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Kontaktfedersatz für elektromagnetische Relais Die Erfindung bezieht
sich auf einen Kontaktfedersatz für elektromagnetische Relais mit einem Isolierstoffkörper
als Träger für die einzelnen Kontaktfedern, welche in seitlichen Einschnitten des
Trägers angeordnet und durch federnde Verspannung gehalten sind.
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Herkömmliche Kontaktfedersätze, bei denen die Federn mit isolierenden
Zwischenlagen einzeln aufeinander geschichtet und dann verschraubt werden, erfordern
einen hohen Fertigungsaufwand. Man ist deshalb vielfach dazu übergegangen, einen
Isolierstoffblock mit Längskanälen oder mit seitlichen Einschnitten zu versehen
und die Kontaktfedern ohne weitere Befestigungsmittel dort zu verankern.
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Hierbei ergibt sich das Problem, den Kontaktfedern einen genügenden
Festsitz zu geben, ohne daß der Kunststoffkörper übermässig hohen Belastungen oder
Verspannungen ausgesetzt wird. So ist es bereits bekannt, die Kontaktfedern mit
Querwölbungen, Rastnasen und Prägungen zu versehen, um sie im Isolierstoff zu verspannen
und formschlüssig gegen Längsbewegungen zu sichern. Eine problemlose Befestigung
kann hiermit jedoch-insbesondere dann nicht erreicht werden, wenn die Befestigung
in seitlich offenen Einschnitten des Isolierkörpers erfolgen soll. Denn die Fertigungstoleranzen
bei den Kontaktfedern und beim Isolierstoffträger führen dazu, daß entweder die
Feder zu locker im Einschnitt sitzt oder in einen zu engen Spalt eingepreßt wird,
was wiederum zur Überbelastung und zum Brechen des Kunststoffträgers führen kann.
Da die Stege zwischen den einzelnen Einschnitten im Träger aus Platzgründen nicht
allzu dick gemacht werden können, sind sie gegen Verspannungen besonders empfindlich.
Dies trifft insbesondere dann zu, wenn der Träger aus einem duroplastlschen Kunststoff
gefertigt ist, was beispielsweise bei Starkstromkontakten aus Isolierungsgründen
erforderlich ist
In der deutschen Auslegeschrift 1 805 583 ist weiterhin
ein elektromagnetisches Relais beschrieben, bei dem die Kontaktfedern in Ausnehmungen
eines Kunststoffkörpers formschlüssig verriegelt sind. Zu diesem Zweck ist an den
Kontaktfedern jeweils ein federnder Lappen vorgesehen, der an einer Seite der Kontaktfeder
in eine Hinterschneidung des Kunststoffkörpers greift und auf der anderen Seite
der Kontaktfeder hinter einem Steg einrastet. Dieses formschlüssige Einrasten hat
zwar den Vorteil, daß die Feder leicht wieder herausgenommen und ausgewechselt werden
kann, es hat aber andererseits den Nachteil, daß ein gewisses Spiel in Längsrichtung
der Kontaktfeder unvermeidbar vorhanden ist. Aufgrund der beiderseits von der Kontaktfeder
vorzunehmenden Verrastung fehlt eine größere Anlagefläche zur Lagefixierung der
Feder, außerdem müssen die Ausnehmungen für die Kontaktfederbefestigung im Isolierstoffkörper
ziemlich groß gehalten sein. Da zudem die Befestigungskanten durch seitliche Einschnitte
an der Kontaktfeder gewonnen werden, muß auch die Breite der Feder entsprechend
groß gewählt werden, so daß die bekannte Konstruktion insgesamt nur anwendbar ist,
wenn für den Kontaktfedersatz ein entsprechend großes Volumen zur Verfügung steht.
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Außerdem ist die dort gezeigte formschlüssige Befestigung sehr stark
von Fertigungstoleranzen abhängig, und schließlich sind für das Einsetzen der Federn
Montagevorgänge in zwei Richtungen erforderlich, nämlich erst ein seitliches Einstecken
und dann ein Verschieben in Längsrichtung der Kontaktfedern.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Kontaktfedersatz zu schaffen,
bei dem die Kontaktfedern in seitlichen Einschnitten eines Trägers genau und sicher
in ihrer Lage fixiert sind, ohne daß viel Raum für Befestigungselemente oder ein
unwirtschaftlich hoher Montageaufwand erforderlich wird. Diese Befestigung soll
auch die besonderen mechanischen Eigenschaften der Isolierstoffe, insbesondere von
duroplastischen Formstoffen, berücksichtigen und auch äußeren mechanischen Beanspruchungen,
beispielsweise Krafteinwirkungen auf den Lötanschluß, standhalten. Schließlich soll
die Befestigung unabhängig von den Maßtoleranzen der Einzelteile sein und eine automatische
Fertigung ermöglichen.
