DE2701248B2 - Elektromagnetisches Relais - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektromagnetisches Relais gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, das vorzugsweise bei elektrischen Anlagen von Kraftfahrzeugen Verwendung finden solL Bei einem solchen Relais wird außer Funktionssicherheit im allgemeinen ein möglichst unkomplizierter, robuster Aufbau angestrebt, der den meist rauhen

Betriebsbedingungen der Praxis und insbesondere den Forderungen der Massenfertigung gerecht werden soll. Ein Relais gemäß dem Oberbegriff des Patentan-

spruchs 1 ist bereits aus der US-PS 34 30 165 bekannt Bei diesem bekannten Relais, das eine möglichst hohe Anzahl an Umschaltkontakten aufweisen soll, wird der im wesentlichen plattenförmige Anker mittels einer um das konisch ausgebildete untere Polstück des Spulenkerns herumlaufenden Schraubenfeder in Verbindung mit einem auf die jeweiligen Kontaktfedern wirkende Betätigungsstifte führenden Isolierkörper in dem zur Bildung des Arbeitsluftspalts gewünschten Abstand gehalten, wobei der Isolierkörper wiederum an einem

abgestuften Gehäuseteil anliegt. Anker und Isolierkörper liegen hierbei aufeinander, wobei die Bewegungsführung des Ankers im wesentlichen dadurch erzielt wird, daß er von den Gehäuseinnenwänden gehaltene Seitenteile besitzt und der konisch ausgebildete Kern auf der dem Anker zugewandten Seite ein sehr breitflächig ausgebildetes Polstück aufweist Das bekannte Relais ist somit in der Herstellung relativ aufwendig, zumal die durch die Kernmitte geführten Spulenanschlußdrähte mit in dem Isolierkörper ange-

brachten Lötfahnen zur Herstellung der elektrischen Verbindungen fest verlötet werden müssen.

Vergleichbare Relaiskonstruktionen, bei denen insbesondere Wert auf Miniaturisierung und möglichst reibungslose Ankerbewegung gelegt (US-PS 28 60 204), sowie durch spezielle Ausführung und Anordnung von Anker und Kontaktfedersatz eine hohe Zuverlässigkeit durch weitgehende Vermeidung von Kontaktprellen auch bei hohen Schaltgeschwindigkeiten (US-PS 32 55 327) bzw. relative Vibrationsunempfindlichkeit bei

" variablen Kontaktsätzen (US-PS 24 54 060) oder verbesserte, insbesondere weitgehend belastungs- und beschleunigungsunabhängige Schaltwirkung (US-PS 30 04 121 und GB-PS 10 22 991) angestrebt werden, erfordern zur Erreichung dieser Ziele jeweils einen relativ hohen konstruktiven Aufwand. Die Verbindung der Stromzuleitungen für die Spulenanschlußdrähte mit den Außenanschlüssen des Relais erfolgt durch Verlöte.« oder wie im Falle des aus der GB-PS 10 22 991 bekannten Relais über eine aufwendige Steckeranordnung.

Darüberhinaus ist aus dem DE-GM 19 92111 zwar ein die Anzahl der erforderlichen Relaisanschlüsse verringender Relaisaufbau bekannt, jedoch wird dies im

wesentlichen dadurch erreicht, daß das Joch zugleich als Stromleiter dient, wodurch eine Verwendung des Relaisgehäuses als Teil des Joches bzw. Flußführungstei! unmöglich wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein insbesondere für eine Verwendung im Kraftfahrr.eugbau geeignetes Relais zu schaffen, das bei kompakter Formgebung einen fehlerfreien automatischen Zusammenbau mit wenigen einfachen Maßnahmen in Massenfertigung ermöglicht

