EP1626427A2 - Relais - Google Patents
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- EP1626427A2 EP1626427A2 EP05017350A EP05017350A EP1626427A2 EP 1626427 A2 EP1626427 A2 EP 1626427A2 EP 05017350 A EP05017350 A EP 05017350A EP 05017350 A EP05017350 A EP 05017350A EP 1626427 A2 EP1626427 A2 EP 1626427A2
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- 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
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- H01H51/00—Electromagnetic relays
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- 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
- H01H51/229—Blade-spring contacts alongside armature
Definitions
- the invention relates to a relay comprising a base, an electromagnet arranged on the base, an armature with at least one pivotally mounted on the base and movable by means of the electromagnet between a contact-releasing end position and a contact end position armature, a movable means of a first Einstattsdorfkeit part of the armature Contact spring, which extends with at least one spring arm up to at least one actuation region, at least one first contact element, which acts on the contact spring by means of the at least one actuation region, and at least one arranged on the base second contact element, on which the first contact element in the contact-making position the anchor arm can be applied by means of a contact force generated by deformation of the contact spring.
- the invention is therefore based on the object to obtain the largest possible contact forces with the lowest possible power during energization of the electromagnet.
- the armature arm has a support region facing the spring arm for acting on a region of action of the spring arm, that the spring arm extends in the contact-releasing position of the anchor arm with the action area at a distance from the support area and that at least in a contact-making end position of the anchor arm of the anchor arm by acting on the support region on the action region of the spring arm has a further possibility of action on the contact spring, which acts in the sense of amplifying the contact force generated by the contact spring.
- This reinforcement of the spring force by the additional action of the armature arm with the support area on the impact area has the advantage that the resulting higher contact force from the armature must be absorbed only when the anchor arm is already relatively far from the contact-releasing position in the direction of its contact-making end position has moved.
- the counteracted by the anchor and the contact force corresponding counterforce depends on how large the air gap between the armature and the armature attracting pole face of the Electromagnet is. The smaller this air gap, the greater counter-forces can absorb the anchor without its movement is disturbed to reach the contact-making end position of the respective anchor arm or hindered by the opposing force.
- the support region is arranged on the armature arm in such a way that the area of action of the spring arm can be acted upon after a first contact of the contact elements and before reaching the contact-making end position of the armature.
- the contact force and thus absorbed by the anchor counterforce is small and the contact between the support area and the impact area only after a further deformation of the spring arm, the resulting larger contact forces and thus larger opposing forces occur only then, if between the armature and this attracting pole face of the electromagnet, a very small air gap still exists and thus the attraction of the electromagnet is already so large that it can accommodate the larger contact force corresponding counterforce.
- the support region has at least one support point with which the support region acts on an action point of the action region on the spring arm.
- the contact force can be increased in a structurally particularly simple manner.
- a particularly favorable solution provides that cooperate at the support point and the point of action of the anchor arm and the spring arm such that a spring action of the spring arm is limited to a lying between the point of action and the actuating portion of the spring arm. This can be increased in a simple manner caused by the spring action contact force.
- the concept according to the invention for increasing the contact force can be realized in a particularly favorable manner when the support region has a plurality of support points which act on a plurality of action points, thereby providing a multiplicity of further action possibilities with which the contact force can be adapted to the force relationships at the armature.
- consecutively acting on impact points support points they are arranged so that the successively cooperating support points and action points cause an ever-increasing contact force.
- the support points act on the corresponding points of action only after contact with the contact elements, so that the opposing forces generated by the increased contact forces on the armature does not hinder the movement of the armature in the contact end position, since in these positions from the electromagnet to the armature acting forces are sufficiently large.
- the supporting points and action points can be formed as successive surface areas, which complement each other to an ever-increasing interaction surface.
- a structurally easily realizable embodiment provides that the support area or the impact area are step-shaped and form step edges thereof the support points or points of action.
- the support region and the action region could cooperate in such a way that they have an extension in the direction parallel to the joint axis, which improve a tilting stability of the actuation region.
- this can be realized in that the support area and the action area in the direction of the tilt axis cooperate maximally substantially linear.
- the supporting area and the area of action cooperate in a substantially point-like manner, since in this case the spring arm has the possibility of optimally adapting to the reaction forces arising when the contact elements abut one another.
- the support region and the action region are preferably made for the support region and the action region to have an extension in the direction parallel to the joint axis which is smaller than one quarter of a distance of the first contact elements in the direction of the joint axis.
- the contact spring on a side facing away from the second contact element of the at least one anchor arm.
- the realization of the support area and the action area is complicated because they would have to cooperate in such a way that the spring element is acted upon in the direction of increasing the contact force.
- either the spring arm or armature arm or both elements would be provided which engage behind the anchor arm or the spring arm or each other and bear against the spring arm, armature arm or against each other during the interaction of the support area and the action area.
- the solution according to the invention can be realized in a structurally particularly simple manner if the spring arm of the contact spring is arranged on a side of the armature arm facing the respective second contact element.
- the support region and the exposure region can be arranged and formed in a suitable manner on the side of the anchor arm facing the spring arm and the arm side facing the armature arm.
- the contact spring is to be arranged so that it extends outside of a Polstrom constitutional the armature.
- the contact spring in the region of the Polstrom schemes has a recess, so that the formation of the contact spring and the positioning of the Polstrom matters at the anchor are independent of each other.
- contact spring is disposed on a side opposite the electromagnet side of the armature.
- a contact surface of the armature abutting the electromagnet in the contacting end position is arranged on a side of a joint opposite the contact elements for the pivotable mounting of the armature.
- a particularly favorable solution provides to form the electromagnet as two magnetic poles having magnets, each of which cooperates with an anchor arm of a rocker designed as a rocker.
- the actuation area is coupled to the armature via a retaining element which in particular permits such a relative movement of the spring arm relative to the armature arm. that the support area and the action area abut each other or can be at a distance from each other.
- such a holding element is designed as a movement of the spring arm relative to the anchor permitting stop element.
- a first embodiment of a relay according to the invention shown as a whole in Fig. 1 and 2, comprises a base 10, on which a designated as a whole by 12 electromagnet is held, which has a winding 14, one of the winding substantially enclosed winding core having a pole body 16 and a return body 18 which is connected to the winding core 16 and with a first leg 20 via an end face 22 of the winding 14 and with a transverse to the first leg 20 extending second leg 24th extends transversely to the end face 22 of the winding 14, wherein on this second leg 24 by means of a joint 26, an armature 30 is mounted about a hinge axis 28 which extends with an anchor arm 31 via an end face 22 opposite end face 32 of the winding 14, via which the pole body 16 projects with a pole face 34.
- the armature 30 in turn is acted upon by a spring 40 in the direction of a contact-releasing end position shown in FIG. 1, wherein the spring 40 is arranged, for example, on a side of the second leg 24 opposite the winding 14 and, on the one hand, fixed to the second leg 24 connected bearing point 42 and on the other hand acts on a lever arm 44, which extends on a side opposite the armature 30 side of the hinge axis 28 and extending from the armature 30.
- a stop 46 is provided, for example, on the second leg 24, on which the lever arm 44 rests in the contact-releasing end position.
- a side facing the electromagnet 12 of the anchor arm 31 is a designated as a whole with 50 contact spring which extends from a first end 52 to a second end 54 and in a subsequent to the first end 52 fixing region 56 on a fixing surface 58th the armature 30 rests on the anchor arm 31 via a rivet or Welded joint 59 is fixed, wherein the fixing surface 58 of the anchor arm 31 is located on the electromagnet 12 side facing.
- This connection between the armature 30 and the contact spring 50 forms a first action possibility for moving the contact spring 50 by means of the armature 30th
- the contact spring 50 extends with a spring arm 60 between the fixing region 56 and the second end 54, to which an actuating region 62 of the contact spring connects, to which a first contact element 70 is held, which is used to make an electrical contact can be moved in the direction of a second contact element 72 and, as shown in Fig. 2, in the contact-making end position, in contact with this can be brought.
- the second contact element 72 sits on a base 74, which in turn is likewise held on the base 10.
- the spring arm 60 has an engagement region 80, which extends in the contact-releasing end position of the armature 30 at a distance from a support region 82 of the anchor arm 31, so that the support region 82 can not act on the action region 80.
- This support region 82 includes, as shown again in FIGS. 3 and 4 for clarity, three support edges 84, 86, 88, which are arranged by the extending in the contact-free end position spring arm 60, namely from the impact area 80 thereof, with increasing distance, wherein the first support edge 84 is formed by a relative to the fixing surface 58 recessed first surface 94, which at the first support edge 84 in a second surface 96, which is even stronger relative to the fixing surface 58th and the impact area 80 is reset. Furthermore, the second surface 96 extends to the second support edge 86 and merges therewith into a third surface 98, which is set back even further in relation to the fixing surface 58 and also to the action region 80 in the contact-releasing position. This third surface 98 then in turn merges into a fourth surface 100 at the third support edge 88, wherein the fourth surface 100 has the greatest distance from the fixing surface 58 and the exposure region 80 in the non-contact end position of the armature 30.
