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Die Erfindung betrifft ein Relais, insbesondere ein Relais für Anwendungen im Bereich der Kraftfahrzeugtechnik. Ferner betrifft die Erfindung eine elektrische und/oder elektronische Vor- oder Einrichtung, insbesondere ein Steuergerät oder eine Zentralelektrik eines Kraftfahrzeugs, wobei die elektrische und/oder elektronische Vor- oder Einrichtung ein erfindungsgemäßes Relais aufweist.
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Relais bzw. elektromagnetische Relais weisen in der Regel einen magnetisch bewegbaren Anker auf, der mittels einer Kontaktfeder meist in eine Offenposition vorgespannt ist. Bei Erregung eines Magnetsystems des Relais wird der Anker magnetisch an eine Polfläche eines Spulenkerns oder eines Jochs bzw. Jochschenkels des Magnetsystems gezogen, wodurch sich ein mit der Kontaktfeder mechanisch gekoppelter Bewegt- oder Schaltkontakt und ein elektrischer Festkontakt des Relais schließen und sich dabei eine elektrisch leitende Verbindung in einem elektrischen Lastkreis des Relais ausbildet. Hierdurch kann durch einen vergleichsweise geringen elektrischen Strom in der Spule ein vergleichsweise hoher Laststrom in einem elektrischen Gerät geschaltet werden.
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Bei einer Entregung des Magnetsystems bewegt sich der Anker bei einem monostabilen Magnetsystem des Relais von der Kontaktfeder getrieben wieder in seine Offenstellung. Bei einem bistabilen Magnetsystem verbleibt der Anker am Spulenkern oder dem Joch bzw. Jochschenkel, wodurch der elektrische Lastkreis trotz entregter Spule geschlossen bleibt. Ein Zurückwerfen des Ankers erfolgt hierbei durch Einrichten eines Magnetfelds im Magnetsystem, welches entgegengesetzt zu dem eines Permanentmagneten im Magnetsystem ausgerichtet ist. Kinematisch umgekehrte Varianten von mono- oder bistabilen elektromagnetischen Relais mit in Schließstellung vorgespanntem Anker sind ebenfalls möglich.
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Solche Relais haben eine breite industrielle Anwendbarkeit, wobei es eine große Anzahl verschiedener Varianten, Bau- und Ausführungsformen gibt. Sie dienen z. B. als Printrelais, Netzrelais, Miniatur-Schaltrelais, Miniatur-Leistungsrelais und Leistungsrelais für hohe Schaltleistungen. Insbesondere im Kraftfahrzeugbereich sind Relais in den verschiedensten Ausführungsformen bekannt. Sie finden dort beispielsweise in Leistungsverteilern zur Verteilung hoher elektrischer Ströme Anwendung und sind z. B. Bestandteil von so genannten Zentralelektriken. Eine Zentralelektrik erfüllt im Wesentlichen eine elektrische Verteilerfunktion, um Verbraucher des Kraftfahrzeugs, wie z. B. ABS, ESP, Scheibenwischer, Blinker u. ä. über elektrische Leitungen bzw. Kabelbäume mit elektrischem Strom bzw. elektrischer Spannung zu versorgen, und die Funktionstüchtigkeit dieser Verbraucher zu überwachen.
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Im Kraftfahrzeugbereich benötigt man ferner die oben schon erwähnten bistabilen Relais bzw. Haftrelais, die ohne weiteren Energieumsatz dauerhaft im Zustand offener oder geschlossener elektrischer Kontakte bleiben, um den gesamten Leistungsumsatz des Kraftfahrzeugs zu reduzieren. Insbesondere beim Einsatz in Sicherheitssystemen sind hohe Anforderungen an solche Haftrelais gestellt. So müssen sie einerseits absolut zuverlässig funktionieren und andererseits ihre Aufgabe innerhalb kürzester Zeit ausführen können. Dies betrifft insbesondere die aktiven Sicherheitssysteme in einem Fahrzeug, die je nach Fahrsituation die Sicherheitseinrichtungen individuell einschalten und kontrollieren. Hierzu gehören Pre-Safe-Maßnahmen, Airbags, Gurtstraffer und wie oben schon genannt ABS und ESP. Diese unterstützen den Fahrer und schützen die Insassen in kritischen Fahrsituationen und bei Unfällen.
