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Die Erfindung betrifft ein Relais mit einem einen Anker aufweisenden Magnetsystem und einem
Kontaktsystem, das eine Kontaktfeder umfasst, die mit mindestens einer Kontaktpille bestückt ist und auf weiche über ein Koppelglied durch den Anker eine Betätigungskraft aufbringbar ist.
Relais dieser Art weisen üblicherweise Kontaktfedern auf, die bei Anziehen des Ankers erst nach Überwinden einer je nach Bauart des Relais unterschiedlichen Vorspannung in Bewegung gesetzt werden. Um eine geringe Ansteuerenergie und eine vereinfachte Herstellung zu erreichen, ist es von Vorteil einen möglichst grossen Überhub im Relais vorzusehen Dies erfordert Kontakt- federn mit einer weichen Federcharakteristik, die sich durch relativ grosse Längenausdehnung der
Kontaktfedern erzielen lässt. Daraus ergibt sich aber eine grosse Bauhöhe der Relais, was einer Miniaturisierung nicht förderlich ist. Daher gibt es grosse Anstrengungen, einen möglichst grossen Überhub der Kontaktfeder, etwa durch eine aus der Kontaktebene herausgebogene Form zu erreichen. Alle Bemühungen dieser Art bringen aber grosse fertigungstechnische Probleme mit sich.
Weiters rufen manche dieser Lösungen eine ungleiche Belastung des Ankers hervor, sodass dar- aus ein schlechter Einfluss auf die Schaltcharakteristik der Relais resultiert.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, die beschriebenen Nachteile zu vermeiden und ein Relais der eingangs genannten Art zu schaffen, welches bei geringer Bauhöhe mit möglichst grossem Überhub unter optimaler Ausnützung der vom Magnetsystem angebotenen Kraftreserve die Erzie- lung möglichst hoher Arbeitskontaktkräfte erlaubt. Hiebei soll eine unsymmetrische Belastung des Magnetsystems vermieden werden und ein möglichst freies Wählen der Kraftübersetzung vom Koppelglied auf das Kontaktsystem möglich sein.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass Bereiche der Kontaktfeder zwischen den An- griffspunkten des Koppelglieds und der Kontaktpille jeweils unterschiedlich gestaltet sind, wobei z. B. wenigstens ein Einschnitt und/oder wenigstens eine Durchbrechung in den Bereichen asym- metrisch gegenüber der durch das Einspann-Ende der Kontaktfeder verlaufenden Längsachse angeordnet ist bzw. sind.
Durch die Bereiche mit unterschiedlicher, etwa weicher und harter Federcharakteristik ist es möglich, bei Einhaltung einer kleinen Bauhöhe eine Vergrösserung des Überhubes zu erreichen, ohne dass besondere Änderungen beim Zusammenbau der Relais notwendig sind und ohne dass dadurch die Kontaktgabe negativ beeinflusst wird. Weiters kann durch die Anordnung und Grösse der Bereiche die Kraftübersetzung festgelegt werden.
In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Durchbrechung die Kontaktpille bereichsweise umgebend ausgebildet ist.
Durch diese Massnahme können Bereiche mit unterschiedlicher Federeigenschaft auf einfache Weise realisiert werden.
Eine andere Variante der Erfindung kann darin bestehen, dass der Einschnitt die Kontaktpille bereichsweise umgebend, vorzugsweise randoffen, ausgebildet ist.
Dadurch können Kontaktfedern mit unterschiedlichen Federeigenschaften bei einer noch klei- neren Bauhöhe erzielt werden.
Weiters kann vorgesehen sein, dass im Bereich des Einspann-Endes der Kontaktfeder symme- trisch zur Kontaktfeder-Längsachse ein annähernd rechteckförmiger Durchbruch vorgesehen ist.
Der hierdurch entstehende Quersteg der Kontaktfeder ermöglicht bei Kontaktgabe der Feder eine verbesserte, insgesamte Wölbung derselben um ihre Längsachse. Es kommt hiedurch bei der Kontaktgabe zu einer ausgeprägten Abrollbewegung der Kontaktpille, sodass sich das Schaltverhal- ten positiv beeinflussen lässt, da es zu keiner Beeinträchtigung durch Korrosion oder Verzunderung der Kontakte kommen kann.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Durchbrechung im Bereich oberhalb der Kontaktpille beginnt und im Bereich unterhalb der Kontaktpille endet.
Dadurch ergibt sich eine besonders vorteilhafte Verteilung der unterschiedlich gestalteten Be- reiche, sodass der Überhub der Anordnung maximiert wird.
Weiters kann vorgesehen sein, dass der randoffene Einschnitt am oberen Rand der Kontaktfe- der und seitlich der Kontaktpille beginnt und im Bereich unterhalb der Kontaktpille endet.
