CH689074A5

CH689074A5 - Bistabiles Flachrelais.

Info

Publication number: CH689074A5
Application number: CH203494A
Authority: CH
Inventors: Konrad Dipl-Ing Hog; Stefan Dipl-Ing Cavcic
Original assignee: Dold & Soehne Kg E
Priority date: 1993-08-26
Filing date: 1994-06-27
Publication date: 1998-08-31

Description

Die Erfindung betrifft ein bistabiles Flachrelais gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der DE-PS 4 133 070 C1 ist ein derartiges bistabiles Flachrelais bekannt, das sich hervorragend bewährt hat. Dennoch ist es vorteilhaft, den Leistungsbedarf des bekannten Relais zu minimieren und weiter eine kleinere Bauform zu realisieren.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein bistabiles Flachrelais der gattungsbildenden Art zu schaffen, das einen minimierten Leistungsbedarf und eine kleinere Bauform aufweist.

Gelöst wird diese Aufgabe mit einem bistabilen Flachrelais, wie es im einzelnen im Anspruch 1 gekennzeichnet ist.

Erfindungsgemäss ist die Spitze eines Stössels, der ein mechanisches Koppelglied zwischen einem Anker und einem Steuerorgan bildet, mit soviel Spiel ausgestattet, dass ein Verschwenken der Spitze um einen bestimmten Winkelbereich einer Weiche möglich ist, die an dem drehbar gelagerten Steuerorgan ausgebildet ist und zusammen mit zwei beidseitig zu der Weiche angeordneten Lükken eine Schaltwippe bildet.

Aufgrund des grösseren Spiels des Stössels kann gegenüber dem bekannten Relais eine Rückstellfeder entfallen, was einerseits den Raumbedarf verkleinert und andererseits eine kleinere Spule des elektromagnetischen Antriebssystems zulässt. Mit einer kleineren Spule verringert sich wiederum die Baugrösse des Relais.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist das Steuerorgan einen Arm mit einem Führungsteil auf, das an dem Stössel angreift. Entsprechend der Armstellung wird die Spitze des mit einem grossen Spiel gelagerten Stössels in die eine oder in die andere Schaltstellung gebracht, um die bistabile Schaltfunktion zusammen mit der Schaltwippe bestehend aus der Weiche und den dazu beidseitig angeordneten Lücken zu bewirken. Der an dem Steuerorgan angeformte Arm bildet so zusammen mit dem Stössel ein mechanisch verkettetes Umschaltsystem, das die Stösselspitze auf die eine oder die andere Lücke der Schaltwippe ausrichtet.

Durch das Vorsehen eines tangentialen Durchbruchskanals im Steuerorgan ist es möglich, darin eine Umschaltkontaktfeder einzulagern, die durch Kanten der Schaltnocken betätigt näher an der Achse des Steuerorgans plazierbar ist. Infolge der raumsparenden Plazierung der Umschaltkontaktfeder im Bereich der Steuerorganachse lässt sich der seitliche Raumbedarf des Flachrelais weiter reduzieren.

Wird die Drehachse des Steuerorgans zwischen die Weiche und den Durchbruchskanal gelegt, lassen sich Drehbewegungen des Steuerorgans in geeignete Drehmomente umsetzen, die über Schaltnocken in dem Durchbruchskanal in vorteilhafter weise auf die Umschaltkontaktfeder einwirken.

Besitzt der Stössel quer zu seiner Achse verlaufend einen ersten Durchbruch, einen zweiten Durchbruch und Flügel, lässt sich der Stössel einerseits leicht montagetechnisch einsetzen und andererseits zur Unterstützung einer definierten Schaltstellung heranziehen, in dem ein weiter mechanisch verkettetes Zusammenwirken mit dem Führungsteil des Arms an dem Steuerorgan erfolgt. Hierdurch lässt sich die Schaltsicherheit, exakt zwischen den zwei Schaltstellungen umzuschalten, weiter erhöhen.

