EP0319478A2 - Leiterplattenrelais - Google Patents

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EP0319478A2
EP0319478A2 EP88810810A EP88810810A EP0319478A2 EP 0319478 A2 EP0319478 A2 EP 0319478A2 EP 88810810 A EP88810810 A EP 88810810A EP 88810810 A EP88810810 A EP 88810810A EP 0319478 A2 EP0319478 A2 EP 0319478A2
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EP
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armature
relay
spring
limbs
shaped
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EP0319478B1 (de
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Hans A. Diem
Afro Cecchini
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Nokia Solutions and Networks Schweiz AG
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Alcatel STR AG
Standard Telephon and Radio AG
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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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/58—Electric connections to or between contacts; Terminals
    • H01H1/5805—Connections to printed circuits

Definitions

  • the present invention relates to a circuit board relay according to the preamble of the first claim.
  • circuit board relays which have in common that they must not exceed a certain height from the circuit board so that circuit boards with relays mounted thereon can be arranged next to one another with a standardized distance from one another.
  • MT2 circuit board relay
  • This previously known relay has two changeover contacts with specific performance data and is designed for low power consumption of the excitation winding in order to serve as the output stage of integrated circuits.
  • the relay shown in the drawing is a folding armature circuit board relay with "dual-in-line" pin assignment, i.e. all connections are arranged in the base area of a cuboid along its long sides, normalized distances being maintained both between the two rows of connections and between the individual connections.
  • Fig. 1 shows a vertical section through the relay according to the invention along the axis of its excitation coil. From this it can be seen that the present relay essentially has three main parts, namely an actuation system 1, a spring set 2 and a relay base 3. Not shown is a cuboid cover with which the relay can be hermetically sealed in order to define conditions for the contacts throughout the life of the relay.
  • the hermetic sealing of the joint between cover and relay base 3 and the passage of the connections in the relay base can be carried out with the help of a hardening casting resin, which is applied to the floor at two points and is distributed over channels suitably arranged in the floor as a result of capillary action, e.g. is described in detail in CH-625 381.
  • the actuation system 1 shown in FIG. 2 before assembly with the spring set 2 and the relay base 3 consists of an excitation coil 11 wound on a coil former 10, an E-shaped magnet yoke 12 and a U-shaped armature 13, which is used with the aid of an armature return spring Acting hinge spring 14 is held and positively connected to a slide 15 which transmits the armature movement to the contacts.
  • the coil body 10 is the actual framework of the relay, in that in addition to the excitation coil 11, it also receives the middle leg of the magnetic yoke 12, guides the slide 15 with the aid of recesses 18 and limits its stroke and thus the armature stroke, bearing surfaces for the spring set 2 defines bolt-like Has projections 16 on the underside for precise positioning and fixing of the relay base 3 with an intermediate contact set 2, and on the top has bolt-like projections 17 for exact positioning and fixing of the hinge spring 14. Furthermore, connection lugs 19 are held in the coil body 10, at the upper ends of which the wire ends of the excitation coil 11 are connected. To When the coil is wound, these upper ends are bent toward the coil axis, as can be seen from FIGS. 3 and 4, in order to achieve strain relief for the connecting wires of the excitation coil.
  • the present relay has four adjacent changeover contacts, one of which is shown in section in FIG. 1 and the structure of which is basically the same as that of the two changeover contacts of the known relay mentioned in the introduction.
  • the spring set 2 has only one plastic part, in which the normally closed contacts 20 and the changeover springs 21 and their leads are held on the connecting tabs, while the working contacts 31 and their connecting tabs are held in the relay base 3.
  • This has the advantage that when assembling the relay, one component has to be assembled less, and thanks to the guide pins and bores, spring assembly 2 and relay base 3 can be pre-assembled, which results in the contact set, which is already testable.
  • the present relay is wider than the previously known relay, but it has the same overall length, which means that the distance between the connection tabs is halved compared to that of the known relay.
  • the movable ends 22 of the changeover springs 20 are moved by the slide 15 already mentioned when the relay is excited from the rest position into the working position.
  • the shape of the slide 15 is particularly visible in FIG. 3.
