EP0242664B1 - Handbetätigter elektrischer Schalter - Google Patents

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Publication number
EP0242664B1
EP0242664B1 EP87104953A EP87104953A EP0242664B1 EP 0242664 B1 EP0242664 B1 EP 0242664B1 EP 87104953 A EP87104953 A EP 87104953A EP 87104953 A EP87104953 A EP 87104953A EP 0242664 B1 EP0242664 B1 EP 0242664B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
contact
switch
plunger
operating lever
guide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP87104953A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0242664A1 (de
Inventor
Michael Pabst
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lindner Fabrik Elektrischer Lampen und Apparate GmbH
Original Assignee
Lindner Fabrik Elektrischer Lampen und Apparate GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lindner Fabrik Elektrischer Lampen und Apparate GmbH filed Critical Lindner Fabrik Elektrischer Lampen und Apparate GmbH
Priority to AT87104953T priority Critical patent/ATE59731T1/de
Publication of EP0242664A1 publication Critical patent/EP0242664A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0242664B1 publication Critical patent/EP0242664B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H19/00—Switches operated by an operating part which is rotatable about a longitudinal axis thereof and which is acted upon directly by a solid body external to the switch, e.g. by a hand
    • H01H19/54—Switches operated by an operating part which is rotatable about a longitudinal axis thereof and which is acted upon directly by a solid body external to the switch, e.g. by a hand the operating part having at least five or an unspecified number of operative positions
    • H01H19/60—Angularly-movable actuating part carrying no contacts
    • H01H19/635—Contacts actuated by rectilinearly-movable member linked to operating part, e.g. by pin and slot
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/10—Adaptation for built-in fuses
    • H01H9/104—Adaptation for built-in fuses with interlocking mechanism between switch and fuse
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/12—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage
    • H01H1/14—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage by abutting
    • H01H1/20—Bridging contacts

Definitions

  • the invention relates to a manually operated electrical switch with the features specified in the preamble of claim 1.
  • Such switches are known for example from EP-A-0127784. They have a two-armed switching lever, which is rotatably mounted on the switch housing, and by pivoting between a closed and open position, a contact bridge is opened or closed.
  • the contact bridge is moved kinematically via a toggle lever, which is formed from a drive arm connected to the shift lever and a pressure tappet mounted in a rotary-slide joint on the latter.
  • the pressure tappet serves as a pressure transmission part and acts with its free end on the contact bridge.
  • the toggle lever When the shift lever is moved from the on position to the off position, the toggle lever is pushed through its extended position. The articulated axis of the toggle lever moves downwards towards the contact bridge. The contact bridge is opened downwards via the pressure tappet. The toggle lever is then in an overstretched end position in which it is held by the contact spring pressure.
  • the toggle lever moves from its extended position into the normal kink area. Since the pressure plunger can move freely in the rotary sliding joint of the drive arm of the shift lever, the toggle lever is moved by the contact Spring suddenly moved to its kink position and the contact bridge closed.
  • the disadvantage of such a switch is the large number of individual parts and articulated connections required. When switching on the torque, these parts must also be accelerated, which reduces the switch-on speed.
  • the object of the invention is therefore to provide a manually operated switch of the type mentioned with a switch-on actuation that cannot be influenced by a lever actuation, which is structurally simple.
  • the locking lug is disengaged from the locking projection by pivoting the switching lever.
  • the pressure tappet in the shift lever can move freely. Due to the contact spring pressure, it is suddenly moved into the contact closing position together with the contact bridge. This ensures operator-independent activation of the torque. This cannot be prevented by stopping the shift lever in an undefined middle position. A defined switch-on behavior is thus guaranteed at all times.
  • the moment switching on can also take place even faster than with switches according to the prior art, since the masses to be accelerated are lower. This allows higher switching speeds and thus performance be achieved. This effect is further supported by the lower internal frictional forces between the moving parts of the switching mechanism due to the absence of axle connections.
  • the switch according to the invention requires only a single component, namely the pressure plunger, in addition to the switching lever for the contact bridge actuation. This means a significant simplification in terms of construction and manufacturing technology. The cost of materials for the switching mechanism is also reduced, as is a narrow design of such switches. The switching mechanical movements are all carried out on one level.
  • the shift lever is completely relieved of the contact spring pressure by the locking of the pressure plunger in the contact opening position.
  • the gear lever thus falls into the switch-off end position due to its own weight when the device is installed vertically.
  • the contact bridge rests under the contact spring pressure on the contact-side end of the pressure tappet.
  • no further structural elements are necessary in order to ensure a defined position of the pressure ram in relation to the contact bridge.
  • the design feature specified in claim 4 prevents lateral evasion of the contact side towards the end of the pressure plunger and thus improves the pressure transmission between it and the contact bridge.
  • the relative position of the two components is thereby fixed to one another; during the contact movement, the contact-side end of the pressure plunger only rolls on the contact bridge in a narrowly limited area.
  • Claims 7 to 9 relate to advantageous developments of the particularly simple embodiment of the rotary sliding joint between the drive arm and the pressure tappet.
  • the guide groove extends over an angular range of approximately 90 °, which corresponds to the pivoting angle of the shift lever and is limited by stop surfaces arranged in or against the rotary closing direction at its end.
  • the stop surfaces are referred to below as the switch-on or switch-on edge. The meaning of these designations is clear from the description of the figures.
  • the angular range the guide groove is diametrically opposite the actuating arm of the shift lever. Since the pivot axis of the shift lever lies approximately in the same plane as the outer wall surrounding the shift lever, this arrangement ensures that the guide groove lies in the interior of the switch housing in every operating position of the shift lever. So that no foreign objects, dirt or the like. penetrate into the guide groove and impede the switch function.
