电磁开关的制作方法

本发明涉及一种电磁开关。

背景技术：

电磁开关，例如继电器，通常包括可以实现为摇臂电枢的电枢。闸柄(lever)可用于手动操纵电枢，所述闸柄改变电枢的位置，使得连接到电枢的接触弹簧进行切换运动，并且继电器的触点可以打开或关闭。

然而，在发生故障的情况下，例如在较高电流下，可能发生触点的临时焊接。在这种情况下，手动操纵闸柄可导致继电器中的接触弹簧损坏。在专利文献de102012006438中提出了一种解决方案：通过增加继电器中的接触面积，从而降低触点之间焊接的可能性。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种设计，用于避免故障情况下上述类型的电磁开关的损坏。

该目的通过独立权利要求1的特征得以解决。本发明的优选实施例是附图、说明书和从属权利要求的主旨。

本发明基于这样的知识，即，上述目的可以通过对能够从开关传递到电磁开关(例如继电器)的电枢的力进行限制来解决。这尤其可以防止电磁开关的部件，诸如接触弹簧，例如用于焊接触点的塑性变形。

根据本发明的第一方面，该目的通过一种电磁开关解决，该电磁开关具有电枢和滑块，该滑块可手动滑动以致动电枢。此外，本发明相关的电磁开关具有可变形的力传递元件，其位于滑块和电枢之间。通过手动操作，滑块能够通过压力抵靠可变形的力传递元件，以致动电枢。在此，滑块施加力到传递元件上，后者将这些力传递给电枢。这样，电枢可以通过滑块从外部进行手动致动。可变形的力传递元件在超过压力阈值时通过压力而变形。这限制了从滑块到电枢的可传递的压力。

用于手动致动的滑块的替代方案是另一个致动元件，例如压力开关或闸柄，只要这是合适的，其可以传递由操作者施加到力传递元件的力。如果操作者施加在滑块上的力超过特定阈值，则力传递元件变形，并且由于其变形，确保由力传递元件传递到电枢的力不超过阈值。可以这样选择阈值，即，使其不会产生部件(例如继电器的接触弹簧)的塑性变形，因此不会导致部件的永久性损坏，例如，如果开关的触点焊接在一起，用户试图手动分离触点。例如，可以这样选择阈值，即，使得它对应于电磁开关的磁力系统(也考虑到激励)的力也将施加在电枢上。

调用由于力传递元件的变形超过阈值而引起的压力的极限。即使较小的力也会导致力传递元件的某种变形，但不会导致压力的极限。因此，总是确保由力传递元件传递到电枢的力至少足够大，使得开关的触点可以在电磁开关的无故障状态下打开和闭合。在本发明相关的电磁开关中的压力也可以在力传递元件的变形期间增加，然后当滑块被操作者移动时已经达到其最大行程，然后达到力阈值，从而确保在滑块的整个行进路径上不超过压力阈值，并且与施加在滑块上的力无关。

在本发明的含义内配置的电磁开关的特征在于，操作者通过滑块或另一个致动元件施加在电磁开关的其他部件上的力受到设计的限制，使得能够有效地防止对部件(例如电磁开关的接触弹簧)的永久性损坏。

根据本发明的另一有利形式，提出将可变形的力传递元件连接到电枢。这可以通过材料地粘接或摩擦地连接来实现。力传递元件和电枢之间的形式锁定接合也是可能的。力传递元件可以例如铆接、螺纹连接、粘接、焊合或焊接到电枢。这防止了力传递元件相对于电枢并且还相对于滑块改变其位置并引起故障或功能失效。

电磁开关的电枢可以是摇臂电枢，也可以是另一种类型的电枢，例如铰接式电枢。

根据本发明的另一有利形式，可变形的力传递元件可以发生塑性或弹性变形。在此，可变形程度一方面受到材料选择的影响，但另一方面尤其受到力传递元件的几何设计的影响。在弹性的力传递元件的情况下，力传递元件的变形是可逆的，即使当施加在滑块的整个行程路径上的力超过压力阈值时也是如此。然后，操作者施加的力不会导致力传递元件的永久变形。因此，即使在多个操作误差的情况下，也可以实现由力传递元件施加的力在压力阈值上的有效限制，其中大的较力施加在滑块上。不会发生力传递元件的损坏。

