DE2142464A1

DE2142464A1 - Anordnung zur gelenkigen verbindung des ankers eines schaltgeraetes mit dem kontaktbrueckentraeger

Info

Publication number: DE2142464A1
Application number: DE2142464A
Authority: DE
Inventors: Guenter Bohlke; Guenther Rauter; Guenther Weissberger
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1971-08-25
Filing date: 1971-08-25
Publication date: 1973-03-01
Also published as: US3878491A; ES406071A1; DE2142464B2; FR2150518A1; IT964220B; CH551689A; BR7205851D0; SE386004B; GB1399940A; JPS581495B2; SU512724A3; DE2142464C3; CA979955A; FR2150518B1; JPS4831466A; AT319375B

Description

Anordnung zur gelenkigen Verbindung des Ankers eines Schaltgerätes mit dem Kontaktbrückenträger

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur gelenkigen Verbindung des Ankers eines elektromagnetischen Schaltgerätes mit dem Kontaktbrückenträger durch eine mittige, durch Kraftschluß bewirkte Auflage der Verbindungsteile untereinander.

Bei einer bekannten Anordnung der obengenannten Art (DAS 1 143 904) ist ein Schaltbrückenträger mit einem Tauchanker über einen Kupplungsbolzen gekuppelt, der im Schaltbrückenträger festgehalten ist. Der Kupplungsbolzen ist mit merklichem Spiel in einem verengten Teil einer im Tauchanker vorgesehenen Bohrung gelagert. Eine Blattfeder, die sich einmal am Schaltbrückenträger und zum anderen am ballig abgerundeten Kopf des Tauchankers abstützt, drückt eine linienförmige Auflage des verengten Teiles der Bohrung im Tauchanker gegen den Kupplungsbolzen mit Kreisquerschnitt. Diese Verbindung zwischen Tauchanker und Schaltbrückenträger ermöglicht die freie Einstellung der beiden Teile in ihren jeweiligen Führungen, denn bei der bekannten Anordnung ist der Tauchanker zusätzlich zu dem Schaltbrückenträger in zwei ringförmigen Lagersteilen geführt.

Diese bekannte Kupplung bei einem E- oder U-Magneten angewendet, der an sich ungeführt lediglich durch den Bolzen gehalten ist, ergibt eine ungehinderte Taumelbewegung des Ankers,

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da sich die Feder praktisch punktförmig auf dem Anker ab-_v; stützt. Dies "bedeutet jedoch, daß sich der Anker bei Betätigung des elektromagnetischen Schaltgerätes Kit abnehmender Magnet öffnung durch Zunahme der Anzugskraft an einem Schenkel des Elektromagneten in erheblichem Maße schrägstellt, was im Extremfall, sofern der Magnet in seiner Bewegung nicht begrenzt ist, dazu führen kann, daß die Zugkraft an dem anderen Schenkel derart abfällt, daß das Magnetsystem nicht geschlossen werden kann und somit ein Verbrennen,der Magnetspule zu befürchten ist. Wird hingegen die Bewegung des Ankers, um den genannten Extremfall zu vermeiden, begrenzt, ao schlägt der Anker auf den Kontaktbrückenträger und jener gegen seine Führung hart auf und bewirkt eine unerwünschte Prellung der Kontakte, eine Zerstörung des Kontaktbrückenträgers oder dessen Führung, sowie auch möglicherweise ein mehrfaches Öffnen und Schließen des Magnetsystems.

Durch die Erfindung soll eine Anordnung zur allseitigen gelenkigen Verbindung zwischen Anker und Kontaktbrückenträger geschaffen werden, die es ermöglicht, durch Schrägstellung des Ankers hervorgerufene Verschleißerhöhungen und Prellungen, insbesondere zwischen den Magnetteilen, weitgehend zu verhindern. Dies wird bei einer Anordnung der obengenannten Art auf einfache Weise dadurch erreicht, daß die Anordnung der Eraftwirkrichtung in bezug auf einen flächigen Auflagebereieh und die Größe der Kräfte so gewählt ist, daß einerseits bei Kontaktberührung die durch die Kräfte hervorgerufenen Gegenmomente größer sind als die von der Anzugskraft des Ankers hervorgerufenen Momente und andererseits die G-egenmomente so viel größer gewählt sind, daß eine vorbestimmte Schräglage des Ankers bei weiterem Schließvorgang des Magnetsystems nicht überschritten wird. Hierbei wird u.a. die Beweglichkeit des Ankere, d.h. dessen mögliche Schräglage, räumlich begrenzt, ohne hierbei Gefahr zu laufen, daß der Anker am Kontaktbrückenträger anschlägt. Der Anker ist mit dem Kontaktbrückenträger über einen gewissen Vorhalt mit einem Kippverhalten versehen, so daß zunächst bei geringen Kräften, d.h. großem

