DE102010063172A1

DE102010063172A1 - Kontaktanordnung für ein Relais mit zwei Laststrompfaden und einem Querstrompfad und Relais mit Kontaktanordnung

Info

Publication number: DE102010063172A1
Application number: DE201010063172
Authority: DE
Inventors: Udo Gabel; Matthias Kroeker; Thomas Haehnel
Original assignee: Tyco Electronics AMP GmbH
Current assignee: TE Connectivity Germany GmbH
Priority date: 2010-12-15
Filing date: 2010-12-15
Publication date: 2012-06-21
Also published as: WO2012080091A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kontaktanordnung (1) für ein Relais (28) sowie ein Relais (28) mit einer Kontaktanordnung (1) zum Schalten eines hohen Laststroms. UmÜberlastungen von hierfür nicht ausgelegten Komponenten des Relais (28) durch Querströme zwischen den Laststrompfaden (14,15) zumindest zu reduzieren, ist erfindungsgemäßvorgesehen, dass die Kontaktanordnung (1) wenigstens einen Querstrompfad (Q) aufweist, der die Laststrompfade (14,15) elektrisch miteinander verbindet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kontaktanordnung für ein Relais zum Schalten eines hohen Laststroms, mit einem Schaltorgan zum Leiten des Laststroms, das wenigstens zwei körperlich voneinander getrennte Laststrompfade aufweist. Ferner betrifft die Erfindung ein Relais zum Schalten eines hohen Laststroms, mit einem Aktuator zum Erzeugen von auf eine Kontaktordnung wirkenden Schaltkräften und mit während eines Schaltvorgangs zu überbrückenden Gegenkontakten.
Kontaktanordnungen für ein Relais sowie Relais zum Schalten eines hohen Laststroms sind weit verbreitet. Zum Schalten des Laststroms werden Gegenkontakte von Laststromanschlüssen des Relais durch die Kontaktanordnung überbrückt. Diese Relais werden beispielsweise für das Schalten von Antriebsenergie eines elektrisch betreibbaren Automobils verwendet.
Aufgrund der Stromverdrängung im Berührpunkt der Kontaktstücke (Stromenge) wirken auf die Kontaktstücke repulsive Kräfte. Ebenso wirkt durch das Eigenfeld der Stromzuführungen die Lorenzkraft auf die beweglichen stromführenden Teile. Alle diese Kräfte sind proportional dem Quadrat des eingeprägten Stromes. Der lineare Zusammenhang zwischen Kraft und Stromquadrat ist in der Größenordnung der magnetischen Feldkonstante μ0, d. h. ab einem Stromfluss von 1000 A wirkt auf das Kontaktsystem eine auseinander treibende Kraft von mehreren Newton. Durch die quadratische Abhängigkeit vom Strom, kann im Fall großer Überströme die repulsive Kraft die bereitgestellte Schließkraft aufheben. Der Kontakt wird durch den Stromfluss aufgedrückt. Das Entlasten des Kontaktes durch große Ströme führt zu einem raschen Anstieg des Kontaktwiderstandes und damit zu einer unzulässigen Erhöhung des Leistungsumsatzes in der Kontaktstelle. Diese ist entweder ursächlich für ein sofortiges Verschweißen der Schaltstücke oder führt zur vollständigen Zerstörung des Schaltgeräts. Im Moment des Abhebens verdampft unter Lichtbogenwirkung das Kontaktmaterial schlagartig, der Stromfluss bricht zusammen, die Kontakte schließen wieder und der Prozess wiederholt sich.
Um die durch die hohen Ströme hervorgerufenen Kräfte zu verringern, weisen Kontaktanordnungen wenigstens zwei Laststrompfade auf, auf die der Laststrom im normalen Betrieb aufgeteilt ist. Die Aufteilung des Laststroms auf mehrere Laststrompfade verringert die hervorgerufenen Kräfte, wodurch Betriebsstörungen vermieden werden sollen.
Es kann jedoch vorkommen, dass während des Schaltvorgangs auftretende Schaltlichtbögen zu verschiedenen Zeitpunkten zünden bzw. brennen und/oder diese unterschiedlich ausgeprägt sind. Hierdurch können an den Laststrompfaden unterschiedliche elektrische Potentiale anliegen. Diese Potentialunterschiede können dazu führen, dass von einem der Laststrompfade zu einem anderen der Laststrompfade hohe Querströme fließen können. Diese Querströme können durch Bauteile der Kontaktanordnung oder des Relais fließen, die hierfür nicht ausgelegt und durch die Querströme beschädigt und sogar zerstört werden können. Folglich reicht die Aufteilung der Lastströme alleine nicht aus, um die Betriebssicherheit des Relais zu gewährleisten.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kontaktanordnung für ein Relais und ein Relais bereitzustellen, bei denen unterschiedlich ausgeprägte Schaltlichtbögen den Betrieb des Relais nicht wesentlich beeinträchtigen.
Die Aufgabe wird für die eingangs genannte Kontaktanordnung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Schaltorgan zumindest einen, von einem der Laststrompfade zu einem anderen der Laststrompfade verlaufenden Querstrompfad aufweist. Für das erfindungsgemäße Relais wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass das Relais mit einer erfindungsgemäßen Kontaktanordnung ausgebildet ist, wobei das Relais ein Paar Gegenkontakte pro Strompfad aufweist.
Durch die Verwendung mehrerer Strompfade und die Zuordnung von Gegenkontaktpaaren zu einem Strompfad ist der Stromfluss durch die einzelnen Strompfade und die ihnen zugeordneten Gegenkontakte verringert. Werden beispielsweise zwei Laststrompfade verwendet, so kann jeweils die Hälfte des Laststroms durch einen der Laststrompfade fließen. Bei einem gleichen zu führenden hohen Laststrom ist die notwendige Kraft zum geschlossen halten der Schaltverbindung mit einer erfindungsgemäßen Kontaktanordnung und einem erfindungsgemäßen Relais halbiert. Die Strompfade können in einem geschlossenen Schaltzustand des Relais in einer Parallelschaltung angeordnet sein. Hierdurch ist gewährleistet, dass jeweils nur ein Teil des hohen Laststroms durch einen der Laststrompfade fließt.
Die womöglich auftretenden Querströme werden entlang des Querstromspfads und an für diese Querströme nicht ausgelegten Teilen der Kontaktanordnung oder des Relais vorbei geleitet. Diese Teile der Kontaktanordnung oder des Relais werden durch die Querströme in ihrer Funktion also nicht beeinträchtigt.
Die erfindungsgemäße Lösung 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.
In einer ersten vorteilhaften Ausgestaltungsform kann der Querstrompfad durch einen Querstromleiter verlaufen, der die beiden Laststrompfade elektrisch leitend miteinander verbindet. Der Querstromleiter kann an die erwarteten Querströme angepasst sein, so dass er während der Lebensdauer des Relais bzw. der Kontaktanordnung diese Querströme sicher leiten kann.
