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Die
vorliegende Anmeldung nimmt die Priorität der
japanischen Patentanmeldung Nr. 2007-152332 vom
8. Juni 2007 in Anspruch, deren gesamter Inhalt hier durch Bezugnahme
inkorporiert ist.
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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Relais, welches
konstruktionsbedingt dazu dient, gleichzeitig zwei Schaltkreise
mit gleichmäßiger Kontaktkraft zu öffnen/schließen.
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Stand der Technik
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Bekannt
ist ein kleines elektromagnetisches Relais zum Steuern von zwei
Schaltkreisen mit hoher elektrischer Leistung, hoher Trenn-Schaltleistung und
hervorragendem Stoßdämpfungs-/Vibrationsverhalten.
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Beispielsweise
wurde ein elektromagnetisches Relais vorgeschlagen, bei dem eine
Ankerspitze die Mitte eines die Schaltkreise überbrückenden Leiterplattenblocks
andrückt und die Antriebskraft des Ankers über
den Leiterplattenblock auf bewegliche Kontakte geleitet wird, wenn
die Kontakte zweier paralleler Schaltkreise bewegt werden.
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Insbesondere
ist dieses elektromagnetische Relais derart ausgebildet, dass die
an einem Punkt der Ankerspitze oder in einer schmalen Fläche
nahe dieses einen Punkts konzent rierte Kraft über den Leiterplattenblock
in zwei Richtungen verteilt werden kann, um zwei Schaltkreise zu
bedienen (vergleiche zum Beispiel Abstract und
2 der
Patentschrift 1:
japanische
Patentanmeldung Nr. 2005-340062 ).
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Wenn
die auf einen Punkt konzentrierte Kraft in der oben angegebenen
Weise gleichmäßig in zwei Richtungen aufgeteilt
wird, so wird die Kontaktkraft (der sogenannte „Kontaktdruck")
der beiden Schaltkreise gleichförmig, und der Kontaktwiderstand
wird dementsprechend gleich groß. Insoweit ergibt sich kein
Problem.
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Wenn
allerdings diese Funktionsweise unter Verwendung der Struktur des
elektromagnetischen Relais gemäß Patentschrift
1 realisiert wird, stellt sich heraus, dass die Gleichmäßigkeit
des Kontaktdrucks aufgehoben wird aufgrund einer Lageabweichung und
dergleichen, so dass der Kontaktwiderstand sehr leicht ungleich
wird, da der von dem Anker mit Druck beaufschlagte Punkt (Arbeitspunkt)
sich oberhalb eines Kontaktteils (Wirkungspunkt) befindet.
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Offenbarung der Erfindung
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Das
erfindungsgemäße elektromagnetische Relais ist
ausgestattet mit einem Kontaktblock, der vom Aufbau her in der Lage
ist, den Kontaktwiderstand zwischen den Anschlüssen der
beiden Schaltkreise gleichmäßig groß zu
halten. Dieses elektromagnetische Relais enthält die Merkmale
des Anspruchs 1. Bei diesem elektromagnetischen Relais ist an der
Spitze der Zungen der Druckfeder eine Führungsvertiefung
mit einer zur Aufnahme der Spitze des Ankers geeigneten Form ausgebildet,
um die Spitze des Ankers dann aufzunehmen, wenn sie sich bewegt,
um die beweglichen Federn zu bewegen.
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Bei
diesem elektromagnetischen Relais enthält die Druckfeder
beispielsweise eine Endteilverbindung, deren Breite geringer ist
als die der Zungen in Breitenrichtung. Die Druckfeder ist weiterhin
so ausgebildet, dass sich ihre Endteilverbindung oder -verbindungen
in einer nach oben konkaven Form durchbiegt/durchbiegen, wobei jedes
der Längsenden der Druckfeder von außen nach innen
eine Neigung bildet. Jede der beiden beweglichen Fe dern beschreibt
eine Neigung zum Inneren der Richtung der kurzen Seite entlang der
Neigung der Längsenden der Druckfeder, und die beweglichen
Kontakte bewegen sich zur Innenseite der beiden beweglichen Federn
ausgehend von der Spitzenposition der kugelförmigen Oberfläche
der feststehenden Kontakte entlang der Neigung nach unten zum Inneren
der Richtung der kurzen Seite der beiden beweglichen Federn, wenn
der Anker gegen die Zunge drückt, um die beweglichen Kontakte
in Berührung mit den festen Kontakten zu bringen.
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Bei
diesem elektromagnetischen Relais enthält das Isolierblatt
beispielsweise eine Mehrzahl von Längsschnitten in einer
Richtung orthogonal zur Längsrichtung der beiden beweglichen
Federn. Es ist derart strukturiert, dass von den mehreren Ausschnitten
zwei Ausschnitte sich an einer Stelle befinden, die der Endteilverbindung
der Druckfeder entsprechen, wobei die Zungen der Druckfeder an einer
Stelle ausgebildet sind, die um eine Stufe höher gelegen ist
als die Endteilverbindung, was durch eine Aufwärtskröpfung
am Fußteil erreicht wird. Der dadurch geschaffene Raum
reicht, wenn die Druckfeder sich auf der Oberseite des Isolierblatts
befindet, aus, um die Druckfeder daran zu hindern, mit dem Isolierblatt zu
kollidieren.
