WO2015090934A1 - Elektrischer leistungsschalter - Google Patents

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WO2015090934A1
WO2015090934A1 PCT/EP2014/076199 EP2014076199W WO2015090934A1 WO 2015090934 A1 WO2015090934 A1 WO 2015090934A1 EP 2014076199 W EP2014076199 W EP 2014076199W WO 2015090934 A1 WO2015090934 A1 WO 2015090934A1
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WO
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latching
spring
circuit breaker
pawl
rotation
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Application number
PCT/EP2014/076199
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English (en)
French (fr)
Inventor
Fabian RÖHRIG
Ralf STUDT
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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Publication date
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Priority to ES14808929.5T priority patent/ES2671469T3/es
Priority to EP14808929.5A priority patent/EP3061109B1/de
Priority to CN201480068971.8A priority patent/CN105830186B/zh
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00—Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/10—Operating or release mechanisms
    • H01H71/12—Automatic release mechanisms with or without manual release
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    • H01H3/00—Mechanisms for operating contacts
    • H01H3/22—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism
    • H01H3/30—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism using spring motor
    • H01H3/3005—Charging means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H3/00—Mechanisms for operating contacts
    • H01H3/22—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism
    • H01H3/30—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism using spring motor
    • H01H3/3005—Charging means
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01H3/00—Mechanisms for operating contacts
    • H01H3/22—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism
    • H01H3/30—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism using spring motor
    • H01H3/3031—Means for locking the spring in a charged state

Definitions

  • the invention relates to electrical circuit breakers having the features according to the preamble of patent claim 1.
  • circuit breakers are sold by Siemens AG under the product names Siemens 3AH and 3AE circuit-breakers.
  • the previously known circuit breaker have a spring-loaded drive and a manual-winding device with which the spring-loaded drive can be tensioned.
  • the manual winding device comprises in these prior art power switches a hand crank and a two-stage worm gear.
  • the invention has for its object to provide an electric circuit breaker with a manually tensioned spring drive, which has a particularly simple structural design, but still precludes a hazard to operators in the event of malfunction or incorrect operation of the circuit breaker.
  • This object is achieved by an electrical circuit breaker with the features of claim 1.
  • Advantageous embodiments of the circuit breaker according to the invention are specified in subclaims.
  • the manual winding device comprises a rotatable locking disk, a next to the locking disc, in particular on the end face of the locking disc, arranged latch and a standing with the latch in connection manual actuating device for moving the latch
  • the latch is controlled in a locking toothing of the locking disc or einêtbar and move by actuation of the actuating device, the latching pawl and thereby the locking disk along a predetermined NEN desired direction of rotation for tensioning the spring can rotate
  • the locking teeth is asymmetrical so that a power transmission from the latch to the locking disc only along the desired direction of rotation is possible and slipping of the locking disc on the latch takes place when the locking disc along the set direction faster than the pawl turns.
  • a significant advantage of the power switch according to the invention is to be seen in the fact that in this a feedback or feedback on the manual winding device and thus on a hand-lifting device operator is excluded, even if it should come to a malfunction or malfunction of the circuit breaker. Due to the asymmetry of the latching toothing provided according to the invention, it is ensured that the latching disc can ratchet along the latching latch when, in the event of a malfunction or malfunction of the circuit breaker, the latching disc rotates faster along the desired rotational direction than the latching pawl.
  • a force transmission from the latching pawl to the locking disk is thus possible only along the desired direction of rotation, and only if the latching pawl moves faster than the latching disk when actuated by the manual winding device, ie during a user-side clamping or clamping action of the user
  • the latching toothing of the locking disk is a circular arc-shaped external toothing.
  • the locking disk can be achieved that the locking disk only cooperates with the latch when the spring of the spring drive by turning the locking disc along the Sollcardrich- tense. During the relaxation phase of the spring can - be ensured due to the circular arc of the external teeth - that the locking disc is mechanically separated from the latch and a power transmission between see see these two components omitted.
  • the circular arc angle has an angle value between (inclusive) 160 ° and (including) 200 °.
  • the spring of the spring drive is a closing spring and a first rotation angle range of the switching shaft - when turning along the desired direction of rotation - for tensioning the spring and a second rotation angle range of the switching shaft - when turning along the desired direction of rotation - to relax the spring and to turn on the circuit breaker is used.
  • the circular arc-shaped external toothing of the locking disc and the latching pawl are arranged to each other such that the latching pawl engages or can engage in the circular arc-shaped external toothing, when the switching shaft is in the first rotation angle range.
  • the circular arc-shaped external toothing of the locking disc and the latch are arranged to each other such that the latching pawl is out of engagement with the circular arc-shaped external toothing, when the switching shaft is in the second rotation angle range.
