DE19920742C2 - Elektromagnetisches Relais - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Relais, das universell einsetzbar ist.

Elektromagnetische Relais besitzen üblicherweise einen Anker, der durch eine Ankerfeder in eine geöffnete Position vorge­ spannt ist. Bei Erregung eines Magnetsystems wird der Anker an eine Polfläche eines Spulenkernes oder eines Joches ange­ zogen. Dadurch schließen sich ein Festkontakt und ein mit der Anker gekoppelter Schaltkontakt. Bei Entregung des Magnetsy­ stem fällt der Anker durch die Kraft der Ankerfeder in die Öffnungsposition zurück. Die Rückstellkraft der Feder stellt sicher, daß die Kontakte, auch wenn sie beispielsweise bei größeren Lastströmen aneinander haften, zuverlässig aufrei­ ßen.

Eine zusätzliche Aufgabe der Ankerfeder besteht oft darin, auf den Anker eine Lagerkraft derart auszuüben, daß er in seiner Bewegung eingeschränkt ist, beispielsweise nur um eine definierte Achse gedreht, aber nicht verschoben werden kann.

Ein derartiges Relais ist bereits aus der EP 0 707 331 A1 be­ kannt. Dieses Relais besitzt eine Ankerfeder in der Art eines zweiseitig eingespannten Trägers, wobei die Einspannstellen seitlich des Ankers liegen, und die Feder zudem mittig am An­ ker oder in einer Vertiefung im Anker angreift.

Ein Problem bei Relais dieser Art besteht darin, daß aufgrund der unvermeidlichen Fertigungstoleranzen der Abstand zwischen einem Schaltkontakt und einem Festkontakt nicht exakt einem Sollwert entspricht, sondern statistischen Schwankungen un­ terworfen ist.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Relais anzugeben, bei dem durch die Ausgestaltung und Anordnung der Ankerfeder die Ankerrückstellkraft und die Lagerkraft aufgebracht wird und das zusätzlich eine einfache Justierbarkeit des Kontaktab­ standes ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird dieses Ziel durch ein elektromagneti­ sches Relais mit den folgenden Merkmalen erreicht:

• - einem Grundkörper,
• - einer Kernanordnung mit mindestens zwei Schenkeln,
• - einer Spule, die an der Kernanordnung angeordnet ist,
• - einem Anker, der mit einem Ankerende an einem Ankerlager­ abschnitt des ersten Schenkels der Kernanordnung um eine Ankerdrehachse schwenkbar angeordnet ist,
• - mindestens einem an einen nahe der Ankerdrehachse liegen­ den Abschnitt des Ankers angeformten Hebelabschnitt und
• - einer den Anker in eine geöffnete Position vorspannenden langgestreckten Ankerfeder, deren Federenden gegen Ab­ stützstellen an dem mindestens einen Hebelabschnitt und deren mittlerer Abschnitt gegen eine Abstützstelle an ei­ nem festen Relaisteil abgestützt sind, wobei eine Verbin­ dungslinie zwischen den Abstützstellen an dem mindestens einen Hebelabschnitt annähernd parallel zu der Ankerdreh­ achse verläuft.

Die Erfindung erweist sich als besonders vorteilhaft, weil durch das Einstellen des festen Relaisteils, an dem die Ankerfeder abgestützt ist, die Ankerposition verstellt und dadurch die Kontaktabstände auf einfache Weise justiert wer­ den können.

Besonders einfach und damit vorteilhaft gestaltet sich das Justieren dann, wenn das Einstellen des festen Relaisteils durch Verbiegen oder Verdrehen geschieht.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Feder als Draht­ feder ausgeführt, dadurch ist sie besonders einfach in der Herstellung. Zudem weist eine Drahtfeder eine besonders klei­ ne Oberfläche auf, was sich vorteilhaft auf die Geräuschent­ stehung auswirkt.

Ein weiterer Vorteil entsteht, wenn die Federenden der Anker­ feder gegenüber dem mittleren Bereich gekröpft ausgeführt sind, denn dadurch ergibt sich eine gleichmäßigere Biegever­ teilung über der Federlänge. Somit kann für das Relais ein Anker mit einem besonders großen Öffnungswinkel verwendet werden, bei dem typischerweise verwendete Blattfedern überla­ stet wären oder aus einem technologisch ungünstigen sehr ela­ stischen Werkstoff gefertigt sein müßten.

Günstig ist es, wenn in dem mindestens einen Hebelabschnitt im Bereich der Abstützstellen Vertiefungen gebildet sind, denn dadurch kann die Feder einfach in diese Vertiefungen eingesetzt werden. Bei der Montage ist so ein Verrutschen verhindert und die Abstützstelle genau festgelegt.

Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Relais in einer perspektivi­ schen Ansicht und

Fig. 2 eine perspektivische Teilansicht des Relais von Fig. 1.

