[0001] Zur Erhöhung der Kontaktsicherheit von elektromagnetischen Relais ist es beispielsweise
aus DE-C-32 24 013 bekannt, die Kontaktfeder durch einen Längsschlitz mit zwei federnden
Enden zu versehen und jedes Ende mit einem Kontaktstück auszustatten, das mit einem
entsprechenden Gegenkontaktstück an einem gemeinsamen Festkontakt zusammenarbeitet.
Die Wahrscheinlichkeit, daß beide Kontaktpaare etwa infolge von Verunreinigungen durch
kleinste Glasfasern, Spritzgrate oder dergleichen ausfallen, ist wesentlich geringer
als bei Einzelkontakten.
[0002] Bei derartigen "Twin"-Kontaktfedern, wie sie ähnlich auch aus DE-B-11 75 807, DE-U-94
04 775 und DE-C-972 072 bekannt sind, besteht aber die Schwierigkeit, daß die durch
den Längsschlitz gebildeten Federarme leichter brechen als die ungeteilte Feder. In
einem solchen Fall ist zwar das Relais an sich noch funktionsfähig, der abgebrochene
Federarm kann aber zu unvorhergesehenen Kurzschlüssen führen. Ein weiteres Problem
der bekannten Twin-Kontaktfeder besteht darin, daß die einzelnen Federarme viel weicher
sind als die ungeteilte Feder, so daß bei Verschweißen eines Kontaktes der entsprechende
Federarm nicht genügend steif ist, um den Betätiger in der geschlossenen Kontaktstellung
festzuhalten. Aus diesen Gründen ist der Einsatz der bekannten Twin-Kontaktfedern
bei Sicherheitsrelais nicht zulässig.
[0003] Aus DE-C-32 24 468 ist eine Kontaktanordnung bekannt, bei der die Kontaktfeder zwei
mit getrennten Festkontakten zusammenarbeitende Kontaktstücke trägt. Abgesehen davon,
daß bei derartigen Brückenkontakten der Gesamt-Kontaktwiderstand doppelt so hoch ist
wie bei einem Einzelkontakt, erhöht diese Anordnung nicht die Sicherheit der Kontaktgabe
sondern die der Kontaktöffnung.
[0004] Bekannt sind ferner sogenannte "Kronenkontakte", bei denen mindestens eine von zwei
zusammenwirkenden Kontaktnieten einen erhabenen Rand aufweist, so daß bei geringer
gegenseitiger Versetzung der beiden Nieten zwei Kontaktstellen entstehen. Abgesehen
davon, daß die so gebildeten Kontaktstellen sehr kleinflächig sind, nutzt sich der
erhabene Rand beim Betrieb verhältnismäßig rasch ab, so daß die beabsichtigte Doppelkontaktwirkung
schnell verloren geht.
[0005] DE-A-32 24 468 zeigt eine Anordnung, bei der die Kontaktstellen zweier Festkontakte
mit einer gemeinsamen Kontaktstelle einer Brückenkontaktfeder zusammenarbeiten.
[0006] Eine Kontakteinheit mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen
ist aus DE-U-90 15 406 bekannt.
[0007] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kontakteinheit zu schaffen, die die
Zuverlässigkeit der Kontaktgabe bei Sicherheitsrelais, d.h. Relais mit zwangsgeführten
Kontakten, erhöht.
[0008] Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Anspruch 1 gekennzeichnet.
[0009] Bei der danach gestalteten Kontakteinheit sind an der Kontaktfeder zwei Kontaktstellen
vorgesehen, die quer zur Längserstreckung der Kontaktfeder angeordnet sind und mit
demselben Festkontakt bzw. mit an diesem vorgesehenen Gegenkontaktstellen zusammenarbeiten,
wobei die beiden Kontaktstellen an der Kontaktfeder und/oder am Festkontakt in Form
eines gemeinsamen Kontaktstücks ausgebildet sind. Die Tatsache, daß die Kontaktfeder
in mindestens einem Bereich nicht nur biegsam ist, sondern auch um ihre Längsachse
erhöhte Torsionsfähigkeit aufweist, gewährleistet, daß beide Kontaktpaare auch dann
schließen, wenn das die Kontaktstücke tragende freie Ende der Kontaktfeder nicht parallel
zu dem die Gegenkontakte tragenden Festkontakt verläuft.
