DE3441782C2 - Relais zum Schalten mit Überstromimpuls - Google Patents

Abstract

Relais zum Schalten mit Überstromimpuls, mit einem vom Magnetspulenanker, der unter der Wirkung einer Rückholfeder steht, betätigten Drehschalter, insbesondere zum Umschalten von auf Wechselstromanlagen betriebenen Gleichstromantriebsmaschinen bei elektrischen Spiel- und Modellbahnen, wobei der Drehteller des Drehschalters mit einer in einer Kurvenhülse dreh- und verschiebbar gelagerten Nockenwelle versehen ist, die Längsverschiebungen aufgrund der Bewegung des mit ihr verbundenen Spulenankers in eine überlagerte Drehbewegung umsetzt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Relais zum Schalten mit Überstromimpuls, mit einem vom Magnetspulenanker, der unter der Wirkung einer Rückholfeder steht, betätigten Drehschalter, wobei der die Kontaktbrücken tragende Drehteller des Drehschalters mit einer in einer Kurvenhülse dreh- und verschiebbar gelagerten Nockenwelle versehen ist, die Längsverschiebungen aufgrund der Bewegung des mit ihr verbundenen Spulenankers in eine überlagerte Drehbewegung umsetzt, insbesondere zum Umschalten von auf Wechselstromanlagen betriebenen Gleichstromantriebsmaschinen bei elektrischen Spiel- und Modellbahnen.

Die Verwendung von Überstromimpulsen zum Umschalten ist ein gängiges Prinzip bei elektrischen Spiel- und Modellbahnen. Zu diesem Zweck ist in der elektrischen Antriebsleitung irgendwo ein Relais eingebaut, wobei die Auslegung des Relais — insbesondere durch Auslegung der Rückhaltefeder des Ankers — so getroffen ist, daß nur durch einen Überspannungsimpuls eine Ankerbewegung stattfindet, wobei diese dann üblicherweise über eine Zahnstangenbewegung in eine Drehbewegung des Drehschalters umgewandelt wird. Diese Ausbildung hat neben dem Nachteil, daß sie relativ viel Platz verbraucht, zusätzlich zur Folge, daß relativ starke Schaltkräfte des Relais notwendig sind, um die während der Drehbewegung stets vorhandene Kontaktreibung zu überwinden.

Zwar ist aus der Deutschen Auslegeschrift 10 85 225 bereits ein Relais der eingangs genannten Art bekannt geworden, bei welchem unter Vermeidung von Zahnstangen über zusammenwirkende Kurvenhülsen und Nockenwellen die Spulenankerlängsbewegung direkt in eine Drehbewegung urngesetzt wird. Dabei besteht aber nach wie vor der Nachteil, daß durch die unmittelbare Hintereinanderschaltung der Nocken-Drehanordnung zum Spulenanker in axialer Richtung relativ viel Platz verbraucht wird, wobei noch hinzukommt, daß für ein derartiges Relais nicht ein handelsübliches Relais in Verbindung mit einem Drehschalter verwendet werden kann, sondern ein von vorneherein entsprechend aufgebautes kompliziertes Umschaltrelais konzipiert werden muß. Im Hinblick auf die nur relativ geringen Stückzahlen, in denen ein derartiges Relais bei Spiel- und Modellbahnanlagen eingesetzt werden kann, entstehen daher erheblich höhere Kosten, als es der Fall wäre, wenn man handelsübliche, auch in anderen Bereichen der Technik eingesetzte, Bauteile verwenden könnte.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Relais der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß es bei Verkürzung der axialen Baulänge in einfacher Weise unter Verwendung handelsüblicher Bauelemente aufgebaut werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Magnetspule und der Drehschalter mit zueinander parallelen Achsen nebeneinander auf einer Schaltplatine angeordnet sind, wobei der Drehteller unter der die festen Gegenkontakte des Drehschalters tragenden Schaltplatine liegt und daß der Anker als zweiarmiger Klappanker ausgebildet ist, dessen Rückstellarm mit der Feder und dessen spulenseitiger Betätigungsarm mit der Nockenwelle verbunden ist.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung läßt sich unter Verwendung handelsüblicher Klappankerrelais (vergl. beispielsweise die DE-OS 20 50 134) sowie ebenfalls handelsüblicher Drehschalter ein in axialer Richtung der Spulen besonders kleinbauendes Überstromumschaltrelais aufbauen, wie es vornehmlich zum Umschalten von auf Wechselstromanlagen betriebenen Gleichst.Omantriebsmaschinen bei elektrischen Spiel- und Modellbahnen eingesetzt werden soll.

