EP3002773A1

EP3002773A1 - Schaltgerät mit einer bedienerunabhängigen Ausschaltvorrichtung

Info

Publication number: EP3002773A1
Application number: EP14187302.6A
Authority: EP
Inventors: Matthias Eisner; Rainer Kreutzer; Tobias KEMPTNER; Günter WIESENT
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2014-10-01
Filing date: 2014-10-01
Publication date: 2016-04-06
Anticipated expiration: 2034-10-01
Also published as: CN106206107B; EP3002773B1; CN106206107A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schaltgerät mit einer Betätigungsmechanik, bei der die manuelle Betätigung über ein Betätigungselement (1) auf ein Gegenrad (2) übertragbar ist, mit einer Übertragungsmechanik, bei der die Bewegung des Gegenrades (2) auf eine Antriebswelle (3) übertragbar ist, die an eine Zahnwippe (4) eines Schaltschlosses (5) gekoppelt ist, über welches ein Anlenkhebel (6) einen Schalthebel (21) beaufschlagt, und mit einer Kontaktanordnung (20), die ein fest positioniertes Schaltstück (24) mit Kontakten aufweist, welches gegenüberliegend zu einem beweglichen Schaltstück (22) mit Kontakten angeordnet ist, welches in einem Kontaktschieber (23) geführt ist, wobei der Schalthebel (21) in Wirkverbindung mit der Kontaktanordnung (20) steht. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Antriebswelle (3) in eine Kulissenausnehmung der Zahnwippe (4) eingreift, wobei die Drehung der Antriebswelle (3) erst ab einem bestimmten Drehwinkel, nach Durchlauf eines Leerweges, die Zahnwippe (4) mitnimmt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Schaltgerät mit einer Betätigungsmechanik, bei der die manuelle Betätigung über ein Betätigungselement auf ein Gegenrad übertragbar ist, mit einer Übertragungsmechanik, bei der die Bewegung des Gegenrades auf eine Antriebswelle übertragbar ist, die an eine Zahnwippe eines Schaltschlosses gekoppelt ist, über welches ein Anlenkhebel einen Schalthebel beaufschlagt, und mit einer Kontaktanordnung, die ein fest positioniertes Schaltstück mit Kontakten aufweist, welches gegenüberliegend zu einem beweglichen Schaltstück mit Kontakten angeordnet ist, welches in einem Kontaktschieber geführt ist, wobei der Schalthebel in Wirkverbindung mit der Kontaktanordnung steht.
Schaltgeräte, insbesondere Leistungsschalter, dienen unter Anderem dem sicheren Abschalten bei einem Kurzschluss und schützen dadurch Verbraucheranlagen. Ferner eignen sich elektrische oder mechanische Schalteinheiten für das betriebsmäßige manuelle Schalten von Verbrauchern sowie zur sicheren Trennung einer Anlage vom Stromnetz bei Wartungsarbeiten oder bei Änderungen an der Anlage. Elektrische Schalteinheiten werden häufig elektromagnetisch betrieben.
Das heißt, derartige Schalteinheiten sind technisch hochwertige elektrische Schaltgeräte mit integriertem Schutz für Motoren, Leitungen, Transformatoren und Generatoren. Näheren Einsatz finden sie an Funktionsstellen mit geringerer Schalthäufigkeit. Derartige Schalteinheiten sind neben dem Kurzschlussschutz auch für den Überlastschutz geeignet.
Im Fall eines Kurzschlusses schaltet eine elektrische Schalteinheit eine elektrische Anlage sicher ab. Somit bietet diese einen Sicherungsschutz vor Überlastung. Jeder Leiter, durch den Strom fließt, erwärmt sich mehr oder weniger stark. Die Erwärmung hängt dabei vom Verhältnis der Stromstärke zum Stromleiterquerschnitt ab, der so genannten Stromdichte. Die Stromdichte darf nicht zu groß werden, da sonst durch zu hohe Erwärmung die Leiterisolationen verschmoren, wodurch möglicherweise ein Brand ausgelöst werden kann. Um elektrische Anlagen gegen diese schädigenden Auswirkungen zu schützen, werden Schalteinheiten als Überstrom-Schutzeinrichtungen verwendet.
Leistungsschalter weisen zwei voneinander getrennt wirkende Auslösemechanismen für den Überlast- und Kurzschlussschutz auf. Beide Auslöser sind in Reihe geschaltet. Den Schutz beim Kurzschluss übernimmt ein zeitlich nahezu unverzögert wirkender elektromagnetischer Auslöser. Beim Kurzschluss entklinkt der elektromagnetische Auslöser unverzögert ein Schaltschloss des Leistungsschalters. Ein Schaltanker trennt das Schaltstück, ehe der Kurzschlussstrom seinen Höchstwert erreichen kann.
