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Stand der Technik
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Startvorrichtung
sowie eine erfindungsgemäße Startvorrichtung nach
der Gattung der unabhängigen Patentansprüche.
Aus der
DE 10
2005 021 227 A1 ist eine Startvorrichtung bekannt, die
bei einem Fahrzeug verwendet wird, das eine Start-Stopp-Betriebsweise
aufweist.
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Die
Startvorrichtung 10 wird während des Fahrbetriebes
eines Fahrzeugs vom Motorsteuergerät 21 angesteuert,
in dem von dort mit Beginn einer Stopp-Phase des Fahrzeugs zum Beispiel
durch Erfassen der Drehzahl an den Vorderrädern des Fahrzeugs
die Brennkraftmaschine abgeschaltet wird. Damit wird zunächst über
einen Steuerbus 20 von der Steuereinheit 19 in
einer ersten Stufe ein Einspurvorgang des Starterritzels 13 in
den Zahnkranz 14 der Maschine 15 ausgelöst,
indem über den Transistor Tr1 ein dosierter Erregerstrom
auf das Starterrelais 12 gegeben wird. Über den
Stößel 17 wird nun über einen
Einrückhebel 24 das Starterritzel 13 axial
zum Einspuren in den Zahnkranz 14 vorgeschoben. Außerdem
wird der Startermotor 11 von der Steuereinheit 19 über
den Transistor Tr2 über die Motorklemme Kl45 dosiert angesteuert,
um bei einer Zahn-auf-Zahn-Stellung das Starterritzel 13 sanft
in die nächste Zahnlücke am Zahnkranz 14 einzudrehen.
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Das
Starterritzel 13 spurt nun geräuscharm vollständig
in den Zahnkranz 14 der Maschine 15 ein und wird
vom Starterrelais 12 in dieser Position gehalten. Der Schaltkontakt 18 bleibt
dabei in geöffneter Position stehen. Erst wenn beispielsweise
durch Betätigen eines den Fahrerwunsch repräsentierenden
Stellorgans, bspw. des Fahrpedales, der Startwunsch des Fahrers
durch ein entsprechendes Signal des Motorsteuergerätes 21 an
der Steuereinheit 19 erkannt wird, wird das Starterrelais 12 in
einer zweiten Stufe zum Starten der Maschine 15 über
den Transistor Tr1 mit verstärktem Strom angesteuert und
dadurch der Schaltkontakt 18 mit voller Kraft geschlossen.
Damit wird der Startermotor 11 über den Schaltkontakt 18 des
Starterrelais 12 auf die Klemme B+ der nicht dargestellten
Akkumulatorbatterie geschaltet und die Brennkraftmaschine 15 wird
unverzüglich mit voller Kraft angedreht.
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Mit
der vorliegenden Lösung wird angestrebt, das Starterrelais
noch besser und noch genauer anzusteuern und die kinematischen Zusammenhänge
zwischen Relais, Gabelhebel und Andrehritzel noch präziser
zu steuern.
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Offenbarung der Erfindung
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Vorteile der Erfindung
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Das
Verfahren gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1
zum Betreiben einer Startvorrichtung mit einer Schubvorrichtung
zum Vorschieben eines Andrehritzels mit einem Hubmittel, das mittels
Getriebeelementen mit dem Andrehritzel gekoppelt ist, wobei das
Hubmittel zwischen einer Ruheposition und einer Endposition beweglich
ist, wobei die Schubvorrichtung in einem ersten Schritt eingeschaltet
wird und anschließend das Hubmitttel in eine definierte Zwischenposition
zwischen Ruheposition und der Endposition bewegt wird, hat den Vorteil,
dass das Hubmittel an eine exakt bestimmbaren Position bzw. Zwischenposition
bewegt wird. Streuungen bzgl. des Erreichens der Position durch
fertigungsbedingte Toleranzen von Federelementen können
dadurch ausgeschlossen werden.
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Durch
die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen
ergeben sich zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen
der im Anspruch 1 angegebenen Merkmale.
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Dadurch,
dass das Hubmittel in der definierten Zwischenposition gehalten
wird, ist die Position des Andrehritzels relativ zu einer Flanschebene
der Startvorrichtung in verhältnismäßig
engen Grenzen klar definiert. Man kann demzufolge da von ausgehen,
dass das Andrehritzel in einem an den Motorblock einer Brennkraftmaschine
angeflanschten Zustand dann im Idealfall eine ganz bestimmte Eingriffsposition
in einen Zahnkranz einer Brennkraftmaschine aufweist.
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Wird
das Hubmittel nach dem Erreichen der Zwischenposition in Richtung
zur Endposition bewegt, um einen elektrischen Schaltvorgang auszulösen,
so ist in zeitlichen engen Grenzen definiert, nach welchem Zeitabschnitt
der elektrische Schaltvorgang ausgelöst wird. Wird der
elektrische Schaltvorgang (Einschalten des Startermotors) dadurch
ausgelöst, dass das Hubmittel das Bewegen eines Schaltmittels zum
Schalten eines Hauptstroms des Startermotors verursacht, durch welches
eine elektrische Spannung an einen Kontakt angelegt wird und dadurch
der Startermotor in Betrieb genommen wird, so ist mit verhältnismäßig
wenig Aufwand der Startermotor schaltbar. Zudem ist der Startermotor
zwangsschaltbar, d. h. der Startermotor wird erst dann eingeschaltet,
nachdem sehr sicher ist, dass das Andrehritzel in den Zahnkranz
eingegriffen hat. Koordinationsstörungen sind an dieser
Stelle nicht zu erwarten.
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Zum
sicheren Verhindern einer Zahn-auf-Zahn-Stellung zwischen dem Andrehritzel und
einem Zahnkranz ist vorgesehen, das Andrehritzel um seine Drehachse
elektromotorisch zu bewegen. Hierzu ist vorgesehen, dass der Startermotor kurzzeitig
bestromt wird, um dadurch das Andrehritzel zu verdrehen. Dieses
kurzzeitige Bestromen des Startermotors geschieht bevor das Schaltmittel
den Hauptstrom des Startermotors schaltet.
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Um
das Hubmittel in eine definierte Zwischenposition zu bewegen und
dadurch das Andrehritzel in axialer Richtung zu einem Zahnkranz vorzuschieben
(Voreinspuren) ist vorgesehen, dass zu diesem Bewegen des Hubmittels
in die definierte Zwischenposition entweder eine Wicklung zum Voreinspuren
bestromt wird oder eine erste Wicklung zum Voreinspuren und eine
zweite Wicklung zum Voreinspuren bestromt wird. Für den
eben genannten Fall, wonach zwei Wicklungen zum Voreinspuren verwendet
werden, wird eine der beiden Wicklungen frühestens dann
abgeschaltet, wenn die Zwischenposition des Hubmittels erreicht
ist. Die Wicklung, die in diesem Fall abgeschaltet wird, ist eine
Art Einzugswicklung – die Wicklung, die als „Einzugswicklung" das
stärkere Magnetfeld erzeugt – deren Magnetfeld zum
reinen Halten des Hubmittels nicht benötigt wird. Diese
Einzug wicklung wird jedoch benötigt, um die Bewegungswiderstände
(Federn, Massen, Reibung etc.) zu überwinden. Die abzuschaltende
Wicklung wird dabei zeit- oder lageabhängig ausgeschaltet. Zeitabhängig
bedeutet, dass die abzuschaltende Wicklung zum Voreinspuren nach
einer gewissen voreingestellten Zeit abgeschaltet wird. So wird
beispielweise vermieden, dass ein sich im Start-Stopp-Betrieb befindendes
Fahrzeug während der Haltesignalanzeige einer Ampel beispielsweise zu
lange den Strom durch diese Einzugswicklung fließen lässt.
