DE102004006710A1 - Relais und Verfahren zur Herstellung eines Relais - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Relais und ein Verfahren zur Herstellung eines Relais beschrieben, bei dem drei Anschlussstifte für das Relais vorgesehen sind. Die drei Anschlussstifte werden vorzugsweise aus einem Stanzteil gefertigt und als ein Anschlussstanzteil gemeinsam im Bezug auf ein Joch der Magnetspule durch ein Einbringen in einen Sockel fixiert. Durch die Verwendung eines Anschlussstanzteils mit den drei miteinander fest verbundenen Anschlussstiften ist die Justierung und das Handling der drei Anschlussstifte bei der Herstellung des Relais relativ einfach.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Relais gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zur Herstellung eines Relais gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 9.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird durch das Relais gemäß Patentanspruch 1 und durch das Verfahren zur Herstellung eines Relais gemäß Patentanspruch 9 gelöst.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 ein Relais mit einer abgehobenen Schutzkappe;
  • 2 ein U-förmiges Joch;
  • 3 das U-förmige Joch mit der Magnetspule;
  • 4 das U-förmige Joch mit Magnetspule und einem L-förmigen Anker;
  • 5 ein Stanzteil mit drei Anschlussstiften;
  • 6 ein teilmontiertes Relais;
  • 7 eine Ansicht von oben auf das teilmontierte Relais;
  • 8 eine schematische Darstellung des Laststrompfades;
  • 9 eine Unteransicht des Relais; und
  • 10 ein elektrisches Ersatzschaltbild für die Verschaltung der Anschlussstifte.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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

Claims (10)

  1. Relais mit einer Magnetspule (2) mit einem Joch (1) und einem Anker (3), mit einem beweglichen Kontakt (5), der am Anker (3) gehaltert ist, mit einem ersten und zweiten Anschlussstift (4, 12) für einen zu schaltenden Laststrom, die über den beweglichen Kontakt (5) bei einer festgelegten Ankerstellung miteinander elektrisch leitend verbindbar sind, wobei zwei Anschlüsse (18, 19) für die Magnetspule (2) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein dritter Anschlussstift (13) vorgesehen ist, der mit einem Anschluss (19) verbunden ist, und dass der erste oder der zweite Anschlussstift (4, 12) zusätzlich mit dem zweiten Anschluss (18) elektrisch leitend verbunden ist.
  2. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die drei Anschlussstifte (4, 12, 13) in einer Ebene angeordnet sind.
  3. Relais nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Joch (1) u-förmig ausgebildet ist, dass zwei Schenkel (14, 15) des Jochs (1) in einer Ebene parallel zu der Ebene des ersten und des zweiten Anschlussstiftes (4, 12) angeordnet sind.
  4. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten und dem zweiten Anschlussstift (4, 12) der dritte Anschlussstift (13) angeordnet ist.
  5. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die drei Anschlussstifte (4, 12, 13) aus dem gleichen Material mit der gleichen Dicke gefertigt sind, und dass der erste und der zweite Anschlussstift (4, 12) eine größere Breite als der dritte An schlussstift (13) aufweisen.
  6. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste, der zweite und der dritte Anschlussstift (4, 12, 13) und die zwei Jochschenkel (14, 15) über einen Sockel (9) in der Lage zueinander fixiert sind.
  7. Relais nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Sockel (9) als Spritzgussteil ausgebildet ist.
  8. Relais nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Sockel (9) eine Sockelplatte (10) aufweist, die das Relais nach unten abschließt, dass direkt über der Sockelplatte (10) der bewegliche Kontakt (5) mit einem Ende an einem der Anschlussstifte (12) gehalten ist und dass der bewegliche Kontakt (5) im Wesentlichen parallel zur Sockelplatte (10) angeordnet ist.
  9. Verfahren zur Herstellung eines Relais nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste, der zweite und der dritte Anschlussstift (4, 12, 13) aus einem Stanzteil (29) gefertigt sind, dass die Anschlussstifte (4, 12, 13) als Stanzteil über Haltestücke (30) miteinander verbunden sind, dass die Anschlussstifte (4, 12, 13) in Bezug auf ein Joch (1, 14, 15) der Magnetspule (2) justiert werden, dass das Joch (1, 14, 15) und die Anschlussstifte (4, 12, 13) über einen Sockel (9) miteinander fixiert werden, und dass anschließend die Haltestücke (30) entfernt wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Sockel (9) als Spritzgussteil ausgebildet wird.
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