DE10160300B4

DE10160300B4 - Elektromagnetisches Schaltgerät

Info

Publication number: DE10160300B4
Application number: DE2001160300
Authority: DE
Inventors: Joachim Schenk; Frank Winterstein; Klaus Ludwig; Uwe Neugebauer
Original assignee: Tyco Electronics Logistics AG; Volkswagen AG
Current assignee: Tyco Electronics Service GmbH
Priority date: 2001-12-07
Filing date: 2001-12-07
Publication date: 2011-12-08
Anticipated expiration: 2021-12-08
Also published as: DE10160300A1

Abstract

Elektromagnetisches Schaltgerät (1), insbesondere Relais, mit einem als Wechselschalter ausgebildeten Schalter (5) zum Öffnen oder Schließen eines Stromkreises (10), insbesondere eines Laststromkreises, und einer Spule (15) zur Betätigung des Schalters (5), wobei die Spule (15) eine Wicklung mit einem ersten (25) und einem zweiten (30) Anschluss und einem dazwischen angeordneten Abgriff (35) aufweist, wobei in einer ersten Schalterstellung des Schalters (5) der Stromkreis (10) geschlossen ist und in einer zweiten Schalterstellung geöffnet ist, wobei das Schaltgerät (1) eingerichtet ist, dass die Wicklung in der ersten Schalterstellung zwischen dem ersten (25) und dem zweiten (30) Anschluss bestromt wird, und in der zweiten Schalterstellung zwischen einem der ersten (25) und zweiten (30) Anschlüsse und dem Abgriff (35) bestrombar ist, wobei in der zweiten Schalterstellung der Abgriff (35) mit dem Potenzial des anderen der ersten (25) und zweiten (30) Anschlüsse verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Schaltgerät.
Es sind bereits Batterie-Relais bekannt. Diese Relais umfassen einen Schalter zum Öffnen eines Laststromkreises. Dabei weisen die beiden Relais jeweils zwei Anschlüsse für den Laststromkreis auf. Weiterhin umfassen die Relais jeweils eine Spule zur magnetischen Ansteuerung des Schalters. Die Spule umfasst eine Anzugswicklung und eine Haltewicklung, wobei die beiden Wicklungen parallel zueinander schaltbar sind, so dass die beiden Relais für die beiden Wicklungen jeweils nur zwei Anschlüsse benötigen. Somit sind insgesamt vier Anschlüsse für das jeweilige Relais vorgesehen. Der elektrische Widerstand der Anzugswicklung ist geringer als der elektrische Widerstand der Haltewicklung. Wird der Schalter des Laststromkreises geschlossen, so wird die Anzugswicklung durch einen mit dem Schalter des Laststromkreises gekoppelten weiteren Schalter von den Spulenanschlüssen getrennt, so dass nur noch die Haltewicklung wirksam ist. Somit hat die Spule bei geöffnetem Laststromkreis etwa den Widerstand der Anzugswicklung und bei geschlossenem Laststromkreis etwa den Widerstand der Haltewicklung. Somit ist zum Halten des Relais im aktivierten Zustand ein kleinerer Strom erforderlich als zum Aktivieren des Relais.
Das erfindungsgemässe elektromagnetische Schaltgerät mit den Merkmalen des Hauptanspruches hat dem gegenüber den Vorteil, dass die Spule genau eine Wicklung mit zwei Anschlüssen umfaßt, dass der Schalter als Wechselschalter ausgebildet ist, der in einer ersten Schalterstellung den Stromkreis schließt und der in einer zweiten Schalterstellung einen Spulenabgriff zwischen den beiden Anschlüssen der Wicklung auf das gleiche Potenzial führt, auf dem einer der beiden Anschlüsse der Wicklung liegt. Auf diese Weise können eine Wicklung und ein Schalter eingespart werden. Weiterhin kann von vorneherein ein Anschluss des elektromagnetischen Stellglieds eingespart und ein elektromagnetisches Stellglied mit nur drei Anschlüssen realisiert werden.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen elektromagnetischen Schaltgeräts möglich.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen
1 ein elektromagnetisches Schaltgerät,
2 eine erste Möglichkeit eines erfindungsgemäßen elektromagnetischen Schaltgerätes und
3 eine zweite Möglichkeit eines erfindungsgemäßen elektromagnetischen Schaltgerätes.
