CN101258322A - 用于机动车中内燃机的启动装置 - Google Patents

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CN101258322A CNA2006800156475A CN200680015647A CN101258322A CN 101258322 A CN101258322 A CN 101258322A CN A2006800156475 A CNA2006800156475 A CN A2006800156475A CN 200680015647 A CN200680015647 A CN 200680015647A CN 101258322 A CN101258322 A CN 101258322A
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Abstract

本发明涉及一种用于机动车中内燃机(15)的启动装置(10)，具有控制单元(19)、启动继电器(12)、启动齿轮(13)和启动电机(11)，其中在每个启动－停车过程的停车阶段(第一阶段)中，启动继电器使启动齿轮啮合到机器的齿环(14)中，并且在启动阶段(第二阶段)中机器被启动电机转动。为了在关断机器(10)时对于之后的启动过程使启动齿轮(13)尽可能无噪声地啮合并且可以保持在那里直至启动，本发明提出，在启动过程的第一阶段中，使启动继电器(12)的衔铁(28)以减小的力在开关触头(18)断开的情况下向前移动至一个位置并且保持在那里，直至第二阶段开始时，衔铁(28)以全力将用于启动电机的开关触头(18)闭合。

Description

用于机动车中内燃机的启动装置
本发明涉及一种用于机动车中内燃机的根据权利要求1的启动装置，连同根据权利要求5的启动继电器。
现有技术
机动车的内燃机一般地通过启动继电器由启动电机来启动，其中启动继电器首先将启动电机的齿轮啮合到内燃机的齿环中并且最终用开关触头使启动电机与机动车的蓄电池组相连接以用于转动该内燃机。另外公知的是，使机动车装备所谓的启动停车自动装置。籍此实现，在较长的停车、例如在红的信号灯阶段情况下该内燃机自动地被关断。在继续行驶时实现自动的内燃机再启动，以便能够继续行驶。这个停车状态的识别例如通过检测该驱动轮的转数并且在给定情况下检测换档杆位置来实现。启动状态的识别则可以例如通过加速踏板的操作实现。
该启动停车自动装置可提供在停车状态期间燃料节省以及环境负荷减小的优点。但不利的是，在每次重新启动过程之前必须首先使启动电机的齿轮啮合到内燃机的飞轮的齿环中。因此，在啮合齿轮以及在通过高的转动加速度的启动时带来较大的齿轮及齿环的机械负荷。这个特别是在所谓的齿对齿位置(Zahnauf Zahn-Stelleung)的情况时是这种情况，因为此时齿轮以启动电机的金部转动加速度插入到机器的齿环中。此外在每次再启动时发生时间延迟，因为该齿轮在真正的转动该机器之前必须首先啮合到齿环中。
另外由EP 08 48 159 A1公开了，已在机器的停车状态的开始时将该启动齿轮带至啮合位置中，以便此后在开始该启动状态时使启动电机无有迟地以全部力启动。以此方式可以明显地减小用于启动该内燃机的时间。此外其中通过电子装置还可以限制启动电机的接通电流。其中该启动继电器的接合过程以相对高的动力实现，以便在所有的运行状态中确保功能可靠性。特别是该继电器线圈被如此配置，以便即使在上边界温度时也被确保足够高的磁通势和牵拉力。由此一般地该启动继电器被以过高的能量驱动，其导致提高的噪声排放。因此一旦该接合继电器被拉动并且启动齿轮轴向撞到该齿环上或在接合情况下转动地碰到该齿环的齿面时，在机器的静止状态中该齿轮的提前的啮合还导致可清晰听见的咔嗒噪声。这对驾驶人造成干扰和不舒服。但是一方面要求启动继电器保养性、噪声低的啮合，并另一方面要求高的接触压力以接通启动电机，这量方面是相互矛盾的，而且不能被迄今公知的启动继电器充分地满足。虽然已经公知了，通过启动装置的两个开关元件相互无关地通过调节元件控制启动齿轮的啮合，及借助启动电机来控制旋转。但是这将导致提高的位置需求和成本消耗。
