EP2457245B1

EP2457245B1 - Schaltrelais mit kontaktaufreisseinrichtung

Info

Publication number: EP2457245B1
Application number: EP10735262.7A
Authority: EP
Inventors: Thomas Biessenberger; Hartmut Wanner; Oliver Neumann; Uwe Ehrenwall
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-07-20
Filing date: 2010-07-20
Publication date: 2015-07-08
Anticipated expiration: 2030-07-20
Also published as: KR101761545B1; JP5698233B2; US9177744B2; KR20120032534A; US20120180745A1; DE102009027844A1; JP2012533861A; WO2011009865A1; EP2457245A1; CN102473556A; CN102473556B

Description

Stand der Technik

Die Erfindung bezieht sich auf ein Schaltrelais, insbesondere für eine Startvorrichtung zum Starten einer Brennkraftmaschine, mit einer Kontakteinrichtung, einer Relaisspule, einem Anker, einer Schaltstange, wobei die Schaltstange bei Bestromung der Relaisspule von dem Anker bewegt und die Kontakteinrichtung über die Schaltstange betätigt wird, und mit einer Kontaktaufreißeinrichtung, über die der Anker und die Schaltstange miteinander gekoppelt sind.
Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Startvorrichtung mit einem solchen Schaltrelais und ferner auf ein Montage- und ein Demontageverfahren für ein solches Schaltrelais.
Mit dem Schaltrelais wird ein Startermotor der Startvorrichtung ein- und ausgeschaltet. Es ist bekannt in einem Schaltrelais die Schaltstange durch Bestromung der Relaisspule mit dem Anker zu bewegen und die Kontakteinrichtung über die Schaltstange zu betätigen.
Bei Unterbrechungen oder anderen Störungen der Stromversorgung während der Bestromung der Relaisspule kann es zu sogenannten flatternden Kontakten an der Kontakteinrichtung kommen, mit der Folge, dass zumindest zwei aneinandergrenzende Kontakte eine gegenseitige Verbindung eingehen, also quasi aneinander kleben, können. Diese Verbindung, die durch einen Stromfluss beim Flattern bedingt ist, wird nachfolgend als Kontaktverschweißung bezeichnet. Durch die fehlende Kopplung zwischen Anker und Schaltstange kehrt bei einem Schaltrelais ohne Kontaktaufreißeinrichtung der Anker nach einem Ausschalten der Bestromung der Relaisspule in seine Ruheposition zurück, wobei dann jedoch die Kontakteinrichtung betätigt, also die Kontakte geschlossen bleiben, da die zweite Feder die aneinanderhaftenden Kontakte nicht trennen, also die Kontaktverschweißung nicht aufreißen kann, da sie eine entsprechende Kontaktaufreißkraft nicht aufbringt. Folglich ist ein Schaltrelais ohne Kontaktaufreißeinrichtung nach einer Kontaktverschweißung in seiner Schaltfunktion gestört. Der Startermotor wird weiter oder länger bestromt, was zu Schäden an der Startvorrichtung, einer Überhitzung, insbesondere eines Kabelbrands, oder einer Zerstörung des Startermotors führt, sofern nicht rechtzeitig eine Fahrzeugbatterie als Stromquelle getrennt wird.
Das Risiko wird mit bekannten Kontaktaufreißeinrichtungen reduziert, die beim Abschalten des Relais die Schaltstange mit einer Kontaktaufreißkraft beaufschlagen, falls eine Kontaktverschweißung auftritt.
Die DE 199 51 116 A1 beschreibt ein Schaltrelais für eine Startvorrichtung, wobei eine Kupplungselement vorgesehen ist, um die Schaltstange mit einer begrenzten Bewegung bei einer Rückzugsbewegung des Ankers nur dann mitzunehmen, wenn eine unter ungünstigen Bedingungen auftretende Kontaktverschweißung auftritt, sodass die Kontaktverschweißung von einer Rückstellkraft des Ankers aufgerissen wird.
Die US 6,552,638 B2 beschreibt ein Relais mit einem federgestützten Anker, in dem eine Schaltstange mit einem Kopf gelagert ist. Die Schaltstange wird vom Anker bei Bestromung gegen eine Federkraft zum Schließen einer Kontaktbrücke axial bewegt. Zum Lösen der Kontaktbrücke wird zusätzlich zur Federkraft im Falle einer Kontaktverschweißung der Kopf der Schaltstange von einer Schulter als Gegenlager in der Führung im Anker mitgezogen.
