JP2017022102A - 改良されたリニア軸受を有する電気的切り替え機構 - Google Patents

Abstract

【課題】衝撃耐性を低減することまたはコストのかさむベアリング被覆材を必要とすることなく、接極子または接極子シャフトの傾斜およびその結果生じるロックを防止する電気的切り替え機構を提供する。【解決手段】接極子４１と、第１の担持部位６１を有しかつ中に接極子４１が切り替え方向Ｓに移動可能に担持されるソレノイド組立体３と、接極子４１に固定されこれと一緒に移動する接極子シャフト１５とを備える。衝撃耐性を低減することまたはコストのかさむベアリング被覆材を必要とすることなく、接極子４１または接極子シャフト１５の傾斜およびその結果生じるロックを防止するために、接極子シャフト１５が、ソレノイド組立体３内で追加の担持部位８３において担持される。【選択図】図１

Description

本発明は、接極子と、第１の担持部位を有しかつ中に接極子が切り替え方向に移動可能に担持されるソレノイド組立体と、接極子に固定されこれと一緒に移動する接極子シャフトとを備える、電気的切り替え機構に関する。

たとえばリレーおよび接触器などの、電気的切り替え機構が、先行技術から十分に知られている。たとえば、米国特許第ＵＳ６，９１１，８８４Ｂ２号および米国特許第ＵＳ８，１３８，８６３Ｂ２号は各々、ソレノイド組立体、移動可能な接極子、移動可能な接極子に取り付けられた接極子シャフト、ならびにコンタクト機構および他の構成要素を備える、電気的切り替え機構を示している。コンタクト機構は、切り替えチャンバ領域内に位置付けられ、発生する電気遮断アークを、電磁駆動システムから遮断できるようになっている。コンタクト機構は、コンタクトチャンバ開口においてカバープレートを貫通する接極子シャフトに取り付けられる。接極子シャフトは接極子に取り付けられ、この結果、接極子の移動が、Ｔ字形状のコンタクト機構にも伝達される。

全体的な設計における機械的公差、および電気アークに起因する電極の熱損傷により発生するコンタクトの摩耗に起因して、Ｔ字形状のコンタクト機構の複数のコンタクトは、固体の端子コンタクトに決して同時には触れず、時間のずれがある。

そのような尚早な一方側の機械的接触に起因して、接触力が、接極子横断案内部の軸に対して偏心して発生する。このとき、接極子シャフトの切り替えコンタクト側の端部と、尚早に接触された固体のコンタクトの端部の間の間隔は、てこ長さＡとして働く。このてこ効果は、接極子横断案内部の傾斜として現れる。

たとえば接触器は大きな負荷を切り替えるために使用されるので、電気的切り替え機構を切り替えるための接触力も、接極子の横断方向案内部に比較的高い放射方向の力を伝達できるように、相応に高くなるように設計する必要がある。このことは、ベアリング表面の摩耗に、または横断方向案内部のロックにさえ、つながる可能性がある。

特に条件Ａ：Ｌ×２μ≦１が満たされる場合、横断方向案内部のロックを回避することができる。ここで、Ａはてこ長さ、Ｌは担持長さ、μは摩擦係数である。

したがって、ロックを防止するいくつかの可能な選択肢が存在する。第１の可能な選択肢は、担持長さを大きくすることである。しかしこのことは、移動される部品の量が接極子によって大きく左右されるために、たとえば自動車両の構築において必要とされる、接触器またはリレーの衝撃耐性を、困難を伴ってしか固守できないという欠点を有する。

担持長さを大きくするためのさらなる解決法は、ソレノイド組立体の外側の蓋材に位置付けられるコンタクトチャンバ開口を、接極子シャフトのための第２の担持部位として使用することである。しかしながら、この解決法は、第１の担持部位、すなわち接極子のベアリングと、コンタクトチャンバ開口のベアリングである第２の担持部位との間の、放射方向における比較的大きい一連の公差につながる。この結果、２つの担持部位の側方のずれが存在する場合があり、このことは、好適な狭さとなるように担持間隙を選択すべき場合に、ロックにつながる。

摩擦係数の低減は、限られた程度までしか可能ではない。これは、たとえば比較的高価なベアリング被覆材によって、たとえばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）によってなどで、達成され得る。しかしながら、そのような被覆材は、電気的切り替え機構の寿命にわたって摩耗する可能性があり、この結果、摩擦係数が経時的に増加する可能性がある。

米国特許第ＵＳ６，９１１，８８４Ｂ２号 米国特許第ＵＳ８，１３８，８６３Ｂ２号

本発明の目的はしたがって、接極子または接極子シャフトの傾斜およびその結果生じるロックを防止するが、衝撃耐性を低減することまたはコストのかさむベアリング被覆材を必要とすることのない、改良されたリニア軸受を有する電気的切り替え機構を提供することである。本発明によれば、このことは、冒頭で述べた種類の電気的切り替え機構に関して、ソレノイド組立体内で接極子シャフトを追加の担持部位において担持することによって解決される。

