WO2017194236A1

WO2017194236A1 - Kopplungsglied für ein elektrisches schaltgerät mit impulsmasseelement

Info

Publication number: WO2017194236A1
Application number: PCT/EP2017/056818
Authority: WO
Inventors: Georg Bachmaier; Gerit Ebelsberger; Matthias Gerlich; Sylvio Kosse; Wolfgang Zöls
Original assignee: Siemens Aktiengesellschaft
Priority date: 2016-05-13
Filing date: 2017-03-22
Publication date: 2017-11-16
Also published as: US10720285B2; KR20190006541A; CN109313994B; KR102107357B1; EP3440684B1; CN109313994A; CA3023796C; US20190148088A1; DE102016208270A1; EP3440684A1; CA3023796A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kopplungsglied (2) für ein elektrisches Schaltgerät, wobei das Kopplungsglied (2) einen ersten Schaltkontakt (4) zum Öffnen und Schließen eines elektrischen Kontakts mit einem zweiten Schaltkontakt (6) umfasst, wobei der erste Schaltkontakt (4) mit einer Schubstange (9) verbunden ist, die translatorisch bewegbar gelagert ist und die in Wirkverbindung mit einem Aktor (15) steht, der eine translatorische Bewegung der Schubstange (9)hervorruft. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass ein Impulsmasseelement (3) vorgesehen ist, das durch ein Federelement (5) mit dem Kopplungsglied (2) gekoppelt ist.

Description

Beschreibung

Kopplungsglied für ein elektrisches Schaltgerät mit Impuls^¬ masseelement

Die Lösung der Aufgabe besteht in einem Kopplungsglied für ein elektrisches Schaltgerät mit den Merkmalen des Patentan^¬ spruchs 1. Das erfindungsgemäße Kopplungsglied für ein elekt^¬ risches Schaltgerät weist zwei Schaltkontakte, einen ersten Schaltkontakt und einen zweiten Schaltkontakt zum Öffnen und Schließen eines elektrischen Kontaktes auf. Dabei ist der erste Schaltkontakt mit einer Schubstange verbunden, die translatorisch bewegbar gelagert ist und die in Direktverbindung mit einem Aktor steht. Dieser Aktor bewirkt eine

translatorische Bewegung der Schubstange, wobei sich die Er^¬ findung dadurch auszeichnet, dass ein Impulsmasseelement vor^¬ gesehen ist, das durch ein Federelement mit dem Kopplungs^¬ glied gekoppelt ist. Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Energie, die beim Schließen der beiden Kontakte eingebracht wird, und die zum Aufbringen einer Anpresskraft des ersten Schaltkontaktes an den zweiten Schaltkontakt notwendig ist, um eine sichere Verbindung der Kontakte herzustellen, nicht in ein Prellen zwischen den beiden Kontakten abgeführt wird. Vielmehr wird die überschüssige Energie durch Impulsübertragung in das Impulsmasseelement übertragen. Das dabei ebenfalls vorgesehene Federelement muss dabei nicht notwendigerweise in Form einer üblichen Feder ausgestaltet sein, es kann auch ei- ne sehr steife Verbindung zwischen der Schubstange und dem

Impulsmasseelement eingelagert sein. Hierbei agiert das Kopp^¬ lungsglied analog eines newtonschen Pendels, bei dem mehrere Kugeln an Seilen beweglich gelagert sind und sich direkt dabei berühren. Eine äußere Kugel, die dabei mit einer bestimm- ten kinetischen Energie an die sich berührenden restlichen

Kugeln geschlagen wird, führt zu einer Übertragung des Impulses über die weiteren sich berührenden Kugeln, wobei die letzte Kugel in der Reihe mit den selben nahezu verlustfrei übertragenen Impuls nach außen schwingt. Dieses physikalische Phänomen wird technisch an dieser Stelle in dem Kopplungsglied genutzt, um die Energie bzw. den Impuls der beim

Schließen der Schaltkontakte auftritt, in das Impulsmasseele- ment umzulenken. Beim Öffnen der Schaltkontakte kann diese Energie bzw. dieser Impuls, der in dem Federelement bzw. in dem Impulsmasseelement gespeichert ist, wieder frei gegeben werden und den Öffnungsprozess energetisch unterstützen.

