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Die
Erfindung betrifft ein Schaltrelais mit einer Ankerfeder und insbesondere
ein Schaltrelais mit einer Ankerfeder und einer Torsionsstegregion
und einem Zugstab.
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Elektromagnetische
Schaltrelais wie die, die in der
EP 0 203 496 A2 und der
EP 0 480 908 B1 gelehrt
werden, sind in einer Reihe verschiedener Ausgestaltungen bekannt
und werden z.B. in der Kfz-Technik
eingesetzt. Das herkömmliche
Schaltrelais hat eine Magnetspule mit einem Magnetkern und einem
Joch. Das Joch verläuft
auf der Außenseite der
Magnetspule von einem ersten Ende zu einem zweiten Ende. Am zweiten
Ende hat das Joch Jochdorne, auf denen die Ankerplatte schwenkbar
ruht. Wenn die Magnetspule mit Strom gespeist wird, wird ein geschlossenes
Magnetfeld über
den Magnetkern, das Joch und die Ankerplatte erzeugt, das zum Magnetkern
zurückgeführt wird.
Das Magnetfeld zieht die Ankerplatte in Richtung auf den Magnetkern
an.
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Eine
geschlossene oder offene Position wird in Abhängigkeit von der Position der
Ankerplatte festgelegt. In der geschlossenen Position verbindet
eine mit der Ankerplatte verbundene Kontaktbrücke zwei elektrische Anschlüsse miteinander.
In der offenen Position trennt die mit der Ankerplatte verbundene Kontaktbrücke die
beiden elektrischen Anschlüsse. Eine
Ankerfeder hat einen Zugstab, mit dem eine Zugkraft auf die Ankerplatte übertragen
wird, so dass die Ankerplatte mit einem geringen Widerstand von der
Ankerfeder von der geschlossenen Position in die offene Position
geschwenkt werden kann. Der Zugstab ist typischerweise als länglicher
schmaler Streifen ausgelegt, der mit geringer Kraft gebogen werden kann,
um eine geringe Kraftbewegung der Ankerplatte zuzulassen. Das Design
des Zugstabs in der Form eines länglichen
schmalen Streifens erfordert jedoch eine relativ komplexe Herstellung
und der Streifen wird leicht beschädigt.
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Das
US-Patent 5065127 beschreibt eine Blattfeder für ein elektromagnetisches Relais.
Das Relais beinhaltet eine Blattfeder zum Lagern eines Ankers an
einem freien Ende des Jochs, wobei die Blattfeder in einem Stück erstens
eine an dem Joch anliegende Lagerplatte und zweitens eine darauf
aufgebrachte Rückzugsfeder
bildet. Die Rückzugsfeder hat
einen ersten Teil, der von der Mitte der Lagerplatte freigeschnitten
ist, so dass die Lagerplatte in zwei Plattenteile unterteilt ist,
auf denen der Anker nur an seinen lateralen Regionen auf seinen
Auflagerändern
ruht. Ferner ist das freie Ende der zurückgezogenen Feder bogenförmig grob
symmetrisch zur Mittelachse der Lagerplatte geschnitten, um eine
etwa symmetrische Rückzugskraft
auf den Anker auszuüben.
Die Blattfeder dient als Lagerelement zum Lagern und Zurückstellen
des Ankers. Die Blattfeder umfasst eine Lagerplatte, die an dem
Joch angebracht ist, und ist durch einen mittleren Teil mit einem weiteren
Teil verbunden, der sich neben dem Anker befindet. Der Teil ist
mit einer Spitze verbunden, die in eine fensterförmige Öffnung im Anker in Eingriff
gebracht wird, und liegt an einer Innenwand der Fensteröffnung an,
so dass ein Rückzugsmoment
auf den Anker um den Auflagerand herum ausgeübt wird. Die Blattfeder ist
mit zwei lateral aufgebrachten Befestigungszungen am Joch eingehakt,
die das Joch auf beiden Seiten umgeben. Der Anker ist daher nicht starr
mit dem Joch verbunden. Der Anker schwenkt, indem er sich gegen
die Blattfeder bewegt.
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Ein
weiteres Beispiel für
ein elektromagnetisches Schaltrelais wird in der
DE 199 20 742 A1 gelehrt.
