Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der elektrischen Schalter und ist bei der konstruktiven Gestaltung eines Antriebsstranges für den Öffnungs- und Schließvorgang eines bewegbaren Kontaktes einer Schaltkontaktanordnung eines elektrischen Schalters anzuwenden, bei dem einem Koppelelement, das zwischen dem bewegbaren Kontakt und einem zugehörigen Antriebselement angeordnet und am Ende des Öffnungsvorganges gegen einen Anschlag bewegbar ist, eine Prellschutzeinrichtung zugeordnet ist, die ein Fangelement und ein ortsfestes Gegenstück aufweist.

Bei einem bekannten elektrischen Schalter besteht das Fangelement aus einem einarmigen Hebel, der schwenkbar an dem Koppelelement angeordnet ist und unter der Krafteinwirkung einer Rückstellfeder steht. Dies bedeutet, dass der Schwerpunkt des Fangelementes-außerhalb seiner Schwenkachse liegt, so dass das Fangelement beim Auftreffen des Koppelelementes auf den Anschlag aufgrund der an seinem Schwerpunkt angreifenden Trägheitskraft in eine Fangposition schwenkbar ist (US 4,468,533).

Bei Antriebssträngen dieser Art können die Elemente der Antriebsstangen beim Öffnungsvorgang ungleichförmig beschleunigt und dabei das Fangelement, das zur Bildung einer vorübergehenden Wirkverbindung mit dem Gegenstück eine Arbeitsfläche aufweist, bereits vor dem Anschlagen des Koppelelementes an dem Anschlag derart aus seiner Ruheposition gegenüber dem Koppelelement geschwenkt werden, dass es nicht die erforderliche Wirkverbindung mit dem Gegenstück eingeht. Bei fehlender Wirkverbindung kann das am Anschlag anschlagende Koppelelement ungehindert in seine der geschlossenen Stellung der Schaltkontaktanordnung entsprechende Stellung zurückprellen, so dass die Gefahr eines erhöhten Kontaktverschleißes oder sogar des Verschweißens der Kontakte besteht. Hierbei ist das Prellen des Koppelelementes beim Auftreffen auf den Anschlag abhängig von der Stärke des zu unterbrechenden Stromes bzw. von der Stärke der durch diesen Strom bewirkten, auf die Elemente des Antriebsstranges einwirkenden elektrodynamischen Kräfte, die eine beschleunigte Bewegung der Elemente des Antriebstranges beim Öffnungsvorgang bewirken. Bei normalen Betriesströmen ist die bewirkte Beschleunigung (im Falle eines um eine Drehachse bewegbaren Koppelelementes die Winkelbeschleunigung) und damit die am Schwerpunkt des Fangelementes angreifende Trägheitskraft geringer als beispielsweise bei großen Kurzschlussströmen.

Bei dem erwähnten bekannten Schalter (US 4,468,533) sitzt das als Hebel ausgebildete Fangelement fest auf einem als Schaltwelle ausgebildeten Antriebselement auf. Das Fangelement ist dabei so am Koppelelement gelagert, dass die Schwenkachse des Fangelementes einen radialen Abstand zur Drehachse der Schaltwelle aufweist. Um das Fangelement beim Prellen des Koppelelementes in seine Fangposition zu schwenken, entspricht die radiale Ausdehnung des Fangelementes etwa der des Koppelelementes und erfordert daher innerhalb des Antriebsstranges entsprechend viel Bau- und Schwenkraum. Zur genauen Positionierung des Fangelementes in seiner Fangposition weist das Fangelement außer der Arbeitsfläche eine dem Gegenstück zugeordnete Anschlagfläche auf. Die Arbeitsfläche, die senkrecht zu dieser Anschlagfläche verläuft, wird - bei genauer Positionierung des Hebels in seiner Fangposition - beim Prellen des Koppelelementes gegen das Gegenstück geschoben, so dass ein übermäßiges Prellen des Koppelelementes verhindert ist. - Zu einer derartigen Positionierung ist es erforderlich, dass die Federkraft der Rückstellfeder so auf die im Schwerpunkt des Fangelementes angreifende und von der Beschleunigung des Koppelelementes abhängige Trägheitskraft abgestimmt ist, dass die Anschlagfläche des Fangelementes aufgrund des Auftreffens des Koppelelementes auf den Anschlag sicher in Anlage mit dem Gegenstück gelangt. Eine derartige Abstimmung der Federkraft ist nur für einen begrenzten Bereich von Trägheitskräften möglich. Bei höheren Stromkräften, die eine Trägheitskraft bewirken, deren Wert außerhalb dieses begrenzten Bereiches liegt, kann die Winkelbeschleunigung und damit die Winkelgeschwindigkeit des Fangelementes beim Auftreffen der Anschlagfläche auf das Gegenstück so groß sein, dass das Fangelement an dem Gegenstück abprallt (sekundäres Prellen) und die Arbeitsfläche nicht die notwendige Wirkverbindung mit dem Gegenstück eingehen kann.

