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Die
Erfindung betrifft eine Kontaktanordnung für ein Relais zum Schalten hoher
Lastströme,
mit wenigstens einem Anschlussbereich, mit zumindest einem gegenüber dem
Anschlussbereich in einer Schaltrichtung bewegbaren Schaltkontakt
und mit einer flexiblen, einen gebogenen Formverlauf aufweisenden
Litze, welche den wenigstens einen Anschlussbereich mit dem zumindest
einen Schaltkontakt laststromleitend verbindet. Des Weiteren betrifft die
Erfindung ein Relais zum Schalten hoher Lastströme. Schließlich betrifft die Erfindung
ein Verfahren zur Montage eines Relais zum Schalten hoher Lastströme mit wenigstens
einem Anschlussbereich und mindestens einem Schaltkontakt, bei dem
eine Litze zumindest mit dem wenigstens einen Anschlussbereich ausgeformt
und mit dem mindestens einen Schaltkontakt laststromleitend verbunden
wird.
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Kontaktanordnungen
für Relais
zum Schalten hoher Lastströme
sowie Relais zum Schalten hoher Lastströme mit der vorab genannten
Kontaktanordnung sind weit verbreitet. In der Regel ist das Relais
mit einem Aktuator versehen, der Steuersignale in Bewegungen wandelt.
Der Aktuator kann in Form einer Spule ausgebildet sein, die in Abhängigkeit
von elektrischen Steuersignalen ein magnetisches Feld generiert,
das anziehend oder auch abstoßend
auf einen Anker des Relais wirken kann. Der somit anhand der Steuersignale
bewegte Anker ist bewegungsübertragend
mit dem Schaltkontakt verbunden und kann den Schaltkontakt in einer
Schaltrichtung wenigstens von einer ersten Position in eine zweite Position
bewegen. In der ersten oder der zweiten Position kann der Schaltkontakt
laststromleitend mit einem Festkontakt kontaktiert sein. Bei vielen
Relais verharrt der Schaltkontakt in einer Ruhelage in der ersten
oder in der zweiten Position, wenn kein entsprechendes Steuersignal
am Aktuator anliegt. Beispielsweise wird die Ruhelage des Schaltkontaktes durch
eine Ankerfeder vorgegeben, die vorgespannt im Relais verbaut ist
und den Schaltkontakt in der ersten oder der zweiten Position hält, wenn
kein Steuersignal anliegt. Liegen jedoch entsprechende Steuersignale
am Aktuator an, so wird der Schaltkontakt entgegen der wirkenden
Federkraft der Ankerfeder in die jeweils andere Position bewegt.
Ohne entsprechende Steuersignale kann der Schaltkontakt der Federkraft
folgend wieder in die Ausgangsposition zurückkehren.
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Insbesondere
wenn hohe Lastströme
von beispielsweise mehr als 30 A geschaltet werden sollen, sind
Leitungen mit einem großen
Querschnitt nötig,
die den hohen Laststrom vom Festkontakt zum Schaltkontakt leiten.
Bei heutigen Relais werden sogenannte Litzen, also Geflechte aus
mehreren dünnen
Drähten,
als Leitung zwischen einem mit dem Anschlussbereich verbundenen
Festanschluss des Relais und dem Schaltkontakt verwendet. Diese
Litzen sind flexibel und behindern somit die Bewegung des Schaltkontaktes
in Bezug auf den Anschlussbereich nicht wesentlich.
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Verläuft die
Litze bogenförmig,
wirken höchstens
geringe durch die Litze aufgebrachte Kräfte der Bewegung des Schaltkontaktes
entgegen. Ein Relais mit einer solchen Litze ist aufgrund der Flexibilität der Litze
jedoch nicht ohne Weiteres automatisiert montierbar, da der Anschlussbereich
der Litze nicht ohne manuelles Eingreifen positioniert und mit dem
Festanschluss des Relais verbunden werden kann.
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Daher
ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kontaktanordnung
für ein
Relais, ein Relais und ein Verfahren zur Montage eines Relais bereitzustellen,
bei denen das Relais mit einem hohen Automatisierungsgrad montiert
werden kann.
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Die
Aufgabe wird für
die eingangs genannte Kontaktanordnung erfindungsgemäß dadurch
gelöst, dass
die Litze durch den Formverlauf als Selbsttragestruktur formstabil
gehalten ist. Für
das eingangs genannte Relais wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass das Relais eine erfindungsgemäße Kontaktanordnung umfasst.
Schließlich
wird die Aufgabe für
das Verfahren dadurch gelöst,
dass die Litze zu einer selbsttragenden Struktur gebogen wird.
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Durch
die selbsttragende Struktur der Litze kann die Kontaktanordnung
als eine einstückig
handhabbare und selbsttragende Baugruppe so im Relais positioniert
werden, dass sie wenigstens gegenüber dem Festanschluss eine
vorgegebene Position einnimmt und diese selbsttragend beibehält. Eine
gesonderte und gegebenenfalls manuell durchzuführende Halterung der Litze
zu ihrer Positionierung gegenüber
dem Festanschluss des Relais ist nicht notwendig.
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Die
erfindungsgemäße Losung
kann durch verschiedene, jeweils für sich vorteilhafte, beliebig miteinander
kombinierbare Ausgestaltungen weiter verbessert werden. Auf diese
Ausgestaltungsformen und die mit ihnen verbundenen Vorteile wird
im Folgenden eingegangen.
