DE69218823T2 - Lageeinstell- und Begrenzungsvorrichtung für ein zentrifugales Betätigungselement eines Elektromotors - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf eine Zentrifugal- Betätigungsvorrichtung und mehr insbesondere auf eine Zentrifugal-Betätigungsvorrichtung zum Betätigen eines Startschalters zum Erregen und Entregen der Startwindung eines elektrischen Motors, mit einer verbesserten Vorrichtung zum positiven Einstellen der Betätigungsvorrichtung zum beweglichen Betrieb in bezug auf erste und zweite vorbestimmte Stellungen und zum Begrenzen der Bewegung über die erste und die zweiten Stellungen hinaus.
• Es ist gut bekannt auf dem Gebiet der elektrischen Motoren, einen Schalter zu betätigen zum wahlweisen Erregen von Startwindungen, die gebraucht werden zum Erzeugen der benötigten, geeigneten Kräfte zur Rotation der Rotoranordnung, welche dem Stator zugeordnet ist, sowohl für den "Start" als auch für den "Lauf"betrieb. Der zu betätigende Schalter wird üblicherweise durch eine Zentrifugal-Betätigungsvorrichtung betätigt, die auf der Welle des elektrischen Motors befestigt ist und mit derselben dreht, wobei die von innen nach außen beweglichen Hebel der Zentrifugal-Betätigungsvorrichtung auf die Drehzahl der Rotorwelle ansprechen, auf welcher die Zentrifugal-Betätigungsvorrichtung befestigt ist. Viele dieser Zentrifugal-Betätigungsvorrichtungen des Standes der Technik haben federvorgespannte, gewichtsbelastete Hebel, wobei die Gewichte entgegen der Federvorspannung unter der Zentrifugalkraft nach außen beweglich sind zum Durchführen einer axialen Verschiebebewegung eines Teiles der Zentrifugal-Betätigungsvorrichtung aus einer ersten Stellung in eine zweite Stellung in bezug auf die Rotorwelle. Diese Bewegung ist gekoppelt mit einem Schalter in einem Schaltkreis für Motorwindungen zum Durchführen des "Start" und "Lauf"betriebes des Motors. Die US-A-3,609,421 beschreibt einen Zentrifugalstartschalterbetätiger für elektrische Wechselstrommotoren, der auf einer Motorwelle montiert ist zur Rotationsbewegung auf derselben zwischen zwei winkelmäßig beabstandeten Anschlägen und insbesondere eine Vorrichtung zum Bilden einer Antriebsverbindung zwischen einer Motorantriebswelle und dem Betätiger, die geeignet ist zum Absorbieren oder zum Verhindern der Übertragung von Drehmomentstößen von der Motorwelle auf den Betätiger. In der US-A-4,661,732 (auf welche die zweiteilige Form des Anspruches 1 sich stützt), wurde allgemein die Notwendigkeit erkannt, Begrenzungsmittel vorzusehen zum Unterbrechen oder zum Verhindern einer weiteren Bewegung nach außen der federbelasteten Schalterbetätigungshebel einer Zentrifugal-Betätigungsvorrichtung im Falle einer unpassenden Betriebsweise, wobei die vorgesehene Unterbrechungsvorrichtung Nockenflächen aufweist zum Betatigen des Hebels, welche kooperativ eingestellt sind mit bezug auf einen Anschlagvorsprung zum Berühren der Hebel bei ihrer weiteren Auswärtsbewegung zum Gewährleisten der Ausrichtung und des bündigen Zusammenpassens der Hebel mit dem Anschlagvorsprung im Falle einer unsachgemässen Betriebsweise der Zentrifugal- Betätigungsvorrichtung.
