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PATENTANSPRÜCHE
1. Elektro-Zugmagnet-Einrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einem Magnet (8) und einem zu betätigenden Element (5) ein Übersetzungshebelmechanismus (1, 7) vorgesehen ist, welch letzterer eine um eine Achse (2) drehbare Auslöseklinke (1) aufweist, das Ganze derart, dass im Ansprechmoment (m) des Magneten (8) die maximale Kraftwirkung auf den angetriebenen Teil (1) des Übersetzungshebelmechanismus ausgeübt wird.
2. Einrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ubersetzungshebelmechanismus eine Auslöseklinke (1) umfasst, welche einen Hebelarm (1") mit einer kreisbogenförmigen bzw. konvexen Kurve (10) aufweist, wobei letzterer einem schwenkhebelartigen Anker (7) anliegt, so dass während der Abwälzung das Übersetzungsverhältnis zwischen dem Hebelarm (7") des Ankers (7) und dem die Kurve (10) aufweisenden Hebelarm (1") der Klinke in abnehmendem Sinn verändert wird, derart, dass bei zunehmender Zugkraft des Magneten (8) auf den Anker (7) das einer grossen Übersetzung entsprechende Hebelarmverhältnis X:Y einen kontinuierlichen Übergang zu einer kleineren Übersetzung X':Y' erhält.
3. Einrichtung nach den Patentansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die um die Achse (2) drehbare Auslöseklinke (1) winkelig ist, wobei deren einer Hebelarm (1") der Klinke von dem an ihm angreifenden Arm (7") des Ankers (7) an der Abwälzkurve (10) tangiert wird.
4. Einrichtung nach den Patentansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (7) des Magneten (8) als ein auf einer Stütze (9) schwingender Hebel gelagert ist, dessen einer Arm (7) der Anziehungskraft des Magneten (8) ausgesetzt ist, während der Hebelarm (7") des Ankers zur Variierung des Übersetzungsverhältnisses in einem Abwälzvorgang an der Kurve (10) des Klinkenarmes (1 ") angreift.
5. Einrichtung nach den Patentansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem Anker (7) in Arbeitsverbindung stehende Auslöseklinke (1) unter der Wirkung einer Rückholfeder (6) steht, welche eine am Klinkenarm (1) vorgesehene Klaue (3) mit einer Gegenklaue (4) am Überstromauslöser (5) in Eingriffstellung zu drücken bestimmt ist.
Elektromagnete haben bei konventionellen Zugmagnet Einrichtungen ihre kleinste Nutzkraftwirkung im Ansprechmoment des Zugmagneten, in welchem Moment der Anker die grösste Distanz vom Magnetkern aufweist. Oft wird jedoch die maximale Zugkraft bereits am Anfang des Ankerhubes benötigt, zum Beispiel zum Heben eines Gewichtes, zur Betätigung eines Ventils, zur Auslösung einer Verklinkung usw. In diesen Fällen kann das Arbeitsvolumen der Magnetspule nur unwirtschaftlich ausgenutzt werden.
Die vorliegende Erfindung betrifft nun eine Elektro-Zugmagnet-Einrichtung, welche sich dadurch auszeichnet, dass zwischen einem Magnet und einem zu betätigenden Element ein Übersetzungshebelmechanismus vorgesehen ist, welch letzterer eine um eine Achse drehbare Auslöseklinke aufweist, das Ganze derart, dass im Ansprechmoment des Magneten die maximale Kraftwirkung auf den angetriebenen Teil des Übersetzungshebelmechanismus ausgeübt wird.
In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes dargestellt, und zwar zeigen:
Fig. 1 einen Aufriss der Einrichtung teilweise im Schnitt, im Ansprechmoment des Zugmagneten,
Fig. 2 das Diagramm zum Kraftbedarf der Klinke bei linearer Kraftübertragung zwischen Magnet und Verwendungsort,
Fig. 3 das Kraft/Weg-Diagramm des Magnetsystems mit Nutzkraftmaximum im Ansprechmoment,
Fig. 4 das KraftlWeg-Diagramm eines Klappankermagnetes,
Fig. 5 das Diagramm zur variablen Kraftübertragung zwischen Anker und Klinke in Funktion der Ankeröffnung, und
Fig. 6 das KraftlWeg-Diagramm des Magnetsystems mit variabler Kraftübertragung im Vergleich mit der linearen .Kraftübertragung.
