EP3224846B1 - Schaltvorrichtung - Google Patents
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- EP3224846B1 EP3224846B1 EP15798446.9A EP15798446A EP3224846B1 EP 3224846 B1 EP3224846 B1 EP 3224846B1 EP 15798446 A EP15798446 A EP 15798446A EP 3224846 B1 EP3224846 B1 EP 3224846B1
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- H01H1/14—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage by abutting
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- H01H1/30—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage by abutting with resilient mounting within supporting guides
Definitions
- the present invention relates to a switching device according to the preamble of claim 1.
- Electrical switching devices are components in a circuit which establish an electrically conductive connection between fixed contacts (switching state “ON” or “ON state”) or separate (switching state “OFF” or “OFF state”).
- switching state "ON” or “ON state” switching state "ON state”
- switching state "OFF” or “OFF state” switching state "OFF state”
- a switching device is for example from the WO 2012/076605 A1 known.
- the known switching device comprises a switching chamber in which a plate-shaped switching element can be moved back and forth along a linear movement axis between an ON position and an OFF position. In the ON position, the switching element connects fixed contacts to one another, whereas in the OFF position, the switching element is separated from the fixed contacts to separate the current-carrying connection.
- the switching element can be moved linearly via an actuating means within the switching chamber and is biased in the direction of the axis of movement by means of a spring.
- the switching element biased by the spring can slip out of its installed position. Specifically, the switching element is accelerated by the external forces and compresses the spring. The switching element can rotate about its longitudinal axis and tilt in the switching chamber or jam between the spring and a wall of the switching chamber. From this position, the switching element will generally not slip back into its original installation position on its own, so that this basically leads to failure of the switching device.
- a switching device with a movably guided switching element is known.
- the switching element is biased by a spring which is supported between a shoulder of a contact carrier and a U-shaped bracket.
- the U-shaped bracket is to ensure centering for the spring and protection against tilting movements of the switching element.
- the object of the present invention is to provide a maintenance-friendly switching device.
- This object is achieved according to the invention in a switching device of the type mentioned at the outset in that the switching element is plate-shaped and in that the guide body has an outer cross section which at least substantially corresponds to the inner cross section of the switching chamber.
- the guide means hold the switching element in an installed position in which the switching element can be moved linearly back and forth along the ON position and the OFF position and is always preloaded by the spring means.
- the switching element which is usually made of an electrically conductive material, establishes an electrical connection between fixed contacts, in particular two fixed contacts.
- the switching element In the OFF position, the switching element is spaced from the fixed contacts, so that an electrical connection between the fixed contacts is interrupted.
- the switching element is held in the switching chamber by the guide means in such a way that the two main directions of extension of the plate-shaped switching element are at least substantially perpendicular to the axis of movement.
- the switching element is plate-shaped, so that the two main directions of extension are to be understood as the length and the width of the switching element.
- the plate-shaped switching element thus has a relatively small extension in the direction of the main axis in relation to the two main directions of extension, which can also be referred to as the thickness or thickness of the switching element.
- the main axis of the switching element which is a normal to a plane spanned by the two main directions of extension, is oriented at least substantially parallel to the movement axis.
- the switching element is preferably always held in the installed position by the guide means, in which the main axis is aligned parallel to the movement axis.
- the guide means can also allow the switching element in the switching chamber to be tilted to a certain extent about a longitudinal axis of the switching element that runs transversely to the main axis.
- the guiding means ensure that the switching element can only tilt to such an extent that the switching element in the switching chamber is not tilted or slips under the spring means. From this slightly tilted position, in which the main axis runs at least substantially parallel to the axis of movement, the switching element automatically returns to the installed position after vibration and can therefore continue linearly between the ON position and the OFF position without intervention from outside Switching chamber can be moved back and forth.
- the plate-shaped guide body has an outer cross section which corresponds at least substantially to the inner cross section of the switching chamber.
- the guide body has an undersize in relation to the switching chamber such that the guide body can slide along the axis of movement.
- a tilt angle formed between the main axis and the movement axis is between 0 and 30 °, in particular a maximum of 10 °.
- the main axis of the switching element thus runs at least substantially parallel to the movement axis when the tilt angle is between 0 and 30 °, in particular between 0 and a maximum of 10 °.
- the guide means are preferably arranged on a side of the switching element facing the spring means. This reliably prevents the switching element from slipping under the spring means. In addition, the guide means can then also assume a holding function for the spring means in order to hold the spring means in a predetermined position with respect to the switching element.
- a ratio between an extension of the guide means in the direction of the main axis and an extension of the switching element in the direction of the main axis is greater than or equal to 1.5: 1.
- the guiding means can comprise several means for guiding the switching element, it being sufficient if one of the guiding means has a ratio between an extension of the guiding means in the direction of the main axis and an extension of the switching element in the direction of the main axis greater than or equal to 1.5: 1.
- the guide means can also have just one guide means that has the aforementioned ratio of at least 1.5: 1.
- the guide means can thus be at least one and a half times thicker than the switching element.
- the thickness of the guide means depends on the structural conditions of the switching chamber and the thickness of the switching element, the guide means the tilting of the switching element prevent and in particular do not hinder the linear movement of the switching element between the ON position and the OFF position.
- the guide means are preferably at least three times, in particular four times thicker than the switching element, i.e.