Die DE 102 60 843 A1 beschreibt ein Relais, insbesondere in einer besonderen Ausführungsform ein Schaltrelais für einen Starter. Um verklebte oder verschweißte Kontakte aufzureißen, wird durch eine impulsartige Beschleunigung des Magnetankers über einen Weg der Abbrandreserve eine ausreichende kinetische Energie aufgebaut, so dass eine Schaltstange über ein Kopfteil wieder in die Ausgangslage zurückgezogen wird, wenn ein Weg b) in einer Ringnut vom
Kopfteil durchlaufen wird. Eine Relaisspule ist in einem Gehäuse eingeschlossen, dass den Magnetanker topfförmig zusammen hält.
Die DE 67 51 537 U beschreibt einen elektromagnetischen Schalter für Startermotoren von Brennkraftmaschinen. Der Anker weist eine Längsbohrung auf, in der ein Bolzen mittels einer halbkreisförmigen Nut in einem Wulst in der Längsbohrung befestigt ist. Aus Sicht der Montage ist hier vorgesehen, erst den Bolzen mit dem Anker formschlüssig zu verbinden, um danach den Bolzen in der Kontaktvorrichtung zu befestigen.
Es ist Aufgabe der Erfindung ein Schaltrelais der eingangs genannten Art und ein Montage- und Demontageverfahren für ein solches Schaltrelais derart weiterzubilden, sodass die Montage beziehungsweise Demontage vereinfacht und der Aufbau des Schaltrelais vereinfacht ist.

Offenbarung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch den Gegenstand der Patentansprüche 1, 10 und 11 gelöst. Die abhängigen Ansprüche definieren bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Die Aufgabe wird mit einem Schaltrelais dadurch gelöst, dass der Anker als Teil einer entrastbaren Rastvorrichtung für die Kontaktaufreißeinrichtung ausgebildet ist und die Relaisspule und die Kontakteinrichtung als Baugruppe auf den Anker schiebbar ausgebildet sind. Die Schaltstange weist zumindest eine Rastnase als Gegenlager und der Anker zumindest eine Schulter als Lager auf, wobei die Schulter eine Anschlagfläche, insbesondere für eine Stirnfläche eines Schenkelendes der Rastnase, ausbildet. Dann können der Anker und die zumindest eine Rastnase der Schaltstange durch bloßes aneinanderdrücken miteinander montiert werden, indem die Rastnase mit einer gewissen Einrastkraft über die Schulter hinweg bewegt wird.
Vorzugsweise ist der Anker mit einer ersten Feder vorgespannt, sodass er bei einer Bestromung der Relaisspule zum Betätigen einer Kontakteinrichtung mittels Beaufschlagung der Schaltstange ausgelenkt und nach einem Ausschalten der Bestromung von der Feder in eine Ruheposition zurückbewegt wird. Im Übrigen kann die Schaltstange mit einer zweiten Feder vorgespannt sein, um sie zum Öffnen der Kontakteinrichtung in eine Ruheposition zu bewegen oder in dieser Ruheposition zu halten, sobald sie nicht mehr durch den Anker beaufschlagt wird.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Schaltachse bezüglich einer das Schaltrelais öffnenden, insbesondere axialen, Bewegung nicht fest an den Anker gekoppelt. Wird die Relaisspule nicht mehr mit Strom beaufschlagt, werden der Anker und entkoppelt davon die Schaltstange jeweils durch die erste beziehungsweise die zweite Feder in ihre Ruhepositionen, und zwar zum Öffnen der Kontakteinrichtung, bewegt und dort gehalten.
Vorzugsweise umfasst die Kontakteinrichtung zumindest eine Kontaktplatte mit zumindest zwei elektrischen Kontakten, die insbesondere stirnseitig an der Schaltstange befestigt ist. So kann durch eine axiale Bewegung der Schaltstange die Kontaktplatte zum Schließen und Öffnen der Kontakte bewegt werden.
Vorzugsweise ist die Schaltstange in den Anker mit einem, insbesondere in unbestromtem Zustand axialen Spiel der Relaisspule einrastbar, sodass der Anker und die Schaltstange gegenseitig über einen gewissen Weg, insbesondere axial, beweglich beziehungsweise gegenseitig verschiebbar und gleichzeitig miteinander gekoppelt sind. So kann der Anker, wie später erläutert, einen Impuls für die Kontaktaufreißeinrichtung aufbauen.
