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51ektromagnetisches Relais
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Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Relais, dessen Elektromagnet
ein L-förmig gebogenes Joch aufweist, mit einem am freien Ende des parallel zum
Magnetkern verlaufenden ersten Jochabschnittes schwenkbar gelagerten, etwa L-förmig
abgewinkelten Anker, dessen im wesentlichen parallel zum Magnetkern verlaufender
Abschnitt mit einem in einem den Elektromagneten aufnehmenden Gehäuse im wesentlichen
quer zur Längsrichtung des Magnetkerns verschiebbar geffthrten Steg zusammenwirkt,
dessen anderes Ende mit einer beweglichen Kontaktfeder zusammenwirkt.
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Bei derartigen Relais wird das Jdch aus Weicheisenblech durch Ausstanzen
und anschließendes Biegen um eine Kante hergestellt, wobei das freie Ende des ersten
Jochabschnitts, auf dem der Anker beispielsweise mittels eines Schneidenlagers schwenkbar
gelagert wird, von der Biegekante des Biegewerkzeugs einen genau vorgegebenen Abstand
einhält. Die Blechstärke des angelieferten Weicheisenblechs ist JedOch erheblichen
Schwankungen unterworfen, so daß die Außenseite des zweiten Jochabschnitts, mit
der sich daS Magnetsystem im Gehäue abstützt, von dem Schwenklager des Ankers einen
mit der Blechstärke wechselnden Abstand hat. Dadurch schwankt auch die wirksame
Länge des mit dem Steg zusammenwirkenden Hebelarms des Ankers, nämlich der Abstand
des im Gehäuse an einer genau definierten Stelle verschiebbar geführten Stegs von
dem Schwenklager des Ankers, in Abhängigkeit Von der jeweiligen Blechstärke des
Jochs, und hierdurch können unzulässig große Schwankungen der vom Anker auszuübenden
Betätigungskraft auftreten. Diese Schwankungen sind fÜr eine eng tolierierte Herstellung
der Relais ungünstig, da sie beispielsweise durch eine Uberdimensonierung der Magnetspule
kompensiert werden müssen, wodurch sich däs Relais häufig nicht mit derart kleinen
Abmessungen herstellen läßt, wie dies gewünscht wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der zum ersten Jochabschnitt
etwa rechtwinklig verlaufende zweite Jochabschnitt an seiner Außenseite im Gehäuse
elastisch abgestützt ist, und daß der erste Jochabschnitt mit einer Anschlagfläche
an einem im Gehäuse
vorgesehenen Anschlag anliegt, gegen den er
durch die elastische Abstützung des zweiten Jochabschnitts gepreßt wird.
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Der Vorteil der Erfindung liegt darin, daß wegen der elastischen Abstützung
des zweiten Jochabschnitts Schwankungen der Blechdicke kompensiert werden können
und dadurch gewährleistet wird, daß die Lage der Schwenkachse des Ankers im Gehäuse,
die durch die Anlage der beiden genannten Anschläge festgelegt wird, unabhängig
von der-BlechstErke des Jochs stets dieselbe ist. Das erfindungsgemäße Relais kann
daher mit engen elektrischen Toleranzen hergestellt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Anschlagfläche am
ersten Jochabschnitt an einem Vorsprung vorgesehen, der silber die schmale Längsfläche
des ersten Jochabschnitts hinaussteht. Insbesondere kann gemäß einer Weiterbildung
der Erfindung dieser Vorsprung sägezahnähnlich ausgebildet sein, was den Vorteil
hat, daß der Elektromagnet mit dem zweiten Jochabschnitt voraus in eine geeignete
Führung es Gehäuses eingesetzt und ins Gehäuse eingeschoben werden kann, wobei die
Schrägfläche des Sägezahns das in diesem Bereich elastisch ausgebildete Gehäuse
auch weiten kann. Als Gehäuse oder auch Relaiskörper wird hier ein die elektrichen
und mechanischen Teile des Relais halterndes Kunststoffteil bezeichnet, wogegen
die später beschriebene schützende Umhllung als Kappe bezeichnet wird.
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Bei bekannten Relais, bei denen der Anker an einem Schneidenlager
gelagert ist, wird der Anker in stetiger Anlage an dem Schneidenlager durch eine
Feder gehalten, die von außen auf den im allgemeinen mit einem Winkel von wenig
mehr als
900 abgewinkelten Bereich des Ankers drückt und ihn hierdurch
gegen die am freien Ende des ersten Jochabschnitts vorgesehene Schneide drückt.
