DE1067125B - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Anker der im Titel genannten Art und bezweckt, das Elektromagnetsystem bzw. das Relais gegen Störbeschleunigungen jeder Art unempfindlich zu machen, und ist darum insbesondere für in Fahrzeugen, z. B. Flugzeugen, zu verwendende Elektromagnetsysteme von großer Bedeutung.

Das Problem besteht darin, die beweglichen Massen des Elektromagnetsystems, vor allem also seinen Anker, aber auch die von diesem gegebenenfalls betätigten Zwischenglieder, so auszuwuchten, daß Fehlauslösungen des Relais durch Störbeschleunigungen nicht möglich sind. Hierfür ist bereits ein Relais in der Weise ausgebildet worden, daß sein Anker aus zwei gegenläufigen Teilen besteht, die in Richtung der Spulenachse verstellbar sind, ihre Kupplung jedoch über ein die Spule umgreifendes Bügelsysteni erhalten, welches durch die beiden Ankerteile gegensinnig verstellbar ist und die Wirkung hat, daß die durch Störbeschleunigungen auf die beiden Ankermassen ausgelösten Kräfte sich in dem Bügelsystem gegenseitig abstützen, also keine resultierende Verstellung bewirken können. Dies gilt hierbei jedoch nur für Beschleunigungen, die in Richtung der Spulenachse bzw. in der Verstellrichtung der Ankermassen wirken. Anders gerichtete Beschleunigungen beeinflussen dabei zwar die Ankermassen ebenfalls gegensinnig in gleichem Maße, nicht aber das die Ankermassen kuppelnde Bügelsystem, so daß dieses durch Beschleunigungen mit schräg zur Richtung der Ankerverstellung wirkenden Komponenten eine fehlerhafte Verstellung erfährt, die dann zu einer ungewollten Betätigung des von dem Relais einzustellenden Verschlusses, Kontaktes od. dgl. führt.

Bei dem Elektromagnetsystem gemäß der Erfindung werden ebenfalls zwei gegenläufig gekuppelte Ankermassen verwendet. Diese sind jedoch erfindungsgemäß zwei teleskopartig ineinanderliegende Zylinder; dabei ist innerhalb des inneren Zylinders ein um einen ortsfesten Drehpunkt bewegbarer doppelarmiger und ausbalancierter Hebel angeordnet, dessen eines Ende durch einen Längsschlitz des inneren Zylinders hindurchgreift und in eine öffnung des äußeren Zylinders eingreift, während das andere Ende nur in eine öffnung des inneren Zylinders eingreift, derart, daß der Hebel bei Erregung des Elektromagneten aus der einen Endlage in die andere Endlage bewegt wird und dabei die Zylinder gegenläufig verstellt, wobei der äußere Zylinder unmittelbar oder über in die Massenauswuchtung einbezogene Zwischenglieder die zu verstellende Vorrichtung.z.B. Kontaktfedersatz, beeinflußt.

Die teleskopartige Ineinanderschachtelung der beiden gegeneinander ausgewuchteten Ankermassen führt nicht nur baulich zu außerordentlich kleinen Abmes-Anker für Elektromagnetsysteme,
insbesondere Relaisanker

Anmelder:
Allied Control Company, Inc.,
New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. A. Essel, Patentanwalt,
Münchens, Wittelsbacherplatz 4

Beanspruchte Priorität: V. St. v. Amerika vom 28. April 1954

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sungen des Elektromagnetsystems, sondern macht vor allem umständliche Systeme zur Verbindung der Ankermassen entbehrlich; die Ankermassen sind nur in Richtung der Teleskopachse verschiebbar gelagert, also nur durch in Richtung der Teleskopachse wirksame Beschleunigungen überhaupt verstellbar, was aber wegen der Auswuchtung ebenfalls nicht möglich ist. Schräg zur Richtung der Teleskopachse wirksame Beschleunigungen können keine Verschiebung der Massen hervorrufen, da diese nur einen Freiheitsgrad, nämlich den in Richtung der Teleskopachse, aufweiche sich die Auswuchtung bezieht, besitzen.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine elektromagnetische Schalteinrichtung, in welcher ein ausbalancierter Anker gemäß der Erfindung verwendet ist, in der Stellung, in welcher der Elektromagnet nicht erregt ist;

Fig. 2 zeigt denselben Schnitt für die Stellung, in welcher der Elektromagnet erregt ist;

Fig. 3 stellt in größerem Maßstab einen Längsschnitt durch den Anker in der in Fig. 1 angegebenen Stellung und

Fig. 4 wiederum in vergrößertem Maßstab einen Längsschnitt durch den Anker der in Fig. 2 angegebenen Stellung dar;

Fig. 5 zeigt einen Querschnitt durch den Anker gemäß Linie V-V der Fig. 3.

