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Relais
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Die Erfindung betrifft ein Relais, insbesondere ein polarisiertes
Haftrelais, mit einem Gehäuse und einem schwenkbar gelagerten Ankern Bei einem bekannten
derartigen Relais, das rechtwinklig abgewinkelte Polbleche aufweist, die sich mit
ihren freien Abschnitten parallel
zur Spule erstrecken und aufeinander
zu gerichtet sind, sind mit den Polblechen Lagerteile aus nichtmagnetischem Metall
vernietet, in denen der Anker über ein mit ihm verbundenes Kunststoffteil schwenkbar
gelagert ist. Das Gehäuse hat lediglich die Funktion einer Staubschutzkappe0 Die
Herstellung des bekannten Relais ist aufwendig und der Erfindung liegt die Aufgabe
zugrunde, ein Relais der eingangs geschilderten Art zu schaffen, das einfacher herstellbar
ist.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Anker
im Gehäuse gelagert ist. Der Vorteil der Erfindung liegt darin, daß der Anker lediglich
in Richtung seiner Schwenkachse in das Gehäuse eingesetzt werden muß, ohne daß es
erforderlich ist, noch besondere Nietarbeiten vorzunehmen0 Es wird hierdurch nicht
nur die Montage des Relais beschleunigt, sondern es ist hierdurch auch möglich,
im Bedarfsfalle selbst bei einem eingebauten Gerät ohne besonderes Werkzeug einen
Anker aussutauschen.
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Der ASser oder ein mit ihm verbundenes teil, z.B. aus Kunststoff,
kann bei einer Ausführungsform teilweise von einer Zylinderfläche begrenzt sein,
die mit innerhalb der äußeren Umgrenzung des Gehäuses angeordneten zylindrischen
Wandabschnitten zusammenwirkt, deren Höhe etwa der Höhe des Ankers entspricht, so
daß auf diese Weise zur Lagerung des Ankers ein Gehäuse ohne Deckel verwendet werden
könnte, wobei jedoch zur Sicherung
der axialen Lage des Ankers im
Relais und auch zum Staubschutz ein Deckel vorgesehen werden kann0 Bei einer anderen
Ausführungsform der Erfindung weist das Gehäuse einen Bodenteil und einen Deckel
auf 1 die Schwenklager für den Anker aufweisen. Diese Schwenklager können im einfachsten
Fall durch miteinander fluchtende Bohrungen im Boden und im Deckel gebildet sein,
in die der Anker mit Achsbolzen eingreift. Hier ist nach dem Einsetzen des Ankers
und nach dem Aufsetzen des Deckels der Anker schwenkbar gelagert, Bei dem eingangs
beschriebenen bekannten Relais ist die Schwenkachse des Ankers etwa in der Mitte
des Ankers angeordnet, der Anker ist somit zusammen mit dem mit ihm verbundenen
Kunststoffteil als zweiarmiger Hebel ausgebildet. Die unbeweglichen Kontaktstücke
des bekannten Relais sind (zusammen mit einem beweglichen Kontaktstückj in einem
Isolierstoffblock gehalten, der auf einem der sich parallel zur Spule erstreckenden
Polblechabschnitte angeschraubt ist. r'emgegenüber ist bei einer Ausführungsform
der Erfindung, für die auch selbständiger SC}lUtZ beansprucht wird, vorgesehen,
daß unbewegliche Kontaktstücke des Relais an der der Spule abgewandten Seite im
Gehäuse gelagert sind. Der Vorteil der Erfindung liegt einerseits darin, daß die
Befestigung der unbeweglichen Kontaktstücke sehr viel einfacher und schneller erfolgen
kann, insbesondere weim das Gehäuse
so ausgebildet ist, daß diese
Kontaktstücke durch einfache Stecknontage mit dem Gehäuse verbunden werden können0
Weiterhin ist von Vorteil, daß nun die gesamte Gehäuselänge (in Richtung der Spulenlängsachse
gemessen) zur Verfügung steht, um den Anker aufzunehmen, der Anker oder ein mit
ihm verbundenes Teil kann also ohne Schwierigkeiten länger gemacht werden als bei
dem bekannten Relais.