Die Aufgabe wird auch durch ein Montageverfahren gelöst, bei dem die Relaisspule und die Kontakteinrichtung als Baugruppe auf den Anker geschoben werden und die Schaltstange mit ihrem der Kontakteinrichtung gegenüber liegenden Ende teilweise in den Anker eingeschoben und in diesem entrastbar eingerastet wird. Somit kann die Montage, insbesondere gegenüber der genannten US 6,552,638 B2 , vereinfacht werden, da die Schaltstange nicht vollständig durch den Anker hindurchgeführt werden muss.
Ferner wird die Aufgabe auch durch ein Demontageverfahren gelöst, bei dem die Schaltstange in Richtung der Kontakteinrichtung aus dem Anker herausgezogen wird, wobei sie mit einer eine Kontaktaufreißkraft übersteigenden Entrastekraft zum Entrasten einer Rastvorrichtung, die Teil des Ankers ist, entrastet und herausgezogen wird und die Relaisspule und die Kontakteinrichtung als Baugruppe vom Anker abgezogen werden.
Durch das erfindungsgemäße Montageverfahren können der Anker und die Schaltstange mit denselben Bewegungen montiert beziehungsweise demontiert werden, mit denen sie auch beim Betrieb des Schaltrelais bewegt werden, sodass ihre gegenseitige Montage auch an ihrer Einbauposition durchgeführt werden kann, wobei sowohl die Schaltstange bezüglich eines bereits montierten Ankers oder auch der Anker bezüglich einer bereits montierten Schaltstange montiert beziehungsweise demontiert werden kann. So wird insbesondere ein aufwendiges, vollständiges Hindurchführen der Schaltstange durch den Anker oder ein zusätzliches Kupplungselement, wie im Stand der Technik beschrieben, vermieden. Ein Vorteil ist also eine einfache Montage, die wie herkömmlich, ohne wesentliche Änderungen im Montageablauf, ausführbar ist. Außerdem ermöglicht das erfindungsgemäße Demontageverfahren eine zerstörungsfreie und durch eine intuitive Bewegung durchzuführende Trennung von Anker und Schaltstange, nämlich durch bloßes Auseinanderziehen mit einem einzelnen Handgriff.
Vorzugsweise wird das Schaltrelais aus, vorzugsweise zwei, Baugruppen zusammengesetzt, wobei die Schaltstange und der Anker zwei unterschiedlichen Baugruppen zugeordnet sind, die gegenseitig montiert werden, indem die Schaltstange nur teilweise in den Anker axial eingeschoben und eingerastet wird.
Insbesondere um zwei solche Baugruppen leicht zu demontieren, ist die Schaltstange vom Anker mit der Entrastekraft entrastbar, die größer als die Kontaktaufreißkraft ist.
Bei einer bevorzugen Ausführungsform ist als eine Baugruppe ein Gehäusebauteil, die Relaisspule, die Schaltstange und zumindest eine Kontaktplatte mit zumindest zwei Kontakten vormontiert und wird mit der Schaltstange auf den Anker aufgeschoben und eingerastet.
Vorzugsweise umfasst die Rastvorrichtung als ein Lager eine Schulter und ein ineinandergreifendes Gegenlager. Insbesondere ist die Rastvorrichtung durch eine entsprechende Form des Ankers und/oder der Schaltstange ausgebildet. So können der Anker und die Schaltstange durch gegenseitigen Formschluss unmittelbar gegenseitig einrasten und sind besonders einfach zu montieren, da vorteilhafterweise ein weiteres Bauteil, beispielsweise ein Kupplungselement gemäß dem Stand der Technik, vermieden wird, das als Rastvorrichtung sowohl mit dem Anker als auch mit der Schaltstange zu verbinden ist.
Ein Lager und ein Gegenlager können sowohl ein Bestandteil der Kontaktaufreißeinrichtung als auch der Rastvorrichtung sein, wobei vorzugsweise die beiden Funktionen, nämlich die der Kontaktaufreißeinrichtung und der Rastvorrichtung, durch unterschiedliche, zuvor und nachfolgend beschriebene Kräfte auf dasselbe Lager beziehungsweise Gegenlager realisiert werden. So wird der Herstellungs- und Montageaufwand reduziert.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform können der Anker und die Schaltstange auch durch Auseinanderziehen voneinander getrennt werden, wobei für diese Demontage die Rastnase mit einer Entrastekraft in umgekehrter Richtung über die Schulter hinwegbewegt wird. In eingerastetem Zustand bildet die Schulter also die Anschlagfläche für die Rastnase aus, wobei dieser gegenseitige Anschlag vorzugsweise nur mit einer definierten Entrastekraft überwunden werden kann.