  • Pivot axis is parallel to the rocker axis and in the case of nes pivoting of the rocker about the rocker axis, the pivot axis of the latch is also rotated about the rocker axis.
  • the pivoting range of the latching pawl is limited in the direction of the latching disc (or in the direction of the switching shaft) by means of a stop.
  • the manual lifting device comprises a positioning spring which generates a spring force on the latch in the direction of the locking disc.
  • the spring of the spring-loaded drive can be tensioned particularly simply and thus advantageously during rotation of the selector shaft if a spring end of the spring of the spring-loaded drive is mounted eccentrically on the selector shaft relative to the shaft axis and the axis of rotation of the detent disk and the axis of the selector shaft are identical ,
  • the circuit breaker on a backstop which prevents rotation of the locking disc against the desired direction of rotation.
  • the backstop preferably comprises a toothed wheel which is arranged coaxially with the latching disk in a manner fixed against rotation on the switching shaft of the circuit breaker.
  • Figure 1 shows an embodiment of an electrical
  • FIG. 1 shows the relaxed state of the spring
  • FIGS. 2-3 show the tensioning of the spring according to FIG. 1 on the basis of different spring tension states
  • Figure 4 shows the tensioned state of the spring according to Figure 1
  • Figure 5 shows the circuit breaker according to Figure 4, ie in the tensioned state of the spring, in a different view.
  • FIG. 1 shows a manual winding device 10 which is intended for
  • the spring-loaded drive 20 comprises a spring 21 whose bottom end 21a in FIG. 1 is fastened eccentrically to a switching shaft 30 of the circuit breaker by means of a fastening bolt 22 and an eccentric element 23.
  • the upper end of the spring 21b in FIG. 1 is immovable or
  • the spring 21 may be, for example, a switch-on spring whose spring energy is used to switch on the circuit breaker.
  • the lower spring end 21a is pivoted downward from the position shown in FIG. 1 along a desired rotational direction S, by rotating the switching shaft 30 along the desired rotational direction S.
  • the operating Generating device 11 is attached to a first rocker end of a rocker 12 which is pivotable about a rocker axis 13.
  • a pivot axis 14 is arranged, which holds a latch 15 pivotally.
  • the detent pawl 15 is pressed by means of a positioning spring 16 on a circular arc-shaped external toothing 17 of a locking disk 18.
  • a torsion spring 13a serves to rotate the rocker 12 to a predetermined starting position when no manual operation is performed.
  • the pivot axis 14 is preferably parallel to the rocker axis 13, so that in the case of pivoting the rocker 12 about the rocker axis 13, the pivot axis 14, which holds the latch 15 is also rotated about the rocker axis 13.
  • the circular arc-shaped external toothing 17 is asymmetrical, so that a power transmission from the detent pawl 15 to the locking disc 18 only along the desired direction of rotation S is possible and slipping of the locking disc 18 takes place on the latch 15, when the locking disc 18 along the desired direction of rotation S faster than the Locking pawl 15 turns.
  • Such a "faster" rotation of the locking disc 18 relative to the latch 15 may occur, for example, when a not shown in the figure 1 motor drive of the power switch is activated and the spring 21 of the spring drive 20 is additionally tensioned by the motor drive.
  • the circular arc angle of the circular arc-shaped external toothing 17 has a value of approximately 180 °.
  • Such a circular arc angle ensures that the detent pawl 15 is engaged with the locking disc 18 only when a tensioning of the spring 21 from the untensioned state shown in Figure 1 by rotation of the switching shaft 30 along the target rotational direction S should take place.
  • the spring 21 in its tensioned state they - starting from the representation of Figure 1 - by turning the switching shaft 30 and by turning the Detent disc 18 is reached by 180 °, the detent pawl 15 loses its engagement with the external toothing 17 or with the locking disc 18, so that the manual winding device 10 is automatically separated from the spring-loaded drive 20.
  • the manual winding device 10 is operated to tension the spring 21 as follows:
  • the manual actuating device 11 is set into an oscillating movement, by means of which the rocker 12 is pivoted about the rocker axis 13.
  • the pivoting of the rocker 12 about the rocker axis 13 leads to a pivoting of the pivot axis 14 and thus to a movement of the detent pawl 15 tangentially along the external teeth 17 of the locking disk 18.
  • the latching pawl 15 is moved along the desired direction of rotation S is engage the detent pawl 15 in the outer toothing 17 force-transmitting and rotate the locking disc 18 along the desired direction of rotation S, whereby the shift shaft 30 is rotated about the desired direction of rotation S and the spring 21 is tensioned.
  • the circuit breaker according to FIG. 1 is equipped with a backstop 40 which comprises a gearwheel 41.
