DE102008029827B4

DE102008029827B4 - Integrierter Einrück- und Zündmagnetschalter

Info

Publication number: DE102008029827B4
Application number: DE102008029827.1A
Authority: DE
Inventors: Michael D. Bradfield; Joel M. Grey; Daniel B. Teixeira
Original assignee: Remy Technologies LLC
Current assignee: Remy Technologies LLC
Priority date: 2007-06-29
Filing date: 2008-06-25
Publication date: 2023-08-17
Anticipated expiration: 2028-06-26
Also published as: CN101333994B; KR101464379B1; KR20090004589A; US7982565B2; DE102008029827A1; US20090002105A1; CN101333994A

Abstract

Solenoid (10), umfassend:ein Solenoidgehäuse (12), das eine Solenoid-Mittellinie (24) definiert,einen Solenoid-Tauchanker (14), der wenigstens teilweise innerhalb des Solenoidgehäuses (12) angeordnet ist, undeinen Zündmagnetschalter (32), umfassend:eine Zündmagnetschalter-Spule (44), die mindestens teilweise innerhalb des Solenoidgehäuses (12) angeordnet ist, wobei die Zündmagnetschalter-Spule (44) ein Magnetfeld aufweist, das die Solenoid-Mittellinie (24) umschließt; undeinen Zündmagnetschalter-Tauchanker (38), der nicht-koaxial zum Solenoid-Tauchanker (14) angeordnet ist und im Wesentlichen parallel zur Solenoid-Mittellinie (24)verläuft.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Diese Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf Solenoid des Typs, der in Fahrzeugstartermotoren verwendet wird. Im Besonderen bezieht sich diese Offenbarung auf Solenoid mit einem integrierten Zündmagnetschalter.
Fahrzeugstartermotoren werden normalerweise mit einer Antriebseinheit und einem Solenoid bereitgestellt, wobei ein Einrückhebel das Solenoid mit der Antriebseinheit verbindet. Wenn eine Solenoidspule Strom führt, fährt ein Tauchanker aus, wodurch der Einrückhebel betätigt und ein Starterritzel an einem Schwungrad des Verbrennungsmotors in Eingriff gebracht wird. Für Fahrzeugstartermotoren, die ein Sanftstart-Einspursystem nutzen, muss vor dem tatsächlichen Andrehen eine große Stromstärke bereitgestellt werden, damit das Starterritzel anfängt, sich zu drehen und bewirkt wird, dass das Ritzel in das Schwungrad eingreift. Die normalerweise benötigte Stromstärke liegt im Bereich von 200 A bis 400 A und ist vom speziellen Startermotor und Verbrennungsmotor abhängig. Diese Stromstärke ist viel größer als die 4-6 A, die übliche Zündschalter zuverlässig handhaben können. Deshalb wird ein separater Zündmagnetschalter (ZMS) genutzt, der die Stromaufnahme des Startermotors bei Aktivierung des ZMS auf einen Strom im Bereich von 2-4 A begrenzt. Wenn der ZMS aktiviert wird, wird eine Einzugsspule im Solenoid mit einer Fahrzeugbatterie verbunden. Es fließt dann Strom zum Startermotor, so dass sich das Ritzel drehen und am Schwungrad in Eingriff gebracht werden kann. Der ZMS ist ein vom Solenoid und Startermotor getrenntes Bauteil und befindet sich außerhalb dieser Komponenten.
Die US 2004 / 0 012 902 A1 offenbart einen Hilfsanlasser für ein Rotationssystem, umfassend einen Anlassermotor, der so ausgelegt ist, dass er angetrieben wird, indem ein Strom von einer Stromquelle durch ihn fließt, einen Hauptschaltungsabschnitt, der zwischen dem Startermotor und der Stromquelle angeschlossen ist und einen Hauptkontaktabschnitt aufweist, einen Hilfsschaltungsabschnitt, der einen Antriebsspulenabschnitt zum Öffnen oder Schließen des Hauptkontaktabschnitts aufweist und parallel zu dem Hauptkontaktabschnitt geschaltet ist, und eine Sicherung, die in dem Hilfsschaltungsabschnitt vorgesehen ist, um den Stromfluss zu dem Antriebsspulenabschnitt durch Schmelzen bei einer vorbestimmten Temperatur zu unterbrechen.
