Elektromagnetisches Relais

Abstract

 Das Relais besitzt ein in einen Grundkörper (1) eingebettetes Kernjoch (2), welches an beiden Spulenenden jeweils einen quer zur Spulenachse verlaufenden Jochschenkel aufweist. Ein U-förmiger Anker (5) ist mit seinem ersten Seitenschenkel (5b) auf dem ersten Jochschenkel (2b) gelagert und bildet mit seinem zweiten Seitenschenkel (5b) einen Arbeitsluftspalt mit dem zweiten Jochschenkel (2b). Auf dem Anker ist eine Kontakt- und Lagerfeder (6) befestigt, welche mit ihrem kontaktgebenden Ende (6b) den Anker (5) und das Kernjoch (2) seitlich umgreift und auf der dem Anker (5) gegenüberliegenden Seite des Kernjoches (2) mit mindestens einem Gegenkontaktblech (9, 10) zusammenwirkt. Dadurch ergibt sich ein sehr einfacher und kompakter Relaisaufbau.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein elektromagnetisches Relais mit einem eine Wicklung tragenden Spulenkörper bzw. Grundkörper, einem mit seinem Mittelabschnitt in den Grundkörper eingebetteten Kernjoch, das an beiden Enden außerhalb der Spulenwicklung jeweils einen quer zur Spulenachse verlaufenden Jochschenkel aufweist, mit einem auf dem Kernjoch gelagerten U-förmigen Anker, der die Spulenwicklung umgreifend mit seinem Mittelteil parallel zur Spulenachse und mit seinen beiden Seitenschenkeln im wesentlichen senkrecht zur Spulenachse steht.

[0002] Ein derartiges Relais ist beispielsweise aus der DE-OS 29 26 142 bekannt. Dort ist ein bügelförmiger Anker mit beiden Enden auf einem bügelförmigen Kern so gelagert, daß er Schwenkbewegungen annähernd um die Spulenachse ausführt. Damit bei dem dortigen System der Anker in abgefallenem Zustand das Joch nicht kurzschließt, müssen im Lagerbereich zusätzliche nichtmagnetische Lagerelemente vorgesehen werden. Außerdem enthält dieses bekannte Relais noch verhältnismäßig viele Einzelteile, um die Ankerbewegung über ein Betätigungsorgän auf die Kontaktfeder zu übertragen. Damit sind aber sowohl das Volumen als auch der Fertigungsaufwand für dieses bekannte Relais noch verhältnismäßig hoch.

[0003] Aufgabe der Erfindung ist es, ein Relais mit einem einfachen, aber wirkungsvollen Magnetsystem und mit einer Kontakteinheit konstruktiv so zu gestalten, daß mit wenigen einfachen Teilen ein kompakter_'Aufbau und damit ein geringes Volumen erzielt wird, wobei bei gleichem Grundaufbau durch geringe Abänderung einzelner Teile sowohl ein hochkant stehender Einbau als auch ein flach liegender Einbau des quaderförmigen Relais möglich ist.

[0004] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Relais der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Anker mit seinem ersten Seitenschenkel auf dem ersten Jochschenkel um eine zur Spulenachse senkrechte Achse schwenkbar gelagert ist und mit seinem zweiten Seitenschenkel gegenüber dem zweiten Jochschenkel einen Arbeitsluftspalt bildet und daß auf dem Ankermittelteil eine Kontaktfeder befestigt ist, welche mit ihrem ein Kontaktstück tragenden freien Ende den Anker und das Kernjoch U-förmig umgreift und auf der dem Anker entgegengesetzten Seite des Kernjoches mit mindestens einem im Spulenkörper verankerten Gegenkontaktblech zusammenwirkt.

