EP2729950A1 - Antrieb für ein schaltgerät - Google Patents

Antrieb für ein schaltgerät

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EP2729950A1
EP2729950A1 EP12730435.0A EP12730435A EP2729950A1 EP 2729950 A1 EP2729950 A1 EP 2729950A1 EP 12730435 A EP12730435 A EP 12730435A EP 2729950 A1 EP2729950 A1 EP 2729950A1
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EP
European Patent Office
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drive
contact
actuator
switching device
force
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP12730435.0A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Karsten Freundt
Jürgen EINSCHENK
Unni Suresh
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H3/00—Mechanisms for operating contacts
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
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    • H01H3/22—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01H3/42—Driving mechanisms, i.e. for transmitting driving force to the contacts using cam or eccentric
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    • H01H3/52—Driving mechanisms, i.e. for transmitting driving force to the contacts with means to ensure stopping at intermediate operative positions
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/60—Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/66—Vacuum switches
    • H01H33/666—Operating arrangements
    • H01H33/6662—Operating arrangements using bistable electromagnetic actuators, e.g. linear polarised electromagnetic actuators

Definitions

  • the invention relates to a drive for a switching device having a contact system of a fixed contact and a Be ⁇ wegtern, with a force introduction element for introducing a driving force and an actuator for actuating the BewegTages to close or open the contact system and between the force introduction element and the actuator arranged transmission means.
  • Such a drive is known from the state of the art and has as a force introduction element, for example, a spring and as an actuator coupled to the moving contact drive rod, being provided as Koch ⁇ support means a rocker mechanism with a rotatably mounted rocker, wherein the rocker the Driving force of the force introduction element on the drive rod for opening or closing the contact system of the switching device over ⁇ carries.
  • Object of the present invention is to develop a drive of the type mentioned, which is inexpensive in a compact construction.
  • Switching device is particularly advantageous because by introducing the driving force of the force introduction element and carrying out a rotation of the rotatable rod of the actuator both by the step profile from a lower first level of stages ⁇ profile with the contact system of the switching device ent ⁇ long a slope via a Verklinkungsease in an upper second level of the step profile with closed contact ⁇ system of the switching device can be transferred, as well as from the upper second level and closed contact system via a Verklinkungsease in the lower first level of stages ⁇ profile for opening the contact system can be transferred in the same direction of the initiated driving force.
  • the force introduction element can be formed in various ways ⁇ from.
  • a force introduction ⁇ element provided with a switch spring magnetic drive
  • magnetic drive is provided for introducing a driving force in the transmission means only in one direction, to turn on or close the contact system of the switching device
  • the force of Magnetan ⁇ drive a transfer of the Step profile of the rotatable rod causes from its lower to its upper level and when switching off ⁇ the force in the same direction of the magnetic drive for transferring the step profile from the upper to the lower level in cooperation with the opening spring leads.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of a drive according to the invention with a switching device in a first position; the embodiment of the invention drive of Figure 1 with a switching device in a second position; an embodiment of a step profile; and
