DE4421540B4

DE4421540B4 - Startergerät für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE4421540B4
Application number: DE4421540A
Authority: DE
Inventors: Takeshi Araki; Yasuhiro Okazaki Nagao
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1993-06-25
Filing date: 1994-06-20
Publication date: 2006-03-23
Anticipated expiration: 2014-06-21
Also published as: JPH0712032A; US5563454A; JP3539988B2; DE4421540A1

Abstract

Startergerät für Fahrzeuge, mit
einer Starteinheit (4), die einen Startermotor (41) zum Starten eines Verbrennungsmotors und einen Magnetschalter (40), der den Strompfad zu dem Startermotor (41) schaltet, aufweist;
einer Neben-Speichervorrichtung (2), die die von der Starteinheit (4) für jeweils einen Startvorgang benötigte Energie speichert; und
einer Haupt-Speichervorrichtung (1), die durch einen von dem Verbrennungsmotor angetriebenen Generator (3) geladen wird und die elektrische Verbraucher speist und die Neben-Speichervorrichtung (2) außerhalb der Zeit eines Startvorgangs lädt,
gekennzeichnet durch
eine Starteinrichtung (6; 6a), die während eines Startvorgangs ausschließlich einer Erregerspule (42) des Magnetschalters (40) der Starteinheit (4) die in der Neben-Speichervorrichtung (2) gespeicherte Energie zuführt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Startergerät für Fahrzeuge nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein herkömmliches Beispiel eines Startergeräts für Fahrzeuge ist in 20 dargestellt.
Bei diesem Gerät wird, wenn ein Schalter (Startschalter) 6 geschlossen wird, Strom von einer Batterie 1 über eine Spule eines Magnetschalters 40 einer Starteinheit 4 zugeführt, wodurch ihr Kontakt geschlossen wird, ein Startermotor M zu laufen beginnt und ein Verbrennungsmotor (nicht gezeigt) gestartet wird.
Jedoch wird bei diesem Startergerät dann, wenn, nachdem der Schalter 6 eingeschaltet ist, um die Starteinheit 4 mit einem Magnetschalter 40 zu betätigen, der Schalter 6 aus irgendeinem Grund nicht ausgeschaltet wird, der Startermotor M weiterhin laufen und kann anfangen zu brennen.
Weiterhin wird ein Bediener, falls er den Verbrennungsmotor durch Einschalten des Schalters 6 nicht starten kann, den Schalter 6 ausschalten. Dann wird die Starteinheit 4 ihr Ritzel (nicht gezeigt) von einem Hohlrad des Planetengetriebes des Motors (nicht gezeigt) lösen, und der Startermotor M wird eine Weile auslaufen und dann anhalten. In einer derartigen Situation wird der Bediener, um den Verbrennungsmotor zu starten, den Schalter 6 wieder einschalten, um das Ritzel mit dem Hohlrad des Planetengetriebes in Eingriff zu bringen. Wenn jedoch der Leerlauf des Startermotors M noch nicht beendet worden ist, könnte ein zu großer Schlag verursacht werden, durch den der Starter und/oder der Verbrennungsmotor beschädigt werden können (Schaden aufgrund eines Wiederanlassens).

Des weiteren ist zum Beispiel aus der DE 689 03 753 T2 ( EP 0 376 667 B1 ) oder der DE 690 01 853 T2 ( EP 0 392 698 B1 ) ein Startergerät für Fahrzeuge bekannt, auf dem der Oberbegriff des anhängenden Anspruchs 1 basiert. Genauer enthält dieses bekannte Startergerät für Fahrzeuge eine Starteinheit, die einen Startermotor zum Starten eines Verbrennungsmotors und einen Magnetschalter, der den Strompfad zu dem Startermotor schaltet, aufweist; eine Neben-Speichervorrichtung, die die von der Starteinheit für jeweils einen Startvorgang benötigte Energie speichert; und eine Haupt-Speichervorrichtung, die durch einen von dem Verbrennungsmotor angetriebenen Generator geladen wird und die elektrische Verbraucher speist und die Neben-Speichervorrichtung außerhalb der Zeit eines Startvorgangs lädt. Während eines Startvorgangs führt die Neben-Speichervorrichtung dem Startermotor die gespeicherte und für den Startvorgang benötigte Energie zu.

Die DE 690 01 714 T2 ( EP 0 403 051 B1 ) beschreibt ebenfalls ein Startersystem für Fahrzeuge, bei dem einem Startermotor die für einen Startvorgang benötigte Energie von einer Neben-Speichervorrichtung in Form eines Kondensators mit großer Kapazität zugeführt wird. Hierbei sind spezielle Maßnahmen vorgesehen, um eine Selbstentladung des Kondensators zu verhindern.

Ferner zeigt die GB-A-2,136,224 ein Startergerät mit einer Neben-Speichervorrichtung, die die von der Starteinheit für jeweils einen Startvorgang benötigte Energie speichert, und einer Haupt-Speichervorrichtung, die durch einen von dem Verbrennungsmotor angetriebenen Generator geladen wird und elektrische Verbraucher speist, wobei ein elektrischer oder mechanischer Schalter oder ein Gleichrichter vorgesehen ist, um ein Entladen der Neben-Speichervorrichtung durch die Verbraucher des Kraftfahrzeugs bei ausgeschaltetem Motor zu verhindern.

