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Technischer
Bereich der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft ein Einrückrelais
für einen
elektrischen Kraftfahrzeuganlasser mit einer Kontakteinrichtung,
die folgendes umfasst:
- – zwei feste Kontaktelemente
in Verbindung mit dem Hauptspeisestromkreis des Anlassermotors,
- – einen
beweglichen Kontakt in Form einer Leitungsplattenbrücke, die
mit den Kontaktköpfen der
festen Kontakte zusammenwirkt,
- – und
einen Elektromagneten zur Betätigung
des beweglichen Kontakts zwischen Öffnungs- und Schließpositionen
entlang einer Richtung, die in etwa senkrecht zu der Ebene verläuft, in
der die Kontaktköpfe
angeordnet sind.
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Stand der
Technik
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In
den
1 und
2 umfasst ein Einrückrelais
10 eines
elektrischen Anlassers der in der
FR 2714521 beschriebenen
Art einen Elektromagneten mit einem beweglichen Kern
12,
der bei der Erregung einer rohrförmigen
Spule
20,
22 in einer Verschiebung gegen einen
festen Kern
24,
26 betätigt wird. Das Einrückrelais
10 ist
mit einem beweglichen Kontakt
30 und zwei festen Kontaktelementen
36A,
36B in
Verbindung mit der Batterie bzw. mit dem Elektromotor des Anlassers
ausgerüstet.
Die Spule
20,
22 ist ein einer Hülse
18 aufgenommen,
während
der Luftspalt
32 zwischen den beiden Kernen
12,
26 axial verläuft. Der
bewegliche Kontakt
30 besteht aus einer Platte in Form
einer durch Stanzen ausgeführten
Brücke.
Die beiden festen Kontaktelemente
36A,
36B sind
in einer an das Magnetjoch
14 angeschlossenen Isolierkappe
34 angeordnet
und jeweils mit einem auf einem Sockel
38A,
38B angebrachten
gewölbten Kontaktkopf
40A,
40B versehen.
Ein Betätigungsstift
28 ist
fest mit der Platte des beweglichen Kontakts
30 verbunden
und wird durch den beweglichen Kern
12 bei seiner Anziehung
gegen den festen Kern
26 betätigt.
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Die
Platte des beweglichen Kontakts 30 enthält eine mittige Öffnung 42 für den Durchgang
des Betätigungsstifts 28 und
zwei Langlöcher 44A, 44b, deren
Kanten mit dem gewölbten
Kontaktkopf 40A, 40B in Form einer Kugelkappe
in Kontakt treten. Die parallelen Ränder der beiden Löcher 44A, 44B erstrecken
sich in senkrechten Richtungen. Jedes Loch 44A, 44B begrenzt
zusammen mit dem entsprechenden gewölbten Kontaktkopf 40A, 40B zwei
punktuelle Kontaktbereiche, die es ermöglichen jeden Fehlkontakt aufgrund
einer Verschmutzung infolge des Vorhandenseins von Isolierstoffpartikeln
zu verhindern. Die Ausrichtung der Löcher 44A, 44B in
zwei senkrechten Richtungen ermöglicht
einen leichten Schwingeffekt, wodurch die Selbstreinigung der mechanischen
Kontaktbereiche beim Andrücken
der Kante der beiden Langlöcher 44A, 44B auf
dem gewölbten
Kontaktkopf 40A, 40B begünstigt wird. Diese senkrechte
Ausrichtung der Löcher 44A, 44B ermöglicht andererseits
einen Ausgleich der Fertigungstoleranzen der verschiedenen Bauteile
des Einrückrelais,
um das Vorhandensein von zwei mechanischen und elektrischen Kontaktpunkten
auf jedem der gewölbten
Kontaktköpfe 40A, 40B sicherzustellen.
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Nach
der Herstellung des Kontakts ist die Verbindung Platte und gewölbter Kontaktkopf 40A, 40B stabil.
Die Platte muss jedoch eine beträchtliche Größe in Richtung
der Länge
aufweisen, da das Vorhanden sein der Langlöcher 44A, 44B an
den gegenüberliegenden
Enden eine Länge
erfordert, die größer als
der Abstand zwischen den gewölbten
Kontaktköpfen 40A, 40B ausfällt.