- the ratio between the extension of the guide means in the direction of the main axis and the extension of the switching element in the direction of the main axis is at least 3: 1, in particular 4: 1.
- the ratio between the extension of the guide means in the direction of the main axis and the extension of the switching element in the direction of the main axis is preferably at most 5: 1.
- the guide elements can be arranged on the side of the guide body facing the switching element.
- the guide means have a columnar basic shape and are arranged on the edge of the guide body.
- a plate-shaped guide body can have four column-shaped guide elements arranged in the corners of the guide body, which extend on a side of the guide body which faces away from the switching element in the direction of the main axis of the switching element.
- the greater the extension of the guide elements in the direction of the main axis the better the switching element is secured against tipping in the switching chamber. In other words, the longer the guide elements, the smaller the maximum tilt angle.
- the guide elements are preferably stiff, as a result of which the tilting protection of the switching element is further improved. It is also advantageous in this embodiment that the guide elements define a holding space between them in which the spring means, for example a helical spring, are held.
- the guide means and the switching element are separate components.
- Known switching devices can thus be retrofitted with the guide means according to the invention.
- the guide body and the switching element come into abutment.
- the guide means, in particular the guide body can be loosely in contact with the switching element or connected, in particular glued, to the switching element.
- the Guide means are connected to the switching element.
- the guide means can be an integral part of the switching element.
- the switching device can be one of the components of an electrical switching device with double interruption.
- the switching device can be an auxiliary switch, a circuit breaker, a contactor, in particular an auxiliary contactor.
- the switching device according to the invention is a component of an electrical switching device with double interruption which is known per se and is not shown here.
- the switching device according to the invention has a switching element 1, which in a switching chamber 2 along a linear movement axis Z between an ON position, in which the switching element 1 electrically connects two not shown fixed contacts of the switching device, and an OFF position, in which the switching element 1 is spaced from the fixed contacts, is movable back and forth.
- the switching device has a carrier housing 3.
- the carrier housing 3 which can also be called a switching bridge, is in the Switching device movably arranged along an axis of movement Z.
- Four of the switching chambers 2 are arranged next to one another in the carrier housing 3.
- the switching chambers 2 are constructed identically and have an elongated basic shape which extends along the movement axis Z.
- the switching chambers 2 are open at a front and a rear of the carrier housing 3.
- a stop element 4 is arranged in each of the switching chambers 2, which at least roughly divides the respective switching chamber 2 into an upper third and a lower two thirds.
- the carrier housing 3 is electrically insulated from the switching chambers 2 and can, for example, be made of a plastic.
- FIG 1 For example, only a single switching element 1 is used in the left switching chamber 2, it being possible in principle for a switching element 1 to be arranged in several or all switching chambers 2.
- the switching elements 1 can be movable not only in the upper third of the switching chamber 2, but also in the lower two thirds of the respective switching chamber 2 along the linear movement axis Z.
- the plate-shaped switching element 1 has two main directions of extension X, Y, namely in the direction of a longitudinal extension L of the switching element 1 and a transverse extension B of the switching element 1, the longitudinal extension L being greater than its transverse extension B due to the elongated configuration of the switching element 1.
- the switching element 1 has a relatively small extension D in the direction of a main axis N, wherein the extension D can also be referred to as the strength or thickness of the switching element 1.
- the main axis N is perpendicular to a plane E, which is spanned by the two main directions X, Y, and is thus a normal to the plane E.
- the main axis N and the movement axis Z coincide, that is, the switching element 1 is not tilted. This position is the installation position of the switching element 1, in which the switching element 1 can be moved back and forth along the linear movement axis Z between the ON position and the OFF position.
- the switching element 1 protrudes on the open front side and the open rear side of the carrier housing 2 and has contact areas 6, 7 on both sides of the lower end 5, which, in the ON position, make contact with the fixed contacts for establishing the electrical connection stand.
- the switching element 1 is biased in the switching chamber 2 by a coil spring 8 in the direction of the axis of movement Z.
- the helical spring 8 is supported on an upper wall 9 of the carrier housing 3 and guide means 10, which are arranged between the helical spring 8 and the switching element 1.
- the guide means 10 have a plate-shaped guide body 11, the guide body 11 having a small undersize having an outer cross section corresponding to the inner cross section of the switching chamber 2.
- the undersize is selected so that the guide body 11 can slide in the switching chamber 2 along the movement axis Z.
- the guide body 11 is in flat contact with an upper side 12 of the switching element 1 opposite the underside 5 of the switching element 1, the guide body 11 and the switching element 1 being two separate components. In the installed position, the guide body 11 and the switching element 1 are loosely in contact with one another, the guide body 11 being pressed against the upper side 12 of the switching element 1 by the helical spring 8.
- the carrier housing 3, the switching element 1, the guide means 10 and the coil spring 8 are shown in an exploded view. It can be seen that the switching element 1 has two projections 14 on each of the two opposite side surfaces 13. Corresponding to the projections 14, the carrier housing 3 has two side walls 15, 16 on the side walls 15, 16 delimiting the switching chambers 2, two recesses 17 extending in the direction of the movement axis Z, into which the projections 17 in the installed position of the switching element 1 for guiding the switching element 1 engage along the axis of movement Z.
- the guide means 10 have four columnar guide elements 18 which extend in the direction of the main axis N and which are arranged on an outer surface 19 of the guide body 11 pointing away from the switching element 1.
