EP2752859B1 - Relais für ein Kraftfahrzeug und dazugehöriges Herstellungsverfahren - Google Patents

Relais für ein Kraftfahrzeug und dazugehöriges Herstellungsverfahren Download PDF

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EP2752859B1
EP2752859B1 EP13195850.6A EP13195850A EP2752859B1 EP 2752859 B1 EP2752859 B1 EP 2752859B1 EP 13195850 A EP13195850 A EP 13195850A EP 2752859 B1 EP2752859 B1 EP 2752859B1
Authority
EP
European Patent Office
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armature
damping element
electromagnet
relay
open position
Prior art date
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Not-in-force
Application number
EP13195850.6A
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English (en)
French (fr)
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EP2752859A1 (de
Inventor
Uwe Neugebauer
Andreas Minke
Rainer Schoepe
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Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Volkswagen AG filed Critical Volkswagen AG
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/088—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures provided with means for absorbing shocks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H50/00—Details of electromagnetic relays
    • H01H50/16—Magnetic circuit arrangements
    • H01H50/163—Details concerning air-gaps, e.g. anti-remanence, damping, anti-corrosion
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H50/00—Details of electromagnetic relays
    • H01H50/16—Magnetic circuit arrangements
    • H01H50/18—Movable parts of magnetic circuits, e.g. armature
    • H01H50/30—Mechanical arrangements for preventing or damping vibration or shock, e.g. by balancing of armature
    • H01H50/305—Mechanical arrangements for preventing or damping vibration or shock, e.g. by balancing of armature damping vibration due to functional movement of armature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H50/00—Details of electromagnetic relays
    • H01H50/16—Magnetic circuit arrangements
    • H01H50/18—Movable parts of magnetic circuits, e.g. armature
    • H01H50/24—Parts rotatable or rockable outside coil
    • H01H50/26—Parts movable about a knife edge

Definitions

  • the present invention relates to a relay for a motor vehicle with an electromagnet, a relative to the electromagnet movable armature, wherein the armature is movable by a magnetic force generated by the electromagnet from an open position to a closed position, and a first damping element, for reducing a Movement energy of the armature is arranged in a movement from the open position to the closed position on the electromagnet.
  • the present invention relates to a method of manufacturing such a relay.
  • relays are used to open to close electrical connections.
  • electrical consumers in the motor vehicle can be switched on and off with a relay.
  • a relay has an electromagnet and a ferromagnetic armature which can be moved by the magnetic force of the electromagnet.
  • the armature When the armature is moved from an open position to a closed position, it hits the electromagnet. This creates noise that can be distracting to the vehicle occupants.
  • corresponding damping elements are provided in the relay with which the movement of the armature can be damped.
  • the US 4,910,484 A a relay in which a mechanical spring or an air damper is provided on the electromagnet.
  • a mechanical spring or an air damper is provided on the electromagnet.
  • the electromagnet carries a coil between two upstanding yoke legs, above which the yoke legs are bent against each other and carry between them the armature about an axis extending transversely to its longitudinal axis, which is arranged outside the axis of gravity of the armature, so that the armature in the resting state of the electromagnet assumes a tilted and in the excited state, a horizontal position in the height of the lying yoke leg ,
  • the relay has a damper element that can be made of rubber.
  • the damper element may be formed as a circumferential ring.
  • the damper element may have a triangular or trapezoidal cross-section.
  • the damper element can also be arranged in a recess or be injected into a channel.
  • the damping element is designed so that in the closed position of the relay between the armature and the magnetic core, an air gap remains.
  • a relay which has a damping element made of an elastic material for damping the movement of the armature.
  • the damping element is arranged in a recess of the electromagnet such that the damping element protrudes beyond the top of the electromagnet.
  • EP 1 684 319 A1 a magnet system for an electromagnetic relay.
  • a damping material is arranged on the armature in a region of a bearing of the armature.
  • the movement of the armature can be damped with the damping material.
  • a corresponding manufacturing method for a relay is to be provided.
  • the relay according to the invention for a motor vehicle comprises an electromagnet, a relative to the electromagnet movable armature, wherein the armature is movable by a magnetic force generated by the electromagnet from an open position to a closed position, and a first damping element which is connected to the electromagnet for reducing a Movement energy of the armature is arranged in a movement from the open position to the closed position, wherein the first damping element is designed such that the armature first encounters the first damping element in the movement from the open position to the closed position and the first damping element then deforms, that the armature and the electromagnet have a contact in the closed position.
  • the first damping element in a region facing the armature has a smaller diameter than in a region facing away from the armature.
  • the relay can be used in a motor vehicle to switch electrical connections.
  • the relay comprises an electromagnet having a soft magnetic core and a coil.
  • the relay comprises a ferromagnetic armature, which can be moved from the open position to the closed position. In the open position, the armature may be held, for example, by a mechanical spring. When the coil of the electromagnet is traversed by an electric current, the armature is moved from the open position to the closed position in which it impinges on the electromagnet.
  • electrical contact elements can be provided on the armature and on the electromagnet, which are connected to a respective electrical line of the motor vehicle and which have an electrical contact in the closed position.
  • a first damping element is arranged on the electromagnet.
  • the first damping element is designed such that the armature first touches the first damping element and then the electromagnet in the movement from the open position to the closed position.
  • the first damping element is formed deformable and can be made for example of an elastomer. Due to the kinetic energy that has the armature during its movement, the first damping element is deformed so far that the armature in the closed position of the relay rests directly on the electromagnet.
  • the first damping element may be formed so that the electrical contact elements of the armature and the electromagnet in the closed position have no air gap.
  • a so-called overstroke can be provided, ie the electrical Contact elements of the armature and the electromagnet may be formed so that the electrical contact between the electrical contact elements is already closed before the armature impinges on the electromagnet.