[0005] Durch die erfindungsgemäße Gestaltung des Kernjoches und des Ankers und deren Anordnung zueinander ergibt sich eine im Verhältnis zur Gesamtgröße des Relais sehr große Koppelfläche zwischen Anker und Kern, wodurch sich hohe Kontaktkräfte bei geringer Ansprecherregung erzielen lassen. Außerdem wird durch die unmittelbare Verbindung der Kontaktfeder mit dem Anker die Zahl der benötigten Einzelteile gering gehalten, wobei durch die unmittelbare Betätigung der Kontaktfeder am Anker und durch deren U-förmige Biegung zur Kontaktstelle hin eine Relativbewegung ihres kontaktgebenden Endes in zwei Richtungen ermöglicht wird, so daß die damit erzielte Reibung auch bei sehr geringen Schaltströmen eine gute Selbstreinigung der Kontaktoberflächen ermöglicht. Besonders günstig ist auch die gegenüberliegende Anordnung von Anker und Kontakteinheit zu beiden Seiten des Kernjoches. Auf diese Weise werden die durch die Spulenwicklung und das Kernjoch vorgegebenen freien Räume optimal ausgenutzt.

[0006] In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung dient die Kontaktfeder gleichzeitig als Lagerfeder für den Anker und ist zu diesem Zweck sowohl mit dem Anker als auch mit dem Kernjoch verbunden. Diese Verbindung kann beispielsweise durch Nieten oder Schweißen hergestellt sein. In Verlängerung der Verbindungsstelle mit dem Kernjoch besitzt die Kontaktfeder in einer zweckmäßigen Ausführungsform eine angeformte Anschlußfahne. In einer anderen Ausführungsform kann aber auch eine am Kernjoch angeformte, gegebenenfalls durch Prägen im Querschnitt verminderte Anschlußfahne vorgesehen sein. Zur Erzielung einer Rückstellwirkung der Kontaktfeder auf den Anker besitzt diese zweckmäßigerweise angeformte und freigeschnittene Federschenkel, mittels derer sie den ersten Jochschenkel und den ersten Seitenschenkel des Ankers klammerartig umgreift. Zur Prelldämpfung beim Abfallen des Ankers kann die Kontaktfeder außerdem zusätzlich einen Anschlaglappen besitzen.

[0007] Zur Erzielung einer langen freien Federlänge und zur Erhöhung der Reibwirkung an der Kontaktstelle ist in einer zweckmäßigen Ausführungsform vorgesehen, daß die Kontaktfeder in dem den Anker seitlich umgreifenden Abschnitt schräg zur Bewegungsrichtung des zweiten Seitenschenkels des Ankers verläuft. Weiterhin besitzt das .Relais in einer zweckmäßigen Ausgestaltung auf der dem Anker entgegengesetzten Seite des Kernjoches zwei Gegenkontaktbleche, welche parallel zueinander und zum Kernjoch in Nuten des Grundkörpers einsteckbar befestigt sind, wobei zwischen ihren Kontaktflächen das kontaktgebende Ende der Kontaktfeder bewegbar ist. In zweckmäßiger Ausgestaltung erstrecken sich die Gegenkontaktbleche zwischen ihren Befestigungsnuten im wesentlichen über die gesamte Spulenlänge, wodurch nicht nur eine sehr genaue Festlegung der Gegenkontaktbleche, sondern auch eine gute Wärmeableitung erzielt wird. Die Anordnung der Einstecknuten im Grundkörper ist in vorteilhafter Ausgestaltung so gewählt, daß die einsteckbaren Gegenkontaktelemente wahlweise Anschlußfahnen in Verlängerung der Einsteckebene oder senkrecht zur Einsteckebene aufweisen können. Damit kann das Relais wahlweise für Hochkant- oder für Flacheinbau gefertigt werden.

[0008] Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 bis 6 eine erste Ausführungsform für ein erfindungsgemäßes Relais in'verschiedenen Ansichten,

Fig. 7 eine im Detail abgewandelte Ausführungsform in einer Ansicht entsprechend Fig. 5,

Fig. 8 bis 12 eine weitere Ausführungsform eines Relais mit Merkmalen nach der Erfindung in verschiedenen Ansichten.