- Fig. 3 also has the fixing portion 56 of the contact spring 50 is still a recess 102 through which passes the transition of the armature 30 from the contact-releasing end position in the contact end position of the pole body 16 with the pole face 34, so that the anchor arm 31st of the armature 30 can come to rest with a Polstrom constitutional 104 on the pole face 34.
- the contact spring 50 is still provided with a holding element 106 in the region of the second end 54, which preferably has an upper side 108 facing away from the electromagnet 12 of the armature 30 engages and then comes to rest on the upper side 108 when the spring arm 60 would move too far away from the armature 30, in particular the support region 82, due to adhesive contact elements 70, 72.
- the holding member 106 is formed so that it is then applied to the top 108 straight when the spring arm 60 is in the contact-releasing end position of the armature 30 in its undeformed position and the impact area 80 thereof extends at a distance from the support portion 82 of the armature 30.
- the armature 30 is attracted by the pole body 16 and pivots against the force of the spring 40 about the hinge axis 28 of the joint 26 so that the Polstrom constitutional 104 moves in the direction of the pole face 34.
- This contact force 110 increases with increasing deformation of the spring arm 60 and increasing movement of the action region 80 in the direction of the support region 82.
- the action area 80 comes into abutment with an action point 114 at the support edge 84, while the action area 80 does not yet bear against the other support edges 86 and 88.
- This additional support of the spring arm 60 in the region of the action point 114 on the support edge 84 on the armature 30 is a second possibility of action of the anchor arm 31 on the spring arm 60 and has the consequence that the contact force generated by the spring arm 110 110 now of the deformation of the spring arm 60 between the action point 114 and the actuating portion 62 is dependent, wherein this portion has a length L1 which is smaller than a length L0 of the spring arm 60th
- a further deformation of the spring arm 60, in particular of the section L1 thereof, results in that the action region 80 comes into abutment with and is supported by a second action point 116 on the second support edge 86, so that a third possibility of action of the armature arm 31 on the spring arm 60 and the still free resilient portion of the spring arm 60 is only the portion between the action point 116 and the actuating portion 62 whose length L2 is smaller than the length L1.
- this portion of the spring arm 60 behaves even stiffer than the portion having the length L1 and the contact force 110 generated by deformation thereof becomes even larger.
- a further increase in the contact force 110 can still be achieved if the further deformation of the spring arm 60 causes the impact area 80 with the action point 118 at the third support edge 88 comes to rest, and by a fourth possibility of action thus remaining, free-floating Section of the spring arm 60 has the length L3, which is even shorter than the length L2, so that the contact force 110 is even greater.
- the distance between the supporting edge 88 and the action region 80 of the spring arm 60 is selected so that the impact area 80 at the point of action 118 only shortly before reaching the contact position of the armature 30 comes to rest, so that in the contact-making end position of the armature 30, in which this rests with the Polstrom constitutional 104 on the pole face 34, the maximum contact force 110 is available to press the contact elements 70 and 72 against each other.
- the advantage of the inventive increase in the contact force 110 by successive application of the action region 80 on the support edges 84, 86 and 88 has the advantage that the contact force 110 can be successively increased, wherein the successive increase in the contact force 110 even with increasingly smaller distance between the Pole surface 34 and the Polstromamide 104 takes place and thus uses the increasing magnetic force with decreasing air gap.
- the armature 30 must also absorb the opposing forces arising from the increasing contact forces 110 only when the air gap between the pole face 34 and the Polstrom constitutional 104 is small enough and thus acting on the armature 30 holding force of the electromagnet 12 is sufficiently large, so that they can safely overcome the opposing forces.
- FIGS. 5 to 12 In a second embodiment of a relay according to the invention, shown in FIGS. 5 to 12, those parts which are identical to those of the first embodiment, provided with the same reference numerals, so that with respect to the description of the same fully incorporated by reference to the statements on the first embodiment becomes.
- two first contact elements 70a and 70b are provided, which are seated on a contact bridge 120 and can be brought into abutment against two second contact elements 72a and 72b, which in their turn on their own sockets 74a and 74b are held on the base 10.
- the contact spring 50 moves with its operating portion 62, the contact bridge 120 with the first contact elements 70a and 70b between a non-contact and a contact-giving position.
- the contact bridge 120 with the first contact elements 70a and 70b is tiltable about a tilt axis 122, so that when making contact between the second contact elements 72a and 72b the contact forces 110a and 110b acting between the respective first and second contact elements 70a and 72a and 70b and 72b are equal.
- the tilting axis 122 is, as shown in FIGS. 7 to 9, created by the fact that the first surface 94, the second surface 96 and the third surface 98 are not only set back relative to the fixing surface 58, but in the direction of the spring arm 60th rising roof-shaped or pointed and each forming a support edge, 124, 126 and 128, which extend parallel to a line 130, and also lie in a plane 132, which is preferably perpendicular to the hinge axis 28 and perpendicular to the entire support region 82 and surrounding
- the spring arm 60 even if it rests against the supporting edges 84 and / or 86 and / or 88, still has the possibility of tilting about the tilting axis 122 and thus additionally with the actuating region 62 to perform a torsion about the tilting axis 122 so that the contact forces exerted by both first contact elements 70a and 70b 110a and 110b are substantially the same size.
- two holding elements 106a and 106b are preferably provided, as shown in FIG. 12, which engage over the upper side 108 and cause excessive movement of the Prevent spring arm 60 away from the support area 82.
- a third embodiment of a relay according to the invention shown in Figs. 13 to 18, also those elements which are identical to those of the preceding embodiments, provided with the same reference numerals, so that with respect to the description thereof in full to the comments on the preceding embodiments Reference is made.
- an electromagnet 12 is provided on the base 10, which has two magnetic pole plates 140 1 and 140 2 , which are arranged on a two windings 14 1 and 14 2 passing core with the pole bodies 16 1 and 16 2 , so that with the windings 14 1 and 14 2 two oppositely directed magnetic fields can be generated, depending on which of the windings 14 1 or 14 2 is energized.
- the armature 30 is pivotally mounted about the hinge axis 28 via the hinge 26 in this case on the permanent magnet 142 and thus on the permanent magnet 142 relative to the base 10 and includes two armature arms 31 1 and 31 2 , which extend on both sides of the hinge axis 28, and Although up to the magnetic pole plates 140 1 and 140 2 wherein each one of the armature arms 31 1 , 31 2 with its Polstrom constitutional 104 1 and 104 2 on the pole face 34 1 and 34 2 , formed by one end 141 1 or 141 2 of Permanent magnets 142 and a contact surface 149 1 , 149 2 of the respective magnetic pole plate 140 1 and 140 2 can be applied, so that two stable positions exist, namely a stable position when the Polstrom constitutional 104 1 rests against the pole face 34 1 of the magnetic pole 140 1 and the other stable position in which the pole abutment surface 104 2 abuts the pole face 34 2 of the magnetic pole plate 140 2 .
- the electromagnet 12 now causes, depending on which of the windings 14 1 , 14 2 is energized a weakening of the magnetic field at one of the pole faces 34 1 or 34 2 and a strengthening of the magnetic field at the other of the pole faces 34 2 and 34 1 , so that either one anchor arm 31 2 or the other anchor arm 31 1 can be applied to the pole faces 34 2 or 34 1 .
- This position is then held by the permanent magnet 142 even after switching off the energization of one of the windings 14 1 , 14 2 .
- the armature 30 is provided with the contact spring 50, which rests in a hinge 26 cross-section of the armature 30 with the fixing portion 56 on the fixing surface 58 of the armature 30 to form a first possibility of action and each parallel to the armature arms 31st 1 and 31 2 extends extending spring arms 60 1 and 60 2 , which extend to their respective second ends 54 1 and 54 2 .
- the armature arms 31 1 and 31 2 and the spring arms 60 1 and 60 2 are formed symmetrically to a plane passing through the hinge axis 28 symmetry plane 147, so that the provided on the spring arms 60 1 and 60 2 impact regions 80 1 and 80 2 and the corresponding support portions 82 1 and 82 2 of the armature arms 31 1 , 31 2 are formed identical to the formation of further action possibilities.
- both spring arms 60 1 and 60 2 are provided with actuating portions 62 1 and 62 2 , although, however, in the third embodiment, only the actuating portion 62 2 carries a contact bridge 120 with first contact elements 70, which can be brought into contact with second contact elements 72 shown in Fig. 13.
- the spring arm 60 1 with its operating portion 62 1 can be placed on a support bearing 150, which is arranged at the same distance from the hinge axis 28, as the second contact elements 72a 2 and formed such that at this resting on this operating portion 62 1st the spring arm 60 1 generates a contact force 110 which is substantially identical to that of the contact force acting on the contact elements 70 a 2 and 72 a 2 in the contacting position thereof.