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Relais müssen aufgrund ihrer massenhaften Anwendung bei der Herstellung möglichst kostengünstig sein. Insbesondere im Kraftfahrzeugbereich ist es erforderlich, Relais mit einem kompakten Aufbau und einem geringen Platzbedarf bereitzustellen. Zu einem Platzbedarf des Relais auf einer elektrischen bzw. elektronischen Schaltung ist auch eine elektrische Sicherung für das Relais hinzuzurechen. Für die Sicherung müssen je nach ihrer Größe ein oder zwei Sicherungshalter mit Steckplätzen an/in der Schaltung, zwei elektrische Leitungen der Schaltung und entsprechende elektrische Kontaktierungsstellen des Relais mit einem Sicherungshalter, und einem Sicherungshalter mit der Schaltung zur Verfügung gestellt werden, was ggf. mittels elektrischen Steckverbindern erfolgt. Dies erhöht die elektrischen Übergangswiderstände und die Kosten für ein sicheres und funktionstüchtiges Relais in der Schaltung. Des Weiteren erhöhen sich die Kosten der Schaltung selbst, was zusammen die Gesamtkosten in mehr als einfacher Hinsicht erhöht.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Relais, insbesondere für Anwendungen im Bereich der Kraftfahrzeugtechnik, zur Verfügung zu stellen. Ferner ist es eine Aufgabe der Erfindung eine verbesserte elektrische oder elektronische Vor- oder Einrichtung, insbesondere ein Steuergerät oder eine Zentralelektrik eines Kraftfahrzeugs, zur Verfügung zu stellen. Hierbei soll ein erfindungsgemäßes Relais selbst einerseits kostengünstig zu fertigen sein und andererseits auch für eine sichere und funktionstüchtige Anwendung möglichst ohne weitere Maßnahmen und Kosten, z. B. in einer elektrischen oder elektronischen Schaltung, einsetzbar sein. Ferner soll der Platzbedarf für das Relais selbst und ein sicher funktionierendes Relais in der Schaltung möglichst gering sein, wodurch die Schaltung selbst vergleichsweise klein auslegbar ist. Ferner soll ein elektrischer Übergangswiderstand eines elektrisch gesicherten Relais gering und eine Funktionsprüfung eines solchen einsatzbereiten Relais erleichtert sein.
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Die Aufgabe der Erfindung wird mittels eines Relais, insbesondere für Anwendungen im Bereich der Kraftfahrzeugtechnik, gemäß Anspruch 1; und eine elektrische und/oder elektronische Vor- oder Einrichtung, insbesondere ein Steuergerät oder eine Zentralelektrik eines Kraftfahrzeugs, gemäß Anspruch 12 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Ein Relais weist zur Sicherstellung seiner elektromechanischen Funktion eine elektrische Relais-Schaltung auf, wobei das erfindungsgemäße Relais für die Relais-Schaltung inline eine Sicherung besitzt. Die Aufgabe der Erfindung wird also dadurch gelöst, dass eine bis dato externe elektrische Sicherung für das Relais, in das Relais selbst verlagert bzw. integriert wird; d. h. das Relais selbst weist dessen Sicherung auf. Hierbei ist die Sicherung in Ausführungsformen der Erfindung innerhalb eines Gehäuses oder innerhalb einer Kappe des Relais vorgesehen. In einem solchen Fall bildet das Gehäuse oder die Kappe eine direkte Umhüllung einerseits für die Relais-Schaltung, also einen elektrischen Last- und Steuerkreis des Relais, und andererseits für einen Magnetkreis des Relais.
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Durch die erfindungemäße Integration der elektrischen Sicherung in das Relais hinein, fallen sämtliche konstruktiven Maßnahmen für eine externe elektrische Sicherung des Relais in einer elektrischen Schaltung, wie z. B. auf einer Leiterplatte o. ä. weg. Hierdurch wird einerseits Platz eingespart, wodurch ein Layout einer Schaltung optimierbar ist, andererseits ergibt sich eine Kostenreduzierung für ein einsatzbereites Relais in einer Schaltung bzw. für die Schaltung selbst, nicht nur weil weniger Bauteile benötigt werden, sondern auch, weil der Fertigungsprozess der Schaltung rationeller erfolgen kann. Ferner kann erfindungsgemäß eine Funktionsprüfung eines elektrisch gesicherten Relais außerhalb der Schaltung durchgeführt werden. Des Weiteren ergibt sich aufgrund einer Reduzierung von elektrischen Kontaktierungsstellen ein geringerer elektrischer Übergangswiderstand, und eine unsachgemäße Reparatur mittels einer ungeeigneten Sicherung oder eine elektrische Überbrückung der Sicherung sind quasi nicht mehr möglich.
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In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ist die Sicherung durch eine konstruktive Auslegung, also ein endgültiges Layout, eines elektrischen Strompfads, also dem Last- oder dem Steuerkreis der Relais-Schaltung, gebildet. Hierbei ist es bevorzugt, dass die Sicherung als eine Schmelzsicherung ausgebildet ist, die z. B. als eine Engstelle, ein zusätzliches Sicherungselement, ein Schmelzleiter, ein Schmelzdraht, ein Schmelzeinsatz oder eine Lotstelle, z. B. mittels Thermolot, in der Relais-Schaltung bzw. dem betreffenden Strompfad ausgebildet sein kann. Je nach einem zur Verfügung stehendem Platz kann die Sicherung auch als ein zusätzliches Bauteil, z. B. als eine Feinsicherung ausgebildet sein. Ferner kann eine Sicherung einem Strompfad der Relais-Schaltung zugeordnet sein, wobei diese dann im Auslösefall den betreffenden Strompfad unterbricht bzw. das Relais veranlasst nicht zu schalten.