  • the gear 41 is in communication with a not shown latch mechanism, which is a rotation of the gear 41 and thus a rotation of the
  • FIG. 2 shows the rotation of the detent disk 18 along the desired direction of rotation S as soon as the manual actuating device 11 is actuated and with this, the detent pawl 15 is pushed forward by pivoting the rocker 12. It can be seen that the spring end 21a has already been moved slightly downwards due to the eccentric attachment to the control shaft 30 by the rotation of the control shaft 30.
  • FIG. 3 shows a further state of the spring-loaded drive 20 during the clamping operation in greater detail. It can be seen that the latching pawl 15 engages in a middle region of the external toothing 17 of the latching disc 18 and that the spring 21 of the spring latching device 20 is already partially tensioned by approximately half.
  • FIG. 4 shows the spring 21 or the spring-loaded drive
  • the first rotation angle range is defined in the exemplary embodiment according to FIGS. 1 to 4 by the upper position of the spring end 21a of the spring 21 according to FIG. 1 and the lower position of the spring end 21a of the spring 21 according to FIG.
  • the second rotational angle range of the switching shaft 30 lies between the state according to FIG. 4 and the state according to FIG. 1, when the switching shaft 30 is further rotated along the desired rotational direction S.
  • the manual winding device 10 is preferably equipped with a stop 19 which limits the pivotability of the latching pawl 15 about the pivot axis 14.
  • the stop 19 may be formed, for example, by a slot 19a and a bolt 19b (cf., FIG. 1).
  • 5 shows the circuit breaker according to Figures 1 and 4 again in a different view in the tensioned state of the spring 21. The figure 5 thus shows the same state of the spring 21 and the spring drive 20 as the figure 4.

Landscapes

  • Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)
  • Breakers (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Leistungsschalter mit einem eine Feder (21) aufweisenden Federspeicherantrieb (20) und einer Handaufzugseinrichtung (11), die zum manuellen Spannen der Feder (21) geeignet ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Handaufzugseinrichtung (11) eine drehbare Rastscheibe (18), eine neben der Rastscheibe (18), insbesondere an der Stirnseite der Rastscheibe (18), angeordnete Rastklinke (15) und eine mit der Rastklinke (15) in Verbindung stehende manuelle Betätigungseinrichtung (11) zum Bewegen der Rastklinke (15) aufweist, die Rastklinke (15) in eine Rastverzahnung der Rastscheibe (18) eingesteuert oder einsteuerbar ist und sich durch ein Betätigen der Betätigungseinrichtung (11) die Rastklinke (15) bewegen und dadurch die Rastscheibe (18) entlang einer vorgegebenen Solldrehrichtung (S) zum Spannen der Feder (21) drehen lässt, und die Rastverzahnung derart asymmetrisch ist, dass eine Kraftübertragung von der Rastklinke (15) auf die Rastscheibe (18) nur entlang der Solldrehrichtung (S) möglich ist und ein Entlangrutschen der Rastscheibe (18) an der Rastklinke (15) erfolgt, wenn sich die Rastscheibe (18) entlang der Solldrehrichtung (S) schneller als die Rastklinke (15) dreht.

Description

Beschreibung
Elektrischer Leistungsschalter Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Leistungsschalter mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Derartige Leistungsschalter werden von der Siemens AG unter den Produktnamen Siemens Leistungsschalter 3AH und 3AE ertrieben. Die vorbekannten Leistungsschalter weisen einen Federspeicherantrieb und eine Handaufzugseinrichtung auf, mit der sich der Federspeicherantrieb spannen lässt. Die Handaufzugseinrichtung umfasst bei diesen vorbekannten Leistungs- Schaltern eine Handkurbel sowie ein zweistufiges Schneckengetriebe .
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Leistungsschalter mit einem manuell spannbaren Federspeicher- antrieb anzugeben, der einen besonders einfachen konstruktiven Aufbau aufweist, aber dennoch eine Gefährdung von Bedienpersonen im Falle einer Fehlfunktion oder eine Fehlbedienung des Leistungsschalters ausschließt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen elektrischen Leistungsschalter mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Leistungsschalters sind in Unteransprüchen angegeben. Danach ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Handaufzugseinrichtung eine drehbare Rastscheibe, eine neben der Rastscheibe, insbesondere an der Stirnseite der Rastscheibe, angeordnete Rastklinke und eine mit der Rastklinke in Verbindung stehende manuelle Betätigungseinrichtung zum Bewegen der Rastklinke aufweist, die Rastklinke in eine Rastverzahnung der Rastscheibe eingesteuert oder einsteuerbar ist und sich durch ein Betätigen der Betätigungseinrichtung die Rastklinke bewegen und dadurch die Rastscheibe entlang einer vorgegebe- nen Solldrehrichtung zum Spannen der Feder drehen lässt, und die Rastverzahnung derart asymmetrisch ist, dass eine Kraftübertragung von der Rastklinke auf die Rastscheibe nur entlang der Solldrehrichtung möglich ist und ein Entlangrutschen der Rastscheibe an der Rastklinke erfolgt, wenn sich die Rastscheibe entlang der Solldrehrichtung schneller als die Rastklinke dreht.
