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Die
Erfindung betrifft ein Relais mit einem Grundkörper, der eine Grundebene festlegt,
einem auf dem Grundkörper
angeordneten monostabilen oder bistabilen Magnetsystem mit Anker,
einem Umschaltkontakt und einem Arbeitskontakt, die jeweils senkrecht
oder parallel zur Grundebene angeordnet sind, wobei der Umschaltkontakt
zwischen dem Arbeitskontakt und einem annähernd parallel bzw. senkrecht
zur Grundebene bewegbaren Schieber angeordnet ist, und wobei der
Umschaltkontakt über den
an ihm angreifenden Schieber mit dem Anker wirkverbunden ist.
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Ein
derartiges (monostabiles) Relais mit einem parallel zur Grundebene
angeordneten Schieber, der die Bewegung des Ankers auf ein Kontaktsystem
des Relais überträgt, ist
beispielsweise aus der
EP
1 244 127 A2 bekannt. Bei dem bekannten Relais greift der
Anker über
einen Ankerfortsatz in eine Ausnehmung des Schiebers ein, so dass
die Anzugs- bzw. Öffnungsbewegung
der Ankerplatte unmittelbar in eine horizontale Hin- und Herbewegung des
Schiebers umgesetzt wird. Üblicherweise
ist der Schieber in etwa in Form einer recheckigen Platte ausgebildet,
wobei der Anker im Bereich der einen und das Kontaktsystem im Bereich
der gegenüberliegenden
Schmalseite angeordnet ist. Bei einem monostabilen Relais besteht
das Kontaktsystem im einfachsten Fall aus einem einzigen Kontaktfedernpaar, also
aus einem Umschaltkontakt, der bei anziehendem Anker vom Schieber
in Richtung auf den Arbeitskontakt bewegt wird. Im unerregten Zustand
des Magnetsystems wird der Schieber z. B. durch die Rückstellkraft
der Ankerfeder – oder,
bei einem bistabilen Relais, durch die Gegenerregung der Spule – in die
Ruheposition gezogen. Die Umschaltkontaktfeder löst sich dann durch ihre eigene
Rückstellkraft vom
Arbeitskontakt und schnellt in ihre Ruheposition zurück.
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Bistabile
Relais bzw. Magnetsysteme mit H-Anker, wie sie zum Beispiel aus
der
DE 197 15 261 C1 und
der
DE 93 20 696 U1 bekannt
sind, können – anders
als die allgemein bekannten monostabilen Relais bzw. Magnetsysteme – durch
Umpolen des Magnetsystems zwischen zwei stabilen Schaltstellungen
hin- und herwechseln. Durch ein derartiges Magnetsystem steht für beide
Schaltrichtungen Kraft zur Verfügung,
so dass nicht nur beim Schließen, sondern
auch beim Öffnen
Kraft auf die Kontaktfedern des Relais aufgebracht wird. Dies ist
insbesondere im Zusammenhang mit dem Aufreißen von Verschweißungen,
die während
der elektrischen Lebensdauer des Relais auftreten, von Vorteil.
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Wenn
es bei einem monostabilen Relais zu einer der relativ häufig vorkommenden
Verschweißungen
des Umschaltkontaktes am Arbeitskontakt kommt, bewegt sich zwar
der Schieber (durch die Kraft der Ankerfeder) zurück in die
Ruheposition, der Umschaltkontakt bleibt jedoch am Arbeitskontakt
verschweißt,
so dass die Funktion des Relais gestört ist.
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Bei
einem auf dem Markt befindlichen Relais mit Schieber ist es bekannt,
das vom Grundkörper entfernte
Ende des Umschaltkontaktes in einem Schlitz im Schieber fix zu umschließen, um
beim Öffnen
Verschweißungen
aufzureißen. 1 zeigt
einen horizontal zur Bodenplatte 1 (Grundebene) des Relais
bewegbaren Betätigungsschieber
(Kamm) 2. Das von der Grundebene 1 entfernte Ende
des Umschaltkontaktes 3 ist in einer schlitzförmigen Ausnehmung 5 des
Schiebers 2 fix umschlossen. Bei einer Verschweißung hat
dies im Falle eines monostabilen Relais zwar zur Folge, dass nach
dem Öffnen
des Magnetsystems die Rückstellkraft
der Ankerfeder (nicht dargestellt) am Umschaltkontakt 3 anliegt.
