DE2345471A1 - Elektromagnetisches relais - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE 2 3 4 O 4 7 1

. Dfpi.-ir-r, P. WIRTH · Dr. V. SCHMI ED-KOWARZIK Dipl.-Ing. G. DANNENBERG ■ Dr. P. WEINHOLD · Dr. D. GUDEL

281134 6 FRANKFURT AM MAIN

TELEFON toeIU

287014 GH. ESCHENHEIMER STnASSE 30

7.9.1973
Gu/gra

Firma
Erni & Co.
Elektro-Industrie CH-8306 Brüttisellen

Elektromagnetisches Relais ..

Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Relais mit gegen Umwelteinflüsse geschütztem Kontaktsystem, bei dem der bewegbare Kontakt aus einer längs durch das Innere eines als Schutzrohr dienenden Spulenwickelkörpers verlaufenden Kontaktzunge aus ferromagnetischem Material besteht, die an einem Ende des Spulenwickelkörpers gehalten ist, und bei dem zwei gehäusefeste Gegenkontakte im Bereich des freien Endes der Kontaktzunge angeordnet sind, wobei die Lage der Kontaktzunge relativ zu den Gegenkontakten einstellbar ist.

Ein derartiges Relais ist durch die DT-PS 1 243 271 bzw. die parallele US-PS 3,477,045 bekannt. Derartige Relais können als gepolte oder ungepolte Umschaltrelais Verwendung finden, bei denen durch einen geeigneten Aufbau des Spulenkörpers und der Kontakte bzw. Kontaktanschlüsse eine Trennung

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des Kontaktraumes vom Wickelraum und von der Umwelt gewährleistet ist. Derartige Relais werden vorzugsweise in Miniaturbauform, insbesondere zur Verwendung bei gedruckten Schaltungen hergestellt.

Bei dem bekannten Relais kann die Kontaktkraft dadurch eingestellt werden, daß von außen betätigbare Schrauben vorgesehen sind, deren im Inneren des Spulenwickelkörpers befindliche freie Enden an Federbügeln anliegen, die ihrerseits an der Kontaktzunge anliegen. Durch Einstellung dieser Schrauben wird also das freie Ende der Kontaktzunge vor der abdichtenden Sicherung dieser Schrauben mehr oder weniger zu einem der beiden festen Gegenkontakte bewegt, wodurch die erwünschte Justierung erfolgt. Die hierbei gleichzeitig erfolgende Änderung der Steifigkeit der Kontaktzunge ist aber nicht in allen Fällen erwünscht." Außprdem wird das Ausmaß der Justierung durch die Gliederungseigenschaften der Federbügel beeinflußt, die den Herstellungstoleranzen unterliegen. Schließlich ist diese bekannte Justierung wegen der zusätzlichen Verwendung zweier Federbügel mit den beiden Einzelschrauben konstruktiv relativ aufwendig.

Durch die deutsche Gebrauchsmusterschrift 1 876 102 ist ein ähnliches Relais bekanntgeworden, bei dem mehrere Kontaktfedern in einen Fuß eingebettet sindffin den ebenfalls als Schutzrohr dienenden Spulenwickelkörper stirnseitig eingesetzt wird. Dort ist in gewissem Maße eine Justierung der Kontaktfedern vor dem Einsetzen des Fußes in den Spulenwickelkörper dadurch möglich, daß fertigungsseitig der Abstand dieser Kontaktfedern voneinander eingestellt werden kann. Wegen der federnden Eigenschaften der Kontaktfedern kann diese Einstellung aber nur relativ ungenau erfolgen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein polarisiertes oder unpolarisiertes elektromagnetisches Relais mit gegen Umwelteinflüsse geschütztem Kontaktsystem vorzuschlagen, bei dem eine genaue Justierung des Kontaktsystems möglich ist, und das. diese einmal eingestellten elektrischen und mechanischen

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Eigenschaften über eine lange Lebensdauer beibehält.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß das den Fuß der Kontaktzunge tragende Bauteil relativ zum Gehäuse in Querrichtung der Kontaktzunge verschiebbar ist.

