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Dokumentenidentifikation DE10155971B4 04.03.2004
Titel Elektromagnetisches Stellglied
Anmelder Robert Bosch GmbH, 70469 Stuttgart, DE
Erfinder Schenk, Joachim, 38536 Meinersen, DE;
Ludwig, Klaus, 91595 Burgoberbach, DE
DE-Anmeldedatum 14.11.2001
DE-Aktenzeichen 10155971
Offenlegungstag 05.06.2003
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 04.03.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 04.03.2004
IPC-Hauptklasse H01H 50/64

Beschreibung[de]
Stand der Technik

Die Erfindung geht von einem elektromagnetischen Stellglied nach der Gattung des Hauptanspruchs aus.

Es ist bereits das Mini-ISO-Relay 4 der Firma Siemens bekannt, bei dem ein als Relais ausgebildetes elektromagnetisches Stellglied eine Spule umfasst. Weiterhin umfasst das Relais zwei in Reihe geschaltete Schalter eines Laststromkreises, die durch die Spule zum Öffnen und Schließen des Laststromkreises synchron angesteuert werden. Weiterhin ist eine Feder zur Bildung einer Rückstellkraft für die mindestens zwei Schalter vorgesehen, die einer durch ein Magnetfeld der Spule gebildeten Anzugskraft entgegenwirkt.

Aus der DE 3545356 C2 und der DE 3707491 C2 sind elektromagnetische Stellglieder bekannt, bei welchen wenigstens zwei Schalter in einem Laststromkreis mit voneinander unabhängigen Rückstellmittel versehen sind.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße elektromagnetische Stellglied mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass die Mittel zur Bildung einer Rückstellkraft in voneinander unabhängige Komponenten auf die mindestens zwei Schalter aufgeteilt sind. Auf diese Weise lässt sich eine Sicherungsfunktion realisieren, bei der der Laststromkreis auch dann noch geschaltet werden kann, wenn einer der beiden Schalter in geschlossenem Zustand an seinem Schaltkontakt festschmilzt und nicht mehr geöffnet werden kann. Diese Sicherungsfunktion kann somit unter Verwendung nur eines einzigen, elektromagnetischen Stellgliedes realisiert werden und erfordert somit kein zusätzliches elektromagnetisches Stellglied. Somit werden Platz, Material und Kosten eingespart. Besonders vorteilhaft ist es, wenn zwischen den mindestens zwei Schaltern ein Diagnoseabgriff angeordnet ist, wobei der Diagnosepfad zwischen dem Diagnoseabgriff und einem Diagnoseanschluss aus hochohmigem Material gebildet ist. Auf diese Weise lässt sich ein defekter Schalter erkennen.

