EP1101932B1 - Starter für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

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EP1101932B1
EP1101932B1 EP20000124575 EP00124575A EP1101932B1 EP 1101932 B1 EP1101932 B1 EP 1101932B1 EP 20000124575 EP20000124575 EP 20000124575 EP 00124575 A EP00124575 A EP 00124575A EP 1101932 B1 EP1101932 B1 EP 1101932B1
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EP
European Patent Office
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starter
housing
electronic assembly
assembly
loop
Prior art date
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EP20000124575
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English (en)
French (fr)
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EP1101932A1 (de
Inventor
Hans-Dieter Siems
Claus Kramer
Marcus Rosenberger
Stephan Schmitz
Tan Budi
Blagoj Spasevski
Vincent Tarquinio
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N11/00—Starting of engines by means of electric motors

Definitions

  • the invention relates to a starter for an internal combustion engine, according to the preamble of claim 1.
  • the starter To start the engine, the starter must the engine with a starting speed called minimum speed, spin, so that even under unfavorable operating conditions necessary for the Otto engine self-running air-fuel mixture formed or the diesel engine, the auto-ignition temperature can be achieved. Furthermore, the starter after initial Warzzenungen when starting up to the minimum self-speed of the engine must support this. It is known to provide such starters with a control and / or control circuit which controls and / or controls the electric starter motor and / or other starter components, such as the starter relay. This regulation and / or control takes place as a function of at least one starter operating parameter, which is detected by a sensor.
  • the control and / or control circuit was outside the starter housing arranged, for example, on the starter pinion opposite axial end of the starter. It is disadvantageous that the sensor to be detected by the sensor starter operating parameters either can not be detected directly on site, or that the wiring between the sensor and the control and / or control circuit is expensive.
  • a starter comprising a bimetallic thermostat in thermal contact with a resistor.
  • the electric current that flows to the starter and has a significant part in the heating of the starter flows through this resistor, so that it is heated.
  • the thermostat then opens and interrupts the flow of current when, due to the heat given off by the resistor, it can be assumed that the starter is approaching or has already accepted a maximum allowable temperature.
  • the disadvantage is that the system is based on a rough temperature estimate, since the current is only an indirect measure of the temperature and not all critical components of the starter are monitored.
  • the starter according to the invention with the features mentioned in claim 1 offers the advantage that the sensor is a temperature sensor and the assembly is arranged in the region of the strongest heat source, which is formed by the commutator of the electric starter motor. It detects the temperature of the commutator brushes, that the electronic module - and with it the sensor - is arranged on the commutator brush holder.
  • the to be detected starter operating parameters is detected directly on site, without a complicated wiring is required.
  • the starter housing protects the electronic module.
  • an air gap is at least in sections between the starter housing and the regulating and / or control circuit arranged outside it, so that no full-area contact between the starter housing and the housing of the regulating and / or control circuit was possible.
  • assembly is to be construed in functional terms, ie the sensor does not necessarily have to be arranged on the same board as the assembly, although this represents the preferred embodiment in particular in the presence of an assembly housing, since the cabling effort then is particularly low.
  • the starter housing has a starter housing cover, which may be, for example, an anchor bearing cap. If such a starter housing cover is present, the electronic module can be arranged on the starter housing cover inside. This is particularly advantageous if the electronic module itself is to be arranged within a module housing, because the starter housing cover in this case can form the bottom of the module housing.
  • the electronic assembly may include portions of the starter's longitudinal axis, i. the rotation axis, at least partially coaxially surrounds, wherein the electronic assembly may be formed in such cases as a ring circuit board or as a partial ring circuit board.
  • the electronic assembly may also be arranged on the pinion side of the electric starter motor.
  • the inventive design of the starter whose damage due to exceeding the allowable operating temperature can be particularly effectively avoided because the operating temperature detected at the most critical point and a renewed or further operation of the electric starter motor can be prevented, for example by the starter relay is controlled accordingly.
  • the starter has a starter housing 1, which is formed by a plurality of housing parts. One of these housing parts is formed by the starter housing cover 4, which is shown in the form of an anchor bearing cap.
  • a starter relay 6 is attached, which not only produces the electrical contact between the battery and the electric starter motor 2 during starter operation, but also continues to operate an engaging lever 7, via which the meshing operation of the starter pinion 9 is triggered.
