用於車輛的功率繼電器的製作方法

2023-06-07 22:51:02 1

本發明涉及用於車輛、尤其是商用車的功率繼電器。

背景技術：

按類屬的功率繼電器在車輛技術、尤其是在商用車中得到應用。在此，功率繼電器一方面用於使車輛蓄電池與車載電網電分隔。另一方面，這樣的繼電器用於接通調整設備(例如，液壓泵或者升降臺)的電馬達。這樣的功率繼電器必須在典型的12伏至24伏的低電壓下能夠接通直至約300安培的電流強度的電流並且必須相應結實地構造。通常的、用於該目的的繼電器一般由金屬(例如鐵或鋼)製成的罐形體組成，在該罐形體中容納有磁線圈、磁軛以及與接觸橋接部(雙接觸部)連接的磁銜鐵。

為了使功率繼電器聯接到車輛中的待接通的負載電路上，功率繼電器通常包括由金屬製成的實心的聯接栓(螺紋栓)，該聯接栓典型地具有0.5cm至1cm的直徑。這些聯接栓(在其上以藉助螺母(接觸螺母)接觸的方式緊固有待接通的負載電路的聯接線路的符合規定的線纜接線夾)通常由專門的車削件形成，該車削件的製造費用較高並且相應地較貴。

上面描述的類型的功率繼電器尤其是從DE 10 2010 018 755 A1、DE 10 2010 018 738 A1、DE 39 33 493 A1和US 4 595 811A公知的。

從DE 90 01 337 U1公知有另一種功率繼電器，其中，聯接栓分別由具有六角頭的螺栓形成。這些螺栓從殼體內部被插入到殼體插座的貫通孔中，從而其中每個螺栓以其螺紋杆穿過殼體插座向外突出，而六角頭嵌入殼體插座的對應的容納部中。

技術實現要素：

本發明的任務在於，提供一種用於車輛、尤其是商用車的能特別合理地製造的功率繼電器。

根據本發明，該任務是通過權利要求1的特徵來解決。根據本發明的功率繼電器包括殼體，該殼體由聯接插座和安放在其上的殼體罐形成。兩個聯接栓置入到聯接插座中，功率繼電器能經由該聯接栓與待聯接的外部負載電路的聯接線路接觸。根據本發明，在此，聯接栓由特別是根據ISO 4014(或者DIN 931-1)或者ISO 4017(或者DIN 933)的標準螺栓形成。如在螺栓中通常地那樣，每個聯接栓包括配屬有金屬螺紋的螺紋杆以及相對於螺紋杆加寬的螺栓頭。

通過使用標準螺栓作為聯接栓，可以實現功率繼電器的製造費用和製造成本的顯著降低。尤其是，標準螺栓作為量產產品在商業上是能買到的。

為了實現在接觸負載電路時接觸螺母的簡單擰緊，聯接栓的各個螺栓頭優選地具有非圓的外輪廓。尤其是，螺栓頭在此構造成六角頭。各個聯接栓以非圓的螺栓頭通過與聯接插座形成形狀鎖合(Formschlussbildung)而防扭轉地保持在該聯接插座中。

根據本發明，聯接栓以各自的螺栓頭鬆鬆地嵌入到聯接插座的分別對應的容納部中。在此，術語「鬆鬆地」應理解為：聯接栓與聯接插座的材料不直接連接。由此，聯接栓尤其是能相對於聯接插座略微地運動。

在適宜的設計中，其中每個聯接栓由聯接導體保持，該聯接導體優選地由彎曲的板材衝壓件形成。在此，其中每個聯接導體固定在聯接插座中並在外側包裹螺栓頭，從而各個聯接栓防脫落地保持在聯接插座上。聯接導體同時用於將負載電流引導到殼體內腔中。

在適宜的結構形式中，為了將分別配屬的聯接栓保持在聯接插座上，其中每個聯接導體在中央部段中具有孔，配屬的聯接栓以螺紋杆穿引通過該孔。適宜地，其中每個聯接導體在中央部段的兩側分別具有固定腿，該固定腿尤其是相對於中央部段折彎了90°。在此，聯接導體以固定腿固定在聯接插座中。就功率繼電器的特別簡單的製造的意義而言，其中每個聯接導體以固定腿尤其是壓入到聯接插座中。