  • Two arms 15.2 extend upward from a crossbeam 15.1, the lower edge of which can act on the four changeover springs. These arms have bevels 15.3 at the upper ends on the inside, with recesses 15.4 adjacent to them, which are shaped in such a way that a protruding tongue 13.1 of the armature can be snapped onto the slide 15 under the resilient action of the arms 15.2.
  • This also has recesses 13.3, which are clearly visible in FIG. 4.
  • the crossbar 15.1 of the slide 15 is guided at both ends by recesses 18 (FIGS. 1 and 3) in the coil body 10. These recesses are shaped so that they also serve to limit the armature stroke when the relay is not energized.
  • the armature 13 is held by means of an articulated spring 14.
  • This hinge spring has an H-shaped outline with greatly shortened upper legs, as can be seen from FIG. 4.
  • the relay function only serve the two vertical legs of the H, while the cross-connection only has the purpose of making production and assembly easier, ie two individual, identically shaped leaf springs could also be used.
  • the two legs of the articulated spring 14, which serve the relay function are each connected at one end, as usual, to the corresponding legs of the U-shaped armature 13, but not at the other end, as is customary in the prior art, with the two outer legs of the E-shaped yoke 12, but with bolt-shaped projections 17 of the coil body 10.
  • the other ends of the legs of the articulated spring 14 have holes 14.2 to be pressed onto the bolt-shaped projections 17 to be, so that there is a non-positive connection between the hinge spring 14 and bolt 17, the conical part of these projections serves as an insertion aid and can be formed into a rivet head after pressing, so that a positive connection is additionally created.
  • the legs of the hinge spring 14 are approximately as long as the legs of the armature 13 together with the projecting end 13.1.
  • This construction allows on the one hand long legs of the armature 13, which cover the corresponding legs of the yoke 12 to about 2/3 of their length and thus ensure a low magnetic resistance of the yoke / armature circuit, and on the other hand long legs of the hinge spring 15, which too a low mechanical load and thus leads to the desired high number of operating cycles of the relay without spring break.
  • the hinge spring 14 has a bend to bias this spring.
  • the location of this bend and its extent is selected such that the edge pressure of the edge 13.2 of the armature 13 resting on the legs of the yoke 12 in the idle state is minimal and the restraining force acting on the armature is large enough that the armature 13 is defined even under impact stress Size not moved to the working position.
  • the legs of the articulated spring 14 are provided with recesses 14.1.

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Abstract

Bei einem sehr kleinen Klappanker-Relais von der Art eines Leiterplattenrelais mit dual-in-line-Anschlussbelegung, das für eine sehr hohe Anzahl von Betätigungen ausgelegt sein muss, besteht das Problem, die Ankerrückstellfeder so auszulegen, dass diese diese Anzahl von Betätigungen ohne Bruchgefahr übersteht. Beim vorliegenden Relais wird dieses Problem so gelöst, dass die mit den Schenkeln des U-förmigen Ankers (13) formschlüssig verbundene, als Rückstellfeder wirkende Blattfeder angenähert parallel zu diesen Schenkeln verläuft und entgegen der üblichen Fixierung auf den entsprechenden Schenkeln des E-förmigen Magnetjochs (12) mit dem die Relaisstruktur bildenden Spulenkörper (10) kraftschlüssig verbunden ist. Auf diese Art kann die Feder eine Länge haben, die mindestens gleich der Länge der Schenkel des Ankers ist. Zur Fertigungs- und Montageerleichterung sind die Blattfedern der einzelnen Schenkel durch einen Quersteg zu einer einstückigen, H-förmigen Feder (14) verbunden.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Leiterplattenrelais gemäss dem Oberbegriff des ersten Anspruchs.
  • Es sind verschiedene solche Leiterplattenrelais bekannt, denen gemein­sam ist, dass sie eine bestimmte Höhe ab Leiterplatte nicht überschreiten dürfen, damit Leiterplatten mit darauf montierten Relais nebeneinander mit einem normierten Abstand untereinander angeordnet werden können. Ein solches Relais wird von der Anmelderin unter der Bezeichnung MT2 herge­stellt und vertrieben. Dieses Relais wurde im Artikel "MT-Relais - ein Leiterplattenrelais mit dual-in-line-Anschlussbelegung" von W. Kälin in "STR-Report" Jg. 5, Nr. 2, Nov. 1984 eingehend beschrieben.
