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Elektromagnetischer Stufenschalter Die Erfindung bezieht sich auf
einen elektromagnetis:chen Stufenschalter, insbesondere für elektrische Anlaßmotoren
in Kraftfahrzeugen, dessen mit dem Anker des Elektromagneten längs und kippbeweglich
verbundene Kontaktbrücke zunächst nach Längsverschiebung mit ihrem einen Ende auf
einem Kontakt und darauf nach Kippen mit ihrem anderen Ende auf einem zweiten Kontakt
aufliegt.
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Bei einem bekannten Elektromagneten, trägt der Anker einen @an ihm
drehbar angelenkten zweiarmigen Hebel, der in der Ausschaltstellung mit seinem einen
Ende durch eine Feder mit einem Gegenkontakt in Berührung gehalten wird und bei
Einschalten sich um diesen Kontakt als Drehpunkt dreht, bis das andere Ende des
Hebels einen Gegenkontakt berührt, der dann seinerseits als Drehpunkt wirkt, so
daß sich der erste Kontakt gegen den Druck der Haltefeder öffnet.
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Stufenschalter der oben beschriebenen Art werden beispielsweise dazu
verwendet, um -zunächst eine Hilfswicklung eines Anlaßmo,tors für Verbrennungsmotoren
in Kraftfahrzeugen einzuschalten, durch die der Anlaßmotor in ein Ritzel des. Verbrennungsmotors
einspurt, und danach die Hauptwicklung des Anlaßmotors einzuschalten, wodurch der
Anlaßmotor dann den Verbrennungsmotor anzuwerfen in der Lage ist. Als Stromquelle
dient dazu meist eine Batterie.
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Bei den bekannten Schaltern dieser Art wird der Anker des Elektroma-neten
mit der Einschaltung der Stufen ebenfalls stufenweise vom Elektromagneten eingezogen.
Der Anker mufa dabei nach
Schließen des Hauptstromkontaktes noch
um einen bestimmten Betrag weiter eiogezogeri werden, damit der erforderliche Kontaktdruck
.gewährleistet ist und andererseits der im Betrieb des Schalters auftretende Kontaktabbrand
in ,gewissem Umfang berücksichtigt wird. Diesen letzten Schaltweg muß der Anker
bei unter Umständen stark abgesunkener Batteriespannung zurücklegen, w obei die
Spannungsenkun:g auf den bekanntlich großen- Strom, den der Anlaßmotor bei eingeschalteter
Hauptwicklung aufnirunt, zurückzuführen ist. Zieht der Anker unter diesen Umständen
nicht rasch genug oder gar nicht ein, so besteht di;e Gefahr, daß die Kontaktbrücke
an ihren Unterlagen festschweißt. Die Gefahr des Zusammenschweißens der Kontakte
kann zwar durch Verwendung bestimmter Kontaktmaterialien vermindert werden, doch
sind diesle Stoffe meist ziemlich kostspielig und führen nicht zum . vollen Erfolg.
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An sich ist es bekannt, den Anker eures Elektromagneten bei Einschaltung
sogleich bis in seine endgültige Einschaltstellung einziehen zu lassen.
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Gemäß der Erfindung spannt der in dieser an sich bekannten Weise bei
Einschaltung des Elektro,-magneten sogleich ungehemmt bis in. seine enddgültige
Einschaltstellung eingezogene Anker, der die an ihm längs beweglich zu ihm und kippbeweglich
angebrachte Kontaktbrücke zunächst längs verschiebt, nach Beendigung der Längsverschiebung
infolge AufIlegens der Kontaktbrücke *auf drem ersten Kontakt bei seiner ungehemmten
Weiterbewebgung in die .endgültige Einschaltstellung eine Stellkmaft (Feder), durch
die die Kontaktbrücke nach Auslösung auf den zweiten Kontakt gekippt wixd.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
dargestellt, und zwar zeigt die Abbildung einen elektromagnetischen Stufenschalter
im Schnitt zusammen mit einem Schaltplan einfies Anlaßmotors.
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In einem Magnetgehäuse i ist eine Führungsbuchse 2 angeordnet, in
der ein kernförmiger Anker 3 ;geführt ist. In dem leeren Raum, der durch das Gehäuse
i und die Führungsbuchse 2 gebildet wird; ist eine Wicklung q. untergebracht. Das
Gehäuse i weist :einen kernförmigen, in das Irrniere der Führungsbuchse 2 ragenden
Teil 5 auf, der als Auflager für den Anker 3 in eingezogener Stellung dient. Der
Anker 3, dessen Mi,ttelteil35 einen etwas geringeren Durchmesser besitzt als der
Innendurchmesser der Führungsbuchse 2, so elaß dieser Teil nicht mit der Buchse
2 in Berührung kommt, weist oberhalb und unterhalb -dieses Mittelteiles 3 5 im Durchmesseretwas
verjüngte Teile 6 und 7 auf, auf die Führungshülsen 8 und 9 laufgezogen sind, durch
die der Anker in der Buchse 2 ,geführt wird. Die Hülse 9 ragt .in der Ausschaltstellung
:des Schalters durch eine Führungsbohrung i o des Magnetgehäuses i, die den ;gleichen
Durchmesser wie die Führun"gsbuchs;e 2 besitzt. Oberhalb des Ankerteiles 7 ist der
Anker zu einem Bund i i geformt, der in der EiLbschaltstellung des Schalters genau
in die Führungsbohrung i o des Magnetgehäuses i paßt. Auf diese Weise wird der Anker,
der in dieser Stellung andererseits auf dem Auflager 5 aufliegt, auch betetwaigen
Spannungsschwankungen sicher festgehalten, da der Eisenweg für den magnetischen
Knaftflduß praktisch ohne Luftspalt geschlossen ist. In der Ausschaltstellung dagegen
verhindert die Hülse 9, die eb@ens,o ' ivie die Hülse 8 aus nicht magnetischem Material
besteht, ein Kleben des Ankers.