Dieses Schaltrelais umfasst ein Grundelement, ein Magnetsystem und
eine Ankerfeder. Das Magnetsystem hat einen Anker, der mit zwei
Hebelabschnitten ausgebildet ist, die die Auflagepunkte für die Ankerfeder
bilden. Ein weiterer Auflagepunkt für die Ankerfeder befindet sich
an einem festen Abschnitt des Schaltrelais. Der Anker kann durch
Biegen des festen Abschnitts des Schaltrelais eingestellt werden,
um die Position eines Schaltkontakts in Bezug auf feste Anschlüsse einzustellen.
Aufgrund von unvermeidlichen Herstellungstoleranzen entspricht der
Abstand zwischen dem Schaltkontakt und den festen Anschlüssen nicht
genau einem gewünschten
Wert, sondern unterliegt herstellungsbezogenen Variationen. Infolgedessen
ist in jedem Fall eine individuelle Einstellung des Kontaktabstands
erforderlich.
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Es
ist daher wünschenswert,
eine Ankerfeder für
ein Schaltrelais mit mechanisch stabilem und kompaktem Aufbau zu
entwickeln, der eine Zugkraft auf eine Ankerplatte überträgt, so dass
die Ankerplatte von einer geschlossenen Position in eine offene Position
mit geringem Widerstand von der Ankerfeder geschwenkt werden kann.
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Diese
und andere Aufgaben werden durch die vorliegende Erfindung gelöst. Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Anker für ein Schaltrelais mit einer
Ankerplatte und einer Ankerfeder. Die Ankerfeder ist zwischen einer
offenen und einer geschlossenen Position schwenkbar an dem Schaltrelais
montiert. Die Ankerfeder ist durch eine Aufhängung und eine mit der Ankerplatte
verbundene Federkontaktregion an dem Schaltrelais angebracht. Ein
erster Steg ist an der Federkontaktregion angebracht, und ein Zugstab
ist mit dem ersten Steg verbunden. Der Zugstab ist lotrecht an der
Schwenkachse der Ankerplatte angeordnet. Der erste Steg ist parallel
zur Schwenkachse der Ankerplatte angeordnet. Daher werden weniger
Verdrehkräfte
auf den Zugstab übertragen,
wenn die Ankerplatte zwischen der offenen Position und der geschlossenen
Position schwenkt.
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Die
Erfindung wird nachfolgend ausführlich mit
Bezug auf die folgenden Figuren beschrieben. Dabei zeigt:
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1 eine
Perspektivansicht einer ersten Ausgestaltung eines Schaltrelais
mit einer ersten Ausgestaltung einer Ankerfeder,
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2 eine
Draufsicht auf eine zweite Ausgestaltung der Ankerfeder,
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3 eine
Draufsicht auf eine dritte Ausgestaltung der Ankerfeder,
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4 eine
Perspektivansicht einer zweiten Ausgestaltung eines elektromagnetischen
Schaltrelais, das ohne einem Gehäuse
und mit einer ersten Ausgestaltung einer Federkontaktregion dargestellt ist,
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5 eine
Perspektivansicht einer zweiten Ausgestaltung der Federkontaktregion,
und
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6 eine
Draufsicht auf eine dritte Ausgestaltung der Federkontaktregion.
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1 zeigt
ein Schaltrelais 1 mit einer Magnetspule 2. Die
Magnetspule 2 hat einen Magnetkern 3, der von
einem ersten offenen Ende zu einem zweiten offenen Ende der Magnetspule 2 verläuft. Eine Jochplatte 4,
die an den Magnetkern 3 angrenzt, ist an einem ersten offenen
Ende ausgebildet. Die Jochplatte 4 verläuft entlang der oberen Seite
der Magnetspule 2 zum zweiten offenen Ende der Magnetspule 2.
Die Jochplatte 4 steht über
die Magnetspule 2 hinaus in der Region des zweiten offenen
Endes vor und hat einen jeweiligen Jochdorn 6 in zwei lateralen Endregionen.
Der Jochdorn 6 steht um eine vorbestimmte Länge in eine
Lageraussparung 7 und lateral über die Jochplatte 4 hinaus
vor. Die Jochplatte 4 ist zwischen den Jochdornen 6 und
hinter einer Ankerplatte 5 positioniert. Jede Lageraussparung 7 hat
einen Lagervorsprung 14, der in der Richtung des Jochdorns 6 ausgebildet
ist. Der Lagervorsprung 14 dient als Lager, mit dem die
Ankerplatte 5 schwenkbar auf den Jochdornen 6 montiert
ist. Eine Drehachse wird zwischen den beiden Lagervorsprüngen 14 gebildet.