  • Dieses vorbekannte Relais weist zwei Umschaltekontakte mit bestimmten Leistungsdaten auf und ist für eine geringe Leistungsaufnahme der Erregerwicklung ausgelegt, um als Ausgangsstufe von integrierten Schalt­kreisen zu dienen.
  • Wenn nun ein dem oben erwähnten Relais ähnliches Relais mit vier Umschaltekontakten mit gleichen Leistungsdaten vorgesehen werden soll, führt die Verdoppelung der Anzahl der Kontakte auch ungefähr zu einer Verdoppelung der notwendigen Erregerleistung, so dass auch der Magnet­kreis neu ausgelegt werden muss. Da die Bauhöhe aus den bereits erwähnten Gründen begrenzt ist und beim beschriebenen, vorbekannten Relais bereits voll ausgenützt wird, verbietet sich eine mässstäblich vergrösserte Aus­führung des Magnetkreises dieses Relais.
  • Es ist nun Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Leiterplattenrelais der vorgenannten Art mit vier Umschaltekontakten vorzusehen, dessen Erregerleistung pro Umschaltekontakt etwa gleich jener des vorbekannten Relais ist, dessen Bauhöhe jene des vorbekannten Relais nicht übersteigt und dessen Auslegung so ist, dass eine automatisierte Fertigung möglich ist.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des ersten Anspruches genannten Merkmale.
  • Ein Ausführungbeispiel der Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
    • Die Fig. 1 einen Vertikal schnitt durch ein Relais entlang der Spulen­achse;
    • Die Fig. 2 einen Vertikal schnitt analog jenem von Fig. 1, jedoch beschränkt auf das Betätigungssystem des Relais;
    • Die Fig. 3 eine Frontansicht des Betätigungsystems des Relais;
    • Die Fig. 4 eine Ansicht des Relais von oben; und
    • Die Fig. 5 eine Ansicht des Relais von unten, Relaisboden teilweise weggeschnitten.
  • Das in der Zeichnung gezeigte Relais ist wie das im in der Einleitung erwähnten Artikel beschriebene Relais ein Klappanker-Leiterplattenrelais mit "dual-in- line"-Anschlussbelegung, d.h. alle Anschlüsse sind in der Grundfläche eines Quaders entlang seiner Längsseiten angeordnet, wobei sowohl zwischen den beiden Reihen von Anschlüssen als auch zwischen den einzelnen Anschlüssen normierte Abstände eingehalten werden.
  • Die Fig. 1 zeigt einen Vertikal schnitt durch das erfindungsgemässe Relais entlang der Achse seiner Erregerspule. Daraus ist ersichtlich, dass das vorliegende Relais im wesentlichen drei Hauptteile aufweist, nämlich ein Betätigungssystem 1, einen Federsatz 2 und einen Relais­boden 3. Nicht gezeigt ist ein quaderförmiger Deckel, mit welchem sich das Relais hermetisch dicht schliessen lässt, um für die Kontakte definierte Bedingungen während der ganzen Lebenszeit des Relais zu schaffen. Der hermetische Abschluss der Fuge zwischen Deckel und Relais­boden 3 und der Durchführungen der Anschlüsse im Relaisboden kann mit Hilfe eines aushärtenden Giessharzes erfolgen, das an zwei Punkten auf den Boden aufgebracht wird und sich über im Boden geeignet angeordnete Kanäle infolge Kapillarwirkung verteilt, wie dies z.B. in CH-625 381 ausführlich beschrieben ist.
  • Das in Fig. 2 vor dem Zusammenbau mit dem Federsatz 2 und dem Relais­boden 3 gezeigte Betätigungssystem 1 besteht aus einer auf einen Spulen­körper 10 gewickelten Erregerspule 11, einem E-förmigen Magnetjoch 12 und einem U-förmigen Anker 13, welcher mit Hilfe einer als Ankerrückstell­feder wirkenden Gelenkfeder 14 gehaltert und formschlüssig mit einem Schieber 15 verbunden ist, der die Ankerbewegung auf die Kontakte über­trägt. Der Spulenkörper 10 ist das eigentliche Gerüst des Relais, indem er neben der Erregerspule 11 auch den Mittelschenkel des Magnetjochs 12 aufnimmt, den Schieber 15 mit Hilfe von Ausnehmungen 18 führt und dessen Hub und damit den Ankerhub begrenzt, Auflageflächen für den Federsatz 2 definiert, bolzenartige Vorsprünge 16 an der Unterseite zur genauen Positionierung und Fixierung des Relaisbodens 3 mit zwischenliegendem Kontaktsatz 2 besitzt, und an der Oberseite bolzenartige Vorsprünge 17 zur genauen Positionierung und Fixierung der Gelenkfeder 14 aufweist. Ferner sind Anschlussfahnen 19 im Spulenkörper 10 gehaltert, an deren oberen Enden die Drahtenden der Erregerspule 11 angeschlossen sind. Nach dem Bewickeln der Spule werden diese oberen Enden zur Spulenachse hin abgebogen, wie aus Fig. 3 und 4 ersichtlich ist, um eine Zugentlastung für die Anschlussdrähte der Erregerspule zu erreichen.
