EP0433633B1 - Elektromagnetisches Relais mit Rückstellfeder - Google Patents
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- EP0433633B1 EP0433633B1 EP90121245A EP90121245A EP0433633B1 EP 0433633 B1 EP0433633 B1 EP 0433633B1 EP 90121245 A EP90121245 A EP 90121245A EP 90121245 A EP90121245 A EP 90121245A EP 0433633 B1 EP0433633 B1 EP 0433633B1
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- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H50/00—Details of electromagnetic relays
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- H01H50/58—Driving arrangements structurally associated therewith; Mounting of driving arrangements on armature
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- H01H51/00—Electromagnetic relays
- H01H51/02—Non-polarised relays
- H01H51/04—Non-polarised relays with single armature; with single set of ganged armatures
- H01H51/06—Armature is movable between two limit positions of rest and is moved in one direction due to energisation of an electromagnet and after the electromagnet is de-energised is returned by energy stored during the movement in the first direction, e.g. by using a spring, by using a permanent magnet, by gravity
Definitions
- the invention relates to an electromagnetic relay with a return spring, the relay consisting of a magnetic coil with a pivotably mounted armature as a drive and a contact spring set, and an actuating plunger extending from one end of the armature, which engages with spiral springs for contact actuation, wherein the return spring at the other end of the actuating plunger returns the contact spring set to a rest position, according to the preamble of claim 1 (eg FR-A-2 423 855).
- the object of the present invention is therefore to develop an electromagnetic relay with a return spring of the type mentioned so that when the contact spring set is actuated via the plunger with the return spring in the area of the drive via the armature, a substantial saving in force is achieved.
- the return spring as Over-center spring with the features according to the characterizing part of claim 1 is formed.
- the essence of the invention therefore lies in the fact that when the plunger begins to deflect via the armature, the return spring is deflected in this way; that the restoring force of the restoring spring initially drops.
- the return spring is connected in parallel with the plunger parallel to the spiral springs of the contact spring set, whereby the movable contact is arranged on the spiral springs and thereby a characteristic curve is achieved where, compared to a conventional return spring as a leaf spring, a substantial saving in force is achieved.
- the contact spring set is without a return spring without pretension, i.e. in a neutral position with all contacts open.
- the rest position of the contacts is now generated by means of the return spring in an over-center arrangement.
- the contact spring set is deflected into a working position, only a decreasing force has to be applied by the armature as the drive.
- the restoring spring has a characteristic curve such that the greatest restoring force is present at its greatest deflection.
- the return spring is in this case preferably arranged under pretension with a pre-curvature in a recess in the spring bracket.
- an actuator for. B. to arrange a set screw, wedge or the like.
- the relay itself consists, in a manner known per se, of a magnet coil 1 with a pivotably mounted armature 5 as the first drive and a contact spring set 4, an actuating plunger 2 extending from one end of the armature 5, which engages with spiral springs 7 for the driver Contact activation is available.
- the return spring 3 is arranged at the other end of the actuating plunger 2 and returns the contact spring set 4 with the spiral springs 7 to a rest position in the manner of another drive.
- the return spring 3 according to FIG. 1 is now designed as an over-center spring, with the load characteristic curve changing very advantageously here.
- curve 1 shows a force-displacement characteristic field, curve 1 representing the force profile of the spring set 4 with respect to the deflection.
- the curve 2.1 in FIG. 2 denotes the force-displacement characteristic of a conventional return spring, in particular a leaf spring, it being evident that starting from the beginning of the deflection, a force must be applied increasingly via the armature in order to have such a conventional return spring deflect.
- the force-displacement characteristic of the return spring 3 according to FIG. 1 is shown with the characteristic curve 2.2 in FIG. 2, an over-center spring being used here. It can be seen that, starting from a rest position, the force applied to the over-center spring first decreases in order to deflect it. Only from the range of a certain deflection does the force required on the return spring 3 increase again in order to deflect it, the greatest return force then being achieved in the area of the greatest deflection, around the contact spring set 4 including the plunger 2 and the armature 5 to put back.
- FIG. 3 shows a characteristic field with regard to the expenditure of force or the saving of force when using a conventional return spring and a degressive return spring 3 according to FIG. 1, curve 1.1 representing a sum curve which is based on the addition of the force-travel characteristic curve 1 and the curve 2.1 comes from a conventional return spring according to FIG.
