WO2001041166A2 - Elektrische umschaltvorrichtung - Google Patents
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- WO2001041166A2 WO2001041166A2 PCT/DE2000/004305 DE0004305W WO0141166A2 WO 2001041166 A2 WO2001041166 A2 WO 2001041166A2 DE 0004305 W DE0004305 W DE 0004305W WO 0141166 A2 WO0141166 A2 WO 0141166A2
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- H02P7/03—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for controlling the direction of rotation of DC motors
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- H01H1/20—Bridging contacts
Definitions
- the invention relates to an electrical switching device for alternatively closing two current paths of a direct current circuit with at least one switching drive system, a first (normally open) bridge contact arrangement with two normally open contact paths, which are in series in the first current path, and a second (normally closed) bridge contact arrangement two break contact lines, which are connected in series in the second current path via a second bridge conductor, the first and the second contact arrangement being actuated together by the at least one switching drive system.
- the invention preferably relates to a reversing pole switching device for DC motors, and electromagnetic systems, but also manual drives, come into consideration as the drive.
- the aim of the present invention is to design a switchover device of the type mentioned at the outset such that when DC circuits are switched off, in particular in the case of U pole circuits, an arc is more reliably extinguished even at higher voltages.
- an electrical switching device is used to achieve this object
- the first and the second contact arrangement are operated together by the switching drive system and the two bridge conductors are electrically insulated from one another.
- the switching device according to the invention does not have a common bridge conductor for the normally closed contact paths and the normally open contact paths, but two separate bridge conductors which are electrically insulated from one another.
- the arc from the NO contact gap cannot jump over to the NC contact when the NC contact gap is closed and can be fed further via it.
- the double interruption by the two contact paths of the normally open contact comes into play, so that the arc is reliably extinguished even when the voltage is greater.
- the first connection of the reversible DC drive or motor optionally with a first Pole or to connect to the second pole of the DC voltage source
- a third and a fourth current path are further provided to selectively connect the second connection of the motor to the first pole or to the second pole of the DC voltage source,
- That the third current path has a third bridge contact arrangement with two normally open contact lines lying over a third bridge conductor and
- the fourth current path has a fourth (break contact) bridge contact arrangement with two break contact lines connected in series via a fourth bridge conductor
- the bridge conductors are movable contact bridges that can be actuated by the associated drive system
- first and the second bridge conductor are mechanically coupled to each other via a first insulating piece and can be actuated by the first drive system and
- the third and fourth bridge conductors are mechanically coupled to one another via a second insulating piece and can be actuated by the second drive system.
- the first and second bridge conductors on the one hand, and possibly also the third and fourth bridge conductors on the other hand, can each pass through the first and be separately secured by the second insulating piece on an associated resilient support which can be actuated by the associated drive system.
- the contact paths are each formed as contact pairs with movable and fixed contact elements and that in each bridge contact arrangement a contact element of a first contact pair is connected to a contact element of a second contact pair via a fixed bridge conductor.
- Electromagnetic systems or relays are preferably used as drive systems, but manually operated switches are also possible.
- motor in the claims can not only mean a motor with reversal of the direction of rotation, but also any other reversible drive, such as a polarized linear drive.
- FIG. 1 shows a basic circuit diagram of a polarity reversal circuit for a DC motor
- FIG. 2 shows a polarity reversal circuit for a direct current motor with conventional bridge changeover switches
- FIG. 3 shows a polarity reversal circuit for a direct current motor with bridge changeover switches according to the invention
- FIG. 4 shows a schematic arrangement of the switching device according to FIG. 3 in two relays
- FIG. 5 an accommodation of the switching device according to FIG. 3 in a polarity reversal module
- Figure 6 shows an example of a bridge contact arrangement according to the invention with mechanically coupled bridge conductors
- Figure 7 shows an example of a bridge contact arrangement according to the invention with individual pairs of contact springs and fixed bridge conductors.
- Figure 1 shows schematically the arrangement of a DC motor M with two motor connections Ml and M2 in a so-called H-bridge circuit, with which a clockwise or a counterclockwise rotation of the motor can be switched on.
- Two relays with changeover contacts are preferably used for this. These relays are shown schematically in the drawing with an electromagnetic system EMI or an electromagnetic system EM2, each of these magnet systems actuating a changeover contact.
- the contact arrangement of the magnet system EMI consists of a fixed make contact kl, a fixed break contact k2 and a movable changeover contact kl2, while the contact arrangement of the electromagnet system EM2 consists of a make contact k3, a break contact k4 and a changeover contact k34.
- the bridge circuit has four current paths 1, 2, 3 and 4, the current paths 1 and 3 being connected to the positive pole of a direct voltage source and the current paths 2 and 4 being connected to the negative pole or the ground line of the direct voltage source.
- both motor connections M1 and M2 are connected to ground potential via current paths 2 and 4, so that the motor stops.
- the electromagnetic system EMI is now energized, which can be done, for example, by means of a pushbutton switch T, the movable contact kl2 switches over to the normally open contact kl and thus applies the motor connection Ml via the current path 1 to plus potential.
- the motor M thus rotates in a first direction of rotation.
- the key switch T is flipped to the opposite side to the electromagnetic system EM2 to excite, the current path 3 is connected to the motor connection M2 via the movable contact k34 and the make contact k3, so that the motor M rotates in a second direction of rotation opposite to the first.
