DE3722286A1 - Starthilfekabel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Starthilfekabel das aus einer ersten, elek­ trisch isolierten, flexiblen Niederspannungsleitung, deren beide End­ abschnitte mit je einer ersten, elektrisch isolierten Polzange elek­ trisch verbunden sind, und das aus einer zweiten, elektrisch isolier­ ten, flexiblen Niederspannungsleitung besteht, deren beide Endab­ schnitte mit je einer zweiten, elektrisch isolierten Polzange elek­ trisch leitend verbunden sind.

Bekannte, herkömmliche Starthilfekabel dieser Art (vgl. etwa DIN 72 553 in der Fassung des Entwurfs vom Februar 1987) sind zum Ein­ satz an Kraftfahrzeugen mit Verbrennungsmotor bestimmt und dienen der vorübergehenden Übertragung der zum Starten notwendigen elek­ trischen Energie von einer Fremdbatterie.

Aus den deutschen Patentschriften 27 18 188 und 32 28 471 sind Über­ spannungsschutzgeräte zur Ableitung von Blitzströmen bekannt, mit einem Varistor und einem dazu elektrisch parallel geschalteten Über­ spannungsableiter, der eine Blitzstrom-tragfähige Luft-Funkenstrecke aufweist. Ferner offenbart die deutsche Offenlegungsschrift 29 20 979 eine Überspannungsschutzeinrichtung zum Schutz von Niederspannungsanlagen mit einem Metalloxidvaristor und einem dazu parallel geschalteten Überspannungsableiter, der eine Luft- Funkenstrecke aufweist. Solche Überspannungsschutzeinrichtungen sind bislang nicht in Verbindung mit Starthilfekabeln einge­ setzt worden.

Seit vielen Jahren enthalten Kraftfahrzeuge elektronische An­ lagen und Bauteile, beispielsweise in der Zündelektronik und/ oder in Kraftstoff-Einspritzeinrichtung. Auch die in jüngerer Zeit entwickelten Antiblockiersysteme und Antischlupfsysteme enthalten in erheblichem Umfang elektronische Komponenten.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist festgestellt worden, daß beim Gebrauch herkömmlicher Starthilfekabel erhebliche in­ duktive Spannungsspitzen auftreten können. Insbesondere, wenn als Fremdbatterie die Starterbatterie eines Kraftfahrzeuges mit laufendem Motor dient, der Starthilfevorgang erfolgreich war und nunmehr die Polzangen von den Batterieklemmen gelöst werden müssen, können bei der ersten Entfernung einer Polzange kurzzeitig hohe Spitzenspannungen auftreten, die mit einer er­ heblichen Funkenbildung verbunden sind. Im Bereich von Mikro­ und Millisekunden können Spannungen bis zu über 1000 Volt auf­ treten, welche eine ernsthafte Gefahr für die hochwertigen Bau­ teile und Komponenten moderner Fahrzeugelektronik darstellen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Start­ hilfekabel bereitzustellen, das weiterhin universell bei den verschiedensten Kraftfahrzeugtypen einsetzbar ist, das jedoch bei Durchführung eines Starthilfevorgangs das Auftreten hoher Spitzenspannungen, welche die Fahrzeugelektronik beeinträchtigen könnten, sicher vermeidet.

Ausgehend von einem Starthilfekabel herkömmlicher Bauart mit den oben aufgezeigten Merkmalen ist die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der ersten und der zweiten Nieder­ spannungsleitung und/oder zwischen deren ersten und zweiten Pol­ zangen vorhanden ist, und in diese elektrisch leitende Verbindung wenigstens ein spannungsabhängiger Widerstand eingesetzt ist, des­ sen Durchlaßspannung oberhalb der Betriebsspannung herkömmlicher Starterbatterien für Kraftfahrzeuge liegt. Vorzugsweise liegt die­ se Durchlaßspannung wenigstens 20 bis 60 Volt über der Batterie- Betriebsspannung.

Als elektrisch leitende Verbindung kann vorzugsweise eine dritte, elektrisch isolierte flexible Leitung vorgesehen sein. Alternativ kann die elektrisch leitende Verbindung lediglich aus den beiden Anschlußabschnitten bestehen, über welche jeder spannungsabhängige Widerstand einerseits mit der ersten Niederspannungsleitung und an­ dererseits mit der zweiten Niederspannungsleitung elektrisch leitend verbunden ist.

Als spannungsabhängige Widerstände kommen beispielsweise Varistoren, insbesondere Metalloxid-Varistoren und eine analog wirkende Anord­ nung von Schaltungselementen in Betracht. Zu solchen analog wirken­ den Anordnungen von Schaltungselementen gehören beispielsweise zwei antiparallel geschaltete Z-Dioden, Thyristoren oder eine Anordnung mit zwei antiparallel geschalteten Thyristoren (Triac). Vorzugswei­ se dient als spannungsabhängiger Widerstand eine parallel geschal­ tete Anordnung eines Metallvaristors und eines gasgefüllten Über­ spannungsableiters. Die Durchlaßspannung des Metalloxidvaristors liegt vorzugsweise im Bereich von etwa 40 bis 60 Volt, und der gasgefüllte Überspannungsableiter weist eine Durchlaß- bzw. An­ sprechspannung von 90 Volt und mehr auf, so daß insbesondere bei Auftreten hoher Spannungsspitzen der gasgefüllte Überspannungsab­ leiter als Schutzanordnung für den Metalloxid-Varistor dient.

