DE3000630C2 - Kontaktanordnung, insbesondere für ein Relais - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kontaktanordnung gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 bzw. 2.

Derartige Kontaktanordnungen werden insbesondere bei Relais eingesetzt und haben gegenüber anderen Anordnungen erhebliche Vorteile. Die elektrischen ^j; Anschlüsse sind unmittelbar in einer Trägerplatte eingelassen, die in der Regel aus Kunststoff gefertigt ist. Dadurch bedarf es keiner besonderen manuellen Montage der elektrischen Anschlüsse. Die ortsfesten Kontakte der Kontaktanordnung bestehen aus einem ^ starren Material und befinden sich in kurzem Abstand von der Trägerplatte. Es sind keine besonderen Elastizitätsanforderungen an diese ortsfesten Kontakte zu stellen. Durch Ausbildung des beweglichen Kontaktes als Federelement, das mit seinem elektrischen " Anschluß in der Trägerplatte befestigt ist. ist einerseits eine spielfreie Bewegbarkeit des Kontaktes gegeben, dir über eine Kontaktfläche mit den kurzen, ortsfesten Kontakten zusammenarbeitet und andererseits keine zusätzliche elektrische Leitung, z. B. Kupferlitze zwi- "" sehen elektrischem Anschluß und Kontaktniete erforderlich. Außerdem stellt sich der Kontakt als Federelement selbsttätig zurück, so daß keine zusätzliche Rückholfeder erforderlich ist.

Eine derartige Kontaktanordnung ist aus der DE-OS ^r"' 56 748 bekannt. Diese zeigt eine Kontaktanordnung, bei der das Federelement aus einem V-förmig gebogenen Federblech besteht, das an seinem freien Ende eine Kontaktfläche trägt die durch ein Betätigungselement in der Ebene, die von der V-Form gebildet wird, bewegt wird. Allerdings ist es nachteilig, daß das V-förmige Federelement zwei Biegestellen aufweist die vor der Montage ausgebildet werden müssen.

Es ist unter anderem bekannt einen der Federschenkel an dem zugeordneten ortsfesten elektrischen Anschluß zu befestigen und die Kontaktfläche arn anderen freien Schenkel anzuordnen, wobei das Betätigungselement nahe der Kontaktfläche am freien Federschenkel angreift und der beide Federschenkel verbindende mittlere Federtet! im wesentlichen in Bewegungsrichtung parallel verschiebbar ist

Das DE-GM 19 06 109 beschreibt eine Kontaktfeder, die aus einem haarm delförmigen Draht gebildet und der einseitig an einem ortsfesten elektrischen Anschluß befestigt ist Dessen anderes Ende wird durch ein Kontaktbetätigungselement im wesentlichen in der durch die Haarnadelform gebildeten Ebene zu einem ortsfesten Kontakt hin bewegt Zusätzlich ist die Kontaktfeder an ihrem freien Ende abgewinkelt um während des Andrucks an den ortsfesten Kontakt einer zusätzlichen Torsion des haamadeliormigen Fedeneiis zu unterliegen. Eine derartige Anordnung weist ein mehrfach gebogenes Federelement auf. wobei die Biegungen vor der Montage vorgenommen worden sein müssen.

Die DE-AS U 78 009 zeigt ein einseitig ortsfest eingespanntes Federelement das aus einer mehrfach gebogenen Blattfeder besteht Durch die mehrfache Biegung wird unter eingeschränkten Platzverhältnissen die wirksame Federlänge der oben einseitig betätigten Kontaktfeder verlängert Die Kontaktfläche wird von einem Betätigungselement auf einen Kreisausschnitt mi: Ankerlager-Mittelpunkt bewegt. Das Federelement weist mehrfache Biegestellen auf. die vor der Montage ausgebildet werden und besteht zudem aus zwei Teilen.

Durch die GB-PS 7 08 885 ist eine Kontaktanordnung, insbesondere für ein Relais mit mindestens 2 Kontakten bekannt, wobei die elektrischen Anschlüsse ortsfest in einem Träger befestig, sind. Die Blattfeder, deren Schlitz in dem auf Biegung beanspruchten Federteil nicht mit e'ner kreisrunden Öffnung versehen ist und die Vorteile von abgerundeten Ecken im Federteil nicht aufweist, ist am Isolierelement befestigt. Diese Feder ist außerdem an einem Vorsprung einer Stützstrebe eingelenkt sowie an einer Art weiterer Strebe abgestützt. Die Funktion der auf diese Weise befestigten Feder stellt demnach keinen gleichbedeutenden Effekt ^für ein Federelement dar. wie eine Aufgabe nach den Merkmalen der Erfindung zu lösen geeignet ist.

