DE3046985C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kontaktfedergruppe eines Kleinrelais mit einem Eisenkreis nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine derartige Kontaktfedergruppe eines Kleinrelais mit einem Eisenkreis ist aus der DE-AS 20 07 568 bekannt. Gemäß einer Ausführungsform dieser bekannten Konstruktion sind in einem Halterahmen Kontaktfedern, die im wesentlichen geradlinig verlaufen, nebeneinander angeordnet, wobei in der gegenüberliegenden Rahmenseitenwand Federn befestigt sind, die sehr viel kürzer ausgebildet sind als die Federn der gegenüberliegenden Rahmenseitenwand, die mit den langen Federn bzw. den geradlinig verlaufenden langen Federn zusammenwirken.

Bei dieser bekannten Konstruktion können ferner die geradlinig verlaufenden langen Federn jedes Federpaares unter einem Winkel verlaufen, so daß sich die überlappenden freien Enden eines Federpaares im Kontaktbereich nicht unmittelbar berühren können, sondern erst bei Auslenkung des langen Federarmes in Berührung kommen.

Bei dieser bekannten Kontaktfedergruppe ist ein genaues Ausrichten der langen Federn gegenüber den kurzen Federn, nach dem Einsetzen bzw. Befestigten der einzelnen Federarme in den Halterungsrahmen nur schwer und insbesondere mit großem Aufwand möglich, da die Lage der vorderen Enden der langen Federn in keiner genau definierbaren Ebene liegen und daher das Ausrichten der Federn in Relation zu den kurzen Federn sehr mühsam und zeitaufwendig ist.

Auf der DE-OS 22 56 044 ist ein Umschaltkontakt, insbesondere für Relais- oder Drucktastschalter bekannt, der wenigstens einem einem Ruhekontakt und wenigstens einem einem Arbeitskontakt zugeordneten elastischen Kontaktarm aufweist. Gemäß dieser bekannten Konstruktion sollen die Kontaktarme des Relais- oder Drucktastenschalters jeweils im entspannten Zustand die Form einer elastischen Biegelinie haben und im gespannten Zustand bei Kontaktgabe im wesentlichen eine geradlinige Form aufweisen. Dadurch sollen die Kontaktkräfte leicht und genau einstellbar sein.

Schließlich ist aus der DE 29 36 101 A1 ein elektromagnetisches Relais bekannt, welches einen Eisenkreis umfaßt, der wenigstens eine Polfläche besitzt, mit der ein Relaislenker in Berührung kommen und von der er abrücken kann, wobei eine Federgruppe einen Halter aufweist für Federn, die nebeneinander befestigt und durch den Anker betätigbar sind. Der genannte Halter umfaßt einen Rahmen und die Federn sind gerade ausgebildet und in Paaren so in dem Rahmen gehaltert, daß sie darin gerade verlaufen, wobei zu jedem Feder-Paar eine in der einen Rahmenseitenwand befestigte Feder und eine mit dieser zusammenwirkende, mit ihr ausgerichtet und in der gegenüberliegenden Seitenwand befestigte zweite Feder gehört, wobei die Federn eines jeden Feder-Paares unter einem Winkel zueinander verlaufen und mit aufeinander hinweisenden Kontaktstücken an ihren überlappenden freien Enden ausgestattet sind.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine Kontaktfedergruppe eines Kleinrelais der angegebenen Gattung zu schaffen, die bei besonders einfacher Herstellbarkeit eine schnelle und einfache Justierung der einzelnen Federn ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung und Weiterbildung der Erfindung ergibt sich aus dem Patentanspruch 2.

