EP3772082B1

EP3772082B1 - Doppelanker relais

Info

Publication number: EP3772082B1
Application number: EP20188532.4A
Authority: EP
Inventors: Juan Cristóbal Sedeño Merchán; Antonino Spataro; Attila György; Marco Giger; Herbert Willi
Original assignee: Elesta GmbH
Current assignee: Elesta GmbH
Priority date: 2019-07-30
Filing date: 2020-07-30
Publication date: 2022-05-25
Anticipated expiration: 2040-07-30
Also published as: US20210035759A1; ES2924686T3; JP7512115B2; EP3772082A1; CH716470A1; JP2021027037A; CN112309773A; US11462378B2

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft ein Doppelanker Relais gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Elektromagnetische Relais mit einem Doppelanker sind aus dem Stand der Technik bereits bekannt. In DE10035173C1 wird ein Doppelanker Relais offenbart, bei welchem durch Bestromen der Spule beide Anker um eine zur Spulenachse senkrechte Rotationsachse schwenken. Mit dem Betreiben von zwei Ankern durch eine Spule wird zum einen eine kompakte Bauweise des Relais erreicht und zum anderen die Verlustleistung der Spule reduziert. Aus handelsüblichen Relais ist des Weiteren bekannt, dass durch die Bewegung des Ankers zwei Kontaktnieten zusammengeführt werden und dadurch einen elektrischen Kontakt bilden. Dieser sollte sich beim Stoppen der Bestromung der Spule wieder auflösen.
Ferner offenbart DE8614337U1 ein elektromagnetisches Doppelanker-Relais mit einer eine Längsachse aufweisenden Erregerspule mit einem ersten und einem zweiten Ende; einem ersten Anker; einem zweiten Anker; einem ersten Übertragungselement, welcher mit dem ersten Anker zusammenwirkt und im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse der Erregerspule hin- und her bewegbar ist, und einem zweiten Übertragungselement, welcher mit dem zweiten Anker zusammenwirkt und ebenfalls im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse der Erregerspule hin- und herbewegbar ist.
Nun können zwei Kontaktnieten durch unbeabsichtigte Art und Weise in Berührung geraten und einen Kontakt erzeugen. Darüber hinaus könnten sie auch in diesen Zustand versetzt und nicht zurückbewegt werden. Ein Beispiel dafür ist das Verschweissen von zwei Kontaktnieten. Da Relais in unterschiedlichen Bereichen zum Einsatz kommen, sind sie unterschiedlichen Bedingungen ausgesetzt. Je nach Anwendungsgebiet erfahren die Relais Vibrationen sowie konstante oder einzelne Stösse. Besonders in Sicherheitsanwendungen ist es von grundlegender Bedeutung, dass ein Relais diesbezüglich eine grosse Zuverlässigkeit an den Tag legt.

AUFGABE

Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Doppelanker Relais vorzuschlagen, welches eine kompakte Bauweise mit einer Resistenz in seiner Funktionalität gegenüber Vibrationen oder Stössen kombiniert und bei Auftreten eines Fehlers Rückmeldung geben kann.

