EP2099044B1 - Switching mechanism - Google Patents
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- H01H5/00—Snap-action arrangements, i.e. in which during a single opening operation or a single closing operation energy is first stored and then released to produce or assist the contact movement
- H01H5/04—Energy stored by deformation of elastic members
- H01H5/06—Energy stored by deformation of elastic members by compression or extension of coil springs
Definitions
- An electric shift detent having a main power station comprising a drive shaft and a power take-off unit coupled thereto, the power take-off unit being mechanically coupled to movable contact carriers to effect closure of an electrical contact upon actuation of the drive shaft due to movement of the contact carriers, according to the preamble of the claim 1.
- Such electrical switch racks have long been known and described in relevant standards, e.g. in EN 60947-1: 2004 (IEV 441-14-10, IEV 441-14-12). They are used in particular for load switches, switch disconnectors or DC switches.
- the drive shaft of the Kleinrastwerks is usually directly connected to a handle that allows the user to operate the drive shaft, which is subsequently coupled directly to the output unit, which in turn is directly coupled to one or more movable contact carriers. By turning the handle thus one or more contacts can be opened or closed.
- the movement of the output unit takes place against two springs, which are designed as Tot Vietnamesefedern, so that the springs counteract the rotational movement of the output unit first and thus complicate it and support the rotational movement of the output unit after exceeding the dead center and thus facilitate. Since the drive shaft is directly coupled to the output unit, ie. without mechanical delay element, the springs also act directly on the output unit. The release of the locking mechanism takes place after exceeding the dead center of the springs very fast, but can also by the user due to the direct effect of the springs on the output unit be blocked or delayed with appropriate sensitivity even at will.
- so-called hand-independent Wegwerke are known in which after triggering, ie. After exceeding the dead center closing or opening the contacts by hand can not be delayed or even blocked.
- a mechanism is, for example, in the rear derailleur according to the WO 2005/076302 A1 implements, in which an indirect coupling of actuator unit and output unit is realized via a combination of spring elements. The movement of the output unit takes place against two springs, which are designed as dead center springs.
- the mechanical connection of actuator and output unit is given by a coil spring, the switching operations at the beginning counteracts, and this supports after exceeding the dead center, so that the switching action is independent of hand.
- the desired indirect coupling of actuating unit and switching shaft unit can be carried out due to the drag elements both the towed elements of the operating unit and drag elements of the switching shaft unit receiving.
- the translator unit is biased by at least one spring element against movement thereof and the at least one spring element is designed as an over-center spring and urges the translator unit in its initial or final position.
- the design of the two switching raster works is preferably carried out so that the switching moments of the two switching raster factories are added by their coupling at closing of the electrical contacts or on the other hand, when opening the or the electrical contacts a low breaking moment applied.
- the drag intake corresponds in shape to at least a portion of the trajectory of the towed elements and seen the length of the drag intake in the direction of movement of the towed elements and the dimension of the towed elements are coordinated so that when moving the Actuator both a hand-independent movement of the same with respect to the translator unit or the translator unit with respect to the switching shaft unit is possible as well as a directly coupled movement, in which the actuator unit, the translator unit or the translator unit tows the switching shaft unit due to the movement of the actuator unit.
- a rotation of the actuating unit is possible over a predetermined angle of rotation, without rotating the translator unit and / or the switching shaft unit or the translator unit and subsequently also the switching shaft unit to perform a rotation, although the actuator unit is not rotated or blocked by the user ,
- the towing receptacles are formed in a circular arc and the drag elements form a sector of a cylinder jacket and protrude into the towing receptacles. Due to this configuration of the towing receptacles or the towing elements, a particularly simple construction of a switch latch according to the invention is possible, since the rotational movement of the actuating unit can be used directly for the towing operations.
- the arrangement of the translator unit between the actuator and the switching shaft unit, as well as the rotatable arrangement of the translator unit, actuator and switching shaft unit about a common axis results in a particularly space-saving embodiment of the invention.
- the at least one drag intake is designed as a passage opening in the translator unit and the at least one drag element of the actuation unit and the control shaft unit protrudes into the drag intake from mutually opposite sides of the translator unit.
- the output unit of the Main ram is biased by at least one main spring element against movement of the same.
- the at least one main spring element is preferably designed as Kochtotddlingfeder, which urges the output unit in its initial or final position. After overcoming a dead center due to a rotation of the output unit it is automatically transported to its initial or final position.
- drive shaft could also be coupled to the output unit indirectly or via various translator units, a direct coupling of the drive shaft to the output unit is provided in a preferred, because component-economical variant of the invention.
- the drag intake allows a movement of the at least one drag element of the actuating unit in only one direction. In this way, it is clearly defined in which direction a switch-off movement of the actuating unit has to take place.
- the tow receiver has a lying in the trajectory of the towing member of the actuator first freewheeling portion, which allows a relation to the translator unit independent first movement of the actuating unit.
- the biasing and after overcoming the dead center of at least one spring element taking place automatic and fast conveying the translator unit and thus the switching shaft unit in their on position has the consequence that during a switch-on of the actuator, the formation of a contact elements of the contact carrier damaging electric arc is prevented.
- the towed element of the switching shaft unit is viewed at a, relative to a leading in the on position first direction of movement of the towing element, the rear boundary wall of the tow receiver, a movement of the switching shaft unit is forced, as soon as the at least one drag element of the actuating unit sets the translator unit in rotation.
- the drag element of the actuating unit in the on position of the actuating unit, is viewed at a, relative to a leading in the off position second direction of movement of the towing element, front boundary wall of the drag intake is arranged in the case of in the off Position leading rotation of the actuator unit an immediate, ie Undelayed entrainment of the translator unit causes.
- a biasing of the at Translated unit articulated to allow at least one spring element which subsequently allows a completed conveying the translator unit and thus the switching shaft unit in its off position with little effort
- the second freewheeling section is preferably between 35 ° and 45 °.
- the towing element of the control shaft unit in the ON position of the actuating unit, is arranged on the front boundary wall of the tow take-up, viewed relative to a second movement direction of the towing element in the OFF position.
- the biasing and after overcoming the dead center of the at least one spring element taking place automatic and fast conveying the translator unit and thus the switching shaft unit in the off position in turn has the consequence that prevents the emergence of the contact elements of the contact carrier damaging electric arc during a turn-off movement of the actuator becomes.
- Fig.1 shows an electric shift ram 1 with a main ram 2, in whose substantially cuboidal housing 16, a drive shaft 3 is rotatably mounted.
- a drive shaft 3 On either side of Haupastasttechniks 2 any number of switching modules 6 is arranged.
- three switching modules 6 are provided with also substantially cuboidal housings 17 on the left and right of the main workstation 2, which are coupled via coupling means 21 in each case with the adjacent switching modules 6.
- each housing 17 of the switching module 6 is a rotatably mounted about a rotation axis 28 and preferably substantially cylindrically shaped contact carrier 5.
- a rotation axis 28 is arranged in each housing 17 of the switching module 6 .
- two made of a conductive material first contact portions 24 are arranged.
- the two first contact portions 24 are each arranged in a peripheral region of the contact carrier 5 and electrically conductively connected to one another by means of a connecting portion 26 passing through the contact carrier 5.
- Each of the switching modules 6 is provided with two insertion openings 18, in which not shown electrical conductors insertable and to within the switching module housing 17th arranged contact terminals 22 by means of screw 23 can be fastened.
- the rigidly mounted in the switch module housing 17 contact terminals 22 each have a contact carrier 5 facing second contact portion 25 and are contacted by the first contact portions 24 of the contact carrier 5.
- first contact portions 24 of the contact carrier 5 are each provided by an adjusting spring 27, which exert a spring force in the direction of the corresponding second contact portion 25 of the contact terminals 22.
- a provision of such adjusting springs 27 causes - in the on position of the contact carrier 5 - even in the case of operational wear or material removal at the facing end faces of the contact portions 24, 25 yet reliable electrical contact between the first and second contact portions 24th , 25 is guaranteed.
- a turn of the in Figure 8 illustrated contact carrier 5 in the clockwise direction would solve the electrical contact between the first contact portions 24 and the second contact portions 25 and carry the contact carrier 5 from its on position to an off position, not shown, in which held in the contact terminals 22 electrical conductors no longer electrically connected to each other.
- a rotation of the contact carrier 5 in its on or in its off position is effected by a rotary actuation of the arranged in the main ram 2 drive shaft 3.
- the actuation of the drive shaft 3, which takes place in a manner which is described in more detail below, has the consequence that a drive unit 3 coupled to the drive shaft 3 engages in a coupling device 21 of the switching module 6 adjacent to the main workstation 2 and causes a rotation of the contact carrier 5.
- the coupling device 21 is formed integrally with the contact carrier 5 or as an extension of the contact carrier 5 passing through the switching module housing 17 (see FIG Fig.1 ).
- FIG 7 which is a sectional view along the section lines DD through a in Figure 5 1 shows an apparent output unit 4 which has an essentially disc-shaped coupling section 29 which passes through the housing 16 of the main ram 2 and is aligned about an axis aligned with the axis of rotation 28 of the contact carrier 5 - also referred to below as rotation axis 28 for the sake of simplicity - Is rotatably mounted.
- the output unit 4 Since the main ram 2 and the output unit 4 arranged therein operated in the present embodiment, two on both sides of the main ram 2 rows of switching modules 6, the output unit 4 has two opposing coupling portions 29, which pass through the housing 16 of the main ram 2 and a clutch with allow the coupling device 21 of each adjacent switching module 6.
- the coupling portion 29 of the output unit 4 at one of the Drive shaft 3 repellent or the adjacent switching module 6 assigning side of a (not shown) father profile, which in a (in Fig.1 apparent, however, in this representation facing away from the main jib 2) nut profile 21a of the coupling device 21 of the switching module 6 engages.
- the coupling portion 29 of the output unit 4 further comprises on one of the drive shaft 3 assigning side in Figure 7 only partially visible toothing 30, in which engages provided on the drive shaft 3 counter teeth in the manner of a pinion. In this way, a rotational movement of the drive shaft 3 about the main axis 14 in a rotational movement of the output unit 4 and the two coupling portions 29 to the orthogonal to the main axis 14 extending rotation axis 28 is translated.
- the output unit 4 of the main ram 2 is biased by means of two executed as Kochtot Vietnamesefedern for triggering the Mannrastwerks 2 main spring elements 15 against movement of the output unit 4.
- the output unit 4 is provided with two arranged in the peripheral region of the coupling portions 29 first support members 31, while on an inner side of the housing 16 of the Hauptrasttechniks 2 corresponding further support members 32 are arranged.
- the longitudinal axes of the main spring elements 15 in this case run essentially tangentially to the circumference of the coupling sections 29 of the output unit 4.
- Figure 6 shows a sectional view along the section lines CC through the in Figure 5
- the mutually adjacent switching modules 6 and the contact carrier 5 mounted therein are also coupled together by means of their coupling means 21, so that a rotation of the in the main ram 2 mounted output unit 4 has a synchronous rotation of all contact carrier 5 of the switching modules 6 result.
- the drive shaft 3 which in turn has an operation or rotation of the output unit 4 of the main ram 2 result, so any number of switching modules 6 can be switched on and off simultaneously or can be held in the switching modules 6 contact carrier 5 be moved simultaneously in an on or in an off position.
- additional latch 7 comprises an actuator 8 and a mechanically coupled thereto switching shaft unit 9 which is mechanically coupled directly to the drive shaft 3 of the main ram 2, the additional ratchet 7 according to the invention of the movement of the actuator 8 hand-independent movement of the switching shaft unit. 9 allows.
