EP0072975B1 - Elektromagnetisches Relais - Google Patents
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
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- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H50/00—Details of electromagnetic relays
- H01H50/54—Contact arrangements
- H01H50/548—Contact arrangements for miniaturised relays
-
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H51/00—Electromagnetic relays
- H01H51/22—Polarised relays
- H01H51/2236—Polarised relays comprising pivotable armature, pivoting at extremity or bending point of armature
- H01H51/2245—Armature inside coil
Definitions
- the invention relates to an electromagnetic relay with an excitation coil and a rod-shaped, in the coil body extending approximately along the coil axis, in the area of the one coil flange on one side mounted armature, which forms a working air gap with at least one pole plate, the armature with at least one contact spring is connected, which extends parallel to the armature substantially over the entire coil length and cooperates with one end in each case with at least one mating contact element.
- Such a relay is known for example from DE-A-1 806 324.
- the armature bridges two magnetic poles which are aligned with one another within the coil former and, with its end protruding from the coil, makes contact with mating contact elements arranged outside the coil former.
- a contact spring arranged inside the coil body is attached directly to the armature and at the same time serves to hold and reset the armature. So that the armature can only form a single changeover contact, nevertheless, the space in the coil body must be relatively large because of the pole plates arranged there and the contact spring.
- the armature bearing provided there causes a relatively strong friction between armature and pole plate.
- Another disadvantage of the known relay construction is that only the opposite flat side of the armature is suitable for forming a working air gap due to the direct connection of the contact spring to one side of the armature, so that, for example, a polarized system in which the armature with two opposite pole plates has working air gaps forms, can not be used.
- the object of the invention is to provide a relay of the type mentioned with high contact reliability, in which a plurality of contact springs can be actuated via the armature and in which the connection of the contact springs to the armature is designed so that on the one hand good contact with less Strain on the spring material is guaranteed and on the other hand, the armature can switch freely over almost its entire length in any magnet system, in particular effective polarized magnet systems can be used.
- the coil body itself should have the smallest possible diameter.
- this object is achieved in that the working air gap is formed in the region of the second coil flange, that the armature is supported in the one coil flange by means of a support part which is rigidly connected to the armature and is pivotably arranged on the coil flange and is made of insulating material, so that the contact springs pass through Anchoring in the carrier part made of insulating material are connected to the armature and that these contact springs extend outside the coil and thus at a certain distance from the armature.
- the insulating support provided according to the invention thus serves to keep the armature and the movable contact springs at a distance from one another and to mount them together on the coil flange.
- Both the armature and the movable contact springs extend parallel to the coil axis up to the opposite coil flange, the mutual spacing ensuring that the magnet system on the one hand and the contact units on the other hand do not adversely affect one another.
- the bearing point is so far from the contact points that practically no abrasion can reach the contact surfaces.
- the bearing friction is very low, so that the elongated design of the armature and the parallel contact springs of the armature stroke cause only a slight pivoting movement in the bearing. Since the armature lies alone in the coil body without additional parts, it takes up little space, so that a coil with a small diameter can be used; this means that a very sensitive polarized magnet system can also be used.
- Another advantage of the construction according to the invention is that the spring material of the movable contact springs fastened in the carrier is only slightly stressed, the deflections being small due to the large clamping length, and therefore relatively thick contact springs can be used.
- the relay makes optimum use of the excitation energy, since the energy introduced into the springs is fully converted into contact force without an intermediate actuating slide.
- the long contact springs freely arranged next to the coil have the advantage that they are easily accessible for adjustment, so that the desired high contact reliability is also ensured in this way. In this case, in particular contactlessly operating adjustment methods can be used, the method with dosed application of heat described in DE-A-2918 100 being particularly important.
- At least one movable contact spring is expediently arranged symmetrically on both sides of the armature.
- two movable contact springs it is also possible for two movable contact springs to be fastened one above the other in the carrier, in alignment with one another. In this way, four or more changeover contacts can be constructed.
- the carrier part is expediently T-shaped, one or more contact springs being anchored in the middle part of the armature and in the two side arms.
- the contact springs can be fastened with a straight fastening end in the carrier. This attachment can be done in the usual way either by inserting or by embedding, such as injection.
- the contact springs are angled, with their fastening end emerging from the carrier part perpendicular to the bearing axis and having angled and bent contact limbs.
- the contact springs anchored in the carrier part each have a first section with a first spring thickness starting from their clamping point and a second section with a second spring thickness in the area of their contacting ends, the second spring thickness being at least half smaller is than the first feather thickness.
- the contact springs thus have a stepped cross section, the thin end section having high elasticity due to the small spring thickness and ensuring good contact with the respective counter contacts. This thin end section is expediently slit lengthwise to achieve double contact.
- the thicker first section of the contact springs ensures the necessary spring rate. In addition, this thicker, unslotted area is well suited for adjusting the contact springs.
- the contact springs can be adjusted without the contact springs being heated in their entire thickness by the heat rays and thereby changing their spring characteristics. This risk would exist with continuously thin contact springs.
- the first, thicker section is expediently at least half the free spring length of the respective contact spring.
