EP0593526B1

EP0593526B1 - Elektromagnetisches relais

Info

Publication number: EP0593526B1
Application number: EP92913074A
Authority: EP
Inventors: Horst Hendel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1991-07-09
Filing date: 1992-06-23
Publication date: 1995-04-26
Anticipated expiration: 2012-06-23
Also published as: ATE121864T1; US5394127A; DE4122704C2; DE4122704A1; DE59202043D1; EP0593526A1; CA2113094A1; JPH06508956A; WO1993001608A1; JP3378002B2

Description

Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Relais mit einem Grundkörper, mindestens einem in einer Wand des Grundkörpers verankerten, senkrecht aus der Wand austretenden Trägerstift, mindestens einer aus Bandmaterial bestehenden Kontaktfeder, welche mit einem Befestigungsabschnitt den Trägerstift teilweise umschlingt und an ihm befestigt ist und welche einen kontaktgebenden Federschenkel aufweist, der durch einen Anker um die Achse des Anschlußstiftes zwischen einer Ruheposition und einer Arbeitsposition umschaltbar ist.
Relais mit einer derartigen Befestigung von Kontaktfedern aus Bandmaterial sind vielfach bekannt, wobei der Anschlußstift in der Regel in einem Bodenabschnitt oder in einem sonstigen Grundkörperteil verankert ist. Bei Relais herkömmlicher Art, bei denen die Kontaktfedern jeweils mit einem Befestigungsende teilweise um den Anschlußstift gewickelt sind, wie dies beispielsweise aus der DE-A- 25 12 574 bekannt ist, muß die Kontaktfeder in jedem Fall zusätzlich an dem Anschlußstift durch Schweißen oder auf sonstige Weise befestigt werden, um ein Verdrehen der Kontaktfeder beim Schalten zu vermeiden. Dies bedeutet, daß das Befestigungsende der Kontaktfeder auch nach der Montage zum Schweißen oder für eine sonstige Befestigungsart zugänglich sein muß; wird jedoch bei einem Relais die Kontaktfeder in einem engen Raum, beispielsweise zwischen Anker und Spule, angeordnet, so ist die eingangs genannte Art der Befestigung nicht möglich. Außerdem kann beim Schweißen einer Bandfeder auf einem Stift eine bestimmte Vorspannung nur durch besondere Maßnahmen oder durch nachträgliches Justieren erzielt werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem Relais der eingangs genannten Art die Kontaktfeder und ihre Befestigung so zu gestalten, daß die Feder auch bei engen Raumverhältnissen leicht montiert werden kann und daß bereits durch die Formgebung der Feder selbst zusammen mit der Gesamtkonstruktion eine gewünschte Vorspannung erzielbar ist, die ein Justieren nach der Montage überflüssig macht.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Grundkörper fest mit einem Spulenkörper verbunden ist, vor dessen einer Stirnseite der flach ausgebildete Anker angeordnet ist, daß weiterhin der Trägerstift mit der Kontaktfeder im Bereich zwischen dem Anker und dem Spulenkörper angeordnet ist, daß die Kontaktfeder mit ihrem Befestigungsabschnitt eine kraftschlüssig auf den Trägerstift gesteckte Spannhülse bildet und jenseits der Spannhülse einen Vorspannschenkel in Form eines Fortsatzes aufweist, der sich an dem Spulenkörper abstützt und über den Trägerstift als Hebelachse den Federschenkel in seine Ruheposition vorspannt.
Eine Anordnung von Kontaktfedern im Bereich zwischen Anker und Wicklung ist grundsätzlich bereits aus der DE-A-35 45 356 bekannt. Dort sind jedoch die Kontaktfedern am Spulenflansch selbst in Einsteckschlitzen verankert; außerdem sind dort die Kontaktfedern als Brückenkontakte ohne eigene Anschlußelemente ausgebildet.
Außerdem ist aus der FR-A-1 532 608 auch bereits eine Kontaktfeder bekannt, welche mit einer Spannhülse auf einen Trägerstift aufgesteckt ist und sich mit einem zweiten Kontaktschenkel an einem Festkontakt abstützt. Allerdings handelt es sich dort nicht um ein Relais, sondern um eine tragbare Leuchte, in welcher die Kontaktfeder über unterschiedliche Nockenflächen eines drehbaren Schaltknopfes betätigt wird.
