WO2005088659A2 - Schalter, insbesondere sicherheitsschalter für eine batterie-bordnetzverbindung - Google Patents

Schalter, insbesondere sicherheitsschalter für eine batterie-bordnetzverbindung Download PDF

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WO2005088659A2
WO2005088659A2 PCT/EP2005/001792 EP2005001792W WO2005088659A2 WO 2005088659 A2 WO2005088659 A2 WO 2005088659A2 EP 2005001792 W EP2005001792 W EP 2005001792W WO 2005088659 A2 WO2005088659 A2 WO 2005088659A2
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permanent magnet
housing
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Götz Roderer
Franz Koch
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S-Y Systems Technologies America, Llc
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    • H01H2051/2218—Polarised relays with rectilinearly movable armature having at least one movable permanent magnet

Definitions

  • Switches in particular safety switches for a battery electrical system connection
  • the invention relates to a switch according to the preamble of patent claim 1.
  • Switches are used in a wide variety of technical areas, particularly in automotive engineering, to switch load currents or to ensure load separation in the event of a crash in the form of a safety switch. This requires disconnectors for high loads, which can be reversibly switched between defined states.
  • Such a circuit breaker should be of simple mechanical design, inexpensive to manufacture and have a long service life.
  • Pyrotechnic switches between a pole of the battery and the vehicle electrical system are usually used for load separation in the motor vehicle sector.
  • the separation is an irreversible process, i.e. the connection can be mechanically reset to a maximum and the disconnector must be replaced after tripping.
  • Relatively expensive high-current relays and semiconductor switches are used for irreversible load shutdown.
  • an electromechanical battery disconnect switch which has an on-board power supply connection conductor which is connected to the positive pole of the battery and leads directly to the vehicle electrical system. Furthermore, the battery isolating switch has a generator / starter connection which connects the generator / starter circuit via a pair of contacts to the battery pole. The pair of contacts is actuated by an electromagnetic system, which is triggered, for example, by a short-circuit sensor or a crash sensor. In the event of a crash, the generator / Starter cable disconnected from the battery while the vehicle electrical system remains in operation.
  • an electromagnet system with a yoke, a core, a coil and an armature is used, the armature being operatively connected to a contact spring, the position of which is changed when the electromagnet is energized, so that an electrically conductive connection between the contact spring and an associated contact is opened or closed.
  • a safety device for vehicles in which a high-current disconnector for the battery and the vehicle electrical system is described.
  • the high-current disconnector has a four-stage switch, the other contact points of which have a battery connection, an on-board electrical system connection and a separate connection from the other consumers connected to the on-board electrical system for the electrical components located in the event of an accident.
  • the battery isolating switch has a switching sleeve which can be displaced on a tubular contact carrier.
  • the switching sleeve has separate electrical areas that perform a contact bridge function, the switching nozzle being motor-driven in any way.
  • the object of the invention is to provide a simply constructed switch that functions reliably and is inexpensive to manufacture.
  • An advantage of the switch according to the invention is that the switch works reliably, safely and quickly.
  • This advantage is achieved in that at least one electromagnet and one permanent magnet are provided, with either the electromagnet or the permanent magnet being arranged on a movable contact part of the switch.
  • a permanent magnet or an electromagnet is assigned to the electromagnet or the permanent magnet and is attached to the housing of the switch.
  • the linearly movably mounted contact part is moved quickly and reliably into one of at least two different switching positions.
  • the permanent magnet and / or the core of the electromagnet is arranged in the current path to be switched. In this way, a compact construction of the switch is possible, the permanent magnet and / or the electromagnet also being used for carrying the current.
  • the contact part has a contact surface which is assigned to a fixed second contact surface of the housing.
  • One contact area is represented by the core of the electromagnet and the other contact area by the permanent magnet, with both the core of the electromagnet and the permanent magnet being arranged in the current path to be switched in the contact state of the contact areas.
  • the contact part has two opposite ends, on each of which a permanent magnet is arranged. Each of the permanent magnets is assigned an electromagnet attached to the housing. This arrangement of the permanent magnets and electromagnets enables the contact part to be switched back and forth quickly and reliably between two switching positions, in which because a permanent magnet is applied to the associated electromagnetic.
  • At least one of the cores of the electromagnets is electrically conductively connected to the battery or the vehicle electrical system, and the current to be switched is switched via the assigned permanent magnet and the core of the electromagnet.
  • the cores of both electromagnets are electrically conductively connected to a corresponding electrical contact.
  • both cores of the electromagnet are electrically conductively connected to the same contact, preferably to the battery of the motor vehicle.
  • the contact part has on one side surface a contact surface which, depending on the switching position of the contact part, can be contacted with at least one third contact of the housing.
  • the contact part is preferably subdivided into contact regions which are electrically insulated from one another, a contact region being connected in an electrically conductive manner to a contact surface of the contact part.
  • the contact areas are electrically conductively connected to differently assigned contacts. This embodiment allows great flexibility in the design of different switching states with a large number of electrical contacts.
  • the contact part is guided between two guide rails, a permanent magnet being arranged on the contact part and being associated with an electromagnet of the housing.
  • the magnetic poles of the permanent magnet are arranged one behind the other in the guide direction of the contact part, so that the contact part is guided magnetically between the ferromagnetic ones Guide rails is given. In this way, a centering of the contact part between the guide rails is provided, which leads to a reduction in the friction between the contact part and the guide rails.
  • two contacts are formed on the housing, which are designed as sliding contacts and rest on the contact part. Depending on the switching position of the contact part, the two contacts are electrically conductively connected to one another due to the contact areas of the contact part which are electrically insulated from one another.
  • a contact space is formed between two contact blocks, into which the contact part can be moved due to the energization of the at least one electromagnet.
  • the contact space has two tapered side surfaces which can be brought into contact with side surfaces of the contact part.
  • the contact part preferably has side surfaces which are formed approximately parallel to the side surfaces of the contact space. In this way, a self-aligning alignment of the contact part in the contact space is achieved.
  • FIG. 1 shows a schematic illustration of a first embodiment of the switch
  • FIG. 2 shows a second switching position of the switch
  • FIG. 3 shows a third switching position of the switch
  • FIG. 4 shows a fourth switching position of the switch
  • FIG. 5 shows a second embodiment of the switch
  • FIG. 6 shows the second embodiment of the switch in a second switching position
  • FIG. 7 shows a third embodiment of the switch
  • FIG. 8 the third embodiment of the switch in a second switching position
  • FIG. 9 shows a preferred embodiment of the switch with a magnetic guide
  • FIG. 10 shows a fourth embodiment of the switch
  • FIG. 11 shows the fourth embodiment of the switch in a side view
  • FIG. 12 shows the fourth embodiment of the switch when the contact opens
  • Figure 13 shows the fourth embodiment of the switch in the fully open state
  • Figure 14 shows a fifth embodiment of the switch.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a switch which is preferably used as a safety disconnect switch in a motor vehicle.
  • the switch 24 is connected between a battery 14 of a motor vehicle and two electrical lines 18, 19 of an electrical system of the motor vehicle.
  • the first, the second and the third contact 15, 16, 17 are pre- preferably designed as sliding contacts, the sliding surfaces of which are assigned to a contact part 4 which is held in the housing 1 in a linearly movable manner.
  • two pairs of guide rails 10, 11, 12, 13 are provided, which laterally guide the contact part 4 in two guide areas.
  • the contact part 4 essentially has a rectangular rod shape, at the two ends of which a first or second permanent magnet 8, 9 is arranged.
  • a respective first or second electromagnet 2, 3 attached to the housing 1 is assigned to the permanent magnet 8, 9.
  • the first and the second electromagnet 2, 3 are connected to a control unit 23 via control lines 33.
