KR20090061035A

KR20090061035A - 릴리프 스위치를 갖는 내연 기관용 스타터

Info

Publication number: KR20090061035A
Application number: KR1020097007176A
Authority: KR
Inventors: 클라우스 하이어스; 위 게; 아포스톨로스 차키리스; 요헨 호이젤; 마르틴 노이부르거
Original assignee: 로베르트 보쉬 게엠베하
Priority date: 2006-10-09
Filing date: 2007-08-09
Publication date: 2009-06-15
Also published as: CN101523045A; CN101523045B; WO2008043589A1; JP2010506093A; EP2079924A1; DE102006047608A1; US20100186703A1

Abstract

본 발명은 릴레이 스위치(2)를 구비한 스타터 릴레이(1)를 포함하는, 내연 기관의 시동을 위한 스타터에 관한 것이며, 상기 릴레이 스위치에 의해서 스타터 모터(4)에 대한 주 전류 경로(7)가 개폐될 수 있다. 스타터 릴레이(1)의 수명은 릴레이 스위치(1)에 대해 병렬로 추가의 스위치(9)가 제공될 때 상당히 연장될 수 있으며, 상기 추가의 스위치는, 적어도 릴레이 스위치(2)가 개방 및/또는 폐쇄되는 시점에 폐쇄되도록 전자 시스템(10)에 의해서 작동된다.

릴레이 스위치, 스타터 릴레이, 추가의 스위치, 전자 시스템

Description

릴리프 스위치를 갖는 내연 기관용 스타터{STARTER FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES HAVING RELIEF SWITCH}

본 발명은 청구 범위 제1항의 전제부에 따른 내연 기관의 시동을 위한 스타터에 관한 것이다.

최근의 자동차의 내연 기관들은 일반적으로 소위 피니언 스타터에 의해서 시동된다. 피니언 스타터는, 내연 기관의 링기어에 맞물려서 시동 요구 시에 내연 기관을 시동시키는 피니언을 갖는 직류 모터를 포함한다. 내연 기관의 링기어는 일반적으로 크랭크 샤프트에 위치하며, 또한 공지된 피니언 스타터는 소위 맞물림 릴레이를 포함하고, 상기 릴레이는 내연 기관의 링기어에 피니언을 접동시켜 맞물리게 하는 맞물림 레버를 당긴다. 맞물림 릴레이가 레버를 당기는 즉시, 스타터 모터에 전력을 공급하는 주 전류 경로가 자동으로 폐쇄된다. 이로써 실제의 시동 과정이 시작된다.

주 전류 경로가 스위치온 및 스위치오프되는 경우, 릴레이 스위치의 접점은 심하게 부하를 받는다. 이에 대한 원인은, 유도 부하(전기 모터)가 스위칭될 경우에 발생하는 높은 전계 강도에 있으며, 상기 전계 강도가 항복 전계 강도보다 더 크면 전기 스파크오버를 일으킬 수 있다. 이러한 효과는 "릴레이 연소" 또는 "접 점 용접"이라고도 표현된다. 시동-정지 작동을 위해 설계된 차량의 경우, 스타터 릴레이는 종래의 차량에서보다 수 배로 더 자주 작동된다. 따라서 앞서 설명한 효과는 특히 중요하며 스타터의 수명을 현저하게 저하시킬 수 있다.

따라서 본 발명의 목적은 실질적으로 보다 긴 수명을 갖는, 내연 기관을 위한 스타터, 특히 피니언 스타터를 제공하는 것이다.

상기 목적은 본 발명에 따라 청구범위 제1항에 기재된 특징을 통해 달성된다. 본 발명의 다른 실시예들은 종속 청구항의 대상이다.