Auch hier stellt sich eine sehr vorteilhafte Untergliederung der Kontaktfeder ein, sodass der Überhub vergrössert wird.
In diesem Zusammenhang kann weiters vorgesehen sein, dass der randoffene Einschnitt an seinem in der Kontaktfeder gelegenen Ende eine Erweiterung aufweist.
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Durch diese Massnahme kann die Übersetzung der wirkenden Kraft des Koppelglieds verändert und Asymmetrien in der Verteilung der auf das Magnetsystem wirkenden Kräfte weiter ausgegli- chen werden.
Weiters kann vorgesehen sein, dass die Erweiterung des randoffenen Einschnittes asymme- trisch gegenüber der Kontaktfeder-Längsachse ausgebildet ist.
Hiedurch kann eine weitere Verbesserung der Belastungssymmetne des Magnetsystems er- reicht werden.
In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Kontaktpille von einem, von den Einschnitten und/oder Durchbrechungen zumindest teilweise umgebenen Federlappen getragen ist, der vorzugsweise quer zur Federlängsachse angeordnet ist.
Durch diese Massnahme kann die vorgesehene Federeigenschaft auf einfache Weise erzielt werden.
Weiters kann vorgesehen sein, dass die Kontaktfeder als eine im wesentlichen ebene Feder ausgebildet ist.
Diese Ausbildung erlaubt eine einfache Herstellung und ein geringes Bauvolumen der Kontaktfeder.
Gemäss einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Angriffs- punkte des Koppelglieds durch freigeschnittene Einschnitte in der Kontaktfeder gebildet sind, von welchen Lappen trompetenartig ausgebogen sind
Durch diese Ausbildung der Angriffspunkte gelingt es, eine Verbesserung der Führung des Koppelgliedes zu erreichen, da es verglichen mit einfachen Durchbrüchen zu keinem Abrieb durch die scharfen Kanten kommen kann, welcher die Kontakte verschmutzt und den Kontaktwiderstand erhöht.
Eine Weiterbildung der Erfindung kann darin bestehen, dass die Kontaktfeder im Grundkörper durch Wände unter Ausbildung von nach oben offenen Kammern von den Fest-Kontaktträgern getrennt ist.
Dadurch werden die Kriechstromwege verlängert und dadurch Kriechströme unterbunden.
Weiters kann vorgesehen sein, dass die Kontaktfeder im Grundkörper über zwei an deren Sei- ten angeformte Stege am fussseitigen Ende eingespannt ist.
Auch dadurch entsteht ein die Wölbung der Kontaktfeder unterstützender Quersteg am fusssei- tigen Ende der Kontaktfeder.
Schliesslich kann eine Ausführungsform der Erfindung darin bestehen, dass die Kontaktfeder im Grundkörper über einen an dieser angeformten, zentralen Steg am fussseitigen Ende eingespannt ist.
Auch diese Form der Einspannung unterstützt eine Wölbung der Kontaktfeder.
Weiters kann vorgesehen sein, dass die Kontaktpille mit ihrem Mittelpunkt gegenüber der Kon- taktfeder-Längsachse versetzt ist.
Dadurch wird die Abrollbewegung der Kontaktfeder bei Kontaktgabe unterstützt.
Die Erfindung wird nun anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei zeigt
Fig. 1 eine axonometrische Darstellung eines erfindungsgemässen Relais;
Fig. 2 bis 11 verschiedene Ausführungsformen erfindungsgemässer Kontaktfedern; und
Fig. 12 eine Explosionsdarstellung des erfindungsgemässen Relais mit Kontaktfedern und Kon- takten.
Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemässes Relais bestehend aus einem Magnetsystem 5 mit einem Anker 3 und einem Kontaktsystem 4 mit einer Kontaktfeder 1 und feststehenden Kontaktträgern 10 und 11. Die Kontaktfeder 1 ist durch den Anker 3 über ein Koppelglied 2 bewegbar, wobei eine Kontaktpille 6 auf der Kontaktfeder 1 vorgesehen ist, die bei abgefallenem Anker 3 mit der Kon- taktpille 12 des Kontaktträgers 11 in leitender Verbindung ist, während sie bei angezogenem Anker 3 mit der Kontaktpille 9 des Kontaktträgers 10 in Kontakt gebracht wird. Die Kontaktfeder 1 kann auch mehrere Kontaktpillen aufweisen. Das Koppelglied 2 ist in der Form eines flachen Kammes ausgeführt, an dessen zwei Auslegern je eine Nase 7 vorgesehen ist, die am oberen Ende der beweglichen Kontaktfeder 1 an den beiden Seiten in Öffnungen 14 der Kontaktfeder 1 eingreifen.
