DE3808558C2

DE3808558C2 -

Info

Publication number: DE3808558C2
Application number: DE3808558A
Authority: DE
Inventors: Mitsuki Tsu Mie Jp Nagamoto; Masayuki Tsui Mie Jp Shiomi
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1987-03-20
Filing date: 1988-03-15
Publication date: 1991-09-26
Also published as: US4825179A; DE3808558A1; JPS63149039U; KR880011852A

Description

Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Relais mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Bei diesem aus der DE 33 27 782 A1 vorbekannten Relais ist das Halteelement als eine Ankerhaltefeder ausgebildet, die in einen Schlitz einer Halterung eingesetzt ist. Herstellung und Montage dieses Relais sind aufwendig.

Aus der US-PS 41 24 832 ist weiter ein Relais bekannt, das einen Anschlag für das Betätigungsende des Ankers aufweist. Weiter zeigt die DE 25 16 502 B2 ein federndes, gehäusefestes Rückhalteelement.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Relais der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß dieses einfach hergestellt und montiert werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein elektromagnetisches Relais nach einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei der Anker in der Ruhe stellung ist;

Fig. 2 eine Fig. 1 entsprechende Draufsicht, wobei der Anker in der angezogenen Stel lung ist;

Fig. 3 eine Querschnittsdarstellung entlang der Linie III-III von Fig. 1;

Fig. 4 eine Querschnittsdarstellung entlang der Linie IV-IV von Fig. 1;

Fig. 5 eine Ansicht auf die Bodenfläche des Relais;

Fig. 6A und 6B schematische Ansichten, die die Arbeitsweise des Ankers verdeutlichen;

Fig. 7 eine Draufsicht auf ein Relais nach einer Abwandlung des in den vorangehen den Figuren dargestellten Ausführungs beispiels; und

Fig. 8 eine perspektivische Darstellung des in Fig. 7 dargestellten Betätigungselements und seiner Verbindungen.

Fig. 1 zeigt ein miniaturisiertes elektromagnetisches Relais mit einem Elektromagneten 10 und einer Kontakt anordnung 30, die auf einer rechtwinkligen Grundplatte 40 montiert sind, die aus einem elektrisch isolierenden Material gebildet ist. Eine auch aus einem elektrisch isolierenden Material gefertigte Abdeckung 70 ist auf die Grundplatte 40 aufgesetzt, um mit der Grundplatte 40 einen abgeschlossenen Raum für den Elektromagneten 10 und die Kontaktanordnung 30 zu schaffen. Eine Trenn wand 50 erhebt sich über die Grundplatte 40 und teilt den abgeschlossenen Raum in eine Magnetkammer 41 für den Elektromagneten 10 und eine Kontaktkammer 42 für die Kontaktanordnung 30. Der Elektromagnet 10 weist einen Kern 11, eine um den Kern 11 gewickelte Spule 12, ein Joch 13 und ein L-förmiges Betätigungselement 20 auf. Der Kern 11 erstreckt sich durch den auf der Grundplatte 40 fixierten, die Spule 12 tragenden Spu lenkörper 16. Die Enden der Spulen 12 sind mit den oberen Enden der Spulenanschlüsse 17 und 18 verbunden, die auf dem Spulenkörper 16 ausgebildet sind und deren jeweilige unteren Enden sich vertikal durch die Grund platte 40 erstrecken. Das Joch 13 ist L-förmig ausge bildet mit einem horizontalen Segment 14, das an dem einen Ende des Kerns 11 verbunden ist, und einem auf rechten Segment 15, das sich parallel zu dem Kern 11 erstreckt. Das Betätigungselement 20 ist im wesentli chen L-förmig ausgebildet mit einem ersten Schenkel 21 und einem zweiten Schenkel 22, der stumpfwinklig zu dem ersten Schenkel verläuft. Der erste Schenkel 21 er streckt sich entlang des aufrechten Jochsegments 15, so daß der zweite Schenkel 22 sich über das andere Ende des Kerns 11 erstreckt, so daß zwischen diesen ein Luftspalt gebildet wird. Der Anker 20 kann wippen um seinen Innenwinkel 23, der an der Kante des freien Endes des aufrechten Jochsegments 15 anliegt, um zwi schen der in Fig. 2 dargestellten angezogenen Stellung und der in Fig. 1 dargestellten Ruheposition ver schwenkt zu werden bei Erregen bzw. Entregen der Spule 12.

