DE19745937C1 - Starteinrichtung für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Starteinrichtung für Brennkraftmaschinen mit einem Startermotor mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen.

Es ist bekannt, daß Brennkraftmaschinen mittels einer Startvorrichtung gestartet werden müssen, da diese nicht von alleine anlaufen. Hierzu werden üblicher­ weise Startermotoren eingesetzt, die über ein als sogenanntes Einrückrelais ausgebildetes Starterrelais mit einer Spannungsquelle verbunden werden, und gleichzeitig ein Ritzel des Startermotors mit einem Zahnkranz eines Schwungrades der Brennkraftmaschine zum Andrehen in Eingriff gebracht wird. Zum Einschal­ ten des Starterrelais ist es bekannt, dieses über einen externen Schalter, beispielsweise einen Zünd­ schloßschalter oder Startschalter des Kraftfahrzeu­ ges, anzusteuern. Nach Erreichen des Selbstlaufs der Brennkraftmaschine muß der Startermotor ausgespurt werden, um einer Geräuschentwicklung und einem unnö­ tigen Verschleiß vorzubeugen. Bekannt ist eine manu­ elle Startabschaltung durch Loslassen des Zünd- be­ ziehungsweise Startschalters. Um eine Komforterhöhung in Kraftfahrzeugen zu erreichen, sind Lösungen be­ kannt, bei denen eine automatische Einleitung und Abschaltung des Startvorganges mittels eines elektro­ nischen Motorsteuergerätes erfolgt. Hierzu ist die Anordnung einer elektronischen Schnittstelle erfor­ derlich, die eine Verbindung zwischen dem Motorsteu­ ergerät und der Startvorrichtung realisiert.

Aus der DE 195 03 537 A1 ist bekannt, diese elektro­ nische Schnittstelle in einem separaten Gehäuse anzu­ ordnen, das von außen an den Startermotor ange­ flanscht ist. Hierbei ist nachteilig, daß dieses Ge­ häuse - gerade beim Einsatz in verschmutzungsanfäl­ ligen Motorräumen von Kraftfahrzeugen - einer hohen Belastung (z. B. Schüttelbelastung) ausgesetzt ist, und ein zusätzlicher Einbauraum zur Verfügung stehen muß. Aus der US-PS 4,227,231 ist bekannt, eine Steuerelektronik in einem Gehäuse eines Relais zu integrieren. Ferner ist aus der DE-GM 17 87 309 be­ kannt, Bauelemente eines Relais mittels eines Halte­ elementes zu positionieren. Die älteren Patentanmel­ dungen DE 197 46 370 A1 und EP 0 828 275 A1 zeigen Einrückrelais für Anlasser von Brennkraftmaschinen, bei denen eine elektronische Steuerschaltung in einem Gehäuse des Einrückrelais integriert sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Starteinrichtung der gattungsgemäßen Art zu schaffen, die einfach aufgebaut ist und keinen zusätzlichen Einbauraum benötigt. Die erfindungsgemäße Startein­ richtung mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen bietet den Vorteil, daß in einfacher Weise eine sichere und kostengünstige Anordnung der Steuer­ elektronik möglich ist. Dadurch, daß die Steuer­ elektronik in einem Hauptstromkontakte des Starter­ relais umgreifenden Gehäusedeckel angeordnet ist, wobei die Steuerelektronik an einem Halteelement befestigt ist, das durch eine Fügeverbindung zwischen dem Gehäuse und Gehäusedeckel des Starterrelais lagefixiert ist, läßt sich aufgrund des Wegfalls extern liegender Bauteile sowie Verbindungsleitungen eine kompakte Bauweise erreichen, wobei zusätzlich eine geschützte Anordnung der Steuerelektronik mög­ lich ist. Diese bedarf daher keiner zusätzlichen Einhausung, so daß neben einer Gewichtseinsparung die Einsparung von zusätzlichen Bauteilen möglich ist, und kein zusätzlicher Einbauraum für die Steuer­ elektronik im Kraftfahrzeug zur Verfügung stehen muß.