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In Ausführungsformen der Erfindung kann die Sicherung als ein Abschnitt eines Strompfads der elektrischen Relais-Schaltung ausgebildet sein. Hierbei kann die Sicherung einstückig bzw. integral an einem zu ihr benachbarten Abschnitt des betreffenden Strompfads vorgesehen sein. Dies erfolgt bevorzugt durch ein Herstellungsverfahren eines betreffenden Abschnitts des Relais, z. B. bei einem Stanzverfahren für ein Stanzgitter des Relais, wodurch sich das Relais im Vergleich mit dem Stand der Technik nicht verteuert, sich aber die oben erwähnten Kosteneinsparungen trotzdem realisieren lassen. Ferner kann die Sicherung mit einem zu ihr benachbarten Abschnitt des Strompfads mechanisch lösbar oder mechanisch unlösbar verbunden sein. Dies erfolgt bevorzugt durch Schweißen, Löten oder ein mechanisches Fügeverfahren und hat den Vorteil, dass das Material der Sicherung unabhängig von dem eines Stanzgitters bzw. dem eines betreffenden Abschnitts des Strompfads gewählt werden kann.
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In Ausführungsformen der Erfindung kann ein elektrischer Lastkreis des Relais die elektrische Sicherung aufweisen bzw. die Sicherung ist dem Lastkreis zugeordnet. Hierbei kann die die Sicherung im Lastkreis zwischen einem elektrischen Fest-Kontaktanschluss des Relais und einem Festkontakt des Relais vorgesehen sein. Ferner ist es möglich, die Sicherung im Lastkreis zwischen einem elektrischen Bewegt- bzw. Schalt-Kontaktanschluss des Relais und einem Bewegt- bzw. Schaltkontakt des Relais, oder einer Befestigung einer elektrischen Kontaktfeder für den Schaltkontakt vorgesehen sein.
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In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung weist einer der elektrischen Kontaktanschlüsse des Relais die elektrische Sicherung auf. Dies ist insbesondere der Fest- oder der Schalt-Kontaktanschluss für den elektrischen Lastkreis. Hierbei kann die Sicherung als eine Engstelle im betreffenden Kontaktanschluss ausgebildet sein, was sich einfach bei der Herstellung, z. B. einem Ausstanzen realisieren lässt. Eine Nachbearbeitung der derart entstanden Sicherung ist möglich. Ferner kann die Sicherung zwischen einem der Kontaktanschlüsse und einer elektrischen Weiterkontaktierung als ein zusätzliches Sicherungselement realisiert sein. Als zusätzliches Sicherungselement kommt hierbei insbesondere ein Schmelzleiter, ein Schmelzdraht oder ein Schmelzeinsatz zur Anwendung.
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Ferner kann die Sicherung als eine Lotstelle, z. B. mittels eines Thermolots ausgebildet sein. Bevorzugt ist dabei eine federnde elektrische Sicherungslasche mittels einem Lot an einem Abschnitt des elektrischen Lastkreis vorgesehen. D. h. ein durch den elektrischen Lastkreis fließender elektrischer Strom passiert dabei auch die Lotstelle. Erwärmt sich diese Lotstelle zu stark, so schmilzt das Lot, die federnde Sicherungslasche wird freigegeben und unterbricht den Lastkreis. Je nach einem verwendeten Lot kann dabei eine Charakteristik der Sicherung eingestellt werden. Der Vorteil hierbei ist, dass sich kein Lichtbogen ausbildet, der zusätzlichen Schaden anrichten kann. In Ausführungsformen der Erfindung ist die Lotstelle dabei zwischen dem elektrischen Schalt-Kontaktanschluss und einem vom Schalt-Kontaktanschluss wegfederbaren Längsendabschnitt der elektrischen Kontaktfeder ausgebildet. Hierbei ist die Kontaktfeder mit einem dazu benachbarten Abschnitt bzw. einem Mittenabschnitt im Relais, bevorzugt an einem Joch des Relais befestigt. Die Lotstelle kann dabei mit dieser Befestigung zusammenwirken und die Kontaktfeder in allen drei Raumrichtungen fixieren.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. In der detaillierten Zeichnung zeigen:
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1 eine dreidimensionale Explosionsdarstellung einer ersten Ausführungsform einer ersten Variante eines erfindungsgemäßen Relais mit elektrischer Sicherung;
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2 eine dreidimensionale Explosionsdarstellung einer zweiten Ausführungsform der ersten Variante des erfindungsgemäßen Relais;
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3 eine zweidimensionale Vorderseitenansicht des zusammengebauten Relais aus den 1 und 2;
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4 eine zweidimensionale linke Seitenansicht des zusammengebauten Relais aus den 1 und 2;
