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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Mechanismus
zur manuellen Steuerung mit schneller Unterbrechung zum Öffnen
und Schließen eines festen bzw. eines beweglichen Kontakts
eines elektrischen Schalters, wobei der bewegliche Kontakt von
einem Kontaktarm getragen wird, der um eine feste Achse kippt,
wobei dieser Mechanismus aufweist:
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- einen Schwingarm, der mit einem seiner Enden an den
beweglichen Kontaktarm angelenkt ist,
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- ein Steuerorgan, das durch Betätigung eines Organs zur
manuellen Betätigung zwischen einer Öffnungsposition der Kontakte
und einer Schließposition der Kontakte und umgekehrt
verschiebbar ist und den Schwingarm infolge einer manuellen
Betätigung in Öffnungs- oder Schließrichtung der Kontakte
betätigt,
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- eine Energiespeicherfeder, die mit dem anderen Ende des
Schwingarms zusammenwirkt und diesen derart beansprucht, daß
nach einer manuellen Betätigung in Richtung der Öffnung der
Kontakte eine Verschiebung des Steuerorgans zuerst durch das
Durchlaufen eines ersten Totpunkts ein Kippen des Schwingarms
hervorruft, wobei der bewegliche Kontaktarm in der
Schließstellung gehalten wird.
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Ein solcher Mechanismus mit schneller Unterbrechung,
der zur manuellen Steuerung eines elektrischen Schalters
verwendet wird, ist gemäß dem Patent FR-A-1 453 416 bekannt.
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Zur Öffnung der Kontakte eines elektrischen Schalters
verwendet dieser Mechanismus einen Durchgang durch einen
Totpunkt mittels einer Energiespeicherfeder, wobei dieser
Durchgang ein Kippen des Schwingarms hervorruft und gleichzeitig
den beweglichen Kontaktarm fest auf dem festen Kontakt hält,
gefolgt von einem schnellen Kippen des beweglichen Kontaktarms
in seine Öffnungsstellung. Dieser Mechanismus ist also
besonders gut geeignet für die manuelle Steuerung der Öffnung eines
elektrischen Schalters, da er während der Bewegung des
Steuerorgans
erlaubt, den Kontaktdruck bis zur schnellen Öffnung der
Kontakte praktisch konstant zu halten.
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Der Schließvorgang der Kontakte des Schalters mit
Hilfe des im erwähnten Patent beschriebenen Mechanismus zur
schnellen Unterbrechung geschieht in umgekehrter Richtung
identisch zum Öffnungsvorgang. Dieser Mechanismus ist jedoch
schlecht geeignet zur manuellen Steuerung des Schließens eines
elektrischen Schalters, für den man eine relativ große
Trennentfernung vorsieht, da in diesem Fall ein schnelles Kippen
des beweglichen Kontaktarms in seine Schließstellung das
bekannte Phänomen des Zurückspringens der Kontakte bewirken
könnte, mit allen daraus resultierenden ungünstigen
Konsequenzen.
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Um dieses Phänomen des Zurückspringens der Kontakte zu
vermeiden, weiß man, daß andere Mechanismen zur manuellen
Steuerung eine Bewegung des beweglichen Kontaktarms zuerst
über einen ersten vordefinierten benutzerabhängigen
Hubbereich, genannt der langsamen Annäherung, zwischen seiner
Öffnungsstellung und einer Stellung, in der er sich in geringem
Abstand zum festen Kontakt befindet, und dann über einen
zweiten, folglich kurzen Hubbereich des sogenannten schnellen
Schließens der Kontakte erzeugen, während dem die
Betätigungskraft und die Geschwindigkeit des beweglichen Kontaktarms
nicht vom Benutzer abhängen. Jedoch sichern diese Mechanismen
während einer manuellen Öffnungssteuerung nicht die
Aufrechterhaltung eines praktisch konstanten Kontaktdrucks bis zum
Moment der schnellen Öffnung der Kontakte.