BESCHREIBUNG

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt bei einem elektromagnetischen Doppelanker Relais durch die im Anspruch 1 angeführten Merkmale. Weiterbildungen und/oder vorteilhafte Ausführungsvarianten sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche
Die Erfindung bezieht sich auf ein elektromagnetisches Doppelanker Relais, welches eine Längsachse aufweisende Erregerspule mit einem ersten und einem zweiten Ende umfasst. Des Weiteren umfasst das Doppelanker Relais ein erstes Joch, das am ersten Ende der Erregerspule und ein zweites Joch, dass am zweiten Ende der Erregerspule angeordnet ist, wobei das Joch zwei Schenkel aufweist, wovon der erste im Wesentlichen parallel und der zweite jeweils in einem Winkel zur Längsachse der Erregerspule verläuft. Der erste Schenkel des ersten Jochs dient als Auflage für einen ersten Anker und der erste Schenkel des zweiten Jochs als Auflage für einen zweiten Anker. Der zweite Schenkel wiederum dient als Polfläche für den zweiten Anker, und der zweite Schenkel des zweiten Jochs als Polfläche für den ersten Anker. Der erste Anker wird mittels eines ersten Haltemittels auf dem ersten Schenkel des ersten Jochs schwenkbar angeordnet. Analog dazu wird der zweite Anker mittels eines zweiten Haltemittels auf dem ersten Schenkel des zweiten Jochs schwenkbar angeordnet. Das Doppelanker Relais weist einen ersten Kamm auf, welcher mit dem ersten Anker zusammenwirkt und im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse der Erregerspule hin- und herbewegbar ist. Ein zweiter Kamm wirkt mit dem zweiten Anker zusammen und ist ebenfalls im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse der Erregerspule hin und herbewegbar, wobei der erste und der zweite Kamm gegenüberliegend auf den Polseiten der Erregerspule angeordnet sind. Zusätzlich weist das Doppelanker Relais mindestens zwei Kontaktbrücken, von welchen jede mit einem ersten Ende im ersten Kamm und dem zweiten Ende im zweiten Kamm lösbar angeordnet ist und zwei in entgegengesetzte Richtungen orientierte Kontaktnieten umfasst, und Festkontakte auf, welche gegenüber den Kontaktnieten der Kontaktbrücke angeordnet sind. Wobei zwei Festkontakte mit den Kontaktnieten einer ersten Kontaktbrücke in stromloser Ruheposition in Kontakt stehen und die restlichen Festkontakte nach Bestromen der Erregerspule mit den ihnen gegenüberliegenden Kontaktnieten der restlichen Kontaktbrücken in Kontakt treten. Gekennzeichnet wird die Erfindung dadurch, dass die beiden Joche und Anker dergestalt angeordnet sind, dass die beiden Kämme gegenläufige translatorische Bewegungen ausführen.
Der Vorteil der Erfindung ergibt sich aus dem kennzeichnenden Merkmal. Die gegenläufige translatorische Bewegung der beiden Kämme verhindert eine Fehlfunktion des Relais beim Erfahren einer Krafteinwirkung auf das Relais von aussen. Diese Krafteinwirkung kann in Form eines Schlages oder aber auch in Form von Vibrationen auftreten.
Die beiden Kontaktnieten auf jeder Kontaktbrücke sind in entgegengesetzte Richtung orientiert. Der elektrische Kreislauf einer Kontaktbrücke ist dann geschlossen, wenn beide Kontakte der Kontaktbrücke geschlossen sind. Dies wiederum bedingt die Auslenkung beider Enden der Kontaktbrücke in entgegengesetzte Richtungen. Damit wird ein geschlossener Kreislauf einer Kontaktbrücke nur erreicht, wenn die Kämme sich gegenläufig bewegen. Bei einer unabsichtlichen Bewegung der Kämme in die gleiche Richtung, wird kein elektrischer Kreislauf irgendeiner Kontaktbrücke geschlossen. Eine unabsichtliche Bewegung der Kämme kann durch einen Stoss, einen Schlag oder Vibrationen am Doppelanker Relais ausgelöst werden. Das erfindungsgemässe Relais stellt aufgrund der oben erwähnten Merkmale eine Resistenz in seiner Funktionalität gegenüber äusseren Faktoren wie Stoss, Schlag oder Vibrationen dar.
Der erfindungsmässige Aufbau des Relais ermöglicht ebenfalls eine serielle Anordnung von mehreren Kontaktbrücken. Dies wiederum führt bei einem Relais mit einer grösseren Anzahl an Kontaktbrücken zu einer möglichst kompakten Bauweise.
Die im Folgenden angeführten vorteilhaften Ausführungsvarianten führen allein oder in Kombination miteinander zu weiteren Verbesserungen des Doppelanker Relais.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die beiden Schenkel der Joche auf einander gegenüberliegenden Seiten der Erregerspule angeordnet. Dies ist eine Möglichkeit, die Joche so anzuordnen, dass die Kämme eine translatorische Bewegung ausführen. Der Vorteil dieser Anordnung ist, dass sie zu einer kompakten Bauweise, also einem kleinen Platzbedarf und im Speziellen zu einer geringen Höhe des gesamten Doppelanker Relais führt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Joch J-förmig und der erste Schenkel ist der längere der beiden Schenkel. Durch die J-Form stellt sich automatisch eine unterschiedliche Länge der beiden Schenkel ein. Der Vorteil eines längeren ersten Schenkels ergibt sich aus der grösseren Distanz auf dem Schenkel für das Auswählen der Auflagefläche des Ankers. Dagegen bietet die Länge des als Polfläche dienenden Schenkels keine konstruktiven oder technischen Vorteile, weshalb dieser auch kürzer gestaltet wird.
