Schaltmechanismus für ein elektrisches Schaltgerät sowie elektrisches Schaltgerät

Abstract

 Die Erfindung betrifft einen Schaltmechanismus (30) für ein elektrisches Schaltgerät, insbesondere für einen Niederspannungs-Leistungsschalter, sowie ein elektrisches Schaltgerät, insbesondere einen Niederspannungs-Leistungsschalter, mit einem Schaltmechanismus (30). Aufgabe der Erfindung ist es einen Schaltmechanismus (30) für ein elektrisches Schaltgerät zu schaffen, bei dem ein Spannhebel (1) und ein Verklinkungselement (7) des Schaltmechanismus (30) in einer Gespanntstellung sicher gehalten werden können, wenn der Schalthebel (21) des elektrischen Schaltgerätes sich in einer Aus- Stellung befindet.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Schaltmechanismus für ein elektrisches Schaltgerät, insbesondere für einen Niederspannungs-Leistungsschalter, sowie ein elektrisches Schaltgerät, insbesondere einen Niederspannungs-Leistungsschalter, mit einem Schaltmechanismus.

[0002] Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Schaltgeräte, insbesondere auf Leistungsschalter im Niederspannungsbereich. Mit "Niederspannung" sind typischerweise Spannungen von bis ca. 1000 Volt gemeint. Unter entsprechender konstruktiver Auslegung der Schalttrennstrecken können derartige Schaltgeräte auch für Schaltspannungen über 1000 Volt ausgelegt sein, wie z.B. bis 6,3 kV. Insbesondere sind derartige elektrische Schaltgeräte, wie Niederspannungs-Leistungsschalter, zur Unterbrechung von Strombahnen in einem Überstromfall oder in einem Kurzschlussfall ausgebildet. Sie können einpolig oder mehrpolig, insbesondere dreipolig, ausgeführt sein.

[0003] Aus der europäischen Patentanmeldung EP 0 555 158 A1 ist ein Schaltmechanismus für einen Niederspannungs-Leistungsschalter bekannt. Er weist einen beweglichen Kontakt auf, dessen manuelles Ein- und Ausschalten sowie automatisches Ausschalten aufgrund eines Fehlers, wie eines Kurzschlusses, über den Schaltmechanismus gesteuert wird. Der Schaltmechanismus weist zudem einen, an eine ortsfeste Achse angelenkten und eine Steuerkurvenfläche aufweisenden Spannheben auf. Weiterhin umfasst der Schaltmechanismus ein Kniehebelgelenk, das aus einer Kniehebelgelenkachse, einer, einerseits mit dem beweglichen Kontakt und andererseits mit der Kniehebelgelenkachse verbundenen, Koppellasche, sowie einem einerseits an den Spannhebel und andererseits an die Achse des Kniehebelgelenkes angelenkten, Schwenkhebel besteht. Weiterhin weist der Schaltmechanismus eine Feder auf, die einerseits an der Achse des Kniehebelgelenkes und andererseits an einem Schaltknebel zum Aus- und Einschalten der Kontakte gelagert ist. Der Schaltmechanismus umfasst einen Riegel, der dazu dient, mit dem genannten Spannhebel zusammenzuwirken, um diesen in der Verriegelungsstellung zu halten. Er umfasst weiterhin eine Steuerkurven-Laufrolle, die über den Schaltknebel angetrieben wird und dazu dient, mit der Steuerkurvenfläche des Spannhebels zusammenzuwirken, um den Spannhebel in die Verriegelungsstellung zu bringen, wobei der genannte Schaltknebel drei verschiedenen Stellungen einnehmen kann. Eine Einschaltstellung, in der die Feder das Kniehebelgelenk in Richtung Streckstellung beaufschlagt, eine Hand-Ausschalt -und-Wiederspannstellung, in der die Feder das Kniehebelgelenk in Richtung der Ausknickstellung beaufschlagt und der Spannhebel sich in der Verriegelungsstellung befindet, sowie eine Ausgelöststellung, in der der Spannhebel entriegelt und das Kniehebelgelenk ausgeklinkt sind. Die Steuerkurvenfläche weist einen, zwei aufeinanderfolgende Abschnitte begrenzenden Neigungs-Umkehrpunkt auf, wobei ein erster Abschnitt annähernd den Weg des Schaltknebels zwischen der Ausgelöststellung und der Wiedergespanntstellung und ein zweiter Abschnitt der Wiedergespanntstellung entspricht, die Neigung des ersten Abschnitts so ausgebildet ist, dass die Resultierende aus den aus der Feder ausgeübten und auf den Schaltknebel wirkende Kräfte den Schaltknebel in Richtung der Ausgelöststellung beaufschlagt, und die Neigung des zweiten Abschnittes so ausgebildet ist, dass der Schaltknebel in Richtung der Wiedergespanntstellung beaufschlagt wird, welcher eine stabile Stellung darstellt, in der der Spannhebel zurückgehalten wird. Nachteilig bei einem derartigen Schaltmechanismus für ein elektrisches Schaltgerät ist, dass es zu einer ungewollten Auslösung des Schaltmechanismus kommen kann, wenn der Spannhebel in der Verriegelungsstellung und der Schaltknebel sich in der Ausschaltstellung befinden. So kann es bei einem unsachgemäßen Transport des elektrischen Schaltgerätes dazu kommen, dass ein Auslösemechanismus des elektrischen Schaltgerätes auf den Riegel einwirkt, so dass der Spannhebel seine Verriegelungsstellung aufgibt und damit das elektrische Schaltgerät auslöst.

[0004] Aus der DE 693 06 822 D2 ist ein Schaltmechanismus für einen Leistungsschalter bekannt. Bei diesem Schaltmechanismus können der Schaltknebel und der Spannhebel bei einer ungewollten Auslösung in der Gespanntstellung gehalten werden. Der Schaltmechanismus ist dabei dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerkurvenfläche des Spannhebels einen, zwei aufeinanderfolgende Abschnitte begrenzenden Neigungs-Umkehrpunkt aufweist, wobei ein erster Abschnitt annähernd dem Weg des Schaltknebels zwischen der Ausgelöststellung und der Wiedergespanntstellung und ein zweiter Abschnitt der Wiedergespanntstellung entspricht, die Neigung des ersten Abschnittes so ausgebildet ist, dass die Resultierende aus den von der Feder ausgeübten und auf den Schaltknebel wirkenden Kräfte den Schaltknebel in Richtung der Ausgelöststellung beaufschlagt, und die Neigung des zweiten Abschnitts so ausgebildet ist, dass der Schaltknebel in Richtung der Wiedergespanntstellung beaufschlagt wird, welche eine stabile Stellung darstellt, in der der Spannhebel zurückgehalten wird. Durch das Profil der Steuerkurvenfläche wird die Wiederspannstellung des Schaltknebels zu einer stabilen Stellung, in der der Schaltknebel den Spannhebel unabhängig von der Stellung des Riegels zurückhält. Eine Auslösehandlung eines Auslösemechanismus, die den Riegel freigibt, kann zwar nicht verhindert werden, bleibt jedoch ohne Wirkung, da der Spannhebel durch den Schaltknebel zurückgehalten wird. Auf diese Weise wird jegliche Gefahr einer Zerstörung des Auslöse- und Verriegelungssystems ausgeschlossen, die gegebenenfalls auftreten kann, wenn diese Systeme zur Verhinderung ungewollter Entspannungshandlung mechanisch blockiert sind.

[0005] Aufgabe der Erfindung ist es einen Schaltmechanismus für ein elektrisches Schaltgerät zu schaffen, bei dem ein Spannhebel und ein Verklinkungselement des Schaltmechanismus in einer Gespanntstellung sicher gehalten werden können, wenn der Schalthebel des elektrischen Schaltgerätes sich in einer Aus-Stellung befindet. Die Gespanntstellung soll insbesondere dann gehalten werden, wenn, beispielsweise durch äußere Einflüsse, der Auslösemechanismus des elektrischen Schaltgerätes zumindest teilweise betätigt wird.