Da die Ankerfeder, der Schieber und der Anker alle fix mit dem Umschaltkontakt 3 verbunden
sind, steht zum Öffnen
nur eine gleichmäßige, relativ
geringe Ankerrückstellkraft
zur Verfügung,
die in vielen Fällen nicht
ausreicht, um die Verschweißung
aufzureißen und
den Kontakt zu öffnen.
Auch bei einem bistabilen Magnetsystem bleibt die Situation problematisch,
da der Anker fixiert ist und nicht in einen Bereich kommt, in dem,
bekanntlich erst gegen Ende der Ankeranzugsbewegung, eine erhebliche Öffnerkraft
anfällt.
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Aus
der
DE 30 00 681 02 ist
ein Relais mit Kontakten und mit einer Kontaktbetätigungsvorrichtung
für eine
Umschaltfeder bekannt. Die Kontaktbetätigungsvorrichtung besteht
aus einem U-förmigen Formkörper mit
zwei Schenkeln, der zentrisch die Umschaltfeder trägt. Die
Enden der beiden Schenkel bilden Kontaktöffnungselemente
4,
5 und
weisen einen Abstand voneinander auf, der für eine Kraft zum Aufbrechen
der verschweißten
Kontakte erforderlich ist.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, ein Relais der eingangs genannten Art
so weiterzubilden, dass Verschweißungen des Umschaltkontakts
mit dem Arbeitskontakt beim Betätigen
des Relais aufgerissen werden.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein
Relais gemäß Anspruch
1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind
Gegenstand zusätzlicher
Ansprüche.
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Erfindungsgemäß ist am
Schieber mindestens ein Kontaktöffnungselement
zum Öffnen
verschweißter
Kontakte integriert ist, mit dem der Schieber den Umschaltkontakt
auf der dem Arbeitskontakt zugewandten Seite mit einem veränderlichen
Abstand hintergreift, wobei in der den Arbeitskontakt schließenden Position
des Schiebers ein derartiger Abstand gebildet ist, dass beim Öffnen des
Magnetsystems das Kontaktöffnungselement
erst kurz bevor das Magnetsystem ganz geöffnet ist am verschweißten Umschaltkontakt
anschlägt.
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Der
Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, die Verschweißung durch
die Rückstellenergie
des Schiebers und des Ankers aufreißen zu lassen. Um die größtmögliche Aufreißkraft bzw.
Energie auf den Umschaltkontakt aufbringen zu können, muss der Abstand (Spiel)
zwischen dem Öffnungselement
und der dem Ar beitskontakt zugewandten Stirnseite des Umschaltkontakts
so groß sein,
dass das Schieber/Magnetsystem trotz Verschweißung zunächst fast völlig öffnen kann und erst dann am
Umschaltkontakt hängen
bleibt. Durch diesen verzögerten
Angriff des Schiebers/Ankers am verschweißten Umschaltkontakt bei der Öffnungsbewegung
kann die Energie der rückfallenden
Teile, bzw., bei einem bistabilen Relais, die volle Öffnerkraft
am Ende der Ankeranzugsbewegung, voll zum Aufreißen der Verschweißung ausgenutzt
werden.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung ist es vorteilhaft, dass das die Kontakte senkrecht
zur Grundebene stehend in dem Grundkörper befestigt sind, und dass
das am parallel zur Grundebene bewegbaren Schieber ausgebildete
Kontaktöffnungselement
als Haken ausgebildet ist, der von oben her über das von der Grundebene
entfernte Ende des Umschaltkontakts greift.
