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Die Offenbarung betrifft ein Relais, und insbesondere ein elektromagnetisches Relais und ein Verfahren zur Herstellung.
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Nun wird auf die 1 bis 3 Bezug genommen, worin ein bestehendes elektromagnetisches Relais 100 einen schwachen Strom zur Steuerung eines starken Stroms verwendet. Das elektromagnetische Relais 100 umfasst ein Grundelement 10, einen auf dem Grundelement 10 angebrachten Elektromagneten 11, ein von dem Elektromagneten 11 magnetisch anziehbares, magnetisch ansprechendes Element 12, ein von dem magnetisch ansprechenden Element 12 betätigtes Bedienelement 13, ein bewegliches Klemmenelement 14, das mit dem Bedienelement 13 verbunden ist und sich durch das Grundelement 10 erstreckt, und ein feststehendes Klemmenelement 15, das auf dem Grundelement 10 angebracht ist und von dem beweglichen Klemmenelement 14 beabstandet ist. Wenn der Elektromagnet 11 bestromt ist, wird das magnetisch ansprechende Element 12 durch den Elektromagneten 11 magnetisch angezogen und betätigt das Bedienelement 13, um das bewegliche Klemmenelement 14 in Kontakt mit dem feststehenden Element 15 zu drücken, so dass diese elektrisch miteinander verbunden sind.
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Da jedoch das bewegliche Klemmenelement 14 aus einem Plattenkörper 141 und einem an dem Plattenkörper 141 befestigten Kontakt 142 zusammengesetzt ist, und der Plattenkörper 141 einstückig ist und gleichmäßige Dicke und einen Federteller 143 und einen Schenkel 144 aufweist, kann die Dicke des Plattenkörpers 141 nicht verstärkt werden, um die Elastizität des beweglichen Klemmenelements 14 aufrecht zu erhalten. Daher wird der zulässige Strom des elektromagnetischen Relais 100 durch die Dicke des beweglichen Klemmenelements 14 begrenzt und kann nicht erhöht werden.
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Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, ein elektromagnetisches Relais bereitzustellen, das den zulässigen Strom erhöhen kann.
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Dementsprechend umfasst ein elektromagnetisches Relais der vorliegenden Offenbarung ein Grundelement, eine Elektromagneteinheit, eine Ankereinheit, eine bewegliche Anschlusseinheit, und ein feststehendes Klemmenelement.
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Die Elektromagneteinheit weist einen auf dem Grundelement angeordneten Elektromagneten auf. Die Ankereinheit ist beweglich mit dem Elektromagneten verbunden und umfasst ein magnetisch ansprechendes Element, das von der Elektromagneteinheit magnetisch anziehbar ist. Die bewegliche Anschlusseinheit ist an der Ankereinheit angebracht und umfasst ein erstes Klemmenelement und einen ersten Kontakt, der auf dem ersten Klemmenelement angeordnet ist. Das erste Klemmenelement ist zweistückig ausgeführt und besteht aus einem Federteller und einem ersten Schenkel, der fest mit dem Federteller verbunden ist und sich durch das Grundelement erstreckt. Der Federteller weist einen mit der Ankereinheit verbundenen Bedienungsabschnitt auf, einen Bogenabschnitt, der von dem Bedienungsabschnitt weg auf den Elektromagneten zu gebogen ist, und einen Verbindungsabschnitt, der von dem Bogenabschnitt weg gebogen und an dem ersten Schenkel befestigt ist. Der Bedienungsabschnitt und der Bogenabschnitt bilden zwischen sich einen ersten Öffnungswinkel zwischen 75 Grad und 85 Grad aus. Der Bogenabschnitt und der Verbindungsabschnitt bilden zwischen sich einen zweiten Öffnungswinkel zwischen 80 Grad und 95 Grad aus. Der erste Schenkel weist eine Dicke auf, die stärker als die Dicke des Federtellers ist. Das Verhältnis der Dicke des ersten Schenkels zur Dicke des Federtellers liegt zwischen 2 und 4. Das feststehende Klemmenelement ist auf dem Grundelement angebracht und erstreckt sich teilweise durch das Grundelement. Das feststehende Klemmenelement weist einen zweiten Kontakt auf, der dem ersten Kontakt gegenüber liegt und diesen kontaktieren kann.
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Wenn der Elektromagnet bestromt ist und die Ankereinheit betätigt, um auf den Federteller zu drücken, bewegt sich der Federteller elastisch zu dem feststehenden Klemmenelement, und der erste Kontakt kontaktiert den zweiten Kontakt. Wenn der Elektromagnet spannungsfrei ist, bewegt sich der erste Kontakt von dem zweiten Kontakt weg.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist es, ein Verfahren zur Herstellung des elektromagnetischen Relais bereitzustellen, das den zulässigen Strom erhöhen kann.
