DE10113733B4

DE10113733B4 - Schraubkontaktvorrichtung insbesondere für Kraftfahrzeug-Starter

Info

Publication number: DE10113733B4
Application number: DE10113733A
Authority: DE
Inventors: Herbert Braun
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: SEG Automotive Germany GmbH
Priority date: 2001-03-21
Filing date: 2001-03-21
Publication date: 2010-12-16
Anticipated expiration: 2021-03-22
Also published as: ES2211274B1; DE10113733A1; FR2822596A1; ES2211274A1; FR2822596B1

Abstract

Schraubkontaktvorrichtung, umfassend
– einen Kontaktbolzen (12), der mit einer ersten elektrischen Zuleitung in Verbindung steht,
– eine Haltemutter (20) zum Aufschrauben auf den Kontaktbolzen (12), und
– einen mit Hilfe der Haltemutter (20) auf dem Kontaktbolzen (12) zu befestigenden Kontaktschuh (17), der mit einer zweiten elektrischen Zuleitung in Verbindung steht,
gekennzeichnet durch
– eine Querschnittsverengung (13) des Kontaktbolzens (12), die im elektrischen Überlastfall durchschmelzbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schraubkontaktvorrichtung insbesondere für Kraftfahrzeug-Starter mit den im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebe nen Merkmalen. Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE 94 09 851 U1 bekannt.
Die DE 195 30 911 A1 offenbart einen Leitungsverbinder zur Befestigung und elektrischen Verbindung von Hauptstromleitungen in Kraftfahrzeugen. Dabei werden Leitungsbrücken in dem Leitungsverbinder vorgeschlagen, die als bei Überstrom schmelzende Streifen ausgebildet sind.
Die DE 42 24 999 A1 zeigt ein Einrückrelais für den Starter einer Brennkraftmaschine, bei dem die Kontaktbolzen an ihrer einer Kontaktkammer zugewandten Seite einen im Durchmesser verstärkten Bereich aufweisen. Diese ist an seiner nicht der Kontaktkammer zugewandten Stirnfläche nicht eben, wobei mit diesen Unebenheiten in entsprechende Ausnehmungen an der Innenseite eines Schalterdeckels eingegriffen wird.
Aus der DE 195 04 375 C2 ist eine Schutzkappe für Starteranschlussklemmen bekannt, mit deren Hilfe unbeabsichtigte oder unerlaubte Manipulationen am Starter verhindert werden.
Zum Hintergrund der Erfindung sind ferner kurz die üblichen Anschlußverhältnisse bei Kraftfahrzeug-Startern zu erläutern. So sind dabei vielfach das Hauptrelais des Starters und dessen Motorteil in voneinander getrennten Gehäusen untergebracht. Am Relaisgehäuse ist eine Schraubkontaktvorrichtung der gattungsgemäßen Art vorgesehen, bei der ein Kontaktbolzen als erste elektrische Zuleitung in Verbindung mit dem Relais steht. Auf dem Kontaktbolzen ist eine Haltemutter aufgeschraubt, mit deren Hilfe ein Kontaktschuh befestigt wird. Dieser bildet die zweite elektrische Zuleitung und steht mit der Wicklung des Startermotors über eine angeschweißte Litze in Verbindung. Letztere ist in der Regel über eine Gummitülle als Dichtung durch das Gehäuse des Starter-Motorteils durchgeführt.
Übliche Kraftfahrzeug-Starter sind nun durch verschiedene bauliche Maßnahmen so ausgelegt, daß im Überlast- oder Fehlerfall ein Starterbrand weitgehend verhindert wird. So werden im Inneren des Starter-Motorteils möglichst brandunempfindliche Materialien für die verschiedenen Isolierstoffe, Kunststoffteile und Schmiermittel verwendet.
Problematisch in der Beherrschung sind bisher mechanische Fehlerfälle, die zu einer elektrischen Verbindung zwischen spannungsführenden Teilen und Masse führen können. Zu nennen sind in diesem Zusammenhang beispielsweise ein Ausschleudern von Kommutatorlamellen, ein Bruch oder eine Verformung von Metallteilen oder das Abreißen von spannungsführenden Teilen im Starter. Solche mechanisch erzeugten Leitungsbrücken zwischen der Betriebsspannung und Masse können nun wiederum Lichtbögen verursachen, die einen Starterbrand zur Folge haben können.
Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den vorstehend erwähnten Fehlerfall zuverlässig abzusichern.
Diese Aufgabe wird laut Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 dadurch gelöst, daß der Kontaktbolzen eine Querschnittsverengung aufweist, die im elektrischen Überlastfall durchschmelzbar ist. Die Querschnittsverengung, bei der es sich vorzugsweise um eine Einschnürung des Kontaktbolzens handelt, ist dabei so ausgelegt, daß die Erwärmung beim Führen zulässiger Ströme so gering bleibt, daß die Einschnürung mechanisch stabil bleibt. Erst im Fehlerfall, also wenn hohe Kurzschlußströme fließen, oder bei einer permanenten Überlastung des Starters durch Mißbrauch oder einen Defekt fließen so hohe Ströme, daß im Bereich der Querschnittsverengung ein Durchschmelzen des Kontaktbolzen-Materials stattfindet und somit die elektrische Verbindung aufgehoben wird. Damit ist die Zuleitung zum Starter-Motorteil spannungsfrei.
Eine besonders vorteilhafte Ausbildung der erfindungsgemäßen Schraubkontaktvorrichtung ist durch die in den Ansprüchen 3 bis 5 angegebene Brennkammer gegeben. Dadurch, daß der die Schmelzstelle bildende Kontaktbolzenbereich in einer geschlossenen Brennkammer untergebracht ist, wird verhindert, daß gegebenenfalls eine offene Flamme im Fehlerfall auf tritt. Durch die elektrisch isolierende Beschichtung ist der im Fehlerfall unter Spannung stehende, vom Relais herführende Kontaktbolzenstumpf zuverlässig nach außen abgedeckt und damit isoliert. Er bleibt damit völlig ungefährlich.
