DE102017215242A1 - NTC component for installation in the electrical circuit of an electrical unit - Google Patents
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Abstract
Ein NTC-Bauteil zum Einbau in den Stromkreis einer elektrischen Baueinheit weist ein Gehäuse und zwei Anschlusselemente auf, die über ein zwischenliegendes NTC-Widerstandselement elektrisch verbunden sind. Innen im Gehäuse ist ein Ausgleichselement angeordnet, an dem ein Anschlusselement abgestützt ist. Die beiden Anschlusselemente und das NTC-Widerstandselement sind über ein Federelement gegen eine Innenwand des Gehäuses kraftbeaufschlagt. An NTC component for installation in the circuit of an electrical component has a housing and two connection elements, which are electrically connected via an intermediate NTC resistance element. Inside the housing, a compensation element is arranged, on which a connection element is supported. The two connection elements and the NTC resistance element are subjected to a force via a spring element against an inner wall of the housing.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein NTC-Bauteil (Negative Temperature Coefficient) zum Einbau in den Stromkreis einer elektrischen Baueinheit, beispielsweise einer elektrischen Baueinheit in einer Startvorrichtung für eine Brennkraftmaschine.The invention relates to an NTC component (negative temperature coefficient) for installation in the circuit of an electrical unit, for example an electrical unit in a starting device for an internal combustion engine.
Stand der TechnikState of the art
In der
Weitere Starteinrichtungen mit einem NTC-Widerstandselement im Stromkreis einer elektrischen Baueinheit sind aus der
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Das erfindungsgemäße NTC-Bauteil (Negative Temperature Coefficient) kann zum Einbau in den Stromkreis einer elektrischen Baueinheit verwendet werden, beispielsweise in den Stromkreis einer elektrischen Baueinheit in einer Startvorrichtung, die zum Starten von Brennkraftmaschinen eingesetzt wird. Eine derartige Startvorrichtung weist ein Starterritzel sowie ein elektromagnetisches Starterrelais auf, das das Starterritzel zwischen einer Außereingriffsposition und einer Eingriffsposition mit einem Zahnkranz der Brennkraftmaschine überführt. Zum Antreiben des Starterritzels in der Eingriffsposition dient ein elektrischer Startermotor. Im Stromkreis einer elektrischen Baueinheit der Startvorrichtung - vorzugweise des elektrischen Startermotors, gegebenenfalls zusätzlich oder alternativ auch das Starterritzel - kann das NTC-Bauteil angeordnet sein, das bei hohen Temperaturen den elektrischen Strom besser als bei tiefen Temperaturen leitet. Das NTC-Bauteil begrenzt insbesondere zu Beginn der Startphase den Kurzschlussstrom, wodurch ein Spannungseinbruch im Bordnetz des Fahrzeugs verhindert oder zumindest abgemildert wird. Auch kann eine höhere elektrische Leitfähigkeit bei tiefen Temperaturen im Startermotor oder im Starterrelais durch das NTC-Bauteil teilweise oder vollständig kompensiert und ein erhöhter Verschleiß vermieden werden.The NTC component (negative temperature coefficient) according to the invention can be used for installation in the circuit of an electrical unit, for example in the circuit of an electrical unit in a starting device, which is used to start internal combustion engines. Such a starting device has a starter pinion and an electromagnetic starter relay, which transfers the starter pinion between a disengaged position and an engagement position with a ring gear of the internal combustion engine. To drive the starter pinion in the engaged position is an electric starter motor. In the circuit of an electrical unit of the starting device - preferably the electric starter motor, optionally additionally or alternatively, the starter pinion - can be arranged NTC component that conducts the electric current better at high temperatures than at low temperatures. The NTC component limits in particular at the beginning of the starting phase, the short-circuit current, whereby a voltage drop in the electrical system of the vehicle is prevented or at least mitigated. Also, a higher electrical conductivity at low temperatures in the starter motor or in the starter relay can be partially or completely compensated by the NTC component and increased wear can be avoided.