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Gemäß einer
ersten Ausgestaltung kann die Litze eine der Biegung entgegenwirkende
Rückstellkraft
erzeugen und die Litze kann elastisch vorgespannt sein. Insbesondere
kann die Litze nur in eine Richtung gekrümmt gebogen sein. Dabei kann
die Rückstellkraft
die Litze formstabil ausformen, vom Biegeradius der Litze abhängen und
mit kleiner werdenden Biegeradien größer werden. Die elastische Vorspannung
kann insbesondere in den bogenförmig gebogenen
Bereichen der Litze durch die Litze selbst erzeugt werden. Vor allem
wenn die Litze einen im Wesentlichen runden Querschnitt aufweist,
kann die Litze auch bei in verschiedenen Richtungen wirkenden Belastungen
die Form selbsttragend halten. Ein im Wesentlichen kreisförmiger Querschnitt
ist hierfür besonders
vorteilhaft.
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Die
Litze kann gegen die von ihr erzeugte Rückstellkraft gebogen an dem
mindestens einen Schaltkontakt befestigt werden. Somit kann die Rückstellkraft
wenigstens über
den mindestens einen Schaltkontakt aufgenommen werden, so dass die
Litze elastisch vorgespannt in der Kontaktbaugruppe aufgenommen
und gehalten ist.
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Die
Litze kann zwei Enden aufweisen und eine sich in Richtung von ihren
Enden weg weisende, sich weitende Bucht oder Schlaufe bilden. Die
Bucht- oder Schlaufenform verteilt durch die durchweg nicht eckigen
und insbesondere zumindest abschnittsweise gebogenen Formverlauf
die Rückstellkräfte gleichmäßig auf
die Litze und ermöglicht,
dass die Litze formstabil ist.
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Bei
einer schlaufenförmig
gebogenen Litze können
deren zwei Enden dicht beieinander liegen. Ist die Litze buchtförmig gebogen,
können
die Enden der Litze voneinander beabstandet angeordnet sein. Die
Enden der Litze können
sowohl bei schlaufenförmiger
als auch bei buchtförmiger
Ausgestaltung der Litze parallel und in eine gemeinsame Richtung
oder in entgegengesetzte Richtungen weisend verlaufen. Insbesondere
können
die Enden der bucht- oder schlaufenförmig gebogenen Litze auch nicht
parallel und womöglich
im Wesentlichen V-förmig
angeordnet sein. Die Enden können
dabei im Bereich der Spitze der V-Form beieinander oder auch beabstandet
voneinander liegen.
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Um
die Kontaktanordnung als selbsttragende Baugruppe fertigen zu können, können die
Enden der Litze mit dem wenigstens einen in der Kontaktanordnung
vorgesehenen Schaltkontakt verbunden sein. Der Schaltkontakt kann
insbesondere in Richtungen, die nicht die Schaltrichtung sind, im
Wesentlichen unverschieblich in die Kontaktanordnung integriert
sein. Die Rückstellkraft
kann im Wesentlichen senkrecht zur Schaltrichtung weisen und der
wenigstens eine Schaltkontakt kann in der Kontaktanordnung der Rückstell-
oder auch Spannkraft der Litze entgegenwirkend angeordnet sein.
Die Litze kann zwischen den Enden beziehungsweise den Bereichen, über die
die Litze die Spannkraft an die restliche Kontaktanordnung abgibt,
wenigstens abschnittsweise in eine Richtung gekrümmt gebogen verlaufen. Die
Litze kann somit den bogenförmigen Formverlauf
aufweisen und als Selbsttragstruktur formstabil gehalten sein, ohne
dass sie mit dem Festanschluss des Relais verbunden ist.
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Der
Anschlussbereich kann erst bei der Montage der Kontaktanordnung
in ein Relais mit dem Festanschluss laststromleitend verbunden werden. Die
schlaufen- oder buchtförmig
ausgestaltete Litze kann somit den die Selbsttragestruktur bildenden Formverlauf
aufweisen, auch wenn die Kontaktanordnung noch nicht im Relais montiert
ist.
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Der
Anschlussbereich der Litze kann im Wesentlichen mittig zwischen
den Enden der Litze angeordnet und zur Verbindung mit einem Festanschluss des
Relais ausgestaltet sein. So kann die Litze direkt, ohne weitere
Bauteile mit der Litze verbinden zu müssen mit dem Festanschluss
des Relais fest verbunden werden. Ferner sind die beiden zwischen dem
Anschlussbereich und dem wenigstens einem Schaltkontakt verlaufenden
Litzenabschnitte gleich lang und weisen somit einen im Wesentlichen
gleichen elektrischen Widerstand auf.
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Der
Anschlussbereich kann als ein Starrkörperabschnitt der Litze ausgestaltet
sein. Ein mit einem Starrkörper
ausgebildeter Anschlussbereich hat beispielsweise den Vorteil, dass
er besser an die Geometrie des Festanschlusses angepasst sein kann als
die ungeformte Litze allein, wodurch sich eine Verbindung zwischen
Anschlussbereich und Festanschluss mit einer verbesserten elektrischen
Leitfähigkeit
ergeben kann.
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Der
Anschlussbereich kann sich in einem maximal von dem wenigstens einen
Schaltkontakt entfernten Abschnitt der gebogenen Litze erstrecken. Dies
bietet den Vorteil, dass die Schaltkontakte leichter gegenüber dem
Anschlussbereich bewegbar sind und der Anschlussbereich einfacher
für Werkzeuge erreichbar
ist.
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Die
Litze kann im Bereich ihrer Enden anders und insbesondere in einer
entgegengesetzten Richtung gekrümmt
sein als der Rest der Litze. Insbesondere bei der buchtförmigen Ausgestaltung
können die
Enden der Litze mit zwei Schaltkontakten verbundenen und zum Beispiel
um zwei Haltestifte geführt sein,
die einen kleineren Abstand zueinander aufweisen als die beiden
Schaltkontakte, was eine noch höhere
Rückstellkraft
hervorruft.
