CN103182997A - 线路单元、电压电路及其制造方法、限制电流变化的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有线路单元(300)的电压电路，所述线路单元特别是用于机动车辆的机动车车载电网电压电路的电压电路(200)的线路单元(300)，该线路单元包括两个连接端(320)和设置在所述连接端之间的将两个连接端连接的线路区段(310)，其中，所述线路区段(310)具有至少一个电感区段(330)。本发明还涉及一种用于限制在电压电路(200)中的电流变化的方法和用于制造电压电路(200)的方法。

Description

线路单元、电压电路及其制造方法、限制电流变化的方法

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1前序部分的线路单元，特别是用于机动车辆的机动车车载电网电压电路的电压电路的线路单元。

本发明还涉及一种根据权利要求6前序部分的电压电路，特别是机动车辆的机动车车载电网电压电路的起动器电路。

此外，本发明涉及一种根据权利要求9前序部分的用于限制电压电路中、特别是机动车辆的车载电网电压电路的起动器电路中的电流变化的方法。

不仅如此，本发明涉及一种根据权利要求10前序部分的用于制造电压电路、特别是机动车辆的车载电网电压电路的起动器电路的方法。

背景技术

本发明基于按照独立权利要求类型的具有电机，特别是具有发电机或具有起动马达、起动器或起动器马达的系统。

本发明涉及的是用于具有内燃机的车辆的发电机、起动器和起动装置，该内燃机具有包括电枢和换向器的电机及电压网络，其中电机及至少一个在电压网络中的其它负载连通和/或可接通。

由现有技术已知具有用于具有内燃机的车辆的电机的电压网络，这样的电压网络通常包括以具有直流电动机的电机驱动内燃机的电压网络。

已知的电压网络、特别是车载电网电压电路或车载电网电流电路在电机的工作、接通或起动过程中具有电压变化。例如，在接通起动器时表现为电压骤降。最大的电压变化首先通过起动器电池的结构大小和负载状态、电枢的电阻阻抗以及在碳刷和馈电线上的电压下降确定。

内燃机的起动器实质上是具有预连接的行星齿轮传动机构或正齿轮传动机构以及脱接装置的电动机，该脱接装置能够使起动小齿轮啮合到齿圈中。对此所需的力通常由电枢的接通继电器通过杆与啮合单元(起动器小齿轮和自由轮)连接。如果继电器吸引线圈和电池的电流电路通过点火开关闭合，则继电器电枢收回并且通过偏转由杆将小齿轮推入齿圈中。如果小齿轮在齿圈中足够深，则继电器电枢将在电压电网的两个端子之间的接触桥互连并闭合马达电流电路。电枢自身旋转，小齿轮通过多头螺纹啮合到其最终位置，内燃机旋转并且最终起动。在此处，自由轮用于电动机的脱离接合，更确切地说在内燃机起动的时刻小齿轮仍然位于齿圈中。如果点火开关电流电路断开，则总电流的接触桥分开且电动机起动。同时，继电器电枢通过放松的继电器电枢复位弹簧向前移动并且将小齿轮从齿圈推出回到其初始位置。在环境温度较低时，由于内燃机中粘滞的机油而在曲轴上产生很大的力矩。由于起动过程应至-30℃仍然可行，所以对于起动器在起动的时刻(短接点)要求很大的力矩。通过由起动器额外待克服的在轴承及衬里中的静摩擦和待运动的大质量体(活塞、连杆)，使在旋转阶段的开始时的这种力矩仍然升高。大力矩需要在电机上的大电流(短接电流)。其在轿车(PKW)起动器中最大可以为1000A。大电流使得电池电压急剧减小，例如从12V下降到6V，根据电池状态甚至低于6V，并且对于其它电负载(例如控制设备、燃料泵、车灯等)不再足够。特别是在具有起停功能的车辆中，这种电压降具有问题：在信号灯处自动关掉内燃机，从而在通常情况下保持所述的电负载接通。如果要继续行驶并开始起动过程，则所述负载可能由于过小的电池电压而失效。