Den beiden Flügeln, die an dem Stössel ausgebildet sind, kommen zwei unterschiedliche Funktionen zu. Der erste Flügel bildet einen riegelförmigen Anschlag, der die Bewegung des Stössels in Richtung des Ankerteils begrenzt und der zweite Flügel bildet zusammen mit den Führungsteil des Steuerorgans eine schiefe Ebene, die die Spitze des Stössels in die andere Schaltposition bringt. Somit wirkt der zweite Flügel als Umlenkteil für den schwenkbar gelagerten Stössel.

Erfindungsgemäss ist die Spitze des Stössels in einem Winkelbereich von 5-20 DEG um die Weiche verschwenkbar. Die grosse Bewegungsfreiheit des Stössels reduziert weiter die Reibungsverluste und erfordert nur ein Antriebssystem kleinerer Bauform.

Anhand von einem Ausführungsbeispiel, das in den Zeichnungen veranschaulicht ist, ist das erfindungsgemässe bistabile Flachrelais in seiner Wirkungsweise nachstehend noch im einzelnen erläutert. In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 eine Draufsicht auf das erfindungsgemässe Flachrelais in einer ersten Ruhestellung;
Fig. 2 das Flachrelais aus Fig. 1 in einer Schaltstellung;
Fig. 3 das Flachrelais aus Fig. 1 in einer zweiten Ruhestellung;
Fig. 4 Schnitt durch Stössel und Gehäusewand, entsprechend dem Schnittverlauf I-I aus Fig. 3;
Fig. 5 eine bevorzugte Ausführungsform eines Stössels nach der Erfindung;
Fig. 6 das Kontaktsystem, mit den wirksamen Federlängen "L", "1" und "1 min " sowie die Verhältnismässigkeiten in den beiden Schaltstellungen, und
Fig. 7 ein Schaltimpulsdiagramm eines konventionellen und eines Relais nach der Erfindung.

In einem Gehäuse 1 ist ein elektromagnetisches Antriebssystem 2 in Form einer Spule und einem L-förmigen Anker 3 vorgesehen. Der eine freie Abschnitt des Ankers 3 liegt einem Polschuh 2a des Antriebssystems 2 gegenüber. Der L-förmige Anker 3 bildet einen zweiseitigen Hebel, der im Bereich der Knickkante einen Dreh- und Kippunkt aufweist, dessen Achse senkrecht auf der Innenseite des Gehäuses 1 steht, das im wesentlichen mit seiner Unterseite eine Auflageebene für die Baugruppen des Flachrelais bildet.

Das andere freie Ende des Ankers 3 erstreckt sich als Ankerteil 3a an dem Antriebssystem 2 entlang und greift mit seiner Spitze in einen Durchbruch 7c eines eingehängten Stössels 7. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, weist der Anker 3 mit seinen Schenkeln einen leicht grösseren \ffnungswinkel als 90 DEG auf und zusätzlich ist das freie Ende des Ankerteils 3a in Richtung eines noch grösseren \ffnungswinkels abgeknickt, um sich der Winkelstellung des Stössels 7 anzu passen, der geneigt zu der Achse des Polschuhs 2a des Antriebssystems 2 steht. Die sich in Pfeilrichtung P erstreckende Längsachse des Stössels 7 steht unter einem Winkel kleiner als 90 DEG zu der Achse des Polschuhs 2a.

Wird das Antriebssystem 2 bestromt, bewegt sich der Stössel 7 aufgrund der Einhängung und mechanischen Kopplung mit dem Ankerteil 3a aus seiner Ruheposition in Richtung des Pfeiles P. In seiner ersten Ruheposition, die in Fig. 1 dargestellt ist, stösst der Stössel 7 mit seinem hinteren freien Ende an dem Antriebssystem 2 und seitlich an der Führungsfläche 10 sowie einem Führungsteil 4d an, das mit einem Flügel 7d zusammenwirkt, der im vorderen Bereich des Stössels 7 angeordnet ist. Somit wird der Stössel 7 in seiner Ruheposition in drei Punkten fixiert, wobei das Führungsteil 4d und die Führungsfläche 10 den Stössel seitlich einfassen und das hintere freie Ende des Stössels 7 den dritten Anlagepunkt bildet. Folglich lässt sich der Stössel 7 leicht von oben einsetzen und wird in seiner Ruheposition weitestgehend spielfrei gesichert.