Nach der FR-PS 11 88 971 ist ein Schaltsotkcl mit einer einstückigen Kontaktfeder bekannt ausgestattet mit zwei äußeren und einem mittleren Kontaktelement. Letzteres wird für den Schaltvorgang zwischen den vertikal übereinanderliegenden Anschlüssen bewegt, wobei der Kontaktgeber nicht auf Torsion, sondern auf Biegung beansprucht wird.

Die US-PS 30 68 335 zeigt ,chließlich einen Teil eines Schalters, mit einer gabelförmigen Flachfeder, deren Schenkel unterschiedliche Formgebung aufweisen können. Nach diesem Vorschlag ist vorgesehen, daß ein Schaltelement in Gestalt eines kippbaren Armes mit einem daran befestigten Ausleger die Kontaktfeder betätigt Keines der Schenkelenden dieser Feder ist erkennbar an einer Stelle befestigt, so daß diese Feder.

wie zuvur, ausschließlich auf Biegung beansprucht ist.

Biegestellen on Federelementen sind nachteilig. Zunächst kann ein Federelement nicht in Form des Rohmaterials verwendet werden, in dem es bezogen wird. Mindestens ein zusätzlicher Arbeitsgang für die Ausformung der Biegestellen ist erforderlich. Biegestellen verändern die Struktur de.« Federmaterials, so daß die Federeigenschaften nicht die gleichen des Ausgangsmaterials sind Eine eventuell notwendige Temperatur nach der Biegung ändert die Federeigenschaften nochmals. Durch Biegestellen bekommt daher das Federelement nicht exakt voraussagbare Federeigenschaften, worunter die P.eproduzierbarkeit der Kontaktbetätigungskräfte leidet An Biegestellen ist zudem das Federmaterial einer erhöhten Beanspruchung ausgesetzt, so daß Materialmündungen an diesen Stellen zusätzlich auftreten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kontaktanordnung gemäß der Gattung des Oberbegriffes anzugeben, die ein Federelement ohne Biegestellen :■ aufweist und damit die Nachteile vermeidet, die mit Biegestelten verbunden sind

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst d Tch die Merkmale des Kennzeichnungsteils der Patentanspru ehe I oder 2.

Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß ein ebenes Federelement verwendet wird das durch einen Schlitz in zwei Teile aufgespalten ist. die sich durch den Angriff des Betätigungselementes zu einer V-Form elastisch verformen lassen. Die Bewegung erfolgt ; senkrecht zur Ebene des als Blattfeder a-isgebildeten Federelementes.

Eine derartige Ausformung des Federelementes ist vorteilhaft.

Durch eine Ausfuhrung als im wesentlichen ebene :^: Blattfeder von im wesentlichen rechteckiger Form wird erreicht, daß bei Herstellung des Federelementes unmittelbar vom Rohmaterial ausgegangen werden kann und keine zusätzliche Biegevorrichtung notwendig ist. Eine dreieckige Form bietet gleiche Vorteile.

Durch räurüche Nähe von Befestigungspunkt und Kontaktfläche wirken sich Rohmaterialungleichmäßigkeiten nur unbedeutend aus.

Dadurch, daß keine vorgeformten Biegestellen notwendig sind, entfallen alle Nachteile, die mit der *'■ Vorformung der Biegestellen auftreten. Durch einen Schlitz zwkchen Kontaktfläche u. d elektrischem Anschluß wird die Beweglichkeit der Kontaktfläche gegenüber dem ortsfesten elektrischen Anschluß ohne großen Raumbedarf und mit geringen Kräften erreicht. '■· da sich die wirksame Fedc-länge bei gleicher Längsabmessung etwa verdoppelt.

Dadurch, -laß der Schlitz in einer im wesentlichen kreisförmigen öffnung endet, wird erreicht, daß Spannungskräfte beim elastischen Verformen der ^;; Blattfeder am oberen Ende gering bleiben und damit die Torsionskräfte.

