EP1469498A1 - Stepping mechanism - Google Patents

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EP1469498A1
EP1469498A1 EP04003882A EP04003882A EP1469498A1 EP 1469498 A1 EP1469498 A1 EP 1469498A1 EP 04003882 A EP04003882 A EP 04003882A EP 04003882 A EP04003882 A EP 04003882A EP 1469498 A1 EP1469498 A1 EP 1469498A1
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EP
European Patent Office
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switching
leg
spring
spring element
step switch
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EP04003882A
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German (de)
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EP1469498B1 (en
Inventor
Richard Göttler
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H51/00—Electromagnetic relays
    • H01H51/02—Non-polarised relays
    • H01H51/04—Non-polarised relays with single armature; with single set of ganged armatures
    • H01H51/06—Armature is movable between two limit positions of rest and is moved in one direction due to energisation of an electromagnet and after the electromagnet is de-energised is returned by energy stored during the movement in the first direction, e.g. by using a spring, by using a permanent magnet, by gravity
    • H01H51/08—Contacts alternately opened and closed by successive cycles of energisation and de-energisation of the electromagnet, e.g. by use of a ratchet
    • H01H51/082—Contacts alternately opened and closed by successive cycles of energisation and de-energisation of the electromagnet, e.g. by use of a ratchet using rotating ratchet mechanism
    • H01H51/086—Contacts alternately opened and closed by successive cycles of energisation and de-energisation of the electromagnet, e.g. by use of a ratchet using rotating ratchet mechanism with radial ratchet elements

Definitions

  • the invention relates to a step switch in an electromagnetic Step relay with a housing, with a magnet system having a coil and a hinged armature, with one that preferably interacts directly with the hinged anchor Switch plunger and with a cooperating with it Shift wheel, which in several defined shift positions can be snapped into place.
  • a stepper is known for example from DE 35 19 546 C2.
  • Step switches are usually used in impulse switches used, one actuating a number of contact elements Switching wheel can be locked in defined switching positions and only is rotatable in one direction. To the required The step switch shows that it fulfills switching functions a plurality of movable, in particular resilient functional elements on. This is a complex construction given the stepping mechanism.
  • the invention has for its object a stepping mechanism for an electromagnetic stepping relay, which is structurally particularly simple, especially with a small number of parts and particularly easy to assemble is constructed.
  • This object is achieved by means of a stepping mechanism with the features of claim 1.
  • This stepping mechanism is in an electromagnetic housing Step switching relay arranged and has a magnet system a coil and a hinged anchor. Through the hinged anchor a switching plunger can be actuated, which in turn with a Ratchet interacts, which is defined in a plurality Switch positions is adjustable.
  • a spring element interacts with the ratchet, which as a leaf spring or as a bar spring, i.e. similar to a leaf spring, but with a round cross section.
  • the Spring element has three legs, which are preferably in the unloaded Condition are at least approximately straight.
  • the legs can, for example also be curved and merge, so that the Leaf spring has a curved course overall.
  • each Fall acts on the first leg or the first section of the spring element, the switching plunger with a force, whereby this is preferably both pressed onto the ratchet wheel as well as the hinged anchor in the direction of the one lifted off the coil Position charged.
  • the middle leg or middle Section of the spring element is in the housing of the stepping relay stored. On the middle leg or section closes a third leg or section of the Spring element, which interacts with the ratchet.
  • the third leg preferably fulfills several Functions: On the one hand he grabs the ratchet wheel, in particular on a toothing of the ratchet, such that this is held in the defined switching positions, especially turning back against the intended direction of rotation is prevented.
  • the spring element exerts the ratchet wheel, provided that it comes from a defined switching position out only slightly, i.e. not until the next one defined switching position, is twisted, a restoring force.
  • the backstop function of the spring element is therefore in small angular ranges between neighboring switching positions canceled to undefined Avoid intermediate positions of the ratchet wheel.
  • the actuation path of the third, with the ratchet, in particular its teeth, cooperating spring leg is typical less than the actuation path of the first spring leg, by means of which the hinged anchor from the coil of the Magnet system can be lifted.
  • the first leg is the suspension travel requirements preferably longer than the third leg of the spring element.
  • the first leg preferably engages one of the Switch plunger molded actuating arm pointing away from the coil on.
  • the switching plunger preferably acts with that toothing of the ratchet wheel directly together, which also with the third Spring leg interacts and the above described Backstop function and reset function ensures.
  • a favorable ratio of both the individual ways of actuation as well as operating forces is given when the first leg of the spring element with its third leg an angle of at least 30 ° and at most 150 °, in particular of minimum 60 ° and maximum 120 °.
  • the force is which the first leg of the spring element on the switching plunger exercises, adjustable by this, in particular on the actuating arm of the switching plunger, several coupling points for Clamping the spring leg are provided.
  • the spring element is preferably made of metal.
  • one Training as a leaf spring with a flat rectangular Cross section is preferably at least its thickness 0.05 mm and a maximum of 0.5 mm, in particular 0.1 mm to 0.2 mm.
  • the spring element is made of plastic due to the thermal environment and the permanent mechanical load increased demands on the flow and setting properties to consider.
  • a so-called Overturn protection preferably in the form of a Ratchet directly interacting safety arm of the Shift plunger provided, which prevents the ratchet during a switching operation by the switching plunger too far is rotated.
  • the spring element has one from the formation of an adjacent section of the Spring leg deviating leg section, which is preferably formed as a notch or constriction and serves to influence the spring characteristic in a targeted manner.
  • the leg section formed in different variants primarily the exact setting of the between forces acting on the spring element and the switching plunger, while influencing the forces between the spring element and the ratchet wheel at most of secondary importance the modified leg section is preferred between a section of the Spring element and the coupling point between the first Spring leg and the switching plunger.
  • the advantage of the invention is in particular that a spring element designed as a multifunctional element in one Step switching relay both a switching plunger and a switching wheel directly as well as a hinged anchor indirectly with a Force applied, the ratchet in defined Switching positions is maintained and by a backstop function is secured.
  • the step switch 1 has an L-shaped Magnet yoke 2 with a first, shorter L-leg 3 and a second longer L-leg 4.
  • a core 5 parallel to the second L-leg 4 arranged, which is surrounded by a coil 6.
  • ends of the second leg 4 is a hinged anchor 7 movable with this connected.
  • a switching plunger 8 On the side facing away from the second leg 4 Side of the hinged armature 7 with this is a switching plunger 8 connected, the switching plunger 8 relative to the hinged armature 7 is at least slightly pivotable.
  • the switching plunger 8 is parallel to the core 5 and to the coil 6 and aligned with the second L-leg 4.
  • the shift plunger 8 acts directly together with a toothing 9 of a ratchet wheel 10.
  • the toothing 9 is serrated eight times, accordingly eight defined switching positions, each rotated by 45 ° of the ratchet wheel 10.
  • Ratchet wheel 10 can be turned to the right in direction of rotation D.
  • the teeth 9 of the ratchet wheel 10 adjacent this has a contour disk 11 on which a spring band 12 rests, which a switching bridge 13 actuated.
  • the link guide 14 of the contour disk 11 is also a Switch position indicator 15 connected.
