EP1101932B1

EP1101932B1 - Starter for internal combustion engine

Info

Publication number: EP1101932B1
Application number: EP20000124575
Authority: EP
Inventors: Hans-Dieter Siems; Claus Kramer; Marcus Rosenberger; Stephan Schmitz; Tan Budi; Blagoj Spasevski; Vincent Tarquinio
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1999-11-15
Filing date: 2000-11-10
Publication date: 2006-02-15
Anticipated expiration: 2020-11-10
Also published as: DE50012224D1; EP1101932A1; ES2255938T3; DE19955065A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Starter für eine Brennkraftmaschine, gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a starter for an internal combustion engine, according to the preamble of claim 1.

State of the art

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.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 Erstzzenungen 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.

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.In the known starters, 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.

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.From FR-A-2 719 872 a starter is known 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.

Advantages of the invention

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.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. Furthermore, the starter housing protects the electronic module. In known starters of this kind, 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. For this reason, an arranged on the starter housing temperature sensor had to be cumbersome wired to evaluate the detected by the sensor temperature with the control and / or control circuit. This cumbersome wiring also contributed to the sensor's response being unsatisfactory. These problems are avoided because the electronic assembly comprising the temperature sensor is placed inside the starter housing, in the region of the strongest heat source.

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.In this context, it should be noted that the term 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.

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.With regard to the cabling effort, it is even more advantageous if the entire control and / or control circuit is completely formed by the electronic module and arranged inside the starter housing.

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.In many cases, 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.

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.It is also conceivable that 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.

Unabhängig davon, ob die elektronische Baugruppe Abschnitte der Starterlängsachse zumindest teilweise koaxial umgibt oder nicht, kann sie auch ritzelseitig vom elektrischen Startermotor angeordnet sein.Regardless of whether the electronic assembly at least partially coaxial surrounds portions of the starter longitudinal axis or not, it may also be arranged on the pinion side of the electric starter motor.

Eine derartige Ausgestaltung ist auch dann denkbar, wenn der Kommutator antriebsseitig angeordnet ist.Such a configuration is also conceivable when the commutator is arranged on the drive side.

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.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.

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.Also for cost reasons, it is particularly advantageous if the entire control and / or control circuit is completely formed by the arranged in the starter housing electronic assembly, although this is not mandatory.

drawings

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.Embodiments of the invention are explained below with reference to the accompanying drawings.

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.

Show it

FIG. 1: the front view of a known starter;
FIG. 2: a partially sectioned side view of the known starter of Figure 1;
FIG. 3: the rear view of the known starter according to Figures 1 and 2, without attached to the starter housing control and / or control circuit;
FIG. 4: the rear view of the known starter according to Figures 1 to 3, with attached to the starter housing control and / or control circuit;
FIG. 5: a perspective view of a first embodiment of the starter according to the invention;
FIG. 6: a partially sectioned side view of a second embodiment of the starter according to the invention;
FIG. 7: a partially sectioned schematic representation of a third embodiment of the starter according to the invention.

Description of the embodiments

Um die Vorteile der vorliegenden Erfindung besser zu verdeutlichen wird anhand der Figuren 1 bis 4 zunächst ein bekannter, gattungsgemäßer Starter beschrieben.In order to better illustrate the advantages of the present invention, a known, generic starter will first be described with reference to the figures 1 to 4.

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.In the figures 1 to 4 different views of the prior art belonging to the generic starter are shown. 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. On the starter housing 1, 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.

Eine hier nicht näher interessierende Freilaufeinrichtung, die den Starter beim Anspringen des Verbrennungsmotors vor zu hohen Drehzahlen schützt, ist mit dem Bezugszeichen 8 versehen.A freewheel device not of interest here, which protects the starter against too high rotational speeds when the internal combustion engine starts, is provided with the reference number 8.

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.The generically belonging to the 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.

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.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.

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.If the temperature sensor is arranged in the housing of the electronic subassembly 3, overheating in the prior art starters can only be ascertained after the heat exchange between the starter and the housing of the electronic subassembly 3. Under certain circumstances, however, this may mean that the excessively high temperature is only detected when the starter has already been damaged by overheating.

Diese Nachteile werden durch den erfindungsgemäßen Starter vermieden.These disadvantages are avoided by the starter according to the invention.

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.In the embodiment according to FIG. 5, 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. An assembly housing, also not shown, surrounds the electronic assembly 3. 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. This arrangement has the advantage that a temperature sensor can be mounted directly in the vicinity of the hottest point. The relatively high heating is detectable by the temperature sensor within the module housing, so that starting operations can be prevented in order to avoid overheating of the starter or of the electric starter motor 2.

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.In the not belonging to the invention embodiment of Figure 6, 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. However, in this embodiment, 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.

Dieser höhere Aufwand entfällt bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 7.This higher expense is eliminated in the embodiment of FIG. 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.In the starter shown in Figure 7, 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.

Claims

Starter for an internal combustion engine, having a starter housing (1) in which an electric starter motor (2) and an electronic assembly (3) are located, said electronic assembly (3) being a component of a closed-loop and/or open-loop control circuit which performs closed-loop and/or open-loop control of the electric starter motor (2) and/or of other starter components, and the said starter having at least one sensor which is associated with the assembly (3) and has the purpose of sensing at least one starter operating parameter, characterized in that the assembly (3) is attached to a brush holder which holds brushes of a commutator (5) of the starter motor (2), and in that the sensor is designed to sense the temperature of the brushes as a temperature sensor.
Starter according to Claim 1, characterized in that the starter housing (1) has a starter housing cover (4), and in that the electronic assembly (3) is arranged in the region of the starter housing cover (4).
Starter according to one of the preceding claims, characterized in that the starter housing cover is an armature bearing cover (4).
Starter according to one of the preceding claims, characterized in that the electronic assembly (3) is arranged within an assembly housing.
Starter according to one of the preceding claims, characterized in that the starter housing cover (4) forms the base of the assembly housing.
Starter according to one of the preceding claims, characterized in that the electronic assembly (3) at least partially surrounds sections of the starter longitudinal axis in the coaxial direction.
Starter according to one of the preceding claims, characterized in that the electronic assembly (3) is embodied as an annular board.
Starter according to one of the preceding claims, characterized in that the electronic assembly (3) is arranged on the pinion side of the electronic starter motor (2).
Starter according to one of the preceding claims, characterized in that the commutator (5) is arranged on the drive side.
Starter according to one of the preceding claims, characterized in that the closed-loop and/or open-loop control circuit prevents the electric starter motor from operating if the electronic assembly (3) senses a temperature above a predefined temperature.
Starter according to one of the preceding claims, characterized in that the closed-loop and/or open-loop control circuit is formed completely by the electronic assembly (3).