist, das von einer Kurvenscheibe 20 erfaßt wird, die von Hand oder von einem Elektromotor über eine Verzögerungs- oder Bremseinrichtung (nicht gezeigt) angetrieben wird.

Außer dem Hebelteil 21 ist am oberen Ende der Welle 4 auch ein streifenförmiges Verbindungsglied 25 mit einem Schlitz 28 angelenkt, in dem ein Stift oder Bolzen 27 gleitbar ist, der das Ende der Welle 4_f das Hebelteil 21 und das Verbindungsglied 25 dreh- oder schwenkbar miteinander kuppelt. An seinem oberen Ende ist das Verbindungsglied 25 mittels eines Stifles oder Bolzens 29 schwenkbar mit dem einen Ende eines Verbindungshebels 30 verbunden, der an seinem anderen Ende mittels eines Stiftes oder Bolzens 31 drehbar mit dem Ende eines Kurbelgliedes 32 verbunden ist, das auf einer als Antriebswelle für die zu schließenden beweglichen elektrischen Kontaktstücke (nicht gezeigt) dienenden Welle 33 befestigt ist. Außer mit

609884/0417

dem Verbindungshebel 30 ist das Verbindungsglied 25 auch mittels eines Stiftes 29 mit dem einen Ende eines streifenförmigen Verbindungsgliedes 35 gekuppelt, das mittels eines Stiftes 36 mit einem unregelmäßigen Viereckteil 38 gekuppelt ist, das mit seiner dem Stift 36 gegenüberliegenden Ecke um einen die lagerplatte 19 durchsetzenden Stift oder Bolzen 37 relativ zur Lagerplatte gedreht werden kann.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung wird ebenfalls an Hand der Pig. 5 bis 7 erläutert.

Ausgehend von der in Fig. 5 gezeigten Ruhestellung, in der die elektrischen Kontakte geöffnet und die Federn 1 und 2 relativ entspannt sind, können, wenn die entsprechenden elektrischen Kontakte geschlossen werden sollen, die Federn 1 und 2 dadurch gespannt werden, daß die in dieser Richtung bewegliche Welle 4 nach oben geschoben wird, indem durch Drehen der Kurvenscheibe 20 in ührzeigerrichtung entweder von Hand oder durch Motorkraft das Hebelteil 21 bewegt wird, wobei die Kurvenscheibe 20 das Hebelteil 21 mittels des Zylinderteils nach oben schiebt. Der Umstand, daß die Welle 4 nach oben geschoben und dadurch die Feder 2 gespannt wird, bedarf noch einer näheren Erläuterung. Wenn die Welle 4 mit ihrer Rille oder Einkerbung 9 sich nach oben bewegt, werden die Kugeln 8, da sie einen größeren Durchmesser haben als die Büchse 6 und auf der Außenseite von der Innenseite der Büchse 10 festgehalten sind, zusammen mit der Welle 4 sowie zusammen mit der Büchse 6, dem Flansch 5 und folglich dem unteren Ende der Feder 2 nach oben gezogen. Das untere Ende der Feder 2 bewegt sich solange nachoben, bis die Kugeln 8 die Höhe des im Innendurchmesser vergrößerten Teils 11 der Büchse 10 erreichen und sich dann unter dem Einfluß der Radialkomponente der an ihnen angreifenden Kraft nach außen bewegen, wodurch die Büchse 6 und folglich auch die Feder 2 in dieser Lage eingerastet oder arretiert bleiben, während die Welle 4 unter dem Einfluß der Bewegung des Hebelteils 21 sich unter Spannen der Feder 1

609884/0417

weiter nach oben bewegt, bis das freie Ende des Hebelteils 21 hinter einen Klinkenstift 26 greift, wonach die Kurvenscheibe

20 sich noch so weit dreht, daß das Zylinderteil 23 die Kurvenscheibe 20 während des Schließens der Kontakte nicht berühren kann, woraufhin die Drehung der Kurvenscheibe beendet wird.

Während der Aufwärtsbewegung der Welle 4 und des Hebelteils 21 bewegen sich unter dem Einfluß einer mit dem Teil verbundenen Hilfsfeder (nicht gezeigt) auch das Verbindungsglied 25 "und die freien Enden der Verbindungshebel 30 und 35 nach oben.