发明内容

相对于现有技术，具有相应的独立权利要求或并列权利要求的特征的根据本发明的线路单元、根据本发明的电压电路、根据本发明的用于限制电压电路中的电流变化的方法及根据本发明的用于制造电压电路的方法的优点在于，在线路单元，特别是用于机动车辆的机动车(KFZ)车载电网电压电路的电压电路的电线路单元(其包括两个连接端和设置在所述连接端之间的将两个连接端连接的线路区段)中，设置成，线路区段具有至少一个电感区段。在电流变化时通过也简称为电感部的电感区段形成抵抗电流变化的磁场。由此能够有效地限制电流波动。特别地限制了电流下降或电流上升，从而不会或仅微小地影响接通的负载。

在本发明的定义中，线路单元理解为用于传输电流的线路单元(电的线路单元)。线路单元包括传导电流的线路区段。线路区段优选构造为低电阻的线路区段，使得线路单元构造为低电阻的线路单元，例如构造为低电阻的电缆，特别是构造为低电阻的质量线缆(Massekabel)或质量带(Masseband)。在线路单元或线路区段的两端构造有用于与电压电路或具有电阻的负载的连接的连接端。其在一种实施方式中构造为扣眼或类似的结构。在此处，用于此连接的至少一个连接端构造在相应的负载上。线路区段具有至少一个电感区段。在另一种实施方式中设有多个电感区段。电感区段在一种实施方式中集成地构造在线路区段中，特别是与线路区段单件式地构造。在另一种实施方式中，电感部与线路区段分离地、优选与线路区段相邻地设置。如果电流流过线路区段，则电感区段产生电感。在电流变化时，产生的电感抵抗电流变化。由此有效地限制了电流变化。

通过在从属权利要求中描述的措施可以有利地扩展和改进在独立权利要求及并列权利要求中给出的装置。

在一种有利的实施方式中，电感区段构造为至少一个线圈。有利的是，每个线路单元准确地设有一个线圈。在另一种实施方式中，每个线路单元设有多个线圈，其例如可以串联和/或并联连接。在电感部和线路区段集成的实施方式中，线路区段自身构造为线圈。线路区段例如构造为柔性的铜质线路，其卷绕成线圈。在电感部和线路区段分离的实施方式中，线圈围绕线路区段卷绕。线路区段用作线圈芯。例如，线路区段构造为柔性的铁质线路并且由铜质线路围绕。由此，在接通起动器马达时，线路单元是大电阻的并且有效地抵抗短接电流。在接通之后，线路单元具有与没有电感部的传统线路单元相同的低电阻特性。在另一种实施方式中，线路单元具有作为线路区段的至少一个磁芯并且围绕该磁芯卷绕有例如作为铜质线路由铜质线路制成的螺线管。

相应地，另一种实施方式规定，线路区段具有芯，特别是由铁磁材料构成的芯，其至少部分地由线圈围绕。作为芯例如可以使用磁体。作为用于芯的铁磁物质例如也可使用镍和/或钴或它们的合金或复合物。

另一种实施方式还规定，作为复合芯，线路区段至少部分地构造有载体材料和设置在该载体材料上的铁磁物质。载体材料例如为弹性的载体材料，例如选自一种非铁磁性的材料。铁磁物质例如设置在载体材料上和/或中。载体材料例如富含和/或掺杂有铁粉。在另一种实施方式中设有粉末涂层。

此外，一种实施方式规定，线路区段至少部分地具有空腔，在该空腔中设置有铁磁物质。线路区段例如构造为弹性的环形柱，即管形式或软管形式，例如其由橡胶或合成材料构成。由此，在构造为管内部或软管内部的空腔中设置有例如为铁粉形式的铁磁物质。空腔有利地在线路区段或线路单元的整个长度上延伸直至连接端。

