DE2951225A1

DE2951225A1 - Federsatz eines relais mit nicht vorgespannten aktiven kontaktfedern

Info

Publication number: DE2951225A1
Application number: DE19792951225
Authority: DE
Inventors: Eberhard 7209 Wehingen Kirsch; Reiner 7203 Fridingen Rudolf
Original assignee: E Haller & Co; E Haller & Co 7209 Wehingen; Haller & Co E
Current assignee: Hengstler GmbH
Priority date: 1979-12-19
Filing date: 1979-12-19
Publication date: 1981-07-02
Also published as: FR2472259B1; CH653174A5; IT1154730B; FR2472259A1; IT8083370A0; DE2951225C2

Description

Federsatz eines Relais mit nicht vorgespannten aktiven Kontaktfedern

Gegenstand der Erfindung ist ein Federsatz eines Relais mit nicht vorgespannten aktiven Kontaktfedern, die von einem Antriebssystem beaufschlagt sind, das die Kontaktfedern aus einer Ruhestellung entgegen der Kraft einer Rückstellfeder in eine Arbeitsstellung bewegt.

Es wird ausgegangen von einem Federsatz mit nicht vorgespannter aktiver Kontaktfeder (insbesondere auch von Federn mit größeren Dicken) und eventuell vorhandener Rückstellfeder.

1. Zur Auslenkung der Kontaktfeder muß die Rückstellfeder (Ruhestellung) Kraft zur Verfügung stellen.

1.1 Für den benötigten Kontaktdruck auf der Ruheseite.

1.2 Für die Auslenkung der Federn aus der neutralen Position.

2. Zur Auslenkung der Kontaktfeder muß das Antriebssystem (Arbeitsstellung) Kraft zur Verfügung stellen.

2.1 Für den benötigten Kontaktdruck auf der Arbeitsseite.

2.2 für die Auslenkung der Feder aus der neutralen Position.

2.3 Für die Überwindung des Kontaktdruckes in der Ruhestellung.

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2.4. Für die Überwindung der von der Rückstellfeder bewirkten Auslenkung der Kontaktfeder.

2.5. Für die Überwindung des Kraftanstieges der Rückstellfeder .

3. Vergleicht man die unter 1. und 2. genannten Komponenten, ergibt sich folgendes Bild;
Zu 1.1. und 2.1.
sind gewünschte Komponenten

Zu 1.2. und 2.2.

sind notwendige, aber nicht gewünschte Komponenten, sie sollten minimale UJerte haben.

Zu 2.3. ist eine von 1.1. abhängige Komponente

Zu 2.4. ist eine von 1.2. abhängige Komponente

Zu 2.5. ist eine gegebene, aber nicht gewünschte Komponente .

Gelingt es, die aktive Kontaktfeder mit einem idealen "Scharnier" zu versehen, ergibt sich ein günstiges Gesamtbild.

Die Komponente 1.2. würde entfallen, die Komponente 2.2. würde entfallen und die Komponente 2.4. würde entfallen.

Damit würde das Antriebssystem entlastet, die Ansprechwerte müssen sinken.

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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es also, die aktiven Kontaktfedern eines Federsatzes so weiterzubilden, daß das Antriebssystem entlastet wird und die Ansprechwerte des Relais erniedrigt sind.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß das axiale Widerstandsmoment der Kontaktfeder zumindest im Biegebereich herabgesetzt ist.

Wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung ist also, daß die Kontaktfeder in einem definierten Biegebereich so stark biegungsgeschwächt ist, daß hierdurch ein nicht-ideales "Scharnier" entsteht.

Ein ideales "Schfnier" ist nicht machbar, aber gemäss der vorliegenden Erfindung wird eine definierte Soll-Biegestelle durcheine partielle Querschnittsreduzierung vorgeschlagen.

Dies erfolgt in einer bevorzugten Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung durch eine Verringerung der Dicke der Feder, da der Effekt bezogen auf die Querschnittsreduzierung in der Federrate am größten ist. Die Federrate wird hierbei als Kraftzunahme geteilt durch Wegstrecke der Auslenkung definiert. Insbesondere führt eine partielle Ausfräsung an der Kontaktfeder zu dem erstrebten Zweck, da sich eine Querschnittsminderung in der Federrate besonders deutlich auswirkt, im Vergleich zu einer Breiten-Reduzierung, was der Wirkung einer Ausstanzung gleichkommt, die zusätzlich

möglich ist. 130027/0154

Die Soll-Biegestelle ist sinnvollerweise in der Nähe der

Einspannstelle der Feder als vertiefte Nut senkrecht zur Längsachse der Feder anzubringen.

aus
Eine/anderen Gründen notwendige Steifigkeit der Feder an

sich würde erhalten bleiben können.

Durchgeführte Dauerversuche haben gezeigt, daß eine derartige Soll-Biegestelle nicht gleichzeitig eine Soll-Bruchstelle ist.

