DE19635275C1 - Polarisiertes Relais - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein polarisiertes Relais nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Ein solches Relais ist aus der EP 0 423 834 A2 bekannt; bei diesem bekannten Relais werden beispielsweise, wie auch bei an­ deren, grundsätzlich ähnlich aufgebauten Miniaturrelais, die verschiedenen Baugruppen, also der Sockel mit den feststehenden Kontaktelementen, der Anker mit den beweglichen Kontaktelemen­ ten und die Spulenbaugruppe in Schichtbauweise übereinander an­ geordnet, was zu einer Summierung der Fertigungstoleranzen der Einzelteile führt. So ist also bei dem bekannten Relais gemäß EP 0 423 834 A2 der Anker über Lagerelemente befestigt, die in Form von Torsionsstegen und parallel zur Grundebene liegenden Befestigungsarmen auf ebenfalls parallel zur Grundebene liegen­ den Stützflächen liegend befestigt sind. Die Abstände zwischen den feststehenden Kontaktelementen und den mit dem Anker ver­ bundenen beweglichen Kontaktelementen sind somit durch die Fer­ tigung der Einzelteile fest vorgegeben. Das bedeutet, daß ei­ nerseits die Einzelteile sehr toleranzarm und damit aufwendig hergestellt werden müssen, daß aber trotzdem die verbleibenden Toleranzen sich bei der Montage summieren. Eine nachträgliche Justierung der Kontaktabstände ist somit unumgänglich und bei dem bekannten Relais auch durch Biegen an den Befestigungslap­ pen vorgesehen.

Darüber hinaus ist aus der Fig. 26 der EP 0 423 834 A2 ein Stand der Technik (JP 59-44765 A) bekannt, bei dem zumindest Teile einer Magnetbaugruppe in einem Gehäuse eines Relais fi­ xiert sind und bei dem die Festkontakte am Gehäuse vorgesehen sind.

Bei diesem Relais ist jedoch der Anker mit der Kontaktfeder am Gehäuse nicht festgelegt, so daß trotz einer Kontaktierungs­ richtung hin zum Festkontakt, eine über die Lebensdauer des Re­ lais gleichbleibende Kontaktierung nicht gewährleistet ist.

In der auf einer älteren Anmeldung beruhenden DE 195 20 220 C1 ist ein polarisiertes Relais mit einem Grundkörper, welcher ei­ nen H-förmigen Querschnitt aufweist, beschrieben. Im Kontak­ traum unterhalb von Absätzen beiderseits des Ankers ist jeweils eine Nut gebildet, welche von der Außenwand des Grundkörpers und von einem Wandsteg begrenzt ist. In diese Nuten kann Ver­ gußmasse eingegossen werden, um in die Nuten hereinragende An­ schlußstifte fest im Grundkörper zu verankern. In einer Ausfüh­ rungsform gemäß DE 195 20 220 C1 sind Anschlußstifte im Sockel­ bereich durch eine eingespritzte Platine für Kontaktträger ge­ steckt und in Durchbrüchen auf geeignete Weise mit der Platine kontaktiert.

Zur Vereinfachung der nachfolgenden Beschreibung wird im weite­ ren der Teil eines Gehäuses eines Relais mit "oben" bezeichnet, in dem eine Magnetbaugruppe angeordnet ist, während der offene Teil des Gehäuses, der durch eine Platte verschlossen ist, als "unten" liegend bezeichnet wird (siehe Fig. 1).

Bei einem Relais nach dem Stand der Technik treten bei der Her­ stellung, beim Aufbringen auf eine Leiterplatte (als SMD-Relais) sowie über die Anwendungszeit des Relais Kennwert­ änderungen auf, die ihre Ursache in Relaxationen von Kunst­ stoffbauteilen bei erhöhten Temperaturen und unter der Kraft­ einwirkung eines aufmagnetisierten Magneten der Magnetbaugruppe haben.

Dieser Nachteil ist im Stand der Technik nicht gelöst und es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein polari­ siertes Relais zu schaffen, welches über die gesamte Lebensdau­ er eine minimale Kennwertänderung aufweist.

