DE4008506C2 - Verfahren zur Ansteuerung der Schaltbewegung eines elektrischen Schalters und elektrischer Schalter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ansteuern der Schaltbewegung eines elektrischen Schalters, wie im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegeben, sowie einen elektrischen Schalter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 12.

Verfahren und Schalter dieser Art sind beispielsweise aus EP 01 46 528 A2 und DE 33 35 887 C2 bekannt. Die bekannten Schalterkonstruktionen sind insbesondere unter Zuhilfenahme von Kniehebelmechaniken so ausgelegt, daß sie eine vom zeitlichen Verlauf der Handbetätigung oder elektrischen Ansteuerung unabhängige Dynamik der Öffnungs- und insbesondere Schließbewegung der Kontakte vorgeben. Insbesondere wird dabei angestrebt, daß die Kontaktschließbewegung, auch bei langsamer oder zögerlicher Betätigung oder Ansteuerung des Schalters, stets schlagartig erfolgt.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß das Öffnen und das Schließen eines Kontaktes unterschiedliche Anforderungen an die Kinematik der kontaktbildenden Teile stellen, um jeweils einen optimalen Kontaktschließ- oder Trennvorgang mit weitgehender Vermeidung von Prellvorgängen, Trennfunken usw. zu erzielen. Mit den vorbekannten Schalterkonstruktionen können unterschiedliche Öffnungs- und Schließdynamiken entweder überhaupt nicht oder nur durch komplizierte unterschiedliche Aktivierung von Krafterzeugungsorganen realisiert werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und einen Schalter der genannten Art anzugeben, bei denen mit einfachen Mitteln, insbesondere unter Verwendung der gleichen Betätigungsanordnung, unterschiedliche Bewegungsabläufe für das Öffnen und Schließen realisiert werden können.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche 1 und 12 gelöst. Die Unteransprüche beziehen sich auf vorteilhafte weitere Ausgestaltungen der Erfindung.

Durch das erfindungsgemäße Vorsehen von zwei verschiedenen Drehzentren für die Schließ- bzw. Öffnungsbewegung des Schaltarmes wird auf einfachste Weise eine unterschiedliche Bewegungsdynamik des Schaltarms für die beiden Vorgänge vorgegeben, wobei diese Dynamik durch die Ausgestaltung im Einzelfall, insbesondere die relative Lage der beiden Drehzentren, die Länge der entsprechenden Hebelarme usw. beeinflußt und optimiert werden kann.

Durch das erfindungsgemäße Einsetzen zweier Drehzentren für den Schaltarm wird es nun möglich, gemäß Anspruch 3 zum Schaltarmantrieb in Öffnungs- und Schließrichtung eine am Schaltarm im wesentlichen ortsfest angreifende, in beiden Fällen gleichgerichtete Kraft einzusetzen, denn ihre Wirkung kann durch Wahl der diesbezüglichen Drehpunktslage im öffnenden wie auch im schließenden Sinne eingesetzt werden, gemäß Anspruch 4.

Bei Vorsehen des erfindungsgemäßen Kniehebelantriebes, für sich betrachtet oder in Kombination mit Vorsehen zweier Drehzentren, wird bevorzugterweise Kniehebel und Schaltarm durch die Kraft derselben federnden Anordnung getrieben, was eine weitere konstruktive Vereinfachung darstellt. Die Charakteristik nur der einen vorgesehenen Anordnung muß somit gezielt ausgelegt werden.

Während das erfindungsgemäße Verfahren, auch über den Kniehebelantrieb, durchaus elektrisch gesteuert werden kann, d. h. die Betätigungsanordnung beispielsweise durch einen Stromimpuls, wird in Fällen eines mechanischen Antriebes, wie für manuell zu betätigende Schalter, seien dies Überstromschutzschalter, Leistungsschalter oder andere elektrische Schalter, vorgeschlagen, nach Anspruch 6 vorzugehen, wonach ein freilaufendes mechanisches Betätigungsorgan den Kniehebel über dessen labile Gleichgewichtsposition bewegt und dann der Hebel selbsttätig, federgetrieben zusammen mit dem Schaltarm in die geschlossene Position schnappt.

Bezüglich des erfindungsgemäßen Vorsehens zweier Drehzentren am Schaltarm, sei dies für sich betrachtet oder in Kombination mit dem erfindungsgemäßen Kniehebelantrieb, wird gemäß Anspruch 7 vorgeschlagen, zum Schließen des Schaltarmes, das erste Drehzentrum stationär zu halten, dabei das zweite zur Ausführung einer Schwenkbewegung um das erste zu bewegen, und zum Öffnen, das zweite Drehzentrum festzuhalten, dabei das erste zur Ausführung einer Schwenkbewegung um das zweite zu bewegen. Dabei ist es freigestellt, wie, d. h. mit welcher Bewegung, die beiden Schwenkungen gesteuert werden. Je nach Einsatz kann die schließende Schwenkbewegung eine nicht durch die Betätigungsanordnung beeinflußte bzw. gehemmte schnellende Bewegung sein oder eine durch die Betätigungsanordnung zwangsgesteuerte, ebenso die Öffnungsbewegung, es können beliebige Kombinationen der Öffnungs- und Schließbewegungen realisiert werden, gemäß Anspruch 8.