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Luftspalt zwischen den Magnetteilen, der Anker in der ursprünglichen Stellung, d.h. einer möglichst geringen Schrägstellung, verbleibt, gedoch trotzdem elastisch mit dem Kontaktbrückenträger verbunden ist. Die' oben geschilderten harten Stöße sind "bei der erfindungsgemäßen Anordnung praktisch nicht vorhanden. Um die erfindungsgemäße Anordnung weitgehend toleranzunabhängig zu machen und die Kräfte möglichst günstig dem erforderlichen Betriebsverhalten anpassen zu können, ist es vorteilhaft, wenn die Kraftangriffspunkte (Pedern) außerhalb des flächigen Aüflagebereiches quer zur Ankerbewegungsrichtung versetzt angeordnet sind. Um sicherzustellen, daß die Wirkung der erfindungsgemäßen Anordnung auch in praktisch allen Richtungen in vollem Umfange zur Wirkung kommt, ist es vorteilhaft, wenn die einzelnen Kraftangriffspunkte mit dem Mittelpunkt des Auflagebereiches die Ecken gegeneinander versetzter Dreiecke bilden.

Eine einfache konstruktive Ausbildung der e rf iiidungs gemäßen Anordnung ergibt sieh, wenn die ebenflächige Auflage durch Auflage elites ebenflaehigen Ansatzes art einem Bolzen öder in der Bohrung im Anker auf einem entsprechend geformten Ansatz am G-egenteil gebildet ist. Hierbei ist es vorteilhaft* wenn der Bolzen rechteckf Örmigeh Querschnitt hat $ IM eiiie "Verdrehung des Bolzens im Kontäktbrückehträgef bei nicht genügend festem äitz zu verineideiu Um den möglichen Verschleiß zwischen Bolzen und Inker weitgehend zu vermeiden* ist es vorteilhaft j wenn auf Sein Bolzen eine flächige Staliläüfläge aufgebracht ist* Eine einfache Halterung äer S'tählöüfläge wird erreicht, wenn die Stählaüflage ein den Öolzeii iß seiner Mitte U-förmig umgreifendes Pormteü ist; WIM äer Bolzen Mt entsprechenden Auflagen versehen, so ist es _t um¹ äpeziälöffnungen im Anker zu vermeiden* vorteilhaft, wenn der Bolzen im Kontaktbrückenträger durch von außen eirtschiebbare Etiüststoffbuchsen gehalten ist. Auf gesonderte Pührungsteile für Anker und Kontaktbrückenträger kann verzichtet werden, wenn diese Kunststoffbüchsen mit Ansätzen zur GIeitführung des Ankers im Schaltgerätegehäuse versehen sind.

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Anhand der·Zeichnung werden Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung beschrieben und die Wirkungsweise näher erläutert." Es zeigen:

Pig. 1 einen Querschnitt durch einen Teil eines elektrischen Schaltgerätes mit der erfindungsgemäßen Anordnung,

Fig. 2 eine Seitenansicht auf den Anker mit eingeführtem Vierkantbolzen,

Fig. 3 eine Seitenansicht der Anordnung nach Fig. 1 zum Teil im Schnitt,

Fig. 4 eine der Fig. 1 ähnliche Ansicht, jedoch mit der Schnittebene im Bereich der Rückdruckfedern,

" Fig. 5 eine weitere mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung mit glattem Bolzen im Querschnitt,

Fig. 6 bis 9 weitere Verbindungsmöglichkeiten zwischen Anker und Bolzen und

Fig. 10 ein die Anker- und Gegendrehmomente durch die Feder aufzeigendes Momentendiagramm.

Gleiche Teile sind in allen Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Das in der Zeichnung da-rgestellte Schaltgerät besteht aus dem Gehäuse 1, dem feststehenden Magnetteil 2, der Spule 3» dem Anker 4 und dem mit dem Anker verbundenen Kontaktbrückenträger 5. Zur Verbindung des Kontaktbrückenträgers 5 mit dem Anker 4 dient ein Bolzen oder Riegel 6, der eine Auflagefläche 7 für Teile der öffnung 8 im Anker 4 aufweist. Der Anker 4 wird gegen die Auflagefläche 7 über Federn 9 kraftschlüssig angedrückt. Wie Fig. 2 zeigt, hat der Bolzen oder Riegel 6, sowie auch die Öffnung 8 viereckförmige Gestalt, so daß die Auflage der Auflagefläche 7 am Anker 4 flächig erfolgt. Die Auflagefläche 7 ist so erhaben, daß ein Kippen des Ankers um die Ecken dieser Fläche bzw. des Ansatzes 10, an dem die Fläche vorgesehen ist, eine Veränderung des Hebelarmes in bezug auf die Federn 9 bedeutet. Im Ausführungsbeispiel sind vier Federn 9 vorgesehen, die alle außerhalb der flächigen Auflagefläche