Das dargestellte Relais besitzt eine Grundplatte 10 für die Halterung der elektrischen Verbindungen und

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Schaltkontakte und des Gehäuses 11 des Elektromagneten, welches in geeigneter Weise an der Grundplatte befestigt ist. Das Gehäuse 11 trägt eine ringförmige Manschette 13 mit dem flanschförmigen Ansatz 14; dieser weist eine Bohrung zur geeigneten Befestigung des Relais auf, wozu beispielsweise die dargestellte Stiftschraube 15 verwendet werden kann. Oberhalb der Platte 10 befindet sich zunächst ein an sich abgeschlossener Raum, in welchem die Kontakte und die elektrischen Anschlüsse liegen. Der Einfachheit halber ist lediglich ein einziger Kontaktsatz dargestellt. Selbstverständlich könnten in dem Raum auch mehrere solcher Kontakte, und zwar sowohl Arbeitskontakte als auch Ruhekontakte oder Umschaltkontakte vorgesehen werden. Bei dem dargestellten Kontaktsatz ist der feststehende Kontakt 16 an einem drahtförmigen Halter 17 befestigt, welcher die Platte 10 durchdringt und in einer Schlaufe 18 endigt, an der die Anschlußleitung befestigt wird. In ähnlicher Weise wird der bewegliche Kontakt 19 durch einen an der Grundplatte 10 befestigten drahtförmigen Halter 20 mit Anschlußschlaufe 21, getragen. Der bewegliche Kontakt ist an einer U-förmig gebogenen Feder aus stromleitendem Stoff befestigt, deren unteres Ende an dem Halter 20 befestigt ist und dessen oberes Ende nach rechts über den Kontakt 19 hinaus bis in den Bereich des von dem Elektromagnetanker betätigten Versteilgliedes 32 reicht. Bei dem Kontaktsatz 16, 19 handelt es sich um einen Ruhekontakt, der bei Erregung des Elektromagneten geöffnet wird. An seiner Stelle könnte natürlich ein entsprechend anders ausgestalteter Arbeitskontakt vorgesehen werden, der normalerweise offen ist und erst bei Erregung des Elektromagneten geschlossen wird. Für die Zuleitung zur Elektromagnetwicklung sind noch weitere zwei stiftförmige Halter in der Platte 10 erforderlich, von denen beim Ausführungsbeispiel jedoch nur der eine Halter 23 dargestellt ist, um welchen das eine Ende 24 der Elektromagnetwicklung geschlungen ist. Die drahtförmigen Halter sind dann, wenn die Platte 10 nicht selbst als Isolierstoff besteht, mittels isolierender Buchsen 25 bzw. 26, beispielsweise aus Glas, in der Platte 10 zu befestigen.

Die Elektromagnetanordnung umfaßt hauptsächlich die Wicklung 27, eine als Polschuh dienende Buchse 28 aus magnetisierbarem Stoff, die sich von dem Raum 12 her etwa bis zur halben Höhe der Magnetspule erstreckt und den feststehenden Kern dieser Spule bildet, ferner den Stößel 29 aus leichtem unmagnetischem Stoff, der sich in axialer Richtung in der Buchse 28 führt, und schließlich den ausbalancierten Anker, der insgesamt mit 30 bezeichnet ist und oberhalb der Polschuhbuchse 28 zentrisch innerhalb der Wicklung 27 angeordnet ist.

Das untere Ende des Stößels 29 weist eine Bohrung zur Aufnahme einer kleinen Schraubenfeder 31 auf, die sich an der Platte 10 abstützt und bezweckt, den Stößel in der dargestellten Lage zu halten, in welcher er von der Kontaktfeder 22 abgehoben steht und mit seinem ringförmigen Flansch 32 gegen die untere Stirnfläche der Polschuhbuchse 28 anliegt. Wird der Stößel 29 bei Erregung des Elektromagneten abwärts bewegt, dann drückt der Flansch 32 auf das freie Ende der U-förmigen Feder 22 und trennt dadurch den Kontakt 16 und 19.

Der ausbalancierte Anker 30 umfaßt ein Glied 33 aus magnetischem Stoff, ein zweites Glied 34, welches wahlweise aus magnetischem oder aus nichtmagnetischem Stoff sein kann, und einen Hebel 35, der mit seinen Enden mit den genannten Gliedern 33 und 34 im Eingriff steht und einen bei 36 liegenden festen Drehpunkt hat. Beim Ausführungsbeispiel sind die Glieder 33 und 34 in aus Fig. 5 ersichtlicher Weise zylindrisch so ausgebildet, daß sie sich ineinander füll ren. Um die gleitende Reibung gering zu halten, bestehen sie zweckmäßig aus verschiedenem Metall, beispielsweise aus Stahl und Messing. Der Drehpunkt 36 des Hebels 35 liegt in der öffnung 40, welche in der Zunge des zylindrischen Führungsstücks 37 vorgesehen ist. Dieses besteht vorzugsweise aus magnetisierbarem Stoff und ist in aus Fig. 3 und 4 ersichtlicher Weise in eine feststehende Platte 38 des Relais eingeschraubt.

