Thermischer Überstromschutzschalter

Die Erfindung betrifft einen thermischen Überstromschutzschalter mit einem Schaltergehäuse, in dem ein thermisches Dehnelement, insbesondere ein Bimetall, und ein mit diesem gekoppelter, manuell betätigbarer Sprungschaltmechanismus sowie ein mit diesem zusammenwirkender Bewegkontakt und ein Festkontakt angeordnet sind, der mit einer ersten Anschlussschiene verbunden ist, während der Bewegkontakt über das thermische Dehnelement mit einer zweiten Anschlussschiene kontaktiert ist.

Bei einem thermischen Schutzschalter ist der Auslösezeitpunkt abhängig von der Höhe des Überstroms. Mit zunehmender Stromstärke wird ein Dehnelement, insbesondere ein Bimetall, bis zu einem definierten Auslösepunkt zunehmend erwärmt. Das thermische Dehnelement ist mit einem beispielsweise zur Freiauslösung manuelle betätigbaren Sprungmechanismus gekoppelt, der mit einem Bewegkontakt eines Kontaktpaars zusammenwirkt. Ein solcher, auch als Überstromschutzschalter bezeichneter Schutzschalter mit thermischer Auslösung dient üblicherweise zum Schutz von Verbrauchern wie beispielsweise Elektromotoren, Haushalts- und Büromaschinen, elektrischen Werkzeugen, Netzgeräten und Niederspannungsleitungen gegen Überstrom. Derartige Schutzschalter können einpolig, zweipolig oder dreipolig ausgeführt sein und werden für Nennspannungen von AC (Wechselstrom) 240V oder DC (Gleichstrom) 50V bei Nennströmen im Bereich zwischen 0,1A und 20A eingesetzt.

Ein thermische Überstromschutzschalter der genannten Art ist beispielsweise aus der DE 27 21 162 A1 und aus der DE 94 22 029 U1 bekannt. Bei den bekannten Schutzschaltern sind die Anschlüsse zum Kontaktpaar, d. h. an den Festkontakt und über ein Bimetall an den von einer Kontaktfeder getragenen Bewegkontakt als sogenannte Flachstecker ausgeführt, die aus dem Schaltergehäuse an einer einer EIN-/AUS-Schaltwippe gegenüberliegenden Anschlussseite herausgeführt.

BESTÄTIGUNGSKOPIE Der Anschluss von Leitungen erfolgt über Flachsteckerbuchsen oder mittels mit den Flachsteckern verschraubbaren Kabelschuhen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen insbesondere hinsichtlich Berührungsschutz, einfacher Anschlussmontage sowie Kontakt- und Anschlusssicherheit verbesserten thermischen Schutzschalter der genannten Art anzugeben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Hierzu weist der thermische Überstromschutzschalter ein Schaltergehäuse mit einer Anzahl von Anschlusskammern auf, in denen jeweils eine Anschlussschienen und ein zweischenkliges Federelement zur Klemmkontaktierung einer über eine Gehäuseöffnung in die jeweilige Anschlusskammer geführten Anschlussleitung mit der dortigen Anschlussschiene angeordnet sind. Vorzugsweise jedes Federelement weist einen ersten Federschenkel und einen zu diesem in einem Winkel verlaufenden zweiten Federschenkel auf. In die jeweilige Anschlusskammer mündet eine zweite Gehäuseöffnung ein, die vom zweiten Federschenkel des Federelements in dessen Anlageposition überdeckte und zur Schwenkbetätigung dieses Federschenkels vorgesehen ist.

Das Schaltergehäuse umfasst zudem vorzugsweise eine sich zwischen einer Bedienseite für ein manuell betätigbares Schaltelement und den Anschlusskammern erstreckende Kontaktkammer, in welcher der Sprungschaltmechanismus und das thermische Dehnelement sowie das Kontaktpaar aus Beweg- und Festkontakt angeordnet sind.

Der ersten Federschenkel stützt sich an einem ersten Schienen- oder Anschlussschenkel der Anschlussschiene kontaktierend ab. Der Winkel zwischen den beiden Federschenkeln des Federelements ist vorzugsweise größer als 45°, besonders bevorzugt größer als 60°, und kleiner als 180°, insbesondere kleiner oder gleich 90°. Der zweiten Federschenkel ist innerhalb der Anschlusskammer aus einer vorzugsweise sowohl die zweite Gehäuseöffnung als auch die erste Gehäuseöffnung zumindest teilweise überdeckenden Anlageposition an einer Kammerkontur gegen die Federkraft in eine zum ersten Federschenkel gerichtete

Schwenkposition zur Klemmkontaktierung des in die Anschlusskammer geführten Anschlussleiters verbringbar.