Bekannte Schalteinheiten weisen eine Kontaktschiebereinheit mit einem Kontaktschieber und einem beweglichen Schaltstück auf. Das bewegliche Schaltstück weist ferner elektrische Kontakte auf. Ferner weisen derartige Schalteinheiten erste Kontakte zu einer Stromleitung auf. In einem eingeschalteten Zustand kontaktieren die elektrischen Kontakte des beweglichen Schaltstücks die festen Kontakte der Schalteinheit. Im Kurzschlussfall werden die elektrischen Kontakte des beweglichen Schaltstücks von den festen Kontakten gelöst, so dass der Stromfluss unterbrochen wird. Hierbei wird das bewegliche Schaltstück von den festen Kontakten gelöst.
Leistungsschalter erfüllen neben ihren Schutzfunktionen als Überlast- und Kurzschlussauslöser, wie oben schon erwähnt, auch das normative Ein- und Ausschalten von Motoren. Zum Nachweis dieser Funktionen müssen die Leistungsschalter nach der Produktnorm den zehnfachen Motornennstrom einschalten können. Um diese Grenzbelastung gewährleisten zu können, ist es notwendig, dass der Leistungsschalter die Doppelunterbrechung der drei Strombahnen in Form jeweils einer beweglichen Brücke mit zwei beweglichen Kontaktstellen und zwei festen Kontaktstellen, nahezu gleichzeitig und in einer Sprungfunktion schließt.
Zur Realisierung dieser Funktion wird über eine handbetätigte Mechanik in Form eines Betätigungselements, eines Schaltschlosses und einer Betätigungskette, der Kontaktapparat aus Kontaktschieber und einer beweglichen Brücke freigegeben. Die Freigabe erfolgt durch eine so genannte Schnelleinschaltung. Dabei werden die drei Kontaktsysteme durch eine Mechanik erst dann freigegeben, nachdem das Schaltschloss bereits nahezu, aber dennoch noch nicht vollständig, eingeschaltet wurde. Nun bestimmt der Federspeicher in Form einer Kontaktlastfeder die Kinematik des Kontaktsystems beim Einschalten.
Um das Kontaktsystem gegen dessen Druckfedern öffnen zu können, ist ein entsprechend dimensioniertes Schaltschloss notwendig. Dieses Schaltschloss soll das Kontaktsystem immer möglichst schnell und unabhängig von der Handhabe impulsartig öffnen. Außerdem soll dabei die in der Endlage geforderte Trennstrecke immer sicher erreicht werden. Bei handbetätigter Ausschaltung ist neben dieser sicheren Trennstrecke auch eine eindeutige Schalterzustandsanzeige über Hilfsschalter zu gewährleisten. Es ist also notwendig, die Kontaktöffnung unabhängig von der Ausschaltgeschwindigkeit und dem Ausschaltverhalten an der Handhabe zu gestalten, da es ansonsten zu einer schleichenden Kontaktöffnung und damit zu einem verringerten Stromausschaltvermögen kommt. Es arbeiten in Schaltgeräten also immer zwei Federsysteme, die Ausschaltfedern gegen die Kontaktlastfedern, mittels einer Übertragungskinematik gegeneinander.
In der Regel besteht beim Ausschalten zwischen dem Bedienteil und der Kontaktbetätigung eine mehr oder weniger direkte Kopplung. Das heißt, die Drehgeschwindigkeit an der Handhabe bestimmt letztlich auch die Kontaktöffnungsgeschwindigkeit, wodurch es zu einer schleichenden Kontaktöffnung kommen kann und damit zu einem verringerten Stromausschaltvermögen.
Demgemäß besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Schaltgerät mit einer bedienerunabhängigen Ausschaltvorrichtung zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Schaltgerät mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen, welche einzeln oder in Kombination miteinander eingesetzt werden können, sind der Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Schaltgerät mit einer Betätigungsmechanik gelöst, bei der die manuelle Betätigung über ein Betätigungselement auf ein Gegenrad übertragbar ist, mit einer Übertragungsmechanik, bei der die Bewegung des Gegenrades auf eine Antriebswelle übertragbar ist, die an eine Zahnwippe eines Schaltschlosses gekoppelt ist, über welches ein Anlenkhebel einen Schalthebel beaufschlagt, und mit einer Kontaktanordnung, die ein fest positioniertes Schaltstück mit Kontakten aufweist, welches gegenüberliegend zu einem beweglichen Schaltstück mit Kontakten angeordnet ist, welches in einem Kontaktschieber geführt ist, wobei der Schalthebel in Wirkverbindung mit der Kontaktanordnung steht. Die Erfindung zeichnet sich dabei dadurch aus, dass die Antriebswelle in eine Kulissenausnehmung der Zahnwippe eingreift, wobei die Drehung der Antriebswelle erst ab einem bestimmten Drehwinkel, nach Durchlauf eines Leerweges, die Zahnwippe mitnimmt.