Die Verbindung des Betätigungsarms mit der Nokkenwelle kann in Weiterbildung der Erfindung besonders einfach dadurch erfolgen, daß der Betätigungsarm mit einem gabelförmigen Ende versehen ist, welches einen Kopf der Nockenwelle untergreift, wobei dieser Kopf sehr einfach durch eine umlaufende Ringnut gebildet sein kann.

Um schließlich unauffällig von etwaigen, aufgrund der Toleranzen unvermeidlichen Versetzungen und Fehljustierungen ein exaktes Aniiegen der Kontaktbrücken des Drehtellers des Drehschalters an den festen Gegenkontakten zu erreichen, kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, daß der Drehteller taumelnd an der Nockenwelle befestigt ist und auf seiner Oberseite als um ihre Längsachse und Querachsen schwenkbar gelagerte Wippen ausgebildete, in sich starre Kontaktbrücken trägt.

Durch diese Ausbildung — die taumelnde Anbringung des Drehtellers läßt sich sehr einfach mit Hilfe eines am einen Teil angeformten Kugelkopfes bilden, der in eine hinterschnittene Aufnahme des Gegenteils einsprengbar ist — läßt sich vermeiden, daß die Kontaktbrücken als Federn ausgebildet sind, was nämlich wiederum zur Folge hätte, daß nicht ein momentanes Unterbrechen und Schließen des Schaltkontaktes stattfindet, sondern durch das Nachfedern die Unterbrechungszeit verlängert ist. Eine extrem kurze Unterbre-

chungszeit ist aber — wie weiter oben bereits ausgeführt worden ist — insbesondere im Hinblick darauf von lüsdeutung, daß der Oberspannungsimpuls im Relais praktisch »hängenbleibt«, d. h. so rasch zum Ansprechen des Drehschalters führt daß er selbst überhaupt nicht über diesen hinweg an das eigentliche Gerät gelangen kann.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel sowie anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Dabei zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Überstromumschaltrelais,

Fig.2 eine Seitenansicht des Relais im Normalzustand, d. h. ohne Überstromimpuls,

Fig.3 eine der F-g.2 entsprechende Seitenansicht der Schaltstellung bei Auftreten eines Oberstromimpulses,

Fi g. 4 eine Untenansicht der Schaltplatine ohne den Drehteller des Drehschalters,

F i g. 5 eine vergrößerte, perspektivische Explosionsdarstellung der Teile des Drehschalters,

Fig.6 einen Schnitt längs der Linie VI-VI in Fig.5 und

F i g. 7 einen der F i g. 6 entsprechenden Schnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform mit anderer Taumelbefestigung des Drehtellers.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist auf einer Schaltplatine 1 ein Relais mit einer Spule 2 und einem Klappanker 3 befestigt, neben dem ein Drehschalter 4 angeordnet ist. Bei 5 erkennt man die Wechselspannungszuführleitungen, bei 6 einen Gleichrichter, so da£ an den Leiterbahnen 7 und 8 (vgl. F i g. 4) eine willkürlich mit minus und plus eingezeichnete Gleichspannung anliegt. Durch Umschalt-Überstromimpulse soll die Polarität dieser fest an den Leitungen 7 und 8 anliegenden Gleichspannung an den Ausgangsleitungen 9 und 10 wahlweise vertauscht werden können.