In einer bevorzugten Ausführungsvariante, bei der sowohl die Schließbewegung wie auch die Öffnungsbewegung unabhängig von der Dynamik eines Betätigungssignals sind, wird vorgeschlagen, gemäß Anspruch 9 vorzugehen.

Das Problem, den Schaltarm in geöffnete Position zu bringen, zu deren Erlangen er erfindungsgemäß um ein spezifisch dafür vorgesehenes Drehzentrum schwenkt und in der er ja erfindungsgemäß um ein weiteres, speziell hierfür vorgesehenes Drehzentrum zum nachmaligen Schließen schwenken können muß, wird bevorzugterweise nach Anspruch 10 gelöst:

Im Rahmen der Öffnungsbewegung, die erfindungsgemäß eine Schwenkbewegung um das erwähnte zweite Drehzentrum mitumfaßt, wird der Schaltarm zusammen mit beiden Drehzentren gegen die Kraft getrieben bewegt, womit der Schaltarm dann mit den Drehzentren in die geöffnet bleibende Position getrieben wird.

Ein weiteres Problem, das durch das erfindungsgemäße Zweidrehpunkt-Konzept auf höchst einfache Art und Weise gelöst wird, ist dasjenige der Kontaktverschweißung, und zwar insbesondere auch bei Vorgehen gemäß Anspruch 11.

Wenn nämlich, zum Öffnen des Schaltarmes, das zweite Drehzentrum, das für die eigentliche Öffnungsschwenkung vorgesehen ist, erst, bis zu einem Anschlag, zur Ausführung einer Schwenkbewegung bezüglich des Schaltarm/Kontakt-Berührungsbereiches frei ist und dann erst am Anschlag ansteht, ergibt sich beim beabsichtigten Öffnen und Kontaktverschweißung erst ein Abkippen des Schaltarmes am Kontakt bzw. ein Abrollen. Dadurch wird in den meisten Fällen eine solche Kontaktverschweißung aufgerissen. Ist der Schaltarm vom Kontakt erst freigesetzt, so schwenkt der Schaltarm dann um das hierfür vorgesehene zweite, nun festgehaltene Drehzentrum, womit sich der Schaltarm vom Kontakt entfernt.

Dadurch, daß gemäß Wortlaut von Anspruch 12 die federnde Anordnung, gegen die der Schaltarm arbeitet, an einem Bereich des Schaltarmes angreift, der bezüglich eines Drehpunktes schwenkbar geführt ist, welcher Drehpunkt bezüglich des Bereiches, an welchem die Kraft angreift, gegenüber dem Schaltarm/Kontakt- Berührungsbereich liegt, wird erreicht, daß durch die federnde Anordnung während der ersten Schaltarmöffnungsbewegungsphase, bei festgeschweißtem Kontakt, nicht nur eine Kippbewegung erfolgt, sondern daß der Schaltarm bezüglich des Kontaktes zugbeansprucht wird, womit das Aufreißen einer allfälligen Verschweißung noch maßgeblich unterstützt wird.

Bevorzugte Ausführungsvarianten des in Anspruch 13 bezüglich des Zweidrehzentren-Konzeptes definierten Schalters sind in den Ansprüchen 16 bis 25 spezifiziert.

Die Erfindung wird anschließend beispielsweise anhand von Figuren erläutert, woraus weitere bevorzugte Ausführungsvarianten und weitere Vorteile ersichtlich werden.

Es zeigen:

Fig. 1 schematisch den erfindungsgemäßen Kniehebelantrieb,

Fig. 2 für den Kniehebelantrieb gemäß Fig. 1 ein bevorzugtes mechanisches Betätigungsorgan,

Fig. 3 schematisch einen erfindungsgemäß um zwei Drehzentren schwenkbaren Schaltarm in geöffneter Position,

Fig. 4 den schematisch in Fig. 3 dargestellten erfindungsgemäßen Schaltarm in geschlossener Position,

Fig. 5 wie mit dem Pfeil P_{4, 5} dargestellt, ausgehend vom Schaltarm in Position gemäß Fig. 4, den Schaltarm in einer Öffnungszwischenposition,

Fig. 6a wie mit dem Pfeil P_{5, 6a} dargestellt, den Schaltarm in einer weiteren Öffnungszwischenposition, ausgehend von seiner Position wie in Fig. 5 dargestellt, bei nicht verschweißtem Schaltarm/Kontakt-Berührungsbereich,