Die in Fig. 1 dargestellte Einrichtung weist eine winkelförmige, um einen Achszapfen 2 verschwenkbare Auslöseklinke 1 auf, deren einer Klinkenarm 1' mittels einer Klaue 3 der Halterung der Gegenklaue 4 eines zu betätigenden Elementes 5 dient. Der Klinkenarm 1' wird durch eine Feder 6 in seine Eingriffsstellung gedrückt. Der andere Klinkenarm 1" steht in Arbeitsverbindung mit einem Anker 7 eines Elektromagneten 8. Der Anker 7 ist als Schwinghebel auf einer Stütze 9 gelagert, derart, dass sein Arm 7' unter der Zugwirkung eines Elektromagneten 8 steht und eine Schwingbewegung in seine strich- punktierte Stellung ausführen kann. Der andere Arm 7" des Ankers greift an einer kreisbogenförmig oder konvex gekrümmten Abwälzfläche 10 des Klinkenarmes 1" an.
Durch diese Arbeitsverbindung wird erreicht, dass bei grösster Öffnung des Ankers 7 das Hebelarm- oder Übersetzungsverhältnis X:Y = 7,8:2,2 besteht und bei angezogenem Anker auf ein Hebelarm- oder Übersetzungsverhältnis von X:Y = 2,2:7,8 herabgesetzt wird, indem der Berührungspunkt zwischen Anker und Klinkenarm in einer Abwälzbewegung von I nach II gleitet.
Während dieser Abwälzbewegung des Ankerarmes 7" am Klinkenarm 1" wird die Klinke 1 entgegen der Wirkung der Feder 6 in ihre Auslösestellung gemäss der strichpunktierten Linie verschwenkt, so dass der Uberstromauslöser 5 nach unten fällt.
Gemäss der Arbeitsweise der dargestellten Einrichtung wird die erzeugte magnetische Kraft mit Hilfe der beim Abwälzvorgang variierenden Übersetzung zwischen Magnet 8 und Auslöseklinke 1 sowie Überstromauslöser 5 kontinuierlich geändert. Durch diese Massnahme kann das Arbeitsvolumen der Magnetspule optimal ausgenutzt werden.
Die Fig. 2 zeigt den ungefähren Kraftverlauf eines Klappankermagneten in Funktion der Ankeröffnung a, ferner den Verlauf der Reibungskraft an einer Verklinkung in Funktion des Arbeitsweges c der Klinke.
Bei linearer Kraftübertragung zwischen Magnet und Verwendungsort, muss also der Magnet bei der maximalen Anker öffnung a im Ansprechmoment m für die maximale Auslösekraft p' dimensioniert werden, während der Grossteil des Arbeitsvolumens A der Magnetspule zwangsläufig ungenutzt bleibt. Die Kurve D2 stellt die Zugkraft des Magneten und die Kurve D die erforderliche Auslösekraft des Ankers dar. Der Schnittpunkt m des Diagrammes bedeutet das Ansprechmoment des Magneten. Im Punkt k der Kraftkurve D erfolgt die Auslösung der Klinke, wobei c dem Arbeitsweg der Klinke entspricht. Der Schnittpunkt der Kurven D, D2 entspricht der Öffnung des Ankers im Ansprechmoment m. D2 zeigt den Verlauf der magnetischen Zugkraft während der Schliessung des Ankers.
Wird nach Fig. 3 im Ansprechmoment m eine Auslösekraft von 350 p verlangt, so ist der Verlauf der Auslösekraft in Funktion des Arbeitsweges der Klinke aus der Diagrammkurve D ersichtlich. Die Anzugskraft des Magneten im Ansprechmoment m wird unter Beachtung der daraus resultierenden Hebelarmlängen festgelegt. In diesem Fall sind es beim 150 p bei 1 mm Hub. Das Hebelarmverhältnis X:Y im Punkt I und X':Y' in Punkt II wird an Hand des KraftlWeg-Diagrammes nach Fig. 4 so gewählt, dass daraus die erforderliche Nutzkraft D1 entsteht.