Da erfindungsgemäß die kurzen Federarme bei der Herstellung des Rahmens bereits in einer genau definierten Ebene angeordnet werden, welche durch die Abstützebene definiert ist, wird damit ein erster genauer und fester Bezug für die ersten Federn vorgegeben. Darüber hinaus sind auch die langen Federn im Bezug auf die Abstützebene eingestellt, so daß ausgehend von dieser Abstützebene die Federn sowohl in ihrer Federkraft als auch in ihrer relativen Einstellung schnell und einfach eingestellt werden können, indem beispielsweise der Abschnitt der vorderen Enden der Federn von der Abstützebene beobachtet wird. Damit ist ein besonders schnelles und einfaches Justieren der gesamten Anordnung möglich.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 im Eisenkreis des Relais enthaltene Einzelbauteile sowie deren gegenseitige vorteilhafte Anordnung;

Fig. 2 eine bevorzugte Ausführungsform der Einbettung des Kerns im Eisenkreis, des Permanentmagneten und eines Shunt sowie die Anbringung des Ankers des Eisenkreises nach dem Einbetten;

Fig. 3a, b, c bevorzugte Ausführungsformen einer Federgruppe, die mit dem geformten Block nach Fig. 2 zusammenwirkt;

Fig. 4 ein bestimmtes Ausführungsbeispiel einer Federgruppe zur Durchführung verschiedener Relaisfunktionen; und

Fig. 5 in vergrößertem Maßstab eine aus einer Blechplatte ausgestanzte Federeinheit.

Gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein Anker vorzugsweise als rechteckige Platte ausgebildet und kann gemäß Fig. 1 gestaltet sein, so daß er entsprechend der Anordnung nach Fig. 2 befestigt werden kann. Bei dieser Ausführungsform stehen im Mittelbereich der Längsseiten der rechteckigen Ankerplatte Zungen 12, 13 hervor, die als Führungen der Ankerbefestigung dienen. Auf der Oberseite gegenüber einer Tragfläche weist der Anker Plastikstege 14, 15 auf, die dazu dienen, bewegliche Metallfedern anzuheben und damit die Relaisfunktion auszuführen, z. B. Federn, die in einer Federgruppe der Art, wie sie in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist, angeordnet sind. Der Anker besitzt außerdem an den kurzen Seiten Vorsprünge 16, 17, deren Bedeutung in Verbindung mit der Beschreibung des Ausführungs­ beispiels der Fig. 2 erläutert wird, welches einen Anker aufweist, wie er in der Fig. 1 dargestellt ist. Das Prinzip und der einfache Aufbau des Eisenkreises ist für ein Relais mit den erfindungsgemäßen Merkmalen oben beschrieben, wobei der U- förmige Kern neben anderem dazu führt, daß große Polflächen und gleichzeitig ein langer Wicklungsabschnitt vorhanden sind, während der Permanentmagnet im Raum zwischen den Kernarmen liegt und der blattförmige Anker oberhalb der durch die Polflächen gebildete Ebene angebracht ist und als Wippe arbeitet, so daß er einmal mit der einen und einmal mit der anderen Polfläche in Berührung kommt. Dieser Aufbau ermöglicht es, das Relais sehr wesentlich zu verkleinern.

Anhand der Fig. 2 soll die Erfindung nun in einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben werden, bei welcher der Eisenkreis ohne Anwesenheit des Ankers in einen Plastikblock eingeformt ist. Der Kern wird in einem Werkzeug mit einem Plastiküberzug versehen. Der Plastiküberzug dient dazu, für die Spulenwicklung eine Isolation herzustellen, und zur Anbringung von Schweißlaschen. Mit Hilfe der Plastikbeschichtung können für den Anker Polspitzen ausgebildet werden, die Kontaktflächen des Ankers für das erregte und unerregte Relais darstellen.