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Dementsprechend umfasst das Verfahren zur Herstellung des elektromagnetischen Relais der vorliegenden Offenbarung den Schritt, Bereitstellen einer Formbaugruppe, umfassend eine Form, und eine bezüglich der Form bewegliche Stanze, wobei die Stanze wenigstens einen Stanzkopf aufweist; Bereitstellen und Positionieren des ersten Schenkels auf der Form; Bereitstellen des Federtellers, der den Verbindungsabschnitt aufweist; Anordnen des Federtellers auf der Form, so dass der Verbindungsabschnitt des Federtellers auf dem ersten Schenkel aufliegt; Betätigen der Stanze, so dass sich der Stanzkopf auf die Form zu bewegt, und Drücken des Federtellers gegen den ersten Schenkel, wodurch der Federteller mit dem ersten Schenkel verbunden wird und das erste Klemmenelement ausbildet; Befestigen des ersten Kontakts an dem ersten Klemmenelement, um eine bewegliche Anschlusseinheit auszubilden; Bereitstellen des Grundelements, des Elektromagneten, der Ankereinheit und des feststehenden Klemmenelements; und Zusammenbauen des Grundelements, des Elektromagneten, der Ankereinheit, der ersten Anschlusseinheit und eines feststehenden Klemmenelements.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Offenbarung gehen aus der folgenden detaillierten Beschreibung der Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen hervor, die folgendes zeigen:
- 1 ist eine Perspektivansicht eines existierenden elektromagnetischen Relais;
- 2 ist eine perspektivische Explosionsansicht des existierenden elektromagnetischen Relais;
- 3 ist eine Perspektivansicht eines beweglichen Klemmenelements des existierenden elektromagnetischen Relais;
- 4 ist eine Perspektivansicht eines elektromagnetischen Relais gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
- 5 ist eine perspektivische Explosionsansicht der Ausführungsform;
- 6 ist eine Seitenansicht einer beweglichen Anschlusseinheit der Ausführungsform;
- 7 ist eine Schnittdarstellung entsprechend 6;
- 8 ist eine perspektivische Explosionsansicht der beweglichen Anschlusseinheit der Ausführungsform;
- 9 ist eine Seitenansicht der Ausführungsform und zeigt, dass die bewegliche Anschlusseinheit von einem feststehenden Klemmenelement beabstandet ist, wenn das elektromagnetische Relais spannungsfrei ist;
- 10 ist eine ähnliche Ansicht wie in 9, zeigt jedoch die bewegliche Anschlusseinheit in Kontakt mit dem feststehenden Klemmenelement, wenn das elektromagnetische Relais bestromt ist;
- 11 ist ein Flussdiagramm und zeigt die Schritte des Verfahrens zur Herstellung des elektromagnetischen Relais der vorliegenden Offenbarung;
- 12 ist eine Perspektivansicht einer Formbaugruppe, die bei dem Verfahren zur Herstellung des elektromagnetischen Relais der vorliegenden Offenbarung verwendet wird;
- 13 ist eine vergrößerte Teilperspektivansicht einer Stanze der Formbaugruppe;
- 14 ist eine Teilperspektivansicht der Formbaugruppe und zeigt einen Federteller und einen ersten Schenkel, die auf einer Form der Formbaugruppe angeordnet werden sollen; und
- 15 ist eine Ansicht ähnlich wie in 14, zeigt jedoch, wie der Federteller und der erste Schenkel auf der Form der Formbaugruppe angeordnet sind.
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Nun wird auf die 4 und 5 Bezug genommen, worin ein elektromagnetisches Relais gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ein Grundelement 2, eine Elektromagneteinheit 3, eine Ankereinheit 4, eine bewegliche Anschlusseinheit 5 und ein feststehendes Klemmenelement 6 umfasst.
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Die Elektromagneteinheit 3 umfasst einen auf dem Grundelement 2 angeordneten Elektromagneten 31 zum Erzeugen einer elektromagnetischen Kraft, wenn er bestromt ist.
