DE10035255A1 - Kraftfahrzeuganlasser mit einem elastischen Eingriffselement mit nichtlinearer Federsteifigkeit - Google Patents

Abstract

Die Erfindung schlägt einen Kraftfahrzeuganlasser (10) vor, umfassend ein Einrückrelais (16) mit einer Magnetspule (26), die eine magnetische Zugkraft auf einen beweglichen Magnetkern (30) ausüben kann, um ihn im Innern der Spule (26) zu verschieben, umfassend eine Einspurvorrichtung (12) mit einem Ritzel (20), das an einem Antriebszahnkranz (19) eines Verbrennungsmotors eingreifen kann, wenn die Einspurvorrichtung (12) axial verschoben wird, wobei die Verschiebungen des beweglichen Magnetkerns (30) die Verschiebungen der Einspurvorrichtung (12) betätigen, was unter Einfügung eines elastischen Eingriffselements (70) erfolgt, damit sich der bewegliche Magnetkern (30) weiter verschieben kann, wenn ein Zahn (21) des Ritzels (20) an einem Zahn (23) des Antriebszahnrads (19) axial zum Anschlag kommt, dadurch gekennzeichnet, daß die Federsteifigkeit (R) des elastischen Eingriffselements (70) nichtlinear ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kraftfahrzeuganlasser.

Die Erfindung betrifft im einzelnen einen Kraftfahrzeuganlasser, umfassend ein Einrückrelais mit einer Magnetspule, die eine magnetische Zugkraft auf einen beweglichen Magnetkern ausüben kann, um ihn im Innern der Spule zu verschieben, umfassend eine Einspurvorrichtung mit einem Ritzel, das an einem Antriebszahnkranz eines Verbrennungsmotors eingreifen kann, wenn die Einspurvorrichtung axial verschoben wird, wobei die Verschiebungen des beweglichen Magnetkerns die Verschiebungen der Einspurvorrichtung betätigen, was unter Einfügung eines elastischen Eingriffselements erfolgt, damit sich der bewegliche Magnetkern weiter verschieben kann, wenn ein Zahn des Ritzels an einem Zahn des Antriebszahnrads axial zum Anschlag kommt.

Im Laufe seiner axialen Verschiebung im Innern der Spule muß der bewegliche Magnetkern den Rückstellkräften von elastischen Mitteln entgegenwirken, die im Anlasser angeordnet sind.

Es ist bekannt, in einem Anlasser elastische Elemente anzuordnen, die Gegenkräfte gegen die Verschiebung des beweglichen Magnetkerns ausüben. Im allgemeinen werden Schraubenfedern verwendet, wie sie in den Druckschriften FR-A-2 567 586 und FR-A-2 571 783 zu erkennen sind.

In einem derartigen Anlasser wirkt der bewegliche Magnetkern im Laufe seiner Verschiebung nacheinander den Rückstellkräften von mehreren Federn entgegen, die als bewegliche Magnetkernleder, Eingriffsfeder, Kontaktfeder und Schieberfeder bezeichnet werden.

In Fig. 2 sind die Kennlinie CP der verfügbaren Tragkräfte des Anlassers und die Kennlinie C1 der Kräfte dargestellt, die aufzubringen sind, um den Rückstellkräften der verschiedenen Federn entgegenzuwirken.

Die Abszissenachse stellt den Verstellweg des beweglichen Magnetkerns zu seinem Anschlagpunkt in Millimeter dar.

Die Ordinatenachse stellt den Wert der Kräfte in Newton dar.

Die Figur ist von rechts nach links in Richtung des Verstellwegs des beweglichen Magnetkerns zu betrachten, der sich seinem Anschlag nähert.

Die Kennlinie CP hat in etwa die Form einer Asymptote zur Ordinatenachse und zur Abszissenachse.

Bei der Kennlinie C1 handelt es sich um eine Abfolge von Segmenten, die Absätze bilden, die das Zusammendrücken der Federn darstellen. Dabei sind die Punkte numeriert worden, welche die Segmente begrenzen.

Vom Punkt P0 bis zum Punkt P1 drückt der bewegliche Magnetkern bei seiner Verschiebung die bewegliche Magnetkernleder zusammen.

Das Segment P1-P2 steht für die zusätzliche Kraft, die der bewegliche Magnetkern aufbringen muß, um die Eingriffsfeder zusammenzudrücken. Vom Punkt P2 bis zum Punkt P3 drückt der bewegliche Magnetkern sowohl die bewegliche Magnetkernfeder als auch die Eingriffsfeder zusammen.

