DE2950199A1

DE2950199A1 - Hermetisch abgedichtetes elektromagnetisches relais

Info

Publication number: DE2950199A1
Application number: DE19792950199
Authority: DE
Inventors: Raymond Bernier
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-12-15
Filing date: 1979-12-13
Publication date: 1980-06-26
Also published as: JPS5583119A; IT1120213B; DK534379A; EP0012696B1; DE7935129U1; FR2444335A1; EP0012696A1; BE880255A; GB2040578A; CA1139342A; PT70546A; GB2040578B; IT7951068A0; FR2444335B1; DE2950199C2; CH634951A5; US4321569A; ES486896A1; ATE1260T1

Description

Patentanwälte

Dipl-lrig. Dipl-Chem. Oipl.-lng.

E. Prinz - Dr. G. Hauser - G. Leiser

Er nsbergerstrasse 19

8 München 60

Raymond DERNIER * 12. Dezember 1979

29 avenue roch

94 300 VINCENNES / Frankreich

Unser Zeichen: B 1581

Hermetisch abgedichtetes elektromagnetisches Relais

Die Erfindung bezieht sich auf ein hermetisch abgedichtetes elektromagnetisches Relais, insbesondere ein Relais mit kleinen Abmessungen, das für die Anwendung in der Fernsprechtechnik bestimmt ist.

Es sind verschiedene Relaiskonstruktionen angewendet worden, die das Ziel hatten, die Probleme des Platzbedarfs und des Schutzes der Bauteile des Relais gegen Staub und andere Verunreinigungen, insbesondere durch die der Isolierung oder dem Verkleben der Wicklungsdrähte dienenden Materialien, zu lösen, wobei gleichzeitig eine gute Isolation der leitenden Teile, ein wirksames Funktionieren der Kontakte und ein zufriedenstellender magnetischer Wirkungsgrad erreicht werden sollten. Mit der Verkleinerung der Abmessungen des Relais wurden diese verschiedenen Probleme immer schwieriger, was insbesondere bei der Verwirklichung eines hermetisch abgedichteten Relais mit sehr kleinen

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Abmessungen gilt, dessen AusgangsanschlUsse beispielsweise für eine Zusammenwirkung mit dem genormten Rastermaß von 2,54 mm (dem derzeit kleinsten verwendeten Rastermaß) geeignet sind.

Es ist ein Miniaturrelais bekannt, dessen Antriebsorgane in einem Gehäuse aus Kunststoffmaterial untergebracht sind, das aus zwei von einer Kappe Überdeckten Halbschalen zusammengesetzt ist. Bei diesem Relais liegen die festen und die beweglichen Kontaktstücke außerhalb der Halbschalen, und eine Abdichtung gegen Flüssigkeiten wird nicht erzielt. Die bekannten hermetisch abgedichteten Relais enthalten im allgemeinen einen aus Metall bestehenden Sockel, auf dem die Antriebsorgane und die Kontaktstücke befestigt sind, sowie eine mit dem Sockel verschweißte Metallkappe. Die elektrischen AusgangsanschlUsse sind an dem Sockel angebracht und von diesem mit Hilfe von Glasperlen isoliert. Diese Lösung ist für eine wirtschaftliche und automatisierte Fabrikation nicht günstig.

Die immer häufigere Anwendung der Schwallöttechnik zum Festlöten von Relais auf gedruckten Schaltungsplatten macht es unbedingt erforderlich, daß das Relais gegen den Lötmittelstrom und den SpUIflUssigkeitsstrom dicht ist.

Mit Hilfe der Erfindung soll ein hermetisch abgedichtetes Miniaturrelais geschaffen werden, das einfach aufgebaut ist und bei dem die oben angegebenen Probleme zufriedenstellend gelöst sind.