Die beiden Druckschriften SU-A-1,263,900 und SU-A-1,265,391 offenbaren jeweils in deren einziger Figur ein Startergerät für ein Fahrzeug mit einer Starteinheit, die einen Magnetschalter mit einer Erregerspule und festen und beweglichen Kontakten aufweist, wobei zwischen der Erregerspule und dem festen Kontakt eine Diode vorgesehen ist, die ein Zurückfließen des Stroms von der Erregerspule zu dem festen Kontakt verhindert.

Aus der DE 41 35 025 A1 ist ein Startergerät mit einer Neben-Speichervorrichtung, die die von der Starteinheit für jeweils einen Startvorgang benötigte Energie speichert, und einer Haupt-Speichervorrichtung bekannt, wobei die Neben-Speicher vorrichtung aus mehreren Molekular- oder Doppelschichtkondensatoren aufgebaut ist.

Schließlich zeigt die SU-A-1,265,388 ein Startergerät für Fahrzeuge, bei dem zwischen die Neben-Speichervorrichtung und die Starteinheit ein Spannungswandler geschaltet ist.

Ausgehend von dem vorgenannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Startergerät für Fahrzeuge zu entwickeln, bei dem die Kapazität der Neben-Speichervorrichtung deutlich reduziert ist und selbst bei einer Fehlfunktion des Magnetschalters eine Beschädigung des Magnetschalters und/oder des Startermotors durch zu große und/oder dauerhafte Ströme verhindert ist.

Diese Aufgabe wird durch ein Startergerät für Fahrzeuge mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Haupt-Speichervorrichtung wird durch den Generator geladen, der durch den Verbrennungsmotor angetrieben wird, und führt Energie zu den elektrischen Verbrauchern in dem Fahrzeug und der Neben-Speichervorrichtung. Die Starteinrichtung bewirkt, wenn kein Startvorgang durchgeführt wird, die Zufuhr elektrischer Energie von der Haupt-Speichervorrichtung zu der Neben-Speichervorrichtung. Die Neben-Speichervorrichtung, die speziell zum antreiben der Starteinheit aufgebaut ist, speichert die elektrische Energie, die geringer als jene ist, die Schäden, wie beispielsweise ein Brennen verursachen kann, selbst wenn ein Entladen der Starteinheit kontinuierlich durchgeführt wird, und die größer als jene ist, die für jedes Starten unter normalen Bedingungen erforderlich ist.

Erfindungsgemäß bewirkt die Starteinrichtung bei einem Startvorgang, dass elektrische Energie, die in der Neben-Speichervorrichtung gespeichert ist, der Spule des Magnetschalters der Starteinheit zugeführt wird, um den Magnetschalter zu schließen, wodurch eine für den Startvorgang benötigte Energie von der Haupt-Speichervorrichtung zu dem Startermotor der Starteinheit geführt wird.

Demgemäß erzielt das Startergerät für Fahrzeuge der vorliegenden Erfindung die folgenden Vorteile.

Als erstes wird selbst bei einer Fehlfunktion der Starteinrichtung, dass sie nicht in eine „Aus"-Position geschaltet werden kann und elektrische Energie kontinuierlich von der Neben-Speichervorrichtung dem Magnetschalter und dem Startermotor zugeführt wird, der Magnetschalter und der Startermotor keinerlei Schaden wie beispielsweise ein Brennen erleiden, und darüber hinaus wird keine Energie verschwendet, und bei einem erneuten Starten wird kein Fehler auftreten, weil die Kapazität der Neben-Speichervorrichtung zu gering ist.

Als zweites wird, wenn die Starteinrichtung normal arbeitet, falls die Spule des Magnetschalters aufgrund eines Kurzschlusses oder eines Masseschlusses ausfällt, in dem Fall eines herkömmlichen Geräts, ein sehr großer Strom geführt werden und die Spule äußerst schnell erhitzen, was möglicherweise in Schäden wie beispielsweise einem Brennen resultiert. Jedoch wird das Gerät der vorliegenden Erfindung ein Brennen verhindern und eine Verschwendung von Energie sogar bei einer derartigen Situation reduzieren, und zwar aufgrund einer derartigen kleinen Kapazität der Neben-Speichervorrichtung. Ähnlich wird das Gerät der vorliegenden Erfindung auch dann, wenn der Startermotor und insbesondere ein Kommutator aufgrund eines Kurzschlusses oder eines Masseschlusses ausfällt, aus dem gleichen Grund ebenso ein Brennen verhindern und eine Verschwendung von Energie reduzieren.