  • control and / or control circuit electronic assembly 3 is outside the starter housing 1, namely arranged on the starter housing cover 4, as can be seen in Figures 2 and 4.
  • the attachment of the electronic assembly 3 takes place at attachment points, which are provided in Figure 3 by the reference numeral 10.
  • a disadvantage of this known solution is that there is an air gap between the starter housing cover 4 and the housing of the electronic module 3, which makes at least one full-area contact between the starter housing and the housing of the electronic module 3 impossible. For this reason, a temperature sensor must be cumbersome wired to make contact with the starter. This cumbersome wiring continues to ensure that the response time of the sensor is relatively low.
  • the entire regulating and / or control circuit is formed by the electronic assembly 3.
  • the electronic assembly 3, not shown in detail in FIG. 5, is arranged within the starter housing 1 in the region of the starter housing cover 4.
  • the bottom of the assembly housing may be formed by the inner surface of the starter housing cover 4, which is formed as an anchor bearing cap.
  • the electronic assembly 3 is also within the starter housing 1, but arranged on the pinion side of the electric starter motor 2. As indicated in FIG. 6, in this embodiment the electronic assembly 3 may be formed as a ring circuit board.
  • This solution has the advantage that no increase in volume of the starter is necessary and that the temperature load of the electronic assembly 3 remains low.
  • the assembly 3 could at least not be made compact if a temperature sensor or any other sensor in the range of the commutator 5 is to be arranged, as this would bring a higher cabling effort.
  • the commutator is arranged on the drive side.
  • the electronic assembly 3 is attached to the commutator brush holders to detect the temperature of the carbon brushes via a temperature sensor.
  • the electronic assembly 3 may be made compact, because the temperature sensor is in this embodiment in the region of the strongest heat source, which is formed in this case by the commutature. If the permissible operating temperature of the electronic module 3 is exceeded in this arrangement, so would possibly provide a heat shield.

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Starter für eine Brennkraftmaschine, gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
    • Stand der Technik
  • Zum Starten der Brennkraftmaschine muß der Starter den Verbrennungsmotor mit einer Startdrehzahl genannten Mindestdrehzahl, durchdrehen, damit auch bei ungünstigen Betriebsbedingungen das beim OttoMotor zum Selbstlauf notwendige Luft-KraftstoffGemisch gebildet bzw. beim Dieselmotor die Selbstzündungstemperatur erreicht werden kann. Ferner muß der Starter nach den ersten.Zündungen beim Hochlaufen auf die Mindest-Selbstdrehzahl des Verbrennungsmotors diesen unterstützen. Es ist bekannt, derartige Starter mit einer Regel- und/oder Steuerschaltung auszustatten, die den elektrischen Startermotor und/oder andere Starterbestandteile, wie beispielsweise das Starterrelais, regelt und/oder steuert. Diese Regelung und/oder Steuerung erfolgt dabei in Abhängigkeit von zumindest einem Starter-Betriebsparameter, der durch einen Sensor erfaßt wird.
  • Bei den bekannten Startern wurde die Steuer- und/oder Regelschaltung außerhalb des Startergehäuses angeordnet, beispielsweise an dem dem Starterritzel gegenüberliegenden axialen Ende des Starters. Dabei ist nachteilig, daß der durch den Sensor zu erfassende Starter-Betriebsparameter entweder nicht direkt vor Ort erfaßt werden kann, oder daß die Verkabelung zwischen dem Sensor und der Regel- und/oder Steuerschaltung aufwendig ist.
  • Aus der FR-A-2 719 872 ist ein Starter bekannt, der einen bimetallischen Thermostat aufweist, welcher in thermischem Kontakt mit einem Widerstand steht. Der elektrische Strom, der zum Starter fließt und einen maßgeblichen Anteil an der Erwärmung des Starters hat, fließt durch diesen Widerstand, so daß er erwärmt wird. Der Thermostat öffnet dann und unterbricht den Stromfluss, wenn aufgrund der vom Widerstand abgegebenen Wärme angenommen werden kann, daß sich der Starter einer maximal erlaubten Temperatur nähert oder diese bereits angenommen hat. Nachteilig ist, daß das System auf einer groben Temperaturschätzung basiert, da der Strom nur ein indirektes Maß für die Temperatur darstellt und nicht alle kritischen Baugruppen des Starters überwacht werden.