Nach der Erfindung ist ein hermetisch abgedichtetes elektromagnetisches Relais, das. in einem mehrflächigen Gehäuse Antriebsorgane mit einer Spule und einem Magnetkreis zum Betätigen wenigstens einer mit festen Kontaktstücken zusammenwirkenden beweglichen Leiterzunge enthält und Ausgangsanschlüsse aufweist, die aus dem Gehäuse nach außen ragen,

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dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Flächen des Gehäuses ein in das Gehäuse eingesetztes Seitenteil aufweist und daß in das Seitenteil Leiterstäbe eingebettet sind, die einerseits zur Bildung der Kontaktstücke in das Innere des Gehäuses ragen und andrerseits zur Bildung eines Teils der Ausgangsanschlüsse aus dem Gehäuse nach außen ragen.

Auf diese Weise wird insbesondere dank eines abschließenden Verschweißens des Seitenteils ein vollkommen dichtes Gehäuse erhalten. Die Ausgänge der Leiterstäbe sind ebenfalls vollkommen dicht, da sie in dem Seitenteil eingebettet sind.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß die Leiterstäbe im Inneren der Einbettungsmasse in dem Seitenteil so umgebogen sind, daß sie senkrecht zu dem Seitenteil in das Innere des Gehäuses ragen.

Die Enden der Leiterstäbe, die in das Innere des Gehäuses ragen, bilden die festen Kontaktstücke. Außerdem verhindert das Umbiegen im Inneren des Seitenteils jede unbeabsichtigte Längsverschiebung der Leiterstäbe nach dem Einbetten.

Vorzugsweise ist vorgesehen, daß die Enden der in das Innere des Gehäuses ragenden Leiterstäbe gekrümmt sind, wobei ihre konvexe Seite gegen die bewegliche Leiterzunge gerichtet ist, so daß die Herstellung eines Kontakts mit dieser Kontaktzunge erleichtert wird.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Leiterstäbe an ihrer Austrittsstelle aus dem Gehäuse zweimal so umgebogen sind, daß sie in einer Linie mit den Anschlußklemmen der Spule des Relais zu liegen kommen.

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Alle Anschlußklemmen des Relais können auf diese Weise in das Normraster einer gedruckten Schaltungsplatte eingesteckt werden. Außerdem ergibt diese Z-förmige Umbiegung unterhalb des Relaisgehäuses ein Abstandsstück, das das Gehäuse im Abstand von der Schaltungsplatte hält und die Rolle eines Spül-Abstandsvorsprungs spielt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Relaisspule in dem Gehäuse zusammen mit dem Magnetkreis in eine Masse aus Isoliermaterial mit im wesentlichen quaderförmiger Gestalt eingebettet, die den Magnetkreis hält; dieser Magnetkreis ist dabei L-förmig ausgebildet, wobei seine zwei Schenkel an den zwei Flächen der Einbettungsmasse der Spule anliegen.

Dabei ist vorgesehen, daß der erste Schenkel des Magnetkreises quer zur Achse der Spule verläuft und einen koaxial zur Spule verlaufenden Magnetkern trägt, und daß der zweite Schenkel des Magnetkreises parallel zur Spule bis zu deren Ende verläuft.

Diese Anordnung gewährleistet eine ausgezeichnete Befestigung und einen hermetisch dichten Schutz der Spule sowie eine ausgezeichnete Befestigung des Magnetkreises.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß ein Anker vorgesehen ist, der auf die Wirkung der Spule so anspricht, daß er die Leiterzunge betätigt, daß der Anker um eine gedachte Achse die im wesentlichen mit dem Ende des zweiten Schenkels des Magnetkreises zusammenfällt, gelenkig gelagert ist, und daß der Anker wenigstens einen Stoßarm aus nicht-magnetischem Material enthält, der sich längs des zweiten Schenkels erstreckt.

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Durch dieses nicht-magnetische Material werden Magnetflußverluste vermieden, wie sie gewöhnlich bei magnetischen Materialien entstehen.