Zwischen Betätigungselement und Schaltschlossmechanik wird ein Leerweg inklusive Rückstellfeder integriert. Der Kern der Erfindung besteht nun darin, dass der Leerweg in der Kraftübertragungskette durch zwei bereits vorhandene, kupplungsartig zusammen gesteckte Teile, der Antriebswelle und der Zahnwippe des Schaltschlosses, verwirklicht wird. Zwei ineinander greifende Kreissegmente weisen einen Freiraum auf, der bei Drehung erst ab einem bestimmten Drehwinkel das Gegenstück am Schaltschloss mitnimmt. Ab Überwindung des Freigabepunktes des Schaltschlosses kann sich die Schlossbewegungsmechanik in diesen Freiraum hineindrehen und wird nicht mehr durch das Betätigungselement der Betätigungsmechanik gebremst.
Eine weitere Anforderung besteht darin, dass das Betätigungselement am Freigabepunkt festgehalten wird, wobei das Schaltschloss ungehindert in die ausgeschaltete Schaltstellungsposition drehen soll. Dazu wird zunächst der Leerweg zwischen Antriebswelle und Zahnwippe des Schaltschlosses durchlaufen. Damit wird eine bedienerunabhängige Mindest-Kontaktöffnung bewirkt. Für den Fall, dass die durch den entstandenen Freilauf ungehinderte Kontakt-Mindestöffnungsweite nicht ausreicht, kann zusätzlich ein Leerweg zwischen Gegenrad und Antriebswelle eingebracht sein. Durch diesen zusätzlichen Leerweg entstehen insgesamt zwei Teilfreiläufe, die einen zusammengesetzten Gesamtfreilauf ergeben, durch welchen die ungehinderte Öffnungsstrecke vergrößert werden kann.
Wenn das Ausschalten vor dem Freigabepunkt abgebrochen wird, wird das Betätigungselement durch eine Rückstellfeder wieder in die korrekte eingeschaltete Schaltstellungsposition zurückgedreht. Die Rückstellfeder ist an der Antriebswelle angebracht. Sie wirkt demzufolge nur zwischen den beiden kupplungsartig zusammenwirkenden Kreissegmenten aus Antriebswelle und Zahnwippe des Schaltschlosses.
In einer Fortführung dieses erfindungsgemäßen Konzepts kann es vorgesehen sein, dass die Mitnahme des Gegenrades bei Betätigung des Betätigungselementes direkt, ohne Durchlauf eines Leerweges ausgebildet ist. Der Leerweg ist erfindungsgemäß zwischen der Antriebswelle und der Zahnwippe des Schaltschlosses ausgebildet. Dadurch ergibt sich eine bedienerunabhängige Ausschaltvorrichtung, die nicht von der Geschwindigkeit, in der das Betätigungselement gedreht wird, abhängig ist.
In einer speziellen Ausgestaltung der Erfindung kann ein weiteres Konzept darin bestehen, dass die Antriebswelle über eine Kreissegmentteilabschnittskontur mit einem hervorstehenden Fortsatz in die Kulissenausnehmung der Zahnwippe eingreift. Die Antriebswelle ist durch die Kreissegmentteilabschnittskontur an die Zahnwippe des Schaltschlosses gekoppelt.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die Kulissenausnehmung in der Zahnwippe in Form eines Kreissegmentteilabschnittes mit einer Leerweglücke ausgebildet ist. Die zwei ineinander greifenden Kreissegmente aus Kreissegmentteilabschnittskontur und Kreissegmentteilabschnitt weisen einen Freiraum auf, der bei Drehung erst ab einem bestimmten Drehwinkel das Gegenstück am Schaltschloss mitnimmt. Nachdem der Freigabepunkt des Schaltschlosses überwunden ist, kann sich die Schlossbewegungsmechanik in diesen Freiraum hineindrehen und wird nicht mehr durch die manuell zu bedienende Betätigungsmechanik gebremst.
In einer speziellen Ausgestaltung der Erfindung kann ein weiteres Konzept darin bestehen, dass am Kreissegmentteilabschnitt neben der Leerweglücke eine weitere Ausnehmung für die Aufnahme eines Federelementes ausgebildet ist. Das Federelement dient als Rückstellfeder und ermöglicht es, das Schaltgerät in die eingeschaltete Position zu überführen.
