DE2063886C3 - Umschaltrelais - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Umschaltrelais mit einem schwenkbar durch eine Rückholfeder in einer Endstellung gehaltenen Anker, an dessen freiem Ende ein Umschaltkontaktstück federnd nachgiebig befestigt ist, das in den beiden Endstellungen des Ankers jeweils an einem von zwei einander parallel gegenüberliegenden Festkontakten anliegt.

Ein solches Relais ist bereits bekannt (US-PS 14 632), bei dem der Schaltstrom über den Anker und das die beweglichen Kontakte tragende Federglied verläuft.

Bei einem Stromstoßrelais (DT-AS 12 18 063) ist es bekannt, einen dritten Festkontakt etwa senkrecht zu den beiden anderen Festkontakten anzuordnen. Dieser dritte Festkontakt ist zur kippbaren Lagerung der Kontaktbrücke als gewölbte Kontaktpfanne ausgebildet. Dadurch ergibt sich ein komplizierter Aufbau mit mehreren Übergangswiderständen zwischen den Teilen des beweglichen Kontaktes.

Bei einem weiteren bekannten Stromstoßrelais (DT-AS 12 51437) wird ein rollendes Kontaktglied gleichzeitig auf zwei von drei in einer Ebene nebeneinanderliegende feste Kontakte gedrückt. Dabei wird ein komplizierter Kippmechanismus verwendet. Auch müssen die Kontakte dicht nebeneinanderliegen, , so daß die Gefahr einer unerwünschten Überbrückung durch Verunreinigungen im Zwischenraum besteht Außerdem müssen die Kontaktoberflächen für eine einwandfreie Funktion exakt in einer Ebene angeordnet sein.

ic; Bei bekannten Wippenschaltern (DT-Gbm 19 70 592 und DT-Gbm 6812 914) sind drei Festkontakte ebenfalls in einer Ebene angeordnet, was die zuvor genannten Nachteile hat Eine auf diesen Kontakten gleitende, schlittenförmige Kontaktbrücke benötigt eine kraftverbrauchende und nicht einfach herzustellende Führung, um die Schwenkbewegung des Kipphebels in eine Gleitbewegung in einer Ebene umzusetzen. Der Andruck der Kontaktbrücke ist deshalb ungleichmäßig auf den Schaltweg verteilt weil keine Zwischenstellungen erwünscht sind. Die Brücke rastet in beiden Endstellungen ein.

Bei einem bekannten Kippschalter (DT-AS 12 64 564) ist der senkrecht zu zwei parallelen Festkontakten angeordnete dritte Festkontakt als Schwenklager für

2S die Kontaktbrücke ausgebildet, was dem Kontaktsystem der DT-AS 12 18 063 nahekommt das für das Relais der Erfindung nicht brauchbar ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Umschaltrelais zu schaffen, bei dem das Kontaktsystem aus wenigen,

}u einfach aufgebauten und leicht herstellbaren Teilen besteht und bei dem der Schaltstrom nur kurze Wege ohne unnötige Übergangswiderstände zu durchlaufen hat. Außerdem soll das Kontaktsystem nachträglich justierbar gemacht werden können.

Diese Aufgabe wird bei einem Umschaltrelais der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß zwischen beiden Festkontaktstücken und sich senkrecht zu diesen erstreckend ein drittes, eben ausgebildetes Festkontaktstück angeordnet ist und daß das Umschaltkontaktstück topfförmig ausgebildet ist und am Anker derart befestigt ist, daß es mit seiner Unterseite stets auf dem dritten Festkontaktstück federnd nachgiebig aufliegt.

Dabei werden gleichermaßen für einen elektrischen Übergang je eine Wand und der Boden des Umschaltkontaktstückes elektrisch und mechanisch beansprucht, was von den bei anderen elektromechanischen Bauelementen (elektrischen Schaltern) bekannten Umschaltschlitten (siehe z. B. DT-Gbm 68 12 914) nicht verlangt wird. Dementsprechend sind die Kufen des Schlittens nicht als Kontaktwände ausgebildet bzw. geeignet.

