DE4320831C1 - Ankerlagerung für ein Klappankerrelais - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Ankerlagerung für ein Klappankerrelais, bestehend aus einem Joch, aus einem an einen Endabschnitt des Joches gelagerten Anker und einer Ankerhaltefeder, die zumindest einen Schaltkontakt trägt und die mit dem Anker mechanisch verbunden ist.

Bei solchen Klappankerrelais liegt der Anker an zumindest zwei Lagerstellen oder auch entlang einer am Joch ausgebildeten Schneidenkante am Endabschnitt des Joches an.

Gehalten wird der Anker durch eine mit diesem mechanisch verbundene Ankerhaltefeder, die an geeigneter Stelle am Relaisaufbau angelenkt ist.

Bei der Lagerung des Ankers im Bereich des Endabschnittes des Joches weist der Anker ein gewisses axiales Spiel entlang seiner Schwenkachse auf.

Dieses Spiel kann, mit entsprechendem Aufwand, zwar verringert, aber nicht ganz vermieden werden, da es sonst zu einem Festklemmen des Klappankers an seiner Lagerstelle kommen würde.

Dieses Lagerspiel führt somit bei vorbekannten Relais zu einer Verschiebung des Ankers längs seiner Lagerkante. Nachteilig dabei ist, daß mit der Verschiebung des Ankers es auch zu einer Verschiebung der Ankerhaltefeder kommt, so daß der mit der Ankerhaltefeder verbundene Schaltkontakt nicht mehr bei seinem, bezüglich des übrigen Relaisaufbaus feststehenden Gegenkontaktes zentriert ist.

Hierdurch wiederum erfolgt die Kontaktgabe und damit auch der Abbrand der Kontakte nicht mehr in jenen Bereichen, die insbesondere durch Vorgabe einer vergrößerten Abbrandreserve dafür ausgelegt sind, sondern vorwiegend in Randbereichen der Kontakte. Die hierdurch bewirkte besonders schnelle Abnutzung der Schaltkontakte kann durch Deformation der Kontakte sogar zu einem Verhaken der Kontakte führen.

Ein Versatz der Kontakte gegeneinander beeinträchtig somit die Lebensdauer eines Klappankerrelais in erheblichem Maße und sollte daher nach Möglichkeit vermieden werden.

Um zu verhindern, daß sich die Lage des Ankers bei Betätigung des Relais ändert, ist aus dem DE-GM 75 20 638 bekannt, den Anker mit einer zusätzlichen Feder zu versehen. Durch den Einsatz einer solchen Feder entstehen aber zusätzliche Kosten, da einerseits die Feder als zusätzliches Bauteil und andererseits ein zusätzlicher Fertigungsschritt zur Montage der Feder an das Relais benötigt wird.

Neben dem notwendigen Spiel der Ankerlagerung können aber auch Bauteiletoleranzen bei der Montage eines Relais zu einem Versatz der Schaltkontakte führen. So können beispielsweise Bauteiletoleranzen bei der Herstellung der mechanischen Verbindung zwischen Ankerhaltefeder und dem Anker dazu führen, daß die Ankerhaltefeder bezüglich einer Soll-Lage relativ zum Anker verschoben oder verdreht ist. Auch dieses führt zu einer Fehljustierung des mit der Ankerhaltefeder verbundenen Schaltkontaktes und den zuvor aufgeführten Nachteilen.

Eingedenk der Tatsache, daß eine Minimierung der Bauteiletoleranzen eine erhebliche Erhöhung der Fertigungskosten mit sich bringt, stellt sich somit die Aufgabe der Erfindung eine Ankerlagerung für ein Klappankerrelais auf besonders einfache und kostengünstige Weise dergestalt auszubilden, daß ein Kontaktversatz bei Montage und Verwendung des Relais kleingehalten oder nach Möglichkeit ganz vermieden werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Bereich der Lagerstellen zwischen Anker und Joch der Anker oder das Joch schrägstehende Anlageflächen aufweisen.

Durch die Ausbildung einer Lagerung mit schrägstehenden Flächen ist es möglich, eine Verschiebung des Ankers entlang seiner Schwenkachse weitgehend in eine Drehbewegung des Ankers um ein vorgebbares Drehzentrum zu überführen.