Durch die im Unteranspruch aufgeführte Maßnahme ist eine vorteilhafte Weiterbildung und Verbesserung des im Hauptanspruch angegebenen elektromagnetischen Stellgliedes möglich.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt die einzige Figur ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen elektromagnetischen Stellgliedes.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In 1 kennzeichnet 1 ein elektromagnetisches Stellglied, das im Folgenden beispielhaft als Relais ausgebildet sein soll. Das Relais 1 umfasst eine Spule 5, die einerseits an einen ersten Spulenanschluss 40 und andererseits an einen zweiten Spulenanschluss 45 des Relais 1 angeschlossen ist. Über den ersten Spulenanschluss 40 und den zweiten Spulenanschluss 45 kann die Spule 5 an einen Steuerstromkreis angeschlossen und mit einem Steuerstrom zur Bildung eines Magnetfeldes versorgt werden. Das Relais 1 umfasst weiterhin einen ersten Schalter 10 und einen zweiten Schalter 15. Die beiden Schalter 10, 15 sind in Reihe geschaltet. Dabei ist eine Kontaktbrücke 65 vorgesehen, die an ihrem einen Ende einen ersten Kontakt 70 und an ihrem anderen Ende einen zweiten Kontakt 75 aufweist. Der erste Schalter 10 ist mit einem ersten Laststromkreisanschluss 50 des Relais 1 verbunden. Der zweite Schalter 15 ist mit einem zweiten Laststromkreisanschluss 55 des Relais 1 verbunden. In 1 sind die beiden Schalter 10, 15 in geöffnetem Zustand dargestellt. Der erste Schalter 10 ist dabei über eine erste Feder 25 im Bereich der Spule 5 befestigt. Der zweite Schalter 15 ist über eine zweite Feder 30 im Bereich der Spule 5 befestigt. Optional und wie in der Figur dargestellt, kann die Kontaktbrücke 65 einen Diagnoseabgriff 35 umfassen, der mit einem ebenfalls optionalen Diagnoseanschluss 60 des Relais 1 verbunden ist. Zwischen dem Diagnoseabgriff 35 und dem Diagnoseanschluß 60 kann zum Schutz der anzuschließenden Leitung an den Diagnoseanschluß 60 ein Schutzelement 1000, beispielsweise eine Sicherung, ein hochohmiges Element, z.B. ein Widerstand, geschaltet sein. Das in der Figur gestrichelt dargestellte Schutzelement 1000 kann auch dadurch realisiert sein, dass die Verbindung aus einem hochohmigen Material gebildet ist. Wird über den ersten Spulenanschluss 40 und den zweiten Spulenanschluss 45 ein Strom durch die Spule 5 geleitet, so entsteht ein Magnetfeld, das die Schalter 10, 15 synchron gegen die Rückstellkraft der ersten Feder 25 und der zweiten Feder 30 in Richtung zur Spule 5 zieht, um die beiden Schalter 10, 15 und damit den Laststromkreis 20 zu schließen. Zum Schließen der beiden Schalter 10, 15 ist dabei eine Mindestanzugskraft erforderlich, die einen Mindestanzugsstrom durch die Spule 5 und damit eine Mindestanzugsspannung zwischen dem ersten Spulenanschluss 40 und dem zweiten Spulenanschluss 45 erfordert. Sobald die beiden Schalter 10, 15 geschlossen sind, ist zum Halten des geschlossenen Zustands der beiden Schalter 10, 15 nur noch ein geringeres Magnetfeld der Spule 5 erforderlich. Um die Schalter 10, 15 im geschlossenen Zustand zu halten, ist somit ein Mindesthaltestrom durch die Spule 5 beziehungsweise eine Mindesthaltespannung zwischen dem ersten Spulenanschluss 40 und dem zweiten Spulenanschluss 45 erforderlich. Die Mindesthaltespannung liegt dabei in der Regel unterhalb der Mindestanzugsspannung. Wird die Mindesthaltespannung zwischen dem ersten Spulenanschluss 40 und dem zweiten Spulenanschluss 45 unterschritten oder der Stromfluss durch die Spule 5 ganz unterbrochen, so werden die Schalter 10, 15 durch die Rückstellkraft der Federn 25, 30 wieder in ihre Ausgangslage bewegt und der Laststromkreis 20 geöffnet.

Durch Überlastung im Laststromkreis 20 kann es beim Relais 1 dazu kommen, dass der erste Schalter mit dem ihm zugeordneten ersten Kontakt 70 oder der zweite Schalter 15 mit dem ihm zugeordneten zweiten Kontakt 75 in geschlossenem Zustand verschmilzt. Der mit dem zugeordneten Kontakt verschmolzene Schalter kann dann nicht mehr geöffnet werden, auch nicht durch Unterbrechung des Stromflusses durch die Spule 5. Solange nur einer der beiden Schalter 10, 15 mit dem zugeordneten Kontakt 70, 75 verschmilzt, kann die Unterbrechung des Laststromkreises 20 beziehungsweise das Öffnen und Schließen des Laststromkreises 20 durch den anderen, nicht verschmolzenen Schalter übernommen und damit die Funktion des Relais 1 sichergestellt werden. Dies wird dadurch gewährleistet, dass die beiden Schalter 10, 15 durch voneinander unabhängige Federn 25, 30 rückstellbar sind. Die Feder des mit dem zugehörigen Kontakt verschmolzenen Schalters blockiert somit nicht den anderen weiterhin funktionstüchtigen Schalter. Entscheidend dafür ist, dass die erste Feder 25 nur dem ersten Schalter 10 und die zweite Feder 30 nur dem zweiten Schalter 15 zugeordnet ist.

Für den Fall, dass der Diagnoseabgriff 35 und der Diagnoseanschluss 60 am Relais 1 vorgesehen sind, lässt sich ein mit einem zugehörigen Kontakt verschmolzener Schalter durch Auswertung des Potenzials am Diagnoseanschluss 60 detektieren. Eine Möglichkeit der Detektion basiert auf dem Spannungsteilerprinzip. Dabei führt das Verschmelzen eines Schalters mit seinem zugehörigen Kontakt dazu, dass entweder das Potenzial vom ersten Laststromkreisanschluß 50 oder vom zweiten Laststromkreisanschluß 55 bei passivem Zustand des Relais 1 zu messen ist. Die Detektion des Potenzials am Diagnoseabgriff 35 ist dabei im passiven Zustand des Relais 1 durchzuführen, das heißt wenn kein Strom durch die Spule 5 fließt und die Schalter 10, 15 normalerweise geöffnet sein sollten.

