DE19646145A1

DE19646145A1 - Anlasseranordnung eines Verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE19646145A1
Application number: DE19646145A
Authority: DE
Inventors: Charles Manuel Freitas; Marc Raymond Massicotte; Xiaolin Brian Xue
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1995-12-04
Filing date: 1996-11-08
Publication date: 1997-06-05
Anticipated expiration: 2016-11-09
Also published as: GB9623994D0; HU9603085D0; HUP9603085A3; HUP9603085A2; GB2308011B; GB2308011A; US5563563A; DE19646145C2; JPH09162030A

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlasseranordnung eines Verbren nungsmotors mit einem einen ersten Festkontakt und einen zweiten Festkontakt aufweisenden Einrückrelais mit einem zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen den Fest kontakten vorgesehenen beweglichen elektrischen Kontakt.

Elektromechanische Einrückrelais werden vielseitig einge setzt, so u. a. auch in Starteranordnungen von Kraftfahrzeugen mit Verbrennungsmotoren. Einrückrelais stellen typische Bauteile in Startermotoranordnungen bei Anlassern von Ver brennungsmotoren dar. Startermotoranordnungen weisen einen zum Starten des Verbrennungsmotors dienenden Startermotor auf. Einrückrelais haben die Aufgabe, für den Start des Motors eine schaltbare elektrische Verbindung mit zwei Festkontakten und einem beweglichen Kontakt zwischen der Fahrzeugbatterie und dem Startermotor bereitzustellen.

Die Kontakte bestehen nach dem Stand der Technik aus Kupfer, ei nem relativ teuren Werkstoff von relativ hoher elektrischer Leitfähigkeit. Damit soll eine langlebige, während tausender von Schaltzyklen hoch leitfähige elektrische Verbindung zwi schen dem beweglichen Kontakt und den beiden Festkontakten sichergestellt werden.

Da Fahrzeughersteller weltweit in einem erheblichen Wettbe werb untereinander stehen, wird angestrebt, unter Auf rechterhaltung eines hohen Qualitätsstandards die Produkti onskosten zu senken.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Einrückrelais der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß unter Auf rechterhaltung eines hohen Qualitätsstandards eine preiswerte Herstellung erfolgen kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß einer der beiden Festkontakte des Einrückrelais aus Stahl be steht.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß der bewegliche Kontakt und einer der beiden Festkontakte aus unterschiedlichen Grundmaterialien bestehen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß das Einrückrelais einen aus Kupfer bestehenden Anschluß stift mit einem einstückig damit ausgebildeten ersten Fest kontakt, einen aus Stahl bestehenden Anschlußstift mit einem einstückig damit ausgebildeten zweiten Festkontakt und einen aus Kupfer bestehenden beweglichen Kontakt aufweist, und daß der aus Kupfer bestehende bewegliche Kontakt derart gegen überliegend zu dem ersten Festkontakt und dem zweiten Fest kontakt angeordnet ist, daß die Festkontakte durch einen elektrischen Schaltvorgang über den beweglichen Kontakt mit einander verbindbar sind.

Einrückrelais gemäß der Erfindung sind im Vergleich zu Ein rückrelais nach dem Stand der Technik bei gleichzeitig höhe rer Leistung kostengünstiger herstellbar.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zei gen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Ausführungs beispiels einer Anlasseranordnung gemäß der Erfin dung;

Fig. 2 eine schematische Schaltbilddarstellung der Anlasser anordnung gemäß Fig. 1, und

Fig. 3 eine Querschnittsdarstellung eines Einrückrelais der Anlasseranordnung gemäß Fig. 1 und Fig. 2.

In Fig. 1 ist eine Anlasseranordnung 20 eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Die Anlasseranordnung 20 weist ein Einrückrelais 22 und einen Startermotor 24 auf. Das Einrückrelais 22 hat in bekannter Weise zwei Funktionen. Die erste Funktion besteht in der Erzeugung einer mechanischen Kraft, welche über ein Ritzel 26 auf einen (nicht dargestellten) Zahnkranz des Ver brennungsmotors des Kraftfahrzeugs aufgebracht wird. Die zweite Funktion besteht darin, für das Anlassen des Motors eine schaltbare elektrische Verbindung zwischen einer Fahr zeugbatterie und dem Startermotor 24 bereitzustellen.

