DE3843359C2 - - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektromagnetisches
Relais, insbesondere ein elektromagnetisches Relais, das
für eine elektrische Schaltung wie eine elektrische Schaltung
von einem Fahrzeug geeignet ist.
Mit der Weiterentwicklung von elektrischen Vorrichtungen in
Fahrzeugen werden vermehrt elektromagnetische Relais einge
setzt zur Steuerung zum Beispiel der Vorwärts- und Rückwärts
drehrichtung des Ankers eines Motors oder einer Hin- und Her
bewegung eines Kolbens von einem Magnetventil. Zum Ausführen
der obengenannten Funktion werden in solchen elektrischen
Vorrichtungen mindestens zwei elektromagnetische Relais ver
wendet. Es ist notwendig, daß jedes elektromagnetische Relais
eine geringe Größe hat und keinen großen Aufbauplatz benötigt
und daß die Anzahl der elektromagnetischen Relaiskomponenten
gering ist und der Zusammenbau und die Einstellung leicht
durchgeführt werden kann.
In der US-PS 46 86 500 wird ein elektromagnetisches Relais mit
einem Kleinstaufbau beschrieben. In der japanischen Patent
anmeldung, Offenlegungsnummer 51-24 748, wird eine Relaisvor
richtung beschrieben, in der die Bewegungsrichtung eines be
weglichen Kontakts eines elektromagnetischen Relais parallel
zu der Oberfläche einer Basis verläuft. Aus der japanischen
Patentanmeldung, Offenlegungsnummer 56-1 34 434, ist ferner eine
Relaisvorrichtung mit zwei magnetischen Relais bekannt.
Die DE 23 23 530 A1 beschreibt ein Doppelrelais, bei dem zwei
Einzelrelais einander gegenüberliegend auf einer gemeinsamen
Konsolplatte angeordnet sind. Die Einzelrelais werden wechselweise
mittels eines Stromimpulses angesteuert. Dabei wird
der Anker des angesteuerten Einzelrelais mit Hilfe einer von
dem Anker des anderen Einzelrelais beeinflußten Verriegelungseinrichtung
auch nach Beendigung des Stromimpulses in
seiner angezogenen Stellung festgehalten. Zusammen mit dem
inzwischen abgefallenen Anker des anderen Einzelrelais wird
einer von zwei Schaltzuständen hergestellt und aufrecht erhalten,
bis der nächste Stromimpuls auf das andere Einzelrelais
den anderen Schaltzustand herbeiführt.
Die bekannten Relaisvorrichtungen, die zwei Magnetrelais verwenden,
benötigen eine große Zahl von Komponenten und wegen ihres
Aufbaus besteht die Gefahr, daß bei Arbeiten an einem Endabschnitt der Spulen, die Spulen beschädigt
oder unterbrochen
werden können. Außerdem ist der Zusammenbau sehr kompliziert,
da die Komponenten in drei Richtungen eingesetzt werden. Da
rüber hinaus ist die Einstellung der Kontaktkraft jedes Kon
taktes nach dem Zusammenbau schwierig.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
ein verbessertes kleines elektro
magnetisches Relais bereitzustellen, bei dem Arbeiten an
Endabschnitten der Spulen ohne Beschädigungsgefahr möglich sind und dessen Zusammenbau
und die Einstellung der Kontaktkraft erleichtert sind.
Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen der Patentan
sprüche.
Das erfindungsgemäße elektromagnetische Relais weist
eine flache Basis aus einem isolieren
den Material und zwei elektromagnetische Relaisblöcke mit Klappanker
auf, die an der Basis befestigt sind.
Jeder elektromagnetische Relais
block mit Klappanker weist einen Eisenkern mit einer
darauf angeordneten Wicklung, ein an einem Ende des Eisenkerns be
festigtes Joch, einen Anker, der dem anderen Ende des Eisen
kerns gegenüberliegt und von dem Eisenkern angezogen wird, wenn
die Wicklung von einem Strom durchflossen wird, eine Gelenkfeder, die
den Anker haltert und eine Blattfeder mit
einem beweglichen Kontakt auf, die mit dem Anker verblockt ist.