Diese Aufgabe wird durch eine Relais gemäß den Merkmalen im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung schafft ein polarisiertes Relais mit einer Ma­ gnetbaugruppe und einer Anker-Feder-Baugruppe, wobei beide Baugruppen in einem nach unten offenen Gehäuse des Relais über­ einanderliegend so angeordnet sind, daß Kontaktpaare, bestehend aus einem Kontakt einer Kontaktfeder der Anker-Feder-Baugruppe und aus einem Festkontakt, vorgesehen sind, wobei der Festkon­ takt am Gehäuse, oberhalb des Kontaktes angeordnet, vorgesehen ist, wobei das Zusammenwirken der Kontaktpaare in Richtung zur Magnetbaugruppe hin wirkt, indem der Kontakt der Kontaktfeder bei der Kontaktierung in Richtung zur Magnetbaugruppe hin aus­ gelenkt wird, und wobei die Unterseite des Gehäuses durch eine Platte verschlossen ist, durch die Anschlüsse des Relais nach unten aus dem Gehäuse herausgeführt sind.

Durch diese Anordnung der Baugruppen und die Richtungsumkehr der Kontaktierung des Kontaktpaares, verglichen mit dem Stand der Technik nach der EP 0 423 834 A2, wird das Kontaktpaar auf der Seite geschlossen, auf die der Anker der Anker-Feder-Baugruppe hin angezogen wird. Das Relais ist damit mit einer Kennwertkompensierung versehen, da sich Polflächen der Magnet­ baugruppe und die Kontaktpaare in der gleichen Richtung abnut­ zen und damit der Überhub über die Lebensdauer annähernd kon­ stant bleibt.

Durch das Versetzen der Festkontakte nach oben in das Gehäuse, d. h. über der Kontaktfeder liegend, läßt sich das unten offene Gehäuse besonders einfach durch eine Platte verschließen, die keinen Einfluß auf die Kontakte ausübt.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Relais sind in den Unteransprüchen angeführt. Bezüglich der dort angeführ­ ten Merkmale wird auf diese Ansprüche verwiesen.

Als vorteilhaft ist es insbesondere anzusehen, daß der Überhub bei der vorliegenden Erfindung nicht durch Änderungen am Lager­ spalt beeinflußt wird. Lediglich die Abstände Polschuh/Fest­ kontakt (a) und Anker/Federkontakt (b) bestimmen die Überhubto­ leranz (siehe Fig. 1).

Dadurch, daß nach den Patentansprüchen 2 und 10 die Anschlüsse direkt an dem im Gehäuse fixierten Kontaktträger nach unten ge­ bogen sind und der Mittelanschluß angeschweißt ist, treten wäh­ rend der Montage des Relais (z.Bsp. als SMD-Relais) auf der Leiterplatte keine Veränderungen in den oben genannten Abstän­ den mehr auf.

Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß sich das Relais durch ei­ ne einfache Platte auf der Unterseite verschließen und abdich­ ten läßt.

Durch das Abstandselement nach Anspruch 7 kann auch bei einer Temperaturbelastung sichergestellt werden, daß sich der Lager­ spalt nicht wesentlich verändert.

Bei der zweiten Ausführungsform nach der Fig. 2 (Patentansprüche 10 bis 11) wird darüber hinaus die Relaxation der Ankerhaltezapfen vermieden, während der erhöhte Randbereich der Aufnahmeeinrichtung für den Anker eine zusätzliche Span­ nungsfestigkeit zwischen Kontakt- und Magnetkreis des Relais bewirkt.

Weitere Vorteile sind darin zu sehen, daß die großflächige An­ lage der Kontaktfedern am unteren Rand der Aufnahmeeinrichtung eine verringerte Verspreizung nach sich zieht, wodurch zuver­ lässig eine Brückenschaltung verhindert wird (Form D-Schaltver­ halten) sowie insgesamt das Prellverhalten des Relais verbes­ sert wird.

Im folgenden werden anhand der Beschreibung und der zugehörigen Zeichnungen zwei Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Relais ausführlich beschrieben.

In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt einer ersten Ausführungsform ei­ nes polarisierten Relais nach der Erfindung;

Fig. 2 eine Schnittansicht des Relais nach der Fig. 1, wobei die obere Hälfte der Fig. 2 eine Teil- Schnittansicht (IIa) von unten zeigt, so daß die Festkon­ takte dargestellt sind, während die untere Hälfte der Fig. 2 eine Teil-Schnittansicht (IIb) von oben zeigt, bei der die Kontakte der Kontaktfeder dargestellt sind;

Fig. 3 eine Querschnittansicht (III) des Relais nach der Fig. 1, wobei im linken Teil der Figur der Kontaktträger nach unten gebogen ist, während im rechten Teil ein An­ schlußstift in den Kontaktträger eingepreßt ist;

Fig. 4 eine zweite Ausführungsform (in einer der Fig. 1 ähnlichen Darstellung) eines polarisierten Relais nach der Erfindung.