- the spring arm 60 2 extends in the same manner as described in connection with the contact-releasing position of the armature 30 as described in the first and second embodiments, with its impact area 80 2 at a distance from the support portion 82 2 of the anchor arm 31 second
- the armature arm 31 1 is in a position which would correspond in the terminology of the preceding embodiments of a contact-making end position, wherein the Polstrom Chemistry 104 1 is at the maximum distance from the pole face 34 1 of the magnetic pole plate 140 1 .
- the spring arm 60 1 rests with its action region 80 1 on the support region 82 2 of the armature arm 31 1 when the actuation region 62 1 with the contact force 110 1 acts on the support bearing 150, which simulates contact elements on the armature arm 31 1 in this case.
- the contact force 110 1 has a total of the armature 30 acting counterforce result.
- the spring arm 60 1 may be formed in this case so that its operating portion 62 1 is at a distance from the support bearing 150 to create the Symmetrieebene 147 exactly symmetrical power relations. But it is also conceivable that the actuating portion 62 1 remains applied to the support bearing 150, but in the position shown in Fig. 15 with a vanishing or no force on the support bearing 150 acts, while the actuating portion 62 2 with the contact force 110 2 on the contact element 70a 2 acts, and presses this with the contact force 110 2 against the contact element 72a 2 .
- the action areas 80 1 and 80 2 and the support portions 82 1 and 82 2 are formed in the same or similar manner as in the first or second embodiment, as shown in FIGS. 14 and 16, but in this case only two support edges 84 and 86 are present, the corresponding action points 114 and 116 produce, but the effect of which is exactly the same as in the first embodiment, so that the contents of the comments on the first embodiment can be made fully.
- the armature 30 is pivotable not only about the articulation axis 28 in the area of the articulation 26, but also about the tilting axis 122 perpendicular to the articulation axis 28, which is most easily realized by virtue of the fact that Anchor 30 abuts with a spherical cap-shaped elevation 152 on a flat side 154 of the permanent magnet 142 and thus tiltable both about the hinge axis 28 and about the tilt axis 122.
- protrusions 156 and 158 are preferably provided in the direction of the articulation axis 28 on both sides of the spherical cap-shaped elevation 152, which limit a tilting movement about the tilting axis 122 to a smaller angle than the pivoting movement about the articulation axis 28.
- the fourth embodiment is so far completely symmetrical to the symmetry plane 147, since both sides are disposed the same to the control sections 62 1 and 62 2 of the spring arm 60 1 and 60 2 contact bridges 120 1 and 120 2 provided with first contact members 70a 1 and 70a 2 which can be brought into contact with second contact elements 72a 1 and 72a 2, in each case alternately, as already described in connection with the third embodiment.
- the armature arms 31 1 and 31 2 are formed in the same manner as in the third embodiment and provided with the support portions 82 1 and 82 2 , to which the action areas 80 2 and 80 1 can be brought to bear alternately, depending on which Anchor arm 31 1 and 31 2 of the armature 30 is in the contact-releasing end position or the contact-making end position.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft ein Relais umfassend eine Basis, einen an der Basis angeordneten Elektromagnet, einen Anker mit mindestens einem an der Basis schwenkbar gelagerten und mittels des Elektromagnets zwischen einer kontaktfreigebenden Endstellung und einer kontaktgebenden Endstellung bewegbaren Ankerarm, eine mittels einer ersten Einwirkungsmöglichkeit seitens des Ankers bewegbare Kontaktfeder, welche sich mit mindestens einem Federarm bis zu mindestens einem Betätigungsbereich erstreckt, mindestens ein erstes Kontaktelement, auf welches die Kontaktfeder mittels des mindestens einen Betätigungsbereichs einwirkt, und mindestens ein an der Basis angeordnetes zweites Kontaktelement, an welchem das erste Kontaktelement in der kontaktgebenden Stellung des Ankerarms mittels einer durch Deformation der Kontaktfeder erzeugbaren Kontaktkraft anlegbar ist.
- Derartige Relais sind aus dem Stand der Technik bekannt.
- Bei diesen stellt sich stets die Forderung nach einer möglichst großen Kontaktkraft.
- Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, mit möglichst geringer Leistung beim Bestromen des Elektromagnets möglichst große Kontaktkräfte zu erhalten.
- Diese Aufgabe wird bei einem Relais der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Ankerarm einen dem Federarm zugewandten Abstützbereich zum Einwirken auf einen Einwirkungsbereich des Federarms aufweist, daß der Federarm in der kontaktfreigebenden Stellung des Ankerarms sich mit dem Einwirkungsbereich im Abstand vom Abstützbereich erstreckt und daß mindestens in einer kontaktgebenden Endstellung des Ankerarms der Ankerarm durch Einwirken mit dem Abstützbereich auf den Einwirkungsbereich des Federarms eine weitere Einwirkungsmöglichkeit auf die Kontaktfeder aufweist, welche sich im Sinne einer Verstärkung der von der Kontaktfeder erzeugten Kontaktkraft auswirkt.
- Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist somit darin zu sehen, daß sich bei dieser mit einfachen Mitteln eine möglichst große Kontaktkraft dadurch erzeugen läßt, daß der Abstützbereich zusätzlich zu der ersten Einwirkungsmöglichkeit mit der zweiten Einwirkungsmöglichkeit auf den Federarm einwirkt, und zwar vorzugsweise mit Verzögerung.
- Diese Verstärkung der Federkraft durch die zusätzliche Einwirkung des Ankerarms mit dem Abstützbereich auf den Einwirkungsbereich hat den Vorteil, daß die dadurch erzeugte höhere Kontaktkraft vom Anker erst dann aufgenommen werden muß, wenn der Ankerarm sich schon relativ weit von der kontaktfreigebenden Stellung in Richtung seiner kontaktgebenden Endstellung bewegt hat.
- Dabei ist zu berücksichtigen, daß die vom Anker aufzunehmende und der Kontaktkraft entsprechende Gegenkraft davon abhängig ist, wie groß der Luftspalt zwischen dem Anker und der den Anker anziehenden Polfläche des Elektromagneten ist. Je kleiner dieser Luftspalt ist, um so größere Gegenkräfte kann der Anker aufnehmen, ohne daß dessen Bewegung zum Erreichen der kontaktgebenden Endstellung des jeweiligen Ankerarms gestört oder durch die Gegenkraft behindert wird.
- Besonders günstig ist es, wenn der Abstützbereich derart an dem Ankerarm angeordnet ist, daß der Einwirkungsbereich des Federarms nach einer ersten Berührung der Kontaktelemente und vor Erreichen der kontaktgebenden Endstellung des Ankers beaufschlagbar ist.
- Dadurch, daß bei einer ersten Berührung der Kontaktelemente die Kontaktkraft und somit die vom Anker aufzunehmende Gegenkraft gering ist und die Berührung zwischen dem Abstützbereich und dem Einwirkungsbereich erst nach einer weiteren Deformation des Federarms einsetzt, treten die dabei sich ergebenden größeren Kontaktkräfte und somit größeren Gegenkräfte erst dann auf, wenn zwischen dem Anker und der diesen anziehenden Polfläche des Elektromagneten ein sehr geringer Luftspalt noch besteht und somit die Anziehungskraft des Elektromagneten bereits so groß ist, daß dieser die der größeren Kontaktkraft entsprechende Gegenkraft aufnehmen kann.
- Somit ist sichergestellt, daß die Wirkung des Abstützbereichs und somit das Auftreten einer größeren Kontaktkraft, die zu einer größeren Gegenkraft auf den Anker führt, erst bei einem relativ kleinen Luftspalt zwischen dem Anker und dem Elektromagnet einsetzen.
- Die Wirkung des Abstützbereichs auf den Einwirkungsbereich wurde im Zusammenhang mit den bislang beschriebenen Ausführungsbeispielen nicht näher definiert. So ist es besonders günstig, wenn der Abstützbereich mindestens eine Abstützstelle aufweist, mit welcher der Abstützbereich auf eine Einwirkungsstelle des Einwirkungsbereichs am Federarm wirkt.
- Mit dieser einfachsten Ausführungsform der weiteren Einwirkungsmöglichkeit auf den Federarm läßt sich in konstruktiv besonders einfacher Weise die Kontaktkraft erhöhen.
- Prinzipiell könnte die zusätzliche Abstützung des Federarms im Bereich der Einwirkungsstelle noch komplexe federnde Bewegungen des Federarms zulassen.
- Eine besonders günstige Lösung sieht jedoch vor, daß an der Abstützstelle und der Einwirkungsstelle der Ankerarm und der Federarm derart zusammenwirken, daß eine Federwirkung des Federarms im wesentlichen auf einen zwischen der Einwirkungsstelle und dem Betätigungsbereich liegenden Abschnitt des Federarms beschränkt ist. Damit läßt sich in einfacher Weise die durch die Federwirkung bedingte Kontaktkraft steigern.
- Vorstehend wurde lediglich von mindestens einer Abstützstelle und einer dadurch bedingten Einwirkungsstelle ausgegangen.
- Das erfindungsgemäße Konzept zur Steigerung der Kontaktkraft läßt sich besonders günstig dann realisieren, wenn der Abstützbereich mehrere Abstützstellen aufweist, die auf mehrere Einwirkungsstellen einwirken, so daß dadurch eine Vielzahl von weiteren Einwirkungsmöglichkeiten besteht, mit denen sich die Kontaktkraft den Kraftverhältnissen am Anker anpassen läßt.