Die Bewegungsrichtung der Blattfeder verläuft dabei parallel zu einer
Fläche der Basis. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die Relaisblöcke punkt
symmetrisch zur Mitte der Basis angeordnet sind und die gleiche
Struktur haben und durch ein erstes Kontaktelement, das
zwei jeweils den beweglichen Kontakten der beiden elektromagne
tischen Relaisblöcke gegenüberliegende Schließerkontakte und
mindestens einen ersten Anschluß aufweist, der in ein in einen
Mittenabschnitt in der Basis ausgebildetes Durchgangsloch ein
gesetzt wird, und ein zweites Kontaktelement, das zwei jeweils
den beweglichen Kontakten der beiden elektromagnetischen
Relaisblöcken gegenüberliegende Öffnerkontakte und
mindestens einen zweiten Anschluß aufweist, der in ein zweites
in einen Mittenabschnitt der Basis ausgebildetes Durchgangs
loch eingesetzt wird.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Beispielen und der
Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung,
Fig. 2 eine Explosionsdarstellung der Ausführungsform gemäß
Fig. 1.
Fig. 3 ein Schaltungsdiagramm der Ausführungsform gemäß Fig. 1,
Fig. 4 und Fig. 5(a) bis 5(c) Schaltungsdiagramme und Zeitver
läufe für eine Anordnung, in der die Ausführungsform gemäß
Fig. 1 verwendet wird,
Fig. 6 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungs
form der Erfindung,
Fig. 7 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Anordnung
eines Kühlkörpers gemäß Fig. 1,
Fig. 8A und 9A perspektivische Ansichten von weiteren An
ordnungen von Kontaktelementen gemäß Fig. 1,
Fig. 8B und 9B Schaltungsdiagramme von elektromagnetischen
Relais, die Kontaktelemente wie in den Fig. 8A und 9A ge
zeigt, verwenden,
Fig. 10 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Anordnung
einer Basis gemäß Fig. 1.
Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines elektromagne
tischen Relais ohne Abdeckung gemäß einer ersten bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung. In Fig. 2 ist das elektromagne
tische Relais in Explosionsdarstellung zu sehen. Die Bezugs
zeichen 110 und 220 gehören zu elektromagnetischen Relais
blöcken mit Klappanker mit identischem Aufbau, die so auf
einer flachen Basis 330 aus elektrisch isolierendem Material
angeordnet sind, daß sie punktsymmetrisch zu der Mitte C) der
Basis 330 liegen.
Jeder der elektromagnetischen Relaisblöcke 110 und 220 umfaßt
eine Spule 2 bestehend aus einem Eisenkern 1 und einer darauf an
geordneten Wicklung 3, Anschlüssen 4 mit denen zwei Wicklungen nach
außen geführt werden, einem Joch 5, das mechanisch und magne
tisch mit einem Ende des Eisenkerns 1 verbunden ist, einem
Anker 6, einer im wesentlichen L-förmigen oder gebogenen Ge
lenkfeder 7, die mechanisch mit dem Anker 6 mittels einer Niete
oder ähnlichem verbunden ist, die mechanisch und magnetisch
ein Ende des Jochs 5 und des Ankers 6 verbindet und eine elek
trische Leitungsfunktion hat, einer Blattfeder 9, die mit der
Gelenkfeder 7 einstückig ausgebildet ist und ein einzelnes
Federelement und einen beweglichen Kontakt 8 hat, und
einem Anschluß 10, der sich von dem Joch 5 in Richtung zur
Basis 330 erstreckt und mit dem beweglichen Kontakt 8 elek
trisch verbunden ist. Der Anschluß 10 kann sich auch von dem
Federelement erstrecken.
Bezugszeichen 11 gehört zu einem Kontaktelement, das aus einem
im wesentlichen U-förmigen leitenden Element gebildet wird
und ein Paar an beiden Endabschnitten des U-förmigen
Elements angebrachten Schließerkontakten 12, mindestens einen
sich zur Basis 330 erstreckenden Anschluß 13 und einen flachen
an einem Mittenabschnitt des Kontaktelements ausgebildeten
Kühlkörper 23 aufweist.
