(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
開位置（Ａ）から閉位置（Ｂ）に移動することができ、前記開位置（Ａ）では相手コンタクト（５）から距離を置いて保持され、前記閉位置（Ｂ）では前記相手コンタクト（５）に導電的に当接する少なくとも１つのスイッチコンタクト（４ａ）を有する、特に電気車両において負荷回路を開閉するスイッチングデバイス（１）であって、
前記少なくとも１つのスイッチコンタクト（４ａ）は、安全位置（Ｃ）では、前記負荷回路を過負荷から保護するために、前記相手コンタクト（５）から離れて保持され、
切離駆動装置（３１）を備え、前記安全位置（Ｃ）における前記切離駆動装置（３１）の切離力（Ｆ31）は、前記少なくとも１つのスイッチコンタクト（４ａ）を前記開位置（Ａ）から前記閉位置（Ｂ）に移動するための閉成力（Ｆ20）とは反対方向に作用することを特徴とするスイッチングデバイス（１）。
【請求項２】
前記少なくとも１つのスイッチコンタクト（４ａ）は、前記開位置（Ａ）では、スイッチング経路（Ｋ）に亘って前記相手コンタクト（５）から距離を置いて保持され、
前記スイッチング経路（Ｋ）は、前記安全位置（Ｃ）では安全距離（Ｓ）だけ増加されることを特徴とする請求項１に記載のスイッチングデバイス（１）。
【請求項３】
前記安全距離（Ｓ）は前記スイッチング経路（Ｋ）よりも大きいことを特徴とする請求項２に記載のスイッチングデバイス（１）。
【請求項４】
前記少なくとも１つのスイッチコンタクト（４ａ）と前記相手コンタクト（５）との間の距離は、前記安全位置（Ｃ）では、前記閉位置（Ｂ）において最大限の過負荷電流の発生時に電気アークを消弧するのに必要な前記少なくとも１つのスイッチコンタクト（４ａ）と前記相手コンタクト（５）との間の距離よりも大きいことを特徴とする請求項１乃至３の少なくとも一項に記載のスイッチングデバイス（１）。
【請求項５】
前記スイッチングデバイス（１）は、前記安全位置（Ｃ）において前記相手コンタクト（５）の方向における前記少なくとも１つのスイッチコンタクト（４ａ）の移動を制限する安全ストップ（３２）を含むことを特徴とする請求項１乃至４の少なくとも一項に記載のスイッチングデバイス（１）。
【請求項６】
前記切離力（Ｆ31）は前記閉成力（Ｆ20）よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載のスイッチングデバイス（１）。
【請求項７】
前記切離駆動装置（３１）は、前記切離力（Ｆ31）を少なくとも部分的に生成する弾性切離部材を含むことを特徴とする請求項１又は請求項６に記載のスイッチングデバイス（１）。
【請求項８】
前記スイッチングデバイス（１）は、前記スイッチングデバイス（１）が前記開位置（Ａ）から前記閉位置（Ｂ）に移動されることができる通常の動作状態（Ｎ）に保持力（Ｆ33）によって保持されることを特徴とする請求項１乃至７の少なくとも一項に記載のスイッチングデバイス（１）。
【請求項９】
前記閉位置（Ｂ）における電圧下では、少なくとも過負荷の発生時に、負荷電流路（６）によって生成される作動磁界（７）は、前記保持力（Ｆ33）に作用する保持磁界（８）に対する弱化効果を有することを特徴とする請求項８に記載のスイッチングデバイス（１）。
【請求項１０】
前記開位置（Ａ）と前記閉位置（Ｂ）との間でスイッチングを行うためのスイッチングユニット（２）と、前記安全位置（Ｃ）への移動のための安全ユニット（３）とを備えることを特徴とする請求項１乃至９の少なくとも一項に記載のスイッチングデバイス（１）。
【請求項１１】
前記安全ユニット（３）は、前記スイッチングデバイス（１）が前記開位置（Ａ）から前記閉位置（Ｂ）に移動されることができる解除位置（Ｘ）に磁気クランプやばねシステムや電磁コイルによって保持されることを特徴とする請求項１０に記載のスイッチングデバイス（１）。
【請求項１２】
コンタクト部材（４）は、前記少なくとも１つのスイッチコンタクト（４ａ）及び保持ストップ（４２）を運び、前記コンタクト部材（４）は、前記安全位置（Ｃ）では、前記保持ストップ（４２）によって停止されることを特徴とする請求項１乃至１１の少なくとも一項に記載のスイッチングデバイス（１）。
【請求項１３】
前記スイッチングデバイス（１）は、前記コンタクト部材（４）に対して少なくとも部分的に同心円状に構成されることを特徴とする請求項１２に記載のスイッチングデバイス（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、開位置から閉位置に移動することができ、開位置では相手コンタクトから距離を置いて保持され、閉位置では相手コンタクトと導電的に当接する少なくとも１つのスイッチコンタクトを有する、特に電気車両において、負荷回路を開閉するスイッチングデバイスに関する。