Als drittes ist es, da die Neben-Speichervorrichtung der vorliegenden Erfindung speziell aufgebaut ist, um Energie der Starteinheit zuzuführen, nur notwendig, die Kapazität der elektrischen Energie zum Starten zu speichern. Das bedeutet in einem Fall, dass die Kapazität der elektrischen Energie zu einem Wert bestimmt ist, der zum Geschlossenhalten des Kontakts des Magnetschalters für eine vorgegebene Zeit (z.B. mehrere Sekunden) erforderlich ist, die zum normalen Starten benötigt wird, und dass in einem anderen Fall die Kapazität der elektrischen Energie zu einem Wert bestimmt wird, der erforderlich ist, damit sie für eine vorgegebene Zeit (beispielsweise mehrere Sekunden) dem Startermotor und dem Magnetschalter zugeführt wird, die zum normalen Starten in einem derartigen Zustand benötigt wird, wie sie zu der Starteinheit entladen werden kann. Somit kann die Kapazität der Neben-Speichereinheit reduziert werden, und demgemäß kann die Einbaufähigkeit verbessert werden.

Als viertes erniedrigt sich dann, wenn ein Bediener beispielsweise den Startschalter für eine lange Zeit eingeschaltet hält oder ihn in kurzen Intervallen häufig schaltet, die Anschlussspannung der Neben-Speichervorrichtung sehr schnell, um ein solches Tun zu verhindern, wodurch ein Verschwenden gespeicherter Energie verhindert werden kann.

Falls wie bei den herkömmlichen Systemen Energie durch die Neben-Speichervorrichtung (z.B. einen elektrischen Doppelschicht-Kondensator) sowohl der Starteinheit als auch den elektrischen Verbrauchern in dem Fahrzeug zugeführt wird, wird im Vergleich zu der Struktur und dem Betrieb der oben angegebenen vorliegenden Erfindung der Energieverbrauch der elektrischen Verbraucher in dem Fahrzeug größer, wofür die Neben-Speichervorrichtung bezüglich der Größe und Kapazität größer sein müsste. Wenn die Neben-Speichervorrichtung mit einer derart großen Kapazität Schwierigkeiten, wie beispielsweise einen Ausfall des Startschalters, einen Kurzschluss oder einen Masseschluss des Magnetschalters oder des Startermotors hat, wird in kurzer Zeit ein großer Strombetrag durch den Magnetschalter oder den Startermotor fließen, und auch eine große Menge elektrischer Energie wird verschwendet werden, und es wird schwierig werden, den Startermotor erneut zu starten. Ein solcher Ausfall wird bei dem Gerät der vorliegenden Erfindung nicht auftreten, bei dem die Neben-Speichervorrichtung keine Energie zu den elektrischen Verbrauchern in dem Fahrzeug führt.

