DE3908442A1 - Elektromagnetisches schaltgeraet - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektromagnetisches Schalt­ relais für Leiterplattenmontage gemäß dem Oberbegriff des An­ spruchs 1. Bei Relais der vorbezeichneten Art handelt es sich um Klein- bzw. Kleinstrelais, deren Grundstruktur neben einer notwendigen, niedrigen Bauhöhe noch hinreichend Raum aufzuweisen hat für die Unterbringung des Magnet- und Kontakt­ systems mit den erforderlichen Luft- und Kriechstrecken.

Nach der DE-PS 34 14 731 ist ein Kleinstrelais der oben be­ zeichneten Art bekannt geworden, welches einen Federbock für die Halterung einer mit einem verschwenkbaren Anker ver­ sehenen Magnetspule und für einen Federkontaktsatz aufweist, wobei eine Bodenplatte nach außen hin mit Steck- und Lötan­ schlüssen versehen ist. Dabei verläuft die Längsachse der Magnetspule senkrecht durch die Längsachse des Federkontaktsatzes, diese wiederum ist senkrecht zur Bodenplatte des Federbocks angeordnet. Damit sollen geringe Abmessungen bei diesem Kleinstrelais beibehalten und verhältnismäßig weite Luft- und Kriechstrecken zwischen dem Magnet- und Kontaktsystem erzielt werden. Dieses Ziel soll bei diesem bekannten Relais speziell dadurch erreicht werden, daß am freien Ende des ver­ schwenkbaren Ankers der Magnetspule ein aus Isoliermaterial bestehender flacher Betätigungssteg angelenkt ist, welcher auf den bzw. die beweglichen Umschaltfedern des Federkontakt­ satzes wirkt. Ferner soll der verschwenkbare Anker der Ma­ gnetspule auf der von dem Federkontaktsatz abliegenden Seite der Magnetspule angeordnet sein und der Betätigungssteg auf der der Bodenplatte gegenüberliegenden Seite des Federbocks parallel zu dem selben verlaufen.

Um ein elektromagnetisches Flachankerrelais durch geschickte Anordnung seiner Teile so auszubilden, daß große Kriech- und Luftstrecken möglich sind, soll ein Relais so ausgelegt sein, daß es für Gehäusetoleranzen und Kontaktsatz-Toleranzen weitestgehend unempfindlich ist und keine aufwendigen Justierarbeiten erfordert (DE-OS 34 41 224). Dabei ist im Gehäuse die Spule des Magnetsystems mit ihrer Spulenlängsachse parallel zur Gehäuselängsmittelachse gelegen und der im wesentlichen spulenachsparallele Jochschenkel an oder nahe den der Gehäuse­ öffnung gegenüberliegenden Gehäuseboden angeordnet.

Die beiden dem Stand der Technik zuzuordnenden Relais haben, bedingt durch den konstruktiven Aufbau, den Nachteil kurzer Federschenkel und daher funktionell, insgesamt gesehen, schlechtere Federungscharakteristiken.

Magnetsystem und Kontaktsatz sind innerhalb des Gehäuses zwar durch einen Steg von einander getrennt, dieser engt jedoch den Raum für den Kontaktsatz erheblich ein, so daß die Federwirkung für die Kontaktbetätigung nicht optimal genutzt werden kann. Außer­ dem läßt der beinahe übereinstimmende konstruktive Gesamtaufbau der beiden bekannten Relaiseinheiten auf eine aufwendige Ferti­ gung schließen, die nicht zuletzt durch die Verwendung eines offenen Gehäuses bedingt ist, in welches die einzelnen Bestand- und Zubehörteile montiert werden müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Relais der vorbezeichneten Art die Einbaumöglichkeiten generell zu erweitern und für diesen Zweck eine weitgehend niedrige Bauhöhe zu verwenden. Dies zieht Auswirkungen auf die Baustruktur eines solchen Relais nach sich, welche die Möglichkeit eröffnet, in ein an sich offenes, in sich unterteiltes Aufnahmegehäuse vorgefertigte Baukomponenten einzustecken bzw. einzuschieben, die sich durch federnde Spreizelemente wie Laschen, Nasen oder Zungen sperrend oder verriegelnd mit den Wandteilen bündig verrasten. Die Schwierigkeit einer im Detail problematischen Aufbaumontage innerhalb schwer zugänglicher Gehäuseteile ist dadurch weitgehend ausge­ schaltet.

