DE4243853C2 - Elektromagnetisches Relais - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Relais, das eine Grundplatte aufweist, durch welche mehrere Anschlußzungen hindurchgeführt sind und auf welcher ein flacher Anker parallel zur Grundplatte des Relais angeordnet ist und bei dem eine Magnetspule, ein Spulenkern und ein Joch eine mechanisch verbundene Einheit bilden (Joch-Niet-Gruppe), wobei das Joch im wesentlichen L-förmig ausgebildet ist.

Besonders in modernen Kraftfahrzeugen, die eine Vielzahl von elektronischen Einrichtungen aufweisen, werden unter anderem auch eine Vielzahl von Relais eingesetzt. Hierbei werden immer mehr kleinbauende Relais, sogenannte Mikrorelais, bevorzugt, die nur wenig Einbauraum benötigen und die sich daher auch besonders gut in komplexe elektronische Schaltungen integrieren lassen.

Natürlich werden auch beim Einsatz von Mikrorelais diesen eine sehr gute Funktionsfähigkeit und eine hohe Lebensdauer abverlangt. Gleichzeitig sollen selbstverständlich die Herstellungskosten eines solchen Relais gering bleiben. Hieraus ergibt sich für die Herstellung von Mikrorelais folgendes Problem:

Bei größerbauenden Relais werden im allgemeinen Herstellungsverfahren bevorzugt, bei denen auf eine Justierung der zusammengefügten Relaiskomponenten verzichtet werden kann, da die zur Justierung nötigen Verfahrensschritte einen bedeutenden Kostenfaktor darstellen.

Die besonders kleinbauenden Mikrorelais erfordern im Gegensatz zu größerbauenden Relais eine besonders exakte Fertigungsweise. Die einzelnen Relaiskomponenten dürfen daher, bedingt durch ihre geringe Größe, nur sehr geringe Fertigungstoleranzen aufweisen, wodurch die Fertigung von Mikrorelais unverhältnismäßig kostspielig wird. Die Erfahrung zeigt, daß es bei der Herstellung von Mikrorelais günstiger ist, größere Fertigungstoleranzen bei der Herstellung der einzelnen Relaiskomponenten zuzulassen und dafür beim Zusammenbau der Komponenten eine Justierung, insbesondere eine Justierung der Lage der Komponenten relativ zueinander, vorzunehmen.

Dieses erweist sich besonders dann als kostengünstiger, wenn eine Justierung während des Relaiszusammenbaues vollautomatisch erfolgen kann.

Hierzu ist es notwendig, das zu fertigende Relais so auszugestalten, daß es auf besonders einfache und kostengünstige Weise montiert werden kann und daß vorzugsweise während der Montage eine einfache, kostengünstige und vollautomatische Justierung, insbesondere von Abständen von Relaiskomponenten relativ zueinander, möglich ist.

Einem jeden Relais wird als charakteristische Größe eine Anzugsspannung vorgegeben, bei der das Relais sicher anziehen soll. Weiterhin wird verlangt, daß zum Erzielen einer guten Kontaktgabe beim angezogenen Relais der bewegliche Schaltkontakt und der feststehende Arbeitskontakt mit einer gewissen Kraft (Kontaktdruck) aufeinanderliegen.

Die Erfüllung dieser beiden Anforderungen hängt einerseits vom Abstand zwischen dem Relaisanker und dem Kern der Magnetspule, andererseits aber auch von toleranzbehafteten mechanischen und elektrischen Eigenschaften des Ankers und der Magneteinheit ab.

Um diese Toleranzen auszugleichen und so ein sicheres Anziehen und gleichzeitige gute Kontaktgabe des Relais zu erreichen, ist es zweckmäßig, die Lage der Joch-Niet-Gruppe relativ zur Grundplatte und damit auch den Abstand zwischen dem Spulenkern und dem mit der Grundplatte verbundenen Anker einzujustieren.