- the movements of the actuating unit 8 and the switching shaft unit 9 are again rotational movements about the main axis 14.
- the drive shaft 3 of the main ram 2 and the switching shaft unit 9 of the additional ram 7 may be formed integrally in a special embodiment.
- FIGS. 9-12 A detailed representation of the translator unit 10 is in the Figures 9-12 seen. This show the FIGS. 9 and 10 one horizontally by the additional latch 7 according to Figure 3 guided sectional view, wherein the translator unit 10 is in an off position.
- This off-position of the translator unit 10 is accompanied by an already described off-position held in the switching modules 6 contact carrier 5 and with an off position held in the main ram 2, with the contact carriers 5 in engagement driven drive unit 4.
- FIGS. 11 and 12 one horizontally by the additional latch 7 according to Figure 3 guided sectional view, wherein the translator unit 10 is in an on position.
- This on-position of the translator unit 10 is accompanied by a likewise already described on position of the contact carriers 5 held in the switching modules 6 or with an on position of the output unit 4 held in the main ram 2.
- the translator unit 10 arranged within a housing 36 of the additional ram mechanism 7 has a substantially cylindrical body which is rotatable about the main axis 14 against the bias of two spring elements 13.
- the spring elements 13 are in this case designed as Kochtot Vietnamesefedern and urge the translator unit 10 in its initial or final position or in their on or off position.
- the actuating unit 8 is provided with two arranged in the peripheral region of the translator unit 10 first articulation 37, while on an inner side of the housing 36 of the additional latching 7, two corresponding further articulation elements 38 are arranged.
- the longitudinal axes of Spring elements 13 in this case run substantially tangentially to the circumference of the translator unit 10.
- first and second stop elements 39, 40 are provided, which can be contacted by first and second contacting sections 41, 42 of the translator unit 10.
- first and second stop elements 39, 40 and two first Kasierabitese 41 and two second Mixierabitese 42 are provided, wherein the first and second stop members 39, 40 and the two Needlesierabitese 41, 42 each about 180 ° relative to the Main axis 14 are offset.
- the Kunststoffierabitese 41, 42 of the translator unit 10 are arranged in the present embodiment of a substantially trigonal, projecting from the scope of the translator unit 10 flange, wherein two opposing, substantially tangent to the circumference of the translator unit 10 extending side surfaces of the trigonal flange element as the first or as second contacting portion 41, 42 serve.
- the first articulation elements 37 intended for holding the spring element 13 are in each case articulated centrally on the trigonal flange element, that is to say between the two contacting sections 41, 42.
- the translator unit 10 has two opposing Schleppagen 11, which are formed as substantially parallel to the main axis 14 extending through holes in the translator unit 10.
- the tow shots 11 are each formed as a circular arc, concentric with the main axis 14 extending slots which extend in the present embodiment each over an angular range of 75 °.
- Each drag intake 11 has a first end portion 11a and a second end portion 11b, which are each in the form of substantially radially to the main axis 14 extending boundary walls.
- the already mentioned actuating unit 8 has a in the sectional views according to the Figures 10 and 12 apparent, disposed within the housing 36 of the additional ram 7 rotational element 43 and a rigidly connected to the rotary member 43 and from the formerastwerk-housing 36 in a direction away from the main ram mechanism protruding shaft portion 8a (see also Figure 6 ).
- the in Fig.2 apparent, cylindrical shaft portion 8a of the actuator unit 8 extends along the main axis 14 of the electrical Wennrasttechniks first and is provided with a profiling, which allows a positive connection with a handle, not shown, for example, an angle handle.
- the electrical Wennrasttechnik 1 is provided with a cover 33, which allows attachment of the electrical Wegrastwerks 1 to a door of a control box, not shown. After screwing the covering element 33 arranged on the actuating unit 8, only the shaft section 8a of the actuating unit 8 or the handle placed on the shaft section 8a protrudes beyond a front side of the control box door facing the user.
- the rotatable about the main axis 14 rotation member 43 of the actuator 8 is formed substantially cross-shaped and has two opposing, substantially radially to the main axis 14 extending first transverse arms 43a, at their end regions in each case a drag element 12a is arranged, which in an associated drag intake 11 protrudes.
- the towing elements 12a of the actuating unit 8 are each formed integrally with the rotary element 43 or with its first transverse arms 43a and project from the transverse arms 43a at an angle of 90 °.
- the additional ratchet housing 36 In a part of the additional ratchet housing 36 facing the main ram 2, the already mentioned ripple shaft unit 9 directly coupled to the drive shaft 3 of the main ram station 2 is rotatably mounted.
- the additional lock housing 36 is in this case with a in Figure 6 and Figure 7 provided opening 53 through which the switching shaft unit 9 and / or preferably rigidly coupled to the switching shaft unit 9 drive shaft 3 protrude.
- the switching shaft unit 9 is provided with two tow elements 12b, which protrude into the trailing shots 11, but of one of the tow elements 12a of the actuator 8 opposite or according to Figure 3 lower side (shown in the sectional views according to Figure 9 and 11 ).
- the towing elements 12a of the actuating unit 8 and the drag elements 12a of the switching shaft unit 9 therefore each project into a common drag intake 11 and point towards each other, but without intersecting the path of movement of the respective opposing towed element 12a, 12b.
- the horizontal section through the additional ratchet 7 according to the section line AA results in a sectional view of the rotary member 43 of the actuator 8 and their associated towed elements 12a, as in the Figures 10 and 12 seen.
- the horizontal section through the additional ratchet 7 according to the section line BB runs slightly below the section line AA and results in a sectional view of the tow elements 12b of the switching shaft unit 9, as in the Figures 9 and 11 seen.
- the towing elements 12a, 12b of the actuation unit 8 and the selector shaft unit 9 form a sector of a cylinder jacket and protrude into the tow receptacles 11 of the translator unit 10 in a direction substantially parallel to the main axis 14.
- a width of the trailing shots 11 measured radially to the main axis 14 is greater than a width of the trailing elements 12a, 12b which is also measured radially to the main axis 14.
- the drag intake 11 corresponds in shape to at least one section of the trajectory of the towing elements 12a, 12b and the length of the tow intake 11, viewed in the direction of movement of the tow elements 12a, 12b, and the dimension of Towing elements 12a, 12b are coordinated so that upon movement of the actuator unit 8 both an independent movement of the same with respect to the translator unit 10 and the translator unit 10 with respect to the control shaft unit 9 is possible as well as a directly coupled movement, in which the actuator unit 8 the translator unit 10 or the translator unit 10, the switching shaft unit 9 tows due to the movement of the actuator unit 8, so that a total of a hand-independent movement of the switching shaft unit 9 of the actuator unit is possible.
- front boundary wall always those boundary wall or that End section 11a, 11b understood, on which a drag element 12a, 12b located within the drag intake 11 is currently moving
- rear boundary wall is that boundary wall or that end section 11a, 11b, from which a drag element 12a located within the tow catch 11, 12b currently moved away.
- those end portions 11a, 11b or boundary walls of the tow dogs 11, which are contacted by the tow elements 12a of the operating unit 8 in the manner described in more detail below, do not necessarily, as in Figs Figures 9-12 shown and resulting due to the execution of the tow mounts 11 as a simple through holes, in a congruent arrangement to those end portions 11a, 11b or boundary walls of the tow mounts 11, which are contacted by the tow elements 12b of the switching shaft unit 9, must be arranged.
- the tow elements 12a of the actuating unit 8 and the tow elements 12b of the switching shaft unit 9 are each assigned their own boundary walls.
- the rotational element 43 of the actuating unit 8 further comprises two offset by about 90 ° to the first transverse arms 43a second transverse arms 43b.
- the second transverse arms 43b also extend substantially radially to the main axis 14 and in the present embodiment each have the shape of an involute tooth.
- Each of the second transverse arms 43b hereby has two involute sliding surfaces 47, 48 arranged on either side of a vertex 46, which are contacted by a round end section 44a of a contacting arm 44 during rotation of the actuating unit 8.
- the contacting arm 44 is is hinged to a bearing element 49 within the housing 36 of the additional latching mechanism 7 and is pressed against one of the first transverse arms 43a of the rotation element 43 by means of a tension spring 45 hinged to the end section 44a of the contacting arm 44, in order to prevent a biasing of the rotation element 43 against an actuation movement in the direction of the input shaft. or the off position of the operating unit 8 to allow.
- a longitudinal extent of the drag element 12a of the actuation unit 8 measured along the first movement direction 50 is less than a longitudinal extent of the tow receptacle 11 measured along the first movement direction 50, so that the tow receptacle 11 has a freewheel section lying in the trajectory of the tow element 12a of the actuation unit 8 11c.
- This freewheeling section 11 c which may preferably extend over an angular range of 35 ° to 45 °, permits independent movement of the actuating unit 8 in the off position relative to the translator unit 10.
- the actuation unit 8 or the rotation element 43 has thus been rotated by a total of 75 ° about the main axis 14 - following the first direction of movement 50 - by means of the spring elements 13 to move the translator unit 10 automatically from its initial position or independent of the movement of the actuation unit 8 To effect off position in its end position or on position (the translator unit 10 has thereby rotated by 90 °).
- the spring elements 13 articulated on the translator unit 10 are first of all compressed successively and can, after passing the first articulated elements 37 on a longitudinal axis 52 of the additional latch housing 36 (see FIG Figure 10 ), so after overcoming a dead center, expand again in a the second stop elements 40 of the Vietnameserasttechnik housing 36 facing direction, which has the consequence that the spring elements 13 quickly into an in Figure 12 Jump over the position shown and thus trigger the locking mechanism.
- the towing elements 12a of the actuation unit 8 arrive at the second end section 11b of the tow receptacle 11 or at the front boundary wall of the tow receptacle 11, viewed relative to a second movement direction 51 of the towed element 12b leading to the off position for lying.
- the end portion 44a of the justifyierarms 44 slides at the onset of actuation movement in the first direction of movement 50 first at the according to Figure 10 moving clockwise second sliding surface 48 of the second transverse arm 43b of the rotary member 43 (which the rotation member 43, a resistance against the first direction of movement 50 opposes), while the end portion 44a of the justifyierarms 44 after passing through the vertex 46 of the second transverse arm 43b of the rotary member 43 at the first sliding surface 47 of the second transverse arm 43b of the rotary member 43 slides along (which causes a support of the actuating movement along the first direction of movement 50 and a torque application of the rotary member 43).
- the convex end portion 44a of the contacting arm 44 is located in a recess of the rotation element 43 provided between the first transverse arm 43a and the second transverse arm 43b.
- the towing elements 12b of the switching shaft unit 9 are dragged without delay by the drag-receiving element 11, which is set in rotation by means of the towing elements 12a of the actuating unit 8, to the translator unit 10.
- Undelayed entrainment of the towing elements 12b of the control shaft unit 9 is accomplished by placing them in the OFF position of the actuating unit 8 on the second end portion 11b of the tow retainer 11 or on the rear boundary wall of the tow retainer 11, viewed relative to the first direction of movement 50 of the tow member 12b are.
- the towing elements 12b of the switching shaft unit 9 are thus conveyed along a contact direction through the second end sections 12b and the rear boundary walls of the towing receptacles 11 along the first direction of movement 50, until an on position according to Figure 11 is reached.