  • the inner moving parts of the switching mechanism are also covered in every position of the shift lever and are protected against manipulation, contamination or the like. protected.
  • the force of the contact spring acts in the switch-on position via the pressure plunger on the shift lever, whereby it is fixed in its defined switch-on pivot position. This also prevents the leading end of the pressure plunger from slipping out of the guide groove and thus causing the switch to malfunction.
  • a somewhat shorter length of the pressure plunger than the distance between the center of the contact bridge and the switch-off flank in the contact closing position is particularly advantageous, as described in the characterizing part of claim 11.
  • the shift lever is movable relative to the pressure tappet without a force being exerted on it.
  • the pressure tappet itself remains in its latched open position, which is advantageously not canceled by volatile or inadequate turning of the shift lever. Maloperation of the manually operated safety switch is thus effectively avoided.
  • Claims 13 and 14 describe measures that reduce wear within the switching mechanism and thus ensure defined switching kinematics even over a longer period of use of the switch.
  • the stop surfaces of the guide groove that is to say the switch-on and switch-in flanks, are designed in the manner of a bearing socket, and the guide end of the pressure tappet has a correspondingly convex shape.
  • the contact surfaces between the guide end of the pressure tappet and the guide groove are thus large. There are no points of contact where high forces and therefore high abrasion occur.
  • a design feature which serves an improved locking of the pressure ram in its open position.
  • the opposite latching surfaces of the latching lug or the latching projection run at an acute angle with respect to the longitudinal axis of the pressure ram, which opens in the contact closing direction.
  • the latching lug of the pressure tappet thus engages behind the latching projection lying on an inner part of the housing. The locking cannot be released by a simple lateral movement, but the pressure tappet must perform a combined movement in the axial and lateral directions.
  • Figures 1 and 2 show the switching mechanism of the fuse switch 1, the plastic housing is essentially cuboid and is constructed from two housing half-shells 2. Two terminals 3 are arranged opposite each other on both sides of the housing. The connecting lines are brought through housing openings 4 to the connecting terminals 3 and fixed by the clamping screws 5.
  • the space between the two connecting terminals is divided by the shaft 6 for the fuse link 7 which can be used from above and the switching mechanism for the manual operation of the fuse switch 1.
  • the directions of connection of the connecting terminals 3, shaft 6 and switching mechanism 8 lie approximately parallel in one plane next to one another, the one according to the invention Switch is therefore very narrow.
  • the switching mechanism 8 consists of the switching lever 9, which is pivotably mounted about the pivot axis 42 on a housing projection 10 formed on the top of the fuse switch 1, the pressure plunger 11, which extends approximately perpendicular to the upper side of the housing, and the contact bridge 13, which acts against it in the opposite direction to the closing direction 12.
  • the contact bridge 13 Through the contact bridge 13, the current path leading through the fuse switch 1 can be interrupted manually.
  • the current path runs between the first lateral connection terminal 3 via the first fixed contact 14, the contact bridge 13, the second fixed contact 15, the foot contact 16 for the fuse link 7, via the fuse link 7 itself and finally via its head contact 17 to the second terminal 3 ⁇ .
  • the switching lever 9 which is pivotably mounted on the housing projection 10 in the main extension plane of the safety switch 1, is designed with two arms.
  • the outer actuating arm 19 serves as a handle and covers the screw cap 20 for the fuse link 7 in the closed position (FIG. 1).
  • the actuating arm 19 is approximately L-shaped, its pivot bearing leg 21 merging into the cylindrical roller 22 serving as the shift lever bearing body.
  • a spring-loaded articulated joint 23 is additionally installed, which is intended to protect the switch from forcible closure when the fuse link 7 is not inserted and the shift lever 9 is thus locked.
  • Their structure and function is also described in EP-A-0184652.
  • the part of the cylindrical roller 22 facing away from the actuating arm 19 is the drive arm 24 for the pressure tappet 11.
  • These two parts drive kinematically form the handlebars of a toggle lever 25, by its kink or. Stretching movement, the contact bridge 13 is transferred into its closed or open position.
  • the knee joint of the knee lever 25 is a rotary sliding joint. It is formed in that the knee joint-side guide end 26 of the pressure plunger 11 lies in a guide groove 27 which, at the free, unsupported end of the drive arm 24 of the shift lever 9, extends in a circular arc around the pivot axis 42 in its pivoting direction 36.
  • the guide end 26 of the pressure ram 11 is thus rotatably and displaceably mounted on the drive arm 24 in the longitudinal direction of the groove.
  • the guide groove 27 running in the shape of a circular arc in the swivel plane of the shift lever 9 sweeps over an angular range of approximately 90 °, which corresponds approximately to the swivel angle of the shift lever 9, and is delimited at both ends by two stop faces - the switch-off flank 37 and the switch-on flank 40.
  • the guide groove 27 is diametrically opposite the actuating arm 19 of the shift lever 9. Running in the groove direction, the guide groove 27 is roughly trough-shaped.
  • the plunger 11 extends from the drive arm 24 of the shift lever 9 approximately in the contact closing direction 12 into the interior of the switch. Its contact-side end 28 runs between the two fixed contacts 14, 15 of the contact point and acts on the contact bridge 13 against the contact closing direction 12.
  • the contact bridge 13 is under constant spring action in the contact closing direction 12 due to the two contact springs 30 supported on the housing base 29 , mutual contact of the contact-side end 28 of the pressure ram 11 and the central area of the contact bridge 13 guaranteed.
  • two guide pins 31 are formed approximately at right angles from the plane of articulation of the toggle lever 25, each of which engages in a guide recess 33 which is opposite in the housing inner wall 32 and runs in the contact closing direction 12 of the contact bridge 13. The contact-side end 28 is thus laterally fixed and its movement in the housing is only possible in the contact closing direction 12.