Um voneinander beabstandet angeordnete Gegenkontakte des Relais mit dem Schaltorgan überbrücken zu können, kann jeder der Laststrompfade einen Kontaktkörper des Schaltorgans aufweisen. Der Kontaktkörper kann in einem geschlossenen Schaltzustand des Relais die Gegenkontakte überbrücken und beispielsweise zylindrisch und insbesondere balkenförmig ausgebildet sein. An einer Seite des Kontaktkörpers, der auch als Kontaktbrücke bezeichnet werden kann, können Schaltkontakte angeordnet sein. Die Schaltkontakte können beispielsweise so weit wie möglich voneinander beabstandet auf dem Kontaktkörper und vom Anker weg weisend angeordnet sein und aus einem Material bestehen, das Schaltfunken oder Schaltlichtbögen gut widersteht. Hierdurch verschleißen die Schaltkontakte infolge von vielen Schaltvorgängen weniger als beispielsweise Schaltkontakte aus Kupfer.
Um zu verhindern, dass der Schaltvorgang, insbesondere ein Vorgang zum Schließen des Relais, durch sogenanntes Prellen der Schaltkontakte des Schaltorgans und der Gegenkontakte der Relais beeinträchtigt wird, können die Kontaktkörper federnd gelagert sein. Insbesondere können die Kontaktkörper relativ zu einem bewegungsübertragend mit dem Schaltorgan verbundenen Anker elastisch aus ihrer Ruheposition auslenkbar sein.
Das Schaltorgan kann mit einem bewegungsstarr mit dem Anker verbundenen Lagerelement ausgeformt sein, an dem die Kontaktkörper federnd gelagert sind. Beispielsweise kann das Lagerelement länglich ausgebildet und die Kontaktkörper über wenigstens ein Federelement mit Enden des Lagerelementes verbunden sein. Das Federelement kann dabei an wenigstens zwei voneinander beabstandeten Lagerabschnitten jeweils einer der Kontaktsbrücken diese federnd mit dem Lagerelement verbinden. Das Federelement kann sowohl an einem der Kontaktkörper als auch am Lagerelement befestigt sein.
Damit Querströme nicht durch das die Laststrompfade miteinander verbindende Federelement fließen und dieses womöglich beschädigen können, kann das Federelement selbst aus einem elektrisch nicht leitenden Material gefertigt und/oder damit beschichtet sein. Ferner kann die Verbindung vom Federelement mit zumindest einem der Kontaktkörper so ausgebildet sein, dass die Querströme nicht von dem Kontaktkörper in das Federelement fließen können. Einfach und preiswert herzustellende und mit den Kontaktkörpern zu verbindende Federelemente sind jedoch oftmals aus elektrisch leitenden Werkstoffen wie Metall gefertigt und mit den Kontaktkörpern beispielsweise verschweißt. Solche Federelemente, die in der Regel dauerhaft gut funktionieren, leiten jedoch die Querströme, wobei sie diesen oftmals nicht widerstehen und von den Querströmen zumindest beschädigt werden.
Um zu verhindern, dass nennenswerte Teile der Querströme durch das Federelement fließen, kann der elektrische Widerstand von einem der Laststrompfade zum jeweils anderen Laststrompfad über das Federelement höher sein als über den Querstrompfad.
Insbesondere kann der Querstromleiter ein querstromfester Kurzschlussleiter sein. Ein Kurzschlussleiter hat einen sehr geringen Widerstand, so dass Querströme im Wesentlichen vollständig über einen derart ausgestalteten Querstromleiter fließen können.
Ferner kann der Querstromleiter als ein laststromfester Leiter ausgebildet sein, falls der vollständige Laststrom von einem der Laststrompfade über den Querstromleiter zum anderen der Laststrompfade fließen sollte.
Durch diese Anordnung des Federelements sind die Schaltkontakte jedes Kontaktkörpers im Wesentlichen unabhängig voneinander elastisch auslenkbar. Sollte sich die Geometrie eines der Schaltkontakte durch Verschleiß, beispielsweise durch Abbrand, stärker verändert haben als die Geometrie des anderen Schaltkontaktes der Kontaktkörper, so können die Schaltkontakte der Kontaktkörper dennoch in elektrischen Kontakt mit den Gegenkontakten gebracht werden.
Damit die Ausgleichwirkung des Federelements nicht beeinträchtigt wird, kann der Querstromleiter so ausgebildet sein, dass er Relativbewegungen der Laststrompfade zueinander nur unwesentlich beeinträchtigt. Insbesondere kann der Querstromleiter einen flexiblen Litzenleiter aufweisen. Der Querstromleiter kann im Wesentlichen aus dem flexiblen Litzenleiter bestehen, wobei Enden des Querstromleiters zur Verbindung mit den Laststrompfaden unflexibler ausgebildet sein können als zwischen den Enden angeordneten Abschnitte des Querstromleiters.
Um die mechanische Belastung der Laststrompfade bzw. der Kontaktkörper und des Federelementes durch den Querstromleiter zu minimieren, kann dieser bogenförmig zwischen den beiden Laststrompfaden angeordnet sein. Auslenkungen der Laststrompfade relativ zu einander führen durch die bogenförmige Anordnung des Querstromleiters nur zu einer Verformung des flexiblen Querstromleiters, jedoch nicht zu nennenswerten Zug- oder Druckkräften. Ferner kann die gebogene Form des Querstromleiters dazuführen, dass der Querstromleiter durch Biegekräfte in einer Ebene, in der der Bogen verläuft, gehalten ist. Eine weitere Fixierung des Querstromleiters kann hierdurch überflüssig sein.
Beispielsweise kann die Kontaktanordnung ein Betätigungselement aufweisen, das starr mit dem Anker verbunden ist und um das der Querstrompfad bogenförmig von einem Laststrompfad zum anderen Laststrompfad herumgeführt ist.
Je ein Ende des Querstrompfades kann mit einem der Kontaktkörper elektrisch leitend verbunden sein. Hierdurch wird vermieden, dass überstehende Abschnitte des Querstrompfades bzw. des Querstromleiters zu unerwünschten elektrischen Kontakten führen.
Die Enden des Querstromleiters können an Seiten der Kontaktkörper anliegen, die ohne Schaltkontakte ausgebildet sind. Somit ist gewährleistet, dass der Querstromleiter während des Schaltvorgangs nicht mit Gegenkontakten des Relais in elektrischen Kontakt gebracht wird, was zu einer Fehlfunktion des Relais führen kann.
Der Querstromleiter kann zwischen den voneinander beabstandeten Lagerabschnitten und beispielsweise in einem mittleren Bereich der Kontaktkörper unverlierbar mit diesen verbunden sein. Durch diese zentrale Anbringung des Querstromleiters an den Kontaktkörpern werden diese nicht einseitig belastet und asymmetrische Auslenkungen der Kontaktkörper vermieden.
Um die benötigte Trennkraft zum Öffnen der Schaltverbindung nicht über das Federelement zu leiten, kann das Schaltorgan einen bewegungsstarr mit dem Anker verbundenen Mitnehmer zum Öffnen der geschlossenen Schaltverbindung aufweisen. Beim Öffnen des Relais kann der Mitnehmer die Kontaktkörper zwangsweise von den Gegenkontakten entfernen, ohne dass die benötigten Schaltkräfte durch das Federelement aufgebracht und dieses hierdurch womöglich. überlastet wird. Die Überlastung des Federelements kann verhindert werden, da auch große Trennkräfte durch den Mitnehmer aufgenommen werden. Diese großen Trennkräfte können beispielsweise dann auftreten, wenn die Schaltkontakte mit den Gegenkontakten infolge eines Schaltvorganges verschweißt sind. Dadurch wird ebenfalls ein weitgehend gleichförmiges Öffnen des Relais gewährleistet, selbst wenn unterschiedliche Kräfte zum Trennen einzelner Schaltkontakte von den jeweiligen Gegenkontakten notwendig sind.