Bei dem Relais der Erfindung wirken alle auf einen Anschlag gerichteten Kräfte gleichzeitig als Kontaktdruck. Das ist besonders wichtig, weil die Erregerleistung eines Relais durch die Spulendimensionen begrenzt ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung bestehen darin, daß der Boden des Umschaltkontaktstückes nach außen gewölbt ist, daß mit dem Anker ein zapfenförmiges Teil verbunden ist auf dem das Umschaltkontaktstück verschiebbar angeordnet ist, und daß eine zwischen dem zapfenförmigen Teil und dem Umschaitkontaktstück wirksame Schraubendruckfeder vorgesehen ist.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann das

<rs zapfenförmige Teil exzentrisch und verdrehbar am Anker gelagert und die Halterung des zapfenförmigen Teiles mit einer Rastnase versehen sein, die in eine Rastkontur am Anker eingreift. Dadurch wird der

Luftspalt zwischen Anker und Magnetkern auf den besten Wert eingestellt und justiert

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung seien anhand der Zeichnung erläutert, aus der bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung ersieht-Hch sind. Es zeigt

F i g. 1 in teilweise geschnittener Ansicht ein Umschaltrelais nach der Erfindung,

F i g. 2 in Draufsicht den Anker mit Überbrückungskontakt eines gegenüber Fig. 1 abgewandelten Umschaltrelais nach der Erfindung,

F i g. 3 ha Schnitt Einzelheiten des in F i g. 2 gezeigten Oberbrückungskontaktes,

_ F i g. 4 in Draufsicht den in F i g. 3 dargestellten Überbrückungskontakt.

Bei dem aus Fig. 1 ersichtlichen Umschaltrelais besteht das Antriebssystem aus der Erregerspule 10, dem Magneten 20 und dem Anker 30, während das Kontaktsystem von den ortsfesten Kontaktteilen 40,50, 60 und dem beweglichen Kontaktteil, dem Umschaltkontaktstück 70, gebildet ist Beide Systeme sind mechanisch miteinander verbunden. Dazu dient eine Grundplatte 80 aus Isolierstoff, die aus Hartpapier oder zweckmäßigerweise aus spritzgepreßtem oder spritzgegossenem Kunststoff mit angeformtem Spulenkörper für die Erregerspule 10 und angeformten Einstecköffnungen für die ortsfesten Kontaktteile 40, 50, 60 sowie angeformten Halterungsmitteln für den Magneten 20 besteht. Die ortsfesten Kontaktteile 40, 50 6«0 bilden zusammen mit dem Umschaltkontaktstück 70 einen Umschalter. Sie sind mit Vorteil ebenso wie die Anschlußteile der Erregerspule 10 in entsprechende Einstecköffnungen der Grundplatte 80 selbsthemmend eingepreßt oder durch nachträgliche Verformung mit der Grundplatte fest verbunden. Die aus der Grundplatte 80 herausragenden Stücke der ortsfesten Kontaktteile 40,50,60 und die (nicht gezeigten) Anschlußteile der Erregerspule 10 sind zweckmäßigerweise als Steckanschlüsse für eine gedruckte Schaltungsplatte ausgebildet.

Für die funktionsmäßige Verbindung zwischen Antriebs- und Kontaktsystem dient ein Betätigungssystem aus einem elektrisch nicht leitenden Schaltglied 90 und einem am Anker 30 befestigten Federelement 100. Hierzu ist das Schaltglied 90 an einem Ende mit einer geradlinigen Blatt- oder Drahtfeder 100 fest verbunden, während das freie Ende des Schaltgliedcs mit dem Umschaltkontaktstück 70 in Wirkverbindung steht.

Antriebs- und Kontaktsysteme sind elektrisch und magnetisch voneinander isoliert.

