EP1315189A2 - Relais-Kontaktanordnung - Google Patents

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EP1315189A2
EP1315189A2 EP02025726A EP02025726A EP1315189A2 EP 1315189 A2 EP1315189 A2 EP 1315189A2 EP 02025726 A EP02025726 A EP 02025726A EP 02025726 A EP02025726 A EP 02025726A EP 1315189 A2 EP1315189 A2 EP 1315189A2
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EP
European Patent Office
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contact
contact spring
spring
counter
stop part
Prior art date
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Withdrawn
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EP02025726A
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English (en)
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EP1315189A3 (de
Inventor
Herbert Elsinger
Johannes Oberndorfer
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Panasonic Industry Europe GmbH
Original Assignee
Matsushita Electric Works Europe AG
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Filing date
Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/12—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage
    • H01H1/14—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage by abutting
    • H01H1/24—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage by abutting with resilient mounting
    • H01H1/26—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage by abutting with resilient mounting with spring blade support
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H50/00—Details of electromagnetic relays
    • H01H50/54—Contact arrangements
    • H01H50/56—Contact spring sets

Definitions

  • a difficulty of this design is that the spring in Operation can reach high temperatures and that of the plastic of the Change the body formed stop due to thermal stress can. This is particularly problematic for safety relays, as in the case a contact welding the position of the stop crucial for is compliance with the safety function.
  • the known Arrangement the amount of preload and the position of the counter contact spring due to the addition of the manufacturing tolerances of contact piece, Contact spring and base body are subject to large fluctuations.
  • DE-B-1 185 286 and DE-B-1 002 784 are relay contact spring arrangements known in which the spring in its rest position on one abuts with its connector attached part. With this Stop part is a support that is used for contact welding to encourage the contact pair to tear open. An attitude the switching characteristic is not provided.
  • the invention has for its object disadvantages, as in comparable Prior art arrangements occur, at least partially eliminate.
  • a more specific object of the invention can be seen in creating a relay contact arrangement that at moderate increase in force in the overstroke range, the best possible reproducibility given spring characteristics allowed.
  • the contact point between the stop part and the counter contact spring precisely defined the lead; can be correspondingly accurate according to Claim 4 the spring preload by changing the position and height of the Set the projection.
  • manufacturing tolerances can be Compensate the base body against the nominal size so that it has no influence have on the spring characteristic.
  • the design according to claim 5 again advantageous for manufacturing reasons.
  • the measure specified in claim 6 serves to torsion the Mating contact spring when equipped with two adjacent contacts limit when opening and in the event that a contact welds. This stiffening has an advantageous effect on the remaining one Contact opening of an associated positively driven contact.
  • FIG. 1A part of a relay base 10 is shown schematically, in which two connectors 11 , 12 are embedded.
  • the upper end of the connector 11 ends in a recess 13 formed in the base 10 , within which the foot end of a contact spring 14 is riveted or welded.
  • the free end 15 of the contact spring 14 engages in a recess 16 of a schematically indicated actuator 17 which is displaceable in the direction of the arrow.
  • the contact spring 14 carries a contact piece 18 near its free end 15 .
  • a counter-contact spring 20 is riveted or welded to the connector 12 within the associated recess 19, which carries at its free end a contact piece 21 which cooperates with the contact piece 18 of the contact spring 14 .
  • the connector 12 is extended beyond the point at which the mating contact spring 20 is attached and forms a stop part 22.
  • a spherical shape 23 is formed at the upper end of the stop part 22 , which defines the point at which the counter-contact spring 20 is supported on the stop part 22 in the rest position shown in FIG. 1A.
  • a similar spherical shape can be present on the counter-contact spring 20 .
  • the actuator 17 If the actuator 17 is moved to the left by a relay armature (not shown) in the direction of the arrow, it takes the contact spring 14 with it until its contact piece 18 touches the contact piece 21 of the mating contact spring 20 . During this movement, the force to be applied by the actuator 17 increases in the diagram according to FIG. 2 from point (A) along a straight line to point (B1).
  • the counter contact would be in the conventional way as a rigid element 2, the force characteristic of FIG. 2 would be along the dashed line Rise line, whereby the achievable measure of the beginning at point (B1) Overstrokes would be limited.
  • the point (B2) can be in the diagram of Figure 2, on which the part starts the Kochhub Schemes flat increase in force, by the prestressing with which the mating contact spring 20 abuts against the stop member 22, and by the Set the height of the shape 23 forming the attachment point.
  • FIG. 3 shows the contact arrangement according to FIG. 1 in perspective, it being assumed that the contact spring 14 and the counter-contact spring 20 are each connected to the connecting piece 11 or 12 by means of two rivets indicated at 24 .
  • FIG. 3 also shows the depression in the stop part 22 resulting from the spherical shape 23 .
  • the embodiment according to FIG. 4 differs from that according to FIG. 3 in that a large opening 25 is formed in the stop part in the area between the rivets 24 and the shape 23 , the width of which corresponds essentially to the width of the mating contact spring 20 .
  • This opening 25 prevents particles from jamming between the stop part 22 and the counter-contact spring 20 , which lead to a "wrong stop point" and could thus change the rest position and the spring characteristic.
  • the embodiment shown in Figure 5 differs from that of Figure 4 in that the contact spring 14 and the counter-contact spring 20 are provided with double contacts in the form of two adjacent contact pieces 18, 21 . In this case, it is expedient to provide two adjoining features 23 on the stop part 22 . This counteracts a torsion of the counter-contact spring 20 , which could occur when welding a pair of contact pieces 18 , 21 .