In der Fig. 1 ist eine Ansicht einer ersten Ausführungsform eines Relais nach der vorliegenden Erfindung (ohne Anschluß­ stifte) dargestellt. Ein Gehäuse 11 des Relais ist im Quer­ schnitt H-förmig ausgebildet. In den oberen Hohlraum des im Querschnitt H-förmigen Gehäuses 11 wird eine Magnetbaugruppe von oben her eingesetzt und mittels einer Masse aus Gießharz 12 vergossen.

Mit dem Bezugszeichen 1 ist eine Wicklung der Magnetbaugruppe bezeichnet; die Magnetbaugruppe umfaßt darüber hinaus einen Spulenkörper 2, Spulenanschlüsse 3, einen Kern 4, Polschuhe 5 sowie einen (Dauer-) Magneten 8. Die Polung des Magneten 8 ist in der Fig. 1 dargestellt: die dreipolige Aufmagnetisierung ist derart, daß er mittig über einer Ankerachse einen Dauermagnetpol (N) und an den beiden Enden zwei dazu entgegengesetzte Pole (S) erzeugt.

Unterhalb der Magnetbaugruppe ist im Gehäuse 11 eine Anker- Feder-Baugruppe vorgesehen, die im wesentlichen einen Anker 6 und Kontaktfedern 16 umfaßt. Der Anker 6 ist über zwei seitli­ che Drehzapfen (nicht dargestellt) und eine Befestigungsein­ richtung 7 relativ zum Gehäuse 11 verdrehbar am Gehäuse 11 ge­ lagert.

An den Enden der Kontaktfedern 16 befinden sich jeweils Kontak­ te 16a, wobei diese Kontakte 16a nach oben ausgerichtet sind und mit Festkontakten 13a zusammenwirken, die mittels eines Kontaktträgers 13 fest am Gehäuse 11 fixiert sind.

Die Kontaktträger 13 mit den Festkontakten 13a sind zusammen mit den Polschuhen 5 im Gehäuse 11 fest fixiert. Die Anschlüsse 13b, die an den Kontaktträgern 13 durch Umbiegen nach unten (Fig. 3, linker Teil) geführt sind, sind durch Umspritzen fest mit dem Gehäuse 11 aus isolierendem Material verbunden. In Fig. 3 ist im rechten Teil eine andere Anschlußart gezeigt. In diesem Fall sind starre Anschlußstifte (13c) in Löcher der Kon­ taktträger 13 eingepreßt. In gleicher Weise sind auch die Mit­ telkontaktanschlüsse der Kontaktfedern 16 entweder als abgebo­ gene Verlängerungen oder als Stifte 17 (Fig. 2) ausgebildet. Durch diese Anordnung der Kontaktträger 13 und der Festkontakte 13a, die sich oberhalb der Kontakte 16a der Kontaktfedern 16 befinden, treten an den Kontakten keine Veränderungen hinsicht­ lich der Position bzw. Abstände während des Montage- und Löt­ prozesses des Relais auf.

Der Anker 6 ist an der Befestigungseinrichtung 7 mittels Anker­ haltezapfen 9 fixiert. Der Anker 6, die Befestigungseinrichtung 7 und die Kontaktfedern 16, die in der Befestigungseinrichtung 7 verankert sind, drehen somit bei einer durch die Spulenerre­ gung veränderten magnetischen Anziehungskraft der Magnetbau­ gruppe um die Achse der nicht richtbaren Drehzapfen. Der Anker 6 weist an seiner Lagerung eine minimale Lagerluft auf, die annä­ hernd Null ist.

Die Kontaktpaare des erfindungsgemäßen Relais, bestehend aus Festkontakten 13a und Kontakten 16a der Kontaktfedern 16, sind im Verhältnis zum Stand der Technik vertauscht angeordnet. Die Kontaktierung erfolgt in Richtung zur Magnetbaugruppe hin, d. h. durch eine Bewegung von unten nach oben. Der jeweilige Kontakt 16a der Kontaktfeder 16 wird gemeinsam mit der Bewegung des An­ kers 6 und der Bewegung der Befestigungseinrichtung 7 von unten an den zugehörigen Festkontakt 13a heran geführt.

Die Kontaktpaare werden also auf der Seite geschlossen, auf der auch der Anker 6 angezogen wird. Diese Anordnung gewährleistet eine kennwertkompensierende Wirkung über die gesamte, mechani­ sche Lebensdauer des Relais, da sich die Polflächen der Pol­ schuhe 5 in gleicher Weise und in gleicher Richtung wie die Kontaktpaare abnutzen. Somit bleibt der Überhub praktisch un­ verändert.