借助给出的解决方案追求，在启动停车自动装置中如此地触控该启动继电器，以便在停车阶段的开始时，在啮合过程中该噪声发生被强烈地减小，并且在该启动阶段的开始时该继电器的开关触头为了接通该启动电机被以足够的接触压力闭合。
本发明的优点
具有权利要求1的特征方案的本发明启动装置具有的优点是，通过分两个阶段操作启动继电器，首先在停车阶段的开始时，为了实现所谓的启动齿轮的预啮合，使启动继电器在第一行程区段上能以较小的动力和减小的拉力使启动齿轮在开关触头断开情况下以明显减小的噪声啮合到机器的齿环中。直至启动阶段的开始时，启动继电器的开关触头才在最后的行程区段中以全部动力闭合并且因此接通启动电机。由此还可避免通过占位较大及成本较高的半导体开关来分开地来触控启动继电器和启动电机。另外的优点在于，通过启动齿轮的柔和的接合，可以明显地减小机械构件的磨损。
通过在从属权利要求中记载的措施可产生符合目的要求的结构方案和权利要求1限定的特征方案的扩展结构方案。
由此为了在第一阶段中实现较小的继电器动力，继电器线圈的激励电流可以简单方式由控制单元通过开关元件从初始值优选以梯级方式被减小到保持电流上。启动齿轮此时在机器的停车阶段期间保持被啮合在齿环中。然后在启动阶段的开始时，启动继电器的激励电流在第二阶段中被提高到对于开关触头的必要接触压力所需要的数值上。
在本发明的符合目的要求的扩展结构方案中，为了使衔铁在停车阶段中在启动齿轮啮合之后被停住，启动继电器如此构造，使得其通过保持电流在衔铁的第一行程区段中产生的磁力要大于预紧的衔铁复位弹簧的力，但小于另外的在衔铁的最后行程区段中有效作用的、优选是预紧的复位弹簧的力。其中另外复位弹簧的预紧力以符合目的要求的方式被如此设定，使得衔铁只有通过为最后的行程区段增大启动继电器的通电流才能克服这个预紧力。此外可以相应的多些花费而符合目的要求的是，启动电机在启动过程的第一阶段中，为了使启动齿轮转入到机器的齿环中，可以通过控制单元的另一开关元件直接触控。
为了在机动车的停车阶段中可以使启动齿轮尽可能柔和地并无噪声地啮合到机器的齿环中，启动继电器的磁环路被如此配置，以便在开关触头的闭合前衔铁的弹簧加载的行程区域中，衔铁的行程变化几乎相对磁通势成比例地进行。为此目的按有利的方式磁环路被如此结构配置，即启动继电器的衔铁在它的后面的行程区段中以较小的径向空气隙对中地包围继电器的磁芯。为此以符合目的要求的方式，衔铁在它的前边的、面对磁芯的端侧面上设有轴向伸出的凸缘，该凸缘在衔铁的后面行程区段中包围磁芯的前边端部。
为了在机动车的停车阶段期间，启动继电器能以可靠方式保持在啮合位置中，并且可使启动继电器的开关触头保持在断开的状态中，则在本发明的扩展结构方案中建议，启动继电器的衔铁在第一行程区段的末端能支撑在另外的复位弹簧上。因此对于启动继电器形成这样的弹簧特性，其在衔铁的第一行程区段后在达到预紧的另外复位弹簧情况下具有这样的梯级，该梯级只有在为衔铁的第二行程区段给启动继电器通以全电流时才能被克服。其中以符合目的要求的方式，启动继电器的触头复位弹簧构成上述另外的复位弹簧，其可通过连接杆被衔铁操作。