Die US 5 892 422 A zeigt ein Einrückrelais eines Kraftfahrzeuganlassers, mit einer Umhüllung, in deren hinterem Teil eine Einrückrelaisspule angeordnet ist, die axial einen beweglichen Einrückrelaiskern betätigt, der auf einen Einrückstift einwirkt, der mittig durch einen ortsfesten Einrückrelaiskern in Form einer Scheibe hindurchgeht, die am vorderen axialen Ende der Umhüllung angeordnet ist. Der Einrückstift betätigt die Verschiebungen eines beweglichen Kontakts des Einrückrelais, der mit zwei ortsfesten Kontaktklemmen zusammenwirken kann, die zum Speisestromkreis des Anlassermotors gehören und die im Boden einer Abdeckkappe mit der allgemeinen Form eines zylindrischen Aufsatzes angeordnet sind, dessen Einfassung eine Aufnahme begrenzt, in der der bewegliche Kontakt des Einrückrelais angeordnet ist.
KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Ein erfindungsgemäßes Solenoid umfasst ein Solenoidgehäuse, das eine Solenoid-Mittellinie definiert, einen Solenoid-Tauchanker, der wenigstens teilweise innerhalb des Solenoidgehäuses angeordnet ist, und einen Zündmagnetschalter, umfassend eine Zündmagnetschalter-Spule, die mindestens teilweise innerhalb des Solenoidgehäuses angeordnet ist, wobei die Zündmagnetschalter-Spule ein Magnetfeld aufweist, das die Solenoid-Mittellinie umschließt, und einen Zündmagnetschalter-Tauchanker, der nicht-koaxial zum Solenoid-Tauchanker angeordnet ist und im Wesentlichen parallel zur Solenoid-Mittellinie verläuft.
Figurenliste
Die obigen sowie die sonstigen Vorteile der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann aus der folgenden detaillierten Beschreibung leicht klar, wenn sie im Lichte der beiliegenden Zeichnungen herangezogen wird, wobei:

1 eine Längsschnittdarstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Solenoids mit integriertem ZMS ist;
2 eine Querschnittdarstellung einer Ausführungsform einer ZMS-Spule ist;
3 eine Querschnittdarstellung einer alternativen Ausführungsform einer ZMS-Spule ist;
4 eine perspektivische Darstellung ist, die die Spuleninstallation für das Solenoid von 1 veranschaulicht; und
5 eine Längsschnittdarstellung eines nicht-erfindungsgemäßen Solenoids mit integriertem ZMS ist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
In 1 ist eine Ausführungsform eines Solenoids 10 gemäß der in diesem Dokument enthaltenen Lehre dargestellt. Das Solenoid 10 umfasst ein Solenoidgehäuse 12, das eine Mittellinie 24 aufweist. Das Solenoidgehäuse 12 enthält mindestens einen Solenoid-Tauchanker 14, der einen Solenoid-Tauchankerkontakt 16 aufweist. Jeder Solenoid-Tauchankerkontakt 16 fluchtet im Wesentlichen mit einem Batterieanschlusskontakt 18 und/oder einem Motoranschlusskontakt (nicht dargestellt). Bei einer Ausführungsform ist jeder Kontakt in einer Solenoid-Verschlusskappe 20 des Solenoidgehäuses 12 angeordnet. Der Batterieanschlusskontakt 18 entspricht einem Batterieanschluss 22. Der Solenoid-Tauchanker 14 ist im Solenoidgehäuse 12 in Axialrichtung angeordnet, und zwar im Wesentlichen längs der Solenoid-Mittellinie 24. Der Solenoid-Tauchankerkontakt 16, der sich ferner längs der Mittellinie erstreckt, ist ausreichend lang, um den Anschlusskontakt 18 zu erreichen, wenn der Solenoid-Tauchankerkontakt 16 von dem Tauchanker 14 durch ein Tauchankerloch 26 in einer Führungsplatte 28 gedrückt wird. In dem Maße, wie der Solenoid-Tauchankerkontakt 16 zum Anschlusskontakt 18 hin ausfährt, wird der Solenoid-Tauchankerkontakt 16 durch ein Volumen 30 hindurch vorwärts bewegt.