1 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein erstes Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;
2 ist ein Entlade-Kennliniendiagramm eines elektrischen Doppelschicht-Kondensators;
3 ist ein Schaltungsdiagramm einer Neben-Speichervorrichtung;
4 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein zweites Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;
5 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein drittes Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;
6 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein viertes Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;
7 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein Vergleichsbeispiel darstellt;
8 ist ein Schaltungsdiagramm eines fünften Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung;
9 ist eine Seitenansicht, die ein Beispiel eines ersten Aufbaus des Startergeräts für Fahrzeuge der vorliegenden Erfindung darstellt;
10 ist eine Vorderansicht, die das in 9 dargestellte Gerät darstellt;
11 ist eine Seitenansicht, die ein Beispiel eines zweiten Aufbaus des Startergeräts für Fahrzeuge der vorliegenden Erfindung darstellt;
12 ist eine Vorderansicht, die das in 11 dargestellte Gerät darstellt;
13 ist eine Seitenansicht, die ein Beispiel eines dritten Aufbaus des Startergeräts für Fahrzeuge der vorliegenden Erfindung darstellt;
14 ist eine Vorderansicht, die das in 13 dargestellte Gerät darstellt;
15 ist eine Seitenansicht, die ein Beispiel eines vierten Aufbaus des Startergeräts für Fahrzeuge der vorliegenden Erfindung darstellt;
16 ist eine Vorderansicht, die das in 15 dargestellte Gerät darstellt;
17 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein weiteres Vergleichsbeispiel darstellt;
18 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein weiteres Vergleichsbeispiel darstellt;
19 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein sechstes Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt; und
20 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein herkömmliches Startergerät für Fahrzeuge darstellt.
Nun werden Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Das erste Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf 1 beschrieben.
In 1 ist gezeigt: eine Batterie 1, die eine Haupt-Speichervorrichtung eines Fahrzeugs bildet, eine Neben-Speichervorrichtung 2, die ausschließlich für einen Magnetschalter eines Starters vorgesehen ist, ein Generator 3 und eine Starteinheit 4.
Weiterhin ist gezeigt: ein Startermotor 41, ein Magnetschalter 40, eine Erregerspule 42 des Magnetschalters, feste Kontakte 43 und 44 des Magnetschalters, ein beweglicher Kontakt 45 davon, Kabelbäume 51, 52 und 53, ein Startschalter 6 (Starteinrichtung der Erfindung), Übertragungskontakte 61 und 62 und ein gemeinsamer Kontakt 63. Die Kontakte 61 und 63 sind normalerweise geschlossen, und die Kontakte 62 und 63 sind normalerweise offen.
Nun wird der Betrieb beschrieben. Wenn ein Verbrennungsmotor (nicht gezeigt) stillsteht oder läuft, sind die Kontakte 61 und 63 des Schalters 6 normalerweise in einem „geschlossenen" Zustand (d.h. der Schalter 6 ist AUS) und die Neben-Speichervorrichtung 2 wird durch die Batterie 1 und den Generator 3 vollständig geladen gehalten.
Wenn ein Bediener die Kontakte 62 und 63 des Schalters 6 in eine „geschlossene" Position versetzt (d.h. der Schalter 6 wird auf EIN geschaltet), um den Ver brennungsmotor zu starten, wird das Ende 53 höheren Potentials der Neben-Speichervorrichtung 2 mit der Erregerspule 42 des Magnetschalters 40 verbunden, und ein elektrischer Strom wird durch die Erregerspule 42 geleitet, wodurch die Kontakte 43 und 44 durch den Kontakt 45 geschlossen werden. Zur selben Zeit wird ein Ritzel (nicht gezeigt) des Starters mit einem Hohlrad des Planetengetriebes (nicht gezeigt) des Verbrennungsmotors in Eingriff gebracht. Dies führt dazu, dass der Startermotor 41 betätigt wird und der Verbrennungsmotor über das Ritzel und das Hohlrad des Planetengetriebes gestartet wird.
Wenn der Motor in Betrieb gelangt oder zu laufen beginnt, schaltet der Bediener den Schalter 6 aus, wodurch der Strom, der durch die Erregerspule 42 geführt wird, unterbrochen wird und die Kontakte 43 und 44 geöffnet werden, was das Ritzel von dem Hohlrad des Planetengetriebes löst. Zur gleichen Zeit wird die Energie, die zu dem Startermotor 41 geführt wird, unterbrochen, und der Startermotor 41 hält nach einem Auslaufen an. Anschließend wird die Neben-Speichervorrichtung 2 wieder an die Batterie 1 und den Generator 3 angeschlossen, um wieder geladen zu werden.
Nun werden die Kennlinien des Ausführungsbeispiels beschrieben.
Falls es aus irgendeinem Grund fehlschlägt, den Schalter 6 bei der oben beschriebenen Operation auszuschalten, fährt die Neben-Speichervorrichtung 2 fort, Energie der Erregerspule 42 zuzuführen, aber die Spannung der Neben-Speichervorrichtung 2 fällt durch Entladung schrittweise unter eine Rückstell-Spannung (Spannung zum Zurückbringen der Kontakte 42 und 44 in einen „offenen" Zustand) ab. Somit werden die Kontakte 43 und 44 geöffnet, und die dem Startermotor 41 zugeführte Energie wird unterbrochen, was das Ritzel von dem Hohlrad des Planetengetriebes löst.
Die Zeit T1 von da an, wenn der Schalter 6 eingeschaltet ist, bis zu der Zeit, zu der die Spannung der Neben-Speichervorrichtung 2 unter die Rückstell-Spannung des Magnetschalters 40 fällt, kann wie gewünscht durch die Kapazität der Neben-Speichervorrichtung 2 eingestellt werden. Ein Brennen kann verhindert werden durch Einstellen der Zeit T1 derart, dass sie kürzer ist (beispielsweise 5 bis 60 Sekunden) als eine Zeit T2, während der der Startermotor 41 und/oder der Magnetschalter 40 zu brennen anfangen/anfängt. Ähnlich dazu können Schäden minimiert werden, die durch Schwierigkeiten aufgrund eines Kurzschlusses und/oder eines Masseschlusses innerhalb des Magnetschalters 40 und/oder des Startermotors 41 verursacht werden.
Für die Neben-Speichervorrichtung 2 können verschiedene Arten von Kondensatoren, wie beispielsweise ein elektrischer Doppelschicht-Kondensator, benutzt werden.