Das Segment P3-P4 steht für die zusätzliche Kraft, die der bewegliche Magnetkern aufbringen muß, um die Kontaktfeder zusammenzudrücken. Vom Punkt P3 bis zum Punkt P5 drückt der bewegliche Magnetkern gleichzeitig die bewegliche Magnetkernfeder, die Eingriffsfeder und die Kontaktfeder zusammen.

Das Segment P5-P6 stellt die zusätzliche Kraft dar, die der bewegliche Magnetkern aufbringen muß, um die Schieberfeder zusammenzudrücken. Vom Punkt P6 bis zum Punkt P7 drückt der bewegliche Magnetkern gleichzeitig die bewegliche Magnetkernfeder, die Eingriffsfeder, die Kontaktfeder und die Schieberfeder zusammen.

In der Nähe des Punkts P7 gelangt der bewegliche Magnetkern zum Anschlag an den ortsfesten Magnetkern, und das Ritzel greift am Antriebszahnkranz ein.

Die erste Vorgabe, die sich auf die Kennlinie C1 bezieht, besteht darin, daß sie sich immer unter der Kennlinie CP befinden muß, da der bewegliche Magnetkern andernfalls auf seinem Verstellweg blockiert würde.

Darüber hinaus ist es notwendig, daß die Punkte P2 und P6 möglichst weit oben liegen müssen.

Denn der Punkt P2 bestimmt den Wert der Kraft, die aufgebracht werden muß, um die Eingriffsfeder zusammenzudrücken, die zwischen dem beweglichen Magnetkern und der Einspurvorrichtung eingefügt ist. Der Wert dieser Kraft muß jedoch hoch ausfallen, um einerseits den Versatz zwischen der Verschiebung des beweglichen Magnetkerns und der Verschiebung der Einspurvorrichtung zu begrenzen und um andererseits dafür zu sorgen, daß der Wert der axialen Andrückkraft des Ritzels am Antriebszahnkranz hoch ausfällt.

Wenn ein großer Versatz zwischen diesen beiden Verschiebungen besteht, kann der elektrische Kontakt im Anlasser hergestellt werden, bevor das Ritzel am Antriebszahnkranz eingreift. Der elektrische Kontakt setzt den Elektromotor in Gang, der das Ritzel drehend antreibt. Das Ritzel läuft dann zu schnell, um am Antriebszahnkranz einspuren zu können.

Wenn sich eine unzureichende axiale Andrückkraft einstellt, während sich ein Zahn des Ritzels gegenüber einer Ausnehmung des Antriebszahnrads befindet, hat das Ritzel nicht genügend "Vortriebskraft", um vollständig am Zahnkranz einzuspuren. Die Auflagefläche eines Ritzelzahns an einem Zahn des Zahnkranzes fällt dann geringer aus, was einen vorzeitigen Verschleiß der Zähne des Ritzels und/oder des Antriebszahnkranzes zur Folge hat.

Der Punkt P6 bestimmt den Wert der Kraft, die aufzubringen ist, um die Schieberfeder zusammenzudrücken. Der Wert dieser Kraft wirkt sich außerdem auf den Wert der axialen Andrückkraft des Ritzels am Antriebszahnkranz vor dem Einspuren aus.

Denn das Zusammendrücken der Schieberfeder zwingt den beweglichen Magnetkern, die Eingriffsfeder weiter zusammenzudrücken, solange das Einspuren des Ritzels am Antriebszahnkranz nicht erfolgt ist.

Je höher der Punkt P6 liegt, um so höher fällt die Eindringgeschwindigkeit des Ritzels in einer Ausnehmung des Antriebszahnkranzes aus.

Wie in Fig. 2 zu erkennen ist, befindet sich der Punkt P4 sehr nahe an der Kennlinie CP. Dies bedeutet, daß der Sicherheitsspielraum an diesem Punkt des Verstellwegs des beweglichen Magnetkerns zwischen dem Wert der verfügbaren Tragkräfte und dem Wert der Gegenkräfte gering ausfällt.

Wenn beispielsweise der bewegliche Magnetkern, insbesondere verschleißbedingt, im Laufe der Zeit an Kraft verliert, besteht die Gefahr, daß die Kennlinie CP unter dem Punkt P4 verläuft, woraufhin der bewegliche Magnetkern auf seinem Verstellweg blockiert wird.

Darüber hinaus ermöglicht es der Anlasser nach dem Stand der Technik nicht, den Punkt P2 anzuheben, das heißt, die für das Zusammendrücken der Eingriffsfeder erforderliche Kraft zu erhöhen, da dies eine Erhöhung des Punkts P4 zur Folge hätte, der dann oberhalb der Kennlinie CP liegen würde.