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Abstract

Zur Erzielung einer flachen Federkennlinie im Überhubbereich weist eine Relais-Kontaktanordnung eine bewegbare Kontaktfeder 14 und eine mit dieser zusammenwirkende Gegenkontaktfeder 20 auf, die in ihrer Ruhelage gegen ein Anschlagteil 22 vorgespannt ist. Das Anschlagteil 22 ist mit dem Anschlußstück 12, an dem das Fußende der Gegenkontaktfeder 20 angenietet oder angeschweißt ist, einstückig ausgebildet.

Description

Bei Relais-Kontaktanordnungen, bei denen die bewegbare Kontaktfeder an ihrem freien Ende von einem Betätiger bewegt wird und mit einem starren Gegenkontakt zusammenarbeitet, besteht die Schwierigkeit, daß die Betätigungskraft vom Moment der Kontaktgabe an sehr steil ansteigt. Dies hat den Nachteil, daß sich die Federcharakteristik in dem anschließenden Überhubbereich kaum an die Magnetcharakteristik anpassen läßt. Außerdem ist nur ein geringer Überhub möglich, so daß nur geringe Toleranzen zulässig sind.
Zwar läßt sich der Kraftanstieg im Überhubbereich dadurch abflachen, daß der Abstand zwischen dem Kontaktpunkt und der Angriffsstelle des Betätigers vergrößert wird. Dies führt aber zu einer unerwünschten Vergrößerung der Relais-Bauhöhe.
Aus EP-A-0 058 284 ist es bekannt, die Kontaktfeder im Bereich der Kontaktstelle mit einer Ausnehmung zu versehen und den Betätiger an dem dadurch verbleibenden schmalen Rahmen angreifen zu lassen. Derartige, die Feder schwächende Maßnahmen führen bei ihrer Auslenkung zu Spannungsspitzen mit der Gefahr eines Federbruchs, was insbesondere für Sicherheitsrelais nicht akzeptabel ist.
Eine weitere, aus DE-A-198 04 572 bekannte Maßnahme besteht in der Verwendung eines flexiblen Festkontakts, der sich zur genauen Positionierung des Kontaktpunktes und zur Erreichung vorgegebener Federkennlinien in Richtung der bewegbaren Kontaktfeder an einem Anschlag abstützt. Bei dem bekannten Relais ist dieser Anschlag an einem Vorsprung des Relaissockels ausgebildet.
Eine Schwierigkeit dieser Gestaltung besteht darin, daß die Feder im Betrieb hohe Temperaturen erreichen und den aus dem Kunststoff des Grundkörpers gebildeten Anschlag wegen thermischer Belastung verändern kann. Bei Sicherheitsrelais ist dies besonders problematisch, da im Fall einer Kontaktverschweißung die Position des Anschlags entscheidend für die Einhaltung der Sicherheitsfunktion ist. Außerdem sind bei der bekannten Anordnung die Höhe der Vorspannung und die Position der Gegenkontaktfeder aufgrund der Addition der Fertigungstoleranzen von Kontaktstück, Kontaktfeder und Grundkörper großen Schwankungen unterworfen.
Aus DE-B-1 185 286 und DE-B-1 002 784 sind Relais-Kontaktfederanordnungen bekannt, bei denen die Feder in ihrer Ruhestellung an einem mit ihrem Anschlußstück verbundenen Anschlagteil anliegt. Bei diesem Anschlagteil handelt es sich um eine Abstützung, die bei Kontaktverschweißung ein Aufreißen des Kontaktpaares begünstigen soll. Eine Einstellung der Schaltcharakteristik ist nicht vorgesehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Nachteile, wie sie bei vergleichbaren Anordnungen nach dem Stand der Technik auftreten, mindestens teilweise zu beseitigen. Eine speziellere Aufgabe der Erfindung kann darin gesehen werden, eine Relais-Kontaktanordnung zu schaffen, die bei mäßigem Kraftanstieg im Überhubbereich eine möglichst gute Reproduzierbarkeit vorgegebener Federkennlinien gestattet.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit der in Anspruch 1 angegebenen Erfindung. Das danach vorgesehene, mit dem Anschlußstück verbundene starre, metallische Anschlagteil bleibt auch bei thermischer Einwirkung seitens der Gegenkontaktfeder praktisch unverändert, so daß sich die Vorspannung der Feder präzis einstellen läßt.
