DE19951116A1

DE19951116A1 - Relais, insbesondere für eine Startvorrichtung

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Publication number: DE19951116A1
Application number: DE19951116A
Authority: DE
Inventors: Ngoc-Thach Nguyen; Quang-Ngoc Tran; Werner Sander; Heinz Stichnoth; Karl-Wilhelm Boeker; Lutz Lehnert; Josef Weigt; Gunter C Meyer; Dietmar Krause; Hans-Joach Binio; Anneliese Binnewies; Carmen Binnewies; Andreas Hamerich
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1999-10-23
Filing date: 1999-10-23
Publication date: 2001-04-26
Also published as: DE50015721D1; JP4465139B2; MXPA01006433A; EP1145267A1; ES2329544T3; JP2003513412A; WO2001031668A1; KR20010089666A; KR100747422B1; EP1145267B1; BR0007248A; BRPI0007248B1; US6693503B1

Abstract

Es wird ein Ralais (10). insbesondere für eine Startvorrichtung für eine Brennkraftmaschine vorgeschlagen. Das Relais (10) hat eine Relaisspule (13) und einen Magnetanker (22), der durch Bestromung von der Relaisspule (13) bewegbar ist. Vom Magnetanker (22) ist ein Kontaktelement (37) bestätigbar, wobei am Kontaktelement (37) eine Schaltstange (31) angeordnet ist. Es ist vorgesehen, daß ein Kupplungselement (46) die Schaltstange (31) und den Magnetanker (22) miteinander begrenzt verschiebbar verbindet.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Relais, insbesondere für eine Startvorrichtung einer Brennkraftmaschine, gemäß der Gattung des unabhängigen Anspruchs.

Relais für Startvorrichtungen von Brennkraftmaschinen sind z. B. bekannt aus der DE 41 17 242 C1. Das bekannte Relais umfaßt eine Relaisspule mit einem Magnetanker, der durch Bestromung der Relaisspule bewegbar ist. Durch die Bewegung des Magnetankers in die Spule wird ein am Magnetanker befestigter Stößel nach dem Zurücklegen eines Totweges auf eine Schaltstange gedrückt. Dadurch wird ein Kontaktelement, das mit der Schaltstange verbunden ist, geradlinig bis zum Anschlag an zwei Gegenkontakte verschoben und dadurch ein Schalter eines Stromkreises eines Startermotors geschlossen.

Dieses bekannte Relais weist unter anderem den Nachteil auf, daß der Magnetanker verlierbar ist, wodurch die Handhabung des Relais bei der Montage an die Startvorrichtung erschwert ist. Ein weiterer Nachteil ist, daß lediglich eine Kontaktrückstellfeder das Kontaktelement von den Gegenkontakten löst und dies zum Öffnen des Stromkreises des Startermotors beim sogenannten Kontaktschweißen unter ungünstigen Bedingungen nicht ausreicht.

Vorteile der Erfindung

Mit dem erfindungsgemäßen Relais mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs ist es möglich, einerseits das Relais so zu gestalten, daß der Magnetanker unverlierbar ist und andererseits, die Schwungenergie des Magnetankers nach dem Abschalten der Relaisspule zum Öffnen des Schalters des Stromkreises des Startermotors zu nutzen. Hierzu ist ein Kupplungselement vorgesehen, das die Schaltstange und den Magnetanker miteinander begrenzt verschiebbar verbindet.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen ergeben sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Merkmale.