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Beispielsweise
sind die beiden Längsenden des Isolierblatts auf der Innenseite
zumindest länger ausgebildet als der Fußteil der
Zungen der Druckfeder, und im Außenteil länger
als die Längsenden der Druckfeder.
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Da
erfindungsgemäß die Druck-Treiberkraft eines Ankers
verteilt wird auf die beiden an ihren Enden gelagerten, leitenden
beweglichen Federn zum Halter der beweglichen Kontakte der beiden
Schaltkreise über die Mitte eines Paares von in der Mitte
einer Druckfeder ausgebildeten Zungen zum gleichzeitigen Öffnen/Schließen
mit gleichmäßiger Kraft, während gleichzeitig
bei der Kontaktgabe der bewegliche Kontakt einen festen Kontakt
abstreifend berührt, lässt sich ein elektromagnetisches
Relais zum Betreiben zweier Schaltkreise mit stets stabiler Kontaktkraft,
das heißt mit gleichbleibendem Innenwiderstand, bereitstellen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Figur 1A ist
eine perspektivische Ansicht des zusammengebauten Zustands eines
Sockels und von Anschlüssen im Zuge des Zusammenbaus des
Kontaktblocks des elektromagnetischen Relais gemäß der
ersten bevorzugten Ausführungsform.
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1B ist
eine perspektivische Ansicht, die den zusammengebauten Zustand beweglicher
Federn nach Montage des Sockels und der Anschlüsse des
Kontaktblocks des elektromagnetischen Relais der ersten Ausführungsform
veranschaulicht.
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2A ist
eine perspektivische Ansicht, die ein Isolierblatt darstellt, welches
sich auf der Oberseite der zwei beweglichen Federn des Kontaktblocks des
elektromagnetischen Relais der ersten Ausführungsform befindet.
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2B ist
eine perspektivische Ansicht einer Druckfeder, die sich auf der
Oberseite des Isolierblatts des Kontaktblocks des elektromagnetischen Relais
der ersten Ausführungsform befindet.
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3A ist
eine perspektivische Ansicht, die einen Zustand zeigt, in welchem
das Isolierblatt sich auf der Oberseite der beiden beweglichen Federn
in dem Kontaktblock des elektromagnetischen Relais der ersten Ausführungsform
befindet.
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3B ist
eine perspektivische Ansicht eines Zustands, in welchem die Druckfeder
sich auf der Oberseite des Isolierblatts in dem Kontaktblock des Relais
der ersten Ausführungsform befindet.
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4A ist
eine perspektivische Ansicht eines elektromagnetischen Treiberblocks
von oben, wobei der Treiberblock in den Kontaktblock des Relais
der ersten Ausführungsform eingebaut ist.
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4B ist
eine unterseitige perspektivische Ansicht des in 4A dargestellten
elektromagnetischen Treiberblocks.
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5 zeigt
den Einbau des elektromagnetischen Treiberblocks in den Kontaktblock
der ersten bevorzugten Ausführungsform.
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6A ist
eine vergrößerte Schnittansicht entlang der Linie
B-B' in 5 und erläutert die
Arbeitsweise des fertigen elektromagnetischen Relais der ersten
Ausführungsform (Nr. 1).
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6B ist
eine vergrößerte Querschnittansicht entlang der
Linie B-B' in 5 und zeigt die Arbeitsweise
des fertigen Relais der ersten bevorzugten Ausführungsform
(Nr. 2).
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6C ist
eine vergrößerte Querschnittansicht entlang der
Linie B-B' in 5 und erläutert die Arbeitsweise
des fertigen Relais der ersten bevorzugten Ausführungsform
(Nr. 3).
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Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsformen
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Erste Ausführungsform
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1A und 1B zeigen
den ersten Montagevorgang des Kontaktblocks des elektromagnetischen
Relais der ersten Ausführungsform.
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Wie
aus 1A hervorgeht, enthält dieser Kontaktblock
einen Sockel 1 und zwei Sätze von Anschlusspaaren 2 (2a oder 2b)
sowie eines Anschlusses (3a oder 3b) entsprechend
den zwei externen Schaltkreisen, die an diesem Sockel 1 angebracht und
parallel angeordnet sind.
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Die
Paare von Anschlüssen 2 und 3 sind an dem
Sockel 1 dadurch gehalten, dass der abgebogene Teil jedes
der Anschlüsse 2a (2a-1 und 2a-2), 2b (2b-1 und 2b-2,
der in 1 nicht dargestellt ist), 3a (3a-1 und 3a-2)
und 3b (3b-1 und 3b-2, in 1 nicht dargestellt), die ähnlich
dem Buchstaben „L" gebogen sind, in die Langlöcher
in dem Sockel 1 eingesetzt ist.
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Die
L-förmig gebogenen Anschlüsse 2a, 2b, 3a und 3b bilden
innere Anschlüsse 2a-1, 2b-1, 3a-1 und 3b-1 und
befinden sich an der Oberseite des Sockels 1, während
sich die externen Anschlüsse 2a-2, 2b-2, 3a-2 und 3b-2 aufrechtstehend
an der äußeren Bodenfläche des Sockels 1 befinden
und mit externen Schaltkreisen verbunden sind.
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Durch
Biegen der Anschlüsse gemäß der Form
des Buchstaben „L" zur Bildung von internen und externen
Anschlüssen, sind zwei Sätze paarweiser Anschlüsse 2a und 2b bzw. 3a und 3b vorhanden,
die dicht nebeneinander angeordnet sind.