  • the stepping mechanism 1 is a spring element 16 clamped, with a recess for fixing in the housing 17 is provided in the spring element 16.
  • the in the FIG 15a and 15b isolated spring element 16 is as Leaf spring formed and has a first spring leg 18, a second, middle spring leg 19 and a third Spring leg 20 on.
  • the middle spring leg 19 is fixed relative to the magnetic yoke 2, while the first spring leg 18 with the switching plunger 8 and the third spring leg 20 interacts directly with the ratchet wheel 10.
  • the first spring leg 18 is optionally between two of three pins 22, which are a coupling point form, clamped. By choosing the coupling point 22 is the force of the spring element 16 on the switching plunger 8 adjustable.
  • Switch plunger 8 Due to the eccentric articulation of the spring element 16 on Switch plunger 8 is in any case such a torque exercised that the switching plunger 8 against the ratchet or the control shaft 10 is pressed. At the same time it is Switch plunger 8 loaded by the spring element 16 with a force, which lifts the hinged armature 7 from the core 5 of the coil 6. An additional spring element, which the folding anchor 7th in the raised position shown in FIG. 1 and FIG. 2 holds, is therefore not necessary.
  • the third spring leg opposite the first spring leg 18 20 also performs a multiple function.
  • the third spring leg 20 In the switching position shown in Figures 1 and 2 is the third spring leg 20 just on a tooth flank 23 of the toothing 9 of the ratchet wheel 10. A turning back of the ratchet wheel 10 against the intended direction of rotation D is not possible because in this case the third spring leg 20 at the end would strike an end flank 24 of the toothing 9.
  • the Teeth 9 cooperating third spring leg 20 is in limited holding function due to the frictional force between the third spring leg 20 and the Ratchet 10 given.
  • the Ratchet wheel 10 rotated by a total of 45 °.
  • the switching process will 3 to 9 explained in more detail below.
  • the switching plunger 8 touches the teeth 9 of the ratchet wheel 10, which is 15 ° relative 1 is rotated to the zero position.
  • the third feather leg 20 is due to the rotation of the teeth 9 in Direction to the first L-leg 3, in the illustration downwards, deflected and thus exercises in comparison to the switching position 1 and 2 show a greater force on the ratchet 10th out.
  • the third spring leg 20 only touches a tooth edge 25 between a tooth flank 23 and one End flank 24. As can be seen in particular from FIGS. 3 and 4a, thus creates a torque on the ratchet 10 counter the direction of rotation D. If the power supply is interrupted to coil 6 in that shown in Figures 3, 4a, 4b Switch position would the ratchet 10 by the action of the third spring leg 20 of the spring element 16 back in transferred the starting position shown in Figures 1 and 2 become. At the same time, the spring element 16 would also Folding anchor 7 in the zero position shown in FIGS. 1 and 2 move back.
  • the spring element 16 thus ensures that the switching wheel 10 and thus also the switching bridge 13, for example too short an actuation pulse, which the coil 6 with Power supplied, not in an undefined intermediate position, such as that shown in Figures 3 to 4a Position can remain.
  • the ratchet 10 can thus by at most less than 45 ° against the direction of rotation D rotate.
  • 6a, 6b is the hinged anchor 7 further attracted by the coil 6 and by a total 4 ° swiveled from the zero position.
  • the ratchet 10 is there by a total of 25 ° relative to that shown in FIGS. 1 and 2 Starting position twisted.
  • the third spring leg 20 now deflected further, so that an even greater force acts on the toothing 9.
  • the force of the spring element 16 on the ratchet 10 thus increases with its increasing rotation.
  • Switch position is the holding force of the third spring leg 20 on the ratchet 10 relatively low.
  • the safe functioning of the device is also given in the case of continuous load.
  • the hinged anchor 7 rests on the core 5; the ratchet 10 is rotated by a total of 45 °.
  • the third spring leg 20 the spring element 16 exerts a force analogous to that shown in FIG Switch position on the ratchet 10.
  • the backstop is therefore active.
  • the switching wheel 10 remains in the Switch position shown in Figure 9 when the power supply to the coil 6 is interrupted and thus the hinged armature 7 from Core 5 stands out.
  • the step switch 1 is again in 45 ° the switching position shown in Figure 1.
  • the 10 to 13 show a step switching relay 26 with a Step switch 1 according to FIGS 1 to 9 in different Switching states.
  • the switching state corresponds to the 10, 12, 13 the switching state according to FIGS 1 and 2, while the switching state according to FIG. 11 the switching state according to FIG 9 corresponds.
  • the stepping relay 26 is a DIN rail mounted device formed, which has a housing 27, the by means of a holding device 28 to a not shown Carrier rail can be snapped on.
  • the switching bridge 13 can be connected with two fixed contacts 29, each with one Terminal 30 are connected. Two other terminals 31 are for electrical connection of the coil 6 is provided.
  • the shift plunger 8 protrudes through an opening 32 on one of the holding devices 28 opposite actuating side 33 of the housing 27, so that the indexing mechanism 1 can also be operated manually is.
  • the position of the switch position indicator 15 and thus the switching bridge 13 is also adjacent to the opening 32 Window 34 visible.
  • FIG. 14 Another embodiment of the stepping relay 26 is shown in FIG.
  • the structure of the stepping mechanism 1 largely corresponds to the embodiment of the 1 to 13.
  • the stepping relay is different 26 according to FIG. 14 as a combined opener / closer formed with two switching bridges 13. Both switching bridges 13 are switched simultaneously with a single coil 6.
  • a central switching plunger 8 actuates two parallel to each other ratchet wheels 10 arranged on a common axis with congruent contour disks 11.
  • FIGS. 15a and 15b show that serving as a multifunction spring Spring element 16, which in identical form both in Embodiment according to Figures 1 to 13 and in the embodiment 14 is used.
  • the embodiment is the spring element 16 as a leaf spring from a spring band made of metal, preferably x12CrNi or Brass tape like CuSn6, with a thickness s of 0.1 mm to 0.2 mm.
  • the outer spring legs 18.20 in the 15a and 15b spring element shown in the unloaded state 16 close an angle ⁇ of less than 90 ° on.
  • the length L1 of the first spring leg 18 is more than twice the length L3 of the third spring leg 20, however less than the length L2 of the second spring leg 19.
  • FIG. 16A to 17 Another step switching relay 26 with a particularly preferred one Embodiment of a stepping mechanism 1 is in 16A to 17 shown.
  • the switching plunger 8 in comparison to the above-described embodiments according to the 1 to 15b modified.
  • the storage of the Spring band 12 in the housing 27 and, as in particular from the 19a to 19c can be seen, the shape and the clamping of the Spring element 16 changed.
  • Another particularly advantageous Embodiment of one for the stepping relay 26 according to FIGS. 16a to 17 show suitable spring element 16 20A to 20c.
  • the switching plunger 8 has in the embodiment of FIGS 18a and 18b an overturn protection 35 in the form of an approximately right angle to the direction of extension of the switching plunger 8, in parallel to the actuating arm 21 arranged securing arm.
  • the securing arm or overturn protection 35 strikes upon termination the rotation of the switching plunger 8 Ratchets 10 on the teeth 9 and thus prevents a further turning of the ratchet wheel 10 after completion of the Shift.
  • the corresponding switching position of the stepping mechanism 1 is shown in FIGS. 16b and 17.
  • the overturn protection 35 of the fork-shaped Switch plunger 8 has no influence on it the embodiments of Figures 1 to 15b explained in more detail Function.
  • the spring element 16 shown in FIGS. 19a to 19c which in the step switch 1 according to the embodiment 16a to 17 is used, one of the middle Spring leg 19, right-angled retaining lug 37 for fixation in the housing 27.
  • the spring hardness through a notch or cutout designated constricted leg portion 36 in Area between the first spring leg 18 and the second Spring leg 19 reduced.
  • the spring element 16 according to FIG 19a to 19c is against the spring element 16 according to FIG 20a to 20c and other spring elements, not shown, with different spring characteristics interchangeable, so that by the use of a suitable spring element the switching behavior the step switch relay 26 is adjustable.

