DE1472422C - Vorrichtung zur Unterdrückung der Einflüsse von Linear- und Rotationsbeschleunigungen auf bewegbare Teile - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Unterdrückung der Einflüsse von Linear- und Rotationsbeschleunigungen auf bewegbare Teile beispielsweise von elektrischen Schaltern oder Anzeigeelementen mit zwei koaxialen, mit einer rückstellenden Feder belasteten Rotoren gleichen Trägheitsmomentes, die um eine zur Achse der bewegbaren Teile senkrechte Achse, nur in entgegengesetztem Drehsinn gegeneinander verdrehbar, eine Betätigung der bewegbaren Teile vornehmen.

Bei derartigen Vorrichtungen ergibt sich bei Rotationsbeschleunigung des Systems keinerlei Verdrehung der Rotoren, weil die auf diese dabei wirkenden Trägheitskräfte kompensiert werden. Solche Vorrichtungen dienen dazu, drehbare Teile unabhängig von äußeren Beschleunigungseinflüssen zu machen. Insbe- 5 sondere bei um Achsen drehbaren Ankern "von Elektromagneten in Schaltschützen sind solche Vorrichtungen wichtig, da Magnetanker große Massen und damit hohe Trägheitsmomente aufweisen. Sie sind daher besonders empfindlich gegen Rotationsbeschleunigungen und führen beispielsweise bei Verwendung in Flugzeugen und Fahrzeugen zu unbeabsichtigter Betätigung , der Schaltschütze durch Stöße.

Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art (USA.-Patent 2,495.633) sind zwei auf einer gemeinsamen Achse drehbar gelagerte Magnetanker eines Elektromagneten über zwei Hebel miteinander verbunden, die jeweils an einem der drehbaren Anker und an einem Gelenk angelenkt sind. Das gemeinsame Gelenk sitzt am Ende einer senkrecht zur Drehachse der Anker in Längsrichtung verschiebbaren Stange, mit der Schaltkontakte betätigt werden.

Diese Konstruktion hat allerdings verschiedene Nachteile. Das Hebelwerk ist empfindlich gegen in Richtung der Stange wirkende Linearbeschleunigungen. Außerdem können bei Rotationsbeschleunigungen um die Achse der beiden Anker diese gemeinsam zu einer Seite hin gedrückt werden, wodurch das Hebelwerk verklemmt werden kann. Zudem ist die Vorrichtung, bedingt durch das Hebelwerk, von beträchtlicher Länge und wirft nicht unerhebliche Einbauprobleme auf.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine besonders raumsparende und gegen Linearbeschleunigungen völlig unempfindliche Vorrichtung der genannten Art zu schaffen, die sich bei Rotationsbeschleunigungen nicht verklemmen kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die beiden Rotoren durch ein Zahnradgetriebe mit wenigstens einem Zwischenrad, das mit den bewegbaren Teilen in Verbindung steht, miteinander gekoppelt sind. Auf diese Weise wird .eine äußerst kompakte Vorrichtung geschaffen, die völlig unempfindlich gegen Linearbeschleunigungen ist, da die zum Schalten bewegbaren Teile nur durch drehbare Teile bewegt werden. Auch bei starken Rotationsbeschleunigungen in Drehrichtung der Anker tritt kein Verklemmen auf, da die mit den Ankern verbundenen Kegelräder über ein weiteres, senkrecht zu diesen stehendes Kegelrad miteinander gekoppelt sind.

Vorteilhaff sind die Rotoren als magnetisierbare Anker des Elektromagneten eines Schalters ausgebildet, auf die bei Einschalten des Elektromagneten entgegengesetzte Drehmomente wirken. Vorteilhaft betätigen sie über eine mit dem Zwischenrad fest verbundene Kulissenführung oder einen Schaltnocken die Schaltkontakte des Schalters. Hierdurch wird ein besonders geeigneter Antrieb der Rotoren vorgesehen. Die Kulissenführung sorgt dabei für eine exakte Übertragung der Drehbewegung der Rotoren in eine Translationsbewegung der Schaltkontakte des Schalters und für eine ausreichende Endbegrenzung, ohne daß Anschläge für die Rotoren notwendig sind.

Vorteilhaft weist die Kulissenführung mindestens eine schraubenförmige Nut auf, deren Endabschnitte den Endlagen der beweglichen Schaltkontakte entsprechen. Diese Ausbildung der die beweglichen Schaltkontakte steuernden Kurven sichert eine genaue und gleichmäßige Bewegung der Schaltkontakte bis in die durch Endlagen definierten Öffnungs- und Schließstellungen. Dadurch werden Prellungen der Kontakte beim Schließen und störende mechanische Rückwirkungen des Elektromagneten auf die Kontakte, beispielsweise durch Brummen, vermieden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 den Schnitt durch einen, elektromagnetischen Kontaktgeber mit einer Vorrichtung gemäß der Erfindung.