Durch Angriff des Betätigungselementes nahe der Kontaktfläche wird erreicht, daß mit besonders kleiner Kraft ein großer Kontaktweg ausgeführt werden und "' die Andruckkraft der Kontaktflächen trotzdem groß sein kann. Die aufzubringenden Kräfte sind zu Anfang der elastischen Verformung besonders gering, was einem magnetischen Antrieb des Betätigungselementes entgegenkommt. Die mechanischen Daten des Kontak- "^: tes sind daher gut reproduzierbar, die notwendige Magnetkraft gering.

Wegen der einseitigen Befestigung des Federelementes am elektrischen Anschluß und der V-artigen elastischen Verformung der durch den Schlitz getrennten Federflächen wird erreicht, daß neben einer Bewegung der Kontaktfläche senkrecht zum ortsfesten ^; Gegenkontakt eine Bewegung in Richtung senkrecht zu der Hauptbewegungsrichiung und senkrecht zu den zueinander parallelen Schnittgeraden für die Kontakt-Hache auftritt.

Eine derartige Bewegung liegt im wesentlichen parallel zur Berührungsebene von ortsfestem Kontakt und Kontaktfläche. wodurch erreicht wird daß kleine Verschweißungen, die während eines Stromflusses auftreten können, leicht abgeschert werden.

Dadurch, daß die Blattfeder zusammen mit dem ^: Schlitz und der im wesentlichen kreisförmigen Öffnung in einem Arbeitsgang aus leitendem Federmaterial geformt werden können, ist eine einfache und preiswerte Herstellung möglich. Dadurch, daß keinerlei plastische Verformung erforderlich ist. bleiben die Federeigenschaften des Ausgangsmaterials unverändert erhalten, so daß reproduzierbare und berechenbare Federeigenschaften für das als iXjttfederelement gegeben sind

Es zeigt

F i g. 1 ein Federelement der Kontaktanordnung· mit Blick auf die im wesentlichen ebene Fläche desselben.

F i g. 2 die Kontaktanordnung in seitlicher Ansicht beim Zusammenwirken mit einem Betätigungselement.

F i g. 3 ein Federelement in Dreiecks-Ausführung.

Bei einem Federelement 1 ist ein elektrischer Anschluß 2 gemäß F i 2 I in eine Kontaktträgerplatte 3 eingebettet. Die Kontaktträgerplatte 3 hat etwa eine Stärke von 3 mm. Der elektrische Anschluß 2 besteht aus Messing. Sein in F i g. 1 unterer Teil in bezug auf die Trägerplatte 3 ist zum Anlöten oder Aufstecken von elektrischen Leitungen eingerichtet. Der obere Teil des elektrischen Anschlusses 2. der etwa eine Länge von 5 mm aufweist, ist durch eine PunkischweiBverbindung mit einer Blattfeder 4 verbunden, die das wesentliche Teil des Federelementes 1. darstellt. Diese Blattfeder wird aus praktisch ebenem Bandmaterial hergestellt. Das Material hat eine Stärke von etwa 0.2 mm und kann vorzugsweise aus einer Kupfer-Zirkon-Legierung bestehen. Das ebene Rohmaterial wird in Rollenform angeliefert, so daß es möglicherweise nicht g-.-nz eben ist. sondern eine leichte Krümmung aufweist, die jedoch für den Anwendungsfall nicht stört und nicht verändert zu werden braucht.

Durch bekannte Stanz- oder Atzverfahren wird die Form des Federelements 1 ausgebildet. Sie ist im wesentlichen rechteckig, was bedeutet, daß durchaus Abweichungen von strenger Rechteckform möglich sind. So kann das Federelement auch trapezförmig ausgebildet sein. An seinem in der Fig. I oberen Lnde brt uch.'n keine scharfen Ecken 5 >orhanden /u sein. Die Ecken 5 können auch abgerundet sein, was gestrichelt in Fig 1 dargestellt ist. Eine solche Ausbildjng hai zusätzliche Vorteile, wie weiter unten dargestellt werden wird.