[0006] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Schaltmechanismus für ein elektrisches Schaltgerät mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 sowie durch ein elektrisches Schaltgerät mit den Merkmalen gemäß Anspruch 17 gelöst. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale, die in Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Schaltmechanismus beschrieben sind, selbstverständlich auch in Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen elektrischen Schaltgerät und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.

[0007] Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch einen Schaltmechanismus für ein elektrisches Schaltgerät, insbesondere für einen Niederspannungs-Leistungsschalter, aufweisend einen Gelenkmechanismus zum Bewegen eines Bewegkontaktes, einen Schalthebel zum manuellen Aus- und Einschalten des Bewegkontaktes über den Gelenkmechanismus, wobei der Schalthebel eine Handhabe und einen um einen ortsfesten Lagerpunkt kippbaren Schaltbügel aufweist, einen um eine ortsfeste Spannhebelachse drehbar gelagerten und eine Spannkurve aufweisenden Spannhebel, welcher ein mit einem Verklinkungselement des Schaltmechanismus zusammenwirkendes Ende zum Ver- und Entklinken des Spannhebels an dem Verklinkungselement aufweist, wobei der Spannhebel zur Bewegung des Bewegkontaktes über den Gelenkmechanismus mit diesem in Wirkkontakt steht, eine Spannrolle, die über den Schalthebel derart angetrieben werden kann, dass bei einer Bewegung des Schalthebels diese durch ein Abrollen entlang der Spannkurve des Spannhebels mit dem Spannhebel in Wirkkontakt steht, ein Spannelement zum Spannen des Schalthebels, einen Auslösemechanismus, der zur Bewegung des Verklinkungselementes mit diesem in Wirkkontakt bringbar ist, sowie ein Kraftelement das zwischen dem Verklinkungselement und dem Auslösemechanismus angeordnet ist und diese auseinander drückt, wobei das Kraftelement das Verklinkungselement mit einer Kraft in Richtung des Endes des Spannhebels beaufschlagt, gelöst. Der Schaltmechanismus ist dadurch gekennzeichnet, dass der Spannhebel eine Lagerstelle und eine Kulissenführung aufweist, dass ein Drehelement an der Lagerstelle gelagert und entlang der Kulissenführung geführt ist, wobei die Drehbewegung des Drehelementes durch die Kulissenführung begrenzt ist, dass das Drehelement derart ausgebildet ist, dass es zum einen mit der Spannrolle und zum anderen mit dem Verklinkungselement in Wirkkontakt bringbar ist und dass es nach Abschluss eines Spannvorganges des Schalthebels den Spannhebel und das Verklinkungselement in einer Gespanntstellung hält. Ferner sind der Spannhebel, das Drehelement und das Verklinkungselement derart ausgebildet, dass während des Spannvorganges des Schalthebels das Verklinkungselement in eine Aussparung des Verklinkungselementes eintaucht, so dass das Verklinkungselement sich in Richtung des Endes des Spannhebels und von dem Auslösemechanismus weg bewegen kann, so dass in der Gespanntstellung ein Spalt zwischen dem Verklinkungselement und dem Auslösemechanismus vorliegt.

[0008] Ein derart ausgebildeter Schaltmechanismus für ein elektrisches Schaltgerät, insbesondere für einen Niederspannungs-Leistungsschalter ermöglicht es, dass der Spannhebel und das Verklinkungselement bei einer ungewollten Auslösung in der Gespanntstellung verharren, wenn der Schalthebel sich in der Aus-Stellung befindet. In der Gespanntstellung des Spannhebels und des Verklinkungselementes liegt ein Spalt zwischen dem Verklinkungselement und dem Auslösemechanismus vor, so dass bei einem ungewollten Auslösevorgang der Auslösemechanismus das Verklinkungselement nicht berühren kann und der Spannhebel und das Verklinkungselement in der Gespanntstellung verbleiben. Durch diese spezielle Ausgestaltung des Schaltmechanismus wird die Gespanntstellung des Spannhebels und des Verklinkungselementes zu einer stabilen Stellung, in der ein ungewolltes Auslösen, beispielsweise durch einen Schlag auf das elektrische Schaltgerät, verhindert werden kann. Das heißt, eine Auslösehandlung, bei der Auslösemechanismus bewegt wird, kann zwar nicht verhindert werden, bleibt jedoch ohne Wirkung, da aufgrund des Spaltes zwischen dem Verklinkungselement und dem Auslösemechanismus der Auslösemechanismus das Verklinkungselement nicht berührt. Hierdurch kann die Gefahr einer Beschädigung des Schaltmechanismus des elektrischen Schaltgerätes verhindert werden.

[0009] Ein derart ausgebildeter Schaltmechanismus für ein elektrisches Schaltgerät ermöglicht es, den Spannhebel und das Verklinkungselement in der Gespanntstellung zu halten, wenn der Schalthebel des Schaltmechanismus in der Aus-Stellung steht. Eine derartige Positionierung des Schaltmechanismus ist insbesondere dann wünschenswert, wenn elektrische Schaltgeräte vom Hersteller an einen Kunden ausgeliefert werden. Der Kunde kann durch manuelle Überführung des Schalthebels von der Ausin eine Ein-Stellung den Auslösemechanismus wieder in Wirkkontakt mit dem Verklinkungselement bringen, so dass das elektrische Schaltgerät im angeschlossenen Zustand an ein Versorgungsspannungsnetz einen Verbraucher im Fehlerfall sicher schützen kann.

[0010] Über den Gelenkmechanismus kann zumindest ein Bewegkontakt des Schaltmechanismus bewegt werden. Dieser zumindest eine Bewegkontakt kann mit zumindest einem Festkontakt des elektrischen Schaltgerätes in Kontakt gebracht werden, so dass ein Stromfluss durch das elektrische Schaltgerät ermöglicht ist. Zum Unterbrechen des Stromflusses kann der Bewegkontakt mittels des Gelenkmechanismus vom Festkontakt getrennt werden. Mit dem Gelenkmechanismus steht der Schalthebel des Schaltmechanismus in Wirkkontakt. Der Schalthebel weist einen um einen ortsfesten Lagerpunkt kippbaren Schaltbügel sowie eine Handhabe auf. Die Handhabe kann von einem Nutzer des elektrischen Schaltgerätes gegriffen werden, um den Schalthebel manuell zwischen einer Aus- und einer Ein-Stellung zu schalten. Der Spannhebel des Schaltmechanismus steht zur Bewegung des Bewegkontaktes über dem Gelenkmechanismus mit dem Bewegkontakt in Wirkverbindung. Der Spannhebel ist um eine ortsfeste Spannhebelachse drehbar gelagert. Dabei kann die Spannhebelachse an einem Ende des Spannhebels oder aber auch in der Mitte bzw. annähernd der Mitte des Spannhebels angeordnet sein. Der Spannhebel weist ein mit dem Verklinkungselement des Schaltmechanismus zusammenwirkendes Ende auf. Über dieses Ende ist der Spannhebel mit dem Verklinkungselement verklinkbar. Das heißt, im verklinkten Zustand, der so genannten Gespanntstellung, liegt das Ende des Spannhebels an dem Verklinkungselement an und wird von diesem festgehalten. Im entklinkten Zustand gibt das Verklinkungselement die Bewegung des Spannhebels frei, so dass dieser aufgrund der auf ihn wirkenden Kräfte um die ortsfeste Spannhebelachse gedreht wird. Der Spannhebel weist ferner eine Spannkurve auf. Die Spannkurve wird durch die Kontur des Spannhebels an einer Seite selbst gebildet. An dieser Spannkurve des Spannhebels liegt eine Spannrolle an, die über den Schalthebel derart angetrieben werden kann, dass bei einer Bewegung des Schalthebels die Spannrolle an der Spannkurve des Spannhebels entlang rollt und diesen dadurch verschwenkt. Vorteilhafterweis ist die Spannrolle drehbeweglich an dem Schalthebel, insbesondere dem kippbaren Schaltbügel des Schalthebels, angeordnet. Bei einer Bewegung des Spannhebels aufgrund des Abrollens der Spannrolle an der Spannkurve des Spannhebels wird das Spannelement des Schaltmechanismus gespannt oder entspannt. Das heißt, je nachdem in welche Richtung die Spannrolle entlang der Spannkurve des Spannhebels rollt, wird das Spannelement gespannt oder entspannt. In der Gespanntstellung des Spannhebels und des Verklinkungselementes ist das Spannelement gespannt, so dass es bei einer Entklinkung des Spannhebels von dem Verklinkungselement den Spannhebel in seine Entspanntposition zurück bewegt. Das Spannelement ist daher in Wirkkontakt mit dem Spannhebel. Der Auslösemechanismus des Schaltmechanismus kann zur Bewegung des Verklinkungselementes mit diesem in Wirkkontakt gebracht werden. Dabei wird der Auslösemechanismus mechanisch bewegt. Zwischen dem Auslösemechanismus und dem Verklinkungselement ist ein Kraftelement angeordnet, das beide Elemente voneinander wegdrückt. Das heißt, das Kraftelement beaufschlagt das Verklinkungselement mit einer Kraft in Richtung des Endes des Spannhebels.