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Ein
fester Kontakt 4 mit kugelförmiger Oberfläche
ist fest an jedem der internen Anschlüsse 2a-1, 2b-1, 3a-1 und 3b-1 an
der Oberseite des Sockels 1 angebracht, insbesondere an
jeweils einem Anschluss eines Paares von Anschlüssen 2 und 3.
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In
dem Sockel 1 befindet sich gegenüber der Stelle,
an der sich die beiden Sätze von paarweisen Anschlüssen 2 und 3 befinden,
jeweils ein Spulenanschluss-Durchgangsloch 5, durch das
der Spulenanschluss eines später noch zu beschreibenden
elektromagnetischen Treiberblocks eingeführt wird.
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In
dem Sockel 1 steht jeweils aufrecht in der Mitte zwischen
dem Spulenanschluss-Durchgangsloch 5 und den beiden Sätzen
paarweiser Anschlüsse 2 und 3 aufrecht
eine Jochhinterendenverbindungs-Führung 6, die
in ein Jochhinterende des elektromagnetischen Treiberblocks passt,
der weiter unten noch beschrieben wird.
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Außerdem
steht aufrecht in der Nähe der beiden Enden auf einer Seite,
an der die beiden Sätze paarweiser Anschlüsse 2 und 3 des
Sockels 1 liegen, eine Jochvorderendenverbin dung 7,
die in das Jochvorderende des elektromagnetischen Treiberblocks passt
(auf einer Seite, auf der ein weiter unten noch beschriebener Anker
und ein Kern miteinander in Berührung treten und voneinander
abrücken).
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In
dem Sockel 1 befindet sich außerdem außerhalb
jedes Langlochs, in welchem der gebogene Teil der L-förmigen
Anschlüsse 2 und 3 aufgenommen und fixiert
ist, eine Federeinsetznut 8 für eine bewegliche
Feder, und zwar isoliert gegenüber dem benachbarten Anschluss.
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Wie
in 1B zu sehen ist, befinden sich von zwei beidendig
gelagerten Federn 9 die jeweiligen Spitzen an den gegenüber
dem Mittelbereich rechtwinklig abgebogenen Enden vertikal eingesetzt und
fixiert in den entsprechenden Federeinsetznuten 8.
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Jede
dieser beiden beweglichen Federn 9 überbrückt
ein Paar fester Kontakte 4, und jede bewegliche Feder 9 besitzt
an ihrer Bodenfläche (in 1 nicht
gezeigt) einen flächigen beweglichen Kontakt an einer Stelle
entsprechend dem jeweiligen festen Kontakt 4.
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Die
Mitte der jeweiligen beweglichen Feder 9 mit dem daran
befestigten beweglichen Kontakt ist derart ausgebildet, dass sie
in vertikaler Richtung frei beweglich ist, wobei in den abgebogenen
Teilen an beiden Enden, die rechtwinklig gegenüber der
Mitte der beweglichen Feder 9 abgebogen sind, eine ziemlich
große Kurve vorhanden ist, so dass ausreichend große
Trennkraft zum Abheben von dem betreffenden festen Kontakt 4 durch
die Federbewegung erreicht wird, wenn der bewegliche Kontakt von
seinem Andruck an den festen Kontakt 4 befreit wird.
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Beispielsweise
gibt es im Fall einer stets offenen Kontaktstruktur (Kontakt a;
Schließer) eine Kontaktlücke in einem Zustand,
in welchem die bewegliche Feder 9 mit einem beweglichen
Kontakt an dem Sockel 1 fixiert ist und die Mitte der beweglichen Feder 9 niedergedrückt
wird. Die Reaktionskraft einer Feder beim Schließen dieses
Kontakts lässt sich als Trennkraft für den Kontakt
einstellen.
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Wenn
dementsprechend zwei bewegliche Kontakte und zwei feste Kontakte 4 mit
Hilfe einer beweglichen Feder 9 überbrückt
und verbunden werden (die Kontakte sind geschlossen), so wird jeder der
beiden Schaltkreise mit den Anschlüssen 2 und 3 in
der Reihenfolge eines externen Anschlusses (zum Beispiel 2a-2),
des entsprechenden inneren Anschlusses (2a-1), der festen
Kontakte 4, des oben beschriebenen Überbrückungsmechanismus
(zwei bewegliche Kontakte und eine bewegliche Feder 9),
der anderen Kontakte 4, des dazugehörigen inneren
Anschlusses (2b-1) und des entsprechenden äußeren Anschlusses
(3b-2) aktiviert, und wie durch die oben beschriebene Struktur
dargestellt, nimmt der innere Schaltkreis von dem einen Anschluss
zu dem anderen Anschluss den kürzesten Weg. Damit wird
ein geringer Schaltwiderstand realisiert.
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Bei
dem oben beschriebenen Aufbau ist es natürlich bevorzugt,
wenn die bewegliche Feder 9 hohe Leitfähigkeit
besitzt. Wie weiter unten beschrieben wird, kann allerdings, wenn
bewegliche Kontakte an einer beweglichen Platte hoher Leitfähigkeit
angebracht sind und diese bewegliche Platte durch eine bewegliche
Feder 9 gehaltert wird, die bewegliche Feder 9 auch
ein Element mit hohem Widerstand oder ein nicht leitendes Teil sein.