Die elektrische Schaltung der Anlasseranordnung 20 wird nach folgend anhand von Fig. 2 beschrieben. Die Energiequelle zum Starten des Verbrennungsmotors wird durch eine Batterie 30 gebildet. Zum Starten des Motors wird ein Zündschalter 32 in Schließstellung gebracht.

Das Einrückrelais 22 weist eine Einzugsspule 34 und eine Hal tespule 36 auf. Die Einzugsspule 34 und die Haltespule 36 sind mit einem Kolbenelement 38 magnetisch gekoppelt, wel ches mit einem beweglichen elektrischen Kontakt 40 in Verbin dung steht.

Das Einrückrelais 22 weist drei nach außen geführte An schlüsse auf. Ein Batterieanschluß 42 (üblicherweise bekannt als "B+"-Anschluß) steht mit der Batterie 30 in Verbindung. Ein (üblicherweise als "M"-Anschluß bezeichneter) Motoran schluß 44 steht mit dem Startermotor 24 in Verbindung. Der Motoranschluß 44 steht darüber hinaus mit einem Ende der Ein zugsspule 34 in Verbindung. Ein (üblicherweise als "S"-An schluß bezeichneter) Starteranschluß 46 steht mit dem anderen Ende der Einzugsspule 34 und mit einem Ende der Haltespule 36 in Verbindung. Zudem steht der Starteranschluß 46 mit dem Zündschalter 32 in Verbindung. Das andere Ende der Haltespule 36 liegt über das Metallgehäuse des Einrückrelais 22 an Masse.

Die in Fig. 2 dargestellte Schaltanordnung arbeitet in be kannter Weise wie folgt:
Bei Schließen des Zündschalters 32 wird der bewegliche Kon takt 40 durch Wirkung der Einzugsspule 34 und der Haltespule 36 entsprechend der Darstellung in Fig. 2 nach oben bewegt, so daß der Batterieanschluß 42 und der Motor 44 elektrisch miteinander verbunden werden. Dies hat zur Folge, daß dem Startermotor 24 elektrische Energie zugeführt wird. (Die Be wegung des Kolbenelementes 38 hat außerdem zur Folge, daß das Ritzel 26 (Fig. 1) mit dem Zahnkranz des Verbrennungsmotors in Eingriff kommt). Die Einzugsspule 34 ist bei Verbindung des Batterieanschlusses 42 und des Motoranschlusses 44 kurzgeschlossen. Die Anlagestellung bzw. Eingriffsstellung des Kolbenelementes 38 bleibt durch Wirkung der Haltespule 36 aufrechterhalten. Wenn der Verbrennungsmotor gestartet ist und der Zündschalter 32 geöffnet wird, bewegt sich der Kontakt 40, mit der Folge, daß die Verbindung zwischen dem Batterieanschluß 42 und dem Motoranschluß 44 unterbrochen wird.

In Fig. 3 ist eine Querschnittsdarstellung des Einrückrelais 22 gezeigt.

Zusätzlich zu den unter Bezugnahme auf Fig. 2 bereits beschriebenen Merkmalen weist das Einrückrelais 22 einen er sten, mit dem Batterieanschluß 42 in Verbindung stehenden Festkontakt 60 auf. Der Batterieanschluß 42 weist ein Außen gewinde auf, derart, daß mittels einer Mutter eine elektri sche Leitung an dem Batterieanschluß 42 angebracht werden kann.

Der Werkstoff des ersten Festkontaktes 60 ist vorzugsweise Kupfer. Im Gegensatz zu der Möglichkeit, gesondert ausgebil det und dementsprechend an dem Batterieanschluß 42 angebracht zu sein, ist der erste Festkontakt 60 vorzugsweise einstückig mit dem Batterieanschluß 42 ausgebildet. Es kann jedoch auch so sein, daß der erste Festkontakt 60 gesondert ausgebildet und anschließend mit dem Batterieanschluß 42 durch Löten, Hartlöten oder durch eine andere eine elektrische Verbindung erzeugende Befestigungsmaßnahme verbunden ist. Aus Korro sionsschutzgründen kann darüber hinaus der Batterieanschluß 42 verzinnt ausgebildet sein. Da der erste Festkontakt 60 mit dem Batterieanschluß 42 verbunden ist, schließt eine verzinnte Ausbildung des Batterieanschlusses 42 im allgemei nen auch ein, daß der erste Festkontakt 60 ebenfalls verzinnt ist.