[0009] Das in den Fig. 1 bis 6 dargestellte Relais besitzt eine sogenannte stehende Ausführungsform, d.h. die Anschlußstifte sind so aus dem Gehäuse herausgeführt, daß das quaderförmige Relais in seiner Einbaulage hochkant steht und eine kleine Grundfläche aufweist. Das Relais besitzt einen aus Isolierstoff bestehenden Spulenkörper bzw. Grundkörper 1, der durch Umspritzen eines Kernjoches 2 gewonnen ist. Dieses Kernjoch 2 besitzt einen innerhalb der Spulenwicklung 3 verlaufenden Mittelabschnitt 2a sowie zwei außerhalb der Spulenwicklung quer zur Spulenachse verlaufende Jochschenkel 2b und 2c. Der Jochschenkel 2b ist dabei etwa kürzer gehalten, um Platz für im Grundkörper verankerte Spulenanschlußstifte 4 zu lassen. Das Kernjoch ist als ebenes Schnitteil gestaltet und dadurch einfach und billig herzustellen. Es ist zur Bildung des Grundkörpers mit Kunststoff umspritzt, wobei dieser Grundkörper aufgrund des eingespritzten Kernjoches aus Metall trotz geringer Wandstärken sehr stabil und maßhaltig ausgeführt werden kann. Mit diesen geringen Wandstärken des Grundkörpers kann bei vorgegebenem Volumen ein großer Wickelraum geschaffen werden, mit dem die temperaturerhöhende Leistungsaufnahme bei vorgegebener Erregung gering gehalten werden kann.

[0010] Auf dem Kernjoch ist ein U-förmiger Anker 5 angeordnet, der einen Mittelteil 5a sowie entsprechend den beiden Jochschenkeln gestaltete Seitenschenkel 5b und 5c unterschiedlicher Länge aufweist. Auch der Anker ist wie das Kernjoch aus einem ebenen Blech geschnitten. Der Anker 5 ist mit seinem ersten Seitenschenkel 5b auf dem ersten Jochschenkel 2b so gelagert, daß er eine Schwenkbewegung um eine zur Spulenachse senkrechte Schwenkachse ausführen kann und mit seinem zweiten Seitenschenkel 5c gegenüber dem zweiten Jochschenkel 2c einen Arbeitsluftspalt bildet. Der Jochschenkel 2c und der Ankerschenkel 5c erstrecken sich über die gesamte Relaisbreite, wodurch sich eine große Polfläche ergibt. Dadurch kann auch bei einem großen Ankerhub eine verhältnismäßig große Ansprechempfindlichkeit erreicht werden.

[0011] Auf dem Ankermittelteil ist eine Kontaktfeder 6 mit einer Warzennietung 7 befestigt, welche gleichzeitig als Lagerfeder für den Anker dient. Die Kontakt- und Lagerfeder 6 umschließt mit ihrem teilweise freigeschnittenen und bogenförmig gestalteten Federabschnitt 6a klammerförmig den ersten Ankerschenkel 5b und den ersten Jochschenkel 2b und ist an dem Jochschenkel 2b durch Schweißung befestigt. Durch die Vorspannung dieses Federabschnittes 6a wird die Rückstellkraft des Ankers eingestellt. Die Federkrafttoleranzen können durch Ausrichten der Teile vor dem Anschweißen am Jochschenkel 2b ausgeschaltet werden. An dem Federabschnitt 6a ist außerdem ein Anschlußstachel 8 durch Schweißen befestigt, der innerhalb des Gehäuses abgekröpft und im gewünschten Raster nach außen geführt ist.

[0012] Die Kontaktfeder 6 umgreift mit ihrem U-förmig gestalteten kontaktgebenden Abschnitt 6b den Anker und das Kernjoch seitlich derart, daß sie auf der dem Anker gegenüberliegenden Seite des Kernjoches als Mittelkontaktfeder zwischen zwei Gegenkontaktblechen 9 und 10 umschaltbar ist. Zur Erzielung einer Doppelkontaktgabe ist die Kontaktfeder 6 dabei in zwei kontaktgebende Enden 6c und 6d aufgespalten, die jeweils ein Kontaktstück 6e tragen.