Fig. 6b ausgehend von Fig. 6a, wie mit dem Pfeil P_{6a, 6b} dargestellt, das erfindungsgemäße Überführen des Schaltarmes aus der geöffneten Zwischenposition gemäß Fig. 6a in die Öffnungsposition, übereinstimmend mit derjenigen von Fig. 3,

Fig. 7 bei verschweißtem Schaltarm/Kontakt-Berührungsbereich, das direkte Überführen des Schaltarmes aus der Position gemäß Fig. 5 in diejenige gemäß Fig. 7, übereinstimmend mit derjenigen von Fig. 3, durch Losreißen des Schaltarmes vom Kontakt,

Fig. 8 schematisch eine bevorzugte Ausführungsvariante eines elektrischen Schalters mit erfindungsgemäßen Kniehebelantrieb und erfindungsgemäß Zweidrehpunkt-gelagertem Schaltarm in geöffneter Position gemäß Fig. 3,

Fig. 9 die bevorzugte Ausführung des Schalters gemäß Fig. 8 in geschlossener Position gemäß Fig. 4,

Fig. 10 den Schalter gemäß Fig. 8 beim Öffnen des Schaltarmes, erst in die Zwischenpositionen, dann in geöffnete Position gemäß Fig. 8, entsprechend der Abfolge der Fig. 5 bis 7,

Fig. 11 eine bevorzugte Realisationsform eines erfindungsgemäßen Schalters.

In Fig. 1 ist schematisch ein elektrischer Schalter mit Kontaktbereich 1 und einem einseitig an einem Schwenklager 3 schwenkgelagerten Schaltarm 5 dargestellt. Der Schalter ist in geöffneter Position dargestellt. Durch eine einseitig ortsfest widergelagerte Feder 7 wird der Schaltarm 5 in Richtung des Pfeiles s gegen seine geschlossene, gestrichelt eingetragene Position getrieben. Ein Kniehebel 9 mit bei 11 am Schaltarm 5 schwenkgelagertem Hebelarm 13, Knie 15 und ortsfest endständig drehgelagertem Hebelarm 17 wirkt als Betätigungsanordnung auf den Schaltarm 5.

Wie ersichtlich, wird der Kniehebel 9 in geöffneter Position des Schaltarmes 5 gegen eine stationären Anschlag 19 gehalten.

Zum Schließen des Schalters wird der Kniehebel 9 in Richtung des Pfeiles α über seine bei 21 gestrichelt eingetragene labile Gleichgewichtsposition geschwenkt, wonach Schaltarm 5 und Kniehebel 9, getrieben durch die Feder 7, selbsttätig in die geschlossene Position schnellen. Dort nimmt der Kniehebel, wie bei 23 gestrichelt dargestellt, wiederum eine hier durch den Kontakt 1 festgelegte, stabile Gleichgewichtslage ein. In dieser Lage ist die Feder 7 weiterhin gespannt zur Sicherstellung des Kontaktdruckes am Kontakt 1, jedoch, bezüglich geöffneter Position, leicht entspannt.

Der Kniehebel 9 wird zur Überführung über die labile Lage bei 21, wie in Fig. 2 schematisch dargestellt, mittels eines mechanischen Freilaufbetätigungsorganes 25 getrieben, welches um das ortsfeste Drehlager 20 für den Kniehebelarm 17 schwenkbar ist. Durch Eingriff des Freilaufbetätigungsorganes 25 mit seiner Partie 27 wird der Kniehebel 9 in Richtung α umgeschwenkt, unmittelbar nach Durchlaufen seiner labilen Position 21 schnellt er, vom Betätigungsorgan 25 unbeeinträchtigt, in die Schließlage.

In Fig. 3 ist, dem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung folgend, schematisch wiederum ein elektrischer Schalter dargestellt. Da sich die nachfolgend erläuterten Vorkehrungen, wie sich zeigen wird, idealerweise mit den bereits anhand von Fig. 1 und 2 erläuterten kombinieren lassen, jedoch, dies sei betont, nicht zwingend zu kombinieren sind, werden bereits anhand von Fig. 1 und 2 beschriebene Teile mit denselben Positionsziffern weiterhin bezeichnet.

In geöffneter Position ist der Schaltarm 5 gemäß Fig. 3, an dem dem Kontakt 1 abgekehrten Ende, um ein erstes Drehzentrum 29 schwenkbeweglich gelagert, wobei das Drehzentrum 29 am Schaltarm 5 in dieser Position stationär gehalten ist, wie mit einer Klinkenanordnung 31, die gegen die Kraft einer Feder 33 verschieblich ist. Der Schaltarm 5 wird, wie schematisch mit einer Halteanordnung 35 dargestellt, gegen die Kraft F einer hier nicht dargestellten Antriebsanordnung mit Federcharakteristik gehalten. Durch Freigabe des Schaltarmes 5 durch die Halteanordnung 35 schnellt der Schaltarm 5, gemäß dem Pfeil s um das Drehzentrum 29 schwenkend, auf den Kontakt 1 in die gestrichelt dargestellte Position.