Die beiden teleskopartig ineinander gleitenden zylindrischen Glieder 33 und 34 werden durch den Hebel 35 gegenläufig in axialer Richtung verstellt. Das Glied 33 ist durch eine Kappe 33' nach unten hin topfartig verschlossen und bildet den beweglichen Anker des Elektromagneten. Das Glied 34 gleitet unmittelbar über die ringförmigen Flansche 41 und 42 des feststehenden Führungsstücks 37. Das aus magnetisierbarem Stoff bestehende äußere Glied 33 gleitet über die zylindrische Oberfläche des Gliedes 34 und mit seiner Oberfläche innerhalb der zylindrischen Muffe 43, die aus unmagnetischem Stoff besteht und innerhalb der Spule 27 feststehend angeordnet ist.

Der als zylindrischer Topf ausgebildete Anker 33 schlägt, wenn die Spule erregt wird, auf den Stößel 29, so daß dieser bei seiner Abwärtsbewegung die Kontakte trennt. An Stelle des äußeren Zylinders 33 kann auch der innere Zylinder 34 topfförmig ausgebildet sein und zur Betätigung des Stößels 29 verwendet werden. In diesem Fall ist der äußere Zylinder 33 nach unten offen und möglichst aus nichtmagnetischem Material auszuführen.

Wie besonders Fig. 3 und 4 erkennen lassen, greift der als glatter zylindrischer Bolzen ausgebildete Hebel 35 mit seinem linken Ende in eine entsprechende öffnung 44 des zylindrischen Ankers 33 und mit seinem rechten Ende in eine entsprechende öffnung 45 des inneren VerStellgliedes 34. Die öffnungen 40, 44 und 45 sind etwas abgerundet oder abgewinkelt, dergestalt, daß der Hebel 35 in jeder Winkellage die drei Glieder 42, 33 und 34 formschlüssig erfaßt. In der Wand des inneren Zylinders 34 ist entlang einer Mantellinie ein Schlitz 46 vorgesehen, der der Öffnung 45 diametral gegenüberliegt und durch welchen der Hebel 35 hindurchgreift. Beim Ausführungsbeispiel ist, vom Drehpunkt aus gesehen, das linke Ende des Hebels länger als das in die öffnung 45 greifende rechte Ende. Demzufolge ist auch das linke Ende schwerer als das rechte Ende. Um gleichwohl beiderseits gleiche Verstellmomente zu erzielen, erhält das von dem kürzeren Ende verstellte Glied 34 ein etwas größeres Gewicht als das von dem längeren linken Ende des Hebels 35 verstellte Glied 33, damit die Momente auf beiden Seiten gleich werden. Dieses Gleichgewicht der Momente ist dann in jeder Stellung des Hebels 35 vorhanden, so daß die Glieder 33 und 34 unabhängig von äußeren Erschütterungen stets in der jeweils eingenommenen Lage verbleiben und nur dann verstellt werden, wenn die Magnetspule erregt wird. Solange die Spule nicht erregt ist, hält die kleine Schraubenfeder 31 den Stößel 29 in der in Fig. 1 angegebenen Lage, in welcher der topfförmige Anker 33 von der Polschuhbuchse 28 am weitesten entfernt steht, während das Glied 34 dieser Buchse genähert steht.

Bei Erregung der Elektromagnetwicklung wird der topfförmige Anker 33 gegen die Mitte der Spule 27 gezogen. Die den Kern der Spule bildende feststehende

Claims (9)

