DE102010030387A1

DE102010030387A1 - Begrenzungsmodul zur Begrenzung des Anlaufstroms einer Startvorrichtung

Info

Publication number: DE102010030387A1
Application number: DE201010030387
Authority: DE
Inventors: 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

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Begrenzungsmodul (6) zur Begrenzung des Anlaufstroms einer Startvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, wobei das Begrenzungsmodul (6) wenigstens zwei Arbeitskontakte (11, 12), eine relativ zu den Arbeitskontakten (11, 12) bewegbare Kontaktplatte (10) und einen Elektromagnet (8, 9) zum Durchführen der Relativbewegung, um die Kontaktplatte (10) in eine die wenigstens zwei Arbeitskontakte (11, 12) verbindende Stellung zu bringen, aufweist, wobei wenigstens eine erste Spulenwicklung (8) des Elektromagnets zwischen die Arbeitskontakte (11, 12) geschaltet ist, so dass sie von der Kontaktplatte (10) überbrückt wird, wenn sich diese in der die wenigstens zwei Arbeitskontakte (11, 12) verbindenden Stellung befindet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Begrenzungsmodul zur Begrenzung des Anlaufstroms einer 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 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.
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.
Die Anordnung des Standes der Technik weist den Nachteil auf, dass aufgrund der einzelnen miteinander verbundenen und aufeinander abgestimmten Bauteile, insbesondere Vorwiderstand und Starterrelais, eine aufwendige Konstruktion der Startvorrichtung sowie ein großer Verdrahtungsaufwand notwendig sind.
Es ist daher wünschenswert, die Anordnung von Bauteilen im Motorraum zu vereinfachen, insbesondere den Montageaufwand zu reduzieren.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird ein Begrenzungsmodul zur Begrenzung des Anlaufstroms einer Startvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
Vorteile der Erfindung
Die Erfindung beschreibt ein Begrenzungsmodul zur Begrenzung des Anlaufstroms einer Startvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, wobei das Begrenzungsmodul ein Relais und einen als Spule des Relais ausgebildeten Begrenzungswiderstand aufweist. Wenn das Relais geschlossen ist, wird eine erste Spulenwicklung des Elektromagnets, die zwischen den Arbeitskontakten des Relais geschaltet ist, überbrückt. Die erste Spulenwicklung bzw. ein Teil dieser Spulenwicklung übernimmt dabei die Aufgabe des Widerstandes. Durch die Integration des Widerstandes in das Begrenzungsmodul, insbesondere in das Relais, muss lediglich ein Bauteil in die Startvorrichtung eingebaut werden. Ein separater Vorwiderstand im Laststromkreis ist nicht mehr notwendig. Dies führt zu einem erheblich geringeren Konstruktionsaufwand, wobei gleichzeitig auch der Bedarf an zwischen den Bauteilen notwendigen Leitungen bzw. Verkabelungen reduziert wird. Der Bedarf an Verkabelungen wird weiter verringert, da der geschaltete Laststromkreis zugleich der Steuerstromkreis des Begrenzungsmoduls ist, und das Begrenzungsmodul daher außer den Arbeitsanschlüssen keine weiteren Anschlüsse benötigt. In der Folge können somit Herstellungskosten und Arbeitskosten eingespart werden. Zudem wird ein leichterer Einbau und Wechsel des Begrenzungsmoduls durch die Platzeinsparung im Motorraum ermöglicht.
Eine weitere Ausführung der Erfindung umfasst einen Elektromagnet mit einer zweiten Spulenwicklung, die als Haltewicklung dient, um das Relais in der geschlossenen Stellung zu halten. Während die an die Haltewicklung angrenzende Einzugswicklung in der geschlossenen Stellung des Begrenzungsmoduls überbrückt wird, wird die Haltewicklung weiterhin bestromt und kann somit durch eine ausreichende magnetische Durchflutung eine Haltewirkung ausüben. Die Haltewicklung ist als zweite Spulenwicklung gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung zwischen wenigstens einem Arbeitskontakt und einem Arbeitsanschluss des Begrenzungsmoduls geschaltet. Damit sind die Haltewicklung und die Einzugswicklung zueinander in Reihe geschaltet. Während die wenigstens zwei Arbeitskontakte vorzugsweise innerhalb des Begrenzungsmoduls angeordnet sind, um mit der Kontaktplatte zusammenzuwirken und den Laststromkreis somit zu schalten, sind die Arbeitsanschlüsse bevorzugt außerhalb des Begrenzungsmoduls angeordnet. Die Arbeitsanschlüsse dienen dazu, das Begrenzungsmodul in den Lastromkreis einzubinden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die zweite Spulenwicklung, die Haltewicklung, niederohmiger als die wenigstens eine erste Spulenwicklung, die Einzugswicklung. So kann bei geöffneter Stellung des Schaltkontakts der Anlaufstrom mittels der Einzugswicklung begrenzt werden und zugleich bei geschlossener Stellung der Schaltkontakt mittels der Haltewicklung in dieser Stellung gehalten werden, ohne dabei den Hauptstrom weiterhin zu begrenzen bzw. zu reduzieren.
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 Zeichnungen
1 zeigt eine schematische Darstellung einer bekannten zweistufigen Anlaufbeschaltung.
2 zeigt einen schematischen Aufbau eines Startsystems mit einem Begrenzungsmodul gemäß der Erfindung.
3 zeigt eine bevorzugte Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Begrenzungsmoduls.
Ausführungsform(en) der Erfindung
Die 2 und 3 sind zusammenhängend und übergreifend beschrieben, wobei gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.
2 zeigt eine Startvorrichtung, die in Anlehnung an die Startvorrichtung des Standes der Technik (1) aufgebaut ist. Die Startvorrichtung gemäß 2 unterscheidet sich von der Startvorrichtung gemäß 1 durch ein Begrenzungsmodul 6.
In 3 ist das Begrenzungsmodul 6 in vergrößerter Ansicht dargestellt, um die einzelnen Elemente des Begrenzungsmoduls 6 darzustellen. Das Begrenzungsmodul 6 ist an zwei Arbeitsanschlüssen 13 und 14 in den Laststromkreis geschaltet und umfasst im Wesentlichen ein Relais. Das Relais weist als Schaltelement zwei Arbeitskontakte 11 und 12 und eine Kontaktplatte 10 und als Elektromagnet zwei Spulenwicklungen 8 und 9 auf. Die Spulenwicklungen treiben einen Anker 7 an, der mit der Kontaktplatte 10 verbunden ist.
Die Spulenwicklungen 8 und 9 sind zueinander in Reihe geschaltet, wobei die erste Spulenwicklung 8 in geschlossener Stellung des Relais, das heißt, die Kontaktplatte 10 befindet sich in der die zwei Arbeitskontakte 11 und 12 verbindenden Stellung, von der Kontaktplatte 10 überbrückt wird. Beispielsweise wird die Kontaktplatte 10 vom Elektromagnet 8, 9 in die die Arbeitskontakte verbindende Stellung bewegt, sobald der Strom größer als 400 A ist. Während die erste Spulenwicklung 8 in der geschlossenen Stellung des Relais überbrückt wird, wird die zweite Spulenwicklung 9 weiterhin bestromt und sorgt bei einem Strom von beispielsweise größer 50 A für das Halten der Kontaktplatte 10 in geschlossener Stellung des Relais. Die Stromwerte sind je nach erforderlicher Leistung bzw. Anforderung anpassbar.
Entsprechend werden bei offener Stellung des Relais, bei welcher sich die Kontakplatte 10 nicht in der die Arbeitskontakte 11 und 12 verbindenen Stellung befindet, beide Spulenwicklungen 8 und 9 bestromt, wobei die erste Spulenwicklung 8 als Widerstand dient.
Zur weiteren Veranschaulichung wird anhand 3 der Fluss des Stroms durch das Begrenzungsmodul bei offener und geschlossener Stellung des Relais beschrieben.
Der Anlaufstrom fließt gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ausgehend von dem Arbeitsanschluss 13 bei offener Stellung des Relais von dem Arbeitskontakt 11 durch die beiden Spulenwicklungen 8 und 9 zu dem Arbeitskontakt 12. Über den Arbeitsanschluss 14 gelangt der Anlaufstrom deshalb als begrenzter Starterstrom zu dem Starter 4.
Befindet sich das Relais in geschlossener Stellung fließt der Anlaufstrom vom Arbeitsanschluss 13 über den Arbeitskontakt 11 und die Kontakplatte 10 zu dem Arbeitskontakt 12 und weiter über die Spulenwicklung 9 zu dem Arbeitsanschluss 14. Den Starter 4 erreicht nun der unbegrenzte Hauptstrom.