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Die
Grenze eines Zwischenteils, in 1 durch
eine strichpunktierte Linie „a" angedeutet, verläuft
zwischen den oben beschriebenen beiden beweglichen Federn 9a und 9b,
wobei die zwei beweglichen Federn 9a und 9b geringfügig
beabstandet sind und sich mit ihren Längsrichtungen parallel
zu jener Grenze orientieren.
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An
den zwei beweglichen Federn 9a und 9b sind zwei
Isolierblatthaltestifte 11 aufrechtstehend an dem jeweiligen äußeren
Ende abgewandt von der Grenze des Zwischenteils ausgebildet.
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2A ist
eine perspektivische Ansicht eines Isolierblatts, welches auf der
Oberseite der beiden beweglichen Feder 9 angeordnet ist
und zum Einsatz gelangt. 2B ist
eine perspektivische Ansicht einer Druckfeder, die sich auf der
Oberseite des Isolierblatts befindet.
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Das
Isolierblatt 12 nach 2A besteht
aus einem wärmebeständigen Isolierflachstück,
zum Beispiel handelt es sich um ein Polyimid-Flachstück
oder dergleichen. In dem Isolierblatt 12 sind mittig an
jedem Ende Längsausschnitte 13 parallel zur Längsrichtung
ausgebildet. Zwei längliche Brücken zwischen den
beiden Längsausschnitten 13 und dem mittleren
Bereich stellen zwei Verbindungsbrücken 14 dar,
welche die Längsenden des Isolierblatts 12 miteinander
verbinden.
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Die
jeweils äußeren beiden Ecken der Längsenden
dieses Isolierblatts sind nahezu rechtwinklig ausgeschnitten, wobei
die Ausschnitte jeweils einen Positionierteil 15 bilden,
mit dessen Hilfe die Lage des Isolierblatts gegenüber der
beweglichen Feder 9 in weiter unten beschriebener Weise
eingeschränkt wird.
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An
der Außenende-Mitte eines Vorsprungs 16 am Längsende
des Isolierblatts ist eine Passausnehmung 17 ausgeschnitten,
die zu der in 2B dargestellten Druckfeder 18 passt.
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Die
in 2B gezeigte Druckfeder 18 befindet sich
auf der Oberseite des oben erläuterten Isolierblatts 12.
Die Mitte dieser Druckfeder 18 ist in Form des Buchstabens „Z"
ausgeschnitten, um einen Z-Ausschnitt 19 zu bilden, während
der restliche Teil des Mittelbereichs ein Paar Zungen 20 (20a und 20b) bildet.
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Endteilverbindungen 21 (21a und 21b),
die schmaler als die Zungen 20 gebildet sind, sind in einem
Endbereich ausgebildet, der sich außerhalb der Zungen 20 in
Richtung der kürzeren Seite dieser Druckfeder 18 befindet.
Da die Plattenbreite in Richtung der beiden Längsenden 22 der
Druckfeder 18 zunimmt, weisen die Zungen 20 und
die beiden Längsenden 22 nur eine geringe Durchbiegung
auf.
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Da
allerdings die Breite der beiden Endteilverbindungen 21,
die die beiden Längsenden 22 verbinden, geringer
ist als die Breite der Zungen 20, insbesondere am schmalsten
und am längsten sind, lässt sich die gesamte Druckfeder 18 an
den Endteilverbindungen 22 am leichtesten durchbiegen.
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Wenn
daher die Spitzen 23 der Zungen 20 beim Niederdrücken
in der Mitte abgesenkt werden und dabei die Zungen 20 mit
der Spitze nach unten geneigt werden, verformen sich auch die beiden Längsenden 22 gemeinsam
mit den Zungen 20, indem sie sich auf der Außenseite
nach oben erheben, während die Zungen 20 abgelenkt
werden.
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Damit
werden die Zungen 20 und die beiden Längsenden 22 nur
geringfügig ausgelenkt, und praktisch nur die Endteilverbindungen 21 werden
zu einer nach oben konkaven Form verformt.
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An
den Spitzen 23 der Zungen 20 befindet sich jeweils
eine Führungsvertiefung 24. Diese Führungsvertiefung 24 ist
derart gestaltet, dass sie die Spitze des noch zu beschreibenden
Ankers eines elektromagnetischen Blocks aufnimmt, wenn die Führungsvertiefung 24 bewegt
wird, um die bewegliche Feder 9 anzudrücken und
anzutreiben.
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Am
Fußteil 25 der Zungen 20 befindet sich eine
nach oben abgehobene Kröpfung 26. Damit befinden
sich die gesamten Zungen 20 an einer Stelle, die um eine
Stufe höher gelegen ist als die Endteilverbindungen 21.
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In
jedem der oben beschriebenen Längsenden 22 der
Druckfeder 18 befindet sich ein Vorsprung 28 mit
einem Verbindungsstift 27, der gegenüber dem Vorsprung
etwa rechtwinklig nach unten abgebogen ist.
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3A ist
eine perspektivische Ansicht, die einen Zustand zeigt, in welchem
das oben beschriebene Isolierblatt 12 sich auf der Oberseite
der beiden beweglichen Federn 9a und 9b befindet. 3B zeigt
in perspektivischer Ansicht einen Zustand, in welchem die Druckfeder 18 sich
auf der Oberseite des Isolierblatts 12 befindet.
