DE3823828A1 - Relais - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Relais mit einem einen Kern, ein Joch und eine auf einem Flansche aufweisenden Spulenkörper angeordneten Spule, sowie einen Anker aufweisen­ den Magnetsystem und in einem Kontaktträger gehaltenen Kontak­ ten, von denen mindestens einer mittels des Ankers betätigbar ist.

Bei bekannten derartigen Relais erfolgt die Isolation zwischen der Spule und den Kontakten bzw. den diese tragenden Federn und anderen spannungsführenden Teilen des bzw. der zu schaltenden Kreise mittels einer zwischen dem Kontaktfedernpa­ ket und der Spule hochgezogenen Trennwand, die mit einem das Federnpaket und das Magnetsystem tragenden Grundkörper ein­ stückig verbunden ist.

Dabei ergibt sich jedoch der Nachteil, daß aufgrund verschiedener Vorschriften eine solche Trennwand relativ dick sein muß und einen entsprechenden Platzbedarf mit sich bringt.

Ziel der Erfindung ist es, diesen Nachteil zu vermei­ den und ein Relais der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, das sich durch einen sehr kleinen Platzbedarf trotz hoher Spannungsfestigkeit auszeichnet.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß zwi­ schen der Spule und den Kontakten eine mindestens aus drei Schichten aufgebaute Isolation angeordnet ist.

Durch diese Maßnahmen ist es nach den einschlägigen Vorschriften möglich, die Dicke der Isolation zwischen dem Fe­ dernpaket und der Spule herabzusetzen.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorge­ sehen, daß die Isolierschichten durch im wesentlichen starre Formteile, vorzugsweise aus Kunststoff gebildet sind.

Dies ermöglicht eine sehr einfache und gegebenenfalls auch maschinell durchführbare Montage des Relais, da eben nur Teile mit vorbekannter und starrer Form verwendet werden.

Bei einem Relais, bei dem der Kontaktträger eine die Kontakte bzw. die diese tragenden Federn von der Spule tren­ nende Wand aufweist, kann nach einem weiteren Merkmal der Er­ findung vorgesehen sein, daß neben dem Kontaktträger die wei­ teren Formteile durch eine auf das Joch aufsteckbare Isolier­ kappe und ein Spulengehäuse gebildet sind, in die das Magnet­ system samt Isolierkappe einschiebbar ist und das vorzugsweise eine Aufnahme für eine Ankerfeder aufweist.

Auf diese Weise wird eine sehr gute Isolation mit sehr geringem Platzbedarf erreicht. Dabei kann durch die An­ ordnung von Halterungen für die Anbringung einer Ankerfeder eine sehr einfache Montage des Ankers sichergestellt werden.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform eines solchen Relais ist vorgesehen, daß der Kontaktträger im we­ sentlichen L-förmig ausgebildet ist und mit seinem einen Schenkel das Spulengehäuse übergreift und die Kontakte samt Kontaktfedern gegen das Spulengehäuse zu abdeckt.

Damit ist in dem kritischen Bereich eine dreischich­ tige Isolierung sichergestellt und anderseits ein unnötiger Material- und Platzbedarf vermieden.

In diesem Zusammenhang kann weiters vorgesehen sein, daß der Kontaktträger im wesentlichen L-förmig ausgebildet ist und mit seinem einen Schenkel das Spulengehäuse übergreift und mit dem anderen stirnseitig an dem Spulengehäuse anliegt, wo­ bei der das Spulengehäuse übergreifende Schenkel die Kontakte samt Kontaktfedern gegen das Spulengehäuse zu abdeckt.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher er­ läutert. Dabei zeigt

Fig. 1 eine Explosionsdarstellung eines erfindungsge­ mäßen Relais, und

Fig. 2 einen Teilschnitt durch ein zusammengebautes Relais gemäß Fig. 1.

