EP0011668B1

EP0011668B1 - Electromagnetic movable-armature relay with one or more change-over contacts

Info

Publication number: EP0011668B1
Application number: EP19790101281
Authority: EP
Inventors: Peter Wilschewski
Original assignee: Fritz Kuke KG
Current assignee: Fritz Kuke KG
Priority date: 1978-11-09
Filing date: 1979-04-28
Publication date: 1983-12-07
Also published as: DE2848936A1; EP0011668A1

Description

Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Klappankerrelais mit einem oder mehreren Umschaltkontakten, wobei der Mittelkontakt durch Federkraft in der Öffnungsstellung gehalten und durch einen ankerbetätigten Stößel in die Schließstellung bewegt wird, wobei jeder Mittelkontakt aus der Kombination eines ortsfesten Kontakthebels mit einem schwenkbar daran gelagerten Kontakthebel besteht und wobei eine sich ungefähr in Richtung der Kontaktebene erstreckende Zugfeder einerseits an dem der Kontaktierung abgewendeten Ende des Kontaktträgers und andererseits in der Nähe des Doppelkontaktnietes an dem beweglichen Kontakthebel befestigt ist, (DE-A-2456978).The invention relates to an electromagnetic flap armature relay with one or more changeover contacts, the center contact being held in the open position by spring force and being moved into the closed position by an anchor-operated plunger, each center contact consisting of the combination of a fixed contact lever with a contact lever pivotably mounted thereon, and wherein a tension spring extending approximately in the direction of the contact plane is attached on the one hand to the end of the contact carrier facing away from the contacting and on the other hand in the vicinity of the double contact rivet to the movable contact lever (DE-A-2456978).

Der Kontaktabstand darartiger herkömmlicher Relais mit Umschaltkontakten ist nur auf wenige Zehntelmillimeter begrenzt, weil der maximale Ankerhub eines Klappankerrelais vorgegebener Größe festliegt.The contact spacing of such conventional relays with changeover contacts is only limited to a few tenths of a millimeter because the maximum armature stroke of a folding armature relay of a predetermined size is fixed.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Kontakthub eines Klappankerrelais über das Zehnfache hinaus zu vergrößern, weil in der Schalttechnik neuerdings aus Sicherheitsgründen in den Fällen, in denen Ströme mit höherer Spannung zu schalten sind, ein größerer Kontaktabstand erforderlich ist.The invention has for its object to increase the contact stroke of a hinged armature relay more than ten times because in switching technology, for safety reasons, a greater contact spacing is now required in cases in which currents with a higher voltage are to be switched.

Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, den Klappanker möglichst prellarm schalten zu lassen, um dadurch die Lebensdauer der bewegten Teile des Relais zu erhöhen.The invention is also based on the object of having the hinged armature switch with as little bounce as possible, in order thereby to increase the service life of the moving parts of the relay.

Erfindungsgemäß wird die erstgenannte Aufgabe dadurch gelöst, daß der Kontakthebel (2) auf beiden Seiten in Schneidenlagerungen (16 bis 19) abgestützt ist und die Zugfeder (5) den Kontakthebel (2) in seine Schneidenlagerung (16, 17) zieht und gleichzeitig zur Übertragung der Betätigungskraft dient, wobei die Betätigung des Kontakthebels (2) durch den direkt auf die Zugfeder (5) drückenden Stößel (9) erfolgt, nach dessen Abhebung der Kontakthebel (2) zurückschnappt.According to the invention, the first-mentioned object is achieved in that the contact lever (2) is supported on both sides in cutting edge bearings (16 to 19) and the tension spring (5) pulls the contact lever (2) into its cutting edge bearing (16, 17) and at the same time for transmission the actuating force is used, the actuation of the contact lever (2) being effected by the plunger (9) pressing directly on the tension spring (5), after which the contact lever (2) snaps back.