- the spring thickness in the first section is expediently about three times as large as that of the second section.
- the carrier part is expediently mounted in recesses of the coil flange by means of molded bearing pins. In another expedient embodiment, it could also have bearing cutting edges which are mounted in corresponding notches in the coil flange.
- the carrier part can be pressed into the bearing of the coil flange by a spring.
- This spring can consist of ferromagnetic or non-magnetic metal, but a plastic film can also be used as the spring.
- the armature can also be held in the bearing by a back plate of the magnetic circuit, a spring or a film being optionally arranged between the back plate and the carrier.
- An embodiment is particularly expedient in which the recesses of the coil flange are designed as slotted bearing bushes into which the bearing pins can be snapped.
- These bearing bushes expediently have a diameter which corresponds at least to the diameter of the bearing pins. This results in a low bearing friction; Even a slight play of the bearing journals in the bushes has an imperceptible effect on the switching movements at the end of the armature or at the contacting ends of the contact springs.
- a contact spring 7 is also anchored in the carrier part 3, which extends next to the coil over its entire length and with its free end can be switched between two counter contacts 8 and 9.
- the contacting end 7a of the contact spring 7 is moved in a circle around the bearing pin 4, so that it carries out a frictional movement on the counter contacts 8 and 9, respectively. This largely suppresses contact bruises.
- the carrier part can be made symmetrical to the bearing axis and can accommodate a contact spring 7 on both sides of the armature.
- the relay shown in FIGS. 2 to 6 has a polarized magnet system and two changeover contacts, although other magnet systems and contact assemblies would also be possible.
- the relay is built on a base body 11 and closed with an insulating protective cap 12.
- the edge joint 13 between base body and cap is sealed with casting resin 14, the pressure guides of coil connecting pins 15 also being sealed.
- On the base body 11 sits in a precisely fitting recess 16 (FIG. 4) a coil body 17 with the winding 18, which is delimited on the end face by the two coil flanges 19 and 20.
- a rod-shaped armature 21 extends along the coil axis within the coil body and is supported at its end 21b on the coil flange 20 and can make switching movements between two pole plates 22 and 23 with its free end 21a.
- contact surfaces 25 and 26 are provided on the coil former 17, against which the pole shoes 22 and 23 are pressed by lugs 27 and 28 formed on the coil flanges.
- the pole plates 22 and 23 are each part of the two yokes 29 and 30, which extend above the coil parallel to the coil axis and to the base body 11.
- the pole faces of the four-pole permanent magnet 31 opposite the yokes are covered by a flux plate 32, which closes both the permanent flux circuit and the excitation flux circuit.
- the armature 21 is fastened in a carrier part 34 made of insulating material.
- the carrier part 34 has an opening 34a in which the armature is fastened by insertion (FIG. 5).
- a rib 34b formed in the wall of the opening compensates for the greater cutting tolerance of the armature 21 and also ensures that the armature 21 is firmly seated in this plane.
- the carrier part 34 has molded journals 35 on the top and on the underside, which sit in bearing bushes 36. These bearing bushes 36 are each formed by two resilient holding arms 37 which are formed on the coil flange 20.
- FIG. 6 shows in a section VI-VI from FIG. 5 a view of the lower bearing bush 36 before the armature is installed.
- the journals are thus latched between the two resilient holding arms 37.
- the diameter of the bearing bush 36 is at least as large as the diameter of the bearing journal 35.
- the parts are manufactured in such a way that, due to the tolerances, there is at least some play between the bearing journal 35 and the bearing bushes 36.
- the anchor has a small amount of play in the bearing, but this has practically no effect on the switching function due to the long anchor.
- the carrier part 34 is T-shaped and carries in its two side legs 34c and 34d (see Fig. 5) each a center contact spring 39, which are firmly connected in this way to the armature and join the switching movements without the need for a separate contact slide .
- the free end 39a of this center contact spring alternately makes contact with one of the mating contact elements 40 or 41, which are provided in the usual way with contact pieces or contact surfaces.
- the center contact springs 39 are each connected to a connecting pin 43 via a strand 42.
- the mating contact elements 40 and 41 are each anchored directly in the base body 11.
- the center contact springs 39 are each embedded with their fastening ends 39b in a side leg 34c or 34d of the carrier part 34. They emerge laterally opposite one another from the carrier part 34 and are then bent and angled so that their free ends 39a extend parallel to the anchor.
- the two yokes 29 and 30 are pushed onto the coil former 17 in such a way that the pole plates 22 and 23 are positioned between the contact surfaces 25 and 26 on the one hand and the lugs 27 and 28 on the other hand.
- the yokes 29 and 30 rest on shoulders 44 and 45 of the coil flanges 19 and 20, respectively. They are fixed together with the permanent magnet 31 and the flux plate 32 by two pins 46 and 47, which are molded onto the thermoplastic coil body 17. These pins 46 and 47 are through recesses 48 and 49 of the flow plate 31st inserted and deformed over the flow plate to rivet heads 46a and 47a.