[0010] Im Gegensatz zu der oben erwähnten Twin-Kontaktfeder ist bei der erfindungsgemäßen
Kontakteinheit die Kontaktfeder durchgehend in ihrer einteiligen Form erhalten, so
daß Federbruch weniger wahrscheinlich ist und gegebenenfalls zu einem vollständigen
Ausfall des Relais durch Unterbrechung führt.
[0011] Vorteilhafte Gestaltungen für den Bereich erhöhter Torsionsfähigkeit sind in Anspruch
2 angegeben.
[0012] Mit den Weiterbildungen der Erfindung nach den Ansprüchen 3 bis 6 läßt sich eine
Zwangsführung der Kontaktfeder durch den Betätiger, insbesondere auch beim Öffnen,
erreichen.
[0013] Die Gestaltung des die Kontaktfeder führenden Betätigers gemäß den Ansprüchen 7 und
8 ist zweckmäßig, um das für das erfindungsgemäße Relais typische Torsionsverhalten
der Kontaktfeder wirkungsvoll auszunutzen.
[0014] In der Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 9 ist die Kontakteinheit so ausgebildet,
daß die Kontaktfeder gegenüber dem Festkontakt geneigt ist, so daß ein zuerst schließender
und zuletzt öffnender Vorkontakt und ein zuletzt schließender und zuerst öffnender
Hauptkontakt entstehen. Diese Gestaltung hat den Vorteil einer weicheren Kontaktgabe
mit verringertem Prellverhalten.
[0015] In der Ausgestaltung der Erfindung nach den Ansprüchen 10 bis 12 ist das zuerst schließende
und zuletzt öffnende Kontaktpaar mit den für einen Lastkontakt zweckmäßigen Eigenschaften
ausgestattet, während das andere Kontaktpaar die Qualitäten eines Signalkontakts aufweist.
[0016] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen näher
erläutert; darin zeigt
- Figur 1
- eine schematische Darstellung einer Kontakteinheit in Seitenansicht,
- Figur 2
- eine Stirnansicht in Richtung des Pfeils II der Figur 1,
- Figur 3
- eine perspektivische Darstellung eines Teils eines elektromagnetischen Relais mit
einer Kontakteinheit gemäß Figur 2,
- Figur 4
- eine der Figur 1 ähnliche Darstellung der bei dem Relais nach Figur 3 verwendeten
Kontakteinheit,
- Figur 5
- eine Stirnansicht des Betätigers in der Anordnung nach Figur 3 mit einer Kontaktfeder,
- Figur 6
- eine vergrößerte Darstellung eines Teils der Figur 5, und
- Figur 7
- ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kontaktanordnung in einer Figur 2
entsprechenden schematischen Darstellung.
[0017] Die Figuren 1 bis 6 dienen der Erläuterung; sie zeigen keine erfindungsgemäßen Kontaktanordnungen.
[0018] Die in der Figur 1 und 2 dargestellte Kontakteinheit besteht im wesentlichen aus
einer Kontaktfeder
10, die mit ihrem einen Ende an einem Träger
11 befestigt, etwa angenietet, ist, einem dem freien Ende der Kontaktfeder
10 gegenüberstehenden Festkontakt
12 und einem an der Kontaktfeder
10 angreifenden Betätiger
13, der in dem hier angenommenen Ausführungsbeispiel mit einem in Figur 2 angedeuteten
Relaisanker
14 gekoppelt ist.
[0019] Das dem Festkontakt
12 gegenüberstehende freie Ende der Kontaktfeder
10 ist gegenüber ihrem Hauptteil verbreitert und trägt zwei Kontaktstücke
15, 16, die quer zur Längserstreckung der Kontaktfeder
10 nebeneinander (in der Zeichnung untereinander) angeordnet sind. Ebenso ist der Festkontakt
12 mit zwei Kontaktstücken
17, 18 versehen, die den Kontaktstücken
15, 16 der Kontaktfeder
10 gegenüberstehen und jeweils mit diesen zusammenarbeiten.
[0020] Wie aus Figur 2 ersichtlich, steht das freie Ende der Kontaktfeder
10 unter einem Winkel zu dem Festkontakt
12, so daß die die Kontaktstücke
15, 16 der Kontaktfeder
10 verbindende Gerade die die Kontaktstücke
17, 18 des Festkontakts
12 verbindende Gerade unter einem spitzen Winkel schneidet. Diese Schrägstellung des
freien Endes der Kontaktfeder
10 kommt dadurch zustande, daß die Kontaktfeder in einem zwischen ihrem festen und freien
Ende gelegenen Torsionsbereich
19 um ihre Längsachse vortordiert ist.