Dabei ist ersichtlich, daß die Kinetik, mit der dieses Schließen des Schaltarmes 5 erfolgt, beliebig gesteuert werden kann, wie beispielsweise mit der Abhängigkeit des Schließwinkels s von der Zeit t angedeutet.

In Fig. 4 ist der Schaltarm 5 auf den Kontakt 1 geschlossen. Das Drehzentrum 29 ist weiterhin durch die Klinkenanordnung 31 festgehalten. Beim Öffnen erfolgt nun ein Übergang der Schaltarmpositionen gemäß Fig. 4 in diejenige nach Fig. 5: Die Klinke 31 wird rückgezogen, womit das Drehzentrum 29 freigesetzt ist. Wirkt in geschlossener Position gemäß Fig. 4 an einem beispielsweise bei 37 dargestellten Punkt am Schaltarm 5 eine wie gestrichelt bei R eingetragene Kraft und ist der Schaltarm 5 am Kontakt 1 völlig frei, d. h. liegt keinerlei Verschweißung vor, so wird bei Rückholen der Klinkenanordnung 31, wie in Fig. 4 mit dem Pfeil p eingetragen, der Schaltarm 5 unmittelbar um den Punkt 37 als zweites Drehzentrum schwenken und sich vom Kontakt 1 lösen.

Ist aber, wie beim Übergang zu Fig. 5 angenommen, eine auch nur geringfügige Haftung zwischen Schaltarm 5 und Kontakt 1 vorhanden, so kippt, nach Rückholen der Klinkenanordnung 31, der Schaltarm 5 um den Berührungsbereich 39 am Kontakt 1. Dadurch wird bereits eine geringfügige Verschweißung zwischen Kontakt 1 und Schaltarm 5 durch die Kipp- bzw. Abrollbewegung - je nach der Form des Kontaktes 1 - aufgerissen. Zur Einwirkung auf den Bereich 37, nun als zweites Drehzentrum wirkend, ist ein Anschlag 41 vorgesehen. Reißt die Kontaktschweißung bereits, bevor der Schaltarm 5 auf seiner in Fig. 5 mit β eingetragenen Schwenkbewegung um den Kontaktbereich 39 den Anschlag 41 erreicht und ist die anhand von Fig. 4 erläuterte Kraft R wie eine Reibkraft gezielt vorgesehen, so wird der Schaltarm 5 aufgrund des durch die Kraft F bezüglich des Drehzentrums 37 bewirkten Momentes, wie anhand von Fig. 4 bei p erläutert wurde, bereits dann um das zweite Drehzentrum 37 kippen.

Erreicht der Schaltarm 5 den Anschlag 41, bevor die Kontaktschweißung bei 39 gelöst ist, und genügt das bezüglich des zweiten Drehzentrums 37 durch die Kraft F ausgeübte Moment, um die Verschweißung zu brechen, so schwenkt, nach Fig. 6a, der Schaltarm 5 gemäß Pfeil γ um das zweite Drehzentrum 37, bis er beispielsweise auf einen weiteren Anschlag 43 auftrifft.

Wie ersichtlich, ist grundsätzlich die Kinetik, mit welcher der Schaltarm 5 von der in Fig. 4 in die in den Fig. 5 bzw. 6a gezeigten Positionen getrieben wird, frei wählbar, wie beispielsweise mit den Abhängigkeiten β von der Zeit t bzw. γ von der Zeit t dargestellt.

Diese Bewegungen sind von der Schließbewegung um das erste Drehzentrum 29 grundsätzlich unabhängig.

Wenn nun das Moment, welches durch die Kraft F auf das sich auf Anschlag 41 befindliche zweite Drehzentrum 37 bewirkt wird, nicht ausreicht, um die Kontaktverschweißung zu lösen, so daß der Schaltarm nicht unmittelbar in die in Fig. 6a dargestellte Position bewegt werden kann, so ist eine weitere Maßnahme vorgesehen, die zusätzlich dazu dient, den die Position gemäß Fig. 6a einnehmenden Schaltarm 5 wiederum in die Ausgangslage gemäß Fig. 3 zu treiben.

Obwohl nämlich gemäß Fig. 6a der Schaltarm 5 vom Kontakt 1 getrennt ist, ist der als erstes Drehzentrum eingesetzte Bereich 29 weiterhin von der Klinkenanordnung 31 getrennt und muß dort erst wieder eingeklinkt werden.

