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Die
Erfindung bezieht sich auf einen Kontaktbolzen für ein
Relais zum Schalten einer elektrischen Maschine, insbesondere eines
Starters, mit einem Gewinde zur Befestigung eines Kabelschuhs mittels einer
Mutter. Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Einspurrelais für
eine elektrische Maschine, insbesondere für einen Starter
einer Brennkraftmaschine, mit mindestens einem oben beschriebenen
Kontaktbolzen, wobei zumindest zwei Kontaktbolzen an einem Relaisdeckel
festgeschraubt sind. Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Herstellungsverfahren
eines Einspurrelais für eine elektrische Maschine.
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Es
sind Einrück- bzw. Einspurrelais für Starter von
Brennkraftmaschinen bekannt, die zwei Kontaktbolzen im Relaisdeckel
haben. Die Kontaktbolzen sind mit einem Kontaktkopf im Inneren des
Relais und einem Gewindeende bzw. Gewindebolzen, der aus dem Relais
herausragt, ausgebildet. Am Kontaktkopf wird ein elektrischer Kontakt
durch das Relais geschaltet und am Gewindeende ist ein Kabelschuh
als elektrischer Anschluss montiert.
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Zur
Herstellung des Einspurrelais wird der Kontaktbolzen mit dem Gewinde
von innen durch den Relaisdeckel gesteckt und von außen
mit einer Mutter mit einem bestimmten Drehmoment fest angezogen.
Dahinter wird ein Kabelschuh für den Anschluss der positiven
Batteriespannung, d. h. Klemme 30 mit einem Sprengring
und einer zusätzlichen Mutter aufgesteckt und fest angeschraubt.
Der zweite Kontaktbolzen wird baugleich mit dem Gewinde von innen durch
den Relaisdeckel gesteckt und von außen mit einer Mutter
angezogen. Ein Kabelschuh wird mit einem Anschluss für
den Starterfeldanschluss, d. h. einer Klemme 45, mit einer
Mutter und einem Sprengring gesichert.
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Der
Stromübergang geht von der Verschraubung der Kabelschuhklemme 30 auf
die untere Mutter, dann über zwei bis drei Gewindegänge
auf den Kontaktbolzen und bei einer geschlossenen Kontaktplatte
bzw. Brücke über diese Brücke weiter
zum zweiten Kontaktbolzen und nun über zwei bis drei Gewindegänge
auf die Mutter des zweiten Kontaktbolzens und auf den Kabelschuh
des Starterfeldanschlusses.
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Die
DE 198 14 504 A1 beschreibt
beispielsweise ein solches Einrückrelais für Starter
einer Brennkraftmaschine mit zwei im Relaisdeckel innenliegenden
Kontakten, die bei Bestromung des Relais mit einer bewegbaren Kontaktplatte
zusammenwirken und den Startermotor voll einschalten.
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Bei
Erwärmung bzw. häufigem Temperaturwechsel setzt
sich der Werkstoff des Relaisdeckels und lockert die Schraubverbindung
mit dem Kontaktbolzen aus Kupfer. Dadurch sinkt das Anziehdrehmoment
und der Kontakt an den Gewindegängen wird schlechter, so
dass die untere Schraubverbindung nahezu lose in extremen Fällen
werden kann. Durch eine lose Schraubverbindung steigt der Übergangswiderstand
an dem Kontaktbolzen und bei einem höheren Strom auch die
Verlustleistung stark an. Unter ungünstigen Umständen
kann dies, bei einem sehr hohen Strom und bei einer langen Startbelastung,
z. B. Kaltstart, bis zum Glühen der Stahlmutter und schließlich
zur Flammenbildung an der Klemme 45 führen.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, einen Kontaktbolzen und ein Einspurrelais
sowie ein Herstellungsverfahren eines Einspurrelais der eingangs
genannten Art derart weiterzubilden, dass eine stabile Kontaktverbindung
der Kontaktbolzen mit jeweils einem Kabelschuh für einen
Anschluss auch nach einem Setzen des Werkstoffs vom Relaisdeckel
aufgrund von Erwärmung bzw. Temperaturwechsel erhalten bleibt,
sowie um oben beschriebene Nachteile zu vermeiden.
