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Patent Searching and Data


Title:
ELECTRIC SWITCHING DEVICE WITH LOCKING FUNCTION
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2022/175299
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a switching device comprising at least one stationary contact and a movable contact which interacts therewith, and comprising an electromagnetic actuation device for driving the movable contact. The electromagnetic actuation device has an excitation coil for generating a magnetic field, a magnetic yoke for amplifying the flux density of the magnetic field, and an armature which can be pulled from a starting position into a pulled position by the magnetic field and which is connected to the movable contact. The electromagnetic actuation device additionally has a locking element that can be transferred from a locking position, in which the locking element prevents any movement of the armature, into an unlocking position, in which the locking element allows the armature to move, and the locking element at least partly consists of a ferromagnetic material and is arranged such that by virtue of the effect of the magnetic field, the locking element is brought from the unlocking position into the locking position. According to the invention, the magnetic yoke is designed to have a discontinuity when the locking element is in the locking position, and the discontinuity in the magnetic yoke is closed by the locking element when the locking element is in the unlocking position.

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Inventors:
KREUZPOINTNER KORBINIAN (DE)
IGNATOV ANDREJ (DE)
GESCHKE MARTIN (DE)
Application Number:
PCT/EP2022/053750
Publication Date:
August 25, 2022
Filing Date:
February 16, 2022
Export Citation:
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Assignee:
SCHALTBAU GMBH (DE)
International Classes:
H01H50/32; H01H51/06
Domestic Patent References:
WO2012033262A12012-03-15
Foreign References:
DE19625657A11998-01-02
US20130115807A12013-05-09
GB818172A1959-08-12
US3396351A1968-08-06
DE102014211735A12015-12-24
DE102014211735A12015-12-24
Attorney, Agent or Firm:
GRÜNECKER PATENT- UND RECHTSANWÄLTE PARTG MBB (DE)
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Claims:
Ansprüche

1. Schaltgerät (1) mit zumindest einem feststehenden Kontakt (2) sowie einem damit zusam menwirkenden beweglichen Kontakt (3), und mit einer elektromagnetischen Betätigungsvorrich tung zum Antrieb des beweglichen Kontakts (3), wobei die elektromagnetische Betätigungsvor richtung eine Erregerspule (4) zur Erzeugung eines Magnetfelds, ein Magnetjoch (5, 5.1, 5.2, 7) zur Verstärkung der Flussdichte des Magnetfelds, und einen durch das Magnetfeld von einer Ausgangsstellung in eine angezogene Stellung anziehbaren Magnetanker (6) aufweist, der mit dem beweglichen Kontakt (3) verbunden ist, wobei die elektromagnetische Betätigungsvorrich tung ferner ein Verriegelungselement (7) aufweist, das von einer verriegelnden Position, in der das Verriegelungselement (7) eine Bewegung des Magnetankers (6) und/oder des beweglichen Kontakts (3) verhindert, in eine entriegelnde Position überführbar ist, in der das Verriegelungs element (7) eine Bewegung des Magnetankers (6) und/oder des beweglichen Kontakts (3) frei gibt, und wobei das Verriegelungselement (7) zumindest teilweise aus einem ferromagneti schen Werkstoff besteht und derart angeordnet ist, dass es aufgrund der Einwirkung des Mag netfelds aus der entriegelnden Position in die verriegelnde Position gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetjoch (5, 5.1, 5.2, 7) derart ausgeführt ist, dass das Magnetjoch eine Unterbrechung aufweist, wenn sich das Verriegelungselement (7) in der verriegelnden Po sition befindet, wobei die Unterbrechung des Magnetjochs durch das Verriegelungselement (7) geschlossen wird, wenn sich das Verriegelungselement (7) in der entriegelnden Position befin det.

2. Schaltgerät (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektromagneti sche Betätigungsvorrichtung derart ausgelegt ist, dass der auf den Magnetanker (6) wirkende magnetische Fluss verstärkt wird, wenn die Unterbrechung des Magnetjochs (5, 5.1, 5.2, 7) durch das Verriegelungselement (7) geschlossen wird.

3. Schaltgerät (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektromagneti sche Betätigungsvorrichtung derart ausgelegt ist, dass der Magnetanker (6) bei geschlossenem Magnetjoch (5, 5.1, 5.2, 7) gegen die Kraft einer Rückstellfeder der elektromagnetischen Betäti gungsvorrichtung angezogen wird, wohingegen der auf den Magnetanker (6) wirkende magneti sche Fluss bei bestehender Unterbrechung des Magnetjochs nicht ausreicht, um den Magnet anker (6) gegen die Kraft der Rückstellfeder anzuziehen.

4. Schaltgerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verriegelungselement (7) nach Art eines Klappankers ausgeführt ist.

5. Schaltgerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verriegelungselement (7) durch ein Rückstellelement, vorzugsweise in Form einer Vorspannfe der (9), in die verriegelnde Position vorgespannt ist.

6. Schaltgerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bewegungsrichtung des Verriegelungselements (7) quer zu einer Bewegungsrichtung des Mag netankers (6) verläuft und vorzugsweise einen Winkel von 70° bis 90° zur Bewegungsrichtung des Magnetankers (6) einschließt.

7. Schaltgerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetjoch (5/7) einen die Erregerspule (4) umschließenden U-förmigen Abschnitt (5) aufweist, wobei das Verriegelungselement (7) derart an der offenen Seite des U-förmigen Abschnitts an geordnet ist, dass der U-förmige Abschnitt durch das Verriegelungselement zu einem geschlos senen Joch vervollständigt wird, wenn sich das Verriegelungselement in der entriegelnden Posi tion befindet.

8. Schaltgerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetjoch (5) eine obere Jochplatte (5.1) und eine untere Jochplatte (5.2) umfasst, die parallel und beabstandet zueinander und im Wesentlichen senkrecht zum Magnetanker (6) angeordnet sind und zwischen denen die Erregerspule (4) angeordnet ist, wobei das Verriegelungselement (7) derart an den beiden Jochplatten (5.1, 5.2) angeordnet ist, dass die beiden Jochplatten (5.1, 5.2) zu einem U-förmigen Abschnitt vervollständigt werden, wenn sich das Verriegelungsele ment (7) in der entriegelnden Position befindet.

9. Schaltgerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verriegelungselement (7) einen Vorsprung aufweist, der mit einer am Magnetanker (6) oder am beweglichen Kontakt ausgebildeten Hinterschneidung zusammenwirkt, um den Magnetanker (6) und/oder den beweglichen Kontakt zur verriegeln oder freizugeben.

10. Schaltgerät (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das der Vorsprung des Verriegelungselements (7) in Form einer abstehende Nase (10) ausgebildet ist, die zur Verrie gelung des Magnetankers (6) und/oder des beweglichen Kontakts (3) mit der in Form eines Ha kens (12) ausgebildeten Hinterschneidung zusammenwirkt, wobei der Haken (12) an dem Mag netanker (6) oder dem beweglichen Kontakt (3) ausgebildet oder mit dem Magnetanker (6) be ziehungsweise dem beweglichen Kontakt (3) verbunden ist.

11. Schaltgerät (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung in dem Verriegelungselement (7) in Form eines im Wesentlichen senkrecht zum Magnetanker (6) ver laufenden Langlochs (21) ausgebildet ist, wobei sich der Magnetanker (6) durch das Langloch (21) erstreckt und der Magnetanker (6) eine ringförmige Nut (22) aufweist, die die Hinterschnei dung ausbildet und zur Verriegelung bzw. Entriegelung des Magnetankers (6) mit dem Langloch (21) in dem Verriegelungselement (7) zusammenwirkt.

12. Schaltgerät (1) nach Anspruch 8, 9 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Verrie gelungselement (7) mehrteilig ausgebildet ist und ein Aktivierungsteil (7.1) und ein Verriege lungsteil (7.2) aufweist, wobei das Verriegelungsteil (7.1) und das Aktivierungsteil (7.2) gelenkig miteinander verbunden sind.

13. Schaltgerät (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Aktivierungsteil (7.1) und das Verriegelungsteil (7.2) einen Winkel von 80° bis 100° miteinander einschließen, wobei das Verriegelungsteil (7.2) im Wesentlichen parallel zu den beiden Jochplatten (5.1, 5.2) angeordnet ist und das Langloch (21) in dem Verriegelungsteil (7.2) ausgebildet ist.

14. Schaltgerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Verriegelungselement (7) den Magnetanker (6) in der Ausgangsstellung verriegelt, wenn es sich in der verriegelnden Position befindet.

15. Schaltgerät (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine feststehende Kontakt (2) und der zumindest eine damit zusammenwirkende bewegliche Kontakt (3) geöffnet sind, wenn sich der Magnetanker (6) in der Ausgangsstellung befindet.

Description:
Elektrisches Schaltgerät mit Verriegelung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schaltgerät nach dem Oberbegriff des unabhängigen An spruchs 1.

Ein gattungsgemäßes Schaltgerät verfügt über zumindest einen feststehenden Kontakt sowie ei nen damit zusammenwirkenden beweglichen Kontakt. Ferner umfasst das gattungsgemäßes Schaltgerät eine elektromagnetische Betätigungsvorrichtung zum Antrieb des beweglichen Kon takts, wobei die elektromagnetische Betätigungsvorrichtung eine Erregerspule zur Erzeugung ei nes Magnetfelds, ein Magnetjoch zur Verstärkung der Flussdichte des Magnetfelds, und einen durch das Magnetfeld von einer Ausgangsstellung in eine angezogene Stellung anziehbaren Magnetanker aufweist, der mit dem beweglichen Kontakt verbunden ist. Die elektromagnetische Betätigungsvorrichtung weist ferner ein Verriegelungselement auf, das von einer verriegelnden Position, in der das Verriegelungselement eine Bewegung des Magnetankers und/oder des be weglichen Kontakts verhindert, in eine entriegelnde Position überführbar ist, in der das Verriege lungselement eine Bewegung des Magnetankers und/oder des beweglichen Kontakts freigibt. Das Verriegelungselement besteht zumindest teilweise aus einem ferromagnetischen Werkstoff und ist derart angeordnet, dass es aufgrund der Einwirkung des Magnetfelds des Antriebs aus der entriegelnden Position in die verriegelnde Position gebracht wird.

