DE102014218678B4 - Arrangement and method for noise reduction of an electrical switching element - Google Patents
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Abstract
Anordnung (1) für ein elektrisches Schaltelement (3) wie ein Relais oder ein Schütz, mit einem Stellglied (5), das zwischen einer ersten Position (A) und einer zweiten Position (B) hin und her bewegbar ist, und mit einem Dämpfungsglied (31), wobei das Stellglied (5) bei einer Bewegung von der ersten Position (A) in die zweite Position (B) kraftübertragend mit dem Dämpfungsglied (31) gekoppelt und bei einer Bewegung von der zweiten Position (B) in die erste Position (A) wenigstens abschnittsweise von dem Dämpfungsglied (31) ungehindert beweglich ist, und wobei das Dämpfungsglied (31) durch ein Schwungrad (35) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Stellglied (5) und dem Dämpfungsglied (31) ein durch eine Pleuelstange (67) gebildetes Kupplungselement (13) angeordnet ist, das an einem als Antriebsende (68) der Pleuelstange (67) ausgebildeten ersten Ende (16) unverlierbar mit dem Stellglied (5) verbunden ist und an einem als Abtriebsende (70) der Pleuelstange (67) ausgebildeten zweiten Ende (16) ein Schubelement (21) zur Kraftübertragung an ein oder von einem Gegenschubelement (29) aufweist.Arrangement (1) for an electrical switching element (3) such as a relay or a contactor, comprising an actuator (5) which is reciprocable between a first position (A) and a second position (B), and an attenuator (31), wherein the actuator (5) in a movement from the first position (A) to the second position (B) is force-transmitting coupled to the attenuator (31) and in a movement from the second position (B) to the first position (A) at least in sections by the damping member (31) is freely movable, and wherein the damping member (31) by a flywheel (35) is formed, characterized in that between the actuator (5) and the damping member (31) by a Connecting rod (67) formed coupling element (13) is arranged, which is connected to a drive end (68) of the connecting rod (67) formed first end (16) captive with the actuator (5) and at one as the output end (70) of the connecting rod (67) formed second end (16) has a thrust element (21) for transmitting power to or from a counter-thrust element (29).
Description
Die Erfindung betrifft eine Anordnung für ein elektrisches Schaltelement wie ein Relais oder ein Schütz, mit einem Stellglied, das zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position hin und her bewegbar ist, und mit einem Dämpfungsglied, wobei das Stellglied bei einer Bewegung von der ersten Position in die zweite Position kraftübertragend mit dem Dämpfungsglied gekoppelt und bei einer Bewegung von der zweiten Position in die erste Position wenigstens abschnittsweise von dem Dämpfungsglied unabhängig beweglich ist, und wobei das Dämpfungsglied durch ein Schwungrad gebildet ist. Die Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zum Betrieb eines elektrischen Schaltelements wie ein Relais oder ein Schütz mit einem durch eine Betätigungskraft in eine Schaltposition und durch eine Rückstellkraft in eine Ausgangsposition bewegbaren Stellglied, wobei das Dämpfungsglied durch ein Schwungrad gebildet ist.The invention relates to an arrangement for an electrical switching element such as a relay or a contactor, with an actuator which is movable between a first position and a second position and with an attenuator, wherein the actuator in a movement from the first position force-transmitting coupled to the attenuator in the second position and at least in sections from the attenuator is independently movable in a movement from the second position to the first position, and wherein the attenuator is formed by a flywheel. The invention also relates to a method for operating an electrical switching element such as a relay or a contactor with an actuator movable by an actuating force into a switching position and by a restoring force in an initial position, wherein the attenuator is formed by a flywheel.
Elektrische Schaltelemente wie Relais oder Schütze sind im Stand der Technik bekannt. Diese weisen in der Regel ein Stellglied auf, welches zwischen einer ersten und einer zweiten Position hin und her bewegbar ist. Bekannte Stellglieder sind beispielsweise Klappanker von Relais oder Zuganker von Schützen. Diese Stellglieder werden in der Regel durch eine Magnetkraft in einer Richtung und einer Federkraft in die entgegengesetzte Richtung bewegt, um einen Schaltvorgang wie zum Beispiel Öffnen und Schließen von Kontakten auszulösen. Bei der Bewegung des Stellglieds werden häufig laute Geräusche erzeugt, beispielsweise wenn ein Anker auf einen Magnetkern oder ein anderes Element schlägt. In vielen Bereichen ist es erwünscht, diese Geräusche zu eliminieren oder auf ein erträgliches Maß zu minimieren.Electrical switching elements such as relays or contactors are known in the art. These usually have an actuator, which is movable between a first and a second position back and forth. Known actuators are for example hinged armature of relays or tie rods of contactors. These actuators are usually moved by a magnetic force in one direction and a spring force in the opposite direction to trigger a switching operation such as opening and closing of contacts. When the actuator is moving, loud noises are often generated, such as when an armature strikes a magnetic core or other element. In many areas it is desirable to eliminate these noises or to minimize them to a tolerable level.