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Bei
einem in 3 veranschaulichten bekannten
Einrückrelais
ist die Kontaktfläche
der beiden festen Kontaktelemente 36A, 36B und
der beweglichen Kontaktplatte 30 vollkommen flach, wobei sie
gegebenenfalls Rillen 37 enthalten kann, die dazu dienen,
die Abführung
von Isolierstoffpartikeln oder einer eventuellen Reifschicht sicherzustellen,
die sich möglicherweise
am Übergang
zwischen den Teilen befinden kann. Die Entfernung der Isolierstoffpartikel
gestaltet sich umso schwieriger, je mehr die Kontaktflächen abgenutzt
und die Rillen abgeflacht sind. Die Lichtbögen, die beim Schließen und Öffnen des beweglichen
Kontakts 30 entstehen, beschleunigen andererseits die Erosion
der Kontaktflächen
und neigen außerdem
dazu, eine nichtleitende Oxidschicht darauf abzulagern. Auch wenn
der Kontakt hergestellt ist, bleibt das Auftreten von Lichtbögen im Anschluss
an eventuelle Mikroverschiebungen der Platte im Verhältnis zu
den festen Kontakten 36A, 36B möglich, beispielsweise
infolge von Erschütterungen oder
Stößen. Im
Falle eines flachen Kontakts verfügt die Verbindung Platte – feste
Kontakte 36A, 36B in Schließposition über wenigstens drei Freiheitsgrade, und
zwar Verschiebungen bezogen auf x und y sowie eine Drehung bezogen
auf z. Diese beiden Mängel können eine
Vergrößerung des
Kontaktwiderstands oder gar eine vollständige elektrische Isolierung
des Kontakts zur Folge haben.
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In
einem anderen, in 4 dargestellten Einrückrelais
umfasst die Platte des beweglichen Kontakts 30 an jedem
Ende eine bezogen auf die Bewegungsrichtung z geneigte Fläche 37A.
Die festen Kontaktköpfe 36A, 36B umfassen
ebenfalls eine geneigte Fläche
gegenüber
derjenigen der Platte. Der Kontakt auf diesen geneigten Flächen begünstigt eine
mechanische Reinigung der Kontaktbereiche durch die tangentiale
Gleitkomponente beim Andrücken.
In Schließposition
ist die Verbindung beweglicher Kontakt 30 und feste Kontakte 36A, 36B stabi ler,
da nur ein Freiheitsgrad verbleibt, und zwar eine geradlinige Verschiebung
entlang der y-Achse. Die Gefahr des Auftretens von Lichtbögen ist
begrenzt, wodurch die Oxidation und der Verschließ der Kontaktflächen verringert
werden. Das Verfahren zur Herstellung der Platte ist kostenaufwendiger
als das für
einen flachen Kontakt, weil eine Nachbearbeitung erforderlich ist,
um die geneigten Flächen
herzustellen. Außerdem
muss die Dicke der Platte größer ausfallen,
um die Größe dieser
Flächen
gering halten zu können.
Ein anderer Nachteil besteht in der Notwendigkeit, die festen Kontakte 36A, 36B und
die Platte bei der Montage entsprechend auszurichten, um einen größeren Qualitätsmangel
zu vermeiden (Fehlfunktion des Produkts oder gar Dauerkurzschluss usw.).
Der geringe Platz ermöglicht
es nicht immer, effiziente Einbaumarkierungen an den Teilen vorzusehen.
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Die
DE 4301056 beschreibt ein
Einrückrelais,
bei dem die prismenförmige
Platte durch einen auf die Z-Achse der Bewegungsrichtung zentrierten Kegelstumpf
ersetzt wird. Die festen Kontakte haben eine entsprechende Kegelstumpfform,
die ihrerseits auf die Z-Achse zentriert ist. Die Platte kann sich
daher um die Z-Achse drehen, um den Kontaktverschleiß bei aufeinanderfolgenden
Einsätzen
des Einrückrelais
zu verteilen. Dieses Fehlen einer Sicherung bringt jedoch die Gefahr
der Entstehung von Lichtbögen
mit sich, die sich nachteilig auf die Leistungen und auf die Langlebigkeit
des Einrückrelais auswirken
können.