Eine weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in den Ansprüchen 6 bis 8 angegeben. Durch die dort beanspruchte Vorspannung des Kontaktbolzens, die vorzugsweise durch ein Federelement zwischen Haltemutter und Kontaktschuh erzeugt wird, wird ein zuverlässiges mechanisches Auftrennen der Querschnittsverengung des Kontaktbolzens im Fehlerfall erreicht. Die Spannungsfreischaltung des Motorteils ist also dadurch sehr zuverlässig.
Zusammenfassend sind durch die erfindungsgemäße Schraubkontaktvorrichtung praktisch alle möglichen Fehlerfälle und Kurzschlußvarianten – auch solche, die im Bereich der Zuleitungslitze und der Durchführung des Starter-Motorteils auftreten – beherrschbar und mit hoher Zuverlässigkeit absicherbar.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung entnehmbar, in der ein Ausführungsbeispiel anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert wird. Es zeigen:
1 eine schematische Seitenansicht eines Kraftfahrzeug-Starters mit einer Schraubkontaktvorrichtung zwischen Relais und Motorteil, und
2 eine Schnittdarstellung der Schraubkontaktvorrichtung gemäß 1.
Der in 1 dargestellte Kraftfahrzeug-Starter weist ein Motorteil 1 auf, das vorderseitig durch das sogenannte A-Lager 2 abgeschlossen ist. Wie nicht näher dargestellt ist, sind im A-Lager die Antriebs-, Freilauf- und Einspurvorrichtungen für das Ritzel 3 des Starters untergebracht.
Ferner ist über das A-Lager 2 seitlich das Relais 4 angeflanscht, dessen Gehäuse 5 mit einem Relaisdeckel 6 an der dem A-Lager abgewandten Seite abgeschlossen ist. Am Relaisdeckel 6 ist zum einen ein Anschlußbolzen 7 vorgesehen, mittels dem der elektrische Anschluß des Relais 4 an die Bordspannung hergestellt wird.
Zum anderen ist am Relaisdeckel 6 eine Schraubkontaktvorrichtung 8 zur elektrischen Verbindung des Relais 4 mit dem im Motorgehäuse 9 untergebrachten Startermotor angeordnet. Dessen elektrische Anbindung erfolgt über eine Litze 10, die über eine isolierende Durchführung beispielsweise in Form einer Gummitülle 11 in das Motorgehäuse 9 eingeführt ist. Das Ende der Litze 10 ist in noch näher zu erörternder Weise mit der Schraubkontaktvorrichtung 8 verschweißt.
Letztere ist im Detail in 2 dargestellt. Als erste elektrische Zuleitung ist der Kontaktbolzen 12 vorgesehen, der mit dem Relais 4 gekoppelt ist und über den Relaisdeckel 6 hinaussteht. Wie in 2 deutlich erkennbar ist, weist der Kontaktbolzen 12 eine als Ringnut ausgebildete Einschnürung 13 auf, durch die sein Querschnitt stark verengt ist. Vor dem Relaisdeckel 6 ist auf den Kontaktbolzen 12 eine Stahlhülse 14 gesetzt, die auf ihrer Innenseite mit einer elektrisch isolierenden Lage 15 in Form einer Beschichtung oder einer in die Stahlhülse 14 eingesetzten Hülse aus geeignetem Keramikmaterial versehen ist. Der Innendurchmesser der Stahlhülse 14 mit Isolierlage 15 ist gegenüber dem Außendurchmesser des Kontaktbolzens 12 etwas vergrößert. Ferner liegt die Einschnürung 13 auf Höhe der Stahlhülse 14. Dadurch ist insgesamt eine Art Brennkammer 16 gebildet, die im folgenden noch näher erörtert wird.
Weiter ist in der Schraubkontaktvorrichtung 8 ein Kontaktschuh 17 vorgesehen, der mit einem Einhängeauge 18 auf den Kontaktbolzen 12 gesetzt ist und auf der Stahlhülse 14 aufliegt. Darauf ist ein Federring 19 gesetzt und das Ganze mit einer Haltemutter 20 verschraubt. Durch den Federring 19 wird der Kontaktbolzen 12 in Längsrichtung nach außen unter Vorspannung V gesetzt. Das nicht gezeigte freie Ende des Kontaktschuhs 17 ist mit der Litze 10 verschweißt.
Unter normalen Betriebsbedingungen fließt durch den Kontaktbolzen 12 und den Kontaktschuh 17 ein Strom, der zu keiner signifikanten Erwärmung des Kontaktbolzens führt. Im Fehlerfall und einem entsprechenden hohen Kurzschlußstrom erwärmt sich der Kontaktbolzen 12 im Bereich der Einschnürung 13 so stark, daß dort ein Durchschmelzen des Kontaktbolzenmaterials stattfindet. Durch die mittels des Federringes 19 eingebrachte Vorspannung V wird der äußere Teil 21 des Kontaktbolzens mit der Haltemutter 20 weg von dem inneren Teil 22 verschoben. Ein dabei eventuell auftretender Lichtbogen im Bereich der Schmelzstelle wird durch die von der Stahlhülse 14 mit Isolierlage 15 gebildeten Brennkammer 16 nach au ßen hin abgeschirmt. Die Isolierlage deckt ferner nach dem Ansprechen der Überlastsicherung den spannungsführenden inneren Teil 22 des Kontaktbolzens nach außen hin ab.
In den Zeichnungen ist eine alternative Anordnung der Brennkammer 16 nicht näher dargestellt. Diese kann in den Relaisdeckel 6 durch Einpressen einer entsprechenden Stahlhülse mit Isolierlage in eine Bohrung oder durch Eingießen in den Relaisdeckel realisiert werden.
Ferner kann die erfindungsgemäße Schraubkontaktvorrichtung nicht nur zwischen Relais 4 und Motorteil 1 eines Kfz-Starters, sondern beispielsweise auch an anderen sogenannten ”Stützstellen” im Kraftfahrzeug angeordnet werden.