Fig. 2 ist eine Darstellung, in welcher gezeigt ist, wie der Kern, der Permanentmagnet 8 und das Shunt 9 in einem Plastikblock eingeformt sind, während der Anker 10 (für sich in Fig. 1 gezeigt) auf der Oberseite 24 dieses Blockes angebracht ist. Der Kern, der Permanentmagnet und das Shunt sind gestrichelt wiedergegeben und sämtlich entweder vollständig oder teilweise in dem Plastikblock eingeformt. Vor dem Einbetten werden der Kern mit der Spule, das Shunt und der Permanentmagnet in einen (nicht gezeigten) Halter im Block eingesetzt. Dieser Halter dient dazu, die Einzelteile korrekt zueinander auszurichten. Für die Befestigung des Ankers 10 weist die Oberseite des Blockes an zwei gegenüberliegenden Rändern zwei nach oben vorstehende Warzen 25 und zu beiden Seiten davon hochstehende Ränder 26 auf, deren gegenseitiger Abstand etwas größer als die Breite der Zungen 12, 13 am Seitenrand des Ankers (s. Fig. 1) ist. Diese seitlichen Zungen können, wie es die Fig. 1 zeigt, unterschiedliche Breite haben, so daß dann auch die Zungen zwischen sich aufnehmenden Randlappen 26 unterschiedlichen Abstand zueinander haben, womit dafür gesorgt ist, daß der Anker stets richtig aufgesetzt wird. Die Warzen 25 bilden für die ebene Unterseite des Ankers eine Lager- oder Schwenkachse. Die Unterkante der Vorsprünge 16 und 17 (s. Fig. 1) an den kurzen Seiten des Ankers bilden einen Begrenzungsanschlag für die Ankerbewegung auf die Oberseite des Blockes hin. Aus Gründen, die in Verbindung mit Fig. 3 noch beschrieben werden, besitzt der Block an seinen vier Seitenflächen Schultern 27, von denen eine, wie durch Linie 28 gezeigt, gegenüber den anderen versetzt ist.

Der in den Block eingeformte Eisenkreis bildet eine Einheit, bestehend aus dem Kern mit der Spule, Permanentmagnet 8 und Shunt 9, während der Anker 10 in seine Lagerführungen 25, 26 auf der Oberseite des Blockes eingesetzt ist. Indem der Anker sich vollständig außerhalb des Blockes befindet, kann letzterer nach Belieben vollständig mit Plastikmaterial angefüllt sein, so daß kein Hohlraum darin und keine bewegten Teile vorhanden sind, oder er kann auch nur zum Teil ausgefüllt sein. Dies ist wesentlich dafür, daß im Hinblick auf die angestrebte Miniaturisierung kleine Einzelteile verwendet werden können, dann mit der Miniaturisierung ergeben sich erhöhte Anforderungen an die Formung der Einzelteile und ihrer korrekten gegenseitigen Lage, damit diese Einzelteile im Eisenkreis richtig zusammenarbeiten, speziell für den Fall eines polarisierten Relais, welches erhöhte Empfindlichkeit besitzt.

Bei der Prüfung des Relais-Schaltweges kann die Position der Plastikrippen oder -stege 14, 15 über der Oberseite des Blockes bei erregtem und unerregtem Relais oder Anker wie auch die Zugkraft des Relais geprüft werden. Die Oberseite des Blockes kann als Null-Ebene dienen, von der aus sämtliche Maße sowohl nach innen als auch nach außen genommen werden können.

Wie bereits in Verbindung mit Fig. 1 beschrieben, dienen die Plastikstege 14, 15 des Ankers 10 als Anhebe-Elemente für bewegliche Metallfedern, um die Relaisfunktion durchzuführen. Die Fig. 3 und 4 zeigen vorteilhafte Ausführungsformen derartiger Federn, die als Gruppe ausgebildet sind. Eine Federgruppe wird nun anhand eines Beispiels mit Bezug auf die Fig. 3 und in Verbindung mit dem Block 23 beschrieben. Die Federgruppe weist einen Plastikrahmen 29 auf, der in Draufsicht in Fig. 3a gezeigt ist und der in Schnittebenen I-I und II-II ein Aussehen entsprechend den Fig. 3b und 3c hat. Die Außenabmessungen des Federrahmens sind praktisch denen des Blockes 23 gleich. Die Innenabmessungen des Rahmens sind so gewählt, daß er auf die Schultern 27, 28 des Blockes aufgesetzt werden kann, wobei der Rahmen eine kürzere Seitenwand 30 hat, um die längere Schulter 28 der einen Seitenwand des Blockes auszufüllen, während die übrigen Seitenwände 31 des Rahmens gleich lang sind und die Schultern 27 der übrigen Seitenwände des Blockes ausfüllen. Mit einer solchen Ausbildung wird dafür gesorgt, daß die Federgruppe stets richtig auf den Block aufgesetzt wird. Wenn der Rahmen befestigt ist, ruhen Stützflächen 32, vorzugsweise in Form einer Warze oder dergleichen, in jeder Ecke, auf der Oberseite 24 des Blockes.