  • the pressure plunger 11 has a latching lug 34 arranged laterally approximately in the toggle lever plane, which after the pressure plunger 11 has been passed through in the contact opening direction through the toggle lever extended position under the contact spring pressure of the contact bridge 13 in the open position in a stop position on a latching projection 35 fixed to the housing .
  • the opposing locking surfaces of locking lug 34 and locking projection 35 extend with respect to the longitudinal axis of the pressure ram at an acute angle 41 that opens in the contact closing direction 12. This ensures that the pressure ram 11 is locked securely.
  • the switching kinematic sequence is shown in FIG. 3.
  • the toggle lever 25 formed from the drive arm 24 and pressure tappet 11 is in its extreme kink position.
  • the guide end 26 of the pressure tappet lies in the guide groove 27 on the switch-off flank 37 which delimits it in the pivoting closing direction 36 of the switching lever 9.
  • the switching contact via fixed contact 14, contact bridge 13 and fixed contact 15 is reliably closed by the spring action by means of the contact springs 30. Since the Length of the pressure plunger 11 must not exceed the distance between the stop surface 37 and the center of the contact bridge, the length is chosen to be somewhat smaller than this critical distance to protect against manufacturing tolerances.
  • a blind bore 38 is provided in the contact-side end 28 of the pressure ram 11, in which the play compensation spring 39 lies.
  • this play compensation spring 39 is supported on the contact bridge 13, presses the pressure plunger 11 upward and thus brings the shift lever 9 into the defined closed position end position shown.
  • the spring force exerted by the play compensation spring 39 must be less than that of the contact springs 30.
  • the switch is opened by turning the shift lever 9 clockwise. Due to the switch-off flank 37 - so named because it acts on the pressure plunger 11 during the switch-off movement - the leading end 26 of the pressure plunger 11 and thus the latter itself are moved downward against the contact closing direction 12, which separates the contact bridge 13 from the fixed contacts 14, 15 causes. This movement is carried out until the toggle lever 25 has reached the extended position (FIG. 3B, shift lever 9 shown as solid). After the dead center of the toggle lever 25 is exceeded, the pressure plunger 11 slides in the guide groove 27 by the spring action on the part of the contact springs 30 in the contact closing direction.
  • the locking consisting of locking lug 34 and projection 35 therefore has the task of alternately changing the function of the pressure plunger 11.
  • the pressure plunger 11 is the link of a toggle lever 25, which is formed by the drive arm 24, by its switch-off flank 37 on the guide groove 27 and the guide end 26 as a knee joint and the pressure plunger 11.
  • the catch decouples the pressure plunger 11 from the drive arm 24, the plunger is virtually only a spacer.
  • the switching lever 9 When the switching lever 9 rotates in the opposite direction to close the safety switch 1, the switching lever 9 first measures the free travel mentioned. The switching lever 9 then acts on the guide end 26 of the pressure plunger 11 with its switch-on flank 40 which delimits the guide groove 27 counter to the closing direction 36 of the switching lever 9. The locking between the latching lug 34 and the latching projection 35 is released by a superimposed movement in the axial and lateral directions. The plunger 11 is now again a link of the toggle lever 25. This has been varied, however, since the link on the switch lever side is formed by the drive arm 24 with the switch-on flank 40 as a knee joint part. The knee joint axis is no longer in the pan of the switch-off flank 37, but in the pan of the switch-on flank 40.
  • the abutment surfaces 37, 41 are designed in the manner of a bearing socket, and the leading end 26 of the pressure ram 11 is convexly curved.

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen handbetätigten elektrischen Schalter mit den im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Merkmalen.
  • Derartige Schalter sind beispielsweise aus EP-A-0127784 bekannt. Sie weisen einen am Schaltergehäuse drehbar gelagerten, zweiarmigen Schalthebel auf, durch dessen Schwenkung zwischen einer Schließ- und Offenstellung eine Kontaktbrücke geöffnet oder geschlossen wird. Die Kontaktbrücke wird antriebskinematisch über einen Kniehebel bewegt, der aus einem mit dem Schalthebel verbundenen Antriebsarm und einem in einem Dreh-Schiebe-­Gelenk an diesem gelagerten Druckstößel gebildet ist. Der Druckstößel dient als Druckübertragungsteil und wirkt mit seinem Freiende auf die Kontaktbrücke.
  • Bei der Überführung des Schalthebels aus der Einschalt­stellung in die Ausschaltstellung wird der Kniehebel durch seine Strecklage hindurchgedrückt. Dabei wandert die Gelenkachse des Kniehebels nach unten in Richtung auf die Kontaktbrücke. Über den Druckstößel wird die Kontaktbrücke nach unten geöffnet. Der Kniehebel befindet sich anschließend in einer überstreckten Endlage, in der er durch den Kontaktfederdruck gehalten wird.
  • Durch die entgegengesetzte Drehung des Schalthebels gelangt der Kniehebel aus seiner Überstreckstellung in den normalen Knickbereich. Da sich der Druckstößel im Dreh-Schiebegelenk des Antriebsarmes des Schalthebels frei bewegen kann, wird der Kniehebel durch die Kontakt­ feder schlagartig in seine Knickstellung übergeführt und die Kontaktbrücke geschlossen.
  • Nachteilig bei einem derartigen Schalter ist die Vielzahl der benötigten Einzelteile und Gelenkver­bindungen. Bei der Momenteinschaltung müssen diese Teile mitbeschleunigt werden, was die Einschaltgeschwin­digkeit herabsetzt. Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen handbetätigten Schalter der eingangs genannten Art mit von einer Schalthebelbetätigung unbeeinflußbarer Momenteinschaltung zu schaffen, der konstruktiv einfach aufgebaut ist.