Dadurch wird einerseits Energie gespart, da dadurch die Batterie
weniger stark entladen wird und andererseits wird eine unnötige
oder gar übermäßige Erwärmung
der Schubvorrichtung durch den elektrischen Widerstand der Spule
(Einzugswicklung) vermieden. Ein lageabhängiges Schalten
der Wicklung zum Voreinspuren ist beispielweise dadurch möglich,
dass das Hubmittel nach Erreichen einer bestimmten Position, hier
beispielweise der Zwischenposition, mechanisch die eine Wicklung
zum Voreinspuren abschaltet.
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In
analoger Weise kann entweder eine Wicklung zum Schalten oder zwei
Wicklungen zum Schalten vorgesehen sein. Für den Fall,
dass zwei Wicklungen zum Schalten vorgesehen sind, kann aus den gleichen
Gründen wie bei der zuvor erwähnten zweiten Wicklung
zum Voreinspuren, ein Abschalten einer der beiden Wicklungen – der
Wicklung, die als „Einzugswicklung" das stärkere
Magnetfeld erzeugt – vorgesehen sein, wenn die Endposition
erreicht ist. Auch hier kann wie zuvor beschrieben eine zeit- oder lagerabhängige
Schaltung vorgenommen werden.
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Um
möglichst wenige Widerstände zum Bewegen des Hubmittels
in Richtung zur Endposition zu haben, ist vorgesehen, dass nach
dem Bestromen der zumindest einen Wicklung zum Schalten, die zumindest
eine Wicklung zum Voreinspuren abgeschaltet wird.
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Gemäß einem
nebengeordneten Anspruch ist eine erfindungsgemäße
Startvorrichtung für Brennkraftmaschinen vorgesehen. Zu
den zuvor genannten Verfahrenansprüchen wurden bereits
Vorteile genannt, so dass nur dann auf Vorteile der Vorrichtung
eingegangen wird, sofern sich diese von den vorgenannten Vorteilen
unterscheiden. So hat der Zwischenkern als durch die zumindest eine
Vor einspurwicklung erregbarer Bereich den Vorteil, dass dadurch
die Position des Hubmittels sehr genau einstellbar ist.
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Dadurch,
dass zwischen dem Hubmittel und dem Rückschlusskern eine
Rückstellkraft einer Rückstellfeder wirkt, kann
ohne besonders großen Schaltungsaufwand erreicht werden,
dass das Hubmittel drei verschiedene Positionen in der Schubvorrichtung
einnehmen kann. Zudem ist durch die Rückstellkraft gesichert,
dass das Andrehritzel im Störungsfall (Stromausfall) in
seine Ruheposition verschoben werden kann, ohne den Zahnkranz oder
das Andrehritzel selbst zu beschädigen. Ist als Gestaltungsform
des Zwischenkerns vorgesehen, dass dieser einfach ringförmig
ist, so ist dadurch eine besonders einfache Gestaltung dieses Kerns
möglich. Alternativ kann vorgesehen sein, dass auf den
ringförmigen Zwischenkern in axialer Richtung ein Zylinderring
aufgesetzt ist, der vorzugsweise parallel zum Gehäusebereich
angeordnet ist. Dies ermöglicht einerseits eine Fertigung
des ringförmigen Zwischenkerns mit besonders großzügigen
Toleranzen (Kostenersparnis) bei gleichzeitig hohem Wirkungsgrad. Der
hohe Wirkungsgrad kommt dadurch zustande, dass die Fugen zwischen
dem ringförmigen Teil des Zwischenkerns und dem Zylinderring
in einer Ebene angeordnet sind, die senkrecht zur Bewegungsrichtung
des Hubmittels ist. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung
der Erfindung ist vorgesehen, dass der Zwischenkern topfförmig
ist, wobei dabei der Zwischenkern die Form eines halbierten Ringes
aufweist, der an seinen Außenseiten eine halbierte Zylinderwand
aufweist. Dies hat den Vorteil, dass senkrecht zum Bewegungsmittel
des Hubmittels keine Fuge mehr vorhanden ist und somit der Wirkungsgrad
dieses Zwischenkerns weiter verbessert ist. Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Zwischenkern
eine Öffnung aufweist, durch die zumindest ein elektrische
Leiter ragt, der zur Stromversorgung der zumindest einen Wicklung
zum Vorspuren dient.
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Dadurch
das ein mit dem Hubmittel fest verbundener Stift in Schubrichtung
einem Schaltstift gegenübersteht, wobei der Schaltstift
ein Schaltmittel, vorzugweise eine Kontaktbrücke eines
Startermotorstromschalters trägt, ist in besonders robuster
Art und Weise ein Schalter darstellbar. Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Federelement
die zumindest eine Wicklung zum Vorspuren bzw. den Wicklungsträger
gegen den Zwischenkern drückt. Dieser ermöglicht
auf verhältnismäßig kostengünstige
Weise einen Toleranzausgleich.
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Kurze Beschreibungen der Zeichnungen
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Die
Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand der Figuren näher
erläutert.
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Es
zeigen
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1 eine
Startvorrichtung in einem Längsschnitt,
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2 einen
Längsschnitt durch eine Schubvorrichtung, wie es bei der
in 1 dargestellten Vorrichtung verwendet wird,
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3 schematisch
den Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
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4a und 4b den
Zwischenkern aus 2,
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5a und 5b ein
zweites Ausführungsbeispiel eines Zwischenkerns,
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6a und 6b einen
Teilschnitt durch das Schaltmittel und ein drittes Ausführungsbeispiel eines
Zwischenkerns,
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7a und 7b schematisch
verschiedene Gestaltungen von Wicklungen zum Voreinspuren mit einer
oder zwei Wicklungen zum Schalten.
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Ausführungsformen
der Erfindung
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1 zeigt
eine Startvorrichtung 10 in einem Längsschnitt.
Diese Startvorrichtung 10 weist beispielsweise einen Startermotor 13 und
eine Schubvorrichtung 16 auf. Der Startermotor 13 und
die Schubvorrichtung 16 sind an einem gemeinsamen Antriebslagerschild 19 befestigt.
