DE102010030379A1

DE102010030379A1 - Startvorrichtung für Verbrennungsmotoren

Info

Publication number: DE102010030379A1
Application number: DE201010030379
Authority: DE
Inventors: Simon Rentschler; Peter Farr; Martin Mezger; Balasubramaniam Venkatasubramaniam; Karl-Otto Schmidt
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: SEG Automotive Germany GmbH
Priority date: 2010-06-23
Filing date: 2010-06-23
Publication date: 2011-12-29
Also published as: WO2011160883A1; MX2012014332A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Startvorrichtung für Verbrennungsmotoren umfassend ein Relais (5') mit wenigstens zwei Arbeitskontakten (7, 8), wenigstens einer Kontaktplatte (6) und wenigstens einem elektrischen Widerstandsbauteil (9). Das Widersstandsbauteil (9) ist so zwischen die wenigstens zwei Arbeitskontakte (7, 8) geschaltet, dass die Kontaktplatte (6) in der geschlossenen Stellung des Relais (5') das Widerstandsbauteil (9) überbrückt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Startvorrichtung für Verbrennungsmotoren.
Startvorrichtungen für Verbrennungsmotoren umfassen im Wesentlichen einen Elektromotor, der über ein Untersetzungsgetriebe auf die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors wirkt und diesen innerhalb von beispielsweise 0,5 bis 1 Sek. auf Drehzahlen von typischerweise über 200 U/min beschleunigt. Die hierzu erforderliche Leistung reicht von unter 1 kW für kleine Benzinmotoren bis größer 4 kW für große Dieselmotoren. Auf Grund der hierfür kurzzeitig erforderlichen extrem hohen Ströme (Kurzschlussstrom) von einigen hundert bis zu über tausend Ampere und bedingt durch den begrenzten fixen Innenwiderstand bricht die Batteriespannung von beispielsweise 12 Volt auf bis zu 3 Volt ein, so dass die meisten elektronischen Einrichtungen im Kraftfahrzeug kurzzeitig ausfallen. Während diese Wechselwirkung des Starters mit anderen Fahrzeugkomponenten beim einmaligen Betrieb am Anfang einer Fahrt (Kaltstart) kaum von Bedeutung ist, sind die Folgen des Bordnetzspannungseinbruchs bei wiederholtem Start beim sogenannten Start-Stopp-Betrieb nicht tragbar und unter bestimmten Umständen sogar sicherheitsgefährdend. Zur Abmilderung dieser Folgen sind verschiedene Strategien bekannt, um diesen Bordnetzspannungseinbruch zu vermeiden bzw. zu unterbinden. Üblicherweise wird ein Vorwiderstand zur Begrenzung des Kurzschlussstroms eingesetzt.
Stand der Technik
Die Erfindung geht von einer Startvorrichtung für Verbrennungsmotoren aus, wie sie entsprechend der Anordnung in 1 gezeigt ist. Hierbei handelt es sich um eine Startvorrichtung umfassend ein Zündschloss 1, ein Starterrelais 2, ein Zusatzrelais 5, eine Batterie (dargestellt durch einen Pluspol), einen Starter 4 sowie einen Vorwiderstand 3 zur Begrenzung des Kurzschlussstroms durch den Starter 4.
Beim Betätigen des Zündschlosses 1 schließt das Starterrelais 2 den Laststromkreis, so dass in der Folge ein reduzierter Starterstrom von der Batterie durch den Vowiderstand 3 zum Starter 4 fließt. Der Vorwiderstand 3 begrenzt den Kurzschlussstrom.
Nachdem der Starter angelaufen ist, schließt das Zusatzrelais 5, um den Vorwiderstand 3 zu überbrücken, so dass der Hauptstrom fließt.
Die Anordnung des Standes der Technik weist den Nachteil auf, dass aufgrund des Zusatzrelais und des Vorwiderstandes ein relativ großer Bauraum benötigt wird.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird eine Startvorrichtung für Verbrennungsmotoren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
Vorteile der Erfindung
Die Erfindung beschreibt eine Startvorrichtung für Verbrennungsmotoren umfassend ein (Zusatz-) Relais mit wenigstens zwei Arbeitskontakten, wenigstens einer Kontaktplatte und wenigstens einem elektrischen Widerstandsbauteil. Das elektrische Widerstandsbauteil ist dabei so zwischen die wenigstens zwei Arbeitskontakte geschaltet, dass die Kontaktplatte in der geschlossenen Stellung des Relais das Widerstandsbauteil überbrückt. Der Vorwiderstand bildet mit dem Relais eine bauliche Einheit und liegt daher nicht als separates Bauteil mit eigenem benötigten Bauraum vor. Damit können die bisher notwendigen Verkabelungen zwischen Vorwiderstand, Starterrelais und Zusatzrelais (siehe 1) sowie der Einbauplatz für den Vorwiderstand eingespart werden. In der Folge können zusätzlich zur Platzeinsparung im Motorraum Kosten minimiert werden.
Eine bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass sich zum Schließen des Relais die Kontaktplatte zu den zwei Arbeitskontakten hin und/oder die zwei Arbeitskontakte zu der Kontaktplatte hin bewegen. Die Bewegung wird üblicherweise bei einem Relais von einem Elektromagnet bewerkstelligt. Die genannten Möglichkeiten für bewegbare Elemente des Relais bieten ein hohes Maß an Flexibilität.
