EP0136592B1 - Elektromagnetisches Relais - Google Patents

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EP0136592B1
EP0136592B1 EP84110632A EP84110632A EP0136592B1 EP 0136592 B1 EP0136592 B1 EP 0136592B1 EP 84110632 A EP84110632 A EP 84110632A EP 84110632 A EP84110632 A EP 84110632A EP 0136592 B1 EP0136592 B1 EP 0136592B1
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EP
European Patent Office
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leg
yoke
leaf spring
armature
spring
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EP84110632A
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English (en)
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EP0136592A1 (de
Inventor
Michael Dipl.-Ing. Dittmann
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H50/00—Details of electromagnetic relays
    • H01H50/16—Magnetic circuit arrangements
    • H01H50/18—Movable parts of magnetic circuits, e.g. armature
    • H01H50/24—Parts rotatable or rockable outside coil
    • H01H50/28—Parts movable due to bending of a blade spring or reed

Definitions

  • the invention relates to an electromagnetic relay according to the first part of patent claim 1.
  • a relay known from DE-U 8235283 already contains essential features of the design mentioned above.
  • the first spring leg of the leaf spring lies flat against a yoke leg and is welded in this position, so that it lies essentially in a plane running through the armature axis of rotation and exerts a force in the longitudinal direction of the armature due to its prestress.
  • the armature held by the second spring leg cannot roll freely on its bearing point, but undesirable friction occurs in the bearing.
  • the forces exerted by the two spring legs on the armature due to their respective prestress also result in a relatively steep spring characteristic.
  • a relay of the type mentioned is already known from DE-A 2939178.
  • the kink between the two legs of the leaf spring is in the immediate vicinity of the axis of rotation of the armature; in addition, the first spring leg is also biased towards the anchor there. This also results in the fact that on the one hand the spring characteristic curve becomes relatively steep due to the pretension contained in both spring legs and on the other hand that the undesired friction in the armature bearing point is caused by the forces exerted on the armature by the first spring leg.
  • the object of the invention is to design the relay of the type mentioned at the outset such that undesirable friction in the armature bearing is avoided and that the spring force acting on the armature increases only slightly with the deflection of the armature.
  • this object is achieved in that the region of the first leg of the leaf spring which is adjacent to the kink has a distance from the axis of rotation of the armature which extends the resilient length of the second leg of the leaf spring, and in that the first leg of the leaf spring has a pivot bearing on the yoke and / or a reduction in cross section has such that it can only absorb tensile forces, ie that it can be swiveled around its attachment point on the yoke almost without force.
  • the inventive design and fastening of the leaf spring which in a known manner fulfills a double function as a contact spring and as an armature return spring, ensures that the first leg of the leaf spring exerts practically no forces on the armature in its longitudinal direction.
  • This first spring leg is therefore only subjected to tension in its longitudinal direction, while it is freely movable in the transverse direction due to its cross-sectional configuration or the type of its attachment and absorbs practically no forces.
  • the restoring force for the armature is generated by the second spring leg, which is lifted approximately at a right angle from the first spring leg and has a long spring length from this outside the axis of rotation of the armature to the point of application on the armature, so that the spring arm of the armature has a soft spring characteristic is produced.
  • this second spring leg can deflect in its longitudinal direction by pivoting the first spring leg, so that the armature is not moved on the bearing point and is therefore not subject to any noticeable friction.
  • the free movement of the first spring leg about its attachment point is achieved in that it is pivotably mounted in a retaining pin projecting from the yoke.
  • This leg of the leaf spring can be hooked onto the holding pin by means of an eyelet-shaped recess provided at its free end.
  • the holding pin is adjustable in the longitudinal direction of this first spring leg, for example by bending, so that the position of the break point between the two spring legs can be changed, as a result of which the preload of the second spring leg can be adjusted with respect to the armature.
  • the leaf spring with the first spring leg should lie flat on the second yoke leg and be fastened to it, it is expedient if the anchor is not in the usual way on the free end of the yoke leg, but on the inside of the yoke leg on one Coil flange is mounted. In this way, it is also ensured in this embodiment that the plane of the first spring leg is at a distance from the armature pivot point.
