DE4013840A1 - Schaltmechanismus fuer niederspannungsschaltgeraete - Google Patents
Schaltmechanismus fuer niederspannungsschaltgeraeteInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Schaltmechanismus für Niederspan
nungsschaltgeräte gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein derartiger Schaltmechanismus zur Betätigung der elektrischen
Kontakte eines Schaltgeräts ist bereits bekannt (DEP 35 08 110).
Der dort beschriebene Schaltmechanismus weist ein Sperrglied auf,
das die Aufgabe hat, die Schaltkontakte kurz vor der Berührung zu
nächst zu sperren. Das vorgespannte Sperrglied hält eine Schalt
achse, die die Übertragung zu den Schaltkontakten des Schaltgeräts
herstellt, über eine Scheibe bis zu einer wählbaren Einschaltkraft
am Schaltknebel. Mit dem Erhöhen der Einschaltkraft am Schaltkne
bel wird Energie durch elastische Verformung der Schaltglieder
zwischen dem Schaltknebel und der Schaltachse gespeichert. Nach
überwinden der Einschaltkraft wird das vorgespannte Sperrglied
ausgelenkt und die Scheibe der Schaltachse rollt sich auf einer
kreisförmigen Kontur des Sperrglieds ab. Mit entsprechender Aus
lenkung des vorgespannten Sperrglieds kommt die Scheibe aus dem
Eingriff des Sperrglieds heraus und die Schaltachse schnellt in
Einschaltrichtung und bewirkt somit ein sprunghaftes Einschalten
der Schaltkontakte des Schaltgeräts. Dieser Schaltmechanismus ist
für den Einsatz in herkömmlichen Fehlerstromschutzschaltern vorge
sehen. Die weitere Entwicklung geht jedoch dahin, daß die Fehler
stromschutzschalter verkleinert werden, womit auch für den Schalt
mechanismus weniger Platz als bisher zur Verfügung steht.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Schaltmecha
nismus für einen Fehlerstromschutzschalter zu entwickeln, der auf
einem vorgegebenen kleinen Raum untergebracht werden kann und da
bei allen Anforderungen bezüglich Schaltleistung, Lebensdauer und
Klimafestigkeit gerecht wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des
Anspruchs 1 angegebene Kombination von konstruktiven Merkmalen
gelöst.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen darin, daß ein
äußerst platzsparender Schaltmechanismus geschaffen wurde, der
sich in verschiedenen Schaltern, besonders aber in Fehlerstrom
schutzschaltern einsetzen läßt. Neben seiner Zuverlässigkeit ist
noch seine kostengünstige Herstellung zu erwähnen.
Vorteilhafte Aus-und Weiterbildungen des Gegenstandes nach An
spruch 1 sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
So ist es von Vorteil, daß bei dem vorliegenden Schaltmechanismus
die von den Kontakten über die Verbindungslasche, die Lasche, und
den Kipphebel auf den Auslöshebel übertragene Kraft teilweise
durch ein entsprechendes, entgegenwirkendes Drehmoment, welches
von der Drehfeder auf den Auslösehebel ausgeübt wird, aufgehoben
wird (Anspruch 4). Das Maß der Kraftkompensation kann dabei so
ausgelegt sein, daß der nichtkompensierte Teil der Kraft noch aus
reicht, um die Reibungskräfte der einzelnen Teile zu überwinden
und ein Auslösen sicher zu stellen. Somit kann die für die Ent
klinkung an der Achse für ein Rückstellblech wirkende Kraft mini
miert werden, und es kann ein Auslöserelais mit relativ wenig
Kraft eingesetzt werden.
Nach einer Ausschaltung durch das Auslöserelais muß dieses in die
Ausgangsposition zurückgestellt werden. Dies geschieht vorteilhaf
terweise durch ein Rückstellblech, welches drehbar auf einer Achse
gelagert ist und in der Ausschaltposition des Schaltmechanismus
durch das Ende der Verbindungslasche im Uhrzeigersinn gedreht
wird, wobei ein Hebel des Rückstellbleches auf den Stift des Aus
löserelais drückt und dieses zurückstellt. Das Rückstellblech ist
aus elastischem Blech gefertigt, so daß die Hebel als Blattfedern
wirken (Ansprüche 5 und 6). Diese Blattfedern sind dabei so bemes
sen, daß sie sich bei einer Kraft, die höher als die nötige Rück
stellkraft ist, plastisch verformen. Zum Ausgleich von Fertigungs
toleranzen kann dieses Rückstellblech mit einem Übermaß gefertigt
werden, bei der erstmaligen Betätigung wird es durch plastische
Verformung den tatsächlichen Einbauverhältnissen angepaßt. Hiermit
ist sichergestellt, daß das Auslöserelais vollständig zurückge
stellt wird und nicht mit einer unnötig hohen Kraft beaufschlagt
wird.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Zeichnungen darge
stellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 einen Schaltmechanismus für einen Fehlerstromschutzschalter
in Ausschaltstellung, in Seitenansicht,
Fig. 2 diesen Schaltmechanismus in Sperrstellung, in Seitenansicht,
Fig. 3 diesen Schaltmechanismus in Einschaltstellung, in Seitenan
sicht,
Fig. 4 diesen Schaltmechanismus in Ausschaltstellung nach Auslö
sung durch einen Fehlerstrom, in Seitenansicht.
