DE1026398B - Drehzahlabhaengiger elektrischer Schalter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen drehzahlabhängigen Schalter, bei dem ein umlaufendes Kontaktelement mit einem feststehenden Kontaktelement Berührung hat, wenn das umlaufende Kontaktelement stillsteht oder mit einer Umfangsgeschwindigkeit umläuft, die kleiner ist, als sie einer vorgegebenen Drehzahl entspricht, während der elektrische Kontakt durch Eindringen einer elektrisch nichtleitenden Flüssigkeit zwischen den Kontaktelementen unterbrochen wird, wenn die vorgegebene Drehzahl überschritten wird. Es sind bereits Schalter mit umlaufenden Kontaktelementen bekannt, die durch Federkraft auf den ruhenden Kontakt gedrückt werden. Die verhältnismäßig schweren Kontaktelemente, auf denen ein Schleifkontakt entlang schleift, sind beispielsweise an den Kanten abgerundet, so daß die im Schalter befindliche Flüssigkeit bei hohen Geschwindigkeiten das Kontaktelement vom ruhenden Kontakt abzuheben in der Lage ist. Bei niedrigen Umfangsgeschwindigkeiten ist der Schalter nicht in der Lage, zu öffnen, so daß es erforderlich ist, das Antriebsmittel mit Hilfe einer hohen Übersetzung an den Schalter anzukuppeln. Dadurch ergeben sich aber für hohe Drehzahlen des Antriebsmittels praktisch nicht mehr beherrschbare Umfangsgeschwindigkeiten des rotierenden Elementes im Schalter.

Eine weitere bekanntgewordene Vorrichtung dieser Art verwendet ein Schaltgehäuse, das vollständig mit einer nichtleitenden Flüssigkeit gefüllt ist. Ein über die ganze Breite des Schalters gehendes sichelförmiges Kontaktelement wird bei Umlauf um eine Achse, an der es starr befestigt ist, durch zwischendringende Flüssigkeit von einem feststehenden Kontaktring abgehoben. Im Ruhestand wird das Kontaktstück durch eine Feder gegen die Unterlage gepreßt. Bei diesem bekannten Schalter sind ebenfalls erhebliche Kräfte, und zwar Flüssigkeitskräfte, erforderlich, um den Kontakt abzuheben. Außerdem weisen solche Schalter eine viel zu große Massenträgheit des umlaufenden Elementes und einen viel zu hohen Strömungswiderstand auf, um für den erfindungsgemäßen Zweck brauchbar zu sein. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schalteinrichtung ζ. B. für automatische Regelung von Kraftfahrzeugbremsen zu schaffen. Dabei soll diese neue Vorrichtung vorzugsweise so wirken, daß ein langsames A^orwärtskriechen oder Schleichen des Kraftfahrzeuges, das mit selbstregelndem Getriebe oder einem Drehmomentwandler vorgesehen ist, verhindert wird. Derartige Einrichtungen werden häufig durch elektromagnetische Ventile betätigt, die in der Bremsflüssigkeit des Fahrzeuges vorgesehen sind und bei denen das elektrische Schließen oder öffnen des Ventils in Abhängigkeit von der Fahrzeugbewegung Drehzahlabhängiger elektrischer Schalter

Anmelder:

Gaylord Products, Incorporated,
Chicago, 111. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing, K. Boehmert, Patentanwalt,
Bremen 1, Feldstr. 24

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 5. September 1952

Lewis Ellsworth Thatcher, Chicago, Ul. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

erfolgt. Bei der Bewegung des Fahrzeuges wird das Tachometerkabel gedreht, und die Einrichtung gemaß der Erfindung kann beispielsweise über ein derartiges Kabel betätigt werden, um das Bremsleitungsventil zu verstellen.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das umlaufende Kontaktelement beweglich über einer Lache der elektrisch nichtleitenden Flüssigkeit aufgehängt ist, die das feststehende Kontaktelement bedeckt. Das umlaufende Kontaktelement weist dabei einen frei herabhängenden Flügel auf, dessen Drehachse radial zur Umlaufachse des Umlaufkontaktes und parallel zu den Flächen des Flügels verläuft, wobei das frei herabhängende Ende des Flügels in die Lache hineinhängt und bei ruhendem Kontaktelement oder bei zu geringer Geschwindigkeit des Kontaktelementes mit dem feststehenden Kontaktelement elektrischer Kontakt gebildet wird.

