DE2913106A1

DE2913106A1 - Elektromagnetisches relais mit zwangsgefuehrten kontakten

Info

Publication number: DE2913106A1
Application number: DE19792913106
Authority: DE
Inventors: Manfred Ing Baumruck
Original assignee: International Standard Electric Corp
Current assignee: Alcatel Lucent NV
Priority date: 1978-04-17
Filing date: 1979-04-02
Publication date: 1979-10-25
Also published as: ES242702U; AT357624B; ATA265778A; ES242702Y; AU4603479A; AU526225B2; DE2913106C2; US4260971A; SE7903217L; CH642195A5; BR7902301A

Description

Elektromagnetisches Relais mit zwangsgeführten Kontakten

Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Relais, vorzugsweise zur Befestigung desselben auf Leiterplatten, mit einem E-förmig gestalteten, mit einer Erregerspule versehenen Magnetjoch, und mit einem in dessen Magnetfeld bewegbaren, zur Betätigung bewegbarer Kontaktfedern von Kontaktfedersätzen dienenden, mit einer Ankerrückstellfeder verbundenen, V-förmig abgewinkelt ausgebildeten Anker. Derartige Relaiskonstruktionen sind bekannt. Die bekannten Ausbildungsformen derartiger Relais weisen verschiedene Nachteile auf. Meist sind sie aus einer Vielzahl von Einzelteilen zusammengesetzt, die oft noch komplizierte Formen aufweisen, deren Herstellung daher aufwendige Werkzeugformen bedingt. Bei den meisten bekannten Relaiskonstruktionen werden Kontaktfedern für die Kontaktfedersätze verwendet, die beim Zusammenbau justiert werden müssen. Beim Zusammenbau sind meist auch viele Arbeitsgänge erforderlich, auch Schraubverbindungen, womit hohe Kosten verbunden sind.

Bekannte Relaisbauformen der eingangs beschriebenen Art erfordern eine relativ große Fläche beim Aufbau auf Leiterplatten, sie weisen auch oft ein beträchtliches Volumen auf, woraus sich ein hoher Platzbedarf ergibt, da selbst bei geringem Platzbedarf der Fläche nach, der Höhe nach ein relativ großer Raum benötigt wird, weil das Volumen des Relais dies erfordert.

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Bei bekannten Relaiskonstruktionen besteht der Mangel, daß sie keine Stoßsicherheit aufweisen. Die Folge dieses Mangels ist unbeabsichtigt und daher zu Störungen führende Betätigung der Kontakte.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Relaiskonstruktion anzugeben, bei der diese Nachteile der bekannten Relaiskonstruktionen vermieden sind, und die außerdem eine hohe Sicherheit gegen eine unerwünschte Betätigung der Kontakte bei Erschütterung des Relais durch Stöße bietet, einen nur geringen Platzbedarf aufweist, keine Schraubverbindungen benötigt, keine Justierung der Kontaktfedern beim Zusammenbau erfordert, aus nur wenigen, einfach gestalteten Einzelteilen zusammengesetzt ist und daher keinen hohen Aufwand an Arbeitszeit beim Zusammenbau erfordert.

Die Erfindung erreicht dies dadurch, daß der Anker an der den bewegbaren Kontaktfedern zugekehrten Seite des Magnetjoches angeordnet ist, daß die bewegbaren Kontaktfedern in ihrer Mitte im Innenraum eines Isolierstoffkörpers mit diesem formschlüssig verbunden sind und an beiden Enden Kontaktpunkte tragen, daß ferner den Enden der bewegbaren Kontaktfedern gegenüberstehende, mit aus dem Isolierstoffkörper herausragenden Lötanschlüssen versehene Kontaktträger in dem Isolierstoffkörper mit diesem formschlüssig befestigt sind, und daß der Anker mit Betätigungsstegen versehen ist, die den Enden der bewegbaren Kontaktfedern gegenüberstehen und durch die Bewegung des Ankers mit diesen in Eingriff bringbar sind. Die Vorteile dieser Konstruktion nach der Erfindung bestehen vor allem darin, daß durch die Anordnung des

