DE19746592A1 - Bistabiler, drehbar gelagerter Schnappkörper - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen bistabilen, drehbar gelagerten Schnappkörper für ein pola­ risiertes Relais gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1

Ein solches polarisiertes Relais ist aus der DE 44 45 069 A1 bekannt geworden, das zwei Permanentmagneten an entgegengesetzten Seiten eines Magnetankers und eine Spule aufweist, die durch Umsteuerung den Anker mit den Permanentmagneten hin- und herbewegen kann. Bei dieser Anordnung ist der Kern innerhalb der Spule linear geführt, so daß mit dem Kern verbundene Kontaktstücke eine lineare Bewegung durchführen können. In einer anderen Ausführung der gleichen Druckschrift ist der An­ ker kreisförmig gebogen und er kann demgemäß eine kreisbogenförmige Bewegung ausführen, deren Mittelpunkt der Mittelpunkt des Ankerkreisbogens ist.

Diese Anordnung ist, da zwei Permanentmagneten vorgesehen sein müssen, baulich groß und aufwendig.

Aus der US 5 455 549 ist ein Überlastrelais bekannt geworden, das zwei Schaltkon­ taktpaare aufweist, von denen das erste in einer ersten Stellung eines damit gekuppel­ ten Druckknopfes und das zweite in einer zweiten Stellung des Druckknopfes ge­ schlossen sind. Zu diesem Zweck befindet sich am Druckknopf ein darin federnd aufgehängter Hebel, an dem ein Kontaktstück angebracht ist, das mit einem festen Kontaktstück zusammenwirkt; das andere Kontaktpaar setzt sich aus einem Festkon­ taktstück und einem ortsfest gelagerten, an einem Federarm angebrachten Kontakt­ stück zusammen. Der mit dem Druckknopf gekuppelte Arm betätigt dann die andere Kontaktstelle.

Dieses Überlastrelais ist zwar einfach in seinem Aufbau, benötigt aber als Betätigungs­ element ein Thermobimetall oder ein Element aus einer Formgedächtnislegierung, so daß eine elektronische Ansteuerung der beiden Kontaktstücke nicht ohne weiteres möglich ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein bistabiles polarisiertes Relais zu schaffen, der einen Schnappkörper aufweist, der mit Kontaktstücken versehen ist und der auf einfache Weise hergestellt und angetrieben werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1.

Erfindungsgemäß also weist die Permanentmagnetanordnung einen Permanentmagne­ ten auf. Am Schnappkörper aus Isoliermaterial sind ein erster und ein zweiter Anker angebracht, von denen der erste Anker zwei in entgegengesetzte Richtung vorsprin­ gende Arme aufweist. Weiterhin ist ein ortsfestes, zwei parallel und senkrecht zu den Armen verlaufende Jochschenkel aufweisendes Joch vorgesehen, daß so dem Schnappkörper zugeordnet ist, daß ein erster Arm einen Jochschenkel berührt, woge­ gen der andere Anker gleichzeitig den anderen Jochschenkel berührt und umgekehrt. Damit der Magnetfluß im Joch umgekehrt werden kann, so daß der Schnappkörper in zwei stabile Stellungen umgesteuert wird, ist wenigstens eine Spule vorgesehen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Der Schnappkörper ist auf einem ortsfesten Träger schwenkbar an diesem vorzugswei­ se exzentrisch gelagert; er kann in bevorzugter Weise eine Lagerstelle in Form einer Schneide aufweisen, die gegen den Träger zum Anliegen kommt.

Dabei kann der Träger eine Führungsausparung aufweisen, in die der Schnappkörper mit seiner Schneide federnd hineingedrückt wird.

An der entgegengesetzten Seite der Auflagestellung kann der Schnappkörper einen Vorsprung aufweisen, der den Permanentmagneten aufnimmt.

Zur Bildung des Magnetsystems ist der erste Anker mit den Armen mit einer Platte ver­ sehen, die parallel zu dem Permanentmagneten und senkrecht zu dessen Nord-Süd- Achse verläuft, wobei die Nord-Süd-Achse parallel zur Drehachse des Schnappkörpers verläuft.

Der zweite Anker kann ebenfalls plattenförmig ausgebildet und an dem Vorsprung fest­ gehalten sein; beide Anker nehmen den Permanentmagneten zwischen sich.