  • the relay shown in FIGS. 1 and 2 has as a carrier a coil former 1 with the flanges 2 and 3, to which a winding 4 is applied and which carries a continuous core 5 inside.
  • An angular yoke 6 is coupled with its first leg 6a to one end of the coil core, while the second leg 6b extends parallel to the coil axis and forms a bearing for a plate-shaped armature 7 at its free end.
  • This armature forms a working air gap 8 with the free pole of the core 5.
  • the relay has a conventional structure.
  • the armature 7 actuates a contact spring 9 which is fastened to the armature with rivets or welding spots 10 and extends with its free end 9c beyond the armature, carries a contact piece 11 there and cooperates with a counter-contact element 12.
  • the current supply to the leaf spring 9 takes place via a wire 13, which is welded directly onto the contact piece 11.
  • the leaf spring 9 also serves to reset the armature in addition to making contact.
  • it has a first leg 9a, which is suspended at its end with an eyelet-shaped recess 14 on a holding pin 6c of the yoke 6 and from which a second leg 9b is bent at approximately a right angle at the break point 9d.
  • the holding pin 6c is expediently bent directly out of the material of the yoke 6. It can be adjusted by bending in the longitudinal direction of the spring leg 9a, as a result of which the break point 9d is also adjusted, so that the pretensioning of the leg 9b relative to the armature can be changed in this way.
  • the spring leg 9a can be freely pivoted about the attachment point on the holding pin 6c, it does not exert any forces on the anchor, rather it is only stressed in its longitudinal direction and thereby absorbs the forces of the second leg 9b. Since the first leg 9a lies in a plane which is at a distance from the axis of rotation of the armature 7, the second leg 9b of the leaf spring has a long lever arm and thus a soft spring characteristic. By reducing the cross-section in the area 9e, the spring characteristic becomes particularly flat. The first leg is also kept particularly narrow in the region 9f, so that the action of prestressing forces on the armature is additionally excluded by this spring leg, even if this spring leg would not be completely free to move at the attachment point.
  • FIG. 3 shows an embodiment which is somewhat modified compared to that of FIG. 2.
  • the first spring leg 19a was slightly cranked, so that it partially rests on the yoke leg 6b and can be attached to it by welding.
  • the spring 19 is pressed with an auxiliary stamp 20 step by step in the direction of arrow 21 until the relay response value has reached the desired size.
  • the spring leg 19a can be attached to the yoke in the manner mentioned.
  • a corresponding cross-sectional design ensures that the spring leg 19a exerts practically no forces on the armature.
  • FIG. 4 A further modification compared to FIGS. 2 and 3 shows the relay according to FIG. 4.
  • the leaf spring 29 with its first spring leg 29a is placed directly flat on the yoke leg 6b and fastened to it.
  • the armature 27 is not mounted on the yoke end in this case, but next to the yoke leg 6b on a projection 3a of the coil flange 3.
  • a plunger 20 is first pressed lightly in the direction of arrow 21 until the desired prestressing of the armature is reached. Then the spring leg 29a is attached to the yoke leg 6b.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Relais gemäss dem ersten Teil des Patentanspruchs 1.
  • Ein aus der DE-U 8235283 bekanntes Relais enthält bereits wesentliche Merkmale der oben angesprochenen Bauform. Dort liegt der erste Federschenkel der Blattfeder flach an einem Jochschenkel an und ist in dieser Lage angeschweisst, so dass er im wesentlichen in einer durch die Ankerdrehachse verlaufenden Ebene liegt und dabei aufgrund seiner Vorspannung auf den Anker eine Kraft in dessen Längsrichtung ausübt. Dadurch kann der durch den zweiten Federschenkel gehaltenen Anker nicht frei auf seiner Lagerstelle abrollen, sondern es tritt im Lager eine unerwünschte Reibung auf. Durch die von beiden Federschenkeln aufgrund ihrer jeweiligen Vorspannung auf den Anker ausgeübten Kräfte ergibt sich auch eine verhältnismässig steil verlaufende Federkennlinie.