Wenn der elektrische Doppelschicht-Kondensator als Speichereinrichtung innerhalb der Neben-Speichervorrichtung 2 benutzt wird, ist die Schaltungsstruktur der Neben-Speichervorrichtung 2 in 3 dargestellt, und die Entladekennlinie der Neben-Speichervorrichtung 2 ist in 2 gezeigt. Während der elektrische Doppelschicht-Kondensator 21 geladen wird, fließt ein elektrischer Strom durch eine Diode 22 und einen Widerstand 23, und während er entladen wird, fließt der Strom durch eine Diode 25. Zusätzlich hilft eine Zener-Diode 24, dass der elektrische Doppelschicht-Kondensator 21 auf eine Spannung unterhalb eines vorgegebenen Wertes geladen wird.
Unter der Annahme, dass die Anfangsspannung der Neben-Speichervorrichtung 2 12 V (Volt) beträgt, die Kapazität des elektrischen Doppelschicht-Kondensators 21 6,7 F (Farad) beträgt, und der Widerstand der Erregerspule 42 0,3 Ω (Ohm) beträgt, wird die Klemmenspannung der Neben-Speichervorrichtung 2 wie folgt ausgedrückt, wobei der innere äquivalente elektrische Widerstand der Neben-Speichervorrichtung 2 hier vernachlässigt ist. Vc = 12 exp {-t/(0,3 × 6,7)} [V]
Wenn die Betriebsspannung des Magnetschalters 40 auf 8 V eingestellt ist, und die Rückstell-Spannung auf 1 V, dann wird die Klemmenspannung der Neben-Speichervorrichtung 2 nach fünf Sekunden unter die Rückstell-Spannung des Magnetschalters 40 abfallen, wodurch der Starter 4 aufhören wird, zu laufen, und ein Brennen wird verhindert werden.
Der Effekt des Verhinderns von Schäden aufgrund eines Wiederanlassens wird nun anhand eines Beispiels des Falls beschrieben, bei dem der oben angegebene elektrische Doppelschicht-Kondensator 21 verwendet wird.
Wenn ein Bediener den Schalter 6 einschaltet, um den Verbrennungsmotor zu starten, aber der Verbrennungsmotor nicht zu laufen beginnt, und er den Schalter 6 nach zwei Sekunden ausschaltet, beträgt die Klemmenspannung der Neben-Speichervorrichtung 2 zu jener Zeit 4,4 V, wodurch, auch wenn der Bediener den Schalter 6 sofort nach Ausschalten desselben wieder einschaltet, die Starteinheit 4 für eine Zeitperiode T3 nicht betätigt werden wird, während der die Neben-Speichervorrichtung 2 auf die Betriebsspannung von 8 V geladen wird.
Demgemäß wird dann, wenn die Zeit T3 derart eingestellt ist, dass sie kürzer (beispielsweise 1 bis 5 Sekunden) als T4 ist, die eine Zeitperiode ist, die für den Startermotor 41 erforderlich ist, um nach einem Auslaufen vollständig anzuhalten, die Starteinheit 4 nicht betätigt werden, während der Startermotor 41 ausläuft, und demgemäß können Schäden aufgrund eines Wiederanlassens verhindert werden.
Die Zeit T3 kann durch den Wert des Ladewiderstands 23 nach Wunsch eingestellt werden. Wenn der Widerstand beispielsweise auf 0,7 Ω eingestellt ist, wird die Zeit T3 etwa 3 Sekunden sein, wobei der innere äquivalente elektrische Widerstand der Neben-Speichervorrichtung 2 in diesem Fall ebenfalls vernachlässigt ist.
Derselbe Effekt wie jener des oben beschriebenen Ausführungsbeispiels kann nicht nur durch den elektrischen Doppelschicht-Kondensator 21 erhalten werden, sondern auch durch sekundäre Batterien und Kondensatoren, die die gleiche Entladungs-Absenkungskennlinie wie jene besitzen, die in 2 gezeigt ist.
Nun wird das zweite Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf 4 beschrieben.
Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich dadurch, dass die Erregerspule 42 des Magnetschalters 40 eine zweispulige Konfiguration hat, statt eine einspulige Konfiguration zu haben, wie sie bei dem ersten Ausführungsbeispiel verwendet wird. Das bedeutet, dass der Kontakt 62 mit einem mittleren Abgriff der Erregerspule 42 verbunden ist, das Ende höheren Potentials der Erregerspule 42 mit der Anode einer Diode 7 verbunden ist, und die Kathode der Diode 7 mit dem Kontakt 44 verbunden ist.
Der Betrieb ist wie folgt. Wenn die Kontakte 62 und 63 geschlossen werden, um die Starteinheit 4 zu betätigen, fließt Strom von dem oben angegebenen mittleren Abgriff der Erregerspule 42 zu der geerdeten Seite und zu der Seite des Startermotors 41, und der Magnetschalter 40 wird durch den durch den Strom verursachten (Magnet-)Fluss eingeschaltet, was den Startermotor 41 betätigt. Es ist anzumerken, dass ein elektrisches Potential der Batterie 1 auch an den Startermotor 41 angelegt wird, wenn der Magnetschalter 40 eingeschaltet wird. Daher ist die Diode 7 hinzugefügt, um einen Rückfluss des Stroms von dem Kontakt 44 zu dem Kontakt 62 zu verhindern.
Nun wird ein drittes Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf 5 erklärt.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Widerstand 23 (siehe 3) zum Bestimmen der Zeitkonstante eines Ladens an dem Magnetschalter 40 von einspuliger Konfiguration, die bei dem ersten Ausführungsbeispiel angewendet ist, zwischen dem Ende 11 höheren Potentials der Batterie 1 und dem Kontakt 61 des Startschalters 6 angeordnet.
Dies lässt es zu, dass die Neben-Speichervorrichtung 2 nur aus dem elektrischen Doppelschicht-Kondensator 21 aufgebaut ist, was die Dioden 22 und 25 eliminiert, die in 3 dargestellt sind. Es ist anzumerken, dass der Schaltungsaufbau dieses Ausführungsbeispiels natürlich auf den Magnetschalter 40 der bei dem zweiten Ausführungsbeispiel beschriebenen zweispuligen Konfiguration angewendet werden kann.
Nun wird das vierte Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf 6 beschrieben.
Bei diesem Ausführungsbeispiel der 6 ist der Startschalter 6, der bei dem ersten Ausführungsbeispiel aus einem Handschalter besteht, durch einen Relais-Schalter 6a ersetzt, und zum Antreiben des Schalters 6a wird Energie von dem Ende 11 höheren Potentials der Batterie 1 über einen Schalter 8 zu einer Erregerspule 60 des Schalters 6a geführt, sodass der gleiche Betrieb wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel erreicht werden kann.
7 zeigt als Vergleichsbeispiel eine Anwendung der in 6 dargestellten Schaltungsstruktur auf den Magnetschalter 40 von zweispuliger Konfiguration.
Nun wird das fünfte Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf 8 beschrieben.
Dieses Ausführungsbeispiel verwendet eine innere Schaltungsstruktur der Neben-Speichervorrichtung 2 in einer Weise, die unterschiedlich von jener ist, die in 3 dargestellt ist. Eine Spannungserhöher-Schaltung 26, die aus einem Gleichspannungswandler besteht, ist an der Anodenseite der Diode 22 zum Laden eines Pfads vorgesehen, der in 3 dargestellt ist.