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Im
Bereich des wenigstens einen Anschlussbereiches und/oder im Bereich
des wenigstens einen Schaltkontaktes kann die Litze im Wesentlichen
geradlinig verlaufen und die geradlinigen Abschnitt der Litze können durch
gebogene Zwischenabschnitte verbunden sein. Insbesondere ein geradliniger
Verlauf der Litze im Bereich der Schaltkontakte ermöglicht eine
gut definierte Ausrichtung der Litze. Der geradlinige Verlauf im
Bereich des Anschlussbereiches begrenzt deren Höhe in einer Höhenrichtung.
Bei einer Litze mit geraden und formstabilen ausgebildeten Bereichen
können
vor allem die gebogenen Zwischenabschnitte der Litze beziehungsweise
die Litzenbögen
die Rückstellkraft
erzeugen und dabei der Relativbewegung zwischen dem wenigstens einen Anschlussbereich
und dem mindestens einen Festkontakt nachgeben.
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Damit
die Litze in den geradlinig verlaufenden Abschnitten formstabil
ist, kann die Litze auch im Bereich des wenigstens einen Schaltkontaktes
abschnittsweise als Starrkörper
ausgebildet sein.
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Um
die Litze abschnittsweise in einen Starrkörper umzuformen, kann die Litze
beispielsweise unter Zuhilfenahme von hohen elektrischen Strömen, die
durch wenigstens einen Abschnitt der Litze geleitet werden, erwärmt und
während
oder auch nach einer Erwärmungsphase
verpresst werden. Hierdurch können
die einzelnen Fasern der Litze stoffschlüssig miteinander verbunden
werden, so dass die Flexiblität
der Litze hier abnimmt und die Litze wenigstens abschnittsweise
starr wird. Durch die Umformung können die Starrkörperabschnitte
so ausgebildet werden, dass sie im Wesentlichen plan an Anschlusselementen,
wie etwa dem Festanschluss, anlegbar und so gut mit diesen verschweißbar sind.
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Insbesondere
der Anschlussbereich kann als Starrkörper eine von der Kontaktanordnung
weg weisende Fläche
aufweisen, die als eine Verbindungsfläche zur laststromleitenden
Verbindung mit dem Festanschluss des Relais ausgestaltet sein kann.
Die Starrkörperan
den Enden der Litze können
als ein vom Litzenende weg weisendes Kontaktstück ausgestaltet sein, über das
die Litzen beziehungsweise die Litzenenden laststromleitend mit
dem Schaltkontakt verbindbar sein können.
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Die
Litzenenden und die Schaltkontakte können über jeweils ein Verbindungsstück laststromleitend
miteinander verbunden sein. Dabei kann das Verbindungsstück einen
Kontaktabschnitt aufweisen, der fest mit dem jeweiligen Schaltkontakt
verbunden und beispielsweise mit diesem verschweißt oder
vernietet sein kann. Ferner kann das Verbindungsstück eine
Verbindungslasche aufweisen, die zum Kontaktabschnitt geneigt und
im Wesentlichen vom Schaltkontakt weg weisend verlaufen kann. Insbesondere können die
Verbindungslaschen zweier Verbindungsstücke voneinander weg weisend
und parallel zum Verlauf der mit ihnen verbundenen Litzenenden ausgerichtet
sein. Der Winkel zwischen der Verbindungslasche und dem Kontaktabschnitt
kann den Neigungswinkel, in dem sich die gebogene Litze vom Anker
in Richtung der Schaltrichtung weg neigt, vorgeben. Alternativ kann
das Verbindungsstück
mit zwei Verbindungslaschen und im Wesentlichen Y-förmig ausgeformt
sein.
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Durch
die unterschiedliche Ausrichtung der Verbindungslasche und des Kontaktabschnittes
können
die Verbindungsstücke
zwischen der Verbindungslasche und dem Kontaktabschnitt mit einer Knickkante
ausgeformt sein. Die Knickkanten zweier Verbindungsstücke können spiegelsymmetrisch und/oder
insbesondere miteinander fluchtend und parallel zu einer die Schaltkontakte
verbindenden Geraden verlaufen.
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Des
Weiteren kann die Kontaktanordnung einen Anker und eine einen Winkel
bildende Ankerfeder mit wenigstens einem Anschlagschenkel und mit mindestens
einem Schaltschenkel aufweisen, wobei der mindestens eine Schaltschenkel
am Anker befestigt und den Anker bewegungsübertragend mit dem wenigstens
einen Schaltkontakt verbinden kann. Die Montage dieser Kontaktanordnung
kann außerhalb des
Relais einfacher durchgeführt
werden, da der Anker, die Ankerfeder und der Schaltkontakt jeweils
unverschieblich miteinander verbunden und beispielsweise vernietet
werden können,
ohne dass weitere Bauteile des Relais dies behindern.
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Der
wenigstens eine Schaltkontakt kann über einen eine Überhubfeder
bildenden Abschnitt der Ankerfeder mit dem Anker verbunden sein.
Die Ankerfeder kann zwischen dem Bereich, in dem der Schaltschenkel
der Ankerfeder mit dem Anker verbunden ist, und dem Schaltkontakt
im Wesentlichen geradlinig, stegförmig und als einseitig eingespannter
Biegebalken ausgeformt sein, an dessen von der Kontaktanordnung
weg weisenden freien Ende der Schaltkontakt in Schaltrichtung elastisch
auslenkbar befestigt sein kann. Durch diese federnde Aufhängung des
Schaltkontaktes können
Beschädigungen des
Schaltkontaktes durch Schaltvorgänge
zumindest verringert werden, da der Schaltkontakt bei einem Schaltvorgang
so nicht zwangsgeführt
auf einen Gegenschaltkontakt trifft. Entspricht also beispielsweise
der Abstand von Schaltkontakt und Gegenschaltkontakt im nicht verbundenen
Zustand nicht einer Vorgabe, so kann diese Maßabweichung durch die federnde
Aufhängung
des Schaltkontaktes aufgefangen werden. Zusätzlich kann durch die elastisch aus lenkbare
Anordnung des Schaltkontakts das sogenannte Prellen zumindest verringert
werden. Schließlich
ermöglicht
die Verwendung von Überhubfedern
eine automatische Nachführung
der Schaltkontakte, wenn sich der in Schaltrichtung gemessene Abstand
zwischen den Schaltkontakten und den Festkontakten beispielsweise
aufgrund von Abbrand der Kontakte vergrößern sollte.
