ES2278766T3 - Dispositivo de arranque electrico para motores de combustion interna con proteccion contra sobrecarga. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de arranque eléctrico (10) para motores de combustión interna con un motor de arranque (11), en cuyo circuito de corriente principal (23) alimentado por una fuente de corriente los contactos de conmutación (24) de un relé de arranque (20) están conectados en serie con un rotor de conmutador (12) del motor de arranque, en el que la protección contra sobrecarga del dispositivo de arranque puede interrumpir el circuito de corriente principal en caso de sobrecarga en función de la intensidad de la corriente, caracterizado porque al menos una sección (36), que se encuentra dentro del motor de arranque (11), del circuito de corriente principal (23) está configurada como fusible.
Description
Dispositivo de arranque eléctrico para motores
de combustión interna con protección contra sobrecarga.
La invención se refiere a un dispositivo de
arranque eléctrico para motores de combustión interna del tipo de la
reivindicación 1 de la patente, ver por ejemplo el documento
DE-A-19950956.
Tales dispositivos de arranque se emplean, por
ejemplo, en automóviles grandes, como Ómnibus y similares, de la
misma manera que, por ejemplo, en los turismos. Los dispositivos de
arranque son activados o bien controlados a distancia en este caso
de forma parcialmente automática, de manera que el conductor no
puede supervisar el proceso acústicamente y, por lo tanto, no lo
puede terminar de forma inmediata en el caso de una avería o de una
sobrecarga térmica. En este caso, de la misma manera que con una
activación abusiva demasiado larga del estárter con la mano, el
dispositivo de arranque se puede calentar tan excesivamente que el
cable de conexión entre el terminal 45 del relé de arranque y el
motor de arranque se vuelve incandescente y en el caso límite se
funde. En este caso, existe el peligro de que se dañen las partes
que se encuentran en la proximidad inmediata del cable en el
automóvil, lo que podría conducir en el caso extremo a un incendio
del vehículo.
De acuerdo con el documento DE 30 02 232 C2 se
conoce en dispositivos de arranque insertar para la seguridad
térmica del dispositivo de arranque en el cable de unión entre el
relé de arranque y el motor de arranque una pieza de control, que
desconecta, a través de un termo conmutador, el relé de arranque en
el caso de que se exceda una temperatura límite y de esta manera
interrumpe el proceso de arranque. Esta solución es, sin embargo,
muy costosa y, por lo tanto, solamente se contempla en primer
término para dispositivos de arranque de alta potencia, puesto que
una protección contra la sobrecarga no sólo elimina una
recalentamiento local en el vehículo a través de una fundición del
cable, sino que impide, además, un defecto del dispositivo de
arranque. En el caso de un defecto en la pieza de control o en el
termo conmutador, se inactivaría, sin embargo, una protección
contra sobrecarga de este tipo. De la misma manera, no protege
cuando el relé de carga propiamente dicho tiene una soldadura de
contacto, puesto que solamente la bobina del relé de potencia
conmuta libre de
tensión.
tensión.
Con la presente solución se pretende conseguir
también en instalaciones de arranque de tamaños de construcción
pequeños una protección totalmente eficaz contra un recalentamiento
de partes que se encuentran en el exterior, sin emplear a tal fin
medios adicionales costosos.
El dispositivo de arranque de acuerdo con la
invención con los rasgos característicos de la reivindicación 1 de
la patente tiene la ventaja de que en el caso de una sobrecarga del
circuito de corriente principal, a través de la reacción del
fusible dispuesto en el motor de arranque, se evita de una manera
fiable el peligro de un recalentamiento de partes del automóvil en
la zona del dispositivo de arranque y, por lo tanto, el peligro de
un daño posterior. A través de un dimensionado suficientemente
fuerte correspondiente de las partes restantes que se encuentran en
el circuito de corriente principal se puede concentrar, además, de
una manera ventajosa la calefacción casi puntualmente sobre la zona
del fusible integrado en el estárter, de manera que las partes
restantes del dispositivo de arranque no experimentan ningún daño en
el caso de reacción del fusible.
De esta manera, se puede realizar sin medios
adicionales un fusible de coste neutro en el motor de arranque
porque al menos una de las escobillas de carbón presenta un hilo de
conexión configurado como fusible. Esto se puede realizar a través
de la selección del material o a través de una técnica de conexión,
por ejemplo con punto de fusión más bajo y/o a través de una
sección trasversal más reducida del hilo de conexión. Se consigue
una solución de coste especialmente favorable porque la sección
transversal del hilo de conexión de al menos una de las escobillas
de carbón está tan fuertemente debilitada con respecto a la sección
transversal de las zonas restantes del circuito de corriente
principal que este hilo de conexión se funde en el caso de una
carga demasiado alta del motor de arranque. Se puede conseguir ya un
fusible activo fiable porque de las al menos dos escobillas de
carbón conectadas en serie en el circuito de corriente principal a
través del rotor del conmutador, el hilo de conexión de una de las
escobillas de carbón tiene con respecto a la otra escobilla de
carbón una sección transversal debilitada más del 10%, con
preferencia en torno al 25%.