In einer weiteren Ausgestaltungsform der Erfindung ist das Impulsmasseelement zentrisch auf der Schubstange bezüglich dieser translatorisch bewegbar angeordnet. Das Federelement ist in Form einer Spiralfeder konzentrisch an die Schubstange angeordnet. Auf diese Art und Weise lässt sich der Impuls, der beim Schließen der Kontakte auftritt, besonders günstig in das Impulsmasseelement übertragen. Dabei ist es wiederum besonders vorteilhaft, wenn auf der Schubstange ebenfalls ein Stoppglied konzentrisch zu dieser angeordnet ist, das Feder^¬ element in Form einer Druck belastenden Spiralfeder zwischen dem Stoppglied und dem Impulsmasseelement angeordnet ist.

Ferner ist es zweckmäßig, wenn der Aktor in Form eines Rota^¬ tionskörpers ausgestaltet ist und die Schubstange in Form ei^¬ nes stabförmigen Wickelkörpers ausgestaltet ist. Dabei er- streckt sich dieser Wickelkörper durch den Rotationskörper.

Der Rotationskörper umfasst dabei zwei Seiten, von denen eine dem einen Ende des Wickelkörpers und die andere dem anderen Ende des Wickelkörpers zugewandt ist, wobei der Rotationskör^¬ per bezüglich des Wickelkörpers drehbar gelagert ist. Beide Seiten des Rotationskörpers sind dabei mit jeweils mindestens einer Sehne, beispielsweise ausgestaltet in Form eines Sei^¬ les, eines Drahtseiles oder Aramidfaser verbunden, die wiede^¬ rum mit einem anderen Ende am Wickelkörper angeordnet ist. Über diese Seilverbindung zwischen dem Rotationskörper und dem Wickelkörper erfolgt über entgegengesetzte Rotationsbewe^¬ gungen des Rotationskörpers ein Aufwickeln und Abwickeln der Sehnen auf den Wickelkörper, was zu einer translatorischen Bewegung des Wickelkörpers führt. Diese Ausgestaltungsform des Aktors führt zu einer besonders druckfreien Bewegung der Schubstange bzw. des Wickelkörpers, sodass auch durch diese Maßnahme ein Prellen beim Öffnen und insbesondere beim

Schließen der beiden Schaltkontakte reduziert wird.

Dabei ist es wiederum besonders vorteilhaft, dass der Rotati^¬ onskörper mit mindestens zwei Federn in der Art gekoppelt ist, dass in beide Rotationsrichtungen stets eine Kraft auf den Rotationskörper wirkt, wobei eine Arretierung vorgesehen ist, die in Endlagen der translatorischen Bewegung des Wickelkörpers den Rotationskörper arretiert.

Grundsätzlich ist der voran beschriebene Aktor in Form eines Rotationskörpers auch durch einen elektrischen Antrieb beweg- bar. In dieser Ausgestaltungsform werden vorgespannte Federn, die als Resonator wirken und entgegengesetzte Richtungen den Rotationskörper vorspannen, als Antrieb verwendet. Auf dieser Weise geht ein Minimum an Energie bei den Rotations- und translatorischen Bewegungen verloren, die nach einer Vielzahl von Schaltvorgängen durch ein Nachspannen der Federn wieder in das System eingebracht werden kann.

