EP0038286B1 - Kraftantrieb für ein elektrisches Schaltgerät mit elastischer Übertragung der Antriebskraft - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a power drive for an electrical switching device with elastic transmission of the driving force to an actuating member, in particular an actuating handle, by means of two parallel bending springs which are attached to the latter transversely to the direction of movement of a carrier which overlaps the actuating member with an opening and is acted upon by the driving force.
- a power drive of this type is known from FR-A-1 275 093.
- the carrier is a pivoted lever on which two curved spring wire rods are attached. These rest on the actuator of the switching device and cause an elastic coupling.
- the pivoting movement of the carrier the location of the force application on the actuating element changes in the course of the actuating process, as a result of which locally high stresses and canting forces occur.
- the invention is based on the object of achieving a linear force application on the actuating member and of being able to implement different spring characteristics despite a reduction in the number of parts.
- this object is achieved in a power drive of the type mentioned at the outset in that the carrier is designed as a slide and the spiral springs are in the form of a U-shaped leaf spring and that the crank pin of a crank arm which transmits the drive force engages between the legs of the spiral spring.
- a slide allows linear interaction with the actuator, as is known per se (US-A-3 328 731).
- This slide drive receives advantageous properties in connection with the U-shaped leaf spring, because it forms a space-saving, easy-to-assemble part and, depending on the mounting or fastening of its ends, also results in a different spring characteristic.
- both legs act as independent leaf springs, which are supported at both ends.
- Common attachment is nevertheless possible in that at least the end of one of the legs of the U-shaped leaf spring is angled and can be snapped into a pocket-like recess in the slide.
- the advantages of arranging two parallel leaf springs also include the possibility of dimensioning the distance between the two leaf springs locally less than the diameter of the crank pin of the crank arm. At a desired point, the resistance to movement for the crank pin can be increased to such an extent that the motor driving it accelerates to a standstill.
- both legs can also influence the spring characteristic.
- both legs can also be brought together, i.e. a steeper spring characteristic is achieved.
- the mounting body can e.g. be a cast body in which the ends of the legs are cast.
- the leg ends can also be held in slots in the mounting body by a clamp fit. This can be compared to the forces occurring during operation of the power drive by a rivet, a pin, a screw or the like. maintained, which passes through the mounting body and the leg ends.
- a reliable clamp fit can also be achieved in that displaceable material is arranged at the mouths of the slots of the mounting body on its side facing the crank pin when the leaf spring is inserted.
- the easiest way to do this is to provide it in one piece with the mounting body as a narrowing of the slots.
- FIG. 1 shows a top view of a motor drive for a low-voltage circuit breaker with a U-shaped leaf spring of a first embodiment.
- FIG. 2 shows as an individual part a leaf spring that is shaped differently from FIG. 1.
- FIG. 3 is another motor drive in section with a further embodiment of a leaf spring and its attachment.
- FIG. 4 A view of the motor drive in the direction of arrow IV in FIG. 3 is shown in FIG. 4.
- FIGS. 5 and 6 show two further embodiments of a mounting body shown in FIGS. 3 and 4.
- the power drive shown in FIG. 1 is designed as a motor drive.
- the motor drive 1 has a support plate 2 to which a motor gear unit 3 is attached.
- a gear shaft 4 perpendicular to the support plate 2 carries a crank arm 5 with a crank pin 6.
- a U-shaped leaf spring 11 is fastened, between the legs 12 and 13 of which the crank pin 6 of the crank arm 5 engages.
- the slide 7 has an approximately rectangular basic shape and has side walls 14 and 15 for guiding on the front side of the circuit breaker.
- the side wall 14 has an opening 16 with a subsequent pocket-like recess 17.
- the opposite side wall 15 has a corresponding opening 20. This is provided for the passage of the closed end of the U-shaped leaf spring 11, while the leg ends of the leaf spring extend through the opening 16.
- One leg has a rounded bent end 21, for which a correspondingly rounded abutment 22 is provided in the pocket-like recess 17.
- the leaf spring 11 is first inserted with its closed end through the opening 20; then the leg ends are compressed so far that they can be inserted through the opening 16 into the pocket-like recess 17. When released, the curved end 21 lies against the correspondingly curved abutment 22. The leaf spring is thus connected to the slide 7 sufficiently firmly. An undesired loosening of the leaf spring 11 from the slide 7 can be avoided even with heavy use by a filler piece, which e.g. can be formed by a screw 23 which extends through a hole in the slide.
