JP5885295B2 - 改善されたコンタクトばねを備えるリレー - Google Patents

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Description

本発明は、電磁リレー(継電器)に関する。
電磁リレーは、たとえば特許文献1などから知られている。特許文献1には、リレーを通って流れる電流に応じてアーマチュアが2つの異なる位置をとることができる、電磁リレーが記載されている。アーマチュアは、キャリアによって可動コンタクトに接続される。可動コンタクトは、ばねによってリレー上に可動式に取り付けられる。可動コンタクトは、アーマチュアの位置に応じて常時開コンタクト(normally-open contact)に向かって進み、または常時開コンタクトから離して引っ張られる。
ドイツ特許公開公報102007024128A1
本発明の目的は、改善されたリレーを達成することである。より詳細には、改善されたコンタクトばね、およびコンタクトばねの作動を改善することによって、機能性をもたらすことを目的とする。
本発明の目的は、請求項1に記載のリレーによって達成される。本発明によるリレーの1つの利点は、可動コンタクトのばねを左右対称に作動させることができることである。その結果、一方ではコンタクトばねへの負荷が低減され、他方では可動コンタクトの動作改善が達成される。可動コンタクトの動作を改善するために、コンタクトばねは、2つのばねアームを備え、それらによって作動要素(actuating element)が同時に係合する。コンタクトばねは、さらなる当接面を備える。コンタクトばねの当該当接面は、作動要素の作動面に割り当てられる。作動面がコンタクトばねの当接面に接触して着座するときに、コンタクトばねを割り当てられた常時開コンタクトから引き離すことができる。その結果、可動コンタクトばねは、特にコンタクトばねを常時開コンタクトと結合させた後に、常時開コンタクトから再び分離させることができる。
本発明の発展形態を、従属請求項において開示する。
リレーの1つの発展形態では、2つの当接面が、可動コンタクトばねのコンタクトに対して可動コンタクトばねの両側に配置される。このようにして、コンタクト領域におけるコンタクトばねの均一な動作が達成される。
さらなる実施形態では、2つの当接面が、可動コンタクトばねのコンタクトの領域内で同じ高さに配置される。当接面の高さが同じであるため、コンタクトばねの両側に、等しい大きさの曲げモーメントが加えられる。その結果、コンタクトばねの作動がより均一に行われる。
さらなる実施形態では、当接面は、可動コンタクトばねの基部から横方向外側に延びる2つのばねアーム上に設けられる。ばねアームの設計によって、まず、当接面を設けるため、および作動要素を着座させるための、十分な空間が利用可能になる。さらに、基部上の当接面の位置とは無関係に、動作を開始することができる。こうして、単純な設計の作動要素が可能になり、さらに、可動コンタクトばね内への原動力の好ましい始動が保証される。さらに、ばねアームによって、作動要素の作動を緩衝することができる。ばねアームは、たとえば薄い金属帯などの形をとり、作動要素とコンタクトばねの基部との間で、同様にばね作用機能をもつ。
さらなる実施形態では、ばねアームは、コンタクト下方でコンタクトばねの基部から横方向外側に延びる。ばねアームは、当接面をコンタクト領域内へと正確に到達させ、当接面はそこで可動コンタクトばねのコンタクト側方に、好ましくはコンタクトから横方向に等しく離れて、好ましくは同じ高さで配置される。このようにして、作動要素とコンタクトばねのコンタクトとの間の力の伝達を改善することが可能になる。
さらなる実施形態では、第3ばねアームが基部上に設けられる。第3ばねアームは、第1ばねアームの反対側で終端し、第1ばねアームの上方に配置され、作動要素のための上向き方向の制限要素または誘導要素として働く。このようにして、コンタクトばねの領域内で作動要素が上向きにどのように持ち上がることも制限される。こうして、作動要素の動作の改善、具体的には、作動要素の誘導を改善することが可能になる。
さらなる実施形態では、さらなる当接面が、コンタクト上の第2ばねアームと同じ側に設けられる。このようにして、小型でスペースをとらない幾何学形状のコンタクトばねが可能になる。さらに、作動要素は、単純な構造の作動アームを用いて、第2ばねアームだけでなくさらなる当接面も作動させることができる。