Ein integrierter Zündmagnetschalter (ZMS) 32 ist, bei einer Konfiguration, mindestens teilweise innerhalb des Solenoidgehäuses 12 und in Längsrichtung angeordnet, um dessen Vordringen in das Volumen 30 zu vermeiden, das vom Solenoid-Tauchankerkontakt 16 überstrichen wird, wenn er zum Anschlusskontakt 18 hin ausfährt. Der integrierte ZMS 32 umfasst einen ZMS-Anschlag 34, der an der Führungsplatte 28 befestigt ist. Bei dieser Ausführungsform ist der ZMS-Anschlag 34 dadurch befestigt, dass er in ein Anschlagloch 36 in der Führungsplatte 28 eingesetzt ist, aber es versteht sich, dass der ZMS-Anschlag 34 innerhalb des Schutzbereiches der diesem Dokument zugrunde liegenden Lehre auf andere Weise befestigt werden kann. Ein ZMS-Tauchanker 38 und ein ZMS-Anschluss 40 sind in der Solenoid-Verschlusskappe 20 so angeordnet, dass der ZMS-Tauchanker 38 eine ausreichende Länge besitzt, um den ZMS-Anschlag 34 zu erreichen, wenn der ZMS-Tauchanker 38 vom ZMS-Anschluss 40 aus durch eine Kontaktplatte 42 hindurch ausgefahren wird. Bei einigen Ausführungsformen ist der ZMS-Tauchanker 38 zum Solenoid-Tauchanker 14 im Wesentlichen parallel angeordnet und konfiguriert. Der ZMS-Tauchanker 38 fluchtet im Wesentlichen mit dem ZMS-Anschlag 34, um sicherzustellen, dass der ZMS-Tauchanker 38 am ZMS-Anschlag 34 anliegt, wenn der integrierte ZMS 32 aktiviert ist.
Der ZMS 32 umfasst außerdem eine Spule 44, die mindestens teilweise innerhalb des Solenoidgehäuses 12 angeordnet ist. Die ZMS-Spule 44 ist mit einem S-Anschluss 46 elektrisch verbunden, der wiederum über ein Zündschalterkabel 48 an einem Fahrzeugzündschalter (nicht dargestellt) angeschlossen ist. Die ZMS-Spule 44 ist, bei der in 1 dargestellten Ausführungsform, im Solenoidgehäuse 12 so angeordnet und konfiguriert, dass, bei Stromführung, ein Magnetfeld derselben die Solenoid-Mittellinie 24 im Wesentlichen umschließt. Indem die ZMS-Spule 44 so konfiguriert wird, wird für den ZMS-Tauchanker 38 eine ausreichende Kraft zum Aktivieren des Solenoids 10 aufrechterhalten, obwohl durch die Solenoidkonfiguration desselben der konventionelle runde Eisenkern von ZMS-Vorrichtungen nach dem bisherigen Stand der Technik entfernt wird. Zusätzlich reduziert die ZMS-Spulenkonfiguration, die ein Magnetfeld aufweist, das im Wesentlichen die Solenoid-Mittellinie umschließt, wirksam die erforderlichen Stromhöhen bei den in diesem Dokument offenbarten Anordnungen auf die modernen Industrieanforderungen. Diese Anforderungen sind, wie von einem Durchschnittsfachmann anerkannt werden wird, ausgehend von den konventionellen Werten infolge von Fertigungserwägungen bedeutend reduziert worden. Bei der erwähnten Konfiguration ist es die Länge der Windungen der ZMS-Spule 44, die durch die geometrische Windungskonfiguration (die die Größe der Spule maximiert) derselben erreicht wird, die bewirkt, dass sowohl die Solenoid-Mittellinie 24 magnetisch umschlossen als auch die Stromhöhen reduziert werden, und zwar beispielsweise auf die modernen Industrieanforderungen von 3,5 bis 4 Ampere. Wie in 1 dargestellt, ist