Durch die erfindungsgemäße Form und Befestigung der Kontaktfeder läßt sich über den Winkel zwischen Kontaktschenkel und Vorspannschenkel im Zusammenwirken mit der Lage der Abstützelemente des Spulenkörpers bezüglich des Trägerstiftes die gewünschte Vorspannung für den Kontaktschenkel einstellen; sie ergibt sich durch die Montage der vorgeformten Kontaktfeder von selbst. Die Spannhülse braucht auch nicht auf dem Trägerstift zusätzlich verschweißt oder sonstwie befestigt zu werden, da der abgestützte Vorspannschenkel ohnehin ein Verdrehen auf dem Trägerstift verhindert. Dies ist besonders vorteilhaft bei der erfindungsgemäßen Anordnung der Kontaktfeder, weil im Bereich zwischen Anker und Spulenkörper in der Regel wenig Platz vorhanden ist, um mit Schweißgeräten bzw. Justierinstrumenten einzugreifen. Natürlich ist es aber auch möglich, in bestimmten Anwendungsfällen die erfindungsgemäß vorgespannte Kontaktfeder nachträglich zusätzlich an ihrem Trägerstift durch Schweißen oder auf ähnliche Weise zu befestigen.
In bevorzugter Ausführungsform ist die Kontaktfeder zur Bildung der beiden Schenkel annähernd haarnadelförmig gebogen, wobei die Spannhülse im Krümmungsbereich zwischen beiden Schenkeln gebildet ist.
Die Anordnung mit einer erfindungsgemäß befestigten Kontaktfeder kann sowohl für ein Einfachrelais mit einem einzigen Magnetsystem als auch für ein Doppelrelais mit einem doppelten Magnetsystem vorteilhaft verwendet werden, wobei bei letzterem zwei Spulen auf einem gemeinsamen Grundkörper mit zwei zueinander fluchtend angeordneten Spulenkernen angeordnet sind. In diesem Fall können im Bereich zwischen den beiden Spulenkörpern beispielsweise zwei Umschaltkontakte angeordnet sein, welche entweder durch einen gemeinsamen Anker oder durch zwei parallel liegende Anker betätigt werden.
Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Figur 1 ein erfindungsgemäß gestaltetes Relais mit einem Einfach-Magnetsystem und einem Umschaltkontakt in perspektivischer Ansicht,
Figur 2 ein erfindungsgemäß aufgebautes Umpolrelais in Draufsicht, teilweise geschnitten und mit einer teilweise perspektivisch angedeuteten Kontur des Joches,
Figur 3 eine Detaildarstellung aus Figur 2 mit dem Anker und einer Kontaktfeder in perspektivischer Darstellung.

Das Relais gemäß Figur 1 besitzt einen Grundkörper 100, welcher einen Spulenkörper mit zwei Flanschen 101 und 102 bildet, zwischen denen eine Wicklung 103 aufgebracht ist. Im Spulenflansch 101 sind Wicklungsanschlüsse 34 und 35 eingebettet. An dem Spulenflansch 102 ist ein Kontaktraum 104 angeformt, in welchem zwei feststehende Gegenkontaktelemente 105 und 106 durch Einstecken befestigt sind. An der Anschlußseite treten entsprechende Anschlußstifte 105a und 106a aus. Auf dem Spulenkörper ist weiterhin ein Joch 120 mit einem senkrecht zur Spulenachse stehenden Schenkel 121 und einem parallel zur Spulenachse stehenden Schenkel 122 angeordnet. Der Jochschenkel 121 ist mit einem nicht sichtbaren Kern gekoppelt, während der Jochschenkel 122 an seinem freien Ende einen Anker 130 trägt. Der Anker ist mittels Haltelappen 131 und 132 in Lagerkerben 124 und 125 des Joches gelagert, wie dies in Figur 3 näher gezeigt ist. Diese Haltelappen 131 und 132 werden bei der Montage in die entsprechenden Lagerkerben 124 bzw. 125 hineingebogen.
Der Anker 130 betätigt eine Kontaktfeder 8, welche mit ihrem Kontaktschenkel 82 zwischen den beiden Gegenkontaktelementen 105 und 106 umschaltbar ist und mit einem Befestigungsabschnitt 181 in Form einer Spannhülse auf einem Trägerstift 110, der gleichzeitig Anschlußstift ist, befestigt. Die annähernd haarnadelförmig gebogene Kontaktfeder 108 besitzt jenseits der Spannhülse 181 einen Vorspannschenkel 183, der sich an dem Spulenflansch 102 abstützt und damit den Federschenkel 182 zum Anker 130 hin bzw. zum Gegenkontaktelement 105 nin vorspannt. Zur Betätigung der Kontaktfeder 108 besitzt der Anker 130 einen Schaltnocken 134, der zweckmäßigerweise isolierend ist, um den Anker und das Joch potentialfrei zu halten. Falls dies nicht notwendig ist, kann der Schaltnocken 134 auch unmittelbar am Anker angeprägt sein.