Der Startermotor 13 dient funktionell dazu, ein Andrehritzel 22 anzutreiben,
wenn es im Zahnkranz 25 der hier nicht dargestellten Brennkraftmaschine
eingespurt ist.
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Der
Startermotor 13 weist als Gehäuse ein Polrohr 28 auf,
das an seinem Innenumfang Polschuhe 31 trägt,
die jeweils von einer Erregerwicklung 34 umwickelt sind.
Die Polschuhe 31 umgeben wiederum einen Anker 37,
der ein aus Lamellen 40 aufgebautes Ankerpaket 43 und
eine in Nuten 46 angeordnete Ankerwicklung 49 aufweist.
Das Ankerpaket 43 ist auf eine Antriebswelle 44 aufgepresst.
An dem dem Andrehritzel 22 abgewandten Ende der Antriebswelle 13 ist
des Weiteren ein Kommutator 52 angebracht, der unter anderem
aus einzelnen Kommutatorlamellen 55 aufgebaut ist. Die
Kommutatorlamellen 55 sind in bekannterweise mit der Ankerwicklung 49 derartig
elektrisch verbunden, dass sich bei Bestromung der Kommutatorlamellen 55 durch
Kohlebürsten 58 eine Drehbewegung des Ankers 37 im Polrohr 28 ergibt.
Eine zwischen der Schubvorrichtung 16 und dem Startermotor 13 angeordnete Stromzufuhr 61 versorgt
im Einschaltzustand sowohl die Kohlebürsten 58 als
auch die Erregerwicklung 34 mit Strom. Die Antriebswelle 13 ist
kommutatorseitig mit einem Wellenzapfen 64 in einem Gleitlager 67 abgestützt,
welches wiederum in einem Kommutatorlagerdeckel 70 ortsfest
gehalten ist. Der Kommutatordeckel 70 wiederum wird mittels
Zuganker 73, die über den Umfang des Polrohrs 28 verteilt
angeordnet sind (Schrauben, beispielweise zwei, drei oder vier Stück)
im Antriebslagerschild 19 befestigt. Es stützt sich
dabei das Polrohr 28 am Antriebslagerschild 19 ab
und der Kommutatorlagerdeckel 70 am Polrohr 28.
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In
Antriebsrichtung schließt sich an den Anker 37 ein
sogenanntes Sonnenrad 80 an, das Teil eines Planetengetriebes 83 ist.
Das Sonnenrad 80 ist von mehreren Planetenrädern 86 umgeben, üblicherweise
3 Planetenräder 37, die mittels Wälzlagern 89 auf
Achszapfen 92 abgestützt sind. Die Planetenräder 37 wälzen
in einem Hohlrad 95 ab, das im Polrohr 28 außenseitig
gelagert ist. In Richtung zur Abtriebsseite schließt sich
an die Planetenräder 37 ein Planetenträger 98 an,
in dem die Achszapfen 92 aufgenommen sind. Der Planetenträger 98 wird
wiederum in einem Zwischenlager 101 und einem darin angeordneten
Gleitlager 104 gelagert. Das Zwischenlager 101 ist
derartig topfförmig gestaltet, dass in diesem sowohl der
Planetenträger 98, als auch die Planetenräder 86 aufgenommen
sind. Des Weiteren ist im topfförmigen Zwischenlager 101 das
Hohlrad 95 angeordnet, das letztlich durch einen Deckel 107 gegenüber
dem Anker 37 geschlossen ist. Auch das Zwischenlager 101 stützt
sich mit seinem Außenumfang an der Innenseite des Polrohrs 28 ab.
Der Anker 37 weist auf dem vom Kommutator 52 ab gewandten Ende
der Antriebswelle 13 einen weiteren Wellenzapfen 110 auf,
der ebenfalls in einem Gleitlager 113 aufgenommen ist,
ab. Das Gleitlager 113 wiederum ist in einer zentralen
Bohrung des Planetenträgers 98 aufgenommen. Der
Planetenträger 98 ist einstückig mit
der Abtriebswelle 116 verbunden. Diese Abtriebswelle ist
mit ihrem vom Zwischenlager 101 abgewandten Ende 119 in
einem weiteren Lager 122, welches im Antriebslagerschild 19 befestigt
ist, abgestützt. Die Abtriebswelle 116 ist in
verschiedene Abschnitte aufgeteilt: So folgt dem Abschnitt, der
im Gleitlager 104 des Zwischenlagers 101 angeordnet ist,
ein Abschnitt mit einer sogenannten Geradverzahnung 125 (Innenverzahnung),
die Teil einer sogenannten Wellen-Nabe-Verbindung ist. Diese Welle-Nabe-Verbindung 128 ermöglicht
in diesem Fall das axial geradlinige Gleiten eines Mitnehmers 131. Dieser
Mitnehmer 131 ist ein hülsenartiger Fortsatz, der
einstückig mit einem topfförmigen Außenring 132 des
Freilaufs 137 verbunden ist. Dieser Freilauf 137 (Richtgesperre)
besteht des Weiteren aus dem Innenring 140, der radial
innerhalb des Außenrings 132 angeordnet ist. Zwischen
dem Innenring 140 und dem Außenring 132 sind
Klemmkörper 138 angeordnet. Diese Klemmkörper 138 verhindern
in Zusammenwirkung mit dem Innen- und dem Außenring eine Relativdrehung
zwischen dem Außenring und dem Innenring in einer zweiten
Richtung. Mit anderen Worten: Der Freilauf 137 ermöglicht
eine umlaufende Relativbewegung zwischen Innenring 140 und
Außenring 134 nur in eine Richtung. In diesem
Ausführungsbeispiel ist der Innenring 140 einstückig
mit dem Andrehritzel 22 und dessen Schrägverzahnung 143 (Außenschrägverzahnung)
ausgeführt. Das Andrehritzel 22 könnte
alternativ auch als geradverzahntes Ritzel ausgeführt sein.
Statt elektromagnetisch erregter Polschuhe 31 mit Erregerwicklung 34 könnten
auch permanentmagnetisch erregte Pole verwendet werden.
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Nachfolgend
wird auf den Einspurmechanismus eingegangen. Die Schubvorrichtung 16 weist
einen Bolzen 150 auf, der ein elektrischer Kontakt ist und
im Falle des Eingebautseins im Fahrzeug an dem Pluspol einer elektrischen
Starterbatterie, die hier nicht dargestellt ist, angeschlossen ist.
Dieser Bolzen 150 ist durch einen Deckel 153 hindurchgeführt.