  • Ein Relais der eingangs genannten Art ist bereits aus der DE-A 2939178 bekannt. Bei diesem Relais liegt allerdings die Knickstelle zwischen den beiden Schenkeln der Blattfeder in unmittelbarer Nähe der Drehachse des Ankers; ausserdem ist auch dort der erste Federschenkel in Richtung zum Anker vorgespannt. Somit ergibt sich auch dort, dass einerseits die Federkennlinie durch die in beiden Federschenkeln enthaltene Vorspannung verhältnismässig steil wird und dass andererseits durch die vom ersten Federschenkel auf den Anker ausgeübten Kräfte eine unerwünschte Reibung in der Ankerlagerstelle verursacht wird.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, das Relais der eingangs genannten Art so auszubilden, dass im Ankerlager unerwünschte Reibungen vermieden werden und dass die auf den Anker wirkende Federkraft mit der Auslenkung des Ankers nur gering ansteigt.
  • Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass der der Knickstelle benachbarte Bereich des ersten Schenkels der Blattfeder einen die federnde Länge des zweiten Schenkels der Blattfeder verlängernden Abstand zur Drehachse des Ankers aufweist und dass der erste Schenkel der Blattfeder eine Schwenklagerung am Joch und/oder eine Ouerschnittsverminderung derart aufweist, dass er im wesentlichen nur Zugkräfte aufnehmen kann, d.h. dass er um seine Befestigungsstelle am Joch nahezu kräftefrei schwenkbar ist.
  • Durch die erfindungsgemässe Gestaltung und Befestigung der in bekannter Weise eine doppelte Funktion als Kontaktfeder und als Ankerrückstellfeder erfüllenden Blattfeder wird erreicht, dass der erste Schenkel der Blattfeder praktisch keine Kräfte auf den Anker in dessen Längsrichtung ausübt. Dieser erste Federschenkel wird also lediglich in seiner Längsrichtung auf Zug belastet, während er in Querrichtung aufgrund seiner Querschnittsgestaltung oder der Art seiner Befestigung frei beweglich ist und praktisch keine Kräfte aufnimmt. Die Rückstellkraft für den Anker wird vom zweiten Federschenkel erzeugt, welcher etwa im rechten Winkel vom ersten Federschenkel abgehoben ist und von diesem ausserhalb der Ankerdrehachse liegenden Knickpunkt bis zum Angriffspunkt am Anker eine grosse Federlänge aufweist, so dass über den langen Federarm des Ankers eine weiche Federcharakteristik erzeugt wird. Bei der Ankerbewegung kann dieser zweite Federschenkel in seiner Längsrichtung durch Verschwenken des ersten Federschenkels ausweichen, so dass der Anker nicht auf der Lagerstelle verschoben wird und somit keiner merklichen Reibung unterliegt.
  • Die freie Beweglichkeit des ersten Federschenkels um ihren Befestigungspunkt wird in einer zweckmässigen Ausgestaltung dadurch erreicht, dass er in einem vom Joch vorstehenden Haltezapfen schwenkbar gelagert ist. Dieser Schenkel der Blattfeder kann dabei mittels einer an seinem freien Ende vorgesehenen ösenförmigen Ausnehmung an dem Haltezapfen eingehängt sein. In zweckmässiger Ausgestaltung ist dabei weiterhin vorgesehen, dass der Haltezapfen in Längsrichtung dieses ersten Federschenkels verstellbar ist, beispielsweise durch Biegen, so dass die Lage des Knickpunktes zwischen den beiden Federschenkeln verändert werden kann, wodurch die Vorspannung des zweiten Federschenkels gegenüber dem Anker einstellbar ist.
  • Soll in besonders einfacher Gestaltung die Blattfeder mit dem ersten Federschenkel flach auf dem zweiten Jochschenkel aufliegen und an diesem befestigt sein, so ist es zweckmässig, wenn der Anker nicht in üblicher Weise auf dem freien Ende des Jochschenkels, sondern an der Innenseite des Jochschenkels auf einem Spulenflansch gelagert ist. Auf diese Weise wird auch bei dieser Ausführungsform sichergestellt, dass die Ebene des ersten Federschenkels vom Ankerdrehpunkt einen Abstand besitzt.
  • Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
    • Fig. 1 in perspektivischer Darstellung ein neuerungsgemäss gestaltetes Relais,
    • Fig. 2 das Relais von Fig. 1 in Seitenansicht,
    • Fig. 3 und Fig. 4 abgewandelte Ausführungsformen eines Relais in einer der Fig. 2 entsprechenden Ansicht.