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Gemäß einer
besonders bevorzugten, sich ebenfalls auf einen "parallelen" Schieber beziehenden Ausführungsform
ist das Kontaktöffnungselement
als Haken ausgebildet, der durch eine Ausnehmung im Umschaltkontakt
geführt
ist und einen oberhalb der Ausnehmung gelegenen Abschnitt des Umschaltkontaktes
hintergreift. Dabei ist es insbesondere hinsichtlich der Montage
des Relais von Vorteil, wenn das Kontaktöffnungselement durch zwei Haken gebildet
ist, die jeweils durch eine seitlich im Umschaltkontakt angeordnete
Ausnehmung geführt sind.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
ist im "parallelen" Schieber eine senkrecht
zur Grundebene verlaufende Ausnehmung vorgesehen, die das von der
Grundebene entfernte Ende des Umschaltkontakts umfasst, wobei das
Kontaktöffnungselement durch
eine in Richtung zum Arbeitskontakt hin liegende Kante der Ausnehmung
gebildet ist. Wichtig ist wiederum, dass genügend Spiel zwischen der Kante und
dem Umschaltkontakt vorhanden ist.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
ist die Erfindung auch bei einem Relais einsetzbar, bei dem die
Kontakte parallel zur Grundebene liegend im Grundkörper befestigt
sind. Dabei ist das am senkrecht zur Grundebene bewegbaren Schieber
ausgebildete Kontaktöffnungselement
als Haken ausgebildet, der durch eine Ausnehmung im Umschaltkontakt geführt ist
und einen in der Umgebung der Ausnehmung gelegenen Abschnitt des
freien Endes des Umschaltkontaktes hintergreift. Vorteilhaft erweise
ist diese Ausführungsform
auch bei Relais einsetzbar, deren Anker keine Ankerrückstellfeder
aufweist.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
schematische perspektivische Darstellung eines aus dem Stand der
Technik bekannten Relais mit einem die Ankerbewegung übertragenden
Schieber,
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2 einen
Montagezustand eines erfindungsgemäßen Relais mit parallel zur
Grundebene bewegbarem Schieber,
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3 eine
andere Ausführungsform
eines Relais mit "parallelem" Schieber,
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4 das
Relais gemäß 3 in
einem Montagezustand,
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5 das
Relais gemäß 4 in
einem fortgeschrittenen Montagezustand,
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6 das
Relais gemäß 3 bis 5 in einem
Betriebszustand, bei dem es zu einer Verschweißung des Kontaktsystems gekommen
ist,
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7 eine
seitliche Ansicht des Relais gemäß 6,
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8 bis 12 jeweils
eine andere Ansicht einer Ausführungsform
des Relais mit senkrecht zur Grundebene angeordnetem Schieber.
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In
2 ist
eine erste Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen bistabilen
Relais mit H-Anker gezeigt. Das in
2 dargestellte
Relais besitzt einen Grundkörper
4 aus
Isolierstoff, der zur Anschlusseite hin flach gestaltet ist und
eine Bodenseite
1 (Grundebene) definiert, aus der elektrische
Anschlüsse
7 und
8 austreten.
Der Grundkörper
4 besitzt
eine flache, wannenförmige
Ausnehmung zur Aufnahme eines Magnetsystems, während der übrige Teil mit emporgezogenen
Seitenwänden
9 und
gegebenenfalls Querwänden
10 beispielsweise
in einzelne Kontaktträgerkammern
unterteilt sein kann. Das im gezeigten Ausführungsbeispiel sehr einfach gestaltete
Kontaktsystem des Relais besteht aus einer Umschaltkontaktfeder
3 und
einer Arbeitskontaktfeder
11. Erstere ist horizontal auslenkbar
und kann durch den parallel zur Grundebene
1 angeordneten,
kammartig ausgebildeten Schieber
2 bewegt werden. Der Schieber
2 besitzt
an seinem dem Kontaktsystem
3 und
11 gegenüberliegenden
Ende eine Ankerfortsatzausnehmung
12, in die ein integral
mit dem spulenfernen Ankerblech
13 ausgeführter Ankerfortsatz
14,
vgl.
