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Title:
SWITCHING SHAFT UNIT FOR AN ELECTRICAL CONTACT SYSTEM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2007/098943
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a switching shaft unit for an electrical contact system for use in at least one single-pole low-voltage breaker with an insulating-material housing, wherein the switching shaft unit comprises a single-interrupting or a double-interrupting rotary contact (8) which is capable of moving in a switching shaft (20) and is in the form of a lever. The lever arms (8A, 8B) of the rotary contact bear at least one contact piece (11A, 11B), which comes into switching contact with at least one fixed contact (15A, 15B). The rotary contact (8) is acted upon by at least one pair of contact-force-increasing springs (40, 42, 44), wherein each contact force spring (40, 42, 44) is supported with its first end (40A) on a support (22) in the interior (28) of the switching shaft (20) and with its second end (40B) on a bearing pin (10) on the rotary contact (8), wherein the connection line between the bearing pin (10) and the support (22) is displaced over a breakover point plane T in the event of an opening movement and then the rotary contact (8) remains in the open position. The invention proposes designing the contact force springs as leaf springs (42) subject to bending stress.

Inventors:
HÄNDLER, Kurt (Agnetendorfer Strasse 43, Bonn, 53119, DE)
Application Number:
EP2007/001748
Publication Date:
September 07, 2007
Filing Date:
March 01, 2007
Export Citation:
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Assignee:
MOELLER GMBH (Hein-Moeller-Strasse 7-11, Bonn, 53115, DE)
HÄNDLER, Kurt (Agnetendorfer Strasse 43, Bonn, 53119, DE)
International Classes:
H01H77/10; H01H73/04
Foreign References:
DE10222667A12002-12-05
DE10358828A12005-07-14
EP0889498A21999-01-07
DE10222667A12002-12-05
Attorney, Agent or Firm:
MOELLER GMBH (Hein-Moeller-Strasse 7-11, Bonn, 53115, DE)
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Claims:
A n s p r ü c h e

1. Schaltwelleneinheit für ein elektrisches Kontaktsystem zum Einsatz in einem mindestens einpoligen Niederspannungsschalter mit einem Isolierstoffgehäuse, umfassend,

- einen mindestens einfach unterbrechenden, in einer Schaltwelle (20) oder einem Schaltwellensegment spielbehaftet bewegbaren, als Hebel ausgebildeten Drehkontakt (8), - wobei an dem Drehkontakt (8) mindestens ein Kontaktstück (11 A, 11 B) angeordnet ist, welches mit mindestens einem Festkontakt (15A, 15B) in Schaltberührung kommt,

- der Drehkontakt (8) von mindestens einem Paar Kontaktkraftfedern (40, 42, 44) beaufschlagt wird, - wobei sich jede Kontaktkraftfeder (40, 42, 44) mit ihrem ersten Ende (40A, 42A,

44A) an einer Abstützung (22) im Innern (28) der Schaltwelle (20) und mit ihrem zweiten Ende (4OB, 42B, 44B) an einem Lagerbolzen (10) am Drehkontakt (8) abstützt,

- wobei bei einer öffnungsbewegung sich die Verbindungslinie zwischen dem Lagerbolzen (10) und der Abstützung (22) über eine Kipppunktebene verschiebt (T) und danach der Drehkontakt (8) in der Offen-Stellung verbleibt, dadurch gekennzeichnet,

- dass die Kontaktkraftfedern als auf Biegung um ihre Zentralachse beanspruchte Federn (40, 42, 44) ausgebildet sind.

2. Schaltwelleneinheit nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltwelleneinheit einen doppelt unterbrechenden, in einer Schaltwelle (20) oder einem Schaltwellensegment spielbehaftet bewegbaren, als zweiarmiger Hebel ausgebildeten Drehkontakt (8) umfasst, dessen Hebelarme (8A, 8B) je ein Kontaktstück (11A, 11 B) tragen, welche jeweils mit einem Festkontakt (15A, 15B) in Schaltberührung kommen.

3. Schaltwelleneinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktkraftfedern (40, 42, 44) paarig-symmetrisch zu beiden Seiten des Drehkon- takts (8) ausgebildet sind.

4. Schaltwelleneinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktkraftfedern als Blattfedern (40, 42, 44) ausgebildet sind, deren Flachseite jeweils senkrecht zur vom Drehkontakt (8) während eines Schaltvorgangs durchfahrenen Ebene liegt.

5. Schaltwelleneinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfedern (40) mit einer Ausbauchung ausgebildet sind.

6. Schaltwelleneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfedern (42) je mit zwei Ausbauchungen ausgebildet sind, die einen S-

Bogen bilden.

7. Schaltwelleneinheit nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfedern als Doppelblatt-Federn (44) ausgebildet sind.

8. Schaltwelleneinheit nach einem der Ansprüche 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausbauchungen der Blattfedern (40, 42, 44) innerhalb der Begrenzung (28) des Raums der Schaltwelle (20) liegen.

9. Schaltwelleneinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützung (22) aus einer zwischen den Innenwandungen der Schaltwelle (20) ausgebildeten Welle besteht.

10. Schaltwelleneinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass am Drehkontakt (8) mindestens eine Führungskontur (9) vorhanden ist, die mit einer Führungskante (29) am Schaltwellensegment (20) während einer Drehbewegung des Drehkontakts (8) zusammenwirkt.

11. Schaltwelleneinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Drehkontakt (8) in dem Schaltwellensegment (20) um eine von einem Langloch (30) begrenzten Führungsachse (7) drehbar gelagert ist.

Description:

Schaltwelleneinheit für ein elektrisches Kontaktsystem

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft eine Schaltwelleneinheit für ein elektrisches, kippendes Kontaktsystem zum Einsatz in einem mindestens einpoligen Niederspannungsschalter mit einem Isolierstoffgehäuse.

Stand der Technik

In elektrischen Kontaktsystemen werden in der Regel zur Erhöhung der Kontaktkraft Federelemente eingesetzt. Als Federelemente können Schraubenfedem benutzt wer- den, die je nach Konstruktion mittels Zug oder auch mittels Druck den Kontakthebel in Richtung auf die Schließstellung des Kontaktssystems beaufschlagen. Die Kontaktkraftverstärkung wird bei einarmigen als auch bei zweiarmigen Kontakthebeln verwendet. Der Einsatz von symmetrisch angeordneten Kontaktkraftfedern erlaubt weiterhin, dass das Kontaktsystem spielbehaftet gelagert werden kann. Hierbei ist es bei zweiarmigen Kontakthebeln möglich, bei unterschiedlicher Abnutzung der Kontaktstücke einen Ausgleich der Kontaktkräfte einzustellen. Trotz Unsymmetrie der Höhen der Kontaktstücke und damit verbundener Lageveränderung der Drehachse und der Längenänderung der Hebelarme der angreifenden Kontaktkraftfedem kann eine annähernde Gleichheit der Kontaktkräfte erhalten bleiben. Die Weiterentwick- lung solcher Kontaktsysteme führte zu so genannten kippenden Kontaktsystemen, die ein stabile, die Kontakte schließende und eine stabile, die Kontakte öffnende Stellung einnehmen. Hierbei werden die Kräfte der Federelemente über eine labile Kipppunktebene geführt, so dass nach dem Aufschleudern mit einer öffnungskraft, die ausreicht, die labile Kipppunktlage zu überschreiten, das Kontaktsystem in der Offenstellung verharrt.

Kontaktsysteme als kippende Kontaktsysteme auszubilden, unabhängig davon, ob es sich um einarmige oder doppelarmige Systeme handelt, setzt voraus, dass ein Kontaktsystem eine Kipppunktlage hat und der Kontakthebel oder -arm über diese Kipp- punktlage hinwegschwenken kann.