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Die
Ankerplatte 5 verläuft
von der Jochplatte 4 entlang dem offenen Ende der Magnetspule 2 zu
einem unteren Rand des Magnetkerns 3. Eine Ankerfeder 9 ist
durch eine Federkontaktregion 8 starr mit einer Außenseite
der Ankerplatte 5 verbunden. Die Ankerplatte 5 kann
beispielsweise durch Nieten 15 mit der Ankerfeder 9 verbunden
sein. Eine Kontaktbrücke 12 ist
mit der Ankerfeder 9 im Wesentlichen neben den beiden Anschlüssen 10, 11 verbunden.
In der gewählten
Ausgestaltung wird die Federkontaktregion 8 der Ankerfeder 9 durch
lateral gebildete, trapezförmige
Teile 16 nach oben in die Region der Jochplatte 4 ausgebildet.
Die trapezförmigen
Teile 16 verjüngen
sich nach oben und passieren in Verbindungsstege 17. Die
Verbindungsstege 17 werden über eine Biegung über eine
Oberseite der Jochplatte 4 in Endregionen eines Torsionsstegs 18 gebildet. Der
Torsionssteg 18 ist vorzugsweise parallel zur Ausrichtung
der Ankerplatte 5 angeordnet und ist als ein schmaler Steg
ausgelegt, vorzugsweise über
die gesamte Breite der Jochplatte 4. Der Torsionssteg 18 ist
mittig an einem zweiten lateralen Rand mit einem Zugstab 13 verbunden.
Der Zugstab 13 hat die Form eines Stegs, der vorzugsweise
lotrecht zur Schwenkachse der Ankerplatte 5 ausgerichtet
ist.
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Der
Zugstab 13 ist mit einem ersten lateralen Rand einer Anschlussplatte 19 verbunden.
Der Torsionssteg 18 und die Anschlussplatte 19 verlaufen transversal über die
gesamte Breite der Jochplatte 4. Die Anschlussplatte 19 ist
im Wesentlichen rechteckig aufgebaut. Die Anschlussplatte 19 hat
eine längliche
mittlere Aussparung 20, die im Wesentlichen lotrecht zum
Zugstab 13 angeordnet ist. An einem zweiten lateralen Rand
hat die Anschlussplatte 19 laterale Endregionen jeweils
mit einer ersten, zweiten und dritten Anschlussfahne 21, 22, 23.
Die dritte Fahne 23 ist zwischen der ersten und der zweiten
Anschlussfahne 21, 22 ausgebildet. Die erste und
die zweite Anschlussfahne 21, 22 haben jeweils
eine rechteckige Form und sind lotrecht zur Querrichtung der Anschlussplatte 19 ausgerichtet.
Die dritte Fahne 23 ist beträchtlich kleiner und breiter
aufgebaut und verläuft
im Wesentlichen über
die gesamte Länge des
zweiten lateralen Randes zwischen der ersten und der zweiten Anschlussfahne 21, 22.
Die erste und die zweite Anschlussfahne 21, 22 sind über eine mechanische
Verbindung mit der Oberseite der Jochplatte 4 starr verbunden.
Die dritte Fahne 23 ruht auf der Oberfläche der Jochplatte 4 und
stabilisiert die Ankerfeder 9. Die Anschlussplatte 19 ist
in einem vorbestimmten Winkel zur Oberseite des Jochs 4 ausgerichtet.
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Der
Betrieb der ersten Ausgestaltung des Schaltrelais 1 wird
nachfolgend ausführlicher
mit Bezug auf 1 beschrieben. Je nach der Ausgestaltung
des Schaltrelais 1 wird, wenn Strom durch die Magnetspule 2 fließt, ein
Magnetfeld entgegengesetzt zum Magnetkern 3 und einem Permanentmagnet
(nicht dargestellt) erzeugt, um den Effekt des Permanentmagnets
(nicht dargestellt) auszulöschen. Die
Ankerplatte 5 wird durch die Zugbelastung der Ankerfeder 9 vom
Magnetkern 3 weg in eine offene Position gekippt. In der
offenen Position wird die Kontaktbrücke 12 vom ersten
und zweiten Anschluss 10, 11 angehoben, um die
Anschlüsse 10, 11 elektrisch voneinander
zu isolieren. Während
des Kippvorgangs schwenkt die Ankerplatte 5 um die feste
Achse, die durch Montieren der Ankerplatte 5 an den Jochdornen 6 ausgebildet
ist. Wenn der Strom durch die Magnetspule 2 gelöscht ist,
wird die Ankerplatte 5 aufgrund des Magnetfelds des Permanentmagnets (nicht
dargestellt) auf den Magnetkern 3 und in eine geschlossene
Position gezogen. Wenn die Ankerplatte 5 in der geschlossenen
Position ist, dann kontaktiert die Kontaktbrücke 12 den ersten
und zweiten Anschluss 10, 11 und erzeugt eine
elektrische Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluss 10, 11.
