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Gleitkontakt Es ist bekannt, bei elektrischen Geräten Kugellager zu
verwenden, die nicht nur zur Abstützung zweier gegeneinander drehbarer Teile dienen,
sondern auch zugleich den Strom zwischen diesen Teilen übertragen. Die bekannten
Anordnungen sind aber verhältnismäßig aufwendig, weil sie eine genaue Fertigung
erfordern. Außerdem ist der übertragbare Strom begrenzt, weil die Zahl der Kugeln
verhältnismäßig klein ist.
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Gegenstand der Erfindung ist ein Gleitkontakt zwischen zwei relativ
zueinander beweglichen Teilen eines elektrischen Schalters, bei dem ebenfalls Kugeln
zur übertragung des Stromes dienen. Im Vergleich zu den bekannten Kugellagern wird
ein wesentlich einfacherer Aufbau dadurch erreicht, daß erfindungsgemäß die beiden
Teile Grenzen eines Raumes bilden, dessen Abmessungen in jeder Richtung größer sind
als der Durchmesser der Kugeln, und daß der Raum mit Kugeln ausgefüllt ist, die
mit einer bestimmten Kraft gegeneinander und gegen die Teile gedrückt werden.
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Bei der Erfindung stellen sich die Kugeln unter dem Einfluß der Kraft
selbsttätig so ein, daß ein guter Stromübergang zustande kommt. Auf den Durchmesser
der Kugeln kommt es nicht genau an. Wegen der punktförmigen Berührung zwischen den
Kugeln ergibt sich auch bei verhältnismäßig geringen Kontaktkräften ein kleiner
übergangswiderstand. Man kann deshalb bei dem neuen Gleitkontakt eine sehr gute
Leitfähigkeit erhalten, zumal die Zahl parallel liegender Stromübergangsstellen
bei der Erfindung ohne Schwierigkeiten groß gemacht werden kann.
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Die Kraft, mit der die Kugeln bei der Erfindung gegen die Teile des
Gleitkontaktes zu drücken sind, kann verhältnismäßig klein sein. Sie wird zweckmäßig
von einer Feder aufgebracht, da sich diese leicht montieren und einstellen läßt.
Wegen der Beweglichkeit der Kugeln wird für eine Vielzahl von Kontaktstellen nur
eine einzige Feder benötigt.
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Die Feder kann unmittelbar auf die Kugeln einwirken. Im allgemeinen
dürfte es sich aber empfehlen, zwischen der Feder und den Kugeln eine Scheibe vorzusehen,
um die Kugeln vor einer Beschädigung durch die unter Umständen scharfkantig geschliffene
Feder zu schützen. Die Scheibe kann beispielsweise die eine Wand des Raumes bilden,
in dem die Kugeln untergebracht sind. Es können auch mehrere voneinander unabhängige
Scheiben vorgesehen sein, die auf die Kugeln drücken.
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Die Erfindung ist im Gegensatz zu den bekannten Kugellagern, die im
wesentlichen nur für Drehbewegungen verwendet werden, auch für beliebige andere
Relativbewegungen geeignet, weil es bei der Erfindung nicht auf eine Wälzbewegung
der Kugeln. ankommt, sondern darauf, daß eine Vielzahl von Kontaktstellen vorhanden
ist. Für die bei Leistungsschaltern häufig vorkommende Anordnung eines in Richtung
seiner Achse beweglichen Schaltstiftes, von dem der Strom auf einen feststehenden
Teil zu übertragen ist, kann man die Erfindung z. B. in der Weise verwirklichen,
daß konzentrisch zum Schaltstift eine Hülse vorgesehen ist. Zwischen dem Schaltstift
und der Hülse ergibt sich dann ein Ringraum, der mit Kugeln ausgefüllt ist. Je größer
die Länge des Ringraumes in Richtung der Achse und die Zahl der über diese Länge
verteilten Kugeln ist, um so größere Ströme können übertragen werden.
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Bei der vorgenannten Anordnung mit einer konzentrisch zum Schaltstift
sitzenden Hülse kann man die Scheibe zwischen der Feder und den Kugeln als Ring
ausbilden, der den Schaltstift umgibt. In diesem Fall besteht die Möglichkeit, auch
die Feder in der Hülse unterzubringen. Ferner kann die Feder mit Hilfe eines in
die Hülse eingeschraubten Ringes vorgespannt werden. Die Einschraubtiefe des Ringes
ist ein Maß für die Kraft, die auf die Kugeln ausgeübt wird. Auf der gegenüberliegenden
Seite der Hülse kann man die freie Stirnseite ebenfalls durch einen Ring verschließen,
den man zweckmäßig an der Hülse befestigt. Man erhält dadurch eine außerordentlich
einfach aufgebaute Kontaktanordnung, die nur wenig Raum beansprucht. Der Ring erhält
an seiner Innenseite zweckmäßig einen Rand, der in den mit den Kugeln gefüllten
Ringraum ragt. Die der
Stirnseite zugekehrten Kugeln liegen dann
am Außenrand der Hülse und nicht am Schaltstift an. Sie können sich daher bei den
Bewegungen des Schaltstiftes mit Sicherheit nicht verklemmen.