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Oben sauf dem Magnetgehäuse i ist eine Anschlagdose 12 angebracht,
die :den Bund i i von oben Umfassen kann, da der Anker oberhalb des Bundes i i zu
einem Teil 1.1 verjüngt ist, und gegen die der Anker 3 in der Ausschaltstellung
des Schalters durch eine Feder 13 gedrückt wird, die ein:ersteits Kauf dem Auflager
5 des Gehäuses i aufliegt, andererseits teilweise innerhalb des Ankers 3 geführt
ist.
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Auf dem Ankerteil 1 ¢ liegt eine Klemmbuchse 15 lose auf, die eine
Kontal,-tbrücke 16 und einen Rastenhebel 17 miteinander fest verbindet. Der Rastenhebel
1 7 ist also mit der Kontaktbrücke 16 starr verbunden. Die Kontaktbrücke 16 ist
geben die Klemmbuchse 15 und den Rastenhebel 17 elektrisch isoliert. Ein stiftförmiger
Ansatz 18 am Anker 3 trägt an seinem Ende einen, kleinen Teller i9, ,gegen den sich
eine Feder2o abstützt, die andererseits innen auf der Klemmbuchse 15 aufliegt. Die
Feder 2o drückt die Buchse 15 auf den Ankerteil 14. Wie die Anordnung der Kontaktbrücke
16 erkennen läß;t, ist diese zusammen mit dem Rastenhe.bel 17 in bezog auf den Anker
3 längs und kippbeweglich mit diesem verbunden.
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Den Kontaktenden 211 und 212 der Kontaktbrücke 16 gegenüber sind am
Gehäuse i zwei Kontaktwinkel 221 und 222 elektrisch isoliert befestigt.
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Mit dem Rastenhebel17 :arbeitet ein Auslösehebe123 einer nicht dargestellten
Sperrvorrichtung zusammen. Der Auslösehebel23 ist in einer Lagerschale 2¢ drehbar
gelagert, .'die an einem .am Gehäusde i vorgesehenen Ansatz 25 befestigt ist. Der
Ansatz 25 ist an seinem freien Ende ;gegabelt !und nimmt zwischen sich eine Feder
26 ;auf, die den Auslös.ehebel 23 mit seinem In ein Langloch 27 des Rastenhebels
17 eingreifenden Ende 28 gegen den R;astenhebe117 drückt.
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Am Auslösehebel 23 ist ferner ein Anschlagnocken 29 vorgesehen, der
m einem bestimmten Abstanda vom Ende des Rastenhebels 17 entfernt ist. Dieser Abstand;a
ist geringer als der Abstand h der Kontaktenden 211 Bund 212 der Kontaktbrücke 16
von den Gegenkontakten 221 und 222 in der Ausschaltstellung des Schalters.
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Ein Anlaßmotor 3o weist eine IHafuptwicklung 3 i und eine Hilfswicklung
32 ;auf. Die Wicklungen sind mit je einem der Gegenkontaktwinkel 221, 222
des, Schalters verbunden. Von der Kontaktbrücke 16 führt eine Leitung an eine Batterie
33, an die auch die Wicklung q. über .einen Handschalter 34. allgeschlossen ist.
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Um den An.laßmotor 30 in Betrieb zu setzen, wird der Handschalter
34 eingeschaltet. Dadurch wird
die Wicklung 4. des elektromagnetischen
Stufenschalters unter Spannung gesetzt, und der Elektromagnet zieht den Anker 3
entgegen der Wirkung der Feder 13 ein. Der Anker wird sogleich ungehemmt bis in
seine endgültige Einschaltstellung gezogen, in der er mit seinem Tei16 auf dem Auflager
aufliegt. Bei der Einzugsbewegung nimmt der Anker 3 über den Teller 19 und die Feder
2o die Klemmbuchse 15 und damit die Kontaktbrücke 16 u.nd den Rästenhebel 17 mit.
Die Kontaktbrücke 16 wird also zunächst längs bewegt, und zwar bis nach Zurücklegung
des Weges, a aer Kastenhebel 17 auf dem Anschlagnocken 29 des Auslösehebels 23 auflicgt.