作为对其的备选方案可能的是，为了机器的尽可能无延迟的启动，应使开关触头已在衔铁的第一行程区段中向前移动到就要闭合处，并且通过预紧的另外复位弹簧在停车阶段期间保持在那里。对于这个情况符合目的要求的是，可以将启动继电器的触头压力弹簧应用作为上述另外的复位弹簧，其中已在第一阶段中将载有开关触头的连接杆向前移动，直至它支撑在触头压力弹簧上。
附图
下面借助附图以实施例方式详细地阐述本发明。它表示：
图1用于内燃机的启动装置的示意图，是本发明的一般实施方式；
图2表明了图1所示启动装置的启动继电器的纵剖视图作为第一实施例；
图3表明了图2所示启动继电器的不同的行程-力特性曲线；
图4表明了用于启动-停车过程的带有基本参数的时间线图；
图5以示意图表明了启动装置在静止状态(a)，在啮合状态(b)和在启动状态(c)；
图6表明了改型的启动继电器的另一实施例的纵剖视图；
图7表明了图6所示启动继电器的行程-力特性曲线；
图8以示意图表明了启动装置在静止状态(a)，在啮合状态(b)和在启动状态(c)。
实施例的说明
图1以示意图表明了用10表征的本发明启动装置以用于机动车中的内燃机。它基本上包括启动电机11、启动继电器12和用于可轴向地啮合到内燃机15的齿环14中的启动齿轮13以及控制单元19。启动继电器12具有继电器线圈16、推杆17和用于接通启动电机11的主电流的开关触头18。控制单元19通过晶体三极管Tr1供电给该继电器线圈16。与此分开地，该启动电机11被另一个晶体三极管Tr2通过端子K145由控制装置19直接控制。这两个晶体三极管Tr1和Tr2通过端子B+在输入端置于未示出的机动车的车电压的正极处或者机动车的蓄电池组的正极处。晶体三极管Tr1和Tr2在它们的控制端头上相互分开地通过微处理器μP触控，微处理器μP在本身那侧在输入端通过控制总线20可以被发动机控制器21触控。该发动机控制器21通过点火开关22可以激活，并且此外通过输入总线23获得关于机动车的行驶状态的不同信号，例如离合器操作、制动操作、换档杆的位置、发动机转数和车轮转数以及类似参数。此外，该控制装置19的微处理器与温度传感器T连接，其检测启动装置10的温度。
启动装置10在机动车的行驶运行期间被发动机控制器21触控，在发动机控制器21中，从那里起在机动车的停车阶段的开始时，例如通过获知机动车的前轮上的转数将内燃机关闭。依此首先通过控制总线20，由控制单元19在第一阶段中触发启动齿轮13到机器15的齿环14中的啮合过程，其措施是通过晶体三极管Tr1提供计量的激励电流到启动继电器12上。此时通过推杆17又通过接合杆24，启动齿轮13被轴向地前移以便啮合到齿环14中。此外，启动电机11由控制单元19通过晶体三极管Tr2及电机端子K145被计量化触控，以便在齿对齿的位置上时，使启动齿轮13柔和地转入到齿环14上最近的齿槽中。启动齿轮13此时即无噪声地完全啮合到机器15的齿环14中，并且被启动继电器12保持在这个位置上。其中该开关触头18保持处在断开的位置上。只有当例如通过操作加速踏板，驾驶员的启动愿望通过发动机控制器21的相应信号在控制单元19上被获知时，启动继电器12才在第二阶段中为了启动机器15通过晶体三极管Tr1被以加强的电流来触控，并且因此该开关触头18被以全部力地闭合。因此该启动电机11通过启动继电器12的开关触头18被连接到该未描述的蓄电池组的端子B+上，并且内燃机15被无延迟地以全力转动。