Die Trennwand 50 ist einstückig mit einer gebogenen Rippe 51 versehen, die der Kante des Jochs 13 gegen überliegt und einen Spalt zur lockeren Aufnahme des abgewinkelten Abschnitts des Ankers 20 bildet. Die abgerundete Fläche der gebogenen Rippe 51 hat einen Radius, dessen Mittelpunkt mit der Kante des Jochs 13 übereinstimmt. Der Spaltabstand ist so gewählt, daß er ausreichend ist, um den Anker 20 aufzunehmen, ist aber so beschränkt, daß der Innenwinkel 23 des Ankers 20 innerhalb eines zulässigen Abstands von der Kante des Jochs 13 bleibt. Zulässiger Abstand bedeutet dabei, daß bei Erregung der Spule 12 der Anker 20 seine Position so korrigieren kann, daß der innere Winkel 23 mit der Kante des Jochs 13 übereinstimmt, bevor der Anker 20 in die angezogene Position kommt, in der die Kontakte geschlossen werden.

Die Kontaktanordnung 30 weist einen festen Kontakt 31 und eine bewegliche Feder 34 auf, die einen beweglichen Kontakt 35 trägt, der mit dem festen Kontakt 31 in Berührung gebracht werden kann. Der feste Kontakt 31 wird auf einer beweglichen Feder 32 gehalten, die an dem einen Ende an der Grundplatte 40 befestigt ist, wobei sich ein einstückig ausgebildeter Anschluß 33 nach unten durch die Grundplatte 40 erstreckt, wie dies am besten in Fig. 4 deutlich wird. Das freie Ende der Feder 32 ruht auf einem Anschlag 52 an dem Ende der Trennwand 50, um den festen Kontakt 31 an einer vorge gebenen Position relativ zu dem beweglichen Kontakt 35 zu halten, wobei dieser sich nach außen biegen kann gemeinsam mit dem beweglichen Kontakt 35, wenn er von dem beweglichen Kontakt 35 beaufschlagt wird, so daß ein geeigneter Kontaktdruck bei Schließen des Kontakts bewirkt wird. Die bewegliche Feder 34 erstreckt sich im wesentlichen parallel zu der Feder 32 und ist an einem Ende an der Grundplatte 40 befestigt mit einem ein stückig ausgebildeten Anschluß 36, der sich nach unten durch die Grundplatte 40 erstreckt. Die bewegliche Feder 34 ist vorgespannt in einer Richtung weg von dem festen Kontakt 31 und ist mit dem ersten Schenkel 21 des Ankers 20 durch ein Betätigungselement 60 verbun den, um eine rückwirkende Kraft auf den Anker 20 aufzu bringen, während das Betätigungselement 60 zwischen der beweglichen Feder 34 und dem ersten Schenkel 21 des Ankers 20 gehalten wird. Durch diese rückwirkende Kraft von der beweglichen Feder 34 wird der Anker 20 in eine optimale Stellung für eine Drehbewegung von der Ruhepo sition in die angezogene Position gebracht, wie dies unten erläutert werden wird.