Das erfindungsgemäß ausgestattete Klappankerrelais bietet die Möglichkeit, durch zweckmäßige Wahl der Hebelverhältnisse einen vergrößerten Kontaktabstand zu erzielen, obwohl die Kontaktkraft nicht verringert wird. Da sich die den Kontakthebel in die Ruhelage zurückholende Zugfeder ungefähr in Richtung der Kontaktbene erstreckt, ist deren Platzbedarf vernachlässigbar gering und führt zu keiner Vergrößerung der baulichen Abmessungen des Klappankerrelais. verglichen mit einem herkömmlichen. Es ist lediglich der Abstand der feststehenden Kontakt, entsprechend den elektrischen Gegebenheiten, zu vergrößern.The folding armature relay equipped according to the invention offers the possibility of achieving an increased contact distance by appropriately selecting the lever ratios, although the contact force is not reduced. Since the tension spring returning the contact lever to the rest position extends approximately in the direction of the contact plane, its space requirement is negligibly small and does not lead to an increase in the structural dimensions of the folding armature relay. compared to a conventional one. It is only necessary to increase the distance between the fixed contacts in accordance with the electrical conditions.

In Weiterbildung der Erfindung weist der den Doppelkontaktniet tragende Kontakthebel eine mittlere Aussparung auf, und beiderseits der Schneidenlagerungen befinden, sich seitliche Vorsprünge mit Kanten, die in Ausnehmungen von abgewinkelten Kontaktträgerabschnitten eingreifen. Es wird so eine besonders kompakte Bauweise erzeilt, wobei die Abkröpfung der Kontaktträgerabschnitte die erforderliche Exzentrizität der Zugfeder gegenüber der Schneidenlagerung des Kontakthebels herbeizuführen gestattet.In a further development of the invention, the contact lever carrying the double contact rivet has a central recess, and on both sides of the cutting edge bearings there are lateral projections with edges which engage in recesses in angled contact carrier sections. A particularly compact design is achieved in this way, the offset of the contact carrier sections permitting the required eccentricity of the tension spring in relation to the cutting edge bearing of the contact lever.

Um einen möglichst großen Schwenkweg des Doppelkontaktnietes, der am Ende des ihn tragenden Kontakthebels sitzt, bei festliegendem Ankerhub erzeugen zu können, drückt der Stößel auf den dem Lager des Kontakthebels abgewandten, außerhalb des Kontakthebels liegenden Teil der Zugfeder.In order to be able to produce the largest possible swivel path of the double contact rivet, which sits at the end of the contact lever carrying it, with the anchor stroke fixed, the tappet presses on the part of the tension spring facing away from the bearing of the contact lever and lying outside the contact lever.

Das erfindungsgemäß ausgestattete Klappankerrelais erlaubt es mithin, durch zweckmäßige Wahl der Hebelverhältnisse, also sowohl der Länge des den Doppelkontaktniet tragenden Kontakthebels, des Abstandes zwischen dem Lager dieses Kontakthebels und der Richtung der Zugkraft der Zugfeder und des Angriffspunktes derselben an dem Kontakthebel sowie auch der Lage des Angriffspunktes des Stößels an der Zugfeder selbst, ein den jeweils vorliegenden Schaltbedingungen angepaßtes Schaltverhalten des Relais zu erzielen. Der Doppelkontaktniet liegt dabei in der Ruhestellung stets in der einen Endlage eines Schnappschalters, während er durch den ankerbetätigten Stößel aus dieser Schnappendlage herausgedrückt, dabei jedoch über die Mittellage, aus der er in die andere Endlage schnappen könnte, nicht hinausbewegt wird, so daß er bei abfallendem Klappanker stets wieder in die Ruhestellung zurückschnappt. Es handelt sich also nicht um einen Schnappschalter im üblichen Sinne, der bekanntlich zwei stabile Endlagen besitzt.The hinged armature relay equipped according to the invention thus allows, by appropriate selection of the lever ratios, i.e. both the length of the contact lever carrying the double contact rivet, the distance between the bearing of this contact lever and the direction of the tensile force of the tension spring and the point of application thereof on the contact lever and also the position of the Point of contact of the plunger on the tension spring itself to achieve a switching behavior of the relay that is adapted to the respective switching conditions. The double contact rivet is always in the rest position in one end position of a snap switch, while it is pushed out of this snap end position by the anchor-operated plunger, but is not moved beyond the central position from which it could snap into the other end position, so that it is at falling hinged anchor always snaps back into the rest position. So it is not a snap switch in the usual sense, which is known to have two stable end positions.