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Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden an Hand der
Zeichnung ein Ausführungsbeispiel beschrieben, das in F i g. 1 in einem Längsschnitt
und in F i g. 2 in einem Querschnitt dargestellt ist.
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Mit 1 ist ein in Richtung seiner Achse beweglicher Schaltstift bezeichnet,
der mit einem nicht dargestellten feststehenden Schaltstück zusammenwirkt. Um den
Strom von diesem Schaltstift zu feststehenden Anschlüssen zu übertragen, ist ein
als Ganzes mit 2 bezeichneter Gleitkontakt vorgesehen. Wesentlicher Bestandteil
des Gleitkontaktes 2 ist eine konzentrisch zum Schaltstift 1 sitzende Hülse 3. Die
Hülse bildet mit dem Schaltstift einen Ringraum 4. Dieser Raum ist an seiner unteren
Stirnseite durch einen Ring 5 begrenzt. Der Ring weist ein L-förmiges Profil mit
einem Ansatz 6 auf, der in den Raum 4 hineinragt. Er ist mit Hilfe eines Sicherungsringes
7 festgelegt, der in eine Nut 8 an der Innenseite der Hülse eingreift.
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Am gegenüberliegenden Ende der Hülse ist innen ein Gewinde 10 vorgesehen,
in das ein Ring 11 eingeschraubt ist. Zum Drehen des Ringes 11 sind Bohrungen 12
in der Stirnseite des Ringes angeordnet. Der Ring 11 drückt über eine Schraubenfeder
14 auf eine ringförmige Scheibe 15. Die Scheibe 15 bildet die obere Wand des Ringraumes
4.
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Der Ringraum 4 ist mit Kugeln 16 ausgefüllt, die alle annähernd gleich
ausgebildet sind. Sie bestehen aus Kupfer oder Kupferlegierungen, beispielsweise
Messing. Ihr Durchmesser beträgt etwa dreiviertel des Abstandes zwischen Hülse 3
und Schaltstift 1. In Richtung der Schaltstiftachse ist der Ringraum 4 etwa dreimal
so groß wie der Kugeldurchmesser. Die Kugeln legen sich deshalb unter der Kraft
der Feder 14 entweder an die Innenseite der Hülse oder die Außenseite des Schaltstiftes
an und stützen sich gegenseitig ab. Da sie sich punktförmig berühren, ergeben sich
auch bei einer geringen Federkraft große Kontaktdrücke und ein guter Stromübergang.
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Zur Befestigung des Gleitkontaktes nach der Erfindung ist am unteren
Ende der Hülse 3 ein Außengewinde vorgesehen, auf das eine Platte 18 aufgeschraubt
ist. Die Platte 18 ist mit Bohrungen 19 versehen, durch die nicht dargestellte Schrauben
zur Befestigung des Gleitkontaktes 2 ragen können.
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Wie aus der F i g. 1 ersichtlich ist, ist der Platzbedarf des neuen
Gleitkontaktes erstaunlich klein. Der Außendurchmesser der Hülse beträgt nur etwa
das 2,5fache des Schaltstiftdurchmessers. Dies wird dadurch erreicht, daß die Feder
14 im Gegensatz zu bekannten Gleitkontakten in bezug auf den Schaltstift nicht in
radialer Richtung, sondern in axialer Richtung neben den Kontaktkörpern angeordnet
ist. Der Platzbedarf könnte durch Verwendung kleinerer Kugeln 16 sogar noch verringert
werden, wie aus der F i g. 1 ohne weiteres ersichtlich ist.
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Aus den Figuren geht ferner hervor, daß beim Ausführungsbeispiel der
Winkel, den die Gerade durch die Mittelpunkte zweier übereinanderliegender, sich
berührender Kugeln mit einer Ebene einschließt, die senkrecht zur Achse des Schaltstiftes
bzw. der Hülse verläuft, stets größer als 45° ist. Dies ist deshalb günstig, weil
für den Fall, daß der genannte Winkel mindestens 45= ist, die Kraft, die die Kugeln
auf den Schaltstift 1 bzw. die Hülse 3 ausüben, kleiner ist als die Kraft der Feder
14 in Richtung der Schaltstiftachse. Ein Verklemmen der Kugeln wird dadurch mit
Sicherheit vermieden.
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Will man bei der Erfindung beispielsweise im Hinblick auf eine weitge,'iende
Ausnutzung der zulässigen Festigkeitswerte der Werkstoffe eine genaue bestimmte
Verteilung der Kugeln erreichen, so kann es für die Montage zweckmäßig sein, einen
Käfig zu verwenden, um das Einfüllen der Kugeln zu erleichtern. Ein solcher Käfig
ist in der F i g. 2 durch die gestrichelt gezeichneten Stege 20 angedeutet, die
in dem Ringraum im Bereich der Hülse in Richtung der Schaltstiftachse verlaufen.
Der Käfig kann nach dem Einfüllen der Kugeln wieder entfernt werden, da sich die
Kugeln bei geschlossenem Ringraum 4
aus der einmal eingenommenen Lage nicht
wesentlich verschieben können. Unter Umständen kann es aber auch zweckmäßig sein,
den Käfig im Gleitkontakt zu belassen. Für diesen Fall kann man ihn z. B. mit der
Scheibe 5 vereinigen.