Die genannte Feder ist bei den bekannten Relais mit dem ersten Jochabschnitt vernietet.
Ein Nietvorgang ist für eine Massenfertigung, wie sie für Relais häufig vorkommt,
sehr aufwendig. Eine Weiterbildung der Erfindung, die auch selbständig anwendbar
ist, sieht daher vor, daß die Feder ohne feste Verbindung mit dem Elektromagneten
ins Gehäuse einsetzbar ist und sich an einem Teil des Gehäuses abstützt und mit
einem anderen Til von außen gegen den abgeknickten Bereich des Ankers drückt. ümd
die Feder leicht einsetzen zu können, kann es gemäß einer Weiterbildung der Erfindung
vorteilhaft sein, in einer Stirnfläche des Gehäuses, die im wesentlichen parallel
zu demjenigen Teil des Ankers verläuft, der bei angezogenem Relais am Magnetkern
zur Anlage kommt3 einen Schlitz vorzusehen, durch den die Feder ins Gehäuse eingeschoben
werden kann.
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Die Feder kann in einfacher Weise als Blattfeder ausgebildet sein,
die durch zwei in ihrer Långsridhtung verlaufende Einschnitte in drei Zungen unterteilt
ist, von denen die mittlere Zunge am Anker oder am Gehäuse anliegt, und die beiden
äußeren Zungen dementsprechend am Gehäuse bzw. am Anker anliegen. Im einfachsten
Fall genügen Reibungskräfte, um zu verhindern, daß die Feder ungewollt alls dem
Gehäuse heraus gleitet; man kann aber auch im Gehäuse geeignete Vorsprünge vorsehen,
die nach dem Einschieben die Feder festhalten.
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Das obengenannte Gehäuse, das auch als Relaiskörper bezeichnet werden
könnte,- ist wesentlicher Konstruktionsbestandteil des Relais. Demgegenüber ist
eine hier als Kappe bezeichnete Umhüllung des Relais lediglich ein Schutz der einzelnen
Bestandteile des Relais gegen Verschmutzung und gegebenenfalls gegen Feuchtigkeit.
Bei bekannten Relais, die eine sie allseits umgebende Kappe aufweisen, ist die Kappe
in einer Ebene rechtwinklig zur Standfläche des Relais unterteilt.
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Als Standfläche wird hier diejenige Fläche bezeichnet, an der die
Anschlußstifte des Relais vorgesehen sind. Damit derartige bekannte Kappen für unterschiedliche
Relais zwar mit gleichen äußeren Abmessungen, jedoch mit unterschiedlicher Anordnung
der Anschlußstifte, verwendet werden können, weisen diese Kappen in ihren beiden
zueinander gehörenden Teilen der möglichen Lage der Anschlußstifte entsprechende
Schlitze auf, die es gestatten, das Relais in die eine Kappenhälfte einzusetzen
und anschließend die Kappe vollständig zu schließen, unabhängig von der Lage der
Stifte. Hierbei ist jedoch von Nachteil, daß diese Schlitze von außen nach innen
führende Öffnungen bilden, durch die Staub oder Feuchtigkeit ins Innere der Kappe
eindringen kann, wodurch die Funktionstüchtigkeit des Relais beeinflußt werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, die auch unabhängig von den oben geschriebenen
Erfindungen verwendbar ist, ist demgegenüber vorgesehen, daß die Kappe im wesentlichen
parallel zur Standfläche des Relais unterteilt ist, daß in der der Standfläche benachbarten
Wandung der Kappe der möglichen Lage der Anschlußstifte entsprechend eine Mehrzahl
von noch geschlossenen, jedoch vorbereiteten Durchbrüchen vorgesehen ist, und daß
die Materialstärke im
Bereich der Durchbrilche so gering ist und
das Material der Kappe zumindest im Bereich dieser Durthbrriclae derart elastisch
ist, daß die Durchbrüche beim Einsetzen des Relais durch die Anschlußstifte durchstoßbar
sind.
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Der Vorteil liegt hierbei darin, daß Öffnungen in der Kappe lediglich
an den Stellen entstehen, an denen tatsächlich Anschlußstifte beim Relais vorhanden
sind.
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Gemaß einer Ausffihrungsform der Erfindung ist der Kunststoff in der
Kappe zumindest im Bereich der Durchbrliche derart elastisch, daß er sich nach dem
Durchstoßen der Anschlußstifte des Relais manschettenartig um die Anschlußstifte
herumlegt. Der Vorteil besteht hierbei darin, daß hierdurch im Bereich des Bodens
des Relais eine größtmögliche Staubdichtigkeit und eine sehr große Wasserdichtigkeit
erreicht wird, was insbesondere bei solchen Relais wichtig ist, die bei Waschmaschinen
oder dergleichen Haushaltsgeriten verwendet werden, aber auch bei anderen Anwendungen
wichtig sein kann.