追加の担持部位を、第１の担持部位から軸方向に離間することができる。担持部位間の前記間隔により、担持長さを長くすることができ、この結果、より高い傾斜モーメントを支持することができる。

接極子シャフトを、接極子と一緒に同じ方向に移動可能とすることができる。加えて、接極子および／または接極子シャフトを、ソレノイド組立体によって占有される寸法内に位置付けることができる。接極子シャフトの部品がソレノイド組立体によって占有される寸法から突出することも可能である。

接極子シャフトは、接極子シャフトが磁場の影響を受けないように、たとえばＣｒ．−Ｎｉ．鋼などの鋼で製作することができる。

接極子シャフトを、切り替え機構にリベット止めすることができる。加えて、接極子シャフトはナーリング（knurl）を有することができ、これを介して、接極子を接極子シャフト上端部に置き、これに溶接することができる。溶接は、たとえばレーザ溶接によって行うことができる。

他の溶接方法も同様に使用できる。接極子を接極子シャフトに接続するために変更され特別に適合された方法ステップを使用する、接極子材料および接極子シャフト材料の他の材料組み合わせが考えられる。この場合、接極子シャフトはたとえば、たとえば真鍮などの別の非磁性材料で製作することができ、また、接極子への接極子シャフトの接続を、たとえば糊着、プレス嵌めによってまたは固止要素によってなど、他の方法により行うことができる。

接極子は、その第１の担持部位に、遊び、たとえば２／１００から２／１０の間の、特に約１／１０ｍｍの担持間隙を有し得る。この間隙は、多くの要因に左右される接極子の担持性能における、必要とされる自由度を表す。

接極子シャフトは、その横断方向への延長を大きく上回る、切り替え方向に沿った長手方向への延長を有し得る。

接極子シャフトの断面は、丸形または角のあるものとすることができる。丸形の接極子シャフトは、接極子シャフト自体のおよび接極子シャフトを受容する部品の、より単純でよりコストの低い製造を可能にする。

しかしながら、丸形の接極子シャフトは、切り替え方向と平行に配向される接極子シャフトの長手軸を中心とする回転において、自由度をもたらす。接極子シャフトおよびそこに取り付けられた要素の回転位置は、一方で、そこに取り付けられた要素によって、たとえばコンタクト機構によって、あるいは、切り替え方向においてまたはその反対方向において接極子シャフトの外側表面上にまたは接極子もしくは担持部位に取り付け可能な案内溝によって、固定することができる。同様に、たとえばピンの形態の案内要素を、接極子シャフトに取り付けることも考えられる。この場合、前記ピンは、接極子シャフト案内要素の相補的なピン案内溝内に係合する。

電気的切り替え機構のさらなる有利な構成では、接極子シャフトは、切り替えコンタクト側の端部を有し、接極子は、担持部位と切り替えコンタクト側の端部との間に位置付けられる。

接極子シャフトは、ソレノイド組立体によって占有される寸法から外へと一方向に突出することができる。特に、切り替えコンタクト側の端部は、ソレノイド組立体によって占有される寸法から外に突出することができ、コンタクト機構をこれに取り付けることができる。

追加の担持部位の開口を、接極子シャフトの断面と相補の関係となるように構成することができる。接極子シャフトは、追加の担持部位を通って突出するか、これを越えて突き出るか、またはこれと面一で終端することができる。

電気的切り替え機構のさらなる有利な構成では、ソレノイド組立体は、接極子のための第１の担持部位の第１の担持表面を形成するコアケーシングを有し、このコアケーシングにおいて、接極子シャフトの追加の担持部位が、コアケーシング上に直接、またはコアケーシングに直接取り付けられた担持要素上に間接的に形成される。

コアケーシングは特に、固定式とすること、および、ソレノイドの輪状部がコアケーシングを包囲するように、ソレノイド組立体のソレノイドによって取り囲むことができる。接極子はコアケーシング内に位置付けられるので、接極子も包囲され得る。接極子のケーシングは、磁性材料から製造することができる。接極子のケーシングは、純鉄から成ること、および、青銅のガルバニック被覆（ｇａｌｖａｎｉｃ ｃｏａｔｉｎｇ）を備えることができる。青銅の被覆はこの場合、コアケーシングの摩擦学的特性を改善し得る。担持部位は、コアケーシングの対向する２つの端部に位置付けられる。