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In
diesem Zustand befinden sich die mehreren Längsausschnitte 13,
die in 2A in dem Isolierblatt 12 gezeigt
sind, in einer Richtung orthogonal zur Längserstreckung
der beiden beweglichen Federn 9.
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Die
Isolierblatthaltestifte 11 der beweglichen Federn 9a und 9b passen
in die Positionierteile 15 in den vier Ecken des Isolierblatts 12 gemäß 2A. Durch
diese Isolierblatthaltestifte 11 wird verhindert, dass
die Lage des Isolierblatts 12 beträchtlich gegenüber
der Lage der beweglichen Federn 9a und 9b abweicht.
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Wie
in 3B gezeigt ist, befindet sich die Druckfeder auf
der Oberseite dieses Isolierblatts 12. In diesem Zustand
passt der Verbindungsstift 27 der Druckfeder 18 gemäß 2B in
die Passausnehmung 17 des Vorsprungs 16 des Isolierblatts 12,
wie in 2A zu sehen ist.
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Durch
diese Passausnehmung 17 wird verhindert, dass die Druckfeder 18 zu
stark gegenüber den beweglichen Federn 9a und 9b über
dem Isolierblatt 12 abweicht.
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In
diesem Zustand befinden sich die zwei Längsausschnitte 13 der
mehreren (drei in diesem Beispiel) Ausschnitte 13 des Isolierblatts 12 nach 2A an
Stellen, die den Endteilverbindungen 21 (21a und 21b)
der Druckfeder 18 entsprechen. Der Aufbau ist also gemäß 2B so,
dass im Betrieb dieses elektromagnetischen Relais, der weiter unten näher
erläutert wird, bei der Auslenkung der Endteilverbindungen 21 in
eine aufwärtskonkave Form (das heißt eine abwärts-konvexe
Form) diese Auslenkung nicht verhindert werden kann.
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Da
gemäß obiger Beschreibung (siehe 2B)
die Zungen 20 der Druckfeder 18 sich an Stellen
befinden, die um eine Stufe höher liegen als die beiden
Endteilverbindungen 21, bedingt durch die nach oben gerichtete
Kröpfung 26 am Fußteil 25, wie aus 3B hervorgeht,
befinden sich die Zungen 20 der Druckfeder 18 (und
damit auch die jeweilige Spitze 23) in einem ausreichend
großen Raum, um nicht mit dem Isolierblatt 12 zu
kollidieren, wenn die Druckfeder 18 auf deren Oberseite
angebracht wird.
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Der
Aufbau ist also so beschaffen, dass er durch das Isolierblatt 12 nicht
behindert wird, selbst wenn der Anker die Spitzen 23 der
Zungen 20 nach unten drückt.
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In 3B ist
das jeweilige Längsende 22 des in 2A gezeigten
Isolierblatts 12 zumindest innerhalb des Fußes 28 der
Zungen 20 der Druckfeder 18 länger ausgebildet
und außerhalb der Längsenden 22 der Druckfeder 18 länger
ausgebildet.
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Wenn
die Stellen der Längsausschnitte 13 sich ändern,
befindet sich ein Längsende weiter außerhalb der
Druckfeder 18 als eine Kröpfung (siehe 2) der Zungen 20, während
das andere (gegenüberliegende) Längsende sich
weiter innerhalb der Druckfeder 18 befindet als die andere
Kröpfung 26. Der Biegezustand des Isolierblatts 12 und
der Reaktionspunkt der Ankerkraft geraten leicht ins Ungleichgewicht,
so dass der jeweilige Kontaktdruck und Kontaktwiderstand der beiden
Schaltkreise sich leicht ändern kann.
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Wenn
die beiden Längsenden 22 des Isolierblatts 12 sich
nicht mehr innerhalb der Wurzel 25 der Zungen 20 der
Druckfeder 18 befinden, insbesondere dann, wenn sich das
längsseitige Ende des Längsausschnitts 13 weiter
innen befindet als die Kröpfung 26, gerät
selbst dann, wenn die Lageposition etwas abweicht, das Niederdrücken
des Ankers kaum ins Ungleichgewicht, so dass die Kraft gleichmäßig
verteilt und der Kontaktdruck sowie der Kontaktwiderstand gleichförmig
gehalten werden kann.
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Auf
diese Weise werden der Sockel 1, die Anschlüsse 2 und 3 mit
den vier festen Kontakten, die beiden beweglichen Federn 9,
das Isolierblatt 12 und die Druckfeder 18 vollständig
zusammengebaut, um den Kontaktblock 30 nach 3 zu vervollständigen.
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4A ist
eine perspektivische Ansicht des elektromagnetischen Treiberblocks,
der zu dem oben angesprochenen Kontaktblock montiert wurde, von oben. 4B ist
eine perspektivische Ansicht von unten. Der in den 4A und 4B dargestellte elektromagnetische
Treiberblock ist vom allgemeinen Scharnier- oder Klapptyp.
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Wie
in 4A zu sehen ist, enthält der elektromagnetische
Treiberblock 31 einen Spulenkörper 32,
eine auf diesen Spulenkörper 32 gewickelte Spule 33,
zwei an dem Spulenkörper 32 fixierte Spulenanschlüsse 34 und
eine Verbindung 35, in der die beiden Spulenanschlüsse 34 und
die beiden Enden der Spule 33 durch Löten verbunden
sind.