Bezugszeichen 14 gehört zu einem Kontaktelement, das aus einem
U-förmigen leitenden Element größerer Breite als das genannte
Kontaktelement 11 gebildet wird, und ein Paar an beiden Endab
schnitten des U-förmigen Elements angebrachten Öffner
kontakten 15, einen sich zur Basis 330 erstreckenden Anschluß 16
und einen flachen Kühlkörper 24 aufweist.
Die Basis 330 weist eine Nut 17 auf mit einem Durchgangsloch
zur Aufnahme des Anschlusses 10 des elektromagnetischen Relais
blocks 110 und Durchgangslöcher 18 zum Aufnehmen der Anschlüsse
4 des elektromagnetischen Relaisblocks 110, eine Nut 19 mit
einem Durchgangsloch zur Aufnahme des Anschlusses 10 des
elektromagnetischen Relaisblocks 220 und Durchgangslöcher 220
zum Aufnehmen der Anschlüsse 4 des elektromagnetischen Relais
blocks 220, wobei die Nut 19 und die Durchgangslöcher 20 punkt
symmetrisch zu der Nut 17 und den Durchgangslöchern 18 bezogen
auf die Mitte C) der Basis angeordnet sind, eine U-förmige
Nut 21 mit einem Durchgangsloch zum Aufnehmen der Anschlüsse 13
des Kontaktelements 11 und eine U-förmige Nut 22 mit einer
größeren Breite als die Nut 21 und einem Durchgangsloch zum
Aufnehmen des Anschlusses 16 des Kontaktelements 14.
Beim Zusammenbau wird der elektromagnetische Relaisblock 110
an der Basis 330 befestigt durch Einführen seiner Anschlüsse 10 und 4
in das Durchgangsloch der Nut 17 und die Durchgangslöcher 18
von oben nach unten. Der elektromagnetische Relais
block 220 wird an der Basis 330 befestigt durch Einführen seiner An
schlüsse 10 und 4 in das Durchgangsloch der Nut 19 und die
Durchgangslöcher 20 von oben nach unten. Die Kontakt
elemente 11 und 14 werden an der Basis 330 befestigt durch Einführen ihrer
Anschlüsse 13 und 16 in die Durchgangslöcher der U-förmigen
Nuten 21 und 22 von oben nach unten.
Da alle Teile die magnetischen Relaisblöcke 110 und 220, und
die Kontaktelemente 11 und 14 auf der Basis 330 in der gleichen
Richtung montiert werden, d.h. von oben nach unten in Fig. 2
gesehen, ist der Zusammenbau erheblich erleichtert.
Da außerdem Abschnitte in der Nähe der Schließer- und Öffner
kontakte 12 und 15 als freie Enden ausgeführt sind, ist die Einstellung
der Kontaktkraft an jedem Kontakt, die ein wichtiger Faktor für
die Lebensdauer eines Kontaktes ist, leicht durchführbar, indem
diese freien Enden vorsichtig gebogen werden.
Fig. 1 zeigt die Situation in der die elektromagnetischen
Relaisblöcke 110 und 220 und die Kontaktelemente 11 und 14 an
der Basis 330 befestigt sind. Die dargestellte Anordnung kann
als fertiges Produkt angesehen werden. Jedoch kann noch eine
Abdeckung 440 auf der Basis 330 befestigt werden und die
Öffnung der Abdeckung 440 und der Basis 330 luftdicht unter
Verwendung eines Abdichtmittels miteinander verbunden werden,
so daß ein luftdichter Aufbau geschaffen wird.
Fig. 3 zeigt ein äquivalentes Schaltungsdiagramm eines in der
oben beschriebenen Weise zusammengesetzten elektromagnetischen
Relais. In jedem der elektromagnetischen Relaisblöcke 110 und
220 steht, während der Zeit, wenn die Wicklung 3 nicht angeregt
wird, der bewegliche Kontakt 8 in Berührung mit dem Öffner
kontakt 15, infolge der elastischen Abstützung durch die
Gelenkfeder 7. Wenn die Wicklung 3 mit Energie versorgt wird und
der Eisenkern 1 angeregt wird, wird der Anker 6 an ein Ende des
Kerns 1 gezogen. Durch diese Bewegung wird der bewegliche
Kontakt 8 von dem Öffnerkontakt 15 getrennt und mit
dem Schließerkontakt 12 in Berührung gebracht.