Durch diese Verschiebung des Bauteils und damit der Kontaktzunge verschiebt sich entsprechend der Abstand des freien Endes der Kontaktzunge von"den gehäusefesten Gegenkontakt&n. Eine entsprechende Verschiebung des Bauteils, das von außen zugänglich ist, ist relativ leicht möglich, und zwar auch um nur geringe Strecken. Die Federungscharakteristik der Kontaktzunge bleibt hierbei unverändert, und es ist auch nicht notwendig, die Kontaktzunge selbst zu verbiegen. Das einmal justierte Umschaltrelais behält die eingestellten Eigenschaften daher über eine sehr lange Lebensdauer. Wichtig ist es dabei, daß das Bauteil vor der abdichtenden Sicherung des Relais von außen zugänglich ist.

Es dient demselben Ziel, wenn die festen Gegenkontakte außerhalb der Spule und parallel zu ihr als Magnetjoche ausgebildet und in den Einspannbereich der Kontaktzunge geführt sind, wobei das den Fuß der Kontaktzunge tragende Bauteil wenigstens eine Aufnahme für Magnetstücke trägt. Abweichend von anderen bekannten Lösungen wird hierbei also ein geschlossener magnetischer Kreis gebildet, der aus der aus ferromagnetischem Material bestehenden Kontaktzunge, den vorzugsweise aus Weicheisen gefertigten Magnetjochen und dem oder den Magnetstücken besteht. Bedingt durch diesen geschlossenen magnetischen Kreis lassen sich hohe magnetische Kräfte bei relativ kleingehaltenem Relais aufbauen· Als Magnetstücke sind ein oder zwei Permanentmagnete oder Ferromagnete bevorzugt. Die Kontaktzungen kann außerdem mit einem thermospannungsarmen

Überzug versehen sein, wodurch die Schal^genauigkeit des Relais ebenfalls verbessert wird. Die Kontaktzungen dienen dabei als Träger eines zur thermospannungsarmen Schaltung, geeigneten Leiters.

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Wenn die Magnetjoehe zumindest im Bereich ihrer sich parallel zur Spule erstreckenden Schenkel von einem einstückigen Mantel aus Isoliermaterial umhüllt sind, wird die Steifigkeit und damit die Maßhaltigkeit des Relais nach der Erfindung weiterhin erhöht, wodurch ebenfalls die Eigenschäften dieses Relais nach der Justierung über lange Zeit konstant bleiben. Dieser Isoliermantel kann zumindest mit einem Teil seiner Innenflächen an der Spule anliegen. Weil die Magnetooche durch die einstückige Ausbildung des Isoliermantels und ggf. durch eine weitere Abstützung ihrer freien Enden auf Abschlußflanschen des Spulenkörpers sehr stabil sind, wird durch diese Maßnahme die mechanische Stabilität des gesamten Relais und damit der Lebensdauer ebenfalls erhöht.

Es dient demselben Zweck, wenn das Relais aus einer Spuleneinheit mit Spulenwickelkörper, Spule und stirnseitigen Abschlußflanschen einer Gegenkontakteinheit mit den Magnetjochen und einer Ummantelung aus Isoliermaterial, und einer Kontaktzungeneinheit mit der Kontaktzungen und deren Einspannung besteht, wobei die Gegenkontakteinheit und die Kontaktzungeneinheit geführt stirnseitig auf die Spuleneinheit aufsetzbar sind. Durch diesen dreiteiligen Aufbau des Umschaltrelais¹ wird außerdem eine einfache Montage erreicht, wobei gleichzeitig die gewünschte Verschiebbarkeit des Fusses der Kontaktzunge' zur Justierung des Kontaktsystems erhalten bleibt.

Zur Führung der Gegenkontakteinheit-'an der Spuleneinheit wird es bevorzugt, wenn der zur Gegenkontakteinheit weisende Abschlußflansch der Spulentinheit Führungsstifte hat, die in entsprechende Bohrungen der Basis der U-förmigen Gegenkontakteinheit eindringen.

Um einen hermetischen Abschluß des Spuleninneren zu erreichen, kann eine Abschlußplatte vorgesehen sein, die Sackbohrungen

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für die Führungsstifte hat. Diese Abschlußplatte kann eine zusätzliche Bohrung zum Einfüllen von Schutzgas in das Innere des Spulenwickelkörpers haben.