Ausgehend von einem Antriebsstrang mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1 (US 4,468,533) liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Prellschutzeinrichtung so auszubilden, dass ein Zurückprellen des Koppelelementes bis in eine der geschlossenen Stellung der Schaltkontaktanordnung entsprechende Position im gesamten Leistungsbereich des Schalters, d. h. von normalen Betriebsströmen bis zu den größten Kurzschluss-Strömen sicher verhindert ist.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass dem Fangelement zusätzlich ein Rückhalte-Element zugeordnet ist, an dem das Fangelement während des Öffnungsvorganges geführt und dabei bis zum Erreichen einer vorgegebenen Stellung des Koppelelementes in seiner Ruhestellung gegenüber dem Koppelelement gehalten ist.

Ein derartig mit einem Rückhalte-Element versehenes Fangelement ist beim Öffnungsvorgang unabhängig von der Art und dem Wert der Beschleunigung der Elemente des Antriebsstranges derart sicher geführt, dass ein unkontrolliertes Auslenken aus seiner Ruhestellung aufgrund einer ungleichförmigen Beschleunigung, wie sie beispielsweise bei schnell aufeinanderfolgenden AUS-EIN-AUS-Schaltvorgängen auftritt, sicher verhindert ist.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Fangelement als einarmiger, hakenartiger Hebel ausgebildet ist und dass das Gegenstück von diesem Hebel hintergreifbar ist.

Bei einer derartige Ausbildung, bei der die Arbeitsfläche beim Prellen des Koppelelementes gegen das Gegenstück gezogen wird, kann die radiale Ausdehnung des Fangelementes so kurz ausgebildet sein, dass sein Bau- und Schwenkraum nicht durch ein anderes beispielsweise das Antriebselement begrenzt ist. Insbesondere kann die radiale Ausdehnung des Fangelementes bei einem als auf einer Schaltwelle fest angeordneten Hebel ausgebildeten Koppelelement kürzer als der Abstand der Schwenkachse des Fangelementes von der Drehachse des Koppelelementes ausgebildet sein. Das Fangelement kann in unterschiedlichen Positionen an dem Koppelelement angebracht werden. - Eine derartige Prellschutzeinrichtung ist daher mit Vorteil in Antriebssträngen anwendbar, bei denen für die Prellschutzeinrichtung nur ein geringer Bauraum zur Verfügung steht. Sie ist auch in Antriebssträngen anwendbar, bei denen das Koppelelement eine geradlinige Bewegung ausführt.

Das Fangelement kann auch so ausgebildet sein, dass seine Arbeitsfläche ähnlich wie bei dem bekannten Antriebsstrang (US 4,468,533) beim Prellen gegen das Gegenstück geschoben wird. Hierzu ist das Fangelement aber als zweiarmiger Hebel auszubilden, bei dem die Arbeitsfläche an dem einen Hebelarm ausgebildet ist und der Schwerpunkt im Bereich des anderen Hebelarmes liegt. Ein derartiger zweiarmiger Hebel kann ebenfalls in Antriebssträngen eingesetzt werden, bei denen das Koppelelement eine geradlinige Bewegung ausführt.