さらなる実施形態では、ハウジングは、ハウジングカバーを備える。このハウジングカバーは、壁部を備え、壁部は、2つの可動コンタクトばねの間を通り、2つのコンタクトばねの間の電気絶縁壁部となる。このようにして、2つのコンタクトばねの間で電圧フラッシュ・オーバーを生じることなく、2つのコンタクトばねの間の距離を短くすることができる。
さらなる実施形態では、作動要素および/またはハウジングは、凹部を備え、ハウジングカバーの壁部がその中へと突出する。このようにして、絶縁壁部が大きな表面積を有することが可能になる。さらに、凹部によって、絶縁壁部の位置を精密に画定することができる。
以下、図面を参照しながら、本発明をより完全に説明する。
2つの可動コンタクトばねを備える電磁リレーを示す部分概略図である。 2つの可動コンタクトばねを示す斜視図である。 図1の電磁リレーを作動要素とともに示す図である。 図3の電磁リレーを可動コンタクトばね間に位置する絶縁中間壁部とともに示す、さらなる部分斜視図である。 常時閉コンタクトばねおよび常時開コンタクトばねを備える、電気リレーを示す部分斜視図である。 図5の電磁リレーを示す、さらなる部分斜視図である。
図1は、リレー23の構成要素を、電磁コイル24が載置されたハウジング基部1とともに示す部分斜視図である。ハウジング基部1に可動式に締結された第1可動コンタクトばね2および第2可動コンタクトばね3が、電磁コイル24の前に設けられる。可動コンタクトばね2、3は、ハウジング基部1の下面から突出する別々の電気端子4、5に電気的に接続される。電磁コイル24の上方には、図示されない作動要素のための支持表面25がある。2つのコンタクトばね2、3は、鏡面対称かつ互いに平行となるように配置される。ハウジング基部1は、図1では2つのコンタクトばね2、3の前に配置された、前方壁部26を備える。前方壁部26は、ハウジング基部1の幅全体にわたり、コンタクトばね2、3の高さの半分まで延びる。ハウジング基部1は、電磁コイル24の2つのコンタクトばね2、3の間に配置された、後方壁部27をさらに備える。後方壁部27は、ハウジング基部1の幅全体にわたって横方向に、コンタクトばね2、3の高さの半分まで延びる。前方壁部26と後方壁部27との間の間隙は、第1コンタクトばね2および第2コンタクトばね3が休止位置から動作位置へと枢動させられるのに十分な大きさに計算される。
図2は、第1コンタクトばね2および第2コンタクトばね3を示す。これらは、図示の実施形態の例では同一の設計であるが、中心面28に対して鏡面対称である。なお、選択される実施形態によっては、2つのコンタクトばね2、3は、互いに異なる設計とすることもできる。もしくは、リレー23は、1つの単一可動コンタクトばねを備えることもできる。
第1コンタクトばね1の例を参照しながら、第1および第2コンタクトばねの形状を説明する。第1コンタクトばね1は、基部6を備える。基部6は、下方締結領域7から中央領域8を経てコンタクト領域9へと細長い帯の形で延びる。コンタクト領域9には、コンクタトリベット10が締結される。締結領域7内には、2つの孔29が設けられる。孔29は、第1コンタクトばね2をハウジング基部1に締結するために使用される。基部6は、締結領域7から、中心面28に対して30°の角度で左へと、中央領域8の下部まで延びる。基部6は、中央領域8から、中心面28と平行にまっすぐ上方に、コンタクト領域9まで延びる。選択される実施形態によっては、基部6は、締結領域7からコンタクト領域9まで、連続する直線的な帯の形をとることもできる。
中央領域8に、さらなる孔30が挿入され、基部6のばね作用特性を高める。さらに、第1ばねアーム11および第2ばねアーム14はそれぞれ、中央領域8の両側で中央領域8から横方向外向きに延びる。第1ばねアーム11および第2ばねアーム14は、コンタクト領域9の方向に上方に延び、基部の中央領域8の上方部分とほぼ平行に並ぶ。図示の実施形態の例では、コンタクト領域9は、コンクタトリベット10のために十分大きい表面を提供するために、中央領域8と比べて幅が広い。