Die Rastvorrichtung kann auch so ausgebildet sein, dass ihre, in dieser Beschreibung der Schaltstange zugeordneten, Teile dem Anker zugeordnet sind und umgekehrt. Insbesondere kann das Lager, insbesondere die Schulter, also an der Schaltstange und das Gegenlager, insbesondere die Rastnase, an dem Anker ausgebildet sein.
Im Übrigen kann die Rastvorrichtung auch eine Mehrzahl, vorzugsweise zwei, drei oder vier Rastnasen und ein Band als Schulter aufweisen. Ebenso kann die Rastvorrichtung realisiert werden, indem sowohl der Anker, als auch die Schaltstange jeweils zumindest eine Schulter und zumindest eine Rastnase aufweisen.
Vorzugsweise ist das Lager, insbesondere die Schulter, aus elastischem Material gefertigt, sodass eine geeignete Entrastekraft bestimmt ist, bei der sich das Lager elastisch so verformt, dass das Gegenlager, insbesondere die Rastnase, bei der Demontage freigegeben wird, also eine einfache Entrastung ermöglicht wird. Zusätzlich, vorzugsweise jedoch alternativ dazu, ist das Gegenlager, insbesondere die Rastnase, elastisch ausgebildet und kann insbesondere die Rastvorrichtung durch eine elastische Verformung des Gegenlagers, insbesondere der Rastnase, eingerastet beziehungsweise auch entrastet werden.
Dabei ist besonders bevorzugt, dass die Anschlagfläche der Schulter und die Stirnfläche der Rastnase schräg zur axialen Richtung, insbesondere in einem speziellen Winkel, für eine entrastende Demontage der Schaltstange und des Ankers ausgebildet sind. Durch die schräge Ausbildung dieser Flächen wirken beim Auseinanderziehen, also bei einer Kraft in einer axialen Richtung, die Flächen wie eine schiefe Ebene, also quasi mit einer Keilwirkung oder auch als Rampe, sodass durch eine resultierende Kraft die Rastnase und die Schulter letztendlich zum Entrasten aneinander vorbeigeführt werden, und zwar vorzugsweise indem die Rastnase von der Schulter zusammengedrückt wird, sodass Anker und Schaltstange voneinander getrennt werden. Dabei kann der Winkel geeignet gewählt werden, um die Entrastekraft zu steuern.
Außerdem können die Schulter und/oder auch die Rastnase jeweils eine zweite, zur axialen Richtung schräg angeordnete Fläche aufweisen, die dazu ausgebildet sind, beim Einrasten der Schaltstange und des Ankers die Rastnase an der Schulter mit geringem Kraftaufwand vorbeizuführen. Diese Flächen wirken dann ebenfalls, wie zuvor beschrieben, wie eine schiefe Ebene, also quasi mit einer Keilwirkung oder auch als Rampe.
Bei einer die Erfindung weiterbildenden Ausführungsform umfasst die Rastvorrichtung eine Distanzbuchse mit zumindest einer Rastnase. Eine solche Distanzbuchse kann Bestandteil der Schaltstange sein und ermöglicht die Verwendung unterschiedlicher Werkstoffe für die Rastvorrichtung und die übrigen Bestandteile der Schaltstange, beispielsweise um die genannte Elastizität der Rastnase zu realisieren oder die Lebensdauer zu erhöhen. Außerdem wird so die Montage des Schaltrelais vereinfacht, indem die Rastvorrichtung, zumindest die Rastnase mit der Distanzbuchse, an der Schaltstange vormontiert wird.
Insbesondere kann die Rastvorrichtung, insbesondere das Gegenlager, und zwar vorzugsweise die Distanzbuchse, aus Kunststoff gefertigt sein, um möglichst preiswert und gewichtssparend das Schaltrelais zu bauen.
Um eine Rastvorrichtung mit langer Lebensdauer herzustellen, kann die Rastvorrichtung, insbesondere das Gegenlager, und zwar vorzugsweise die Distanzbuchse, aus einem federnden, metallischen Werkstoff gefertigt sein, beispielsweise um elastische Rastnasen auszubilden.