Das erfindungsgemäße Starthilfekabel mit elektronischer Schutz­ schaltung ist gut geeignet für die typischerweise verwendeten 12- und 24-Volt-Starterbatterien in herkömmlichen Kraftfahrzeugen mit Otto- und Diesel-Motoren.

Der in der elektronischen Schutzschaltung des erfindungsgemäßen Starthilfekabels vorgesehene spannungsabhängige Widerstand hat die Funktion eines "spannungsabhängigen Schalters". Unterhalb seiner Durchlaßspannung sperrt dieser spannungsabhängige Wider­ stand bzw. Schalter die elektrisch leitende Verbindung, so daß beim normalen Starthilfevorgang, bei dem typischerweise Span­ nungen bis maximal etwa 30 Volt auftreten können, kein Strom­ fluß über die elektrisch leitende Verbindung erfolgt und damit trotz des Vorhandenseins einer elektrisch leitenden Verbindung ein Kurzschluß zwischen der ersten und zweiten Niederspannungs­ leitung sicher ausgeschlossen ist. Oberhalb seiner Durchlaßspan­ nung, die vorzugsweise im Bereich von etwa 40 bis 60 Volt liegt, nimmt der elektrische Widerstand des spannungsabhängigen Wider­ standselementes oder einer analog wirkenden Anordnung von Schal­ tungselementen rasch ab, so daß beim Auftreten höherer Spannungen ein Stromfluß über die elektrisch leitende Verbindung erfolgen kann. Die den kurzzeitigen Spannungsspitzen entsprechenden Ströme werden damit über die elektrisch leitende Verbindung zwischen der ersten und zweiten Niederspannungsleitung kurzgeschlossen und können die hochwertigen Bauteile der Fahrzeugelektronik nicht beeinträchtigen.

Vorzugsweise gehören zu dem erfindungsgemäßen Starthilfekabel zwei elektrisch leitende Verbindungen, in welche wenigstens je ein spannungsabhängiger Widerstand eingesetzt ist. Als spannungs­ abhängiger Widerstand dient vorzugsweise eine elektrisch parallel geschaltete Anordnung eines Varistors, insbesondere Metalloxid- Varistors, mit einem gasgefüllten Überspannungsableiter.

Die elektrisch leitende Verbindung kann vorzugsweise als eine dritte, elektrisch isolierte, flexible Leitung ausgebildet sein, welche elektrisch leitend mit der ersten Niederspannungsleitung und mit der zweiten Niederspannungsleitung und/oder mit deren erster Polzange und mit deren zweiter Polzange verbunden ist.

Der Leiterquerschnitt einer solchen dritten Leitung ist deut­ lich kleiner als der Leiterquerschnitt der Niederspannungslei­ tungen, die typischerweise Leiterquerschnitte von 16, 25 oder 35 mm² aufweisen. Demgegenüber weisen die dritte(n) Leitung(en) vorzugsweise einen Leiterquerschnitt im Bereich von etwa 2 bis 8 mm² auf, um bei Beendigung eines Starthilfevorgangs die Selbst­ induktion innerhalb dieser dritten Leitung(en) möglichst gering zu halten.

Die Endabschnitte bzw. Anschlußkontakte jeder dritten Leitung sind elektrisch leitend mit der ersten bzw. mit der zweiten Niederspannungsleitung verbunden. Vorzugsweise befindet sich die Verbindung nahe benachbart zu den beiden benachbarten End­ abschnitten der ersten und der zweiten Niederspannungsleitung. Besonders bevorzugt greifen die Anschlußkontakte jeder dritten Leitung unmittelbar an den elektrisch leitenden, metallischen Teilen der ersten und zweiten Polzange an, die an den benach­ barten Endabschnitten der ersten und der zweiten Niederspannungs­ leitung elektrisch leitend angebracht sind. Auch diese Anordnung trägt zur Verminderung der Selbstinduktion bei.

Die Länge jeder dritten Leitung soll einerseits kurz sein, um die Selbstinduktion gering zu halten, und andererseits ausrei­ chend lang sein, um eine ungehinderte Handhabung und universelle Anwendung des Starthilfekabels auch dann zu gewährleisten, wenn die erste und zweite Polzange an den beiden benachbarten Enden der ersten und der zweiten Niederspannungsleitungen über eine solche dritte Leitung miteinander verbunden sind. In einem sol­ chen Falle hat sich eine Länge von etwa 60 bis 100 cm, insbeson­ dere von etwa 80 cm für jede dritte Leitung gut bewährt und wird vorzugsweise vorgesehen, weil damit auch der Abstand zwischen den Polklemmen vielzelliger Starterbatterien für Lastkraftwagen ohne weiteres überbrückt werden kann und eine bequeme Handhabung gewährleistet ist.

Für die Isolierung der dritten Leitung(en) kommen die typischen flexiblen Isoliermittel in Betracht, wie sie für die Niederspan­ nungsleitungen herkömmlicher Starthilfekabel eingesetzt werden. Der Isolierstoff soll schwer entzündbar sein und wenigstens im Temperaturbereich von -25° bis +70°C flexibel sein. Der Isolier­ stoff muß gegen Schmiermittel und Kraftstoff beständig sein.