第1ばねアーム11および第2ばねアーム14は、中央領域8に対して横方向に、コンタクト領域9の高さまで延びる。図示の実施形態では、第1ばねアーム11および第2ばねアーム14は、コンクタトリベット10の中心よりわずかに下方で終端する。選択される実施形態によっては、第1ばねアーム11および第2ばねアーム14は、コンクタトリベット10の中心を超えて上方に延びることもできる。さらに、別の実施形態では、第1および第2のばねアームをより短く設計し、コンタクト領域9より下で終端させることもできる。第1ばねアーム11および第2ばねアーム14は、コンタクト領域9の中心軸31に対して等しいサイズの横方向への分岐である。さらに、図示の実施形態では、第1ばねアーム11および第2ばねアーム14はそれぞれ、第1屈曲領域13および第2屈曲領域16内で終端する。第1屈曲領域13および第2屈曲領域16は、図面の平面より前方へと90°屈曲する形となる。第1屈曲領域13および第2屈曲領域16はそれぞれ背面上に、第1当接面12および第2当接面15を備える。なお、選択される実施形態によっては、第1屈曲領域13および第2屈曲領域16は、省略してもよい。
さらに、ばねアーム11、14は、選択される実施形態によっては基部6からさらに下方へ、すなわち締結領域7のより近くに延びることもでき、あるいは、基部6からさらに上方へ、すなわちコンタクト領域9のより近くに延びることもできる。単純な一実施形態では、第1ばねアーム11および第2ばねアーム14は、適当な第1当接面12および第2当接面15を有する、コンタクト領域9から横方向に出るラグ(lug、突起)の形をとることができる。ばねアームの長さおよびばねアーム11、14の幾何学形状は、可動コンタクトばね2、3の切替挙動に影響を及ぼし、所望の切替特徴に従って選択される。
第1コンタクトばね2上にはさらに、第3ばねアーム17が設けられる。第3ばねアーム17は、第1ばねアーム11上方で基部6のコンタクト領域9から外側へと延びる。第3ばねアーム17は、コンタクト領域9から横方向外向きに延び、さらなる部分32内で、第1コンタクトばね2の縦寸法と平行に、かつ第1ばねアーム11の方向に延びる。さらなる部分32は、第3屈曲領域19とともに、第1ばねアーム11から規定の距離にて終端する。第3屈曲領域19は、図面の平面から前方に出て90°屈曲する形をとる。さらに、第3当接面18が、第3屈曲領域19の下面上に設けられ、選択される実施形態によっては、第3ばねアーム17は、異なる形をとることもできる。第3ばねアーム17と第1ばねアーム11との間に、受容空間20が形成される。
コンタクト領域9はまた、第3ばねアーム17の反対側に配置され横方向に突出する、ラグ21も備え、ラグ21は、前面上に、第4当接面22を備える。ラグ21は、第2ばねアーム14の上方で、コンタクト領域9から外側へと延びる。なお、図2に示す実施形態の代わりに、ラグ21は、より長くまたはより短く設計することもできる。特に、別個のラグ21を設けずに、第4当接面22をコンタクト領域9上に直接設けることもできる。
第2コンタクトばね3は、中心面28に対して、第1コンタクトばね2と鏡面対称である。第1コンタクトばね2および第2コンタクトばね3は、たとえばスタンピングにより1枚の板から一体に形成される、可撓性を有する板金の帯(sheet-metal strip)で構成される。
図3は、図1の構成を示すが、作動要素33が支持表面25上にさらに配置されている。作動要素33は、実質的に構造化パネルの形をとり、リレー23のアーマチュア(図示せず)を作動要素33と動作接続させる後方領域34を備える。作動要素33は、リレー23を通って流れる電流に応じて、矢印35により示される方向で前後に動かされる。作動要素33は、前方部分36内に、第1コンタクトばねを動かすための第1作動手段37、および第2コンタクトばね3を動かすための第2作動手段38を備える。第1作動手段37および第2作動手段38は、リレー23の中心にありリレーの縦方向に延びる中心面28に対して、鏡面対称の形をとる。なお、第1作動手段37については、以下でより十分に説明する。第1作動手段37は、第1作動アーム39を備える。第1作動アーム39は、作動要素33のパネル形基部から前方へと、コンタクトばね2の方向に突出する。作動アーム39の前端部領域内に、鼻部40が設けられ、鼻部40は、第1ばねアーム11と第3ばねアーム17との間の受容空間20内へと正確に延びる。鼻部40の下方で、作動アーム39は、前面上に第1作動面41を備える。