Dieser Deckel 153 schließt ein Gehäuse 156 ab,
welches Mittels mehrerer Befestigungselemente 159 (Schrauben)
am Antriebslagerschild 19 befestigt ist. In der Schubvorrichtung 16 ist
weiterhin eine Wicklung zum Voreinspuren 162 und eine Wicklung zum
Schalten 165 angeordnet. Die Wicklung zum Voreinspuren 162 und
die Wicklung zum Schalten 165 bewirken jeweils im eingeschalteten
Zustand ein elektromagnetisches Feld, welches verschiedene Bauteile
durchströmt. Anzumerken ist an dieser Stelle noch, dass
zwischen der Wicklung 162 zum Voreinspuren und der Wicklung
zum Schalten 165 ein Zwischenkern 166 angeordnet
ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Zwischenkern
als kreisringförmige Platte zwischen den beiden genannten
Wicklungen 162 und 165 angeordnet. Auf die Funktion
dieser beiden Wicklungen im Zusammenhang mit dem Zwischenkern 166 und
anderen Bauteilen wird später eingegangen. Unter anderem
wirkt sich dieses magnetische Feld auf einen linear beweglichen
Anker, der hier als Hubmittel 168 bezeichnet ist, und ggf.
einen Rückschlusskern 171 aus. Das Hubmittel 168 trägt eine
Schubstange 174, die beim linearen Einzug des Hubmittels 168 in
Richtung zu einem Schaltbolzen 177 bewegt wird. Mit dieser
Bewegung der Schubstange 174 zum Schaltbolzen 177 wird
dieser aus seiner Ruhelage in Richtung zu zwei Kontakten 180 und 181 bewegt.
Durch diese Bewegung der Schubstange 174 zum Schaltbolzen 177 wird
dieser aus seiner Ruhelage in Richtung zu zwei Kontakten 180 und 181 bewegt,
so dass eine am Ende des Schaltbolzens 177 angebrachte
Kontaktbrücke 184 beide Kontakte 180 und 181 elektrisch
miteinander verbindet. Es ist somit eine mit dem Hubmittel 168 fest
verbundene Schubstange 174 in Schubrichtung einem Schaltbolzen 177 gegenüberstehend,
wobei der Schaltbolzen 177 ein Schaltmittel, vorzugsweise
eine Kontaktbrücke 184 eines Startermotorstromschalters trägt.
Dadurch wird vom Bolzen 150 elektrische Leistung über
die Kontaktbrücke 184 hinweg zur Stromzuführung 61 und
damit zu den Kohlebürsten 58 geführt.
Der Startermotor 13 wird dabei bestromt. Die Schubvorrichtung 16 bzw.
das Hubmittel 168 hat aber darüber hinaus auch
die Aufgabe, mit einem Zugelement 187 einen in dem Antriebslagerschild 19 drehbeweglich
angeordneten Hebel 190 zu bewegen. Dieser Hebel 190, üblicherweise
als Gabelhebel ausgeführt, greift mit zwei hier nicht dargestellten „Zinken"
bzw. Gabelarmen an seinem Außenumfang einen sich zwischen
zwei Scheiben 193 und 194 befindenden Mitnehmerring 197,
um diesen zum Freilauf 137 hin gegen den Widerstand der
Feder 200 zu bewegen und dadurch das Andrehritzel 22 in
den Zahnkranz 25 einzuspuren.
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Das
Gehäuse 156 der in 2 in einem
weiteren Ausführungsbeispiel dargestellten Schubvorrichtung 16 hat
eine in etwa topfförmige Gestalt, wobei das Gehäuse 156 eine
Gehäusewand 202 und einen Gehäuseboden 204 aufweist.
Dieser Gehäuseboden 204 hat eine Öffnung 207,
durch die das Hubmittel 168 hin durchragt. Die Gehäusewand 202 weist ausgehend
von dem Gehäuseboden 204 zunächst ein
verhältnismäßig dickwandiges Profil auf,
das nach einer Stufe 210 in einen dünnwandigeren
Gehäusewandabschnitt 213 übergeht. Im
Bereich des dünnwandigeren Gehäusewandabschnitts 213 ist der
Zwischenkern 166 angeordnet. Der Zwischenkern 166 weist
einen ringförmigen Abschnitt 169 und einen zylinderringförmigen
Abschnitt 172 auf. Der Zwischenkern 166 liegt
mit einem Außenrand des ringförmigen Abschnitts 169 an
der Stufe 210 bzw. deren ringförmiger Stirnfläche
an.
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Der
ringförmige und scheibenförmige Abschnitt 169 des
Zwischenkerns 166 trennt in diesem Ausführungsbeispiel
zwei verschiedene Wicklungen voneinander. So ist einerseits zwischen
dem ringförmigen Abschnitt 169 des Zwischenkerns 166 und dem
Gehäuseboden 204 die Wicklung zum Voreinspuren 162 angeordnet,
während auf der anderen Seite des ringförmigen
Abschnitts 169 die Wicklung zum Schalten 165 angeordnet
ist. Am vom ringförmigen Abschnitt 169 abgewandten
Ende des zylinderringförmigen Abschnitts 172 liegt
der Rückschlusskern 171 an. Der Rückschlusskern 171 ist
derart gestaltet, dass ein zylinderringförmiger Abschnitt 219 radial
innerhalb der Wicklung zum Schalten 165 angeordnet ist.
Ein weiterer Abschnitt, der hier als Flansch 222 bezeichnet
ist, geht von dem zylinderringförmigen Abschnitt 219 aus
und ist an dem Ende des Rückschlusskerns 171 angeordnet,
dass vom Hubmittel 168 angewandt ist. Dieser Flansch 222 ist dabei
so gestaltet, dass das äußere radiale Ende 225 des
Flansches 222 mit der in axialer Richtung orientierten
Oberfläche, die zum Gehäuseboden 204 gerichtet
ist, auf einer zum Flansch 222 gerichteten Stirnfläche 228 des
zylinderringförmigen Abschnitts 172 anliegt.
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Auf
der vom Zwischenkern 166 abgewandten Seite des Flansches 222 ist
der Deckel 153 angeordnet. Der Deckel 153 weist
an dem zum Flansch 222 gerichteten Ende eine wulstartige
Verdickung 231 auf. Diese nach radial außen gerichtete
Verdickung 231 dient dazu, dass der über diese
Verdickung 231 hinwegreichender Gehäusewandabschnitt 213 dazu
verwendet werden kann, durch sogenanntes Bördeln bzw. Umformen,
eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Deckel 153 und
dem Gehäuse 156 zu erhalten. Demzufolge dient
eine Umbördelung 234 zur entsprechenden Befestigung
des Deckels 153 am Gehäuse 156.
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Die
Wicklung zum Voreinspuren 162 und die Wicklung zum Schalten 165 sind
auf einen im Ausführungsbeispiel einstückigen
Spulenträger 237 gewickelt. Dieser Spulenträger 237 weist
an seinem zum Gehäuseboden 204 gerichteten Ende
einen ersten Flansch 240 auf. An seinem zum Flansch 222 des Rückschlusskerns 171 gerichteten
Ende ist ein weiterer Flansch 243 angeformt. Zwischen diesen
beiden Flanschen 240 und 243 sind zwei weitere
Flansche 246 und 249 angeordnet, die zwischen
sich einen schmalen axialen ringförmigen Zwischenraum bilden,
der hier nicht näher bezeichnet ist. In diesem Zwischenraum
ist der ringförmige Abschnitt 169 des Zwischenkerns 166 angeordnet.