Das Einrückrelais 22 weist weiterhin einen zweiten Festkon takt 64 auf, der mit dem Motoranschluß 44 in elektrischer Verbindung steht. Der Motoranschluß 44 weist an seiner Außen seite ein Gewinde auf.

Der zweite Festkontakt 64 besteht aus Stahl und ist vorzugs weise einstückig mit dem Motoranschluß 44 ausgebildet. Es kann jedoch auch so sein, daß der zweite Festkontakt 64 ge sondert ausgebildet und mit dem Motoranschluß 44 durch Löten, Hartlöten oder eine andere, eine elektrische Verbindung her stellende Befestigungsmaßnahme verbunden ist. Aus Korrosions schutzgründen kann der Motoranschluß 44 verzinnt sein. Da der zweite Festkontakt 64 mit dem Motoranschluß 44 verbunden ist, beinhaltet eine verzinnte Ausbildung des Motoranschlusses 44 im allgemeinen, daß auch der zweite Festkontakt 64 verzinnt ist.

Der bewegliche Kontakt 40 besteht vorzugsweise aus Kupfer.

Wenn durch Wirkung des Einrückrelais 22 der bewegliche elek trische Kontakt 40 gegen die Festkontakte 60 und 64 anliegt, hat dies zur Folge, daß der Batterieanschluß 42 und der Mo toranschluß 44 miteinander verbunden sind.

Der zwischen dem Batterieanschluß 42 und dem Motoranschluß 44 über das Einrückrelais 22 fließende Strom erreicht erhebliche Größenordnungen, typischerweise einige 100 A. Ein Fachmann würde im Hinblick auf diese großen Ströme nicht erwarten, daß der Festkontakt 64 aus Stahl bestehen könnte, sondern würde statt dessen ein Material von höherer elektrischer Leitfähigkeit wählen. Darüber hinaus würde der Fachmann den Einsatz eines derartigen Materials erwarten, daß infolge des gewählten Materials auch über lange Zeit und auch während einer Vielzahl von Schaltzyklen des Einrückrelais 22 eine hohe elektrische Leitfähigkeit gewährleistet ist. Ein konventioneller Werkstoff für den zweiten Festkontakt 64 wäre beispielsweise Kupfer.

Es wurde aber gefunden, daß sich dann, wenn der zweite Fest kontakt 64 aus Stahl besteht, nach relativ wenigen Schaltzy klen des Einrückrelais 22 eine Kupferschicht von dem bewegli chen Kontakt 40 auf den zweiten, aus Stahl bestehenden Fest kontakt 64 ablagert. Diese Kupferschicht hat zur Folge, daß über die gesamte Lebensdauer des Einrückrelais 22 eine zuver lässige elektrische Verbindung von hoher Leitfähigkeit zwi schen dem beweglichen Kontakt 40 und dem zweiten Festkontakt 64 aufrechterhalten bleibt.

Der Einsatz von Stahl bei einstückiger Ausgestaltung des Mo toranschlusses 44 und des zweiten Festkontaktes 64 bringt ge genüber einer Verwendung des Materials Kupfer für den glei chen Zweck einen sehr großen Kostenvorteil mit sich. Da somit die Verwendung von Stahl eine erhebliche Kostenreduzierung bei unverändertem Leistungsverhalten zur Folge hat, ist der Einsatz von Stahl gegenüber alternativen Konstruktionen sehr vorteilhaft.

Die Verwendung von Stahl für den zweiten Festkontakt 64 führt darüber hinaus zu einer unerwarteten Leistungssteigerung. Im Vergleich zu einer Ausführungsform, bei der der bewegliche Kontakt 40 und der Festkontakt 64 jeweils aus Kupfer besteht, tritt nämlich an der Kontaktstelle des beweglichen Kontaktes mit dem zweiten Festkontakt 64 eine geringere Abnutzung auf, so daß die Verwendung von Stahl für den zweiten Festkontakt 64 somit zu einer Verlängerung der Lebensdauer des Einrückre lais 22 führt.

Claims

1. Anlasseranordnung eines Verbrennungsmotors, mit einem einen ersten Festkontakt (60) und einem zweiten Festkon takt (64) aufweisenden Einrückrelais (22), und mit einem zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen den Festkontakten (60, 64) vorgesehenen beweglichen elek trischen Kontakt (40), dadurch gekennzeichnet, daß einer der Festkontakte (64) aus Stahl besteht.

2. Anlasseranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß der aus Stahl bestehende Festkontakt (64) be schichtet ist.

3. Anlasseranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, daß die Beschichtung aus einer Verzinnung besteht.

4. Anlasseranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da durch gekennzeichnet, daß der bewegliche elektrische Kon takt (40) aus einem eine höhere elektrische Leitfähigkeit als Stahl aufweisenden Werkstoff besteht.

5. Anlasseranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da durch gekennzeichnet, daß der bewegliche elektrische Kon takt (40) aus Kupfer besteht.

6. Anlasseranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da durch gekennzeichnet, daß der nicht aus Stahl bestehende Festkontakt (60) aus Kupfer besteht.

7. Anlasseranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da durch gekennzeichnet, daß der nicht aus Stahl bestehende Festkontakt (60) beschichtet ist.

8. Anlasseranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich net, daß die Beschichtung aus einer Verzinnung besteht.

9. Anlasseranordnung eines Verbrennungsmotors mit Einrückre lais (22), welches einen ersten Festkontakt (60), einen zweiten Festkontakt (64) und einen zur Herstellung einer Verbindung zwischen dem ersten Festkontakt (60) und dem zweiten Festkontakt (64) vorgesehenen beweglichen elek trischen Kontakt (40) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche elektrische Kontakt (40) und einer der Festkontakte (64) aus unterschiedlichen Grundmaterialien bestehen.

10. Anlasseranordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich net, daß einer der Festkontakte (64) aus Stahl besteht.

11. Anlasseranordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich net, daß der elektrische Kontakt (40) und der andere Festkontakt (60) aus dem gleichen Werkstoff bestehen.

12. Anlasseranordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, da durch gekennzeichnet, daß der Festkontakt (64) eine Be schichtung aufweist.

13. Anlasseranordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, da durch gekennzeichnet, daß der bewegliche Kontakt (40) und der andere Festkontakt (60) aus dem gleichen Werkstoff bestehen.

14. Startervorrichtung eines Kraftfahrzeugs mit einer elek trischen Energiequelle (30), einem Startermotor (24) und mit einem Einrückrelais (22) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der aus Stahl beste hende Festkontakt (64) mit dem Startermotor (24) und der andere Festkontakt (60) mit der elektrischen Energie quelle (30) in Verbindung stehen.

15. Startervorrichtung eines Kraftfahrzeugs mit einer elek trischen Energiequelle (30), einem Startermotor (24) und mit einem Einrückrelais (22) nach Anspruch 4 oder 5, da durch gekennzeichnet, daß der aus Stahl bestehende Fest kontakt (64) mit dem Startermotor (24) und der andere Festkontakt (60) mit der elektrischen Energiequelle (30) in Verbindung stehen.

16. Startervorrichtung eines Kraftfahrzeugs mit einer elek trischen Energiequelle (30), einem Startermotor (24) und mit einem Einrückrelais (22) nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der aus Stahl beste hende Festkontakt (64) mit dem Startermotor (24) und der andere Festkontakt (60) mit der elektrischen Energie quelle (30) in Verbindung stehen.

17. Einrückrelais, mit:
einem kupfernen Anschlußstift mit einem einstückig damit ausgebildeten ersten Festkontakt (60),
einem aus Stahl bestehenden Anschlußstift mit einem ein stückig damit ausgebildeten zweiten Festkontakt (64), und mit
einem aus Kupfer bestehenden beweglichen Kontakt (40), welcher gegenüberliegend zu dem ersten Festkontakt (60) und dem zweiten Festkontakt (64) derart angeordnet ist, daß der erste Festkontakt (60) und der zweite Festkontakt (64) durch einen elektrischen Schaltvorgang miteinander verbindbar sind.

18. Elektrische Schaltanordnung mit einer Batterie (30), ei nem Startermotor (24) und einem Einrückrelais (22) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der aus Stahl bestehende Anschlußstift (44) elektrisch mit dem Starter motor (24) und der aus Kupfer bestehende Anschlußstift (42) elektrisch mit der Batterie (30) verbunden sind.

19. Elektrische Schaltanordnung nach Anspruch 17, dadurch ge kennzeichnet, daß die Kontaktstifte (42, 44) verzinnt sind.

20. Elektrische Schaltanordnung nach Anspruch 18, dadurch ge kennzeichnet, daß die Kontaktstifte (42, 44) verzinnt sind.