  • Diese Aufgabe wird gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 gelöst. Durch die gehäuseseitige Verrastung des Druckstößels in Kontaktöffnungsstellung ist dieser in Kontaktöffnungsstellung lediglich ein Distanzstück, welches die Kontaktbrücke in einer von den Festkontakten beabstandeten Stellung hält.
  • Durch Schließschwenkung des Schalthebels wird die Rastnase außer Eingriff mit dem Rastvorsprung gebracht. Nach Überschreiten der Kniehebelstrecklage in Kontakt­schließrichtung ist der Druckstößel im Schalthebel frei beweglich. Durch den Kontaktfederdruck wird er zusammen mit der Kontaktbrücke schlagartig in die Kontaktschließstellung bewegt. Dadurch ist eine bedienungsunabhängige Momenteinschaltung gewährleistet. Diese ist auch durch ein Anhalten des Schalthebels in einer nicht definierten Mittelstellung nicht zu verhindern. Somit ist jederzeit ein definiertes Ein­schaltverhalten gewährleistet. Die Momenteinschaltung kann darüber hinaus noch rascher als bei Schaltern nach dem Stande der Technik stattfinden, da die zu beschleunigenden Massen geringer sind. Dadurch können höhere Schaltgeschwindigkeiten und damit -leistungen erzielt werden. Weiter unterstützt wird dieser Effekt durch die geringeren, internen Reibungskräfte zwischen den beweglichen Teilen der Schaltmechanik infolge Wegfalls von Achsverbindungen.
  • In der verrasteten Öffnungsstellung des Schalters ist die Bewegung des Schalthebels durch die dreh-schiebe­gelenkartige Verbindung zwischen Druckstößel und Antriebsarm über einen begrenzten Winkelbereich von etwa 60° möglich. Der erfindungsgemäße Schalter benötigt in einer konstruktiv vorteilhaften Ausbildung zusätzlich zum Schalthebel für die Kontaktbrückenbetätigung nur ein einziges Bauteil, nämlich den Druckstößel. Dies bedeutet eine wesentliche Vereinfachung in konstruktiver und fertigungstechnischer Hinsicht. Der Materialaufwand für die Schaltmechanik ist ebenso reduziert, wie auch eine schmale Bauweise derartiger Schalter begünstigt ist. Die schaltmechanischen Bewegungen werden alle in einer Ebene vollzogen.
  • Gemäß Anspruch 2 ist der Schalthebel durch die Verrastung des Druckstößels in Kontaktöffnungsstellung vom Kontakt­federdruck vollständig entlastet. Der Schalthebel fällt damit bei geräteüblicher vertikaler Montage des Gerätes durch sein Eigengewicht in die Ausschalt-­Endlage.
  • Gemäß dem kennzeichnenden Merkmal des Anspruches 3 liegt die Kontaktbrücke unter dem Kontaktfederdruck am kontaktseitigen Ende des Druckstößels an. Auch hier sind keine weiteren konstruktiven Elemente notwen­dig, um eine definierte Lage des Druckstößels gegenüber der Kontaktbrücke zu gewährleisten.
  • Das in Anspruch 4 angegebene Konstruktionsmerkmal verhindert ein seitliches Ausweichen des kontaktseiti­ gen Endes des Druckstößels und verbessert somit die Druckübertragung zwischen ihm und der Kontaktbrücke. Die relative Lage der beiden Bauteile ist dadurch zueinander fixiert, bei der Kontaktbewegung wälzt sich das kontaktseitige Ende des Druckstößels lediglich auf der Kontaktbrücke in einem eng begrenzten Flächen­bereich ab.
  • Am selben Ende des Druckstößels ist eine in seiner Längsrichtung verlaufende Sackbohrung angebracht, in der eine Druckfeder einliegt (Anspruch 5). Diese dient als Spielausgleichsfeder für den Fall, daß durch Längentoleranzen des Druckstößels seine Anlage an der Kontaktbrücke insbesondere in der Geschlossen­stellung des Schalters nicht immer gewährleistet ist. Durch die Spielausgleichsfeder ist trotzdem eine Druckübertragung zwischen diesen Bauteilen insoweit möglich, als der Schalthebel in seine Endstellung (Anschlagstellung) gedrückt wird. Dadurch werden bei der Aneinanderreihung mehrerer erfindungsgemäßer Schalter eine gleiche Ausrichtung der Betätigungsarme der Schalthebel und somit ein ästhetisch vorteilhafter Gesamteindruck erreicht.
  • Die Ansprüche 7 bis 9 betreffen vorteilhafte Weiterbil­dungen der in Anspruch 6 niedergelegten, besonders einfachen Ausgestaltung des Dreh-Schiebegelenks zwischen Antriebsarm und Druckstößel. Die Führungsnut verläuft über einen Winkelbereich von etwa 90°, der dem Schwenk­winkel des Schalthebels entspricht und von in bzw. entgegen der Drehschließrichtung an ihrem Ende angeord­neten Anschlagflächen begrenzt ist. Die Anschlagflächen werden im folgenden Ausschalt- bzw. Einschaltflanke genannt. Der Sinngehalt dieser Bezeichnungen wird aus der Figurenbeschreibung klar. Der Winkelbereich der Führungsnut liegt dem Betätigungsarm des Schalthebels diametral gegenüber. Da die Schwenkachse des Schalthebels etwa in der gleichen Ebene wie die den Schalthebel umgebende Außenwandung liegt, ist mit dieser Anordnung gewährleistet, daß die Führungsnut in jeder Betätigungs­stellung des Schalthebels im Innern des Schaltergehäuses liegt. Damit können keine Fremdkörper, Schmutz od.dgl. in die Führungsnut eindringen und die Schalterfunktion behindern. Die inneren beweglichen Teile der Schalt­mechanik sind in jeder Stellung des Schalthebels zudem abgedeckt und vor Manipulationen, Verschmutzung od.dgl. geschützt.