【０００２】
本発明は、更に、少なくとも１つのスイッチコンタクトが、開位置から閉位置に移動することによって、相手コンタクトと導電的に接触される、特に電気車両において、負荷回路をスイッチングする方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
負荷回路をスイッチングする上記種類のスイッチングデバイス及び方法は、先行技術から知られている。当該デバイス及び方法は、例えば、電気車両のバッテリすなわち蓄電池が使用されない時に当該バッテリすなわち蓄電池を、電気を消費する機器から切り離すことができるようにすなわち負荷回路を開放することができるように、反復スイッチングのために用いられる。従って、スイッチングデバイスは、一般的にコンタクタである。
【０００４】
コンタクタに加え、負荷回路を過負荷から保護する必要がある。特に電気車両の場合、バッテリすなわち蓄電池の比較的低い内部抵抗のため、部品の誤動作時に、非常に大きな短絡電流が発生する可能性があり、特に発火の危険を伴うため、防ぐことが意図される。このように、通常の最大負荷電流は、例えば、最大２００Ａであるが、２０００Ａ乃至６０００Ａの短絡電流は、負荷電流の１０倍以上になる。
【０００５】
短絡電流から負荷回路を保護するために、例えば、電気車両では、その広い許容範囲を理由に、バックアップヒューズとしてのみ使用されることができるヒューズが用いられている。例えば溶断ヒューズの形態であるバックアップヒューズは、少なくとも定格電流までの電流は持続的に導くことができる。特定の期間、定格電流が大きく超過されると、ヒューズの溶断部材が溶けることにより、負荷回路が遮断され、ヒューズは使用不能になる。作動した結果として使用不能になったすなわち「焼き切れた」ヒューズは、交換されなければならない。
【０００６】
しかしながら、バックアップヒューズは、一般に、定格遮断電流に達するまでは、負荷回路の所定倍の定格電流を上回る電流の場合にしか負荷回路を遮断することができない。その結果、標準的なヒューズは、定格電流の強さと、定格遮断電流以下の前記所定倍の定格電流の強さの間である過電流の発生時に、信頼して用いることができない。
【０００７】
定格電流と、定格遮断電流以下の前記所定倍の定格電流の強さの間の範囲では、例えば短絡電流の約３０％以下の過電流が生じる可能性があるので、より強力なパワーコンタクタを用いる必要があり、このようなパワーコンタクタは、電気車両の場合、例えばヒューズと共に、バッテリ切離ユニット内に収容される。しかしながら、ヒューズとより強力なパワーコンタクタの併用により、バッテリユニットの質量及びコストが増加する。
【０００８】
或いは、ライン保護スイッチを用いて、電力を消費する機器から、電気車両の場合はオンボード電源から、バッテリを切り離すことができる。ライン保護スイッチと、そのライン保護スイッチが行うヒューズ機能を用いることにより、この場合でも同様に、通常のスイッチング動作に、より軽量且つより安価なスイッチングデバイスを用いることができる。しかしながら、電気車両においてライン保護スイッチを用いて短絡電流を遮断する場合の重量に関する経済的な支出及び複雑さは、現時点では小さくない。例えば、ライン保護スイッチは、電気機械的に起動される作動機構を含有し、更に、一般的には、電気アークを消弧する手段、例えば、消弧板や、磁石や、吹消しコイルや、加圧ガスを含む密閉室等を含有する。溶断ヒューズと比較して、ライン保護スイッチは、少なくとも、複数回の短絡電流遮断に対して設計されているという利点を有し、結果的に、起動後にリセットされることができるので、使用不能になって交換される必要がない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
スイッチングデバイスすなわちバッテリ切離ユニットの上述の要求事項と、過電流時に負荷回路を遮断するための先行技術から知られるデバイス及び方法の欠点を考慮し、本発明の目的は、スイッチングデバイスすなわちバッテリ切離ユニットの重量、構造寸法、及びコストを減少することと同時に、その信頼性を保証し、更には高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この目的は、序文で言及したスイッチングデバイスに関する本発明に従って、安全位置では、少なくとも１つのスイッチコンタクトが負荷回路を過負荷から保護するために相手コンタクトから離された状態に保たれることによって達成される。