- the armature in its two end positions also has a defined distance from the mating contact elements 40 and 41 on both sides of the coil body. Since the mating contacts 40 and 41 can be aligned very precisely to one another in the inserted or injected state, only the center contact springs 39 need be adjusted during assembly, which in turn are firmly connected to the armature 21, so that no additional tolerances result a contact slide or the like occur.
- the center contact adjustment is a path adjustment and can be easily automated.
- additional insulating ribs 50 and 51 are arranged on both sides of the coil on the base body 11.
- FIG. 7 shows in a perspective view once again the carrier part 34 with the inserted armature 21 and the two center contact springs 39.
- the distance that these center contact springs 39 have from the armature bearing (journal 35) results in one each on the contact pieces 39c Frictional movement with respect to the mating contacts 40 and 41.
- intermediate parts could also be embedded in the carrier part 34, to which the contact springs 39 are riveted or welded outside the carrier part.
- Fig. also shows a perspective view of a modification compared to Fig. 7.
- the support member 54 carries the anchor 21 as before and is mounted with a pin 55.
- this carrier part 54 has in its side part 54a two superimposed center contact springs 56 and 57, so that two superimposed changeover contacts are created with corresponding mating contact elements.
- This arrangement could also be expanded in a manner not shown in such a way that the support part 54 also contains a side part 54a symmetrically on the other side of the armature, with contact springs 56 and 57 also lying one above the other.
- Fig. 9 shows further modifications compared to the previously shown relay.
- a view from above of the coil is shown, similar to FIG. 3. 3, the armature 21 has a carrier part 58 with longer side arms 59, in each of which contact intermediate pieces 60 are embedded.
- Center contact springs 61 are welded to each of these contact spacers, and they are also connected to connection pins 63 in the base body 11 via connection springs 62.
- a further modification in the illustration according to FIG. 9 consists in the mounting of the armature or the support part 58.
- the support part 58 has molded-on bearing cutters 64 which engage in corresponding bearing notches 65 of the coil former 66.
- the carrier part is pressed into these bearing notches 65 via a film 67.
- the film itself is held by a bent sheet metal bracket 68, which can be part of the flow sheet 32 (FIG. 2).
- bearing journals can also be provided, which rest against corresponding recesses in the coil former and are held in these recesses by a spring or by a film.
- Fig. 10 shows a perspective view of a modified embodiment of the support member with armature and contact springs.
- the armature 71 together with the two contact springs 72 and 73 is anchored in parallel in a carrier part 74, for example by embedding or also by insertion.
- This carrier part 74 is constructed and stored in a similar manner to that in the previously described exemplary embodiments.
- the thickness of the spring in the first section 72a or 73a in the exemplary embodiment is approximately 0.5 mm, while the thickness in section 72b or 73b is approximately 0.17 mm.
- the thin section 72b or 73b with the longitudinal slot 75 or 76 in each case results in a high degree of elasticity and thereby a high level of contact reliability, the slot 75 or 76 ensuring decoupling of the contacting end surfaces 72c and 72d or 73c and 73d .
- the thicker sections 72a and 73a each provide the necessary spring rate for the overall spring, and these unslit sections are also well suited for adjusting the contact springs.
- contactlessly attacking adjustment means can be used, such as the application of heat, for example by laser beams. In this way, a very precise adjustment of the relay can be carried out, which in turn contributes to the contact reliability.
- the contact springs 72 and 73 can most conveniently be cut from a sheet metal strip with a graduated cross section.
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Description
- Die Erfindung bezieht sich auf ein elektromagnetisches Relais mit einer Erregerspule und einem stabförmigen, im Spulenkörper sich in etwa entlang der Spulenachse erstreckenden, im Bereich des einen Spulenflansches einseitig gelagerten Schwenkanker, der mit mindestens einem Polblech einen Arbeitsluftspalt bildet, wobei der Anker mit mindestens einer Kontaktfeder in Verbindung steht, welche sich parallel zum Anker im wesentlichen über die gesamte Spulenlänge erstreckt und mit ihrem einen Ende jeweils mit mindestens einem Gegenkontaktelement zusammenwirkt.
- Ein derartiges Relais ist beispielsweise aus der DE-A-1 806 324 bekannt. Dort überbrückt der Anker zwei innerhalb des Spulenkörpers miteinander fluchtend angeordnete Magnetpole und gibt mit seinem aus der Spule herausragenden Ende Kontakt mit außerhalb des Spulenkörpers angeordneten Gegenkontaktelementen. Eine innerhalb des Spulenkörpers angeordnete Kontaktfeder ist unmittelbar auf dem Anker befestigt und dient gleichzeitig zur Halterung und Rückstellung des Ankers. Damit kann der Anker aber nur einen einzigen Umschaltkontakt bilden, trotzdem muß der Raum im Spulenkörper wegen der dort angeordneten Polbleche sowie der Kontaktfeder verhältnismäßig groß sein. Überdies verursacht die dort vorgesehene Lagerung des Ankers eine verhältnismäßig starke Reibung zwischen Anker und Polblech. Ein weiterer Nachteil der bekannten Relaiskonstruktion besteht darin, daß durch die unmittelbare Verbindung der Kontaktfeder mit einer Seite des Ankers nur die gegenüberliegende Flachseite des Ankers zur Bildung eines Arbeitsluftspaltes geeignet ist, so daß beispielsweise ein gepoltes System, bei dem der Anker mit zwei gegenüberliegenden Polblechen Arbeitsluftspalte bildet, nicht eingesetzt werden kann.