Vorerst ausgehend vom Falle einer nicht gelösten Kontaktschweißung gemäß Fig. 5, wird nun, bevorzugterweise direkt mit dem Anschlag 41, gemäß Fig. 7, diese Verschweißung gebrochen. Hierzu wird, wie in Fig. 7 dargestellt, der Anschlag 41 mit einer Betätigungsanordnung 45 verschieblich ausgebildet, so daß seine Betätigung 1, beispielsweise manuell, die Kontaktverschweißung bricht und den Schaltarm 5, wie bei δ dargestellt, im wesentlichen translatorisch verschiebt. Dies erfolgt gegen die Kraft F, bis die Klinkenanordnung 31 auf die als Drehzentrum 29 vorgesehene Partie des Schaltarmes 5 einklinkt. Bevorzugterweise trifft dabei der Schaltarm 5 auf den Anschlag 43, um welchen er, wie bei ρ dargestellt, kippen kann, um den translatorisch zu durchlaufenden Weg einzuschränken.

Nachdem das erste Drehzentrum 29 an der Klinkenanordnung 31 eingerastet hat, kann der Anschlag 41 mit der Betätigungsanordnung 45 rückgeholt werden, und der Schaltarm 5 rastet in die beispielsweise vorgesehene Halteanordnung 35 ein.

Hat sich die Kontaktverschweißung bereits ohne translatorische Bewegung des Schaltarmes 5, wie in Fig. 6a dargestellt, selbsttätig gelöst, so erfolgt diese, wie in Fig. 6b dargestellt, genau gleich, nun mit dem einzigen Ziel, das Drehzentrum 29 in die Klinkenanordnung 31 wieder einrasten zu lassen, um den Schaltarm 5 wieder in die Ausgangslage gemäß Fig. 3 zu bringen.

Eine bevorzugte Realisationsform der schematisch anhand der Fig. 3 bis 7 dargestellten Abläufe an einer bevorzugten Schalterausführung werden nun anhand von Fig. 8 bis 10, weiterhin schematisch, erläutert, wobei hier, hinzukommend, die anhand von Fig. 1 und 2 erläuterte Kniehebelanordnung als Betätigungsanordnung für den Schaltarm 5 eingesetzt wird.

In Fig. 8 ist der elektrische Schalter in geöffneter Position dargestellt. Der Schaltarm 5 ruht auf dem Anschlag 43, abgesetzt vom Kontakt 1. Das Drehzentrum 29 liegt an der Klinke 31a an, die an einer Klinkenanordnung 31 vorgesehen ist. Diese umfaßt einen zweiarmigen Hebel, dessen einer Arm 47 die Klinke 31a trägt. Der Hebel ist an einem Drehlager 49 drehbeweglich und umfaßt einen zweiten Arm 51, der in den Wirkungsbereich des Freilaufbetätigungsorganes 25 ragt. Die Feder 33 treibt die Klinke 31a an der Klinkenanordnung 31 in die dargestellte Position.

Im Bereiche des Endes des Hebelarmes 51 ist beispielsweise ein Übertragerhebel 53 schwenkgelagert. Er wird in Richtung r federgetrieben gegen einen Anschlag 55 gespannt und ist so angeordnet, daß ihn ein Auslösenocken 57 am Freiluftbetätigungsorgan 25, bei dessen Drehung im Gegenuhrzeigersinn, auf den Hebelarm 51 einwirken läßt. Damit wird die Klinke 31a außer Eingriff mit dem Drehzentrum 29 bewegt. Bei Weiterdrehen des Nockens 57 schnappt sowohl der Übertragerhebel 53 wie auch, über die Klinkenanordnung 31, der Nocken 31a in Ursprungsposition zurück. Ein Rückschwenken des Nockens 57 im Uhrzeigersinn nimmt lediglich auf den Übertragungshebel 53 Einfluß, nicht auf die Klinkenanordnung 31.

Wird nun gemäß Fig. 8 das Freilaufbetätigungsorgan 25, in Analogie zu Fig. 1, in Richtung α, d. h. hier im Uhrzeigersinn, gedreht, so wird der Kniehebel 9 über seine labile Position hinausgetrieben und aufgrund der Kraft F in die Position 23, in Analogie zu Fig. 1, geschnellt. Die Kraft F wird durch eine Spiralfeder 59 erzeugt, mit einem auslegenden Federarm 61, der bei 64 am Schaltarm 5 drehbeweglich gelagert ist. Damit kommt der Schaltarm 5 in die in Fig. 8 gestrichelt und nun in Fig. 9 ausgezogen dargestellte Position zu liegen.