- the towing elements 12b of the control shaft unit 9 are in the on position also in the region of the second end section 11b of the tow receptacle 11 or at the second movement direction 51, which is now in the on position relative to the actuating unit 8 Towing element 12b considered - front boundary walls of the tow receiver 11.
- the spring elements 13 articulated on the translator unit 10 are initially compressed successively during this movement of the translator unit 10 in the second direction of movement 51 and can, after passing the first articulated elements 37 on the longitudinal axis 52 of FIG Additional lock housing 36, so after overcoming a dead center, expand again in a the first stop elements 39 of the Vietnameserasttechnik housing 36 facing direction until the firstmaschineierabête 41 of the translator unit 10 come to the first stop elements 39 of the toastrasttechnik housing 36 to the stop.
- FIGS. 13 and 14 Torque curves during an actuation of the actuator 8 shown.
- the curve labeled "A” here describes in each case the resistance-related torque curve according to the components arranged in the additional detent mechanism 7, while the curve denoted by "B” in each case describes the resistance-related torque curve according to the components arranged in the main detent work 2 or associated therewith.
- the curve "A + B" illustrates a superposition or addition of the two curves "A" and “B” or the (resistance) torque curves illustrated by these curves.
- the towing elements 12b of the switching shaft unit 9 are only rotated by an angle of 40 ° in the second direction of movement 51 (which corresponds to a switching angle of 50 ° relative to the off position) is) carried along by the translator unit 10 so that the main spring elements 15 arranged in the main workstation 2 are also prestressed (see the linearly rising curve "B" in FIG Figure 14 ).
- first contact portions 24 of the contact carrier 5 with the corresponding second contact portions 25 of the contact terminals 22 of the switching module 6 is thus blocking the actuator 8 after rotation of the actuator 8 by about 50 ° in the second direction of actuation 51, so so still an open switching angle of about 40 ° from the off position remains.
Landscapes
- Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)
- Gear-Shifting Mechanisms (AREA)
Description
Elektrisches Schaltrastwerk mit einem eine Antriebswelle und eine daran gekoppelte Abtriebseinheit umfassenden Hauptrastwerk, wobei die Abtriebseinheit mit beweglichen Kontaktträgern mechanisch gekoppelt ist, um bei Betätigen der Antriebswelle das Schließen bzw. Öffnen eines elektrischen Kontaktes aufgrund der Bewegung der Kontaktträger zu bewirken, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.An electric shift detent having a main power station comprising a drive shaft and a power take-off unit coupled thereto, the power take-off unit being mechanically coupled to movable contact carriers to effect closure of an electrical contact upon actuation of the drive shaft due to movement of the contact carriers, according to the preamble of the claim 1.
Solche elektrische Schaltrastwerke sind seit langem bekannt und in einschlägigen Normen beschrieben, so z.B. in der EN 60947-1:2004 (IEV 441-14-10, IEV 441-14-12). Sie kommen insbesondere bei Lastschaltern, Lasttrennschaltern oder DC-Schaltern zum Einsatz.Such electrical switch racks have long been known and described in relevant standards, e.g. in EN 60947-1: 2004 (IEV 441-14-10, IEV 441-14-12). They are used in particular for load switches, switch disconnectors or DC switches.
Die Antriebswelle des Hauptrastwerks ist dabei in der Regel direkt mit einer Handhabe verbunden, die dem Benutzer die Betätigung der Antriebswelle ermöglicht, die in weiterer Folge direkt mit der Abtriebseinheit gekoppelt ist, die wiederum direkt mit einem oder mehreren beweglichen Kontaktträgern gekoppelt ist. Durch Drehen der Handhabe können somit ein oder mehrere Kontakte geöffnet oder geschlossen werden.The drive shaft of the Hauptrastwerks is usually directly connected to a handle that allows the user to operate the drive shaft, which is subsequently coupled directly to the output unit, which in turn is directly coupled to one or more movable contact carriers. By turning the handle thus one or more contacts can be opened or closed.
Die Bewegung der Abtriebseinheit erfolgt dabei gegen zwei Federn, die als Totpunktfedern ausgebildet sind, so dass die Federn der Drehbewegung der Abtriebseinheit zuerst entgegenwirken und sie damit erschweren und nach Überschreiten des Totpunktes die Drehbewegung der Abtriebseinheit unterstützen und sie damit erleichtern. Da die Antriebswelle direkt mit der Abtriebseinheit gekoppelt ist, dh. ohne mechanischem Verzögerungsglied, wirken die Federn auch unmittelbar auf die Abtriebseinheit. Die Auslösung des Rastwerks erfolgt nach dem Überschreiten des Totpunktes der Federn sehr schnell, kann aber vom Benutzer aufgrund der unmittelbaren Wirkung der Federn auf die Abtriebseinheit auch blockiert werden bzw. bei entsprechender Feinfühligkeit auch nach belieben verzögert werden.The movement of the output unit takes place against two springs, which are designed as Totpunktfedern, so that the springs counteract the rotational movement of the output unit first and thus complicate it and support the rotational movement of the output unit after exceeding the dead center and thus facilitate. Since the drive shaft is directly coupled to the output unit, ie. without mechanical delay element, the springs also act directly on the output unit. The release of the locking mechanism takes place after exceeding the dead center of the springs very fast, but can also by the user due to the direct effect of the springs on the output unit be blocked or delayed with appropriate sensitivity even at will.
Als nachteilig hat sich somit herausgestellt, dass beim Einschalten solcher elektrischer Schaltrastwerke, dh. beim Schließen der Kontakte, der Benutzer die Handhabe nach Überschreiten des Totpunktes der Federn durch feinfühliges der Federkraft Entgegenwirken zwischen geschlossenen Kontakten und geöffneten Kontakten rasch wechseln kann und somit die Ausbildung eines Lichtbogens provozieren kann. Gleichzeitig besteht bei bekannten solchen elektrischen Schaltrastwerken beim Schließvorgang die Gefahr des sogenannten Kontaktprellens (kurzzeitiges, ungewolltes wiederholtes Öffnen und Schließen eines Kontaktes). Dadurch entstehen in Abhängigkeit von der zu schaltenden Last Spannungsspitzen, die Störabstrahlungen im HF-Bereich verursachen und über die Einkopplung in Leitungen andere Geräte im Umfeld empfindlich stören können. Weitaus gravierender sind aber die Auswirkungen der durch das Kontaktprellen entstehenden Abschaltfunken. Diese führen zum kontinuierlichen Verdampfen und damit zum Verschleiß oder sogar zur Zerstörung der Kontaktmaterialien.A disadvantage has thus been found that when switching such electrical Schaltrastwerke, ie. when closing the contacts, the user can quickly change the handle after exceeding the dead center of the springs by sensitive the spring force counteracting between closed contacts and open contacts and thus can provoke the formation of an arc. At the same time there is the risk of so-called contact bounce (short-term, unwanted repeated opening and closing of a contact) in known such electrical Schaltrastwerken during the closing process. As a result, depending on the load to be switched, voltage spikes, which cause noise emissions in the HF range and can interfere with other equipment in the environment sensitive via the coupling in lines. Far more serious, however, are the effects of the shutdown spark resulting from the contact bounce. These lead to continuous evaporation and thus to wear or even destruction of the contact materials.
Um die beschriebenen Nachteile zu vermeiden sind sogenannte handunabhängige Schaltrastwerke bekannt, bei welchen nach dem Auslösen, dh. nach Überschreiten des Totpunktes das Schließen oder Öffnen der Kontakte von Hand nicht mehr verzögert bzw. gar blockiert werden kann. Ein solcher Mechanismus ist beispielsweise im Schaltwerk gemäß der
Beim Ausschalten, dh. beim Öffnen der Kontakte, haben diese vorbekannten elektrischen Schaltrastwerke jedoch den Nachteil, dass sie im Falle von aufgrund eines Kurzschlusses verschweißten Kontakten dennoch eine fast völlige Drehung der Handhabe ermöglichen. Die Totpunktfeder drückt die Handhabe trotz verschweißter und damit stromführender Kontakte bis ca. 5° vor deren Aus-Stellung. Mit anderen Worten erkennt eine die Handhabe bedienende Person aufgrund der Stellung der Handhabe oft nicht, ob die Kontakte auch wirklich getrennt sind. In der Praxis sind solche handunabhängigen elektrischen Schaltrastwerke meistens mit einem mechanischen Sicherheitsmechanismus gekoppelt, der ein Öffnen der stromführenden Bauteile nur dann erlaubt, wenn sich die Handhabe in Aus-Stellung befindet, da davon ausgegangen wird, dass die Kontakte in diesem Fall verlässlich getrennt sind. Die Praxis hat jedoch gezeigt, dass in dem beschriebenen Beispiel mit verschweißten Kontakten aufgrund eines Kurzschlusses, eine Öffnung trotz mechanischer Sicherheitsmaßnahmen möglich war, da die Handhabe erst kurz vor der Aus-Stellung blockiert wurde.When switching off, ie. However, when opening the contacts, these prior art electrical Schaltrastwerke have the disadvantage that they allow in the case of welded due to a short circuit contacts, however, an almost complete rotation of the handle. The dead center pushes the handle despite welded and thus live contacts to about 5 ° before their off position. In other words, a person operating the handle often does not recognize whether the contacts are actually separated due to the position of the handle. In practice, such manual electrical switchgear assemblies are usually coupled to a mechanical safety mechanism that allows opening of the live components only when the handle is in the off position, assuming that the contacts are reliably isolated in this case. Practice has shown, however, that in the example described with welded contacts due to a short circuit, an opening despite mechanical safety measures was possible because the handle was blocked just before the off position.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein elektrisches Schaltrastwerk vorzusehen, welches die beschriebenen Nachteile verhindert und eine hohe Schließkraft zum Schließen der Kontakte aufbringt sowie eine erhöhte Betriebssicherheit bei verschweißten Kontakten bzw. im Hinblick auf das Auftreten von Kontaktprellen bietet.It is therefore an object of the present invention to provide an electrical switching raster, which prevents the disadvantages described and applies a high closing force for closing the contacts and provides increased reliability in welded contacts or in view of the occurrence of contact bounce.
Erfindungsgemäß wird dies bei einem elektrischen Schaltrastwerk mit einem eine Antriebswelle und eine daran gekoppelte Abtriebseinheit umfassenden Hauptrastwerk, wobei die Abtriebseinheit mit beweglichen Kontaktträgern mechanisch gekoppelt ist, um bei Betätigen der Antriebswelle das Schließen bzw. Öffnen eines elektrischen Kontaktes aufgrund der Bewegung der Kontaktträger zu bewirken, dadurch erreicht, dass ein Zusatzrastwerk mit einer Betätigungseinheit und einer daran mechanisch gekoppelten Schaltwelleneinheit vorgesehen ist, die mit der Antriebswelle des Hauptrastwerks über eine mechanische Übersetzereinheit gekoppelt ist, welche zumindest eine Schleppaufnahme aufweist, die mit Schleppelementen der Betätigungseinheit und der Schaltwelleneinheit zusammenarbeitet, um die Bewegung der Betätigungseinheit auf die Schaltwelleneinheit zu übertragen, wobei die mechanische Übersetzereinheit mittels mindestens einem als Übertotpunktfeder ausgeführten Federelement gegen eine Bewegung derselben vorgespannt ist, um die Übersetzereinheit in deren Anfangs- oder Endposition zu drängen und eine von der Bewegung der Betätigungseinheit handunabhängige Bewegung der Schaltwelleneinheit zu ermöglichen.According to the invention this is in an electrical Schaltrastwerk with a drive shaft and an output unit coupled thereto comprising the main drive unit, wherein the output unit is mechanically coupled to movable contact carriers to cause upon actuation of the drive shaft, the closing or opening of an electrical contact due to the movement of the contact carrier achieved in that an additional detent mechanism is provided with an actuating unit and a mechanically coupled thereto switching shaft unit which is coupled to the drive shaft of the Hauptrastwerks via a mechanical translator unit which has at least one drag intake, which cooperates with drag elements of the actuating unit and the switching shaft unit to the movement to transmit the actuator unit to the switching shaft unit, wherein the mechanical translator unit by means of at least one designed as Übertotpunktfeder spring element against a Be movement thereof is biased to urge the translator unit in its initial or final position and to allow a hand-independent movement of the actuating unit movement of the switching shaft unit.