3, eingreift. Der H-Anker
6 ist mit seinen Achsstummeln
15 beidseitig
in Lagerstellen des Grundkörpers
4 gelagert,
so dass er sich um diese Lagerstellen drehen kann, wobei die Drehbewegung
allerdings durch das Anschlagen an den freien Enden der Jochschenkel
16 und
17 begrenzt
wird, vgl.
3.
3 zeigt
das Magnetsystem bzw. das Relais in der geöffneten Schaltstellung. Wird
das Magnetsystem umgepolt, so schließt der H-Anker
6,
wobei der Ankerfortsatz
14 eine annähernd horizontale Bewegung
nach links ausführt,
die sich unmittelbar auf den Schieber
2 und von diesem
auf die Umschaltkontaktfeder
3 überträgt, die durch ihre Bewegung den
Schaltkontakt mit dem Arbeitskontakt
11 schließt. Das
erfindungsgemäße Relais
kann auch mit wesentlich komplizierteren Kontaktsystemen, beispielsweise
dem in der
DE 198
47 831 A1 beschriebenen, ausgeführt werden. Insbesondere kann
auch nur ein weiterer Kontakt, ein Ruhekontakt (nicht dargestellt),
vorgesehen werden, so dass, im Gegensatz zu den dargestellten Ausführungsformen
mit Arbeitskontaktrelais, ein Umschaltrelais realisierbar ist.
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Der
H-Anker 6 besteht, vgl. 7, aus zwei im
Wesentlichen parallel angeordneten Ankerblechen 13 und 18,
die durch einen dazwischenliegenden Dauermagneten in an sich bekannter
Weise so verbunden sind, dass sich der typische H-Querschnitt ergibt.
Der H-Anker 6 kann in seinem Mittelbereich mit der in
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7 erkennbaren
Kunststoffumspritzung 19 versehen werden, wobei an beiden
Seiten Achsstummel 15 mit angeformt werden können. Da
die beiden Ankerbleche 13 und 18 sich über den Luftspalt
hinaus an den Seiten der freien Enden der gegenüberliegenden Jochschenkel 16 und 17 erstrecken,
kommt es im Zusammenwirken des Dauermagneten mit den Polflächen der
Jochschenkel 16 und 17, deren Polung von der Polung
der Spule abhängt, in
einer einem ersten Polungszustand der Spule entsprechenden ersten
Schaltstellung des H-Ankers 6 zu einem Anschlagen des oberen
Endes des spulennahen Ankerblechs 18 am Jochschenkel 16 und gleichzeitig
zum Anschlagen des unteren Endes des spulenfernen Ankerblechs 13 am
Jochschenkel 17. In einer einem zweiten Polungszustand
der Spule entsprechenden zweiten Schaltstellung kommt es dagegen
zu einem Anschlagen des oberen Endes des spulenfernen Ankerblechs 13 am
Jochschenkel 16 und gleichzeitig zum Anschlagen des unteren
Endes des spulennahen Ankerblechs 18 am Jochschenkel 17.
Wie insbesondere in den 4 und 5 erkennbar,
weist mindestens eines der Enden des spulenfernen Ankerblechs 13 einen
Ankerfortsatz 14 auf, der sich beim Wechsel der Schaltstellungen
des H-Ankers 6 im Wesentlichen parallel zur Grundebene 1 hin- und herbewegt.
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Durch
das umpolbare Magnetsystem mit H-Anker 6 steht also in
an sich bekannter Weise nicht nur beim Schließen des Relais, sondern in
beide Schaltrichtungen Kraft zur Verfügung. Die Spulenspannung kann
nach dem Umschalten des Magnetsystems von einer zur anderen Schaltstellung
beendet werden, da die eingenommene Schaltstellung dann durch den
Magneten gehalten wird, bis die Spule wieder in die entgegengesetzte
Richtung magnetisiert wird.
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Zurückkehrend
zu 2 zeigt diese außerdem den erfindungsgemäß mit einem
Kontaktöffnungselement 20,
in diesem Fall einen von oben her über das von der Grundebene 1 entfernte
Ende des Umschaltkontakts 3 greifenden Haken, versehenen Schieber 2.
