DE102012207589B3

DE102012207589B3 - Relais mit Doppelunterbrechung

Info

Publication number: DE102012207589B3
Application number: DE102012207589A
Authority: DE
Inventors: Rainer Schmelz
Original assignee: Gruner AG
Current assignee: Gruner AG
Priority date: 2012-05-08
Filing date: 2012-05-08
Publication date: 2013-10-02
Anticipated expiration: 2032-05-09
Also published as: EP2662874A3; EP2662874A2; ES2664931T3; EP2662874B1

Abstract

Das erfindungsgemäße Relais (1) umfasst eine den Stromkreis zwischen zwei Relaiskontakten (2, 3) schließende oder unterbrechende Kontaktfedereinrichtung (4) mit zwei Kontaktfedern (51, 52) und mit einem zwischen ihnen angeordneten stationären Zwischenkontaktteil (6), wobei die beiden Kontaktfedern (51, 52) mit ihren einen Federenden (7) jeweils an einander gegenüberliegenden Seiten des Zwischenkontaktteils (6) elektrisch leitend befestigt sind und mit ihren anderen, freien Federenden (8) einander abgewandt sind, sowie einen Magnetantrieb (11) zum synchronen, gegenläufigen Aussenken der beiden Kontaktfedern (51, 52) in eine an den Relaiskontakten (2, 3) anliegende geschlossene Relaisposition oder in eine von den Relaiskontakten (2, 3) abgehobene geöffnete Relaisposition.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Relais mit einer den Stromkreis zwischen zwei Relaiskontakten schließenden oder unterbrechenden Kontaktfedereinrichtung, welche zwei Kontaktfedern und ein zwischen ihnen angeordnetes stationäres Zwischenkontaktteil umfasst, wobei die beiden Kontaktfedern mit ihren einen Federenden jeweils an einander gegenüberliegenden Seiten des Zwischenkontaktteils elektrisch leitend befestigt sind und mit ihren anderen, freien Federenden einander abgewandt sind, sowie mit einem Magnetantrieb zum synchronen, gegenläufigen Auslenken der beiden Kontaktfedern in eine an den Relaiskontakten anliegende, geschlossene Relaisposition oder in eine von den Relaiskontakten abgehobene, geöffnete Relaisposition.
Ein derartiges Relais ist beispielsweise aus der DE 38 53 838 T2 bekannt geworden. Dieses bekannte Relais umfasst vier Kontaktfedern mit jeweils einem festen und einem auslenkbaren freien Federende sowie einen elektrisch nichtleitenden Basisblock mit vier Anschlussbasen, an denen die festen Federenden befestigt sind, und mit vier stationäre Kontakten, an denen die freien Federende in der geschlossenen Relaisposition anliegen. Durch den Basisblock sind die Anschlussbasen und damit auch die Kontaktfedern gegeneinander elektrisch isoliert.
Aus US 2009/0 318 000 A1 ist ein Relais mit zwei parallelen Kontaktfedern bekannt, die an ihrem einen, festen Federende an einem ersten Relaiskontakt befestigt sind. Der andere zweite Relaiskontakt ist zwischen den freien Federenden der beiden Kontaktfedern angeordnet, die in der geschlossenen Relaisposition an dem zweiten Relaiskontakt anliegen. Die freien Federenden können durch ein zwischen ihnen verschiebbares Keilelement gegeneinander aufgespreizt und dadurch von dem zweiten Relaiskontakt synchron in ihre geöffnete Relaisposition abgehoben werden.
Weiterhin ist aus US 2009/0 033 446 A1 noch ein Doppelrelais bekannt, bei dem jedes Relais eine Kontaktfeder aufweist, deren eines festes Federende an einem Relaiskontakt befestigt und deren anderes freies Ende in der geschlossenen Relaisposition an dem anderen Relaiskontakt anliegt und in der geöffneten Relaisposition abgehoben ist. Über einen Magnetantrieb werden die beiden Kontaktfedern synchron ausgelenkt.
Aus der DE 101 62 585 C1 ist ein Relais mit einer den Stromkreis zwischen zwei Relaiskontakten schließenden oder unterbrechenden Kontaktfeder bekannt, deren eines Federende an dem ersten Relaiskontakt elektrisch leitend befestigt ist und deren anderes, freies Federende mittels eines Magnetantriebs in eine an dem zweiten Relaiskontakt anliegende, geschlossene Relaisposition oder in eine von dem zweiten Relaiskontakt abgehobene, geöffnete Relaisposition auslenkbar ist.
