DE2142464C3 - Anordnung zur gelenkigen Verbindung des Ankers eines elektromagnetischen Schaltgerätes mit dem Kontaktbrückenträger - Google Patents

Description

seitigen gelenkigen Verbindung zwischen Anker und Kontaktbrückenträger geschaffen werden, die es ermöglicht, durch Schrägstellung des auf den nichtschaltenden Magnetteil auftreffenden 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 eine Verspannung von Anker und Kontaktbrückenträger bewirkenden elastischen Mittel so an- m geordnet sind, daß ihre Kräfte drehmomentfrei vom Kontaktbrückenträger über eine Kopplungsfläche auf den Anker übertragen werden und von außen auf das System Anker—Kontaktbrückenträger einwirkende Drehmomente ein Kippen des Ankers über diese Fläche erst nach Erreichen einer durch Lage und Größe der Kopplungsftäche und Größe der Verspannungskraft festlegbaren Größe \erursa>-hen können. Hiernach ist es erforderlich, daß die Gegenkräfte erst so weit anwachsen, daß ein Kippen über die ebenflächige Auflage entsprechend einem Momentenvorhalt möglich ist. Eine günstige Krälteverteilung, insbesondere im Hinblick auf eine maximale Schrägstellung des praktisch ungeführten Ankers, win: erreicht, wenn die Anordnung der Kraftwirkrichtung in bezug auf den flächigen Auflagebcreich und die Größe der Kräfte so gewählt ist. daß einerseits bei Kontaktberührung die durch die Kräfte hervorgerufenen Gegenniomente größer sind als di ■ \on der Anzugskraft des Ankers hervorgerufenen Momente und andererseits die Gegenmomente so viel größer gewählt sind, daß eine vorbestimmte Schräglage des Ankers bei weiterem Schließvorgang des Magnetsystems nicht überschritten wird. Hierbei wird unter anderem die Beweglichkeit des Ankers. d. h. dessen mögliche Schräglage, räumlich begrenzt. ohne h^:erbci Gefahr zu laufen, daß der Anker am Kontaktbrückenträger anschlägt. DcrAnker ist mil dem Kontaktbrückenträger über einen gewissen Vorhalt mit einem Kippverhalten verschen, so daß zunächst bei geringen Kräften, d. h. großem Luftspalt zwischen den Magnetteilen, der Anker in der ursprünglichen Stellung, d. h. einer möglichst geringen Schrägstellung, verbleibt, jedoch 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 tolcranzunabhängig zu machen und die Kräfte möglichst günstig dem erforderlichen Betriebsverhaltcn anpass- 5r sen zu können, ist es vorteilhaft, wenn die Kraftangriffspunkte (Federn) außerhalb des flächigen Auflageberciches quer zur Ankerbewegungsrichtung versetzt angeordnet sind. Um sicherzustellen, daß die Wirkung der erfindungsgcmäl3:n Anordnung auch in praktisch allen Richtungen in vollem Umfange zur Wirkung kommt, ist es vorteilhaft, wenn die einzelnen Kraftangriffspunkte mit dem Mittelpunkt des Auflagcbereiches die Ecken gegeneinander versetzter Dreiecke bilden.

Eine einfache konstruktive Ausbildung der erfindungsgemäßen Anordnung ergibt sich, wenn die ebenflächige Auflr.gc durch Auflage eines cbenflächigen Ansatzes an ei.icm Bolzen oder in der Bohrung im Anker auf einem entsprechend geformten Ansatz am Gegenteil gebi'Jet ist. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn der Bolzen rechleckförmigen Querschnitt hat, um eine Verdrehung des Bolzens im Kontaktbriik-

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45 kentriiger bei nicht genügend festem Sitz zu vermeiden. Um den möglichen Verschleiß zwischen Bolzen und Anker weitgehend zu vermeiden, ist es vorteilhaft, wenn auf dem Bolzen eine flächige Stahlauflage aufgebracht ist. Eine einfache Halterung der Stahlauflage wird erreicht, wenn die Stahlauflage ein den Bolzen in seiner Mitte U-förmig umgreifendes Formteil ist. Wird der Bolzen mit entsprechenden Auflagen versehen, so ist es, um SpezialÖffnungen im Anker zu vermeiden, vorteilhaft, wenn der Bolzen im Kontaktbrückenträger durch von außen einschiebbare Kunststoffbuchsen gehalten ist. Auf gesonderte Führungsteile für Anker und Kontaktbrückenträger kann verzichtet werden, wenn diese Kunststoffbuchsen mit Ansätzen zur Gleitführung des Ankers im Schaltgerätegehäuse versehen sind.

