DE4003558A1 - Elektromagnetisches relais - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Relais mit einer einen Spulenkern enthaltenden Spule, einem abgewinkelten Joch, dessen erster Schenkel mit einem Polende des Spulenkerns gekop­ pelt ist und dessen zweiter Schenkel parallel zur Spulenachse verläuft, mit einem plattenförmigen, im Bereich des freien En­ des des zweiten Jochschenkels gelagerten und mit dem anderen Polende des Spulenkerns einen Arbeitsluftspalt bildenden Anker, sowie mit einer abgewinkelten, als Ankerrückstell- und Kontakt­ feder dienenden Blattfeder, deren erster Schenkel am Joch über eine Schwenklagerung frei schwenkbar gehalten ist und deren zweiter Schenkel am Anker befestigt ist und gegenüber dem er­ sten Schenkel eine ausgeprägte Knickstelle mit einem Winkel von annähernd 90° aufweist.

Ein derartiges Relais ist bereits aus der EP-B1-01 36 592 be­ kannt. Durch den scharfen Knick zwischen den beiden Schenkeln der Blattfeder, durch die Querschnittsverminderung des ersten Federschenkels und durch dessen Schwenklagerung am Joch wird dort bereits erreicht, daß der erste, einen geringen Quer­ schnitt aufweisende Federschenkel im wesentlichen nur auf Zug beansprucht wird, während der zweite Schenkel der Blattfeder auf Biegung beansprucht wird und die Federcharakteristik be­ stimmt. Durch Justierung des auf Zug beanspruchten ersten Fe­ derschenkels an seiner Einhängestelle kann dabei die Vorspan­ nung des zweiten Federschenkels und damit der Ansprechwert des Relais sehr genau eingestellt werden. Durch die Schwenklagerung der Blattfeder am Joch wird bei dieser Konstruktion auf den zweiten Federschenkel und damit auf den Anker keinerlei Richt­ kraft ausgeübt. Damit werden unerwünschte Reibungen vermieden; allerdings hat das völlige Fehlen einer Richtkraft auf den An­ ker auch die unerwünschte Folge, daß der Anker in seinem Lager keine definierte Lage besitzt, sondern - innerhalb von vorgege­ benen Begrenzungsanschlägen - eine mehr oder weniger zufällige Position einnimmt. Je nach der Lage des Ankers können sich da­ bei unterschiedliche Ansprechwerte (Ansprechspannungen) und auch unter Umständen eine erhöhte Reibung zwischen Joch und Anker im Lager ergeben. Damit wird der Vorteil des üblicherwei­ se verwendeten Schneidenlagers mit seiner an sich minimalen La­ gerreibung über die gesamte Lebensdauer des Relais nicht mehr erreicht.

Ziel der Erfindung ist es, ein Relais der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß die geschilderten Vorteile der ver­ wendeten Federform und Federlagerung nach wie vor erzielt wer­ den, daß jedoch mit der gleichen Blattfeder auf einfache Weise eine geringe zusätzliche Richtkraft auf den Anker ausgeübt wird, um diesem eine definierte Lage zu geben.

Erfindungsgemäß ist zur Erreichung dieses Zieles das eingangs genannte Relais so gestaltet, daß der im Querschnitt verminder­ te Bereich des ersten Federschenkels über ein mit dem zweiten Jochschenkel verbundenes Abstützelement mit einer Querkraft be­ aufschlagt ist, um den Anker in seine Lagerung am Joch vorzu­ spannen.