• Die vorliegende Erfindung, unter Anerkennung der Vorteile einer solchen Anordnung mit Sicherheitsvorsprunganschlägen und Betätigungsflächen in Zentrifugal-Betätigungsvorrichtungen, erkennt desweiteren, daß solche bekannten Anordnungen sich damit begnügt haben, unsachgemäße Betätigerbetriebsweisen zuzulassen und zu begrenzen. Desweiteren erkennt die vorliegende Erfindung, daß bekannte Zentrifugalbetätigeranordnungen vielfach zu Betriebsproblemen führten und verwickelt waren in der Beibehaltung einer gleichbleibenden Berührung zwischen einem Schalterplunger und dem diesen zugeordneten Zentrifugalbetätiger. Unter Anerkennung dieser bekannten Probleme schafft die vorliegende Erfindung eine verbesserte Begrenzungsanordnung, welche nicht nur die Ausrichtung und die bündige Aufnahme der Zentrifugalbetätigerhebel in beiden Stellungen der beweglichen Hebel gewährleistet, sondern auch eine positive und richtige Lage der Betätigungshebel sicherstellt, um eine gleichbleibend vorbestimmte Berührung zwischen dem Betätiger und dem zugeordneten Schalterplunger aufrechtzuerhalten.
• Die vorliegende Erfindung erkennt nicht nur diese früheren Probleme bei dem Stand der Technik, sondern löst diese mit einer wirksamen, einfachen und ökonomischen Vorrichtung, die einfach herzustellen ist mit einer minimalen Anzahl von Bauteilen und zusammenzubauen ist ohne Verlust von einer Vielzahl von bekannten strukturellen Eigenschaften der früheren Zentrifugalbetätiger.
• Verschiedene andere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmanne verständlich sein, nach dem Lesen dieser Beschreibung.
• Mehr insbesondere schafft die vorliegende Erfindung eine verbesserte Zentrifugal-Betätigungsanordnung, welche auf einer drehbaren Welle zu montieren ist, mit einer Betätigungshebeleinrichtung, welche beweglich angeordnet ist in bezug auf die Längsachse der Welle und auf die Drehgeschwindigkeit der Betätigungsvorrichtung auf der Welle anspricht zur Betätigung der Bewegung der Hebeleinrichtung zwischen ersten und zweiten beabstandeten Stellungen in bezug auf die Längsachse der Welle bei Beschleunigung und Verzögerung der Betätigungsvorrichtung; einer Einrichtung um die Hebeleinrichtung in Richtung zu der ersten Stellung zu drücken; einer Führungseinrichtung, welche auf der Welle montiert ist und ein Schlittenglied aufweist, wobei das Schlittenglied axial in bezug auf die Längsachse der Welle beweglich ist, und wobei die Führungseinrichtung und das Schlittenglied mit der Hebeleinrichtung zusammenwirken zum Führen der beweglich angeordneten Hebeleinrichtung längs einem vorgewählten Führungsweg zwischen der ersten und der zweiten Stellung während normalem Beschleunigungs- und Verzögerungsbetrieb; und einem ersten Anschlagmittel, das auf der Führungseinrichtung positioniert ist und mit dem die Hebeleinrichtung in Berührung bringbar ist zum Begrenzen der Bewegung der Hebeleinrichtung in einer Richtung über die erste Stellung hinaus, gekennzeichnet durch ein zweites Anschlagmittel auf der Führungseinrichtung und mit dem das Schlittenglied in Berührung bringbar ist zum Begrenzen der Bewegung der Hebeleinrichtung in der anderen Richtung über die zweite Stellung hinaus.
• Es ist zu verstehen&sub1; daß verschiedene Änderungen an mehreren der verschiedenen Bauteile der Zentrifugal- Betätigungsvorrichtung entsprechend der Erfindung vom Fachmanne vorgenommen werden können, ohne dadurch den Schutzbere ich der vorliegenden Erfindung, wie er durch die Ansprüche festgelegt ist, zu verlassen.