- Aus der DE-A-2-011 044 ist ein ähnlich aufgebautes Relais mit mehreren Kontakten bekannt. Dort sind innerhalb eines Spulenkörpers mehrere in einer Ebene angeordnete Mittel-kontaktfedern über eine federnde Halteklammer an einen plattenförmigen Anker angeklammert, wobei diese Kontaktfedern lediglich über eine zwischengelegte Folie elektrisch vom Anker isoliert sind. Die Kontaktfedern bilden auch hier gleichzeitig das Lager für den Anker, der mit seiner den Federn genenüberliegenden Flachseite bei Erregung des Relais zwei im Abstand angeordnete Jochkernteile überbrückt. Durch die unmittelbare Verbindung der Kontaktfedern mit dem Anker wird ein eigener Betätigungsschieber eingespart, so daß auch kein für die Kontakte schädlicher Abrieb eines solchen Schiebers entsteht.
- Allerdings ist bei dem bekannten Relais die Anordnung wie im vorhergehenden Fall ungünstig, da neben dem Anker auch die Jochteile und alle Mittelkontaktfedern innerhalb des Spulenkörpers Platz beanspruchen, so daß die Spule einen verhältnismäßig großen Durchmesser erhält. Durch die Anordnung des Ankers mit den fest verbundenen Mittelkontaktfedern in der Nähe der Gegenkontakte ergibt sich außerdem eine kurze Federlänge und eine hohe Beanspruchung des Federmaterials. Wie bei dem vorher erwähnten Relais besteht auch hier zudem der Nachteil, daß der Anker nur an einer Flachseite einen Arbeitsluftspalt bilden kann und daß damit vorteilhafte polarisierte Magnetsysteme nicht eingesetzt werden können.
- Aufgabe der Erfindung ist es, ein Relais der eingangs genannten Art mit hoher Kontaktsicherheit zu schaffen, bei dem über den Anker mehrere Kontaktfedern betätigt werden können und bei dem die Verbindung der Kontaktfedern mit dem Anker so gestaltet ist, daß einerseits eine gute Kontaktgabe bei gleichzeitig geringer Beanspruchung des Federmaterials gewährleistet ist und andererseits der Anker im wesentlichen über seine ganze Länge frei in einem beliebigen Magnetsystem schalten kann, wobei insbesondere auch wirkungsvolle polarisierte Magnetsysteme eingesetzt werden können. Der Spulenkörper selbst soll dabei einen möglichst geringen Durchmesser aufweisen.
- Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Arbeitsluftspalt im Bereich des zweiten Spulenflansches gebildet wird, daß die Lagerung des Ankers in dem einen Spulenflansch mittels eines mit dem Anker starr verbundenen, am Spulenflansch schwenkbar angeordneten, aus Isolierstoff bestehenden Trägerteils erfolgt, daß die Kontaktfedern durch Verankerung in dem aus Isolierstoff bestehenden Trägerteil mit dem Anker in Verbindung stehen und daß sich diese Kontaktfedern außerhalb der Spule und damit mit einem bestimmten Abstand zum Anker erstrecken.
- Der erfindungsgemäß vorgesehene isolierende Träger dient also dazu, den Anker und die bewegbaren Kontaktfedern in einem Abstand zueinander zu halten und gemeinsam am Spulenflansch zu lagern. Sowohl der Anker als auch die beweglichen Kontaktfedern erstrecken sich parallel zur Spulenachse bis zum entgegengesetzten Spulenflansch, wobei durch den gegenseitigen Abstand sichergestellt ist, daß das Magnetsystem einerseits und die Kontakteinheiten andererseits sich gegenseitig nicht beeinträchtigen. Die Lagerstelle ist dabei soweit von den Kontaktstellen entfernt, daß praktisch kein Abrieb an die Kontaktoberflächen gelangen kann. Überdies ist die Lagerreibung nur sehr gering, dadurch die langgestreckte Ausführung des Ankers und der parallel liegenden Kontaktfedern der Ankerhub nur eine geringe Schwenkbewegung im Lager verursacht. Da der Anker allein ohne zusätzliche Teile im Spulenkörper liegt, beansprucht er nur wenig Platz, so daß eine Spule mit geringem Durchmesser verwendet werden kann ; damit läßt sich auch ein sehr empfindliches polarisiertes Magnetsystem einsetzen.
- Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Konstruktion besteht darin, daß das Federmaterial der im Träger befestigten beweglichen Kontaktfedern nur wenig beansprucht wird, dabei der großen Einspannlänge die Auslenkungen gering sind und daher relativ dicke Kontaktfedern eingesetzt werden können. Außerdem ergibt sich bei dem Relais eine optimale Ausnutzung der Erregerenergie, da die in den Federn eingebrachte Energie ohne zwischengeschalteten Betätigungsschieber voll in Kontaktkraft umgesetzt wird. Die frei neben der Spule angeordneten langen Kontaktfedern haben schließlich noch den Vorteil, daß sie für eine Justierung gut zugänglich sind, so daß auch auf diese Weise die angestrebte hohe Kontaktsicherheit gewährleistet wird. Hierbei können insbesondere auch berührungslos arbeitende Justierverfahren verwendet werden, wobei mit besonderem Vorteil das in der DE-A-2918 100 beschriebene Verfahren mit dosierter Wärmeaufbringung von Bedeutung ist.
- Vorteilhaft ist eine Anordnung, bei der die beweglichen Kontaktfedern um einen vorgegebenen Abstand gegenüber der Lagerachse des Ankers versetzt, im Trägerteil verankert sind. Durch diese versetzte Anordnung gegenüber der Lagerstelle weicht deren Bewegungsmittelpunkt von ihrer Einspannstelle ab, so daß sie beim Schalten eine Reibbewegung an ihren Gegenkontaktelementen vollführen. Dadurch werden die Kontaktprellungen und die Ausfallraten der Kontakte verringert.
- Zweckmäßigerweise wird symmetrisch beiderseits des Ankers zumindest je eine bewegliche Kontaktfeder angeordnet. Es können jedoch auch miteinander fluchtend beiderseits jeweils zwei bewegliche Kontaktfedern übereinander im Träger befestigt sein. Auf diese Weise lassen sich vier oder auch mehr Umschaltkontakte konstruieren.
- Das Trägerteil ist zweckmäßigerweise T-förmig ausgebildet, wobei im Mittelteil der Anker und in den beiden Seitenarmen jeweils eine oder mehrere Kontaktfedern verankert ist. Dabei können die Kontaktfedern mit einem gerade verlaufenden Befestigungsende im Träger befestigt sein. Diese Befestigung kann auf übliche Weise entweder durch Einstecken oder durch Einbetten, wie Einspritzen, vorgenommen sein. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform sind die Kontaktfedern abgewinkelt ausgebildet, wobei sie mit ihrem Befestigungende senkrecht zur Lagerachse aus dem Trägerteil austreten und abgewinkelte und abgebogene Kontaktschenkel aufweisen.
- In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, daß die im Trägerteil verankerten Kontaktfedern ausgehend von ihrer Einspannstelle jeweils einen ersten Abschnitt mit einer ersten Federdicke und im Bereich ihrer kontaktgebenden Enden einen zweiten Abschnitt mit einer zweiten Federdicke aufweisen, wobei die zweite Federdicke mindestens um die Hälfte kleiner ist als die erste Federdicke. Die Kontaktfedern haben damit einen abgestuften Querschnitt, wobei der dünne Endabschnitt durch die geringe Federdicke eine hohe Elastizität aufweist und eine gute Kontaktgabe mit den jeweiligen Gegenkontakten sicherstellt. Dieser dünne Endabschnitt ist zweckmäßigerweise auch zur Erzielung einer Doppelkontaktgabe der Länge nach geschlitzt. Der dickere erste Abschnitt der Kontaktfedern stellt andererseits die notwendige Federrate sicher. Außerdem ist dieser dickere, ungeschlitzte Bereich gut geeignet, um die Kontaktfedern zu justieren. Bei dem bereits erwähnten Justierverfahren mit dosierter Wärmeaufbringung, beispielsweise durch Laserstrahlen, können die Kontaktfedern so justiert werden, ohne daß durch die Wärmestrahlen die Kontaktfedern in ihrer ganzen Dicke erwärmt und dadurch in ihrer Federcharakteristik verändert werden. Diese Gefahr wäre bei durchgehend dünnen Kontaktfedern gegeben. Zweckmäßigerweise beträgt der erste, dickere Abschnitt mindestens die Hälfte der freien Federlänge der jeweiligen Kontaktfeder. Die Federdicke im ersten Abschnitt ist zweckmäßigerweise etwa dreimal so groß wie die des zweiten Abschnittes.
- Das Trägerteil ist zweckmäßigerweise mittels angeformter Lagerzapfen in Ausnehmungen des Spulenflansches gelagert. In einer anderen zweckmäßigen Ausführungsform könnte es auch Lagerschneiden besitzen, die in entsprechenden Kerben des Spulenflansches gelagert sind. Dabei kann das Trägerteil durch eine Feder in die Lagerung des Spulenflansches gedrückt werden. Diese Feder kann aus ferromagnetischem oder nichtmagnetischem Metall bestehen, es kann aber auch eine Kunststoffolie als Feder verwendet werden. Der Anker kann aber auch durch ein Rückschlußblech des Magnetkreises in der Lagerung gehalten werden, wobei gegebenenfalls zwischen dem Rückschlußblech und dem Träger eine Feder oder eine Folie angeordnet ist.