Nach den Fig. 1 bis 4 kann der Fehlerstromschutzschalter durch
einen Schalthebel 1 von Hand ein- und ausgeschaltet werden. Hierzu
ist der Schalthebel 1 mit einem Kniehebelsystem verbunden, das aus
einem Federglied 2, einer Lasche 3 und einer Verbindungslasche 4
besteht. Das Kniehebelsystem besitzt eine gemeinsame Achse 5, die
beweglich angeordnet ist. Mit der Verbindungslasche 4 ist eine
Kontaktwelle 6 verbunden, die einen beweglichen Kontakt 7 trägt,
zu welchem ein fester Kontakt 8 gehört.
Ferner ist mit dem Schalthebel 1 eine Sperreinrichtung verbunden,
die aus einem kurzen Hebel 9 und einem langen Hebel 10 besteht.
Beide Hebel besitzen eine gemeinsame Achse 11. Der kurze Hebel 9
ist direkt mit der Mittelachse des Schalthebels 1 verbunden, wäh
rend das freie Ende des langen Hebels 10 mit der gemeinsamen Achse
5 des Kniehebelsystems korrespondiert, wozu der lange Hebel 10 an
dieser Stelle mit einem Langloch 15 versehen ist.
Für die Auslösung sind ein Auslösehebel 16, ein Rückstellblech 18
und eine Klinke 22 vorgesehen. Sobald ein Auslöserelais 20 an
spricht erfolgt eine Drehung des Rückstellblechs 18 und der Klin
ke 22 entgegen dem Uhrzeigersinn. Hierdurch wird der Auslösehebel
16 freigegeben und dreht sich ebenfalls entgegen dem Uhrzeiger
sinn. Das Rückstellblech 18 sowie die Klinke 22 sind um eine Achse
19 schwenkbar. Mit dem Drehen des Auslösehebels 16 kann sich auch
ein Kipphebel 14 drehen, wodurch das Kniehebelsystem die Öffnung
der Kontakte 7 und 8 veranlaßt. Der Auslösehebel 16 ist mit einer
Drehfeder 17 versehen. Sämtliche Teile, einschließlich des Auslö
serelais 20, jedoch ohne Kontaktwelle 6 und Kontakte 7, 8 sind in
einem Schaltschloß 21 untergebracht.
Die Wirkungsweise des Schaltmechanismus ist folgende: Das Schalt
schloß 21 hat eine Schnelleinschaltung mit einer wegabhängigen
Sperreinrichtung. In der Ausschaltstellung nach Fig. 1 bilden die
Hebel 9 und 10 mit der Achse 11 ein Kniehebelsystem in einer Über
totpunktstellung. In der Sperrstellung nach Fig. 2 wird das aus
dem Federglied 2, der Lasche 3 und der Verbindungslasche 4 beste
hende Kniehebelsystem in einer Stellung, in der noch keine Kon
taktberührung stattfindet, gesperrt. Bei weiterer Bewegung des
Schalthebels 1 wird eine Druckfeder des in Längsrichtung zusammen
schiebbaren Federgliedes 2 gespannt, bis der Vorsprung 12 des
Schalthebels 1 den Vorsprung 13 des kurzen Hebels berührt und das
Hebelsystem mit den Hebeln 9 und 10 weiter bewegt, bis es nach
überschreiten der Totpunktlage in die gestreckte Lage schnellt und
das Kniehebelsystem 2, 3 und 4 schlagartig frei gibt. Hierdurch
werden die Kontakte 7, 8 schlagartig geschlossen.
Die Auslösung erfolgt über den Auslösehebel 16, das Rückstellblech
18 und die Klinke 22. Beim Ansprechen des Auslöserelais 20 werden
das Rückstellblech 18 und die Klinke 22 entgegen dem Uhrzeigersinn
gedreht. Dabei gibt der Vorsprung 23 der Klinke 22 den Auslösehe
bel 16 frei, der sich nun entgegen dem Uhrzeigersinn drehen kann
und durch Drehen des Kipphebels 14 im Uhrzeigersinn kann sich das
Kniehebelsystem 2, 3 und 4 nach links bewegen und die Kontaktwelle
6 geht gemäß Fig. 4 in Ausschaltstellung.