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5 eine zweidimensionale Rückseitenansicht des zusammengebauten Relais aus 1;
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6 eine zweidimensionale Rückseitenansicht des zusammengebauten Relais aus 2;
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7 eine Detailansicht der 5, die die erfindungsgemäße elektrische Sicherung im Ausschnitt zeigt;
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8 eine Detailansicht analog zu 7, die eine erste Ausführungsform einer zweiten Variante der erfindungsgemäßen elektrischen Sicherung zeigt;
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9 eine Detailansicht der 6, die die erfindungsgemäße elektrische Sicherung im Ausschnitt zeigt;
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10 eine Detailansicht analog zu 9, die eine zweite Ausführungsform der zweiten Variante der erfindungsgemäßen elektrischen Sicherung zeigt;
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11 eine dreidimensionale Explosionsdarstellung einer dritten Variante des erfindungsgemäßen Relais mit elektrischer Sicherung;
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12 eine zweidimensionale geschnittene Draufsicht auf das zusammengebaute Relais aus 11;
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13 eine zweidimensionale rechte Seitenansicht des zusammengebauten Relais aus 11;
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14 eine zweidimensionale Vorderseitenansicht des zusammengebauten Relais aus den 11;
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15 eine Detailansicht der 12, die eine intakte erfindungsgemäße elektrische Sicherung zeigt; und
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16 eine Detailansicht analog zu 15, die eine elektrische Sicherung in einem nicht intakten Zustand darstellt.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand dreier Varianten eines monostabilen Relais für den Kraftfahrzeugbereich näher erläutert, wobei sich die ersten beiden Varianten in jeweils zwei Ausführungsformen gliedern. Die Erfindung soll jedoch nicht auf solche Relais beschränkt sein, sondern auf sämtliche Relais, also z. B. auch auf bistabile Relais anwendbar sein. So kann die Erfindung z. B. auf (Miniatur-)Printrelais, Netzrelais, Leistungsrelais, Kartenrelais, Sicherheitsrelais, Industrierelais, Multimode-Relais usw. angewendet werden. Lage- bzw. Positionsangaben – wie oben, unten, rechts, links – beziehen sich auf eine in der 3 dargestellte Vorderseitenansicht des erfindungsgemäßen Relais.
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Die 1 bis 6 zeigen einen grundlegenden Aufbau der ersten zwei Varianten eines erfindungsgemäßen Relais 1, dessen Hauptbestandteile ein Magnetkreis 20 – siehe 1 bis 3 – und eine elektrische Relais-Schaltung 10 – siehe 1 und 2 – mit einem elektrischen Lastkreis 12 – siehe 3 und 4 – und einem elektrischen Steuerkreis 14 – siehe 5 und 6 – sind. Der Magnetkreis 20 und die Relais-Schaltung 10 sind für eine korrekte elektromechanische Funktion des Relais 1 verantwortlich. Ferner weist das Relais 1 einen Sockel 30, der die Relais-Schaltung 10 und den Magnetkreis 20 haltert; einen elektrischen Widerstand 40, der zu einer Spule 200 des Magnetkreises 20 elektrisch parallel geschaltet ist; und ein Gehäuse 50 bzw. eine Schutzkappe 50 auf.
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Der Magnetkreis 20 wird hauptsächlich von einer elektrischen Wicklung 200 bzw. der Spule 200, einem Joch 210 und einem bewegbaren Anker 220 gebildet. Der elektrische Lastkreis 12, durch welchen ein Verbraucher mit elektrischem Strom versorgbar ist, wird hauptsächlich von einem ersten elektrischen Kontaktanschluss 100, auch als Fest-Kontaktanschluss 100 bezeichnet; einem elektrischen Festkontakt 112; einem elektrischen Schaltkontakt 102, auch als Bewegtkontakt 102 bezeichnet; einer abschnittsweise bewegbaren elektrischen Kontaktfeder 100, die bevorzugt auch eine Ankerfeder 100 bildet; und einem zweiten elektrischen Kontaktanschluss 120 gebildet. Der elektrische Steuerkreis 14, der den elektrischen Lastkreis 12 öffnet oder schließt, wird hauptsächlich von einem dritten elektrischen Anschluss 130, auch als Spulenanschluss 130 bezeichnet; einer ersten elektrischen Spulen-Weiterkontaktieung 204; der Spule 200; einer zweiten elektrischen Spulen-Weiterkontaktierung 204; und dem zweiten elektrischen Kontaktanschluss 120 gebildet.