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Ankers zwischen dem Joch und den bewegbaren Kontaktfedern der Kontaktfedersätze eine Selbstüberwachung der Kontakte durch Zwangsführung erreichbar ist, durch die die Forderung erfüllt ist, daß kein Schließer schließen darf, wenn ein öffner durch Verschweißen seiner Kontaktpunkte nicht geöffnet werden kann, und daß kein öffner schließen kann, wenn die Kontaktpunkte eines Schließers verschweißt sind. Durch die Anordnung, nach der die bewegbaren Kontaktfedern in ihrer Mitte im Innenraum des Isolierstoffkörpers befestigt sind, der den Anker und die Kontaktfedersätze aufnimmt, ergibt sich, daß die Fläche, die für die Befestigung der bewegbaren Kontaktfedern im Innenraum des Isolierstoffkörpers nötig ist, sehr klein bemessen sein kann, die freie Länge der bewegbaren Kontaktfedern also relativ größer sein kann, und das Relais daher trotz relativ großer freier Länge der bewegbaren Kontaktfedern klein sein kann, was zur Folge hat, daß die bewegbaren Kontaktfedern bei ihrer Betätigung durch den Anker weniger beansprucht werden als bei üblich ausgeführten Kontaktfedern von kürzerer Länge.

Oa der Kontaktfedersatz bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Relais nicht geschichtet ist, kann das Relais flach gestaltet sein, auch sind keine Schraubverbindungen zum Aufbau des Kontaktfedersatzes nötig. Oa beim Zusammenbau des Relais nach der Erfindung auch keine Justiermaßnahmen benötigt werden, ergibt sich daraus eine Zeitersparnis, in der ein weiterer Vorteil der Erfindung zu sehen ist.

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Die Ausbildung des Ankers entweder als Rahmen oder in U-Form nach einer Weiterbildung der Erfindung bringt infolge der symmetrischen Gestalt des Ankers den Vorteil, daß das Relais bei auftretenden Stoßen wegen der symmetrisehen Massenverteilung bezüglich der Symmetrieachse des Ankers eine große Sicherheit gegen unerwünschte Betätigung der Kontakte durch diese Erschütterungen bietet, weil keine Kippbewegung des Ankers eintritt, durch die eine unerwünschte Betätigung der Kontakte bewirkt werden könnte.

Die weitere Ausgestaltung der Erfindung durch die Befestigung der Ankerrückstellfeder mit ihrem einen Ende an dem Anker und mit dem anderen Ende an dem Joch, oder durch die Ausbildung der Ankerrückstellfeder mit einem in eine an dem Ankerende angebrachte Kerbe eingreifenden abgewinkelten Ende und Einspannung des anderen Endes derselben in dem Isolierstoffkörper und die Lagerung der Mitte der Ankerrückstellfeder auf einer im Innenraum des Isolierstoffkörpers vorgesehenen Lagerfläche bietet den Vorteil, daß der Zusammenbau des Relais sehr einfach ausführbar ist, was zu einer beträchtlichen Kostensenkung durch Zeitersparnis führt.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß das Joch mit seitlichen Ausnehmungen versehen ist, und daß der Isolierstoffkörper hakenförmige, in diese Ausnehmungen einrastbare Rastnasen aufweist.

Durch diese Konstruktion ist der Zusammenbau des Relais nach der Erfindung gegenüber bekannten Relaisbauformen wesentlich vereinfacht, wodurch ebenfalls der erforderliche Zeitaufwand beim Zusammenbau gekürzt werden kann.

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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Anker mit Bohrungen versehen, in denen die Befestigungsstege formschlüssig befestigbar sind, oder daß die Befestigungsstege an den Enden des Ankers angeklebt sind.