  • the first damping element can be designed such that the deformation of the first damping element takes place shortly before the closing of the electrical contact elements. Thus, sparking and associated contact corrosion can be counteracted. By the first damping element, the noise when closing the relay can be significantly reduced.
  • the first damping element may have a conical shape.
  • the first damping element can also have the shape of a cone or a truncated cone in the region facing the armature.
  • the first damping element can also have a plurality of regions whose cross-sectional areas taper in the direction of the armature.
  • an expansion of the first damping element takes place transversely to the direction of application of force.
  • the first damping element may be formed so that its transverse extent is at least partially in the recess.
  • the electromagnet comprises a ferromagnetic core and a coil surrounding it, wherein the ferromagnetic core has a recess, within which the first damping element is arranged at least in regions.
  • a recess may be provided with a circular cross-sectional area.
  • the recess may be formed as a through hole or as a blind hole.
  • the recess may be centrally placed in the ferromagnetic core.
  • a first part of the first damping element may be disposed in the interior of the recess and a second part of the first damping element may extend beyond the upper edge of the ferromagnetic core to the armature. In the recess of the core, the first damping element can be easily arranged.
  • the recess in a region facing the armature has a larger diameter than in a region facing away from the armature.
  • the diameter or the cross-sectional area of the recess can taper, for example, starting from the side of the core, which faces the armature, in the direction of the side of the core facing away from the armature.
  • the recess may also have at least two regions which have different diameters. This can be prevented in a simple manner that the first damping element is displaced as a result of the application of force by the armature in the recess.
  • the armature is held in the open position on a stop element, wherein on the armature has a second damping element, which is arranged in the open position between the armature and the stop element.
  • a second damping element is arranged on the armature.
  • the second damping element may extend over the entire surface of the armature, which is associated with the stop element or the rest connection.
  • the second damping element may also extend only over a predetermined area of this surface. In this case, the second damping element may be formed such that no electrical contact between the electrical contact elements of the armature and the electromagnet is established.
  • the armature has at least one recess in which the second damping element is arranged in regions.
  • the anchor one or more recesses may be provided in which the second damping element is held.
  • the recesses may be formed, for example, as holes. This can be achieved that the second damping element is held firmly in the operation of the relay or during the movement of the armature to the armature.
  • the armature is pivotally mounted on a retaining element, wherein a third damping element is arranged on a region of the armature assigned to the retaining element.
  • the anchor may be formed, for example, as a so-called hinged armature.
  • the plate-shaped armature is pivotally mounted on one side to a retaining element of the relay.
  • Between the anchor and the Retaining element can be arranged for this purpose, for example, a hinge.
  • a third damping element can be arranged on the armature.
  • the third damping element may also be integrally formed with the second damping element.
  • the third damping element may be designed so as to dampen the noises produced by the hinge during the movement of the armature or upon impact of the armature in the open position or in the closed position. Thus, the noise in the relay can be further reduced.
  • the inventive method for manufacturing a relay for a motor vehicle comprises providing an electromagnet, providing an armature movable relative to the electromagnet, wherein the armature is movable from an open position to a closed position by a magnetic force generated by the electromagnet, and arranging a first damping element on the electromagnet for reducing a kinetic energy of the armature in a movement from the open position to the closed position, wherein the first damping element is formed such that the armature first encounters the first damping element in the movement from the open position to the closed position and the first Damping element is then deformed so that the armature and the electromagnet in the closed position have a direct contact, wherein the first damping element is formed such that it in a region facing the armature a ge has a smaller diameter than in a region facing away from the armature.
  • a second damping element is arranged on the armature, which is arranged in the open position of the armature between the armature and the stop element, the armature is pivotally mounted on a holding element and a third damping element is disposed on a portion of the armature associated with the holding element.
  • the first, the second and / or the third damping element is manufactured by an injection molding process from a temperature-resistant elastomer.
  • a recess for example in the form of a through-bore
  • a negative mold is arranged on the armature in the installed state of the electromagnet associated side of the recess.
  • an elastomer is introduced into the recess and the negative mold from the side facing away from the armature into the recess. Thereafter, the elastomer is cured and then the Negative form removed again.
  • At least one recess can first be introduced into the armature. Thereafter, a negative mold for the second and third damping element is arranged on the armature. Then the elastomer is introduced into the recess and the negative mold, the elastomer is cured and the negative mold is removed again. Since the relay in the motor vehicle often high currents are switched, the relay can heat up significantly. Therefore, in particular, temperature-resistant elastomers which have, for example, a temperature resistance of up to 200 ° C. are suitable for the production of the damping elements.
  • Fig. 1 shows a relay 10 for a motor vehicle in a sectional side view.
  • the relay 10 may be formed as a so-called plug-in relay.
  • the relay 10 can be used for switching electrical connections in the motor vehicle.
  • the relay 10 can be used for example for connecting the rear window heating or other electrical consumers.
  • the relay 10 includes an electromagnet 12 having a ferromagnetic core 14 and a coil 16 wound around the core 14. Furthermore, the relay 10 comprises a ferromagnetic armature 18, which is shown here in the open position.
  • the armature 18 is plate-shaped. Furthermore, the armature 18 is pivotably arranged along an axis 20 at a holding element of the relay 10 which is not shown here in detail.
  • By energizing the coil 16 a magnetic force is generated by the electromagnet 12, by which the armature 18 is moved from the open position to a closed position.
  • 12 are on the armature 18 and to the electromagnet electrical contact element, which are not shown here, arranged.
  • the electrical contact elements are connected to plug contacts 22 and 24 of the relay 10.
  • the core 14 of the electromagnet 12 has a recess 26, which in the present case is formed as a through-bore through the core 12.
  • the core 14 has a cylindrical Form on, in which the recess 26 is concentrically introduced.
