DE3808012A1 - Ueberstromschutzschalter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Überstromschutzschalter nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein solcher Überstromschutzschalter ist z. B. bekannt aus DE-C- 10 51 951. Dort wird ein druckknopfbetätigter Überstromschalter beschrieben mit einer thermischen und/oder magnetischen Auslö­ sung (Fig. 1).

Die Kontaktbrücke des Schalters ist als Winkelhe­ bel (13, 14) ausgebildet und ist auf den Ansätzen (11) einer Schaltbrücke (9) frei schwenkbar gelagert. Die Schaltbrücke (9) ist über eine Schaltstange (7) starr mit dem Druckknopf (4) ge­ kuppelt. Die Schaltstange (7) ist von einer Feder (8) umgeben, welche den Druckknopf (4) in die Ausschaltstellung versucht zu drücken. Die Kontaktbrücke (13, 14) ist in Achsrichtung der Schaltstange (7) verschiebbar und wird beim Ausschalten von den Ansätzen (11) gegen einen Schräganschlag (41) gedrückt. Beim Einschalten wird die Kontaktbrücke (13, 14) von einem Mitnehmer (10) der Schaltbrücke (9) an ihren Anschlag (15) mitgenommen und zum Einrasten hinter eine Haltenase (21) des Bimetallstrei­ fens (22) gebracht. Um eine Freiauslösung des Überstromschal­ ters zu bewirken, ist eine Feder (16) vorgesehen, die sich an der Schaltbrücke (9) abstützt.

Der obige Überstromschalter hat unter anderem den Nachteil, daß der abschaltbare Strom auf etwa 60 A beschränkt ist. Bei höheren Überströmen entsteht ein derartiger Lichtbogen zwi­ schen dem Bimetallstreifen (22) und der Kontaktbrücke (13, 14), daß die vorgeschriebene Mindestzahl Schaltungen (z. B. drei) nicht mehr gewährleistet werden kann. Ein anderer Nachteil des bekannten Überstromschalters ist die Kontaktkraft, die nicht ohne weiteres für hohe Stromstärken ausreichend ist. Zudem kann die Kontaktkraft je nach Lage des Druckknopfes kleiner oder größer sein, was beispielsweise der Fall ist, wenn der Druck­ knopf ganz eingedrückt ist. Die Feder 8 ist nicht nur für die Kontaktkraft zuständig, sondern bewirkt normalerweise auch die Rückstellung des Druckknopfes. Deshalb ist die Feder 8 we­ sentlich stärker dimensioniert als die Feder 16, die nur bei der Freiauslösung wirksam wird. Die Feder 16 wirkt außerdem in entgegengesetzter Richtung und verringert damit die Kontakt­ kraft.

Die Erfindung stellt sich nun die Aufgabe, einen Überstrom­ schutzschalter der obenerwähnten Art derart zu gestalten, daß bei geringen Ausmaßen des Gehäuses höhere Abschaltströme er­ reicht werden, die Anzahl Bauteile minimal gehalten werden und die Form der Bauteile möglichst einfach gestaltet sind.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Überstromschutz­ schalter gelöst durch die Merkmale des Patentanspruchs 1.

Der erfindungsgemäße Überstromschutzschalter hat den Vorteil, daß nunmehr mit geringem Aufwand höhere Abschaltströme bewäl­ tigt werden können. Aufgrund der geringen Dimension des Gehäuses sind die erfindungsgemäßen Überstromschutzschalter bevorzugt für Anwendungen in beispielsweise Lastkraftwagen ge­ eignet. In einer weiteren Ausgestaltung des Überstromschutz­ schalters ist der bewegbare Kontaktteil flächig ausgebildet, so daß der Kontaktbügel vorteilhafterweise U-förmig mit zwei ge­ genüberliegenden Kontaktstücken ausgebildet ist. Dadurch ist ein ständiger, kraftschlüssiger Kontakt zwischen dem Bimetall­ element und dem bewegbaren Kontaktteil gewährleistet, so daß der Lichtbogen beim Abschalten ausschließlich zwischen dem be­ wegbaren und dem festen Kontaktteil auftreten kann. Die in den Unteransprüchen genauer bezeichnete exzentrische Lagerung des bewegbaren Kontaktteils ergibt eine größere Hebelwirkung und somit eine größere Kontaktkraft. Außerdem ist durch die Lage­ rung mittels eines gesonderten Rähmchen gewährleistet, daß die Kontaktkraft gleichbleibend und weitgehend unabhängig von der Betätigung des Druckknopfes ist.