  • the contact part 4 can be moved back and forth between the first and the second electromagnet 2, 3.
  • the contact part 4 can assume at least two different positions along the movement axis predetermined by the guide rails 10, 11, 12, 13.
  • the contact part 4 has regions which are electrically insulated from one another and by means of which individual current paths can be set between the contacts 15, 16, 17 via the contact part 4.
  • the contact part 4 has a conductive region 5 which is arranged in the middle of the contact part 4.
  • An insulating region 6, 7 is formed in each case between the conductive region 5 and the permanent magnets 8, 9 arranged at the end regions.
  • the second permanent magnet 9 bears against the assigned second electromagnet 3. This is achieved, for example, in that the second electromagnet 3 is energized in a corresponding manner, or in that the core of the second electromagnet consists of a ferromagnetic material and the second permanent magnet 9 is thereby pulled to the core of the second electromagnet 3.
  • the first contact 15 is electrically conductively connected to the second and third contacts 16, 17 via the conductive region 5.
  • the battery 14 supplies both of the first as well as the second line 18, 19 with an electrical voltage.
  • the control unit 23 controls the first and the second electromagnets 2, 3 as a function of the desired switching positions in such a way that the desired switching positions are set by the contact part 4.
  • the control device 23 monitors an accident of the vehicle with the aid of a crash sensor and, when an accident is detected, switches the contact part 4 into a switching position that is advantageous for the accident.
  • only one electromagnet 2 can be used instead of two electromagnets 2, 3.
  • the electromagnets 2, 3 can also be arranged at the ends of the contact part 4 and the first and second permanent magnets 8, 9 can be permanently installed on the housing 1.
  • this embodiment has the disadvantage over the previous embodiment that the power supply to the moving electromagnets 2, 3 is significantly more complex.
  • FIG. 2 shows a section of the switch 24, the contact part 4 with the second permanent magnet 9 being in contact with the second electromagnet 3.
  • the first contact 15, which is connected to the battery 14, is electrically conductively connected to both the second and the third contacts 16, 7 via the conductive region 5.
  • the holding force with which the contact part 4 is held on the second electromagnet 3 is provided by the magnetic attraction between the second permanent magnet 9 and the core of the second electromagnet 3. which consists of a ferromagnetic material such as iron.
  • FIG. 3 shows a switching situation in which both the first and the second electromagnet 2, 3 are energized.
  • the two electromagnets 2, 3 are energized in such a way that both electromagnets 2, 3 exert an electrical force on the contact part 4 in order to move the contact part 4 in the direction of the first electromagnet 2.
  • the magnetic forces are indicated schematically in the form of arrows and the letter F.
  • the magnetic poles formed on the electromagnets 2, 3 by the energization of the electromagnets 2, 3 are indicated in the form of capital letters.
  • the second electromagnet 2, 3 has a magnetic south pole S, which is assigned to the magnetic south pole S of the second permanent magnet 9.
  • FIG. 4 shows the contact part 4 in the second contact position, in which the first permanent magnet 8 bears on the first electromagnet 2 and the first and second electromagnets 2, 3 are no longer energized. This is indicated in the form of two zeros, which are shown above the first and second electromagnets 2, 3.
  • the holding force of the contact part 4 on the first electromagnet 2 is determined by the magnetic attraction between the first Permanent magnet 8 and the iron core of the first electromagnet 2 causes.
  • the third contact 17 is no longer in contact with the conductive region 5, but with a first insulating region 6.
  • an electrically conductive connection is only established between the first and second contacts 15, 16.
  • the contact part 4 can be switched from the first switching position of FIG. 2 to the second switching position of FIG. 4, in which the Power supply to the second line 19, which is connected to the third contact 17, is interrupted. This means that areas of the vehicle electrical system can be disconnected from the power supply, which could lead to a safety risk in the event of an accident and possible damage to the vehicle electrical system.
  • Appropriate forms of one or more conductive areas 5 and one or more insulating areas 6, 7 can be used to produce a wide variety of switching positions between contacts to be connected.
  • a first and a second contact 15, 16 can be provided, which are electrically conductively connected or separated from one another depending on the position of the contact part 4.
  • the first permanent magnet 8 has a magnetic north pole N at the end of the contact part 4 and then a magnetic south pole S towards the center of the contact part 4.
  • the second permanent magnet 9 has a magnetic south pole S at the end of the contact part 4 and a magnetic north pole N towards the center of the contact part 4.
  • the electromagnets 2, 3 can be energized, for example, always or only for moving the contact part and preferably with the ignition switched on in the motor vehicle. In a further simple embodiment, only one electromagnet 2 is provided, and either a permanent magnet or a magnet made of ferromagnetic material is arranged instead of the second electromagnet 3.
  • the magnetic force of the individual electromagnet must be dimensioned in such a way that the contact part 4 can be displaced by the magnetic force of the electromagnet up to the permanent magnet or ferromagnetic material fixedly arranged on the housing.
  • a sufficiently large magnetic attraction force must be able to be formed between the electromagnet and the associated permanent magnet so that the contact part can be pulled back to the electromagnet.
  • FIGS. 5 and 6 the cores of the first and second electromagnets 2, 3 are connected to the battery.
  • FIG. 5 shows the second embodiment of the switch, in which the core of the first and second electromagnets 2, 3 consist of an electrically conductive material and the cores via third and fourth lines 25, 26 to the battery 14 and to the first sliding contact 15, respectively as shown in Figure 5, electrically connected.
  • the metallic cores of the electromagnets 2, 3 are thus used as current paths in addition to the first contact 15.
  • the first and the second permanent magnets 8, 9 are also designed to be electrically conductive.
  • the embodiment of FIG. 5 essentially corresponds to the embodiment of FIG. 1.
  • both the second and the third contacts 16, 17 are supplied with current via the first contact 15.
  • the contact part 4 shown in FIG. 5 has a conductive region 5, which is guided up to the first permanent magnet 8. Between the conductive area 5 and the second Permanent magnet 9 has a first insulating region 6. A power supply of the second and third contacts 16, 17 via the core of the second electromagnet 3 is therefore not possible.
  • the first insulating region 6 can also be replaced by a correspondingly conductive region, so that the second and third contacts 16, 17 also via the fourth line 26, the core of the second electromagnet 3 and the second permanent magnet 9 be powered.
  • the contact part 4 with the second permanent magnet 9 bears against the core of the second electromagnet 8.
  • FIG. 6 shows a second switching position in which the contact part 4 with the first permanent magnet 8 bears against the core of the first electromagnet 2.
  • the first and the second contacts 15, 16 are in contact with the conductive region 5.
  • the third contact 17 lies against the first insulating region 6, so that the third contact 17 is electrically insulated.
  • the second contact 16 is supplied with current via a first current path and a second current path.
  • the first current path leads via the first contact 15 and the conductive region 5 of the contact part 4 to the second contact 16.
  • the second current path leads via the third line 25, the core of the first electromagnet 2, the first permanent magnet 8 and the conductive region 5 to the second contact 16.
  • FIG. 7 shows a third embodiment of the switch, which is constructed essentially in accordance with the switch of FIG. 5, but the first contact 15 has been omitted and the contact part 4 between the first and the second permanent magnets 8, 9 from a conductive region 5 there is, however, a recess 27 is formed in the contact part 4.
  • the cores of the first and second electromagnets 2, 3 are made of an electrically conductive material and are connected to a via a third or fourth line 25, 26 Supply voltage connected, which is for example in the form of the battery 14 of the motor vehicle.
  • the contact part 4 with the second permanent magnet 9 bears against the assigned second electromagnet 3.