Das NTC-Bauteil weist ein Gehäuse sowie zwei Anschlusselemente für den elektrischen Anschluss an den Stromkreis auf, wobei zwischen den Anschlusselementen innerhalb des Gehäuses ein NTC-Widerstandselement liegt, durch das der elektrische Strom fließt und mit dem die Anschlusselemente elektrisch verbunden sind. Die Anschlusselemente ragen vorteilhafterweise aus dem Gehäuse heraus, wobei an dem herausragenden Abschnitt eines Anschlusselementes die Verbindung mit einem elektrischen Verbindungskabel bzw. einer Litze des Stromkreises erfolgt. Es ist auch möglich, dass ein Anschlusselement oder beide Anschlusselemente nicht aus dem Gehäuse herausragen und der Anschluss an den Stromkreis durch Einstecken eines Verbindungskabels in das NTC-Bauteil erfolgt. Die beiden Anschlusselemente und das zwischenliegende NTC-Widerstandselement können eine zusammenhängende Baueinheit bilden.The NTC component has a housing and two connection elements for the electrical connection to the circuit, wherein between the connection elements within the housing there is an NTC resistance element, through which the electric current flows and to which the connection elements are electrically connected. The connecting elements protrude advantageously out of the housing, wherein on the protruding portion of a connection element, the connection is made with an electrical connection cable or a strand of the circuit. It is also possible that one connection element or both connection elements do not protrude out of the housing and the connection to the circuit takes place by inserting a connection cable into the NTC component. The two connection elements and the intermediate NTC resistance element can form a coherent unit.
Innerhalb des Gehäuses befindet sich ein Ausgleichselement, an dem direkt oder indirekt ein Anschlusselement abgestützt ist. Die beiden Anschlusselemente sowie das zwischen den beiden Anschlusselementen angeordnete NTC-Widerstandselement sind über ein Federelement, das vorzugsweise ebenfalls innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, gegen eine Innenwand des Gehäuses kraftbeaufschlagt. Die Federkraft des Federelements drückt auf eine Seitenfläche eines ersten Anschlusselements und presst das erste Anschlusselement gegen das NTC-Widerstandselement und dieses gegen das zweite Anschlusselement, dessen gegenüberliegende Seitenfläche gegen die nächstliegende Gehäuseinnenwand gedrückt wird.Within the housing is a compensating element on which a connection element is supported directly or indirectly. The two connection elements as well as the NTC resistance element arranged between the two connection elements are subjected to a force against an inner wall of the housing via a spring element, which is also preferably arranged inside the housing. The spring force of the spring element presses on a side surface of a first connection element and presses the first connection element against the NTC resistance element and this against the second connection element, whose opposite side surface is pressed against the nearest housing inner wall.
Diese Ausführung ermöglicht es, Anschlusselemente unterschiedlicher Form und unterschiedlicher Dicke bei unveränderter Außengeometrie des Gehäuses zu verwenden und unter definierter Federspannung spielfrei im Gehäuse zu halten. Es können somit verschiedenartige Anschlusselemente für ein Gehäuse mit unveränderter Außenabmessung verwendet werden, so dass der Einbauraum in der elektrischen Baueinheit für das NTC-Bauteil unabhängig von den verwendeten Anschlusselementen im Wesentlichen oder vollständig unverändert bleibt.This design makes it possible to use connection elements of different shape and different thickness with unchanged outer geometry of the housing and to hold under a defined spring tension backlash in the housing. It is therefore possible to use various connection elements for a housing with an unchanged outer dimension, so that the installation space in the electrical component for the NTC component remains substantially unchanged, regardless of the connection elements used.