  • the recess 26 In a region 28 facing the armature 18 or in a region facing the upper side of the core 14, the recess 26 has a first diameter.
  • the recess In a region 30 facing away from the armature 18 or in a region facing the underside of the core 14, the recess has a second diameter, which is smaller in comparison to the first diameter.
  • a first damping element 32 is arranged in the recess 26, which is a first damping element 32 is arranged.
  • the first damping element 32 serves to reduce the kinetic energy of the armature 18 from the open position to the closed position and thus the reduction of the noise when the armature 18 strikes the electromagnet 12. Due to the fact that the diameter of the recess 26 in the lower region 30 is less than in FIG is the upper portion 28, it can be prevented that the first damping element 32 is displaced by the force of the armature 18 in the recess 26.
  • the first damping element 32 is made of an elastomer, in particular a temperature-resistant elastomer.
  • the first damping element 32 has a first region 34 and a second region 36. In the region 34, the first damping element 32 completely fills the recess 26. In the second region 36, the first damping element 32 has the shape of a cone. In other words, the cross-sectional area of the first damping element 32 tapers from the recess 26 towards the armature 18.
  • the first damping element 32 can be produced by an injection molding process. For this purpose, a negative mold is introduced into the recess 26 in the region 28 facing the armature 18. The negative mold is the negative to the shaping of the first damping element 32 in the second region 36. Subsequently, from the region 30, the elastomer can be introduced in the liquid state into the recess 26 and the female mold. Then the elastomer is cured and the negative mold removed.
  • Fig. 2 shows the relay 10 in a sectional side view according to Fig. 1 ,
  • the armature 18 is in the closed position.
  • the armature 18 first touches the tip of the first damping element 32.
  • the kinetic energy of the armature 18 elastically deforms the first damping element 32, as shown in FIG Fig. 2 is shown.
  • the first damping element 32 is deformed transversely to the direction of force in the recess 26. In the deformed state, the first damping element 32 is completely in the recess 26.
  • the first damping element 32 is shaped so that the armature 18 and the electromagnet 12 in the closed position have a direct contact without an air gap.
  • the first Damping element 32 and the armature 18 are positioned to each other such that the armature 18 centrally meets the first damping element 32.
  • a stop element 38 can be seen, on which the armature 18 rests in the open position.
  • Fig. 3 shows the armature 18 of the relay 10 in a perspective view, wherein the illustration shows the mounted in the state of the stop member 38 facing portion 40 of the armature 18.
  • a second damping element 42 is arranged at the armature 18. The second damping element 42 is in the open position of the relay 10 between the armature 18 and the stop member 38. This allows the impact of the armature 18 are damped in the movement from the closed position to the open position.
  • a third damping element 44 is arranged on the armature 18.
  • the third damping element 44 is arranged on a region 46 of the armature 18, on which the armature 18 is pivotably arranged on the retaining element.
  • the armature 18 is attached via a hinge on the holding element.
  • the second damping element 42 and the third damping element 44 are present in one piece. Furthermore, the second and third damping elements 42, 44 are shaped so that they extend in regions over both sides of the armature 18. Also, the second damping element 42 and the third damping element 44 are made by an injection molding of an elastomer. Preferably, the same material is used for the production of the second and third damping element 44, 46, which is also used to produce the first damping element 32. In the armature 18 corresponding recesses are provided, in which the elastomer is filled in the production of the second and third damping element 44, 46. The recesses may be formed as bores. The elements 48 of the second and third damping elements 44, 46 that extend through the recesses are in FIG Fig. 4 shown. By means of these elements 48, the second and third damping elements 44, 46 can be securely held on the armature 18 during operation of the relay 10.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Relais für ein Kraftfahrzeug mit einem Elektromagneten, einem relativ zu dem Elektromagneten bewegbaren Anker, wobei der Anker durch eine von dem Elektromagneten erzeugte magnetische Kraft von einer Offenstellung in ein Geschlossenstellung bewegbar ist, und einem ersten Dämpfungselement, das zur Reduzierung einer Bewegungsenergie des Ankers bei einer Bewegung von der Offenstellung in die Geschlossenstellung an dem Elektromagneten angeordnet ist. Überdies betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Relais.
  • In Kraftfahrzeugen werden zum Öffnen um Schließen von elektrischen Verbindungen Relais verwendet. Beispielsweise können mit einem Relais elektrischer Verbraucher im Kraftfahrzeug zu- und abgeschaltet werden. Ein solches Relais weist einen Elektromagneten und einen ferromagnetischen Anker auf, der durch die magnetische Kraft des Elektromagneten bewegt werden kann. Wenn der Anker von einer Offenstellung in eine Geschlossenstellung bewegt wird, schlägt dieser auf den Elektromagneten auf. Dadurch entstehen Geräusche, die von den Fahrzeuginsassen störend empfunden werden können. Um diese Geräusche zu reduzieren, werden in dem Relais entsprechende Dämpfungselemente vorgesehen, mit denen die Bewegung des Ankers gedämpft werden kann.
  • In diesem Zusammenhang offenbart die US 4,910,484 A ein Relais, bei dem auf dem Elektromagneten eine mechanische Feder oder ein Luftdämpfer vorgesehen ist. Dadurch kann die Bewegung des Ankers abgebremst werden und somit die Schaltgeräusche des Relais reduziert werden.
  • Des Weiteren beschreibt die DE 197 26 061 A1 ein Relais, dessen Anker eine Mehrzahl von gegeneinander elastisch beweglichen Teilbereichen aufweist, die bei der Erregung des Relais nacheinander auf den Polflächen des Elektromagneten abrollen. Durch die Aufteilung des Ankers in mehrere kleine Segmente verringert sich die Aufschlaggeschwindigkeit und die Schallamplitude.