Ferner kann durch das Halteelement gleichzeitig einerseits die Positionierung der Steuerelektronik übernommen werden, während andererseits das Halteele­ ment die Steuerelektronik trägt. Somit ist eine ein­ fache und kostengünstige Lösung realisiert, bei der eine multifunktionelle Ausnutzung des Halteelementes möglich ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen. Insbesondere durch die Ausnut­ zung des Halteelementes als Bauelementträger der Bauelemente der Steuerelektronik sowie gleichzeitig als elektrischer Masseleiter und Wärmeableiter für die Bauelemente der Steuerelektronik läßt sich die Einbindung der Steuerelektronik in das Starterrelais mit wenig Aufwand realisieren. Das Halteelement ist vorzugsweise als Stanz-Biegeteil ausgebildet, so daß dieses in einfacher Weise mit für eine Massenferti­ gung geeigneter Verfahren herstellbar ist. Außerdem arbeitet ein Teil dieses Halteelementes auch als eine Feder wie eine bisherige Tellerfeder, die den Schal­ terdeckel gegen der Bördelkante des Schaltergehäuses andrückt und festhält.

Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungs­ beispiel anhand der zugehörigen Zeichnungen näher er­ läutert. Es zeigen:

Fig. 1a bis 1c Ansichten eines Starterrelais mit inte­ grierter Steuerelektronik;

Fig. 2a bis 2c Ansichten der auf einem Halteelement an­ geordneten Steuerelektronik und

Fig. 3a bis 3c Ansichten des Halteelementes.

In Fig. 1 ist ein als Einrückrelais ausgebildetes Starterrelais 10 gezeigt. Fig. 1a zeigt eine teil­ weise aufgeschnittene Draufsicht, Fig. 1b einen Längsschnitt und Fig. 1c eine Draufsicht auf einen abgenommenen Gehäusedeckel des Starterrelais 10. Das Starterrelais 10 umfaßt ein Gehäuse 12, das eine Relaisspule 14 aufnimmt. Die Relaisspule 14 umgreift eine Ankerführungshülse 16, die mit ihrem einen Ende sich an einen Magnetkern 18 fixiert. In der Ankerfüh­ rungshülse 16 ist axial beweglich ein Anker 20 gela­ gert, der eine Schaltachse 22 aufweist, wobei die Schaltachse 22 (ein Teil als Mitnehmer bei Anker und ein Teil als Schaltachse bei Magnetkern gelagert) ge­ teilt ausgeführt ist. Ein in Fig. 1b links darge­ stellter Teil der Schaltachse 22 (Mitnehmeranteil) trägt einen Betätigungsfortsatz 24 zum Einspuren eines nicht dargestellten Ritzels eines Startermotors in einen Zahnkranz einer Brennkraftmaschine.

Das Gehäuse 12 ist mittels eines Schalterdeckels 26 verschließbar, wobei der Gehäusedeckel 26 gleichzei­ tig eine Kontaktkammer 28 ausbildet, innerhalb der eine Kontaktbrücke in Kontakt mit Hauptstromkontakten 27 und 29 bringbar ist.

Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung soll auf den detaillierten Aufbau und auf die Funktion des Star­ terrelais nicht näher eingegangen werden, da diese allgemein bekannt sind. Durch Bestromen der Relais­ spule 14 mit einem Steuerstrom wird der Anker 20 gegen die Kraft eines Federelementes 30 in Richtung des Magnetkernes 18 gedrängt. Hierdurch werden die Teile der Schaltachse 22 aufeinander zubewegt, so daß der - in Fig. 1b rechts dargestellte - Teil, der die Kontaktbrücke trägt, diese innerhalb der Kontaktkam­ mer 28 gegen die Hauptstromkontakte 27 beziehungswei­ se 29 führt. Hiermit wird der nicht dargestellte Startermotor mit der Batterie des Kraftfahrzeuges verbunden und kann die Brennkraftmaschine andrehen. Gleichzeitig mit dem Schließen der Hauptkontakte 27 und 29 wird durch den linken Teil der Schaltachse 22 (Mitnehmeranteil) das Ritzel des Startermotors in einen Zahnkranz der Brennkraftmaschine eingespurt, so daß eine kraftschlüssige Kopplung zwischen dem Star­ termotor und der Brennkraftmaschine erfolgt.

