EP0118040A1 - Elektromagnetisches Relais mit im Spulenkörper schwenkbar gelagertem Anker - Google Patents
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- EP0118040A1 EP0118040A1 EP84101122A EP84101122A EP0118040A1 EP 0118040 A1 EP0118040 A1 EP 0118040A1 EP 84101122 A EP84101122 A EP 84101122A EP 84101122 A EP84101122 A EP 84101122A EP 0118040 A1 EP0118040 A1 EP 0118040A1
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
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- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H51/00—Electromagnetic relays
- H01H51/22—Polarised relays
- H01H51/2272—Polarised relays comprising rockable armature, rocking movement around central axis parallel to the main plane of the armature
- H01H51/2281—Contacts rigidly combined with armature
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- H01H50/16—Magnetic circuit arrangements
- H01H50/18—Movable parts of magnetic circuits, e.g. armature
Definitions
- the invention relates to an electromagnetic relay of the type specified in the preamble of claim 1.
- Such a relay is known from DE-B2 2 318 812.
- the armature is mounted in a journal bearing so that it can pivot about one of its axes of gravity, so that high shock and vibration resistance can also be achieved.
- the counter bearing required in the coil former it is formed in two parts.
- Another relay known from DE-C3 2 461 884 has a one-piece coil body designed as a protective tube with an armature arranged therein.
- the armature is live and acts as a bridge contact with two fixed contacts in each of the two coil body flanges. When shifting, it rotates around its center.
- There is a cylindrical pin in the middle for its storage provided that rests in the protective tube with tolerance-compensating play. This type of storage prevents accidental contact of the armature with the opposite fixed contact. It is also easy to manufacture, although it must be accepted that the anchor remains displaceable in its longitudinal direction. The relay is therefore less suitable for applications in which shock or vibration occurs or precise response values are required.
- the invention is based on the object in a relay of the type mentioned in a one-piece relay coil body to create an armature bearing that enables the two armature ends to rest evenly on their opposing poles or contact or actuation pieces, and one Longitudinal displacement of the anchor prevented.
- the inventive solution to this problem is specified in the characterizing part of claim 1. Then you get in a one-piece bobbin without great manufacturing effort, a form-fitting, reproducible within narrow tolerances, which ensures the desired even contact of the armature ends against opposite poles or fixed contacts.
- the trough-shaped counter bearing surfaces which are preferably formed in two mutually opposite walls within the coil body, are produced, for example, during the injection process of the coil body by a correspondingly shaped insert or stamp.
- the depth of the cylindrical or spherical counter bearing surfaces is chosen so that the elasticity of the material of the side walls of the coil body allows the insertion or stamp to be easily removed from the mold.
- the embodiment of the invention according to claim 2 results in a particularly secure anchor bearing, since it can no longer move laterally.
- the additional bearing surfaces provided on the side walls of the armature can be dome-shaped, whereby they then practically only touch the wall of the bobbin hole in a punctiform manner and do not significantly increase the bearing friction.
- the greatest possible mechanical stability is achieved by symmetrical formation of the armature, which performs a pure rotary movement about the relevant axis of gravity.
- the further preferred embodiment of the invention according to claim 4 ensures that the armature is secured in both longitudinal directions without the need for engaging portions in the coil body. This enables the bobbin to be removed from the mold even in the case of relatively inelastic material, for example by inserting two inserts into the bobbin from opposite end faces which meet in the middle of the bobbin.
- the use of thermosetting material thus enabled results in a relay that can also be used at higher ambient temperatures and is more resilient.
- the bearing element provided in the development according to claim 5 can be integrally formed on the armature by partial sheathing or can accommodate the armature as a separate insulating part.
- the armature is constructed from two parts according to the embodiment according to claim 6, there is the possibility of creating a multi-contact relay in which sufficient creepage distances can be realized between the two armature parts by appropriate dimensioning of the bearing element.
- the development of the invention according to claim 7 is advantageous in order to ensure sufficient synchronism in the movement of the two anchor parts.
- the depth of the mutual overlap of the bearing surfaces results from the elasticity of the material used for the coil former and / or the bearing device, which can be, for example, thermoplastic or thermosetting plastic.
- the loose play of the storage ensures an even contact of the anchor ends on pole pieces or fixed contacts. If multiple contact is made at the armature ends, for example in the case of bridge contacts, the bearing play allows the armature to swing out by lateral tilting movement, so that reliable contact is still made even with a certain amount of contact wear.
- the measure of claim 12 has the effect that the coil winding does not exert any pressure on the bearing that would otherwise occur as a result of heating.
- an armature 1 is held in a coil former 2 made of plastic, in that ball-shaped bearing catches 1a and 1b on the armature 1 and extending away from the armature 1 engage in corresponding bearing troughs 2a and 2b which are molded into the coil former 2 .
- the armature 1 which has at its free ends 11 and 11 'contact surfaces 1c, 1d and 1c', ld ', is pivotally mounted about an axis x (FIG. 2), so that the contact surfaces interact with mating contacts, not shown can.
- the coil body 2 is rectangular in cross section and has in its central region a cavity 12 which extends from the end face 13 of the coil body 2 through it to the opposite end face 13 'and into which the armature 1 is inserted.
- the anchor cross section in all the illustrated embodiments is, but not necessarily, rectangular and is delimited by left and right side walls 17, 18 and by lower and upper walls 9.