Die Jochschenkel des in bevorzugter Weise eines U-formbildendes Joches verlaufen parallel zur Nord-Süd-Achse des Permanentmagneten. Dabei kann um jede Joch­ schenkel eine Spule gebildet sein.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann ein schwenkbarer Sperrhebel vorgesehen sein, der in einer ersten stabilen Lage den Schnappkörper in einer Stellung festhält und in eine zweite Stellung bringbar ist, in der der Schnappkör­ per freigegeben ist, so daß er in seine zweite Stellung umschnappen kann.

Weiterhin ist ein Betätigungsdruckknopf vorgesehen, der bei Betätigung den Sperrhe­ bel aus der ersten in die zweite Stellung verdreht.

Dabei kann der Betätigungsknopf auch in eine Stellung verbringbar sein, in der er den Sperrhebel freigibt.

Am Betätigungsdruckknopf kann ein Arm angeformt sein, der auf den Sperrhebel drückt, wenn der Betätigungsdruckknopf gedrückt wird und der vom Sperrhebel durch Verdrehen des Betätigungsdruckknopfes wegverschwenkbar und verrastbar ist.

Hierzu kann am Betätigungsknopf ein Vorsprung angeformt sein, der bei Betätigung des Betätigungsdruckknopfes den Schnappkörper aus einer ersten Stellung in eine zweite Stellung verschwenkt.

Anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist, sollen die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht auf einen Schnappkörper,

Fig. 2 eine Schnittansicht gemäß Schnittlinie II-II,

Fig. 3 eine Aufsicht auf einen Schnappkörper,

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung eines Schnappkörpers mit einem Rück­ stellknopf, ohne Joch,

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht von unten auf den Schnappkörper mit Joch,

Fig. 6 eine schematische Ansicht von der Rückseite, und

Fig. 7 eine weitere perspektivische Ansicht der Anordnung gemäß den Fig. 5 und Fig. 6.

Ganz schematisch ist der Schnappkörper 10 etwa rechteckförmig. Er besitzt zwei in einer Ebene liegende Ausnehmungen 11, 12, in denen sich je eine Kontaktbrücke 13, 14 befindet, die mittels einer Feder 15 und 16 gegen den Boden der Ausnehmung 11, 12 gedrückt sind. Mittig zwischen den beiden Ausnehmungen 11 und 12 und bezogen auf die Verbindungslinie der Kontaktbrücken 13 und 14 oberhalb der Öffnungen 11 und 12 ist eine weitere Öffnung 17 vorgesehen, durch die ein ortsfester Träger 18 hin­ durchragt, wobei eine Feder 19 vorgesehen ist, die den Schnappkörper so beauf­ schlagt, daß eine Schneidkante 20 auf der den Öffnungen 11 und 12 zugewandten Wandungsseite der weiteren Öffnung 17 gegen den Träger 18 zum Anliegen kommt; um diese Schneide 20 dreht sich der Schnappkörper 10.

Unterhalb des Schnappkörpers, an dessen unterer Kante, ist ein erster Anker 21 ange­ bracht, der zwei Ankerflügel 22 und 23 aufweist, die unter einem Winkel zueinander eingestellt sind, der zu den Öffnungen 11 und 12 und 17 offen ist und einen stumpfen Winkel bildet, der sich 180° annähert. Von dem Anker 21 durch eine isolierende Zwi­ schenwand 24 getrennt ist ein zweiter Anker 25 vorgesehen; der Anker 21 mit den Ar­ men 22 und 23 ist mittels Nasen 26 gehalten, die an dem Vorsprung 24 angeformt ist und den Anker 21 umgreifen. Innerhalb des isolierenden Vorsprunges 24 befindet sich ein Permanentmagnet 27.