• In den Zeichnungen, welche ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in Ansichten zeigen, die den Figuren 1 bis 4, 7 und 8 der vorher erwähnten US-A-4,661,732 entsprechen und welche die neuen Merkmale der vorliegenden Erfindung enthalten, zusammen mit einer weiteren Ansicht in perspektivischer Darstellung eines Teiles des Schlittens oder Schiebers und der Führung, sind:
• Figur 1 eine Seitenansicht, teilweise weggebrochen, der erfindungsgemäßen Schalterbetätigungsvorrichtung, welche auf einer Rotorwelle zur Rotation mit derselben montiert ist, wobei die Betätigungshebel sich in einer federvorgespannten inneren oder ersten Stellung befinden und ein Teil des kreisförmigen Ringes des Schlittens oder Schiebers teilweise weggebrochen dargestellt ist, um eines der zwei Anschlagpaare der auf der Welle befestigten Führungshülse in bündiger Aufnahme in dem ausgesparten kreisförmigen Ring oder Bund des Schlittens zu zeigen;
• Figur 2 eine Seitenansicht der Vorrichtung nach Figur 1, wobei die Betätigungshebel in der durch Zentrifugalkraft bewegten äußeren oder zweiten Stellung gezeigt sind, wobei die Figur 2 das bündige Anschlagpaar an der Führungshülse zeigt;
• Figur 3 eine Endansicht der Vorrichtung nach Figur 1, längs einer Ebene durch die Linie 3-3 in Richtung der in Figur 1 gezeigten Pfeile;
• Figur 4 eine Endansicht der Vorrichtung nach Figur 2 in einer Ebene durch die Linie 4-4 in Richtung der dieser Linie zugeordneten Pfeile;
• Figur 5 eine vergrößerte Seitenansicht, teilweise weggebrochen, der erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung, mit Einzelheiten, der zwischen das andere Paar der zwei Anschlagpaare passenden Betätigungshebel und auch mit Rampeneinkerbungen für die Hebel, wenn diese die gewöhnlichen, bündigen Schwenkecken verlassen;
• Figur 6 eine Seitenansicht in auseinander gezogener Darstellung der verschiedenen Bauteile der erfindungsgemäßen Zentrifugal-Betätigungsvorrichtung; und
• Figur 7 eine Ansicht in perspektivischer Darstellung des kreisförmigen Ringteiles auf dem Schlitten und eines Teiles der Führungshülse, zur Darstellung des Anschlagpaares der Führungshülse in Ausrichtung mit den Einsparungen des kreisformigen Ringes oder Bundes des Schlittens.
• Die Figuren 1 bis 3 der Zeichnungen zeigen die erfindungsgemäße Zentrifugal-Betätigungsvorrichtung 2, welche auf der Rotorwelle 6 eines elektrischen Motors (nicht dargestellt) befestigt ist zwischen dem festen Anschlagbund 3 und der Nut 4 in der Rotorwelle 6 zur Rotation mit der Welle 6. Es ist zu verstehen, daß die Betätigungsvorrichtung 2 einem geeigneten Startschalter (auch nicht dargestellt) zugeordnet ist zum Erregen und Entregen der Startwindungen des elektrischen Motors.
• Die Betätigungsanordnung 2 hat zwei ähnliche Betätigungshebel 7, die in spiegelbildlicher Anordnung um die Rotorwelle 6 eingestellt sind. Jeder Betätigungshebel 7 ist im wesentlichen L-förmig im Querschnitt und weist zwei Armteile auf, nämlich ein nach außen beweglicher oder freier Armteil 8 und ein schwenkbarer oder innerer Armteil 9. Ein gewichtsbelasteter Bauteil 11 ist am freien Armteil 9 angeformt und erstreckt sich senkrecht vom äußeren Ende des freien Armteiles 8 und jeder Armteil ist annähernd ausgespart längs dem Zentrum seiner jeweiligen freien Enden zum Schaffen eines Wellenfreiraumes.