Von Vorteil ist es, wenn das Fangelement bis zur Bildung der vorübergehenden Wirkverbindung um einen Schwenkwinkel von wenigstens 45° frei schwenkbar ist und sich die Arbeitsfläche über einen Bogenwinkel von wenigstens 20° erstreckt.

Bei einer derartigen Ausgestaltung kommt es zu einem Fangen, ohne dass das Fangelement gegen einen Anschlag läuft und demzufolge selber nicht zurückprellen kann. Dies wird dadurch gewährleistet, dass zum einen das Fangelement über einen größeren als den bisher bekannten Schwenkwinkel frei schwenkbar ist und dass zum anderen sich die Arbeitsfläche über einen relativ großen Bogenwinkel erstreckt. Hierdurch kann das Fangelement bei hohen Kurzschlussströmen über einen größeren Schwenkwinkel als beispielsweise bei normalen Betriebsströmen bis in seine Fangposition schwenken. In jedem Fall wird das Fangelement durch ein Zusammenwirken der Federkraft der Rückstellfeder, die beim Schwenken des Fangelementes ansteigt, und der Reibungskraft, die beim noch während der Schwenkbewegung des Fangelementes einsetzenden Prellen des Koppelelementes zwischen Arbeitsfläche und Gegenstück wirkt, sicher in seiner Fangposition angehalten.

Eine konstruktiv einfache Ausführungsform des neuen Antriebsstranges ist dadurch gekennzeichnet, dass das Rückhalte-Element als Feder ausgebildet ist. - Hierbei kann die Feder derart gestaltet sein, dass das Fangelement nach Durchlaufen der vorgegebenen Stellung des Koppelelementes, insbesondere beim Anschlagen des bewegbaren Koppelelementes an dem Anschlag, durch die Feder in Richtung seiner Fangposition beschleunigt wird.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des neuen Antriebsstranges zeichnet sich dadurch aus, dass das Rückhalte-Element als ein starres, mit einer Kulissenführung versehenes Teil ausgebildet ist, das an dem Antriebsstrang, insbesondere an einem an dem Koppelelement angelenkten Koppelglied, gehalten ist.- Das starre Teil kann auch einstückig beispielsweise an dem Koppelglied angeformt sein.- Hierbei lässt sich die Steuerung der Bewegung des Fangelementes durch eine kreisbogenförmig gekrümmte Kulissenführung realisieren, wenn das starre Teil von zwei Koppelbolzen durchgriffen ist, wobei der eine Koppelbolzen das Koppelglied mit einem den beweglichen Kontakt tragenden Kontakthebelträger und der andere Koppelbolzen das Koppelglied mit dem Koppelelement koppelt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert.

Dabei zeigen

• Figuren 1 bis 3 eine erste Ausführungsform eines Fangelementes, das derart an einem Koppelelement angelenkt ist, dass es entgegen dem Uhrzeigersinn in seine Fangposition schwenkbar ist,
• Figur 4 das Fangelement gemäß der Figuren 1 bis 3 jedoch derart angelenkt, dass es im Uhrzeigersinn in seine Fangposition schwenkbar ist und
• Figuren 5 bis 10 eine zweite Ausführungsform des Fangelementes mit ihm zugeordnetem Rückhalte-Element.

Gemäß der Figuren 1 bis 6 weist der neue Antriebsstrang für einen bewegbaren Kontakt 1 einer - aus diesem bewegbarem Kontakt 1 und einem ihm zugeordneten ortsfesten Kontakt 2 bestehenden - Schaltkontaktanordnung eines elektrischen Schalters ein Koppelelement 3, einen Kontaktträger 4 und ein Koppelglied 5 auf. Dabei ist der bewegbare Kontakt 1 als Kontakthebel ausgebildet, der um ein erstes Schwenklager 6 schwenkbar an dem Kontaktträger 4 angeordnet ist. Der Kontaktträger 4 ist um ein zweites Schwenklager 7 schwenkbar. Das Koppelelement 3 ist als Hebel ausgebildet und auf einem als Schaltwelle ausgebildeten Antriebselement 8 fest angeordnet. Das Koppelglied 5 ist mittels eines ersten Koppelbolzens 33 mit dem Kontaktträger 4 und mittels eines zweiten Koppelbolzens 34 mit dem Koppelelement 3 verbunden.