  • Zudem beschreibt die CH 97337 A ein Relais, bei dem der Elektromagnet zwischen zwei stehend angeordneten Jochschenkeln eine Spule trägt, oberhalb welcher die Jochschenkel gegeneinander gebogen sind und zwischen sich den Anker um eine zu dessen Längsausdehnung quer liegende Achse tragen, die außerhalb der Schwerachse des Ankers angeordnet ist, so dass der Anker im Ruhezustand des Elektromagneten eine geneigte und im Erregungszustand eine horizontale Lage in der Höhe der liegenden Jochschenkel einnimmt.
  • Aus der DE 10 2010 040 269 A1 ist ein Einrückrelais für einen Startermotor bekannt. Zur Reduzierung der Geräuschentwicklung weist das Relais ein Dämpferelement auf, das aus Gummi gefertigt sein kann. Das Dämpferelement kann als umlaufender Ring ausgebildet sein. Zudem kann das Dämpferelement einen dreieckigen oder trapezförmigen Querschnitt aufweisen. Das Dämpferelement kann auch in einer Aussparung angeordnet sein oder in einen Kanal eingespritzt sein.
  • Zudem beschreibt die DE 10 2009 046 999 A1 einen Elektromagneten für ein Relais, der mindestens ein Dämpfungselement aufweist. Das Dämpfungselement ist dabei so ausgebildet, dass in der Schließposition des Relais zwischen dem Anker und dem Magnetkern ein Luftspalt bestehen bleibt.
  • Aus der JP H08 222112 A ist ein Relais bekannt, das ein aus einem elastischen Material gefertigtes Dämpfungselement zum Dämpfen der Bewegung des Ankers aufweist. In einer Ausführungsform ist das Dämpfungselement derart in einer Aussparung des Elektromagneten angeordnet, dass das Dämpfungselement über die Oberseite des Elektromagneten hinausragt.
  • Schließlich beschreibt die EP 1 684 319 A1 ein Magnetsystem für ein elektromagnetisches Relais. Um Schaltgeräusche des Relais zu reduzieren, ist ein Dämpfungsmaterial an dem Anker in einem Bereich eines Lagers des Ankers angeordnet. Somit kann die Bewegung des Ankers mit dem Dämpfungsmaterial gedämpft werden.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Relais für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, das geräuschärmer betrieben werden kann. Zudem soll ein entsprechendes Herstellungsverfahren für ein Relais bereitgestellt werden.
  • Diese Aufgabe wird durch Relais mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Das erfindungsgemäße Relais für ein Kraftfahrzeug umfasst einen Elektromagneten, einen relativ zu dem Elektromagneten bewegbaren Anker, wobei der Anker durch eine von dem Elektromagneten erzeugte magnetische Kraft von einer Offenstellung in ein Geschlossenstellung bewegbar ist, und ein erstes Dämpfungselement, das an dem Elektromagneten zur Reduzierung einer Bewegungsenergie des Ankers bei einer Bewegung von der Offenstellung in die Geschlossenstellung angeordnet ist, wobei das erste Dämpfungselement derart ausgebildet ist, dass der Anker bei der Bewegung von der Offenstellung in die Geschlossenstellung zunächst auf das erste Dämpfungselement trifft und sich das erste Dämpfungselement danach so verformt, dass der Anker und der Elektromagnet in der Geschlossenstellung einen Kontakt aufweisen. Zudem weist das erste Dämpfungselement in einem dem Anker zugewandten Bereich einen geringeren Durchmesser auf als in einem dem Anker abgewandten Bereich.
  • Das Relais kann in einem Kraftfahrzeug zu Schalten von elektrischen Verbindungen verwendet werden. Das Relais umfasst einen Elektromagneten, der einen weichmagnetischen Kern und eine Spule aufweist. Zudem umfasst das Relais einen ferromagnetischen Anker, der von der Offenstellung in die Geschlossenstellung bewegt werden kann. In der Offenstellung kann der Anker beispielsweise durch eine mechanische Feder gehalten sein. Wenn die Spule des Elektromagneten von einem elektrischen Strom durchflossen wird, wird der Anker von der Offenstellung in die Geschlossenstellung bewegt, in der er auf den Elektromagneten auftrifft. An dem Anker und an dem Elektromagneten können jeweils elektrische Kontaktelemente vorgesehen sein, die mit einer jeweiligen elektrischen Leitung des Kraftfahrzeugs verbunden sind und die in der Geschlossenstellung einen elektrischen Kontakt aufweisen.
  • Um die Bewegungsenergie des Ankers bei der Bewegung von der Offenstellung in die Geschlossenstellung zu reduzieren, ist an dem Elektromagneten ein erstes Dämpfungselement angeordnet. Das erste Dämpfungselement ist dabei derart ausgebildet, dass der Anker bei der Bewegung von der Offenstellung in die Geschlossenstellung zuerst das erste Dämpfungselement und danach den Elektromagneten berührt. Das erste Dämpfungselement ist dabei verformbar ausgebildet und kann beispielsweise aus einem Elastomer gefertigt sein. Durch die kinetische Energie, die der Anker bei seiner Bewegung aufweist, wird das erste Dämpfungselement so weit verformt, dass der Anker in der Geschlossenstellung des Relais direkt auf dem Elektromagneten aufliegt. Das erste Dämpfungselement kann so ausgebildet sei, dass die elektrischen Kontaktelemente des Ankers und des Elektromagneten in der Geschlossenstellung keinen Luftspalt aufweisen. Zudem kann ein sogenannter Überhub vorgesehen sein, d. h. die elektrischen Kontaktelemente des Ankers und des Elektromagneten können so ausgebildet sein, dass der elektrische Kontakt zwischen den elektrischen Kontaktelementen bereits geschlossen ist, bevor der Anker auf den Elektromagneten auftrifft. Des Weiteren kann das erste Dämpfungselement so ausgebildet sein, dass die Deformation des ersten Dämpfungselements erst kurz vor dem Schließen der elektrischen Kontaktelemente erfolgt. Somit kann einer Funkenbildung und einer damit verbundenen Kontaktkorrosion entgegengewirkt werden. Durch das erste Dämpfungselement kann das Geräusch beim Schließen des Relais deutlich reduziert werden.