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Erfindungsgernäß wird die genannte Aufyabe dadurch gelöst, daß die
einzelnen Kontaktfedern jeweils mit einer Flachseite an einer Wand des Einschnitts
im Träger anliegt und nach der gegenüberliegenden Seite aufgebogene, aus dem Federmaterial
geformte Spannelemente besitzt, welche in in Einsteckrichtung der Kontaktfedern
offenen Kammern des Trägers kraftschlüssig verspreizt sind.
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Bei der erfindungsgemäßen Kontaktfederbefestigung sind die Spannelemente
direkt aus dem Federmaterial der Kontaktfeder mit angebrot. Das hat einerseits den
Vorteil, daß kein zusätzlicher Metallträger hergestellt und mit der Feder verbunden
werden muß, andererseits wird mit dem weichen Federmaterial die Gefahr vermieden,
daß durch allzu steife Befestigungselemente die Belastung des Kunststoffträgers
zu hoch wird. Auf Grund der Deformierbarkeit der Spannelemente können Fertigungstoleranzen
in Kauf genommen werden. Durch das kraftschlüssige Verspreizen der Spannelemente
in den Kammern des Trägers wird trotzdem gewährleistet, daß die Kontaktfedern einen
genügenden Festsitz im Träger erhalten. Durch dieses Verspannen werden also die
Kontaktfedern einerseits in ihrer Längsrichtung gesichert, andererseits definiert
gegen eine Wand im Trägereinschnitt gepreßt.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Spannelemente
an einem durch Faltung der Xontaktfeder im Bereich der Einspannung gebildeten Befestigungsblech
vorgesehen. Dadurch wird die eigentliche Kontaktfeder durch die Befestigungselemente
nicht in ihrem Querschnitt geschwächt. Die Spannelemente selbst sind in einer Ausführungsform
als zwei gegenläufig in spitzem Winkel zur Längsrichtung der jeweiligen Kontaktfeder
abgebogene Lappen ausgebildet. Zweckmäßigerweise erhalten se in ihrer Querrichtung
jeweils einen Knick, so daß beim Einspannen Fertigungstoleranzen ohne weiteres ausgeglichen
werden können. In ihren am Träger angreifenden Endkanten erhalten die Lappen zweckmäßigerweise
jeweils in der Mitte eine Aussparung, um einen einwandfreien Sitz der Kanten im
äußeren Bereich zu erzielen. In der Nähe der Endkanten können diese Lappen auch
noch fensterförmige Ausnehmungen besitzen, wodurch die Stauchquerschnitte verändert
werden können.
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Auf diese Weise ist es möglich, bei dickem Federblech die Steifigkeit
und damit die Festsitzkräfte abzustimmen.
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In einer anderen zweckmäßigen Ausführungsform sind die Spannelemenge
als S-förmig gebogene Lappen ausgebildet. Damit wird erreicht, daß die Verspannung
nicht an einer einzigen Kante in den Kammern des Trägers erfolgt, sondern daß mindestens
jeweils zwei Anlagekanten die Spannkräfte aufnehmen und verteilen. Außerdem können
zwischen den Spannelementen ein oder mehrere, entgegen der Einsteckrichtung der
Kontaktfeder aufgebogene Stützlappen im Einschnitt des Trägers verkeilt sein. Dadurch
wird die Anlage der Feder an der gegenüberliegenden Wand verbessert. Zusätzlich
kann auch ein im Bereich der Einspannung mit der Kontaktfeder verbunden nes Stützblech
vorgesehen sein, welches dann Ausnehmungen für die an der Kontaktfeder ausgebildeten
Spannelemente aufweist.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Spannelemente
als zylinderförmige Spannhülsen ausgebildet. In diesem Fall können die Kammern des
Trägers dem Querschnitt der Spannhülsen angepaßt sein, so daß die Befestigungskräfte
über eine große Fläche verteilt werden.
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Die Einschnitte des Trägers und die Kammern für die Spannelemente
sind zweckmäßigerweise jeweils mit Einlaufschrägen versehen, so daß eine automatisierte
Montage der Kontaktfedern möglich wird.