  • FIG. 4 shows a further exemplary embodiment of a step profile of the drive according to the invention.
  • FIG. 1 shows a drive 1 for a switching device 2, in ⁇ example in the form of a vacuum interrupter, with a contact system 3 from a fixed contact 4 and a moving contact 5.
  • the fixed contact 4 is a FestANDan- connecting bolt 6 with a first terminal 7 of Heidelberggerä ⁇ tes 2 electrically connected
  • the moving contact 5 is electrically connected via a moving contact terminal bolt 8 with a second terminal 9 of the switching device 2, wherein between the moving contact terminal bolt 8 and the second terminal 9, an electrically conductive flexible portion 10 is provided , so that a movement of the movable ⁇ contact connecting bolt 8 while maintaining the electrical connection with the second connection 9 is made possible.
  • the contact system 3 is shown in its open state, ie between the fixed contact 4 and the moving contact 5 is no conductive connection.
  • the drive 1 comprises a force introduction element 11 and egg ⁇ nen actuator 12, and arranged therebetween transmission ⁇ means 13.
  • the force introduction element 11 is used to initiate a driving force to close or open the Kunststoffsys- 3 of the switching device 2, and in the exemplary embodiment has an electromagnet 14 with a coil 15, which coil 15 is connected via connections 16 and 17 to a voltage source (not shown in the drawing) for energizing the coil 15.
  • An armature 18 of the electromagnet 14 is designed so that when energizing the coil 15, the armature 18 experiences a driving force in the direction of the arrow of Figure 1 upwards.
  • the force application member 11 further ⁇ towards comprises a breaking spring 19 which is be ⁇ solidifies at a first bearing 20, for example, a housing portion of the switching device 2, and is fixed with its second end to a fixed to the armature 18 counter-bearing 21, wherein the opening spring 19 in Figure 1 is in its relaxed state.
  • the transmission means 13 comprise a respect to the armature 18 rotatably mounted rod 22, which has at its end facing the actuator 12 a stepped profile 23, which is tert erläu ⁇ tert with reference to Figures 3 and 4 tert.
  • the actuator 12 comprises an actuating rod 24, which is formed by the step profile 23 of the rotatably mounted rod 22 operable, furthermore a contact ⁇ compression spring 25 for applying a contact pressure force in a closed state of the contact system 3 of Heidelberggerä ⁇ tes 2 and an insulating section 26 for the electrical insulation of drive 1 to switching device 2 and a coupling portion 27 for the mechanical coupling of the actuator 12 with the moving contact connecting bolt.
  • a driving force is now ⁇ by the force introduction element 11 passed by energized by the coil 15 and generating a corresponding magnetic field of the armature 18 of the electric ⁇ magnet 14 a force in the direction of the arrow upwards, whereby the rotatably mounted rod 22 is caused to rotate in the direction of the rotary arrow, wherein the
  • Figure 3 shows the step profile 23 of the rotatable rod 22 of Figures 1 and 2 in a detailed representation as a developed lateral surface of the rotatable rod 22 with the lower level 28 and the upper level 29, wherein the transition zwi ⁇ 's lower and upper level formed as a slope is, and in the figure 3 recognizable Verklinkungstryn 30 and
  • Figure 4 shows a further unrolled the rotatable rod 22 in a further embodiment, wherein an intermediate level 32 is provided adjacent to the lower level 28 and upper level 29, wherein both the intermediate level 32 and the upper level 29 via corresponding ⁇ de Verklinkungstressn have, and the transitions are designed as slopes, so that with the step profile of Figure 4, a three-position switch can be realized, for example, the functions closed contact system, opened contact system and disconnected position with a large distance between fixed contact and moving contact of the switching device to rea ⁇ l encode.