Bei der Erfindung wird also der nur einen sehr geringen Quer­ schnitt aufweisende und aufgrund der Gesamtkonstruktion im we­ sentlichen nur auf Zugbeanspruchung ausgelegte erste Feder­ schenkel in seinem im Querschnitt geschwächten Bereich durch die erwähnte Abstützung vom Joch weg leicht nach außen oder zum Joch hin nach innen gedrückt, wodurch eine relativ geringe Richtkraft in Radialrichtung der Spule, also in Längsrichtung des Ankers auf den Anker ausgeübt wird, welches diesen in die Lagerung drückt. Der relativ breite zweite Federschenkel, der nach wie vor vollen Federquerschnitt besitzt und damit wesent­ lich steifer ist als der eingeschnürte erste Federschenkel, be­ stimmt nach wie vor die Rückstellkraft für den Anker, welche auch durch entsprechende Justierung des ersten Federschenkels in seiner Zugrichtung einstellbar ist. Somit werden von ein und derselben Feder durch entsprechende Querschnittsgestaltung, Ab­ winkelung und Lagerung für die unterschiedlichen Funktionen un­ terschiedliche Kräfte in verschiedenen Richtungen erzeugt, näm­ lich die relativ große Ankerrückstellkraft (neben der hier nicht weiter zu erörternden Kontaktkraft) mit dem breiten zwei­ ten Federschenkel und die relativ kleine Richtkraft für den An­ ker mit dem schmalen ersten Federschenkel.

Die Abstützung zwischen Joch und erstem Federschenkel kann auf verschiedene Weise erfolgen. Je nachdem, wie das Ankerlager ge­ staltet ist, muß die Querkraft den ersten Federschenkel zum Joch hinziehen oder ihn vom Joch wegdrücken; entsprechend ist auch das Abstütztelement zu gestalten. Vorzugsweise wird ein Abstützelement am zweiten Jochschenkel vorgesehen, welches zum ersten Federschenkel der Blattfeder vorspringt. Bei einer vom Joch weg gerichteten Querkraft ist es besonders vorteilhaft, dieses Abstützelement als Prägenase aus dem Material des Joches auszuformen, so daß die Herstellung und Befestigung eines zu­ sätzlichen Teiles nicht nötig ist. Denkbar wäre allerdings für bestimmte Anwendungsfälle auch die Anbringung, beispielsweise das Aufschweißen, eines zusätzlichen Abstützelementes auf dem Joch oder auch die Ausformung eines solchen Abstützelementes an dem Federschenkel selbst, wobei dieses Abstützelement der Feder dann gegenüber dem Joch vorspringen und sich an dem Joch ab­ stützen würde. Wenn der erste Federschenkel zum Joch hin gezo­ gen werden soll, kann das Abstützelement etwa in Form eines Ha­ kens oder einer Klammer am Joch angeformt oder zusätzlich ange­ bracht sein. Ein Haken könnte aber auch an dem Federschenkel angebracht und am Joch eingehängt werden. Soweit ein derartiges Abstützelement verformbar ist, könnte auch an eine Justierung der Richtkraft für den Anker gedacht werden.

Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 in perspektivischer Darstellung ein erfindungsgemäß ge­ staltetes Relais,

Fig. 2 das Relais von Fig. 1 in Seitenansicht,

Fig. 3 bis 6 jeweils ein Detail aus Fig. 2 in etwas abgewan­ delter Form.

Das in den Fig. 1 und 2 dargestellte Relais besitzt als Trä­ ger einen Spulenkörper 1 mit den Flanschen 2 und 3, auf den ei­ ne Wicklung 4 aufgebracht ist und der im Inneren einen durchge­ henden Kern 5 trägt. Ein abgewinkeltes Joch 6 ist mit seinem ersten Schenkel 6a an ein Ende des Spulenkerns gekoppelt, wäh­ rend sich der zweite Schenkel 6b parallel zur Spulenachse er­ streckt und an seinem freien Ende eine Lagerung für einen plat­ tenförmigen Anker 7 bildet. Dieser Anker bildet mit dem freien Pol des Kerns 5 einen Arbeitsluftspalt 8. Insoweit hat das Re­ lais einen herkömmlichen Aufbau.

Der Anker 7 betätigt eine Blattfeder 9, welche sowohl als Kon­ taktfeder als auch als Ankerrückstellfeder dient. Sie ist mit Nieten oder Schweißpunkten 10 auf dem Anker befestigt und reicht mit ihrem freien Ende 9c über den Anker hinaus, trägt dort Kontaktstücke 11a und 11b, die ihrerseits mit Gegenkon­ taktstücken 12a und 12b zusammenwirken. Die Stromzuführung der Blattfeder 9 erfolgt über eine Litze 13, welche unmittelbar an das Kontaktstück 12b geschweißt ist.