Zur Einleitung und Aufrechterhaltung beziehungsweise Abbruch des Startvorganges, nach Erreichen des Selbstlaufes der Brennkraftmaschine, ist eine Steuer­ elektronik 32 vorgesehen, die über ein nicht darge­ stelltes Motorsteuergerät des Kraftfahrzeuges mit Steuersignalen ansteuerbar ist. Die Steuerelektronik 32 bildet somit eine Schnittstelle zwischen dem Mo­ torsteuergerät und dem Starterrelais 10. Mittels der Steuerelektronik 32 wird beispielsweise die Beauf­ schlagung der Relaisspule 14 zur Einleitung des Startvorganges mit einem Steuerstrom durchgeführt. Da zur Einleitung des Startvorganges zunächst eine grö­ ßere Kraft auf den Anker 20 auszuüben ist, da dieser zunächst gegen die Kraft des Federelementes 30 ein­ ziehen muß, und die Schaltachse 22 das Ritzel und die Kontaktbrücke betätigen muß, muß der Steuerstrom ent­ sprechend hoch sein. Nach Abschluß der Einziehbewe­ gung kann die Relaisspule 14 auf Halten der Start­ stellung umgestellt werden, wobei dieses beispiels­ weise durch Absenken des Steuerstromes erfolgen kann, da nunmehr lediglich nur noch eine Haltekraft aufzu­ bringen ist. Zur Realisierung dieser Steuerfunktion besitzt die Steuerelektronik 32 entsprechende Bauele­ mente, wobei beispielsweise ein Transistor 34 eine Diode 36 sowie ein Kondensator 38 vorgesehen sind. Hinsichtlich der elektrischen Funktionen dieser Bau­ elemente soll im Rahmen der vorliegenden Beschreibung nicht weiter eingegangen werden.

Die Bauelemente 34 bis 38 sind auf einem Haltefeder­ element 40 angeordnet, dessen Aufbau und Funktion anhand der Fig. 2 und 3 verdeutlicht wird. In den Fig. 2a, 2b und 2c ist das Haltefederelement 40 mit angeordneten Transistor 34, Diode 36 und Konden­ sator 38 gezeigt, während die Fig. 3a, 3b und 3c lediglich verschiedene Ansichten des Halteelementes 40 als Stanz- und Biegeteil in unbestücktem Zustand zeigen.

Das Halteelement 40 besitzt einen im wesentlichen ringförmig ausgebildeten Haltebügel 42, der bei der Montage des Starterrelais 10 zwischen dem Gehäuse 12 und dem Gehäusedeckel 26 (Fig. 1) eingeklemmt ist und als Tellerfeder arbeitet. Das Gehäuse 12 bildet hierzu eine Ringstufe 44 aus, in der der Haltebügel 42 eingelegt ist. Mittels eines Bundes 46 des Schal­ terdeckels 26 wird der Haltebügel 42 zwischen dem Ge­ häuse 12 und dem Gehäusedeckel 26 in der Ringstufe 44 federnd festgespannt. Um eine möglichst vibrations­ sichere Befestigung des Halteelementes 40 zu errei­ chen, ist der Haltebügel 42 - in axialer Richtung gesehen - elastisch flach angedrückt, so daß sich aufgrund einer Elastizität des Materials des Halte­ elementes 40 eine Federwirkung ergibt. Insbesondere in den Fig. 2a, 2c sowie 3a und 3b wird die feder­ artige Verformung des Haltebügels 42 deutlich. Hier­ bei wechseln sich verformte Bereiche 47 mit nicht verformten Bereichen 49 des Haltebügels 42, über den Umfang betrachtet, ab, so daß ein sicheres Einspannen zwischen dem Gehäuse 12 und dem Schalterdeckel 26 möglich ist. Der Haltebügel 42 bildet quasi eine Tellerfeder aus.