Die Einrichtung gemäß der Erfindung kann selbstverständlich auch zur Steuerung anderer Vorgänge benutzt werden, bei denen ein Stromkreis in Abhängigkeit von einer vorgegebenen Drehzahl geschlossen oder geöffnet wird. Als Ausführungsbeispiel wird jedoch im folgenden eine in Verbindung mit einem Tachometerkabel arbeitende Schalteinrichtung beibehalten.

Der Gegenstand und die Vorzüge der Erfindung sind im folgenden Teil der Beschreibung an Hand der Zeichnung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 einen Seitenriß einer in Verbindung mit dem Tachometerkabel arbeitenden Schalteinrichtung,

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Fig. 2 eine vergrößerte Schnittansicht dieser Ein- konischen Aussparung 34 versehen, in welche die richtung, Spitze einer Stellschraube 35 hineinragt. Die Stell-Fig. 3 die Aufhängung des Kontaktelementes an schraube 35 ist an einem U-förmigen Bügel 36 angeder unteren Scheibe und ordnet, welcher durch Schrauben 37 am Gehäuse-Fig. 4 eine perspektivische Teilansicht des Kon- 5 teil 6 gehalten wird. Die Schale 33 wird auf diese taktelementes. Weise durch die Stellschraube 35 fest über der Ausin der Zeichnung ist das Tachometer mit 1 be- sparung 10 zur Anlage gebracht.

zeichnet. Am Tachometer ist in üblicher Weise ein Die Schale 33 besitzt einen mit ihr aus einem biegsames Kabel 2 angeschlossen, welches in der Stück bestehenden, sich von der Schalenmitte aus Hülle 3 läuft. Kabel und Hülle sind mittels des xo nach oben erstreckenden Ansatz 38, der eine Mittel-Kupplungsstückes 4 am Tachometer befestigt. Zur bohrung 39 hat, in welcher das abgesetzte Ende 40 Erläuterung eines Anwendungszweckes der Erfin- des die Scheibe 24 tragenden Wellenansatzes 23 gedung ist die Vorrichtung 5 zwischen dem biegsamen lagert ist.

Kabel 2 und dem Tachometer 1 angeordnet. Wie Auf der Scheibe 24 ist ein in radialer Richtung nachstehend noch näher ausgeführt wird, besteht 15 verlaufender Lagerstift 41 angeordnet, der sich vom die Vorrichtung 5 im wesentlichen aus einem elek- Umfang der Scheibe bis zu deren Nabenansatz 26 irischen Schalter, welcher durch die Drehbewegung erstreckt. Ein aus elektrisch leitendem Material, wie eines rotierenden Körpers in Tätigkeit gesetzt wird Kupferblech od. dgl., bestehendes Kontaktelement 42 und bei einer bestimmten Drehzahl einen elektrischen ist an zwei sich gegenüberliegenden Kanten mit abStromkreis öffnet oder schließt. Bei dem hier ge- 20 gekrümmten Ansätzen 43 versehen, welche Langzeigten Ausführungsbeispiel kann die Vorrichtung 5 löcher 44 aufweisen. Die Anordnung ist so getroffen, einen elektrischen Stromkreis in Abhängigkeit von daß der Lagerstift 41, der sich durch die beiden der Drehbewegung eines sich mit der Geschwindig- Langlöcher 44 der abgekrümmten Ansätze 43 erkeit des Fahrzeuges verhältnisgleich drehenden bieg- streckt, als Lager für das Kontaktelement dient, samen Kabels 2 erfolgen. Die Einrichtung 5 kann da- 25 Am Boden der Schale 33 befindet sich eine elekher zum öffnen und/oder Schließen eines Strom- trisch leitende Platte 45, welche mittels eines Niets kreises in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit eines 46 mit der elektrischen Leitung 47 verbunden ist. Kraftfahrzeuges benutzt werden. Innerhalb der Schale befindet sich eine bestimmte Die Vorrichtung 5 besteht aus einem Gehäuseteil 6. Menge von Quecksilber 48, das normalerweise am Die Aussparungen 8 und 9 sind durch eine Quer- 30 Boden der Schale eine Lache von einer bestimmten bohrung 11 verbunden, durch welche eine Welle 12 Tiefe bildet und leitende Berührung mit der Platte geführt wird. Das Ende 16 der Welle 12 reicht in 45 hat. Über dem Quecksilber befindet sich eine das Innere des Tachometers 1 hinein und bewirkt Schicht eines nichtleitenden, flüssigen Materials, beibeim Drehen der Welle 12 den Antrieb des Tacho- spielsweise öl, welches, wie nachstehend noch näher meters. Das hintere Ende der Welle 12 ist auf ge- 35 beschrieben, eine bestimmte gewünschte Viskosität eignete Weise mit dem Ende des biegsamen Kabels 2 hat und welches in der Schale bis zu einer geverbunden, welches die in den Buchsen 13 und 17 wünschten Höhe steht.

