DE102014224581A1 - Electromagnetic relay, in particular starter relay for a starting device - Google Patents
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Abstract
Ein elektromagnetisches Relais weist zwei radial übereinanderliegende Wicklungen auf, deren Wicklungsdrähte die gleiche nicht-runde Querschnittsform, jedoch eine unterschiedliche Querschnittsfläche aufweisen.An electromagnetic relay has two radially superimposed windings whose winding wires have the same non-round cross-sectional shape but a different cross-sectional area.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein elektromagnetisches Relais, insbesondere ein Starterrelais für eine Startvorrichtung, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to an electromagnetic relay, in particular a starter relay for a starting device, according to the preamble of
Stand der TechnikState of the art
Aus der
Das Starterrelais weist in einem Gehäuse eine erste Relaiswicklung auf, die die Funktion einer Einzugswicklung hat und deren Feld einen Hubanker verstellt, welcher über einen Gabelhebel mit dem Starterritzel gekoppelt ist. Bei einer Bestromung der Relaiswicklung wird der Hubanker axial in die umgreifende Wicklung hineingezogen. The starter relay has in a housing on a first relay winding, which has the function of a pull-in winding and the field adjusts a lifting armature, which is coupled via a fork lever with the starter pinion. When energizing the relay winding of the lifting armature is pulled axially into the encompassing winding.
Auf die erste Relaiswicklung ist eine zweite Relaiswicklung aufgewickelt, die die Funktion einer Schalteinrichtung zum Einschalten des elektrischen Startermotors hat. Bei Bestromung der zweiten Relaiswicklung wird der Hubanker um ein zusätzliches Maß verstellt und betätigt einen Schaltanker, wodurch der elektrische Stromkreis des Startermotors geschlossen wird. Die erste und die zweite Relaiswicklung weisen unterschiedliche Querschnitte auf, zwischen den beiden Relaiswicklungen befindet sich eine Zwischenlage, welche eine glatte Unterlage für die radial außen liegende, zweite Relaiswicklung bildet, so dass die zweite Relaiswicklung in orthozyklischer Weise gewickelt werden kann, bei der die Windungen zumindest annähernd orthogonal zur Längsachse des Wicklungsträgers stehen.On the first relay winding, a second relay winding is wound, which has the function of a switching device for switching on the electric starter motor. When the second relay winding is energized, the lifting armature is adjusted by an additional amount and actuates a switching armature, whereby the electric circuit of the starter motor is closed. The first and the second relay winding have different cross sections, between the two relay windings is an intermediate layer which forms a smooth surface for the radially outer, second relay winding, so that the second relay winding can be wound in an orthocyclic manner, in which the turns at least approximately orthogonal to the longitudinal axis of the winding support.
Bekannt sind des Weiteren Starterrelais für Startvorrichtungen, die auf einem Wicklungsträger eine erste Wicklung aufweisen, welche die Funktion einer Einzugswicklung hat, und axial beabstandet eine zweite Wicklung, die als Haltewicklung fungiert. Zum Verschieben des Starterritzels werden beide Wicklungen bestromt, wodurch der Hubanker verstellt und das Starterritzel in den Zahnkranz der Brennkraftmaschine eingespurt wird. Anschließend wird zum Halten des Hubankers nur noch die Haltewicklung bestromt. Ein derartiges Starterrelais wird beispielsweise in der
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein kostengünstiges und kompakt bauendes elektromagnetisches Relais mit zwei radial übereinanderliegenden Wicklungen zu schaffen. The invention is based on the object to provide a cost-effective and compact design electromagnetic relay with two radially superimposed windings.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an. This object is achieved with the features of
Mithilfe des erfindungsgemäßen elektromagnetischen Relais kann ein elektromagnetisches Feld zum Verstellen eines Hubankers erzeugt werden. Das elektromagnetische Relais wird beispielsweise als Starterrelais für eine Startvorrichtung für eine Brennkraftmaschine eingesetzt, um ein Starterritzel zwischen einer Außerfunktionsposition und einer vorgerückten Eingriffsposition mit dem Zahnkranz der Brennkraftmaschine zu verstellen. In der Eingriffsposition wird das Starterritzel von einem elektrischen Startermotor angetrieben, wodurch die Brennkraftmaschine gestartet wird. Der Hubanker des Starterrelais ist kinematisch mit dem Starterritzel gekoppelt, beispielsweise über einen Gabelhebel.By means of the electromagnetic relay according to the invention, an electromagnetic field for adjusting a lifting armature can be generated. The electromagnetic relay is used, for example, as a starter relay for a starting device for an internal combustion engine to adjust a starter pinion between a non-functional position and an advanced engagement position with the ring gear of the internal combustion engine. In the engaged position, the starter pinion is driven by an electric starter motor, whereby the internal combustion engine is started. The lifting armature of the starter relay is kinematically coupled to the starter pinion, for example via a fork lever.