- FIG. 2 shows in principle the same H-bridge circuit as Figure 1. Only the changeover contacts are now replaced by bridge contacts.
- the current path 1 is switched by a normally open bridge contact arrangement 10, the current path 2 by a normally closed bridge contact arrangement 20, the current path 3 by a normally open bridge contact arrangement 30 and the current path 4 by a normally closed bridge contact arrangement 40.
- the current paths 1 and 2 or 3 and 4 to be switched alternately each have a common bridge switching element 13 or 33, which either has the normally closed contact arrangement 20 or 40 or the normally open contact arrangement 10 or 30 bridged.
- the movable contact bridge 13 thus bridges two contact paths 11 and 12 connected in series in the normally open contact arrangement 10 and likewise two contact paths 21 and 22 connected in series in the normally closed contact arrangement 20.
- the movable contact bridge 33 forms in the normally open contact arrangement 30 two contact lines 31 and 32 connected in series and in the opener contact arrangement 40 two contact lines 41 and 42 connected in series.
- This series connection of two contact lines in each case distributes the voltage drop across the contact arrangement to two contact lines, so that the arc in current path 1 is divided into two smaller arcs when switched off, which in themselves can easily be extinguished.
- FIG. 3 shows the arrangement of the bridge circuit according to the invention.
- the basic structure of the H-bridge circuit is also the same in FIG. 3 as in FIGS. 1 and 2.
- the contact bridge is in each case distributed over two bridge conductors, which are actuated by a common magnet system, but electrically with one another are isolated.
- the current path 1 is switched via a make contact arrangement 110 with two contact paths 111 and 112 and a contact bridge 113, while the current path 2 is switched via an opener contact arrangement 120 with two contact paths 121 and 122 and a contact bridge 123 becomes.
- Both contact bridges 113 and 123 are mechanically coupled via an insulating piece 130, and they are switched over by the electromagnetic system EMI via an actuating device 116.
- the current path 3 is connected via a normally open bridge contact arrangement 230 with two contact paths 231 and 232 and a contact bridge 233, and the current path 4 is connected via an opener bridge contact arrangement 240 with two contact paths 241 and 244 and a contact bridge 243.
- the latter two contact bridges 233 and 243 are connected via an insulating piece 250, and they are actuated by the electromagnetic system EM2 via an actuation connection 236.
- FIG 4 shows schematically the implementation of the switching device according to the invention in two individual change-over relays with the usual five connections, namely two connections for the coil and a motor connection and two connections for the current paths 1 and 2.
- the electromagnetic system is thus in the relay housing of the relay REL1 EMI housed together with the normally open bridge contact arrangement 110 and the normally closed contact arrangement 120; the contact paths 112 and 122 are connected in the interior of the relay and form a common motor connection M1 to the outside, while the contact path 111 via the current path 1 form a pole connection P + and the contact path 121 via the current path 2 form a pole connection P- to the outside.
- the coil connections S1 + and Sl- are also routed to the outside in the usual way.
- the relay REL2 is constructed analogously with the electromagnetic system EM2, the normally open bridge contact arrangement 230 and the normally closed bridge contact arrangement 240.
- the two relays can thus be connected directly to the motor M and the DC voltage source, for example the battery in the vehicle.
- FIG. 5 shows a further development of the arrangement from FIG. 4, all switching functions now being accommodated in a housing of a pole reversal module UM.
- the contact paths 112 and 122 are internally combined in the pole reversal module UM according to FIG. 5 and led to the outside as a motor connection Ml, likewise the two contact paths 231 and 241 form a common motor connection M2 to the outside.
- the contact paths 111 and 232 are likewise connected internally, so that only one pole connection P + is led to the outside, while in the same way the contact paths 121 and 242 are connected internally and form a pole connection P- to the outside.
- the coil connections S1- and S2- of the two electromagnetic systems EMI and EM2 are already connected internally to the pole connection P-, so that only the two control connections S1 + and S2 + appear to the outside.
- the pole reversal module has only six connections to the outside and a minimal number of parts inside, since the internal connections eliminate part of the connection elements that would otherwise be necessary.
- other configurations with more than 6 connections with different coil or load voltages are also possible.
- FIGS. 6 and 7 also schematically show two possible configurations of the bridge contact arrangement used according to the invention.
- FIG. 6 shows how the two contact bridges 113 and 123 can be designed in the form of a movable bridge member.
- the two bridge conductors 113 and 123 are firmly connected via a plate-shaped insulating piece 130.
- This bridge arrangement can be fastened on a contact spring or one of the bridge conductors 113 or 123 can be formed by the contact spring itself.
- the actuation takes place in the usual way with a push button switch T1 via a magnetic system with a coil 14 via an armature 15 and an actuating element 16 (relay system REL1).
- a similarly constructed relay system Rel2 is not specifically shown in FIG. 6.
- Figure 7 shows another embodiment.
- the individual contact paths are formed by make and break contact spring pairs, some of which are connected internally in the relay via fixed bridge conductors.
- the contact path 111 is formed by a pair of contact springs purple and 111b and the contact path 112 by a pair of contact springs 112a and 112b, the movable contact springs purple and 112a being actuated by the magnet system via an electrically insulated actuating slide 16.
- the movable contact springs purple and 112a are wired internally via a fixed bridge conductor 113.
