DE4204641C2 - Kontaktsatz - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kontaktsatz für ein elektromagnetisches Klappankerrelais, das einen an einem federnd durchbiegbaren, bewegbaren Kontaktträger angebrachten Kontakt aufweist, dessen einem ortsfesten Gegenkontakt zugewandte Kontaktfläche konvex gewölbt ist.

Derartige Kontaktsätze werden z. B. in Laststromrelais von Kraftfahrzeugen verwendet. Derartige Laststromrelais müssen bei der niedrigen Bordnetzspannung in Kraftfahrzeugen von üblicherweise 12 oder 24 Volt Ströme bis zu 70 Ampere schalten. Bei den genannten hohen Strömen, die über den Kontaktsatz fließen, sind ein geringer Übergangswiderstand am Kontaktsatz und gute elektromagnetische Kenndaten des Relais von grundlegender Bedeutung.

Der grundsätzliche Aufbau eines Kontaktsatzes eines elektromagnetischen Relais ist dabei der EP 0 167 668 A1 und die Anordnung und Ausbildung derartiger Kontaktträger ist den Unterlagen des deutschen Gebrauchsmusters 86 22 072 zu entnehmen.

Ein derartiger Kontaktsatz ist aus der DE 31 48 052 A1 vorbekannt. Der dortige an einem federnd durchbiegbaren, bewegbaren Kontaktträger angebrachte Kontakt weist eine konvex gewölbte Kontaktfläche auf, die einem ortsfesten Gegenkontakt zugewandt ist. Die Wölbung der Kontaktfläche weist einen Scheitelpunkt auf, der mit der Flächenmitte des bewegbaren Kontakts übereinstimmt, so daß im Einschaltzustand des Kontaktsatzes die Berührungsfläche zwischen dem bewegbaren Kontakt und dem Gegenkontakt außerhalb der Flächenmitte des bewegbaren Kontaktes liegt.

Dies hat zur Folge, daß der unvermeidliche Kontaktabbrand der Kontakte des Kontaktsatzes ebenfalls außerhalb der Flächenmitte erfolgt und insofern nicht die gesamte Menge des Kontaktmaterials für den Kontaktabbrand zur Verfügung steht. Infolgedessen führt der unvermeidliche Verschleiß an Kontaktmaterial durch den Kontaktabbrand zu einem verfrühten Aufbrauch der Kontakte des Kontaktsatzes.

Aus der DE-OS 24 51 184 ist ein elektrischer Kontakt für Schaltgeräte bekannt, dessen einem Gegenkontakt zugewandte Kontaktfläche in zumindest einer Flächenrichtung eine konvexe Wölbung aufweist, derart, daß der Scheitelpunkt der Wölbung aus der Flächenmitte um einen vorgegebenen Betrag versetzt ist. Dieser vorbekannte elektrische Kontakt ist offensichtlich nicht für Klappankerrelais vorgesehen. Die Kontaktflächen der Kontakte sind sowohl in Bezug auf die Flächenmitte als auch in Bezug auf den Scheitelpunkt der Wölbung extrem unsymmetrisch gewölbt.

Die DD-PS 1 28 190 zeigt eine Kontaktanordnung, die ähnlich der eines Klappankerrelais arbeitet und die darüber hinaus eine vollständige Kontaktausnutzung durch eine in Lichtbogenbewegungsrichtung zunächst zunehmende und dann abnehmende Materialstärke, bezogen auf die ebene Rückseite der Kontaktauflagen, aufweist. Beide Kontakte des Kontaktsatzes weisen jedoch eine plane Kontaktfläche auf.

Aus DE-Z: "Elektroanzeiger", 38. Jahrgang, Nr. 10 vom 07. Oktober 1985, Seiten 20, 22, 25, 26, 28 und 29 sind elektrische Kontakte bekannt, deren Kontaktflächen als Teil einer Zylinderoberfläche ausgebildet sind.