Bei bekannten Schaltelementen wird eine Geräuschminderung häufig dadurch erreicht, dass Dämpfungsglieder in das Schaltelement eingebaut werden. Beispielsweise können Elastomere zwischen einem Anker und einem Kern angebracht werden, um das Aufschlagen des Ankers zu dämpfen. Diese Lösung hat allerdings den Nachteil, dass so ein Abstandshalter zwischen Anker und Kern eingefügt wird, wodurch der Bewegungsspielraum für den Anker eingeschränkt wird und die Magnetkraft einer Spule nicht die volle Wirkung auf den Anker ausüben kann.In known switching elements noise reduction is often achieved in that attenuators are installed in the switching element. For example, elastomers can be placed between an anchor and a core to dampen the impact of the anchor. However, this solution has the disadvantage that such a spacer between the armature and core is inserted, whereby the range of motion for the anchor is limited and the magnetic force of a coil can not exert the full effect on the anchor.
Weitere bekannte Methoden zur Geräuschreduktion bestehen darin, das Stellglied in seiner Bewegung zu behindern. Dies kann beispielsweise durch Federelemente, Reibflächen oder eine erhöhte Masse des Stellglieds selbst erfolgen. All diese Methoden weisen allerdings den Nachteil auf, dass das Stellglied sowohl beim Öffnen als auch beim Schließen von Kontakten in seiner Bewegung behindert wird. Dies kann beispielsweise dann von Nachteil sein, wenn das Stellglied in einer Richtung durch eine Magnetspule und in der entgegengesetzten Richtung durch eine Feder bewegt wird. Dann müssen beide Antriebselemente für das Stellglied ausreichend stark sein, um das Stellglied noch bewegen zu können. Auch kann es wünschenswert sein, dass das Stellglied in einer Richtung schneller bewegt werden kann als in der anderen Richtung. Dies kann insbesondere bei sicherheitsrelevanten Anwendungen von Bedeutung sein.Other known methods for noise reduction are to hinder the actuator in its movement. This can be done for example by spring elements, friction surfaces or an increased mass of the actuator itself. However, all these methods have the disadvantage that the actuator is obstructed in its movement both when opening and when closing contacts. This may be disadvantageous, for example, when the actuator is moved in one direction by a magnetic coil and in the opposite direction by a spring. Then both drive elements for the actuator must be strong enough to still move the actuator can. It may also be desirable for the actuator to be able to move faster in one direction than in the other direction. This can be of importance especially for safety-relevant applications.
Beispielsweise ist aus der
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung und ein Verfahren bereit zu stellen, mit denen ein leises elektrisches Schaltelement realisiert werden kann, die ein ausreichend schnelles und sicheres Schalten erlauben und zudem eine kompakte Bauform ermöglichen.It is therefore an object of the invention to provide an arrangement and a method with which a quiet electrical switching element can be realized, which allow a sufficiently fast and safe switching and also allow a compact design.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird für die Anordnung für ein elektrisches Schaltelement dadurch gelöst, dass zwischen dem Stellglied und dem Dämpfungsglied ein durch eine Pleuelstange gebildetes Kupplungselement angeordnet ist, das an einem als Antriebsende der Pleuelstange ausgebildeten ersten Ende unverlierbar mit dem Stellglied verbunden ist und an einem als Abtriebsende der Pleuelstange ausgebildeten zweiten Ende ein Schubelement zur Kraftübertragung an ein oder von einem Gegenschubelement aufweist. Für das erfindungsgemäße Verfahren wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass zwischen dem Stellglied und dem Dämpfungsglied ein durch eine Pleuelstange gebildetes Kupplungselement angeordnet ist, das an einem als Antriebsende der Pleuelstange ausgebildeten ersten Ende unverlierbar mit dem Stellglied verbunden ist und an einem als Abtriebsende der Pleuelstange ausgebildeten zweiten Ende ein Schubelement zur Kraftübertragung an ein oder von einem Gegenschubelement aufweist, und das Stellglied wenigstens bei einer Beschleunigung durch die Betätigungskraft einen Teil der Betätigungskraft an ein Dämpfungsglied überträgt und bei einer Bewegung durch die Rückstellkraft wenigstens abschnittsweise von dem Dämpfungsglied ungehindert in die Ausgangsposition bewegt wird.The object of the invention is achieved for the arrangement of an electrical switching element, characterized in that between the actuator and the attenuator a coupling element formed by a connecting rod is arranged, which is captively connected to an end formed as a drive end of the connecting rod first end with the actuator and at one as Output end of the connecting rod formed second end has a thrust element for transmitting power to or from a counter-thrust element. For the inventive method, the object is achieved in that between the actuator and the attenuator a coupling element formed by a connecting rod is arranged, which is captively connected to a drive end of the connecting rod designed first end to the actuator and formed on a as output end of the connecting rod second end of a thrust element for transmitting power to or from a counter-thrust member, and the actuator at least at an acceleration by the actuating force a portion of the actuating force to an attenuator transmits and is at least partially moved by the restoring force at least partially by the attenuator unhindered in the starting position.