- the break contact arrangement 120 is also formed by two pairs of contact springs 121a, 121b and 122a and 122b, in which case the movable contact springs 121a and 122a are also hard-wired internally via a bridge conductor 123.
- the function of this arrangement is the same as that described with reference to FIG. 3. In this case, too, the arc is distributed over two contact paths, and the contact bridges of the normally open bridge contact arrangement and the normally closed bridge contact arrangement are insulated from one another.
- relay systems are shown as drives in each of the exemplary embodiments, manually operated switches without electromagnetic drive can also be used.
Abstract
Die Umschaltvorrichtung zum Umschalten zwischen zwei Strompfaden (1, 2; 3, 4) eines Gleichstromkreises besitzt in jedem Strompfad eine Brückenkontaktanordnung (110, 120; 230, 240) mit zwei Kontaktstrecken (111, 112; 121, 122; 131, 132; 141, 142) und einem Brückenleiter (113; 123; 133; 143). Die Brückenleiter der beiden alternativ zu schließenden Strompfade (1, 2;, 3, 4) sind jeweils voneinander isoliert, werden aber von einem gemeinsamen Elektromagnetsystem (EM1, EM2) betätigt. Die Umschaltvorrichtung kommt besonders vorteilhaft zum Einsatz als Umpolvorrichtung in einer sogenannten H-Brückenschaltung für Motorantriebe mit wechselnder Drehrichtung.
Description
WO 01/41166 PC JTTDEOO/04305
1
Beschreibung
Elektrische Umschaltvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine elektrische Umschaltvorrichtung zum alternativen Schließen von zwei Strompfaden eines Gleichstromkreises mit mindestens einem Schaltantriebssystem, einer ersten (Schließer-) Brückenkontaktanordnung mit zwei Schließer-Kontaktstrecken, die in Serie in dem ersten Strompfad liegen, und einer zweiten (Öffner-) Brückenkontaktanordnung mit zwei Öffner-Kontaktstrecken, die über einen zweiten Brük- kenleiter in Serie in dem zweiten Strompfad liegen, wobei die erste und die zweite Kontaktanordnung gemeinsam durch das mindestens eine Schaltantriebssystem betätigt werden. Vor- zugsweise betrifft die Erfindung eine Umpol-Sc altvorrichtung für Gleichstrommotoren, und als Antrieb kommen Elektromagnetsysteme, aber auch manuelle Antriebe, in Betracht.
Beim Öffnen von Gleichstromkreisen entsteht immer ein Ab- schalt-Lichtbogen, der nur durch eine entsprechend große Kontaktöffnung zum Erlöschen gebracht werden kann, falls nicht besondere Löschmaßnahmen zusätzlich vorgesehen sind. Je größer die Gleichspannung ist, um so größer muß auch die Kontaktöffnung sein, um den Lichtbogen zuverlässig zum Erlöschen zu bringen. Da bei Relais- und Schalterkontakten der erzielbare Kontaktabstand durch die Dimensionierung des Magnetsystems begrenzt ist, werden vielfach Brückenkontakte eingesetzt, wodurch sich der Lichtbogenbrennbedarf verdoppelt und damit die zur Löschung erforderliche Lichtbogenspannung er- reicht wird. Beim Einsatz höherer Gleichspannungen kann aber auch diese Maßnahme allein nicht immer zum Ziel führen.
Das Problem der Lichtbogenlöschung ist zwar auch beim Umschalten zwischen normalen Gleichstrom-Lastkreisen existent. Besonders schwierig gestaltet es sich aber bei Umpolschaltungen für die Drehrichtungsumkehr von Gleichstrommotoren, wie sie beispielsweise in Kraftfahrzeugen vielfach zum Einsatz
kommen. Die Erfindung ist aber in gleicher Weise auch auf andere umpolbare Antriebe, wie polarisierte Linearantriebe, anzuwenden.
Bei der UmpolSchaltung stellt sich das Lichtbogenproblem deshalb besonders stark, weil in diesem Fall an der Schaltstrek- ke zwischen dem Schließerkontakt und dem Öffnerkontakt des Umpolschalters die volle Spannung der Gleichstromquelle anliegt. Zieht nun beim Umschalten der bewegliche Kontakt einen Lichtbogen vom feststehenden Schließerkontakt, und reicht die Schaltstrecke bis zum feststehenden Öffnerkontakt nicht aus, um den Lichtbogen zu löschen, so wird der Lichtbogen auch nach den Auftreffen auf den Öffnerkontakt weiter genährt, da dieser Öffnerkontakt unmittelbar das Potential des entgegen- gesetzten Gleichspannungspols hat. Das führt zum Abbrennen und zur Zerstörung der Kontakte.
Aus der US 4816794 ist ein elektromagnetisches Doppelrelais zur Anwendung in einer derartigen UmpolSchaltung bekannt. Dort wird zu beiden Seiten des Motors jeweils zur Umschaltung zwischen dem Schließer-Strompfad und dem Öffner-Strompfad ein herkömmlicher Brückenkontakt eingesetzt. Da die dabei verwen-' dete Kontaktbrücke als bewegliches Schaltelement sowohl für die Schließer-Kontaktanordnung als auch für die Öffner- Kontaktanordnung dient, zieht sie den Lichtbogen beim Abschalten vom feststehenden Schließerkontakt bis zum feststehenden Öffnerkontakt, so daß der Lichtbogen danach weiter über den Öffnerkontakt genährt wird. In diesem Fall kann also der Lichtbogen auch durch die doppelte Schaltstrecke des Brückenkontaktes nicht unterdrückt werden.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Umschaltvorrichtung der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß beim Abschalten von Gleichstromkreisen, insbesondere bei U pol- Schaltungen, ein Lichtbogen auch bei höheren Spannungen sicherer zum Erlöschen gebracht wird.