コアケーシングを、テフロン（登録商標）被覆された純鉄片を圧延することによって製造することも可能である。コアケーシングとして、他の強磁性材料も考えられる。

磁性のコアケーシングはこの場合、スプールコアまたはスプールコアの一部を表し、生成される磁場を強化することが可能となっている。

コアケーシングはこの場合、磁気系の一部とすることができる。

特に、コアケーシングは、切り替えコンタクト側の端部の反対側に配設された端部において、面取り部を有し得る。

電気的切り替え機構の追加の有利な構成は、担持要素として、担持ブッシュを提供する。

担持ブッシュは、ガラスビーズで充填することもできるプラスチック、たとえば未充填ポリアミド（ＰＡ）で製作することができる。

担持ブッシュを、コンタクト機構から離間される側部から、接極子のケーシング内に挿入することができる。

担持ブッシュをさらに、コアケーシングと相補的に構成することができる。すなわち、担持ブッシュの外部輪郭は、担持ブッシュがコアケーシングの内部輪郭内に、形状嵌合（form-fitting）の様式で挿入されるように構成される。担持ブッシュの全周にわたって、または部分的にのみ、担持ブッシュとコアケーシングとの間に形状嵌合が存在し得る。

接極子は担持ブッシュに対して移動するので、担持ブッシュは、接極子によって置き換えられた空気の脱出を可能にすること、および材料のさらなる節減を可能にすることの両方が可能な、少なくとも１つの圧力均等化開口（pressure-equalising aperture）を有し得る。

担持ブッシュは、コアケーシングの内径と同様の外径を有することができ、このことは、コアケーシングにおける摩擦係合装着を可能にする。担持要素は、切り替え方向に対して垂直に測定されたその内径よりも小さい、切り替え方向に沿った延長を有し得る。

本発明による電気的切り替え機構のさらなる構成によれば、接極子シャフトの挿入を簡略化するために、担持ブッシュに周縁挿入傾斜部（circumferential insertion slope）を設けることが有利であり得る。

挿入傾斜部は、４５°の角度を有する面取り部とすることができ、その放射方向の幅は、接極子シャフトの直径の４分の１から２分の１の間とすることができる。構造設計によっては、より小さいまたはより大きい角度も考えられる。

挿入傾斜部により、担持ブッシュ内への接極子シャフトの導入が簡略化される。接極子およびさらに接極子シャフトはコアケーシング内で遊びを有するので、あり得る傾斜のために、接極子シャフトを、担持ブッシュの受容開口に対して中央に配向することができない。この場合、接極子シャフトの切り替えコンタクト側でない端部は、担持ブッシュ内への導入中に、周縁挿入傾斜部に沿って摺動し、これによって中心に配置される。

加えて、挿入傾斜部は、コンタクトのところにない接極子シャフトの端部の可能な面取り部と同じ面取り部の角度を有し得る。

挿入傾斜部は、狭い担持リップ上に、すなわち担持ブッシュから内向きに突き出る周縁領域上に、接極子シャフトが担持されることを可能にする。この結果、担持表面を、および結果的に摩擦も、低減することができる。

電気的切り替え機構の追加の有利な構成では、担持要素は、ソレノイド組立体への取り付けのための少なくとも１つのフランジ部分を有する。フランジ部分は環状とすることができ、接極子シャフトの軸に対して横断方向に延在し得る。

フランジ部分を、単独の部分として構成するか、または複数のフランジ部分によって作り出すことができる。ソレノイド組立体への取り付けはこうして、完全に周縁において行うことができる。

少なくとも１つのフランジ部分による担持ケーシングの取り付けは、ソレノイド組立体の一部であるヨーク、またコアケーシングにおいて行われ得る。この取り付けは、重ね合わせ接続（overlapping connection）、溶接接続によって、または糊着もしくは噛み合いによって、行うことができる。

加えて、フランジ部分を、担持ブッシュがコアケーシングの内側で支持されるように構成することができ、またフランジ部分は、フランジ部分を弾性的に付勢する突出部を表し得る。この結果、ソレノイド組立体の要素、たとえばヨーク上への、切り替え方向におけるフランジ部分の一定の圧力が可能となる。そのような構成では、担持ブッシュとのコアケーシングの密閉封止が可能である。たとえば、フランジ部分とソレノイド組立体との間の封止要素の助けにより、封止を保証することができる。

フランジ部分が、コアケーシングの外部輪郭の背後で係合すること、および／またはコアケーシング内にフック係合することも考えられる。

フランジ部分は、切り替えコンタクト側でない担持ブッシュ端部の面取り部と特に相補の関係であり得る、面取り部を有し得る。

電気的切り替え機構の追加の構成において、担持要素がコアケーシングの一方の端部に配置されれば有利である。

コアケーシングの一方の端部における、特に切り替えコンタクト側でない端部における担持要素の配置は、担持部位同士を最大限に離間でき、この結果大きい担持長さが生じ得るという利点を有する。

電気的切り替え機構の１つの追加の構成の担持要素が、コアケーシングの一方の端部を封止すれば有利である。

一方の端部における担持部位の配置およびコアケーシングの封止は、ほこりおよび流体の進入を、防止することまではできなくとも、少なくとも妨害することができるという利点を有する。

