CN103140666A - 大电流开关中的阻焊器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种大电流开关,具有带有接触面的连接电桥(10),其中接触面的第一部分(12、15)相对于接触面的其余的第二部分(13)弹性构成并以这样的方式布置,使得当与相应的接触螺栓(50)的接触接通时,首先第一部分通过电流,然后随着控制行程增加,由于弹性将第一部分桥接,从而使最大电流能够流经接触面。此外,本发明涉及一种相应的应用和一种相应的用于提供这种大电流开关的方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种大电流开关,特别是与用于起动内燃机的装置、例如机动车的起动机结合应用的大电流开关,以及还涉及相应的方法。
背景技术
所谓的起动机,之前也被称为起动器,用来以尽可能小的电流消耗将相应的内燃机电动机的起动转速提高到通常每分钟300转。一旦相应的内燃机电动机起动起来,起动机在机械上一定要与该内燃机断开连接。起动机通常是电动机,其激磁线圈通常由永磁体(长时间带磁的)代替。起动机通过磁力开关瞬间以齿轮传动与内燃机电动机连接起来。由于电动机通常高的转速和所需的扭矩而需要高的传动比。这通过起动器上较小的小齿轮和较大的飞轮来实现。两者都是易于啮合的直齿式的。起动机的电动电动机通常在相应的内燃机电动机起动前的瞬间能够承受远远超过100A的电流。电动机不具有散热片,所以只允许短时间运转。
现在的起动机多数是单级的,即以主电流表征的起动机最大电流马上全部被接通。这样会提高材料负载,而且有可能妨碍主电流的接通。
双级系统通常包含镇流电阻,其能够承担很强的热效应。因此镇流电阻指的是额外的组成部分,其具有额外的接线消耗。
DE 195 8444中公开了一种用于起动内燃机的装置,其中现有的电动机的串联线圈和辅助激磁线圈这样进行连接和测量,即,电动机在于起动器开关的嵌入和主电流开关的闭合之间布置的预备阶段中用来抵抗正常的运行旋转装置,可是无法产生使电枢轴转动的足够的扭矩。
文献DE 28 43 984中公开了一种用于内燃机电动机的双级起动机,特别是一种推进-螺旋式起动机,其中,起动机小齿轮在与起动机齿圈的啮合过程中以减小的扭矩、而在啮合过程结束后以起动电动机的全部扭矩来驱动,该起动电动机构造成直流串联电动机。
在第一起动级中,起动机电动机的供电通过构造成辅助线圈或欧姆电阻的限流元件来实现,而在第二起动级中,起动机电动机的励磁线圈通过同时还控制小齿轮在起动机齿圈中啮合的接通继电器的接触电桥或连接电桥而直接与机动车电池的正极相连接。一旦第二起动级被接通,包含限流元件的辅助电流回路自动被阻断。
从现在开始,本发明的目的在于提供一种大电流开关,特别是与起动机结合应用在机动车中的大电流开关,其能够实现双级开关,但是没有额外的错接消耗和对环境的热负载。
发明内容
本发明提供一种大电流开关,其具有带有接触面的连接电桥,其中接触面的第一部分相对于接触面的其余的第二部分弹性构成并以这样的方式布置,使得当与相应的接触螺栓的接触接通时,首先第一部分通过电流,然后随着控制行程增加,由于弹性第一部分被推向第二部分并最终桥接,从而使电流能够立即流过接触面的两个部分。
优选地,接触面的第一部分由高阻抗材料进行涂层。用于接触面第一部分涂层的高阻抗材料优选是高阻抗的石墨。
因此第一部分构成镇流电阻,在增加的控制行程中该第一部分最终被桥接,从而使最大电流能够流经接触面。
接触面可以由冲压的铜板构成。