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Das
mechanische Drehmoment gegen die magnetische Anziehung wird in beiden
Fällen
von der Ankerfeder 9 auf die Ankerplatte 5 aufgebracht,
die durch eine Zugbelastung vorgespannt wird. Da während des
Schwenkens der Ankerplatte 5 ein Drehmoment auf die Ankerfeder 9 in
der Wirkungsrichtung der Zugbelastung aufgebracht wird, ist es vorteilhaft, Verdrehregionen
in der Ankerfeder 9 zu bilden. Die Bildung des Torsionsstegs 18 in
der Ankerfeder 9 bietet den Vorteil, dass minimale Verdrehkräfte während eines
Schwenkvorgangs der Ankerplatte 5 von der offenen Position
in die geschlossene Position oder umgekehrt auf den Zugstab 13 übertragen
werden. Während
des Schwenkens von der geschlossenen Position in die offene Position
bewegt sich die untere Region der Ankerplatte 5 vom Schaltrelais 1 weg nach
vorne. Infolgedessen werden die Verbindungsstege 17 in
der Region der Biegung gleichzeitig nach oben angehoben. Demzufolge
werden Rotationskräfte
in den Endregionen des Torsionsstegs 18 bewirkt. Da der
Torsionssteg 18 relativ schmal ausgelegt ist und die Distanz
zwischen dem Anschluss des Zugstabs 13 und den Anschlüssen der
Verbindungsstege 17 relativ groß ist, werden die Rotationskräfte durch den
Torsionssteg 18 im Wesentlichen absorbiert. Der Torsionssteg 18 wird
in Bezug auf seine Längsachse zwischen
dem Anschluss des Zugstabs 13 und den Anschlüssen der
Verbindungsstege 17 per se gedreht. Da der Torsionssteg 18 in
seiner Längsachse ohne
große
Kraft gedreht werden kann, kann die Ankerplatte 5 ohne
erhebliche Gegenkräfte
von der offenen Position in die geschlossene Position und umgekehrt
schwenken. Trotz der Anordnung des Torsionsstegs 18 ist
eine ausreichende Übertragung
einer Zugbelastung über
die Ankerfeder 9 auf die Ankerplatte 5 möglich. Zu
diesem Zweck hat der Torsionssteg 18 eine solche Dicke,
dass es nur selten zu einem lateralen Biegen des Torsionsstegs 18 kommt. Die
Torsionsbelastung wird zwischen der Anschlussregion der Anschlussplatte 19 über die
Anschlussplatte 19, den Zugstab 13, den Torsionssteg 18,
die Verbindungsstege 17 und die trapezförmigen Teile 16 auf
die Ankerplatte 5 übertragen.
Durch die Verwendung des Zugstabs 13 wird gewährleistet,
dass eine ausreichende elastische Zugkraft auf die Ankerplatte 5 wirkt,
was zu einem Schwenken der Ankerplatte 5 von der geschlossenen
Position in die offene Position oder umgekehrt führt, wenn keine Magnetkräfte auf die
Ankerplatte 5 wirken.
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In
einer einfachen Variation der ersten Ausgestaltung kann die Anschlussplatte 19 auch
ohne das Aufnahmeloch 20 ausgelegt werden. Das Aufnahmeloch 20 hat
vorzugsweise eine vergrößerte Region
in der Region, in der die Zugstabregion 13 zur Anschlussplatte 19 passiert.
Die Elastizität
der Anschlussplatte 19 wird durch das Aufnahmeloch 20 erhöht. Die
Elastizität
der Ankerfeder 9 wird dadurch weiter mit Bezug auf die
Zugbelastung erhöht.
Daher kann die Ankerfeder 9 so ausgelegt werden, dass sie insgesamt
kürzer
ist, um dieselbe Zugbelastung zu erzielen.