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Mittel gelöst

Hierdurch entfällt beim automatischen Zusammenbau des Relais ein Verlöten der Spulenzuleitungsdrähte mit den zugehörigen Steckerstiften, was zu einfachere- is ren Herstellung der elektrischen Verbindungen führt und zu einer Verringerung der Gefahr von Verunreinigungen durch für das Löten erforderliche Schmelzmittel.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den UnteransprQchen gekennzeichnet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 ein elektrisches Schaltbild einer ersten Ausführungsform des elektromagnetischen Relais,

F i g. 2(A) und 2(B) teilweise im Schnitt dargestellte Vorderansichten des Relais nach F i g. 1,

F i g. 3 eine teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht des Relais von links,

F i g. 4 eine Ansicht des Relais von unten,

Fig.5 eine Draufsicht auf das Relais ohne Gehäuse Spulenkörper und Anker,

F i g. 6 und 7 sind Ansichten des Spulenkörpers mit Spule von links und von unten,

F i g. 8 und 9 Ansichten des Spulenkörpers von links und von unten,

F i g. 10 eine Draufsicht auf den Anker,

Fig. H(A) und H(B) Ansichten eines Betätigungsgliedes von links und von unten,

Fig. 12 (A) und 12 (B) eine Draufsicht und eine Vorderansicht einer Kontaktfeder,

F i g. 13 eine Ansicht eines Steckerstiftes von links,

Fig. 14 ein Schaltbild einer elektrischen Schaltung einer zweiten Ausführungsform des Relais und *5

F i g. 15 einen Längsschnitt des Relais gemäß F i g. 14.

Die erste Ausführungsform des Relais wird nunmehr in Einzelheiten in Verbindung mit den Fig. 1 bis 13 beschrieben. In Fig.2(A) bezeichnen die Bezugszahl 1 einen aus Kunststoff hergestellten Isolierkörper, die Bezugszahl 2 einen ersten Steckerstift und die Bezugszahl 3 einen zweiten Steckerstift, an dem ein Festkontakt 4 befestigt ist. Mit 5 ist ein an einer Kontaktfeder 6 befestigtes Kontaktstück bezeichnet. Die Kontaktfeder 6 ist an dem ersten Steckerstift 2 befestigt Mit 7 ist ein Betätigungsglied bezeichnet, das im wesentlichen aus einem Klemmteil T? und einem Auflageteil Tb besteht. Die Bezugszphl 9 bezeichnet einen plattenförmigen Anker der mit dem Klemmteil 7 a in Eingriff steht Mit 10 ist eine Rückhohlfeder bezeichnet, während 11 die Eingangsspule bezeichnet, die um einen Spulenkörper 12 gewickelt ist. Mit 13 ist ein an einem Gehäuse 17 befestigter Kern bezeichnet. Demgemäß besteht der Elektromagnet aus der Spule 11, dem Spulenkörper 12 und dem Kern 13. Mit 16 ist ein t>5 Widerstand für die Verringerung der Gegen-EMK der Spule 11 bezeichnet, der ?u der Spule parallel geschaltet ist, während 14 und 15 Zuleitungssteckerstifte sind, die mit dem Widerstand 16 verbunden sind. Mit 18 und Id sind federnde Kontaktelemente der Spule 11 bezeichnet An die Anschlüsse 18 und 19 sind durch Ausschmelzschweißung die Wicklungsenden der Spulen 11 angeschlossen, die durch Ausschnitte 126 in dem Spulenkörper 12 geführt sind (F i g. 7). Die Kontaktelemente 18 und 19 werden in Nuten 12a gehalten, die an dem Spulenkörper 12 angebracht sind. Mit 20 ist ein aus Kunststoff bestehender Betätigungsstift bezeichnet Das untere Ende des Betätigungsstiftes 20 ist in eine öffnung der Kontaktfeder eingeführt und mit dieser zu einer festen Verbindung thermisch vernietet, während sein oberes Ende gegen den Anker 9 stößt Nach dem Zusammenbau berührt jeweils das Kontaktelement 19 (F i g. 7) eine Verlängerung 146 des Zuleitungssteckerstiftes 14 (F i g. 5), während das Kontaktelement 18 zur elektrischen Verbindung eine Verlängerung 156 des Zuleitungssteckertiftes 15 berührt, so daß auf diese Weise Außenanschlüsse geschaffen sind. Die Zuleitungssteckerstifte 14 und 15 sind somit jeweils an den Wicklungsenden der Spule 11 angeschlossen.