Aus der Firmendruckschrift "Elektrische Kontakte" der Firma Dr. E. Dürrwächter DODUCO KG Pforzheim, Katalog-Nr. 48, Ausgabe 1954, Seite 39 sind elektrische Kontakte vorbekannt, deren Kontaktflächen als Teil einer Kugeloberfläche ausgebildet sind.

Aus der DE 29 39 997 A1 ist ein Verfahren zur Aufbringung von Kontaktkörpern auf Kontaktträger vorbekannt, bei dem gewölbte Kontakte dadurch hergestellt werden, daß die Wölbung mittels eines Prägestempels erzeugt wird, der einen Kontaktrohling auf eine Unterlage preßt. Dabei wird der Kontaktrohling gleichzeitig mit der Unterlage verbunden.

Ein elektrischer Kontakt ist auch aus den Unterlagen des deutschen Gebrauchsmusters 86 22 072 vorbekannt. Der dortige Kontaktsatz weist u. a. zwei rundkopfförmige Kontakte auf, so daß die den Gegenkontakten zugewandte Kontaktflächen eine konvexe Wölbung aufweisen. Der Scheitelpunkt dieser konvexen Wölbungen liegt in der Flächenmitte der Kontaktflächen.

Aus der EP 0 167 668 A1 sind elektrische Kontakte bekannt, die ebenfalls Kontaktflächen mit konvexen Wölbungen aufweisen, wobei im Gegensatz zu den elektrischen Kontakten des Gebrauchsmusters die konvexe Wölbung nur in einer Flächenrichtung vorgesehen ist. Auch hier liegt der Scheitelpunkt der Wölbung auf der Flächenmitte der Kontaktflächen.

Diese vorbekannten elektrischen Kontakte weisen den Nachteil auf, daß insbesondere bei der Ausbildung der Kontakte gemäß der genannten europäischen Patentanmeldung eine Kantenberührung des Kontaktes mit dem entsprechenden Gegenkontakt erfolgen kann, was zu erhöhten Übergangswiderständen an dem jeweiligen Kontaktsatz und damit zu einer unerwünscht hohen Verlustleistung in dem entsprechenden Schaltgerät führen kann. Zudem kann sich durch diese unerwünschte Kantenberührung eine Verschlechterung der elektrischen Eigenschaften, insbesondere von elektromagnetischen Relais, ergeben. Diese Verschlechterung der elektrischen Eigenschaften kann z. B. dazu führen, daß das Verhältnis der Anzugsspannung des Relais zur Durchzugsspannung des Relais verschlechtert ist.

Die Anzugsspannung des Relais ist dabei die Spannung, die erforderlich ist, um die Kontakte des Kontaktsatzes zu schließen, ohne daß der Relaisanker am Kern anliegt. Die Durchzugsspannung ist die Spannung, die erforderlich ist, um nach dem Schließen der Kontakte des Kontaktsatzes das Anliegen des Relaisankers am Kern entgegen einer Rückstellkraft zu bewirken.

Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, einen elektrischen Kontakt für Schaltgeräte zu schaffen, der bei geringem Herstellungsaufwand eine Verbesserung der elektrischen Eigenschaften der Klappankerrelais ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die gewölbte Kontaktfläche Teil einer Zylinderoberfläche oder einer Kugeloberfläche ist, daß der Scheitelpunkt der Wölbung aus der Flächenmitte des bewegbaren Kontaktes um einen vorgegebenen Betrag versetzt ist und daß im Einschaltzustand des Kontaktsatzes die Berührungsfläche zwischen dem bewegbaren Kontakt und dem Gegenkontakt in der Flächenmitte des bewegbaren Kontaktes liegt.