Die Kontaktträger 10 und 11 und die Kontaktfeder 1 sind in einem Grundkörper 8 aus einem Isoliermaterial gehalten und durchsetzen diesen mit Anschlüssen 13, wobei auch das Magnet-
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system 5, welches ein Joch und eine Spule umfasst, in diesem Grundkorper 8 gehalten ist.
In Fig. 2 ist eine Ausführungsform einer erfindungsgemässen Kontaktfeder 1 dargestellt, wobei
Bereiche A, B der Kontaktfeder 1 zwischen Angriffspunkten 14 des Koppelglieds 2 und der Kon- taktpille 6 jeweils unterschiedlich ausgestattet sind ; kann etwa der Bereich A gehärtet und der
Bereich B als weiches Federmaterial belassen sein Dies lässt sich z. B. durch eine Behandlung, die nur auf die eingezeichneten Grenzen des Bereiches A und/oder des Bereiches B der Kontaktfeder
1 beschränkt ist, erreichen, etwa durch Einsatz eines Lasers. Die Form der Bereiche ist den Ver- hältnissen und Erfordernissen anzupassen. Der Grad der Härte kann dabei je nach Bedarf abge- stimmt werden.
Durch diese Bereiche unterschiedlicher Federeigenschaften wird der Überhub der
Kontaktfeder 1 vergrössert, da der die Kontaktpille 6 tragende Bereich nunmehr bei Betätigung der
Kontaktfeder 1 über das Koppelglied 2 nicht mehr parallel zur Auslenkung bewegt wird, sondern bedingt durch den z. B. weichen Bereich B sich um die Kontaktfeder-Längsachse wölbt und sich der
Kontakt zwischen der feststehenden Kontaktpille 12 des Kontakttragers 11, welche nicht einge- zeichnet sind, öffnet, wobei der Arbeitskontakt-Überhub merkbar grösser ist.
In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemässen Kontaktfeder 1 dargestellt.
Die Kontaktfeder 1 ist dabei mit einer die Kontaktpille 6 bereichsweise umgebenden Durchbre- chung 16 ausgebildet. Die Durchbrechung 16 beginnt dabei im Bereich oberhalb der Kontaktpille 6 und endet im Bereich unterhalb der Kontaktpille 6. Es ergibt sich somit ein Bereich A zwischen einem Angriffspunkt 14 des Koppelglieds 2 und der Kontaktpille 6, der eine relativ harte Feder- eigenschaft aufweist, da dieser Bereich einen Angriffspunkt 14 und die Kontaktpille 6 auf kurzem Wege verbindet. Diese relativ harte Federeigenschaft entspricht einem herkömmlichen Überhub bei Betätigung der Kontaktfeder 1. Der andere eingezeichnete Bereich B stellt auf langem Wege eine Verbindung zwischen dem anderen Angriffspunkt 14 und der Kontaktpille 6 her, und hat somit die Eigenschaft einer weichen Feder.
Dadurch wölben sich Bereiche der Kontaktfeder 1 bei Betäti- gung entsprechend quer zur strichpunktiert eingezeichneten Kontaktfeder-Längsachse. Dieses Wölben wird bei Anziehen und Abfallen in entgegengesetzter Weise durchlaufen. Der dadurch vergrösserte Überhub bzw. Kraftaufbau erfolgt durch Verwindung der Feder quer zur Kontaktfeder- Längsachse. Für die Kontaktgabe ist das dabei erzielte Abrollen durchaus vorteilhaft, da eine Verunreinigung der Kontaktpillen durch Korrosion oder Verzunderung gering gehalten wird. Auch ein Verschweissen der Kontaktpillen bei hohen zu schaltenden Strömen wird durch die Abrollbewe- gung verhindert.
Fig. 4 zeigt eine Kontaktfeder 1 wie in Fig.2 jedoch mit einem im Bereich des Einspann-Endes angeordneten, zusätzlichen annähernd rechteckigen Durchbruchs 17. Durch diesen Durchbruch 17 wird der Effekt der Wölbung noch verstärkt und die Kontaktpille 6 kann bei Betätigung der Kontaktfeder 1 besser abrollen.
In Fig. 5 ist eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemässen Kontaktfeder 1 dargestellt, wobei jedoch der in Fig. 3 und 4 ausgebildete Teil oberhalb der Kontaktpille 6 weggelassen ist.
Somit ist ein randoffener Einschnitt 16' ausgebildet, der einen Bereich B mit weicher Federeigen- schaft und einen Bereich A mit harter Federeigenschaft definiert. Dieser randoffene Einschnitt 16' beginnt am oberen Rand der Kontaktfeder 1 und seitlich der Kontaktpille 6 und endet unterhalb der Kontaktpille 6. Dieses Ausführungsbeispiel zeichnet sich durch seine sehr geringe Bauhöhe aus, da der Platz für den in Fig. 3 und Fig 4 gezeigten oberen Bereich eingespart ist.