Aus der EP 889 498 A2 ist ein zweiarmiges Kontaktsystem mit einer in einem Langloch gelagerten Schaltwelle bekannt, bei dem zu beiden Seiten des Kontaktarms je eine Kontaktkraft-Zugfeder angeordnet ist. Die Zugfedern sind beidseitig in Federbolzen eingehängt, die in parallel zum Langloch erstreckenden Aussparungen von Schaltwellensegmenten geführt sind und gegenüberliegende Angriffsflächen der Hebelarme beaufschlagen.

In der Regel werden Schaltwelleneinheiten in engen Raumgrenzen konstruiert. Dabei müssen jeweils relativ kleine Federelemente eingesetzt werden. Dabei ergibt sich ein relativ kleiner wirksamer Drehpunktabstand. Die resultierenden Kontaktkräfte sind dadurch stark toleranzanfällig. Es kommt zu einer hohen Streuung der Ist-Kontakt- Kräfte. Nach Abbrand der Kontakte verändern sich die Hebelverhältnisse und mit ihnen verändert sich die Kontaktkraft entsprechend stark. Zur Erzeugung großer Schließkräfte müssen hohe Federkräfte aufgebracht werden. Da in der Regel Schalt- wellen aus Kunststoff hergestellt sind, besteht die Gefahr der Deformation der

Schaltwelle bzw. deren die Kräfte aufnehmenden Lagerpunkte unter hoher thermischer Last. Eine Materialverstärkung ist kaum möglich, da der Raumbedarf und die Materialmaße schon optimal auskonstruiert sind. Die Lagerpunkte unterliegen daher relativ hohem Verschleiß.

Ein Beispiel, in dem im engen Raum der Schaltwelle auf Druck arbeitende Federelemente eingesetzt sind, ist in der DE 103 58 828 A1 dargestellt. Diese Schaltwelleneinheit besteht aus einer relativ großen Zahl von Einzelteilen. Insbesondere die Lagerung der Druckfedern am Drehkontakt besteht aus einem komplizierten und hoch be- anspruchten Bauteil (Wippe). Wegen der Raumbegrenzung müssen die Federelemente bis an die Grenze ihrer Materialbelastbarkeit ausgelegt werden. Weiterhin ist die Materialdicke der Abstützungspunkte für die Federelemente in der Schaltwelle relativ dünn, um für die Federn noch einen gewissen Hubweg zu erlauben. Die geringe Materialdicke am Rand der Schaltwelle ist ein weiterer Schwachpunkt der Kon- struktion.

Nachteilig bei solchen Ausführungsformen ist, dass durch den Einsatz relativ vieler Einzelteile mit jedem Teil ein Reibungsbeitrag geliefert wird und dass durch die Vielzahl der Teile Toleranzen eingebracht werden. Als Teile werden metallische Produkte und Kunststoff-Spritzteile eingesetzt, die zueinander passend ausgebildet sein müssen. Fertigungstoleranzen der Teile stehen in einer Toleranzkette, die sich ver-

schlechtemd auf die Stärke und Gleichmäßigkeit der Kontaktkräfte, auf die Lage der Kontaktstücke (überdeckung) auswirkt und damit Abrieb und Verschleiß erzeugt.

Wenn relativ kleine Kontaktkraftfedern große Federkräfte bei relativ kleinen wirksa- men Hebelarmen erzeugen sollen, müssen qualitativ optimale Federwerkstoffe eingesetzt werden, die dennoch im Grenzbereich der Herstellbarkeit liegen.

Darstellung der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, eine Schaltwelleneinheit für ein kippendes Kontaktsystem möglichst ohne Vergrößerung der geometrischen Abmessungen und möglichst mit Verringerung der Zahl der Einzelteile zu ertüchtigen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des unabhängigen Anspruches gelöst, während den abhängigen Ansprüchen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zu entnehmen sind.