Zum Öffnen des elektrischen Schalters wird nun das Freilaufbetätigungsorgan 25 in -α-Richtung gemäß Fig. 9 geschwenkt, womit der Nocken 57, über den Übertragerhebel 53, kurzzeitig die Klinkenanordnung 31 gegen die Kraft der Feder 33 betätigt: Die Klinke 31a gibt das vormals zum Einsatz gelangte Drehzentrum 29 frei. Das kurzzeitige Ausschwenken der Klinkenanordnung 31 ist mit dem Pfeil m dargestellt. Die Freigabe des Drehzentrums 29 genügt, damit die Kraft F der Spiralfeder 59 den Schaltarm 5 um den Berührungsbereich 39, wie mit β dargestellt, schwenken kann. Der Kniehebel 9 vermag dieser Bewegung zu folgen.

Aufgrund der Tatsache, daß der Angriffspunkt F der Feder 59 am Schaltarm 5 nur auf der Kreisbahn n bewegt werden kann, erfolgt in vorteilhafter Weise nicht nur eine Kippbewegung des Schaltarmes 5 am Kontaktbereich 39, sondern auch, im Rahmen der Krümmung der Bahn n, eine Zugbeanspruchung bzw. -bewegung, wie bei z dargestellt.

Für den Anlenkpunkt 11 des Kniehebels 9 gemäß Fig. 1 am Schaltarm 5 ist ein Anschlag 63 vorgesehen, ähnlich wie der Anschlag 41 in den Fig. 4 und 5. Spätestens, wenn der Anlenkpunkt 11 auf dem Anschlag 63 auftrifft, wirkt der Anlenkpunkt 11 als zweites Drehzentrum für den Schaltarm 5, wie nocht gezeigt werden wird.

Unabhängig davon - in Analogie zu den Varianten gemäß Fig. 6b bzw. 7 -, ob eine Kontaktverschweißung am Bereich 39 bereits gelöst wurde oder noch vorherrscht, d. h. der Schaltarm 5, um den sich auf Anschlag 63 befindlichen Anlenkpunkt 11 - gemäß Fig. 6a - bereits geschwenkt hat oder nicht, wird nun das Freilaufbetätigungsorgan 25 gemäß Fig. 10 in -α-Richtung weiterbetätigt, wodurch der Kniehebel 9 gegen seine labile Position hin gestreckt wird. Dabei wird nun mit Sicherheit eine allfällige Verschweißung am Kontaktbereich 39 gelöst. War diese Verschweißung gar nie vorhanden oder wurde sie bereits vormals gelöst, war mithin der Schalthebel 5, wie in Fig. 10 bei 5a dargestellt, durch Schwenken um das zweite Drehzentrum, nämlich den Anlenkpunkt 11, vom Kontakt 1 gelöst, wird nun, durch Strecken des Kniehebels 9, der Schaltarm 5, wie mit δ dargestellt, translatorisch vorgetrieben. Dies, bis er schließlich in die in Fig. 10 ebenfalls gestrichelt eingetragene, in die Klinkenanordnung 31 eingerastete Position gemäß Fig. 8 rückgeführt ist.

Es ist ersichtlich, daß bei dieser Anordnung, bedingt durch die erfindungsgemäße Kniehebelanordnung, einerseits eine unabhängig von der Bewegung des Betätigungsorganes 25 erfolgende, schnappende Schließbewegung erfolgt, andererseits auch eine unabhängig von der Bewegung des Freilaufbetätigungsorganes 25 erfolgende schnappende Öffnungsbewegung, die nur dann von der Betätigung des Freilaufbetätigungsorganes 25 abhängig ist, wenn letzteres zum Aufbrechen einer Kontaktverschweißung gebraucht wird.

Dies ergibt eine klare Anzeige, wann die Kontakte verschweißt sind, und, mit höchst einfachem Aufbau, mit einer Triebfeder für den Schaltarm 5, eine optimale Schaltbewegung. Die wenigen Schalterteile, federnd verspannt, müssen keinesfalls mit engen Herstellungstoleranzen gefertigt werden, können somit sehr preisgünstig gefertigt werden. Eine optimale Ausnützung der mit derart wenig Teilen gegebenen Möglichkeiten ergibt trotzdem einen optimal ausgelegten Schalter.

In Fig. 11 ist nun eine bevorzugte Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Schalters dargestellt, bei welchem der Kniehebel erfindungsgemäß eingesetzt ist und auch der Schaltarm erfindungsgemäß, und dem Zweidrehpunkt-Konzept folgend, gelagert ist. Er ist im wesentlichen gemäß dem schematisch in den Fig. 8 bis 10 dargestellten Schalter aufgebaut, weiterhin werden dieselben Bezugszeichen verwendet.

Es werden nachfolgend lediglich die bezüglich der schematischen Darstellung in den Fig. 8 bis 10 unterschiedlichen Konstruktionsmerkmale beschrieben.

