CH676522A5 - - Google Patents

Description

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CH 676 522 A5

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Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Relais mit einem einen Kern, ein Joch und eine Spule, sowie einen Anker aufweisenden Magnetsystem, das an mindestens einer einen beweglichen Kontakt, insbesondere einen Umschaltkontakt tragenden, Kontaktfeder über eine Kupplung angreift und diese steuert, welcher bewegliche KontalS mit Gegenkontakten zusammenwirkt und elektrisch leitend mit einem Anschlussstift verbunden ist.

Bei herkömmlichen Refais ist als Kupplung zur Übertragung der Bewegung des Ankers auf den beweglichen Kontakt, meist durch einen losen Bauteil, der mittels definierter Vorspränge in Ausnehmungen im Anker und bzw. oder auch der Feder eingreift. Abgesehen von der durch die Anordnung der Ausnehmungen in den Federn bedingten Schwächung derselben, ergibt sich auch noch der Nachteil, dass es bei Vibrationen zu einem Herausgleiten des losen Kupplungsteiles aus den für diesen vorgesehenen Ausnehmungen kommen kann, wodurch es zu sehr unangenehmen Fehlschaltungen, insbesondere bei Relais mit Umschaltkontakten kommen kann.

Ziel der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und ein Relais der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, die sich durch ein hohes Mass an Vibrationssicherheit auszeichnet, insbesondere soll eine Lösung der Kopplung des Ankers mit der Kontaktfeder vermieden werden.

Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass die Kupplung zweiteilig ausgebildet ist, wobei ein Teil an dem Anker starr gehalten ist und der zweite Teil der Kupplung gegenüber dem ersten verschiebbar ist.

Diese Massnahmen ermöglichen eine beschränkte Entkopplung der Bewegung des Ankers von jener der Kontaktfeder, wodurch eine Übertragung von Vibrationen des Ankers auf die Kontaktfeder wesentlich eingeschränkt werden kann und auf diese Weise ein ungewolltes Abheben des mit dem Anker gekoppelten Kontaktes von seinem Gegenkontakt weitgehend vermieden wird.

Eine weitere Erhöhung der Vibrationsfestigkeit des Relais kann weiter dadurch erreicht werden, dass die Kupplung einen Schlitz aufweist, in den die Kontaktfeder(n) mit geringem Spiel eingreifen.

Dadurch kann von dem Spiel zwischen den Wänden des Schlitzes des Kupplungsteiles und der Kontaktfeder eine geringe, durch Vibrationen des Ankers bedingte Bewegung des Ankers gegenüber der Kontaktfeder von dem Spiel aufgenommen werden und eine Auswirkung auf den Kontakt selbst weitgehend vermieden werden. Ausserdem dämpft dieses Spiel auch ein allfälliges Prellen des vom Anker gesteuerten Kontaktes, bei dessen Auftreffen auf dem zugeordneten Gegenkontakt. So kommt es z.B. beim Abfallen des Ankers im Zeitpunkt des Auftreffens des vom Anker gesteuerten Kontaktes an dessen zugeordneten Gegenkontakt, bis zu welchem Zeitpunkt der Anker im wesentlichen von der Kontaktfeder angetrieben wird, zu einer Fortsetzung der Bewegung des Ankers aufgrund seiner Massenträgheit und damit zu einem Auftreffen der vorerst nacheilenden Wand des Schlitzes auf der Kontaktfeder, wodurch einer allfälligen Rückprallbewegung der Feder entgegengewirkt wird. Durch entsprechende Abstimmung der Feder und der Masse des Ankers und dem Spiel der Feder im Schlitz des Kupplungsteiles kann ein Prellen des Kontaktes weitgehend vermieden werden,

Um eine besonders weitgehende Dämpfung der Übertragung von Vibrationen vom Anker zur Kontaktfeder zu erreichen, kann nach einer Weiterausbildung der Erfindung vorgesehen sein, dass der den Schlitz aufweisende Teil gegenüber dem am Anker starr gehaltenen Teil der Kupplung verschiebbar angeordnet ist, wobei durch entsprechende Anschläge eine formschlüssige Mitnahme in Anzugsrichtung des Ankers gewährleistet ist und die Abfallrichtung des Ankers eine reibungsschlüssige Mitnahme des Ankers durch die mit diesem gekuppelte Kontaktfeder erfolgt.

