DE4320210A1 - Elektrisches Schaltgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Schaltgerät, ins­ besondere einen elektrischen Leitungsschutzschalter, Feh­ lerstromschutzschalter, Motorschutzschalter oder dgl. mit einem einen drehbar gelagerten Schaltknebel, der als Dop­ pelarmhebel ausgebildet ist, dessen erster Hebelarm als Schaltgriff dient und an dessen zweitem Hebelarm der Kon­ takthebel im Bereich des freien Endes des zweiten Hebel­ armes an einem Gelenk drehbar gelagert ist und mit einem eine Verklinkungsstelle und einen schwenkbeweglichen Kon­ takthebel aufweisenden Schaltschloß.

Sie betrifft insbesondere ein Schaltschloß für einen Selbstschalter. Derartige Schaltschlösser besitzen - wie üblich - eine Verklinkungsstelle und eine Speicherfeder, deren Energie bei der Entklinkung freigegeben und auf das bewegliche Kontaktstück übertragen wird, um das bewegli­ che Kontaktstück vom festen Kontaktstück zu trennen.

Schaltschlösser sind in großer Vielzahl bekannt. Bei­ spielsweise zeigt die DE-AS 25 16 594 ein Schaltwerk mit einem um einen ersten ortsfesten Drehpunkt schwenkbaren Kontakthebel. Der Kontaktdruck wird durch eine Feder er­ zeugt, die sich einerseits am Kontakthebel und anderer­ seits an einem Kniehebel abstützt, der selbst in einem zweiten Drehpunkt gelagert ist. Der Kniehebel bildet mit einem am ersten Drehhebel gelagerten Hebel eine Verklin­ kungsstelle, wobei auf den Hebel ein Schlaganker zur Ent­ klinkung einwirkt. Der Kniehebel ist an einem Winkelhebel gelagert, der in einem ebenfalls ortsfesten dritten Dreh­ punkt gelagert ist. Nicht dargestellt ist ein Schaltkne­ bel zum manuellen Einschalten. Ohne Schaltknebel sind insgesamt sieben Teile vorhanden, aus denen das Schalt­ schloß zusammengesetzt ist.

Die DE-PS 34 25 996 zeigt ein Schaltschloß mit einem be­ weglichen Kontaktstück, einem Antriebshebel, einer Hand­ habe, einem Klinkenhebel und einem Kniehebel mit zwei He­ belarmen, wobei einer der Hebelarme an einer Schaltwelle angelenkt ist, an der das bewegliche Kontaktstück gela­ gert ist. Der Klinkenhebel liegt an einer Verklinkungs­ stelle an. Dieses Schaltschloß ist ebenfalls relativ kom­ pliziert und besitzt mehr als sieben Teile.

Das in der DE-PS 37 17 733 beschriebene Schaltschloß zeigt eine ortsfeste Achse, an der ein Kontakthebel, ein Auslösehebel, eine Klinkentragehebel sowie eine Schenkel­ feder gelagert sind. Weiterhin besitzt das Schaltschloß einen Schaltknebel, der mit dem Klinkentragehebel über eine ausklinkbare Lasche gekuppelt ist. Auch hier sind mehr als sieben Teile vorhanden, die zusammen das Schalt­ schloß bilden.

Das gleiche gilt auch für das Schaltschloß des Leitungs­ schutzschalters nach der DE-PS 30 21 867 und für das Schaltschloß des Schalters nach der EP 0 103 167 A1.

Bei allen diesen Schaltgeräten zeigt sich, daß die Lage­ rung des Schaltknebels und die des Kontakthebels vonein­ ander getrennt sind, d. h., daß jeweils eine Achse für den Schaltknebel und eine andere davon räumlich getrennte Achse für den Kontakthebel vorgesehen sind. Zur Verbin­ dung des Schaltknebels mit dem Kontakthebel und auch zur Bildung einer Verklinkungsstelle ist ein Getriebe vorzu­ sehen, welches aus mehreren Teilen gebildet ist.