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und quer zur Bewegungsrichtung des Ankers 4 versetzt angeordnet sind. Der Mittelpunkt des Auflagebereiches (Fläche 7) kann" z.B. mit den Kraftangriffspunkten der Federn 9 die Ecken eines Dreieckes bilden. Me an dem Ansatz 10 gebildete ebenflächige Auflagefläche 7 für den Anker 4 verhindert das Einschieben des Bolzens 6 in die notwendigen Halterungen am Kontaktbrückenträger 5 zumindest an der den Federn 9 zugewandten Seite. Es ist daher vorteilhaft, wenn die Ausnehmungen 11 im Kontaktbrückenträger 5 so groß vorgesehen sind, daß ein Einführen des Bolzens 6 durch diese Ausnehmungen ohne weiteres möglich ist. Zur Halterung dienen dann einschiebbare Buchsen 12, die vorteilhafterweise mit GIeitansätzen 13 ausgestattet sind, die in Nuten 14 des Gehäuses 1 gleiten können, so daß der Anker 4 verschiebbar im Gehäuse geführt ist.

Bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung gemäß Fig. 5 sind die Buchsen 12 an sich entbehrlich, da hier, der Bolzen 6 als glattes Viereekprofil ausgebildet ist und die öffnung 8 im Anker 4 mit einem Vorsprung oder Ansatz 14 versehen ist, der die ebenflächige Auflage bewirkt. Das Vorsehen dieses Ansatzes 14 ist jedoch aufwendiger als die Herstellung eines Spezialbolzens 6. Die möglichen Ausführungen für das Anbringen der ebenflächigen Auflage am Bolzen 6 zeigen die Fig. 6 bis 9. Die Fig. 6 zeigt eine mit dem Bolzen 6 verbundene Stahlauflage 15. Diese Auflage 15 ist gemäß Ausführung nach Fig. 7 mit Höckern ausgestattet, die praktisch die Ecken der ebenflächigen Auflage darstellen. Fig. 8 und 9 zeigen verschiedene Ansichten einer vorteilhaften Ausführungsform des Bolzens 6, bei dem die Stahlauflage im Bereich der ebenflächigen Auflage U-förmigen Querschnitt hat, wobei die Schenkel 17 der Auflage in Längsrichtung des Bolzens zur Erzielung eines besseren Haltes und Festigkeit verlängert sind.

Die oben beschriebenen Ausführungsformen lassen erkennen, daß das Wesen der Erfindung darin zu sehen ist, daß eine flächige Auflage für den Riegel bzw. Bolzen 6 vorhanden ist, die der Kippbewegung des Ankers gegenüber dem Kontaktbrückenträger

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einen gewissen Vorhalt gibt. Diese Bedingung ist aus dem statischen Diagramm nach Pig. 10 zu erkennen. Die hier mit 18 dargestellte Kennlinie "bildet das in Abhängigkeit von der Schräglage zunehmende Ankerdrehmoment als zeitlichen Mittelwert ab. Das diesem Anker entgegenwirkende Drehmoment der Federn 9 ist mit 19 bezeichnet. Das durch die Federn hervorgerufene Moment wird, wie die Fig. 10 zeigt, auch bei geringer Schrägstellung gleich mit einem vorbestimmbaren Wert wirksam. Dies bedeutet, daß bei Einschalten des Schaltgerätes der Anker zunächst in seiner der Ausgangsstellung in bezug auf den Kontaktbrückenträger entsprechenden Lage bis mindestens

| zur Kontaktberührung verbleibt, bis anschließend auf den Anker durch das Magnetsystem relativ große Kräfte einwirken, die eine gewisse Schrägstellung hervorrufen. Bei der Festlegung der vorbestimmten Schräglage müssen die dynamischen Verhältnisse zugrundegelegt werden. Je kleiner die Schräglage ist, desto geringer sind die seitlichen Verschiebe- bzw. Reibebewegungen der Polflächen aufeinander. Die erfindungsgemäße Ausführung ermöglicht es, daß im Verhältnis zu einer frei beweglichen Befestigung des Ankers am Kontaktbrückenträger nur Bruchteile der Lageveränderung des Ankers in bezug auf den Kontaktbrückenträger bei Einschalten des Schaltgerätes auftreten. Diese Lageveränderung des Ankers tritt darüberhinaus erst im Endbereich der Ankerbewegung auf, da hier die größeren

* Kräfte auf den Anker einwirken, wo hingegen bei elastischer Kupplung ohne Vorhalt die Schrägstellung bereits beim Einschalten des Magnetsystems beginnt und sich rasch vergrößern wird. Diese enormen Schrägstellungen können bei dieser elastischen . Ankupplung des Ankers zu den beschriebenen nachteiligen Einwirkungen führen.