Vorteilhafterweise ist die Basis des Jochs an der Stirnseite eines durch die Erregerspule verlaufenden Kerns festgemacht. Der Kern verstärkt die elektromagnetische Wirkung einer Spule und ist in heutigen Anwendungen üblich. Das Anbringen der Joche am Kern der Spule führt zu einer Platzersparnis in Richtung der Spulenachse. Damit wird die Ausdehnung des Doppelanker Relais in Richtung der Spulenachse auf einem Minimum gehalten. Gleichzeitig erlaubt das Anbringen des Jochs an der Stirnseite der Erregerspule in Verbindung mit dem Kern die Umleitung des magnetischen Felds auf den kurzen Schenkel des Jochs, welcher die Polfläche für den Anker bildet.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der erste Schenkel des Jochs jeweils in kurzem Abstand vom Ende eine Vertiefung und der Anker an seinem Schwerpunkt eine Wölbung auf, welche in die Vertiefung des Jochs eingreift. Sowohl die Vertiefung am ersten Schenkel des Jochs als auch die Wölbung des Ankers dient der Durchführbarkeit einer Schwenkbewegung des Ankers. Durch das Platzieren der Wölbung am Schwerpunkt des Ankers ist der Anker an seinem Schwerpunkt gelagert und gerät bei einer Krafteinwirkung auf das Relais von aussen nicht aus seiner Ruheposition. Um den Anker in Bewegung zu versetzen, braucht es eine Kraftausübung auf eine Stelle des Ankers, welche versetzt zu seinem Schwerpunkt liegt. Dadurch würde ein Moment um den Schwerpunkt des Ankers entstehen, welches den Anker in eine Schwenkbewegung versetzen würde. Die Ausführung einer Schwenkbewegung wird durch die Gestalt einer Wölbung im Anker erleichtert.
In der stromlosen Ruheposition erstreckt sich der Anker bevorzugt im Wesentlichen parallel zur Längsachse der Erregerspule. Die Ausdehnung des Doppelanker Relais in Richtung senkrecht zur Spulenachse wird damit so klein wie möglich gehalten, was wiederum zu einer möglichst kompakten Bauweise des Doppelanker Relais führt. Vorteilhafterweise ist der Anker ungefähr gleich lang wie die Erregerspule. Damit wird eine maximale Verwendung des Platzes im Doppelanker Relais in Richtung der Spulenachse erreicht. Zusätzlich wird der Schwenkwinkel mit zunehmender Länge des Ankers kleiner. Dies führt wiederum zu einer kleineren Reibungsfläche des Ankers und damit zu einem kleineren Verschleiss am Anker aufgrund der Schwenkbewegung. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Doppelanker Relais ein Gehäuse mit einem Gehäuseunterteil und einem Deckel. Das Gehäuseunterteil dient dem Anbringen der oben beschriebenen Bauteile und der Zuweisung einer festen Zuordnung dieser Bauteile. Dies bildet eine Voraussetzung einer möglichen seriellen Produktion eines erfindungsgemässen Doppelanker Relais. Der Deckel wiederum bietet einen Schutz für die auf dem Gehäuseunterteil angebrachten Bauteile und erlaubt es keinem Gegenstand das Eintreten in das Gehäuse noch das Austreten daraus. Vorteilhafterweise umfasst die Kontaktbrücke ein Federblech. Die Kontaktbrücken sind für das Zurückfördern der Kämme in deren ursprüngliche Position zuständig. Dies tritt ein, wenn das Bestromen der Erregerspule gestoppt wird. Das Federblech bildet eine ideale Lösung für diese Aufgabe, da es mit seinem kleinen Gewicht der Auslenkung keine grosse Kraft entgegenstellt und mithilfe seiner Federkraft jedoch den Kamm in seine ursprüngliche Position zu bewegen vermag. Falls die Kontaktbrücke durch ein Federblech gebildet ist, führt es aufgrund der zwei Kämme je eine Auslenkung an einem Ende aus. Diese Auslenkungen sind voneinander unabhängig, so dass das eine Ende des Federblechs vom Geschehen am anderen Ende nicht beeinflusst wird. Deshalb ist es ohne Weiteres vorstellbar, dass eine Kontaktbrücke zwei Federbleche umfasst. In solch einem Fall wäre ein Federblech jeweils für die Auslenkung von je einem Kamm zuständig. Zusätzlich hätten die zwei Federbleche einen elektrischen Kontakt miteinander, damit sie der Aufgabe der Kontaktbrücke weiterhin nachkommen würden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Kontaktbrücke etwa in ihrer Mitte einen Abgriff auf, welcher mit einem unter dem Gehäuseunterteil angebrachten Anschlusspin in Verbindung steht. Dies ermöglicht das Auslesen des elektrischen Impulses in der Mitte der Kontaktbrücke. Bei einer Kontaktbrücke, welche keinen geschlossenen elektrischen Kreislauf zeigt, kann mithilfe des Abgriffes in der Mitte auf den Stand der Kontakte rückgeschlossen werden.
