Elektrischer Schalter und Verfahren zum Montieren einer

Schalteinheit eines elektrischen Schalters

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Schalter mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein derartiger elektrischer Schalter ist aus der US-Patentschrift 7,145,419 B2 bekannt. Dieser Schalter ist mit einer Schalteinheit ausgestattet, die einen um eine Schwenkachse schwenkbaren Kontakthebel mit zwei elektrischen Schaltkontakten sowie zwei dazu parallel angeordnete Platten aufweist, zwischen denen der Kontakthebel mittels Stiften federnd gehalten wird. Der Abstand zwischen den zwei parallelen Platten entspricht dem Abstand der Stifte. Zur elektrischen Iso ^¬ lation der Schalteinheit sind zwei Kunststoffkappen vorgese ^¬ hen, die von außen auf die zwei Platten aufgesetzt werden und die Schalteinheit nach außen isolieren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Schalter anzugeben, bei dem die Schalteinheiten gute elektrische Isolationseigenschaften aufweisen und einfach montierbar sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen elektrischen Schalter mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Schalters sind in Unteransprüchen angegeben.

Danach ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Kontakthebel mit den Platten und den Stiften in ein elektrisch nichtleitendes Gehäuse der Schalteinheit eingesetzt ist, wobei zumin- dest einer der Stifte einen Haltestift bildet, wobei die Län ^¬ ge des Haltestifts den Abstand zwischen den parallelen Plat ^¬ ten übersteigt und wobei sich der Haltestift durch jeweils ein Loch in den beiden Platten hindurcherstreckt und mit sei- nem einen Stiftende in einer Halteausnehmung des Gehäuses und mit seinem anderen Stiftende in einer gegenüberliegenden Halteausnehmung des Gehäuses gehalten wird.

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Schalters ist darin zu sehen, dass zur elektrischen Isolation der Schalteinheit ein nichtleitendes Gehäuse vorhanden ist, in das sich eine mit Platten, Stiften und Kontakthebel vormontierte Bau ^¬ gruppe in einfacher Weise einsetzen lässt. Das erfindungsge ^¬ mäß vorgesehene nichtleitende Gehäuse stellt somit gute elektrische Isolationseigenschaften zur Verfügung, wobei - wie weiter unten noch näher erläutert wird - dennoch eine einfache Montage gewährleistet bleibt. Darüber hinaus kann das nichtleitende Gehäuse auch zur Drehmomentübertragung herangezogen werden und/oder eine Verbindung zu einem Schalt- schloss des Schalters erlauben.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen

Schalters beruht auf der Doppelnutzung zumindest eines der Stifte, mit denen der Kontakthebel zwischen den parallelen Platten gehalten wird. Erfindungsgemäß bildet nämlich einer der Stifte einen Haltestift, dessen Länge den Abstand zwi ^¬ schen den parallelen Platten übersteigt, sich also über die Platten hinaus erstreckt und somit ein Einhängen der mit Platten, Stiften und Kontakthebel vormontierten Baugruppe in dem nichtleitenden Gehäuse der Schalteinheit ermöglicht. Zur Montage muss also lediglich die vormontierte Baugruppe mit dem Haltestift in das Gehäuse eingehängt werden. Um eine einfache und schnelle Montage zu ermöglichen, wird es als vorteilhaft angesehen, wenn das Gehäuse ein einteiliges Gehäuse ist. Dies erspart das Zusammenfügen von einzelnen Ge ^¬ häusebestandteilen zwecks Bildung eines Gesamtgehäuses.

Zur weiteren Befestigung der mit Kontakthebel, Platten und Stiften gebildeten Baugruppe wird es als vorteilhaft angese ^¬ hen, wenn sich ein Rotorstift durch das Gehäuse der Schalt ^¬ einheit, die beiden Platten und den schwenkbaren Kontakthebel hindurch erstreckt, der Rotorstift die virtuelle Schwenkachse für den schwenkbaren Kontakthebel bildet und der Rotorstift und der Haltestift parallel zueinander verlaufen und gemeinsam die zwei Platten fest mit dem Gehäuse der Schalteinheit verbinden. Bei dieser vorteilhaften Ausgestaltung wird also die mit Kontakthebel, Platten und Stiften gebildete Baugruppe nicht nur durch den Haltestift im Gehäuse der Schalteinheit gehalten, sondern auch durch den parallel dazu angeordneten Rotorstift, der eine Schwenkachse für den Kontakthebel bildet und die mittels Haltestift eingehängte Baugruppe zusätzlich mit dem Gehäuse der Schalteinheit verbindet.