[0011] Vorteilhafterweise ist bei dem Schaltmechanismus ein Drehelement vorgesehen, das an einer Lagerstelle des Spannhebels gelagert ist und zusätzlich entlang einer Kulissenführung des Spannhebels geführt ist. Durch die Lagerung und die Führung des Drehelementes an der Lagerstelle bzw. innerhalb der Kulissenführung ist die Drehbewegung des Drehelementes relativ zum Spannhebel begrenzt beziehungsweise vorgegeben. Dabei ist das Drehelement derart ausgebildet, dass es zum einen mit der Spannrolle und zum anderen mit dem Verklinkungselement in Wirkkontakt bringbar ist. Das heißt, bei einem Abrollvorgang der Spannrolle entlang der Spannkurve des Spannhebels gelangt die Spannrolle in Kontakt mit dem Drehelement und verdreht dieses relativ zum Spannhebel. Durch die Schwenkbewegung des Spannhebels und die Form des Drehelementes kann das Drehelement ferner in Wirkkontakt mit dem Verklinkungselement gelangen. Nach Abschluss des Spannvorganges des Schalthebels hält das Drehelement den Spannhebel und das Verklinkungselement in einer Gespanntstellung. Dabei sind der Spannhebel, das Drehelement und das Verklinkungselement derart ausgebildet und aufeinander abgestimmt, dass während des Spannvorganges des Schalthebels das Drehelement in eine Aussparung des Verklinkungselementes eintaucht, so dass das Verklinkungselement sich in Richtung des Endes des Spannhebels und von dem Auslösemechanismus weg bewegen kann, so dass in der Gespanntstellung ein Spalt zwischen dem Verklinkungselement und dem Auslösemechanismus entsteht. In anderen Worten ausgedrückt, wird das Drehelement während des Spannvorganges des Spannhebels zunächst an dem Verklinkungselement entlang geführt. Sobald das Drehelement die Aussparung des Verklinkungselementes erreicht, bewegt sich das Verklinkungselement aufgrund der Vorspannung, die das Kraftelement auf das Verklinkungselement ausübt, in Richtung des Endes des Spannhebels, wodurch sich das Verklinkungselement von dem Auslösemechanismus des Schaltmechanismus entfernt und der Spalt entsteht. Eintauchen des Drehelementes bedeutet dabei im Sinne der Erfindung, dass nicht das Drehelement aktiv durch eine eigene Bewegung in Richtung des Verklinkungselementes in die Aussparung des Verklinkungselementes eintaucht, sondern passiv, nämlich durch einer Bewegung des Verklinkungselementes in Richtung des Drehelementes beziehungsweise des Endes des Spannhebels. Dabei gleitet das Verklinkungselement aufgrund der aus es wirkenden Kraft an dem Drehelement beziehungsweise an der Kontur des Drehelementes entlang.

[0012] Während des Spannvorganges des elektrischen Schaltgerätes, das heißt der Bewegung des Schalthebels von "TRIP" nach "RESET", drückt die Spannrolle das Drehelement hinweg bzw. dreht das Drehelement. Dabei ist das Drehelement derart ausgebildet, dass beim Erreichen der Gespanntstellung die Spannrolle das Drehelement freigibt, so dass dieses unter Krafteinwirkung des Verklinkungselementes zurück in seine Ursprungslage springt. In der Ursprungslage des Drehelementes überlappt das Drehelement die Spannkurve des Spannhebels. In der Gespanntstellung des Spannhebels wird das Drehmoment aufgrund der Kraft, die auf das Verklinkungselement wirkt, in der Ursprungslage gehalten. Dabei sind das Drehelement, der Spannhebel und das Verklinkungselement derart aufeinander abgestimmt, dass nach dem Loslassen des Schalthebels bzw. der Handhabe des Schalthebels das Drehelement die Spannrolle und damit den Spannhebel in der Gespanntstellung festhält. Das heißt, wird die Handhabe des Schalthebels losgelassen, bleibt die Spannrolle unter Druck auf dem Drehelement beziehungsweise einer Sperrfläche des Drehelementes stehen. Dabei befindet sich das Drehelement in seiner Ursprungslage, in der es die Spannkurve des Spannhebels überlappt. Das Drehelement bzw. die Sperrfläche am Drehelement, ist so ausgelegt, dass die Kräfte, die im gesamten Schaltmechanismus wirken, im Gleichgewicht sind, wenn die Spannrolle an dem Drehelement anliegt, wodurch die Handhabe bzw. der Schalthebel zwangsläufig in dieser Stellung stehen bleibt. In dieser Gespanntstellung kann der Auslösemechanismus bestätigt werden, ohne dass ein Auslösevorgang aufgrund einer Bewegung des Spannhebels vollzogen wird. Aufgrund des in der Gespanntstellung vorliegenden Spaltes zwischen dem Verklinkungselement und dem Auslösemechanismus kann kein Druck von dem Auslösemechanismus auf das Verklinkungselement ausgeübt werden. In der Gespanntstellung hält das Drehelement den Schalthebel in seiner Aus-Stellung. Hierdurch ist gewährleistet, dass der Schaltmechanismus des elektrischen Schaltgerätes, insbesondere die Kontakte des elektrischen Schaltgerätes, beispielsweise während eines Transportes des elektrischen Schaltgerätes, nicht beschädigt wird.

[0013] Dabei ist der Schaltmechanismus des elektrischen Schaltgerätes derart ausgebildet, dass bei einer Bewegung des Schalthebels von der Aus-Stellung in die Ein-Stellung, ausgelöst durch eine manuelle Betätigung der Handhabe des Schalthebels durch einen Benutzer, die Spannrolle von dem Drehelement getrennt wird, wodurch der Spannhebel unter der Wirkung des Spannelementes verschwenkt werden kann. Diese Schwenkbewegung des Spannhebels wird jedoch durch die Berührung des Spannhebels mit dem Verklinkungselement begrenzt. Das heißt, nach der Überführung des Schalthebels von der Aus-Stellung in die Ein-Stellung, dem so genannten Einschaltvorgang des elektrischen Schaltgerätes, steht das Verklinkungselement sowohl mit dem Ende des Spannhebels, als auch mit dem Auslösemechanismus in Wirkkontakt. In der Ein-Stellung des Schalthebels liegt das Verklinkungselement direkt an dem Auslösemechanismus an, so dass dieser bei einer Bewegung des Auslösemechanismus die Verklinkung zwischen dem Verklinkungselement und dem Spannhebel freigeben kann, so dass das elektrische Schaltgerät einen Auslösevorgang durchführen kann, bei dem aufgrund einer Bewegung des Spannhebels der Bewegkontakt sich von dem Festkontakt des elektrischen Schaltgerätes trennt und damit der Stromfluss zu einen Verbrauchen durch das elektrische Schaltgerät unterbrochen wird.