Bei der üblicherweise vorhandenen Durchbiegung des Kontaktträgers des elektrischen Kontaktes liegen die Kontaktflächen, das heißt, die Berührungsflächen von elektrischem Kontakt und Gegenkontakt etwa im Bereich der Flächenmitte des elektrischen Kontaktes. Dies ermöglicht aufgrund des unvermeidlichen Kontaktabbrandes eine volle Ausnutzung des Volumens des elektrischen Kontaktes, was zu einer gegenüber dem Vorbekannten vergrößerten Lebensdauer des elektrischen Kontaktes führt.

Die Kontaktfläche kann entweder Teil einer Zylinderoberfläche sein, so daß der Scheitelpunkt nur in einer Flächenrichtung aus der Flächenmitte um einen vorgegebenen Betrag versetzt ist. Diese Maßnahme ist vorteilhaft bei Relaiskontakten gemäß der EP 0 167 668 A1 anwendbar. Bei elektrischen Kontakten, deren Kontaktfläche in beiden Flächenrichtungen eine konvexe Wölbung aufweist, wie dies in den Unterlagen des deutschen Gebrauchsmusters 86 22 072 dargestellt ist, ist die Kontaktfläche alternativ eine Kugeloberfläche. In diesem Fall ist der Scheitelpunkt der Wölbung in beiden Flächenrichtungen aus der Flächenmitte um einen vorgegebenen Betrag versetzt. Derartige einfache, geometrische Oberflächen wie Zylinder oder Kugeloberflächen sind mit einfachen Mitteln kostengünstig herstellbar.

Die erfindungsgemäßen Maßnahmen sind sehr einfach und kostengünstig durchführbar und erfordern gegenüber dem Vorbekannten keinerlei Mehraufwand. Die erfindungsgemäßen Maßnahmen sind hinsichtlich der für die Herstellung des elektrischen Kontaktes erforderlichen Zeit und hinsichtlich der hierfür erforderlichen Kosten gegenüber dem Vorbekannten neutral.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Versuche haben ergeben, daß es besonders vorteilhaft ist, wenn der Versatz des Scheitelpunktes gegenüber der Flächenmitte etwa 1/6 einer Flächenausdehnung der Kontaktfläche beträgt. Bei dieser Ausbildung ergibt sich nur eine geringfügige Materialschwächung des erfindungsgemäßen elektrischen Kontaktes an seiner dünneren Kante, wobei jedoch die oben beschriebenen Vorteile erzielt werden.

Der Radius der Kugel oder des Zylinders kann in diesem Zusammenhang etwa das 6fache einer Flächenausdehnung der Kontaktfläche betragen. Dies haben Versuche gezeigt. Die Wölbung der Kontaktfläche ist dann in jedem Falle so stark, daß eine Kantenberührung der Kontakte des Kontaktsatzes vermieden wird. Andererseits ist in diesem Fall auch die Materialschwächung an der dünneren Kante des erfindungsgemäßen elektrischen Kontaktes so gering, daß dessen mechanische Stabilität erhalten bleibt.

Als Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen elektrischen Kontaktes bietet sich vorteilhaft an, die Wölbung mittels eines Prägestempels zu erzeugen. Dieser Prägestempel kann den Kontaktrohling, der z. B. vom Bandmaterial abgelängt wurde, auf einer Unterlage fest und in die erfindungsgemäß vorgesehene Form pressen.

Der erfindungsgemäße elektrische Kontakt kann besonders vorteilhaft, weil kostengünstig, von Bandmaterial abgelängt werden. Kontaktmaterialien werden häufig als Bandmaterial angeboten. Bei dieser Art der Herstellung der elektrischen Kontakte fällt nahezu kein unnützer Verschnitt an Kontaktmaterial an.