- the openings 16 and 20 of the slider 7 act as supports for the legs 12 and 13 of the leaf spring 11, the bending line of each leg corresponding to that of a beam supported on both sides.
- the leaf spring 24 in FIG. 2 is shaped similarly to the leaf spring 11 in FIG. 1 and accordingly has legs 25 and 26 and a bent end 27 for positive attachment.
- the leg 25 of the leaf spring 24 is provided with a section 28 bent in the direction of the other leg 26, by means of which the distance between the legs is thus locally reduced.
- the power drive also provided for a low-voltage circuit breaker according to FIGS. 3 and 4, like the power drive in FIG. 1, is designed as a motor drive 30.
- the power drive in turn has a support plate 31 which is fastened to the circuit breaker 32 shown at a dash-dot line at a distance from the front side thereof.
- a slide 33 made of sheet metal is guided on the side facing the front of the circuit breaker 32 in the direction of the double arrow 34 on tabs 38. With a window-like opening 35 and bends 39, the slide 33 engages over a cylindrical body 36 which is placed on the end of an actuating handle 37.
- This operating handle is connected to a rocker arm of the circuit breaker 32, which can be pivoted about a rotary bearing for switching the circuit breaker 32 on and off.
- a motor gear unit 42 is fastened on the support plate 31 by screws 40, the gear 43 of which has a shaft 44 which is perpendicular to the support plate 31 and thus to the front of the circuit breaker 32. With this a crank arm 45 is connected, which engages with a crank pin 46 between the legs 47 of a U-shaped leaf spring 50. Details of the leaf spring 50 are shown in FIG. 4, which shows the motor drive in a view in the direction of arrow IV in FIG. 3. It can be seen that the ends 51 of the legs 47 of the leaf spring 50 are fastened in a mounting body 52. The mounting body is in turn fastened to the slide 33 by means of two screws, rivets or molded rivets 53.
- the mounting body 52 can e.g. be a cast body in which the leg ends are cast.
- the mounting body can also be a slotted metal block in which the leaf spring is held with its leg ends 51 by clamping. This can be effected in that a narrowing due to material accumulations 57 is provided at the mouth 54 of slots 55 of an assembly body 56 shown as an individual part in FIG. 5. These are displaced or deformed when the leaf spring is inserted, as a result of which inevitable tolerances are rendered ineffective and in any case a tight fit of the leaf spring is achieved. In the direction of insertion of the leaf spring, a similar material accumulation 59 is mounted on the connecting web 58 of the mounting body 56 as a tolerance compensation in height.
- a rivet or a screw 61 is shown in FIG. 6 for a mounting body 60 which passes through the mounting body and the leg ends of the leaf spring. But you can also use a roll pin and thereby achieve a secure mounting of the leaf spring with a certain relative movement of the leg ends relative to the walls of the slots of the mounting body.
- the fastening of the leaf spring in a mounting body ensures that the two legs bend together when the drive force is transferred from the crank pin to the actuating handle of the circuit breaker and thus the spring characteristics add.
- the bending line of the leaf spring is approximately S-shaped.
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Description
- Die Erfindung betrifft einen Kraftantrieb für ein elektrisches Schaltgerät mit elastischer Übertragung der Antriebskraft auf ein Betätigungsorgan, insbesondere einen Betätigungshandgriff, mittels zweier parallel angeordneter Biegefedern, die quer zur Bewegungsrichtung eines das Betätigungsorgan mit einer Öffnung übergreifenden und mit der Antriebskraft beaufschlagten Trägers an diesem angebracht sind.
- Ein Kraftantrieb dieser Art ist durch die FR-A-1 275 093 bekannt geworden. Der Träger ist hierbei ein schwenkbar gelagerter Hebel, an dem zwei gebogene Federdrahtstäbe angebracht sind. Diese liegen an dem Betätigungsorgan des Schaltgerätes an und bewirken eine elastische Kupplung. Infolge der Schwenkbewegung des Trägers wechselt dabei im Laufe des Betätigungsvorganges die Stelle des Kraftangriffes an dem Betätigungsorgan, wodurch örtlich hohe Beanspruchungen und Verkantungskräfte auftreten. Der Erfindung liegt in diesem Zusammenhang die Aufgabe zugrunde, einen linienhaften Kraftangriff an dem Betätigungsorgan zu erreichen und trotz einer Verringerung der Anzahl von Teilen unterschiedliche Federkennlinien verwirklichen zu können.