[0014] Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einem Schaltmechanismus vorgesehen sein, dass das Drehelement eine Sperrfläche aufweist und dass in der Gespanntstellung des Spannhebels und des Verklinkungselementes die Spannrolle an der Sperrfläche anliegt. Das Drehelement kann verschiedenartig ausgebildet sein. Dabei ist das Drehelement vorteilhafterweise derart an der Lagerstelle und der Kulissenführung des Spannhebels angeordnet, dass dieses parallel zu dem Spannhebel an diesem entlang geführt werden kann. Die Sperrfläche des Drehelementes wird durch den Teil des Drehelementes gebildet, der die Spannkurve des Spannhebels in der Ursprungslage des Drehelementes überlappt. Die Sperrfläche des Drehelementes ist dabei so ausgelegt, dass die Kräfte, das heißt Reibungskräfte zwischen der Spannrolle und der Sperrfläche sowie Kräfte die das Spannelement auf den Spannhebel ausübt, im Gleichgewicht gehalten werden, wenn die Spannrolle unter Druck an der Sperrfläche anliegt. Durch Anlage der Spannrolle an der Sperrfläche des Drehelementes bleibt der Schalthebel stehen. In dieser Position, das heißt der Gespanntstellung des Spannhebels und der Aus-Stellung des Schalthebels, verharrt der Schaltmechanismus. Die Sperrfläche des Drehelementes ist insbesondere derart ausgebildet, dass diese ein Abrollen der Spannrolle entlang der Spannkurve des Spannhebels, entgegen der Kraft des Spannelementes, die auf den Spannhebel wirkt, verhindert. Vorteilhafterweise ist das Drehelement derart ausgebildet und derart an der Lagerstelle und der Kulissenführung gehalten, dass nach Abschluss des Spannvorganges des Schalthebels zumindest die Sperrfläche des Drehelementes die Spannkurve des Spannhebels zur Anlage der Spannrolle an der Sperrfläche überlappt. Die Sperrfläche des Drehelementes weist vorteilhafterweise einen ebenen beziehungsweise annähernd ebenen Verlauf auf. Hierdurch ist gewährleistet, dass eine ausreichend große Reibung zwischen der Spannrolle und der Sperrfläche des Drehelementes in der Gespanntstellung des Spannhebels vorliegt.

[0015] Insbesondere vorteilhaft ist ein Schaltmechanismus, bei dem das Drehelement derart in Wirkkontakt zu dem Verklinkungselement steht, dass nach Abschluss des Spannvorganges des Schalthebels, das heißt einer Bewegung des Spannhebels aufgrund einer manuellen Bewegung des Schalthebels, das Verklinkungselement das Drehelement in eine Ursprungslage drückt, in der zumindest die Sperrfläche des Drehelementes die Spannkurve des Spannhebels zur Anlage der Spannrolle überlappt. Das heißt, sobald während des Spannvorganges des Schalthebels und damit des Spannhebels die Spannrolle, die zunächst das Drehelement aus seiner Ursprungslage verschwenkt hat, den Kontakt zum Drehelement verliert, springt das Drehelement unter der Krafteinwirkung des Verklinkungselementes wieder zurück in seine Ursprungslage, so dass bei einer umgekehrten Bewegung der Spannrolle entlang der Spannkurve des Spannhebels die Spannrolle an dem Drehelement bzw. an der Sperrfläche aufgrund des Gleichgewichts der vorherrschenden Kräfte zum Stillstand kommt. Das heißt, nach dem Loslassen der Handhabe des Schalthebels bewegt sich die Spannrolle auf der Spannkurve des Spannhebels, unter der Einwirkung des Spannelementes, wieder zurück und bleibt auf der Sperrfläche des Drehelementes unter Druck stehen.

[0016] Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einem Schaltmechanismus vorgesehen sein, dass der Schalthebel derart mit einer Kraft des Spannelementes beaufschlagt ist, dass nach Abschluss des Spannvorganges des Schalthebels und einem abschließenden Loslassen des Schalthebels die Spannrolle unter Einwirkung des Spannelementes entlang der Spannkurve des Spannhebels abrollen kann, bis sie an der Sperrfläche des Drehelementes in Gleichgewicht der wirkenden Kräfte im Schaltmechanismus zur Anlage kommt. Das heißt, die an der Sperrfläche entstehenden Reibungskräfte zwischen der Spannrolle und dem Drehelement wirken der Kraft des Spannelementes, die auf den Spannhebel ausgeübt wird, entgegen, so dass bei einer Kontaktierung der Spannrolle an der Sperrfläche des Drehelementes das Drehelement die Handhabe bzw. den Schalthebel in der Aus-Stellung hält und der Spannhebel und das Verklinkungselement gespannt sind.

[0017] Der Spannhebel weist sowohl eine Lagerstelle, als auch eine Kulissenführung für das Drehelement auf, um dieses relativ zum Spannhebel zu führen. Dabei kann die Lagerstelle an oder in dem dem Verklinkungselement zugewandten Ende des Spannhebels angeordnet sein. Vorzugsweise ist die Lagerstelle durch eine Abwinklung oder einen Hinterschnitt am Ende des Spannhebels ausgebildet. Die Kulissenführung in der das Drehelement zusätzlich gelagert ist, erlaubt nur eine bestimmte relative Bewegung des Drehelementes zu dem Spannhebel. Dabei sind die Kulissenführung, die Lagerstelle und das Drehelement derart ausgebildet, dass das Drehelement in seiner Ursprungslage zumindest mit seiner Sperrfläche die Spannkurve des Spannhebels überlappt. In dieser Ursprungslage des Drehelementes schlägt das Drehelement bzw. ein Bolzen des Drehelementes an ein Ende der Kulissenführung an. Die Kulissenführung kann verschiedenartig ausgebildet sein. Bevorzugt ist die Kulissenführung als gebogener Schlitz in dem dem Verklinkungselement zugewandten Ende des Spannhebels ausgebildet.

[0018] Das Drehelement weist vorteilhafterweise um seine Drehachse eine konzentrische Kontur auf, die in einer Funktion als Rolle beim Auslösevorgang wirkt. Zum Ende des Spannvorgangs gleitet das Verklinkungselement bzw. eine Kante an der Aussparung des Verklinkungselementes an der konzentrischen Kontur des Drehelementes entlang. Durch diese Verklinkung beziehungsweise Verklinkungsart ist eine gute Loslaufsicherheit bei geringen Auslösekräften möglich.

[0019] Das Drehelement selbst kann verschiedenartig ausgebildet sein. So kann das Drehelement an einer Seite des Spannhebels, parallel bzw. annähernd parallel zu dem Spannhebel bewegbar geführt sein. Vorteilhafterweise weist das Drehelement einen ebenen Grundkörper auf, der über einen Bolzen an der Lagerstelle des Spannhebels und über einen weiteren Bolzen in der Kulissenführung des Spannhebels führbar gehalten ist. Die beiden Bolzen stehen vorteilhafterweise senkrecht zu dem Grundkörper des Drehelementes aus diesem hervor. Alternativ kann das Drehelement eine Schneidenlagerung aufweisen.