Bei den in den Fig. 3 bis 5 dargestellten erfindungsgemässen Kontaktfedern 1 ist am unteren Ende ein zentraler Einspannbereich vorgesehen, gegenüber dem die Kontaktfeder 1 an den An- griffspunkten 14 bewegt wird. In Fig.6 sind in dem dort angeführten Beispiel zwei schmale Stege an der Kontaktfeder im fussseitigen Bereich der Kontaktfeder 1 angeordnet, die zur Einspannung dieser im Grundkörper des Relais dienen. Der randoffene Einschnitt 16' ist wieder wie in Fig. 5 ausgeführt. Durch diese Einspannung wird die Wölbung und somit die vorteilhafte Abrollbewegung des die Kontaktpille 6 tragenden Bereiches unterstützt.
Eine weitere Variante der Erfindung ist in Fig. 7 dargestellt, wobei die Einspannung über einen am fussseitigen Ende der Kontaktfeder 1 angeordneten zentralen Steg der Kontaktfeder 1 erfolgt.
Eine weitere Variante dazu ist in Fig.8dargestellt, wobei wieder der obere Bereich der Kontaktfeder 1 nicht ausgeführt ist, sodass sich eine geringe Bauhöhe realisieren lässt.
Bei der in Fig.9gezeigten Ausführungsform sind die Angriffspunkte 14 des Koppelglieds 2 durch freigeschnittene Einschnitte 24 gebildet, von welchen Lappen 20 trompetenartig ausgebogen
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sind. In die ausgebogenen Lappen 20 greifen die Nasen 7 des Koppelglieds 2 ein. Dadurch ergibt sich eine besonders abriebfreie Verbindung der Ausleger des Koppelgliedes 2 mit der Kontaktfeder 1 und eine definierte Führung derselben.
Der randoffene Einschnitt 16' ist bis zur Kontaktfeder-Längsachse geführt und dort an seinem Ende mit einer Erweiterung 31 versehen. Die Kontaktpille 6 ist dabei mit ihrem Mittelpunkt von der Kontaktfeder-Längsachse versetzt, wodurch sich ein verbesserte Abrollbewegung bei Betätigung der Kontaktfeder durch das Koppelglied 2 ergibt.
Fig. 10 ist eine erfindungsgemässe Ausführungsform wie in Fig. 9, nur ist ein Durchbruch 17 am fussseitigen Ende der Kontaktfeder 1 vorgesehen, der zur Unterstützung der Abrollbewegung mit runden Randbereichen ausgestattet ist.
Die Variante aus Fig. 11 weist einerseits eine Erweiterung 31 des randoffenen Einschnittes 16' auf, welche gegenüber der Kontaktfeder-Längsachse asymmetrisch ausgebildet ist. Dieser Verlauf des Endbereiches des Einschnittes 16' soll die asymmetrische Verteilung der wirkenden Kräfte innerhalb der Kontaktfedern ausgleichen, sodass das Magnetsystem nicht ungleichmässig belastet wird.
Fig. 12 zeigt die Art der Anordnung der Kontaktfeder 1 im erfindungsgemässen Relais, wobei die Kontaktfeder 1 und die Kontaktträger 10,11 jeweils gegenseitig durch Wände 23 von nach oben offenen Kammern 22 getrennt sind, wodurch sich erhöhte Kriechstromwege erzielen lassen.
In allen vorstehend dargestellten Ausführungsformen der Erfindung sind die Bereiche A und B in ihrer Gestaltung derart aufeinander abgestimmt, dass bei Betätigung der Feder, d. h. bei Kontakt- gabe des Magnetsystems, insbesondere der Anker, im wesentlichen symmetrisch belastet wird.
PATENTANSPRÜCHE :
1.Relais mit einem einen Anker (3) aufweisenden Magnetsystem (5) und einem Kontakt- system (4), das eine Kontaktfeder (1) umfasst, die mit mindestens einer Kontaktpille (6) be- stückt ist und auf welche über ein Koppelglied (2) durch den Anker (3) eine Betätigungs- kraft aufbringbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass Bereiche (A,B) der Kontaktfeder (1) zwischen den Angriffspunkten (14) des Koppelglieds (2) und der Kontaktpille (6) jeweils unterschiedlich gestaltet sind, wobei z. B. wenigstens ein Einschnitt (16') und/oder wenigs- tens eine Durchbrechung (16) in den Bereichen (A, B) asymmetrisch gegenüber der durch das Einspann-Ende der Kontaktfeder (1) verlaufenden Längsachse angeordnet ist bzw. sind.