Durch ein an einer Schaltstange angeordnetes Kontaktelement ist es möglich, daß durch die Bestromung der Relaisspule das Kontaktelement in Kontakt mit Gegenkontakten des Relais gelangt. Dadurch ist beispielsweise ein Schließen des Startermotorstromkreises und durch das Einschalten möglich. Damit nach dem beabsichtigten Ende des Startvorgangs und damit der beendeten Bestromung der Relaisspule das Kontaktelement den Startermotorschalter öffnet, ist der Magnetanker mit einer Rückstellkraft beaufschlagt, die entgegen der Einschaltrichtung des Relais wirkt. Das Kupplungselement ist derart angeordnet, daß der Magnetanker in Rückstellrichtung gegenüber der Schaltstange begrenzt verschiebbar ist. Dadurch ist es möglich, daß der Magnetanker über das Kupplungselement die Schaltstange mitnimmt und so ein Öffnen des Startermotorschalters, insbesondere unter ungünstigen Umständen zum Beispiel beim Kontaktschweißen, ermöglicht. Die Schaltstange weist eine freie Stirnfläche auf, die als Anschlag für einen am Magnetanker befestigten Stößel dient. Damit ist möglich, daß beim Einschaltvorgang der Magnetanker über den Stößel auf die Schaltstange drückt und so das Kontaktelement gegen die Gegenkontakte zum Schließen des Startermotorschalters drückt. Das Kupplungselement umgibt die Schaltstange und den Stößel jeweils teilweise. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn das Kupplungselement mittels einer Schnappverbindung mit der Schaltstange verbunden ist, da sich dann das Kupplungselement leichter auf die Schaltstange überschieben läßt. Eine einfache und kostengünstige Variante einer Verbindung zwischen dem Kupplungselement der Schaltstange und dem Stößel ist dadurch gegeben, daß das Kupplungselement die Schaltstange und den Stößel hülsenförmig umgibt. Ein hülsenförmiges Kupplungselement ist insbesondere dann von Vorteil, wenn das Kupplungselement aus einem hülsenförmig umgeformten Blech besteht. Zudem erleichtert dies ein Überschieben über die Schaltstange beziehungsweise den Stößel. Das Kupplungselement hintergreift mit zumindest einem Vorsprung entweder einen korrespondierenden Gegenvorsprung am Stößel oder einen korrespondierenden Gegenvorsprung am Magnetanker. Weist der Magnetanker keinen Stößel auf, ist die einzige Möglichkeit einen Vorsprung anzubringen der Magnetanker selbst. Weist dagegen der Magnetanker einen Stößel auf, ist es von Vorteil den Vorsprung am Stößel anzubringen, da dadurch das Kupplungselement nicht zu groß baut. Das Kupplungselement ist in einer weiteren Variante derart ausgestaltet, daß die Schaltstange in einer Durchgangsöffnung durch den Magnetanker geführt wird. Wird das Kupplungselement abschnittsweise derart ausgebildet, daß es die Schaltstange in einer Durchgangsöffnung durch den Magnetanker führt, so kann man den dabei entstehenden, beziehungsweise vorhandenen Bund dazu verwenden, daß ein Federelement sich daran abstützt und ein Kontaktelement in ein vom Kupplungselement entfernte Stellung drückt.

Zeichnungen

Die Erfindung wird nachstehend in zwei Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Relais in einer Längsschnittsdarstellung,

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Relais in einer Längsschnittsdarstellung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Identische bzw. gleichwirkende Bauteile sind mit gleichen Bezugszahlen bezeichnet.

Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Relais 10, insbesondere für eine Startvorrichtung einer Brennkraftmaschine. Das Relais 10 weist eine Relaisspule 13 auf, an der ein Magnetkern 16 angeordnet ist. Die Relaisspule 13 ist in ein Gehäuse 19 eingesetzt. Der Relaisspule 13 ist ein beweglicher Magnetanker 22 zugeordnet, mit dem ein Stößel 25 fest verbunden ist. In einer Durchgangsöffnung 28 des Magnetkerns 16 ist eine Schaltstange 31 mittels eines hülsenförmigen Elements 34 aus Isolierstoff axial geführt, das gleichzeitig als Aufnahme für ein Kontaktelement 37 dient. Mit der Schaltstange 31 ist auch das Kontaktelement 37 in der Durchgangsöffnung 28 axial verschiebbar. Erreicht das Kontaktelement 37 eine Endlage, so gelangt es in Kontakt mit Gegenkontakten 40 des Relais. Durch den Kontakt des Kontaktelements 37 mit den Gegenkontakten 40 wird ein Stromkreis eines nicht dargestellten Startermotors geschlossen, so daß der Startermotor über das Kontaktelement 37 von einer Batterie bestromt werden kann.

Wird die Relaispule 13 bestromt, so wird der Magnetanker 22 durch ein Magnetfeld, das über das Gehäuse 19 und den Magnetkern 16 sowie den Magnetanker 22 verläuft, in die Relaisspule 13 eingezogen, bis er an einer Stirnfläche des Magnetkerns 16 anliegt. Diese Einzugsbewegung bestimmt eine Einschaltrichtung. Der Stößel 25 wird damit in Richtung der Schaltstange 31 bewegt und gelangt schließlich mit einer freien Stirnfläche 43 der Schaltstange 31 in Berührung und übt so auf die Schaltstange 31 und das mit dieser verbundene Kontaktelement 37 eine Schubkraft aus, siehe Fig. 2.