Gemäß Figur 1 wird der bewegbare Kontakt 1 bei einer Einschaltstellung der Schaltkontaktanordnung gegen den ortsfesten Kontakt 2 gedrückt. In dem Kontaktträger 4 können hierbei in bekannter Weise auch mehrere bewegbare Kontakte parallel zueinander schwenkbar gelagert sein. Zum Schließen der Schaltkontaktanordnung ist die Schaltwelle 8 in bekannter Weise mittels einer nicht dargestellten Antriebsvorrichtung in einer Einschaltrichtung 9 drehbar und in einer Einschaltposition verklinkbar, wobei bei in Einschaltposition befindlicher Schaltwelle die Schaltkontaktanordnung geschlossen ist. Durch Freigabe der Verklinkung der Schaltwelle ist die Schaltwelle in Richtung 10 einer Ausschaltposition (vgl. Fig. 2) freigegeben. Unter der Kraft der von den Stromkräften hervorgerufenen elektrodynamischen Kräfte werden die Elemente des Antriebsstranges beim Öffnungsvorgang in einer der geöffneten Stellung der Schaltkontaktanordnung entsprechenden Richtung beschleunigt und dabei das Koppelelement 3, das auf der Schaltwelle 8 fest angeordnet ist, um die Drehachse 11 der Schaltwelle geschwenkt.

Gemäß Figur 2 schlägt das Koppelelement 3 am Ende des Öffnungsvorganges bei in Ausschaltposition befindlicher Schaltwelle 8 an einem Anschlag 12 an. Um ein Prellen des Koppelelementes 3 in Richtung der geschlossenen Stellung der Schaltkontaktanordnung zu verhindern, ist dem Koppelelement 3 eine Prellschutzeinrichtung zugeordnet, die ein Fangelement 13, ein dem Fangelement zugeordnetes (in den Figuren 1 bis 4 nicht dargestelltes) Rückhalte-Element und ein ortsfestes Gegenstück 14 aufweist. Das Fangelement ist hierbei als einarmiger, hakenartiger Hebel ausgebildet und um eine parallel zur Drehachse 11 der Schaltwelle 8 verlaufende Schwenkachse 15 schwenkbar an dem Koppelelement 3 befestigt. Durch die Ausgestaltung des Fangelementes 13 als einarmiger Hebel ist gewährleistet, das sein Schwerpunkt 16 einen gewissen radialen Abstand 17 von der Schwenkachse 15 aufweist. - Das Fangelement 13 weist eine Ruhestellung gegenüber dem Koppelelement auf, in der es sich bei ruhendem Koppelelement (vgl. Figur 1) unter der Krafteinwirkung einer Rückstellfeder 18 mittels einer Anschlagfläche 19 an einem das Koppelelement durchsetzenden Bolzen 20 abstützt. Das Fangelement 13 verbleibt beim gleichförmig beschleunigten Öffnungsvorgang bis zum Auftreffen des Koppelelementes 3 auf den Anschlag 12 aufgrund der durch die beschleunigte Bewegung bewirkte an seinem Schwerpunkt 16 angreifende Trägheitskraft in seiner Ruhestellung. - Das Rückhalte-Element dient dazu, das Fangelement auch bei ungleichförmig beschleunigter Bewegung der Elemente des Antriebsstranges beim Öffnungsvorgang sicher in der Ruhestellung gegenüber dem Koppelelement zu halten (vgl.