Das Magnetsystem besteht aus dem Kern 1, der den Spu­ lenkörper 3 mit der Spule 3 a durchsetzt und mit dem Joch 2, vorzugsweise durch Nietung verbunden ist, sowie dem Anker 6 der im zusammengebauten Zustand auf der Lagerkante 2 a des Jo­ ches 2 gelagert ist. Diese Kante weist eine Rundung auf und stellt einen Teil eines im wesentlichen exakten Zylinderman­ tels dar. Dies wird durch ein im Anschluß an das Ausstanzen des Joches aus einem entsprechenden Blech durch die Anbringung einer Einprägung 2 a im kantennahen Bereich erreicht, bei deren Anbringung eine entsprechende Form zwecks Vermeidung der Aus­ bildung einer Bombierung der Stirnfläche verwendet wird. Da­ durch ergibt sich eine sehr exakte Lagerung des Ankers 6 und damit nur eine geringe Reibung desselben an der Lagerkante 2 a.

Auf das Joch 2 ist eine Isolierkappe 4 aufgesteckt, die eine dritte Isolierschicht zwischen der Spule 3 a und den Kontakten 10 a, 11 a und 13 a bzw. deren Träger darstellt. Die beiden übrigen Isolierschichten sind durch den Spulenkörper 3, bzw. dessen Flansch und das Spulengehäuse 5 gebildet, das einen geschlossenen Boden aufweist und das in das Magnetsystem samt der Isolierkappe eingesteckt ist. Durch den dreischich­ tigen Aufbau der Isolation ist es möglich, deren Gesamtstärke zu vermindern, was insbesondere bei kleinen Leiterplatten­ relais von Vorteil ist.

Am Spulengehäuse 5 ist ein Führungsprofil 5 d ange­ ordnet sowie Schlitze 5 a, deren Begrenzung als Anschlag für die Vorsprünge 2 c des Joches 2 dienen.

Die am einschubseitigen Ende des Spulengehäuses 5 an­ geordneten Ausnehmungen sind gegengleich zu verschiedenen Vor­ sprüngen der Stirnseite des Spulenkörpers 3 und zur Aufnahme der Anschlußstifte 3 b für die Spule 3 a und deren Ausleitungen ausgebildet.

Vorsprünge 5 c und 5 e dienen zur Aufnahme und Halte­ rung der Ankerfeder 8, die zwei symmetrische, über den Steg 8 a miteinander verbundene Stützlappen 8 b, die mit Rastausneh­ mungen 8 d versehen sind, aufweist. Diese Rastausnehmungen 8 d wirken mit an der Innenseite des Vorsprunges 5 c angeordneten Rastnasen 5 f zusammen, die sägezahnförmig ausgebildet sind und in Einschubrichtung der Ankerfeder 8 in den zwischen den Vor­ sprüngen 5 c und 5 e verbleibenden Schlitz schräg ansteigen. Da­ durch kommt es beim Einschieben der Ankerfeder 8 zu einem Ein­ rasten der Rastnasen des Spulengehäuses in die Rastausneh­ mungen 8 d, die in den Seitenteilen der im wesentlichen M- förmig ausgebildeten Ankerfeder 8 angeordnet sind. Damit ist die Ankerfeder sicher im Spulengehäuse gehalten.

Der mittlere Lappen der Ankerfeder 8 ist über einen Steg mit den Seitenteilen verbunden und dient als Positionier­ feder 8 c. Diese greift in eine Einprägung 6 f des Ankers 6 ein, die einen Prägewulst 6 c aufweist, an den sich die eine Kröpfung aufweisende Positionierfeder 8 c abstützt. Alternativ könnte die Positionierfeder 8 c auch gerade verlaufend ausge­ bildet sein. Die Positionierfeder 8 c greift unterhalb der Lagerkante 2 a des Joches 2 an und übt ein schwaches, den Anker gegen dessen abgefallene Stellung rücktreibendes Moment auf diesen aus.

Da die Breite des in die Einprägung 6 f eingreifenden Abschnittes der Positionierfeder 8 c der Breite der Einprägung entspricht, sorgt die Ankerfeder 8 bzw. deren Positionierfeder neben der Anpresssung des Ankers 6 an die Lagerkante des Jo­ ches 2 auch zur Lagefixierung des Ankers in Richtung der La­ gerkante 2 a.