In einer Fortführung dieses erfindungsgemäßen Konzepts kann es vorgesehen sein, dass das Federelement als Draht-Bügelfeder ausgebildet ist. Diese Federart zeichnet sich durch eine besondere Robustheit aus und kann durch ihre Formgebung platzsparend verbaut werden.
In einer speziellen Ausgestaltung der Erfindung kann ein weiteres Konzept darin bestehen, dass die Antriebswelle über das Federelement an die Zahnwippe gekoppelt ist. Da die Antriebswelle wiederum an das Gegenrad und das Gegenrad an das Betätigungselement gekoppelt ist, ist es so möglich, das Schaltgerät über das Federelement wieder in die eingeschaltete Schaltstellungsposition zurückzustellen.
In einer speziellen Ausgestaltung der Erfindung kann ein weiteres Konzept darin bestehen, dass das Federelement als Rückstellfeder ausgebildet ist. Die Rückstellfeder ist an der Antriebswelle befestigt und ragt in die Kulissenausnehmung des Kreissegmentteilabschnitts in der Zahnwippe hinein.
In einer weiteren speziellen Ausgestaltung der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass ein zusätzlicher Leerweg zwischen Gegenrad und Antriebswelle ausgebildet ist. Dieser zusätzliche Leerweg kommt dann zum Tragen, wenn die durch den entstandenen Freilauf ungehinderte Kontakt-Mindestöffnungsweite nicht ausreicht. Durch den sich aus zwei Teilfreiläufen zusammengesetzten Gesamtfreilauf kann so die ungehinderte Öffnungsstrecke vergrößert werden.
Erfindungsgemäß kann weiterhin vorgesehen sein, dass das Schaltgerät ein Leistungsschalter ist.
Das erfindungsgemäße Schaltgerät mit einer bedienerunabhängigen Ausschaltvorrichtung weist eine Betätigungsmechanik auf, bei der die manuelle Betätigung über ein Betätigungselement auf ein Gegenrad übertragbar ist. Die Betätigungsmechanik greift in die Übertragungsmechanik ein, bei der die Bewegung des Gegenrades auf eine Antriebswelle übertragen wird, die an eine Zahnwippe eines Schaltschlosses gekoppelt ist, über welches ein Anlenkhebel einen Schalthebel beaufschlagt. Der Schalthebel steht in Wirkverbindung mit einer Kontaktanordnung, die ein fest positioniertes Schaltstück mit Kontakten aufweist, welches gegenüberliegend zu einem beweglichen Schaltstück mit Kontakten angeordnet ist, welches in einem Kontaktschieber geführt ist.
Bei der Übertragungsmechanik ist vorgesehen, dass an der Antriebswelle ein Fortsatz, vorzugsweise in Form einer Kreissegmentteilabschnittskontur, ausgebildet ist, die in eine Kulissenausnehmung, vorzugsweise in Form eines Kreissegmentteilabschnitts, in der Zahnwippe des Schaltschlosses greift. Die Kulissenausnehmung in der Zahnwippe umfasst zusätzlich eine Leerweglücke, die vor Erreichen des Freigabepunktes durchlaufen werden muss. In einem weiteren Teilbereich der Ausnehmung an der Zahnwippe greift eine Rückstellfeder in die Schaltschlossmechanik ein.
Das erfindungsgemäße Schaltgerät zeichnet sich dadurch aus, dass die Ausschaltvorrichtung bedienerunabhängig gestaltet ist. Der Leerweg befindet sich hier am Kopplungspunkt zwischen Antriebswelle und Zahnwippe und wird nicht durch eine schnelle oder langsame Bewegung des Betätigungselementes beeinflusst. Von Vorteil ist auch, dass für diese Lösung keine zusätzlichen Teile benötigt werden, so dass diese Ausschaltvorrichtung in bestehende Schalterreihen integrierbar ist, ohne dass größere Änderungen vorgenommen werden müssen. Für den Fall, dass eine kostengünstigere Schaltgerätevariante produziert werden soll, in der diese Ausschaltvorrichtung nicht integriert ist, muss lediglich das Übertragungsteil an der Zahnwippe ohne Leerlücke ausgebildet werden.
Weitere Vorteile und Ausführungen der Erfindung werden nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung erläutert.
Dabei zeigen schematisch:

Fig. 1 in einer Frontansicht Teilbereiche in Form der Betätigungs- und Übertragungsmechanik eines erfindungsgemäßen Schaltgeräts im eingeschalteten Schaltstellungszustand;
Fig. 2 in einer Frontansicht der Koppelungspunkt zwischen einer erfindungsgemäßen Zahnwippe des Schaltschlosses und der Antriebswelle im eingeschalteten Schaltstellungszustand;
Fig. 3 in einer Frontansicht Teilbereiche in Form der Betätigungs- und Übertragungsmechanik des erfindungsgemäßen Schaltgeräts am Freigabepunkt.