Vorzugsweise ist das Gehäuse der Schalteinheit und damit die Schalteinheit insgesamt innerhalb des elektrischen Schalters um die Schwenkachse des Kontakthebels drehbar, um ein Ein- und Ausschalten der Schalteinheit des Schalters durch ein

Schwenken des Gehäuses der Schalteinheit auslösen zu können; der schwenkbare Kontakthebel wird in diesem Falle vorzugswei ^¬ se mit dem Gehäuse mitgeschwenkt. Zum Erreichen vorgegebener Kontaktkräfte wird eine Verschwenkbarkeit des Kontakthebels relativ zu dem Gehäuse der Schalteinheit beispielsweise mit ^¬ tels Federn gewährleistet.

Besonders bevorzugt weist das Gehäuse zwei gegenüberliegende Seitenwände auf. Eine Halteausnehmung zur Aufnahme des einen Haltestiftendes ist vorzugsweise in der einen Seitenwand und eine gegenüberliegende Halteausnehmung zur Aufnahme des ande ^¬ ren Haltestiftendes vorzugsweise in der gegenüberliegenden Seitenwand angeordnet.

Der Rotorstift wird vorzugsweise von zwei gehäuseseitigen La ^¬ gern gehalten, von denen eines in der einen Seitenwand und das andere in der gegenüberliegenden Seitenwand angeordnet ist .

Darüber hinaus wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die vormontierte Baugruppe der Schalteinheit einen einzigen Hal ^¬ testift aufweist und die Länge der übrigen Stifte der vormon ^¬ tierten Baugruppe der Schalteinheit zwar größer als der Ab- stand zwischen den parallelen Platten, jedoch kleiner als der Abstand zwischen den beiden Seitenwänden des Gehäuses der Schalteinheit ist. Bei einer solchen Ausgestaltung lässt sich die vormontierte Baugruppe nämlich besonders einfach im Ge ^¬ häuse der Schalteinheit positionieren, da lediglich ein ein- ziger Haltestift in Ausnehmungen des Gehäuses positioniert werden muss, um die mit Kontakthebel, Platten und Stiften ge ^¬ bildete vormontierte Baugruppe im Gehäuse einhängen zu kön ^¬ nen. Die übrigen kürzeren Stifte können bei dieser Ausgestaltung ausschließlich für die Funktion der Baugruppe als solche optimiert werden, da sie nicht zum Halten oder Fixie ^¬ ren der Baugruppe innerhalb des Gehäuses der Schalteinheit dienen .

Auch kann vorgesehen sein, dass der Haltestift und ein dazu parallel verlaufender Stift gemeinsam zwei Zugfedern tragen, von denen eine auf der dem Kontakthebel abgewandten Seite der einen Platte und die andere auf der dem Kontakthebel abge ^¬ wandten Seite der anderen Platte angeordnet ist. Bei dieser Ausführungsvariante sind die Zugfedern also außen angebracht und durch die Platten von dem Kontakthebel räumlich getrennt.

Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass zwei weitere paral- lel verlaufende Stifte vorhanden sind, die gemeinsam zwei weitere Zugfedern tragen, von denen eine auf der dem Kontakthebel abgewandten Seite der einen Platte und die andere auf der auf dem Kontakthebel abgewandten Seite der anderen Platte angeordnet ist. Bei dieser Ausführungsform weist die mit dem Kontakthebel, den Platten und den Stiften vormontierte Bau ^¬ gruppe zusätzlich also insgesamt vier Zugfedern auf, die paarweise angeordnet sind, wobei die Zugfedern paarweise auf unterschiedlichen Seiten des Kontakthebels angeordnet sind und von dem Kontakthebel durch die Platten räumlich getrennt sind.

Der elektrische Schalter kann beispielsweise mehrere Schalt ^¬ einheiten, wie sie oben beschrieben sind, aufweisen, wobei jede Schalteinheit ihr eigenes elektrisch nichtleitendes Ge- häuse aufweist.

Auf der dem Gehäuseinneren abgewandten Seite der beiden Seitenwände des Gehäuses einer jeden Schalteinheit sind vorzugs ^¬ weise ein oder mehrere Koppelelemente einstückig angeordnet, mit denen sich eine jede Schalteinheit mit anderen Schaltein ^¬ heiten des Schalters mechanisch koppeln lässt. Dies ermög ^¬ licht es in besonders einfacher Weise, Schalteinheiten derart miteinander zu verbinden, dass bei einem Verschwenken einer Schalteinheit die jeweils anderen Schalteinheiten des Schal- ters mitverschwenkt werden.