Fig. 12(A) und 12(B) zeigen die Kontaktfeder 6 und den ersten Steckerstift 2. Mit 6a ist ein Anschweißteil und mit Sb ist eine Ausnehmung für die Justierung der Federcharakt.eristik der Kontaktfeder 6 bezeichnet. F i g. 1 l(A) und 1 l(B) zeiger, das Betätigungsglied 7, das den Klemmteil TA aus rostfreiem Stahl und das aus Kunststoff bestehende Auflageteil Ib aufweist, das durch thermisches Nieten mit dem Klemmteil 7a verbunden ist. Mit 7c ist ein Vorsprung an dem Auflageteil Tb bezeichnet. Das obere Ende des Klemmteils 7a greift in Ausschnitt 9a in dem Anker 9 ein, so daß bei Aufwärtsbewegung (Anzug) des Ankers 9 das Betätigungsglied aufwärts bewegt wird, wodurch die Kontaktfeder 6 angehoben wird.

Die F i g. 8 und 9 zeigen Einzelheiten des Spulenkörpers 12. An einem unteren Flanschteil 12a 1 des Spulenkörpers 12 sind Ausschnitte \2b zum Durchführen von Anschlußdrähten der Spule 11 ausgebildet. Ferner sind in dem Flanschteil 12a 1 und zusammen mit diesem einstückig die Nuten 12a zum Halten der Kontaktelemente 18 und 19 sowie eine Führung 12c ausgebildet, die dazu geeignet ist, den Spulenkörper beim Zusammenbau in die richtige Stellung zu bringen. Die Führung 12c wird beim Zusammenbau in ein in dem Isolierkörper 1 ausgebildetes Führungsloch \A eingeführt (F i g. 5). F i g. 13 zeigt Einzelheiten des Zuleitungssteckerstiftes 15 (der Zuleitungssteckerstift 14 ist symmetrisch), an dem Anschlußteile 15a (14aJ mit einer dreieckförmigen Einkerbung angebracht sind, in die aus den Stirnseiten des Widerstands 16 herausragende Anschlußstifte 16a eingeführt werden. Der Widerstand 16 ist in Fig.2(A) nicht dargestellt bei der er auf der Rückseite der Zeichenebene angeordnet ist.

Die F i g. 4 und 2(B) zeigen einen unteren Teilbereich einer die Steckerstifte der Relais schützenden Wandung 1 a, die einstückig mit der Unterseite des Isolierkörpers 1 ausgebildet ist. In dieser Wandung la ist eine Nut \b angebracht, die die Wandung la in der richtigen Stellung festhält. Ferner ist in dem Isolierkörper 1 ein gestanztes Loch Ic zur Bildung der Nut Ii) angebracht.

Die Fig. 14 und 15 zeigen das zweite Ausführungsbeispiel des elektromagnetischen Relais. In dem in Fig. 14 gezeigten elektrischen Schaltbild sind die Masse-Anschlüsse zu einem einzigen Anschluß zusammengefaßt, wodurch die Anzahl der Steckerstifte verringert wird, die an die Außenseite des Isolierkörpers 1 geführt sind. Wie in dem Querschnitt nach Fig. 15