Diese Art der Verbindung der Betätigungsstege mit dem Anker ist einfach ausführbar, sie erfordert keine zeitaufwendigen Zusammenbaumaßnahmen und sie ist daher ebenfalls kostengünstig.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß der Isolierstoffkörper mit einer Staubschutzplatte versehen ist, die seinen die Kontaktfedersätze enthaltenden Innenraum abdeckt und das Magnetsystem von den Kontaktsätzen trennt, und die mit Ausschnitten versehen ist, durch die die Be tätigungsstege Zugang zu den bewegbaren Kontaktfedern haben,

Die staubdichte Trennung des die Kontaktfedersätze des Relais enthaltenden Innenraumes des Isolierstoffkörpers von dem Teil desselben, in dem sich der Anker befindet, bietet eine hohe Sicherheit gegen Kontaktverschmutzung durch Staubteilchen, die allenfalls von außen in den Innenraum des Isolierstoffkörpers eindringen könnten.

Das elektromagnetische Relais nach der Erfindung wird nun anhand eines in den Zeichnungen Figur 1 bis 15 gezeigten Ausführungsbeispieles näher beschrieben.

Figur 1 zeigt ein Relais gemäß der Erfindung mit teilweise geschnittenem Isolierstoffkörper in Vorderansicht, in Draufsicht und in Seitenansicht;

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• Figur 2 zeigt die Anordnung eines aus zwei, als Kontaktträger dienenden, und einer bewegbaren Kontaktfeder bestehenden Umschaltkontaktes mit dem Anker, und deren Anordnung im Innenraum des Isolierstoffkörpers;

Figur 3 zeigt bekannte, dem Stand der Technik angehörende Kontaktkonstruktionen;

Figur 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel für die bewegbaren Kontaktfedern und für die Kontaktträger eines Kontaktfedersatzes in dem Fertigungsstand, in

dem die Kontaktfedern noch miteinander zusammenhängend aus dem Federblech gestanzt sind;

Figur 5 und Figur 6 zeigen zwei Ausführungsformen für die Befestigung der bewegbaren Kontaktfeder im Isolierstoffkörper;

Figur 7, 8 und 9 zeigen drei verschiedene Arten, die Lötanschlüsse zu einer bewegbaren Kontaktfeder herzuste! len;

Figur 10 zeigt den Anker in Rahmenform und

Figur 11 den Anker in U-Form, beide in perspektivischer Darstel lung;

Figur 12, 13 und 14 zeigen drei verschiedene Arten der

Befestigung der Ankerrückstellfeder an dem Anker, an dem Joch und an dem Isolierstoffkörper;

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Figur 15 zeigt die Ausbildung der Ausschnitte im Joch und die der Rastnasen am Isolierstoffkörper, mittels deren der Isolierstoffkörper an dem Joch befestigbar ist.

Einige der Zeichnungen zeigen die dargestellten Konstruktionsdetails in stark vergrößerter Darstellung. In Figur 1 ist der Isolierstoffkörper 1 im Schnitt dargestellt. Die bewegbare Kontaktfeder 2 mit ihrem Lötanschluß 3 ist in den Boden des Isolierstoffkörpers 1 eingepreßt oder in einer ähnlichen Weise formschlüssig darin befestigt. Die beiden Kontaktträger 4 sind ebenfalls im Boden des Isolierstoffkörpers 1 durch Einpressen befestigt. Die bewegbare Kontaktfeder 2 ist mit einem Lötanschluß 3 versehen, die Kontaktträger 4 weisen ebenfalls Lötanschlüs se auf. Der die Kontaktfedern enthaltende Innenraum des Isolierstoffkörpers 1 ist mit einer Staubschutzplatte 5 abgedeckt, die mit öffnungen versehen ist, durch die die an dem Anker 7 angebrachten Betätigungsstege 10 hindurchtreten und die Betätigung der bewegbaren Kontaktfeder 2 bewirken. An dem Anker 7 ist eine Ankerrücksteüfeder 9 befestigt, die den Anker in bekannter Weise in seine Ruhestellung bringt. Der Anker 7 ist rahmenförmig ausgebildet, wie dies in Figur 10 gezeigt ist. Die beiden Schenkel der Ankerrückstellfeder 9 sind mit dem V-förmig abgewinkelt ausgebildeten Anker 7 verbunden. Sie halten den Anker in seiner Stellung und sorgen für seine Ruhelage im abgefallenen Zustand durch die von ihnen erzeugte Rückstellkraft. An dem Anker 7 sind zwei Betätigungsstege 10 formschlüssig befestigt, die durch die in der Staubschutzplatte 5 vor gesehenen öffnungen hindurchtreten und auf diese Weise die bewegbare Kontaktfeder 2 betätigen.