Typischerweise weisen herkömmliche elektromagnetisch betätigte Schaltgeräte zumindest einen feststehenden Kontakt und einen beweglichen Kontakt auf, wobei der bewegliche Kontakt durch einen Magnetanker zum feststehenden Kontakt bewegt wird, wenn die Erregerspule der elektro magnetischen Betätigungsvorrichtung des Schaltgeräts bestromt wird. Wenn das Schaltgerät im Fahrzeugbau Verwendung findet, besteht beispielsweise bei einem Unfall die Gefahr, dass derart große Kräfte auftreten, dass die Kontakte unabsichtlich ohne Aktivierung der elektromagneti schen Betätigungsvorrichtung geschlossen werden. Ein versehentliches Schließen der Kontakte muss zuverlässig verhindert werden. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass eine sehr starke Rückstellfeder verwendet wird, die den Magnetanker in seine Ausgangsstellung vorspannt. Der Nachteil dieser Lösung ist, dass die elektromagnetische Betätigungsvorrichtung entsprechend leistungsstark dimensioniert sein muss, um die große Federkraft der Rückstellfeder zu überwinden.

Um diesem Problem zu begegnen, schlägt die DE 10 2014 211 735 A1 vor, den Magnetanker in der Ausgangsstellung zu verriegeln. Als Verriegelungselement kann dabei beispielsweise eine ferromagnetische Kugel zum Einsatz kommen, die in entsprechenden Ausnehmungen des Mag netankers sowie des Magnetjochs der Erregerspule aufgenommen ist und in einer verriegelnden Position einen Formschluss zwischen dem Magnetanker und dem Magnetjoch erzeugt. Wird die Erregerspule bestromt, so zieht der dadurch erzeugte magnetische Fluss die ferromagnetische Kugel aus der Ausnehmung des Ankers heraus und etwas weiter in die Ausnehmung des Mag netjochs hinein, sodass die Bewegung des Magnetankers freigegeben wird. Die Druckschrift DE 10 2014 211 735 A1 offenbart somit ein Schaltgerät nach dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1.

Die vorliegende Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, das gattungsgemäße Schaltgerät weiter zu verbessern. Das erfindungsgemäße Schaltgerät soll besonders einfach im Aufbau sowie kos tengünstig herstellbar sein und eine zuverlässige Entriegelung gewährleisten.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1. Demnach liegt dann eine erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe vor, wenn das Magnetjoch derart ausgeführt ist, dass das Magnetjoch eine Unterbrechung aufweist, wenn sich das Verriegelungselement in der verriegelnden Position befindet, wobei die Unterbrechung des Magnetjochs durch das Ver riegelungselement geschlossen wird, wenn sich das Verriegelungselement in der entriegelnden Position befindet.

Das Verriegelungselement ist erfindungsgemäß somit Teil des Magnetjochs. Der magnetische Fluss, der auf den Magnetanker wirkt, wird bei geschlossenem Magnetjoch verstärkt. Es ergibt sich somit der Vorteil, dass die Entriegelung des Magnetankers und/oder des beweglichen Kon takts zuverlässig und ohne die Gefahr des Verklemmens des Magnetankers erfolgen kann, da auf den Magnetanker zunächst noch keine großen Kräfte ausgeübt werden. Erst wenn die Ent riegelung des Magnetankers und/oder des beweglichen Kontakts stattgefunden hat und das Mag netjoch durch das ferromagnetische Verriegelungselement geschlossen wurde, wird der auf den Magnetanker wirkende magnetische Fluss verstärkt, sodass die volle Anzugskraft anliegt.

Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprü che.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgese hen, dass die elektromagnetische Betätigungsvorrichtung derart ausgelegt ist, dass der Magnet anker bei geschlossenem Magnetjoch gegen die Kraft einer Rückstellfeder der elektromagneti schen Betätigungsvorrichtung angezogen wird, wohingegen der auf den Magnetanker wirkende magnetische Fluss bei bestehender Unterbrechung des Magnetjochs nicht ausreicht, um den Magnetanker gegen die Kraft der Rückstellfeder anzuziehen. Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Verriegelungselement nach Art eines Klappankers ausgeführt. Diese Ausführungsform bietet eine besonders einfache und zugleich zuverlässige Bauweise.