  • Gemäß Anspruch 10 wirkt in Einschaltstellung die Kraft der Kontaktfeder über den Druckstößel auf den Schalthebel, wodurch dieser in seiner definierten Einschalt-Schwenkstellung fixiert ist. Weiterhin wird damit verhindert, daß das Führungsende des Druckstößels aus der Führungsnut herausrutscht und damit eine Funktionsstörung des Schalters verursacht. Besonders vorteilhaft ist eine etwas geringere Länge des Druck­stößels als der Abstand zwischen Kontaktbrückenmitte und der Ausschaltflanke in Kontaktschließstellung, wie es das Kennzeichen des Anspruches 11 beschreibt. Bei einer derartigen Konstruktion ist nämlich jederzeit sichergestellt, daß trotz der vorhandenen Fertigungs­toleranzen in der Länge des Druckstößels ein Aufliegen der Kontaktbrücke auf den beiden Festkontakten in Schließstellung jederzeit gewährleistet ist. Würde die Druckstößellänge nämlich größer sein als dieser Abstand, so würde die Kontaktbrücke in Schließstellung nicht in vorschriftsmäßige Anlage an ihren Gegenkontakt kommen. Der Spielausgleich wird dabei von der Spiel­ausgleichsfeder am kontaktseitigen Ende des Druckstößels übernommen.
  • Gemäß Anspruch 12 ist der Schalthebel relativ zum Druckstößel bewegbar, ohne daß auf diesen eine Kraft ausgeübt wird. Der Druckstößel selbst verharrt dabei in seiner verrasteten Offenstellung, die vorteil­hafterweise durch flüchtiges oder unzureichendes Drehen des Schalthebels nicht aufgehoben wird. Eine Fehlbedienung des handbetätigten Sicherungsschalters wird damit wirkungsvoll vermieden.
  • Die Ansprüche 13 und 14 beschreiben Maßnahmen, die den Verschleiß innerhalb der Schaltmechanik herabsetzen und damit für eine definierte Schaltkinematik auch über einen längeren Anwendungszeitraum des Schalters sorgen. Die Anschlagflächen der Führungsnut, die Aus- und Einschaltflanke also, sind lagerpfannenartig ausgebildet, das Führungsende des Druckstößels weist eine entsprechend konvex gewölbte Form auf. Damit sind die Kontaktflächen zwischen Führungsende des Druckstößels und der Führungsnut großflächig. Es ergeben sich keine punktuellen Berührungsstellen, an denen hohe Kräfte und damit hoher Abrieb auftreten.
  • Im Anspruch 15 ist ein Konstruktionsmerkmal angegeben, das einer verbesserten Verrastung des Druckstößels in seiner Offenstellung dient. Die gegenüberliegenden Verrastungsflächen der Rastnase bzw. des Rastvorsprunges verlaufen bezüglich der Druckstößellängsachse in einem sich in Kontaktschließrichtung öffnenden, spitzen Winkel. Damit hintergreift die Rastnase des Druckstö­ßels quasi den an einem Gehäuseinnenteil liegenden Rastvorsprung. Die Verrastung kann nicht durch eine einfache seitliche Bewegung aufgehoben werden, sondern der Druckstößel muß eine kombinierte Bewegung in längsaxialer und seitlicher Richtung ausführen.
  • Die Erfindung wird in einem Ausführungsbeispiel anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1 eine seitliche Ansicht eines Sicherungsschalters bei geöffnetem Gehäuse in geschlossener Stellung,
    • Fig. 2 eine seitliche Ansicht gemäß Fig. 1 in Offen­stellung und
    • Fig. 3 eine vergrößerte, schematische Darstellung der Schaltmechanik in verschiedenen Schaltstel­lungen.
  • Die Figuren 1 und 2 zeigen die Schaltmechanik des Sicherungsschalters 1, dessen Kunststoffgehäuse im wesentlichen quaderförmig ausgebildet und aus zwei Gehäusehalbschalen 2 aufgebaut ist. Jeweils zu beiden Seiten des Gehäuses sind gegenüberliegend zwei Anschluß­klemmen 3 angeordnet. Die Anschlußleitungen werden dabei durch Gehäuseöffnungen 4 an die Anschlußklemmen 3 herangeführt und durch die Klemmschrauben 5 festgelegt.
  • Den Raum zwischen den beiden Anschlußklemmen teilen sich der Schacht 6 für den von oben einsetzbaren Schmelzsicherungseinsatz 7 und die Schaltmechanik für die Handbetätigung des Sicherungsschalters 1. Die Lagerichtungen von Anschlußklemmen 3, Schacht 6 und Schaltmechanik 8 liegen dabei etwa parallel in einer Ebene nebeneinander, der erfindungsgemäße Schalter ist also sehr schmal aufgebaut.
  • Die Schaltmechanik 8 besteht aus dem Schalthebel 9, der an einem an die Oberseite des Sicherungsschalters 1 angeformten Gehäusevorsprung 10 um die Schwenkachse 42 schwenkbar gelagert ist, aus dem etwa senkrecht zur Gehäuseoberseite verlaufenden Druckstößel 11 und der von diesem entgegen der Kontaktschließrichtung 12 beaufschlagten Kontaktbrücke 13. Durch die Kontakt­ brücke 13 ist der durch den Sicherungsschalter 1 führende Strompfad manuell unterbrechbar. Der Strompfad verläuft zwischen der ersten seitlichen Anschlußklemme 3 über den ersten Festkontakt 14, die Kontaktbrücke 13, den zweiten Festkontakt 15, den Fußkontakt 16 für den Schmelzsicherungseinsatz 7, über den Schmelz­sicherungseinsatz 7 selbst und schließlich über dessen Kopfkontakt 17 zur zweiten Anschlußklemme 3ʹ.