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Die vorliegende Erfindung hat also zum Ziel, einen
solchen Mechanismus zur manuellen Steuerung der schnellen
Unterbrechung für einen elektrischen Schalter der oben
beschriebenen Art herzustellen, der gleichzeitig erlaubt, den
Kontaktdruck Praktisch konstant zu halten bis zur schnellen
Öffnung der Kontakte und eine langsame Annäherung vor dem
schnellen Schließen der Kontakte durchzuführen, und dies
einfach und mit Hilfe der gleichen Energiespeicherfeder.
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Gemäß der Erfindung ist ein Mechanismus zur manuellen
Steuerung mit schneller Unterbrechung der soeben beschriebenen
Art dadurch gekennzeichnet, daß diese Verschiebung des
Steuerorgans anschließend und weiterhin in der gleichen
Betätigungsrichtung durch den Durchgang durch einen zweiten Totpunkt eine
schnelle Öffnung des beweglichen Kontaktarms hervorruft, und
daß der Schwingarm einen Antriebsfinger aufweist, der in ein
in das Steuerorgan eingearbeitetes Federungsschlitzloch
eingefügt ist, wobei dieses Federungsschlitzloch bei einer
Verschiebung des Steuerorgans durch Druck mit dem Finger derart
zusammenwirkt, daß auf den Finger entweder aufgrund einer
manuellen Betätigung ein Zug in Richtung des Öffnens der
Kontakte ausgeübt wird, um den Schwingarm zum Durchgang durch den
ersten Totpunkt anzutreiben, oder aufgrund einer manuellen
Betätigung ein Schub in Richtung des Schließens der Kontakte
ausgeübt wird, so daß ein Antrieb des Schwingarms durch den
Finger in Richtung des Schließens der Kontakte zuerst ein
progressives Kippen des beweglichen Kontaktarms, um ihn dem
festen Kontakt anzunähern, und dann durch den Durchgang durch
den ersten Totpunkt ein schnelles Schließen des beweglichen
Kontaktarms hervorruft.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung:
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- weist der bewegliche Kontaktarm die Form eines U auf, dessen
beide freien Enden von der gleichen Achse durchquert werden,
die die Kippachse des Arms darstellt und deren zentraler
Flügel in seiner Mitte einen Vorsprung aufweist, der nach
außerhalb des U gerichtet ist und den beweglichen Kontakt trägt,
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- weist der Schwingarm ebenfalls die Form eines U auf, das in
Querrichtung geneigt zwischen den beiden Seitenflügeln des
beweglichen U-förmigen Kontaktarms angeordnet ist und am Ende
an jeden dieser Seitenflügel mittels je einer Gelenkachse, die
parallel zur Kippachse des Kontaktarms ist, angekuppelt ist,
während es durch die Energiespeicherfeder im stabilen
Gleichgewicht gehalten wird, die stützend auf dem zentralen Zweig
des U-förmigen Schwingarms festgehakt ist,
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- ist der Antriebsfinger rechtwinklig auf der Außenseite eines
der beiden Seitenzweige des Schwingarms angeordnet und fügt
sich in das Schlitzloch des Steuerorgans ein, indem er über
den entsprechenden Seitenflügel des beweglichen Kontaktarms
verläuft.
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Vorteilhafterweise ist die Energiespeicherfeder eine
Zugfeder, deren dem mit dem Schwingarm zusammenwirkenden Ende
entgegengesetztes Ende auf einer festen Achse verankert ist,
die parallel zur Kippachse des beweglichen Kontaktarms liegt.
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Andere Kennzeichen und Vorteile der Erfindung gehen
besser aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung
hervor, die sich auf die beiliegenden Zeichnungen bezieht, welche
nur als Beispiel gegeben sind.
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Die Figuren 1 bis 5 zeigen im Aufriß einen
erfindungsgemäßen Steuermechanismus zur schnellen Unterbrechung für
einen elektrischen Schalter, jeweils in den Stellungen:
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. des Schließens der Kontakte, wenn der Betätigungsknopf die
"Ein"-Stellung einnimmt (Figur 1),
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. des ersten (Figur 2) und zweiten Totpunkts (Figur 3), wenn
man den Knopf von "Ein" nach "Aus" dreht,
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. der Öffnung der Kontakte, wenn der Knopf die "Aus"-Stellung
einnimmt (Figur 4),
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. des ersten Totpunkts, wenn man den Knopf von der "Aus"- in
die "Ein"-Stellung dreht (Figur 5).
