EP1405324B1 - Switching device comprising a latching mechanism - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Schaltgerät mit einem Schaltschloss gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1.The invention relates to a switching device with a switching mechanism according to the features of
Ein Schaltgerät, insbesondere ein Schutzschaltgerät, mit einem Schaltschloss kommt beispielsweise als Leitungsschutzschalter zum Einsatz. Leitungsschutzschalter - auch als LS-Schalter oder Leitungsschutzautomaten bezeichnet - werden heute vorwiegend anstelle von Schmelzsicherungen verwendet.A switching device, in particular a protective switching device, with a switching mechanism is used for example as a circuit breaker for use. Circuit breakers - also referred to as circuit breakers or circuit breakers - are now used mainly in place of fuses.
Leitungsschutzschalter sind Überstromschutzschalter mit einer ersten und einer zweiten Auslöseeinrichtung, die auf ein Schaltschloss wirken. Eine elektromagnetische Auslöseeinrichtung wirkt als Schnellauslösung bei einem Kurzschluss. Eine thermische Bimetall- Auslöseeinrichtung schaltet bei dauerhaften Überlastungen ab, wenn sich die betroffene Leitung unzulässig erwärmt. Das Schaltschloss lässt sich auch mittels eines manuell betätigbaren Schaltknebels betätigen, wodurch der jeweilige Leitungsschutzschalter auch zum Unterbrechen eines Stromkreises dienen kann.Circuit breaker are overcurrent circuit breaker with a first and a second triggering device, which act on a switching mechanism. An electromagnetic trip device acts as a quick release in the event of a short circuit. A thermal bimetal tripping device shuts off in case of permanent overloads, if the affected line is heated inadmissible. The switch lock can also be operated by means of a manually operable switch knob, whereby the respective circuit breaker can also serve to interrupt a circuit.
Ein derartiger Leitungsschutzschalter mit einem Schaltschloss, welches einen beweglichen Kontaktarm, einen Auslösehebel, eine Klinke und mehrere Rahmenteile aufweist, ist aus der
Ein Serienprodukt wie ein Leitungsschutzschalter unterliegt marktbedingten, kostenrestriktiven Vorgaben, die sich in einem erheblichen Maße auf die Anzahl verbauten Gerätebauteile auswirken. Der Leitungsschutzschalter des vorab aufgeführten Standes der Technik weist jedoch eine diese Vorgaben ungünstig beeinflussende Anzahl an Gerätebauteilen auf.A series product such as a miniature circuit breaker is subject to market-driven, cost-restrictive specifications, which have a significant effect on the number of installed device components. The circuit breaker of the listed above However, the prior art has a disadvantageous influencing these specifications number of device components.
Des Weiteren ist ein teilereduziertes Schaltschloss eines Leitungsschutzschalters aus der
Ein wesentliches Kriterium für die Funktionssicherheit eines Leitungsschutzschalters stellt eine so genannte Rückverklinkung zwischen dem Auslösehebel und der Klinke dar. Ein diese Funktion begünstigendes Element ist jedoch nicht gegeben.An essential criterion for the functional safety of a circuit breaker is a so-called Rückverklinkung between the release lever and the pawl. However, this feature favoring element is not given.
Aus der
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Schaltgerät mit einem Schaltschloss anzugeben, mit dem die oben beschriebenen Probleme gelöst sind.It is the object of the present invention to provide a switching device with a switch lock, with which the problems described above are solved.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Schaltgerät mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved by a switching device with the features of
Danach ist vorgesehen, dass das Schaltgerät mit einem Gehäuse und mit einem Schaltschloss versehen ist,
- wobei das Schaltschloss eine dreiteilige Baueinheit mit einem Auslösehebel, einer Klinke und einem beweglichen Kontaktarm aufweist,
- wobei die Baueinheit im wesentlichen von einem metallischen Material gebildet ist, und
- wobei der bewegliche Kontaktarm endseitig mit der Klinke mittels eines Verbindungselements ein Gelenk bildet,
- wobei der bewegliche Kontaktarm und der Auslösehebel an einer gehäusefesten Umlenkachse drehbeweglich gelagert sind, und
- wobei eine die Rückverklinkung des Schaltschlosses unterstützende Feder an einem ersten Ende das Gelenk umfasst, an der Umlenkachse anliegt und an einem zweiten Ende am Auslösehebel einwirkt, und
- wobei an der Baueinheit angreifende und zwischen den Bauteilen der Baueinheit auftretende Kräfte im wesentlichen in einer Ebene verlaufen.