Durch die Kombination aus der federelastischen Lagerung der Kontaktkörper beim Schließen des Relais und aus der durch den Mitnehmer erzeugten Zwangsbewegung der Kontaktkörper beim Öffnen der Schaltverbindung ist die Kontaktanordnung sowohl an den Schließvorgang als auch an den Vorgang zum Trennen der Schaltverbindung also optimal angepasst, wobei insbesondere beim Schließen aber auch beim Öffnen der Schaltverbindung auftretende Querströme sicher entlang des Querstrompfades geleitet werden.
Die Kontaktkörper können in ihrer Ruheposition mit ihrer vom Anker abgewandten Seite am Mitnehmer anliegen und federnd gegen den Mitnehmer gedrückt sein. Trotz der beweglichen Lagerung der Kontaktkörper über die Federelemente ist deren Position relativ zu den Gegenkontakten wohl definiert. Ferner kann der Mitnehmer Führungsabschnitte aufweisen, durch welche ein Verkippen der Kontaktkörper verhinderbar ist. Die Führungsabschnitte können beispielsweise durch umgebogene Enden des Mitnehmers ausgebildet sein.
Damit die Kontaktkörper insbesondere beim Öffnen der Schaltverbindung nicht wippenförmig verkippen können, kann der Mitnehmer ein Stabilisierungselement aufweisen, das sich entlang der Kontaktkörper erstrecken und an der mit den Schaltkontakten versehenen Seite flächig anliegen kann.
Die Kontaktkörper können so gegen den Mitnehmer gedrückt sein, dass die Federelemente vorgespannt sind. Bei einer großen Vorspannung ist die Änderung der Kontaktkraft, mit der die Schaltkontakte gegen die Gegenkontakte gedrückt werden, auch dann relativ gering, wenn die Schaltkontakte oder die Gegenschaltkontakte durch Abbrand unterschiedlich verschlissen sind. Um die Schaltkontakte und die Gegenkontakte so im Relais anordnen zu können, dass der Abstand der jeweiligen Kontakte zueinander zur Luftisolierung ausreicht, können die Kontaktkörper länglich ausgebildet und quer zu ihren Längsachsen voneinander beabstandet angeordnet sein.
Zum Überführen des Schaltorgans in eine Ruheschaltposition kann die Kontaktanordnung mit einer Ankerfeder ausgestaltet sein, die den Anker in einem im Relais montierten Zustand der Kontaktanordnung in die Ruheschaltposition drückt. Beispielsweise kann die Ruheschaltposition die geöffnete Schaltposition des Relais sein. Ein solches Relais wird auch Schließerrelais genannt, da der Aktuator in diesem Fall Kräfte zum Schließen des Relais erzeugen muss.
Um überprüfen zu können, ob die Kontaktanordnung bei inaktivem Aktuator ihre Ruheposition erreicht, kann die Kontaktanordnung einen Positionsgeber umfassen. Der Positionsgeber kann relativ zum Mitnehmer unbeweglich ausgeformt und beispielsweise am Anker befestigt sein. Erreicht der Positionsgeber die Ruheschaltposition, so kann er mit einem im Relais angeordneten Detektor interagieren. Der Detektor kann im Betrieb ein Signal ausgeben, wenn der Anker seine Ruheschaltposition erreicht hat beziehungsweise in dieser angeordnet ist.
Alternativ kann der Positionsgeber Teil des Ankers und insbesondere ein vom Schaltorgan weg weisender Endabschnitt des Ankers sein. In der Ruheposition bzw. in der Ruheschaltposition kann der Positionsgeber aus der Steuerkammer bzw. aus dem Haltebügel herausragen oder bündig mit einem dieser Teile abschließen.
In dieser Position kann der Positionsgeber, also beispielsweise der Anker bzw. dessen Endabschnitt, eine Lücke eines Messkreises schließen, was zu einer Änderung eines magnetischen Flusses durch den Messkreis führen kann. Der Messkreis kann dabei außerhalb der Steuerkammer bzw. des Haltebügels angeordnet sein. Der Messkreis kann einen Magneten, beispielsweise einen Permanentmagneten, sowie einen Magnetleiter, zum Beispiel in Form eines Eisenjochs, aufweisen. Der Magnetleiter kann mit dem Feld des Magneten interagieren und dieses beispielsweise leiten und die Lücke des Messkreises aufweisen. Insbesondere kann der Magnetleiter durch die Lücke unterbrochen sein.
Wird der Anker und insbesondere dessen Endabschnitt zumindest abschnittsweise in der Lücke angeordnet, so ändert sich der magnetische Fluss durch den Messkreis, was durch einen Detektor, etwa einen Hallsensor, erfassbar ist. Wird das Schaltorgan aus der Ruheschaltstellung in Schließrichtung bewegt, so kann der Positionsgeber, also beispielsweise der Anker oder dessen Endabschnitt, aus der Lücke herausbewegt werden. Hierdurch ändert sich wiederum der magnetische Fluss durch den Messkreis. Diese Änderung kann ebenfalls durch den Detektor erkannt und in ein Messsignal umgewandelt werden.
Durch die im Wesentlichen außerhalb der Steuerkammer bzw. des Haltebügels vorgesehene Anordnung des Messkreises ist der Messkreis und insbesondere der Detektor vor Umgebungsbedingungen innerhalb des Relais geschützt. Insbesondere innerhalb des Relais während des Schaltvorgangs möglicherweise herrschende Drücke von bis zu 60 bar können nämlich die Bestimmung des Schaltzustandes und insbesondere den Detektor beeinflussen. Derartige Drücke können entstehen, wenn mit dem Relais Spannungen von bis zu 800 V und Ströme von bis zu 6 kA geschaltet werden.
Hierdurch kann überprüft werden, ob die Ankerfeder das Schaltorgan wirklich in die Ruheschaltposition überführt hat oder ob zum Beispiel miteinander verschweißte Schaltkontakte und Gegenkontakte ein Öffnen der Schaltverbindung und folglich eine Rückkehr des Schaltorgans in die Ruheschaltposition verhindern.
Der Detektor kann beispielsweise als ein Hallsensor und der Positionsgeber als ein im Betrieb mit dem Hallsensor interagierender Magnet ausgestaltet sein. Alternativ können auch optische, kapazitive oder resistive Positionsgeber und Detektoren verwendet werden.
Um ein Verschleißen der Schaltkontakte und der Gegenkontakte bei Schaltvorgängen zu minimieren, ist insbesondere der durch Abbrand hervorgerufene Verschleiß möglichst zu vermeiden. Beim Schalten hoher Lastströme und insbesondere beim Trennen der geschlossenen Schaltverbindung können Schaltlichtbögen auftreten, in denen Temperaturen von mehreren tausend Kelvin herrschen können. Insbesondere durch die in den Lichtbögen erzeugte thermische Energie können die Schaltkontakte und Gegenschaltkontakte aufschmelzen und sogar verdampfen. Der Materialabtrag kann zu einer Verformung der Kontakte und zu einem Ausfall des Relais führen. Folglich ist es erstrebenswert, den Eintrag thermischer Energie in die Kontakte möglichst klein zu halten. Hierzu kann insbesondere eine Verkürzung der Brenndauer der Lichtbögen beitragen, die durch Magnetfelder beeinflusst werden kann. Zur Erzeugung der Magnetfelder können die Kontakte jeweils benachbart zu wenigstens einem Magneten und insbesondere von zwei Magneten flankiert sein. Ein Paar Magnete kann zum Beispiel ein Schaltpaar aus einem Schaltkontakt und einem Gegenkontakt flankieren. Die Magneten können beispielsweise als Permanentmagneten in Form vom Neodymmagneten ausgebildet sein.