图2表明了图1的启动继电器12在它的结构方案中第一实施例的纵剖视图。启动继电器12具有继电器线圈16，其在支架25上被固定在磁芯26上。其中该继电器线圈16被装入在金属壳体27中，在其前边的敞口端部中安装了该磁芯26。在壳体27的底部上的开口中可轴向地导引该继电器的衔铁28，其进入到该继电器线圈16中。在衔铁28的中心孔中固定推杆17，其头侧的端部具有所谓的接环29以接纳接合杆24(图1)。在磁芯26的通孔中借助绝缘套31导引连接杆30，其中该连接杆的前端以间距a置于推杆17的端部的对面。在连接杆30的后端部上轴向可移动地安装接触桥18a，其与两个固定在开关盖32中的配对触头18b配合作用。接触桥18a通过绝缘罩33支承在磁芯26上它的被描述的静止位置上。依此接触桥18a和配对触头18b构成该接通继电器的开关触头18，其被固定在壳体27的端侧面上的开关盖32包围。
在衔铁28的轴向凹槽34中安置衔铁复位弹簧35，其一方面支撑在该凹槽34的底部上并另一方面支撑在继电器的磁芯26上。此外以公知的方式在开关盖32中置有触头复位弹簧36，其一方面支撑在开关盖32的底部上并另一方面支撑在被固定在连接杆30的右端上的支撑盘37上。触头压力弹簧38置于磁芯26的右边侧面上轴向凹槽39中。这个弹簧38一方面通过绝缘罩33支撑在接触桥18a上并另一方面支撑在连接杆30上的绝缘套31上。所有三个弹簧是预紧的，其中该较强预紧的触头复位弹簧36克服触头压力弹簧38的预紧将接触桥18a保持压在所描述的静止位置上。
为了在机动车的停车阶段的开始时能使启动齿轮13尽可能无噪声地啮合到该机器15的齿环14中，该启动继电器12的磁环路通过结构上的措施被如此配置，以便在衔铁行程S的中间行程区域中可实现行程变化，这种行程变化相对继电器线圈16的磁通势的变化几乎成比例地进行。为此目的，该衔铁28在它的最后的行程区域SD中以较小的径向空气隙对中地围住该磁芯26，其中该衔铁28在它前边的、面对该磁芯26的端侧面上被设有轴向上突出的凸缘41，该凸缘在衔铁28的最后的行程区域SD中嵌入到设置在磁芯26的圆周上的缩进部42中，搞缩进部位于衔铁28的凸缘41对面。
图3表明了启动继电器12的不同特性曲线以用于详细地解释该功能方式，其中在衔铁28的行程S上，一方面描述了该启动继电器12的作为复位力Pr的弹簧特性曲线，并且另一方面描述了在不同的磁通势H0至H3情况下该启动继电器的力特性曲线。其中该复位力Pr是与继电器的磁力相反指向的。
从图2的衔铁28的静止状态开始，首先该衔铁复位弹簧35的预紧必须被克服。其中通过衔铁28的轴向前移，首先仅仅是该衔铁复位弹簧35被压缩大约6mm地到位置S1，其中该弹簧力首先较小并线性地上升。在这个位置上该推杆17此时铰接在接合杆24(图1)上，并且现在该启动齿轮13以少许摩擦地向前移动如此程度，以便它能够啮合到该内燃机15的齿环14中。其中启动继电器12的衔铁28运动到位置S2。在这个位置上该衔铁克服了在推杆17和连接杆30之间的间距28，并且此时通过连接杆30挤压到该预紧的触头复位弹簧36，其对于衔铁28而言构成另一个复位弹簧。现在只有当触头复位弹簧36的预紧也被达到力P1时进一步的衔铁运动才又可能发生。然后随着较陡的力上升，从位置S2起该接触桥18a被前推大约2mm直达配对触头18b，并且由此该触头复位弹簧36被进一步地张紧。在位置S3上的此时该开关触头18闭合，以便接通该启动电机11。此后直到衔铁28止挡在磁芯26上，用于所谓的开关触头18的烧损备用的触头压力弹簧38被以力P2地进一步张紧。