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Die Ankereinheit 4 ist beweglich mit dem Elektromagneten 31 verbunden und umfasst ein magnetisch ansprechendes Element 41, ein Bedienelement 42 und ein elastisches Element 43. Das magnetisch ansprechende Element 41 ist durch den Elektromagneten 31 magnetisch anziehbar und weist einen Einsteckabschnitt 411 auf. Das Bedienelement 42 ist mit dem magnetisch ansprechenden Element 41 verbunden und von dem Elektromagneten 31 beabstandet. Das elastische Element 43 ist auf dem magnetisch ansprechenden Element 41 elastisch angeordnet und erstreckt sich durch das Grundelement 2. Das Bedienelement 42 weist auf einer Seite einen Einsteckschlitz 421 zum Einstecken des Einsteckabschnitts 411 auf, sowie zwei voneinander beabstandete Positionierbolzen 423, die von seiner anderen Seite und gegenüber dem Einsteckschlitz 421 vorstehen. Das elastische Element 43 ist ein elastisches Metallblech, das das magnetisch ansprechende Element 41 von dem Elektromagneten 31 weg vorspannt.
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Nun wird auf die 6 bis 8 in Kombination mit 4 Bezug genommen, worin die bewegliche Anschlusseinheit 5 an der Ankereinheit 4 angebracht ist und ein erstes Klemmenelement 51 und einen ersten Kontakt 52 aufweist. Das erste Klemmenelement 51 ist zweistückig ausgeführt und besteht aus einem Federteller 511 und einem ersten Schenkel 512, der fest mit dem Federteller 511 verbunden ist und sich durch das Grundelement 2 erstreckt. Der Federteller 511 weist einen Bedienungsabschnitt 513, einen Bogenabschnitt 514 und einen Verbindungsabschnitt 515 auf. Der erste Kontakt 52 ist an dem Bedienungsabschnitt 513 befestigt. Der Bedienungsabschnitt 513 weist zwei Aufnahmenuten 5130 auf, die an zwei gegenüber liegenden Seiten des Federtellers 511 ausgebildet sind und mit dem jeweiligen Positionierbolzen 423 eingreifen. Der Bogenabschnitt 514 ist von dem Bedienungsabschnitt 513 weg zu dem Elektromagneten 3 gebogen. Der Verbindungsabschnitt 515 ist von dem Bogenabschnitt 514 weg gebogen und ist an dem ersten Schenkel 512 angebracht. Der Verbindungsabschnitt 515 weist wenigstens ein Eingriffsloch 5150 auf. Wie in 8 gezeigt, weist diese Ausführungsform nur ein Eingriffsloch 5150 auf, jedoch können andere Ausführungsformen zwei, drei oder mehr als drei vorsehen. Der Bedienungsabschnitt 513 und der Bogenabschnitt 514 bilden zwischen sich einen ersten Öffnungswinkel (91) zwischen 75 Grad und 85 Grad. Der Bogenabschnitt 514 und der Verbindungsabschnitt 515 bilden zwischen sich einen zweiten Öffnungswinkel (92) zwischen 80 Grad und 95 Grad. Bei dieser Ausführungsform beträgt der erste Öffnungswinkel (θ1) 85 Grad, während der zweite Öffnungswinkel (θ2) 90 Grad ist. Auf diese Weise ist der Federteller 511 elastisch und kann elastisch gedrückt werden.
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Der erste Schenkel 512 weist einen Verbindungsabschnitt 516 auf sowie einen Schenkelabschnitt 517, der sich von einem Ende des Verbindungsabschnitts 516 nach unten erstreckt und von dem Grundelement 2 absteht. Der Verbindungsabschnitt 516 weist einen Eingreifvorsprung 518 auf, der als Niete ausgebildet ist zur festen Verbindung mit dem Eingriffsloch 5150 des Verbindungsabschnitts 515, und eine Ausnehmung 519, die auf der Rückseite gegenüber dem Eingreifvorsprung 518 ausgebildet ist und an dem Eingreifvorsprung 518 in einer Linie senkrecht zur Rückseite ausgerichtet ist. Bei dieser Ausführungsform ist jeweils ein Eingreifvorsprung 518 und eine Ausnehmung 519 vorgesehen, jedoch können in anderen Ausführungsformen zwei, drei oder mehr als drei vorgesehen sein. So lange die Anzahl der Vorsprünge 518 der Anzahl der Eingriffslöcher 5150 entspricht und damit vernietet werden kann, ist jede Anzahl akzeptabel. Der erste Schenkel 512 weist eine Dicke (t1) auf, die größer als die Dicke (t2) des Federtellers 511 ist. Die Dicke (t1) des ersten Schenkels 512 liegt zwischen 0,3 mm und 0,5 mm. Die Dicke (t2) des Federtellers 511 liegt zwischen 0,1 mm und 0,15 mm. Das Verhältnis der Dicke (t1) des ersten Schenkels 512 zur Dicke (t2) des Federtellers 511 ist zwischen 2 und 4. Bei dieser Ausführungsform ist das Verhältnis der Dicke (t1) des ersten Schenkels 512 zur Dicke (t2) des Federtellers (511) 3. Da die Dicke (t1) des ersten Schenkels 512 größer als die Dicke des Schenkels 144 des Plattenkörpers 141 (vgl. 3) im Stand der Technik ist, kann der zulässige Strom des elektromagnetischen Relais der vorliegenden Offenbarung von der zulässigen Stärke von 10A auf 25A erhöht werden. Ferner ist der Federteller 511 auch breiter als der Federteller 143 (vgl. 3) im Stand der Technik, und er ist auch elastischer als im Stand der Technik.