  • Das erste Dämpfungselement kann eine konische Form aufweisen. Das erste Dämpfungselement kann auch in dem dem Anker zugewandten Bereich die Form eines Kegels oder eines Kegelstumpfs aufweisen. Das erste Dämpfungselement kann auch mehrere Bereiche aufweisen, deren Querschnittsflächen sich in Richtung zu dem Anker hin verjüngen. Durch die Kraftbeaufschlagung durch den Anker erfolgt eine Ausdehnung des ersten Dämpfungselements quer zur Kraftbeaufschlagungsrichtung. Dabei kann das erste Dämpfungselement so ausgebildet sein, dass seine Querausdehnung zumindest bereichsweise in der Aussparung erfolgt. Bei der Bewegung des Ankers von der Offenstellung in die Geschlossenstellung steigt mit zunehmender Nähe zu dem Elektromagneten die magnetische Kraft. Diese Kraft kann durch die Formgebung des ersten Dämpfungselements ausgeglichen werden, da mit fortschreitender Verformung des ersten Dämpfungselements die Kraft, die zur weiteren Kompression des ersten Dämpfungselements nötig ist, steigt.
  • Bevorzugt umfasst der Elektromagnet einen ferromagnetischen Kern und eine diesen umgebende Spule, wobei der ferromagnetische Kern eine Aussparung aufweist, innerhalb der das erste Dämpfungselement zumindest bereichsweise angeordnet ist. In dem Kern des Elektromagneten kann eine Aussparung mit einer runden Querschnittsfläche vorgesehen sein. Die Aussparung kann als Durchgangsbohrung oder als Sacklochbohrung ausgebildet sein. Die Aussparung kann mittig in den ferromagnetischen Kern eingebracht sein. Ein erster Teil des ersten Dämpfungselements kann in dem Innenraum der Aussparung angeordnet sein und ein zweiter Teil des ersten Dämpfungselements kann sich über den oberen Rand des ferromagnetischen Kerns hinaus zu dem Anker hin erstrecken. In der Aussparung des Kerns kann das erste Dämpfungselement einfach angeordnet werden. Zudem kann somit eine bauraumsparende Anordnung des ersten Dämpfungselements erreicht werden. Hierbei haben Versuche gezeigt, dass durch die Aussparung in dem Kern die magnetischen Eigenschaften des Elektromagneten nur geringfügig beeinflusst werden. Beispielsweise bedarf es bei der Anzugsspannung, also der elektrischen Spannung, in Folge der sich der Anker zu dem Elektromagneten bewegt, keiner signifikanten Erhöhung.
  • In einer Ausführungsform weist die Aussparung in einem dem Anker zugewandten Bereich einen größeren Durchmesser auf als in einem dem Anker abgewandten Bereich. Der Durchmesser bzw. die Querschnittsfläche der Aussparung kann sich beispielsweise ausgehend von der Seite des Kerns, der dem Anker zugewandt ist, in Richtung der dem Anker abgewandten Seite des Kerns verjüngen. Die Aussparung kann auch zumindest zwei Bereiche aufweisen, die unterschiedliche Durchmesser aufweisen. Damit kann auf einfache Weise verhindert werden, dass das erste Dämpfungselement in Folge der Kraftbeaufschlagung durch den Anker in der Aussparung verschoben wird.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist der Anker in der Offenstellung an einem Anschlagelement gehalten, wobei an dem Anker ein zweites Dämpfungselement aufweist, das in der Offenstellung zwischen dem Anker und dem Anschlagelement angeordnet ist. Zusätzlich zu dem Geräusch, das beim Schließen des Relais entsteht, soll auch das Geräusch, das beim Öffnen des Relais entsteht, reduziert werden. Um die Bewegung des Ankers von der Geschlossenstellung in die Offenstellung zu dämpfen, ist an dem Anker ein zweites Dämpfungselement angeordnet. Das zweite Dämpfungselement kann sich über die komplette Fläche des Ankers erstrecken, die dem Anschlagelement bzw. dem Ruheanschluss zugeordnet ist. Das zweite Dämpfungselement kann sich auch nur über einen vorbestimmten Bereich dieser Fläche erstrecken. Dabei kann das zweite Dämpfungselement derart ausgebildet sein, dass kein elektrischer Kontakt zwischen den elektrischen Kontaktelementen des Ankers und des Elektromagneten zustande kommt.