Bei Systemen mit gleichartigen Federn kann es sinnvoll sein, die Soll-Biegestelle bei den verschiedenen Federn an unterschiedlicher Stelle (Abstand von der Einspannstelle) anzubringen, um gezielt das Schwingverhalten (Resonanzfrequenz) zu verändern. Es besteht die Möglichkeit, auf diese Weise das Prellverhalten zu beeinflussen.

Die Federrate der Rückstellfeder kann reduziert

werden, wenn 1.2., 2.2. und 2.4. sich hinreichend verringern. Durch entsprechende Auswahl der Form ist sicherzustellen, daß die Änderung der Federrate mit der Auslenkung einerseits konstant bleibt und andererseits die Federrate selbst so klein wie möglich ist. Durch die erfindungsgemässe Maßnahme, der Anbringung einer Soll-Biegestelle bei einer Feder ergibt sich der Vorteil, daß Federn wesentlich größeren Querschnitts für größere Strombelastungen verwendet werden können, ohne daß die Federrate sich vergrößert und die Leistung des Antriebssystems erhöht werden muss.

Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander. .13 0 0 2 7/015

Im folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Vorteile und Merkmale der Erfindung hervor.

Es zeigen:

Fig. 1 schematisiert gezeichnete Seitenansicht einer in einem Federsatz einseitig eingespannten aktiven Kontaktfeder;

Fig. 2 Draufsicht auf die Kontaktfeder nach Fig. 3;

Fig. 3 ausschnittsweise Seitenansicht einer Kontaktfeder nach der Erfindung in einer ersten Ausführungsformj

Fig. 4 Darstellung der Einzelheit X nach Fig. 3;

Fig. 5 Draufsicht einer Kontaktfeder in einer zweiten Au s f uhrungs form.

In Fig. 1 ist grob schematisiert eine aktive Kontaktfeder gezeigt, die mit ihrer Einspannstelle 7 in einen Isolierblock 8 eines Federsatzes eingespannt ist. Bei 14 ist eine Querschnittsschwächung angedeutet. Von der einen Seite wirkt in Pfeilrichtung 10 eine Rückstellfeder 11 auf

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die Kontaktfeder und von dar anderen Seite her in Pfeil-ία

richtung 13 ein Antriebssystem. Die Kräfte des Antriebssystems 12 sind also der Kraft der Rückstellfeder 11 entgegengesetzt .

UJenn beide Kräfte entfernt u/erden, d.h. wenn die Pfeil— richtungen 10,13 entfernt werden, nimmt die Kontaktfeder ihre neutrale Stellung 4 ein. Entfällt die Kraft das Antriebssystems 12 in Pfeilrichtung 13, dann nimmt die Kontaktfeder 1 unter der Wirkung der Rückstellfeder 11 in Pfeilrichtung 10 ihre Ruhestellung 3 ein; sie ist dann längs der Linie 1b gebogen. Die Biegung erfolgt hierbei in einem Biegebereich 9, der in der Nähe der Einspannstelle liegt. Die Kontaktfeder 1 wird also aus ihrer neutralen Stellung 4 in Pfailrichtung 6 in die Ruhestellung 3 durch die Ulirkung der Rückstellfeder 11 gebracht. U/enn in der Ruhestellung 3 eine Kraft vom Antriebssystem 12 in pfeilrichtung 13 wirkt, dann wird die in Ruhestellung 3 sich befindliche Kontaktfeder 1b in Pfeilrichtung 5 in ihre Arbeitsstellung 2 bewegt, weil die Kontaktfeder 1 dann in die Stellung der Kontaktfeder 1a übergeht.

Aus der vorstehenden Erläuterung wird deutlich, daß dia Kraft des Antriebssystems 12 in Pfeilrichtung 13 umso größer sein muß, je größer die Kraft der Rückstellfeder in Pfeilrichtung 10 und je größer das Widerstandsmoment

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der Kontaktfeder 1 ist.

Gemäss der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, daß das Widerstandsmoment der Kontaktfeder 1 zumindest im Biegebereich 9 vermindert ist.

Fig. 2 bis 4 zeigt eine solche Kontaktfeder nach dsr erstund zweitbeschriebenen Ausführungsform . In der Querachse der Kontaktfeder 1 ist eine Querschnittsschwächung 14 in Form einer senkrecht zur Längsachse verlaufenden Bahn verminderten Querschnitts eingefräst. Eine solche Herstellungsart hat wesentliche Vorteile, da die Kontaktfeder als Metallband von der Rolle abgeschnitten werden kann und das Einfrasen der Bahn 18 durchlaufend in einem Arbeitsgang auf der gesamten Länge des Bandes erfolgen kann, wonach dann mehrere Kontaktfedern 1 entsprechend der geforderten Breite von dem Band als parallel nebeneinander liegende Schnitte senkrecht zur Längsachse des Bandes abgeschnitten werden.

Fig. 3 zeigt, daß die Breite der Bahn 18 (z.B. 2 - 5 mm) in bezug zur Länge der Kontaktfeder relativ gering ist; dennoch wird eine erhebliche Reduzierung des Widerstandsmoments erreicht.