본 발명의 중요한 구성은, 스타터 릴레이(맞물림 릴레이)의 릴레이 스위치에 대해 병렬로 추가의 스위치를 제공하며, 적어도 릴레이 스위치가 개방 및/또는 폐쇄되는 시점에 상기 추가의 스위치가 폐쇄되도록 상기 스위치를 작동시키는 것이다. 병렬 스위치는 일종의 바이패스를 형성하며 릴레이 스위치의 부하 경감(릴리프)을 위해 사용된다. 바이패스 스위치가 폐쇄됨으로써 릴레이 스위치에 인가된 전압이 감소하므로 릴레이 연소의 위험은 줄어든다. 이로써 스타터의 수명이 상당히 연장될 수 있다.

릴레이 스위치의 접점에서 발생하는 전계 강도는 릴레이 스위치가 개방될 때 특히 높다. 따라서 릴레이 스위치가 개방되는 시점에 적어도 바이패스 스위치를 폐쇄 상태로 유지하는 것이 제안된다. 바람직하게 바이패스 스위치는 릴레이 스위치의 각각의 상태 변동 시에 폐쇄된다.

본 발명의 제1 실시예에 따라 바이패스 스위치는 릴레이 스위치의 상태 변동 직전에 폐쇄되며 그 직후 다시 개방된다. 따라서 릴레이 스위치에서 강하하는 전압은 적어도 스위칭 과정의 시점에 감소한다.

본 발명의 제2 실시예에 따라 바이패스 스위치는 릴레이 스위치가 폐쇄되어 있는 전체 지속 시간 동안 마찬가지로 폐쇄된다. 이 경우 스타터 모터에 공급될 전류는 주 전류 경로와 릴레이 스위치를 통해서 뿐만 아니라 션트 경로와 바이패스 스위치를 통해서도 스타터 모터로 흐른다.

바람직하게 바이패스 스위치는, 예컨대 자동차 전기 시스템의 배터리 전압과 같은 공급 전위 및 스타터 모터에 연결된다.

바이패스 스위치는 바람직하게 트랜지스터, 특히 MOS 트랜지스터이다.

바람직하게 본 발명에 따른 스타터는 소위 피니언 스타터이다. 물론 본 발명은 스타터 릴레이를 갖는 다른 유형의 스타터에도 사용될 수 있다.

본 발명은 첨부된 도면에 의해 이하에서 예시적으로 더 자세히 설명된다.

도 1은 바이패스 스위치를 갖는 자동차의 내연 기관을 위한 스타터를 도시한 도면이다.

도 2a는 릴레이 스위치의 스위칭 상태를 도시한 그래프이다.

도 2b는 바이패스 스위치의 스위칭 상태를 도시한 그래프이다.

도 1에는 내연 기관의 시동을 위한 피니언 스타터가 개략적으로 도시되어 있다. 피니언 스타터는 스타터 모터(4)에 대해 주 전류 경로(7)를 개폐하기 위해 이 용될 수 있는 스타터 릴레이(1)를 포함한다. 시동 요구(예컨대 점화의 작동) 시 스타터 릴레이(1)의 제어 라인(8)에 전류가 공급되므로, 릴레이(1)는 당겨진다. 따라서 자동차의 내연 기관(도시되지 않음)의 링기어(6)에 피니언(5)을 접동시켜 맞물리게 하는 맞물림 레버(11)가 작동된다. 피니언(5)이 링기어(6)에 맞물리자마자, 릴레이 스위치(2)가 자동으로 폐쇄되어 스타터 모터(4)에 전력이 공급된다. 이로써 자동차의 내연 기관의 실제 시동 과정이 시작된다. 내연 기관이 자체적으로 작동하면, 링기어(6)로부터 피니언(5)이 분리되고 릴레이 스위치(2)는 다시 개방된다.

릴레이 스위치(2)의 개폐 시, 전기 스파크오버(소위 접점 용접)를 일으킬 수 있는 매우 높은 전계 강도가 릴레이 스위치(2)의 스위치 접점(3)에서 발생할 수 있다. 이로써 릴레이(1)의 수명이 심하게 단축된다.

