DE4122704A1 - Elektromagnetisches relais - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Relais mit ei­ nem Grundkörper, mindestens einem in einer Wand des Grundkör­ pers verankerten, senkrecht aus der Wand austretenden Träger­ stift, mindestens einer aus Bandmaterial bestehenden Kontakt­ feder, welche mit einem Befestigungsabschnitt den Trägerstift teilweise umschlingt und an ihm befestigt ist und welche einen kontaktgebenden Federschenkel aufweist, der durch einen Anker um die Achse des Anschlußstiftes zwischen einer Ruheposition und einer Arbeitsposition umschaltbar ist.

Relais mit einer derartigen Befestigung von Kontaktfedern aus Bandmaterial sind vielfach bekannt, wobei der Anschlußstift in der Regel in einem Bodenabschnitt oder in einem sonstigen Grundkörperteil verankert ist. Bei Relais herkömmlicher Art, bei denen die Kontaktfedern jeweils mit einem Befestigungsende teilweise um den Anschlußstift gewickelt sind, wie dies bei­ spielsweise aus der DE-OS 25 12 574 bekannt ist, muß die Kon­ taktfeder in jedem Fall zusätzlich an dem Anschlußstift durch Schweißen oder auf sonstige Weise befestigt werden, um ein Verdrehen der Kontaktfeder beim Schalten zu vermeiden. Dies bedeutet, daß das Befestigungsende der Kontaktfeder auch nach der Montage zum Schweißen oder für eine sonstige Befestigungs­ art zugänglich sein muß; wird jedoch bei einem Relais die Kon­ taktfeder in einem engen Raum, beispielsweise zwischen Anker und Spule, angeordnet, so ist die eingangs genannte Art der Befestigung nicht möglich. Außerdem kann beim Schweißen einer Bandfeder auf einem Stift eine bestimmte Vorspannung nur durch besondere Maßnahmen oder durch nachträgliches Justieren er­ zielt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem Relais der eingangs genannten Art die Kontaktfeder und ihre Befestigung so zu ge­ stalten, daß die Feder auch bei engen Raumverhältnissen leicht montiert werden kann und daß bereits durch die Formgebung der Feder selbst zusammen mit der Gesamtkonstruktion eine ge­ wünschte Vorspannung erzielbar ist, die ein Justieren nach der Montage überflüssig macht.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Kontaktfeder mit ihrem Befestigungsabschnitt eine kraftschlüs­ sig auf den Trägerstift gesteckte Spannhülse bildet und jen­ seits der Spannhülse einen Vorspannschenkel in Form einer Ver­ längerung aufweist, der sich an einem mit dem Grundkörper fest verbundenen Abstützelement abstützt und über den Trägerstift als Hebelachse den Federschenkel in seine Ruheposition vor­ spannt.

Durch die erfindungsgemäße Form und Befestigung der Kontaktfe­ der läßt sich über den Winkel zwischen Kontaktschenkel und Vorspannschenkel im Zusammenwirken mit der Lage der Abstütz­ elemente bezüglich des Trägerstiftes die gewünschte Vorspan­ nung für den Kontaktschenkel einstellen; sie ergibt sich durch die Montage der vorgeformten Kontaktfeder von selbst. Die Spannhülse braucht auch nicht auf dem Trägerstift zusätzlich verschweißt oder sonstwie befestigt zu werden, da der abge­ stützte Vorspannschenkel ohnehin ein Verdrehen auf dem Träger­ stift verhindert. Natürlich ist es aber auch möglich, in be­ stimmten Anwendungsfällen die erfindungsgemäß vorgespannte Kontaktfeder nachträglich zusätzlich an ihrem Trägerstift durch Schweißen oder auf ähnliche Weise zu befestigen.

In bevorzugter Ausführungsform ist die Kontaktfeder zur Bil­ dung der beiden Schenkel annähernd haarnadelförmig gebogen, wobei die Spannhülse im Krümmungsbereich zwischen beiden Schenkeln gebildet ist. Obwohl die Erfindung für beliebige Re­ laiskonstruktionen anwendbar ist, ergibt sie besondere Vortei­ le in einem Relais, bei dem der Grundkörper fest mit einem Spulenkörper verbunden ist, vor dessen einer Stirnseite der flach ausgebildete Anker angeordnet ist, bei dem weiterhin der Trägerstift mit der Kontaktfeder im Bereich zwischen dem Anker und dem Spulenkörper angeordnet ist und bei dem sich der Vor­ spannschenkel an dem Spulenkörper abstützt und den Kontakt­ schenkel in Richtung auf den Anker vorspannt. Hier kommen die Vorteile der Erfindung besonders gut zur Geltung, weil im Be­ reich zwischen Anker und Spulenkörper in der Regel wenig Platz vorhanden ist, um mit Schweißgeräten bzw. Justierinstrumenten einzugreifen.