Da der zu schaltende hohe Laststrom nur anteilig durch den jeweiligen Kontaktkörper fließt, können diese im Vergleich zu einem Kontaktkörper, der den gesamten hohen Laststrom zu leiten hat, im Querschnitt verringert ausgeformt sein. Bedingt durch den geringeren Querschnitt der Kontaktkörper können die Magnete näher zu den Kontakten angeordnet sein, wodurch das Magnetfeld im Bereich der Kontakte und der womöglich auftretenden Lichtbögen stärker ausgebildet ist. Die Brenndauer der Lichtbögen kann hierdurch auf 0,1 Sekunden oder weniger reduziert werden.
Im Folgenden ist 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.
Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Kontaktanordnung in einer Perspektivansicht;
2 eine schematische Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Relais;
3 eine schematische Explosionsdarstellung eines Teils des erfindungsgemäßen Relais der 2;
4 eine schematische Perspektivdarstellung von Gegenkontakten des Relais des Ausführungsbeispiels der 2;
5 eine schematische Perspektivdarstellung weiterer Bauteile des Relais mit der erfindungsgemäßen Kontaktanordnung.
Zunächst sind Aufbau und Funktion einer erfindungsgemäßen Kontaktanordnung 1 mit Bezug auf das Ausführungsbeispiel der 1 beschrieben. Hier ist die Kontaktanordnung 1 für ein Relais zum Schalten eines hohen Laststroms schematisch mit einem Anker 2 und einem Schaltorgan 3 gezeigt, wobei der Anker 2 und das Schaltorgan 3 über ein Betätigungselement 4 in Form einer Betätigungsstange starr miteinander verbunden sein können. Ferner kann die Kontaktanordnung 1 noch eine Ankerfeder 5, die im gezeigten Ausführungsbeispiel als eine Spiralfeder ausgebildet ist, umfassen. Die Betätigungsstange 4 kann durch die spiralförmige Ankerfeder 5 geführt sein und zusammen mit der Ankerfeder 5 aus dem Anker 2 in Richtung auf das Schaltorgan 3 herausragen.
Das Schaltorgan 3 ist beispielhaft mit zwei Kontaktkörpern 6, 7 dargestellt, die Gegenkontakte des Relais überbrücken können und daher auch als Kontaktbrücken bezeichnet werden können. Die Kontaktkörper 6, 7 können jeweils zwei Schaltkontakte 8, 8', 9, 9' aufweisen und voneinander elektrisch isoliert im Schaltorgan 3 angeordnet sein. Die Kontaktkörper 6, 7 sind im gezeigten Ausführungsbeispiel beispielhaft länglich und beispielsweise balkenförmig ausgeformt, wobei die Schaltkontakte 8, 8', 9, 9' an vom Anker 2 weg weisenden Seiten 10, 11 im Bereich von in Längsrichtung L1, L2 liegenden Enden 12, 12', 13, 13' angeordnet sein können. Zwischen den Schaltkontakten 8, 8' und 9, 9' eines jeden der Kontaktkörper 6, 7 kann je ein Laststrompfad 14, 15 angeordnet sein, dessen Verlauf durch die Kontaktkörper 6, 7 in der 1 schematisch durch eine strichpunktierte Linie dargestellt ist.
Die Kontaktkörper 6, 7 können parallel zueinander angeordnet und quer zu ihren Längsrichtungen L1, L2 beabstandet voneinander im Schaltorgan 3 gehalten sein. Um ein sogenanntes Prellen beim Schließen des Relais zumindest zu minimieren, können die Kontaktkörper 6, 7 federnd im Schaltorgan 3 gelagert sein. Durch die federnde Lagerung der Kontaktkörper 6, 7 können diese relativ zum Anker 2 parallel zu einer Schließrichtung D, insbesondere auf diesen zu bzw. von diesem weg, elastisch auslenkbar sein. Hier weist die Schließrichtung D vom Anker 2 zum Schaltorgan 3.
Zur Positionierung der Kontaktkörper 6, 7 in einem Abstand A quer zu deren Längsrichtungen L1, L2 zueinander kann das Schaltorgan 3 ein Lagerelement 16 aufweisen, an dem die Kontaktkörper 6, 7 federnd gelagert sind. Das Lagerelement 16 kann dabei bewegungsstarr mit dem Anker 2 verbunden und beispielsweise an der sich in Schließrichtung D erstreckenden Betätigungsstange 4 fixiert sein. Das Lagerelement 16 kann plattenförmig ausgebildet sein und sich im Wesentlichen senkrecht zur Betätigungsstange 4 erstrecken, wobei die Betätigungsstange 4 durch einen mittleren Bereich des Lagerelementes 16 hindurch ragen kann. Von der Betätigungsstange 4 weg weisende Enden 17, 18 des Lagerelementes 16 können parallel zum Betätigungsstange 4 und vom Anker 2 weg weisend ausgerichtet sein. Die Enden 17, 18 können dabei als Führungsabschnitte ausgeformt sein und ein Verschieben der Kontaktkörper 6, 7 voneinander weg verhindern, zumindest wenn die Kontaktkörper 6, 7 aus ihrer in der 1 gezeigten Ruheposition R elastisch in Richtung auf das Lagerelement 16 ausgelenkt sind.
Die Kontaktkörper 6, 7 können über wenigstens ein Federelement F am Lagerelement 16 gelagert sein. Beispielsweise kann das Federelement F mit Blattfederelementen 20 ausgebildet sein, deren Enden mit im Wesentlichem S-förmig ausgebildet sind, die zueinander spiegelsymmetrisch angeordnet sind und deren aufeinander zuweisende Bögen einstückig miteinander verbunden sein können. Die Blattfederelemente 20 können separat oder über eine Federbrücke 19 miteinander verbunden ausgebildet sein. Die freien und voneinander weg weisenden Bögen können an einem der Kontaktkörper 6, 7 befestigt sein. An die Federbrücke 19 angrenzende Mittelabschnitte der Blattfederelemente 20 können, wie auch die Federbrücke 19, am Laserelement 16 befestigt sein.
Das Federelement F kann eine oder mehrere Federn umfassen, die beispielsweise als Blattfederelemente 20 ausgebildet sein können. Ein mittlerer Bereich eines solchen Blattfederelements 20 kann am Lagerelement 16 fixiert sein, wobei dessen Enden sich vom Lagerelement 16 und vom Anker 2 weg wölben und an einem der Kontaktkörper 6, 7 fixiert sein können. Insbesondere können freie Enden 21 des Blattfederelements 20 mit voneinander beabstandet angeordneten Lagerabschnitten B, B' eines jeden Kontaktkörpers 6, 7 fixiert sein. Die Lagerabschnitte B, B' können an von den Schaltkontakten 8, 8', 9, 9' weg weisenden Seiten 22 der Kontaktkörper 6, 7 ausgebildet und zur unverlierbaren Verbindung mit dem Federelement F ausgestaltet sein. Durch eine derartige Anordnung des Federelements F können die Enden 12, 12', 13, 13' im Wesentlichen unabhängig voneinander elastisch gelagert sein.