Die Erregerspule mit den Jochen ist vorteilhafterweise auf dem Gehäuseunterteil mittels zwei gegenüberliegend angeordneten Mulden positioniert und ausgerichtet. Durch die Präsenz von Mulden, mit welchen die Erregerspule ausgerichtet wird, stellt sich eine eindeutige geometrische Zuordnung der Erregerspule innerhalb des Gehäuses ein. Zugleich sorgen die Mulden für eine erhöhte Stabilität der Erregerspule innerhalb des Gehäuses.
Bevorzugt ist jede Kontaktbrücke zwischen zwei in der Mitte des Gehäuseunterteils angebrachten Profilelementen eingeklemmt. Die in der Mitte des Gehäuseunterteils angebrachten Profilelemente sorgen für einen Halt der Kontaktbrücken. Damit gewähren sie auch einen bestimmten Platz für die Kontaktbrücke im Gehäuseunterteil. Die Befestigung der Kontaktbrücke durch klemmen ermöglicht den einfachen Aus- und Einbau einer Kontaktbrücke.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist jede Kontaktbrücke mittels einer Zwischenwand von den benachbarten Kontaktfedern oder von der Erregerspule abgeschirmt und die Zwischenwand umfasst ein oder zwei Profilelemente für das Einklemmen der Kontaktbrücke. Die Abschirmung der Kontaktbrücken untereinander verhindert, dass eine Kontaktbrücke von einer benachbarten Kontaktbrücke oder deren Teile beeinflusst werden kann. Dies wäre zum Beispiel bei einem Bruch einer Kontaktbrücke möglich.
Die Festkontakte sind bevorzugt an den Zwischenwänden angebracht. Dies sorgt für eine erhöhte Stabilität der Halterung der Festkontakte. Gleichzeitig wird die Herstellung des Relais dadurch vereinfacht, was wiederum eine Kostenreduktion und eine Zeitersparnis mit sich bringen kann.
Vorteilhafterweise umfasst das Gehäuseunterteil die Zwischenwände mit den Festkontakten. Das Vorhandensein der Zwischenwände auf dem Gehäuseunterteil erleichtert die richtige Zuordnung der auf dem Gehäuseunterteil anzubringenden Bauteile. Die Zwischenwände, welche in der Regel parallel zur Spulenachse verlaufen, erhöhen die Steifigkeit des Gehäuseunterteils vor allem in Richtung der Spulenachse.
In einer weiteren Ausführungsform ist der Winkel der Polflächen gegenüber der Längsachse der Erregerspule veränderbar. Der Winkel der Polflächen bestimmt die Distanz von der Polfläche zum Anker als auch den Auftreffpunkt des Ankers auf der Polfläche. Dabei sollte der Anker soweit aussen wie möglich auf die Polfläche treffen, da aufgrund des Hebelgesetzes das dadurch erzeugte Moment am Schwenkpunkt des Ankers am höchsten ist. Jedoch gilt dies für den Zustand, wenn der Anker auf der Polfläche aufliegt. Je grösser das Moment am Schwerpunkt des Ankers ist, umso grösser ist die Bereitschaft des Ankers in der ausgelenkten Position zu beharren. Die Distanz der Polfläche zum Anker wiederum bestimmt die Kraft, mit der der Anker zur Polfläche angezogen wird. Je kürzer die Distanz zwischen der Polfläche und dem Anker, umso grösser ist die magnetische Kraft welche die Polfläche auf den Anker ausübt. Die Amplitude dieser Kraft wiederum bestimmt die Geschwindigkeit der Schwenkbewegung des Ankers. Die Distanz der Polfläche zum Anker definiert ebenfalls die Anzugsals auch die Abfallspannung. Diese Spannungen legen fest, bei welcher Spannung der Anker sich zur Polfläche bzw. von der Polfläche weg bewegt. Somit lässt sich über die Distanz der Polfläche zum Anker die Anzugs- als auch die Abfallspannung einstellen, welche für die Charakteristik der Arbeitsweise eines Relais eine bedeutende Aussage besitzen.
In einer anderen Ausführungsform sind am Gehäuseunterteil Führungen für die Kämme vorgesehen, die vom Deckel im geschlossen Zustand abgedeckt sind. Führungen erleichtern die Positionierung der Kämme und ermöglichen ihnen ein reibungsarmes Gleiten bei ihren Bewegungen.
Jeder Festkontakt steht bevorzugt mit einem unterhalb des Gehäuses angebrachten Anschlusspin in Verbindung. Der Anschlusspin dient der Übertragung der elektrischen Impulse vom Relais auf zum Beispiel ein angeschlossenes Gerät. Da die Kontaktbrücken zwischen zwei Festkontakten verlaufen, stellen sie im bestromten Zustand der Erregerspule einen geschlossen elektrischen Kreislauf von einem Festkontakt zum anderen Festkontakt her. Durch die Verbindung von jedem Festkontakt mit einem Anschlusspin werden alle in das Relais eingeführten elektrischen Impulse auch wieder ausgeführt, solange die jeweilige Kontaktbrücke die Kontakte geschlossen hat. Da bevorzugt der Deckel auf der Oberseite des Gehäuseunterteils angebracht ist, beeinflusst die Unterseite des Gehäuseunterteils das Öffnen und Schliessen des Deckels nicht.
Genannte optionale Merkmale können in beliebiger Kombination verwirklicht werden, soweit sie sich nicht gegenseitig ausschliessen. Insbesondere dort wo bevorzugte Bereiche angegeben sind, ergeben sich weitere bevorzugte Bereiche aus Kombinationen der in den Bereichen genannten Minima und Maxima.

KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung unter Bezugnahme auf schematische Darstellungen. Es zeigen in nicht massstabsgetreuer Darstellung:

Figur 1:: eine Aufsicht eines erfindungsmässigen Doppelanker Relais mit 4 Kontaktbrücken;
Figur 2:: eine dreidimensionale Darstellung des selben erfindungsmässigen Doppelanker Relais aus Figur 1;
Figur 3:: eine Explosionsdarstellung eines Doppelanker Relais;
Figur 4:: eine dreidimensionale Ansicht einer Erregerspule mit zwei Jochen und zwei Ankern;
Figur 5:: eine Aufsicht der Erregerspule aus Figur 4.

DETAILIERTE BESCHREIBUNG DER FIGUREN

Im Folgenden stehen gleiche Bezugsziffern für gleiche oder funktionsgleiche Elemente (in unterschiedlichen Figuren). Ein zusätzlicher Apostroph kann zur Unterscheidung gleichartiger bzw. funktionsgleicher oder funktionsähnlicher Elemente in einer weiteren Ausführung dienen.
Die Figuren 1 und 2 zeigen ein elektromagnetisches Relais 11 mit einer Erregerspule 13, deren Spulenachse in Längsrichtung der Erregerspule 13 verläuft. Die beiden Enden der Erregerspule bilden die Polseiten. In Figur 1 ist eine Aufsicht eines erfindungsgemässen elektromagnetischen Relais dargestellt. Das elektromagnetische Relais umfasst ein Gehäuse, welches aus einem Unterteil 15 und einem darauf aufsetzbarem Deckel (in Figur nicht gezeigt) besteht. Das Gehäuseunterteil 15 nimmt alle für die Funktion des elektromagnetischen Relais relevanten Bauteile auf. Zugleich weist das Gehäuseunterteil 15 eine rechteckige Form auf. Die Erregerspule 13 ist so angeordnet, dass ihre Achse senkrecht zu den Längsseiten des Gehäuseunterteils 15 zu liegen kommt. Von der Mitte des Gehäuseunterteils 15 ist die Erregerspule versetzt angeordnet, so dass die Distanz von der Erregerspule 13 zu einer Breitenkante des Gehäuseunterteils 15 gegenüber derjenigen zur anderen Breitenkante in etwa doppelt so lang ist. Die Erregerspule 13 breitet sich in ihrer Längsrichtung so weit aus, dass an ihren beiden Enden ein gleich grosser Spalt zu den Längskanten des Gehäuseunterteils 15 zustande kommt. Der Querschnitt der Erregerspule 13 kann sowohl rechteckig als auch rund sein. Der Durchmesser des Querschnitt ist unabhängig von der Form in etwa ein Fünftel der Länge der Erregerspule 13. In der Erregerspule 13 ist ein Kern (in Zeichnung nicht gezeigt) aus Eisen angebracht, welcher den Innenraum der Erregerspule 13 von einem Ende bis zum anderen Ende ausfüllt.
An beiden Polseiten der Erregerspule sind J-Förmige Joche 17,19 angebracht. Das erste Joch 17 ist rotationssymmetrisch gegenüber dem zweiten Joch 19 angeordnet, wobei die Rotationsachse senkrecht zum Gehäuseunterteil in der Mitte der Erregerspule zu liegen kommt. Das Joch 17,19 umfasst einen kurzen Schenkel 21,23, einen langen Schenkel 25,27 und eine Basis. Die Basis stellt beim Joch 17,19 das Verbindungsstück zwischen dem kurzen 21,23 und dem langen Schenkel 25,27 dar. Jedes Joch 17,19 ist an seiner Basis an einem Ende des Kerns, welcher durch die Erregerspule 13 verläuft, angebracht, so dass seine Schenkel in Richtung der Erregerspule 13 gerichtet sind. Der lange Schenkel ragt parallel zur Spulenachse bis über die Mitte der Spulenlänge hinaus. In kurzem Abstand von seinem Ende weist der Schenkel auf seiner der Erregerspule 13 entgegengesetzten Seite eine runde Vertiefung auf. Diese Vertiefung umfasst eine Aufnahmefläche 29,31. Diese dient der Aufnahme des Ankers 33,35. Der Anker 33,35 besitzt etwa in seiner Mitte eine Wölbung, welche auf die Aufnahmefläche 29,31 des langen Schenkels 25,27 zu liegen kommt. Damit ist der Anker 33,35 auf der Aufnahmefläche 29,31 schwenkbar und wird in seiner Schwenkbewegung in Richtung der Polfläche 37,39 von dieser eingeschränkt. In der Ruheposition, wenn kein Strom durch die Erregerspule 13 fliesst, ist der Anker 33,35 im Wesentlichen parallel zur Erregerspule 13 angeordnet. Ein Haltemittel 41,43 sorgt durch Drücken des Ankers 33,35 auf die Aufnahmefläche 29,31 für dessen rutschfreie Anordnung ohne dessen Schwenkbarkeit zu beeinflussen. Der Anker 33,35 weist einen Arm 49,51 als Verlängerung seiner Längsrichtung auf. Dieser Arm 49,51 ist an jener Hälfte angeordnet, welche beim Bestromen der Erregerspule 13 auf der Polfläche 37,39 zu liegen kommt. Nach Platzieren des Ankers 33,35 auf der Aufnahmefläche 29,31 überragt der Arm 49,51 des Ankers die Erregerspule 13 samt dem Joch 17,19.