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Der soeben geschilderte Vorteil macht sich dann besonders bemerkbar,
wenn gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ein bewegliches Kontaktstück des
Relais im wesentlichen linear verschiebbar angeordnet ist und mit einem Endbereich
eines mit dem Anker verbundenen Hebels (z*B. dem bereits mehrfach erwähnten Kunststoffteil)
in Antriebsverbindung steht. Durch die Ankopplung gm äußeren Ende des Hebels wird
auch bei einem verhältnismäßig kleinen Schwenkwinkel des Ankers ein relativ großer
Verschiebeweg des beweglichen Kontaktstücks erzielt, wodurch sich in der Offenstellung
des Kontakts ein großer Abstand der Kontaktstücke ergibt und außerdem eine relativ
große Geschwindigkeit der Eontaktbewegung, so daß dieses Relais sich auch zum Schalten
höherer Spannungen und Ströme eignet, als wenn der Kontaktabstand und die Bewegungsgeschwindigkeit
des Kontakts kleiner wären, Weiterhin ist von Vorteil, daß ein bestimmter Öffnungsweg
des beweglichen Eontaktstücks durch einen verhältnismäßig kleinen Winkel der
Verschwenkung
des Ankers erreicht werden kann, und dieser kleine Verschwenkungswinkel hat einen
kleinen Luftspalt im magnetischen Kreis zur Folge und wegen des kleinen Luftspalts
benötigt das Relais nur eine verhältnismäßig geringe SteuerenergieO Unter dem Ausdruck
im wesentlichen linear verschiebbar soll sowohl eine rein linear verschiebbare Lagerung
des beweglichen Kontaktstücks verstanden werden als auch eine schwenkbare Lagerung
des beweglichen Kontaktstücks z.B. in der Weise, daß das bewegliche Sontaktstück
am freien Ende einer im Gehäuse befestigten Kontaktfeder angeordnet isto Soll lediglich
das eine Ende des Ankers bzw. des Hebels mit einem beweglichen Kontaktstück gekoppelt
werden, so kann der Hebel mit unterschiedlich langen Armen versehen sein, so daß
auf diese Weise ein besonders großer Verschiebeweg des beweglichen Kontaktstücks
erzielt werden kann0 Die Schwenkachse liegt in diesem Falle also auf der einen Seite
einer senkrecht zur Spulenlängsachse verlaufenden, die Spule auf ihrer halben Länge
durchsetzenden Ebene, und dasjenige Ende des Hebels, an dem das bewegliche Kontaktstück
angekoppelt ist, liegt auf der anderen Seite der genannten Ebene, Der mit dem beweglichen
Kontaktstück gekoppelte Hebelarm ist somit länger als die halbe Spulenlänge0
Die
oben geschilderte Anordnung der unbeweglichen Kontaktstücke gestattet es auch, gemäß
einer anderen Ausführungsform der Erfindung mit den beiden Enden des Hebels je ein
verschiebbar gelagertes Betätigungsteil mechanisch zu koppeln, das sich im wesentlichen
quer zur Längsrichtung der Spule erstreckt und an den Enden der Spule vorbeigeht
und mindestens in seiner einen Endstellung aus dem Gehäuse herausragt. Der Vorteil
liegt hierbei darin, daß die beiden Betätigungsteile von der gleichen Seite des
Gehäuses her zugänglich sind. Diese Betätigungsteile zeigen durch die Länge ihres
aus dem Gehäuse herausragenden Abschnitts auch die Stellung des Relaisankers an,
Man kann die hnordnung so treffen, daß das Betätigungsteil die Stellung des beweglichen
Kontaktstücks lediglich mittelbar durch Veränderung der Stellung des lenkers beeinflußt.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist jedoch das Betätigungsteil mit einem
£L1räger für ein bewegliches Kontaktstück verbunden. Die Verbindung kann beweglich
sein, dann kann es zweckmäßig sein, durch besondere Maßnahmen sicherzustellen, daß
der 2rager des Kontaktstücks nur linear verschiebbar ist; dies ist beispielsweise
dann empfehlenswert, wenn der 'llrager nicht nur ein einziges bewegliches Kontaktstick
aufweist, sondern mehrere, Der Betätigungsteil kann mit dem Träger fiir das bewegliche
Kontaktstück auch starr verbunden sein, dann kann eine besondere Führung fiir den
Träger
entbekrlich sein, wenn das Betätigungsteil selbst nur linear
verschiebbar geführt ist, Bei dem später beschriebenen Ausführungsbeispiel sind
das b>etätigungsteil und der Träger einstückig miteinander verbunden und weisen
im wesentlichen die Form eines L auf.