Von dem Haltebügel 42 entspringt ein achsparallel verlaufender Träger 48, der die Bauelemente der Steuerelektronik 32 trägt. Der Träger 48 bildet eine erste Ebene 50 und eine zweite Ebene 52 aus. Die Ebenen 50 und 52 sind im wesentlichen quasi parallel beabstandet zueinander angeordnet, so daß sich ein Freiraum 54 zwischen den Ebenen 50 und 52 ergibt. An den Ebenen 50 und 52 sind ferner hier angedeutete Federabschnitte 56, 58 beziehungsweise 60 ausgebil­ det.

Das Haltefederelement 40 kann hergestellt werden, indem aus einem blechartigen Ausgangsmaterial die einzelnen Formmerkmale des Halteelementes durch auf­ einanderfolgende Stanz- und Biegeschritte struktu­ riert werden. Hierbei wird zunächst der Träger 48, entsprechend der späteren Kontur des Haltebügels 42 ausgestanzt. Gleichzeitig können die nicht näher bezeichneten Ausnehmungen mitgestanzt werden, die später die Ebenen 50 beziehungsweise 52 und die Fe­ derelemente 56, 58 und 60 ergeben. Wie insbesondere in Fig. 3a deutlich wird, wird die Ebene 52 des Trägers 48 aus der Ebene 50 des Trägers 48 ausge­ stanzt und entsprechend abgewinkelt gebogen, so daß der Freiraum 54 entsteht. Die Federelemente 58 und 60 sind ebenfalls aus entsprechenden Ausnehmungen der Ebene 50 ausgestanzt und abgebogen. Das Federelement 56 wiederum ist aus einer entsprechenden Ausnehmung der Ebene 52 ausgestanzt und abgebogen. Somit läßt sich aus einem einfachen Blechteil entsprechend der gewünschten Geometrie das Halteelement 40 erzielen.

Neben der Befestigungsfunktion im Starterrelais 10 und Haltefunktion für die Steuerelektronik 32 dient das Halteelement 40 gleichzeitig als Masseleiter für die elektrische Ankopplung des Transistors 34, der Diode 36 und des Kondensators 38. Hierzu ist das Halteelement 40 über das Gehäuse 12 des Starterrelais 10 oder eine gesonderte elektrisch leitende Verbin­ dung auf Masse gelegt. Die einzelnen Bauelemente sind mit ihren Masseanschlüssen mit dem Träger 48 verbun­ den. Hierzu kann eine Kontaktierung der Massean­ schlüsse der Bauelemente über die Federelemente 42 erfolgen. Durch entsprechende Vorspannung der Feder­ elemente 56, 58 und 60, die durch die Elastizität des Materials des Halteelementes 40 in Verbindung mit der elastischen, ausreichenden Vorspannkraft der Federab­ schnitte 56, 58 beziehungsweise 60 ausgelegt ist, wird auch unter schwierigen Bedingungen, wie sie beispielsweise im Einbau eines Kraftfahrzeuges gege­ ben sind, eine sichere elektrische Kontaktierung erreicht.

Neben der Funktion als Masseleiter dient das Halte­ element 40 als Wärmeableiter für den Transistor 34 beziehungsweise einen den Transistor 34 aufweisenden Mikrochip. Hierzu ist der Transistor 34 auf einem Positionierträger angeordnet, der aus einem elek­ trisch nichtleitenden Material, beispielsweise einer Kunststoff-Kleberfolie, besteht, der in den Freiraum 54 zwischen den Ebenen 50 und 52 des Trägers 48 auf Ebene 50 einzukleben ist. Hierbei ist der Massean­ schluß des Transistors 34 so hergestellt, daß sein Ableiter auf Ebene 50 geschweißt wird. Durch die Vorspannung der Ebene 52 wird der Klebfolien-Träger mit dem Transistor 34 in den Freiraum 54 eingeklemmt und ist somit verliersicher positioniert. Durch die relativ großflächige Anlage der Ebene 52 und 48, wie dies in Fig. 2a und 3a deutlich wird, ist neben der guten Kontaktierung eine große Wärmeableitfläche vorhanden.