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Figur 6 ist eine Ansicht in Perspektive des dem
beweglichen Kontaktarm zugeordneten Mechanismus.
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Figur 7 ist eine Vorderansicht des zu steuernden
elektrischen Schalters in der Dreipolversion.
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Nachfolgend wird der erfindungsgemäße
Steuermechanismus zur schnellen Unterbrechung in Verbindung mit einem
elektrischen Schaltgerät mit einem einzigen Pol beschrieben, da im
Fall eines Vielpol-Schaltgeräts dessen Gehäuse soviele
Mechanismen zur schnellen Unterbrechung aufweist wie es Pole gibt;
für diese Vielpolversion wird beschrieben, wie die manuelle
Steuerung der verschiedenen Pole des Geräts durchgeführt wird.
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In einem in den Figuren 1 bis 5 gezeigten
Ausführungsbeispiel ist der Mechanismus zur schnellen Unterbrechung mit
dem allgemeinen Bezugszeichen 10 bezeichnet und wird zur
manuellen Steuerung eines Einpol-Schalters verwendet, der ein
insolierendes Gehäuse 12 aufweist, in dem ein fester Kontakt 13
und ein beweglicher Kontakt 14 untergebracht sind, der von
einem Ende eines Kontaktarms 15 getragen wird, wobei dieser
Arm an seinem dem beweglichen Kontakt 14 entgegengesetzten
Ende auf einer festen Achse 17 schwenkbar angeordnet ist, die
fest mit dem Gehaüse 12 verbunden ist.
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In diesem Beispiel, wie Figur 6 zeigt, weist der
bewegliche Kontaktarm 15 die allgemeine Form eines U auf, dessen
zentraler Flügel 15a in seiner Mitte einen Vorsprung aufweist,
der einen Finger 15b bildet, der mit dem U aus einem Stück
geformt ist und am Ende den beweglichen Kontakt 14 trägt, und
dessen beiden Seitenflügel 15c, 15d am Ende von der gleichen
festen Asche 17 durchquert werden, die die Schwenkachse des
Kontaktarms 15 bildet.
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Der Mechanismus zur schnellen Unterbrechung 10 weist
einen Schwingarm 19 auf, der ebenfalls in diesem Beispiel,
Figur 6, die allgemeine Form eines U aufweist, das quer
zwischen den beiden Seitenflügeln 15c, 15d des U-förmigen
Kontaktarms 15 angeordnet ist und der über seine beiden freien
Enden mit den beiden Seitenflügeln 15c, 15d des Kontaktarms 15
auf der Seite des zentralen Flügels 15a dieses letzteren
gelenkig verbunden ist, je mittels zweier Gelenkachsen, von
denen nur eine in 20 in Figur 6 sichtbar ist, die parallel zur
festen Achse 17 des Kontakarms 15 angeordnet sind.
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Auf dem zentralen Zweig 19a des U-förmigen Schwingarms
19, Figur 6, ist eine Zugfeder 22 festgehakt, deren
entgegengesetztes Ende an einer festen Achse 23 verankert ist, die mit
dem Gehäuse 12 fest verbunden ist, parallel zur Achse 17 liegt
und in der Nähe des festen Kontakts 13 angeordnet ist, wie in
den Figuren 1 bis 5 gezeigt.
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Im in den Figuren 1 bis 5 gezeigten
Ausführungsbeispiel
ist ein außerhalb des Gehäuses 12 angeordneter Knopf 25
zur manuellen Betätigung um eine Achse 26 senkrecht zur Achse
17 schwenkbar angeordnet und wirkt mit einem Steuerkipper 28
zusammen, der schwenkbar auf einem Lager 29 mit einer Achse 30
parallel zur Achse 17 angeordnet ist. Eine entsprechende
mechanische Verbindung mit Verzahnung und/oder Nocken ermöglicht
es, die Drehbewegung des Knopfes 25 in eine korrelative
Drehbewegung des Kippers 28 umzuwandeln.