[0020] Gemäß einer alternativen bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einem Schaltmechanismus vorgesehen sein, dass ein Drehelement mit zwei Grundkörpern vorgesehen ist, wobei ein erster Grundkörper auf einer ersten Seite des Spannhebels und der zweite Grundkörper auf der anderen Seite des Spannhebels beweglich angeordnet sind. Die zwei Grundkörper des Drehelementes sind durch zwei Bolzen, die in der Kulissenführung und an der Lagerstelle des Spannhebels gelagert sind, geführt. Es ist auch denkbar bei einem Schaltmechanismus, dass zwei komplett getrennt Drehelemente vorgesehen sind. Vorteilhafterweise ist der Spannhebel zwischen den beiden Drehelementen angeordnet.

[0021] Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einem alternativen Schaltmechanismus vorgesehen sein, dass zwei Spannhebel vorgesehen sind, zwischen denen ein Drehelement beweglich angeordnet ist.

[0022] Das Spannelement zum Spannen des Schalthebels des Schaltmechanismus kann verschiedenartig ausgebildet sein. Vorteilhafterweise ist das Spannelement als Federelement, insbesondere als Zug- oder Druckfeder, ausgebildet. Auch andere Arten von Federelementen, wie beispielsweise eine Schenkelfeder, sind als Spannelement denkbar. Ferner ist bei einem Schaltmechanismus vorteilhafterweise vorgesehen, dass das Kraftelement, welches zwischen dem Verklinkungselement und dem Auslösemechanismus des Schaltmechanismus angeordnet ist, als Federelement ausgebildet ist. Vorteilhafterweise ist dieses Federelement als Schenkelfeder ausgebildet. Es ist aber auch denkbar, dass das Kraftelement als Spiralfeder, insbesondere als Zug- oder Druckfeder, ausgebildet ist.

[0023] Das Drehelement des Schaltmechanismus kann als Stanzteil oder als Blechbiegeteil ausgebildet sein. Dabei kann das Drehelement aus Metall oder aus Kunststoff ausgebildet sein.

[0024] Der Gelenkmechanismus der zwischen dem Bewegkontakt und dem Spannhebel angeordnet ist, um bei einer Bewegung des Spannhebels den Bewegkontakt derart zu bewegen, dass dieser mit einem Festkontakt des elektrischen Schaltgerätes in Verbindung gebracht werden kann bzw. von diesem gelöst werden kann, kann als Kniehebelgelenk ausgebildet sein.

[0025] Das Verklinkungselement ist bevorzugt derart ausgebildet, dass dieses eine Fläche aufweist, entlang derer das dem Verklinkungselement zugewandte Ende des Spannhebels sowie das Drehelement, insbesondere die konzentrische Kontur des Drehelementes, während eines Spannvorganges des Schaltmechanismus entlanglaufen können, und eine Aussparung aufweist, in die das Drehelement am Ende des Spannvorganges eintauchen kann. Bevorzugt weist das Verklinkungselement eine Platte mit einer u-förmigen Form auf.

[0026] Der Auslösemechanismus des Schaltmechanismus kann verschiedenartig ausgebildet sein. Bevorzugt ist ein Schaltmechanismus, bei dem der Auslösemechanismus eine Auslösewelle aufweist. Durch Bewegung des Auslösemechanismus bzw. der Auslösewelle kann ein Auslösevorgang des elektrischen Schaltgerätes aufgelöst werden, so dass der Bewegkontakt von dem Festkontakt des elektrischen Schaltgerätes getrennt wird. Befinden sich der Spannhebel und das Verklinkungselement in der Gespanntstellung und der Schalthebel in der Aus-Stellung, so ist die Auslösewelle um einen Spalt von dem Verklinkungselement beabstandet. Hierdurch kann eine Bewegung der Auslösewelle nicht zu einem Auslösevorgang des elektrischen Schaltgerätes führen, da über die Auslösewelle kein Druck auf das Verklinkungselement ausgeübt werden kann. Befindet sich der Spannhebel und das Verklinkungselement in der Gespanntstellung und der Schalthebel in einer Ein-Stellung, so liegt die Auslösewelle direkt an dem Verklinkungselement an, so dass bei einer Bewegung der Auslösewelle, die Auslösewelle das Verklinkungselement bewegt, wodurch das Verklinkungselement die Verklinkung des Spannhebels freigibt und ein Auslösevorgang ausgelöst wird. Anstelle einer Auslösewelle kann auch eine Auslöseklinke, etc. vorgesehen sein.

[0027] Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein elektrisches Schaltgerät, insbesondere einen Niederspannungs-Leistungsschalter, aufweisend zumindest einen Bewegkontakt und zumindest einen Festkontakt sowie einen Schaltmechanismus zum Verbinden und Trennen des zumindest einen Bewegkontaktes und des zumindest einen Festkontaktes, gelöst, wobei der Schaltmechanismus gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ausgebildet ist. Ein derartiges elektrisches Schaltgerät, wie ein Niederspannungs-Leistungsschalter, weist entsprechend die gleichen Vorteile auf, wie sie ausführlich gemäß dem ersten Aspekt zu dem Schaltmechanismus erläutert worden sind.

[0028] Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert. Dabei zeigen schematisch:

Figur 1

einen Schaltmechanismus eines elektrischen Schaltgerätes, der gemäß dem erfindungsgemäßen Konstruktionsprinzip ausgebildet ist, wobei sich der Schalthebel des Schaltgerätes in eine Ein-Stellung befindet,

Figur 2

den Schaltmechanismus gemäß Fig. 1 mit Darstellung des Kraftelementes zwischen dem Verklinkungselement und dem Auslösemechanismus des Schaltmechanismus,

Figur 3

den Schaltmechanismus gemäß Fig. 1 während des Spannvorganges,

Figur 4

den Schaltmechanismus gemäß Fig. 1 am Ende des Spannvorganges,

Figur 5

die Kontaktierung der Spannrolle an dem Drehelement des Schaltmechanismus während des Spannvorganges,

Figur 6

eine vergrößerte Darstellung der Spannrolle sowie der Spannkurve des Spannhebels und des Drehelementes,

Figur 7

den Schaltmechanismus gemäß Fig. 1 in der Gespanntstellung, wobei der Schalthebel in der Aus-Stellung gehalten wird,

Figur 8

eine vergrößerte Darstellung des Drehelementes, des Verklinkungselementes und des Auslösemechanismus in der Gespanntstellung des Schaltmechanismus,

Figur 9

den Schaltmechanismus gemäß Fig. 1 während des Einschaltvorganges des Schalthebels,

Figur 10

eine perspektivische Darstellung auf einen Teil eines Schaltmechanismus, der gemäß dem erfindungsgemäßen Konstruktionsprinzip ausgebildet ist, und

Figur 11

eine weitere perspektive Darstellung des Schaltmechanismus gemäß Fig. 10 mit Darstellung des Schalthebels.

[0029] Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den Figuren 1 bis 11 jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.

[0030] In den Fig. 1 bis 9 ist schematisch ein Schaltmechanismus 30 eines elektrischen Schaltgerätes, insbesondere eines Niederspannungs-Leistungsschalters, dargestellt, der gemäß dem erfindungsgemäßen Konstruktionsprinzip ausgebildet ist. Der Schaltmechanismus 30 weist einen Gelenkmechanismus 20 zum Bewegen eines nicht dargestellten Bewegkontaktes auf. Der Gelenkmechanismus 20 kann als Kniehebelgelenk ausgebildet sein. Der Gelenkmechanismus 20 steht mit einem Spannhebel 1 des Schaltmechanismus 30 in Wirkkontakt. Das heißt, durch eine Bewegung des Spannhebels 1 wird der Gelenkmechanismus 20 des Schaltmechanismus 30 betätigt, so dass in einer ersten Stellung des Spannhebels 1, der so genannten Ausgelöst-Stellung des Spannhebels 1, der Gelenkmechanismus 20 derart bewegt ist, dass der mit dem Gelenkmechanismus 20 gekoppelte Bewegkontakt von einem ebenfalls nicht dargestellten Festkontakt des elektrischen Schaltgerätes getrennt ist. In diesem Zustand trennt das elektrische Schaltgerät einen Verbraucher von einem Spannungsversorgungsnetz. In einer zweiten Stellung des Spannhebels 1, der so genannten Spannstellung GS, ist der Gelenkmechanismus 20 durch den Spannhebel 1 derart gedreht, dass der Bewegkontakt den Festkontakt kontaktiert, so dass das elektrische Schaltgerät einen Stromfluss zu einem Verbrauch zulässt.