Der Kern der Erfindung besteht darin, dass die Kontaktkraftfedern als auf Biegung um ihre Zentralachse beanspruchte Federn ausgebildet sind. Vorzugsweise werden Blattfedern eingesetzt. Die Anordnung soll für einen einfach oder einen doppelt unterbrechenden Drehkontakt beansprucht werden. Insofern kann der Drehkontakt als einarmiger oder als zweiarmiger Hebel ausgebildet sein.

Vorzugsweise befinden sich die Kontaktkraftfedern paarig-symmetrisch zu beiden Seiten des Drehkontakts. Der Drehkontakt kann sich ohne Behinderung durch die Federn von einem Langloch begrenzt von einer Endstellung in die andere Endstellung bewegen und wird dabei von den Kontaktkraftfedern rotatorisch geführt. Dadurch wird ein weiter Schwenkbereich des aus der Federstellung resultierenden Kraftvektors erreicht, mit jeweils großen wirksamen Hebelarmen in Stellung Kontakt EIN und in Stellung Kontakt Aufgeschleudert.

Die Einrichtung erlaubt optimale Hebelverhältnisse. Mit der Erfindung halten sich die Materialbelastungen (maximale Randspannung) der Kontaktkraftfedern in beherrsch- baren Grenzen. Es treten kleinere Kräfte auf und die Fertigungstoleranzen haben geringeren Einfluss auf die Qualität des fertigen Produkts. Die relevanten Hebelver-

hältnisse werden ausführlich in der Figurenbeschreibung dargestellt.

Es werden mindestens drei verschiedene Versionen von gebogenen Blattfedern vorgeschlagen. Die Blattfedern werden auf Biegung um ihre Zentralachse beansprucht, wobei die sie nicht flach gestreckt liegen, sondern mindestens einmal ausgebaucht sind.

Die erste Version besteht darin, dass die Blattfedern mit einer einzigen Ausbauchung ausgebildet sind. Die Form kann als U- oder V-Form bezeichnet werden, wo die Spit- zen des V die Enden der Blattfedern bilden und dort jeweils abgestützt sind. Am

Scheitel der Ausbauchung tritt die höchste Materialspannung (Randspannung) auf.

In der zweiten Version hat jede Blattfeder zwei Ausbauchungen, die einen S-Bogen bilden, bei denen die Enden des S die Enden der Blattfedern sind und dort jeweils abgestützt sind. Die Ausbauchungen überschreiten somit beide Seiten der gedachten Linien zwischen den Abstützungspunkten.

Die Flachseite der Blattfedern liegt jeweils senkrecht zur vom Drehkontakt während eines Schaltvorgangs durchfahrenen Ebene.

Die Position der Abstützungspunkte der Blattfedern hängt von der gewählten Form der Blattfedern ab. Die S-Form verlangt eine relativ symmetrische Lage der Abstützungspunkte in Bezug auf den Freiraum in der Schaltwelle. Wohingegen die V-Form nur eine Ausbauchung hat, und daher die Abstützungspunkte aus einer mittleren Lage herausgerückt sind und die Ausbauchung dann nur auf einer Seite der Verbindungslinie zwischen den Abstützungspunkten liegt.

Die jeweiligen Enden der Blattfedern sind den Durchmessern der Lagerbolzen (Abstützungspunkte) passend kreisförmig gebogen, so dass sie dort eine satte Auflage finden.

Als Variante beider Versionen wird noch vorzugsweise formuliert, dass die Blattfedern als Doppelblatt-Federn ausgebildet sind. Man kann sowohl die Federn in V-Form als auch in S-Form als Doppelblatt einsetzen. In der Figurenbeschreibung ist näher die Doppelblatt-Feder in V-Form dargestellt und besprochen.

Vorzugsweise überschreiten die Ausbauchungen der Blattfedern den vorhandenen Raum innerhalb der Schaltwelle nicht; die Ausbauchungen liegen also innerhalb dieser vorgegebenen Begrenzung. Allerdings ermöglicht schon eine geringe überschreitung dieses Raums die Verringerung der Materialanforderungen. Die bei größerem Raumangebot entsprechend größer und länger ausgebildeten Blattfedern würden mit geringerer Randspannung belastet werden.