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Abstract

The stepping switch mechanism has a magnetic system with a magnetic coil (6) and a pivoted armature (7), cooperating with a switch rod (8), in turn cooperating with a switch wheel (10) which is moved between a number of defined switch positions. A spring element (16) has 3 spring arms, respectively acting on the switch rod, secured to the housing of the switch mechanism and cooperating with the switch wheel.

Description

Die Erfindung betrifft ein Schrittschaltwerk in einem elektromagnetischen Schrittschaltrelais mit einem Gehäuse, mit einem eine Spule und einen Klappanker aufweisenden Magnetsystem, mit einem mit dem Klappanker vorzugsweise direkt zusammenwirkenden Schaltstößel und mit einem mit diesem zusammenwirkenden Schaltrad, welches in mehreren definierten Schaltpositionen einrastbar ist. Ein derartiges Schrittschaltwerk ist beispielsweise aus der DE 35 19 546 C2 bekannt.The invention relates to a step switch in an electromagnetic Step relay with a housing, with a magnet system having a coil and a hinged armature, with one that preferably interacts directly with the hinged anchor Switch plunger and with a cooperating with it Shift wheel, which in several defined shift positions can be snapped into place. Such a stepper is known for example from DE 35 19 546 C2.

Schrittschaltwerke werden üblicherweise in Stromstoßschaltern verwendet, wobei ein eine Anzahl Kontaktelemente betätigendes Schaltrad in definierten Schaltpositionen einrastbar und lediglich in einer Richtung drehbar ist. Um die geforderten Schaltfunktionen zu erfüllen, weist das Schrittschaltwerk dabei eine Mehrzahl beweglicher, insbesondere federnder Funktionselemente auf. Hierdurch ist eine aufwändige Konstruktion des Schrittschaltwerkes gegeben.Step switches are usually used in impulse switches used, one actuating a number of contact elements Switching wheel can be locked in defined switching positions and only is rotatable in one direction. To the required The step switch shows that it fulfills switching functions a plurality of movable, in particular resilient functional elements on. This is a complex construction given the stepping mechanism.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schrittschaltwerk für ein elektromagnetisches Schrittschaltrelais anzugeben, welches konstruktiv besonders einfach, insbesondere mit einer geringen Teilezahl, sowie besonders montagefreundlich aufgebaut ist.The invention has for its object a stepping mechanism for an electromagnetic stepping relay, which is structurally particularly simple, especially with a small number of parts and particularly easy to assemble is constructed.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Schrittschaltwerk mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Dieses Schrittschaltwerk ist in einem Gehäuse eines elektromagnetischen Schrittschaltrelais angeordnet und weist ein Magnetsystem mit einer Spule und einem Klappanker auf. Durch den Klappanker ist ein Schaltstößel betätigbar, welcher wiederum mit einem Schaltrad zusammenwirkt, das in eine Mehrzahl definierter Schaltpositionen einstellbar ist. Mit dem Schaltstößel sowie mit dem Schaltrad wirkt ein Federelement zusammen, welches als Blattfeder oder als Stabfeder, d.h. ähnlich einer Blattfeder, jedoch mit rundem Querschnitt, ausgebildet ist. Das Federelement weist drei Schenkel auf, welche bevorzugt in unbelastetem Zustand jeweils zumindest annähernd gerade sind. Abweichend hiervon können die Schenkel jedoch beispielsweise auch gebogen sein und ineinander übergehen, so dass die Blattfeder insgesamt einen gebogenen Verlauf hat. In jedem Fall beaufschlagt der erste Schenkel bzw. der erste Abschnitt des Federelementes den Schaltstößel mit einer Kraft, wodurch dieser vorzugsweise sowohl an das Schaltrad angedrückt wird als auch den Klappanker in Richtung der von der Spule abgehobenen Position belastet. Der mittlere Schenkel bzw. mittlere Abschnitt des Federelementes ist im Gehäuse des Schrittschaltrelais gelagert. An den mittleren Schenkel bzw. Abschnitt schließt sich ein dritter Schenkel bzw. Abschnitt des Federelementes an, welcher mit dem Schaltrad zusammenwirkt. Der dritte Schenkel erfüllt hierbei vorzugsweise mehrere Funktionen: Zum einen greift er an dem Schaltrad, insbesondere an einer Zahnung des Schaltrades, derart an, dass dieses in den definierten Schaltpositionen gehalten wird, insbesondere ein Zurückdrehen entgegen der vorgesehenen Drehrichtung verhindert ist. Zum anderen übt das Federelement auf das Schaltrad, sofern dieses aus einer definierten Schaltposition heraus nur geringfügig, d.h. nicht bis zur nächstfolgenden definierten Schaltposition, verdreht ist, eine rückstellende Kraft aus. Die Rücklaufsperrfunktion des Federelementes ist insofern in geringen Winkelbereichen zwischen benachbarten Schaltpositionen aufgehoben, um undefinierte Zwischenstellungen des Schaltrades zu vermeiden.According to the invention, this object is achieved by means of a stepping mechanism with the features of claim 1. This stepping mechanism is in an electromagnetic housing Step switching relay arranged and has a magnet system a coil and a hinged anchor. Through the hinged anchor a switching plunger can be actuated, which in turn with a Ratchet interacts, which is defined in a plurality Switch positions is adjustable. With the shift plunger as well a spring element interacts with the ratchet, which as a leaf spring or as a bar spring, i.e. similar to a leaf spring, but with a round cross section. The Spring element has three legs, which are preferably in the unloaded Condition are at least approximately straight. Deviating from this, however, the legs can, for example also be curved and merge, so that the Leaf spring has a curved course overall. In each Fall acts on the first leg or the first section of the spring element, the switching plunger with a force, whereby this is preferably both pressed onto the ratchet wheel as well as the hinged anchor in the direction of the one lifted off the coil Position charged. The middle leg or middle Section of the spring element is in the housing of the stepping relay stored. On the middle leg or section closes a third leg or section of the Spring element, which interacts with the ratchet. The third leg preferably fulfills several Functions: On the one hand he grabs the ratchet wheel, in particular on a toothing of the ratchet, such that this is held in the defined switching positions, especially turning back against the intended direction of rotation is prevented. On the other hand, the spring element exerts the ratchet wheel, provided that it comes from a defined switching position out only slightly, i.e. not until the next one defined switching position, is twisted, a restoring force. The backstop function of the spring element is therefore in small angular ranges between neighboring switching positions canceled to undefined Avoid intermediate positions of the ratchet wheel.

Der Betätigungsweg des dritten, mit dem Schaltrad, insbesondere dessen Zahnung, zusammenwirkenden Federschenkels ist typischerweise geringer als der Betätigungsweg des ersten Federschenkels, mittels dem der Klappanker von der Spule des Magnetsystems abhebbar ist. Entsprechend diesen unterschiedlichen Anforderungen an die Federwege ist der erste Schenkel bevorzugt länger als der dritte Schenkel des Federelementes. The actuation path of the third, with the ratchet, in particular its teeth, cooperating spring leg is typical less than the actuation path of the first spring leg, by means of which the hinged anchor from the coil of the Magnet system can be lifted. According to these different The first leg is the suspension travel requirements preferably longer than the third leg of the spring element.

Der erste Schenkel greift dabei vorzugsweise an einem an den Schaltstößel angeformten, von der Spule wegweisenden Betätigungsarm an. Durch die Kopplung des ersten Schenkels des Federelementes mit einem von der Haupterstreckungsrichtung des Stößels einen zumindest annähernd rechten Winkel einschließenden Betätigungsarm ist nicht nur ein ausreichender Betätigungsweg des Stößels gegeben, sondern dieser auch mit einer Kraft beaufschlagt, welche ihn radial zum Schaltrad drückt. Der Schaltstößel wirkt vorzugsweise mit derjenigen Zahnung des Schaltrades direkt zusammen, welche auch mit dem dritten Federschenkel zusammenwirkt und dabei die oben beschriebene Rücklaufsperrfunktion sowie Rückstellfunktion sicherstellt. Ein günstiges Verhältnis sowohl der einzelnen Betätigungswege als auch Betätigungskräfte ist gegeben, wenn der erste Schenkel des Federelementes mit dessen drittem Schenkel einen Winkel von mindestens 30° und maximal 150°, insbesondere von mindestens 60° und maximal 120°, einschließt.The first leg preferably engages one of the Switch plunger molded actuating arm pointing away from the coil on. By coupling the first leg of the spring element with one of the main direction of extension of the Plunger enclosing an at least approximately right angle Actuator arm is not just a sufficient actuation path given the plunger, but also with a Force applied, which presses it radially to the ratchet. The switching plunger preferably acts with that toothing of the ratchet wheel directly together, which also with the third Spring leg interacts and the above described Backstop function and reset function ensures. A favorable ratio of both the individual ways of actuation as well as operating forces is given when the first leg of the spring element with its third leg an angle of at least 30 ° and at most 150 °, in particular of minimum 60 ° and maximum 120 °.

Nach einer bevorzugten Weiterbildung ist die Kraft, welche der erste Schenkel des Federelementes auf den Schaltstößel ausübt, einstellbar, indem an diesem, insbesondere an dem Betätigungsarm des Schaltstößels, mehrere Kopplungsstellen zum Einspannen des Federschenkels vorgesehen sind. Das Federelement ist vorzugsweise aus Metall gefertigt. Im Fall einer Ausbildung als Blattfeder mit einem flachen rechteckigen Querschnitt beträgt dessen Stärke vorzugsweise mindestens 0,05 mm und maximal 0,5 mm, insbesondere 0,1 mm bis 0,2 mm. Bei einer Fertigung des Federelementes aus Kunststoff sind aufgrund des thermischen Umfeldes und der mechanischen Dauerbelastung erhöhte Anforderungen an die Fließ- und Setzeigenschaften zu beachten.According to a preferred further training, the force is which the first leg of the spring element on the switching plunger exercises, adjustable by this, in particular on the actuating arm of the switching plunger, several coupling points for Clamping the spring leg are provided. The spring element is preferably made of metal. In the case of one Training as a leaf spring with a flat rectangular Cross section is preferably at least its thickness 0.05 mm and a maximum of 0.5 mm, in particular 0.1 mm to 0.2 mm. When the spring element is made of plastic due to the thermal environment and the permanent mechanical load increased demands on the flow and setting properties to consider.