Vorzugsweise sind die Koppelelemente auf der einen Seitenwand des Gehäuses der Schalteinheit invers zu den Koppelelementen auf der anderen Seitenwand des Gehäuses der Schalteinheit, so dass Gehäuse baugleicher Schalteinheiten unmittelbar zusammengesteckt werden können.

Der Wiederschließbereich der Schaltkontakte sowie die End- Stellung der Kontakte im ausgeschalteten Zustand der Schalteinheit werden vorzugsweise durch die Formgebung der Platten bestimmt: Hierzu sind die Platten beispielsweise mit entspre ^¬ chenden Ausnehmungen oder Nasen ausgestattet, die die

Schwenkbewegung des Kontakthebels relativ zur Schwenkposition des Gehäuses beeinflussen.

Der oder die elektrischen Schaltkontakte des schwenkbaren Kontakthebels der Schalteinheit arbeiten vorzugsweise mit zu ^¬ geordneten ortsfesten Kontakten zusammen, die im Schalter fest angebracht sind.

Bei dem elektrischen Schalter kann es sich beispielsweise um einen doppelt-unterbrechenden Leistungsschalter handeln, der eine oder mehrere Schalteinheiten der oben beschriebenen Art aufweist.

Vorzugsweise weist der Schalter für jede zu schaltende elekt ^¬ rische Phase eine zugeordnete Schalteinheit auf: Bei einem dreiphasigen Schalter sind vorzugsweise also drei phasenindi- viduelle Schalteinheiten, wie sie oben beschrieben sind, vorhanden .

Die Erfindung bezieht sich darüber hinaus auf ein Verfahren zum Montieren einer Schalteinheit eines elektrischen Schal- ters, wie er oben beschrieben worden ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass bei dem Verfahren eine Baugruppe vormontiert wird, indem ein Kontakthebel mit mindestens einem elektri ^¬ schen Schaltkontakt zwischen zwei Platten mittels Stiften und Federn federnd befestigt wird, die vormontierte Baugruppe in ein elektrisch nichtleitendes Gehäuse einer Schalteinheit des Schalters eingesetzt wird, wobei ein Haltestift mit seinem einen Stiftende in eine Halteausnehmung des Gehäuses und mit seinem anderen Stiftende in eine gegenüberliegenden Halteaus- nehmung des Gehäuses eingesetzt wird und ein Rotorstift von außen durch das Gehäuseinnere, die Platten und den schwenkba ^¬ ren Kontakthebel parallel zum Haltestift hindurch geschoben wird, wodurch der Kontakthebel schwenkbar im Gehäuse gehalten wird und wodurch die zwei Platten durch den Rotorstift und den Haltestift im Gehäuse positioniert werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispie ^¬ len erläutert; dabei zeigen beispielhaft Figur 1 Ausführungsbeispiel für eine mit einem

Kontakthebel, zwei Platten, Stiften und Fe ^¬ dern gebildete vormontierte Baugruppe, die sich in ein elektrisch nicht leitendes Gehäuse einer Schalteinheit eines elektri- sehen Schalters einsetzen lässt,

Figur 2 die vormontierte Baugruppe gemäß Figur 1 in einer Sicht von der Seite,

Figur 3 die vormontierte Baugruppe gemäß den Figu ^¬ ren 1 und 2, nachdem sie in ein elektrisch nicht leitendes Gehäuse eingesetzt und mit ^¬ tels eines Rotorstiftes fixiert worden ist, und

Figuren 4-6 ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine

Schalteinheit eines elektrischen Schalters, bei der die Platten anders als bei dem Aus- führungsbeispiel gemäß den Figuren 1 bis 3 ausgestaltet sind.

In den Figuren werden der Übersicht halber für identische oder vergleichbare Komponenten stets dieselben Bezugszeichen verwendet .

In der Figur 1 erkennt man eine vormontierte Baugruppe 10 für eine nicht weiter gezeigte Schalteinheit eines elektrischen Schalters. Die vormontierte Baugruppe 10 weist einen Kontakt ^¬ hebel 20 mit einen ersten Hebelarm 21 sowie einem zweiten Hebelarm 22 auf. An dem ersten Hebelarm 21 befindet sich ein erster elektrischer Schaltkontakt 30 und an dem zweiten Hebelarm 22 ein zweiter elektrischer Schaltkontakt 31.