- Besonders zweckmäßig ist eine Ausführungsform, bei der die Ausnehmungen des Spulenflansches als geschlitzte Lagerbuchsen ausgebildet sind, in die die Lagerzapfen einrastbar sind. Diese Lagerbuchsen weisen dabei zweckmäßigerweise einen Durchmesser auf, der mindestens dem Durchmesser der Lagerzapfen entspricht. Dadurch ergibt sich nur eine geringe Lagerreibung ; selbst ein geringes Spiel der Lagerzapfen in den Buchsen wirkt sich nur unmerklich auf die Schaltbewegungen am enderen Ankerende bzw. an den kontaktgebenden Enden der Kontaktfedern aus.
- Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
- Figur 1 eine Prinzipdarstellung eines Relaisankers mit erfindungsgemäß ohne Schieber betätigbarer Kontaktfeder,
- Figur 2 bis 6 ein erfindungsgemäß aufgebautes Relais in verschiedenen Ansichten,
- Figur 7 eine perspektivische Darstellung des in den vorangehenden Figuren dargestellten Ankers mit Trägerteil und Kontaktfedern,
- Figur 8 eine abgewandelte Ausführungsform eines Trägerteiles mit Anker und Kontaktfedern,
- Figur 9 eine abgewandelte Ausführung eines Relais gemäß Fig. 3,
- Figur 10 eine weitere Ausführungsform eines Trägerteiles mit Anker und Kontaktfedern.
- 1. der sich innerhalb einer Spulenwicklung 2 längs deren Achse erstreckt und mit einem Ende 1a in einem Trägerteil aus Isolierstoff befestigt sowie über dieses Trägerteil mit einem Zapfen 4 gelagert ist. Mit seinem freien Ende 1b führt der Anker Schaltbewegungen zwischen zwei Polblechen 5 und 6 aus.
- Parallel zum Anker ist in dem Trägerteil 3 außerdem eine Kontaktfeder 7 verankert, welche sich neben der Spule über deren ganze Länge erstreckt und mit ihrem freien Ende zwischen zwei Gegenkontakten 8 und 9 umschaltbar ist. Durch den Abstand a zwischen der Lagerachse am Zapfen 4 und der Einspannstelle 10 der Kontaktfeder 7 wird das kontaktgebende Ende 7a der Kontaktfeder 7 in einem Kreis um den Lagerzapfen 4 bewegt, so daß es an den Gegenkontakten 8 und 9 jeweils eine Reibbewegung ausführt. Dadurch werden Kontaktprellungen weitgehend unterdrückt. Natürlich kann das Trägerteil symmetrisch zur Lagerachse ausgeführt sein und zu beiden Seiten des Ankers jeweils eine Kontaktfeder 7 aufnehmen.
- Das in den Fig. 2 bis 6 dargestellte Relais besitzt ein polarisiertes Magnetsystem und zwei Umschaltkontakte, obwohl auch andere Magnetsysteme und Kontaktbestückungen möglich wären. Das Relais ist auf einem Grundkörper 11 aufgebaut und mit einer isolierenden Schutzkappe 12 verschlossen. Die Randfuge 13 zwischen Grundkörper und Kappe ist mit Gießharz 14 abgedichtet, wobei auch die Druckführungen von Spulenanschlußstiften 15 mit abgedichtet sind. Auf dem Grundkörper 11 sitzt in einer paßgenauen Ausnehmung 16 (Fig.4) ein Spulenkörper 17 mit der Wicklung 18, die durch die beiden Spulenflansche 19 und 20 stirnseitig begrenzt wird. Innerhalb des Spulenkörpers erstreckt sich längs der Spulenachse ein stabförmiger Anker 21, der mit seinem Ende 21b am Spulenflansch 20 gelagert ist und mit seinem freien Ende 21a Schaltbewegungen zwischen zwei Polblechen 22 und 23 ausführen kann.
- Um die Breite des Arbeitsluftspaltes 24 zwischen den beiden Polblechen 22 und 23 festzulegen, sind am Spulenkörper 17 jeweils Anlageflächen 25 und 26 vorgesehen, gegen die die Polschuhe 22 bzw. 23 durch an den Spulenflanschen angeformte Nasen 27 und 28 gedrückt werden. Die Polbleche 22 und 23 sind jeweils Teil der Beiden Joche 29 bzw. 30, welche sich oberhalb der Spule parallel zur Spulenachse und zum Grundkörper 11 erstrecken. Auf diesen Jochen 29 und 30 liegt ein flacher und ebenfalls langgestreckter Dauermagnet 31 mit zwei entgegengesetzt gepolten Dauermagnetbereichen 31a und 31b. Die den Jochen entgegengesetzten Polflächen des vierpoligen Dauermagneten 31 sind durch ein Flußblech 32 abgedeckt, welches sowohl den Dauerflußkreis als auch den Erregerflu- ßkreis schließt.