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Um auch die Trennstelle der beiden Kappenhälften weitgehend wasserdicht
auszubilden, sind diese Kappen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung im Bereich
ihrer BeriihrungS-flache hinterschnitten, so daß hierdurch eine durch Klemmwirkung
bereits einen erheblichen Grad an Wasserdichtlgkeit allfvrelsenle Verbindung geschaffen
wird. Da derartige Relais be-i Ausfall im allgemeinen nicht repariert werden sondern
ersetzt werden, kann im Bereich der genannten Trennstelle zwischen den Kappenhälften
auch eine Verklebung erfolgen,
die besonders leicht dann ausführbar
ist, wenn ein das Kappenmaterial anlösendes Klebemittel zur Verfügung steht.
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Dieses braucht dann lediglich vor dem Aufsetzen der oberen Kappenhälfte
auf den Verbindungsbereich der beiden Kappen hälften aufgetragen zu werden.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung, die
erfindungswesentliche Einzelheiten zeigt, und aus den Ansprilchen. Die einzelnen
Merkmale können Je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei
einer Ausführungsform der Erfindung verwirklicht sein. Es zeigen Fig. 1 eine Seitenansicht
auf ein Relais, wobei die Kappe im Schnitt dargestellt ist und einige Teile des
Gehäuses abgebrochen dargestellt sind, Fig. 2 einen Schnitt entsprechend der Linie
II - II in Fig. 1, Fig. 3 ist eine Ansicht der Feder in einer Blickrichtung von
oben nach unten- in der Zeichenebene der Fig. 1, Fig. 4 ist eine Seitenansicht der
Feder entsprechend der Linie IV - IV in Fig. 3, jedoch bei aus dem Gehäuse herausgenommener
und somit entspannter Feder,
Fig. 5 ist eine Außenansicht des Bodens
des Relais in Richtung des Pfeils V in Fig. 1, Fig. 6 ist ein vergrößerter Schnitt
entsprechend der Linie VI - VI in Fig. 5 durch den Boden einer Kappe, deren vorbereitete
Durchbriiche noch geschlossen sind, und Fig. 7 ist die vergrößerte Darstellung des
Querschnitts des Kappenoberteils im Bereich VII der Fig. 3.
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Das in Fig. 1 gezeigte Relais 1 weist einen Relaiskörper 2 aus Kunststoff
auf, der hier auch als Gehäuse bezeichnet wird irnd der die wesentlichen elektrischen
und mechanischen Teile des Relais aufnimmt und haltert. Das Gehäuse 2 samt den in
ihm gehaltenen mechanischen und elektrischen Teilen des Relais ist allseltig von
einer Kappe umschlossen, die aus einem Unterteil 4 und einem Oberteil 5 besteht.
Der Boden des Relais, also diejenige Seite, an der die Anschlußstifte 7 der Magnetspule
8 und die Anschlußstifte 9, 10 und 11 der verschiedenen Kontakte 12, 13 und 14 angeordnet
sind, liegt in den Figuren 1 und 2 links.
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Der Elektromagnet weist in bekannter Weise einen innerhalb der Spule
8 angeordneten Spulenkern 16 und ein Joch auf, das L-förmig abgewinkelt ist und
einen längeren, parallel zum Spulenkern 16 verlaufenden ersten Jochabschnitt 18
und einen rechtwinklig dazu verlaufenden kirzeren, zweiten Jochabschnitt
20
aufweist, der mit dem Spulenkern 16 vernietet ist. Die elektrischen und mechanischen
Teile des Relais werden ins Gehäuse 2 eingesetzt, wenn sich dieses noch nicht in
der Kappe 4, 5 befindet. Das Magnetsystem wird ins Gehause 2 in Fig. 1 von rechts
her eingeschoben, wobei die zum Betrachter weisende Stirnfläche 22 der Längsseite
des ersten Jochabschnittes und die dem Betrachter abgewandte Stirnfläche zwischen
zwei Rippen 24 und 26 in parallel zur Zeichenebene der Fig. 1 verlaufenden Wandteilen
27 des Gehäuses 2 eingreifen, wobei in Fig. 1 lediglich eines dieser Wandteile 27
sichtbar ist. Im Bereich des Übergangs zwischen dem ersten und zweiten Jochabschnitt
ist die senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 1 gemessene Breite des Joches beidseitig
in einem Bereich 28 verri-ngert, so daß der zweite Jochabschnitt 20 beim Einschieben
nicht mit den Rippen 24 kollidieren kann. Das Magnetsystem wird beim soeben geschilderten
Einschieben zwischen den Rippen 24 und 25 in der Ansicht der Fig. 1 soweit nach
links geschoben, bis die nach links weisende Außenfläche 30 des zweiten Jochabschnittes
20 mit einem federnden Teil 32 des Gehäuses 2 in Berilhrung kommt.