Alle vier Flansche 240, 243, 246 und 249 sind
durch einen gemeinsamen Rohrabschnitt 252 verbunden. Dieser
Rohrabschnitt 252 erstreckt sich zwischen dem Flansch 240 und
dem Flansch 243. Der Rohrabschnitt 252 nimmt in
seinem Inneren eine Gleithülse 255 auf, die sich
im Wesentlichen vom Flansch 222 des Rückschlusskerns 171 ausgehend
bis durch die Öffnung 207 hindurch erstreckt.
Diese Gleithülse 255 dient dazu, dem Hubmittel 168 eine
geeignete und mit Schmiermittel beschichtete Gleitfläche
anzubieten. Das Hubmittel 168 hat eine im Wesentlichen
zylindrische Außenfläche und in seinem Inneren
in Schubrichtung eine Bohrung 258, in der eine Schubstange 174 angeordnet
und befestigt ist. Diese Schubstange 174 endet in einer
vom Durchmesser her größeren Bohrung 261,
in der und um die Schubstange 174 herum eine Druckfeder 264 angeordnet
ist, die sich mit ihrem vom Hubmittel 168 abgewandten Ende
am Rückschlusskern 171 abstützt. Im Rückschlusskern 171 und
hier im zylinderförmigen Abschnitt 219 ist ebenfalls
eine zentrale Bohrung 267 eingearbeitet, in der der Schaltbolzen 177 mittelbar
gelagert ist. Dieser Schaltbolzen 177 weist in Richtung
zur Schubstange 174 eine Ringnut 270 auf, durch
die ein Hülsenelement 273 gesichert ist. Dieses
Hülsenelement 273 weist einen Außendurchmesser
auf, der an den Innendurchmesser der zentralen Bohrung 267 angepasst
ist und dadurch den Schaltbolzen 177 am zum Hubmittel 168 gerichteten
Ende der zentralen Bohrung 267 abstützt. Der Außendurchmesser
des Hülsenelements 237 stellt darüber
hinaus eine Führung für die Druckfeder 264 dar,
und verhindert somit ein Ausknicken nach außen. Die Druckfeder 276 drückt die
auf einem Abstandshalter 279 sitzende Kontaktbrücke 184 gegen
ein vom Hubmittel 168 wegweisendes Ende des Schaltbolzens 177.
Die Kontaktbrücke 184 ist zwischen dem Abstandshalter
und einer Unterlegscheibe 282 gelagert. Die Unterlegscheibe 282 ist
zwischen der Kontaktbrücke 184 und einem Bund 285 gelagert,
wobei der Bund 285 einstückig an dem Schaltbolzen 177 angeformt
ist. Der Bund 285 dient als Gegenfläche zu einer
weiteren Druckfeder 288, die sich mit ihrem vom Schaltbolzen 177 abgewandten
Ende an der Innenseite des Deckels 153 abstützt.
Die Druckfeder 288 ist in einem in etwa Zylinderform aufweisenden
Hohlraum angeordnet. Der Bolzen 150 ragt mit seinem Schaft 291 durch eine
in etwa zylindrische Öffnung 294 im Deckel 153. Der
Bolzen 150 weist an der Innenseite des Deckels 153 einen
Kopf 297 auf, der auf einer zur Kontaktbrücke 184 gerichteten
Fläche eine Kontaktoberfläche 300, vorzugsweise
aus Kupfer trägt. Analog zum Bolzen 150 ragt ein
weiterer Bolzen 303 durch eine Öffnung 306,
die ebenfalls zylindrisch ist und durch den Deckel 153 führt.
An der Innenseite des Deckels 153 befindet sich auch hier
ein Kopf 309, der auf seiner zur Kontaktbrücke 184 gerichteten
Seite ebenfalls eine Kontaktoberfläche 312 trägt.
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Während
das Gehäuse 156 mit seinen einstückigen
Abschnitten Gehäuseboden 204, Gehäusewand 202,
Gehäusewandabschnitt 213 und Umbördelung 234 aus
einem elektromagnetisch erregbaren Material (Eisen, Stahl) besteht,
besteht der Spulenträger 237 aus einem Kunststoff,
der hier durch ein Spritzgussverfahren seine Form erlangt hat. Der
Zwischenkern 166, der Rückschlusskern 171 und
das Hubmittel 168 sind wie das Gehäuse 156 aus
einem elektromagnetisch erregbaren Material gebildet. Die Wicklung
zum Vorspuren 162 und die Wicklung zum Schalten 165 bestehen
vorzugsweise aus einem Kupferdraht.
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Ein
Federelement 315, hier als Spiralfeder ausgebildet, drückt
den Spulenträger 237 an den Flansch 222 und
stützt sich selbst auf der entgegengesetzten Seite am Gehäuseboden 204 ab.
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Die
Schubvorrichtung 16 hat zwei schaltbare magnetische Pfade.
Der erste magnetische Pfad besteht aus den Abschnitten der Schubvorrichtung 16, die
durch das Einschalten bzw. Bestromen der Wicklung zum Voreinspuren 162 elektromagnetisch
erregt werden. Zu diesen Abschnitten bzw. Bereichen der Schubvorrichtung 16 gehört
der ring- und scheibenförmige Abschnitt 169 des
Zwischenkerns 166, der Abschnitt der Gehäusewand 202 zwischen
dem ringförmigen Abschnitt 169 und dem Gehäuseboden 204,
der Gehäuseboden 204 selbst und auch das Hubmittel 168.
Je nach Materialauswahl für die Schubstange 174 oder
die Druckfeder 264 sind auch diese elektromagnetisch erregbar.
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Wird
dieser magnetische Pfad elektromagnetisch erregt, so wird sich das
Hubmittel 168 gegen den Widerstand der Druckfeder 264 in
Richtung zum Rückschlusskern 171 bewegen. Die
Bewegung des Hubmittels 168 wird zunächst – bei
ausgeschalteter Wicklung zum Schalten 165 – an
der Position enden, die im Zwischenraum zwischen dem Hubmittel 168 und
dem zylinderringförmigen Abschnitt 219 einskizziert
ist. Dementsprechend wird die dem Rückschlusskern 171 zugewandte
Stirnfläche 318 des Hubmittels 168 nahezu
auf gleicher Höhe mit dem Zwischenkern 166 bzw.
der axialen Stirnfläche des ringförmigen Abschnitts 169 liegen,
die der Wicklung zum Schalten 165 zugewandt ist. In diesem
Fall ist der schaltbare magnetische Pfad, wie er bereits erwähnt
wurde, geschlossen. Diese Position beschreibt eine Zwischenposition
des Hubmittels zwischen einer Ruheposition, in der das Hubmittel 168 den
im Bild weitest links liegenden Zustand erreicht hat und einer Endposition,
in der die Stirnfläche 318 nächstmöglich
am Rückschlusskern 171 anliegt.