Nach einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist ein sogenannter Überdrehschutz, vorzugsweise in Form eines mit dem Schaltrad direkt zusammenwirkenden Sicherungsarmes des Schaltstößel vorgesehen, welcher verhindert, dass das Schaltrad bei einem Schaltvorgang durch den Schaltstößel zu weit gedreht wird.According to a particularly preferred development, a so-called Overturn protection, preferably in the form of a Ratchet directly interacting safety arm of the Shift plunger provided, which prevents the ratchet during a switching operation by the switching plunger too far is rotated.

Das Federelement weist nach einer bevorzugten Weiterbildung einen von der Ausbildung eines angrenzenden Abschnittes der Federschenkel abweichenden Schenkelabschnitt auf, welcher vorzugsweise als Kerbe oder Einschnürung ausgebildet ist und der gezielten Beeinflussung der Federkennlinie dient. Durch unterschiedliche Schenkelabschnitte bei verschiedenen Federelementen kann auf einfache Weise die Federkennlinie eines Schrittschaltwerkes entsprechend den Anforderungen, insbesondere der gewünschten Auslösecharakteristik, gewählt werden. Da der in verschiedenen Varianten ausgebildete Schenkelabschnitt in erster Linie der genauen Einstellung der zwischen dem Federelement und dem Schaltstößel wirkenden Kräfte dient, während die Beeinflussung der Kräfte zwischen dem Federelement und dem Schaltrad höchstens von nachgeordneter Bedeutung ist, befindet sich der modifizierte Schenkelabschnitt bevorzugt zwischen einem im Gehäuse eingespannten Abschnitt des Federelementes und der Kopplungsstelle zwischen dem ersten Federschenkel und dem Schaltstößel.According to a preferred development, the spring element has one from the formation of an adjacent section of the Spring leg deviating leg section, which is preferably formed as a notch or constriction and serves to influence the spring characteristic in a targeted manner. By different leg sections with different spring elements can easily the spring characteristic of a Step switch according to the requirements, in particular the desired tripping characteristic. Because the leg section formed in different variants primarily the exact setting of the between forces acting on the spring element and the switching plunger, while influencing the forces between the spring element and the ratchet wheel at most of secondary importance the modified leg section is preferred between a section of the Spring element and the coupling point between the first Spring leg and the switching plunger.

Der Vorteil der Erfindung liegt insbesondere darin, dass ein als Multifunktionselement gestaltetes Federelement in einem Schrittschaltrelais sowohl einen Schaltstößel und ein Schaltrad direkt als auch einen Klappanker indirekt mit einer Kraft beaufschlagt, wobei das Schaltrad in definierten Schaltpositionen gehalten ist und durch eine Rücklaufsperrfunktion gesichert ist.The advantage of the invention is in particular that a spring element designed as a multifunctional element in one Step switching relay both a switching plunger and a switching wheel directly as well as a hinged anchor indirectly with a Force applied, the ratchet in defined Switching positions is maintained and by a backstop function is secured.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:

FIG 1, FIG 2
in verschiedenen perspektivischen Darstellungen ein Schrittschaltwerk in einer ersten Schaltposition,
FIG 3
das Schrittschaltwerk in einer zweiten Schaltposition,
FIG 4a, FIG 4b
das Schrittschaltwerk in der Schaltposition nach FIG 3 in verschiedenen Schnittdarstellungen,
FIG 5
das Schrittschaltwerk in perspektivischer Darstellung in einer dritten Schaltposition,
FIG 6a, FIG 6b
das Schrittschaltwerk in Schaltposition nach FIG 5 in verschiedenen Querschnittsdarstelllungen,
FIG 7
das Schrittschaltwerk in perspektivischer Darstellung in einer vierten Schaltposition,
FIG 8a, FIG 8b
das Schrittschaltwerk in Schaltposition nach FIG 7 in verschiedenen Querschnittsdarstellungen,
FIG 9
das Schrittschaltwerk in perspektivischer Darstellung in einer fünften Schaltposition,
FIG 10, FIG 11
ein elektromagnetisches Schrittschaltrelais mit dem Schrittschaltwerk in verschiedenen Schaltzuständen jeweils in eine Querschnittsdarstellung,
FIG 12, FIG 13
in perspektivischen Darstellungen das Schrittschaltrelais nach FIG 10 und FIG 11,
FIG 14
in perspektivischer Darstellung eine weitere Ausführungsform eines elektromagnetischen Schrittschaltrelais mit einem Schrittschaltwerk,
FIG 15a, FIG 15b
ein Federelement eines Schrittschaltwerkes in perspektivischer Darstellung bzw. Querschnittsdarstellung,
FIG 16a, FIG 16b
ein elektromagnetisches Schrittschaltrelais in einer weiteren Ausführungsform mit einem Schrittschaltwerk in verschiedenen Schaltzuständen jeweils in Querschnittsdarstellung,
FIG 17
das Schrittschaltrelais in Schaltposition nach FIG 16b in perspektivischer Darstellung,
FIG 18a, FIG 18b
einen Schaltstößel des Schrittschaltwerkes nach FIG 16a und FIG 16b,
FIG 19a bis 19c
in verschiedenen Ansichten ein Federelement des Schrittschaltrelais nach FIG 16a und FIG 16b, und
FIG 20a bis 20c
ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Federelementes für das Schrittschaltrelais nach FIG 16a und FIG 16b.
Several exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to a drawing. Show here:
FIG 1, FIG 2
a step-by-step mechanism in a first switching position in various perspective representations,
FIG 3
the stepping mechanism in a second switching position,
FIG 4a, FIG 4b
the step switch in the switching position of FIG 3 in different sectional views,
FIG 5
the step switch in a perspective view in a third switching position,
FIG 6a, FIG 6b
5 in different cross-sectional representations,
FIG 7
the step switch in a perspective view in a fourth switching position,
FIG 8a, FIG 8b
7 in different cross-sectional representations,
FIG. 9
the step switch in a perspective view in a fifth switching position,
FIG 10, FIG 11
an electromagnetic stepping relay with the stepping mechanism in different switching states, each in a cross-sectional representation,
FIG 12, FIG 13
the stepping switch relay according to FIG 10 and FIG 11 in perspective representations,
FIG 14
a perspective view of a further embodiment of an electromagnetic stepping relay with a stepping mechanism,
15a, 15b
a spring element of a stepping mechanism in perspective or cross-sectional view,
16a, 16b
an electromagnetic stepping relay in a further embodiment with a stepping mechanism in different switching states, each in cross-sectional representation,
FIG 17
the step switching relay in the switching position according to FIG 16b in a perspective view,
18a, 18b
a switching plunger of the stepping mechanism according to FIG 16a and FIG 16b,
19a to 19c
in different views a spring element of the stepping relay according to FIG 16a and FIG 16b, and
20a to 20c
a further embodiment of a spring element for the stepping relay according to FIG 16a and 16b.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are in all figures with the provided with the same reference numerals.

Die FIG 1 und 2 zeigen ein Schrittschaltwerk 1 eines hier nicht weiter dargestellten Schrittschaltrelais zur Fernsteuerung von Stromkreisen. Das Schrittschaltwerk 1 weist ein L-förmiges Magnetjoch 2 mit einem ersten kürzeren L-Schenkel 3 und einem zweiten längeren L-Schenkel 4 auf. Auf dem ersten L-Schenkel 3 ist parallel zum zweiten L-Schenkel 4 ein Kern 5 angeordnet, welcher von einer Spule 6 umgeben ist. Endseitig des zweiten Schenkels 4 ist mit diesem ein Klappanker 7 beweglich verbunden. Auf der dem zweiten Schenkel 4 abgewandten Seite des Klappankers 7 ist mit diesem ein Schaltstößel 8 verbunden, wobei der Schaltstößel 8 relativ zum Klappanker 7 zumindest geringfügig schwenkbeweglich ist. Im Wesentlichen ist der Schaltstößel 8 parallel zum Kern 5 und zur Spule 6 sowie zum zweiten L-Schenkel 4 ausgerichtet. Der Schaltstößel 8 wirkt direkt zusammen mit einer Zahnung 9 eines Schaltrades 10. Die Zahnung 9 ist dabei achtfach gezahnt, entsprechend acht definierten, um jeweils 45° verdrehten Schaltstellungen des Schaltrades 10. In der Darstellung nach FIG 1 ist das Schaltrad 10 nach rechts in Drehrichtung D drehbar. Der Zahnung 9 des Schaltrades 10 benachbart weist dieses eine Konturscheibe 11 auf, an der ein Federband 12 anliegt, welches eine Schaltbrücke 13 betätigt. Mit einer in FIG 2 sichtbaren Kulissenführung 14 der Konturscheibe 11 ist des Weiteren ein Schaltstellungsanzeiger 15 verbunden.1 and 2 show a stepping mechanism 1 of one here Step relay, not shown, for remote control of circuits. The step switch 1 has an L-shaped Magnet yoke 2 with a first, shorter L-leg 3 and a second longer L-leg 4. On the first L-leg 3 is a core 5 parallel to the second L-leg 4 arranged, which is surrounded by a coil 6. ends of the second leg 4 is a hinged anchor 7 movable with this connected. On the side facing away from the second leg 4 Side of the hinged armature 7 with this is a switching plunger 8 connected, the switching plunger 8 relative to the hinged armature 7 is at least slightly pivotable. Essentially the switching plunger 8 is parallel to the core 5 and to the coil 6 and aligned with the second L-leg 4. The shift plunger 8 acts directly together with a toothing 9 of a ratchet wheel 10. The toothing 9 is serrated eight times, accordingly eight defined switching positions, each rotated by 45 ° of the ratchet wheel 10. In the illustration of FIG 1 is that Ratchet wheel 10 can be turned to the right in direction of rotation D. The teeth 9 of the ratchet wheel 10 adjacent this has a contour disk 11 on which a spring band 12 rests, which a switching bridge 13 actuated. With a visible in FIG 2 The link guide 14 of the contour disk 11 is also a Switch position indicator 15 connected.