Ein elektrisches Schaltgerät der eingangs genannten Art ist aus der FR-PS 1 239 387 bekannt geworden. Auch bei diesem Schalter ist der Kontakthebel an dem Schaltknebel gelagert, wobei allerdings eine Verklinkung nicht vorhan­ den ist. Vielmehr handelt es sich hierbei um eine Anord­ nung, bei der der Schaltknebel und der Doppelarmhebel in Einschaltstellung eine erste stabile Lage einnehmen, die bei einer Auslösung über eine Totpunktlage hinweg in eine zweite stabile Lage geändert wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Schaltgerät der ein­ gangs genannten Art zu schaffen, dessen Schaltschloß bei Bildung einer Verklinkungsstelle gegenüber den bekannten Schaltschlössern erheblich vereinfacht ist, insbesondere bei dem deutlich weniger Teile vorgesehen sein müssen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sich zwischen dem Schaltknebel und dem Kontakthebel im Bereich des zweiten Hebelarms eine Verklinkungsstelle be­ findet, in der der Kontakthebel mittels einer ersten Fe­ der verklinkt ist, wobei die erste Feder ein Drehmoment um die Lagerstelle des Schaltknebels auf den Kontakthebel ausübt und somit die Kontaktkraft erzeugt.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung kann dahin gehen, daß die Verklinkungsstelle einen Klin­ kenhebel aufweist, der an dem Kontakthebel angeformt und in sich federnd ausgebildet ist.

Dieser an dem Kontakthebel angeformte Klinkenhebel wirkt mit dem Kontakthebel zusammen, insoweit, als diese beiden gemäß kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 3 eine Verklinkungsstelle miteinander bilden.

Zusätzlich ist eine zweite Feder vorgesehen, die ein Drehmoment in die entgegengesetzte Richtung ausübt, wobei das Drehmoment der ersten Feder in der Einschaltstellung größer und in der Ausschaltstellung kleiner ist als das Drehmoment der zweiten Feder.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist die Kraft­ richtung der zweiten Feder so ausgerichtet, daß sie den Kontakthebel und den Schaltknebel in Ausschaltstellung hält.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung wird ein Schaltschloß geschaffen, welches lediglich vier Teile aufweist, nämlich den Schaltknebel, den Kontakthebel so­ wie die erste und zweite Feder. Im Verklinkungszustand wirkt die erste Feder immer in Schließrichtung des Schal­ ters, wogegen die zweite Feder so ausgerichtet ist und in einem solchen Winkel auf den Schaltknebel einwirkt, daß die in Öffnungsrichtung wirkende Komponente gegenüber der Federkraft klein ist. Wenn sich der Kontakthebel in die Ausschaltstellung bewegt, verändert sich mit der Bewegung des Gelenkpunktes zwischen dem zweiten Hebelarm und dem Kontakthebel die Kraftrichtung der zweiten Feder dahinge­ hend, daß die auf den Schaltknebel ausgeübte Kraft bzw. das Drehmoment deutlich größer ist als das von der ersten Feder herrührende Drehmoment.

Da die zweite Feder einerseits ortsfest im Schaltgerät und andererseits am Schaltknebel angelenkt ist, verlagert sich der Anlenkpunkt der zweiten Feder am Schaltknebel, wogegen der ortsfeste Anlenkpunkt feststehen bleibt, wo­ durch sich der Winkel zwischen der Verbindungslinie der ortsfesten Anlenkstelle der zweiten Feder mit der Lager­ stelle des Schaltknebels verändert; in Einschaltstellung ist der Winkel sehr klein, wogegen er in Ausschaltstel­ lung deutlich vergrößert ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung sind den weiteren Unteransprüchen zu ent­ nehmen.

Anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel ei­ nes erfindungsgemäßen Schaltschlosses schematisch und zwei Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt sind, sol­ len die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestal­ tungen und Verbesserungen näher erläutert und beschrieben werden.