Das Schaltorgan 3 kann mit einem Mitnehmer 23 ausgebildet sein, durch den die Kontaktkörper 6, 7 von Gegenkontaktelementen weg bewegbar sind. Der Mitnehmer 23 kann ähnlich wie das Lagerelement 16 ausgebildet und spiegelsymmetrisch zu diesem angeordnet sein, wobei die Kontaktkörper 6, 7 zwischen dem Mitnehmer 23 und dem Lagerelement 16 angeordnet sein können. In ihrer Ruheposition R können die Kontaktkörper 6, 7 mit ihren vom Anker 2 weg weisenden Seiten 10, 11 am Mitnehmer 23 anliegen und womöglich durch das vorgespannte Federelement F gegen den Mitnehmer 23 gedrückt sein. Durch die Vorspannung des Federelements F kann sichergestellt sein, dass die Schaltkontakte 8, 8', 9, 9' im geschlossenen Schaltzustand des Relais immer mit einer im Wesentlichen gleichen Kraft an Gegenkontakten anliegen, selbst wenn sich die Form der Schaltkontakte 8, 8', 9, 9' beispielsweise durch Abbrand geändert haben sollte.
Das Federelement F kann aus einem elektrisch nicht leitfähigen Material gefertigt, mit einem solchen Material beschichtet oder anderweitig von dem Laststrompfaden 14, 15 bzw. von den Kontaktkörpern 6, 7 isoliert sein. Hierdurch wird vermieden, dass Querströme über das Federelement F geleitet werden, durch welche das Federelement F beschädigt oder zerstört werden kann. Federelemente F aus Metall besitzen jedoch eine höhere Standfestigkeit und sind ohne elektrisch isolierende Beschichtung preiswerter herzustellen und an den Kontaktkörpern 6, 7 zu besfestigen als mit einer solchen Beschichtung.
Um zu vermeiden, dass Querströme über das Federelement F zwischen dem Laststrompfaden 14, 15 geleitet werden, kann die Kontaktanordnung 1 mit einem Querstrompfad Q ausgebildet sein, der sich unter Umständen zwischen den Laststrompfaden 14, 15 aufbauende elektrische Spannungen in Form von Querströmen zumindest teilweise zwischen den Laststrompfaden 14, 15 und vorbei insbesondere am Federelement F, aber auch am Mitnehmer 23 leiten kann.
Von dem jeweils anderen Kontaktkörper 6, 7 weg weisende Seiten 24, 25 der Kontaktkörper 6, 7 können an Enden 26, 27 des Mitnehmers 23 anliegen. Die Enden 26, 27 können als Führungsabschnitte für die Kontaktkörper 6,7 ausgebildet sein und parallel zur Betätigungsstange 4 verlaufend angeordnet sein und die Kontaktkörper 6, 7 bei einem elastischen Auslenkvorgang so führen, dass diese nicht voneinander weg verkippbar sind.
In der dargestellten Ruheposition R kann zumindest einer der Kontaktkörper 6, 7 so am Mitnehmer 23 anliegen, dass sie gegen ein Wippen oder Verkippen quer zu ihrer Längsrichtung L1, 2 gesichert ist. Hierzu kann der Mitnehmer 23 zumindest ein Stabilisierungselement H aufweisen, das an die Enden 26, 27 angrenzen kann. Das Stabilisierungselement H kann die Enden 26, 27 in Längsrichtung L1, 2 überragen. Dabei kann das Stabilisierungselement H im Wesentlichen balkenförmig ausgebildet sein und sich zwischen den Schaltkontakten 8, 8' bzw. 9, 9' ausdehnen, ohne diese zu berühren. In Schließrichtung. D kann das Stabilisierungselement H zumindest im Bereich der Schaltkontakte 8, 8', 9, 9' weniger hoch ausgebildet sein, so dass es von den Schaltkontakten 8, 8', 9, 9' in Schließrichtung D überragt wird. Das Lagerelement 16 und der Mitnehmer 23 können in einem konstanten Abstand zueinander an der Betätigungsstange 4 fixiert sein.
Der Querstrompfad Q kann entlang eines Querstromleiters q verlaufen. Der Querstromleiter q kann die Kontaktkörper 6, 7 elektrisch miteinander verbinden und beispielsweise an diesen anliegen bzw. unverlierbar mit diesen verbunden sein. Der Querstromleiter q kann einen geringeren elektrischen Widerstand als andere die Kontaktkörper 6, 7 miteinander verbindende Komponenten aufweisen. Insbesondere kann der Querstromleiter q ein Kurzschlussleiter sein, der quer- oder laststromfest ausgebildet ist. Durch die hohe elektrische Leitfähigkeit des als Kurzschlussleiter ausgebildeten Querstromleiters q können Querströme im Wesentlichen vollständig über den Querstromleiter q entlang des Querstrompfades Q geleitet werden. Nennenswerte Querströme über andere Komponenten werden so vermieden.
Um die federelastische Beweglichkeit der Kontaktkörper 6, 7 nicht zu beeinträchtigen, kann der Querstromleiter q flexibel und beispielsweise mit einem Litzenleiter ausgebildet sein. Um auch bei Relativbewegungen der Kontaktkörper 6, 7 zueinander Kraftübertragungen über den Querstromleiter q zu minimieren, kann der Querstromleiter q bogenförmig vom Kontaktkörper 6 zum Kontaktkörper 7 geführt sein. Unterschiedliche Bewegungen der Kontaktkörpers 6, 7 resultieren dann in einer Formänderung des flexiblen Querstromleiters q. Die bogenförmige Anordnung des Querstromleiters q hat ferner den Vorteil, dass auch ein flexibler Querstromleiter q durch seine gebogene Form im Wesentlichen in einer durch den Bogen verlaufenden Ebene selbsttätig gehalten ist. Eine weitere Sicherung des Querstromleiters q kann hierdurch vermieden werden.
Enden E, E' des Querstromleiters q können so ausgebildet sein, dass sie sich gut an den Kontaktkörpern 6, 7 und beispielsweise an deren von Schaltkontakten 8, 8', 9, 9' weg weisenden Seiten 22 befestigen lassen. Eine solche Anordnung der Enden E, E' stört werde den Kontakt des Mitnehmers 23 mit den Kontaktkörpern 6, 7 noch Schaltvorgänge. Beispielsweise kann die Litze im Bereich des Querstromleiters q mechanisch und/oder thermisch verdichtet sein, so dass die Enden E, E' im Vergleich zum restlichen Querstromleiter q eine höhere Steifigkeit aufweisen. Alternativ können die Enden E, E' des Querstromleiters in Hülsen angeordnet und mit diesen Hülsen beispielsweise verlötet, verschweißt oder verkrimpt sein. Die Befestigung der Enden E, E' des Querstromleiters q an den Kontaktkörpern 6, 7 kann vielfältig ausgebildet sein. Es ist darauf zu achten, dass die Verbindung des Querstromleiter q zu den Kontaktkörpern 6, 7 eine hohe elektrische Leitfähigkeit aufweist, ohne dass Schaltvorgänge durch die Querstromleiter q behindert werden. Einfach zu realisierende und dauerhaft feste Verbindungsmöglichkeiten sind beispielsweise Verschweißen, Verlöten, Verschrauben oder andere form-, stoff- oder kraftschlüssige Verbindungen.