  • Das vorliegende Relais weist vier nebeneinanderliegende Umschalte­kontakte auf, von denen einer in Fig. 1 im Schnitt gezeigt ist und deren Aufbau im Prinzip gleich jenem der beiden Umschaltekontakte des in der Einleitung erwähnten, bekannten Relais ist. Allerdings weist beim vorlie­genden Relais der Federsatz 2 nur ein Kunststoffteil auf, in welchem die Ruhekontakte 20 und die Umschaltefedern 21 und deren Herausführungen auf die Anschlusslappen gehaltert sind, während die Arbeitskontakte 31 und ihre Anschlusslappen im Relaisboden 3 gehaltert sind. Dies ergibt den Vorteil, dass beim Zusammenbau des Relais ein Bauteil weniger montiert werden muss, wobei dank Führungszapfen und -bohrungen eine Vormontage von Federsatz 2 und Relaisboden 3 erfolgen kann, was den Kontaktsatz ergibt, der bereits für sich prüfbar ist. Wie bereits erwähnt wurde, ist das vorliegende Relais breiter als das bereits mehrmals genannte, vorbekannte Relais, es weist aber die gleiche Baulänge auf, was dazu führt, dass der Abstand der Anschlusslappen untereinander gegenüber jenem beim vorbe­kannten Relais halbiert ist.
  • Die beweglichen Enden 22 der Umschaltefedern 20 werden durch den bereits erwähnten Schieber 15 beim Erregen des Relais aus der Ruhe­stellung in die Arbeitsstellung bewegt. Die Form des Schiebers 15 ist insbesondere in Fig. 3 gut sichtbar. Von einem Querbalken 15.1, dessen Unterkante auf die vier Umschaltefedern einwirken kann, erstrecken sich zwei Arme 15.2 nach oben. Diese Arme weisen an den obern Enden auf der Innenseite Abschrägungen 15.3 auf, denen Ausnehmungen 15.4 benachbart sind, die so geformt sind, dass sich eine vorstehende Zunge 13.1 des Ankers unter federnder Wirkung der Arme 15.2 auf den Schieber 15 auf­schnappen lässt. Zur Fixierung der Lage des Schiebers 15 auf der Zunge 13.1 des Ankers 13, weist diese ebenfalls Ausnehmungen 13.3 auf, die in Fig. 4 gut sichtbar sind. Der Querbalken 15.1 des Schiebers 15 wird an seinen beiden Enden durch Ausnehmungen 18 (Fig. 1 und 3) im Spulenkörper 10 geführt. Diese Ausnehmungen sind so geformt, dass sie gleichzeitig zur Begrenzung des Ankerhubes bei nicht erregtem Relais dienen.