- the guide elements 18 protrude in four corners of the at least substantially rectangular guide body 11 such that the projections 14 of the switching element 1 with the guide elements 18 are in the installed position of the switching element 1, in which the guide means 10 are arranged between the switching element 1 and the helical spring 8, cover viewed in the direction of the main axis N.
- the sides of the column-shaped guide elements 18 and the guide body 11 facing the side walls 15, 16 of the carrier housing 3 thus form guide surfaces 24, via which the switching element 1 is guided in the switching chamber 2 along the movement axis Z.
- the ratio between an extension of the guide means 10 in the direction of the main axis N and the thickness D of the switching element 1 is approximately 4: 1, so that the guide surfaces 24 of the guide means 10 in the direction of the main axis N are three times wider than the side surfaces 13 of the narrow one Switching element 1 are.
- a holding space 20 is defined between the columnar guide elements 11, which is delimited on the underside facing the switching element 1 by the outer surface 19 of the guide body 11.
- the coil spring 8 engages in the holding space 20 and is thus held at its longitudinal end facing the switching element 1.
- this is held by a pin 21, which is arranged on the top wall 9 of the carrier housing 3 and protrudes into the switching chamber 2.
- each switching chamber 2 is also assigned a pin 21 on a lower wall 23 of the carrier housing 3, the pins 21 also projecting into the switching chamber 2 and for fixing a helical spring 8 arranged in the lower part of the switching chamber 2, as is exemplified in FIG Figure 4 is shown.
- the switching device For the linear movement of the switching element 4 within the respective switching chamber 2, the switching device comprises a driver element 25 arranged on the lower wall 23 of the carrier housing 3, which can be coupled to a claw of the switching device, not shown here.
- a switch position indicator 22 is arranged on the top wall 9 of the carrier housing 3, which visually indicates whether the switch element has assumed the ON position or the OFF position.
- the switching element 1 When the switching device is in operation, the switching element 1 is in the installed position in which the switching element 1 is prestressed against the stop element 4 by the helical spring 8.
- the main axis N of the switching element 1 is in the in Figure 1 shown Installation position aligned parallel to the Z axis of movement.
- a tilt angle ⁇ is formed between the now tilted main axis N and the movement axis Z, which here is approximately 10 °.
- the guide surfaces 24 of the guide means 10 which are larger in relation to the side surfaces of the switching element 1, prevent the switching element 1 from tilting further over the 10 ° shown here and thereby ensure that the switching element 1 does not slip under the coil spring 8. In this way, the switching element 1 can at most take a slightly tilted position within the switching chamber 2, from which it can return to its original installation position independently, or by itself without any further action from the outside.
- one of the switching elements 1 is used as an example in the left three switching chambers 2.
- the tilted switching element 1 is shown here in the right-hand switching chamber 2 in a simplified manner without the helical spring 9 compressed in this case, only to clarify the functioning of the anti-tipping device by the guide means 10.
Landscapes
- Push-Button Switches (AREA)
- Mechanisms For Operating Contacts (AREA)
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
- Elektrische Schaltvorrichtungen sind Komponenten in einem Stromkreis, die zwischen Festkontakten eine elektrisch leitende Verbindung herstellen (Schaltzustand "EIN" oder "EIN-Zustand") oder trennen (Schaltzustand "AUS", oder "AUS-Zustand"). Im Fall einer zu trennenden stromführenden Verbindung fließt Strom durch die mittels des Schaltelements miteinander verbundenen Kontakte, bis diese voneinander getrennt werden.
- Eine Schaltvorrichtung ist beispielsweise aus der
WO 2012/076605 A1 bekannt. Die bekannte Schaltvorrichtung umfasst eine Schaltkammer, in der ein plattenförmiges Schaltelement entlang einer linearen Bewegungsachse zwischen einer EIN-Stellung und einer AUS-Stellung hin und her bewegbar ist. In der EIN-Stellung verbindet das Schaltelement Festkontakte miteinander, wogegen in der AUS-Stellung das Schaltelement zum Trennen der stromführenden Verbindung von den Festkontakten beabstandet ist. Das Schaltelement ist über ein Betätigungsmittel innerhalb der Schaltkammer linear bewegbar und mittels einer Feder in Richtung der Bewegungsachse vorgespannt. - Wenn auf die bekannte Schaltvorrichtung Kräfte von außen einwirken, die beispielsweise durch Erschütterungen während eines Transports, einen heftigen Stoß gegen ein Schaltergehäuse oder einen Sturz der Schaltvorrichtung auf einen harten Untergrund hervorgerufen werden können, kann das durch die Feder vorgespannte Schaltelement aus seiner Einbaulage rutschen. Konkret wird das Schaltelement durch die von außen einwirkenden Kräfte beschleunigt und drückt die Feder zusammen. Dabei kann sich das Schaltelement um seine Längsachse drehen und in der Schaltkammer verkanten oder zwischen der Feder und einer Wandung der Schaltkammer verklemmen. Aus dieser Lage wird das Schaltelement in der Regel nicht von selbst in seine ursprüngliche Einbaulage zurückrutschen, so dass dies grundsätzlich zum Ausfall der Schaltvorrichtung führt.