Der Kontakthebel 20 ist zwischen zwei Platten 40 und 41 ange ^¬ ordnet, die parallel zueinander angeordnet sind und einen vorgegebenen Abstand zueinander aufweisen. Die Figur 1 zeigt darüber hinaus einen Haltestift 50 sowie einen dazu parallel verlaufenden Stift 51, die beide gemein ^¬ sam zwei Zugfedern 60 und 61 tragen. Die eine Zugfeder 60 ist auf der dem Kontakthebel 20 abgewandten Seite der einen Plat ^¬ te 40 und die andere Zugfeder 61 auf der dem Kontakthebel 20 abgewandten Seite der anderen Platte 41 angeordnet. Es ist ersichtlich, dass die Länge der beiden Stifte 50 und 51 grö ^¬ ßer ist als der Abstand zwischen den beiden Platten 40 und 41, da die beiden Stiftenden über die Platten hinausragen, um die beiden Zugfedern 60 und 61 zu tragen.

Die Figur 1 zeigt darüber hinaus zwei weitere parallel ver ^¬ laufende Stifte 52 und 53, die gemeinsam zwei weitere Zugfe ^¬ dern 62 und 63 tragen. Die eine Zugfeder 62 ist auf der dem Kontakthebel 20 abgewandten Seite der einen Platte 40 und die andere Zugfeder 63 auf der dem Kontakthebel 20 abgewandten Seite der anderen Platte 41 angeordnet. Die Länge der Stifte 52 und 53 übersteigt ebenfalls den Abstand zwischen den bei ^¬ den Platten 40 und 41, um das Halten der beiden Zugfedern 62 und 63 zu ermöglichen.

Es lässt sich in der Figur 1 außerdem erkennen, dass der Kontakthebel 20 von den Zugfedern 60, 61, 62 und 63 durch die beiden Platten 40 und 41 getrennt ist und von den beiden Platten 40 und 41 sowie den beiden Stiften 51 und 52 unmittelbar bzw. direkt umgeben ist.

Die Figur 2 zeigt die vormontierte Baugruppe 10 gemäß Figur 1 in einer Sicht von der Seite. Man erkennt den Kontakthebel 20, die Stifte 50, 51, 52 und 53, die beiden Zugfedern 60 und 62 sowie die Platte 40.

Darüber hinaus erkennt man, dass die beiden Platten sowie der Kontakthebel 20 jeweils ein fluchtendes Durchgangsloch 80 aufweisen, das ein Durchstecken eines in der Figur 2 nicht weiter dargestellten Rotorstift durch die Baugruppe 10 hindurch ermöglicht. Mit anderen Worten kann ein Rotorstift durch die beiden Platten 40 und 41 sowie durch den Kontakthebel 20 hindurchgeführt bzw. hindurch gesteckt werden.

In der Figur 3 ist die vormontierte Baugruppe 10 gemäß den Figuren 1 und 2 gezeigt, nachdem sie in ein elektrisch nicht leitendes und einteilig ausgeführtes Gehäuse 105 einer

Schalteinheit 100 eingeführt worden ist. Man erkennt, dass die Länge des Haltestifts 50 derart bemessen ist, dass das in der Figur 3 linke Stiftende 110 des Haltestiftes 50 in eine Halteausnehmung 120 der in Figur 3 linken Seitenwand 130 des Gehäuses 105 eingreifen kann. In entsprechender Weise kann das in Figur 3 rechte Stiftende 140 des Haltestifts 50 in ei- ne rechte Halteausnehmung 150 der rechten Seitenwand 160 des Gehäuses 105 eingeführt werden. Die vormontierte Baugruppe 10 hängt somit mit dem Haltestift 50 in den beiden Halteausneh- mungen 120 und 150 des Gehäuses 105.

Um eine sichere Fixierung der vormontierten Baugruppe 10 in dem Gehäuse 105 zu erreichen, ist die Schalteinheit 100 dar ^¬ über hinaus mit einem Rotorstift 200 ausgestattet, der durch ein Durchgangsloch 205 in der Seitenwand 160 hindurch in das Gehäuseinnere hineingeschoben ist und die Durchgangslöcher 80 in den beiden Platten 40 und 41 (vgl. Figur 2) und im Kontakthebel 20 durchsetzt. Der Rotorstift 200 wird durch ein in der Figur 3 nicht erkennbares Lager in der linken Seitenwand 130 sowie ein durch das Loch 205 gebildetes Lager in der Sei- tenwand 160 gehalten und bildet eine Schwenkachse für den schwenkbaren Kontakthebel 20.