Eine solche Anwendung lässt es zu, dass die Batteriespannung von dem Ende 11 höheren Potentials der Batterie 1 an die Spannungserhöher-Schaltung 26 angelegt wird, um zuerst auf eine vorgegebene Spannung angehoben zu werden, und dann an den elektrischen Doppelschicht-Kondensator 21 angelegt wird. Dies hilft, den Durchmesser der Kabelbäume 52 und 53 und auch die Hitze, die in der Erregerspule 42 des Magnetschalters 40 erzeugt wird, zu reduzieren.
Wenn die Spannungserhöher-Schaltung 26, die aus dem Gleichspannungswandler besteht, der bei dem Ausführungsbeispiel verwendet wird, zwischen dem Ende 11 höheren Potentials der Batterie 1 und dem Widerstand 23 vorgesehen ist, können die Dioden 22 und 25, die in 8 dargestellt sind, eliminiert werden.
Als nächstes wird nun der Aufbau des Geräts unter Bezugnahme auf 9 und 10 beschrieben.
Der erste Aufbau zeigt eine Anwendung des ersten und des zweiten Ausführungsbeispiels, wobei die Neben-Speichervorrichtung 2 an der Startereinheit 4 angebracht ist. Die Neben-Speichervorrichtung 2 ist in Ringform aufgebaut und ist zum Aushalten einer Vibration an einer Motor-Montageplatte 10 angebracht. Anschlüsse 91, 92 und 93 werden jeweils mit den Kabelbäumen 51, 52 und 53 verbunden. Diese Anordnung lässt es zu, dass die Anzahl von Kabelbäumen, die angebracht werden, wenn sie an eine Fahrzeugkarosserie (nicht gezeigt) gebaut wird, auf 2 bis 3 Verdrahtungskabel reduziert wird, was den Arbeitsaufwand für die Installationsarbeit reduziert.
Nun wird das Beispiel des zweiten Aufbaus unter Bezugnahme auf 11 und 12 beschrieben.
Bei diesem Aufbau ist die Neben-Speichervorrichtung 2 in der Form eines Zylinders aufgebaut und auf dieselbe Weise wie oben an der Motor-Montageplatte 10 angebracht.
Nun wird das Beispiel des dritten Aufbaus unter Bezugnahme auf 13 und 14 beschrieben.
Dieser Aufbau ist ein Montagebeispiel des Falls, bei dem der Relais-Schalter 6a angenommen ist, der in 6 und 7 dargestellt ist. Die Neben-Speichervorrichtung 2 ist in der Form eines Ringes aufgebaut und zur Vermeidung einer Vibration an der Motor-Montageplatte 10 angebracht. Zusätzlich ist der Relais-Schalter 6a neben dem Magnetschalter 40 vorgesehen. Die Anschlüsse 91 und 94 werden jeweils mit Kabelbäumen 51 und 54 verbunden.
Ein solcher Aufbau lässt es zu, dass die elektrische Verdrahtung zwischen der Neben-Speichervorrichtung 2 und dem Magnetschalter 40 verkürzt wird, und auch, dass die Spannung, die an den Magnetschalter 40 angelegt wird, höher gehalten wird.
Nun wird das Beispiel des vierten Aufbaus unter Bezugnahme auf 15 und 16 beschrieben.
Bei diesem Beispiel ist die Neben-Speichervorrichtung 2 in der Form eines Zylinders aufgebaut und auf die gleiche Weise wie oben an der Motor-Montageplatte 10 angebracht.
Nun wird ein Vergleichsbeispiel unter Bezugnahme auf 17 beschrieben.
Dieses Vergleichsbeispiel zeigt eine Abänderung der in 1, 5 und 6 dargestellten Ausführungsbeispiel, wobei der Kontakt 43 des Magnetschalters 40 mit einem Ende 20 höheren Potentials der Neben-Speichervorrichtung 2 verbunden ist, sodass der Startmotor 41 ausschließlich von der Neben-Speichervorrichtung 2 mit Energie versorgt wird.
Bei diesem Vergleichsbeispiel kann ein Brennen des Magnetschalters 40 und des Startermotors 41 und auch ein Verschwenden der gespeicherten elektrischen Energie verhindert werden, auch wenn der Kontakt 45 des Magnetschalters 40 geschlossen bleibt oder irgendeine Schwierigkeit, wie beispielsweise ein Kurschluss oder ein Masseschluss, innerhalb des Starters 41 auftritt, und zwar durch Begrenzen der Kapazität der Neben-Speichervorrichtung 2 auf einen derartigen Betrag (die Kapazität der Energie, die für jedes normale Starten erforderlich ist), durch den der Startermotor 41 und der Magnetschalter 40 für beispielsweise 10 Sekunden mit einem bestimmten Strom versorgt werden könnten.
Nun wird ein weiteres Vergleichsbeispiel unter Bezugnahme auf 18 beschrieben.
Dieses Vergleichsbeispiel zeit eine Abänderung der in 4 und 7 dargestellten Ausführungsbeispiele, wobei die Neben-Speichervorrichtung in Neben-Speichervorrichtungen 2a, 2b und 2c unterteilt ist, der Startschalter durch Startschalter 601 bis 605 ersetzt ist, und der Kontakt 43 des Magnetschalters 40 mit dem Ende 20 höheren Potentials der Neben-Speichervorrichtung 2c verbunden ist, sodass der Startermotor 41 durch die Neben-Speichervorrichtung 2 mit Energie versorgt wird.
Natürlich ist die Kapazität der Neben-Speichervorrichtung auf den Betrag beschränkt, durch den der Startermotor 41 und der Magnetschalter 40 für beispielsweise 10 Sekunden mit Energie mit einem bestimmten Strom versorgt werden können (das Volumen der Energie, das für jedes normale Starten erforderlich ist).
Eine derartige Abänderung kann einen Vorteil bieten, wie es nachfolgend beschrieben ist.
Der Startermotor 41 und der Magnetschalter 40 können erstens durch Schalten der Startschalter 601 bis 605 zu einer Seite eines Kontakts „a", um die Neben-Speichervorrichtungen 2a bis 2c parallel zu laden, von denen jede aus einem elektrischen Doppelschicht-Kondensator besteht, und zweitens durch Schalten der Startschalter 601 bis 605 zu einer Seite eines Kontakts „b", um die Neben-Speichervorrichtungen 2a bis 2c seriell zu verbinden, mit Elektrizität versorgt werden. Dies lässt es zu, dass die Starteinheit 4 ohne den Gleichspannungswandler mit Elektrizität mit einer hohen Spannung versorgt wird (siehe 8). Wenn der Startermotor 41 als Typ mit geringerem Strom ausgeführt ist, ist es möglich, den Kommutator (nicht gezeigt) bezüglich der Größe kleiner zu machen und die erzeugte Hitze zu reduzieren.
Nun wird das sechste Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf 19 beschrieben.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Widerstand 23 (in 3 dargestellt) zwischen dem Ende 11 höheren Potentials der Batterie 1 und dem Relais-Schalter 6a vorgesehen, um über die Zeitkonstante eines Ladens durch den Magnetschalter 40 von einspuliger Konfiguration zu entscheiden, der bei dem vierten Ausführungsbeispiel verwendet ist.
Dies lässt es zu, dass die Neben-Speichervorrichtung 2 nur aus dem elektrischen Doppelschicht-Kondensator 21 besteht, wie es auch bei dem dritten Ausführungsbeispiel der Fall ist, und die Dioden 22 und 25, die in 3 dargestellt sind, können eliminiert werden. Die Schaltungsstruktur dieses Ausführungsbeispiels kann natürlich auf den Magnetschalter 40 von zweispuliger Konfiguration angewendet werden, der bei dem zweiten Ausführungsbeispiel verwendet ist.
Die bevorzugten Aspekte der vorliegenden Erfindung werden nun wie folgt zusammengefasst:

(a) ein Startergerät für Fahrzeuge, wobei die Neben-Speichervorrichtung eine Kapazität hat, die ausreicht, die Energie zu speichern, die für jedes Starten erforderlich ist;
(b) ein Startergerät für Fahrzeuge, wobei die Neben-Speichervorrichtung eine Einheit mit der Starteinheit bildet;
(c) ein Startergerät für Fahrzeuge, wobei die Periode des Entladens von der Zeit an, zu der begonnen wird, die Neben-Speichervorrichtung zu entladen, bis zu der Zeit, zu der die Klemmenspannung der Neben-Speichervorrichtung unter die Kontakt-Rücksetz-Spannung (Rückstell-Spannung) der Spule des Magnetschalters fällt, derart bestimmt wird, dass sie kürzer als die Zeitperiode von der Zeit an ist, zu der die Entladung beginnt, bis zu der Zeit, zu der die Temperatur eines vorgegebenen Teils des Magnetschalters oder des Startermotors eine Brenntemperatur erreicht;
(d) ein Startergerät für Fahrzeuge, wobei die Periode des Ladens von der Zeit an, zu der begonnen wird, die Neben-Speichervorrichtung zu laden, bis zu der Zeit, zu der die Klemmenspannung der Neben-Speichervorrichtung über die Kontakt-Schließ-Spannung der Spule des Magnetschalters reicht, derart bestimmt wird, dass sie länger als die Zeitperiode von der Zeit an ist, zu der die Entladung aufhört, bis zu der Zeit, zu der die Anzahl von Umdrehungen des Startermotors unter eine bestimmte Anzahl von Sicherheitsumdrehungen fällt;
(e) ein Startergerät für Fahrzeuge, wobei die Spule des Magnetschalters aus einer Spule vom Typ mit zwei Anschlüssen besteht;
(f) ein Startergerät für Fahrzeuge, wobei der Startschalter aus einem Schalter besteht, der einen gemeinsamen Kontakt hat, der mit der Neben-Speichervorrichtung verbunden ist, einen Ladekontakt, der mit der Haupt-Speichervorrichtung verbunden ist, und den Entladekontakt, der mit der Spule des Magnetschalters verbunden ist;
(g) ein Startergerät für Fahrzeuge, wobei die Neben-Speichervorrichtung mit dem Magnetschalter und dem Startermotor integriert ist.