Die Lösung dieser Aufgabe liegt bei einem Relais der eingangs bezeichneten Art im wesentlichen in den im Kennzeichen des Anspruchs 1 wiedergegebenen Merkmalen zusammen mit den darin enthaltenen Fertigungsschritten. Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, daß es zweckmäßig ist, die Gesamtstruktur eines solchen Relais auch bei möglichen Varianten im Hinblick auf die räumliche Beziehung zur Leiterplatte oder in bezug auf die Anordnung der elektrischen Anschlüsse beizubehalten.

Vor allem ist ein aus hochwertigem Isolierstoff gefertigter Aufnahmekörper einstückig ausgebildet, der zwei für sich selbständige Kammern aufweist, die durch einen Zwischenboden in eine obere und eine untere Kammer unterteilt sind. Diese Kammern nehmen einmal die Magnetgruppe und zum anderen die Federgruppe und das Kontaktstück auf. Diese Teile ermöglichen zusammen mit einem entsprechend ausgebildeten Betätigungselement sowie mit weiteren Bauteilen wie Trennschale und Keil die not­ wendigen Kriech- und Luftstrecken sowie die erforderliche, verstärkte Isolation zwischen der Magnetgruppe, der Federgruppe und des Kontaktstückes.

Diese Anordnung ist vorteilhaft und für die Fertigung wirt­ schaftlich. Diese Erfordernisse ergeben sich aus der Tatsache, daß es sich bei Relais der genannten Art um einen ausge­ sprochenen Massenartikel handelt, bei dem jede Möglichkeit einer Reduzierung von Bauteilen oder einer Vereinfachung von Fertigungsschritten sich entsprechend kostensparend auswirkt.

In diesem Zusammenhang sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung, die neben dem einfachen Gesamtaufbau eines Relais der genannten Gattung auch eine problemlose Justage ermöglichen, den Unteransprüchen enthalten. Hervorzuheben sind dabei die Merkmale der Ansprüche 7 und 8, welche in idealer Weise die Möglichkeit eröffnen, daß der Federträger sowie Kontaktstück bzw. der Kontaktträger z. B. als Flachstecker ausgebildet werden kann, wobei die Befestigung der Anschlußelemente an einer Anformung an der Abdeckkappe mittels jeweils nach innen gerichteten Abbiegens von Biegelaschen oder dergl. erfolgt.

Im nachstehenden werden einige Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 das überwiegend als Schnittzeichnung dargestellte Schalt­ relais in einer Seitenansicht,

Fig. 2 dito mit einem zusätzlichen Anschlußteil z. B. mit je einem Flachstecker,

Fig. 3 das Schaltrelais in einer Explosionszeichnung,

Fig. 4 dto. wie Fig. 3, jedoch für liegende Montage auf der (nicht dargestellten) Leiterplatte vorgesehen,

Fig. 5 in einer Einzeldarstellung den Aufnahmekörper gemäß Fig. 4 mit einem die Kappe bündig verschließenden Flach­ deckel,

Fig. 6 in einer Einzeldarstellung den Keil mit Profilnut bzw. Profilschlitz und

Fig. 7 im Schema die an der Leiterplatte markierten Bahnen zum Durchschleifen.

Das nach Fig. 1 und 2 am vollständigsten wiedergegebene elektro­ mechanische Schaltrelais 1 ist vorzugsweise in ein nicht weiter dargestelltes Haushaltsgerät integriert, und ist in stehender oder liegender Form für Leiterplattenmontage vorgesehen, zeichnet sich durch niedrige Bauhöhe und insbesondere zum Schalten großer Ströme aus. Die Bauform des Erfindungsgegenstandes ist charakterisiert durch eine quaderförmige Ausgestaltung, bestehend aus einem einstückigen Aufnahmekörper 2 aus hochwertigem Isolierstoff, der, insgesamt gesehen, durch einen Boden 3 und eine im Ab­ stand parallel darüberliegende Art von Zwischenboden 4, ferner durch zwei hochgezogene, im wesentlichen parallele Seiten­ wände 5, 6 und eine Stirnwand 7, eine größere, obere Kammer 8 und eine in ihren Dimensionen kleinere, untere Kammer 9 bildet.

Im Aufnahmekörper 2 sind in zentraler Bauweise die Teile für den elektromagnetischen Antrieb sowie die sog. Federgruppe unterge­ bracht.