電気的切り替え機構の追加の有利な構成では、担持要素は、突き出た環状段部によって形成される、少なくとも１つの追加の担持表面を有する。

環状段部を周縁に途切れなく構成することができるか、またはこれは、部分的に担持表面を表し得る。環状段部により、接極子シャフトの点状でない画定された案内部兼装着部を生み出すことができ、担持要素と接極子シャフトとの間の摩擦を低減することができる。

追加の有利な構成では、電気的切り替え機構は、切り替え方向において接極子シャフトの直径の２分の１の最大の長さを有する担持部位を備える。

このように小さくなるように構成された担持部位は、担持性能は十分でありながら、担持部位上端部の摩擦が最小化されるという利点を有する。

担持要素は、切り替え方向において、切り替え方向において測定された担持部位の長さも上回る長さを有し得る。

本発明による電気的切り替え機構の追加の有利な構成では、担持要素は、射出成形部品である。

担持要素は、担持要素の製造が単純かつ安価となるように、１段の射出成形法によって製造され得る。

加えて、様々なプラスチックの使用が考えられ、したがってたとえば、担持要素の製造のために、射出成形法において、ポリアクリル酸塩（ＰＡ）または耐高温で低摩擦のプラスチックを使用することができる。

射出成形法では、射出成形中に材料の蓄積が回避されれば有利である。その理由は、これらの蓄積が、この方法で製造される構成要素の歪みにつながる可能性があるからである。

これを保証するための１つの可能な選択肢は、担持要素を、同軸に配向された異なる直径の２つの円筒部分に一体に結合される様式で接続される、環状円盤として構成することである。

そのような構成では、射出成形部品の異なる領域の壁厚さは、ほぼ同じサイズである。すなわち、著しく大きくなった壁厚さを有する射出成形部品の領域が存在しない。

電気的切り替え機構のさらなる有利な構成では、担持表面は、この電気的切り替え機構の中へと、コアケーシングの端部から離間して配置される。

担持表面を、担持要素内の切り替え方向に沿った中心に、すなわち中央に配置することができる。担持表面を、接極子に面する担持要素の端部に配置することも可能である。

ソレノイド組立体の内部へとずらして配置された担持表面は、切り替えプロセス中に、担持部位から離れてその切り替えコンタクト側の端部に向かって接極子シャフトが移動する場合あっても、依然として接極子シャフトを装着し案内することができるという利点を有する。

担持表面の前記ずれの助けにより、接極子シャフトがソレノイド組立体によって占有される寸法から外に突出することなく、接極子シャフトを、いかなる任意の切り替え位置においても確実に装着することができる。

電気的切り替え機構のさらなる有利な構成は、接極子シャフトの切り替えコンタクト側の端部においてソレノイド組立体に固着される、蓋体形状の機構を構想する。

蓋体形状の機構は、コンタクト領域からソレノイド組立体を分離し、コンタクト領域において発生する電気アークからソレノイド組立体を遮蔽することができる。

蓋体形状の機構は、ソレノイド組立体には属さず、接極子シャフトのための通過開口を有することができ、このことにより、接極子シャフトはソレノイド組立体から外に突出することができ、コンタクトチャンバ内へと突出することができる。

蓋体形状の機構は、別個の要素とすること、またはコンタクトチャンバの一部を表すことができる。

蓋体形状の機構はさらに、ヨーク全体を覆うことができる。このヨークは、Ｕ字形状となるように構成することができ、この結果、ソレノイド組立体も、コンタクトチャンバ開口を除き、蓋体形状の機構によって封止される。

電気的切り替え機構は、担持要素を少なくとも部分的に覆い、かつソレノイド組立体を少なくとも部分的に包囲する、少なくとも１つの蓋体を有し得る。

そのような蓋体は、電気的切り替え機構の両側部を、たとえばソレノイド組立体のヨークにおいてつかむ、ブラケットの形態で構成することができ、これらの側部において、個々の点にのみ当接して担持され得る。このとき、コンタクト側の端部から離間される下側領域を覆うことが可能である。蓋体は、コアケーシングを完全に覆うこと、および、コアケーシング内に緩く挿入される担持ブッシュがこのコアケーシングから滑り落ちるのを同様に防ぐことができる。

さらに、そのような蓋体は、コアケーシング内へのほこりまたは流体の進入を防止することができ、機構全体の安定性および統合性を高めることができる。

加えて、この蓋材を、溶接、糊着、螺着、リベット止め、または同様の方法などの別の方法によって、電気的切り替え機構に取り付けることもできる。

蓋体が、電気的切り替え機構、特にソレノイド組立体を、形状嵌合の様式で包囲することも可能である。

蓋体は、重なり合うか、または互いと縁部を並べて位置決めされて電気的切り替え機構を包囲することのできる、いくつかの部品を備え得る。

蓋体はハウジング部を表すことができ、切り替えコンタクト側から取り付け可能な相手側ハウジング部に、さらに接続され得る。この結果、完成した電気的切り替え機構は密閉封止され、切り替えられるべきコンタクトおよび制御コンタクトのみが、ハウジングから外に突出する。

