CN110192024A - 电磁继电器特别是起动机继电器以及用于利用起动机继电器触动起动装置的方法 - Google Patents

Abstract

一种电磁的继电器，具有可轴向移调地布置的衔铁以及吸合绕组、保持绕组和接通绕组。所述保持绕组与所述吸合绕组串联，其中，在啮合的一个阶段可单独地给所述吸合绕组通电，且在另一个阶段可共同地给所述吸合绕组和所述保持绕组通电。

Description

电磁继电器特别是起动机继电器以及用于利用起动机继电器 触动起动装置的方法

技术领域

本发明涉及一种电磁继电器特别是起动机继电器、一种带有起动机继电器的起动装置以及一种用于利用起动机继电器触动起动装置的方法。

背景技术

在DE 10 2008 007 077 A1中记载了一种用于起动装置的起动机继电器，该起动装置用于起动内燃机。该起动机继电器使得可轴向移动地安置的起动机小齿轮移调至与内燃机的齿圈啮合的啮合位置，然后使得电的起动机电机运转，以便驱动起动机小齿轮。起动机继电器在壳体中具有可移调地安置的往复衔铁，该往复衔铁在给吸合绕组通电时进行移调运动，并且通过传动杆使得起动机小齿轮移位。此外，起动机继电器包括接通衔铁，该接通衔铁配设有接通绕组，其中，通过给接通绕组通电，接通衔铁偏移，并且接通电的起动机电机。

在DE 10 2008 007 077 A1所记载的一种变型设计中，除了吸合绕组外，往复衔铁还配设有保持绕组，可以替代于吸合绕组而给该保持绕组通电。为了使得往复衔铁前伸，首先仅给吸合绕组通电，在到达中间位置之后，从吸合绕组切换至保持绕组，该保持绕组随后将往复衔铁保持在中间位置。

发明内容

本发明的电磁继电器具有可轴向移调的衔铁以及具有吸合绕组、保持绕组和接通绕组。在给吸合绕组通电时，衔铁在初始位置与偏移的位置之间移调，其中，移调运动可以用作做功或驱动运动，特别是用于使得内燃机起动装置中的起动机小齿轮移调。保持绕组与吸合绕组串联。在不同的阶段，要么只给吸合绕组通电，要么共同地既给吸合绕组通电，又给串联的保持绕组通电。接通绕组可以用于给继电器中的衔铁施加切换运动，以便特别是使得电机起动。

继电器优选具有两个不同的、分开地构造的衔铁，在这些衔铁中，第一衔铁形成指配给吸合绕组和保持绕组的往复衔铁，第二衔铁形成指配给接通绕组的接通衔铁。往复衔铁和接通衔铁优选同轴地安置。但在一些设计中也可行的是，继电器中只有一个衔铁，无论通电的吸合绕组和保持绕组的磁力，还是通电的接通绕组的磁力，都作用到该衔铁上。在任何情况下，有利地在指配给吸合绕组和保持绕组的衔铁通过对这些绕组中的一个或两个绕组的通电而已经偏移时，才给接通绕组通电。

吸合绕组与保持绕组的串联具有如下优点：利用比较小的电流就可以产生作用到衔铁上的大的磁力。无论吸合绕组还是保持绕组，都在规定的阶段由于它们的串联而双双通电，其中，电流大小有利地比在仅仅给吸合绕组通电时小。减小的电流导致继电器的较小的发热，由此改善了继电器的寿命。

对绕组的通电通过继电器中的开关或晶体管进行。通过相应的控制，这些绕组在啮合运动的不同的阶段以不同的方式单独地或者共同地被通电。

有利地，吸合绕组和保持绕组处于相同的磁回路中。吸合绕组和保持绕组可以设置在相同的绕组架上。在控制吸合绕组和保持绕组时，必要时可行的是，独立于吸合绕组给保持绕组通电，从而在一定的阶段仅仅给保持绕组通电，而吸合绕组不通电。