Die Anpassung an verschiedene Geometrien der Anschlusselemente erfolgt über das Ausgleichselement, das im Gehäuse angeordnet ist. Unterschiedlich dicke Anschlusselemente können über ein entsprechend ausgeführtes Ausgleichselement kompensiert werden. Insbesondere eine unterschiedliche Dicke der Ausgleichselemente kann mit einer angepassten Dicke des Ausgleichselements ausgeglichen werden. Dies ermöglicht es auch, bei unverändertem Federelement eine konstante Vorspannung zu erreichen, mit der die Anschlusselemente sowie das zwischenliegende NTC-Widerstandselement beaufschlagt werden. Es kann somit auch bei veränderten Anschlusselementen das Federelement weiterverwendet werden. Alternativ ist es aber auch möglich, ein anderes Federelement einzusetzen, wenn sich die Geometrie der Anschlusselemente ändert.The adaptation to different geometries of the connection elements via the compensation element, which is arranged in the housing. Differently thick connection elements can over a appropriately compensated compensation element can be compensated. In particular, a different thickness of the compensating elements can be compensated with an adapted thickness of the compensating element. This also makes it possible to achieve a constant bias with unchanged spring element, with which the connection elements and the intermediate NTC resistance element are acted upon. It can thus continue to be used even with changed connection elements, the spring element. Alternatively, it is also possible to use another spring element when the geometry of the connection elements changes.
Das Ausgleichselement kompensiert auf mechanische Weise eine sich ändernde Geometrie der Anschlusselemente.The compensating element mechanically compensates for a changing geometry of the connecting elements.
Innerhalb des Gehäuses sind die verschiedenen Elemente des NTC-Bauteils gegen äußere Einwirkungen geschützt. Das Gehäuse dient als mechanischer Schutz sowie als Schutz gegen das Eindringen von Feuchtigkeit.Within the housing, the various elements of the NTC component are protected against external influences. The housing serves as mechanical protection as well as protection against the ingress of moisture.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführung bildet das Ausgleichselement eine Innenwand des Gehäuses. Ein Anschlusselement liegt insbesondere unmittelbar an einem Ausgleichselement an und stützt sich gegen das Ausgleichselement ab. In Betracht kommt aber auch eine indirekte Abstützung, indem zwischen dem Ausgleichselement und dem Anschlusselement noch ein weiteres Bauteil oder eine Schicht liegt.According to an advantageous embodiment, the compensation element forms an inner wall of the housing. A connection element bears in particular directly against a compensation element and is supported against the compensation element. But also comes an indirect support by between the compensation element and the connection element is still another component or a layer.
Gemäß noch einer weiteren zweckmäßigen Ausführung befinden sich das Ausgleichselement und das Federelement auf gegenüberliegenden Innenseiten des Gehäuses. Das Federelement beaufschlagt ein erstes Anschlusselement und drückt das erste Anschlusselement, das zwischenliegende NTC-Widerstandselement sowie das zweite Anschlusselement gegen das gegenüberliegend angeordnete Ausgleichselement.According to yet another expedient embodiment, the compensation element and the spring element are located on opposite inner sides of the housing. The spring element acts on a first connection element and presses the first connection element, the intermediate NTC resistance element and the second connection element against the oppositely arranged compensation element.
Alternativ ist es auch möglich, das Ausgleichselement und das Federelement auf der gleichen Seite im Gehäuse anzuordnen. Es ist beispielsweise möglich, dass das Federelement zwischen dem Ausgleichselement und dem nächstliegenden Anschlusselement angeordnet ist.Alternatively, it is also possible to arrange the compensation element and the spring element on the same side in the housing. It is for example possible that the spring element between the compensation element and the nearest connection element is arranged.