In einer weiteren Ausgestaltungsform ist ein Freilauf vorgesehen, der mit dem Rotationskörper gekoppelt ist und der nur eine Rotationsrichtung des Rotationskörpers zulässt. Dieser Freilauf ist beispielsweise in Form eines entsprechenden Ku^¬ gellagers ausgestaltet, das nur in eine Richtung drehbar ist, und er dient dazu, dass trotz wirkender Federkräfte auf den Rotationskörper in einer Endlage des Wickelkörpers grundsätz- lieh bei Auslösen eines entsprechenden Signals nur eine Bewegungsrichtung des Rotationskörpers und somit auch nur eine Bewegungsrichtung des Wickelkörpers möglich ist. Hierbei ist es zusätzlich zweckmäßig, dass zwei Freiläufe vorhanden sind, von denen jeweils einer aktiviert ist und in den Endlagen des Wickelkörpers eine Umschaltung der Aktivierung zwischen den beiden Freiläufen erfolgt. Somit ist es sichergestellt, dass jeweils nur eine Bewegungsrichtung des Wickelkörpers und so^¬ mit des ersten Schaltkontaktes möglich ist. Die Arretierung, die den Rotationskörper in der Position arretiert, in der eine Endlage der translatorischen Bewegung des Wickelkörpers vorliegt, wird bevorzugt durch einen ent- sprechenden Aktor gelöst. Dabei kann der Aktor auf ein entsprechendes Signal reagieren, beispielsweise ein Steuersig^¬ nal, das zum Öffnen oder Schließen des Schaltkontaktes auf^¬ ruft . In einer vorteilhaften Ausgestaltungsform wird in der Endlage des Wickelkörpers, in der die Kontakte geschlossen sind, über die Federkraft, die auf den Rotationskörper wirkt, eine An^¬ presskraft des ersten Kontaktes an den zweiten Kontakt ausge^¬ übt. Hierbei wird der erste Schaltkontakt mit einer Offset- kraft beaufschlagt, mit dessen Hilfe die gewünschte Kontakt^¬ kraft der Elektroden bestimmt werden kann.

In der Praxis ist es so, dass durch Reibung beispielsweise bei den Federn oder den Seilen geringe Mengen an Energie in dem Resonatorsystem zwischen Federn und Rotationskörpern verloren geht, so dass nach einer gewissen Anzahl von Öffnungsund Schließvorgängen des Kopplungsgliedes Energie in das Sys^¬ tem eingebracht werden muss. Diese Energie wird durch ein me^¬ chanisches Nachspannen der Federn in das System eingebracht.

Ferner ist es zweckmäßig, dass das Impulsmasseelement mit dem Rotationskörper derart in Verbindung steht, dass dieses bezüglich des Rotationskörpers rotatorisch fixiert ist, also mit diesem in den Rotationsbewegungen zwangsgesteuert mit- läuft, wobei das Impulsmasseelement entlang der

translatorischen Bewegungsrichtung des Wickelkörpers bezüglich des Rotationskörpers beweglich ausgestaltet ist. Dies führt dazu, dass der Impuls, der in das Impulsmasseelement eingeleitet wird, durch eine Bewegung dieses aufgenommen wer- den kann.

Weitere Ausgestaltungsformen der Erfindung und weitere Merkmale werden anhand der folgenden Figuren näher erläutert. Da- bei handelt es sich um rein exemplarische und schematische Darstellungen, die keine Einschränkung des Schutzbereiches darstellen. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Kopplungsgliedes mit zwei Kontakten, eine Schubstange, eines Aktors und eines Impulsmasseelements,

Fig. 2 ein Kopplungsglied mit einem Rotationskörper und einem

Seilantrieb zwischen Rotationskörper und Schubstange in geöffneter Position der Kontakte,

Fig. 3 ein Kopplungsglied analog zu Fig. 2 mit halbgeöffneten

Kontakten und

Fig. 4 ein Kopplungsglied analog zu Figuren 2 und 3 mit ge^¬ schlossenen Kontakten.

In Figur 1 ist eine sehr schematische grundsätzliche Darstel- lung vom Aufbau und der Wirkungsweise eines Kopplungsgliedes gegeben, wobei das Kopplungsglied 2 einen Aktor 15 aufweist, der über eine Schubstange 9 einen ersten Kontakt 4 auf einen zweiten Kontakt 6 durch eine translatorische Bewegung auf^¬ bringen kann. Die Bewegung der Schubstange 9 ist anhand der entgegengesetzten Pfeile dargestellt. Dabei kann der Aktor 15 in beliebiger Weise, beispielsweise hydraulisch oder durch einen elektrischen Antrieb ausgestaltet sein. Eine bevorzugte Ausgestaltungsform des Aktors 15 wird an den Beispielen der Figuren 2 bis 4 erläutert.