- Der Anker 21 ist in einem Trägerteil 34 aus Isolierstoff befestigt. Zu diesem Zweck besitzt das Trägerteil 34 einen Durchbruch 34a, in welchem der Anker durch Einstecken befestigt ist (Fig. 5). Eine in der Wand des Durchbruchs angeformte Rippe 34b gleicht die größere Schnittoleranz beim Anker 21 aus und gewährleistet auch in dieser Ebene den Festsitz des Ankers 21. Das Trägerteil 34 besitzt an der Oberseite und an der Unterseite angeformte Lagerzapfen 35, die in Lagerbuchsen 36 sitzen. Diese Lagerbuchsen 36 werden jeweils von zwei federnden Haltearmen 37 gebildet, die am Spulenflansch 20 angeformt sind. Fig. 6 zeigt in einem Schnitt VI-VI aus Fig. 5 eine Sicht auf die untere Lagerbuchse 36 vor der Montage des Ankers. Bei der Montage des Ankers werden also die Lagerzapfen zwischen den beiden federnden Haltearmen 37 eingerastet. Um möglichst wenig Lagerreibung zu verursachen, wird die Lagerbuchse 36 in ihrem Durchmesser mindestens so groß wie der Durchmesser der Lagerzapfen 35 bemessen. Die Teile werden dabei so gefertigt, daß aufgrund der Toleranzen allenfalls ein gewisses Spiel zwischen Lagerzapfen 35 und Lagerbuchsen 36 entsteht. In diesem Fall hat der Anker in der Lagerung ein kleines Spiel, was sich aber aufgrund des langen Ankers praktisch nicht auf die Schaltfunktion auswirkt.
- Das Trägerteil 34 ist T-förmig ausgebildet und trägt in seinen beiden Seitenschenkeln 34c und 34d (siehe Fig. 5) jeweils eine Mittelkontaktfeder 39, welche auf diese Weise fest mit dem Anker verbunden sind und dessen Schaltbewegungen mitmachen, ohne daß ein eigener Kontaktschieber erforderlich wäre. Das freie Ende 39a dieser Mittelkontaktfeder gibt dabei abwechselnd Kontakt mit einem der Gegenkontaktelemente 40 oder 41, die in üblicher Weise mit Kontaktstücken oder Kontaktoberflächen versehen sind. Über eine Litze 42 sind die Mittelkontaktfedern 39 jeweils mit einem Anschlußstift 43 verbunden. Die Gegenkontaktelemente 40 und 41 sind jeweils unmittelbar im Grundkörper 11 verankert. Die Mittelkontaktfedern 39 sind mit ihren Befestigungsenden 39b jeweils in einen Seitenschenkel 34c bzw. 34d des Trägerteiles 34 eingebettet. Sie treten entgegengesetzt zueinander seitlich aus dem Trägerteil 34 aus und sind dann so gebogen und abgewinkelt, daß sich ihre freien Enden 39a parallel zum Anker erstrecken.
- Bei der Montage des Magnetsystems werden die beiden Joche 29 und 30 so auf den Spulenkörper 17 geschoben, daß die Polbleche 22 und 23 zwischen den Anlageflächen 25 und 26 einerseits und den Nasen 27 und 28 andererseits positioniert werden. Die Joche 29 und 30 liegen auf Absätzen 44 und 45 der Spulenflansche 19 bzw. 20 auf. Sie werden gemeinsam mit dem Dauermagneten 31 und dem Flußblech 32 durch zwei Zapfen 46 und 47 fixiert, welche an dem thermoplastischen Spulenkörper 17 angeformt sind. Diese Zapfen 46 und 47 werden durch Ausnehmungen 48 bzw. 49 des Flußbleches 31 gesteckt und über dem Flußblech zu Nietköpfen 46a bzw. 47a verformt.
- Durch die maßgenaue Montage der Polbleche erhält auch der Anker in seinen beiden Endlagen einen definierten Abstand zu den Gegenkontaktelementen 40 und 41 auf beiden Seiten des Spulenkörpers. Da die Gegenkontakte 40 und 41 im eingesteckten oder eingespritzten Zustand sehr genau zueinander ausgerichtet werden können, brauchen bei der Montage nur noch die Mittel- kontaktfedern 39 justiert zu werden, welche ihrerseits in fester Verbindung mit dem Anker 21 stehen, so daß keine zusätzlichen Toleranzen durch einen Kontaktschieber oder dergleichen auftreten. Die Mittelkontaktjustierung ist eine Wegjustierung und läßt sich gut automatisieren. Um die Mittelkontaktfedern 39 und deren Anschlußlitzen 42 gut gegenüber der Spulenwicklung 18 zu isolieren, sind am Grundkörper 11 zusätzliche Isolierrippen 50 und 51 beiderseits der Spule angeordnet.
- Fig. 7 zeigt in einer perspektivischen Darstellung noch einmal das Trägerteil 34 mit dem eingesteckten Anker 21 und den beiden Mittel- kontaktfedern 39. Durch den Abstand, den diese Mittelkontaktfedern 39 zum Ankerlager (Lagerzapfen 35) besitzen, ergibt sich an den Kontaktstücken 39c jeweils eine Reibbewegung gegenüber den Gegenkontakten 40 bzw. 41. In einer nicht dargestellten Abwandlung könnten in das Trägerteil 34 auch Zwischenteile eingebettet sein, an welche die Kontaktfedern 39 außerhalb des Trägerteiles angenietet oder angeschweißt sind.