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Ein
fundamentaler Vorteil der Ankerfeder 9 besteht darin, dass
ein Zugstab 13 und eine Verdrehregion 18 in Reihe
verbunden sind. Aufgrund der Bildung der beiden unterschiedlichen
Regionen ist eine präzise
Einstellung der Zugbelastung möglich,
und darüber
hinaus kann gewährleistet
werden, dass Verdrehkräfte
durch die Verdrehregion 18 ohne großen Widerstand absorbiert werden.
Somit wird die zum Schwenken der Ankerplatte 5 benötigte Kraft
reduziert. So wird eine erhöhte
Dynamik zum Bewegen der Ankerplatte 5 möglich, obwohl die Zugbelastung relativ
hoch ausgelegt werden kann, was zu einer verbesserten allgemeinen
Schaltdynamik des Schaltrelais 1 führt.
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Der
Zugstab 13 kann genau dimensioniert werden, und somit kann
aufgrund der separaten Konstruktion des Zugstabs 13 die
zulässige
Zugbelastung genau eingestellt werden. Eine präzise Einstellung der Torsionsgegenkräfte ist
auch aufgrund der separaten Konstruktion der Verdrehregion 18 möglich. Infolgedessen
kann der Zugstab 13 erheblich breiter und kürzer konstruiert
sein, weil die Rotationsbewegung der Ankerplatte von der Verdrehregion 18 aufgenommen
wird. Ein effizientes und kompaktes Design der Ankerfeder 9 ist
infolge der Konstruktion der Verdrehregion 18 in der Form
eines parallel zur Ankerplatte 5 ausgerichteten Torsionsstegs 18 möglich. In
einer einfachen Ausgestaltung der Ankerfeder ist der Torsionssteg 18 nur über einen
Verbindungssteg 17 mit der Federkontaktregion 8 verbunden.
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2 ist
ein schematisches Diagramm, das eine zweite Ausgestaltung der Ankerfeder 9 zeigt. Die
zweite Ausgestaltung der Ankerfeder 9 hat eine Befestigungsregion 25,
mit der die Ankerfeder 9 starr mit dem Schaltrelais 1,
vorzugsweise mit der Jochplatte 4 verbunden ist. Eine Befestigungsregion 25 passiert
in einen ersten Zugstab 13, der in der Form eines kurzen,
relativ breiten Stegs ausgebildet ist. Der erste Zugstab 13 öffnet zentral
in einen Torsionssteg 18. Zwei Verbindungsstege 17 sind
in Endregionen des Torsionsstegs 18 ausgebildet und mit
Endregionen eines zweiten Torsionsstegs 26 verbunden. Der
zweite Torsionssteg 26 ist vorzugsweise im Einklang mit
dem Torsionssteg 18 aufgebaut. Der zweite Torsionssteg 26 ist
mittig mit einem lateral gebildeten trapezförmigen Teil 16 verbunden.
Eine Federkontaktregion 8 ist mit dem trapezförmigen Teil 16 verbunden
und ist starr mit der Ankerplatte 5 verbunden.
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In 2 ist
die Biegung des Anschlusses der Federkontaktregion 8 nicht
dargestellt. Das Anschlussstück
ist gemäß der Ausgestaltung
von 1 ausgebildet, beginnend mit einer Oberseite der
Jochplatte 4 in der Form einer Biegung von praktisch 90° in Richtung
auf die Außenseite
der Ankerplatte 5, in der die Federkontaktregion 8 starr
mit der Ankerplatte 5 verbunden ist. Die Ausgestaltung
von 2 hat eine erhöhte
Verdrehelastizität,
da zwei Torsionsstege 18, 26 in Reihe verbunden
sind. Die Anordnung von zwei in Reihe verbundenen Torsionsstegen 18, 26 reduziert
die Gegenkraft, die beim Schwenken der Ankerplatte 5 von
der geschlossenen Position in die offene Position oder umgekehrt
aufgrund der Ankerfeder 9 entsteht. Dies ermöglicht eine
höhere
Dynamik beim Schwenken der Ankerplatte 5.