Fig. 4 in einer Frontansicht der Koppelungspunkt zwischen einer erfindungsgemäßen Zahnwippe des Schaltschlosses und der Antriebswelle am Freigabepunkt;
Fig. 5 in einer Seitenansicht die Kopplung zwischen Antriebswelle und Zahnwippe am Freigabepunkt;
Fig. 6 in einer Seitenansicht die Antriebswelle inklusive der Rückstellfeder am Freigabepunkt;
Fig. 7 in einer Frontansicht Teilbereiche in Form der Betätigungs- und Übertragungsmechanik eines erfindungsgemäßen Schaltgeräts im ausgeschalteten Schaltstellungszustand;
Fig. 8 in einer Frontansicht der Koppelungspunkt zwischen einer erfindungsgemäßen Zahnwippe des Schaltschlosses und der Antriebswelle im ausgeschalteten Schaltstellungszustand;
Fig. 9 in einer Seitenansicht die Kopplung zwischen Antriebswelle und Zahnwippe im ausgeschalteten Schaltstellungszustand;
Fig. 10 in einer Seitenansicht die Antriebswelle inklusive der Rückstellfeder im ausgeschalteten Schaltstellungszustand;
Fig. 11 in einer perspektivischen Darstellung Teilbereiche des erfindungsgemäßen Schaltgeräts mit der Betätigungsmechanik, der Übertragungsmechanik und der Kontaktanordnung;
Fig. 12 in einer perspektivischen Seitenansicht die Darstellung nach Fig. 11;
Fig. 13 in einer perspektivischen Frontansicht Teilbereiche des erfindungsgemäßen Schaltgeräts mit der Betätigungsmechanik, der Übertragungsmechanik und der Kontaktanordnung im eingeschalteten Schaltstellungszustand;
Fig. 14 in einer perspektivischen Seitenansicht die Darstellung nach Fig. 13;
Fig. 15 in einer perspektivischen Seitenansicht einen Teilbereich des erfindungsgemäßen Schaltgeräts mit Betätigungselement, Gegenrad und Antriebswelle inklusive Rückstellfeder;
Fig. 16 in einer perspektivischen Frontansicht die Antriebswelle;
Fig. 17 in einer perspektivischen Frontansicht die Betätigungsmechanik aus Betätigungselement und Gegenrad;
Fig. 18 in einer perspektivischen Frontansicht die Betätigungsmechanik inklusive der Kopplung zur Antriebswelle;
Fig. 19 in einer perspektivischen Frontansicht die Betätigungsmechanik inklusive der Kopplung zur Antriebswelle vor Erreichen des Freigabepunktes, wenn der Ausschaltvorgang abgebrochen wird.

Fig. 1 zeigt einen Teilbereich eines erfindungsgemäßen Schaltgeräts in Form der Betätigungs- und Übertragungsmechanik im eingeschalteten Schaltstellungszustand des Schaltgeräts. Die Betätigungsmechanik ist manuell über ein Betätigungselement 1 bedienbar, welches an ein Gegenrad 2 gekoppelt ist. Die Betätigungsmechanik greift in die Übertragungsmechanik, bei der die Bewegung des Gegenrades 2 auf eine Antriebswelle 3 übertragen wird, die an eine Zahnwippe 4 eines Schaltschlosses 5 gekoppelt ist, über welches ein Anlenkhebel 6 einen Schalthebel beaufschlagt. Die Flächennormale des Gegenrades 2 steht dabei im Wesentlichen orthogonal zur Drehachse der Antriebswelle 3 beziehungsweise die Fläche des Gegenrades 2 ist im Wesentlichen parallel zur Drehachse der Antriebswelle 3 positioniert. Bei der Übertragungsmechanik ist vorgesehen, dass an der Antriebswelle 3 ein Fortsatz, vorzugsweise in Form einer Kreissegmentteilabschnittskontur 7, ausgebildet ist, die in eine Kulissenausnehmung, vorzugsweise in Form eines Kreissegmentteilabschnitts 8, in der Zahnwippe 4 des Schaltschlosses 5 greift. Die Kulissenausnehmung in der Zahnwippe 4 umfasst zusätzlich eine Leerweglücke 9, die vor Erreichen des Freigabepunktes durchlaufen werden muss. In einem weiteren Teilbereich der Ausnehmung an der Zahnwippe 4 greift eine Rückstellfeder 10 in die Schaltschlossmechanik ein.