An Hand der Zeichnung werden Ausführungsbeispiel·; gemäß der Erfindung beschrieben und die Wirkungsweise näher erläutf ·.. Es zeigt

F i g. 1 einen Querschnitt di'rch einen Teil eines elektrischen Schaltgerätes mit der erfindungsgemäßen Anordnung,

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

Fig. 3 ein.¹ Seitenansicht der Anordnung nach F i g. 1 zum Teil im Schnitt.

F ig. 4 eine der F i g. I ähnliche Ansicht, jedoch mit der Schnittebene im Bereich der Rückdruckfedern,

F i g. 5 eine weitere mögliche Ausführungsform der erfindungsgjmäßen Anordnung mit glattem Bolzen im Querschnitt.

F i 1; 6 bis 9 weitere Verbindungsmöglichkeiten /wischen 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 \ ersehen.

Das in der Zeichnung dargestellte Schaltgerät besteht aus dem Gehäuse 1, dem feststehenden Magnetteil 2. der Spule 3. dem Anker 4 und dem mit dem Anker verbundenen KontakdjrückenträgerS. 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 F i g. 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 Ticken 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 7 und quer zur Bewegungsrichtung des Ankers 4 versetz! angeordnet sind. Der Mittelpunkt des Auflageberciches (Fläche7) kann z.B. mit den Kraftangriffspunkten der Federn 9 (lie Ecken eines Dreieckes bilden. Die an dem Ansatz 10 gebildete ebcnfiächige Auflagefläche 7 für den Anker 4 verhindert das Einschieben des Bolzens 6 in die notwendigen Halterungen am Kontaktbrückenträger 5 zuinindest an der den Fetlern 9 zugewandten Seite. Es ist daher vorteilhaft, wenn die Ausnehmungen ίί im Kontaktbriickenträger 5 so groß vorgesehen sind, daß ein Einführen des Bolzens 6 durch diese Ausneh-

mungen ohne weiteres möglich ist. Zur Halterung dienen dann einschiebbare Buchsen 12. die vorteilhafterweise mit Gleitansätzen 13 ausgestattet sind, die in Nuten 14 des Gehäuses 1 gleiten können, so daß der Anker 4 verschiebbar im Gehäuse geführt ist.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5 sind die Buchsen 12 an sich entbehrlich, da hier der Bolzen 6 als glattes Viereckprofil ausgebildet ist und die öffnung 8 im Anker 4 mit einem Vorsprung oder Ansatz 20 versehen ist, der die ebenflächige Auflage bewirkt. Das Vorsehen dieses Ansatzes 20 ist jedoch aufwendiger als die Herstellung eines Spezialbolzens6.

Die möglichen Ausführungen für das Anbringen der ebenflächigen Auflage am Bolzen 6 zeigen die F i g. 6 bis 9. Die F i g. 6 zeigt eine mit dem Bolzen 6 verbundene Stahlauflage 15. Diese Auflage 15 ist gemäß Ausführung nach Fi g. 7 mit Höckern ausgestattet, die praktisch die Ecken der ebenflächigen Auflagen 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.

Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen ist eine flächige Auflage für den Riegel bzw. Bolzen 6 vorhanden, die der Kippbewegung des Ankers gegenüber dem Kontaktbrückenträger einen gewissen Vorhalt gibt. Diese Bedingung ist aus dem statischen Diagramm nach Fig. 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, clic cine gewisse Schrägstellung hervorrufen. Bei der Festlegung der vorbestimmten Schräglage müssen die dynamischen Verhältnisse zugrunde gelegt werden. Jc kleiner die Schräglage ist, desto geringer sind die seitlichen Verschiebe- bzw. Reibebewegungen der Polflächen aufeinander. Die beschriebene Anordnung ermöglicht es, daß anders als bei einer frei beweglichen Befestigung des Ankers am Kontaktbrückenträger nur wie ganz geringfügige

ίο Lagevcrändcrung des Ankers in bezug auf den Kontaktbrückenträger bei Einschalten des Schaltgerätes auftritt. 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

»5 verbanden ist, werden durch die neue Anordnung die vor allem in der Phase von Beginn des Aufschlages einer der beiden Polflächen bis zum vollständigen Schließen der zweiten Polfläche auftretenden Drehmomentstöße nur zu einem Bruchteil der sonst auftretenden Werte auf den Kontaktbrückenträger 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 Lebensdauerste.igerung 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 hier beschriebenen Schaltgerät nicht vorhanden. Die Prellzeiten liegen höchstens bei einem Drittel der Prellzeiten, die bei starrer Ankopplung zwischen Anker und Kontaktbrückenträger auftreten wurden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

I 2 einen der Stirnseite des Kontaktbrückenträgers zuge- Fatentansprüche: kehrt liegenden Flansch aufweist und der Zapfen einen Bund besitzt, dessen Durchmesser nur wenig ge-

1. Anordnung zur allseitig gelenkigen Verbin- ringer ist als die Flanschbohrung im Tauchanker und dung des Ankers eines elektromagnetischen 5 der Zapfen zwischen Bund und Kontaktbrückenträ-Schaltgerätes, insbesondere Schützes, mit dem die ger so lang ist, daß im montierten Zustand auf dieser Führung des beweglichen Teiles übernehmenden Länge der Ankerflansch federnde oder elastische Kontaktbrückenträgers durch elastische Mittel, Mittel zur elastischen Halterung des Ankerflansches dadurch gekennzeichnet, daß die eine zwischen Bund und Kontaktbrückenträger Platz fin-Verspannung von Anker (4) und Kontaktbrük- iq den. Bei dieser bekannten Anordnung hat zwar der kenträger (S) bewirkenden elastischen Mittel (9) Anker gegenüber dem Kontaktbrückenträger durch so angeordnet sind, daß ihre Kräfte drehmoment- die elastischen Mittel, im vorliegenden Fall zwei frei vom Kontaktbrückenträger (5) über eine Gummiringe, in seiner Bewegung ebenfalls drei Frei-Kopplungsfläche (7) auf den Anker (4) übertra- heitsgrade, so daß sich beide Teile gut aufeinander gen werden und von außen auf das System Anker 15 einstellen können. Dies bedeutet, daß sich bei Auf-(4)-Kontaktbrückenträger (5) einwirkende Dreh- treten auch von geringen Gegenkräften die Stellung momente ein Kippen des Ankers (4) über diese von Anker zu Kontaktbrückenträger soioit ändert.
Fläche erst nach Erreichen einer durch Lage und Bei einer weiterhin bekannten Anordnung der Größe der Kopplungsfläche (7) und Größe der obengenannten Art (deutsche Auslegc-Verspannungskraft festlegbaren Größe anschlag- 20 schrift 1 143 904) ist ein Schaltbrückenträger mit frei verursachen können. einem Tauchanker über einen Kupplungsbolzen ge-

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch ge- kuppelt, der im Schaltbrückenträger festgehauen ist. kennzeichnet, daß die einzelnen Kraftangriffs- Der Kupplungsbolzen ist mit merklichem Spiel in punkte (9) mit dem Mittelpunkt des Auflagebe- einem verengten Teil einer im Tauchanker vorgesereiches (7) die Ecken gegeneinander versetzter 25 henen Bohrung gelagert. Eine Blattfeder, die sich Dreiecke bilden. einmal am Schaltbrückenträger und zum anderen am