- the walls 17, 18, 9 of the armature 1 face the inner sides of the left and right side walls 2e, 2k and the upper and lower side walls 2f of the coil body 2.
- the walls 2e, 2k and 2f enclose the cavity 12 in the coil former, and their ends are designed as coil former flanges defining the end faces 13 and 13 '.
- One rib 2c, 2d extends from the upper and the lower wall 2f into the cavity 12.
- the rib 2c is narrow relative to the total width of the upper wall 2f.
- the bearing troughs 2b and 2a are formed.
- the outer sides of the upper and lower walls 2f have trough-shaped depressions 2g, the wall thickness of the upper and lower walls 2f tapering towards the central region where the ribs 2d and 2c are formed.
- the formation of the recesses 2g ensures that even then a certain Elasticity of the walls 2f is still present if a relatively hard-elastic plastic is chosen for the coil former.
- This elasticity is necessary for the insertion of the armature 1 into the cavity 12, that is to say the insertion of the bearing catches 1a, -1b into the bearing depressions 2a and 2b.
- the height of the ribs 2c and 2d along the cavity 12 is not uniform, but tapers from the center thereof to the end walls 13. The ribs 2c, 2d can run down to the normal wall dimension before the end walls are reached.
- the central region 15 of the armature 1 g we extending arms 16 and 16 'are also tapered towards their ends.
- the central region 15 has the spherical bearing catches 1a and 1b, which in this embodiment extend over the entire width b of the armature 1 from the left side wall 17 to the right side wall 18.
- These bearing catches 1a and 1b are easy to manufacture and robust as elevations extending cylindrically with respect to the pivot axis x, so that there is no danger of breaking off as in the case of anchor pins.
- the cylinder axis coincides with the pivot axis x.
- the bearing troughs 2a, 2b have a complementary, partially cylindrical design, which can be produced with the aid of a corresponding stamp. It should be noted that when the stamp or insert is removed from the cavity 12, a similar locking effect occurs due to the elasticity of the walls 2f as when the anchor 1 is inserted into the cavity 12 by inserting the bearing catches 1a, 1b into the bearing depressions 2a, 2b . 1 and 2 from opposing curvatures or bearing catches 1a, 1b on the armature 1 and matching recesses or bearing troughs 2a, 2b inside the coil body 2 is loosely tolerated so that the armature 1 has at least two limited degrees of freedom. There is a limited degree of freedom in the direction of rotation about the pivot axis x and the other in the tilting direction about the axis y (FIG. 1), which runs transversely to the pivot axis x.
- both the curvatures of the bearing catches 1a and 1b and the indentations 2a and 2b are shape-bound and can therefore be manufactured precisely. So that the manufacture of the coil former 2 can be removed without damage to the mold or the insert that causes the indentations 2a and 2b, the walls 2f must yield accordingly. For this reason, the ribs 2c and 2d are not only relatively narrow but also arranged in the center where the suspension is at its greatest. In addition, with a possible pendulum movement of the armature 1, the ribs 2c and 2d arranged in the center allow the limited degree of freedom in the y-tilt direction, as a result of which tolerance compensation is achieved while the armature ends 11, 11 'are in contact with the mating contacts, not shown.
- the relay coil 5 Since the relay coil 5 is wound with different mechanical tension and temperature fluctuations also occur, care must be taken to ensure that the variable pressure is not transferred to the bearing devices formed from bearing catches 1a and 1b and bearing troughs 2a and 2b. For this reason, the outer sides of the bearing-supporting walls 2f of the coil body 2 are exposed through the recesses 2g with respect to the coil winding 5.
- FIG. 3 and FIG. 4 show another embodiment of a relay according to the invention, which is constructed in a centrally symmetrical manner, the reference symbols also applying to the unmarked, respectively symmetrically arranged parts.
- This embodiment shows a bistable polarized relay with at least one permanent magnet 6, which preferably consists of an electrically insulating ferrite and can be activated to form a getter, and abut the pole pieces 3 and 3 '.
- tungsten or silver-cadmium oxide which serve as pre- and post-contacts during the switching process, as well as a noble metal main contact which, for example, consists of a galvanic silver coating on the pole pieces 3 , 3 'exists and allows an essentially voltage-free switching and guiding of the load current, which flows from one end of the armature to the other.
- a noble metal main contact which, for example, consists of a galvanic silver coating on the pole pieces 3 , 3 'exists and allows an essentially voltage-free switching and guiding of the load current, which flows from one end of the armature to the other.
- the armature 1 has two armature arms 16a, 16a ', which do not appear to be assembled symmetrically, but somewhat shifted transversely to the longitudinal axis of the armature.
- bearing shoulders 19a, 19b form as bearing surfaces on the bottom and top of the armature.
- Opposing the bearing shoulders 19a, 19b are complementarily shaped counter-bearing shoulders 20a, 20b in the ribs 2'c, 2'd.
- the ribs 2'c, 2'd are tapered, similar to the ribs 2c, 2d of FIG. 1, from the central region of the coil body to the ends thereof, but in the embodiment according to FIG.
- the web 2'd is formed on the right side, so that the armature arm 16a runs on the left-hand side due to its offset with its lower surface parallel to the axis of the cavity 12 from the counter bearing shoulder 20b to the free end 11 of the armature arm 16a, where the contact surface 1c cooperates with the resilient counter contact 4 '.