Hierbei ist es besonders vorteilhaft, die schrägstehenden Flächen derart auszubilden, daß sie entlang von Abschnitten eines Kreisbogens geführt sind, dessen Mittelpunkt der Kontaktmittelpunkt und dessen Radius dem Abstand vom Kontaktmittelpunkt zu den Berührungspunkten von Anker und Joch entspricht. Hierdurch kann erreicht werden, daß bei Verschiebung des Ankers längs der Lagerung (im Rahmen des Lagerspiels) der Anker sich selbsttätig so dreht, daß der Kontakt, der mittels der Ankerhaltefeder mit dem Anker verbunden ist, nur eine Drehbewegung um seinen eigenen Mittelpunkt, jedoch keine Verschiebung erfährt.

Zur Herstellung der schrägstehenden Flächen, stellt es in fertigungstechnischer Hinsicht eine vorteilhafte Vereinfachung dar, die Ausrichtung der schrägstehenden Flächen anstatt entlang von Kreisbogenabschnitten entlang von Tangentenabschnitten des Kreisbogens zu gestalten.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Ankerlagerungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Im folgenden soll anhand der Zeichnung der Aufbau und die Auswirkung des Ankerspieles bei einer Ankerlagerung nach dem Stand der Technik und bei einer erfindungsgemäßen Ankerlagerung erläutert und miteinander verglichen werden.

Es zeigen

Fig. 1 den Aufbau einer erfindungsgemäßen Ankerlagerung;

Fig. 2 eine Verschiebung des Anker bei einer erfindungsgemäßen Ankerlagerung;

Fig. 3 den Aufbau einer Ankerlagerung nach dem Stand der Technik und die

Fig. 4 eine Verschiebung des Ankers längs seiner Schwenkachse bei einer Ankerlagerung nach dem Stand der Technik.

Sofern in den Fig. 1, 2, 3 und 4 gleiche bzw. gleichwirkende Teile auftreten, sind diese mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.

Zunächst soll anhand der Fig. 3 der Aufbau einer Ankerlagerung nach dem Stand der Technik erläutert werden.

Die in der Fig. 3 dargestellt Ankerlagerung, welche zu einem nicht weiter dargestellten Klappankerrelais gehört, besteht im wesentlichen aus einem Anker (1), welcher auf der Stirnkante eines Joches (3) aufliegt und an dem im Auflagebereich Lappen oder Vorsprünge (7) angeformt sind, welche die Stirnkante des Joches (3) hintergreifen und zu einer Schneidenlagerung für den Anker (1) ausbilden.

Zusätzlich kann zur Begrenzung von Verschiebungen des Ankers (1) entlang der Schwenkachse (A) vorgesehen sein, daß das Joch (3) im Bereich der Vorsprünge (7) des Ankers (1) in der Zeichnung nicht dargestellte Ausnehmungen aufweist, in welchen die Vorsprünge (7) eingreifen können.

Da die Ankerlagerung ein gewisses axiales Spiel entlang der Schwenkachse des Ankers (1) aufweisen muß, ist in jedem Fall eine gewisse Verschiebung (V) zwischen Joch (3) und Anker (1) möglich, wie die Fig. 4 andeutet.

Da sich hierbei der Anker (1) im wesentlichen parallel zum Joch (3) verschiebt, bildet sich eine gleich große Verschiebung (V′) zwischen dem an der Ankerhaltefeder (2) angebrachten Schaltkontakt (5) (in der Zeichnung ist die Lage dieses Schaltkontaktes (5) jeweils durch eine Kreisfläche angedeutet) und dem gegenüberliegenden Gegenkontakt (6) (in der Zeichnung durch ein Quadrat dargestellt) aus.

Ein solcher Versatz zwischen dem Schaltkontakt (5) und dem Gegenkontakt (6) ist somit bei der vorbekannten Ankerlagerung unvermeidlich.

Weiterhin können Bauteiletoleranzen, insbesondere bei der Herstellung der Nietverbindung (4) zwischen dem Anker (1) und der Ankerhaltefeder (2), welche sich beispielsweise in einer Verdrehung der Lage der Ankerhaltefeder (2) gegenüber ihrer Soll-Lage bezüglich des Ankers auswirken, eine zusätzliche Verschiebung (V′) der Kontakte (5, 6) gegeneinander bewirken.

Im Vergleich dazu zeigen die Fig. 1 und 2 eine erfindungsgemäße Relaisankerlagerung.

Der Aufbau des Ankers (1) des Joches (3) der Ankerhaltefeder (2) sowie der Nietverbindungen (4) zwischen Ankerhaltefeder (3) und Anker (1) entsprechen im wesentlichen dem in der Fig. 3 gezeigten Aufbau.