Der Überhub wird bei dieser Ausführungsform lediglich durch die Abstände a und b bestimmt. Der Abstand a ist der Abstand zwi­ schen dem Polschuh 5 und dem Festkontakt 13a, während der Ab­ stand b der Abstand zwischen dem Anker 6 und dem Kontakt 16a der Kontaktfeder 16 ist. Lagerspaltänderungen am Anker 6 blei­ ben ohne Einfluß auf den Überhub.

Bei dieser ersten Ausführungsform wird das Gehäuse 11 des Re­ lais von unten her mit einer Platte 10 verschlossen, die mit Gießharz eingeklebt wird, um eine Abdichtung zu bewirken.

In der Fig. 4 ist eine zweite Ausführungsform eines erfin­ dungsgemäßen Relais dargestellt, wobei die Ansicht analog zu der Ansicht in der Fig. 1 ist.

Hinsichtlich der Beschreibung der Magnetbaugruppe und anderer Bauteile wird auf die Beschreibung der Magnetbaugruppe usw. bei der ersten Ausführungsform verwiesen.

Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der oben be­ schriebenen ersten Ausführungsform u. a. durch die Anordnung des Ankers 6a, der hier durch ein Abstandselement 14 relativ zum Magneten 8 abgestützt ist, wobei der Lagerluftspalt im aufma­ gnetisierten Zustand des Magneten im wesentlichen Null ist. Ein weiterer Unterschied besteht in der Anordnung des Ankers 6a in einer becherförmigen Aufnahmeeinrichtung 15, in die der Anker 6a eingeklebt ist.

Durch diese Anordnung des Ankers 6a ist eine Veränderung des Lagerspalts ausgeschlossen, auch bei starken Temperaturschwan­ kungen bzw. -belastungen.

Eine Relaxation eines Ankerhaltezapfens 9 wird durch die be­ cherförmige Aufnahmeeinrichtung 15 ausgeschlossen und somit ei­ ne weitere Verbesserung der dauerhaften Positionierung des An­ kers 6a bewirkt. Da die becherförmige Aufnahmeeinrichtung 15 am Randbereich 15a hochgezogen ist, kann zusätzlich eine erhöhte Spannungsfestigkeit zwischen dem Kontaktkreis und dem Magnet­ kreis des Relais erreicht werden.

Durch die Erstreckung der Aufnahmeeinrichtung 15 in Längsrich­ tung des Ankers 6a über dessen vollständige Länge wird zudem eine längere Anlage entlang der Kontaktfedern 16 geschaffen. Dies führt zu einer verringerten Verspreizung zwischen Kontakt­ federn 16 und Anker 6a, so daß eine Brückenschaltung bei Kon­ taktverschweißung (Form D-Schaltverhalten) sicher verhindert wird. Darüber hinaus wird das Prellverhalten des Relais verbes­ sert.

Bei der zweiten Ausführungsform wird das Gehäuse 11 nach unten durch eine Platte 18 verschlossen, deren Randbereiche 18a nach oben erhöht ausgeführt sind; die Befestigung der Platte 18 er­ folgt am Gehäuse 11 ebenfalls mittels Verkleben mit Gießharz, um eine dauerhafte Abdichtung zu gewährleisten.

Auch bei der Ausführungsform nach der Fig. 4 werden die Kon­ taktpaare auf der Seite geschlossen, auf der auch der Anker 6a angezogen wird. Diese Anordnung gewährleistet wiederum eine kennwertkompensierende Wirkung über die gesamte, mechanische Lebensdauer des Relais, da sich die Polflächen der Polschuhe 5 in gleicher Art und Weise und in gleicher Richtung wie die Kon­ taktpaare abnutzen. Der Überhub bleibt im wesentlichen unverän­ dert.

Der Überhub wird bei der zweiten Ausführungsform ebenfalls durch die Abstände zwischen dem Polschuh 5 und dem Festkontakt 13a sowie zwischen dem Anker 6a und dem Kontakt 16a der Kon­ taktfeder 16 bestimmt. Lagerspaltänderungen am Anker 6a treten praktisch nicht auf und bleiben zudem ohne Einfluß auf den Überhub.