Dadurch ist es möglich, die Betätigungseinheit indirekt mit der Schaltwelleneinheit zu koppeln, so dass auch eine zeitverzögerte Rotation der Schaltwelleneinheit als Antwort auf eine Rotation der Betätigungseinheit möglich ist. Gleichzeitig überlagern sich die Charakteristika des Hauptrastwerks und jene des Zusatzrastwerks.This makes it possible to couple the actuator unit indirectly to the switching shaft unit, so that a time-delayed rotation of the switching shaft unit in response to a rotation of the actuator unit is possible. At the same time, the characteristics of the main station and those of the additional station overlap.
Der Einsatz einer mechanischen Übersetzereinheit ist zuverlässig, kostengünstig und auch hinsichtlich der normierten Sicherheitsanforderungen unkritisch.The use of a mechanical translator unit is reliable, cost-effective and also uncritical with regard to the standardized safety requirements.
Die gewünschte indirekte Koppelung von Betätigungseinheit und Schaltwelleneinheit kann aufgrund der sowohl Schleppelemente der Betätigungseinheit als auch Schleppelemente der Schaltwelleneinheit aufnehmenden Schleppaufnahme erfolgen.The desired indirect coupling of actuating unit and switching shaft unit can be carried out due to the drag elements both the towed elements of the operating unit and drag elements of the switching shaft unit receiving.
Um eine sichere Fixierung der Übersetzereinheit in ihrer Anfangs- bzw. Endposition zu ermöglichen bzw. um die sogenannten handunabhängige Bewegung der Schaltwelleneinheit von der Betätigungseinheit zu ermöglichen, ist in der Erfindung vorgesehen, dass die Übersetzereinheit mittels mindestens einem Federelement gegen eine Bewegung derselben vorgespannt ist und das mindestens eine Federelement als Übertotpunktfeder ausgeführt ist und die Übersetzereinheit in deren Anfangs- oder Endposition drängt.In order to allow a secure fixation of the translator unit in its initial or final position or to allow the so-called hand-independent movement of the switching shaft unit of the actuator, it is provided in the invention that the translator unit is biased by at least one spring element against movement thereof and the at least one spring element is designed as an over-center spring and urges the translator unit in its initial or final position.
Die Auslegung der beiden Schaltrastwerke erfolgt dabei bevorzugterweise so, dass durch deren Koppelung bei Schließen des bzw. der elektrischen Kontakte die Schaltmomente der beiden Schaltrastwerke addiert werden andererseits beim Öffnen des bzw. der elektrischen Kontakte ein geringes Ausschaltmoment anliegt.The design of the two switching raster works is preferably carried out so that the switching moments of the two switching raster factories are added by their coupling at closing of the electrical contacts or on the other hand, when opening the or the electrical contacts a low breaking moment applied.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Schleppaufnahme von ihrer Form her zumindest einem Abschnitt der Bewegungsbahn der Schleppelemente entspricht und die Länge der Schleppaufnahme in Bewegungsrichtung der Schleppelemente gesehen und die Dimension der Schleppelemente so aufeinander abgestimmt sind, dass bei Bewegung der Betätigungseinheit sowohl eine handunabhängige Bewegung derselben in Bezug auf die Übersetzereinheit bzw. der Übersetzereinheit in Bezug auf die Schaltwelleneinheit möglich ist als auch eine direkt gekoppelte Bewegung, bei welcher die Betätigungseinheit die Übersetzereinheit bzw. die Übersetzereinheit die Schaltwelleneinheit aufgrund der Bewegung der Betätigungseinheit schleppt.According to a particularly preferred embodiment of the invention, it is provided that the drag intake corresponds in shape to at least a portion of the trajectory of the towed elements and seen the length of the drag intake in the direction of movement of the towed elements and the dimension of the towed elements are coordinated so that when moving the Actuator both a hand-independent movement of the same with respect to the translator unit or the translator unit with respect to the switching shaft unit is possible as well as a directly coupled movement, in which the actuator unit, the translator unit or the translator unit tows the switching shaft unit due to the movement of the actuator unit.
Dadurch ist über einen vorgegebenen Drehwinkel eine Rotation der Betätigungseinheit möglich, ohne die Übersetzereinheit und/oder die Schaltwelleneinheit ebenfalls zu rotieren bzw. kann die Übersetzereinheit und in weiterer Folge auch die Schaltwelleneinheit eine Rotation durchführen, obwohl die Betätigungseinheit vom Benutzer nicht rotiert bzw. blockiert wird.As a result, a rotation of the actuating unit is possible over a predetermined angle of rotation, without rotating the translator unit and / or the switching shaft unit or the translator unit and subsequently also the switching shaft unit to perform a rotation, although the actuator unit is not rotated or blocked by the user ,
Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Schleppaufnahmen kreisbogenförmig ausgebildet sind und die Schleppelemente einen Sektor eines Zylindermantels bilden und in die Schleppaufnahmen hineinragen. Aufgrund dieser Ausgestaltung der Schleppaufnahmen bzw. der Schleppelemente ist ein besonders einfacher Aufbau eines erfindungsgemäßen Schalterrastwerks möglich, da die Rotationsbewegung der Betätigungseinheit unmittelbar für die Schleppvorgänge genutzt werden kann.According to a further embodiment of the invention, it is provided that the towing receptacles are formed in a circular arc and the drag elements form a sector of a cylinder jacket and protrude into the towing receptacles. Due to this configuration of the towing receptacles or the towing elements, a particularly simple construction of a switch latch according to the invention is possible, since the rotational movement of the actuating unit can be used directly for the towing operations.
Durch die Anordnung der Übersetzereinheit zwischen der Betätigungseinheit und der Schaltwelleneinheit, sowie die rotierbare Anordnung von Übersetzereinheit, Betätigungseinheit und Schaltwelleneinheit um eine gemeinsame Achse ergibt sich eine besonders platzsparende Ausführungsvariante der Erfindung.The arrangement of the translator unit between the actuator and the switching shaft unit, as well as the rotatable arrangement of the translator unit, actuator and switching shaft unit about a common axis results in a particularly space-saving embodiment of the invention.
Gemäß einer weiteren, fertigungstechnisch besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die mindestens eine Schleppaufnahme als Durchgangsöffnung in der Übersetzereinheit ausgebildet ist und das mindestens eine Schleppelement der Betätigungseinheit und der Schaltwelleneinheit jeweils von einander gegenüberliegenden Seiten der Übersetzereinheit in die Schleppaufnahme ragt.According to a further embodiment of the invention, which is particularly advantageous in terms of manufacturing technology, it is provided that the at least one drag intake is designed as a passage opening in the translator unit and the at least one drag element of the actuation unit and the control shaft unit protrudes into the drag intake from mutually opposite sides of the translator unit.
Um eine sichere Betätigung des elektrischen Schaltrastwerks, insbesondere ein geringes Ausschaltmoment zu ermöglichen, ist es in einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung vorgesehen, dass die Abtriebseinheit des Hauptrastwerks mittels mindestens einem Hauptfederelement gegen eine Bewegung derselben vorgespannt ist.In order to enable a safe operation of the electrical switching latching device, in particular a low breaking moment, it is provided in a preferred embodiment of the invention that the output unit of the Main ram is biased by at least one main spring element against movement of the same.
Hierbei ist das mindestens eine Hauptfederelement vorzugsweise als Übertotpunktfeder ausgeführt, welche die Abtriebseinheit in deren Anfangs- oder Endposition drängt. Nach Überwindung eines Totpunktes zufolge einer Drehung der Abtriebseinheit wird diese selbsttätig in ihre Anfangs- oder Endposition befördert.Here, the at least one main spring element is preferably designed as Übertotpunktfeder, which urges the output unit in its initial or final position. After overcoming a dead center due to a rotation of the output unit it is automatically transported to its initial or final position.
Obwohl die Antriebswelle auch indirekt bzw. über diverse Übersetzereinheiten mit der Abtriebseinheit gekoppelt sein könnte, so ist in einer bevorzugten, weil bauteilökonomischen Ausführungsvariante der Erfindung eine direkte Kopplung der Antriebswelle mit der Abtriebseinheit vorgesehen.Although the drive shaft could also be coupled to the output unit indirectly or via various translator units, a direct coupling of the drive shaft to the output unit is provided in a preferred, because component-economical variant of the invention.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass in Aus-Stellung der Betätigungseinheit die Schleppaufnahme eine Bewegung des mindestens einen Schleppelementes der Betätigungseinheit in lediglich eine Richtung ermöglicht. Auf diese Weise ist klar definiert, in welche Richtung eine Ausschaltbewegung der Betätigungseinheit zu erfolgen hat.In a further preferred embodiment of the invention, it is provided that in the off position of the actuating unit, the drag intake allows a movement of the at least one drag element of the actuating unit in only one direction. In this way, it is clearly defined in which direction a switch-off movement of the actuating unit has to take place.
Um ein verzögertes Mitschleppen des ebenfalls in die Schleppaufnahme hineinragenden Schleppelementes der Schaltwelleneinheit zu ermöglichen, sodass die von den Schleppelementen der Betätigungseinheit in Drehung versetzte Übersetzereinheit mittels des mindestens einen Federelementes vorgespannt werden kann, ist es in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass in Aus-Stellung der Betätigungseinheit die Schleppaufnahme einen in der Bewegungsbahn des Schleppelementes der Betätigungseinheit liegenden ersten Freilaufabschnitt aufweist, der eine in Bezug auf die Übersetzereinheit unabhängige erste Bewegung der Betätigungseinheit ermöglicht.In order to enable a delayed entrainment of the tow member of the control shaft unit, which likewise projects into the tow receptacle, so that the translator unit rotated by the tow elements of the actuating unit can be prestressed by means of the at least one spring element, it is provided in a preferred embodiment of the invention that Position of the actuating unit, the tow receiver has a lying in the trajectory of the towing member of the actuator first freewheeling portion, which allows a relation to the translator unit independent first movement of the actuating unit.
Eine ausreichend große Vorspannung der Übersetzereinheit, welche nach einem Überwinden des Totpunktes des mindestens einen Federelementes ein selbsttätiges Befördern der Übersetzereinheit und somit der Schaltwelleneinheit in deren Ein-Stellung bewirkt, wird ermöglicht, indem der erste Freilaufabschnitt zwischen 35° und 45° beträgt.A sufficiently large bias of the translator unit, which, after overcoming the dead center of the at least one spring element causes an automatic conveyance of the translator unit and thus the switching shaft unit in their on position, is made possible by the first freewheeling section is between 35 ° and 45 °.