Es ist aus der DE 28 54 591 A1 ein elektromagnetisches Relais bekannt, bei welchem der Spulenkörper zum Ausgleich von Fertigungstoleranzen bei der Montage gegenüber der Grundplatte verschoben werden kann. Hierzu sind an dem Spulenkörper Flachstecker angebracht, welche aus in die Grundplatte eingebrachten Durchbrüchen herausragen. Die Durchbrüche der Grundplatte sind hierbei breiter als die Flachstecker ausgeführt, wodurch eine Verschiebung des Spulenkörpers parallel zur Fläche der Grundplatte möglich ist. Eine Verschiebung des Spulenkörpers senkrecht zur Grundplatte erscheint zwar möglich aber wenig zweckmäßig, da in diesem Fall die Füße des Spulenkörpers von der Grundplatte abheben würden und damit die gesamte Anordnung mechanisch instabil würde. Das Einjustieren des vertikalen Abstandes zwischen der Magneteinheit und der Grundplatte des Relais dürfte damit ausgeschlossen, zumindest aber problematisch sein.

In jedem Fall ist die endgültige Lage der Flachstecker innerhalb der Grundplatte erst nach der Justierung endgültig festgelegt. Dies dürfte insbesondere beim Einsetzen eines solches Relais in eine Relaisfassung zu Problemen führen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein elektromagnetisches Relais zu schaffen, das sich durch einen einfachen und kostengünstigen Aufbau auszeichnet und das eine besonders einfache Montage und Justierung des Magnetsystems erlaubt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Grundplatte zwei auf ihr senkrecht parallel zueinander angeordnete Stege aufweist und die Stege in Längsrichtung verlaufende Nuten zur Aufnahme eines Teilabschnittes des Joches aufweisen und daß der Teilabschnitt des Joches beim montierten Relais in den Nuten der Stege unlösbar festgesetzt ist.

Aus der DE 26 19 002 B2 ist bereits ein Relais bekannt, das zwei parallele Stege senkrecht zur Grundplatte besitzt, welche Führungsrinnen aufweisen, in die ein Flansch des Spulenkörpers einschiebbar ist.

Das in der DE 26 19 002 B2 dargestellte Relais weist aber im Vergleich zu dem erfindungsgemäßen Relais eine deutlich abweichende Bauform auf und besitzt insbesondere keinen parallel zur Grundplatte angeordneten Anker. Auch dient das Einschieben des Joches in die Führung lediglich einer einfachen Montage, wobei hierbei weder ein unlösbares Festsetzen des Joches in den Nuten vorgesehen ist noch eine Justierung des Abstandes zwischen Spulenkern und Anker möglich ist.

Eine Einjustierung und ein Festsetzen des Magnetsystems ist aus der DE 29 52 271 A1 bei einem Relais bekannt, das aber ansonsten konstruktiv nur wenig Ähnlichkeit mit dem erfindungsgemäßen Relais aufweist. Das Festsetzen des Joches erfolgt hier kraftschlüssig durch Festklemmen, wodurch keine unlösbare Verbindung zwischen Joch und Grundplatte zustande kommt. Hierdurch ist aber nicht gewährleistet, daß die Justierung insbesondere bei starker mechanischer Beanspruchung während der gesamten Lebensdauer des Relais erhalten bleibt.

Diese Nachteile werden bei dem erfindungsgemäßen Relais auf einfache und wirkungsvolle Weise vermieden.

Durch die an die Grundplatte angeformten Stege mit den Nuten kann die Joch-Niet-Gruppe auf besonders einfache Weise mit der Grundplatte verbunden werden. Die Nuten der Stege bilden dabei eine Führung, in welche ein Joch-Abschnitt eingeschoben wird und nach dem Einschieben in diesen zunächst verschieblich gelagert ist.

Diese verschiebliche Lagerung ermöglicht auf besonders einfache Weise eine Einjustierung des Abstandes zwischen der Joch-Niet-Gruppe und der Grundplatte bzw. auch des Abstandes zwischen dem Spulenkern und dem Anker.

Wichtig und vorteilhaft dabei ist, daß die Montage und das Einjustieren der Magneteinheit praktisch gleichzeitig und im selben Arbeitsschritt erfolgt. Ein späteres Nachjustieren ist daher nicht nötig.

Hat die Joch-Niet-Gruppe ihre Soll-Position erreicht, wird der Teilabschnitt des Joches innerhalb der Nuten unlösbar festgesetzt. Dieses kann beispielsweise mittels eines schnell aushärtenden Klebers oder auch auf besonders schnelle und einfache Weise durch ein Schweißverfahren (z. B. Ultraschallschweißen) geschehen.