Eine Anordnung von Kontaktfedern im Bereich zwischen Anker und Wicklung ist grundsätzlich bereits aus der DE-OS 35 45 356 be­ kannt. Dort sind jedoch die Kontaktfedern am Spulenflansch selbst in Einsteckschlitzen verankert; außerdem sind dort die Kontaktfedern als Brückenkontakte ohne eigene Anschlußelemente ausgebildet.

Die Anordnung mit einer erfindungsgemäß befestigten Kontaktfe­ der kann sowohl für ein Einfachrelais mit einem einzigen Ma­ gnetsystem als auch für ein Doppelrelais mit einem doppelten Magnetsystem vorteilhaft verwendet werden, wobei bei letzterem zwei Spulen auf einem gemeinsamen Grundkörper mit zwei zuein­ ander fluchtend angeordneten Spulenkernen angeordnet sind. In diesem Fall können im Bereich zwischen den beiden Spulenkör­ pern beispielsweise zwei Umschaltkontakte angeordnet sein, welche entweder durch einen gemeinsamen Anker oder durch zwei parallel liegende Anker betätigt werden.

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

Fig. 1 ein erfindungsgemäß gestaltetes Relais mit einem Ein­ fach-Magnetsystem und einem Umschaltkontakt in perspektivi­ scher Ansicht,

Fig. 2 ein erfindungsgemäß aufgebautes Umpolrelais in Drauf­ sicht, teilweise geschnitten und mit einer teilweise perspek­ tivisch angedeuteten Kontur des Joches,

Fig. 3 eine Detaildarstellung aus Fig. 2 mit dem Anker und einer Kontaktfeder in perspektivischer Darstellung.

Das Relais gemäß Fig. 1 besitzt einen Grundkörper 100, wel­ cher einen Spulenkörper mit zwei Flanschen 101 und 102 bildet, zwischen denen eine Wicklung 103 aufgebracht ist. Im Spulen­ flansch 101 sind Wicklungsanschlüsse 34 und 35 eingebettet. An dem Spulenflansch 102 ist ein Kontaktraum 104 angeformt, in welchem zwei feststehende Gegenkontaktelemente 105 und 106 durch Einstecken befestigt sind. An der Anschlußseite treten entsprechende Anschlußstifte 105a und 106a aus. Auf dem Spu­ lenkörper ist weiterhin ein Joch 120 mit einem senkrecht zur Spulenachse stehenden Schenkel 121 und einem parallel zur Spu­ lenachse stehenden Schenkel 122 angeordnet. Der Jochschenkel 121 ist mit einem nicht sichtbaren Kern gekoppelt, während der Jochschenkel 122 an seinem freien Ende einen Anker 130 trägt. Der Anker ist mittels Haltelappen 131 und 132 in Lagerkerben 124 und 125 des Joches gelagert, wie dies in Fig. 3 näher ge­ zeigt ist. Diese Haltelappen 131 und 132 werden bei der Monta­ ge in die entsprechenden Lagerkerben 124 bzw. 125 hineingebo­ gen.

Der Anker 130 betätigt eine Kontaktfeder 8, welche mit ihrem Kontaktschenkel 82 zwischen den beiden Gegenkontaktelementen 105 und 106 umschaltbar ist und mit einem Befestigungsab­ schnitt 181 in Form einer Spannhülse auf einem Trägerstift 110, der gleichzeitig Anschlußstift ist, befestigt. Die an­ nähernd haarnadelförmig gebogene Kontaktfeder 108 besitzt jen­ seits der Spannhülse 181 einen Vorspannschenkel 183, der sich an dem Spulenflansch 102 abstützt und damit den Federschenkel 182 zum Anker 130 hin bzw. zum Gegenkontaktelement 105 hin vorspannt. Zur Betätigung der Kontaktfeder 108 besitzt der An­ ker 130 einen Schaltnocken 134, der zweckmäßigerweise isolie­ rend ist, um den Anker und das Joch potentialfrei zu halten. Falls dies nicht notwendig ist, kann der Schaltnocken 134 auch unmittelbar am Anker angeprägt sein.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Re­ lais in Gestalt eines Umpolrelais mit zwei Spulen und einem gemeinsamen Anker 13. In diesem Fall besitzt das Relais einen Grundkörper 1, welcher zwei einstückig verbundene Spulenkörper 2 und 3 sowie einen zwischen den beiden Spulenkörpern gebilde­ ten Kontaktraum 4 aufweist. Auf dem Spulenkörper 2 ist zwi­ schen zwei Flanschen 21 und 22 eine Wicklung 23, auf dem Spu­ lenkörper 3 zwischen Flanschen 31 und 32 eine Wicklung 33 auf­ gebracht. Im Spulenflansch 21 sind zwei Anschlußstifte 24 und 25 für die Wicklung 23, im Spulenflansch 31 zwei Anschlußstif­ te 34 und 35 für die Wicklung 33 eingebettet. Auf diese Weise können beide Wicklungen getrennt angesteuert und erregt wer­ den. Da die beiden Spulenkörper einstückig Teile des Grundkör­ pers 1 sind, können die beiden Wicklungen 23 und 33 in einem Arbeitsgang auf einer Wickelmaschine hergestellt werden.

