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Die
Erfindung betrifft ein Relais gemäß Patentanspruch 1.
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Elektromagnetische
Relais werden in den verschiedensten technischen Bereichen, insbesondere
in der Kraftfahrzeugtechnik eingesetzt. Bei der Weiterentwicklung
der Relais nimmt zum einen die Leistung der zu schaltenden Strömen und
zum anderen die Spannung der zu schaltenden Ströme zu. Zudem wird die Bauform
abhängig
vom Einsatzbereich weiter verkleinert. Dies führt dazu, dass Kriechströme zwischen
dem Magnetsystem und dem Kontaktsystem des elektromagnetischen Relais
eine zunehmende Rolle spielen.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Relais bereitzustellen,
das trotz geringer Bauform einen relativ kleinen Kriechstrom zwischen
dem Magnetsystem und dem Kontaktsystem aufweist.
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Die
Aufgabe der Erfindung wird durch das Relais gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
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Weitere
bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung sind in den abhängigen
Ansprüchen
angegeben.
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Die
Erfindung betrifft ein Relais mit einem Kontaktsystem und einem
Magnetsystem, die durch eine Grundplatte aus elektrisch isolierenden
Material voneinander getrennt sind. Zur Betätigung des Kontaktsystems ist
eine Öffnung
im Grundkörper
vorgesehen, durch die ein Betätigungselement
vom Magnetsystem zum Kontaktsystem geführt ist. Über die Öffnung kann sich ein Kriechstrom
von dem Kontaktsystem zum Magnetsystem ausbilden. Dies ist insbesondere
von Bedeutung, wenn die Grundplatte eine geringe Dicke aufweist
und zudem die Bauform des Relais relativ klein ist, sodass der Abstand
zwischen der Öffnung
und dem Magnetsystem oder dem Kontaktsystem klein ist.
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Ein
Kriechstrom wird erfindungsgemäß dadurch
reduziert, dass der Kriechstromweg verlängert wird, indem eine Wand
auf der Grundplatte zwischen der Öffnung und dem Kontaktsystem
oder dem Magnetsystem vorgesehen ist. Durch die Ausbildung der Wand
ergibt sich ein verlängerter
Kriechstromweg zwischen dem Magnetsystem und dem Kontaktsystem.
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In
einer weiteren Ausführungsform
ist eine zweite Wand beabstandet zur ersten Wand am Grundkörper ausgebildet.
Dadurch wird der Kriechstromweg zusätzlich verlängert.
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In
einer weiteren Ausführungsform
sind die erste und die zweite Wand auf der gleichen Seite der Grundplatte
angeordnet, so dass nur auf einer Seite ausreichend Bauhöhe für die Ausbildung
der Wände zur
Verfügung
stehen muss. Dadurch wird insgesamt eine kompakte Bauform des Relais
erreicht.
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In
einer weiteren Ausführungsform
ist die zweite Wand niedriger als die erste Wand ausgebildet. Auf
diese Weise wird eine Verlängerung
des Kriechstromweges bei relativ geringem Platzbedarf erreicht.
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In
einer weiteren Ausbildungsform weist das Betätigungselement eine dritte
Wand auf, die seitlich die erste oder zweite Wand überdeckt.
Dadurch wird der Kriechstromweg verlängert. Bei der Anordnung von
der ersten und der zweiten Wand auf einer Seite der Grundplatte
ragt die dritte Wand in den Zwischenraum zwischen der ersten und
der zweiten Wand. Durch diese Anordnung der dritten Wand wird vermieden,
dass ein Strom bei einem geringen Abstand der ersten zur zweiten
Wand zwischen den zwei Wänden überspringt
und dadurch der Kriechstromweg reduziert ist. Auf diese Weise ist
es möglich,
den Abstand zwischen der ersten und der zweiten Wand relativ klein
auszubilden.
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Abhängig von
der gewählten
Ausführungsform
sind die erste, die zweite oder die dritte Wand in Form einer Zylinderhülse ausgebildet,
d.h. in Form einer geschlossenen Ringwand realisiert. Durch die Ausbildung
in Form einer geschlossenen Ringwand wird ein Kriechstrom um die
ganze Öffnung
herum verlängert.
