DE3243108A1 - Vorrichtung zum ein- und ausschalten eines elektrischen verbrauchers in einem kraftfahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Ein- und Ausschalten eines elektrischen Verbrauchers in einem Kraftfahrzeug mit einem im Steuerstromkreis eines Relais liegenden, von Hand einschaltbaren Schalterkontakt, der unter dem Einfluß einer Verzögerungseinrichtung eine vor bestimmte Dauer geschlossen bleibt.

Verschiedene elektrische Verbraucher in Kraftfahrzeugen, wie z.B. Wisch/Wasch-Anlagen für Front- und/oder Heckfensterscheiben, Heckscheibenheizungen, Blinkanlagen zur Fahrtrichtungsanzeige und dergleichen, werden meist nur vorübergehend betrieben und bedürfen einer Ausschaltung, nachdem sie ihren Zweck erfüllt haben. Aus Bequemlichkeitsgründen sind die zugehörigen Schaltvorrichtungen meist so ausgebildet, daß zur Einschaltung des Verbrauchers lediglich ein Betätigungsglied gedrückt werden muß, während die Ausschaltung nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitspanne selbsttätig erfolgt. Eine solche Automatik hat außerdem den Vorteil, daß eine unnötige Batteriestromentnahme oder ein unnötiger Verschleiß des Verbrauchers vermieden wird, wenn der Fahrer die Ausschaltung vergißt.

Bei den allgemein bekannten Vorrichtungen der eingangsbeschriebenen Gattung* die dem vorstehend erwähnten Zweck dienen, enthält der Steuerstromkreis einen gesonderten, von Hand betätigbaren Tastschalter, der in Reihe mit der Erregerwicklung des Relais zwischen die Pole der Betriebsspannungsquelle (Batterie) geschaltet ist. Der Arbeitskontakt des Relais liegt in Reihe mit dem Verbraucher in einem zweiten, vom Steuerstromkreis vollständig getrennten Verbraucherstromkreis, der ebenfalls aus der Betriebsspannungsquelle gespeist wird. Bei Betätigung des Tastschalters fließt ein Erregerstromimpuls durch das Relais, wodurch dessen Anker angezogen und der Arbeitskontakt geschlossen wird, wodurch Betriebsstrom durch den Verbraucher fließt. Eine dem Relais zugeordnete Verzögerungseinrichtung (Abfallverzögerung) sorgt dafür, daß der Relaisanker nach Beendigung des über den Tastschalter gesendeten Stromimpulses noch eine vorbestimmte Zeit lang angezogen

bleibt, um die Schließung des Arbeitskontaktes und somit die Verbraucherspeisung erst nach Ablauf dieser Zeit aufzuheben.

Wenn, bei einer solchen bekannten Vorrichtung das Verzögerungsrelais ausfällt oder der Relaisanker in der angezogenen oder abgefallenen Stellung hängenbleibt, dann läßt sich der Verbraucher nicht mehr aus- oder einschalten. Als Abhilfe für derartige Problemfälle ist es aus der deutschen Offenlegungsschrift 31 08 488 bekannt, in der über den Relaiskontakt geschalteten Verbindung zwischen dem Verbraucher und der Betriebsspannungsquelle eine Steckverbindung vorzusehen, die auf eine zweite ungeschaltete ! Verbindung zwischen dem Verbraucher und der Betriebsspannungsquelle umsteckbar ist. Der hierzu notwendig Umsteckvorgang, durch den der Relaiskontakt im Falle einer Störung überbrückt wird, ist jedoch unbequem und kann nur von einem zuvor eingewiesenen Benutzer durchgeführt werden. Darüber hinaus kann dann der Verbraucher nur im Dauerbetrieb benutzt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltvorrichtung der eingangs beschriebenen Gattung so auszubilden, daß ein Ein- und Ausschalten des Verbrauchers auch im Falle einer Störung des Relais oder der Verzögerungseinrichtung in einfacher Weise durch jeden Benutzer möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Steuerstromkreis über den im Stromkreis des Verbrauchers liegenden Arbeitskontakt des Relais geschleift ist, welcher gleichzeitig den Schalterkontakt zur Einschaltung der Erregung des Relais bildet, und daß ein Betätigungsmechanismus vorgesehen ist, mittels dessen dieser Kontakt, von Hand nach Belieben geöffnet, geschlossen und in der Schließstellung verrastet werden kann.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird der Verbraucherstrom direkt durch den von hand betätigbaren Schalterkontakt gesteuert.