In 1 kennzeichnet 1 ein beispielhaft als Relais ausgebildetes elektromagnetisches Schaltgerät (im weiteren Verlauf auch als Stellglied bezeichnet). Das Relais 1 umfasst eine Spule 15 mit genau einer Wicklung 20. Die Wicklung 20 umfasst einen ersten Anschluss 25 und einen zweiten Anschluss 30. Der erste Anschluss 25 der Wicklung 20 ist auf einen ersten Anschluss 26 des Relais 1 geführt und der zweite Anschluss 30 der Wicklung 20 ist auf einen zweiten Anschluss 31 des Relais 1 geführt. Zwischen den beiden Anschlüssen 25, 30 der Wicklung 20 ist ein Spulenabgriff 35 vorgesehen, der über einen als Wechselschalter ausgebildeten Schalter 5 des Relais 1 mit einem dritten Anschluss 50 des Relais 1 verbindbar ist. Der Wechselschalter 5 ist dabei durch die Spule 15 magnetisch ansteuerbar, wie durch die gestrichelte Linie in 1 dargestellt ist. Die Verbindung des Spulenabgriffes 35 mit dem dritten Anschluss 50 des Relais 1 erfolgt dabei in einer zweiten Schalterstellung des Wechselschalters 5. In einer ersten Schalterstellung schließt der Wechselschalter 5 einen beispielsweise als Laststromkreis ausgebildeten Stromkreis 10. Über den dritten Anschluss 50 und einen vierten Anschluss 55 des Relais 1 lässt sich die Schaltstrecke des Wechselschalters 5 in den Laststromkreis 10 integrieren.
In einer ersten Ausführungsform der Erfindung liegt der zweite Anschluss 31 des Relais 1 auf dem gleichen Potenzial wie der dritte Anschluss 50 des Relais 1, das dem Potenzial des zweiten Anschlusses 30 der Wicklung 20 entspricht. Der zweite Anschluss 31 des Relais 1 und der dritte Anschluss 50 des Relais 1 konnen somit zu einem gemeinsamen Anschluss des Relais 1 zusammengefasst sein, so dass das Relais 1 nur drei Anschlüsse aufweist. Solange sich der Wechselschalter 5 in seiner zweiten Schalterstellung befindet und damit den Spulenabgriff 35 auf das Potenzial des dritten Anschlusses 50 des Relais 1 legt und der Laststromkreis 10 geoffnet ist, weist die Spule 15 einen ersten elektrischen Widerstand auf, der durch die Wicklung 20 zwischen dem ersten Anschluss 25 der Wicklung 20 und dem Spulenabgriff 35 bedingt ist. Wenn die Wicklung 20 hinreichend mit Spulenstrom versorgt wird, so wird ein Magnetfeld gebildet, das den Wechselschalter 5 von seiner ersten Schalterstellung in seine erste Schalterstellung bewegt, so dass der Laststromkreis 10 geschlossen wird und der Spulenabgriff 35 vom Potenzial des dritten Anschlusses 50 des Relais 1 getrennt wird. Auf diese Weise wird ein zweiter elektrischer Widerstand der Spule 15 gebildet, der durch die Wicklung 20 zwischen dem ersten Anschluss 25 und dem zweiten Anschluss 30 der Wicklung 20 bedingt ist. Da fur den ersten elektrischen Widerstand aufgrund des Spulenabgriffes 35 weniger Windungen der Wicklung 20 relevant sind als für den zweiten elektrischen Widerstand, bei dem der Spulenabgriff 35 nicht wirkt, ist der zweite elektrische Widerstand großer als der erste elektrische Widerstand, so dass bei gleichbleibender Spannung zwischen dem ersten Anschluss 26 und dem zweiten Anschluss 31 des Relais 1 die Stromstarke in der Spule 15 reduziert wird, sobald der Wechselschalter 5 die zweite Schalterstellung verlässt. Da sich jedoch der Wechselschalter 5 bereits in Bewegung befindet, kann die aufgrund der geringeren Stromstarke reduzierte magnetische Feldstarke dennoch ausreichen, um den Wechselschalter 5 in die erste Schalterstellung zu bringen und auch dort zu halten, vorausgesetzt die Stromstarke in der Spule 15 ist größer oder gleich dem erforderlichen Mindesthaltestrom. Der zweite elektrische Widerstand der Spule 15 zwischen dem ersten Anschluss 25 und dem zweiten Anschluss 30 der Wicklung 20 darf also einen vorgegebenen Maximalwert nicht überschreiten, der bei einer vorgegebenen Spannung zwischen dem ersten Anschluss 26 und dem zweiten Anschluss 31 des Relais 1 zu dem mindestens erforderlichen Haltestrom fur das Halten des Wechselschalters 5 in der ersten Schalterstellung 5 fuhrt. Außerdem muss der Spulenabgriff 35 so gewahlt sein, dass der erste elektrische Widerstand der Spule 15 bei geoffnetem Wechselschalter 5, d. h. bei der zweiten Schalterstellung des Wechselschalters 5 einen vorgegebenen Wert einnimmt oder unterschreitet, der bei der vorgegebenen Spannung zwischen dem ersten Anschluss 26 und dem zweiten Anschluss 31 des Relais 1 zu einer mindestens fur die Aktivierung des Relais 1 erforderlichen Stromstärke in der Spule 15 fuhrt, um den Wechselschalter 5 von der zweiten Schalterstellung in die erste Schalterstellung zu bringen.