Die Anordnung des spannungsabhängigen Widerstandes erfolgt vor­ zugsweise etwa mittig zwischen den beiden "äußeren" Anschluß­ kontakten einer dritten Leitung. Es ist eine solche Anordnung und Verbindung zwischen den zum Widerstand benachbarten "inneren" Anschlußkontakten der dritten Leitung(en) und dem spannungsab­ hängigen Widerstand vorgesehen, daß ein durch die dritte Leitung fließender Strom notwendigerweise den spannungsabhängigen Wider­ stand passieren muß. Sofern einer dritten Leitung zwei oder im Einzelfalle auch noch mehr spannungsabhängige Widerstände zuge­ ordnet sind, ist eine parallele Schaltung bzw. Anordnung sämtli­ cher spannungsabhängiger Widerstände untereinander vorgesehen, so daß der eine Widerstand als Schutzanordnung für einen ande­ ren Widerstand dienen kann.

Nach einer alternativen Ausführungsform der Erfindung kann jede elektrisch leitende Verbindung zwischen der ersten und der zwei­ ten Niederspannungsleitung lediglich aus den beiden Anschlußab­ schnitten bestehen, über welche jeder spannungsabhängige Wider­ stand einerseits mit der ersten Niederspannungsleitung und an­ dererseits mit der zweiten Niederspannungsleitung elektrisch leitend verbunden ist. Beispielsweise können die entsprechenden Abschnitte der ersten und zweiten Niederspannungsleitung mecha­ nisch fixiert innerhalb eines Gehäuses angeordnet sein, in dem sich wenigstens ein spannungsabhängiger Widerstand befindet, dessen Durchlaßspannung oberhalb der Betriebsspannung herkömm­ licher Starterbatterien liegt. Dieser spannungsabhängige Wider­ stand ist über seinen einen Anschlußabschnitt elektrisch leitend mit der ersten Niederspannungsleitung verbunden und mit seinem anderen Anschlußabschnitt elektrisch leitend mit der zweiten Niederspannungsleitung verbunden. Diese Anschlußabschnitte kön­ nen beispielsweise als Leiterbahnabschnitte einer Leiterplatte ausgebildet sein an welchen die beiden Niederspannungsleitun­ gen mittels Klemmen oder dergleichen festgelegt sind, und auf welcher wenigstens ein spannungsabhängiger Widerstand angeord­ net oder ausgebildet ist. Ferner können diese Anschlußabschnitte die Kontakte einer herkömmlichen Schneidklemmvorrichtung sein, welche die Isolierung der Niederspannungsleitung durchdringen und deren Kupferader kontaktieren. Weiterhin kann jeder Anschluß­ abschnitt in Form eines Kontaktstiftes ausgebildet sein, der im Gehäuse eingespritzt ist und beim Schließen des Gehäuses einen elektrisch leitenden Kontakt zu den Adern der Niederspannungs­ leitungen herstellt.

Vorzugsweise sind auch bei dieser alternativen Ausführungsform zwei Gehäuse vorgesehen, die sich etwa in einem Abstand von etwa 40 bis 60 cm entfernt zu den jeweiligen Polzangen befinden, wo­ bei die beiden Niederspannungsleitungen in diese Gehäuse führen, dort mechanisch festgelegt sind, und innerhalb dieser Gehäuse beispielsweise ein Varistor, insbesondere Metalloxid-Varistor, und ein gasgefüllter Überspannungsableiter angeordnet sind, die in - elektrisch paralleler Schaltung - über entsprechende An­ schlußabschnitte sowohl mit der ersten Niederspannungsleitung wie mit der zweiten Niederspannungsleitung elektrisch leitend verbunden sind.

Zur Schutzschaltung des erfindungsgemäßen Starthilfekabels gehört wenigstens ein spannungsabhängiger Widerstand, dessen Durchlaß­ spannung ca. 20 bis 60 Volt oberhalb der Betriebsspannung her­ kömmlicher Starterbatterien für Kraftfahrzeuge liegt. Vorzugs­ weise ist ein spannungsabhängiger Widerstand mit einer Durch­ laßspannung von etwa 40 bis 60 Volt vorgesehen; besonders bevor­ zugt soll die Durchlaßspannung etwa 40 Volt betragen. Ein sol­ cher Widerstand soll ein flinkes Ansprechverhalten besitzen, so daß auch kurzfristige Spannungsspitzen, deren Dauer lediglich einige Mikrosekunden beträgt sicher über diesen Widerstand hinweg abgeleitet werden. Das Ansprechverhalten des spannungs­ abhängigen Widerstandes soll deshalb im Mikrosekunden-Bereich und vorzugsweise im Nanosekunden-Bereich liegen.