Gemäß einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das Verriegelungselement durch ein Rückstellelement, vorzugsweise in Form einer Vor spannfeder, in die verriegelnde Position vorgespannt ist. Dadurch wird das Verriegelungselement sicher in der verriegelnden Stellung gehalten. Somit wird auch der Magnetanker sicher, vorzugs weise in seiner Ausgangsstellung, verriegelt. Das Rückstellelement kann vorzugsweise in Form einer Zugfeder oder in Form einer Druckfeder realisiert sein.

Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass eine Bewegungsrichtung des Verriegelungselements quer zu einer Bewe gungsrichtung des Magnetankers verläuft und vorzugsweise einen Winkel von mindestens 70° bis idealerweise 90° zur Bewegungsrichtung des Magnetankers einschließt. Dadurch wird sicher gestellt, dass eine beispielsweise bei einem Unfall auftretende Kraft, die in Bewegungsrichtung des Magnetankers wirkt, keine oder so gut wie keine Wirkung auf das Verriegelungselement hat. Falls das Verriegelungselement als Klappanker ausgeführt ist, ist unter der Bewegungsrichtung des Verrieglungselements die - sich unter Umständen entlang der Bewegungsbahn ändernde - Bewegungsrichtung des verschwenden Endes des Verriegelungselements zu verstehen, wel ches sich beispielsweise entlang einer Kreisbahn bewegen kann, sofern der Klappanker drehbar am Magnetjoch angelenkt ist.

Gemäß einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der Magnetanker als sich durch die Erregerspule hindurch erstreckender Zuganker ausge führt ist. Dadurch ergibt sich eine besonders einfache und kompakte Bauweise.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Mag netjoch einen die Erregerspule umschließenden U-förmigen Abschnitt auf, wobei das Verriege lungselement derart an der offenen Seite des U-förmigen Abschnitts angeordnet ist, dass der U- förmige Abschnitt durch das Verriegelungselement zu einem geschlossenen Joch vervollständigt wird, wenn sich das Verriegelungselement in der entriegelnden Position befindet. Auch diese Ausführungsform trägt zu einer besonders einfachen Bauweise bei.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann vorgese hen sein, dass das Magnetjoch eine obere Jochplatte und eine untere Jochplatte umfasst, die parallel und beabstandet zueinander und im Wesentlichen senkrecht zum Magnetanker angeord net sind und zwischen denen die Erregerspule angeordnet ist, wobei das Verriegelungselement derart an den beiden Jochplatten angeordnet ist, dass die beiden Jochplatten zu einem U-förmi gen Abschnitt vervollständigt werden, wenn sich das Verriegelungselement in der entriegelnden Position befindet. In dieser Ausführungsform wird das Magnetjoch also durch die beiden Joch platten und das Verriegelungselement ausgebildet. In der verriegelnden Position des Verriege lungselements ist die Unterbrechung des Magnetjochs durch einen Luftspalt zwischen dem Ver riegelungselement und einer der beiden Jochplatten ausgebildet. In der entriegelten Position des Verriegelungselements ist die Unterbrechung geschlossen, das Verriegelungselemente liegt an beiden Jochplatten an und das Magnetjoch ist u-förmig geschlossen. Hierdurch wird eine einfa che und leichte Ausgestaltung des Magnetjochs erreicht.

Vorteilhafterweise kann ferner vorgesehen sein, dass das Verriegelungselement einen Vorsprung aufweist, der mit einer am Magnetanker oder am beweglichen Kontakt ausgebildeten Hinter schneidung zusammenwirkt, um den Magnetanker und/oder den beweglichen Kontakt zu verrie geln oder freizugeben. Hierdurch wird eine einfache und sichere Verriegelung bzw. Entriegelung des Magnetankers bzw. des beweglichen Kontakts sichergestellt.

Es kann auch vorgesehen sein, dass der Vorsprung an dem Magnetanker oder am beweglichen Kontakt ausgebildet ist und die Hinterschneidung an dem Verriegelungselement.