In der Kontaktkammer 4 ist ein U-förmiges Kontaktblech 5 durch Einstecken befestigt, welches in einem Stück zwei Außenkon­ taktelemente 51 und 52 bildet und mit einem Anschlußstift 53 durch den Boden des Grundkörpers geführt ist. Ein weiteres Kontaktblech 6 bildet ein Mittelkontaktelement 61 und einen durch den Boden des Grundkörpers geführten Anschlußstift 62. Die Außenkontaktelemente 51 und 52 sind jeweils mit einem Kon­ taktstück, das Mittelkontaktelement 61 mit zwei Kontaktstücken versehen. Weiterhin sind in der Kontaktkammer 4 zwei Kontakt­ federn 7 und 8 angeordnet, welche aus Blattfedermaterial be­ stehen. Jede Kontaktfeder ist an einem Befestigungsabschnitt zu einer Spannhülse 71 bzw. 81 gebogen und mit dieser Spann­ hülse auf einen Anschlußstift 9 bzw. 10 aufgesteckt. Die Kon­ taktfedern bilden jeweils Kontaktschenkel 72 bzw. 82, welche jeweils beiderseits mit Kontaktstücken versehen sind und zwi­ schen dem Mittelkontaktelement 61 und jeweils einem Gegenkon­ taktelement 51 bzw. 52 umschaltbar sind.

Außerdem sind auch an diesen Kontaktfedern 7 und 8 jeweils Vorspannschenkel 73 bzw. 83 angeformt, die sich an dem jewei­ ligen Spulenflansch 22 bzw. 32 abstützen. Durch die kraft­ schlüssige Befestigung mittels der Spannhülsen 71 bzw. 81 und die Vorspannschenkel 73 und 83 sind beide Kontaktfedern 7 und 8 zum Mittelkontaktelement 61 hin vorgespannt. Auch bei einer Schaltbewegung der Kontaktfedern erfolgt keine Drehung auf den Anschlußstiften 9 bzw. 10. Vielmehr werden die beiden Schenkel der jeweils annähernd haarnadelförmigen Kontaktfeder 7 bzw. 8 beim Schalten zusammengedrückt, so daß sie noch fester auf dem jeweiligen Anschlußstift 9 bzw. 10 sitzen. In manchen Fällen könnte es jedoch notwendig sein, die Kontaktfedern auf den An­ schlußstiften durch zusätzliche Mittel, wie Löten oder Schwei­ ßen zu befestigen. Auf die Vorspannung hat dies jedoch keinen Einfluß, da diese Vorspannung bereits bei der Montage durch das Einsetzen der jeweiligen Kontaktfeder zwischen dem Mittel­ kontaktelement 61 und dem jeweiligen Spulenflansch 22 bzw. 32 festgelegt wird.

Wie aus der Detaildarstellung von Fig. 3 zu ersehen ist, be­ sitzen die Kontaktfedern 7 bzw. 8 (ebenso wie die Kontaktfeder 108 von Fig. 1) in ihrem Mittelteil jeweils einen kreisförmi­ gen Ausschnitt, z. B. 84, der an die Rundung des zugehörigen Spulenkerns angepaßt ist und eine freie Bewegung der Kontakt­ feder oberhalb des Spulenkerns ermöglicht.