Bei DC-Anwendungen, insbesondere in Fahrzeugen mit 24VDC bzw. 48VDC, kommt es darauf an, den beim Auslenken der Kontaktfeder in die geschlossenen Relaisposition kurzzeitig auftretenden Lichtbogen zwischen dem Relaiskontakt und der sich nähernden Kontaktfeder sicher und schnell zu löschen.
Es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei einem Relais der eingangs genannten Art die auftretende Lichtbogenenergie zu reduzieren.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Zwischenkontaktteil elektrisch leitend ist, dass der Magnetantrieb eine umpolbare Magnetspule und einen zwischen zwei Schaltstellungen verschwenkbaren Anker aufweist und dass die beiden Kontaktfedern mit dem Anker jeweils mittels eines in Auslenkrichtung der jeweiligen Kontaktfeder verschiebbar geführten Verbindungsarms bewegungsgekoppelt sind.
Die erfindungsgemäße synchrone Doppelunterbrechung des Stromkreises mit zwei in Reihe geschalteten Kontaktfedern bewirkt eine Halbierung der jeweils auftretenden Lichtbogenenergie. Das Zwischenkontaktteil dient als Träger für die beiden Kontaktfedern und ist im Relaisgehäuse ortsfest gehalten. Ein dynamisches Abheben der Kontaktfedern durch Engekräfte oder bei hohen Kurzschlussströmen wird durch die einander abstoßenden Magnetfelder erschwert, die durch den in entgegengesetzter Richtung durch die Kontaktfedern fließenden Strom erzeugt werden und die zu einer Kontaktkraftverstärkung der an ihrem Relaiskontakt anliegenden Kontaktfeder führen.
Bevorzugt ist eine Z-förmige Kontaktfedereinrichtung mit einem sich schräg zwischen den beiden parallelen Kontaktfedern erstreckenden stationären Zwischenkontaktteil.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstands der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter aufgeführten Merkmale je für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigte und beschriebene Ausführungsform ist nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern hat vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.
Es zeigen:
1, 2 das erfindungsgemäße Relais mit Doppelunterbrechung in einer geöffneten Relaisposition (1) und in einer geschlossenen Relaisposition (2).
Das in 1 und 2 gezeigte Relais 1 umfasst eine den Stromkreis zwischen zwei Relaiskontakten 2, 3 schließende oder unterbrechende Kontaktfedereinrichtung 4, welche zwei Kontaktfedern 5 ₁, 5 ₂ und ein zwischen ihnen angeordnetes stationäres Zwischenkontaktteil 6 z. B. aus Kupfer aufweist. Die beiden Kontaktfedern 5 ₁, 5 ₂ sind als elektrisch leitende Blatt- oder Flachfeder z. B. aus Kupfer ausgebildet. Die einen Federenden 7 der Kontaktfedern 5 ₁, 5 ₂ sind an jeweils einander gegenüberliegenden Seiten des Zwischenkontaktteils 6 elektrisch leitend befestigt, während die anderen, freien Federenden 8 einander abgewandt sind. Die freien Federenden 8 und die Relaiskontakte 2, 3 weisen auf ihren einander zugewandten Seiten jeweils einen Kontaktknopf 9, 10 auf. Das im Relaisgehäuse stationär angeordnete Zwischenkontaktteil 6 erstreckt sich schräg zwischen den beiden parallelen Kontaktfedern 5 ₁, 5 ₂, deren freie Federenden 8 über das Zwischenkontaktteil 6 jeweils überstehen. Insgesamt ergibt sich so eine Z-förmige Kontaktfedereinrichtung 4.
Das Relais 1 umfasst weiterhin einen Magnetantrieb 11 zum synchronen, gegenläufigen Auslenken der beiden Kontaktfedern 5 ₁, 5 ₂ in eine von den Kontaktknöpfen 10 der Relaiskontakte 2, 3 abgehobene, geöffnete Relaisposition (1) oder in eine an den Kontaktknöpfen 10 anliegende geschlossene Relaisposition (2). Der Magnetantrieb 11 umfasst eine umpolbare Magnetspule 12 mit einem Magnetkreis, an dessen zwei Jochschenkeln 13 ein Anker (Ankerwippe) 14 mit Permanentmagnet (nicht gezeigt) schwenkbar gehalten ist. Der Permanentmagnet ist zwischen zwei Ankerplatten 15 angeordnet, die in den beiden Schaltendstellungen des Ankers 14 jeweils an den Jochschenkeln 13 anliegen. Die Magnetspule 12 und der zwischen seinen beiden Schaltendstellungen verschwenkbare Anker 14 bilden einen H-Ankeranzug.