Desweiteren wird es bevorzugt, wenn die Abschlußflansche der Spuleneinheit Führungen für die Ummantelung bzw. die Magnetjoche der Gegenkontakteinheit haben. Auch dadurch wird der erstrebte maßgenaue Aufbau unterstützt.

Um die angestrebte Verschiebbarkeit des den Fuß der Kontaktzunge tragenden Bauteils zu erreichen, kann dieses Bauteil Führungen haben, die mit Gegenführungen am betreffenden Abschlußflansch der Spuleneinheit zusammenwirken und eine Verschiebung der Kontaktzungeneinheit relativ zur Spuleneinheit ermöglichen.

Es wird bevorzugt, wenn der Verschiebungsweg durch am Abschlußflansch und/oder der Baueinheit angebrachte Anschläge begrenzt ist. Durch diese Maßnahme wird die Justierung vereinfacht, weil der Verschiebungsweg nicht beliebig lang ist.

Die Verschiebung der Kontaktzungen soll in ihrer Querrichtung, und zwar senkrecht zur Ebene der Kontaktzunge erfolgen, sofern die Kontaktzunge flächig ausgebildet ist.

Falls das freie Ende der Kontaktzunge aus mehreren, verschieden breiten Zungen besteht, wird das Relais besonders unempfindlich gegen Schwingungen bzw. Stöße, weil die Zungen verschiedene Resonanzfrequenzen haben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, aus dem sich weitere wichtige Merkmale ergeben. Es zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt längs B-B von Fig. 2; Fig. 2 eine Seitenansicht dieses Relais, teilweise

geschnitten;
Fig. 3 einen Schnitt längs C-C von Fig. 4;

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Fig. 4 einen Schnitt längs A-A von Fig. 2; Fig. 5 einen Schnitt längs D-D- von Fig. 4; Fig. 6 perspektivisch die Kontaktzungeneinheit dieses

Relais;
Fig. 7 ebenfalls perspektivisch die Spuleneinheit des Umschaltrelais;

Fig. 8 perspektivisch die Gegenkontakteinheit des Relais; Fig. 9 eine Abschlußplatte, die auf die Stirnseite der Gegenkontakteinheit nach Fig. 8 aufgesetzt wird.

Die in Fig. 7 als Ganzes perspektivisch gezeigte Spuleneinheit besteht im wesentlichen aus einem Spulenwickelkörper 1, der an seinen beiden Enden mit dem Spulenwickelkörper einstückig ausgebildete Abschlußflansche 2 und 3 hat. In den Seiten des zur Kontaktzungeneinheit (vgl. Fig. 6) weisenden Abschlußflansches 2 sind profilierte Ausnehmungen 4 vorgesehen, die Führungen für die Magnetjoche der in Fig. gezeigten Gegenkontakteinheit bilden. Außerdem hat der Abschlußflansch 2 an seiner Außenwand etwa mittig eine Ausnehmung 5, in die unter seitlichem Spiel eine Erhebung eines Bauteils 7 eingreift, welches eine Kontaktzunge 8 trägt. Das Bauteil 7 der Kontaktzungeneinheit besitzt zum Abschlußflansch 2 weisende Profilierungen 9» die in entsprechende Ausnehmungen an der Stirnseite dieses Abschlußflansches 2 eingreifen^ Dadurch wird nach Art einer Nut- und Federverbindung eine schubladenartige Führung für das Bauteil 7 am Abschlußflansch 2, und zwar in Pfeilrichtung ausgebildet. Der Verschiebungsweg dieser Führung ist durch das Spiel begrenzt, welches die Erhebung 6 in der Ausnehmung 5 des Abschlußflansches 2 hat.

Der andere Abschlußflansch 3 des Spulenwickelkörpers 1 hat ebenfalls seitliche Ausnehmungen 11, die im wesentlichen den Ausnehmungen 4 des Abschlußflansches 2 entsprechen. Auch dadurch werden Führungen für eine Ummantelung 12 geschaffen, die zwei MagnetJoche der Gegenkontakteinheit nach Fig.

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umgeben. Diese Magnetjoche bestehen aus zwei länglichen Schenkeln 13, die sich in montiertem Zustand des Relais parallel zum Spulenwickelkörper 1 und an der Außenwand der auf den Wickelkörper 1 gewickelten Spule 14 erstrecken. Sie sind jeweils L-förmig abgebogen und bilden mit den freien Enden 15 dieser Abbiegungen die gehäusefesten Gegenkontakte des Kontaktsystems, die dem freien Ende der Kontaktzunge 8 gegenüberliegen.