Puesto que en el caso de un motor de arranque de
cuatro o más polos, están dispuestas cuatro o más escobillas de
carbón distribuidas sobre la periferia del conmutador, es
especialmente ventajoso que en este caso uno de los grupos de
escobillas de carbón conectadas en cada caso en paralelo tenga
frente al otro grupo de hilos de conexión una sección transversal
debilitada. Para asegurar que en caso de sobrecarga, se desconecte
lo más cerca posible de la línea de alimentación que conduce tensión
(hilo o barra colectora en el terminal 45), está previsto que las
escobillas de carbón que se encuentran en el lado positivo en el
circuito de corriente principal, presenten hilos de conexión con
sección transversal debilitada.
No obstante, de una manera alternativa en casos
especiales puede ser conveniente que en el caso de un motor de
arranque de cuatro polos con cuatro escobillas de carbón
distribuidas sobre la periferia del conmutador, los hilos de
conexión de dos escobillas de carbón opuestas entre sí tengan una
sección transversal debilitada más del 10% que las otras dos
escobillas de carbón opuestas entre sí. En lugar de una debilitación
de la sección transversal o adicionalmente a ella, los hilos de
conexión se pueden proveer también con un aislamiento, que impide
una derivación rápida del calor.
Otros detalles de la invención se explican en
detalle en el ejemplo de realización descrito a continuación con la
ayuda del dibujo correspondiente. En este caso:
La figura 1 muestra la estructura de un
dispositivo de arranque para motores de combustión interna con relé
de arranque y motor de arranque y la figura 2 muestra una placa de
escobillas del motor de arranque con hilos de conexión de escobillas
de carbón como protección contra la sobrecarga.
En la figura 1 se muestra en representación
esquemática la estructura de un dispositivo de arranque 10, cuyo
motor de arranque 11 es un motor de corriente continua de cuatro
polos con excitación por imán permanente. Un rotor de conmutador 12
del motor de arranque 11 está alojado varias veces con su árbol de
salida 13. El árbol de salida 13 lleva una rosca empinada 14, que
colabora con una rosca madre no representada de un árbol de
arrastre 15. El árbol de arrastre 15 está conectado fijamente con un
anillo exterior de un piñón libre 16, cuyo anillo interior lleva
delante un piñón de arranque 17. El piñón de arranque 17 es
desplazable axialmente sobre la rosca empinada 14 hasta un tope 19
y engrana en este caso en una corona dentada 19 de un motor de
combustión interna no representada. La entrada y el engrane del
piñón de arranque se realizan a través de un relé de arranque 20,
que incide a través de una palanca de desviación 21 y de un muelle
de engrane 22 en el piñón libre 16. El relé de arranque 20 se
encuentra, además, con un contacto de conmutación en el circuito de
corriente principal 23 del dispositivo de arranque. En este caso, un
contacto de arranque 24 representado con línea de trazos está
conectado a través de un terminal de conexión 30 con el polo
positivo de una batería de acumulador del automóvil. En el segundo
terminal de conexión 45 del contacto de conmutación 24 está fijado
un cable de conexión 25 que conduce hacia el motor de arranque 11.
El cable de conexión 25 está unido por soldadura fijamente con su
otro extremo en un carril de conexión 26, que está alojado en un
orificio de paso 27 fabricado de material aislante en la carcasa 28
del motor de arranque 11. El rotor 12 del motor de arranque 11
lleva en su extremo trasero un conmutador 29, sobre cuya periferia
están dispuestas distribuidas cuatro escobillas de carbón 31.
A partir de la figura 2 se puede reconocer que
las escobillas de carbón 31a a 31d están alojadas en cada caso en
un porta-escobillas 32 de plástico, que está montado
fijamente sobre una placa metálica de soporte de las escobillas 33.
La placa de soporte 33 está fijada por medio de tornillos en la
placa frontal trasera 34 del motor de arranque 11. Por medio de
muelles 35, que están dispuestos en la parte trasera del
porta-escobillas, se presionan las escobillas de
carbón 31 en cada caso en el estado montado del motor de arranque
11 contra la superficie del conmutador 29. Las dos escobillas de
carbón superiores 31a, 31b están unidas por soldadura con sus hilos
de conexión 36a, 36b con el carril de conexión 26 y de esta manera
forman las escobillas de carbón del lado positivo. Las dos
escobillas de carbón inferiores 31c, 31d están unidas por soldadura
fijamente con sus hilos de conexión 36c, 36d en un ángulo de
conexión 37 doblado hacia arriba de la placa de soporte de las
escobillas 33. Puesto que la placa de soporte de las escobillas 33
se encuentra a masa sobre la carcasa 28 del motor de arranque, las
dos escobillas de carbón inferiores 31c, 31d forman las escobillas
del lado de la masa. Las escobillas de carbón 31a y 31b están
conectadas en paralelo entre sí para formar un grupo; de la misma
manera se encuentran las escobillas de carbón inferiores 31c y 31d.