Der als zweiarmiger Hebel ausgebildete Klappanker 3, der am hochstehenden Arm 11 des Ankerbügels 12 gelagert ist, steht mit seinem Rückstellarm 13 unter der Wirkung einer Rückholfeder 14, während der über der Spule 2 verlaufende Betätigungsarm 15 abgekröpft ist und mit seinem freien, gabelförmigen Ende 16 einen Kopf 17, der als Nockenwelle 18 ausgebildeten Drehwelle des Drehschalters hintergreift. Die Nockenwelle 18 ist mit einem Drehteller 19 verbunden, auf welchem als Wippen ausgebildete Kontaktbrücken 20 und 21 zur wechselweisen Überbrückung von vier festen Kontakten 22 bis 25 auf der Unterseite der Schaltplatine angeordnet sind. Die Nockenwelle 18 ist in einer Kurvenhülse 26 derart gelagert, daß bei einer axialen Längsverschiebung der Nockenwelle 18 über die an den Keilflanken 27 gleitenden Keilzähne 28 eine Drehbewegung der Nockenwelle gegenüber der Kurvenhülse 26 stattfindet, wobei während der Aufwärtsbewegung im gleichen Sinn und um den gleichen Betrag eine weitere gleichsinnige Drehbewegung durch die Keilzähne 29 erzielt wird, die an den entsprechenden Keilflanken 27 der Kurvenhülse 26 gleiten. Die Ausbildung ist dabei so getroffen, daß während des Abwärtshubs der Nockenwelle 1/8 eo Drehung erfolgt und während des Aufwärtshubs wieder 1/8 Drehung, so daß bei jeder Betätigung der Nockenwelle durch einmaliges Anziehen des Klappankers 3 über die Spule 2 und seine entsprechende Rückbewegung mit Hilfe der Rückholfeder 14 der Drehteller 19 mit den auf ihm angeordneten starren Kontaktbrücken 20 und 21 eine Drehung um 90° erfährt. Geht man zunächst von der mit den ausgezogenen Doppelpfeilen 30 in Fig.4 angedeuteten Stellung der Kontaktbrücken 20, 21 des Drehtellers 19 aus, so erkennt man, daß die stets gleichbeibende Polung plus, minus an den Leitungen 7, 8 an den Ausgangsleitungen 9 und 10 entsprechend den ausgezogenen Minus- uwi Pluszeichen auftritt. Be· einer um 90° verdrehten Position des Drehtellers, bei der die starren Schaltbrücken 20,21 die Stellung einnehmen, wie sie durch die gestrichelten Doppelpfeile 31 in Fig.4 angedeutet ist, so ergibt sicn die in den Klammern darunter gesetzte umgepolte Spannung an den Anschlüssen 9,10. Durch einen Überstromimpuls an der stets in die Stromversorgungsleitung eingeschalteten Magnetspule 2, die selbstverständlich mit Anker und Rückholfeder insgesamt so ausgebildet ist, daß die normale Arbeitsspannung ein Ansprechen nicht bewirken kann, wird somit über eine 90° Verdrehung des Drehtellers 19 eine Umpolung der Spannung an den Ausgangsanschlüssen 9 und 10 bewirkt Man kann also auf diese Art und Weise durch einen Überspannungsimpuls die Polarität der Versorgungsspannung zu einer Gleichstromlokomotive, und damit die Fahrtrichtung umkehren. Dabei ist es selbstverständlich unerheblich, ob die Spule 2 vor oder hinter dem Gleichrichter 6 angeordnet ist.