  • Bevorzugt weist der Anker zumindest eine Aussparung auf, in der das zweite Dämpfungselement bereichsweise angeordnet ist. In dem Anker können einer oder mehrere Aussparungen vorgesehen sein, in denen das zweite Dämpfungselement gehalten ist. Die Aussparungen können beispielsweise als Bohrungen ausgebildet sein. Damit kann erreicht werden, dass das zweite Dämpfungselement im Betrieb des Relais bzw. bei der Bewegung des Ankers fest an dem Anker gehalten wird.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist der Anker schwenkbar an einem Halteelement gelagert, wobei an einem dem Halteelement zugeordneten Bereich des Ankers ein drittes Dämpfungselement angeordnet ist. Der Anker kann beispielsweise als sogenannter Klappanker ausgebildet sein. Dabei ist der plattenförmig ausgebildete Anker an einer Seite schwenkbar an einem Halteelement des Relais befestigt. Zwischen dem Anker und dem Halteelement kann zu diesem Zweck beispielsweise ein Scharnier angeordnet sein. In dem Bereich des Scharniers kann an dem Anker ein drittes Dämpfungselement angeordnet sein. Das dritte Dämpfungselement kann auch mit dem zweiten Dämpfungselement einteilig ausgebildet sein. Das dritte Dämpfungselement kann so ausgebildet sein, das Geräusche, die durch das Scharnier bei der Bewegung des Ankers oder bei Auftreffen des Ankers in der Offenstellung oder in der Geschlossenstellung entstehen, gedämpft werden. Somit kann die Geräuschentwicklung bei dem Relais weiter reduziert werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines Relais für ein Kraftfahrzeug umfasst das Bereitstellen eines Elektromagneten, das Bereitstellen eines relativ zu dem Elektromagneten bewegbaren Ankers, wobei der Anker durch eine von dem Elektromagneten erzeugte magnetische Kraft von einer Offenstellung in ein Geschlossenstellung bewegbar ist, und das Anordnen eines ersten Dämpfungselements an dem Elektromagneten zur Reduzierung einer Bewegungsenergie des Ankers bei einer Bewegung von der Offenstellung in die Geschlossenstellung, wobei das erste Dämpfungselement derart ausgebildet wird, dass der Anker bei der Bewegung von der Offenstellung in die Geschlossenstellung zunächst auf das erste Dämpfungselement trifft und das erste Dämpfungselement danach so verformt wird, dass der Anker und der Elektromagnet in der Geschlossenstellung einen direkten Kontakt aufweisen, wobei das erste Dämpfungselements derart ausgebildet wird, dass es in einem dem Anker zugewandten Bereich einen geringeren Durchmesser aufweist als in einem dem Anker abgewandten Bereich.
  • Bevorzugt wird an dem Anker ein zweites Dämpfungselement angeordnet, das sich in der Offenstellung des Ankers zwischen dem Anker und dem Anschlagelement angeordnet ist, der Anker wird an einem Halteelement schwenkbar gelagert und an einem dem Halteelement zugeordneten Bereich des Ankers wird ein drittes Dämpfungselement angeordnet.
  • In einer Ausführungsform wird das erste, das zweite und/oder das dritte Dämpfungselement durch ein Spritzgussverfahren aus einem temperaturbeständigen Elastomer gefertigt. Zur Herstellung des ersten Dämpfungselements wird zunächst eine Aussparung, beispielsweise in Form einer Durchgangsbohrung, in den Kern des Elektromagneten eingebracht. Anschließend wird an der im eingebauten Zustand des Elektromagneten dem Anker zugeordneten Seite der Aussparung eine Negativform angeordnet. Danach wird von der dem Anker abgewandten Seite in die Aussparung ein Elastomer in die Aussparung und die Negativform eingebracht. Danach wird das Elastomer ausgehärtet und anschließend die Negativform wieder entfernt. Zur Herstellung des zweiten und des dritten Dämpfungselements kann in den Anker zunächst zumindest eine Aussparung eingebracht werden. Danach wird eine Negativform für das zweite und dritte Dämpfungselement an dem Anker angeordnet. Dann wird das Elastomer in die Aussparung und die Negativform eingebracht, das Elastomer wird ausgehärtet und die Negativform wird wieder entfernt. Da mit dem Relais im Kraftfahrzeug oft hohe Ströme geschaltet werden, kann sich das Relais deutlich erwärmen. Daher eignen sich insbesondere temperaurbeständige Elastomere, die beispielsweise eine Temperaturbeständigkeit bis zu 200 °C aufweisen, für die Herstellung der Dämpfungselemente.
  • Die zuvor im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Relais beschriebenen Vorteile und Weiterbildungen können auf das erfindungsgemäße Verfahren übertragen werden.
  • Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
    • Fig. 1
    ein geschnittene Seitenansicht eines Relais, bei dem sich ein Anker in einer Offenstellung befindet;
    Fig. 2
    das Relais gemäß Fig. 1, bei dem sich der Anker in einer Geschlossenstellung befindet;
    Fig. 3
    eine Perspektivansicht des Ankers, an dem ein zweites und ein drittes Dämpfungselement angeordnet sind; und
    Fig. 4
    eine Perspektivansicht des zweiten und dritten Dämpfungselements gemäß Fig. 3.
  • Die nachfolgend näher geschilderten Ausführungsbeispiele stellten bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar.
  • Fig. 1 zeigt ein Relais 10 für ein Kraftfahrzeug in einer geschnittenen Seitenansicht. Das Relais 10 kann als sogenanntes Steckrelais ausgebildet sein. Das Relais 10 kann zum Schalten von elektrischen Verbindungen im Kraftfahrzeug verwendet werden. Das Relais 10 kann beispielsweise zum Zuschalten der Heckscheibenheizung oder anderen elektrischen Verbrauchern genutzt werden.
  • Das Relais 10 umfasst einen Elektromagneten 12, der einen ferromagnetischen Kern 14 und eine um den Kern 14 gewickelte Spule 16 aufweist. Des Weiteren umfasst das Relais 10 einen ferromagnetischen Anker 18, der vorliegend in der Offenstellung gezeigt ist. Der Anker 18 ist plattenförmig ausgebildet. Des Weiteren ist der Anker 18 an einem hier nicht näher dargestelltem Halteelement des Relais 10 schwenkbar entlang einer Achse 20 angeordnet. Durch die Bestromung der Spule 16 wird mit dem Elektromagneten 12 eine magnetische Kraft erzeugt, durch die der Anker 18 von der Offenstellung in eine Geschlossenstellung bewegt wird. Zudem sind an dem Anker 18 und an dem Elektromagneten 12 elektrische Kontaktelement, die vorliegend nicht dargestellt sind, angeordnet. Die elektrischen Kontaktelemente sind mit Steckkontakten 22 und 24 des Relais 10 verbunden.