- Das Problem des Kippens der Schaltelemente in den Schaltkammern tritt insbesondere bei geringen Kontaktkräften auf, wie sie in Steuer- und Hilfskontakten verwendet werden. Diese sind dann besonders anfällig bei Stößen während des Transports.
- Aus der
DE 11 54 553 B ist eine Schaltvorrichtung mit einem beweglich geführten Schaltelement bekannt. Das Schaltelement ist mittels einer Feder vorgespannt, die zwischen einem Absatz eines Kontaktträgers und einem U-förmigen Bügel abgestützt ist. Der U-förmige Bügel soll eine Zentrierung für die Feder und eine Sicherung gegen Kippbewegungen des Schaltelements gewährleisten. - Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine wartungsfreundliche Schaltvorrichtung bereitzustellen.
- Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß bei einer Schaltvorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass das Schaltelement plattenförmig ausgebildet ist, und dass der Führungskörper einen zumindest im Wesentlichen zum Innenquerschnitt der Schaltkammer korrespondierenden Außenquerschnitt aufweist.
- Mit anderen Worten halten die Führungsmittel das Schaltelement in einer Einbaulage, in welcher das Schaltelement entlang der EIN-Stellung und der AUS-Stellung linear hin und her bewegbar und stets durch die Federmittel vorgespannt ist. In der EIN-Stellung stellt das Schaltelement, das üblicherweise aus einem elektrisch leitenden Material hergestellt ist, eine elektrische Verbindung zwischen Festkontakten, insbesondere zwei Festkontakten, her. In der AUS-Stellung ist das Schaltelement von den Festkontakten beabstandet, so dass eine elektrische Verbindung zwischen den Festkontakten unterbrochen ist. Entlang der Bewegungsachse zwischen der EIN-Stellung und der AUS-Stellung ist das Schaltelement durch die Führungsmittel derart in der Schaltkammer gehalten, dass die beiden Haupterstreckungsrichtungen des plattenförmigen Schaltelements zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Bewegungsachse ausgerichtet sind. Das Schaltelement ist plattenförmig ausgestaltet, so dass unter den beiden Haupterstreckungsrichtungen die Länge und die Breite des Schaltelements zu verstehen sind. Das plattenförmige Schaltelement weist somit im Verhältnis zu den beiden Haupterstreckungsrichtungen eine verhältnismäßig geringe Erstreckung in Richtung der Hauptachse auf, die auch als Stärke, respektive Dicke des Schaltelements bezeichnet werden kann. Weiterhin ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Hauptachse des Schaltelements, die eine Normale zu einer durch die beiden Haupterstreckungsrichtungen aufgespannten Ebene ist, zumindest im Wesentlichen parallel zur Bewegungsachse ausgerichtet ist. Vorzugsweise wird das Schaltelement durch die Führungsmittel stets in der Einbaulage gehalten, in der die Hauptachse parallel zur Bewegungsachse ausgerichtet ist. Allerdings können die Führungsmittel auch ein Kippen des Schaltelements in der Schaltkammer um eine Längsachse des Schaltelements, die quer zur Hauptachse verläuft, bis zu einem gewissen Maß zulassen. Erfindungsgemäß wird durch die Führungsmittel gewährleistet, dass das Schaltelement lediglich soweit kippen kann, dass das Schaltelement in der Schaltkammer nicht verkantet oder unter den Federmitteln wegrutscht. Aus dieser leicht gekippten Lage, in der die Hauptachse zumindest im Wesentlichen parallel zur Bewegungsachse verläuft, kehrt das Schaltelement nach der Erschütterung selbständig in die Einbaulage zurück und kann somit ohne Eingreifen von außen weiter zwischen der EIN-Stellung und der AUS-Stellung linear in der Schaltkammer hin und her bewegt werden.
- Der plattenförmige Führungskörper weist einen zumindest im Wesentlichen zum Innenquerschnitt der Schaltkammer korrespondierenden Außenquerschnitt auf. Mit anderen Worten weist der Führungskörper gegenüber der Schaltkammer ein Untermaß derart auf, dass der Führungskörper entlang der Bewegungsachse gleiten kann. Weiterhin ist vorgesehen, dass ein zwischen der Hauptachse und der Bewegungsachse gebildeter Kippwinkel zwischen 0 und 30°, insbesondere maximal 10° beträgt. Durch diese Ausgestaltung wird sichergestellt, dass das Schaltelement innerhalb der Schaltkammer nicht verkanten kann und stets selbständig, das heißt ohne Fremdeinwirkung von außen, in die vorgesehene Einbaulage zurückkehren kann. Somit verläuft die Hauptachse des Schaltelements zumindest im Wesentlichen parallel zur Bewegungsachse, wenn der Kippwinkel zwischen 0 und 30°, insbesondere zwischen 0 und maximal 10° liegt.
- Vorzugsweise sind die Führungsmittel an einer den Federmitteln zugewandten Seite des Schaltelements angeordnet. Dadurch wird ein Wegrutschen des Schaltelements unter den Federmitteln sicher verhindert. Zudem können die Führungsmittel dann auch eine Haltefunktion für die Federmittel übernehmen, um die Federmittel gegenüber dem Schaltelement in einer vorgegebenen Position zu halten.