[0013] Die Gegenkontaktbleche 9 und 10 sind wiederum als ebene Schnitteile ausgeführt, mit angeformten oder angeschweißten Anschlußfahnen 11 bzw. 12 versehen und in entsprechende Nuten 13 bzw. 14 des Grundkörpers 1 eingesteckt und dort durch Preßsitz gehalten. Durch die relativ große Fläche der Kontaktbleche 9 und 10 sind sie in der Lage, die im Kontaktkreis entstehende Wärme abfließen und abstrahlen zu lassen. Die Gegenkontaktbleche 9 und 10 sind als ebene Schnitteile leicht herzustellen; sie sind nur im Kontaktbereich mit Edelmetall platiert. Die Relativbewegung der Kontaktfeder 6, die aufgrund ihrer Befestigung am Anker und ihrer Formgebung in'zwei zueinander senkrechten Richtungen möglich ist, ergibt sich ein guter Selbstreinigungseffekt an den Kontaktoberflächen.

[0014] Das Relais ist in ein Gehäuse eingesetzt, das durch eine Schutzkappe 15 und einen Sockel 16 gebildet ist. Durch ein zusätzlich aufgestecktes Vlies 17 im Sockelbereich, welches mit aushärtbarem Kunstharz getränkt ist, wird das Gehäuse abgedichtet. In der Schutzkappe 15 ist außerdem eine Getterkammer 18 ausgebildet, in welcher eine Getterpille 19 eingeklemmt werden kann.

[0015] Fig. 7 zeigt eine geringfügig abgewandelte Ausführungsform in einer Fig. 5 entsprechenden Darstellung. Anstelle eines zusätzlichen Anschlußstiftes 8 ist in diesem Fall das Kernjoch 2 mit einer angeformten und geprägten Verlängerung 2d versehen, die als Anschlußstachel für die Kontaktfeder 6 dient. Die Kontaktfeder bildet in diesem Fall einen zusätzlich angeformten Aufprallzahn 20 (siehe auch Fig. 1), welcher bei Abschaltung der Erregung den Rückprall des Ankers dämpft und somit Kontaktprellungen des Öffnerkontaktes mindert. Im übrigen ist das Relais ähnlich aufgebaut wie das bereits anhand der Fig. 1 bis 6 beschriebene.

[0016] Das in den Fig. 8 bis 12 dargestellte Relais besitzt im wesentlichen die gleiche Grundkonstruktion wie das vorher beschriebene, es ist jedoch insbesondere durch Abwandlung der Anschlußstifte so gestaltet, daß es für liegenden Einbau mit geringer Bauhöhe geeignet ist. Dieses Relais besitzt einen Grundkörper 21 mit eingebettetem Kernjoch 22, der eine Wicklung 23 trägt. Das Kernjoch besitzt zwei Jochschenkel 22b und 22c, wobei ein U-förmiger Anker 25 mit einem ersten Seitenschenkel 25b auf dem Jochschenkel 22b gelagert ist und mit seinem zweiten Seitenschenkel 25c einen Arbeitsluftspalt gegenüber dem Jochschenkel 22c bildet. Eine Kontakt- und Lagerfeder 26 ist durch eine Nietung 27 auf dem Mittelabschnitt 25a des Ankers 25 befestigt, sie umgreift mit ihrem bogenförmigen Federabschnitt 26a den Ankerschenkel 25b und den Jochschenkel 22b und ist mit Schweißpunkten 28 am Jochschenkel 22b befestigt. Zur Vorfixierung dient ein zusätzlich angeformter Federlappen 26f, der an der Unterseite des Jochschenkels 2b angreift. Auch ein Anschlußstift 26g ist an der 'Kontaktfeder 26 mit angeformt.

[0017] Wie in dem vorher beschriebenen Beispiel umgreift die Kontaktfeder mit einem U-förmigen Abschnitt 26b den Anker und das Kernjoch und ist an ihrem freien Ende in zwei kontaktgebende Endabschnitte 26c und 26d aufgespalten, welche jeweils ein Kontaktstück 26e tragen. Mit diesen ist sie zwischen den beiden Gegenkontaktblechen 29 und 30 umschaltbar. Diese sind mit rechtwinklig abgebogenen Anschlußfahnen 31 bzw. 32 versehen und zur Befestigung in Nuten 33 bzw. 34 des Grundkörpers 21 eingesteckt.