Auf den mit Wicklungen und Kontaktelementen versehenen Spulen­ körper wird eine Joch-Anker-Baugruppe aufgesetzt. Ein Joch 12 mit zwei Seitenabschnitten 121 und 122 sowie einem langge­ streckten Mittelabschnitt 123 wird auf die beiden äußeren Spu­ lenflansche 21 und 31 aufgesteckt. Zuvor wird an dem Joch 12 ein Anker 13 gelagert, der an seinem Lagerende jeweils Halte­ lappen 131 und 132 in Verlängerung seiner Seitenkanten be­ sitzt. Diese Haltelappen werden bei der Montage des Ankers am Joch-Mittelabschnitt 123 jeweils in Lagerkerben 124 bzw. 125 hineingebogen und verhindern so das Herausfallen des Ankers (siehe Fig. 3). Durch eine gezielte Auslenkung des Ankers nach beiden Seiten über einen Bereich, der größer ist als die spätere Schaltbewegung, wird die Beweglichkeit des Ankers in seiner Lagerung gewährleistet.

Nach der Montage des Ankers wird das Joch 12 auf den Grundkör­ per 1 aufgesteckt, so daß die Seitenschenkel 121 und 122 in entsprechende Aussparungen der Flansche 21 bzw. 31 eingreifen und der Anker in den Kontaktraum 4 hineinragt. Zur Erhöhung der Lagestabilität der Kontaktkammer sind außerdem an dem Grundkörper 1 Zentrierzapfen 11 angeformt, welche bei der Mon­ tage des Joches in Durchbrüche 128 eingreifen. Danach werden von den Außenseiten her zwei Kerne 14 und 15 in Axialausneh­ mungen der beiden Spulenkörper eingedrückt und durch Preßpas­ sung oder auf andere Weise, z. B. Verkerben oder Verschweißen, mit dem Joch verbunden.

Am Anker sind außerdem beiderseits Schaltnocken 134 angeformt, die zur Betätigung der Kontaktfedern 7 und 8 dienen. Im vor­ liegenden Beispiel ist die Dicke des Ankers zwischen beiden Schaltnocken so klein gewählt, daß der Anker mit Spiel entkop­ pelt zwischen beiden Kontaktfedern 7 und 8 liegt, wenn letzte­ re beide mit ihren Kontaktschenkeln 72 und 82 an dem Mittel­ kontaktelement 61 anliegen. Mit einem dickeren Anker und einer entsprechenden Federvorspannung wäre es aber auch möglich, im Ruhezustand nur eine Kontaktfeder am Mittelkontaktelement an­ liegen zu lassen und so beispielsweise einen Folgekontakt zu schaffen.

Die Funktion des Relais ergibt sich ohne weiteres aus der kon­ struktiven Gestaltung. Im Ruhezustand liegen beide Kontaktfe­ dern 7 und 8 mit ihren Kontaktschenkeln 72 und 82 an dem Mit­ telkontaktelement 61 an. Je nach Erregung einer Wicklung 23 oder 33 wird der Anker an den zugehörigen Kern 14 oder 15 an­ gezogen, wobei er die zugehörige Kontaktfeder 7 oder 8 mit dem entsprechenden Außenkontaktelement 51 oder 52 in Kontakt bringt. Die jeweils andere Kontaktfeder bleibt dabei auf dem Mittelkontaktelement 61 liegen. Beim Umschalten von einer Spu­ le auf die andere durchläuft der Anker eine Mittelposition, bei der beide Kontaktfedern 7 und 8 gleichzeitig Kontakt mit dem Mittelkontaktelement 61 geben, bevor dann die jeweils an­ dere Kontaktfeder an das zugehörige Außenkontaktelement 52 oder 51 angeschaltet wird. Ist keine der Wicklungen erregt, bleibt der Anker in Mittelposition, und die Kontaktfedern 7 und 8 liegen mit ihrer Vorspannung auf dem Mittelkontaktele­ ment 61.

Die Konstruktion von Fig. 2 könnte auch so abgewandelt wer­ den, daß jede der Kontaktfedern 7 und 8 mit einem eigenen Paar von Gegenkontaktelementen, beispielsweise ähnlich den Gegen­ kontaktelementen 105 und 106 von Fig. 1, zusammenarbeitet. Es wäre auch möglich, anstelle des Ankers 13 zwei parallele Anker in den Jochmittelteil zwischen den beiden Kontaktfedern 7 und 8 einzusetzen. In diesem Fall würde jeweils ein Anker unabhän­ gig von dem anderen eine zugehörige Kontaktfeder 7 bzw. 8 schalten. In diesem Fall wäre es dann notwendig, zumindest zwischen einem der Anker und der zugehörigen Kontaktfeder ein isolierendes Betätigungsorgan, beispielsweise einen isolieren­ den Schaltnocken 134, vorzusehen, um die beiden Systeme elek­ trisch zu trennen.