Landscapes

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  • Electromagnetism (AREA)
  • Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)

Abstract

Um einen Antrieb 1 für ein Schaltgerät, welches ein Kontaktsystem 3 aus einem Festkontakt 4 und einem Bewegkontakt 5 aufweist, mit einem Krafteinleitungselement 11 zum Einleiten einer Antriebskraft und einem Aktuator 12 zum Betätigen des Bewegkontaktes 5 zum Schließen oder Öffnen des Kontaktsystems 3 sowie zwischen dem Krafteinleitungselement 11 und dem Aktuator 12 angeordneten Übertragungsmitteln 13, weiterzubilden, welcher bei einem kompakten Aufbau kostengünstig ist, wird vorgeschlagen, dass die Übertragungsmittel 13 derart ausgebildet sind, dass sowohl das Überführen des Kontaktsystems 3 aus dem geschlossenen in den offenen Zustand als auch das Überführen des Kontaktsystems 3 aus dem offenen in den geschlossenen Zustand durch eine Antriebskraft gleicher Richtungauslösbar ist.

Description

Beschreibung
Antrieb für ein Schaltgerät Die Erfindung betrifft einen Antrieb für ein Schaltgerät, welches ein Kontaktsystem aus einem Festkontakt und einem Be¬ wegkontakt aufweist, mit einem Krafteinleitungselement zum Einleiten einer Antriebskraft und einem Aktuator zum Betätigen des Bewegkontaktes zum Schließen oder Öffnen des Kontakt- Systems sowie zwischen dem Krafteinleitungselement und dem Aktuator angeordneten Übertragungsmitteln.
Ein derartiger Antrieb ist aus dem landläufigen Stand der Technik bekannt und weist als Krafteinleitungselement bei- spielsweise einen Federspeicher und als Aktuator eine mit dem Bewegkontakt gekoppelte Antriebsstange auf, wobei als Über¬ tragungsmittel eine Wippenmechanik mit einer drehbar gelagerten Wippe vorgesehen ist, wobei die Wippe die Antriebskraft des Krafteinleitungselementes auf die Antriebsstange zum Öff- nen oder Schließen des Kontaktsystems des Schaltgerätes über¬ trägt .
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Antrieb der eingangs genannten Art weiterzubilden, welcher bei einem kom- pakten Aufbau kostengünstig ist.
Erfindungsgemäß gelöst wird dies bei einem Antrieb der ein¬ gangs genannten Art dadurch, dass die Übertragungsmittel der¬ art ausgebildet sind, dass sowohl das Überführen des Kontakt- Systems aus dem geschlossenen in den offenen Zustand als auch das Überführen des Kontaktsystems aus dem offenen in den ge¬ schlossenen Zustand durch eine Antriebskraft gleicher Richtung auslösbar ist. Ein derartiger Antrieb ist einerseits kostengünstig und ande¬ rerseits kompakt, weil bei derartig ausgebildeten Übertra¬ gungsmitteln, bei denen das Überführen des Kompaktsystems aus dem geschlossenen in den offenen Zustand wie auch das Über- führen des Kontaktsystems aus dem offenen in den geschlosse¬ nen Zustand durch eine Antriebskraft in gleicher Richtung auslösbar ist, aufwändige Mechanismen zur Bewegungsumkehr in einfacher Weise vermieden werden können.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weisen die Übertragungsmittel eine drehbare Stange mit auf, welche an ihrem dem Aktuator zugewandten Ende ein Stufenprofil zur Kraftübertragung auf den Aktuator aufweist. Ein derartiges Stufenprofil an einer drehbaren Stange zur Kraftübertragung auf den Aktuator zur Betätigung des Bewegkontaktes des
Schaltgerätes ist besonders vorteilhaft, weil durch Einleiten der Antriebskraft des Krafteinleitungselementes und Ausführen einer Drehung der drehbaren Stange der Aktuator sowohl durch das Stufenprofil aus einem unteren ersten Niveau des Stufen¬ profils bei geöffnetem Kontaktsystem des Schaltgerätes ent¬ lang einer Schräge über eine Verklinkungsstufe in ein oberes zweites Niveau des Stufenprofils mit geschlossenem Kontakt¬ system des Schaltgerätes überführbar ist, wie auch aus dem oberen zweiten Niveau und geschlossenem Kontaktsystem über eine Verklinkungsstufe in das untere erste Niveau des Stufen¬ profils zum Öffnen des Kontaktsystems überführbar ist bei gleicher Richtung der eingeleiteten