Beim Schließen der Kontakte 4 und 6 wird, wie bereits einlei^¬ tend erläutert, ein Impuls eingebracht, der wiederum in einem herkömmlichen System zu einem Prellen zwischen den Kontakten 4 und 6 bei einem Schließvorgang führt. Das Prellen wird gemäß des Kopplungsgliedes 2 nach Figur 1 durch ein Impuls^¬ masseelement 3 minimiert, indem das Impulsmasseelement 3 den Impuls, der beim Schließen der Kontakte 4 und 6 entsteht, aufnimmt. Hierzu ist schematisch ein Federelement 5 darge- stellt, das den Impuls in das Impulsmasseelement 3 einleitet. Das Federelement 5 kann hierbei sehr steif ausgestaltet sein, weshalb diese Feder hier an dieser Stelle lediglich als sche^¬ matisch anzusehen ist. Der Pfeil F_K veranschaulicht hierbei die Kontaktkraft, die auf die Schubstange 9 und auf den Kon^¬ takt 4 und somit auch in einem geschlossenen Zustand der Kontakte 4 und 6 auf den Kontakt 6 wirkt.

Die Figuren 1 bis 3 zeigen eine Variante eines erfindungsge- mäßen Kopplungsgliedes 2. Mit dem Kopplungsglied 2 wird ein Kontaktsystem, bestehend aus den scheibenförmigen Schaltkontakten 4 und 6, betätigt, wobei hierzu der Schaltkontakt 4 relativ zu dem Schaltkontakt 6 bewegt wird. Bei Kontaktierung der beiden Schaltkontakte 4 und 6 wird ein Stromkreis ge- schlössen und ein Stromfluss über den weiter unten erläuterten elektrisch leitenden stabförmigen Wickelkörper 8 und das Kontaktsystem der Schaltkontakte 4 und 6 bewirkt. Dieser Stromfluss kann durch Öffnen des Kontaktsystems über das Aus^¬ einanderbewegen der beiden Schaltkontakte 4 und 6 wieder un- terbrochen werden.

Der Schaltkontakt 4 ist an einem unteren Ende des Wickelkörpers 8 befestigt, der im Folgenden auch als Wickelstab be^¬ zeichnet wird. Der Wickelkörper 3 ist linear, also

translatorisch verschiebbar, wobei er entlang seiner Längsachse geführt wird, dabei aber nicht verdreht werden kann. Auf dem Wickelkörper 8 ist ein Rotationskörper 10 drehbar gelagert, d.h. der Rotationskörper kann auf dem Wickelkörper rotieren. Dazu weist der Rotationskörper 8 eine Bohrung auf, durch die der stabförmige Wickelkörper 8 hindurch ragt. Zwischen dem Wickelkörper 8 und dem Rotationskörper 10 ist dabei ein Lager 13 vorgesehen, so dass die Rotation des Rotationskörpers 10 möglichst reibungsfrei und verlustarm vonstatten- geht .

Der Rotationskörper 8 umfasst dabei in diesem Beispiel zwei voneinander beabstandete Scheiben bzw. Seiten 11 und 12. Zwischen diesen beiden Seiten 11 und 12 des Rotationskörpers ist in dieser Ausführungsform schematisch das Lager 13 dargestellt, das veranschaulichen soll, dass der Rotationskörper 10 auf dem Wickelkörper 8 drehbar gelagert ist. In der Figur 1 ist eine Position des Kopplungsgliedes 2 dar^¬ gestellt, wobei die Kontakte 4 und 6 in ihrer weitest mögli^¬ chen Entfernung voneinander geöffnet sind. Diese Entfernung wird mit der Endlage E bezüglich der Stellung des Kontaktes 4 bezeichnet. Die Figur 2 zeigt eine Mittelposition zwischen der Endlage E und der in Figur 3 dargestellten Endlage E in der die Kontakte 4 und 6 geschlossen sind und ein Stromfluss über die Kontakte erfolgen kann.

Beginnend mit der Position der Endlage E in Figur 1 wird nun der Schließvorgang des Kopplungsgliedes 2 beschrieben. Dabei ist noch auszuführen, dass der Rotationskörper 10 mit - in diesem Beispiel - zwei Federn 18 gekoppelt ist. Die Federn 18 sind auf Zugbelastung ausgelegt und sind dabei mit einem Ende am Rotationskörper 10 befestigt und mit einem anderen Ende an einem Fixpunkt 24 außerhalb des Kopplungsgliedes 2 fixiert.