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Bei einer Ausführungsform der Erfindung weist der Träger eine Aussparung
zur Aufnahme des beweg,lichen iLontaktstücks auf, das durch ein Befestigungsteil
am Träger gehalten ist, und es ragt das befestigungsteil über den Träger hinaus
und greift in eine im Gehause vorgesehene Führungsnut ein. Hiedurch wird die bereits
erwähnte Führung zur Sicherstellung einer rein linearen Verschiebebewegung gebildet.
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Bei einer Ausführungsform der Erfindung, für die auch selbständiger
Schutz beansprucht wird, ist die Magnet spule von den beweglichen Teilen des Relais
durch eine Trennwand des Gehäuses getrennt. Dies bietet den Vorteil, daß im Bedarfsfalle
die Spule mit einer geeigneten Vergußmasse vergossen werden kann, ohne daß die Gefahr
besteht, daß die Vergußmasse an bewegliche Teile des Relais gelangt und dadurch
die Funktion des Relais gefährdet.
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Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung, für die ebenfalls
selbständiger Schutz beansprucht wird, und bei der der Anker zwei im Abstand etwa
parallel verlaufende Ankerbleche aufweist, die in einem Eunststoffteil gehalten
sind7 das wiederum schwenkbar gelaf,eIt
ist, sind mindestens in
einem der Ankerbleche Aussparungen vorgesehen, durch die Vorsprünge des Eunststoffteils
hindurehragen und über die Oberfläche des Ankerblechs etwas überstehen, derart,
daß diese Vorsprünge in mindestens einer Stellung des Ankers an einem Polblech anliegen
und hierdurch einen kleinen Luftspalt sicherstellen0 Dies kann vorteilhaft sein,
um negative Folgen von Fertigungstoleranzen, die zu unerwiinschten kleinen Luftspalten
führen könnten, zu beseitigen, weil derartige kleine Luftspalte bereits bei der
Konstruktion vorgesehen sind.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung eines AusSührungsbeispels der Brfindung anhand der Zeichnung, die erfindungswesentliche
Einzelheiten zeigt, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln
für sich oder zu mehreren in beliebiger Sombinatlon bei einer susführungsform der
Erfindung verwirklicht sein. Es zeigen
Fig. 1 eine Ansicht von
oben eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Relais bei abgenommenem
Deckel, Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Ansicht, wobei aedoch die Betätigungsteile
für die beweglichen Kontaktstücke entfernt sind und das mit dem Anker verbundene
Kunststoffteil teilweise abgebrochen dargestellt ist, Fig. 3 eine vereinfachte Schnittdarstellung
entsprechend der Linie III-III in Fig. 2, jedoch mit aufgesetztem Deckel, Fig. 4
einen vereinfachten Schnitt entsprechend der Linie IV-IV in Fig. 1, jedoch mit aufgesetztem
Deckel, Fig. 5 eine Ansicht eines beweglichen Kontakt stücks mit seinem Betätigungsteil
in Richtung des Pfeils V in Fig. 1 gesehen, Fig. 6 eine Ansicht in Richtung des
Pfeils VI in Fig. 5 und Fig. 7 einen Schnitt entsprechend der Linie VII-VII in Fig.
5.
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Das Relais weist einen unteren Gehäuseteil 1 mit einem Boden 2, und
Seitenwänden 3, 4, 5 und 6 auf sowie einen Gehäusedeckel 10. Der Elektromagnet des
Relais weist eine Spule ii mit zwei Wicklungen auf, die zu insgesamt vier Anschlüssen
12 geführt sind, die In der Seitenwand 6 befestigt sind und durch den Boden des
Gehäuses hindurch ragen und dort Anschlußfahnen 13 bilden. Die Längsrichtung der
Spule ii, die in Fig. 1 waagrecht verläuft, soll gleichzeitig auch die Längsrichtung
des Relais bezeichnen. Der Elektromagnet weist zwei Polbleche 15 und 16, deren freie
Endabschnltte rechtwinklig abgebogen sind, so daß sie parallel zur SpuXenlängsrichtung
verlaufen und einander zugewandt sind.