【００１１】
序文で言及した方法では、上記目的は、本発明に従って、負荷回路に過負荷をかけられた場合、スイッチコンタクトが相手コンタクトから自動的に切り離され、安全位置に移動されることによって達成される。
【００１２】
本発明に係る課題解決法は、少なくとも１つのスイッチコンタクトを、過負荷未満の電流による通常の動作状態では負荷回路をスイッチングするため、及び過負荷の発生時には負荷回路を遮断するための両方に用いることができるという利点を有する。その結果、当該スイッチングデバイスは、その内部において、通常のスイッチングと安全機能を組み合わせることができる。前記少なくとも１つのスイッチングコンタクトは、スイッチ室に収容されることができ、通常の動作状態と保護時の両方において使用可能な電気アークを消弧する接続部及び手段を備えることができる。スイッチ室及び補助的な消弧手段は、過負荷の場合又は短絡の発生時における電気アークの消弧の要求事項に合わせることができる。
【００１３】
スイッチングデバイスにおいて、通常の動作状態におけるスイッチング機能と、過負荷の発生時におけるコンタクトの切離しを組み合わせることにより、結果的に、バッテリユニットの重量、構造寸法、及びコストを減少することができる。同時に、通常の動作状態におけるスイッチング機能又はコンタクタの従来の機能、及び過負荷の発生時における切離機能又はライン保護スイッチ（ＭＣＢ：小型遮断器）の従来の機能は、互いに対して最適に適応させることができ、それにより、過負荷の発生時における当該スイッチングデバイスの信頼性が増し、ユーザが、複数の利用可能なコンタクト及びライン保護スイッチから夫々の用途に適した組み合わせを選択して組み立てる必要がないため、ユーザにとってバッテリ切離ユニットの構成及び使用が容易になる。
【００１４】
従って、前記安全位置は、前記開位置及び前記閉位置に加えて、更に他の位置を含むことができる。当該スイッチングデバイスは、例えば、前記開位置と前記閉位置でスイッチングを行うために、電磁気や、空気圧や、弾発力によって駆動される。前記安全位置を実現するためには、その他の駆動手段が設けられてもよく、その他の駆動手段は、前記スイッチコンタクトの場合のように、通常の動作状態における開放と閉成のためと、過負荷の発生時に離れるための両方に用いることができる当該スイッチングデバイスの部材によって、電磁的に駆動されたり、空気圧によって駆動されたり、弾性的に駆動されたりすることができる。
【００１５】
本発明に係る課題解決法は、必要に応じて補足されることができ、更に、それ自体が各有利な以下の更なる実施形態によって更に改良させることができる。
【００１６】
本発明に係るスイッチングデバイスの第１の有利な実施形態によれば、前記開位置では、前記少なくとも１つのスイッチコンタクトは、スイッチング経路に渡って前記相手コンタクトから距離を置いて保持され、前記スイッチング経路は、前記安全位置では安全距離だけ増加されると規定することができる。その結果、前記通常の動作状態では、前記開位置と前記閉位置の比較的迅速なスイッチングが可能になり、前記スイッチング経路は、夫々の要求事項に従って可能な限り短く抑えることができる。一方、前記安全位置では、前記スイッチング経路は、前記スイッチコンタクトと相手コンタクトの可能な限り最も迅速且つ確実な切離を可能にするために、夫々の要求事項に従って、前記安全距離だけ増加させることができる。切離に関して、前記スイッチコンタクトは、例えば、前記相手コンタクトから切断され、そのために、前記安全距離だけ増加した前記スイッチング経路を使用することができる。
【００１７】
前記安全距離は、前記スイッチング経路よりも大きくすることができる。その結果、特に、スイッチングに関して、当該スイッチングデバイスの夫々の駆動装置の前記開位置及び閉位置に拘らず、前記スイッチコンタクトは、どのような場合でも前記安全位置では、前記通常の動作状態において記相手コンタクトから切り離されることが保証されることができる。すなわち、前記通常の動作状態において開位置と閉位置との間のスイッチングのための駆動装置の移動量は、前記スイッチコンタクトを前記安全位置に移動するための駆動装置の逆向きの移動量よりも小さく、それにより、前記スイッチコンタクトと相手コンタクトとの間の距離は、前記通常の動作状態において開位置と閉位置との間のスイッチングのための前記駆動装置に負けることがないように、前記通常の動作状態に対して増加させることができる。
【００１８】