Antriebskraft. Das Krafteinleitungselement kann dabei verschiedenartig aus¬ gebildet sein. Besonders bevorzugt ist als Krafteinleitungs¬ element ein mit einer Ausschaltfeder gekoppelter Magnetantrieb vorgesehen, welcher Magnetantrieb zum Einleiten einer Antriebskraft in die Übertragungsmittel lediglich in einer Richtung vorgesehen ist, wobei zum Einschalten bzw. Schließen des Kontaktsystems des Schaltgerätes die Kraft des Magnetan¬ triebes ein Überführen des Stufenprofils der drehbaren Stange von ihrem unteren in ihr oberes Niveau bewirkt und beim Aus¬ schalten die Kraft in gleicher Richtung des Magnetantriebes zum Überführen des Stufenprofils aus dem oberen in das untere Niveau im Zusammenwirken mit der Ausschaltfeder führt. Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung und eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beiliegenden Figu¬ ren näher erläutert. Es zeigen: ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Antriebes mit einem Schaltgerät in einer ersten Stellung; das Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen An- triebes der Figur 1 mit einem Schaltgerät in einer zweiten Stellung; ein Ausführungsbeispiel eines Stufenprofils; und Figur 4: ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Stufenpro¬ fils des erfindungsgemäßen Antriebes.
Figur 1 zeigt einen Antrieb 1 für ein Schaltgerät 2, bei¬ spielsweise in Form einer Vakuumschaltröhre, mit einem Kon- taktsystem 3 aus einem Festkontakt 4 und einem Bewegkontakt 5. Der Festkontakt 4 ist über einen Festkontaktan- schlussbolzen 6 mit einem ersten Anschluss 7 des Schaltgerä¬ tes 2 elektrisch leitend verbunden, der Bewegkontakt 5 ist über einen Bewegkontakt-Anschlussbolzen 8 mit einem zweiten Anschluss 9 des Schaltgerätes 2 elektrisch leitend verbunden, wobei zwischen den Bewegkontakt-Anschlussbolzen 8 und dem zweiten Anschluss 9 ein elektrisch leitender flexibler Abschnitt 10 vorgesehen ist, so dass eine Bewegung des Beweg¬ kontakt-Anschlussbolzens 8 unter Aufrechterhaltung der elekt- rischen Verbindung mit dem zweiten Anschluss 9 ermöglicht ist. In der Figur 1 ist das Kontaktsystem 3 in seinem geöffneten Zustand dargestellt, d. h. zwischen dem Festkontakt 4 und dem Bewegkontakt 5 besteht keine leitende Verbindung. Der Antrieb 1 umfasst ein Krafteinleitungselement 11 und ei¬ nen Aktuator 12, sowie dazwischen angeordnete Übertragungs¬ mittel 13. Das Krafteinleitungselement 11 dient zum Einleiten einer Antriebskraft zum Schließen bzw. Öffnen des Kontaktsys- tems 3 des Schaltgerätes 2, und weist im Ausführungsbeispiel einen Elektromagneten 14 mit einer Spule 15 auf, welche Spule 15 über Anschlüsse 16 und 17 mit einer figürlich nicht dargestellten Spannungsquelle zum Bestromen der Spule 15 ver- bunden ist. Ein Anker 18 des Elektromagneten 14 ist dabei so ausgebildet, dass beim Bestromen der Spule 15 der Anker 18 eine Antriebskraft in Richtung des Pfeils der Figur 1 nach oben erfährt. Das Krafteinleitungselement 11 umfasst weiter¬ hin eine Ausschaltfeder 19, welche an einem ersten Lager 20, beispielsweise einem Gehäuseabschnitt des Schaltgerätes 2 be¬ festigt ist und mit ihrem zweiten Ende an einem am Anker 18 befestigten Gegenlager 21 befestigt ist, wobei sich die Ausschaltfeder 19 in der Figur 1 in ihrem entspannten Zustand befindet. Die Übertragungsmittel 13 umfassen eine bezüglich des Ankers 18 drehbar gelagerte Stange 22, welche an ihrem dem Aktuator 12 zugewandten Ende ein Stufenprofil 23 aufweist, welches mit Bezug auf die Figuren 3 und 4 näher erläu¬ tert wird. Der Aktuator 12 umfasst eine Betätigungsstange 24, welche durch das Stufenprofil 23 der drehbar gelagerten Stan- ge 22 betätigbar ausgebildet ist, weiterhin eine Kontakt¬ druckfeder 25 zum Aufbringen einer Kontaktdruckkraft in einem geschlossenen Zustand des Kontaktsystems 3 des Schaltgerä¬ tes 2 sowie einen isolierenden Abschnitt 26 zur elektrischen Isolation von Antrieb 1 zu Schaltgerät 2 und einen Kopplungs- abschnitt 27 zur mechanischen Kopplung des Aktuators 12 mit dem Bewegkontakt-Anschlussbolzen 8.