Bezugszeichenliste:
1 Schalthebel
2 Federglied (Kniehebelsystem)
3 Lasche (Kniehebelsystem)
4 Verbindungslasche (Kniehebelsystem)
5 gemeinsame Achse (Kniehebelsystem)
6 Kontaktwelle
7 beweglicher Kontakt
8 fester Kontakt
9 kurzer Hebel (Sperreinrichtung)
10 langer Hebel (Sperreinrichtung)
11 Achse (Sperreinrichtung)
12 Vorsprung des Schalthebebels
13 Vorsprung des kurzen Hebels
14 Kipphebel
15 Langloch
16 Auslösehebel
17 Druckfeder
18 Rückstellblech
19 Achse vom Rückstellblech
20 Auslöserelais
21 Schaltschloß
22 Klinke
23 Vorsprung von der Klinke
2 Federglied (Kniehebelsystem)
3 Lasche (Kniehebelsystem)
4 Verbindungslasche (Kniehebelsystem)
5 gemeinsame Achse (Kniehebelsystem)
6 Kontaktwelle
7 beweglicher Kontakt
8 fester Kontakt
9 kurzer Hebel (Sperreinrichtung)
10 langer Hebel (Sperreinrichtung)
11 Achse (Sperreinrichtung)
12 Vorsprung des Schalthebebels
13 Vorsprung des kurzen Hebels
14 Kipphebel
15 Langloch
16 Auslösehebel
17 Druckfeder
18 Rückstellblech
19 Achse vom Rückstellblech
20 Auslöserelais
21 Schaltschloß
22 Klinke
23 Vorsprung von der Klinke
Claims (7)
1. Schaltmechanismus für Niederspannungsschaltgeräte, mit einem
Schalthebel, der über ein Kniehebelsystem eine Kontaktwelle an
treibt, und mit einem beweglichen und einem festen Kontakt beste
henden Kontaktsatz, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Schalthe
bel (1) eine Sperreinrichtung verbunden ist, die aus einem kürze
ren am Schalthebel (1) angelenkten Hebel (9) und einem mit diesem
Hebel verbundenen längeren Hebel (10) besteht, der mit einer ge
meisamen, beweglichen Achse (5) des Kniehebelsystems (2, 3, 4)
korrespondiert, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß die
Sperreinrichtung (9, 10) in Ausschaltstellung des Schalthebels
(1) in Übertotpunktstellung verbracht ist, daß bei Betätigen des
Schalthebels (1) die Sperreinrichtung (9, 10) und ein mit dem
Schalthebel (1) verbundenes Federglied (2) die gemeinsame Achse
(5) des Kniehebelsystems (2, 3, 4) derart verschieben, daß die
mit dem Kniehebelsystem (2, 3, 4) verbundene Kontaktwelle (6) den
beweglichen Kontakt (7) berührungsfrei an den festen Kontakt (8)
heranführt, daß bei weiterem Betätigen des Schalthebels (1) eine
Feder des in Längsrichtung zusammenschiebbaren Federgliedes (2)
so lange gespannt wird, bis ein Vorsprung (12) des Schalthebels
(1) einen Vorsprung (13) des Hebels (9) tangiert und die Sperr
einrichtung (9, 10) nach Überschreiten der Totpunktstellung in
eine gestreckte Lage gebracht und freigegeben wird und die Kon
takte (7, 8) schlagartig geschlossen werden.
2. Schaltmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das Kniehebelsystem aus dem Federglied (2), einer mit der Kon
taktwelle (6) verbundenen Verbindungslasche (4) und einer Lasche
(3) gebildet ist, die wiederum mit einem Kipphebel (14) korre
spondiert.
3. Schaltmechanismus nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß der längere Hebel (10) an der Verbindungsstelle
mit der gemeinsamen Achse (5) des Kniehebelsystems (2, 3, 4) ein
Langloch (15) in Längsrichtung des Hebels (10) aufweist.
4. Schaltmechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß ein Auslösehebel (16) mit einer Drehfeder
(17) versehen ist, die so ausgelegt ist, daß sie die von den Kon
takten (7, 8) über die Verbindungslasche (4), die Lasche (3) und
den Kipphebel (14) auf den Auslösehebel (16) übertragene Kraft
zum Teil durch ein entsprechendes, entgegenwirkendes Drehmoment
aufhebt.
5. Schaltmechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß ein mit zwei Hebelarmen versehenes Rückstell
blech (18) in der Ausschaltstellung durch das Ende der Verbin
dungslasche (4) derart auf einer Achse (19) drehbar ist, daß
einer der Hebelarme den Stift eines Auslöserelais (20) eindrückt
und zurückstellt.
6. Schaltmechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß das Rückstellblech (18) aus elastischem Blech
gefertigt ist und sich durch plastische Verformung an die Einbau
bedingungen anpaßt.
7. Schaltmechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß alle Teile bis auf den Kontaktsatz in einem
von zwei Platten eingefaßten Schaltschloß (21) derart eingesetzt
sind, daß ein freier Raum mit dem Auslöserelais (20) ausgefüllt
ist.
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