  • the second and third contacts 16, 17 are in electrically conductive contact with the conductive region 5 of the contact part 4. In this position, the second and third contacts 16, 17 are thus supplied with current via the fourth line 26, the core of the second electromagnet 3, the second permanent magnet 9 and the conductive region 5.
  • the recess 27 is formed next to the area in which the third contact 17 bears on the conductive area 5.
  • FIG. 8 If the contact part 4 is moved to bear against the first electromagnet 2 by appropriate energization of the first and second electromagnets 2, 3, a contact situation is established as shown in FIG. In FIG. 8, only the second contact 16 is in electrically conductive contact with the conductive region 5. Because of the position of the contact part 4 that is offset compared to FIG. 7, the third contact 17 is arranged above the recess 27 and has no electrical contact with the conductive region 5. In this position, an electrical current is conducted to the second contact 16 via the third line 25, the core of the first electromagnet 2, the first permanent magnet 8 and the conductive region 5. Instead of the recess 27, an insulated region can also be provided, which electrically insulates the contact 17 from the conductive region 5 in the second switching position.
  • FIG. 9 shows a further preferred embodiment of the invention, in which at least one first electromagnet 2 is arranged adjacent to the first and second guide rails 10, 11.
  • the first electromagnet 2 can also preferably be arranged at least partially between the first and the second guide rails 10, 11.
  • the first and second guide rails 10, 11 are in this embodiment made of an electrically conductive material.
  • a magnetic field is formed between the first electromagnet 2 and the first permanent magnet 8, which supports a central guidance of the contact part 4 between the first and the second guide rails 10, 11. This reduces the friction between the contact part 4 and the guide rails 10, 11.
  • the use of the cores of the electromagnets 2, 3 as electrical contact surfaces for carrying current has the advantage that the magnetic force generated by the electromagnets 2, 3 and / or permanent magnets 8, 9 leads to an increased contact force between the core of the electromagnet and the associated permanent magnet 8, 9 leads.
  • At least one winding 28 of the magnet coil of the first electromagnet 2 can additionally be arranged in front of the core of the first electromagnet 2 and above the first and second guide rails 10, 11.
  • the additional winding 28 increases the magnetic force acting on the permanent magnet 8 due to the special position.
  • FIGS. 10 to 14 describe a further embodiment of the switch according to the invention, in which between two
  • FIG. 10 shows a side view of the arrangement in which the first and second electromagnets 2, 3 are arranged one above the other and the contact part 4 between the first and second electromagnets 2, 3 is guided over the first and second guide rails 10, 11 ,
  • FIG. 11 shows a further side view of the arrangement, in which a first and a second contact block 20, 21 are shown, the first contact block 20 with the battery 14 and the second contact block 21 is electrically conductively connected to a first line 18 of the vehicle electrical system.
  • the first and the second contact block 20, 21 have contact surfaces 29, 30 which are assigned to one another and delimit the contact space 2.
  • the contact surfaces 29, 30 are arranged in such a way that the contact space 22 tapers in the direction of the second electromagnet 3, ie in the insertion direction of the contact part 4.
  • the contact part 4 has a permanent magnet 8 with a magnetic south pole S and a magnetic north pole N, the magnetic south pole S facing the second electromagnet 3 and the magnetic north pole N facing the first electromagnet 2.
  • the contact part 4 has further contact surfaces 31, 32 which are assigned to the contact surfaces 29, 30 of the first and the second contact block 20, 21. In the embodiment shown, the respectively assigned contact surfaces of the contact part 4 and of the first or the second contact block 20, 21 are arranged parallel to one another.
  • the contact part 4 is in the switched state of the switch, in which the contact part 4 is in contact with the second electromagnet 3 and an electrically conductive connection between the first and the second contact block 20, 21 is established via the contact part 4. Due to the tapered shape of the contact space 22 and the corresponding design of the contact part 4, an independent adjustment of the contact part 4 is given during the movement in the direction of the second electromagnet 3 within the contact space 22. Depending on the embodiment of the first permanent magnet 8 and the core of the second electromagnet 3, an energization of the second electromagnet 3 is required to hold the contact part 4 in this position.
  • FIG. 12 shows the situation in which the contact part 4 moves out of the contact space 22 and moves in the direction of the first electromagnet 2.
  • the second electromagnet 3 is energized in such a way that the second electromagnet 3 repels the first permanent magnet 8.
  • the first electromagnet 2 is energized in such a way that the first electromagnet 2 attracts the first permanent magnet 8 of the contact part 4.
  • Figure 13 shows the open position of the switch, in which no electrically conductive contact between the first and second contact blocks 20, 21 is made via the contact part 4, but the contact part 4 comes to rest on the core of the first electromagnet 2 and without energizing the first electromagnet 2 is held by the magnetic interaction between the first permanent magnet 8 and the core of the first electromagnet 2 on the first electromagnet 2.
  • the further contact surfaces 31, 32 which are formed on opposite side surfaces of the contact part 4 are each arranged parallel to the assigned first or second contact surface 29, 30 of the first or second contact block 20, 21.
  • FIG. 14 shows a further embodiment of the invention, in which the switch of FIG. 11 is arranged in such a way that the contact space 22 is arranged above the lower electromagnet 3. Otherwise, the circuit arrangement is identical in accordance with the embodiment described in FIGS. 10 to 13.
  • the embodiment in FIG. 14 has the advantage that, due to gravity, closed state no energization of the second electromagnet 3 is required.

Abstract

Es wird ein Schalter für eine Batterie-Bordnetzverbindung beschrieben, der ein Kontaktteil aufweist, der wenigstens über einen Elektromagneten oder einen Permanentmagneten verfügt. Dem Elektromagneten bzw. dem Permanentmagneten des Kontaktteils ist ein fest am Gehäuse angeordneter Permanentmagnet bzw. Elektromagnet zugeordnet. Durch eine entsprechende Bestromung des Elektromagneten ist das Kontaktteil, das linear beweglich geführt ist, in verschiedene Schaltpositionen bewegbar.

Description

Beschreibung
Schalter, insbesondere Sicherheitsschalter für eine Batterie- Bordnetzverbindung
Die Erfindung betrifft einen Schalter gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Schalter werden in den verschiedensten technischen Bereichen, insbesondere in der Kraftfahrzeugtechnik eingesetzt, um Lastströme zu schalten oder in Form eines Sicherheitsschalters eine Lasttrennung in einem Crash-Fall zu gewährleisten. Dafür werden Trennschalter für hohe Lasten benötigt, die reversibel zwischen definierten Zuständen geschaltet werden können. Ein solcher Trennschalter soll mechanisch einfach konstruiert, kostengünstig herzustellen und eine lange Lebensdauer aufweisen.
Üblicherweise werden zur Lasttrennung im Kraftfahrzeugbereich pyrotechnische Schalter zwischen einem Pol der Batterie und dem Bordnetz eingesetzt. Allerdings ist bei den pyrotechni- schen Schaltern die Trennung ein irreversibler Vorgang, d.h. die Verbindung kann maximal mechanisch zurückgesetzt werden und der Trennschalter muss nach Auslösung ausgetauscht wer- den. Zur irreversiblen Lastabschaltung finden relativ teure Hochstromrelais sowie Halbleiterschalter Verwendung.