Um diese Nachteile zu beseitigen, schlägt die Erfindung einen Kraftfahrzeuganlasser der vorgenannten Art vor, der dadurch gekennzeichnet ist, daß die Federsteifigkeit des elastischen Eingriffselements nichtlinear ist.

Dank der Erfindung ist es insbesondere möglich, die elektromagnetischen Eigenschaften des Einrückrelais in wirtschaftlicher Weise zu optimieren und/oder die Eindringgeschwindigkeit des Ritzels in den Antriebszahnkranz zu erhöhen.

Nach anderen Merkmalen der Erfindung ist folgendes vorgesehen:

• - Die Federsteifigkeit des elastischen Eingriffselements erhöht sich mit dem Verstellweg des beweglichen Magnetkerns, wenn der bewegliche Magnetkern durch die Spule angezogen wird.
• - Die Federsteifigkeit des elastischen Eingriffselements nimmt einen ersten Wert bis zu einem bestimmten Punkt des Verstellwegs des beweglichen Magnetkerns an, ab dem der besagte Magnetkern einen axial beweglichen Kontaktstift schiebt, woraufhin die Federsteifigkeit einen zweiten Wert annimmt, der größer als der erste Wert ist.
• - Das elastische Eingriffselement ist im Innern des beweglichen Magnetkerns angeordnet.
• - In einem Anlasser, in dem der bewegliche Magnetkern bei seiner Verschiebung ein erstes Ende eines Einrückhebels mitnimmt, dessen zweites Ende die Einspurvorrichtung axial verschiebt, ist das elastische Eingriffselement zwischen der Einspurvorrichtung und dem unteren Ende des Einrückhebels angeordnet.
• - Das elastische Eingriffselement ist eine Schraubenfeder.

Dank der Erfindung kann die gleiche Steifigkeit bei den anderen elastischen Elementen beibehalten werden, wobei sich gleichzeitig aufgrund der Veränderung der Steifigkeit der Eingriffsfeder ein niedrigerer Punkt P4 und ein höherer Punkt P6 ergeben.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung, zu deren Verständnis auf die beigefügten Zeichnungen verwiesen wird. Darin zeigen im einzelnen:

Fig. 1 eine Axialschnittansicht eines gemäß den Lehren der Erfindung ausgeführten Anlassers;

Fig. 2 ein Diagramm zur Darstellung des Werts der verfügbaren Kräfte und des Werts der Gegenkräfte in Abhängigkeit vom Verstellweg des beweglichen Magnetkerns eines Anlassers nach dem Stand der Technik;

Fig. 3 ein Diagramm zur Veranschaulichung des Werts der verfügbaren Kräfte und des Werts der Gegenkräfte in Abhängigkeit vom Verstellweg des beweglichen Magnetkerns eines gemäß den Lehren der Erfindung ausgeführten Anlassers.

In der nachfolgenden Beschreibung bezeichnen identische Bezugsnummern jeweils identische Teile bzw. Teile mit gleichartigen Funktionen.

In Fig. 1 ist ein Kraftfahrzeuganlasser 10 dargestellt, der gemäß den Lehren der Erfindung ausgeführt ist.

Der Anlasser 10 umfaßt in einem unteren Teil eine Einspurvorrichtung 12 und einen Elektromotor 14 und in einem oberen Teil ein Einrückrelais 16.

Die Einspurvorrichtung 12 und der Motor 14 sind axial von vorn nach hinten, das heißt von links nach rechts mit Blick auf die Figur, an einer Läuferwelle 18 des Motors 14 angebracht.

Die Einspurvorrichtung 12 umfaßt vorn ein Ritzel 20, das an einem auf der Rückseite der Einspurvorrichtung 12 angeordneten Mitnehmer 22 angebracht ist. Die Rückseite des Mitnehmers 22 enthält eine Auskehlung 24.

Das Ritzel 20 ist vorgesehen, um über einen Ritzelzahn 21 an einem Zahn 23 eines Antriebszahnkranzes 19 des Verbrennungsmotors des Fahrzeugs einzugreifen, wenn es sich nach vorn verschiebt.

Das Einrückrelais 16 umfaßt ein Gehäuse 25, das insbesondere eine in etwa zylindrische Spule 26 parallel zur Läuferwelle 18 enthält. Diese Spule 26 umfaßt wenigstens eine Wicklung, die in einem hier mit U- förmigen Querschnitt ausgeführten Träger angebracht ist.

Die hintere axiale Öffnung des Gehäuses 25 ist durch eine Abdeckkappe 27 verschlossen. Die Abdeckkappe 27 trägt auf ihrer vorderen Querfläche zwei elektrische Kontaktklemmen 29, die hier übereinander angeordnet sind.