An der Stirnseite des Abschlußflansches 3 sind außerdem mehrere Paßstifte 16 vorgesehen, die entsprechende Bohrungen 17 der einstückigen Ummantelung 12 durchgreifen und in Sackbohrungen 18 einer Abschlußplatte 19 eingesetzt werden. Diese Abschlußplatte 19, die als Ganzes in Fig. 9 dargestellt ist, wird stirnseitig auf die Außenseite der Basis 20 der U-förmigen Ummantelung 12 aufgesetzt. Die Abschlußplatte 19 hat außerdem noch eine zur Spuleneinheit weisende Ausnehmung 21 mit rechteckigem Querschnitt, in die ggf. das freie Ende der Kontaktzunge 8 eingreift, so daß sich diese ungehindert bewegen kann.

Kontaktanschlüsse der Gegenkontakte 15 sind mit Pos. 22 bzw. 23 bezeichnet.

Wie auch aus Fig. 3 hervorgeht, legt sich die Ummantelung 12 an den Außenumfang der Spule 14 an. Das gesamte Relais ist - ggf. mit Ausnahme der Bodenplatte 25 - von einem Isolierträger 24 umgeben.

In der Außenseite des Bauteils 7 sind symmetrisch zu dessen Längsachse 2 quaderförmige Aufnahmen 26 ausgebildet, in die jeweils ein Permanentmagnet 27 eingesetzt ist. An Stelle des Permanentmagneten kann auch ein Ferromagnet in die Aufnahmen eingesetzt werden, oder es sind dort Dioden zur Funkenentstörung des Relais angeordnet.

Wie am besten aus Fig. 6 hervorgeht, endet die Kontaktzunge 8, deren Fuß im Bauteil 7 gehalten, und deren Kontaktanschluß

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mit Pos. 28 bezeichnet ist, in drei federnden Zungen 29,30,31 jeweils unterschiedlicher Breite, die dadurch unterschiedliche Resonanzfrequenzen haben.

Der Abschlußflansch 3 hat etwa mittig eine rechteckige öffnung 32, durch die die Zungen 29. und 31 hindurchtreten können. Fig. 7 zeigt außerdem noch Kontaktanschlüsse 33 und 34 für die Spule 14. Es können auch noch weitere Anschlüsse vorgesehem sein, wie beispielsweise bei Pos. 35 angedeutet. Diese Fig. zeigt außerdem noch Profilierungen 36 und 37, in die die. Profilierungen 9 des Bauteils 7 eingreifen.

Zur Montage des beschriebenen Relais werden die Kontaktfedereinheit nach Fig. 6 und die Gegenkontakteinheit nach Fig. 8 jeweils stirnseitig auf die Spuleneinheit nach Fig. 7 aufgesetzt. Anschließend wird die Abschlußplatte auf die Stirnseite der Basis 20 aufgesetzt. Jetzt kann die Kontakteinheit durch Verschieben des Bauteils 7 in Pfeilrichtung 10 justiert werden, d.h. die Zungen'29 bis 31 sollen gleich weit von den Gegenkontakten 15 entfernt sein. Anschließend kann das Spuleninnere mit einem Schutzgas gefüllt werden, worauf das Relais durch Umgießen mit einem geeigneten Harz hermetisch ebgedichtet wird. Zuletzt wird der Isolierträger 24 aufgebracht.

Je nach dem, ob in den Aufnahmen 26 ein Hagnet vorgesehen ist bzw. ob dort ein Permanentmagnet oder Ferromagnet eingesetzt wird, sind ein polarisiertes bzw. nicht polarisiertes Relais ausgebildet, wobei die Zungen 29-31 sich dann je nach dem Strom,der durch die Spule 14 geschickt wird, an den rechten oder linken der Gegenkontakt 15 anlegt. Diese Arbeitsweise derartiger Relais ist an sich bekannt und braucht daher nicht weiter beschrieben zu werden*

Insbesondere aus Fig. 4 geht hervor, daß zwei jeweils in sich geschlossene magnetische Flüsse durch die gemeinsame

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Kontaktzunge 8, die festen Gegenkontakte 15 mit den Magnetjochen bzw. Schenkeln 13 und die Magnetstücke 27 geschaffen werden. Die Enden der Gegenkontakte 15 haben in der
Ummantelung 12 bzw. im Gegenkontaktstück nach Fig. 8 einen
genau definierten Abstand voneinander, in den sich die Zungen 29 bis 31 bewegen können.