- Curve 1.2 in FIG. 3 represents the force curve when using a degressive return spring 3 in conjunction with a spring set 4, corresponding to the sum of the curves 1 and 2.2 according to FIG. 2.
- a relay In connection with the saving of force, a relay is implemented with a contact set 4, a considerable saving of force being achieved when the spiral spring 7 is deflected, without other properties in the contact set having to be undone.
- the return spring 3 is arranged under prestress in a recess 8 of the spring bracket 6, an adjusting screw 9 being provided for adjusting the prestress.
- the plunger 2 starts from one end of the armature 5 and passes through an armature bore and then penetrates the spiral springs 7 via drivers and rests with its other end on the over-center spring 3.
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Description
- Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Relais mit Rückstellfeder, wobei das Relais aus einer Magnetspule mit einem schwenkbar gelagerten Anker als Antrieb und aus einem Kontaktfedersatz besteht, und von einem Ende des Ankers ein Betätigungsstößel ausgeht, der über Mitnehmer in Eingriff mit Biegefedern für die Kontaktbetätigung steht, wobei die Rückstellfeder am anderen Ende des Betätigungsstößels den Kontaktfedersatz in eine Ruhestellung zurückstellt, entsprechend dem Oberbegriff von Anspruch 1 (z.B. FR-A-2 423 855).
- Derartige elektromagnetische Relais mit einer Rückstellfeder werden in vielfältigen Bereichen der Technik verwendet, wobei es sich bei den bisher verwendeten Rückstellfedern in an sich bekannter Weise um eine normale Blattfeder handelt. Bei der Verwendung einer Blattfeder als Rückstellfeder, die auf den Stößel wirkt, ergibt sich aber der Nachteil, daß die Feder bei der durch den Antrieb bewirkten Auslenkung einen nicht notwendigen Kraftbedarf entwickelt. Daraus ergibt sich ein nicht besonders günstiger Kennlinienverlauf für die Last, weil von dem Anker als Antrieb ausgehend auch der an sich hier nicht benötigte Kraftbedarf der Rückstellfeder überwunden werden muß.
- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein elektromagnetisches Relai mit Rückstellfeder der genannten Art so weiterzubilden, daß bei der Betätigung des Kontaktfedersatzes über den Stößel mit der Rückstellfeder im Bereich des Antriebs über den Anker eine wesentliche Kraftersparnis erreicht wird.
- Zur Lösung der Aufgabe ist es vorgesehen, daß die Rückstellfeder als Übertotpunkt-Feder mit den Merkmalen nach dem Kennzeichenteil von Anspruch 1 ausgebildet ist.
- Das Wesen der Erfindung liegt demnach darin, daß bei beginnender Auslenkung des Stößels über den Anker die Rückstellfeder derart ausgelenkt wird; daß die Rückstellkraft der Rückstellfeder zunächst abfällt.
- Die Rückstellfeder ist hierbei in Verbindung mit dem Stößel parallel zu den Biegefedern des Kontaktfedersatzes geschaltet, wobei an den Biegefedern der der bewegliche Kontakt angeordnet ist und hierbei eine Kennlinie erreicht wird, wo im Vergleich zu einer herkömmlichen Rückstellfeder als Blattfeder eine wesentliche Kraftersparnis erreicht wird.
- Der Kontaktfedersatz liegt ohne Rückstellfeder ohne Vorspannung, d.h. in einer neutralen Stellung vor, wobei alle Kontakte geöffnet sind.
- Erfindungsgemäß wird nun die Ruhelage der Kontakte mittels der Rückstellfeder in Übertotpunkt-Anordnung erzeugt. Bei der Auslenkung des Kontaktfedersatzes in eine Arbeitsstellung muß demnach vom Anker als Antrieb lediglich eine abnehmende Kraft aufgebracht werden.
- In Verbindung mit der Rückstellkraft der Rückstellfeder, was hier im Vergleich zum Anker als zweiter Antrieb ausgebildet ist, wird dann erreicht, daß in Parallelschaltung zu der Kennlinie des Kontaktfedersatzes bei beginnender Auslenkung eine zunächst nahezu konstante Kraftaufwendung über den Anker aufgebracht werden muß und erst bei weiterer Auslenkung der Kraftaufwand, der über den Anker aufzubringen ist, zunimmt.