根据本发明的大电流开关的进一步实施方式,连接电桥包括刚性连接电桥和弹性的、U型的、集成在刚性连接电桥中的连接电桥。在此,接触面的第一部分由形成U型连接电桥的支腿的每个末端构成。在此,支腿相对于刚性连接电桥如此设置,使得在与相应的接触螺栓的接触接通前和接通时,支腿朝着接触螺栓的方向伸出超过刚性连接电桥一段选定的长度。通过U型连接电桥的弹性,在增加的控制行程中与接触螺栓的接触接通时,支腿被压向或撞压向到刚性连接电桥,直到支腿的每个末端齐平的与刚性连接电桥封闭为止,因此接触面的第一部分被桥接,从而在接触面上能够流经最大电流。
可以设计的是,刚性连接电桥可以被构成T型,具有相应的横梁和相应的纵梁,弹性连接电桥以这样的方式集成在横梁中,使得在与相应的接触螺栓接通接触前和接通接触时,形成U型弹性连接电桥的支腿的每个末端朝着接触螺栓的方向通过横梁中的相应的容纳部伸出横梁超过一段选定的长度。
进一步地,本发明包括根据本发明的大电流开关与起动机相结合地在机动车中的应用。
除此之外,本发明还涉及一种用于提供大电流开关的方法,该大电流开关具有带有接触面的连接电桥,其中接触面的第一部分相对于接触面的其余的第二部分弹性构成并以这样的方式布置,使得当与相应的接触螺栓的接触接通时,首先第一部分通过电流,然后随着控制行程增加,由于弹性将第一部分推向第二部分并最终桥接,从而使电流能够立即流过接触面的两个部分。
优选地,接触面的第一部分由高阻抗材料进行涂层。
根据本发明,相应的根据本发明的大电流开关的电流不是单级控制的,而是首先通过镇流电阻接通或断开。由此使待接通的电流减小,根据本发明的大电流开关因此平缓运行。通过包含石墨的涂层的实施能够明显减少相应触点的焊接。
额外的,根据前面所描述的紧凑的实施方案,在标准接触和双级接触中相同的接触几何尺寸可以实现不同的应用。这意味着,例如可以在使用单纯的铜接触的标准应用中,接触面的第一部分相应地没有用高阻抗材料进行涂层。
在恶劣的应用条件下,使用了下面所描述的变型,然而其余的接触几何尺寸不用必须改变。这会在各自工厂实现明显很少的加工消耗和物流消耗。同样接触电阻在接通状态没有发生变化,因为这个位置又一次出现单纯的铜-铜接触。
本发明的进一步的优点和结构形式由说明书和附图得出。
易于理解的是,前面所述和后续描述的特征并不仅仅应用于提到的组合,而是在不脱离本发明的范围的情况下也应用到其他组合或单独使用中。
附图说明
图1示意性示出了根据本发明的双级大电流开关位于静止位置的可行实施方式的示意图;
图2示意性示出了根据本发明的大电流开关的实施方式位于静止位置的带有电阻区域的连接电桥的示意图;
图3示意性示出了根据图2的实施方式的大电流开关位于第一开关级的带有电阻区域的连接电桥的示意图;
图4示意性示出了图2所示的实施方式的位于第二开关级的带有电阻区域的连接电桥的示意图;
图5示意性示出了根据本发明的大电流开关的电流特性曲线。
具体实施方式
本发明借助于实施例方式在附图中示出并且结合附图进行详细描述。
机动车技术的实践中已知的,在机动车起动过程中,机动车通过点火开关钥匙的转动和起动按钮的操作被触发,电动机控制设备控制相应的起动继电器。在此,电动机控制设备的起动继电器被施加工作电压,用来激活起动继电器。起动继电器的激活给机动车的发动机的自身的起动器提供工作电压,用来执行起动过程。此处已知的是,在接通瞬间中很大的电流流过起动器,该电流能够使汽车电源电压共同被切断。特别是低温时电池内阻增加,电压干扰随之增强。
在图1中示出了位于静止位置的双级大电流开关或者说双级起动继电器。该起动继电器包含两个接触螺栓1、一个连接电桥2、一个励磁线圈3、一个继电器壳体4和一个往复式衔铁5。连接电桥具有朝向接触螺栓1的接触面6。接触面6上分别布置有与接触螺栓1相对的、构成接触面第一部分的接触区域7,该接触区域在静止位置相对于构成接触面6的其余部分的第二部分8朝向接触螺栓1的方向伸出。在此,接触区域7被构造为弹性的,使得当与接触螺栓1的接触接通时,首先电流仅流过接触区域7,然而随着控制行程增加由于接触区域的弹性设计接触区域7最终与接触面6的第二部分8平齐地关闭。