In diesem Zusammenhang kann die Prägefläche des Prägestempels eine zu der konvexen Wölbung der Kontaktfläche korrespondierende konkave Wölbung aufweisen. Der Scheitelpunkt der konkaven Wölbung kann dabei vorteilhaft in der Flächenmitte der Prägefläche liegen. Dadurch wird eine ungleichmäßige Belastung des Prägestempels außerhalb der Flächenmitte weitgehend vermieden. Die Flächenmitte der Prägefläche muß aus der Flächenmitte der Kontaktfläche um den vorgegebenen Betrag versetzt sein, um den erfindungsgemäßen Versatz des Scheitelpunktes der Wölbung der Kontaktfläche aus der Flächenmitte um einen vorgegebenen Betrag zu erzielen. Bei einem Kontaktsatz mit dem erfindungsgemäßen elektrischen Kontakt kann der zugehörige Gegenkontakt eine plane Kontaktfläche aufweisen. Derartige plane Kontaktflächen können ohne besonderen Aufwand, insbesondere ohne Prägung, erzeugt werden. Die Bandmaterialien, die angeboten werden, weisen üblicherweise schon derartige plane Flächen auf, so daß nur das Ablängen des Gegenkontaktes vom Bandmaterial erforderlich ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 einen Kontaktsatz mit einem erfindungsgemäßen elektrischen Kontakt in einem Schnitt durch die Mittelachse (M) und

Fig. 2 einen erfindungsgemäßen elektrischen Kontakt, angeordnet in einer Prägeeinrichtung, ebenfalls in einem Schnitt durch die Mittelachse (M1 und M2).

In der Fig. 1 weist ein Gegenkontakt (1) eine plane Kontaktfläche (2) auf. Dem Gegenkontakt gegenüber liegt ein erfindungsgemäßer elektrischer Kontakt (3), der eine konvexe Kontaktfläche (4) aufweist. Sowohl der Gegenkontakt (1) als auch der elektrische Kontakt (3) sind an in den Figuren nicht dargestellten Kontaktträgern befestigt, die einerseits zu elektrischen Handschaltern, andererseits aber auch z. B. zu elektromagnetischen Relais gehören können.

Die konvexe Wölbung der Kontaktfläche (4) weist einen Scheitelpunkt (S) auf. Dieser Scheitelpunkt (S) ist der Punkt, an dem der elektrische Kontakt die größte Dicke und zugleich den geringsten Abstand von dem Gegenkontakt (1) aufweist. Die Flächenmitte (M) sowohl der Kontaktfläche (2) als auch der konvexen Kontaktfläche (4) stimmt mit einer Mittelachse (M) überein, die durch den Gegenkontakt (1) und den elektrischen Kontakt (3) verläuft. Zwischen der Flächenmitte (M) der Kontaktfläche (4) und dem Scheitelpunkt (S) der Kontaktfläche (4) ist ein Versatz (V) vorgesehen. Das heißt, der Scheitelpunkt (S) ist gegenüber der Flächenmitte (M) in der Zeichnungsebene nach links um einen nun vorgegebenen Betrag versetzt.

Die konvexe Wölbung der Kontaktfläche (4) wird erzeugt durch einen Radius (R), der etwa der 6fachen Flächenausdehnung (A) der Kontaktfläche (4) entspricht. Der Radius (R) ist ein Kugelradius, so daß die konvexe Kontaktfläche (4) Teil einer Kugelfläche ist.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 1 beträgt der Versatz (V) zwischen dem Scheitelpunkt (S) und der Flächenmitte (M) 1/6 der Flächenausdehnung (A), so daß der Mittelpunkt der die Kugeloberfläche erzeugenden Kugel von der in der Fig. 1 linken Kante des elektrischen Kontaktes (3) einen Abstand von 1/3 (A) und von der rechten Kante in der Fig. 1 des elektrischen Kontaktes (3) einen Abstand von 2/3 (A), also 2/3 der Flächenausdehnung aufweist.

In der Fig. 2 sind gleiche oder gleichwirkende Einrichtungsteile wie in der Fig. 1 mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Der elektrische Kontakt (3) liegt in dieser Figur auf einer Unterlage (7) einer Prägeeinrichtung auf, wobei die Kontaktfläche (4) einer Prägefläche (8) eines Prägestempels (5) zugewandt ist. Vor dem Prägen des elektrischen Kontaktes (3) in der genannten Prägeeinrichtung wird der Prägeeinrichtung ein Kontaktrohling (6) zugeführt, der in der Fig. 2 gestrichelt dargestellt ist.