Bei der Fortsetzung der Ankerbewegung wird die Kontaktbrücke um den Anschlagnocken
29 als Auflage gekippt, bis das Kontaktende 211 auf dem Gegenkontakt 221 aufliegt.
Der Anker setzt seine Einzu;gsbe@vegung ungehemmt fort und drückt von diesem Augenblick
,an die Feder 20 zusammen, da die Kontaktbrücke einstweilen festliegt und der Teller
19 sich mit dem Anker 3 weiterbewegt.
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Durch Aufliegen des Kontaktendes 2 i i auf dem Gegeiikonta.kt 221
ist die Hilfswicklung 32 des Anlaßmotors 3o eingeschaltet. Dadurch wird in nicht
dargestellter Weise der Anlaßmotor z. B. in Eingriff mit einem Ritzel des Verbrennungsmotors
eines Kraftwagens gebracht. Ist dieser Vorgang vollzogen, so löst in ebenfalls nicht
dargestellter Weise eine Sperrvorrichtung den Auslösehebel23 aus, dadurch, daß auf
diesen entgegen der Wirkung der Feder 26 ein Druck in Richtung des. PfeilesZ ausgeübt
wird. Der Nocken 29 gibt den Kastenhebel 17 frei, und die Feder 2o drückt die Kontaktbrücke
in die Einschaltstellung für die Hauptwicklung 31. Hierbei wird die Kontaktbrücke
um das Ende 211 als Auflage gekippt, so daß sie mit ihrem Ende 212 ruckartig auf
den Gegenkontakt 222 schnellt.
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Dadurch, d.aß der Kastenhebel 17 mit der Kontaktbrücke 16 verbunden
ist, während der Anker 3 sich ungehemmt von Brücke und Kastenhebel bewegen kann,
wirkt die Sperrvorrichtung unmittelbar auf die Kontaktbrücke und läßt den Anker
unbeeinflußt.
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Durch Ausschalten des Handschalters 34. wird die Wicklung 4. wieder
spannungslos, und der Elektromagnet gibt den Anker 3 frei, der durch die Feder 13
in die Ausschaltstellung zurückgedrückt wird. Der Auslösehebe123 legt sich dabei
wieder mit seinem Ende 28 hinter den Kastenhebel 17.
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Bei Einschaltung des Elektromagneten wird der Anker sofort bis. in
seine endgültige Einschaltstellung gebracht. In dieser füllt der Bund i i die Führungsbohrung
io des Ma,netg.eh.äus-es i voll aus, so daß der Anker sicher festgehalten wird und
etwaige Absenkungen der Batteriespannung sich auf den Schalter nicht mehr ungünstig
auswirken können. Da der Anker bei gesunkener Batteriespannung nun nicht mehr weiter
eingezogen «-erden muß, hält er die Kontaktbrücke 16 fest auf den Gegenkontanten
22i, 222. Die Gefahr eines Verschleißens der Kontakte 211, 221 und 212, 222 miteinander
tritt nicht auf. Besonders vorteilhaft ist dabei die Anordnung, d;aß, der Abstand
a des Raste.nhebels 17 von dem mit dem Rastenh:ebel zusammenarbeitenden Anschlia,gn:ocken
29 des Auslöseh Hebels 23 geringer ist als der Kontaktabstand b, wodurch die Kontaktbrücke
bei der zunächst erfolgenden Längsverschiebung der Kontaktbrücke 16 nach dem Aufsetzen
des Rastenhebels 17 auf dem Nocken 29 mit diesem als Auflage bis zum Aufsetzen des
Endes 211 auf dem Kontakt 221 kippt (erste Schaltstufe) und bei Auslösung des Auslösehebels
um die Auflage des Brückenendes 211 bis zum Aufsetzen des Endes 212 :auf dem Kontakt
222 gekippt wird i- zweite Schaltstufe). Nach dem geschilderten Beispiel wird dieses
zweite Kippen durch die als Stehkraft wirkende Feder 2o bewirkt. Die Anordnung kann
aber auch z. B. bei Schaltern getroffen werden und wirkt sich dort in gleicher Weise
zweckmäßig aus, bei denen :etwa der Anker stufenweise eingezogen wird. Es kommt
dieser Anordnung :also selbständig; Bedeutung zu.
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Da mit der neuen Schaltvorrichtung ein Zusammenschweißen der Kontakte
mit Sicherheit vermieden ist, so sind nunmehr auch kostspielige Kontaktauflagen
aus besonderen Werkstoffen entbehrlich geworden. Der Schalter läßt sich somit billig
herstellen. Des weiteren ist mit der neuen Anordnung die Anwendung eines großen,
auf beiden Enden gleichen Kontaktabstandes der Kontaktbrücke von den Gegenkontakten
möglich, so daß einerseits die Abschaltleistung auf beide Kontakte verteilt wird,
andererseits eine sichere Ausschaltung erzielt und der Kontaktabbrand vermindert
wird.