可以想象的是,接触面6由冲压的铜板构成。接触螺栓1通常也是由铜制成。
在此,在标准应用中,构成接触面第一部分的接触区域7没有被涂层,因此可以实现单纯的铜接触。然而在其他恶劣的应用中,构成接触面第一部分的接触区域7也可以用高阻抗材料,例如用石墨层来涂层,从而通过该石墨层实现适宜的镇流电阻。于是这种情况下,在接触接通时首先仅具有高阻抗石墨层的接触区域7通电流,只有随着控制行程增加,接触区域才由于其前述的弹性而被桥接,从而能通过最大电流。
相对于相应的应用,大电流开关的前述两种可替换的结构方案在它们的实现方面如此相似,即,在其中一种情况下设置的涂层相对于另一种情况不需要其余接触几何尺寸的变化。这样会导致很少的加工消耗和物流消耗。同样,最后引起的接触电阻在接通状态不会发生变化,因为在这个位置两种情况都存在单纯的铜-铜接触。
图2示意性地示出了如可以设置在根据本发明的大电流开关中的带有电阻区域的连接电桥的示意图。图2a是连接电桥的正视图,图2b是连接电桥的侧视图。连接电桥10包含刚性的、T型的连接电桥11和弹性的、U型的、集成在刚性连接电桥11中的连接电桥12。连接电桥11具有横梁13和纵梁14,它们共同构成T型。连接电桥12此处集成在横梁13中,即集成在刚性连接电桥11中,弹性连接电桥12的构成U型的支腿的两个末端在如这里所示的静止位置上朝向接触螺栓50的方向突伸出横梁13。弹性连接电桥12的构成U型的支腿的两个末端或者更具体地说其各自朝向接触螺栓50的表面构成接触面的第一部分,而接触面其余的第二部分由横梁13或者更具体地说其相应的表面构成。接触面的第一部分、即支腿的相应的末端在此处所示的实施方式中被高阻抗的材料层15覆盖。这种可以是例如高阻抗的石墨。由此只有接触面的第一部分起镇流电阻的作用,因此接触螺栓50和连接电桥10之间的接触接通时,电流分两级接通,如后续图3和图4中进一步所示。
图3示意性示出了图2中带有电阻区域的连接电桥的示意图,其中在此处所示的示意图中,接触螺栓50和连接电桥10之间的接触刚好接通。通过连接电桥10的特殊结构,在接触接通时首先仅具有高阻抗材料涂层15(例如石墨层)的第一部分、即弹性连接电桥12的突伸出刚性连接电桥11的横梁13的支腿通电流,由此使待接通的电流被减少,并且使相应的包括连接电桥10的开关可以平缓起动。此外,通过高阻抗的材料涂层15明显减少了接触过程中可能的焊接。
图4示意性示出了图2中带有电阻区域的连接电桥的示意图,其中相对于图3而在此处所示的示意图中,接触螺栓50和连接电桥10之间的接触已经经过长时间的接通,控制行程已经增加,从而,起镇流电阻作用的带有高阻抗材料涂层15的接触面的第一部分被桥接,也就是说,之前的弹性连接电桥12的突伸出刚性连接电桥11的横梁13的支腿由于连接电桥12的弹性而被机械地锤压,进而使接触面的第一部分从这时起平齐地与接触面其余的第二部分(通过刚性连接电桥11的横梁13构成)封闭。由此能够使最大电流流过接触面。
根据本发明的作为相应的大电流开关一部分的连接电桥的情况(其功能在一种可行的实施方式中按顺序在图2至图4中示出)避免在接触碰撞时产生电弧,因为电流在通过接触面的带有高阻抗材料层的第一部分时被维持。在图示的接触对中的相应触点的焊接倾向和粘贴倾向明显被减少。
图5系统地示出了根据本发明的带有相应的连接电桥的大电流开关的电流特性曲线。x-轴是时间变化,y-轴表示相应的电流。时间点T1示出了起动请求,即接触应该被接通。在时间间隔T1至T2中,相应的起动机啮合到相应的内燃机电动机的齿圈中。在时间点T2示出了接触过程(Kontaktgabe)的第一级,即接触的接通刚刚开始,其中,在第一级中镇流电阻还没有被桥接,并且相应地通过的电流相比较而言很小。在时间间隔T2至T3之间,控制行程连续增加,镇流电阻逐渐被桥接,直到时间点T3达到接触过程的第二级,即镇流电阻完全被桥接,因此在相应的接触面上能够通过最大电流。在时间间隔T3至T4中内燃机电动机被起动机驱动直指自行运转。时间点T4标记了起动过程的结束。