gezeigt ist, ist der Anker 9 mit einem anderen Betätigungsglied versehen. Im einzelnen sind anstelle des Betätigungsgliedes 7 und des Betätigungsstiftes 20 gemäß Fig.2 an dem Anker 9 ein aus Kunststoff hergestelltes Betätigungsglied 21 und ein Vorsprung 22 befestigt, der verhindert, daß das Relais in verkehrter Richtung bzw. Anordnung zusammengebaut wird. Die Kontaktfeder 6 besteht aus einer Federplatte mit einer schwächeren Federkraft als bei dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 2, wobei eine Berührungsplatte 6Λ mit einer geringfügig verstärkten Dicke an der Oberfläche der Kontaktfeder 6 befestigt ist und ein bewegbares Kontaktstück 5 an der Berührungsplatte 6A befestigt ist Zusätzlich ist unterhalb des Kontaktstücks 5 eine Schraubenfeder 23 vorgesehen, die den Endteil der Kontaktfeder 6 mit dem Kontaktstück 5 nach oben drückt Ferner ist an dem Spulenkörper 12 die Führung 12c gemäß der Darstellung in Fig.6 weggelassen.

Mit der vorstehend beschriebenen Anordnung kann die Federkraft der Kontaktfeder 6 verringert werden, so daß auch die Federkraft die Rückhohlfeder 10 beträchtlich verringert werden kann. Die Schraubenfeder 23 ist dafür vorgesehen, eine Vergrößerung der Ansprechzeit und der Betätigungszuverlässigkeit des Kontaktstückes 5 in bezug auf den Festkontakt 4 aufgrund der verringerten Federkraft der Kontaktfeder 6 zu vermeiden.

Wenn beim Einbau des plattenförmigen Ankers 9 rechts und links vertauscht wird, stößt der Vorsprung 22 gegen die Oberseite des den Festkontakt 4 tragenden zweiten Steckerstiftes 3, so daß der Anker 9 angehoben wird, was den Einbau desselben unmöglich macht. Folglich ist der Zusammenbau in der richtigen Richtung sichergestellt

Nachstehend wird die Wirkungsweise des Relais mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau beschrieben. Ein in der Spule 11 erzeugter Magnetfluß magnetisiert den Kern 13 und das Gehäuse 17, so daß der Anker 9 angezogen wird. Dabei wirkt der an dem Anker 9 befestigte Klemmteil 7a mit dem Anker 9 zusammen und wird aufwärts bewegt, so daß die Kontaktfeder 6 mittels des Betätigungsgliedes 7 angehoben wird und die Kontaktstücke 4 und 5 schließen. Wenn die Spule 11 entregt wird, drückt die Rückholfeder 10 die Ankerplatte 9 nach unten, wodurch die Kontaktstücke 4 und 5 öffnen. Wenn der Anker 9 von der Rückholfeder 10 nach unten gedrückt wird, stößt der Betätigungsstift 20 gegen den Anker 9, wodurch ein verzögertes öffnen der Kontaktstücke 4 und 5 vermieden wird. Das Betätigungsglied 7 für das Anheben der Kontaktfeder 6 ist nämlich an einer Seite des Gelenkpunkts derselben angeordnet, während der Betätigungsstift 20 zum Absenken der Kontaktfeder 6 vom Gelenkpunkt entfernt auf der Seite der Kontaktstücke 4 und 5 angebracht ist, so daß die Verzögerung beim öffnen der Kontaktstücke 4 und 5 aufgrund der Elastizität der Kontaktfeder 6 vermieden werden kann. Wenn daher der Anker 9 abwärts bewegt wird, können die Kontaktstücke 4 und 5 mit Hilfe des nahe den ^ω Kontaktstücken 4 und 5 angeordneten Betätigungsstiftes 20 schnell öffnen, so daß auf diese Weise eine längere Lebensdauer der Kontakte gewährleistet ist Ferner sind der Anker 9 und die Kontaktfeder 6 getrennt angebracht und mittels des Betätigungsgliedes 7 und des Betätigungsstiftes 20 verbunden, so daß der Betätigungsmechanismus kompakt ausgeführt und in einem Gehäuse auf zufriedenstellende Weise untergebracht werden kann. Weiterhin ist der Anker 9 dicht bei der Spule 11 angebracht, so daß die Kontaktfeder 6 unter wirksamer Ausnutzung der Anzugskraft der Spule 11 betrieben werden kann. Ferner ist der über die Kontaktstücke 4 und 5 zwischen dem ersten Steckerstift 2 und dem zweiten Steckerstift 3 verlaufende Stromweg kurz, so daß geringere Widerstandskomponenten auftreten, was zur Folge hat, daß der Spannungsabfall und die Wärmebildung an den Kontaktteilen auf ein Mindestmaß verringert werden kann. Die Wicklungsenden der Spule 11 sind durch Anschmelzschweißung mit den aus Federmaterial hergestellten Kontaktelemente 18 und 19 verbunden. Die Kontaktelemente 18 und 19 werden beim Zusammenbau der Relais in Berührung mit den Steckerstiften 14 und 15 gebracht Folglich kann ein Löten und damit auch die Reinigung von beim Löten verstreuten Schmelzmitteln vermieden werden, was den automatischen Zusammenbau des Relais wesentlich erleichtert Weiterhin hängt der Kontaktabstand zwischen den Kontaktstücken 4 und 5 von der Höhe des in den Isolierkörper 1 eingetriebenen zweiten Steckerstiftes 3 ab, so daß bereits die Qualitätskontrolle für die Höhe dieses als Kontakthalter wirkenden Steckerstiftes zu übereinstimmenden Eigenschaften der Kontakte führt. Ferner hängt die zwischen den Kontaktstücken 4 und 5 auszuübende Kontaktkraft von dem Spalt zwischen dem Anker 9 und dem Gehäuse 17 ab, so daß bereits die Qualitätkontrolle für die Abmessungen des Grundkörpers sehr gut eine gleichmäßige Kontaktkraft für die Kontakte ergibt und Einstellvorgänge weitgehend entfallen können.