Weitere Vorteile der Erfindung und ihre Ausgestaltungen nach den Unteransprüchen ergeben sich aus der nachstehenden Be­ schreibung. Dort wird die Erfindung anhand eines in der Zeich­ nung angegebenen Beispieles näher erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Überstromschutzschalter im ausgeschalteten Zustand,

Fig. 2 teilweise einen Längsschnitt desselben, gegenüber Fig. 1 um 180° gedrehten, Überstromschutzschalter im eingeschalteten Zustand,

Fig. 3 teilweise einen Längsschnitt desselben Überstrom­ schutzschalters im gedrückten Zustand oder sogenannten Überhub,

Fig. 4 einen Längsschnitt desselben Überstromschutzschalter gemäß der Linie A-A in Fig. 1,

Fig. 5 einen Längsschnitt desselben Überstromschutzschalter gemäß der Linie B-B in Fig. 3,

Fig. 6 einen Querschnitt desselben Überstromschutzschalters gemäß der Linie C-C in Fig. 1 und

Fig. 7 teilweise einen Längsschnitt ähnlich wie Fig. 2 eines Überstromschutzschalters mit zusätzlicher Magnetaus­ lösung.

In allen Figuren sind dieselben Elemente mit denselben Bezugs­ ziffern bezeichnet.