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Leistungs- Schalters ist darin zu sehen, dass bei diesem eine Rückwirkung bzw. Rückkopplung auf die Handaufzugseinrichtung und damit auf eine die Handaufzugseinrichtung bedienende Bedienperson ausgeschlossen ist, selbst wenn es zu einer Fehlbedienung oder Fehlfunktion des Leistungsschalters kommen sollte. Auf- grund der erfindungsgemäß vorgesehenen Asymmetrie der Rastverzahnung wird sichergestellt, dass die Rastscheibe an der Rastklinke entlangratschen kann, wenn sich die Rastscheibe im Falle einer Fehlfunktion oder Fehlbedienung des Leistungsschalters schneller entlang der Solldrehrichtung dreht als die Rastklinke. Eine Kraftübertragung von der Rastklinke auf die Rastscheibe ist somit nur entlang der Solldrehrichtung möglich, und auch nur dann, wenn sich die Rastklinke bei Betätigung durch die Handaufzugseinrichtung schneller als die Rastscheibe bewegt, also während eines benutzerseitig ge- wünschten bzw. benutzerseitig herbeigeführten Spannens des
Federspeicherantriebs. Im Falle einer Fehlfunktion oder einer Fehlbedienung des Leistungsschalters bzw. im Falle, dass sich die Rastscheibe - aus welchen Gründen auch immer - selbsttätig entlang der Solldrehrichtung dreht, fehlt es an einer Kraftübertragung zwischen Rastklinke und Rastscheibe, so dass eine Bedienperson nicht gefährdet werden kann.
Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn die Rastverzahnung der Rastscheibe eine kreisbogenförmige Außenver- zahnung ist. Bei dieser Ausgestaltung der Rastscheibe lässt sich erreichen, dass die Rastscheibe nur dann mit der Rastklinke zusammenwirkt, wenn die Feder des Federspeicherantriebs durch Drehen der Rastscheibe entlang der Solldrehrich- tung gespannt wird. Während der Entspannungsphase der Feder kann - aufgrund der Kreisbogenförmigkeit der Außenverzahnung - gewährleistet werden, dass die Rastscheibe von der Rastklinke mechanisch getrennt ist und eine Kraftübertragung zwi- sehen diesen beiden Komponenten unterbleibt .
Vorzugsweise weist der Kreisbogenwinkel einen Winkelwert zwischen (einschließlich) 160° und (einschließlich) 200° auf. Bei einer konstruktiv einfachen und damit vorteilhaften Ausgestaltung des Leistungsschalters ist vorgesehen, dass die Rastscheibe drehfest mit einer Schaltwelle des Leistungsschalters verbunden ist, die Feder des Federspeicherantriebs eine Einschaltfeder bildet und ein erster Drehwinkelbereich der Schaltwelle - bei Drehen entlang der Solldrehrichtung - zum Spannen der Feder und ein zweiter Drehwinkelbereich der Schaltwelle - bei Drehen entlang der Solldrehrichtung - zum Entspannen der Feder und zum Einschalten des Leistungsschalters dient.
Vorzugsweise sind die kreisbogenförmige Außenverzahnung der Rastscheibe und die Rastklinke derart zueinander angeordnet, dass die Rastklinke in die kreisbogenförmige Außenverzahnung eingreift oder eingreifen kann, wenn sich die Schaltwelle in dem ersten Drehwinkelbereich befindet.
Entsprechend wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die kreisbogenförmige Außenverzahnung der Rastscheibe und die Rastklinke derart zueinander angeordnet sind, dass die Rast- klinke außer Eingriff mit der kreisbogenförmigen Außenverzahnung steht, wenn sich die Schaltwelle in dem zweiten Drehwinkelbereich befindet.
Bezüglich der Ausgestaltung der Handaufzugseinrichtung wird es als vorteilhaft angesehen, wenn diese eine um eine feste Wippenachse schwenkbare Wippe aufweist, an der die Rastklinke um eine Schwenkachse schwenkbar gehalten ist, wobei die
Schwenkachse parallel zur Wippenachse liegt und im Falle ei- nes Schwenkens der Wippe um die Wippenachse die Schwenkachse der Rastklinke ebenfalls um die Wippenachse gedreht wird.