Da die Schließerkontakte 12 der beiden elektromagnetischen Relais
blöcke 110 und 220 an dem einzelnen Kontaktelement 11 ange
bracht sind und die entsprechenden Öffnerkontakte 15
an dem einzelnen Kontaktelement 14 angebracht sind, müssen die
externen Anschlüsse der beiden Blöcke 110 und 220 anders als
bei einem konventionellen Magnetrelais, das zwei elektromagne
tische Blöcke verwendet, nicht miteinander verbunden werden.
Dadurch kann der Platz für die Verbindung der externen An
schlüsse verkleinert, der Zusammenbau erleichtert und eine
Unterbrechung vermieden werden. Da zusätzlich die Abdeckung 440
und die Basis 330 gemeinsam für die elektromagnetischen Relais
blöcke 110 und 220 verwendet werden, kann die Anzahl der Kom
ponenten verringert werden.
Fig. 4 und Fig. 5(a) bis 5(c) zeigen ein Schaltungsdiagramm
und Zeitverläufe zur Erläuterung eines elektromagnetischen
Relais, in dem die zuvor beschriebene Vorrichtung verwendet
wird.
Wenn ein Steuerstrom von einem Transistor 31, der durch einen
Steuerimpuls x (Fig. 5(a)) eingeschaltet wird, zu der Anregungs
wicklung 3 des elektromagnetischen Relaisblocks 110 geliefert
wird, und der Block 110 angesteuert wird, so fließt ein Strom i (Fig. 5(c))
von einer Batterie B über den Kontakt 12 des Blocks 110 zu
einem Motor 33, und dann weiter zu dem Kontakt 15 des elektro
magnetischen Relaisblocks 220. Der Motor 33 dreht dadurch in
einer Richtung für eine bestimmte Zeitdauer bis der Block 110
wieder abgeschaltet wird. Wenn der Block 220 betrieben wird
durch einen Steuerimpuls y (Fig. 5(b)), wird die Richtung des
Stroms i, der den Motor 33 durchfließt, umgekehrt und der Motor
33 dreht in der entgegengesetzten Richtung.
Fig. 6 zeigt eine weitere Anordnung des erfindungsgemäßen
elektromagnetischen Relais, bei der die Anschlüsse 4 der beiden
elektromagnetischen Relaisblöcke 110 und 220, die gemeinsam
mit der Batterie B verbunden sind, miteinander durch ein Leitungs
element 41 über der Basis 330 elektrisch verbunden sind.
Wie beschrieben, werden gemäß der vorliegenden Erfindung zwei
elektromagnetische Relaisblöcke so auf einer Basis angeordnet,
daß sie zu deren Mitte punktsymmetrisch sind, wobei die
Schließer- und Öffnerkontaktanschlußelemente jeweils
einstückig ausgebildet sind. Dadurch hat im Vergleich
zu der herkömmlichen Technik, bei der zwei elektromagnetische
Relais mit Klappanker verwendet werden, die vorliegende
Erfindung zum Beispiel folgende Vorteile: (1) Es ist ein
kleines elektromagnetisches Relais, das nur eine kleine Fläche
belegt, erhältlich, (2) der Zusammenbau ist vereinfacht, weil
die jeweiligen Komponenten in der gleichen Richtung auf der
Basis montiert werden, (3) die Einstellung einer Kontaktkraft
an jedem Kontakt ist erleichtert, (4) die Produktivität und
Ausbeute bei der Herstellung kann erhöht werden, weil die elek
tromagnetischen Relaisblöcke die gleiche Struktur aufweisen und
punktsymmetrisch angeordnet sind, und (5) da die Anzahl der
Teile, wie Abdeckung und Basis, geringer ist, ist ein preis
wertes elektromagnetisches Relais erhältlich.