Wie zu erkennen, erstreckt sich der parallel zum Schieber 2 verlaufende
Teil des Hakens 20 relativ weit in Richtung zum Arbeitskontakt 11,
so dass beim Öffnen
des Relais, das heißt
bei einer Bewegung des Schiebers 2 nach rechts, erst ein
gewisser Abstand (Spiel) überwunden
werden muss, bevor der Haken 20 am verschweißten Umschaltkontakt 3 anschlägt und,
wie erwünscht,
einen plötzlichen,
relativ heftigen Zug am Umschaltkontakt 3 aufbringt, der
zum Aufreißen
der Verschweißung
führt.
Wenn keine Verschweißung
vorliegt, bewegt sich der Umschaltkontakt 3 auf Grund seiner
Rückstellkraft
ebenfalls nach rechts, so dass es normalerweise nicht zum Anschlagen
des Kontaktöffnungselementes 20 am
Umschaltkontakt 3 kommt.
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2 zeigt
einen Montagezustand des Relais mit dem mit dem erfindungsgemäßen Kontaktöffnungselement 20 versehenen
Schieber 2, der seitlich aufgeklappt montiert wird. Am
Schieber 2 ist umschaltkontaktseitig eine erste Nase 21 integriert,
mit der der Schieber 2 in einer Ausnehmung 22 des
Umschaltkontakts 3 geführt
bzw. gelagert ist. Gegenüberliegend
ist eine zweite Nase bzw. Absatz am Schieber 2 integriert,
die bei dieser Ausführungsform aufgrund
der Montagenotwendigkeit im montierten Zustand am Umschaltkontakt 3 nur
ohne Lagerung aufliegen kann. Bei dieser Ausführungsform könnte es
dadurch bei einer Montage des Relais mit nach oben gerichteten Anschlüssen (eins)
zu einem Anliegen des Schiebers 2 am Grundkörper 4 kommen,
wodurch in gewissem Maße
ein mit Blick auf die elektrische Lebensdauer des Relais unerwünschter
Abrieb erzeugt werden könnte.
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3 zeigt
eine weitere Ausführungsform, bei
der zwei Haken 20 vorgesehen sind, die jeweils durch den
Umschaltkontakt 3 hindurchgeführt sind und die zum Arbeitskontakt 11 gewandte
Stirnseite des Umschaltkontakts 3 von unten nach oben hintergreifen.
Bei dieser Lösung
ist der Schieber 2, wie erkennbar, an beiden Seiten in
der Umschaltkontaktfeder 3 gelagert. Dies ermöglicht außerdem,
wie in den 4 und 5 dargestellt,
eine Montage, bei der der Schieber 2, bei aufrecht angeordne tem
Relais (d. h. mit nach unten gerichteten Anschlüssen), ca. 90° aufgestellt
und dann nach unten geklappt wird, wobei sich die beiden Haken in
die Ausnehmungen 22 im Arbeitskontakt 3 hineindrehen.
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6 und 7 zeigen
nochmals, in etwas anderer Darstellung, die soeben beschriebene
Ausführungsform.
Das Relais ist im Zustand mit verschweißter Kontaktzone 25 dargestellt.
Der Schieber 2 fährt
bei einem monostabilen System mittels Ankerrückstellfeder, Masse des Schiebers 2 und
des Ankers 6 nach rechts. Erst kurz bevor das Magnetsystem
ganz geöffnet
ist, wird durch die Haken 20 ein plötzlicher Zug auf die Umschaltkontaktfeder 3 aufgebracht,
welche die Verschweißung
lösen soll.
Bei einem bistabilen Magnetsystem wird durch die bei Gegenerregung
der Spule am Ende der Ankeranzugsbewegung erzeugte Öffnerkraft
noch wesentlich mehr Kraft aufgebracht, um die Verschweißung zu öffnen. Erkennbar
ist auch ein Absatz 23 an den Haken 20, der beim
Schließen
des Relais jeweils schieberseitig am Umschaltkontakt 3 angreift
und ihn in Richtung auf den Arbeitskontakt 11 bewegt.