In der Endlage E, in der eine Feder 18 eine stärkere Vorspan^¬ nung aufweist als die Feder 18 ist eine Arretierung 20 vor^¬ gesehen, die wiederum mit einem Aktor 22 in Verbindung steht. Die Arretierung 20 ist in diesem Beispiel sehr schematisch durch einen Stab dargestellt, die Arretierung 20 kann bei^¬ spielsweise in Form von zwei ineinandergreifenden Zahnkränzen ausgestaltet sein, was hier der besseren Anschaulichkeit hal^¬ ber nicht explizit dargestellt ist. Ferner umfasst das Kopplungsglied Sehnen 16 bzw. 16 die zwischen dem Rotationskörper 10 und dem Wickelkörper 8, bevorzugt mit einer gewissen Vorspannung versehen, befestigt sind. Die Sehnen 16 sind dabei jeweils am Wickelkörper 8 an^¬ gebracht und mit einem zweiten Befestigungspunkt möglichst weit außen an den Scheiben 11 und 12 bzw. an den oberen und den unteren Seiten 11 und 12 des Rotationskörpers 10 befes^¬ tigt. Unter Sehnen werden hierbei insgesamt flexible Gebilde, wie beispielsweise Seile, Drahtseile oder Aramidfasern ver- standen, die auf der einen Seite ein hohes Elastizitätsmodul aufweisen, um eine möglichst feste Vorspannung zwischen dem Wickelkörper 8 und dem Rotationskörper 10 zu erzielen. In dem Beispiel gemäß Figur 1 sind die Sehnen 16 ^λ im unteren Bereich zwischen der Seite 12 des Rotationskörpers 10 und dem Schaltkontakt 4 um den Wickelkörper um mehrere Umdrehungen aufgewickelt. Im oberen Bereich des Kopplungsgliedes, also oberhalb der Seite 11 des Rotationskörpers 10, sind die Seh- nen 16 in der Position der Endlage E gemäß Figur 1 nicht verdreht. Öffnet man die Arretierung 20, beispielsweise hervor^¬ gerufen durch ein Signal, das an den Aktor 22 weitergeleitet wird, so wird durch die Vorspannung der Federn 18 und 18 die insgesamt so ausgestaltet sind, dass sich ein Resonator ergibt, eine Drehbewegung des Rotationskörpers erzeugt, durch die sich die Sehnen 16 ^λ im unteren Bereich des Wickelkörpers 8 abrollen und im Gegenzug dazu die Sehnen 16 im oberen Be^¬ reich, oberhalb des Rotationskörpers 10, auf dem Wickelkörper aufdrehen. Diese Position ist in Figur 2 dargestellt. In der Position gemäß Figur 2 sind die Federn 18 und 18 ^λ auch im Wesentlichen in einer Gleichgewichtslage, wobei auch hier eine Vorspannung der Federn 18 und 18 ^λ vorliegt. Diese Gleichge^¬ wichtslage gemäß Figur 2 wird aufgrund der Wirkung der beiden Federn als Resonator überwunden und stellt sich gemäß Figur 3 die Position der Endlage Ε^λ ein, bei der die beiden Schaltkontakte 4 und 6 geschlossen sind.

Dabei ist das System bezüglich der Vorspannungen der einzelnen Federn 18 und 18 ^λ so ausgestaltet, dass nicht nur ein Kontakt zwischen den Kontakten 4 und 6 hergestellt ist, son^¬ dern auch eine Offsetkraft, also eine zusätzlich Anpresskraft durch den Wickelkörper 8 und den Schaltkontakt 4 auf den Schaltkontakt 6 wirkt. Bei Erreichen der Endlage Ε^λ greift die Arretierung 20, wiederum ausgelöst durch den Aktor 22 in den Rotationskörper 10 ein, so dass die Position des Rotationskörpers 10 gehalten wird. Bei dem Bewegungsablauf, der zwischen den Figuren 1 und 3 dargestellt ist, wird gezeigt, wie durch die Rotation des Ro^¬ tationskörpers 10 eine Rotationsbewegung durch Aufwickeln der Sehnen 16 in eine translatorische Bewegung des Wickelkörpers 8 und somit auch des Schaltkontaktes 4 umgewandelt wird. Die translatorische bzw. auch lineare Bewegung des Wickelkörpers 8 kann in beide Richtungen erfolgen. Der hier beschriebene Schließvorgang kann reversibel ausgehend von der Figur 3 über die Position der Figur 2 zurück zur Figur 1 beschrieben wer- den, wobei eine translatorische Bewegung des Wickelkörpers 8 entlang seiner Längsachse 14 in Richtung der Endlage E vollzogen wird.