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In diesem Beispiel der Figur 6 besteht der Kipper 28
aus einer Welle mit einer Achse 30, die sich unterhalb der
beiden Seitenflügel 15c, 15d des Kontaktarms 15 erstreckt und
über der ein ringförmiges Bogenstück 32 liegt, das sich hinter
dem Seitenflügel 15d des Arms erstreckt und eine Vertiefung
mit zwei Kerben 32a, 32b aufweist, die mit einem
Verbindungsteil 34 zusammenwirken sollen, das Zapfen 34a, 34b (Figuren 1
bis 5) trägt; das Teil 34 kann als Reaktion auf das Schwenken
des Knopfes 25 um die Achse 26 drehen und weist zu diesem
Zweck einen Vierkant 34c auf, der mit einer im Knopf 25
vorgesehen Öffnung zusammenwirkt.
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Wie Figur 6 zeigt, weist der Kipper 28 ein
Federungsschlitzloch 36 auf, in das ein zum Beispiel zylindrischer
Antriebsfinger 38 eingeführt ist, der rechtwinklig auf der
Außenseite des Seitenzweigs des Schwingarms 19 neben dem
Flügel 15d oberhalb dieses letzteren angeordnet ist.
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In der Schließstellung der Kontakte, die in Figur 1
gezeigt ist, wird der angelenkte Schwingarm 19 mittels der
Zugfeder 22 leicht geneigt in einer hohen Stellung stabilen
Gleichgewichts gegenüber dem Kontaktarm 15 gehalten; in dieser
Figur 1 ist mit D die Betätigungsgerade der Feder 22 und mit
D' die Gerade dargestellt, die durch die Punkte 19a, 20
verläuft; diese beiden Geraden D, D' bilden einen spitzen Winkel,
der nach unten zeigt.
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Der Antriebsfinger 38 ist außerdem auf dem Schwingarm
19 derart angeordnet, daß er in der Schließstellung, die in
Figur 1 gezeigt ist, gegen den beweglichen Kontaktarm 15 in
Anschlag ist; in dieser Position wird die ganze Energie der
Feder 22 also über den Finger 38 auf den Kontaktarm 15 über
tragen, was es erlaubt, den gewünschten Kontaktdruck
anzuwenden und diesen sogar im Fall eines Abnutzens der Kontakte
beizubehalten.
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In der Schließstellung der Kontakte, Figur 1, nimmt
der Knopf 25, der um die Achse 26 drehen kann, die
Ein-Stellung ein (mit "1" in Figur 7 dargestellt) und wirkt über das
Verbindungsteil 34 mit den Zapfen 34a, 34b mit der Vertiefung
mit den Kerben 32a, 32b des Kippers 28 zusammen.
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Um von der Schließstellung in die Öffnungsstellung der
Kontakte zu gelangen, dreht der Benutzer den Knopf 25 um die
Achse 26, um ihn von der Ein-Stellung in die Aus-Stellung zu
bringen (mit "0" in Figur 7 bezeichnet). Die Drehung des
Knopfs 25 beträgt dann 90º, kann aber natürlich über einen
anderen Winkel durcheführt werden.
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Die Drehung des Knopfes 25 von "1" nach "0" bestimmt
die Drehung um die Achse 26 des Verbindungsteils 34, dessen
Zapfen 34a sich in die Kerbe 32a der Vertiefung des Kippers 28
einfügt. Daraus entsteht eine Schwenkung des Kippers 28 um die
Achse 30 im Gegenuhrzeigersinn.
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Während diese Schwenkens des Kippers 29 ist sein
Schlitzloch 36 in einem ersten Stadium so ausgebildet, daß es
durch Druck mit dem Antriebsfinger 38 des Schwingarms 19
zusammenwirkt, um auf den Finger 38 einen Zug auszuüben, der die
Tendenz hat, den Schwingarm in Gegenuhzeigersinn anzutreiben;
die Betätigungslinie der Feder 22 verschiebt sich dann, um
einen ersten Totpunkt zu durchqueren, der dem Fluchten der
Punkt 19a, 20, 23 entspricht, wie in Figur 2 gezeigt.