In Fig. 1 ist ein Überstromschutzschalter dargestellt, der in einem Gehäuse eingefaßt ist, das aus einer Hülle 1 und einem Träger 2 besteht. Die Hülle 1 weist oben ein mit einer Man­ schette 3 versehenes rundes Loch auf, durch das ein Druckknopf 4 eingeschoben ist. Zwischen dem Träger 2 und dem Druckknopf 4 ist eine Druckfeder 5 angeordnet. Damit diese Druckfeder 5 stets am richtigen Ort bleibt, sind im Träger 2 ein - nicht dargestelltes - Senkloch und am Ende des Druckknopfes 4 ein runder Stift vorgesehen. Gegen die Innenseite der Hülle 1 ist ein fester Kontaktteil 6 angebracht. Ein bewegbarer Kontaktteil 7 ist indirekt mit dem Druckknopf 4 verbunden, derart, daß der Kontaktteil 7 vom Druckknopf 4 nach unten verschiebbar ist. Der Kontaktteil 7 ist in Längsrichtung des Druckknopfes 4 flächig ausgebildet und quer zur Schieberichtung schwenkbar gelagert. Die Einrastnase, die obere rechte Nase des bewegbaren Kontakt­ teils 7, wird im eingeschalteten Zustand (vgl. Fig. 2) von einem Bimetallelement 8 eingerastet. Das Bimetallelement 8 ist an dem Verbindungsteil eines U-förmigen Befestigungsbügels 9 angeschweißt. Im unteren Schenkel des Befestigungsbügels 9 ist ein Gewindeloch vorgesehen, in welchem eine Einstellschraube 10 eingedreht ist, die gegen den oberen Schenkel drückt. Damit kann das Bimetallelement 8 geringfügig gedreht und der Über­ stromschutzschalter auf den gewünschten Haltestrom eingestellt werden. Zwischen der Hülle 1 und dem Träger 2 sind auf der Schmalseite des Schaltergehäuses zwei elektrische Anschluß­ stecker 11, 11′ eingeklemmt. Auf dem oberen Teil des ersten An­ schlußsteckers 11 ist der feste Kontaktteil 6 angebracht. Das Bimetallelement 8 ist über eine Litze 12 mit dem zweiten An­ schlußstecker 11′ verbunden. Auf dem oberen Ende des Bimetall­ elementes 8 ist seitlich ein Kontaktbügel 13 durch Punkt­ schweißen formschlüssig befestigt. Der untere Teil des Kon­ taktbügels 13 ist L-förmig geformt, und besitzt zwei sich ge­ genüberstehende Kontaktstücke 14, zwischen denen sich die Fläche des bewegbaren Kontaktteils 7 befindet. Durch die Feder­ wirkung des Kontaktbügels 13 ist dieser stets kraftschlüssig über die Kontaktstücke 14 mit dem bewegbaren Kontaktteil 7 ver­ bunden, auch wenn letzter von dem Druckknopf 4 nach unten ver­ schoben wird. Parallel zur Schmalseite der Hülle 1 des Gehäuses befindet sich ein Rähmchen 15 aus Messing oder einem harten Kunststoff, das von Führungen 16 auf der Innenwand der Hülle 1 in Achsrichtung des Druckknopfes 4 verschiebbar gelagert ist. Die Oberkante des Rähmchens 15 bildet die Auflage des bewegba­ ren Kontaktteils 7. Zwischen dem Träger 2 und dem Rähmchen 15 ist eine Druckfeder 17 angebracht, die das Rähmchen 15 nach oben drückt. Im Träger 2 ist wiederum ein Senkloch vorgesehen und das Rähmchen 15 besitzt an seinem unteren Ende einen drei­ eckigen, flachen Teil. Dadurch ist die Druckfeder 17 ortsfest eingespannt. Der bewegbare Kontaktteil 7 ist so gestaltet, daß das eigentliche Kontaktstück durch das Rähmchen 15 hindurch­ geht und der Auflagebügel, der sich am oberen, linken Ende des bewegbaren Kontaktteils 7 befindet, auf der Oberkante des Rähm­ chens 15 aufliegt. Am Druckknopf 4 ist links unten ein vierkan­ tiger Nocken 18 vorgesehen, unterhalb dem sich eine nach innen gewandte, schiefe Ebene 19 befindet.

In Fig. 2 ist derselbe Überstromschutzschalter im eingeschal­ teten Zustand dargestellt. Eine T-förmige Führungsnut 20 befin­ det sich längs des Druckknopfes 4 in der Breitseite der Hülle 1 des Gehäuses.

In Fig. 3 ist derselbe Überstromschutzschalter im gedrückten Zustand oder Überhub dargestellt. Die gezeigte Stellung ent­ steht nur beim Einschalten des Schalters.

In Fig. 4 ist derselbe Überstromschutzschalter im ausgeschal­ teten Zustand im Längsschnitt gemäß der Linie A-A in Fig. 1 dargestellt. Wie aus dieser Figur ersichtlich, sind aus ferti­ gungstechnischen Gründen am Rähmchen 15 zwei dreieckige Teile und im Träger 2 zwei runde Senklöcher vorgesehen. Aus den Fig. 2 und 4 ist nun klar erkennbar, daß der bewegbare Kontakt­ teil 7 aus einem flächigen Stück besteht, das an ihrem Ende ge­ bogen und mit einem eigentlichen Kontaktstück versehen ist. Der Kontaktteil 7 besteht aus einer Kupferlegierung, z. B. Messing.

In Fig. 5 ist derselbe Überstromschutzschalter im Längsschnitt gemäß der Linie B-B in Fig. 3 dargestellt. Am oberen Ende des Bimetallelementes 8 ist eine viereckige Ausnehmung 21 vorgesehen. Oberhalb der Ausnehmung 21 ist ein Teil des Bime­ tallelementes 8 nach vorne gebogen als Gleitstück 22 für die Einrastnase des bewegbaren Kontaktteils 7.