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Sind
mehrere Schaltkontakte vorhanden, können diese mit einer gemeinsamen
oder jeweils einer separaten Überhubfeder
verbunden sein. Zwischen den Schaltkontakten und der Überhubfeder kann
der Kontaktabschnitt des Verbindungsstücks angeordnet und mit dem
Schaltkontakt und der Überhubfeder
unverschieblich verbunden sein.
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Die
Litzenebene, in der sich die Litze erstreckt, kann gegenüber dem
Anker geneigt sein. Durch die Neigung der Litzenebene insbesondere
in Schaltrichtung in Bezug auf den Anker ist der Anschlussbereich
vom Rest der Kontaktanordnung beabstandet und kann somit leicht
für Verbindungswerkzeuge
erreichbar sein. Des Weiteren kann die parallel zur Litzenebene
von dem wenigstens einen Schaltkontakt zum Anschlussbereich gemessene
Litzenlänge
größer sein
als bei einer nicht verkippten Litze, ohne dass die Litze in einer
Höhenrichtung über die
restliche Kontaktanordnung ragt. Folglich kann der Anschlussbereich
größer ausgestaltet
sein und mit einem höheren
Automatisierungsgrad montiert werden. Des Weiteren kann sich die
Verbindungsfläche
des Anschlussbereiches parallel zur Litzenebene erstrecken, was
die Montage weiter vereinfacht.
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Die
Kontaktanordnung kann einen unverbauten Werkzeugkanal ausbilden,
der sich beidseitig des Anschlussbereiches im Wesentlichen senkrecht
zu der Verbindungsfläche
des Anschlussbereiches oder der Litzenebene erstrecken und eine
von der Kontaktfeder gebildete Aussparung umfassen kann. Die Aussparung
kann beispielsweise in einem zwischen dem Anlageschenkel und dem
Schaltschenkel gelegenen Verbindungsbereich der Ankerfeder angeordnet
sein, wobei der Verbindungsbereich den Anlageschenkel und den Schaltschenkel
federkraftübertragend
miteinander verbinden kann. In seinem sich in einer quer zur Schaltrichtung
und quer zur Höhenrichtung
gerichteten Querrichtung erstreckenden Verlauf kann der Verbindungsbereich
von der Aussparung unterbrochen sein und die Aussparung kann sich
sowohl in Richtung des Anlageschenkels als auch in Richtung des
Schaltschenkels erstrecken. Der Verbindungsbereich kann beidseitig
der Aussparung den Winkel der Ankerfeder ausbilden und die Federkraft übertragen.
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Der
Anker kann eine Freimachung für
den Verbindungsbereich aufweisen, so dass die Ankerfeder in der
Höhenrichtung
den Anker nicht überragt. Beidseitig
der Freimachung des Ankers können
die Seiten des Ankers jeweils eine in Querrichtung offene Haltenut
aufweisen, über
die der Anker im Relais positioniert werden kann.
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Durch
die geneigte Ausrichtung der Litze kann sich der Werkzeugkanal insbesondere
schräg zur
Schaltrichtung erstrecken und im Wesentlichen diagonal zur Kontaktanordnung
verlaufen. Dabei kann der Werkzeugkanal zumindest abschnittsweise durch
die Aussparung der Ankerfeder und durch die Freimachung des Ankers
verlaufen. Somit bietet der Werkzeugkanal ausreichend Raum für Verbindungswerkzeuge
zur Verbindung des Anschlussbereiches der Litze mit dem Festanschluss
des Relais, auch wenn die Kontaktanordnung in das Relais eingesetzt ist.
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Weist
die Kontaktanordnung zwei Schaltkontakte auf, können diese in Querrichtung
voneinander beabstandet angeordnet sein. Hierdurch verbreitert sich
die zwischen den Schaltkontakten gelegene Seite der hier im Wesentlichen
trapezförmigen
Litzenebene, wodurch die Formstabilität der Litze weiter verbessert
werden kann. Jeder der Schaltkontakte kann mit einer separaten Überhubfeder
oder mehrere Schaltkontakte können
mit einer gemeinsamen Überhubfeder
verbunden sein. Einige oder auch alle der Schaltkontakte können mit
mehr als einer im Wesentlichen senkrecht zur Schaltrichtung ausgerichteten Oberfläche oder
auch Schaltfläche
ausgestaltet sein. Die Schaltflächen
können
beidseitig des Verbindungsstücks
angeordnet und insbesondere kann jeder der Schaltkontakte als Wechselkontakt
ausgebildet sein.
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Ist
die Kontaktanordnung in einer Arbeitsposition in das Relais eingesetzt,
kann der Festanschluss, der mit der Verbindungsfläche des
Anschlussbereiches fest verbunden werden soll, in den Werkzeugkanal
ragen. Das Relais mit der oben beschriebenen Kontaktanordnung kann
daher leichter montiert werden, da die Kontaktanordnung als eine im
Wesentlichen selbsttragende Baugruppe in das Relais einsetzbar ist.
Insbesondere nachdem der Anker über
die Haltenuten im Relais positioniert und durch in die Haltenuten
eingreifende Haltestege gehalten ist, kann die Kontaktanordnung
in einer Arbeitsposition im Relais positioniert sein. Dabei können Litze
und/oder Ankerfeder zumindest geringfügig ausgelenkt sein und die
Haltenuten kraftschlüssig
mit den Haltestegen verbinden.
