DE2951225C2

DE2951225C2 - Federsatz eines Relais mit biegungsgeschwächten Kontaktfedern

Info

Publication number: DE2951225C2
Application number: DE2951225A
Authority: DE
Inventors: Eberhard 7209 Wehingen Kirsch; Reiner 7203 Fridingen Rudolf
Original assignee: E Haller & Co 7209 Wehingen De; E Haller & Co 7209 Wehingen
Current assignee: Hengstler GmbH
Priority date: 1979-12-19
Filing date: 1979-12-19
Publication date: 1982-10-21
Also published as: IT1154730B; IT8083370A0; DE2951225A1; CH653174A5; FR2472259B1; FR2472259A1

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Federsatz eines Relais nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einem eingangs genannten Federsatz mit nichtvorgespannter aktiver Kontaktfeder (insbesondere auch von Federn mit größeren Dicken) und evtl. vorhandener Rückstellfeder ergeben sich folgende Kraftverhältnisse:

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.

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 Werte 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.
s 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
ία die Komponente 2.4 würde entfallen.

Damit würde das Antriebssystem entlastet, die Ansprechwerte müßten sinken.

Ein eingangs genannter Federsatz eines Relais mit

is biegungsgeschwächten Kontaktfedern ist mit dem DE-GM 1835051 bekanntgeworden. Die Kontaktfedern sind dort von der Nähe der Einspannstelle ausgehend bis nahe zum kontaktgebenden Teil mit verminderter Breite ausgeführt. Hierdurch ist zwar auch eine Querschnittsschwächung in der Nähe der Einspannstelle gegeben, diese Querschnittsschwächung erstreckt sich aber fast über die gesamte Länge der Kontaktfeder, so daß sich diese Kontaktfeder auch nahezu über diese gesamte Länge bei Krafteinwirkung verbiegt. Nachteilig ist hier die ungünstige Kraftaufwendung von Seiten des Antriebssystems, weil die Feder auf eine längere Strecke hin gebogen wird, und kein scharnierartiger Effekt erzielt wird.
Mit der Literaturstelle »Bauelemente der Feinme-

M chanik«, Verlag Technik Berlin, 1952, Seite 329, Abbildung 1202 ist eine biegungsgeschwächte Kontaktfeder bekannt, wobei diese Kontaktfeder mit einer sich über die Länge erstreckenden dreiecksförmigen Aussparung versehen ist, und die Basis dieses Dreiecks in der Nähe des kontaktgebenden Teils und die Spitze in der Nähe der Einspannstelle liegt.

Dadurch erfolgt eine Biegung der Kontaktfeder bevorzugt in der Nähe des kontaktgebenden Teils, wenig aber in der Nähe der Einspannstelle. Ein scharnierartiges Verhalten der Kontaktfeder kann hiermit auch nicht erzielt werden.

Die in der Zeitschrift »Feinwerktechnik«, 1976, Heft 10, Seite 479, Abbildung 40, gezeigten biegungsgeschwächten Kontaktfedern sind stets in der Nähe des kontaktgebenden Teils biegungsgeschwächt, nicht aber in der Nähe der Einspannstelle.

Die Erfindung hat sich ausgehend von dem Gegenstand des DE-GM 1835051 die Aufgabe gestellt, die aktiven Kontaktfedern eines Federsatzes so weiterzubilden, daß durch eine scharnierartige Bewegung der Kontaktfedern das Antriebssystem entlastet wird und die Ansprechwerte des Relais erniedrigt sind.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß der Biegebereich auf die Nähe der Einspannstelle der Kontaktfeder begrenzt ist.

Mit der technischen Lehre der Erfindung wird ein ganz neuer Weg beschriften, denn der Biegebereich soll ganz eng auf einen bestimmten Bereich eingeschränkt werden, nämlich auf eine Stelle nahe der Einspannstelle, so daß ein scharnierartiges Verhalten der Kontaktfeder während der Beaufschlagung durch das Antriebssystem gegeben 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 »Scharnier« ist nicht machbar, aber ge-

maß der vorliegenden Erfindung wird eine definierte Soll-Biegestelle durch eine 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 ;br Federrate am größten ist. Die Federrate wird hierbei als Kraftzunahme geteilt durch Wegstrecke der Auslenkung definiert. Insbesondere führt eine partielle Aucfräsun^ an der Kontaktfeder zu dem erstrebten Zweck, da sich eine Querichnittsminderung in der Federrate besonders deutlich auswirkt, im Vergleich zu einer Breiten-Reduzierung, was der Wirkung einer Ausstanzung gleichkommt, die zusätzlich möglich ist.

Die Soll-Biegestelle ist sinnvollerweise in der Nähe der Einspannstelle der Feder als vertiefte Nut senkrecht zur Längsachse der Feder anzubringen.

Eine aus anderen Gründen notwendige Steifigkeit der Feder an sich würde erhalten bleiben können.