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Erfindungsgemäß wird
die Aufgabe durch den Gegenstand der Patentansprüche 1,
6 und 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus
den abhängigen Ansprüchen.
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Ein
wesentlicher Erfindungsgedanke ist, einen herkömmlichen
Kontaktbolzen mit einem Kontaktkopf und einem Gewindeabschnitt am
Ende des Kontaktbolzens in einem Kontaktbolzen derart umzugestalten,
dass er in einem mittleren Abschnitt eine als Schulter wirkende
flache Scheibe oder einen zylindrischen Abschnitt aufweist und der
Kontaktbolzen an beiden Enden je einen Gewindeabschnitt aufweist.
Die Schulter ist entweder derart ausgebildet, dass sie von einem
Werkzeug, beispielsweise einem Schraubenschlüssel, greifbar
ist, oder formschlüssig ist und somit verdrehsicher in
einem Relaisdeckel einsetzbar ist.
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Die
Aufgabe wird also dadurch gelöst, dass der Kontaktbolzen
mit einer Schulter in einem mittleren Abschnitt und beidseitig an
den Enden mit Gewinden ausgebildet ist. An den beidseitigen Gewinden
sind zum einen Schrauben zur Befestigung am Relais sowie zum anderen
ein Kabelschuh zur Fixierung eines Anschlusses aufschraubbar.
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Damit
der Kontaktbolzen in einem Relaisdeckel, in den er von außen
eingesetzt wird, einen stabilen Halt aufweist, ist ein zylindrischer
Abschnitt an der Schulter angrenzend mit einem gewindefreien Abschnitt
und einem daran anschließenden Gewinde am Ende des Kontaktbolzens
ausgebildet. Der Kontaktbolzen ist mit einer Passung in den Relaisdeckel einsetzbar.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform ist der Kontaktbolzen mit der
Schulter, insbesondere als flaches Sechseck, einstückig
hergestellt. Somit fließt elektrischer Strom vom Kabelschuh
als Anschlußkontakt auf die Schulter und durch Vollmaterial von
der Schulter in den zylindrischen Kontaktbolzen. Die Schulter sitzt
dabei fest am Kontaktbolzen. Um von einem Schraubenschlüssel
ergreifbar zu sein, ist die Schulter als Sechseck ausgebildet. Gemäß einem
bevorzugten Verfahren zur Herstellung eines Kontaktbolzens wird
der Kontaktbolzen durch kalte oder warme Massivumformung, also Fließpressen, mit
einem Schlag hergestellt. Somit ist die Herstellungszykluszeit kurz,
der Materialaufwand ressourcenschonend minimiert und die Herstellungskosten für
große Stückzahlen niedrig.
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Gemäß einer
alternativen Ausführungsform ist der Kontaktbolzen der
Schulter aus zwei zusammengesetzten Bauteilen hergestellt. Diese
Ausführungsform bietet sich an, um ressourcenschonend den
Kontaktbolzen herzustellen. Dabei wird die Schulter am Kontaktbolzen
durch eine stoffschlüssige Verbindung, wie beispielsweise
Schweißen oder Löten oder durch andere aus dem
Stand der Technik bekannte Verfahren, gesichert.
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Vorzugsweise,
um einen verbesserten Stromfluss zu erzielen, ist der Kontaktbolzen
aus einer Kupferlegierung hergestellt.