Das Vorspannen und nach Überwindung des Totpunktes des mindestens einen Federelementes erfolgende selbsttätige und schnelle Befördern der Übersetzereinheit und somit der Schaltwelleneinheit in deren Ein-Stellung hat zur Folge, dass während einer Einschaltbewegung der Betätigungseinheit die Entstehung eines die Kontaktelemente des Kontaktträgers schädigenden elektrischen Lichtbogens verhindert wird.The biasing and after overcoming the dead center of at least one spring element taking place automatic and fast conveying the translator unit and thus the switching shaft unit in their on position has the consequence that during a switch-on of the actuator, the formation of a contact elements of the contact carrier damaging electric arc is prevented.
Indem gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung in Aus-Stellung der Betätigungseinheit das Schleppelement der Schaltwelleneinheit an einer, relativ zu einer in die Ein-Stellung führenden ersten Bewegungsrichtung des Schleppelementes betrachtet, hinteren Begrenzungswand der Schleppaufnahme angeordnet ist, wird eine Bewegung der Schaltwelleneinheit erzwungen, sobald das mindestens eine Schleppelement der Betätigungseinheit die Übersetzereinheit in Drehung versetzt.By according to a preferred embodiment of the invention in the OFF position of the operating unit, the towed element of the switching shaft unit is viewed at a, relative to a leading in the on position first direction of movement of the towing element, the rear boundary wall of the tow receiver, a movement of the switching shaft unit is forced, as soon as the at least one drag element of the actuating unit sets the translator unit in rotation.
Indem gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung in Ein-Stellung der Betätigungseinheit das Schleppelement der Betätigungseinheit an einer, relativ zu einer in die Aus-Stellung führenden zweiten Bewegungsrichtung des Schleppelementes betrachtet, vorderen Begrenzungswand der Schleppaufnahme angeordnet ist, wird im Falle einer in die Aus-Stellung führenden Drehung der Betätigungseinheit ein sofortiges, d.h. unverzögertes Mitschleppen der Übersetzereinheit bewirkt.By according to a further preferred embodiment of the invention in the on position of the actuating unit, the drag element of the actuating unit is viewed at a, relative to a leading in the off position second direction of movement of the towing element, front boundary wall of the drag intake is arranged in the case of in the off Position leading rotation of the actuator unit an immediate, ie Undelayed entrainment of the translator unit causes.
Um auch während der Ausschaltbewegung der Betätigungseinheit ein Vorspannen des an der Übersetztereinheit angelenkten mindestens einen Federelementes zu ermöglichen, welches in weiterer Folge ein vollendetes Befördern der Übersetzereinheit und somit der Schaltwelleneinheit in deren Aus-Stellung unter geringem Kraftaufwand ermöglicht, ist es in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass in Ein-Stellung der Betätigungseinheit zwischen dem Schleppelement der Schaltwelleneinheit und einer, relativ zu einer in die Aus-Stellung führenden zweiten Bewegungsrichtung des Schleppelementes betrachtet, hinteren Begrenzungswand der Schleppaufnahme ein zweiter Freilaufabschnitt angeordnet ist. Der zweite Freilaufabschnitt beträgt vorzugsweise zwischen 35° und 45°.To even during the turn-off movement of the operating unit, a biasing of the at Translated unit articulated to allow at least one spring element, which subsequently allows a completed conveying the translator unit and thus the switching shaft unit in its off position with little effort, it is provided in a further preferred embodiment of the invention that in the on position of the actuator unit between the trailing element of the switching shaft unit and a, viewed relative to a leading in the off position second direction of movement of the towing element, the rear boundary wall of the tow receiver a second freewheel section is arranged. The second freewheeling section is preferably between 35 ° and 45 °.
Hierbei ist es in einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass in Ein-Stellung der Betätigungseinheit das Schleppelement der Schaltwelleneinheit an der, relativ zu einer in die Aus-Stellung führenden zweiten Bewegungsrichtung des Schleppelementes betrachtet, vorderen Begrenzungswand der Schleppaufnahme angeordnet ist.Here, in a particularly preferred embodiment of the invention, it is provided that, in the ON position of the actuating unit, the towing element of the control shaft unit is arranged on the front boundary wall of the tow take-up, viewed relative to a second movement direction of the towing element in the OFF position.
Das Vorspannen und nach Überwindung des Totpunktes des mindestens einen Federelementes erfolgende selbsttätige und schnelle Befördern der Übersetzereinheit und somit der Schaltwelleneinheit in deren Aus-Stellung hat wiederum zur Folge, dass auch während einer Ausschaltbewegung der Betätigungseinheit die Entstehung eines die Kontaktelemente des Kontaktträgers schädigenden elektrischen Lichtbogens verhindert wird.The biasing and after overcoming the dead center of the at least one spring element taking place automatic and fast conveying the translator unit and thus the switching shaft unit in the off position in turn has the consequence that prevents the emergence of the contact elements of the contact carrier damaging electric arc during a turn-off movement of the actuator becomes.
Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigt:
- Fig.1
- eine Schrägansicht eines Hauptrastwerks samt daran gekoppelter Schaltmodule
- Fig.2
- ein mit einem Zusatzrastwerk versehenes erfindungsgemäßes elektrisches Schaltrastwerk in Schrägansicht
- Fig.3
- eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen elektrischen Schaltrastwerks gemäß Blickrichtung 34 in
Fig.2 - Fig.4
- eine Vorderansicht des erfindungsgemäßen elektrischen Schaltrastwerks gemäß Blickrichtung 35 in
Fig.2 - Fig.5
- eine Draufsicht auf das erfindungsgemäße elektrische Schaltrastwerks gemäß
Fig.3 - Fig.6
- eine Schnittdarstellung durch das erfindungsgemäße elektrische Schaltrastwerk entlang Linie C-C in
Fig.5 - Fig.7
- eine Schnittdarstellung durch das erfindungsgemäße elektrische Schaltrastwerk entlang Linie D-D in
Fig.5 (Vertikalschnitt durch das Hauptrastwerk) - Fig.8
- eine Schnittdarstellung durch das erfindungsgemäße elektrische Schaltrastwerk entlang Linie E-E in
Fig.5 (Vertikalschnitt durch eines der Schaltmodule) - Fig.9
- eine partielle Schnittdarstellung von in eine Schleppaufnahme einer Übersetzereinheit eingreifenden, in Aus-Stellung befindlichen Schleppelementen einer Schaltwelleneinheit gemäß einem horizontal durch das in
Fig.3 ersichtliche Zusatzrastwerk geführten Schnitt - Fig.10
- eine partielle Schnittdarstellung von in eine Schleppaufnahme einer Übersetzereinheit eingreifenden, in Aus-Stellung befindlichen Schleppelementen einer Betätigungseinheit gemäß einem horizontal durch das in
Fig.3 ersichtliche Zusatzrastwerk geführten Schnitt - Fig.11
- eine partielle Schnittdarstellung von in die Schleppaufnahme der Übersetzereinheit eingreifenden, in Ein-Stellung befindlichen Schleppelementen der Schaltwelleneinheit gemäß einem horizontal durch das in
Fig.3 ersichtliche Zusatzrastwerk geführten Schnitt - Fig.12
- eine partielle Schnittdarstellung von in eine Schleppaufnahme der Übersetzereinheit eingreifenden, in Ein-Stellung befindlichen Schleppelementen der Betätigungseinheit gemäß einem horizontal durch das in
Fig.3 ersichtliche Zusatzrastwerk geführten Schnitt - Fig.13
- einen Drehmomentverlauf des erfindungsgemäßen elektrischen Schaltrastwerks während einer Einschaltbewegung
- Fig.14
- einen Drehmomentverlauf des erfindungsgemäßen elektrischen Schaltrastwerks während einer Ausschaltbewegung
- Fig.1
- an oblique view of a Hauptrastwerks complete with coupled switching modules
- Fig.2
- an inventive electrical Schaltrastwerk provided with a Zusatzrastwerk in an oblique view
- Figure 3
- a side view of the electrical Schaltrastwerks invention according to viewing
direction 34 inFig.2 - Figure 4
- a front view of the electrical Schaltrastwerks according to the invention according to viewing
direction 35 inFig.2 - Figure 5
- a plan view of the inventive electrical Schaltrastwerks according to
Figure 3 - Figure 6
- a sectional view through the electrical Schaltrastwerk invention along line CC in
Figure 5 - Figure 7
- a sectional view through the electrical Schaltrastwerk invention along line DD in
Figure 5 (Vertical section through the main bridge) - Figure 8
- a sectional view through the electrical Schaltrastwerk invention along line EE in
Figure 5 (Vertical section through one of the switching modules) - Figure 9
- a partial sectional view of engaging in a drag intake of a translator unit, located in the off position towed elements of a switching shaft unit according to a horizontal through the in
Figure 3 apparent additional ratchet guided cut - Figure 10
- a partial sectional view of engaging in a drag receiving a translator unit, located in the off position towed elements of an operating unit according to a horizontal through the in
Figure 3 apparent additional ratchet guided cut - Figure 11
- a partial sectional view of engaging in the drag intake of the translator unit, in one-position drag elements of the switching shaft unit according to a horizontal through the in
Figure 3 apparent additional ratchet guided cut - Figure 12
- a partial sectional view of engaging in a drag intake of the translator unit, in-position towed the Operating unit according to a horizontal through the in
Figure 3 apparent additional ratchet guided cut - Figure 13
- a torque curve of the electrical Schaltrastwerks invention during a switch-on
- Figure 14
- a torque curve of the electrical Schaltrastwerks invention during a turn-off
Wie ein in
Jedes der Schaltmodule 6 ist mit zwei Einführöffnungen 18 versehen, in welche nicht dargestellte elektrische Leiter einführbar und an innerhalb des Schaltmodul-Gehäuses 17 angeordneten Kontaktklemmen 22 mittels Schraubelementen 23 befestigbar sind. Die starr im Schaltmodul-Gehäuse 17 befestigten Kontaktklemmen 22 weisen jeweils einen zum Kontaktträger 5 weisenden zweiten Kontaktabschnitt 25 auf und sind von den ersten Kontaktabschnitten 24 des Kontaktträgers 5 kontaktierbar.Each of the switching
In der Darstellung des Modulelementes 6 gemäß
Wie ebenfalls in
Eine Drehung des in
Eine Drehung des Kontaktträgers 5 in seine Ein- oder in seine Aus-Stellung wird durch eine rotatorische Betätigung der im Hauptrastwerk 2 angeordneten Antriebswelle 3 bewirkt. Die in einer unten näher beschriebenen erfindungsgemäßen Weise erfolgende Betätigung der Antriebswelle 3 hat zur Folge, dass eine an die Antriebswelle 3 gekoppelte Abtriebseinheit 4 in eine Kupplungseinrichtung 21 des zum Hauptrastwerk 2 benachbarten Schaltmoduls 6 eingreift und eine Rotation des Kontaktträgers 5 bewirkt. Die Kupplungseinrichtung 21 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel einstückig mit dem Kontaktträger 5 ausgebildet bzw. als ein das Schaltmodul-Gehäuse 17 durchsetzender Fortsatz des Kontaktträgers 5 ausgebildet (siehe
Die in
Da das Hauptrastwerk 2 bzw. die darin angeordnete Abtriebseinheit 4 im vorliegenden Ausführungsbeispiel zwei beiderseits des Hauptrastwerks 2 angeordnete Reihen an Schaltmodulen 6 betätigt, weist die Abtriebseinheit 4 zwei einander gegenüberliegende Kupplungsabschnitte 29 auf, welche jeweils das Gehäuse 16 des Hauptrastwerks 2 durchsetzen und eine Kupplung mit der Kupplungseinrichtung 21 des jeweils benachbarten Schaltmoduls 6 ermöglichen.Since the
Zur Kupplung des Kupplungsabschnitts 29 der Abtriebseinheit 4 mit der Kupplungseinrichtung 21 des Schaltmoduls 6 weist der Kupplungsabschnitt 29 der Abtriebseinheit 4 an einer von der Antriebswelle 3 abweisenden bzw. dem benachbarten Schaltmodul 6 zuweisenden Seite ein (nicht dargestelltes) Vaterprofil auf, welches in ein (in