Die Konstruktion nach den Fig. 1 und 2 ist so gewählt, daß das Joch mit seinen Hauptebenen auf der Anschlußebene senk­ recht steht und das Relais auf drei Seiten seitlich um­ schließt. Es wäre auch denkbar, das Relais mit seiner Einbau­ ebene um 90° um die Spulenachse zu drehen, so daß das Joch mit seinem Mittelabschnitt bezüglich der Einbauebene oberhalb der Spulen und des Kontaktraumes zu liegen käme. Die Anschlußstif­ te 24, 25 bzw. 34, 35 und 9, 10, 53, 62 bzw. 105a, 106a werden dann in der Darstellung von Fig. 1 bzw. Fig. 2 nicht nach hinten, sondern nach unten herausgeführt. Auch Abwandlungen mit jeweils mehr als einer Kontaktfeder auf jeweils einem An­ schlußstift sind denkbar.

Claims (8)

1. Elektromagnetisches Relais mit einem Grundkörper (1; 100), mindestens einem in einer Wand des Grundkörpers verankerten, senkrecht aus der Wand austretenden Trägerstift (9, 10; 110), mindestens einer aus Bandmaterial bestehenden Kontaktfeder (7, 8; 108), welche mit einem Befestigungsabschnitt (71, 81; 181) den Trägerstift teilweise umschlingt, an ihm befestigt ist und einen kontaktgebenden Federschenkel (72, 82; 182) aufweist, der durch einen Anker (13; 130) um die Achse des Anschlußstif­ tes zwischen einer Ruheposition und einer Arbeitsposition um­ schaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfeder (7, 8; 108) mit ihrem Befestigungsab­ schnitt eine kraftschlüssig auf den Trägerstift (9, 10; 110) gesteckte Spannhülse bildet und jenseits der Spannhülse einen Vorspannschenkel (73, 83; 183) in Form eines Fortsatzes auf­ weist, der sich an einem mit dem Grundkörper (1; 100) fest verbundenen Abstützelement (22, 32; 102) abstützt und über den Trägerstift (9, 10; 110) als Hebelachse den Federschenkel (72, 82; 182) in seine Ruheposition vorspannt.

2. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kontaktfeder (7, 8; 108) zur Bil­ dung der beiden Schenkel (72, 73, 82, 83; 182, 183) annähernd haarnadelförmig gebogen ist, wobei die Spannhülse (71, 81; 181) im Krümmungsbereich zwischen beiden Schenkeln gebildet ist.

3. Relais nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Trägerstift (9, 10; 110) zugleich als elektrischer Anschlußstift für die Kontaktfeder dient.

4. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (1; 100) fest mit einem Spulenkörper (2, 3; 101) verbunden ist, vor dessen einer Stirnseite der flach ausgebildete Anker (13; 130) angeordnet ist, daß der Trägerstift (9, 10; 110) mit der Kon­ taktfeder im Bereich zwischen dem Anker und dem Spulenkörper angeordnet ist und daß sich der Vorspannschenkel (73, 83; 183) an dem Spulenkörper (2, 3; 101) abstützt und den Kontaktschen­ kel (72, 82; 182) in Richtung auf den Anker vorspannt.

5. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Spulenkörper mit Wicklung und Kern im wesentlichen axial mit dem erstge­ nannten Spulenkörper fluchtend mit dem Grundkörper verbunden ist, daß das Joch (12) U-förmig die beiden außenliegenden Kernenden verbindet, daß zwischen den beiden innenliegenden, einander zugewandten Kernenden zwei Anker parallel zueinander an einem Mittelabschnitt des Joches gelagert sind und daß je­ weils zwischen einem Anker und einem zugehörigen Spulenkörper mindestens eine durch diesen Anker betätigbare Kontaktfeder angeordnet ist.

6. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Spulenkörper mit Wicklung und Kern im wesentlichen axial mit dem erstge­ nannten Spulenkörper fluchtend mit dem Grundkörper verbunden ist, daß ein U-förmiges Joch (12) die beiden außenliegenden Kernenden verbindet, daß zwischen den beiden innenliegenden, einander zugewandten Kernenden ein einziger flacher Anker (13) umschaltbar an einem Mittelabschnitt des Joches gelagert ist und daß zwischen dem Anker und jedem der beiden Spulenkörper jeweils mindestens eine Kontaktfeder angeordnet und wahlweise durch den Anker betätigbar ist.

7. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die Spulenkörper (101; 2, 3) einstückig an dem Grundkörper (100; 1) angeformt ist bzw. sind.

8. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerstift (110) bzw. die Trägerstifte (9, 10) in den Grundkörper lagerichtig eingebettet sind.