２つのハウジング部を、妨害物または捕捉機構によって互いに取り付けることができる。

蓋体をソレノイド組立体のヨークに取り付けることが可能であり、したがって、接極子のケーシングおよび担持ブッシュは、蓋体の助けにより確実に固定される。

以下では、本発明について、図面を参照しつつ、実施形態を使用することによって説明する。ここで、上記の有利な構成の説明による各々有利である個々の特徴を、記載する実施形態において追加または省略することができる。

電気的切り替え機構の斜視図である。 電気的切り替え機構の斜視断面詳細図である。 担持ブッシュの斜視断面図である。

図１は、電気的切り替え機構１を斜視断面図で示す。電気的切り替え機構１は、開位置Ｏにおいて示されている。

電気的切り替え機構１は、ｘ軸に沿って測定される幅ｂ、およびｙ軸に沿って測定される深さｔ、およびｚ軸に沿って測定される高さｈに延在する。

電気的切り替え機構１は、ソレノイド組立体３およびコンタクトチャンバ機構５を実質的に備える。コンタクトチャンバ機構５は、図１ではその全体は示されていないが、とりわけ、上側ハウジング部７、およびコンタクトチャンバ中間プレート１１に位置付けられるコンタクトチャンバ開口９を備える。

コンタクトチャンバ機構５の複数の部品は、ソレノイド組立体３を封止する蓋体形状の機構６を表す。

コンタクトチャンバ１３は、上側ハウジング部７およびコンタクトチャンバ中間プレート１１によって包囲され、コンタクトチャンバ開口９は、電気的切り替え機構１が組み立てられた状態にあるときの、コンタクトチャンバ１３への唯一の到達経路を表す。

接極子シャフト１５が、コンタクトチャンバ開口９を通ってコンタクトチャンバ１３内に突出する。接極子シャフトは直径ｄを有し、ここでは簡略化された様式で概略的に描写されているコンタクト機構１７が、接極子シャフト１５に取り付けられる。

コンタクト機構１７は、２つの接触部位１９を有し、また、接極子シャフト１５を切り替え方向Ｓに移動させることによって、接触部位１９を電気的コンタクト２１に接触させることができ、この結果、電流回路が閉じられる。

電気的コンタクト２１は、上側ハウジング部７に強固に接続される（図示せず）。

ソレノイド組立体３は、コンタクトチャンバ中間プレート１１に接続されるヨーク２３を備え、コンタクトチャンバ１３への唯一の接続部として、コンタクトチャンバ開口９を有する。

ヨーク２３は、ｘおよびｙ方向にまたがる平面に沿って区切られ、ｚ方向に開口したＵ字形状を有する。

ヨーク２３の側壁２５は、ソレノイド２７を包囲する。ソレノイド２７は、中心軸Ｍに関して回転対称であり、この中心軸Ｍは、接極子シャフト１５に関する中心軸Ｍを同様に表す。

ソレノイド２７は、中心軸Ｍを中心に回転対称なパンケーキコイル２９を備える。ソレノイドワイヤ３３の輪状部３１は、パンケーキコイル２９上に、パンケーキコイル２９を中心に円周方向に巻回される。個々のループ３１は、図面では全体として象徴的に示されており、個々には示されていない。

切り替え方向Ｓにおいて、パンケーキコイル２９は、コンタクトチャンバ中間プレート１１に当接して担持され、また切り替え方向Ｓと反対方向においては、ヨーク２３の床部３５に当接して担持される。

ヨーク２３は、円形の床部開口３７を有する。

ソレノイド２７は、中に接極子４１の全体が受容されかつコアケーシング４３の一部が受容される、ソレノイド内部空間３９を有する。

中心軸Ｍを中心に円対称に配置されるコアケーシング４３は、その外壁４５によってパンケーキコイル２９の内壁４７に当接して、具合よく収まる。

突出部４９により、コアケーシング４３は、ｚ方向においてパンケーキコイル２９に当接して、かつｚ方向と反対方向においてヨーク２３の床部３５に当接して、静止している。

円形の床部開口３７内に受容されるコアケーシング４３の端部は、中心軸Ｍに対して傾斜している面取り部７６ａを有する。

パンケーキコイル２９は、ヨーク２３およびコンタクトチャンバ中間プレート１１により、ｚ方向へのまたはその反対方向への移動に抵抗するように固止されるので、その場合、コアケーシング４３は、ｚ方向へのまたはその反対方向への移動に抵抗するように固止される。