Gemäß noch einerweiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Vorsprung des Verriegelungs elements in Form einer abstehende Nase ausgebildet, die zur Verriegelung des Magnetankers und/oder des beweglichen Kontakts mit der in Form eines Hakens ausgebildeten Hinterschnei dung zusammenwirkt, wobei der Haken der an dem Magnetankeroder dem beweglichen Kontakt ausgebildet oder mit dem Magnetanker beziehungsweise dem beweglichen Kontakt verbunden ist. Der Haken ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass die Nase automatisch wieder mit dem Haken verrastet, wenn sich der Anker von der angezogenen Stellung in die Ausgangsstellung bewegt. Der Haken ist vorzugsweise an einem starr mit dem Magnetanker verbundenen Bauteil ausgebildet, beispielsweise an einem mit dem Magnetanker verbundenen Kontaktträger. Der Ha ken kann beispielsweise jedoch auch am beweglichen Kontakt ausgebildet sein, welcher nicht starr, sondern übereine oder mehrere Kontaktdruckfedern mit dem Kontaktträger verbunden sein kann. In diesem Fall wird primär der bewegliche Kontakt durch das Verriegelungselement an einer Bewegung gehindert. Der Magnetanker wird durch das Verriegelungselement ebenfalls an einer Bewegung gehindert, allerdings erst nach Ausnutzung des Federwegs der Kontaktdruckfe- der(n). Anstatt einer abstehenden Nase kann das Verriegelungselement alternativ auch eine ent sprechende Ausnehmung aufweisen, die mit dem Haken verrastet. Vorteilhafterweise kann ferner vorgesehen sein, dass der Vorsprung in dem Verriegelungsele ment in Form eines im Wesentlichen senkrecht zum Magnetanker verlaufenden Langlochs aus gebildet ist, wobei sich der Magnetanker durch das Langloch erstreckt und der Magnetanker eine ringförmige Nut aufweist, die die Hinterschneidung ausbildet und zur Verriegelung bzw. Entriege lung des Magnetankers mit dem Langloch in dem Verriegelungselement zusammenwirkt. Auch hierdurch kann eine einfache und sichere Verriegelung bzw. Entriegelung des Magnetankers si chergestellt werden

Das Verriegelungselement ist vorzugsweise einteilig ausgeführt und besteht vorzugsweise voll ständig aus einem ferromagnetischen Material. Es kann jedoch auch mehrteilig ausgeführt sein. Beispielsweise kann das Verriegelungselement einen ferromagnetischen Teil, der in der entrie gelnden Position das Magnetjoch vervollständigt, sowie einen daran angesetzten, für die eigent liche Verriegelung zuständigen Teil aufweisen. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Verriegelungselement ein Aktivierungsteil und ein Verriegelungsteil aufweist, wobei das Verrie gelungsteil und das Aktivierungsteil gelenkig miteinander verbunden sind.

Noch eine weitere Ausführungsform kann vorsehen, dass das Aktivierungsteil und das Verriege lungsteil einen Winkel von 80° bis 100° miteinander einschließen, wobei das Verriegelungsteil im Wesentlichen parallel zu den beiden Jochplatten angeordnet ist und das Langloch in dem Verrie gelungsteil ausgebildet ist. Auch hierdurch wird eine einfache und stabile Ausgestaltung ermög licht.

Weiter vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Verriegelungselement den Magnetanker in der Ausgangsstellung verriegelt, wenn es sich in der verriegelnden Position befindet. Dabei sind wei ter vorzugsweise der zumindest eine feststehende Kontakt und der zumindest eine damit zusam menwirkende bewegliche Kontakt geöffnet, wenn sich der Magnetanker in der Ausgangsstellung befindet.

Bei dem Schaltgerät handelt es sich vorzugsweise um ein Schaltschütz.

Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 : einen schematischen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Schaltgerät mit dem Mag netanker in der Ausgangsstellung und dem Verriegelungselement in der verriegeln den Position, Figur 2: das erfindungsgemäße Schaltgerät gemäß Figur 1 mit dem Magnetanker weiterhin in der Ausgangsstellung und dem Verriegelungselement in der in der entriegelnden Po sition,

Figur 3: das erfindungsgemäße Schaltgerät aus den Figuren 1 und 2 nach Entriegelung des Magnetankers mit dem Magnetanker in der angezogenen Stellung,

Figur 4: Seitenansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Schalt geräts mit dem Magnetanker in der Ausgangsstellung und dem Verriegelungselement in der verriegelnden Position, und

Figur 5: perspektivische Darstellung des Schaltgeräts aus Figur 4 nach der Entriegelung des Magnetankers mit dem Magnetanker in der angezogenen Stellung.

Für die folgenden Ausführungen gilt, dass gleiche Teile durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet sind. Sofern in einer Figur Bezugszeichen enthalten sind, auf die in der zugehörigen Figurenbe schreibung nicht näher eingegangen wird, so wird auf vorangehende oder nachfolgende Figuren beschreibungen Bezug genommen.

Die Figur 1 zeigt einen schematischen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Schaltgerät 1. Das Schaltgerät 1 verfügt über zwei Festkontakte 2 sowie einen beweglichen Kontakt in Form einer Kontaktbrücke 3. In der Darstellung aus Figur 1 sind die elektrischen Kontakte geöffnet.

Das Schaltgerät 1 weist ferner eine elektromagnetische Betätigungsvorrichtung zum Antrieb des beweglichen Kontakts 3 auf. Die elektromagnetische Betätigungsvorrichtung verfügt über eine Erregerspule 4 zur Erzeugung eines Magnetfelds, das auf einen als Zuganker ausgeführten Mag netanker 6 wirkt. Die Erregerspule 4 ist auf einen Spulenträger 14 aufgewickelt. Der Zuganker 6 ist an seinem oberen Ende mit einem Kontaktträger 11 verbunden, der wiederum über entspre chende Kontaktdruckfedern 13 mit der Kontaktbrücke verbunden ist.