Die Erfindung betrifft ein polarisiertes Relais mit einer Ma­ gnetbaugruppe und einer Anker-Feder-Baugruppe, wobei die Rich­ tung der Kontaktierung eines Kontaktpaares des Relais, beste­ hend aus einem Kontaktfederkontakt und einem Festkontakt, in Richtung der Magnetbaugruppe wirkt. Durch diese Kontaktierrich­ tung werden die Kontaktpaare auf der Seite geschlossen, auf der der Anker der Anker-Feder-Baugruppe zu einem Magneten der Magnetbaugruppe angezogen wird. Das Relais weist damit eine Kenn­ wertkompensierung über die gesamte Lebensdauer auf, da Abnut­ zungen an den Kontaktpaaren und an Polflächen der Magnetbau­ gruppe in gleicher Richtung erfolgen und sich dadurch kompen­ sieren.

Bezugszeichenliste

1 Wicklung
2 Spulenkörper
3 Spulenanschluß
4 Kern
5 Polschuh
6, 6a Anker
7 Befestigungseinrichtung
8 Magnet
9 Ankerhaltezapfen
10 Platte (unterer Verschluß des Gehäuses)
11 Gehäuse
12 Gießharz
13 Kontaktträger
13a Festkontakt
13b, 13c Festkontakt-Anschlüsse
14 Abstandselement
15 Aufnahmeeinrichtung
16 Kontaktfeder
16a Kontakt (der Kontaktfeder)
17 Mittelkontaktanschluß
18 Platte (unterer Verschluß des Gehäuses)
18a erhöhter Randbereich der Platte

Claims (11)

1. Polarisiertes Relais, mit einer Magnetbaugruppe (1-5, 8) und einer Anker-Feder-Baugruppe (6, 6a, 16, 16a), wobei beide Bau­ gruppen in einem nach unten offenen Gehäuse (11) des Relais übereinanderliegend so angeordnet sind, daß Kontaktpaare, be­ stehend aus einem Kontakt (16a) einer Kontaktfeder (16) der An­ ker-Feder-Baugruppe (6, 6a, 16, 16a) und aus einem Festkontakt (13a), vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß
der Festkontakt (13a) am Gehäuse (11), oberhalb des Kon­ taktes (16a) angeordnet, vorgesehen ist,
daß das Zusammenwirken der Kontaktpaare in Richtung zur Magnetbaugruppe (1-5, 8) hin wirkt, indem der Kontakt (16a) der Kontaktfeder (16) bei der Kontaktierung in Richtung zur Magnet­ baugruppe (1-5, 8) hin ausgelenkt wird, und
daß die Unterseite des Gehäuses (11) durch eine Platte (10, 18) verschlossen ist, durch die Anschlüsse (13b, 13c, 17) des Relais nach unten aus dem Gehäuse (11) herausgeführt sind.

2. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Festkontakte (13a) jeweils mittels eines Kontaktträgers (13) am Gehäuse (11) des Relais befestigt ist.

3. Relais nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetbaugruppe (1-5, 8) im oberen Teil des Gehäuses (11) angeordnet ist und mittels einer Gießharzmasse (12) mit dem Ge­ häuse (11) vergossen ist, wobei die Magnetbaugruppe eine Wick­ lung (1), einen Spulenkörper (2), Spulenanschlüsse (3), einen Kern (4), Polschuhe (5) sowie einen Magneten (8) umfaßt.

4. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Gehäuses (11) im Querschnitt H-förmig ist.

5. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Anker-Feder-Baugruppe (6, 6a, 16, 16a) im un­ teren Teil des Gehäuses (11) angeordnet ist und im wesentlichen einen Anker (6, 6a) sowie die Kontaktfedern (16) umfaßt, wobei der Anker (6, 6a) um eine Lagerung verdrehbar angeordnet ist.

6. Relais nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der ge­ prägte Anker (6) durch Ankerhaltezapfen (9) an einer Befesti­ gungseinrichtung (7) befestigt ist, die relativ zum Gehäuse (11) mittels Drehzapfen verdrehbar gelagert ist.

7. Relais nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Anker (6a) über ein Abstandselement (14) zum Magneten (8) hin abstützt, wobei der Lagerluftspalt im aufmagnetisierten Zustand des Magneten (8) annähernd Null ist.

8. Relais nach Anspruch 5 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (6a) in einer becherförmigen Aufnahmeeinrichtung (15) fixiert ist, die die Verdrehung des Ankers (6a) relativ zum Ge­ häuse (11) ermöglicht.

9. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Platte (18) einen erhöhten Randbereich (18a) aufweist.

10. Relais nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kontaktträger (13) und die Kontaktfedern (16) Anschlüsse (13b) aufweisen, die nach unten abgebogen sind.

11. Relais nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß Kontakt-Anschlüsse (13c) durch Einpressen jeweils eines Stiftes von unten durch eine Kontaktträger-Platine (13) vorgesehen sind.