Starthilfekabel sind für eine lange Lebensdauer von zehn und mehr Jahren ausgelegt. Der spannungsabhängige Widerstand muß wiederholt belastbar sein, wobei Spannungen bis zu über 1.000 Volt auftreten können. Die Ströme betragen in der Regel nicht mehr als 1 Milliampere. Auch durch mehrmalige Belastung darf sich die Strom-Spannungskennlinie des Widerstandes nicht ändern, insbesondere nicht niederohmiger werden, um einen Leckstrom be­ reits bei einer typischen Betriebsspannung einer herkömmlichen 24-Volt-Starterbatterie sicher auszuschließen. Herkömmliche, handelsüblich zugängliche Varistoren insbesondere Metalloxid- Varistoren, genügen diesen Anforderungen oder können diesen An­ forderungen gemäß ausgewählt werden.

Anstelle eines Varistors kann die erfindungsgemäß vorgesehene Schutzschaltung auch andere analog wirkende Anordnungen aus elek­ tronischen Bauteilen und Komponenten aufweisen. Hierzu gehört bei­ spielsweise eine antiparallele Anordnung von zwei Z-Dioden. Solche Z-Dioden sind mit genau definierter Durchlaßspannung verfügbar und besitzen ein außerordentlich flinkes Ansprechverhalten im Nanosekundenbereich. Weiterhin können als spannungsabhängige Widerstände bzw. "spannungsabhängige Schalter" Thyristoren ver­ wendet werden. Solche Thyristoren können bei vergleichsweise - kleiner Baugröße besonders hohe Leistungen aufnehmen. Bei aus­ reichend bemessenem Thyristor kann auf eine zusätzliche Schutzan­ ordnung verzichtet werden. Der Steuerstrom für die Zusatzschal­ tung des Thyristors kann aus dem Spannungsimpuls entnommen wer­ den. Vorteilhaft kann auch eine Anordnung mit zwei antiparallel ge­ schalteten Thyristoren eine sogen. Triac-Schaltung, verwendet werden.

Die erfindungsgemäß vorgesehene Schutzschaltung kann zusätzlich zu dem oben definierten, spannungsabhängigen Widerstand mit einer Durchlaßspannung von etwa 40 bis 60 Volt und einem flin­ ken Ansprechverhalten im Nano- oder Mikrosekundenbereich eine Schutzanordnung aufweisen, welche diesen Widerstand vor höhe­ ren Strom-/Spannungseinwirkungen schützt. Als eine solche Schutzanordnung kommt insbesondere ein gasgefüllter Über­ spannungsableiter in Betracht. Die Ansprech- bzw. Durchlaß­ spannung des Überspannungsableiters liegt höher als die Durch­ laßspannung des spannungsabhängigen Widerstandes, insbesondere Metalloxid-Varistors, und soll vorzugsweise wenigstens 90 Volt betragen. Auch der Überspannungsableiter soll ein flinkes An­ sprechverhalten aufweisen, das wenigstens im Mikrosekundenbe­ reich liegt.

Es ist eine Parallelschaltung eines solchen spannungsabhängigen Widerstandes und dessen Schutzanordnung, also beispielsweise eines Metalloxid-Varistors und eines gasgefüllten Überspannungs­ ableiters, vorgesehen. Die Vorteile solcher Überspannungsschutz­ einrichtungen mit Parallelschaltung von Varistor und Funken­ strecke sind in der Fachwelt bekannt und beispielsweise auch in den eingangs genannten Patentpublikationen - wie DE-OS 29 20 979, DE-PS 27 18 188 oder DE-PS 32 28 471 - angegeben, so daß weitere Ausführungen hierzu nicht erforderlich sind.

Der spannungsabhängige Widerstand und die wahlweise vorgesehene Schutzanordnung für diesen Widerstand sind vorzugsweise auf einer Leiterplatte, einer Montagehilfe oder einem sonstigen Träger dauerhaft angebracht, an der bzw. dem auch die inneren Anschlußkontakte der beiden Leiterabschnitte der dritten Lei­ tung enden, die zur ersten bzw. zweiten Niederspannungsleitung führen. Vorzugsweise ist eine mechanisch feste Anbringung die­ ser Leiterabschnitte an der Leiterplatte, der Montagehilfe oder dem sonstigen Träger mittels Anschlußschellen, Klemmen oder der­ gleichen vorgesehen, um eine weitestgehend zugfeste Anordnung zu schaffen.

Benachbart zu jedem spannungsabhängigen Widerstand kann eine Kühlklemme oder sonstiger Wärmeableiter vorgesehen werden, die bzw. der vorzugsweise ebenfalls an der Leiterplatte, der Mon­ tagehilfe oder den sonstigen Träger befestigt ist.

Die gesamte Anordnung aus Träger, spannungsabhängigem Widerstand, Anschlußkontakten der dritten Leitung oder Anschlußabschnitten des Widerstandes und wahlweise vorgesehener Schutzanordnung so­ wie Kühlklemme oder dergleichen ist vorzugsweise in Wasser-, Kraftstoff- und Schmiermittel-beständigem Kunststoff einge­ bettet oder eingekapselt. Innerhalb des so erhaltenen Gehäuses sind die beiden Niederspannungsleitungen vorzugsweise mechanisch an dem Träger oder dergleichen fixiert. Das Kunststoffmaterial des Gehäuses ist dicht mit dem Isoliermaterial der Niederspan­ nungsleitungen und/oder mit der wahlweisen dritten Leitung ver­ bunden, beispielsweise verschweißt oder verklebt. Es wird eine dauerhafte, robuste und stabile Anordnung erhalten, welche über viele Jahre den typischerweise rauhen Einsatzbedingungen eines Starthilfekabels standhält.

