专利名称：用于内燃机起动机的起动机继电器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于起动机的起动机继电器，起动机用于起动内燃机，特别是指机动车的内燃机；以及涉及这样一种起动机。
背景技术：
起动机，也被称为启动器，用于内燃机中以起动内燃机，因为在停车状态内燃机不传递扭矩，由此不能够自运行。起动机至今通常实施为单级式，也就是说起动机的主电流立即完全接通。然而这样会造成增大的材料负载，并且还可能造成对主电流接通过程的干扰。另外，还已知两级式系统，其具有镇流电阻，然而该镇流电阻在热学方面受到极其剧烈地加载。对此，镇流电阻指的是具有额外接线消耗的额外构件。为了接通起动机，通常采用功率开关。在机械式功率开关中，作为致动器采用至少一个具有碰撞螺栓的动圈式继电器。该功率开关也被称为起动机继电器。在一个多级式电路连接中可以了解到，迄今为止只能通过耗费工本的继电器或通过多个继电器来实现。在此，结构空间需求和布线消耗通常具有缺陷。已知具有接触螺栓和接触桥的起动机继电器或配电继电器。在这样的起动机继电器或配电继电器中当然可以注意到，会产生电弧，这一点在使用寿命、噪音和触点降温(Kontakteis)方面存在问题。这种布置特别具有这样的缺陷，即，除了电弧之外还可能产生接触止动(Kontaktpreller),由此导致开关触点的粘接或焊接。由公开文献DE 10110073A1公开一种用于内燃机的起动机装置，该起动机装置包括用于接通较大电流的配电装置，该配电装置具有与第一接线端电导通的接触条、与第二接线端电导通地连接的开关触点以及镇流电阻区段，其中的开关触点可以从断开位置移动到接通位置。
发明内容
在此背景技术基础上，提供一种根据权利要求1的用于内燃机起动机的起动机继电器以及一种具有权利要求9的特征的起动机。所述起动机在没有额外的布线消耗的条件下实现单级、两级或多级式配电。此外，接触焊接的危险即使在单级式系统中也能够明显降低。除了声学优势以外，还使相对于具有碰撞接触的串联继电器的机械磨损得以改善。可以注意到，起动机的电流不是单级式配电，而是首先通过镇流电阻接通或断开。由此使待配电的电流减小，从而更缓和地起动起动机。触点的焊接可以通过含有石墨的涂层的实施而在电阻区中显著减少。此外，通过紧凑的实施方案，在不同的应用条件下以相同的接触几何结构实现标准接触和两级式接触。也就是说，在普通应用中，在配电组件中采用纯铜质区。在重要应用条件下，该纯铜质区由这里所述的变化方案来代替，而不必改变惯用的接触几何结构。这样导致工厂中的显著降低的加工消耗和物流消耗。由此，在接通状态下不改变接触电阻，这是因为在该位置上还存在一个纯的铜对铜接触。本发明的其他优势和结构方案在说明书和附图中给出。应该理解，在不背离本发明的范围的前提下，上文所述的和下文待说明的特征不仅可以在各个给出的结合中、而且还可以在其他结合中或单独地使用。
图1示出了现有技术的起动机的一个实施形式；图2示出了本发明的起动机的一个实施形式；图3示出了起动机继电器的一个实施形式；图4示出了具有图3的起动机继电器的起动设备；图5示出了起动机继电器的另一个实施形式；图6示出了在多级式起动机中的电流的系统化的曲线图；图7示出了多级式起动机的一个实施形式；图8示出了开关盖的一个实施形式；图9示出了开关盖的一个实施形式的局部；图10示出了开关盖的另一个实施形式；图11示出了开关盖作为预装配组件在未组装状态下的示意图；图12示出了图11的开关盖在组装状态下的示意图；图13示出了起动机继电器的一个实施形式的示意图。
具体实施例方式结合实施方案在附图中示意性示出了本发明，并且下面根据附图对本发明进行详细说明。图1中示出了现有技术的两级式起动机的一种实施方案，该起动机整体用附图标记10来表示。相比于单级式的实施方案，该两级式起动机10需要额外的致动器以及至少一个功率电阻。由迄今为止所采用的具有接触螺栓和接触桥的配电继电器可以注意到，会产生电弧，这会导致磨损并且在EMV方面是重要的。此外，还在使用寿命、噪音和触点降温方面存在问题。此外可以注意到，多级式配电仅能通过耗费大且昂贵的半导体继电器、或通过多个机械式继电器而实现。另一个缺陷是增加的结构空间需求以及显著的布线耗费。通过本发明的起动机继电器，在没有额外的布线消耗的情况下，就能够实现单级、两级或多级式配电。此外，接触焊接的危险即使在单级式系统中也能够明显降低。除了声学优势以外，还使相对于具有碰撞接触的串联继电器的机械磨损得以改善。此外，保持或减小了传统的串联继电器的结构空间。在图2中示出了所述起动机的一个实施方案,该起动机用附图标记20来表示,并且在该起动机中用一个紧凑的功能模块来代替单级式起动机继电器或配电继电器，下面对该功能模块进行详细说明。