Fig. 2 eine Teilansicht des Kontaktgebers gemäß Fig. 1 in Achsrichtung der Rotoren.

Fig. 3 eine Ansicht der Rückstellfeder aus Fig. 1 in Achsrichtung des Zwischenrades,

Fig. 4 eine Ansicht der Kulissenführung aus Fig. 1.

Fig. 5 eine Seitenansicht einer weiteren Ausfüh-

rungsform eines elektromagnetischen Kontaktgebers mit einer Vorrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 6 eine Seitenansicht des Kontaktgebers gemäß Fig. 5;

Fig. 7 eine andere Ausführungsform, die Schaltkontakte eines Kontaktgebers durch einen Nocken zu betätigen.

Die in den F i g. 1 bis 4 dargestellte Ausführungsform eines elektromagnetischen Kontaktgebers ist wie folgt aufgebaut:

Ein Gehäuse 15 enthält fest mit diesem verbunden ein zweipoliges Magnetjoch 16^, 16_S, eine Spule 17 und ein Antriebssystem 18 für "die Kontakte, das das allgemeine Bezugszeichen 18 trägt und auf das später noch zurückgekommen wird. Ferner feststehend angeordnet sind ein zentraler Kern 19 aus magnetischem Material, der konzentrisch zur Spule 17 und zum Magnetjoch 16,,, 16_B durch Bolzen Ii)₄, 19g im Gehäuse festgeklemmt ist und zwei Rotoren, die je aus einem magnetischen Anker 20,, 20_s gebildet und drehbar auf dem Kern 19 gelagert sind. Die Anker sind symmetrisch zu einem unmagnetischen Querver- ') bindungsring 21 angeordnet und sind auf dem zentralen Kern 19 in unmagnetischen Büchsen 22^₁ 22_S gelagert, welche einen ringförmigen Luftspalt freilassen. Der sich ausbildende magnetische Fluß ist durch die beiden punktierten Linien angegeben.

Zwei Zahnräder 23,, und 23_a bestehen aus einem unmagnetischen Material und sind auf den beiden Rotoren 20,, und 2Oj, befestigt. Außerdem greift ein Zwischenrad 24 in die Zahnräder 23,, und 23_B ein, dessen Achse 25 in einer mit dem Gehäuse 15 verbundenen Stütze gelagert ist. Es kann dieses Zwischenrad durch ein zweites Zwischenrad ergänzt werden, das symmetrisch dem ersten gegenüber angeordnet ist, um den vollständigen Ausgleich der drehenden Teile zu gewährleisten. Aus dem Durchmesserverhältnis ergibt sich bei dieser Konstruktion, wenn die Rotoren eine Viertelumdrehung machen, daß das Zwischenrad 24 eine halbe Umdrehung ausführt.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird das Antriebssystem 18 der Kontakte durch die Welle 25 des Zwischenrades 24 angetrieben.

Bei einem besonders einfachen Ausführungsbeispiel besteht das Antriebssystem 18 aus einem Zylinder 27, in dessen Oberfläche (siehe Figuren 3 und 4) zwei schraubenförmige, symmetrisch zueinander angebrachte Nuten 28,, und 28_Ä mit Endabschnitten 29,, und 29_a (Fig. 4) · ausgearbeitet sind. Die Endabschnitte verlaufen senkrecht zur Rotationsachse XX_x des Zylinders 27 und dienen als Anschläge für die beiden Kontaktlagen 30,, und 30_B der Kontakte 30. Sie gestatten eine leichte Drehung des Zylinders 27 ohne Antrieb der Kontakte 30.

Die Kontakte 30 werden durch den Zylinder 27 mittels Führungsrollen 31,, und 31_e betätigt, welche in den schraubenförmigen Nuten 28,, und 28_fl laufen und mit den Kontakten 30 gekoppelt sind.

Die sich gegensinnig drehenden Rotore müssen gleiches Trägheitsmoment aufweisen, damit sich bei Beschleunigungswirkungen keine resultierenden Momente ergeben.

Die in Fig. 1 dargestellte Arbeitsstellung des Kontaktgebers wird durch die gegenseitige Einstellung der Rotoren 2O₄ und 20_B, mit denen die Antriebsräder 23 _A und 23 _B verbunden sind, erreicht. Die in Fig. 2 dargestellte stromlose Ruhestellung des Kontaktgebers wird durch eine Rückholfeder 32 erzielt. Zu diesem Zweck ist die Feder 32 um die Achse 25 des Zwischenrades 24 zwischen zwei Scheiben 33„_ 33_S gewickelt, welche fest auf der Achse sitzen und durch eine Traverse 34 miteinander verbunden sind. Die beiden Enden 32„ und 32_B der Feder 32 kommen in der Ruhestellung des Kontaktgebers (vgl. Fig. 3) zu beiden Seiten der Traverse 34 einerseits und an einer festen äußeren Stange 35 andererseits zur Anlage. Das Ende 32^ der Feder 32 nimmt in der Arbeitsstellung des Kontaktgebers die punktiert in Fig. 3 dargestellte Lage ein, während das andere Ende 32_S der Feder gegen die feste Stange 35 anliegt.