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Jetzt
kann der Anschlussbereich durch die Selbsttragestruktur der Litze
zum Festanschluss automatisch vorpositioniert und der Anschlussbereich und
der Festanschluss einfach für
Verbindungswerkzeuge erreichbar sein, ohne dass die Litze einer
weiteren Halterung bedarf. Eine besonders sichere Verbindung zwischen
Anschlussbereich und Festanschluss ergibt sich, wenn die Verbindungswerkzeuge als
Schweißelektroden
ausgeführt
sind und der Anschlussbereich mit dem Festanschluss verschweißt wird.
Zum Verschweißen
kann eine erste Schweißelektrode
wenigstens teilweise durch den durch die Freimachung und die Aussparung
verlaufenden Teil des Werkzeugkanals auf eine vom Festanschluss weg
weisende Seite des Anschlussbereiches geführt und eine zweite Schweißelektrode
auf eine weg vom Anschlussbereich weisende Seite des Festanschlusses
geführt
werden, wobei die Schweißelektroden einfach
und geradlinig oder auch zangenförmig
ausgeformt sein können.
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Die
Verbindung von Anschlussbereich und Festanschluss kann als ein abschließender Arbeitsschritt
bei der Montage der Kontaktbaugruppe in das Relais durchgeführt werden.
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Der
Anker kann über
die Haltestege des Relais wenigstens teilweise bewegbar gehalten
sein und anhand der Steuersignale bewegt und insbesondere um eine
die Haltenuten verbindende Schaltachse verkippt beziehungsweise
geschwenkt werden.
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Der
Anlageschenkel der Ankerfeder kann an einem im Wesentlichen parallel
zur Schaltrichtung ausgerichteten Anschlag elastisch ausgelenkt
anliegen, wobei der Anschlag beispielsweise Bestandteil eines L-förmigen Jochs
zur Aufnahme und Halterung der Spule sein kann. Zumindest die im
Wesentlichen senkrecht zur Schaltrichtung verlaufende Seite des Jochs
kann die Spule an ihrem vom Anker weg weisenden Ende halten.
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Die
elastische Auslenkung des Anlageschenkels erzeugt die Federkraft,
die über
den Verbindungsbereich der Ankerfeder in den Schaltschenkel übertragen
werden kann. Der mit dem Anker bewegungsübertragend verbundene Schaltschenkel kann
die Federkraft in den Anker übertragen,
der folglich in eine vordefinierte Ruhelage ausgelenkt und insbesondere
verkippt wird. Anhand der Steuersignale kann die Position des Ankers
verändert
werden. Ein Teil der Federkraft kann den Anker so bewegen, dass
er über
die Haltenuten kraftschlüssig
mit dem Joch verbunden sein kann. Dabei kann der Anlageschenkel
verschiebbar auf dem Anschlag aufliegen oder mit diesem unverschieblich
verbunden sein. Wird der Anlageschenkel am Anschlag befestigt und beispielsweise
mit diesem verschweißt,
kann der Anlageschenkel während
des Schweißvorgangs
durch eine vom Verbindungsbereich der Ankerfeder weg weisende Zugkraft
gehalten werden. Die Zugkraft kann anhand der Kraft, mit der die
Schaltkontakte durch die Ankerfeder in ihrer Ruhelage gehalten werden,
veränderbar
sein.
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Das
Relais kann den Festanschluss umfassen, der nach der Montage der
Kontaktanordnung in das Relais in den Werkzeugkanal ragen und mit
der Verbindungsfläche
des Anschlussbereiches verbunden sein kann.
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Im
Folgenden wird die Erfindung beispielhaft anhand von Ausführungsformen
mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert. Die unterschiedlichen
Merkmale der Ausführungsformen
können
dabei unabhängig
voneinander kombiniert werden, wie es bei den einzelnen vorteilhaften
Ausgestaltungen bereits dargelegt wurde.
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Es
zeigen:
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1 eine
perspektivische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Kontaktanordnung;
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2 eine
schematische Darstellung der Kontaktanordnung des Ausführungsbeispiels
der 1 in einer Seitenansicht;
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3 eine
perspektivische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
das sich von den bisherigen Ausführungsbeispielen
dadurch unterscheidet, dass die Kontaktanordnung in einem Relais
vormontiert ist;
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4 eine
perspektivische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung;
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5 eine perspektivische Darstellung eines
vierten Ausführungsbeispiels
der Erfindung, das sich von dem Ausführungsbeispiel der 3 durch Befestigungswerkzeuge
unterscheidet.
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Zunächst sind
Aufbau und Funktion einer erfindungsgemäßen Kontaktanordnung mit Bezug
auf das Ausführungsbeispiel
der 1 beschrieben. Hier ist schematisch die erfindungsgemäße Kontaktanordnung 1 mit
einer Ankerfeder 2, einem Anker 3 und einer Litze 4 gezeigt.
Die Ankerfeder 2 umfasst einen Anlageschenkel 5 und
einen mit dem Anlageschenkel 5 über einen gebogenen Verbindungsbereich 6 verbundenen
Schaltschenkel 7. Der Anlage schenkel 5 ist parallel
zu einer Schaltrichtung S ausgerichtet gezeigt. Im Wesentlichen
senkrecht zum Anlageschenkel 5 ausgerichtet erstreckt sich
der Schaltschenkel 7 parallel zu einer Höhenrichtung
H. Der Verbindungsbereich 6 weist in seinen parallel zu einer
Querrichtung Q weisenden Verlauf eine Aussparung 8 auf,
die sich zumindest teilweise in Richtung des Anlageschenkels 5 sowie
in Richtung des Schaltschenkels 7 erstreckt. Das in Höhenrichtung
H weisende Ende des Ankers 3 weist in seinem in Querrichtung
Q weisenden Verlauf eine Freimachung 9 für die Ankerfeder 2 und
insbesondere deren Verbindungsbereich 6 auf, der in die
Freimachung 9 hineinragt.