另一方面，如果力传递元件是可塑性变形的，则即使是超过压力阈值的一次性手动操作也会导致力传递元件的永久变形，从而在重复的手动操作中，要么不能确保力传递元件对压力阈值的压力的限制，要么通过手动操作，力不再足以打开或关闭电磁开关的触点。

在另一有利实施例中，可变形的力传递元件具有可变形的舌部。电磁开关的设计使得滑块可以压在可变形的舌部上。可变形的舌部可以变形，以便在超过压力阈值时吸收滑块的压力。通过舌部变形，滑块施加在舌部上的力可以减小，使得舌部在电枢上施加的力不大于压力阈值。舌部可以具有各种设计，例如，它可以是三角形或波形的，其中三角形或波形优选地从电枢指向滑块的方向。舌部可以具有侧面(flank)，移动的滑块可以抵靠该侧面搁置，使得滑块可以在舌部上施加力以通过侧面来移动电枢。

在另一有利实施例中，可变形的力传递元件包括圆周的框架，且电枢附接到该框架。在该实施例中，在圆周的框架中形成窗口，可变形的舌部在一侧连接到圆周的框架，并且在可变形的力传递元件的变形中，舌部可以被窗口(至少部分地)收纳。在此，舌部和框架可以设计为整体部件。圆周的框架可具有可变形的舌部固定到框架的部分，通过该部分，力传递元件可附接到电枢。在力传递元件的平面图中，舌部可以在其投影中可以被框架完全包围。

在另一有利实施例中，可变形的舌部由部分圆周狭缝形成入材料部分。在此，圆周的框架环绕部分圆周狭缝。因此，舌部通过狭缝从材料部分切除。舌部可以从材料部分的平面突出，例如以波形、三角形或甚至弯曲的形状，使得滑块可以在其沿着舌部的运动中停止以便传递这些力。舌部可以例如通过从材料部分冲压而制成，其中圆周的框架和部分圆周狭缝也由冲压而制成。das冲压可以优选地仅在材料件的一个部分上进行，使得材料件具有另一部分，其中不存在狭缝并且舌部和框架固定到该另一部分并且力传递元件可以通过该另一部分附加到电枢。在从最初的扁平材料件冲压出舌部之后，舌部可以在随后的变形之后以如上所述的三角形或波形的形式从材料片的平面突出，并且圆周的框架可以通过施加力来进行预加应力，从而可以通过预加应力等来调节压力阈值。

在另一个有利的实施例中，可变形的舌部是波形的。它被设计并定位在滑块和电枢之间，使得可变形的舌部的波侧面与滑块接触。如上所述，舌部可以是三角形或半圆形等其他几何形式，其可以使得操作者施加在滑块上的力被传递到舌部。当滑块由用户移动时，滑块的侧面停留在可变形的舌部处并将力传递到可变形的舌部，所述力(至少在超过压力阈值时)然后导致舌部变形。由于舌部的弹性，在超过压力阈值之前可能已经发生一定的变形。

在本发明的有利实施例中，压力阈值取决于舌部的几何形状。舌部的性质取决于其几何形状。例如，舌部的刚度一方面取决于材料的厚度，但尤其还取决于舌部的设计。通过使用不同的设计可以实现各种刚度。舌部也可以装配加强筋或切口以减少舌部的弹性，即，使得舌部更硬，或者增加舌部的弹性，即，降低其刚度，从而减小压力阈值。

在另一个有利的实施例中，可变形的力传递元件被设计成只要压力不超过压力阈值就将压力从滑块传递到电枢。为此致动电枢。超过压力阈值的力仅以压力阈值的水平从滑块传递到电枢。