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Gegenstand
der Erfindung
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Der
Gegenstand der Erfindung besteht darin, ein elektrisches Einrückrelais
für einen
Kraftfahrzeuganlasser auszuführen,
mit dem sich die vorerwähnten
Nachteile beseitigen lassen und eine gute mechanische und elektrische
Festigkeit des Einrückrelais
herbeigeführt
und der Kontaktwiderstand im Laufe der Zeit verringert werden kann.
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Erfindungsgemäß wird dieses
Ziel dadurch erreicht, dass die Platte des beweglichen Kontakts
an jedem der beiden gegenüberliegenden
Enden eine Aussparung mit einspringendem Profil umfasst, das mit
einem Abschnitt des Kontaktkopfes in Eingriff kommt, um einen Kontaktbereich
zu schaffen, der die Winkelsicherung der besagten Platte in Schließposition
herbeiführen
kann. Der Kontaktbereich kann aus einer Kontaktlinie oder aus einer
Abfolge von Kontaktpunkten bestehen, die eine Verbesserung der mechanischen
und elektrischen Festigkeit ermöglichen,
wobei der Kontaktwiderstand im Laufe der Zeit verringert wird.
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Nach
einer bevorzugten Ausführungsart
besitzt jede Aussparung der Platte des beweglichen Kontakts ein
krummliniges und konkaves, insbesondere kreisbogenförmiges Profil.
Der Kontaktkopf der festen Kontakte besitzt eine konische Struktur,
wobei der durch den Kegel und die Platte gebildete Winkel an einem
vorbestimmten Kontaktpunkt eine Neigung zwischen 5° und 80°, vorzugsweise
zwischen 30° und
60° aufweist.
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Die
Form der Kontakte begünstigt
die mechanische Reinigung der Flächen
beim Andrücken, das
ohne Erschütterungen
mit einer tangentialen Komponente erfolgt. Im Anschluss an die Anlage
der Kontaktköpfe
ist die Platte gegen geradlinige Verschiebung und Drehung in allen
Richtungen x, y und z gesichert, wodurch der Fall des Auftretens
von Lichtbögen
durch eine relative Bewegung der in Kontakt befindlichen Teile eingeschränkt wird.
Daraus ergibt sich eine Verlängerung
der Lebensdauer des Einrückrelais
sowie eine Verringerung des Kontaktwiderstands im Laufe der Zeit.
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Nach
einer Ausführungsvariante
besitzt jede Aussparung der Platte des beweglichen Kontakts ein entlang
einer durchbrochenen Linie, insbesondere V-förmig, geschnittenes Profil.
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Nach
einer anderen Variante kann der Kontaktkopf der festen Kontakte
eine gewölbte,
insbesondere kugelförmige,
Struktur oder eine Struktur mit mehreren geneigten Teilflächen aufweisen.
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Jede
Aussparung endet vorteilhafterweise an den beiden gegenüberliegenden
ebenen Flächen der
Platte in Abschrägungen,
die sich jeweils auf einer Entfernung erstrecken, die kleiner als
die halbe Dicke der Platte ist. Das Vorhandensein dieser Abschrägungen ermöglicht eine
Verringerung der Erwärmung,
die beim Durchfluss des Stroms nach dem Schließen des Einrückrelais
entstehen kann.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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Weitere
Vorteile und Merkmale ergeben sich deutlicher aus der nachfolgenden
Beschreibung besonderer Ausführungsarten
der Erfindung, die als Beispiele ohne einschränkende Wirkung angeführt werden
und in den beigefügten
Zeichnungen dargestellt sind. Darin zeigen im einzelnen:
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1 eine
Schnittansicht eines Anlassereinrückrelais nach dem Stand der
Technik, wobei die Kontakte in Schließposition dargestellt sind;
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2 eine
vergrößerte perspektivische
Ansicht der Kontakteinrichtung von 1;
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die 3 und 4 identische
Ansichten wie 2 zur Darstellung von zwei anderen
Kontakteinrichtungen nach dem Stand der Technik;
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5 eine
schematische Perspektivansicht einer erfindungsgemäßen Kontakteinrichtung;
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6 eine
Teilansicht der Einrichtung von 5 mit Lokalisierung
der Kontaktstelle der Platte mit einem ortsfesten Kontakt;
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6A eine
Ansicht in der Ebene P des Kontaktbereichs;
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die 7 bis 9 Veranschaulichungen von
Ausführungsvarianten
zu 5.