Die Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 2 ist aus Fertigungsgründen zweckmäßig.
In der Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 3 ist die Berührungsstelle zwischen dem Anschlagteil und der Gegenkontaktfeder durch den Vorsprung genau definiert; entsprechend genau läßt sich gemäß Anspruch 4 die Federvorspannung durch Verändern von Lage und Höhe des Vorsprungs einstellen. Gleichzeitig lassen sich Fertigungstoleranzen am Grundkörper gegenüber dem Nennmaß so ausgleichen, daß sie keinen Einfluß auf die Federkennlinie haben. Dabei ist die Gestaltung nach Anspruch 5 wiederum aus Fertigungsgründen von Vorteil.
Die in Anspruch 6 angegebene Maßnahme dient dazu, Torsionen der Gegenkontaktfeder bei Bestückung mit zwei nebeneinander liegenden Kontakten beim Öffnen und für den Fall, daß ein Kontakt verschweißt, einzuschränken. Diese Versteifung wirkt sich vorteilhaft auf die verbleibende Kontaktöffnung eines zugeordneten zwangsgeführten Kontaktes aus.
Die Gestaltung nach den Ansprüchen 7 und 8 vermeidet, daß sich zwischen der Gegenkontaktfeder und dem Anschlagteil Partikel einklemmen, was zu einer Änderung der Ruhelage der Gegenkontaktfeder und damit zu einer Veränderung der Federkennlinie führen würde.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert; darin zeigen
Figur 1A bis C
schematisierte Seitenansichten einer Kontaktanordnung in drei unterschiedlichen Betriebsstellungen,
Figur 1D
ein Detail der Figur 1A in vergrößerter Seitenansicht,
Figur 2
ein Diagramm, in dem die von dem Betätiger aufzubringende Stellkraft gegenüber dem Verschiebungsweg des Betätigers aufgetragen ist,
Figur 3
bis 5 perspektivische Darstellungen von Ausführungsbeispielen der Erfindung.
In Figur 1A ist ein Teil eines Relais-Sockels 10 schematisch dargestellt, in den zwei Anschlußstücke 11, 12 eingebettet sind. Das obere Ende des Anschlußstücks 11 endet in einer in dem Sockel 10 ausgebildeten Vertiefung 13, innerhalb der das Fußende einer Kontaktfeder 14 angenietet oder angeschweißt ist.
Das freie Ende 15 der Kontaktfeder 14 greift in eine Aussparung 16 eines schematisch angedeuteten Betätigers 17 ein, der in Richtung des Pfeils verschiebbar ist. Nahe ihrem freien Ende 15 trägt die Kontaktfeder 14 ein Kontaktstück 18.
An das Anschlußstück 12 ist innerhalb der zugehörigen Vertiefung 19 das Fußende einer Gegenkontaktfeder 20 angenietet oder angeschweißt, die an ihrem freien Ende ein mit dem Kontaktstück 18 der Kontaktfeder 14 zusammenarbeitendes Kontaktstück 21 trägt.
Das Anschlußstück 12 ist über die Stelle, an der die Gegenkontaktfeder 20 befestigt ist, hinaus nach oben verlängert und bildet ein Anschlagteil 22. Wie in der vergrößerten Detaildarstellung der Figur 1D gezeigt, ist am oberen Ende des Anschlagteils 22 eine ballige Ausprägung 23 gebildet, die den Punkt definiert, an dem sich die Gegenkontaktfeder 20 in der in Figur 1A gezeigten Ruhestellung an dem Anschlagteil 22 abstützt. Alternativ oder zusätzlich kann eine ähnliche ballige Ausprägung an der Gegenkontaktfeder 20 vorhanden sein.