Die elektromagnetische Betätigungsvorrichtung verfügt ferner über ein Magnetjoch zur Verstär kung des auf den Magnetanker 6 wirkenden magnetischen Flusses. Das Magnetjoch weist einen U-förmigen Abschnitt 5 auf, der die Erregerspule an drei Seiten umgibt. Die beiden Schenkel des U-förmigen Abschnitts 5 decken dabei die beiden Stirnseiten des hohlzylindrischen Spulenträgers 14 ab. Die beiden Schenkel weisen entsprechende Bohrungen 15 auf, durch die sich der Mag netankere hindurch erstreckt. Am offenen Ende des U-förmigen Abschnitts ist am unteren Schen kel des U-förmigen Abschnitts ein ebenfalls ferromagnetisches Verriegelungselement 7 ange lenkt. Das Verriegelungselement 7 ist nach Art eines Klappankers ausgeführt und über das Ge lenk 8 schwenkbar am U-förmigen Abschnitt 5 des Magnetjochs angeordnet. In der in Figur 1 gezeigten Ausgangsstellung des Magnetankers 6 befindet sich das Verriege lungselement 7 bei ausgeschalteter Erregerspule zunächst in einer verriegelnden Position. Das Verriegelungselement 7 weist hierzu am freien Ende eine nach außen abstehende Nase 10 auf, die mit einem vom Kontaktträger 11 abstehenden Haken 12 verrastet ist. Durch eine Vorspann feder 9, die bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel als Zugfeder ausgeführt und an einem nicht weiter dargestellten Gehäuseelement befestigt ist, wird das Verriegelungselement 7 bei ausge schalteter Betätigungsvorrichtung zuverlässig in der verriegelnden Stellung gehalten.

Wird nun die Erregerspule 4 bestromt, so wird das als Klappanker ausgeführte Verriegelungsele ment 7 aufgrund des magnetischen Flusses vom U-förmigen Abschnitt 5 des Magnetjochs ange zogen, sodass sich das freie Ende des Verriegelungselements 7 auf das freie Ende des oberen Schenkels des U-förmigen Abschnitts 5 zubewegt. Der Haken 12 wird dadurch freigegeben, wodurch der Magnetanker entriegelt wird. Das Verriegelungselement 7 befindet sich nun in einer entriegelnden Position. Gleichzeitig schließt sich durch das Verriegelungselement 7 dadurch das Magnetjoch der Erregerspule (Figur 2), sodass der auf den Magnetanker wirkende magnetische Fluss verstärkt wird und der Magnetanker gegen die Kraft einer nicht dargestellten Rückstellfeder von der Ausgangsstellung in die angezogene Stellung (Figur 3) bewegt wird, sodass die elektri schen Kontakte geschlossen werden.

Figur 4 zeigt eine Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Schaltgeräts 1 in der verriegelnden Position des Verriegelungselements 7. In dieser Position sind die Kontaktstellen des Schaltgeräts 1 geöffnet (AUS-Stellung). Der Aufbau des Schaltgeräts 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem Aufbau des in den Figuren 1 bis 3 gezeigten Schaltgeräts. Im Folgenden wird daher nur auf die Unterschiede hin gewiesen. Für nicht beschriebenen Elemente des Schaltgeräts 1 gemäß dem zweiten Ausfüh rungsbeispiel wird auf die vorhergehende Beschreibung der Figuren 1 bis 3 verwiesen.

Gemäß dem in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst das Magnetjoch zwei Jochplatten, eine obere Jochplatte 5.1 und eine untere Jochplatte 5.2. Die beiden Jochplatten 5.1, 5.2 sind parallel zueinander angeordnet. Zwischen den beiden Jochplatten 5.1, 5.2 sind senkrecht zu den Jochplatten 5.1, 5.2 verlaufende Bolzen 17 angeordnet, die die Jochplatten 5.1, 5.1 beabstandet zueinander halten. Die Bolzen 17 sind mit den beiden Jochplatten 5.1, 5.2 verbunden. Die Bolzen 17 sind vorzugsweise aus einem unmagnetischen Stahl oder aus Kunststoff. Versuche haben ergeben, dass auch Bolzen aus magnetischen Materialien gute Ergebnisse zeigen. Die beiden Jochplatten 5.1 , 5.2 erstrecken sich im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse des Magnetan kers 6. Zwischen den beiden Jochplatten 5.1, 5.2 ist die Erregerspule 4 angeordnet. Das Verriegelungselement 7 ist zweiteilig ausgebildet und umfasst ein Aktivierungsteil 7.1 und ein Verriegelungsteil 7.2. Das Aktivierungsteil 7.1 ist vorzugsweise aus einem ferromagnetischen Material ausgebildet und ebenfalls Bestandteil des Magnetjochs. Ferner ist das Aktivierungsteil