Ein besonders zweckmäßige Ausgestaltung des oder jedes Federelementes sieht vor, dass dessen beiden Federschenkeln über einen Zwischenschenkel verbunden sind, mit dem das Federelement an einer Gehäusekontur innerhalb der Anschlusskammer anliegt. Der Zwischenschenkel ist geeigneterweise nach Art einer offenen Schlinge geformt. Die an die Schlingenform angepasst Gehäusekontur innerhalb der jeweiligen Anschlusskammer erstreckt sich vorzugsweise beidseitig des Zwischenschenkels unter Bildung einer Anlagekontur für die Schiingenaußenseite des Federelementes und einer Stützkontur, die vom sich zu den Federschenkeln hin öffnenden schlingenförmigen Zwischenschenkel umschlossen ist.

Eine weitere Ausgestaltung sieht U-förmige Anschlussschienen vor, die mit beiden U-Anschlussschenkeln oder mit zumindest einem der beiden U-Anschlussschen- kel und dem diese verbindenden Mittelschenkel an einer Kammerwand der Anschlusskammer anliegt.

Zum besonders einfachen Lösen der Klemmkontaktierung einer angeschlossenen Anschlussleitung mündet in die oder jede Anschlusskammer eine zur ersten Gehäuseöffnung parallele zweite Gehäuseöffnung ein, die ebenfalls vom zweiten Federschenkel in dessen Anlageposition überdeckte ist. Zwar kann grundsätzlich mittels eines in die zweite Gehäuseöffnung direkt eingeführten Werkzeugs der zweiten Federschenkel verschwenkt werden. Vorteilhafterweise ist jedoch in der zweiten Gehäuseöffnung eine Betätigungshülse zum indirekten Verschwenken des zweiten Federschenkels mittels eines Werkzeugs angeordnet, so dass die Klemmkontaktierung besonders einfach, zuverlässig sowie zerstörungsfrei gelöst und die Anschlussleitung gezogen werden. Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 in einer Seitenansicht einen thermischen Überlastschutzschalter mit

Blick in drei Anschlusskammern eines teilweise geöffneten Schaltergehäuses, und

Fig. 2 und 3 den thermischen Überlastschutzschalter in zwei verschiedenen

perspektivischen Explosionsdarstellungen.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Die Figuren 1 bis 3 zeigen einen thermischen Überstromschutzschalter 1 mit einem Schaltergehäuse 2, in dem im Ausführungsbeispiel drei Anschlusskammern 3, 4, 5 nebeneinander angeordnet sind. In jeder Anschlusskammer 3, 4, 5 ist ein zweischenkliges Federelement 6 angeordnet. In jeder Anschlusskammer 3, 4, 5 ist des Weiteren eine Anschlussschiene 7 angeordnet, die jeweils U-förmig ausgebildet ist. Die U-Form der jeweiligen Anschlussschiene 7 ist durch einen in der in Figur 1 gekennzeichneten Gehäuselängsrichtung 8 verlaufenden ersten Schienenschenkel 7a und einen hierzu beabstandeten, parallelen Schienenschenkel 7b sowie einen verbindenden Mittelschenkel 7c gebildet. Mit diesen Schienenschenkeln 7a bis 7c liegen die jeweiligen Anschlussschienen 7 an Kammeraußenwänden 9 oder Kammerzwischenwänden 10 an. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind die gleichartigen Schienenschenkel der Anschlussschienen 7 in den beiden anderen Anschlusskammern 4 bzw. 5 nicht näher bezeichnet.

In den Anschlusskammern 3 bis 5 sitzen die gleichartigen, zweischenklige Federelemente 6 ein, die hinsichtlich der nachfolgenden Details wiederum aus Gründen der Übersichtlichkeit gleichermaßen oder nicht einzeln bezeichnet sind. Mit einem in Gehäuselängsrichtung 8 orientierten ersten Federschenkel 6a, der nachfolgend auch als Kontaktschenkel bezeichnet wird, liegt das jeweilige Federelement 6 am Schienenschenkel 7a der entsprechenden Anschlussschiene 7 kontaktierend an. Der nachfolgend auch als Klemmschenkel bezeichnete zweite Federschenkel 6b des jeweiligen Federelements 6 ist in der zur Gehäuselängsrichtung 8 senkrechten Gehäusequerrichtung 11 orientiert und überdeckt dort eine erste Gehäuseöffnung 12. Der jeweilige Klemmschenkel 6b des Federelementes 6 überdeckt zudem eine zur genannten ersten Gehäuseöffnung 12 parallele zweite Gehäuseöffnung 13 (Fig. 2). In dieser sitzt eine einseitig geschlossene Betätigungshülse 14 ein, die endseitig in die jeweilige Anschlusskammer 3, 4, 5 hineinragt und dort am Klemmschenkel 6b des jeweiligen Federelementes 6 anliegt. Ebenfalls aus Gründen der Übersichtlichkeit sind die gleichartigen zweiten Gehäuseöffnungen der anderen Anschlusskammern 3 und 4 wiederum nicht näher bezeichnet.