Gemäß noch einer weiteren vorteilhaften Ausführung weist das Gehäuse einen Deckel auf und ist das Ausgleichselement an der Deckelinnenseite angeordnet. Der Deckel bildet gemeinsam mit einem Grundgehäuse das Gehäuse und kann von dem Grundgehäuse abgenommen und auf dieses aufgesetzt werden. Das Ausgleichselement an der Deckelinnenseite gelangt somit mit dem Aufsetzen des Deckels auf das Grundgehäuse in die Abstützposition für das nächstgelegene Anschlusselement im NTC-Bauteil. Das Ausgleichselement ist entweder einteilig mit dem Deckel ausgebildet, wobei mit dem Austausch von Deckel und daran angeordnetem Ausgleichselement eine Anpassung an unterschiedliche Geometrien der Anschlusselemente möglich ist. In Betracht kommt aber auch eine separate Ausführung des Ausgleichselementes, so dass die Anpassung an unterschiedliche Geometrien der Anschlusselemente ausschließlich über verschiedene Ausgleichselemente erfolgt und der Deckel beibehalten werden kann. Bei separater Ausführung von Deckel und Ausgleichselement kann es zweckmäßig sein, das Ausgleichselement an der Deckelinnenseite zu befestigen. Grundsätzlich möglich ist es aber auch, dass das Ausgleichselement ohne Befestigung des Deckels lediglich in das Gehäuse eingesetzt und mit dem Aufsetzen des Deckels fixiert wird.According to yet another advantageous embodiment, the housing has a cover and the compensation element is arranged on the inside of the cover. The cover, together with a base housing, the housing and can be removed from the base housing and placed on this. The compensating element on the inside of the cover thus passes with the placement of the cover on the base housing in the support position for the nearest connection element in the NTC component. The compensation element is either formed integrally with the cover, with the replacement of the cover and arranged thereon compensation element adaptation to different geometries of the connection elements is possible. But also comes in a separate embodiment of the compensating element, so that the adaptation to different geometries of the connecting elements exclusively via different compensation elements and the lid can be maintained. In a separate embodiment of the cover and compensation element, it may be appropriate to attach the compensation element to the inside of the cover. In principle, it is also possible that the compensating element is used without attachment of the lid only in the housing and fixed with the placement of the lid.
Es kommen verschiedene Federelemente in Betracht, die die Anschlusselemente und das zwischenliegende NTC-Widerstandselement mit Federkraft beaufschlagen. Das Federelement ist beispielsweise als Blattfeder oder Wellfeder ausgebildet, das sich an einem Gehäusebauteil abstützt und direkt oder indirekt die Anschlusselemente und das NTC-Widerstandselement mit Federkraft beaufschlagt. Die Abstützung erfolgt insbesondere in Höhe des NTC-Widerstandselements.There are various spring elements into consideration, which act on the connecting elements and the intermediate NTC resistance element with spring force. The spring element is formed for example as a leaf spring or corrugated spring, which is supported on a housing component and applied directly or indirectly, the connecting elements and the NTC resistance element with spring force. The support is in particular at the level of the NTC resistance element.
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
-
1 einen Schnitt längs durch eine Startvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, wobei im Stromkreis eines elektrischen Startermotors ein NTC-Bauteil angeordnet ist, -
2 einen Schnitt durch das NTC-Bauteil.
-
1 a section longitudinally through a starting device for an internal combustion engine, wherein in the circuit of an electric starter motor, an NTC component is arranged, -
2 a section through the NTC component.
In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, the same components are provided with the same reference numerals.
Die Startvorrichtung
Der Startermotor
Das Planetengetriebe
Die Freilaufkupplung
Die axiale Verstellbewegung des Starterritzels
Sobald das Starterritzel
Die Startvorrichtung
Die Wicklungen im Ankerpaket
Ein NTC-Bauteil kann gegebenenfalls auch in den Stromkreis des Starterrelais
In
An der Innenseite des Deckels
Durch Anpassung der Dicke d des Ausgleichselementes
Auf der dem Ausgleichselement gegenüberliegenden Seite stützt sich an der Innenseite des Grundgehäuses
Im Ausführungsbeispiel liegt das Federelement
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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