In Pfeilrichtung P durch das Ankerteil 3a angetrieben, gleitet der Stössel 7 mit seiner Spitze 7a aufgrund der seitlichen Führung durch das Führungsteil 4d und die Führungsfläche 10 in Richtung auf ein Steuerorgan 4. Gleichzeitig gleitet das hintere freie Ende des Stössels 7 an einer Führungsfläche 11, die eine geneigte schiefe Ebene bildet und die Spitze 7a in gewünschter Weise auf das Steuerorgan 4 ausrichtet.

Fig. 2 zeigt das Flachrelais in einer Schaltstellung, bei betätigtem Antriebssystem, auf die später im Text eingegangen wird.

Fig. 3 zeigt das Flachrelais in seiner zweiten Ruhestellung.

Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch den Stössel 7 und die Gehäusewandung, an der der Stössel 7 anliegt. Der Stössel 7 ist im Querschnitt bevorzugt rechteckförmig ausgebildet.

Eine Seitenansicht des Stössels 7 ist in Fig. 5 dargestellt, und in Fig. 5 ist erkennbar, dass der hintere Abschnitt des Stössels 7, der von der Spitze 7a durch die Flügel 7d, 7d* abgetrennt wird, neben dem Durchbruch 7c einen weiteren Durchbruch 7b aufweist. Die \ffnungsseiten der Durchbrüche 7b, 7c sind in der in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform an gegenüberliegenden Seiten ausgebildet. In anderen Ausführungsformen können die Durchbrüche 7b, 7c mit ihrer \ffnungsseite auch an einer gemeinsamen Stösselseite ausgebildet sein. Bevorzugt weist der Stössel mit seinem hinteren Abschnitt eine im Querschnitt viereckige Form auf (Fig. 4), so dass eine Verdrehsicherheit um die eigene Achse gewährleistet ist und der Stössel 7 mit einer grossen Gleitfläche 12 auf der Innenseite des Gehäuses 1 aufliegt.

Wie weiter aus Fig. 1 und 5 ersichtlich, ist die Spitze 7a des Stössels 7 als flache Spitze angeformt.

Das Steuerorgan 4 ist um eine Achse 4a drehbar gelagert, die wiederum senkrecht auf der Ebene der Unterseite des Gehäuses 1 steht und damit parallel zu der Kippachse des Ankerteils 3 ausgerichtet ist. In radialer Richtung ist der Arm 4g an dem Steuerorgan 4 ausgebildet, der das Führungsteil 4d trägt. Somit dreht sich der Arm 4g mit der Drehbewegung, die das Steuerorgan 4 ausführt. Die Drehbewegung des Steuerorgans wird durch zwei Anschläge 8, 9 begrenzt. Die Anschläge 8, 9 bestimmen im Zusammenwirken mit einer Feder 6 bevorzugt einer wellenförmig gekrümmten Flachdruckfeder zwei stabile Dreh-Endpositionen für das Steuerorgan 4. Hierzu ist die Feder 6 in radialer Richtung auf die Achse 4a ausgerichtet und zwischen einem V-förmigen Einschnitt 4f in dem Steuerorgan 4 und einem Einschnitt 1a in dem Gehäuse 1 eingespannt.

Begrenzt durch die Anschläge 8, 9 kann der Arm 4g von einer stabilen Dreh-Endposition zu der anderen hin- und herschnappen (Fig. 1-3), wobei zum Übergang von der einen Dreh-Endposition zur anderen das Drehmoment überwunden werden muss, welches aus der Vorspannkraft der an dem Steuerorgan 4 angreifenden Feder 6 resultiert.

Auf den Arm 4g gerichtet weist das Steuerorgan 4 eine Schaltwippe bestehend aus einer Weiche 4h und zwei Lücken 4c, 4e auf. Die Lücken 4c und 4e sind symmetrisch und beidseitig zu der Weiche 4h angeordnet.