- Weiterhin kann vorgesehen sein, dass ein Verhältnis zwischen einer Erstreckung der Führungsmittel in Richtung der Hauptachse und einer Erstreckung des Schaltelements in Richtung der Hauptachse größer oder gleich 1,5:1 beträgt. Die Führungsmittel können mehrere Mittel zur Führung des Schaltelements umfassen, wobei es genügt, wenn eines der Führungsmittel ein Verhältnis zwischen einer Erstreckung der Führungsmittel in Richtung der Hauptachse und einer Erstreckung des Schaltelements in Richtung der Hauptachse größer oder gleich 1,5:1 aufweist. Die Führungsmittel können auch nur genau ein Führungsmittel aufweisen, dass das vorgenannte Verhältnis von wenigstens 1,5:1 aufweist. Durch die im Vergleich zu dessen Länge und Breite verhältnismäßig geringe Stärke, respektive Erstreckung in Richtung der Hauptachse, des Schaltelements weist es an zu Innenwandungen der Schaltkammer weisenden Seiten nur schmale Flächen auf, an denen sich das Schaltelement an den Innenwandungen der Schaltkammer abstützen könnte. Um ein Kippen der Schaltelemente innerhalb der Schaltkammer zu vermeiden, können die Führungsmittel somit um wenigstens das eineinhalbfache dicker als das Schaltelement sein. Dabei ist die Dicke der Führungsmittel abhängig von den baulichen Gegebenheiten der Schaltkammer und der Dicke des Schaltelements, wobei die Führungsmittel das Kippen des Schaltelements verhindern und insbesondere die lineare Bewegung des Schaltelements zwischen der EIN-Stellung und der AUS-Stellung nicht behindern. Vorzugsweise sind die Führungsmittel mindestens dreimal, insbesondere viermal dicker als das Schaltelement, das heißt, das Verhältnis zwischen der Erstreckung der Führungsmittel in Richtung der Hauptachse und der Erstreckung des Schaltelements in Richtung der Hauptachse beträgt mindestens 3:1, insbesondere 4:1. Vorzugsweise beträgt das Verhältnis zwischen der Erstreckung der Führungsmittel in Richtung der Hauptachse und der Erstreckung des Schaltelements in Richtung der Hauptachse maximal 5:1.
- Zusätzlich oder alternativ können die Führungselemente an der zum Schaltelement weisenden Seite des Führungskörpers angeordnet sein. Insbesondere weisen die Führungsmittel eine säulenförmige Grundform auf und sind randseitig am Führungskörper angeordnet. Somit kann beispielsweise ein plattenförmiger Führungskörper vier in den Ecken des Führungskörpers angeordnete säulenförmige Führungselemente aufweisen, die sich an einer vom Schaltelement wegweisenden Seite des Führungskörpers in Richtung der Hauptachse des Schaltelements erstrecken. Je größer die Erstreckung der Führungselemente in Richtung der Hauptachse ist, umso besser ist das Schaltelement gegen ein Kippen in der Schaltkammer gesichert. Mit anderen Worten, je länger die Führungselemente sind, desto kleiner ist der maximale Kippwinkel. Vorzugsweise sind die Führungselemente steif ausgebildet, wodurch der Kippschutz des Schaltelements weiter verbessert wird. Weiterhin ist an dieser Ausgestaltung vorteilhaft, dass die Führungselemente zwischen sich einen Halteraum definieren, in dem die Federmittel, beispielsweise eine Schraubenfeder, gehalten sind.
- Gemäß einer ersten Lösung kann vorgesehen sein, dass die Führungsmittel und das Schaltelement voneinander getrennte Bauteile sind. Somit können bekannte Schaltvorrichtungen mit den erfindungsgemäßen Führungsmitteln nachgerüstet werden. In bevorzugter Weise kommen der Führungskörper und das Schaltelement flächig in Anlage. Dabei können die Führungsmittel, insbesondere der Führungskörper, lose mit dem Schaltelement in Kontakt stehen oder mit dem Schaltelement verbunden, insbesondere verklebt sein.
- Gemäß einer alternativen zweiten Lösung kann vorgesehen sein, dass die Führungsmittel mit dem Schaltelement verbunden sind. Insbesondere können die Führungsmittel integraler Bestandteil des Schaltelements sein.