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Das feststehende Klemmenelement 6 ist an dem Grundelement 2 angebracht, nahe der beweglichen Anschlusseinheit 5, und erstreckt sich teilweise durch das Grundelement 2. Das feststehende Klemmenelement 6 weist einen zweiten Kontakt 62 auf, der dem ersten Kontakt 52 gegenüber liegt, diesen kontaktieren und mit diesem elektrisch leitend verbunden sein kann.
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Nun wird auf die 9 und 10 Bezug genommen, worin bei bestromtem Elektromagnet 31 (vgl. 10) das magnetisch ansprechende Element 41 durch den Elektromagneten 31 magnetisch angezogen wird, und das Bedienelement 42 durch das magnetisch ansprechende Element 41 betätigt wird, um den Federteller 511 elastisch auf das feststehende Klemmenelement 6 zu zu bewegen, so dass der erste Kontakt 52 den zweiten Kontakt 62 kontaktiert. Wenn der Elektromagnet 31 spannungsfrei ist (vgl. 9), spannt das elastische Element 43 das magnetisch ansprechende Element 41 vor, damit es sich von dem Elektromagneten 31 weg bewegt, und das Bedienelement 42 wird durch das magnetisch ansprechende Element 41 betätigt, um den Federteller 511 zu bewegen und elastisch von dem feststehenden Klemmenelement 6 weg zu ziehen, wodurch der erste Kontakt 52 von dem zweiten Kontakt 62 weg bewegt wird. Somit kann das elektromagnetische Relais der vorliegenden Offenbarung einen starken Strom durchfließen lassen.
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Da das erste Klemmenelement 51 aus dem Federteller 511 und dem ersten Schenkel 512 zusammengesetzt ist, die verbunden und zweistückig ausgeführt sind, kann die Dicke des ersten Schenkels 512 erhöht werden, ohne die Dicke (t2) des Federtellers 511 zu ändern. Dadurch kann der Federteller 511 gute Elastizität aufweisen, und der zulässige Steom kann erhöht werden. Ferner ist der erste Öffnungswinkel (91) einstellbar, um die gewünschte Elastizität zu erreichen, wodurch die Empfindlichkeit des elektromagnetischen Relais der vorliegenden Offenbarung verbessert wird.
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Nun wird auf 11 in Kombination mit den 12 bis 15 Bezug genommen, worin ein Verfahren zur Herstellung des elektromagnetischen Relais der vorliegenden Offenbarung mit den Schritten 91 bis 98 gezeigt wird.
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In Schritt 91 wird eine Formbaugruppe 7 bereitgestellt. Die Formbaugruppe 7 umfasst eine Form 71 und eine bezüglich der Form 71 bewegliche Stanze 72. Die Form 71 umfasst zwei Positioniernocken 711 und einen von den Positioniernocken 711 beabstandeten Stufenabschnitt 712. Der Stufenabschnitt 712 weist in der Bewegungsrichtung der Stanze 72 eine Höhe auf, die größer als die der Positioniernocken 711 ist. Die Stanze 72 weist ein kegelstumpfförmiges Grundelement 721 und zwei Stanzköpfe 722 auf.
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Das kegelstumpfförmige Grundelement 721 weist ein konisches Ende 720 auf, das sich auf die Form 71 zu erstreckt. Das konische Ende 720 hat zwei der Form 71 gegenüber liegende, seitliche flache Abschnitte 723, einen Mittenabschnitt 725, der zwischen den seitlichen flachen Abschnitten 723 in Richtung auf die Form 71 zu vorsteht und eine der Form 71 gegenüber liegende, mittige flache Endfläche 7251, und zwei geneigte Flächen 724, die sich jeweils von den seitlichen flachen Abschnitten 723 zu der mittigen flachen Endfläche 7251 hinauf neigen. Die Stanzköpfe 722 erstrecken sich von der mittigen flachen Endfläche 7251 nach unten und sind voneinander beabstandet.