Es kommen auch Anwendungen des elektromagnetischen Relais in anderen Anwendungen in Betracht, unabhängig von Startvorrichtungen.There are also applications of the electromagnetic relay in other applications, regardless of starting devices.
Das Relais weist zwei Wicklungen auf, die radial übereinanderliegend auf einem Wicklungsträger angeordnet sind. Die Wicklungen können vorteilhafterweise unabhängig voneinander bestromt werden und erzeugen jeweils ein elektromagnetisches Feld, das auf den gleichen Hubanker wirkt und diesen gegen die Kraft einer Rückstellfeder verstellt. Die erste Wicklung hat beispielsweise die Funktion einer Einzugswicklung, um den Hubanker gegen die Kraft einer Stellfeder aus der Ruhelage in eine ausgelenkte Position zu verstellen. Die zweite Wicklung hat eine zusätzliche Funktion, beispielsweise als Haltefeder bzw. -wicklung, um den Hubanker in der ausgelenkten Position zu halten, in der die Einzugswicklung vorteilhafterweise nicht länger bestromt wird. Es ist aber auch beispielsweise eine Funktion der zweiten Wicklung zur Verstärkung des Magnetfeldes der ersten Wicklung möglich, um z.B. den Hubanker noch weiter axial auszulenken und in eine Kontaktposition mit einer Einschalteinrichtung zu verstellen und einen elektrischen Stromkreis zu schließen, beispielsweise für den Startermotor einer Startvorrichtung.The relay has two windings which are arranged radially one above the other on a winding support. The windings can advantageously be energized independently of each other and each generate an electromagnetic field which acts on the same lifting armature and this adjusted against the force of a return spring. The first winding, for example, has the function of a pull-in winding in order to adjust the lifting armature against the force of a positioning spring from the rest position into a deflected position. The second winding has an additional function, for example, as a retaining spring or winding to hold the lifting armature in the deflected position, in which the pull-in winding is advantageously no longer energized. However, it is also possible, for example, a function of the second winding for amplifying the magnetic field of the first winding, to e.g. to deflect the lifting armature even further axially and to adjust it into a contact position with a switching-on device and to close an electric circuit, for example for the starter motor of a starting device.
Die radial innen liegende Wicklung hat beispielsweise die Funktion der Einzugswicklung und die radial außen liegende Wicklung die Funktion der Haltewicklung. Es ist aber auch eine umgekehrte Ausführung möglich, bei der die radial innen liegende Wicklung die Funktion der Haltewicklung und die radial außen liegende Wicklung die Funktion der Einzugswicklung hat.The radially inner winding has, for example, the function of the pull-in winding and the radially outer winding the function of the holding winding. But it is also a reverse embodiment possible in which the radially inner winding has the function of the holding winding and the radially outer winding the function of the pull-in winding.
Bei dem erfindungsgemäßen elektromagnetischen Relais liegt die radial außen liegende, zweite Wicklung unmittelbar auf der radial innen liegenden, ersten Wicklung auf. Eine die Wicklungen separierende Zwischenlage entfällt, die innen liegende Wicklungslage der zweiten Wicklung liegt auf Kontakt zur äußeren Wicklungslage der ersten Wicklung. Durch den Wegfall der Zwischenlage zwischen den Wicklungen wird in Radialrichtung eine kompakte Ausführung erreicht.In the electromagnetic relay according to the invention, the radially outer, second winding is located directly on the radially inner, first winding. An intermediate layer separating the windings is eliminated, the inner winding layer of the second winding is in contact with the outer winding layer of the first winding. By eliminating the intermediate layer between the windings, a compact design is achieved in the radial direction.