Im Relais 10 ist ein Kupplungselement 46 vorgesehen, das die Schaltstange 31 und den Magnetanker 22 miteinander begrenzt verschiebbar verbindet. Wie aus Fig. 1 erkennbar ist, ist das Kupplungselement 46 derart angeordnet, daß der Magnetanker 22 in eine Rückstellrichtung, die der Einschaltrichtung entgegengesetzt ist, gegenüber der Schaltstange 31 begrenzt verschiebbar ist. In den Ausführungsbeispielen nach Fig. 1 und Fig. 2 wird dies dadurch erreicht, daß einerseits das Kupplungselement 46 mit der Schaltstange 31 nicht verschiebbar verbunden ist und andererseits das Kupplungselement 46 einen Vorsprung 49 hat, der einen korrespondierenden Gegenvorsprung 52 am Stößel 25 hintergreift. Der Gegenvorsprung 52 ist zwischen dem Vorsprung 49 und der freien Stirnfläche 43 frei verschiebbar. In beiden Beispielen ist die Schaltstange 31 mit dem Kupplungselement 46 mittels einer Schnappverbindung 55 verbunden. In beiden Ausführungsbeispielen umgibt das Kupplungselement 46 die Schaltstange 31 und den Stößel 25 jeweils teilweise und durch die im wesentlichen zylindrische Form des Kupplungselements 46 umgibt das Kupplungselement 46 die Schaltstange 31 und den Stößel 25 hülsenförmig.

In beiden Ausführungsbeispielen ist ein Federelement 58 vorgesehen, das sich an einem Endabschnitt 61 des Kupplungselements 46, welcher Magnetanker 22 abgewandt ist, abstützt und das Kontaktelement 37 in eine vom Kupplungselement 46 entfernte Stellung drückt. Bevor das Kontaktelement 37 die beiden Gegenkontakte 40 elektrisch verbindet, wird diese entfernte Stellung durch einen mit der Schaltstange 31 fest verbundenen Anschlag 64 bestimmt, siehe auch Fig. 1. Befindet sich dagegen die Schaltstange 31 in Einschaltstellung, so wird die vom Kupplungselement 46 entfernte Stellung durch die Gegenkontakte 40 bestimmt. In Fig. 1 stützt sich dabei das Federelement 58 auf einer Innenseite des hülsenförmigen Elements 34 und andererseits an einer Stirnfläche des Endabschnitts 61 des Kupplungselements 46 ab. Im Unterschied dazu, stützt sich das besagte Federelement 58 im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 an einem Bund 67 des Kupplungselements 46 ab.

Damit das Kupplungselement 46 die Schaltstange 31 in der Durchgangsöffnung 28 des Magnetkerns 16 führen kann, ist der Endabschnitt 61 des Kupplungselements 46 in seinem Außendurchmesser so vergrößert, daß sich eine geeignete Passung zwischen Endabschnitt 61 und Durchgangsöffnung 28 ergibt. Für den gleichen Zweck ist im zweiten Ausführungsbeispiel das Kupplungselement 46 so hülsenförmig erweitert, daß einerseits innerhalb einer hülsenförmigen Erweiterung 70 das Federelement 58 aufgenommen ist und andererseits die hülsenförmige Erweiterung 70 einen geeigneten Außendurchmesser aufweist, so daß sich eine passende Führung des Kupplungselements 46 in der Durchgangsöffnung 28 ergibt.

Während eines Anlaßvorgangs wird der Magnetanker 22 in die Relaisspule 13 eingezogen und drückt mit seinem Stößel 25 auf die Schaltstange 31. Das mit der Schaltstange 31 verbundene Kupplungselement 46 drückt wiederum über das Federelement 5ß und das hülsenförmige Element 34 das Kontaktelement 37 gegen die beiden Gegenkontakte 40. In ungünstigen Schaltzuständen kann es dabei zum Verschweißen zwischen dem Kontaktelement 37 und den Gegenkontakten 40 kommen. Durch dieses Verschweißen ist unter ungünstigen Umständen beim bekannten Relais selbst nach dem Öffnen eines Startschalters und damit der nachlassenden Kraft zwischen Stößel 25 und Schaltstange 31 und der Kraft einer Kontaktrückstellfeder 71 der Startermotor unnötig lange bestromt, was zu Überlastung und schließlich zum Ausfall des Startermotors führen kann. Wird dagegen beim erfindungsgemäßen Relais 10 der Startschalter geöffnet, so wird wie beim bekannten Relais 10 die Bestromung der Relaisspule zunächst 13 beendet. Der Magnetanker 22 wird daraufhin durch eine Rückstellkraft, in seine Ausgangslage gedrückt. Die Rückstellkraft kann beispielsweise, wie in beiden Ausführungsbeispielen gezeigt, durch eine Rückstellfeder 73 innerhalb des Magnetankers 22 erzeugt werden. Der durch die Rückstellkraft schließlich beschleunigte Magnetanker 22 nimmt in dem erfindungsgemäßen Relais 10 über das Kupplungselement 46 die Schaltstange 31 und diese über den Anschlag 64 das Kontaktelement 37 mit und reißt es schließlich von den beiden Gegenkontakten 40 los. Dazu weist der Stößel 25 einen Stößelbund 76 auf, der bei Bewegung des Magnetankers 22 in Rückstellrichtung das Kupplungselement 46 an seinem Vorsprung 49 mitnimmt. Ein Impuls wird somit über das Kupplungselement 46 und die Schnappverbindung 55 auf die Schaltstange 31 und dann über den Anschlag 64 auf das Kontaktelement 37 übertragen und somit dieses Kontaktelement 37 von den Gegenkontakten 40 schlagartig losgerissen.