Der am Joch 2 bzw. an der zu diesem parallel verlau­ fenden Wand des Spulengehäuses 5 anliegende Schenkel des L-förmigen Ankers 6 weist eine Umspritzung 6 a aus Kunststoff auf. Diese Umspritzung 6 a weist an ihrem von dem durch die beiden Schenkeln des Ankers gebildeten Eckbereiches abgekehr­ ten Ende einen im Querschnitt T-förmigen Ansatz 6 b auf, auf den ein Kupplungsteil 7 aufschiebbar ist.

Dieser Kupplungsteil 7 weist eine nur an der dem Spu­ lengehäuse 5 zugekehrten Seite randoffene T-förmige Nut 7 a auf und ist auf den Ansatz 6 b aufschiebbar, wobei der Ansatz in die Nut 7 a eingreift. Zur Erleichterung der Montage des Kupp­ lungsteiles 7 weist dieser Rastnoppen 7 b auf, die in entspre­ chende Ausnehmungen einrasten, wobei aber die Ausnehmungen eine gegenseitige Verschiebung des Kupplungsteiles 7 gegenüber dem Ansatz 6 b erlauben und in Richtung der Längserstreckung des T-förmigen Ansatzes 6 b eines entsprechend größere Länge als die Rastnoppen 7 b aufweisen.

An dem vom Anker 6 abgekehrten Ende weist der Kupp­ lungsteil 7 einen zwischen den Ansätzen 7 c verlaufenden Schlitz 7 d auf, in den im zusammengebauten Zustand eine Um­ schaltfeder 13 mit ihrem Fortsatz 13 e mit geringem Spiel ein­ greift.

Die Neigung der Gleitflächen 6 g des Ansatzes 6 b gegen die Bewegungsrichtung des Ankers ist kleiner als der Reibungs­ winkel der gewählten Werkstoffpaarung und daher so gewählt, daß es zu keiner Selbsthemmung kommt, sondern eine gegensei­ tige Bewegbarkeit des Ansatzes gegenüber dem Kupplungsteil er­ halten bleibt. Damit ist eine Mitnahme des Kupplungsteiles 7 durch den Anker 6 aufgrund des Abschlusses der Nut 7 a mittels einer Wand in Anzugsrichtung des Ankers 6 gewährleistet, woge­ gen in Abfallrichtung des Ankers dieser durch die in den Schlitz 7 d mit Spiel eingreifende Umschaltfeder 13 der Anker vorerst über den Kupplungsteil 7 mitgenommen wird, wobei der Ansatz 6 b an der die Nut 7 a abschließenden Wand anliegt. Nach der Beendigung der Bewegung der Umschaltfeder 13 aufgrund des Auftreffens des Umschaltkontaktes 13 a auf dem zugeordneten Ru­ hekontakt 11 a kann aber der Anker 6 aufgrund seiner Massen­ trägheit seine Bewegung fortsetzen, wobei es zu einem Wechsel der an der Feder 13 anliegenden Wand des Schlitzes 7 d kommt, ohne daß es dabei zu einem Spannen der Feder 13 aufgrund der vom Anker auf diese ausgeübten Kräfte kommt. Dies ist dadurch bedingt, daß es ab dem Zeitpunkt des Auftreffens des Umschalt­ kontaktes 13 a auf dem Ruhekontakt 11 a zu einer weitgehenden Entkopplung des Kupplungsteiles 7 vom Anker 6 kommt und sich dieser gegenüber dem Kupplungsteil in Abfallrichtung weiter bewegen kann. Die kinetische Energie des Ankers wird dabei durch die Reibung der Gleitflächen 6 g des Ansatzes 6 b an den diesen gegenüberliegenden Flächen der Nut 7 a des Kupplungstei­ les 7, sowie die Reibung des Kupplungsteiles 7, bzw. dessen Schlitzwand, an der Feder 13 bei der durch die Neigung des An­ satzes 6 b gegen die Bewegungsrichtung des Ankers bedingte Be­ wegung des Kupplungsteiles 7 in Richtung der Feder 13 aufge­ zehrt bzw. in Wärme umgesetzt. Auf diese Weise wird ein durch die Massenträgheit des Ankers bedingtes Prellen des Umschalt­ kontaktes 13 a vermieden. Weiters wird dadurch auch in Verbin­ dung mit dem rücktreibenden Moment der Ankerfeder 8 ein Prel­ len des Ankers 6 vermieden.