Figuren 5 und 6). - In dieser Ruhestellung befinden sich der Schwerpunkt 16 des Fangelementes 13 und die Drehachse 11 des Koppelelementes 3 beiderseits einer an der Bewegungsbahn der Schwenkachse 15 tangential anliegenden Fläche 21. Diese Ruhestellung ist auch dadurch charakterisiert, dass die beim Auftreffen des Koppelelementes 3 auf den Anschlag 12 - d.h. beim schlagartigen Stillsetzen des Koppelelementes - wirksam werdende Trägheitskraft optimal in die Schwenkbewegung des Fangelementes 13 um seine Schwenkachse 15 umgesetzt wird.

Gemäß Figur 3 kommt durch Anschlagen des Koppelelementes 3 an dem Anschlag 12 die Trägheitskraft am Fangelement 13 derart zur Wirkung, dass das Fangelement 13 entgegen der beim Schwenken ansteigenden Federkraft der Rückstellfeder 18 aus seiner Ruhestellung heraus um einen Schwenkwinkel α1 (vgl. auch Fig. 2) in eine Fangposition schwenkt. Dieser Schwenkwinkel α1 sollte 100° nicht überschreiten und liegt im vorliegenden Fall bei etwa 80°. Das Fangelement 13 weist zur Bildung einer vorübergehenden Wirkverbindung mit dem Gegenstück 14 eine Arbeitsfläche 22 auf, die sich über einen Bogenwinkel β1 von etwa 30° erstreckt. Dieser Bogenwinkel β1 kann bei entsprechend stärkerer Federkraft der Rückstellfeder 18 und/oder bei einem Schalter mit geringerem Leistungsbereich auch kleiner gewählt werden, er sollte aber nicht kleiner als 20° sein und braucht nicht mehr als 45° zu betragen. - Zu der Wirkverbindung kommt es, indem das Fangelement 13 beim Prellen des Koppelelementes 3 gegen das Gegenstück 14 gezogen wird und damit die weitere Bewegung des Koppelelementes 3 in Richtung der geschlossenen Stellung der Schaltkontaktanordnung blockiert. Aufgrund der relativ langen Arbeitsfläche 22 und der abbremsend wirkenden Kraft der Rückstellfeder 18 ist zwischen dem Fangelement 13 und dem Gegenstück 14 die Wirkverbindung hergestellt, ohne dass das Fangelement 13 in seiner Schwenkrichtung 23 zum Anschlagen am Gegenstück 14 kommt. - Sobald die das Prellen bewirkende Bewegungsenergie des Koppelelementes über die Wirkverbindung ausreichend abgeleitet ist, kehrt das Fangelement unter der Kraft der Rückstellfeder 18 in seine Ruhestellung zurück. Damit sind die Elemente des Antriebsstranges wieder in Richtung der geschlossenen Stellung der Schaltkontaktanordnung bewegbar.

Gemäß Figur 4 kann das Fangelement 24 in seiner Ruhestellung auch so an dem Koppelelement 3 angeordnet sein, dass es beim Anschlag des Koppelelementes 3 nach außen und damit im Uhrzeigersinn schwenkt, wozu das Gegenstück 25 entsprechend angeordnet sein muss. Auch für diese Anordnung ist charakteristisch, dass der Schwerpunkt 26 so angeordnet ist, dass die beim Auftreffen des Koppelelementes 3 auf den Anschlag 12 wirksam werdende Trägheitskraft - entgegen der Kraft der Rückstellfeder 30 - optimal in eine Schwenkbewegung des Fangelementes um seine Schwenkachse 27 in Schwenkrichtung 28, d.h. in Richtung seiner Fangposition umgesetzt wird. Hierbei beträgt der Schwenkwinkel α2 des Fangelementes 24 etwa 50°. Die Arbeitsfläche 29 erstreckt sich über einen Bogenwinkel β2 von etwa 30°.