In Fig. 6 ist ein Querschnitt desselben Überstromschutzschal­ ters gemäß der Linie C-C in Fig. 1 dargestellt. Auf der Längs­ seite des Druckknopfes 4 ist ein T-förmiges Führungsstück 23 vorgesehen, das von der T-förmigen Führungsnut 20 gehalten wird. Wie aus der Figur ersichtlich, ist die Nut gleichzeitig Führungsteil für das Rähmchen 15. Der Kontaktbügel 13 ist, wie aus der Figur deutlich erkennbar, am oberen Ende gefaltet und auf das Bimetallelement 8 geschoben. Das Bimetallelement 8 ist leicht schräg im Gehäuse angeordnet. Es kann daher auf einen gesonderten Ansatz als Gleitstück verzichtet werden.

In Fig. 7 ist ein ähnlicher Überstromschutzschalter wie in Fig. 2 mit einem zusätzlichen Magnetauslöser 24 dargestellt. Der Magnetauslöser 24 besteht im wesentlichen aus einer Magnet­ spule 25, einem Magnetjoch 26 und einem Klappanker 27. Die Ver­ klinkung des bewegbaren Kontaktteils 7 ist hier nicht mit dem Bimetallelement 8 verankert, sondern als rückfedernde Klinke 28 ausgebildet. Der Klappanker 27 und das Ende des Bimetallelemen­ tes 8 sind so angeordnet, daß je nach Bedarfsfall - Kurz­ schluß oder Überstrom - die Klinke 28 von einem der beiden nach links gedrückt wird.

Die Funktionsweise des Überstromschutzschalters ist nun wie folgt:

Beim Einschalten (Fig. 1) wird das eigentliche Kontaktstück des bewegbaren Kontaktteils 7 zunächst von der schiefen Ebene 19 nach links gedrückt, und dann von dem Nocken 18 nach unten mitgenommen. Gleichzeitig wird dann das Rähmchen 15 vom Aufla­ gebügel des bewegbaren Kontaktteils 7 mitgenommen. Während des ganzen Einschaltvorganges, und auch beim Überhub (Fig. 3) ist der Kontakt zwischen den Kontaktteilen 6 und 7 offen. Die Ein­ rastnase des bewegbaren Kontaktteils 7 bewegt sich beim Ein­ schalten über das Gleitstück 22 (Fig. 5), wodurch das Bimetall­ element 8 nach rechts gedrückt wird (Fig. 1). Erst wenn der Druckknopf 4 losgelassen wird und die Einrastnase in die Ausnehmung 21 eingerastet ist (Fig. 2), wird der Kontakt ge­ schlossen.

Der Druckknopf 4 hat nun keinen Einfluß mehr auf den Kontakt, auch wenn er wieder eingedrückt wird, da der Nocken 18 nicht mehr an das eigentliche Kontaktstück des bewegbaren Kontakt­ teils anfassen kann. Andererseits hält das Rähmchen 15 den Noc­ ken 18 gefangen, so daß der Druckknopf 4 nicht weiter nach oben springen kann. Die Druckfeder 5 ist daher nur für die Rückstellung des Druckknopfes 4 zuständig, und kann somit rela­ tiv schwach dimensioniert sein. Aus dem obigen geht nun hervor, daß die Kontaktkraft vornehmlich von der Druckfeder 17 und dem größeren Hebelarm durch die exzentrische Lagerung des bewegba­ ren Kontaktteils 7 bestimmt ist. Da die Druckfeder 5 gleichwir­ kend auf das Rähmchen 15 ist, wird die Kontaktkraft noch ge­ ringfügig vergrößert.

