DE19621558A1 - Elektromagnetisches Relais mit schmalem Aufbau - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Relais mit

• - einem eine Bodenseite des Relais bildenden Sockel aus Isolierstoff, der zusammen mit einer isolierenden Kappe ein quaderförmiges Gehäuse bildet, dessen Länge ein Mehr­ faches seiner Breite beträgt,
• - mindestens einem feststehenden und mindestens einem be­ weglichen Kontaktelement, welche im Sockel derart veran­ kert sind, daß ihre Anschlußenden aus der Bodenseite aus­ treten und ihre kontaktgebenden Abschnitte mit ihren Haupt-Blechebenen senkrecht zur Bodenseite und parallel zu den Längsseiten des Gehäuses stehen und einander ober­ halb des Sockels überlappen, und
• - einem Magnetsystem mit Spule und Kern und mit einem An­ ker, der sich mit seiner Hauptebene annähernd parallel zu den Ebenen der Kontaktelemente erstreckt und über ein isolierendes Betätigungsorgan das bewegliche Kontaktele­ ment betätigt.

Ein Relais der obengenannten Art ist aus der DE 38 35 105 A1 bekannt. Bei diesem Relais sitzt ein schmales Magnetsystem mit einem torförmigen Eisenkern und an den Enden nach unten laufenden Jochschenkeln auf dem Sockel. Der Anker des Magnet­ systems überbrückt unterhalb der Spulenwicklung die beiden Jochschenkel und betätigt ebenfalls unterhalb der Wicklung einen Kontaktsatz. Auf diese Weise erreicht das Relais zwar einen sehr schmalen Aufbau, doch wird durch die Verschachte­ lung von Anker und Kontaktfedern die Isolierung zwischen Ma­ gnetsystem und Lastkreis problematisch. Hohe Ströme können mit diesem System nicht geschaltet werden; außerdem ist bei diesem Aufbau ein Umschaltkontakt kaum zu verwirklichen.

In der DE 34 14 713 C2 sind das Magnetsystem einerseits und der Kontaktsatz andererseits getrennt voneinander und in Längsrichtung hintereinander auf dem Grundkörper angeordnet, wodurch sich die geforderten Isolierstrecken für hohe Ströme besser erreichen lassen. Die Betätigung erfolgt über einen langen Schieber, der oberhalb der Spule parallel zu ihrer Achse bewegbar ist. Zur sicheren Isolierung der Spule muß der Grundkörper jedoch verhältnismäßig kompliziert gestaltet wer­ den, da durch die Lage des Schiebers isolierende Zwischen­ wände von der Kappe her nicht möglich sind. Außerdem ver­ bleibt dort oberhalb der Spule und neben dem Schieber ver­ hältnismäßig viel toter Raum, der der Forderung nach einem kompakten Relaisaufbau widerspricht.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Relais der ein­ gangs genannten Art zu schaffen, bei dem trotz eines extrem schmalen Aufbaus große Isolierstrecken geschaffen werden kön­ nen, die auch beim Schalten von relativ großen Netzströmen den üblichen Anforderungen genügen, beispielsweise der Forde­ rung nach 8 mm Isolierstrecke, die für Schaltströme von 16 A vorgeschrieben ist.

Erfindungsgemäß wird dieses Ziel dadurch erreicht, daß in dem Gehäuse in seiner Längsrichtung hintereinanderliegend ein das Magnetsystem enthaltender Antriebsraum und ein die kontaktge­ benden Abschnitte der Kontaktelemente enthaltender Kontakt­ raum ausgebildet sind, daß auf dem Sockel ein Ansatz angeformt ist, der eine Ab­ schlußwand zum Antriebsraum bildend an die eine Seitenwand der Kappe angrenzt und gegenüber der anderen Seitenwand einen Betätigungsspalt bildet, und daß als Betätigungsorgan ein isolierender, mit dem Anker starr verbundener Betätigungsarm die Ankerbewegung vom An­ triebsraum durch den Betätigungsspalt in den Kontaktraum überträgt.