An dem Ende der Trennwand 50 gegenüberliegend zu der gebogenen Rippe 51 ist eine vorspringende Nase 53 vor gesehen, die gegen das obere Segment 15 des Jochs 13 gegenüberliegend zu der Kante des Jochs stößt. Diese Nase 53 nimmt das freie Ende des ersten Schenkels 21 des Ankers 20 auf, wenn der Anker in der Ruhestellung ist oder bei dessen Montage. In dieser Stellung stößt das Betätigungselement 60 mit seinem einen Ende gegen den ersten Schenkel 21 des Ankers 20 an einem Punkt innen von der Nase 53 entlang der Erstreckung des ersten Schenkels 21 des Ankers 20. Die Rückstellkraft der beweglichen Feder 34 wird daher, wie die Fig. 6A und 6B verdeutlichen, auf den Anker 20 wirken als ein Drehmoment um die Nase 53, die den Innenwinkel 23 des Ankers 20 gegen die Kante des Jochs näher andrückt, so daß bei Erregung der Spule 12 der innere Winkel zu nächst zu der Kante des Jochs angezogen wird, bevor der zweite Schenkel 22 des Ankers 20 an das Joch 13 angezo gen wird. Während der Anker 20 in der Ruhestellung in dem zulässigen Abstand, der durch die gebogene Rippe 51 angegeben wird, liegt, kann so seine Stellung korri giert werden derart, daß der Innenwinkel 23 in Überein stimmung mit der Kante des Jochs ist, bevor der Anker an den Kern 11 angezogen wird. Dies erlaubt eine sta bile und zuverlässige Drehbewegung um die Kante des Jochs. Auf diese Weise kann auf das Relais eine kon stante Ansprechspannung aufgegeben werden zum Fließen der Kontakte trotz der losen Verbindung des Ankers 20 zwischen der gebogenen Rippe 51 und der Kante des Jochs in der Ruheposition oder der Montageposition, was die Montage erheblich vereinfacht.

Weiter stößt das Betätigungselement 60 mit seinem Ende gegen den ersten Schenkel 21 in einem geneigten Winkel, so daß die Rückstellkraft von der beweglichen Feder 34 eine Kraft auf den Anker 20 in der Ruhe- oder Ausgangs stellung aufbringt. Diese Kraft wirkt in eine Richtung, die den Innenwinkel 23 des Ankers 20 gegen die Kante des Jochs 13 drückt entlang der Länge des aufrechten Jochsegments 15 gleichzeitig mit der oben beschriebenen Schwenkbewegung des Ankers 20 um die Nase 53. Dies dient dazu, die Position des Ankers 20 wirksam zu korrigieren vor der Bewegung der Spule 12 oder der Drehbewegung des Ankers 20 in die angezogene Stellung.

Der wesentliche Abschnitt des ersten Schenkels 21 des Ankers 20 mit Ausnahme des Abschnitts, der sich an den zweiten Schenkel 22 anschließt, hat eine reduzierte Breite gegenüber dem restlichen Teil des Ankers 20, um den magnetischen Widerstand zwischen dem ersten Schen kel 21 des Ankers und dem gegenüberliegenden aufrechten Jochsegment 15 zu erhöhen, verglichen mit dem magneti schen Widerstand zwischen dem zweiten Ankerschenkel 22 und der Spule 12. Der erste Ankerschenkel 21 ist so relativ frei von der Aufnahme einer magnetischen Anziehung von dem gegenüberliegenden aufrechten Jochsegment 15, so daß die magnetische Kraft konzentriert wird zwischen dem Innenwinkel 23 des Ankers 20 und der Kante des Jochs, was zu der Korrektur der Position des Ankers 20 bei jedem Beginn der Erregung der Spule 12 beiträgt.

Der Endabschnitt mit der gebogenen Rippe 51 versehenen Trennwand 50 hat eine Höhe, die geringer ist als der restliche Teil, um die Montage des Ankers 20 sowie die sich ergebende Reibung zwischen dem Anker 20 und der gebogenen Rippe 51 bei der Rückkehr in die Ruhestellung zu verringern. Der restliche Abschnitt der Trennwand 50 erstreckt sich in der vollen Höhe zu dem oberen Teil der Abdeckung 70 und wirkt mit einer von der Abdeckung herabhängenden Wandung 71 zusammen, um so eine wirksame Isolation des Elektromagneten 10 von der Kontaktanordnung 30 zu bewirken. Die Wandung 71 erstreckt sich einstückig von der Seitenwand der Abdeckung 70, wobei das gegenüberliegende Ende gegen den Abschnitt der Trennwand 50 stößt, wobei die untere Kante mit der Oberfläche der Grundplatte 40 zusammenwirkt.