Der Schalter gemäß Fig. 11 ist in der schematisch in Fig. 9 dargestellten Position gezeichnet. Die Übertragung der Bewegung des Freilaufbetätigungsorganes 25 auf die Klinkenanordnung 31 erfolgt wie folgt:

An dem um das Drehlager 20 drehbeweglich gelagerten Betätigungsorgan 25 ist, bei 65, ein Übertragerhebel 67 drehbeweglich gelagert, der mit einer Eingriffspartie 69 an einem Nocken 71 am Hebel 51 zur Wirkung kommt. Der Hebel 67 weist eine Nut 73 auf, in welcher der bügelförmig geformte Hebel 17 des Kniehebels 9 gleitet. Letzterer steckt in einer entsprechenden Bohrung 11a am Schaltarm 5 und gleitet in einer im Gehäuse des Schalters eingearbeiteten Nut 65, welche den Anschlag 63 bildet.

Als Überstromschutzschalter ausgebildet, weist der in Fig. 11 dargestellte Schalter eine Stromzuführung 77 auf, die über eine Antriebsspule 79 einer Tauchankeranordnung 81 geführt ist und schließlich die Stromzuführung 83 zum Schaltarm 5 bildet. Wenn ein zu hoher Strom über Spule 79, Schaltarm 5 und Kontakt 1 fließt, wird der Anker 87 ausgetrieben, und es wird, durch Eingriff auf die Klinkenanordnung 31, der Schalter rasch geöffnet.

Claims (24)

1. Verfahren zum Ansteuern der Schaltbewegung eines elektrischen Schalters mit mindestens einem schwenkbaren Schaltarm (5), der bezüglich mindestens eines Kontaktes (1) durch eine Betätigungsanordnung gesteuert beweglich ist und gegen die Kraft (F) einer federnden Anordnung arbeitet, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltarm (5) zum Schließen auf den Kontakt (1) um ein erstes Zentrum (29) und zum Öffnen um mindestens ein zweites Drehzentrum (31, 11, 39) geschwenkt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltarm (5) durch die Betätigungsanordnung über einen Kniehebel (9) gesteuert wird, der gegen die Kraft (F) der federnden Anordnung arbeitet, und daß zum Schließen des Schaltarmes (5) auf den Kontakt (1) der am Schaltarm (5) angekoppelte Kniehebel (9) mit dem Schaltarm (5) aus einer stabilen Gleichgewichtsposition mittels der Betätigungsanordnung (25) über die labile Gleichgewichtsposition hinausbewegt wird und dann durch die Kraft (F) der federnden Anordnung (7, 59) in eine weitere stabile Gleichgewichsposition (23) schnellt, wodurch der Schaltarm (5) mit von der Betätigungsanordnung (25) unabhängiger Bewegung auf den Kontakt (1) bewegt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltarm (5) sowohl zum Öffnen wie auch zum Schließen durch eine Kraft (F) getrieben wird, die für beides gleichgerichtet und im wesentlichen ortsfest am Schaltarm (5) angreift.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Drehzentren (29; 37, 11) so angeordnet sind, daß die Kraft (F) bezüglich des ersten (29) ein schließendes, bezüglich des zweiten (37, 11) ein öffnendes Drehmoment erzeugt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kniehebel (9) und der Schaltarm (5) durch die Kraft derselben federnden Anordnung (7, 59) getrieben werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kniehebel (9) durch ein in Grenzen diesbezüglich freilaufendes mechanisches Betätigungsorgan (25) über dessen labile Gleichgewichtsposition (21) bewegt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zum Schließen das erste Drehzentrum (29) stationär gehalten wird (31, 31a) und das zweite zur Ausführung einer Schwenkbewegung (s) um das erste (29) bewegt wird, daß, zum Öffnen, das zweite Drehzentrum (37, 11, 39) mindestens zeitweise festgehalten wird und das erste (29) zur Ausführung einer Schwenkbewegung (β, γ) um das zweite (39, 11, 37) bewegt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kinetik der Schließbewegung (s(t)) und die der Öffnungsbewegung (β(t), γ(t)) unabhängig voneinander gesteuert werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein schnellendes Schließen des Schaltarmes (5) durch plötzliche Freigabe des Schaltarmes (5) zusammen mit dem zweiten Drehzentrum (37, 11) ein schnappendes Öffnen durch plötzliche Freigabe des ersten Drehzentrums (29) zusammen mit dem Schaltarm (5) angesteuert werden.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß im Rahmen der Öffnungsbewegung des Schaltarmes (5) letzterer, gegen die Schließkraft (F), in Öffnungsrichtung translatorisch bewegt wird, um den Schaltarm mit den Drehzentren in geöffnete Position zu treiben.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß, zum Öffnen, erst der Schaltarm (5) zur Ausführung einer Schwenkbewegung bezüglich des Schaltarm/Kontakt-Berührungsbereiches als eines der zweiten Drehzentren freigegeben wird, bei dieser Schwenkbewegung ein weiteres, zweites Drehzentrum (11, 37) gegen eine Kraft bewegt wird und vorzugsweise auf einen Anschlag (41, 63) auftrifft.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die federnde Anordnung, gegen die der Schaltarm (5) arbeitet, an einem Bereich (64) des Schaltarmes (5) angreift, welcher Bereich bezüglich eines Drehpunktes (59) schwenkbar (n) geführt wird, der bezüglich des Bereiches (64) gegenüber dem Schaltarm/Kontakt-Berührungsbereich (39) liegt.