Insbesondere kann die Schaltvorrichtung eines der Bauteile eines elektrischen Schaltgeräts mit Doppelunterbrechung sein. Insbesondere kann das Schaltgerät ein Hilfsschalter, ein Schutzschalter, ein Schütz, insbesondere ein Hilfsschütz sein. - Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in den Zeichnungen dargestellt und nachstehend beschrieben. Hierin zeigt:
- Figur 1
- in perspektivischer Darstellung eine Schaltvorrichtung gemäß einer Ausführungsform mit einem Schaltelement in Einbaulage;
- Figur 2
- in Explosionsdarstellung die Schaltvorrichtung aus
Figur 1 ; - Figur 3
- in perspektivischer Darstellung eine Teilansicht der Schaltvorrichtung aus
Figur 1 ; und - Figur 4
- in Seitenansicht die Schaltvorrichtung aus
Figur 1 mit vier Schaltelementen, wobei drei Schaltelemente in der Einbaulage und ein Schaltelement in gekippter Lage gezeigt sind. - In den
Figuren 1 bis 4 ist eine Schaltvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die erfindungsgemäße Schaltvorrichtung ist ein Bauteil eines an sich bekannten und hier nicht gezeigten elektrischen Schaltgeräts mit Doppelunterbrechung. Kurz zusammengefasst, weist die erfindungsgemäße Schaltvorrichtung ein Schaltelement 1 auf, das in einer Schaltkammer 2 entlang einer linearen Bewegungsachse Z zwischen einer EIN-Stellung, in welcher das Schaltelement 1 zwei nicht gezeigte Festkontakte des Schaltgeräts elektrisch leitend verbindet, und einer AUS-Stellung, in welcher das Schaltelement 1 von den Festkontakten beabstandet ist, hin und her bewegbar ist. - In
Figur 1 ist erkennbar, dass die Schaltvorrichtung ein Trägergehäuse 3 aufweist. Das Trägergehäuse 3, welches auch als Schaltbrücke bezeichnet werden kann, ist in dem Schaltgerät entlang einer Bewegungsachse Z beweglich angeordnet. In dem Trägergehäuse 3 sind vier der Schaltkammern 2 nebeneinander angeordnet. Die Schaltkammern 2 sind gleich aufgebaut und weisen eine längliche Grundform auf, die sich entlang der Bewegungsachse Z erstreckt. An einer Vorderseite und einer Rückseite des Trägergehäuses 3 sind die Schaltkammern 2 offen ausgebildet. Innerhalb der Schaltkammern 2 ist jeweils ein Anschlagselement 4 angeordnet, das die jeweilige Schaltkammer 2 zumindest in etwa in ein oberes Drittel und in untere zwei Drittel unterteilt. Das Trägergehäuse 3 ist gegenüber den Schaltkammern 2 elektrisch isoliert und kann beispielsweise aus einem Kunststoff gefertigt sein. - In
Figur 1 ist beispielhaft nur ein einziges Schaltelement 1 in der linken Schaltkammer 2 eingesetzt, wobei grundsätzlich in mehreren bzw. allen Schaltkammern 2 ein Schaltelement 1 angeordnet sein kann. GemäßFigur 4 können die Schaltelemente 1 nicht nur im oberen Drittel der Schaltkammer 2, sondern auch in den unteren zwei Dritteln der jeweiligen Schaltkammer 2 entlang der linearen Bewegungsachse Z bewegbar sein. Das plattenförmige Schaltelement 1 weist zwei Haupterstreckungsrichtungen X, Y, nämlich in Richtung einer Längserstreckung L des Schaltelements 1 und einer Quererstreckung B des Schaltelements 1, auf, wobei dessen Längserstreckung L aufgrund einer länglichen Ausgestaltung des Schaltelements 1 größer als dessen Quererstreckung B ist. Im Verhältnis zu den beiden Haupterstreckungsrichtungen X, Y hat das Schaltelement 1 eine verhältnismäßig geringe Erstreckung D in Richtung einer Hauptachse N, wobei die Erstreckung D auch als Stärke, respektive Dicke des Schaltelements 1 bezeichnet werden kann. Die Hauptachse N steht senkrecht auf einer Ebene E, die durch die beiden Haupterstreckungsrichtungen X, Y aufgespannt wird, und ist somit eine Normale zur Ebene E. In der inFigur 1 gezeigten Lage des Schaltelements 1 fallen die Hauptachse N und die Bewegungsachse Z zusammen, das heißt, das Schaltelement 1 ist nicht gekippt. Diese Lage ist die Einbaulage des Schaltelements 1, in der das Schaltelement 1 entlang der linearen Bewegungsachse Z zwischen der EIN-Stellung und der AUS-Stellung hin und her bewegbar ist. Weiterhin ist inFigur 1 erkennbar, dass das Schaltelement 1 an der offenen Vorderseite und der offenen Rückseite des Trägergehäuses 2 übersteht und an einer Unterseite 5 an beiden Längsenden Kontaktbereiche 6, 7 aufweist, die in der EIN-Stellung mit den Festkontakten zur Herstellung der elektrischen Verbindung in Anlage stehen. - Das Schaltelement 1 ist in der Schaltkammer 2 durch eine Schraubenfeder 8 in Richtung der Bewegungsachse Z vorgespannt. Die Schraubenfeder 8 stützt sich an einer Oberwandung 9 des Trägergehäuses 3 und Führungsmitteln 10, die zwischen der Schraubenfeder 8 und dem Schaltelement 1 angeordnet sind, ab.
- Die Führungsmittel 10 weisen einen plattenförmigen Führungskörper 11 auf, wobei der Führungskörper 11 mit einem geringen Untermaß einen zum Innenquerschnitt der Schaltkammer 2 korrespondierenden Außenquerschnitt aufweist. Dabei ist das Untermaß derart gewählt, damit der Führungskörper 11 in der Schaltkammer 2 entlang der Bewegungsachse Z gleiten kann. Der Führungskörper 11 ist mit einer der Unterseite 5 des Schaltelements 1 gegenüberliegenden Oberseite 12 des Schaltelements 1 flächig in Anlage, wobei der Führungskörper 11 und das Schaltelement 1 zwei voneinander getrennte Bauteile sind. In der Einbaulage stehen der Führungskörper 11 und das Schaltelement 1 lose miteinander in Kontakt, wobei der Führungskörper 11 durch die Schraubenfeder 8 gegen die Oberseite 12 des Schaltelements 1 gedrückt wird.