D zeigt den Verlauf der erforderlichen Auslösekraft der Verklinkung, Dl den Verlauf der vorhandenen Nutzkraft der Verklinkung und D2 den Verlauf der benötigten Zugkraft der
Magnetspule während eines Arbeitsverlaufes der Einrichtung bei Ansprechung der Magnetspule. Gemäss der Skala beträgt die Ankeröffnung a im Ansprechmoment m 1,0 mm. Nach 0,8 mm Arbeitsweg der Klinke erfolgt die Auslösung k der Klinke.
In Fig. 4 bedeuten D3 und D4 das Kraft/Weg-Diagramm eines Klappankermagneten bei unterschiedlicher Zugkraft des Magneten, zum Beispiel bei 3500 AW und bei 780 AW.
In Fig. 5 ist die Veränderung der Kraftübertragung (Ubersetzung) zwischen Anker und Klinke in Funktion der Ankeröffnung dargestellt. Ds zeigt den Verlauf der Kurve bei veränderlicher Kraftübertragung zwischen Anker und Klinke.
Im Diagramm gemäss Fig. 6 ist das zu Fig. 1 besprochene Beispiel vergleichsweise bei linearer und variabler Kraftübertragung dargestellt Aus dem Kraft/Weg-Diagramm geht hervor, dass die variable Kraftübertragung in diesem Fall eine 500/obige Verminderung des Arbeitsvolumens der Magnetspule ermöglicht. D bedeutet die erforderliche Auslösekraft an der Verklinkung, Dl die vorhandene Nutzkraft an der Verklinkung bei variabler Kraftübertragung und D2 die benötigte Zugkraft der Magnetspule bei variabler Kraftübertragung. Die Kräftekurve D6 entspricht der benötigten Zugkraft der Magnetspule bei linearer Kraftübertragung. Aus dem Diagramm ist ersichtlich, dass bei linearer Kraftübertragung angenähert das doppelte Arbeitsvolumen A benötigt wird, wie A' bei variabler Kraftübertragung.
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PATENT CLAIMS
1. Electric pull magnet device, characterized in that between a magnet (8) and an element to be actuated (5) a transmission lever mechanism (1, 7) is provided, the latter a release pawl (1) rotatable about an axis (2) , the whole in such a way that in the response moment (m) of the magnet (8) the maximum force is exerted on the driven part (1) of the transmission lever mechanism.
2. Device according to claim 1, characterized in that the transmission lever mechanism comprises a release pawl (1) which has a lever arm (1 ") with an arcuate or convex curve (10), the latter abutting a rocker arm-like armature (7), so that the gear ratio between the lever arm (7 ") of the armature (7) and the lever arm (1") of the pawl, which has the curve (10), is changed in a decreasing manner during the rolling, such that with increasing tensile force of the magnet (8) on the armature (7) the lever arm ratio X: Y, which corresponds to a large ratio, receives a continuous transition to a smaller ratio X ': Y'.
3. Device according to claims 1 and 2, characterized in that the release pawl (1) rotatable about the axis (2) is angular, one of which lever arm (1 ") of the pawl from the arm (7") engaging it Anchor (7) is tangent to the rolling curve (10).
4. Device according to claims 1 to 3, characterized in that the armature (7) of the magnet (8) is mounted as a on a support (9) vibrating lever, one arm (7) of the attraction of the magnet (8) is suspended while the lever arm (7 ") of the armature acts on the curve (10) of the ratchet arm (1") to vary the transmission ratio in a rolling process.
5. Device according to claims 1 to 4, characterized in that the release pawl (1) in working connection with the armature (7) is under the action of a return spring (6) which has a claw (3) provided on the latch arm (1). with a counterclaw (4) on the overcurrent release (5) to be pressed into engagement position.
In conventional pull magnet devices, electromagnets have their smallest effective force effect in the response moment of the pull magnet, at which moment the armature is at the greatest distance from the magnetic core. However, the maximum pulling force is often required at the beginning of the armature stroke, for example to lift a weight, to actuate a valve, to release a latch, etc. In these cases, the working volume of the solenoid coil can only be used economically.
The present invention now relates to an electric pull magnet device, which is characterized in that a transmission lever mechanism is provided between a magnet and an element to be actuated, the latter having a release pawl rotatable about an axis, all in such a way that in response to the magnet the maximum force is exerted on the driven part of the transmission lever mechanism.