Es zeigen:

Fig. 1 das Schaltschloß in Einschaltstellung,

Fig. 2 das Schaltschloß in Ausschaltstellung,

Fig. 3 das Schaltschloß in Auslösestellung,

Fig. 4 das Schaltschloß in der sog. Freiauslöse­ stellung,

Fig. 5 eine besondere Ausgestaltung der erfin­ dungsgemäßen Anordnung, und

Fig. 6 eine Seitenansicht eines weiteren Kontakt­ hebels.

In den Fig. 1 bis 4 sind zur Darstellung des Schalt­ schlosses die Hebelelemente lediglich durch Linien ange­ deutet. Das Schaltschloß besitzt einen Schaltknebel 10, der als Doppelarmhebel ausgebildet und um eine ortsfeste Lagerstelle 11 drehbar gelagert ist. Der erste Hebelarm 12 des Doppelarmhebels 10 bildet den Schaltgriff, mit dem der Schalter manuell ein- bzw. ausgeschaltet werden kann. Der Schaltknebel 10 besitzt weiterhin einen zweiten He­ belarm 13, wobei die beiden Hebelarme 12 und 13 einen stumpfen Winkel miteinander bilden. Der zweite Hebelarm 13 ist etwa doppelt so lang wie der erste Hebelarm 12.

In einem Abstand d vom freien Ende des zweiten Hebelarms 13 befindet sich eine Gelenkstelle 14, an der ein Kon­ takthebel 15 schwenkbar angelenkt ist. Die Entfernung d beträgt etwa 1/5 der Länge l des zweiten Hebelarms 13. Der etwa in seiner Mitte am Gelenk 14 am Hebelarm 13 an­ gelenkte Kontakthebel besitzt an seinem der Lagerstelle 11 entgegengesetzten Ende ein lediglich schematisch dar­ gestelltes Kontaktstück 16, welches als bewegliches Kon­ taktstück dient und mit einem nicht dargestellten festen Kontaktstück zusammenwirkt. An dem zur Lagerstelle 11 hin gerichteten sog. inneren Ende 17 ist etwa senkrecht zum Hebelarm 13 ein Vorsprung 18 befestigt, der in der in Fig. 1 dargestellten Stellung den Hebelarm 13 überkreuzt und an der dem Endpunkt 17 entgegengesetzten freien Ende mit einem Verklinkungshebel 19 zusammenwirkt, der mit dem Hebelarm 13 verbunden ist. Der Verklinkungshebel 19 ist dabei federnd am Hebelarm 13 angeformt.

An dem freien Ende des Hebelarms 13 greift eine lediglich durch einen Pfeil dargestellte Druckfeder 20 an, deren anderes Ende ortsfest an einem Einspannpunkt 21 angehängt ist. An dem Endpunkt 17 greift eine weitere Feder 22 an, deren anderes Ende ebenfalls ortsfest bei einem Anlenk­ punkt 23 eingehängt ist.

Die beiden Hebelarme 12 und 13 bilden miteinander, wie oben erwähnt, einen stumpfen Winkel, der mit der Bezugs­ ziffer α₂ bezeichnet ist. Die Kraftrichtung der Feder 20 bildet mit der Verbindungslinie der Gelenkachsen 11 und 14 einen Winkel α₁, der Kontakthebel 15 bildet mit der Verbindungslinie der beiden Gelenkachsen 11 und 14 einen Winkel α₃, wobei die Winkel α₁ und α₃ um die Gelenkachse 14 von der Verbindungslinie der Gelenkachsen 11 und 14 aus gezählt werden. Der Anlenkpunkt 23 für die Feder 22 ist auf der der Kontaktstelle bzw. dem beweglichen oder festen Kontaktstück liegenden Seite der Verbindungslinie der Achsen 11 und 14 angeordnet, wobei die Kraftrichtung der Feder 22 mit dem Kontakthebel 15 etwa einen rechten Winkel α₄ bildet.