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Der
Schaltschenkel 7 weist entgegen der Höhenrichtung H weisende freien
Enden 10, 11 auf, zwischen denen und dem Verbindungsbereich 6 vier Verbindungspunkte 12 bis 15 vorgesehen
sind, die im Wesentlichen entlang der Querrichtung Q angeordnet
sind. Über
die Verbindungspunkte 12 bis 15 ist der Schaltschenkel 7 mit
dem Anker 3 vernietet. Zwischen den Verbindungspunkten 12 bis 15 und
den freien Enden 10, 11 des Schaltschenkels 7 ist
die Ankerfeder 2 mit zwei stegförmigen Überhubfedern 16, 17 ausgestaltet.
Die stegförmigen Überhubfedern 16, 17 verlaufen
im Wesentlichen entgegen der Höhenrichtung
H, wobei deren freie Enden 10, 11 in Schaltrichtung
S elastisch auslenkbar sind.
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An
den freien Enden 10, 11 sind zwei Schaltkontakte 18, 19 befestigt,
wobei wenigstens die in Schaltrichtung S weisenden Oberflächen 20, 21 der Schaltkontakte 18, 19 laststromleitend
und hohen Schaltströmen
widerstehend ausgebildet sind. Die Schaltkontakte 18, 19 sind
hier im Wesentlichen kreiszylinderförmig ausgestaltet. Die Form
der Schaltkontakte 18, 19 kann jedoch auch von
der Kreiszylinderform abweichen und insbesondere können die
in Schaltrichtung weisenden Oberflächen 20, 21 der
Schaltkontakte 18, 19 auch gewölbt verlaufen. Die Schaltkontakte 18, 19 können insbesondere
als ein Verbindungsniet ausgeformt und mit dem Schaltschenkel 7 der
Ankerfeder 2 vernietet sein. Zwischen den Schaltkontakten 18, 19 und
den Enden 10, 11 der Überhubfeder 16, 17 sind
Verbindungsstücke 22, 23 angeordnet.
Die Verbindungsstücke 22, 23 verbinden
die Schaltkontakte 18, 19 laststromleitend mit
im Wesentlichen entgegen der Höhenrichtung
H weisenden Enden 24, 25 der Litze 4.
Die Verbindungsstücke 22, 23 weisen
insbesondere jeweils eine an der Litze 4 laststromleitend
befestigte Verbindungslasche 26, 27 und einen
laststromleitend direkt mit einem der Schaltkontakte 18, 19 kontaktierten
Kontaktabschnitt 28, 29 auf. Die im Wesentlichen
in die Höhenrichtung
H weisenden Verbindungslaschen 26, 27 zeigen dabei
wenigstens teilweise voneinander weg und sind vom Schaltschenkel 7 beziehungsweise
vom Anker 3 weg geneigt.
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Die
Enden 24, 25 der Litze 4 sind wenigstens abschnittsweise
als Starrkörper 30, 31 ausgebildet und
mit den Verbindungslaschen 26, 27 der Verbindungsstücke 22, 23 verbunden.
Die Starrkörper 30, 31 liegen
an vom Anker 3 weg weisenden Flächen 32, 33 der
Verbindungslasche 26, 27 an und sind an diesen
laststromleitend befestigt. Beispielsweise können die Starrkörper 30, 31 mit
den Flächen 32, 33 verschweißt sein.
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Die
Litzenenden 24, 25 sind insbesondere im Bereich
der Starrkörper 30, 31 im
Wesentlichen geradlinig und starr ausgeformt.
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Durch
die vorgegebene und im Wesentlichen mit den Verbindungslaschen 26, 27 fluchtende
Ausrichtung der Starrkörper 30, 31 ist
die Litze 4 buchtförmig
verformt. Verlaufen die Starrkörper 30, 31 nicht
voneinander weg weisend, sondern parallel und insbesondere in dieselbe
Richtung weisend, kann die Litze 4 schlaufenförmig gebogen
sein und die Schlaufe sich, wie bei der Buchtform, von den Enden 24, 25 der
Litze 4 weg verlaufend erweitern. Im Bereich der Starrkörper 30, 31 weisen
die Litzenenden 24, 25 dabei einen vorgegebenen
minimalen Abstand zueinander auf. In ihrem in Höhenrichtung H weisenden Verlauf
nimmt der Abstand zwischen seitlichen Abschnitten 34, 35 der
gebogenen Litze 4 zu und erreicht in Höhenrichtung H in der Nähe des Verbindungsbereiches 6 einen
maximalen Wert. In Höhenrichtung
H oberhalb der Starrkörper 30, 31 verläuft die
Litze 4 wenigstens abschnittsweise bogenförmig und
weist dabei als gebogene Zwischenabschnitte ausgeformte Litzenbögen 36, 37 auf,
die aufeinander zu gekrümmt
verlaufen.
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Zwischen
den Litzenbögen 36, 37 ist
die Litze 4 als ein Anschlussbereich 38 ausgestaltet.
Der Anschlussbereich 38 ist laststromleitend und wenigstens
abschnittsweise als ein sich zwischen den Litzenbögen 36, 37 erstreckender
Starrkörper 39 ausgestaltet.
Auch im Bereich des Starrkörpers 39 verläuft die
Litze 4 im Wesentlichen geradlinig. Die in Querrichtung
Q verlaufende Breite des Starrkörpers 39 entspricht
im Wesentlichen der parallel zur Querrichtung Q verlaufenden Ausdehnung
der Aussparung 8.
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In
Bezug auf den Schaltschenkel 7 beziehungsweise den Anker 3 ist
die Litze 4 wenigstens teilweise in Schaltrichtung S geneigt
ausgerichtet und spannt dabei eine Litzeneben L auf. In und entgegen
der Schaltrichtung S weisende Flächen
des Starrkörpers 39 sind
hier im Wesentlichen eben ausgestaltet und verlaufen dabei parallel
zur Litzenebene L. Insbesondere die in Schaltrichtung S weg von der
Kontaktanordnung 1 weisende Fläche des Starrkörpers 39 ist
als eine Verbindungsfläche 40 zur
laststromleitenden Verbindung des Anschlussbereiches 38 mit
einem Festanschluss eines Relais ausgebildet.