- Gemäss der Erfindung wird diese Aufgabe bei einem Kraftantrieb der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass der Träger als Schieber und die Biegefedern als U-förmige Blattfeder ausgebildet sind und dass zwischen die Schenkel der Biegefeder der Kurbelzapfen eines die Antriebskraft übertragenden Kurbelarmes eingreift. Ein Schieber gestattet ohne weiteres ein linienhaftes Zusammenwirken mit dem Betätigungsorgan, wie dies an sich bekannt ist (US-A-3 328 731). Vorteilhafte Eigenschaften erhält dieser Schieberantrieb in Verbindung mit der U-förmigen Blattfeder, weil diese ein raumsparend unterzubringendes und leicht montierbares Teil bildet und darüber hinaus je nach Lagerung bzw. Befestigung ihrer Enden eine unterschiedliche Federcharakteristik ergibt.
- Es ist auch eine Anordnung zur elastischen Kupplung des Betätigungsorgan eines Schaltgerätes mit einem äusseren Antriebsorgan bekanntgeworden (DE-U-7 018 079), die eine Biegefeder und einen Kurbelarm aufweist. Hierbei verbindet die Biegefeder unmittelbar das Antriebsorgan und das Betätigungsorgan des Schaltgerätes, was mit Verkantungskräften verbunden ist. Diese Anordnung eignet sich nur für Handbetätigung und kurze Betätigungshübe.
- Wie bereits erwähnt, können unterschiedliche Federkennlinien mit ein und derselben U-förmigen Blattfeder verwirklicht werden.
- Wird z.B. die Anordnung so getroffen, dass die Enden der beiden Schenkel der U-förmigen Blattfeder an Lagerstellen im Schieber abgestützt sind, so wirken beide Schenkel als unabhängige Blattfedern, die an beiden Enden gestützt sind. Eine gemeinsame Befestigung ist dennoch dadurch möglich, dass wenigstens das Ende eines der Schenkel der U-förmigen Blattfeder abgewinkelt ausgebildet und in eine taschenartige Ausnehmung des Schiebers einrastbar ist.
- Für die Aufrechterhaltung dieser formschlüssigen Verbindung auch bei starker Beanspruchung kann durch einen Stützkörper gesorgt werden, der zwischen die Schenkel eingefügt ist.
- Zu den Vorteilen der Anordnung zweier paralleler Blattfedern gehört ferner die Möglichkeit, den Abstand beider Blattfedern örtlich geringer als den Durchmesser des Kurbelzapfens des Kurbelarmes zu bemessen. An einer gewünschten Stelle kann dadurch der Bewegungswiderstand für den Kurbelzapfen so weit erhöht werden, dass der ihn antreibende Motor beschleunigt zum Stillstand kommt.
- Wie bereits erwähnt, lässt sich durch die Anordnung von zwei parallelen Blattfedern, die durch die Schenkel einer U-förmigen Blattfeder gebildet sind, auch die Federkennlinie beeinflussen. Im Unterschied zu der schon beschriebenen unabhängigen Wirkung beider Federschenkel können auch beide Schenkel gemeinsam zur Wirkung gebracht werden, d.h. es wird eine steilere Federkennlinie erzielt. Dies kann dadurch geschehen, dass die Enden der Schenkel der U-förmigen Blattfeder in einem Montagekörper befestigt sind. Der Montagekörper kann z.B. ein Gusskörper sein, in den die Enden der Schenkel eingegossen sind. Die Schenkelenden können aber auch in Schlitzen des Montagekörpers durch einen Klemmsitz gehalten sein. Dieser lässt sich gegenüber den im Betrieb des Kraftantriebes auftretenden Kräften durch einen Niet, einen Stift, eine Schraube od.dgl. aufrechterhalten, der bzw. die den Montagekörper und die Schenkelenden durchsetzt.
- Ein zuverlässiger Klemmsitz kann aber auch dadurch erreicht werden, dass an den Mündungen der Schlitze des Montagekörpers an ihrer dem Kurbelzapfen zugewandten Seite beim Einsetzen der Blattfeder verdrängbares Material angeordnet ist. Dieses kann am einfachsten einstückig mit dem Montagekörper als Verengung der Schlitze vorgesehen sein. Beim Einsetzen der Blattfeder in die Schlitze wird die Materialanhäufung verformt bzw. verdrängt, wodurch unabhängig von unvermeidbaren Toleranzen eine feste Einspannung der Blattfeder erzielt wird.