Die erfindungsgemäße Lösung bietet den Vorteil, dass das Stellglied, welches bevorzugt ein Anker ist, bei einer Bewegung von der ersten Position in die zweite Position einen Teil seines Impulses bzw. der Kraft, mit der das Stellglied angetrieben wird, an das Dämpfungsglied abgibt. Bei der Bewegung von der ersten Position in die zweite Position wird das Stellglied also gebremst, wodurch eine leise Bewegung möglich ist. Bei der Bewegung von der zweiten Position in die erste Position kann sich das Stellglied jedoch wenigstens abschnittsweise bewegen, ohne von dem Dämpfungsglied verlangsamt zu werden. Dies kann die Sicherheit erhöhen, wenn beispielsweise ein schnelles Öffnen oder Schließen von Kontakten erforderlich ist.The solution according to the invention has the advantage that the actuator, which is preferably an armature, emits a part of its pulse or the force with which the actuator is driven to the attenuator when moving from the first position to the second position. During the movement from the first position to the second position, the actuator is thus braked, whereby a quiet movement is possible. However, in the movement from the second position to the first position, the actuator may at least partially move without being slowed down by the attenuator. This can increase security if, for example, a quick opening or closing of contacts is required.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist der, dass das Stellglied nur bei einer Bewegung bzw. Beschleunigung gedämpft wird. Es kann also ein Teil der Betätigungskraft, welche dynamisch auf das Stellglied wirkt, auf das Dämpfungsglied übertragen werden. Eine statische Haltekraft des Stellglieds, beispielsweise die Haltekraft, die einen Anker an einem Kern hält, wird durch die Erfindung nicht beeinträchtigt. Würde das Stellglied beispielsweise direkt mit einer Zusatzmasse beaufschlagt werden, würde diese zwar auch die Bewegung des Stellglieds dämpfen, eine direkt auf dem Stellglied beaufschlagte Zusatzmasse hätte jedoch gravierende Nachteile. Bei Bewegungen der Schaltelemente, wie zum Beispiel Vibrationen, könnte die Zusatzmasse so stark beschleunigt werden, dass das Stellglied bewegt und ein unerwünschter Schaltvorgang ausgelöst wird. Die erfindungsgemäße Lösung besitzt durch Koppelung in nur einer Richtung diese Nachteile nicht.Another advantage of the solution according to the invention is that the actuator is damped only during a movement or acceleration. It can therefore be a part of the actuating force, which acts dynamically on the actuator, are transmitted to the attenuator. A static holding force of the actuator, such as the holding force holding an armature to a core is not affected by the invention. For example, if the actuator were to be acted upon directly by an additional mass, this would also damp the movement of the actuator, but an additional mass applied directly to the actuator would have serious disadvantages. During movements of the switching elements, such as vibrations, the additional mass could be accelerated so much that the actuator moves and an undesired switching operation is triggered. The solution of the invention does not have these disadvantages by coupling in one direction only.
Zwischen dem Stellglied und dem Dämpfungsglied ist ein Kupplungselement angeordnet, das an einem ersten Ende unverlierbar mit dem Stellglied oder mit dem Dämpfungsglied verbunden ist. Auf diese Weise kann eine besonders gute Kraftübertragung zwischen Stellglied und Dämpfungsglied erreicht werden. Ebenso ist das Kupplungselement von Vorteil, um eine kompakte Bauform zu ermöglichen und/oder Vorgaben hinsichtlich der Bauform einzuhalten, da das Stellglied und das Dämpfungsglied nicht in einem direkten Kontakt miteinander stehen müssen.Between the actuator and the attenuator, a coupling element is arranged, which is connected at a first end captive with the actuator or with the attenuator. In this way, a particularly good power transmission between the actuator and the attenuator can be achieved. Likewise, the coupling element is advantageous to allow a compact design and / or to comply with specifications regarding the design, since the actuator and the attenuator must not be in direct contact with each other.
Das Kupplungselement weist an einem zweiten Ende ein Schubelement zur Kraftübertragung an ein oder von einem Gegenschubelement auf. Wenn das Schubelement an dem Gegenschubelement anliegt, können zwischen diesen Elementen Kräfte übertragen werden. Ist beispielsweise das Kupplungselement mit seinem ersten Ende unverlierbar mit dem Stellglied verbunden und weist an seinem zweiten Ende das Schubelement auf, so kann das Gegenschubelement beispielsweise am Dämpfungsglied befestigt oder ein Teil dessen sein. Bei einer Bewegung des Stellglieds von der ersten Position in die zweite Position kann das Schubelement auf das Gegenschubelement treffen und wenigstens einen Teil der Kraft, mit der das Stellglied bewegt wird, an das Dämpfungsglied übertragen. Alternativ dazu ist es möglich, dass das Kupplungselement unverlierbar mit dem Dämpfungsglied verbunden ist. Dann ist das Gegenschubelement fest mit dem Stellglied verbunden oder ein Teil dessen. Bei einer Bewegung des Stellglieds von der ersten in die zweite Position kann dann das Gegenschubelement auf das Schubelement am Kupplungselement stoßen und eine Kraft in das Dämpfungsglied leiten.The coupling element has at a second end a thrust element for transmitting power to or from a counter thrust element. When the pusher member abuts against the backlash member, forces can be transmitted between these members. For example, if the coupling element with its first end is captively connected to the actuator and has at its second end the thrust element, so the counter-thrust element can for example be attached to the attenuator or be part of it. Upon movement of the actuator from the first position to the second position, the pusher member may strike the pusher member and transmit at least a portion of the force with which the actuator is moved to the attenuator. Alternatively, it is possible that the coupling element is captively connected to the attenuator. Then the reaction element is firmly connected to the actuator or a part of it. Upon movement of the actuator from the first to the second position then the reaction element can push the push element on the coupling element and direct a force in the attenuator.