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Die
Litzenbögen 36, 37 sind
im Wesentlichen entgegen einer durch die Litze 4 aufgebrachten
elastischen Kraft gebogen, die durch die Starrkörper 30, 31 der
Litzenenden 24, 25 und den Starrkörper 39 des
Anschlussbereiches 38 aufgenommen ist. Insbesondere durch
die Starrkörper 30, 31 der
Litzenenden 24, 25 wird die elastische Kraft in
die Verbindungsstücke 22, 23 eingeleitet,
wobei die in die Verbindungsstücke 22, 23 wirkenden
Federkräfte
F1, F2 parallel zur Querrichtung Q und voneinander weg weisend verlaufen.
Den Federkräften
F1, F2 wirken gleich große
und gegenläufige,
durch den Schaltschenkel 7 aufgebrachte Haltekräfte entgegen.
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Die
durch den gebogenen Formverlauf der Litze 4 in den Litzenbögen 36, 37 hervorgerufenen Federkräfte F1,
F2 bildet die Litze 4 eine Selbsttragestruktur aus, die
die Litze 4 formstabil hält.
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2 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel,
wobei für
Elemente, die in Funktion und Aufbau den Elementen des Ausführungsbeispiels
der 1 entsprechen, dieselben Bezugszeichen verwendet werden.
Der Kürze
halber wird lediglich auf die Unterschiede zum Ausführungsbeispiel
der 1 eingegangen.
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Die
Kontaktanordnung 1 ist hier schematisch in einer Seitenansicht
gezeigt. In dieser Ansicht ist erkennbar, dass die Ankerfeder 2 einen
Winkel bildet, wobei der Anlageschenkel 5 und der Schaltschenkel 7 zueinander
im Wesentlichen senkrecht verlaufend ausgerichtet sind. Der Schaltschenkel 7 und
der Anlageschenkel 5 können
jedoch auch in einem spitzen oder einem stumpfen Winkel zueinander
ausgerichtet sein. Der Anker 3 ist im Wesentlichen parallel
zum Schaltschenkel 7 ausgerichtet und an diesem über die
hier nietenförmigen
Verbindungspunkte 12 bis 15 befestigt. Im Bereich
der Überhubfedern 16, 17 ist der
Anker 3 mit einer Kontaktbucht 41 ausgestaltet, die
ein Auslenken der Überhubfedern 16, 17 auch entgegen
der Schaltrichtung S ermöglicht.
Die durch die Litze 4 aufgespannte Litzenebene L ist in
dieser Seitenansicht als eine strichpunktierte Linie dargestellt.
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Die
Aussparung 8 der Ankerfeder 2 oder die Freimachung 9 des
Ankers 3 begrenzen einen senkrecht zur Litzenebene L verlaufenden
Werkzeugkanal W, der durch die Kanalränder R1, R2 angedeutet ist.
Insbesondere die Lage des Kanalrandes R2 ist dabei nicht durch Komponenten
der Kontaktanordnung 1 beschränkt. Vielmehr gibt der Durchmesser
d des Werkzeugkanals W insbesondere zwischen dem Verbindungsbereich 6 und
dem Anschlussbereich 38 den vorgegebenen Raum für ein Werkzeug
zur Verbindung des Starrkörpers 39 mit
dem hier zusätzlich zu
der Kontaktanordnung 1 dargestellten Festanschluss 42 des
Relais vor.
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In
dieser Darstellung ist erkennbar, dass durch die im Neigungswinkel
N zum Schaltschenkel 7 der Ankerfeder 2 selbsthaltend
verlaufende Litze 4 auch ohne die Aussparung 8 oder
die Freimachung 9 der Werkzeugkanal W einen Durchmesser
d aufweist, der groß genug
ist, um ein Werkzeug zum Verbinden des Anschlussbereiches 38 mit
dem Festanschluss 42 entlang des Werkzeugkanals W zu dem Starrkörper 39 und
dem Festanschluss 42 zu führen. Jedoch können durch
die Aussparung 8 und die Freimachung 9 bedingt
die Verbindungswerkzeuge leichter positioniert werden oder auch
größere Werkzeuge verwendet
werden. Dabei ragen weder die Litze 4 noch der Festanschluss 42 in
der Höhenrichtung
H wesentlich über
den Anlageschenkel 5 der Ankerfeder 2.
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Der
Neigungswinkel N beträgt
in diesem Ausführungsbeispiel
etwa 30°;
er kann jedoch auch größer oder
kleiner als 30° sein
und insbesondere mindestens 10° und
bis zu 90° oder
mehr betragen.
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In
den folgenden Ausführungsbeispielen wird
ersichtlich, dass die Kontaktbaugruppe 1 durch die selbsthaltende
und formstabile Selbsttragestruktur der Litze 4 einfach
und zumindest teilautomatisiert in einem Relais montiert werden
kann, wobei die in Höhenrichtung
H weisende Höhe
des Relais weder durch die Litze 4 noch durch den Festanschluss 42 unnötig vergrößert wird.
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3 zeigt
ein erstes Ausführungsbeispiel eines
Relais mit der erfindungsgemäßen Kontaktanordnung 1,
wobei für
Elemente, die in Funktion und Aufbau den Elementen der Ausführungsbeispiele
der 1 oder 2 entsprechen, dieselben Bezugszeichen
verwendet werden. Der Kürze
halber wird lediglich auf die Unterschiede zu den Ausführungsbeispielen
der 1 und 2 eingegangen.