Bei den vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispielen ist ein Arbeitskontaktrelais gezeigt Es können jedoch auch der zweite Steckerstift 3 und das Kontaktstück 4 unterhalb der Kontaktfeder 6 angeordnet werden, um dadurch ein Ruhekontaktrelais zu erhalten. Ferner können die an den Wicklungsenden der Spule 11 angeschlossenen Widerstände 16 Dioden, Varistoren oder dergleichen sein. Die Form des Gehäuses 17 muß nicht notwendigerweise zylindrisch sein, sondern kann alternativ eine runde oder polygonale Form aufweisen und zur Erleichterung der Halterung des Relais können konkave oder konvexe Teile an der Oberfläche des Gehäuses vorgesehen sein. Zusätzlich kann zum gleichen Zweck eine Beschichtung odei Abdeckung mit Kunststoff verwendet werden. Ferner sind die als Außenanschlüsse dienenden Steckerstifte 2, 3,14 und 15 in Form von Flachsteckerstiften dargestellt Statt dessen können jedoch auch Steckerstifte mit rundem Querschnitt verwendet werden. Zusätzlich kann ein Teil des Gehäuses 17 oder des Isolierkörpers 1 nach außen vorspringend ausgeführt sein und dann in dem aul diese Weise vorspringenden Teil ein Befestigungsloch vorgesehen werden, um damit einen Befestigungsträgei bzw. eine Befestigungslasche zu schaffen. Auch kanr durch Veränderung der Verdrahtung das elektromagnetische Relais in einen Summer bzw. Zerhacket umgewandelt werden. Bei den Ausführungsbeispieler finden die elektrischen Kontakte 4 und 5, die Kontaktfeder 6, der Anker 9, das Betätigungsglied 7 und der Betätigungsstift 20 als Bauteile der Kontakt- unc Betätigungsanordnung Verwendung. Auf bekannte Weise kann jedoch die Kontaktfeder 6 auch direkt mil dem Anker 9 ohne Verwendung des Betätigungsgliede; 7 und des Betätigungsstiftes 20 verbunden werden Andererseits kann die Kontaktfeder 6 mittels eine: einzigen Betätigungsgliedes mit dem Anker 9 verbunden werden. Weiterhin sind bei den vorstehenc