Dennoch ist eine Einschaltung des Verbrauchers durch einfache Betätigung des Schalterkontakts und eine automatische zeitverzögerte Ausschaltung des Verbrauchers möglich, da dieser Schalterkontakt gleichzeitig der Arbeitskontakt des unter dem Einfluß der Verzögerungseinrichtung stehenden Relais ist und zur Einschaltung der Erregung des Relais dient. Bei einer Störung des Relais oder der Verzögerungseinrichtung kann der Verbraucher im eingeschalteten Zustand gehalten werden, weil der Kontakt mittels des erfindungsgemäßgen Betätigungsmechanismus in der Schließstellung gerastet ist. Eine Ausschaltung des Verbrauchers im Störungsfall ist durch Öffnen des Kontakts von Hand mittels des Betätigungsmechanismus nach der Erfindung möglich.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Lösung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Der der Erfindung zugrundeliegende Gedanke wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 das Schema einer Schaltvorrichtung für einen elektrischen Verbraucher in einem Kraftfahrzeug gemäß dem Stand der Technik,

Fig. 2 eine Schaltvorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 3 eine alternative Ausführung einer Schaltvorrichtung nach der Erfindung und

Fig. 4 die Schaltvorrichtung nach Fig. 2 mit einem Überlastungsschutz für den Verbraucher.

Die bekannte Vorrichtung nach Fig. 1 enthält einen am Armaturenbrett des Kraftfahrzeuges angeordneten Tastschalter mit einem Schalterkontakt 10, der durch Federkraft normalerweise offengehalten wird und durch Druck auf einen Betätigungsknopf 11 in die

geschlossene Stellung getastet werden kann. Im geschlossenen Zustand verbindet der Kontakt 10 den Pluspol des Bordnetzes mit dem einen Ende der Erregerwicklung 'feines abfallverzögerten Relais 12, deren anderes Ende an den Minuspol angeschlossen ist. Der durch Tastung des Kontaktes 10 bewirkte kurze Stromimpuls in der Erregerwicklung zieht den Anker 13 des Relais an, wodurch der Reioiskontakt (Arbeitskontakt) 14 geschlossen wird und eine leitende Verbindung zwischen dem Pluspol und der einen Klemme eines j I Verbrauchers 15 herstellt, dessen andere Klemme an den Minuspol angeschlossen ist. Durch die Abfallverzögerung des Relais 12 bleibt der Anker 13 auch nach Betätigung des Tastkontaktes 10 noch eine gewisse Zeit lang angzogen und der Arbeitskontakt 14 geschlossen, so daß der Verbraucher 15 für diese Zeit eingeschaltet bleibt, ^!it Erst nach Ablauf der Verzögerungszeit öffnet sich der Arbeitskontakt 14 und schaltet den Verbraucher 15 aus.

Wenn bei der bekannten Vorrichtung nach Fig. 1 das Relais 12 defekt ist und auf den Erregerstromimpuls nicht anspricht, dann wird der Verbraucher 15 beim Schließen des Tastkontaktes 10 nicht eingeschaltet. Ist lediglich die Abfallverzögerung im Relais 12 defekt, dann wird der Arbeitskontakt 14 nur für die Dauer des Erregerstromimpulses geschlossen, so daß sich der Verbraucher 15 nur impulsartig einschaltet. Bleibt andererseits durch irgendeinen Fehler der Anker 13 des Relais 12 im angezogenen Zustand hängen, dann läßt sich der Verbraucher 15 nicht mehr ausschalten.

Bei einer erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung, wie sie schematisch in Fig. 2 dargestellt ist, ist eine Ein- und Ausschaltung des Verbrauchers auch bei defektem Relais oder gestörter Verzögerungseinrichtung ohne weiteres möglich. Die Vorrichtung nach Fig. 2 enthält ein Relais 22 und einen Arbeitskontakt 24, der durch den Relaisanker 23 bei Erregung des Relais geöffnet wird. Im geschlossenen Zustand stellt der Arbeitskontakt 24 eine leitende Verbindung

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vom Pluspol des Bordnetzes zur einen Klemme des Verbrauchers her, dessen andere Klemme an den Minuspol angeschlossen ist. Anders als im Falle der Fig. 1, wo der Steuerstromkreis zur Einschaltung des Relais 12 über einen gesonderten Kontakt 10 geschlossen werden muß, ist bei der Vorrichtung nach Fig. 2 der Steuerstromkreis zur Einschaltung des Relais 22 über den Arbeitskontakt 24 des Relais geführt (geschleift). Im dargestellten Fall ist die aus der Verzögerungseinrichtung 26 und der Erregerwicklung des Relais 22 bestehende Relaisschaltung mit der einen Seite an dem Minuspol des Bordnetzes und mit der anderen Seite an die Verbindung zwischen dem Arbeitskontakt 24 und dem Verbraucher angeschlossen.