gelagerte Welle dreht. Eine mittlere Welle 21 ist Zum Antrieb des Schalters wird bei einer Bewefest in der zylindrischen Ausnehmung 7 angeordnet. gung des mit dem Tachometer versehenen Kraft-Die Welle 21 ist mit einer quer zu ihrer Achse ver- 40 fahrzeuges hervorgerufene Drehung des biegsamen laufenden Bohrung 22 versehen, deren Durchmesser Kabels 2 ausgenutzt. Da das Kabel 2 an die Welle 12 größer als der der Welle 12 ist. Die Welle 12 durch- angeschlossen ist, so wird es diese Welle in Drehung dringt also die feste Welle 21 mit großem Spiel. Die versetzen, die ihrerseits das Tachometer betätigt. Welle 21 ragt mit ihrem einen Ende in die untere Gleichzeitig damit wird auch die Scheibe 27 ange-Aussparung 10 herein, wobei ihr vorstehendes Ende 45 trieben werden, die ihrerseits die Scheibe 24 antreibt. 23 einen verhältnismäßig kleinen Durchmesser hat. Unter normalen Umständen, d. h. wenn die Scheibe Eine mit einer ringförmigen konischen Fläche 25 24 stillsteht, befindet sich das Ende des streifen- und einem Nabenansatz 26 versehene Scheibe 24 ist förmigen Kontaktelementes 42 in dem Quecksilber, drehbar auf dem abgesetzten Ende 23 der Welle 21 Wenn die Welle 12 sich bei einer Bewegung des in der Aussparung 10 gelagert. Eine mit einer ring- 50 Fahrzeuges dreht und die Scheibe 24 in Drehung förmigen konischen Fläche 28 und einem ringförmigen versetzt wird, wird sich das Ende des Kontakt-Nabenansatz 29 versehene Scheibe 27 ist drehbar auf elementes 42 durch das in der Schale 33 befindliche der Welle 12 innerhalb der Aussparung 9 gelagert. Quecksilber und Ölbad bewegen. Wenn dann die Die Scheibe 27 wird von der Welle 12 aus über die Drehzahl der Scheibe 24 eine bestimmte Höhe er-Schraubenfeder 31 angetrieben. Die konische Fläche 55 reicht, wird das Ende des Kontaktstreifens sich an-28 der Scheibe 27 steht mit der konischen Fläche 25 heben und schließlich so weit angehoben sein, daß es der Scheibe 24 in Reibungsberührung. Eine Dreh- keine Berührung mit der Quecksilberlache 48 hat. bewegung der Welle 12, durch welche die Scheibe 27 Um diese elektrische Schaltwirkung auszunutzen, angetrieben wird, wird daher die Scheibe 24 auf ist das Gehäuse der Vorrichtung einschließlich der Grund der Reibungsberührung zwischen den Flächen 60 Scheibe 24 an Masse gelegt. Der Leiter 47 ist an den und 28 in Drehung versetzen. Pol des elektrischen Stromkreises angeschlossen. Es Obgleich die Kraftübertragung zwischen Welle 12 wird dann, wenn der Kontakt zwischen dem EIe- und Scheibe 24 vorzugsweise durch Reibung erfolgt, ment 42 und dem Quecksilber 48 unterbrochen ist, können die Scheiben 27 und 24 auch als Kegelräder der Stromkreis zwischen seinem Pol und seinem an ausgebildet sein, falls ein formschlüssiger Antrieb 65 Masse liegenden Teil unterbrochen. Selbstverständerwünscht ist. lieh kann in dem elektrischen Stromkreis irgendein Eine Schale 33, die aus einem isolierenden Werk- elektrisches Signal oder eine elektrisch betätigte Vo>rstofF, beispielsweise Hartgummi, Kunststoff od. dgl., richtung liegen, beispielsweise ein durch eine elektrische hergestellt ist, deckt die Aussparung 10 nach außen Spule betätigtes Ventil in der Bremsleitung eines ab. Die Schale 33 ist in ihrer Mitte mit einer 70 Kraftfahrzeuges. Die Einrichtung 5 kann daher als