Wie erwähnt, dient die Blattfeder 9 neben der Kontaktgabe auch zur Ankerrückstellung. Sie besitzt zu diesem Zweck einen ersten Schenkel 9a, der an seinem Ende mit einer ösenförmigen Ausneh­ mung 14 an einem Haltezapfen 6c des Joches 6 eingehängt ist und von dem am Knickpunkt 9d ein zweiter Schenkel 9b als Kontakt­ schenkel annähernd im rechten Winkel abgebogen ist. Der Halte­ zapfen 6c ist zweckmäßigerweise unmittelbar aus dem Material des Joches 6 herausgebogen. Er kann durch Biegen in Längsrich­ tung des ersten Federschenkels 9a verstellt werden, wodurch auch der Knickpunkt 9b verstellt wird, so daß auf diese Weise die Vorspannung des Schenkels 9b gegenüber dem Anker verändert werden kann.

Da der Federschenkel 9a um den Einhängepunkt am Haltezapfen 6c frei verschwenkt werden kann, nimmt er die Rückstellkraft des Federschenkels 9b im wesentlichen nur in seiner Längsrichtung auf. Da der erste Federschenkel 9a in einer Ebene liegt, die einen Abstand zur Drehachse des Ankers 7 aufweist, ergibt sich für den zweiten Schenkel 9b der Blattfeder ein langer Hebelarm und damit eine weiche Federcharakteristik. Der erste Feder­ schenkel ist im Bereich 9f zusätzlich besonders schmal gehal­ ten, so daß dieser Federschenkel auch gar nicht in der Lage wä­ re, größere Biegekräfte aufzunehmen und damit die Ankerrück­ stellkraft zu beeinflussen.

Andererseits ist aber in dem eingeschnürten bzw. im Querschnitt verminderten Bereich 9f des ersten Federschenkels 9a an dem Jochschenkel 6b eine Prägung 15 ausgeformt, die diesen Bereich 9f der Blattfeder leicht nach außen vorspannt. Dadurch wird der Anker 7, der ja mit der Blattfeder verbunden ist, mit einer ge­ ringen Richtkraft in das Schneidenlager 16 gezogen. In Fig. 2 zeigt der Pfeil 17 die Auslenkung des ersten Federschenkels 9a durch die Prägung 15. Die Prägung 15 beeinflußt die Justierfä­ higkeit der Rückstellkraft nicht, da durch die Einschnürung im Bereich 9f des ersten Federschenkels 9a der Einfluß dieser Aus­ lenkung 17 auf den wesentlich steiferen Bereich 9b der Blattfe­ der 9 für die Rückstellkraft unwesentlich ist. Andererseits reicht die geringe Richtkraft dieses schmalen Federschenkels 9a aus, den Anker in einer optimalen Schneidenlagerung 16 zu hal­ ten.

Anstelle des in den Fig. 1 und 2 gezeigten Prägezapfens 15 gibt es aber auch andere Möglichkeiten, den Federschenkel 9a auszulenken und damit die gewünschte Richtkraft für den Anker zu erzeugen. So ist in Fig. 3 ein Stützblech 18 gezeigt, wel­ ches auf dem Jochschenkel 6b durch Schweißen oder auf andere Weise befestigt ist. Dieses Stützblech 18 könnte unter Umstän­ den zur Justierung der Richtkraft gebogen werden, um den Feder­ schenkel 9a mehr oder weniger auszulenken. Unter Umständen wäre es auch bei der Ausführungsform von Fig. 2 möglich, durch Druck auf den Prägezapfen 15 (Zurückprägen) eine gewisse Ju­ stierung vorzunehmen.

Eine weitere Ausführungsform ist in Fig. 4 gezeigt. Dort ist ein Stützlappen 19 aus dem Federschenkel 9a freigeschnitten und in Richtung auf das Joch gebogen, so daß er sich am Jochschen­ kel 6b abstützt. Auch auf diese Weise kann der Federschenkel 9a in der gewünschten Weise nach außen gedrückt werden.

