DE2902885C2

DE2902885C2 - Kontaktfederanordnung für elektromagnetische Drehankerrelais

Info

Publication number: DE2902885C2
Application number: DE2902885A
Authority: DE
Inventors: Sepp Dipl.-Ing. 8156 Otterfing Antonitsch; Hans 8024 Deisenhofen Sauer; Wolf Ing.(grad.) 8201 Bad Feilnbach Steinbichler
Original assignee: SDS Elektro GmbH
Current assignee: SDS Elektro GmbH
Priority date: 1979-01-25
Filing date: 1979-01-25
Publication date: 1983-03-24
Also published as: DE2902885A1; US4296393A

Description

Die Erfindung betrifft eine Kontaktfederanordnung gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Ein Relais mit einer derartigen Kontaktfederanordnung ist aus der DE-AS 24 54 967 bekannt. Die Betätigung der Kontaktfedern erfolgt dabei so, daß die Kontakte durch die Betätigungsstücke des Ankers, die in der Nähe der Kontaktstellen angreifen, zwangsweise geöffnet werden. Kontaktgabe erfolgt hingegen mit der Vorspannung der Kontaktfedern, wobei die Betätigungsstücke von den Federn abheben. Um bei einem Mehrkontaktrelais gleichmäßige Verhältnisse für alle Kontakte zu erzielen, ergibt sich hierbei die Notwendigkeit einer sorgfältigen Justierung.

Aus den US-Patentschriften 34 23 556 und 36 84 986 ist es ferner bekannt, beim Schließen und öffnen von Relaiskontakten unterschiedliche Betätigungswege zu wählen. Die Kontaktfedern bzw. ein Kontaktarm sind dabei von beiden Seiten von Betätigungsstücken umfaßt.

Beim Relais nach der US-PS 34 23 556 sind die beiden Federn an ihren freien Enden verstärkt und zur

Erzielung des gewünschten Kraft-Weg-Verlaufes mit einer Nase versehen, die eine Kraftübertragung von einer zur anderen Feder ermöglicht. Die Festkontakte sind federnd ausgebildet und mit zusätzlichen Dämpfungsledern versehen. Eine solche Anordnung zeichnet sich durch Selbstreinigung der Kontakte infolge deren Relativbewegung sowie durch Prellarmut aus. Wegen der relativ großen Zahl federnder Elunente ist eine derartige Anordnung jedoch aufwendig und bezüglich der Toleranzen schwer beherrschbar.

Im Falle der US-PS 36 84 986 ist anstelle von Kontaktfedern bei einem Klappankerrelais ein nicht selbst federnder Kontaktarm verwendet Dieser Arm ist dabei in einem am Anker befestigten Gehäuse mit Hilfe einer Kontaktdruckfeder gelagert Bei Kontaktbetätigung rollt der Kontaktarm an einer balligen Anlagefläche des Gehäuses ab, wobei sich die Distanz zur Kontaktstelle verändert. Für den Fall, daß ein Kontakt verschweißt ist wirkt bei Kontaktöffnung ein näher an der Kontaktstelle liegender Vorsprung des Gehäuses auf den Kontaktarm ein, so daß der Kontakt zwangsweise geöffnet wird. Neben dem Problem der Verbindung der elektrischen Zuleitung mit dem Kontaktarm, der mechanisch nicht festgelegt werden kann, ist jedoch auch diese Lösung konstruktiv aufwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für ein Drehankerrelais, wie es beispielsweise aus der DE-AS 24 54 967 bekanntgeworden ist, eine Kontaktfederanordnung zu schaffen, bei der eine Justierung überflüssig ist und bei der im Falle des Verschweißens eines Kontaktes der Schaltzustand für alle Kontakte erhalten bleibt, sofern dieser Kontakt bei erneuter Relaisbetätigung nicht aufgebrochen wird.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.