In Fig. 2 ist der Koppelungspunkt zwischen der Zahnwippe 4 des Schaltschlosses 5 und der Antriebswelle 3 im eingeschalteten Schaltstellungszustand des Schaltgeräts dargestellt. Um den Achsmittelpunkt 11 der Zahnwippe 4 ist eine Kulissenausnehmung in Form eines Kreissegmentteilabschnitts 8 in der Zahnwippe 4 angeordnet. Diese Kulissenausnehmung der Zahnwippe 4 umfasst zusätzlich eine Leerweglücke 9, die von der Kreissegmentteilabschnittskontur 7 der Antriebswelle 3 durchlaufen werden kann. An einem Ende der Kreissegmentteilabschnittskontur 7 ist ein Fortsatz 12 ausgebildet, der im Fall eines Ausschaltvorgangs die Auflagefläche an der Zahnwippenbegrenzungskontur 13 vergrößert, um die Mitnahme der Zahnwippe 4 zu erleichtern.
In Fig. 3 sind Teilbereiche in Form der Betätigungs- und Übertragungsmechanik des erfindungsgemäßen Schaltgeräts am Freigabepunkt dargestellt. Aus Fig. 3 geht hervor, dass das Betätigungselement 1 nun eine Zwischenstellung zwischen der eingeschalteten und der ausgeschalteten Schaltungsstellung eingenommen hat. Zudem hat sich die Antriebswelle 3 nun in den sichtbaren Bereich gedreht, nachdem sie zuvor komplett durch die Zahnwippe 4 verdeckt war. Am Freigabepunkt liegt der Fortsatz 12 der Kreissegmentteilabschnittskontur 7 der Antriebswelle 3 an der Zahnwippenbegrenzungskontur 13 an. Die Zahnwippe 4 hat im Schaltschloss 5 ihre Position im Vergleich zum eingeschalteten Schaltstellungszustand nicht wesentlich verändert. Die Kreissegmentteilabschnittskontur 7 hat lediglich den Weg der Leerweglücke 9 durchlaufen.
Fig. 4 zeigt den Kopplungspunkt zwischen der erfindungsgemäßen Zahnwippe 4 des Schaltschlosses 5 und der Antriebswelle 3 am Freigabepunkt. Dabei liegt der Fortsatz 12 der Kreissegmentteilabschnittskontur 7 an der Zahnwippenbegrenzungskontur 13 der Zahnwippe 4 an, ohne dass die Zahnwippe 4 ihre Position wesentlich verändert. Die Drehbewegung wird durch die Antriebswelle 3 vollzogen, die nun sichtbar hinter der Kontur der Zahnwippe 4 erscheint.
Fig. 5 zeigt die Kopplung zwischen der Antriebswelle 3 und der Zahnwippe 4 am Freilaufpunkt. Zusätzlich geht aus Fig. 5 die Lage der Rückstellfeder 10 hervor. Die Rückstellfeder 10 ist vorzugsweise als Draht-Bügelfeder ausgebildet, mit einer U-förmigen Form mit zwei Schenkeln 14, 15 und einem Verbindungsbereich 16. Dabei ist das Schenkelende 17 des Schenkels 14 umgebogen und lagert in einer Ausnehmung der Antriebswelle 3. Das Schenkelende 18 des Schenkels 15 ist an die Zahnwippe 4 gekoppelt.
In Fig. 6 ist die Antriebswelle 3 inklusive der Rückstellfeder 10 am Freigabepunkt dargestellt. Aus dieser Darstellung geht die explizite Lage der Rückstellfeder 10 in der Antriebswelle 3 hervor.
In Fig. 7 sind Teilbereiche in Form der Betätigungs- und Übertragungsmechanik eines erfindungsgemäßen Schaltgeräts im ausgeschalteten Schaltstellungszustand dargestellt. Im ausgeschalteten Schaltstellungszustand hat die Zahnwippe 4 nun ihre Drehung im Uhrzeigersinn fortgesetzt und dabei das Schaltschloss 5 mitgeführt, wodurch eine Bewegung am Anlenkhebel 6 umgesetzt wird. Die Kreissegmentteilabschnittskontur 7 liegt nun an einer Zahnwippenbegrenzungskontur 19 an, die gegenüberliegend zur Zahnwippenbegrenzungskontur 13 angeordnet ist.
In Fig. 8 ist der Kopplungspunkt zwischen der erfindungsgemäßen Zahnwippe 4 des Schaltschlosses 5 und der Antriebswelle 3 im ausgeschalteten Schaltstellungszustand dargestellt. Um den ausgeschalteten Schaltstellungszustand zu erreichen, hat sich die Zahnwippe 4 um ca. 20° im Uhrzeigersinn gedreht. Der Fortsatz 12 der Kreissegmentteilabschnittskontur 7 der Antriebswelle 3 liegt in dieser Stellung nun an der Zahnwippenbegrenzungskontur 19 an.