Alternativ zu den beiden Ausführungsbeispielen ist es auch möglich, daß das Kupplungselement 46 einem radial nach außen gerichteten Vorsprung 49 aufweist, der einen zum Gegenvorsprung 52 des Stößels 25 äquivalenten Gegenvorsprung 52 in einer Ausnehmung 79 des Magnetankers 22 hintergreift. In diesem Fall ist die Rückstellkraft beispielsweise dadurch zu erzeugen, daß außerhalb des Magnetankers 22 ein Federelement diese Rückstellkraft erzeugt.

Das Kupplungselement 46 nach Fig. 1 stellt ein Spritzgußteil aus Kunststoff dar. Das Kupplungselement 46 nach Fig. 2 ist eine aus Blech hergestellte Variante, die durch Rollen eines Blechstreifens hergestellt ist.

Claims

1. Relais, insbesondere für eine Startvorrichtung einer Brennkraftmaschine, mit einer Relaisspule (13) und mit einem Magnetanker(22), der durch Bestromung von der Relaisspule (13) bewegbar ist, und mit einem Kontaktelement (37), das vom Magnetanker (22) betätigbar ist, wobei am Kontaktelement (37) eine Schaltstange (31) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kupplungselement (46) vorgesehen ist, das die Schaltstange (31) und den Magnetanker (22) zueinander begrenzt verschiebbar verbindet.

2. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetanker (22) durch Bestromung der Relaisspule (13) derart in eine Einschaltrichtung des Relais (10) bewegt wird, daß das Kontaktelement (37) in Kontakt mit Gegenkontakten des Relais (10) gelangt.

3. Relais nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetanker (22) mit einer Rückstellkraft beaufschlagt ist, die in Rückstellrichtung entgegen der Einschaltrichtung des Relais (10) wirkt.

4. Relais nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungselement (46) derart angeordnet ist, daß der Magnetanker (22) in Rückstellrichtung gegenüber der Schaltstange (31) begrenzt verschiebbar ist.

5. Relais nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltstange (31) eine freie Stirnfläche (43) hat, die als Anschlag für einen am Magnetanker (22) befestigten Stößel (25) dient.

6. Relais nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungselement (46) die Schaltstange (31) und den Stößel (25) jeweils teilweise umgibt.

7. Relais nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungselement (46) die Schaltstange (31) und den Stößel (25) hülsenförmig umgibt.

8. Relais nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungselement (46) und die Schaltstange (31) axial zueinander fixiert sind.

9. Relais nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltstange (31) mit dem Kupplungselement (46) mittels einer Schnappverbindung (55) verbunden ist.

10. Relais nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungselement (46) die Schaltstange (31) in einer Durchgangsöffnung (28) durch den Magnetanker (22) führt.

11. Relais nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungselement (46) zumindest einen Vorsprung (49) hat, der einen korrespondierenden Gegenvorsprung (52) am Stößel (25) bzw. Magnetanker (22) hintergreift.

12. Relais nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (25) einen Stößelbund (76) aufweist.

13. Relais nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Federelement (58) Vorgesehen ist, das sich an einem Endabschnitt (61) des Kupplungselements (46), welcher dem Magnetanker (22) abgewandt ist, abstützt und das Kontaktelement (37) in eine vom Kupplungselement (46) entfernte Stellung drückt.

14. Relais nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Federelement (58) an einem Bund (67) des Kupplungselements (46) abstützt.