Beim Schließen der Kontakte erhält man lange Federwege, während das Öffnen durch Betätigung in unmittelbarer Nähe des Kontaktes praktisch zwangsweise erfolgt Die Strecke von der Berührungsstelle des für die Öffnung vorgesehenen Betätigungsstückes bis zum Kontakt ist dabei, um möglichst wenig Durchbiegung zu erhalten, so kurz wie möglich bemessen oder durch ein eingeprägtes Profil versteift. Infolge der langen Federwege beim Schließen der Kontakte ist diese Kontaktfederanordnung besonders vorteilhaft bei gepolten Drehankerrelais verwendbar, bei denen die Stellkraft des Ankers mit zunehmender Auslenkung aus einer dauermagneiischen Nullkraftzone bis zur Endanzugskraft progessiv ansteigt und um die Federkraft der Kontaktfedern gemindert wird. Der lange Federweg begünstigt dabei eine gute Reproduzierbarkeit der Speicherung der Dauermagnetkraft in den Kontaktfedern, so daß die gewünschte Kontaktkraft in einem engen Bereich festgelegt werden kann.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Im einzelnen zeigt

F i g. 1 zwei Schnittdarstellungen gemäß der Schnittlinien I-I und H-II einer an ihrem freien Ende in drei eo Abschnitte aufgeteilten Kontaktfeder,

Fig. 2 eine einseitig eingespannte von einem Drehanker betätigte Kontaktfeder, die an ihrem freien Ende mit zwei Festkontakten zusammenwirkt,

Fig. 3 ein Drehankerrelais mit je einem Ruhe-, bi Arbeits- und Umschaltkontakt und

F i g. 4 ein Drehankerrelais mit vier Umschaltkontakten, wobei Kontaktfederanschlüsse und Festkontakte zu beiden Seiten des Ankers jeweils in einer Linie fluchtend angeordnet sind.

Beim Ausführungsbeispiel der F i g. 1 ist die Kontaktfeder 1 an ihrem freien Ende durch in Federlängsrichtung verlaufende Einschnitte 14 in drei Abschnitte Y, 1", Y" geteilt und an ihrem anderen Ende an einem Anschluß 3 befestigt. Diese Abschnitte sind dabei aufgespreizt und durch die Betätigungsstücke 6,7 derart gegeneinander vorgespannt daß die Kontaktgabe mit einer Kraft Fk beginnt Die beiden äußeren Abschnitte Y, Y" verlaufen im wesentlichen in Federlängsrichtung, sind in den einem Festkoniakt 5 gegenüberliegenden Bereichen mit Kontaktstoff 4 belegt und mit ihren Enden an dem zweiten Betätigungsstück 7 angelagert. Der mittlere federnde Abschnitt 1" ist hingegen zur Erzielung einer Vorspannung Fk gegenüber den beiden äußeren Abschnitten 1', ί'" abgekröpft, im wesentlichen parallel zu diesen geführt und endseitig am Betätigungsstück 6 abgestützt Die für das Schließen des Kontaktes 4,5 maßgebende Strecke ergibt sich als Summe aus der Strecke L\ vom Angriffspunkt des ersten Betätigungsstückes 6 zum Fußpunkt 15 des federnden Abschnittes 1' an der Kontaktfeder 1 und der Strecke L₂ vom Fußpunkt 15 zur Kontaktstelle.

Die Betätigung der Kontaktfeder nach F i g. 1 erfolgt über die Betätigungsstücke 6, 7 durch einen nicht dargestellten Anker in Richtung des Pfeiles 16. Das Betätigungsst'ick 6 drückt dabei gegen das Ende des federnden Abschnittes 6 und bringt die Kontakte 4 mit dem Festkontakt 5 in Eingriff. Da die Kontaktgabe entsprechend der Vorspannung des federnden Abschnittes 1" mit der Anfangskontaktkraft Fk beginnt, zeichnet sich der Kontakt durch besondere Prellarmut aus. Bei der Kontaktgabe ist die federnde Länge Li + L₂ wirksam. Durch den sich hieraus ergebenden großen Federweg ist für den Fall, daß die Stellkraft des Ankers aus der Anzugskraft eines Dauermagneten gewonnen wird, eine gute Möglichkeit für eine Speicherung dieser Kraft in der Kontaktfeder 1 gegeben. Diese gespeicherte Kraft bestimmt die Kontaktkraft Zum öffnen des Kontaktes 4,5 drückt das Betätigungsstück 7 gegen die Abschnitte Y, Y". Da die Strecke L₃ vom Angriffspunkt des Betätigungsstückes 7 bis zum Kontakt so kurz wie möglich bemessen ist, ist die Durchbiegung der Abschnitte 1', Y" relativ gering, so daß die Kontaktöffnung zwangsweise erfolgt. Um eine Durchbiegung der Abschnitte Y, Y" noch weiter zu verringern, können in diese auch versteifende Profile 13 eingeprägt sein.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Kontaktfeder 1 ist zu beiden Seiten im Bereich des freien Federendes je ein Festkontakt 5, 5' vorgesehen. Beide Festkontakte sind in Federlängsrichtung zueinander versetzt Die Betätigungsstiicke 6, 7 sind jeweils in unmittelbarer Nähe der Festkontakte 5, 5' angeordnet, derart, daß zum Schließen eines Kontaktes 5, 4 bzw. 5', 4' eine größere federnde Strecke L₂ bzw. L₂' vom Angriffspunkt des Betätigungsstückes 7,6 bis zur jeweiligen Kontaktstelle vorliegt als die zum Öffnen der Kontakte maßgebende Strecke L3 bzw. Ls' vom Angriffspunkt des Betätigungsstückes 7, 6 bis zur jeweiligen Kontaktstelle. Hierdurch ist auf einfache Weise ein Umschaltkontakt realisiert, bei dem die Kontaktgabe über die langen Federwege L₂, L₂', die Öffnung hingegen über die kurzen und damit steifen Abschnitte L₃. L₃' zwangsweise erfolgt. Zur Versteifung der Strecken L₃, L₃' kann in die Feder 1 jeweils ein Profil 13 eingeprägt sein. Betätigung wird die Kontaktfeder 1 beispielsweise über den teilweise

