DE3530266A1 - Elektromagnetisches relais - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Relais der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.

Aus dem deutschen Gebrauchsmuster GM 75 16 635 ist ein elektromagnetisches Relais bekannt, bei dem der Anker durch ein Federelement in einer für den Betrieb dieses Re­ lais gewünschten Lage gehalten wird. Bei dem bekannten Re­ lais hält das Federelement den Anker in seiner Ruhestel­ lung, falls keine magnetische Kraftwirkung durch die Spule des Relais ausgeübt wird.

Für die Lagerung und Führung des Ankers sind aber zusätz­ liche Elemente notwendig, welche, da der Anker linear ver­ schieblich angeordnet ist, zu einer relativ großen Reibung führen. Auch ist die Montage relativ umständlich.

Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Relais der obengenannten Gattung derart auszubilden, daß einerseits zur Kontaktbetätigung nur eine relativ geringe elektromagnetische Kraftwirkung erforder­ lich ist, und daß andererseits die Montage durch eine ein­ fache Handhabung - und gegebenenfalls automatisiert - vor­ genommen werden kann.

Besonders vorteilhaft bei der Erfindung ist, daß kein Achsenelement oder dergleichen vorgesehen werden muß, wo­ bei durch die Gestaltung gemäß vorteilhafter Weiterbildun­ gen der Magnetfluß durch die feromagnetischen Bereiche oh­ ne Einschränkung sichergestellt ist. Dadurch, daß das Fe­ derelement als im wesentlichen ebenes Stanzteil aus Feder­ blech ausgebildet ist, läßt es sich in einfacher Weise in seine Funktionsstellung schieben. Dazu wird zunächst der Klappanker zwischen die stegartigen Ansätze des Jochs ein­ gefügt, wobei der Weg des Klappankers durch in seinem die Abwinklung bildenden Krümmungsbereich vorhandenen Ausspa­ rungen von den stegartigen Ansätzen umfaßt ist. Zwischen den Aussparungen hat der Anker so viel Spiel, daß er in dieser Position in die Betriebsstellungen Schwenken kann.

Ein Herausfallen des Klappankers wird nunmehr durch das Einschieben des Federelementes verhindert, dessen Weg in Richtung der Stegenden durch an diesen Stegen vorhandene Anschläge begrenzt wird. In der anderen Richtung stützt es sich an der gegenüberliegenden äußeren Fläche des Klappan­ kers ab. Das Federelement ist seinerseits gegen Herausfal­ len durch mindestens eine Abwinklung an den Enden seiner zungenartigen Schenkel gehindert, welche der Krümmung der Abwinklung des Klappankers folgen und sich an diese anle­ gen. Soll das Relais demontiert werden, so kann in umge­ kehrter Folge das Federelement ohne weiteres herausgezogen werden, wobei aufgrund der federnden Wirkung die Abwink­ lung am Stegende nachgibt und dadurch, daß das betreffende Ende des Schenkels aus der Ebene des das Federelement bil­ denden Blechteils herausgehoben wird und über die Fläche des Klappankers abziehen.

Bevorzugt ist das Federelement e-förmig ausgebildet, so daß die Abwinklung im Bereich des mittleren zungenartigen Endes vorgesehen ist, welches für sich nachgiebig ist, während die beiden äußeren Schenkel den Weg des Ankers in Richtung der Stegenden starr begrenzen.

Im Betrieb kann das Federelement der Bewegung des Klappan­ kers, an dessen Außenfläche es sich zum Teil anlehnt, fol­ gen, wobei durch die Verformung des Federelementes gege­ benenfalls in die Dimensionierung der Kräfteverhältnisse bei der Relaisbetätigung einbezogen werden kann.

Bevorzugt wird die erfindungsgemäße Anordnung bei einem symmetrisch ausgebildeten Doppelankerrelais vorgesehen, wobei in diesem Fall beide Federelemente durch eine ent­ sprechende Handhabung ohne Wenden des Relais während der Produktion von der gleichen Seite her eingefügt werden können.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Un­ teransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Relais im zusammengebauten Zustand in Seitenansicht sowie

Fig. 2 eine Explosionsdarstellung desselben Ausführungs­ beispiels in der Ansicht schräg von unten.

Die Beschreibung soll parallel unter gleichzeitiger Bezug­ nahme auf die Fig. 1 und 2 vorgenommen werden.

Die Grundplatte 1 ist u-förmig ausgebildet und nimmt die als Flachstecker ausgebildeten Anschlüsse 2 für Kontakte und Antrieb des Relais auf. Bei dem dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiel sind zwei Schließkontakte, bestehend aus ei­ nem Festkontakt 3 und einem beweglichen Federkontakt 4, als Kontaktsätze vorgesehen. Die beiden Kontaktsätze sind in jeweils einer durch eine vertikale Trennwand 5 abge­ teilten Kammer untergebracht. In der Zeichnung ist jeweils nur die vordere Kammer sichtbar, wobei die Wand die Innen­ anschlüsse der Flachstecker mäanderförmig bzw. unter Ab­ teilung von Kammern umgibt, so daß deren elektrische Trennung sicher gestellt ist.