- Ansprüche 509815/0489

JNSPECTED

Claims (12)

1. Ansprüche

   Elektromagnetisches * Relais mit gegen Umwelteinflüsse geschütztem Kontaktsystem, bei dem der bewegbare Kontakt aus einer längs durch das Innere eines als Schutzrohr dienenden Spulenwickelkörpers verlaufenden Kontaktzunge aus ferromagnetischem Material besteht, die an einem Ende des Spulenwickelkörpers gehalten ist, und bei dem zwei gehäusefeste Gegenkontakte im Bereich des freien Endes der Kontaktzunge angeordnet sind, wobei die Lage der Kontaktzunge relativ zu den Gegenkontakten einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das den Fuß der Kontaktzunge (8) tragende Bauteil (7) relativ zum Gehäuse (1) in Querrichtung der Kontaktzunge rverschiebbar ist.
2. 2. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die festen Gegenkontakte (15) außerhalb der Spule (14) und parallel zu ihr als Magnetjoche ausgebildet und in den Einspannbereich der Kontaktzunge (8) geführt sind, lind daß das den Fuß der Kontaktzunge (8) tragende Bauteil (7) wenigstens eine Aufnahme (26) für Magnetstücke (27) trägt.
3. 3. Relais „ nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die MagnetJoehe zumindest im Bereich ihrer sich parallel zur Spule (14) erstreckenden Schenkel (13) von einem einstückigen Mantel (12) aus Isoliermaterial umhüllt sind.
4. 4.. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Relais aus einer Spuleneinheit (Fig. 7) mit Spulenwickelkörper (1), Spule • (14 ) und stirnseitigen Abschlußflanschen (2,3) einer Gegenkontakteinheit (Fig. 8) mit den MagnetJochen (13) .und einer Ummantelung (12) aus Isoliermaterial, und

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   einer Kontaktzungeneinheit (Fig.6) mit der Kohtaktzunge (8) und deren Einspannung (7) besteht, und daß die Gegenkontakteinheit und die Kontaktzungeneinheit geführt stirnseitig auf die Spuleneinheit aufsetzbar sind.
5. 5. Relais nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Gegenkontakteinheit weisende Abschlußflansch (3) der Spuleneinheit Führungsstifte (16) hat, die in entsprechende Bohrungen (17) der Basis (20) der U-förmigen Gegenkontakteinheit eindringen.
6. 6. Relais nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abschlußplatte (19) zum stirnseitigen Abschluß der Gegenkontakteinheit vorgesehen ist, die Sackbohrungen (18) für die Führungsstifte (16) hat.
7. 7. Relais nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschlußflansche (2,3) der Spuleneinheit Führungen (4,11) für die Ummantelung (12) bzw. die Magnetjoche (13) der Gegenkontakteinheit haben.
8. 8. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das den Fuß der Kontaktzunge (8) tragende Bauteil (7) Führungen (9) hat, die mit Profilierungen (36,37) am betreffenden Abschlußflansch (2) der Spuleneinheit zusammenwirken und eine Verschiebung der Kontaktzungeneinheit relativ zur Spuleneinheit ermöglichen.
9. 9. Relais nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschiebungsweg durch am Abschlußflansch (2) und/oder an der Baueinheit (7) angebrachte Anschläge (5,6) begrenzt ist.
10. 10. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebung in Quer-

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    richtung der Kontaktzunge (8) und senkrecht zur Ebene der Kontaktzunge (8) erfolgt.
11. 11. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende der Kontaktzunge (8) aus mehreren, verschieden breiten Zungen (29,30, 31) besteht.
12. 12. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktzunge (8). mit einem thermospannungsarmen Überzug versehen ist und als Träger eines zur thermospannungsarmen Schaltung geeigneten Leiters dient.

    Der Patentanwalt:

    OFHGiNAL INSPECTED

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