Das Kupplungselement ist durch eine Pleuelstange gebildet, die an einem Antriebsende unverlierbar mit dem Stellglied verbunden ist und an einem Abtriebsende das Schubelement aufweist. Bei dieser Ausgestaltung ist das Antriebsende der Pleuelstange mit dem ersten Ende des Kupplungselements und das Abtriebsende mit dem zweiten Ende des Kupplungselements identisch.The coupling element is formed by a connecting rod which is captively connected to the actuator at a drive end and has the thrust element at an output end. In this embodiment, the drive end of the connecting rod with the first end of the coupling element and the output end with the second end of the coupling element is identical.
Um eine besonders kompakte Bauform zu erhalten, ist das Dämpfungsglied durch ein Schwungrad gebildet. Das Schwungrad kann also bei einer Bewegung des Stellglieds von der ersten in die zweite Position Bewegungsenergie des Stellglieds aufnehmen, wodurch es in Rotation versetzt wird. Bei einer Ausgestaltung als Schwungrad wird das Dämpfungsglied bei einer Bewegung des Stellglieds von der ersten in die zweite Position durch Rotation aus seiner Ausgangsposition heraus bewegt. Die Ausführung als Schwungrad bietet außerdem den Vorteil, dass die Schock- und Vibrationsfestigkeit des Stellglieds weiter verbessert wird. Im Gegensatz zu einer linear auslenkbaren Masse kann ein Schwungrad durch eine Krafteinwirkung von außen nicht in seiner Gesamtheit ausgelenkt werden. Ein ungewollt ausgelöster Schaltvorgang kann dadurch vermieden werden.In order to obtain a particularly compact design, the attenuator is formed by a flywheel. The flywheel can thus absorb kinetic energy of the actuator during a movement of the actuator from the first to the second position, whereby it is set in rotation. In an embodiment as a flywheel, the damper member is moved out of its initial position upon rotation of the actuator from the first to the second position by rotation. The design as a flywheel also has the advantage that the shock and vibration resistance of the actuator is further improved. In contrast to a linearly deflectable mass, a flywheel can not be deflected in its entirety by a force from the outside. An unintentionally triggered switching process can be avoided.
Die erfindungsgemäße Lösung kann durch verschiedene, jeweils für sich vorteilhafte, beliebig miteinander kombinierbare Ausgestaltungen weiter verbessert werden. Auf diese Ausführungsformen und die mit ihnen verbundenen Vorteile ist im Folgenden eingegangen.The solution according to the invention can be further improved by various configurations which are advantageous in each case and can be combined with one another as desired. These embodiments and the advantages associated with them will be discussed below.
Das Gegenschubelement kann als ein Zapfen und das Schubelement kann als zweizinkige Gabel gebildet sein, in der der Zapfen wenigstens teilweise aufnehmbar ist, oder umgekehrt. Die Kombination von Zapfen und Gabel erlaubt einen besonders sicheren Betrieb, da der Zapfen wenigstens teilweise zwischen den Zinken der Gabel geführt sein kann. Dadurch kann ein seitliches Abrutschen senkrecht zur Bewegungsrichtung des Schubelements oder des Gegenschubelements vermieden werden. Die Ausgestaltung als Gabel erlaubt es zudem, dass eine Kraftübertragung zwischen Zapfen und Gabel nur dann stattfindet, wenn der Zapfen in der Gabel aufgenommen ist und diese beiden Elemente aneinander stoßen und eines auf das andere zu bewegt wird. Bewegen sich die beiden Elemente voneinander weg, so kann der Zapfen die Gabel ungehindert verlassen bzw. sich ungehindert zwischen deren Zinken bewegen. Bevorzugt ist der Zapfen in der Gabel aufgenommen, wenn das Stellglied von der ersten Position in die zweite Position bewegt wird. Dann sind die beiden Elemente kraftübertragend miteinander gekoppelt. Bei einer Bewegung des Stellglieds von der zweiten in die erste Position kann sich der Zapfen aus der Gabel heraus bewegen bzw. die Gabel vom Zapfen weg bewegen, wodurch das Stellglied nicht kraftübertragend mit dem Dämpfungsglied gekoppelt ist.The reaction element can be formed as a pin and the thrust element can be formed as a two-pronged fork, in which the pin is at least partially receivable, or vice versa. The combination of pin and fork allows one particularly safe operation, since the pin may be at least partially guided between the tines of the fork. As a result, lateral slipping perpendicular to the direction of movement of the pusher element or of the counterpushing element can be avoided. The design as a fork also allows a power transmission between the pin and fork takes place only when the pin is received in the fork and these two elements abut each other and one is moved to the other. If the two elements move away from one another, the pin can leave the fork unhindered or move freely between its teeth. Preferably, the pin is received in the fork when the actuator is moved from the first position to the second position. Then the two elements are coupled with each other in a force-transmitting manner. Upon movement of the actuator from the second to the first position, the pin may move out of the fork or move the fork away from the pin, whereby the actuator is not force-transmitting coupled to the attenuator.