In einer beispielhaften Ausführung ist der Abstand der Abstützungspunkte (Enden der Blattfedern) 7 bis 8 mm groß. Bei der Bewegung in die Offen-Stellung verkürzt sich der Abstand um 3 bis 4 mm; dementsprechend werden die Blattfedern biegebeansprucht. Die Federn können Kräfte in der Größenordnung von 50 N aufbringen. Da sich die Federkraft aus dem Federweg und der Federkonstante ergibt, kann bei relativ großem Federweg die Werkstoffqualität (Federkonstante) zu kleineren Werten hin gewählt werden. An solchen Maß-Betrachtungen wird auch deutlich, dass eine End- toleranz (aus der Fertigungskette und dem möglichen Spiel der Teile) von 0,3 mm bei einem Federweg von 3 mm etwa 10 % beträgt. Toleranzen bei einer Vielzahl von Teilen unter einen Wert von einigen 100 μm zu halten ist extrem aufwendig.

Die Kontaktkraftfedern unterliegen beim Bewegungsdurchlauf durch die Kipppunkt- ebene aus der Grundstellung heraus einer zunehmenden Biegung. In den Randbereichen der Ausbauchung entsteht die größte Materialspannung. Es zeigt sich, dass die größte Randspannung bei Blattfedern etwa 1800 N/mm 2 betragen kann, wohingegen beim Einsatz von auf Druck arbeitenden Schraubenfedern (beispielsweise solche in DE 38 12 950 C2, dort mit dem Bezugszeichen 39) die maximale Materialspannung 5 % darüber liegt. Weiterhin haben Untersuchungen ergeben, dass bei der weiteren Ausführungsform "Doppelblatt-Feder" die höchste Randspannung um 5 % unter dem erstgenannten Wert liegt. Die Federblattstreifen der Doppelblatt-Feder sind dünner ausgebildet, beide nehmen jedoch die Kräfte auf. Daher erreicht in jedem Doppelblatt die Randspannung nicht den Höchstwert wie bei einer Einzelfeder.

Wegen der unterschiedlichen Raumausnutzung der vorgeschlagenen Feder-Varianten, kann eine in S-Form ausgebildete Blattfeder länger sein (nämlich ihre biegsame Länge) als eine Blattfeder in V-Form. Daher müsste eine Blattfeder in V-Form dicker ausgebildet werden als eine Blattfeder in S-Form, um dieselbe Materialspannung auf- bieten zu können.

Vorzugsweise ist am Drehkontakt mindestens eine Führungskontur vorhanden, die mit einer Führungskante am Schaltwellensegment während einer Drehbewegung des Drehkontakts zusammenwirkt. Kante und Kontur sind mit Spiel eingestellt, so dass der Drehkontakt in der Nähe der Kipppunktebene nur wenig ausweichen kann, was im kritischen Fall zu einem 'Ausbrechen' aus der Kipppunktlage führen würde. Als weiterer Vorteil ergibt sich, dass bei der Einstellung von Kante und Kontur mit Spiel möglichst wenig Reibung vorhanden ist.

Ein mit denselben Gründen eingeführtes Merkmal ist, dass der Drehkontakt in dem Schaltwellensegment um eine Führungsachse in einem Langloch spielbehaftet drehbar gelagert ist.

Die Einrichtung soll vorzugsweise in Leistungsschaltern oder Motorschutzschaltern eingesetzt werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem folgenden, anhand von Figuren erläuterten Ausführungsbeispielen. Es zeigen

Fig. 1 : die schematische Darstellung eines doppelt unterbrechenden Kontaktsystems;

Fig. 2: eine Ausführungsform mit S-förmigen Blattfedern in Geschlossen-Stellung der Kontakte;

Fig. 3: eine Ausführungsform mit V-förmigen Blattfedern;

Fig. 4: eine Ausführungsform mit S-förmigen Blattfedern in Offen-Stellung der

Kontakte und

Fig. 5: eine Ausführungsform mit Doppelblattfedern in Geschlossen-Stellung der Kontakte.