Im Vergleich zu einer starren Kopplung zwischen Anker und Kontaktbrückenträger, die auch gegeben ist, wenn der Anker in einer Richtung schwenkbar über einen Bolzen mit dem Kontaktbrückenträger verbunden ist, werden durch die Erfindung die vor allem in der Phase von Beginn des Aufschlages einer der beiden Polflächen bis zum vollständigen Schließen der zweiten

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PoIflache auftretenden Drehmomentstoße nur zu einem Bruchteil der sonst auftretenden Werte auf den Kontakfbrückenträger und damit auf die Kontakte übertragen. Dies bedeutet auch eine erhebliche Verringerung des Verschleißes an den Polflächen der Magnete und an den turmartigen Kontaktträgern, so daß eine Lebensdauersteigerung gegenüber einer Anordnung mit starrer Ankopplung eintritt. Auch ist der bei starrer Ankopplung zwischen Kontaktbrückenträger und Anker vorhandene Nachteil, daß die Kontaktbrücken auf den Festschaltstücken eine Schiebebewegung kurz vor Schließung des Magnetsystems ausführen und damit eine enorme Vergrößerung der Prellzeit bewirken, beim erfindungsgemäßen Schaltgerät nicht vorhanden. Die Prellzeiten mit der erfindungsgemäßen Anordnung liegen höchstens bei einem Drittel der Prellzeiten, die bei starrer Ankopplung zwischen Anker und Kontaktbrückenträger auftreten würden.

9 Patentansprüche
Figuren

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Claims

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFf

Vertrag·-und Patentabteilung VPA 71/3206

"⁸" 2H2464

Patentansprüche

Anordnung zur gelenkigen Verbindung des Ankers eines elektromagnetischen Schaltgerätes mit dem Kontaktbrückenträger durch eine mittige, durch Kraftschluß bewirkte Auflage der Verbindungsteile untereinander, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung der Kraftwirkrichtung in bezug auf einen flächigen Auflagebereich (7) und die Größe der^Kräfte so gewählt ist, daß einerseits bei Kontaktberührung die durch die Kräfte (Federn 9) hervorgerufenen Gegenmomente größer sind als die von der Anzugskraft des Ankers (4) hervorgerufenen Momente und andererseits die Gegenmomente so viel größer gewählt sind, daß eine vorbestimmte Schräglage des Ankers (4) bei weiterem SchließVorgang des Magnetsystems nicht tiberschritten wird.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftangriffspunkte (Federn 9) außerhalb des flächigen Auflagebereiches (7) quer zur Ankerbewegungsrichtung versetzt angeordnet sind.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Kraftangriffspunkte (9) mit dem Mittelpunkt des Auflagebereiches (7) die Ecken gegeneinander versetzter Dreiecke bilden.

4. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ebenflächige Auflage durch Auflage eines ebenflächigen Ansatzes (10, 14) an einem Bolzen (6) oder in einer Öffnung (8) im Anker (4) auf einen entsprechend geformten Ansatz am Gegenteil gebildet ist.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen (6) rechteckförmigen Querschnitt hat.

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β/Anordnung nach Anspruch 4 oder 5_S dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Bolzen (6) eine·flächige Stahlauflage (15) aufgebracht ist. ■ -

Tc Anordnung naeh Anspruch 6_S dadurch gekennzeichnet_P daß die Stahlauflage ein den Bolzen in seiner Mitte U-förmig umgreifendes Formteil ist (Pig, 8, 9)_a

8. Anordnung nach Anspruch 4? 5₉ β oder I₉ dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen (6) im Koatakfbrückenträger (5) dureli von außen eins chi e¥bare Kunststoff büchsen (12) gehalten ist,

9. Anordnung nach Anspruch 8_S dadurch gekennzeichnet₉ daß die Kunststoffbuclisen (12) Mit Ansätzen (13) zur G-leitführung des Ankera (4) im Schaltgerätegehäuse (1) versehen sind_o