Da das Federpaar 18 und 18 ^λ als Resonator wirkt, kann diese Bewegung sehr häufig ohne große Reibungsverluste vonstatten- gehen. Die Reibungsverluste sind deshalb sehr gering, da die Reibung, die über die Sehnen 16 und 16 ^λ übertragen werden, ebenfalls gering ist und eine möglichst gute Lagerung des Ro^¬ tationskörpers bezüglich des Wickelkörpers 8 erfolgt.

Die Drehbewegung des Rotationskörpers 10 ist in der Art aus^¬ gestaltet, dass der Rotationskörper bei einem Öffnungs- und einem Schließvorgang jeweils eine Drehung von etwa 90° in jede Richtung vollzieht. Dabei ist die Schaltzeit, also die Zeit, die das Kopplungsglied benötigt, von der Endlage Ε^λ in die Endlage E und umgekehrt zu gelangen, durch die Steifig^¬ keit der verwendeten Federn 18 und durch die Trägheit, also der Masse des Rotationskörpers 10, der auch als Schwungrad fungiert, abhängig. Die Winkelgeschwindigkeit Ω des Rotati- onskörpers 10 ist dabei direkt proportional zu der Wurzel aus dem Verhältnis von Federsteifigkeit, also der Federkonstante K und der Masse m des Rotationskörpers 10, exemplarisch aus^¬ gedrückt durch die Gleichung Ω ~ (K/m) °'⁵.

Dabei ist die Energie des Rotationskörpers so eingestellt, dass sich das gewünschte Ω, also die gewünschte Winkelge- schwindigkeit und die gewünschte Schaltzeit für den jeweili^¬ gen Schaltvorgang ergibt, wobei ca. 95 % der Gesamtenergie des Systems in den Schaltvorgang einfließt wird. Durch das sehr verlustarme arbeitende beschriebene Schaltsystem bzw. Kopplungsglied geht dabei in einem exemplarischen Schaltvorgang ca. 1,5 J in dem System an Energie verloren. Bei einem konventionalen Schaltvorgang mit einem konventionellen Antrieb geht bei einer selben Leistung und bei einer vergleichbaren Größe des Kopplungsgliedes das 20- bis 30-fache an Energie pro Schaltvorgang verloren. Das bedeutet, dass diese Energie beim Auftreffen der beiden Schaltkontakte 4 und 6 verloren gehen, was dazu führt, dass diese Energie die

Schaltkontakte in einem sogenannten Prellvorgang mehrfach im mikroskopischen Bereich voneinander trennt und wieder zusam- menbringt, ähnlich wie dies ein Hammer tut, der auf einen Am- boss geschlagen wird. Dieser Prellvorgang ist beim Schalten der Hochspannungsanlage äußerst unerwünscht, da durch ihn kein gleichmäßiger und schneller Kontaktaufbau vonstattenge- hen kann. Durch das energetisch verlustarm arbeitende Kopp- lungsglied gemäß der Figuren 1 bis 3 wird dieser Prellvorgang auf ein Minimum reduziert.

Da das System des Kopplungsgliedes 2 derart verlustarm schal^¬ tet, ist es möglich, bei einer entsprechenden Vorspannung der Federn 18 und 18 ^λ eine Vielzahl von Schaltvorgängen zu realisieren. Dabei ist das System bevorzugt in der Art einge^¬ stellt, dass so viele Schaltvorgänge durchgeführt werden, wie dies üblicherweise zwischen zwei ohnehin stattfindenden Wartungsintervallen der Schaltanlage anfallen würden. Somit kann bei einer routinemäßigen Wartung durch ein mechanisches Aufziehen, also Vorspannen der Federn 18 und 18 ^λ durch Überdrehen des Rotationskörpers 8 (Schwungrades) erfolgen. Das Auf^¬ ziehen kann beispielsweise manuell entsprechend einer mecha^¬ nischen Uhr oder mit Hilfe eines Elektromotors erfolgen.