Der Arm 49,51 des Ankers greift in einen Kamm 45,47 ein. Dieser verläuft senkrecht zur Spulenachse der Erregerspule 13, jeweils an beiden Polseiten der Erregerspule 13 auf dem Rand des Gehäuseunterteils 15. Auf dem Gehäuseunterteil 15 sind entlang beider Längskanten Führungen 44 angebracht, auf welchen die beiden Kämme 45,47 zu liegen kommen. Im Kamm 45,47 ist eine Aussparung für den Arm 49,51 des Ankers angebracht. Bei einer Schwenkbewegung des Ankers stösst der Arm des Ankers den Kamm 45,47 und bewirkt dessen translatorische Bewegung. Aufgrund der rotationssymmetrischen Anordnung der Joche 17,19 und damit auch der Anker 33,35 um die Erregerspule 13, bewegen sich beide Kämme 45,47 in entgegengesetzte Richtungen. Der Kamm 45,47 weist eine Länge auf, welche kleiner als die Längsseite des Gehäuseunterteils 15 ist, so dass bei einer Bewegung des Kamms 45,47 dieser nicht über das Gehäuseunterteil 15 ragt.
Der Kamm weist in seiner Längsrichtung noch weitere Aussparungen auf. Diese sind für die Aufnahme von Kontaktbrücke 52 angebracht. Die Kontaktbrücken 52 verlaufen im Wesentlichen in Richtung der Spulenachse von einer Längskante zur gegenüberliegenden Längskante des Gehäuseunterteils 15. Eine Kontaktbrücke 52a ist auf jener Seite der Erregerspule 13 angeordnet, welche durch die kürzere Distanz von der Erregerspule 13 bis zur Breitkante des Gehäuseunterteils 15 definiert wird. Auf der gegenüberliegenden Seite der Erregerspule 13 befinden sich drei weitere Kontaktbrücken 52b. In den hier beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsformen wird jede Kontaktbrücke 52 durch jeweils eine Kontaktfeder 53 gebildet.
Jede Kontaktfeder 53 weist zwei Kontaktnieten 55 auf. Diese sind an den beiden äusseren Bereichen der Kontaktfedern 53 angebracht. Die zwei Kontaktnieten 55 auf der Kontaktfeder 53 sind stets auf unterschiedlichen Seiten angebracht und zeigen in entgegengesetzte Richtungen. Jedem Kontaktniet 55 einer Kontaktfeder 53 ist ein Festkontakt 57 entgegen gestellt. Dieser umfasst einen Kontakt, welcher am Gehäuseunterteil 15 unbeweglich angebracht ist. In stromloser Ruheposition der Erregerspule 13 und der Ankern 33,35 befinden sich die zwei Kontaktniete 55 der durch die Erregerspule 13 von den restlichen Kontaktfedern 53 isolierten Kontaktfeder 53a in geschlossenem Zustand mit den gegenüber angebrachten Festkontakten 57. Die Kontakte der restlichen Kontaktfedern 55 weisen in dieser Situation einen Abstand zu den jeweiligen Festkontakten 57 auf und befinden sich somit im offenen Zustand.
Bei Bestromen der Erregerspule 13 werden die Anker 33,35 gleichzeitig in Richtung der Polfläche 37,39 geschwenkt und bewegen die seitlich angeordneten Kämme 45,47 mit. Die Kämme 45,47 wiederum lenken die in ihnen eingreifenden Kontaktfedern 53 in die gleiche Richtung aus. Dadurch werden die offenen Kontakte 55 geschlossen und die geschlossenen Kontakte 55 geöffnet. Bei vorschriftsmässigem Betrieb der Erregerspule 13 bewegen sich die Anker 33,35 in etwa gleichzeitig. Deshalb befinden sich die Kontakte 55 einer Kontaktfeder 53 entweder beide in einem geschlossenen oder beide in einem offenen Zustand. Bei einer Bewegung eines einzelnen Ankers 33,35 oder Kamms 45,47 ergibt sich bei allen Kontaktfedern 53 kein einziger geschlossener Kreislauf, da alle Kontaktfedern 53 mindestens einen offenen Kontakt aufweisen. Bei der Bestromung der Erregerspule kann auch gewünscht sein, dass die Anker sich zeitlich leicht versetzt bewegen. Dadurch wird die eine Seite der Kontaktfedern mit den Festkontakten in Berührung gebracht, während der Stromfluss durch die Kontaktfeder noch unterbrochen ist. Dies verhindert die Gefahr eines Verschweissens dieser Kontakte miteinander.