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Außerhalb
an jedem der beiden Spulenanschlüsse 34 befindet
sich ein Vorsprung 36. Ein in 4A nicht
gezeigter Eisenkern ist in die Spule 33 eingesetzt.
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Wie
in 4B gezeigt ist, befindet sich in dem elektromagnetischen
Treiberblock ein Joch 37 unterhalb des Bodens der Spule 33.
Das Joch 37 ist an dem Spulenkörper 32 befestigt
und wird von diesem gehaltert. Ein Anker 39 ist über
eine Scharnierfeder 38 an diesem Joch 37 gelagert.
Von der Scharnierfeder 38 wird die nahezu rechtwinklige
Krümmung dieses Ankers 39 gehaltert.
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Der
Anker befindet sich auf einer Seite des Spulenkörpers 32 in 4B,
und er enthält einen Zugteil 39-2 gegenüber
dem Eisenkern und einen Vertikal-Treiberteil 39-1, der
ausgehend von der Krümmung unter das Joch 37 ragt.
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5 zeigt
den zusammengebauten elektromagnetischen Treiberblock 31,
der in den Kontaktblock 30 eingesetzt wird. Der elektromagnetische Treiberblock 31 im
oberen Teil der 5 wird gemäß Pfeilrichtung
a in 5 in den Kontaktblock 30 eingesetzt.
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Bei
diesem Zusammenbau gelangt die Verbindung des Jochs 37 des
elektromagnetischen Treiberblocks 31 in die Jochhinterverbindungs-Führung 6 und
die Jochvorderverbindungs-Einheit 7, wobei der elektromagnetische
Treiberblock 31 von dem Kontaktblock 30 gehaltert
wird. Gleichzeitig wird der Spulenanschluss 34 des elektromagnetischen
Treiberblocks 31 durch das zugehörige Spulenanschluss-Durchgangsloch 5 des
Kontaktblocks 30 eingesetzt.
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Danach
wird der etwas elastische Spulenanschluss 34 in Richtung
der Innenseite gedrückt, während sein Vorsprung 36 durch
das Spulenanschluss-Durchgangsloch 5 hindurchgelangt. Nachdem
der Vorsprung 34 das Spulenanschluss-Durchgangsloch 5 passiert
hat, springt der nach innen gedrückte Vorsprung 36 nach
außen zurück, bedingt durch die Elastizität
des Spulenanschlusses 34.
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Dann
schlägt der Vorsprung 36 am Boden der Außenumrandung
des Spulenanschluss-Durchgangslochs 5 an und bleibt dort,
wodurch der elektromagnetische Treiberblock 31 an einem
Loskommen von dem Kontaktblock 30 gehindert wird. Auf diese Weise
ist der Zusammenbau des elektromagnetischen Treiberblocks 31 mit
dem Kontaktblock abgeschlossen, und das elektromagnetische Relais 40 der
ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist fertiggestellt.
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6A bis 6C veranschaulichen
die Arbeitsweise des in der oben beschriebenen Weise angefertigten
elektromagnetischen Relais. Diese Figuren stellen eine vergrößerte
Querschnittansicht entlang der Linie B-B' des in 5 dargestellten
elektromagnetischen Relais dar. In den 6A bis 6C sind
die gleichen Bezugszeichen wie in den 1 bis 5 für
entsprechende Komponenten verwendet.
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6A zeigt
den Zustand, in welchem kein Strom in den elektromagnetischen Block 31 nach 5 eingespeist
wird, so dass die Spule 33 kein magnetisches Feld erzeugt
und entsprechend der Eisenkern innerhalb der Spule keine magnetische
Kraft entfaltet. Der Vertikal-Treiberteil 39-1 des Ankers 39 wird
von der Zugkraft der Scharnierfeder 38 in Richtung der
Bodenfläche des Jochs 37 gezogen, so dass keine
Kontakte aktiviert sind und die Kontakte folglich geöffnet
sind.
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Wenn
in diesem Zustand Strom in den elektromagnetischen Treiberblock 31 eingespeist
wird, erzeugt die Spule 33 ein Magnetfeld, der Eisenkern innerhalb
der Spule erzeugt magnetische Kraft, der Zugteil 39-2 des
Ankers 39 nach 4B wird
gegen den Eisenkern gezogen, der Anker 39 klappt um das Scharnier
als Drehpunkt gegen die Zugkraft der Scharnierfeder 38 um,
und der Vertikal-Treiberteil 39-1 rückt von der
Bodenfläche des Jochs 37 ab und wird nach unten
verschwenkt.
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6B zeigt
den Zustand unmittelbar nach dem nach unten gerichteten Verschwenken
des Vertikal-Treiberteils 39-1 des Ankers, wobei der Vertikal-Treiberteil
die beweglichen Federn 9a und 9b über
die jeweilige Spitze 23 der paarweisen Zungen 20 der
Druckfeder 18, den Fußteil 25 der Zungen 20, die
Längsenden 22 und das Isolierblatt 12 bewegt und damit
die beweglichen Kontakte 41 mit den festen Kontakten 4 zum
Schließen des Kontaktschaltkreises in Kontaktberührung
bringt.