根据另一有利的设计，保持绕组的尺寸小于吸合绕组，并且例如具有比吸合绕组小的匝数，从而例如在仅给保持绕组通电时施加较小的作用到可移调的衔铁上的磁力。

吸合绕组和保持绕组有利地可相互独立地通电。这允许特别是在啮合期间的不同阶段要么仅给吸合绕组通电，要么仅给保持绕组通电，要么既给吸合绕组通电，又给保持绕组通电，并以不同大小的电流对衔铁施加不同的磁力，从而该衔铁在啮合的不同阶段或快或慢地加速，或者在偏移方向上经受或大或小的磁力。

衔铁特别是被施加弹性部件的力，到达初始位置，从而在给吸合绕组和/或保持绕组通电时，与弹力相逆地对衔铁施加磁力。

啮合阶段包括在衔铁从其初始位置转移至移调的啮合位置时的全部的阶段，该啮合位置优选是衔铁的最大偏移的位置。使衔铁保持在啮合位置也包含在所述啮合阶段之中。在起动装置和起动机继电器的情况下，在啮合位置，起动机小齿轮与内燃机的齿圈啮合。

在把电磁继电器设计成用于起动装置的起动机继电器的情况下，可以利用接通绕组来使得电的起动机电机起动，该接通绕组有利地在不同的磁回路中起作用。由此，吸合绕组和保持绕组处于第一磁回路中，而接通绕组处于第二磁回路中。

在根据本发明的用于触动配备有前述继电器的起动装置的方法中，在啮合的不同阶段，吸合绕组和保持绕组以不同的方式被通电。有利地，在啮合的第一阶段仅给起动机继电器中的吸合绕组通电，从而在吸合绕组中有比较大的电流起作用，并且吸合绕组把比较大的磁力施加到衔铁上。在啮合的后续过程中，在第一阶段之后的另一阶段中，附加地给串联的保持绕组通电。由此使得吸合绕组和保持绕组中的电流水平下降，从而限制了起动机继电器的发热。对保持绕组的通电特别是在如下阶段中进行：在该阶段中，衔铁已经到达其啮合位置，在该啮合位置，起动机小齿轮与内燃机的齿圈啮合。该阶段也可以称为等待阶段，如果内燃机被切断，但应在短暂的时间内再次起动，例如在车辆停车等待红绿灯的情况下，起动装置处于所述等待阶段，内燃机—包括起动装置在内—安装到所述车辆中。

特别地，在分开地构造往复衔铁和接通衔铁的设计中，该往复衔铁指配给吸合绕组和保持绕组，该接通衔铁指配给用于接通电的起动机电机的接通绕组，也可以采用有利的方式应对内燃机在切断之后应随即再次起动的状况。

根据另一种有利的设计，在啮合的第一阶段之后是另一阶段，在该第一阶段中仅给吸合绕组通电，在该另一阶段中仅给保持绕组通电。在这种状况下，保持绕组尚在到达衔铁的最大偏移的位置之前就被通电，从而通过给保持绕组通电，磁性的移调力作用到衔铁上，该移调力使得衔铁朝向偏移的位置移调。通过给保持绕组通电，相比于吸合绕组，较小的磁力作用到衔铁上，使得该衔铁以较小的速度朝向偏移的位置移调。在这个阶段，起动机继电器中的特别是在发热方面的负荷减小了。

必要时，如果需要的话，尚在到达最大偏移的位置之前，就通过切换为仅仅给吸合绕组通电来使得吸合过程加速。在这种情况下将以更高的可靠性实现起动机小齿轮与内燃机齿圈的啮合。

如果起动装置处于等待阶段，在该等待阶段，衔铁位于啮合位置，并且起动机小齿轮与内燃机的齿圈啮合，但内燃机仍保持被切断，则有益的是，既给吸合绕组通电，又给保持绕组通电，由此保持起动机小齿轮的啮合位置，但起动机继电器中的起作用的电流减小。