Während der Montage des Halteelementes 40 kragt der Träger 48 in den Gehäusedeckel 26 hinein, der einen entsprechend ausgebildeten Einbauraum 64 aufweist. Gleichzeitig stützt sich der Federabschnitt 56 an dem Gehäusedeckel 26 ab (Fig. 1a), so daß eine gute Klemm-Spannung zusätzlich sichergestellt wird. Über den Federabschnitt 42 kann gleichzeitig eine Masse­ ankopplung des Halteelementes 40 erfolgen. Gegebenen­ falls kann der Einbauraum 64 mit einer elektrisch isolierenden Vergußmasse aufgefüllt werden, so daß eine schüttelsichere geschützte Positionierung der Steuerelektronik 32 gegeben ist. Auf die Darstellung und Erläuterung der einzelnen Anschlüsse der Steuer­ elektronik 32 wurde aus Gründen der Übersichtlichkeit verzichtet.

Insgesamt wird deutlich, daß mittels eines einfach aufgebauten Halteelementes 40 gleichzeitig mehrere Funktionen, nämlich als Träger, als Kühlkörper, als elektrischer Masseleiter sowie als Positionierelement erzielt werden können. Das Halteelement 40 besteht vorzugsweise aus einem Federmetall, so daß die ein­ zelnen Funktionen, wie elektrische Leitfähigkeit, Wärmeleitfähigkeit sowie Aufbringen von Federkräften, realisierbar sind. Durch einfache Stanz- und Biege­ schritte sind die Halteelemente 40 in für eine Mas­ senfertigung geeigneter Weise produzierbar.

Claims (8)

1. Starteinrichtung für Brennkraftmaschinen mit einem Startmotor, der über ein Startrelais mit einer Span­ nungsquelle verbindbar und mit einem Ritzel mit einem Zahnkranz der Brennkraftmaschine in Eingriff bringbar ist, sowie einer Steuerelektronik zur Ansteuerung des Starterrelais, die eine Schnittstelle zwischen einem Motorsteuergerät und der Starteinrichtung bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektronik (32) in einem Hauptstromkontakte (27, 29) des Starter­ relais (10) umgreifenden Gehäusedeckel (26) angeord­ net ist, wobei die Steuerelektronik (32) an einem Halteelement (40) befestigt ist, das durch eine Fügeverbindung zwischen dem Gehäuse (12) und dem Gehäusedeckel (26) des Starterrelais (10) lagefixiert ist.

2. Starteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Halteelement (40) einen Haltebügel (42) zur Lagefixierung und einen Träger (48) zur Aufnahme der Steuerelektronik (32) aufweist.

3. Starteinrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltebügel (42) tellerfederartig vorgespannte Bereiche (47, 49) ausbildet.

4. Starteinrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (48) Ebenen (50, 52) aufweist, die in etwa parallel beab­ standet zueinander verlaufen, zwischen denen ein Freiraum (54) zur klemmenden Aufnahme der Steuerelek­ tronik (32) ausgebildet ist.

5. Starteinrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteelement (40) als elektrische Masseanbindung der Steuerelek­ tronik (32) dient.

6. Starteinrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteelement (40) als Kühlkörper beziehungsweise Wärmeableiter für wärmeerzeugende Bauelemente der Steuerelektronik (32) dient.

7. Starteinrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteelement (40) ein Stanz- und Biegeteil ist.

8. Starteinrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteelement (40) aus einem Federmetall besteht.