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Da
auf diese Weise gemäß 6B die
Kontaktträgereinheit der beweglichen Federn 9a und 9b vertikal
abgesenkt wird durch den Anfangsdruck des Vertikal-Treiberteils 39-1 und
die beweglichen Kontakte 41 und die festen Kontakte 4 unmittelbar
davor in Berührung miteinander treten, befindet sich die
Berührfläche der ebenen beweglichen Kontakte 41 in
einer horizontalen Lage in einer horizontalen Ebene „c",
so dass die beweglichen Kontakte 41 in Berührung
treten mit einer Spitzenstelle entsprechend den Pfeilen „b"
und „b'" der mit gekrümmter Oberfläche ausgestatteten
festen Kontakte 4.
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In
der Folge werden die Spitzen der Zungen 20 durch den Vertikal-Treiberteil 39-1 von
oben her weiter unter Druck gesetzt. Dann neigen sich, wie in Verbindung
mit 2B erläutert wurde, die Zungen 20 mit
ihren Spitzen nach unten, einhergehend mit einer Neigung der beiden
Längsenden 22, die außen nach oben gehen,
während sich die beiden Endteilverbindungen 21 in
einer nach oben konkaven Form durchbiegen.
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Zu
diesem Zeitpunkt verformen sich die beiden Längsenden 22 der
Druckfeder 18 parallel zueinander gemäß der
oben beschriebenen Neigung und treten etwas zur Innenseite hin,
während die Neigung verstärkt wird.
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6C veranschaulicht
diesen Zustand. Da in 6C eine Querschnittansicht gezeigt
ist, ist die Endteilverbindung 21b dargestellt. Allerdings
verhält sich die Endteilverbindung 21a entsprechend.
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Wie
aus 6C hervorgeht, wird einhergehend mit einer derartigen
Verformung im Innenbereich der beiden Längsenden 22 der
Druckfeder 18 jede der beiden beweglichen Federn 9a und 9b verformt
und nach innen bewegt, während eine Neigung entsteht, die
im Inneren der kurzen Seite stattfindet. Einhergehend mit dieser
Verformung der beweglichen Federn 9a und 9b verlagern
sich auch die vier beweglichen Kontakte 41 im Zuge der
Neigung nach innen.
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Die
horizontale Ebene „c" entsprechend der Ebene der beweglichen
Kontakte 41 nach 6B transformiert
sich entsprechend einer gestrichelten Linie „c'", die einem
V-Buchstaben mit stumpfem Winkel entspricht, wobei sich die Neigung
am stärksten in der Mitte an der Stelle „b" der
beiden beweglichen Federn 9a und 9b gemäß 6C bemerkbar macht.
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Im
Anschluss an das Nach-Innen-Rücken der beweglichen Kontakte 41 bei
gleichzeitiger Änderung der Kontaktstelle bezüglich
der festen Kontakte 4 ausgehend von dem horizontalen Zustand
und fortschreitend in einen geneigten Zustand, kommt es dazu, dass
einhergehend mit einer Neigung der kurzen Seite oder Breitseite
der beiden beweglichen Federn 9a und 9b die beweglichen
Kontakte 41 bewegt werden von der Spitzenposition entsprechend
einem Pfeil „b" bzw. „b'" hin zu einer innen gelegenen
Stelle der beiden beweglichen Federn 9a und 9b entsprechend
der Pfeilmarkierung „c" bzw. „c'", wobei dieser Ablauf
mit einem Gleitvorgang einhergeht, so dass ein Abstreifvorgang stattfindet.
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Im
allgemeinen bildet sich auf der Oberfläche nicht nur eines
Kontakts sondern auch eines üblichen Metallteils sehr leicht
ein Oxidationsfilm. Durch diesen oxidierten Film wird die Leitfähigkeit
vermindert, außerdem bleibt an einem Kontakt auch leichter
feiner Staub haften. Dieser Staub vermindert ebenfalls die Leitfähigkeit
eines Kontakts durch Schwächung des Kontaktdrucks zwischen
den Kontakten.
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Um
Kontaktstabilität beim Öffnen/Schließen eines
Kontakts mit geringer Last aufrecht zu erhalten, ist es manchmal
wichtig, einen Oxidfilm sowie Staub zu beseitigen durch einen Abstreifvorgang
im Kontaktteil einer Kontaktfläche. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform
werden die Kontakte der beiden Schaltkreise abgewischt durch die
zwei beweglichen Federn 9a und 9b, die parallel
zueinander angeordnet sind und sich jedes Mal dann neigend nach
innen bewegen, wenn ein Kontakt geschlossen wird.
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Wie
oben erläutert wurde, lässt sich bei dem elektromagnetischen
Relais 40 dieser bevorzugten Ausführungsform der
Betrieb des Relais für zwei Schaltkreise dadurch bewerkstelligen,
dass der Anker 39 den Mittelbereich von vier Sätzen
bipolarer Kontakte (bewegli cher Kontakt 41 und fester Kontakt 4) über
die Spitze 23 der paarweisen Zungen 20 der Druckfeder 18 andrückt.