Die Wärmeabgabe ist eines der Probleme von elektromagnetischen
Relais.
Wenn Kontakte, über die ein großer Strom fließt, getrennt wer
den, kann ein Lichtbogen zwischen den Kontakten entstehen.
Im allgemeinen hat ein solcher Lichtbogen eine sehr hohe
Temperatur zwischen einigen tausend bis einigen zehntausend
Grad. Daher kann selbst ein sehr kurzer Lichtbogen die Kontak
te sehr schnell aufheizen und deren Lebensdauer stark ver
ringern. Aus diesem Grund sind Kühlkörper 23 bzw.
24 an den in Fig. 2 gezeigten Kontaktelementen 11 und 14 ange
ordnet.
Fig. 7 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Kühlkörper von
Fig. 2, mit der in verbesserter Weise Wärme von den Kontakt
elementen abgeführt wird.
Bis auf die Form jedes Kühlkörpers sind die in Fig. 7 gezeigten
Kontaktelemente 11 A und 14 A die gleichen wie die Kontaktelemen
te 11 und 14 von Fig. 2. Die Kontaktelemente 11 A und 14 A wei
sen Kühlkörper 25 bzw. 26 auf, die jeweils Rippen haben.
Durch die Ausbildung von Rippen auf den Kühlkörpern 25 und 26
kann so die Wärme mit besserer Wirksamkeit abgeführt werden.
Als ein Ergebnis kann die zwischen den Kontakten erzeugte
Wärme schnell abgeführt werden, so daß die Lebensdauer jedes
Kontakts bedeutend verlängert wird, und die Abnutzung jedes
Kontakts bezogen auf die gleiche Last kann verringert werden.
Zusätzlich kann die Größe des elektromagnetischen Relais ver
ringert werden und die Festigkeit jedes Kontaktelements erhöht
werden.
In Fig. 7 sind die Rippen nur auf einer Oberfläche jedes Kon
taktelements ausgebildet. Jedoch kann die Wärmeabfuhrwirkung
weiter verbessert werden, wenn Rippen auf beiden Oberflächen
jedes Kontaktelementes ausgebildet sind.
Fig. 8A und 9A zeigen jeweils bevorzugte Anordnungen von
Kontaktelementen. In den Fig. 8A, und 9A werden die glei
chen Bezugszeichen für gleiche Teile der Anordnung verwendet
wie in Fig. 2.
Fig. 8A zeigt eine Anordnung, die erhalten wird durch Kombina
tion eines Schließkontaktelements 11 B ohne Mittenabschnitt und
ohne Kühlkörper mit dem Unterbrechungskontakt
element 14, das mit dem Kühlkörper 24 gemäß Fig. 2 versehen ist. An dem
Element 11 B ist ein zusätzlicher Ausgangsanschluß 13 a vorgesehen.
Fig. 8B zeigt ein Schaltungsdiagramm eines elektromagnetischen
Relais, das die Kontaktelemente 11 B und 14 gemäß Fig. 9A ver
wendet.
Fig. 9A zeigt eine weitere Anordnung, die erhalten wird durch
Kombination des Schließkontaktelements 11, das den Kühlkörper
23 gemäß Fig. 2 aufweist, mit einem Unterbrechungskontaktelement 14 B ohne
Kühlkörper. Das Unterbrechungskontaktelement 14 B hat kein
Mittelteil und besteht aus zwei Teilen. An dem Element 14 B ist ein zusätzlicher
Ausgangsanschluß 16 a vorgesehen.
Fig. 9B zeigt ein Schaltungsdiagramm eines elektromagnetischen
Relais, das die Kontaktelemente 11 und 14 B gemäß Fig. 9A ver
wendet.
Wie oben beschrieben, können verschiedene Schaltungsvariationen
durch Verändern der Kontaktelemente durchgeführt werden.
Fig. 10 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Basis 330.