7.1 nach Art eines Klappankers ausgeführt und über ein erstes Gelenk 8 schwenkbar mit der unteren Jochplatte 5.2, d.h. der von den Kontaktstellen abgewandten Jochplatte 5.2, des Mag netjochs verbunden. Das Verriegelungsteil 7.2 ist über ein zweites Gelenk 16 schwenkbar mit dem Aktivierungsteil 7.1 verbunden. Das Verriegelungsteil 7.2 ist in Art eines Schiebers ausge bildet. Dabei erstreckt sich das Verriegelungsteil 7.2 in etwa rechtwinklig zum Aktivierungsteil 7.1. Je nach Position des Aktivierungsteils 7.1 schließt das Verriegelungsteil 7.2 mit dem Aktivie rungsteil 7.1 daher einen Winkel von etwa 80° bis 100°, vorzugsweise von etwa 85°bis 95°ein. Das Verriegelungsteil 7.2 erstreckt sich dabei im Wesentlichen parallel zur oberen, d. h. der den Kontaktstellen zugewandten Jochplatte 5.1 des Magnetjochs. Das Verriegelungsteil 7.2 erstreckt sich somit im Wesentlichen rechtwinklig zu Bewegungsrichtung des Magnettankers 6.

Das Verriegelungsteil 7.2 kann auf der oberen Jochplatte 5.1 geführt sein. Ferner weist das Ver riegelungsteil 7.2 einen sich in Längsrichtung des Verriegelungsteils 7.2 erstreckenden Stift 19 auf. Der Stift 19 erstreckt sich ausgehend von der von dem Aktivierungsteil 7.1 abgewandten Stirnseite des Verriegelungsteils 7.2 in Längsrichtung des Verriegelungsteils 7.2 in Verlängerung des Verriegelungsteils 7.2. Die obere Jochplatte 5.1 weist eine Nut (siehe Figur 5) auf, die sich im Wesentlichen senkrecht zur Bewegungsrichtung des Magnettankers 6 in der oberen Joch platte 5.1 erstreckt. Der Stift 19 des Verriegelungsteils 7.2 ist in der Nut 20 der oberen Jochplatte

5.1 geführt. Zwischen dem Stift 19 des Verriegelungsteils 7.2 und dem gegenüberliegenden Ende der Nut 20 in der oberen Jochplatte 5.1 ist eine Vorspannfeder 9 angeordnet. Das eine Ende der Vorspannfeder 9 ist auf den Stift 19 aufgesteckt, das andere Ende der Vorspannfeder ist an dem Verriegelungsteil 7.2 befestigt. Das Verriegelungsteil 7.2 ist relativ zum Magnetanker 6 parallel zu den Jochplatten 5.1 , 5.2 bewegbar.

Ferner weist das Verriegelungsteil 7.2 ein Langloch 21 auf, dass sich in Längsrichtung des Ver riegelungsteils 7.2 erstreckt. Das Langloch 21 ist in Figur 5 deutlich zu erkennen. Der Magnetan ker 6 weist eine Ankerstange 6.1 auf, die sich ausgehend von einem in der Erregerspule 4 ange ordneten Teil des Magnetankers 6 nach oben zum Kontaktträger 11 erstreckt. Die Ankerstange

6.1 des Magnetankers 6 ist im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet und durch das Langloch 21 des Verriegelungsteils 7.2 hindurchgeführt. In dem Bereich, in dem die Ankerstange 6.1 durch das Langloch 21 des Verriegelungsteils 7.2 hindurchgeführt ist, weist die Ankerstange 6.1 eine ringförmige Nut 22 auf. In dem Bereich der ringförmigen Nut 22 ist der Durchmesser der Anker stange 6.1 also geringer als in dem über und dem unter dem Verriegelungsteil 7.2 liegenden Bereichen der Ankerstange 6.1. Die Breite der ringförmigen Nut 22 in der Ankerstange 6.1 ist etwas größer als die Dicke des Verriegelungsteils 7.2. Die Breite des Langlochs 21 im Verriege lungsteil 7.2 ist etwas größer als der Durchmesser der Ankerstange 6.1 des Magnetankers 6 unterhalb der ringförmigen Nut 21. Der Magnetanker 6 bzw. die Ankerstange 6.1 kann sich daher senkrecht zum Verriegelungsteil 7.2 durch das Langloch 21 in dem Verriegelungsteil 7.2 nach oben und nach unten bewegen, wenn das Verriegelungsteil 7.2 nicht in Eingriff mit der ringförmi gen Nut 22 in der Ankerstange 6.1 ist.