Außerdem weist das Material eine gewisse Elastizität auf, damit auf die beweglichen Leiterzungen eine Federwirkung ausgeübt wird und ein sichererer Kontaktschluß gewährleistet wird.

Vorzugsweise ist vorgesehen, daß der Stoßarm einen abgebogenen Schenkel aufweist, an dem eine magnetische Platte angeformt ist.

Der Anker muß normalerweise ein Knie aufweisen, das in dem den Stoßarm bildenden nicht-magnetischen Teil liegt und das durch Gießen erhalten wird, so daß die Notwendigkeit beseitigt wird, ein zerbrechliches Metallteil umzubiegen. Das Einbetten der Metallplatte im Inneren dieses Knies gewährleistet die elektrische Isolierung der Platte in bezug auf die in geringem Abstand liegenden beweglichen Leiterzungen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß der Anker mittels Zapfenvorrichtungen an den Seitenteilen befestigt ist, so daß ein ausgezeichnetes mechanisches Verhalten dieses Organs erhalten wird.

Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß jede bewegliche Leiterzunge aus einer teilweise abgeflachten zylindrischen Stange besteht, wobei der zylindrische Teil dieser Stange ein bewegliches Kontaktstück bildet.

Diese Ausführungsform ermöglicht es, gleichzeitig eine ausreichende Biegsamkeit der beweglichen Zungen und ein gutes Zusammenwirken mit den festen Kontaktstücken zu erhalten.

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Ferner ist nach der Erfindung vorgesehen, daß jede bewegliche Leiterzunge U-förmig umgebogen ist, wobei die zylindrischen Enden dieser Zunge ein Doppelkontaktstück bilden, was die Wahrscheinlichkeit für einen guten Kontakt beträchtlich verbessert.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung beispielshalber erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein nach der Erfindung ausgebildetes Relais,

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II von Fig. 1 bei abgenommenen Seitenteilen,

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III von Fig. 1 im Verlauf der Herstellung beim Einfügen der Seitenteile,

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines Seitenteils mit vollständiger Ausstattung,

Fig. 5 einen Teilschnitt längs der Linie V-V von Fig. 1,

Fiq. 6 einen Schnitt längs der Linie VI-VI von Fiq. 1 mit auseinandergezoqenen Teilen,

Fig. 7 einen Schnitt längs der Linie VII-VII von Fiq. 6,

Fig. 8 eine perspektivische Ansicht einer besonderen Ausführungsform einer beweglichen Zunge, und

Fig. 9 eine perspektivische Ansicht des Relais mit weggebrochenen Teilen.

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Das in den Figuren 1 bis 5 dargestellte Relais enthält ein Gehäuse aus Kunststoffmaterial mit einem Umfassungsteil 1 und zwei Seitenteilen 2, die an zwei Flächen des Gehäuses mittels Schultern 3 eingesetzt sind (Fig. 3 und 4).

In das Umfassungsteil 1 ist eine Spule 4 eingebettet, wobei die Einbettungsmasse im wesentlichen insgesamt quaderförmig ist. Die Einbettungsmasse enthält einen Magnetkreis 5, der L-fe'5rmig ist und einen ersten, quer zur Spule verlaufenden Schenkel 6 sowie einen zweiten, parallel zur Spule bis zu deren Ende verlaufenden Schenkel 7 .

Mittels eines Endes des Schenkels 6 des Magnetkreises 5 ist ein koaxial zur Spule verlaufender Kern 8 befestigt, der an seinem anderen Ende einen Polschuh 9 aufweist.

Der Spulendraht ist mit Ausgangsanschlüssen 11 verbunden, die am Relais unten herausragen und in das Umfassungsteil 1 eingebettet sind.

Die beschriebene Anordnung ist mit Ausnahme der Seitenteile vollständig mit dem Umfassungsteil 1 vergossen.