Der Aufbau eines erfindungsgemäßen Relais sowie die Montage und Justierung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert:

Es zeigt

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Relais, teilweise im Schnitt;

Fig. 2 das gleiche erfindungsgemäße Relais während des Montierens/Einjustierens der Joch-Niet-Gruppe.

Das in der Fig. 1 dargestellte erfindungsgemäße Relais besteht aus einer Grundplatte (1), durch die mehrere Anschlußzungen (2, 7, 8) hindurchgeführt sind. Neben den Anschlußzungen (2, 7, 8) weist das erfindungsgemäße Relais weitere Anschlußzungen auf, die in der Zeichnung durch die Anschlußzunge (7) verdeckt und daher nicht sichtbar dargestellt sind.

Die Anschlußzungen stellen elektrische Verbindungen her, und zwar zu einem Ruhekontakt (10), zu einem Arbeitskontakt (3), zu der Schaltkontaktfeder (5) und damit zu den auf der Schaltkontaktfeder (5) angeordneten beweglichen Schaltkontakten (4a, 4b) sowie zu den Anschlußelektroden (30) der Magnetspule (18).

Die Anschlußelektrode (30) umgreift dabei gabelförmig jeweils eine Anschlußfeder (31), welche wiederum mit einer der Anschlußzungen in Verbindung steht.

In der Zeichnung ist eine Anschlußelektrode (30) sowie die zugehörige Anschlußfeder (31) dargestellt. Eine gleichartige Anordnung ist für die zweite Anschlußelektrode der Magnetspule (18) vorgesehen. Diese Anordnung liegt verdeckt durch die Anschlußelektrode (30) und die Anschlußfeder (31) hinter der Zeichnungsebene und ist daher in der Figur nicht erkennbar.

Die Anordnung der Anschlußfedern (31) wird durch ein zwischen die Schaltfedern (5) eingesetztes elektrisches Bauelement (32), z. B. Freilaufdiode, verdeutlicht, dessen Stirnansicht in der Zeichnung erkennbar ist.

Die Anschlußfedern (31) umgreifenden Anschlußelektroden (30) sind relativ zu den Anschlußfedern (31) verschieblich angeordnet. Hieraus ergibt sich der Vorteil, daß die Joch-Niet-Gruppe (19) relativ zur Grundplatte (1) verschoben werden kann, ohne daß es an den Anschlußelektroden (30) der Magnetspule (18) zu mechanischen Spannungen kommt.

Die elektrische Verbindung zwischen den Anschlußfedern (31) und den Anschlußelektroden (30) wird erst nach dem Einjustieren der Joch-Niet-Gruppe (19), beispielsweise durch eine Lötverbindung, hergestellt.

Der geschnitten dargestellte Teil der Fig. 1 zeigt, wie der zur Spulenachse parallele Joch-Abschnitt (17) in die Nut (16) des Steges (29a) eingeschoben ist. Auf gleiche Weise wird der Jochabschnitt (17) noch durch einen zweiten Steg gehalten, der vor der Schnittebene angeordnet und daher in der Fig. 1 nicht sichtbar ist. Die in den beiden Stegen eingeformten Nuten (16) bilden somit eine Führung aus, in der der Joch-Abschnitt (17) verschieblich gelagert ist.

Unterhalb der Joch-Niet-Gruppe (19) ist der Anker (6) angeordnet. Dieser wird zum einen durch die Schaltkontaktfeder (5) in seiner Position gehalten, zum anderen stützt er sich an der Stirnkante des Joch-Abschnittes (17) ab.

Da sich somit beim Einjustieren der Lage der Joch-Niet-Gruppe (19) auch die Lage des Ankers (6) und der den Anker haltenden Schaltkontaktfeder (5) geringfügig ändern kann, ist die Schaltkontaktfeder (5) mittels eines Verbindungselementes (11) mit der Anschlußzunge (8) verbunden, wobei zur Feinjustierung der Lage der Schaltkontaktfeder (5) das Verbindungselement (11) verschieblich auf der Anschlußzunge (8) aufsitzt.