相对于现有技术，具有相应独立权利要求或并列权利要求的特征的根据本发明的电压电路的优点在于，在电压电路、特别是机动车辆的机动车车载电网电压电路的起动器电路中，包括至少一个电机，特别是发电机或起动马达，例如起动器马达，以起动内燃机，至少一个具有电阻的负载通过至少一个电流线路与所述电机连接，其设置成，至少一个电流线路至少局部地构造为根据本发明的线路单元，以限制在电压电路中的电流变化。对于电压电路，除了特别说明，应理解为常见的电流电路。通过将电流线路构造为具有电感区段或简称为电感部的线路单元，通过电感部有效地限制电流变化。通过电感部实现了在直接开始起动器的起动过程时减小短接电流。在起动器的旋转阶段，线路单元对于起动器的效率的影响仅极小甚至没有。在作为车载电网的电压电路的一种实施方式中，在起动器的起动过程的每个阶段中存在稳定的车载电网，也就是说不会出现电负载由于电压波动产生的功能损失。此外，能够在车载电网中简单且费用不大、特别是成本经济地实现。线路单元易于改造。此外，对于线路单元不需要额外的空间需求。可以容易地用这种线路单元更换当前的线路。

本发明的另一种实施方式规定，电流线路包括至少一个电流输送线路区段，以为电机供电。电压电路有利地可以连接到诸如电池的电压源和/或电流源，例如汽车电池。为此设有相应的电流输送线路区段。特别是设有两个电流输送线路区段，一个拥有负极，一个拥有正极。电流输送线路区段在一种实施方式中构造为根据本发明的线路单元。

本发明的另一种实施方式规定，电流线路包括马达、接地区段和/或起动器线路区段，以将相应的负载通过线路区段连接入电压电路中。在根据本发明的电压电路中通常设有不同的负载。由此，在一种实施方式中，除了电池之外设有从正极到支点的电池线缆。在一种实施方式中，设有从该处至起动器马达的端子接头的起动器线缆。在另一种实施例中，设有从起动器马达至马达的电流线路。在另一种实施例中，设有从所述马达到机动车辆车身的实施为质量线缆或质量带的线路单元。在另一种实施例中，电流线路从车身延伸至一个支点并且从该处进一步延伸通向电池负极的电池线缆(接地线(Masse))。通过在相应的电流线路上设有至少一个电感部，在此处有效地构造了电压变化保护。特别地，每个电流线路都可以实施为根据本发明的线路单元。

相对于现有技术，具有相应独立权利要求或并列权利要求的特征的根据本发明的用于限制在电压电路中的电流变化的方法的优点在于，在用于限制在电压电路、特别是机动车辆的车载电网电压电路的起动器电路中的电流变化的方法中，电压电路包括至少一个电机，特别是发电机或起动马达，例如起动器马达，以起动内燃机，至少一个具有电阻的负载通过至少一个电流线路与所述电机连接和/或接通，其设置成，通过抵抗电流变化的电感部的连接和/或接通产生电流限制。恰好通过起动器马达或内燃机的增加的转速，感应的电压减小了电流流动并由此明显减小电压变化。在转动工作中使功耗最小化的同时还有效地减小了短接电流。

相对于现有技术，具有相应独立权利要求或并列权利要求的特征的根据本发明的用于制造电压电路的方法的优点在于，在用于制造电压电路、特别是机动车辆的车载电网电压电路的起动器电路的方法中，电压电路包括至少一个电机，特别是发电机或起动马达，例如起动器马达，以起动内燃机，至少一个具有电阻的负载通过至少一个电流线路与所述电机连接，作为至少一个电流线路，至少局部地使用根据本发明的线路单元，以限制在电压电路中的电流变化。此方法能够通过简单的改造实现。不需要额外的结构空间。单独的线路区段可例如在相应的支点和/或触点处任意更换。