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Auf dem mittleren Schenkel des E-förmig gestalteten Joches 6 ist eine Erregerspule 8 angebracht, deren Spulenkörper zwei durch in dem Isolierstoffkörper 1 angebrachte Bohrungen hindurchragende Lötanschlüsse 15 trägt. Zur näheren Erläuterung der Unterschiede im Aufbau des Kontaktfe dersatzes des Relais nach der Erfindung gegenüber bekannten Ausführungsformen von Kontaktfedersätzen sind in Figur 3 drei verschiedene Ausführungsformen bekannter Kontaktfedersätze und deren Betätigungsglieder gezeigt. Derartige bekannte Kontaktfedersätze sind meist aus einzelnen Kontaktfedern geschichtet und diese sind unter Zwischenlage von Isolierstoffplättchen zu einem Kontaktfedersatz verschraubt. Im Gegensatz hierzu besteht der Kontaktfedersatz des Relais nach der Erfindung aus nur zwei Teilen, nämlich aus dem schachteIförmig gestalteten Isolierstoffkörper 1 und aus den in Figur 4 gezeigten Kontaktträgern 4 und der bewegbaren Kontaktfeder 2, die gemeinsam aus einem Band aus Federblech ausgestanzt sind, von dem sie erst beim Zusammenbau getrennt werden. Die Kontaktsätze bekannter Bauarten erfordern einen größeren Aufwand an Material als der Kontaktsatz nach der Erfindung, der durch die großen Einspannflächen und die drei - bei Umschaltkontakten -in annähernd gleicher Länge übereinanderliegenden Kontaktfederlagen bedingt ist. Die notwendigen Verbindungs- stege innerhalb der einzelnen Federlagen, die nach dem Zusammenbau abgetrennt werden müssen, sind teilweise unnötiger Materialabfan, In Figur 4 ist gezeigt, daß bei dem Kontaktfedersatz nach dem erfindungsgemäßen Relais nur zwei Verbindungsstege benötigt werden, wodurch eine er hebliche Material- und Arbeitsersparnis gegenüber den Kontaktfedersätzen bekannter Bauarten herkömmlicher Relais erreichbar ist.

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Bei geschichteten und verschraubten Kontaktfedersätzen bekannter Bauarten besteht ein beträchtlicher Platzbedarf für die Einspannung der Kontaktfedern. Bei dem Relais nach der Erfindung ist keine platzraubende und aufwendige Einspannung der bewegbaren Kontaktfedern nötig, da diese symmetrisch ausgebildet und in ihrer Mitte befestigt sind und daher auch nicht einseitig belastet werden.

Aus diesem Grund kann die Befestigung der bewegbaren Kontaktfedern an dem Isolierstoffkörper 1 durch Einpressen oder durch Einschweißen erfolgen, wie dies in den Figuren und 6 an zwei Beispielen gezeigt ist. Der Lötanschluß für die bewegbaren Kontaktfedern 2 kann, wie dies in den Figuren 7, 8 und 9 gezeigt ist, entweder als seitliche Lötfahne ausgebildet sein, oder die Kontaktfedern 2 können mit aufgeschweißten oder eingepreßten Lötanschlüssen versehen sein.