2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Relais 28 mit der Kontaktanordnung 1 des Ausführungsbeispiels der 1. Für Elemente, die in Funktion und/oder Aufbau den Elementen des Ausführungsbeispiels der 1 entsprechen, werden dieselben Bezugszeichen verwendet. Der Kürze halber wird lediglich auf die Unterschiede zum Ausführungsbeispiel der 1 eingegangen.
In der 2 ist das Relais 28 in einer Schnittdarstellung gezeigt, wobei die Schnittebene durch das Betätigungselement 4 und entlang des Mitnehmers 23 verläuft sowie die Kontaktkörper 6, 7 quer zu ihren Längsrichtungen L1, L2 im Wesentlichen mittig schneidet.
Das Relais 28 ist in einer offenen Schaltstellung gezeigt, was einer Ruheschaltstellung S der Kontaktanordnung 1 im Relais 28 entspricht. In der Ruheschaltstellung S ist der Anker 2 durch die Ankerfeder 5 von Gegenschaltkontakten des Relais 28 weg gedrückt. Das Relais 28 ist also als ein Schließer ausgebildet, der im nicht geschalteten Zustand den Laststrom nicht leitet. Selbstverständlich kann das Relais 28 auch als ein Öffner oder mit einem Wechselkontakt ausgebildet sein.
Der im Wesentlichen zylindrisch und beispielsweise kreiszylindrisch ausgebildete Anker 2 weist an seinem zum Schaltorgan 3 weisenden Ende einen von einer zentralen Öffnung 29 weg vorspringenden Kragen 30 auf. Ein vom Schaltorgan 3 weg weisender und sich vom Kragen aus erstreckender zylindrischer Abschnitt 31 ist mit einem kleineren Durchmesser als der Kragen 30 ausgebildet und in einer Führungshülse 32 des Relais 28 angeordnet. Die Ankerfeder 5 drückt den Anker 2 dieses als Öffner ausgestalteten Relais 28 von Gegenkontakten des Relais 28 weg, wobei hier nur zwei Gegenkontakte 33, 34 gezeigt sind. Das Relais kann jedoch zu jedem Schaltkontakt 8, 8', 9, 9' einen Gegenkontakt 33, 34 aufweisen. Die Gegenkontakte 33, 34 können elektrisch leitend miteinander und mit einem Laststromanschluss 35 des Relais 28 verbunden sein. Über den Laststromanschluss 35 kann der Laststrom dem Relais 28 zugeführt oder von diesem abgeführt werden, wenn die Kontaktanordnung 1 aus der dargestellten Ruheschaltstellung S in der Schließrichtung. D versetzt angeordnet ist. Beispielweise kann dem Relais 28 über einen Steueranschluss 36 ein Steuersignal zugeführt werden. Anhand des Steuersignals kann der im Relais 28 angeordnete und beispielsweise als eine Spule ausgebildete Aktuator 37 ein eine Kraft auf den Anker 2 auswirkendes Magnetfeld erzeugen, welches den Anker 2 und somit auch das Schaltorgan 3 in Schließrichtung D auf die Gegenkontakte 33, 34 zu verschiebt.
Die zentrale Öffnung 29 des Ankers 2 kann insbesondere becherförmig ausgebildet sein, so dass zumindest die Ankerfeder 5 oder auch die Betätigungsstange 4 zumindest abschnittweise in der Öffnung 29 angeordnet werden können. Sowohl die Betätigungsstange 4 als auch die Ankerfeder 5 können am Grund der Öffnung 29 am Anker 2 fixiert sein. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Grund der Öffnung 19 offen und beispielsweise als eine Bohrung ausgebildet, mit der die Betätigungsstange 4 verschraubt oder anderweitig fest verbunden sein kann.
An einem vom Schaltorgan 3 weg weisenden Ende des Ankers 2 kann ein Positionsgeber 38 angeordnet sein, der in der Ruheschaltstellung S mit einem Detektor 39 interagiert. Beispielsweise können Positionsgeber 38 und Detektor 39 in der Ruheschaltstellung S näher beieinander angeordnet sein als in anderen Schaltstellungen. Insbesondere kann der Positionsgeber 38 als ein Permanentmagnet und der Detektor 39 als ein Hallsensor ausgeformt sein. Der Positionsgeber 38 kann über ein Befestigungselement 40 am Anker 2 oder beispielsweise an der Betätigungsstange 4 befestigt sein. Durch diese Befestigung kann der Positionsgeber 38 bewegungsstarr insbesondere mit Bezug auf den Mitnehmer 23 im Relais 28 vorgesehen sein. Da der Mitnehmer 23 die Kontaktkörper 6, 7 beim Wechsel eines geschlossenen Schaltzustandes in den gezeigten offenen Schalt- bzw. Ruhezustand S zwangsweise führt, ist gewährleistet, dass die Schaltstellung des Relais immer offen ist, wenn der Positionsgeber 38 in der Nähe des Detektors 39 angeordnet ist.
Alternativ kann der Positionsgeber 38 Teil des Ankers 2 und insbesondere ein vom Schaltorgan 3 weg weisender Endabschnitt M des Ankers 2 sein. In der Ruheposition R bzw. in der Ruheschaltposition S kann der Positionsgeber 38 aus der Steuerkammer 44 bzw. aus dem Haltebügel 48 herausragen oder bündig mit einem dieser Teile abschließen.
In dieser Position kann der Positionsgeber 38, also beispielsweise der Anker 2 bzw. dessen Endabschnitt M, eine Lücke eines Messkreises schließen, was zu einer Änderung eines magnetischen Flusses durch den Messkreis führen kann. Der Messkreis kann dabei außerhalb der Steuerkammer 44 bzw. des Haltebügels 48 angeordnet sein. Der Messkreis kann einen Magneten, beispielsweise einen Permanentmagneten, sowie einen Magnetleiter, zum Beispiel in Form eines Eisenjochs, aufweisen. Der Magnetleiter kann mit dem Feld des Magneten interagieren und dieses beispielsweise leiten und die Lücke des Messkreises aufweisen. Insbesondere kann der Magnetleiter durch die Lücke unterbrochen sein.
Wird der Anker 2 und insbesondere dessen Endabschnitt M zumindest abschnittsweise in der Lücke angeordnet, so ändert sich der magnetische Fluss durch den Messkreis, was durch einen Detektor 39, etwa einen Hallsensor, erfassbar ist. Wird das Schaltorgan aus der Ruheschaltstellung S in Schließrichtung D bewegt, so kann der Positionsgeber 38, also beispielsweise der Anker 2 oder dessen Endabschnitt M, aus der Lücke herausbewegt werden. Hierdurch ändert sich wiederum der magnetische Fluss durch den Messkreis. Diese Änderung kann ebenfalls durch den Detektor 39 erkannt und in ein Messsignal umgewandelt werden.
Durch die im Wesentlichen außerhalb der Steuerkammer 44 bzw. des Haltebügels 48 vorgesehene Anordnung des Messkreises ist der Messkreis und insbesondere der Detektor 39 vor Umgebungsbedingungen innerhalb des Relais 28 geschützt. Insbesondere innerhalb des Relais während des Schaltvorgangs möglicherweise herrschende Drücke von bis zu 60 bar können nämlich die Bestimmung des Schaltzustandes und insbesondere den Detektor 39 beeinflussen. Derartige Drücke können entstehen, wenn mit dem Relais Spannungen von bis zu 800 V und Ströme von bis zu 6 kA geschaltet werden.