Das angestrebte prellarme Verhalten des Ankers des erfindungsgemäßen Klappankerrelais wird in einer Weiterbildung dadurch bewirkt, daß der an dem Befestigungsschenkel des Joches anliegende Flansch der Erregerspule in an sich bekannter Weise aus einem energieverzehrenden Material, beispielsweise einem geeigneten Kunststoff, besteht, und einen eine Durchbrechung des Joches berührungsfrei durchgreifenden, der Dämpfung der Prellungen des abfallenden Ankers dienenden, einen Anschlag für den das Joch übergreifenden Ankerschenkel bildenden Ansatz besitzt. Dadurch, daß der an dem Befestigungsschenkel des Joches anliegende Flansch der Erregerspule aus energieverzehrendem Material, beispielsweise einem thermoplastischen Kunststoff, besteht, bildet der an dem Flansch angeordnete, eine Durchbrechung des Joches durchgreifende Ansatz einen Anschlag für den in Längsrichtung der Erregerspule sich erstreckenden Ankerschenkel, der bei Entregung des Relais die durch die Spannung der Kontaktfedern bedingte Bewegungsenergie des Ankers beim Aufprall aufzehrt und gleichzeitig einen bei Berührung des Ankerschenkel mit dem Joch sich ergebenden magnetischen Nebenschluß verhindert. Zusätzliche Aufwendungen sind weder bei der Herstellung noch bei der Montage erforderlich, da die Durchbrechung des Joches gleichzeitig mit dem sowieso erforderlichen Stanzen erfolgt, und der Ansatz ohne Schwierigkeiten bei der Herstellung des Flansches angeformt wird. Auch die Montage erfordert keinerlei zusätzliche Maßnahmen, und es besteht darüberhinaus die Möglichkeit, den Ansatz in Anpassung an einen erforderlichen Ankerhub auf einfache Weise durch Abtragung zu verkürzen, was bei Verwendung eines thermoplastischen Materials, beispielsweise durch Wärmeeinwirkung, erfolgen kann.The desired low-bounce behavior of the armature of the hinged armature relay according to the invention is brought about in a further development in that the flange of the excitation coil resting on the fastening leg of the yoke consists in a manner known per se of an energy-consuming material, for example a suitable plastic, and an opening in the yoke has contact-free penetration, which serves to dampen the bruises of the falling anchor, has a stop for the approach leg forming the yoke approach. Characterized in that the flange of the excitation coil lying on the fastening leg of the yoke consists of energy-consuming material, for example a thermoplastic, the flange arranged on the flange and penetrating the yoke forms a stop for the armature leg extending in the longitudinal direction of the excitation coil, the when the relay is de-energized by the voltage of the con The movement energy of the armature caused by the clock springs is consumed on impact and at the same time prevents a magnetic shunt resulting when the armature leg touches the yoke. Additional expenses are neither required in the manufacture nor in the assembly, since the yoke is broken through at the same time as the punching required anyway, and the attachment is molded on without difficulty in the manufacture of the flange. The assembly also does not require any additional measures, and there is also the possibility of shortening the approach in adaptation to a required anchor stroke in a simple manner by removal, which can be done when using a thermoplastic material, for example by exposure to heat.