在图3中示出了一种起动机继电器30，其代表图2的功能模块，并且在其中非常紧凑地构成了一个两级式启停起动机(图1)的特征。该图示出了小型马达32、通过叉形杆连接到起动机小齿轮上的前束衬套34、具有绝缘区36的配电卷筒35、电阻区38和低阻抗的闻电流区40。相比于图1的实施方案，实现了不同的优点:-明显减小的结构空间；-更低的重量；-控制能量2-5A 对 30-50A ;-更少的维持电流；-在需要时可以非常简单地影响配电速度；-没有配电接触磨损；-没有止动倾斜(Prellneigung)；-通过极性改变而主动进行接通和断开可以替换利用弹力进行机械复位；-改善在触点降温方面的性能。图4不出了图3的起动机继电器30在起动设备中的不意图，该起动设备整体用附图标记50来表示。该图示出了接触螺栓52、具有螺纹轴的齿轮54 (接收齿轮)、起动机马达56、起动机小齿轮58、齿圈60、内燃机62和起动机电池64。所示的配电卷筒35例如由冲制而成的具有电阻和绝缘环的铜质圆柱体构成。在此，配电卷筒35通过滑块、经由齿轮54与螺纹轴固定连接。配电卷筒35的布置可以通过不同的电阻区的长度以及数量而与实际应用相匹配。因此，可以表示出任意多的配电状态和配电时间，由此实现了缓和的起动。配电系统在结构方面这样构成，S卩，在驱动的起动机中使接触碳位于配电辊或配电卷筒35的绝缘段或绝缘区36上。如果小型马达32被启动，那么使起动机小齿轮58朝向齿圈56的方向运动。由此使配电卷筒35移动至电阻区38上。起动机小齿轮58经调整的旋转运动以降低的起动电流缓和地促成小齿轮与齿圈60之间的可行的齿对齿位置。如果起动机小齿轮58继续潜入齿圈60，那么配电卷筒35就移动到低阻抗的高电流区40上,从而使起动机能够发挥其最大功率。如果内燃机62开始自运行，那么起动机继电器30将断电。起动机小齿轮58例如通过图4未示出的作用在接收齿轮上的复位弹簧而返回到该起动机小齿轮的静止位置。在此，配电卷筒35也再次移动到初始位置。主动复位的另一个可行方案是通过小型马达32的极性改变的旋转方向反转。图3和图4所示的配电卷筒35的实施方案仅是两级式的，以相同的原理还可以设定其他的配电级，这可以根据几何结构的状态(小齿轮潜入深度)而进行调配。例如下面所示:小齿轮路径Omm (静止位置)=绝缘(高阻抗)l-3mm(齿对齿)=约 100A (受限)> 3mm (啮合)=约 200-300A(开始缓和旋转，电压极限)各个级的电流值和配电时间可以与各个起动机的实际应用相匹配。这一点例如通过改变在启动时的电压和电流、以及通过在起动机继电器30中应用多种机械传动比来实现。
在图5中示出了起动机继电器的另一实施方案，其整体用附图标记70来表示。该图示出了小型马达72、通过叉形杆连接到起动机小齿轮上的前束衬套74、具有绝缘区76的配电卷筒75、电阻区78和低阻抗的高电流区80。在该实施方案中，油门踏板滑块以齿形轮廓运动。在图6中示出了在一个多级式起动机中电流的系统化的曲线图。在此，横坐标90表示时间ms而纵坐标92表示电流A。在时间点Tl进行起动要求。在时间点Tl和时间点T2之间起动机啮合到内燃机的齿圈中。在时间点T2进行第一级的触点连接。在时间点T3进行第二级的触点连接。在时间点T3和时间点T4之间由起动机驱动内燃机，直至使内燃机自运行。在时间点T4完成起动。在图7中示出了一种多级式起动机继电器100的实施方案。该图示出了配电轴110、具有低电阻的第一配电圆柱体112 (例如由Cu、A g、Au制成)、具有限定电阻的用于缓和起动的第二配电圆柱体114(例如由碳物质、康铜、猛镍铜合金(Manganien)制成)、高阻抗的第三配电圆柱体116(具有无限大的电阻，例如由塑料、陶瓷等制成)、第一接触碳118、接触螺栓120和第二接触碳122。在该图中，第一配电圆柱体112、第二配电圆柱体114和第三配电圆柱体116构成配电卷筒130，并且对应于不同区而具有不同电阻。配电卷筒130例如由冲制而成的铜质圆柱体(第一配电圆柱体112)、用具有必要电阻的材料制成的圆柱体(第二配电圆柱体114)和不导电的绝缘件(第三配电圆柱体116)构成。在此，配电卷筒130与配电轴110固定连接。这些圆柱体112、114、116的布置也可以通过不同的电阻区的长度以及数量而与实际应用相匹配。因此，能够以任意多的和长的时间间隔进行配电，由此实现了缓和的起动。配电系统在结构方面这样构成，即，在未驱动的起动机中使接触碳118、122位于配电卷筒130的绝缘段(第三配电圆柱体116)上。如果起动机被启动，那么使起动机小齿轮朝向齿圈的方向运动。由此使配电卷筒130移动到电阻段(第二配电圆柱体114)上，并且以降低的起动电流缓和地促成可行的齿对齿位置。如果起动机小齿轮继续潜入齿圈，那么配电卷筒130就移动到低阻抗区(第一配电圆柱体112)上，从而使起动机能够发挥其最大功率。