DE3148759C2 - Elektromagnetisches Relais - Google Patents

Abstract

Das Relais besitzt ein schachtelförmiges Gehäuse (1, 2), wobei eine am Grundkörper angeformte Trennwand den Spulenraum (4) vom Kontaktraum (5) trennt. Ein Kontaktschieber (10), der mittels seitlicher Ansätze mit der Trennwand (3) des Grundkörpers labyrinthartig übereinandergreift, betätigt einen Brückenkontakt (13, 16, 18), wodurch sich große Kontaktabstände und eine sichere Trennung der Kontakte vom Spulenraum ergeben. Das Relais ist somit zum Schalten großer Ströme geeignet.

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf ein elektromagnetisches Relais gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
• Relais mit schachtelförmigem Grundkörper sind bekannt (DE-AS 22 18 494). Sie zeichnen sich aus durch übersichtliche, montagefreundliche Bauweise, wobei die einzelnen Funktionsteile des Relais weitgehend ohne zusätzliche Befestigungselemente zwischen Rippen und Wänden des Grundkörpers befestigbar sind. Spulenraum und Kontaktraum sind klar gegeneinander abgesetzt, wobei ein und derselbe Grundaufbau für eine beliebige Zahl von Kontaktelementen verwendbar ist. Durch die Anordnung der Kontaktelemente neben dem Magnetsystem ergibt sich ein sehr flacher Aufbau, wobei die Anschlüsse der Kontaktelemente entweder an einer breiten oder an einer schmalen Seite aus dem Gehäuse herausgeführt werden können, so daß ein derartiges Relais ohne Änderung des Grundkörpers je nach Bedarf für Flach- oder Hochkant-Einbau ausgeführt werden kann (DE-PS 22 19 315).
• Ein Relais der eingangs genannten Art ist aus der DE-AS 24 49 457 bekannt. Dort sind in dem Kontaktraum zwei Brückenkontakte angeordnet, deren Bewegungsrichtung senkrecht zur Bewegungsrichtung des Kontaktschiebers steht. Die Ankerbewegung muß deshalb zunächst mit Reibung auf den Kontaktschieber, von diesem über Schrägflächen auf zusätzliche gelagerte Schaltarme übertragen werden. Insbesondere an den Schrägflächen tritt dabei ein hoher Reibungsverlust auf, der zu einer entsprechend größeren Auslegung des Magnetsystems zwingt. Außerdem sind dort die jeweils einem Brückenkontakt zugeordneten Gegenkontaktelemente nur durch den zwischenliegenden Luftraum isoliert.
• Aus der DE-OS 25 52 461 ist außerdem eine Brückenkontaktanordnung bekannt, bei der die Kontaktbrücke auf dem Betätigungsschieber selbst sitzt. Die Isolierung zwischen Kontaktraum und Spulenraum ist dort durch eine labyrinthartige Überlappung zwischen Kontaktschieber und Trennwand hergestellt, doch wird die Isolierung zwischen den Gegenkontaktelementen nur mit einem großen Volumenaufwand erreicht.
• Aufgabe der Erfindung ist es, ein Relais der eingangs genannten Art zum Schalten von Starkstrom mit Brückenkontakten so auszulegen, daß eine verbesserte Isolierung zwischen den Gegenkontaktelementen gewährleistet ist und das Relais bei dem genannten hohen Schaltvermögen eine große elektrische Lebensdauer aufweist, dabei aber möglichst wenig Schaltleistung beansprucht.
• Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Schieber die Kontaktbrücke trägt und mit dieser in Richtung auf die kontaktgebenden Abschnitte der beiden Gegenkontaktelemente bewegbar ist und daß zwischen den kontaktgebenden Abschnitten der Gegenkontaktelemente eine isolierende Rippe am Grundkörper angeformt ist, welche eine Abstützung für eine am Schieber angreifende Rückstellfeder bildet.
• Bei dem erfindungsgemäßen Relais wird also die Kontaktbrücke vom Schieber selbst getragen, wobei eine am Grundkörper angeformte Rippe sowohl die Rückstellfeder für den Schieber trägt als auch eine zusätzliche Isolierung zwischen den Gegenkontaktelementen bewirkt.
• In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die beiden Gegenkontaktelemente selbst durch Federkraft gegen Abstütznasen des Grundkörpers vorgespannt. In diesem Fall kann die Kontaktbrücke starr mit dem Schieber verbunden sein. Zweckmäßigerweise sind in diesem Falle die Gegenkontaktelemente als Blattfedern ausgebildet, mit jeweils einem federnden Abschnitt, welcher in einer zum Gehäuseboden parallelen Ebene bewegbar ist. Um dabei einen langen Federweg zu erhalten, sind die beiden Gegenkontaktelemente zweckmäßigerweise an einer Seite des Gehäuses verankert und verlaufen dann zumindest teilweise parallel zueinander, wobei eines der Gegenkontaktelemente durch Abkröpfung an seinem freien Ende mit dem freien Ende des anderen Gegenkontaktelementes fluchtet. Um dabei für beide Gegenkontaktelemente eine etwa gleich große freie Federlänge zu erhalten, kann das eine der Gegenkontaktelemente S-förmig gebogen sein. Auf diese Weise kann die Federrate der Gegenkontaktelemente an die Kraft-Weg-Charakteristik des Magnetsystems angepaßt werden.