Abhängig
von der gewählten
Ausführungsform
können
die Wände
auch nur in Form von Teilringwänden
ausgebildet sein. Die Teilringwände sind
in der Weise angeordnet, dass besonders kritische Bereiche zwischen
dem Magnetsystem und dem Kontaktsystem in Bezug auf einen Kriechstromweg
verlängert
sind.
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In
einer weiteren Ausführungsform
ist die erste Wand der Grundplatte als Führung für das Betätigungselement ausgebildet.
Auf diese Weise wird die Funktion der Verlängerung des Kriechstromwegs zusätzlich mit
der Funktion einer präzisen
Führung des
Betätigungselementes
verbunden. Eine zusätzliche
Führung
des Betätigungselementes
ist somit nicht mehr erforderlich.
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In
einer weiteren Ausführungsform
ist eine präzise
Führung
des Betätigungselementes
durch die Ausbildung einer Einkerbung an der ersten Wand und durch
die Ausbildung eines Führungsteils
am Betätigungselement
realisiert. Dadurch ist eine einfache und in einer Richtung präzise Führung gewährleistet.
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In
einer weiteren Ausführungsform
weist das Kontaktsystem eine Kontaktfeder auf, die einen Leitungsstreifen
aufweist, an dem ein Streifenstück
seitlich herausragend ausgebildet ist. Das Streifenstück dient
als Anlage für
das Betätigungselement.
Das Streifenstück
ragt seitlich nach innen in Richtung auf das Betätigungselement. Auf diese Weise
ist es möglich,
den Leitungsstreifen in einem größeren Abstand zur Öffnung zu
führen
und zudem über
das Streifenstück
bei einer schmalen Ausführungsform
des Betätigungselementes
eine Betätigungsfläche für das Betätigungselement
nahe an der Öffnung
bereit zu stellen.
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Die
Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine
teilaufgeschnittene perspektivische Darstellung eines Relais,
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2 einen
Querschnitt durch das Relais,
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3 einen
Querschnitt durch das Betätigungselement
und den Grundkörper
des Relais,
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4 eine
schematische Darstellung von Kriechwegen mit und ohne der ersten,
zweiten oder dritten Wand,
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5 eine
Ansicht auf die Grundplatte mit der ersten und der zweiten Wand,
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6 eine
perspektivische Darstellung des Betätigungselementes,
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7 eine
weitere perspektivische Darstellung des Betätigungselementes,
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8 eine
Ansicht auf das Kontaktsystem mit montiertem Betätigungselement, und
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9 eine
Ansicht auf das Kontaktsystem eines teilmontierten Relais mit einer
weiteren Ausführungsform
des Kontaktsystems und einer weiteren Ausführungsform der zweiten Wand.
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1 zeigt
in einer perspektivischen Darstellung einen Teilaufschnitt eines
Relais 28, das ein Magnetsystem 29 und ein Kontaktsystem 30 aufweist.
Das Magnetsystem 29 und das Kontaktsystem 30 sind
durch eine Grundplatte 16 voneinander getrennt, wobei das
Magnetsystem 29 auf einer oberen Seite der Grundplatte 16 und
das Kontaktsystem 30 an einer Unter seite der Grundplatte 16 angeordnet sind.
Das Magnetsystem 29 steht mit dem Kontaktsystem 30 über ein
Betätigungselement 19 in
Wirkverbindung, das durch eine Öffnung 24 der
Grundplatte 16 geführt
ist. Aufgrund der geringen Bauform und der geringen Dicke der Grundplatte 16 besteht die
Gefahr der Ausbildung eines Kriechstromes zwischen dem Kontaktsystem 30 und
dem Magnetsystem 29. Zur Reduzierung des Kriechstromes
weist die Grundplatte 16 eine erste Wand 20 auf,
die auf der Unterseite der Grundplatte 16 aufgebildet ist
und die Öffnung 24 umgibt.