Eine zweite Möglichkeit der Detektion eines mit seinem zugehörigen Kontakt verschmolzenen Schalters besteht darin, ebenfalls im passiven Zustand des Relais 1, das heißt also bei unterbrochenem Stromfluss durch die Spule 5, eine Durchgangsprüfung über den Diagnoseanschluss 60 durchzuführen. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass zwischen dem ersten Laststromkreisanschluss 50 und dem Diagnoseanschluss 60 eine Spannung gelegt wird und geprüft wird, ob ein Strom vom ersten Laststromkreisanschluss 50 zum Diagnoseanschluss 60 fließt. Ist dies der Fall, so wird erkannt, dass der erste Schalter 10 mit dem zugehörigen Kontakt 70 verschmolzen ist. Entsprechend kann eine Spannung zwischen dem zweiten Laststromkreisanschluss 55 und dem Diagnoseanschluss 60 gelegt werden und geprüft werden, ob ein Strom vom zweiten Laststromkreisanschluss 55 zum Diagnoseanschluss 60 fließt. Ist dies der Fall, so ist der zweite Schalter 15 mit dem zugehörigen Kontakt 75 verschmolzen.

Anstelle der Federn 25, 30 können auch andere geeignete Mittel zur Bildung einer Rückstellkraft Verwendung finden, die in voneinander unabhängige Komponenten auf die beiden Schalter 10, 15 aufgeteilt sind, wie dies beispielhaft für die beiden Federn 25, 30 beschrieben wurde. Beispielsweise können anstelle der Federn 25, 30 beliebige elastische Elemente verwendet werden, die die für die Federn 25, 30 beschriebenen Rückstellkräfte aufbringen. Dabei kann es sich um voneinander unabhängige und jeweils genau einem der beiden Schalter 10, 15 zugeordnete Kunststoffteile, beispielsweise Elastomerteile, handeln.

Anstelle der Federn 25, 30 können auch beliebige andere Federelemente Verwendung finden, die die für die Federn 25, 30 beschriebenen Rückstellkräfte zur Verfügung stellen und jeweils genau einem der Schalter 10, 15 zugeordnet sind. Dabei kann es sich beispielsweise auch um Blattfedern handeln.

Weiterhin können auch mehr als zwei in Reihe geschaltete Schalter vorgesehen sein, denen jeweils voneinander unabhängige Federelemente oder Komponenten zur Bildung einer Rückstellkraft zugewiesen sind, so dass die Schalter in der beschriebenen Weise unabhängig voneinander über die Spule 5 und deren Magnetfeld betätigbar sind. Zur Diagnostizierung der Verschmelzung eines der Schalter mit dem zugehörigen Kontakt kann dabei zwischen jeweils zwei aufeinanderfolgenden Schaltern ein Diagnoseabgriff mit zugehörigem Diagnoseanschluss vorgesehen sein. Je mehr Schalter auf diese Weise verwendet werden, desto geringer ist das Risiko dafür, dass der Laststromkreis 20 nicht mehr geschaltet werden kann, ohne dass dafür mehr als ein Relais erforderlich ist.


Anspruch[de]
  1. Elektromagnetisches Stellglied (1), insbesondere Relais, mit einer Spule (5) und mindestens zwei in Reihen geschalteten Schaltern (10, 15) eines Laststromkreises (20), die durch die Spule (5) zum Öffnen und Schließen der Laststromkreises (20) synchron angesteuert werden, wobei Mittel (25,30) zur Bildung einer Rückstellkraft in voneinander unabhängige Komponenten auf die mindestens zwei Schalter (10,15) aufgeteilt sind, die einer durch ein Magnetfeld der Spule (5) gebildeten Anzugskraft entgegenwirken, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den mindestens zwei Schaltern (10,15) ein Diagnoseabgriff (35) angeordnet ist, wobei der Diagnosepfad zwischen dem Diagnoseabgriff (35) und einem Diagnoseanschluss (60) des elektromagnetischen Stellglieds laus hochohmigem Material gebildet ist.
  2. Elektromagnetisches Stellglied (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponenten als Federelemente (25, 30) ausgebildet sind und dass jedes Federelement (25, 30) genau einem der Schalter (10, 15) zugeordnet ist.
Es folgt ein Blatt Zeichnungen






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