Die Kontaktfeder 53 ist in ihrer Mitte am Gehäuseunterteil 15 angeordnet. Bei Auslenkung des Kamms 45,47 und der darin angeordneten Kontaktfedern 53, biegen sich die Kontaktfedern 53 von ihrer Mitte aus in die Bewegungsrichtung des Kamms 45,47. Die Steifigkeit der Kontaktfedern 53 veranlasst diese bei Nicht-Bestromen der Erregerspule 13 ihre ursprüngliche gerade Form einzunehmen. Dabei zieht die Kontaktfeder 53 den Kamm 45,47 zusammen mit dem Anker 33,35 ebenfalls in deren ursprüngliche Position zurück.
Zwischen den Kontaktfedern 53 untereinander und der Erregerspule 13 sind Zwischenwände 59 am Gehäuseunterteil 15 angebracht. Diese ziehen sich von der Spur eines Kamms 45,47 bis zur Spur des anderen Kamms. In der Mitte dieser Zwischenwände 59 sind Profilelemente 61 angebracht, so dass gerade noch ein Spalt zwischen zwei gegenüberliegenden Profilelementen 61 bleibt. Die Profilelemente 61 weisen zwei Ausbuchtungen auf an jenen Stellen, wo das gegenüberliegende Profilelement eine Einkerbung hat. Der Spalt definiert sich durch den Abstand der Spitzen der Ausbuchtungen von zwei gegenüberliegenden Profilelementen. In diesen Spalt wird die Kontaktfeder 53 angeordnet.
In Figur 3 ist eine Explosionsdarstellung einer möglichen Ausführungsform eines Doppelanker Relais 11 gezeigt. Ohne die Kontaktfedern 53 zwischen den Zwischenwänden 59 werden deren Geometrie deutlich erkennbar. Die an den Zwischenwänden 59 angebrachten Profilelemente 61 werden wie bereits oben beschrieben in der Mitte der Zwischenwände 59 platziert. Die Festkontakte 57 sind an einem Anschlusspin 63 angebracht, dessen Grösse in dieser Darstellung ersichtlich wird. Der Anschlusspin 63 wird von der Oberseite des Gehäuseunterteils 15 her durch das Gehäuseunterteil 15 durchgesteckt. Der Festkontakt 57 kommt wie oben beschrieben auf der Oberseite des Gehäuseunterteils 15 zu stehen. Der Bereich des Anschlusspins 63, welcher für die Weiterleitung des elektrischen Stroms zuständig ist, ist an der Unterseite des Gehäuseunterteils 15 angeordnet.
Der Kamm 45,47 weist in seiner Längsrichtung Aussparungen auf, gleich der Anzahl an Kontaktfedern 53 im Relais. Des Weiteren ist auf seiner Unterseite eine Nase 65 angebracht. Diese kommt im eingebauten Zustand neben dem Arm des Ankers 49,51 auf jener Seite zu liegen, in welche sich der Arm des Ankers bei der Schwenkbewegung des Ankers 33,35 bewegt.
Neben jedem Profilelement 61 am Gehäuseunterteil 15 ist ein Blockierkörper 67 angebracht. Dieser weist einen etwa würfelförmigen Aufbau auf und besitzt eine Kantenlänge von einem Viertel der Höhe der Zwischenwände 59. Dieser Blockierkörper 67 ist auf jener Seite der Kontaktfeder 53 angeordnet, in welche sich die Kontaktfeder 53 biegen kann. Wie in Figur 3 gezeigt, verfügen die Kontaktfedern 53 über ein weiteres Element an ihrer Unterkante. Eine zungenförmige Lasche 68 dehnt sich in beide Längsrichtungen der Kontaktfeder 53 aus. Diese Lasche 68 ragt von der Mitte aus in beide Längsrichtungen bis zum jeweiligen Blockierkörper 67, so dass in eingebautem Zustand die Kontaktfeder 53 mit dem Blockierkörper 67 in Berührung steht. Damit wird verhindert, dass sich bei einer Biegung der Kontaktfeder 53 die Lasche 68 ebenfalls biegt.
In Figur 4 und 5 ist die Erregerspule 13 mit den beiden Jochen 17,19 und Ankern 33,35 abgebildet. Die Darstellung zeigt den Zustand der stromlosen Ruheposition der Spule 13 und der Ankern 33,35. Die Joche 17,19 werden mithilfe eines Niets 69 am Kern (hier nicht gezeigt) der Erregerspule 13 angebracht. Der kurze Schenkel 21,23, welcher die Polfläche 37,39 umfasst, steht in einem Winkel zur Spulenachse. Dieser Winkel definiert den Abstand der Polfläche 37,39 zum Anker 33,35 und auch die Stelle auf der Polfläche 37,39, an welcher der Anker 33,35 auftreffen wird.
Auf beiden Polseiten der Erregerspule 13 befinden sich senkrecht zur Spulenachse versetzt zwei Pin-Aufnahme-Buchsen 71. In diesen ist jeweils ein Pin 73 angeordnet, welcher die Verbindung von einem elektrischen Steuerkreislauf zur Erregerspule 13 herstellt. An diesen zwei Pins 73 wird jeweils der Anfang und das Ende des Drahtes der Erregerspule 13 angebracht, wobei in den Figuren 4 und 5 der Anfang und das Ende des Drahtes nicht dargestellt sind. Der Pin 73 weist eine grössere Länge als die Höhe der Erregerspule 13 auf, so dass er im eingebauten Zustand der Erregerspule 13 aus der Unterseite des Gehäuseunterteils 15 ragt.