Nachstehend wird die Erfindung mehr im einzelnen anhand bevor­ zugter Ausführungsformen mit Bezugnahme auf die Zeichnungen er­ läutert; die letzteren zeigen:

Fig. 1 in schematischer Darstellung die Bestandteile eines herkömmlichen Starthilfekabels;

Fig. 2 in schematischer Darstellung eine erste Ausführungs­ form eines erfindungsgemäßen Starthilfekabels mit einer elektrisch leitenden Verbindung in Form einer dritten Leitung, in welche ein spannungsabhängiger Widerstand eingesetzt ist;

Fig. 3 schematisch und ausschnittsweise eine weitere Ausfüh­ rungsform eines erfindungsgemäßen Starthilfekabels mit zwei dritten Leitungen, in die je eine parallel ge­ schaltete Anordnung eines spannungsabhängigen Wider­ standes und eines gasgefüllten Überspannungsableiters eingesetzt ist;

Fig. 4 schematisch eine praktische Ausführungsform eines er­ findungsgemäßen Starthilfekabels, bei welchem die elek­ trisch leitenden Verbindungen lediglich aus den Anschluß­ abschnitten jedes spannungsabhängigen Widerstandes be­ stehen;

Fig. 5 in perspektivischer, auseinandergezogener, teilweise gebrochener Darstellung eine Polzange, an deren metalli­ scher Klemmbacke sowohl der Endabschnitt einer Nieder­ spannungsleitung wie der Endabschnitt einer dritten Leitung elektrisch leitend angebracht sind;

Fig. 6 schematisch eine weitere, praktische Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Starthilfekabels und

Fig. 7 die praktische Anwendung des Starthilfekabels nach Fig. 6.

Fig. 1 zeigt schematisch die Bestandteile eines herkömmlichen Starthilfekabels. Zu diesen Bestandteilen gehört eine erste Nie­ derspannungsleitung 10, an deren beiden Leitungsenden je eine erste, elektrisch isolierte Polzange 12 und 14 angebracht ist. Weiterhin gehört zu diesen Bestandteilen eine zweite Niederspan­ nungsleitung 11, an deren beiden Leitungsenden je eine zweite, elektrisch isolierte Polzange 13 und 15 elektrisch leitend an­ gebracht ist. Hinsichtlich weiterer Einzelheiten eines solchen herkömmlichen Starthilfekabels und dessen sicherheitstechnischer Festlegungen wird auf DIN 72 553 in der Fassung des Entwurfs vom Februar 1987 verwiesen.

Die Fig. 2 zeigt schematisch eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Starthilfekabels. Zusätzlich zu den oben ge­ nannten Bestandteilen 10 bis 15 ist eine elektrisch leitende Verbindung vorhanden, im vorliegenden Fall in Form einer drit­ ten Leitung 20, in welche ein spannungsabhängiger Widerstand 30, beispielsweise ein Metalloxid-Varistor oder eine Triac-Schal­ tung von Thyristoren eingesetzt ist. Diese dritte Leitung 20 besteht aus zwei Leitungsabschnitten 21 und 25. Der Endab­ schnitt 22 des einen Leitungsabschnittes 21 ist elektrisch lei­ tend mit der ersten Niederspannungsleitung 10 verbunden. Der An­ schlußkontakt 23 dieses Leitungsabschnittes 21 ist elektrisch leitend mit der einen Seite des spannungsabhängigen Widerstan­ des 30 verbunden. Der Anschlußkontakt 27 des anderen Leitungs­ abschnittes 25 ist mit der anderen Seite des spannungsabhängi­ gen Widerstandes 30 elektrisch leitend verbunden. Der Endab­ schnitt 26 dieses Leitungsabschnittes 25 ist elektrisch lei­ tend mit der zweiten Niederspannungsleitung 11 verbunden.

Der spannungsabhängige Widerstand 30 weist typischerweise eine Durchlaßspannung von etwa 40 Volt auf. Treten beim typischen Gebrauch des Starthilfekabels insbesondere beim Abklemmen der Polzangen von den Batterieklemmen Spannungsspitzen mit einer deutlich höheren Spannung auf, so kann ein Stromfluß über die dritte Leitung 20 und den spannungsabhängigen Widerstand 30 zwischen der ersten Niederspannungsleitung 10 und der zweiten Niederspannungsleitung 11 erfolgen, so daß diese Spannungs­ spitzen abgebaut und unschädlich gemacht werden, bevor sie Komponenten der wertvollen Fahrzeugelektronik beeinträchtigen könnten.