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beschriebenen Ausführungsbeispielen die Steckerstifte 2,3,14 und 15 in öffnungen eingetrieben, die in dem aus Kunststoff bestehenden Isolierkörper 1 vorgesehen sind. Die Einbettung kann jedoch auch durch Eingießen erfolgen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Elektromagnetisches Relais mi; einem als Flußführungsteil ausgebildeten, einseitig geöffneten, zylindrischen Gehäuse, einem mit seinem Oberteil an dem geschlossenen Gehäuseendteil befestigten stabförmigen Kern, einem den Kern axial umgebenden und die Erregerspule tragenden Spulenkörper, einem parallel zu der unteren Kernfläche federnd angeordneten, plattenförmigen Anker, der von einem mit Steckstiften für die elektrische Verbindung der Relais nach außen versehenen und die Gehäuseöffnung verschließenden Isolierkörper in Verbindung mit einer Druckfeder bewegbar in einer Zwischenstellung zwischen der unteren Kernfläche und der Bodenfläche des Isolierkörpers gehalten wird, und einem Betätigung-glied zur Übertragung der Ankerbewegung auf eine ein Kontaktstück tragende Kontaktfeder, der ein Festkontakt zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die durch seitliche Ausschnitte (12b) in der Unterseite (12a_t) des Spulenkörpers (12) geführten Wicklungsenden der Spule (11) durch AnschmelzschweiBung mit federnden Kontaktelementen (18, 19) verbunden sind, die von Nutenführungen (i2a)an der Unterseite des Spulenkörpers für eine beim Zusammenbau entstehende Kontaktgabe mit durch den Isolierkörper (1) hindurch in das Relaisinnere ragenden Verlängerungen (14Z>, i5b) von Zuleitungssteckstiften (14, 15) gehalten werden, daß die Verlängerungen (IAb, 15£>,)der Zuleitungssteckstifte (14, 15) jeweils mit einem Anschlußteil (14a, 15a) versehen sind, daß eine dreieckförmige Einkerbung für die Halterung und Kontaktgabe von Anschlußenden eines Bauelementes (16) zum Abbau der Gegen-EMK der Spule (11) aufweist, und daß der äußere Teil des Isolierkörpers (1) als eine die Steckstifte der Relais schützende Wandung (IaJ mit einer als Halterungssicherung dienenden Nut (Xb) ausgebildet ist.

2. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (9) zwischen einem einen der Gehäuseöffnung zugeordneten Teilbereich mit großem Durchmesser und einen Teilbereich mit kleinem Durchmesser verbindenden Stufenteil des zylindrischen Gehäuses (17) und dem Isolierkörper (1) angeordnet ist.

3. Relais nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum schnellen Abheben der Kontaktfeder (6) bei Entregung des Relais ein mit dem Anker (9) in Berührung tretender Betätigungsstift (20) nahe dem Kontaktstück (5) an der Kontaktfeder (6) angeordnet ist.

4. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsglied (7) im mittleren Teilbereich des Ankers (9) angebracht ist und ein unter die Kontaktfeder (6) greifendes Betätigungselement (Tb) aufweist.

5. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsglied (21) im mittleren Teilbereich des Ankers (9) zwischen dem Anker und der Kontaktfeder (6,6A) angeordnet ist.

6. Relais nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schraubenfeder (23) zwischen dem mit dem Kontaktstück (5) versehenen Endteil der Kontaktfeder (6, 6-4) und dem Isolierkörper (1) angeordnet ist.

7. Relais nach Anspruch 5 oder 6, dadurch

gekennzeichnet, daß der Anker (9) einen Vorsprung (22) zur Verhinderung eines Zusammenbaus des Relais in verkehrter Richtung aufweist

8. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauelement (16) zum Aufbau der Gegen-EMK der Spule (11) ein Widerstand, eine Diode oder ein Varistor ist