Zwei weitere Ausführungsformen zeigen Varianten zur Anordnung des elektrischen Widerstandsbauteil. Einerseits wird das elektrische Widerstandsbauteil derart in das Relais integriert, dass es zwischen den beiden Arbeitskontaktenangebracht ist und sich innerhalb des Relaisgehäuses befindet.
Eine andere vorteilhafte Möglichkeit ist der Einbau des elektrischen Widerstandsbauteils zwischen den beiden Arbeitskontakten außerhalb des Relaisgehäuses. Mit anderen Worten verbindet das Widerstandsbauteil die außenliegenden Arbeitsanschlüsse, die mit den innenliegenden Arbeitskontakten verbunden sind oder in diese übergehen. Das Widerstandsbauteil bildet weiterhin eine bauliche Einheit mit dem Relais, welches in dieser bevorzugten Ausführungsform jedoch baulich nur gering verändert werden muss.
Das elektrische Widerstandsbauteil kann für die Anordnung an den Arbeitskontakten bzw. Arbeitsanschlüssen mit Öffnungen oder Ausnehmungen versehen sein. Mittels dieser Öffnungen kann das elektrische Widerstandsbauteil bspw. an die Arbeitskontakte bzw. Arbeitsanschlüsse angeschraubt werden. Es versteht sich, dass auch eine andere Verbindung, bspw. eine Niet- oder Schweißverbindung, möglich ist.
Als Widerstandsmaterial eignet sich ein Konstantwiderstandsmaterial, wie z. B. Konstantan, Nickelin, Chrom-Nickel, Chrom-Nickel-Eisen, Chrom-Nickel-Aluminium.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
1 zeigt eine schematische Darstellung einer bekannten zweistufigen Anlaufbeschaltung.
2 zeigt eine schematische Darstellung einer zweistufigen Anlaufbeschaltung gemäß der Erfindung,
3 zeigt eine erste bevorzugte Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Startvorrichutng und
4 zeigt eine zweite bevorzugte Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Startvorrichtung.
Ausführungsform(en) der Erfindung
Die Anlaufbeschaltung gemäß 2 ist in ihren Grundelementen Zündschloss 1, Starterrelais 2 und Starter 4 entsprechend dem Stand der Technik (1) gestaltet. Der Unterschied zu 1 liegt im Aufbau des hier mit 5' bezeichneten Zusatzrelais.
Das Zusatzrelais 5 umfasst eine Kontaktplatte 6, zwei Arbeitskontakte 7, 8 und ein zwischen den zwei Arbeitskontakten 7, 8 geschaltetes elektrisches Widerstandsbauteil 9. Das elektrische Widerstandsbauteil 9 ist in das Zusatzrelais 5', insbesondere in das Gehäuse des Zusatzrelais 5', integriert und benötigt daher im Gegensatz zu 1 keinen eigenen Bauraum. Beim Schließen des Zusatzrelais 5' verbindet die Kontaktplatte 6 die zwei Arbeitskontakte 7 und 8 und überbrückt so das elektrische Widerstandsbauteil 9. Somit weist das Zusatzrelais 5' in der geöffneten Stellung einen höheren elektrischen Widerstand mit entsprechend niedrigerem Stromfluss und in der geschlossenen Stellung einen niedrigeren elektrischen Widerstand mit entsprechend höherem Stromfluss auf.
Die 3 und 4 beschreiben zwei bevorzugte Ausgestaltungen 20 und 30 des Zusatzrelais.
3 zeigt als erstes Ausführungsbeispiel das Zusatzrelais 20, das wiederum eine Kontaktplatte 6, zwei Arbeitskontakte 7, 8 und ein elektrisches Widerstandsbauteil 9 aufweist. Die Kontaktplatte 6 ist mit einem im Zusatzrelais 20 befindlichen Elektromagnet 12 verbunden, der die Kontaktplatte 6 zum Schließen des Relais 20 auf die beiden Arbeitskontakte 7, 8 hinbewegt.
Entsprechend zeigt das zweite Ausführungsbeispiel in 4 die Alternative auf, nach der sich zum Schließen des Zusatzrelais 30 die beiden Arbeitskontakte 7, 8 bewegen. Hierbei zieht der Elektromagnet 12 die Arbeitskontakte 7, 8 in Richtung der Kontaktplatte 6. Die Arbeitskontakte 7, 8 sind dazu beweglich gelagert, im vorliegenden Beispiel innerhalb von Arbeitsanschlüssen 10 und 11.
Auch eine Kombination beider Ausführungsformen, bei der sich sowohl die Kontaktplatte als auch die Arbeitsanschlüsse aufeinander zu bewegen, ist angedacht.
Sowohl die 3 als auch die 4 zeigen mittels einer gestrichelten Darstellung eine weitere Möglichkeit auf, das elektrische Widerstandsbauteil 9 baulich mit dem Zusatzrelais 20 bzw. 30 zu integrieren, dieses jedoch außerhalb des Relaisgehäuses anzuordnen. Hierfür wird das elektrische Widerstandsbauteil 9 zwischen die Arbeitsanschlüssen 10, 11 außerhalb des Gehäuses geschaltet. Obwohl sich das elektrische Widerstandsbauteil nicht innerhalb des Relaisgehäuses befindet, ist es mit diesem fest verbunden und bildet eine baulichen Einheit. Beide Anordnungsalternativen des elektrischen Widerstandsbauteils 9 innerhalb und außerhalb des Relaisgehäuses zeigen damit Varianten auf, wie das elektrische Widerstandbauteil 9 zum Einsparen von Bauraum im Zusatzrelais integriert werden kann.