[0031] Der Spannhebel 1 ist um eine ortsfeste Spannhebelachse 24 drehbar gelagert. Dabei kann die Spannhebelachse 24 an einem Ende des Spannhebels 1 angeordnet sein, wie in den Fig. 1 bis 9 dargestellt. Alternativ ist es möglich, dass die Spannhebelachse 24 mittig bzw. annähernd mittig am Spannhebel 1 angeordnet ist. Der Spannhebel 1 weist ferner eine Spannkurve 6 auf. Ferner weist der Schaltmechanismus 30 einen Schalthebel 21 zum manuellen Aus- und Einschalten des Bewegkontaktes über den Gelenkmechanismus auf. Der Schalthebel 21 weist eine Handhabe 14 und einen um einen ortsfesten Lagerpunkt kippbaren Schaltbügel 23 auf. An dem Schalthebel 21 ist ein Spannelement 12, insbesondere in Form eines Federelementes, vorgesehen, das bei einer Bewegung des Schalthebel 21 und damit des Spannhebels 1 gespannt wird, so dass dieses eine Kraft auf den Spannhebel 1 ausübt. Das heißt, das Spannelement 12 ist derart an dem Schalthebel 21 und dem Spannhebel 1 angeordnet, dass dieses bei einer Bewegung des Schalthebels 21 von einer Ein-Stellung in eine Aus-Stellung gespannt wird und dadurch eine Kraft auf den Spannhebel 1 ausübt. Eine Spannrolle 10, die über den Schalthebel 21 angetrieben werden kann, rollt bei einer Bewegung des Schalthebels 21 entlang der Spannkurve 6 des Spannhebels 1 ab. Das heißt, die Spannrolle 10 steht unter ständigem Wirkkontakt zu dem Spannhebel 1. In der in Fig. 1 dargestellten Stellung des Schalthebels 21, das heißt in der Ein-Stellung des Schalthebels 21, ist der Spannhebel 1 in einer oberen Position, in der er entspannt ist. Die Spannrolle 10 ist an dem Schaltbügel 23 des Schalthebels 21 drehbeweglich befestigt.

[0032] Der Spannhebel 1 weist ein mit einem Verklinkungselement 7 des Schaltmechanismus 30 zusammenwirkendes Ende 25 auf, welches zum Ver- und Entklinken des Spannhebels 1 an dem Verklinkungselement 7 dient. Dabei kann der Spannhebel 1 beziehungsweise das Ende 25 des Spannhebels 1 an dem Verklinkungselement 7 verrasten.

[0033] Ferner weist der Schaltmechanismus 30 einen Auslösemechanismus 18, insbesondere in Form einer Auslösewelle, auf, der zur Bewegung des Verklinkungselementes 7 mit diesem in Wirkkontakt bringbar ist. Zwischen dem Verklinkungselement 7 und dem Auslösemechanismus 18 ist ein Kraftelement 8, insbesondere in Form einer Schenkelfeder, angeordnet. Das Kraftelement drückt den Auslösemechanismus 18 und das Verklinkungselement 7 auseinander, wobei das Kraftelement 8 das Verklinkungselement 7 mit einer Kraft in Richtung des Endes 25 des Spannhebels 1 beaufschlagt.

[0034] Ferner weist der Schaltmechanismus 30 ein Drehelement 4 auf, das an einer Lagerstelle 2 und an einer Kulissenführung 3 des Spannhebels 1 beweglich gehalten ist. Dabei kann das Drehelement 4 an der Lagerstelle 2 um eine Drehachse gedreht werden. Während der Drehbewegung ist das Drehelement 4 in der Kulissenführung 3 geführt. Die Kulissenführung 3 innerhalb des Spannhebels 1 bzw. innerhalb des Endes 25 des Spannhebels 1 begrenzt dabei die Drehbewegung des Drehelementes 4. Das Drehelement 4 ist derart ausgebildet, dass es zum einen mit der Spannrolle 10 und zum anderen mit dem Verklinkungselement 7 in Wirkkontakt bringbar ist.

[0035] Der Spannhebel 1 bzw. das Ende 25 des Spannhebels 1, das Drehelement 4, das Verklinkungselement 7 sowie die Spannrolle 10 wirken während eines Spannvorganges des Spannhebels 1 zusammen.

[0036] In Fig. 2 ist das Kraftelement 8, welches zwischen dem Verklinkungselement 7 und dem Auslösemechanismus 18 angeordnet ist, dargestellt. Dabei drückt das Kraftelement 8 das Verklinkungselement 7 gegen das Ende 25 des Spannhebels 1 bzw. je nach Position des Spannhebels 1 gegen das Drehelement 4.

[0037] In den in den Fig. 1 und 2 dargestellten Stellungen des Schaltmechanismus 30 drückt das Kraftelement 8 das Verklinkungselement 7 gegen den Spannhebel 1 bzw. gegen das Ende 25 des Spannhebels 1. In dieser Stellung findet sich der Schalthebel 21 in einer Ein-Stellung.

[0038] Fig. 3 zeigt den Schaltmechanismus 30 gemäß Fig. 1 während des Spannvorganges 9, das heißt, während der Bewegung des Schalthebels 21 von der Ein-Stellung in die Aus-Stellung. Diese Bewegung entspricht dem Spannvorgang 9 zur Überführung des Spannhebels 1 und des Verklinkungselementes 7 in die Gespanntstellung GS. Während dieses Spannvorgangs 9 rollt die Spannrolle 10 an der Spannkurve 6 des Spannhebels 1 entlang und bewegt diesen nach unten. Die Spannkurve 6, das heißt die der Spannrolle 10 zugewandte Kontur des Spannhebels 1, gibt den Grad der Bewegung des Spannhebels 1 vor. Das heißt, während des Spannvorganges 9, Schalthebel 21 von "TRIP" nach "RESET", bewegt sich die Spannrolle 10 auf der Spannkurve 6 nach oben. Dabei kann das Drehelement 4 von der Spannrolle 10 zurückgedrängt werden. Dies ist in Fig. 5 dargestellt. Bei der Bewegung der Spannrolle 10 auf der Spannkurve 6 des Spannhebels 1 nach oben drückt die Spannrolle 10 das Drehelement 4 unter die Linie der Spannkurve 6. Bei Erreichen der Aus-Stellung ("RESET") des Schalthebels 21 springt das Drehelement 4 unter Krafteinwirkung durch das Verklinkungselement 7 zurück in seine Ursprungslage 11, siehe Fig. 4. In dieser Ursprungslage 11 des Drehelementes 4 überlappt das Drehelement 4 die Spannkurve 6 des Spannhebels 1. Das heißt in dieser Ursprungslage 11, auch als neutrale Stellung bezeichnet, überlappt zumindest ein Teil des Drehelementes 4, insbesondere eine Sperrfläche 13 des Drehelementes 4, die Spannkurve 6 des Spannhebels 1. Diese Ursprungslage 11 wird zwangsläufig durch das Andrücken des Verklinkungselementes 7 erreicht, das durch das Kraftelement 8 beaufschlagt ist.