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In
dieser Zwischenposition des Hubmittels 168 bzw. auf dem
Weg dorthin, hat – mit Bezug zur 1 – das
Hubmittel 168 über das Zugelement 187 (oftmals
auch als Paddel bezeichnet) und über den Hebel 190,
den Mitnehmerring 197, die Scheibe 193, die Feder 200,
den Freilauf 137 mit seinem topfförmigen Außenring 132,
den Klemmkörpern 138 und dem Innenring 140 das
Antriebsritzel 22 um einen hier nicht näher bezeichneten
und betragsmäßig angegebenen Weg vorgeschoben.
Im günstigsten Fall ist das Andrehritzel 22 bereits
im Zahnkranz 25 derart eingespurt, dass sich eine Teilüberdeckung
der Verzahnungen ergibt.
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Es
ist somit eine Startvorrichtung 10 für Brennkraftmaschinen,
mit einer Schubvorrichtung 16 zum Vorschieben eines Andrehritzels 22,
mit einem Hubmittel 168, welches mittels Getriebeelementen (Zugelement 187,
Hebel 190, Mitnehmerring 197, Scheibe 193,
Feder 200, Freilauf 137) mit dem Andrehritzel 22 gekoppelt
ist, bekannt. Das Hubmittel 168 ist zwischen einer Ruheposition
und einer Endposition beweglich. Die Schubvorrichtung 16 weist
einen schaltbaren magnetischen Pfad auf, der im durch das Hubmittel 168 geschlossenen
Zustand eine Zwischenposition des Hubmittels 168 zwischen
einer Ruheposition und einer Endposition definiert. Ein Hauptstrom
des Startermotors 13 ist in dieser Stellung noch nicht
geschaltet, da ein Schaltmittel den entsprechenden Stromkreis noch
nicht geschlossen hat.
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Demgemäß ist
aus dem Beschriebenen ein Verfahren zum Betreiben einer Startvorrichtung 10 mit
einer Schubvorrichtung 16 zum Vorschieben eines Andrehritzels 22 bekannt,
mit einem Hubmittel 168, das mittels Getriebeelementen
(Zugelement 187, Hebel 190, Mitnehmerring 197,
Scheibe 193, Feder 200, Freilauf 137)
mit dem Andrehritzel 22 gekoppelt ist, wobei das Hubmittel 168 zwischen
einer Ruheposition und einer Endposition beweglich ist. Die Schubvorrichtung 16 wird
in einem ersten Schritt eingeschaltet und anschließend
das Hubmittel 168 in eine definierte Zwischenposition zwischen
der Ruheposition und der Endposition bewegt.
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3 zeigt
das eben beschriebene Verfahren zum Betreiben einer Startvorrichtung,
wobei der Einschaltvorgang S1 gleichbedeutend mit dem Erregen der
Wicklung zum Voreinspuren 162 ist und der Schritt S2 gleichbedeutend
ist mit dem Bewegen des Hubmittels 168 in eine definierte
Zwischenposition zwischen der Ruheposition und der Endposition. Durch
das Bestromen der Wicklung zum Voreinspuren 162 wird – wie
bereits erwähnt – das Hubmittel 168 in
die genannte definierte Zwischenposition bewegt. In einem Start-Stopp-Verfahren
bzw. einem Fahrzeug, dass dieses Verfahren anwendet bzw. das in
dieser beispielsweise betrieben werden kann, ist vorgesehen, dass
das Andrehritzel 22 während einer Stoppphase,
in der die Brennkraftmaschine und damit der Zahnkranz 25 nicht
bewegt sind, in diesem Zahnkranz 25 gehalten wird. Das
Andrehritzel 22 ist voreingespurt. D. h., steht das Fahrzeug
beispielsweise bei einer auf „Halt" eingestellten Ampel
und ist die Brennkraftmaschine ausgeschaltet, so bleibt das Andrehritzel 22 während
dieser Stoppphase im Zahnkranz 25. D. h. im Rahmen dieses
Verfahrens wird gemäß einem weiteren Verfahrensschritt
S3 das Hubmittel 168 in der definierten Zwischenposition
gehalten. Das Andrehritzel 22 bleibt voreingespurt.
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Ist
dann vorgesehen, dass das Fahrzeug, welches diese Startvorrichtung 10 aufweist,
wieder bewegt werden soll, beispielsweise durch Betätigen eines
sogenannten Gaspedals und damit eines den Fahrerwunsch repräsentierenden
Stellelements, so wird das Hubmittel 168 nach dem Erreichen
der Zwischenposition in Richtung zur Endposition bewegt, um einen
elektrischen Schaltvorgang auszulösen, Schritt S5. Das
Bewegen des Hubmittels 168 aus der Zwischenposition heraus
in die Endposition ist dadurch möglich, dass die Wicklung
zum Schalten 165 bestromt wird, S4. Dadurch versucht sich
ein zweiter magnetischer Pfad über das Hubmittel 168 zu
schließen. Wird also die Wicklung zum Schalten 165 bestromt,
so versuchen sich die Magnetlinien über den Rückschlusskern 176,
dessen Flansch 222, den zylinderringförmigen Abschnitt 172 und
den ringförmigen Abschnitt 169 des Zwischenkerns 166 zu
schließen und bewirken damit eine elektromagnetische Kraft
auf das Hubmittel 168, das bereits auf der axialen Höhe
des Zwischenkerns 166 bzw. des ringförmigen Abschnitts 169 verweilt.
Um dies auch bei eingeschalteter Wicklung zum Voreinspuren 162 zu
ermöglichen, muss ein Stutzen 321, der am Gehäuseboden 204 angeformt
ist, und der die Öffnung 207 aufweist, mindestens
so lang sein, dass sich das Hubmittel 168 durch den Stutzen 321 ungehindert
an den Rückschlusskern 171 anlegen kann.