Die jeweilige Betätigungshülse 14 ist in der zugeordneten Gehäuseöffnung 13 in Gehäuselängsrichtung 8 zumindest geringfügig verschiebbar. Eine angeformte Rastnase 15 hinterschneidet im Montagezustand der Betätigungshülse 14 eine Randkontur 16 der jeweiligen Gehäuseöffnung 13 innerhalb der entsprechenden Anschlusskammer 3, 4, 5. Hierdurch ist die Betätigungshülse 14, die am gegenüberliegenden Einführende für ein Werkzeug eine Stützkontur 17 (Fig. 2) aufweist, innerhalb der entsprechenden Gehäuseöffnung 13 gesichert.

Wie in den Figuren anhand der dort rechten Anschlusskammer 5 veranschaulicht ist, erfolgt mittels der Federelemente 6 eine Klemmkontaktierung eines über die erste Gehäuseöffnung 12 in jeweilige die Anschlusskammer 3, 4, 5 eingesteckten Anschlussleitung 18 mit der jeweiligen Anschlussschiene 7 und dort mit dessen jeweiligen zweiten Schienenschenkel 7b. In Folge der Gestaltung, Anordnung und Federkraft des Federelementes 6 ist die Klemmkontaktierung selbstsichernd. Mit anderen Worten kann in Einsteckrichtung der jeweilige Klemmschenkel 6b mittels der Anschlussleitung 18 bzw. deren abisolierten Leiterende 19 in Gehäuselängsrichtung 8 und dabei in Richtung auf den Kontaktschenkel 6a unter Reduzierung des zwischen diesen Federschenkel 6a und 6b bestehenden Winkels α (Fig. 3) federelastisch verschwenkt werden. Eine Zugbelastung an der jeweiligen Anschlussleitung 18 in entgegen der Einsteckrichtung bewirkt hingegen mit zunehmender Zugkraft eine Verstärkung der Klemmwirkung. Das Federelement 6 ist in der jeweiligen Anschlusskammer 3, 4, 5 positionsgenau gelagert. Hierzu ist im Bereich eines die beiden Federschenkel 6a und 6b verbindenden, nach Art einer offenen Schlinge geformten Zwischenschenkels 6c des Federelements 6 in der Anschlusskammer 3, 4, 5 eine Anlagekontur 20 und eine Stützkontur 21 gebildet, zwischen denen der Zwischenschenkel 6c des Federelements 6 einsitzt.

Wie aus den Figuren 2 und 3 vergleichsweise deutlich ersichtlich ist, ist das Schaltergehäuse 2 mehrteilig. Es weist einen Gehäusegrundkörper 2a und eine Gehäusekappe 2b sowie zwei Gehäusedeckel 2c auf. Im Gehäusegrundkörper 2a befinden sich die Anschlusskammern 3 bis 5, in welche die in einen Gehäuseboden 2d eingebrachten Gehäuseöffnungen 12, 13 einmünden. Aus Fig. 2 ersichtlich ist der Überstromschutzschalter 1 2-polig ausgeführt, so dass die Anschlusskammern 3 bis 5 und die darin einmündenden Gehäuseöffnungen 12, 13 sowie die Anschlussschienen 7 und Federelemente 6 entsprechend mehrfach vorhanden sind.

In Gehäuselängsrichtung 8 gesehen zwischen den Anschlusskammern 3 bis 5 und einer Bedienseite 2e des Schaltergehäuses 2 befindet sich eine Kontaktkammer 22 (Fig. 3), in der ein Sprungschaltmechanismus angeordnet ist, der mit einer Schaltwippe 23 an der Bedienseite 2e zusammen wirkt. Die Gehäusekappe 2b deckt im Montagezustand den Gehäusegrundkörper 2a im Bereich der Kontaktkammer 22 ab. Dabei ragt die Schaltwippe 23 über eine Kappenöffnung 24 der Gehäusekappe 2b aus dem Schaltergehäuse 2 zumindest teilweise heraus, um manuell zum Zweck einer Freiauslösung betätigt werden zu können. Die beiden Gehäusedeckel 2c sind vorzugsweise mit dem Gehäusegrundkörper 2a verrastbar und decken die beidseitig des Gehäusegrundkörpers 2a in diesen vorgesehen Anschlusskammern 3 bis 5 ab.