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Der Anker 20 des Relais weist einen Kunststoffteil 21 auf sowie einen
Dauermagneten 22, dessen beide Pole jeweils mit einem Ankerblech 23 und 24 in Berührung
sind.
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Das Kunststoffteil 21 weist einen im wesentlichen plattenförmigen
Abschnitt 26 auf, dessen Dicke zu seinen beiden Endbereichen 27 zu abnimmt, wie
die Fig. 1 und 2 zeigen, und zwei im wesentlichen rechtwinklig zu dem Teil 26 und
im gegenseitigen Abstand verlaufende Seitenteile 28, zwischen denen mit Hilfe von
am Ende der Seitenteile 28 angeordneten Haken 29 die magnetisch wirksamen Teile
22 bis 24 gehalten und mit dem Eunststoffteil 21 verbunden sind. An den einander
abgewandten Seiten der Seitenteile 28 ist jeweils ein abstehender Achsbolzen 30
angeordnet, der in eine Bohrung 31 im Boden 2
bzw. eine Bohrung
32 im Deckel 10 eingreift, wodurch die schwenkbare Lagerung des Ankers um eine definierte
Schwenkachse bewirkt ist. Der Dauermagnet 22 ist etwas kürzer als die Seitenteile
28, wogegen die Ankerbleche 25 und 24, die genau gleich ausgebildet sind, erheblich
länger sind, so daß sie über die Seitenteile 28 hinausragen, so daß je nach Schaltstellung
des Relais (vgl. die beiden unterschiedlichen Stellungen des Ankers in den Fig.
1 und 2) entweder der in den Fig. 1 und 2 linke Endabschnitt des Ankerblechs 24
mit dem Polblech 15 und gleichzeitig der rechte Endabschnitt des Ankerblechs 2 t
dem Polblech 16 in Berührung ist, oder aber der linke Endabschnitt des Ankerbiechs
23 mit dem Polblech 15 und der rechte Endabschnitt des Ankerblechs 24 mit dem Polblech
16. Die Ankerbleche 25 und 24 weisen an ihren Längsseiten in der Nähe ihrer Enden
etwa halbkreisförmige Aussparungen 35 auf, und am plattenförmigen Teil 26 des Eunststoffteils
21 sind Kunststoffzapfen 37 vorgesehen, die in die Aussparungen 5 des iinerblechs
24 eingreifen und ganz geringfügig an der anderen Seite des Ankerblechs 24, die
den Polblechen 15 und 16 zugewandt ist, überstehen. Hierdurch wird bewirkt, da.3
das Ankerblech 24 nicht unmittelbar an den Polblechen 15 bzw. 16 anliegt, sondern
daß ein sehr kleiner Luftspalt bestehen bleibt. Es kann zweckmäßig sein, auch am
anderen Ankerblech 23 derartige Kunststoffzapfen in den kJsspa rungen 35 vorzusehen,
was beispielsweise durch eiiie entsprechende Änderung des Kunststoffteils 21 erfolgen
könnte,
um zu verhindern, daß das Ankerblech 23 unmittelbar an
den Polblechen 15 und 16 anliegt, die sich in den Zwischenraum zwischen den Ankerblechen
23 und 24 des etwa H-förmigen magnetisch wirksamen Teils des Ankers erstrecken.