Der Kupplungsabschnitt 29 der Abtriebseinheit 4 weist des weiteren an einer der Antriebswelle 3 zuweisenden Seite eine in
Wie
Erfindungsgemäß ist zur Betätigung der Antriebswelle 3 des Hauptrastwerks 2 ein in
Das in den
Die Antriebswelle 3 des Hauptrastwerks 2 und die Schaltwelleneinheit 9 des Zusatzrastwerks 7 können in einer speziellen Ausführungsvariante auch einstückig ausgebildet sein.The
Wie in den Schnittdarstellungen gemäß
Eine detaillierte Darstellung der Übersetzereinheit 10 ist in den
Hingegen zeigen die
Wie in
Die Federelemente 13 sind hierbei als Übertotpunktfedern ausgeführt und drängen die Übersetzereinheit 10 in deren Anfangs- oder Endposition bzw. in deren Ein- oder Aus-Stellung. Zur Anlenkung der Federelemente 13 ist die Betätigungseinheit 8 mit zwei im Umfangsbereich der Übersetzereinheit 10 angeordneten ersten Anlenkelementen 37 versehen, während an einer Innenseite des Gehäuses 36 des Zusatzrastwerks 7 zwei korrespondierende weitere Anlenkelemente 38 angeordnet sind. Die Längsachsen der Federelemente 13 verlaufen hierbei im Wesentlichen tangential zum Umfang der Übersetzereinheit 10.The
Innerhalb des Gehäuses 36 des Zusatzrastwerks 7 sind erste und zweite Anschlagelemente 39, 40 vorgesehen, welche von ersten und zweiten Kontaktierabschnitten 41, 42 der Übersetzereinheit 10 kontaktierbar sind. Gemäß vorliegendem Ausführungsbeispiel sind zwei erste Anschlagelemente 39 und zwei zweite Anschlagelemente 40 sowie zwei erste Kontaktierabschnitte 41 und zwei zweite Kontaktierabschnitte 42 vorgesehen, wobei die ersten und zweiten Anschlagelemente 39, 40 bzw. die beiden Kontaktierabschnitte 41, 42 jeweils um ca. 180° gegenüber der Hauptachse 14 versetzt sind.Within the
In der in den
Die Kontaktierabschnitte 41, 42 der Übersetzereinheit 10 sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel an einem im Wesentlichen trigonförmigen, vom Umfang der Übersetzereinheit 10 abstehenden Flanschelement angeordnet, wobei zwei einander gegenüberliegende, im Wesentlichen tangential zum Umfang der Übersetzereinheit 10 verlaufende Seitenflächen des trigonförmigen Flanschelementes als erster bzw. als zweiter Kontaktierabschnitt 41, 42 dienen. Die zur Halterung des Federelementes 13 bestimmten ersten Anlenkelemente 37 sind jeweils zentrisch am trigonförmigen Flanschelement, also zwischen den beiden Kontaktierabschnitten 41, 42 angelenkt.The
Wie ebenfalls in den
Die bereits erwähnte Betätigungseinheit 8 weist ein in den Schnittdarstellungen gemäß den
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das elektrische Schaltrastwerk 1 mit einem Abdeckelement 33 versehen, welches einer Befestigung des elektrischen Schaltrastwerks 1 an einer nicht dargestellten Tür eines Schaltkastens ermöglicht. Nach einem Verschrauben des an der Betätigungseinheit 8 angeordneten Abdeckelementes 33 ragt lediglich der Schaftabschnitt 8a der Betätigungseinheit 8 bzw. die auf den Schaftabschnitt 8a aufgesetzte Handhabe über eine dem Benutzer zuweisende Vorderseite der Schaltkasten-Tür hinaus.In the present embodiment, the electrical Schaltrastwerk 1 is provided with a
Das um die Hauptachse 14 drehbare Rotationselement 43 der Betätigungseinheit 8 ist im Wesentlichen kreuzförmig ausgebildet und weist zwei einander gegenüberliegende, sich im Wesentlichen radial zur Hauptachse 14 erstreckende erste Querarme 43a auf, an deren Endbereichen jeweils ein Schleppelement 12a angeordnet ist, welches in eine zugeordnete Schleppaufnahme 11 hineinragt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Schleppelemente 12a der Betätigungseinheit 8 jeweils einstückig mit dem Rotationselement 43 bzw. mit dessen ersten Querarmen 43a ausgebildet und stehen unter einem Winkel von 90° von den Querarmen 43a ab.The rotatable about the
In einem dem Hauptrastwerk 2 zuweisenden Teil des Zusatzrastwerk-Gehäuses 36 ist die bereits erwähnte, mit der Antriebswelle 3 des Hauptrastwerks 2 direkt gekoppelte Schaltwelleneinheit 9 drehbar gelagert. Das Zusatzrastwerk-Gehäuse 36 ist hierbei mit einer in
Auch die Schaltwelleneinheit 9 ist mit zwei Schleppelementen 12b versehen, welche in die Schleppaufnahmen 11 hineinragen, allerdings von einer den Schleppelementen 12a der Betätigungseinheit 8 gegenüberliegenden bzw. gemäß
Es sei angemerkt, dass es sich bei den Schnittdarstellungen gemäß den
Korrespondierend zur Kreisbogenform der Schleppaufnahmen 11 bilden die Schleppelemente 12a, 12b der Betätigungseinheit 8 bzw. der Schaltwelleneinheit 9 einen Sektor eines Zylindermantels und ragen in einer sich im Wesentlichen parallel zur Hauptachse 14 erstreckenden Richtung in die Schleppaufnahmen 11 der Übersetzereinheit 10 hinein. Eine radial zur Hauptachse 14 gemessene Breite der Schleppaufnahmen 11 ist hierbei größer als eine ebenfalls radial zur Hauptachse 14 gemessene Breite der Schleppelemente 12a, 12b.Corresponding to the circular arc shape of the towing
Hinsichtlich der geometrischen Ausgestaltung der Schleppaufnahme 11 kann gesagt werden, dass die Schleppaufnahme 11 von ihrer Form her zumindest einem Abschnitt der Bewegungsbahn der Schleppelemente 12a, 12b entspricht und die Länge der Schleppaufnahme 11, in Bewegungsrichtung der Schleppelemente 12a, 12b gesehen, und die Dimension der Schleppelemente 12a, 12b so aufeinander abgestimmt sind, dass bei Bewegung der Betätigungseinheit 8 sowohl eine unabhängige Bewegung derselben in Bezug auf die Übersetzereinheit 10 bzw. der Übersetzereinheit 10 in Bezug auf die Schaltwelleneinheit 9 möglich ist als auch eine direkt gekoppelte Bewegung, bei welcher die Betätigungseinheit 8 die Übersetzereinheit 10 bzw. die Übersetzereinheit 10 die Schaltwelleneinheit 9 aufgrund der Bewegung der Betätigungseinheit 8 schleppt, so dass insgesamt eine handunabhängige Bewegung der Schaltwelleneinheit 9 von der Betätigungseinheit möglich ist.With regard to the geometrical configuration of the
Die beiden bereits erwähnten, mit den ersten bzw. zweiten Endabschnitten 11a, 11b korrespondierenden Begrenzungswände der Schleppaufnahme 11 seien im Folgenden - abhängig von der aktuell erfolgenden Bewegungsrichtung des Schleppelementes 12b - wahlweise als vordere oder als hintere Begrenzungswände bezeichnet. In diesem Zusammenhang sei als vordere Begrenzungswand stets jene Begrenzungswand bzw. jener Endabschnitt 11a, 11b verstanden, auf welchen sich ein innerhalb der Schleppaufnahme 11 befindliches Schleppelement 12a, 12b aktuell zubewegt, während als hintere Begrenzungswand jene Begrenzungswand bzw. jener Endabschnitt 11a, 11b verstanden sei, von welchem sich ein innerhalb der Schleppaufnahme 11 befindliches Schleppelement 12a, 12b aktuell wegbewegt.The two abovementioned boundary walls of the
Es sei angemerkt, dass jene Endabschnitte 11a, 11b bzw. Begrenzungswände der Schleppaufnahmen 11, welche von den Schleppelementen 12a der Betätigungseinheit 8 in der unten noch näher beschriebenen Weise kontaktiert werden, nicht notwendigerweise, so wie in den
Das Rotationselement 43 der Betätigungseinheit 8 weist des weiteren zwei um ca. 90° zu den ersten Querarmen 43a versetzte zweite Querarme 43b auf. Die zweiten Querarme 43b erstrecken sich ebenfalls im Wesentlichen radial zur Hauptachse 14 und weisen im vorliegenden Ausführungsbeispiel jeweils die Form eines Evolventenzahns auf.The
Jeder der zweiten Querarme 43b weist hierbei zwei beiderseits eines Scheitelpunktes 46 angeordnete evolventenförmige Gleitflächen 47, 48 auf, welche während einer Drehung der Betätigungseinheit 8 von einem runden Endabschnitt 44a eines Kontaktierarms 44 kontaktiert werden. Der Kontaktierarm 44 ist innerhalb des Gehäuses 36 des Zusatzrastwerks 7 an einem Lagerungselement 49 angelenkt und wird mittels einer am Endabschnitt 44a des Kontaktierarms 44 angelenkten Spannfeder 45 entgegen einen der ersten Querarme 43a des Rotationselementes 43 gedrückt, um eine Vorspannung des Rotationselementes 43 entgegen einer Betätigungsbewegung in Richtung der Ein- bzw. der Aus-Stellung der Betätigungseinheit 8 zu ermöglichen.Each of the second transverse arms 43b hereby has two involute sliding
In einer in
Wie in
Wird die Betätigungseinheit 8 bzw. das Rotationselement 43 aus der in
Während dieser Bewegung der Übersetzereinheit 10 werden die an der Übersetzereinheit 10 angelenkten Federelemente 13 zunächst sukzessive gestaucht und können nach einem Passieren der ersten Anlenkelemente 37 an einer Längsachse 52 des Zusatzrastwerk-Gehäuses 36 (siehe
In der Ein-Stellung der Betätigungseinheit 8 kommen die Schleppelemente 12a der Betätigungseinheit 8 jeweils am zweiten Endabschnitt 11b der Schleppaufnahme 11 bzw. an der, relativ zu einer in die Aus-Stellung führenden zweiten Bewegungsrichtung 51 des Schleppelementes 12b betrachtet, vorderen Begrenzungswand der Schleppaufnahme 11 zum Liegen.In the on position of the
Die erwähnten, mittels Spannfedern 45 gespannten Kontaktierarme 44 dienen dazu, um der Betätigungseinheit 8 bereits während deren Leerdrehung, also noch vor einer Kontaktierung des ersten Endabschnitts 11a der Schleppaufnahme 11 durch das Schleppelement 12a des Rotationselementes 43, einen definierten Widerstand entgegenzusetzen und somit ein "Flattern" der Betätigungseinheit 8 während deren Betätigung zu verhindern.The mentioned, tensioned by means of tension springs 45
Hierbei gleitet der Endabschnitt 44a des Kontaktierarms 44 bei einsetzender Betätigungsbewegung in erster Bewegungsrichtung 50 zunächst an der gemäß
Es sei angemerkt, dass in den
Da, wie bereits erwähnt, auch die Schleppelemente 12b der Schaltwelleneinheit 9 in die Schleppaufnahmen 11 hineinragen, geht mit dem voranstehend beschriebenen Betätigungszyklus der Betätigungseinheit 8 bzw. der Übersetzereinheit 10 auch eine Bewegung der Schaltwelleneinheit 9 und somit eine Betätigung der mit der Schaltwelleneinheit 9 gekoppelten, im Hauptrastwerk 2 gelagerten Antriebswelle 3 einher.Since, as already mentioned, the towing
Allerdings werden die Schleppelemente 12b der Schaltwelleneinheit 9 ohne Verzögerung von der mittels der Schleppelemente 12a der Betätigungseinheit 8 in Drehung versetzten Schleppaufnahme 11 der Übersetzereinheit 10 mitgeschleppt. Ein unverzögertes Mitschleppen der Schleppelemente 12b der Schaltwelleneinheit 9 wird dadurch bewerkstelligt, indem diese in Aus-Stellung der Betätigungseinheit 8 am zweiten Endabschnitt 11b der Schleppaufnahme 11 bzw. an der - relativ zur ersten Bewegungsrichtung 50 des Schleppelementes 12b betrachtet-hinteren Begrenzungswand der Schleppaufnahme 11 angeordnet sind.However, the towing
Wie anhand von
Zufolge einer Betätigung der Schaltwelleneinheit 9 werden auch die im Hauptrastwerk 2 gelagerte Antriebswelle 3 und über diese in weiterer Folge die um die Rotationsachse 28 drehbare Abtriebseinheit 4 und somit die in den Schaltmodulen 6 gelagerten Kontaktträger 5 betätigt bzw. jeweils von einer Aus- in eine Ein-Stellung befördert (wie bereits einleitend detailliert beschrieben).As a result of an actuation of the switching shaft unit 9, the
Ein Befördern der Betätigungseinheit 8 bzw. der Schaltwelleneinheit 9 aus den in den
- Da sich in der Ein-Stellung
sowohl die Schleppelemente 12a der Betätigungseinheit 8 als auch dieSchleppelemente 12b der Schaltwelleneinheit 9 im Bereich des zweiten Endabschnitts11b der Schleppaufnahme 11 befinden (oder anders ausgedrückt, sich dieSchleppelemente 12a und 12b an den - relativ zur dieBetätigungseinheit 8 wieder in ihre Ein-Stellung führenden zweiten Bewegungsrichtung 51 betrachtet - vorderen Begrenzungswänden der Schleppaufnahme 11 befinden), hat eine der zweiten Bewegungsrichtung 51 folgende Drehung der Betätigungseinheit 8 zur Folge, dass dieÜbersetzereinheit 10 direkt, d.h. ohne Verzögerungvon den Schleppelementen 12a der Betätigungseinheit 8 mitgeschleppt wird. Dieser Drehung der Übersetzereinheit 10 bzw.der Betätigungseinheit 8 wirken wiederum die bereits beschriebenen Federelemente 13 entgegen.