• Eine geeignete Führungsvorrichtung für die Betätigungshebel 7 in der Form einer Hülse 12, die auf der Rotorwelle 6 zwischen dem Anschlagbund 3 und der Nut 4 befestigt ist, hat ein geschlitztes Ende 13, dessen Extremitäten ausgelegt sind zum Eingreifen in die Nut 4 und zwei Hebelführungsteile 14, die in gegenüberliegender Zuordnung kragarmförmig vom gegenüberliegenden Ende der Hülse 12 wegragen und im wesentlichen senkrecht zur längsverlaufenden Drehachse der Rotorwelle 6 ausgerichtet sind. Jeder Führungsteil 14 hat einen Anschlagvorsprung oder Nasenteil 16 an seinem Ende, welche sich senkrecht von den Anschlagteilen erstrecken, um eines von zwei Anschlagpaaren zu schaffen und ist desweiteren versehen mit einer längsverlaufenden Führungsrippe 17. Diese Führungsteile 14 haben eine vorbestimmte Länge, Größe und Form, um sich durch eine Öffnung 18 in den Hebeln 17 zu erstrecken, längs den verbundenen Armteilen 8, 9 (Figur 3) Die Öffnungen 18 sind angepaßt an die Querschnittsform der Führungsteile 14, damit die Führungsteile 14 sich durch diese Öffnungen erstrecken können, wenn die Armteile 8, 9 einen Winkel einnehmen in bezug auf die Längsachse der Welle mit den schwenkbaren oder inneren Armteilen 9 in ihrer normalen, vorgespannten Schwenkstellung, wie noch später ausführlicher beschrieben wird. Zum Vorspannen der Betätigungshebel 7, damit die schwenkbaren Armteile 9 in der Schwenkstellung zurückgehalten werden, sind zwei Schraubenfedern 19 vorgesehen in gegenseitig beabstandeter Zuordnung auf gegenüberliegenden Seiten der Welle 6. Die Enden dieser Schraubenfedern sind mit Haken 21 verbunden, welche von den Armteilen 9 weg ragen.
• Zur Unterstützung der schwenkbaren Bewegung der Betätigungshebel 7 ist ein Schlitten oder Schieber 22 beweglich auf der Hülse 12 angeordnet mittels zwei längsverlaufenden Rippen 20, die sich senkrecht von gegenüberliegenden Seiten der Hülse 12 erstrecken zum Eingriff in längsverlaufende Nuten 25 im Schlitten oder Schieber 22 für längsgerichtete verschiebbare Bewegung auf denselben und demnach zur Bewegung in Axialrichtung der Rotorwelle 6. Der Schlitten oder Schieber 22 hat einen kreisförmigen Ring 23 an einem Ende desselben, der sich senkrecht zur Welle 6 erstreckt mit Schultermittel in Form eines Bundes 24, der zwei gegenüberliegende Seitenflanken 26 aufweist, welche sich senkrecht vom Kreisring 23 erstrecken. Diese Seitenflanken 26 dienen zum Bilden von Schwenkecken 27 für die freien Enden der schwenkbaren oder inneren Armteile 9.
• Wie aus den Figuren 1 und 2 und insbesondere aus den Figuren 5 und 6 ersichtlich ist, hat jede Seitenflanke 26 am Bund 24 des Schiebers 22 Nockenmittel in Form von zwei gegenüberliegenden schrägen Rampen 28 und jede Rampe 28 ist ihrerseits mit einer Einkerbung 29 versehen. Diese Rampeneinkerbungen 29 sind so positioniert und angeordnet in bezug auf die vorher erwähnten Anschlagvorsprünge 16 an den kragarmförmigen Führungsteilen 14, damit die Schwenkenden der Armteile 9 in die Einkerbungen 29 eintreten können im Falle einer unsachgemäßen Betätigerbetriebsweise und einer begleitenden Wegbewegung von den Rampen 28 der Schwenkenden der federvorgespannten Armteile 9 aus ihren normalen Schwenkecken 27, wobei die Armteile 9 ausgerichtet sind zum bündigen Eingriff zwischen die Einkerbungen 29 und die Anschlagvorsprünge 16, um somit die weitere Auswärtsbewegung der Betätigungshebel zu unterbrechen und zu unterbinden.