Bezogen auf die Anordnung und Darstellung der Fig. 1 sitzt unterhalb des Schnapp­ körpers 10 ein U-förmiges Joch 28 mit zwei Schenkeln 29 und 30, die parallel zueinan­ der verlaufen und die mittels eines Steges 31 miteinander verbunden sind. Um die Schenkel 29 und 30 herumgewickelt in dem Raum zwischen dem Schnappkörper 10 und dem Steg 31 (siehe Fig. 3) sind Spulen 32 und 33 angeordnet, die zur Umsteue­ rung des Schnappkörpers 10 dienen. In einer ersten Stellung liegt beispielsweise der Ankerarm 23 an dem Joch 30, wogegen der zweite Anker 25 am Joch 29 anliegt; in einer umgesteuerten Stellung, die in den Fig. 1 bis 3 nicht dargestellt ist, liegt der An­ kerarm 22 am Joch 29 und der weitere Anker 25 am Joch 30, so daß über die Arme 22, 23 und die entsprechende Stellung des Ankers 25 je ein Magnetkreis geschlossen wird.

Die Fig. 1 ist in einer solchen Stellung gezeichnet, daß die beiden Ankerarme 22 und 23 eine Mittelstellung einnehmen, in der sie weder mit dem Jochschenkel 29 noch mit dem Jochschenkel 30 verbunden sind bzw. an diesen anliegen.

Diese etwa mittige Stellung wird mitbewirkt durch die Wirkungskraft der Feder 19, die eine geringfügige Rückstellwirkung besitzt.

Der Schnappkörper 10 ist, wie oben erwähnt, aus Kunststoff, und die beiden Kontakt­ träger 13 und 14 können je nach Ansteuerung der Spulen 32 und 33 mit einem ersten oder einem zweiten Festkontaktstück in Kontakt gebracht werden. Wenn beispielswei­ se der Schnappkörper 10 in Pfeilrichtung P₁, also entgegen dem Uhrzeigersinn ver­ schwenkt wird, erhält man eine Kontaktierung des Kontaktträgers 13 mit einem zuge­ hörigen benachbarten Doppelkontaktstück; wenn der Schnappkörper 10 umgesteuert wird, also in Uhrzeigerrichtung entgegen P₁ verschwenkt wird, dann erhält man eine Kontaktierung des Kontaktträgers 14 mit einer zugehörigen Festkontaktanordnung.

Die Fig. 4 zeigt nun eine konstruktive, gewichts- und fertigungsmäßig optimierte Aus­ gestaltung des Schnappkörpers 10, der hier mit der Bezugsziffer 40 bezeichnet wird. Man erkennt die beiden Öffnungen 41 und 42, die den Öffnungen 11 und 12 entspre­ chen, sowie die Öffnung 47, an deren in der Zeichnung unten befindlichen Wandungs­ seite die Schneide 50 angeordnet bzw. angeformt ist. Die Öffnung 47 wird nach unten hin schmaler; diese Verjüngung bzw. in entgegengesetzte Richtung Verbreiterung hat ihren Grund in der vertikalen Länge oder Höhe des Trägers 18, der in der Fig. 4 nicht dargestellt ist, damit der Schnappkörper 40 ungehindert hin- und herschnappen kann.

Der Schnappkörper 40 besitzt mittig einen T-Steg 43, an dem ein Quersteg 44 ange­ formt ist, auf dessen oberen Seite, auf derjenigen Seite, auf der der Steg 43 anschließt, Vorsprünge 45 und 46 angeformt sind, die die Öffnungen 41 und 42 für den Doppel­ kontaktträger aufnehmen.

Der Schnappkörper 40 besitzt an der nicht dargestellten Unterseite einen Vorsprung 54, der dem Vorsprung 24 entspricht und die jeweiligen Anker 21 und 25 und den Per­ manentmagneten 27 trägt.

Der Schnappkörper 40 wirkt mit einem ortsfesten Wandbauteil 60 zusammen, an dem eine Klinke 61 angelenkt ist, deren Drehachse 62 parallel zur Schwenkachse des Schnappkörpers 40 ausgerichtet sind. An dem ortsfesten Wandteil befindet sich ein senkrecht zur Schwenkachse 62 verlaufender Rückstellknopf 63, an dem ein Arm 64 angeformt ist, der beim Niederdrücken gegen den Schwenkarm oder die Klinke 61 zum Anliegen kommt und die Klinke 61 nach unten, also entgegen dem Uhrzeigersinn um die Schwenkachse 62 verschwenkt. An dem Ende des Steges 43 des Schnappkörpers 40 ist eine Anschlagwand 65 angeformt, die mit einem Rücksprung 66 am Schwenkhe­ bel 61 oder an der Klinke 61 zusammenwirkt, dergestalt, daß in der gezeichneten Lage ein Verschwenken des Schnappkörpers 40 im Uhrzeigersinn nicht möglich ist; dies entspricht einer Stellung manuelle Rückstellung, weil eine automatische Rückstellung von der Klinke 61 verhindert ist.