Vorzugsweise ist der Schwenkbereich der Rastklinke in Rich- tung der Rastscheibe (bzw. in Richtung der Schaltwelle) mittels eines Anschlags begrenzt.
Um eine definierte Position der Rastklinke zu gewährleisten, wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die Handaufzugsein- richtung eine Positionierfeder umfasst, die eine Federkraft auf die Rastklinke in Richtung auf die Rastscheibe erzeugt.
Besonders einfach und damit vorteilhaft lässt sich die Feder des Federspeicherantriebs bei Rotation der Schaltwelle span- nen, wenn ein Federende der Feder des Federspeicherantriebs an der Schaltwelle - bezogen auf die Wellenachse - exzentrisch befestigt ist und die Drehachse der Rastscheibe und die Achse der Schaltwelle identisch sind. Vorzugsweise weist der Leistungsschalter eine Rücklaufsperre auf, die ein Drehen der Rastscheibe entgegen der Solldrehrichtung verhindert .
Die Rücklaufsperre umfasst vorzugsweise ein Zahnrad, das koa- xial zu der Rastscheibe drehfest auf der Schaltwelle des Leistungsschalters angeordnet ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert; dabei zeigen beispielhaft
Figur 1 ein Ausführungsbeispiel für einen elektrischen
Leistungsschalter mit einem eine Feder aufweisenden Federspeicherantrieb und einer Handaufzugseinrichtung zum manuellen Spannen der Feder, wo- bei die Figur 1 den entspannten Zustand der Feder zeigt , Figuren 2-3 das Spannen der Feder gemäß Figur 1 anhand unterschiedlicher Federspannungszustände,
Figur 4 den gespannten Zustand der Feder gemäß Figur 1 und
Figur 5 den Leistungsschalter gemäß Figur 4, also im gespannten Zustand der Feder, in einer anderen Sicht .
In den Figuren werden der Übersicht halber für identische oder vergleichbare Komponenten stets dieselben Bezugszeichen verwendet . Die Figur 1 zeigt eine Handaufzugseinrichtung 10, die zum
Spannen eines Federspeicherantriebs 20 eines im Detail nicht weiter dargestellten elektrischen Leistungsschalters geeignet ist . Der Federspeicherantrieb 20 umfasst eine Feder 21, deren in der Figur 1 unteres Federende 21a mittels eines Befestigungsbolzens 22 und eines Exzenterelements 23 exzentrisch an einer Schaltwelle 30 des Leistungsschalters befestigt ist. Das in der Figur 1 obere Federende 21b ist unbeweglich bzw.
gehäusefest montiert. Bei der Feder 21 kann es sich beispielsweise um eine Einschaltfeder handeln, deren Federenergie zum Einschalten des Leistungsschalters verwendet wird.
Zum Spannen der Feder 21 des Federspeicherantriebs 20 wird das untere Federende 21a von der in der Figur 1 gezeigten Position entlang einer Solldrehrichtung S nach unten geschwenkt, indem die Schaltwelle 30 entlang der Solldrehrichtung S gedreht wird. Um ein manuelles Spannen der Feder 20 bzw. ein Drehen der
Schaltwelle 30 um die Solldrehrichtung S manuell zu ermöglichen, weist die Handaufzugseinrichtung 10 eine manuelle Betätigungseinrichtung 11 in Form einer Stange auf. Die Betäti- gungseinrichtung 11 ist an einem ersten Wippenende einer Wippe 12 befestigt, die um eine Wippenachse 13 schwenkbar ist. Im Bereich eines zweiten Wippenendes der Wippe 12 ist eine Schwenkachse 14 angeordnet, die eine Rastklinke 15 schwenkbar hält. Die Rastklinke 15 wird mittels einer Positionierfeder 16 auf eine kreisbogenförmige Außenverzahnung 17 einer Rastscheibe 18 gedrückt. Eine Drehfeder 13a dient dazu, die Wippe 12 in eine vorgegebene Ausgangsposition zu drehen, wenn keine manuelle Betätigung vorgenommen wird.
Die Schwenkachse 14 liegt vorzugsweise parallel zur Wippenachse 13, so dass im Falle eines Schwenkens der Wippe 12 um die Wippenachse 13 die Schwenkachse 14, die die Rastklinke 15 hält, ebenfalls um die Wippenachse 13 gedreht wird.