Das Gegenschubelement kann als Zapfen gebildet sein und das Schubelement einen Schlitz aufweisen, in dem der Zapfen wenigstens teilweise aufnehmbar ist, oder umgekehrt. Umgekehrt bedeutet in diesem Fall, dass das Gegenschubelement den Schlitz aufweist und das Schubelement als Zapfen gebildet ist. Die Ausgestaltung als Schlitz ermöglicht es, dass, wie bei einer Ausgestaltung als Gabel, das Dämpfungsglied kraftübertragend mit dem Stellglied gekoppelt ist, wenn letztes von der ersten Position in die zweite Position bewegt wird. Der Zapfen liegt dann an einem Ende des Schlitzes an, so dass Schubelement und Gegenschubelement kraftübertragend gekoppelt sind. Bei einer Bewegung in die entgegengesetzte Richtung kann sich der Zapfen in Abhängigkeit der Schlitzlänge zunächst frei im Schlitz bewegen, so dass eine Bewegung des Stellglieds unabhängig vom Dämpfungsglied erfolgen kann. Ist die Schlitzlänge kürzer als eine Bewegungsstrecke des Stellglieds bzw. des Kupplungselements, so greift der Zapfen, nachdem die Schlitzlänge überstrichen ist, am entgegen gesetzten Ende des Schlitzes an, so dass wieder eine Kraftübertragung, diesmal bei der Bewegung des Stellglieds von der zweiten Position in die erste Position stattfinden kann. Diese Ausgestaltung ist dann von Vorteil, wenn sowohl eine schnelle Bewegung des Stellglieds von der zweiten Position in die erste Position gewünscht ist, das Stellglied jedoch wenigstens teilweise bei dieser Bewegung gedämpft werden. Die Strecke, in der sich der Zapfen frei im Schlitz bewegen kann, kann als Beschleunigungsstrecke bezeichnet werden.The counter-thrust element can be formed as a pin and the thrust element have a slot in which the pin is at least partially receivable, or vice versa. Conversely, in this case means that the reaction element has the slot and the thrust element is formed as a pin. The design as a slot allows, as in a configuration as a fork, the damping member is coupled to transmit force to the actuator when the last is moved from the first position to the second position. The pin then abuts one end of the slot, so that thrust element and counter thrust element are coupled in a force-transmitting manner. When moving in the opposite direction, the pin may initially move freely in the slot, depending on the slot length, so that movement of the actuator can be independent of the attenuator. If the slot length is shorter than a movement distance of the actuator or the coupling element, the pin engages after the slot length is swept over at the opposite end of the slot, so again a power transmission, this time in the movement of the actuator from the second position in the first position can take place. This embodiment is advantageous if both a fast movement of the actuator from the second position to the first position is desired, but the actuator are at least partially damped in this movement. The distance in which the pin can move freely in the slot can be referred to as an acceleration distance.
Es ist auch möglich, die Pleuelstange unverlierbar mit dem Dämpfungsglied zu verbinden. In diesem Fall wäre die Pleuelstange mit ihrem Abtriebsende am Dämpfungselement angeordnet und wiese an ihrem Antriebsende das Schubelement auf. In dieser alternativen Ausgestaltung ist das Antriebsende der Pleuelstange mit dem zweiten Ende des Kupplungselements und das Abriebsende mit dem ersten Ende des Kupplungselements identisch.It is also possible to connect the connecting rod captive with the attenuator. In this case, the connecting rod would be arranged with its output end on the damping element and meadow at its drive end, the thrust element. In this alternative embodiment, the drive end of the connecting rod is identical to the second end of the coupling element and the abrading end to the first end of the coupling element.
Um eine besonders effektive Dämpfung zu erhalten, kann das Dämpfungsglied durch eine Bewegung des Stellglieds von dessen erster Position in die zweite Position aus einer Ausgangsposition heraus bewegbar sein. Das Dämpfungsglied kann also durch eine Masse gebildet sein, welche Impuls vom Stellglied aufnehmen kann. Durch die Trägheit des Dämpfungsglieds wird die Bewegung des Stellglieds gehindert bzw. verzögert. Eine besonders kompakte Bauform und ein besonders einfacher Aufbau kann dadurch erhalten werden, wenn das Dämpfungsglied parallel zu einer Bewegungsrichtung des Stellglieds vom Stellglied bewegbar ist. Das Stellglied kann insbesondere direkt oder über das Kupplungselement auf das Dämpfungsglied einwirken und dieses bei einer Bewegung von der ersten in die zweite Position beschleunigen.In order to obtain a particularly effective damping, the damping member can be moved by a movement of the actuator from its first position to the second position from an initial position. The attenuator can thus be formed by a mass which can absorb impulse from the actuator. Due to the inertia of the attenuator, the movement of the actuator is prevented or delayed. A particularly compact design and a particularly simple structure can be obtained when the attenuator is movable parallel to a direction of movement of the actuator from the actuator. The actuator can in particular act directly or via the coupling element on the attenuator and accelerate this in a movement from the first to the second position.