Die bewegbaren Kontaktfedern 2 sind ebene Federbleche, für die keinerlei Justierungsmaßnahmen oder Biegebearbeitung nötig ist. Der Kontaktdruck bleibt über die ganze Lebensdauer des Relais konstant gleich, da das Federmaterial für die bewegbaren Kontaktfedern ohne Anwendung der bei bekannten Kontaktfederkonstruktionen üblichen Vorsprengung verwendet werden kann.

Beim Zusammenbau des Relais werden die Kontaktträger 4 im abgewinkelten Zustand in die dafür vorgesehenen Schlitze, die in dem Isolierstoffkörper 1 angebracht sind, eingepreßt. Ihr verjüngtes, nach außen ragendes Ende bildet ihren Lötanschluß. Da der Kontaktfedersatz der beschriebenen Aufbauart sehr flach ist, kommt es im Gegensatz

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zu den bekannten, geschichtet aufgebauten Kontaktfedersätzen zu keiner Sumraierung der Einzeltoleranzen, worin ein weiterer Vorteil zu sehen ist.

In Figur 1 ist noch gezeigt, in welcher Weise die Ankerrückstellfeder 9 an dem Joch 6 mittels einer angeprägten Warze 12 befestigbar ist. Der Isolierstoffkörper 1 weist Rastnasen 13 auf, mittels deren er an dem Joch 6 befestigbar ist, wie dies in Figur 15 in stark vergrößertem Maßstab in perspektivischer Darstellung gezeigt ist. In Fi- gur 2 ist ein Umschaltkontakt in stark vergrößertem Maßstab gezeigt, wobei der Isolierstoffkörper 1 im Schnitt dargestellt ist, um die Einspannung der bewegbaren Kontaktfeder 2 in ihrer Mitte zu zeigen, sowie den Lötanschluß 3, die festen Kontaktträger 4, den Anker 7 und die an ihm angebrachten Betätigungsstege 10 und das Joch 6.

In den Figuren 5 und 6 ist in stark vergrößerter Darstellung gezeigt, in welcher Weise die bewegbarei. Kontaktfedern 2 an dem Isolierstoffkörper 1 formschlüssig befestigbar sein können.

Das Relais nach der Erfindung bietet eint sehr hohe Sicherheit gegen fehlerhafte Kontaktbetätigungen infolge von auf das Relais einwirkenden Stoßen. Da der Anker sowohl in der Ausführung als Rahmen als auch in der U-Form eine symmetrische Massenverteilung aufweist, ist eine weitge hende Sicherheit gegen Kippbewegungen des Ankers bei auf ihn einwirkende Stöße oder Erschütterungen erreicht, durch die unerwünschte Kontaktbetätigungen ausgelöst werden könnten. In den Figuren 10 und 11 ist die Form des Ankers als Rahmen bzw. die Ausbildung des Ankers in U-Form in vergrößer· ter perspektivischer Darstellung gezeigt, aus der auch die V-Form des Ankers ersichtlich ist.

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In den Figuren 12 und 13 sind zwei Ausführungsformen der Befestigung der Ankerrückstellfeder 9 einerseits an dem Anker 7, anderseits an dem Joch 6 durch angeprägte Warzen 12 gezeigt. Beide Figuren zeigen die Teile in stark vergrößerter Darstellung.

Figur 14 zeigt eine andere Art der Befestigung der Ankerrückstellfeder 9 in ebenfalls starker Vergrößerung. Bei dieser Ausführungsart weist die Ankerrückstellfeder 9 an einem Ende eine Abwinkelung auf, die in eine an dem An ker 7 angebrachte Kerbe 16 eingreift. Das andere Ende der Ankerrückstellfeder 9 ist in einem in dem Isolierstoffkörper. 1 angebrachten Schlitz 17 eingespannt. Die Ankerrückstellfeder 9 lagert in ihrer Mitte auf einer Lagerfläche 18, die ebenfalls in dem Isolierstoffkörper hierfür vorgesehen ist.