附图说明

在附图中示出了本发明的实施例并在以下说明中进行详细描述。附图示出了：

图1为构造为起动装置的电机的横截面剖视图，

图2为具有图1的起动装置的电压电路的示意性电路图，

图3为线路单元的第一实施方式的示意图，

图4为线路单元的另一实施方式的示意图，以及

图5为线路单元的又一实施方式的示意图。

具体实施方式

图1示出了具有继电器42的实施为起动装置的电机100的横截剖视图，该继电器实施为连通继电器或接通继电器。起动装置的壳体10包括圆柱形的壳体部分11和盖13，它们通过未进一步示出的螺栓彼此连接。圆柱形的壳体部分11向后由盖13封闭，在其中间部分成型有向外指向的毂。在毂中设有支承位置，起动电动机18的电枢轴17的后端部17a支承于该支承位置，其电枢用附图标记19表示。径向位于电枢19之外，在壳体部分11的壁上设有起动电动机18的多个(永久)磁体20。电枢轴17的前端部以直径减小的端部区段22支承在传动轴24的同轴延伸的未进一步示出的盲孔23中。传动轴24的另一端支承在将壳体部分11封闭的轴承盖25和成型在轴承盖25上的毂26中。电枢轴17在其朝向轴承盖25的端部附近具有啮合部28(太阳轮)，行星轮29接合在其中，该行星轮又与行星齿轮传动机构31的位于外侧的固定的齿环30啮合(传动装置)。

行星轮支架驱动传动轴24，自由轮传动机构33设置在传动轴上，其内圈34具有凸部35(小齿轮)，外啮合部36构造该凸部上。自由轮传动机构33的外圈37通过多头螺纹38与传动轴24连接。在外圈上施加一个所谓的啮合弹簧39。通过自由轮传动机构33的轴向移动，外啮合部36可以与内燃机的齿圈40为了起动过程的目的而形成啮合。这借助于(接通)继电器42实现，在该继电器中，在接通电流时磁性电枢通过凸部43使杆44摆动，该杆通过位于盘片46之间的连杆45使自由轮传动机构33向左移动。杆44构造为双臂的并且通过销48可摆动地设置在相对于壳体固定的轴承49中。仅简单地说明此过程，因为其并非本发明的重要内容。

电枢轴17在其轴承侧的端部17a上通过锁定装置沿轴向固定。在盖13上贴靠设置有刷板53，该刷板与盖13旋接。刷板53构造为一体的。特别是由塑料构成的刷保持件固定在刷板上，在该刷保持件上设置有碳刷，该碳刷在弹簧压力下施加在换向器63上，该换向器设置在电枢轴17上。碳通过端子绞线连接在线缆接头套管上，该线缆接头套管与接通继电器42的触点68连接。绞线穿过密封件70，该密封件在壳体部分11中设置在开口中。刷板53通过螺栓62固定在盖13上。

图2示意性示出了具有根据图1构造为起动装置的电机100的电压电路200的线路图。电压电路200具有两个极端接头230和231，电压电路200通过该极端接头连接至12V汽车电池210上。汽车电池210的电阻由线路图中的附图标记211表示。具有电阻213、构造为电池线缆212的电流线路201从位于汽车电池210正极上的极端接头230延伸到支点214处。具有电阻221的起动器线缆220从支点214起延伸到另一支点222处。具有电阻202的另一电流线路201从支点222起延伸到极端接头232。构造为起动装置的电机100通过极端接头232接通。具有电阻202的电流线路201从电机100起延伸经过极端接头233直到又一支点233处。在极端接头233与支点223之间的电阻202构造为内燃机202a。线路单元300从支点223延伸至另一支点224。构造为质量带的线路单元300具有电感部，其在图3至图5中更详细地示出。具有电阻202的电流线路201从支点224延伸至最近的支点225。在两个支点224与225之间的电阻202构造为车身202b。具有电阻241(构造为质量体)的电池线缆240从支点225延伸至与电池211的负极连接的极端接头231。构造为线路单元300的电流线路201如此限制在电机100连通或接通时的电流变化，即，在电流线路中通过线路单元300形成电感部，该电感部抵抗电流变化。以下详细地描述线路单元300。