Die Kontakte 8' und 33 sowie 9' und 34 liegen sich paarweise gegenüber. Sowohl das Kontaktpaar 8', 33 als auch das Paar 9', 34 ist zwischen zwei Permanentmagneten 42 angeordnet. Das Magnetfeld der Permanentmagneten 42 stört die Bildung und/oder Aufrechterhaltung von Schaltlichtbögen, welche beim Öffnen der geschlossenen Verbindung von Schaltkontakt 8', 9' und Gegenkontakt 33, 34 auftreten können. Folglich brennen Schaltlichtbögen kürzer als ohne Permanentmagnete 41, wodurch weniger Wärmeenergie in die beteiligten Kontakte 8', 9', 33, 34 eingebracht wird und diese infolge von Abbrand weniger verschleißen.
Sowohl der Laststromanschluss 35 als auch die Permanentmagneten 41 sind in der 2 frei schwebend innerhalb einer Schaltkammer 42 des Relais 28 dargestellt. Zur Fixierung zumindest des Laststromanschlusses 35 und der Permanentmagneten 41 kann das Relais zumindest ein Fixierorgan aufweisen, das in den folgenden Figuren gezeigt ist.
Die Schaltkammer 42 kann durch eine Montageplatte 43 von einer Steuerkammer 44, in der der Aktuator 37 und der Anker 2 angeordnet sind, getrennt sein. Durch die Montageplatte 43 kann die Betätigungsstange 4 von der Steuerkammer 44 in die Schaltkammer 42 ragen.
Das Relais 28 kann mit einem die Schaltkammer 42 und die Steuerkammer 44 umschließenden Gehäuse 45 ausgebildet sein, das ohne die Montageplatte 43 ein durchgängiges Aufnahmevolumen für die verbleibenden Komponenten des Relais 28 ausbilden kann. Zumindest die Schaltkammer 42 kann durch eine im Gehäuse 45 versehene Montageöffnung 46 von außen zugänglich sein. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Montageöffnung 46 durch einen Deckel 47 verschlossen. Das Gehäuse 45 selbst als auch im Gehäuse 45 angeordneten Komponenten des Relais 28 können so miteinander verbunden sein, dass Feuchtigkeit nicht ins Gehäuse 45 oder von einem Teilbereich des Gehäuses 45 in einen anderen Teilbereich dringen kann. Somit kann der Einsatz des Relais 28 auch in feuchten Umgebungen, z. B. im Motorraum eines Automobils, gewährleistet sein.
Die Enden E, E' des Querstromleiters q liegen an den von den Schaltkontakten 8, 8', 9, 9' weg weisenden Seiten 22 in einem in der Schnittebene liegenden mittleren Abschnitt der Kontaktkörper 6, 7 an.
3 zeigt Teile des Relais 28 des Ausführungsbeispiels der 2 ohne Gehäuse 45 in einer Explosionsdarstellung.
In der 3 ist der Aktuator 37 in einem Haltebügel 48 montiert gezeigt, wobei der Haltebügel 48 zur Montageplatte 43 offen und mit diesem offenen Ende an der Montageplatte 43 befestigt ist. Die Montageplatte 43 verschließt das offene Ende 48 des Haltebügels.
Auf der vom Aktuator 37 abgewandten Seite der Montageplatte 43 ist das Schaltorgan 3 angeordnet. Jeder der Schaltkontakte 8, 8', 9, 9' ist quer zur Schließrichtung. D von zwei Permanentmagneten 41 flankiert, die sich im Wesentlichen in Schließrichtung D und entlang der Kontaktkörper 6, 7 erstrecken. Zwei Magneten 41 sind an Innenseiten zweier Schenkel einer im Wesentlichen U-förmigen Halteklammer 49 angeordnet dargestellt. Die Halteklammer 49 kann beispielsweise aus einem magnetisch leitfähigen Material geformt sein.
Neben dem Laststromanschluss 35 ist hier noch ein zweiter Laststromanschluss 50 gezeigt, der ähnlich wie der Laststromanschluss 35 ausgebildet sein kann. Die Lastanschlüsse 35, 50 sind in Schließrichtung D hinter dem Schaltorgan 3 angeordnet. Im montierten Zustand des Relais 28 ragen die Gegenkontakte 33, 34 des Laststromanschlusses 35 sowie die Gegenkontakte des Laststromanschlusses 50 in die Zwischenräume zweier Magnete 41, die an einer Halteklammer 49 fixiert sind. Die Kontakte der Paare aus Schaltkontakten 8, 8' 9, 9' und Gegenkontakten 33, 34 können in Schließrichtung D einander gegenüberliegend angeordnet sein.
Zur Fixierung der Magnete 41 und der Laststromanschlüsse 35, 50 kann das Relais 28 ein Fixierorgan 51 aufweisen, mit dem die Magnete 41 und die Laststromanschlüsse 35, 50 beispielsweise formschlüssig verbunden werden können. Das Fixierorgan 51 kann durch eine Haltebuchse 52 im Relais 28 gegen ein Verrutschen zumindest quer zur Schließrichtung D gesichert sein, wobei die Haltebuchse 52 in einer umlaufenden Nut der Montageplatte 43 fixiert sein kann.
4 zeigt das Fixierorgan 51 mit Magneten 41 und Laststromanschlüssen 35, 50.
Anschlussbereiche 53, 54 der Laststromanschlüsse 35, 50 ragen aus dem Fixierorgan 51 heraus. Das Fixierorgan 51 ist in Schließrichtung D gezeigt, sodass die Gegenkontakte 33, 34 des Laststromanschlusses 35 und die Gegenkontakte 33', 34' des Laststromanschlusses 50 aus der Zeichenebene herausragen.
In elektrisch leitfähigem Zustand des Relais 28 sind die Gegenkontakte 33, 33' durch den Kontaktkörper 6 und die Gegenkontakte 34, 34' durch den Kontaktkörper 7 elektrisch überbrückt. Die Kontaktkörper 6, 7 sind hier durch Strichlinien angedeutet. Der sich ergebende Strompfad 55 für den Laststrom setzt sich unter anderem aus den hier in einer Parallelschaltung P angeordneten und strichpunktiert dargestellten Laststrompfaden 14, 15 zusammen. Der über die Laststromanschlüsse 35, 50 fließende Laststrom fließt im gezeigten Ausführungsbeispiel jeweils zur Hälfte durch einen der Laststrompfade 14, 15.
Das Fixierorgan 52 kann wenigstens abschnittsweise komplementär zu den Kontaktkörpern 6, 7 und dem Mitnehmer 23 ausgebildet sein. Insbesondere kann das Fixierorgan 52 einen im Wesentlichen H-förmigen Aufnahmebereich 56 aufweisen, in dem die Kontaktkörper 6, 7 und der Mitnehmer 23 im geschlossenen Zustand des Relais 28 zumindest teilweise angeordnet sein können. Dabei kann eine Querverbindung des H-förmigen Aufnahmebereichs 56 als eine Aufnahmemulde 57 für den Mitnehmer 23 ausgestaltet sein. Die Aufnahmemulde 57 kann in Schließrichtung D so tief ausgebildet sein, dass die Kontaktkörper 6, 7 im geschlossenen Zustand des Relais 28 nicht mehr am Mitnehmer 23 anliegen, sondern elastisch ausgelenkt und beabstandet vom Mitnehmer 23 angeordnet sind. Dies kann selbst dann der Fall sein, wenn zumindest einer der Schaltkontakte 8, 8', 9, 9' oder der Gegenkontakte 33, 33' 34, 34' durch Abbrand verschlissen ist.