Bei dem erfindungsgemäßen Relais ist also durch die Trennung von Antriebsraum und Kontaktraum von vorneherein eine gute Isolierung zwischen Magnetsystem und Kontaktsatz bei schmaler Bauweise möglich. Die schmale Bauweise wird dadurch begün­ stigt, daß sowohl die Kontaktelemente als auch der Anker sich mit ihren Hauptebenen in Längsrichtung des Gehäuses er­ strecken, so daß beispielsweise auch die Größe des Arbeits­ luftspaltes die Breite des Relais nicht beeinflußt. Durch die Anordnung des Betätigungsarms entlang einer Längsseite wird außerdem eine Verschachtelung zwischen dem Sockel und der Ge­ häusekappe möglich, so daß je nach den Anforderungen sehr lange Isolierstrecken erzeugt werden können, ohne daß dadurch der Sockel eine kompliziert herzustellende Form oder eine schwierige Montage der Teile erfordert.

Die erwähnte Verschachtelung zwischen Sockel und Gehäusekappe wird vorzugsweise dadurch bewerkstelligt, daß in der Kappe eine von der Deckenseite ausgehende Trennwand angeformt ist, die mit L-förmigem Querschnitt den Ansatz des Sockels an des­ sen Abschlußwand zum Antriebsraum hin und zum Betätigungs­ spalt bzw. zu dem Betätigungsarm hin schachtelförmig über­ lappt.

In einer zweckmäßigen Ausführungsform ist außerdem vorgese­ hen, daß der Ansatz auf dem Sockel stufenförmig gestaltet ist, wobei seine höchste Stufe die Abschlußwand zum Antriebs­ raum hin bildet, während mindestens eine niedrigere Stufe an der vom Antriebsraum abgewandten Seite folgt. Dabei ist es auch zweckmäßig, wenn ein Träger für die bewegliche Kontakt­ feder in der Nähe der Abschlußwand in dem Ansatz verankert ist und sich die Kontaktfeder selbst vom Träger weg in Rich­ tung auf das entfernte Ende des Kontaktraums erstreckt, so daß die Kontaktgabe mit dem feststehenden Kontaktelement in der Nähe des vom Antriebsraum entferntesten Teiles des Kon­ taktraums erfolgt. Wird zur Bildung eines Umschaltkontaktes eine zusätzliche Gegenkontaktfeder verwendet, so ist diese zweckmäßigerweise in dem vom Antriebsraum entferntesten Teil des Kontaktraums auf einer möglichst niedrigen Stufe des Sockels senkrecht zur Bodenseite stehend verankert. Auf diese Weise können zwei zueinander senkrecht stehende Kontaktfedern in dem zur Verfügung stehenden Raum eine möglichst lange Fe­ derlänge erhalten, zugleich aber ihre Kontaktstellen mög­ lichst weit vom Magnetsystem entfernt besitzen.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist in dem Antriebsraum ein Magnetsystem mit einer zur Gehäuse-Längsseite parallelen Polfläche vorgesehen, dessen Anker um eine zur Bodenseite senkrechte Achse schwenkbar ist.

Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen an­ hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein erfindungsgemäß gestaltetes Relais ohne Gehäuse­ kappe in perspektivischer Ansicht,

Fig. 2 das Relais von Fig. 1 in perspektivischer Ansicht schräg von unten mit offener Gehäusekappe,

Fig. 3 den Sockel des Relais von Fig. 1 mit dem Kontaktsatz und

Fig. 4 ein anders gestaltetes Magnetsystem für ein Relais gemäß Fig. 1.