eine geschwindigkeitsabhängige Schalteinrichtung für ein Fahrzeug verwendet werden, um die Bremsen bei einer bestimmten Geschwindigkeit anzuziehen oder zu lösen.

Verschiedene veränderliche Faktoren können dabei zur Festlegung des Ansprechpunktes des Schalters herangezogen werden. Beispielsweise kann das Gewicht des Kontaktelementes 42 geändert werden, um den Zeitpunkt zu ändern, an dem das Element den Kontakt mit dem Quecksilber bricht. Ist das Kontaktelement verhältnismäßig schwer, so wird der Kontakt mit dem Quecksilber erst dann unterbrochen, wenn die Scheibe 24 eine verhältnismäßig hohe Umfangsgeschwindigkeit erreicht hat. Das Verhältnis von Scheibendrehzahl zum Zeitpunkt des Aufhörens einer Berührung von Streifen und Quecksilber kann auch durch eine Änderung der Viskosität des Öles 49 beeinflußt werden. Ist die Viskosität des Ölbades verhältnismäßig hoch, so wird eine verhältnismäßig niedrige Geschwindigkeit der Scheibe 24 eine Unterbrechung des Kontaktes verursachen. Auch läßt sich dies Verhältnis durch Änderungen in der Tiefe des Ölbades in der Schale 33 regeln. Bei einer verhältnismäßig großen Tiefe wird der Kontakt bei einer verhältnismäßig geringen Geschwindigkeit der Scheibe 24 unterbrochen werden.

Damit das Element 42 zusammen mit der Quecksilberlache 48 ohne Rücksicht auf die Drehrichtung der Scheibe 24 als ein elektrischer Schalter wirken kann, sind in den Ansätzen 43 Langlöcher 44 vorgesehen. Es ist leicht zu ersehen, daß beim Drehen der Scheibe 24 in einer bestimmten Drehrichtung das Element 42, dessen Längsausdehnung größer als die Entfernung zwischen dem Lagerstift 41 und der Platte 45 ist, sich in einem Winkel schräg stellen wird, wodurch die untere Kante des Elementes 42 dem Lagerstift 41 nacheilt, wobei sich der Lagerstift im oberen Teil der Langlöcher 44 befindet. Kehrt sich die Drehrichtung der Scheibe 24 um, so wird die untere Kante des Kontaktelementes die Platte 45 berühren, so daß das Element sich nach oben bewegt. Die Aufwärtsbewegung des Elementes wird durch die Langlöcher 44 ermöglicht, welche es dem Element 42 gestatten, über seine Mittellage hinauszugelangen, worauf seine untere Kante in umgekehrter Drehrichtung dem Lagerstift nacheilen wird. Das Kontaktelement wird dann in der entgegengesetzten Drehrichtung in derselben Weise funktionieren, wie dies im vorstehenden beschrieben wurde.