In den Fig. 1 und 2 ist ein erfindungsgemäßes Relais dar­ gestellt, wobei eine hinzuzufügende Kontaktfeder mit einem Schaltkontakt nicht gezeichnet ist, um eine Ankerfeder 10 er­ kennbar werden zu lassen; zur Beschreibung der Erfindung ist sie auch nicht erforderlich. Auf einem Grundkörper 1 ist ein Elektromagnetsystem angeordnet, das aus einer Kernanordnung 2, einer Spule 3 und einem Anker 4 besteht. Der Anker 4 ist an einem Ankerlagerabschnitt 5 um eine Ankerdrehachse 6 schwenkbar gelagert. Im Bereich der Ankerdrehachse 6 sind an den Anker 4 zwei Hebelabschnitte 7 derart angeformt, daß sie zusammen mit dem Anker 4 eine Innenkante bilden. Diese wirkt mit einer Lagerkante an dem Ankerlagerabschnitt 5 zusammen und bildet so die Ankerdrehachse 6. Ein Joch 8 der Kernanord­ nung 2 ist L-förmig ausgestaltet. Der Anker 4 ist ebenfalls im wesentlichen L-förmig gestaltet, so daß ein Schenkel des Ankers 4 in der Nähe eines Schenkels des Joches 8 und in ei­ ner Ankerschließposition parallel zu diesem liegt. Bei erreg­ tem Magnetsystem erfährt der Anker 4 eine Kraft, die ungefähr parallel zu der Stirnfläche des Ankerlagerabschnitts 5 ge­ richtet ist. Der Anker 4 würde so bei Erregung des Magnetsy­ stems nicht nur gedreht, sondern auch an das Joch 8 angezogen werden, wäre dies nicht durch die Hebelabschnitte 7 verhin­ dert.

Die beiden Hebelabschnitte 7 sind an den Eckbereichen des An­ kers 4 nahe der Ankerschwenkachse 6 angeordnet. In ihnen sind Vertiefungen 9 vorgesehen, die Abstützpunkte für die Ankerfe­ der 10 bilden. Es wäre auch denkbar, nur einen Hebelabschnitt anzuformen, der sich dann durchgängig über die gesamte Breite des Ankers 4 erstrecken würde. Dies ist jedoch nur dann mög­ lich, wenn die Ankerfeder 10, wie später beschrieben, ge­ kröpft ausgeführt ist. Bei einer geraden Ankerfeder hingegen müssen zwei Hebelabschnitte 7 vorgesehen werden, damit in ei­ nem mittleren Federabschnitt 12 noch ein fester Relaisteil 13 angreifen kann. Bei der Ankerfeder 10 im Ausführungsbei­ spiel von Fig. 1 handelt es sich um eine Drahtfeder, deren Federenden 11 gegenüber einem mittleren Abschnitt 12 gekröpft sind. An mindestens einer Abstützstelle muß die Ankerfeder 10 entweder fest mit dem Anker 4 oder mit dem festen Relaisteil 13 verbunden sein, oder eine Abstützstelle muß derart geformt sein, daß die Ankerfeder 10 nicht verrutschen kann.

In der Fig. 1 ist die Ankerfeder 10 durch den festen Relais­ teil 13, der für die Ankerfeder 10 ein Gegenlager bildet, teilweise verdeckt, während in der Fig. 2 das Gegenlager 13 nicht gezeichnet ist, um die Ankerfeder 10 besser sichtbar werden zu lassen. Das Gegenlager 13 besteht aus einem winkel­ förmigen, langgestreckten Element, das auf dem Grundkörper 1 befestigt ist. In seinem an dem Grundkörper liegenden Ab­ schnitt ist es verjüngt, um eine einfache Verbiegbarkeit zu erreichen. Durch eine Verbiegung des Gegenlagers 13 bei der Montage des Relais, beispielsweise in Richtung des Ankers 4, wird der Anker 4 um einen definierten Winkel geöffnet, so daß sich über die hinzuzufügende, mit dem Anker 4 gekoppelte Kon­ taktfeder der Kontaktabstand ändert. Diese Einstellmöglich­ keit funktioniert auch bei einem Relais, bei dem der Schalt­ kontakt über einen Schieber mit dem Anker gekoppelt ist.

Die Ankerfeder 10 berührt mit einem mittleren Federabschnitt 12 die Innenkante des Gegenlagers 13, und führt hier bei ei­ ner Öffnungs- bzw. Schließbewegung des Ankers 4 eine leichte Drehbewegung aus. Deshalb sollte die Oberfläche sowohl der Ankerfeder 10 als auch des Gegenlagers 13 möglichst glatt sein, um eine weitgehend reibungsfreie Bewegung der Ankerfe­ der 10 zu gewährleisten.

Oberhalb des Ankers 4 sind zwei Festkontakte 14 angeordnet, die mit einem nicht gezeichneten Schaltkontakt zusammenwir­ ken. Die Anordnung von Fig. 1 wäre durch eine Kontaktfeder mit dem Schaltkontakt zu ergänzen. Es ist vorstellbar, daß es sich bei der Kontaktfeder um eine Bogenfeder handelt, die ei­ nerseits an einem Spulenkörperflansch 15, dort zum Beispiel an einem Anschlußstift 16, andererseits an einem freien Ankerende 17 befestigt ist. In diesem Fall wäre der Verlauf der Kontaktfeder zwischen den beiden Festkontakten 14. Ein Schaltkontakt könnte an der Kontaktfeder so angebracht sein, daß er zwischen den beiden Festkontakten 14 liegt und so bei geschlossenem Anker 4 mit einem der Festkontakte 14, bei ge­ öffnetem Anker mit dem anderen der Festkontakte 14 zusammen­ wirkt.