コアケーシング４３は、切り替え方向Ｓにおいてソレノイド２７内に位置付けられ、コアケーシング４３の、切り替え方向Ｓと反対方向を指す端部は、ソレノイド２７の外側に配設される。この場合、コアケーシング４３の前記端部は、ヨーク２３の床部開口３７内へと開口しており、この結果、コアケーシング４３は、ヨークを越えて突出せず、したがって、ソレノイド組立体３によって占有される寸法内に位置付けられる。

接極子４１および接極子シャフト１５は、示される実施形態では、中心軸Ｍを中心に回転対称となるように構成される。接極子シャフト１５はナーリング５１を有し、接極子シャフト１５のナーリング５１を備えた部分は、取付部位５３において接極子４１に接続される。示される例示の実施形態では、接極子シャフト１５への接極子４１の取り付けは、レーザ溶接によって行われるが、原則的には、適用可能な取り付けの他の全ての可能な選択肢を使用することができる。

接極子シャフト１５は、ソレノイド内部空間３９内に位置付けられ、取付部位５３において接極子４１を貫通し、コンタクトチャンバ開口９を通ってソレノイド組立体３から外に突出する。

接極子４１は、切り替え方向Ｓと反対方向に配設された端部において接極子床部５７によって封止される、円筒形の接極子本体５５を備え、取付部位５３は、接極子床部５７のただ１つの開口を表す。

挿入方向Ｓを指す接極子本体５５の端部に、示される例示の実施形態では接極子本体５５に材料結合の様式で接続される、接極子フランジ５９が位置付けられる。

切り替え方向Ｓの反対方向を指す接極子床部５７の側面は、中心軸Ｍを中心に環状に延びる、接極子環状溝６０を有する。図１に示す接極子環状溝６０は、Ｖ字形状の輪郭を有するが、矩形または半円形の溝として構成することもできる。

接極子本体５５は、コアケーシング４３によって部分的に取り囲まれ、担持長さＬにわたって担持され案内される。コアケーシング４３の、中で接極子本体５５が案内される周縁領域は、第１の担持表面６２を形成する、第１の担持部位６１である。

接極子フランジ５９は、空洞６３内に位置付けられる。この空洞６３は、パンケーキコイル２９によって形成され、パンケーキコイルにより切り替え方向Ｓと反対方向において、およびコンタクトチャンバ中間プレート１１により切り替え方向Ｓにおいて、限定される。

空洞６３は高さｈを有し、接極子フランジ５９はフランジ高さｈ_Ｆを有する。ここで、フランジ高さｈ_Ｆが、接極子フランジ５９とパンケーキコイル２９との接触部位から、接極子４１の切り替え方向Ｓにおいて最も遠くに突出する部分まで、挿入方向において測定されることに留意すべきである。電気的切り替え機構のストロークＨは、高さｈとフランジ高さｈ_Ｆとの差（Ｈ＝ｈ−ｈ_Ｆ）から生じる。

空洞６３を通して接極子床部５７からおよびソレノイド組立体３から突出する接極子シャフト１５は、円形ばね６７によって取り囲まれる。この円形ばね６７は、任意の切り替え位置において、接極子床部、および切り替え方向Ｓと反対方向を指すコンタクトチャンバ中間プレート１１の側面の、両方に触れるようになっている。

図１は、円形ばね６７が事前に応力付与されていないかまたは事前に僅かにだけ応力付与されている開位置Ｏにある、電気的切り替え機構を示す。

コンタクトチャンバ機構５から離間されるソレノイド組立体３の端部において、担持ブッシュ６９の形態の担持要素６８が、コアケーシング４３内へと挿入される。担持ブッシュ６９は、内部円筒部分７１、外部円筒部分７３、および環状円盤７５を備える。円筒部分７１、７３および環状円盤７５は、対称軸としての中心軸Ｍを有し、担持ブッシュの切り替え方向Ｓと反対方向を指す側において、材料結合によって互いに接続される。

内部円筒部分７１および外部円筒部分７３、ならびに環状円盤７５の配置により、担持ブッシュ６９に環状溝７７が形成される。

担持ブッシュ６９は、環状円盤７５の一体の部分とするか、または後からこれに取り付けることのできる、フランジ部分７６をさらに想定する。フランジ部分７６は、中心軸Ｍから離れる方向に、外部円筒部分７３から外へと突出する。フランジ部分７６は、コアケーシング４３の切り替えコンタクト側でない端部を把持し、担持ブッシュ６９がコアケーシング４３内へとさらに深く挿入されるのを防止する。

フランジ部分７６は、コアケーシング４３の面取り部７６ａと相補の関係にある面取り部７６ａを有する。この結果、コアケーシング４３の、中心軸Ｍに対して傾斜している面取り部７６ａは、担持ブッシュ６９の、中心軸Ｍから離れる方向に傾斜している面取り部７６ａに当接して、具合よく収まる。