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In einer Weiterbildung ist außerdem an einem als Fortsatz der Kontaktfeder
ausgebildeten Anschlußstift eine Sollbiegestelle durch Querschnittschwächung vorgesehen.
Damit wird gewährleistet, daß allzu große äußerlich einwirkende Kräfte nicht auf
die eigentliche Befestigung übertragen werden können.
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Die Erfindung wird im folgenden an Ausführungsbeispielen anhand der
Zeichnung näher erläutert.
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Es zeigen Fig. 1, 2 und 3 die Befestigung einer Kontaktfeder in einem
Isolierstoffträger in drei Ansichten, Fig. 4 eine Kontaktfeder gemäß Fig. 1 in etwas
abgewandelter Form, Fig. 5 und 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Kontaktfeder
mit
geänderten Spannelementen, Fig. 7, 8, 9 ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine
Kontaktfederbefestigung, Fig. 10 und 11 eine Kontaktfeder gemäß Fig. 7 in etwas
geänderter Aus führungs form.
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In den Fig. 1 bis 3 ist als Ausführungsbeispiel für die Erfindung
die Befestigung einer Kontakt feder mit aufgebogenen Befestigungslappen in drei
verschiedenen Ansichten dargestellt. Dargestellt ist ein Ausschnitt des duroplastischen
Trägers 61 mit einem Schlitz 62 und kammer-förmigen Erweiterungen 63, in welchen
eine Kontaktfeder 64 befestigt ist. Die Kontaktfeder ist aus einem Federband hergestellt
und erhält zur Versteifung des Anschlußstiftes 65 eine Faltung 66, die sich bis
in den Einschnitt 62 des Kunststoffträyers 61 fortsetzt. Die Faltung 66 verbindet
den Federabschnitt 64, der an seinem Ende den Kontaktniet 67 trägt, mit dem Federabschnitt
68, der zur Befestigung der Kontaktfeder mit Spannelementen versehen ist.
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Als Spannelemente trägt der Federabschnitt 68 zwei Federlappen 69,
die durch Biegungen von etwa 45 ° gewonnen wurden, wobei die äußeren Kanten 70 annähernd
parallel verlaufen. Die Maße dl bzw.
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cl der Federlappen 69 sind größer als die Maße al und b1 der Kammern
63. Beim Einschieben der Kontaktfeder 64 in den Einschnitt 62 bis zu den Anlagestellen
71 ergeben sich Verspannungen auf Grund der übermaß. Da die Wandungen des Einschnitts
62 im duroplastischen Träger nicht elastisch sind, werden die Federlappen 69 gestaucht
und die vorgesehenen Knickstellen 72 weiter gebogen. Die dabei auftretenden Kräfte
nehmen die äußeren Ecken der Kammern 63 und die gegenüberliegende Wand 73 des Einschnitts
62 auf. Damit wird der Festsitz der Kontaktfeder 64 gewährleistet. Für einen einwandfreien
Sitz der Kanten 70 ist in der Mitte jeweils eine Aussparung 74 vorgesehen.
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Für die Funktion der Blattfeder 64 ist es notwendig, daß sie im Bereich
der Einspannung gut an der Wand 73 anliegt. Deshalb ist zusätzlich ein aus dem Federabschnitt
68 herausgerissener Federlappen 75 vorgesehen, der nach der Stecknontage ebenfalls
im
Einschnitt 62 verspannt ist. Mit seinem gratigen Lappenende 76,
das sich an der Wand 77 verhaken kann, trägt er zum Festsitz bei.
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Die Faltung 66 ist gemäß Fig. 1 unter einem spitzen Winkel vorgenommen,
um die Anschlußstifte 65 zum Ende zu verjüngt auszubilden und dadurch das Einführen
in die Rasterlöcher einer Leiterplatte zu erleichtern. Zur Anpassung an ein Raster
kann auch ein gebogener Anschlußstift 65' ausgebildet werden. Je nach Fertigungsplanung
kann die Kontaktfeder 64 auch ohne Faltung 66 hergestellt werden, wobei der Federabschnitt
68 mit den Befestigungslappen 69 aus einem separaten Federband gestanzt wird und
mit der Feder 64 durch Punktschweißung verbunden wird.
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Um an die Federlappen 69 keine störenden Kräfte über die Anschlußstifte
65 heranzuführen, beispielsweise bei unsachgemäßem Einsetzen eines Relais in seine
Leiterplatte, wird mit einer Aussparung 78 eine Sollbiegestelle ausgebildet.