Claims

Startvorrichtung für Verbrennungsmotoren umfassend ein Relais (5', 20, 30) mit wenigstens zwei Arbeitskontakten (7, 8), wenigstens einer Kontaktplatte (6) und wenigstens einem elektrischen Widerstandsbauteil (9), wobei das wenigstens eine elektrische Widerstandsbauteil (9) so zwischen die wenigstens zwei Arbeitskontakte (7, 8) geschaltet ist, dass die Kontaktplatte (6) in der geschlossenen Stellung des Relais (20, 30) das Widerstandsbauteil (9) überbrückt.
Startvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die wenigstens eine Kontaktplatte (6) zum Schließen des Relais (5', 20) zu den wenigstens zwei Arbeitskontakten (7, 8) hin bewegbar ist.
Startvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die wenigstens zwei Arbeitskontakte (7, 8) zum Schließen des Relais (30) zu der wenigstens einen Kontaktplatte (6) hin bewegbar sind.
Startvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das elektrische Widerstandsbauteil (9) zwischen den wenigstens zwei Arbeitskontakten (7, 8) innerhalb des Relais (20, 30) integriert angeordnet ist.
Startvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das elektrische Widerstandsbauteil (9) zwischen wenigstens zwei Arbeitsanschlüssen (10, 11) außerhalb des Relais (20, 30) angeordnet ist und mit dem Relais eine bauliche Einheit bildet.
Startvorrichtung nach Anspruch 5, wobei das elektrische Widerstandsbauteil (9) an die Arbeitsanschlüsse (10, 11) angeschraubt ist.
Startvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das elektrische Widerstandsbauteil (9) zumindest teilweise als Konstantwiderstandsbauteil ausgebildet ist.