Zudem weist in einer weiteren Ausführungsform die Grundplatte 16 eine
zweite Wand 21 auf, die beabstandet zur ersten Wand 20 auf
der Unterseite der Grundplatte 16 ausgebildet ist und die
erste Wand 20 umringt. Die erste und die zweite Wand 20, 21 weisen
die Form von Zylinderhülsen
auf. Abhängig
von der Ausführungsform
können die
erste und/oder die zweite Wand 20, 21 auf verschiedenen
Seiten der Grundplatte 16 oder gemeinsam auf der Oberseite
der Grundplatte 16 zwischen der Öffnung 24 und dem
Magnetsystem 29 angeordnet sein. Die Form und/oder Lage
der Wände 20, 21 kann
unterschiedlich gewählt
sein, wobei die Aufgabe der ersten und/oder der zweiten Wand darin
besteht, einen Kriechstromweg zwischen dem Kontaktsystem 30 und
dem Magnetsystem 29 über
die Öffnung 24 zu
verlängern.
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In
einer weiteren Ausführungsform
weist das Betätigungselement 19 eine
dritte Wand 22 auf, die die erste und/oder die zweite Wand 20, 21 seitlich überdeckt.
In einer Ausführungsform
reicht die dritte Wand 22 nahezu bis zur Grundplatte 16 und
weist einen geringen seitlichen Abstand zur ersten oder zweiten
Wand 20, 21 auf. Beispielsweise kann die dritte
Wand 22 an der ersten oder zweiten Wand 20, 21 nahezu
anliegen. In der Ausführungsform
mit der ersten und zweiten Wand auf der gleichen Seite der Grundplatte 16 sind
die erste und zweite Wand 20, 21 ausgehend von
der Öffnung 24 um
einen festgelegten Abstand beabstandet. In einen Zwischenraum zwischen
der ersten und zweiten Wand 20, 21 greift die
dritte Wand 22 ein und überdeckt
in seitlicher Richtung die erste und die zweite Wand 20, 21.
Die Form der dritten Wand 22 kann unterschiedlich sein, wobei
die dritte Wand 22 eine analoge Form wie die erste oder
zweite Wand aufweisen kann. Beispielsweise kann die dritte Wand 22 die
Form einer Platte oder einer gebogenen Platte oder einer Teilhülse oder
einer Zylinderhülse
aufweisen.
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Das
Magnetsystem 29 weist eine Spule 5 mit einem Kernjoch 1 und
einem L-förmigen
Pol 2 auf. Der Pol 2 ist von einem Ende des Kernjochs 1 nach unten
und zurück
bis nahezu in einen Mittenbereich der Spule 5 auf einer
Unterseite der Spule 5 geführt. An einem gegenüberliegenden
Ende der Spule 5 ist ein Ankerlager 4 angeordnet,
an dem ein Anker 3 mit Hilfe einer Feder 6 schwenkbar
gelagert ist. Der Anker 3 ist in Form einer Platte ausgebildet
und erstreckt sich ebenfalls auf der Unterseite der Spule 5 bis über den
Mittenbereich hinaus, so dass ein Überdeckungsbereich 8 zwischen
dem Pol 2 und dem Anker 3 vorgesehen ist. Im unbestromten
Zustand ist der Anker 3 durch die Vorspannung der Feder 6 mit einem
Arbeitsspalt 7 im Überdeckungsbereich 8 vom Pol 2 beabstandet.
Der Anker 3 weist im Überdeckungsbereich 8 eine
Abstufung 31 und somit eine reduzierte Dicke im Überdeckungsbereich 8 auf.
Dadurch wird eine geringe Bauhöhe
des Relais 28 ermöglicht.
Am Anker 3 ist das Betätigungselement 19 befestigt,
das durch die Öffnung 24 der
Grundplatte 16 ragt.
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Das
Kontaktsystem 30 weist einen ersten Kontakt 9 auf,
der auf der Unterseite der Grundplatte 16 befestigt ist
und mit einem ersten Kontaktanschluss 10 verbunden ist.
Weiterhin ist ein zweiter Kontakt 11 vorgesehen, der an
einem Ende einer Kontaktfeder 13 befestigt ist. Die Kontaktfeder 13 ist an
einem gegenüberliegenden
Ende an der Grundplatte 16 befestigt. Die Kontaktfeder 13 ist
an einem zweiten Kontaktanschluss 12 angeschlossen. Die Kontaktfeder 13 ist
seitlich am Betätigungselement 19 vorbeigeführt und
im unbestromten Zustand der Spule 5 sind der erste und
der zweite Kontakt 9, 11 voneinander beabstandet.