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In den Sockel 30, der aus einem elektrisch isolierenden Material besteht, sind die drei elektrischen Kontaktanschlüsse 110, 120, 130 eingesteckt und gehalten, wofür in einer Sockelplatte 300 entsprechende Durchgangsausnehmungen 310, 320, 330 vorgesehen sind. Ferner ist im Sockel 30 der Magnetkreis 20 mit seiner Spule 200 und dem bevorzugt u-förmigen Joch 210 gehalten, wobei die Spule 200 auf einem zweiteiligen Spulenträger 204 aufgewickelt ist, der auf einem Verbindungsstück 213 des Jochs 210 sitzt. Das Joch 210 selbst weist einen ersten und einen zweiten Jochschenkel 211, 212 auf, die parallel zueinander angeordnet und über das Verbindungsstück 213 zueinander beabstandet sind, wobei am ersten Jochschenkel 211 ein Längsende des Ankers 220 anliegt.
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Oberhalb der Sockelplatte 300 – siehe 3 und 4 – ist ein beweglicher elektrischer Kontakt in Form der Kontaktfeder 100 angeordnet, wobei die Kontaktfeder 100 mit einem rechten Längsendabschnitt am zweiten elektrischen Kontaktanschluss 120 befestigt ist. Bevorzugt erfolgt dies über Befestigungseinrichtungen 106, 126, wobei der Längsendabschnitt der Kontaktfeder 100 und der zweite Kontaktanschluss 120 bevorzugt vernietet sind, wofür der zweite Kontaktanschluss bevorzugt einen Vorsprung 126 und die Kontaktfeder 100 bevorzugt eine Durchgangsausnehmung 106 aufweist; andere Formen der Befestigung, wie z. B. Schweißen oder Löten sind natürlich anwendbar. Weiterhin ist die Kontaktfeder 100 in einem Mittenbereich am Anker 220 befestigt, wofür zueinander korrespondierende Befestigungseinrichtungen 108, 228 in der Kontaktfeder 100 und dem Anker 220 vorgesehen sind. Bevorzugt ist dies eine Durchgangsausnehmung 108 in der Kontaktfeder 100 und ein Niet 228 des Ankers 220; andere Formen der Befestigung (siehe oben) sind natürlich wiederum anwendbar.
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In einem elektrisch unbestromten Zustand des Magnetsystems 20 hält die Kontaktfeder 100 den Anker 220 in dessen Offenposition, wobei das oben beschriebene Längsende des Ankers 220 am ersten Jochschenkel 211 anliegt und das diesem gegenüberliegende Längsende über dem zweiten Jochschenkel 212 angeordnet ist, ohne diesen zu berühren. Ein frei beweglicher zweiter Längsendabschnitt der Kontaktfeder 100 ist dem ersten elektrischen Kontaktanschluss 110 zugeordnet, wobei in Schließstellung des Ankers 220 bzw. der Kontaktfeder 100 ein elektrischer Kontakt zwischen dem ersten Kontaktanschluss 110 und der Kontaktfeder 100 ausbildet werden kann. Hierfür weist die Kontaktfeder 100 den Schaltkontakt 102 und der Kontaktanschluss 110 den Festkontakt 112 auf. Diese beiden elektrischen Kontakte 102, 112 können z. B. als ein Schweißkontakt (in der Zeichnung nicht dargestellt) oder ein Kontaktniet 102, 112 ausgebildet sein.
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Bei einer elektrischen Bestromung der Spule 200 wird der bevorzugt metallische Anker 220 aufgrund des sich einrichtenden magnetischen Felds im Magnetkreis 20 mit seiner bewegbaren Seite in Richtung auf den zweiten Jochschenkel 220 gezogen, wobei sich der Magnetkreis 20 schließt. Dabei wird die Kontaktfeder 100 mit ihrem beweglichen Ende in Richtung auf den ersten elektrischen Kontaktanschluss 110 gezogen, sodass die zwei elektrischen Kontakte 102, 112 des ersten Kontaktanschluss 110 und der Kontaktfeder 100 zur gegenseitigen Anlage gebracht werden. Auf diese Weise wird eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem ersten Kontaktanschluss 110 und dem zweiten Kontaktanschluss 120 über die Kontaktfeder 100 hergestellt; der elektrische Lastkreis 12 des Relais 1 ist geschlossen.
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In den dargestellten Ausführungsformen der ersten Variante (dies gilt allerdings auch für die zweite Variante) – siehe 5 und 6 – ist der erste elektrische Kontaktanschluss 110 an einen ersten elektrischen Anschluss der Spule 200 und der dritte elektrische Kontaktanschluss 130 an einen zweiten elektrischen Anschluss der Spule 200 angeschlossen, was durch die jeweilige Spulen-Weiterkontaktierung 204 erfolgt. Der dritte Kontaktanschluss 130 dient nur zur elektrischen Kontaktierung der Spule 200. Hierbei ist es bevorzugt, dass alle drei Kontaktanschlüsse 110, 120, 130 in einer Ebene angeordnet sind, was dem Relais 1 eine schmale Kontur verleiht und das Relais 1 dadurch nur wenig Platz in einer elektrischen Schaltung benötigt. Ferner weist der Sockel 30 wenigstens an seinen schmalen Seitenkanten Befestigungseinrichtungen 350 auf, die mit Befestigungseinrichtungen 550 des Gehäuses 50 korrespondieren. Bevorzugt sind dies Rasteinrichtungen 350, 550, wobei insbesondere ein Rastvorsprung 350 des Sockels 30 in einer Rastausnehmung 550 der Schutzkappe 50 verrastet.