Gegenüberliegend der Schaltwippe und der Achse 4a ist in dem Steuerorgan 4 ein tangentialer Durchbruchskanal 4i vorgesehen, der eine Umschaltkontaktfeder 5 aufnimmt, die an ihrem freien Ende den Kontakt 5a trägt. Der Durchbruchskanal 4i ist so gestaltet, dass dessen Kanten gleichzeitig Schaltnocken 4b, 4b* bilden, die auf die Umschaltkontaktfeder 5 einwirken.

Der Schaltvorgang zwischen den zwei bistabilen Zuständen des Flachrelais wird im nachfolgenden ausgehend von der in Fig. 1 dargestellten Ausgangslage erläutert:

Das Antriebssystem 2 wird erregt und so der L-förmige Anker 3 an den Polschuh 2a gezogen. Dabei schwenkt das Ankerteil 3a in Richtung des Pfeiles P aus. Hierbei wird der Stössel 7 in Richtung der Lücke 4e bewegt. Der Stössel 7 gleitet, mit Spiel geführt, von der Seitenkante des Führungsteils 4d und den Führungsflächen 10, 11 im Gehäuse 1 in die Lücke 4e der Schaltwippe.

Wenn die Spitze 7a den Grund der Lücke 4e erreicht hat, wird das Steuerorgan 4 entgegen der Kraftwirkung der Feder 6 im Uhrzeigersinn gedreht. Der Beginn dieser Drehbewegung im Uhrzeigersinn wird für den kurzen Wegabschnitt so lange verzögert, wie der Stössel 7 seitlich an dem Führungsteil 4d abwärts gleitet und der Durchbruch 7b die rechte Seitenkante des Führungsteils 4d erreicht. Erreicht der Durchbruch 7b das Führungsteil 4d, kann der gesamte Arm 4g unter Ausführung der Drehbewegung des Steuerorgans 4 im Uhrzeigersinn unter dem Stössel 7 hindurchschwenken.

In dieser Zwischenstellung wird der Stössel 7 durch die Führungsfläche 11, den Durchbruch 7c und die Spitze 7a gesichert, die sich in der Lücke 4e abstützt. Damit ist wiederum eine dreipunktförmige Einlagerung des Stössels 7 gewährleistet.

Mit der fortschreitenden Drehbewegung des Steuerorgans 4 wird die Druckfeder 6 gespannt, bis die Mitte der Achse 4a, der Kerbgrund des V-förmigen Einschnittes 4f und der Kerbgrund des Einschnittes 1a eine Linie bilden. Ist diese obere Todpunkt-Konstellation überschritten, wird die Drehbewegung des Steuerorgans 4 zusätzlich durch die sich jetzt entspannende Druckfeder 6 unterstützt und gleichzeitig das Antriebssystem 2 entlastet. In der Folge bewirkt die Druckfeder 6, dass der Schaltnocken 4b die Umschaltkontaktfeder 5 auslenkt, so dass der Kontakt 5a/5d geschlossen wird. Die Umschaltkontaktfeder 5 wird dabei etwas durchgedrückt und der Arm 4g des Steuerorgans 4 wird in Richtung des Anschlags 9 bewegt.

Jetzt ist die in Fig. 2 dargestellte Schaltstellung erreicht, und das Geschlossenhalten der Kontakte 5a/5d wird durch die Feder 6 aufrechterhalten, in dem der Nocken 4b auf die Umschaltkontaktfeder 5 drückt. Das heisst, durch die Kraft der Druckfeder 6 wird diese Position gehalten, auch wenn das Antriebssystem des Relais entstromt wird und der Stössel 7 von der Rückstellbewegung des Ankers 3 in die zweite Ruhelage nach Fig. 3 zurückgezogen wird, was durch die Ankerrückstellfeder 3b bewirkt wird. Mittels der Einhängung 7c, welche das verjüngte Ende des Ankerteils 3a übergreift, wird der Stössel 7 zurück- und von dem Steuerorgan 4 weggezogen. Somit gleitet die Spitze 7a aus der Lücke 4e des Steuerorgans 4.