In das in den FIG 1 und 2 nicht dargestellte Gehäuse, in welchem sich das Schrittschaltwerk 1 befindet, ist ein Federelement 16 eingespannt, wobei zur Fixierung im Gehäuse eine Aussparung 17 im Federelement 16 vorgesehen ist. Das in den FIG 15a und 15b isoliert dargestellte Federelement 16 ist als Blattfeder ausgebildet und weist einen ersten Federschenkel 18, einen zweiten, mittleren Federschenkel 19 und einen dritten Federschenkel 20 auf. Der mittlere Federschenkel 19 ist relativ zum Magnetjoch 2 fixiert, während der erste Federschenkel 18 mit dem Schaltstößel 8 und der dritte Federschenkel 20 mit dem Schaltrad 10 jeweils direkt zusammenwirkt. Dabei ist der erste Federschenkel 18 an einem Betätigungsarm 21 angelenkt, welcher als Teil des Schaltstößels 8 im Wesentlichen rechtwinklig zu dessen Haupterstreckungsrichtung ausgerichtet ist. Der erste Federschenkel 18 ist wahlweise zwischen zwei von drei Zapfen 22, welche eine Kopplungsstelle bilden, eingespannt. Durch die Wahl der Kopplungsstelle 22 ist die Krafteinwirkung des Federelementes 16 auf den Schaltstößel 8 justierbar.In the housing, not shown in Figures 1 and 2, in which the stepping mechanism 1 is a spring element 16 clamped, with a recess for fixing in the housing 17 is provided in the spring element 16. The in the FIG 15a and 15b isolated spring element 16 is as Leaf spring formed and has a first spring leg 18, a second, middle spring leg 19 and a third Spring leg 20 on. The middle spring leg 19 is fixed relative to the magnetic yoke 2, while the first spring leg 18 with the switching plunger 8 and the third spring leg 20 interacts directly with the ratchet wheel 10. there is the first spring leg 18 on an actuating arm 21 articulated, which as part of the switching plunger 8 essentially aligned perpendicular to its main direction of extension is. The first spring leg 18 is optionally between two of three pins 22, which are a coupling point form, clamped. By choosing the coupling point 22 is the force of the spring element 16 on the switching plunger 8 adjustable.

Durch die außermittige Anlenkung des Federelementes 16 am Schaltstößel 8 wird auf diesen in jedem Fall derart ein Drehmoment ausgeübt, dass der Schaltstößel 8 gegen das Schaltrad oder die Schaltwelle 10 gedrückt wird. Zugleich ist der Schaltstößel 8 durch das Federelement 16 mit einer Kraft belastet, welche den Klappanker 7 vom Kern 5 der Spule 6 abhebt. Ein zusätzliches Federelement, welches den Klappanker 7 in der in FIG 1 und FIG 2 dargestellten abgehobenen Position hält, ist somit nicht erforderlich.Due to the eccentric articulation of the spring element 16 on Switch plunger 8 is in any case such a torque exercised that the switching plunger 8 against the ratchet or the control shaft 10 is pressed. At the same time it is Switch plunger 8 loaded by the spring element 16 with a force, which lifts the hinged armature 7 from the core 5 of the coil 6. An additional spring element, which the folding anchor 7th in the raised position shown in FIG. 1 and FIG. 2 holds, is therefore not necessary.

Der dem ersten Federschenkel 18 gegenüberliegende dritte Federschenkel 20 übt ebenfalls eine Mehrfachfunktion aus. In der in den FIG 1 und 2 dargestellten Schaltposition liegt der dritte Federschenkel 20 eben an einer Zahnflanke 23 der Zahnung 9 des Schaltrades 10 an. Ein Zurückdrehen des Schaltrades 10 entgegen der vorgesehenen Drehrichtung D ist nicht möglich, da in diesem Fall der dritte Federschenkel 20 endseitig an einer Stirnflanke 24 der Zahnung 9 anschlagen würde. Zusätzlich zu dieser Rücklaufsperrfunktion des mit der Zahnung 9 zusammenwirkenden dritten Federschenkels 20 ist in beschränktem Maß eine Haltefunktion bereits durch die Reibungskraft zwischen dem dritten Federschenkel 20 und dem Schaltrad 10 gegeben.The third spring leg opposite the first spring leg 18 20 also performs a multiple function. In the switching position shown in Figures 1 and 2 is the third spring leg 20 just on a tooth flank 23 of the toothing 9 of the ratchet wheel 10. A turning back of the ratchet wheel 10 against the intended direction of rotation D is not possible because in this case the third spring leg 20 at the end would strike an end flank 24 of the toothing 9. In addition to this backstop function with the Teeth 9 cooperating third spring leg 20 is in limited holding function due to the frictional force between the third spring leg 20 and the Ratchet 10 given.

Während des Schaltvorgangs des Schrittschaltwerks 1 wird das Schaltrad 10 um insgesamt 45° gedreht. Der Schaltvorgang wird nachfolgend anhand der FIG 3 bis 9 näher erläutert. In Relation zu der in FIG 1 und FIG 2 dargestellten Schaltposition ist in der Schaltposition nach FIG 3 der Klappanker 7 um 3° aus der Nullstellung geschwenkt. Der Schaltstößel 8 berührt dabei die Zahnung 9 des Schaltrades 10, welches um 15° relativ zur Nullstellung nach FIG 1 verdreht ist. Der dritte Federschenkel 20 ist durch die Verdrehung der Zahnung 9 in Richtung zum ersten L-Schenkel 3, in der Darstellung nach unten, ausgelenkt und übt somit im Vergleich zur Schaltposition nach FIG 1 und FIG 2 eine größere Kraft auf das Schaltrad 10 aus. Hierbei berührt der dritte Federschenkel 20 lediglich eine Zahnkante 25 zwischen einer Zahnflanke 23 und einer Stirnflanke 24. Wie insbesondere aus den FIG 3 und 4a hervorgeht, entsteht somit ein Drehmoment auf das Schaltrad 10 entgegen der Drehrichtung D. Bei einer Unterbrechung der Stromzufuhr zur Spule 6 in der in den FIG 3, 4a, 4b dargestellten Schaltposition würde das Schaltrad 10 durch die Einwirkung des dritten Federschenkels 20 des Federelementes 16 wieder in die in FIG 1 und 2 dargestellte Ausgangsposition überführt werden. Gleichzeitig würde das Federelement 16 auch den Klappanker 7 in die in FIG 1 und 2 dargestellte Nullstellung zurückbewegen. Damit stellt das Federelement 16 sicher, dass das Schaltrad 10 und damit auch die Schaltbrücke 13, etwa bei einem zu kurzen Betätigungsimpuls, welcher die Spule 6 mit Strom versorgt, nicht in einer undefinierten Zwischenstellung, wie beispielsweise der in den FIG 3 bis 4a dargestellten Position verbleiben kann. Das Schaltrad 10 kann sich somit um höchstens weniger als 45° entgegen der Drehrichtung D drehen.During the switching process of the stepping mechanism 1, the Ratchet wheel 10 rotated by a total of 45 °. The switching process will 3 to 9 explained in more detail below. In relation to the switching position shown in FIGS. 1 and 2 is in the switching position of FIG 3, the hinged armature 7 by 3 ° pivoted from the zero position. The switching plunger 8 touches the teeth 9 of the ratchet wheel 10, which is 15 ° relative 1 is rotated to the zero position. The third feather leg 20 is due to the rotation of the teeth 9 in Direction to the first L-leg 3, in the illustration downwards, deflected and thus exercises in comparison to the switching position 1 and 2 show a greater force on the ratchet 10th out. Here, the third spring leg 20 only touches a tooth edge 25 between a tooth flank 23 and one End flank 24. As can be seen in particular from FIGS. 3 and 4a, thus creates a torque on the ratchet 10 counter the direction of rotation D. If the power supply is interrupted to coil 6 in that shown in Figures 3, 4a, 4b Switch position would the ratchet 10 by the action of the third spring leg 20 of the spring element 16 back in transferred the starting position shown in Figures 1 and 2 become. At the same time, the spring element 16 would also Folding anchor 7 in the zero position shown in FIGS. 1 and 2 move back. The spring element 16 thus ensures that the switching wheel 10 and thus also the switching bridge 13, for example too short an actuation pulse, which the coil 6 with Power supplied, not in an undefined intermediate position, such as that shown in Figures 3 to 4a Position can remain. The ratchet 10 can thus by at most less than 45 ° against the direction of rotation D rotate.