Die obere Kammer 8 nimmt unter der allgemeinen Bezeichnung Magnetgruppe die geläufigen, wesentlichen Bauelemente wie Spulen­ körper 10, Kern 11, Anker 12 mit Betätigungsorgan 13 und Anker­ haltefeder 12 a, Magnetbügel 14 und Trennorgan 15 auf, während in die untere Kammer 9 unter formschlüssiger Nutzung entsprechend korrespondierender An- bzw. Ausformungen im Aufnahmekörper 2 wie z. B. Stege bzw. Rippen 16, 17 oder in T-nutförmigen Schienen­ führungen 18 der Federträger 19 mit Kontaktträger 20 und festem Kontakt 21 und schließlich die Schaltfeder 22 mit dem Schalt­ kontakt 23 eingebracht werden. Die Schaltfeder 22 und der mit den aus dem Boden 3 herausragenden sog. Pins 24 (Fig. 1) be­ stückte Federträger 19 werden in einem vorausgehenden Arbeits­ gang an ihren, den Kontakten 21, 23 abgewandten Enden 25 ge­ nietet oder verschweißt in der Art, daß diese Verbindungs­ stelle in den Profilschlitz 26 eines Haltekeils 27 eingeschoben werden kann, wobei der Profilschlitz 26 zur kompakten und rutschsicheren Haltbarkeit der Federgruppe nicht durchgehend offen ist.

Die haltesichere Montage bzw. Fixierung der Teile dieses elektromagnetischen Antriebs in der oberen Kammer 8 des Auf­ nahmekörpers 2 erfolgt mittels der Einrastwirkung vom ange­ formten bzw. vom Spulenkörper 10 abstehenden, elastischen Zungen bzw. Nasen 28, die in entsprechende, korrespondierende Ausnehmungen bzw. Raster 29, 30 in den Seitenwänden 5, 6 fest, jedoch lösbar federnd einschnappen.

Bei den wie bisher erläuterten Fertigungsschritten ist sicher­ gestellt, daß bei dem Relais nicht nur durch die Trennung der beiden Kammern 8, 9, sondern verstärkt durch die Betätigung und mit Hilfe des konstruktiv angepaßten Betätigungsorgans 13 ein einwandfreies, auch auf die Dauer sicheres Funktionieren der notwendigen Kriech- und Luftstrecken zwischen Anker 12 und der Schaltfeder 22 ermöglicht wird.

Mit dem mechanischen Verbinden von Magnetbügel 14 und dem Trennorgan 15, welche in einem separaten Fertigungs­ schritt gemeinsam im Bereich der oberen Kammer 8 mit den weiteren, zum elektromagnetischen Antrieb gehörenden Teilen montiert werden, wird eine zusätzliche, sichere und leistungs­ fördernde Trennung bzw. Isolierung zwischen der Magnetgruppe und der Federgruppe gewährleistet.

Das soweit fertiggestellte Relais wird durch eine Abdeckkappe 31, die auf den Aufnahmekörper 2 des Schaltrelais 1 aufgedrückt wird, vorbehaltlich einer notwendigen Belüftungsnase 32 komplettiert und abgedichtet. In Fig. 2 ist noch angedeutet, daß der Federträger 19 sowie der Kontaktträger 20 mit einem zusätzlichen Anschlußteil z. B. mit je einem Flachstecker 33, von denen in der Zeichnung lediglich einer sichtbar ist, versehen ist. Dabei ist die haltbare Verbindung zwischen Flach­ stecker 33 und Schaltrelais 1 durch die einstückige Ausge­ staltung von Flachstecker 33, Federträger 19, Kontakt­ träger 20 hergestellt. Diese bilden ein in einem einzigen Arbeitsgang gefertigtes Stanzteil mit einer Biegelasche 34, welche nach erfolgter Montage an der Abdeckkappe 31 durch Umbiegen eine mechanische Fixierung ermöglicht.

Sämtliche für das Verständnis der Erfindung aufgezeigten Bestand- und Zubehörteile sind auf eine einfache und daher wirtschaftliche Fertigung ausgerichtet und zwar überwiegend durch steck- bzw. schiebbare Montagevorgänge, welche die vorgeformten Teile mit dem Gehäuse bzw. mit dem Aufnahmekörper rastbar verbinden, nachdem die zusammengebrachten Bauteile in den Führungen bzw. in den Ausnehmungen jeweils bis zu einem Anschlag der Einschübe führbar sind. Dies ermöglicht eine besonders vor­ teilhafte Fabrikation, nachdem es sich bei Relais dieser Art um Massenartikel handelt, die nur einer geringen bzw. unwesentlichen Justierung bedürfen.