如果内燃机开始自运行，那么起动机继电器100将断电。小齿轮返回到其静止位置，由此使配电卷筒130也再次移动到初始位置。配电卷筒130的实施方案在图7中仅是以两级式示出，然而还可以实现多个配电级，这可以根据继电器电枢潜入深度或小齿轮潜入深度而进行配电。例如下面所示:小齿轮路径Omm (静止位置)=绝缘(高阻抗)1-3mm (齿对齿)=约 100A (限制)> 3mm (啮合)=约 200-300A(开始缓和旋转，电压极限)结束位置=用于起动的最大电流应该注意到，电流值可以与各个起动机的实际应用(柴油机、汽油机)相匹配。在图8中另外示出了一种开关盖140的可行构造。该图示出了接触碳142、压紧弹簧144、电刷框架146和接触螺栓148。在该实施方案中，所需电流经由接触螺栓148、由导体材料制成的电刷框架146以及接触碳142传递到配电卷筒上，其中，所述框架将碳弹性压靠在接触螺栓148上。在图9中示出了另一开关盖150的局部示意图。该图示出了接触碳152、接触螺栓154、汇流条156和连接至接触碳152的绞合线158。在该实施方案中，所需电流经由接触螺栓154、由导体材料制成的汇流条156和在接触碳152处的绞合线158传递到配电卷筒上。在图10中示出了又一开关盖170，其具有接触碳172、接触螺栓174、连接至碳刷的绞合线176和电刷框架178。所需电流经由接触螺栓174传递到配电卷筒上，在该接触螺栓上设置有绞合线176，该绞合线例如通过焊接或夹持的方式与接触碳172连接。图11示出了作为与预装配组件的开关盖200，其中，该开关盖以敞开形式另外示出。该图示出了两个接触螺栓202、一个电刷框架204、绞合线206和接触碳208。图12示出了开关盖200的封闭状态。在图13中示出了起动机继电器的一个实施方案，其整体上用附图标记250来表示。该起动机继电器250为一个功率继电器，其中，碰撞接触由碳磨损接触来代替。该图示出了配电轴252、继电器电枢254、配电卷筒256、碳磨损触点264、接触螺栓266和导向套268，该配电卷筒具有低阻抗的高电流区或配电区258、电阻区260和绝缘区262。
权利要求
1.一种用于内燃机￠2)的起动机的起动机继电器，所述起动机继电器包括配电卷筒(35、75、130、256)，所述配电卷筒包括绝缘区(36、76、262)、至少一个电阻区(38、78、260)和高电流区(40、80、258)，其中，所述配电卷筒(35、75、130、256)能够相对于至少一个接触螺栓(52、120、148、154、174、202、266)运动。
2.根据权利要求1所述的起动机继电器，其中，所述配电卷筒(35、75、130、256)包括多个配电圆柱体(112、114、116)，这些配电圆柱体分别限定所述区中的一个。
3.根据权利要求1或2所述的起动机继电器，其中，所述配电卷筒(35、75、130、256)通过小型马达(32、72)来驱动。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的起动机继电器，其中，所述至少一个接触螺栓(52、120、148、154、174、202、266)通过接触碳(118、122、142、152、172、208)与所述配电卷筒(35、75、130、256)连接。
5.根据权利要求4所述的起动机继电器，其中，在所述至少一个接触螺栓(52、120、148、154、174、202、266)上布置有绞合线(158、176、206)，所述绞合线与所述接触碳(118、122、142、152、172、208)连接。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的起动机继电器，其中，所述配电卷筒(35、75、130.256)由冲制的铜质圆柱体构成。
7.根据权利要求1至6中任意一项所述的起动机继电器，其中，所述配电卷筒(35、75、130.256)与配电轴(252)连接。
8.根据权利要求1至7中任意一项所述的起动机继电器，设有复位弹簧。
9.一种用于内燃机￠2 )的起动机，所述起动机具有根据权利要求1至8中任意一项所述的起动机继电器(30、70、250)。
10.权利要求9所述的起动机，具有起动机小齿轮(58)，通过该起动机小齿轮将驱动扭矩传递到内燃机(62)上。
全文摘要
本发明涉及一种用于内燃机的起动机的起动机继电器(30)以及一种这样的起动机。起动机继电器(30)包括配电卷筒(35)，所述配电卷筒包括绝缘区(36)、至少一个电阻区(38)和高电流区(40)。
文档编号F02N11/00GK103161636SQ201210558758
公开日2013年6月19日 申请日期2012年12月14日 优先权日2011年12月15日
发明者S·卡斯克, K-O·施密特 申请人:罗伯特·博世有限公司