In der Trennwand 50 ist ein doppelwandiger Abschnitt ausgebildet, der aus einem Paar von mit Abstand voneinander angeordneten Abschnitten 55, 56 besteht, durch die sich das Betätigungselement 60 zwischen den freien Enden der beweglichen Feder 34 und den ersten Schenkel 21 des Ankers 20 erstreckt. Das Betätigungselement 60 ist kreuzförmig ausgebildet mit einem horizontalen Element 61 und einem aufrechten Element 62 und ist auf der Grundplatte 40 gleitend gehalten, wobei sich das horizontale Element 61 durch Kerben 57 bzw. 58 in den Abschnitten 55 bzw. 56 erstreckt, wobei das aufrechte Element 62 eingeschlossen ist zwischen den Abschnitten 55 und 56. Bei dieser Anordnung unterbricht das auf rechte Element 62 die Kerben 57 und 58, wodurch die Wirkung der Isolation zwischen der Kontaktanordnung 30 und dem Elektromagneten 10 verbessert wird.

Die Anschlüsse 17, 18, 33 und 36, die sich nach unten durch die Grundplatte 40 erstrecken, sind jeweils durch geeignete Mittel abgedichtet, die eingegossen sind im wesentlichen in rechteckige Vertiefungen 45, die jeweils um die Löcher 43 ausgebildet sind, durch die sich die Anschlüsse 17, 18, 33, 36 erstrecken. Der Boden jeder der Vertiefungen 45 ist nach unten zu dem Loch 43 geneigt versetzt zu dem einen Ende der entsprechenden Vertiefung 45, so daß die in die Vertiefung eingebrach te Dichtmasse einfach in das Loch 43 gerichtet wird, wodurch eine vollständige Versiegelung zwischen den Anschlüssen und den entsprechenden Löchern bewirkt wird.

Die Fig. 7 und 8 zeigen eine Abwandlung des oben darge stellten Relais, das in der Konstruktion identisch ist mit der Abweichung, daß das Betätigungselement 80 ab weichend ausgebildet ist. Zur Darstellung entsprechen der Teile werden entsprechende Bezugsziffern verwendet. Auch das abgewandelte Betätigungselement 80 ist kreuz förmig und einstückig mit Schulter 38 versehen, die sich von dem oberen Abschnitt der gegenüberliegenden Enden eines horizontalen Elements 81 erstrecken und in Ausnehmungen 37 bzw. 24 eingreifen, die jeweils an den oberen Enden der beweglichen Feder 34 und des ersten Schenkels 21 des Ankers 20 eingreifen. Die gegenüber liegenden Enden des horizontalen Elements unterhalb der Schulter 38 wird gegen die beweglichen Federn 34 und den ersten Schenkel 21 des Ankers 20 gezwungen. Bei einer solchen Anordnung wird das Betätigungselement 80 fest zwischen der beweglichen Feder 34 und dem ersten Ankerschenkel 21 gehalten und so daran gehindert, sich entlang der Länge der beweglichen Feder oder des ersten Schenkels 21 des Ankers 20 zu verschieben. Es wird so eine genaue Gleitbewegung zu dem Betätigungselement 80 erreicht ohne Führung durch die Kerben 57 und 58 in den Abschnitten 55 und 56. Dies ermöglicht es, die Kerben 57 und 58 zu erweitern um den Reibungswiderstand zwi schen dem horizontalen Element 81 und den Ecken der Kanten zu vermeiden, was eine weiche und leichte Bewe gung des Betätigungselements ermöglicht.