- Insgesamt ergibt sich derart mit der erfindungsgemäßen Ausbildung der Rückstellfeder eine Kraftersparnis, weil bei beginnender Auslenkung des Kontaktfedersatzes bzw. der Rückstellfeder die vom Anker aufzubringende Kraft hinsichtlich der Rückstellfeder allein abnimmt.
- In vorteilhafter Ausgestaltung weist die Rückstellfeder einen Kennlinienverlauf auf derart, daß die größte Rückstellkraft bei ihrer größten Auslenkung vorliegt.
- Die Rückstellfeder ist hierbei bevorzugt unter Vorspannung mit einer Vorkrümmung in einer Ausnehmung des Federbockes angeordnet.
- Bei einer Ausgestaltung ist es vorgesehen, im Federbock zur Einstellung der Vorspannung der Rückstellfeder ein Stellorgan, z. B. eine Stellschraube, Keil oder dergleichen anzuordnen.
- Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispieles mit Zeichnungen näher erläutert, wobei aus der nachfolgenden Beschreibung weitere Vorteile und vorteilhafte Merkmale der Erfindung hervorgehen.
- Es zeigen:
- Figur 1:
- ein elektromagnetisches Relais mit der erfindungsgemäßen Rückstellfeder;
- Figur 2:
- ein Kraft-Weg-Kennlinienfeld betreffend den Kontaktfedersatz, der Rückstellfeder im Vergleich mit einer an sich bekannten Blattfeder als Rückstellfeder;
- Figur 3:
- ein Kennlinienfeld betreffend den Kraftaufwand bei der Betätigung des Relais mit der erfindungsgemäßen Rückstellfeder im Vergleich zu einer herkömmlichen Rückstellfeder.
- Aus Figur 1 ist ein elektromagnetisches Relais mit zwangsgeführten Kontakten ersichtlich, wobei in der Gesamtfunktion des Relais für die Vorspannung des Kontaktfedersatzes 4 eine Rückstellfeder 3 benötigt wird.
- Das Relais selbst besteht in an sich bekannter Art aus einer Magnetspule 1 mit einem schwenkbar gelagerten Anker 5 als ersten Antrieb und aus einem Kontaktfedersatz 4, wobei von einem Ende des Ankers 5 ein Betätigungsstößel 2 ausgeht, der über Mitnehmer in Eingriff mit Biegefedern 7 für die Kontaktbetätigung steht. Die Rückstellfeder 3 ist hierbei am anderen Ende des Betätigungsstößels 2 angeordnet und stellt den Kontaktfedersatz 4 mit den Biegefedern 7 in eine Ruhestellung nach Art eines weiteren Antriebes zurück.
- Die Rückstellfeder 3 nach Figur 1 ist nun als Übertotpunkt-Feder ausgebildet, wobei sich hier die Lastkennlinie sehr vorteilhaft verändert.
- In Figur 1 ist ein Kraft-Weg-Kennlinienfeld dargestellt, wobei die Kurve 1 den Kraftverlauf des Federsatzes 4 bezüglich der Auslenkung darstellt.
- Aus Figur 2 ist ersichtlich, daß der Federsatz 4 zunächst unter Vorspannung vorliegt und bei fortschreitender Auslenkung in einen neutralen Bereich übergeht, von wo aus wiederum bei weiterer Auslenkung ein erhöhter Kraftaufwand aufgebracht werden muß.
- Mit der Kurve 2.1 ist in Figur 2 die Kraft-Weg-Kennlinie einer herkömmlichen Rückstellfeder, insbesondere einer Blattfeder, bezeichnet, wobei ersichtlich ist, daß ausgehend vom Beginn der Auslenkung stetig zunehmend eine Kraft über den Anker aufgebracht werden muß, um eine derartige herkömmliche Rückstellfeder auszulenken.
- Mit der Kennlinie 2.2 ist in Figur 2 die Kraft-Weg-Kennlinie der Rückstellfeder 3 nach Figur 1 dargelegt, wobei hier eine Übertotpunkt-Feder verwendet wird. Es ist ersichtlich, daß ausgehend von einer Ruhelage zunächst der Kraftaufwand auf die Übertotpunkt-Feder abnimmt um diese auszulenken. Erst ab dem Bereich einer gewissen Auslenkung nimmt in an sich erwünschter Weise der Kraftaufwand auf die Rückstellfeder 3 wieder zu um diese auszulenken, wobei dann im Bereich der größten Auslenkung die größte Rückstellkraft erzielt wird, um den Kontaktfedersatz 4 einschließlich des Stößels 2 und den Anker 5 wieder zurückzustellen.