[0039] Fig. 6 zeigt schematisch eine vergrößerte Darstellung der Spannrolle 10, der Spannkurve 6, des Spannhebels 1 sowie des Drehelementes 4. Das Drehelement 4 weist an einem Ende eine Funktionsfläche, die sogenannte Sperrfläche 13, auf. Bewegt sich die Spannrolle 10 bis ans Ende der Spannkurve 6, ist der Spannvorgang 9 abgeschlossen. Die Spannrolle 10 kontaktiert nicht mehr das Drehelement 4, so dass dieses aufgrund der Vorspannung, die das Verklinkungselement 7 auf das Drehelement 4 ausübt, in seine Ursprungslage 11, in der zumindest die Sperrfläche 13 des Drehelementes 4 die Spannkurve 6 des Spannhebels 1 überlappt, zurückspringt. Diese Überlappungsstellung, das heißt die Ursprungslage 11 des Drehmomentes 4, ist in den Fig. 4 und 7 dargestellt. Nach dem Loslassen der Handhabe 14 des Schalthebels 21 bewegt sich die Spannrolle 10 auf der Spannkurve 6, unter Krafteinwirkung des Spannelementes 12 auf den Spannhebel 1, wieder zurück und bleibt auf der Sperrfläche 13 des Drehelementes 4 unter Druck stehen. Das Drehelement 4 bzw. die Sperrfläche 13 des Drehelementes 4 ist so ausgelegt, dass die Kräfte, das heißt die Reibungskräfte zwischen der Spannrolle 10 und der Sperrfläche 13 des Drehelementes 4 und die des Spannelementes 12, im Gleichgewicht sind, wodurch der Schalthebel 21 in der Aus-Stellung stehen bleibt und gleichzeitig die Gespanntstellung GS erreicht ist.

[0040] Fig. 8 zeigt schematisch in einer vergrößerten Darstellung die Gespanntstellung GS des Spannhebels 1 bzw. des Verklinkungselementes 7. Das Verklinkungselement 7 weist eine Aussparung auf, in die ein Teil des Drehelementes 4 eintaucht. Das heißt, die konzentrische Kontur 27 des Drehelementes 4 gleitet an dem Verklinkungselement 7 entlang, bis diese konzentrische Kontur 27 zu der Aussparung des Verklinkungselementes 7 gelangt. Nach dem Erreichen der Aussparung bewegt sich nicht das Drehelement 4 in Richtung des Verklinkungselementes 7, sondern das Verklinkungselement 7 in Richtung des Drehelementes 4. Hierbei entsteht ein Spalt 15 zwischen dem Verklinkungselement 7 und dem Auslösemechanismus 18. Das heißt, während das Drehelement 4 bzw. die Sperrfläche 13 des Drehelementes 4 die Spannrolle 10 und damit den Schalthebel 21 in der Aus-Stellung hält, liegt ein Spalt 15 zwischen dem Verklinkungselement 7 und dem Auslösemechanismus 18 vor. In dieser Gespanntstellung GS des Spannhebels 1 und des Verklinkungselementes 7 kann der Auslösemechanismus 18 betätigt werden, ohne dass ein Auslösevorgang des Schaltmechanismus 30 durchgeführt wird, da kein Druck von dem Auslösemechanismus 18 auf das Verklinkungselement 7 ausgeübt werden kann. So kann das elektrische Schaltgerät in einer derartigen Gespanntstellung GS des Spannhebels 1 und des Verklinkungselementes 7 sowie in der Aus-Stellung des Schalthebels 21 von einem Hersteller an einen Kunden ausgeliefert werden, wobei sichergestellt ist, dass diese Stellungen auch bei einer ungewollten Bewegungen des Auslösemechanismus 18 beibehalten bleiben. Die Spannrolle 10 wird unter Druck an der Sperrfläche 13 des Drehelementes 4 gehalten. Hierbei sind die Kräfte, die im Schaltmechanismus 30 wirken, insbesondere die Reibungskraft zwischen der Spannrolle 10 und der Sperrfläche 13 sowie die Kraft des Spannelementes 12, die auf den Spannhebel 1 wirkt, im Gleichgewicht.

[0041] Bei einer Bewegung des Schalthebels 21 von der Aus-Stellung in die Ein-Stellung, wobei die Bewegung manuell durch einen Nutzer des elektrischen Schaltgerätes ausgelöst wird, hebt sich die Spannrolle 10, die vorteilhafterweise an dem Schaltbügel 23 des Schalthebels 21 drehbeweglich angeordnet ist, von der Sperrfläche 13 des Drehelementes 4 ab, wodurch der Spannhebel 1, unter der Wirkung des Spannelementes 12, nach oben bewegt wird. Diese Bewegung wird durch die Berührung des Endes 25 des Spannhebels 1 an dem Verklinkungselement 7 begrenzt. Das heißt nach dem Einschaltvorgang des Schaltmechanismus 30 bzw. des Schalthebels 21 wirken auf das Verklinkungselement 7 Kräfte von zumindest einer Poleinheit des elektrischen Schaltgerätes und von dem Spannelement 12. Diese Kräfte 17 erzeugen ein Drehmoment 16 in der Lagerstelle des Verklinkungselementes 7, wodurch eine definierte Kraft 19 auf den Auslösemechanismus 18 erzeugt werden kann, wobei anschließend ein Auslösevorgang ermöglicht ist. Das heißt, nachdem die Spannrolle 10 von dem Drehelement 4 wegbewegt worden ist, verklinkt der Spannhebel 1 bzw. das Ende 25 des Spannhebels 1 an dem Verklinkungselement 7, so dass der Spannhebel 1 weiter in einer Gespanntstellung GS verharrt. Wird nun der Auslösemechanismus 18 durch einen nicht dargestellten Auslöser des elektrischen Schaltgerätes betätigt, kann der Auslösemechanismus 18 aufgrund des direkten Kontaktes zu dem Verklinkungselement 7 dieses derart bewegen, dass die Verklinkung des Spannhebels 1 an dem Verklinkungselement 7 freigegeben wird, so dass das elektrische Schaltgerät auslösen kann und der Bewegkontakt durch den Schaltmechanismus 30 von dem Festkontakt des elektrischen Schaltgerätes getrennt wird.

[0042] In Fig. 10 ist schematisch in einer perspektivischen Darstellung ein Schaltmechanismus 30 eines elektrischen Schaltgerätes, insbesondere eines Niederspannungs-Leistungsschalters, dargestellt. Das Drehelement 4 ist zweiteilig ausgebildet. Das heißt, das Drehelement 4 weist einen ersten Grundkörper, der auf einer ersten Seite des Spannhebels 1 angeordnet ist und einen zweiten Grundkörper, der auf der anderen Seite des Spannhebels 1 angeordnet ist, auf. Die beiden Grundkörper des Drehelementes 4 sind über zwei Bolzen miteinander verbunden. Dabei ist ein Bolzen an einer nicht dargestellten Lagerstelle 2 an dem Spannhebel 1 gelagert und der zweite Bolzen in der Kulissenführung 3 des Spannhebels 1 geführt. Ein Teil des Drehelementes 4 ist in eine Aussparung des Verklinkungselementes 7 eingetaucht. In dieser Stellung des Drehelementes 4 überlappt der Teil des Drehelementes 4 mit der Sperrfläche 13 die Spannkurve 6 des Spannhebels 1. Das Verklinkungselement 7 wird aufgrund der Federkraft der Schenkelfeder 8 gegen das Drehelement 4 gedrückt, so dass ein Spalt 15, siehe Fig. 8, zwischen dem Drehelement 4 und dem Auslösemechanismus 18 entsteht.

[0043] In der Fig. 11 ist der Schaltmechanismus 30 gemäß Fig. 10 in einer anderen perspektivischen Darstellung gezeigt. Zusätzlich zu Fig. 10 ist der Schalthebel 21 dargestellt.