Das Gegenschubelement oder das Schubelement kann auf einer Flanke des Schwungrads angeordnet sein. Dadurch können eine besonders gute Kraftübertragung und ein einfacher Aufbau ermöglicht sein. Das Gegenschubelement kann beispielsweise als von der Flanke des Schwungrads hervorspringender Zapfen gebildet sein, welcher in einer Gabel oder einem Schlitz des Schubelements am Kupplungselement aufnehmbar ist. Alternativ dazu kann das Gegenschubelement auch als Gabel oder halbkreisförmige Struktur auf der Flanke des Schwungrads ausgebildet sein. Ebenso ist es denkbar, dass im Schwungrad ein Schlitz vorhanden ist, der das Gegenschubelement bildet. Das Schubelement am Kupplungselement kann dann als ein vom Kupplungselement vorspringender Zapfen gebildet sein, welcher in den Schlitz hineinragt oder in der Gabel aufnehmbar ist. Der Zapfen kann dann vorteilhaft senkrecht von einer Bewegungsrichtung des Kupplungselements von diesem vorspringen, so dass er im Gegenschubelement aufnehmbar ist.The reaction element or the thrust element can be arranged on an edge of the flywheel. As a result, a particularly good power transmission and a simple structure can be made possible. The counter-thrust element may be formed, for example, as a protruding from the flank of the flywheel pin which is receivable in a fork or a slot of the thrust element on the coupling element. Alternatively, the reaction element can also be designed as a fork or semicircular structure on the flank of the flywheel. It is also conceivable that a slot is present in the flywheel, which forms the counter-thrust element. The thrust element on the coupling element can then be formed as a pin projecting from the coupling element, which protrudes into the slot or can be accommodated in the fork. The pin can then protrude advantageous perpendicular from a direction of movement of the coupling element of this, so that it can be accommodated in the reaction element.
Um die Dämpfung durch das Schwungrad weiter zu verbessern, kann das Gegenschubelement weniger als einen halben Schwungradradius von einer Drehachse des Schwungrades entfernt sein. Dadurch wirkt ein niedriges Drehmoment auf das Schwungrad, so dass besonders viel Kraft vom Stellglied aufgenommen werden kann. Auf diese Weise kann zudem auf ein Getriebe zur Bewegung des Schwungrades verzichtet werden. Alternativ sind jedoch auch Ausgestaltungsformen möglich, bei denen die Bewegung des Stellglieds und/oder des Kupplungselements über ein Getriebe an das Schwungrad geleitet werden. Dabei würde das Gegenschubelement am Getriebe angeordnet sein und eine Bewegung des Stellglieds über das Getriebe an das Schwungrad weiterleiten.In order to further improve the damping by the flywheel, the reaction element may be less than half a flywheel radius away from an axis of rotation of the flywheel. As a result, a low torque acts on the flywheel, so that a lot of power can be absorbed by the actuator. In this way, it is also possible to dispense with a transmission for moving the flywheel. Alternatively, however, embodiments are also possible in which the movement of the actuator and / or the coupling element are passed via a gear to the flywheel. It would do that Counter-thrust element may be arranged on the transmission and forward a movement of the actuator via the transmission to the flywheel.
Das Dämpfungsglied kann durch wenigstens ein Rückstellelement in die Ausgangsposition zurück bewegbar sein. Auf diese Weise kann die Funktion des Dämpfungsglieds bei wiederholten Schaltvorgängen genutzt werden.The attenuator can be moved back into the starting position by at least one return element. In this way, the function of the attenuator can be used in repeated switching operations.
Ein besonders einfach aufgebautes Rückstellelement kann dadurch erhalten werden, dass das Rückstellelement durch eine Feder gebildet ist.A particularly simply constructed restoring element can be obtained in that the restoring element is formed by a spring.
Das Rückstellelement kann durch eine Drehfeder gebildet sein. Drehfedern erlauben einen besonders kompakten Aufbau, da diese besonders flach ausgestaltet sein können.The return element may be formed by a torsion spring. Torsion springs allow a particularly compact design, since they can be designed very flat.
Für einen kompakten Aufbau bei Verwendung eines Schwungrades ist es ebenso von Vorteil, wenn die Drehfeder radial außen am Schwungrad angeordnet ist, beispielsweise um das Schwungrad herum verläuft. Die Drehfeder kann beispielsweise mit einem Ende am Schwungrad und mit dem anderen Ende an einem Gehäuseteil oder einem anderen feststehenden Teil des elektrischen Schaltelements verbunden sein. Alternativ dazu kann die Drehfeder auch oberhalb oder unterhalb des Schwungrads angeordnet sein und mit diesem und mit einem feststehenden Teil verbunden sein.For a compact design using a flywheel, it is also advantageous if the torsion spring is arranged radially on the outside of the flywheel, for example, extends around the flywheel. The torsion spring may be connected, for example, with one end to the flywheel and the other end to a housing part or another fixed part of the electrical switching element. Alternatively, the torsion spring can also be arranged above or below the flywheel and be connected thereto and with a fixed part.
Das eingangs genannte Verfahren kann dadurch weiter verbessert werden, dass das Stellglied bei einer Bewegung durch die Rückstellkraft nach Zurücklegen eines Beschleunigungsabschnittes, in dem es sich unabhängig von dem Dämpfungsglied bewegt, einen Teil seiner Bewegungsenergie an das Dämpfungsglied abgibt. Auf diese Weise kann gleichzeitig eine schnelle Bewegung des Stellglieds als auch eine zumindest teilweise Dämpfung des Stellglieds erreicht werden.The above-mentioned method can be further improved in that the actuator emits a part of its kinetic energy to the attenuator in a movement by the restoring force after covering an acceleration section in which it moves independently of the attenuator. In this way, at the same time a rapid movement of the actuator and an at least partial damping of the actuator can be achieved.