Erfindungsgemäß dient zur Lösung dieser Aufgabe eine elektrische Umschaltvorrichtung mit
einem (ersten) Schaltantriebssystem,
- einer ersten Brückenkontaktanordnung mit zwei Schließer- Kontaktstrecken, die über einen ersten Brückenleiter in Serie in dem ersten Strompfad liegen,
- einer zweiten (Öffner-) Brückenkontaktanordnung mit zwei
Öffner-Kontaktstrecken, die über einen zweiten Brückenleiter in Serie in dem zweiten Strompfad liegen,
- wobei die erste und die zweite Kontaktanordnung gemeinsam durch das Schaltantriebssystem betätigt werden und wobei die beiden Brückenleiter voneinander elektrisch isoliert sind.
Die erfindungsgemäße Umschaltvorrichtung besitzt im Gegensatz zu den herkömmlichen Brücken-Umschaltvorrichtungen keinen ge- meinsamen Brückenleiter für die Öffnerkontaktstrecken und die Schließer-Kontaktstrecken, sondern zwei getrennte Brückenleiter, die elektrisch voneinander isoliert sind. Dadurch kann der Lichtbogen von der Schließer-Kontaktstrecke beim Schließen der Öffner-Kontakstrecke nicht auf den Öffnerkontakt überspringen und über diesen weiter genährt werden. Es kommt in diesem Fall die doppelte Unterbrechung durch die beiden Kontaktstrecken des Schließerkontaktes zum Tragen, so daß auch bei einer größeren Spannung der Lichtbogen zuverlässig gelöscht wird.
In besonderer Anwendung der Erfindung auf eine Umpolschaltung eines umpolbaren Gleichstromantriebs ist vorgesehen,
- daß der erste Strompfad und der zweite Strompfad dazu vor- gesehen sind, den ersten Anschluß des umpolbaren Gleichstrom- Antriebs beziehungsweise Motors wahlweise mit einem ersten
Pol oder mit dem zweiten Pol der Gleichspannungsquelle zu verbinden,
- daß weiterhin ein dritter und ein vierter Strompfad dazu vorgesehen sind, wahlweise den zweiten Anschluß des Motors mit dem ersten Pol oder mit dem zweiten Pol der Gleichspannungsquelle zu verbinden,
- daß der dritte Strompfad eine dritte Brückenkontaktanord- nung mit zwei über einen dritten Brückenleiter in Serie liegenden Schließer-Kontaktstrecken aufweist und
- daß der vierte Strompfad eine vierte (Öffner-) Brückenkontaktanordnung mit zwei über einen vierten Brückenleiter in Serie liegenden Öffnerkontaktstrecken aufweist,
- daß die dritte und die vierte Brückenkontaktanordnung gemeinsam von einem zweiten Antriebssystem betätigt werden und
- daß der dritte und der vierte Brückenleiter voneinander elektrisch isoliert sind.
In besonderen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Umschaltvorrichtung kann vorgesehen werden, daß die Brückenleiter je- weils bewegliche, von dem zugehörigen Antriebssystem betätigbare Kontaktbrücken sind und
- daß der erste und der zweite Brückenleiter miteinander über ein erstes Isolierstück mechanisch gekoppelt und durch das erste Antriebssystem betätigbar sind und
- daß gegebenenfalls der dritte und der vierte Brückenleiter über ein zweites Isolierstück mechanisch miteinander gekoppelt und durch das zweite Antriebssystem betätigbar sind. Da- bei können der erste und der zweite Brückenleiter einerseits und gegebenenfalls auch der dritte und der vierte Brückenleiter andererseits jeweils durch das erste beziehungsweise
durch das zweite Isolierstück getrennt auf jeweils einem zugehörigen federnden Träger befestigt sein, der durch das zugehörige Antriebssystem betätigbar ist.
Anstelle von beweglichen Brückenleitern kann aber auch vorgesehen sein, daß die Kontaktstrecken jeweils als Kontaktpaare mit beweglichen und feststehenden Kontaktelementen gebildet sind und daß in jeder Brückenkontaktanordnung jeweils ein Kontaktelement eines ersten Kontaktpaares mit einem Kontakte- lement eines zweiten Kontaktpaares über einen feststehenden Brückenleiter verbunden ist. Als Antriebssysteme dienen vorzugsweise Elektromagnetsysteme beziehungsweise Relais, es sind aber auch handbetätigte Schalter möglich.
Weitere Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen enthalten. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß der Begriff Motor in den Ansprüchen nicht nur einen Motor mit Drehrichtungsumkehr bedeuten kann, sondern auch jeden anderen umpolbaren Antrieb, wie beispielsweise einen polarisierten Linearantrieb.
Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen
Figur 1 ein Prinzipschaltbild einer UmpolSchaltung für ei- nen Gleichstrommotor,
Figur 2 eine UmpolSchaltung für einen Gleichstrommotor mit herkömmlichen Brückenumschaltern,
Figur 3 eine Umpolschaltung für einen Gleichstrommotor mit erfindungsgemäßen Brückenumschaltern,
Figur 4 eine schematische Anordnung der Umschaltvorrichtung gemäß Figur 3 in zwei Relais,
Figur 5 eine Unterbringung der Umschaltvorrichtung gemäß Figur 3 in einem Umpolmodul ,
Figur 6 ein Beispiel für eine erfindungsgemaße Brückenkontaktanordnung mit mechanisch gekoppelten Bruckenleitern und
Figur 7 ein Beispiel für eine erfindungsgemäße Brückenkontaktanordnung mit einzelnen Kontaktfederpaaren und feststehenden Brückenleitern.
Figur 1 zeigt schematisch die Anordnung eines Gleichstrommo- tors M mit zwei Motoranschlüssen Ml und M2 in einer sogenannten H-Brückenschaltung, mit der wahlweise ein Rechts- beziehungsweise ein Linkslauf des Motors eingeschaltet werden kann. Dazu werden vorzugsweise zwei Relais mit Wechslerkontakten eingesetzt. Diese Relais sind in der Zeichnung schema- tisch mit einem Elektromagnetsystem EMI beziehungsweise einem Elektromagnetsystem EM2 dargestellt, wobei diese Magnetsysteme jeweils einen Wechslerkontakt betätigen. Die Kontaktanordnung des Magnetsystems EMI besteht aus einem festen Schließerkontakt kl, einem feststehenden Offnerkontakt k2 und einem beweglichen Umschaltkontakt kl2, während die Kontaktanordnung des Elektromagnetsystems EM2 aus einem Schließerkontakt k3, einem Offnerkontakt k4 und einem Umschaltkontakt k34 besteht. Die Bruckenschaltung besitzt vier Strompfade 1, 2, 3 und 4, wobei die Strompfade 1 und 3 mit dem Pluspol einer Gleich- spannungsquelle und die Strompfade 2 und 4 mit dem Minuspol beziehungsweise der Masseleitung der Gleichspannungsquelle verbunden sind.
Im Ruhezustand liegen beide Motoranschlüsse Ml und M2 über die Strompfade 2 und 4 auf Massepotential, so daß der Motor stillsteht. Wird nun das Elektromagnetsystem EMI erregt, was beispielsweise über einen Tastschalter T erfolgen kann, so schaltet der bewegliche Kontakt kl2 um auf den Schließerkontakt kl und legt somit den Motoranschluß Ml über den Strompfad 1 an Plus-Potential. Der Motor M dreht somit in einer ersten Drehrichtung. Wird der Tastschalter T auf die entgegengesetzte Seite umgelegt, um das Elektromagnetsystem EM2
zu erregen, so wird über den beweglichen Kontakt k34 und den Schließerkontakt k3 der Strompfad 3 mit dem Motoranschluß M2 verbunden, so daß der Motor M sich in einer zweiten Drehrichtung entgegengesetzt zu der ersten dreht.
Beim Abschalten der Erregung für das jeweilige Elektromagnetsystem EMI beziehungsweise EM2 kehrt der jeweilige bewegliche Kontakt kl2 oder k34 in die Ruhestellung zurück. So lange im Vergleich zur anstehenden Gleichspannung der Kontaktabstand zwischen den feststehenden Kontakten kl und k2 beziehungsweise k3 und k4 groß genug ist, erlischt der beim Abschalten entstehende Lichtbogen, bevor der Umschaltkontakt kl2 beziehungsweise k34 den Öffnerkontakt k2 beziehungsweise k4 erreicht. Werden jedoch größere Gleichspannungen eingesetzt, beispielsweise statt 12 oder 14 Volt 42 Volt, wie dies in Kraftfahrzeugen der Fall sein kann, so besteht die Gefahr, daß der Öffnungslichtbogen nicht mehr gelöscht wird, so daß die Kontakte abbrennen. Dies wird anhand der Figur 2 gezeigt.
Figur 2 zeigt prinzipiell die gleiche H-Brückenschaltung wie Figur 1. Lediglich sind die Umschaltkontakte nunmehr durch Brückenkontakte ersetzt. Somit wird der Strompfad 1 mit einer Schließer-Brückenkontaktanordnung 10, der Strompfad 2 durch eine Öffner-Brückenkontaktanordnung 20, der Strompfad 3 durch eine Schließer-Brückenkontaktanordnung 30 und der Strompfad 4 durch eine Öffner-Brückenkontaktanordnung 40 geschaltet. Da in Figur 2 eine herkömmliche Schaltvorrichtung gezeigt ist, besitzen die alternativ zu schaltenden Strompfade 1 und 2 beziehungsweise 3 und 4 jeweils ein gemeinsames Brückenschalt- glied 13 beziehungsweise 33, das wahlweise jeweils entweder die Öffner-Kontaktanordnung 20 beziehungsweise 40 oder die Schließer-Kontaktanordnung 10 beziehungsweise 30 überbrückt. Die bewegliche Kontaktbrücke 13 überbrückt somit in der Schließer-Kontaktanordnung 10 zwei in Reihe geschaltete Kon- taktstrecken 11 und 12 und in der Öffner-Kontaktanordnung 20 ebenfalls zwei in Reihe geschaltete Kontaktstrecken 21 und 22. In gleicher Weise bildet die bewegliche Kontaktbrücke 33
in der Schließer-Kontaktanordnung 30 zwei in Reihe geschaltete Kontaktstrecken 31 und 32 sowie m der Offner- Kontaktanordnung 40 zwei in Reihe geschaltete Kontaktstrecken 41 und 42. Durch diese Serienschaltung von jeweils zwei Kontaktstrecken wird die an der Kontaktanordnung abfallende Spannung auf zwei Kontaktstrecken verteilt, so daß der Lichtbogen im Strompfad 1 beim Abschalten auf zwei kleinere Lichtbogen verteilt wird, die an sich leicht zum Erloschen gebracht werden können.