dargestellten Drehanker 8.

Im einzelnen greift das erste Betätigungsstück 6 zwischen der Befestigungsstelle der Kontaktfeder 1 am Anschluß 3 und dem näher am Anschluß 3 liegenden Festkontakt 5' in unmittelbarer Nähe dieses ersten > Festkontaktes 5' und das zweite Betätigungsstück 7 an dem über den vom Anschluß 3 entfernteren Festkontakt 5 hinaus verlängerten freien Ende der Kontaktfeder 1 in unmittelbarer Nähe dieses zweiten Festkontaktes 5 an. Man erhält hierdurch eine zwangsgeführte Kontaktfe- ii> der, die nicht justiert werden braucht. Die Betätigung dieses Kontaktes 4, 5 erfolgt in der dargestellten Stellung über das Betätigungsstück 6, das mit der Kraft Fauf die Feder einwirkt. Für den Fall, daß der Kontakt 4, 5 in dieser Stellung infolge Überlastung verschweißt ι > und bei Bewegung des Ankers 8 in Pfeilrichtung 16 durch die Stellkraft des Ankers 8 nicht mehr aufgerissen werden kann, ergibt sich, daß der Abstand a des Kontaktes 4', 5' nicht verkleinert, sondern durch Einwirkung des Betätigungsstückes 7 auf das Federende sogar eher vergrößert wird. Damit ist diese Kontaktanordnung besonders geeignet für Anwendungen, in denen erhöhte Kontaktsicherheit durch Zwangsführung gefordert wird. Hinzu kommt noch, daß im Laufe der Kontaktlebensdauer durch Verschleiß der Kontakte 4,5 bzw. 4', 5' eine Vergrößerung des Kontaktabstandes a erfolgt, so daß die Zwangsführung des Kontaktes auch über die gesamte Lebensdauer gewährleistet werden kann.

F i g. 3 zeigt ein Drehankerrelais mit einer Umschaltkontaktfeder 17, einer Arbeitskontaktfeder 18 und einer Ruhekontaktfeder 19, die über Betätigungsstücke 6, 7 eines Betätigungsteils 12 vom Drehanker 8 betätigt werden. Der Drehanker erhält außerdem Dauermagnete M und zwei Polschuhe 9, 9', die mit Polenden 10, 10' des Spulenkerns zusammenwirken. Bei allen Kontaktfedern 17, 18, 19 ist im Bereich des freien Federendes jeweils ein einziger Festkontakt 5 vorgesehen. Das erste Betätigungsstück 6 greift zwischen der Befestigungsstelle der Kontaktfeder am Anschluß 3 und der Kontaktstel-Ie an der dem Festkontakt 5 abgewandten Seite der Kontaktfeder 17 und das zweite Betätigungsstück 7 an dem über den Festkontakt 5 hinaus verlängerten Ende der Kontaktfeder 1 in unmittelbarer Nähe des Festkontaktes 5 und an der diesem Kontakt zugewandten Seite der Kontaktfeder an. Das Betätigungsteil 12 ist ferner so ausgebildet, daß die Angriffspunkte aller auf einer Seite des Ankers 8 liegenden Betätigungsstücke 6, \ 7 in einer Ebene liegen. ^f