[0021] Der Betätiger
13 ist so angeordnet und gestaltet, daß er an der Kontaktfeder
10 nahe deren freiem Ende angreift und mit beiden gegenüberliegenden Flächen der Kontaktfeder
10 in Eingriff treten kann. Dabei sind die Berührungsbereiche
20, 21 des Betätigers
13 in Richtung der jeweiligen Fläche der Kontaktfeder
10 konvex geformt.
[0022] Wird bei Betätigung des Relais der Anker
14 in Richtung des Pfeiles A betätigt, so bewegt er den Betätiger
13 in Figur 2 nach rechts. Figur 2 zeigt den Moment, in dem das obere Kontaktstück
15 der Kontaktfeder
10 das Kontaktstück
17 des Festkontakts
12 gerade berührt. Bei weiterer Bewegung des Betätigers
13 nach rechts in Figur 2 schwenkt das vordere Ende der Kontaktfeder
10 um die Berührungsstelle zwischen den Kontaktstücken
15 und
17, wobei diese Schwenkbewegung durch eine ausreichend bemessene Tordierbarkeit des Torsionsbereichs
19 gewährleistet ist, bis die unteren Kontaktstücke
16, 18 einander berühren. Die anschließende weitere Bewegung des Betätigtes
13 nach rechts in Figur 2 bis zur Endstellung des Ankers
14 bewirkt nun, daß der Festkontakt
12 ausgelenkt und dabei die Kontaktkraft an den beiden Kontaktpaaren erhöht wird.
[0023] Während der beschriebenen Schwenkbewegung des die Kontaktstücke
15, 16 tragenden freien Endes der Kontaktfeder
10 rollt diese an dem konvexen Berührungsbereichs
20 des Betätigers
13 ab.
[0024] Zum Öffnen wird der Relaisanker
14 in Richtung des Pfeiles B bewegt, so daß nun der gegenüberliegende Berührungsbereich
21 des Betätigers
13 mit der anderen Fläche der Kontaktfeder
10 in Eingriff gelangt und bewirkt, daß die Kontaktstücke
15, 16 der Kontaktfeder
10 von den Kontaktstücken
17, 18 des Festkontakts
12 abgehoben werden. Dabei öffnet sich zunächst das untere Kontaktpaar
16, 18 und anschließend das obere Kontaktpaar
15, 17.
[0025] Gemäß der erläuterten Funktionsweise bildet das obere Kontaktpaar
15, 17 einen Vorkontakt und das untere Kontaktpaar
16, 18 einen Hauptkontakt. Da der zuerst schließende und zuletzt öffnende Vorkontakt einen
Lastkontakt bildet und rascher verschleißt, ist, wie aus Figur 1 ersichtlich, das
Kontaktstück
15 größer dimensioniert als das zu dem Haupt- oder Signalkontakt gehörige Kontaktstück
16. Ferner bestehen die Kontaktstücke
15, 17 des Vorkontakts aus weniger edlem Material als die Kontaktstücke
16, 18 des Hauptkontakts. Beispielsweise können die Kontaktstücke
15, 17 aus AgSnO und die Kontaktstücke
16, 18 aus einer AuAg-Legierung bestehen.
[0026] Anstelle der oben erwähnten Vortordierung des Torsionsbereichs
19 zur Erzielung der in Figur 2 veranschaulichten Schrägstellung des freien Endes der
Kontaktfeder
10 gegenüber dem Festkontakt
12 läßt sich die gleiche Funktionsweise auch durch Schrägstellung des Festkontaktes
12 erreichen oder auch durch Schrägstellung des Trägers
11 samt der Kontaktfeder
10, die in diesem Fall in der Ruhestellung eben ist.
[0027] Das in der perspektivischen Darstellung der Figur 3 (unter Weglassung der Gehäusekappe)
teilweise gezeigte elektromagnetische Relais umfaßt einen Grundkörper
22, aus dem ein Jochschenkel
23 eines eine (nicht gezeigte) Spule durchsetzenden Joches herausragt. Der Jochschenkel
23 befindet sich zwischen den beiden Armen des in diesem Ausführungsbeispiel generell
H-förmigen Relaisankers
14, der um eine senkrechte Mittelachse an einem am Grundkörper
22 angebrachten Lagerzapfen
24 schwenkbar gelagert ist.