Bester Weg zur Ausführung der Erfindung

In üblicher Weise wird das für einen Pol eines mehrpoligen Leistungsschalters ausgebildete Kontaktsystem durch einen nicht dargestellten Betätigungsmechanismus

von der Ausschalt- in die Einschaltstellung und umgekehrt überführt. Bei einem Kurzschlussstrom treten abstoßende elektrodynamische Kräfte auf, welche den Drehkontakt von einer Einschaltstellung in eine Abstoßstellung schleudert. Damit der Drehkontakt von der Abstoß- oder Offenstellung nicht von allein wieder in die Einschaltstellung zurückfällt, ist das Kontaktsystem mit einem Kippsprungwerk ausgestattet, das drehsymmetrisch zur Lagerachse ausgebildet ist.

Zeichnerisch nicht dargestellt ist eine vorgeschlagene Ausführungsform mit einem einarmigen Drehkontakt.

Fig. 1 zeigt schematisch das Kippsprungwerk, das sich aus dem zweiarmigen Drehkontakt 8, dem Schaltwellensegment 20 und den beiden Paaren der Kontaktdruckfedern 40, 42, 44 zusammensetzt. Der notwendige Kontaktdruck zwischen den Kontaktstückpaaren wird durch die als Blattfedern (vorzugsweise aus Federstahl) ausgebildeten Kontaktkraftfedern 40, 42, 44 erzeugt, Im Kipppunkt des Kippsprungwerkes verlaufen die Kraftvektoren der Federn durch die Drehachse 26 des Drehkontakts, wodurch die Kipppunktebene T gebildet wird.

Fachüblich ist bekannt, dass es zwei Möglichkeiten der Lagerung des Drehkontakts in der Schaltwelle gibt: entweder kann der Drehkontakt über eine körperliche Achse in einer Bohrung in der Schaltwelle gelagert sein oder im Drehkontakt ist eine Bohrung ausgebildet und der Drehkontakt bewegt sich um eine Führungsachse, die in der Schaltwelle ausgebildet ist. Für die Ausführungsformen der Erfindungen können beide Gestaltungsmöglichkeiten eingesetzt werden.

Der drehsymmetrische Drehkontakt 8 hat zwei Hebelarme 8A und 8B, die an ihren Enden mit je einem beweglichen Kontaktstück 11 A und 11 B versehen sind. Die Kontaktstücke 11 A, 11 B treten bei geschlossenem Kontaktsystem mit jeweils einem feststehenden Kontaktstück 15A bzw. 15B auf einer Anschlussschiene 14A bzw. 14B in elektrische Verbindung. Im oberen und unteren Bereich des Drehkontakts ist je ein Paar Blattfedern 40, 42, 44 zwischen einem Lagerbolzen 10 am Drehkontakt und ei- ner Abstützung in der Schaltwelle eingespannt. Die Abstützung 22 für die Blattfedern besteht aus einer zwischen den Innenwandungen der Schaltwelle 20 ausgebildeten Welle 22. Die Blattfedern greifen mit ihrem einen Ende 4OA (42A, 44A) an dem Schaltwellensegment 22 und mit ihrem anderen Ende 4OB (42B, 44B) an einem der Hebelarme 8A bzw. 8B an. Die Kontaktkraftfedern erzeugen Druck in der Wirkungs-

richtung W (siehe Fig. 3 oder 4). Die Wirkungsrichtung verläuft jeweils über die Enden 4OA und 4OB. Zu beiden Seiten des Drehkontakts 8 sind je zwei Kontaktkraftfedern angeordnet, so dass sich der Drehkontakt ungehindert bewegen kann. Die Figuren sind als Längsschnitte zu lesen, so dass nur ein Paar der Kontaktkraftfedern sichtbar sind.