Ein beweglicher Anker 12 besteht aus einem Stoßarm 13 aus relativ weichem Kunststoffmaterial und aus einer magnetischen Platte 14. Der Stoßarm 13 weist ein abgebogenes Ende 15 auf, und die Platte 14 ist an der Innenseite des durch Abbiegen gebildeten Knies mit dem Arm 13 vergossen.

Bei dem Knie 15 weist der Arm 13 zwei Seitenabsätze 16 auf, die mit Zapfen 17 zusammenwirken, die in den Seitenteilen bei den freien Enden des Magnetkreises 5 angebracht sind (Fig. und 7). Diese Absätze sind so angebracht, daß die von ihnen gebildete Achse mit der gedachten idealen Drehachse 20 (Fig. 1) zusammenfällt.

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Das Knie 15 bildet einen Winkel, der ein wenig größer als 90 ist, und die Zapfen 17 sind so angebracht, daß sich der Arm 13 längs des Schenkels 7 des Magnetkreises 5 erstreckt; die Platte 14 liegt dabei im Abstand vom Polschuh 9.

In jedes der Seitenteile 2 sind zwei Leiterstäbe 18, 19 eingebettet, die im Inneren der Einbettungsmasse so umgebogen sind, daß sie senkrecht zum Seitenteil in das Innere des Gehäuses ragen und feste Kontaktstücke 21 bzw. 22 bilden. Bei dem in Fig. 3 dargestellten AusfUhrungsbeispiel bestehen die Leiterstäbe aus zwei Teilen aus unterschiedlichen Metallen, was jedoch am Prinzip des Umbiegens nichts ändert.

Das andere Ende der Leiterstäbe 18, 19 ragt zur Bildung von Anschlußlaschen 23, 24 durch die Stirnseite des Seitenteils 2 nach unten aus dem Relais heraus.

An ihrer Austrittsstelle aus dem Seitenteil weisen die Leiterstäbe 18, 19 eine Z-förmige doppelte Krümmung auf, damit die Anschlußlaschen 23, 24 in einer Linie mit den Anschlüssen 11 der Spule zu liegen kommen. Aus dieser doppelten Krümmung ergibt sich ein Falz 25, der ein Abstandsstück bildet, damit das Relais geringfügig von einer gedruckten Schaltungsplatte 26 gehalten wird, auf der es befestigt ist. Diese Falze spielen nach dem Verlöten die Rolle von SpUl-Abstandsvorsprüngen (Fig. 5).

Zwei Enden eines dritten Leiterstabs 27 treten in der gleichen Weise wie die zuvor genannten Leiterstäbe aus dem Seitenteil heraus. Am Ende 28 im Inneren des Gehäuses ist eine bewegliche Leiterzunge 29 festgeschweißt, die aus einem runden, teilweise abgeflachten Draht gebildet ist. Der zylindrische Teil 31 dieser Leiterzunge ragt zwischen die Kontaktstücke 21 und 22» die zu diesem Zweck in geeigneter Weise versetzt sind. Zur

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Erzielung eines guten Kontakts sind die vorstehenden Kontaktstücke 21 und 22 gekrümmt (Fig. 4), wobei ihre konvexe Seite gegen die Leiterzunge 29 gerichtet ist.

Gemäß einer abgewandelten Ausführungsform kann die bewegliche Kontaktzunge von einem runden Draht 129 gebildet sein, der U-förmig gekrümmt und bis auf seine Enden 13Ia, 131b (Fig. 8) abgeflacht ist. Diese Verdopplung der Kontaktstücke verbessert die Wahrscheinlichkeit eines guten Kontakts ganz beträchtlich.

