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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kabelanordnung für eine Startvorrichtung eines Verbrennungsmotors sowie eine Startvorrichtung mit einer solchen Kabelanordnung.
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Stand der Technik
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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.
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Die Erfindung geht bspw. von einer Startvorrichtung für Verbrennungsmotoren aus, wie sie in 1 gezeigt ist. 1 zeigt 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.
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Beim Betätigen des Zündschlosses 1 schließt das Starterrelais 2 den Laststromkreis, so dass in der Folge ein reduzierter Starterstrom von der Batterie durch den Vorwiderstand 3 zum Starter 4 fließt. Der Starterstrom bzw. Kurzschlussstrom wird mittels des Vorwiderstandes 3 begrenzt. Nachdem der Starter angelaufen ist, schließt das Zusatzrelais 5, um den Vorwiderstand 3 zu überbrücken, so dass der Hauptstrom fließt.
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Im Stand der Technik ist insbesondere die Anordnung der Relais im Motorraum problematisch. Die Relais sind üblicherweise direkt am Antriebslager des Starters oder mit Hilfe diverser Halterungen an der Karosserie befestigt. Dies ist jedoch vergleichsweise aufwendig.
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Es ist daher wünschenswert, die Anordnung eines Relais im Motorraum zu vereinfachen, insbesondere den Montageaufwand zu reduzieren.
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Offenbarung der Erfindung
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Erfindungsgemäß wird eine Kabelanordnung für eine Startvorrichtung eines Verbrennungsmotors mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie eine Startvorrichtung mit einer solchen Kabelanordnung vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
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Vorteile der Erfindung
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Es wurde erkannt, dass eine einfache und kostengünstige Anordnung von Schaltelementen, wie z. B. Relais oder Transistorschaltern, und Begrenzungswiderstand einer Startvorrichtung in einem Fahrzeug möglich ist, wenn diese Bauteile zusammen mit einem ohnehin notwendigen Stromkabel zu einer Kabelanordnung zusammengefasst werden. Die Kabelanordnung stellt eine bauliche Einheit dar. Eine Halterung bzw. zusätzliche Befestigung einer solchen Kabelanordnung ist nicht mehr zwangsläufig notwendig, da die in Startvorrichtungen für Verbrennungsmotoren verwendeten Zuleitungen selbst bereits meist eine ausreichende Stabilität bieten, um als Befestigungsmittel für ein oder mehrere Bauteile zu dienen. Die als Kabel ausgeführten Leitungen sind zur Leitung von Strömen in der Größenordnung einiger 100 Ampere vorgesehen und in der Folge als relativ dicke und stabile (Kupfer-)Kabel ausgebildet. Diese Kabel bieten die notwendige Stabilität, um u. a. ein Schaltelement und einen Begrenzungswiderstand der Startvorrichtung sicher zu haltern. Dadurch kann die aufwendige Montage der Bauteile im Motorraum unterbleiben, was zu signifikanter Zeit- und Kosteneinsparung führt. Der Platzbedarf der Startvorrichtung insgesamt wird reduziert. Weiterhin kann durch die Schaffung einer sehr flexiblen Einbaumöglichkeit insbesondere auch die Schwingungsbelastung der Relais reduziert werden, da eine gewisse Entkopplung von der Karoserie erreicht wird.
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Wenn der Begrenzungswiderstand als Widerstandskabel ausgeführt ist, wird die Bereitstellung weiter vereinfacht. Daneben kann jedoch auch eine Ausgestaltung als Widerstandsblech, Widerstandsdraht u. ä. zweckmäßig sein.
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Die bauliche Einheit kann bspw. durch Einsatz einer Schrumpfschlauchverbindung erhalten werden. Ebenso können die einzelnen Bestandteile zu einer Kabelanordnung vergossen werden, beispielsweise innerhalb eines Gewebeschlauchs, beispielsweise mit Epoxidharz. Es handelt sich bei beiden genannten Möglichkeiten um relativ stabile und dennoch einfach bereitzustellende Befestigungsmöglichkeiten, die darüber hinaus den Vorteil aufweisen, dass die stromführenden Anschlüsse des Schaltelements, bspw. die Steueranschlüsse sowie die Arbeitsanschlüsse eines Relais, gleichzeitig isoliert werden können.
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Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
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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.
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Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer bekannten zweistufigen Anlaufbeschaltung.
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2 zeigt eine schematische Darstellung einer Kabelanordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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3 zeigt eine Startvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
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4 zeigt eine Startvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
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5 zeigt eine Startvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung.
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6 zeigt eine Startvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung.
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Ausführungsform(en) der Erfindung
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In 2 ist eine Kabelanordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung schematisch dargestellt und insgesamt mit 100 bezeichnet. Die Kabelanordnung umfasst ein Relais 110 mit zwei Steueranschlüssen 111 und zwei Arbeitsanschlüssen 112. An den Arbeitsanschlüssen 112 sind Arbeitsleitungen 120 und 121 angeschlossen, die zur Leitung des Starterstroms und/oder Hauptstroms für den Starter bzw. Anlasser eines Verbrennungsmotors dienen. Die Leitungen sind als Kabel 120, 121 ausgebildet und elektrisch auf herkömmliche Weise, im vorliegenden Beispiel über Kabelschuhe 130 und Muttern 131, an den Arbeitsanschlüssen 112 des Relais 110 befestigt. Die Kabel 120, 121 weisen an ihren dem Relais 110 abgewandten Enden zweckmäßigerweise Ösen oder Kabelschuhe zum Anschluss an eine Starterbatterie und einen Starter auf.
