DE10155971B4

DE10155971B4 - Electromagnetic actuator

Info

Publication number: DE10155971B4
Application number: DE2001155971
Authority: DE
Inventors: Joachim Schenk; Klaus Ludwig
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: TE Connectivity Solutions GmbH
Priority date: 2001-11-14
Filing date: 2001-11-14
Publication date: 2004-03-04
Anticipated expiration: 2021-11-15
Also published as: DE10155971A1

Abstract

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 Rückstellkraftin 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 Stellgliedslaushochohmigem Material gebildet ist.Electromagnetic actuator (1), in particular relay, with a coil (5) and at least two switches (10, 15) connected in series in a load circuit (20) which are synchronized by the coil (5) for opening and closing the load circuit (20) are controlled, whereby means (25, 30) for forming a restoring force are divided into independent components between the at least two switches (10, 15) which counteract a pulling force formed by a magnetic field of the coil (5), characterized in that between the A diagnostic tap (35) is arranged in at least two switches (10, 15), the diagnostic path being formed between the diagnostic tap (35) and a diagnostic connection (60) of the electromagnetic actuator high-resistance material.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht von einem elektromagnetischen Stellglied nach der Gattung des Hauptanspruchs aus.The invention is based on an electromagnetic Actuator from the genus of the main claim.

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.It is already the mini ISO relay 4 known from Siemens, in which an electromagnetic actuator designed as a relay comprises a coil. Furthermore, the relay comprises two switches of a load circuit connected in series, which are controlled synchronously by the coil for opening and closing the load circuit. Furthermore, a spring is provided for forming a restoring force for the at least two switches, which counteracts a pulling force formed by a magnetic field of the coil.

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.From the DE 3545356 C2 and the DE 3707491 C2 Electromagnetic actuators are known in which at least two switches in a load circuit are provided with independent reset means.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

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.The electromagnetic actuator according to the invention in contrast, with the features of the main claim Advantage that the means for forming a restoring force in each other independent Components on which at least two switches are divided. On leaves this way realize a safety function in which the load circuit also then can still be switched if one of the two switches in the closed state it melts on its switching contact and no longer open can be. This backup function can thus be used realized only a single, electromagnetic actuator and therefore does not require an additional electromagnetic actuator. This saves space, material and costs. Particularly advantageous it is when there is a diagnostic tap between the at least two switches is arranged, the diagnostic path between the diagnostic tap and a diagnostic connection is formed from high-resistance material. That way identify a defective switch.

Durch die im Unteranspruch aufgeführte Maßnahme ist eine vorteilhafte Weiterbildung und Verbesserung des im Hauptanspruch angegebenen elektromagnetischen Stellgliedes möglich.By the measure listed in the subclaim an advantageous further education and improvement of the main claim specified electromagnetic actuator possible.

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.An embodiment of the invention is shown in the drawing and in the description below explained in more detail. It the only figure shows an embodiment an electromagnetic according to the invention Actuator.

Beschreibung des Ausführungsbeispielsdescription of the embodiment

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.In 1 1 denotes an electromagnetic actuator which is to be designed as a relay in the following by way of example. The relay 1 includes a coil 5 on the one hand to a first coil connection 40 and on the other hand to a second coil connection 45 of the relay 1 connected. Via the first coil connection 40 and the second coil connector 45 can the coil 5 connected to a control circuit and supplied with a control current to form a magnetic field. The relay 1 also includes a first switch 10 and a second switch 15 , The two switches 10 . 15 are connected in series. There is a contact bridge 65 provided a first contact at one end 70 and a second contact at the other end 75 having. The first switch 10 is with a first load circuit connection 50 of the relay 1 connected. The second switch 15 is with a second load circuit connection 55 of the relay 1 connected. In 1 are the two switches 10 . 15 shown in the open state. The first switch 10 is about a first spring 25 in the area of the coil 5 attached. The second switch 15 is about a second spring 30 in the area of the coil 5 attached. Optional and as shown in the figure, the contact bridge 65 a diagnostic tap 35 include that with an optional diagnostic connector 60 of the relay 1 connected is. Between the diagnostic tap 35 and the diagnostic connector 60 can be used to protect the cable to be connected to the diagnostic connection 60 a protective element 1000 , for example a fuse, a high-resistance element, for example a resistor. The protective element shown in dashed lines in the figure 1000 can also be realized in that the connection is formed from a high-resistance material. Will be over the first coil connector 40 and the second coil connector 45 a current through the coil 5 conducted, so creates a magnetic field that the switch 10 . 15 synchronously against the restoring force of the first spring 25 and the second feather 30 towards the coil 5 pulls the two switches 10 . 15 and thus the load circuit 20 close. To close the two switches 10 . 15 a minimum pull-in force is required, which is a minimum pull-in current through the coil 5 and thus a minimum tightening voltage between the first coil connection 40 and the second coil connector 45 requires. Once the two switches 10 . 15 are closed, is for holding the closed state of the two switches 10 . 15 only a lower magnetic field of the coil 5 required. To the switches 10 . 15 Holding in the closed state is therefore a minimum holding current through the coil 5 or a minimum holding voltage between the first coil connection 40 and the second coil connector 45 required. The minimum holding voltage is usually below the minimum tightening voltage. The minimum holding voltage between the first coil connection 40 and the second coil connector 45 or the current flow through the coil 5 the switches are completely interrupted 10 . 15 through the restoring force of the springs 25 . 30 moved back to their starting position and the load circuit 20 open.