Bezugszeichenliste

10 Elektromagnet
11 Kern
12 Spule
13 Joch
14 horizontales Segment
15 vertikales Segment
16 Spulenkörper
17 Spulenanschluß
18 Spulenanschluß
20 Anker
21 erster Schenkel
22 zweiter Schenkel
23 Innenwinkel
24 Ausnehmung
25 Kontaktanordnung
30 Kontaktanordnung
31 fester Kontakt
32 Feder
33 Anschluß
34 bewegliche Feder
35 beweglicher Kontakt
36 Anschluß
37 Ausnehmung
40 Grundplatte
41 Magnetkammer
42 Kontaktkammer
43 Loch
45 Vertiefung
50 Trennwand
51 gebogene Rippe
52 Anschlag
53 Nase
55 Abschnitt
56 Abschnitt
57 Kerbe
58 Kerbe
60 Betätigungselement
61 horizontales Element
62 aufrechtes Element
70 Abdeckung
71 Trennwand
80 Betätigungselement
81 horizontales Element
83 Schulter

Claims

1. Elektromagnetisches Relais, mit einer einen Elektromagneten (10) und eine Kontaktanordnung (30) aufnehmenden Grundplatte (40), wobei

- die Kontaktanordnung (30) einen auf der Grundplatte (40) angeordneten festen Kontakt (31) und eine gestreckte, vorgespannte bewegliche Feder (34) aufweist, die an dem einen Ende einen beweglichen Kontakt (35) trägt, der mit dem festen Kontakt (31) in Berührung kommen kann und an dem anderen Ende von der Grundplatte (40) getragen wird,
- der Elektromagnet (10) einen Kern (11) mit ersten und zweiten Enden, eine um den Kern (11) gewickelte Spule (12), ein mit seinem einen Ende mit dem ersten Ende des Kerns (11) verbundenen und sich parallel zu dem Kern (11) erstreckenden Joch und einen im wesentlichen L-förmigen Anker (20), dessen erster Schenkel (21) sich entlang des Jochs (13) erstreckt und dessen zweiter Schenkel sich über das zweite Ende des Kerns (11) unter Ausbildung eines Luftspaltes zwischen diesen erstreckt, aufweist,
- ein wippender Anker (20) vorgesehen ist, dessen Innenwinkel (23) um eine Kante an dem anderen Ende des Jochs (13) auf die Erregung und Entregung der Spule (12) ansprechend zwischen einer angezogenen Position, in der der zweite Schenkel (22) des Ankers (20) an das zweite Ende des Kerns (11) angezogen ist, und einer Ruheposition, in der der zweite Schenkel (22) mit einem Abstand weg von dem ersten Ende des Kerns (11) liegt, verschwenkbar gelagert ist
- der erste Ankerschenkel mit der beweglichen Feder (34) über ein Betätigungselement (60) derart verbunden ist, daß die bewegliche Feder (34) in der Richtung des Eingriffs des beweglichen Kontakts (35) mit dem festen Kontakt (31) gegen eine Rückstellkraft, die auf das Betätigungselement (60) aufgebracht wird, wenn sich das Betätigungselement in seine angezogene Stellung aufgrund der Erregung der Spule (12) bewegt wird, wobei die Rückstellkraft der Feder (34) eine Rückbewegung des Betätigungselements (60) in die Ruhestellung zur Lösung des beweglichen Kontakts (35) von dem festen Kontakt (31) bei Entregung der Spule (12) bewirkt,
- auf der Grundplatte (40) benachbart dem abgewinkelten Abschnitt des Ankers (20) ein festes Halteelement (51) vorgesehen ist, das den abgewinkelten Abschnitt des Ankers (20) zwischen der Kante des Jochs (13) und dem Halteelement (51) locker ergreift, um ein Abheben des Innenwinkels (23) des Ankers (20) von der Kante des Jochs (13) über einen vorgegebenen zulässigen Abstand hinaus zu verhindern, und
- durch die weg von dem festen Kontakt (31) vorgespannte bewegliche Feder (34) eine Rückstellkraft erzeugt wird, die auf den Anker (20) über das Betätigungselement (60) und dem ersten Schenkel (21) des Ankers (20) übertragen wird, während das Betätigungselement (60) zwischen der beweglichen Feder (34) und dem ersten Schenkel (21) des Ankers (20) gehalten wird,