    • Vorteile der Erfindung
  • Der erfindungsgemäße Starter mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen bietet demgegenüber den Vorteil, daß der Sensor ein Temperatursensor ist und die Baugruppe im Bereich der stärksten Wärmequelle angeordnet ist, die durch den Kommutator des elektrischen Startermotors gebildet ist. Es wird die Temperatur der Kommutatorbürsten dadurch erfaßt, daß die elektronische Baugruppe - und mit ihr der Sensor - an dem Kommutatorbürstenhalter angeordnet ist. Der zu erfassende Starter-Betriebsparameter wird direkt vor Ort erfaßt, ohne daß eine aufwendige Verkabelung erforderlich ist. Weiterhin schützt das Startergehäuse die elektronische Baugruppe. Bei bekannten derartigen Startern befindet sich zwischen dem Startergehäuse und der außerhalb von diesem angeordneten Regel- und/oder Steuerschaltung zumindest abschnittsweise ein Luftspalt, so daß kein vollflächiger Kontakt zwischen dem Startergehäuse und dem Gehäuse der Regel- und/oder Steuerschaltung möglich war. Aus diesem Grund mußte ein an dem Startergehäuse angeordneter Temperatursensor umständlich verkabelt werden, um die durch den Sensor erfaßte Temperatur mit der Regel- und/oder Steuerschaltung auszuwerten. Diese umständliche Verkabelung trug auch dazu bei, daß das Ansprechverhalten des Sensors nicht befriedigend war. Diese Probleme werden vermieden, da die den Temperatursensor umfassende elektronische Baugruppe innerhalb des Startergehäuses, im Bereich der stärksten Wärmequelle, angeordnet wird.
  • In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, daß der Begriff Baugruppe in funktionaler Hinsicht aufgefaßt werden soll, d.h. der Sensor muß nicht zwangsläufig auf der gleichen Platine wie die Baugruppe angeordnet werden, obwohl dies insbesondere beim Vorhandensein eines Baugruppengehäuses die bevorzugte Ausführungsform darstellt, da der Verkabelungsaufwand dann besonders niedrig ist.
  • Hinsichtlich des Verkabelungsaufwandes ist es noch vorteilhafter, wenn die gesamte Regel- und/oder Steuerschaltung vollständig durch die elektronische Baugruppe gebildet und innerhalb des Startergehäuses angeordnet ist.
  • In vielen Fällen weist das Startergehäuse einen Startergehäusedeckel auf, der beispielsweise ein Ankerlagerdeckel sein kann. Sofern ein derartiger Startergehäusedeckel vorhanden ist, kann die elektronische Baugruppe an der Startergehäuse-Deckelinnenseite angeordnet sein. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die elektronische Baugruppe selbst innerhalb eines Baugruppengehäuses angeordnet werden soll, weil der Startergehäusedeckel in diesem Fall den Boden des Baugruppengehäuses bilden kann.
  • Es ist ebenfalls denkbar, daß die elektronische Baugruppe Abschnitte der Starterlängsachse, d.h. der Rotationsachse, zumindest teilweise koaxial umgibt, wobei die elektronische Baugruppe in solchen Fällen als Ringplatine oder als Teilringplatine ausgebildet sein kann.
  • Unabhängig davon, ob die elektronische Baugruppe Abschnitte der Starterlängsachse zumindest teilweise koaxial umgibt oder nicht, kann sie auch ritzelseitig vom elektrischen Startermotor angeordnet sein.
  • Eine derartige Ausgestaltung ist auch dann denkbar, wenn der Kommutator antriebsseitig angeordnet ist.
  • Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Starters kann dessen Beschädigung aufgrund einer Überschreitung der zulässigen Betriebstemperatur besonders wirksam vermieden werden, weil die Betriebstemperatur an der kritischsten Stelle erfaßt und ein erneuter oder weiterer Betrieb des elektrischen Startermotors verhindert werden kann, beispielsweise indem das Starterrelais entsprechend gesteuert wird.
  • Auch aus Kostengründen ist es besonders vorteilhaft, wenn die gesamte Regel- und/oder Steuerschaltung vollständig durch die in dem Startergehäuse angeordnete elektronische Baugruppe gebildet ist, obwohl dies nicht zwingend erforderlich ist.