Der Arbeitskontakt 24 ist nicht durch Erregung des Relais 22 sondern von Hand schließbar. Ferner ist dafür gesorgt, daß der Arbeitskontakt 24 von Hand in der geschlossenen Stellung verrastet und auch entrastet werden kann. Hierzu ist bei der dargestellten Ausführungsform ein Bedienungselement mit einem Betätigungsknopf 21 und einer Schaltstange 20 vorgesehen, die bei Druck auf den knopf 21 den beweglichen Teil 24a des Kontaktes 24 in die Schließstellung bewegt. Die Stange 20 greift direkt am beweglichen Kontaktteil 24a an. Der Stange 20 ist eine durch das Symbol 27 angedeutete Rastung zugeordnet.

Die Anordnung ist so ausgelegt, daß der Kontakt 24 geschlossen wird, wenn der Bedienungsknopf 21 und damit die Stange 20 bis zum Einschnappen der Rastung gedrückt wird. Durch die Schließung des Kontaktes 24 wird der Verbraucher 25 eingeschaltet und die Verzögerungseinrichtung 26 aktiviert, welche darauf hin das Relais 22 zeitverschoben erregt. Nach Ablauf einer durch die Verzögerungseinrichtung 26 vorgegebenen Zeitspanne wird das Relais 22 erregt, so daß der Anker 23 die Rastung freigbit und sich der Kontakt 24 aufgrund der Wirkung einer nicht dargestellten Feder öffnet, wobei die Schaltstange 20 in die Ausgangsstellung zurückgeht. Damit wird der Verbraucher 25 ausgeschaltet und auch

der Steuerstromkreis für die Relaisschaltung unterbrochen. Sonach ist der vorherige Zustand wieder erreicht.

Ist die Verzögerungseinrichtung 26 oder das Relais 22 defekt, dann wird bei Druck auf den Betätigungsknopf 21 der Verbraucher 25 über den sich schließenden Kontakt 24, der durch die Rastung in Schließstellung gehalten wird, in jedem Falle eingeschaltet. Der Verbraucher 25 bleibt dann solange eingeschaltet, bis der Benutzer durch Betätigung des Knopfes 21 die Schaltstange 20 aus der Rastung zurückschaltet, so daß sich der Kontakt 24 wieder öffnet.

Die alternative erfindungsgemäße Vorrichtung nach Fig. 3 enthält ein Relais 22 mit einem Arbeitskontakt 24, der durch den Relaisanker 23 bei Erregung des Relais geöffnet wird und bei unerregtem Relais offen ist. Der Arbeitskontakt 24 ist nicht nur durch Erregung des Relais 22 sondern auch von Hand schließba'r. Ferner ist dafür gesorgt, daß der Arbeitskontakt 24 von Hand in der geschlossenen Stellung verrastet und auch entrastet werden kann. Hierzu ist bei de Ausführungsform nach Fig. 3 ein Bedienungselement mit einem Betätigungsknopf 21 und einer Schaltstange 20 vorgesehen, die mit dem Relaismechanismus derart gekoppelt ist, daß bei Druck auf den Knopf 21 der bewegliche Teil 24 a des Kontaktes 24 in die Schließstellung bewegt wird. Die Stange 20 kann entweder direkt am beweglichen Kontaktteil 24a oder am Relaisanker 23 angreifen. An der Stange 20 ist ferner eine Rastnase 27 angeordnet, die mit einem festsitzenden Rastzahn 28 zusammenwirken kann.