Die vordere axiale Öffnung des Gehäuses 25 begrenzt eine Buchse 31 mit einem Innendurchmesser gleich dem Innendurchmesser der Spule 26.

Ein beweglicher Magnetkern 30 ist axial verschiebbar in der Buchse 31 des Gehäuses 25 und im vorderen Teilstück des Trägers der Spule 26 gelagert.

Ein ortsfester Magnetkern 28 ist in einem hinteren Teilstück der Spule 26 eingepaßt. Der ortsfeste Magnetkern 28 führt axial verschiebbar einen Kontaktstift 32.

Der Kontaktstift 32 umfaßt ein Zwischenteilstück 34 mit einem Durchmesser, der größer als der Gesamtdurchmesser des Kontaktstifts 32 ist.

Das Zwischenteilstück 34 wird an der Rückseite durch die Schulterfläche 36 begrenzt, die es zusammen mit dem hinteren Teilstück des Kontaktstifts 32 bildet, während es an der Vorderseite durch einen radialen Bund 38 mit einem Durchmesser größer als der Durchmesser des Zwischenteilstücks 34 begrenzt wird, der zusammen mit dem Zwischenteilstück 34 eine Schulterfläche 40 bildet. Der radiale Bund 38 umfaßt außerdem eine hintere kegelstumpfartige Fläche 41, die zur Achse des Kontaktstifts 32 geneigt ist.

Am hinteren Teilstück des Kontaktstifts 32 ist eine Anschlagscheibe 42 aufgesteckt, deren Außendurchmesser größer als der Durchmesser des Zwischenteilstücks 34 ist. Die Anschlagscheibe 42 kommt durch ihre vordere Querfläche axial an der Schulterfläche 36 zur Anlage.

Ein beweglicher Kontaktschieber 44, der in etwa die Form einer vertikal ausgerichteten rechteckigen Platte aufweist, ist in Querrichtung axial verschiebbar am hinteren Ende des Zwischenteilstücks 36 angebracht.

In Ruheposition liegt der bewegliche Kontaktschieber 44 durch seine hintere Querfläche axial an der vorderen Querfläche der Anschlagscheibe 42 und durch seine vordere Querfläche an der hinteren Querfläche des ortsfesten Magnetkerns 28 an.

Eine Schieberfeder 46 kommt durch ihr vorderes axiales Ende axial an der Schulterfläche 40 und durch ihr hinteres axiales Ende an der vorderen Querfläche des beweglichen Kontaktschiebers 44 zur Anlage.

Die bewegliche Baugruppe 48, die durch den beweglichen Kontaktstift 32 mit der Schieberfeder 46, durch den beweglichen Kontaktschieber 44 und durch die Anschlagscheibe 42 gebildet wird, wird durch eine Kontaktfeder 50 in Ruheposition gehalten.

Die Kontaktfeder 50 kommt durch ihr hinteres axiales Ende axial am Boden eines nicht durchgehenden Lochs 52 zur Anlage, das in der Mitte der vorderen Querfläche der Abdeckkappe 27 zwischen den beiden elektrischen Kontaktklemmen 29 ausgebildet ist. Ihr vorderes axiales Ende kommt axial an der in etwa quer ausgerichteten hinteren Fläche der Anschlagscheibe 42 zur Anlage.

In Ruheposition übt die Kontaktfeder 50 eine Rückstellkraft auf den Kontaktstift 32 aus, die zur Vorderseite des Anlassers 10 gerichtet ist, so daß der Kontaktschieber 44 gegen die hintere Querfläche des ortsfesten Magnetkerns 28 gedrückt wird.

Der bewegliche Magnetkern 30 hat eine in etwa zylindrische Form. Seine hintere axiale Öffnung wird durch eine Anschlagplatte 54 verschlossen, während seine vordere axiale Öffnung eine Schulterfläche 56 begrenzt, die nach hinten zum Innern des Magnetkerns 30 gerichtet ist.

Der äußere Rand des vorderen axialen Endes des beweglichen Magnetkerns 30 begrenzt mittels eines am beweglichen Magnetkern 30 angefügten Blechteils eine nach hinten gerichtete Schulterfläche 58.

Eine bewegliche Magnetkernfeder 60 kommt durch ihr hinteres axiales Ende an einem vorderen Querrand 62 der Buchse 31 und durch ihr vorderes axiales Ende an der Schulterfläche 58 zur Anlage.

Die bewegliche Magnetkernfeder 60 übt eine nach vorn gerichtete Rückstellkraft aus, die der axialen Verschiebung des beweglichen Magnetkerns 30 nach hinten entgegenwirkt.