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

Bei Systemen mit gleichartigen Federn kann es sinnvoll sein, die Soll-Biegestelle bei den verschiedenen Federn an unterschiedlicher SMIe (Abstand von der Einspannstelle) anzubringen, Uwi 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 sich die unter Ziffer 1.2, 2.2. und 2.4. formulierten Kriterien 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 Anbringung einer Soll-Biegestelle bei einer Feder ergibt sich der Vorteil, daß Federn wesentlich größeren Querschnittes 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.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von darstellenden Zeichnungen näher erläutert.

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 in einer ersten Ausführungsform,

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

Fig. 5 Draufsicht einer Kontaktfeder in einer zweiten Ausführungssform.

In Fig. 1 ist grob schematisiert eine aktive Kontaktfeder 1 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 die Kontaktfeder und von der anderen Seite her in Pfeilrichtung 13 ein Antriebssystem 12. Die Kräfte des Antriebssystems 12 sind also der Kraft der Rückstellfeder 11 entgegengesetzt.

Wenn beide Kräfte entfernt werden, d. h. wenn die Pfeilrichtungen 10, 13 entfernt werden, nimmt die Kontaktfeder 1 ihre neutrale Stellung 4 ein. Entfällt die Kraft des Antriebssystems 22 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 Ib gebogen. Die Biegung erfolgt hierbei in einem uiegebereich 9, der in der Nähe der Einspannstelle 7 liegt. Die Kontaktfeder 1 wird also aus ihrer neutralen Stellung 4 in Pfeilrichtung 6 in die Ruhestellung 3 durch die Wirkung der Rückstellfeder 11 gebracht. Wenn in der Ruhestellung 3 eine Kraft von Antriebssystem 12 in Pfeilrichtung Ϊ3 wirkt, dann wird die in Ruhestellung 3 sich befindliche Kontaktfeder Ib in Pfeilrichtung 5 in ihre Arbeitsstellung 2 bewegt, weil die Kontaktfeder 1 dann in die Stellung der Kontaktfeder la übergeht.

Aus der vorstehenden Erläuterung wird deutlich, daß die Kraft des Antriebssystems 12 in Pfeilrichtung 13 um so größer sein muß, je größer die Kraft der Rückstellfeder 11 in Pfeilrichtung 10 und je größer das Widerstandsmoment der Kontaktfeder 1 ist.

Es wird also vorgeschlagen, daß das Widerstandsmoment der Kontaktfeder 1 im Biegebereich 9 vermindert ist.

Fig. 2 bis4 zeigt eine solche Kontaktfeder nach der erst- und zweitbeschriebenen Ausführungsform. In der Querachse der Kontakftfeder 1 ist eine Querschnittschwächung 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 Einfräsen der Bahn 18 durchlaufend 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 Nut 18 (z. B. 2-5 mm) in Bezug zur Länge der Kontaktfeder relativ gering ist; dennoch wird eine erhebliche Reduzierung des Widerstandsmoments erreicht.

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

Nach einer nicht näher dargestellten, zweiten Ausführungsform kann die Nut 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 Nut 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 gesamte 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 Relais wesentlich erniedrigt sind.

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

Selbstverständliche 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 bei diesen Querschnittsformen ebenfalls eine Soll-Biegestelle im Biegebereich 9 vorgesehen ist.

Die Soll-Biegestelle braucht auch nicht als eine einzige Nut 18 über die Breite vorgesehen sein, vielmehr ist es auch möglich, mehrere Bahnen parallel nebeneinander vorzusehen. Auch ist es möglich, statt der Ausfräsung der Kontaktfeder nur von einer Seite her,

in von jeder Breitseite der Kontaktfeder her, eine solche Ausfräsung vorzunehmen. Ebenso können anstatt der in Fig. 5 gezeigten längsverlaufenden Schlitze 17 auch senkrecht zur Längsachse sich in der Breite der Kontaktfeder erstreckende Schlitze vorgesehen sein,

is zwischen denen noch zusätzliche Ausfräsungen vorgesehen sein können.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Federsatz eines Relais mit nicht vorgespannten aktiven Kontaktfedern, die von einen Antriebsystem beaufschlagt sind, das die Kontaktfedern aus einer Ruhestellung entgegen der Kraft einer Rückstellfeder in eine Arbeitsstellung bewegt, wobei das axiale Widerstandsmoment der Kontaktfeder durch Querschnittsschwächung im Biegebereich herabgesetzt ist, dadurch gekennzeichnet , daß der Biegebereich (9) auf die Nähe der Einspannstelle (7) der Kontaktfeder (1) begrenzt ist.

2. Federsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsschwächung (14) durch mindestens teilweises Einfräsen mindestens einer Nut (18) senkrecht zur T^ängsachse der Kontaktfedei (1) erzeugt ist.

3. Federsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsschwächung (19) durch Schlitze (17) erzeugt ist.

4. Federsatz nach Anspruch 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Biegebereiche (9) der verschiedenen Kontaktfedern eines Federsatzes unterschiedlichen Abstand von der Einspannsteüe (7) aufweisen.