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Durch
Erzeugen einer Auslenkung zwischen der Halterungseinheit für
bewegliche Kontakte und der Halterungseinheit für die Anschlüsse
durch Andrücken des Ankers 39, nachdem die festen
Kontakte 4 und die beweglichen Kontakte 41 gegeneinander gestoßen
und miteinander in Berührung gebracht sind, wird durch
Neigen jeder der beiden beweglichen Federn 9a und 9b nach
unten und nach innen entlang der jeweiligen kurzen Seite (in Richtung
des gegenüberliegenden Partners) erreicht, dass sich die Kontakte
von der Spitzenposition des Kontaktteils der beiden Schaltkreise
in Richtung der Innenseite der beweglichen Federn 9a und 9b unter
gleichzeitiger Ausführung eines Wischvorgangs oder Abstreifvorgangs
bewegt. Auf diese Weise werden die Kontakte der beiden Schaltkreise
abgestreift.
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Üblicherweise
wird zu dem Zweck, einen direkten Andruck von der Mitte zum Umfang
der Druckfeder durch den Anker zu erreichen, eine Reihe von eingebauten
Druckgliedern eingesetzt, und durch Andrücken des Ankers
an einen Mittelpunkt wird der Andruck verteilt auf den Umfang, um
die zwei Sätze aus vier Kontakten zu berühren.
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Die
oben beschriebene bevorzugte Ausführungsform ist derart
aufgebaut, dass ein Ausschnitt in Form des Buchstabens Z in der
Mitte der Druckfeder vorhanden ist, um ein Paar Zungen zu bilden,
die von den beiden Längsenden der Druckfeder ausgehen und
der Mitte zustreben, wobei die jeweilige Spitze der Zungen gegen
die Spitze des Ankers drücken kann.
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Speziell
wirkt der Andruck des Ankers individuell und gleichzeitig symmetrisch
auf die bewegliche Feder jeder der beiden Paare von Kontakten, die symmetrisch
angeordnet sind. Obschon die Spitze des Ankers gegen die Spitze
einer anderen Zunge der Druckfeder drückt und diese bewegt,
sind die Federn mit ihrer Spitze symmetrisch strukturiert. Aus diesem
Grund lässt sich der Andruck seitens des Ankers gleichförmig über
die Zunge zur Wirkung bringen bei jedem Kontaktkreis.
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Da
der Anker die paarweisen Zungen individuell andrückt, wird
das Gleichgewicht des Andrucks seitens des Ankers, welches auf den
Umfang der Druckfeder gelangt, nicht so leicht aufgehoben, die Kraft
wird vielmehr gleichmäßig verteilt, und der Kontaktdruck
sowie der Kontaktwiderstand von zwei Schaltkreispaaren lässt
sich gleichmäßig aufrecht erhalten.
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Was
die Lagebeziehung zwischen der Spitze des Ankers und der Druckfeder
angeht, so gibt es die gleiche Konkavität in entgegengesetzt
ausgebildeter Form bei der Spitze der jeweiligen Zunge der Druckfeder,
während die Druck-/Treibereinheit des Ankers in einem Teil
angeordnet ist, in welchem der Anker anschlägt und den
Andruck seitens des Ankers aufnimmt, derart, dass der mit der Erregung
der Spule des elektromagnetischen Blocks einhergehende Anker-Bewegungsvorgang
keine Lageabweichung zwischen den Teilen hervorruft, so dass die
Aufnahme der Ankerspitze geführt wird.
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Selbst
wenn also eine Lageabweichung zwischen den Teilen entstünde,
bedingt durch einen Anordnungsfehler beim Zusammenbau des Relais
und der Anordnung des Ankers zwischen der Druckfeder und dem Isolierblatt,
so ändert sich dennoch der Kraftverteilungszustand niemals,
da der Anker stets an der Mitte der Druckfeder angreift und diese
betätigt.
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Im
Rahmen der Kontaktstruktur kann der bewegliche Kontakt auch beispielsweise
an einer Kupferplatte angebracht werden, die dicker ist als die
bewegliche Feder, um einen geringen Widerstand zu erreichen. Die
Kupferplatte kann beispielsweise eine Dicke von 0,5 mm bis 0,8 mm
aufweisen.
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Damit
lässt sich der Widerstand leichter verringern als durch
Verwendung einer beweglichen Feder mit einer Dicke möglicherweise
aufgrund der gewünschten Elastizität beschränkt
ist. In diesem Fall kann als bewegliche Platte ein Inlay-Werkstoff
(ein Werkstoff, der durch Verkleben zweier Materialtypen erhalten
wird) aus Kontaktwerkstoff und Kupfer verwendet und integriert mit
dem Kontakt ausgebildet werden. Für die bewegliche Feder
kann auch Edelstahl mit einem relativ hohen Widerstandswert verwendet
werden.
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Selbst
bei Verwendung einer dicken beweglichen Platte, wie es oben erläutert
wurde, kann der Aufbau, bei dem ein Anker die Kontakte von zwei Schaltkreisen
unter Verwendung des Isolierblatts 12 und der Druckfeder 18 gemäß der
Erfindung berührt, auch eine Kontakt-Wippenfunktion aufweisen,
wie dies anhand der 6C erläutert ist, wozu
ein Paar fester Kontakte auf einer Geraden angeordnet wird und zwei
Sätze beweglicher Federn zum Haltern einer bewegliche Kontakte
tragenden beweglichen Platte entsprechend den festen Kontakten vorgesehen
werden und das Isolierblatt 12 und die Druckfeder 18 diese
beweglichen Federn überbrücken und lagern.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2007-152332 [0001]
- - JP 2005-340062 [0005]