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Durch
die Bewegung des Hubmittels 168 in die Endposition wird
auch die Schubstange 174 nach rechts bewegt. Gemäß dem
hier dargestellten Ausführungsbeispiel wird bei der Bewegung
des Hubmittels 168 in Richtung zum Rückschlusskern 171 die zur
Schubstange 174 gerichtete Stirnfläche des Schaltbolzens 177 nicht
oder nur leicht touchiert. Bei der weiteren Bewegung des Hubmittels 168 aus
dieser Zwischenposition in die Endposition wird nicht nur der von
der Druckfeder 264 ausgeübte Widerstand überwunden,
sondern bei der Bewegung Richtung Endposition auch der Widerstand
der Druckfeder 288 und der Druckfeder 276. Die
Schubstange 174 drückt bei dieser Bewegung auf
den Schaltbolzen 177, dieser wird gegen den Widerstand
der Druckfeder 288 mit dem Abstandshalter 279 und
der Kontaktbrücke 184 in Richtung zu den Kontaktoberflächen 300 und 312 gedrückt,
wobei schließlich die Kontaktbrücke mit einer
zu den beiden Kontaktoberflächen 300 und 312 gerichteten
Oberfläche zur Anlage gelangt. Mit dem Erreichen dieser
Position der Kontaktbrücke 184 wird das am Bolzen 150 anliegende
positive elektrische Potential über die Kontaktbrücke 184 an den
Bolzen 303 weitergeleitet und von diesem Bolzen 303 über
die bekannte Stromzuführung 61 letztlich an die
Kohlebürsten 58 geführt. Der Startermotor 13 wird
dabei bestromt. Demzufolge kann man als weiteren Verfahrensschritt
S6 den Schaltvorgang bezeichnen, bei dem der Startermotor 13 mittels
der Kontaktbrücke 184 bestromt wird. Dieser Verfahrensschritt
S6 ist ein elektrischer Schaltvorgang, der dadurch ausgelöst
wird, dass das Hubmittel 168 das Bewegen eines Schaltmittels
in Gestalt der Kontaktbrücke 184 zum Schalten
ei nes Hauptstroms des Startermotors 13 verursacht, durch
welches eine elektrische Spannung an einen Kontakt in Gestalt des
Bolzens 303 angelegt wird und dadurch ein Startermotor 13 in
Betrieb genommen wird. Das Hubmittel 168 betätigt
das Schaltmittel in Gestalt der Kontaktbrücke 184 mechanisch.
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In 4a ist
eine Längsschnittdarstellung durch den Zwischenkern 166 dargestellt.
Der Zwischenkern 166 weist hier den ringförmigen
Abschnitt 169 und den zylinderringförmigen Abschnitt 172 auf. Des
Weiteren zeigt dieser Zwischenkern 166 eine Durchgangsstelle 330,
die in diesem Ausführungsbeispiel, siehe auch 4b als
Schlitz radialer Ausrichtung im ringförmigen Abschnitt 169 verwirklicht ist.
Diese Durchgangsstelle 330 ermöglicht die Stromversorgung
der Wicklung zum Voreinspuren 162. Die Wicklung zum Voreinspuren 162 benötigt zumindest
einen Leiter, um zumindest eine Anbindung eines Anschlussdrahts
der Wicklung zum Voreinspuren 162 mit einem Pluspotenzial
zu verbinden. Alternativ ist es auch möglich, durch diese
Durchgangsstelle 330 zwei Anschlussdrähte der
Wicklung zum Voreinspuren 162 hindurchzuführen.
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In 4b ist
die räumliche Darstellung des Zwischenkerns 166 dargestellt.
Deutlich zu erkennen ist die Durchgangsstelle 330 im ringförmigen
Abschnitt 169. Ebenfalls zu erkennen ist eine Teilungsebene 333.
Diese Teilungsebene ist erforderlich, um bei dem gemäß 2 einstückigen
Spulenträger 237 den Zwischenkern 166 zwischen
die beiden Flansche 246 und 249 fügen
zu können. Der Zwischenkern 166 ist dennoch topfförmig,
wobei dabei der Zwischenkern die Form eines halbierten Ringes aufweist,
der an seinen Außenseiten eine Zylinderwand aufweist. Unter
der Angabe „halbierter Ring" ist eine Gestaltung des Zwischenkerns 166 zu
verstehen, der eine Teilungsebene 333 aufweist, entlang
derer eine Symmetrieachse führt. Wie bereits erwähnt,
ist vorgesehen, dass der Zwischenkern 166 eine Durchgangsstelle 330 aufweist,
durch die zumindest ein elektrischer Leiter ragt, der zur Stromversorgung
der zumindest einen Wicklung zum Vorspuren 162 dient.
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Der
Startermotorstromschalter kann dabei auf unterschiedliche Art und
Weise realisiert werden. Einerseits kann er beispielsweise durch
den Schaltapparat mit der Kontaktbrücke 184, wie
sie zuvor beschrieben wurde, in Verbindung mit den Bolzen 303 und 150 und
der entsprechenden Peripherie realisiert werden. Eine weitere Möglichkeit
einer Verwirklichung eines Startermotorstromschalters ist weiter unten
beschrieben.
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In 5a und 5b ist
ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Zwischenkerns 166 gezeigt, der
in diesem Ausführungsbeispiel eine gelochte Scheibe 336 mit
einer sich in radialer Richtung erstreckenden radialen Durchgangstelle 330 aufweist,
wobei dieses Ausführungsbeispiel mit der gelochten Scheibe 336 elektromagnetisch
die gleiche Wirkung wie der ringförmige Abschnitt 169 aus
dem Ausführungsbeispiel nach 2 erzielt.
Die Durchgangstelle 330 könnte auch derartig variiert
sein, als dass diese dann einen durchgehenden Schlitz darstellen
würde. Daneben ist ein Zylinderring 339 dargestellt,
der die gleiche elektromagnetische Wirkung wie der zylinderringförmige
Abschnitt 172 des Zwischenkerns 166 aus der 2 aufweist.
In 5b ist ein Längsschnitt durch die Kombination
aus gelochter Scheibe 336 und dem Zylinderring 339 dargestellt.
In der dort dargestellten Anordnung könnte dieser Zwischenkern 166 den
in 2 dargestellten Zwischenkern 166 dann
ersetzten, wenn der Spulenträger 237 zumindest
zweiteilig ausgeführt wäre (d. h. die Flansche 246 und 249 wären
an zwei verschiedenen Teilen angeformt). Diese Bedingung gilt insofern,
als dass der Zwischenkern 166 gemäß der
Ausführungsvariante nach 5a und 5b nicht
in den Spulenträger 237 gemäß 2 gefügt
werden könnte. Dementsprechend müsste der Spulenträger 237 im Bereich
des ringförmigen Abschnitts 169 geteilt sein, damit
der Zylinderkern 166 gemäß 5a und 5b gefügt
werden könnte. Dabei würde dann zunächst
der Spulenträgerteil 237, der die Wicklung zum
Voreinspuren 162 aufnähme bzw. aufnimmt in das
Gehäuse 156 gesetzt werden, anschließend
der Zwischenkern 166 gemäß 5a und 5b und des
Weiteren anschließend ein weiterer Spulenträger,
der die Wicklung zum Schalten 165 aufnehme bzw. aufnimmt.
Bei einteiligem Spulenträgerteil 237 ist der Austausch
der gelochten Scheibe 336 durch zwei Halbscheiben notwendig.
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Ein
weiteres Ausführungsbeispiel eines Zwischenkerns 166 ist
in 6a in Verbindung mit 6b dargestellt.
In diesem Fall ist in den einstückigen Spulenträger 237,
wie er auch aus 2 bekannt ist ein ringförmiger
Zwischenkern 166 eingesetzt, der aufgrund der Einteiligkeit
des Spulenträgers 237 ebenfalls eine Teilungsebene 333 aufweist und
demzufolge aus zwei Halbscheiben 342 besteht. In diesem
Ausführungsbeispiel kann ebenfalls eine Durchgangsstelle 330 vorgesehen
sein, wie sie gemäß dem Ausführungsbeispiel
nach 5a skizziert ist. Wäre der Spulenträger 237 zweiteilig,
d. h. wären die Flansche 246 und 249 an
zwei verschiedenen Teilen angeformt, ließe sich auch eine
einteilige Scheibe montieren.