Claims

Startergerät für Fahrzeuge, mit einer Starteinheit (4), die einen Startermotor (41) zum Starten eines Verbrennungsmotors und einen Magnetschalter (40), der den Strompfad zu dem Startermotor (41) schaltet, aufweist; einer Neben-Speichervorrichtung (2), die die von der Starteinheit (4) für jeweils einen Startvorgang benötigte Energie speichert; und einer Haupt-Speichervorrichtung (1), die durch einen von dem Verbrennungsmotor angetriebenen Generator (3) geladen wird und die elektrische Verbraucher speist und die Neben-Speichervorrichtung (2) außerhalb der Zeit eines Startvorgangs lädt, gekennzeichnet durch eine Starteinrichtung (6; 6a), die während eines Startvorgangs ausschließlich einer Erregerspule (42) des Magnetschalters (40) der Starteinheit (4) die in der Neben-Speichervorrichtung (2) gespeicherte Energie zuführt.
Startergerät für Fahrzeuge nach Anspruch 1, bei welchem die Neben-Speichervorrichtung (2) aufweist: eine Speichereinrichtung (21), die durch den Strom von der Haupt-Speichervorrichtung (1) über die Starteinrichtung (6; 6a) geladen wird; eine Halteeinrichtung (24), die parallel zu der Speichereinrichtung (21) geschaltet ist, zum Halten einer Ladespannung der Speichereinrichtung (21) auf einem bestimmten Wert; eine erste Einrichtung (22), die in Reihe mit der Speichereinrichtung (21) geschaltet ist, zum Zulassen eines Ladestroms nur in die Richtung von der Starteinrichtung (6; 6a) zu der Speichereinrichtung (21); und eine zweite Einrichtung (25), die in Reihe mit der Halteeinrichtung (24) geschaltet ist, zum Zulassen eines Entladestroms nur in die Richtung von der Speichereinrichtung (21) zu der Starteinrichtung (6; 6a).
Startergerät für Fahrzeuge nach Anspruch 1, bei welchem der Magnetschalter (40) der Starteinheit (4) aufweist: eine Erregerspule (42), die durch den ihr zugeführten Strom ein Magnetfeld erzeugt; einen beweglichen Kontakt (45), der durch das Magnetfeld der Erregerspule (42) angezogen wird; und einen festen Kontakt (43, 44), der durch das Anziehen des beweglichen Kontakts (45) geschlossen wird.
Startergerät für Fahrzeuge nach Anspruch 3, bei welchem zwischen der Erregerspule (42) und dem festen Kontakt (43, 44) eine Sperreinrichtung (7) zum Abhalten eines Stromes vom Zurückfließen von der Erregerspule zu dem festen Kontakt vorgesehen ist.
Startergerät für Fahrzeuge nach Anspruch 1, bei welchem die Neben-Speichervorrichtung (2) ein elektrischer Doppelschicht-Kondensator (21) ist, und zwischen dem Generator (3) und der Starteinheit (4) ein Widerstand (23) zum Bestimmen einer Ladezeitkonstante der Neben-Speichervorrichtung (2) vorgesehen ist.
Startergerät für Fahrzeuge nach Anspruch 1, bei welchem die Starteinrichtung (6a) ein Relais-Schalter ist, der bei Stromzufuhr öffnet und ohne Stromzufuhr schließt, und zwischen dem Relais-Schalter (6a) und der Haupt-Speichervorrichtung (1) eine Schalteinrichtung (8) zum Schalten einer Stromzufuhr von der Haupt-Speichervorrichtung (1) zu dem Relais-Schalter vorgesehen ist.
Startergerät für Fahrzeuge nach Anspruch 2, bei welchem mit der ersten Einrichtung (22) der Neben-Speichervorrichtung (2) ein Gleichspannungswandler (26) verbunden ist.
Startergerät für Fahrzeuge nach Anspruch 1, bei welchem die Neben-Speichervorrichtung (2) mit dem Magnetschalter (40) und dem Startermotor (41) eine gemeinsame Baueinheit bildet.