Die Aufgabe wird auch von einer Startvorrichtung zum Starten einer Brennkraftmaschine mit einem zuvor oder nachfolgend beschriebenen Schaltrelais gelöst.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar sind.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Schaltrelais,
Fig. 2: eine Detailvergrößerung einer Kontaktaufreißeinrichtung aus der Fig. 1 und
Fig. 3: einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Rastvorrichtung.

Ausführungsformen der Erfindung

Die Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Schaltrelais 1 für eine Startvorrichtung zum Starten einer Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug, das als Starterrelais mit einem Anker 3 auch ein nicht dargestelltes Starterritzel in einen Zahnkranz der Brennkraftmaschine einspurt. Das Schaltrelais 1 ist mit einer Relaisspule 2, dem durch eine erste Feder 20 vorgespannten Anker 3 und einer mit einer zweiten Feder 21 vorgespannten Schaltstange 4, die zum Anker 3 koaxial gelagert ist, ausgebildet. Dabei ist die Schaltstange 4 mit einer Rastvorrichtung an den Anker 3 gekoppelt, und zwar nicht starr, sondern relativ zu diesem in axialer Richtung, also in der Fig. 1 horizontal, verschiebbar. Die Rastvorrichtung, die in der Fig. 3 dargestellt ist, umfasst mindestens drei Rastnasen 9 einer Distanzbuchse 8 an der Schaltstange 4 und eine Schulter 10 an dem Anker 3. Die Schaltstange 4 weist an ihrem dem Anker 3 gegenüberliegenden Ende als eine Kontakteinrichtung eine Kontaktplatte 5 mit zwei Kontakten 6 zum elektrischen Verbinden von Kontaktschrauben 7 auf. So kann durch eine axiale Bewegung der Schaltstange 4 mit dem Schaltrelais 1 ein Strom für einen Startermotor der Startvorrichtung über die Kontaktschrauben 7 geschaltet werden. Ein Druckbolzen 13 wird an dem Anker 3 zentriert und an einer Baugruppe mit einem Gabelhebel der Startvorrichtung sicher befestigt wird. Erst dann wird das übrige Schaltrelais 1 montiert, wobei die Rastnasen 9, von denen nur zwei dargestellt sind, an der Distanzbuchse 8 in der axialen Öffnung mit der Schulter 10 des Ankers 3 mit axialem Spiel einrasten.
In einem ausgeschalteten Zustand, der in der Fig. 3 gezeigt ist, also ohne Bestromung der Relaisspule 2, ist der Anker 3 in einer Ruheposition und die Kontakte 6 sind geöffnet. Dabei liegen die Rastnasen 9 der Distanzbuchse 8 nicht an der Schulter 10 des Ankers 3 an, sodass die Lebensdauer erhöht wird.
In einem nicht dargestellten, eingeschalteten Zustand des Schaltrelais 1 wird die Relaisspule 2 bestromt und der Anker 3 bewegt sich in die Relaisspule 2, sodass eine Stirnfläche des im Anker 3 koaxial gelagerten Druckbolzen 13 gegen einen Kopf 43 der Schaltstange 4 stößt und die Kontaktbrücke mit der Kontaktplatte 5 entgegen der Federkraft schließt. In diesem Zustand fließt ein Strom über die mit der Kontaktplatte 5 verbundenen Kontaktschrauben 7 zum Betreiben des Startermotors der Startvorrichtung.'In diesem Zustand liegen die Rastnasen 9 ebenfalls nicht axial an der Schulter 10 des Ankers 3 an, sodass die Lebensdauer erhöht wird.
Die Fig. 1 zeigt einen Zustand des Schaltrelais 1 mit einer sogenannten Kontaktverschweißung, bei dem die Kontakte 6 geschlossen sind, also die Kontaktplatte 5 quasi an den Kontaktschrauben 7 klebt, obwohl die Relaisspule 2 nicht bestromt ist. Die Kontaktverschweißung ist beispielsweise durch eine kurzzeitige Störung, nämlich eine Unterbrechung der Bestromung der Relaisspule 2, aufgetreten, welche zu einem Flattern der Kontakte 6 an der Kontaktplatte 5 führte. Außerdem kann eine erhöhte Zykluszahl aufgrund einer Start-Stopp-Betriebsfunktion zu einer Temperaturerhöhung des Schaltrelais 1 insgesamt führen, sodass das Auftreten von Kontaktverschweißungen begünstigt wird.