In Weiterbildung dieser Maßnahme wird der am freien Ende der Erregerspule angeordnete Flansch aus einem energieverzehrenden Material, beispielsweise Kunststoff, gefertigt und weist wenigstens einen, der Dämpfung der Prellung des anziehenden Ankers dienenden, gegenüber dem Spulenkern geringfügig vorspringenden, einen Anschlag für den quer zum Spulenkern gerichteten Ankerschenkel bildenden Vorsprung auf. Wenn auch die bei Erregung des Relais sich ergebenden Ankerprellungen in befriedigendem Maße gedämpft werden sollen, ist es lediglich erforderlich, an dem am freien Ende der Erregerspule angeordneten Flansch einen parallel zur Spulenachse gerichteten Vorsprung anzuformen, der in seiner Länge den vorstehenden Spulenkern um ein geringes Maß überschreitet, und an dem bei Erregung des Relais der quer zur Erregerspule gerichtete Ankerschenkel zur Anlage kommt, wobei ebenfalls eine befriedigende Dämpfung der Ankerprellungen erreicht wird.In a further development of this measure, the flange arranged at the free end of the excitation coil is made of an energy-consuming material, for example plastic, and has at least one stop, which serves to dampen the bruise of the attracting armature and projects slightly towards the coil core, for the stop directed transversely to the coil core Anchor leg forming projection. If the armature bruises resulting when the relay is excited are to be damped to a satisfactory extent, it is only necessary to form a projection parallel to the coil axis on the flange arranged at the free end of the excitation coil, the projection of which protrudes to a small extent in terms of its length exceeds, and on the excitation of the relay of the armature arm directed transversely to the excitation coil comes to rest, whereby a satisfactory damping of the armature bruises is also achieved.

Zweckmäßigerweise wird der Vorsprung unmittelbar unterhalb des Spulenkerns angeordnet; es können jedoch auch mehrere Vorsprünge angeordnet sein, die der unteren Bereich des Spulenkern auf einem Kreisbogen umgeben. Auch die Anordnung des Vorsprungs macht keinerlei zusätzliche Aufwendungen in der Herstellung und in der Montage erforderlich, da er bei der Herstellung des Flanches ohne Schwierigkeiten angeformt werden kann.The projection is expediently arranged directly below the coil core; however, a plurality of projections can also be arranged which surround the lower region of the coil core on an arc of a circle. The arrangement of the projection also does not require any additional expenditure in terms of manufacture and assembly, since it can be molded on without difficulty during the manufacture of the flange.

Weitere Merkmale von Ausfuhrungs formen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.Further features of embodiments of the invention are specified in the dependent claims.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die Seitenansicht eines beispielsweise ausgeführten Klappankerrelais,
Fig. 2 die Vorderansicht desselben,
Fig. 3 die Umschalt-Kontaktgruppe in einer Prinzip-Darstellung für die Ruhestellung des elektromagnetischen Antriebs,
Fig. 4 wie Fig. 3, jedoch für die Arbeitsstellung des elektrischen Antriebs,
Fig. 5 eine schematische Darstellung des Magnetkreises einer anderen Ausführungsform des Relais bei angezogenem Anker und
Fig. 6 eine Darstellung gem. Fig. 5 bei abgefallenem Anker.

The invention is explained in more detail below with reference to the exemplary embodiments shown in the drawing. Show it:

1 is a side view of an example of a hinged armature relay,
2 is the front view of the same,
3 shows the changeover contact group in a schematic diagram for the rest position of the electromagnetic drive,
4 like FIG. 3, but for the working position of the electric drive,
Fig. 5 is a schematic representation of the magnetic circuit of another embodiment of the relay with the armature attracted and
Fig. 6 shows an illustration. Fig. 5 with the anchor dropped.

Gem. Fig. 1 ist der den Doppelkontaktniet 1 tragende Kontakthebel 2 in der Kanten lagerung 3 an dem Kontaktträger 4 abgestüzt. Die Zugfeder 5 ist mit ihrem einen Ende 6 an dem Kontaktträger 4 und mit ihrem anderen Ende 7 an dem Kontakthebel 2, in diesem Falle durch einfaches Einhaken, befestigt. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, liegt die Längsachse 5a der Zugfeder 5 in der Mittellage des beweglichen Doppelkontaktnietes 1 neben der Kantenlagerung 3, so daß immer noch eine erhebliche Rückholkomponente auf den Kontakthebel 2 ausgeübt wird. Diese bleibt auch dann erhalten, wenn der Doppelkontaktniet 1 bis zur Anlage an den feststehenden Kontakt 8 geschwenkt worden ist (s.hierzu auch Fig. 4).1, the contact lever 2 carrying the double contact rivet 1 is supported in the edge bearing 3 on the contact carrier 4. The tension spring 5 is fixed at one end 6 to the contact carrier 4 and at the other end 7 to the contact lever 2, in this case by simply hooking it on. As can be seen from the drawing, the longitudinal axis 5a of the tension spring 5 lies in the central position of the movable double contact rivet 1 next to the edge bearing 3, so that a considerable return component is still exerted on the contact lever 2. This is retained even if the double contact rivet 1 has been pivoted up to the contact with the fixed contact 8 (see also FIG. 4 for this).