Bei der Ausführungsform wird aufgrund des im Vergleich zum ersten elektrischen Widerstand der Spule 15 größeren zweiten elektrischen Widerstandes der Spule 15 in der ersten Schalterstellung des Wechselschalters 5 eine geringere Stromstarke in der Spule 15 benotigt und damit ein geringerer Leistungsbedarf realisiert, als er zum Umschalten des Wechselschalters 5 von der zweiten Schalterstellung in die erste Schalterstellung erforderlich ist.
In 2 ist eine erste Ausführungsform einer Beschaltung des erfindungsgemäßen Relais nach 1 dargestellt. Dabei kennzeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente wie in 1. Das in 2 dargestellte Relais 1 ist identisch mit dem in 1 dargestellten Relais 1. Der zweite Anschluss 31 und der dritte Anschluss 50 des Relais 1 sind dabei mit einem Bezugspotenzial 40 verbunden und können deshalb auch zu einem einzigen Anschluss des Relais 1 zusammengefasst sein, so dass sich wie beschrieben ein Relais mit nur drei Anschlussen ergibt. Der erste Anschluss 26 des Relais 1 ist über einen zweiten Schalter 70 mit einem Betriebsspannungspotenzial 45 verbindbar. Der zweite Schalter 70 kann bezüglich des Relais 1 extern angeordnet sein. Der zweite Schalter 70 kann als gesteuerter Schalter, beispielsweise als Transistor, ausgebildet sein. Zwischen das Betriebsspannungspotenzial 45 und das Bezugspotenzial 40 ist eine Spannungsquelle 65, bspw. eine Fahrzeugbatterie geschaltet, die eine Gleichspannung liefert. Zwischen das Betriebsspannungspotenzial 45 und den vierten Anschluss 55 des Relais 1 ist ein elektrischer Verbraucher 60 angeschlossen, der gemäß 2 beispielhaft als Lampe ausgebildet ist. Solange der zweite Schalter 70 wie in 2 dargestellt geöffnet ist, fließt kein Strom durch die Spule 15 und der Wechselschalter 5 verharrt in der zweiten Schalterstellung. Durch Schließen des zweiten Schalters 70 wird zwischen den ersten Anschluss 26 und den zweiten Anschluss 31 des Relais 1 die Spannung der Spannungsquelle 65 angelegt, so dass ein Strom durch die Spule 15 fließt, wobei die Spule 15 den ersten elektrischen Widerstand aufweist. Die Spannung der Spannungsquelle 65 und der erste Widerstand der Spule 15 sollen dabei wie beschrieben so gewählt sein, dass die resultierende Stromstarke in der Spule 15 ein zum Schalten des Wechselschalters 5 ausreichendes Magnetfeld erzeugt, so dass der Wechselschalter 5 in die erste Schalterstellung gebracht werden kann. Dadurch wird der Laststromkreis 10 geschlossen und die Lampe 60 beginnt zu leuchten. Gleichzeitig wird in der Spule 15 der zweite elektrische Widerstand eingestellt und der Stromfluss durch die Spule 15 verringert. Bei wie beschrieben geeignet gewahltem Spulenabgriff 35 reicht diese Stromstarke jedoch aus, um den Wechselschalter 5 in der ersten Schalterstellung zu halten. Somit bleibt der Laststromkreis 10 geschlossen und die Lampe 60 leuchtet. Erst wenn der zweite Schalter 70 wieder geoffnet wird, wird der Stromfluss durch die Spule 15 unterbrochen und der Wechselschalter 5 wieder in die zweite Schalterstellung bspw. durch eine Federkraft zuruckgezogen, so dass der Laststromkreis 10 unterbrochen wird und die Lampe 60 erlischt.
Gemaß 3 ist eine alternative Beschaltung des Relais 1 dargestellt, wobei in 3 wiederum gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente wie in vorhergehenden Figuren kennzeichnen. Das Relais 1 gemaß 3 entspricht dabei wieder dem Relais 1 gemäß 1. Gemaß 3 ist nun der zweite Anschluss 31 und der dritte Anschluss 50 des Relais 1 gemeinsam mit dem Betriebsspannungspotenzial 45 verbunden, so dass wiederum der zweite Anschluss 31 und der dritte Anschluß 50 des Relais zu einem gemeinsamen Anschluss des Relais 1 zusammengefasst sein konnen und das Relais 1 nur drei Anschlusse aufweisen muss. Zwischen dem Betriebsspannungspotenzial 45 und dem Bezugspotenzial 40 ist wieder die Spannungsquelle 65 angeordnet. Der erste Anschluss 26 des Relais 1 ist nun uber den zweiten Schalter 70 mit dem Bezugspotenzial 40 verbindbar und der vierte Anschluss 55 des Relais 1 ist uber die Lampe 60 mit dem Bezugspotenzial 40 verbunden. Die Funktionsweise der Ausfuhrungsform nach 3 entspricht der Funktionsweise der Ausfuhrungsform nach 2.