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In 3 ist
die Kontaktanordnung 1 in ein Relais 43 eingesetzt
gezeigt. Das Relais 43 umfasst einen als eine Spule ausgestalteten
Aktuator 44, der Steuersignale in Bewegungen des Ankers 3 wandelt. Der
Anker 3 gibt diese Bewegungen an den Schaltschenkel 7 der
Ankerfeder 2 und insbesondere an die Überhubfedern 16, 17 und
die mit diesen fest ver bundenen Schaltkontakte 18, 19 weiter.
Die Schaltkontakte 18, 19 werden also beim Anliegen
eines entsprechenden Steuersignals am Aktuator 44 parallel zur
Schaltrichtung S ausgelenkt.
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Der
Anlageschenkel 5 liegt an einem Anschlag 45 eines
L-förmigen
Jochs 46 elastisch ausgelenkt an und leitet die durch diese
Auslenkung erzeugte Federkraft über
den Verbindungsbereich 6 und den Schaltschenkel 7 in
den Anker 3 ein. Die Schaltkontakte 18, 19 liegen
mit ihrem in Schaltrichtung S weisenden Oberflächen 20, 21 an
von einem Festkontakthalter 47 gehaltenen Festkontakten 48, 49 laststromleitend
an. Das Relais 43 kann als Öffner oder als Schließer konfiguriert
sein. Weisen die Schaltkontakte 18, 19 jeweils
mehr als eine Oberfläche 20, 21 auf,
die womöglich
in und entgegen der Schaltrichtung S weisen, und sind im Relais 43 eine dementsprechende
Anzahl an passend ausgerichteten Festkontakten 48, 49 vorgesehen,
so kann das Relais 43 auch als ein Wechslerrelais ausgestaltet sein.
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Der
Anker 3 weist in seinen parallel zur Höhenrichtung H verlaufenden
Seiten in Querrichtung Q offene Haltenuten 50, 51 auf.
Entsprechend ausgeformte Haltestege 52, 53 des
Jochs 46 greifen in die Haltenuten 50, 51 ein
und sichern den Anker 3 gegen Bewegungen entlang der Querrichtung
Q beziehungsweise der Höhenrichtung
H.
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Die
Verbindungsfläche 40 des
Starrkörpers 39 liegt
durch die selbsttragende und ihre Ausrichtung selbsttätig beibehaltende
Litze 4 an einer dem Anschlussbereich 38 zugewandten
Seite des Festanschlusses 42 an. Der Festanschluss 42 ist
als ein sich im Wesentlichen in Höhenrichtung H erstreckender
Fortsatz eines Festanschlusshalters 54 ausgebildet, der
in Schaltrichtung S geneigt ist und parallel zur Litzenebene L beziehungsweise
zur Verbindungsfläche 40 des
Anschlussbereichs 38 verläuft. Der Festanschlusshalter 54 erstreckt
sich in Querrichtung Q und ist parallel zur Höhenrichtung H ausgerichtet.
in einem Knickbereich 55, der parallel zur Höhenrichtung
H verläuft,
ist der Festanschlusshalter 54 entgegen der Schaltrichtung
S abgewinkelt dargestellt.
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4 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel des
Relais 43, wobei für
Elemente, die in Funktion und Aufbau den Elementen der Ausführungsbeispiele
der vorherigen Figuren entsprechen, dieselben Bezugszeichen verwendet
werden. Der Kürze
halber wird lediglich auf die Unterschiede zu den Ausführungsbeispielen
der schon beschriebenen Figuren eingegangen.
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In
der 4 ist das Relais 43 im Vergleich zum
Ausführungsbeispiel
der 3 mit einem anders ausgestalteten Festanschlusshalter 54 dargestellt.
Der Festanschlusshalter 54 verläuft hier parallel zum Festanschluss 42.
Der Festanschlusshalter 54 ist auch hier im Knickbereich 55 entgegen
der Steckrichtung S abgewinkelt dargestellt. Jedoch verläuft der
Knickbereich 55 hier verkippt zur Höhenrichtung H und insbesondere
parallel zur Litzenebene L beziehungsweise zur Verbindungsfläche 40 des
Anschlussbereichs 38.
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5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des
Relais 43, wobei für
Elemente, die in Funktion und Aufbau den Elementen der Ausführungsbeispiele
der vorherigen Figuren entsprechen, dieselben Bezugszeichen verwendet
werden. Der Kürze
halber wird lediglich auf die Unterschiede zu den Ausführungsbeispielen
der schon beschriebenen Figuren eingegangen.
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In
der 5 ist das Relais 43 mit
der eingesetzten Kontaktanordnung 1 gezeigt. Der Starrkörper 39 des
Anschlussbereiches 38 liegt durch die Selbsttragestruktur
der Litze 4 vorpositioniert am Festanschluss 42 an.
Zwei durch den Werkzeugkanal W geführte Verbindungswerkzeuge 56, 57 drücken den Anschlussbereich 38 auf
den Festanschluss 42, wobei die Verbindungswerkzeuge 56, 57 aus
entgegengesetzten Richtungen auf den Starrkörper 39 beziehungsweise
den Festanschluss 42 einwirken. Die Verbindungswerkzeuge 56, 57 können beispielsweise
Schweißelektroden
sein, die den Starrkörper 39 mit
dem Festanschluss 42 verschweißen.
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Da
die Litze 4 durch ihren Formverlauf als Selbsttragestruktur
formstabil gehalten ist und somit der Starrkörper 39 ohne äußere Hilfsmittel
am Festanschluss 42 vorpositioniert anliegt, können die
Verbindungswerkzeuge 56, 57 den Anschlussbereich 38 und
den Festanschluss 42 wenigstens teilautomatisiert und insbesondere,
nachdem das Relais 43 in eine Schweißvorrichtung eingesetzt wurde,
völlig ohne
manuelles Eingreifen miteinander laststromleitend verbinden.