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Beschreibung
besonderer Ausführungsarten
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Unter
Bezugnahme auf die 5, 6 und 6A ist
jede leitende Platte des beweglichen Kontakts 30 des Einrückrelais
entsprechend einer Brücke gestaltet,
die an jedem ihrer gegenüberliegenden
Enden eine Aussparung 50 enthält, die ein krummliniges, insbesondere
kreisbogenförmiges
Profil aufweist. Jeder feste Kontakt 36A, 36B umfasst
ein Fußstück 51 in
Form eines in etwa rechteckigen Sockels, wobei sich über dem
besagten Fußstück ein konischer
Kontaktkopf 52 befindet, der dazu bestimmt ist, beim Schließen des
Einrückrelais
mit der entsprechenden Aussparung 50 zusammenzuwirken.
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Die
beiden Aussparungen 50 der Platte haben vorzugsweise identische
Profile und sind symmetrisch zur Mittelachse gestaltet, die mit
der z-Achse der
Bewegung der Platte 30 zusammenfällt.
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Das
Eingreifen des Kontaktkopfes 52 an der Leitungsplatte des
beweglichen Kontakts 30 erfolgt entlang einer kreisbogenförmigen Kontaktlinie.
An dieser Stelle ist die Kante der Platte des beweglichen Kontakts 30 vorzugsweise
mit einer auf den beiden gegenüberliegenden
Seiten herausgearbeiteten Abschrägung 53 versehen.
Das Vorhandensein der unteren Abschrägung ermöglicht eine Vergrößerung der
Austauschfläche
entlang der kreisbogenförmigen Kontaktlinie,
so dass sich die Erwärmung,
die beim Durchgang des Stroms auftreten kann, verringern lässt. Die
obere Abschrägung
ist vorzugsweise identisch mit der unteren Abschrägung ausgeführt, kommt
jedoch nicht mit dem Kontaktkopf 52 in Eingriff. Die Symmetrie
der Platte ermöglicht
daher den Wegfall der Ausrichtung der Platte zum Zeitpunkt der Montage
des Einrückrelais.
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In 6A begünstigt der
durch den Kegel des Kontaktkopfes 52 und die Platte gebildete
Winkel den tangentialen Andrückeffekt
beim Schließen
des Einrückrelais.
Die rechteckige Form des Fußstücks 51 ermöglicht die
Aufnahme des Anzugmoments der Muttern an den Anschlussklemmen der
festen Kontakte 36A, 36B.
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Das
krummlinige Profil der Aussparung 50 kann natürlich auch
eine andere konkave Form aufweisen, vorzugsweise eine dem Kontaktkopf 52 entsprechende
Form. Die umgreifende Form dieser beiden Aussparungen 50 ermöglicht die
Winkelsicherung der Platte auf den Kontaktköpfen 52.
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In 6 ist
die Ebene P zu erkennen, die durch die vertikale Mittelachse Z' des festen Kontakts 36B verläuft, sowie
ein beliebiger Punkt PC der Kontaktlinie. Die Achse W befindet sich
an der Schnittstelle der Ebene P und einer zu XY parallelen Ebene, die
durch den Kontaktpunkt PC verläuft.
Der durch den Kegel des Kontaktkopfes 52 in der Ebene P
gebildete Winkel A weist eine Neigung auf, die zwischen 5° und 80°, vorzugsweise
zwischen 30° und 60°, in Abhängigkeit
von der jeweiligen Struktur des festen Kontakts 36B liegen
kann.
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Die
Abschrägung 53 überschreitet
nicht die Hälfte
der Dicke der beweglichen Kontaktplatte 30, und der Winkel
dieser Abschrägung 53 liegt
nahe dem Winkel A des Kegels des Kontaktkopfes 52. Daraus
ergibt sich eine optimale Austauschfläche entlang der Kontaktlinie,
wenn sich das Einrückrelais
in Schließposition
befindet.