Claims

Elektromagnetisches Schaltgerät (1), insbesondere Relais, mit einem als Wechselschalter ausgebildeten Schalter (5) zum Öffnen oder Schließen eines Stromkreises (10), insbesondere eines Laststromkreises, und einer Spule (15) zur Betätigung des Schalters (5), wobei die Spule (15) eine Wicklung mit einem ersten (25) und einem zweiten (30) Anschluss und einem dazwischen angeordneten Abgriff (35) aufweist, wobei in einer ersten Schalterstellung des Schalters (5) der Stromkreis (10) geschlossen ist und in einer zweiten Schalterstellung geöffnet ist, wobei das Schaltgerät (1) eingerichtet ist, dass die Wicklung in der ersten Schalterstellung zwischen dem ersten (25) und dem zweiten (30) Anschluss bestromt wird, und in der zweiten Schalterstellung zwischen einem der ersten (25) und zweiten (30) Anschlüsse und dem Abgriff (35) bestrombar ist, wobei in der zweiten Schalterstellung der Abgriff (35) mit dem Potenzial des anderen der ersten (25) und zweiten (30) Anschlüsse verbunden ist.
Schaltgerät (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass einer der ersten und zweiten Anschlüsse (25, 30) mit einem Schalteranschluss (50) des Schalters (5) elektrisch leitend verbunden ist.
Schaltgerät (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Potenzial ein Bezugspotenzial (40) ist.
Schaltgerät (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Potenzial ein Betriebsspannungspotenzial (45) ist.