Unter dem Einfluß der Kraft einer zweiten Hilfsfeder (nicht gezeigt)wird das Viereckteil 38 während der Aufwärtsbewegung des Verbindungsgliedes 25 und der freien Enden der Verbindungshebel 30 und 35 in Uhrzeigerrichtung gedreht, bis das Ende 4-0 des Viereckteils 38 hinter eine zweite Sperrklinke 41 greift. Der sich ergebende Zustand ist in Pig. 6 gezeigt, wo man sieht, daß die die beweglichen elektrischen Kontaktstiicke antreibende Welle 33 noch die gleiche lage einnimmt wie vordem Federspannvorgang.

Der Federmechanismus ist nun bereit, die für das Schließen der elektrischen Kontakte erforderliche E_nergie zu liefern. Sollen die elektrischen Kontakte geschlossen warden, so braucht lediglich die Sperrklinke 26 durch Verschieben in dem in der Lagerplatte 19 vorgesehenen Schlitz in Richtung vom Hebelteil 21 weg abgehoben zu werden, so daß das Hebelteil

21 sich unter dem Einfluß der Kraft der Federn 1 und 2 unter Mitnehmen des Verbindungsgliedes 25 nach unten bewegt. Infolge der Tatsache, daß das freie Ende 40 des Viereckteils 38 sich hinter dem Klinkenstift 41 befindet, wird diese Federkraft über den Verbindungshebel 30 auf das Kurbelglied 32 übertragen, das daraufhin die Welle 33 unter Antreiben der beweglichen elektrischen Kontaktstücke in Gegenuhrzeigerrichtung dreht, wodurch die Kontakte geschlossen werden (Fig. 7).

609884/041 7

Das Entspannen der beiden Federn 1 und 2 während des Schließens der elektrischen Kontakte bedarf einer näheren Erläuterung. Wenn infolge der Abhebung des Klinkenstiftes die Welle 4 sich nach unten bewegt, so geschieht dies in erster Linie nur unter dem Einfluß der sich entspannenden Feder 1, während die Feder 2 im gespannten Zustand bleibt, da die Kugel 8 von der Welle 4 in den im Innendurchmesser vergrößerten Teil 11 der Büchse 10 nach außen gedruckt bleiben. Wenn sich die Welle 4 so weit nach unten bewegt hat, daß ihre Einkerbung oder Nut 9 das Niveau der Kugeln 8 erreicht, so werden die Kugeln unter dem Einfluß der Gegenradialkomponente der auf sie von der Feder 2 ausgeübten Kraft nach innen gedrückt, so daß, da die Kugeln nicht mehr hinter den vorderen Flansch des im Innendurchmesser vergrößerten Teils 11 der Büchse 10 greifen, die Feder 2 sich entspannen kann, und da die auf der Außenseite von der Büchse 10 festgehaltenen Kugeln 8 gegen den unteren Flansch der Einkerbung 9 der Welle 4 während des Entspannens der Feder 2 stoßen, wirkt die Feder 2 mit der sich ebenfalls entspannenden Feder 1 zusammen, so daß plötzlich die Antriebswelle 33 über das Verbindungsglied 25, den Verbindungshebel 30 und das Kurbelglied 32 mit einer viel größerei Kraft beaufschlagt wird.

Indem man nun die Lage des unteren Flansches der Einkerbung 9 so wählt, daß die Feder 2 sich unmittelbar vor dem Zeitpunkt, wo die Kontaktfederkraft vom beweglichen elektrischen Kontaktstück überwunden werden muß, zu entspannen beginnt, erhält man einen Kraftverlauf als Funktion des Schließweges der elektrischen Kontaktstücke, der den in Fig. 4 graphisch dargestellten wünschenswertesten Verlauf überraschend weitgehend approximiert.

Um die geschlossenen elektrischen Kontaktstücke zu öffnen, muß der Klinkenstift 41 abgehoben werden, wodurch das Ende des Viereckteils 38 unter dem Einfluß der während des Schließens der Kontakte gespannten Ausschaltfeder (nicht

809884/0417

gezeigt) im Gegenuhrzeigersinn gedreht wird, wobei die Ausschaltfeder ihre Kraft über ein zweites Kurbelglied (nicht gezeigt) auf die Antriebswelle 33 überträgt, so daß die elektrischen Kontakte geöffnet werden. Über die Welle 33 werden das Kurbelglied 32, der Verbindungshebel 30, der Verbindungshebel 35 und die Viereckplatte 38 in die Ausgangsstellung für das Einschalten der Kontakte zurückgeführt.