- Die Erfindung wird in folgenden anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
- Die Fig. 1 zeigt in einer Draufsicht einen Motorantrieb für einen Niederspannungs-Schutzschalter mit einer U-förmigen Blattfeder einer ersten Ausführungsform.
- Die Fig. 2 zeigt als Einzelteil eine gegenüber der Fig. 1 abweichend geformte Blattfeder.
- In der Fig. 3 ist im Schnitt ein anderer Motorantrieb mit einer weiteren Ausführungsform einer Blattfeder und ihrer Befestigung.
- Eine Ansicht des Motorantriebes in Richtung des Pfeiles IV in Fig. 3 zeigt die Fig. 4.
- Zwei weitere Ausführungsformen eines in den Fig. 3 und 4 gezeigten Montagekörpers zeigen die Fig. 5 und 6.
- Der in der Fig. 1 dargestellte Kraftantrieb ist als Motorantrieb ausgebildet. Der Motorantrieb 1 weist eine Tragplatte 2 auf, an der eine Motorgetriebeeinheit 3 befestigt ist. Eine senkrecht zu der Tragplatte 2 stehende Getriebewelle 4 trägt einen Kurbelarm 5 mit einem Kurbelzapfen 6. Unterhalb der Tragplatte 2 und daher im Zwischenraum zwischen dieser und der Frontseite eines nicht dargestellten Niederspannungs-Schutzschalters, z.B. eines Schalters der Kompaktbauart, befindet sich ein Schieber 7, der eine fensterartige Öffnung 10 zum Durchtritt eines Betätigungshandgriffes 8 des erwähnten Schutzschalters besitzt. In dem Schieber 7 ist eine U-förmige Blattfeder 11 befestigt, zwischen deren Schenkel 12 und 13 der Kurbelzapfen 6 des Kurbelarmes 5 eingreift.
- Wie man erkennt, weist der Schieber 7 eine etwa rechteckige Grundform auf und besitzt zur Führung auf der Frontseite des Schutzschalters Seitenwände 14 und 15. Die Seitenwand 14 weist eine Öffnung 16 mit einer anschliessenden taschenartigen Ausnehmung 17 auf. Ferner besitzt die gegenüberliegende Seitenwand 15 eine entsprechende Öffnung 20. Diese ist zum Durchtritt des geschlossenen Endes der U-förmigen Blattfeder 11 vorgesehen, während sich durch die Öffnung 16 die Schenkelenden der Blattfeder erstrekken. Der eine Schenkel besitzt ein abgerundet gebogenes Ende 21, für das in der taschenartigen Ausnehmung 17 ein entsprechend abgerundetes Widerlager 22 vorgesehen ist.
- Zur Montage wird die Blattfeder 11 zunächst mit ihrem geschlossenen Ende durch die Öffnung 20 hindurchgesteckt; dann werden die Schenkelenden so weit zusammengedrückt, dass sie sich durch die Öffnung 16 in die taschenartige Ausnehmung 17 einführen lassen. Beim Loslassen legt sich das gebogene Ende 21 gegen das entsprechend gebogene Widerlager 22. Damit ist die Blattfeder ausreichend fest mit dem Schieber 7 verbunden. Ein unerwünschtes Lösen der Blattfeder 11 von dem Schieber 7 kann auch bei starker Beanspruchung durch ein Füllstück vermieden werden, das z.B. durch eine Schraube 23 gebildet sein kann, die sich durch ein Loch des Schiebers erstreckt. Die Öffnungen 16 und 20 des Schiebers 7 wirken als Auflager für die Schenkel 12 und 13 der Blattfeder 11, wobei die Biegelinie jedes Schenkels für sich derjenigen eines beidseitig abgestützen Balkens entspricht.
- Die Blattfeder 24 in Fig. 2 ist ähnlich wie die Blattfeder 11 in Fig. 1 geformt und besitzt dementsprechend Schenkel 25 und 26 sowie ein abgebogenes Ende 27 zur formschlüssigen Befestigung. Ausserdem ist der Schenkel 25 der Blattfeder 24 mit einem in Richtung des anderen Schenkels 26 gebogenen Abschnitt 28 versehen, durch den der Abstand der Schenkel somit örtlich verringert ist. Beim Durchlaufen des Kurbelzapfens 6 (Fig. 1) tritt daher eine zusätzliche Biegung der Schenkel 25 und 26 auf, durch die eine erwünschte Klemmwirkung auf die Kurbel 5 und damit den nicht gezeigten Motor des Kraftantriebes ausgeübt wird.