Ein Problem ergibt sich aber dadurch, daß ein Lichtbogen, in Figur 2 mit L bezeichnet, beim Umschalten der Kontaktbrucke 13 von der Kontaktstrecke 11 bis zur Kontaktstrecke 21 mitgenommen werden kann, wenn der Kontaktabstand nicht groß genug ist, und daß dieser Lichtbogen L dann über den Strompfad 2, der auf Massepotential liegt, weiter genährt wird, so daß er nicht mehr zum Erloschen kommt. Das gleiche Problem ergibt sich natürlich bei der entsprechend angeordneten und geschalteten Kontaktbrucke 33 zwischen den Kontaktstrecken 32 und 42 in den Strompfaden 3 und 4.
Figur 3 zeigt die erfindungsgemaße Anordnung der Brucken- schaltung. Der grundsätzliche Aufbau der H-Bruckenschaltung ist auch m Figur 3 der selbe wie in den Figuren 1 und 2. Im Vergleich zu Figur 2 ist hier allerdings die Kontaktbrucke jeweils auf zwei Bruckenleiter verteilt, die zwar von einem gemeinsamen Magnetsystem betätigt werden, aber untereinander elektrisch isoliert sind. So w rd gemäß Figur 3 der Strompfad 1 über eine Schließer-Kontaktanordnung 110 mit zwei Kontakt- strecken 111 und 112 sowie einer Kontaktbrucke 113 geschaltet, wahrend der Strompfad 2 über eine Offner- Kontaktanordnung 120 mit zwei Kontaktstrecken 121 und 122 sowie einer Kontaktbrucke 123 geschaltet wird. Beide Kontakt- brucken 113 und 123 sind mechanisch über eine Isolierstuck 130 gekoppelt, und sie werden von dem Elektromagnetsystem EMI über eine Betatigungsemπchtung 116 umgeschaltet.
In analoger Weise v/erden der Strompfad 3 über eine Schließer- Brückenkontaktanordnung 230 mit zwei Kontaktstrecken 231 und 232 sowie einer Kontaktbrücke 233 und der Strompfad 4 über eine Öffner-Brückenkontaktanordnung 240 mit zwei Kontaktstrecken 241 und 244 sowie einer Kontaktbrücke 243 geschaltet. Die letzteren zwei Kontaktbrücken 233 und 243 sind über ein Isolierstück 250 verbunden, und sie werden von dem Elektromagnetsystem EM2 über eine Betätigungsverbindung 236 betätigt.
Die Funktion der erfindungsgemäßen Schaltung sei hier kurz noch einmal erläutert. Wie bereits anhand der Figur 2 beschrieben, wird durch die Verwendung einer Kontaktbrücke 113 der Lichtbogen entsprechend der anliegenden Spannung auf zwei Kontaktstrecken 111 und 112 verteilt, so daß er auch über eine verhältnismäßige kurze Kontaktstrecke mit entsprechend kurzem Schalthub zum Erlöschen gebracht werden kann. Da aber die Kontaktbrücke 113 von der Kontaktbrücke 123 elektrisch isoliert ist, kann der Lichtbogen nicht auf die Kontaktbrücke 123 überspringen und sich über den Strompfad 2 weiter nähren. Er wird deshalb auch bei den relativ geringen Kontakthüben der Schaltstrecken 111 und 112 zum Erlöschen gebracht. Das Gleiche gilt natürlich auch für das Öffnen der Schließer- Kontaktanordnung 230.
Figur 4 zeigt schematisch die Umsetzung der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung in zwei einzelne Wechsler-Relais mit den üblichen fünf Anschlüssen, nämlich zwei Anschlüssen für die Spule sowie einem Motoranschluß und zwei Anschlüssen für die Strompfade 1 und 2. In dem Relaisgehäuse des Relais REL1 ist somit das Elektromagnetsystem EMI zusammen mit der Schließer- Brückenkontaktanordnung 110 und der Öffner-Kontaktanordnung 120 untergebracht; die Kontaktstrecken 112 und 122 sind im Relaisinneren verbunden und bilden nach außen einen gemeinsa- men Motoranschluß Ml, während die Kontaktstrecke 111 über den Strompfad 1 einen Polanschluß P+ und die Kontaktstrecke 121 über den Strompfad 2 nach außen einen Polanschluß P- bilden.
Die Spulenanschlüsse S1+ und Sl- sind ebenfalls in üblicher Weise nach außen geführt. Analog ist das Relais REL2 mit dem Elektromagnetsystem EM2, der Schließer- Brückenkontaktanordnung 230 und der Öffner- Brückenkontaktanordnung 240 aufgebaut. Somit können die zwei Relais unmittelbar mit dem Motor M und der Gleichspannungsquelle, also beispielsweise der Batterie im Fahrzeug, verbunden werden.