이를 방지하기 위해 본원에서는 릴레이 스위치(2)에 대해 병렬로 배치된 추가의 스위치(9)가 제공되며, 상기 스위치는 적어도 릴레이 스위치(2)가 스위치온 및/또는 스위치오프될 때 폐쇄되도록 작동한다. 추가의 스위치(9)는 릴레이 스위치(2)에 대해 일종의 바이패스를 형성하며, 스위칭 과정 시 릴레이 스위치(2)의 부하 경감을 위해 사용된다. 바이패스 스위치(9)의 공급 측은 공급 전압(U_Bat)에 연결되고 접지 측은 스타터 모터(4)의 공급 측 노드에 연결된다. 바이패스 스위치(9)의 작동을 위해, 예컨대 제어 장치와 같은 전자 시스템(10)이 제공된다.

도 2a에는 릴레이 스위치(2)의 2개의 스위칭 사이클이 도시되며, 상태 "로 우"는 릴레이 스위치(2)의 개방된 위치에, "하이"는 릴레이 스위치의 폐쇄된 위치에 상응한다.

도 2b에는 스위치(9)의 스위칭 상태가 도시되며, 이 경우 파선의 좌측에는 제1 작동 모드가, 파선의 우측에는 제2 작동 모드가 도시된다. 다시 상태 "로우"는 개방된 위치에, 상태 "하이"는 폐쇄된 위치에 상응한다.

제1 작동 모드에서 스위치(9)는, 릴레이 스위치(2)의 상태 변동 직전에 폐쇄되고 그 직후에 다시 개방되도록[시점(t₀ 및 t₁) 참조] 작동된다. 이로써 릴레이 스위치(2)에서 강하하는 전압이 감소하므로 접점 용접의 위험이 줄어든다.

제2 작동 모드(B)에서 병렬 스위치(9)는, 릴레이 스위치(2)의 전체 스위치온 단계(t_o 내지 t₁) 동안 병렬 스위치가 마찬가지로 스위치온되도록 작동된다. 스위치(9)는 시점(t₀) 직전에 스위치온되며 시점(t₁) 직후에 다시 스위치오프된다. 실질적으로 릴레이 스위치(2)의 상태 변동 시에 스위치(9)는 폐쇄된다.

스위치(9)는 예컨대 트랜지스터, 특히 MOS 트랜지스터로서 구현될 수 있다.

Claims

릴레이 스위치(2)를 구비한 스타터 릴레이(1)를 포함하는, 내연 기관의 시동을 위한 스타터이며, 상기 릴레이 스위치에 의해서 스타터 모터(4)에 대한 주 전류 경로(7)가 개방 또는 폐쇄되는, 내연 기관의 시동을 위한 스타터에 있어서,

릴레이 스위치(2)가 개방 및/또는 폐쇄되는 시점에 적어도 폐쇄되도록 전자 시스템(10)에 의해서 작동되는 추가의 스위치(9)가 릴레이 스위치(2)에 대해 병렬로 제공되는 것을 특징으로 하는, 내연 기관의 시동을 위한 스타터.
제1항에 있어서, 스위치(9)는 릴레이 스위치(2)가 개방되는 시점에 적어도 폐쇄되는 것을 특징으로 하는, 내연 기관의 시동을 위한 스타터.
제1항 또는 제2항에 있어서, 스위치(9)는 릴레이 스위치(2)의 상태 변동 직전에 폐쇄되며 그 직후 다시 개방되는 것을 특징으로 하는, 내연 기관의 시동을 위한 스타터.
제1항 또는 제2항에 있어서, 스위치(9)는 릴레이 스위치(2)가 폐쇄되어 있는 시간 동안 마찬가지로 폐쇄되는 것을 특징으로 하는, 내연 기관의 시동을 위한 스타터.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 스위치(9)는 공급 전위 및 스타터 모터(4)의 공급 측 노드에 연결되는 것을 특징으로 하는, 내연 기관의 시동을 위한 스타터.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 스위치(9)는 트랜지스터로서 구현되는 것을 특징으로 하는, 내연 기관의 시동을 위한 스타터.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 스타터는 피니언 스타터인 것을 특징으로 하는, 내연 기관의 시동을 위한 스타터.