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Die
Erfindung betrifft ein Relais gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1 und ein Verfahren zur Herstellung eines Relais gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 9.
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Relais
sind in den verschiedensten Ausführungsformen
bekannt und werden beispielsweise in der Kraftfahrzeugtechnik eingesetzt,
um elektrische Ströme
zu schalten. Insbesondere in der Kraftfahrzeugtechnik ist es erforderlich,
Relais mit einem kompakten Aufbau bereit zu stellen, die zudem kostengünstig herzustellen
sind.
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Die
aus dem Stand der Technik bekannten Relais weisen einen relativ
komplexen Aufbau auf und eine präzise
Fertigung der Relais ist relativ aufwendig, da festgelegte Toleranzen
für die
Anordnung der einzelnen Teile des Relais präzise eingehalten werden müssen.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Relais mit einem vereinfachten
Aufbau bereit zu stellen, das einfach und kostengünstig zu
fertigen ist. Zudem besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein
einfaches und kostengünstiges
Verfahren zur Herstellung eines Relais bereit zu stellen.
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Die
Aufgabe der Erfindung wird durch das Relais gemäß Patentanspruch 1 und durch
das Verfahren zur Herstellung eines Relais gemäß Patentanspruch 9 gelöst.
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Ein
Vorteil des Relais besteht darin, dass nur drei Anschlussstifte
zur Versorgung des Magnetkreises und zur Be reitstellung eines zu
schaltenden Laststromweges vorgesehen sind. Dadurch wird ein vereinfachter
Aufbau des Relais erreicht.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung sind die drei Anschlussstifte in einer Ebene angeordnet.
Auf diese Weise ist eine besonders schmale Ausführung des Relais möglich. Dies
ist insbesondere im Kraftfahrzeug von Vorteil, da der zur Verfügung stehende
Platz beschränkt
ist.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
weist das Joch des Relais eine U-Form auf, deren Schenkel in einer
Ebene angeordnet sind. Die Schenkel sind parallel zu der Ebene der
Anschlussstifte angeordnet. Auf diese Weise ist bei der Herstellung
des Relais nur der Abstand der zwei Ebenen präzise einzustellen, um eine
gewünschte
Funktionsfähigkeit
des Relais zu erreichen.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
ist zwischen den zwei Anschlussstiften des Laststrompfades ein dritter
Anschlussstift vorgesehen, der nur zur Versorgung der Magnetspule
des Relais vorgesehen ist. Ein zweiter Anschluss der Magnetspule
wird durch einen der zwei Anschlussstifte des Laststrompfades bereit
gestellt. Durch diese Anordnung ist ein relativ großer Abstand
zwischen den Anschlussstiften des Laststrompfades möglich, so dass
insbesondere bei hohen Spannungen ein Spannungsüberschlag vermieden wird.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
sind die drei Anschlussstifte aus dem gleichen Material und mit
der gleichen Dicke gefertigt. Auf diese Weise können die drei Anschlussstifte
beispielsweise in einem Stanzvorgang aus einer Metallplatte gefertigt
werden, wobei die drei Anschlussstifte vor dem Verbauen im Relais über Haltestreifen
miteinander verbunden sind, so dass eine einfache Justierung in
einer Ebene der drei Anschlussstifte möglich ist.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
weisen der erste und der zweite Anschlussstift eine größere Breite
als der dritte Anschlussstift auf. Auf diese Weise sind die drei
Anschlussstifte an die zu führenden
Stromstärken
angepasst, so dass eine Materialeinsparung beim dritten Anschlussstift
trotz gleicher Dicke gegeben ist. Somit ist es möglich, die drei Anschlussstifte
aus einer Platte in einem Arbeitsvorgang herauszustanzen.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
sind der erste und der zweite Anschlussstift und die zwei Jochschenkel über einen
Sockel, der aus einem isolierenden Material gefertigt ist, in der