Damit ist es möglich, die vom Anker her übertragene konetische Energie über eine gegenseitige Bewegung der reibungsschlüssig aneinander liegenden Flächen aufzufangen bzw. in Wärme umzusetzen.

In diesem Zusammenhang ist es besonders günstig, wenn der den Schlitz aufweisende Teil der Kupplung mit einer Nut versehen ist, in die ein gegengleich ausgebildeter Ansatz des anderen Kupplungsteiles eingreift, wobei diese Nut schräg gegen die Bewegungsrichtung des Ankers geneigt verläuft, wobei der Winkel, den die Längsachse der Nut mit der Bewegungsrichtung einschliesst, kleiner als der Reibungswinkel der gewählten Werkstoff' paarung ist, so dass eine Selbsthemmung vermieden ist.

Damit ist auf einfache Weise sichergestellt, die vom Anker her übertragene Energie durch die mögliche gegenseitige Bewegung der beiden Teile der Kupplung, wobei die Reibung zwischen diesen Teilen überwunden werden muss, entsprechend umgesetzt wird, wodurch eine entsprechende Dämpfung erreicht wird.

Um eine sichere Verbindung der beiden Teile der Kupplung miteinander unter Gewährleistung der gegenseitigen Verschiebbarkeit dieser Teile sicherzustellen, kann vorgesehen sein, dass die beiden Teile der Kupplung mittels Noppen und diesen entsprechend angeordneten Ausnehmungen verrast-bar sind, wobei jedoch die Längenerstreckung der Ausnehmung(en) in Richtung der gegenseitigen Verschiebbarkeit der beiden Teile grösser als jene der Noppen ist, wobei die Noppen vorzugsweise an einer parallel zu den Gleitflächen der beiden Teile der Kupplung verlaufenden Flächen angeordnet sind.

Damit wird auch erreicht, dass die beiden Teile praktisch unverlierbar miteinander verbunden sind. Ausserdem lässt sich durch entsprechende Dimensionierung der Noppen und der diese aufnehmenden Ausnehmungen auch der entsprechende Anpressdruck der aneinander gleitenden Flächen der beiden Kupplungsteile sicherstellen.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:

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Fig. 1 eine Explosionsdarstellung eines erfin-dungsgemässen Relais;

Fig. 2 einen Anker für ein Relais gemäss Fig. t in vergrössertem Massstab;

Fig. 3 einen Kupplungsteil für einen Anker gemäss der Fig. 2, und

Fig. 4 den Kupplungsteil gemäss der Fig. 3 im Schnitt.

Das Magnetsystem besteht aus dem Kern 1, der den Spuienkörper 3 mit der Spule 3a durchsetzt und damit dem Joch 2, vorzugsweise durch Nietung verbunden ist, sowie dem Anker 6 der im zusammengebauten Zustand auf der Lagerkante 2a des Joches 2 gelagert ist. Diese Kante weist eine Rundung auf und stellt einen Teil eines im wesentlichen exakten Zylindermantels dar. Dies wird durch ein im An-schluss an das Ausstanzen des Joches aus einem entsprechenden Blech durch die Anbringung einer Einprägung 2b im kantennahen Bereich erreicht, bei deren Anbringung eine entsprechende Form zwecks Vermeidung der Ausbildung einer Bombierung der Stirnfläche verwendet wird. Dadurch ergibt sich eine sehr exakte Lagerung des Ankers 6 und damit nur eine geringe Reibung desselben an der Lagerkante 2a.