• Zur Führung einer schraubenförmigen Rückstellfeder kann außerdem an der zwischen den beiden freien Enden der Gegenkontaktelemente liegenden Rippe ein Führungszapfen angeformt sein. Die schraubenförmige Rückstellfeder kann aber auch in einer anderen Ausführungsform in einer Bohrung des Schiebers selbst geführt sein. Dabei ist es auch möglich, die Kontaktbrücke nicht starr mit dem Schieber zu verbinden, sondern sie zumindest in einer Richtung am Schieber beweglich zu lagern und durch eine Druckfeder in Richtung auf die Gegenkontaktelemente vorzuspannen. Auch diese Druckfeder kann schraubenförmig ausgebildet und in einer ringförmigen Ausnehmung des Schiebers, gegebenenfalls konzentrisch zu der schraubenförmigen Rückstellfeder, geführt sein. Zweckmäßig ist es dabei, daß der Schieber aus zwei ineinander steckbaren Teilen besteht, wobei die Kontaktbrücke samt der Druckfeder zwischen den beiden Teilen gehaltert ist.
• Auch bei dem hier vorliegenden Relais kann die Isolierung zwischen Kontaktraum und Spulenraum durch einen labyrinthartige Überlappung zwischen Kontaktschieberteilen und Trennwand in an sich bekannter Weise vorgenommen werden.
• Zur weiteren Verbesserung der Isolierstrecken zwischen Kontaktraum und Magnetsystem kann auch am Deckel eine Trennwand angeformt sein, welche mit der Trennwand des Grundkörpers labyrinthartig übereinander greift. Dabei ist es zweckmäßig, daß das Magnetsystem über am Spulenkörper angeformte deformierbare Rippen definiert gegenüber der Trennwand des Grundkörpers zur Anlage gebracht wird. Eine solche definierte Anlage des Spulenkörpers in einem Grundkörper ist an sich aus der DE-AS 24 49 457 bekannt.
• Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen
• Fig. 1 bis 4 eine erfindungsgemäße Relaiskonstruktion in vier Ansichten,
• Fig. 5 und 6 eine etwas abgewandelte Ausführungsform in zwei Ansichten.
• Das in den Fig. 1 bis 4 dargestellte Relais besitzt ein schachtelförmiges Gehäuse mit einem Grundkörper 1 und einem Deckel 2. Der Grundkörper 1 besitzt innerhalb der Seitenwände 1 a eine Trennwand 3, welche das Gehäuse in einen Spulenraum 4 und einen Kontaktraum 5 unterteilt.
• Im Spulenraum 4 ist ein in bekannter Weise aufgebautes Magnetsystem angeordnet, nämlich mit einer Spule 6, einem winkelförmigen Joch 7 und einem winkelförmigen, an einer Jochkante 7 a gelagerten Anker 8, der mit seinem Fortsatz 9 an einem Betätigungsschieber 10 angreift.
• Der Betätigungsschieber 10 ist in einer Nut 11 des Grundkörpers 1 sowie in einem Durchbruch der Trennwand 3 geführt und überträgt die Ankerbewegung vom Spulenraum 4 in den Kontaktraum 5. Im wesentlichen besitzt der Betätigungsschieber 10 eine U-förmige Gestalt, wobei der erste Schenkel 10 a am Ankerfortsatz 9 anliegt, der Mittelteil 10 b im Grundkörper 1 bzw. der Trennwand 3 geführt ist und der andere Schenkel 10 c dem Kontaktraum 5 eine starre Kontaktbrücke 13 trägt. Diese Kontaktbrücke 13 ist in einem stirnseitigen Ausschnitt 10 d (siehe Fig. 2) des Betätigungsschiebers 10 drehsicher gelagert und wird durch die Rückstellfeder 20 in der Ausnehmung 10 d gehalten bzw. an deren Innenseite 10 e zur Anlage gebracht.
• Die Kontaktbrücke 13 wirkt mit zwei Gegenkontaktelementen 16 und 18 bzw. deren Kontaktnieten 17 und 19 zusammen. Die Gegenkontaktelemente 16 und 18 sind jeweils als Blattfedern ausgebildet und mit ihren Federschenkeln quer zur Betätigungsrichtung der Kontaktbrücke 13 im Grundkörper 1 angeordnet. Das Gegenkontaktelement 16 ist an einem Träger 21, beispielsweise durch Punktschweißen, befestigt und über diesen Träger im Grundkörper 1 verankert. In ähnlicher Weise ist das Gegenkontaktelement 18 über einen Träger 22 befestigt. Die beiden Träger 21 und 22 sind kraftschlüssig über die beiden Lappen 23 bzw. 24, welche sich jeweils an einer Kammerwand des hochgezogenen Grundkörpers 1 abstützen, kraftschlüssig befestigt. Außerdem sind diese Träger 21 und 22 durch Verdrallen der Anschlußmesser 25, 26 und 27, 28 an der Unterseite des Grundkörpers 1 formschlüssig befestigt.
• Die beiden Gegenkontaktelemente 16 und 18 sind mit ihren freien Federenden gegenüber Abstütznasen 29 und 30 vorgespannt. Dabei ist das Gegenkontaktelement 16 im Mittelteil S-förmig ausgebildet, damit eine lange freie Federlänge erzielt wird. Das Gegenkontaktelement 18 ist dagegen derart abgekröpft, daß es mit seinem Ende in der gleichen Ebene liegt wie das Ende des Gegenkontaktelementes 16. Durch diese besondere Formgebung der Gegenkontaktelemente bzw. Gegenkontaktfedern 16 und 18 und durch die Lage der Abstütznasen 29 und 30 kann die Federrate der Gegenkontaktelemente an die Charakteristik des Magnetsystems angepaßt werden. Die kleine Federrate der Rückstellfeder 20 und der Ankerrückstellfeder 31 schließlich bewirken, daß beim Überbrücken der großen Kontaktöffnung nur ein geringer Kraftanstieg auftritt.