BEZUGSZEICHENLISTE:

11: Relais
13: Erregerspule
15: Gehäuseunterteil
17: Erstes Joch
19: Zweites Joch
21: Erster kurzer Schenkel
23: Zweiter kurzer Schenkel
25: Erster langer Schenkel
27: Zweiter langer Schenkel
29: Erste Aufnahmefläche
31: Zweite Aufnahmefläche
33: Erster Anker
35: Zweiter Anker
37: Erste Polfläche
39: Zweite Polfläche
41: Erstes Haltemittel
43: Zweites Haltemittel
44: Führung für Kamm
45: Erster Kamm
47: Zweiter Kamm
49: Arm des ersten Ankers
51: Arm des zweiten Ankers
52: Kontaktbrücke
53, 53a: Kontaktfedern
55: Kontaktniete
57: Festkontakt
59: Zwischenwand
61: Profilelement
63: Anschlusspin
65: Nase am Kamm
67: Blockierkörper
68: Zungenförmige Lasche
69: Niet
71: Pin-Aufnahme-Buchse
73: Pin

Claims

Elektromagnetisches Doppelanker-Relais (11) mit
- einer eine Längsachse aufweisenden Erregerspule (13) mit einem ersten und einem zweiten Ende,

- einem ersten Joch (17), das am ersten Ende der Erregerspule (13) und einem zweiten Joch (19), dass am zweiten Ende der Erregerspule (13) angeordnet ist, wobei das Joch (17,19) zwei Schenkel aufweist, wovon der erste im Wesentlichen parallel und der zweite jeweils in einem Winkel zur Längsachse der Erregerspule (13) verläuft,

- der erste Schenkel (25) des ersten Jochs (17) als Auflage für einen ersten Anker (33) und der erste Schenkel (27) des zweiten Jochs (19) als Auflage für einen zweiten Anker (35) dient, und

- der zweite Schenkel (21) des ersten Jochs (17) als Polfläche (37) für den zweiten Anker (35), und der zweite Schenkel (23) des zweiten Jochs (19) als Polfläche (39) für den ersten Anker (33) dient;

- einem ersten Anker (33), welcher mittels eines ersten Haltemittels (41) auf dem ersten Schenkel (25) des ersten Jochs (17) schwenkbar angeordnet ist,

- einem zweiten Anker (35), welcher mittels eines zweiten Haltemittels (43) auf dem ersten Schenkel (27) des zweiten Jochs (19) schwenkbar angeordnet ist,

- einem ersten Kamm (45), welcher mit dem ersten Anker (33) zusammenwirkt und im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse der Erregerspule (13) hin- und herbewegbar ist,

- einem zweiten Kamm (47), welcher mit dem zweiten Anker (35) zusammenwirkt und ebenfalls im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse der Erregerspule (13) hin- und herbewegbar ist, wobei der erste (45) und der zweite Kamm (47) gegenüberliegend auf den Polseiten der Erregerspule (13) angeordnet sind,

- mindestens zwei Kontaktbrücken (52), von welchen jede mit einem ersten Ende im ersten Kamm (45) und dem zweiten Ende im zweiten Kamm (47) lösbar angeordnet ist und zwei in entgegengesetzte Richtungen orientierte Kontaktnieten (55) umfasst und

- Festkontakten (57), welche gegenüber den Kontaktnieten (55) der Kontaktbrücke (52) angeordnet sind, wobei zwei Festkontakte (57) in stromloser Ruheposition mit den Kontaktnieten (55) einer ersten Kontaktbrücke (52) in Kontakt stehen und die restlichen Festkontakte (57) nach Bestromen der Erregerspule (13) mit den ihnen gegenüberliegenden Kontaktnieten (55) der restlichen Kontaktbrücken (52) in Kontakt treten,
dadurch gekennzeichnet, dass
- die beiden Joche (17,19) und Anker (33,35) dergestalt angeordnet sind, dass die beiden Kämme (45,47) gegenläufige translatorische Bewegungen ausführen.
Relais (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Schenkel der Joche (17,19) auf einander gegenüberliegenden Seiten der Erregerspule (13) angeordnet sind.
Relais (11) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Joch (17,19) J-förmig ist und der erste Schenkel (25,27) der längere der beiden Schenkel ist.
Relais (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Basis des Jochs (17,19) an der Stirnseite eines durch die Erregerspule (13) verlaufenden Kerns festgemacht ist.
Relais (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schenkel (25,27) des Jochs (17,19) jeweils in kurzem Abstand vom Ende eine Vertiefung und der Anker (33,35) an seinem Schwerpunkt eine Wölbung aufweist, welche in die Vertiefung des Jochs eingreift.
Relais (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Anker (33,35) in der stromlosen Ruheposition im Wesentlichen parallel zur Längsachse der Erregerspule (13) erstreckt.
Relais (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (33,35) ungefähr gleich lang wie die Erregerspule (13) ist.
Relais (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Relais (11) ein Gehäuse mit einem Gehäuseunterteil (15) und einem Deckel umfasst.
Relais (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktbrücke (52) ein Federblech umfasst.
Relais (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktbrücke (52) etwa in ihrer Mitte einen Abgriff aufweist, welcher mit einem unter dem Gehäuseunterteil (15) angebrachten Anschlusspin (63) in Verbindung steht.
Relais (11) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Erregerspule (13) mit den Jochen (17,19) auf dem Gehäuseunterteil (15) mittels zwei gegenüberliegend angeordneten Mulden positioniert und ausgerichtet ist.
Relais (11) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass jede Kontaktbrücke (52) zwischen zwei in der Mitte des Gehäuseunterteils (15) angebrachten Profilelementen (61) eingeklemmt ist und vorzugsweise das Gehäuseunterteil (15) die Zwischenwände (59) mit den Festkontakten (57) umfasst.
Relais (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass jede Kontaktbrücke (52) mittels einer Zwischenwand (59) von den benachbarten Kontaktbrücken (52) oder von der Erregerspule (13) abgeschirmt ist und die Zwischenwand (59) ein oder zwei Profilelemente (61) für das Einklemmen der Kontaktbrücke (52) umfasst.
Relais (11) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Festkontakte (57) an den Zwischenwänden (59) angebracht sind.
Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel der Polflächen (37,39) gegenüber der Längsachse der Erregerspule (13) veränderbar ist.