Auf das Joch 2 ist eine Isolierkappe 4 aufgesteckt, die eine dritte Isolierschicht zwischen der Spule 3a und den Kontakten 10a, 11 a und 13a bzw. deren Träger darstellt. Die beiden übrigen Isolierschichten sind durch den Spulenkörper 3, bzw. dessen Flansch und das Spulengehäuse 5 gebildet, das einen geschlossenen Boden aufweist und in das das Magnetsystem samt der Isolierkappe eingesteckt ist. Durch den dreischichtigen Aufbau der Isolation ist es möglich, deren Gesamtstärke zu vermindern, was insbesondere bei kleinen Leiterplattenrelais von Vorteil ist.

Am Spulengehäuse 5 ist ein Führungsprofil 5d angeordnet sowie Schlitze 5a, deren Begrenzung als Anschlag für die Vorsprünge 2c des Joches 2 dienen.

Die am einschubseitigen Ende dés Spulengehäuses 5 angeordneten Ausnehmungen sind gegengleich zu verschiedenen Vorsprüngen der Stirnseite des Spulenkörpers 3 und zur Aufnahme der Anschlussstifte 3b für die Spule 3a und deren Ausleitungen ausgebildet.

Die Vorsprünge Sc und 5e dienen zur Aufnahme und Halterung der Ankerfeder 8, die zwei symmetrische, über den Steg 8a miteinander verbundene Stützlappen 8b, die mit Rastausnehmungen 8d versehen sind, aufweist. Diese Rastausnehmungen 9d wirken mit an der Innenseite des Vorsprunges 5c angeordneten Rastnasen 5f zusammen, die säge-zahnförmig ausgebildet sind und in Einschubrichtung der Ankerfeder 8 in den zwischen den Vorsprüngen Sc und 5e verbleibenden Schlitz schräg ansteigen. Dadurch kommt es beim Einschieben der Ankerfeder 8 zu einem Einrasten der Rastnasen des Spulengehäuses in die Rastausnehmungen 8d, die in den Seitenteilen der im wesentlichen M-förmig ausgebildeten Ankerfeder 8 angeordnet sind. Damit ist die Ankerfeder sicher im Spulengehäuse gehalten.

Der mittlere Lappen der Ankerfeder 8 ist über einen Steg mit den Seitenteilen verbunden und dient als Positionierfeder 8c. Diese greift in eine Einprägung 6f des Ankers 6 ein, die einen Prägewulst 6c aufweist, an den sich die eine Kröpfung aufweisende Positionierfeder 8c abstützt. Alternativ könnte die Positionierfeder 8c auch gerade verlaufend ausgebildet sein. Die Positionierfeder 8c greift unterhalb der Lagerkante 2a des Joches 2 an und übt ein schwaches, den Anker gegen dessen abgefallene Stellung rücktreibendes Moment auf diesen aus.

Da die Breite des in die Einprägung 6f eingreifenden Abschnittes der Positionierfeder 8c der Breite der Einprägung entspricht, sorgt die Ankerfeder 8 bzw. deren Positionierfeder neben der Anpressung des Ankers 6 an die Lagerkante des Joches 2 auch zur Lagefixierung des Ankers in Richtung der Lagerkante 2a.

Der am Joch 2 bzw. an der zu diesem parallel verlaufenden Wand des Spulengehäuses 5 anliegende Schenkel des L-förmigen Ankers 6 weist eine Um-spritzung 6a aus Kunststoff auf. Diese Umsprit-zung 6a weist an ihrem von dem durch die beiden Schenkel des Ankers gebildeten Eckbereiches abgekehrten Ende einen im Querschnitt T-förmigen Ansatz 6b auf, auf den ein Kupplungsteil 7 aufschiebbar ist.