  • Der Kern 14 des Elektromagneten 12 weist eine Aussparung 26 auf, die vorliegend als Durchgangsbohrung durch den Kern 12 ausgebildet ist. Der Kern 14 weist eine zylindrische Form auf, in dem die Aussparung 26 konzentrisch eingebracht ist. In einem dem Anker 18 zugewandten Bereich 28 bzw. in einem der Oberseite des Kerns 14 zugewandten Bereich weist die Aussparung 26 einen ersten Durchmesser auf. In einem dem Anker 18 abgewandten Bereich 30 bzw. in einem der Unterseite des Kerns 14 zugegewandten Bereich weist die Aussparung einen zweiten Durchmesser auf, der im Vergleich zu dem ersten Durchmesser geringer ist. In der Aussparung 26 ist ein erstes Dämpfungselement 32 angeordnet. Das erste Dämpfungselement 32 dient der Verringerung der Bewegungsenergie des Ankers 18 von der Offenstellung in die Geschlossenstellung und damit der Reduzierung des Geräusches beim Auftreffen des Ankers 18 auf den Elektromagneten 12. Dadurch, dass der Durchmesser der Aussparung 26 in dem unteren Bereich 30 geringer als in dem oberen Bereich 28 ist, kann verhindert werden, dass das erste Dämpfungselement 32 durch die Kraft des Ankers 18 in der Aussparung 26 verschoben wird.
  • Das erste Dämpfungselement 32 ist aus einem Elastomer, insbesondere einem temperaturbeständigen Elastomer, gefertigt. Das erste Dämpfungselement 32 weist einen ersten Bereich 34 und eine zweiten Bereich 36 auf. In dem Bereich 34 füllt das erste Dämpfungselement 32 die Aussparung 26 vollständig aus. In dem zweiten Bereich 36 weist das erste Dämpfungselement 32 die Form eines Kegels auf. Mit anderen Worten verjüngt sich die Querschnittsfläche des ersten Dämpfungselements 32 ausgehend von der Aussparung 26 zu dem Anker 18 hin. Das erste Dämpfungselement 32 kann durch ein Spritzgussverfahren hergestellt werden. Dazu wird in dem dem Anker 18 zugewandten Bereich 28 eine Negativform in die Aussparung 26 eingebracht. Die Negativform stellt das Negativ zu der Formgebung des ersten Dämpfungselements 32 in dem zweiten Bereich 36 dar. Anschließend kann von dem Bereich 30 das Elastomer im flüssigen Zustand in die Aussparung 26 und die Negativform eingebracht werden. Dann wird das Elastomer ausgehärtet und die Negativform wieder entfernt.
  • Fig. 2 zeigt das Relais 10 in einer geschnittenen Seitenansicht gemäß Fig. 1. Dabei befindet sich der Anker 18 in der Geschlossenstellung. Bei der Bewegung des Ankers 18 von der Offenstellung in die Geschlossenstellung berührt der Anker 18 zunächst die Spitze des ersten Dämpfungselements 32. Durch die Bewegungsenergie des Ankers 18 wird das erste Dämpfungselement 32 elastisch verformt, so wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Durch die Krafteinwirkung des Ankers 18 wird das erste Dämpfungselement 32 quer zur Krafteinwirkungsrichtung in der Aussparung 26 deformiert. Im deformierten Zustand befindet sich das erste Dämpfungselement 32 vollständig in der Aussparung 26. Dabei ist das erste Dämpfungselement 32 so geformt, dass der Anker 18 und der Elektromagnet 12 in der Geschlossenstellung einen direkten Kontakt ohne Luftspalt aufweisen. Das erste Dämpfungselement 32 und der Anker 18 sind derart zueinander positioniert, dass der Anker 18 zentral auf das erste Dämpfungselement 32 trifft. In der Darstellung von Fig. 2 ist auch ein Anschlagelement 38 zu erkennen, an dem der Anker 18 in der Offenstellung anliegt.
  • Fig. 3 zeigt den Anker 18 des Relais 10 in einer Perspektivansicht, wobei die Darstellung den im eingebauten Zustand dem Anschlagelement 38 zugewandten Bereich 40 des Ankers 18 zeigt. An dem Anker 18 ist ein zweites Dämpfungselement 42 angeordnet. Das zweite Dämpfungselement 42 befindet sich in der Offenstellung des Relais 10 zwischen dem Anker 18 und dem Anschlagselement 38. Dadurch kann der Aufschlag des Ankers 18 bei der Bewegung von der Geschlossenstellung in die Offenstellung gedämpft werden.
  • Zudem ist an dem Anker 18 ein drittes Dämpfungselement 44 angeordnet. Das dritte Dämpfungselement 44 ist an einem Bereich 46 des Ankers 18 angeordnet, an dem der Anker 18 an dem Halteelement schwenkbar angeordnet ist. Beispielsweise ist der Anker 18 über ein Scharnier am dem Halteelement befestigt. Durch das dritte Dämpfungselement 44 können Geräusche in dem Scharnier, die bei der Bewegung des Ankers 18 oder bei dem Anschlagen des Ankers 18 an dem Elektromagneten 12 oder dem Anschlagelement 38 entstehen, gedämpft werden.
