Relay having corrected force-displacement characteristics

本発明は、請求項１の前段による修正された力‐変位特性を有するリレーに関する。

このようなリレーは、例えば特許文献１の主題から知れれている。 このリレーは、アクチュエータが２つの異なる作動平面で動作するように、すなわち、常時閉接点のためのアクチュエータが、常時開接点のためのアクチュエータと比較して、異なる水平面にあるように、力−変位特性を駆動特性に合わせることを開示する。 アクチュエータの動作に関して、常時開接点がオフセット運動によって閉じられる前に、常時閉接点が最初に開く。 これは、常時開接点の作動に必要な力が遅延動作を伴う駆動部によって加えられなければならないことを意味する。 これは、接点のセットの力−変位特性が変更されるという影響をもたらす。 これは、駆動特性及び接点のセットの特性が互いに適合されるという利点を提供する。

引用された刊行物から、通常状態において、アクチュエータは、例えば、この刊行物の図７によるあるポイントｓ１に（又はその右に）あり、ポイントｓ１は接点消耗の程度に依存する。 アーマチュアの吸引によって、アクチュエータは、最初にゆっくりとしか増加しない磁石システムの力によって、左に動く。 しかし、この領域では、ポイントｓ２まで、（アクティブ常時閉接点スプリングにおける又はそこに適合されたアンカースプリングにおける）常時閉接点の力を克服するのに必要な作動力は、大きい機械的な倍率のために、それでもなお比較的低い。

ポイントｓ２からｓ３までは、より大きい増加する復元力が、アクティブ常時開接点スプリングの追加された動作によって作られる。 この復元力は、同様にこの領域においてより強く増加する駆動システムの磁力ｍによって克服される。 ポイントｓ３から接点の相互の当接までは、復元力ｆと磁力の両方は実質的に増加する。 これは、オーバートラベルの領域であり、この領域はポイントｓ４に続く。 言及された図は、特許文献１の図７及び本発明の図８を示し、引用刊行物のこの図７では、従来技術として描かれている。

したがって、この刊行物の目的は、力−変位特性又は−以下の説明でより良く呼ばれるにように、接点セット特性−を、磁石システムの不連続動作ストローク（駆動特性）に適合させることである。

特に、接点セット特性は、不安的なアクチュエータトラベルをもたらすであろうとともに、接点セットの速やか、滑らか且つ連続的な動作がもはや保証されないので、接点セット特性は、磁石システムの駆動特性と交わるべきではない。

引用された刊行物は、アクチュエータが２つの異なる平面で接点セットに作用するような方法で、一定の、一貫した駆動特性に対する接点セット特性の変更又はモデル化のこの問題を解決する。

この刊行物では、対応する接点へのアクチュエータによる接点接触ポイントは、アクチュエータトラベルの間、互いに固定され、変化しない距離に収められるとともに留められる。 したがって、機械的倍率は固定される。 これは、各スプリングの固定点とこのスプリングの作用平面との間の距離を意味する。 力の作用点の１つの平面から他への切り換えは生じない。 引用刊行物特許文献１に特定された２つの作動平面の間の高さの差は、変化しない。

特許文献１は、アクチュエータの単一の作動平面のみが、それぞれの常時閉接点の作動及び常時開接点の作動と関連付けられ、したがって、１つの接点のタイプ（常時閉又は常時開）が各作動平面に割り当てられる。 １つの距離、作動平面１とスプリングの固定点との間の距離が、常時開接点と関連付けられ、作動平面２とスプリングの固定点との間の他の距離が、常時閉接点と関連付けられる。

したがって、本発明によって対処される問題は、接点セット特性のリレーの駆動システムの駆動特性への改良され且つまた可変の適合を可能にするような方法で、最初に述べられたような変更された力−変位特性を有するリレーを改良することである。

この問題を解決するために、本発明は、請求項１の技術的な教示を特徴とする。

アクチュエータのストローク中、アクティブ接点スプリングの作動が、第１の作動平面から第２の作動平面に移行することが本発明の本質的特徴である。 アクチュエータの２つの作動平面の間の表面の設計のために、平面１から平面２への不連続な（急激な）移行が連続的にされ得る。