衔铁的磁通势的四个力特性曲线在衔铁行程S上几乎相互平行地延伸，其中通过继电器线圈16的相应构造和通过控制单元19的晶体三极管Tr1的相应电流，如此选择最大磁通势H3的特性曲线，使得磁通势H3在整个的衔铁行程S上明显地位于该继电器的弹簧特性曲线Pr的上方。通过使启动继电器12的衔铁28的凸缘41包围到磁芯25的缩进部42上这种结构构造，人们就可在大致位于位置S1和S2之间的中间行程区域A中实现几乎水平延伸的特性曲线H0至H3。依此即能够，在衔铁的这个行程区域中实现该衔铁28的相对磁通势ΔH几乎成比例的行程变化ΔS。因此借助在所谓的预啮合的第一阶段中相应计量的激励电流，即可以使该磁通势被如此程度地减小到特性曲线H0，使得启动齿轮13在衔铁28直至位置S2的第一行程区段Sa1中以噪声最小化被啮合到齿环14中。通过这个预紧的触头复位弹簧38此外可确保，衔铁28在机动车的停车阶段期间在开关触头18断开的情况下被保持在位置S2中。直到随着出现启动信号，此时才通过控制单元19将继电器的磁通势提升到特性曲线H3，并且该开关触头18因此随着第二阶段的开始通过衔铁28的第二行程区段Sa2以高的动力和全部力闭合，以接通启动电机11。
图4表明了本发明启动装置在停车和启动阶段期间的不同的信号曲线。其中在上边的时间轴ta上表明了内燃机的发动机转数n，在其下方的时间轴tb上表明了用于启动齿轮的预啮合的接合信号Se，在其下边的时间轴tc上表明了启动信号Sst和在时间轴td上表明了在启动继电器的继电器线圈中的电流变化曲线Ir，在其下边的时间轴te上表明了转入信号Sd以用于启动电机使启动齿轮转入到齿环中，并且在下边的时间轴tf上表明了启动电机上的电机电流强度Im的变化曲线。
借助图4并结合图1-3和图5详细地阐述了停车和启动阶段。其中在图5中示意地描述了启动装置在它的根据图a)的静止状态中，在它的根据图b)的啮合位置中，和在它的根据图c)的启动位置上。
如果机动车在行驶运行中例如在信号灯的红灯阶段停车在信号灯装置前面的话，因此图1的发动机控制器21通过传感器获知机动车的被驱动车轮的停止状态。如果此外离合器的操作并且内燃机的空转转数n0被获知的话，则发动机控制器21即在时间点t0上(图4)关断内燃机。现在转数信号例如在一秒钟内下降到转数0。其中在机器的惯性运行中，由发动机控制器在达到停车转数nst在时间点t1时识别出机器15的停车阶段，并且通过控制总线20将接合信号Se给到控制单元19上。在这个时间点上，按照图5a)，启动继电器12还处于静止位置中，并且启动齿轮13此时还没有通过接合杆24与机器15的齿环14啮合。紧接在其后，在时间点t2上，晶体三极管Tr1被微处理器μP如此地控制，即继电器线圈16首先被施加相对高的继电器电流Ir，以便使衔铁实体克服预紧的衔铁复位弹簧35的复位力地置于运动。由此在图3中以粗黑线表示的启动继电器12的磁力的变化曲线Pm首先遵从磁通势特性曲线H2。其中启动齿轮13被继电器衔铁28在推杆17的空行程之后通过接合杆24首先被前移至齿环14。在时间点t3，此时继电器电流Ir被控制单元19通过晶体三极管Tr1下降一个梯级。因此磁力Pm也被减小，其措施是它按照图3下降到磁通势特性曲线H1上。但因为这个磁力还总是明显地高于衔铁复位弹簧35的复位力Pr，故衔铁28还进一步被拉入到继电器线圈16中。大致在相同的时间上由微处理器μP使控制单元19的晶体三极管Tr2被如此程度导通地控制，使得从此时起启动电机11通过晶体三极管Tr2被提供较小的电流强度Im。因此启动齿轮13被柔和地转动并立刻通过接合杆被柔和地轴向啮合到齿环14中。在时间点t4，此时继电器电流Ir被下降另一个梯级。与的对应地，启动继电器12的磁力Pm则从磁通势特性曲线H1下降到磁通势特性曲线H0上。借助这个磁力，衔铁28现在起被牵拉到位置S2处，在此处它以推杆17支撑到连接杆30上，该连接杆30负载了触头复位弹簧36的预紧。在这个位置上启动继电器12保持不动，只要内燃机的停车阶段继续存在。图5b)表明了启动装置在这个所谓的预啮合位置上。其中开关触头18还处在断开的状态中。控制单元19的晶体三极管Tr2此时又被截止并且启动电机11也是无电流的。