Für die Rotoren sind starre Endanschläge 36 und 37 vorgesehen, um ein zufälliges Überschreiten des

υ Arbeitsbereiches der Kontakte zu vermeiden, unabhängig davon, ob die Armatur äußeren Beschleunigungen ausgesetzt ist oder nicht. Ein solches Überschreiten könnte eine Beschädigung der mechanischen Teile, z. B. der Kontakte, herbeiführen.

Die Fig. 5, 6 und 7 zeigen eine andere Ausführungsform eines elektromagnetischen Kontaktgebers. Diese Ausführungsform ist besonders für Wechselstrombetrieb geeignet, da bei ihr geblechte Magnetjoche verwendet werden.

Hierbei sind die Rotoren 20,, und 2Oj, auf einer Achse 40 angeordnet, deren Enden 19,, und 19_S im Gehäuse 15 befestigt sind.

Der Magnetfluß wird in diesem Falle von zwei symmetrisch zur Achse 40 liegenden Wicklungen 17,, und Π β geliefert, die auf den beiden festen Jochen 16,, und 16_a montiert sind, die den Kern bilden. Hierbei^schließt sich der Fluß quer zu den Rotoren entsprechend der punktierten Linie.

Es kann noch ein zweites Zwischenrad zwischen

3; den Antriebsrädern 23,, und 23 _B angeordnet sein, und zwar symmetrisch zum Rad 24, um einen besseren Ausgleich der Trägheitsmomente um die Achse des Rades 24 zu erhalten.

Die Betätigungsvorrichtung der Kontakte ist mit einer zwischen Scheiben 33_κ> 33j, gewickelten Rückholfeder 32 versehen, die sich gegen den Anschlag 35 in der beim ersten Ausführungsbeispiel beschriebenen Weise anlegt.

Begrenzende Anschläge 36 und 37 sind für die Rotoren ebenfalls vorgesehen.

Anstelle des Zylinders 27 mit schraubenförmigen Nuten der ersten Ausführungsform kann auch ein Schaltnocken 41 Verwendung finden, der in Fig. 7 dargestellt ist und der zur Achse 25 konzentrische Umfangsbereiche 41,,_ 41_a aufweist, die Bereiche für die »Ruhe«- und »Arbeits«-Stellung des Kontaktgebers bestimmen, in denen eine freie Rotation der Achse ohne Betätigung der Kontakte 30 möglich ist. Die letzteren werden vom Schaltnocken unter Zwischenschalten einer Gabel 42 geschlossen, die mit Schwenkrollen 3 l_A, 3 Ij, an ihren Enden versehen ist.

Die Wirkungsweise des oben beschriebenen Kontaktgebers ist analog derjenigen der ersten Ausführungsform. Auch dieser wird durch die Vorrichtung gemäß der Erfindung vollständig unempfindlich gegen äußere Beschleunigungen wie Stöße oder starke Erschütterungen gemacht.

Die Erfindung eignet sich besonders für Relais oder Schütze. Sie kann aber auch bei allen Meß-, Regel- und Steuerapparaten benutzt werden, die bewegliche Teile aufweisen, welche gegen äußere Beschleunigungen unempfindlich sein sollen, z. B. bei Reglern, die einen Gas- oder Flüssigkeitsstrom regeln.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Unterdrückung der Einflüsse von Linear- und Rotationsbeschleunigungen auf bewegbare Teile beispielsweise von elektrischen Schaltern oder Anzeigeelementeh mit zwei koaxialen, mit einer rückstellenden Feder belasteten Rotoren gleichen Trägheitsmomentes, die um eine zur Achse der bewegbaren Teile senkrechte Achse, ι ο nur in entgegengesetztem Drehsinn gegeneinander verdrehbar, eine Betätigung der bewegbaren Teile vornehmen, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Rotoren (20α, 20ό) durch ein Zahnradgetriebe (23a, 23b, 24) mit wenigstens einem Zwischenrad (24), das mit den bewegbaren Teilen in Verbindung steht, miteinander gekoppelt sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotoren (20a, 20b) als magnetisierbare Anker des Elektromagneten (16, 16a, 16b, 11, Πα, YIb, 19) eines Schalters ausgebildet sind, auf die bei Einschalten des Elektromagneten entgegengesetzte Drehmomente wirken und die über eine mit dem Zwischenrad (24) fest verbundene Kulissenführung (27) oder einen Schaltnokken (41) die Schaltkontakte (30, 30a, 3Oi) des Schalters betätigen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kulissenführung (27, 41) mindestens eine schraubenförmige Nut (28a, 28b) aufweist, deren Endabschnitte (29a, 29b, 41a, 4Ib) den Endlagen der beweglichen Schaltkontakte (30b) entsprechen.