  • Wie bereits erwähnt wurde, ist der Anker 13 mit Hilfe einer Gelenkfeder 14 gehaltert. Diese Gelenkfeder weist einen H-förmigen Grundriss mit stark gekürzten oberen Schenkeln auf, wie aus Fig. 4 ersichtlich ist. Der Relaisfunktion dienen nur die beiden senkrechten Schenkel des H, während die Querverbindung lediglich eine Fertigungs- und Montageerleichterung bezweckt, d.h. es könnten auch zwei einzelne, gleich geformte Blattfedern verwendet werden. Wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, sind die beiden der Relaisfunktion dienenden Schenkel der Gelenkfeder 14 an jeweils einem Ende zwar, wie üblich, mit den entsprechenden Schenkeln des U-förmigen Ankers 13 verbunden, mit dem jeweils andern Ende jedoch nicht, wie beim Stande der Technik üblich, mit den beiden äusseren Schenkeln des E-förmigen Jochs 12, sondern mit bolzenförmigen Vorsprüngen 17 des Spulenkörpers 10. Dazu weisen die genannten andern Enden der Schenkel der Gelenkfeder 14 Bohrungen 14.2 auf, um auf die bolzenförmigen Vorsprünge 17 aufgepresst zu werden, so dass sich ein kraftschlüssige Verbindung zwischen Gelenkfeder 14 und Bolzen 17 ergibt, wobei der konische Teil dieser Vorsprünge als Einführhilfe dient und nach erfolgtem Aufpressen zu einem Nietkopf umgeformt werden kann, so dass zusätzlich eine formschlüssige Verbindung entsteht. Wie aus der Zeichnung ersicht­lich ist, sind die Schenkel der Gelenkfeder 14 ungefähr so lang wie die Schenkel des Ankers 13 zusammen mit dem vorspringen Ende 13.1. Diese Konstruktion erlaubt einerseits lange Schenkel des Ankers 13, welche die entsprechenden Schenkel des Jochs 12 auf ungefähr 2/3 ihrer Länge über­decken und damit für einen geringen magnetischen Widerstand des Kreises Joch/Anker sorgen, und anderseits gleichzeitig lange Schenkel der Gelenk­feder 15, was zu einer geringen mechanischen Belastung und damit zu der gewünschten hohen Anzahl von Betätigungsspielen des Relais ohne Feder­bruch führt.
  • Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, weist die Gelenkfeder 14 eine Biegung auf zur Vorspannung dieser Feder. Der Ort dieser Biegung und deren Ausmass ist so gewählt, dass der Kantendruck der im Ruhezustand auf den Schenkeln des Joches 12 aufliegenden Kante 13.2 des Ankers 13 minimal und die auf den Anker einwirkende Rückhaltekraft gross genug ist, dass sich der Anker 13 auch unter Stossbeanspruchung definierter Grösse nicht in die Arbeitsstellung bewegt. Um aus Fertigungsgründen etwas dickeres Federmaterial verwenden zu können, sind die Schenkel der Gelenkfeder 14 mit Ausnehmungen 14.1 versehen.

Claims (4)

1. Leiterplattenrelais mit dual-in-line-Anschlussbelegung mit einem die Relaisstruktur bildenden Spulenkörper (10), einem E-förmigen Magnetjoch (12), einem U-förmigen Anker (13), einem Schieber (15) zur Uebertragung der Ankerbewegung auf Kontakte, welche in einer zum magnetischen Kreis parallelen Ebene angeordnet sind, und mit einem hermetisch schliessenden Gehäuse, dadurch gekennzeichnet, dass vier Umschaltekontakte nebenein­ander angeordnet sind, dass die Schenkel des Ankers (13) die entsprechen­den Schenkel des Magnetjochs auf mindestens der Hälfte ihrer Länge über­lappen, dass zum Aufbringen der Ankerrückstellkraft mit jedem der beiden Schenkel des Ankers (13) ein Ende einer vorgespannten Blattfeder (14) verbunden ist, deren anderes Ende mit dem Spulenkörper (10) verbunden ist, und dass die Länge der Blattfeder mindestens gleich der Länge des mit ihr verbundenen Schenkels des Ankers ist.
2. Leiterplattenrelais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte eine Ende der Feder (14) formschlüssig mit dem Anker (13) verbunden ist, und dass das genannte andere Ende der Feder (14) kraft- und/oder formschlüssig mit dem Spulenkörper (10) verbunden ist.
3. Leiterplattenrelais nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Federn durch einen Quersteg zu einer einstückigen, H-förmigen Feder (14) verbunden sind.
4. Leiterplattenrelais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber (15) federnde Arme (15.2) mit einander gegenüberliegenden Abschrägungen (15.3) und Ausnehmungen (15.4) aufweist, und dass der Anker (13) eine vorstehende Zunge mit Ausnehmungen (13.3) aufweist, das Ganze derart, dass die Arme des Schiebers auf die Zunge des Ankers auf­schnappbar sind zur Herstellung einer Wirkverbindung zwischen Anker und Schieber.
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