In der Schaltposition nach den FIG 5, 6a, 6b ist der Klappanker 7 durch die Spule 6 weiter angezogen und um insgesamt 4° aus der Nullstellung verschwenkt. Das Schaltrad 10 ist dabei um insgesamt 25° relativ zur in den FIG 1 und 2 dargestellten Ausgangslage verdreht. Wie insbesondere aus einem Vergleich der FIG 5 mit der FIG 3 deutlich wird, ist der dritte Federschenkel 20 nunmehr nochmals weiter ausgelenkt, so dass eine nochmals größere Kraft auf die Zahnung 9 wirkt. Die Krafteinwirkung des Federelementes 16 auf das Schaltrad 10 nimmt also mit dessen zunehmender Drehung zu. Zu Beginn des Schaltvorgangs, in der in den FIG 1 und 2 dargestellten Schaltposition ist die Haltekraft des dritten Federschenkels 20 auf das Schaltrad 10 relativ gering. Somit ist der Klappanker 7, welcher hier noch relativ weit vom Kern 5 und der Spule 6 beabstandet ist, leicht aus der Nullstellung heraus bewegbar. Dies ist von besonderer Bedeutung, da die magnetische Kraft auf den Klappanker 7 umso geringer ist, je weiter dieser vom Kern 5 beabstandet ist. Mit zunehmender Annäherung des Klappankers 7 an den Kern 5 spielt dagegen die Reibungskraft zwischen dem Federelement 16 und dem Schaltrad 10 eine abnehmende Rolle. Im Gegensatz hierzu ist die Rückstellkraft, welche entgegen der Drehrichtung D wirkt, von zunehmender Bedeutung. Die Rückstellkraft auf das Schaltrad 10 ist in der in den FIG 5, 6a, 6b dargestellten Schaltposition gegenüber der in den FIG 3, 4a, 4b dargestellten Schaltposition erhöht, da der dritte Federschenkel 20 weiter ausgelenkt ist und somit eine größere Federkraft ausübt. Dies bedeutet, dass auch bei einem relativ langen Fehlimpuls, welcher die Schaltwelle 10 beispielsweise um 25° verdreht, immer noch eine Rückstellung des Schaltrades 10 und damit auch der Schaltbrücke 13 in die Nullstellung gewährleistet ist.5, 6a, 6b is the hinged anchor 7 further attracted by the coil 6 and by a total 4 ° swiveled from the zero position. The ratchet 10 is there by a total of 25 ° relative to that shown in FIGS. 1 and 2 Starting position twisted. Like especially from one Comparison of FIG 5 with FIG 3 is clear, the third spring leg 20 now deflected further, so that an even greater force acts on the toothing 9. The force of the spring element 16 on the ratchet 10 thus increases with its increasing rotation. At the start of the switching process, in that shown in Figures 1 and 2 Switch position is the holding force of the third spring leg 20 on the ratchet 10 relatively low. This is the hinged anchor 7, which is still relatively far from the core 5 and the Spool 6 is spaced slightly out of the zero position movable. This is particularly important since the magnetic Force on the hinged anchor 7 is lower, the further this is spaced from the core 5. With increasing rapprochement the hinged anchor 7 to the core 5, on the other hand, plays the frictional force between the spring element 16 and the ratchet 10 a decreasing role. In contrast, the restoring force which acts against the direction of rotation D, of increasing importance. The restoring force on the ratchet 10 is in the 5, 6a, 6b opposite switching position shown 3, 4a, 4b increased switching position, since the third spring leg 20 is deflected further and thus exerts a greater spring force. This means that too in the case of a relatively long false pulse which affects the switching shaft 10 rotated by 25 ° for example, still a provision the switching wheel 10 and thus also the switching bridge 13 in the zero position is guaranteed.

In der in den FIG 7, 8a, 8b dargestellten Schaltposition ist der Klappanker 7 um 6,5° aus der Nullstellung geschwenkt und das Schaltrad 10 um insgesamt 35° verdreht. Die durch das Schaltrad 10 mittels des Federbandes 12 betätigte, in der Darstellung nach unten verlagerte Schaltbrücke 13 hat nunmehr einen nicht weiter dargestellten Kontakt geschlossen. Im Vergleich zu den in den FIG 1 bis 6b dargestellten Schaltpositionen liegt an dem dritten Federschenkel 20 in der in FIG 7 dargestellten Schaltposition die nächstfolgende Zahnflanke 23 und/oder Stirnflanke 24 an. Ein Zurückdrehen des Schaltrades 10 entgegen der Drehrichtung D in die in FIG 1 und 2 dargestellte Ausgangsposition ist somit durch das zusammen mit der Zahnung 9 des Schaltrades 10 als Rücklaufsperre wirkende Federelement 16 blockiert. Wird in der in den FIG 7, 8a, 8b dargestellten Schaltposition die Stromzufuhr zur Spule 6 unterbrochen, d.h. der Schaltimpuls beendet, so wird der Klappanker 7 durch die Kraft des Federelementes 16 auf den Stößel 8 in die Nullstellung zurückbewegt, wobei der Schaltstößel 8 bei abgehobenem, d.h. in Nullstellung befindlichem Klappanker 7 aufgrund des vom Federelement 16 über die außermittige Kopplungsstelle 22 ausgeübten Drehmomentes wiederum an eine Zahnflanke 23 angedrückt wird.Is in the switching position shown in Figures 7, 8a, 8b the hinged anchor 7 is pivoted by 6.5 ° from the zero position and the switching wheel 10 rotated by a total of 35 °. The through that Ratchet 10 actuated by means of the spring band 12 in the Switching bridge 13 shifted downwards now has closed a contact not shown. Compared to the switching positions shown in Figures 1 to 6b lies on the third spring leg 20 in the in FIG. 7 shown switching position the next tooth flank 23rd and / or end flank 24. A turning back of the ratchet wheel 10 against the direction of rotation D in that shown in Figures 1 and 2 The starting position is thus together with the Teeth 9 of the ratchet wheel 10 acting as a backstop spring element 16 blocked. Is in the in Figures 7, 8a, 8b shown switching position the power supply to the coil 6 is interrupted, i.e. the switching pulse ends, so the hinged anchor 7 by the force of the spring element 16 on the plunger 8 moved back to the zero position, the switching plunger 8 when lifted, i.e. hinged anchor in zero position 7 due to the eccentric of the spring element 16 Coupling point 22 exerted torque in turn to a Tooth flank 23 is pressed.