前記少なくとも１つのスイッチコンタクトと前記相手コンタクトとの間の距離は、前記安全位置では、前記閉位置において最大限の過負荷電流の発生時に電気アークを消弧するために必要な前記少なくとも１つのスイッチコンタクトと前記相手コンタクトの間の距離よりも大きくすることができる。その結果、前記スイッチコンタクトと相手コンタクトとの間で過負荷の発生時に発生する電気アークは確実に消弧されることができ、同時に、前記スイッチング経路は、前記通常の動作状態において可能な限り短く抑えることができる。
【００１９】
当該スイッチングデバイスは、前記安全位置において前記相手コンタクトの方向における前記少なくとも１つのスイッチコンタクトの移動を制限する安全ストップを含むことができる。例えば、保護時、前記スイッチコンタクトと相手コンタクトとの間の距離を決定するストップは、当該スイッチングデバイスの可動アーマチュアすなわちスイッチングブリッジすなわちスイッチング部材のための安全ストップとして、前記通常の動作状態に対して変位させることができる。前記安全ストップは、前記安全位置において前記スイッチコンタクトを前記相手コンタクトから離間させておくことができる。
【００２０】
前記スイッチングデバイスは、切離駆動装置を有することができ、前記安全位置における前記切離駆動装置の切離力は、前記少なくとも１つのスイッチコンタクトを前記開位置から前記閉位置に移動するための閉成力とは反対方向に作用する。保護時、この切離駆動装置は、前記安全ストップを駆動し、それによって、前記通常の動作状態において前記閉成力を生じるスイッチング駆動装置によって駆動される前記スイッチコンタクトを駆動することができる。その結果、前記切離駆動装置及びスイッチ駆動装置は、夫々の要求事項に従って大きさを設定することができる。
【００２１】
前記切離力は、前記閉成力よりも大きくすることができる。その結果、保護時、前記スイッチング駆動装置は、前記切離駆動装置によって印加され、前記スイッチング力に逆らう又は対抗することができる前記切離力に負けるので、前記スイッチコンタクトは、不可逆的に前記相手コンタクトから切り離されることができる。
【００２２】
前記切離駆動装置は、前記切離力を少なくとも部分的に生成する弾性部材を含むことができる。弾性部材により、前記切離力は急激に生成されることができる。前記弾性部材は、夫々の要求事項に対応する経路／力特性ラインを有することができ、結果的に、保護時に前記負荷回路の迅速且つ確実な遮断が可能になるように、前記スイッチコンタクトの前記相手コンタクトから前記安全位置への移動の可能な限り最も迅速な加速を引き起こすことができる。
【００２３】
前記スイッチングデバイスは、前記スイッチングデバイスが前記開位置から前記閉位置に移動されることができる通常の動作状態に保持力によって保持されることができる。前記保持力は、例えば、永久磁石や電磁石によって印加されることができる。前記保持力が消えた場合、或いは少なくとも弱められた場合、前記スイッチングデバイスは、前記通常の動作状態から前記安全位置へ移動することができ、又は自動的に急激に移動することができる。
【００２４】
前記閉位置における電圧下では、少なくとも過負荷の発生時に、負荷電流路によって生成される作動磁界は、前記保持力に作用する保持磁界に対して弱化効果を有することができる。すなわち、前記負荷電流路によって生成される作動磁力は、前記保持力とは反対方向に働くことができる。その結果、前記負荷電流が許容量を超えるとすなわち既定の過負荷電流に到達すると、前記作動磁界は、前記スイッチングデバイスが前記安全位置に自動的に移動するように前記保持力を弱める又は前記保持力に逆らう規定の作動磁力に達することができる。例えば、前記通常の動作状態では、前記保持力は、前記切離力とは反対方向に作用し、前記切離力よりも大きい。その結果、特に永久的な切離力の場合、前記切離力が前記保持力を上回る度に、前記スイッチングデバイスの前記安全位置への迅速且つ自動的な移動が確実に行われることができる。前記作動磁界を生成するための前記負荷電流路の使用は、結果的に、過負荷電流を検出する単純且つ確実な方法となる。
【００２５】
前記スイッチングデバイスは、前記開位置と前記閉位置との間のスイッチングのためのスイッチングユニットと、前記安全位置に移動するための安全ユニットとを含むことができる。前記スイッチングユニットと安全ユニットは、前記スイッチングデバイスに共に組み込まれることができ、前記スイッチングデバイスの同一の部材及び部品を用いることができるが、前記負荷回路が遮断された場合、別々の機能性を、結果的には重複する機能性を有する。
【００２６】