Des Weiteren sind noch im Bereich des rein schematisch dargestellten Lagers 13 zwei Freiläufe angeordnet, deren Funktion darin besteht, eine Rotationsbewegung des Rotationskörpers 10 lediglich in eine Richtung zuzulassen, nämlich in die Richtung, die bezüglich der jeweiligen Endlage E oder Ε^λ die einzige gewünschte Richtung ist. Diese Freiläufe, die hier nicht explizit dargestellt sind, wirken Hand in Hand mit der Arre- tierung 20, so dass bei dem Anlegen der jeweiligen Arretierung 20 beispielsweise in der Endlage E nur in den Freilauf geschaltet wird, der durch die entsprechende Rotation eine translatorische Bewegung entlang der Achse 14 des Wickelkörpers 8 in Richtung der unteren Endlage, also der geschlosse- nen Endlage E zulässt. Bei der Endlage Ε^λ gemäß Figur 3 wird wiederum ausschließlich die Rotationsbewegung in die Gegenrichtung und somit eine translatorische Bewegung nach oben in Richtung der Endlage E zugelassen. Beim Freilauf handelt es sich um ein Kugellager, das lediglich eine Drehrichtung zulässt und die entgegensetzte Drehrichtung sperrt.

Ausgehend von der bezüglich der Figuren 2, 3 und 4 beschriebenen Wirkung des Aktors 15 in Form des Rotationskörpers 10 und des Seilantriebes zur translatorischen Bewegung des Wi- ckelkörpers 8 soll nun im Weiteren noch auf die Wirkung des Impulsmasseelementes 3 eingegangen werden. Beim Schließvorgang, der durch die Endlage Ε^λ in Fig. 4 dargestellt ist, kommt es, wie bereits erwähnt, zu einem Prellvorgang, wobei auf den Wickelkörper 8 bzw. die Schubstange 9 eine Kontakt- kraft F_K wirkt. Bei einer Fortführung der Rotationsbewegung, also bei einer weiteren Betätigung des Aktors wird das Impulsmasseelement 3 ausgelenkt. Die Energie, die hierbei in das System eingebracht wird, wird über das Impulsmasseele^¬ ment 3, das über ein Federelement 5, hier ausgestaltet in Form einer Spiralfeder 7, in dieses übertragen wird. Zur besseren Ankopplung des Impulsmasseelements 3 ist auf der Schub^¬ stange 9 bzw. auf dem Wickelkörper 8 ein Stoppglied 26 vorge^¬ sehen, an dem die Spiralfeder, die auf Druck wirkt, anliegt. Das Stoppglied 26 ist dabei fest mit der Schubstange 9 ver- bunden und überträgt bei einer Auftragung der Kraft F_K den daraus resultierenden Puls über die Spiralfeder 7 auf das Impulsmasseelement 3. Das Impulsmasseelement 3 ist dabei wiede^¬ rum mit dem Rotationskörper 8 verbunden. In dieser Ausgestal- tungsform liegt das Impulsmasseelement 3 an der Seite 11 des Rotationskörpers 8 an, es ist mit ihm so verbunden, dass bei einer Rotationsbewegung R diese von dem Impulsmasseelement 3 mit vollzogen wird. Somit ist das Impulsmasseelement 3 rotatorisch mit dem Rotationskörper 8 gekoppelt. In die Richtung der Achse 14, also in die Richtung der translatorischen Bewegung des Wickelkörpers bzw. der Schubstange ist jedoch eine begrenzte Bewegungsmöglichkeit zwischen dem Impulsmasse^¬ element 3 und dem Rotationskörper 8 gegeben.