- the rib 2'c is formed on the upper wall 2'f with the counter-bearing shoulder 20a, which cooperates with the bearing shoulder 19a of the armature 1, the upper surface of the armature arm 16'a being parallel in the position shown in FIG. 3 leads to the axis of the cavity 12 to the armature end 11 ', where the contact surface 1'c cooperates with the resilient mating contact 4.
- the bearing shoulders 19a and 19b are of partially cylindrical shape, the cylinder axis coinciding with the pivot axis x.
- the arc length of the cylinder segment is so large that the anchor, even when it is in its central position during the switching process between two contacts, cannot lift off the counter-bearing shoulders in the event of a vibration, but is securely supported there. This means that the armature 1 also engages in the counter bearing shoulders during assembly with its bearing shoulders acting as bearing catches.
- the armature arms 16a, 16'a each extend into a contact space 21 which is enclosed by opposing pole pieces 3, 3 'and a permanent magnet 6.
- the resilient mating contacts 4 and 4' are arranged side by side so that they face a contact surface 1c, 1d of the armature.
- the cavity 12 is closed, which can be filled with a protective gas if necessary.
- Support walls 22 extend from the end faces 13, 13 ', which surround the permanent magnet 6 and the pole shoes 3, 3' and the contacts 4, 4 'as protective walls, and also support a relay housing 23 on the end face, the upper part of the housing 23 is supported by the flanges of the bobbin 2.
- the support walls 22 are integrally formed on the coil body 2 in the embodiment of FIG. 3.
- FIG. 5 to 7 show another embodiment of a relay according to the invention, each with two circuits and thus two armatures 1 ', 1 ".
- the bearing point is designed according to the preceding examples.
- pins 7a, 7b and 7c are formed on the bearing part 7 and extend into corresponding recesses 1'a, 1'b and 1'c in the two anchors 1 ', 1 ".
- the two anchors 1 ', 1 " are designed in accordance with the outer part of the bearing part 7, so that the two anchors 1', 1" and the bearing part 7 in a composite form look like a homogeneous anchor.
- bearing surfaces 24 are formed which, in conjunction with the inner surfaces of the coil body walls 2'e, 2'h, compress the armatures 1', 1" and the bearing part 7. Such lateral tilt bearing surfaces are particularly useful for composite anchors.
- these counter bearing surfaces can be designed in the form of correspondingly shaped troughs and also form a corresponding latching connection for the tilting bearings, as is provided for the pivot bearings.
- recesses 2h in the upper and lower walls 2'f of the coil former 2 are formed on the outside thereof towards the winding, which are rectangular here in cross section, in order to increase the elasticity and to avoid pressure from the winding are trained.
- a relay which can also close two circuits in each switching position.
- 9 and 11 show, the two anchors 10, 10 'laterally with a bearing element 7 consisting of two parts 7', 7 "via molded pins 7'a, 7'b which are in corresponding bores 10a,
- the bearing part 7 1 has opposite curvatures 7'c which act as bearing catches, are connected to a web 7'd and in the indentations in the form of bearing troughs 2a in the interior of the coil body 2 have the entire armature 10 '10' store.
- This type of bridge contact has the advantage over the previously described ones that the contact bridge runs perpendicular to the magnetic fluxes, so that a magnetic blow-out effect occurs on an arc occurring during the switching process.
- the bearing parts 7 ', 7 " are assembled with inclined surfaces 7'e (FIG. 11) between them, so that the armature consists essentially of four parts is formed, namely the left armature 10, the right armature 10 'and the two bearing parts 7', 7 ", which the armatures held together like a clamp by the pins 7'a, 7'b.
- each bearing part 7', 7" can also have bearing surfaces 24 ', as in the embodiment according to FIG. 6, so that at the same time with a tilting bearing the two anchors 10, 10 'are firmly clamped by the pressure acting on the bearing surfaces 24' from the side walls acting as a counter bearing, which pressure can be reduced to zero, depending on the design and the winding.
- the parts 7 ', 7 "of the bearing element 7 can be made of a different material than the anchor itself, so that the anchor is extremely simple to manufacture and almost all functional shapes can be concentrated on the bearing element 7.
- FIG. 12 A further embodiment is shown in FIG. 12, according to which a bearing pin 8 made of insulating material is provided, which extends in bores 10b, 10b 'of the anchors 10, 10' separated from one another by a web 2m.
- the two anchors attract each other magnetically, so that positioning in one direction is achieved by magnetic forces.
- a limitation of the swivel direction results by the smallest distance between the armatures 10 and 10 'and the side walls 2f' of the coil body.
- the pin 8 can be mounted in an anchor 10 'in the press fit and in the other anchor 10 with loose play.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Relais der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.
- Ein solches Relais ist aus der DE-B2 2 318 812 bekannt. Es zeichnet sich infolge der Lagerung des Ankers innerhalb des Spulenkörpers durch einen hervorragenden Wirkungsgrad aus. Der Anker ist in einem Zapfenlager um eine seiner Schwerachsen schwenkbar gelagert, so daß auch hohe Stoß-und Vibrationsfestigkeit realisierbar sind. Um die im Spulenkörper erforderlichen Gegenlager auszuformen, ist dieser zweiteilig ausgebildet. Hieraus ergibt sich jedoch der Nachteil, daß keine hohe elektrische Spannungsfestigkeit zwischen der Relaisspule und dem Anker bzw. den ebenfalls innerhalb des Spulenkörpers angeordneten Kontakten erzielbar ist.