Im Folgenden ist noch einmal eine bevorzugte Variante des Verfahrens beschrieben. Das Stellglied eines Schaltelements befindet sich zunächst in einer Ausgangsposition. Das Stellglied kann beispielsweise ein Anker eines Schützes, eines Relais oder eines anderen Schaltelement sein. Das Stellglied kann direkt oder indirekt mit Kontakten des Schaltelements verbunden sein. Zum Erreichen einer Schaltposition, wodurch beispielsweise Kontakte geöffnet oder geschlossen werden, wird das Stellglied durch eine Betätigungskraft in die Schaltposition bewegt. Die Betätigungskraft kann beispielsweise durch eine Magnetkraft erzeugt werden. Bei der Bewegung in die Schaltposition gibt das Stellglied einen Teil der Betätigungskraft an ein Dämpfungsglied ab. Das Dämpfungsglied kann beispielsweise wie in der voranbeschriebenen Anordnung ein Schwungrad sein und die Kraftübertragung kann über ein zuvor beschriebenes Kupplungselement stattfinden. Wenn die Betätigungskraft nicht mehr wirkt, beispielsweise durch Abschalten einer Magnetspule, so wird das Stellglied durch eine Rückstellkraft, beispielsweise eine Federkraft, in seine Ausgangsposition bewegt. Dabei bewegt es sich zumindest ein Stück weit unabhängig von dem Dämpfungsglied. Je nach Ausgestaltung kann sich das Stellglied bei der Bewegung in die Ausgangsposition vollständig unabhängig vom Dämpfungsglied bewegen. Sobald das Stellglied in die Ausgangsposition zurückgekehrt ist, kann auch das Dämpfungsglied in einen Ausgangszustand zurückkehren, so dass es erneut einen Teil der Betätigungskraft vom Stellglied bei einer Bewegung in die Schaltposition aufnehmen kann. Ist das Dämpfungsglied als Schwungrad ausgestaltet, so kann das Schwungrad wieder in eine Ausgangsposition zurückgedreht werden. Dies kann wie mit Bezug auf die Anordnung beschrieben beispielsweise durch ein Rückstellelement wie eine Drehfeder erfolgen. Je nachdem wie stark das Rückstellelement für das Dämpfungsglied und wie stark die Rückstellkraft, welche auf das Stellglied wirkt, ist, kann das Stellglied bei einer Bewegung in die Ausgangsposition dem Dämpfungsglied vorauseilen. Es ist jedoch auch denkbar, dass das Dämpfungsglied durch das Rückstellelement zusätzlich zur Rückstellkraft auf das Stellglied wirkt und dieses mit in die Ausgangsposition antreibt.In the following, a preferred variant of the method is described again. The actuator of a switching element is initially in an initial position. The actuator may be, for example, an armature of a contactor, a relay or other switching element. The actuator may be directly or indirectly connected to contacts of the switching element. To achieve a switching position, whereby, for example, contacts are opened or closed, the actuator is moved by an actuating force in the switching position. The actuating force can be generated for example by a magnetic force. When moving to the switching position, the actuator outputs a portion of the actuation force to an attenuator. The attenuator, for example, as in the above-described arrangement, a flywheel and the power transmission can take place via a previously described coupling element. If the actuating force no longer acts, for example by switching off a solenoid coil, the actuator is moved by a restoring force, such as a spring force, to its original position. It moves at least a little way independent of the attenuator. Depending on the embodiment, the actuator can move completely independent of the attenuator in the movement into the starting position. Once the actuator has returned to the home position, the attenuator may also return to an initial state so that it can again receive a portion of the actuation force from the actuator upon movement to the shift position. If the attenuator designed as a flywheel, so the flywheel can be rotated back to a starting position. This can be done as described with respect to the arrangement, for example by a return element such as a torsion spring. Depending on how strong the restoring element for the attenuator and how strong the restoring force acting on the actuator is, the actuator can precede the damper on movement to the starting position. However, it is also conceivable that the attenuator acts by the return element in addition to the restoring force on the actuator and this drives with in the starting position.
Im Folgenden ist die Erfindung beispielhaft anhand vorteilhafter Ausführungsformen mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. Die bei den Ausführungsformen beispielhaft dargestellten Merkmalskombinationen können nach Maßgabe der obigen Ausführungen entsprechend der für einen bestimmten Anwendungsfall notwendigen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Anordnung durch weitere Merkmale ergänzt werden. Auch können, ebenfalls nach Maßgabe der obigen Ausführungen, einzelne Merkmale bei den beschriebenen Ausführungsformen weggelassen, wenn es auf die Wirkung dieses Merkmals in einem konkreten Anwendungsfall nicht ankommt.The invention is explained in more detail below by way of example with reference to advantageous embodiments with reference to the drawings. The feature combinations exemplified in the embodiments can be supplemented in accordance with the above statements in accordance with the necessary for a particular application properties of the inventive arrangement by further features. Also, also in accordance with the above statements, individual features omitted in the described embodiments, if it does not depend on the effect of this feature in a specific application.
In den Zeichnungen werden für Elemente gleicher Funktion und/oder gleichen Aufbaus stets dieselben Bezugszeichen verwendet.In the drawings, the same reference numerals are always used for elements of the same function and / or same structure.