Die Fig. 3 zeigt schematisch einen Ausschnitt einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Starthilfekabels. Hier besteht die elektronische Schutzschaltung aus je zwei dritten Leitungen 20, in welche - parallel geschaltet - je ein span­ nungsabhängiger Widerstand 30 und ein gasgefüllter Überspan­ nungsableiter 35 eingesetzt sind. Die eine dritte Leitung 20 verbindet die erste Niederspannungsleitung 10 mit der zweiten Niederspannungsleitung 11 nahe benachbart zu deren beiden im Gebrauch am gleichen Fahrzeug bzw. an dessen Starterbatterie angebrachten - nicht dargestellten Polzangen. Die andere drit­ te Leitung 20 verbindet ebenfalls die erste Niederspannungs­ leitung 10 mit der zweiten Niederspannungsleitung 11 nahe be­ nachbart zu deren beiden anderen, im Gebrauch am anderen Fahr­ zeug bzw. dessen Starterbatterie angebrachten - nicht darge­ stellten - Polzangen. In der dargestellten Ausführungsform handelt es sich bei den beiden spannungsabhängigen Widerstän­ den 30 um Metalloxid-Varistoren, deren Durchlaßspannung etwa 40 Volt beträgt. Der gasgefüllte Überspannungsableiter 35 weist eine Ansprech- bzw. Durchlaßspannung von wenigstens 90 Volt auf und hält kurzfristigen Stromstößen von mehreren Kiloampere stand. Dieser Überspannungsableiter 35 schaltet im Mikrosekundenbereich und schützt somit den Metalloxid-Varistor 30 vor zu großen Stromeinwirkungen. Überspannungsableiter 35 dieser Bauart sind handelsüblich zugänglich.

Wie schematisch in Fig. 3 angedeutet, können sich der Metall­ oxid-Varistor 30, der gasgefüllte Überspannungsableiter 35 und die Anschlußkontakte 23 und 27 der dritten Leitungen 20 auf einer Leiterplatte, einer Montagehilfe oder einem sonstigen Träger befinden, die innerhalb eines gekapselten Gehäuses 40 untergebracht sind, das schematisch mit gestrichelten Linien angedeutet ist.

Die Fig. 4 zeigt eine praktische Ausführungsform eines erfin­ dungsgemäßen Starthilfekabels, dessen elektronische Schutz­ schaltung zwei übereinstimmende Vorrichtungen aufweist. Jede Vorrichtung befindet sich in einem Abstand von etwa 40 bis 60 cm zu zwei benachbarten Polzangen 12, 13 oder 14, 15 und umfaßt ein Gehäuse 40, durch welches Abschnitte der ersten Niederspannungsleitung 10 und der zweiten Niederspannungslei­ tung 11 hindurchführen. Über - nicht dargestellte - Klemmen besteht eine mechanisch feste Verbindung zwischen dem Gehäuse 40 und den Abschnitten der beiden Niederspannungsleitungen 10 und 11. Innerhalb jedes Gehäuses 40 befindet sich auf einer - nicht dargestellten - Leiterplatte oder einem sonstigen Trä­ ger ein Metalloxid-Varistor 30 und ein gasgefüllter Über­ spannungsableiter 35. Sowohl der Metalloxid-Varistor 30 wie der Überspannungsableiter 35 sind über je einen Anschlußab­ schnitt 21 elektrisch leitend mit der ersten Niederspannungs­ leitung 10 und über je einen weiteren Anschlußabschnitt 25 elektrisch leitend mit der zweiten Niederspannungsleitung 11 verbunden. Die einem bestimmten spannungsabhängigen Wider­ stand 30, 35 zugeordneten Anschlußabschnitte 21 und 25 bilden zusammen eine elektrisch leitende Verbindung 20, in welche dieser Widerstand 30 bzw. 35 eingesetzt ist. Jeder Anschluß­ abschnitt 21, 25 kann als Leiterbahnabschnitt auf einer Lei­ terplatte, als Kontakt einer Schneidklemmvorrichtung, als Kontaktstift oder als sonstiges Klemmelement ausgebildet sein.

Die Fig. 5 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Anbrin­ gung einer dritten Leitung an der metallischen Klemmbacke in einer Polzange, an welche eine Niederspannungsleitung elek­ trisch leitend angeklemmt ist.

Sämtliche Polzangen 12 bis 15 weisen einen übereinstimmenden Aufbau auf, der nachstehend mit Bezugnahme auf Fig. 5 anhand der Polzange 50 erläutert wird. Diese Polzange 50 besteht im wesentlichen aus zwei Schalenabschnitten 51 und 52 und einer Feder 53. Jeder Schalenabschnitt 51, 52 besteht aus einem formstabilen, elektrisch nicht leitenden Kunststoff, wie etwa Polyethylen, Polypropylen oder Polyamid und weist ein Griff­ stück 54, ein Klemmstück 55 und zwei Lagerscheiben 56 auf. Im Mittelpunkt der beiden Lagerscheiben 56 sind Bohrungen 57 ausgespart, durch welche im zusammengebauten Zustand ein Bolzen 58 geführt ist, der als Lager und Halterung für die Feder 53 dient, deren endständige Schenkel innerhalb des Griffstückes 54 jedes Schalenabschnittes 51 und 52 anliegen und deren Federspannung die Klemmstücke 55 ständig zusammen­ zudrücken sucht.