Figur 2 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Relais in Gestalt eines Umpolrelais mit zwei Spulen und einem gemeinsamen Anker 13. In diesem Fall besitzt das Relais einen Grundkörper 1, welcher zwei einstückig verbundene Spulenkörper 2 und 3 sowie einen zwischen den beiden Spulenkörpern gebildeten Kontaktraum 4 aufweist. Auf dem Spulenkörper 2 ist zwischen zwei Flanschen 21 und 22 eine Wicklung 23, auf dem Spulenkörper 3 zwischen Flanschen 31 und 32 eine Wicklung 33 aufgebracht. Im Spulenflansch 21 sind zwei Anschlußstifte 24 und 25 für die Wicklung 23, im Spulenflansch 31 zwei Anschlußstifte 34 und 35 für die Wicklung 33 eingebettet. Auf diese Weise können beide Wicklungen getrennt angesteuert und erregt werden. Da die beiden Spulenkörper einstückig Teile des Grundkörpers 1 sind, können die beiden Wicklungen 23 und 33 in einem Arbeitsgang auf einer Wickelmaschine hergestellt werden.
In der Kontaktkammer 4 ist ein U-förmiges Kontaktblech 5 durch Einstecken befestigt, welches in einem Stück zwei Außenkontaktelemente 51 und 52 bildet und mit einem Anschlußstift 53 durch den Boden des Grundkörpers geführt ist. Ein weiteres Kontaktblech 6 bildet ein Mittelkontaktelement 61 und einen durch den Boden des Grundkörpers geführten Anschlußstift 62. Die Außenkontaktelemente 51 und 52 sind jeweils mit einem Kontaktstück, das Mittelkontaktelement 61 mit zwei Kontaktstücken versehen. Weiterhin sind in der Kontaktkammer 4 zwei Kontaktfedern 7 und 8 angeordnet, welche aus Blattfedermaterial bestehen. Jede Kontaktfeder ist an einem Befestigungsabschnitt zu einer Spannhülse 71 bzw. 81 gebogen und mit dieser Spannhülse auf einen Anschlußstift 9 bzw. 10 aufgesteckt. Die Kontaktfedern bilden jeweils Kontaktschenkel 72 bzw. 82, welche jeweils beiderseits mit Kontaktstücken versehen sind und zwischen dem Mittelkontaktelement 61 und jeweils einem Gegenkontaktelement 51 bzw. 52 umschaltbar sind.
Außerdem sind auch an diesen Kontaktfedern 7 und 8 jeweils Vorspannschenkel 73 bzw. 83 angeformt, die sich an dem jeweiligen Spulenflansch 22 bzw. 32 abstützen. Durch die kraftschlüssige Befestigung mittels der Spannhülsen 71 bzw. 81 und die Vorspannschenkel 73 und 83 sind beide Kontaktfedern 7 und 8 zum Mittelkontaktelement 61 hin vorgespannt. Auch bei einer Schaltbewegung der Kontaktfedern erfolgt keine Drehung auf den Anschlußstiften 9 bzw. 10. Vielmehr werden die beiden Schenkel der jeweils annähernd haarnadelförmigen Kontaktfeder 7 bzw. 8 beim Schalten zusammengedrückt, so daß sie noch fester auf dem jeweiligen Anschlußstift 9 bzw. 10 sitzen. In manchen Fällen könnte es jedoch notwendig sein, die Kontaktfedern auf den Anschlußstiften durch zusätzliche Mittel, wie Löten oder Schweißen zu befestigen. Auf die Vorspannung hat dies jedoch keinen Einfluß, da diese Vorspannung bereits bei der Montage durch das Einsetzen der jeweiligen Kontaktfeder zwischen dem Mittelkontaktelement 61 und dem jeweiligen Spulenflansch 22 bzw. 32 festgelegt wird.
Wie aus der Detaildarstellung von Figur 3 zu ersehen ist, besitzen die Kontaktfedern 7 bzw. 8 (ebenso wie die Kontaktfeder 108 von Figur 1) in ihrem Mittelteil jeweils einen kreisförmigen Ausschnitt, z. B. 84, der an die Rundung des zugehörigen Spulenkerns angepaßt ist und eine freie Bewegung der Kontaktfeder oberhalb des Spulenkerns ermöglicht.