- Fig. zeigt ebenfalls in perspektivischer Darstellung eine Abwandlung gegenüber Fig. 7. Das Trägerteil 54 trägt wie vorher den Anker 21 und ist mit einem Zapfen 55 gelagert.
- Allerdings besitzt dieses Trägerteil 54 in seinem Seitenteil 54a zwei übereinander liegende Mittel- kontaktfedern 56 und 57, so daß mit entsprechend zugehörigen Gegenkontaktelementen zwei übereinanderliegende Umschaltkontakte geschaffen werden. Diese Anordnung könnte in nicht dargestellter Weise außerdem so erweitert werden, daß das Trägerteil 54 symmetrisch auch auf der anderen Seite des Ankers ein Seitenteil 54a mit ebenfalls übereinanderliegenden Kontaktfedern 56 und 57 enthält.
- Fig. 9 zeigt weitere Abwandlungen gegenüber dem vorher dargestellten Relais. Gezeigt ist eine Sicht von oben auf die Spule, ähnlich Fig.3. In Abänderung zu Fig. 3 besitzt hier der Anker 21 ein Trägerteil 58 mit längeren Seitenarmen 59, in welchen jeweils Kontaktzwischenstücke 60 eingebettet sind. An diesen Kontaktzwischenstücken sind jeweils Mittelskontaktfedern 61 angeschweißt, außerdem sind sie über Anschlußfedern 62 mit Anschlußstiften 63 im Grundkörper 11 verbunden.
- Eine weitere Abwandlung bei der Darstellung nach Fig. 9 besteht in der Lagerung des Ankers bzw. des Trägerteiles 58. In diesem Fall besitzt das Trägerteil 58 angeformte Lagerschneiden 64, welche in entsprechenden Lagerkerben 65 des Spulenkörpers 66 eingreifen. Über eine Folie 67 wird das Trägerteil in diese Lagerkerben 65 gedrückt. Die Folie selbst wird von einem abgebogenen Blechwinkel 68 gehalten, der ein Teil des flußbleches 32 (Fig. 2) sein kann.
- Anstelle der Lagerschneiden 64 können auch Lagerzapfen vorgesehen sein, welche an entsprechenden Ausnehmungen des Spulenkörpers stirnseitig anliegen und durch eine Feder oder durch eine Folie in diesen Ausnehmungen gehalten werden.
- Fig. 10 zeigt in perspektivischer Darstellung noch einmal eine abgewandelte Ausführungsform des Trägerteiles mit Anker und Kontaktfedern. Dabei ist der Anker 71 zusammen mit den beiden Kontaktfedern 72 und 73 parallel in einem Trägerteil 74 verankert, beispielsweise durch Einbetten oder auch durch Einstecken. Dieses Trägerteil 74 ist ähnlich aufgebaut und gelagert wie in den vorher beschriebenen Ausführungsbeispielen. Die Kontaktfedern jedoch besitzen in Abwandlung zu den vorhergehenden Ausführungsbeispielen jeweils einen abgestuften Querschnitt. Im Bereich der Einspannung bis etwa zur Hälfte ihrer freien Länge besitzen diese Kontaktfedern 72 und 73 jeweils einen ersten Abschnitt 72a bzw. 73a mit dickerem Querschnitt, während sie an ihrem freien Ende jeweils eine dünneren Abschnitt 72b bzw. 73b besitzen. Diese dünneren Abschnitte 72b und 73b sind jeweils geschlitzt, so daß jede Kontaktfeder mit ihren gabelförmigen Enden einen Doppelkontakt mit den Kontaktoberflächen =72c und 72d bzw. 73c und 73d bildet.
- Die Dicke der Feder beträgt im ersten Abschnitt 72a bzw. 73a bei dem Ausführungsbeispiel etwa 0,5 mm, während die Dicke im Abschnitt 72b bzw. 73b bei etwa 0,17 mm liegt. Dadurch ergibt der dünne Abschnitt 72b bzw. 73b mit dem Längsschlitz 75 bzw. 76 jeweils eine hohe Elastizität und dadurch eine hohe Kontaktsicherheit, wobei durch den Schlitz 75 bzw. 76 jeweils eine Entkoppelung der kontaktgebenden Endflächen 72c und 72d bzw. 73c und 73d gewährleistet wird.
- Die dickeren Abschnitte 72a und 73a erbringen für die Gesamtfeder jeweils die notwendige Federrate, außerdem sind diese ungeschlitzten Abschnitte gut für eine Justierung der Kontaktfedern geeignet. Hierbei können insbesondere auch berührungslos angreifende Justiermittel eingesetzt werden, wie beispielsweise die Anwendung von Wärmeeinwirkung, etwa durch Laserstrahlen. Auf diese Weise kann eine sehr genaue Justierung des Relais vorgenommen werden, was wiederum zur Kontaktsicherheit beiträgt. Die Kontaktfedern 72 und 73 können am zweckmäßigsten jeweils aus einem Blechstreifen mit abgestuftem Querschnitt geschnitten werden.
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