Wenn der Schalter beispielsweise durch ein nicht näher dargestelltes elektromagnetisches System auslöst, dann bewegt sich der federnde Klinkenhebel 19 von dem Fortsatz 18 weg, und die als erste Feder bezeichnete Feder 22 zieht den Kontakthebel entgegen dem Uhrzeigersinn in Pfeilrichtung F₁, wobei in der in Fig. 3 gezeigten Stel­ lung die Lage des Schaltknebels 10 und die Kraftrichtung der Feder 20 unverändert sind. Die Fig. 4 zeigt die Stellung, in der sich der Kontakthebel 15 in der Aus­ schaltstellung befindet und die Kraftrichtung der Feder 22 ist so, daß die Komponente der Kraft der Feder 20, die den Schaltknebel entgegen dem Uhrzeigersinn zu drehen sucht, überwiegt, so daß der Schaltknebel 10 in die Aus­ schaltstellung bewegt wird, was aus der Fig. 2 ersicht­ lich ist. Dabei verklinkt sich die Verklinkungsstelle zwischen dem Hebel 19 und dem Fortsatz 18.

Die Fig. 3 zeigt auch die sog. Freiauslösestellung I. Hierbei wird der Schaltgriff 12 und damit der Schaltkne­ bel 10 festgehalten und durch eine Entklinkungskraft, die durch den Pfeil F₂ dargestellt ist, wird die Verklin­ kungsstelle entklinkt. Wie oben ausgeführt, erzeugt die Kraft der Feder 22 ein Drehmoment um das Drehlager 14 und hierdurch wird die Kontaktöffnungskraft F₁ erzeugt. Wenn nun der Schaltgriff 12 weiter festgehalten wird, dreht sich der bewegliche Kontakthebel 15, bis er siehe Fig. 4 an einem ortsfesten Lager 24 anschlägt. Bezogen auf die Verbindungslinie des Anschlages 24 und des Drehpunktes 14 ist der Anlenkpunkt 23 so angeordnet, daß die Kraft der Feder 22 auf den Kontakthebel praktisch Null wird, und wenn dann der Schaltgriff 12 losgelassen wird, dreht die Feder 20 den Schaltknebel 10 in die Ausschaltstellung, siehe Fig. 2. Die Fig. 4 ist bei festgehaltenem Schalt­ griff 12 die sog. Freiauslösestellung II. Die Auslöse­ stellung wird erreicht, weil die Federkraft 21 das Schaltschloß in diese Ausschaltstellung verbringt und dort auch stabil festhält.

Um das Schaltgerät einzuschalten, wird der Schaltgriff 12 in Uhrzeigersinn um die Drehachse 11 gedreht, bis sich das bewegliche Kontaktstück 16 am nicht näher dargestell­ ten festen Kontaktstück, welches in der Fig. 1 durch den Pfeil F₃ charakterisiert ist, anlegt.

Die Fig. 5 zeigt einen Einblick in ein Leitungsschutz­ schaltergehäuse 50. Im in der Zeichnung unten liegenden Bereich besitzt die Bodenfläche des Gehäuses 50 eine Aus­ nehmung 51 mit einer feststehenden Nase 52 und einer be­ wegbaren Nase 53, mit dem das Schaltergehäuse auf eine Hutprofiltragschiene aufgeschnappt werden kann. Das Ge­ häuse 50 besitzt Anschlußklemmen 54 und 55, von denen die links dargestellte Anschlußklemme 54 mit einem Verbin­ dungsleiter 56 mit einem feststehenden Kontaktstück 57 verbunden ist, das mit einem beweglichen Kontaktstück 58, das einem Kontakthebel 59 befestigt ist, zusammenwirkt.