  • Zwischen dem Schacht 6 für den Schmelzsicherungseinsatz 7 und der Schaltmechanik 8 befindet sich weiterhin eine Verriegelungsmechanik 18, die ein Schließen der Kontaktbrücke 13 bei nicht eingesetztem Schmelz­sicherungseinsatz 7 verhindert. Ihre Funktionsweise ist in EP-A-0184652 die am 18.06.1986 veröffentlicht ist, beschrieben.
  • Im folgenden wird anhand der Fig. 3 der Aufbau und die Kinematik der Schaltmechanik 8 erläutert. Der in der Haupterstreckungsebene des Sicherungsschalters 1 schwenkbar am Gehäusevorsprung 10 gelagerte Schalt­hebel 9 ist zweiarmig ausgebildet. Der außenliegende Betätigungsarm 19 dient als Handhabe und überdeckt in der geschlossenen Stellung (Fig. 1) die Schraubkappe 20 für den Schmelzsicherungseinsatz 7. Der Betätigungsarm 19 ist etwa L-förmig ausgebildet, wobei sein Drehlager­schenkel 21 in die als Schalthebellagerkörper dienende Zylinderrolle 22 übergeht. Im Drehlagerschenkel 21 ist zusätzlich ein federbeaufschlagtes Sollknickgelenk 23 eingebaut, das den Schalter vor gewaltsamem Schließen bei nicht eingesetztem Schmelzsicherungseinsatz 7 und damit verriegeltem Schalthebel 9 schützen soll. Deren Aufbau und Funktion ist ebenfalls in EP-A-0184652 beschrieben.
  • Der dem Betätigungsarm 19 abgewandte Teil der Zylinder­rolle 22 ist der Antriebsarm 24 für den Druckstößel 11. Diese beiden Teile bilden antriebskinematisch die Lenker eines Kniehebels 25, durch dessen Knick-­bzw. Streckbewegung die Kontaktbrücke 13 in ihre Schließ- bzw Offenstellung übergeführt wird. Das Kniegelenk des Kniehebels 25 ist ein Dreh-Schiebegelenk. Es ist dadurch gebildet, daß das kniegelenkseitige Führungsende 26 des Druckstößels 11 in einer Führungsnut 27 einliegt, die am freien, ungelagerten Ende des Antriebsarmes 24 des Schalthebels 9 kreisbogenartig um die Schwenkachse 42 gekrümmt in dessen Schwenkrichtung 36 verläuft. Das Führungsende 26 des Druckstößels 11 ist also drehbar und in Nutlängsrichtung verschiebbar am Antriebsarm 24 gelagert.
  • Die kreisbogenförmig in der Schwenkebene des Schalthebels 9 verlaufende Führungsnut 27 überstreicht einen Winkelbereich von etwa 90°, der ungefähr dem Schwenk­winkel des Schalthebels 9 entspricht, und ist an beiden Enden von zwei Anschlagflächen - der Ausschalt­flanke 37 und der Einschaltflanke 40 - begrenzt. Die Führungsnut 27 liegt dem Betätigungsarm 19 des Schalthebels 9 diametral gegenüber. In Nutrichtung verlaufend ist die Führungsnut 27 etwa trogartig ausgemuldet.
  • Der Druckstößel 11 erstreckt sich vom Antriebsarm 24 des Schalthebels 9 etwa in Kontaktschließrichtung 12 in das Schalterinnere hinein. Sein kontaktseitiges Ende 28 verläuft zwischen den beiden Festkontakten 14,15 der Kontaktstelle hindurch und beaufschlagt die Kontaktbrücke 13 entgegen der Kontaktschließrichtung 12. Die Kontaktbrücke 13 steht durch die beiden sich am Gehäuseboden 29 abstützenden Kontaktfedern 30 unter ständiger Federbeaufschlagung in Kontaktschließ­richtung 12. Dadurch ist die ständige, gegenseitige Anlage des kontaktseitigen Endes 28 des Druckstößels 11 und des Mittenbereiches der Kontaktbrücke 13 gewähr­leistet. An das kontaktseitige Ende 28 des Druckstößels 11 sind etwa rechtwinklig aus der Gelenkebene des Kniehebels 25 vorstehend zwei Führungsstifte 31 ange­formt, die jeweils in eine in der Gehäuseinnenwandung 32 gegenüberliegende, in der Kontaktschließrichtung 12 der Kontaktbrücke 13 verlaufende Führungsausnehmung 33 eingreifen. Damit ist das kontaktseitige Ende 28 seitlich fixiert und seine Bewegung im Gehäuse lediglich in Kontaktschließrichtung 12 möglich.
  • Zwischen seinen beiden Enden weist der Druckstößel 11 eine seitlich etwa in der Kniehebelebene angeordnete Rastnase 34 auf, die nach einer in Kontaktöff­nungsrichtung erfolgenden Hindurchführung des Druckstö­ßels 11 durch die Kniehebelstrecklage unter dem Kontakt­federdruck der in Offenstellung befindlichen Kontakt­brücke 13 in einer Anschlagstellung an einem gehäuse­festen Rastvorsprung 35 liegt. Die sich gegenüberlie­genden Verrastungsflächen von Rastnase 34 und Rastvor­sprung 35 verlaufen bezüglich der Druckstößellängsachse in einem sich in Kontaktschließrichtung 12 öffnenden, spitzen Winkel 41. Dadurch ist eine sichere Verrastung des Druckstößels 11 gewährleistet.