Aus DE 198 25 246 Cl ist ein elektromechanischer Batterietrennschalter bekannt, der einen Bordnetz-Anschlussleiter aufweist, der mit dem Pluspol der Batterie verbunden ist und unmittelbar zum Fahrzeugbordnetz führt. Weiterhin weist der Batterietrennschalter einen Generator-/Anlasser-Anschluss auf, der den Generator-/Anlasser-Stromkreis über ein Kontaktpaar mit dem Batteriepol verbindet. Das Kontaktpaar wird von einem Elektromagnetsystem betätigt, das beispielsweise durch einen Kurzschlusssensor oder einem Crash-Sensor zur Auslösung gebracht wird. Im Fall eines Crashs wird das Generator- /Anlasser-Kabel von der Batterie abgetrennt, während das Bordnetz in Betrieb bleibt. In dem bekannten Batterietrennschalter wird ein Elektromagnetsystem mit einem Joch, einem Kern, einer Spule und einem Anker verwendet, wobei der Anker in Wirkverbindung mit einer Kontaktfeder steht, deren Lage mit der Bestromung des Elektromagneten verändert wird, so dass eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der Kontaktfeder und einem zugeordneten Kontakt geöffnet bzw. geschlossen wird.
Aus DE 199 22 332 Cl ist eine Sicherheitseinrichtung für Fahrzeuge bekannt, bei der ein Hochstrom-Trennschalter für die Batterie und das Bordnetz beschrieben ist. Der Hochstrom- Trennschalter weist einen vierstufigen Schalter auf, dessen weitere Kontaktstellen einen Batterieanschluss, einen Bord- netzanschluss sowie einen gegenüber den mit dem Bordnetz verbundenen sonstigen Verbrauchern gesonderten Anschluss für die bei einem Unfall gefährdeten Bereich liegenden elektrischen Komponenten aufweist. Für die Herstellung der Kontaktverbin- düngen mit den einzelnen Bereichen weist der Batterietrennschalter eine auf einem rohrförmigen Kontaktträger verschiebbare Schalthülse auf. Die Schalthülse weist voneinander getrennte elektrische Bereiche auf, die eine Kontaktbrückenfunktion erfüllen, wobei die Schaltdüse in beliebiger Weise motorisch antreibbar ist.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen einfach aufgebauten Schalter, der zuverlässig funktioniert und kostengünstig herzustellen ist, bereitzustellen.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch den Schalter gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Schalters besteht darin, dass der Schalter zuverlässig, sicher und schnell funktioniert. Dieser Vorteil wird dadurch erreicht, dass wenigstens ein Elektromagnet und ein Permanentmagnet vorgesehen sind, wobei entweder der Elektromagnet oder der Permanentmagnet auf einem beweglichen Kontaktteil des Schalters angeordnet ist. Dem Elektromagnet bzw. dem Permanentmagnet ist ein Permanentmagnet bzw. ein Elektromagnet zugeordnet, der am Gehäuse des Schalters befestigt ist. In Abhängigkeit von der Bestromung des Elektromagneten wird das linear beweglich gelagerte Kontaktteil schnell und zuverlässig in eine von wenigstens zwei verschiedenen Schaltpositionen bewegt.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Permanentmagnet und/oder der Kern des Elektromagneten in dem zu schaltenden Strompfad angeordnet. Auf diese Weise ist ein kompakter Aufbau des Schalters möglich, wobei zur Stromführung auch der Permanentmagnet und/oder der Elektromagnet verwendet wird.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Kontaktteil eine Kontaktfläche auf, die einer feststehenden zweiten Kontaktfläche des Gehäuses zugeordnet ist. Eine Kontaktfläche wird durch den Kern des Elektromagneten und die andere Kontaktfläche durch den Permanentmagneten dargestellt, wobei im Kontaktzustand der Kontaktflächen sowohl der Kern des Elektromagneten als auch der Permanentmagnet im zu schaltenden Strompfad angeordnet sind. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Kontaktteil zwei gegenüberliegende Enden auf, an denen jeweils ein Permanentmagnet angeordnet ist. Jedem der Permanentmagnete ist ein am Gehäuse befestigter Elektromagnet zugeordnet. Durch diese Anordnung der Permanentmagnete und Elektromagnete kann das Kontaktteil schnell und zuverlässig zwischen zwei Schaltpositionen hin- und hergeschaltet werden, in denen je- weils ein Permanentmagnet an dem zugeordneten Elektromagnetischen anliegt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist wenigstens einer der Kerne der Elektromagneten mit der Batterie oder dem Bordnetz elektrisch leitend verbunden und der zu schaltende Strom wird über den zugeordneten Permanentmagneten und den Kern des Elektromagneten schaltet. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Kerne beider Elektromagneten mit einem entsprechenden elektrischen Kontakt elektrisch leitend verbunden. Vorzugsweise sind beide Kerne der Elektromagnete mit dem gleichen Kontakt, vorzugsweise mit der Batterie des Kraftfahrzeuges, elektrisch leitend verbunden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Kontaktteil an einer Seitenfläche eine Kontaktfläche auf, die in Abhängigkeit von der Schaltposition des Kontaktteils mit wenigstens einem dritten Kontakt des Gehäuses kontaktierbar ist.
Vorzugsweise ist das Kontaktteil in voneinander elektrisch isolierte Kontaktbereiche unterteilt, wobei ein Kontaktbereich mit einer Kontaktfläche des Kontaktteils elektrisch leitend verbunden ist. In Abhängigkeit von der Schaltposition des Kontaktteils werden die Kontaktbereiche mit unterschiedlich zugeordneten Kontakten elektrisch leitend verbunden. Durch diese Ausführungsform ist eine große Flexibilität bei der Ausbildung unterschiedlicher Schaltzustände mit einer Vielzahl von elektrischen Kontakten möglich.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Kontaktteil zwischen zwei Führungsschienen geführt, wobei am Kontaktteil ein Permanentmagnet angeordnet ist, der einem Elektromagneten des Gehäuses zugeordnet ist. Die magnetischen Pole des Permanentmagneten sind in der Führungsrichtung des Kontaktteils hintereinander angeordnet, so dass eine magnetische Führung des Kontaktteils zwischen den ferromagnetischen Führungsschienen gegeben ist. Auf diese Weise wird eine Zentrierung des Kontaktteils zwischen den Führungsschienen bereitgestellt, die zu einer Verringerung der Reibung zwischen dem Kontaktteil und den Führungsschienen führt.
In einer weiteren Ausführungsform sind zwei Kontakte am Gehäuse ausgebildet, die als Schleifkontakte ausgebildet sind und am Kontaktteil anliegen. In Abhängigkeit von der Schaltposition des Kontaktteils werden aufgrund der Kontaktbereiche des Kontaktteils, die voneinander elektrisch isoliert sind, die zwei Kontakte elektrisch leitend miteinander verbunden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist zwischen zwei Kontaktblöcken ein Kontaktraum ausgebildet, in den das Kontaktteil aufgrund der Bestromung des mindestens einen Elektromagneten bewegbar ist. Zudem weist der Kontaktraum zwei konisch zulaufende Seitenflächen auf, die in Kontakt mit Seitenflächen des Kontaktteils bringbar sind. Vorzugsweise weist das Kontaktteil Seitenflächen auf, die annähernd paral- lel zu den Seitenflächen des Kontaktraumes ausgebildet sind. Auf diese Weise wird eine selbstjustierende Ausrichtung des Kontaktteils im Kontaktraum erreicht.
Die Erfindung wird in folgenden anhand der Figuren näher er- läutert. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausfüh- rungsform des Schalters,
Figur 2 eine zweite Schaltposition des Schalters,
Figur 3 eine dritte Schaltposition des Schalters,
Figur 4 eine vierte Schaltposition des Schalters,
Figur 5 eine zweite Ausführungsform des Schalters, Figur 6 die zweite Ausführungsform des Schalters in einer zweiten Schaltposition,
Figur 7 eine dritte Ausführungsform des Schalters,
Figur 8 die dritte Ausführungsform des Schalters in einer zweiten Schaltposition,
Figur 9 eine bevorzugte Ausführungsform des Schalters mit einer magnetischen Führung,
Figur 10 eine vierte Ausführungsform des Schalters,
Figur 11 die vierte Ausführungsform des Schalters in einer Seitenansicht,
Figur 12 die vierte Ausführungsform des Schalters beim Öffnen des Kontakts,
Figur 13 die vierte Ausführungsform des Schalters im vollständig geöffneten Zustand, und
Figur 14 eine fünfte Ausführungsform des Schalters.