Wenn der Rückstellknopf 63 nach unten gedrückt ist, der Schwenkhebel 61 demgemäß um die Schwenkachse 62 verschwenkt ist, dann kann sich der Schwenkkörper 40 oder Schnappkörper 40 auch in Richtung des Uhrzeigers bei Ansteuerung des Elektroma­ gnetsystems verschwenken, weil der Schwenkhebel 61 nicht im Bewegungsweg der Anschlagswand 65 sitzt. Dies ist die Stellung automatische Rückstellung. Die Festset­ zung des Rückstellknopfes 63 in der entsprechenden Lage, in der der Schwenkhebel 61 nach unten gedrückt ist und somit den Schnappkörper 40 freigibt, kann dadurch bewirkt werden, daß der Betätigungsknopf 63 in Pfeilrichtung P₂ um seine Achse ver­ schwenkt wird, so daß der Schwenkhebel 64 in eine nicht näher dargestellte Aufnah­ meöffnung am ortsfesten Teil 60 einschwenkt und darin festgehalten wird, so daß der Betätigungsknopf 63 in eingedrückter Stellung fixiert ist, siehe hierzu auch Fig. 7 und zugehörige Beschreibung.

Aus Fig. 5 ist das Joch 28 ersichtlich. Es besitzt die beiden Schenkel 30 und 29 sowie den Quersteg 31, der senkrecht zu der Ebene hochgebogen ist, die durch die beiden Schenkel 29 und 30 aufgespannt sind. In der Zeichnung Fig. 5 ist auch der Anker 25 ersichtlich, der von dem Vorsprung 70, der dem Vorsprung 24 entspricht, mit den Ar­ men 71 und 72, die den Armen 26 entsprechen, umfaßt ist. Der Anker 21 ist verdeckt; lediglich der Flügel 22 ist sichtbar, der in einer Vertiefung 72 auf der Unterseite des Schnappkörpers 40 angebracht bzw. angeordnet ist.

Am Schnappkörper gemäß Fig. 5 befinden sich halbkugelige Vertiefungen 73 und 74, die als Aufnahmeöffnungen für Ausgleichsgewichte dienen.

Die Fig. 6 zeigt den Schnappkörper der Fig. 5 von der Rückseite her. Man erkennt das Joch 28 mit den Jochschenkeln 30 und 31. Es ist lediglich gezeigt, daß der Joch­ schenkel 31 von einem Spulenkörper 75 umgeben ist, der zur Aufnahme der Spule 32 dient. Weiterhin sichtbar sind der Betätigungsknopf 63, der Klinkenhebel 61 und die ortsfeste Wandung 60.

Auf der dem Betätigungsknopf 63 entgegengesetzten Seite des Steges 43 befindet sich ein weiterer Betätigungsknopf 80, der einen senkrecht dazu verlaufenden Arm 81 auf­ weist, an dem ein parallel zur Längserstreckung des Betätigungsknopfes 80 in Ein­ drückrichtung verlaufender Vorsprung 82 vorgesehen ist; beim Niederdrücken dieses Betätigungsknopfes wird das Überlastrelais manuell betätigt, so daß die Kontaktierung unterbrochen wird, ohne den Schnappkörper zu betätigen (Stop-Funktion). Durch die Öffnung 47 ragt der Träger 18 heraus, siehe Fig. 1.

Zum Verdrehen des Betätigungsknopfes 63 ist eine Kreuzschlitzvertiefung 83 vorgese­ hen, die zur Aufnahme eines Kreuzschlitzschraubendrehers dient. Der Verriegelungs­ arm 64 kann nach Hineindrücken in eine in der Wandung 60 befindliche Vertiefung 84 eingeschwenkt werden, so daß der Arm 64 in der verschwenkten Stellung innerhalb der Vertiefung 84 festgehalten wird. In dieser Lage drückt das Ende des Armes 64 gegen einen Vorsprung 85 am Klinkenhebel 61 und in der verschwenkten Stellung wird der Klinkenhebel 61 in seiner unteren Lage, also in der Lage festgehalten, in der der Klin­ kenhebel entgegen dem Uhrzeigersinn verschwenkt ist. Dadurch kann der Vorsprung 65 und damit der Schnappkörper 40 sich frei bewegen, so daß der Schnappkörper in Uhrzeigersinn verschwenkbar ist und entgegen dem Uhrzeigersinn.