Das Umschaltkontaktstück 70 ist topfförmig ausgebildet und besteht mindestens auf seiner Außenseite aus Kontaktmaterial, in den das mit dem Anker 30 schwenkbare Schaltglied 90 mit einem lose passenden Zapfen 91 derart eingreift, daß das Umschaltkontaktstück in Richtung zu einem äußeren ortsfesten Kontaktteil 40, 50 beim Betätigen des Schaltgliedes; geschwenkt wird. In den Endstellungen des Umschaltkontaktstückes 70 liegt jeweils eine äußere Wand 71,72 an einem der beiden gegenüberliegenden ortsfesten Kontaktteile 40 bzw. 50 an, während der Boden 73 des Umschaltkontaktstückes ständig an den mittleren ortsfesten Kontaktteil 60 federnd angedrückt ist. Hierzu dient eine in Richtung der Ankerlängsachse wirkende, den Schaltzapfen 91 umfassende Schraubendruckfeder 110, deren eines Ende sich am Umschaltkontaktstück abstützt, während das andere Ende der Feder innerhalb einer Aussparung 92 in einem Flansch 93 des Schaltgliedes 90 angeordnet ist Durch diese Schraubendruckfeder wird der Kontaktdruck zwischen dem Umschaltkontaktstück 70 und dem mittleren ortsfesten Kontaktstück 61 erzielt Dadurch, daß das Umschalts kontaktstück 70 am zapfenförmigen Teil 91 des Schaltgiiedes 90 lose gelagert ist und unter der Wirkung einer Schraubendruckfeder 110 steht werden Toleranzen des Umschaltkontaktstückes und des mittleren Kontaktstückes 61, an dem der Boden 73 ständig

ι υ anliegen soll, ausgeglichen.

Zur Begrenzung des Schwenkbereiches des Schaltgliedes 90 bzw. des Umschaltkontaktstückes 70 dienen unmittelbar die Kontaktstücke 41, 51 der ortsfesten äußeren Kontaktteile 40, 50, so daß hierfür gesonderte

ι, Anschläge entfallen können. Damit eine einwandfreie Kontaktverbindung zwischen den Kontaktstücken 41, 51 der ortsfesten Kontaktteile 40, 50 und dem Umschaltkontaktstück 70 gewährleistet ist, sind die Kontaktstücke gegenüber der Außenwand 71, 72 des

zo Umschaltkontaktstückes konvex gewölbt

Dem Magnetanker 20 fällt die Aufgabe zu, den Kontaktdruck zwischen den Kontaktstücken 41, 51 der gegenüberliegenden ortsfesten Kontaktteile 40, 50 und den Kontaktwänden 71 bzw. 72 des Umschaltkontakt-

2, Stückes 70 herzustellen. Dies erfolgt bei nicht erregtem Zustand des Umschaltrelais durch ein Rückstellfederelement 120 für den Anker, das mit einem Ende an einem ortsfesten Teil des Relais und mit seinem anderen Ende am Anker befestigt ist Im erregten Zustand des Relais wird der diesbezügliche Kontaktdruck durch die Anziehungskraft des Magnetkerns sichergestellt. Durch die Verwendung eines draht- oder bandförmigen Federelements 100 und eines Rückstelifederelementes 120 mit verhältnismäßig niedrigen Federkonslanten für den Ankerbelastungsdruck ist es nicht notwendig, den Anker zu justieren.

Bei den aus den F i g. 1 bis 4 ersichtlichen Umschaltrelais bewegt sich das Umschaltkontaktstück 70 beim Betätigen des Schaltgliedes 90,95 um eine senkrecht zur Achse der Erregerspule 10, 15 und zur Ebene des Magnetkerns 21 bzw. Magnetjochs 27 gelegene Achse. Hierdurch kann ein besonders flacher Aufbau erzielt werden, bei dem praktisch allein die Wicklungsanordnung der Erregerspule 10, 15 die gesamte Bauhöhe des Relais bestimmt