前記安全ユニットは、前記スイッチングユニットが前記開位置から前記閉位置に移動することができる解除位置に磁気クランプ／ばねシステムや電磁コイルによって保持されることができる。従って、前記安全ユニットの前記解除位置では、前記スイッチングユニットは、前記通常の動作状態にある。前記磁気クランプ／ばねシステムや前記電磁コイルは、前記切離力すなわち前記作動磁界を上回る前記保持力すなわち前記保持磁界によって前記解除位置に保持されることができる。このために、例えば、前記負荷電流路は、前記作動磁界が、前記負荷電流によって引き起こされる漂遊磁束によって少なくとも部分的に生成されることができるように、前記安全デバイス内又は少なくとも前記安全デバイス近傍に配置されることができる。このように、前記スイッチングデバイスは、前記安全位置になるように前記漂遊磁束によって励起されることができる。
【００２７】
すなわち、前記保持磁界すなわち前記保持磁界によって加えられる前記保持力は、前記安全ユニットを前記解除位置に保持することができ、前記作動磁界は、前記作動磁界の力や前記切離力により、前記保持磁界によって発生する前記保持力を上回った場合、前記安全ユニットを前記解除位置から前記安全位置に移動するために、前記保持磁界に影響を及ぼすことができる。過負荷の発生時、前記切離力は、前記作動磁界によって弱められた保持力を上回ることができる。
【００２８】
コンタクトブリッジすなわちコンタクト部材又はそのシャフトは、前記少なくとも１つのスイッチコンタクト及び保持ストップを運び、前記コンタクトブリッジは、前記安全位置では、前記保持ストップによって停止されることができる。その結果、コンタクトブリッジは、前記通常の動作状態では前記開位置と前記閉位置との間で前記スイッチングデバイスを移動させるために、又は、過負荷の発生時に前記スイッチコンタクトを前記安全位置に移動させるために、前記スイッチングユニットと前記安全ユニットの両方によって使用されることができる。前記保持ストップは、前記スイッチング方向において前記スイッチコンタクトの上流に配置されることができ、前記スイッチング方向は、前記開位置から前記閉位置への移動時に前記スイッチコンタクトを移動させる方向である。その結果、前記安全ユニットは、実質的に前記スイッチコンタクトと前記スイッチ駆動装置との間で前記コンタクト部材に作用することができることにより、前記スイッチングユニットに組み込まれることができる。
【００２９】
前記スイッチングデバイスは、前記コンタクト部材又はそのシャフトに対して少なくとも部分的に同心円状に構成されることができる。前記スイッチングデバイスの中心軸は、前記コンタクトブリッジすなわち前記コンタクト部材のシャフトを通って延在したり、前記コンタクトブリッジすなわち前記コンタクト部材のシャフトと平行に延在したりすることができる。かかる同心円状の構成は、前記スイッチング方向に対して横断方向に延在し、前記スイッチングデバイスの可動部材の片側のみの摩耗、更にはその傾きにつながる可能性のある片側のみの負荷又は片側のみの力を防止するために、可能な限り最も直線的且つ互いに平行に任意のスイッチング力及び切離力を生成することに貢献する。
【００３０】
本発明に係るスイッチングデバイスに関する上記の記述は、負荷回路をスイッチングするため又は保護時に前記負荷回路を開放するための本発明に係る方法の方法ステップを、個別に及び組み合わせて具体化している。従って、当業者には、前記スイッチコンタクトと相手コンタクトをスイッチングする及び切離するための本発明に係る方法において、スイッチングデバイスの上述のデバイスの特徴は、本発明に係る方法を実施するために用いられることができ、或いは方法ステップとして再構築されることができることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
本発明は、一例として添付の図面を参照し、一実施形態を参照して以下により詳細に説明される。本実施形態は、一つの考え得る構造に過ぎず、上述の個々の特徴は、互いに独立して実現されることができ、省略されることができる。本実施形態の記述において、同一の特徴及び部材には、簡潔さのために同一の参照番号が付されている。
【００３２】
【図１】開位置での通常の動作状態における本発明に係るスイッチングデバイスの概略的な断面図である。
【図２】閉位置での通常の動作状態における当該スイッチングデバイスの概略的な断面図である。
【図３】安全位置における当該スイッチングデバイスの概略的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