  • Das zweite Dämpfungselement 42 und das dritte Dämpfungselement 44 sind vorliegend einteilig ausgebildet. Des Weiteren sind das zweite und das dritte Dämpfungselement 42, 44 so geformt, dass sie sich bereichsweise über beide Seiten des Ankers 18 erstrecken. Auch das zweite Dämpfungselement 42 und das dritte Dämpfungselement 44 sind durch ein Spritzgussverfahren aus einem Elastomer hergestellt. Bevorzugt wird zur Herstellung des zweiten und dritten Dämpfungselements 44, 46 das gleiche Material verwendet, das auch zur Herstellung des ersten Dämpfungselements 32 verwendet wird. In dem Anker 18 sind entsprechende Aussparungen vorgesehen, in die das Elastomer bei der Herstellung des zweiten und dritten Dämpfungselements 44, 46 eingefüllt wird. Die Aussparungen können als Bohrungen ausgebildet sein. Die Elemente 48 des zweiten und dritten Dämpfungselements 44, 46, die sich durch die Aussparungen erstrecken, sind in Fig. 4 dargestellt. Durch diese Elemente 48 kann das zweite und dritte Dämpfungselement 44, 46 im Betrieb des Relais 10 sicher an dem Anker 18 gehalten werden.
    • Bezugszeichenliste
    • 10
    Relais
    12
    Elektromagnet
    14
    Kern
    16
    Spule
    18
    Anker
    20
    Achse
    22
    Steckkontakt
    24
    Steckkontakt
    26
    Aussparung
    28
    Bereich
    30
    Bereich
    32
    Dämpfungselements
    34
    Bereich
    36
    Bereich
    38
    Anschlagelement
    40
    Bereich
    42
    Dämpfungselement
    44
    Dämpfungselement
    46
    Bereich
    48
    Element

Claims (9)

  1. Relais (10) für ein Kraftfahrzeug mit
    - einem Elektromagneten (12),
    - einem relativ zu dem Elektromagneten (12) bewegbaren Anker (18), wobei
    - der Anker (18) durch eine von dem Elektromagneten (12) erzeugte magnetische Kraft von einer Offenstellung in eine Geschlossenstellung bewegbar ist, und
    - einem ersten Dämpfungselement (32), das an dem Elektromagneten (12) zur Reduzierung einer Bewegungsenergie des Ankers (18) bei einer Bewegung von der Offenstellung in die Geschlossenstellung angeordnet ist, wobei
    - das erste Dämpfungselement (32) derart ausgebildet ist, dass der Anker (18) bei der Bewegung von der Offenstellung in die Geschlossenstellung zunächst auf das erste Dämpfungselement (32) trifft und sich das erste Dämpfungselement (32) danach so verformt, dass der Anker (18) und der Elektromagnet (12) in der Geschlossenstellung einen Kontakt aufweisen,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    - das erste Dämpfungselements (32) in einem dem Anker (18) zugewandten Bereich (36) einen geringeren Durchmesser aufweist als in einem dem Anker abgewandten Bereich (34).
  2. Relais (10) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Elektromagnet (12) einen ferromagnetischen Kern (14) und eine diesen umgebende Spule (16) umfasst, wobei der ferromagnetische Kern (14) eine Aussparung (26) aufweist, innerhalb der das erste Dämpfungselement (32) zumindest bereichsweise angeordnet ist.
  3. Relais (10) nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Aussparung (26) in einem dem Anker (18) zugewandten Bereich (28) einen größeren Durchmesser aufweist als in einem dem Anker (18) abgewandten Bereich (30).
  4. Relais (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Anker (18) in der Offenstellung an einem Anschlagelement (38) gehalten ist, wobei an dem Anker (18) ein zweites Dämpfungselement (42) angeordnet ist, das in der Offenstellung zwischen dem Anker (18) und dem Anschlagelement (38) angeordnet ist.
  5. Relais (10) nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Anker (18) zumindest eine Aussparung (26) aufweist, in dem das zweite Dämpfungselement (42) zumindest bereichsweise angeordnet ist.
  6. Relais (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Anker (18) schwenkbar an einem Halteelement gelagert ist, wobei an einem dem Halteelement zugeordneten Bereich (40) des Ankers (18) ein drittes Dämpfungselement (44) angeordnet ist.
  7. Verfahren zum Herstellen eines Relais (10) für ein Kraftfahrzeug durch
    - Bereitstellen eines Elektromagneten (12),
    - Bereitstellen eines relativ zu dem Elektromagneten (12) bewegbaren Ankers (18), wobei der Anker (18) durch eine von dem Elektromagneten (12) erzeugte magnetische Kraft von eine Offenstellung in ein Geschlossenstellung bewegt wird, und
    - Anordnen eines ersten Dämpfungselements (32) an dem Elektromagneten (12) zur Reduzierung einer Bewegungsenergie des Ankers (18) bei einer Bewegung von der Offenstellung in die Geschlossenstellung, wobei
    - das erste Dämpfungselement (32) derart ausgebildet wird, dass der Anker (18) bei der Bewegung von der Offenstellung in die Geschlossenstellung zunächst auf das erste Dämpfungselement (32) trifft und das erste Dämpfungselement (32) danach so verformt wird, dass der Anker (18) und der Elektromagnet (12) in der Geschlossenstellung einen Kontakt aufweisen,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    - das erste Dämpfungselements (32) derart ausgebildet wird, dass es in einem dem Anker (18) zugewandten Bereich (36) einen geringeren Durchmesser aufweist als in einem dem Anker abgewandten Bereich (34).
  8. Verfahren nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    an dem Anker (18) ein zweites Dämpfungselement (42) angeordnet wird, das sich in der Offenstellung des Ankers (18) zwischen dem Anker (18) und dem Anschlagelement (38) angeordnet ist, der Anker (18) an einem Halteelement schwenkbar gelagert wird und an einem dem Halteelement zugeordneten Bereich (46) des Ankers ein drittes Dämpfungselement (44) angeordnet wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das erste, das zweite und/oder das dritte Dämpfungselement (32, 42, 44) durch ein Spritzgussverfahren aus einem temperaturbeständigen Elastomer gefertigt werden.
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