在特别有利的实施例中，电磁开关具有机电触点。这里可以提供一个或多个机电触点。在非锁定接触状态下，即，当触点未机械地锁定在一起时或者尤其是在未焊接在一起时，机电触点可以自由释放。机电触点可以通过施加释放力由电枢释放。释放力通过电枢或通过中间元件直接施加在触点上，其中释放力由通过可变形的力传递元件传递到电枢上的力形成。由力传递元件传递的力由操作者施加在滑块上的力形成，然后滑块施加到力传递元件上。压力阈值大于释放力，从而因为压力被限制为低于释放触点所施加的释放力的值，会导致将压力限制到压力阈值的力传递元件的变形不会这样做。这确保了，如果没有因为例如焊接而被锁定，那么多个触点可以总是通过滑块实现手动彼此释放，或者在另一个实施例中，也可以实现为是闭合的。如果存在多个触点，则可以通过滑块的致动来打开一个触点，同时闭合另一个触点。这例如是，当一个触点被正向驱动时，从而一个触点的打开总是导致另一个触点的闭合，反之亦然。

在一个特别有利的实施例中，可变形的力传递元件被设计成当至少一个机电触点处于锁定状态时，例如由于过电流而被焊接时，用户致动滑块不能释放机电触点。当施加的力超过压力阈值时，可变形的力传递元件发生变形。这样选择压力阈值，即，使得不可能通过施加在滑块上的力来释放锁定的、特别是焊接的触点。这防止了电磁开关的部件由于经由力传递元件施加到电枢上的滑块力而发生塑性变形，并导致部件的不可逆变形并因此导致电磁开关的永久性损坏。例如，这可以防止电磁继电器的接触弹簧不可逆地弯曲，从而损坏继电器并可能使其无法使用。可变形的力传递元件设计成使其将压力限制到压力阈值，使得压力阈值低于会导致电磁开关的部件(例如接触弹簧)发生塑性变形的力，从而传递到电枢的力永远不会导致塑性变形，因此永远不会损坏电磁开关部件。

在一个特别有利的实施例中，可变形的力传递元件设计成防止由于机械过载导致的滑块中断。由可变形的力传递元件传递的力受限于可变形的力传递元件的设计，即该力不会超过会导致滑块损坏的力。

在另一有利的实施例中，可变形的力传递元件被实现为单件。在上述带有框架和舌部的实施例中，框架和舌部是通过从单件材料冲压制成的；以相同的方式，力传递元件的一部分可用于将力传递元件附接到电枢。舌部和框架可以以这样的方式进行几何设计，即，使得可以设定所需的压力阈值。单件式力传递元件优选地由金属，例如弹簧钢形成。力传递元件例如可以实施为片簧。压力阈值可以受到力传递元件的预加应力的影响。

在另一个有利的设计中，电磁开关实现为继电器。其中继电器具有与本发明相关的滑块，以及用于将滑块的力传递到电枢的力传递元件，以及电枢。电枢的设计使得电枢的移动导致一个或多个触点的打开或闭合。至少一个触点的打开或闭合仍然可以通过电枢和触点之间的其他中间元件发生，例如中间闸柄和接触弹簧。在作为继电器的电磁开关的实施方式中，压力阈值被限定为，使得力传递元件施加在电枢上并且然后从其施加到其他部件(例如接触弹簧)上的力不足以使其他部件塑性变形(例如当用户试图通过滑块将焊接在一起的触点松开时)，从而可以防止操作者施加过大的力损坏继电器。

在另一个有利的实施例中，特别是当电磁开关设计为继电器时，电磁开关具有至少两个触点，其中触点被正向驱动。因此，触点的打开不可避免地导致另一个触点的闭合。这确保了通过限制压力来防止电磁开关的部件的塑性变形，触点的正向驱动操作不会被部件(例如接触弹簧)的不允许的大的变形所抵消。这确保了，由于正向驱动操作，一个触点的状态(即打开或闭合)，以及与第一触点的状态相反的另一个触点的状态，可以被唯一地确定。