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Dieses Teil 32 ist durch Schlitze 33 (Fig. 2) von einem in den Figuren
1 und 2 nach links gewandten Wandteil 34 des Gehäuses 2 getrennt und kann als mit
dem übrigen Gehäuse 2 einstückige Blattfeder aus Kunststoff bezeichnet werden, die
mit ihrem freien Ende leicht nach einwärts, in Fig. 1 also nach rechts gerichtet
verläuft. Das Joch 20, 18 wird noch weiter ins Gehäuse 2 eingeschoben, wobei das
federnde Teil 32 etwas nach außen gebogen wird und zwar soweit, bis Je ein sägezahnförmiger
Vorsprung 36, der über die Stirnfläche 22 des ersten Jochabschnittes vorsteht, in
eine Aussparung 38
im Wandteil 27 eingreift, wobei die beim Einschieben
des Magnetsystems durch die Vorsprung 36 federnd auseinandergespreizten Wandteile
27 wieder ihre in Fig. 2 gezeigte Stellung einnehmen. Das Einschieben des Magnetsystems
wird nun beendet, und es liegt nun die in den Figuren 1 und 2 nach rechts weisende
Anschlagfläche 410 des Vorsprungs 36 an der einen Anschlag bildenden Begrenzungsfläche
41 der Aussparung 38 an und wird gegen diese durch das federnde Teil 32 gepreßt.
In Fig. 1 und 2 ist erkennbar, daß die Außenfläche 30 von der Innnenfläche des Wandteils
34 beim fertig montierten Relais noch einen Abstand hat. Das Schneidenlager 44 amfreien
Ende des ersten Jochabschni,ts 18 für den Anker 46, der zur besseren Darstellung
det Rippe 24 teilweise abgebrochen dargestellt ist, hat innerhalb des Gehäuses 2
infolge der soeben geschilderten Befestigung des Magnetsystems eine genau definierte
Lage.
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Ebenfalls im Gehäuse 2 ist in einem Schlitz 46 in einer genau definierten
Lage ein Steg 48 im we;entlichen quer zur Längsrichtung des Spulenkerns 16 und in
ier Darstellung der Fig. 1 in der Richtung von oben nach unten Verschiebbar geführt,
der die Kraft des etwa parallel zum Spulenkern 16 verlaufenden Schenkels 49 des
Ankers 45 zuf die den Kontakt 13 tragende bewegliche Kontaktfeder 50 erträgt. Um
die Kriechstromstrecke zu erhöhen ist auf dea freien Endabschnitt des Schenkels
49 ein Kunststoffteil 52 aufgesetzt, das unmittelbar mit dem ebenfalls aus Kunststoff
bestehenden Steg 48 zusammenwirkt.
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Der Anker 45 ist an dem Schneidenlager 44 durch den mittleren Schenkel
54 einer zweifach geschlitzten Blattfeder 55 gehalten, die nach dem Einsetzen des
Magnetsystems und des Ankers 45 in der Darstellung der Fig. 1 von rechts her zwischen
einem parallel zum Jochabschnitt 18 verlaufenden Wandteil 57 und in geringem Abstand
von diesem angeordneten Rippen 58 in den Wandteilen 27 eingeschoben wird. Wenn die
Feder 55 ihre voll eingeschobene Lage erreicht hat, so liegt eine zum Anker 45 gerichtete
scharfkantige Sicke 60 des mittleren Abschnitts 54 der Feder in einer Kerbe des
Ankers 45 unverhindert dadurch, daß sich der Anker 45 längs des Schneidenlagers
44 verschieben kann.
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Vor dem Einschieben, also im entspannten Zustand hat die Feder 55
die in Fig. 4 gezeigte Seitenansicht, wobei also die beiden äußeren Schenkel 56
der Feder 55, die mit den Rippen 58 in Kontakt kommen, abgewinkelt sind, wogegen
sie in der eingeschobenen Stellung nahezu völlig gestreckt sind.