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3 zeigt
eine dritte Ausgestaltung der Ankerfeder 9, in der eine
Mehrzahl von Torsionsstegpaaren 18, 26 miteinander
in Reihe verbunden sind. Die beiden jeweiligen Torsionsstegpaare 18, 26 sind über einen
Zugstab 13 miteinander verbunden. Zur Bildung einer Ankerfeder 9 wird
vorzugsweise eine Mehrzahl von Torsionsstegpaaren 18, 26 parallel
angeordnet, zusätzlich
zu der Mehrzahl von in Reihe verbundenen Torsionsstegpaaren 18, 26.
In 3 sind zwei identisch aufgebaute Ankerfedern 9 parallel
verbunden und mit einer einzelnen Federkontaktregion 8 verbunden.
Die Biegung der Anschlussregionen, die zwischen der Federkontaktregion 8 und den
Torsionsstegen 18, 26 ausgebildet sind, ist in
den Figuren nicht ausdrücklich
dargestellt.
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Ein
einfaches Verfahren zum Einstellen der modularen Elastizität oder der
Zugbelastung ist aufgrund des modularen Aufbaus der Ankerfeder 9 gemäß 3 möglich. Die
Ausgestaltung von 3 ergibt den Vorteil, dass die
Elastizität
der Ankerfeder 9 aufgrund der Anordnung der Torsionsstegpaare 18, 26 individuell
eingestellt werden kann. So kann beispielsweise die Verdrehsteifigkeit
und somit die Gegenkraft gegen ein Schwenken der Ankerplatte 5 aufgrund
der Reihenverbindung der Mehrzahl von Torsionsstegen oder Torsionsstegpaaren 18, 26 in
Stufen eingestellt werden. Die parallele Anordnung gemäß 3 ist
auch möglich,
um Federeigenschaften der Ankerfeder 9 auf modulare und
somit gestufte Weise zu befestigen.
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Die
Erfindung wurde anhand eines Beispiels einer Ankerfeder 9 beschrieben,
in der der Zugstab 13 im Wesentlichen lotrecht zum Torsionssteg 18 ausgerichtet
ist und die Verbindungsstege 17 in den Endregionen des
Torsionsstegs 18 angeordnet sind. Je nach der Ausgestaltung
können
auch Winkel, die sich von 90° unterscheiden,
zwischen dem Zugstab 13 und dem Torsionssteg 18 sowie
zwischen dem Torsionssteg 18 und den Verbindungsstegen 17 ausgebildet
werden. Die Anschlussregion zwischen dem Torsionssteg 18 und
der Federkontaktregion 8 kann auch als Federkontaktregion
ausgelegt sein. Es ist auch möglich,
die Verbindungsstege 17 mit dem Torsionssteg 18 weiter
innen näher
am Zugstab 13 zu verbinden.
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4 zeigt
eine Perspektivansicht einer zweiten Ausgestaltung des elektromagnetischen Schaltrelais 1.
Das Schaltrelais 1 hat eine Magnetspule 2 mit
einem Magnetkern (nicht dargestellt), der auf einem Abschnitt ruht,
der von der Magnetspule 2 auf einem Permanentmagnet (nicht
dargestellt) vorsteht. Ein Joch 33 ruht auf der Magnetspule 2 und
ist oberhalb der Magnetspule 2 angeordnet. Ein Anker 34 ist
am vorderen Ende der Magnetspule 2 gegenüber dem
Permanentmagnet (nicht dargestellt) angeordnet. Zwei obere laterale
Randregionen haben Lageraussparungen 34a, in denen ein
jeweiliger Jochdorn 33a des Jochs 33 so angeordnet
ist, dass der Anker 34 an den Jochdornen 33a montiert
ist und auf dem vorderen Ende der Magnetspule 2 aufliegt.
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Der
Anker 34 ist über
Nietverbindungen 35 mit einer Federkontaktregion 36 starr
verbunden, die als kreuzförmige
Blattfeder aus zwei einstückig
geformten Schenkeln 37, 38 ausgebildet ist, die
einander im Wesentlichen zentral schneiden. Der erste Schenkel 37 der
Federkontaktregion 36 hat ein erstes freies Ende 37a,
das an eine Ankerzunge 34b des Ankers 34 angrenzt,
und ein zweites freies Ende 37b, das eine Kontaktbrücke 39 für einen
Kontakt mit zwei Anschlüssen 40, 41 trägt. Der
zweite Schenkel 38, der den ersten Schenkel 37 im
Wesentlichen zentral kreuzt, hat zwei elastische Federarme 38a,
die über die
Nietverbindung 35 an freien Enden 38b mit dem Anker 34 verbunden
sind. Die Federkontaktregion 36 drückt die Kontaktbrücke 39,
die am zweiten freien Ende 37b des ersten Schenkels 37 angeordnet
ist, auf Kontaktflächen
der Anschlüsse 40, 41 in
Abhängigkeit
von der Position des Ankers 34.