In die vordere axiale Öffnung des beweglichen Magnetkerns 30 ist ein Einrückstift 64 eingesetzt, der in Ruheposition durch sein hinteres axiales Ende an der vorderen Querfläche der Anschlagplatte 54 zum Anschlag kommt.

Das hintere axiale Ende des Einrückstifts 64 ist mit einem pilzförmigen Teil 66 versehen, dessen Hut eine nach vorn gerichtete Auflagefläche 68 begrenzt.

Im Innern des beweglichen Magnetkerns 30 ist eine Eingriffsfeder 70 angeordnet, die auch als "Zahn-gegen-Zahn"-Feder bezeichnet wird. Sie kommt durch ihr vorderes axiales Ende an der Schulterfläche 56 und durch ihr hinteres axiales Ende an der Auflagefläche 68 zur Anlage.

Die Eingriffsfeder 70 übt eine nach hinten gerichtete Rückstellkraft aus, die das Teil 66 des Einrückstifts 64 in Anschlag an die Anschlagplatte 54 hält.

Ein Einrückhebel 72 ist vertikal im Anlasser 10 angeordnet, um die Bewegung des beweglichen Magnetkerns 30 an die Einspurvorrichtung 12 zu übertragen. Der Einrückhebel 72 ist an einem mittleren Lagerzapfen 74 gelagert, der fest mit dem Anlasser 10 verbunden ist.

Das obere Ende des Einrückhebels 72 ist durch eine Querachse 76 mit dem vorderen axialen Ende des Einrückstifts 64 verbunden.

Das untere Ende des Einrückhebels 72 umfaßt eine Gabel 78, die in die Auskehlung 24 des Mitnehmers 22 eingreift und mit seinen Rändern zusammenwirkt, so daß jede Verschiebung der Gabel 78 nach vorn oder nach hinten zu einer Verschiebung des Mitnehmers 22 in der gleichen Richtung führt.

Es folgt nun eine Erläuterung der herkömmlichen Funktionsweise eines Anlassers 10.

Wenn die Spule 28 mit Strom versorgt wird, wird der bewegliche Magnetkern 30 zum ortsfesten Magnetkern 28 gezogen.

Bei seiner axialen Verschiebung drückt der bewegliche Magnetkern 30 zunächst die bewegliche Magnetkernfeder 60 zusammen. Gleichzeitig bewegt er den Einrückstift 64 nach hinten, so daß er den Einrückhebel 72 um den mittleren Lagerzapfen 74 dreht.

Durch die Drehung des Einrückhebels 72 wird die Gabel 78 nach vorn verschoben, was zur Folge hat, daß auch der Mitnehmer 22 und das Ritzel 20, das heißt die Einspurvorrichtung 12, nach vorn zum Antriebszahnkranz 19 verschoben werden.

Wenn sich ein Zahn 21 des Ritzels 20 gegenüber einem Zahn 23 des Antriebszahnkranzes 19 befindet, wird die Verschiebung der Einspurvorrichtung 12 nach vorn gesperrt. Daraufhin werden der Einrückhebel 72 sowie der Einrückstift 64 ebenfalls gesperrt.

Der bewegliche Magnetkern 30 verschiebt sich weiter axial nach hinten, wobei er jedoch die Eingriffsfeder 70 zusammendrückt.

Bei der Fortsetzung seines Verstellwegs kommt der bewegliche Magnetkern 30 anschließend durch die Anschlagplatte 54 mit dem hinteren axialen Ende des Kontaktstifts 32 in Kontakt, wobei er anfängt, diesen nach hinten zu schieben.

Von diesem Punkt seines Verstellwegs aus drückt der bewegliche Magnetkern 30 die Kontaktfeder 50 zusammen, wobei er gleichzeitig die bewegliche Magnetkernfeder 60 und die Eingriffsfeder 70 weiter zusammendrückt.

Indem er auf den Kontaktstift 32 drückt, verschiebt der bewegliche Magnetkern 30 die gesamte bewegliche Baugruppe 48 nach hinten, bis der bewegliche Kontaktschieber 44 mit den beiden elektrischen Kontaktklemmen 29 in Kontakt kommt.

An diesem Punkt seines Verstellwegs kommt der bewegliche Magnetkern 30 noch nicht an der vorderen Querfläche des ortsfesten Magnetkerns 28 zum Anschlag. Der bewegliche Magnetkern 30 schiebt daher den Kontaktstift 32 weiter nach hinten, bis er an der vorderen Querfläche des ortsfesten Magnetkerns 28 zum Anschlag kommt.