    • Zeichnungen
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.
  • Es zeigen
    • Figur 1
    die Vorderansicht eines bekannten Starters;
    Figur 2
    eine teilweise geschnittene Seitenansicht des bekannten Starters nach Figur 1;
    Figur 3
    die Rückansicht des bekannten Starters nach den Figuren 1 und 2, ohne am Startergehäuse befestigte Regel- und/oder Steuerschaltung;
    Figur 4
    die Rückansicht des bekannten Starters nach den Figuren 1 bis 3, mit an dem Startergehäuse befestigter Regel- und/oder Steuerschaltung;
    Figur 5
    eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Starters;
    Figur 6
    eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Starters;
    Figur 7
    eine teilweise geschnittene schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Starters.
    Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • Um die Vorteile der vorliegenden Erfindung besser zu verdeutlichen wird anhand der Figuren 1 bis 4 zunächst ein bekannter, gattungsgemäßer Starter beschrieben.
  • In den Figuren 1 bis 4 sind verschiedene Ansichten des zum Stand der Technik gehörenden gattungsgemäßen Starters dargestellt. Der Starter weist ein Startergehäuse 1 auf, das durch mehrere Gehäuseteile gebildet ist. Eines dieser Gehäuseteile ist durch den Startergehäusedeckel 4 gebildet, der in Form eines Ankerlagerdeckels dargestellt ist. An dem Startergehäuse 1 ist ein Starterrelais 6 befestigt, das beim Starterbetrieb nicht nur den elektrischen Kontakt zwischen Batterie und elektrischem Startermotor 2 herstellt, sondern das weiterhin auch einen Einrückhebel 7 betätigt, über den der Einspurvorgang des Starterritzels 9 ausgelöst wird.
  • Eine hier nicht näher interessierende Freilaufeinrichtung, die den Starter beim Anspringen des Verbrennungsmotors vor zu hohen Drehzahlen schützt, ist mit dem Bezugszeichen 8 versehen.
  • Die gattungsgemäß zur Regel- und/oder Steuerschaltung gehörende elektronische Baugruppe 3 ist außerhalb des Startergehäuses 1, und zwar am Startergehäusedeckel 4 angeordnet, wie dies den Figuren 2 und 4 zu entnehmen ist. Die Befestigung der elektronischen Baugruppe 3 erfolgt an Befestigungsstellen, die in Figur 3 mit dem Bezugszeichen 10 versehen sind.
  • Nachteilig ist bei dieser bekannten Lösung, daß sich zwischen dem Startergehäusedeckel 4 und dem Gehäuse der elektronischen Baugruppe 3 ein Luftspalt befindet, der zumindest einen vollflächigen Kontakt zwischen dem Startergehäuse und dem Gehäuse der elektronischen Baugruppe 3 unmöglich macht. Aus diesem Grund muß ein Temperatursensor umständlich verkabelt werden, um einen Kontakt mit dem Starter herzustellen. Diese umständliche Verkabelung sorgt weiterhin dafür, daß die Ansprechzeit des Sensors relativ gering ist.
  • Wenn der Temperatursensor im Gehäuse der elektronischen Baugruppe 3 angeordnet ist, kann eine Überhitzung bei zum Stand der Technik gehörenden Startern erst nach dem Wärmeaustausch zwischen dem Starter und dem Gehäuse der elektronischen Baugruppe 3 festgestellt werden. Dies kann unter Umständen jedoch dazu führen, daß die zu hohe Temperatur erst dann festgestellt wird, wenn der Starter durch Überhitzung bereits Schaden genommen hat.
  • Diese Nachteile werden durch den erfindungsgemäßen Starter vermieden.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 5 ist die gesamte Regel- und/oder Steuerschaltung durch die elektronische Baugruppe 3 gebildet. Die in Figur 5 nicht näher dargestellte elektronische Baugruppe 3 ist innerhalb des Startergehäuses 1 im Bereich des Startergehäusedeckels 4 angeordnet. Ein ebenfalls nicht dargestelltes Baugruppengehäuse umgibt die elektronische Baugruppe 3. Der Boden des Baugruppengehäuses kann durch die Innenoberfläche des Startergehäusedeckels 4 gebildet sein, der als Ankerlagerdeckel ausgebildet ist. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß ein Temperatursensor direkt in der Nähe der heißesten Stelle angebracht werden kann. Die relativ starke Erwärmung ist von dem Temperatursensor innerhalb des Baugruppengehäuses erfassbar, so dass Startvorgänge unterbunden werden können, um eine Überhitzung des Starters bzw. des elektrischen Startermotors 2 zu vermeiden.