Innerhalb des Gehäuses 50 ist ein Schaltknebel 60 an ei­ ner Achse 61 drehbar gelagert, der als Doppelarmhebel mit einem als Schaltgriff dienenden ersten Hebelarm 62 und einem zweiten Hebelarm 63 ausgerüstet ist, wobei an dem freien Ende des zweiten Hebelarmes 63 über eine Achslage­ rung 64 der ebenfalls als Doppelarmhebel ausgebildete Kontakthebel 59 gelagert ist. An dem dem beweglichen Kon­ taktstück 58 entgegengesetzten Ende des Kontakthebels 59 ist eine Nase 65 angeformt. Am Schaltknebel 60, etwa im Bereich der Achse 61, ist ein U-förmiger Arm 66 ange­ formt, wobei die offene Seite der U-Form zur Achse 61 hinweist. Am Übergang zwischen dem Steg 67, der parallel zu dem zweiten Hebelarm 63 verläuft, und dem Schenkel 68 ist eine mechanische Schwächung durch Ausnehmungen 69 er­ zeugt, so daß der freie Schenkel 68 quer zu seiner Längserstreckung federn kann. An seiner Außenseite be­ sitzt der freie Schenkel 68 eine Rastnase 70, die zusam­ men mit der Nase 65 eine Verklinkungsstelle bildet. Der Arm 66 mit dem Schenkel 68 und dem Steg 67 entspricht dem Klinkenhebel 19 der Ausführung nach den Fig. 1 bis 4. Die Nase 65 ist dasjenige Teil, welches in den Ausführun­ gen nach den Fig. 1 bis 4 die Bezugsziffer 18 erhalten hat.

Die Kraftwirkungen, Federanordnungen und dgl. sind iden­ tisch denjenigen der Fig. 1 bis 4.

Der Schalter nach Fig. 5 besitzt eine Lichtbogenlösch­ kammer 71, die - wie ersichtlich - eine Nullpunktlöschung bewirkt. Darüberhinaus besitzt der Schalter nach Fig. 5 ein Elektromagnetsystem 72, mit dem der Schalter betätigt werden kann, in dem beispielsweise der Arm 68 in Pfeil­ richtung V verbogen wird, so daß die Verklinkungsstelle 65/70 entklinkt wird.

Die Fig. 6 zeigt lediglich einen Schaltknebel 80. Dieser Schaltknebel wird mit einer Achse 81, die der Achse 61 entspricht, in dem Gehäuse 50 drehbar gelagert. Der Schaltknebel 80 ist ebenfalls als Doppelarmhebel ausge­ bildet mit einem ersten Hebelarm 82, der als Schaltgriff dient, und mit einem zweiten Hebelarm 83, der eine bume­ rangartige Form aufweist und an dessen freiem Ende eine Achslagerung 84 vorgesehen ist, an der dem ein dem Kon­ takthebel 59 entsprechender, nicht dargestellter Kontakt­ hebel aufgelagert werden kann. An dem Schaltknebel 80 ist in ähnlicher Weise wie bei dem Schaltknebel 60 eine etwa V-förmige Anformung 85 vorgesehen; mit einem Arm 86 schließt die Anformung 85 an dem Schaltknebel 80 an und der andere Schenkel 87 weist zum zweiten Hebelarm 83 hin. Auf der Außenseite des zweiten Armes 87 ist ein Vorsprung 88 vorgesehen, der der Rastnase 70 entspricht und gegen den eine der Nase 65 des Kontakthebels 59 entsprechende Nase eingreifen kann. Der wesentliche Unterschied zwi­ schen den Ausführungen der Fig. 5 und 6 besteht darin, daß die Anformung 85 auf der anderen Seite des Schaltkne­ bels 80 angeformt ist als der Arm 66 an dem Schaltknebel 60.

Der erste Hebelarm 62 bzw. 82 entspricht dem ersten He­ belarm 12 der Fig. 1 und der zweite Hebelarm 63 bzw. 83 dem zweiten Hebelarm 13. Die Lagerstellen 64 und 84 ent­ sprechen der Lagerstelle 14 und der Kontakthebel 59 dem Kontakthebel 15.