Dabei zeigt die Fig. 1 das Schaltrelais 1 zu einem Zeitpunkt, zu dem eine Kontaktaufreißeinrichtung auf die Kontaktverschweißung einwirkt. Die Kontaktaufreißeinrichtung umfasst, wie auch die Rastvorrichtung, im Wesentlichen die Schulter 10 an dem Anker 3 und die Distanzbuchse 8 mit den Rastnasen 9 an der Schaltstange 4. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Kontaktaufreißeinrichtung und die Rastvorrichtung also durch eine einzige bauliche Ausgestaltung realisiert. Die Distanzbuchse 8 ist aus einem federnden Metall hergestellt.
Die Fig. 2 zeigt eine Detailvergrößerung des Querschnitts der Fig. 1 durch die Kontaktaufreißeinrichtung. Nach dem Ausschalten der Bestromung der Relaisspule 2 bewegt sich der Anker 3, durch die nicht dargestellte erste Feder angetrieben, von der Schaltstange 4 weg und zu seiner Ruheposition hin, und zwar in den Fig. 1 und 2 nach links. Läge keine Kontaktverschweißung vor, so würde sich auch die Schaltstange 4, durch die zweite Feder 21 angetrieben, zu ihrer Ruheposition, und zwar in den Fig. 1 und 2 ebenfalls nach links, bewegen und somit die Kontakte 6 öffnen. Die Schulter 10 und die Rastnasen 9 berühren sich im Regelbetrieb also grundsätzlich nicht. Die Federkraft der zweiten Feder 21 genügt jedoch nicht immer, eine erforderliche große Kontaktaufreißkraft zum Aufreißen der zwischenzeitlich aufgetretenen Kontaktverschweißung aufzubringen.
Deshalb funktioniert die Kontaktaufreißeinrichtung wie folgt. Der Anker 3 bewegt sich, wie zuvor genannt, aufgrund von Federkraft und fehlender magnetischer Wirkung aus der nicht mehr bestromten Relaisspule 2 heraus. Dabei erfährt der Anker 3 eine Beschleunigung mit einer bestimmten Masse M. Da die Schaltstange 4 aufgrund der Kontaktverschweißung sich nicht zurückbewegt, schlägt der Anker 3 mit der Schulter 10 an den Rastnasen 9 an und überträgt so die Kontaktaufreißkraft durch einen Impuls auf die Schaltstange 4, sodass die Kontaktverschweißung aufgerissen wird. Zur Erzeugung des Impulses führt der Anker 3 einen Weg S aus.
Die Fig. 3 zeigt einen schematischen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Rastvorrichtung entsprechend den Fig. 1 und 2 mit dem Anker 3 und der Schaltstange 4 jeweils in ihrer Ruheposition bei einer unbestromten Relaisspule 2 und bei geöffneten Kontakten 6. Die Rastvorrichtung ist sowohl Bestandteil des Ankers 3 als auch der Schaltstange 4, wobei sie die Schulter 10 des Ankers 3 und die Rastnasen 9 an der Schaltstange 4 umfasst. Somit stellt die Rastvorrichtung gleichzeitig auch die Kontaktaufreißeinrichtung dar, die beide mit der Schulter 10 und der Distanzbuchse 8 mit den Rastnasen 9 realisiert sind, sodass eine einfache Montage erreicht wird.
Die Schulter 10 ist durch eine Hinterdrehung in einer axialen Öffnung des Ankers 3 gefertigt und weist eine Anschlagfläche 12 und eine Fase 14 auf. Die Rastnasen 9 sind an einer, alternativ aus Kunststoff gefertigten, Distanzbuchse 8 ausgebildet und weisen an einem Schenkelende jeweils eine Stirnfläche 11 auf, wobei die Stirnflächen 11 und die Anschlagfläche 12 für einen gegenseitigen Anschlag der Rastnasen 9 und der Schulter 10 ausgebildet sind, um die Schaltstange 4 und den Anker 3 sowohl einzurasten als auch die Kontaktaufreißkraft von dem Anker 3 auf die Schaltstange 4 zu übertragen.