dadurch gekennzeichnet, daß

- auf der Grundplatte eine Nase (53) zur Aufnahme des freien Endes des ersten Schenkels (21) des in die Ruheposition bewegten Ankers (20) vorgesehen ist, wobei das Betätigungselement (60) gegen den ersten Schenkel (21) des Ankers (20) an einem Punkt an der Erstreckung des ersten Schenkels (21) des Ankers (20) anstößt zur Übertragung der Rückstellkraft auf den Anker (20) als ein Drehmoment, das ein Verschwenken des Ankers (20) innerhalb eines zulässigen Abstands von der Kante des Jochs (13) um die Nase (53) in eine Richtung erlaubt, in der der Innenwinkel (23) des Ankers (20) gegen die Kante des Jochs (13) gezwungen wird, und zwar eng genug, damit bei einer Erregung der Spule (12) zunächst der Innenwinkel (23) des Ankers (20) an die Kante des Jochs (13) angezogen werden kann, bevor der zweite Schenkel (22) des Ankers (20) an den Kern (11) angezogen wird, um die bewegliche Feder (34) durch den ersten Schenkel (21) des Ankers (20) in Berührung mit dem festen Kontakt (31) zu bewegen, wobei der Anker (20) eine Position einnimmt, in der der Innenwinkel (23) vor dem Verschwenken in die angezogene Position in eine genaue Übereinstimmung mit der Kante des Jochs (13) kommt, und
- eine Abdeckung (70) aus einem elektrisch isolierenden Material vorgesehen ist, die über die Grundplatte (40) zur Ausbildung eines Raumes zur Aufnahme des Elektromagnets (10) und der Kontaktanordnung (30) aufgepaßt ist, wobei die Grundplatte (40) einstückig mit einer Trennwand (50) ausgebildet ist, die den Raum in eine Magnetkammer (41) zur Aufnahme des Elektromagneten (10) und einer Kontaktkammer (42) zur Aufnahme der Kontaktanordnung (30) aufteilt, wobei die Trennwand (50) einstückig mit dem Halteelement (51) an seinem einen Ende und mit der Nase (53) an dem anderen Ende ausgebildet ist, das Halteelement (51) in Form einer gebogenen Rippe ausgebildet ist, deren innere gebogene Oberfläche ihren Mittelpunkt in der Kante des Jochs (13) hat, die Nase (53) auf dem Joch (13) ruht und die Trennwand (50) einen Schlitz aufweist, durch den sich das isolierende Betätigungselement (60) zwischen der beweglichen Feder (34) und dem ersten Schenkel (21) des Ankers (20) erstreckt.

2. Elektromagnetisches Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungselement (60) mit seinem Ende an den ersten Schenkel (21) des Ankers (20) in einem solchen Neigungswinkel stößt, daß die Rückstellkraft der Feder (34) in eine Richtung wirkt, in der der Innenwinkel (23) gegen die Kante des Jochs (13) entlang der Erstreckung des Jochs (13) gezwungen wird, während das Drehmoment zum Verschwenken des Ankers (20) um die Nase (53) aufgebracht wird.

3. Elektromagnetisches Relais nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungselement (80) an seinen Enden Schultern (83) aufweist, die in entsprechende an den oberen Kanen der beweglichen Feder (34) bzw. des ersten Schenkels (21) des Ankers (20) ausgebildete Narben (37, 24) eingreifen.