Bei Erregung der Spule 3 bewegt sich der Anker 4 in die Schließposition, um dadurch den Luftspalt zwischen dem Anker 4 und dem Joch 8 zu schließen. Durch diese Drehbewegung um die Ankerdrehachse 6 bewegen sich auch die Abstützpunkte an den Hebelabschnitten 7, also die Vertiefungen 9, auf einer Kreisbahn um die Ankerdrehachse 6. Durch diese Drehbewegung verkürzt sich der Abstand zwischen den Abstützstellen an den Hebelabschnitten 7 und dem Abstützpunkt an dem Gegenlager 13, so daß die Ankerfeder 10 gespannt wird. Bei Entregung der Spule 3 wird durch die in der Ankerfeder 10 gespeicherte Energie ein Drehmoment auf den Anker 4 ausgeübt, so daß sich der Anker 4 in die Öffnungsposition bewegt. Das Gegenlager 13 muß so ausgeführt sein, daß es sich einerseits zu Justier­ zwecken verbiegen läßt, andererseits aber dem Druck der Ankerfeder 10 standhält.

Durch die Ankerfeder 10 wird die Innenkante des Ankers 4 fest gegen die Lagerkante des Ankerlagerabschnitts 5 gedrückt. So ist sichergestellt, daß auch bei etwaigen Erschütterungen, beispielsweise bei einem Fall des Relais, der Anker 4 in sei­ ner Position fixiert bleibt und nicht durch unvorhergesehene Bewegungen die Kontaktfeder oder die Ankerfeder 10 beschädi­ gen kann.

Die FR-PS 16 02 839 zeigt ein elektromagnetisches Relais mit Grundkörper, Kernanordnung einschließlich Joch und Anker, wobei der L-förmige Anker im Bereich seiner Knickstelle von einer im wesentlichen U-förmigen Feder an dem Joch gehaltert ist. Die Enden der beiden Schenkel der U-förmigen Feder sind umgebogen und greifen in Ausnehmungen am Rand der Knickstelle des L-förmigen Ankers ein. Ein mittlerer Bereich des die Schenkel der Feder verbindenden Stegs ist mit einer Ausbiegung versehen, die zwischen zwei Lagerstiften an dem Joch der Kernanordnung gehaltert ist.

Claims (8)

1. Elektromagnetisches Relais mit

• - einem Grundkörper (1),
• - einer Kernanordnung (2) mit mindestens zwei Schenkeln,
• - einer Spule (3), die auf der Kernanordnung (2) angeordnet ist,
• - einem Anker (4), der mit einem Ankerende an einem Ankerla­ gerabschnitt des ersten Schenkels der Kernanordnung (2) um eine Ankerdrehachse (6) schwenkbar angeordnet ist,
• - mindestens einem an einen nahe der Ankerdrehachse (6) lie­ genden Abschnitt des Ankers (4) angeformten Hebelabschnitt (7) und
• - einer den Anker (4) in eine geöffnete Position vorspannen­ den langgestreckten Ankerfeder (10), deren Federenden (11) gegen Abstützstellen an dem mindestens einen Hebelab­ schnitt (7) und deren mittlerer Abschnitt (12) gegen eine Abstützstelle an einem festen Relaisteil (13) abgestützt sind, wobei eine Verbindungslinie zwischen den Abstütz­ stellen an dem mindestens einen Hebelabschnitt (7) annä­ hernd parallel zu der Ankerdrehachse (6) verläuft.

2. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankerfeder (10) eine Drahtfeder ist.

3. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankerfederenden (11) gegenüber dem mittleren Abschnitt (12) der Ankerfeder (10) gekröpft sind.

4. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der feste Relaisteil (13), an dem die Ankerfeder (10) abgestützt ist, justier­ bar ist.

5. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Ab­ stützstellen an dem mindestens einen Hebelabschnitt (7) Vertiefungen (9) gebildet sind, in denen die Ankerfederen­ den (11) gelagert sind.

6. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankerfeder (10) an mindestens einer Abstützstelle mit dem mindestens einen Hebelabschnitt (7) oder mit dem festen Relaisteil (13) fest verbunden ist.

7. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankerdrehachse (6) durch eine Lagerkante an dem Ankerlagerabschnitt (5) und eine daran anliegende Innenkante des Ankers (4) fest­ gelegt ist, wobei die Innenkante durch den Anker (4) und den mindestens einen daran angeformten Hebelabschnitt (7) gebildet ist.

8. Relais nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenkante des Ankers (4) durch die Ankerfeder (10) gegen die Lagerkante gedrückt wird.