担持ブッシュ６９は、挿入傾斜部８１によって先細となる、円筒形の受容開口７９を有する。この先細部は、内部円筒部分７１から中心軸Ｍへと内向きに突き出る環状段部８２を表す。この段部の周縁のさらなる担持表面８２ａは、中心軸Ｍへと向けられており、追加の担持部位８３となっている。

追加の担持部位８３は、切り替え方向Ｓにおいてまたはその反対方向において見たとき、担持ブッシュ６９において中心に配置されているのではなく、担持ブッシュ６９において、切り替え方向Ｓに、すなわちソレノイド組立体の内部へと、ずらして配置されている。

接極子シャフト１５は追加の担持部位８３内に受容され、追加の担持部位８３は、ソレノイド組立体３の内部へとずらして配置される。この結果、接極子シャフト１５は、常に追加の担持部位８３内で担持され、電気的切り替え機構のどのような切り替え位置においても、担持部位８３から外に移動することができない。

図２は、電気的切り替え機構１を接触位置Ｋにおいて示す。接触位置Ｋでは、接極子４１および接極子シャフト１５は、ソレノイド２７の磁場によって、切り替え方向Ｓに移動されている。

コンタクト機構１７に伝達される、電気的コンタクト２１に向かうこの移動は、電気的コンタクト２１ｂと欠陥のない接触部位１９ｂとの間の接触をもたらした。しかしながら、電気的コンタクト２１ａは、欠陥のある接触部位１９ａにはまだ触れていない。

電気的コンタクト２１ａと欠陥のある接触部位１９ａとの間で、機械的接触が成される前に、間隙８５を克服せねばならない。前記間隙８５はたとえば、コンタクト機構１７が傾斜することによって、または、元は欠陥のない接触部位１９ａが、たとえば電気アークによって生じ得る熱損傷の影響を受けることによって、生じ得る。この結果、現在欠陥のある接触部位１９ａは、もはや元の高さを有さず、こうして間隙８５が形成される。

このコンタクト機構１７が電気的コンタクト２１ｂに最初に機械的に触れることにより、横断方向の力Ｆがもたらされる。この力Ｆは、ソレノイド２７の磁場から接極子４１および接極子シャフト１４に伝達され、欠陥のない接触部位において、コンタクト機構１７に対して、切り替え方向Ｓと反対の方向に沿って作用する。

この横断方向の力Ｆは、この時点でてこ長さＡを介して接極子シャフト１５上に伝達され、この結果、接極子４１は、中で接極子が移動可能に担持されるコアケーシング４３内で、傾斜を有する可能性がある。この傾斜は、本発明による電気的切り替え機構の解決法によって完全には回避することはできないが、顕著に最小化することができる。

てこ長さＡは、中心軸Ｍから欠陥のない接触部位１９ｂまで測定される。欠陥のない接触部位１９ｂは、電気的コンタクト２１ｂに広い面積にわたって当接して担持されるので、ｘ方向に測定される機械的作用点１９ｃは、欠陥のない接触部位１９ｂ上の中央に位置付けられる。

ここで示す接触位置Ｋは、コンタクト機構１７と電気的コンタクト２１との間の最初の機械的接触を示す。切り替えプロセスは、最終切り替え位置でのみ終了する。

図３は、担持ブッシュ６９として構成される担持要素６８を、斜視断面図で示す。上述したように、担持ブッシュ６９は、内部円筒部分７１、外部円筒部分７３、環状円盤７５、および中心軸Ｍから離れる方向を指す面取り部７６ａを有するフランジ部分７６を備える。

内部円筒部分７１と外部円筒部分７３との間に配設されるかまたはこれらにより形成される環状溝７７、受容開口７９、および切り替え方向Ｓにずらされた内向きに突出する周縁環状段部８２も示されている。前記環状段部８２は、挿入傾斜部８１および周縁の追加の担持表面８２ａを有し、周縁の追加の担持表面８２ａは、追加の担持部位８３を形成する。