Die Erfindung ist nicht beschränkt auf das in der obigen Beschreibung dargestellte Ausführungsbeispiel. Sie kann selbstverständlich in vielen Ausführungen und Ausgestal­ tungen verwirklicht sein. Insbesondere kann sie bei allen Arten von elektrischen Schaltgeräten verwirklicht sein, bei denen eine Verklinkungsstelle vorhanden ist, z. B. bei einem Leitungs-, Fehlerstrom-, Motorschutzschalter oder bei einem Leistungsschalter.

Claims (10)

1. Elektrischer Schalter, insbesondere elektrischer Leitungsschutzschalter, mit einem einen drehbar gelager­ ten Schaltknebel, der als Doppelarmhebel ausgebildet ist, dessen erster Hebelarm (12) als Schaltgriff dient und an dessen zweitem Hebelarm (13) der Kontakthebel im Bereich des freien Endes des zweiten Hebelarmes (13) an einem Ge­ lenk (14) drehbar gelagert ist und mit einem eine Ver­ klinkungsstelle und einen schwenkbeweglichen Kontakthebel (15) aufweisenden Schaltschloß, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen dem Schaltknebel (10) und dem Kontakt­ hebel (15) im Bereich des zweiten Hebelarms (13) eine Verklinkungsstelle (18, 19) befindet, in der der Kontakt­ hebel (15) mittels einer ersten Feder (22) verklinkt ist, wobei die erste Feder (22) ein Drehmoment um die Lager­ stelle (11) des Schaltknebels auf den Kontakthebel ausübt und somit die Kontaktkraft erzeugt.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verklinkungsstelle (18, 19) einen Klinkenhebel (19) aufweist, der an dem Kontakthebel (15) angeformt und in sich federnd ausgebildet ist.

3. Schalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Klinkenhebel (19) mit einer Nase am Kontakthebel (15) zur Bildung der Verklinkungsstelle zusammenwirkt.

4. Schalter nach einem der vorherigen Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die erste Feder (22) auf den Schaltknebel (10) und den Kontakthebel (15) ein Drehmo­ ment um die Drehachse (11) des Schaltknebels in Schließ­ richtung und eine zweite Feder (20) ein Drehmoment in entgegengesetzte Öffnungsrichtung ausüben, und daß das Drehmoment der ersten Feder (22) in Einschaltstellung größer und in Ausschaltstellung kleiner ist als das Dreh­ moment der zweiten Feder (20).

5. Schalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Feder (20) das freie Ende des zweiten He­ belarms (13) etwa in Richtung der Verbindungslinie des Gelenkes (14) und der Drehachse (11) des Schaltknebels (10) beaufschlagt.

6. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die zweite Feder (20) den Kon­ takthebel und den Schaltknebel nach einer Ausschalthand­ lung in Ausschaltstellung festhält.

7. Schalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftrichtung der zweiten Feder (20) in Ein­ schaltstellung auf der der Kontaktstelle abgewandten Seite der durch die Drehachse (11) des Schaltknebels (10) und des Gelenkes (14) aufgespannten Ebene verläuft.

8. Schalter nach einem der Ansprüche 5 und 6, da­ durch gekennzeichnet, daß die Kraftrichtung der zweiten Feder (20) in Einschaltstellung nur um einen geringen Winkel (α₁) von der Verbindungslinie der Drehachse des Schaltknebels (11) und des ortsfesten Anlenkpunktes der Feder (20) abweicht.

9. Schalter nach einem der vorherigen Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß sich die Kraftrichtung der Fe­ der (20) während der Drehbewegung des Schaltknebels in Ausschaltstellung sich vergrößert.

10. Schalter nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftrichtung der Kraft der Feder (22) in Einschaltstellung etwa senkrecht zu dem Kontakthebel verläuft.