Bei der Rückzugbewegung des Stössels 7 kommt der rechte Flügel 7d* mit dem Führungsteil 4d in Eingriff, das wie in Fig. 3 gezeigt nunmehr bei dem Anschlag 9 liegt. Das Führungsteil 4d bildet aufgrund seiner geneigten Stellung eine schiefe Ebene, auf welcher der Flügel 7d* abgleitet und die Spitze 7a des Stössels im Uhrzeigersinn verschwenkt, wobei der Durchbruch 7c den Schwenk- und Drehpunkt für den Stössel 7 bildet.

Das heisst, die masslichen Verhältnisse sind derart abgestimmt, dass, wenn die Spitze 7a des Stössels 7 die Höhe der Weiche 4h, welche die Lücken 4c und 4e voneinander trennt, verlassen hat, der Flügel 7d* des Stössels 7 gegen das Führungsteil 4d des Steuerorgans 4 stösst und dadurch nach links ausgelenkt und somit zwangsläufig in die Bereitschaftsstellung für einen neuen Schaltvorgang gebracht wird, bei dem die Spitze 7a nunmehr auf die Lücke 4c gerichtet ist, wenn sich der Stössel 7 in seiner anderen Ruheposition befindet (Fig. 3).

Damit die leicht seitlichen Schwenkbewegungen des Stössels 7 ausführbar sind, sind die Wandungen des Durchbruchs 7c konvex gewölbt.

In dieser Ruheposition erfolgt die dreipunktförmige Abstützung des Stössels 7 durch das hintere Ende, die Führungsfläche 11 und das Führungsteil 4d im Zusammenwirken mit dem Flügel 7d*. Zusätzlich wird die Rückschwenkbewegung des Stössels durch das schräggestellte Führungsteil 4d und den Flügel 7d* verhindert.

Um das bistabile Relais wieder in die ursprüngliche stabile Schaltstellung zu bringen, bei der die Kontakte 5a, 5c entsprechend Fig. 1 geschlossen sind, wird das Antriebssystem 2 erneut bestromt und die Spitze 7a des Stössels 7 bewegt sich zielgerichtet in die Lücke 4c, um das Steuerorgan 4 entgegen dem Uhrzeigersinn zurückzuschwenken. Hierbei ergibt sich ein umgekehrter Ablauf, bei dem die Rückstellbewegung des Steuerorgans 4 unterstützt durch die Feder 6 unter Hindurchschwenkung des Führungsteils 4d durch den Durchbruch 7b, bis der Arm 4g an dem Anschlag 8 anschlägt.

Durch die Zwangsläufigkeit des Schaltvorgangs erfolgt ein sicherer Wechsel in die jeweils andere Bereitschaftsstellung und eine sichere Führung des Stössels 7 in die richtige Lücke 4c bzw. 4e des Steuerorgans 4 und somit ist ein unabhängig von der Betätigungsgeschwindigkeit und eventuellen Erschütterungen erfolgendes sicheres Umschalten gewährleistet.

Mit der Erfindung werden im einzelnen folgende Vorteile erzielt:

a) Die Schaltsicherheit wird erhöht, das heisst Fehlschaltungen werden verhindert und die Kontaktgabe verbessert;
b) Eine Zwangsöffnung beider Kontakte wird erreicht; und
c) Eine weitere Miniaturisierung wird ermöglicht.

Der Vorteil der Schaltsicherheit ergibt sich daraus, dass das Steuerorgan 4 mit dem Führungsteil 4d versehen ist, das eine zwangsläufige, und zwar abhängig von der Stellung des Steuerorgans 4, die für den nächsten Schaltvorgang stets die richtige Positionierung des Schaltstössels 7 bewirkt. Das heisst, die mechanische Verkettung zwischen Führungsteil 4d und den Flügeln 7d, 7d* sowie dem Durchbruch 7b gewährleistet trotz eines grossen Spiels des Stössels 7 definierte Schalt- und Ausgangspositionen. Es lassen sich Schwenkbewegungen der Spitze 7a des Stössels 7 in einem grossen Winkelbereich von 5-20 DEG um die Weiche 4h realisieren. Aufgrund der vorteilhaften Lagerung des Stössels 7 kann auf eine separate Rückstellfeder für den Stössel 7 verzichtet werden.