Diese Schwenkung wird durch den ankerbetätigten Stößel 9 bewirkt, der unmittelbar auf die Zugfeder 5 drückt. Der durch den festliegenden Ankerhub begrenzte Schalthub des Stößels 9 wird durch das vorliegende Hebelverhältnis um ein Mehrfaches übersetzt, wodurch der gewünschte große Schalthub und damit Abstand zwischen dem Doppelkontaktniet 1 in seinen Endstellungen und dem jeweils gegenüberliegenden feststehenden Kontakt 8 bzw. 10 gewährleistet ist. Fig. 3 zeigt die zweite Endstellung des Doppelkontaktnietes 1, in der dieser durch die Zugfeder 5 in die Ruhelage zurückgeholt worden ist.This pivoting is caused by the anchor-operated plunger 9, which presses directly on the tension spring 5. The switching stroke of the plunger 9, which is limited by the fixed armature stroke, is translated several times by the present lever ratio, whereby the desired large switching stroke and thus the distance between the double contact rivet 1 in its end positions and the respectively opposite fixed contact 8 or 10 is ensured. Fig. 3 shows the second end position of the double contact rivet 1, in which it has been brought back into the rest position by the tension spring 5.

Der Kontakthebel 2 enthält, wie Fig. 2 erkennen läßt, eine mittlere Aussparung 11, durch die die Zugfeder 5 hindurchgreift. Die beiderseitigen Vorsprünge (14, 15) der Kontaktträgerabschnitte 12 und 13 sind, wie Fig. 1 erkennen läßt, abgewinkelt und die beiderseitigen Streben 4a und 4b versetzt gebogen, um das Hebelverhältnis zu verbessern. Die Kanten 16 und 17 der seitlichen, abgewinkelten Vorsprünge 14 und 15 greifen in die Ausnehmungen 18 und 19 der Vorsprünge 12 und 13 des Trägers 4, wodurch eine reibungsarme Lagerung des Kontakthebels 2 gewährleistet ist.As can be seen in FIG. 2, the contact lever 2 contains a central recess 11 through which the tension spring 5 extends. The projections (14, 15) on both sides of the contact carrier sections 12 and 13 are angled, as can be seen in FIG. 1, and the struts 4a and 4b on both sides are bent to improve the lever ratio. The edges 16 and 17 of the lateral, angled projections 14 and 15 engage in the recesses 18 and 19 of the projections 12 and 13 of the carrier 4, which ensures low-friction mounting of the contact lever 2.

Die Fig. 5 und 6 zeigen lediglich die Erregerspule 21 mit dem Spulenkern 22 und dem Joch 23, 23' und dem Klappanker 24, 25. Der Kontaktfedersatz und das diesen betätigende, auf der Oberseite des Ankerschenkels 24 aufliegende Organ sind fortgelassen, da sie zur Erläuterung der Erfindung nicht erforderlich sind.5 and 6 only show the excitation coil 21 with the coil core 22 and the yoke 23, 23 'and the hinged armature 24, 25. The contact spring set and the actuating element resting on the upper side of the armature leg 24 are omitted, since they are used for Explanation of the invention are not required.

Wie die Abbildungen zeigen, besitzt das Joch 23, 23' an der Stelle der Abbiegung eine im Stanzwege bei der Herstellung des Joches eingebrachte Durchbrechung 28, und der an dem Befestigungsschenkel 23' des Joches anliegende Flansch der Erregerspule 21 besitzt einen, die Durchbrechung 28 frei durchgreifenden stiftförmigen Ansatz 29, der oberhalb des Jochschenkels 23 endet und einen Anschlag für den Ankerschenkel 24 bildet, wenn das Relais entregt und der Anker 24, 25 unter Wirkung der Spannung der Kontaktfedern in die in Fig. 6 gezeigte Lage gebracht wird.As the figures show, the yoke 23, 23 'has an opening 28 in the punching path during the manufacture of the yoke at the point of the bend, and the flange of the excitation coil 21 which bears against the fastening leg 23' of the yoke has one, the opening 28 is free by engaging pin-shaped projection 29, which ends above the yoke leg 23 and forms a stop for the armature leg 24 when the relay is de-energized and the armature 24, 25 is brought into the position shown in FIG. 6 under the action of the tension of the contact springs.