- Dabei ist es besonders günstig, wenn bei einer Bewegung des Ankerarms von der kontaktfreigebenden Endstellung in die kontaktgebende Endstellung die mehreren Abstützstellen nacheinander auf die entsprechenden Einwirkungsstellen wirken.
- Bei mehreren, nacheinander auf Einwirkungsstellen wirkenden Abstützstellen sind diese so angeordnet, daß die nacheinander zusammenwirkenden Abstützstellen und Einwirkungsstellen eine immer größer werdende Kontaktkraft bewirken.
- Dies läßt sich konstruktiv einfach dadurch realisieren, daß die nacheinander zusammenwirkenden Abstützstellen und Einwirkungsstellen in zunehmend geringerem Abstand von dem Betätigungsbereich angeordnet sind.
- Zweckmäßigerweise wirken dabei die Abstützstellen auf die entsprechenden Einwirkungsstellen erst nach einer Berührung der Kontaktelemente, so daß die von den verstärkten Kontaktkräften erzeugten Gegenkräfte auf den Anker die Bewegung des Ankers in die kontaktgebende Endstellung nicht behindern, da in diesen Stellungen die von dem Elektromagnet auf den Anker wirkenden Kräfte ausreichend groß sind.
- Im Rahmen der erfindungsgemäßen Lösung können die Abstützstellen und Einwirkungsstellen als aufeinanderfolgende Flächenbereiche ausgebildet sein, die sich zu einer immer größer werdenden Wechselwirkungsfläche ergänzen.
- Eine konstruktiv einfach realisierbare Ausführungsform sieht vor, daß der Abstützbereich oder der Einwirkungsbereich stufenförmig ausgebildet sind und Stufenkanten desselben die Abstützstellen bzw. Einwirkungsstellen bilden.
- Grundsätzlich könnten der Abstützbereich und der Einwirkungsbereich so zusammenwirken, daß diese in Richtung parallel zur Gelenkachse eine Ausdehnung aufweisen, die eine Kippstabilität des Betätigungsbereichs verbessern.
- Besonders günstig ist es jedoch, insbesondere wenn die Kontaktelemente an Brückenkontakten angeordnet sind, wenn der Abstützbereich und der Einwirkungsbereich beim Zusammenwirken eine Bewegung des Federarms um eine quer zur Gelenkachse des Ankers verlaufende Kippachse zulassend ausgebildet sind.
- Vorzugsweise läßt sich dies dadurch realisieren, daß der Abstützbereich und der Einwirkungsbereich in Richtung der Kippachse maximal im wesentlichen linienförmig zusammenwirken.
- Noch vorteilhafter ist es, wenn der Abstützbereich und der Einwirkungsbereich im wesentlichen punktförmig zusammenwirken, da in diesem Fall der Federarm die Möglichkeit hat, sich optimal an die beim Anliegen der Kontaktelemente aneinander entstehenden Reaktionskräfte anzupassen.
- Insbesondere bei Kontaktbrücken mit zwei im Abstand voneinander angeordneten ersten Kontaktelementen ist vorzugsweise vorgesehen, daß der Abstützbereich und der Einwirkungsbereich in Richtung parallel zur Gelenkachse eine Ausdehnung aufweisen, die kleiner ist als ein Viertel eines Abstandes der ersten Kontaktelemente in Richtung der Gelenkachse.
- Hinsichtlich der Anordnung der Kontaktfeder relativ zum Anker wurden bislang keine näheren Angaben gemacht.
- Prinzipiell wäre es denkbar, die Kontaktfeder auf einer dem zweiten Kontaktelement abgewandten Seite des mindestens einen Ankerarms anzuordnen. In diesem Fall ist jedoch die Realisierung des Abstützbereichs und des Einwirkungsbereichs aufwendig, da diese derart zusammenwirken müßten, daß eine Beaufschlagung des Federelements in Richtung einer Vergrößerung der Kontaktkraft erfolgt.
- Beispielsweise wären in diesem Fall entweder am Federarm oder am Ankerarm oder an beiden Elemente vorzusehen, die den Ankerarm oder den Federarm oder sich selbst gegenseitig hintergreifen und beim Zusammenwirken des Abstützbereichs und des Einwirkungsbereichs am Federarm, am Ankerarm oder aneinander anliegen.
- Konstruktiv besonders einfach läßt sich jedoch die erfindungsgemäße Lösung realisieren, wenn der Federarm der Kontaktfeder auf einer dem jeweiligen zweiten Kontaktelement zugewandten Seite des Ankerarms angeordnet ist. In diesem Fall lassen sich auf der dem Federarm zugewandten Seite des Ankerarms und der dem Ankerarm zugewandten Seite des Kontaktarms der Abstützbereich und der Einwirkungsbereich in geeigneter Weise anordnen und ausbilden.
- Hinsichtlich der relativen Lage des Elektromagneten und der Kontaktfeder zueinander wurden bislang ebenfalls keine näheren Angaben gemacht. So sieht eine vorteilhafte Lösung vor, daß die Kontaktfeder auf einer dem Elektromagnet zugewandten Seite des Ankers angeordnet ist.
- In diesem Fall ist die Kontaktfeder so anzuordnen, daß sie außerhalb einer Polanlagefläche des Ankers verläuft.
- Alternativ dazu ist vorzugsweise vorgesehen, daß die Kontaktfeder im Bereich der Polanlagefläche eine Ausnehmung aufweist, so daß die Ausbildung der Kontaktfeder und die Positionierung der Polanlagefläche am Anker unabhängig voneinander sind.
- Eine andere vorteilhafte Lösung sieht vor, daß die Kontaktfeder auf einer dem Elektromagnet gegenüberliegenden Seite des Ankers angeordnet ist.
- In diesem Fall ist es zweckmäßig, wenn eine an dem Elektromagnet in der kontaktgebenden Endstellung anliegende Polanlagefläche des Ankers auf einer den Kontaktelementen gegenüberliegenden Seite eines Gelenks zur schwenkbaren Lagerung des Ankers angeordnet ist.
- Eine besonders günstige Lösung sieht vor, den Elektromagnet als zwei Magnetpole aufweisenden Magneten auszubilden, von denen jeder mit einem Ankerarm eines als Wippe ausgebildeten Ankers zusammenwirkt.
- Um zu verhindern, daß die Kontaktelemente beim Bewegen des Ankers von der kontaktgebenden Endstellung in die kontaktfreigebende Endstellung aneinander hängenbleiben, ist vorzugsweise vorgesehen, daß der Betätigungsbereich über ein Halteelement mit dem Anker gekoppelt ist, welches insbesondere eine derartige Relativbewegung des Federarms relativ zum Ankerarm zuläßt, daß der Abstützbereich und der Einwirkungsbereich aneinander anliegen oder im Abstand voneinander stehen können.
- Im einfachsten Fall ist ein derartiges Halteelement als ein eine Bewegung des Federarms relativ zum Anker zulassendes Anschlagelement ausgebildet.
- Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen Darstellung einiger Ausführungsbeispiele.
- In der Zeichnung zeigen:
- Fig. 1
- eine Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Relais in einer kontaktfreigebenden Endstellung des Ankers;
- Fig. 2
- eine Seitenansicht entsprechend Fig. 1 in einer kontaktgebenden Stellung des Ankers;
- Fig. 3
- eine Draufsicht auf eine Einheit aus Kontaktfeder und Anker in Richtung des Pfeils A in Fig. 1;
- Fig. 4
- eine Ansicht der Einheit aus Kontaktfeder und Anker in Richtung des Pfeils B in Fig. 3;
- Fig. 5
- eine Darstellung ähnlich Fig. 1 eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Relais;
- Fig. 6
- eine Darstellung ähnlich Fig. 2 des zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Relais;
- Fig. 7
- eine Draufsicht auf den Anker beim zweiten Ausführungsbeispiel in Richtung des Pfeils C in Fig. 5 ohne Kontaktfeder;
- Fig. 8
- eine Seitenansicht des Ankers in Richtung des Pfeils D in Fig. 7;
- Fig. 9
- eine Ansicht des Ankers in Richtung des Pfeils E in Fig. 7;
- Fig. 10
- eine Darstellung ähnlich Fig. 3 des Ankers mit Kontaktfeder beim zweiten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Relais;
- Fig. 11
- eine Darstellung ähnlich Fig. 4 beim zweiten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Relais;
- Fig. 12
- eine Ansicht in Richtung des Pfeils F in Fig. 6 beim zweiten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Relais;
- Fig. 13
- eine Ansicht ähnlich Fig. 1 eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Relais;
- Fig. 14
- eine vergrößerte Darstellung eines Abstützbereichs und eines Einwirkungsbereichs beim dritten Ausführungsbeispiel entsprechend Fig. 13;
- Fig. 15
- eine Ansicht in Richtung des Pfeils G in Fig. 13;
- Fig. 16
- eine Darstellung ähnlich Fig. 2 des dritten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Relais;
- Fig. 17
- eine vergrößerte Darstellung des Abstützbereichs und des Einwirkungsbereichs beim dritten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 16;
- Fig. 18
- eine Draufsicht in Richtung des Pfeils H auf den Anker des dritten Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 16;
- Fig. 19
- einen Schnitt längs Linie 19-19 in Fig. 13;
- Fig. 20
- eine Ansicht entsprechend Fig. 15 mit Darstellung einer Kippbewegung des Ankers und
- Fig. 21
- eine Darstellung ähnlich Fig. 16 bei einem vierten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Relais.
- Ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Relais, dargestellt als Ganzes in Fig. 1 und 2, umfaßt eine Basis 10, an welcher ein als Ganzes mit 12 bezeichneter Elektromagnet gehalten ist, welcher eine Wicklung 14, einen von der Wicklung im wesentlichen umschlossenen Wicklungskern mit einem Polkörper 16 sowie einen Rückschlußkörper 18 umfaßt, der mit dem Wicklungskern 16 verbunden ist und sich mit mit einem ersten Schenkel 20 über eine Stirnseite 22 der Wicklung 14 und mit einem quer zum ersten Schenkel 20 verlaufenden zweiten Schenkel 24 quer zur Stirnseite 22 der Wicklung 14 erstreckt, wobei an diesem zweiten Schenkel 24 mittels eines Gelenks 26 ein Anker 30 um eine Gelenkachse 28 gelagert ist, der sich mit einem Ankerarm 31 über eine der Stirnseite 22 gegenüberliegenden Stirnseite 32 der Wicklung 14 erstreckt, über welche der Polkörper 16 mit einer Polfläche 34 übersteht.
- Der Anker 30 ist seinerseits noch durch eine Feder 40 in Richtung einer in Fig. 1 dargestellten kontaktfreigebenden Endstellung beaufschlagt, wobei die Feder 40 beispielsweise auf einer der Wicklung 14 gegenüberliegenden Seite des zweiten Schenkels 24 angeordnet ist und einerseits an einer fest mit dem zweiten Schenkel 24 verbundenen Lagerstelle 42 sowie andererseits an einem Hebelarm 44 angreift, welcher sich auf einer dem Anker 30 gegenüberliegenden Seite der Gelenkachse 28 und von dem Anker 30 ausgehend erstreckt.
- Zur Festlegung der kontaktfreigebenden Endstellung ist beispielsweise am zweiten Schenkel 24 noch ein Anschlag 46 vorgesehen, auf welchem der Hebelarm 44 in der kontaktfreigebenden Endstellung aufliegt.
- Auf einer dem Elektromagnet 12 zugewandten Seite des Ankerarms 31 ist eine als Ganzes mit 50 bezeichnete Kontaktfeder angeordnet, welche sich von einem ersten Ende 52 bis zu einem zweiten Ende 54 erstreckt und in einem sich an das erste Ende 52 anschließenden Fixierbereich 56 auf einer Fixierfläche 58 des Ankers 30 aufliegt und am Ankerarm 31 über eine Niet- oder Schweißverbindung 59 fixiert ist, wobei die Fixierfläche 58 des Ankerarms 31 auf dessen dem Elektromagnet 12 zugewandter Seite liegt. Diese Verbindung zwischen dem Anker 30 und der Kontaktfeder 50 bildet eine erste Einwirkungsmöglichkeit zum Bewegen der Kontaktfeder 50 mittels des Ankers 30.
- Im Anschluß an den Fixierbereich 56 erstreckt sich die Kontaktfeder 50 mit einem Federarm 60 zwischen dem Fixierbereich 56 und dem zweiten Ende 54, an welches sich ein Betätigungsbereich 62 der Kontaktfeder anschließt, an welchem ein erstes Kontaktelement 70 gehalten ist, welches zum Herstellen eines elektrischen Kontakts in Richtung eines zweiten Kontaktelements 72 bewegbar und, wie in Fig. 2 dargestellt, in der kontaktgebenden Endstellung, in Kontakt mit diesem bringbar ist.
- Das zweite Kontaktelement 72 sitzt dabei auf einem Sockel 74, der seinerseits ebenfalls an der Basis 10 gehalten ist.
- Wie in Fig. 1 dargestellt, weist der Federarm 60 einen Einwirkungsbereich 80 auf, welcher sich in der kontaktfreigebenden Endstellung des Ankers 30 im Abstand von einem Abstützbereich 82 des Ankerarms 31 erstreckt, so daß der Abstützbereich 82 nicht auf den Einwirkungsbereich 80 einwirken kann.
- Dieser Abstützbereich 82 umfaßt, wie in Fig. 3 und 4 nochmals zur Verdeutlichung dargestellt, drei Stützkanten 84, 86, 88, die von dem sich in der Kontaktfreien Endstellung erstreckenden Federarm 60, und zwar vom Einwirkungsbereich 80 desselben, mit zunehmendem Abstand angeordnet sind, wobei die erste Stützkante 84 durch eine gegenüber der Fixierfläche 58 zurückgesetzte erste Fläche 94 gebildet ist, welche an der ersten Stützkante 84 in eine zweite Fläche 96, die noch stärker gegenüber der Fixierfläche 58 und dem Einwirkungsbereich 80 zurückgesetzt ist, übergeht. Ferner erstreckt sich die zweite Fläche 96 bis zur zweiten Stützkante 86 und geht an dieser in eine dritte Fläche 98 über, welche noch weiter gegenüber der Fixierfläche 58 und auch dem Einwirkungsbereich 80 in der kontaktfreigebenden Stellung zurückgesetzt ist. Diese dritte Fläche 98 geht dann ihrerseits in eine vierte Fläche 100 an der dritten Stützkante 88 über, wobei die vierte Fläche 100 den größten Abstand von der Fixierfläche 58 und auch dem Einwirkungsbereich 80 in der kontaktfreien Endstellung des Ankers 30 aufweist.
- Wie in Fig. 3 dargestellt, weist außerdem der Fixierbereich 56 der Kontaktfeder 50 noch eine Ausnehmung 102 auf, durch welche beim Übergang des Ankers 30 von der kontaktfreigebenden Endstellung in die kontaktgebende Endstellung der Polkörper 16 mit der Polfläche 34 hindurchtritt, so daß der Ankerarm 31 des Ankers 30 mit einer Polanlagefläche 104 an der Polfläche 34 zur Anlage kommen kann.
- Um beim Lösen der Kontaktelemente 70, 72 die Kontaktelemente 70, 72 selbst im Falle eines Verklebens sicher voneinander trennen zu können, ist die Kontaktfeder 50 im Bereich des zweiten Endes 54 noch mit einem Halteelement 106 versehen, welches vorzugsweise eine dem Elektromagnet 12 abgewandte Oberseite 108 des Ankers 30 übergreift und an der Oberseite 108 dann zur Anlage kommt, wenn sich der Federarm 60 aufgrund verklebender Kontaktelemente 70, 72 zu weit von dem Anker 30, insbesondere dem Abstützbereich 82, weg bewegen würde.
- Vorzugsweise ist das Halteelement 106 so ausgebildet, daß dieses dann an der Oberseite 108 gerade anliegt, wenn der Federarm 60 in der kontaktfreigebenden Endstellung des Ankers 30 in seiner undeformierten Stellung steht und der Einwirkungsbereich 80 desselben im Abstand vom Abstützbereich 82 des Ankers 30 verläuft.
- Wird nun der Elektromagnet 12 bestromt, so wird der Anker 30 durch den Polkörper 16 angezogen und schwenkt gegen die Kraft der Feder 40 um die Gelenkachse 28 des Gelenks 26 so, daß sich die Polanlagefläche 104 in Richtung der Polfläche 34 bewegt.
- Bei dieser Bewegung des Ankers erstreckt sich - so lange die Kontaktelemente 70, 72 noch nicht aneinander anliegen - der Federarm 60 ohne Deformation und somit mit dem Einwirkungsbereich 80 in demselben Abstand vom Abstützbereich 82 des Ankers 30, der auch in der kontaktfreigebenden Stellung des Ankers 30 vorliegt.
- Erst wenn sich die Kontaktelemente 70 und 72 berühren, entsteht bei zunehmendem Verschwenken des Ankers 30 in Richtung seiner kontaktgebenden Endstellung eine Kontaktkraft 110, die das erste Kontaktelement 70 gegen das zweite Kontaktelement 72 drückt, wobei diese Kontaktkraft 110 abhängig ist von der Deformation des sich zwischen dem Fixierbereich 56 und dem Betätigungsbereich 62 erstreckenden Federarms 60.
- Diese Kontaktkraft 110 steigt mit zunehmender Deformation des Federarms 60 und zunehmender Bewegung des Einwirkungsbereichs 80 in Richtung des Abstützbereichs 82 an.
- Ist die Deformation stark genug, so kommt der Einwirkungsbereich 80 mit einer Einwirkungsstelle 114 an der Abstützkante 84 zur Anlage, während der Einwirkungsbereich 80 an den anderen Abstützkanten 86 und 88 noch nicht anliegt.