- Ein anderes, aus der DE-C3 2 461 884 bekanntes Relais besitzt einen einteiligen, als Schutzrohr ausgebildeten Spulenkörper mit einem darin angeordneten Anker. Der Anker ist dabei stromführend und wirkt als Brückenkontakt mit je zwei Festkontakten in beiden Spulenkörperflanschen zusammen. Beim Schaltvorgang führt er eine Drehbewegung um seine Mitte aus. Zu seiner Lagerung ist mittig ein zylindrischer Zapfen vorgesehen, der mit toleranzausgleichendem Spiel im Schutzrohr ruht. Diese Art der Lagerung verhindert unbeabsichtigte Kontaktgabe des Ankers mit dem gegenüberliegenden Festkontakt. Sie ist auch einfach herstellbar, wobei allerdings in Kauf genommen werden muß, daß der Anker in seiner Längsrichtung verschiebbar bleibt. Das Relais ist damit für Anwendungsfälle weniger geeignet, in denen Stoß oder Vibration auftreten oder genaue Ansprechwerte erforderlich sind.
- Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, bei einem Relais der eingangs genannten Art in einem einteiligen Relaisspulenkörper eine Ankerlagerung zu schaffen, die es ohne wesentlichen Aufwand ermöglicht, daß die beiden Ankerenden gleichmäßig an ihren Gegenpolen oder Kontakt- bzw. Betätigungsstücken anliegen, und die eine Längsverschiebbarkeit des Ankers verhindert.
- Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Kennzeichenteil des Patentanspruchs 1 angegeben. Danach erhält man in einem einteiligen Spulenkörper ohne großen Fertigungsaufwand eine formgebundene, innerhalb enger Toleranzen reproduzierbare Lagerung, die das gewünschte gleichmäßige Anliegen der Ankerenden an Gegenpolen oder Festkontakten gewährleistet. Die muldenförmigen Gegenlagerflächen, die bevorzugt in zwei einander gegenüberliegende Wände innerhalb des Spulenkörpers eingeformt sind, werden beispielsweise während des Spritzvorganges des Spulenkörpers durch einen entsprechend geformten Einschub oder Stempel erzeugt. Die Tiefe der zylindrischen oder sphärischen Gegenlagerflächen ist dabei so gewählt, daß die Elastizität des Materials der Seitenwände des Spulenkörpers eine problemlose Entformung des Einschubes oder Stempels erlaubt.
- Die Ausgestaltung der Erfindung nach Patentanspruch 2 ergibt eine besonders sichere Ankerlagerung, da sich dieser auch seitlich nicht mehr verschieben kann. Die danach vorgesehenen zusätzlichen Lagerflächen an den Seitenwänden des Ankers können kalottenförmig ausgebildet sein, wobei sie dann die Wandung der Spulenkörperbohrung praktisch nur punktförmig berühren und die Lagerreibung nicht nennenswert erhöhen.
- In der vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 3 wird größtmögliche mechanische Stabilität durch symmetrische Ausbildung des Ankers erreicht, der eine reine Drehbewegung um die betreffende Schwerachse ausführt.
- Die weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung nach Patentanspruch 4 gewährleistet eine Lagesicherung des Ankers in beiden Längsrichtungen, ohne daß hintergreifende Abschnitte im Spulenkörper erforderlich sind. Dadurch wird eine Entformung des Spulenkörpers auch bei verhältnismäßig unelastischem Werkstoff möglich, indem beisielsweise zwei Einschübe von entgegengesetzten Stirnseiten in den Spulenkörper eingeführt werden, die sich in Spulenkörpermitte treffen. Die somit ermöglichte Verwendung von duroplastischem Material ergibt ein Relais, das auch bei höheren Umgebungstemperaturen verwendbar und höher belastbar ist.
- Das in der Weiterbildung nach Anspruch 5 vorgesehene Lagerelement kann durch partielle Ummantelung am Anker angeformt sein oder als separates Isolierstoffteil den Anker aufnehmen.
- Ist der Anker gemäß der Ausgestaltung nach Anspruch 6 aus zwei Teilen aufgebaut, so ergibt sich die Möglichkeit, ein Mehrkontaktrelais zu schaffen, bei dem zwischen den beiden Ankerteilen durch entsprechende Dimensionierung des Lagerelements ausreichende Kriechstrecken realisierbar sind. In diesem Fall ist die Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 7 von Vorteil, um ausreichende Synchronität in der Bewegung der beiden Ankerteile zu gewährleisten. Bei derartig geteiltem Anker erhält man an jedem Ankerende einen Brückenkontakt. Da sich um jede stromführende Kontaktbrücke herum ein Magnetfeld ausbildet, dessen Feldlinien im Kontaktbereich senkrecht zu Bewegungsrichtung der Kontaktbrücke verlaufen, wird ferner eine magnetische Ausblaswirkung für einen während des Schaltvorgangs auftretenden Lichtbogen erzielt.
- In der Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 8 ergibt sich die Tiefe der gegenseitigen Überschneidung der Lagerflächen aus der Elastizität des für den Spulenkörper und/oder die Lagereinrichtung verwendeten Materials, bei dem es sich beispielsweise um thermo- oder duroplastischen Kunststoff handeln kann. Das lose Spiel der Lagerung gewährleistet dabei eine gleichmäßige Anlage der Ankerenden an Polschuhen oder Festkontakten. Sofern an den Ankerenden Mehrfach-Kontaktgabe erfolgt, etwa bei Brückenkontakten, erlaubt das Lagerspiel durch seitliche Kippbewegung ein Auspendeln des Ankers, so daß auch bei einem gewissen Kontaktverschleiß noch sichere Kontaktgabe erfolgt.