Das in den Fig. 1 bis 3 gezeigte Relais besitzt einen Grundkörper oder Sockel 1 aus Kunststoff, dessen ebene Unter­ seite als Bodenseite 10 die Montageebene für das Relais bil­ det, aus der nach unten alle Anschlußstifte in einer senk­ rechten Ebene austreten. Auf der Oberseite besitzt der Sockel 1 einen abgestuften Ansatz 11, dessen höchste Stufe 12 im mittleren Bereich der Gesamtlänge des Sockels liegt und eine Abschlußwand 13 bildet, die quer zur Längsrichtung des Relais verläuft und die Trennung zwischen einem Kontaktraum 2 und einem Antriebsraum 3 bildet, die in Längsrichtung des Relais hintereinanderliegen.

In den Kontaktraum 2 ist eine Kontaktfeder 21 an einem Feder­ träger 22 befestigt, welcher senkrecht zur Bodenseite stehend in dem Ansatz 11, und zwar in der höchsten Stufe 12, veran­ kert ist. Die Kontaktfeder 21 erstreckt sich senkrecht zum Federträger 22 in Längsrichtung des Relais bis zum entgegen­ gesetzten Ende des Kontaktraums, wo sie einen beweglichen Kontakt 21a trägt. Dieser wirkt mit einem Festkontakt 23a zu­ sammen, der an einem Festkontaktträger 23 befestigt ist. Die­ ser Festkontaktträger ist ebenfalls senkrecht in dem Ansatz 11 des Sockels verankert und bildet an der Bodenseite 10 eine Anschlußfahne 23b, welche parallel zur und in einer Ebene mit der Anschlußfahne 22a des Federkontaktträgers steht. Zur Bil­ dung eines Umschaltkontaktes ist zusätzlich eine Gegenkon­ taktfeder 24 vorgesehen, welche mit ihrer Hauptebene parallel zur Hauptebene der Kontaktfeder 21, in ihrer Längsausdehnung jedoch senkrecht zur Kontaktfeder 21 steht. Die Gegenkontakt­ feder 24 ist in dem vom Antriebsraum 3 entferntesten Bereich des Kontaktraums an einem Federträger 25 befestigt, der im Sockel 1 im Bereich der niedrigsten Stufe 14 des Ansatzes 11 verankert ist und nach unten eine Anschlußfahne 25a bildet. Ein Gegenkontakt 24a ist am freien Ende der Gegenkontaktfeder 24 befestigt und wirkt mit dem Kontakt 21a der Kontaktfeder 21 zusammen. Auf diese Weise ist die Kontaktstelle zwischen den Kontakten 21a, 23a und 24a in dem vom Antriebsraum ent­ ferntesten Bereich des Kontaktraumes 2 angeordnet, während sowohl die Kontaktfeder 21 als auch die Gegenkontaktfeder 24 in dem zur Verfügung stehenden Raum die größtmögliche freie Federlänge erhalten. In dem Ansatz 11 sind nach Bedarf zu­ sätzliche Einschnitte 15 bzw. Erhebungen 16 vorgesehen, die die Isolierstrecken zwischen den einzelnen Kontaktträgern vergrößern.

In dem Antriebsraum 3 ist ein Magnetsystem angeordnet, dessen Spule 31 mit ihrer Wicklungsachse quer zur Längsrichtung des Relais steht, während sie mit ihrem Durchmesser annähernd der Gesamthöhe des Relais und der Länge des Antriebsraums 3 ent­ spricht. Ein abgewinkeltes Joch 32 steht entsprechend der Spulenanordnung senkrecht zur Bodenseite auf dem Sockel, wo­ bei ein erster, mit einem Kern 37 verbundener Jochschenkel 32a parallel zur Längsseite des Relais und ein zweiter Joch­ schenkel 32b senkrecht dazu stehen. Dieser zweite Jochschen­ kel 32b bildet außerdem eine Lagerung, beispielsweise eine nicht gezeigte Lagerschneide oder dergleichen, für einen An­ ker 33, der im wesentlichen flach ausgebildet ist und dem Jochschenkel 32a parallel gegenüberliegend mit dem nicht sichtbaren Kern 37 des Magnetsystems einen Arbeitsluftspalt bildet. Auf diese Weise vollführt er beim Schalten eine Schwenkbewegung um die zur Bodenseite senkrechte Abschluß­ kante des Jochschenkels 32b. In einem Ansatz 35a eines Spu­ lenkörpers 35 sind Spulenanschlußstifte 36 verankert, die nach unten Anschlußfahnen 36a in einer Ebene mit den Kontakt­ anschlußfahnen 22a, 23b und 25a bilden.