Um ein extrem rasches Unterbrechen de3 Kontakts im Drehschalter 4 zu erzielen und auf diese Weise zu verhindern, daß der Überspannungsimpuls überhaupt an den Ausgangsanschlüssen 9 und 10 aufscheinen kann, sind die Kontaktbrücken 20, 21 als starre, um ihre Längsachse und ihre Querachse Q schwenkbare Wippen ausgebildet, während der Drehteller 19 taumelnd an der Nockenwelle 18 befestigt ist. Unmittelbar beim Anziehen des Klappankers 3 erfolgt auf diese Art ein momentanes Abheben der Kontaktbrücken 20,21 von den festen Gegenkontakten 22 bis 25, da bereits die geringste Verschiebung den Kontakt unterbricht (im Gegensatz zu einer Ausbildung bei der die Kontaktbrücken 20, 21 Federn wären). Diese starre Ausbildung der Kontaktbrücken zur raschen Kontaktunterbrechung erfordert aber einen Toleranzausgleich um sicherzustellen, daß beide Enden einer Kontaktbrücke auch exakt Kontakt zu den starren Kontakten unter der Platine 1 erhalten, was durch die taumelnde Aufhängung des Drehtellers und die um die beiden Achsen L und Q schwenkbare Lagerung der als Wippen ausgebildeten Kontaktbrükken 20, 21 erreicht wird. Diese taumelnde Aufhängung des Drehtellers 19 kann entsprechend F i g. 6 entweder dadurch erzielt werden, daß ein an der Platte angeformter Lagerzapfen mit einem verdickten Kopf 32 in eine entsprechende hinterschnittene Lagerausnehmung 33 am unteren Ende der Nockenwelle 18 eingesprengt ist, oder aber dadurch, daß man (vgl. F i g. 7) den Drehteller 19 mit Hilfe eines Befestigungselementes (z. B. Schraube, Splint) 34 befestigt, welche den Drehteller mit Spiel durchsetzt so daß in Verbindung mit einem geringen Abstand 35 zum freien Ende der Nockenwelle 18 in gleicher Weise eine Taumellagerung erzielt ist. Das Spiel dieser Taumellagerung muß selbstverständlich nur relativ gering sein, da hierdurch lediglich Fehljustierungen und geringe Verkippungen zwischen dem Drehteller und den festen Gegenkontakten unter der Platine 1 ausgeglichen werden müssen. Die Nockenwelle 18 ist aus zwei Teilen zusammengesteckt, wodurch die Montage vereinfacht ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Relais zum Schalten mit Überstromimpuls, mit einem vom Magnetspulenanker, der unter der Wirkung einer Rückholfeder steht, betätigten Drehschalter, wobei der die Kontaktbrücken tragende Drehteller des Drehschalters mit einer in einer Kurvenhülse dreh- und verschiebbar gelagerten Nokkenwelle versehen ist, die Längsverschiebungen aufgrund der Bewegung des mit ihr verbundenen Spulenankers in eine überlagerte Drehbewegung umsetzt, insbesondere zum Umschalten von auf Wechselstrornanlagen betriebenen Gleichstromantriebsmaschine.n bei elektrischen Spiel- und Modellbahnen, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetspule (2) und der Drehschalter (4) mit zueinander parallelen Achsen nebeneinander auf einer Schaltplatine angeordnet sind, wobei der Drehteller (19) unter der die festen Gegenkontakte (22 bis 25) des Drehschalters tragenden Schaltplatine (1) liegt und daß der Anker als zweiarmiger Klappanker (3) ausgebildet ist, dessen Rückstellarm (13) mit der Feder (14) und dessen spulenseitiger Betätigungsarm (15) mit der Nockenwelle (18) verbunden ist

2. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungsarm (15) mit einem gabelförmigen Ende (16) versehen, einen Kopf (17) der Nokkenwelle (18) untergreift.

3. Relais nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehteller (19) taumelnd an der Nockenwelle (18) befestigt ist und auf seiner Oberseite als um ihre Längsachse (L) und Querachsen (Q) schwenkbar gelagerte Wippen ausgebildete starre Kontaktbrücken (20,21) trägt.