Das Betätigungselement 19 weist
einen Betä tigungsarm 26 auf,
der unterhalb der Kontaktfeder 13 angeordnet ist. Bei einer
Bestromung der Spule 5 wird der Anker 3 nach oben
zum Pol 2 gezogen. Dabei wird das Betätigungselement 19 ebenfalls
nach oben gezogen, sodass die Kontaktfeder 13 von dem Betätigungsarm 26 mitgenommen
wird. Dadurch werden der erste und der zweite Kontakt 9, 10 aneinander
gedrückt
und es wird eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem ersten und
dem zweiten Kontaktanschluss 10, 12 hergestellt.
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Wird
der Strom durch Spule 5 wieder abgeschalten, so wird der
Anker 3 aufgrund der Vorspannkraft der Feder 6 vom
Pol 2 wegbewegt, sodass auch der Betätigungsarm 26 des
Betätigungselements 19 nach
unten vom ersten Kontakt 9 weg bewegt wird. Aufgrund der
Federspannung der Kontaktfeder 13 wird folglich der zweite
Kontakt 11 vom ersten Kontakt 9 getrennt und die
elektrische Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Kontaktanschluss 10, 12 wird
unterbrochen.
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Die
Spule 5 verfügt über zwei
Spulenanschlüsse 15,
die auf der Unterseite des Relais 28 herausgeführt sind.
Das Relais 28 ist mit einem Gehäusedeckel 17 abgedeckt,
wobei eine Bodenöffnung des
Gehäusedeckels 17 über einen
Gehäuseboden 18 verschlossen
ist.
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2 zeigt
einen Querschnitt durch das Relais 28 in der offenen Position.
Dabei ist deutlich die Öffnung 24 der
Grundplatte erkennbar, durch die ein Haltearm 23 des Betätigungselementes 19 geführt ist.
Der Haltearm 23 weist in dieser Ausführungsform Schnapphaken 25 auf,
mit denen der Haltearm 23 durch eine zweite Öffnung 32 des
Ankers 3 geführt
ist und auf einer Oberseite verhakt ist. Weiterhin weist in einer
weiteren Ausführungsform
der Pol 2 eine Ausnehmung 33 auf, in die die Schnapphaken 25 beim Anziehen
des Ankers 3 auf den Pol 2 bewegt werden. Dadurch
kann der Anker 3 trotz der Schnapphaken 25 in
Anlage an den Pol 2 gebracht werden.
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In
einer weiteren Ausführungsform
ist die Ausnehmung 33 als durchgehende Öffnung im Pol 2 ausgebildet.
Die Kontaktfeder 13 liegt auf einer Anlagefläche des
Betätigungsarms 26 auf.
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3 zeigt
eine Ansicht von unten auf das Kontaktsystem mit einem Querschnitt
durch das Betätigungselement 19,
die Grundplatte 16 und einen Grundkörper 40. Das Betätigungselement 19 ist
mit dem Haltearm 23 durch die Öffnung 24 der Grundplatte 16 geführt und
ragt in der dargestellten Ausführungsform
durch die zweite Öffnung 32 des
Ankers 3. Der Haltearm 23 ist an einem Endbereich
in Form der Schnapphaken 25 ausgebildet, die mit einer
Oberseite des Ankers 3 verhakt sind. Zwischen den zwei Schnapphaken 25 ist
ein Luftspalt 34 vorgesehen, sodass durch ein Zusammenbiegen
der Schnapphaken 25 das Betätigungselement 19 vom
Anker 3 abgezogen werden kann. Der Haltearm 23 ist
an einem oberen Endbereich mit einer Bodenplatte 35 verbunden.
Die Bodenplatte 35 erstreckt sich seitlich über die
erste Wand 20 hinaus und ist im Randbereich mit der dritten
Wand 22 verbunden. Die dritte Wand 22 geht im
Randbereich aus der Bodenplatte 35 hervor und erstreckt
sich in Richtung der Grundplatte 16 bis in einen Zwischenraum 39 zwischen
die erste und die zweite Wand 20, 21.
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An
gegenüberliegenden
Außenseiten
der dritten Wand 22 sind zwei Betätigungsarme 26 ausgebildet,
die seitlich aus der dritten Wand 22 herausragen und in
Richtung auf Leitungsstreifen 36 der Kontaktfeder 13 geführt sind.