Die Fläche des bewegbaren Kontaktteils 7 ist nun mindestens so groß gewählt, daß der Kontaktbügel 13 während des Ein- und Ausschaltvorganges ein steter, kraftschlüssiger Kontakt zwischen Bimetallelement 8 und bewegbarem Kontaktteil 7 gewährleistet. Beim Ausschalten - auch bei einer Freiauslösung, d. h. wenn der Druckknopf 4 in der Einschaltstellung festgehalten wird - entsteht somit der Lichtbogen nur zwischen den Kontaktstücken der bewegbaren und festen Kontaktteile 6 und 7. Eingehende Versuche haben gezeigt, daß solche Überstromschutzschalter bis Ströme von 200 A und Nennspannungen von 240 V geeignet sind. Die Außenmaße des oben beschriebenen Überstromschutzschalters betragen in der Länge 41 mm (Gehäuse bis Manschette), in der Dicke 11 mm (Schmalseite) und der Breite 18 mm.

• Bezugszifferliste  1. Hülle
   2. Träger
   3. Manschette
   4. Druckknopf
   5. Druckfeder
   6. fester Kontaktteil
   7. bewegbarer Kontaktteil
   8. Bimetallelement
   9. Befestigungsbügel
  10. Einstellschraube
  11, 11′ Anschlußstecker
  12. Litze
  13. Kontaktbügel
  14. Kontaktstück
  15. Rähmchen
  16. Führung
  17. Druckfeder
  18. Nocken
  19. schiefe Ebene
  20. T-förmige Führungsnut
  21. viereckige Ausnehmung
  22. Gleitstück
  23. T-förmiges Führungsstück
  24. Magnetauslöser
  25. Magnetspule
  26. Magnetjoch
  27. Klappanker
  28. rückfedernde Klinke

Claims (8)

1. Überstromschutzschalter mit

• - einem Druckknopf (4), der von einer Druckfeder (5) vorge­ spannt ist,
• - einem thermischen und/oder magnetischem Überstromauslöser (8, 24),
• - einem festen Kontaktteil (6) und einem bewegbaren Kon­ taktteil (7), der längs des Druckknopfes (4) verschiebbar und quer zum Druckknopf (4) verschwenkbar gelagert ist,

dadurch gekennzeichnet, daß ein Kontaktbügel (13) zwischen dem Überstromauslöser (8, 24) und dem bewegbaren Kontaktteil (7) vorgesehen ist, derart, daß ein steter, kraftschlüssiger Kontakt zwischen dem Überstromauslöser (8, 24) und dem bewegbaren Kontaktteil (7) gewährleistet ist.

2. Überstromschutzschalter nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der bewegbare Kontaktteil (7) längs des Druckknopfes (4) flächig ausgebildet ist, und daß der Kon­ taktbügel (13) formschlüssig mit dem Überstromauslöser (8, 24) verbunden ist.

3. Überstromschutzschalter nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Kontaktbügel (13) an seinem Ende U-förmig ist und auf den beiden Schenkeln zwei sich gegenüberstehende Kontaktstücke (14) angeordnet sind, so daß die Fläche des bewegbaren Kontaktteils (7) von den beiden Kontaktstücken (14) eingeklemmt ist.

4. Überstromschutzschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegbare Kontaktteil (7) exzentrisch und unabhängig vom Druckknopf (4) gelagert ist.

5. Überstromschutzschalter nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß auf der Längsseite des Druckknopfes (4) ein T-förmiges Führungsstück (23) und in der Gehäusewand eine dementsprechende T-förmige Führungsnut (20) vorgesehen sind, so daß der Druckknopf (4) einseitig im Gehäuse geführt ist.

6. Überstromschutzschalter nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckknopf auf der Längsseite einen Nocken (18) besitzt, der den bewegbaren Kontaktteil (7) während des Einschaltvorganges mitnimmt und der von einem Rähmchen (15) umgeben ist, dessen Oberkante die Auflage des bewegbaren Kontaktteils (7) bildet, und das von einer Druckfeder (17) gegen den bewegbaren Kontaktteil (7) gedrückt wird.

7. Überstromschutzschalter nach einem der vorangehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Bime­ tallelement (8) vorgesehen ist, das am oberen Ende eine Ausnehmung (21) als Verklinkung besitzt, und das leicht schräg im Gehäuse angeordnet ist.