Dieser Kupplungsteil 7 weist eine nur an der dem Spulengehäuse 5 zugekehrten Seite randoffene T-förmige Nut 7a auf und ist auf den Ansatz 6b aufschiebbar, wobei der Ansatz in die Nut 7a eingreift. Zur Erleichterung der Montage des Kupplungsteiles 7 weist dieser Rastnoppen 7b auf, die in entsprechende Ausnehmungen einrasten, wobei aber die Ausnehmungen eine gegenseitige Verschiebung des Kupplungsteiles 7 gegenüber dem Ansatz 6b erlauben und in Richtung der Längserstreckung des T-förmigen Ansatzes 6b eine entsprechend grössere Länge als die Rastnoppen 7b aufweisen.

An dem vom Anker 6 abgekehrten Ende weist der Kupplungsteil 7 einen zwischen den Ansätzen 7c verlaufenden Schlitz 7d auf, in den im zusammengebauten Zustand eine Umschaltfeder 13 mit ihrem Fortsatz 13e mit geringem Spiel eingreft.

Die Neigung der Gleitflächen 6g des Ansatzes 6b gegen die Bewegungsrichtung des Ankers ist kleiner als der Reibungswinkel der gewählten Werkstoffpaarung und daher so gewählt, dass es zu keiner Selbsthemmung kommt, sondern eine gegenseitige Bewegbarkeit des Ansatzes gegenüber dem Kupplungsteil erhalten bleibt. Damit ist eine Mitnahme des Kupplungsteiles 7 durch den Anker 6 aufgrund des Abschlusses der Nut 7a mittels einer Wand in Anzugsrichtung des Ankers 6 gewährleistet, wogegen in Abfallrichtung des Ankers dieser durch die in den Schlitz 7d mit Spiel eingreifende Umschaltfeder 13 der Anker vorerst über den Kupplungsteil 7 mitgenommen wird, wobei der Ansatz 6b an der die Nut 7a abschliessenden Wand anliegt. Nach der Beendigung der Bewegung der Umschaltfeder 13 aufgrund des Auftreffens des Umschaltkontaktes 13a auf dem zugeordneten Ruhekontakt 11a kann aber der Anker 6 aufgrund seiner Massenträgheit seine Bewegung fortsetzen,

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wobei es zu einem Wechsel der an der Feder 13 anliegenden Wand des Schlitzes 7d kommt, ohne dass es dabei zu einem Spannen der Feder 13 aufgrund der vom Anker auf diese ausgeübten Kräfte kommt Dies ist dadurch bedingt, dass es ab dem Zeitpunkt des Auftreffens des Umschaltkontaktes 13a auf dem Ruhekontakt 11a zu einer weitgehenden Entkopplug des Kupplungsteiles 7 vom Anker 6 kommt und sich dieser gegenüber dem Kupplungsteil in Abfallrichtung weiter bewegen kann. Die kinetische Energie des Ankers wird dabei durch die Reibung der Gleitflächen 6g des Ansatzes 6b an den diesen gegenüberliegenden Flächen der Nut 7a des Kupplungsteiles 7, sowie die Reibung des Kupplungsteiles 7 bzw. dessen Schlitzwand, an der Feder 13 bei der durch die Neigung des Ansatzes 6b gegen die Bewegungsrichtung des Ankers bedingte Bewegung des Kupplungsteiles 7 in Richtung der Feder 13 aufgezehrt bzw. in Wärme umgesetzt. Auf diese Weise wird ein durch die Massenträgheit des Ankers bedingtes Prellen des Umschaltkontaktes 13a vermieden. Weiter wird dadurch auch in Verbindung mit dem rücktreibenden Moment der Ankerfeder 8 ein Prellen des Ankers 6 vermieden.

Durch die mögliche Entkopplung des Ankers 6 vom Kupplungsteil 7 wird aber auch die Vibrationsfestigkeit des Relais erhöht, da dadurch nicht wie bei den herkömmlichen Relais der Anker mit der Kontaktfeder ein geschlossenes Schwingsystem bildet, sondern eine Entkopplung zwischen diesen Teilen möglich ist und es daher zu keinen Resonanzerscheinungen kommen kann. Ausserdem kommt es auch zu einer Aufteilung der Massen, wobei sich die bei auftretenden Vibrationen in den einzelnen Teilmassen speicherbaren Energien aufgrund der Entkopplung nicht addieren können.