本発明に係るスイッチングデバイス１の構造及び動作は、まず、図１を参照して説明されるが、図１は、開位置Ａでの通常の動作状態Ｎにおけるスイッチングデバイスを、その中心軸Ｍに沿う概略的な断面にて示す。スイッチングデバイス１は、スイッチングユニット２と、スイッチング部材４に対してコンタクトブリッジの形態で働く安全ユニット３を含む。スイッチング部材４は、スイッチング方向Ｔに相手コンタクト５と連結されることができるように構成される。
【００３４】
スイッチングユニット２は、単安定リレー又はコンタクタとして構成され、中心軸Ｍの周りに同心円状に配置されるコイル２０ａを含み、コイル２０ａは、スイッチング方向Ｔと平行に変位されることができ且つ同様に中心軸Ｍに対して同心円状に配置されるコイル磁芯２０ｂと、断面において外周からコイル２０ａを略包囲するヨーク２０ｃと共に、スイッチングユニット２のスイッチ駆動装置２０を形成する。磁芯２０ｂは、スイッチング方向Ｔと平行に変位されることができるように配置され、中心軸Ｍ周りに同心円状に配置されるコイルばねとしての復帰部材２１によってヨーク２０ｃ上にスイッチング方向Ｔに支持され、スイッチ部材４のシャフト４０の後端において、シャフト４０に対して動きを伝達するように又は固定的に接続される。制御電圧（図示せず）がコイル２０ａに印加されると、スイッチ駆動装置２０は、スイッチング方向Ｔに向かうスイッチング力すなわち閉成力Ｆ20を生成し、復帰部材２１によってスイッチング方向Ｔに加えられる復帰力Ｆ21に逆らってスイッチ部材４０と共に磁芯２０ｂを移動させようとする。
【００３５】
安全ユニット３は、支持部３０ｂ及び第１の磁石閉成部３０ｃを備える第１のヨーク３０ａを含有する。安全デバイス３の更に他のヨーク３０ｄは、更に他の磁石閉成部３０ｅと、可動ヨーク部３０ｆすなわちアーマチュアとして構成される安全ストップ３２を含む。安全ストップ３２は、スイッチング方向Ｔとは反対方向に変位されることができるように構成され、通常の動作状態Ｎでは、更に他のヨーク３０ｄの一部としての可動ヨーク部３０ｆとして、保持磁石３３によって印加され且つスイッチング方向Ｔに向かう保持力Ｆ33によって、解除位置Ｘに保持される。ヨーク３０ａ、更に他のヨーク３０ｄ、及び保持磁石３３は、保持力Ｆ33を生成する保持部材３０を形成する。解除位置Ｘでは、保持磁石３３の保持力Ｆ33は、中心軸Ｍに対して同心円状に配置されるコイルばねとしての切離駆動装置３１によって加えられる切離力Ｆ31を上回り、安全ユニット３が解除位置Ｘに留まるようになっている。コイルばねとしての切離駆動装置３１は、支持部３０ｂと可動ヨーク部３０ｆすなわち安全ストップ３２の間に固定される。
【００３６】
スイッチング部材４は、相手コンタクト５の相手スイッチコンタクト面５ｂに対して、スイッチコンタクト面４ｂによって導電的に当接するように構成されるスイッチコンタクト４ａを有する。スイッチコンタクト４ａは、スイッチコンタクトアーム４ｃの先端に配置され、スイッチコンタクトアーム４ｃは、スイッチ部材４のシャフト４０上にスイッチング方向Ｔと平行に変位可能に支持される。スイッチコンタクトアーム４ｃは、開位置Ａではスイッチストップ４０ａに当接し、スイッチストップ４０ａは、シャフト４０に対して固定されたり、シャフト４０上に形成されたりしている。スイッチコンタクト４ａは、スイッチストップ４０ａと、シャフト４０すなわち中心軸Ｍに対して同心円状に配置されるコイルばねとしての弾性部材４１の間に固定される。スイッチング方向Ｔとは反対方向に、弾性部材４１は、支台（abutment）４０ｂ上に載置され、支台４０ｂは、弾性部材４１が、スイッチコンタクトアーム４ｃに対してスイッチング方向Ｔに向かう減衰力Ｆ41を印加し、スイッチコンタクトアーム４ｃをスイッチストップ４０ａに対して押圧するように、更に他のストップとしてシャフト４０に取り付けられたりシャフト４０上に形成されたりしている。スイッチ部材４上には、保持ストップ４２が更に形成され、保持ストップ４２は、シャフト４０上に環状又は同心円状に形成される円板又はシャフト４０に対して固定される円板として、スイッチストップ４０ａ及び支台４０ｂと同様に構成されることができる。
【００３７】
スイッチングデバイス１の開位置Ａにおける図１に示す通常の動作状態Ｎにおいて、スイッチ部材４と相手コンタクト５との間すなわちスイッチコンタクト４ａのスイッチコンタクト面４ｂと相手スイッチコンタクト面５ｂとの間のスイッチング経路Ｋは、安全ストップ３２と保持ストップ４２の間で測定されるスイッチ部材４の移動量Ｈ'及びスイッチ駆動装置２０の移動量Ｈよりも小さい。移動量Ｈ'は、通常、磁芯２０ｂが開位置Ａから閉位置Ｂに移動する際にヨーク２０ｃに衝突せず、その結果、残りの空隙によって磁気保持力が減少するという事態を回避するために、スイッチ駆動装置２０の駆動移動量Ｈよりも大きい。保持ストップ４２とヨーク２０ｃとの間には、安全距離Ｓが形成される。スイッチング経路Ｋ、駆動装置の移動量Ｈ、移動量Ｈ'、及び安全距離Ｓは、全てスイッチング方向Ｔと平行に測定される。