Figur 1 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Schalter, der vorzugsweise als Sicherheitstrennschalter in einem Kraftfahrzeug eingesetzt wird. In der dargestellten Ausführungsform ist der Schalter 24 zwischen eine Batterie 14 eines Kraf fahrzeuges und zwei elektrischen Leitungen 18, 19 eines Bordnetzes des Kraftfahrzeuges geschaltet. Dazu weist der
Schalter ein Gehäuse 1 auf, an dem ein erster Kontakt 15 ausgebildet ist, der elektrisch leitend mit der Batterie 14 verbunden ist. Weiterhin ist ein zweiter Kontakt 16 ausgebildet, der elektrisch leitend mit der ersten Leitung 18 verbunden ist. Zudem ist ein dritter Kontakt 17 ausgebildet, der elektrisch leitend mit der zweiten Leitung 19 verbunden ist. Der erste, der zweite und der dritte Kontakt 15, 16, 17 sind vor- zugsweise als Gleitkontakte ausgebildet, deren Gleitflächen einem Kontaktteil 4 zugeordnet sind, das im Gehäuse 1 linear beweglich gehaltert ist. Dazu sind zwei Paare von Führungsschienen 10, 11, 12, 13 vorgesehen, die in zwei Führungsbe- reichen das Kontaktteil 4 seitlich führen. Das Kontaktteil 4 weist im Wesentlichen eine rechteckförmige Stabform auf, an deren beiden Enden jeweils ein erster bzw. zweiter Permanentmagnet 8, 9 angeordnet ist. Dem Permanentmagneten 8, 9 ist jeweils ein am Gehäuse 1 befestigter erster bzw. zweiter E- lektromagnet 2, 3 zugeordnet. Der erste und der zweite Elektromagnet 2, 3 stehen über Steuerleitungen 33 mit einem Steuergerät 23 in Verbindung. In Abhängigkeit von der Bestromung des ersten und des zweiten Elektromagneten 2, 3 durch das Steuergerät 23 ist das Kontaktteil 4 zwischen dem ersten und dem zweiten Elektromagneten 2, 3 hin- und herbewegbar. Somit kann das Kontaktteil 4 wenigstens zwei verschiedene Positionen entlang der durch die Führungsschienen 10, 11, 12, 13 vorgegebenen Bewegungsachse einnehmen. Das Kontaktteil 4 weist voneinander elektrisch isolierte Bereiche auf, mit de- nen individuelle Strompfade über das Kontaktteil 4 zwischen den Kontakten 15, 16, 17 einstellbar sind.
In der dargestellten Ausführungsform weist das Kontaktteil 4 einen leitenden Bereich 5 auf, der in der Mitte des Kontakt- teils 4 angeordnet ist. Zwischen dem leitenden Bereich 5 und den an den Endbereichen angeordneten Permanentmagneten 8, 9 ist jeweils ein isolierender Bereich 6, 7 ausgebildet. In der dargestellten Position liegt der zweite Permanentmagnet 9 am zugeordneten zweiten Elektromagneten 3 an. Dies wird bei- spielsweise dadurch erreicht, dass der zweite Elektromagnet 3 in entsprechender Weise bestromt wird, oder dass der Kern des zweiten Elektromagneten aus einem ferromagnetischen Material besteht und dadurch der zweite Permanentmagnet 9 an den Kern des zweiten Elektromagneten 3 gezogen wird. In dieser Positi- on ist der erste Kontakt 15 elektrisch leitend über den leitenden Bereich 5 mit dem zweiten und dem dritten Kontakt 16, 17 verbunden. Somit versorgt die Batterie 14 sowohl die erste als auch die zweite Leitung 18, 19 mit einer elektrischen Spannung .
Das Steuergerät 23 steuert in Abhängigkeit von gewünschten Schaltpositionen den ersten und den zweiten Elektromagneten 2 , 3 in der Weise an, dass die gewünschten Schaltpositionen durch das Kontaktteil 4 eingestellt wird. Beispielsweise ü- berwacht das Steuergerät 23 mithilfe eines Crash-Sensors einen Unfall des Fahrzeuges und schaltet bei Erkennen eines Un- falls das Kontaktteil 4 in eine für den Unfall vorteilhafte Schaltposition.
In Abhängigkeit von der gewählten Ausführungsform kann anstelle von zwei Elektromagneten 2, 3 auch nur ein Elektromag- net 2 eingesetzt werden.
Zudem können anstelle der dargestellten Ausführungsform die Elektromagnete 2, 3 auch an den Enden des Kontaktteils 4 angeordnet sein und der erste und der zweite Permanentmagnet 8, 9 fest am Gehäuse 1 verbaut sein. Diese Ausführungsform weist edoch gegenüber der vorhergehenden Ausführungsform den Nachteil auf, dass die Stromversorgung der sich bewegenden Elektromagnete 2, 3 deutlich aufwändiger ist.
In den Figuren 2 bis 4 werden verschiedene Schaltzustände des Schalters gemäß Figur 1 dargestellt. In Figur 2 ist ein Ausschnitt des Schalters 24 dargestellt, wobei das Kontaktteil 4 mit dem zweiten Permanentmagneten 9 am zweiten Elektromagneten 3 anliegt. In dieser Position sind weder der erste noch der zweite Permanentmagnet 8, 9 bestromt. Der erste Kontakt 15, der mit der Batterie 14 verbunden ist, ist über den leitenden Bereich 5 sowohl mit dem zweiten als auch mit dem dritten Kontakt 16, 7 elektrisch leitend verbunden. In dieser Position wird die Haltekraft, mit der das Kontaktteil 4 am zweiten Elektromagneten 3 gehalten wird, durch die magnetische Anziehungskraft zwischen dem zweiten Permanentmagneten 9 und dem Kern des zweiten Elektromagneten 3 bereitgestellt, der aus einem ferromagnetischen Material, wie z.B. Eisen, besteht.
In Figur 3 ist eine Umschaltsituation dargestellt, bei der sowohl der erste als auch der zweite Elektromagnet 2, 3 bestromt sind. Die zwei Elektromagnete 2, 3 sind in der Weise bestromt, dass beide Elektromagnete 2, 3 eine elektrische Kraft auf das Kontaktteil 4 ausüben, um das Kontaktteil 4 in Richtung auf den ersten Elektromagneten 2 zu bewegen. Die magnetischen Kräfte sind in Form von Pfeilen und dem Buchstaben F schematisch angedeutet. Zudem sind die durch die Bestromung der Elektromagnete 2, 3 sich ausbildenden magnetischen Pole an den Elektromagneten 2 , 3 in Form von Großbuchstaben angedeutet. In dieser Situation weist der zweite Elektromagnet 2, 3 einen magnetischen Südpol S auf, der dem magnetischen Südpol S des zweiten Permanentmagneten 9 zugeordnet ist. Dadurch wirkt zwischen dem zweiten Elektromagneten 3 und dem zweiten Permanentmagneten 9 eine magnetische Abstoßungskraft. Im Gegensatz dazu wirkt zwischen dem ersten Elektromagneten 2 und dem ersten Permanentmagneten 8 eine magnetische Anziehungskraft, da der erste Elektromagnet 2 einen magnetischen Südpol S aufweist, der dem magnetischen Nordpol N des ersten Permanentmagneten 8 zugewandt ist. Während der Bewegung des Kontaktteils 4 von der ersten Anlagepo- sition am zweiten Elektromagneten 3 in Richtung auf die zweite Anlageposition zum ersten Elektromagneten 2 gleitet der leitende Bereich 5 an dem ersten, an dem zweiten und an dem dritten Kontakt 15, 16, 17 entlang.