Buchse 28 wird magnetisch und zieht den Anker 33 an. Letzterer verstellt den Stößel entgegen der Kraft der Feder 31 nach unten, so daß dieser mit seinem Flansch 32 die Kontakte 16 und 19 trennt. Die Teile nehmen dann die in Fig. 2 angegebene Lage ein. Sobald die Spule stromlos wird, drückt die Feder den Stößel 29 und den ausbalancierten Anker 30 in die in Fig. 1 angegebene Lage zurück, in welcher die Kontakte 16 und 19 wieder geschlossen sind. Die Masse des Stößels kann verhältnismäßig sehr gering sein. Die übrigen verstellbaren Teile sind in jeder Stellung, sowohl in derjenigen der Fig. 1 als auch in derjenigen der Fig. 2, vollkommen gegeneinander ausgewogen, so daß äußere Störkräfte wie sie durch Beschleunigungen, Verzögerungen, Schwingungen und dergleichen entstehen, die Stellung des Relaisankers nicht verändern können. Die den Stößel abhebende Schraubenfeder kann darum sehr schwach gehalten werden. Entsprechend gering sind dann auch die für die Betätigung des Relais elektrisch zu erzeugenden Kräfte. Der Stößel 29 ist so leicht, daß Störbeschleunigungen keine die Kraft der Feder überschreitende Kräfte auf ihn ausüben und somit keine unbeabsichtigte Betätigung der Kontaktvorrichtung herbeiführen können. Will man jedoch den Einfluß der Störbeschleunigungen auf jeden Fall ganz ausschalten, so könnte der Stößel 29 auch an dem topfförmigen Anker 33 befestigt und in den Drehmomentenausgleich mit einbezogen werden. Es würde dann also das Gewicht des Teiles 34 so erhöht werden müssen, daß das Produkt aus diesem Gewicht und der wirksamen Länge des rechten Armes des Hebels 35 gleich dem Produkt aus der wirksamen Länge des linken Armes des Hebels 35 und dem Gewicht des Ankers 33 und des daran befestigten Stößels 29 ist. Patentansprüche:

1. Anker für Elektromagnetsysteme, insbesondere Relaisanker, der aus zwei gegenläufig gekuppelten und in jeder Stellung gegeneinander ausgewuchteten Teilen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden gegenläufig verstellbaren Teile teleskopartig ineinanderliegende Zylinder (33,34) sind und daß innerhalb des inneren'Zvlinders ein um einen ortsfesten Drehpunkt (36) bewegbarer doppelarmiger und ausbalancierter Hebel (35) angeordnet ist, dessen eines Ende durch einen Längsschlitz (46) des inneren Zylinders hindurchgreift und in eine öffnung (44) des äußeren Zylinders eingreift, während das andere Ende nur in eine öffnung (45) des inneren Zylinders eingreift, derart, daß der Hebel bei Erregung des Elektromagneten aus der einen Endlage in die andere Endlage bewegt wird und dabei die Zylinder gegenläufig verstellt, wobei der äußere Zylinder unmittelbar oder über in die Massenauswuchtung einbezogene Zwischenglieder (Stößel 29) die zu verstellende Vorrichtung, z. B. Kontaktfedersatz (16, 19), beeinflußt.

2. Anker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er in einer zentrischen Aussparung der Magnetspule (27) in Richtung der Spulenachse verschiebbar gelagert ist.

3. Anker nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der innere der beiden teleskopartig gegeneinander verschiebbaren Zylinder (34) sich mit seiner Innenwandung an einem zentrisch in der Aussparung der Spule befestigten Leitkörper (37) führt.

4. Anker nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Zylinderkörper (33), welcher den inneren Zylinderkörper (34) teleskopartig umschließt, innerhalb einer mit der Spule (27) fest verbundenen, aus unmagnetischem Stoff bestehenden zylindrischen Buchse (43) formschlüssig eingepaßt ist.

5. Anker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kupplungshebel (35) in dem spulenfesten zentrischen Führungsstück (37) gelagert ist.

6. Anker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das die elektromagnetisch zu betätigende Vorrichtung (16, 19) unmittelbar bzw. über ein Zwischenglied (29) verstellende zylindrische Teil (33) als topfförmiger Anker ausgebildet ist, der mit seiner Kopffläche gegen das Zwischenglied (Stößel 29) wirkt.

7. Anker nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenglied (Stößel 29) entgegen der Kraft einer Feder (31) innerhalb einer ebenfalls in der zentrischen öffnung des Spulenkerns befestigten Buchse aus magnetisierbarem Stoff (Polschuhbuchse 28) axial verschiebbar gelagert ist.

8. Anker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Hohlraum der Magnetspule (27), in welcher der Anker verschiebbar gelagert ist, nach außen luftdicht abgeschlossen ist, wobei die abschließenden Mittel (Platte 38, Gehäuse 11) als Träger für den Führungskörper (37) der gegenläufig zueinander verstellbaren Ankerteile (33, 34) dienen können.

9. Anker nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das von den ausgewuchteten Teilen (33, 34) verstellbare Zwischenglied (Stößel 29) aus der Spule heraus bis in einen der Spule vorgelagerten Raum ragt, in welchem die Relaiskontakte und die elektrischen Anschlüsse der Spule angeordnet sind und welcher durch eine Montageplatte (10) luftdicht abgeschlossen wird, an deren Innenwand sich das erwähnte Zwischenglied (Stößel 29) federnd abstützt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 447. 310, 604 601,
244;

französische Patentschrift Nr. 837 116;
schweizerische Patentschrift Nr. 136 165;
USA.-Patentschrift Nr. 2 405 396.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 909 638/280 10.