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, da- ballig abgerundeten Kopf des Tauchankers abstützt, durch gekennzeichnet, daß die ebenflächige Auf- drückt eine linienförmige Auflage des verengten Teilage durch Auflage eines ebenflächigen Ansatzes ]_Cs der Bohrung im Tauchanker gegen den Kupp-(10, 20) an einem Bolzen (6^Λ oder in einer Öff- 30 lungsbolzen mit Kreisquerschnitt. Diese Verbindung nung (8) im Anker (4) auf einen entsprechend ge- zwischen Tauchanker und Schaltbrückenträger erformicn Ansatz am Gegenteil ^.-bildet ist. möglicht die freie Einstellung der beiden Teile in ih-

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch ge- ren jeweiligen Führungen, denn bei der bekannten kennzeichnet, daß der Bolzen (6) rechteckförmi- Anordnung ist der Tauchanker zusätzlich zu dem gen Querschnitt hat. 35 Schaltbrückenträger in zwei ringförmigen Lagerstel-

5. Anordnung nach Anspruch 3 oder 4, da- len geführt. Die hier vorhandene Linienberührung durch gekennzeichnet, daß auf dem Bolzen (6) zwischen Kupplungsbolzen und Tauchanker erzeugt eine flächige Stahlauflage (15) aufgebracht ist. eine teilweise Begrenzung des einen Freiheitsgrades

6. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gc- und behindert die hier gewünschte ungehinderte Taukennzeichnet, daß die Stahlauflage ein den BoI- 40 melbewegung zwischen Anker und Kontaktbrückenzen in seiner Mitte U-förmig umgreifendes Form- träger.

teil ist (F i g. 8, 9). Diese bekannte Kopplung bei einem E- oder

7. Anordnung nach Anspruch 3, 4, 5 oder 6, U-Magneten angewendet, der an sich ungeführt Iedadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen (6) im digüch durch den Bolzen gehalten ist, ergibt zumin-Kontaktbrückenträger (5) durch von außen ein- 45 dest bis auf den einen Freiheitsgrad eine ungehinschiebbare Kunststoffbuchsen (12) gehalten ist. derte Taumelbewegung des Ankers, da sich die Feder

8. Anordnung noch Anspruch 5, dadurch ge- praktisch punktförmig auf dem Anker abstützt. Dies kennzeichnet, daß die Kunststoffbuchsen (12) mit bedeutet jedoch, daß sich der Anker bei Betätigung Ansätzen (13) zur Gleitführung des Ankers (4) des elektromagnetischen Schaltgerätes mit abnehim Schaltgerätegehäuse (I) versehen sind. 50 mendem Luftspalt durch Zunahme der Anzugskraft

an einem Schenkel des Elektromagneten in erheblichem Maße schrägstellt, weil die absolute Gleichheit

der Luftspalte zu Beginn des Einschaltvorganges zwischen einzelnen Polflächen praktisch nicht erreichbar 55 ist. Im Extremfall kann, sofern der Magnet in seiner Bewegung nicht begrenzt ist, die Zugkraft an dem an-

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung deren Schenkel derart abfallen, daß das Magnetsyzur allseitig gelenkigen Verbindung des Ankers eines stern nicht geschlossen werden kann und somit ein elektromagnetischen Schaltgerätes, insbesondere Verbrennen der Magnetspule zu befürchten ist.
Schützes, mit dem die Führung des beweglichen Tei- 60 Wird hingegen die Bewegung des Ankers, um den les übernehmenden Kontaktbrückenträgers durch genannten Extremfall zu vermeiden, begrenzt, so elastische Mittel. schlagen die Polflächen von Anker und nichtschal-

Bei einer bekannten Anordnung zur Verbindung tendem Magnetteil schräg aufeinander, was eine unvon Magnetanker und Kontaktbrückenträger bei erwünschte Prellung der Kontakte, eine Zerstörung Tauchankern der obengenannten Art (deutsche Aus- 65 des Kontaktbrückenträgers oder dessen Führung solegeschrift 1 197 535) ist an dem Kontaktbrückenträ- wie auch möglicherweise ein mehrfaches öffnen und ger ein Zapfen vorgesehen, der in eine im Anker an Schließen des Magnetsystems bewirkt,
gebrachte Bohrung hineinragt, wobei die Bohrung Durch die Erfindung soll eine Anordnung zur all-