Wird der Betätiger 17 durch einen (nicht gezeigten) Relaisanker in Richtung des Pfeils nach links bewegt, so nimmt er die Kontaktfeder 14 mit, bis ihr Kontaktstück 18 das Kontaktstück 21 der Gegenkontaktfeder 20 berührt. Bei dieser Bewegung steigt die von dem Betätiger 17 aufzubringende Kraft in dem Diagramm nach Figur 2 vom Punkt (A) längs einer Geraden zum Punkt (B1) an.
Bei weiterer Bewegung des Betätigers 17 nach links muß zunächst die Kraft überwunden werden, mit der die Gegenkontaktfeder 20 gegenüber dem Anschlagteil 22 vorgespannt ist. Dies führt zu einer gewissen Verbiegung der Kontaktfeder 14 in dem Bereich zwischen dem Kontaktstück 18 und dem Angriffspunkt des Betätigers 17. In dem Diagramm nach Figur 2 erstreckt sich dieser Bewegungsbereich mit erhöhtem Kraftanstieg zwischen den Punkten (B1) und (B2).
Bei weiterer Bewegung des Betätigers 17 nach links hebt die Gegenkontaktfeder 20 von dem Anschlagteil 22 ab, wobei die Kraftkennlinie der Figur 2 längs der flacheren Geraden von (B2) nach (C) ansteigt.
Wäre der Gegenkontakt in herkömmlicher Weise als starres Element ausgebildet, so würde die Kraftkennlinie der Figur 2 längs der gestrichelten Linie ansteigen, wodurch das erreichbare Maß des am Punkt (B1) beginnenden Überhubs begrenzt wäre.
Wie aus der obigen Erläuterung ersichtlich, läßt sich der Punkt (B2) in dem Diagramm der Figur 2, an dem der Teil des Überhubbereichs mit flachem Kraftanstieg beginnt, durch die Vorspannung, mit der die Gegenkontaktfeder 20 an dem Anschlagteil 22 anliegt, sowie durch die Höhe der den Anschlagpunkt bildenden Ausprägung 23 einstellen.
In Figur 3 ist die Kontaktanordnung nach Figur 1 perspektivisch dargestellt, wobei angenommen ist, daß die Kontaktfeder 14 und die Gegenkontaktfeder 20 jeweils mittels zweier bei 24 angedeuteter Nieten mit dem Anschlußstück 11 bzw. 12 verbunden ist. In Figur 3 ist auch die durch die ballige Ausprägung 23 entstehende Vertiefung in dem Anschlagteil 22 zu sehen.
Die Ausführungsform nach Figur 4 unterscheidet sich von der nach Figur 3 dadurch, daß in dem Anschlagteil im Bereich zwischen den Nieten 24 und der Ausprägung 23 eine große Öffnung 25 ausgebildet ist, deren Breite der im wesentlichen der Breite der Gegenkontaktfeder 20 entspricht. Diese Öffnung 25 verhindert, daß sich zwischen dem Anschlagteil 22 und der Gegenkontaktfeder 20 Partikel verklemmen, die zu einem "falschen Anschlagpunkt" führen und damit die Ruhelage und die Federkennlinie verändern könnten.
Das in Figur 5 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem nach Figur 4 dadurch, daß die Kontaktfeder 14 und die Gegenkontaktfeder 20 mit Doppelkontakten in Form jeweils zweier nebeneinander liegender Kontaktstücke 18, 21 versehen sind. In diesem Fall ist es zweckmäßig, an dem Anschlagteil 22 zwei nebeneinander liegende Ausprägungen 23 vorzusehen. Dadurch wird einer Torsion der Gegenkontaktfeder 20 entgegengewirkt, die bei Verschweißen eines Paares von Kontaktstücken 18, 21 auftreten könnte.
Auch in dem Ausführungsbeispiel nach Figur 5 ist es möglich, die die Anschlagpunkte bildenden Ausprägungen 23 entweder (wie gezeigt) am Anschlagteil 22 oder an der Gegenkontaktfeder 20 oder auch sowohl am Anschlagteil 22 als auch an der Gegenkontaktfeder 20 vorzusehen.
Bezugszeichenliste
10
Sockel
11, 12
Anschlußstücke
13
Vertiefung
14
Kontaktfeder
15
freies Ende von 14
16
Aussparung
17
Betätiger
18
Kontaktstück
19
Vertiefung
20
Gegenkontaktfeder
21
Kontaktstück
22
Anschlagteil
23
Ausprägung
24
Niet
25
Öffnung