Es zeigen:
-
1 ein Relais mit einer erfindungsgemäßen Anordnung; -
2 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung; -
3 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung; -
4 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kupplungselements; -
5 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kupplungselements; -
6 eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kupplungselements; -
7 eine vierte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kupplungselements; -
8 eine Ausführungsform eines als Schwungrad ausgestalteten erfindungsgemäßen Dämpfungsgliedes in einer Aufsicht; -
9 eine frontale Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung.
-
1 a relay with an inventive arrangement; -
2 a schematic representation of a first embodiment of an inventive arrangement; -
3 a schematic representation of a second embodiment of an inventive arrangement; -
4 a first embodiment of a coupling element according to the invention; -
5 a second embodiment of a coupling element according to the invention; -
6 a third embodiment of a coupling element according to the invention; -
7 A fourth embodiment of a coupling element according to the invention; -
8th an embodiment of a flywheel designed as inventive attenuator in a plan view; -
9 a frontal view of an embodiment of an inventive arrangement.
Am Stellglied
Das Kupplungselement
In der ersten Position
Das Dämpfungsglied
Am Dämpfungsglied
Im Folgenden ist die Funktion der Anordnung kurz erläutert. Befindet sich das Stellglied
Durch die Ausgestaltung des Schubelements
Die
Werden das Kupplungselement
Die mit Bezug auf die
Das Schubelement
Im Folgenden ist noch einmal kurz die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Anordnung
Ist die zweite Position
Wird nun das Stellglied
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Anordnungarrangement
- 33
- elektrisches Schaltelementelectrical switching element
- 55
- Stellgliedactuator
- 77
- Betätigungsrichtungoperating direction
- 99
- StellgliedfederActuator spring
- 1111
- Verbindungsteilconnecting part
- 1313
- Kupplungselementcoupling member
- 1515
- vom Anker weg weisendes Endeaway from the anchor end
- 1616
- erstes Endefirst end
- 1717
- Öffnungopening
- 1919
- zweites Endesecond end
- 2121
- Schubelementpush element
- 2323
- Gabelfork
- 2525
- Gabelzinkenforks
- 2727
- Zapfenspigot
- 2929
- GegenschubelementAgainst pushing element
- 3131
- Dämpfungsgliedattenuator
- 3333
- Grundreason
- 3535
- Schwungradflywheel
- 3636
- Ausgangsposition des DämpfungsgliedesStarting position of the attenuator
- 3737
- Schwungradachseflywheel shaft
- 3939
- Abdeckungcover
- 4141
- Kippachsetilt axis
- 4343
- Längsachse des VerbindungsteilsLongitudinal axis of the connecting part
- 4545
- RückstellelementReturn element
- 4747
- Drehfedertorsion spring
- 4949
- Befestigungselementfastener
- 5151
- Schlitzslot
- 5353
- Schlitzlängeslot length
- 5555
- ZapfendurchmesserJournal diameter
- 5757
- Schlitzbreiteslot width
- 5959
- zweiter Grundsecond reason
- 6060
- Beschleunigungsabschnittacceleration section
- 6161
- Flankeflank
- 6363
- Abstanddistance
- 6565
- Zapfenmittestud center
- 6767
- Pleuelstangeconnecting rod
- 6868
- Antriebsendedrive end
- 6969
- Antriebseinheitdrive unit
- 7070
- Abtriebsende output end
- AA
- erste Positionfirst position
- A'A '
- Ausgangspositionstarting position
- BB
- zweite Positionsecond position
- B'B '
- Schaltpositionswitch position
- KK
- KraftwirkungsrichtungForce action direction
- LL
- Längsrichtunglongitudinal direction
- RR
- Schwungradradiusflywheel radius
Claims (11)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102014218678.1A DE102014218678B4 (en) | 2014-09-17 | 2014-09-17 | Arrangement and method for noise reduction of an electrical switching element |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102014218678.1A DE102014218678B4 (en) | 2014-09-17 | 2014-09-17 | Arrangement and method for noise reduction of an electrical switching element |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102014218678A1 DE102014218678A1 (en) | 2016-03-17 |
DE102014218678B4 true DE102014218678B4 (en) | 2018-11-08 |
Family
ID=55406013
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102014218678.1A Expired - Fee Related DE102014218678B4 (en) | 2014-09-17 | 2014-09-17 | Arrangement and method for noise reduction of an electrical switching element |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102014218678B4 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB762913A (en) * | 1954-09-01 | 1956-12-05 | Cav Ltd | Control apparatus for road vehicle direction indicators of the flashing type |
DE19726495A1 (en) * | 1996-07-10 | 1998-01-15 | Valeo Equip Electr Moteur | Linkage for motor vehicle IC engine starter motor |
DE19951116A1 (en) * | 1999-10-23 | 2001-04-26 | Bosch Gmbh Robert | Relay for internal combustion engine starting device, has coupling member connecting control rod to armature with limited displacement |
-
2014
- 2014-09-17 DE DE102014218678.1A patent/DE102014218678B4/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
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DE19951116A1 (en) * | 1999-10-23 | 2001-04-26 | Bosch Gmbh Robert | Relay for internal combustion engine starting device, has coupling member connecting control rod to armature with limited displacement |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102014218678A1 (en) | 2016-03-17 |
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R012 | Request for examination validly filed | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: GRUENECKER PATENT- UND RECHTSANWAELTE PARTG MB, DE |
|
R016 | Response to examination communication | ||
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R020 | Patent grant now final | ||
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