Darüber hinaus bildet der Rotorstift 200 gemeinsam mit dem dazu parallel angeordneten Haltestift 50 die Befestigung für die beiden Platten 40 und 41, die somit drehfest bzw. fix mit dem Gehäuse 105 der Schalteinheit 100 verbunden sind. Der Ro ^¬ torstift bildet auch die Drehachse der Schalteinheit 100 (Ro ^¬ tor) im zugeordneten Polgehäuse. Durch die in der Figur 3 dargestellte Montage der vormontierten Baugruppe 10 im Gehäuse 105 ist es möglich, den Kontakt ^¬ hebel 20 gegen die Kraft der Zugfedern gegenüber den Platten 40 und 41 zu verschwenken, wobei die Platten 40 und 41 gegenüber dem Gehäuse 105 drehfest verbunden bleiben.

Die in der Figur 3 dargestellte Schalteinheit 100 kann in ei ^¬ nen nicht weiter dargestellten elektrischen Schalter eingebaut werden, um mit nicht beweglichen Schaltkontakten zusammenzuwirken und einen elektrischen Strom zu schalten. Die Figur 3 zeigt darüber hinaus Koppelelemente 300 und 305, die auf den dem Gehäuseinneren abgewandten Seiten der beiden Seitenwände 130 und 160 einstückig angeformt sind. Mit den Koppelelementen 300 und 305 lässt sich die in der Figur 3 gezeigte Schalteinheit links und rechts mit weiteren bauglei ^¬ chen Schalteinheiten mechanisch drehfest koppeln, so dass im Falle einer von außen erzwungenen Rotation einer der Schalteinheiten die anderen Schalteinheiten entsprechend mitgedreht werden.

Zusammengefasst lässt sich die in der Figur 3 dargestellte Schalteinheit 100 also montieren, indem zunächst die in den Figuren 1 und 2 dargestellte vormontierte Baugruppe 10 herge- stellt wird. Hierzu wird der Kontakthebel 20 zwischen den beiden Platten 40 und 41 mit dem Haltestift 50, den weiteren Stifte 51, 52 und 53 sowie den vier Federn 60, 61, 62 und 63 vormontiert (vgl. Figuren 1 und 2) . Die vormontierte Baugrup ^¬ pe 10 wird anschließend in das Gehäuse 105 der Schalteinheit 100 eingehängt, indem die Stiftenden 110 und 140 in die bei ^¬ den Halteausnehmungen 120 und 150 in den beiden Seitenwänden 130 und 160 eingehängt werden.

Nachdem die vormontierte Baugruppe 10 eingehängt worden ist, kann der Rotorstift 200 durch das Loch 205 in der Seitenwand 160 in das Gehäuseinnere hinein und durch die Durchgangslö ^¬ cher 80 in der vormontierten Baugruppe 10 hindurch geschoben werden, bis der Rotorstift 200 das entsprechende Gegenlager auf der Seitenwand 130 des Gehäuses 105 erreicht und in die- sem gehalten wird. Der Rotorstift 200 bildet das Schwenklager für den Kontakthebelarm 20 sowie gemeinsam mit dem Haltestift 50 die Fixierung für die Platten 40 und 41 der Baugruppe 10. In den Figuren 4, 5 und 6 wird ein weiteres Ausführungsbei ^¬ spiel für eine Schalteinheit eines elektrischen Schalters ge ^¬ zeigt. Bei diesem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Form ^¬ gestaltung der beiden Platten 40 und 41 anders gewählt, so dass die resultierende Schalteinheit einen anderen Wieder ^¬ schließbereich für den Kontakthebel sowie im ausgeschalteten Zustand der Schalteinheit eine andere Endstellung für die Kontakte festlegt. Die übrigen Merkmale sowie die Montage der Baugruppe entsprechenden dem Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 1 bis 3.

Bezugszeichenliste

10 Baugruppe

20 Kontakthebel

21 Hebelarm

22 Hebelarm

30 Schaltkontakt

31 Schaltkontakt

40 Platte

41 Platte

50 Haltestift

51 Stift

52 Stift

53 Stift

60 Zugfeder

61 Zugfeder

62 Zugfeder

63 Zugfeder

80 Durchgangsloch

100 Schalteinheit

105 Gehäuse

110 Stiftende

120 Halteausnehmung

130 Seitenwand

140 Stiftende

150 Halteausnehmung

160 Seitenwand

200 Rotorstift

205 Durchgangsloch

300 Koppelelement

305 Koppelelement