Die Wicklungsdrähte der beiden Wicklungen weisen die gleiche nicht-runde Querschnittsform auf, sie unterscheiden sich jedoch in der Querschnittsfläche. The winding wires of the two windings have the same non-round cross-sectional shape, but they differ in cross-sectional area.
Indem eine nicht-runde Querschnittsform für beide Wicklungsdrähte gewählt wird, können Zwischenräume zwischen axial benachbarten Windungen und radial aufeinanderliegenden Lagen innerhalb einer Wicklung minimiert werden. Des Weiteren kann mit dem nicht-runden Querschnitt eine glattflächige Mantelfläche am Außenumfang der radial innen liegenden Wicklung auf dem Wicklungsträger erreicht werden, wobei die Mantelfläche die Unterlage für die zweite, radial außen liegende Wicklung bildet. Auf eine Zwischenlage zwischen der ersten, radial innen liegenden Wicklung und der zweiten, radial außen liegenden Wicklung kann verzichtet werden, wodurch sich der Aufbau des Relais erheblich vereinfacht und der Prozessschritt der Aufbringung der Zwischenlage komplett entfallen kann. Außerdem ist der Raumbedarf in Radialrichtung reduziert, es wird eine kompakte Ausführung erreicht.By choosing a non-round cross-sectional shape for both winding wires, gaps between axially adjacent turns and radially superposed layers within a winding can be minimized. Furthermore, with the non-circular cross-section, a smooth-surface lateral surface can be achieved on the outer circumference of the radially inner winding on the winding carrier, wherein the lateral surface forms the underlay for the second, radially outer winding. An intermediate layer between the first, radially inner winding and the second, radially outer winding can be dispensed with, whereby the structure of the relay considerably simplified and the process step of applying the intermediate layer can be completely eliminated. In addition, the space requirement is reduced in the radial direction, it is achieved a compact design.
Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass aufgrund der Minimierung von Zwischenräumen zwischen benachbarten Windungen bzw. Lagen der Füllfaktor erhöht ist. Another advantage is that due to the minimization of gaps between adjacent turns or layers, the fill factor is increased.
Zudem ergeben sich thermische Vorteile durch den direkten Kontakt zwischen innen und außen liegender Wicklung. Der direkte Kontakt verbessert die Wärmeübertragung zwischen den beiden Wicklungen.In addition, there are thermal benefits through the direct contact between inside and outside lying winding. The direct contact improves the heat transfer between the two windings.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführung weisen die Wicklungsdrähte jeweils eine rechteckige Querschnittsform auf, bei der sich die Länge der Seitenkanten voneinander unterscheidet. Bei rechteckiger Querschnittsform, bevorzugt mit rechten Winkeln, ggf. auch in schiefwinkliger Ausführung, entstehen Zwischenräume zwischen benachbarten Windungen lediglich durch die abgerundeten Ecken.According to an advantageous embodiment, the winding wires each have a rectangular cross-sectional shape, in which the length of the side edges differ from each other. For rectangular cross-sectional shape, preferably with right angles, possibly also in skewed design, gaps between adjacent turns arise only through the rounded corners.