Die mäanderförmige Trennwand trägt zur Festigkeit der eine Bodengruppe bildenden Grundplatte 1 des Relais wesentlich bei, wobei die Wandung 5 einerseits Verbindungselement der Seitenwangen 6 und 7 des Bodenteils ist und andererseits als Auflagefläche für weitere zwischen die Seitenwangen einzusetzende sich horizontal erstreckende Elemente dient. Die Seitenwangen 6 und 7 sind in ihrer Wandstärke herab­ gesetzt gegenüber der Wandungstärke im Bereich der Trenn­ wände 5, so daß sie bei Herstellung aus Kunststoff eine elastische Federwirkung haben. Auf die Grundplatte 1 auf­ gesetzt - bzw. zwischen die Seitenwangen 6 und 7 der Grundplatte 1 eingefügt - ist eine Abdeckplatte 8, welche ebenfalls eine U-förmige Kontur aufweist und sich mit den seitlichen Schenkeln des "U" an den Seitenwangen 6 und 7 abstützt.

Die Abdeckplatte 8 weist einerseits Durchlässe 9 und 10 auf, welche eine Betätigung der Kontaktfedersätze 4 im Bereich der Grundplatte durch die Abdeckplatte 8 hindurch mittels Zwischenglieder bildenden Pimpeln 11 und 12 ermög­ lichen. Die Durchlässe 9 und 10 sind mit zylinderförmigen - nach unten weisenden - Ansätzen 9 a und 10 a versehen. Der nach oben weisende zylinderförmige Ansatz 13 weist eine Ausnehmung 14 auf, welche für einen Teil seines Durchmes­ sers im Bereich der Oberfläche der Abdeckplatte 8 einge­ schnitten ist und einem ein Verriegelungselement bildenden Federelement 15 mit symmetrisch abgebogenen Enden gestat­ tet, durch das zylindrische Element 13 hindurch den Pimpel 11 zu tangieren erreichen und innerhalb des Querschnitts der Bohrung 9 in die dort vorgesehene Aussparung einzu­ dringen, um die Bewegung des Pimpels in axialer Richtung zu sperren. Entsprechendes gilt für die Bohrung 10 und den Pimpel 12.

Die Seitenschenkel 16 und 17 des "U" der entsprechend ge­ formten Abdeckplatte 8 weisen an ihren oberen Enden halb­ rund angeformte Federelemente 18 und 19 bzw. 20 und 21 auf, welche sich bezüglich ihrer Höhe im zusammengefügten Zustand der Teile 1 und 8 im entspannten Fall bis in Aus­ sparungen 23 und 24 bzw. 25 und 26 hinein erstrecken und in diese Aussparungen eingreifende Elemente gegen Ver­ schieben sichern. Die Abdeckplatte 8 bildet somit gleich­ zeitig eine obere Abdeckung für die elektrischen Kontakt­ ierungselemente bzw. Anschlußfahnen der Flachstecker 2, so daß sich hier die elektrischen Isolationswerte ohne zu­ sätzliche Maßnahmen einhalten lassen.

Ansätze 27 und 28, welche die das "U" bildenden seitlichen Schenkel über die horizontale Ebene der Abdeckplatte 8 nach unten verlängern und in die entsprechende Ausnehmun­ gen der Grundplatte 1 eingreifen, sichern die beiden Werk­ stücke 1 und 8 in vormontiertem Zustand gegenüber seitli­ chen Verschiebungen.

Antriebselement für die Kontaktsätze des hier dargestell­ ten Relais ist eine Magnetspule 47, welche durch eine Wicklung Kupferlackdraht auf einem Spulenkörper 29 und einen Eisenkern 30 gebildet wird. Mit dem Spulenkörper 29 ist ein Joch 31 verbunden, welches an seinen sich in Längsrichtug des Spulenkörpers 28 erstreckenden Enden stegförmige Ansätze 32 und 33 bzw. 34 und 35 aufweist, die jeweils paarweise parallel gerichtet sind und in ho­ rizontaler Ebene eine U-förmige Struktur bilden, die als "H"-förmig anzusehen ist, wenn alle Stege 32 bis 35 und das Joch gemeinsam betrachtet werden.

Die Ansätze 32 bis 35 ermöglichen es, den Spulenträger mit den weiteren Antriebselementen für die Kontakte in beson­ ders einfacher Weise zu montieren.