- In
Figur 2 sind das Trägergehäuse 3, das Schaltelement 1, die Führungsmittel 10 und die Schraubenfeder 8 in Explosionsdarstellung gezeigt. Erkennbar ist, dass das Schaltelement 1 an beiden einander gegenüberliegenden Seitenflächen 13 jeweils zwei Vorsprünge 14 aufweist. Zu den Vorsprüngen 14 korrespondierend weist das Trägergehäuse 3 an die Schaltkammern 2 begrenzenden Seitenwandungen 15, 16 je Seitenwandung 15, 16 zwei sich in Richtung der Bewegungsachse Z erstreckende Aussparungen 17 auf, in welche die Vorsprünge 17 in der Einbaulage des Schaltelements 1 zur Führung des Schaltelements 1 entlang der Bewegungsachse Z eingreifen. - Weiterhin ist in
Figur 2 erkennbar, dass die Führungsmittel 10 vier sich in Richtung der Hauptachse N erstreckende säulenförmige Führungselemente 18 aufweisen, die an einer vom Schaltelement 1 wegweisenden Außenfläche 19 des Führungskörpers 11 angeordnet sind. Die Führungselemente 18 stehen sind in vier Ecken des zumindest im Wesentlichen rechteckig ausgebildeten Führungskörpers 11 derart über, dass sich die Vorsprünge 14 des Schaltelements 1 mit den Führungselementen 18 in der Einbaulage des Schaltelements 1, in der die Führungsmittel 10 zwischen dem Schaltelement 1 und der Schraubenfeder 8 angeordnet sind, in Richtung der Hauptachse N betrachtet überdecken. Die zu den Seitenwandungen 15, 16 des Trägergehäuses 3 weisenden Seiten der säulenförmigen Führungselemente 18 und des Führungskörpers 11 bilden somit Führungsflächen 24, über die das Schaltelement 1 entlang der Bewegungsachse Z in der Schaltkammer 2 geführt ist. Dabei beträgt das Verhältnis zwischen einer Erstreckung der Führungsmittel 10 in Richtung der Hauptachse N und der Dicke D des Schaltelements 1 etwa 4:1, so dass die Führungsflächen 24 der Führungsmittel 10 in Richtung der Hauptachse N um das Dreifache breiter als die Seitenflächen 13 des schmalen Schaltelements 1 sind. - In
Figur 3 ist erkennbar, dass zwischen den säulenförmigen Führungselementen 11 ein Halteraum 20 definiert ist, der an der zum Schaltelement 1 weisenden Unterseite durch die Außenfläche 19 des Führungskörpers 11 begrenzt ist. In der Einbaulage greift die Schraubenfeder 8 in den Halteraum 20 ein und ist somit an ihrem zum Schaltelement 1 weisenden Längsende gehalten. Am gegenüberliegenden Längsende der Schraubenfeder 8 ist diese durch einen Zapfen 21, der an der Oberwandung 9 des Trägergehäuses 3 angeordnet ist und in die Schaltkammer 2 vorsteht, gehalten. Weiterhin ist jeder Schaltkammer 2 auch ein Zapfen 21 an einer Unterwandung 23 des Trägergehäuses 3 zugeordnet, wobei die Zapfen 21 ebenfalls in die Schaltkammer 2 ragen und zur Fixierung einer im unteren Teil der Schaltkammer 2 angeordneten Schraubenfeder 8, wie dies beispielhaft inFigur 4 gezeigt ist. - Zum linearen Bewegen des Schaltelements 4 innerhalb der jeweiligen Schaltkammer 2 umfasst die Schaltvorrichtung ein an der Unterwandung 23 des Trägergehäuses 3 angeordnetes Mitnehmerelement 25, das mit einer hier nicht gezeigten Klaue des Schaltgeräts koppelbar ist. An der Oberwandung 9 des Trägergehäuses 3 ist ein Schaltstellungsanzeiger 22 angeordnet, der optisch anzeigt, ob das Schaltelement die EIN-Stellung oder die AUS-Stellung eingenommen hat.