Figur 4 zeigt das Kontaktteil 4 in der zweiten Anlageposition, in der der erste Permanentmagnet 8 am ersten Elektromagneten 2 anliegt und der erste und der zweite Elektromagnet 2, 3 nicht mehr bestromt werden. Dies ist in Form von zwei Nullen angedeutet, die über dem ersten und dem zweiten Elektro- magneten 2, 3 dargestellt sind. In dieser Position wird die Haltekraft des Kontaktteils 4 am ersten Elektromagneten 2 durch die magnetische Anziehungskraft zwischen dem ersten Permanentmagneten 8 und dem Eisenkern des ersten Elektromagneten 2 bewirkt. In dieser Schaltposition liegt der dritte Kontakt 17 nicht mehr am leitenden Bereich 5, sondern an einem ersten isolierenden Bereich 6 an. Somit ist in der zwei- ten Schaltposition eine elektrisch leitende Verbindung nur zwischen dem ersten und dem zweiten Kontakt 15, 16 hergestellt. Somit kann im Fall eines Unfalls, der vom Steuergerät 23 erkannt wird, durch eine entsprechende Bestromung des ersten und des zweiten Elektromagneten 2, 3 das Kontaktteil 4 von der ersten Schaltposition der Figur 2 in die zweite Schaltposition der Figur 4 geschaltet werden, in der die Stromversorgung der zweiten Leitung 19, die am dritten Kontakt 17 angeschlossen ist, unterbrochen wird. Damit können Bereiche des Bordnetzes von der Spannungsversorgung getrennt werden, die bei einem Unfall und einer evtl. Beschädigung des Bordnetzes zu einem Sicherheitsrisiko führen könnten.
Durch entsprechende Formen eines oder mehrerer leitender Bereiche 5 und eines oder mehrerer isolierender Bereiche 6, 7 können die verschiedensten Schaltpositionen zwischen zu verbindenden Kontakten hergestellt werden. In einer einfachen Ausführungsform kann beispielsweise auch nur ein erster und ein zweiter Kontakt 15, 16 vorgesehen sein, die abhängig von der Lage des Kontaktteils 4 miteinander elektrisch leitend verbunden oder getrennt sind.
Der erste Permanentmagnet 8 weist am Ende des Kontaktteils 4 einen magnetischen Nordpol N und daran anschließend zur Mitte des Kontaktteils 4 hin einen magnetischen Südpol S auf. Der zweite Permanentmagnet 9 weist am Ende des Kontaktteils 4 einen magnetischen Südpol S und zur Mitte des Kontaktteils 4 hin einen magnetischen Nordpol N auf. Abhängig von der gewünschten Ausführungsform können auch andere Kombinationen oder Anordnungen von magnetischen Polen verwendet werden. Die Elektromagneten 2, 3 können beispielsweise immer oder nur zum Bewegen des Kontaktteils und vorzugsweise bei eingeschalteter Zündung im Kraftfahrzeug bestromt werden. In einer weiteren einfachen Ausführungsform ist nur ein Elektromagnet 2 vorgesehen, und anstelle des zweiten Elektromagneten 3 ist entweder ein Permanentmagnet oder ein Magnet aus ferromagnetischem Material angeordnet. Bei dieser Ausführungsform uss jedoch die magnetische Kraft des einzelnen E- lektromagneten in der Weise bemessen sein, dass das Kontaktteil 4 durch die magnetische Kraft des Elektromagneten bis zum fest am Gehäuse angeordneten Permanentmagneten oder fer- romagnetischen Material verschoben werden kann. Zudem muss eine ausreichend große magnetische Anziehungskraft zwischen dem Elektromagneten und dem zugeordneten Permanentmagneten ausgebildet werden können, damit das Kontaktteil wieder zurück zum Elektromagneten gezogen werden kann.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, die in den Figuren 5 und 6 dargestellt ist, werden die Kerne des ersten und des zweiten Elektromagneten 2 , 3 an die Batterie angeschlossen. Figur 5 zeigt die zweite Ausführungsform des Schalters, bei der der Kern des ersten und des zweiten Elektromagneten 2, 3 aus einem elektrisch leitenden Material bestehen und die Kerne über dritte und vierte Leitungen 25, 26 mit der Batterie 14 bzw. mit dem ersten Gleitkontakt 15 wie in Figur 5 dargestellt, elektrisch leitend verbunden sind. Damit werden die metallischen Kerne der Elektromagnete 2, 3 zusätzlich zum ersten Kontakt 15 als Strompfade verwendet. In entsprechender Weise sind auch der erste und der zweite Permanentmagnet 8, 9 elektrisch leitend ausgebildet. In den weiteren Merkmalen entspricht die Ausführungsform der Figur 5 im Wesentlichen der Ausführungsform der Figur 1. In der dargestellten Schaltposition werden sowohl der zweite als auch der dritte Kontakt 16, 17 über den ersten Kontakt 15 mit Strom versorgt . Das in Figur 5 dargestellte Kontaktteil 4 weist einen leitenden Bereich 5 auf, der bis zum ersten Permanentmagneten 8 geführt ist. Zwischen dem leitenden Bereich 5 und dem zweiten Permanentmagneten 9 ist ein erster isolierender Bereich 6 ausgebildet. Somit ist eine Stromversorgung des zweiten und des dritten Kontaktes 16, 17 über den Kern des zweiten Elektromagneten 3 nicht möglich. In Abhängigkeit von der gewählten Ausführungsform kann auch der erste isolierende Bereich 6 durch einen entsprechend leitenden Bereich ersetzt sein, so dass der zweite und der dritte Kontakt 16, 17 auch über die vierte Leitung 26, den Kern des zweiten Elektromagneten 3 und den zweiten Permanentmagneten 9 mit Strom versorgt werden. In Figur 5 liegt das Kontaktteil 4 mit dem zweiten Permanentmagneten 9 am Kern des zweiten Elektromagneten 8 an.
In Figur 6 ist eine zweite Schaltposition dargestellt, in der das Kontaktteil 4 mit dem ersten Permanentmagneten 8 am Kern des ersten Elektromagneten 2 anliegt. Zudem befinden sich der erste und der zweite Kontakt 15, 16 in Anlage an dem leitenden Bereich 5. Der dritte Kontakt 17 liegt am ersten isolierenden Bereich 6 an, so dass der dritte Kontakt 17 elektrisch isoliert ist. In dieser Schaltposition wird der zweite Kon- takt 16 über einen ersten Strompfad und einen zweiten Strompfad mit Strom versorgt. Der erste Strompfad führt über den ersten Kontakt 15 und den leitenden Bereich 5 des Kontaktteils 4 zum zweiten Kontakt 16. Der zweite Strompfad führt über die dritte Leitung 25, den Kern des ersten Elektromagne- ten 2, den ersten Permanentmagneten 8 und den leitenden Bereich 5 zum zweiten Kontakt 16.