一旦要起动内燃机，就对接通绕组通电，由此起动电的起动机电机。

附图说明

其它优点和有益设计可由其它权利要求、附图说明和附图得到。

图1示出用于内燃机的起动装置，其带有用于移调起动机小齿轮的起动机继电器；

图2示出该起动装置，并且详细地示出了起动机继电器；

图3示出该起动机继电器的接线图；

图4示出在一种变型设计中的该起动机继电器的接线图。

在这些附图中，相同的构件标有相同的附图标记。

具体实施方式

图1中所示的用于内燃机的起动装置1具有起动机小齿轮2，该起动机小齿轮为了起动内燃机4而与内燃机的齿圈3啮合。起动机小齿轮2可轴向移动地安置在轴5上，如用双箭头示出，其中，起动机小齿轮2抗扭地与轴5耦联。起动机小齿轮2通过起动机继电器6在缩进的非工作位置与伸出的和内燃机4的齿圈3啮合的位置之间移调，该起动机继电器电磁地设计并且包括可通电的继电器绕组7以及往复衔铁8，该往复衔铁被弹力加载至初始位置，且在给吸合绕组通电时移位至啮合位置，该吸合绕组是继电器绕组7的一部分。往复衔铁8通过接合杆9在运动学上与起动机小齿轮2耦联，从而把往复衔铁8的在初始位置与啮合位置之间的轴向的移调运动转变为起动机小齿轮2的在非工作位置与啮合位置之间的对应的轴向的移调运动。

传递到轴5或起动机小齿轮2上的旋转的驱动运动借助于电的起动机电机11产生，该起动机电机通过行星齿轮12与轴5耦联。在触动电的起动机电机11时，轴5转动，进而起动机小齿轮2也转动。

起动装置1配设有控制器10，通过该控制器控制起动机继电器6的以及起动机电机11的功能。

在往复衔铁8已到达啮合位置之后，可以接通起动机电机11的电流，其方式为，在起动机继电器6中给接通绕组通电并且使得接通衔铁13移位。接通绕组也是继电器绕组7的组成部分。起动机电机11在接通状态下驱动轴5以及起动机小齿轮2旋转。

图2中详细地示出了起动机继电器6。起动机继电器6包括在壳体中的往复衔铁8，该往复衔铁配设有两个串联的绕组14、15，在这些绕组中，绕组14形成吸合绕组，绕组15形成保持绕组。此外，起动机继电器6包括接通衔铁13，该接通衔铁与往复衔铁8分开地构造并且配设有接通绕组16。吸合绕组14和串联的保持绕组15处于第一磁回路中，往复衔铁8也属于该第一磁回路，而接通绕组16和接通衔铁13处于第二磁回路中。对吸合绕组14、保持绕组15和接通绕组16的通电相互独立地通过设置在控制器10中的开关逻辑部来进行。接通绕组16轴向地与吸合绕组14和保持绕组15错开。

在内燃机的起动过程中，给吸合绕组14通电，然后把往复衔铁8吸入到吸合绕组14和保持绕组15中，并使得接合杆9移位，从而起动机小齿轮2啮合，并与内燃机的齿圈3啮合。在啮合之后，给接通绕组16通电；接通衔铁13移位，并且电触点闭合，然后使得与车辆电池17连接的起动机电机11起动。

图3中示出带有开关设备18的开关逻辑部，该开关设备用于对吸合绕组14、保持绕组15和接通绕组16的控制和通电。开关设备18可以是控制器10的组成部分，或者与控制器通信。

控制设备18包括三个开关19、20和21，在这些开关中，开关19和20指配给吸合绕组14和串联的保持绕组15，开关21指配给接通绕组16。通过给吸合绕组14和保持绕组15指配两个开关19、20，可以实现不同的开关状态和对绕组14、15的不同的通电。

为了使得起动机小齿轮前伸至与内燃机的齿圈啮合的位置，触动开关19，并且仅仅给吸合绕组14通电。而保持绕组15和接通绕组16起初保持不通电。随着到达啮合位置，如果存在起动意愿，首先触动开关21，并将接通绕组16通电，然后触动电的起动机电机，并使得起动机小齿轮转动。在内燃机起动之后，切断绕组14和16。

借助于图3中所示的开关设备18，也可以实现等待状况，例如在车辆停车等待红绿灯时，在该等待状况下切断内燃机，但应在短暂的时间内再次起动。为此首先如前述那样触动开关19，并给吸合绕组14通电，直至小齿轮与内燃机的齿圈啮合。在到达啮合位置之后，切断开关19，并替代地接通开关20，然后既给吸合绕组14通电，又给串联的保持绕组15通电，但电流较小。起动机小齿轮与内燃机的齿圈啮合，并且保持在啮合位置的持续时间与开关20接通并且两个绕组14与15共同地通电的时间一样长。一旦存在起动意愿，就首先通过接通开关21来使得接通绕组16通电，并使得起动机电机转动。