Die kreisbogenförmige Außenverzahnung 17 ist asymmetrisch, so dass eine Kraftübertragung von der Rastklinke 15 auf die Rastscheibe 18 nur entlang der Solldrehrichtung S möglich ist und ein Entlangrutschen der Rastscheibe 18 an der Rastklinke 15 erfolgt, wenn sich die Rastscheibe 18 entlang der Solldrehrichtung S schneller als die Rastklinke 15 dreht. Ein solches "schnelleres" Drehen der Rastscheibe 18 relativ zur Rastklinke 15 kann beispielsweise auftreten, wenn ein in der Figur 1 nicht weiter gezeigter Motorantrieb des Leistungs- Schalters aktiviert wird und die Feder 21 des Federspeicherantriebs 20 zusätzlich mittels des Motorantriebs gespannt wird .
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 weist der Kreisbo- genwinkel der kreisbogenförmigen Außenverzahnung 17 einen Wert von ca. 180° auf. Ein solcher Kreisbogenwinkel stellt sicher, dass die Rastklinke 15 mit der Rastscheibe 18 lediglich dann in Eingriff steht, wenn ein Spannen der Feder 21 von dem in der Figur 1 gezeigten ungespannten Zustand durch Drehen der Schaltwelle 30 entlang der Solldrehrichtung S erfolgen soll. Befindet sich die Feder 21 in ihrem gespannten Zustand, den sie - ausgehend von der Darstellung gemäß Figur 1 - durch Drehen der Schaltwelle 30 bzw. durch Drehen der Rastscheibe 18 um 180° erreicht, so verliert die Rastklinke 15 ihren Eingriff mit der Außenverzahnung 17 bzw. mit der Rastscheibe 18, so dass die Handaufzugseinrichtung 10 selbsttätig von dem Federspeicherantrieb 20 getrennt wird.
Die Handaufzugseinrichtung 10 wird zum Spannen der Feder 21 wie folgt betrieben:
Die manuelle Betätigungseinrichtung 11 wird in eine oszillie- rende Bewegung versetzt, durch die die Wippe 12 um die Wippenachse 13 geschwenkt wird. Das Schwenken der Wippe 12 um die Wippenachse 13 führt zu einem Verschwenken der Schwenkachse 14 und somit zu einer Bewegung der Rastklinke 15 tangential entlang der Außenverzahnung 17 der Rastscheibe 18. Während der Bewegungsphase, in der die Rastklinke 15 entlang der Solldrehrichtung S bewegt wird, wird die Rastklinke 15 in die Außenverzahnung 17 kraftübertragend eingreifen und die Rastscheibe 18 entlang der Solldrehrichtung S drehen, wodurch auch die Schaltwelle 30 um die Solldrehrichtung S gedreht wird und die Feder 21 gespannt wird.
Bei der Rückwärtsbewegung der Rastklinke 15 wird aufgrund der Asymmetrie der Zähne der Außenverzahnung 17 keine Kraftübertragung zwischen der Rastklinke 15 und der Außenverzahnung 17 bzw. der Rastscheibe 18 erfolgen, so dass die Rastklinke 15 auf der Außenverzahnung 17 entlangratschen wird, ohne dabei die Rastscheibe 18 zurückzudrehen.
Um ein Zurückdrehen der Rastscheibe 18 entgegen der Solldreh- richtung S zuverlässig zu vermeiden, ist der Leistungsschalter gemäß Figur 1 mit einer Rücklaufsperre 40 ausgestattet, die ein Zahnrad 41 umfasst. Das Zahnrad 41 steht mit einem nicht weiter dargestellten Klinkenmechanismus in Verbindung, der ein Drehen des Zahnrads 41 und damit ein Drehen der
Schaltwelle 30 ausschließlich in der Solldrehrichtung S erlaubt und ansonsten unterbindet . Die Figur 2 zeigt das Drehen der Rastscheibe 18 entlang der Solldrehrichtung S, sobald die manuelle Betätigungseinrichtung 11 betätigt wird und mit dieser durch Schwenken der Wippe 12 die Rastklinke 15 nach vorne gedrückt wird. Es lässt sich erkennen, dass durch das Drehen der Schaltwelle 30 das Federende 21a aufgrund der exzentrischen Befestigung an der Schaltwelle 30 bereits geringfügig nach unten bewegt worden ist . Die Figur 3 zeigt einen weiteren Zustand des Federspeicherantriebs 20 während des Spannvorgangs näher im Detail. Man erkennt, dass die Rastklinke 15 in einem mittleren Bereich der Außenverzahnung 17 der Rastscheibe 18 eingreift und die Feder 21 des Federspeichers 20 damit bereits ca. zur Hälfte teilge- spannt ist.
Die Figur 4 zeigt die Feder 21 bzw. den Federspeicherantrieb
20 im vollständig gespannten Zustand. Es lässt sich erkennen, dass die Rastklinke 15 den letzten Zahn der kreisbogenförmi- gen Außenverzahnung 17 der Rastscheibe 18 erreicht hat und eine weitere oszillierende Bewegung der manuellen Betätigungseinrichtung 11 kein weiteres Spannen der Feder 21 bzw. keine weitere Rotation der Schaltwelle 30 entlang der Solldrehrichtung S hervorrufen kann.