Auf den mit Wicklungen und Kontaktelementen versehenen Spulenkörper wird eine Joch-Anker-Baugruppe aufgesetzt. Ein Joch 12 mit zwei Seitenabschnitten 121 und 122 sowie einem langgestreckten Mittelabschnitt 123 wird auf die beiden äußeren Spulenflansche 21 und 31 aufgesteckt. Zuvor wird an dem Joch 12 ein Anker 13 gelagert, der an seinem Lagerende jeweils Haltelappen 131 und 132 in Verlängerung seiner Seitenkanten besitzt. Diese Haltelappen werden bei der Montage des Ankers am Joch-Mittelabschnitt 123 jeweils in Lagerkerben 124 bzw. 125 hineingebogen und verhindern so das Herausfallen des Ankers (siehe Figur 3). Durch eine gezielte Auslenkung des Ankers nach beiden Seiten über einen Bereich, der größer ist als die spätere Schaltbewegung, wird die Beweglichkeit des Ankers in seiner Lagerung gewährleistet.
Nach der Montage des Ankers wird das Joch 12 auf den Grundkörper 1 aufgesteckt, so daß die Seitenschenkel 121 und 122 in entsprechende Aussparungen der Flansche 21 bzw. 31 eingreifen und der Anker in den Kontaktraum 4 hineinragt. Zur Erhöhung der Lagestabilität der Kontaktkammer sind außerdem an dem Grundkörper 1 Zentrierzapfen 11 angeformt, welche bei der Montage des Joches in Durchbrüche 128 eingreifen. Danach werden von den Außenseiten her zwei Kerne 14 und 15 in Axialausnehmungen der beiden Spulenkörper eingedrückt und durch Preßpas sung oder auf andere Weise, z. B. Verkerben oder Verschweißen, mit dem Joch verbunden.
Am Anker sind außerdem beiderseits Schaltnocken 134 angeformt, die zur Betätigung der Kontaktfedern 7 und 8 dienen. Im vorliegenden Beispiel ist die Dicke des Ankers zwischen beiden Schaltnocken so klein gewählt, daß der Anker mit Spiel entkoppelt zwischen beiden Kontaktfedern 7 und 8 liegt, wenn letztere beide mit ihren Kontaktschenkeln 72 und 82 an dem Mittelkontaktelement 61 anliegen. Mit einem dickeren Anker und einer entsprechenden Federvorspannung wäre es aber auch möglich, im Ruhezustand nur eine Kontaktfeder am Mittelkontaktelement anliegen zu lassen und so beispielsweise einen Folgekontakt zu schaffen.
Die Funktion des Relais ergibt sich ohne weiteres aus der konstruktiven Gestaltung. Im Ruhezustand liegen beide Kontaktfedern 7 und 8 mit ihren Kontaktschenkeln 72 und 82 an dem Mittelkontaktelement 61 an. Je nach Erregung einer Wicklung 23 oder 33 wird der Anker an den zugehörigen Kern 14 oder 15 angezogen, wobei er die zugehörige Kontaktfeder 7 oder 8 mit dem entsprechenden Außenkontaktelement 51 oder 52 in Kontakt bringt. Die jeweils andere Kontaktfeder bleibt dabei auf dem Mittelkontaktelement 61 liegen. Beim Umschalten von einer Spule auf die andere durchläuft der Anker eine Mittelposition, bei der beide Kontaktfedern 7 und 8 gleichzeitig Kontakt mit dem Mittelkontaktelement 61 geben, bevor dann die jeweils andere Kontaktfeder an das zugehörige Außenkontaktelement 52 oder 51 angeschaltet wird. Ist keine der Wicklungen erregt, bleibt der Anker in Mittelposition, und die Kontaktfedern 7 und 8 liegen mit ihrer Vorspannung auf dem Mittelkontaktelement 61.
Die Konstruktion von Figur 2 könnte auch so abgewandelt werden, daß jede der Kontaktfedern 7 und 8 mit einem eigenen Paar von Gegenkontaktelementen, beispielsweise ähnlich den Gegenkontaktelementen 105 und 106 von Figur 1, zusammenarbeitet. Es wäre auch möglich, anstelle des Ankers 13 zwei parallele Anker in den Jochmittelteil zwischen den beiden Kontaktfedern 7 und 8 einzusetzen. In diesem Fall würde jeweils ein Anker unabhängig von dem anderen eine zugehörige Kontaktfeder 7 bzw. 8 schalten. In diesem Fall wäre es dann notwendig, zumindest zwischen einem der Anker und der zugehörigen Kontaktfeder ein isolierendes Betätigungsorgan, beispielsweise einen isolierenden Schaltnocken 134, vorzusehen, um die beiden Systeme elektrisch zu trennen.