图4中示出了带有开关设备18的开关逻辑部的一种变型设计，其中，存在另一个开关22，该另一个开关指配给吸合绕组14与保持绕组15的组合。余下的开关19～21在其功能上相应于图3的各开关。

图4中所示的开关逻辑部能实现以减小的速度使得起动机小齿轮与齿圈柔和地啮合。为此，在啮合的第一阶段，首先通过触动开关19仅给吸合绕组14通电，并使得往复衔铁加速至比较高的速度。然而，该第一阶段仅持续短暂的时间，例如最长为10ms。随后是啮合的第二阶段，在该第二阶段，既接通开关20又接通开关22，但开关19被切断。通过接通开关20和22，仅仅给保持绕组15通电，而吸合绕组14保持不通电。保持绕组15的尺寸小于吸合绕组14，例如设有较小的匝数，从而以减小的速度进行进一步的啮合过程。

在到达啮合位置之后，仅仅激活开关20，而其它开关19和22则被切断，在该啮合位置，起动机小齿轮与内燃机的齿圈处于啮合中。在激活开关20的情况下，既给吸合绕组14通电，又给保持绕组15通电，其中，相比于仅给吸合绕组14通电的情况，电流大小比较小。这种状态保持一段时间，以便保持使得起动机小齿轮与内燃机的齿圈啮合的啮合位置，直至存在起动意愿，然后附加地通过接通开关21来给接通绕组16通电。

对于无等待阶段的常规起动过程，如在根据图3的实施例中，通过激活开关19给吸合绕组14通电，而保持绕组15保持不通电，在等待阶段中，起动机小齿轮应保持在与齿圈啮合的位置。在起动机小齿轮与齿圈啮合之后，附加地通过激活开关21来给接通绕组16通电。

Claims (11)

1.一种电磁的继电器，特别是用于内燃机的起动装置(1)的起动机继电器，带有可轴向移调地布置的衔铁(8、13)，且带有吸合绕组(14)、保持绕组(15)以及接通绕组(16)，其特征在于，所述保持绕组(15)与所述吸合绕组(14)串联，其中，在啮合的一个阶段可单独地给所述吸合绕组(14)通电，且在啮合的另一个阶段可共同地给所述吸合绕组(14)和所述保持绕组(15)通电。

2.如权利要求1所述的继电器，其特征在于，所述吸合绕组(14)和所述保持绕组(15)位于相同的磁回路中。

3.如权利要求1或2所述的继电器，其特征在于，所述吸合绕组(14)和所述接通绕组(16)位于不同的磁回路中。

4.如权利要求1～3中任一项所述的继电器，其特征在于，所述保持绕组(15)的尺寸小于所述吸合绕组(14)。

5.如权利要求1～4中任一项所述的继电器，其特征在于，所述吸合绕组(14)和所述保持绕组(15)可相互独立地通电。

6.一种用于内燃机的起动装置，带有根据权利要求1～5中任一项所述的继电器作为起动机继电器(6)，且带有用于起动所述内燃机的电的起动机电机(11)。

7.一种用于触动根据权利要求6的起动装置的方法，其中，为了使得起动机小齿轮(2)与内燃机的齿圈(3)啮合，在啮合的第一阶段仅给起动机继电器(6)中的吸合绕组(14)通电，且在啮合(14)的后续过程中附加地给串联的保持绕组(15)通电。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，在啮合的第一阶段之后仅给所述保持绕组(15)通电。

9.如权利要求7或8所述的方法，其特征在于，在啮合的最后阶段仅给所述起动机继电器(6)中的所述吸合绕组(14)通电。

10.如权利要求7～9中任一项所述的方法，其特征在于在内燃机停机情况下实施。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，在等待阶段结束之后，为了起动所述内燃机，附加地将接通绕组(16)通电。