  • Das in Fig. 1 und 2 dargestellte Relais besitzt als Träger einen Spulenkörper 1 mit den Flanschen 2 und 3, auf den eine Wicklung 4 aufgebracht ist und der im Innern einen durchgehenden Kern 5 trägt. Ein winkelförmiges Joch 6 ist mit seinem ersten Schenkel 6a an ein Ende des Spulenkerns gekoppelt, während sich der zweite Schenkel 6b parallel zur Spulenachse erstreckt und an seinem freien Ende eine Lagerung für einen plattenförmigen Anker 7 bildet. Dieser Anker bildet einen Arbeitsluftspalt 8 mit dem freien Pol des Kerns 5. Insoweit hat das Relais einen herkömmlichen Aufbau. Der Anker 7 betätigt eine Kontaktfeder 9, welche mit Nieten oder Schweisspunkten 10 auf dem Anker befestigt ist und mit ihrem freien Ende 9c über den Anker hinausreicht, dort ein Kontaktstück 11 trägt und mit einem Gegenkontaktelement 12 zusammenwirkt. Die Stromzuführung zu der Blattfeder 9 erfolgt über eine Litze 13, welche unmittelbar auf das Kontaktstück 11 aufgeschweisst ist.
  • Die Blattfeder 9 dient neben der Kontaktgabe auch zur Ankerrückstellung. Sie besitzt zu diesem Zweck einen ersten Schenkel 9a, der an seinem Ende mit einer ösenförmigen Ausnehmung 14 an einem Haltezapfen 6c des Joches 6 eingehängt ist und von dem am Knickpunkt 9d ein zweiter Schenkel 9b annähernd im rechten Winkel abgebogen ist. Der Haltezapfen 6c ist zweckmässigerweise unmittelbar aus dem Material des Joches 6 herausgebogen. Er kann durch Biegen in Längsrichtung des Federschenkels 9a verstellt werden, wodurch auch der Knickpunkt 9d verstellt wird, so dass auf diese Weise die Vorspannung des Schenkels 9b gegenüber dem Anker verändert werden kann.
  • Da der Federschenkel 9a um den Einhängepunkt am Haltezapfen 6c frei verschwenkt werden kann, übt er auf den Anker keinerlei Kräfte aus, er wird vielmehr nur in seiner Längsrichtung beansprucht und nimmt dabei die Kräfte des zweiten Schenkels 9b auf. Da der erste Schenkel 9a in einer Ebene liegt, die einen Abstand zur Drehachse des Ankers 7 aufweist, ergibt sich für den zweiten Schenkel 9b der Blattfeder ein langer Hebelarm und damit eine weiche Federcharakteristik. Durch eine Querschnittsverminderung im Bereich 9e wird die Federkennlinie besonders flach. Der erste Schenkel ist im Bereich 9f zusätzlich besonders schmal gehalten, so dass die Einwirkung von Vorspannkräften auf den Anker durch diesen Federschenkel zusätzlich ausgeschlossen wird, selbst wenn dieser Federschenkel am Einhängepunkt nicht völlig frei beweglich wäre.
  • Fig. 3 zeigt eine gegenüber der nach Fig 2 etwas abgewandelte Ausführungsform. Um in diesem Fall den Haltezapfen am Joch einzusparen, wurde die Balttfeder 19 mit ihrem ersten Federschenkel 19a leicht gekröpft, so dass er teilweise auf dem Jochschenkel 6b aufliegt und durch Schweissen an diesem befestigt werden kann. Bei der Montage wird die Feder 19 mit einem Hilfsstempel 20 schrittweise in Richtung des Pfeiles 21 gedrückt, bis der Relaisansprechwert die gewünschte Grösse erreicht hat. Danach kann der Federschenkel 19a in der erwähnten Weise am Joch befestigt werden. Durch entsprechende Querschnittsgestaltung wird auch in diesem Fall erreicht, dass der Federschenkel 19a praktisch keine Kräfte auf den Anker ausübt.