Da sich der bewegliche Kontaktschieber 44 mit den beiden elektrischen Kontaktklemmen 29 in Kontakt befindet, kann er sich nicht mehr zusammen mit dem Kontaktstift 32 verschieben. Der Kontaktstift 32 gleitet daher durch den beweglichen Kontaktschieber 44 hindurch, wobei er neben den anderen Federn auch die Schieberfeder 46 zusammendrückt.

Die Schieberfeder 46 dient dazu, einen ausreichenden Kontaktdruck zwischen dem beweglichen Kontaktschieber 44 und den elektrischen Kontaktklemmen 29 aufrechtzuerhalten, um die durch den Verschleiß der Teile bedingten Spiele auszugleichen.

Wenn sich der bewegliche Kontaktschieber 44 mit den beiden elektrischen Kontaktklemmen 29 in Kontakt befindet, wird der elektrische Leistungsstromkreis des Anlassers 10 geschlossen. Der Elektromotor 14 wird dann in Gang gesetzt, so daß sich die Läuferwelle 18 dreht.

Unter der Einwirkung der Eingriffsfeder 80 im maximal zusammengedrückten Zustand liegt der Zahn 21 des Ritzels 20 axial an dem gegenüberliegenden Zahn 23 des Antriebszahnkranzes 19 an.

Sobald die Läuferwelle 18 zu drehen beginnt, dreht sich auch das Ritzel 20, und der Zahn 21 des Ritzels 20 befindet sich wieder gegenüber einer Ausnehmung des Antriebszahnkranzes 19. Der Zahn 21 des Ritzels 20 dringt dann in die gegenüberliegende Ausnehmung des Antriebszahnkranzes 19 ein, wobei die Rückstellkraft der Eingriffsfeder 70 genutzt wird.

Das Eingreifen des Ritzels 20 am Antriebszahnkranz 19 bewirkt die Verschiebung der Einspurvorrichtung nach vorn. Die Gabel 78 des Einrückhebels 72 verschiebt sich ebenfalls, und der Einrückhebel 72 dreht sich, wobei er die Verschiebung des Einrückstifts 64 nach hinten bewirkt.

Der Einrückstift 64 kommt schließlich durch sein Teil 66 an der Anschlagplatte 54 des beweglichen Magnetkerns 30 zum Anschlag.

Entsprechend den üblichen Merkmalen von Anlassern handelt es sich bei der beweglichen Magnetkernfeder 60, der Eingriffsfeder 70, der Kontaktfeder 50 und der Schieberfeder 46 um Schraubenfedern, deren Federsteifigkeit in etwa linear ist, wobei die Federsteifigkeit der beweglichen Magnetkernfeder 60 geringer als bei den anderen Federn ausfällt.

Es folgt nun eine Erläuterung der Funktionsweise des erfindungsgemäß ausgeführten Anlassers.

Gemäß den Lehren der Erfindung hat die Eingriffsfeder 70 eine nichtlineare Federsteifigkeit R.

Gemäß der bevorzugten Ausführungsart der Erfindung erhöht sich daher die Federsteifigkeit R mit dem Verstellweg des beweglichen Magnetkerns 30 zum ortsfesten Magnetkern 28.

Ebenfalls gemäß der bevorzugten Ausführungsart der Erfindung nimmt bei dem Verstellweg, bei dem der bewegliche Magnetkern 30 mit dem beweglichen Kontaktstift 32 in Kontakt kommt, die Federsteifigkeit R der Eingriffsfeder 70 einen ersten Wert R1 an, der kleiner als der Wert der Steifigkeit R einer Eingriffsfeder 70 nach dem Stand der Technik ausfällt.

An dem Punkt seines Verstellwegs, an dem der bewegliche Magnetkern 30 mit dem beweglichen Kontaktstift 32 in Kontakt kommt, nimmt die Steifigkeit R dann einen zweiten Wert R2 an, der größer als der Wert R einer Eingriffsfeder 70 nach dem Stand der Technik ist.

In einer Ausführungsvariante der Erfindung kann eine Eingriffsfeder 70 verwendet werden, deren Federsteifigkeit R mehr als zwei Werte im Laufe der Verschiebung des beweglichen Magnetkerns 30 annimmt. Die Federsteifigkeit kann sich beispielsweise allmählich erhöhen und unendlich viele Steifigkeitswerte Rn annehmen. Bei einer derartigen Eingriffsfeder 70 kann die Form der Kennlinie C2 zwischen den Punkten P2 und P7 so eingestellt werden, daß sie in etwa parallel zur Kennlinie CP verläuft.

Nach der bevorzugten Ausführungsart der Erfindung handelt es sich bei der Eingriffsfeder 70 um eine Schraubenfeder.