  • In Fig. 3 ist der schaltkinematische Ablauf dargestellt. In der Schließstellung des Schalters 1 (Fig. 3A) befindet sich der aus Antriebsarm 24 und Druckstößel 11 gebildete Kniehebel 25 in seiner extremalen Knick­stellung. Das Führungsende 26 des Druckstößels liegt in dieser Position in der Führungsnut 27 an der diese in Schwenkschließrichtung 36 des Schalthebels 9 begrenzenden Ausschaltflanke 37 an. Der Schaltkontakt über Festkontakt 14, Kontaktbrücke 13 und Festkontakt 15 ist durch die Federbeaufschlagung mittels der Kontaktfedern 30 zuverlässig geschlossen. Da die Länge des Druckstößels 11 den Abstand zwischen der Anschlagfläche 37 und der Kontaktbrückenmitte nicht überschreiten darf, ist die Länge zur Absicherung gegen Fertigungstoleranzen etwas kleiner gewählt als diese kritische Distanz. Um das damit verbundene Spiel auszugleichen, ist im kontaktseitigen Ende 28 des Druckstößels 11 eine Sackbohrung 38 vorgesehen, in der die Spielausgleichsfeder 39 liegt. In der in Fig. 3A gezeigten Schließstellung stützt sich diese Spielausgleichsfeder 39 an der Kontaktbrücke 13 ab, drückt den Druckstößel 11 nach oben und bringt damit den Schalthebel 9 in die gezeigte definierte Schließstellungs-Endlage. Für eine sichere Kontaktgabe muß die von der Spielausgleichsfeder 39 aufgebrachte Federkraft geringer sein als die der Kontaktfedern 30.
  • Die Schalteröffnung wird durch eine Drehung des Schalt­hebels 9 im Uhrzeigersinn bewirkt. Durch die Ausschalt­flanke 37 - deshalb so bezeichnet, weil sie den Druck­stößel 11 bei der Ausschaltbewegung beaufschlagt -­werden das Führungsende 26 des Druckstößels 11 und damit dieser selbst entgegen der Kontaktschließrichtung 12 nach unten verschoben, was eine Trennung der Kontakt­brücke 13 von den Festkontakten 14,15 bewirkt. Diese Bewegung wird bis zum Erreichen der Streckstellung des Kniehebels 25 (Fig. 3B, Schalthebel 9 durchgezogen dargestellt) vollzogen. Nach Überschreiten des Totpunktes des Kniehebels 25 gleitet der Druckstößel 11 in der Führungsnut 27 durch die Federbeaufschlagung seitens der Kontaktfedern 30 in Kontaktschließrichtung. Durch die gleichzeitige seitliche Bewegung jedoch hintergreift die Rastnase 34 den Rastvorsprung 35 am Gehäuse, wodurch der Druckstößel 11 und damit die Kontaktbrücke 13 in der Offenstellung (Fig. 3C) fixiert sind. Das Führungsende 26 des Druckstößels 11 liegt jetzt etwa im Mittenbereich der Führungsnut 27. Dadurch ist der Schalthebel 9 zwischen der in Fig. 3C gezeigten extremalen Offenstellung und etwa der in Fig. 3B gezeigten Mittelstellung frei beweglich, ohne daß die Verrastung zwischen Druckstößel und Rastvorsprung 35 aufgehoben wird.
  • Der aus Rastnase 34 und -vorsprung 35 bestehenden Verrastung kommt also die Aufgabe zu, die Funktion des Druckstößels 11 abwechselnd zu ändern. Bei der Kontaktöffnungsbewegung der Schaltmechanik ist der Druckstößel 11 der Lenker eines Kniehebels 25, der vom Antriebsarm 24, von seiner Ausschaltflanke 37 an der Führungsnut 27 und dem Führungsende 26 als Kniegelenk und dem Druckstößel 11 gebildet wird. In Kontaktöffnungsstellung koppelt die Verrastung den Druckstößel 11 von Antriebsarm 24 ab, der Stößel ist quasi nur noch Distanzstück.
  • Bei der entgegengesetzten Drehung des Schalthebels 9 zur Schließung des Sicherungsschalters 1 durchmißt der Schalthebel 9 zunächst den erwähnten Freiweg. Danach beaufschlagt der Schalthebel 9 mit seiner die Führungsnut 27 entgegen der Schließrichtung 36 des Schalthebels 9 begrenzenden Einschaltflanke 40 das Führungsende 26 des Druckstößels 11. Durch eine überlagerte Bewegung in längsaxialer und seitlicher Richtung wird die Verrastung zwischen Rastnase 34 und Rastvorsprung 35 gelöst. Der Druckstößel 11 ist jetzt wieder ein Lenker des Kniehebels 25. Dieser ist jedoch variiert worden, da der schalthebelseitige Lenker vom Antriebsarm 24 mit der Einschaltflanke 40 als Kniegelenkteil gebildet ist. Die Kniegelenkachse liegt jetzt nicht mehr in der Pfanne der Ausschaltflanke 37, sondern in der Pfanne der Einschaltflanke 40.
  • Kurz nach Lösung der Verrastung wird wieder die Streck­stellung des Kniehebels erreicht (Fig. 3B, Schalthebel 9 strichliert dargestellt). Nach Überschreitung des unteren Totpunktes des Antriebsarmes 24 werden der Druckstößel 11 durch die Kontaktfedern 30 schlagartig in Kontaktschließrichtung 12 verschoben und dabei der Kontakt geschlossen. Da das Führungsende 26 dabei frei in der quasi vor ihm liegenden Führungsnut 27 gleiten kann, müssen zur Kontaktschließung lediglich die Kontaktbrücke 13 und der Druckstößel 11 beschleunigt werden. Eine sehr schnelle Momenteinschaltung, die zudem durch den Schalthebel 9 nicht behindert werden kann, ist damit gewährleistet.