Fig. 10 stellt eine Basis 330 dar, die so ausgebildet ist,
daß Basisblöcke 330 A und 330 B mit dem gleichen Aufbau, bei dem
eine Hälfte eines Kontaktelementbefestigungsabschnitts an einem
Abschnitt, an dem ein elektromagnetischer Relaisblock befestigt
wird, angebracht ist, so kombiniert werden, daß sie punkt
symmetrisch sind.
Wenn die Basisblöcke 330 A und 330 B kombiniert werden, werden
jeweils U-förmige Nuten gebildet, die den Nuten 21 und 22 ge
mäß Fig. 2 entsprechen.
Da die Basisblöcke 330 A und 330 B klein sind, wird beim
Gießen eine größere Anzahl von Blöcken erhalten. Ein
Defekt in einer Gußform führt nur zum Ausschuß eines Basis
blocks. Die Ausbeute wird insgesamt dadurch erhöht.
Außerdem kann, wenn ein Basisblock und ein elektromagnetischer
Relaisblock mit dem Kontaktelement gemäß Fig. 8A und einer
Abdeckung, die der Form des Basisblocks angepaßt ist, verwen
det werden, ein elektromagnetisches Relais mit einem Paar inter
ner Kontakte hergestellt werden, und dadurch können in einfa
cher Weise in Serie verbundene elektromagnetische Relais her
gestellt werden.
Claims (5)
1. Elektromagnetisches Relais mit
- a) einer flachen Basis (330) aus isolierendem Ma terial,
- b) zwei auf der Basis (330) befestigten elektromagnetischen Relaisblöcken (110, 220) mit Klappanker, wobei jeder der elektromagnetischen Relaisblöcke mit Klappanker (110, 220) einen Eisenkern (1) miteiner darauf angeordneten Wicklung (3), ein an einem Ende des Eisenkerns (1) befestigtes Joch (5), einen Anker (6), der dem anderen Ende des Eisenkerns (1) gegenüberliegt und von dem Eisenkern (1) angezogen wird, wenn die Wicklung (3) mit Energie versorgt wird, und eine Schaltfeder (7, 9) aufweist, die den Anker (6) haltert und einen beweglichen Kontakt (8) trägt, wobei eine Bewegungsrichtung der Schaltfeder (9) parallel zu der Grundfläche der Basis (330) verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß
- c) die Relaisblöcke punktsymmetrisch zur Mitte der Basis (330) angeordnet sind und die gleiche Struktur aufweisen und durch
- d) ein erstes Kontaktelement (11), das zwei jeweils den beweglichen Kontakten (8) der beiden elektro magnetischen Relaisblöcke (110, 220) gegenüberliegende Schließerkontakte (12) und mindestens einen ersten Anschluß (13) aufweist, der in ein erstes in einen Mittenabschnitt der Basis (330) ausgebildetes Durchgangsloch eingesetzt wird, und
- e) ein zweites Kontaktelement (14), das zwei jeweils den beweglichen Kontakten (8) der beiden elektromagnetischen Relaisblöcke (110, 220) gegenüberliegende Öffnerkontakte (15) und mindestens einen zweiten Anschluß (16) aufweist, der in ein zweites in einen Mittenabschnitt der Basis (330) ausgebildetes Durchgangsloch eingesetzt wird.
2. Relais nach Anspruch 1, wobei das erste und das zweite
Kontaktelement (11, 14) jeweils flache Kühlkörper (23, 24)
aufweisen.
3. Relais nach Anspruch 2, wobei der Kühlkörper (23, 24)
Rippen aufweist.
4. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Basis
(330) so ausgestaltet ist, daß zwei Basisblöcke (330 A,
330 B) die jeweils die gleiche Struktur haben, die gebildet
wird von einem Abschnitt, an dem die elektromagnetischen
Relaisblöcke (110, 220) befestigt sind und einer
Hälfte eines Abschnitts, an der das erste und zweite Kontaktelement
(11, 14) befestigt ist, punktsymmetrisch zueinander
kombiniert werden.
5. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die
Wicklungen (3) der beiden elektromagnetischen Relaisblöcke
(110, 220) an je einem Ende durch ein leitendes
Element miteinander verbunden sind.
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