Lage zueinander fixiert. Auf diese Weise wird eine einfache und
präzise
Justage der zwei Ebenen gewährleistet.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist der Sockel aus einem Spritzgussteil gefertigt. Die Verwendung
des Spritzgussteils ermöglicht
eine einfache und präzise
Justage der Anschlussstifte und der Jochschenkel zueinander.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
ist der bewegliche Kontakt direkt oberhalb des Sockels angeordnet
und mit einem Ende an einem der Anschlussstifte gehalten. Das zweite,
frei bewegliche Ende des beweglichen Kontaktes ist dem ersten oder
dem zweiten Anschlussstift zugeordnet. Durch die Anordnung des beweglichen
Kontaktes direkt oberhalb des Sockels wird ein kurzer Laststrompfad für den zu
schaltenden Strom innerhalb des Relais erreicht. Dadurch wird die
im Relais auftretende Verlustwärme
gering gehalten.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
weist den Vorteil auf, dass die drei Anschlussstifte als einteiliges
Stanzteil aus einer Platte gefertigt werden können und beim Verbau im Relais
dadurch automatisch in einer Ebene zueinander justiert sind. Dadurch
ist eine präzise
Justierung der Anschlussstifte in einer Ebene und ein einfaches
Handling der Anschlussstifte während
der Montage des Relais möglich.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
werden die Anschlussstifte über
ein Spritzgussteil mit dem Joch der Magnetspule fixiert. Auf diese Weise
ist eine einfache und präzise
Fixierung der Jochschenkel in Bezug auf die Anschlussstifte möglich. Dies
ist insbesondere deshalb von Vorteil, da am Joch der bewegliche
Anker angeordnet ist, der eine definierte Position zu dem beweglichen
Kontakt aufweisen muss, da der bewegliche Kontakt an einem Anschlussstift
gehaltert ist und zudem am Anker befestigt ist. Für die korrekte
Funktionsweise muss sowohl der Anker bezüglich der Schenkel als auch
der bewegliche Kontakt bezüglich
der Anschlussstifte eine präzise
Lage aufweisen.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
weist der Spulenkörper
der Magnetspule einen Anschlag für
den beweglichen Kontakt auf. Somit ist eine Festlegung einer Ruhestellung
des beweglichen Kontaktes durch den Anschlag gegeben.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
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1 ein
Relais mit einer abgehobenen Schutzkappe;
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2 ein
U-förmiges
Joch;
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3 das
U-förmige
Joch mit der Magnetspule;
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4 das
U-förmige
Joch mit Magnetspule und einem L-förmigen Anker;
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5 ein
Stanzteil mit drei Anschlussstiften;
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6 ein
teilmontiertes Relais;
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7 eine
Ansicht von oben auf das teilmontierte Relais;
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8 eine
schematische Darstellung des Laststrompfades;
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9 eine
Unteransicht des Relais; und
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10 ein
elektrisches Ersatzschaltbild für die
Verschaltung der Anschlussstifte.
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1 zeigt
in einer perspektivischen Darstellung ein Relais mit einer abgezogenen
Schutzkappe 11. Das Relais weist einen Sockel 9 auf,
der aus einem isolierenden Material besteht und in den drei Anschlussstifte 4, 12, 13 eingesteckt
und gehalten sind. Zudem ist in den Sockel 9 ein Magnetkreis mit
einer Magnetspule 2 und einem U-förmigen Joch 1 gehalten.
Das Joch 1 weist einen ersten und einen zweiten Jochschenkel 14, 15 auf,
die parallel zueinander angeordnet sind und im Sockel 9 gehalten sind.
Am ersten Jochschenkel 14 liegt ein L-förmiger Anker 3 an.
Oberhalb des Sockels 9 ist parallel zu einer Sockelplatte 10 ein
beweglicher Kontakt in Form einer Kontaktfeder 5 angeordnet.