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In der der Spule 11 abgewandten Seitenwand 4 des Gehäuses sind vier
ortsfeste Kontaktstücke 40 befestigt, die mit Messerkontakten 41 verbunden sind,
die aus der Seitenwand 4 nach außen hervorragen. Mit den festen Kontaktstücken 40
wirken bewegliche Kontakt stücke 45 zusammen, von denen jeweils zwei in einem im
wesentlichen L-förmigen Betätigungsteil 50 aus Kunststoff gehalten sind. Das Betätigungsteil
50 weist einen langgestreckten streifenförmigen Abschnitt 51 mit im wesentlichen
gleichförmiger Dicke auf, der durch einen Spalt 53 zwischen der Seitenwand 3 bzw.5
und der Spule 11 bzw. ihrem Polblech und durch eine Aussparung 54 in der der Spule
11 zugewandten Seitenwand 6 verläuft. Außerdem weist das Betätigungsteil 50 einen
zum Abschnitt 51 quer verlaufenden Abschnitt 55 auf, der im wesentlichen eine Kammer
bildet (siehe Fig. 7), in der ein Blech 56 mittels einer Feder 57 federnd gelagert
ist, das zwei der beweglichen Kontaktstücke 45, die als Kontaktniete ausgebildet
sind, trägt. Eine aus Kunststoff gebildete Klammer 59, die im wesentlichen die Form
eines U aufweist, verläuft mit ihrem Joch zwischen den beiden Kontaktstücken 45
hindurch und ist mittels an den Enden ihrer Schenkel angeordneter Haken 60, die
die Rückseite des Abschnitts 55 hintergreifen, mit diesem Abschnitt lösbar verbunden
und verbindet somit die Kontaktstücke 45 mit dem Abschnitt 55. Das Blech 56 liegt
an der Innenseite des Jochs der Klammer 59 an, diese Innenseite bildet somit einen
Anschlag, der die Lage der Kontaktstücke 45 bestimmt.
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Durch auf der Rückseite des Abschnitts 55 angeordnete Versteifungen
62 ist dieser Abschnitt mit dem langgestreckten Abschnitt 51 biegefest verbunden.
Am Abschnitt 51 ist an der gleichen Seite, an der sich der Abschnitt 55 befindet,
ein kurzer Vorsprung 65 angeordnet, dessen Abstand von der Versteifung 62 etwa der
Dicke des Endbereichs 27 des plattenförmigen Teils 26 entspricht. In diesen Zwischenraum
zwischen der Versteifung 62 und dem Vorsprung 65 greift der Endbereich 27 ein und
ist somit mit dem Betätigungsteil 50 in der Weise formschlüssig verbunden, daß bei
einer Schwenkbewegung des Ankers das Betätigungsteil 50 dieser Schwenkbewegung in
beiden Richtungen folgt, wobei sich das Teil 50 in Längsrichtung seines Abschnitts
51 verschiebt, und daß auch eine Verschiebebewegung, die beispielsweise dem in Fig.
1 linken Betätigungsteil 50 dadurch aufgezwungen wird, daß man mit dem Finger auf
den aus dem Gehäuse ragenden Endabschnitt des Teils 51 drückt, ein Verschwenken
des Ankers in seine andere Endsteliung bewirkt. Dafür jeweils ein Paar von beweglichen
Kontaktstücken 45 ein Betätigungsteil 50 vorgesehen ist, kann durch Drücken auf
den Abschnitt 51 des gewünschten Betätigungsteils das Relais auch ohne Zuführung
elektrischer Steuerenergie in die gewünschte Lage geschaltet werden.
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Der Boden 2 trägt parallel zur Verschieberichtung des Betätigungsteils
50 verlaufende Rippen 68. Außerdem trägt der Deckel 10 an seiner Innenseite parallel
zu den Rippen 68 verlaufende Rippen 69. Diese Rippen dienen zur Führung des Abschnitts
55. Dabei greift jeweils ein Schenkel der Klammer 59 zwischen die Rippen 68 bzw.
69 ein.
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Falls gewünscht, kann der Abstand zwischen den Rippen 68 und 69 so
gewählt werden, daß diese von der Klammer 59 nur einen äußerst geringen Abstand
von beispielsweise weniger als 0,1 mm haben, so daß diese Rippen dann eine Führung
für eine lineare Verschiebebewegung des Abschnitts 55 bilden.