In Fig. 4 ist das Schaltgerät 1 in der verriegelnden Position gezeigt. Dabei ist das Aktivierungsteil

7.1 um das Gelenk 8 nach außen, d.h. von der Erregerspule 4 weg geschwenkt, sodass zwischen der oberen Jochplatte 5.1 des Magnetjochs und dem oberen Ende des Aktivierungsteils 7.1 ein Luftspalt 23 ausgebildet ist. Dieser Luftspalt 23 bildet die Unterbrechung des Magnetjochs in der verriegelnden Position aus. Das Verriegelungsteil 7.2 ist also nach außen, in Figur 4 also nach rechts, gezogen, sodass ein Ende des Langlochs 21 in dem Verriegelungsteil 7.2 an dem Grund der ringförmigen Nut 22 in der Ankerstange 6.1 des Magnetankers 6 anliegt. Das Verriegelungs teil 7.2 greift somit in die ringförmige Nut 22 der Ankerstange 6.1 des Magnetankers 6 ein und verriegelt den Magnetanker 6 in axialer Richtung. Der Magnetanker 6 kann somit weder nach oben noch nach unten bewegt werden und die Kontaktstellen des Schaltgeräts 1 sind in der ge öffneten Stellung verriegelt. Um das Verriegelungselemente 7, also insbesondere das Verriege lungsteil 7.2, bei ausgeschalteter Betätigungsvorrichtung zuverlässig in der verriegelnden Stel lung zu halten, ist die Vorspannfeder 9 vorgesehen. Wie bereits beschrieben, ist die Vorspannfe der 19 in die Nut 20 in der oberen Jochplatte 5.1 des Magnetjochs eingelegt und an der Jochplatte

5.1 sowie an dem Verriegelungssteil 7.2 befestigt und drückt das Verriegelungsteil 7.2 in die ver riegelnde Position.

Figur 5 zeigt die zweite Ausführungsform des Schaltgeräts 1 aus Figur 4 nach der Entriegelung des Magnetankers mit dem Magnetanker in der angezogenen Stellung. In dieser Position sind die Kontaktstellen des Schaltgeräts 1 geschlossen (EIN-Stellung).

Zur Entriegelung des Magnetankers 6 wird die Erregerspule 4 bestromt. Dadurch wird das als Klappanker ausgeführte Aktivierungsteil 7.1 des Verriegelungselements 7 aufgrund des magne tischen Flusses von den beiden Jochplatten 5.1, 5.2 angezogen. Das freie obere Ende des Akti vierungsteils 7.1 wird auf das freie Ende der oberen Jochplatte 5.1 zubewegt und der Luftspalt 23, und somit auch das Magnetjoch, wird geschlossen. Gleichzeitig wird auch das Verriegelungs teil 7.2 im Wesentlichen senkrecht zur Bewegungsrichtung des Magnetankers 6 verschoben. Das Ende des Langlochs 21 des Verriegelungsteils 7.2 wird aus der ringförmigen Nut 22 der Anker stange 6.1 des Magnetankers 6 herausgeschoben. Das Verriegelungsteil 7.2 befindet sich nun in einer entriegelnden Position. Dadurch wird der Magnetanker 6 freigegeben bzw. entriegelt. Der Magnetanker 6 bzw. die Ankerstange 6.1 kann sich nach oben und unten durch das Langloch 21 in dem Verriegelungsteil 7.2 bewegen.

Wie beschreiben wird gleichzeitig der Luftspalt 23 geschlossen. Das Aktivierungsteil 7.1 schließt dann also das Magnetjoch der Erregerspule 4. In diesem zweiten Ausführungsbeispiel wird das Magnetjoch durch die beiden Jochplatten 5.1, 5.2 und das Verriegelungselement, bzw. insbeson dere das Aktivierungsteil 7.1 des Verriegelungselements 7, ausgebildet. Dadurch wird der auf den Magnetanker6 wirkende magnetische Fluss verstärkt und der Magnetanker6 gegen die Kraft einer nicht dargestellten Rückstellfeder von der Ausgangsstellung in eine angezogene Stellung bewegt. Dadurch wird der Kontaktträger 11 mit der darauf angeordneten Kontaktbrücke 3 in Rich- tung der Festkontakte 2 bewegt und die elektrischen Kontakte werden geschlossen.

Bezugszeichenliste

1 Schaltgerät

2 Festkontakt

3 Kontaktbrücke (beweglicher Kontakt) 4 Erregerspule

5 U-förmiger Abschnitt des Magnetjochs

5.1 obere Jochplatte

5.2 untere Jochplatte

6 Magnetanker 6.1 Ankerstange

7 Verriegelungselement

7.1 Aktivierungsteil

7.2 Verriegelungsteil

8 Gelenk 9 Vorspannfeder

10 Nase

11 Kontaktträger

12 Haken

13 Kontaktdruckfeder 14 Spulenträger

15 Bohrung

16 zweites Gelenk 17 Bolzen

19 Stift

20 Nut

21 Langloch 22 ringförmige Nut

23 Luftspalt