Figur 7 zeigt eine dritte Ausführungsform des Schalters, der im Wesentlichen entsprechend dem Schalter der Figur 5 aufge- baut ist, wobei jedoch der erste Kontakt 15 entfallen ist und das Kontaktteil 4 zwischen dem ersten und dem zweiten Permanentmagneten 8, 9 aus einem leitenden Bereich 5 besteht, wobei jedoch eine Ausnehmung 27 im Kontaktteil 4 ausgebildet ist. In der ersten Schaltposition, die in Figur 7 dargestellt ist, sind die Kerne des ersten und des zweiten Elektromagneten 2, 3 aus einem elektrisch leitenden Material hergestellt und über eine dritte bzw. vierte Leitung 25, 26 mit einer Versorgungsspannung verbunden, die beispielsweise in Form der Batterie 14 des Kraftfahrzeuges ausgebildet ist. In der ersten Schaltposition liegt das Kontaktteil 4 mit dem zweiten Permanentmagneten 9 am zugeordneten zweiten Elektromagneten 3 an. Der zweite und der dritte Kontakt 16, 17 liegen elektrisch leitend am leitenden Bereich 5 des Kontaktteils 4 an. Somit werden in dieser Position der zweite und der dritte Kontakt 16, 17 über die vierte Leitung 26, den Kern des zweiten Elektromagneten 3, den zweiten Permanentmagneten 9 und den leitenden Bereich 5 mit Strom versorgt. Die Ausnehmung 27 ist neben dem Bereich ausgebildet, in dem der dritte Kontakt 17 am leitenden Bereich 5 anliegt.
Wird nun durch eine entsprechende Bestromung des ersten und des zweiten Elektromagneten 2, 3 das Kontaktteil 4 zur Anlage an den ersten Elektromagneten 2 bewegt, so stellt sich eine Kontaktsituation ein, wie sie in Figur 8 dargestellt ist. In der Figur 8 ist nur der zweite Kontakt 16 in elektrisch leitendem Kontakt mit dem leitenden Bereich 5. Aufgrund der ge- genüber Figur 7 versetzten Position des Kontaktteils 4 ist der dritte Kontakt 17 über der Ausnehmung 27 angeordnet und hat keinen elektrischen Kontakt zum leitenden Bereich 5. In dieser Position wird ein elektrischer Strom über die dritte Leitung 25, den Kern des ersten Elektromagneten 2, den ersten Permanentmagneten 8 und den leitenden Bereich 5 zum zweiten Kontakt 16 geführt. Anstelle der Ausnehmung 27 kann auch ein isolierter Bereich vorgesehen sein, der in der zweiten Schaltposition den Kontakt 17 vom leitenden Bereich 5 elektrisch isoliert.
Figur 9 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, bei der wenigstens ein erster Elektromagnet 2 angrenzend an die erste und die zweite Führungsschiene 10, 11 angeordnet ist. Vorzugsweise kann der erste Elektromagnet 2 auch wenigstens teilweise zwischen der ersten und der zweiten Führungsschiene 10, 11 angeordnet sein. Die erste und die zweite Führungsschiene 10, 11 sind in dieser Ausführungsform aus einem elektrisch leitenden Material hergestellt. Zwischen dem ersten Elektromagneten 2 und dem ersten Permanentmagneten 8 bildet sich ein magnetisches Feld aus, das unterstützt eine mittige Führung des Kontaktteils 4 zwischen der ersten und der zweiten Führungsschiene 10, 11 unterstützt. Dadurch wird die Reibung zwischen dem Kontaktteil 4 und den Führungsschienen 10, 11 reduziert.
Die Verwendung der Kerne der Elektromagneten 2, 3 als elekt- rische Kontaktflächen zum Führen von Strom weist den Vorteil auf, dass die durch die Elektromagneten 2, 3 und/oder Permanentmagneten 8, 9 erzeugte Magnetkraft zu einer erhöhten Kontaktkraft zwischen dem Kern des Elektromagneten und dem zugeordneten Permanentmagneten 8, 9 führt.
In der in Figur 9 dargestellten Ausführungsform kann zusätzlich wenigstens eine Wicklung 28 der Magnetspule des ersten Elektromagneten 2 vor dem Kern des ersten Elektromagneten 2 und über der ersten und zweiten Führungsschiene 10, 11 ange- ordnet sein. Die zusätzliche Wicklung 28 erhöht durch die besondere Lage die auf den Permanentmagneten 8 einwirkende Magnetkraft.
Die Figuren 10 bis 14 beschreiben eine weitere Ausführungs- form des erfindungsgemäßen Schalters, bei der zwischen zwei
Kontaktblöcken 20, 21 ein Kontaktraum 22 ausgebildet ist, der wenigstens an einer Kontaktfläche sich in der Bewegungsrichtung des Kontaktteils 4 verjüngt. In Figur 10 ist eine Seitenansicht der Anordnung dargestellt, in der der erste und der zweite Elektromagnet 2, 3 übereinander angeordnet sind und das Kontaktteil 4 zwischen dem ersten und dem zweiten Elektromagneten 2, 3 über die erste und die zweite Führungsschiene 10, 11 geführt ist.
Figur 11 zeigt eine weitere Seitenansicht der Anordnung, in der ein erster und ein zweiter Kontaktblock 20, 21 dargestellt sind, wobei der erste Kontaktblock 20 mit der Batterie 14 und der zweite Kontaktblock 21 mit einer ersten Leitung 18 des Bordnetzes eines Kraftfahrzeuges elektrisch leitend verbunden ist. Der erste und der zweite Kontaktblock 20, 21 weisen Kontaktflächen 29, 30 auf, die einander zugeordnet sind und den Kontaktraum 2 begrenzen. In einer bevorzugten Ausführungsform, die in Figur 11 dargestellt ist, sind die Kontaktflächen 29, 30 in der Weise angeordnet, dass sich der Kontaktraum 22 in Richtung auf den zweite Elektromagneten 3, d.h. in der Einschubrichtung des Kontaktteils 4, verjüngt. Das Kontaktteil 4 weist in dieser Ausführungsform einen Permanentmagneten 8 mit einem magnetischen Südpol S und einem magnetischen Nordpol N auf, wobei der magnetische Südpol S dem zweiten Elektromagneten 3 und der magnetische Nordpol N dem ersten Elektromagneten 2 zugewandt ist. Das Kontaktteil 4 weist weitere Kontaktflächen 31, 32 auf, die den Kontaktflächen 29, 30 des ersten und des zweiten Kontaktblockes 20, 21 zugeordnet sind. In der dargestellten Ausführungsform sind die jeweils zugeordneten Kontaktflächen des Kontaktteils 4 und des ersten bzw. des zweiten Kontaktblockes 20, 21 paral- lel zueinander angeordnet.
Das Kontaktteil 4 befindet sich in Figur 11 im leitend geschaltetem Zustand des Schalters, bei dem das Kontaktteil 4 am zweiten Elektromagneten 3 anliegt und eine elektrisch lei- tende Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Kontaktblock 20, 21 über das Kontaktteil 4 hergestellt ist. Aufgrund der sich verjüngenden Form des Kontaktraumes 22 und der entsprechenden Ausbildung des Kontaktteils 4 ist eine selbständige Justierung des Kontaktteils 4 während der Bewegung in Richtung auf den zweiten Elektromagneten 3 innerhalb des Kontaktraumes 22 gegeben. In Abhängigkeit von der Ausführungs- form des ersten Permanentmagneten 8 und des Kerns des zweiten Elektromagneten 3 ist für das Halten des Kontaktteils 4 in dieser Position eine Bestromung des zweiten Elektromagneten 3 erforderlich. Figur 12 zeigt die Situation, bei der sich das Kontaktteil 4 aus dem Kontaktraum 22 herausbewegt und sich in Richtung auf den ersten Elektromagneten 2 bewegt. Durch die gewählte Anordnung des ersten und des zweiten Elektromagneten 2, 3 kann für diesen Vorgang auch die Schwerkraft ausgenutzt werden, die das Kontaktteil 4 nach unten in Richtung auf den ersten Elektromagneten 2 zieht. Zum Lösen des Kontaktteils 34 wird der zweite Elektromagnet 3 in der Weise bestromt, dass der zweite Elektromagnet 3 den ersten Permanentmagneten 8 ab- stößt. Zusätzlich wird zur Unterstützung der Bewegung der erste Elektromagnet 2 in der Weise bestromt, dass der erste Elektromagnet 2 den ersten Permanentmagneten 8 des Kontaktteils 4 anzieht.