• Außer dem oben erwähnten Paar von zwei Anschlagvorsprungpaaren 16 an den Extremitäten der Hebelführungsteile 14, und in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist ein weiteres beabstandetes Paar von Anschlagvorsprüngen 31 vorgesehen an der Hülse 12 und erstreckt sich senkrecht von der äußeren Umfangsfläche der Hülse 12 in der Nähe des kerbverzahnten Endes der Hülse 12. Vorzugsweise ist jeder Vorsprung 31 des Paares von Anschlagvorsprüngen 31 jeweils einteilig geformt mit einer von zwei gegenüberliegenden Federn, welche eine ausgewählte größere Breite aufweisen, als die anderen dazwischen liegenden Federn des Hülsenendes, zum Gewährleisten der erwünschten Festigkeit für die Aufnahme derjenigen Kräfte, die durch die Schraubenfedern 19 erzeugt werden, wenn der Schlitten oder der Schieber 22 bei Verzögerung der Rotorwelle 6 in die Startstellung zurückgelangt. Es ist zu verstehen, daß es auch als vorteilhaft angesehen wurde, Aussparungen 32 vorzusehen, welche sich durch einen Teil der Dicke des kreisförmigen Ringes 23 des Schlittens oder Schiebers 22 erstrecken zur Aufnahme dieser Anschlagvorsprünge 31 in denselben in einer ausrichtenden und raumsparenden Weise. Diese zwei Vorsprünge 31 und das beabstandete Paar der Vorsprünge 16 dienen zum Begrenzen der Bewegung des Schlittens oder Schiebers 22 zwischen ersten und zweiten vorbestimmten Stellungen, um jeder Zeit eine vorbestimmte Positionierung der Zentrifugal- Betätigungsvorrichtung in bezug auf den zu betätigenden Schalter zu erreichen.
• Während dem normalen Betrieb des Betätigers liegen die zwei Vorsprünge oder Anschläge 31 in den Aussparungen 32 des kreisförmigen Ringes 23 des Schlittens 22 und der Schlitten oder Schieber 22 befindet sich in einer ersten Stellung, welche im wesentlichen der in Figur 1 gezeigten Stellung entspricht, wobei der Schalterplunger "S" sich in der "Startwindungs"stellung befindet. Sobald die Rotorwelle 6 beschleunigt wird der "Startwindungs"schalterplunger "S" freigegeben durch Verschwenken der Hebel 7 um die Schwenkecke 27 zu der äußeren, zweiten oder "Lauf"stellung, die in Figur 2 gezeigt ist. Wenn die Hebel 7 irgendein Bestreben haben, ihre Auswärtsbewegung in Folge der Beschleunigung fortzusetzen, treten die inneren Enden der Hebel 7 in die Einkerbungen 29 ein und die Hebel 7 rotieren und gelangen dabei in Berührung mit dem Paar der Anschlagvorsprünge 16 zum Begrenzen der Bewegung und zum Verhindern des Auseinanderfallens der Betätigungsanordnung in der zweiten Stellung. Wenn der Motor zum Stillstand gelangt, werden die Hebel 7 durch die Federkraft in die erste "Startwindungs"stellung zurückgebracht, durch die Schraubenfedern 19, wobei das verjüngte Ende des Plungers "S" die abgeschrägte Nockenfläche in der Nähe des Umfanges des Ringes 23 berührt zur Zurückbewegung in die "Start"stellung längs dem zweckmäßig eingestellten Ring 23, wobei das Paar der Anschlagvorsprünge 31 in die Aussparungen 32 des kreisförmigen Ringes 23 des Schlittens 22 eintreten zum Gewährleisten dieser richtigen Positionierung in der ersten "Startwindungs"stellung und zum Verhindern des Auseinanderfallens der Betätigungsanordnung durch Hinausbewegung über die erste Stellung.
• Mit dieser einfachen, ökonomischen und wirksamen Anschlaganordnung sowohl in der ersten als auch in der zweiten Stellung wird die weitere Positionierung und Begrenzung gewährleistet.