Die Nichtlinearität der Federsteifigkeit R wird durch bekannte Federherstellungsverfahren erzielt, beispielsweise durch eine entsprechende Veränderung des Abstands der Windungen auf einem Teilstück der Feder oder durch eine örtliche Veränderung der Eigenschaften des Federdrahts.

Nach einer anderen Ausführungsart der Erfindung wird die Eingriffsfeder 70 durch ein anderes elastisches Element ersetzt, das eine nichtlineare Federsteifigkeit R besitzt, beispielsweise durch ein Teil mit entsprechender Form aus synthetischem oder natürlichem Elastomermaterial.

Dieses Teil ist vorteilhafterweise mittig hohl, damit der Einrückstift 64 hindurchgehen kann.

Im Zusammenhang mit Fig. 2 ist bereits die Funktionsweise eines Anlassers erläutert worden, der mit einer nach dem Stand der Technik bekannten Eingriffsfeder ausgerüstet ist.

Es folgt nun unter Bezugnahme auf Fig. 3 eine Erläuterung der Funktionsweise des Anlassers 10, der mit einer Eingriffsfeder 70 nach der bevorzugten Ausführungsart der Erfindung ausgerüstet ist.

Fig. 3 verwendet die gleiche Darstellungsart wie die vorstehend beschriebene Fig. 2. Die Kennlinie CP ist identisch mit derjenigen von Fig. 2, während die Kennlinie C2 von Punkt P0 bis zu Punkt P2 mit der Kennlinie C1 identisch ist.

Es ist festzustellen, daß die Steigung jedes geneigten Segments einen kumulierten Federsteifigkeitswert der Federn im zusammengedrückten Zustand darstellt.

Die Steigung des Segments P2-P3 ist bei der Kennlinie C2 geringer als bei der Kennlinie C1. Diese Steigung stellt die Federsteifigkeit R1 der Eingriffsfeder 70 dar, welche die geringere Federsteifigkeit der beweglichen Magnetkernfeder 60 überlagert.

Da bei den anderen Federn die gleiche Federsteifigkeit beibehalten wurde, ist die Länge des Segments P3-P4 der Kennlinie C2 mit derjenigen der Kennlinie C1 identisch. Das bedeutet, daß die gleiche zusätzliche Kraft aufzubringen ist, um die Kontaktfeder 50 im erfindungsgemäßen Anlasser und im Anlasser nach dem Stand der Technik zusammenzudrücken.

Da jedoch die Steigung des Segments P2-P3 geringer ausfällt, ist der Punkt P3 der Kennlinie C2 niedriger als derjenige der Kennlinie C1. Dieser Punkt P4 ist daher auf der Kennlinie C2 niedriger, das heißt weiter von der Kennlinie CP entfernt.

Vom Punkt P3 aus kommt der bewegliche Magnetkern 30 mit dem Kontaktstift 32 in Kontakt, wobei er beginnt, die Kontaktfeder 50 zusammenzudrücken. Die Eingriffsfeder 70 nimmt dann einen Federsteifigkeitswert R2 an, der größer als die Federsteifigkeit R1 und größer als die nach dem Stand der Technik verwendete Federsteifigkeit ist, wobei die Federsteifigkeit der Kontaktfeder 50 nicht verändert wird.

Deshalb ist die Steigung des Segments P4-P5 der Kennlinie C2 größer als die Steigung des gleichen Segments auf der Kennlinie C1.

Dadurch wird es insbesondere möglich, einen höheren Punkt P5 auf der Kennlinie C2 zu erzielen, ohne die Federsteifigkeit der Schieberfeder 46 verändern zu müssen. Dabei wird die Höhe des Punkts P6 vergrößert, der die Kraft darstellt, die aufzubringen ist, um die Schieberfeder 46 zusammenzudrücken, und der die "Vortriebskraft" des Ritzels 20 im Antriebszahnkranz 19 beeinflußt, wie dies vorstehend erläutert wurde.

In Fig. 3 ist zu erkennen, daß die Verwendung der erfindungsgemäßen Eingriffsfeder 70 eine Verringerung der Höhe des Punkts P4 im Verhältnis zur Kennlinie CP ermöglicht hat, ohne die Höhe der Punkte P2 und P6 zu verringern.

Dadurch wird ein größerer Sicherheitsspielraum zwischen der verfügbaren Tragkraft während des Verstellwegs des beweglichen Magnetkerns 30 und den auftretenden Gegenkräften ermöglicht.

Es kann versucht werden, diesen Sicherheitsspielraum zu nutzen. So kann beispielsweise die Höhe der Punkte P2 und P6 vergrößert werden.