本技術的な教示はさらに、１つの作動平面から他の作動平面への連続的な移行は、本発明が、アクティブスプリングに関連付けられるアクチュエータのカムのそれぞれが、アクチュエータの作動の方向に、アクチュエータのトラベルの方向に対して角度を形成するだけでなく、さらに湾曲を備える、作動面をそれぞれ有することを提供するという事実により達成され得るという利点を提供する。

これは、アクチュエータのアクチュエータとラベルが続くとき、作動されることになるスプリングがその上端（平面１）において−その固定ポイントから遠く離れる−最初に係合されるとともに作動され、しかもこのアクチュエータとラベルの間、力の印加ポイントは、作動平面が傾斜して設計されるために、下方に向かって、スプリングの固定ポイント（平面２）に向かって移動するように、アクチュエータが、作動されることになる接点スプリングに対して作動されることになるスプリングの係合ポイントに対して斜めに当接する作動平面に当接することを達成する。

作動したスプリングの撓みが増加すると、アクチュエータは、今度はその傾斜カムとともに作用し、作動されることになるスプリングをさらに下げる。 したがって、力の印加ポイントは、上方ポイント（平面１）から下方ポイント（平面２）への、アクチュエータの移動及び作動されることになるアクティブスプリングに対する作用の間、移動され、この力の印加ポイントの移動は、好ましくは連続的である。

２つの作動平面の間のカムの表面の設計に応じて、平面１から平面２への移行は、急激に（不連続に）生じ得る又は連続的になり得る。

それぞれのカムの湾曲表面により、上方から下方のアクティブスプリングへの力の印加ポイントへの急激な切り換えがなく、むしろ力の印加ポイントは、アクチュエータの動作中、接点スプリングに沿って、上方の力の印加ポイント(平面１)から下方の力の印加ポイント(平面２)に向かって、略連続的に移動する。

用語「略連続的」は、アクチュエータの作動平面の長手方向の運動が、接点スプリングの長さに沿って（できる限り）中断無しに生じることを意味する。 従来技術では、このような１つの作動平面から他への接点スプリングの長さに沿った移行は存在しない。 従来技術は作動平面を変更しない。

これは、特許文献１に比べて途切れ途切れの接点セット特性が生成されず、その代わりに連続的な接点セット特性が達成されるという利点を作り出す。 この連続的な接点セット特性は、さらに良好な丸い形の接点セット特性を可能にするように、第１の実施形態の連続的な、比較的直線状の曲がった枝に、及び第２の実施形態のほぼ湾曲した曲がった枝に形成され得る。

全ての上述の定義は図８に示される実施形態に適用され、そこでは、従来技術による駆動特性及び接点セット特性が本発明による接点セットカーブと比較される。

本発明の好適な実施形態では、作動平面を形成するアクチュエータのカムは、アクチュエータが水平方向に動作すると考えられるという条件で、垂直に対してある角度にあることが、提供される。

垂直に対する作動平面の角度の大きさは、上方の力の印加ポイントから下方の力の印加ポイントへの移行のトラベルポイントを決定する。

本発明の第１の実施形態では、ある角度で傾斜するこの作動平面がそれ自体で直線状になるように設計されることが提供される。

本発明の他の実施形態では、この作動平面は凸状になるように設計されることが提供される。 これは、それによって影響される接点セット特性が、−直線状の作動平面の場合のように−連続的な曲がった枝に形成されないが、さらに丸い曲がった枝を有するような接点セット特性に形成されることを意味する。

丸い接点セット特性の曲がった枝の実現により、接点スプリングの１つの状態から他の状態へのさらに連続的な移行が、不安定な切り替え状態がこれらの２つの接点の状態の間の中間経路で生じ得るというリスク無しに、達成される。