Ein Kontaktträgerkörper 9 weist eine Reihe von Schlitzen und Ausnehmungen auf, die zur Aufnahme der Kontaktträger 10,11 und 12 dienen und entsprechend der gewünschten Anordnung der an diese angeformten Stifte 10c, 11c, 12c ausgebildet sind. Zur Verankerung der Kontaktträger weisen diese Noppen 10b, 11b bzw. 12b, die für eine entsprechende Pressung in Schlitzen bzw. Nuten 9a des Kontaktträgerkörpers 9 und damit für einen sicheren Halt der Kontaktträger sorgen.

Der Ruhekontakt 11a und der Arbeitskontakt 10a sind jeweils direkt an ihren Kontaktträgern 11 und 10 befestigt. Der Umschaltkontakt 13a ist dagegen an einer Umschaltkontaktfeder 13 befestigt, die ihrerseits mit dem Umschaltkontaktträger 12, vorzugsweise durch Laserschweissung verbunden ist.

Der Stift 12c und die Abschnitte 12d und 12e des Umschaltkontaktträgers 12 sind in engen Schlitzen des Kontaktträgerkörpers 9 geführt, wogegen der abgekröpfte Justiersteg 12a in einer grösseren Ausnehmung des Kontaktträgerkörpers liegt, so dass eine Justierung des Umschaltkontaktes, insbesondere des Ruhekontaktdruckes durch Biegung des Justiersteges möglich ist. Dabei ergibt sich der Vorteil, dass kein elastisch federnder Teil gebogen werden muss, da die Kontaktträger 10,11 und 12 aus einem leicht verformbaren Material, wie z.B. halb-hartem Kupfer oder Messing hergestellt werden können. Dadurch wird aber auch eine Beeinflussung der Federcharakteristik der Umschaltkontaktfeder 13 durch die Justierung vermieden.

Die Umschaltkontaktfeder 13 selbst ist als eine Doppelfeder ausgebildet, zwischen deren Bügel 13d eine den Umschaltkontakt 13a tragende Federzunge 13f angeordnet ist, wobei der Bügel 13d einen in den Schlitz 7d des Kupplungsteiles 7 eingreifenden Ansatz 13e aufweist. Dabei ist zwischen der Einspannstelle 13c und der Federzunge 13f eine Abwinkelung 13b vorgesehen.

Durch die Ausbildung der Umschaltkontaktfeder als Doppelfeder ist es möglich, den Arbeitskontakt als starren Kontakt auszubilden, da der Überhub durch die Federzunge 13f aufgebracht werden kann, die sich gegenüber dem Bügel 13d elastisch verbiegen kann. Weiter ist bei der dargestellten Umschaltkontaktfeder 13 auch eine Abbrandreser-ve gegeben, die durch den ebenfalls elastisch federnden Ansatz 13e des Bügels 13d gegeben ist. Dadurch ergibt sich gegenüber einem herkömmlichen Aufbau ein Relais mit federndem Arbeitskontakt eine Einsparung an Teilen, da die bei federnden Ar-beitskontakten erforderliche Wegbegrenzung entfällt.

Zur Kupplung des Kontaktträgerkörpers 9 mit dem Spulengehäuse 5, weist letzteres an seiner Aussenwand Rastnasen 5b auf, die mit federnden Armen 9b des Kontaktträgerkörpers 9 zusammenwirken. Beim Einschieben des Spulengehäuses 5 in die durch die Vorsprünge 9c und 9d gebildete Führung für das Spulengehäuse 5 werden die Arme 9b durch die Rastnasen 5b seitlich ausgelenkt und legen sich nach dem Überstreichen der Rastnasen wieder an die Wand des Sputengehäuses an und werden von den Rastnasen hintergriffen. Dadurch ist eine definierte gegenseitige Lage der auf diese Weise durch diese Schnapprastenverbindung sichergestellt. Eine weitere Sicherung dieser Lage ergibt sich durch das Aufschieben des Deckels 14 auf das Relais.