In der Ruheposition liegen die Betätigungsarme 26 an
den Leitungsstreifen 36 an. Die Betätigungsarme 26 sind
im unteren Bereich beabstandet zur dritten Wand 22 ausgeführt, damit
bei der Betätigung
des Ankers 3 und einer Bewegung des Betätigungselements 19 in
Richtung auf die Grundplatte 16 ausreichend Raum für die zweite Wand 21 zur
Verfügung
steht.
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4 zeigt
in einer schematischen Darstellung auf einer linken Seite in einer
gestrichelten Linie A den theoretischen Kriechweg ohne eine erste,
eine zweite und eine dritte Wand 20, 21, 22.
Zudem ist auf der linken Seite mit einer punktgestrichelten Linie
B ein theoretischer Kriechweg ohne die dritte Wand 22 dargestellt.
Weiterhin ist auf der rechten Seite der durch die Anordnung der
ersten, der zweiten und der dritten Wand verlängerte Kriechweg mit einer
gestrichelten Linie C schematisch dargestellt. Durch diese Darstellung
wird ersichtlich, dass eine deutliche Verlängerung des Kriechwegs durch
die Ausbildung der Wände 20, 21, 22 erreicht
wird.
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5 zeigt
eine Ansicht von unten auf den Grundkörper 40 des Relais 28,
wobei die erste und die zweite Wand 20, 21 auf
einer Unterseite aus der Grundplatte 16 herausragen. Die
erste Wand 20 umgibt die in der Darstellung nicht sichtbare Öffnung 24 der
Grundplatte 16. Die erste Wand 20 ist im Wesentlichen
in Form einer geschlossenen Ringwand ausgebildet und weist einen
abgerundeten viereckigen Querschnitt auf. Die erste Wand 20 weist
eine größere Höhe als die
zweite Wand 21 auf. Zudem weist die erste Wand 20 an
einer Seitenfläche
an einem oberen Rand eine Einkerbung 37 auf, die von zwei
Führungsseiten 38 begrenzt
ist. Die Führungsseiten 38 sind
parallel zueinander angeordnet. Die zweite Wand 21 weist
einen vorgegebenen Abstand zur ersten Wand 20 auf und umgibt
die erste Wand 20 in Form einer Ringwand. Zwischen der
ersten und der zweiten Wand 20, 21 ist ein ringförmiger Zwischenraum 39 ausgebildet.
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6 zeigt
in einer perspektivischen Darstellung das Betätigungselement 19 mit
der Bodenplatte 35, dem Haltearm mit den Schnapphaken 25, der
dritten, hülsenförmigen Wand 22 und
den seitlichen Betätigungsarmen 26.
An der Grundplatte 35 sind zwei Montageöffnungen 41 vorgesehen,
die an gegenüberliegenden
Seiten des Haltearms angeordnet sind. Die Montageöffnungen 41 dienen
zum Entformen der Schnapphaken 25 von einem Formwerkzeug.
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7 zeigt
eine weitere Ansicht auf das Betätigungselement 19,
wobei die hülsenförmige Ausbildung
der dritten Wand 22 deutlich erkennbar ist. Zudem ist an
der Bodenplatte 35 ein Führungselement 42 ausgebildet,
das an gegenüber
liegenden Seiten Führungsflächen 43 aufweist.
Im montierten Zustand ist das Führungselement 42 in
die Einkerbung 37 der ersten Wand 20 (5)
eingelegt, wobei die Führungsflächen 43 durch
die Führungsseiten 38 geführt werden.
Dadurch ist eine präzise
Führung des
Betätigungselementes 19 möglich.
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8 zeigt
eine perspektivische Darstellung eines teilmontierten Relais 28 mit
Blick auf die Unterseite der Grundplatte 16. Das Betätigungselement 19 greift
mit der dritten Wand 22 in den ringförmigen Raum 39 zwischen
die erste und die zweite Wand 20, 21 ein. Die
Kontaktfeder 13 ist in einem ersten Endbereich 44 am
Grundkörper 40 über eine
Platte 48 befestigt, die die Kontaktfeder 13 gegen
die Grundplatte drückt.