Die Kontaktfeder 5 ist an einem rechten Ende am zweiten
Anschlussstift 12 beispielsweise über Nieten befestigt. Weiterhin
ist die Kontaktfeder 5 in einem Mittenbereich am Anker 3 befestigt.
Ein frei bewegliches zweites Ende der Kontaktfeder ist dem ersten
Anschlussstift 4 zugeordnet. Die Magnetspule 2 weist
ein Spulengehäuse 16 auf,
an dem eine Anlagenase 8 angeordnet ist. Die Anlagenase 8 übergreift
die Kontaktfeder 5, die somit zwischen der Anlagenase 8 und
dem zweiten Jochschenkel 15 angeordnet ist. Die Anlagenase 8 dient
als Anlage für
die Kontaktfeder 5 im unbestromten Zustand der Magnetspule 2.
Somit ist die Ruheposition der Kontaktfeder 5 festgelegt.
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Die
Kontaktfeder 5 weist am frei beweglichen Ende einen Kontaktniet
auf, der einem Kontaktniet des ersten Anschlussstif tes 4 zugeordnet
ist. Bei einer Bestromung der Magnetspule 2 wird der Anker 3 mit
der beweglichen Seite in Richtung auf den zweiten Jochschenkel 15 gezogen.
Dabei wird die Kontaktfeder 5 mit dem beweglichen Ende
in Richtung auf den ersten Anschlussstift 4 gezogen, so
dass die zwei Kontaktnieten des ersten Anschlussstiftes 4 und der
Kontaktfeder 5 in Anlage gebracht werden. Auf diese Weise
wird eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem ersten Anschlussstift 4 und
dem zweiten Anschlussstift 12 über die Kontaktfeder 5 hergestellt.
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In
der dargestellten Ausführungsform
ist der erste Anschlussstift 4 an einen ersten Anschluss 18 der
Magnetspule 12 angeschlossen. An einen zweiten Anschluss 19 der
Magnetspule 2 ist der dritte Anschlussstift 13 angeschlossen
(6), wobei in 1 der zweite
Anschluss nicht sichtbar ist. Der dritte Anschlussstift 13 ist
zwischen dem ersten und dem zweiten Anschlussstift 4, 12 angeordnet
und im Sockel 9 gehalten. Der dritte Anschlussstift 13 dient nur
zur elektrischen Kontaktierung des zweiten Anschlusses 19 der
Magnetspule 2.
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Die
Sockelplatte 10 weist an schmalen Seitenkanten Rastnasen 9 auf,
die in Ausnehmungen 20 der Schutzkappe 11 einfedern,
wenn die Schutzkappe 11 auf die Sockelplatte 10 aufgeschoben
wird.
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2 zeigt
das U-förmige
Joch 1 mit dem ersten und dem zweiten Jochschenkel 14, 15.
Der erste und der zweite Jochschenkel 14, 15 sind
parallel zueinander und in einer Ebene angeordnet. Der erste und
der zweite Jochschenkel 14, 15 sind über ein
Verbindungsstück 21 miteinander
verbunden. Das Verbindungsstück 21 ist
senkrecht zu dem ersten und dem zweiten Jochschenkel 14, 15 angeordnet.
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3 zeigt
das Joch 1 mit einer Magnetspule 2, die einen
seitlich offenen Spulenkörper 22 und eine
Wicklung 23 mit dem ersten und dem zweiten Anschluss 18, 19 aufweist.
Der Spulenkörper 22 weist
eine Einschuböffnung 24 auf, über die
der Spulenkörper 22 auf
das Verbindungsstück 21 bei
der Montage aufgeschoben wird. Erst anschließend wird die Wicklung 23 auf
den Spulenkörper 22,
der sich bereits auf dem Joch 1 befindet, aufgewickelt.
Der Spulenkörper 22 weist
die Anlagenase 8 auf, die im Bereich vor dem zweiten Jochschenkel 15 angeordnet
ist.