附图说明

下面通过附图来描述本发明的实施例。

图1示出了带有非致动滑块的电磁开关，实施为继电器；

图2示出了从图1的电磁开关设计为带有驱动滑块的无故障状态的继电器；

图3示出了从图1的电磁开关设计为带有焊接常闭触点的驱动滑块的继电器；

图4示出了可变形的力传递元件；和

图5示出了在第一制造步骤之后，来自图4的可变形的力传递元件。

具体实施方式

图1示出了本发明有关的电磁开关100，其被实现为继电器。图1示出了滑块101，利用该滑块可以手动地致动使继电器的触点119,123处于非致动位置。常开触点119在这里是打开的，而常闭触点123是闭合的。通过在致动方向103上移动滑块101可以手动闭合常开触点119，其中常闭触点123被打开。在图1所示的实施例中，常开触点119和常闭触点123被正向驱动，使得常开触点119的闭合总是导致常闭触点123的打开。

在滑块101的非致动状态下，可变形的力传递元件105的舌部107位于滑块101的凹部111中，使得没有力经由滑块101施加到力传递元件105的舌部107。这也意味着当滑块101未被致动时，力传递元件105不会在电枢113上施加力。因此，在这种情况下，也没有力通过电枢传递到常开触点的接触弹簧121上，从而常开触点119是打开的。复位弹簧127与磁力恢复扭矩一起确保电枢113总是处于这样的位置，即，在该位置处，当没有进一步的电磁力或手动力施加在电枢上时，常闭触点123是闭合的。

在图1所示的电磁开关的实施例中，可变形的力传递元件被示为具有舌部107和框架109的力传递元件。该可变形的力传递元件105的结构在下面图4和图5中会进行更详细地描述。

使用连接件115将图1中的可变形的力传递元件105固定到电枢113。在图1的实施例中，使用铆钉将可变形的力传递元件105附接到电枢113。然而，其他类型的接头也是可以的，例如粘接、焊接或焊合。

图1实施例中的电枢113设计为摇臂电枢。然而，也可以使用电枢的其他实施例，例如，铰接式电枢。

除了通过滑块101的手动致动之外，图1的实施例中的电磁开关100也可以通过已知的方式被电磁致动。但是，这不应该在这里进一步讨论。

作为从图1的继电器实施例的电磁开关100的手动致动通过操作者在致动方向103上移动滑块101来实现。这使得常开触点119闭合，而常闭触点123被打开。在图2中，示出了实现为继电器的电磁开关处于常开触点119闭合而常闭触点123打开的状态。这里还示出了如图1所示的无故障状态，即，常开触点119和常闭触点123都不会焊接在一起。

在图2所示的状态下，滑块101在致动方向103中移动以闭合常开触点119并打开常闭触点123。通过滑块101的凹部111中的侧面将力施加到可变形的力传递元件105的舌部107，其可以通过可变形的力传递元件105传递到电枢113。在图2所示的状态下，常开触点119闭合，滑块101尚未在致动方向103中被带到机械终点挡位。然而，滑块101已经在致动方向上移动到可变形的力传递元件105的舌部107已经完全离开滑块101的凹部111的位置。

在图2所示的滑块101位置，操作者施加到滑块101的力通过舌部107传递到电枢113。然后电枢113通过中间元件将力传递给常开触点119的接触弹簧121，所述弹簧在力的作用下弹性变形并致使常开触点119闭合。同时，常闭触点123打开。

如上所述，所示实施例中的可变形的力传递元件105具有舌部107，用户施加在滑块101上的力通过该舌部107传递到可变形的力传递元件。可变形的力传递元件105还具有框架109。可变形的力传递元件105的这种实施例在下面的图4和图5的说明中进行描述。