die ZMS-Spule 44 im Wesentlichen auf dem Umfang um den Solenoid-Tauchanker 14 (was auch längs der Mittellinie 24 sein kann) herum gewickelt, wobei das Volumen 30 vermieden wird, das vom Solenoid-Tauchankerkontakt 16 überstrichen wird. Bei einigen Ausführungsformen umschließt die Spule die Mittellinie nur magnetisch und nicht physisch, während bei anderen Ausführungsformen die Spule die Mittellinie 24 sowohl magnetisch als auch physisch umschließt oder sogar umgibt. Der Begriff „umschließt“, wie er in diesem Dokument verwendet wird, ist dafür vorgesehen, weiter gefasst zu werden als „umgeben“, so dass „umschließt“ die Spule umfasst, bei der das physische oder magnetische Schneiden der Mittellinie oder „Umgeben“ der Mittellinie gegeben ist, während „umgibt“ enger gefasst angibt, dass die Mittellinie sich beispielsweise innerhalb einer Innenabmessung der Spule befindet. Wie in 2 dargestellt, ist die ZMS-Spule 44 im Wesentlichen fünfeckförmig und umschließt, wie oben beschrieben, den ZMS-Tauchanker 38 und das Volumen 30 sowohl physisch als auch magnetisch. Bei anderen Ausführungsformen, wie z.B. der, die in 3 dargestellt ist, kann die ZMS-Spule 44 im Wesentlichen U-förmig oder hufeisenförmig sein. Die ZMS-Spule 44 von 3 umschließt den ZMS-Tauchanker 38 physisch, wohingegen ein Magnetfeld 50 der ZMS-Spule 44 die Einrückrelais-Mittellinie 24 umschließt. Es versteht sich jedoch, dass die Querschnittskonfigurationen der in diesem Dokument dargestellten ZMS-Spule 44 exemplarisch sind und sonstige Querschnittskonfigurationen von ZMS-Spulen 44 in Erwägung gezogen werden.
Jetzt wird wieder auf 1 Bezug genommen, in der eine Solenoidspule 52 im Solenoidgehäuse 12 angeordnet und in der Umfangsrichtung um den einen oder um mehrere Solenoid-Tauchanker 14 herum gewickelt ist. Die Solenoidspule 52 ist mit dem integrierten ZMS 32, beispielsweise durch einen Solenoiddraht 54, elektrisch verbunden, der bei einigen Ausführungsformen vollständig innerhalb des Solenoidgehäuses 12 angeordnet ist. Eine zusätzliche Ansicht der Spulen 44, 52, im installierten Zustand, ist in 4 dargestellt. Jetzt wird wieder auf 1 Bezug genommen, in der, wenn der Fahrzeugzündschalter aktiviert wird, Strom vom Batterieanschluss 22 aus in die ZMS-Spule 44 fließt. Der Stromfluss durch die ZMS-Spule 44 erzeugt das Magnetfeld 50, das bewirkt, dass der ZMS-Tauchanker 38 zum ZMS-Anschlag 34 hin ausfährt und an demselben anliegt, so dass Strom vom Batterieanschluss 22 zur Solenoidspule 52 fließen kann. Wie somit deutlich gemacht wird, umfasst das offenbarte Solenoid mindestens zwei unterschiedlich ansprechende Spulen. Eine Spule setzt den Solenoid-Tauchanker in Bewegung und eine Spule setzt den ZMS-Tauchanker in Bewegung, wobei beide Spulen teilweise innerhalb des Solenoidgehäuses angeordnet sind. Bei einigen Ausführungsformen nutzen die ZMS-Spule 44 und die Solenoidspule 52 mindestens einen Magnetpfad gemeinsam. Bei einer Ausführungsform ist der Magnetpfad, der von der ZMS-Spule 44 und der Solenoidspule 52 gemeinsam genutzt wird, die Führungsplatte 28.