In Figur 15 ist in stark vergrößerter Darstellung gezeigt in welcher Weise die Befestigung des Isolierstoffkörpers an dem Joch 6 erfolgt. Der Isolierstoffkörper ist mit Rastnasen 13 versehen, die über das Joch 6 übergreifen. Da der Isolierstoff, aus dem der Isolierstoffkörper 1 gefertigt ist, genügend elastisch verformbar ist, bietet der Zusammenbau von Joch und Isolierstoffkörper keine Schwierigkei ten.

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Claims

Patentanwalt

Stuttgart

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International Standard Electric Corporation, New York

Ansprüche

( l.JI Elektromagnetisches Relais, vorzugsweise zur Befestigung desselben auf Leiterplatten, mit einem E-förmig gestalteten, mit einer Erregerspule versehenen Magnetjoch, und mit einem in dessen Magnetfeld bewegbaren, zur Betätigung bewegbarer Kontaktfedern von Kontaktfedersätzen dienenden, mit einer Ankerrückstellfeder verbundenen, V-förmig abgewinkelt ausgebildeten Anker, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (7) an der den bewegbaren Kontaktfedern (2) zugekehrten Seite des Magnetjoches (6) angeordnet ist, daß die bewegbaren Kontaktfedern (2) in ihrer Mitte
im Innenraum eines Isolierstoffkörpers (1) mit diesem formschlüssig verbunden sind und an beiden Enden Kontaktpunkte tragen, daß ferner den Enden der bewegbaren Kontaktfedern (2) gegenüberstehende, mit aus dem Isolierstoffkörper (1) herausragenden Lötanschlüssen versehene Kontaktträger (4) in dem Isolierstoffkörper mit diesem formschlüssig befestigt sind, und daß

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der Anker (7) rait Betätigungsstegen (10) versehen ist, die den Enden der bewegbaren Kontaktfedern (2) gegenüberstehen und durch die Bewegung des Ankers (7) mit diesen in Eingriff bringbar sind.
2.) Elektromagnetisches Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (7) rahmenförmig ausgebildet ist (Figur 10), oder daß der Anker (7) U-Form aufweist (Figur 11).
3.) Elektromagnetisches Relais nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankerrückstellfeder (9) entweder mit ihrem einen Ende an dem Anker (7) und mit ihrem anderen Ende an dem Joch (6) befestigt ist (Figur 12 und 13), oder daß sie mit dem einen abgewinkelten ihrer beiden Enden in eine an dem einen Ankerende angebrachte Kerbe (Ιό, Figur 14) eingreift, wogegen ihr anderes Ende in dem Isolierstoffkörper (1) eingespannt (17) ist und die Mitte der Ankerrückstellfeder auf einer im Innern des Isolierstoffkörpers (1) vorgesehenen Lagerfläche (18) aufliegt.
4.) Elektromagnetisches Relais nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Joch (6) mit seitlichen Ausnehmungen (14) versehen ist, und daß der Isolierstoffkörper (1) hakenförmige in diese Ausnehmungen (14) einrastbare Rastnasen (13) aufweist.
5.) Elektromagnetisches Relais nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (7) mit Bohrungen (11) versehen ist, in denen die Befestigungsstege (10)

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formschlüssig befestigbar sind, öder daß die Befestigungsstege (10) an den Enden des Ankers (7) angeklebt sind.
6.) Elektromagnetisches Relais nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierstoffkörper (1) mit einer Staubschutzplatte (5) versehen ist, die seinen die Kontaktfedersätze (Z, 4) enthaltenden Innenraum abdeckt und das Magnetsystem (6, 7) von den IContaktsätzen trennt, und die mit Ausschnitten versehen ist, durch die die Betätigungsstege (10) Zugang zu den bewegbaren Kontaktfedern (2) haben.

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