Claims (15)

1. Bistabiler, drehbar gelagerter Schnappkörper, mit zwei beweglichen Kontakt stücken, die mit zwei festen Kontaktstücken wechselweise in Kontakt bringbar sind, mit einer Permanentmagnetanordnung und einer elektromagnetischen Antriebsanordnung, dadurch gekennzeichnet, daß die Permanentmagnetanordnung einen Permanentma­ gneten aufweist, daß am Schnappkörper aus Isoliermaterial ein erster Anker und ein zweiter Anker angebracht sind, daß der erste Anker zwei in entgegengesetzte Richtung vorspringende Arme aufweist, daß ein ortsfestes, zwei parallele und senkrecht zu den Armen verlaufende Jochschenkel aufweisendes Joch vorgesehen ist, das so dem Kör­ per zugeordnet ist, daß ein erster Arm einen Jochschenkel berührt, wogegen der an­ dere Anker gleichzeitig den anderen Jochschenkel berührt, und umgekehrt, und daß wenigstens eine Spule vorgesehen ist, die den Magnetfluß im Joch umkehrt und so den Schnappkörper in zwei stabile Stellungen umsteuert.

2. Schnappkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schnappkörper auf einem ortsfesten Träger schwenkbar an diesem vorzugsweise ex­ zentrisch gelagert ist.

3. Schnappkörper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß er an der La­ gerstelle eine Schneide aufweist, die gegen den Träger zum Anliegen kommt.

4. Schnappkörper nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger eine Führungsaussparung aufweist, in die der Schnappkörper mit seiner Schneide fe­ dernd hineingedrückt ist.

5. Schnappkörper nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß der Schnappkörper an der der Auflagerungsstelle entgegengesetzten Seite einen Vorsprung aufweist, der den Permanentmagneten aufnimmt.

6. Schnappkörper nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß der erste Anker mit den Armen mit einer Platte versehen ist, die parallel zu dem Permanentmagneten und senkrecht zu dessen Nord-Süd-Achse verläuft, wobei die Nord-Süd-Achse parallel zur Drehachse des Schnappkörpers verläuft.

7. Schnappkörper nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Anker ebenfalls plattenförmig und an dem Vorsprung festgehalten ist, und daß der zweite und der erste Anker den Permanentmagneten zwischen sich nehmen.

8. Schnappkörper nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß die Jochschenkel parallel zur Nord-Süd-Achse verlaufen.

9. Schnappkörper nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß das Joch eine U-Form bildet.

10. Schnappkörper nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß um jeden Jochschenkel eine Spule gewickelt ist.

11. Schnappkörper nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein schwenkbarer Sperrhebel vorgesehen ist, der in einer ersten stabilen Lage den Schnappkörper in einer Stellung festhält und in eine zweite Stellung bringbar ist, in der der Schnappkörper freigegeben ist, so daß er in seine zweite Stellung um­ schnappen kann.

12. Schnappkörper nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Betäti­ gungsdruckknopf vorgesehen ist, der bei Betätigung den Sperrhebel aus der ersten in die zweite Stellung verdreht.

13. Schnappkörper nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Betäti­ gungsknopf in eine Stellung verbringbar ist, in der er den Sperrhebel freigibt.

14. Schnappkörper nach einem der Ansprüche 12 und 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß am Betätigungsdruckknopf ein Arm angeformt ist, der auf den Sperrhebel drückt, wenn der Betätigungsdruckknopf gedrückt wird und der vom Sperrhebel durch Verdrehen des Betätigungsdruckknopfes weg verschwenkbar und verrastbar ist.

15. Schnappkörper nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß am Betätigungsknopf ein Vorsprung angeformt ist, der bei Betätigung des Betätigungsdruckknopfes den Schnappkörper aus einer ersten Stellung in eine zweite Stellung verschwenkt.