Ein nicht-erfindungsgemäßes Solenoid 10 mit einem integrierten ZMS 32 ist in 5 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform ist der integrierte ZMS 32 an der Verschlusskappe 20 durch eine Anbringungsvorrichtung, wie z.B. mechanische Verbindungselemente, Klebstoff, Schweißen oder sonstige Mittel, befestigt und ist vollständig auf einer Verschlusskappenseite 56 der Kontaktplatte 42 angeordnet, und zwar an einem radialen Ort zwischen den Anschlusskontakten 18. Bei einigen Ausführungsformen kann sich der integrierte ZMS 32 über ein ZMS-Loch 60 durch die Verschlusskappe 20 zu einem Außenraum der Verschlusskappe 20 erstrecken. Der Teil des integrierten ZMS 32, der sich durch die Verschlusskappe 20 erstreckt, ist in ein ZMS-Gehäuse 58 eingeschlossen. Bei dieser Ausführungsform kann das ZMS-Gehäuse 58 den ZMS-Anschlag 34, den ZMS-Tauchanker 38, den ZMS-Anschluss 40 und/oder die ZMS-Spule 44 enthalten. Eine ZMS-Abdeckung 62 schließt den integrierten ZMS 32 innerhalb des ZMS-Gehäuses 58 ein. Wie dargestellt, erstreckt sich der S-Anschluss 46, der für die Verbindung mit dem Zündschalterkabel 48 dient, durch die ZMS-Abdeckung 62 hindurch. Alternativ dazu kann die Verschlusskappe 20 für die Aufnahme des gesamten integrierten ZMS 32 geformt werden. Die Nutzung eines integrierten ZMS 32 mit dem Einrückrelais 10 minimiert den anfallenden Verdrahtungsaufwand und macht Platz, der normalerweise von einem ZMS belegt wird, frei, der für sonstige Zwecke verwendet werden kann.

Claims

Solenoid (10), umfassend: ein Solenoidgehäuse (12), das eine Solenoid-Mittellinie (24) definiert, einen Solenoid-Tauchanker (14), der wenigstens teilweise innerhalb des Solenoidgehäuses (12) angeordnet ist, und einen Zündmagnetschalter (32), umfassend: eine Zündmagnetschalter-Spule (44), die mindestens teilweise innerhalb des Solenoidgehäuses (12) angeordnet ist, wobei die Zündmagnetschalter-Spule (44) ein Magnetfeld aufweist, das die Solenoid-Mittellinie (24) umschließt; und einen Zündmagnetschalter-Tauchanker (38), der nicht-koaxial zum Solenoid-Tauchanker (14) angeordnet ist und im Wesentlichen parallel zur Solenoid-Mittellinie (24)verläuft.
Solenoid nach Anspruch 1, wobei die Zündmagnetschalter-Spule (44) die Solenoid-Mittellinie (24) physisch umschließt.
Solenoid nach Anspruch 1, wobei die Zündmagnetschalter-Spule (44) die Solenoid-Mittellinie (24) physisch umgibt.
Solenoid nach Anspruch 1, wobei die Zündmagnetschalter-Spule (44) eine eckige geometrische Form aufweist.
Solenoid nach Anspruch 4, wobei die eckige geometrische Form fünfeckig ist.
Solenoid nach Anspruch 1, wobei der Solenoid-Tauchanker (14) innerhalb des Magnetfeldes der Zündmagnetschalter-Spule (44) angeordnet ist.
Solenoid nach Anspruch 1, wobei der Solenoid-Tauchanker (14) innerhalb der Zündmagnetschalter-Spule (44) angeordnet ist.
Solenoid nach Anspruch 1, wobei der Zündmagnetschalter (32) vollständig innerhalb des Solenoidgehäuses (12) angeordnet ist.
Solenoid nach Anspruch 1, der außerdem eine Solenoidspule (52) umfasst.
Solenoid nach Anspruch 9, wobei die Zündmagnetschalter-Spule (44) und die Solenoidspule (52) jeweils mit einem gemeinsam genutzten Batterieanschluss (22) elektrisch verbunden sind.
Solenoid nach Anspruch 9, wobei die Zündmagnetschalter-Spule (44) und die Solenoidspule (52) mindestens einen Magnetpfad gemeinsam nutzen.
Solenoid nach Anspruch 1, wobei die Zündmagnetschalter-Spule (44) für einen Stromfluss durch die Zündmagnetschalter-Spule (44) von 3,5 - 4 Ampere konfiguriert ist.