本発明の主題は、個別の請求項の主題からだけでなく、互いに組み合わされた個別の請求項からも、生じる。

要約、及び特に図面に示された物理的な実施形態、を含む、この文書に開示された全ての詳細及び特徴は、従来技術に対して、別々であろうと組み合わせであろうと、新規である限りにおいて、本発明に不可欠なものとして、特許請求の範囲に記載される。

本発明は、次に本発明を実行する様々な方法を示す図面を参照して詳細に記載される。 本発明に不可欠なさらなる特徴及び本発明の利点は、図面及びそれらの説明から明らかになるであろう。

図１は、通常状態の本発明によるリレーを通る図式化された断面を示す。

図２は、通常状態の図１のリレーを、さらに詳細に示す。

図３は、中間状態の図１及び２によるリレーを示す。

図４は、通電状態の図１乃至３によるリレーを示す。

図５は、接点スプリング無しの、通常状態の図１によるリレーを示す。

図６は、２つの異なる実施形態のアクチュエータの作動平面の拡大図を示す。

図７は、アクチュエータの作動平面の設計の第３の実施形態を示す。

図８は、本発明による接点セット特性と比べた従来技術による駆動システムの力−変位特性を示す。

図１乃至４は概して、電磁的に作動されるリレーを示し、そこでは、個別の接点が対で又は単一の接点として設けられ得る。 例えば、図２によれば、常時開接点２２、さらなる常時開接点２３及び常時閉接点２４が存在し、これらの全てはアクチュエータ７によって一緒に作動される。 アクチュエータ７は、その動作状態において矢印５の方向に動かされるとともに、その通常状態に、その後方端部に係合するスプリング３によって矢印６の方向に後退される。

アクチュエータ７は、接点セット支持部１の領域でピボットベアリング４にピボット取り付けされるアーマチュア２によって駆動される。 アーマチュア２は、矢印５の方向に駆動コイル２１によって駆動される。

図示された実施形態では、アクチュエータ７は、いずれの場合にも、平らな絶縁材料で構成されるとともに、それらの間に配置されたスロット９、１１、１３とともに、前後に配置されたカム８、１０、１２、１４を形成する。

カム８の前のスロット９には、アクティブ接点スプリング１５が配置される。 このアクティブ接点スプリング１５は、その普通の張力下で対応するパッシブ接点スプリング１８に対して当接するとともに通常の状態において常時閉接点２４を形成する。

逆に、アクティブ接点スプリング１６は、パッシブ接点スプリング１９とともに常時開接点２３を形成し、アクティブ接点スプリング１６の動きは、カム１２によって及び後述される作動平面２６によってもたらされる。

最後に、常時開接点２２が、アクティブ接点スプリング１７によって形成される。 このアクティブ接点スプリング１７は、図示された通常状態において、パッシブ接点スプリング２０からある距離を置いて配置される。 図３は、矢印５の方向のアクチュエータ７の動きの中間状態を示す一方、図４は完全に閉じた通電状態のリレーを示す。

図３と図１及び２との比較から、カム８、１０、１２、１４の作動平面２６が傾斜して設計されるため、最初に、それぞれのアクティブ接点スプリング１５、１６、１６の上方自由端に作用する上方のアクチュエータの力印加ポイント２５が定められることは明らかである。

アクチュエータ７の動きが矢印５の方向に続くと、図４の通電状態に達し、力印加ポイント２５が、力印加ポイント２７へ下方に移動することは明らかである。

したがって、本発明によれば、垂直線３５に対して斜めに向けられ、垂直線３５とともに角度３６を形成する（図６参照）、アクチュエータの作動平面２６により、力印加ポイント２５のそれより垂直方向に下に位置する力印加ポイント２７への移動は、接点スプリングに沿ってもたらされる。

上方の力印加ポイント２５での接点スプリングの作動に関して、駆動システムの比較的小さい作動力が必要とされる一方、それぞれの接点スプリング１５−１７の作動に関して、固定ポイントに向かって移動する力印加ポイント２７は、駆動システムのより高い作動力を必要とする。