Der Anker 14 weist an seiner der Kontaktfedereinrichtung 4 zugewandten Unterseite zwei in entgegengesetzte Richtungen, nämlich nach links bzw. nach rechts, abstehende Ankerarme 16a, 16b auf, die der Schwenkachse des Ankers 14 einander gegenüberliegen und jeweils über einen linken bzw. rechten Verbindungsarm 17a, 17b mit den Kontaktfedern 5 ₁, 5 ₂ bewegungsgekoppelt sind. Die Verbindungsarme 17a, 17b sind in Auslenkrichtung der Kontaktfedern 5 ₁, 5 ₂ linear verschiebbar (Doppelpfeil 18) geführt. Die Ankerarme 16 greifen jeweils in eine Aussparung 19 am oberen Ende der Verbindungsarme 17a, 17b ein. Die Schwenkbewegung des Ankers 14 führt also zu einer gegenläufigen linearen Bewegung der Verbindungsarme 17a, 17b. Am unteren Ende weisen die Verbindungsarme 17a, 17b jeweils zwei Mitnehmer (Vorsprünge) 20a, 21a bzw. 20b, 21b auf, zwischen die die Kontaktfedern 5 ₁, 5 ₂ mit ihren freien Federenden 8 eingreifen. An den freien Federenden 8 ist auf der dem Kontaktknopf 9 gegenüberliegenden Seite der Kontaktfedern 5 ₁, 5 ₂ jeweils eine Zusatzfeder (Blattfeder) 22 aus Federstahl befestigt, die sich an dem zugewandten Mitnehmer 20a bzw. 20b abstützt.
Wird der linke Verbindungsarm 17a nach unten verschoben, so nimmt er mit seinem oberen Mitnehmer 20a mittels der Zusatzfeder 22 die Kontaktfeder 5 ₁ nach unten in die geschlossene Relaisposition mit. Wird der linke Verbindungsarm 17a nach oben verschoben, so nimmt er mit seinem unteren Mitnehmer 21a die Kontaktfeder 5 ₁ nach oben in die offene Relaisposition mit. Wird der rechte Verbindungsarm 17b nach oben verschoben, so nimmt er mit seinem unteren Mitnehmer 20b mittels der Zusatzfeder 22 die Kontaktfeder 5 ₂ nach oben in die geschlossene Relaisposition mit. Wird der rechte Verbindungsarm 17b nach unten verschoben, so nimmt er mit seinem oberen Mitnehmer 21b die Kontaktfeder 5 ₂ nach unten in die offene Relaisposition mit.
Zum Schalten des Relais 1 wird das Magnetfeld der Magnetspule 12 umgepolt, wodurch der Anker 14 verschwenkt wird und die beiden Verbindungsarme 17a, 17b synchron gegenläufig verschoben und folglich die Kontaktfedern 5 ₁, 5 ₂ synchron in die offene oder geschlossene Relaisposition ausgelenkt werden.
In der in 1 gezeigten geöffneten Relaisposition ist der Anker 14 im Uhrzeigersinn verschwenkt, wodurch der linke Verbindungsarm 17a nach oben und der rechte Verbindungsarm 17b nach unten verschoben sind und folglich die Kontaktfeder 5 ₁ nach oben und die Kontaktfeder 5 ₂ nach unten jeweils in die geöffnete Relaisstellung synchron ausgelenkt sind. Durch Umpolen der Magnetspule 12 wird der Anker 14 entgegen dem Uhrzeigersinn verschwenkt, wodurch der linke Verbindungsarm 17a nach unten und der rechte Verbindungsarm 17b nach oben verschoben sind und folglich die Kontaktfeder 5 ₁ nach unten und die Kontaktfeder 5 ₂ nach oben jeweils in die geschlossene Relaisstellung (2) synchron ausgelenkt sind. Der Anpressdruck der Kontaktknöpfe 9 an die Kontaktknöpfe 10 ist dabei jeweils durch die Druckkraft der von dem Verbindungsarm 17a, 17b zusammengedrückten Zusatzfeder 22 gegeben. In der geschlossenen Relaisposition wirken die Zusatzfedern 22 der Auslenkung der Kontaktfedern 5 ₁, 5 ₂ in Öffnungsrichtung entgegen, was zu einem prellreduzierten Schließen des Relais 1 führt.
Die synchrone Doppelunterbrechung des Stromkreises durch die beiden in Reihe geschalteten Kontaktfedern 5 ₁, 5 ₂ bewirkt eine Halbierung der auftretenden Lichtbogenenergie. Ein dynamisches Abheben der Kontaktfedern 5 ₁, 5 ₂ durch Engekräfte oder bei hohen Kurzschlussströmen wird durch die einander abstoßenden Magnetfelder erschwert, die durch den in entgegengesetzter Richtung durch die Kontaktfedern 5 ₁, 5 ₂ fließenden Strom erzeugt werden und die zu einer Kontaktkraftverstärkung zwischen den aneinander anliegenden Kontaktknöpfen 9, 10 führen.
Alternativ zum gezeigten losen Eingriff der Ankerarme 16a, 16b in die Aussparung 19 der Verbindungsarme 17a, 17b können die Ankerarme 16a, 16b und die Verbindungsarme 17a, 17b auch fest aneinander angelenkt sein.