Gemäß einer weiteren Abwandlung sind die von den Leiterstäben 18, 19, 27 ausgehenden Anschlußlaschen schmäler ausgebildet, wie an der Anschlußlasche 32 in Fig. 4 dargestellt ist. Diese Ausgestaltung ermöglicht gleichzeitig die doppelte Z-fÖrmige Umbiegung an einem breiten und widerstandsfähigen Abschnitt der Anschlußklemme, das Anbringen einer Anschlußlasche mit kleinen Abmessungen zum leichten Einschieben in eine übliche öffnung einer gedruckten Schaltungsplatte und entsprechend der Länge der Verschmälerung die Schaffung eines größeren Raums zwischen dem Relais und der Schaltungsplatte 26 als er durch den Falz 25 gebildet würde.

Das feste Ruhekontaktstück 21 ist so angebracht, daß das bewegliche Kontaktstück 31 in der Ruhestellung des Relais (Fig. 1) auf ihm zu liegen kommt, also dann, wenn die Magnetplatte 14 nicht beansprucht ist.

Wenn die Spule 4 erregt wird, wird die Platte 14 vom Polschuh 9 angezogen, und der Anker 12 dreht sich um seine seitlichen Zapfen. Der Stoßarm 13 hebt dann die Kontaktzunge 29 so an, daß sich das bewegliche Kontaktstück 21 an das feste Arbeitskontaktstück 22 anlegt. Der Winkelweg des Ankers 12 ist dabei mit einer etwas größeren Länge vorgesehen, als es notwendig wäre, so daß ein guter Kontakt in der Arbeitsstellung erhalten

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wird; der Überweg wird dabei von der Elastizität der Leiterzunge 29 und des Stoüarms 13 aufgenommen.

In der Arbeitsstellung entsteht kein Flußverlust über den Anker 12, da der Stoßarm 13, der in der Nähe der Spule liegt, aus nicht-magnetischem Material besteht.

Trotz der Nähe der Platte 14 und des von der Leiterzunge 29 gebildeten Stromkreises gewährleistet die Abdeckung dieser Platte durch das umgebogene Knie 15 eine ausgezeichnete elektrische Isolierung.

Zur Herstellung des Relais werden drei Baugruppen unter Anwendung des herkömmlichen Verfahrens gegossen.

Eine erste Baugruppe enthält das Umfassungsteil 1, die Spule 4 mit ihren Anschlüssen 11 und den Magnetkreis 5 mit dem Kern 8.

Eine zweite Baugruppe enthält den Anker 12 mit dem mit der Platte 14 vergossenen Stoßarm 13. Durch Herstellen dieses Teils durch Vergießen wird die Notwendigkeit beseitigt, ein relativ zerbrechliches Metallteil zu biegen.

Eine dritte Baugruppe besteht schließlich aus einem oder aus zwei Seitenteilen 2, in denen die Leiterstäbe eingebettet sind.

Nach der entsprechenden Anbringung des Ankers 12 werden die Seitenteile 2 in Richtung der Pfeile F (Fig. 3) eingesetzt, worauf sie mit Hilfe bekannter Verfahren festgeschweißt werden.

Schließlich werden die Anschlußlaschen 23, 24 und 32 umgebogen, wie oben erläutert wurde, so daß sie auf das gleiche Rastermaß wie die Anschlußlaschen 11 der Spule, beispielsweise auf das Rastermaß 2,54 mm, gebracht werden.

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Das auf diese Weise erhaltene Relais ist vollkommen hermetisch abgedichtet, und es eignet sich sehr gut für eine automatisierte Herstellung.

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Claims

Patentanwälte 2950199 Dipl-Ino Dlpl.-Chem. G. Leiser CMpl-Ing Dr. G. Hauser E. Prinz Ernsbergerstrasse 19 8 München 60