- Aus Figur 3 ist ein Kennlinienfeld ersichtlich hinsichtlich des Kraftaufwandes bzw. der Kraftersparnis bei Verwendung einer herkömmlichen Rückstellfeder und einer degressiven Rückstellfeder 3 nach Figur 1, wobei die Kurve 1.1 eine Summenkurve darstellt, die von der Addition der Kraft-Weg-Kennlinie 1 und der Kurve 2.1 einer herkömmlichen Rückstellfeder nach Figur 2 herrührt.
- Die Kurve 1.2 in Figur 3 stellt den Kraftverlauf bei Verwendung einer degressiven Rückstellfeder 3 in Verbindung mit einem Federsatz 4 dar entsprechend der Summe der Kurvenzüge 1 und 2.2 nach Figur 2.
- Aus Figur 3 ist ersichtlich, daß bei dem Verlauf 1.1, wo eine normale Blattfeder zugrunde gelegt ist, hier vom Wesen der herkömmlichen Blattfeder her ein erheblicher Kraftaufwand vom Ankerantrieb aufgewendet werden muß, um den Kontaktfedersatz einschließlich der Rückstellfeder auszulenken.
- Im Vergleich dazu ist in Figur 3 die Kurve 1.2 dargestellt, wo ersichtlich ist, daß bei Verwendung einer degressiven Rückstellfeder 3 nach Figur 1 mit einem Federsatz 4 ein wesentlich geringerer Kraftaufwand aufgewendet werden muß, um dieselbe Auslenkung zu gewährleisten, wobei in gestrichelter Darstellung in Figur 3 die erzielte Kraftersparnis dargestellt ist.
- In Verbindung mit der Kraftersparnis wird mit einem Kontaktsatz 4 ein Relais verwirklicht, wobei eine erhebliche Kraftersparnis beim Auslenken der Biegefeder 7 erreicht wird, ohne daß sonstige Eigenschaften im Kontaktsatz zurückgenommen werden müssen.
- Aus Figur 1 ist weiterhin ersichtlich, daß die Rückstellfeder 3 unter Vorspannung in einer Ausnehmung 8 des Federbockes 6 angeordnet ist, wobei zur Einstellung der Vorspannung eine Stellschraube 9 vorgesehen ist. Der Stößel 2 geht von einem Ende des Ankers 5 aus und durchgreift eine Ankerbohrung und durchsetzt dann im weiteren über Mitnehmer die Biegefedern 7 und liegt mit seinem anderen Ende an der Übertotpunkt-Feder 3 an.
- Das Ausführungsbeispiel nach Figur 1 mit der Anordnung des kontaktfedersatzes 4 in einem Federbock 6 ist in Verwendung mit der Übertotpunkt-Rückstellfeder 3 keinesfalls beschränkend, sondern die spezielle Rückstellfeder 3 kann auch bei anderen Kontaktfedersätzen in Magnetsystemen angewendet werden.
Claims (3)
- Elektromagnetisches, Relais mit Rückstellfeder (3), wobei das Relais aus einer Magnetspule (1) mit einem schwenkbar gelagerten Anker (5) als Antrieb, und einem Kontaktfedersatz (4) besteht, und von einem Ende des Ankers (5) ein Betätigungsstößel ausgeht, der über Mitnebmer in Eingriff mit Biegefedern zur Kontaktbetätigung steht, wobei die Rückstellfeder (3) am anderen Ende des Betätigungsstößels den Kontaktfedersatz (4) in eine Ruhestellung rückstellt, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellfeder (3) als Übertotpunkt-Feder ausgebildet ist und einen Kennlinienverlauf derart aufweist, daß beim Antrieb des Relais gegen die Rückstellfeder (3) zunächst die für die Durchbiegung der Feder benötigte Kraft bis zu einem Minimum abnimmt, anschließend wieder ansteigt und bei ihrer größten Auslenkung den größten Wert erreicht.
- Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellfeder (3) unter Vorspannung mit einer Vorkrümmung in einer Ausnehmung (8) des Federbockes (6) angeordnet ist.
- Relais nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Federbock (6) zur Einstellung der Vorspannung der in der Ausnehmung (8) gelagerten Rückstellfeder (3) ein Stellorgan (9) zum Beispiel in Form einer Schraube angeordnet ist.
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