如果信号灯装置此时又被转换到绿灯阶段时，驾驶员仅仅必须操作加速踏板，然后依此在时间点t5上由发动机控制器21发送启动信号到控制单元19上。此时由微处理器使晶体三极管Tr1被完全导通地控制，并且启动继电器12的继电器线圈16此时被施加以全部的激励电流Ir。因此磁力Pm按照图3则由磁通势特性曲线H0跳高到特性曲线H3上，并由此明显地超过了启动继电器12的弹簧35、36和38的复位力Pr。衔铁28此时起以全部力被牵拉直到止挡在磁芯26上。依此在第二行程区段Sa2(图3)中，接触桥18a通过连接杆30被挤压到配对触头18b上，并且最终通过触头压力弹簧38产生必需的接触压力。此时启动电机11被接在蓄电池组的正电势上，因此启动电机11现在起可以全部力通过啮合齿轮13转动内燃机15。在图5c)中描述了启动装置的这个所谓的启动阶段，其中通过接合杆24使啮合齿轮13被弹簧加载地保持在啮合位置中。在时间点t6上，继电器电流Ir由控制单元19通过晶体三极管Tr1可以被下降到所谓的保持电流Ih上，因为这个保持电流Ih还足够产生高于启动继电器12的弹簧特性曲线Pr的磁力Pm。一旦此时内燃机进入到自运行的话，通过操作加速踏板使转数强烈地提升。因此在达到空转转数n0时，在时间点t7上，通过控制单元19将晶体三极管Tr1被截止。继电器变为无电流了，并且通过弹簧35、36和38的复位力使衔铁28此时起又被推回到静止位置上。其中开关触头18被断开并且啮合齿轮13从内燃机15的齿环14中退出啮合。由此启动电机11的电流被中断并且因此启动电机被停止运转。依此启动装置又到达它的图5a)的静止状态并停留在那里，直到内燃机15重新为了停车阶段被停止运行和然后执行这个先前描述的啮合和启动过程。
在图2-5的第一实施例中，启动继电器12的触头复位弹簧36被用作为用于衔铁28的另外的复位弹簧，其在停车阶段中将启动齿轮13保持在啮合位置上，其中启动继电器12的开关触头18由于触头复位弹簧36的预紧力在其静止状态中还保持在断开位置上。只有在启动阶段的开始时，在启动继电器12的第二阶段中开关触头18才以全部力被闭合，其措施是在继电器线圈16中的电流被提高到为了开关触头18的必要接触压力所需要的数值上。
图6表明了启动继电器12的另一实施例的横截面图，其结构方案基本上一致于图2的启动继电器12并且其构件被设有相同的参考编号。与第一实施例的不同在于，在图6的启动继电器中，衔铁28的推杆17和开关触头18的连接杆30之间的间距a’较小。此外在其中触头压力弹簧38支撑在环形盘40上，环形盘40在继电器的静止状态时贴靠在磁芯26的凹槽39的底部上，并且环形盘40是可轴向移动地安装在连接杆30上。连接杆30的绝缘套31在环形盘40的下方以间距b终止。通过这个结构上的改变还使得启动继电器12的弹簧复位力在衔铁行程S上发生改变。
现在借助图7和8详细地解释图6的继电器的功能方式。图7一方面表明了在衔铁28的行程S上启动继电器12的作为复位力Pr的弹簧特性曲线，并且另一方面表明了启动继电器在不同的磁通势H0至H3时的力特性曲线。图8与图5类似地以示意图表明了启动装置在根据a)的静止位置，在根据b)的啮合位置和在根据c)的启动位置中。