Zur Betätigung der Kontaktfeder 21 ist ein Betätigungsarm 4 starr mit einem Fortsatz 33a des Ankers 33 verbunden, bei­ spielsweise durch Kunststoffumspritzung. Dieser Betätigungs­ arm 4 erstreckt sich in einem Betätigungsspalt 17, der zwi­ schen dem Ansatz 11 bzw. dessen Stufe 12 und einer Gehäuseau­ ßenwand 53 einer Kappe 5 gebildet ist. An seinem freien Ende umgreift der Betätigungsarm 4 mit einem Schaltzapfen 41 die Kontaktfeder 21, um sie beim Anziehen des Ankers vom Festkon­ takt 23 weg zur Gegenkontaktfeder 24 hin zu bewegen.

Die bereits erwähnte Kappe 5 bildet zusammen mit dem Sockel 1 das Gehäuse des Relais. Sie wird über den Sockel gestülpt, wobei eine an der Kappenoberseite angeformte, L-förmige Trennwand 51 die Trennung zwischen dem Kontaktraum 2 und dem Antriebsraum 3 verbessert. Dabei überlappt sich die L-förmige Trennwand 51 mit dem Ansatz 11 bzw. dessen höchster Stufe 12.

Ein quer zur Längsrichtung des Relais stehender Wandabschnitt 51a, der mit der Längsseite 52 der Kappe 5 verbunden ist, überlappt sich somit mit der Abschlußwand 13 des Ansatzes 11.

Der in Längsrichtung des Relais verlaufende Wandabschnitt 51b legt sich zwischen den Ansatz 11 bzw. dessen höchste Stufe 12 und den Betätigungsarm 4, so daß dieser isolierende Betäti­ gungsarm zwischen dem isolierenden Wandabschnitt 51b und der isolierenden Längswand 53 der Kappe geführt wird, wodurch sehr lange Isolierstrecken zwischen den kontaktgebenden Tei­ len und dem Magnetsystem erzielt werden.

Nach der Montage des Relais können die Kapillarspalte zwi­ schen Sockel 1 und der Kappe 5 noch zusätzlich mit Verguß­ masse ausgefüllt werden, so daß beispielsweise der Spalt zwi­ schen der Stufe 12 des Ansatzes 11 und der Längswand 52 der Kappe 5 vollständig abgedichtet wird und lediglich im Bereich der gegenüberliegenden Längswand 53 eine Verbindung zwischen dem Kontaktraum 2 und dem Antriebsraum 3 besteht. Diese Ver­ bindung über den Betätigungsspalt 17 ist jedoch durch die Überlappung von Sockel und Gehäusekappe mit langen Isolier­ wänden gebildet, so daß auch für höhere Ströme die ausrei­ chenden Kriech- und Luftstrecken gewährleistet werden.

In Fig. 4 ist als mögliche Abwandlung ein Magnetsystem 60 schematisch gezeigt, das anstelle des in Fig. 1 gezeigten Magnetsystems im Antriebsraum 3 untergebracht werden könnte.