Claims

Begrenzungsmodul (6) zur Begrenzung des Anlaufstroms einer Startvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, wobei das Begrenzungsmodul (6) wenigstens zwei Arbeitskontakte (11, 12), eine relativ zu den Arbeitskontakten (11, 12) bewegbare Kontaktplatte (10) und einen Elektromagnet (8, 9) zum Durchführen der Relativbewegung, um die Kontaktplatte (10) in eine die wenigstens zwei Arbeitskontakte (11, 12) verbindende Stellung zu bringen, aufweist, wobei wenigstens eine erste Spulenwicklung (8) des Elektromagnets zwischen die Arbeitskontakte (11, 12) geschaltet ist, so dass sie von der Kontaktplatte (10) überbrückt wird, wenn sich diese in der die wenigstens zwei Arbeitskontakte (11, 12) verbindenden Stellung befindet.
Begrenzungsmodul nach Anspruch 1, wobei die wenigstens eine erste Spulenwicklung (8) als Widerstand zur Begrenzung des Anlaufstroms dient.
Begrenzungsmodul nach Anspruch 1 oder 2, wobei die wenigstens eine erste Spulenwicklung (8) als Einzugswicklung dient, um die Kontaktplatte (10) in die die wenigstens zwei Arbeitskontakte (11, 12) verbindende Stellung zu bringen.
Begrenzungsmodul nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Elektromagnet (8, 9) eine zweite Spulenwicklung (9) aufweist, die als Haltewicklung dient, um die Kontaktplatte (10) in der die wenigstens zwei Arbeitskontakte (11, 12) verbindenden Stellung zu halten.
Begrenzungsmodul nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die zweite Spulenwicklung (9) niederohmiger als die wenigstens eine erste Spulenwicklung (8) ist.
Begrenzungsmodul nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Elektromagnet (8, 9) so ausgebildet ist, dass er bei einem Anlaufstrom von größer als 400 A die Kontaktplatte (10) in die die wenigstens zwei Arbeitskontakte (11, 12) verbindende Stellung bewegt.
Begrenzungsmodul nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Elektromagnet (8, 9) so ausgebildet ist, dass er bei einem Anlaufstrom von kleiner als 50 A die Kontaktplatte (10) nicht in der die wenigstens zwei Arbeitskontakte (11, 12) verbindende Stellung hält.