[0028] Der mit dem Relaisanker
14 gekoppelte Betätiger
13 wird von am Grundkörper
22 angeformten Führungssäulen
25 in seiner Ebene verschiebbar geführt und umgreift, wie in Figur 4 bis 6 näher dargestellt,
die Kontaktfeder
10, deren Kontaktstücke
15, 16 mit den am Festkontakt
12 angebrachten Kontaktstücken
17, 18 zusammenarbeiten. In Figur 3 ist das Relais mit zwei Kontaktfedern
10 bestückt dargestellt. Anschlußstifte
26 der Festkontakte
12 ragen aus dem Grundkörper
22 nach unten heraus.
[0029] Bei der in Figur 4 näher gezeigten Kontaktfeder
10 ist der Torsionsbereich
19 durch Verringerung der Federbreite realisiert. Alternativ oder zusätzlich dazu kann
die Feder
10 in diesem Bereich
19 auch in ihrer Materialstärke reduziert oder in sonstiger Weise behandelt sein, um
die Torsionsfähigkeit zu erhöhen.
[0030] Wie dargestellt, befindet sich der Bereich
19 zwischen dem am Kontaktträger
11 angenieteten festen Ende der Kontaktfeder
10 und dem Angriffsbereich des Betätigers
13. Die Kontaktfeder
10 hat in diesem Angriffsbereich sowie an ihrem festen Ende ihre volle Breite, die am
freien Ende nochmals erhöht ist, um zwischen den Kontaktstücken
15 und
16 genügend Abstand zu schaffen. Der Betätiger
13 greift an der Kontaktfeder
10 in einem versteiften Bereich an.
[0031] Wie aus Figur 5 und der Teilvergrößerung der Figur 6 hervorgeht, verläuft die Kontaktfeder
10 zwischen den beiden Berührungsbereichen
20, 21 des Betätigers
13, von denen der Bereich
20 konvex oder ballig gestaltet ist, um beim Andrücken der Kontaktfeder
10 ein Schwenken um ihre Längsmittelachse zu gestatten und damit eine Kontaktgabe an
beiden Kontaktpaaren
15, 17 und
16, 18 zu gewährleisten. Bei dem gegenüberliegenden Berührungsbereich
21, der mit der Kontaktfeder
10 beim Öffnen in Berührung gelangt, ist eine konvexe oder ballige Gestaltung nicht
erforderlich. Sofern die Kontaktfeder
10 in die Schließstellung vorgespannt ist, soll die beim Öffnen an ihr anliegende Fläche
21 des Betätigers
13 ballig sein.
[0032] Bei der in Figur 7 dargestellten erfindungsgemäßen Ausführungsform sind die beiden
am Festkontakt
12 gelegenen Kontaktstellen an einem gemeinsamen Kontaktstück
27 ausgebildet, dessen Kontaktfläche so bemessen ist, daß sie mit den beiden getrennten
Kontaktstücken
15 und
16 der Kontaktfeder zusammenarbeiten kann. Um eine einwandfreie Kontaktgabe auch bei
tordierter Kontaktfeder
10 oder schräggestelltem Festkontakt
12 zu ermöglichen, ist die Kontaktfläche des gemeinsamen Kontaktstücks
27 ballig geformt.
[0033] Anstelle der in Figur 7 dargestellten Ausführungsform ist es auch möglich, an der
Kontaktfeder
10 ein großes gemeinsames Kontaktstück vorzusehen und mit zwei getrennten Kontaktstücken
am Festkontakt
12 zusammenarbeiten zu lassen.
[0034] Eine weitere denkbare Alternative besteht darin, sowohl an der Kontaktfeder
10 als auch am Festkontakt
12 ein einzelnes durchgehendes Kontaktstück anzuordnen und mindestens eines davon mit
zwei Vorsprüngen zur Erzeugung zweier räumlich getrennter Kontaktstellen zu versehen.
[0035] Wie in Figur 7 ferner dargestellt, ist die Kontaktfeder
10 in Richtung ihrer Längsmittelachse mit einer Sicke
28 versehen, die die Steifigkeit der Kontaktfeder
10 in ihrer Längsrichtung im Bereich zwischen den Kontaktstücken
15, 16 und dem Angriffsbereich des Betätigers
13 vergrößert.