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Nach der erstgenannten Ausführungsform kann die Bahn 18 über die gesamte Breite der Kontaktfeder 1 verlaufen.

Nach einer nicht näher dargestellten, zweiten Ausführungsform kann die Bahn 18 aber auch nicht über die gesamte Breite der Kontaktfeder vorgesehen sein. Eine solche Kontaktfeder kann dann nicht durch Schnitte von einem Band hergestellt werden, vielmehr muß eine solche Bahn 18 nachträglich in die Kontaktfeder eingefräst werden.

Bei Federsätzen und Systemen mit gleichartigen Kontaktfedern 1 kann es vorgesehen sein, daß die Soll-Biegestelle im Biegebereich 9 bei den verschiedenen Kontaktfedern 1 an unterschiedlicher Stelle angebracht ist, um gezielt das Schwingverhalten der einzelnen Kontaktfedern 1 zu verändern. Hierdurch kann dann ebenso das Prellverhalten beeinflusst werden. Der Abstand der Querschnittsschwächung 14 von der Einspannstelle 7 ist dann unterschiedlich.

Durch die genannten Herabsetzung des Widerstandsmomentes kann gleichzeitig auch die Federrate der Rückstellfeder vermindert werden, wodurch die Rückstellfeder 11 in Pfeilrichtung 10 weniger Kraft beansprucht, um die Kontaktfeder 1 aus ihrer neutralen Stellung 4 in die Ruhestellung 3 zu bringen. Hieraus wird deutlich, daß demzufolge auch die Kraft des Antriebssystems 12 geringer sein kann und daher die Ansprechwerte eines solchen erfindungsgemassen Relais

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wesentlich erniedrigt sind.

Fig. 5 schlägt eine andere Auf uhrungsform einer Querschnittsschwächung 19 vor; hier sind im Biegebereich 9 in der Nähe der Einspannstelle 7 querschnittsschwächende Schlitze 17 in einer Kontaktfeder 16 angeordnet.

Selbstverständlich braucht der Querschnitt der Kontaktfeder 1,19 nicht unbedingt rechteckig zu sein, obwohl dies aus Kostengründen bevorzugt wird. Unter den Erfindungsgedanken der vorliegenden Erfindung fallen auch andere Querschnittsformen (z.B. Halbrundprofil oder Rundprofil), wobei erfindungsgemäss bei diesen Querschnittsformen ebenfalls eine Soll-Biegestelle im Biegebereich 9 vorgesehen ist.

Die Soll-Biegestelle braucht auch nicht als eine einzige Bahn 18 über die Breite vorgesehen sein, vielmehr ist es auch möglich, mehrere Bahnen parallel ^ne^^eneinander vorzusehen. Auch ist es möglich, statt der Ausfräsung der Kontaktfeder nur von einer Seite her, von jeder Breitseite der Kontaktfeder her, eine solche Ausfräsung vorzunehmen. Ebenso können anstatt der in Fig. 5 gezeigten längsverlaufenden Schlitze auch senkrecht zur Längsachse- sich in der Breite der Kontaktfeder erstreckende Schlitze vorgesehen sein, zwischen denen noch zusätzliche Ausfräsungen vorgesehen sein können. Die Länge solcher Schlitze muß dann selbstverständlich kürzer sein, als die Breite der Kontaktfeder. Alle oben beschriebenen Ausführungsformen werden vom Erfindungsgedanken umfasst.

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Claims

Patentansprüche

(1. !Federsatz eines Relais mit nicht vorgespannten aktiven Kontaktfedern, die von einem Antriebssystem beaufschlagt sind, das die Kontaktfedern aus einer Ruhestellung entgegen der Kraft einer Rückstellfeder in eine Arbeitsstellung bewegt, dadurch gekennzeichnet, daß das axiale Widerstandsmoment der Kontaktfeder (1,19) zumindest im Biegebereich (9) herabgesetzt ist.
2. Federsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das axiale Widerstandsmoment in der Nähe der Einspannstelle der Kontaktfeder (1) vermindert ist.

Fernsprecher: Lindau (08362) 6917

Fernschreiber Sprechzeit: Bankkonten:

054374 nach Vereinbarung Bayer. Vereinsbank Undau (B) Nr. 120 8578 (BLZ 735 200 74)

Hypo-Bank Lindau (B) Nr. 6670-278 920 (BLZ 735 206 42) Volksbank Lindau (B) Nr. 31720000 (BLZ 73590120)

Postscheckkonto München 29525-80«

ORIGINAL INSPECTED
3. Federsatz nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Verminderung des Widerstandsmomentes durch Querschnittsschwächung (14,19) erfolgt.
4. Federsatz nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Querschnittsschwächung (14) durch Einfrasen einer Bahn(18) verminderter Dicke senkrecht zur Längsachse der Kontaktfeder (1) erzeugt ist, (Fig. 2-4).
5. Federsatz nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Querschnittsschwächung (19) zusätzlich durch in Längsrichtung der Kontaktfeder (16) weisende Schlitze (17) erzeugt ist, (Fig. 5).

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