Die Konstruktion nach den Figuren 1 und 2 ist so gewählt, daß das Joch mit seinen Hauptebenen auf der Anschlußebene senkrecht steht und das Relais auf drei Seiten seitlich umschließt. Es wäre auch denkbar, das Relais mit seiner Einbauebene um 90° um die Spulenachse zu drehen, so daß das Joch mit seinem Mittelabschnitt bezüglich der Einbauebene oberhalb der Spulen und des Kontaktraumes zu liegen käme. Die Anschlußstifte 24, 25 bzw. 34, 35 und 9, 10, 53, 62 bzw. 105a, 106a werden dann in der Darstellung von Figur 1 bzw. Figur 2 nicht nach hinten, sondern nach unten herausgeführt. Auch Abwandlungen mit jeweils mehr als einer Kontaktfeder auf jeweils einem Anschlußstift sind denkbar.

Claims

Elektromagnetisches Relais mit einem Grundkörper (1; 100), mindestens einem in einer Wand des Grundkörpers verankerten, senkrecht aus der Wand austretenden Trägerstift (9, 10; 110), mindestens einer aus Bandmaterial betehenden Kontaktfeder (7, 8; 108), welche mit einem Befestigungsabschnitt (71, 81; 181) den Trägerstift teilweise umschlingt, an ihm befestigt ist und einen kontaktgebenden Federschenkel (72, 82; 182) aufweist, der durch einen Anker (13; 130) um die Achse des Anschlußstiftes zwischen einer Ruheposition und einer Arbeitsposition umschaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (1; 100) fest mit einem Spulenkörper (2, 3; 101) verbunden ist, vor dessen einer Stirnseite der flach ausgebildete Anker (13; 130) angeordnet ist, daß der Trägerstift (9, 10; 110) mit der Kontaktfeder im Bereich zwischen dem Anker und dem Spulenkörper angeordnet ist, daß die Kontaktfeder (7, 8; 108) mit ihrem Befestigungsabschnitt eine kraftschlüssig auf den Trägerstift (9, 10; 110) gesteckte Spannhülse bildet und jenseits der Spannhülse einen Vorspannschenkel (73, 83; 183) in Form eines Fortsatzes aufweist, der sich an dem Spulenkörper (2, 3; 101) abstützt und über den Trägerstift (9, 10; 110) als Hebelachse den Federschenkel (72, 82; 182) in seine Ruheposition vorspannt.
Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfeder (7, 8; 108) zur Bildung der beiden Schenkel (72, 73, 82, 83; 182, 183) annähernd haarnadelförmig gebogen ist, wobei die Spannhülse (71, 81; 181) im Krümmungsbereich zwischen beiden Schenkeln gebildet ist.
Relais nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerstift (9, 10; 110) zugleich als elektrischer Anschlußstift für die Kontaktfeder dient.
Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Spulenkörper mit Wicklung und Kern im wesentlichen axial mit dem erstgenannten Spulenkörper fluchtend mit dem Grundkörper verbunden ist, daß das Joch (12) U-förmig die beiden außenliegenden Kernenden verbindet, daß zwischen den beiden innenliegenden, einander zugewandten Kernenden zwei Anker parallel zueinander an einem Mittelabschnitt des Joches gelagert sind und daß jeweils zwischen einem Anker und einem zugehörigen Spulenkörper mindestens eine durch diesen Anker betätigbare Kontaktfeder angeordnet ist.
Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Spulenkörper mit Wicklung und Kern im wesentlichen axial mit dem erstgenannten Spulenkörper fluchtend mit dem Grundkörper verbunden ist, daß ein U-förmiges Joch (12) die beiden außenliegenden Kernenden verbindet, daß zwischen den beiden innenliegenden, einander zugewandten Kernenden ein einziger flacher Anker (13) umschaltbar an einem Mittelabschnitt des Joches gelagert ist und daß zwischen dem Anker und jedem der beiden Spulenkörper jeweils mindestens eine Kontaktfeder angeordnet und wahlweise durch den Anker betätigbar ist.
Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die Spulenkörper (101; 2, 3) einstückig an dem Grundkörper (100; 1) angeformt ist bzw. sind.
Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerstift (110) bzw. die Trägerstifte (9, 10) in den Grundkörper lagerichtig eingebettet sind.