- Die in den Patentansprüchen 9 bis 11 genannten Maßnahmen führen zu einer Versteifung der Spulenkörper-Seitenwände, wobei die zum Einführen des Ankers erforderliche Elastizität im Bereich der Rippen erhalten bleibt. Beim Zusammenbau erfolgt dabei die elastische Materialverformung im wesentlichen nur im Bereich dieser Rippen. Die Verjüngung dieser Rippen zu den Spulenkörperenden hin erleichtert das Einführen des Ankers.
- Die Maßnahme des Patentanspruchs 12 bewirkt, daß die Spulenwicklung auf die Lagerung keinen Druck ausübt, der sonst infolge Erwärmung auftreten würde.
- Die Weiterbildungen der Erfindung nach den-Patentansprüchen 13 und 14 ergibt ein besonders einfach aufgebautes Relais mit zwei Brückenkontakten. Die beiden Ankerteile ziehen dabei einander an, so daß außer dem Verbindungsstift keine Befestigungsmittel erforderlich sind. Ist der Stift mit einem Anker fest und mit dem anderen lose verbunden, so ist auch hier ein toleranzausgleichendes Spiel gegeben.
- Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung verschiedener Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen.
- Darin zeigen:
- Fig. 1 einen Schnitt durch einen Spulenkörper mit eingesetztem Anker entlang der Linie C-D von Fig. 2;
- Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie A-B von Fig. l;
- Fig. 3 einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform der Erfindung entlang der Linie G-H von Fig. 4;
- Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie E-F von Fig. 3;
- Fig. 5 einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform der Erfindung entlang der Linie L-M von Fig. 6 für Doppelankeranordnungen;
- Fig. 6 einen Schnitt entlang der Linie I-K von Fig. 5;
- Fig. 7 einen Schnitt entlang der Linie N-O von Fig. 5;
- Fig. 8 einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform der Erfindung entlang der Linie R-S von Fig. 9 mit einem separaten Lagerkörper;
- Fig. 9 einen Schnitt entlang der Linie P-Q von Fig. 8;
- Fig. 10 einen Schnitt entlang der Linie T-U von Fig. 8;
- Fig. 11 eine perspektivische Darstellung einer Lagerkörperhälfte; und
- Fig. 12 einen Teilschnitt durch eine weitere Ausführungsform der Erfindung mit einer weiteren Ausgestaltung einer Lagereinrichtung.
- Gemäß Fig.1 ist ein Anker 1 in einem aus Kunststoff bestehenden Spulenkörper 2 dadurch gehalten, daß am Anker 1 ballig ausgebildete und sich vom Anker 1 weg erstreckende Lagerrasten 1a und 1b in entsprechende Lagermulden 2a und 2b eingreifen, welche in den Spulenkörper 2 eingeformt sind. Auf diese Weise ist der Anker 1, der an seinen freien Enden 11 und 11' Kontaktflächen 1c, 1d und 1c', ld' aufweist, um eine Achse x (Fig. 2) schwenkbeweglich gelagert, so daß die Kontaktflächen mit nicht dargestellten Gegenkontakten zusammenwirken können. Der Spulenkörper 2 ist im Querschnitt rechteckig und besitzt in seinem Mittelbereich einen Hohlraum 12, der sich von der Stirnseite 13 des Spulenkörpers 2 durch diesen hindurch bis zur gegenüberliegenden Stirnseite 13' erstreckt und in den der Anker 1 eingesetzt ist.
- Der Ankerquerschnitt ist bei allen dargestellten Ausführungsformen, jedoch nicht notwendigerweise, rechteckig und ist von linken und rechten Seitenwänden 17, 18 sowie von unteren und oberen Wänden 9 begrenzt. Den Wänden 17, 18, 9 des Ankers 1 sind die inneren Seiten der linken und rechten Seitenwände 2e, 2k sowie der oberen und unteren Seitenwände 2f des Spulenkörpers 2 zugewandt. Die Wände 2e, 2k und 2f umschließen im Spulenkörper den Hohlraum 12, und ihre Enden sind als die Stirnseiten 13 und 13' definierende Spulenkörperflansche ausgebildet.
- Von der oberen und der unteren Wand 2f erstreckt sich je eine Rippe 2c, 2d in den Hohlraum 12. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist die Rippe 2c relativ zur Gesamtbreite der oberen Wand 2f schmal ausgebildet. Das gleiche gilt für die Rippe 2d, in der ebenso wie in der Rippe 2c die Lagermulden 2b bzw. 2a eingeformt sind. Die Außenseiten der oberen und-der unteren Wand 2f weisen muldenförmige Vertiefungen 2g auf, wobei sich die Wandstärke der oberen und unteren Wände 2f zum Mittelbereich hinverjüngt, wo die Rippen 2d und 2c ausgebildet sind. Durch die Ausbildung der Vertiefungen 2g wird erreicht, daß auch dann eine gewisse Elastizität der Wände 2f noch gegeben ist, wenn für den Spulenkörper ein relativ hartelastischer Kunststoff gewählt wird. Diese Elastizität ist für das Einsetzen des Ankers 1 in den Hohlraum 12, also das Einführen der Lagerrasten 1a, -1b in die Lagermulden 2a und 2b,erforderlich. Zur Erleichterung des Einsetzvorgangs ist die Höhe der Rippen 2c und 2d längs des Hohlraums 12, nicht gleichmäßig, sondern verjüngt sich von dessen Mitte zu den Stirnwänden 13. Dabei können die Rippen 2c, 2d bereits vor Erreichen der Stirnwände auf das normale Wandmaß auslaufen.