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Nachfolgend
wird der Betrieb der zweiten Ausgestaltung des Schaltrelais 1 ausführlicher
mit Bezug auf 4 beschrieben. In der Ruheposition wird
der Anker 34 vom Permanentmagnet (nicht dargestellt) in
der Richtung der Magnetspule 2 angezogen, so dass die Federkontaktregion 36 ebenfalls
in der Richtung der Magnetspule 2 angezogen wird. In der
Ruheposition grenzt die Kontaktbrücke 39 an die Kontaktflächen der
Anschlüsse 40, 41 an,
um eine elektrische Verbindung zwischen dem ersten Anschluss 40 und
dem zweiten Anschluss 41 herzustellen. Wenn die Magnetspule 2 mit
Strom gespeist wird, dann entsteht ein Magnetfeld, das die Permanentmagnet-Haltekraft
des Ankers 34 kompensiert. Der Anker 34 wird daher
nicht mehr von einem Magnetfeld in Richtung auf den Magnetkern (nicht
dargestellt) und die Kontaktflächen
der Anschlüsse 40, 41 angezogen,
sondern wird von der Federkontaktregion 36 von dem Magnetkern
(nicht dargestellt) weg gezogen. Aufgrund dieser Kippbewegung schwenkt auch
die untere Region des Ankers 34 und daher das zweite freie
Ende 37b des ersten Schenkels 37 der die Kontaktbrücke 39 tragenden
Federkontaktregion 36 vom Magnetkern (nicht dargestellt)
weg und trennt die elektrische Verbindung zwischen der Kontaktbrücke 39 und
den Anschlüssen 40, 41.
Der Anker 34 kippt um die Achse, die von der Oberseite
des Jochs 33 gebildet wird, weil der Anker 34 auf
den Jochdornen 33a ruht.
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Die
Federarme 38a des zweiten Schenkels 38 der Federkontaktregion 36,
die von der Mitte des ersten Schenkels 37 im Wesentlichen
nach außen zeigt,
sind elastisch und vorteilhafterweise mit einer geringen Verdrehsteifigkeit
ausgelegt, so dass diese Region der Federkontaktregion 36 im
Falle einer einseitigen Belastung aufgrund der resultierenden Flexibilität der Federarme 38a leicht
rotieren können.
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5 zeigt
die zweite Ausgestaltung der Federkontaktregion 36. In
der zweiten Ausgestaltung der Federkontaktregion 36 zeigen
die Federarme 38a des zweiten Schenkels 38 im
Wesentlichen im rechten Winkel vom ersten Schenkel 37 weg.
Bei diesem einfachen Aufbau, der durch Stanzen erzeugt werden kann,
können
Elastizität
und Verdrehsteifigkeit der Federarme 38a durch die Materialdicke
und die Breite der Federarme 38a beeinflusst werden.
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6 zeigt
eine dritte Ausgestaltung der Federkontaktregion 36. Die
dritte Ausgestaltung der Federkontaktregion 36 ist eine
etwas komplexere Ausgestaltung, da die Federarme 38a des
zweiten Schenkels 38 auf wellenförmige Weise vom ersten Schenkel 37 weg
verlaufen. Dieses Design lässt
es zu, dass flexible Federarme 38a auf einer Federkontaktregion 36 mit
einer hohen Federkontaktregionssteifigkeit erzeugt werden.
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Die
beschriebenen Designs der Federkontaktregionen 36 erlauben
eine Herstellung einer Federkontaktregion 36 im Wesentlichen
mit den Eigenschaften eines Drehgelenks in einem sehr kleinen Raum
und unter Anwendung von Herstellungsmethoden wie z.B. Nieten oder
Stanzen, die in der Relaistechnik konventionell sind, wobei die
Verdreh- und Zusatzwegsteifigkeit der Federkontaktregion 36 unabhängig einstellbar
sind. Der vom Anker 34 angesteuerte Brückenkontakt 39 kann
die auf dem zusätzlichen
Weg zu zwei Kontakten verfügbare
Kontaktkraft mit der gegebenen Federkontur der Federkontaktregion 36 gleichförmig verteilen.