【００３８】
図２は、閉位置Ｂでの通常の動作状態Ｎにおけるスイッチングデバイス１の概略的な断面図である。コイル２０ａは、制御電圧によって励起され、スイッチコンタクトａが相手コンタクト５に当接するように、磁芯２０ｂに固定されるスイッチ部材４と共に磁芯２０ｂをスイッチング方向Ｔに移動させている。限定された移動量Ｈ又は限定された移動量Ｈ'は夫々、スイッチング経路Ｋよりも大きく、スイッチコンタクトアーム４ｃはスイッチストップ４０ａから持ち上げられ、弾発力Ｆ41とは反対の支台４０ｂの方向に移動しており、スイッチ方向と平行に、スイッチコンタクトアーム４ｃとスイッチストップ４０ａとの間に余分な移動量Ｇが存在するようになっている。閉成力Ｆ20は、復帰力Ｆ21と弾発力Ｆ41の合計を上回る。
【００３９】
スイッチコンタクト４ａと相手コンタクト５を接触させることにより、負荷回路が閉成される。負荷回路の一部として、負荷電流路６が形成され、例えば、少なくとも１つの電気ラインを含む。負荷電流路６は、安全ユニット３の第１の磁石閉成部３０ｃに沿って、ひいては保持磁石３３に沿って部分的に案内され、作動磁界７を形成する。
【００４０】
作動磁界７は、磁束線７ａ及び磁束線７ｂを含む。磁束線７ａと、特に磁束線７ｂは、保持磁界８に対して垂直に延在し、保持磁界８は、保持力Ｆ33に作用し、第１の磁界部８ａにおける保持磁石３３から、他方の磁石閉成部３０ｅと、その次に可動ヨーク部３０ｆすなわち安全ストップ３２を通って流れ、その結果、安全ユニット３を解除位置Ｘに保持する磁気保持力Ｆ33を生成する。第２の磁界部８ｂは、第１のヨーク３０ａを流れ、作動磁界７に対して、特に磁束線７ｂに対して垂直に延在し、磁束線７ｂは、結果的に保持磁界８を弱め易い。
【００４１】
この保持磁界８の弱化を用いて、過負荷の際に保持力Ｆ33を弱める。保持磁石３３は、スイッチコンタクトａを相手コンタクト５から即座に解放するために、切離駆動装置３１によって印加される切離力Ｆ31が、閉成力Ｆ20と保持力Ｆ33の（弾発力Ｆ41と復帰力Ｆ21を差し引いた）合計を上回るように、保持磁界８ひいては保持力Ｆ33が、過負荷の際に作動磁界７によって妨げるように構成される。
【００４２】
図３は、安全位置Ｃにおける過負荷Ｏの発生後のスイッチングデバイス１の概略的な断面図である。過負荷Ｏが発生した場合、（復帰力Ｆ21及び弾発力Ｆ41に加えて）切離力Ｆ31は、閉成力Ｆ20と保持力Ｆ33の合計を初めて上回る。その結果、安全ストップ３２は、他方のヨーク３０ｄから解放され、第１の磁界部８ａを完全に遮断し、全保持力Ｆ33は急激に消滅し、安全ストップ３２は、スイッチング方向Ｔとは反対方向に切断される。通常の動作状態Ｎにおける閉位置Ｂではスイッチング方向Ｔにおいて安全ストップ３２の直前に配置される保持ストップ４２は、保持ストップ４２が切断された場合に保持ストップ４２によって運ばれ、その結果、コンタクト部材４の全体と、コンタクト部材４上に配置されるスイッチコンタクト４ｂとを移動させて、相手コンタクト５から即座に切り離す。
【００４３】
追加のヨーク３０ｄを開放することにより、磁気保持力Ｆ33が減少する。短期間の過電流すなわち電流ピーク時には、可動ヨーク部３０ｆすなわち安全ストップ３２は、他方の磁石閉成部３０ｅから一時的に持ち上げられることができる。これは、特に安全デバイス３の作動閾値を僅かに下回る電流に適用される。保持磁力Ｆ33は、通常、追加のヨーク部３０ｄが開放されると、切離力Ｆ31よりも速やかに減少する。追加のヨーク３０ｄの不可逆的開放点すなわち安全ユニット３の作動点は、通常、解除位置Ｘにおける更なる磁石閉成部３０ｅと可動ヨーク部３０ｄすなわち安全ストップ３２の接触位置の真後ろに位置する。作動点は、復帰力Ｆ21と、切離力Ｆ31と、弾発力Ｆ41の合計が保持力Ｆ33を超えると直ぐに突破される。次に、安全ストップ３２は、スイッチング方向Ｔとは反対方向に不可逆的に移動される。作動点が突破されない場合、可動ヨーク部３０ｄすなわち安全ストップ３２は、再び追加のヨーク部３０ｄに戻る。
【００４４】