- Diese zusätzliche Abstützung des Federarms 60 im Bereich der Einwirkungsstelle 114 über die Abstützkante 84 am Anker 30 stellt eine zweite Einwirkungsmöglichkeit des Ankerarms 31 auf den Federarm 60 dar und hat zur Folge, daß die von dem Federarm 60 erzeugte Kontaktkraft 110 nunmehr von der Deformation des Federarms 60 zwischen der Einwirkungsstelle 114 und dem Betätigungsbereich 62 abhängig ist, wobei dieser Abschnitt eine Länge L1 aufweist, die kleiner ist als eine Länge L0 des Federarms 60.
- Dies hat zur Folge, daß der Abschnitt L1 des Federarms 60 steifer ist und somit die weitere Deformation dieses Abschnitts des Federarms 60 mit der Länge L1 zu einer größeren Kontaktkraft 110 führt, als die Kontaktkraft 110, die ohne zusätzliche Abstützung des Federarms 60 an der Einwirkungsstelle 114 durch die Abstützkante 84 auftreten würde.
- Eine weitere Deformation des Federarms 60, insbesondere des Abschnitts L1 desselben, führt dazu, daß der Einwirkungsbereich 80 mit einer zweiten Einwirkungsstelle 116 an der zweiten Abstützkante 86 zur Anlage kommt und durch diese abgestützt wird, so daß eine dritte Einwirkungsmöglichkeit des Ankerarms 31 auf den Federarm 60 besteht und der noch frei federnde Abschnitt des Federarms 60 nur noch der Abschnitt zwischen der Einwirkungsstelle 116 und dem Betätigungsbereich 62 ist, dessen Länge L2 kleiner ist als die Länge L1.
- Somit verhält sich dieser Abschnitt des Federarms 60 noch steifer als der Abschnitt mit der Länge L1 und die durch Deformation desselben erzeugte Kontaktkraft 110 wird noch größer.
- Eine weitere Steigerung der Kontaktkraft 110 läßt sich noch dann erreichen, wenn die weitere Deformation des Federarms 60 dazu führt, daß der Einwirkungsbereich 80 mit der Einwirkungsstelle 118 an der dritten Abstützkante 88 zur Anlage kommt, und durch eine vierte Einwirkungsmöglichkeit der somit noch verbleibende, freifedernde Abschnitt des Federarms 60 die Länge L3 aufweist, die noch kürzer ist als die Länge L2, so daß die Kontaktkraft 110 noch größer ist.
- Dabei ist der Abstand zwischen der Abstützkante 88 und dem Einwirkungsbereich 80 des Federarms 60 so gewählt, daß der Einwirkungsbereich 80 an der Einwirkungsstelle 118 erst kurz vor Erreichen der kontaktgebenden Stellung des Ankers 30 zur Anlage kommt, so daß in der kontaktgebenden Endstellung des Ankers 30, in welcher dieser mit der Polanlagefläche 104 an der Polfläche 34 anliegt, die maximale Kontaktkraft 110 zur Verfügung steht, um die Kontaktelemente 70 und 72 gegeneinander zu drücken.
- Der Vorteil der erfindungsgemäßen Steigerung der Kontaktkraft 110 durch sukzessives Anlegen des Einwirkungsbereichs 80 an den Abstützkanten 84, 86 und 88 hat den Vorteil, daß sich die Kontaktkraft 110 sukzessive steigern läßt, wobei die sukzessive Steigerung der Kontaktkraft 110 auch mit zunehmend kleiner werdendem Abstand zwischen der Polfläche 34 und der Polanlagefläche 104 erfolgt und somit bei kleiner werdendem Luftspalt die ansteigende Magnetkraft nutzt.
- Damit muß der Anker 30 die durch die größer werdenden Kontaktkräfte 110 entstehenden Gegenkräfte auch erst dann aufnehmen, wenn der Luftspalt zwischen der Polfläche 34 und der Polanlagefläche 104 jeweils klein genug ist und somit die auf den Anker 30 wirkende Haltekraft des Elektromagneten 12 ausreichend groß ist, so daß diese die Gegenkräfte sicher überwinden kann.
- Damit besteht die Möglichkeit, Kontaktkräfte 110 zwischen den Kontaktelementen 70 und 72 in der kontaktgebenden Stellung des Ankers 30 wirksam werden zu lassen, die optimal an die zwischen dem Polkörper 16 und dem Anker 30 wirkende Haltekraft angepaßt ist, die aufgrund des im wesentlichen bei Null liegenden Luftspalts zwischen der Polfläche 34 und der Polanlagefläche 104 in der kontaktgebenden Endstellung des Ankers ihren Maximalwert erreicht, während die Haltekraft bei größerem Luftspalt zwischen der Polfläche 34 und der Polanlagefläche 104 geringer ist.
- Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Relais, dargestellt in den Fig. 5 bis 12, sind diejenigen Teile, die mit denen des ersten Ausführungsbeispiels identisch sind, mit denselben Bezugszeichen versehen, so daß bezüglich der Beschreibung derselben vollinhaltlich auf die Ausführungen zum ersten Ausführungsbeispiel Bezug genommen wird.
- Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel sind, wie in Fig. 12 dargestellt, zwei erste Kontaktelemente 70a und 70b vorgesehen, die an einer Kontaktbrücke 120 sitzen und an zwei zweiten Kontaktelementen 72a und 72b in Anlage bringbar sind, die ihrerseits wiederum auf eigenen Sockeln 74a und 74b an der Basis 10 gehalten sind.
- Das heißt, daß in diesem Fall die Kontaktfeder 50 mit ihrem Betätigungsbereich 62 die Kontaktbrücke 120 mit den ersten Kontaktelementen 70a und 70b zwischen einer kontaktfreien und einer kontaktgebenden Stellung bewegt.
- Um eine möglichst gleichmäßige Anlage an den zweiten Kontaktelementen 72a und 72b zu erhalten, ist es vorteilhaft, wenn die Kontaktbrücke 120 mit den ersten Kontaktelementen 70a und 70b um eine Kippachse 122 kippbar ist, so daß bei Herstellung des Kontakts zwischen den zweiten Kontaktelementen 72a und 72b die zwischen den entsprechenden ersten und zweiten Kontaktelementen 70a und 72a sowie 70b und 72b wirksamen Kontaktkräfte 110a und 110b gleich groß sind.
- Die Kippachse 122 wird, wie in den Fig. 7 bis 9 dargestellt, dadurch geschaffen, daß die erste Fläche 94, die zweite Fläche 96 und die dritte Fläche 98 nicht nur gegenüber der Fixierfläche 58 zurückgesetzt angeordnet sind, sondern sich in Richtung des Federarms 60 dachförmig oder spitz zulaufend erheben und jeweils eine Auflagekante, 124, 126 und 128 bilden, die parallel zu einer Linie 130 verlaufen, und außerdem in einer Ebene 132 liegen, die vorzugsweise senkrecht zur Gelenkachse 28 verläuft und senkrecht zu einer den gesamten Abstützbereich 82 umgebenden und gegenüber der Fixierfläche 58 zurückgesetzten Fläche 134. Damit hat der Federarm 60 selbst dann, wenn er an den Abstützkanten 84 und/oder 86 und/oder 88 anliegt, die Möglichkeit, um die Kippachse 122 noch zu verkippen und somit mit dem Betätigungsbereich 62 zusätzlich noch eine Torsion um die Kippachse 122 auszuführen, so daß die von beiden ersten Kontaktelementen 70a und 70b ausgeübten Kontaktkräfte 110a und 110b im wesentlichen gleich groß sind.
- Um ebenfalls ein einfaches Lösen der ersten Kontaktelemente 70a und 70b von den zweiten Kontaktelementen 72a und 72b zu erreichen, sind vorzugsweise, wie in Fig. 12 dargestellt, auch zwei Halteelemente 106a und 106b vorgesehen, die die Oberseite 108 übergreifen und eine zu starke Bewegung des Federarms 60 weg von dem Abstützbereich 82 verhindern.
- Bei einem dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Relais, dargestellt in den Fig. 13 bis 18, sind ebenfalls diejenigen Elemente, die mit denen der voranstehenden Ausführungsbeispiele identisch sind, mit denselben Bezugszeichen versehen, so daß hinsichtlich der Beschreibung derselben vollinhaltlich auf die Ausführungen zu den vorangehenden Ausführungsbeispielen Bezug genommen wird.
- Bei dem dritten Ausführungsbeispiel ist an der Basis 10 ein Elektromagnet 12 vorgesehen, der zwei Magnetpolplatten 1401 und 1402 aufweist, welche auf einem die beiden Wicklungen 141 und 142 durchsetzenden Kern mit den Polkörpern 161 und 162 angeordnet sind, so daß mit über die Wicklungen 141 und 142 zwei entgegengesetzt gerichtete Magnetfelder erzeugt werden können, je nach dem, welche der Wicklungen 141 oder 142 bestromt wird.