从图6和图8a)的衔铁28的静止状态开始，首先衔铁复位弹簧35的预紧必须被克服。此后通过衔铁的轴向前移，衔铁复位弹簧35被压缩大约4mm地到位置S1上，其中弹簧力首先较小并直线地上升。现在按图1在这个位置上，通过接合杆24使启动齿轮13前移，并且在启动电机11的较小的通电流情况下启动齿轮13被啮合到内燃机15的齿环14中。由此启动继电器12的衔铁28首先运动至图7的位置S1’，此此时起衔铁28的推杆17碰触到连接杆30上，连接杆30借助触头复位弹簧36的预紧力以力P1被保持在这个位置上。在这个位置此时激励电流被以梯级方式减小，其措施是磁通势从特性曲线H2被减小到H0上。与第一实施例不同，由磁通势H0产生的磁力Pm大于触头复位弹簧36的预紧力，因此从此时起衔铁超过位置S1’运动至位置S2。在这个位置上，此时连接杆30的绝缘套31碰撞到环形盘40上，环形盘40上支撑有被预紧的触头压力弹簧38。通过衔铁28的从位置S1’到位置S2的行程，此外接触桥18a被连接杆30向前压到与配对触头18b接触前的短距位置上。基于磁通势H0，此时磁力是如此地较小，以至于衔铁28在机动车的整个停车阶段期间被保持在这个位置上。
现在进一步的衔铁运动只有当具有数值P2的触头压力弹簧38的预紧力被克服时才可能继续发生。这发生在启动阶段开始时，此时继电器的磁通势通过继电器线圈16的通全电流被提升到特性曲线H3。因此最终从位置S2起，接触桥18a被以较陡的力提升向前移动到配对触头18b，并且最后直到衔铁28止挡在磁芯26上，而且触头压力弹簧38还被进一步地张紧以用于必要的接触压力。
在这个实施例中，触头压力弹簧38对于衔铁28构成另外的复位弹簧，借助该复位弹簧，启动装置在断开的开关触头18情况下被保持在启动齿轮的啮合位置中。因为在这个实施例中，开关触头18已经在停车阶段期间被提升到就要闭合，因此对于启动阶段通过无延迟地闭合开关触头38，给启动电机11通以全电流，即获得几乎无延迟的机器的转动。
本发明并非局限在所描述的实施例，因为启动装置可以在许多细节结构中被修改。对此例如可能的是，在所谓的预啮合以及在保持阶段使启动继电器12和/或启动电机11以节拍方式触控。其中晶体三极管Tr1和Tr2为了限制开关损耗，优选是通过微处理器μP借助改变的占空比(Tastverhaeltnis)来触控。另外可以此方式通过控制单元19的温度传感器T使启动继电器12和启动电机11的电流依据温度地最优化到相应需要的力上。此外可能的是，借助图4虚线描述的加长的转动信号Sd较长时间地控制启动电机11，以便在启动齿轮13转入到内燃机15的齿环14中以后，使内燃机15进一步转动到压缩位置上，这方面也在发动机转数n的时间轴ta上以虚线作了表示。因此内燃机15的启动过程可以进一步地被加速。由此本发明的实质是，启动继电器12的动力特性通过控制继电器电流由控制单元19结合适宜的启动继电器12的弹簧配置结构，以便使继电器的拉入和接通过程细分为两个阶段，即在第一阶段中确保直线的、最小噪声的启动齿轮13的接合，以用于柔和地预啮合到内燃机15的齿环14中。其中磁环路的配置如此实现，以便对于磁通势所必需的继电器电流保持在尽可能地小。此外，在继电器的保持位置中，对于预啮合的时间使磁环路的余留的空气隙最小化，并且由此使开关桥18a到配对触头18b的接点间距最小化。直到在第二阶段中，继电器的磁通势被如此提高，以便触头复位弹簧36和触头压力弹簧38被克服，并且开关触头18被闭合以接通用于启动电机11的主电流。
对于在启动继电器12的第二阶段的开始时被激活的另外复位弹簧38，在实施例中触头复位弹簧或者触头压力弹簧被应用于继电器的开关触头18。但是另外的复位弹簧同样可以很好地作为分立的复位弹簧，例如相对衔铁复位弹簧对中地被如此配置，以便它只有在第二阶段的开始时才被衔铁28施加以相应大的磁力负荷。其中继电器的不同的弹簧在每个情况下都应如此地相互协调一致，以便产生在图3或7中描述的分梯级的弹簧特性曲线Pr。其中也可能的是，在启动继电器12的第二阶段的开始时，实现或多火烧地强烈分梯级的弹簧特性曲线。