- Im Betrieb der Schaltvorrichtung befindet sich das Schaltelement 1 in der Einbaulage, in welcher das Schaltelement 1 durch die Schraubenfeder 8 gegen das Anschlagselement 4 vorgespannt ist. Die Hauptachse N des Schaltelements 1 ist in der in
Figur 1 gezeigten Einbaulage parallel zur Bewegungsachse Z ausgerichtet. Durch lineares Bewegen des Trägergehäuses 3 über das Mitnehmerelement 25 entlang der Bewegungsachse Z wird das Schaltelement 1 entlang der linearen Bewegungsachse Z zwischen der EIN-Stellung und der AUS-Stellung hin und her, respektive mit Blick aufFigur 1 hoch und runter, bewegt. - Wenn nun von außen eine Kraft, die beispielsweise während eines Transportes oder durch einen Sturz der Schaltvorrichtung hervorgerufen sein kann, auf das Trägergehäuse 3 einwirkt, wird das Schaltelement 1 durch die Führungsmittel 10 am Wegrutschen unter der Schraubenfeder 9 gehindert. In
Figur 4 ist erkennbar, dass zwischen der nunmehr gekippten Hauptachse N und der Bewegungsachse Z ein Kippwinkel α gebildet ist, der hier etwa 10° beträgt. Die im Verhältnis zu den Seitenflächen des Schaltelements 1 größeren Führungsflächen 24 der Führungsmittel 10 verhindern ein weiteres Kippen des Schaltelements 1 über die hier gezeigten 10° und gewährleisten dadurch, dass das Schaltelement 1 nicht unter der Schraubenfeder 8 wegrutscht. Auf diese Weise kann das Schaltelement 1 maximal innerhalb der Schaltkammer 2 eine leicht gekippte Position einnehmen, aus der es selbständig, respektive von alleine ohne weiteres Zutun von außen, in seine ursprüngliche Einbaulage zurückkehren kann. - Im Unterschied zur Schaltvorrichtung gemäß
Figur 1 sind inFigur 4 beispielhaft in den linken drei Schaltkammern 2 jeweils eines der Schaltelemente 1 eingesetzt. Lediglich zur Verdeutlichung der Funktionsweise des Kippschutzes durch die Führungsmittel 10 ist das gekippte Schaltelement 1 hier in der rechten Schaltkammer 2 vereinfacht ohne die in diesem Fall zusammengedrückte Schraubfeder 9 gezeigt. -
- 1
- Schaltelement
- 2
- Schaltkammer
- 3
- Trägergehäuse
- 4
- Anschlagselement
- 5
- Unterseite
- 6
- Kontaktbereich
- 7
- Kontaktbereich
- 8
- Schraubenfeder
- 9
- Oberwandung
- 10
- Führungsmittel
- 11
- Führungskörper
- 12
- Oberseite
- 13
- Seitenflächen
- 14
- Vorsprünge
- 15
- Seitenwandung
- 16
- Seitenwandung
- 17
- Aussparung
- 18
- Führungselemente
- 19
- Außenfläche
- 20
- Halteraum
- 21
- Zapfen
- 22
- Schaltstellungsanzeiger
- 23
- Unterwandung
- 24
- Führungsflächen
- 25
- Mitnehmerelement
- B
- Quererstreckung
- D
- Erstreckung
- E
- Ebene
- L
- Längserstreckung
- N
- Hauptachse
- X
- Haupterstreckungsrichtung
- Y
- Haupterstreckungsrichtung
- Z
- Bewegungsachse
- α
- Kippwinkel
Claims (7)
- Schaltvorrichtung, umfassend eine Schaltkammer (2), ein Schaltelement (1), das in der Schaltkammer (2) entlang einer linearen Bewegungsachse (Z) zwischen einer EIN-Stellung, in welcher das Schaltelement (1) Festkontakte miteinander verbindet, und einer AUS-Stellung, in welcher das Schaltelement (1) von den Festkontakten beabstandet ist, bewegbar ist, Betätigungsmittel (25) zum linearen Bewegen des Schaltelements (1) innerhalb der Schaltkammer (2), Federmittel (8), die das Schaltelement (1) in Richtung der Bewegungsachse (Z) vorspannen, und Führungsmittel (10), die derart ausgebildet sind, dass das Schaltelement (1) in der Schaltkammer (2) entlang der Bewegungsachse (Z) linear beweglich geführt ist, wobei die Führungsmittel (10) einen Kippschutz für das Schaltelement (1) bilden und derart ausgebildet sind, dass das Schaltelement (1) in der Schaltkammer (2) entlang der Bewegungsachse (Z) derart gehalten ist, dass eine Hauptachse (N) des Schaltelements (1), die senkrecht zu beiden Haupterstreckungsrichtungen (X, Y) des Schaltelements (1) verläuft, zumindest im Wesentlichen parallel zur Bewegungsachse (Z) ausgerichtet ist, sodass bei von außen auf die Schaltvorrichtung einwirkenden Kräften das Schaltelement (1) lediglich soweit kippen kann, dass es in der Schaltkammer (2) nicht verkantet oder unter den Federmitteln (8) wegrutscht, wobei die Führungsmittel (10) einen zwischen den Federmitteln (8) und dem Schaltelement (1) angeordneten Führungskörper (11) aufweisen, der eine plattenförmige Grundform aufweist, wobei mehrere sich in Richtung der Hauptachse (N) erstreckende Führungselemente (18) am Führungskörper (11) angeordnet sind und an einer dem Schaltelement (1) gegenüberliegenden Seite (19) des Führungskörpers (11) abragen, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (1) plattenförmig ausgebildet ist, und dass der Führungskörper (11) einen zumindest im Wesentlichen zum Innenquerschnitt der Schaltkammer (2) korrespondierenden Außenquerschnitt aufweist.
- Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältnis zwischen einer Erstreckung der Führungsmittel (10) in Richtung der Hauptachse (N) und einer Erstreckung des Schaltelements (1) in Richtung der Hauptachse (N) größer oder gleich 1,5:1 beträgt.
- Schaltvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungskörper (11) lose mit dem Schaltelement (1) in Kontakt steht.
- Schaltvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungselemente (18) eine säulenförmige Grundform aufweisen und randseitig am Führungskörper (11) angeordnet sind.
- Schaltvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungselemente (18) zwischen sich einen Halteraum (20) definieren, in dem die Federmittel (8) gehalten sind.
- Schaltvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsmittel (10) und das Schaltelement (1) voneinander getrennte Bauteile sind.
- Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsmittel (10) mit dem Schaltelement (1) verbunden sind.
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