- Die vom Mittelbereich 15 des Ankers 1 wegverlaufenden Arme 16 und 16' verjüngen sich ebenfalls zu deren Enden hin. Der Mittelbereich 15 weist die ballig ausgebildeten Lagerrasten 1a und 1b auf, welche sich bei dieser Ausführungsform über die gesamte Breite b des Ankers 1 von der linken Seitenwand 17 bis zu der rechten Seitenwand 18 erstrecken. Diese Lagerrasten 1a und 1b sind als zur Schwenkachse x zylindrisch verlaufende Erhebungen einfach herstellbar und robust, so daß hier keine Gefahr eines Abbrechens wie bei Ankerzapfen besteht. Bei der teilzylindrischen Ausbildung der Lagerrasten 1a, 1b gemäß Fig. 1 und Fig. 2 fällt die Zylinderachse mit der Schwenkachse x zusammen. Eine komplementäre teilzylindrische Ausbildung weisen die Lagermulden 2a, 2b auf, die mit Hilfe eines entsprechenden Stempels herstellbar sind. Dabei ist zu beachten, daß beim Entfernen des Stempels oder Einschubes aus dem Hohlraum 12 eine ähnliche Rastwirkung durch die Elastizität der Wände 2f auftritt wie beim Einsetzen des Ankers 1 in den Hohlraum 12 durch das Einführen der Lagerrasten 1a, 1b in die Lagermulden 2a, 2b. Die Ankerlagerung gemäß Fig. 1 und 2 aus sich gegenüberliegenden Wölbungen oder Lagerrasten 1a, 1b am Anker 1 und dazu passenden Einformungen bzw. Lagermulden 2a, 2b im Inneren des Spulenkörpers 2 ist lose toleriert, damit der Anker 1 mindestens zwei begrenzte Freiheitsgrade besitzt. Dabei besteht der eine begrenzte Freiheitsgrad in Drehrichtung um die Schwenkachse x und der andere in Kipprichtung um die Achse y (Fig. 1),welche quer zu der Schwenkachse x verläuft.
- Sowohl die Wölbungen der Lagerrasten 1a und 1b als auch die Einformungen 2a und 2b sind formgebunden und somit präzise herstellbar. Damit bei der Herstellung des Spulenkörpers 2 eine Entfernung des Formst empels oder des Einschubes, der die Einformungen 2a und 2b bewirkt, zerstörungsfrei möglich ist, müssen die Wände 2f entsprechend federnd nachgeben. Aus diesem Grunde sind die Rippen 2c und 2d nicht nur relativ schmal sondern auch mittig angeordnet, wo die Federung am größten ist. Außerdem gewähren die mittig angeordneten Rippen 2c und 2d mit einer möglichen Pendelbewegung des Ankers 1 den begrenzten Freiheitsgrad in der y-Kipprichtung, wodurch ein Toleranzausgleich während einer Kontaktgabe der Ankerenden 11, 11' mit den nicht dargestellten Gegenkontakten erreicht wird.
- Da die Relaisspule 5 mit unterschiedlicher mechanischer Spannung gewickelt wird und außerdem Temperaturschwankungen auftreten, muß dafür gesorgt werden, daß sich der dabei veränderliche Druck nicht auf die aus Lagerrasten 1a und 1b und Lagermulden 2a und 2b gebildeten Lagereinrichtungen überträgt. Aus diesem Grunde sind die Außenseiten der lagertragenden Wände 2f des Spulenkörpers 2 durch die Vertiefungen 2g gegenüber der Spulenwicklung 5 freigelegt.
- In Fig. 3 und Fig. 4 ist eine andere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Relais dargestellt, das zentralsymmetrisch aufgebaut ist, wobei die Bezugszeichen auch für die unbezeichneten, jeweils symmetrisch angeordneten Teile gelten. Diese Ausführungsform zeigt ein bistabiles gepoltes Relais mit mindestens einem Dauermagnet 6, der vorzugsweise aus einem elektrisch isolierenden und zu einem Getter aktivierbaren Ferrit besteht und an dem Polschuhe 3 und 3' anliegen. An den Polschuhen befinden sich federnd befestigte Gegenkontakte 4 und 4' aus abbrandfestem Stoff, z.B. Wolfram oder Silber-Cadmiumoxyd, die während des Schaltvorgangs als Vor- bzw. Nachkontakt dienen, sowie ein edelmetallischer Hauptkontakt,der beispielsweise aus einer galvanischen Silberauflage auf den Polschuhen 3, 3' besteht und ein im wesentlichen spannungsfreies Schalten und Führen des Laststromes gestattet, der dabei vom einen zum anderen Ankerende fließt. Eine genauere Erläuterung der Wirkung dieser Kontakte ist in der EP-A 13 991 beschrieben. Daraus ist auch erkennbar, daß die Ankerenden mit flächenhaften Kontakten mit den gegenüberliegenden Festkontakten zumindest in eine Linienberührung treten, was durch das toleranzausgleichende Spiel in der Ankerlagerung gewährleistet ist. Natürlich darf das Lagerspiel auch nicht zu groß sein, weil sonst die Ansprechwerte des Relais zu weit streuen würden. Der so angeordnete Anker übernimmt die Funktion eines Brückenkontakts mit Doppelunterbrechung des Lastkreises.