[0018] Als Gehäuse dient eine Schutzkappe 35 mit einem Sockel 36, wobei die Randnut bzw. die Durchbrüche für die Anschlußstifte mit Vergußmasse 37 abgedichtet sind. Im Grundkörper ist außerdem eine Kammer 38 zur Aufnahme einer Getterpille 39 vorgesehen.

Ansprüche

1. Elektromagnetisches Relais mit einem eine Wicklung tragenden Grundkörper, einem mit seinem Mittelabschnitt in den Grundkörper eingebetteten Kernjoch, das an beiden Enden außerhalb der Spulenwicklung jeweils einen quer zur Spulenachse verlaufenden Jochschenkel aufweist, mit einem auf dem Kernjoch gelagerten U-förmigen Anker, der die Spulenwicklung umgreifend mit seinem Mittelteil parallel zur Spulenachse und mit seinen beiden Seitenschenkeln im wesentlichen senkrecht zur Spulenachse steht, dadurch gekennzeichnet , daß der Anker (5; 25) mit seinem ersten Seitenschenkel (5b; 25b) auf dem ersten Jochschenkel (2b; 22b) um eine zur Spulenachse-senkrechte Achse schwenkbar gelagert ist und mit seinem zweiten Seitenschenkel (5c; 25c) gegenüber dem zweiten Jochschenkel (2c; 22c) einen Arbeitsluftspalt bildet und daß auf dem Ankermittelteil (5a; 25a) eine Kontaktfeder (6) befestigt ist, welche mit ihrem ein Kontaktstück (6e; 26e) tragenden freien Ende (6b; 26b) den Anker (5) und das Kernjoch (2) U-förmig umgreift und auf der dem Anker (5) entgegengesetzten Seite des Kernjoches (2) mit mindestens einem im Grundkörper (1) verankerten Gegenkontaktblech (9, 10; 29, 30) zusammenwirkt.

2. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfeder (6; 26) als Lagerfeder sowohl mit dem Anker (5; 25) als auch mit dem Kernjoch (2; 22) verbunden ist.

3. Relais nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kernjoch (2) einen geprägten Fortsatz (2d) als Anschlußfahne für die Kontaktfeder (6) bildet.

4. Relais nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfeder (26) eine Anschlußfahne (26g) in Verlängerung der Befestigungsstelle am Kernjoch (22) bildet.

5. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Kontaktfeder (6; 26) den ersten Jochschenkel (2b; 22b) und den ersten Seitenschenkel (5b; 25b) des Ankers (5; 25) mittels angeformter und freigeschnittener Federschenkel (6a; 26a) klammerartig umgreift.

6. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß an der Kontaktfeder (6) ein den Ankerabfall dämpfender Anschlaglappen (20) angeformt ist.

7. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß der den Anker (5; 25) seitlich umgreifende Abschnitt (6b; 26b) der Kontaktfeder (6; 26) schräg zur Bewegungsrichtung der Kontaktstücke (6e; 26e) verläuft.

8. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß auf der dem Anker (5; 25) entgegengesetzten Seite des Kernjoches (2; 22) zwei Gegenkontaktbleche (9, 10; 29, 30) parallel zueinander und zum Kernjoch (2; 22) in Nuten (13, 14; 33, 34) des Grundkörpers (1; 21) einsteckbar befestigt sind, zwischen deren Kontaktflächen das kontaktgebende Ende der Kontaktfeder (6; 26) bewegbar ist.

9. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Gegenkontaktbleche (9, 10; 29, 30) sich im wesentlichen über die gesamte Spulenlänge erstrecken.

10. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß in den Grundkörper (1) Gegenkontaktbleche (9, 10; 29, 30) einsteckbar sind, deren Anschlußfahnen (11, 12; 31, 32) wahlweise in Verlängerung der Einsteckebene oder senkrecht zur Einsteckebene verlaufen.

Zeichnung