在一種簡單的、但同時適宜的實施中，每個聯接導體還形成了為了接通負載電路而構造的(主)開關裝置的固定接觸部。為此，在每個聯接導體的其中至少一個固定腿上構造有接觸端部，各個聯接導體以該接觸端部伸入到殼體內腔中。接觸端部承載開關裝置的接觸元件。優選地，聯接導體的兩個固定腿分別配設有伸入到殼體內腔中的接觸端部，這些接觸端部分別承載接觸元件。因此，每個固定接觸部冗餘地由兩個並聯的子接觸部形成。因此，在與形成了主開關裝置的運動接觸部並且在閉合位置中導電地橋接了固定接觸部來閉合負載電路的接觸橋接部的協作中，形成四點接觸，其中，負載電路通過兩個分別並聯的接觸點對的串聯來閉合。通過該四點接觸，與僅簡單地構成兩個固定接觸部的通常的兩點接觸相比較，實現了在功率繼電器的導通(導電)狀態下的減小的過渡電阻。

優選地，每個聯接導體的兩個接觸端部中的每一個接觸端部以如下方式相對於鄰接的固定腿折彎，使得分別布置在接觸端部上的接觸元件傾斜地朝向殼體軸線取向。固定接觸部的彼此對置的接觸元件由此尤其是傾斜地面向彼此。聯接導體的傾斜安置的接觸端部在此與接觸橋接部對應，該接觸橋接部V形折曲地構造或者具有至少傾斜地折彎的橋接端部。通過接觸端部的傾斜位置確保的是，所有四個接觸端部的接觸元件與接觸橋接部的對應的配對接觸元件接觸。

在適宜的設計變型方案中，每個聯接導體的兩個接觸端部分別朝向彼此彎曲。利用中央部段、相對於該中央部段折彎的固定腿以及相對於固定腿又彎折的接觸端部，每個聯接導體因此簡化地具有在一側切開的框的形狀，該框從四個側上包裹空間容腔。

一方面為了可以將如此設計的聯接導體插入、尤其是壓入到聯接插座中，而另一方面為了避免在聯接插座中保留有將會損害功率繼電器的穩定性的空腔，在一個有利的設計方案中給每個聯接導體配屬填充元件，該填充元件構造成與聯接插座分開的部分，並且該填充元件填充或者至少在邊緣側包圍由聯接導體包裹的容腔。在此，填充元件尤其還用於使所配屬的聯接導體穩定。在製造功率繼電器時，優選地將填充元件插入到各個聯接導體中。然後，在插入配屬的聯接栓之後，將由聯接導體和填充元件形成的結構單元壓入到聯接插座中。

聯接插座優選地是塑料注塑構件。

附圖說明

以下參照附圖詳細說明本發明的實施例。在附圖中：

圖1以從斜上方的立體圖示出載貨車用的功率繼電器；

圖2以分解圖示出功率繼電器的四個子組件，即，聯接插座、殼體罐、線圈組件以及承載控制電子器件的印刷電路板；

圖3以分解圖示出功率繼電器的聯接插座以及兩個聯接栓，這兩個聯接栓具有各自附屬的聯接導體、各自配屬的填充元件以及各自配屬的輔助導體；

圖4和圖5分別以從兩個不同的觀察方向觀察的立體圖示出其中一個聯接導體；

圖6以示意圖示出具有填充元件、聯接導體和輔助導體的聯接栓的裝配；

圖7以示意圖示出聯接插座裝備有由聯接栓、填充元件、聯接導體和輔助導體形成的結構單元；

圖8以從斜上方的立體圖示出已裝備的聯接插座；

圖9以從斜下方的立體圖示出裝備完成的聯接插座；

圖10以根據圖1的橫截面X-X示出已裝配的功率繼電器。

彼此相應的部分在所有附圖中總是配設有相同的附圖標記。

具體實施方式

在圖1中作為整體示出的功率繼電器1包括殼體2，殼體2由兩個部分，即，聯接插座3和殼體罐4形成。不僅聯接插座3而且殼體罐4在此都形成為塑料製成的注塑構件。

聯接插座3將殼體2界定為朝向聯接側，在該聯接側，功率繼電器1能與外部負載電路接觸。該聯接側在以下也稱為上側5，而與功率繼電器1在周圍空間中的實際取向無關。殼體罐4以四個側壁6和殼體底部7包圍大約長方體形狀的殼體內腔8的其餘側(圖10)。殼體底部7在此使殼體2朝向背離上側5的下側9是封閉的(其中，術語「下側」也與功率繼電器1在周圍空間中的實際取向無關地被應用)。