• Zwischen den beiden Gegenkontaktelementen 16 und 18 ist eine Rippe 32 im Grundkörper angeformt. Am freien Ende dieser Rippe 32 ist die Rückstellfeder 20 abgestützt, wobei sie auf einem Führungszapfen 33, der an der Rippe 32 angeformt ist, geführt wird. Dieser Führungszapfen 33 wird beim Spritzgießen des Grundkörpers durch einen Stempel im Formoberteil und durch einen Seitenschieber erzeugt, welcher in einer Öffnung 34 des Grundkörpers liegt. Diese Öffnung 34 wird durch den Lappen 35 des Deckels 2 abgedeckt, so daß das Gehäuse ringsum geschlossen bleibt. Der Deckel 2 ist auf dem Grundkörper 1 über die Rastzähne 36 und 37, die in Ausnehmungen 38 bzw. 39 des Grundkörpers ragen, kraft- und formschlüssig befestigt.
• Wie erwähnt, ist der Spulenraum 4 vom Kontaktraum 5 durch die Trennwand 3 des Grundkörpers 1 isoliert. Da der Betätigungsschieber 10 einen Durchbruch in dieser Trennwand 3 benötigt, besitzt er seitlich angeformte Ansätze 40, die sich mit den Schultern 3 a bzw. 3 b der Trennwand labyrinthartig überlappen und so die gewünschte Kriech- und Luftstrecken für die Isolation bringen. Zudem ist am Deckel 2 ein Steg 41 angeformt, der sich zusätzlich mit der Trennwand 3 bzw. dem Betätigungsschieber 10 überlappt und die Isolationsstrecken weiter vergrößert.
• Zur Erzeugung eines definierten Abstandes vom Anker 8 bzw. vom Joch 7 zur Kontaktbrücke 13 und zu den Gegenkontaktelementen 16 und 18 ist das Magnetsystem kraftschlüssig im Spulenraum gehalten. Zu diesem Zweck sind am Spulenkörper 6 a jeweils deformierbare Nasen 42 und 43 angeformt, mit Hilfe derer das Magnetsystem in den Grundkörper 1 eingepreßt ist, wobei die Jochkante 7 b definiert an der Schulter 44 des Grundkörpers 1 zur Anlage gebracht wird.
• Die Fig. 5 und 6 zeigen eine etwas abgewandelte Ausführungsform, wobei die Darstellung den Fig. 1 und 2 entspricht. Der Aufbau des Grundkörpers und des Deckels samt dem Magnetsystem ist wie in den vorangehenden Figuren und deshalb nicht mehr vollständig dargestellt und auch nicht mehr beschrieben. Lediglich der Betätigungsschieber mit der Kontakteinheit ist hier etwas anders ausgeführt.
• Gegenüber dem vorhergehenden Beispiel besitzt der Brückenkontaktaufbau nach Fig. 5 und 6 eine federnde Kontaktbrücke und starre Gegenkontakte. Der Betätigungsschieber 50 besteht in diesem Fall aus zwei Teilen, nämlich dem Führungsteil 51 und einem Kopfteil 52, welcher auf den Führungsteil 51 aufgesteckt und durch Ultraschall, durch Kleben oder auf sonstige Weise mit diesem verbunden ist. Die Kontaktbrücke 53 mit ihren beiden Kontaktnieten 54 und 55 ist in einem Schlitz 51 a des Führungsteiles 51 drehsicher gelagert. Durch den Kopfteil 52 wird sie in dem Schlitz 51 a gehalten, wobei sie jedoch in Richtung der Schaltbewegung verschiebbar und durch eine schraubenförmige Druckfeder 56 gegen den Kopfteil 52 vorgespannt ist. Die schraubenförmige Druckfeder 56 ist in einer ringförmigen Ausnehmung 57 des Führungsteiles 51 angeordnet und durch das im Führungsteil 51 angeformte Rohr 58 geführt. Innerhalb des Rohrs 58 ist eine Rückstellfeder 59 geführt, welche durch eine Bohrung des Kopfteiles 52 hindurchgreift und sich an einer Rippe 60 des Grundkörpers 1 abstützt. Neben der Rippe 60 sind feststehende Gegenkontaktelemente 61 und 63 mit jeweils aufgesetzten Kontaktnieten 62 bzw. 64 angeordnet. Sie sind entweder selbst oder mit zusätzlich verbundenen Trägern im Grundkörper 1 verankert und mit Anschlußstiften 65 bzw. 65 a versehen. Diese Anschlußstifte 65 und 65 a können, wie in Fig. 5 angedeutet, seitlich aus dem Gehäuse herausgeführt werden, so daß das Relais hochkant stehend auf eine Leiterplatte gesetzt werden kann. Die Anschlüsse können aber in gleicher Weise wie beim Relais nach Fig. 1 nach unten durch die flache Bodenseite des Gehäuses herausgeführt werden.
• Bei Betätigung des Relais drückt der Ankerfortsatz 9 auf das etwas abgerundete Ende 51 b des Führungsteils 51, welches somit während der Bewegung auf dem Ankerfortsatz abrollen kann. Damit werden die Kontaktnieten 54 und 55 der Kontaktbrücke 53 mit den Kontaktnieten 63 und 64 der Gegenkontaktelemente 61 und 62 in Berührung gebracht. Im Augenblick der Berührung der Kontakte löst sich die Kontaktbrücke 53 von ihrer Abstützung am Kopfteil 52. Die Kontaktkraft wird dann durch die Druckfeder 56 erzeugt. Beim Abfallen des Ankers wird der Betätigungsschieber 50 durch die Rückstellfeder 59 definiert in die Ruhelage gebracht.
• Entsprechend der anderen Gestaltung des Betätigungsschiebers 50 ist bei dem Relais nach Fig. 5 auch die Trennwand 3 des Grundkörpers und der Steg 41 des Deckels gegenüber Fig. 1 abgewandelt, wobei jedoch in gleicher Weise wie dort ein labyrinthartiges Ineinandergreifen von Trennwand, Betätigungsschieber und Deckelsteg bezweckt wird. Die Darstellung in Fig. 6 entspricht im wesentlichen der Darstellung von Fig. 2, wobei jedoch zur Vereinfachung der Betätigungsschieber 50 ohne Druckfeder und Rückstellfeder gezeigt ist.