- wherein the switch lock comprises a three-part assembly with a release lever, a pawl and a movable contact arm,
- wherein the assembly is formed essentially of a metallic material, and
- wherein the movable contact arm forms an articulated end with the pawl by means of a connecting element,
- wherein the movable contact arm and the release lever are rotatably mounted on a housing-fixed deflection axis, and
- wherein a spring which supports the latching-back of the switching mechanism comprises the joint at a first end, bears against the deflection axis and acts on the release lever at a second end, and
- wherein acting on the assembly and occurring between the components of the assembly forces substantially in a plane.
Die durch die Erfindung erzielbare kostengünstige Konstruktion eines Schaltschlosses wirkt sich kostensenkend auf die Herstellung eines Schaltgeräts aus. Gegeben ist dies insbesondere durch die dreiteilige Baueinheit des Schaltschlosses, welche aus einfachen, metallischen, ggf. materialeinheitlichen, Stanz-Biegeteilen gefertigt ist. Weiterhin trägt die einachsige Lagerung des Kontaktarms und des Auslösehebels zur günstigen Herstellung bei. Die die Kräftebilanz und die Rückverklinkung begünstigende Feder, ist derart angeordnet bzw. ausgelegt, dass sie einerseits dem Bewegungsablauf der Baueinheit folgen kann bzw. andererseits mit einer geringen Vorspannung funktionstüchtig ist. Ein weiteres Bauteil zur Kompensation eines auftretenden Kippmoments ist nicht erforderlich, da an der Baueinheit angreifende oder zwischen den Bauteilen der Baueinheit auftretende Kräfte in nur einer Ebene wirksam sind.The cost-effective design of a switch lock achievable by the invention has a cost-reducing effect on the manufacture of a switching device. This is given in particular by the three-part structural unit of the switching mechanism, which is made of simple, metallic, possibly uniform material, stamped and bent parts. Furthermore, the uniaxial bearing of the contact arm and the release lever contributes to the favorable production. The force balance and the Rückverklinkung favoring spring is arranged or designed so that they can on the one hand follow the sequence of movement of the assembly or on the other hand is functional with a low bias. Another component for compensating for an occurring overturning moment is not required since forces acting on the structural unit or occurring between the structural components of the structural unit are effective in only one plane.
Vorteilhafterweise ist die Feder als Blatt- oder Runddrahtfeder ausgebildet, so dass eine spezifische Auswahlmöglichkeit, je nach Einsatzzweck und Schaltgerätetyp, gegeben ist.Advantageously, the spring is designed as a sheet or round wire spring, so that a specific choice, depending on the purpose and type of switching device, is given.
Mit Vorteil verlaufen die an der Baueinheit angreifenden und zwischen den Bauteilen der Baueinheit auftretenden Kräfte im wesentlichen in der Ebene des beweglichen Kontaktarms. Ein ursächliches, Reibungsverluste erzeugendes und ein die Kräftebilanz ungünstig beeinflussendes Kippmoment kann demnach vermieden werden.Advantageously, the forces acting on the structural unit and occurring between the components of the structural unit extend essentially in the plane of the movable contact arm. One causative, frictional losses generating and the force balance unfavorable influencing tilting moment can therefore be avoided.
Weitere Vorteile und Details der Erfindung werden nachfolgend beispielhaft anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
- FIG 1
- ein Schaltgerät mit einem Schaltschloss in der Aus- Stellung in einer Seitenansicht,
- FIG 2
- ein Schaltgerät gemäß
FIG 1 in einer Vorderansicht, und - FIG 3
- ein Schaltgerät gemäß
FIG 1 in der Draufsicht.
- FIG. 1
- a switching device with a switching mechanism in the off position in a side view,
- FIG. 2
- a switching device according to
FIG. 1 in a front view, and - FIG. 3
- a switching device according to
FIG. 1 in the plan view.
Im nachfolgenden Text sind gleiche Teile der Figuren mit gleichen Bezugszeichen oder sinngemäß mit ähnlichen Bezugszeichen versehen.In the following text, the same parts of the figures are given the same reference numerals or analogously with similar reference numerals.