Nicht unerwähnt sollte bleiben, daß der Haltekeil 27 als Umfassungskeil für den metallischen Bereich der Federgruppe zur Erreichung der Kriech- und Luftstrecken ausgebildet ist und bei Bedarf aus einem temperaturstabilen Material, z. B. Duroplast besteht. Er begrenzt damit die thermische Be­ lastung zum Aufnahmekörper 2. Der Federträger 19 sorgt aufgrund seiner großen Masse für eine gute Strom- und Wärmeabführung über die Pins 24 bzw. 24 a über den Flach­ stecker 33.

Während die Fig. 1, 2 im wesentlichen das komplette Schaltrelais verdeutlichen, zeigt Fig. 3, insgesamt gesehen, eine sog. Explosionszeichnung mit allen bisher erläuterten Bauteilen. Richtungspfeile deuten, ohne nochmals auf Einzelheiten ein­ zugehen, die wesentlichen Montagebewegungen an, in denen der Zusammenbau zum erfindungsgemäßen Schaltrelais erfolgt. Der Federträger 19 weist ein nach oben gerichtetes Stützorgan 35 auf, das sich in einer in der Zeichnung weiter nicht dargestellten Nut gegen den Zwischenboden 4 des Aufnahmekörpers 2 abstützt und dessen Stabilität fördert und der Fixierung der Schalt­ feder 22 und deren Einstelldaten dient.

In Abwandlung gegenüber den Darlegungen Fig. 1 bis 3 zeigt Fig. 4 bei im wesentlichen gleichbleibenden Funktionen und Bauteilen ein Schaltrelais gemäß der Erfindung, bei welchem die Montage des Aufnahmekörpers - falls erforderlich - auf der Leiterplatte liegend erfolgt. Eine der Voraussetzungen für diese Bauform ist das Erfordernis, daß der Aufnahmekörper 2 an seiner, der Aufsteckseite der Kappe 31 entgegenge­ setzten Seite einen völlig geschlossenen Deckel 36 aufweist, welcher außen an der Seitenwand 5 plan anliegt. Die Letztere dient, wie zuvor, dem Einpassen und Fixieren des Magnetsystems, für welches die obere Kammer 8, oberhalb des Zwischenbodens 4 vorgesehen ist.

Die Montage der Federgruppe und Kontaktträgers 20 in die untere Kammer 9 des Aufnahmekörpers 2 erfolgt, wie vorher, durch seit­ liches Einschieben, nach welchem jeweils die Fixierung bzw. federnde Arretierung der Montageteile erfolgt. Auch hier werden mit Hilfe der entsprechend ausgebildeten Betätigungselemente die erforderlichen Kriech- und Luftstrecken zwischen dem Anker und der Schaltfeder ermöglicht und erreicht. Dadurch, daß das Schaltrelais für die Montage auf der Leiterplatte, wie erwähnt, "liegend" erfolgt, müssen die Pins 24 und die Anschlußdrähte 37 in eine die in der Zeichnung nicht dargestellte Leiterplatte lotrecht durchdringende Position gebracht werden, wofür in der Abdeckkappe 31 die in den entsprechenden Abständen offenen Durchbrüche 38, 39 vorgesehen sind.

Die Fig. 5, 6 zeigen Details im größeren Maßstab, wie den Aufnahmekörper 2 gemäß Fig. 4 sowie den Haltekeil 27 unter besonderer Hervorhebung des Profilschlitzes.

Fig. 7 zeigt schließlich im Schema die an der Leiterplatte markierten Bahnen 40 zum Durchschleifen, wobei zu diesem Zweck die paarweise Anordnung der Pins 24 zweckmäßig versetzt zu­ einander erfolgt.

Bezugszeichenliste

1 Schaltrelais
2 Aufnahmekörper
3 Boden
4 Zwischenboden
5 Seitenwand Umfassungs- bzw.
6 Seitenwand Umfassung
7 Stirnwand
8 Obere Kammer
9 Untere Kammer
10 Spulenkörper
11 Kern
12 Anker
12 a Ankerhaltefeder
13 Betätigungsorgan
14 Magnetbügel
15 Trennorgan
16 Stege bzw. Rippen oder dergleichen
17 Stege bzw. Rippen oder dergleichen
18 Schienenführung T-Nut-förmig
19 Federträger
20 Kontaktträger
21 Fester Kontakt
22 Schaltfeder
23 Schaltkontakt
24 Pins
25 Enden von 19 und 22
26 Profilschlitz
27 Haltekeil
28 Zungen bzw. Nasen
29 Ausnehmungen bzw. Rasten
30 Ausnehmungen bzw. Rasten
31 Abdeckklappe
32 Belüftungsnase
33 Flachstecker
34 Biegelasche
35 Stützorgan
36 Deckel
37 Anschlußdrähte
38 Durchbrüche
39 Durchbrüche
40 Bahnen zum Durchschleifen