為了使待聯接的負載電路的兩根聯接線路聯接，在聯接插座3中固定有兩個實心的聯接栓10，這兩個聯接栓10分別以螺紋杆11從殼體2向外伸出。為了使負載電路的各個聯接線路聯接，該聯接線路的一端的線纜接線夾安放在所配屬的螺紋杆11上並且藉助螺母(接觸螺母)進行螺旋接觸。

為了消除在聯接栓10與負載電路的必要時緊固在其上的聯接線路之間的電飛弧或者其它短路，在聯接插座3的外側上成形有分隔壁12，分隔壁12伸入到在聯接栓10之間形成的中間腔中。

為了驅控功率繼電器1，也就是說，為了觸發(通過建立在聯接栓10之間的殼體內部的能導電的連接)連通功率繼電器1或者(通過分離該導電的連接)斷開功率繼電器1的開關過程，在殼體罐4上構造有多個信號聯接端13，經由這些信號聯接端13可以使對應的外部的信號線路與功率繼電器1夾緊接觸。在此，信號線路用於將至少一個電控制信號向功率繼電器1輸送和/或用於通過功率繼電器1輸出至少一個電狀態信號。可選地，其中至少一個信號聯接端13還被設置用於輸送供電電壓，尤其是接地。在此，信號聯接端13構造成插塞連接器14的接觸部，插塞連接器14一體式地成形到殼體罐4的壁上。

圖2示出在部分拆卸狀態下的功率繼電器1。從該示圖可以看出，功率繼電器1由四個分別本身相連的組件形成。除了已經描述的殼體部分，即，具有固定在其上的聯接栓10的聯接插座3以外，以及除了具有成形在其上的插塞連接器14的殼體罐4以外，功率繼電器1還因此包括線圈組件20以及後面被稱為印刷電路板21的線路載體。

線圈組件20包括接觸橋接部22，該接觸橋接部22經由耦合連杆23與磁路的隱藏在線圈組件20內部中且僅在圖10中可見的磁銜鐵24機械耦合。除了磁銜鐵24以外，磁路還包括磁軛25，其中，該磁軛25由中央的、同心地包圍耦合連杆23的空心圓柱體的芯26、U形彎曲的弓形夾27以及兩個從弓形夾的腿端部指向彼此的極靴28(圖10)形成。在此，極靴28將磁銜鐵24圍入其間。磁銜鐵24和磁軛15的組成部分由鐵磁材料形成。

功率繼電器1可以尤其實施為雙穩態繼電器。在該情況下，對於極靴28和弓形夾27的腿端部來說，分別在中間布置有一個或多個永磁體。在功率繼電器1的單穩態變型方案的情況下，永磁體由鐵磁材料替代。

線圈組件20還包括磁線圈29，該磁線圈29嵌入在由磁軛25環繞的容腔中。在此，磁線圈29同心地圍繞磁軛25的芯26並且在該方面而言由弓形夾27和極靴28環繞。

印刷電路板21由兩個部段30和31形成，這兩個部段30和31經由膜式鉸接部32鉸接地相互連接並且因此能從平坦的初始狀態彎曲成圖2所示的L形的布置。在功率繼電器1的圖示的電子結構形式的情況下，部段30承載控制電子器件33。部段31主要包含用於電接觸磁線圈29以及用於接觸可選地存在的電功能元件的接觸部位，這些電功能元件用於線圈滅弧、開關位置指示、過熱切斷等。

作為對功率繼電器1的圖示的電子結構形式的替選方案，設置有功率繼電器1的純機電的結構形式。在該結構形式的情況下，優選地同樣存在印刷電路板21。不過在該情況下，印刷電路板21不是承載控制電子器件33，而是僅承載用於使磁線圈29和必要時存在的電功能元件與信號聯接端13接觸的導體跡線。替選地，印刷電路板21在功率繼電器1的純機電的結構形式的情況下由金屬線導體替代。