Zusammengefasst lassen die Figuren 1 bis 4 also erkennen, dass ein erster Drehwinkelbereich der Schaltwelle 30 - bei Drehen entlang der Solldrehrichtung S - zum Spannen der Feder
21 und ein zweiter Drehwinkelbereich der Schaltwelle 30 zum Entspannen der Feder und zum Einsschalten des Leistungsschalters dient. Der erste Drehwinkelbereich wird bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 1 bis 4 definiert durch die obere Position des Federendes 21a der Feder 21 gemäß Figur 1 und der unteren Position des Federendes 21a der Feder 21 ge- mäß Figur 4.
In dem ersten Drehwinkelbereich der Schaltwelle 30 befindet sich die Außenverzahnung 17 der Rastscheibe 18, wodurch in dem ersten Drehwinkelbereich der Schaltwelle 30 ein Spannen der Feder 21 mittels der Betätigungseinrichtung 11 bewirkt werden kann. Der zweite Drehwinkelbereich der Schaltwelle 30 liegt zwischen dem Zustand gemäß Figur 4 und dem Zustand ge- mäß Figur 1, wenn die Schaltwelle 30 entlang der Solldrehrichtung S weiter gedreht wird. Im zweiten Drehwinkelbereich der Schaltwelle 30 befindet sich keine Außenverzahnung auf der Rastscheibe 18, so dass die Rastklinke 15 im zweiten Drehwinkelbereich der Schaltwelle 30 nicht in die Rastscheibe 18 eingreifen kann.
Um zu verhindern, dass die Rastklinke 15 im zweiten Drehwinkelbereich der Schaltwelle 30 zu weit in Richtung Schaltwelle 30 schwenken kann, ist die Handaufzugseinrichtung 10 vorzugs- weise mit einem Anschlag 19 ausgestattet, der die Schwenkbarkeit der Rastklinke 15 um die Schwenkachse 14 begrenzt. Der Anschlag 19 kann beispielsweise durch ein Langloch 19a und einen Bolzen 19b gebildet sein (vgl. Figur 1) . Die Figur 5 zeigt den Leistungsschalter gemäß den Figuren 1 und 4 nochmals in einer anderen Sicht im gespannten Zustand der Feder 21. Die Figur 5 zeigt somit denselben Zustand der Feder 21 bzw. des Federspeicherantriebs 20 wie die Figur 4. Zusammengefasst wird durch die Kreisbogenförmigkeit der Außenverzahnung 17 sichergestellt, dass die manuelle Betätigungseinrichtung 11 ausschließlich im ersten Drehwinkelbereich der Schaltwelle 30, also während der Spannphase, mit der Schaltwelle 30 mechanisch gekoppelt ist und einem Ent- spannen der Feder 21 beim Weiterdrehen der Schaltwelle 30 entlang der Solldrehrichtung S ausgehend vom gespannten Zustand, wie er in der Figur 4 gezeigt ist, nicht entgegenstehen kann. Die Asymmetrie der Außenverzahnung 17 stellt sicher, dass ein Drehen der Schaltwelle 30 entlang der Soll- drehrichtung S unabhängig von einem Betrieb der Handaufzugseinrichtung 10 möglich ist, sei es durch einen Motorantrieb des Leistungsschalters oder einen anderen Eingriff; eine Rückkopplung auf die Betätigungseinrichtung 11 im Falle einer Fehlbedienung des Leistungsschalters wird somit zuverlässig verhindert .
Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungs- beispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste
10 Handaufzugseinrichtung
11 Betätigungseinrichtung
12 Wippe
13 Wippenachse
13a Drehfeder
14 Schwenkachse
15 Rastklinke
16 Positionierfeder
17 Außenverzahnung
18 Rastscheibe
19 Anschlag
19a Langloch
19b Bolzen
20 Federspeicherantrieb
21 Feder
21a unteres Federende
21b oberes Federende
22 Befestigungsbolzen
23 Exzenterelement
30 Schaltwelle
40 Rücklaufsperre
41 Zahnrad
S Solldrehrichtung

Claims

Patentansprüche
1. Elektrischer Leistungsschalter mit einem eine Feder (21) aufweisenden Federspeicherantrieb (20) und einer Handaufzugs- einrichtung (11) , die zum manuellen Spannen der Feder (21) geeignet ist,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
die Handaufzugseinrichtung (11) eine drehbare Rastscheibe (18) , eine neben der Rastscheibe (18) , insbesondere an der Stirnseite der Rastscheibe (18) , angeordnete Rastklinke (15) und eine mit der Rastklinke (15) in Verbindung stehende manuelle Betätigungseinrichtung (11) zum Bewegen der Rastklinke (15) aufweist,
die Rastklinke (15) in eine Rastverzahnung der Rastschei- be (18) eingesteuert oder einsteuerbar ist und sich durch ein Betätigen der Betätigungseinrichtung (11) die Rastklinke (15) bewegen und dadurch die Rastscheibe (18) entlang einer vorgegebenen Solldrehrichtung (S) zum Spannen der Feder (21) drehen lässt, und
- die Rastverzahnung derart asymmetrisch ist, dass eine
Kraftübertragung von der Rastklinke (15) auf die Rastscheibe (18) nur entlang der Solldrehrichtung (S) möglich ist und ein Entlangrutschen der Rastscheibe (18) an der Rastklinke (15) erfolgt, wenn sich die Rastscheibe (18) entlang der Solldrehrichtung (S) schneller als die Rastklinke (15) dreht.