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4 zeigt
das Joch 1 mit der Magnetspule 2 und dem L-förmigen Anker 3. In
dieser Darstellung ist die Einschuböffnung 24 des Spulenkörpers 22 deutlich
zu erkennen. Der Anker 3 weist eine Ankerplatte 25 auf,
die im Wesentlichen rechteckförmig ausgebildet
ist, und mit Endbereichen über
den zwei Jochschenkeln 14, 15 angeordnet ist. Über dem
ersten Jochschenkel 14 ist die Ankerplatte 25 mit
einem Ankerschenkel 26 verbunden, der im Wesentlichen parallel
zum ersten Jochschenkel 14 ausgerichtet ist und sich nach
oben bis über
die Mitte des Verbindungsstückes 21 erstreckt.
Der Ankerschenkel 26 und die Ankerplatte 25 bilden
eine Auflagekante 27, mit der der Anker 3 auf
dem ersten Jochschenkel 14 aufliegt. Das der Auflagekante 27 gegenüberliegende
Ende der Ankerplatte 25 stellt das bewegliche Ende des
Ankers 3 dar, mit dem ein Magnetschluss zum zweiten Jochschenkel 15 herstellbar
ist. Die Ankerplatte 25 weist Nieten 28 auf, über die
die Kontaktfeder 5 mit dem Anker 3 befestigt wird.
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5 zeigt
ein Stanzteil 29, das den ersten, den zweiten und den dritten
Anschlussstift 4, 12, 13 aufweist, die über Haltestücke 30 miteinander
verbunden sind. Das Stanzteil 29 ist in einem Stanzvorgang
aus einer metallischen Platte ausgestanzt. Auf diese Weise sind
die drei Anschlussstifte 4, 12, 13 fest
miteinander verbunden und in einer Ebene angeordnet. Dadurch ist
ein einfaches Handling der drei Anschluss stifte bei der Montage
und bei der Justierung gegeben. Im zweiten Anschlussstift 12 sind
weitere Nieten 7 vorgesehen, über die die Kontaktfeder 5 nach
der Montage des Ankers 3 an der Kontaktfeder 5 am zweiten
Anschlussstift 12 befestigt wird.
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6 zeigt
eine Montagesituation, bei der das Joch 1 mit der Magnetspule 2 und
das Stanzteil 29 miteinander in dem Sockel 10 gehalten
sind. In dieser Montagesituation ist das Anschlussteil 29 noch
mit den Haltestücken 30 versehen,
die später ausgestanzt
werden. Der erste Anschluss 18 und der zweite Anschluss 19 sind
mit dem ersten Anschlussstift 4 bzw. mit dem dritten Anschlussstift 13 elektrisch
leitend kontaktiert. Die Verwendung des Stanzteils 29 bietet
den Vorteil, dass bei der Justierung des Joches 1 und der
drei Anschlussstifte 4, 12, 13 nur zwei
Teile aufeinander fixiert werden müssen. Vorzugsweise ist der
Sockel 9 in Form eines Spritzgussteils ausgebildet. Insbesondere
bei der Ausbildung als Spritzgussteil ist eine sichere Justage und
eine zuverlässige
Halterung des Joches 1 und der drei Anschlussstifte 4, 12, 13 in
der Justageposition möglich.
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7 zeigt
eine Ansicht von oben auf die Anordnung der 6, wobei
deutlich die zwei Ebenen des Joches 1 und der Anschlussstifte 4, 12, 13 erkennbar
ist, die präzise
parallel zueinander angeordnet sind. Auf diese Weise kann ein gewünschter Abstand
D zwischen dem Joch 1 und den Anschlussstiften 4, 12, 13 eingestellt
werden. Der präzise
Abstand ist aufgrund der präzisen
Abstimmung zwischen dem Anker 3 und der Kontaktfeder 5 erforderlich.