Die ersten Enden 4OA (42A, 44A) und die zweiten Enden 40B (42B, 44B) der Kontaktkraftfedern stehen sich in Bezug auf die Achse 26 (in der Schaltwelle) diametral gegenüber. Wird der Drehkontakt im Kurzschlussfall aufgeschleudert, schwenken die Kontaktkraftfedern und mit ihnen die resultierende Kräfte über die Kipppunktebene T, so dass ein aufhaltendes Drehmoment auf den Drehkontakt wirkt. Es verschiebt sich die Verbindungslinie zwischen dem Lagerbolzen 10 und der Abstützung 22 über die Kipppunktebene T und der Drehkontakt 8 verbleibt in Offen-Stellung. Fig. 4 zeigt eine Offen-Stellung.

Am Drehkontakt 8 ist mindestens eine kreisförmige Führungskontur 9 vorhanden, die mit der kreisförmigen Führungskante 29 am Schaltwellensegment während einer Drehbewegung des Drehkontakts zusammenwirkt. Gemäß Darstellung in den Figuren sind hier zwei Führungskonturen 9 und zwei komplementäre Führungskanten vorhan- den. Kante und Kontur sind mit Spiel eingestellt.

Das Spiel der Lagerung des Drehkontakts in der Schaltwelle kann etwa im Bereich von 100 μm liegen. Das Spiel zwischen Führungskante(n) 29 und Führungskontur(en) 9 ist bei dem Kontaktsystem weniger kritisch als das Spiel der Führungsachse, daher sollte dessen Wert immer kleiner sein, als die Spieltoleranz zwischen Kante und Kontur.

Der Drehkontakt ist mit einem Langloch 30 ausgebildet, deren Längserstreckung möglichst in einer solchen Richtung verlaufen sollte, in der eine Spielbewegung zu- gelassen werden kann. Senkrecht zur Längserstreckung hat der Drehkontakt die beste Führung, wodurch man beispielsweise erreicht, dass in der Geschlossen-Stel- lung der Kontakte kein Ausweichen aus der Kontaktüberlagerung möglich ist. Meistens jedoch wird ein Kompromiss der Lage der Längsrichtung des Langlochs gewählt, was hier in Fig. 1 als Schrägstellung angedeutet werden soll.

Fig. 2 zeigt als Schnitt senkrecht durch das Schaltwellensegment 20 die Lage der

Kontaktkraftfedern 42 mit zwei Ausbauchungen in S-Form-Biegung und ihre Abstützungen (Wellen 22). Die Ausbauchungen der Blattfedern 42 liegen innerhalb der Begrenzung 28 des Raums der Schaltwelle 20. Wohingegen in Fig. 5 eine Darstellung wiedergegeben ist, wo die Kontaktkraftfedern (44) die Begrenzung überschreiten. Die Kontakte sind in Geschlossen-Stellung. Der Drehkontakt 8 ist strichliert angedeutet. Zwei Löcher 32', 32" in der Schaltwelle sind für das Einrasten von Mitnehmerelementen an einer Antriebsachse vorgesehen. In einer erprobten Ausgestaltung haben die Blattfedern eine Breite von 5 mm und eine Dicke zwischen 0,4 und 0,5 mm, wobei der Drehkontakt eine Breite von 4 mm hat. Der Freiraum in der Schaltwelle ist in die- sem Fall etwa 10 mm breit.

Fig. 3 gibt die Ausführungsform mit V-förmigen Blattfedern 40, die Abstützungs- (22) bzw. Angriffsstellen (10) der Blattfedern, ohne nähere Wiedergabe der Schaltwelle und des Drehkontakts in Offen-Stellung der Kontakte wieder. Alle weiteren Ein- zelheiten sind weggelassen; es ist noch sichtbar die Lagerachse 26 und die Wirkungslinien W.