Dieses Magnetsystem 60 besitzt eine auf einen schmalen Kern 62 gewickelte Spule 61, deren Achse parallel zur Längsrich­ tung des Relais steht. Der Kern 62 besitzt einen schmalen, rechteckigen Querschnitt, der senkrecht zur Bodenseite steht, so daß die Spule eine schmale Bauform in Längsrichtung des Relais erhält. Die Enden des Kerns sind jeweils außerhalb der Spule U-förmig nach unten abgewinkelt; sie sind in der Zeich­ nung nicht sichtbar und deshalb nur gestrichelt als Schenkel 62a und 62b angedeutet. Ein ebenfalls U-förmiger Anker 63, dessen Schenkel 63a und 63b nach oben weisen, ist mit einem ersten Schenkel 63a auf dem Kernschenkel 62a in nicht näher gezeigter Weise gelagert und bildet mit seinem anderen Schen­ kel 63b gegenüber dem Kernschenkel 62b einen Arbeits­ luftspalt. Ein Fortsatz 64 des Ankers 63 ist mit dem Betäti­ gungsarm 4 verbunden, der ansonsten wie in dem Beispiel gemäß Fig. 1 gestaltet und angeordnet ist. Der Betätigungsarm 4 kann wie in dem dortigen Beispiel durch Kunststoff-Umsprit­ zung hergestellt oder auch auf den Anker aufgesteckt sein.

Natürlich wären auch andere Abwandlungen des Magnetsystems möglich. Beispielsweise könnte bei dem Magnetsystem von Fig. 1 der Anker auch auf dem Kern gelagert sein und mit dem Joch einen Luftspalt bilden. Ein solches System hätte einen länge­ ren Hebel und damit eine größere Hebelübersetzung, wäre aber andererseits relativ erschütterungsempfindlich. Dagegen weist das in Fig. 1 gezeigte System wegen des annähernd in der Mitte gelagerten Ankers einschließlich des Betätigungsarms eine gute Balance auf und ist deswegen erschütterungsunemp­ findlich. In gleicher Weise könnte auch ein System gemäß Fig. 4 mit einem am anderen Spulenende gelagerten Anker verse­ hen sein. Eine weitere Abwandlung könnte darin bestehen, bei einem System gemäß Fig. 4 den Anker oberhalb der Spule anzu­ ordnen. Auch eine Anordnung des Ankers neben der Spule wäre natürlich denkbar, doch würde eine solche Lösung die Breite des Relais vergrößern.

Mit dem erfindungsgemäßen Aufbau ist es möglich, ein Relais in sehr schmaler Ausführung herzustellen, beispielsweise mit einer Breite von nur 5 mm, dessen Höhe das zwei- bis dreifa­ che und dessen Länge das Drei- bis Fünffache der Breite ein­ nimmt. Ein solches Relais ist in der Lage, Netzströme von beispielsweise 16 A zu schalten.

Claims (11)

1. Elektromagnetisches Relais mit

• - einem eine Bodenseite (10) des Relais bildenden Sockel (1) aus Isolierstoff, der zusammen mit einer isolierenden Kappe (5) ein quaderförmiges Gehäuse bildet, dessen Länge ein Mehrfaches seiner Breite beträgt,
• - mindestens einem feststehenden (23) und mindestens einem beweglichen (21) Kontaktelement, welche im Sockel derart verankert sind, daß ihre Anschlußenden (22a, 23b, 25a) aus der Bodenseite (10) austreten und ihre kontaktgeben­ den Abschnitte (23, 21, 24) mit ihren Haupt-Blechebenen senkrecht zur Bodenseite (10) und parallel zu den Längs­ seiten (52, 53) des Gehäuses stehen und einander oberhalb des Sockels (1) überlappen, und
• - einem Magnetsystem mit Spule (31; 61) und Kern (37; 62) und mit einem Anker (33; 63), der sich mit seiner Haupt­ ebene annähernd parallel zu den Ebenen der Kontaktelemen­ te (21, 23, 24) erstreckt und über ein isolierendes Betä­ tigungsorgan (4) das bewegliche Kontaktelement (21) betä­ tigt,

dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse (1, 5) in seiner Längsrichtung hintereinanderliegend ein das Magnet­ system (31, 32, 37, 33; 61, 62, 63) enthaltender Antriebsraum (3) und ein die kontaktgebenden Abschnitte der Kontaktelemen­ te (21, 23, 24) enthaltender Kontaktraum (2) ausgebildet sind,
daß auf dem Sockel (1) ein Ansatz (11) angeformt ist, der ei­ ne Abschlußwand (13) zum Antriebsraum (3) hin bildend an die eine Seitenwand (52) der Kappe (5) angrenzt und gegenüber der anderen Seitenwand (53) einen Betätigungsspalt (17) bildet, und
daß als Betätigungsorgan ein isolierender, mit dem Anker (33; 63) starr verbundener Betätigungsarm (4) die Ankerbewegung vom Antriebsraum (3) durch den Betätigungsspalt (17) in den Kontaktraum (2) überträgt.

2. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kappe (5) eine von der Deckenseite ausgehende Trennwand (51) angeformt ist, die mit L-förmigem Querschnitt den Ansatz (11) des Sockels (1) an der Abschlußwand (13) zum Antriebsraum (3) hin und zum Betätigungsspalt (17) bzw. dem Betätigungsarm (4) hin schachtelförmig überlappt.

3. Relais nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Ansatz (11) stufenförmig gestaltet ist, wobei seine höchste Stufe (12) die Abschlußwand (13) zum An­ triebsraum (3) bildet und mindestens eine niedrigere Stufe (14, 15) an der vom Antriebsraum (3) abgewandten Seite folgt.

4. Relais nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der höchsten Stufe (12) des Ansatzes (11) ein Träger (22) für eine Kontaktfeder (21) im wesentlichen senkrecht zur Bodenseite (10) stehend verankert ist und daß sich die Kon­ taktfeder (21) selbst im wesentlichen parallel zu den Längs­ seiten (52, 53) des Gehäuses im oberen Teil des Gehäuses er­ streckt und in dem vom Antriebsraum (3) entferntesten Teil des Kontaktraums (2) einen beweglichen Kontakt (21a) trägt, der mit mindestens einem feststehenden Kontakt (23a, 24a) zu­ sammenwirkt.

5. Relais nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein feststehender Kontaktträger (23) in einer niedrigeren Stufe des Sockel-Ansatzes (11) verankert ist.

6. Relais nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Gegenkontaktfeder (24) in der niedrig­ sten Stufe (14) des Ansatzes (11) verankert ist und sich im wesentlichen senkrecht zur Bodenseite (10) in dem vom An­ triebsraum (3) entferntesten Teil des Kontaktraums (2) er­ streckt und im Überschneidungsbereich mit der Kontaktfeder (21) mit letzterer zusammenwirkt.

7. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in dem Antriebsraum (3) ein Magnetsy­ stem (31, 32, 37, 33; 61, 62, 63) mit zur Gehäuse-Längsseite paralleler Polfläche (37; 62b) angeordnet ist, dessen Anker (33; 63) um eine zur Bodenseite senkrechte Achse schwenkbar ist.

8. Relais nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker in der Nähe des Grenzbereiches zwischen dem An­ triebsraum (3) und dem Kontaktraum (2) gelagert ist.

9. Relais nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Magnetsystem mit einer zur Längsseite des Relais senkrechten Spulenachse (31, 37) vorgesehen ist und ein L- förmiges Joch (32) aufweist, das in der Nähe des Grenzberei­ ches von Antriebsraum (3) und Kontaktraum (2) eine Lager­ stelle für den Anker (33) bildet.

10. Relais nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Magnetsystem mit einer zur Längsseite und zur Boden­ seite des Relais paralleler Spulenachse verwendet ist, wobei ein Anker (63) an einem Kernende (62a) gelagert ist und mit dem anderen Kernende (62b) einen Arbeitsluftspalt bildet.