Claims (10)
1.一种大电流开关,具有带有接触面的连接电桥(10),其中,所述接触面的第一部分相对于所述接触面的其余的第二部分弹性构成并以这样的方式布置,使得当与相应的接触螺栓(50)的接触接通时,首先第一部分通过电流,然后随着控制行程增加由于弹性第一部分被推向第二部分并最终桥接,从而使电流能够立即流过所述接触面的两个部分。
2.根据权利要求1所述的大电流开关,其中,所述接触面的第一部分由高阻抗材料(15)进行涂层。
3.根据权利要求2所述的大电流开关,其中,所述高阻抗材料(15)是石墨。
4.根据权利要求1、2或3所述的大电流开关,其中,所述接触面由冲压的铜板构成。
5.根据前述权利要求中任意一项所述的大电流开关,其中,所述连接电桥(10)包括刚性连接电桥(11)和弹性的、U型的、集成在刚性连接电桥(11)中的连接电桥(12),其中,所述接触面的第一部分由形成U型连接电桥(12)的支腿的每个末端构成,并且,在与相应的接触螺栓(50)的接触接通前和接通时,所述支腿朝着接触螺栓的方向伸出超过刚性连接电桥(11)一段选定长度。
6.根据权利要求5所述的大电流开关,其中,所述刚性连接电桥(11)是T型的,具有相应的横梁(13)和相应的纵梁(14),弹性连接电桥(12)以这样的方式集成在所述横梁(13)中,使得在与相应的接触螺栓(50)的接触接通前和接通时,形成U型弹性连接电桥(12)的支腿的每个末端朝着接触螺栓(50)的方向通过横梁(13)中的相应的容纳部伸出超过横梁(13)一段选定长度。
7.根据权利要求1至6中的任意一项所述的大电流开关与起动机相结合地应用于机动车中。
8.一种用于提供大电流开关的方法,所述大电流开关具有带有接触面的连接电桥(10),其中,所述接触面的第一部分相对于所述接触面的其余的第二部分弹性构成并以这样的方式布置,使得当与相应的接触螺栓(50)的接触接通时,首先第一部分通过电流,然后随着控制行程增加,由于弹性将第一部分推向第二部分并最终桥接,从而使电流能够立即流过所述接触面的两个部分。
9.根据权利要求8所述的方法,其中,使所述接触面的第一部分由高阻抗材料(15)进行涂层,高阻抗材料选择石墨。
10.根据权利要求8或9所述的方法,其中,所述连接电桥(10)包括刚性连接电桥(11)和弹性的、U型的、集成在刚性连接电桥(11)中的连接电桥(12),其中,所述接触面的第一部分由形成U型连接电桥(12)的支腿的每个末端构成,并且,在与相应的接触螺栓(50)的接触接通前和接通时,所述支腿朝着接触螺栓(50)的方向伸出超过刚性连接电桥(11)一段选定的长度。
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Effective date of registration: 20180205 Address after: Stuttgart, Germany Patentee after: SEG Automotive Germany GmbH Address before: Stuttgart, Germany Patentee before: ROBERT BOSCH GmbH |
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Granted publication date: 20161012 |