Claims (13)

1. Elektromagnetisches Schaltrelais für Leiterplattenmontage und niedriger Bauhöhe zum Schalten großer Ströme, vorzugsweise für Haushaltsgeräte, mit einem durch eine Kappe abdeck­ baren Aufnahmekörper, dadurch gekennzeichnet, daß der aus hochwertigem Isolierstoff gefertigte Aufnahmekörper (2) einstückig ausgebildet ist und zwei für sich selbständige, durch einen Zwischenboden, (4) in eine obere (8) und eine untere (9) getrennte Kammer zur bündigen Aufnahme einerseits der Magnetgruppe und andererseits der Federgruppe und des Kontaktträgers (20) aufweist, die zusammen mit einem ent­ sprechend ausgebildeten Betätigungsorgan (13) sowie mit zusätzlichen Teilen, wie Trennorgan (15) und Haltekeil (27) sowohl die notwendigen Kriech- und Luftstrecken als auch die verstärkte Isolation zwischen der Magnetgruppe, der Federgruppe und des Kontaktträgers ermöglichen.

2. Schaltrelais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnahmekörper (2) im wesentlichen durch parallele Umfassung- bzw. Seitenwände (5, 6) und durch den Zwischenboden (4) gebildet wird und an diesen Durch­ brüchen bzw. Ausnehmungen sowie Anformungen bzw. Raster (29) zur formschlüssigen Aufnahme und verrastbaren Be­ festigung der Magnetgruppe aufweist.

3. Schaltrelais nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die im wesentlichen durch den Zwischenboden (4) und den Boden (3) gebildete untere Kammer (9) durch angeformte Stege bzw. Rippen (16, 17) oder dergl. mit Hilfe des Haltekeiles (27) die Einbaulage der Federgruppe sowie die Aufnahme des Kontakt­ trägers (20) mittels einer T-nutförmigen oder ähnlichen Schienenführung (18) ermöglicht.

4. Schaltrelais nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltekeil (27) zur Aufnahme der Federgruppe einen Profilschlitz (26) aufweist.

5. Schaltrelais nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckkappe (31) am Rand ihrer offenen Seite eine nach innen verlaufende Freimachung aufweist.

6. Schaltrelais nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß am Federträger (19) ein nach oben gebogenes Stützorgan (35) angeordnet ist, dessen freies Ende sich gegen den Zwischen­ boden (4) abstützt.

7. Schaltrelais nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Federträger (19) sowie der Kontaktträger (20) mit einem zusätzlichen Anschlußteil z. B. mit je einem Flachstecker (33) oder dergl. versehen ist.

8. Schaltrelais nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigung der Anschlußelemente, Federträger (19) und Kontaktträger (20) an einer Anformung an der Abdeck­ kappe (31) mittels jeweils nach innen gerichteten Abbiegens von Biegelaschen (34) erfolgt.

9. Schaltrelais nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltfeder (22) aus zwei für sich getrennte, mit elektrischen Kontakten bestückten Federzungen als Doppel­ kontakt-Schaltfederenden besteht, wobei der Kontakt­ träger (20) für eine Doppelkontaktierung entsprechend ausge­ bildet ist.

10. Schaltrelais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnahmekörper (2) an der einen Seite zusätzlich zur Seitenwand (5) eine geschlossene Wand als Gehäuseabschluß bzw. als Deckel (36) aufweist.

11. Schaltrelais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung dessen elektrischer Anschlüsse bzw. Pins (24, 37) in bezug auf die Leiterplatte eine stehende Montage für das Gerät (1) ermöglicht.

12. Schaltrelais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung dessen elektrischer Anschlüsse bzw. Pins (24, 37) in bezug auf die Leiterplatte eine liegende Montage für das Gerät ermöglicht (Fig. 4).

13. Schaltrelais nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die den Schaltkontakten zugeordneten Pins (24) zuein­ ander versetzt angeordnet sind.