Zum Überführen des Kontaktsystems 3 des Schaltgerätes 2 aus dem in der Figur 1 dargestellten geöffneten Zustand wird nun durch das Krafteinleitungselement 11 eine Antriebskraft ein¬ geleitet, indem durch Bestromung der Spule 15 und Erzeugung eines entsprechenden Magnetfeldes der Anker 18 des Elektro¬ magneten 14 eine Kraft in Richtung des Pfeils nach oben erfährt, wodurch die drehbar gelagerte Stange 22 zu einer Dre- hung in Richtung des Drehpfeils veranlasst wird, wobei das
Stufenprofil 23 der drehbar gelagerten Stange 22 die Betäti¬ gungsstange 24 aus dem unteren Niveau 28 in das obere Ni¬ veau 29 überführt, wodurch die Kontaktdruckfeder 25 gespannt wird und der Bewegkontaktanschlussbolzen 8 eine Bewegung im Ausführungsbeispiel nach oben erfährt, so dass das Kontakt¬ system 3 aus Festkontakt 4 und Bewegkontakt 5 in den ge¬ schlossenen Zustand überführt wird, wie in der Figur 2 darge- stellt, in welcher sich die Betätigungsstange 24 im oberen Niveau 29 des Stufenprofils 23 der drehbar gelagerten Stan¬ ge 22 befindet und die Kontaktdruckfeder 25 gespannt ist. Gleichzeitig wird bei diesem Vorgang die Ausschaltfeder 19 gespannt .
Um diesen Vorgang umzukehren, wird nun ausgehend vom Zustand der Figur 2 wiederum über Bestromung der Spule 15 eine Kraft in den Anker 18 des Elektromagneten 14 in Richtung des Pfeils nach oben eingeleitet, so dass sich über Drehung der drehba- ren Stange 22 in Richtung des Drehpfeils die Betätigungsstange 24 aus dem oberen Niveau 29 aus der Verklinkung hebt und bei weiterer Drehung der drehbaren Stange 22 sich wieder in das untere Niveau 28 des Stufenprofils 23 begibt, wobei die Energie von der in der Figur 2 gespannten Ausschaltfeder 19 aufgewendet wird, was zum Öffnen des Kontaktsystems 3 aus Be¬ wegkontakt 5 und Festkontakt 4 des Schaltgerätes 2 führt.
Mit anderen Worten ist es bei dem Antrieb 1 möglich, sowohl das Überführen des Kontaktsystems 3 aus dem offenen in den geschlossenen Zustand wie auch das Überführen des Kontaktsys¬ tems 3 aus dem geschlossenen in den offenen Zustand durch eine Antriebskraft des Elektromagneten 14 immer in der gleichen Richtung, im Ausführungsbeispiel nach oben, auszulösen. Figur 3 zeigt das Stufenprofil 23 der drehbaren Stange 22 aus den Figuren 1 und 2 in einer Detaildarstellung als abgewickelte Mantelfläche der drehbaren Stange 22 mit dem unteren Niveau 28 und dem oberen Niveau 29, wobei der Übergang zwi¬ schen unterem und oberem Niveau als Schräge ausgebildet ist, sowie in der Figur 3 erkennbaren Verklinkungsstufen 30 und
31, durch welche eine Verklinkung des Schaltgerätes 2 im ge¬ schlossenen Zustand des Kontaktsystems 3 erreicht ist. Figur 4 zeigt eine weitere abgewickelte Mantelfläche der drehbaren Stange 22 in einem weiteren Ausführungsbeispiel, wobei neben dem unteren Niveau 28 und dem oberen Niveau 29 ein Zwischenniveau 32 vorgesehen ist, wobei sowohl das Zwi- schenniveau 32 als auch das obere Niveau 29 über entsprechen¬ de Verklinkungsstufen verfügen, und die Übergänge als Schrägen ausgeführt sind, so dass mit dem Stufenprofil der Figur 4 auch ein Dreistellungsschalter realisierbar ist, beispielsweise um die Funktionen geschlossenes Kontaktsystem, geöffne- tes Kontaktsystem und Trennstellung mit großem Abstand zwischen Festkontakt und Bewegkontakt des Schaltgerätes zu rea¬ lisieren .
Bezugs zeichenliste
1 Antrieb
2 Schaltgerät
3 Kontaktsystem
4 Festkontakt
5 Bewegkontakt
6 Festkontakt-Anschlussbolzen
7 erster Anschluss
8 Bewegkontakt-Anschlussbolzen
9 zweiter Anschluss
10 flexibler Abschnitt
11 Krafteinleitungselement
12 Aktuator
13 Übertragungsmittel
14 Elektromagnet
15 Spule
16, 17 Anschlüsse
18 Anker
19 Ausschaltfeder
20 erstes Lager
21 Gegenlager
22 drehbar gelagerte Stange
23 Stufenprofil
24 Betätigungsstange
25 Kontaktdruckfeder
26 isolierender Abschnitt
27 Kopplungsabschnitt
28 unteres Niveau
29 oberes Niveau
30 Verklinkungsstufe
31 Verklinkungsstufe
32 Zwischenniveau