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Die dritte Variante – siehe 11 bis 14 – unterscheidet sich von den beiden anderen Varianten durch eine Art der Befestigung der elektrischen Kontaktfeder 100. Hierbei ist die Kontaktfeder 100 zusätzlich zu einer Befestigung mit dem elektrischen Kontaktanschluss 120, am Joch 210, insbesondere dem ersten Jochschenkel 211 gehalten bzw. befestigt. D. h. der erste Jochschenkel 211 weist eine Befestigungseinrichtung 217 auf, die insbesondere als ein Vorsprung 217 ausgebildet ist. Mit einem dazu parallel vorgesehenen Abschnitt der Kontaktfeder 100 sitzt diese mit einer Befestigungseinrichtung 107, bevorzugt einer Durchgangsausnehmung 107, auf der Befestigungseinrichtung 217 des ersten Jochschenkels 211. Hierbei können die beiden Befestigungseinrichtungen 107, 207 verrasten; andere Formen der Befestigung, wie z. B. Nieten, Schweißen, Löten sind natürlich anwendbar. Ferner ist der als eine federnde Lasche 105 ausgebildete Längsendabschnitt der Kontaktfeder 100 nicht mit dem Kontaktanschluss 120 vernietet, sondern verlötet, wobei die Lasche 105 als eine vom Kontaktanschluss 120 wegfedernde Lasche 105 ausgebildet ist (siehe unten).
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Gemäß der Erfindung wird einem elektrischen Strompfad 12, 14 der Relais-Schaltung 10 – also dem Last- 12 oder dem Steuerkreis 14 – eine Sicherung 114, 124 (erste Variante); 113, 123 (zweite Variante); 125 (dritte Variante) zugeordnet, die im Fehlerfall einen elektrischen Stromfluss durch den betreffenden Strompfad 12, 14 verunmöglicht, sodass das Relais 1 nicht mehr schaltet. Bevorzugt ist hierbei eine Schmelzsicherung 114, 124; 113, 123; 125, die z. B. als eine Engstelle 114, 124 (erste Variante); ein zusätzliches Sicherungselement 113, 123 (zweite Variante); ein Schmelzleiter 113, 123 oder Schmelzdraht 113, 123 (zweite Variante); eine Lotstelle 125 mittels eines Lots bzw. Thermolots (dritte Variante); oder ein Schmelzeinsatz im Strompfad 12, 14 ausgebildet sein kann. Andere elektrische Sicherungen, wie z. B. eine elektronische Sicherung oder eine zusätzliche Feinsicherung sind natürlich anwendbar. Ein bevorzugtes Material für die Sicherung 114, 124; 113, 123; 125 ist eine Kupfer-Zinn-Legierung; Kupfer, insbesondere Elektrolytkupfer; Silber, insbesondere Feinsilber; oder ein Material eines betreffenden Strompfads 12, 14 des Relais 1, insbesondere ein Material eines Stanzgitters für das Relais 1.
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Bevorzugt wird die Sicherung 114, 124; 113, 123; 125 in ein elektrisches inline Anschlussraster des Relais 1, mit elektrischen Anschlusskontakten 110, 120, 130 integriert, wobei die Anschlusskontakte 110, 120, 130 bevorzugt als Messerkontakte, Stiftkontakte oder Tabs ausgebildet sind. Ferner wird die erfindungsgemäße Sicherung 114, 124; 113, 123; 125 bevorzugt konstruktiv im elektrischen Lastkreis 12 vorgesehen. Darüber hinaus ist es bevorzugt, dass die Anschlusskontakte 110, 120, 130 des insbesondere als Steckrelais 1 ausgebildeten Relais 1, in einer Ebene liegen und aus einem gemeinsamen Stanzgitter generiert werden, wodurch die erfindungsgemäße Sicherung 114, 124; 113, 123; 125 vorteilhaft in das Relais 1 selbst integrierbar ist.
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Insbesondere die 7 bis 10 zeigen nun jeweils zwei Ausführungsformen der ersten beiden Varianten der Erfindung. Hierbei ist die erfindungsgemäße Sicherung 114, 124; 113, 123 in einen elektrischen Anschlusskontakt 110, 120 – siehe 7 und 9, erste Variante – integriert bzw. zwischen dem Anschlusskontakt 110, 120 und einer elektrischen Weiterkontaktierung 111, 121 des Anschlusskontakts 110, 120 – siehe 8 und 10, zweite Variante – vorgesehen.