Während bei dem in F i g. 1 dargestellten Umschahrelais der Anker 30 aim frei liegenden Ende des äußeren Jochschenkels 22 beweglich befestigt ist, ist bei dem aus den F i g. 2 bis 4 ersichtlichen Umschaltrelais der Anker 35 an der Stelle 36 um freien Ende des Magnetkerns 25 angelenkt. In beiden Fällen liegt jedoch der Arbeitsluftspalt 130,135 in einer zur Achse der Erregerspule 10,15 und zur Ebene des Magnetkerns 21 bzw. Magnetjochs 27 annähernd senkrechten Ebene. Bei dem Umschaltre-

ss lais gemäß den F i g. 2 bis 4 ist der Arbeitsluftspalt 135 durch je ein zur Achse der Erregerspule senkrecht abgebogenes freies: Endstück 26, 37 des äußeren Jochschenkels 27 bzw. des Ankers 35 begrenzt. Auf diese Weise weist der Arbeitsluftspalt 135 iin Vergleich zu seiner Länge eine verhältnismäßig große Querschnittsfläche auf, wodurch schnelle Änderungen der magnetischen Anzugskraft auf den Anker während seiner Bewegung vermindert werden.

Das in den F i g. 2 bis 4 gezeigte Umschaltrelais

(>s unterscheidet sich von der Ausführung nach F i g. 1 jedoch hauptsächlich dadurch, daß der zapfenförmige Teil 96 des Schaltgliedes 95 mit einer flanstliförmigen Halterung 97 drehbar im Anker und exzentrisch zur

Zapfenachse gelagert ist. Hierdurch ist gewährleistet, daß durch Drehen der Halterung 97, die zu diesem Zweck mit einem Schlitz 98 für ein schraubenzieherähnliches Werkzeug versehen ist, der Arbeitsluftspalt 135 verändert werden kann, was im Falle des Kontaktab- -brandes von Bedeutung ist. Die Größe des Arbeitsluftspaltes 135 kann hierbei kontinuierlich verändert werden, wenn dafür gesorgt wird, daß die Halterung 97 des Schaltzapfens 96 mit enger Passung in einer Ausnehmung des Ankers 35 sitzt. Um jedoch unver- ι ο meidlich auftretende Fertigungstoleranzen auszuschalten, ist es vorteilhafter, den Anker 35 im Aufnahmebereich der drehbaren Halterung 97 mit einer Rastkontur 38 zu versehen, mit der eine Rastnase 99 der Halterung zusammenwirkt. Im übrigen ist das Schaltglied 95 in is gleicher Weise wie das Schaitgiied 90 ausgebildet. Es sei daher lediglich erwähnt, daß das Gelenlager für die Halterung 97 des Schaltgliedes 95 durch eine gleichfalls in einer Ausnehmung 92 des Schaltgliedes geführten Schraubendruckfeder 110 gebildet ist, die sich mit einem Ende am Rand des Umschaltkontaktstückes 70 unter Spannung absitützt. Auch das Umschaltkontaktstück 70 des aus den F ii g. 2 bis 4 ersichtlichen Umschaltrelais ist in etwa gleicher Weise gestaltet wie bei der Ausführungsform nach F i g. 1. 2s

Auch bei dem Umschaltrelais nach den F i g. 2 bis 4 ist als Träger für die ortsfesten Kontaktteile 40,50,60, den Anker 35 und den Elektromagneten 15, 25, 27 eine gemeinsame Grundplatte 85 vorgesehen, die jedoch entsprechend der Anordnung des Antriebssystems, yo Kontaktsystems und Betätigungssystems ausgebildet ist. Wie aus F i g. 2 ersichtlich ist, sind für das Rückstellfederelement zwei Federsitze vorgesehen, von denen der eine als Loch 39 ausgebildet und im Anker 35 angeordnet ist, während der andere Federsitz aus einem vs abgewinkelten Endstück 86 der Grundplatte 85 oder eines an dieser befestigten Halterungsteils 87 besteht. Im übrigen besteht die Grundplatte aus Isolierstoff und hat angeformte Einstecköffnungen für die ortsfesten Kontaktteile 40, 50, 60 und weist einen angeformten Spulenkörper 88 für die Erregerspule 15 auf.