Wie aus den Fig. 2 bis 4 zu ersehen ist, ist der Kupplungsteil 6a, der aus einem Kunststoff hergestellt ist, direkt an den Anker 6 angespritzt, wodurch ein entsprechend guter unverrückbarer Sitz des Kupplungsteiles 6a sichergestellt ist. Dieser Kupplungsteil weist einen angeformten, im Querschnitt T-förmigen Ansatz 6b auf, auf den der bewegliche Kupplungsteil 7, der wie bereits erwähnt, eine gegengleich ausgebildete und an einem Ende durch eine Wand begrenzte Nut 7a aufweist, aufgeschoben werden kann. Dabei ergibt sich durch die Noppen 7b, die von nicht dargestellten, entsprechend geformten Ausnehmungen des an dem Anker 2 direkt befestigten Teiles aufgenommen werden, eine Verrastung, die jedoch, da die Ausnehmungen in der Verschieberichtung der beiden Teile grösser als die entsprechende Abmessung der Noppen 7b ist, eine gegenseitige Bewegung der Kupplungsteile 6a, 7 ermöglicht.

Die Erfindung ist vorstehend anhand eines Umschaltrelais erläutert worden, auf welche Relaisart die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist. In gleicher Weise kann die Erfindung auch z.B. bei einem Arbeits- oder Ruhekontaktrelais Anwendung finden.

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Claims (6)

Patentansprüche

1. Relais mit einem einen Kern, ein Joch und eine Spule, sowie einen Anker aufweisenden Magnetsystem, das an mindestens einer einen beweglichen Kontakt tragenden Kontaktfeder über eine Kupplung angreift und diese steuert, welcher bewegliche Kontakt mit Gegenkontakten zusammenwirkt und elektrisch leitend mit einem Anschlussstift verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (6a, 7) zweiteilig ausgebildet ist, wobei ein Teil (6a) an dem Anker (6) starr gehalten ist und der zweite Teil (7) der Kupplung gegenüber dem ersten verschiebbar ist.

2. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (6a, 7) einen Schlitz (7d) aufweist, in den die Kontaktfeder(n) (13) mit geringem Spiel eingreifen.

3. Relais nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der den Schlitz (7d) aufweisende Teil (7) gegenüber dem am Anker (6) starr gehaltenen Teil (6a) der Kupplung verschiebbar angeordnet ist, wobei durch Anschläge eine formschlüssige Mitnahme in Anzugsrichtung des Ankers (6) gewährleistet ist und in Abfallrichtung des Ankers eine reibungsschlüssige Mitnahme des Ankers durch die mit diesem gekuppelte Kontaktfeder (13) erfolgt.

4. Relais nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der den Schlitz aufweisende Teil (7) der Kupplung mit einer Nut (7a) versehen ist, in die ein gegengleich ausgebildeter Ansatz (6b) des anderen Kupplungsteiles (6a) eingreift, wobei diese Nut (7a) schräg gegen die Bewegungsrichtung des Ankers (6) geneigt verläuft, wobei der Winkel, den die Längsachse der Nut (7a) mit der Bewegungsrichtung einschliesst, kleiner als der Reibungswinkel der gewählten Werktoffpaarung ist, so dass eine Selbsthemmung vermieden wird.

5. Relais nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (7a) an einem Ende durch eine als Anschlag dienende Wand abgeschlossen ist.

6. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Teile der Kupplung (6a, 7) mittels Noppen (7b) und diesen entsprechend angeordneten Ausnehmungen verrast-bar sind, wobei jedoch die Längenerstreckung der Ausnehmung(en) in Richtung der gegenseitigen Verschiebbarkeit der beiden Teile grösser als jene der Noppen ist.

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