Die Kontaktgabe des erfindungsgemässen Flachrelais wird folgendermassen verbessert: Bei nicht eingebautem Steuerorgan 4 nimmt die Umschaltkontaktfeder 5 eine Mittelstellung zwischen den beiden Kontakten 5c und 5d ein. Die Schaltnocken 4b und 4b* sind derart plaziert, dass sie die Umschaltkontaktfeder 5 sehr nahe bei den Kontaktstellen berühren, wodurch die Kontaktgabe äusserst prellarm erfolgt. Somit ergibt sich durch das prellarme Schalten eine erste Verbesserung der Kontaktgabe.

Ausserdem bilden die Kontakte 5c und 5d im jeweiligen Ruhezustand (Fig. 1 und 3) einen Anschlag für die Umschaltkontaktfeder 5, das heisst, sie begrenzen die Auslenkung der Umschaltkontaktfeder 5. Verschleissen im Laufe der Lebensdauer des Relais die Kontaktstellen, so muss die Umschaltkontaktfeder 5 über einen längeren Abstand "a" bewegt werden. Infolgedessen muss auch das Steuerorgan 4 zusammen mit dem V-förmigen Einschnitt 4f eine erweiterte Drehbewegung ausführen, wobei entsprechendes Spiel in der Anordnung der Anschläge 8, 9 vorgesehen ist und die Druckfeder am Steuerorgan eine Steigerung des Drehmomentes hervorruft.

Rückwirkend steigt die Krafteinleitung in die Umschaltkontaktfeder 5 und damit die Kontaktkraft an den Kontaktstellen. Dieser Effekt ist erwünscht, da eine Erhöhung der Kontaktkraft den bei zunehmendem Abbrand sich erhöhenden Kontaktübergangswiderstand kompensiert.

Neben der Ersparnis einer separaten Rückstellfeder für den Stössel 7 ist bei der Erfindung vor allem von Vorteil, dass keine Justagearbeiten an den Kontaktteilen anfallen, was dadurch möglich ist, dass die Umschaltkontaktfeder 5 keiner Vorspannung bedarf.

Der Vorteil der Zwangsöffnung der Kontakte in beiden Schaltrichtungen wird wie folgt erreicht: Bei nicht eingebauter Druckfeder 6 nimmt die Umschaltkontaktfeder 5 eine neutrale Mittelstellung zwischen den beiden Kontakten 5c und 5d ein, ohne diese zu berühren. Die Kontaktgabe in einer der stabilen Dreh-Endstellungen des Schaltorgans 4 erfolgt erst durch die Kraftwirkung der Druckfeder 6 auf das Schaltorgan 4, weshalb ein Einwirken des Antriebssystems 2 für das Schliessen der Kontakte nicht notwendig und ausschliesslich für das Trennen der Kontakte erforderlich ist.

In der ersten Phase eines jeden Schaltvorgangs wird die Kraft, die das Antriebssystem 2 zur Verfügung stellt, über die Bauteile Stössel 7 und Schaltorgan 4 mit den Schaltnocken 4b und 4b* direkt auf die Umschaltkontaktfeder 5 geleitet und nur dazu verwendet, die geschlossene Kontaktierung somit zu öffnen.

Durch die beschriebene Art des Kontaktsatzes bietet sich die Möglichkeit einer weiteren Miniaturisierung des Relais. Dies zum einen, weil die Umschaltkontaktfeder 5a nicht ausserhalb des Steuerorgans 4 sondern in dem Durchbruchskanal 4i nahe der Achse 4a anordenbar ist. Zum anderen gewährlei stet das hohe Spiel des Stössels 7, das sich mit dessen fortschreitender Bewegung in Richtung des Pfeiles P vergrössert, einen reibungsgeminderten Schaltvorgang, der weniger Energie und damit eine Spule des Antriebssystems mit kleineren Abmessungen erfordert. Diese Miniaturisierung der Spule wird zusätzlich unterstützt, da nur Energie für das Trennen der Kontakte und nicht zum Geschlossenhalten aufgewendet werden muss.