Claims

Relais (1) mit einer den Stromkreis zwischen zwei Relaiskontakten (2, 3) schließenden oder unterbrechenden Kontaktfedereinrichtung (4), welche zwei Kontaktfedern (5 ₁, 5 ₂) und ein zwischen ihnen angeordnetes stationäres Zwischenkontaktteil (6) umfasst, wobei die beiden Kontaktfedern (5 ₁, 5 ₂) mit ihren einen Federenden (7) jeweils an einander gegenüberliegenden Seiten des Zwischenkontaktteils (6) elektrisch leitend befestigt sind und mit ihren anderen, freien Federenden (8) einander abgewandt sind, sowie mit einem Magnetantrieb (11) zum synchronen, gegenläufigen Auslenken der beiden Kontaktfedern (5 ₁, 5 ₂) in eine an den Relaiskontakten (2, 3) anliegende, geschlossene Relaisposition oder in eine von den Relaiskontakten (2, 3) abgehobene, geöffnete Relaisposition, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenkontaktteil (6) elektrisch leitend ist, dass der Magnetantrieb (11) eine umpolbare Magnetspule (12) und einen zwischen zwei Schaltstellungen verschwenkbaren Anker (14) aufweist und dass die beiden Kontaktfedern (5 ₁, 5 ₂) mit dem Anker (14) jeweils mittels eines in Auslenkrichtung der jeweiligen Kontaktfeder (5 ₁, 5 ₂) verschiebbar geführten Verbindungsarms (17a, 17b) bewegungsgekoppelt sind.
Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die beiden Kontaktfedern (5 ₁, 5 ₂) parallel zueinander erstrecken.
Relais nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich das stationäre Zwischenkontaktteil (6) schräg zwischen den beiden Kontaktfedern (5 ₁, 5 ₂) erstreckt.
Relais nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die freien Federenden (8) über das Zwischenkontaktteil (6) jeweils überstehen.
Relais nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Verbindungsarme (17a, 17b) jeweils zwei Mitnehmer (20a, 21a, 20b, 21b) aufweisen, zwischen denen jeweils das freie Federende (8) der beiden Kontaktfedern (5 ₁, 5 ₂) angeordnet ist.
Relais nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (14) zwei bezüglich seiner Schwenkachse einander gegenüberliegende Ankerarme (16a, 16b) aufweist, die mit den Verbindungsarmen (17a, 17b) gekoppelt sind, insbesondere in Aussparungen (19) der Verbindungsarme (17a, 17b) eingreifen.
Relais nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfedern (5 ₁, 5 ₂) in Richtung auf ihre geschlossene Relaisposition mittels einer an der Kontaktfeder (5 ₁, 5 ₂) befestigten Zusatzfeder (22) mit den Verbindungsarmen (17a, 17b) bewegungsgekoppelt sind.