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist die kürzere Seitenkante des Wicklungsdrahtes, der eine größere Querschnittsfläche aufweist, gleich lang wie die längere Seitenkante des Wicklungsdrahts mit kleinerer Querschnittsfläche. Dies ermöglicht es, die beiden Wicklungen in der Weise aufzuwickeln, dass die längere Seite des kleineren Wicklungsdrahts an der Schmalseite des größeren Wicklungsdrahts liegt. Auf diese Weise sind identische Windungszahlen für jede Wicklung möglich. Die Anzahl der Windungen pro Wicklung ist vorteilhafterweise an die axiale Länge des Aufnahmeraums auf dem Wicklungsträger angepasst, die ein ganzzahliges Vielfaches der Schmalseite des größeren Wicklungsdrahts bzw. der längeren Seitenkante des kleineren Wicklungsdrahts ist.According to a further expedient embodiment, the shorter side edge of the winding wire, which has a larger cross-sectional area, is the same length as the longer side edge of the winding wire with a smaller cross-sectional area. This makes it possible to wind the two windings in such a way that the longer side of the smaller winding wire lies on the narrow side of the larger winding wire. In this way, identical numbers of turns are possible for each winding. The number of turns per winding is advantageously adapted to the axial length of the receiving space on the winding support, which is an integer multiple of the narrow side of the larger winding wire and the longer side edge of the smaller winding wire.
Gemäß noch einer weiteren vorteilhaften Ausführung weisen beide Wicklungsdrähte das gleiche Verhältnis von kürzerer zu längerer Seitenkante auf. Dementsprechend handelt es sich um ähnliche Querschnitte der Wicklungsdrähte. Es kann beispielsweise zweckmäßig sein, dass die längere Seitenkante um 50 % länger ist als die kürzere Seitenkante.According to yet another advantageous embodiment, both winding wires have the same ratio of shorter to longer side edge. Accordingly, these are similar cross sections of the winding wires. For example, it may be appropriate for the longer side edge to be 50% longer than the shorter side edge.
Gemäß noch einer weiteren zweckmäßigen Ausführung weisen die beiden Wicklungen jeweils die gleiche Anzahl an Wicklungslagen auf. Da die Längsseite des kleineren Wicklungsdrahts an die Schmalseite des größeren Wicklungsdrahts angepasst ist, weist die Wicklung des kleineren Wicklungsdrahts eine geringere radiale Erstreckung auf als die Wicklung des größeren Wicklungsdrahts.According to yet another expedient embodiment, the two windings each have the same number of winding layers. Since the longitudinal side of the smaller winding wire is adapted to the narrow side of the larger winding wire, the winding of the smaller winding wire has a smaller radial extent than the winding of the larger winding wire.
Gemäß noch einer weiteren zweckmäßigen Ausführung werden die Wicklungsdrähte durch Profilieren aus einem Runddraht hergestellt. Jeder Wicklungsdraht wird in einem Umformwerkzeug vorteilhafterweise von zwei verschiedenen Seiten profiliert und hierbei mit einer verformenden Kraft beaufschlagt, anschließend wird der profilierte Wicklungsdraht auf den Wicklungsträger aufgewickelt. Die Profilierung des Wicklungsdrahts von zwei Seiten zur Einstellung von Höhe und Breite des Wicklungsdrahts hat den Vorteil, dass Drahtdurchmesserschwankungen auf Grund von Fertigungstoleranzen sich nur auf den Eckradius des profilierten Drahtes auswirken, nicht jedoch auf die Höhe und die Breite. Hierdurch wird ein stabiler Herstellungsprozess gewährleistet.According to yet another expedient embodiment, the winding wires are produced by profiling from a round wire. Each winding wire is advantageously profiled in a forming tool from two different sides and in this case acted upon by a deforming force, then the profiled winding wire is wound onto the winding support. The profiling of the winding wire from two sides to adjust the height and width of the winding wire has the advantage that wire diameter fluctuations due to manufacturing tolerances affect only the corner radius of the profiled wire, but not on the height and width. This ensures a stable manufacturing process.
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:Further advantages and expedient embodiments can be taken from the further claims, the description of the figures and the drawings. Show it:
Die in
Die drehende Antriebsbewegung auf die Welle
Der Startvorrichtung
In
In einer Wicklungsaufnahme des Wicklungsträgers
Der Wicklungsdraht
Die Seitenkanten der Wicklungsdrähte
Durch das genannte Größen- und Seitenkantenverhältnis besitzen beide Wicklungen die gleiche Windungsanzahl innerhalb der Aufnahme des Wicklungsträgers
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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