In der in FIG 9 dargestellten Schaltposition befindet sich das Schrittschaltwerk 1, solange die Energieversorgung der Spule 6 aufrechterhalten bleibt. Die sichere Funktion des Gerätes ist auch im Fall von Dauerlast gegeben. Die Schaltposition der Schaltbrücke 13 hat sich dabei im Vergleich zu der in den FIG 7, 8a, 8b dargestellten Schaltposition nicht geändert. Der Klappanker 7 liegt am Kern 5 an; das Schaltrad 10 ist um insgesamt 45° verdreht. Der dritte Federschenkel 20 des Federelementes 16 übt ein Kraft analog der in FIG 1 dargestellten Schaltposition auf das Schaltrad 10 aus. Die Rücklaufsperre ist somit aktiv. Das Schaltrad 10 verbleibt in der in FIG 9 dargestellten Schaltposition, wenn die Stromzufuhr zur Spule 6 unterbrochen wird und damit der Klappanker 7 vom Kern 5 abhebt. Nach einem weiteren Schaltvorgang des Schrittschaltwerkes 1 mit weiterer Drehung des Schaltrades 10 um nochmals 45° befindet sich das Schrittschaltwerk 1 wieder in der in FIG 1 dargestellten Schaltposition.The switch position shown in FIG the stepping mechanism 1, as long as the energy supply to the Coil 6 is maintained. The safe functioning of the device is also given in the case of continuous load. The switch position the switching bridge 13 has compared to the switching position shown in FIGS. 7, 8a, 8b is not changed. The hinged anchor 7 rests on the core 5; the ratchet 10 is rotated by a total of 45 °. The third spring leg 20 the spring element 16 exerts a force analogous to that shown in FIG Switch position on the ratchet 10. The backstop is therefore active. The switching wheel 10 remains in the Switch position shown in Figure 9 when the power supply to the coil 6 is interrupted and thus the hinged armature 7 from Core 5 stands out. After another switching operation of the stepping mechanism 1 with further rotation of the ratchet wheel 10 the step switch 1 is again in 45 ° the switching position shown in Figure 1.

Die FIG 10 bis 13 zeigen ein Schrittschaltrelais 26 mit einem Schrittschaltwerk 1 nach den FIG 1 bis 9 in verschiedenen Schaltzuständen. Dabei entspricht der Schaltzustand nach den FIG 10, 12, 13 dem Schaltzustand nach den FIG 1 und 2, während der Schaltzustand nach FIG 11 dem Schaltzustand nach FIG 9 entspricht. Das Schrittschaltrelais 26 ist als Reiheneinbaugerät ausgebildet, welches ein Gehäuse 27 aufweist, das mittels einer Haltevorrichtung 28 auf eine nicht dargestellte Tragschiene aufschnappbar ist. Die Schaltbrücke 13 ist verbindbar mit zwei Festkontakten 29, welche jeweils mit einer Klemme 30 verbunden sind. Zwei weitere Klemmen 31 sind zum elektrischen Anschluss der Spule 6 vorgesehen. Der Schaltstößel 8 ragt durch eine Öffnung 32 auf einer der Haltevorrichtung 28 gegenüberliegenden Betätigungsseite 33 des Gehäuses 27, so dass das Schrittschaltwerk 1 auch manuell betätigbar ist. Die Position des Schaltstellungsanzeigers 15 und damit auch der Schaltbrücke 13 ist durch ein der Öffnung 32 benachbartes Fenster 34 sichtbar.10 to 13 show a step switching relay 26 with a Step switch 1 according to FIGS 1 to 9 in different Switching states. The switching state corresponds to the 10, 12, 13 the switching state according to FIGS 1 and 2, while the switching state according to FIG. 11 the switching state according to FIG 9 corresponds. The stepping relay 26 is a DIN rail mounted device formed, which has a housing 27, the by means of a holding device 28 to a not shown Carrier rail can be snapped on. The switching bridge 13 can be connected with two fixed contacts 29, each with one Terminal 30 are connected. Two other terminals 31 are for electrical connection of the coil 6 is provided. The shift plunger 8 protrudes through an opening 32 on one of the holding devices 28 opposite actuating side 33 of the housing 27, so that the indexing mechanism 1 can also be operated manually is. The position of the switch position indicator 15 and thus the switching bridge 13 is also adjacent to the opening 32 Window 34 visible.

Eine weitere Ausführungsform des Schrittschaltrelais 26 ist in FIG 14 dargestellt. Der Aufbau des Schrittschaltwerkes 1 entspricht dabei weitgehend dem Ausführungsbeispiel nach den FIG 1 bis 13. Abweichend hiervon ist jedoch das Schrittschaltrelais 26 nach FIG 14 als kombinierter Öffner/Schließer mit zwei Schaltbrücken 13 ausgebildet. Beide Schaltbrücken 13 werden gleichzeitig mit einer einzigen Spule 6 geschaltet. Ein zentraler Schaltstößel 8 betätigt zwei parallel zueinander auf einer gemeinsamen Achse angeordnete Schalträder 10 mit deckungsgleichen Konturscheiben 11. Another embodiment of the stepping relay 26 is shown in FIG. The structure of the stepping mechanism 1 largely corresponds to the embodiment of the 1 to 13. However, the stepping relay is different 26 according to FIG. 14 as a combined opener / closer formed with two switching bridges 13. Both switching bridges 13 are switched simultaneously with a single coil 6. A central switching plunger 8 actuates two parallel to each other ratchet wheels 10 arranged on a common axis with congruent contour disks 11.

Die FIG 15a und 15b zeigen das als Multifunktionsfeder dienende Federelement 16, welches in identischer Form sowohl im Ausführungsbeispiel nach den FIG 1 bis 13 als auch im Ausführungsbeispiel nach FIG 14 zum Einsatz kommt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Federelement 16 als Blattfeder aus einem Federband aus Metall, vorzugsweise x12CrNi oder Messingband wie CuSn6, mit einer Stärke s von 0,1 mm bis 0,2 mm gefertigt. Die äußeren Federschenkel 18,20 des in den FIG 15a und 15b im unbelasteten Zustand dargestellten Federelementes 16 schließen einen Winkel α von weniger als 90° ein. Die Länge L1 des ersten Federschenkels 18 beträgt mehr als das Doppelte der Länge L3 des dritten Federschenkels 20, jedoch weniger als die Länge L2 des zweiten Federschenkels 19. Mit dieser Geometrie ist das Federelement 16 bei Bereitstellung sämtlicher beschriebener Funktionen problemlos in das Gehäuse 27 integrierbar, wobei auch mit zusätzlich eingebauten Funktionselementen, insbesondere dem Schaltstellungsanzeiger 15, eine einfache Montage ermöglicht ist.FIGS. 15a and 15b show that serving as a multifunction spring Spring element 16, which in identical form both in Embodiment according to Figures 1 to 13 and in the embodiment 14 is used. In the illustrated The embodiment is the spring element 16 as a leaf spring from a spring band made of metal, preferably x12CrNi or Brass tape like CuSn6, with a thickness s of 0.1 mm to 0.2 mm. The outer spring legs 18.20 in the 15a and 15b spring element shown in the unloaded state 16 close an angle α of less than 90 ° on. The length L1 of the first spring leg 18 is more than twice the length L3 of the third spring leg 20, however less than the length L2 of the second spring leg 19. With this geometry, the spring element 16 is ready all described functions without problems in the housing 27 can be integrated, also with additional built-in Functional elements, especially the switch position indicator 15, easy assembly is possible.

Ein weiteres Schrittschaltrelais 26 mit einer besonders bevorzugten Ausführungsform eines Schrittschaltwerkes 1 ist in den FIG 16a bis 17 dargestellt. Hierbei ist, wie in den FIG 18a und 18b näher dargestellt, der Schaltstößel 8 im Vergleich zu den oben beschriebenen Ausführungsformen nach den FIG 1 bis 15b modifiziert. Des Weiteren sind die Lagerung des Federbandes 12 im Gehäuse 27 sowie, wie insbesondere aus den FIG 19a bis 19c ersichtlich, die Form und die Einspannung des Federelementes 16 geändert. Eine weitere, besonders vorteilhafte Ausführungsform eines für das Schrittschaltrelais 26 nach den FIG 16a bis 17 geeigneten Federelementes 16 zeigen die FIG 20a bis 20c.Another step switching relay 26 with a particularly preferred one Embodiment of a stepping mechanism 1 is in 16A to 17 shown. Here, as shown in FIG 18a and 18b shown in detail, the switching plunger 8 in comparison to the above-described embodiments according to the 1 to 15b modified. Furthermore, the storage of the Spring band 12 in the housing 27 and, as in particular from the 19a to 19c can be seen, the shape and the clamping of the Spring element 16 changed. Another particularly advantageous Embodiment of one for the stepping relay 26 according to FIGS. 16a to 17 show suitable spring element 16 20A to 20c.