Claims (5)

1. Zentrifugal-betätigungsvorrichtung (2), welche auf einer drehbaren Welle (6) zu montieren ist, mit:

einer Betatigungshebeleinrichtung (7), welche beweglich angeordnet ist in bezug auf die Längsachse der Welle (6) und auf die Drehgeschwindigkeit der Betätigungsvorrichtung (2) auf der Welle (6) anspricht zur Betätigung der Bewegung der Hebeleinrichtung (7) zwischen ersten und zweiten beabstandeten Stellungen in bezug auf die Längsachse der Welle (6) bei Beschleunigung und Verzögerung der Betätigungsvorrichtung (2);

einer Einrichtung (19) um die Hebeleinrichtung (7) in Richtung zu der ersten Stellung zu drücken;

einer Führungseinrichtung (12), welche auf der Welle (8) montiert ist und ein Schlittenglied (22) aufweist, wobei das Schlittenglied (22) axial in bezug auf die Längsachse der Welle (6) beweglich ist, und wobei die Führungseinrichtung (12) und das Schlittenglied (22) mit der Hebeleinrichtung (7) zusammenwirken zum Führen der beweglich angeordneten Hebeleinrichtung (7) längs einem vorgewählten Führungsweg zwischen der ersten und der zweiten Stellung während normalem Beschleunigungs- und Verzögerungsbetrieb; und

einem ersten Anschlagmittel (16), das auf der Führungseinrichtung (12) positioniert ist und mit dem die Hebeleinrichtung (7) in Berührung bringbar ist zum Begrenzen der Bewegung der Hebeleinrichtung (7) in einer Richtung über die erste Stellung hinaus, gekennzeichnet durch ein zweites Anschlagmittel (31) auf der Führungseinrichtung (12) und mit dem das Schlittenglied (22) in Berührung bringbar ist zum Begrenzen der Bewegung der Hebeleinrichtung (7) in der anderen Richtung über die zweite Stellung hinaus.

2. Zentrifugal-betätigungsvorrichtung (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungshebeleinrichtung (7) zwei Betätigungshebel (7) aufweist, welche auf gegenüberliegenden Seiten der Längsachse der Welle (6) liegen.

3. Zentrifugal-betätigungsvorrichtung (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungseinrichtung (12) eine Hülse (12) aufweist, die auf der drehbaren Welle (6) zur Rotation mit derselben fest montiert ist, wobei die Hülse (12) wenigstens ein Führungsbahnglied (14) aufweist, das sich kragarmförmig von einem Ende der Hülse im wesentlichen senkrecht zur Längsachse der Welle (6) erstreckt; wobei das erste und das zweite Anschlagmittel (16, 31) beabstandete Anschlagvorsprünge (16, 31) aufweisen, wobei einer (16) dieser Vorsprünge sich im wesentlichen senkrecht vom freitragenden Ende des Führungsbahngliedes (14) erstreckt zur unmittelbaren Anlage an der beweglich angeordneten Betätigungshebeleinrichtung (7) zum Begrenzen der Bewegung der Hebeleinrichtung (7) in einer Richtung, und der andere (31) der beabstandeten Anschlagvorsprünge sich im wesentlichen senkrecht vom anderen Ende der Hülse (12) erstreckt zur unmittelbaren Anlage am Schlittenglied (22), das mit der Hebeleinrichtung (7) zusammenwirkt zum Begrenzen der Bewegung der Hebeleinrichtung (7) in der anderen Richtung.

4. Zentrifugal-betätigungsvorrichtung (2) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Schlittenglied (22) eine Aussparung (32) aufweist zur Aufnahme und Anlage gegen den anderen (31) der beabstandeten Anschlagvorsprünge.

5. Elektromotor mit einer Startwindung, einem Startschalter zur Erregung und Aberregung der Startwindung, einer Motorwelle (6) und einer Zentrifugal- betätigungseinrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 zur Betätigung des Startschalters.