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.Due to overload in the load circuit 20 it can with the relay 1 come to that the first switch with the associated first contact 70 or the second switch 15 with the second contact assigned to him 75 melts when closed. The switch fused to the associated contact can then no longer be opened, not even by interrupting the current flow through the coil 5 , As long as only one of the two switches 10 . 15 with the assigned contact 70 . 75 melts, the interruption of the load circuit 20 or the opening and closing of the load circuit 20 by the other, not fused switch and thus the function of the relay 1 be ensured. This is ensured by the two switches 10 . 15 by independent springs 25 . 30 are resettable. The spring of the switch fused to the associated contact thus does not block the other switch that continues to function. It is crucial that the first spring 25 only the first switch 10 and the second feather 30 only the second switch 15 assigned.

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.In the event that the diagnostic tap 35 and the diagnostic connector 60 on the relay 1 are provided, a switch fused to an associated contact can be evaluated by evaluating the potential at the diagnostic connection 60 detect. One way of detection is based on the voltage divider principle. The melting of a switch with its associated contact means that either the potential of the first load circuit connection 50 or from the second load circuit connection 55 when the relay is passive 1 is to be measured. The detection of the potential at the diagnostic tap 35 is in the passive state of the relay 1 to perform, that is, when there is no current through the coil 5 flows and the switches 10 . 15 should normally be open.

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.A second way of detecting a switch fused to its associated contact is also in the passive state of the relay 1 , that is, if the current flow through the coil is interrupted 5 , a continuity test via the diagnostic connection 60 perform. This can happen, for example, in that between the first load circuit connection 50 and the diagnostic connector 60 a voltage is applied and a check is made to see if there is current from the first load circuit connection 50 for diagnostic connection 60 flows. If this is the case, it is recognized that the first switch 10 with the associated contact 70 is fused. Accordingly, a voltage between the second load circuit connection 55 and the diagnostic connector 60 be placed and checked whether there is a current from the second load circuit connection 55 for diagnostic connection 60 flows. If this is the case, the second switch is 15 with the associated contact 75 merged.

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.Instead of the feathers 25 . 30 other suitable means for forming a restoring force can also be used, which are independent components on the two switches 10 . 15 are divided, as is exemplary for the two springs 25 . 30 has been described. For example, instead of the springs 25 . 30 any elastic elements are used, which are used for the springs 25 . 30 Apply the restoring forces described. It can be independent of each other and exactly one of the two switches 10 . 15 assigned plastic parts, for example elastomer parts.

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.Instead of the feathers 25 . 30 can also be used any other spring elements that are used for the springs 25 . 30 provide restoring forces and exactly one of the switches 10 . 15 assigned. For example, leaf springs can also be involved.

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.Furthermore, more than two switches connected in series can also be provided, each of which is assigned independent spring elements or components to form a restoring force, so that the switches are independent of one another via the coil in the manner described 5 and whose magnetic field can be actuated. To diagnose the fusion of one of the switches with the associated contact, a diagnostic tap with an associated diagnostic connection can be provided between two successive switches. The more switches used in this way, the less risk there is for the load circuit 20 can no longer be switched without requiring more than one relay.

Claims

Electromagnetic actuator ( 1 ), especially relays, with a coil ( 5 ) and at least two switches connected in series ( 10 . 15 ) of a load circuit ( 20 ) through the coil ( 5 ) to open and close the load circuit ( 20 ) are controlled synchronously, whereby means ( 25 . 30 ) to form a restoring force in independent components on the at least two switches ( 10 . 15 ) which are divided by a magnetic field of the coil ( 5 ) counteracted formed force ken, characterized in that between the at least two switches ( 10 . 15 ) a diagnostic tap ( 35 ) is arranged, the diagnostic path between the diagnostic tap ( 35 ) and a diagnostic connector ( 60 ) of the electromagnetic actuator is made of high-resistance material.

Electromagnetic actuator ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the components as spring elements ( 25 . 30 ) and that each spring element ( 25 . 30 ) exactly one of the switches ( 10 . 15 ) assigned.