スイッチコンタクト４ｂは、スイッチング方向Ｔと平行に測定され、スイッチング経路Ｋと安全間隔Ｓの合計に略対応する切離間隔Ｌによって、相手コンタクト５から間隔を空けて保持される。切離力Ｆ31（復帰力Ｆ21に加えて）は、スイッチングデバイス１の外部からの機械的介入でしかスイッチングデバイス１を通常の動作状態Ｎに戻すことができないほど閉成力Ｆ20よりも大きくなっており、保持磁界８を閉じるため、及び安全ユニット３を解除位置Ｘに戻すためには、例えば、スイッチ部材４０や磁芯２０ｂが、スイッチング方向Ｔのリセット力ＦRにより手動で移動され、切離力Ｆ33（復帰力Ｆ21に加えて）が圧倒されて、安全ストップ３２が、更なる磁石閉成部３０ｅと再び接触させられる。
【００４５】
本発明の概念の範囲内において、本発明に係るスイッチングデバイス１の上述の実施形態からの変形が可能である。このように、スイッチングユニット２及び安全ユニット３は、所望の負荷電流をスイッチングするため、及び過負荷時に安全ユニット３の作動を引き起こすために、任意の個数で互いに自由に組み合わせることができる。このために、スイッチングユニットは、スイッチ駆動装置２０を形成するために、コイル２０ａと、磁芯２０ｂと、ヨーク２０ｃを自由に備えることができるが、スイッチ駆動装置２０は、空気圧駆動装置や油圧駆動装置として構成されることもできる。復帰部材２１は、夫々の要求事項に従って、ばねとして構成されることができるが、異なるように構成されることもできる。
【００４６】
安全ユニット３は、切離駆動部材３１と共に保持部材３０を形成するために、第１のヨーク３０ａと、支持部３０ｂと、第１の磁石閉成部３０ｃと、更に他のヨーク３０ｄと、更に他の磁石閉成部３０ｅと、可動ヨーク部３０ｆとを自由に備えることができる。切離駆動部材３１は、必ずしも弾性部材として構成されなければならない訳ではなく、代わりに、切離駆動部材３１は、可能な限り迅速に且つ可能な限り短い遅延で安全デバイス１を安全位置Ｃに移動するために、十分に大きく常に利用可能な切離力Ｆ31を生じることができる限り、夫々の要求事項に従って、異なるように構成されることもできる。従って、安全ストップ３２及び保持磁石３３は、夫々の要求事項に従って構成及び配置されることができる。保持磁石３３は、必ずしも本書に示す磁気クランプとして構成されなければならない訳ではなく、例えば、電磁石として構成されることもできる。
【００４７】
スイッチ部材４は、例えば、本書に示すように、一種のテンションアーマチュアとして、スイッチコンタクト４ａと、そのスイッチコンタクト面４ｂと、シャフト上のスイッチコンタクトアーム４ｃによって、夫々の要求事項に従って構成されてもよいが、チルティングアーマチュアとしても同様に良好に構成される。従って、スイッチストップ４０ａ及び支台４０ｂは、減衰部材４１を用いて、相手コンタクト５に対するコンタクト部材４すなわちスイッチコンタクト４ａの衝突を減衰するために、夫々の要求事項に従って構成することができる。減衰部材４１は、必ずしも本書に示すコイルばねとして形成されなければならない訳ではなく、代わりに、夫々の要求事項に従って選択することができる。保持ストップ４２は、コンタクト部材４の確実な切断動作すなわち安全ストップ３２との確実な連携を保証することができるように構成されるものとする。
【符号の説明】
【００４８】
１  スイッチングデバイス
２  スイッチングユニット
３  安全デバイス
４  スイッチ部材（コンタクトブリッジ）
５  相手コンタクト
５ａ  相手コンタクト面
６  負荷電流路
７  作動磁界
７ａ，７ｂ  磁束線
８  保持磁界
８ａ  第１の磁界部
８ｂ  第２の磁界部
２０  スイッチ駆動装置
２０ａ  コイル
２０ｂ  磁芯
２０ｃ  ヨーク
２１  復帰部材（ばね）
３０  保持部材
３０ａ  第１のヨーク
３０ｂ  支持部
３０ｃ  第１の磁石閉成部
３０ｄ  更に他のヨーク
３０ｅ  更に他の磁石閉成部
３０ｆ  可動ヨーク部
３１  切離駆動部材
３２  安全ストップ
３３  保持磁石
４ａ  スイッチコンタクト
４ｂ  スイッチコンタクト面
４ｃ  スイッチコンタクトアーム
４０  シャフト
４０ａ  スイッチストップ
４０ｂ  支台
４１  減衰部材
４２  保持ストップ
Ｆ20  スイッチング力／閉成力
Ｆ21  復帰力
Ｆ31  切離力
Ｆ33  保持力
Ｆ41  減衰力
ＦR  リセット力
Ａ  開位置
Ｂ  閉位置
Ｃ  安全位置
Ｇ  減衰路／余分の移動量
Ｈ  駆動装置の移動量（最大の）
Ｈ'  移動量（限定された）
Ｋ  スイッチング経路
Ｌ  切離距離
Ｍ  中心軸
Ｎ  通常の動作状態
Ｏ  過負荷の発生
Ｓ  安全距離
Ｔ  スイッチング方向
Ｘ  解除位置
【図１】
0006257100.tif 000002
【図２】
0006257100.tif 000003
【図３】
0006257100.tif 000004