[0036] Anstelle der gezeigten Sicke
28 läßt sich eine Versteifung der Kontaktfeder
10 durch Erhöhung ihrer Dicke im Bereich zwischen den Kontaktstücken
15, 16 und dem Angriffsbereich des Betätigers
13 erzielen.
[0037] Besteht die Versteifung in der in Figur 7 gezeigten Sicke
28, so kann diese über die gesamte Länge der Kontaktfeder
10 bis zu ihrem am Kontaktträger
10 befestigten Ende durchgehen; eine solche in Richtung der Längsmittelachse und damit
in der neutralen Zone der Kontaktfeder
10 verlaufende Sicke
28 führt zwar zu einer verringerten Biegsamkeit auch im Bereich
19, beeinträchtigt aber die Torsionsfähigkeit in diesem Bereich nur wenig.
Bezugszeichenliste
[0038]
- 10
- Kontaktfeder
- 11
- Träger für 10
- 12
- Festkontakt
- 13
- Betätiger
- 14
- Relaisanker
- 15, 16
- Kontaktstücke an 10
- 17, 18
- Kontaktstücke an 12
- 19
- Torsionsbereich von 10
- 20, 21
- Berührungsbereiche in 13
- 22
- Grundkörper
- 23
- Jochschenkel
- 24
- Lagerzapfen
- 25
- Führungssäulen
- 26
- Anschlußstifte
- 27
- gemeinsames Kontaktstück
- 28
- Sicke
1. Kontakteinheit für elektromagnetische Relais mit einem Festkontakt (12) und einer Kontaktfeder (10), die an einem ungeteilten Endabschnitt zwei quer zu ihrer Längsrichtung angeordnete,
mit dem Festkontakt zusammenarbeitende Kontaktstellen (15, 16) sowie zwischen ihrem festen Ende und den Kontaktstellen (15, 16) einen biegsamen Bereich mit um die Kontaktfeder-Längsachse erhöhter Torsionsfähigkeit
aufweist,
dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kontaktstellen des Festkontakts (12) und/oder die beiden Kontaktstellen (15, 16) der Kontaktfeder an einem gemeinsamen Kontaktstück (27) ausgebildet sind.
2. Kontakteinheit nach Anspruch 1, wobei die Kontaktfeder (10) in ihrem Bereich (19) erhöhter Torsionsfähigkeit geringere Breite und/oder geringere Dicke hat als in ihren
übrigen Bereichen.
3. Kontakteinheit nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Kontaktfeder (10) im Bereich von der Angriffsstelle eines Betätigers (13) bis zum Bereich ihrer Kontaktstellen (15, 16) versteift ist.
4. Kontakteinheit nach Anspruch 3, wobei die Versteifung in einer Verdickung oder Verformung
besteht.
5. Kontakteinheit nach Anspruch 4, wobei die Kontaktfeder (10) eine in Richtung ihrer Längsmittelachse verlaufende Sicke (28) aufweist.
6. Kontakteinheit nach Anspruch 5, wobei die Sicke (28) über die gesamte Länge der Kontaktfeder (10) verläuft.
7. Kontakteinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem Betätiger (13), dessen an der Kontaktfeder (10) angreifender Bereich (20 oder 21) zur Kontaktfeder hin konvex ist.
8. Kontakteinheit nach Anspruch 7, wobei der Betätiger (13) auf beiden Seiten der Kontaktfeder (10) mit einem konvexen Bereich (20, 21) angreift.
9. Kontakteinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die die beiden Kontaktstellen
(15, 16) der Kontaktfeder (10) verbindende Gerade die die Gegenkontaktstellen des Festkontakts (12) verbindende Gerade unter einem spitzen Winkel schneidet.
10. Kontakteinheit nach Anspruch 9, wobei eine Kontaktstelle (16) des zuletzt schließenden und zuerst öffnenden Kontaktpaares aus einem edleren Kontaktmaterial
besteht als die des anderen Kontaktpaares.
11. Kontakteinheit nach Anspruch 10, wobei eine Kontaktstelle (15) des zuerst schließenden und zuletzt öffnenden Kontaktpaares aus AgSnO und die des
anderen Kontaktpaares aus einer AuAg-Legierung gebildet ist.
12. Kontakteinheit nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei eine Kontaktstelle (15) des zuerst schließenden und zuletzt öffnenden Kontaktpaares größer dimensioniert
ist als die des anderen Kontaktpaares.