809884/0417

Claims

Patentansprüche

1 .^Antriebsvorrichtung für die Kontaktstücke eines elektrischen Schalters mit einem Federmechanismus, der zum Einschalten der Kontaktstücke gespannt werden muß und beim Entspannen über eine Transmissionsvorrichtung eine die Kontaktstücke antreibende Welle antreibt, dadurch gekennzeichnet, daß der federmechanismus aus zwei Federn (1, 2) besteht, die auf der einen Seite mit einem festen Halter (19) und auf der anderen Seite mit dem einen Ende eines Betätigungselementes (4) verbunden sind, das durch den festen Halter (19) beweglich geführt und an seinem anderen Ende mit der Transmissionsvorrichtung in Form eines Stangensystems mit drei stabilen Arbeitsstellungen gekuppelt ist.
2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die als Spiralfedern ausgebildeten, gleichachsig zueinander angeordneten Federn (1, 2) mittels einer Halterung gleichachsig auf dem Betätigungselement (4) in Form einer Welle an deren der Transmissionsvorrichtung entgegengesetztem Ende angeordnet sind.
3. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung aus zwei die Betätigungswelle (4) gleichachsig umgebenden Büchsen (6,13) besteht, die durch eine Hilfsbüchse (10) miteinander gekuppelt sind, die unbeweglich an dem vom festen Halter (19) entfernten Ende der äußeren Büchse (13) befestigt und mit der inneren Büchse (6) durch eine Kugel-Eastenkupplung gekuppelt ist.
4· Antriebsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Kugel-Rast enkupplung aus einer Anzahl von Löchern (7) in der inneren Büchse (6), in deren jedem jeweils eine Kugel (8) sitzt, die auf der einen Seite gegen die Kupplungsbüchse und auf der anderen Seite gegen die Betätigungswelle anliegt, besteht.

609884/041 7
5. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß in der Ruhestellung des Federmechanismus die Kugeln (8) in einem kerbenförmigen Teil (9) der Betätigungswelle (4) passen, während im gespannten Zustand des Federmechanismus die Kugeln (8) in einen verbreiterten Teil der festen Büchse (10) fallen und dort durch den geraden Teil der Betätigungswelle (4) festgehalten werden.
6. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer festen Hilfsbüchse (10) mindestens eine Tellerfeder (14) aufsitzt, deren Innendurchmesser kleiner ist als eine von einem zweiten Teil (15) der Betätigungswelle (4) gebildete, oberhalb des kerbenförmigen Teils (9) der Betätigungswelle befindliche Schulter.
7. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, daß die äußere und die innere Feder (1 bzw. 2) im Ruhezustand des Federmechanismus vorgespannt sind.
8. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an dem dem Federmechanismus entgegengesetzten Ende der Betätigungswelle (4) ein Spannhebel (21) drehbar befestigt ist, der drehbar auf dem festen Halter (19) im Abstand von der Betätigungswelle angeordnet ist und im gespannten Zustand des Federmechanismus hinter einen Klinkenstift (26) nahe dem Befestigungspunkt an der Betätigungswelle greift.
9. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß der Spannhebel (21) von einer Kurvenscheibe (20) angetrieben werden kann.

609884/041 7
10. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an dem dem federmechanismus entgegengesetzten Ende der Betätigungswelle (4) ein Verbindungsglied (25) mit seinem einen Ende drehbar angelenkt ist, an dessen anderem Ende ein ■Verbindungshebel (30) und ein weiterer Verbindungshebel , die beiderseits des Verbindungsgliedes (25) angeordnet sind, drehbar angelenkt sind, wobei das andere Ende des Verbindungshebels (30) an einem Kurbelstück (32) der die Schalterkontaktstücke antreibenden Welle (33) angelenkt ist und wobei im gespannten Zustand des Federmechanismus ein Stift (36), um welchen der zweite Verbindungshebel (35) drehbar ist, mittels einer Sperrvorrichtung arretiert werden kann.
11. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrvorrichtung einen um den Stift (36) drehbaren und drehbar am festen HaAe r (19) befestigten Körper (38) aufweist, der im gespannten Zustand des ÜFedermechanismus hinter einen Klinkenstift (41) greift.

609884/0417