Gemäß der Figuren 5 bis 7 ist das dem Fangelement 31 zusätzlich zugeordnete Rückhalte-Element als haarnadelartige Schenkelfeder ausgebildet, deren Windungen den ersten Koppelbolzen 33 umschließen. Dabei stützt sich bei einer ersten Ausgestaltungsform 32a dieser Schenkelfeder (vgl. Figuren 5 und 6) ein erster Schenkel 35a der Rückhaltefeder an dem zweiten Koppelbolzen 34 ab. Bei der in Figur 7 dargestellten zweiten Ausführungsform 32b der Schenkelfeder ist der erste Schenkel 35b am Koppelglied 5 abgestützt. Jeweils ein zweiter, dem Fangelement 31 zugeordneter, freitragender Schenkel 36a; 36b der beiden Schenkelfedern weist einen bogenförmigen Abschnitt 37a; 37b auf. Beim Öffnungsvorgang, bei dem die Elemente des Antriebsstranges ungleichförmig beschleunigt werden können, läuft ein auf dem Fangelement 31 angeordneter Stift 38 gegen diesen bogenförmigen Abschnitt. Dabei ist die Federkraft der Schenkelfeder so bemessen, dass der Fanghaken bis zum Erreichen einer vorgegebenen Stellung des Koppelelementes sicher in seiner Ruhestellung gegenüber dem Koppelelement gehalten ist, ohne den Öffnungsvorgang zu hemmen.

An den bogenartigen Abschnitt 37a; 37b schließt sich ein abgewinkelter weiterer Abschnitt 39a; 39b des zweiten Schenkels derart an, dass die Federkraft der Schenkelfeder im Zeitpunkt des Anschlages des Koppelelementes 3 an dem Anschlag 12 dem Fangelement ein zusätzliches Drehmoment in seiner Schwenkrichtung vermittelt. Das Ende 40a; 40b des zweiten Schenkels ist so geformt, dass der Fanghaken in seiner Schwenkrichtung frei schwenkbar ist und dabei eine seitliche Führungsfläche für die Schenkelfeder bildet. Hierdurch ist die Schenkelfeder zugleich sicher unterhalb des Stiftes und damit in ihrer bestimmungsgemäßen Position gehalten.

Gemäß der Figuren 8 bis 10 ist das Rückhalte-Element nach einer alternativen Ausführungsform als ein starres, mit einer Kulissenführung 41 versehenes Teil 42 ausgebildet, das an dem Koppelglied 5 des Antriebsstranges gehalten ist. Hierbei ist das Teil 42 im Bereich einer Bohrung 43 von dem zweiten Koppelbolzen 34 und im Bereich einer langlochartigen Ausnehmung 44 von dem ersten Koppelbolzen 33 durchgriffen. Der an dem Fangelement angeordnete Stift 38 ist in der Kulissenführung 41 geführt. Die kreisförmig gebogene Kulissenführung kreuzt zu Beginn des Öffnungsvorganges die Schwenkbahn des Fangelementes derart, dass dieses gegenüber dem Koppelelement festgehalten wird und nicht vorzeitig unkontrolliert auslenken kann. Erst bei einer vorgegebenen Stellung des Koppelelementes, kurz vor dessen Anschlagen an dem Anschlag, hat sich das Rückhalte-Element soweit gegenüber dem Fangelement bewegt, dass die Kulissenführung in Deckung mit der Schwenkbahn des Fangelementes gebracht ist, so dass das Fangelement nach dem Anschlagen in seine Fangposition schwenken kann.

Das starre Teil 42 weist am Ende eines Auslegers 45, der die Unterkante der Kulissenführung bildet, eine Gleitfläche 46 auf, über die der an dem Fangelement angeordnete Stift wieder in die Kulissenführung eingeführt wird, sobald das Fangelement unter der Kraft der Rückstellfeder 47 wieder in ihre Ruhestellung an dem Koppelelement gezogen wird.

Durch den neuen Antriebsstrang kann auch bei von außen auf den Schalter einwirkenden Vibrationen oder Stößen die Bewegung des Fangelementes gesteuert und dadurch ein Prellen des Koppelelementes sicher verhindert werden.