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In Schritt 92 wird der erste Schenkel 512 bereitgestellt mit zwei Eingreifvorsprüngen 518 und zwei Ausnehmungen 519, die in ihren Rückseiten gegenüber den Eingreifvorsprüngen 518 ausgebildet sind, wie in 14 gezeigt, und wird so auf der Form 71 positioniert, dass die Ausnehmungen 519 jeweils einen Positioniernocken 711 des ersten Schenkels 512 aufnehmen. Bei anderen Ausführungsformen ist ein Eingriff eines Stiftes in ein Loch denkbar, um die Positionierung des ersten Schenkels 512 auf der Form 71 zu bewirken.
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In Schritt 93 wird der Federteller 511 mit zwei Eingriffslöchern 5150 und dem Verbindungsabschnitt 515 bereitgestellt. Der Federteller 511 wird durch Stanzen eines Metallblechs (nicht gezeigt) hergestellt.
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In Schritt 94 wird der Federteller 511 so auf der Form 71 angeordnet, dass der Bedienungsabschnitt 513 von dem Stufenabschnitt 712 gehalten wird und die Eingriffslöcher 5150 jeweils die Eingreifvorsprünge 518 des ersten Schenkels 512 aufnehmen. Das heißt, der Verbindungsabschnitt 515 des Federtellers 511 liegt auf dem ersten Schenkel 512 auf.
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In Schritt 95 wird die Stanze 72 betätigt, um die Stanzköpfe 722 auf die Form 71 zu zu bewegen, wie in 15 gezeigt, und den Federteller 511 auf den ersten Schenkel 512 aufzustanzen, wodurch der Federteller 511 mit dem ersten Schenkel 512 verbunden wird, um das erste Klemmenelement 51 auszubilden. Insbesondere umfasst der Schritt des Betätigens der Stanze zum Bewegen der Stanzköpfe 722 auf die Form 71 zu das Stanzen der Eingreifvorsprünge 518, um jeweils einen Eingreifvorsprung 518 als Niete auszubilden, so dass der Federteller 511 mit dem ersten Schenkel 512 vernietet wird. Dadurch, dass das kegelstumpfförmige Grundelement 721 die seitlichen flachen Abschnitte 723 und die geneigten Flächen 724 aufweist, wird verhindert, dass der erste und der zweite Öffnungswinkel (θ1, θ2) des Federtellers 511 während des Stanzvorgangs beschädigt werden.
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In Schritt 96 wird der erste Kontakt 52 an dem ersten Klemmenelement 51 befestigt, um die bewegliche Anschlusseinheit 5 auszubilden.
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In Schritt 97 werden das Grundelement 2, der Elektromagnet 31, die Ankereinheit 4 und das feststehende Klemmenelement 6 bereitgestellt.
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In Schritt 98 werden das Grundelement 2, der Elektromagnet 31, die Ankereinheit 4, die bewegliche Anschlusseinheit 5 und das feststehende Klemmenelement 6 zusammengebaut, um das elektromagnetische Relais der vorliegenden Offenbarung auszubilden.
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Insbesondere umfasst das Verfahren zur Herstellung des elektromagnetischen Relais der vorliegenden Offenbarung das Vernieten des Federtellers 511 mit dem ersten Schenkel 512, um das erste Klemmenelement 51 zweistückig auszubilden. Bei einer anderen Ausführungsform können der Federteller 511 und der erste Schenkel 512 mittels anderer Verbindungsverfahren verbunden werden, wie z.B. Verschweißen oder Verlöten.
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Insgesamt kann, da bei dem elektromagnetischen Relais, das mittels dem Verfahren der vorliegenden Offenbarung hergestellt wird, das erste Klemmenelement 51 zweistückig ausgeführt wird, allein durch Verstärken der Dicke (t1) des ersten Schenkels 512, der zulässige Strom des elektromagnetischen Relais der vorliegenden Offenbarung erhöht werden, und die Elastizität des Federtellers 511 kann aufrechterhalten bleiben.
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Die vorliegende Offenbarung wurde zwar in Verbindung mit dem Ausführungsbeispiel beschrieben, jedoch versteht sich, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf die offenbarte Ausführungsform beschränkt ist, sondern verschiedene Anordnungen umfassen soll, die dem Gedanken und Umfang der weitesten Auslegung entsprechen, um so alle Änderungen und gleichwertige Anordnungen zu umfassen.