- Von Magnetpolplatte 1401 zu Magnetpolplatte 1402 erstreckt sich ein vorzugsweise mit seinen Enden 1411 und 1412 an diesen anliegender Permanentmagnet 142, welcher derart magnetisiert ist, eine Anziehung des Ankers 30 im Bereich beider Enden 1411 und 1412 des Permanentmagneten 142 erfolgt. Eine Möglichkeit der Magnetisierung des Permanentmagneten ist in der DE 21 48 377 A beschrieben. Eine andere Möglichkeit sieht vor, daß eine Polseite 144 des Permanentmagneten 142 auf einer den Wicklungen 141, 142 zugewandten Seite und eine andere Polseite 146 auf einer den Wicklungen 141, 142 abgewandten Seite und dem Anker 30 zugewandt ist.
- Eine Fixierung der Einheit aus Elektromagnet 12 und Permanentmagnet 142 erfolgt über Stützen 1481, 1482 die zweckmäßigerweise an die Magnetpolplatten 1401, 1402 angeformt sind. (Fig. 15)
- Der Anker 30 ist über das Gelenk 26 um die Gelenkachse 28 schwenkbar in diesem Fall an dem Permanentmagnet 142 und somit über dem Permanentmagnet 142 relativ zur Basis 10 gelagert und umfaßt zwei Ankerarme 311 und 312, die sich beidseits der Gelenkachse 28 erstrecken, und zwar bis zu den Magnetpolplatten 1401 und 1402 wobei jeweils einer der Ankerarme 311, 312 mit seiner Polanlagefläche 1041 bzw. 1042 an der Polfläche 341 bzw. 342, gebildet durch jeweils ein Ende 1411 oder 1412 des Permanentmagneten 142 und eine Anlagefläche 1491, 1492 der jeweiligen Magnetpolplatte 1401 bzw. 1402 anlegbar ist, so daß zwei stabile Stellungen existieren, nämlich eine stabile Stellung dann, wenn die Polanlagefläche 1041 an der Polfläche 341 der Magnetpolplatte 1401 anliegt und die andere stabile Stellung, in welcher die Polanlagefläche 1042 an der Polfläche 342 der Magnetpolplatte 1402 anliegt.
- Der Elektromagnet 12 bewirkt nun, je nach dem, welche der Wicklungen 141, 142 bestromt wird eine Schwächung des Magnetfeldes an einer der Polflächen 341 oder 342 und eine Stärkung des Magnetfeldes an der jeweils anderen der Polflächen 342 bzw. 341, so daß sich dadurch entweder der eine Ankerarm 312 oder der andere Ankerarm 311 an den Polflächen 342 bzw. 341 anlegen läßt. Diese Stellung wird dann auch nach Abschalten der Bestromung einer der Wicklungen 141, 142 durch den Permanentmagneten 142 gehalten.
- Auch beim dritten Ausführungsbeispiel ist der Anker 30 mit der Kontaktfeder 50 versehen, die in einem das Gelenk 26 übergreifenden Bereich des Ankers 30 mit dem Fixierbereich 56 auf der Fixierfläche 58 des Ankers 30 zur Ausbildung einer ersten Einwirkungsmöglichkeit aufliegt und jeweils sich parallel zu den Ankerarmen 311 und 312 erstreckende Federarme 601 und 602 bildet, die sich bis zu ihren jeweiligen zweiten Enden 541 bzw. 542 erstrecken.
- Vorzugsweise sind die Ankerarme 311 und 312 sowie die Federarme 601 und 602 symmetrisch zu einer durch die Gelenkachse 28 verlaufenden Symmetrieebene 147 ausgebildet, so daß auch die an den Federarmen 601 und 602 vorgesehenen Einwirkungsbereiche 801 und 802 und die entsprechenden Abstützbereiche 821 und 822 der Ankerarme 311, 312 zur Bildung weiterer Einwirkungsmöglichkeiten identisch ausgebildet sind.
- Zweckmäßigerweise sind auch beide Federarme 601 und 602 mit Betätigungsbereichen 621 und 622 versehen, wobei allerdings beim dritten Ausführungsbeispiel allerdings lediglich der Betätigungsbereich 622 eine Kontaktbrücke 120 mit ersten Kontaktelementen 70 trägt, die mit zweiten Kontaktelementen 72 in Kontakt bringbar sind, wie in Fig. 13 dargestellt.
- Ferner ist beim dritten Ausführungsbeispiel der Federarm 601 mit seinem Betätigungsbereich 621 auf ein Stützlager 150 aufsetzbar, welches in gleichem Abstand von der Gelenkachse 28 angeordnet ist, wie die zweiten Kontaktelemente 72a2 und derart ausgebildet ist, daß bei auf diesem aufliegendem Betätigungsbereich 621 der Federarm 601 eine Kontaktkraft 110 erzeugt, die im wesentlichen identisch ist, wie die auf die Kontaktelemente 70a2 und 72a2 wirkende Kontaktkraft bei kontaktgebender Stellung derselben.
- Beim dritten Ausführungsbeispiel funktioniert das Zusammenwirken des Ankers 30 und der Kontaktfeder 50, wenn man die Ankerarme 311 und 312 sowie die Federarme 601 und 602 jeweils einzeln betrachtet, genau wie bei den voranstehenden Ausführungsbeispielen.
- Beim dritten Ausführungsbeispiel ist aufgrund der Anordnung der zweiten Kontaktelemente 72a2 auf einer der Polanlagefläche 104 abgewandten Seite des Ankerarms 312 der Ankerarm 312 in der kontaktfreigebenden Endstellung, wenn die Polanlagefläche 1042 des Ankerarms 602 an der Polfläche 342 der Magnetpolplatte 1402 anliegt und somit der Luftspalt im wesentlichen Null ist. In diesem Fall erstreckt sich der Federarm 602 in gleicher Weise wie im Zusammenhang mit der kontaktfreigebenden Stellung des Ankers 30 wie bei dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben, mit seinem Einwirkungsbereich 802 im Abstand von dem Abstützbereich 822 des Ankerarms 312.
- Außerdem steht der Ankerarm 311 in einer Stellung, welche in der Terminologie der voranstehenden Ausführungsbeispiele einer kontaktgebenden Endstellung entsprechen würde, wobei die Polanlagefläche 1041 im maximalen Abstand von der Polfläche 341 der Magnetpolplatte 1401 steht. Allerdings liegt der Federarm 601 mit seinem Einwirkungsbereich 801 an dem Abstützbereich 822 des Ankerarms 311 an, wenn der Betätigungsbereich 621 mit der Kontaktkraft 1101 auf das Stützlager 150 wirkt, das in diesem Fall Kontaktelemente am Ankerarm 311 simuliert. Die Kontaktkraft 1101 hat eine auf den Anker 30 insgesamt wirkende Gegenkraft zur Folge.
- Beim Umschalten des Relais erfolgt durch ein Bestromen der Wicklungen 141 oder 142 ein Verkippen des Ankers 30 derart, daß dieser mit der Polanlagefläche 1041 nunmehr an der Polfläche 341 anliegt, während die Polanlagefläche 1042 im maximalen Abstand von der Polfläche 342 steht. In diesem Fall ist nun der Ankerarm 312 in seiner kontaktgebenden Endstellung, während der Ankerarm 311 in seiner einer kontaktfreigebenden Endstellung entsprechenden Stellung steht. (Fig. 16 und 17)
- Der Federarm 601 kann in diesem Fall so ausgebildet sein, daß dessen Betätigungsbereich 621 im Abstand von dem Stützlager 150 steht, um zur Symmetrieebene 147 exakt symmetrische Kraftverhältnisse zu schaffen. Es ist aber auch denkbar, daß der Betätigungsbereich 621 an dem Stützlager 150 angelegt bleibt, allerdings in der in Fig. 15 dargestellten Stellung mit einer verschwindenden oder keiner Kraft auf das Stützlager 150 wirkt, während der Betätigungsbereich 622 mit der Kontaktkraft 1102 auf das Kontaktelement 70a2 wirkt, und dies mit der Kontaktkraft 1102 gegen das Kontaktelement 72a2 drückt.
- Bei dem dritten Ausführungsbeispiel sind insbesondere die Einwirkungsbereiche 801 und 802 sowie die Abstützbereiche 821 und 822 in gleicher oder ähnlicher Weise ausgebildet wie beim ersten oder zweiten Ausführungsbeispiel, wie in den Fig. 14 und 16 dargestellt, wobei allerdings in diesem Fall lediglich zwei Abstützkanten 84 und 86 vorhanden sind, die entsprechende Einwirkungsstellen 114 und 116 erzeugen, deren Wirkung jedoch exakt dieselbe wie beim ersten Ausführungsbeispiel ist, so daß vollinhaltlich auf die Ausführungen zum ersten Ausführungsbeispiel Bezug genommen werden kann.