Die Einjustierung der Lage der Joch-Niet-Gruppe (19) soll im folgenden anhand der Fig. 2 erläutert werden:
Die Fig. 2 zeigt das gleiche erfindungsgemäß ausgebildete Relais wie die Fig. 1, allerdings ohne die Schnittansicht. Insbesondere ist hier auch die Außenseite des zweiten Steges (29b) zu erkennen.

Zur Einjustierung der Joch-Niet-Gruppe (19) wird zunächst an die Anschlußelektroden (30) der Magnetspule (18) eine Spannung angelegt, die ausreicht, um die Magnetspule (18) zum Durchziehen des Ankers (6) zu veranlassen. Dies bedeutet, daß die Magnetspule (18) den Anker (6) soweit anzieht, daß sowohl der Schaltkontakt (4a) am Arbeitskontakt (3) als auch der Anker (6) am Spulenkern (27) anliegt. Hierbei bildet sich zwischen dem Anker (6) und der am Anker (6) angenieteten Schaltkontaktfeder (5) ein Zwischenraum (20) aus, der beispielsweise mittels geeigneter Methoden leicht vermessen werden kann.

Hierzu gibt eine automatische Meßvorrichtung ein von der Ausbildung des Zwischenraumes abhängiges Signal an einen Rechner, welcher dieses Signal mit einem eingespeicherten Soll-Signal vergleicht und abhängig vom Ergebnis dieses Vergleiches die Bewegung des Justierstempels (13′) steuert, welcher die Joch-Niet-Gruppe (19) in der durch die Stege (29a, 29b) gebildeten Führung solange verschiebt, bis das gemessene Signal mit dem dem Rechner vorgegebenen Signal übereinstimmt. Danach wird der Joch-Abschnitt (17) innerhalb der Nuten (16) durch Kleben, Ultraschallschweißen oder mittels eines Heißstempels festgesetzt. Abschließend werden die elektrischen Verbindungen zwischen den Anschlußelektroden (30) und den Anschlußfedern (31) durch Verlöten fixiert.

Bezugszeichenliste

1 Grundplatte
2 Arbeitskontaktzunge
3 Arbeitskontakt
4a oberer Schaltkontakt (an der Schaltkontaktfeder 5)
4b unterer Schaltkontakt (an der Schaltkontaktfeder 5)
5 Schaltkontaktfeder
6 Anker
7 Anschlußzunge
8 Anschlußzunge für Schaltkontaktfeder
10 Ruhekontakt
11 Verbindungselement
13′ Justierstempel
16 (Führungs-) Nuten
17 Jochabschnitt
18 Magnetspule
19 Joch-Niet-Gruppe
20 Zwischenraum
27 Spulenkern
28 Joch
29a Stege
29b Stege
30 Anschlußelektrode
31 Anschlußfeder
32 elektrisches Bauelement

Claims (4)

1. Elektromagnetisches Relais, das eine Grundplatte (1) aufweist, durch welche mehrere Anschlußzungen (2, 7, 8) hindurchgeführt sind und auf welcher ein flacher Anker (6) parallel zur Grundplatte (1) des Relais angeordnet ist und bei dem eine Magnetspule (18), ein Spulenkern (27) und ein Joch (28) eine mechanisch verbundene Einheit bilden (Joch-Niet-Gruppe [19]), wobei das Joch (28) im wesentlichen L-förmig ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte (1) zwei auf ihr senkrecht, parallel zueinander angeordnete Stege (29a, 29b) aufweist und daß die Stege (29a, 29b) in Längsrichtung verlaufende Nuten (16) zur Aufnahme eines Teilabschnittes (17) des Joches (28) aufweisen und daß der Teilabschnitt (17) des Joches (28) beim montierten Relais in den Nuten (16) der Stege (29a, 29b) unlösbar festgesetzt ist.

2. Elektromagnetisches Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Teilabschnitt (17) des Joches (28) beim montierten Relais innerhalb der Nuten (16) mittels eines Schweißverfahrens festgesetzt ist.

3. Elektromagnetisches Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Teilabschnitt (17) des Joches (28) beim montierten Relais in den Nuten (16) mittels eines Klebeverfahrens festgesetzt ist.

4. Elektromagnetisches Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Teilabschnitt (17) des Joches (28) beim montierten Relais in den Nuten (16) mittels eines Heißstempels festgesetzt ist.