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In dieser Totpunkt-Stellung, Figur 2, bleibt der
bewegliche Kontaktarm 15 auf den festen Kontakt 13 angelegt, so
daß der Kontaktdruck erhalten bleibt; dieser hat sich
höchstens ein wenig verringert, bleibt aber immer noch völlig
ausreichend.
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Nach dem Durchlaufen dieses ersten Totpunkts kippt der
angelenkte Schwingarm 19 in einem zweiten Stadium schnell
zwischen den beiden Seitenflügeln 15c, 15d (Figur 6) des
Kontaktarms 15, und die Betätigungslinie der Feder 22 durchläuft
dann einen zweiten Totpunkt, der dem Fluchten der Punkte 17,
19a, 23 entspricht, wie in Figur 3 dargestellt; im Moment des
Durchgangs durch diesen zweiten Totpunkt wirkt die Feder 22
auf den beweglichen Kontaktarm 15 ein, der dann schnell im
Gegenuhrzeigersinn in die Öffnungsstellung kippt, die in Figur
4 dargestellt ist.
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Am Ende des Schwenkens des Kippers 28 im
Gegenuhrzeigersinn ist das Kippen des Schwingarms 19 begrenzt durch
Anschlag seines Fingers 38 gegen ein Ende des Schlitzlochs 36
des Kippers 28, während die Öffnung des beweglichen
Kontaktarms 15 begrenzt wird durch einen zum Gehäuse 12 gehörenden
festen Anschlag 39; in Figur 4 ist mit d die Trennentfernung
gezeigt, die die Kontakte 13, 14 trennt. Wie in Figur 4 zu
sehen, nimmt der Schwingarm 19 nun eine niedrige Stellung in
Bezug auf den Kontaktarm 15 in der Öffnungsstellung ein.
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Ausgehend von der in Figur 4 gezeigten
Öffnungsstellung geschieht das Schließen der Kontakte durch manuelle
Betätigung durch eine Drehung im Uhrzeigersinn des Knopfes 25 von
"0" nach "1", was über das Verbindungsteil 34 ein Schwenken
des Kippers 28 im Uhrzeigersinn erzeugt.
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Während seines Schwenkens übt der Kipper 28 auf den
Antriebsfinger 38, der durch Druck mit dem Schlitzloch 36 des
Kippers zusammenwirkt, einen Stoß aus, der eine verschiebung
des angelenkten Schwingarms 19 im Uhrzeigersinn bewirkt. Nach
seiner Verschiebung unter der Einwirkung des Kippers 28
bewirkt der Schwingarm 19 ein progressives Schwenken des
beweglichen Kontaktarms 15 in gleicher Richtung derart, daß dieser
sich dem festen Kontakt 13 annähert in dem Moment, wo die
Betätigungslinie des Energiespeicherfeder 22 den ersten
Totpunkt durchläuft, der dem Fluchten der Punkte 19a, 20, 23
entspricht, wie in Figur 5 gezeigt. Im Moment des Durchlaufens
dieses Totpunkts, Figur 5, erzeugt die von der Feder 22
freigesetzte
Energie über den angelenkten Schwingarm 19 ein
schnelles Kippen des beweglichen Kontaktarms 15 in die
Schließstellung (Figur 1), und dies über eine kurze
Entfernung. In Figur 5 ist mit d' der als langsame Annäherung
bezeichnete Hub des beweglichen Kontaktarms 15 dargestellt,
wobei der bewegliche Kontakt 14 in durchbrochenen Strichen in
seiner ursprünglichen Öffnungsstellung dargestellt ist, und
mit d" der Hub des schnellen Schließens des beweglichen
Kontaktarms 15.
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So besteht das Schließen der Kontakte aus einer
langsamen Annäherung des beweglichen Kontaktarms, die vom Benutzer
abhängt, gefolgt von einem schnellen Schließen, das unabhängig
vom Benutzer ist und das über eine kurze Entfernung geschieht,
wodurch das Erscheinen des Phänomens des Zurückspringens der
Kontakte verhindert wird.
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In einer Vielpolversion des Schalters geschieht die
manuelle Steuerung der Kontaktarme 15 der verschiedenen Pole
ausgehend vom Knopf 25 auf sovielen Kippern 28 wie es Pole
gibt, wobei die Kipper untereinander gekoppelt sind.