- Wie in Fig. 18 bis Fig. 20 dargestellt, ist der Anker 30 im Bereich des Gelenks 26 nicht nur um die Gelenkachse 28 schwenkbar, sondern auch um die senkrecht zur Gelenkachse 28 verlaufende Kippachse 122, was sich dadurch am einfachsten realisieren läßt, daß der Anker 30 mit einer kugelkappenförmigen Erhebung 152 auf einer Flachseite 154 des Permanentmagneten 142 anliegt und somit sowohl um die Gelenkachse 28 schwenkbar als auch um die Kippachse 122 kippbar ist.
- Um die Kippbewegung zu begrenzen sind vorzugsweise in Richtung der Gelenkachse 28 beiderseits der kugelkappenförmigen Erhebung 152 Vorsprünge 156 und 158 vorgesehen, die eine Kippbewegung um die Kippachse 122 auf einen geringeren Winkel begrenzen, als die Schwenkbewegung um die Gelenkachse 28.
- Bei einem vierten Ausführungsbeispiel, dargestellt in Fig. 21, sind alle die Teile, die mit denen des dritten Ausführungsbeispiels oder der voranstehenden Ausführungsbeispiele identisch sind, mit denselben Bezugszeichen versehen, so daß hinsichtlich der Beschreibung derselben vollinhaltlich auf diese voranstehenden Ausführungsbeispiele Bezug genommen werden kann.
- Im Gegensatz zum dritten Ausführungsbeispiel ist das vierte Ausführungsbeispiel insoweit vollständig symmetrisch zur Symmetrieebene 147, da beiderseits derselben an den Betätigungsbereichen 621 und 622 der Federarm 601 und 602 Kontaktbrücken 1201 und 1202 mit ersten Kontaktelementen 70a1 und 70a2 angeordnet sind, die mit zweiten Kontaktelementen 72a1 bzw. 72a2 in Kontakt bringbar sind, und zwar jeweils wechselweise, wie bereits im Zusammenhang mit dem dritten Ausführungsbeispiel beschrieben.
- Darüber hinaus sind die Ankerarme 311 und 312 in gleicher Weise wie beim dritten Ausführungsbeispiel ausgebildet und mit den Abstützbereichen 821 bzw. 822 versehen, an welchen die Einwirkungsbereiche 802 und 801 wechselweise zur Anlage bringbar sind, je nach dem, welcher Ankerarm 311 bzw. 312 des Ankers 30 in der kontaktfreigebenden Endstellung oder der kontaktgebenden Endstellung steht.
Claims (23)
- Relais umfassend
eine Basis (10), einen an der Basis (10) angeordneten Elektromagneten (12), einen Anker (30) mit mindestens einem an der Basis (10) schwenkbar gelagerten und mittels des Elektromagnets (12) zwischen einer kontaktfreigebenden Endstellung und einer kontaktgebenden Endstellung bewegbaren Ankerarm (31), eine mittels einer ersten Einwirkungsmöglichkeit seitens des Ankers (30) bewegbare Kontaktfeder (50), welche sich mit mindestens einem Federarm (60) bis zu mindestens einem Betätigungsbereich (62) erstreckt, mindestens ein erstes Kontaktelement (70), auf welches die Kontaktfeder (50) mittels des mindestens einen Betätigungsbereichs (62) einwirkt und mindestens ein an der Basis (10) angeordnetes zweites Kontaktelement (72), an welchem das erste Kontaktelement (70) in der kontaktgebenden Stellung des Ankerarms (31) mittels einer durch Deformation der Kontaktfeder (50) erzeugbaren Kontaktkraft (110) anlegbar ist,
dadurch gekennzeichnet, daß der Ankerarm (31) einen dem Federarm (60) zugewandten Abstützbereich (82) zum Einwirken auf einen Einwirkungsbereich (80) des Federarms (60) aufweist, daß der Federarm (60) in der kontaktfreigebenden Stellung des Ankerarms (31) sich mit dem Einwirkungsbereich (80) im Abstand von dem Abstützbereich (82) erstreckt und daß mindestens in einer kontaktgebenden Endstellung des Ankerarms (31) der Ankerarm (31) durch Einwirken mit dem Abstützbereich (82) auf den Einwirkungsbereich (80) des Federarms (60) eine weitere Einwirkungsmöglichkeit auf die Kontaktfeder (50) aufweist, welche sich im Sinne einer Verstärkung der von der Kontaktfeder (50) erzeugten Kontaktkraft (110) auswirkt. - Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstützbereich (82) derart an dem Ankerarm (31) angeordnet ist, daß der Einwirkungsbereich (80) des Federarms (60) nach einer ersten Berührung der Kontaktelemente (70, 72) und vor Erreichen der kontaktgebenden Endstellung des Ankers (30) beaufschlagbar ist.
- Relais nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstützbereich (82) mindestens eine Abstützstelle (84, 86, 88) aufweist, mit welcher der Abstützbereich (82) auf eine Einwirkungsstelle (114, 116, 118) des Einwirkungsbereichs (80) am Federarm (60) wirkt.
- Relais nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der Abstützstelle (84, 86, 88) und der Einwirkungsstelle (114, 116, 118) der Ankerarm (31) und der Federarm (60) derart zusammenwirken, daß eine Federwirkung des Federarms (60) im wesentlichen auf einen zwischen der Einwirkungsstelle (114, 116, 118) und dem Betätigungsbereich (62) liegenden Abschnitt des Federarms (60) beschränkt ist.
- Relais nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstützbereich (82) mehrere Abstützstellen (84, 86, 88) aufweist, die auf mehrere Einwirkungsstellen (114, 116, 118) einwirken.
- Relais nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Bewegung des Ankerarms (31) von der kontaktfreigebenden Endstellung in die kontaktgebende Endstellung die mehreren Abstützstellen (84, 86, 88) nacheinander auf die entsprechenden Einwirkungsstellen (114, 116, 118) wirken.
- Relais nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die nacheinander zusammenwirkenden Abstützstellen (84, 86, 88) und Einwirkungsstellen (114, 116, 118) eine immer größer werdende Kontaktkraft (110) bewirken.
- Relais nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die nacheinander zusammenwirkenden Abstützstellen (84, 86, 88) und Einwirkungsstellen (114, 116, 118) in zunehmend geringerem Abstand von dem Betätigungsbereich (62) angeordnet sind.
- Relais nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützstellen (84, 86, 88) auf die entsprechenden Einwirkungsstellen (114, 116, 118) erst nach einer Berührung der Kontaktelemente (70, 72) wirken.
- Relais nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstützbereich (82) oder der Einwirkungsbereich (80) stufenförmig ausgebildet sind und Stufenkanten (84, 86, 88) desselben die Abstützstellen bzw. Einwirkungsstellen bilden.
- Relais nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstützbereich (82) und der Einwirkungsbereich (80) beim Zusammenwirken eine Bewegung des Federarms (60) um eine quer zur Gelenkachse (28) des Ankers (30) verlaufende Kippachse (122) zulassend ausgebildet sind.
- Relais nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstützbereich (82) und der Einwirkungsbereich (80) in Richtung der Kippachse (122) maximal im wesentlichen linienförmig zusammenwirken.
- Relais nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstützbereich (82) und der Einwirkungsbereich (80) im wesentlichen punktförmig zusammenwirken.
- Relais nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstützbereich (82) und der Einwirkungsbereich (80) in Richtung parallel zur Gelenkachse (28) eine Ausdehnung aufweisen, die kleiner ist als ein Viertel eines Abstandes der ersten Kontaktelemente (70a, 70b) in Richtung der Gelenkachse (28).
- Relais nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Federarm (60) der Kontaktfeder (50) auf einer dem jeweiligen zweiten Kontaktelement (72) zugewandten Seite des Ankerarms (31) angeordnet ist.
- Relais nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfeder (50) auf einer dem Elektromagnet (12) zugewandten Seite des Ankers (30) angeordnet ist.
- Relais nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfeder (50) im Bereich der Polanlagefläche (104) eine Ausnehmung (102) aufweist.
- Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfeder (50) auf einer dem Elektromagnet (12) gegenüberliegenden Seite des Ankers (30) angeordnet ist.
- Relais nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß eine an dem Elektromagnet (12) in der kontaktgebenden Stellung anliegende Polanlagefläche (1041) des Ankers (30) auf einer den Kontaktelementen (70, 72) gegenüberliegenden Seite des Gelenks (26) zur schwenkbaren Lagerung des Ankers (30) angeordnet ist.
- Relais nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromagnet (12) zwei Magnetpole (1401, 1402) aufweist, von denen jeder mit einem Ankerarm (311, 312) eines als Wippe ausgebildeten Ankers (30) zusammenwirkt.
- Relais nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungsbereich (62) der Kontaktfeder (50) über ein Halteelemente (106) mit dem Anker (30) gekoppelt ist.
- Relais nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteelemente (106) eine derartige Relativbewegung des Federarms (60) relativ zum Ankerarm (31) zuläßt, daß der Abstützbereich (82) und der Einwirkungsbereich (80) aneinander anliegen oder im Abstand voneinander stehen können.
- Relais nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteelement (106) als ein eine Bewegung des Federarms (60) relativ zum Anker (30) zulassendes Anschlagelement ausgebildet ist.
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