Bei den bisher beschriebenen Ausführungsformen war das Schnei­ denlager 16 jeweils an der Jochinnenseite vorgesehen; entspre­ chend übte das Abstützelement eine Querkraft vom Joch weg nach außen auf die Blattfeder aus. In den Fig. 5 und 6 sind Aus­ führungsformen gezeigt, bei denen ein Schneidenlager 26 an der Jochaußenseite liegt, so daß die Querkraft 27 nach innen wirken muß, um den Anker mit seinen freigeschnittenen Lagerelementen in das Schneidenlager zu ziehen. Fig. 5 zeigt einen an dem Jochschenkel 6b angeformten Haken 28, der auf den Federschenkel 9a drückt und somit den Anker 7 in das Lager 26 zieht. Dieser Haken 28 könnte aber auch als zusätzliches Teil gefertigt und an dem Jochschenkel 6b durch Schweißen, Nieten und dergleichen befestigt sein. Fig. 6 zeigt in einer weiteren Ausführungsform ein Abstützelement in Form einer Klammer 29, welche auf dem Joch durch Verrastung befestigt ist. Diese Klammer kann als Kunststoff-Spritzgießteil oder auch als Blechbiegeteil herge­ stellt sein.

Claims (11)

1. Elektromagnetisches Relais mit einer einen Spulenkern (5) enthaltenden Spule (4), einem abgewinkelten Joch (6), dessen erster Schenkel (6a) mit einem Polende des Spulenkerns (5) ge­ koppelt ist und dessen zweiter Schenkel (6b) parallel zur Spu­ lenachse verläuft,
mit einem plattenförmigen, im Bereich des freien Endes des zweiten Jochschenkels (6b) gelagerten und mit dem anderen Pol­ ende des Spulenkerns (5) einen Arbeitsluftspalt (8) bildenden Anker (7) sowie mit einer abgewinkelten, als Ankerrückstell­ und Kontaktfeder dienenden Blattfeder (9), deren erster Schen­ kel (9a) am Joch (6) über eine Schwenklagerung (6c) frei schwenkbar gehalten ist, und deren zweiter Schenkel am Anker (7) befestigt ist und gegenüber dem ersten Schenkel eine ausge­ prägte Knickstelle mit einem Winkel von annähernd 90° aufweist, wobei die Steifigkeit des ersten Schenkels (9a) der Blattfeder (9) durch eine Querschnittsverminderung (9f) wesentlich gerin­ ger als die des zweiten Schenkels (9b) ist,
dadurch gekennzeichnet, daß der im Quer­ schnitt verminderte Bereich (9f) des ersten Federschenkels (9a) über ein mit dem zweiten Jochschenkel (6b) verbundenes Abstütz­ element (15; 18; 19; 28; 29) mit einer Querkraft beaufschlagt ist, um den Anker (7) in seine Lagerung (16; 26) am Joch vorzu­ spannen.

2. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Abstützelement (15; 18; 19) zwi­ schen dem zweiten Jochschenkel (6b) und dem ersten Blattfeder­ schenkel (9a) liegt und letzteren vom Jochschenkel (6b) weg nach außen vorspannt.

3. Relais nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Abstützelement (15; 18) vom zweiten Jochschenkel (6b) gegen den ersten Blattfederschenkel (9a) vor­ springt.

4. Relais nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Abstützelement als Prägezapfen (15) aus dem Joch (6) geformt ist.

5. Relais nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Abstützelement als zusätzliches Stützblech (18) auf dem Joch (6) befestigt ist.

6. Relais nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Abstützelement (19) von dem ersten Blattfederschenkel (9a) gegen den zweiten Jochschenkel (6b) vorspringt und den Blattfederschenkel nach außen drückt.

7. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Abstützelement (28; 29) den ersten Blattfederschnkel (9a) zum zweiten Jochschenkel (6b) hin zieht.

8. Relais nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Abstützelement in Form eines Hakens (28) am zweiten Jochschenkel (6b) angeformt ist und den ersten Blattfederschenkel (9a) umgreift.

9. Relais nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Abstützelement in Form einer Klammer (29) um den zweiten Jochschenkel (6b) und den ersten Blattfe­ derschenkel (9a) gelegt ist.

10. Relais nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Klammer (29) aus elastischem Werk­ stoff besteht und mit dem zweiten Jochschenkel (6b) verrastet ist.

11. Relais nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Abstützelement in Form eines Hakens am ersten Federschenkel (9a) ausgebildet und am zweiten Joch­ schenkel eingehängt ist.