In
Die Aussparung 8 kann sowohl offen als auch geschlossen ausgeführt sein und ist hinsichtlich der Bauteilbreite des Kontaktarms 6 im wesentlichen zum Auslösehebel 4 hin gerichtet. Die Aussparung 8 weist in Bezug auf die Umlenkachse 7 ein Übermaß auf, wodurch eine erleichterte Montage der Gerätebauteile gegeben ist. Die Aussparung 8 dient in Verbindung mit der Umlenkachse 7 lediglich dem Zusammenhalt der Gerätebauteile. Die Umlenkachse 7 ist weitestgehend frei in der Aussparung 8 angeordnet und erfüllt ggf. als Anschlag eine begrenzende oder umlenkende Funktion.The
Die Klinke 5 ist endseitig mittels eines Bolzens 9 an einem ersten Endstück 10 des Kontaktarms 6 derart gekoppelt, dass ein Gelenk gegeben ist. Der Bolzen 9 ist seinerseits verschiebbar in einem vom Gehäuse 2 gebildeten Aufnahmeelement 11 geführt. Das Aufnahmeelement 11 kann auch als bogenförmige Kulisse ausgebildet sein, wobei das Aufnahmeelement 11 und ggf. die Kulisse gleichermaßen eine bogenförmige Öffnung 12 aufweisen.The
Das Aufnahmeelement 11 kann sowohl als Anformteil des Gehäuses 2 als auch als separates Gehäuseteil ausgebildet sein. Das separate Gehäuseteil kann im Gehäuse 2 ortsveränderlich angeordnet werden, so dass eine Vielzahl von Gestaltungsmöglichkeiten gegeben sind. An dem der endseitig bolzengekoppelten Seite gegenüberliegenden Ende ist die Klinke 5 mit einem Bügel 13 verbunden, der wiederum mit einer Knebelwalze 14 in Wirkverbindung steht. Das Gehäuse 2, welches ggf. aus Isolierstoff ist, kann aus zwei Gehäuseschalen mit jeweils einem Aufnahmeelement 11 bestehen, wobei der Bolzen 9 beidseitig geführt ist.The receiving
Der Bolzen 9 ist von einer die Rückverklinkung des Schaltschlosses 3 unterstützende Feder 15 an ihrem ersten Ende 16 umfasst. Die Rückverklinkung stellt in der Aus-Stellung AS sicher, dass das Schaltschloss 3 einen definierten Schaltzustand annimmt. Die Feder 15 liegt an der Umlenkachse 7 an und wirkt mit ihrem zweiten Ende 17 an einem Fortsatz 18 des Auslösehebels 4 ein. In der Ein-Stellung ES wirkt die Feder 15 als Rüttel- oder Erschütterungssicherung gegen ein ungewolltes Entklinken.The
Die Feder 15, hier als Schenkelfeder ausgebildet, ist sozusagen frei am Gelenk gelagert und kann der Kinematik der Bauteile des Schaltschlosses 3 folgen. Daher ist das durch die Feder erzeugte Drehmoment in der Ein-Stellung ES mit dem Drehmoment in der Aus-Stellung gleich. Die Feder 15 kann darüber hinaus in Form einer Blatt- oder Runddrahtfeder auch als Schenkel- bzw. Spiralfeder oder in einer äquivalenten Bauform ausgebildet sein.The
Der Kontaktarm 6 weist zwischen der Aussparung 8 und dem Bolzen 9 eine Eingriffsöffnung 19 für eine darin eingreifende Zugfeder 20 auf. Die Zugfeder 20 ist zudem in einer Aufnahmeöffnung 21 einer Halterung 22 aufgenommen und erfährt hierbei eine Vorspannung. Die Halterung 22 kann in einem ersten Winkelbereich α derart montiert oder verstellt werden, dass sich vorteilhafterweise unterschiedlichen Zugfederlagen unterschiedliche Kontaktkräfte zuordnen lassen, wodurch definierbare Schaltgerätetypen bestimmbar sind. An einem zweiten Endstück 23 des Kontaktarms 6 ist ein erstes Kontaktstück 24 in etwa auf gleicher Höhe zu einem zweiten Kontaktstück 25 angeordnet. Das zweite Kontaktstück 25 ist auf einem Festkontaktträger 26 platziert, der Teil einer hier nicht näher beschriebenen Baueinheit ist.The
Das Schaltschloss 3 weist im Gegensatz zu einem herkömmlichen Schaltschloss neben der Umlenkachse 7 das Aufnahmeelement 11 auf, welches als Dreh- und Schwenkelement für den beweglichen Kontaktarm 6 dient. Somit ist die Führung des beweglichen Kontaktarms 6 nicht durch eine Kombination aus Umlenkachse 7 und Aussparung 8, sondern durch das Aufnahmeelement 11, deren Öffnung 12 und den darin geführten Bolzen 9 gegeben. Die Umlenkachse 7 und der Bolzen 9 können ggf. auch von einem Kunststoff gebildet sein.The