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Die
Form der Kontakte begünstigt
die mechanische Reinigung der Flächen
beim Andrücken, das
ohne Erschütterungen
mit einer tangentialen Komponente erfolgt. Im Anschluss an die Anlage
der Kontaktköpfe 52 wird
die Platte 30 gegen Verschiebung und Verdrehung in allen
Richtungen x, y und z gesichert, wodurch der Fall des Auftretens
von Lichtbögen
durch eine relative Bewegung der in Kontakt befindlichen Teile eingeschränkt wird.
Diese beiden Merkmale ermöglichen
die Her beiführung
einer längeren
Lebensdauer der Teile sowie eine geringere Erhöhung des Kontaktwiderstands
im Laufe der Zeit.
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Die
in Betracht gezogenen Formen sind durch kostengünstige Herstellungsverfahren
für eine Großserienproduktion
ausführbar
und ermöglichen im übrigen eine
signifikante Verringerung der benutzten Materialmenge. Bei der Montage
ist keine Ausrichtung der festen Kontakte 36A, 36B oder
der Platte 30 erforderlich, wodurch jedes Risiko von Qualitätsmängeln ausgeschlossen
ist.
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Die 7 bis 9 zeigen
verschiedene Ausführungsvarianten
der Geometrie der festen Kontakte und der Enden der Platte.
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In 7 weisen
die Kontaktköpfe 52 der
festen Kontakte 36A, 36B gewölbte oder kugelförmige Scheitel
auf, anstelle von Scheiteln mit ebenen Flächen wie in 6.
Die Platte des beweglichen Kontakts 30 enthält kreisbogenförmige konkave
Aussparungen 50. Die mechanische und elektrische Festigkeit
des Einrückrelais
fällt ähnlich aus
wie in der Ausführung
mit den Kontaktköpfen 52 von 6.
Der Kontaktbereich ermöglicht
es daher, die Winkelsicherung der besagten Platte in Schließposition
zu gewährleisten.
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In 8 sind
die Kontaktköpfe 52 der
festen Kontakte 36A, 36B wie die von 5 konisch
ausgeführt,
wobei jedoch die Aussparungen 50 anstelle einer kreisbogenförmigen Ausführung entsprechend einem
V mit einspringendem Zweiflach gestaltet sind. Die Spitzen der beiden
V-förmigen Aussparungen sind
zueinander gerichtet und entlang einer Richtung ausgerichtet, die
durch die mittlere Symmetrielängsebene
der Platte 30 verläuft.
Die beiden Kanten des Zweiflachs jeder Aussparung 50 kommen
mit dem Kontaktkopf 52 an zwei Kontaktstellen in Eingriff,
die beiderseits der mittleren Symmetrielängsebene angeordnet sind. Der
Platzbedarf der Platten in Längsrichtung
ist in etwa identisch mit dem von 6 oder 7.
Die mechanische und elektrische Festigkeit des Einrückrelais
bleibt ebenfalls erhalten. Der Kontaktbereich ermög licht es
daher, die Winkelsicherung der besagten Platte in Schließposition
zu gewährleisten.
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In 9 ist
die Platte des beweglichen Kontakts 30 identisch mit der
von 8 ausgeführt,
wobei jedoch die Kontaktköpfe 52 der
festen Kontakte 36A, 36B mit einer Mehrzahl ebener
Teilflächen
anstelle einer konischen Ausführung
versehen sind. Der Kontaktbereich mit den V-förmigen
Aussparungen 50 gestaltet sich nach Punkten oder Linien
entsprechend dem Neigungsgrad der Teilflächen im Verhältnis zu
den Kanten des Zweiflachs jeder Aussparung 50. Die mechanische
und elektrische Festigkeit des Einrückrelais bleibt in dieser Ausführungsvariante
ebenfalls erhalten. Der Kontaktbereich ermöglicht es daher, die Winkelsicherung
der besagten Platte in Schließposition
zu gewährleisten.
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[Text in den Figuren]
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- Art antérieur:
Stand der Technik