Figur 13 zeigt die Offenposition des Schalters, in der kein elektrisch leitender Kontakt zwischen dem ersten und dem zweiten Kontaktblock 20, 21 über das Kontaktteil 4 hergestellt ist, sondern das Kontaktteil 4 auf dem Kern des ersten Elektromagneten 2 zur Anlage kommt und ohne eine Bestromung des ersten Elektromagneten 2 durch die magnetische Wechselwirkung zwischen dem ersten Permanentmagneten 8 und dem Kern des ersten Elektromagneten 2 am ersten Elektromagneten 2 gehalten wird. Aus Figur 13 ist deutlich erkennbar, dass die weiteren Kontaktflächen 31, 32, die an gegenüberliegenden Seitenflächen des Kontaktteils 4 ausgebildet sind, jeweils parallel zu der zugeordneten ersten bzw. zweiten Kontaktfläche 29, 30 des ersten bzw. zweiten Kontaktblockes 20, 21 angeordnet sind.
Figur 14 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der der Schalter der Figur 11 in der Weise angeordnet ist, dass der Kontaktraum 22 oberhalb des unteren Elektromagneten 3 angeordnet ist. Ansonsten ist die Schaltungsanordnung entsprechend der in den Figuren 10 bis 13 beschriebenen Aus- führungsform identisch. Die Ausführungsform der Figur 14 weist den Vorteil auf, dass aufgrund der Schwerkraft im ge- schlossenen Zustand keine Bestromung des zweiten Elektromagneten 3 erforderlich ist.
Bezugszeichenliste
1 Gehäuse
2 erster Elektromagnet 3 zweiter Elektromagnet
4 Kontaktteil
5 leitender Bereich
6 erster isolierender Bereich
7 zweiter esolierender Bereich 8 erster Permanentmagnet
9 zweiter Permanentmagnet
10 erste Führungsschiene
11 zweite Führungsschiene
12 dritte Führungsschiene 13 vierte Führungsschiene
14 Batterie
15 erster Kontakt
16 zweiter Kontakt
17 dritter Kontakt 18 erste Leitung
19 zweite Leitung
20 erster Kontaktblock
21 zweiter Kontaktblock
22 Kontaktraum 23 Steuergerät
24 Schalter
25 dritte Leitung
26 vierte Leitung
27 Ausnehmung 28 Wicklung
29 erste Kontaktfläche
30 zweite Kontaktfläche
31 weitere Kontaktfläche
32 weitere Kontaktfläche 33 Steuerleitung

Claims

Patentansprüche
1. Schalter, insbesondere Sicherheitsschalter für eine Batterie-Bordnetzverbindung, mit einem Gehäuse (1) , in dem ein Kontaktteil (4) linear beweglich geführt ist, wobei Mittel (2, 3, 8, 9) zum Bewegen des Kontaktteils (4) vorgesehen sind, wobei abhängig von der Position des Kontaktteils verschiedene Schaltpositionen zwischen mindestens zwei Kontakten (15, 16, 17), insbesondere zwischen der Batterie (14) und dem Bordnetz (18, 19) schaltbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Elektromagnet (2, 3) und ein Permanentmagnet (8, 9) vorgesehen sind, dass der Permanentmagnet (8, 9) oder der Elektromagnet (2, 3) auf dem Kontaktteil (4) an- geordnet ist, dass der Elektromagnet (2, 3) bzw. der Permanentmagnet (8, 9) an dem Gehäuse (1) angeordnet ist, dass über die Wechselwirkung zwischen dem Permanentmagneten (8, 9) und dem bestromten und unbestromten Elektromagneten (2, 3) die Position des Kontaktteils (4) einstellbar ist.
2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnet (8, 9) und/oder der Kern des Elektromagneten (2, 3) in einem zu schaltenden Strompfad angeordnet sind.
3. Schalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktteil (4) eine Kontaktfläche (31, 32) aufweist, die einer feststehenden zweiten Kontaktfläche (29, 20) des Gehäuses zugeordnet ist, dass eine Kontaktfläche durch eine Fläche des Kerns des Elektromagneten (2, 3) und die andere Kontaktfläche durch eine Fläche des Permanentmagneten (8, 9) ausgebildet ist, wobei im Kontaktzustand der Kontaktflächen der Kern des Elektromagneten (2, 3) und der Permanentmagnet (8, 9) im zu schaltenden Strompfad angeordnet sind.
4. Schalter nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktteil (4) wenigstens zwei Permanentmagnete (8, 9) aufweist, die an gegenüber liegenden Enden des Kontaktteils (4) angeordnet sind, dass die zwei Permanentmagnete (8, 9) zwei am Gehäuse angeordneten Elektromagneten (2, 3 ) zugeordnet sind.
5. Schalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass abhängig von der Bestromung der Elektromagnete (2, 3) einer der beiden Permanentmagnete (8, 9) in elektrischen Kontakt mit dem zugeordneten Kern des Elektromagneten (2, 3) bewegbar ist, und dass wenigstens der Kern der zwei Elektromagnete (2, 3) mit einer Spannungsquelle, insbesondere mit der Batterie (14) und/oder dem Bordnetz leitend verbunden ist.
6. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktteil (4) an einer Seitenfläche in bezug auf die lineare Lagerung des Kontaktteils (4) ein erster Kontakt (15) des Gehäuses (1) anliegt, der in Abhängigkeit von einer Schaltposition des Kontaktteils (4) mit einem weiteren Kontakt (16, 17; 5, 26; 5, 25) des Gehäuses (1) kon- taktierbar ist.
7. Schalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktteil (4) in voneinander elektrisch isolierte Kontaktbereiche (5, 6, 7) unterteilt ist, dass ein Kontaktbereich (5) in Abhängigkeit von der Schaltposition des Kontakt- teils (4) mit dem weiteren Kontakt (16, 17) des Gehäuses (1) elektrisch leitend kontaktierbar ist.
8. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktteil (4) an einem Ende einen Perma- nentmagneten (8, 9) aufweist, dass der Permanentmagnet (8, 9) einem Elektromagneten (2, 3) zugeordnet ist, der am Gehäuse (1) befestigt ist, dass der Permanentmagnet (8, 9) zwischen zwei Führungsschienen (10, 11, 12, 13) geführt ist, und dass magnetische Pole (S, N) des Permanentmagneten (8, 9) in der Bewegungsrichtung des Kontaktteils (4) hintereinander angeordnet sind und eine magnetische Führung des Kontaktteils (4) in den Führungsschienen (10, 11, 12, 13) unterstützen.
9. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktteil (4) zwei seitlich angeordnete weitere Kontaktflächen (31, 32) aufweist, dass zwei Gegenkon- takte (20, 21) am Gehäuse (1) ausgebildet sind, dass die Gegenkontakte (20, 21) einander zugewandte Anlageflächen (29, 30) aufweisen, dass die Anlageflächen (29, 30) einen zulaufenden Kontaktraum (22) begrenzen, dass die weiteren Kontaktflächen (31, 32) annähernd parallel zu den Anlageflächen (29, 30) ausgebildet sind, dass das Kontaktteil (4) abhängig von der Bestromung des Elektromagneten (2, 3) in den Kontaktraum (22) bewegbar ist und ein Strom über das Kontaktteil (4) zwischen den zwei Anlageflächen (29, 30) fließt.
10. Schalter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktteil (4) und der Kontaktraum (22) in der Weise angeordnet sind, dass die Schwerkraft als Vorspannkraft für das Kontaktteil verwendet wird.
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