El circuito de corriente principal 23 del dispositivo de arranque
10 se extiende de esta manera sobre el contacto de conmutación 24
del relé de arranque 20, el cable de conexión 25, el carril de
conexión 26 y desde allí a través de los hilos de conexión 36a, 36b
hasta las escobillas de carbón 31a y 31b; a continuación, a través
del conmutador 29 y del rotor 12 se extiende hacia las escobillas de
carbón inferiores 31c y 31d y entonces a través de sus hilos de
conexión 36c y 36d hacia la placa de soporte de las escobillas 33
que se encuentra en masa.
Para obtener dentro del motor de arranque 11 una
protección contra la sobrecarga en forma de un fusible, en el caso
del ejemplo, las secciones transversales de los hilos de conexión
36a y 36b de las escobillas de carbón 31a, 31b del lado positivo
son un 25% más débiles que las secciones transversales de los hilos
de conexión 36c y 36d de las escobillas de carbón 31c, 31d en el
lado de la masa. En el caso del ejemplo de un estárter de 2,0 kW,
los hilos de conexión 36a, 36b de las escobillas de carbón 31a, 31b
del lado positivo tienen una sección transversal de 3 mm_{2}, en
cambio los hilos de conexión 36c, 36d de las escobillas de carbón
31c, 31d en el lado de masa tienen una sección transversal de 4
mm^{2}. Puesto que todas las restantes zonas en el circuito de
corriente principal 23 del dispositivo de arranque 10 presentan una
dimensión esencialmente mayor de las secciones transversales en el
ángulo de conexión 37, en el carril de conexión 26 así como en el
cable de conexión 25 con 16 mm^{2}, por ejemplo, en el caso de una
sobrecarga del dispositivo de arranque, se recalientan de una
manera selectiva solamente los dos hilos de conexión 36a, 36b
conectados en paralelo de las escobillas de carbón 31a, 31d del
lado positivo, de manea que se funden como fusible al mismo tiempo
o de una manera sucesiva, antes de que se pongan en peligro partes
del vehículo adyacentes, por ejemplo a través de un calentamiento
del cable de conexión 25 o del cable de la batería. Por lo tanto, en
efecto, el motor de arranque se vuelve defectuoso en el caso de
reacción de la protección contra sobrecarga, pero se evitan de una
manera fiable los datos posteriores.
En el caso de dispositivos de arranque mayores
valiosos, éstos se pueden asegurar adicionalmente a través de una
desconexión de sobrecarga electrónica conocida en sí, de manera que
el fusible en el motor de arranque solamente reacciona en el caso
de un recalentamiento agudo en el estárter.
Claims (7)
1. Dispositivo de arranque eléctrico (10) para
motores de combustión interna con un motor de arranque (11), en cuyo
circuito de corriente principal (23) alimentado por una fuente de
corriente los contactos de conmutación (24) de un relé de arranque
(20) están conectados en serie con un rotor de conmutador (12) del
motor de arranque, en el que la protección contra sobrecarga del
dispositivo de arranque puede interrumpir el circuito de corriente
principal en caso de sobrecarga en función de la intensidad de la
corriente, caracterizado porque al menos una sección (36),
que se encuentra dentro del motor de arranque (11), del circuito de
corriente principal (23) está configurada como fusible.
2. Dispositivo de arranque de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizado porque al menos una de las
escobillas de carbón (31) del motor de arranque (10) presenta un
hilo de conexión (36a o 36b) configurado como fusible.
3. Dispositivo de arranque de acuerdo con la
reivindicación 2, caracterizado porque la sección transversal
del hilo de conexión de al menos una escobilla de carbón (31) está
tan fuertemente debilitada y/o aislada con respecto a la sección
transversal de las zonas restantes del circuito de corriente
principal (23) que se funde este hilo de conexión (36a o 36b) en el
caso de carga demasiado alta del motor de arranque.
4. Dispositivo de arranque de acuerdo con la
reivindicación 3, caracterizado porque de las al menos dos
escobillas de carbón (31) conectadas en serie en el circuito de
corriente principal (23) a través del rotor del conmutador, el hilo
de conexión (36a) de una de las escobillas de carbón (31a, 31b)
tiene una sección transversal debilitada más del 10%.
5. Dispositivo de arranque de acuerdo con la
reivindicación 4, caracterizado porque en el caso de un motor
de arranque de cuatro o más polos, uno de los grupos de las
escobillas de carbón (31a, 31b) conectados entonces en paralelo,
respectivamente, tiene con respecto al otro grupo (31c, 31d) hilos
de conexión (36a, 36b) con sección transversal debilitada.
6. Dispositivo de arranque de acuerdo con una de
las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las
escobillas de carbón (31a, 31b), que se encuentran en el lado
positivo en el circuito de corriente principal (23), presentan hilos
de conexión (36a, 36b) con sección transversal debilitada.
7. Dispositivo de arranque de acuerdo con la
reivindicación 1, 2 ó 3, caracterizado porque en el caso de
un motor de arranque de cuatro polos (11) con cuatro escobillas de
carbón (31) distribuidas sobre la periferia del conmutador (29), los
hilos de conexión (36a, 36c) de dos escobillas de carbón (31a y 31c)
opuestas entre sí tienen una sección transversal debilitada más del
10% que las escobillas de carbón (31b y 31d).
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