Ein Schiit/ 6 erstreckt sich vor der Rechteckseite 7 nach oben und endet in einer kreisförmigen Öffnung 8. Es entstehen durch den Schlitz 6 frei federnde Teile 9, 10, 11. Das federnde Teil 9 ist. wie bereits erwähnt, an dem elektrischen Anschluß 2 über eine Punktschweißverbindung elektrisch leitend mechanisch befestigt. Zur Kontaktgr.he wird d-is federnde Teil 11 durch das Betätigungselement senkrecht zur Ebene der Fig. 1 elastisch verformt. Das federnde Teil 10 wird dabei auf

Torsion beansprucht. Es ist vorteilhaft, wenn das ledernde Teil 10 überwiegend auf Torsion beansprucht wird. Das ist dann der Fall, uenn das federnde Teil 10 eine relativ geringe Flächenerstreckung in Richtung des Schlitzes 6 aufweist. Dazu dient eine möglichst große kreisförmige Öffnung 8. Unterstützt wird die Torsionv bewegung des federnden Teils 10 durch abgerundete Ecken 5.

Am in F i g. 1 unteren Ende des federnden Teils 11 ist eine Kontaktfläche 12 elektrisch leitend befestigt. Diese Kontaktfläche 12. die auch als Kontaktniete ausgebildet sein kann, besteht aus etwa 0.5 mm starkem Koniaktmaterial. vorzugsweise aus AgCdO. das oinen Flächen durchmesser von ca. 3 rr.m jufweist. Die Kontaktfläche 12 ist punktiert gezeichnet, da sie von \orn nicht sichtbar ist.

Hinter der Kontaktfläche 12 befindet sich die Kontaktfläche 12' und ein ortsfester Kontakt 13. der ebenfalls in die Trägerplatte 3 eingebettet ist. Er trägt in dsr Höhe.!" der ihn die K°n^|:*l'^|f!^ⁱ*h^fi '' Η*>ί piaQii^rhfM Verformung der federnden Teile 9, 10, 11 trifft, eine nicht dargestellte Kontaktfläche etwa der gleichen Größe, wie die Kontaktfläche 12. Das Material dieser Kontaktfläche ist ebenfalls AgCdO. Das Träge-material des ortsfesten Kontaktes 13 besteht wie das des elektrischen Anschlusses 2 aus Messing.

Bei Kontaktgabe werden gemäß F i g. 2 die federnden Teile 9, 10, 11 wie beschrieben elastisch verformt. Die federnden Teile 9 und U stellen im wesentlichen ebene Flächen dar. die sich in einer Geraden 14 und 14 schneiden, die in etwa son der Torsionsachse des federnden Teils 10 gebildet wird. Diese Gerade liegt im Ruhezustand des Federelementes 1 dort, wo in F ι g. 2 die Gerade 14 gestrichelt eingezeichnet worden ist. Die Geraden 14, 14 \erschieben sich bei elastischer Verformung des Federelementes 1 durch ein Betätigungselement 15 parallel zueinander.

Das Betätigungsf lement 15 besteht aus einem Stift, der an einem größeren Körper eines Ankers eines Relais befestigt ist. wobei sowohl der Anker als auch das Relais nicht dargestellt sind. Der Angriffspunkt 16 des Betätigungselementes 15 a.n federnden Teil II liegt etwa 8O°o der Länge des federnden Elements von den Geraden 14, 14 entfernt. Dadurch greift das Betätigungselement 15 möglichst nahe an der Kontaktfläche 12 an und kann geforderte Kontaktkräfte erzeugen. Eine weitere Verschiebung des Betätigungselementes nach unten ist unzweckmäßig, da gewährleistet sein muß. daß ein gewisser Kontaktnachlauf gegeben ibt. Unter Kontaktnachlauf wird eine Durchbiegung des unterhalb des angreifenden Betätigungselementes 15 liegenden federnden Teils Il bezeichnet. Der Nachlauf ist erforderlich, damit Kontaktabbrand an den einander zugeordneten Kontaktflächen 12, 12 ausgeglichen werden kann.