  • Bei dem nicht zur Erfindung gehörenden Ausführungsbeispiel gemäß Figur 6 ist die elektronische Baugruppe 3 ebenfalls innerhalb des Startergehäuses 1, jedoch ritzelseitig vom elektrischen Startermotor 2 angeordnet. Wie dies in Figur 6 angedeutet ist, kann die elektronische Baugruppe 3 bei dieser Ausführungsform als Ringplatine ausgebildet sein. Diese Lösung hat den Vorteil, daß keine Bauvolumenvergrößerung des Starters notwendig ist und daß die Temperaturbelastung der elektronischen Baugruppe 3 gering bleibt. Allerdings könnte die Baugruppe 3 bei dieser Ausführungsform zumindest dann nicht kompakt aufgebaut werden, wenn ein Temperatursensor oder irgendein anderer Sensor im Bereich des Kommutators 5 angeordnet werden soll, da dies einen höheren Verkabelungsaufwand mit sich bringen würde.
  • Dieser höhere Aufwand entfällt bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 7.
  • Bei dem in Figur 7 dargestellten Starter ist der Kommutator antriebsseitig angeordnet. Die elektronische Baugruppe 3 ist an den Kommutatorbürstenhaltern befestigt, um über einen Temperatursensor die Temperatur der Kohlebürsten zu erfassen. Die elektronische Baugruppe 3 kann kompakt aufgebaut sein, weil sich der Temperatursensor bei dieser Ausführungsform im Bereich der stärksten Wärmequelle befindet, die in diesem Fall durch den Kommutatur gebildet ist. Sollte die zulässige Betriebstemperatur der elektronischen Baugruppe 3 bei dieser Anordnung überschritten werden, so wäre gegebenenfalls ein Hitzeschild vorzusehen.

Claims (11)

  1. Starter für eine Brennkraftmaschine, mit einem Startergehäuse (1), in dem sich ein elektrischer Startermotor (2) und eine elektronische Baugruppe (3) befinden, die Bestandteil einer den elektrischen Startermotor (2) und/oder andere Starterbestandteile regelnden und/oder steuernden Regel- und/oder Steuerschaltung ist, mit zumindest einem der Baugruppe (3) angehörenden Sensor zur Erfassung von mindestens einem Starter-Betriebsparameter, dadurch gekennzeichnet daß die Baugruppe (3) an einem Bürsten eines Kommutators (5) des Startermotors (2) haltenden Bürstenhalter befestigt ist, und daß der Sensor zur Erfassung der Temperatur der Bürsten als Temperatursensor ausgebildet ist.
  2. Starter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Startergehäuse (1) einen Startergehäusedeckel (4) aufweist, und dass die elektronische Baugruppe (3) im Bereich des Startergehäusedeckels (4) angeordnet ist.
  3. Starter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Startergehäusedeckel ein Anker-Lagerdeckel (4) ist.
  4. Starter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Baugruppe (3) innerhalb eines Baugruppengehäuses angeordnet ist.
  5. Starter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Startergehäusedeckel (4) den Boden des Baugruppengehäuses bildet.
  6. Starter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Baugruppe (3) Abschnitte der Starterlängsachse zumindest teilweise koaxial umgibt.
  7. Starter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Baugruppe (3) als Ringplatine ausgebildet ist.
  8. Starter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Baugruppe (3) ritzelseitig vom elektrischen Startermotor (2) angeordnet ist.
  9. Starter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kommutator (5) antriebsseitig angeordnet ist.
  10. Starter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regel- und/oder Steuerschaltung den Betrieb des elektrischen Startermotors verhindert, wenn die elektronische Baugruppe (3) eine Temperatur sensiert, die über einer vorgegebenen Temperatur liegt.
  11. Starter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regel- und/oder Steuerschaltung vollständig durch die elektronische Baugruppe (3) gebildet ist.
EP20000124575 1999-11-15 2000-11-10 Starter für eine Brennkraftmaschine Expired - Lifetime EP1101932B1 (de)

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