Claims (8)

  1. Relais-Kontaktanordnung mit einer bewegbaren Kontaktfeder (14) und einer mit dieser zusammenwirkenden Gegenkontaktfeder (20), wobei jede der beiden Federn (14, 20) mit ihrem Fußende an einem in einem Relais-Sockel (10) befindlichen Anschlußstück (11, 12) befestigt, die bewegbare Kontaktfeder (14) an ihrem freien Ende (15) von einem Betätiger (17) bewegbar und die Gegenkontaktfeder (20) in ihrer von der bewegbaren Kontaktfeder (14) getrennten Position im Bereich zwischen ihrem Fußende und ihrem freien Ende gegen einen bezüglich des Sockels (10) festen Anschlag (22) vorgespannt ist,
       dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag von einem mit dem zugehörigen Anschlußstück (12) verbundenen starren, metallischen Anschlagteil (22) gebildet ist.
  2. Kontaktanordnung nach Anspruch 1, wobei das Anschlagteil (22) mit dem Anschlußstück (12) einstückig ausgebildet ist.
  3. Kontaktanordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Berührungsstelle zwischen dem Anschlagteil (22) und der Gegenkontaktfeder (20) durch einen Vorsprung (23) am Anschlagteil (22) und/ oder einen Vorsprung an der Gegenkontaktfeder (20) definiert ist.
  4. Kontaktanordnung nach Anspruch 3, wobei der bzw. jeder Vorsprung in seiner Lage und/oder Höhe zur Einstellung der Federcharakteristik veränderbar ist.
  5. Kontaktanordnung nach Anspruch 3 oder 4, wobei der bzw. jeder Vorsprung in einer vorzugsweise balligen Ausprägung (23) besteht.
  6. Kontaktanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die bewegbare Kontaktfeder (14) und die Gegenkontaktfeder (20) jeweils zwei nebeneinander liegende Kontaktstücke (18, 21) aufweisen und das Anschlagteil (22) und/oder die Gegenkontaktfeder (20) mit zwei nebeneinander liegenden Vorsprüngen (23) versehen ist.
  7. Kontaktanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Anschlagteil (22) zwischen seiner Berührungsstelle mit der Gegenkontaktfeder (20) und seiner Verbindung mit dem Anschlußstück (12) eine Öffnung (25) aufweist.
  8. Kontaktanordnung nach Anspruch 7, wobei die Öffnung (25) über die gesamte Breite der Gegenkontaktfeder (20) verläuft.
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