在启动装置的另外的变型方案中也可能的是，启动继电器12的继电器线圈16在启动过程的第二阶段中于图4的时间点t5上通过控制继电器SH-对于机器的冷启动以相同的方式-直接被发动机控制器21接通，如这个在图1中以虚线表示的那样。

Claims (12)

1.用于机动车的启动装置(10)，具有控制单元(19)并具有启动继电器(12)，用于使启动齿轮(13)啮合到内燃机(15)的齿环(14)中，还具有驱动着启动齿轮的启动电机(11)，其中启动继电器具有继电器线圈(16)和将启动电机的主电流接通的开关触头(18)，其中分别在启动一停车过程中，在停车阶段期间第一阶段(Sa1)中启动齿轮啮合到齿环中，并且在启动阶段期间第二阶段(Sa2)中内燃机被启动电机转动，其特征在于：
在第一阶段(Sa1)中，通过启动齿轮(13)的预啮合，启动继电器(12)的衔铁(28)以减小的力在开关触头(18)还断开的情况下向前移动直至位置(S2)并且被保持在那里，直到第二阶段(Sa2)的开始时，开关触头(18)才以全部力闭合。
2.按权利要求1所述的启动装置，其特征在于：
控制单元(19)在第一阶段(Sa1)中通过控制元件(Tr1)将继电器线圈(16)中的电流(Ir)从初始值优选以分级方式减小到保持电流，并且在第二阶段(Sa2)中，将电流(Ir)提高到对于开关触头(18)必需的接触压力所要求的数值上。
3.按权利要求2所述的启动装置，其特征在于：
通过保持电流在衔铁(28)的第一行程区段(Sa1)中所产生的磁力(Pm)大于预紧的衔铁复位弹簧(35)的力，但小于另外的在最后的行程区段(Sa2)中有效作用的、优选被预紧的复位弹簧(36，38)的力。
4.按权利要求3所述的启动装置，其特征在于：
所述另外的复位弹簧(36，38)的预紧力只有通过为了衔铁(28)的最后的行程区段(Sa2)增大启动继电器(12)的通电流才能被克服。
5.用于权利要求1所述的启动装置的启动继电器，其特征在于：启动继电器(12)的磁环路在闭合开关触头(18)之前衔铁(28)的弹簧加载的行程区域(A)中被构造成衔铁(28)的行程变化(ΔS)相对磁通势(ΔH)几乎成比例。
6.按权利要求5所述的启动继电器，其特征在于：
衔铁(28)在它的后面的行程区段(Sa2)中以较小的径向空气隙对中地包围启动继电器(12)的磁芯(26)。
7.按权利要求6所述的启动继电器，其特征在于：
衔铁(28)在它的面对磁芯(26)的端侧面上设有轴向伸出的凸缘(41)，该凸缘在衔铁(28)的后面的行程区段(Sa2)中包围磁芯(26)的前边端部。
8.用于权利要求3所述的启动装置的启动继电器，其特征在于：
启动继电器(12)的衔铁(28)在第一阶段的末端支撑在上述另外的复位弹簧(38)上。
9.按权利要求8所述的启动继电器，其特征在于：
启动继电器(12)的触头复位弹簧(36)形成上述另外的复位弹簧，该复位弹簧通过连接杆(30)可被衔铁(28)操作。
10.按权利要求8或9所述的启动继电器，其特征在于：
开关触头(18)在衔铁(28)的第一行程区段(Sa1)中已经被向前移动到就要闭合，并且通过预紧的、另外复位弹簧(36)在停车阶段期间被保持在那里。
11.按权利要求10所述的启动继电器，其特征在于：
启动继电器(12)的触头压力弹簧(36)形成上述另外的复位弹簧。
12.按权利要求11所述的启动继电器，其特征在于：
第一阶段(Sa1)中载有开关触头(18)的连接杆(30)就可以向前移动直至其支撑到触头压力弹簧(36)上。
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