追加の担持部位８３は、長さ９１を有する。

担持ブッシュ６９は、中心軸Ｍに関して回転対称となるように構成することができる。

１ 電気的切り替え機構
３ ソレノイド組立体
５ コンタクトチャンバ機構
６ 蓋体形状の機構
７ 上側ハウジング部
９ コンタクトチャンバ開口
１１ コンタクトチャンバ中間プレート
１３ コンタクトチャンバ
１５ 接極子シャフト
１６ 切り替えコンタクト側の端部
１７ コンタクト機構
１９ 接触部位
１９ａ 欠陥のある接触部位
１９ｂ 欠陥のない接触部位
１９ｃ 機械的作用点
２１、２１ａ、２１ｂ 電気的コンタクト
２３ ヨーク
２５ 側壁
２７ ソレノイド
２９ パンケーキコイル
３１ 輪状部
３３ 電気ソレノイドワイヤ
３５ 床部
３７ 床部開口
３９ ソレノイド内部空間
４１ 接極子
４３ コアケーシング
４５ 外壁
４７ 内壁
４９ 突出部
５１ ナーリング
５３ 取付部位
５５ 接極子本体
５７ 接極子床部
５９ 接極子フランジ
６０ 接極子環状溝
６１ 第１の担持部位
６２ 第１の担持表面
６３ 空洞
６７ 円形ばね
６８ 担持要素
６９ 担持ブッシュ
７１ 内部円筒部分
７３ 外部円筒部分
７５ 環状円盤
７６ フランジ部分
７６ａ 面取り部
７７ 環状溝
７９ 受容開口
８１ 挿入傾斜部
８２ 環状段部
８２ａ 追加の担持表面
８３ 追加の担持部位
８５ 間隙
９１ 担持表面の長さ
Ａ てこ長さ
ｂ 幅
Ｆ 横断方向の力
ｈ 高さ
ｈ_Ｆ フランジ高さ
Ｈ ストローク
Ｋ 接触位置
Ｌ 担持長さ
Ｍ 中心軸
Ｏ 開位置
Ｓ 切り替え方向
ｔ 深さ
ｘ ｘ軸
ｙ ｙ軸
ｚ ｚ軸

Claims (13)

1. 接極子（４１）と、第１の担持部位（６１）を有しかつ中に前記接極子（４１）が切り替え方向（Ｓ）に移動可能に担持されるソレノイド組立体（３）と、前記接極子（４１）に固定されこれと一緒に移動する接極子シャフト（１５）とを備える、電気的切り替え機構（１）において、
   前記接極子シャフト（１５）が、前記ソレノイド組立体（３）内で追加の担持部位（８３）において担持されることを特徴とする、電気的切り替え機構（１）。
2. 前記接極子シャフト（１５）が前記切り替えコンタクト側の端部（１６）を有すること、および、前記接極子（４１）が前記追加の担持部位（８３）と前記切り替えコンタクト側の前記端部（１６）との間に位置付けられることを特徴とする、
   請求項１に記載の電気的切り替え機構（１）。
3. 前記ソレノイド組立体（３）が、前記接極子（４１）のための前記第１の担持部位（６１）の第１の担持表面（６２）を形成するコアケーシング（４３）を有し、
   前記コアケーシング（４３）において、前記接極子シャフト（１５）の前記追加の担持部位（８３）が、前記コアケーシング（４３）上に直接、または前記コアケーシング（４３）に直接取り付けられた担持要素（６８）上に間接的に形成されることを特徴とする、
   請求項１または２に記載の電気的切り替え機構（１）。
4. 担持ブッシュ（６９）が担持要素（６８）として提供されることを特徴とする、
   請求項３に記載の電気的切り替え機構（１）。
5. 前記接極子シャフト（１５）の挿入を簡略化するための少なくとも１つの周縁挿入傾斜部（８１）が前記担持ブッシュ（６９）に設けられることを特徴とする、
   請求項４に記載の電気的切り替え機構（１）。
6. 前記担持要素（６８）が、前記ソレノイド組立体（３）への取り付けのための少なくとも１つのフランジ部分（７６）を有することを特徴とする、
   請求項１から５のいずれか一項に記載の電気的切り替え機構（１）。
7. 前記担持要素（６８）が、前記コアケーシング（４３）の一方の端部に配置されることを特徴とする、
   請求項３から６のいずれか一項に記載の電気的切り替え機構（１）。
8. 前記担持要素（６８）が、前記コアケーシング（４３）の一方の端部を封止することを特徴とする、
   請求項７に記載の電気的切り替え機構（１）。
9. 前記担持要素（６８）が、突き出た環状段部（８２）によって形成された少なくとも１つの追加の担持表面（８２ａ）を有することを特徴とする、請求項３から７のいずれか一項に記載の電気的切り替え機構（１）。
10. 前記追加の担持部位（８３）が、切り替え方向（Ｓ）において、前記接極子シャフト（１５）の直径（ｄ）の２分の１の最大の長さ（９１）を有することを特徴とする、
    請求項１から９のいずれか一項に記載の電気的切り替え機構（１）。
11. 前記担持要素（６８）が射出成形部品であることを特徴とする、
    請求項３から１０のいずれか一項に記載の電気的切り替え機構（１）。
12. 請求項９から１１のいずれか一項に記載の電気的切り替え機構（１）であって、
    前記追加の担持表面（８２ａ）が、前記電気的切り替え機構（１）の中へと、前記コアケーシング（４３）の一方の端部から離間して配置されることを特徴とする、電気的切り替え機構（１）。
13. 前記接極子シャフト（１５）の前記切り替えコンタクト側（１６）にある端部（１６）において、蓋体形状の機構（６）が前記ソレノイド組立体（３）に取り付けられることを特徴とする、
    請求項２から１２のいずれか一項に記載の電気的切り替え機構（１）。

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