Eine Anzahl ebener Metallfedern sind gerade in zwei einander gegenüberliegende Seitenwände des Rahmens eingebettet, und diese Federn sind aufeinander zu gerichtet, wobei immer zwei Federn eines Paares sich etwas überlappen. Ein Paar solcher Metallfedern ist in Fig. 3a dargestellt. Die übrigen sind der Einfachheit halber weggelassen. Zu einem Paar gehört immer eine kürzere Feder 33, die praktisch unbeweglich ist, und eine längere, elastisch ausbiegbare Feder 34. Wie aus der Fig. 3c hervorgeht, werden die kurzen Federn 33 vorzugsweise so eingegossen, daß sie in einer zur Stützfläche 32 parallelen Ebene liegen, während die langen Federn 34 unter einem spitzen Winkel dazu eingebettet werden. Fig. 3c zeigt auch, daß an den freien Enden der Federn gegeneinander weisende Kontaktstücke 35, 36 befestigt sind. Der mit einer Federgruppe zusammenwirkende Anker verschiebt oder biegt die langen Federn und bringt sie dadurch mit den kurzen Federn in Berührung, wenn das Relais schaltet. Bei dem im Ausführungsbeispiel beschriebenen Anker 10 wirken seine Plastikstege auf die langen Federn ein, wenn das Relais eingeschaltet wird.

Die auf der Außenseite des Rahmens vorstehenden Federenden sind um 90° abgebogen und dienen als Lötfahnen. Die Federgruppe stellt eine Einheit dar, und kann mit Hinblick auf die Position, die Kontaktkräfte und dergleichen der Federn gemessen und ausgerichtet werden in bezug auf die vier Stützflächen 32 als Richtebene. Bei der beschriebenen Anordnung der Federgruppe liegen die Federpaare nebeneinander in einer Ebene unmittelbar oberhalb des Ankers und können durch Betätigung des Ankers verschiedene Funktionen ausführen. Fig. 4 zeigt ein Beispiel für eine derartige Federgruppe.

Bei dem schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel der Fig. 4 sind in dem Plastikrahmen 29 sieben Federgruppen angeordnet. Das mittlere Federpaar besitzt keine Kontakte, während die übrigen Paare mit den Kontakten 35 und 36 bestückt sind. Die Kontaktfunktionen dieser mit Kontaktstücken ausgerüsteten Paare sind so, daß an einer Rahmenwand vier Anschlüsse S und an der gegenüberliegenden Rahmenwand zwei Anschlüsse S vorhanden sind. Je nach Stellung des Ankers - erregt oder unerregt - ergibt sich ein Relais mit vier Arbeits- und zwei Ruhekontakten. Das mittlere Federpaar, das keine Kontaktstücke besitzt, arbeitet bei Bewegung des Ankers wie die übrigen Kontaktfedern und dient lediglich als zusätzliche Belastungsfeder für den Anker, wenn das Relais erregt ist.

Die Grundkonstruktion des gezeigten Relais führt zu einem bistabilen Relais, bei welchem der Anker aufgrund der Kraft des Permanentmagneten seine Stellung sowohl im erregten als auch im nicht erregten Zustand hält. Die bistabile Funktion wird dadurch erzielt, daß der Magnet 8 und/oder das Shunt 9 gegenüber dem Kern unsymmetrisch angeordnet wird. Die Zugkräfte sind dann an den Polflächen ungleich groß.