- Der gleichfalls für einen Niederspannungs-Schutzschalter vorgesehene Kraftantrieb gemäss den Fig. 3 und 4 ist wie der Kraftantrieb in Fig. 1 als Motorantrieb 30 ausgebildet. Der Kraftantrieb besitzt wiederum eine Tragplatte 31, die mit Abstand von der Frontseite eines strichpunktiert gezeigten Schutzschalters 32 an diesem befestigt ist. Ein aus Blech bestehender Schieber 33 ist an der der Frontseite des Schutzschalters 32 zugewandten Seite in Richtung des Doppelpfeiles 34 an Lappen 38 verschiebbar geführt. Mit einer fensterartigen Öffnung 35 und Abwinklungen 39 übergreift der Schieber 33 einen zylindrischen Körper 36, der auf das Ende eines Betätigungshandgriffes 37 aufgesetzt ist. Dieser Betätigungshandgriff ist mit einem Kipphebel des Schutzschalters 32 verbunden, der um ein Drehlager zum Ein- und Ausschalten des Schutzschalters 32 schwenkbar ist.
- Auf der Tragplatte 31 ist durch Schrauben 40 eine Motorgetriebeeinheit 42 befestigt, deren Getriebe 43 eine senkrecht zu der Tragplatte 31 und damit zu der Frontseite des Schutzschalters 32 stehende Welle 44 besitzt. Mit dieser ist ein Kurbelarm 45 verbunden, der mit einem Kurbelzapfen 46 zwischen die Schenkel 47 einer U-förmigen Blattfeder 50 eingreift. Einzelheiten der Blattfeder 50 sind der Fig. 4 zu entnehmen, die den Motorantrieb in einer Ansicht in Richtung des Pfeiles IV in der Fig. 3 zeigt. Dabei ist zu erkennen, dass die Enden 51 der Schenkel 47 der Blattfeder 50 in einem Montagekörper 52 befestigt sind. Der Montagekörper ist seinerseits mittels zweier Schrauben, Niete oder angeformter Nietzapfen 53 an dem Schieber 33 befestigt. Der Montagekörper 52 kann z.B. ein Gusskörper sein, in den die Schenkelenden eingegossen sind. Jedoch kann der Montagekörper auch ein mit Schlitzen versehener Metallklotz sein, in dem die Blattfeder mit ihren Schenkelenden 51 durch Klemmung gehalten ist. Diese kann dadurch bewirkt sein, dass an der Mündung 54 von Schlitzen 55 eines in der Fig. 5 als Einzelteil gezeigten Montagekörpers 56 eine Verengung durch Materialanhäufungen 57 vorgesehen ist. Diese werden beim Einsetzen der Blattfeder verdrängt bzw. verformt, wodurch unvermeidliche Toleranzen unwirksam gemacht und in jedem Fall ein fester Sitz der Blattfeder erzielt wird. In Einschubrichtung der Blattfeder ist auf dem Verbindungssteg 58 des Montagekörpers 56 eine gleichartige Materialanhäufung 59 als Toleranzausgleich in der Höhe angebracht.
- Als weiteres Mittel zur Erzielung eines festen Klemmsitzes der U-förmigen Blattfeder ist in der Fig. 6 bei einem Montagekörper 60 ein Niet oder eine Schraube 61 gezeigt, der bzw. die den Montagekörper und die Schenkelenden der Blattfeder durchsetzt. Man kann aber auch einen Spannstift verwenden und dadurch eine sichere Halterung der Blattfeder mit einer gewissen Relativbewegung der Schenkelenden gegenüber den Wandungen der Schlitze des Montagekörpers erreichen.
- In jedem Fall wird durch die Befestigung der Blattfeder in einem Montagekörper erreicht, dass sich die beiden Schenkel bei der Übertragung der Antriebskraft von dem Kurbelzapfen auf den Betätigungshandgriff des Schutzschalters gemeinsam durchbiegen und sich somit die Federkennlinien addieren. Die Biegelinie der Blattfeder ist dabei etwa S-förmig.
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