Figur 5 zeigt noch eine Weiterbildung der Anordnung von Figur 4, wobei nunmehr alle Schaltfunktionen in einem Gehäuse eines Umpol-Moduls UM untergebracht sind. Wie bei den zwei Relais gemäß Figur 4 sind auch bei dem Umpol-Modul UM gemäß Figur 5 die Kontaktstrecken 112 und 122 intern zusammengefaßt und als Motoranschluß Ml nach außen geführt, ebenso bilden die beiden Kontaktstrecken 231 und 241 nach außen einen gemeinsamen Motoranschluß M2. Die Kontaktstrecken 111 und 232 sind in diesem Fall ebenfalls intern verbunden, so daß nur ein Polanschluß P+ nach außen geführt ist, während in gleicher Weise die Kontaktstrecken 121 und 242 intern verbunden sind und nach außen einen Polanschluß P- bilden. Mit dem Polanschluß P- sind in diesem Fall auch bereits intern die Spulenanschlüsse Sl- und S2- der beiden Elektromagnetsysteme EMI und EM2 verbunden, so daß nach außen nur noch die beiden Steuer- anschlüsse S1+ und S2+ erscheinen. Somit hat das Umpolmodul lediglich sechs Anschlüsse nach außen und im Inneren eine minimale Anzahl von Teilen, da durch die internen Verbindungen ein Teil der sonst notwendigen Anschlußelemente entfällt. Es sind aber auch andere Ausgestaltungen mit mehr als 6 An- Schlüssen beiu unterschiedlichen Spulen- beziehungsweise Lastspannungen möglich.
In den Figuren 6 und 7 sind schematisch noch zwei mögliche Ausgestaltungen der erfindungsgemäß verwendeten Brückenkon- taktanordnung gezeigt. In Figur 6 ist dargestellt, wie die beiden Kontaktbrücken 113 und 123 im Form eines beweglichen Brückengliedes gestaltet werden können. In diesem Fall sind
die beiden Brückenleiter 113 und 123 über ein plattenförmiges Isolierstück 130 fest verbunden. Dabei kann diese Brückenanordnung auf einer Kontaktfeder befestigt sein oder es kann einer der Brückenleiter 113 beziehungsweise 123 durch die Kontaktfeder selbst gebildet sein. Die Betätigung erfolgt in üblicher Weise mit einem Tastschalter Tl über ein Magnetsy- stem mit einer Spule 14 über einen Anker 15 und ein Betätigungselement 16 (Relaissystem REL1) . Ein gleich aufgebautes Relaissystem Rel2 ist in Figur 6 nicht eigens dargestellt.
Figur 7 zeigt eine andere Ausführungsmöglichkeit. In diesem Fall werden keine beweglichen Brückenleiter verwendet, sondern die einzelnen Kontaktstrecken werden durch Schließerund Öffner-Kontaktfederpaare gebildet, die im Relais zum Teil intern über feste Brückenleiter verbunden sind. Im gezeigten Beispiel wird die Kontaktstrecke 111 durch ein Kontaktfederpaar lila und 111b und die Kontaktstrecke 112 durch ein Kontaktfederpaar 112a und 112b gebildet, wobei die beweglichen Kontaktfedern lila und 112a von dem Magnetsystem über einen elektrisch isolierten Betätigungsschieber 16 betätigt werden. Um die Brückenfunktion sicher zu stellen, sind die beweglichen Kontaktfedern lila und 112a intern über einen festen Brückenleiter 113 verdrahtet.
In analoger Weise ist auch die Öffner-Kontaktanordnung 120 durch zwei Kontaktfederpaare 121a, 121b sowie 122a und 122b gebildet, wobei auch in diesem Fall die beweglichen Kontaktfedern 121a und 122a intern über einen Brückenleiter 123 fest verdrahtet sind. Die Funktion dieser Anordnung ist die glei- ehe, wie sie anhand der Figur 3 beschrieben wurde. Auch in diesem Fall wird der Lichtbogen auf zwei Kontaktstrecken verteilt, und die Kontaktbrücken der Schließer- Brückenkontaktanordnung und der Öffner- Brückenkontaktanordnung sind voneinander isoliert.
Obwohl in den Ausführungsbeispielen jeweils Relaissysteme als Antriebe dargestellt sind, können für die Anwendung der Er-
findung auch manuell betätigte Schalter ohne elektromagnetischen Antrieb verwendet werden.
Claims
1. Elektrische Umschaltvorrichtung zum alternativen Schließen von zwei Strompfaden (1,2) eines Gleichstromkreises mit - einem (ersten) Schaltantriebssystem (EMI) ,
- einer ersten (Schließer-) Brückenkontaktanordnung (110) mit zwei Schließer-Kontaktstrecken (111, 112), die über einen ersten Brückenleiter (113) in Serie in dem ersten Strompfad (1) liegen, -einer zweiten (Öffner-) Brückenkontaktanordnung (120) mit zwei Öffner-Kontaktstrecken (121, 122), die über einen zweiten Brückenleiter (123) in Serie in dem zweiten Strompfad (2) liegen, -wobei die erste (110) und die zweite (120) Kontaktanordnung gemeinsam durch das Schaltantriebssystem ( EMI) betätigt werden und
-wobei die beiden Brückenleiter (113, 123) voneinander elektrisch isoliert sind.
2. Umschaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
- daß der erste Strompfad (1) und der zweite Strompfad (2) dazu vorgesehen sind, den ersten Anschluß ( Ml) eines umpolbaren Gleichstrom-Antriebs bzw. Motors (M) wahlweise mit ei- nem ersten Pol (+) und mit dem zweiten Pol (-) der Gleichspannungsquelle zu verbinden,
- daß ein dritter und ein vierter Strompfad (3) dazu vorgesehen sind, wahlweise den zweiten Anschluß ( M2) des Motors (M) mit dem ersten Pol (+) und mit dem zweiten Pol (-) der Gleichspannungsquelle zu verbinden,
- daß der dritte Strompfad eine dritte (Schließer-) Brückenkontaktanordnung (230) mit zwei über einen dritten Brückenleiter (233) in Serie liegenden Schließer-Kontaktstrecken (231, 232) aufweist und - daß der vierte Strompfad (4) eine vierte (Öffner-) Brückenkontaktanordnung (240) mit zwei über einen vierten Brückenleiter (243) in Serie liegenden Öffner-Kontaktstrecken (241, 242 ) aufwei st ,
- daß die dritte und die vierte Brückenkontaktanordnung
(230) , 240) gemeinsam von einem zweiten Schaltantriebssystem
(EM2) betätigt werden und - daß der dritte und der vierte Brückenleiter (233, 243) von¬ einander elektrisch isoliert sind.
3. Umschaltvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich et, - daß die Brückenleiter (113, 123, 233, 243) jeweils bewegliche, von dem zugehörigen Schaltantriebssystem (Ml, M2) betätigbare Kontaktbrücken sind und
-daß der erste und der zweite Brückenleiter (113, 123) miteinander über ein erstes Isolierstück (130) mechanisch gekop- pelt und durch das erste Schaltantriebssystem (EMI) betätigbar sind und
- daß gegebenenfalls der dritte und der vierte Brückenleiter (233, 243) über ein zweites Isolierstück (250) mechanisch miteinander gekoppelt und durch das zweite Schaltantriebssy- stem (EM2) betätigbar sind.
4. Umschaltvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
-daß der erste und der zweite Brückenleiter (113, 123) und gegebenenfalls auch der dritte und der vierte Brückenleiter (233, 243) jeweils durch das erste (130) bzw. das zweite (230) Isolierstück getrennt auf jeweils einem zugehörigen federnden Träger (140) befestigt sind, der durch das zugehörige Schaltantriebssystem (EMI, EM2) betätigbar ist.
5. Umschaltvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
- daß die Kontaktstrecken (111, 112; 121,122; 231,232; 241, 242) jeweils als Kontaktpaare mit beweglichen (lila, 112a; 121a, 122a) und feststehenden (111b, 112b; 121b, 122b) Kontaktelementen gebildet sind und
- daß in jeder Brückenkontaktanordnung (110, 120) jeweils ein Kontaktelement (lila; 121a) eines ersten Kontaktpaars (lila, 111b; 121a, 121b) mit einem Kontaktelement (112a, 122a) eines zweiten Kontaktpaars (112a, 112b; 122a, 122b) über einen feststehenden Brückenleiter (114; 124) verbunden ist.
6. Umschaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
- daß das erste Schaltantriebssystem als Elektromagnetsystem (EMI) zusammen mit der ersten und der zweiten Brückenkontak- tanordnung (110, 120) ein erstes geschlossenes Relais (RELl) bildet, bei welchem jeweils eine Kontaktstrecke (112) der ersten (Schließer-) Brückenkontaktanordnung (110) und eine Kontaktstrecke (122) der zweiten (Öffner-) Brückenkontaktanordnung (120) intern elektrisch verbunden sind und einen ge ein- sam nach außen geführten ersten Motoranschluß (Ml) bilden, während die jeweils anderen Kontaktstrecken (111; 121) der beiden Brückenkontaktanordnungen getrennt als zwei Polanschlüsse (P1+, P1-) zur Gleichspannungsquelle neben den Steueranschlüssen (S1+; S1-) des ersten Elektromagnetsystems (EMI) nach außen geführt sind, und
- daß das zweite Schaltantriebssystem als Elektromagnetsystem (EM2) zusammen mit der dritten und der vierten Brückenkontaktanordnung (230, 240) ein zweites geschlossenes Relais (REL2) bilden, bei welchem jeweils eine Kontaktstrecke (231) der dritten (Schließer-) Brückenkontaktanordnung (230) und eine Kontaktstrecke (241) der vierten (Öffner-) Brückenkontaktanordnung (240) intern elektrisch verbunden sind und einen gemeinsam nach außen geführten zweiten Motoranschluß (M2) bilden, während die jeweils anderen Kontaktstrecken (232; 242 der beiden Brückenkontaktanordnungen (230; 240) getrennt als zwei Polanschlüsse (P2+; P2-) zur Gleichspannungsquelle neben den Steueranschlüssen (S2+; S2-) des zweiten Elektromagnetsystems (EM2) nach außen geführt sind.
7. Umschaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, - daß das erste und das zweite Schaltantriebssystem als Elek- 
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