Zur Montage des Schaltrelais, insbesondere zur Montage der Schaltstange 4 mit dem Anker 3, wird die Schaltstange 4 mit ihrem Ende, das den Kopf 43 und die Distanzbuchse 8 aufweist, in den Anker 3 axial teilweise eingeschoben, wobei die Rastnasen jeweils an der Schulter 10 vorbei in die axiale Öffnung des Ankers 3 hineingepresst werden, indem die elastischen Rastnasen 9 mit ihrer konusförmigen Fläche 15 von der Schulter 10 durch eine Keilwirkung der schrägen Fase 14 zusammengedrückt werden. Nach dem Passieren der Schulter 10 nehmen die Rastnasen 9 aufgrund ihrer elastischen Eigenschaft wieder ihre ursprüngliche Form an, sodass die Schaltstange 4 in dem Anker 3 einrastet und bei einem Herausziehen des Ankers die Kontaktaufreißeinrichtung wirkt, indem die Rastnasen 9 jeweils mit ihren Stirnflächen 11 gegen die Anschlagfläche 12 der Schulter 10 stoßen. Somit kann die Schaltstange 4 einfach durch bloßes Einrasten in dem Anker 3 mit diesem montiert werden. Es werden damit zwei Fertigbaugruppen, nämlich der Anker 3 mit dem Druckbolzen 13 und die vorgefertigte Baugruppe des Starterrelais 1 mit Kontaktplatte 5, wie herkömmlicherweise in einem Schritt zusammengesetzt.
Zur Demontage wird die Schaltstange 4 in Richtung der Kontaktplatte 5 aus dem Anker 3 axial herausgezogen, beziehungsweise der Anker 3 in entgegengesetzter Richtung von der Schaltstange 4 abgezogen, wobei jedoch die Stirnfläche 11 gegen die Anschlagfläche 12 stößt. Beide Flächen sind gegenüber der axialen Richtung schräg ausgebildet, sodass eine Keilwirkung zwischen den elastischen Rastnasen 9 und der Schulter 10 entsteht und die Rastnasen 9 bei einer ausreichend großen Demontagekraft, die größer als die Kontaktaufreißkraft ist, zusammengedrückt werden, sobald die Schaltstange 4 mit einer geeigneten Entrastekraft beaufschlagt wird. Also kann die Schaltstange 4 durch eine einfache Bewegung von dem Anker 3 demontiert werden, und zwar insbesondere zerstörungsfrei, sodass eine anschließende Montage ohne zusätzlichen Aufwand möglich ist.
Im Übrigen ist die Entrastekraft im Wesentlichen durch die Elastizität der Rastnasen 9 und durch den Winkel α der Stirnfläche 11 beziehungsweise der Anschlagfläche 12 gegenüber der axialen Richtung konstruktiv definiert, und zwar insbesondere so, dass die Entrastekraft die Kontaktaufreißkraft übersteigt. So ist sichergestellt, dass bei einer Kontaktverschweißung die Kontaktaufreißkraft von dem Anker 3 auf die Schaltstange 4 übertragen wird, ohne dabei die Rastvorrichtung zu entrasten und gleichzeitig jedoch eine Entrastung bei einer Demontage, beispielsweise für eine Wartung oder für eine Werkstofftrennung bei einer Entsorgung des Schaltrelais 1, möglich ist.
Insgesamt werden durch das erfindungsgemäße Schaltrelais 1, insbesondere im Vergleich zum Stand der Technik, die folgenden Vorteile erzielt: Die Kontaktaufreißeinrichtung kann ohne ein zusätzliches Kupplungselement oder weiteres Bauteil realisiert werden und ist insbesondere zerstörungsfrei und wiedermontierbar demontierbar. Die erfindungsgemäße Rastvorrichtung kann bei herkömmlichen Schaltrelais mit der Distanzbuchse 8 mit Rastnasen 9 ohne wesentliche konstruktive Änderungen montiert werden, insbesondere ohne eine Veränderung der Montageschritte, sowie ohne Änderungen der Relaisspule 2, der Federkräfte, der Kontaktplatte 5 mit den Kontakten 6 oder der Länge des Ankers 3 und der Schaltstange 4. Insgesamt lässt sich also eine Kontaktaufreißeinrichtung kostengünstig mit der erfindungsgemäßen Rastvorrichtung kombinieren.
Ein weiteres, nicht dargestelltes Ausführungsbeispiel stellt eine Startvorrichtung zum Starten einer Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug mit dem in den Fig. 1 bis Fig. 3 dargestellten Schaltrelais dar. Alle Figuren zeigen lediglich schematische nicht maßstabsgerechte Darstellungen. Im Übrigen wird insbesondere auf die zeichnerische Darstellungen für die Erfindung als Wesentlich verwiesen.