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Bei der ersten Variante ist die Sicherung 114, 124 bevorzugt durch eine Strukturierung des elektrischen Anschlusskontakts 110, 120, insbesondere eine Strukturierung eines Stanzgitters, ausgebildet, wobei die Sicherung 114, 124 als eine Engstelle im Anschlusskontakt 110, 120 vorgesehen ist. Ist die Sicherung 114 im Fest-Kontaktanschluss 110 untergebracht, d. h. ist sie mit diesem stofflich einstückig ausgebildet, so befindet sich die Sicherung 114 in einem Abschnitt des elektrischen Lastkreises 12, der zwischen dem elektrischen Festkontakt 112 und einem elektrischen Steckanschluss des Relais 1 liegt. Ist die Sicherung 124 im Schalt-Kontaktanschluss 120 untergebracht, d. h. auch sie ist mit diesem stofflich einstückig ausgebildet, so befindet sich die Sicherung 124 in einem Abschnitt des elektrischen Lastkreises 12, der zwischen dem elektrischen Schaltkontakt 102 bzw. der Kontaktfeder 100 bzw. einem elektrischen Festanschluss der Kontaktfeder 100 und einem elektrischen Steckanschluss des Relais 1 liegt.
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Bei der zweiten Variante ist die Sicherung 113, 123 als zusätzliches Sicherungselement 113, 123 ausgebildet, wodurch man bei einer Materialwahl für die Sicherung 113, 123 frei ist, da die Sicherung 113, 123 nicht integraler Bestandteil eines bereits bestehenden Bauteils ist, sondern in den elektrischen Lastkreis 12 eingefügt wird. Hierbei überbrückt die Sicherung 113, 123 eine Distanz zwischen dem betreffendem elektrischen Anschlusskontakt 110, 120 und der elektrischen Weiterkontaktierung 111, 121. Dies kann z. B. konstruktiv derart erfolgen, dass ein bisheriger Anschlusskontakt 110, 120 aufgeschnitten wird (vgl. Anschlusskontakt 110, 120 der 1 mit dem der 2 (Freischneiden) und ersetzte die integrale Sicherung 114, 124 durch ein zusätzliches Sicherungselement 113, 123), wobei ein unterer Abschnitt als Anschlusskontakt 110, 120 verbleibt und ein jeweiliger Rest die betreffende Weiterkontaktierung 111, 121 ergibt; eine Um konstruktion der Strompfade 12, 14 des Relais 1 ist natürlich anwendbar.
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Eine jeweilige Position der Sicherung 113, 123 im elektrischen Lastkreis 12 ergibt sich analog zur ersten Variante. Das zusätzliche Sicherungselement 113, 123 kann durch ein beliebiges Verfahren zwischen mit dem betreffenden elektrischen Anschlusskontakt 110, 120 und der betreffenden elektrischen Weiterkontaktierung 111, 121 vorgesehen werden. Dies kann z. B. mittels Schweißen, Löten oder einem mechanischen Fügeverfahren, wie z. B. einem Verpressen mit einem jeweiligen Abschnitt des betreffenden Anschlusskontakts 110, 120 bzw. der Weiterkontaktierung 111, 121 erfolgen.
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Die dritte Variante der Erfindung ist am Besten in den 15 und 16 zu erkennen. Hierbei ist die erfindungsgemäße Sicherung 125 als eine Lotstelle 125 bzw. eine Thermolotstelle 125 des elektrischen Lastkreises 12 ausgebildet. D. h. wird in einem Betrieb des Relais 1, die Lotstelle 125 über einen Schmelzpunkt des Lots erwärmt, so schmilzt das Lot, der Lastkreis 12 wird unterbrochen und das Relais 1 schaltet nicht mehr. Ein an das Relais 1 elektrisch angeschlossener Verbraucher ist vor einem zu starken elektrischen Strom sicher geschützt. Damit im Fehlerfall der Lastkreis 12 auch sicher unterbrochen wird, ist es bevorzugt, die Lotstelle 125 bzw. die derart gebildete elektrische Sicherung 125, als eine Lotstelle 125 zwischen einem vorgespannten, federnden Abschnitt des Lastkreises 12 und einem Festabschnitt des Lastkreises 12 auszubilden.
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In vorliegender Variante der Erfindung ist dies zwischen einem federnden Längsendabschnitt 105, auch als Sicherungslasche 105 bezeichnet, der Kontaktfeder 100 und dem elektrischen Schalt-Kontaktanschluss 120 realisiert. D. h. die elektrischen Anschlüsse der Sicherung 125 sind der Schalt-Kontaktanschluss 120 und die Sicherungslasche 105, wohingegen die elektrische Sicherung 125 selbst, vom Lot gebildet ist, das diese beiden miteinander verbindet. Die Sicherungslasche 105 ist dabei in ihrem angelöteten Zustand auf dem Schalt-Kontaktanschluss 120 – siehe 15 – mechanisch vorgespannt an diesem vorgesehen. Im Fehlerfall schmilzt das Lot, die vorgespannte Sicherungslasche 105 bewegt sich vom Schalt-Kontaktanschluss 120 weg und der elektrische Lastkreis 12 ist unterbrochen. Damit dieser nicht wieder unbeabsichtigt geschlossen wird, wird die Kontaktfeder 100 nach wie vor von der Befestigungseinrichtung 217 des Jochs 210 gehalten.