Die Kontaktfeder 13 weist zwei Leitungsstreifen 36 auf,
die im ersten Endbereich 44 miteinander verbunden sind
und seitlich an gegenüberliegenden
Seiten an dem Betätigungselement 19 vorbei
geführt
sind. In einem zweiten Endbereich 45 sind die Leitungsstreifen 36 wieder
miteinander zu einer Kontaktplatte 46 verbunden. An der
Kontaktplatte 46 ist der zweite Kontakt 11 befestigt.
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9 zeigt
eine Ansicht auf eine weitere Ausführungsform eines teilmontierten
Relais, bei der die zweite Wand 21 in Form einer Teilringwand
ausgebildet ist. In der dargestellten Ausführungsform ist die zweite Wand 21 in
Form einer halben Ringwand ausgebildet, die im Querschnitt ein U-Form
aufweist. In der entsprechenden Art und Weise kann die erste Wand 20 in
Form einer Teilringwand ausgebildet sein, die im Querschnitt eine
U-Form aufweist.
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Die
erste und die zweite Wand 20, 21 können in
beliebigen Formen ausgebildet sein, wobei sowohl die erste als auch
die zweite Wand 20, 21 in Form eines geraden Wandstückes oder
eines abgewinkelten Wandstückes
ausgebildet sein kann. Dabei ist die Form der ersten und der zweiten
Wand 20, 21 entspre chend der Außenkontur
der Öffnung 24 ausgebildet,
um einen Weg für
einen Kriechstrom zu verlängern.
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Zudem
ist an den Leitungsstreifen 36 an gegenüberliegenden Seiten jeweils
ein Streifenstück 47 ausgebildet,
die sich ausgehend vom Leitungsstreifen 36 nach innen in
Richtung auf das Betätigungselement 19 erstrecken.
Die Streifenstücke 47 sind
bis unter die Betätigungsarme 26 geführt und
dienen als Auflagefläche
für die
Betätigungsarme 26.
Durch die Ausbildung der Streifenstücke 47 ist es möglich, die Leitungsstreifen
in einem größeren Abstand
zur Öffnung 24 zu
führen
und trotzdem eine Auflagefläche für die Betätigungsarme 26 nahe
der Öffnung 24 bereitzustellen.
Auch dadurch wird die Gefahr der Ausbildung eines Kriechstroms reduziert.
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Sowohl
die Grundplatte 16 als auch der Grundkörper 40 und das Betätigungselement 19 sind aus
elektrisch isolierende Material, beispielsweise aus Polyethylen
hergestellt. Das Kontaktsystem 30 sowie das Magnetsystem 29 sind
aus einem elektrisch leitenden Material hergestellt.
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- 1
- Kernjoch
- 2
- Pol
- 3
- Anker
- 4
- Ankerlager
- 5
- Spule
- 6
- Feder
- 7
- Arbeitsspalt
- 8
- Überdeckungsbereich
- 9
- 1.
Kontakt
- 10
- 1.
Kontaktanschluss
- 11
- 2.
Kontakt
- 12
- 2.
Kontaktanschluss
- 13
- Kontaktfeder
- 15
- Spulenanschlüsse
- 16
- Grundplatte
- 17
- Gehäusedeckel
- 18
- Gehäuseboden
- 19
- Betätigungselement
- 20
- 1.
Wand
- 21
- 2.
Wand
- 22
- 3.
Wand
- 23
- Haltearm
- 24
- Öffnung
- 25
- Schnapphaken
- 26
- Betätigungsarm
- 27
- Ausnehmung
- 28
- Relais
- 29
- Magnetsystem
- 30
- Kontaktsystem
- 31
- Abstufung
- 32
- 2. Öffnung
- 33
- Ausnehmung
- 34
- Luftspalt
- 35
- Bodenplatte
- 36
- Leitungsstreifen
- 37
- Führungsausnehmung
- 38
- Führungsseite
- 39
- Zwischenraum
- 40
- Grundkörper
- 41
- Montageöffnung
- 42
- Führungselement
- 43
- Führungsfläche
- 44
- 1.
Endbereich
- 45
- 2.
Endbereich
- 46
- Kontaktplatte
- 47
- Streifenstück
- 48
- Platte