- Since both the
towing elements 12a of theoperating unit 8 and the towingelements 12b of the switching shaft unit 9 are in the on position, in the region of thesecond end portion 11b of the tow receiver 11 (or in other words, the 12a and 12b at the - relative to thetowing elements operating unit 8 again in their on-position leading second direction ofmovement 51 considered - front boundary walls of thetow receiver 11 are), one of the second direction ofmovement 51 following rotation of theactuating unit 8 with the result that thetranslator unit 10 directly, ie without delay from thetow elements 12a of theactuator 8 is dragged. This rotation of thetranslator unit 10 or theactuating unit 8 in turn counteract thespring elements 13 already described.
Da sich aufgrund der Anordnung der Schleppelemente 12b der Schaltwelleneinheit 9 an den vorderen Begrenzungswänden bzw. im Bereich der zweiten Endabschnitte 11b der Schleppaufnahme 11 und aufgrund der bereits oben beschriebenen Dimensionierung der Schleppelemente 12b der Schaltwelleneinheit 9 (deren entlang der zweiten Bewegungsrichtung 51 gemessene Längserstreckung ist geringer als die Längserstreckung der Schleppaufnahme 11) ein in
Wurden die Schleppelemente 12b der Schaltwelleneinheit 9 nach Überwindung des Freilaufabschnitts 11d von der Übersetzereinheit 10 kontaktiert, so erfolgt über einen weiteren Winkelbereich von vorzugsweise 5° eine synchrone, der zweiten Bewegungsrichtung 51 folgende Bewegung der Betätigungseinheit 8 und der Schaltwelleneinheit 9, bis schließlich (die Betätigungseinheit 8 ist zu diesem Zeitpunkt um 45° aus der Ein-Stellung in Richtung der Aus-Stellung gedreht worden), wiederum ein "Umschnappen" der Federelemente 13 bzw. selbsttätiges Befördern der Betätigungseinheit 8 und der Schaltwelleneinheit 9 in deren Aus-Stellungen gemäß der
Wiederum werden die an der Übersetzereinheit 10 angelenkten Federelemente 13 während dieser Bewegung der Übersetzereinheit 10 in zweiter Bewegungsrichtung 51 zunächst sukzessive gestaucht und können nach einem Passieren der ersten Anlenkelemente 37 an der Längsachse 52 des Zusatzrastwerk-Gehäuses 36, also nach Überwindung eines Totpunktes, wieder in eine den ersten Anschlagelementen 39 des Zusatzrastwerk-Gehäuses 36 zuweisende Richtung expandieren, bis die ersten Kontaktierabschnitte 41 der Übersetzereinheit 10 an den ersten Anschlagelementen 39 des Zusatzrastwerk-Gehäuses 36 zum Anschlag kommen.In turn, the
Zum besseren Verständnis des Funktionsmechanismus des erfindungsgemäßen elektrischen Schaltrastwerks 1 sind in den
Bei einem in
Ab einem Schaltwinkel von 30° werden aber auch die im Hauptrastwerk 2 angeordneten, an der Abtriebseinheit 4 angelenkten Hauptfederelemente 15 vorgespannt, da die Schleppelemente 12b der Schaltwelleneinheit 9 nun von der Übersetzereinheit 10 mitgeschleppt werden. Auch dieser von den Hauptfederelementen 15 verursachte Widerstand bzw. das zur Überwindung dieses Widerstandes aufzubringende Drehmoment Md steigt bis zu einem Schaltwinkel von 75° linear an (siehe Drehmomentverlauf gemäß Kurve "B"), sodass also die Federelemente 13 und die Hauptfederelemente 15 synchron vorgespannt werden und sich die jeweils zum Aufbau dieser Vorspannungen aufgebrachten Drehmomente Md addieren (siehe Drehmomentverlauf gemäß Kurve "A+B").From a switching angle of 30 ° but also arranged in the
Bei einem Schaltwinkel von 75° schnappen schließlich sowohl die im Zusatzrastwerk 7 angeordneten Federelemente 13 als auch die im Hauptrastwerk 2 angeordneten Hauptfederelemente 15 um, sodass die Betätigungseinheit 8 und die Schaltwelleneinheit 9 zufolge der zuvor aufgebauten und nun sich nun wieder gemäß der Kurven "A", "B" bzw. "A+B" verflachenden Vorspannung selbsttätig in ihre Ein-Stellung befördert werden. In der Ein-Stellung hat die Betätigungseinheit 8 bzw. die Handhabe eine der ersten Bewegungsrichtung 50 folgende Drehung um 90° vollzogen.At a switching angle of 75 °, finally snap both arranged in the
Bei einem in
Bedingt durch die Vorsehung des bereits beschriebenen zweiten Freilaufabschnitts 11d der Schleppaufnahme 11, werden die Schleppelemente 12b der Schaltwelleneinheit 9 erst nach Drehung der Betätigungseinheit 8 um einen Winkel von 40° in zweiter Bewegungsrichtung 51 (was einem auf die Aus-Stellung bezogenen Schaltwinkel von 50° entspricht) von der Übersetzereinheit 10 mitgeschleppt, sodass auch die im Hauptrastwerk 2 angeordneten Hauptfederelemente 15 vorgespannt werden (siehe die linear ansteigende Kurve "B" in
Ab vollzogener Drehung der Betätigungseinheit 8 um 40° in zweiter Bewegungsrichtung 51 bzw. ab dem auf die Aus-Stellung bezogenen Schaltwinkel von 50° addieren sich die durch die im Zusatzrastwerk 7 angeordneten Federelemente 13 und die im Hauptrastwerk 2 angeordneten Hauptfederelemente 15 bedingten Drehmomentverläufe (siehe strichpunktierte Kurve "A+B").From completed rotation of the
Nun erfolgt über einen Winkelbereich von 5°, also bis zu einem auf die Aus-Stellung bezogenen Schaltwinkel von 45°, eine synchrone, der zweiten Bewegungsrichtung 51 folgende Bewegung der Betätigungseinheit 8 und der Schaltwelleneinheit 9. Zu jenem Zeitpunkt, an welchem die Betätigungseinheit 8 um einen Winkelbereich von 45° in zweiter Bewegungsrichtung 51 gedreht wurde (was auch einem auf die Aus-Stellung bezogenen Absolut-Schaltwinkel von 45° entspricht) schnappen wiederum die im Zusatzrastwerk 7 angeordneten Federelemente 13 um, sodass die Betätigungseinheit 8 zufolge der zuvor aufgebauten und nun sich nun wieder gemäß der Kurve "A" verflachenden Vorspannung selbsttätig in ihre Aus-Stellung befördert wird.Now takes place over an angular range of 5 °, ie up to a switched on the off position angle of 45 °, a synchronous, the second direction of
Wie anhand von
Der bei einem auf die Aus-Stellung bezogenen Absolut-Schaltwinkel von 50° einsetzende, über einen Winkelbereich von 45° in zweiter Bewegungsrichtung 51 erfolgende Vorspannungsaufbau der Hauptfederelemente 15 findet erst bei einem auf die Aus-Stellung bezogenen Absolut-Schaltwinkel von 5° ein Ende, da die im Hauptrastwerk 2 gelagerte Antriebswelle 3 erst zu diesem Zeitpunkt von der Schaltwelleneinheit 9 in eine Stellung gebracht wird, in welcher die Hauptfederelemente 15 umschnappen und somit auslösen. Da die Schaltwelleneinheit 9 ihrerseits von der mittels der Federelemente 13 beaufschlagten Übersetzereinheit 10 in Drehung versetzt wird, ist es also die in den komprimierten Federelementen 13 zum Zeitpunkt des Erreichens eines auf die Aus-Stellung bezogenen Absolut-Schaltwinkels von 45° gespeicherte Federkraft, welche in weiterer Folge ein selbsttätiges Vorspannen und ein Umschnappen der Hauptfederelemente 15 bewirkt.The biasing structure of the
Im Falle eines Kurzschlusses der elektrischen Kontakte des Kontaktträgers 5 bzw. eines betriebsbedingten Verschweißens der in
Dass die Betätigungseinheit 8 im Kurzschlussfalle der elektrischen Kontakte nicht bereits nach einer Drehung um 40° (also zu jenem Zeitpunkt, ab welchem die Schaltwelleneinheit 9 von der Übersetzereinheit 10 mitgeschleppt wird) blockiert wird, ist darin begründet, dass die im Kontaktträger 5 gelagerten (in der Ein-Stellung komprimierten) Justierfedern 27 sich bei einsetzender Drehung des Kontaktträgers 5 entspannen und daher die im Kontaktträger 5 angeordneten ersten Kontaktabschnitte 24 von den Justierfedern 27 in Richtung der den Kontaktklemmen 22 zugeordneten zweiten Kontaktabschnitte 25 gedrückt und mit diesen weiterhin in Kontakt gehalten werden (siehe
Während bei konventionellen elektrischen handunabhängigen Schaltrastwerken im Falle eines kurzschlussbedingten Verschweißens der Kontakte eine in sicherheitstechnischer Hinsicht kritische, fast völlige Drehung der Betätigungseinheit 8 bzw. deren Handhabe in die Aus-Stellung möglich war, so wird eine Drehung der Betätigungseinheit 8 in Richtung der Aus-Stellung bei einem erfindungsgemäßen elektrischen Schaltrastwerk 1 also bereits viel früher gestoppt und ein in einem der Schaltmodule 6 aufgetretener Kurzschluss wird eindeutig offenbar bzw. ein Öffnen von stromführenden Bauteilen kann verhindert werden.While in conventional electrical hand-independent Schaltrastwerken in the case of short-circuit related welding of the contacts in a safety critical, almost complete rotation of the
- 11
- Elektrisches SchaltrastwerkElectric switching mechanism
- 22
- HauptrastwerkPrimary position work
- 33
- Antriebswelledrive shaft
- 44
- Abtriebseinheitdriven unit
- 55
- Kontaktträgercontact support
- 66
- Schaltmodulswitching module
- 77
- ZusatzrastwerkAdditional detent mechanism
- 88th
- Betätigungseinheitoperating unit
- 8a8a
- Schaftabschnittshank portion
- 99
- SchaltwelleneinheitSwitch shaft unit
- 1010
- ÜbersetzereinheitThe translator unit
- 1111
- Schleppaufnahmeslow uptake
- 11a11a
-
erster Endabschnitt der Schleppaufnahme 11first end portion of the
drag intake 11 - 11b11b
-
zweiter Endabschnitt der Schleppaufnahme 11second end portion of the
tow receiver 11 - 11c11c
-
erster Freilaufabschnitt der Schleppaufnahme 11first freewheel portion of the
tow receiver 11 - 11d11d
-
zweiter Freilaufabschnitt der Schleppaufnahme 11second freewheeling section of the
drag intake 11 - 12a12a
-
Schleppelemente der Betätigungseinheit 8Towing elements of the
operating unit 8 - 12b12b
- Schleppelemente der Schaltwelleneinheit 9Towing elements of the switching shaft unit 9
- 1313
- Federelementspring element
- 1414
- Achseaxis
- 1515
- Hauptfederelement an Abtriebseinheit 4Main spring element on output unit 4