図５は結果的に、垂直線に対して斜めに傾斜した作動平面２６を有する本発明によるアクチュエータを示す。 さらに、アクティブ接点スプリング１５−１７を作動させるカム８、１０、１２の作動平面２６が、同様に傾けられて設計されることは、解決策に対して不可欠ではない。 それらは、異なる傾き又は形状を有し得る。

図６の実施形態では、直線状になるとともに垂直線３５に対して角度３６で傾斜するように設計された作動平面２６の代わりに、例えば、凸状に設計された上ぞりの作動平面２６'が使用され得ることが示される。

このような凸状の作動平面２６'の使用によって、以下に説明されるように、丸い、曲がった枝が、図８による力−変位線図において実現される。

図７は、凸状になるように設計された作動平面２６'の代わりに、凹状になるように設計された作動平面２６”を使用することが可能であることを示し、これは、平面２６”がそれぞれのスプリングと係合するようにならないが、単に、矢印５の方向のアクチュエータ７の動作で、上方の力印加ポイント２５での係合が、この場合には移行無しに、下方の力印加ポイント２７への作用に直ちに移動することを意味する。

図８は、従来技術に対する本発明の利点を示す。

力−変位線図が描かれ、記入された数値は、単に例示を意図する。 それらは、決して本発明を限定するものではない。

コイル駆動システムを有するリレーでは、適切な曲がった駆動特性２８が常に実現されることが不可欠であり、これは文字ｆで示されるとともに従来技術の一部である。

さらに、図８は、不連続な曲がった枝３１、２９、３７が、従来技術による接点セット特性を形成することが従来技術の一部であることを示す。 しかし、不連続な直線と曲がった枝を有するこのような接点セット特性の場合、個別のアクティブ接点スプリング１５−１７の作動中、急激な移行が許容されなければならないということが欠点であり、これは好ましくない。

これは、本発明が調整するものであり、本発明では、代わりに、特別に設計されたアクチュエータ７のカム８、１０、１２の作動平面２６によって、連続的な曲がった枝を提案する。

アクチュエータ７の最初の作動では、従来技術の一部である曲がった枝３１が生じる。 これは、ポイントｓ４で上方の力印加ポイントでのアクティブ接点スプリング１５−１７の作動が始まる所である。 結果として、直線状又は僅かに曲がった枝３２が実現され、これは全体として、本発明による接点セット特性３０と見なされる。

ｓ５とｓ６のポイントの間で、既存の駆動特性２８から十分に大きい距離を有し、したがって接点スプリングの切替の安定的な状態を確実にする、直線の、又は−凸状作動表面の場合−湾曲した曲がった枝３２が実現されることを特徴とする。

ポイントｓ６において、上方の力印加ポイント２７は、効果を生じ、そして、接点セット特性３０に沿って動きが進展すると、ポイントｓ６においてより急な曲がった枝３３に分岐する。

従来技術の一部である接点セット特性２９と本発明の一部である接点セット特性３０との比較から、接点セット特性の単純な調整又は接点セット特性に影響を及ぼすことが、非常に少ない努力で、すなわち、単純にアクチュエータ７のカム８、１０、１２の作動表面を変更することによって、達成され得ることは明らかである。 これは、従来技術では以前には不可能であった。

１ 接点セット支持部２ アーマチュア３ スプリング４ ピボットベアリング５ 矢印の方向６ 矢印の方向７ アクチュエータ８ カム９ スロット１０ カム１１ スロット１２ カム１３ スロット１４ カム１５ アクティブ接点スプリング１６ アクティブ接点スプリング１７ アクティブ接点スプリング１８ パッシブ接点スプリング１９ パッシブ接点スプリング２０ パッシブ接点スプリング２１ 駆動コイル２２ 常時開接点２３ 常時開接点２４ 常時閉接点２５ 力印加ポイント（上方）
２６ 作動平面（カム１０、１２、１４）
２７ 力印加ポイント（下方）
２８ 駆動特性２９ 接点セット特性（従来技術）
３０ 接点セット特性（本発明）
３１ （３０の）曲がった枝３２ 曲がった枝３３ 曲がった枝３４ 矢印の方向３５ 垂直線３６ 角度３７ 曲がった枝