Zum Aufprägen der konvexen Kontaktfläche (4) auf den Kontaktrohling (6) weist der Prägestempel (5) die Prägefläche (8) auf, die eine zu der konvexen Wölbung der Kontaktfläche (4) korrespondierende konkave Wölbung aufweist. Der zweite Scheitelpunkt (S2) der konkaven Wölbung der Prägefläche (8) liegt dabei in einer zweiten Flächenmitte (MZ) der Prägefläche (8).

Die erste Flächenmitte (M1) des elektrischen Kontaktes (3), die der Flächenmitte (M) gemäß der Fig. 1 entspricht, ist dabei von der zweiten Flächenmitte (M2) der Prägefläche (8) um den vorgegebenen Betrag (V) derart versetzt, daß der erste Scheitelpunkt (S1), der dem Scheitelpunkt (S) der konvexen Kontaktfläche (4) in Fig. 1 entspricht, auf der zweiten Flächenmitte (M2) in der Prägefläche (8) liegt.

Durch die in der Fig. 2 dargestellte Anordnung des Kontaktrohlings (6) gegenüber dem Prägestempel (5) ist die erfindungsgemäße Ausbildung der Kontaktfläche (4) mit dem Versatz des Scheitelpunktes (S) in der Wölbung gegenüber der Flächenmitte (M) besonders einfach und kostengünstig herstellbar. Der gemäß der Fig. 2 geformte Prägestempel (5) ist dann sowohl zur Herstellung von elektrischen Kontakten (3) mit versetzten Scheitelpunkten der Kontaktflächen (4) als auch zur Herstellung von Kontaktflächen geeignet, bei denen der Scheitelpunkt mit der Flächenmitte übereinstimmt.

Claims (7)

1. Kontaktsatz für ein elektromagnetisches Klappankerrelais, das einen an einem federnd durchbiegbaren, bewegbaren Kontaktträger angebrachten Kontakt (3) aufweist, dessen einem ortsfesten Gegenkontakt (1) zugewandte Kontaktfläche (4) konvex gewölbt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die gewölbte Kontaktfläche (4) Teil einer Zylinderoberfläche oder einer Kugeloberfläche ist, daß der Scheitelpunkt (S) der Wölbung aus der Flächenmitte (M) des bewegbaren Kontaktes (3) um einen vorgebenen Betrag (V) versetzt ist und daß im Einschaltzustand des Kontaktsatzes die Berührungsfläche zwischen dem bewegbaren Kontakt (3) und dem Gegenkontakt (1) in der Flächenmitte (M) des bewegbaren Kontaktes (3) liegt.

2. Kontaktsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Versatz (V) etwa 1/6 einer Flächenausdehnung (A) beträgt.

3. Kontaktsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius (R) der Kugel oder des Zylinders etwa das 6fache einer Flächenausdehnung (A) beträgt.

4. Verfahren zum Herstellen eines elektrischen Kontaktes (3) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wölbung mittels eines Prägestempels (5) erzeugt wird, der einen Kontaktrohling (6) auf eine Unterlage (7) preßt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Kontakt (3) von Bandmaterial abgelängt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Prägefläche (8) des Prägestempels (5) eine zu der konvexen Wölbung der Kontaktfläche (4) korrespondierende konkave Wölbung aufweist, daß der Scheitelpunkt (S2) der konkaven Wölbung in der Flächenmitte (M2) der Prägefläche (8) liegt und daß die Flächenmitte (M2) der Prägefläche (8) aus der Flächenmitte (M1) der Kontaktfläche (4) um den vorgegebenen Betrag (V) versetzt wird.

7. Kontaktsatz mit einem elektrischen Kontakt (3) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenkontakt (1) eine plane Kontaktfläche (2) aufweist.