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Hierdurch klemmen sich die Schenkel 56 bei eingeschobener Feder 55
gut in der durch die Rippen 58 und die Wand 57 gebildeten Führung fest, so daß die
Feder gegen Verschieben gesichert ist.
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Das Unterteil 4 der aus glasklarem oder durchscheinendem Kunststoff
hergestellten Kappe weist in seinem Bodenteil 65 vorbereitete Durchbrüche 66 auf,
nämlich dünnwandige Stellen des Bodens 65, und an diese vorbereiteten Durchbriiche
66 schließt sich zur Innenseite hin, in den Figuren 1 und 6 also nach rechts, eine
pyramidenförmige Erweiterung 67 an, die das Einführen der Anschlußstifte erleichtern
soll, und
auf der Außenseite idt in einem Umkreis um die Durchbrilche
66 die Wandstärke des Bodenteil 55 aus herstellungstechnischen Gründen, nämlich
zur Vereinfachung des Btus der filr den Spritzguß erforderlichen Werkzeuge, im Bereich
von Vertiefungen 68 verringert. Da das dargestellte Relais in der Blickrichtung
der Fig. 1 zwei Kontaktsätze hintereinander aufweist, hat es insgesamt acht Anschlußstifte,
die in Fig. 5 mit den entsprechenden Bezugszeichen versehen sind.
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Die diesen Anschlußstiften zugeordneten Durchbrüche 66 wurden beim
Einsetzen des Relais in das Unterteil 4 der Kappe durchstoßen. Der Boden 65 weist
im Ausffihrungsbeispiel noch zwei weitere vorbereitete, noch geschlossene Durchbrüche
66 auf, da an diesen Stellen das dargestellte Relais keine Anschlußstifte hat. Es
besteht aber die Möglickeit, in das Unterteil 4 ein anderes Relais einzusetzen,
das auch an diesen soeben genannten Stellen 66 Anschlußstifte aufweist.
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Im Bereich des oberen Randes des Unterteils 4 ist dessen Wandstärke
längs des gesamten Umfangs etwa auf die Elfte verringert, und es weist dort eine
Hinterschneidung auf, so daß sich die Wandstärke des in der Dicke verringerten Bereichs
bis zum in Fig. 1 rechts liegenden oberen Ende des Unterteils 4 wieder geringfügig
verbreitert. Der Endbereich des Oberteils 5 ist mit einer dazu passenden Hinterschneidung
versehen, die in Fig. 7 vergrößert dargestellt ist. Der Hinterschneidungswinkel
a beträgt im Beispiel etwa 4,50 Beim Aufsetzen des Oberteils 5 auf das Unterteil
4 muß eine entsprechende Kraft aufgebracht werden, um die einander benachbarten,
hinterschnittenen Ränder des Unterteils 4 und des Oberteils 5, die sich im Augenblick
des Aufsetzens mit
ihren abgerundeten Endbereichen 70 berührten,
geringfügig auszulenken, und zwar beim Oberteil 5 nach außen und beim Unterteil
4 nach innen, bis die hinterschnittenen Flächen 71 des Oberteils 5 und 72 des Unterteils
4 voll aneinander anliegen. Durch die elastischen Eigenschaften des Kunststoffs
ist das Oberteil 5, das einen Deckel filr das Unterteil 4 bildet, dann formschlüssig
mit dem Unterteil 4 verbunden, kann aber, solange diese Verbindung nicht beispielsweise
durch Kleben unlösbar gemacht ist, jederzeit wieder abgenommen werden.
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Im Ausfü.hrungsbeispiel hat das Relais einschließlich der Kappe folgende
Außenabmessungen: Der Boden 65 hat eine Länge von etwa 29 mm und eine Breite von
etwa 13 mm und die Höhe des Relais ohne die silber den Boden 65 nach außen ragenden
Anschluß stifte beträgt etwa 26 mm. Die Wandstärkte der Kappe beträgt etwa 0,8 mm.
Die rialstrke der vorbereiteten Durchbrüche 66 beträgt im Beispiel 0,05mm, die Fläche
der vorbereiteten Durchbrüche 66 beträgt im Beispiel 0,9 x 0,4mm.
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Im Ausführungsbeispiel ist als Kunststoff für die Kappe ein Polyarylat
verwendet, das unter der durch Warenzeichen geschützten Bezeichnung ARYLEF U 100
von der Firma Solvay vertrieben wird. Die Eigenschaften dieses Kunststoffes sind
in einem Prospekt mit dem Titel ?aryle POLYARYLAT" der soeben genannten Firma mit
dem Impresslm Tr 645d - B - 1,5 -0980 beschrieben.
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