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Die
Aufgabe wird durch ein Einspurrelais für eine elektrische
Maschine, insbesondere für einen Starter einer Brennkraftmaschine
mit mindestens einem der oben beschriebenen Kontaktbolzen und zwei
in einem Relaisdeckel festgeschraubten Kontaktbolzen dadurch gelöst,
dass die Kontaktbolzen mit inneren Muttern von innen am Relaisdeckel
gegen außen anliegende Schultern festgeschraubt sind. Der
Vorteil einer solchen Ausgestaltung ist, dass der Strom vom Kabelschuh
der Klemme 30 direkt auf die Schulter des Kontaktbolzens
fließt und von dieser direkt auf den Kontaktbolzen. Bei
einer geschlossenen Brücke fließt der Strom weiter
auf den zweiten Kontaktbolzen und von dessen kontaktierender Schulter
direkt auf den Kabelschuh vom Starterfeldanschluss. Ein Stromfluss über
Gewindegänge ist somit unterbunden. Ein Setzen des Werkstoffs vom
Relaisdeckel würde zwar den gesamten Kontaktbolzen vom
Relaisdeckel geringfügig lösen, dies hat aber
keine wesentliche Auswirkung auf den Festsitz des Kabelschuhs an
der kontaktierenden Schulter.
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Gemäß einer
besonderen Ausführungsform des Einspurrelais sind die inneren
Muttern als flache Kontaktmuttern ausgebildet. Eine solche Ausführungsform
schafft einen großflächigen Kontakt mit der kontaktierenden
Brücke.
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Gemäß einer
alternativen Ausführungsform sind die inneren Muttern als
konischförmige Kontaktmuttern ausgebildet.
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Vorteilhafterweise
ragt der Kontaktbolzen an der Innenseite um ein paar Millimeter
aus der inneren Mutter heraus. Somit sind bevorzugt die Muttern
an der Innenseite des Relaisdeckels verstemmbar. Die Muttern an
der Innenseite des Relaisdeckels können sich nicht mehr,
auch bei Belastung thermischer und mechanischer Art, vom Kontaktbolzen
lösen.
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Gemäß einer
alternativen Ausführungsform sind die Kontaktbolzen in
Gewindebohrungen vom Relaisdeckel eingeschraubt. Somit sitzen die
Kontaktbolzen sicherer im Relaisdeckel, dabei kann gegebenenfalls
auf eine innere Schraube verzichtet werden.
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Die
Aufgabe wird auch durch ein Herstellungsverfahren eines, insbesondere
oben beschriebenen, Einspurrelais für eine elektrische
Maschine, bevorzugt für einen Starter, dadurch gelöst,
dass Kontaktbolzen von außen in einen Relaisdeckel bis zu
einer Schulter gesteckt werden und von innenliegenden Muttern fest
angezogen werden und bevorzugt die Kontaktbolzen in der Mitte zur
Mutter jeweils verstemmt werden. Durch ein keilförmiges
Verstemmen der Mutter ist ein Lösen vom Kontaktbolzen ausgeschlossen.
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Gemäß einer
alternativen Ausführungsform ist der Kontaktbolzen mit
der Schulter in den Relaisdeckel fest eingegossen. Der Kontaktbolzen
mit Schulter weist dazu einen groben Rändel auf, damit der
Kontaktbolzen im Relaisdeckel gegen Verdrehen gesichert ist. Der
Bolzen wird auf dem Stück mit dem Rändel im Relaisdeckel
fest eingespritzt. Die innere Mutter und das innere Gewinde kann
dadurch entfallen. Die Form der Schulter kann bei dieser Ausführungsform
auch rund und ohne Sechskant-Ausbildung sein.
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Es
versteht sich, dass die vorstehend genannten und nachstehend noch
zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen
Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar sind.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
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1 eine
schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen
Kontaktbolzen,
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2 einen
Relaisdeckel mit zwei erfindungsgemäßen Kontaktbolzen,
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3 einen
Relaisdeckel mit zwei Kontaktbolzen und mit konusförmigen
inneren Muttern.