Zudem ist in 7 die Einschuböffnung 24 im Spulenkörper 22 erkennbar,
durch die das Verbindungsstück 21 in
den Spulenkörper 22 seitlich
eingeschoben wurde und erst anschließend die Wicklung 23 auf
den Spulenkörper 22 aufgebracht
wurde.
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8 zeigt
in einer schematischen Darstellung den zu schaltenden Strompfad,
bei dem der Strom über
den ersten Anschlussstift 4 nach oben in das Relais fließt und über Kontaktnieten 6, 7 auf
die Kontaktfeder 5 im bestromten Zustand der Magnetspule 2 geleitet
wird. Von der Kontaktfeder 5 wird der Strom zu dem zweiten
Anschlussstift 12 weitergeleitet. Der Laststrompfad ist
in Form von Pfeilen schematisch in 8 dargestellt.
Die Kontaktfeder 5 ist über
die weiteren Nieten 7 am zweiten Anschlussstift 12 gehalten.
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9 zeigt
eine Unteransicht des Relais mit Blick auf die Sockelplatte 10 und
den ersten, den zweiten und den dritten Anschlussstift 4, 12, 13.
In dieser Ausführungsform
ist deutlich zu erkennen, dass die drei Anschlussstifte 4, 12, 13 die
gleiche Dicke aufweisen und in einer Ebene geordnet sind. Vorzugsweise
ist der dritte Anschlussstift 13, wie in 9 dargestellt
ist, mit einer geringeren Breite ausgebildet.
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10 zeigt
ein elektrisches Ersatzschaltbild für die Verschaltung des ersten,
des zweiten und des dritten Anschlussstiftes 4, 12, 13.
Der erste Anschlussstift 4 ist über den ersten Anschluss 18 mit
der Wicklung 23 der Magnetspule 2 elektrisch leitend
verbunden. Der dritte Anschlussstift 13 ist über den zweiten
Anschluss 19 mit der Wicklung 23 der Magnetspule 2 elektrisch
leitend verbunden. Parallel zur Magnetspule 2 mit der Wirkung 23 ist
ein elektrischer Widerstand 31 angeordnet. Der zweite Anschlussstift 12 ist
elektrisch leitend mit der Kontaktfeder 5 verbunden, die
in Abhängigkeit
von der Bestromung, d. h. vom Magnetfeld der Magnetspule 2 entweder
in einer Offenposition, wie in 10 dargestellt
ist, oder in einer Schließposition
angeordnet ist. In der Offenposition ist keine elektrisch leitende
Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Anschlussstift 4, 12 gegeben.
Wird die Magnetspule 2 bestromt, so wird durch das entstehende
Magnetfeld der Anker 3 und damit die Kontaktfeder 5 in
die Schließposition gezogen,
wobei die Kontaktfeder 5 eine elekt risch leitende Verbindung
zwischen dem ersten und dem zweiten Anschlussstift 4, 12 herstellt.
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- 1
- Joch
- 2
- Magnetspule
- 3
- Anker
- 4
- erster
Anschlussstift
- 5
- Kontaktfeder
- 6
- Kontaktniet
- 7
- weitere
Niet
- 8
- Anlagenase
- 9
- Sockel
- 10
- Sockelplatte
- 11
- Schutzkappe
- 12
- zweiter
Anschlussstift
- 13
- dritter
Anschlussstift
- 14
- erster
Jochschenkel
- 15
- zweiter
Jochschenkel
- 16
- Spulengehäuse
- 18
- erster
Anschluss
- 19
- zweiter
Anschluss
- 20
- Ausnehmung
- 21
- Verbindungsstück
- 22
- Spulenkörper
- 23
- Wicklung
- 24
- Einschuböffnung
- 25
- Ankerplatte
- 26
- Ankerschenkel
- 27
- Auflagekante
- 28
- Niet
- 29
- Stanzteil
- 30
- Haltestücke
- 31
- Widerstand