Infolge der grossen Bewegungsfreiheit des Stössels und dem im wesentlichen symmetrischen konstruktiven Aufbau bedingt durch die nicht vorgespannte Umschaltkontaktfeder 5 sind für das Umschalten der Kontakte in vorteilhafter Weise nur zwei energiegleiche Impulse A, B erforderlich, wie dies im Vergleich zu einem konventionellen bistabilen Leiterplattenrelais in Fig. 7 dargestellt ist. Damit muss die Spule des Antriebssystems nicht für den energiereichsten Impuls ausgelegt sein und kann so in den Abmessungen reduziert werden.

Der symmetrische Aufbau des Kontaktapparates ist dadurch bedingt, dass die Umschaltkontaktfeder 5 einerseits nicht in eine Vorzugslage gespannt werden muss und andererseits die Betätigungsstelle auf der Umschaltkontaktfeder 5 durch die Plazierung der Schaltnocken 4b, 4b* während beider Drehbewegungen nahezu konstant bleibt und sich dadurch für beide Schaltstellungen eine weitgehend gleichbleibende Federteilung im Verhältnis l/L ergibt (Fig. 6), wodurch der Kraftbedarf für die Betätigung der Umschaltkontaktfeder 5 in beiden Schaltrichtungen gleich bleibt.

1 Gehäuse
1a Einschnitt (Stützpunkt der Druckfeder)
2 Antriebssystem
2a Polschuh
3 Anker
3a Ankerteil
3b Ankerrückstellfeder
4 Steuerorgan
4a Achse
4b;

4b* Schaltnocken
4c Lücke im Steuerorgan
4d Führungsteil
4e Lücke im Steuerorgan
4f V-förmiger Einschnitt im Steuerorgan
4g Arm
4h Weiche
4i Durchbruchskanal (tangential)
5 Umschaltkontaktfeder
5a Umschaltkontakt
5c; 5d Kontakt
6 Druckfeder
7 Stössel
7a Spitze
7b Durchbruch
7c Durchbruch
7d; 7d* Flügel
8; 9 Anschläge
10 Führungsfläche
11 Führungsfläche
12 Gleitfläche
P Richtungspfeil
L die theoretisch maximale, federnde Länge der Umschaltkontaktfeder 5
1 das federnde Teilstück der Umschaltkontaktfeder 5 zwischen Fixpunkt und Angriffspunkt der Schaltnocke 4b
1 min das federnde Teilstück der Umschaltkontaktfeder 5 zwischen Fixpunkt und Angriffspunkt der Schaltnocke 4b*

Claims

1. Bistabiles Flachrelais mit mindestens einem Umschaltkontakt (5c, 5d), einem elektromagnetischen Antriebssystem (2), das einen L-förmigen Anker (3) aufweist, der um einen Dreh- und Kippunkt gelagert ist und mit einem einen freien Hebelarm bildenden Ankerteil (3a) auf einen zapfenförmigen Stössel (7) einwirkt, dessen Spitze (7a) mit einem um eine Achse (4a) drehbar gelagertes Steuerorgan (4) in Eingriff kommt, das eine Umschaltkontaktfeder (5) betätigt, wenn das Antriebssystem (2) bestromt wird, wobei - das Steuerorgan (4) durch eine Feder (6) unterstützt in zwei stabile Dreh-Endstellungen bringbar ist, deren Lage durch Anschläge (8, 9) bestimmt wird, - an dem Steuerorgan (4) beidseitig zu einer Weiche (4h) um die Achse (4a) je eine Lücke (4c, 4e) angeordnet ist, in die die Spitze (7a) des Stössels (7) bei Aktivierung des Antriebssystems (2) eingreift,