Durch eine Vergrößerung der Höhe des Punkts P2 wird die erforderliche Kraft zwischen den Punkten P1 und P2 vergrößert, damit der bewegliche Magnetkern 30 seinen Verstellweg fortsetzt. Dadurch kann der Versatz zwischen der Verschiebung des beweglichen Magnetkerns 30 und der Verschiebung der Einspurvorrichtung 12 auf ein Minimum reduziert werden.

Durch eine Vergrößerung der Höhe des Punkts P6 vergrößert sich die erforderliche Kraft zwischen den Punkten P5 und P6, damit der bewegliche Magnetkern 30 seinen Verstellweg fortsetzt. Dadurch kann der Wert der Andrückkraft des Ritzels 20 am Antriebszahnkranz 19 maximiert werden, wobei das Zusammendrücken der Eingriffsfeder 70 nach dem elektrischen Kontakt verlängert wird. Für das Ritzel 20 ergibt sich dadurch eine maximale "Vortriebskraft" im Antriebszahnkranz 19.

Außerdem kann der Sicherheitsspielraum genutzt werden, um die magnetischen Eigenschaften des Einrückrelais 16 zu optimieren und dadurch die Herstellungskosten zu verringern.

Kupfer ist beispielsweise ein kostenaufwendiger Werkstoff bei der Herstellung des Einrückrelais 16. Durch eine Verringerung der benutzten Kupfermenge verringern sich die verfügbaren Tragkräfte, wobei die Kennlinie CP möglichst nahe an den Punkt P4 herangeführt wird.

Bei einer anderen Anlasserart ist die Eingriffsfeder 70 koaxial an der Läuferwelle 18 zwischen der Einspurvorrichtung 12 und dem unteren Ende des Einrückhebels 72 gelagert. Die Erfindung kommt auch bei dieser Anlasserart zur Anwendung.

Es ist zu beachten, daß die Lösung einfach und wirtschaftlich ist, da nur das elastische Eingriffselement verändert wird.

Der bewegliche Magnetkern ist ein Standardteil, das sich für ein herkömmliches elastisches Eingriffselement oder für ein erfindungsgemäßes elastisches Eingriffselement eignet. Außerdem wird der Einrückstift beibehalten.

Dank der Erfindung kann bei einem gleichen Punkt P2 der Kennlinie die Position der Punkte P3 und P5 optimiert werden.

Claims (6)

1. Kraftfahrzeuganlasser (10), umfassend ein Einrückrelais (16) mit einer Magnetspule (26), die eine magnetische Zugkraft auf einen beweglichen Magnetkern (30) ausüben kann, um ihn im Innern der Spule (26) zu verschieben, umfassend eine Einspurvorrichtung (12) mit einem Ritzel (20), das an einem Antriebszahnkranz (19) eines Verbrennungsmotors eingreifen kann, wenn die Einspurvorrichtung (12) axial verschoben wird, wobei die Verschiebungen des beweglichen Magnetkerns (30) die Verschiebungen der Einspurvorrichtung (12) betätigen, was unter Einfügung eines elastischen Eingriffselements (70) erfolgt, damit sich der bewegliche Magnetkern (30) weiter verschieben kann, wenn ein Zahn (21) des Ritzels (20) an einem Zahn (23) des Antriebszahnrads (19) axial zum Anschlag kommt, dadurch gekennzeichnet, daß die Federsteifigkeit (R) des elastischen Eingriffselements (70) nichtlinear ist.

2. Anlasser (10) nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Federsteifigkeit (R) des elastischen Eingriffselements (70) mit dem Verstellweg des beweglichen Magnetkerns (30) erhöht, wenn der bewegliche Magnetkern (30) durch die Spule (26) angezogen wird.

3. Anlasser (10) nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Federsteifigkeit (R) des elastischen Eingriffselements (70) einen ersten Wert (R1) bis zu einem bestimmten Punkt des Verstellwegs des beweglichen Magnetkerns (30) annimmt, ab dem der besagte Magnetkern (30) einen axial beweglichen Kontaktstift (32) schiebt, woraufhin die Federsteifigkeit (R) einen zweiten Wert (R2) annimmt, der größer als der erste Wert (R1) ist.

4. Anlasser (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Eingriffselement (70) im Innern des beweglichen Magnetkerns (30) angeordnet ist.

5. Anlasser (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, in dem der bewegliche Magnetkern (30) bei seiner Verschiebung ein erstes Ende eines Einrückhebels (72) mitnimmt, dessen zweites Ende die Einspurvorrichtung (12) axial verschiebt, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Eingriffselement (70) zwischen der Einspurvorrichtung (12) und dem unteren Ende des Einrückhebels (72) angeordnet ist.

6. Anlasser (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Eingriffselement (70) eine Schraubenfeder ist.