Bezugszeichenliste

[0044] 

1

Spannhebel

2

Lagerstelle

3

Kulissenführung

4

Drehelement

5

Überlappung

6

Spannkurve

7

Verklinkungselement

8

Kraftelement

9

Spannvorgang

10

Spannrolle

11

Ursprungslage

12

Spannelement

13

Sperrfläche

14

Handhabe

15

Spalt

16

Drehmoment

17

Kraft von Poleinheit bzw. Spannelement

18

Auslösemechanismus

19

Kraft auf Auslösemechanismus

20

Gelenkmechanismus

21

Schalthebel

22

Aussparung

23

Schaltbügel

24

Spannhebelachse

25

Ende des Spannhebels

26

Auslösewelle

27

konzentrische Kontur am Drehelement

30

Schaltmechanismus

GS

Gespanntstellung des Spannhebels/Verklinkungselementes

EIN

EIN-Stellung des Schalthebels

AUS

AUS-Stellung des Schalthebels

Ansprüche

1. Schaltmechanismus (30) für ein elektrisches Schaltgerät, insbesondere für einen Niederspannungs-Leistungsschalter, aufweisend

- einen Gelenkmechanismus (20) zum Bewegen eines Bewegkontaktes,

- einen Schalthebel (21) zum manuellen Aus- und Einschalten des Bewegkontaktes über den Gelenkmechanismus (20), wobei der Schalthebel (21) eine Handhabe (14) und einen um einen ortsfesten Lagerpunkt kippbaren Schaltbügel (23) aufweist,

- einen um eine ortsfeste Spannhebelachse (24) drehbar gelagerten und eine Spannkurve (6) aufweisenden Spannhebel (1), welcher ein mit einem Verklinkungselement (7) des Schaltmechanismus (30) zusammenwirkendes Ende (25) zum Ver- und Entklinken des Spannhebels (1) an dem Verklinkungselement (7) aufweist, wobei der Spannhebel (1) zur Bewegung des Bewegkontaktes über den Gelenkmechanismus (20) mit diesem in Wirkverbindung steht,

- eine Spannrolle (10), die über den Schalthebel (21) derart angetrieben werden kann, dass bei einer Bewegung des Schalthebels (21) diese durch ein Abrollen entlang der Spannkurve (6) des Spannhebels (1) mit dem Spannhebel (1) in Wirkkontakt steht,

- ein Spannelement (12) zum Spannen des Schalthebels (21),

- einen Auslösemechanismus (18), der zur Bewegung des Verklinkungselementes (7) mit diesem in Wirkkontakt bringbar ist,

- ein Kraftelement (8), das zwischen dem Verklinkungselement (7) und dem Auslösemechanismus (18) angeordnet ist und diese auseinanderdrückt, wobei das Kraftelement (8) das Verklinkungselement (7) mit einer Kraft in Richtung des Endes (25) des Spannhebels (1) beaufschlagt,
dadurch gekennzeichnet,

- dass der Spannhebel (1) eine Lagerstelle (2) und eine Kulissenführung (3) aufweist,

- dass ein Drehelement (4) an der Lagerstelle (2) gelagert und entlang der Kulissenführung (3) geführt ist, wobei die Drehbewegung des Drehelementes (4) durch die Kulissenführung (3) begrenzt ist,

- dass das Drehelement (4) derart ausgebildet ist, dass es zum einen mit der Spannrolle (10) und zum anderen mit dem Verklinkungselement (7) in Wirkkontakt bringbar ist und dass es nach Abschluss eines Spannvorgangs (9) des Schalthebels (21) den Spannhebel (1) und das Verklinkungselement (7) in einer Gespanntstellung (GS) hält, und

- dass der Spannhebel (1), das Drehelement (4) und das Verklinkungselement (7) derart ausgebildet sind, dass während des Spannvorgangs (9) des Schalthebels (21) das Drehelement (4) in eine Aussparung (22) des Verklinkungselement (7) eintaucht, so dass das Verklinkungselement (7) sich in Richtung des Endes (25) des Spannhebels (1) und von dem Auslösemechanismus (18) weg bewegen kann, so dass in der Gespanntstellung (GS) ein Spalt (15) zwischen dem Verklinkungselement (7) und dem Auslösemechanismus (18) vorliegt.

2. Schaltmechanismus (30) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehelement (4) eine Sperrfläche (13) aufweist und dass in der Gespanntstellung (GS) des Spannhebels (1) und des Verklinkungselementes (7) die Spannrolle (10) an der Sperrfläche (13) anliegt.

3. Schaltmechanismus (30) gemäß wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehelement (4) derart ausgebildet und derart an der Lagerstelle (2) und der Kulissenführung (3) gehalten ist, dass nach Abschluss des Spannvorgangs (9) des Schalthebels (21) zumindest die Sperrfläche (13) des Drehelementes (4) die Spannkurve (6) des Spannhebels (1) zur Anlage der Spannrolle (10) an der Sperrfläche (13) überlappt (5).

4. Schaltmechanismus (30) gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehelement (4) derart in Wirkkontakt zu dem Verklinkungselement (7) steht, dass nach Abschluss des Spannvorgangs (9) des Schalthebels (21) das Verklinkungselement (7) das Drehelement (4) in eine Ursprungslage drückt, in der zumindest die Sperrfläche (13) des Drehelementes (4) die Spannkurve (6) des Spannhebels (1) zur Anlage der Spannrolle (10) überlappt (5).

5. Schaltmechanismus (30) gemäß wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalthebel (21) derart mit einer Kraft des Spannelementes (12) beaufschlagt ist, dass nach Abschluss des Spannvorgangs (9) des Schalthebels (21) und einem anschließenden Loslassen des Schalthebels (21) die Spannrolle (10) unter Einwirkung des Spannelementes (12) entlang der Spannkurve (6) des Spannhebels (1) abrollen kann, bis sie an der Sperrfläche (13) des Drehelementes (4) im Gleichgewicht der wirkenden Kräfte im Schaltmechanismus (30) zur Anlage kommt.

6. Schaltmechanismus (30) gemäß wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerstelle (2) und die Kulissenführung (3) an und/oder in dem dem Verklinkungselement (7) zugewandten Ende (25) angeordnet sind.

7. Schaltmechanismus (30) gemäß wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Gespanntstellung (GS) sich der Schalthebel (21) in einer Ausgeschaltet-Stellung befindet.

8. Schaltmechanismus (30) gemäß wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehelement (4) an einer Seite des Spannhebels (1), parallel zu dem Spannhebel bewegbar ist.

9. Schaltmechanismus (30) gemäß wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehelement (4) eine Schneidenlagerung aufweist.

10. Schaltmechanismus (30) gemäß wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Drehelemente (4) vorgesehen sind, wobei ein erstes Drehelement (4) auf einer ersten Seite des Spannhebels (1) und das zweite Drehelement (4) auf der anderen Seite des Spannhebels (1) beweglich angeordnet sind.

11. Schaltmechanismus (30) gemäß wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Spannhebel (1) vorgesehen sind, zwischen denen das Drehelement (4) beweglich angeordnet ist.

12. Schaltmechanismus (30) gemäß wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement (12) und/oder das Kraftelement (8) als Federelement ausgebildet ist/sind.

13. Schaltmechanismus (30) gemäß wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehelement (4) als Stanzteil oder als Blechbiegeteil ausgebildet ist.

14. Schaltmechanismus (30) gemäß wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gelenkmechanismus (20) als Knickhebelgelenk ausgebildet ist.

15. Schaltmechanismus (30) gemäß wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verklinkungselement (7) eine Platte mit einer U-förmigen Form ist.

16. Schaltmechanismus (30) gemäß wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslösemechanismus (18) eine Auslösewelle (26) aufweist.

17. Elektrisches Schaltgerät, insbesondere Niederspannungs-Leistungsschalter, aufweisend einen Bewegkontakt und einen Festkontakt, einen Schaltmechanismus zum Verbinden und zum Trennen des Bewegkontaktes und des Festkontaktes, dadurch gekennzeichnet, der Schaltmechanismus (30) gemäß wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.

Zeichnung