- 1616
-
Gehäuse des Hauptrastwerks 2Housing of the
main station 2 - 1717
-
Gehäuse des Schaltmoduls 6Housing of the
switching module 6 - 1818
- Einführöffnungeninsertion
- 1919
- Befestigungsöffnungenmounting holes
- 2020
- Trägerelementsupport element
- 2121
- Kupplungseinrichtungcoupling device
- 2222
- KontaktklemmenContact terminals
- 2323
- Schraubelementescrew elements
- 2424
- erste Kontaktabschnitte (an Kontaktträger 5)first contact sections (on contact carrier 5)
- 2525
- zweite Kontaktabschnitte (an Kontaktklemmen 22)second contact sections (at contact terminals 22)
- 2626
- Verbindungsabschnittconnecting portion
- 2727
- JustierfedernJustierfedern
- 2828
- Rotationsachse (des Kontaktträgers 5)Rotation axis (of the contact carrier 5)
- 2929
- Kupplungsabschnitt der Abtriebseinheit 4Coupling section of the output unit 4
- 3030
- Verzahnunggearing
- 3131
- erste Halterungselementefirst support elements
- 3232
- weitere Halterungselementeadditional support elements
- 3333
- Abdeckelementcover
- 3434
- erste Blickrichtungfirst viewing direction
- 3535
- zweite Blickrichtungsecond line of sight
- 3636
-
Gehäuse des Zusatzrastwerks 7Housing of the
additional latch 7 - 3737
- erste Anlenkelemente (an Abtriebseinheit 4)first coupling elements (to output unit 4)
- 3838
- zweite Anlenkelemente (an Zusatzrastwerk-Gehäuse 36)second hinge elements (on additional latch housing 36)
- 3939
- erste Anschlagelementefirst stop elements
- 4040
- zweite Anschlagelementesecond stop elements
- 4141
- erster Kontaktierabschnittfirst contacting section
- 4242
- zweiter Kontaktierabschnittsecond contacting section
- 4343
- Rotationselement (der Betätigungseinheit 8)Rotational element (actuator unit 8)
- 43a43a
- erste Querarmefirst cross arms
- 43b43b
- zweite Querarmesecond transverse arms
- 4444
- KontaktierarmKontaktierarm
- 4545
- Spannfederntension springs
- 4646
- Scheitelpunktvertex
- 4747
- erste Gleitflächefirst sliding surface
- 4848
- zweite Gleitflächesecond sliding surface
- 4949
- Lagerungselementstorage element
- 5050
- erste Bewegungsrichtung (von Aus- in Ein-Stellung)first direction of movement (from off to on position)
- 5151
- zweite Bewegungsrichtung (von Ein- in Aus-Stellung)second direction of movement (from on to off position)
- 5252
- Längsachse des Zusatzrastwerk-Gehäuses 36Longitudinal axis of the additional ratchet housing 36th
- 5353
-
Öffnung im Zusatzrastwerk-Gehäuse 36Opening in the
additional lock housing 36 - AA
- Drehmomentverlauf - ZusatzrastwerkTorque curve - additional locking mechanism
- BB
- Drehmomentverlauf - HauptrastwerkTorque History - Main Workpiece
Claims (17)
- An electrical switch latching mechanism (1), comprising main latching mechanism (2) having a drive shaft (3) and an output unit (4) coupled thereto, wherein the output unit (4) is mechanically coupled to movable contact carriers (5) in order to produce the closing and opening of an electrical contact due to the movement of the contact carriers (5) when the drive shaft (3) is actuated, characterized in that an auxiliary latching mechanism (7) is provided having an actuation unit (8) and an actuating shaft unit (9) which is mechanically coupled thereto and which is coupled to the drive shaft (3) of the main latching mechanism (2) via a mechanical combiner unit (10) which comprises at least one tow retainer (11) which cooperates with towing elements (12a, 12b) of the actuation unit (8) and the actuating shaft unit (9) in order to transmit the movement of the actuation unit (8) to the actuating shaft unit (9), wherein the mechanical combiner unit (10) is pretensioned by means of at least one spring element (13), which is arranged as an over-centre helper spring, against a movement thereof in order to push the combiner unit (10) to its initial or end position and in order to enable a movement of the actuating shaft unit (9) which is manually independent of the movement of the actuation unit (8).
- An electrical switch latching mechanism according to claim 1, characterized in that the coupling of the auxiliary latching mechanism (7) to the main latching mechanism (2) produces an addition of the switching torques of the two latching mechanisms during the closing of the electrical contact.
- An electrical switch latching mechanism according to claim 1 or 2, characterized in that the tow retainer (11) corresponds with respect to its shape at least to one section of the motion path of the towing elements (12a, 12b), and the length of the tow retainer (11), as seen in the direction of movement of the towing elements (12a, 12b), and the dimension of the towing elements (12a, 12b) are adjusted to each other in such a way that during the movement of the actuation unit (8) both an independent movement of the same is possible with respect to the combiner unit (10) or the combiner unit (10) with respect to the actuating shaft unit (9) and also a direct coupled movement in which the actuation unit (8) tows the combiner unit (10) or the combiner unit (10) tows the actuating shaft unit (9) as a result of the movement of the actuation unit (8).
- An electrical switch latching mechanism (1) according to one of the claims 1 to 3, characterized in that the tow retainers (11) are arranged in the manner of a circular arc and the towing elements (12a, 12b) form a sector of a cylinder jacket and protrude into the tow retainers (11).
- An electrical switch latching mechanism (1) according to one of the claims 1 to 4, characterized in that the combiner unit (10) is arranged between the actuation unit (8) and the actuating shaft unit (9).
- An electrical switch latching mechanism (1) according to one of the claims 1 to 5, characterized in that the combiner unit (10), the actuation unit (8) and the actuating shaft unit (9) are rotatably arranged about a common axis (14).
- An electrical switch latching mechanism (1) according to one of the claims 1 to 6, characterized in that the at least one tow retainer (11) is arranged as a through-opening in the combiner unit (10), and the at least one towing element (12a, 12b) of the actuation unit (8) and the actuating shaft unit (9) protrudes into the tow retainer (11) from mutually opposite sides of the combiner unit (9).
- An electrical switch latching mechanism (1) according to one of the claims 1 to 7, characterized in that the output unit (4) of the main latching mechanism (2) is pretensioned by means of at least one main spring element (15) against a movement of the same.
- An electrical switch latching mechanism (1) according to claim 8, characterized in that at least one main spring element (15) is arranged as an over-centre helper spring and pushes the output unit (4) to its initial or end position.
- An electrical switch latching mechanism (1) according to one of the claims 1 to 9, characterized in that the driver shaft (3) is directly coupled to the output unit (4).
- An electrical switch latching mechanism (1) according to one of the claims 1 to 10, characterized in that in the off position of the actuation unit (8) the tow retainer (11) enables a movement of the at least one towing element (12a) of the actuation unit (8) in only one direction.
- An electrical switch latching mechanism (1) according to one of the claims 1 to 11, characterized in that in the off position of the actuation unit (8) the tow retainer (11) has a freewheeling section (11a) situated in the motion path of the towing element (12a) of the actuation unit (8), which freewheeling section enables a first movement of the actuation unit (8) which is independent with respect to the combiner unit (10).
- An electrical switch latching mechanism (1) according to claim 12, characterized in that the first freewheeling section (11a) is between 35° and 45°.
- An electrical switch latching mechanism (1) according to one of the claims 1 to 13, characterized in that in the off position of the actuation unit (8) the towing element (12b) of the actuating shaft unit (9) is arranged on a boundary wall of the tow retainer (11) which is at the rear as seen relative to a first direction of movement (50) of the towing element (12b) leading to the on position.
- An electrical switch latching mechanism (1) according to one of the claims 1 to 14, characterized in that in the on position of the actuation unit (8) the towing element (12a) of the actuation unit (8) is arranged on a boundary wall of the tow retainer (11) which is at the front as seen relative to a second direction of movement (51) of the towing element (12a) leading to the off position.
- An electrical switch latching mechanism (1) according to one of the claims 1 to 15, characterized in that in the on position of the actuation unit (8) the towing element (12b) of the actuating shaft unit (9) is arranged on the boundary wall of the tow retainer (11) which is at the front as seen relative to a second direction of movement (51) of the towing element (12b) leading to the off position.
- An electrical switch latching mechanism (1) according to claim 16, characterized in that in the on position of the actuation unit (8) a second freewheeling section (11d) is provided between the towing element (12b) of the actuating shaft unit (9) and a boundary wall of the tow retainer (11) which is at the rear as seen relative to a second direction of movement (51) of the towing element (12b) leading to the off position, wherein the second freewheeling section (11d) lies preferably between 35° and 45°.
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