Der wesentliche Unterschied ist in der Ausgestaltung der Ankerlagerung zu sahen. Die am Anker (1) angeformten Lappen oder Vorsprünge (7) weisen bezüglich der Stirnkante des Joches (3) schrägstehende Flächen (9) auf.

Auf diesen schrägstehenden Flächen (9) stützt sich jeweils eine Seitenkante (10) des Joches (3) ab. Um hierbei die Breite des Ankers (1) nicht allzu groß ausführen zu müssen, ist die Breite des Joches zwischen den auf den schrägstehenden Flächen (9) aufliegenden Seitenkanten (10) durch in das Joch (31) eingebrachte Ausnehmungen (11) verkleinert.

Die Fig. 1 zeigt den Anker (1) bezüglich des Joches (3) in einer ideal ausgerichteten Position. Der Anker (1) ist genau mittig zum Joch (3) ausgerichtet, was daran ersichtlich ist, daß die Seitenkanten (10) des Joches (3) jeweils in der Mitte der schrägstehenden Flächen (9) des Ankers (1) anliegen. Die Symmetrieachse (S) des Ankers (1) steht senkrecht und mittig auf der Fläche (F) des Joches (3).

Eine solche ideale Positionierung von Anker (1) und Joch (3) zueinander ist in der Praxis, bedingt durch Bauteiletoleranzen und das Spiel der Ankerlagerung, nur selten erreicht.

Statt dessen ergibt sich üblicherweise eine Verschiebung zwischen Anker (1) und Joch (3). Eine solche Verschiebung ist in der Fig. 2 dargestellt. Hierbei ist der Anker (1) bezüglich des Joches (3) nach links verschoben.

Hierdurch liegen die Jochseitenkanten (10) nicht mehr mittig, sondern jeweils an den rechten Endabschnitten der schrägstehenden Anlagefläche des Anker (1) an. Aus der Fig. 2 ist ersichtlich, daß die Symmetrieachse (S) des Ankers (1) nun nicht mehr senkrecht auf der Jochfläche (F) steht und der Anker (1) durch die Verschiebung der Ankerlagerpunkte eine Schrägstellung relativ zum Joch (3) erfahren hat.

Vorteilhafterweise sind die schrägstehenden Flächen (9) des Ankers (1) derart ausgestaltet, daß das eine Verschiebung der Berührungspunkte zwischen den Seitenkanten (10) des Joches (3) der schrägstehenden Anlageflächen des Ankers (1) eine Drehbewegung des Ankers (1) um den Kontaktmittelpunkt (P) bewirkt.

Dieses ist dann der Fall, wenn die schrägstehenden Flächen (9) entlang eines Kreisbogens (C) geführt sind, dessen Radius (r) gleich dem Abstand zwischen dem Kontaktmittelpunkt (P) und den Berührungspunkten der Seitenkanten (10) des Joches (3) und den schrägstehenden Anlageflächen des Ankers (1) ist.

Da die schrägstehenden Flächen relativ zum Radius (r) sehr kleine Abmessungen aufweisen, kann die Schrägstellung der Flächen (9) entlang eines Kreisbogens (C) auch sehr gut durch die Schrägstellung entlang der dem Kreisbogen (C) anliegenden Tangenten (T) angenähert werden.

Da eine solche Fläche keine Krümmung aufweist, ist sie vorteilhafterweise fertigungstechnisch sehr einfach auszubilden.

Der besondere Vorteil einer solchen Ausgestaltung der schrägstehenden Flächen (9) ist darin zu sehen, daß dem Anker (1) bei einer Verschiebung relativ zum Joch (3) durch die Lagerung eine Drehbewegung aufgezwungen wird, deren Drehzentrum mit dem Mittelpunkt (P) des Schaltkontaktes (5) zusammenfällt. Hierdurch erfährt der Schaltkontakt (5) zwar eine Drehung um seinen Mittelpunkt (P), jedoch keine Verschiebung relativ zu seinem Gegenkontakt (6), so daß Justierung und Zentrierung von Schaltkontakt (5) und Gegenkontakt (6) erhalten bleibt. Ein Kontaktversatz wird somit wirkungsvoll vermieden, was sich, wie bereits diskutiert, positiv auf die Lebenserwartung der Kontakte und damit des gesamten Relais auswirkt.