Claims

Schaltrelais (1), insbesondere für eine Startvorrichtung zum Starten einer Brennkraftmaschine, mit einer Kontakteinrichtung (5), einer Relaisspule (2), einem Anker (3), einer Schaltstange (4), wobei die Schaltstange (4) bei Bestromung der Relaisspule (2) von dem Anker (3) bewegt und die Kontakteinrichtung (5) über die Schaltstange (4) betätigt wird, und mit einer Kontaktaufreißeinrichtung, über die der Anker (3) und die Schaltstange (4) miteinander gekoppelt sind, wobei die Relaisspule (2) und die Kontakteinrichtung (5) als Baugruppe auf den Anker (3) schiebbar ausgebildet ist, wobei der Anker (3) als Teil einer entrastbaren Rastvorrichtung für die Kontaktaufreißeinrichtung ausgebildet ist und die Schaltstange (4) zumindest eine Rastnase (9) als Gegenlager (9) und der Anker (3) eine Schulter (10) aufweist, wobei die Schulter (10) eine Anschlagfläche (12) für eine Stirnfläche (11) eines Schenkelendes der Rastnase (9) ausbildet.
Schaltrelais (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltstange (4) in den Anker (3) mit einem, in unbestromten Zustand axialen Spiel der Relaisspule (2) einrastbar ist.
Schaltrelais (1) nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltstange (4) und der Anker (3) mit einer Entrastekraft entrastbar ist, die größer als eine Kontaktaufreißkraft ist.
Schaltrelais (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastvorrichtung die Schulter (10) und das ineinandergreifende Gegenlager (9) umfasst.
Schaltrelais (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagfläche (12) der Schulter (10) und die Stirnfläche (11) der Rastnase (9) jeweils schräg zur axialen Richtung, insbesondere in einem speziellen Winkel (α), für eine entrastende Demontage der Schaltstange (4) und des Ankers (3) ausgebildet sind.
Schaltrelais (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastvorrichtung eine Distanzbuchse (8) mit Rastnasen (9) umfasst.
Schaltrelais (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastvorrichtung, insbesondere das Gegenlager (9), zumindest teilweise aus Kunststoff gefertigt ist.
Schaltrelais (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastvorrichtung, insbesondere das Gegenlager (9), zumindest teilweise aus federndem metallischen Werkstoff gefertigt ist.
Startvorrichtung zum Starten einer Brennkraftmaschine mit einem Schaltrelais nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
Montageverfahren für ein Schaltrelais (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, oder für eine Startvorrichtung nach Anspruch 9, mit einer Kontakteinrichtung (5), einer Relaisspule (2), einem Anker (3), einer Schaltstange (4), wobei die Schaltstange (4) bei Bestromung der Relaisspule (2) von dem Anker (3) bewegt und die Kontakteinrichtung (5) über die Schaltstange (4) betätigt wird, und mit einer Kontaktaufreißeinrichtung, über die der Anker (3) und die Schaltstange (4) miteinander gekoppelt sind, wobei die Relaisspule (2) und die Kontakteinrichtung (5) als Baugruppe auf den Anker geschoben wird, wobei die Schaltstange (4) mit ihrem der Kontakteinrichtung (5) gegenüber liegenden Ende teilweise in den Anker (3) eingeschoben und in diesem Anker (3) entrastbar eingerastet wird.
Demontageverfahren für ein Schaltrelais (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, oder für eine Startvorrichtung nach Anspruch 9, mit einer Kontakteinrichtung (5), einer Relaisspule (2), einem Anker (3), einer Schaltstange (4), wobei die Schaltstange (4) bei Bestromung der Relaisspule (2) von dem Anker (3) bewegt und die Kontakteinrichtung (5) über die Schaltstange (4) betätigt wird, und mit einer Kontaktaufreißeinrichtung, über die der Anker (3) und die Schaltstange (4) miteinander gekoppelt sind, wobei die Schaltstange (4) in Richtung der Kontakteinrichtung (5) aus dem Anker (3) herausgezogen wird, wobei sie mit einer eine Kontaktaufreißkraft übersteigenden Entrastekraft zum Entrasten einer Rastvorrichtung, die Teil des Ankers (3) ist, entrastet und herausgezogen wird und die Relaisspule (2) und die Kontakteinrichtung (5) als Baugruppe vom Anker abgezogen wird.