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Im Bereich zwischen den einander zugewandten Seiten der Abschnitte
55 der beiden Betätigungsteile 50 ist im unteren Gehäuseteil 1 eine Trennwand 70
vorgesehen. In der Trennwand 70 ist eine senkrecht zum Boden 2 verlaufende Aussparung,
in die ein Metallteil 71 eingesetzt ist, das an seinem Ende zwei Stifte 72 aufweist,
die durch entsprechende Aussparungen im Boden 2 hindurchragen. Mittels dieser Stifte
72 kann das Gehäuse zum Bespiel durch Einlöten in eine gedruckte Schaltung massefrei
verankert werden. Ebenfalls zur Verankerung des Gehäuses dienen in einem Abstand
vom Teil 70 angeordnete und mit den Polblechen 15 und 16 verbundene Metallteile
72, die ebenfalls mit Stiften 73 aus dem Boden herausragen. Mittels dieser Stifte
73 kann eine Erdung der Polbleche vorgenommen werden.
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Das untere Gehäuseteil 1 ist aus einem Duroplast hergestellt, um auch
bei höheren Umgebungstemperaturen von z.B. 700 C eingesetzt werden zu können. Zum
unteren Ge-Gehäuseteil 1 gehört auch eine senkrecht auf den Boden 2 stehende und
parallel zur Spule 11 vetaufende Trennwand 75, die zwischen der Spule 11 und den
Polblechen 15 und 16 angeordnet ist und die zwei rechtwinklig zur Wand 75 verlaufende
Abschnitte 76 aufweist, die an den Polblechen 15 und 16 mit ihren Stirnflächen anliegen.
Die Trennwand 75 erstreckt sich bis zu den Flanschen 78 des Spulenkörpers und bildet
somit die Möglichkeit, die Spule mit einer geeigneten Vergußmasse zu vergießen,
ohne daß die Gefahr besteht, daß Vergußmasse an bewegliche Teile des Relais gelangt,
denn die Trennwand 75 ist genau so hoch wie das übrige untere Gehäuseteil 1. Durch
die Abschnitte 76 wird eine weitere Abschottung gebildet, die auch bei Verwendung
einer sehr dünnflüssigen Vergußmasse verhindert, daß Vergußmasse, die möglicherweise
zwischen der Stirnfläche der Trennwand 75 und den Spulenflanschen 78 hindurchdringt,
an bewegliche Teile des Relais gelangen kann.
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Sämtliche Teile des Relais werden durch einfaches Einstecken mit dem
unteren Gehäuseteil 1 verbunden. Die Sicherung der exakten Lage der Polbleche 15
und 16 wird einerseits durch die bereits erwähnten Vorsprünge 76 der Trennwand 75
gebildet, andererseits durch am Boden 2 angeordnete Rippen 80, die der einfachen
Darstellung wegen lediglich in Fig. 2 dargestellt sind. Diese Rippen 80
sind
etwa so hoch wie die Rippen 68 und verlaufen parallel zur Spulenlängsrichtung. Genau
so hoch wie die Rippe 80 ist eine Rippe 81 (Fig. 3), die in der Raumecke zwischen
dem Boden 2 und der Seitenwand 3 bzw. 5 verläuft und die mit ihrer Oberseite eine
Führung für den Abschnitt 51 des Betätigungstelis 50 bildet. Die Betätigungsteile
50 können durch eine einfache Bewegung senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 1 in
das Relais eingesetzt oder aus ihm entfernt werden. Gleiches gilt für den Anker,
deL nach dem Aufsetzen des Deckels, wobei der obere Achsbolzen 30 in die Bohrung
32 des Deckels eingreift, um eine definierte Achse schwenkbar gelagert ist.
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Ein in der Praxis realisiertes Relais von der in den Fig. dargestellten
Art hat einschließlich Deckel Abmessungen von 5 x 5 x 2 cm3. Der Kontaktabstand
zwischen den Kontaktstücken 45 und 40 in der Offenstellung (linke Seite der Fig.
1) beträgt 2,5 mm, so daß sich deswegen, weil die zwei Kontaktstrecken in Serie
geschaltet sind, ein resultierender Kontaktabstand von 5 mm ergibt. Zum Umschalten
benötigt das Relais 300 Ampere-Windungen, geschaltet werden können 16 A bei 380
V Wechselspannung.
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Bei dem geschilderten Relais handelt es sich um ein polarisiertes
Haftrelais.