Claims (13)

1. Elektromagnetisches Relais mit einem schachtelförmigen, aus einem wannenförmigen Grundkörper sowie einem Deckel bestehenden Gehäuse, wobei das Gehäuse durch eine Trennwand in einen Spulenraum und einen Kontaktraum unterteilt ist, mit einem in dem Spulenraum angeordneten Magnetsystem, dessen Spule mit ihrer Achse parallel zur Bodenebene des Grundkörpers angeordnet ist und dessen winkelförmiger, an einer Jochkante gelagerter Anker mit einem Fortsatz einen Kontaktschieber betätigt, welcher etwa senkrecht zur Spulenachse parallel zur Bodenebene des Grundkörpers bewegbar ist, durch die Trennwand geführt ist und eine Kontaktbrücke in Richtung auf zwei im Grundkörper verankerte Gegenkontaktelemente betätigt, dadurch gekennzeichnet,
daß der Schieber (10; 50) die Kontaktbrücke (13; 53) trägt und mit dieser in Richtung auf die kontaktgebenden Abschnitte (17, 19; 62, 64) der Gegenkontaktelemente ( 16, 18; 61, 63) bewegbar ist und
daß zwischen den kontaktgebenden Abschnitten der Gegenkontaktelemente (16, 18; 61, 63) eine isolierende Rippe (32; 60) an dem Grundkörper (1) angeformt ist, welche eine Abstützung für eine am Schieber (10; 50) angreifende Rückstellfeder (20; 59) bildet.

2. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Gegenkontaktelemente (16, 18) durch Federkraft gegen Abstützungen (29, 30) des Grundkörpers (1) vorgespannt sind.

3. Relais nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenkontaktelemente (16, 18) als Blattfedern ausgebildet sind und jeweils einen federnden Abschnitt aufweisen, der in einer zum Gehäuseboden parallelen Ebene bewegbar ist.

4. Relais nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Gegenkontaktelemente (16, 18) an einer Seite des Gehäuses (1) verankert sind, zumindest teilweise parallel zueinander verlaufen, und daß eines der Gegenkontaktelemente (18) derart gekröpft ist, daß ihre beiden freien Enden miteinander fluchten.

5. Relais nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Gegenkontaktelemente (16) S-förmig gebogen ist.

6. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an der Rippe (32) ein Führungszapfen (33) für eine schraubenförmige Rückstellfeder (20) angeformt ist.

7. Relais nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die schraubenförmige Rückstellfeder (59) in einer Bohrung des Betätigungsschiebers (50) geführt ist.

8. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktbrücke (53) am Schieber (50) beweglich gelagert und durch eine Druckfeder (56) in Richtung auf die Gegenkontaktelemente (61, 62) gegen einen Anschlag (52) vorgespannt ist.

9. Relais nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfeder (56) schraubenförmig ausgebildet und in einer ringförmigen Ausnehmung (57) des Schiebers (50) geführt ist.

10. Relais nach Anspruch 7 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfeder ( 56) und die Rückstellfeder (59) konzentrisch zueinander im Schieber (50) geführt sind.

11. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungsschieber (50) aus zwei ineinander steckbaren Teilen (51, 52) besteht, wobei die Kontaktbrücke (52) zwischen beiden Teilen gehaltert ist.

12. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß am Deckel (2) eine Trennwand (41) angeformt ist, welche mit der Trennwand (3) des Grundkörpers (1) labyrinthartig übereinander greift.

13. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetsystem (6, 7) über am Spulenkörper (6 a) angeformte deformierbare Rippen (42, 43) definiert gegenüber der Trennwand (3) des Grundkörpers (1) zur Anlage gebracht ist.