Claims

Patentansprüche
1. Antrieb (1) für ein Schaltgerät (2), welches ein Kontakt¬ system (3) aus einem Festkontakt (4) und einem Bewegkon- takt (5) aufweist, mit einem Krafteinleitungselement (11) zum Einleiten einer Antriebskraft und einem Aktuator (12) zum Betätigen des Bewegkontaktes (5) zum Schließen oder Öffnen des Kontaktsystems (3) sowie zwischen dem Krafteinleitungsele¬ ment (11) und dem Aktuator (12) angeordneten Übertragungsmit- teln (13),
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Übertragungsmittel (13) derart ausgebildet sind, dass so¬ wohl das Überführen des Kontaktsystems (3) aus dem geschlos¬ senen in den offenen Zustand als auch das Überführen des Kon- taktsystems (3) aus dem offenen in den geschlossenen Zustand durch eine Antriebskraft gleicher Richtung auslösbar ist.
2. Antrieb (1) nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Übertragungsmittel (13) eine drehbar gelagerte Stan¬ ge (22) aufweisen, welche an ihrem dem Aktuator (12) zugewandten Ende ein Stufenprofil (23) zur Kraftübertragung auf den Aktuator (12) aufweist.
3. Antrieb (1) nach Anspruch 1 oder 2,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s als Krafteinleitungselement (11) ein mit einer Ausschaltfe¬ der (19) gekoppelter Magnetantrieb (14) vorgesehen ist, welcher Magnetantrieb (14) zum Einleiten einer Antriebskraft in die Übertragungsmittel (13) lediglich in einer Richtung vorgesehen ist, wobei zum Einschalten bzw. Schließen des Kontaktsystems (3) des Schaltgerätes (2) die Kraft des Magnetan¬ triebes (14) ein Überführen des Stufenprofils (23) der dreh¬ baren Stange (22) von ihrem unteren Niveau (28) in ihr oberes Niveau (29) bewirkt und beim Ausschalten die Kraft in glei¬ cher Richtung des Magnetantriebes (14) zum Überführen des Stufenprofils (23) aus dem oberen Niveau (29) in das untere Niveau (28) im Zusammenwirken mit der Ausschaltfeder (19) führt .
EP12730435.0A 2011-07-05 2012-06-14 Antrieb für ein schaltgerät Withdrawn EP2729950A1 (de)

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