第1作動面41は、第1ばねアームの第1当接面12に対面し、すなわち、作動要素33の図示の休止位置で第1当接面12とほぼ平行に配置される。第1作動手段37は、第2作動アーム42をさらに備え、第2作動アーム42は同様に、作動要素33のパネル形基部から前方へと、第1コンタクトばね2の方向に延びる。第2作動アーム42は、第1作動アーム39とほぼ平行に配置され、第2ばねアーム14の第2屈曲領域16の領域内へと延びる。第2作動アーム42は、前面上に第2作動面43を備える。第2の作動面43は、第2ばねアーム14の第2当接面15と向かい合って配置され、すなわち第2当接面15とほぼ平行に配置される。第2作動アーム42は、フック部44をさらに備え、フック部44は、第2ばねアーム14の上方および第2作動面43の上方に配置され、第2作動面43を超えて前面から前方に延びる。フック部44は、第3作動面45を備え、第3作動面45は、第4当接面22に対面し、第4当接面22の前に配置される。なお、選択される実施形態によっては、フック部44を省略することもできる。さらに、鼻部40も省略することができる。
第2作動手段38は、第1作動手段37と対称の設計であり、スリット形の第1凹部46が、作動要素33内の第1作動手段37と第2作動手段38との間に形成される。第1凹部は、中心面28に対して中心対称に配置され、さらに、第1凹部46と平行に配置される第2スリット形凹部47が、前方壁部26内に設けられる。さらに、後方壁部27はまた、第3凹部48も備え、第3凹部48もまた、スリット形であり、中心面28内で第1凹部および第2凹部と平行に配置される。
図4は、ハウジングカバーの壁部50が示される、図3の図の正面図を示す。ハウジングカバーは、リレーを覆うために保護手段として設けられ、ハウジング基部1上に配置される。わかりやすくするために、ハウジングカバーの一部である壁部50のみを示す。壁部50は、箱形のハウジングカバーから延び、第1コンタクトばね2と第2コンタクトばね3との間で、第1凹部46、第2凹部47、および第3凹部48内へと内向きに突出する。壁部50は、好ましくは、長方形パネルの形をとり、ハウジングカバーと同様、電気絶縁材料、特にプラスチック材料で作製される。壁部50は、絶縁壁部に相当し、第1コンタクトばね2と第2コンタクトばね3を互いにより良好に電気的に絶縁する。第1凹部46は、アーマチュアによる作動要素33の動作が、壁部50によって妨げられないような構成である。
図5は、図3の図に2つの常時閉コンクタトキャリア51、52をさらに設けた図を示す。図5では、第1常時閉コンクタトキャリア51が電磁コイル24と第1コンタクトばね2との間に配置され、第2常時閉コンクタトキャリア52が電磁コイル24と第2コンタクトばね3との間に配置されている。常時閉コンクタトキャリア51、52は、第1コンタクトばね2および第2コンタクトばね3の静止位置において座部として働く。第1閉コンクタトキャリア51および第2常時閉コンクタトキャリア52は、後方壁部27と電磁コイル24との間に配置される。さらに、第1常時開コンクタトキャリア53および第2常時開コンクタトキャリア54が設けられる。第1の常時開コンクタトキャリア53および第2の常時開コンクタトキャリア54は、前方壁部26の前に配置され、ハウジング基部1に連結される。第1常時開コンクタトキャリア53および第2の常時開コンクタトキャリア54はそれぞれ、さらなるコンクタトリベット55を備える。さらなるコンクタトリベット55はそれぞれ、第1コンタクトばね2または第2コンタクトばね3のコンクタトリベット10に対面する。
図5は、第1コンタクトばね2および第2コンタクトばね3が休止位置に位置し、それぞれの常時閉コンクタトキャリア51、52に接触して着座する位置を示す。第1常時開コンクタトキャリア53および第2の常時開コンクタトキャリア54は、ピンの形でハウジング基部1の下面から突出する第3電気端子56および第4電気端子57に、導電可能に接続される。
関連する電流がリレー23を通して流れると、第1コンタクトばね2および第2コンタクトばね3は、第1作動アーム39の第1作動面41および第2作動アーム42の第2作動面43がそれぞれ第1ばねアームの第1当接面および第2ばねアーム14の第2当接面15に接触して着座することにより、第1コンタクトばね2および第2コンタクトばね3のコンクタトリベット10と常時開コンクタトキャリア53、54のそれぞれのコンクタトリベット55との間に電気的接続が確立するまで、コンタクト領域9とともに常時開コンクタトキャリア53、54の方向に屈曲する。