Bei Kontaktgabe und damit paralleler Verschiebung der Geraden 14, 14' bewegen sich nicht nur die Kontaktflächen aufeinander zu. sondern führen eine Bewegung aus. die senkrecht zu den Geraden 14, 14 \ erläuft. Diese Bew egung ist in den F i g. 1 und 2 als Auf- und Abbewegung der Kontaktflächen gemäß einem Doppelpfeil 17 dargestellt. Die Kontaktflächen 12, 12' reiben also beim Berührungsvorgang aufeinander. Dadurch wird eine Einschalt-Kontalf!reinigung erreicht und beim Ausschalten bewirkt, daß kleine Verschweißungen zwischen den stromführenden Teilen der Kontaktflächen 12, 12' abgeschert werden, was leichler ist als ein Auseinanderreißen derartiger Verschweißiingen.

Gemäß F ι g. 3 kann ein Federelement 18 auch rlrtMPi-k^fnrmi» autPchilrltM sein das seinerseits wiederum an einem elektrischen Anschluß 2a durch Punktschw eißung befestigt ist. Der elektrische Anschluß 2a ist zusammen mit einem elektrischen Kontakt 13a ortsfest in einer Trägerplatte in befestigt. Das Federelement 18 weist einen Schlitz 6a auf. der es in drei federnde Teile 9d. 10;). und 11a aufteilt. An der in der F i g. 3 unteren Dreieckseite 7a ist eine Kontaktfläche 12a befestigt, die mit dem ortsfesten Kontakt Ma über eine von ihm getrau ?ne. nicht dargestellte Kontaktfläche zusammenarbeitet. Eine derartige Ausbildung des Federelementes 18 hat gegenüber einer im wesentlichen rechteckigen Form den Nachteil, daß die Torsionsachse des federnden Teils 10.) ungünstiger verläuft, wodurch die Bewegung der Kontaktflächen zueinander nicht mehr so günstig ist. Eine Ausführung nach F i g. 3 stellt mithin eine verschlechterte Ausführungsform eines im wesentlichen rechteckig ausgebildeten Federelementes dar. Vorteilhaft ist jedoch, daß Materialeinsparungen gegeben sind.

Rechteckiges Federelement 1 und dreieckiges Federelement 18 werden jeweils aus als Rohware angeliefertem Blattfeder-Material in einem Arbeitsgang geformt. Da keine bleibenden Biegestellen vorgesehen werden müssen, ist nach einem solchen Arbeitsgang das Federelement bis auf das Anpunkten an einen elektrischen Anschluß 2, 2a und das Anbringen einer Kontaktfläche 12, 12a fertig. Die Eigenschaften der Rohware bleiben erhalten, so daß die Rohware mit bekannten Federeigenschaften. Kontaktfeder mit definierten Kontaktkräften und räumlich definierten Kontaktflächen bei günstigen Herstellkosten ergeben.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Kontaktanordnung, insbesondere für ein Relais, mit in einer im wesentlichen ebenen Trägerplatte befestigten ortsfesten Anschlußkontakten, und einem zweischenkligen bewegbaren Federelement das mit einem ersten Schenke] endseitig an einem ersten der Anschlußkontakie gehalten und \on diesem getragen ist und dessen freier mittels eines an diesem angreifenden Betätigungselements bewegbarer zweiter Schenkel endseitig eine mit einem in kurzem Abstand von der Trägerplatte an einem zweiten Anschlußkontakt vorgesehenen ortsfesten Gegenkontakt zusammenwirkende Kontaktfläche aufweist, und dessen die Schenkel verbindender Mittelbereich frei bewegbar ist dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (1) als ebene, im unbetätigten Ruhezustand nicht vorgespannte Blattfeder (4) von im wesentlichen rechtekkiger Form ausgebildet ist, die beginnend an der der -·■ Kontaktfläche {12) und dem ersten elektrischen AnschluOkontakt (2) gemeinsam benachbarten Rechteckseite in Richtung zur gegenüberliegenden Rechteckseite geschlitzt ist.

2. Kontaktanordnung nach dem Oberbegriff des -' Anspruchs 1. dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (18) als ebene, im unbefugten Ruhezustand nicht vorgespannte Blattfeder (4a; von im wesentlichen dreieckiger Form ausgebildet ist. die beginnend an der der Kontaktfläche (12a) und .< dem ersten Anschlußkontakt (2a) gemeinsam benachbarten Dreieckseite in Richtung zum gegenüberliegenden Eckpunkt des Dreiecks geschlitzt ist

3. Kontaktanordnung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet da3 der khlilz (6) in einer im wesentlichen kreisfön.upen Öffnung(8)endet.