Diese Anordnung ist so ausgelegt, daß der Kontakt 24 geschlossen wird, wenn der Bedienungsknopf 21 und damit die Stange 20 bis zum Anschlag der Rastnase 27 an den Rastzahn 28 eingedrückt wird. Durch die Schließung des Kontaktes 24 wird der Verbraucher 25 eingeschaltet und die Verzögerungseinrichtung 26 aktiviert, welche daraufhin das Relais 22 sofort erregt. Der Anker 23 des Relais hält den Kontakt 24 geschlossen, auch wenn der Bedienungsknopf

unmittelbar nach dem Drücken wieder losgelassen wird. Nach Ablauf einer durch die Verzögerungseinrichtung 26 vorgegebenen Zeitspanne hört die Erregung des Relais 22 auf, so daß der Anker 23 abfällt und den Kontakt 24 öffnet. Damit wird der Verbraucher 25 ausgeschaltet und auch der Steuerstromkreis für die Relaisschaltung unterbrochen. Damit ist der vorherige Zustand wieder erreicht. Ist die Verzögerungseinrichtung 26 oder das Relais 22 bei dieser Ausführungsform defekt, dann wird bei Druck auf den Betätigungsknopf 21 der Verbraucher 25 über den sich schließenden Kontakt in jedem Falle eingeschaltet. Merkt der Benutzer nach dem Loslassen des Knopfes 21, daß der Verbraucher 25 nicht eingeschaltet bleibt, dann kann er durch erneuten, festeren Druck auf den Knopf 21 dafür sorgen, daß die Rastnase 27 über den Rastzahn 28 springt, so daß der Kontakt 24 durch die Verklinkung zwischen Rastnase und Rastzahn in der geschlossenen Stellung gehalten wird. Der Verbraucher 25 bleibt dann solange eingeschaltet, bis der Benutzer durch kräftigen Zug am Knopf 21 die Verklinkung löst, so daß sich der Kontakt 24 entweder durch diese Zugkraft oder durch seine eigene Rückstellkraft wieder öffnet.

Führt hingegen ein Defekt in der Relaisschaltung oder am Relaismechanismus bei diesem Ausführungsbeispiel dazu, daß sich der Kontakt 24 nach Tastung des Betätigungsknopfes 21 zwar schließt aber nach der vorbestimmten Verzögerungszeit nicht wieder öffnet, dann bleibt der Verbraucher 25 dauernd eingeschaltet. Diesen Zustand kann der Benutzer dadurch beenden, daß er am Betätigungsknopf 21 zieht und dadurch den Kontakt 24 in die geöffnete Stellung zwingt, gegebenenfalls gegen die Magnetkraft des Relais 22.

Vorzugsweise ist bei diesem Ausführungsbeispiel die Schaltstange über ein elastisches Zwischenglied, wie z.B. eine Feder 29, mit dem Relaismechanismus verbunden. Ein solches Zwischenglied verhindert, daß der verstärkte Druck auf den Betätigungsknopf 21 zur Überwindung des Rastzahnes 28 eine Verbiegung der

Kontaktbestandteile bewirkt.

Für die aus der Erregerwicklung des Relais 22 und der Verzögerungseinrichtung 26 bestehende Relaisschaltung sind verschiedene Ausführungsformen möglich. Die Verzögerungseinrichtung 26 kann ein Zeitglied z.B. in Form einer monostabilen Kippschaltung sein, die mit dem Schließen des Kontaktes 24 getrickert wird um einen Erregerstromimpuls vorbestimmter Dauer an die Relaiswicklung zu liefern. Es kann genügen, allein den Triekereingang einer solchen monostabilen Kippschaltung in den Steuerstromkreis einzufügen, ^!i während der Speisestromkreis für die Kippschaltung und auch der von der Kippschaltung zu schließende Erregerstromkreis des Relais getrennt vom Steuerstromkreis verläuft. Vorteilhafter ist es jedoch, wenn der durch den Kontakt 24 schließbare Steuerstromkreis sowohl den Betriebsstrom für die Verzögerungseinrichtung 26 als auch den Erregerstrom für das Relais 22 leitet, wie es in den Fig. schematisch gezeigt ist. Es ist auch möglich, als Verzögerungseinrichtung einen einfachen Zeitschalter zu verwenden, der in Reihe mit der Erregerwicklung des Relais 22 im Steuerstromkreis angeordnet ist. Ein solcher Zeitschalter kann z.B. durch einen normalerweise geschlossenen und sich nach bestimmter Erregungszeit öffnenden Bimetallschalter realisiert werden. Es wird hauptsächlich von der Länge der gewünschten Verzögerungszeit abhängen, welche spezielle Ausführüngsform man für die Relaisschaltung wählt. In jedem Fall sollte die Anordnung vorzugsweise so getroffen werden, daß weder die Erregerwicklung des Relais noch die Verzögerungseinrichtung im Stromkreis des Verbrauchers liegt.