Durch Belastung des Ankers, z. B. des Ankers 10, mit mehreren Funktionen auf der einen Seite als auf der anderen Seite, z. B. vier bzw. zwei Funktionen, wie in Fig. 4 gezeigt, werden bei Erregung und Entregung unterschiedliche Zugkräfte benötigt. Durch Einfügen von extra Federn ohne Kontaktstücke wie die Mittelfeder in Fig. 4 wird eine zusätzliche Federbelastung erzielt, wodurch die Charakteristik der Federgruppe mit dem Zugkraftbedarf in gute Übereinstimmung gebracht werden kann und eine extra Last auf der Seite des Ankers erzielt wird, wo mehr Funktionen sind.

In Fig. 5 ist in vergrößertem Maßstab eine Einheit 37 gezeigt, die aus einer Blechplatte herausgestanzt ist und sieben Federn enthält. Diese Federn werden durch eine Rahmenumrandung 38 zusammengehalten, und zwar durch die Verbindung der Lötfahnen 39 der Federn und spezieller Blechstreifen 40. Strichpunktiert ist in Fig. 5 die Lage des Plastikrahmens 29 eingezeichnet, in den die Federanordnung eingegossen wird. Um nun eine Feder-Paaranordnung gemäß der Andeutung der Fig. 4 herzustellen, wird eine erste Federeinheit nach Fig. 5 an den eingezeichneten Linien 41 ausgestanzt, und diese Federeinheit wird dann auf eine vollständige Einheit gemäß Fig. 5 aufgelegt, nachdem sie zuvor um 180° gewendet worden ist. Nachdem diese beiden Einheiten in den Plastikrahmen 29 eingegossen worden sind, werden der umgebende Blechrahmen 38 und die Streifen 40 weggeschnitten. Die nun freien Lötfahnen 39, die sich außerhalb des Plastikrahmens 29 befinden, werden in der bereits erwähnten Weise abwärtsgebogen und die Federgruppe wird ausgerichtet. Neben der Tatsache, daß die einzelnen Federn in diesen Kontaktfederhalterahmen als Einheiten 37 zusammengehalten werden, ergibt sich der besondere Vorteil, daß nur eine Art von Einheiten zur Bildung der Federgruppe ausgestanzt zu werden braucht.

Claims (2)

1. Kontaktfedergruppe eines Kleinstrelais mit einem Eisenkreis, der wenigstens eine Polfläche besitzt, mit der ein Relaisanker in Berührung kommen und von der er abrücken kann, wobei die Federgruppe einen Halter aufweist für Federn, die nebeneinander befestigt und durch den Anker betätigbar sind, wobei der Halter einen Rahmen aufweist und die Federn gerade sind und in Paaren so in dem Rahmen gehaltert sind, daß sie darin gerade verlaufen, wobei zu jedem Feder-Paar eine in der Rahmenseitenwand befestigte Feder und eine mit dieser zusammenwirkende, mit ihr ausgerichtete und in der gegenüberliegenden Rahmenseitenwand befestigte zweite Feder gehört, und die Federn eines jeden Feder-Paares unter einem Winkel zueinander stehen und mit aufeinander hinweisenden Kontaktstücken an ihren überlappenden freien Enden ausgestattet sind, und wobei eine Feder eines jeden Feder-Paares um ein gegenüber der Länge der anderen Feder kurzes Stück in das Rahmeninnere hineinragt, so daß das kurze Federstück im wesentlichen starr und die zweite längere Feder durch Betätigung des Ankers elastisch federnd mit der ersten Feder in Kontakt bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die kurze erste Feder (33) in einer zur Abstützebene des Rahmens (29), die in Bezug auf den Anker (10) definiert ist, parallel verlaufenden Ebene in das Material des Rahmens eingebettet ist, und daß die zweite längere Feder ebenfalls in das Material des Rahmens eingebettet ist und daß die Abstützebene, an der der Magnetblock (32) anliegt, eine Null-Ebene darstellt, von der aus die Position und die Kontaktkraft der Federn (33, 34) meßbar und einstellbar ist.

2. Federgruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein zusätzliches Feder-Paar (33, 34) ohne Kontaktstücke vorgesehen ist.