Der Schaltstößel 8 weist in der Ausführungsform nach den FIG 18a und 18b einen Überdrehschutz 35 in Form eines etwa rechtwinklig zur Erstreckungsrichtung des Schaltstößels 8, parallel zum Betätigungsarm 21 angeordneten Sicherungsarmes auf. Der Sicherungsarm oder Überdrehschutz 35 schlägt bei der Beendigung der durch den Schaltstößel 8 bewirkten Drehung des Schaltrades 10 an dessen Zahnung 9 an und verhindert somit ein Weiterdrehen des Schaltrades 10 nach Abschluss des Schaltvorgangs. Die entsprechende Schaltposition des Schrittschaltwerkes 1 ist in den FIG 16b und 17 dargestellt. Im Übrigen hat der Überdrehschutz 35 des damit gabelförmig ausgebildeten Schaltstößels 8 keinen Einfluss auf dessen anhand der Ausführungsbeispiele nach den FIG 1 bis 15b näher erläuterte Funktion.The switching plunger 8 has in the embodiment of FIGS 18a and 18b an overturn protection 35 in the form of an approximately right angle to the direction of extension of the switching plunger 8, in parallel to the actuating arm 21 arranged securing arm. The securing arm or overturn protection 35 strikes upon termination the rotation of the switching plunger 8 Ratchets 10 on the teeth 9 and thus prevents a further turning of the ratchet wheel 10 after completion of the Shift. The corresponding switching position of the stepping mechanism 1 is shown in FIGS. 16b and 17. Furthermore has the overturn protection 35 of the fork-shaped Switch plunger 8 has no influence on it the embodiments of Figures 1 to 15b explained in more detail Function.

Das in den FIG 19a bis 19c dargestellte Federelement 16, welches im Schrittschaltwerk 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel nach den FIG 16a bis 17 eingesetzt ist, weist eine vom mittleren Federschenkel 19 rechtwinklig abknickende Haltenase 37 zur Fixierung im Gehäuse 27 auf. Gleiches gilt für eine weitere Ausführungsform des Federelementes 16 gemäß dem Ausführungsbeispiel nach den FIG 20a bis 20c. In diesem Fall ist jedoch die Federhärte durch einen auch als Kerbe oder Ausschnitt bezeichneten eingeschnürten Schenkelabschnitt 36 im Bereich zwischen dem ersten Federschenkel 18 und dem zweiten Federschenkel 19 reduziert. Das Federelement 16 nach den FIG 19a bis 19c ist gegen das Federelement 16 nach den FIG 20a bis 20c sowie weitere, nicht dargestellte Federelemente mit unterschiedlichen Federkennlinien austauschbar, so dass durch den Einsatz eines geeigneten Federelementes das Schaltverhalten des Schrittschaltrelais 26 einstellbar ist.The spring element 16 shown in FIGS. 19a to 19c, which in the step switch 1 according to the embodiment 16a to 17 is used, one of the middle Spring leg 19, right-angled retaining lug 37 for fixation in the housing 27. The same applies to another Embodiment of the spring element 16 according to the embodiment 20A to 20c. In this case however, the spring hardness through a notch or cutout designated constricted leg portion 36 in Area between the first spring leg 18 and the second Spring leg 19 reduced. The spring element 16 according to FIG 19a to 19c is against the spring element 16 according to FIG 20a to 20c and other spring elements, not shown, with different spring characteristics interchangeable, so that by the use of a suitable spring element the switching behavior the step switch relay 26 is adjustable.

Claims (14)

Schrittschaltwerk in einem elektromagnetischen Schrittschaltrelais mit einem Gehäuse (27), mit einem eine Spule (6) und einen Klappanker (7) aufweisenden Magnetsystem, mit einem mit dem Klappanker (7) zusammenwirkenden Schaltstößel (8) und mit einem mit diesem zusammmenwirkenden Schaltrad (10), welches in mehreren definierten Schaltpositionen einrastbar ist, gekennzeichnet durch ein Federelement (16), welches als Blatt- oder Stabfeder mit drei Federschenkeln (18,19,20) ausgebildet ist, nämlich einem ersten, mit dem Schaltstößel (8) zusammenwirkenden Federschenkel (18), einem an diesen anschließenden im Gehäuse (27) fixierten mittleren Schenkel (19) und einem an diesen anschließenden, mit dem Schaltrad (10) zusammenwirkenden dritten Schenkel (20) .Step switching mechanism in an electromagnetic step switching relay with a housing (27), with a magnet system having a coil (6) and a folding armature (7), with a switching plunger (8) interacting with the folding armature (7) and with a switching wheel (10) interacting with it ), which can be snapped into several defined switching positions, characterized by a spring element (16) which is designed as a leaf or bar spring with three spring legs (18, 19, 20), namely a first spring leg which interacts with the switching plunger (8) ( 18), a middle leg (19) adjoining this in the housing (27) and a third leg (20) adjoining the latter and interacting with the switching wheel (10). Schrittschaltwerk nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Federschenkel (18,19,20) in unbelastetem Zustand jeweils zumindest annähernd gerade sind.Step switch according to claim 1,
characterized in that the spring legs (18, 19, 20) are each at least approximately straight in the unloaded state. Schrittschaltwerk nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schenkel (18) mit dem dritten Schenkel (20) einen Winkel (α) von mindestens 30° und maximal 150° einschließt.Step switch according to claim 2,
characterized in that the first leg (18) forms an angle (α) of at least 30 ° and a maximum of 150 ° with the third leg (20). Schrittschaltwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (16) den Schaltstößel (8) sowohl an das Schaltrad (10) andrückt als auch mit einer den Klappanker (7) von der Spule (6) abhebenden Kraft beaufschlagt.Step switch according to one of claims 1 to 3,
characterized in that the spring element (16) presses the switching plunger (8) both against the switching wheel (10) and acts upon it with a force lifting the hinged armature (7) from the coil (6). Schrittschaltwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schenkel (18) länger ist als der dritte Schenkel (20). Step switch according to one of claims 1 to 4,
characterized in that the first leg (18) is longer than the third leg (20). Schrittschaltwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltstößel (8) einen mit dem ersten Federschenkel (18) des Federelementes (16) zusammenwirkenden Betätigungsarm (21) aufweist.Stepping mechanism according to one of claims 1 to 5, characterized in that the switching plunger (8) has an actuating arm (21) which interacts with the first spring leg (18) of the spring element (16). Schrittschaltwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (16) auf das Schaltrad (10) in einer zwischen den definierten Schaltpositionen befindlichen Position eine Rückstellkraft ausübt.Step switch according to one of claims 1 to 6,
characterized in that the spring element (16) exerts a restoring force on the shift wheel (10) in a position located between the defined shift positions. Schrittschaltwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Schenkel (20) des Federelementes (16) eine Zahnung (9) des Schaltrades (10) unter Bildung einer Rücklaufsperre kontaktiert.Step switch mechanism according to one of Claims 1 to 7,
characterized in that the third leg (20) of the spring element (16) contacts a toothing (9) of the ratchet wheel (10) to form a backstop. Schrittschaltwerk nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass zur Betätigung des Schaltrades (10) mittels des Schaltstößels (8) dieser die Zahnung (9) kontaktiert.Step switch according to claim 8,
characterized in that for actuating the switching wheel (10) by means of the switching plunger (8), this contacts the toothing (9). Schrittschaltwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass mehrere alternativ wählbare Kopplungsstellen (22) zwischen dem Federelement (16) und dem Schaltstößel (8) vorgesehen sind.Step switch according to one of claims 1 to 9,
characterized in that several alternatively selectable coupling points (22) are provided between the spring element (16) and the switching plunger (8). Schrittschaltwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (16) aus Metall gebildet ist.Step switch according to one of claims 1 to 10,
characterized in that the spring element (16) is formed from metal. Schrittschaltwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (16) eine Stärke (s) von mindestens 0,05 mm und maximal 0,5 mm aufweist. Step switch according to one of claims 1 to 11,
characterized in that the spring element (16) has a thickness (s) of at least 0.05 mm and at most 0.5 mm. Schrittschaltwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (16) einen die Federkennlinie beeinflussenden, von der Ausbildung eines angrenzenden Abschnittes der Federschenkel (18,19,20) abweichenden Schenkelabschnitt (36) aufweist.Step switch according to one of claims 1 to 12,
characterized in that the spring element (16) has a leg section (36) which influences the spring characteristic and deviates from the design of an adjacent section of the spring legs (18, 19, 20). Schrittschaltwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltstößel (8) einen mit dem Schaltrad (10) zusammenwirkenden Überdrehschutz (35) aufweist.Stepping mechanism according to one of claims 1 to 13, characterized in that the switching plunger (8) has an over-rotation protection (35) which interacts with the switching wheel (10).
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