An example of an embodiment of the subject matter of the invention is shown in the drawing, namely:
1 is an elevation of the device partially in section, in the response moment of the pull magnet,
2 shows the diagram for the force requirement of the pawl with linear force transmission between the magnet and the place of use,
3 shows the force / displacement diagram of the magnet system with the maximum useful force in the response moment,
4 the KraftlWeg diagram of a hinged armature magnet,
Fig. 5 shows the diagram for variable power transmission between anchor and pawl as a function of the anchor opening, and
Fig. 6 shows the KraftlWeg diagram of the magnet system with variable power transmission in comparison with the linear. Power transmission.
The device shown in FIG. 1 has an angular release pawl 1, which can be pivoted about an axle pin 2, the one ratchet arm 1 'of which, by means of a claw 3, serves to hold the mating claw 4 of an element 5 to be actuated. The pawl arm 1 'is pressed into its engagement position by a spring 6. The other latch arm 1 "is in working connection with an armature 7 of an electromagnet 8. The armature 7 is mounted as a rocker arm on a support 9 such that its arm 7 'is under the pulling action of an electromagnet 8 and a rocking movement in its dash-dotted lines The other arm 7 "of the armature engages on an arcuate or convexly curved rolling surface 10 of the latch arm 1".
This working connection ensures that the lever arm or transmission ratio X: Y = 7.8: 2.2 exists when the armature 7 is opened as large as possible and to a lever arm or transmission ratio of X: Y = 2.2: 7 when the armature is tightened , 8 is reduced by the point of contact between anchor and latch arm sliding in a rolling motion from I to II.
During this rolling movement of the armature arm 7 "on the pawl arm 1", the pawl 1 is pivoted against the action of the spring 6 into its release position according to the dash-dotted line, so that the overcurrent release 5 falls down.
According to the mode of operation of the device shown, the magnetic force generated is continuously changed with the aid of the gear ratio varying between the magnet 8 and the release pawl 1 and the overcurrent release 5 during the rolling process. This measure allows the working volume of the magnetic coil to be optimally used.
Fig. 2 shows the approximate force profile of a hinged armature magnet as a function of the armature opening a, and also the profile of the frictional force on a latch as a function of the travel path c of the pawl.
In the case of linear force transmission between the magnet and the place of use, the magnet must therefore be dimensioned at the maximum armature opening a in response torque m for the maximum triggering force p ', while the majority of the working volume A of the magnet coil inevitably remains unused. Curve D2 represents the tensile force of the magnet and curve D the required release force of the armature. The intersection m of the diagram means the response moment of the magnet. The pawl is triggered at point k of the force curve D, where c corresponds to the pawl's travel. The intersection of curves D, D2 corresponds to the opening of the armature at the response moment m. D2 shows the course of the magnetic tensile force during the closing of the armature.
If, according to FIG. 3, a trigger force of 350 p is required in response torque m, the course of the trigger force as a function of the pawl's travel distance can be seen from the diagram curve D. The attraction force of the magnet in response torque m is determined taking into account the resulting lever arm lengths. In this case the 150 p with 1 mm stroke. The lever arm ratio X: Y in point I and X ': Y' in point II is selected on the basis of the force / path diagram according to FIG. 4 in such a way that the required useful force D1 results therefrom.
D shows the course of the required release force of the latch, Dl shows the course of the existing useful force of the latch and D2 shows the course of the required tractive force
Solenoid during a work cycle of the device when the solenoid responds. According to the scale, the anchor opening a at the response moment m is 1.0 mm. After the jack has traveled 0.8 mm to work, the jack is released k.
In Fig. 4, D3 and D4 mean the force / displacement diagram of a hinged armature magnet with different tensile force of the magnet, for example at 3500 AW and at 780 AW.
5 shows the change in the force transmission (translation) between the armature and the pawl as a function of the armature opening. Ds shows the course of the curve with variable power transmission between anchor and pawl.
In the diagram according to FIG. 6, the example discussed in relation to FIG. 1 is shown comparatively in the case of linear and variable force transmission. The force / displacement diagram shows that the variable force transmission in this case enables the above-mentioned reduction in the working volume of the magnetic coil. D means the required release force at the latch, Dl the existing useful force at the latch with variable power transmission and D2 the required tensile force of the solenoid with variable power transmission. The force curve D6 corresponds to the required tensile force of the solenoid with linear power transmission. It can be seen from the diagram that approximately twice the working volume A is required for linear power transmission, as A 'for variable power transmission.