In Fig. 9 ist die Kopplung zwischen der Antriebswelle 3 und der Zahnwippe 4 im ausgeschalteten Schaltstellungszustand dargestellt. Im Vergleich zu Fig. 5 hat sich nun das Schenkelende 18 des Schenkels 15 von oben nach unten bewegt. Das Schenkelende 17 lagert weiter in einer Ausnehmung der Antriebswelle 3.
Fig. 10 zeigt die Antriebswelle 3 inklusive der Rückstellfeder 10 im ausgeschalteten Schaltstellungszustand. Im Vergleich zu Fig. 6, in der die Rückstellfeder 10 am Freigabepunkt dargestellt ist, geht auch aus Fig. 10 hervor, dass sich das Schenkelende 18 von oben nach unten bewegt hat.
In Fig. 11 sind Teilbereiche des erfindungsgemäßen Schaltgeräts mit der Betätigungsmechanik, der Übertragungsmechanik und einer Kontaktanordnung 20 im ausgeschalteten Schaltungszustand gezeigt. Dabei umfasst die Betätigungsmechanik das Betätigungselement 1 und das Gegenrad 2, die Übertragungsmechanik setzt sich zusammen aus der Antriebswelle 3, der Zahnwippe 4 und dem Schaltschloss 5, welches an den Anlenkhebel 6 gekoppelt ist, der in Wirkverbindung mit einem Schalthebel 21 steht. Über den Schalthebel 21 wird die Kontaktanordnung 20 betätigt. Die Kontaktanordnung 20 weist ein bewegliches Schaltstück 22 auf, welches in einem Kontaktschieber 23 geführt ist und das gegenüberliegend zu einem fest positionierten Schaltstück 24 angeordnet ist. Im ausgeschalteten Schaltstellungszustand sind die Schaltstücke 22, 24 voneinander beabstandet.
In Fig. 12 ist der ausgeschaltete Schaltstellungszustand in einer Seitenansicht dargestellt.
Fig. 13 zeigt Teilbereiche des erfindungsgemäßen Schaltgeräts mit der Betätigungsmechanik, der Übertragungsmechanik und der Kontaktanordnung 20 im eingeschalteten Schaltstellungszustand. In diesem Schaltstellungszustand liegen die beweglichen Schaltstücke 22, 24 aufeinander.
Aus Fig. 14 geht der eingeschaltete Schaltstellungszustand in einer Seitenansicht hervor.
Fig. 15 zeigt einen Teilbereich des erfindungsgemäßen Schaltgeräts mit dem Betätigungselement 1, dem Gegenrad 2, der Antriebswelle 3 inklusive der Rückstellfeder 10. Aus dieser Darstellung geht hervor, dass die vorzugsweise zylindrisch ausgeformte Antriebswelle 3 zur Zahnwippe 4 hin in eine Kreissegmentteilabschnittskontur 7 übergeht.
In Fig. 16 ist die Antriebswelle 3 dargestellt mit der Kreissegmentteilabschnittskontur 7, die in den Fortsatz 12 übergeht. Zusätzlich weist die Antriebswelle 3 einen Armfortsatz 25 auf, der das Zurückdrehen in den eingeschalteten Schaltstellungszustand ermöglicht, wenn der Ausschaltvorgang vor Erreichen des Freigabepunktes abgebrochen wird. Die Antriebswelle 3 weist zudem einen Fangzinken 26 auf, der als Abstützfläche für eine Fangfläche, die vorzugsweise am Gegenrad ausgebildet ist, dient.
Fig. 17 zeigt die Betätigungsmechanik aus Betätigungselement 1 und Gegenrad 2. Unterhalb des Gegenrades 2 in Richtung der Antriebswelle 3 ist eine Gegenkontur 27 angeordnet, die in Wirkverbindung mit dem Armfortsatz 25 der Antriebswelle 3 steht und das Rückdrehen des Schaltgeräts in den eingeschalteten Schaltstellungszustand ermöglicht. Zudem ist am Gegenrad 2 ein Zapfen 28 angeordnet, der in eine Ausnehmung der Antriebswelle 3 greift und so eine Wirkverbindung mit der Antriebswelle 3 darstellt. Aus Fig. 17 geht zudem hervor, dass das Betätigungselement 1 das Gegenrad 2 bei Betätigung direkt mitnimmt, ohne Durchlauf eines Leerwegs. Dafür sind am Gegenrad 2 Ausnehmungen 29 ausgebildet, in welche Mitnehmer 30 des Betätigungselements 1 greifen.
Fig. 18 zeigt die Betätigungsmechanik aus Betätigungselement 1 und Gegenrad 2 inklusive der Kopplung zur Antriebswelle 3. Aus Fig. 18 geht das Ineinandergreifen der Gegenkontur 27 am Gegenrad 2 am Armfortsatz 25 der Antriebswelle 3 hervor.