Durch die mögliche Entkopplung des Ankers 6 vom Kupp­ lungsteil 7 wird aber auch die Vibrationsfestigkeit des Relais erhöht, da dadurch nicht wie bei den herkömmlichen Relais der Anker mit der Kontaktfeder ein geschlossenes Schwingsystem bildet, sondern eine Entkopplung zwischen diesen Teilen mög­ lich ist und es daher zu keinen Resonanzerscheinungen kommen kann. Außerdem kommt es auch zu einer Aufteilung der Massen, wobei sich die bei auftretenden Vibrationen in den einzelnen Teilmassen speicherbaren Energien aufgrund der Entkopplung nicht addieren können.

Ein Kontaktträgerkörper 9 weist eine Reihe von Schlitzen und Ausnehmungen auf, die zur Aufnahme der Kontakt­ träger 10, 11 und 12 dienen und entsprechend der gewünschten Anordnung der an diesen angeformten Stifte 10 c, 11 c, 12 c ausge­ bildet sind. Zur Verankerung der Kontaktträger weisen diese Noppen 10 b, 11 b bzw. 12 b auf, die für eine entsprechende Pressung in Schlitzen bzw. Nuten 9 a des Kontaktträgerkörpers 9 und damit für einen sicheren Halt der Kontakträger sorgen.

Der Ruhekontakt 11 a und der Arbeitskontakt 10 a sind jeweils direkt an ihren Kontaktträgern 11 und 10 befestigt. Der Umschaltkontakt 13 a ist dagegen an einer Umschaltkontakt­ feder 13 befestigt, die ihrerseits mit dem Umschaltkontaktträ­ ger 12, vorzugsweise durch Laserschweißung verbunden ist.

Der Stift 12 c und die Abschitte 12 d und 12 e des Um­ schaltkontaktträgers 12 sind in engen Schlitzen des Kontakt­ trägerkörpers 9 geführt, wogegen der abgekröpfte Justier­ steg 12 a in einer größeren Ausnehmung des Kontaktträgerkörpers liegt, so daß eine Justierung des Umschaltkontaktes, insbeson­ dere des Ruhekontaktdruckes durch Biegung des Justiersteges möglich ist. Dabei ergibt sich der Vorteil, daß kein elastisch federnder Teil gebogen werden muß, da die Kontaktträger 10, 11 und 12 aus einem leicht verformbaren Material, wie z. B. halb­ hartem Kupfer oder Messing hergestellt werden können. Dadurch wird aber auch eine Beeinflussung der Federcharakteristik der Umschaltkontaktfeder 13 durch die Justierung vermieden.

Die Umschaltkontaktfeder 13 selbst ist als eine Dop­ pelfeder ausgebildet, zwischen deren Bügel 13 d eine den Um­ schaltkontakt 13 a tragende Federzunge 13 f angeordnet ist, wo­ bei der Bügel 13 d einen in den Schlitz 7 d des Kupplungstei­ les 7 eingreifenden Ansatz 13 e aufweist. Dabei ist zwischen der Einspannstelle 13 c und der Federzunge 13 f eine Abwinke­ lung 13 b vorgesehen.

Durch die Ausbildung der Umschaltkontaktfeder als Doppelfeder ist es möglich, den Arbeitskontakt als starren Kon­ takt auszubilden, da der Überhub durch die Federzunge 13 f auf­ gebracht werden kann, die sich gegenüber dem Bügel 13 d ela­ stisch verbiegen kann. Weiters ist bei der dargestellten Um­ schaltkontaktfeder 13 auch eine Abbrandreserve gegeben, die durch den ebenfalls elastisch federnden Ansatz 13 e des Bü­ gels 13 d gegeben ist. Dadurch ergibt sich gegenüber einem her­ kömmlichen Aufbau eines Relais mit federndem Arbeitskontakt eine Einsparung an Teilen, da die bei federnden Arbeitskontak­ ten erforderliche Wegbegrenzung entfällt.