Durch diese Maßnahmen erhält man ein Relais mit zwangsgeführten Kontakten, bei dem eine Justierung \ überflüssig ist. Im Falle des Verschweißen eines ί Kontaktes bleibt dabei, sofern dieser Kontakt bei erneuter Betätigung des Relais nicht aufgebrochen wird, der bestehende Schaltzustand für alle Kontakte erhalten. Die Kontaktkraft wird hierbei aus der Dauermagnetkraft der Magnete M gewonnen und über den bei der Kontaktgabe wirksamen langen Federweg in den Kontaktfedern 17, 18, 19 gespeichert. Zur Versteifung des bei der zwangsweisen Kontaktöffnung wirksamen kurzen Federendes kann auch hier in die Federn ein Profil eingeprägt sein.

Fig.4 zeigt ein Relais mit vier Umschaltkontaktfedern 20, 21, 22, 23, die im Prinzip jeweils dem Umschaltkontakt in F i g. 1 entsprechen. Das Magnetsystem stimmt im wesentlichen mit dem in Fig. 2 gezeigten überein, so daß gleiche Einzelheiten mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen sind. Während in Fig. 1 eine gerade Kontaktfeder 1 zwischen versetzten Festkontakten 5, 5' angeordnet ist, sind in F i g. 3 die Anschlüsse 3 der Umschaltkontaktfedern 20, 21, 22, 23 und die Festkontakte 5, 5' in einer Linie fluchtend angeordnet, wobei die Kontaktfedern zwischen diesen Festkontakten in einer Abkröpfung hindurchgeführt sind.

Wegen der beidseitigen Führung der Kontakte ist auch in diesem Falle eine Justierung überflüssig. Bei Kontaktgabe liegen in beiden Betätigungsrichtungen vom Angriffspunkt des Betätigungsslückes 6, 7 lange Federwege bis zur Koniaktsteile 4, 5 bzw. 4', 5' vor, so daß auch hier eine gute Speicherbarkeit der dauermagnetischen Anzugskraft in die Kontaktkraft gegeben ist. Die öffnung des Kontaktes 4, 5 erfolgt bei Bewegung des Endes des Drehankers 8 in Richtung des Pfeiles 16 wie bei den vorbeschriebenen Beispielen zwangsweise. Im Falle, daß der Kontakt 4, 5 verschweißt ist und die Stellkraft F des Ankers 8 nicht genügt, um die Schweißstelle aufzubrechen, findet diese Ankerbewegung nicht statt. Der bestehende Schaltzustand bleibt dann für alle Kontakte 4,5 bzw. 4', 5' erhalten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kontaktfederanordnung für gepolte elektromagnetische Relais, bei denen die Stellkraft des Ankers mit zunehmender Auslenkung aus einer dauermagnetischen Nullkraftzone bis zur Endanzugskraft progressiv ansteigt und um die Federkraft der Kontaktfedern gemindert wird, bei der die in Ankerlängsrichtung angeordneten Kontaktfedern jeweils mit wenigstens einem Festkontakt zusam- jo menwirken, einseitig oder mittig an einem Anschluß befestigt sind und Betätigungsstücke für die Kontaktfedern einstückig mit dem Anker verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsstücke (6, 7) auf beiden Seiten der Kontaktfedern (1) angreifen, daß die für das Schließen der Kontakte (4, 5) maßgebenden federnden Strecken (L₂, Lj bzw. L\ -J- L₂), die zwischen den Berührungsstellen der zum Schließen vorgesehenen Betätigungsstücke (6) an den Kontaktfedern und den Kontaktstellen liegen, größer gewählt sind als die für das öffnen der Kontakte (4, 5) maßgebenden, zwischen den Berührungsstellen der zum öffnen vorgesehenen Betätigungsstücke (7) an den Kontaktfedern (1) und den Kontaktstellen liegenden Strecken (L₃, L₃), daß die beim Schließen der Kontakte (4,5) wirksamen Betätigungsstücke (6) an den den Festkontakten (5) abgewandten Seiten der Kontaktfedern (1) und die beim öffnen der Kontakte (4, 5) wirksamen Betätigungsstücke (7) an den den Festkontakten (5) zugewandten Seiten der Kontaktfedern angreifen und daß die für das öffnen der Kontakte maßgebenden Abschnitte an den Kontaktfedern wesentlich steifer als die für das Schließen der Kontakte maßgebenden Abschnitte _J5 sind.

2. Kontaktfederanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfeder (1) an ihrem freien Ende in drei Abschnitte (V, 1", V") aufgeteilt ist, daß die beiden äußeren Abschnitte (V, V") im wesentlichen in Federlängsrichtung verlaufen, in den einem Festkontakt (5) gegenüberliegenden Bereich mit Kontaktstoff (4) belegt sind und mit ihren Enden an dem Betätigungsstück (7) angelagert sind, daß der mittlere Abschnitt (1") zur Erzielung einer Vorspannung (Fk) gegenüber den beiden äußeren Abschnitten (V, V") abgekröpft, im wesentlichen parallel zu diesen geführt und endseitig am Betätigungsstück (6) abgestützt ist und daß die für das Schließen des Kontaktes (4, 5) maßgebende federnde Strecke die Summe aus der Strecke (L\) vom Angriffspunkt des Betätigungsstückes (6) zum Fußpunkt (15) des federnden Abschnittes (V) an der Kontaktfeder (1) und der Strecke (L₂) vom Fußpunkt (15)zur Kontaktstelle ist(Fig. 1).

3. Kontaktfederanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf beiden Seiten der Kontaktfeder (1) im Bereich des freien Federendes je ein Festkontakt (5, 5') vorgesehen ist, daß die Festkontakte (5, 5') in Federlängsrichtung zueinander versetzt sind und daß die Betätigungsstücke (6,7) jeweils in unmittelbarer Nähe der Festkontakte (5,

5') angeordnet sind, derart, daß zum Schließen eines Kontaktes (5, 4 bzw. 5', 4') eine größere federnde Strecke (L₂ bzw. L₂) vom Angriffspunkt des Betätigungsstückes (6,7) bis zur jeweiligen Kontaktstelle vorliegt als die zum öffnen des Kontaktes (5,4 bzw. 5', 4') maßgebende Strecke (L₃ bzw. Li') vom Angriffspunkt des Betätigungsstückes (7, 6) bis zur jeweiligen Kontaktstelle.

4. Kontaktfederanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsstück (6) zwischen der Befestigungtstelle der Kontaktfeder (1) am Anschluß (3) und dem näher am Anschluß (3) liegenden Festkontakt (5') in unmittelbarer Nähe dieses ersten Festkontaktes (5') und das Betätigungsstück (7) an dem über den vom Anschluß (3) entfernteren Festkontakt (5) hinaus verlängerten freien Ende der Kontaktfeder (1) in unmittelbarer Nähe dieses zweiten Festkontaktes (5) angreift (F ig-2).

5. Kontaktfederanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des freien Endes der Kontaktfeder (1) jeweils ein einziger Festkontakt vorgesehen ist und daß das Betätigungsstück (6) zwischen der Befestigungsstelle der Kontaktfeder (1) am Anschluß (3) und der Kontaktstelle an der dem Festkontakt (5) abgewandten Seite der Kontaktfeder (1) und das Betätigungsstück (7) an dem über den Festkontakt (5) hinaus verlängerten Ende der Kontaktfeder (1) in unmittelbarer Nähe des Festkontaktes (5) und an der diesem Kontakt zugewandten Seite der Kontaktfeder angreift (F ig. 3).

6. Kontaktfederanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeicnnet, daß die Angriffspunkte aller auf einer Seite des Ankers (8) liegenden Betätigungsstücke (6, 7) in einer Ebene liegen(F ig.3).

7. Kontaktfederanordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschluß (3) der Kontaktfeder (1) und die beiden Festkontakte (5, 5') in einer Linie fluchtend angeordnet sind und daß die Kontaktfeder (1) zwischen den beiden Festkontakten in einer Abkröpfung hindurchgelührt ist (F i g. 4).

8. Kontaktfederanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfeder (1) im Bereich der für die Öffnung des Kontaktes (4, 5 bzw. 4', 5') maßgebenden Strecke (L₃) mit einem die Feder versteifenden Profil (13) versehen ist (F i g. 1, F i g. 2).