Raymond BERNIER ^ 12. Dezember 1979

avenue Foch

94300 VINCENNES / Frankreich

Unser Zeichen: B 1581

Patentansprüche

Hermetisch abgedichtetes elektromagnetisches Relais, das in einem mehrflächigen Gehäuse Antriebsorgane mit einer Spule und einem Magnetkreis zum Betätigen wenigstens einer mit festen Kontaktstücken zusammenwirkenden beweglichen Leiterzunge enthält und AusgangsanschlUsse aufweist, die aus dem Gehäuse nach außen ragen, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Flächen des Gehäuses ein in das Gehäuse eingesetztes Seitenteil (2) aufweist und daß in das Seitenteil (2) Leiterstäbe (18, 19, 27) eingebettet sind, die einerseits zur Bildung der KontaktstUcke (21, 22, 31) in das Innere des Gehäuses ragen und andrerseits zur Bildung eines Teils der Ausgangsanschlüsse (23, 24, 34) aus dem Gehäuse nach außen ragen.
2. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterstäbe (18, 19, 27) im Inneren der Einbettungsmasse in dem Seitenteil (2) so umgebogen sind, daß sie senkrecht zu dem Seitenteil (2) in das Innere des Gehäuses ragen.

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Schw/Ma
3. Relais nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterstabe (18, 19) für die festen Kontaktstücke (21, 22) aus zwei Teilen bestehen, die in der Einbettungsmasse zusammengefügt sind und aus zwei verschiedenen Metallen bestehen.
4. Relais nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der in das Innere des Gehäuses ragenden Leiterstabe (18, 19) für die festen KontaktstUcke gekrümmt sind, wobei sie mit der konvexen Seite gegen die bewegliche Lelterzunge (29) gerichtet sind.
5. Relais nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiterstab (27) für das bewegliche Kontaktstück (31) an seinem aus dem Gehäuse ragenden Abschnitt (28) als Halterung für die bewegliche Leiterzunge (29) dient.
6. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterstäbe (18, 19, 27) an ihrer Austrittsstelle aus dem Gehäuse zweimal so umgebogen sind, daß sie in einer Linie mit den Anschlußklemmen (11) der Spule (4) des Relais zu liegen kommen.
7. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (4) des Relais zusammen mit dem Magnetkreis (5) in das Gehäuse eingebettet ist.
8. Relais nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetkreis (5) L-förmig ist, wobei die zwei Schenkel der L-Form an zwei Flächen der Einbettungsmasse der Spule (4) anliegen.

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9. Relais nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Schenkel (6) des Magnetkreises (5) quer zur Achse der Spule (4) verläuft und einen koaxial zur Spule (4) verlaufenden Magnetkern (8) trägt, und daß der zweite Schenkel (7) des Magnetkreises (5) parallel zur Spule (4) bis zu deren Ende verläuft.
10. Relais nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anker (12) vorgesehen ist, der auf die Wirkung der Spule (4) so anspricht, daß er die Leiterzunge (29) betätigt, daß der Anker (12) um eine gedachte Achse (20), die im wesentlichen mit dem Ende des zweiten Schenkels (7) des Magnetkreises (5) zusammenfällt, gelenkig gelagert ist, und daß der Anker wenigstens einen Stoßarm (13) aus nichtmagnetischem Material enthält, der sich längs des zweiten Schenkels (7) erstreckt.
11. Relais nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoßarm (13) aus elastischem Material besteht.
12. Relais nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoßarm (13) einen abgebogenen Schenkel (15) aufweist, an dem eine magnetische Platte (14) angeformt ist.
13. Relais nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (12) mittels Zapfenvorrichtungen (16, 17) an den Seitenteilen (2) befestigt ist.
14. Relais nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Zapfenvorrichtun,gen (16, 17) so angebracht sind, daß ihre gemeinsame Achse mit der gedachten Achse (20) zusammenfällt.

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15. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß jede bewegliche Leiterzunge (29) aus einer teilweise abgeflachten zylindrischen Stange besteht, wobei der zylindrische Teil dieser Stange ein bewegliches Kontaktstuck (31) bildet.
16. Relais nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß jede bewegliche Leiterzunge (129) U-förmig gebogen ist, und daß die zylindrischen Enden (131a, 131b) dieser Leiterzunge ein bewegliches Kontaktstück bilden.

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