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Die Fig. 4 zeigt eine etwas geänderte Ausführungsform der Kontaktfederbefestigung
von Fig. 1. Die Federlappen 79 sind mit gestanzten Fenstern 80 versehen; mit der
Größe dieser Fenster können die Stauchquerschnitte 81 verändert werden, so daß z.
B. bei dickem Federblech die Steifigkeit und damit die Befestigungskräfte abgestimmt
werden können. Ansonsten ist die Kontaktfeder 64 wie in den vorangehenden Figuren
ausgebildet.
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Die Fig. 5 und 6 zeigen eine weitere Gestaltungsmöglichkeit der Kontaktfederbefestigung.
An der Kontaktfeder 64 ist wiederum eine Faltung 66 vorgesehen, und als Spannelemente
dienen Federlappen 82.
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Diese Federlappen sind jedoch nunmehr mit S-förmigen Biegungen 83
versehen, welche etwas größere Abmaße als die Nuten 84 des Kunststoffträgers 61
besitzen. Die daraus resultierenden Verspannungen bewirken nach dem Einsetzen der
Kontaktfedern den Festsitz. Bei dieser Ausführung ist jeweils das Federlappenende
85 in der Nutecke 86 und gleichzeitig eine Bogenpartie an der gegenüberliegenden
Nutwand 87 abgestützt. Letztere übernimmt zum größten Teil die Lagezentrierung der
Kontaktfeder.
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Die Fig. 7 bis 9 zeigen wiederum in drei Ansichten eine abgewandelte
Befestigung einer Kontaktfeder. Als Träger 91 dient wiederum ein Duroplastkörper,
der mit einem Einschnitt 92 versehen ist. In diesem Einschnitt 92 ist eine Kontaktfeder
93 seitlich eingeschoben und mit Spannelementen gegen die Wand 107 gepreßt. Als
Spannelemente sind aus der Kontaktfeder Lappen 94 herausgebogen und hülsenförmig
aufgerollt. Diese Spannhülsen 94 sind in run-den Quernuten 95 des Trägers 91 verspannt.
Der Festsitz wird dadurch erzeugt, daß die Spannhülsen 94 einen größeren Radius
besitzen als die Nuten 95. Letztere sind außerdem mit Einlauftrichtern 96 versehen,
damit das Einstecken leicht und auch automatisch erfolgen kann; dem gleichen Zweck
dient eine Einlaufschräge 106 auf der gegenüberliegenden Seite.
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Im Bereich der Einspannung ist die Kontaktfeder 93 mit einem Stützblech
97 verschweißt oder vernietet, das die Stabilität der Kontaktfeder trotz der herausgebogenen
Spannhülsen gewährleistet. Wie die vorhergehenden Ausführungsformen weist auch hierbei
der vom Stützblech gebildete Lötanschluß 98 eine im Querschnitt geschwächte Sollbiegestelle
99 auf. Damit wird verhindert, daß anschlußseitig zu hohe Kräfte auf die Kontaktfeder
übertragen werden können. Für die Spannhülsen 94 sind im Stützblech 97 jeweils Durchbrüche
100 vorgesehen. Da die Spannhülsendurchmesser der Kontaktfeder größer sind als die
Dicke des Stützblechs, ragen diese Spannhülsen durch das Stützblech hindurch und
erzeugen im Träger 91 einen ausreichenden Festsitz für die Kontakt feder.
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Das Stützblech 97 kann auch entfallen, wenn auf ein kompliziertes
Werkzeug für eine gefaltete Kontaktfeder keine Rücksicht genommen zu werden braucht.
Eine derartig abgewandelte Kontaktfeder 101 ist in den Figuren 10 und 11 dargestellt.
Sie weist eine Faltung 102 auf, an der dann die Spannhülsen 103 angeformt sind.
Die Einspannung in Nuten eines Kunststoffträgers geschieht in gleicher Weise wie
bei den Figuren 7 bis 9. Ein zusätzlicher Federlappen 104 kann entgegen der Einschubrichtung
im Träger verkeilt werden, um den Festsitz zu erhöhen.
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Die Sollbiegestelle 105 am anschlußseitigen Ende der Kontaktfeder
verhindert, daß allzu große, von außen angreifende Kräfte den Festsitz der Kontaktfeder
beeinflussen können.
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13 Patentansprüche 11 Figuren