リレー23へと流れる電流が中断されると、アーマチュアのプリテンションによりアーマチュアが休止位置に戻り、アーマチュアはさらに、作動要素33を休止位置へと引き戻す。作動要素33が引き戻されると、第2作動アーム42のフック部44の第3作動面45がラグ21の第4当接面22に係合し、たとえば第1コンタクトばね2および第2コンタクトばね3がそれぞれ割り当てられた常時開コンクタトキャリア53、54にしっかり張り付いている場合、第1コンタクトばね2および第2コンタクトばね3を休止位置に能動的に引き戻す。このようにして、第1コンタクトばね2および/または第2コンタクトばね3の結合した電気コンクタトリベット10は、フック部44を用いて関連する常時開コンタクトから機械的に分離させることができる。さらに、屈曲したばねコンタクト2、3は、休止位置へとばねにより戻る。
2つのコンタクトばね2、3が設けられるので、たとえば1つのコンタクトばね2のみが、常時開コンタクトと結合することもできる。プリテンションによって、他方のコンタクトばね3は休止位置へとばねにより戻り、それにより当接面が第1作動アームの作動面に接触して着座することによって、アーマチュアに加えて作動要素33を休止位置の方向にさらに動かす。このようにして、結合したコンタクトばね2を分離するための分離力が高まる。
図6は、図のさらなる斜視図を示し、フック部44の形状および第2作動面43を有する第2作動アーム42の形状を、より明確に見ることができる。
図示されないアーマチュアは、好ましくは、休止位置においてばね手段によりプリテンションがかけられる。関連する電流がリレー23を流れると、電磁コイル24のヨークおよびコアと相互作用するアーマチュアは、動作位置へと動かされる。その間にアーマチュアもまた、作動要素33を動作位置へと、前方向すなわち常時開コンクタトキャリア53、54の方向に動かす。電流の流れが中断されると、アーマチュアがばねのプリテンションによって休止位置へと枢動して戻され、作動要素33もまた、アーマチュアにより休止位置に戻される。作動要素33は、キャリアとも呼ばれるスライダである。常時閉コンクタトキャリア51、52および常時開コンクタトキャリア53、54は、固定されたコンタクトばねの形をとる。電気端子4、5、56、57はピンの形をとり、内側でリレーをプリント回路基板上へと接続し、プリント回路基板との電気的接触をもたらす。
リレーを、2対の可動コンタクトばね、常時閉コンクタトキャリア、および常時開コンクタトキャリアを有するものとして説明してきた。ただし、選択される実施形態によっては、1つのコンタクトばね、1つの常時閉コンクタトキャリアおよび1つの常時開コンクタトキャリアのみ、または複数のコンタクトばね、常時閉コンクタトキャリア、および常時開コンクタトキャリアを設けることもできる。

Claims (12)

  1. 割り当てられた常時開コンタクト(53、54)を有する、2つの可動コンタクトばね(2、3)を備える電磁リレー(23)であって、
    前記可動コンタクトばね(2、3)は同一の設計であり、かつ、互いに隣接して配置されており、
    前記可動コンタクトばね(2、3)が、第1電気端子(4、5)に導電可能に接続され、
    前記常時開コンタクト(53、54)が、さらなる電気端子(56、57)に導電可能に接続され、
    可動式に取り付けられた作動要素(33)により、前記常時開コンタクト(53、54)と接触する前記リレー(23)を通って流れる電流に応じて前記可動コンタクトばね(2、3)を動かし、
    前記コンタクトばね(2、3)それぞれが、互いに空間的に分離された2つの当接面(12、15)を備え、かつ、
    前記作動要素(33)が、前記コンタクトばね(2、3)を動かすために前記コンタクトばね(2、3)それぞれにおける前記2つの当接面(12、15)に接触して着座するように設けられた2つの作動面(41、43)を備えるとともに、
    前記コンタクトばね(2、3)がさらなる当接面(22)を備え、
    前記作動要素(33)の第3作動面(45)が、前記さらなる当接面(22)に割り当てられ、