Aus den Fig. 1, 2 und 3 ist ersichtlich, daß beim Betätigen des Schaltgliedes 90,95 das Umschaltkontaktstück 70 um eine senkrecht zur Achse der Erregerspule 10,15 und zur Ebene des Magneten 20,21,22 bzw. 25,27 gelegene Achse von einem ortsfesten Kontaktteil 40 oder 50 zum anderen ortsfesten Kontaktteil 50 bzw. 40 geschwenkt wird, so daß eine schleifende Bewegung de Bodens auf den ortsfesten Kontaktstücken 41, 51, 6 und somit eine Selbstreinigung aller Kontaktflächei bewirkt wird. Diese selbstreinigende Wirkung win dadurch unterstützt, daß der Zapfen 91, 96 de Schaltgliedes 90, 95 mit Spiel in das Umschaltkontakt stück 70 eintaucht und zum anderen die Kontaktstück' 41, 51 der gegenüberliegenden ortsfesten Kontaktteil· 40, 50 gegenüber den Wänden 71, 72 konvex gewölb sind.

Verzeichnis der Bezugszeichen

10,15	Erregerspule
20	Magnet
21	Magnetkern
22	Jochschenkel
25	Magnetkern
26	Endstück
27	Jochschenkel
30	Anker
35	Anker
36	Ankerlagerung
37	Endstück
38	Rastkontur
39	Federsitz
40,50,60	ortsfester Kontaktteil
41,51,61	Kontaktstück
70	Umschaltkontaktstück
71,72	Wand des Umschaltkontaktstückes
73	Boden des Umschaltkontaktstückes
80,85	Grundplatte
86	Endstück
87	Halterungsteil
88	Spulenkörper
90	Schaltglied
91	Zapfen
92	Aussparung
93	Flansch
95	Schaltglied
%	Zapfen
97	Halterung
98	Schlitz
99	Rastnase
100	Federelement
UO	Schraubendruckfeder
120	Rückstellfederelement
130,135	Arbeitsluftspalt

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Umschaltrelais mit einem schwenkbar durch eine Rückholfeder in einer Endstellung gehaltenen Anker, an dessen freiem Ende ein Umschaltkontaktstück federnd nachgiebig befestigt ist, das in den beiden Endstellungen des Ankers jeweils an einem von zwei einander parallel gegenüberliegenden Festkontakten anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Festkontaktstücken (41, 51) und sich senkrecht zu diesen erstreckend ein drittes, eben ausgebildetes Festkontaktstück (61) angeordnet ist und daß das Umschaltkontaktstück topfförmig ausgebildet ist und am Anker (30,35) derart befestigt ist, daß es mit seiner Unterseite stets auf dem dritten Festkontaktstück (61) federnd nachgiebig aufliegt

2. Umschaltrelais nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (73) des Umschaltkontaktstückes (70) nach außen gewölbt ist.

3. Umschaltrelais nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Anker (30) ein zapfenförmiger Teil (91, 96) verbunden ist, auf dem das Umschaltkontaktstück (70) verschiebbar angeordnet ist, und daß zwischen dem zapfenförmigen Teil (91,96) und dem Umschaltkontaktstück (70) eine Schraubendruckfeder (110) angeordnet ist.

4. Umschaltrelais nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zapfenförmige Teil (96) exzentrisch zur Zapfenachse verdrehbar am Anker (35) gelagert ist.

5. Umschaltrelais nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (97) des zapfenförmigen Teiles (96) mit einer Rastnase versehen ist, die in eine Rastkontur (38) am Anker (35) eingreift.

6. Umschaltrelais nach den Ansprüchen 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das zapfenförmige Teil (96) aus nicht leitendem Material besteht.

7. Umschaltrelais nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden etwa in Richtung des Ankers (30) angeordneten Festkontakte (41,51) zum Umschaltkontaktstück (70) hin gewölbt sind.