- Wie aus Fig. 3 ferner ersichtlich, besitzt der Anker 1 zwei Ankerarme 16a, 16a', die nicht symmetrisch sondern quer zur Ankerlängsachse etwas verschoben zusammengesetzt erscheinen. Durch diese Verschiebung entstehen an Unter-und Oberseite des Ankers 1 Lagerschultern 19a, 19b als Lagerflächen. Den Lagerschultern 19a, 19b gegenüberliegend sind komplementär geformte Gegenlagerschultern 20a, 20b in den Rippen 2'c, 2'd ausgebildet. Dabei sind die Rippen 2'c, 2'd ähnlich wie die Rippen 2c, 2d von Fig. 1 vom Mittelbereich des Spulenkörpers zu dessen Enden verjüngt, doch bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 entsprechend der zentralsymmetrischen Ausbildung jeweils nur auf einer Seite vorgesehen. Bei der Darstellung gemäß Fig. 3 ist der Steg 2'd auf der rechten Seite ausgebildet, so daß der Ankerarm 16a auf der linken Seite durch seine Versetzung mit seiner unteren Fläche parallel zur Achse des Hohlraums 12 von der Gegenlagerschulter 20b bis zu dem freien Ende 11 des Ankerarms 16a verläuft, wo die Kontaktfläche 1c mit dem federnden Gegenkontakt 4' zusammenwirkt. In gleicher Weise ist an der oberen Wand 2'f die Rippe 2'c mit der Gegenlagerschulter 20a ausgebildet, welche mit der Lagerschulter 19a des Ankers 1 zusammenwirkt, wobei die obere Fläche des Ankerarms 16'a in der in Fig. 3 gezeigten Stellung parallel zur Achse des Hohlraums 12 zu dem Ankerende 11' führt, wo die Kontaktfläche 1'c mit dem federnden Gegenkontakt 4 zusammenwirkt.
- Auch bei dieser Ausführungsform sind die Lagerschultern 19a und 19b teilzylindrisch geformt, wobei die Zylinderachse mit der Schwenkachse x zusammenfällt. Das gleiche gilt für die entsprechend geformten Gegenlagerschultern 20a und 20b, die von den Rippen 2'c und 2'd gebildet werden. Die Bogenlänge des Zylindersegments ist so groß, daß der Anker auch dann, wenn er in seiner Mittelstellung beim Umschaltvorgang zwischen zwei Kontakten steht, im Falle einer Erschütterung nicht von den Gegenlagerschultern abheben kann, sondern dort sicher gelagert ist. Dies bedeutet, daß der Anker 1 bei der Montage mit seinen als Lagerrasten wirkenden Lagerschultern ebenfalls in den Gegenlagerschultern einrastet.
- Die Ankerarme 16a, 16'a reichen bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 jeweils in einen Kontaktraum 21, der von einander gegenüberliegenden Polschuhen 3, 3' und einem Dauermagnet 6 umschlossen ist. In den Polschuhen 3, 3' sind die federnden Gegenkontakte 4 und 4' so nebeneinander angeordnet, daß sie einer Kontaktfläche 1c, 1d des Ankers gegenüberstehen. Durch die Kontakträume 21 wird der Hohlraum 12 abgeschlossen, der bei Bedarf mit einem Schutzgas gefüllt werden kann.
- Von den Stirnflächen 13, 13' erstrecken sich Stützwände 22 weg, welche sowohl als Schutzwände den Dauermagnet 6 und die Polschuhe 3, 3' sowie die Kontakte 4, 4' umgeben, als auch ein Relaisgehäuse 23 stirnseitig abstützen, wobei der obere Teil des Gehäuses 23 von den Flanschen des Spulenkörpers 2 gestützt ist. Die Stützwände 22 sind bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 einstückig an den Spulenkörper 2 angeformt.
- In Fig. 5 bis 7 ist eine andere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Relais mit jeweils zwei Schaltkreisen und somit zwei Ankern 1', 1" dargestellt. Um ein synchrones Schalten der beiden Anker 1', 1" zu bewirken, sind diese an einem aus Isolierstoff bestehenden Lagerteil 7 angelenkt, dessen Lagerstelle gemäß den vorhergehenden Beispielen ausgebildet ist. Zu diesem Zweck sind am Lagerteil 7 Zapfen 7a, 7b und 7c angeformt, die sich in entsprechende Vertiefungen 1'a, 1'b und 1'c in den beiden Ankern 1', 1" erstrecken. Bei dieser Ausführungsform ist es erforderlich, daß zwischen den Vertiefungen 1'a, 1'c und den Zapfen 7a, 7c ein wesentlich größeres Lagerspiel vorhanden ist als zwischen der Vertiefung 1'b und dem eigentlichen Lagerzapfen 7b. Im wesentlichen genügen zwei solche Verbindungen, doch erhöhen drei solche Verbindungen die mechanische Lebensdauer.