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Die 1 zeigt
in einer schematischen Seitenansicht einen erfindungsgemäßen
Kontaktbolzen aus einer Kupferlegierung. Der Kontaktbolzen 1 umfasst
in einem mittleren Abschnitt eine Schulter 2, die als Sechseck
ausgebildet ist, um von einem normierten Schlüssel gefasst
werden zu können. Die Schulter 2 ist am Kontaktbolzen 1 aus
Vollmaterial, beispielsweise durch Drehen ausgebildet worden. Angrenzend
an der Schulter 2 ist auf einer Seite ein gewindefreier
Abschnitt 3 mit einem daran anschließenden Gewinde 4 am
Ende des Kontaktbolzens 1 ausgebildet. Am gegenüberliegenden
Ende des Gewindes 4 ist ebenfalls ein Gewinde 5 ausgebildet,
an dem jeweils ein Kabelschuh 30 mit einer Mutter mit Sprengring
fest angeschraubt werden. Am Gewinde 4 wird eine kontaktierende
Mutter aufgeschraubt, mit der der Kontaktbolzen 1 an einem
Relaisdeckel gesichert wird.
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Die 2 zeigt
in einem schematischen Querschnitt einen Relaisdeckel 6 mit
zwei erfindungsgemäßen Kontaktbolzen 1.
Die Kontaktbolzen 1 sind gemäß dem erfindungsgemäßen
Herstellungsverfahren von außen in den Relaisdeckel 6 bis zur
Schulter 2 eingesteckt und von innen mit einer inneren
Mutter 7 fest angezogen und von der Mitte zur Mutter 7 jeweils
verstemmt. Die Kontaktbolzen 1 sitzen an ihren gewindefreien
Abschnitten in als Passungen ausgebildeten Bohrungen im Relaisdeckel 6. Auf
diese Weise sind zwei Kontaktbolzen 1 symmetrisch zueinander
auf einem kreisförmigen Relaisdeckel 6 befestigt.
Eine Kontaktplatte 9 ist mit einem nicht gezeigten Anker
verbunden, der gegen eine Feder vorgespannt ist und elektromagnetisch
betätigbar ist. Auf die Schulter 2 des linken
Kontaktbolzens 1 ist beispielsweise der Kabelschuh 30 einer
positiven Batteriespannung B+, d. h. Klemme 30 aufgesteckt und
mittels einer Mutter 32 mit einem Sprengring 31 gesi chert.
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Am
gegenüberliegenden Kontaktbolzen 1 ist ein Kabelschuh 45 für
einen Starterfeldanschluss auf die Schulter 2 gesteckt
und ebenfalls mittels eines Sprengrings 47 und einer Mutter 48 am
Relaisdeckel 6 befestigt. Die sich bewegende Brücke 9 bildet
somit einen elektromagnetisch betriebenen Schalter, um den Starter
ein- und auszuschalten.
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Die 3 zeigt
eine besondere Ausführungsform des in der 2 gezeigten
Relaisdeckels 6, mit dem Unterschied, dass als Muttern 7 konusförmige
Muttern 10 und 11 jeweils an den Kontaktbolzen 1 auf
dem Gewinde 4 im Inneren des Relaisdeckels 6 eingeschraubt
sind und eine konusförmige Brücke 12 den
Kontakt zwischen den Muttern 10 und 11 als elektromagnetisch
schaltendes Element bildet. Die Muttern 10 und 11 haben
die Kontaktbolzen 1 gegen die Schultern 2 am Relaisdeckel 6 fest
angeschraubt. An der Schulter 2 schließt sich
im Inneren des Relaisdeckels 6 der passgenaue gewindefreie
Abschnitt 3 an, der in Bohrungen im Relaisdeckel 6 stabil
gehalten ist. Nach einem Setzen des Werkstoffs des Relaisdeckels 6 können
sich die Kontaktbolzen 1 vom Relaisdeckel 6 geringfügig
lösen. Gemäß der Erfindung hat dies aber
keine wesentliche Auswirkung auf den Festsitz der Kabelschuhe 30 bzw. 45 mit
der kontaktierenden Schulter 2, so dass die eingangs beschriebenen
Nachteile vermieden werden.
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Alle
Figuren zeigen lediglich schematische nicht maßstabsgerechte
Darstellungen. Im Übrigen wird insbesondere auf die zeichnerischen
Darstellungen für die Erfindung als wesentlich verwiesen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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