2. Leistungsschalter nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
die Rastverzahnung der Rastscheibe (18) eine kreisbogenförmige Außenverzahnung (17) ist.
3. Leistungsschalter nach Anspruch 2,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
der Kreisbogenwinkel einen Winkelwert zwischen einschließlich 160° und einschließlich 200° aufweist.
4. Leistungsschalter nach einem der voranstehenden Ansprüche 2-3,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
die Rastscheibe (18) drehfest mit einer Schaltwelle (30) des Leistungsschalters verbunden ist,
die Feder (21) des Federspeicherantriebs (20) eine Einschaltfeder bildet und
ein erster Drehwinkelbereich der Schaltwelle (30) - bei Drehen entlang der Solldrehrichtung (S) - zum Spannen der Feder (21) und ein zweiter Drehwinkelbereich der Schaltwelle (30) - bei Drehen entlang der Solldrehrichtung (S) - zum Entspannen der Feder (21) und zum Einschalten des Leistungsschalters dient.
5. Leistungsschalter nach Anspruch 4,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
die kreisbogenförmige Außenverzahnung (17) der Rastscheibe (18) und die Rastklinke (15) derart zueinander angeordnet sind, dass die Rastklinke (15) in die kreisbogenförmige Au- ßenverzahnung (17) eingreift oder eingreifen kann, wenn sich die Schaltwelle (30) in dem ersten Drehwinkelbereich befindet .
6. Leistungsschalter nach einem der voranstehenden Ansprüche 4-5,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
die kreisbogenförmige Außenverzahnung (17) der Rastscheibe (18) und die Rastklinke (15) derart zueinander angeordnet sind, dass die Rastklinke (15) außer Eingriff mit der kreis- bogenförmigen Außenverzahnung (17) steht, wenn sich die
Schaltwelle (30) in dem zweiten Drehwinkelbereich befindet.
7. Leistungsschalter nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
- die Handaufzugseinrichtung (11) eine um eine feste Wippenachse (13) schwenkbare Wippe (12) aufweist, an der die Rastklinke (15) um eine Schwenkachse (14) schwenkbar gehalten ist, wobei die Schwenkachse (14) parallel zur Wippenachse (13) liegt und im Falle eines Schwenkens der Wippe (12) um die Wippenachse (13) die Schwenkachse (14) der Rastklinke (15) ebenfalls um die Wippenachse (13) gedreht wird.
8. Leistungsschalter nach Anspruch 7,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
der Schwenkbereich der Rastklinke (15) in Richtung der Rastscheibe (18) mittels eines Anschlags begrenzt ist.
9. Leistungsschalter nach einem der voranstehenden Ansprüche 5-6,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
die Handaufzugseinrichtung (11) eine Positionierfeder (16) umfasst, die eine Federkraft auf die Rastklinke (15) in Richtung auf die Rastscheibe (18) erzeugt.
10. Leistungsschalter nach einem der voranstehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
ein Federende der Feder (21) des Federspeicherantriebs (20) an der Schaltwelle (30) - bezogen auf die Wellenachse - exzentrisch befestigt ist und
die Drehachse der Rastscheibe (18) und die Achse der Schaltwelle (30) identisch sind.
11. Leistungsschalter nach einem der voranstehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
der Leistungsschalter eine Rücklaufsperre (40) aufweist, die ein Drehen der Rastscheibe (18) entgegen der Solldrehrichtung (S) verhindert.
12. Leistungsschalter nach Anspruch 11,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
die Rücklaufsperre (40) ein Zahnrad (41) umfasst, dass koaxial zu der Rastscheibe (18) drehfest auf der Schaltwelle (30) des Leistungsschalters angeordnet ist.
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