    前記作動要素(33)が、前記第3作動面(45)が前記さらなる当接面(22)に接触して着座する結果として、前記コンタクトばね(2、3)を前記常時開コンタクト(53、54)から引き離すことを特徴とする電磁リレー(23)。
  2. 前記リレー(23)へと流れる電流が中断されると、前記リレー(23)のアーマチュアは、当該アーマチュアのプリテンションによって休止位置に戻り、前記アーマチュアはさらに前記作動要素(33)を前記休止位置へと引き戻し、それによって、前記第3作動面(45)が前記コンタクトばね(2、3)の前記さらなる当接面(22)に係合し、
    プリテンションによって前記コンタクトばね(2、3)のうち第2のコンタクトばね(3)は休止位置へとばねにより戻り、前記コンタクトばね(2、3)のうち第1のコンタクトばね(2)は前記常時開コンタクト(53)と結合し、それによって、前記第2のコンタクトばね(3)は、当該第2のコンタクトばね(3)の前記当接面(12、15)が前記作動要素(33)の前記作動面(41、43)に接触して着座することにより、
    前記アーマチュアに加えて前記作動要素(33)を休止位置の方向にさらに動かし、結合した前記第1のコンタクトばね(2)を前記常時開コンタクト(54)から分離するための分離力を高める、請求項1に記載の電磁リレー。
  3. 前記2つの当接面(12、15)が、前記コンタクトばね(2、3)のコンタクト領域(9)に関して前記コンタクトばね(2、3)の両側に配置される、請求項1または2に記載の電磁リレー。
  4. 前記2つの当接面(12、15)が、前記コンタクトばね(2、3)のコンタクト領域(9)の領域内に同一の高さで配置される、請求項1から3のいずれか一項に記載の電磁リレー。
  5. 前記当接面(12、15)がそれぞれ、前記可動コンタクトばね(2、3)の基部(6)に連結されたばねアーム(11、14)上に設けられる、請求項1から4のいずれか一項に記載の電磁リレー。
  6. 前記ばねアーム(11、14)が、前記コンタクトばね(2、3)のコンタクト領域(9)の下方の領域から、前記基部(6)から横方向外側に延び、前記コンタクト領域(9)の前記下方の領域内へと上向きに達し、好ましくは前記コンタクト領域(9)から横方向に等しく離間して、前記コンタクト領域(9)の側方に配置され、かつ好ましくは前記作動要素(33)のための前記当接面(12、15)と同じ高さで終端する、請求項5に記載の電磁リレー。
  7. 第3ばねアーム(17)が、前記コンタクトばね(2、3)上に設けられ、
    前記第3ばねアームが、前記作動要素(33)の上方に配置され、上向き方向における前記作動要素(33)の動作を制限する、請求項1から6のいずれか一項に記載の電磁リレー。
  8. 前記さらなる当接面(22)が、前記コンタクトばね(2、3)のコンタクト領域(9)の高さで、好ましくは前記コンタクト領域(9)上の第2ばねアーム(14)と同じ側に設けられる、請求項1から7のいずれか一項に記載の電磁リレー。
  9. 前記作動要素(33)が2つの作動アーム(39、42)を備え、
    前記2つの作動アーム(39、42)が、前記当接面(12、15)に割り当てられた作動面(41、43)を備える、請求項1から8のいずれか一項に記載の電磁リレー。
  10. 前記作動要素(33)が備える第1作動アーム(39)が、第1ばねアーム(11)と前記第3ばねアーム(17)との間に延びる、請求項7に記載の電磁リレー。
  11. 前記リレー(23)がハウジングカバーで覆われ、
    前記ハウジングカバーが壁部(50)を備え、
    前記壁部(50)が、前記2つの可動コンタクトばね(2、3)の間を通り、前記2つのコンタクトばね(2、3)の間の電気絶縁壁部となる、請求項1から10のいずれか一項に記載の電磁リレー。
  12. 前記作動要素(33)および/またはハウジング基部(1、26、27)が、凹部(46、47、48)を備え、
    前記凹部(46、47、48)が、前記2つのコンタクトばね(2、3)の間に配置され、
    前記ハウジングカバーの前記壁部(50)が、前記凹部(46、47、48)内へと突出する、請求項11に記載の電磁リレー。
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