5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel von Bauteilen des erfindungsgemäßen Relais 28, wobei für Elemente, die in Funktion und/oder Aufbau den Elementen der bisherigen Ausführungsbeispiele entsprechen, dieselben Bezugszeichen verwendet werden. Der Kürze halber wird lediglich auf die Unterschiede zu den bisherigen Ausführungsbeispielen eingegangen.
Die Montageplatte 43 ist hier im Wesentlichen rechteckig ausgebildet und mit Ausnehmungen 58 für Befestigungselemente 59 des Haltebügels 48 ausgeformt. Die Ausnehmungen 58 können symmetrisch angeordnet und an gegenüberliegenden Seiten der rechteckigen Montageplatte 43 vorgesehen sein, wobei die Ausnehmungen 58 in Schließrichtung D vollständig durch die Montageplatte 43 verlaufen können.
Die Befestigungselemente 59 können den Haltebügel 48 und die Montageplatte 43 aneinander befestigen. Alternativ oder zusätzlich können die Befestigungselemente 59 die Montageplatte 43 in Schließrichtung D überragen und zur Befestigung weiterer Komponenten des Relais 28 dienen. Die Befestigungselemente 59 können beispielsweise als Rastelemente ausgebildet sein und mit Gegenraststrukturen der weiteren Bauteile des Relais 28 verrasten. Alternativ können die Befestigungselemente 59 anders und beispielsweise als Aufnahmen für Schrauben ausgeformt sein.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner:
Eine Kontaktanordnung für ein Relais zum Schalten eines hohen Laststroms, mit einem Anker und einem bewegungsübertragend mit dem Anker verbundenen Schaltorgan zum Leiten des Laststroms, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltorgan wenigstens zwei elektrisch voneinander getrennte Laststrompfade für den Laststrom aufweist.
Eine Kontaktanordnung, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Laststrompfade einen Kontaktkörper des Schaltorgans aufweist.
Eine Kontaktanordnung, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktkörper federnd gelagert sind.
Eine Kontaktanordnung, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktkörper relativ zum Anker elastisch aus ihrer Ruheposition auslenkbar sind.
Eine Kontaktanordnung, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltorgan einen bewegungsstarr mit dem Anker verbundenen Mitnehmer zum Öffnen einer geschlossenen Schaltverbindung der Kontaktkörper mit Gegenkontakten des Relais aufweist.
Eine Kontaktanordnung, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktkörper in der Ruheposition mit ihrer vom Anker abgewandten Seite am Mitnehmer anliegen und federnd gegen den Mitnehmer gedrückt sind.
Eine Kontaktanordnung, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktkörper länglich ausgebildet und quer zu ihren Längsachsen beabstandet voneinander angeordnet sind.
Eine Kontaktanordnung, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Kontaktkörper zumindest zwei Lagerabschnitte aufweist, über welche der Kontaktkörper federnd gelagert ist.
Eine Kontaktanordnung, gekennzeichnet durch einen relativ zum Mitnehmer unbeweglich ausgeformten Positionsgeber.
Ein Relais zum Schalten eines hohen Laststroms, mit einem Aktuator zum Erzeugen von auf einen Anker wirkenden Schaltkräften und mit während eines Schaltvorgangs zu überbrückenden Gegenkontakten, gekennzeichnet durch eine Kontaktanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Relais ein Paar Gegenkontakte pro Laststrompfad aufwiest.
Ein Relais, dadurch gekennzeichnet, dass die Laststrompfade in einem geschlossenen Schaltzustand des Relais in einer Parallelschaltung angeordnet sind.
Ein Relais, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktkörper bei einer Bewegung des Mitnehmers in einer entgegen der Schließrichtung und weg von den Gegenkontakten weisenden Öffnungsrichtung durch den Mitnehmer zwangsbewegt sind.
Ein Relais, dadurch gekennzeichnet, dass das Relais mit einem Detektor versehen ist, der im Betrieb ein Signal ausgibt, wenn der Anker in seiner Ruheschaltstellung angeordnet ist.

Claims

Kontaktanordnung (1) für ein Relais (28) zum Schalten eines hohen Laststroms, mit einem Schaltorgan (3) zum Leiten des Laststroms, das wenigstens zwei körperlich voneinander getrennte Laststrompfade (14, 15) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltorgan (3) zumindest einen, von einem der Laststrompfade (14, 15) zu einem anderen der Laststrompfade (14, 15) verlaufenden Querstrompfad (Q) aufweist.
Kontaktanordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Querstrompfad (Q) durch einen Querstromleiter (q) verläuft, der die beiden Laststrompfade (14, 15) elektrisch leitend miteinander verbindet.
Kontaktanordnung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktanordnung zumindest ein Federelement (F) aufweist, an dem die wenigstens zwei Laststrompfade (14, 15) federnd gelagert sind, wobei der elektrische Widerstand von einem der Laststrompfade (14, 15) zum jeweils anderen Laststrompfad (14, 15) über das Federelement (F) höher ist als über den Querstrompfad (Q).
Kontaktanordnung (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Querstromleiter (q) ein querstromfester Kurzschlussleiter ist.
Kontaktanordnung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Querstromleiter (q) so ausgebildet ist, dass er Relativbewegungen der Laststrompfade (14, 15) zueinander nur unwesentlich beeinträchtigt.
Kontaktanordnung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Querstromleiter (q) einen flexiblen Litzenleiter aufweist.
Kontaktanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Laststrompfade (14, 15) jeweils durch einen Kontaktkörper (6, 7) des Schaltorgans verlaufen und je ein Ende des Querstrompfads (Q) mit einem der Kontaktkörper (6, 7) elektrisch leitend verbunden ist.
Kontaktanordnung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Seite (10, 11) wenigstens einiger der Kontaktkörper (6, 7) mit mindestens zwei Schaltkontakten (8, 8', 9, 9') versehen ist und Enden (E, E') des Querstromleiters (q) an Seiten (22) der Kontaktkörper (6, 7) anliegen, die ohne Schaltkontakte (8, 8', 9, 9') ausgebildet sind.
Kontaktanordnung (1) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Querstromleiter (q) mit einem mittleren Bereich der Kontaktkörper (6, 7) unverlierbar verbunden ist.
Kontaktanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktanordnung (1) ein Betätigungselement (4) aufweist, das die Laststrompfade (14, 15) bewegungsübertragend mit einem Anker (2) der Kontaktanordnung (1) verbindet und dass der Querstrompfad (Q) bogenförmig von einem Laststrompfad (14, 15) zum anderen Laststrompfad (14, 15) um das Betätigungselement (4) herum geführt ist.
Relais (28) zum Schalten eines hohen Laststroms, mit einem Aktuator (37) zum Erzeugen von auf eine Kontaktanordnung (1) wirkenden Schaltkräften und mit während eines Schaltvorgangs zu überbrückenden Gegenkontakten (33, 33', 34, 34'), gekennzeichnet durch eine Kontaktanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Relais (28) ein Paar Gegenkontakte (33, 33', 34, 34') pro Laststrompfad (14, 15) aufweist.