  • Eine weitere Abwandlung gegenüber Fig. 2 und 3 zeigt das Relais nach Fig. 4. Hier ist die Blattfeder 29 mit ihrem ersten Federschenkel 29a unmittelbar flach auf den Jochschenkel 6b aufgelegt und an diesem befestigt. Um einen Abstand zwischen der Ebene des ersten Federschenkels 9a, 19a, 29a und der Drehachse des Ankers 7, 27 herzustellen, ist der Anker 27 in diesem Fall nicht auf dem Jochende, sondern neben dem Jochschenkel 6b auf einem Vorsprung 3a des Spulenflansches 3 gelagert. Bei der Montage wird auch in diesem Fall zunächst mit einem Stempel 20 leicht in Richtung des Pfeiles 21 gedrückt, bis die gewünschte Vorspannung des Ankers erreicht ist. Dann wird der Federschenkel 29a an dem Jochschenkel 6b befestigt.

Claims (7)

1. Elektromagnetisches Relais mit einer einen Spulenkern (5) enthaltenden Spule (4), einem winkelförmigen Joch (6), dessen erster Schenkel (6a) mit einem Polende des Spulenkerns (5) gekoppelt ist und dessen zweiter Schenkel (6b) parallel zur Spulenachse verläuft, mit einem plattenförmigen, im Bereich des freien Endes des zweiten Jochschenkels (6b) gelagerten und mit dem anderen Polende des Spulenkerns (5) einen Arbeitsluftspalt (8) bildenden Anker (7) sowie mit einer abgewinkelten, als Ankerrückstell- und Kontaktfeder dienenden Blattfeder (9), deren erster Schenkel (9a) am Joch (6) gehalten ist und sich zumindest teilweise parallel zum zweiten Jochschenkel (6b) erstreckt und deren zweiter Schenkel (9b) sich im wesentlichen rechtwinkelig zum ersten Schenkel (9a) der Blattfeder (9) erstreckt, derart, dass die aneinanderstossenden Bereiche der beiden Schenkel (9a, 9b; 19a, 19b; 29a, 29b) der Blattfeder (9; 19; 29) eine annähernd einen rechten Winkel bildende, ausgeprägte Knickstelle aufweisen, und wobei der zweite Schenkel (9b; 19b; 29b) der Blattfeder (9; 19; 29) teilweise auf dem Anker (7) aufliegend mit diesem verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der der Knickstelle benachbarte Bereich des ersten Schenkels (9a; 19a; 29a) der Blattfeder (9; 19; 29) einen die federnde Länge des zweiten Schenkels (9b; 19b; 29b) der Blattfeder (9; 19; 29) verlängernden Abstand zur Drehachse des Ankers (7; 27) aufweist und dass der erste Schenkel (9a; 19a; 29a) der Blattfeder (9; 19; 29) eine Schwenklagerung (6c, 14) am Joch (6) und/oder eine Querschnittsverminderung (9f) derart aufweist, dass er im wesentlichen nur Zugkräfte aufnehmen kann, d.h. dass er um seine Befestigungsstelle am Joch (6) nahezu kräftefrei schwenkbar ist.
2. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schenkel (9a) der Blattfeder (9) an einem am Joch (6) einstückig angeformten Haltezapfen (6c) schwenkbar gelagert ist.
3. Relais nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schenkel (9a) der Blattfeder (9) mittels einer an seinem freien Ende vorgesehenen Ausnehmung (14) an dem Haltezapfen (6) eingehängt ist.
4. Relais nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltezapfen (6c) in Längsrichtung des ersten Federschenkels (9a) verstellbar ist.
5. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schenkel (19a; 29a) der Blattfeder (19; 29) mit seinem freien Ende unmittelbar mit dem Joch (6) verbunden ist.
6. Relais nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schenkel (29a) der Blattfeder (29) flach auf der Aussenseite des zweiten Jochschenkels (6b) aufliegt und dass der Anker (7) an der Innenseite des zweiten Jochschenkels (6b) auf einem Vorsprung (3) eines Spulenflansches (3) gelagert ist.
7. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Federschenkel (9b) im Bereich (9e) zwischen der Knickstelle (9d) und der Befestigungsstelle (10) am Anker (7) eine Querschnittsverminderung aufweist.
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DE8325986U DE8325986U1 (de) 1983-09-09 1983-09-09 Elektromagnetisches Relais

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EP0136592A1 EP0136592A1 (de) 1985-04-10
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