Nach eingesetzter Abdeckplatte werden die seitlichen Wan­ gen 6 und 7 als Schenkel der U-förmigen Grundplatte 1 seitlich aufgebogen und nach dem Einsetzen der Abdeck­ platte 8 das Joch 31 mit der Spule 47 eingestzt. Die steg­ förmigen Ansätze 32 bis 35 des Spulenkörpers werden dabei in den Aussparungen 23 bis 26 der Seitenwangen 6 und 7 der Grundplatte 1 durch die gebogenen Federansätze 18 bis 21 der Abdeckplatte gegen ein seitliches Verschieben ge­ sichert.

Damit ist auch das vormontierte bereits betriebsfähige Re­ lais bereit, um den notwendigen Tests während der Produk­ tion unterzogen zu werden. Das Relais ist dabei gleichzei­ tig auch zerstörungsfrei demontabel, so daß gegebenenfalls Nachjustierungen jederzeit vorgenommen werden können.

Eine becherförmige Gehäusekappe 36 ist maßlich an die Außenabmessungen der Grundplatte 1 angepaßt und wird über die Seitenwangen 6 und 7 gestülpt, wo sie spielfrei gehal­ ten ist. Das Joch 31 wird durch den aufgesetzten becher­ förmigen Gehäusedeckel 36 seitlich begrenzt und mittig ge­ halten, so daß das Joch mit dem Aufsetzen des becherförmi­ gen Gehäusedeckels 36 automatisch zentriert ist.

Beidseitig des Kerns 30 sind abgewinkelte Anker 37 und 38 vorgesehen, welche zwischen den stegförmigen Ansätzen 32 und 33 bzw. 34 und 35 drehbar gelagert sind. Da die Anker ein Winkel bilden, der geringfügig größer ist als 90°, wirken an ihrem unteren abgewinkelten Ende vorgesehene Fahnen 39 bzw. 40 auf die Oberseiten der Pimpel 11 bzw. 12 ein und betätigen somit mittelbar die auf der Grundplatte befindlichen Kontaktsätze.

Die beiden Anker 37 und 38 sind mittels "E"-förmiger Fe­ derelemente 41 gehalten und schwenkbar gelagert, wobei das Federelement 41 in Fig. 2 rechts neben dem Spulenkörper noch einmal separat dargestellt ist.

Die beiden Anker werden bei der Montage des vollständigen Spulen-Anker-Elementes seitlich zwischen die stegförmigen Ansätze 32, 33 bzw. 34, 35 eingeschoben. Durch die um 180° gedrehte Montage können die beiden Ankerteile iden­ tisch ausgeführt sein, die Fahnen 39 und 40 liegen jedoch in der Ebene nebeneinander und sind den beiden Pimpeln 11 und 12 zur Kraftübertragung räumlich benachbart. Um die Anker drehbar zu arretieren, wird das "E"-förmige Feder­ element 41 von ober her zwischen die stegförmigen Ansätze 32 und 33 bzw. 34 und 35 eingefügt, wobei die Stege in Richtung nach außen sich stufenförmig verbreiternde Ansät­ ze 50 aufweisen, hinter denen sich die äußeren Schenkel des "E"-förmigen Federelementes abstützen. Der mittlere Schenkel des "E" ragt infolge seiner Federkraft aus der Ebene der anderen beiden Schenkeln in Richtung auf den An­ ker heraus und weist einen verlängerten Ansatz 42 auf, der in Richtung auf den Anker 37 geringfügig gewinkelt oder eingebogen ist.

Der Ansatz 42 legt sich an die Rückseite der zur Abwink­ lung scharf verrundeten Außenoberfläche des Ankers an und sichert diesen gegen ein Herausfallen nach außen. Der An­ ker selbst weist im Bereich seiner scharfen Abwinklung in der Nachbarschaft der Stege 32 und 33 (bzw. 34 und 35) Ausnehmungen auf, welche begrenzt durch Stufen 51 an die Ausnehmungen 50 zwischen den Stegen 32 und 33 angepaßt sind und somit den zwischen diese Stege eingefügten Anker gegen ein Herausfallen nach unten bzw. ein ungewolltes Verschieben sichern.

Das Federelement 41 bildet eine im wesentlichen kräfte­ freie Begrenzung der Lagerung des jeweiligen Ankers hält sich aber durch die Vorspannung des mittleren Schenkels des "E" in Position und ist durch die Abbiegung 42 gegen Herausfallen gesichert. Auf diese Weise wird erreicht, daß die Anker durch Einsetzen jeweils eines einzigen von oben her einfügbaren Elementes in ihrer Position gesichert sind, wobei umständlichere andere Lagerungsmittel wie Achsen und dergleichen entfallen. Die so gebildete Lage­ rung läßt sich auch ohne Schwierigkeiten mit einem ein­ zigen Handgriff gegebenenfalls wieder demontieren, wobei die Fertigung bei jedem Automatisierungsgrad in zweckmä­ ßiger Weise durchgeführt werden kann.