13. Elektrischer Schalter mit einer Betätigungsanordnung, die auf einen Schaltarm (5) wirkt, der gegen die Kraft einer federnden Anordnung arbeitend gegen einen Kontakt (1) schließt, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltarm (5) um mindestens zwei Drehzentren (29, 11, 37, 39) schwenkbar gelagert ist.

14. Elektrischer Schalter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsanordnung (25) über einen Kniehebel (9) auf den beweglichen Schaltarm (5) wirkt, daß der Kniehebel (9) gegen die Kraft einer federnden Anordnung (7) arbeitet, wobei die federnde Anordnung (7) in geöffneter Schaltarmposition mehr gespannt ist als in der geschlossenen Position, und daß der Kniehebel (9) beim Schließen von seiner labilen Gleichgewichtsposition (21) durch die Kraft der federnden Anordnung (7) mit dem Schaltarm (5) selbsttätig in eine stabile Gleichgewichtsposition am Kontakt (1) bewegbar ist.

15. Elektrischer Schalter nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltarm (5) sowohl zum Öffnen wie auch zum Schließen durch eine im wesentlichen ortsfest am Schaltarm (5) angreifende, im wesentlichen gleichbleibend gerichtete Kraft (F) beaufschlagt ist.

16. Elektrischer Schalter nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraft diejenige der federnden Anordnung (59) ist.

17. Schalter nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltarm (5), in geöffneter Position,

• - an einem Schwenklager (29) schwenkbeweglich gelagert ist, wobei die Kraft (F) ein schließendes Moment auf den Schaltarm (5) ausübt,
• - daß das Schwenklager an einer Klinkenanordnung (31, 31a) fixiert ist,
• - daß, zum Schließen, die Betätigungsanordnung (35, 9) den Schaltarm (5) für eine Schwenkbewegung um das Schwenklager (29) freigibt.

18. Schalter nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß, in geschlossener Position, der Schaltarm (5):

• - auf einer Seite gegen die Kraft (F) an einer Klinkenanordnung (31, 31a) ansteht,
• - auf der bezüglich eines Angriffspunktes (64) der Kraft (F) entgegengesetzten Seite bezüglich der Klinkenanordnung (31, 31a) am Kontakt (1) anliegt, und
• - daß die Betätigungsanordnung (25), zum Öffnen des Schaltarmes (5), die Klinkenanordnung (31, 31a) vom Schaltarm (5) löst, derart, daß letzterer um den Kontakt (1) kippbar wird.

19. Schalter nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß an einem, zwischen Kontaktberührungsbereich (39) und Kraftangriffspunkt (64) gelegenen Bereich (37, 11) des Schaltarmes (5) eine gegen die Kraft (F) wirkende weitere Kraft (R) eingreift, vorzugsweise auch aufgrund eines für diesen Bereich (37, 11) vorgesehenen Anschlages (41, 63), derart, daß, bei vom Kontakt (1) abhebbarem Schaltarm (5), letzterer um diesen Bereich (11, 37), getrieben durch die Kraft (F), öffnend schwenkt.

20. Schalter nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich (11) am Schaltarm (5) der Anlenkpunkt eines Kniehebels (9) der Betätigungsanordnung ist.

21. Schalter nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß, bei Einlegen der Position "offen" der Betätigungsanordnung (25), der Kniehebel (9) aus einer stabilen, geknickten Position in bzw. über seine gestreckte Lage getrieben wird und dabei den Schaltarm (5) gegebenenfalls vom Kontakt (1) freireißt sowie den Schaltarm (5) in Eingriff mit einer Klinkenanordnung (31, 31a) treibt, an der der Schaltarm (5) in geöffneter Position schwenkbeweglich gelagert ist.

22. Schalter nach einem der Ansprüche 13 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die federnde Anordnung eine Spiralfeder (59) umfaßt, mit ausladendem Federarm (61), der am Schaltarm (5) drehgelagert (64) ist.

23. Schalter nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiralfeder (59), bezüglich des Angriffspunktes (64) ihres ausladenden Armes (61) am Schaltarm (5), gegenüber dem Schaltarm/Kontakt-Berührungsbereich angeordnet ist.

24. Schalter nach einem der Ansprüche 17 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß eine Überstromauslöseeinheit (81) auf eine Klinkenanordnung (31, 31a) wirkt, zur Freigabe der Schaltarmöffnungsbewegung.