在图2所示的状态下，可变形的力传递元件105的框架109位于电枢113的凸部117上。凸部117限制可变形的力传递元件105的框架109相对于电枢113的运动。另一方面，力传递元件105的舌部107相对于电枢113的运动不受限制。因此，可变形传递元件105的舌部107和框架109可相对于彼此运动。然而，在图2所示的状态下，可变形的力传递元件105的舌部107相对于框架109没有相对运动或只有非常轻微的相对运动。

对于图2中所示的滑块101的位置，力一方面施加到电枢113上，其从滑块101经由力传递元件105的舌部107传递到电枢上。这些力导致常开触点119的闭合和常闭触点123的打开。由于电枢113的运动，复位弹簧127发生变形并同时在电枢113上施加恢复力，其随而通过使滑块101相对于致动方向103发生移动来实现电枢113的复位，并由此实现常开触点119的打开和常闭触点123的闭合。

图3示出了在故障状态下的图1的开关100实现为继电器的情况。在图3所示的状态下，常闭触点123例如因为过电流而发生焊接。这导致常开触点119打开且不能通过电磁致动实现闭合。电枢113相应地位于主要对应于非致动电磁开关100的位置的位置处。

在图3所示的状态下，滑块101已由操作者在致动方向103中移动直到它几乎已经到达机械挡位，当它试图致动故障继电器以便闭合常开触点119并打开常闭触点123。在这种状态下，存在用户在滑块101上施加力的危险，这导致如果用户试图松开已经焊接的常闭触点，那么常闭触点的接触弹簧125会发生塑性变形并永久损坏。这会损坏继电器，并且将消除常闭触点123和常开触点119之间的正向驱动操作。然而，由于可变形的力传递元件105的变形，电磁开关100的本发明相关实施例可以防止这种情况。

在图3所示的状态下，已经用图2说明的可变形的力传递元件105的框架109相对于电枢113的运动受到电枢113的凸部117的限制。因此，无论用户施加在滑块101上的力有多大，可变形的力传递元件105的框架109相对于电枢113的运动都会受到限制。然而，用户施加在滑块101上的力导致可变形的力传递元件105的舌部107相对于力传递元件105的框架109发生移动。当框架109的移动已经被凸部117限制时，舌部107相对于电枢113进一步运动。由可变形的力传递元件105传递在电枢113上的力受到可变形的力传递元件105的框架109和舌部107之间的相对运动或弯曲的限制。通过舌部107和框架109施加在此处电枢113上的力由舌部107和框架109之间的相对弯曲以及弹簧常数，即框架109和舌部107之间的连接处的弹性，来确定。随着可变形的力传递元件105的框架109和舌部107之间的相对弯曲的增加，经由舌部107和框架109施加在电枢113上的力便增加。当滑块101在致动方向上移动到使得舌部107接触到凹部111外侧时，即舌部107的尖端在凹部111外侧接触到接触滑块101的下侧并且舌部107已经达到相对于可变形的力传递元件105的其他部分尤其是相对于框架109的最大弯曲状态时，其便达到了极限值。因此，舌部107相对于框架109的弯曲、舌部107相对于框架电枢113的弯曲、以及弹性(即舌部107和框架109之间以及舌部107与可变形力传递元件105的其他部分之间的连接的弹簧常数)一起限制了经由舌部107传递到电枢113上的最大可传递力。在图1到图3的实施例中，另一方面，滑块101在致动方向103中的运动不会导致舌部107的明显变形。舌部107仅在其与框架109和可变形的力传递元件105的其余部分连接的部分中变形。然而，可以想到，在一些实施例中，舌部107本身也会发生变形，例如三角舌部的变形，从而导致舌部107本身的变形影响到通过舌部传递到电枢113的力的极限值。这可以通过例如降低舌部(107)的刚度来实现。

可变形的力传递元件105在其几何形状和弹性方面设计成使得从滑块101经由可变形的力传递元件105传递到电枢113的最大力，小于会导致常闭触点123的接触弹簧125发生塑性变形，即永久变形，的力。换句话说，在常闭触点123的接触弹簧125发生塑性变形之前，为此需要的力受到舌部107相对于可变形力传递元件105的框架109的弹性变形的限制。在图1至图3所示的实施例中，可变形的力传递元件105尤其是其框架109本身是受到预加应力的，因为它已经被弯曲。预加应力还影响压力阈值，并且，预加应力设定力极限值的限定值。