圖3以分解圖示出功率繼電器1的具有聯接栓10的聯接插座3以及其它組成部分，這些組成部分在功率繼電器1的符合規定的裝配狀態下固定在聯接插座3中。在此從示圖中可以看出，兩個聯接栓10中的每一個聯接栓分別由具有六角頭40的標準螺栓形成。聯接栓10在此尤其是指根據ISO 4017的標準螺栓，其中，螺紋杆11分別配設有延伸到六角頭40的公制螺紋(尤其是M6、M8、M10或者M12)。給每個聯接栓10分別配屬聯接導體41、填充件42以及輔助導體43。

在此，輔助導體41用於使所配屬的聯接栓10與殼體內腔8電接觸。尤其是從獨立地示出其中一個聯接導體41的圖4和圖5中可以看出，其中每個聯接導體41由彎曲的板材衝壓件形成。在此，其中每個聯接導體41包括呈壓板狀生成的中央部段50，中央部段50配設有用於容納所配屬的聯接栓10的螺紋杆11的中央孔51。在兩個對置的側稜邊上，中央部段50分別過渡成固定腿52。在此，兩個固定腿52用於使各個聯接導體41固定在聯接插座3中。固定腿52分別大約呈直角相對於中央部段50彎折並且在它們的側稜邊上分別配設有鋸齒輪廓53。每個聯接導體41的兩個固定腿52的背離中央部段50的端部又以大約90°朝向彼此彎曲，從而聯接導體14近似地具有在一側切開的框或環的形狀。在此，固定腿52的彎折的端部在以下被稱為接觸端部54。每個接觸端部54承載所壓入的接觸元件55。

填充件42是注塑構件。每個填充件42在外側56上如此生成，即，它以外側56配合精確地插入到由所附屬的聯接導體41包裹的容腔中。在背對外側56的內側57上，在兩個填充件42中的每一個填充件中分別造型有容納部58，所附屬的聯接栓10的六角頭40在形成形狀鎖合的情況下可以配合精確地或者帶有很小遊隙地以大約其周長的一半插入到容納部58中。

輔助導體43是指縱向延伸的、彎曲的板材衝壓件。

聯接栓10、聯接導體41、填充件42和輔助導體43在聯接插座3中的裝配在圖6和圖7中示意性示出。據此，首先其中一個輔助導體43分別在內側(即在與接觸元件55對置的側)在所配屬的聯接導體41的其中一個接觸端部54上熔焊或者鉚接。另外，其中一個聯接栓10以六角頭40相應地插入到所附屬的填充件42的容納部48中。緊接著，聯接導體41以根據圖6的釺焊的輔助導體43穿設到聯接栓10上，從而聯接栓10以螺紋杆11穿過聯接導體41的孔51，並且聯接導體41以固定腿52及它們的接觸端部54包裹填充件42。以這種方式由各個聯接栓10、所附屬的聯接導體41、填充件42和輔助導體43形成的結構單元緊接著根據圖7從上壓入到殼體罐4的對應的容納部59中，其中，安裝在固定腿52上的鋸齒輪廓53與殼體罐4的材料鎖緊。

圖8和圖9示出在裝備完成狀態下的聯接插座3。在該狀態下，聯接栓10以其六角頭40分別形狀鎖合地且防扭轉地容納在聯接插座3中，從而聯接栓10的螺紋杆11分別朝上側5向外從聯接插座3伸出。在此，聯接栓10鬆鬆地容納在聯接插座3中並因此不與聯接插座3的材料連接。尤其是，聯接栓10也能相對於聯接插座3略微地運動。在此，聯接栓10僅由各自所附屬的聯接導體41確保防脫落，聯接導體41以中央部段50在外側包裹六角頭40。

根據圖9，聯接導體41以它們各自的接觸端部54在殼體插座3的下側上伸入到殼體內腔8中。分別安裝在接觸端部54上的接觸元件55在此形成功率繼電器1的設置用於接通負載電路的主開關裝置的固定接觸部。線圈組件20的接觸橋接部22形成該主開關裝置的對應的運動接觸部，該接觸橋接部22在此針對聯接導體41的每個接觸元件55具有對應的配對接觸元件60(圖2)。

為了裝配功率繼電器1，線圈組件20從下卡夾到事先已裝備的聯接插座3上。對此，聯接插座3在其下側上配設有噴射成型的扣合鉤61(圖2)，該扣合鉤61在兩側夾在磁軛25的弓形夾27下面。