Innerhalb jedes aus Kunststoff bestehenden Klemmstückes 55 ist eine metallische Klemmbacke 60 festgelegt. An der Klemm­ backe 60 befinden sich zwei metallische Klemmen 61 und 62. Die eine Klemme 61 umgreift die parallel zueinander angeord­ neten abisolierten Leiter 16 der Niederspannungsleitungen 10, 11 und den abisolierten Anschlußkontakt 22 der dritten Leitung 20. Durch mechanisch festes Zusammenquetschen der Schenkel dieser Klemme 61 wird ein guter elektrischer Kontakt zwischen den Leitern 16, 22 und der restlichen Metallbacke 60 geschaffen. Die zweite Klemme 62 umgreift die Isolierung 18 der Niederspannungsleitungen 10, 11 und die Isolierung 29 der dritten Leitung 20. Durch ausreichendes Zusammendrücken der Schenkel der zweiten Klemme 62 wird eine zugfeste Verbindung der Niederspannungsleitungen 10, 11 und der dritten Leitung 20 mit der metallischen Klemmbacke 60 und damit mit der Polzange 50 geschaffen.

Der unmittelbare Anschluß des Endabschnittes bzw. Anschluß­ kontaktes 22 der dritten Leitung 20 an der metallischen Klemm­ backe 60 einer Polzange 50 vermindert die Selbstinduktion auf ein Minimum.

Die Fig. 6 zeigt eine weitere praktische Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Starthilfekabels mit elektronischer Schutz­ schaltung.

Die beiden ersten Polzangen 12 und 14 sind über eine erste Nie­ derspannungsleitung 10 elektrisch leitend miteinander verbunden. Die beiden zweiten Polzangen 13 und 15 sind über eine zweite Niederspannungsleitung 11 elektrisch leitend miteinander ver­ bunden. Je eine dritte Leitung 20 verbindet die erste Nieder­ spannungsleitung 10 elektrisch leitend mit der zweiten Nieder­ spannungsleitung 11. Die Verbindung kann vorzugsweise durch ge­ meinsames Anklemmen der Kupferadern der Niederspannungsleitungen 10 bzw. 11 und der dritten Leitung 20 an einer metallischen Klemmbacke in jeder Polzange 12, 13, 14, 15 erfolgen, wie das oben mit Bezug auf Fig. 5 erläutert ist.

In jede dritte Leitung 20 ist eine parallele Anordnung eines Metalloxid-Varistors 30 und eines gasgefüllten Überspannungs­ ableiters 35 eingesetzt. Jede dieser Anordnungen befindet sich innerhalb eines Gehäuses 40, das auch entsprechende Abschnitte der beiden Niederspannungsleitungen 10 und 11 im Klemmsitz um­ schließt.

Die Fig. 7 zeigt schematisch die Anwendung eines erfindungsge­ mäßen Starthilfekabels, die sich praktisch nicht von der An­ wendung eines herkömmlichen Starthilfekabels unterscheidet.

Sowohl das eine Fahrzeug 1 mit der Spenderbatterie 2 wie das andere Fahrzeug 5 mit der entladenen Batterie 6 sind ledig­ lich schematisch und ausschnittsweise anhand des Motorraums dargestellt.

Zum Gebrauch des Starthilfekabels wird beispielsweise die eine erste Polklemme 14 am Pluspol der entladenen Batterie 6 und die andere erste Polklemme 12 am Pluspol der Spenderbatterie 2 angeklemmt. Daraufhin wird die andere, zweite Polklemme 13 am Minuspol der Spenderbatterie 2 und danach eine zweite Polklem­ me 15 am Minuspol oder am Masseband oder an einer anderen blan­ ken Stelle am Motorblock des Fahrzeugs 5 mit der entladenen Batterie 6 angeklemmt. Die beiden ersten Polzangen 12 und 14 sind über die erste Niederspannungsleitung 10 elektrisch lei­ tend miteinander verbunden. Die beiden zweiten Polzangen 13 und 15 sind über die zweite Niederspannungsleitung 11 elektrisch leitend miteinander verbunden. Danach wird der Motor des Spen­ derfahrzeugs 1 gestartet und auf eine mittlere Drehzahl ge­ bracht. Anschließend wird der Motor des liegengebliebenen Fahr­ zeugs 5 gestartet. Wenn dessen Motor rundläuft, werden die Polklemmen des Starthilfekabels in umgekehrter Reihenfolge abgeklemmt.

Im Unterschied zu einem herkömmlichen Starthilfekabel ist zu­ sätzlich je eine dritte Leitung 20 vorhanden, welche die eine erste Polzange 12 mit der benachbarten zweiten Polzange 13 bzw. die andere erste Polzange 14 mit der benachbarten zweiten Pol­ zange 15 elektrisch leitend verbindet. In jede dritte Leitung 20 ist je eine elektrisch parallel geschaltete - nicht darge­ stellte - Anordnung eines Metallvaristors und eines gasgefüll­ ten Überspannungsableiters eingesetzt, die sich innerhalb der beiden Gehäuse 40 befinden.

Claims (21)

1. Ein Starthilfekabel bestehend
aus einer ersten, elektrisch isolierten, flexiblen Nieder­ spannungsleitung, deren beide Endabschnitte mit je einer ersten, elektrisch isolierten Polzange elektrisch leitend verbunden sind, und
aus einer zweiten elektrisch isolierten, flexiblen Nieder­ spannungsleitung, deren beide Endabschnitte mit je einer zweiten, elektrisch isolierten Polzange elektrisch leitend verbunden sind,
dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine elektrisch leitende Verbindung (20) zwischen der ersten Niederspannungsleitung (10) und der zweiten Nieder­ spannungsleitung (11) und/oder zwischen deren ersten Polzangen (12,14) und deren zweiten Polzangen (13,15) vorhanden ist; und in diese elektrisch leitende Verbindung (20) wenigstens ein spannungsabhängiger Widerstand (30) eingesetzt ist, dessen Durchlaßspannung oberhalb der Betriebsspannung herkömmlicher Starterbatterien für Kraftfahrzeuge liegt.