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Die 8 bis 12 zeigen,
in jeweils verschiedener Ansicht bzw. Darstellung, eine Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Relais,
bei der die Kontakte 3 und 11 liegend im Grundkörper 4 befestigt
sind, während
dementsprechend der Schieber 2 senkrecht zur Grundebene 1 angeordnet
ist. 8 zeigt eine Ansicht schräg auf die Bodenseite 1 des (noch
nicht fertig bestückten)
Relais. Der senkrecht zur Oberseite 1 bewegbare Schieber 2 weist
an seinem unteren, zum Umschaltkontakt 3 gewandten Ende
einen Haken 20 auf, der durch eine im freien Enden des
Umschaltkontaktes 3 gelegene Ausnehmung 22 geführt ist,
so dass der Haken 20 die zum Arbeitskontakt 11 gewandte
Seite des Umschaltkontaktes 3 hintergreift. 9 zeigt
eine Ansicht der Bodenseite 1 des Relais, bei der die Anordnung
mit der parallel zur Grundebene 1 liegend im Grundkörper 4 befestigten
Umschaltkontaktfeder 3 bzw. der Arbeitskontaktfeder 11 noch
besser zu erkennen ist. Erkennbar ist auch, dass das freie Ende
der Umschaltkontaktfeder 3 ein fingerartiges Segment 24 aufweist, welches
so angeordnet ist, dass das Segment 24 nicht mitverschweißt wird,
wenn der Kontakte 3 und 11 im Bereich der Kontaktzone 25 verschweißen. In 10 ist
ein fertig montiertes Relais in Seitenansicht dargestellt. Die Funktion
des im unteren Bereich mit dem Öffnungselement 20 zum
Aufreißen
verschweißter
Kontakte 3 und 11 versehenen und im oberen Bereich
mit dem Anker 6 wirkverbundenen Schiebers 2 ist
im Wesentlichen analog wie bei den Ausführungsformen der Erfindung
mit parallel zur Grundebene 1 angeordnetem Schieber 2.
Wenn sich der Schieber 2 im Zuge des Öffnens des Magnetsystems nach
oben bewegt, bewegt sich der im geschlossenen Schaltzustand nach
unten auf den Arbeitskontakt 11 gedrückte Umschaltkontakt 3 von selbst,
durch seine Rückstellkraft,
ebenfalls nach oben, so dass der Kontakt ohne Hilfe des Kontaktöffnungselements 20 gelöst wird.
Falls jedoch die Kontakte 3 und 11 im Bereich
der Kontaktzone 25 verschweißt sind, bewegt sich zunächst nur
der Schieber 2 (aufgrund des Segmentes 24) nach
oben, wobei sich der Abstand zwischen dem sich parallel zur Unterseite
des Umschaltkontaktes 3 erstreckenden Abschnitt des Hakens 20 und
der Unterseite laufend verringert, bis schließlich der Haken 20 am
Umschaltkontakt 3 anschlägt und die Verschweißung mittels der
Energie des rückfallenden
Schieber 2/Anker 6 -Systems aufgerissen wird.
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Im
in den 8 bis 10 dargestellten Ausführungsbeispiel
ist ein Magnetsystem eingesetzt, dessen Anker 6, vgl. die
Schnittdarstellungen gemäß 11 und 12,
keine Ankerrückstellfeder
aufweist. Deren Funktion wird durch die Rückstellkraft des fingerartigen
Segments 24, vgl. insbesondere 9, ersetzt,
die den Schieber 2 – bei
verschweißtem
wie bei unverschweißtem
Kontakten 3 und 11 – bei unerregtem Magnetsystem
selbstständig
nach oben drückt,
so dass der Schieber 2 den Anker 6 über einen
im Relais angeordneten Drehpunkt 26, vgl. 12,
in seine Lagerstellung zurück
drückt.