- Wie aus Fig. 6 ersichtlich sind die beiden Anker 1', 1" in ihrer äußeren Kontur dem Lagerteil 7 entsprechend ausgebildet, so daß die beiden Anker 1', 1" und das Lagerteil 7 in zusammengesetzter Form wie ein homogener Anker aussehen. An den Außenseiten 17' des Ankers 1' und 18' des Ankers 1" sind Lagerflächen 24 ausgebildet, welche in Verbindung mit den Innenflächen der Spulenkörperwände 2'e, 2'h die Anker 1', 1" und das Lagerteil 7 zusammendrücken. Derartige seitliche Kipplagerflächen sind bei zusammengesetzten Ankern besonders zweckmäßig.
- Bei einer weiteren Ausführungsform können diese Gegenlagerflächen in Form von entsprechend geformten Mulden ausgebildet sein und ebenfalls eine entsprechende Rastverbindung für die Kipplager bilden, wie dies für die Schwenklager vorgesehen ist.
- Gemäß Fig. 7 sind auch bei dieser Ausführungsform zur Erhöhung der Elastizität und Vermeidung einer Druckeinwirkung der Wicklung auf das Lager Vertiefungen 2h in der oberen und der unteren Wand 2'f des Spulenkörpers 2 auf deren Außenseite zur Wicklung hin eingeformt, die hier im Querschnitt rechteckig ausgebildet sind.
- In einer weiteren Ausführungsform gemäß Fig. 8 bis 11 ist ein Relais gezeigt, das ebenfalls in jeder Schaltstellung zwei Schaltkreise schließen kann. Dabei sind, wie Fig. 9 und 11 zeigen, die beiden Anker 10, 10' seitlich mit einem einem aus zwei Teilen 7', 7" bestehenden Lagerelement 7 über angeformte Zapfen 7'a, 7'b, die in entsprechenden Bohrungen 10a, 10a' eingreifen, mit toleranzausgleichendem Spiel gekoppelt. Das Lagerteil 71 besitzt gegenüberliegende Wölbungen 7'c, die als Lagerrasten wirken, mit einem Steg 7'd verbunden sind und in den als Lagermulden 2a ausgebildeten Einformungen im Inneren des Spulenkörpers 2 den gesamten Anker 10, 10' lagern.
- Durch das Lagerspiel zwischen den Lagerzapfen 7'a und 7'b und den entsprechenden Bohrungen 10a und 10a' in den beiden Ankern 10, 10' sind begrenzte, toleranzausgleichende Freiheitsgrade sowohl der beiden Anker zueinander als auch gegenüber den jeweiligen Festkontakten 3a, 3a', 3b, 3b' gegeben. Dadurch erreicht man eine weitgehend synchrone Kontaktbetätigung in beiden Schaltkreisen und ausgeglichene Kontaktkräfte beiderseits des Ankers.
- Diese Art des Brückenkontakts hat gegenüber den vorher beschriebenen noch den Vorteil, daß die Kontaktbrücke senkrecht zu den magnetischen Flüssen verläuft, so daß eine magnetische Ausblaswirkung auf einen während des Schaltvorgangs auftretenden Lichtbogen erfolgt.
- Da bei stromführenden Teilen auch auf Luft- und Kriechstrecken zu achten ist, werden die Lagerteile 7', 7" mit zweiteilig dazwischen befindlichen, schräg verlaufenden Flächen 7'e (Fig. 11) zusammengesetzt, so daß der Anker insgesamt im wesentlichen aus vier Teilen gebildet wird, nämlich dem linken Anker 10, dem rechten Anker 10' und den beiden Lagerteilen 7', 7", die die Anker klammerartig durch die Zapfen 7'a, 7'b zusammenahlten.
- Die oben beschriebenen als Lagerrasten dienenden Wölbungen 7'c sind an beiden Lagerteilen 7', 7" ausgebildet. Darüberhinaus kann jedes Lagerteil 7', 7" wie bei der Ausführungsform nach Fig. 6 ebenfalls Lagerflächen 24' aufweisen, so daß gleichzeitig mit einer Kipplagerung eine feste Verklammerung der beiden Anker 10, 10' durch den von den als Gegenlager wirkenden Seitenwänden auf die Lagerflächen 24' wirkenden Druck erreicht wird, der je nach Konstruktion und Wicklung auf Null reduziert werden kann.
- Die Teile 7', 7" des Lagerelements 7 können aus einem anderen Material als der Anker selbst bestehen, so daß der Anker äußerst einfach herstellbar ist und nahezu alle funktionellen Formgebungen auf das Lagerelement 7 konzentriert sein können.
- Eine weitere Ausführungsform ist in Fig. 12 dargestellt, wonach ein Lagerstift 8 aus isolierendem Stoff vorgesehen ist, der sich in Bohrungen 10b, 10b' der durch einen Steg 2m voneinander getrennten Anker 10,10' erstreckt. Die beiden Anker ziehen sich magnetisch an, so daß eine Positionierung in einer Richtung durch Magnetkräfte erfolgt. Eine Begrenzung der Schwenkrichtung ergibt sich durch den kleinsten Abstand zwischen den Ankern 10 und 10' und den Seitenwänden 2f' des Spulenkörpers. Der Stift 8 kann dabei in einem Anker 10' im Preßsitz und im anderen Anker 10 mit losen Spiel gelagert sein.
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