2. Das Starthilfekabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitende Verbindung eine dritte elektrisch isolierte, flexible Leitung (20) ist.

3. Das Starthilfekabel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei dritte Leitungen (20) vorhanden sind die jeweils eng benachbart zu den ersten und zweiten Polzangen (12, 14; 13, 15) mit der ersten und zweiten Niederspannungsleitung (10, 11) verbunden sind.

4. Das Starthilfekabel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei dritte Leitungen (20) vorhanden sind, die jeweils mit einer ersten Polzange (12, 14) und mit einer zweiten Polzange (13, 15) verbunden sind.

5. Das Starthilfekabel nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede dritte Leitung einen Leiterquerschnitt von 2 bis 8 mm² aufweist.

6. Das Starthilfekabel nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jede dritte Leitung eine Länge von etwa 60 bis 100 cm auf­ weist.

7. Das Starthilfekabel nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder spannungsabhängige Widerstand (30, 35) sowie die An­ schlußkontakte (23; 27) der dritten Leitung(en) (20) auf einer Leiterplatte, einer Montagehilfe oder einem sonstigen Träger fest angebracht sind der/die sich in einer dichten Umhüllung bzw. einem Gehäuse (40) aus Kunststoff befindet.

8. Das Starthilfekabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die elektrisch leitende Verbindung jeweils aus den beiden Anschlußabschnitten (21 und 25) besteht, über welche der spannungsabhängige Widerstand (30, 35) einerseits mit der ersten Niederspannungsleitung (10) und andererseits mit der zweiten Niederspannungsleitung (11) elektrisch leitend ver­ bunden ist.

9. Das Starthilfekabel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Anschlußabschnitte (21 und 25) als Leiterbahn­ abschnitte auf einer Leiterplatte, als Kontakt einer Schneid­ klemmvorrichtung, als Kontaktstift oder als sonstiges Kon­ taktelement ausgebildet sind.

10. Das Starthilfekabel nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Anschlußabschnitte (21 und 25) sich innerhalb eines Gehäuses (40) befinden, das in einem Abstand von etwa 40 bis 60 cm zu den Polzangen (12 und 13 bzw. 14 und 15) an den Niederspannungsleitungen (10, 11) befestigt ist und beide Niederspannungsleitungen (10, 11) umgreift.

11. Das Starthilfekabel nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlaßspannung des spannungsabhängigen Widerstandes (30) wenigstens ca. 20 bis 60 Volt oberhalb der Betriebs­ spannung herkömmlicher Starterbatterien für Kraftfahrzeuge liegt.

12. Das Starthilfekabel nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß in jede elektrisch leitende Verbindung (20) zwei parallel ge­ schaltete/spannungsabhängige Widerstände (30, 35) eingesetzt sind, die unterschiedliche Durchlaßspannungen aufweisen.

13. Das Starthilfekabel nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß in jede elektrisch leitende Verbindung (20) wenigstens ein spannungsabhängiger Widerstand (30) oder eine analog wir­ kende Anordnung von Schaltungselementen eingesetzt ist, der/die eine Durchlaßspannung von etwa 40 bis 60 Volt auf­ weist.

14. Das Starthilfekabel nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der eine spannungsabhängige Widerstand ein gasgefüllter Überspannungsableiter (35) ist.

15. Das Starthilfekabel nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der gasgefüllte Überspannungsableiter (35) eine Durchlaß­ spannung von wenigstens 90 Volt aufweist.

16. Das Starthilfekabel nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der andere spannungsabhängige Widerstand (30) ein Varistor, insbesondere ein Metalloxidvaristor, ist.

17. Das Starthilfekabel nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der andere spannungsabhängige Widerstand (30) eine Anord­ nung von zwei, antiparallel geschalteten Z-Dioden ist.

18. Das Starthilfekabel nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der andere spannungsabhängige Widerstand (30) ein Thyristor ist.

19. Das Starthilfekabel nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der andere spannungsabhängige Widerstand (30) eine Anordnung mit zwei, antiparallel geschalteten Thyristoren (Triac) ist.

20. Das Starthilfekabel nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet daß jeder spannungsabhängige Widerstand (30, 35) benachbart zu einer Kühlklemme oder einem sonstigen Wärmeableiter ange­ ordnet ist.

21. Das Starthilfekabel nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet daß zwei dritte, elektrisch isolierte, flexible Leitungen (20) vorhanden sind, die beide - benachbart zu den jeweiligen endständigen Polzangen (12 und 13 bzw. 14 und 15) elektrisch leitend mit der ersten Niederspannungsleitung (10) und mit der zweiten Niederspannungsleitung (11) oder mit deren er­ sten und zweiten Polzangen (12 und 13 bzw. 14 und 15) ver­ bunden sind; und in jede dritte Leitung (20) eine parallel geschaltete An­ ordnung eines Metallvaristors (30) und eines gasgefüllten Überspannungsableiters (35) eingesetzt ist.