  • Zur Herabsetzung des Verschleißes sind die Anschlagflä­chen 37,41 etwa lagerpfannenartig ausgebildet, das Führungsende 26 des Druckstößels 11 ist konvex gewölbt.
    Figure imgb0001

Claims (15)

1. Handbetätigter elektrischer Schalter (1)
- mit einem am Schaltergehäuse schwenkbar gelagerten, zweiarmigen Schalthebel (9),
- an dessen Antriebsarm (24) das Führungsende (26) eines Druckstößels (11) gelagert ist, und zwar
- um eine zur Schalthebelschwenkachse (42) parallele Achse schwenkbar und
- etwa in Schwenkrichtung des Antriebsarms (24) begrenzt verschiebbar, und
- dessen Antriebsarm (24) gemeinsam mit dem Druckstößel (11) antriebskinematisch die Lenker eines Kniehebels (25) bildet, und
- mit einer Kontaktbrücke (13),
- die infolge einer durch Schwenkung des Schalt­hebels (9) bewirkten Hindurchführung des Kniehebels (25) durch seine Strecklage vom Druckstößel (11) gegen den Druck einer Kontakt­feder (30) aus einer Kontaktschließstellung in eine Kontaktöffnungsstellung wieder zurück überführbar ist,
dadurch gekennzeichnet, daß der Druckstößel (11)
- zwischen seinen Enden (Führungsende 26, kontakt­seitiges Ende 28) mit einer Rastnase (34) versehen ist, die
- nach einer in Kontaktöffnungsrichtung erfolgenden Hindurchführung des Druckstößels (11) durch die Kniehebelstrecklage bei in öffnungsstellung befindlicher Kontaktbrücke (13) unter dem Druck der Kontaktfeder (30) hinter einem gehäusefesten Rastvorsprung (35) einrastet und in dieser Raststellung die Kontaktbrücke (13) in Kontaktöffnungsstellung hält, und
- durch Schwenkung des Schalthebels (9) in Schließrichtung (36) aus ihrer Raststellung gelöst wird, sowie der Druckstößel
- nach Überschreiten der Kniehebelstrecklage in Schließrichtung (36) durch die sich unter dem Kontaktfederdruck ohne Behinderung durch den Schalthebel (9) schließende Kontaktbrücke (13) in seine Schließstellung zurückgestoßen wird.
2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalthebel (9) durch die Verrastung des Druckstößels (11) in Kontaktöffnungsstellung vom Kontaktfederdruck entlastet ist.
3. Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktbrücke (13) unter dem Kontaktfederdruck am kontaktseitigen Ende (28) des Druckstößels (11) anliegt.
4. Schalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an das kontaktseitige Ende (28) des Druckstößels (11) ein etwa rechtwinklig aus der Bewegungsebene des Kniehebels (25) vorstehender Führungsstift (31) ein- oder beidseitig angeformt ist, der in einer in der gegenüberliegenden Gehäuseinnenwandung (32) angeordneten, in Kontaktschließrichtung (12) der Kontaktbrücke (13) verlaufenden Führungsausnehmung (33) in Kontaktschließrichtung (12) geführt ist.
5. Schalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckstößel (11) an seinem kontaktseitigen Ende (28) eine in seiner Längsrichtung verlaufende Sackbohrung (38) aufweist, in der eine Druckfeder (Spielausgleichsfeder 39) einliegt.
6. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckstößel (11) mit seinem kontaktfernen Führungsende (26) in einer am ungelagerten Ende des Antriebsarms (24) des Schalthebels (9) in dessen Schwenkrichtung verlaufenden Führungsnut (27) drehbar und in Nutrichtung verschiebbar einliegt.
7. Schalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachse der Führungsnut (27) für das Führungsende (26) des Druckstößels (11) kreisbogen­förmig um die Schwenkachse (42) des Schalthebels (9) in dessen Drehebene verläuft.
8. Schalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsnut (27)
- über einen Winkelbereich verläuft, der dem Schwenk­winkel des Schalthebels (9) entspricht und
- von in bzw. entgegen der Schließrichtung (36) an ihrem Ende angeordneten Anschlagflächen (Aus­schaltflanke 37 bzw. Einschaltflanke 40) begrenzt ist.
9. Schalter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsnut (27) dem Betätigungsarm (19) des Schalthebels (9) diametral gegenüberliegt.
10. Schalter nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Schließstellung des Schalthebels (9) das Führungsende (26) des Druckstößels (11) an der die Führungsnut (27) in Schließrichtung (36) des Schalthebels (9) begrenzenden Ausschaltflanke (37) anliegt.
11. Schalter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckstößel (11) eine etwas geringere Länge als der in Kontaktschließrichtung gemessene Abstand zwischen Kontaktbrückenmitte und der die Führungsnut (27) in Drehschließrichtung (36) des Schalthebels (9) begrenzenden Ausschaltflanke (37) aufweist.
12. Schalter nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Offenstellung des Schalthebels (9) das Führungsende (26) des Druckstößels (11) eine von der Einschaltflanke (40) und der Ausschaltflanke (37) der Führungsnut (27) beabstandete Stellung einnimmt.
13. Schalter nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausschaltflanke (37) und/oder die Einschalt­flanke (40) der Führungsnut (27) lagerpfannen­artig ausgebildet sind.
14. Schalter nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsende (26) des Druckstößels (11) konvex gewölbt ausgebildet ist.
15. Schalter nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die gegenüberliegenden Verrastungsflächen der Rastnase (34) und/oder des Rastvorsprunges (35) mit der Druckstößellängsachse einen sich in Kontaktschließrichtung (12) öffnenden, spitzen Winkel (41) bilden.
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