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Zwischen den Arbeitsanschlüssen 112 des Relais 110 ist weiterhin ein hier als Widerstandskabel 140 ausgebildeter Begrenzungswiderstand geschaltet, der von dem Relais 110 überbrückt werden kann. Das Relais 110 bildet gemäß der hier dargestellten Ausführungsform der Erfindung mit den Kabeln 120, 121 und dem Widerstandskabel 140 die Kabelanordnung 100, wobei vorliegend eine bauliche Einheit durch Verwendung einer Schrumpfschlauchverbindung 150 hergestellt wird.
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Eine Schrumpfschlauchverbindung als solches ist im Stand der Technik bekannt und wird daher an dieser Stelle nicht näher erläutert. Ebenso wie eine in 2 abgebildete Schrumpfschlauchverbindung 150 ist auch eine Verbindung geeignet, bei der die Elemente vergossen werden, beispielsweise unter Verwendung von Epoxidharz, zusätzlich beispielsweise unter Verwendung eines Gewebeschlauchs. Als weitere Ausgestaltung ist eine Klebeverbindung möglich, bei der die Elemente beispielsweise mehrfach mit einem Klebeband umwickelt werden.
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An den Steueranschlüssen 111 sind Steuerleitungen 160 zur Ansteuerung des Relais angeschlossen. Die Steuerleitungen können ebenfalls Teil der Kabelanordnung sein.
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In den 3 bis 6 sind unterschiedliche Ausführungsformen erfindungsgemäßer Startvorrichtungen 300 bis 600 dargestellt, wobei gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.
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Die Startvorrichtung 300 gemäß 3 umfasst einen Elektromotor 4 (Starter oder Anlasser), der zum Starten eines nicht gezeigten Verbrennungsmotors vorgesehen ist. Die Ansteuerung des Starters 4 erfolgt über ein Starterrelais 2, das an Klemme 50 angeschlossen ist. Häufig ist das Starterrelais 2 in dem Starter 4 bzw. dessen Gehäuse integriert ausgebildet, was in der Figur durch eine gestrichelte Linie um das Relais 2 und den Starter 4 angedeutet wird. Der Starter ist an Klemme 30 über eine bevorzugte Ausführungsform 301 der Kabelanordnung mit einer Starterbatterie 6 verbunden.
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Die Kabelanordnung 301 gemäß 3 umfasst die Kabel 120 und 121, das Relais 110 sowie den Begrenzungswiderstand 140. Die Steueranschlüsse 111 des Relais sind mit Klemme 45 des Starters und mit Masse verbunden.
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In 4 ist eine weitere Ausführungsform 400 einer erfindungsgemäßen Startervorrichtung umfassend eine Ausführungsform 401 einer Kabelanordnung dargestellt. Die Kabelanordnung 401 umfasst zusätzlich zu den Elementen der Kabelanordnung 301 gemäß 3 ein Zeitverzögerungsglied 402, das an einem Steueranschluss des Relais 110 angeschlossen ist, um ein zeitverzögertes Schließen des Relais zu erreichen. Auf diese Weise kann die Ansteuerung des Relais 110 ebenfalls über Klemme 50 erfolgen, was den Verkabelungsaufwand reduziert.
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In 5 ist eine weitere bevorzugte Ausführungsform 500 einer erfindungsgemäßen Startvorrichtung umfassend eine Kabelanordnung 501 dargestellt. Die Kabelanordnung 501 umfasst ein hier als Differenzverstärker 502 ausgebildetes Messelement zum Erfassen der an dem Begrenzungswiderstand 140 abfallenden Spannung. Der Ausgang des Differenzverstärkers 502 ist mit einem Steueranschluss des Relais 110 verbunden. Durch entsprechende Ausgestaltung des Differenzverstärkers 502 steuert dieser bei Erreichen eines entsprechenden Spannungsabfalls am Begrenzungswiderstand 140 das Relais 110 an, so dass dieses den Begrenzungswiderstand überbrückt und in der Folge der Hauptstrom durch den Starter 4 fließt. Die Kabelanordnung 501 kommt vorteilhafterweise ohne eine äußere Ansteuerung aus und kann daher besonders einfach im Motorraum angeordnet werden.
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Eine ähnliche Ausgestaltung ist in 6 dargestellt. 6 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform 600 einer erfindungsgemäßen Startvorrichtung mit einer Kabelanordnung 601. Bei der Kabelanordnung 601 wird als Schaltelement 602 ein Leistungstransistor – vorzugsweise mit Ladepumpe – eingesetzt. Um eine ausreichende Zeitverzögerung zwischen dem Beginn des Startvorgangs und dem Überbrücken des Begrenzungswiderstands 140 zu gewährleisten, ist dem Transistor 602 ein Zeitverzögerungsglied 603 vorgeschaltet. Auch die Kabelanordnung 601 kommt vorteilhafterweise ohne eine externe Ansteuerung aus. Weiterhin werden große und schwere Relais durch kleine und leichte Elektronikbauteile, hier Zeitverzögerungsglied 603 und Leistungstransistor 602, ersetzt. Auf diese Weise kann der benötigte Bauraum weiter vermindert und die Anordnung weiter vereinfacht werden.
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Obwohl in den Figuren die Kabelanordnung immer zwischen Starterbatterie und Starter geschaltet ist, kann sie ebenso zwischen Starter und Masse geschaltet sein.
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Erfindungsgemäß wird die Möglichkeit geschaffen, die relativ großen und schweren Relais einer Startvorrichtung für Verbrennungsmotoren einfach und kostengünstig im Fahrzeug anzuordnen und insbesondere den zur Anordnung notwendigen Montageaufwand deutlich zu reduzieren.