Wie Fig. 6 zeigt, ist zur Dämpfung der bei Erregung des Relais auftretenden Ankerprellungen an dem am freien Ende der Erregerspule 21 angeordneten Flansch 27 ein parallel zur Achse der Erregerspule 21 gerichteter Ansatz 30 angeordnet, der geringfügig gegenüber dem Spulenkern 22 vorsteht, so daß bei Erregung des Relais der Ankerschenkel 25 in Anlage an den Ansatz 30 gelangt und die Ankerprellungen dämpft. Der Ansatz 30 läßt sich ohne Schwierigkeiten bei der Herstellung des Flansches 27 in ein und demselben Arbeitsgang anformen.As shown in FIG. 6, for the damping of the armature bruises which occur when the relay is excited, a flange 30 which is arranged parallel to the axis of the excitation coil 21 and which projects slightly from the coil core 22 is arranged on the flange 27 arranged at the free end of the excitation coil 21, so that at Excitation of the relay of the armature legs 25 comes into contact with the extension 30 and dampens the armature bruises. The approach 30 can be molded in one and the same operation without difficulty in the manufacture of the flange 27.

Claims

1. An electromagnetic tilting armature relay having one or more throw-over contacts, in which respect the central contact is held by spring force in the open position, and is moved by an armature-actuated tappet into the closed position, in which respect each central contact consists of the combination of a stationary contact lever with a contact lever mounted swingably thereon and in which respect a tension spring extending approximately in the direction of the contact plane is fastened on the one hand to the end of the contact carrier remote from the contacting and on the other hand to the movable contact lever in the vicinity of the double contact rivet, characterised in that the contact lever (2) is supported on both sides in knife-edge bearings (16 to 19) and the tension spring (5) draws the contact lever (2) into its knife-edge bearing (16, 17) and at the same time serves for the transfer of the actuating force, in which respect the actuation of the contact lever (2) is effected through the tappet (9) pressing directly on the tension spring (5), after the lifting-off of which tappet (9) the contact lever (2) snaps back.

2. A tilting armature relay according to claim 1, characterised in that the contact lever (2) carrying the double contact rivet (1) has a central cutout (11) and is supported on both sides in knife-edge bearings (16 to 19), on both sides of which there are disposed lateral projections (14, 15) with edges (16, 17) which engage in recesses (18, 19) of angled contact carrier portions.

3. A tilting armature relay according to claim 1 and 2, characterised in that optionally a flexible, galvanic additional connection (20) which serves for carrying the current exists between the stationary contact carrier (4) and the swingably mounted contact lever (2).

4. A tilting armature relay according to claim 1 and 2, characterised in that the contacting force coming about under the spring action rises progressively with increasing deflection.

5. A tilting armature relay according to claim 1, 2 and 4, characterised in that a bistable electromagnetic system is used at the drive side.

6. A tilting armature relay according to claim 1 to 5, characterised in that the flange (6), butting against the fastening limb (3') of the yoke (3), of the exciting coil (1) consists of an energy-dissipating material, for example a suitable plastics material, and has an adjoint- piece (9) which engages in contact-free manner through a perforation (8) of the yoke (3) and which serves for the damping of the chatter- ings of the dropping armature (4, 5) and which forms a stop for the armature limb (4) engaging over the yoke.

7. A tilting armature relay according to claim 6, characterised in that the flange (7) arranged at the free end of the exciting coil (1) consists of an energy-dissipating material, for example plastics material, and has at least one projection (10) which serves for the damping of the chatter of the pulling-up armature (4, 5), which protrudes slightly relative to the coil core (22) and which forms a stop for the armature limb (5) directed transversely to the coil core (22).