Fig. 19 zeigt die Betätigungsmechanik aus Betätigungselement 1 und Gegenrad 2 inklusive der Kopplung zur Antriebswelle 3 vor Erreichen des Freigabepunktes, wenn der Ausschaltvorgang abgebrochen wird. Die Gegenkontur 27 am Gegenrad 2 ist dann wieder vom Armfortsatz 25 an der Antriebswelle 3 beabstandet.
Das erfindungsgemäße Schaltgerät zeichnet sich dadurch aus, dass die Ausschaltvorrichtung bedienerunabhängig gestaltet ist. Der Leerweg befindet sich hier am Kopplungspunkt zwischen Antriebswelle und Zahnwippe und wird nicht durch eine schnelle oder langsame Bewegung des Betätigungselementes beeinflusst. Von Vorteil ist auch, dass für diese Lösung keine zusätzlichen Teile benötigt werden, so dass diese Ausschaltvorrichtung in bestehende Schalterreihen integrierbar ist, ohne dass größere Änderungen vorgenommen werden müssen. Für den Fall, dass eine kostengünstigere Schaltgerätevariante produziert werden soll, in der diese Ausschaltvorrichtung nicht integriert ist, muss lediglich das Übertragungsteil an der Zahnwippe ohne Leerlücke ausgebildet werden.

Bezugszeichenliste

1: Betätigungselement
2: Gegenrad
3: Antriebswelle
4: Zahnwippe
5: Schaltschloss
6: Anlenkhebel
7: Kreissegmentteilabschnittskontur
8: Kreissegmentteilabschnitt
9: Leerweglücke
10: Rückstellfeder
11: Achsmittelpunkt
12: Fortsatz
13: Zahnwippenbegrenzungskontur
14: Schenkel
15: Schenkel
16: Verbindungsbereich
17: Schenkelende
18: Schenkelende
19: Zahnwippenbegrenzungskontur
20: Kontaktanordnung
21: Schalthebel
22: bewegliches Schaltstück
23: Kontaktschieber
24: fest positioniertes Schaltstück
25: Armfortsatz
26: Fangzinken
27: Gegenkontur
28: Zapfen
29: Ausnehmung
30: Mitnehmer

Claims

Schaltgerät mit einer Betätigungsmechanik, bei der die manuelle Betätigung über ein Betätigungselement (1) auf ein Gegenrad (2) übertragbar ist, mit einer Übertragungsmechanik, bei der die Bewegung des Gegenrades (2) auf eine Antriebswelle (3) übertragbar ist, die an eine Zahnwippe (4) eines Schaltschlosses (5) gekoppelt ist, über welches ein Anlenkhebel (6) einen Schalthebel (21) beaufschlagt, und mit einer Kontaktanordnung (20), die ein fest positioniertes Schaltstück (24) mit Kontakten aufweist, welches gegenüberliegend zu einem beweglichen Schaltstück (22) mit Kontakten angeordnet ist, welches in einem Kontaktschieber (23) geführt ist, wobei der Schalthebel (21) in Wirkverbindung mit der Kontaktanordnung (20) steht,
dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (3) in eine Kulissenausnehmung der Zahnwippe (4) eingreift, wobei die Drehung der Antriebswelle (3) erst ab einem bestimmten Drehwinkel, nach Durchlauf eines Leerweges, die Zahnwippe (4) mitnimmt.
Schaltgerät nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnahme des Gegenrades (2) bei Betätigung des Betätigungselementes (1) direkt, ohne Durchlauf eines Leerweges, ausgebildet ist.
Schaltgerät nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (3) über eine Kreissegmentteilabschnittskontur (7) mit einem hervorstehenden Fortsatz (12) in die Kulissenausnehmung der Zahnwippe (4) eingreift.
Schaltgerät nach Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass die Kulissenausnehmung in der Zahnwippe (4) in Form eines Kreissegmentteilabschnittes (8) mit einer Leerweglücke (9) ausgebildet ist.
Schaltgerät nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass am Kreissegmentteilabschnitt (8) neben der Leerweglücke (9) eine weitere Ausnehmung für die Aufnahme eines Federelementes ausgebildet ist.
Schaltgerät nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement als Draht-Bügelfeder ausgebildet ist.
Schaltgerät nach Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (3) über das Federelement an die Zahnwippe (4) gekoppelt ist.
Schaltgerät nach einem der Ansprüche 5 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement als Rückstellfeder (10) ausgebildet ist.
Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass ein zusätzlicher Leerweg zwischen Gegenrad (2) und Antriebswelle (3) ausgebildet ist.
Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltgerät ein Leistungsschalter ist.