Claims

Schraubkontaktvorrichtung, umfassend – einen Kontaktbolzen (12), der mit einer ersten elektrischen Zuleitung in Verbindung steht, – eine Haltemutter (20) zum Aufschrauben auf den Kontaktbolzen (12), und – einen mit Hilfe der Haltemutter (20) auf dem Kontaktbolzen (12) zu befestigenden Kontaktschuh (17), der mit einer zweiten elektrischen Zuleitung in Verbindung steht, gekennzeichnet durch – eine Querschnittsverengung (13) des Kontaktbolzens (12), die im elektrischen Überlastfall durchschmelzbar ist.
Schraubkontaktvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsverengung durch eine Einschnürung (13) des Kontaktbolzens (12) gebildet ist.
Schraubkontaktvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Querschnittsverengung (13) der Kontaktbolzen (12) von einer geschlossenen Brennkammer (16) umgeben ist.
Schraubkontaktvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (16) von einer den Kontaktbolzen (12) umgebenden, unter dem Kontaktschuh (17) gehaltenen Metallhülse (14) gebildet ist.
Schraubkontaktvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (16) auf ihrer Innenseite mit einer elektrisch isolierenden Lage (15) versehen ist.
Schraubkontaktvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktbolzen (12) in seiner Längsrichtung auf Zug vorgespannt ist.
Schraubkontaktvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der Vorspannung V zwischen Haltemutter (20) und Kontaktschuh (17) ein Federelement (19) eingesetzt ist.
Schraubkontaktvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement ein Federring (19) ist.