Ein weiterer großer Vorteil besteht darin, daß durch die erfindungsgemäße Anordnung Fertigungstoleranzen, insbesondere bei Zusammenfügen von Anker (1) und Ankerhaltefeder (2) sich nicht negativ auf die Stellung der Kontakte relativ zueinander auswirken kann.

Nach dem Verbinden von Anker (1) und Ankerhaltefeder (2), insbesondere über Nietverbindungen (4) ist es leicht möglich, daß die Symmetrieachsen von Anker (1) und Ankerhaltefeder (2) gegeneinander verschoben oder verdreht sind.

Bei der Montage des Relais wird die Ankerhaltefeder (2) üblicherweise an einer Stelle des Relaisaufbaus befestigt, wobei der mit der Ankerhaltefeder (2) verbundene Schaltkontakt (5) über dem Gegenkontakt (6) einjustiert wird. Durch die Fehlstellung zwischen Anker (1) und Ankerhaltefeder (2) findet sich nun die Ankerhaltefeder (2) in einer korrekt einjustierten Position, nicht jedoch der mit der Ankerhaltefeder (2) verbundene Anker (1). Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Ankerlagerung findet nun der Anker (1) an den schrägstehenden Flächen (9) trotz der Fehlorientierung durch die Ankerhaltefeder (2) eine sichere Lagerung.

Entsprechend der Grundidee der Erfindung, dem Anker (1) eine Zwangsführung vorzugeben, welche Verschiebungen des Ankers (1) nur auf einer Kreisbahn mit einem vorgebbaren Radius (r) erlaubt, ist es selbstverständlich erfindungsgemäß auch möglich, an das Joch (3) schrägstehende Flächen anzuformen, an welchen sich Seitenkanten des Ankers (1) abstützen. Es zeigt sich aber, daß hierbei verstärkt Reibung im Bereich der Ankerlagerung auftritt und daß zudem die magnetische Ankopplung zwischen Joch (3) und Anker (1) gegenüber der im Ausführungsbeispiel gezeigten Anordnung verschlechtert ist, so daß die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Anordnung als bevorzugte, weil besonders vorteilhafte Ausführungsform betrachtet werden kann.

Bezugszeichenliste
Ankerlagerung für ein Klappankerrelais

 1 Anker
 2 Ankerhaltefeder
 3 Joch
 4 Nietverbindungen
 5 Schaltkontakt (an der Ankerhaltefeder (2))
 6 Gegenkontakt
 7 Vorsprünge
 8 Lagerstellen
 9 schrägstehende Anlageflächen (am Anker (1))
10 Seitenkante (des Joches (3))
11 Ausnehmungen (im Joch (3))
A Schwenkachse
c Kreisbogen
F Jochfläche
P Kontaktmittelpunkt
r Abstand zwischen Kontaktmittelpunkt und Ankerlagerstelle (Radius des Kreisbogens (C))
S Symmetrieachse (des Ankers (1)
T Tangente
V Verschiebung
V′ Kontaktversatz

Claims (5)

1. Ankerlagerung für ein Klappankerrelais, bestehend aus einem Joch (3), aus einem an einem Endabschnitt des Joches (3) gelagerten Anker (1) und einer Ankerhaltefeder (2), die zumindest einen Schaltkontakt (5) trägt und die mit dem Anker (1) mechanisch verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Lagerstellen (8) zwischen dem Anker (1) und dem Joch (3) der Anker (1) oder das Joch (3) zur Schwenkachse A und zur Symmetrieachse S des Ankers schrägstehende Anlageflächen (9) aufweisen.

2. Ankerlagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die schrägstehenden Anlageflächen (9) entlang von Abschnitten eines Kreisbogens (C) verlaufen, dessen Radius (r) dem Abstand zwischen Kontaktmittelpunkt (P) und Ankerlagerstelle (8) entspricht.

3. Ankerlagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die schrägstehenden Anlageflächen (9) entlang zu Tangenten (T) eines Kreisbogenabschnittes (C) verlaufen, dessen Radius (r) dem Abstand zwischen Kontaktmittelpunkt (P) und Ankerlagerstelle (8) entspricht.

4. Ankerlagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Vorsprünge (7) am Anker (1) die schrägstehenden Anlageflächen (9) ausbilden.

5. Ankerlagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Verbindung zwischen der Ankerhaltefeder (2) und dem Anker (1) durch mindestens eine Nietverbindung (4) ausgebildet ist.