Claims

Patentansprüche

1. Kopplungsglied für ein elektrisches Schaltgerät, wobei das Kopplungsglied (2) einen ersten Schaltkontakt (4) zum Öffnen und Schließen eines elektrischen Kontakts mit einem zweiten Schaltkontakt (6) umfasst, wobei der erste Schaltkontakt (4) mit einer Schubstange (9) verbunden ist, die translatorisch bewegbar gelagert ist und die in Wirkverbindung mit einem Aktor (15) steht, der eine translatorische Bewegung der

Schubstange (9) hervorruft, dadurch gekennzeichnet, dass ein Impulsmasseelement (3) vorgesehen ist, das durch ein Feder^¬ element (5) mit dem Kopplungsglied (2) gekoppelt ist.

2. Kopplungsglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Impulsmasseelement (3) zentrisch auf der Schubstange

(9) bezüglich dieser translatorisch bewegbar angeordnet ist und das Federelement (5) in Form einer Spiralfeder (7) konzentrisch um die Schubstange (9) verläuft.

3. Kopplungsglied nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stoppglied (26) konzentrisch auf der Schubstange (9) angeordnet ist und das Federelement (5) in Form einer druck^¬ belasteten Spiralfeder (7) zwischen dem Stoppglied (2) und dem Impulsmasseelement (3) angeordnet ist.

4. Kopplungsglied nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schubstange (9) in Form ei^¬ nes stabförmigen Wickelkörpers (8) ausgestaltet ist und das Kopplungsglied (2) einen Rotationskörper (10) umfasst, durch den sich der Wickelkörper (8) erstreckt, wobei der Rotations^¬ körper (10) zwei Seiten (11,12) umfasst, von denen eine dem einen Ende des Wickelkörpers (8) und die andere dem anderen Ende des Wickelkörpers (8) zugewandt ist, der Rotationskörper

(10) drehbar auf dem Wickelkörper (8) gelagert ist, wobei auf beiden Seiten (11,12) des Rotationskörpers (10) jeweils min^¬ destens eine Sehne (16,16^λ) derart zwischen dem Rotationskör^¬ per (10) und dem Wickelkörper (8) angeordnet ist, dass über entgegengesetzte Rotationsbewegungen des Rotationskörpers (10) ein Aufwickeln und Abwickeln der Sehne (16,16^λ) auf dem Wickelkörper (8) erfolgt was zur translatorischen Bewegung des Wickelkörpers (8) führt.

5. Kopplungsglied nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotationskörper (10) mit mindestens zwei Federn (18,18^λ) in der Art gekoppelt ist, dass in beide Rotations^¬ richtungen (R) stets eine Federkraft auf den Rotationskörper (10) wirkt, wobei eine Arretierung (20) vorgesehen ist, die in Endlagen (Ε,Ε^λ) der translatorischen Bewegung des Wickelkörpers (8) den Rotationskörper (10) arretiert.

6. Kopplungsglied nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Freilauf vorhanden ist, der mit dem Rotationskörper (10) gekoppelt ist und der nur eine Rotationsrichtung des Ro^¬ tationskörpers (10) zulässt

7. Kopplungsglied nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwei in Gegenrichtung frei laufende Freiläufe vorgesehen sind, von denen jeweils einer aktiviert ist und in den

Endlagen (Ε,Ε^λ) des Wickelkörpers (8) eine Umschaltung der Aktivierung zwischen den beiden Freiläufen erfolgt.

8. Kopplungsglied nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lösung der Arretierung (20) durch einen Verriegelungs-Aktor (22) erfolgt.

9. Kopplungsglied nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Endlage (Ε^λ), in der die Kontakte geschlossen sind, über die Federkraft, die auf den Rotationskörper (10) wirkt, eine Anpresskrafft des ersten Kontaktes (4) an den zweiten Kontakt (6) erfolgt.

10. Kopplungsglied nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ausgleich an Energieverlust im Kopp^¬ lungsglied durch mechanisches Nachspannen der Federn (18,18^λ) erfolgt .

11. Kopplungsglied nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Federn (18,18^λ) zu jeder Positionierung des Rotationskörpers eine Vorspannung aufweisen .

12. Kopplungsglied nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Impulsmasseelement (3) mit dem Rota^¬ tionskörper (10) in der Art in Verbindung steht, dass dieses bezüglich des Rotationskörpers (10) rotatorisch fixiert ist und entlang der translatorischen Bewegungsrichtung des Wickelkörpers (8) bezüglich des Rotationskörpers beweglich ist.