Erfolgt eine Betätigung der Knebelwalze 14 im Sinne einer Umschaltung von der Aus-Stellung AS zur so genannten Ein-Stellung ES, die hier grob schematisch angedeutet ist, überträgt die Knebelwalze 14 ihre Rotationsbewegung in eine translatorische Bewegung auf den Bügel 13. Der Bügel 13 gibt seinerseits die Translationsbewegung an die Klinke 5 weiter, worauf diese den Kontaktarm 6 mittels zugehörigem Bolzen 9 dazu veranlasst eine bogenförmige Schwenkbewegung auszuführen. Der durch die variable Halterung 22 gegebene erste Winkelbereich α bildet sich an einem zweiten Winkelbereich β - bedingt durch die Kinematik des Schaltschlosses 3 - am Berührpunkt der Kontaktstücke 24,25 ab.If an operation of the
Durch die Krafteinwirkung der Zugfeder 20 dreht sich der Auslösehebel 4 gleichermaßen mit und erwirkt dabei eine zunehmende Überdeckung mit der Klinke 5. Vorteilhafterweise treten bei diesem Bewegungsablauf keine Kippmomente auf, da an der Baueinheit angreifende oder zwischen den Bauteilen der Baueinheit auftretende Kräfte in nur einer Ebene, insbesondere in der Ebene EK des beweglichen Kontaktarms 6, wirksam sind. Ein weiteres Bauteil zur Kompensation eines auftretenden Kippmoments ist daher nicht erforderlich. Zur Krafteinleitung in einer Ebene ist am Auslösehebel 4 ein Bereich in die Mittelebene des Kontaktarms 6 gebogen, in dem eine gestanzte Kontur die Verklinkungsstelle bildet. Das Aufbaumaß AM, das die Profildicke dieser zusammenhängenden und kompakten Baueinheit wiedergibt, kann zwischen 2 und 20 mm, insbesondere 5 mm, betragen.By the force of the
In
Die eingangs erwähnten Auslöseeinrichtungen elektromagnetischer und thermischer Art bewirken in jeweils einem Auslösefall eine erste Kraft KE bzw. eine zweite Kraft KT, die am Auslösehebel 4 angreifen und das Schaltschloss 3 und somit die Knebelwalze 14 in die Aus-Stellung AS zurücksetzen.The triggering devices mentioned electromagnetic and thermal type cause in each case a triggering force a first force KE or a second force KT, which act on the
Wesentlicher Gedanke vorliegender Idee ist es, mit einer günstigen Kombination der einzelnen Bauteile des Schaltschlosses 3 und des Schaltgeräts 1, eine erhebliche Einsparung sowohl bei den Bauteilen als auch in der gesamten Fertigung des Schaltschlosses 3 zu erzielen. Das gesamte Schaltschloss 3 kann automatisiert hergestellt und insbesondere zusammengesetzt werden. Dieser Sachverhalt betrifft auch das Einlegen der Feder in das Schaltschloss 3, wodurch eine wesentliche Vereinfachung gegeben ist. Die gesamte Konstruktion zeichnet sich weiterhin durch eine quasi "freie Aufhängung" des Schaltschlosses 3 im Gehäuse 2 aus, da es einerseits an der Umlenkachse 7 lediglich anliegt und andererseits in der Öffnung 12 beweglich geführt ist. Die von der Feder 15 erzeugten Kräfte wirken im wesentlichen nur zwischen Elementen des Schaltschlosses 3.The essential idea of the present idea is to achieve a significant saving both in the components and in the entire production of the
Claims (3)
- Switching device (1) having an enclosure (2) and having a latching mechanism (3),- which has a three-part unit having a tripping lever (4), a latch (5) and a moveable contact arm (6),- the unit essentially being formed from a metallic material, and- the moveable contact arm (6) forming, at one end, a joint with the latch (5) by means of a connecting element,- the moveable contact arm (6) and the tripping lever (4) being mounted on a deflection pin (7), fixed to the enclosure, such that they can pivot, and- forces which act on the unit and occur between the components of the unit essentially running in one plane, characterized in that a spring (15), which assists the back-latching of the latching mechanism (3), surrounds the joint at a first end (16), bears against the deflection pin (7), and acts on the tripping lever (4) at a second end (17).
- Switching device according to Claim 1,
the spring (15) being in the form of a leaf or round-wire spring. - Switching device according to Claim 1 or 2,
the forces which act on the unit and occur between the components of the unit running in the plane (EK) of the moveable contact arm.
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