在線圈組件20的卡夾之後、之前或者在其卡夾的同時裝配印刷電路板21。此時，尤其是將輔助導體43和磁線圈29的(未明確圖示)的線圈聯接端以相應的接觸部位釺焊在印刷電路板21的部段31上。緊接著，殼體罐4倒扣在線圈組件20和印刷電路板21上並且與聯接插座3旋緊，由此使殼體2閉合。為了密封殼體2，以澆注材料65(圖1和圖10)澆注聯接插座3與殼體罐4之間的連接部。

從圖10可以看出，在功率繼電器1的裝配完成狀態下，聯接導體41的接觸元件55分別位於相對於接觸橋接部22的配對接觸元件60的對置位置中。配對接觸元件60在接觸橋接部22的內部電短路。從圖10中還可以看出，聯接導體41的接觸端部54以如下方式相對於分別鄰接的固定腿52折彎，即，接觸端部54傾斜於分別所附屬的中央部段50且因此也傾斜於功率繼電器1的殼體軸線66地安置。接觸端部54因此一併形成馬鞍形屋頂狀的結構。在接觸端部54的面向殼體內腔8的那一側上安裝的接觸元件55由此傾斜地面向彼此。

與接觸元件55的布置相匹配，接觸橋接部22還具有帶有傾斜折彎的端部的V形或者屋頂狀的結構，從而配對接觸元件60平行於對應的接觸元件55地取向。在此，通過接觸元件55和對應的配對接觸元件60的傾斜位置，促成了所有四個接觸元件55與對應的配對接觸元件60的良好接觸閉合。

圖10示出在打開位置中的功率繼電器1，在該打開位置中，配對接觸元件60從接觸元件55上升起(不接觸)，從而在聯接栓10之間沒有導電連接。為了連通功率繼電器1，給磁線圈29通電。由此，在磁軛25中產生磁通，通過該磁通使磁銜鐵24被吸向磁軛25的芯26。在此，利用磁銜鐵24在藉助耦合連杆23的情況下使接觸橋接部22向上移位，從而配對接觸元件60碰撞對應的接觸元件55。在功率繼電器1的以這種方式建立的閉合位置中，經由接觸橋接部22形成聯接栓10之間的導電連接。

為了斷開功率繼電器1，使具有相反極性的磁線圈29通電。在這裡在磁軛25中產生的磁通的作用下，補償了由永磁體29產生的保持力，由此磁銜鐵24通過復位彈簧67(圖10)與芯26脫開並因此被壓到根據圖10的打開位置中。在此，磁銜鐵24經由耦合連杆23再次使接觸橋接部22隨動，由此配對接觸元件60在聯接栓10之間的電連接分開的情況下不與對應的接觸元件55接觸。

在功率繼電器1的圖示的雙穩態的結構形式中，功率繼電器1的兩個開關位置中的每一個開關位置在磁線圈29的不通電狀態下也都是穩定的。在此，磁線圈29僅需短暫地通電。

經由輔助導體43向印刷電路板21輸送用於控制電子器件33的供電電壓。另外，控制電子器件33在功率繼電器1的連通狀態下根據經由輔助導體43截取的電位獲知在聯接栓10之間下降的電壓作為用於流過功率繼電器1的負載電流的電流強度的度量，以便在過載或者短路情況下自動斷開功率繼電器1。

本發明根據上面描述的實施例是特別清楚的，但是本發明卻不限制於該實施例。相反，可以從權利要求和上述說明中推導出本發明的大量的其它實施方式。

附圖標記列表

1 功率繼電器

2 殼體

3 聯接插座

4 殼體罐

5 上側

6 側壁

7 殼體底部

8 殼體內腔

9 下側

10 聯接栓

11 螺紋杆

12 分隔壁

13 信號聯接端

14 插塞連接器

20 線圈組件

21 印刷電路板

22 接觸橋接部

23 耦合連杆

24 磁銜鐵

25 磁軛

26 芯

27 弓形夾

28 極靴

29 磁線圈

30 部段

31 部段

32 膜式鉸接部

33 控制電子器件

40 六角頭

41 聯接導體

42 填充件

43 輔助導體

50 中央部段

51 孔

52 固定腿

53 鋸齒輪廓

54 接觸端部

55 接觸元件

56 外側

57 內側

58 容納部

59 容納部

60 配對接觸元件

61 扣合鉤

65 澆注材料

66 殼體軸線

67 復位彈簧