Zur Kupplung des Kontaktträgerkörpers 9 mit dem Spu­ lengehäuse 5 weist letzteres an seiner Außenwand Rastnasen 5 b auf, die mit federnden Armen 9 b des Kontaktträgerkörpers 9 zu­ sammenwirken. Beim Einschieben des Spulengehäuses 5 in die durch die Vorsprünge 9 c und 9 d gebildete Führung für das Spu­ lengehäuse 5 werden die Arme 9 b durch die Rastnasen 5 b seit­ lich ausgelenkt und legen sich nach dem Überstreichen der Rastnasen wieder an die Wand des Spulengehäuses an und werden von den Rastnasen hintergriffen. Dadurch ist eine definierte gegenseitige Lage der auf diese Weise durch diese Schnappra­ stenverbindung sichergestellt. Eine weitere Sicherung dieser Lage ergibt sich durch das Aufschieben des Deckels 14 auf das Relais.

Aus der Fig. 2 ist deutlich ersichtlich, daß die Iso­ lierkappe 4 den einen Schenkel des Joches 2 in deren Mulde aufnimmt und mit dem Fortsatz 4 a genau jenen Bereich des Jo­ ches abdeckt, oberhalb dem sich die der Ruhekontakt 11 a samt seinem Kontaktträger 11 befindet. Dabei bildet dieser Fort­ satz 4 a die innerste bzw. spulennächste Schicht der Isola­ tion. Die weiteren Schichten werden durch die Wand des Spulen­ gehäuses 5 und dem Vorsprung 9 d des Kontaktträgerkörpers gebildet.

Weiters zeigt die Fig. 2 auch deutlich, daß der Kon­ taktträgerkörper 9 die Kontakte bzw. deren Träger 11, 10 und 9 gegen das Spulengehäuse 5 zu abdeckt und damit zur Isolierung der Kontakte gegen die Spule 3 a beiträgt.

Die Dicke der einzelnen Schichten kann sehr dünn ge­ wählt werden. So kann aufgrund des dreischichtigen Aufbaues der in verschiedenen Vorschriften festgelegte Mindestabstand zwischen zwei verschiedenen elektrischen Kreisen zugeordneten spannungsführenden Teilen unterschritten werden.

Die Erfindung ist vorstehend an Hand eines Umschalt­ relais erläutert worden, auf welche Relaisart die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist. In gleicher Weise kann die Erfin­ dung auch z. B. bei einem Arbeits- oder Ruhekontakt-Relais An­ wendung finden.

Claims (5)

1. Relais mit einem einen Kern, ein Joch und eine auf einem Flansche aufweisenden Spulenkörper angeordneten Spule, sowie einen Anker aufweisenden Magnetsystem und in einem Kontaktträ­ ger gehaltenen Kontakten, von denen mindestens einer mittels des Ankers betätigbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwi­ schen der Spule (3 a) und den Kontakten (10 a, 11 a, 13 a) eine mindestens aus drei Schichten aufgebaute Isolation angeordnet ist.

2. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierschichten durch im wesentlichen starre Formteile, vor­ zugsweise aus Kunststoff gebildet sind.

3. Relais nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Kontaktträger eine die Kontakte bzw. die diese tragenden Federn von der Spule trennende Wand aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß neben dem Kontaktträger (9) die weiteren Formteile durch eine auf das Joch (2) aufsteckbare Isolierkappe (4) und ein Spulengehäuse (5) gebildet sind, in die das Magnetsystem (1, 2, 3, 6) samt Isolierkappe (4) einschiebbar ist und das vorzugsweise eine Aufnahme (5 c) für eine Ankerfeder (8) aufweist.

4. Relais nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktträger (9) im wesentlichen L-förmig ausgebildet ist und mit seinem einen Schenkel das Spulengehäuse (5) übergreift und mit dem anderen stirnseitig an dem Spulengehäuse (5) anliegt, wobei der das Spulengehäuse übergreifende Schenkel die Kontakte samt Kontaktfedern gegen das Spulengehäuse zu abdeckt.

5. Relais nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierkappe (4) einen Ansatz (4 a) aufweist, der sich über den Bereich, den der das Spulengehäuse (5) übergreifende Schenkel des Kontaktträgers (9) überdeckt, erstreckt.