Der Sprungschaltmechanismus umfasst einen mit der Schaltwippe 23 gekoppelten Verklinkungshebel 25, der mit einer Kontaktfeder 26 zusammen wirkt, die frei- endseitig einen Bewegkontakt 27 trägt. Diesem gegenüberliegenden befindet sich ein Festkontakt 28, der mit dem Bewegkontakt 27 ein Kontaktpaar bildet. Mit dem Verklinkungshebel 25 ist ein Auslösehebel 29 gekoppelt, der seinerseits mit einem thermischen Dehnelement 30 in Form eines U-förmigen Bimetalls zusammenwirkt. Das Bimetall 30 ist über dessen beiden U-Schenkel den beiden Anschlussschienen 7 in den Anschlusskammern 3 und 4 verbunden. Die Anschlussschiene 7 der Anschlusskammer 3 ist ihrerseits mit der Kontaktfeder 26 und über diese mit dem Bewegkontakt 27 elektrisch leitend verbunden.

Mit dieser Anschlusskonfiguration ist sichergestellt, dass bei zwischen eine Strom- /Spannungsquelle und eine Last (Verbraucher) gestaltetem Überstromschutz- schalter 1 der Laststrom stets über das Bimetall 30 fließt, so dass dieses im Überlastfall, d. h. in Folge eines Überstroms die thermische Auslösung bewirken kann. Hierzu betätigt das Bimetall 30 gegebenenfalls in Folge dessen Ausbiegung den Auslösehebel 29, so dass dessen Verklinkung mit dem Verklinkungshebel 25 geöffnet und die von diesem in Kontaktstellung des Kontaktpaares 27, 28 gehaltene Kontaktfeder 26 in Folge deren Federrückstellkraft verschwenken kann, so dass der Kontakt zwischen dem Bewegkontakt 27 und dem Festkontakt 28 öffnet. Eine Kontaktöffnung kann auch manuell mittels der Schaltwippe 23 erfolgen, in dem diesen in die AUS-Stellung verschwenkt und hierdurch der Verklinkungshebel 25 manuell entklinkt wird.

Der thermischen Überstromschutzschalter 1 ist für Gleich- und Wechselspannungen im Niedervoltbereich (250V AC und 50V DC oder 65V DC) bei Nennstromstärken zwischen 0.05A und 20A ausgelegt und insbesondere zum Schutz von elektrischen Maschinen, Bordnetzen von Fahrzeugen, Transformatoren und Niederspannungsleitungen vorgesehen. Hierbei können Anschlussleitungen 18 mit einem Leiterquerschnitt im Bereich zwischen 0,14mm ² und 4mm ² klemmkon- taktiert werden, wobei nicht nur starre, sondern auch unverdichtete und verdichtete flexible Anschlussleiter mit oder ohne Adernhülse sowie mit oder ohne Kunststoffhülse eingesetzt werden können.

Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen beschriebene Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.

Bezugszeichenliste

1 Überstromschutzschalter 22 Kontaktkammer

2 Schaltergehäuse 23 Schaltwippe

2a Gehäusegrundkörper 24 Kappenöffnung

2b Gehäusekappe 25 Verklinkungshebel

2c Gehäusedeckel 26 Kontaktfeder

2d Gehäuseboden 27 Bewegkontakt

2e Bedienseite 28 Festkontakt

3 Anschlusskammer 29 Auslösehebel

4 Anschlusskammer 30 Bimetall

5 Anschlusskammer

6 Federelement

6a erster Federschenkel

6b zweiter Federschenkel

6c Zwischenschenkel

7 Anschlussschiene

7a erster Schienenschenkel

7b zweiter Schienenschenkel

8 Gehäuselängsrichtung

9 Kammeraußenwand

10 Kammerzwischenwand

11 Gehäusequerrichtung

12 erste Gehäuseöffnung

13 zweite Gehäuseöffnung

14 Betätigungshülse

15 Rastnase

16 Randkontur

17 Stützkontur

18 Anschlussleitung

19 Leiterende

20 Anlagekontur

21 Stützkontur