und - das Antriebssystem (2), der Anker (3), der Stössel (7) und das Steuerorgan (4) so in einer von der Innenwandung des Gehäuses (1) gebildeten Ebene liegen, dass die Achsen des Dreh- und Kippunktes des Ankers (3) sowie die Achse (4a) des Steuerorgans (4) parallel zueinander und senkrecht zu der Ebene stehen, während sich die Achse des Stössels (7) parallel zu der Ebene erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass der Stössel (7) mit seinem hinteren Ende, das der Spitze (7a) gegenüberliegt, mit dem freien Ende des Ankerteils (3a) gelenkig verbunden ist, und dass die Spitze (7a) des Stössels (7) zwischen den beiden Umkehrpunkten der Vor- und Rückbewegung des Stössels (7) parallel zu der Ebene über einen Winkelbereich seitlich verschwenkbar ist, der dem Abstand der Lücken (4e, 4c) an dem Steuerorgan (4) entspricht, und dass das Steuerorgan (4) einen Arm (4g) mit einem Führungsteil (4d)

aufweist, das in der Ruheposition und der Umschaltposition des Steuerorgans (4) an den Flügeln (7d, 7d*) des Stössels (7) angreift.

2. Flachrelais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerorgan (4) einen tangentialen Durchbruchskanal (4i) aufweist, dessen Kanten als Schaltnocken (4b, 4b*) für eine Umschaltkontaktfeder (5), die in den Durchbruchskanal (4i) eingesetzt ist, dienen.

3. Flachrelais nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse (4a) des Schaltorgans (4) zwischen der Weiche (4h) und dem Durchbruchskanal (4i) angeordnet ist.

4.

Flachrelais nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltnocken (4b, 4b*) am Steuerorgan (4) derart angeordnet sind, dass sich in beiden Drehrichtungen eine nahezu konstante Federteilung im Verhältnis l/L ergibt, wobei L die theoretisch maximale federnde Länge der Umschaltkontaktfeder (5) ist und 1 das federnde Teilstück der Umschaltkontaktfeder (5) zwischen Fixpunkt und Angriffspunkt der Schaltnocke (4b) bedeutet.

5.

Flachrelais nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass der Stössel (7) quer zu seiner Achse verlaufend aufweist: - einen ersten Durchbruch (7c), der an dem der Spitze (7a) gegenüberliegenden freien Ende des Stössels (7) angeordnet und in das Ankerteil (3a) eingehängt ist, - einen zweiten Durchbruch (7b), durch den das Führungsteil (4d) des Arms (4g) hindurchschwenkbar ist, und - Flügel (7d, 7d*), die wechselweise mit dem Führungsteil (4d) in Eingriff kommen.

6. Flachrelais nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Flügel (7d) mit dem Führungsteil (4d) einen Anschlag bildet, der eine Bewegung des Stössels (7) in Richtung des Ankerteils (3a) begrenzt, und dass der zweite Flügel (7d*) mit dem Führungsteil (4d) eine schiefe Ebene bildet.

7.

Flachrelais nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügel (7d, 7d*), während der Rückstellbewegung des Stössels (7), derart mit dem Führungsteil (4d) des Steuerorgans (4) zusammenwirken, dass die für den nachfolgenden Schaltvorgang notwendige Ausrichtung des Stössels (7) zwangsläufig erfolgt.

8. Flachrelais nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass das freie hintere Ende des Stössels (7) zwischen einer Führungsfläche (11), die eine schiefe Ebene bildet, und dem freien Ende des Ankerteils (3a) angelagert ist.

9. Flachrelais nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Anformung (11) je nach Lage des Stössels (7) zu der Achse des Stössels (7) einen Winkel von 0-20 DEG einnimmt.

10.

Flachrelais nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass die Spitze (7a) des Stössels (7) in einem Winkelbereich von 5-20 DEG um die Weiche (4h) verschwenkbar ist.

11. Flachrelais nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, dass der Stössel (7) im Querschnitt rechteckförmig ist.