Eine nicht dargestellte weitere Ausführungsvariante, wel­ che ihren Zweck entsprechend erfüllt, läßt sich dadurch realisieren, daß unter Fortlassung des mittleren Schenkels des "E" des Federelementes die beiden äußeren Schenkel im Bereich ihrer äußeren Enden an der Innenseite abgewinkelt sind, wie es in etwa dem Ende 42 des mittleren Schenkels entspricht.

Das als Ausführungsbeispiel dargestellte Relais ist mit zwei separaten Ankern 37 und 38 ausgestattet, welche bei stromdurchlässiger Spule gemeinsam angezogen werden. Im normalen Betriebsfall werden die von den beiden Ankern an­ getriebenen Kontaktsätze gemeinsam betätigt. Bei Schalt­ vorgängen, welche eine hohe Zuverlässigkeit der Abschal­ tung erfordern, wie es beispielsweise bei Heizwicklungen von Haushaltsgeräten der Fall ist, sind die beiden jeweils Schließer enthaltenden Kontaktsätze in Serie geschaltet und öffnen gemeinsam beim Abfall der Anker, so daß die beiden zwischen den Kontakten entstehenden Luftstrecken den Stromfluß jeweils für sich unterbinden.

Die Luftstrecken bei geöffneten Kontakten sind also so bemessen, daß sie jede für sich eine Abschaltung gewähr­ leisten. Sollte es also im Verlaufe der Betriebsdauer des Gerätes einmal vorkommen, daß einer der Kontakte ver­ schweißt oder einer der Anker klebt, so wird durch Öffnen des jeweils anderen Kontaktsatzes die Stromausschaltung vorgenommen.

Bei dem hier dargestellten Relais ist durch zusätzliche Maßnahmen sichergestellt, daß, wenn einer der Kontaktsätze nicht wirksam geöffnet hat, das Schließen des anderen Kon­ taktes bei einem darauffolgenden Betätigungsvorgang un­ terbunden bleibt. Diese Maßnahme hat den Sinn, daß das Relais bzw. der durch das Relais eingeschaltete Verbrau­ cher bei Versagen eines der Kontakte nicht weiter be­ trieben wird. Da in diesem Fall immer noch auch der zweite der Kontaktsätze schließen kann ist die geforderte Sicher­ heit der Abschaltung nicht mehr gegeben, da im weiteren Betrieb die Gefahr besteht, daß auch der andere Kontakt funktionsunfähig wird und somit ein unbedingt zu vermei­ dender Störungsfall eintreten könnte.

Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbei­ spiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch machen.

Claims (10)

1. Elektromagnetisches Relais mit einem durch ein Feder­ element gehaltenen Anker, dadurch gekennzeichnet, daß der als Klappanker ausgebildete Anker (37, 38) im Be­ reich seiner Abwinklung zwischen zwei stegartigen Enden des Jochs drehbar gelagert ist, wobei die Lagerung durch ein Federelement gebildet ist, welches mindestens zwei parallel gerichtete im Abstand zueinander gehaltene und einseitig eingespannte Schenkel aufweist, deren Enden in zwei entsprechende Ausnehmungen der stegförmigen Enden des Jochs eingefügt sind und eine translatorische Bewegung des Ankers in Richtung auf die stegartig ausgebildeten Enden sperren.

2. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Federelement als im wesentli­ chen ebenes Blechstanzteil ausgebildet ist.

3. Relais nach einem der vorangehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das Federe­ lement mindestens eine Abwinklung aufweist, welche sich im Abwinklungsbereich des Klappankers elastisch abstützt.

4. Relais nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Abwinklung des Federele­ ments an Ende eines Schenkels vorgesehen ist und der Ab­ winklung des Klappankers folgt und somit eine Sperre gegen ein Herausfallen des Federelements bildet.

5. Relais nach einem der vorangehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Abwink­ lung an einem zusätzlichen mittleren Schenkel vorgesehen ist, so daß das Federlelement insgesamt "e"-förmig ausge­ bildet ist.

6. Relais nach einem der vorangehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Klappan­ ker im Bereich seiner Abwinklung Aussparungen aufweist, durch die hindurch sich die stegförmigen Enden des Jochs erstrecken.

7. Relais nach einem der vorangehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die äußeren Schenkel stufenförmige Aussparungen aufweisen, deren Kan­ ten sich auf stegförmigen Enden des Jochs abstützen.

8. Relais nach einem der vorangehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß zwei von einer gemeinsamen Spule angetriebene Anker vorgesehen sind.

9. Relais nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die beiden Anker symmetrisch an­ geordnet sind.

10. Relais nach einem der vorangehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die stegför­ migen Enden des Jochs an der Innenseite des Gehäuses an­ liegen und das Joch zentrieren.