Es ist notwendig, daß die Welle 21 senkrecht zum Flüssigkeitsspiegel steht.

Obwohl die im vorstehenden beschriebene Einrichtung in Verbindung mit einer sich unterhalb des nichtleitenden Flüssigkeitsbades 49 befindlichen Quecksilberlache 48 arbeitet, kann es doch unter Umständen wünschenswert sein, die Einrichtung ohne Quecksilber zu verwenden. In diesem Falle hat das Kontaktelement 42 mit der leitenden Platte 45 direkte Berührung und wird durch die nichtleitende Flüssigkeit bei einer bestimmtem Drehgeschwindigkeit so geneigt, daß sein unteres Ende Berührung mit der Platte verliert.

Es genügt auch, daß man das Kontaktende des Elementes 42 und die obere Fläche der Platte 45 amalgamiert. Auch hier muß selbstverständlich ein Bad aus einer nichtleitenden Flüssigkeit zum Abheben des Kontaktelementes bei einer vorherbestimmten Geschwindigkeit vorhanden sein.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Drehzahlabhängiger elektrischer Schalter, bei dem ein umlaufendes Kontaktelement mit einem feststehenden Kontaktelement Berührung hat, wenn das umlaufende Kontaktelement stillsteht oder mit einer Umfangsgeschwindigkeit umläuft, die kleiner ist, als sie einer vorgegebenen Drehzahl entspricht, während der elektrische Kontakt durch Eindringen einer elektrisch nichtleitenden Flüssigkeit zwischen den Kontaktelementen unterbrochen wird, wenn die vorgegebene Drehzahl überschritten wird, dadurch gekennzeichnet, daß das umlaufende Kontaktelement (42) beweglich über einer Lache (49) der elektrisch nichtleitenden Flüssigkeit aufgehängt ist, die das feststehende Kontaktelement bedeckt; und daß das umlaufende Kontaktelement einen frei herabhängenden Flügel aufweist, dessen Drehachse radial zur Umlaufachse des Umlaufkontaktes und parallel zu den Flächen des Flügels verläuft, und daß das frei herabhängende Ende des Flügels in die Lache so hineinhängt, daß bei ruhendem Kontaktelement oder bei zu geringer Geschwindigkeit des Kontaktelementes mit dem feststehenden Kontaktelement (45) elektrischer Kontakt gebildet wird.

2. Drehzahlabhängiger elektrischer Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das feststehende Kontaktelement durch eine Platte (45) gebildet wird, die am Boden einer Schale (33) angebracht ist, dessen Boden mit einer Schicht (48) Quecksilber gefüllt ist, über der sich dann die genannte, elektrisch nichtleitende Flüssigkeit (49) befindet.

3. Drehzahlabhängiger elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine glockenförmige Scheibe (24), in der der Umlauf kontakt (42) drehbar aufgehängt ist, in dem Gehäuseteil (6) befestigt und zur Drehung mit einer Antriebswelle (12) verbunden ist.

4. Drehzahlabhängiger elektrischer Schalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (24) eine ringförmige, konisch ausgebildete Fläche aufweist und daß diese Scheibe mit einer weiteren, auf der Antriebswelle (12) angebrachten konischen Scheibe (27) in Reibungsberührung steht.

5. Drehzahlabhängiger elektrischer Schalter nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das feststehende Kontaktelement (45) und das freie Ende des umlaufenden Kontaktelementes (42) mit einem Quecksilberüberzug versehen sind.

6. Drehzahlabhängiger elektrischer Schalter nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das umlaufende Kontaktelement (42) an Langlöchern (44) aufgehängt ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 580 528, 215 218, 205;

britische Patentschrift Nr. 481 416.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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