在图1至图3所示的实施例中，常开触点119可以通过致动滑块101而手动闭合。然而，根据本发明，以下实施例也是可能的，即，可以通过手动操作打开常闭触点123而不是常开触点119，或者可以通过手动操作打开和关闭常开触点以及常闭触点。可以为此提供一个或多个滑块以及在滑块和电枢之间布置的一些可变形的力传递元件，使得其中例如在每个滑块方向上只有一个滑块对侧面起作用，定位在电枢上的两个可变形的力传递元件中的一个在各情况下起作用。

图4示出了可变形的力传递元件105，如在根据图1至图3的电磁开关100的实施例中所使用的。这里所示的可变形的力传递元件105使用片簧原理。在后部405中，力传递元件105可以附接到电枢113。在所示的实施例中为此提供固定孔407，用于将力传递元件105拧紧或铆接到电枢113。但是，也可以通过粘接、焊合或焊接将力传递元件105附接到电枢113。

舌部107形成在力传递元件105上，前者由框架109环绕。框架109和舌部107在力传递元件105的后部405的过渡处连接在一起。舌部107形成为从力传递元件105的平面突出。因此，在安装状态下的舌部在滑块101的方向上突出，使得当滑块101在致动方向103中移动时，力可以施加在舌部107的侧面上。

在框架109和舌部107之间形成狭缝401，使得舌部107能够相对于框架109移动。狭缝401围绕窗口409，舌部107位于窗口409中，并且当施加有力的时候舌部107可以在窗口409中相对于框架109移动。

力传递元件105在前部403处折叠，其缩小了用于舌部107运动的窗口409，使得舌部107的前部501(见图5)位于力传递元件105的前部403之下，这样，当安装在开关100中时，舌部107相对于框架109在滑块101的方向上的运动受到限制，即，具有其前部501的舌部不能在框架的上方移动。这便防止了舌部107能够在框架109面向滑块101的一侧上发生移动。

可变形的力传递元件105在内部受到预加应力，即，在其中布置有舌部107和框架109的力传递元件105的部分在滑块的方向上被预加应力或弯曲，从部分405的平面突出，其中力传递元件105在安装状态下固定到电枢。这里的预加应力的程度影响经由舌部107和框架109从滑块101传递到电枢113上的力的大小。

图5示出了在第一制造步骤之后的根据图4的可变形的力传递元件105，其中在第一制造步骤中，从单件材料冲压出狭缝401，从而形成框架109和舌部107。舌部107具有前部的加宽部分501，如上所述，该部分501形成舌部107在滑块方向上的运动，即向上受到限制，它形成一个挡位，当前部403折叠成如图4所示时，挡位撞击可变形的力传递元件105的前部403，从而使得面向舌部107的前部501的狭缝401或窗口409的部分被覆盖，使得舌部107在力传递元件105中不能移动通过狭缝401或通过狭缝401形成的窗口409。

在图5所示的制造步骤中，已经制作了用于将力传递元件105附接到电枢的孔407。在随后的制造步骤中，力传递元件105仍然通过框架109的变形而受到预加应力，舌部107被弯曲并且前部403被折叠，如图4所示，以形成对舌部107的移动的限制。根据图4，力传递元件105优选地由金属，例如弹簧钢制成。但是，其也可以由具有适当弹性的其他材料制成。

附图标记列表：

100电磁开关

101滑块

103致动方向

105可变形的力传递元件

107舌部

109框架

111凹部

113电枢

115附接元件

117凸部

119常开触点

121常开触点的接触弹簧

123常闭触点

125常闭触点的接触弹簧

127复位弹簧

401狭缝

403力传递元件的前部

405力传递元件的后部

407附接孔

409窗口

501舌部的前部