In Fig. 4 ist vergleichbar mit Fig. 3 (Kontakt in Offen-Stellung) die Ausführungsform mit S-förmigen Blattfedern 42 dargestellt. Weiterhin sind in Fig. 4 zur Erläuterung der Hebelverhältnisse der Kontaktkraftfedern die Radien R1 und R2 eingezeichnet. Die Angriffsstelle 10 bewegt sich auf dem Kreis mit Radius R2 mit dem schematisch angedeuteten Schwenkwinkel SW. Das von der Blattfeder 42 erzeugbare Drehmoment ist von der Federstärke und vom Hebelarm H bestimmt. An der Skizze wird deutlich, dass die maximale Federspannung in Bezug auf den Hebelarm im umgekehrten Ver- hältnis steht. Je größer der Hebelarm, umso kleiner kann die Federspannung sein. Mit längeren Hebelarmen ist der Einsatz schwächerer Federn möglich. Das heißt, dass es unter dem Aspekt der Materialbelastung günstig ist, die Raumausnutzung möglichst so zu gestalten, dass große Hebelarme vorhanden sind. Es versteht sich, dass die Kraftverhältnisse von der Lage der Abstützungs- 22 und Angriffsstellen 10 abhängig sind, dass heißt in Bezug auf die verschiedenen Ausführungsformen natürlich auch, die Kraftverhältnisse sind abhängig von der gewählten Form der Blattfedern. In dieser Beziehung hat eine Blattfeder in V-Form günstigere Spannungsverhältnisse, weil sie tief in der Schaltwelle abgestützt ist, und die Angriffsstelle 10 einen relativ langen Weg auf dem Kreis mit Radius R2 machen kann.

Fig. 5 zeigt die Ausführungsform mit Doppelblattfedern 44 in Geschlossen-Stellung

der Kontakte. Beide Paare der Doppelblattfedern 44 sind perspektivisch gezeichnet. Es ist klar, dass für jedes Ausführungsbeispiel jeweils zwei Paare der Kontaktkraftfe- dem (40, 42, 44) derselben Ausbildung eingesetzt sind. Die Wirkungslinie W verläuft oben links und unten rechts mit relativ großem Abstand (H) an der Drehachse 26 vor- bei. Schematisch ist strichpunktiert der Umriss des Schaltwellensegments eingezeichnet, um darzustellen, dass in diesem Ausführungsbeispiel die Ausbauchungen der Blattfedern 44 außerhalb der Begrenzung 28 des Raums der Schaltwelle 20 liegen. Hierdurch gewinnt man eine größere Länge der Blattfedern, wodurch sich die maximale Randspannung der Blattfedern verringern lässt.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend in den Figuren beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern umfasst auch alle im Sinne der Erfindung gleichwirkenden Ausführungsformen. So lässt sich die Erfindung für einen einfach- als auch für einen doppelt unterbrechenden Drehkontakt einsetzen. Die Ausbildung des Hebelarms, seine Lagerung in der Schaltwelle und die Position der Lagerpunkte für den Hebelarm und die Blattfedern ist dementsprechend zu variieren.

Liste der Bezugszeichen

2 Kontaktsystem

8 Drehkontakt

8A, 8B Hebelarme

9 Führungskontur

10 Lagerbolzen, Angriffstelle

11A 1 11 B Kontaktstück (beweglich)

14A, 14B Stromschienen

15A, 15B Festkontaktstücke

20 Schaltwelle

22 Welle, Abstützung

26 Drehachse

28 Freiraum in Schaltwelle

29 Führungskante in Schaltwelle

30 Langloch

32', 32" Loch für Mitnehmer an einer Antriebsachse

40 Kontaktkraftfeder (V-Form)

4OA, 42A, 44A erstes Federende

40B, 42B, 44B zweites Federende

42 Kontaktkraftfeder (S-Form)

44 Kontaktkraftfeder als Doppelblatt

R1. R2 Radien

SW Schwenkwinkel

W Wirkungslinie