Um eine Überlastung des Verbrauchers 25, beispielsweise eines Fensterheber-Motors in einem Kraftfahrzeug, zu verhindern, ist dem Verbraucher 25 ein Reed-Schalter 30 mit zugehörigem Betätigungsglied 31 vorgeschaltet. Bei Überlastung schaltet das Betätigungsglied 31 den Reed-Schalter 30 ein, der dann die Verzögerungseinrichtung 26 einschaltet, wodurch der Kontakt 24 geöffnet wird,

d.h. beim andauernden Drücken des Betätigungsknopfes 21 erfolgt eine Ausschaltung des Verbrauchers 25. Zur Überwachung der Einschaltfunktion des Verbrauchers ist diesem eine Kontaktlampe parallel geschaltet.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist in erster Linie für das Ein- und Ausschalten der Heckscheibenheizung eines Kraftfahrzeuges gedacht, sie kann jedoch auch zur Steuerung anderer, zeitbegrenzt einzuschaltender Verbraucher, wie z.B. der bereits erwähnten Fensterheber-Motor, in einem Kraftfahrzeug verwendet werden.

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Leerseite

Claims (8)

An w.-Akte: 871 PATENTANWALT furopoaii Patent Attorney Dipl -lug BERND BECKER HAUPISTKASSE 10 6530 BINGEN 1 7 TELEfON 06721/17511 PATENTANMELDUNG Franz Kirsten ELEKTROTECHNISCHE SPEZIALFABRIK, Bingen-Bingerbrück 18. 11. 1982 Vorrichtung zum Ein- und Ausschalten eines elektrischen Verbrauchers in einem Kraftfahrzeug PATENTANSPRÜCHE

1.

Vorrichtung zum Ein- und Ausschalten eines elektrischen Verbrauchers in einem Kraftfahrzeug mit einem im Steuerstromkreis eines Relais liegenden, von Hand einschaltbaren Schalterkontakt, der unter dem Einfluß einer Verzögerungseinrichtung eine vorbestimmte Dauer geschlossen bleibt, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerstromkreis über den im Stromkreis des Verbrauchers (25) liegenden Arbeitskontakt (24)

des Relais (22) geschleift ist, welcher gleichzeitig den Schalterkontakt zur Einschaltung der Erregung des Relais bildet, und daß ein Betätigungsmechanismus (20, 21, 27 bzw. 20, 21, 27, 28, 29) vorgesehen ist, mittels dessen dieser Kontakt von Hand nach Belieben geöffnet, geschlossen und in der Schließstellung verrastet werden kann.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der durch den Kontakt (24) schließbare Steuerstromkreis den Aktivierungsstrom für ein Zeitglied (26) leitet, welches nac.h Ablauf einer vorbestimmten Zeit den Erregerstromkreis des Relais (22). einschaltet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der durch den Kontakt (24) schließbare Steuerstromkreis den Aktivierungsstrom für ein Zeitglied (26) leitet, welches den Erregerstromkreis des Relais (22) für die vorbestimmte Dauer ab Beginn des Aktivierungsstroms geschlossen hält.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungsmechanismus einen Betätigungsknopf (21) sowie eine Schaltstange (20) enthält, wobei die Schaltstange (20) in Wirk Verbindung mit dem beweglichen Teil (24a) des Kontaktes (24) steht, um durch Handbewegung den Kontakt (24) gegen seine Rückstellkraft in der Raststellung zu schließen und mit der Rückstellkraft aus der Raststellung zu öffnen.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungsmechanismus ein Bedienungselement (20, 21) aufweist, welches auf den beweglichen Teil (24a) des Kontaktes (24) wirkt, um durch Handbewegung in einer ersten Richtung bis zu einem fühlbaren Druckpunkt (28) den Kontakt gegen seine Rückstellkraft zu schließen und

durch Handbewegung in der entgegengesetzten Richtung den Kontakt gegen die Magnetkraft des Relais (22) zu öffnen, und welches bei Bewegung über den Druckpunkt hinaus lösbar einrastet (27, 28).

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Bedienungselement (20, 21) mit dem beweglichen Teil (24a) des Kontaktes (24) über ein elastisches Zwischenglied (29) verbunden ist.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Verbraucher (25) als Überlastungsschutz ein Reed-Schalter 430) mit zugehörigem Betätigungsglied (31) vorgeschaltet ist.

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß dem Verbraucher (25) eine Kontrollampe (32) parallel geschaltet ist,