图3至图5示出了线路单元300的不同实施方式。

图3示意性示出了线路单元300的第一实施方式。线路单元300具有线路区段310。其由柔性的铜丝构成。在铜丝的两端构造为连接端320。连接端320构造为用于与相应的支点223和224连接的扣眼。此外，线路单元300具有电感区段或简称为电感部330。电感部330构造为线圈331。在此处，电感部330集成构造在线路区段310中，也就是说与该线路区段实施为单件式。为此，线路区段310实施为螺线管。更确切地说线路区段310构造为具有扁平铜带的空心线圈。

图4示意性示出了线路单元300的另一实施方式。在此实施例中，线路单元300包括线路区段310和电感部330，线路区段和电感部这里分别构成，也就是说没有构成单件式。线路区段310构造为铁芯，该铁芯由线圈331围绕。线圈331构造为铜线圈。在接通起动器马达时，根据这种形式线圈的实施例的线路单元300电阻很大，从而抵抗短接电流。然而，随后线路单元300具有与没有电感部的传统线路单元(例如质量带)相同或近似相同的特性。

图5示意性示出了线路单元300的又一实施方式。此实施例与根据图4的实施方式的不同之处仅在于，代替作为芯的柔性的铁质线路，设有由其它铁磁材料(即镍)构成的柔性的磁性芯。

Claims (10)

1.线路单元(300)，特别是用于机动车辆的机动车车载电网电压电路的电压电路(200)的电线路单元(300)，包括两个连接端(320)和设置在所述连接端之间的将两个连接端连接的线路区段(310)，其特征在于，所述线路区段(310)具有至少一个电感区段(330)。

2.按照权利要求1所述的线路单元(300)，其特征在于，所述电感区段(330)为至少一个线圈(331)。

3.按照权利要求1或2所述的线路单元(300)，其特征在于，所述线路区段(310)具有芯，特别是由铁磁材料构成的芯，该芯由所述线圈(331)至少部分地围绕。

4.按照前述权利要求1至3中任一项所述的线路单元(300)，其特征在于，作为复合芯，所述线路区段(310)至少部分地构造有载体材料和设置在该载体材料上的铁磁物质。

5.按照前述权利要求1至4中任一项所述的线路单元(300)，其特征在于，所述线路区段(310)至少部分地具有空腔，在该空腔中设置有所述铁磁物质。

6.电压电路(200)，特别是机动车辆的机动车车载电网电压电路的起动器电路，包括至少一个电机(100)，特别是发电机或起动马达，例如起动器马达，以起动内燃机，至少一个具有电阻的负载(202a、202b)通过至少一个电流线路(201)与所述电机连接，其特征在于，所述至少一个电流线路(201)至少局部地构造为按照前述权利要求1至5中任一项所述的线路单元(300)，以限制在所述电压电路(200)中的电流变化。

7.按照权利要求6所述的电压电路(200)，其特征在于，所述电流线路(201)包括至少一个电流输送线路区段，以为所述电机(100)供电。

8.按照权利要求6或7所述的电压电路(200)，其特征在于，所述电流线路(201)包括马达、接地区段和/或起动器线路区段，以将相应的负载(202a、202b、100)通过线路区段连接入电压电路(200)中。

9.用于限制在电压电路(200)中、特别是机动车辆的车载电网电压电路的起动器电路中的电流变化的方法，所述电压电路包括至少一个电机(100)，特别是发电机或起动马达，例如起动器马达，以起动内燃机，至少一个具有电阻的负载(202a、202b)通过至少一个电流线路(201)与所述电机连接和/或接通，其特征在于，通过抵抗电流变化的电感部(330)的连接和/或接通产生电流限制。

10.用于制造电压电路(200)、特别是机动车辆的车载电网电压电路的起动器电路的方法，所述电压电路包括至少一个电机(100)，特别是发电机或起动马达，例如起动器马达，以起动内燃机，至少一个具有电阻的负载(202a、202b)通过至少一个电流线路(201)与所述电机连接，其特征在于，作为所述至少一个电流线路(201)，至少局部地使用按照前述权利要求1至5中任一项所述构造的线路单元(300)，以限制在所述电压电路中的电流变化。

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