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Es ist erfindungsgemäß möglich, je nach Gegebenheiten in einem Relais, eine erfindungsgemäße Sicherung 114, 124; 113, 123; 125 an einer anderen Stelle in der elektrischen Relais-Schaltung 10 vorzusehen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Relais, Steckrelais; bevorzugt mono- oder bistabil
- 10
- elektrische Relais-Schaltung
- 12
- elektrischer Lastkreis, (Last-)Strompfad des Relais 1
- 14
- elektrischer Steuerkreis, (Steuer-)Strompfad des Relais 1
- 20
- Magnetkreis
- 30
- Sockel
- 40
- elektrischer Widerstand
- 50
- Gehäuse, Kappe, Schutzkappe
- 100
- elektrische Kontaktfeder, Ankerfeder; bevorzugt bewegbar
- 102
- elektrischer Kontakt, Schaltkontakt, Bewegtkontakt; bevorzugt Kontaktniet oder Schweißkontakt
- 105
- Sicherungslasche, Lasche, bevorzugt federnd (dritte Variante)
- 106
- Befestigungseinrichtung, bevorzugt Durchgangsausnehmung (erste und zweite Variante)
- 107
- Befestigungseinrichtung, bevorzugt Durchgangsausnehmung (dritte Variante)
- 108
- Befestigungseinrichtung für Anker 220, bevorzugt Durchgangsausnehmung
- 110
- erster elektrischer (Kontakt-)Anschluss, Fest-Kontaktanschluss, Steckanschluss, Lastanschluss; bevorzugt Messer- oder Stiftkontakt, Tab aus einem Stanzgitter (Leadframe)
- 111
- elektrische Weiterkontaktierung des Kontaktanschlusses 110 (zweite Variante)
- 112
- elektrischer Kontakt, Festkontakt; bevorzugt Kontaktniet oder Schweißkontakt
- 113
- elektrische Sicherung, bevorzugt zusätzliches Sicherungselement, Schmelzsicherung, Schmelzleiter, Schmelzdraht, Schmelzeinsatz (zweite Variante, erste Ausführungsform)
- 114
- elektrische Sicherung, bevorzugt Schmelzsicherung,
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- Engstelle (erste Variante, erste Ausführungsform)
- 120
- zweiter elektrischer (Kontakt-)Anschluss, Steckanschluss, Schalt-Kontaktanschluss; bevorzugt Messer- oder Stiftkontakt, Tab aus einem Stanzgitter (Leadframe)
- 121
- elektrische Weiterkontaktierung des Kontaktanschlusses 120 (zweite Variante)
- 123
- elektrische Sicherung, bevorzugt zusätzliches Sicherungselement, Schmelzsicherung, Schmelzleiter, Schmelzdraht, Schmelzeinsatz (zweite Variante, zweite Ausführungsform)
- 124
- elektrische Sicherung, bevorzugt Schmelzsicherung, Engstelle (erste Variante, zweite Ausführungsform)
- 125
- elektrische Sicherung, bevorzugt zusätzliches Sicherungselement, Schmelzsicherung, Lot-, Thermolot-(Stelle) (dritte Variante)
- 126
- Befestigungseinrichtung für elektrische Kontaktfeder 100, bevorzugt Vorsprung (erste und zweite Variante)
-
-
- 130
- dritter elektrischer Anschluss, Steckanschluss, Spulenanschluss; bevorzugt Stift- oder Messerkontakt, Tab aus einem Stanzgitter (Leadframe)
- 200
- elektrische Wicklung, Spule
- 202
- Spulenträger
- 204
- elektrische Spulen-Weiterkontaktierung
- 210
- Joch, bevorzugt u-förmig
- 211
- erster Jochschenkel
- 212
- zweiter Jochschenkel
- 213
- Verbindungsstück
- 217
- Befestigungseinrichtung für elektrische Kontaktfeder 100, bevorzugt Vorsprung (dritte Variante)
- 220
- Anker, bevorzugt bewegbar
- 228
- Befestigungseinrichtung für elektrische Kontaktfeder 100, bevorzugt Vorsprung, Niet
- 300
- Sockelplatte
- 310
- Durchgangsausnehmung für den ersten Kontaktanschluss 110
- 320
- Durchgangsausnehmung für den zweiten Kontaktanschluss 120
- 330
- Durchgangsausnehmung für den dritten Kontaktanschluss 130
- 350
- Befestigungseinrichtung für Gehäuse 50; bevorzugt Rasteinrichtung, insbesondere Rastvorsprung, Rasthaken
-
-
- 550
- Befestigungseinrichtung für Sockel 30; bevorzugt Rasteinrichtung, insbesondere Rastausnehmung