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Gemäß dem
in 6a und 6b dargestellten
Zwischenkern 166 ist die Gehäusewand 202 nicht
wie im Ausführungsbeispiel nach 2 mit zwei verschiedenen
Wandstärken versehen, sondern ist in dem Abschnitt, der
im Bereich der Wicklung zum Voreinspuren 162 angeordnet
ist, genauso stark ausgeführt, wie an dem Bereich, der
im Bereich des der Wicklung zum Schalten 165 angeordnet
ist. Mit anderen Worten, die Gehäusewand 202 ist
durchgehend über die gesamte Länge der Wicklung
zum Voreinspuren 162 bis zum vom Gehäuseboden 204 abgewandten
Ende der Wicklung zum Schalten 165 gleichmäßig
stark ausgeführt. Diese Materialstärke m wird
vorzugsweise bis zu dem Ende des zylinderringförmigen Abschnitts 219 in
konstanter Materialstärke m ausgeführt, das vom
Gehäuseboden 204 am weitesten entfernt ist. Im
Anschluss daran ist auch hier die Materialstärke deutlich
schmaler ausgeführt, um die wulstartige Verdickung 231 mittels der
Umbördelung 234 zu umgreifen. Das Ausführungsbeispiel
nach 6a und 6b kann
abgewandelt werden, indem der Spulenträger 237 auch hier
zweiteilig ausgeführt wird, in dem zwischen den beiden
Flanschen 246 und 249 eine Trennung herbeigeführt
wird. Dann lässt sich ein einfacher gelochter Zwischenkern 166 dazwischensetzen,
der einteilig ausgeführt ist und dementsprechend eine einfache
gelochte Scheibe als Basis hat. Auch in dieser Abwandlung hätte
der Zwischenkern 166 eine Durchgangsstelle 330,
die ein radialer Schlitz zum Durchführen der Anschlussdrähte
für die Wicklung zum Vorspuren 162 aufwiese. Der
radiale Schlitz könnte nicht nur wie beispielsweise in 5a dargestellt
von radial innen her kommend ausgeführt sein, sondern beispielsweise
als ein von radial außen nach radial innen ausgeführter
Schlitz. Dabei kann – muss aber nicht so sein – ein
Steg 331 verbleiben. Dies gilt für alle hier dargestellten
Ausführungsbeispiele.
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Die
Startvorrichtung 10 gemäß 1 mit
der Schubvorrichtung 16 gemäß 2 würde
beispielhaft für die Varianten einer Startvorrichtung 10 bzw. einer
Schubvorrichtung 16, die eine Wicklung zum Vorspuren 162 und
eine Wicklung zum Schalten 165 aufweisen wie folgt funktionieren:
Für
den Fall, dass sich das Fahrzeug mit einer derartigen Startvorrichtung 10 im
sogenannten Start-Stopp-Betrieb befände, würde
das beispielsweise sich zu einem Hindernis (Ampel, Stau, etc.) bewegende
Fahrzeug bzw. eine Steuerschaltung beispielsweise durch einen Bremsvorgang
erkennen, dass der Betrieb der Brennkraftmaschine nicht erforderlich
ist. Demzufolge würde eine Steuerung (oder Regelung) die
Brennkraftmaschine abschalten und das Fahrzeug antriebsfrei rollen
lassen. Nachdem die Brennkraftmaschine das Signal zum Ausschalten bekommen
hätte, würde die Startvorrichtung 10 ein Signal
erhalten, wonach das Andrehritzel 22 entweder in den Rotationsgeschwindigkeit
verlierenden Zahnkranz 25 oder in den bereits still stehenden Zahnkranz 25 voreingespurt
werden soll. Dementsprechend würde die Wicklung zum Voreinspuren 162 bestromt
werden. Das Hubmittel 168 würde aufgrund der Erregung
in dem bereits beschriebenen magnetischen Pfad eine Bewegung nach
rechts in Richtung zum Rückschlusskern 171 vornehmen,
und schließlich die ebenfalls bereits erwähnte
Zwischenposition im Bereich des Zwischenkerns 166 erreichen.
Durch den Getriebemechanismus zwischen Schubvorrichtung 16 und
Andrehritzel 22 würde das Andrehritzel 22 im
Idealfall bereits zumindest beschränkt in den Zahnkranz 25 einspuren.
Zur Absicherung dieses zu erreichenden Zustands, wonach das Andrehritzel 22 im
Zahnkranz 25 eingespurt sein soll, kann mittels einer Steuerung
vorgesehen sein, dass der Startermotor 13 kurzzeitig derartig
bestromt wird, dass dieser ein Verdrehen des Andrehritzels ermöglicht
und dieses so mit seinen Zähnen in die entsprechende Zahnradgeometrie
des Zahnkranzes 25 einfügt. Die Beschattung des
Startermotors 13 kann zu diesem Zweck beispielsweise gepulst
erfolgen oder beispielsweise mit einem niedrigeren Dauerstrom (wobei
die Zeitdauer nur sehr kurz wäre). Die Startvorrichtung
befände sich jetzt in einem Bereitschaftszustand, indem
die Wicklung zum Voreinspuren 162 dauerhaft bestromt wäre.
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Erhält
nun das Fahrzeug ein Signal, aus dem ein Steuergerät schließt,
dass sich das Fahrzeug wegbewegen soll, so erhält die Schubvorrichtung 16 bzw.
deren Wicklung zum Schalten 165 eine geeignete Bestromung,
um das Hubmittel 168 schließlich in seine Endposition
zu bewegen, sodass sich dieses am Rückschlusskern 171 befindet. Über
das Getriebe wird dann das Andrehritzel 22 noch weiter
in den Zahnkranz 25 eingespurt. Die Kontaktbrücke 184 verbindet
die Kontakte 180 bzw. 181 miteinander, sodass über
die Stromzuführung 61 der Startermotor 13 mit
dem Hauptstrom bestromt wird und so dass sich im Eingriff mit dem
Zahnkranz 25 befindende Andrehritzel 22 mit großem
Drehmoment um die Abtriebswelle 116 bewegt und dadurch
die Brennkraftmaschine angedreht wird.
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Stellt
ein oder das Steuergerät fest, dass die Brennkraftmaschine
im stabilen Zustand selbsttätig läuft, erhält
die Startvorrichtung 10 ein Ausschaltsignal, wodurch in
der Folge die Wicklung zum Schalten 165 und auch die Wicklung
zum Voreinspuren 162 abgeschaltet werden. Dadurch bewegt
sich das Hubmittel 168 aus der Endposition heraus wieder
in Richtung Ruheposition, da die Druckfeder 264 dieses
in Richtung zur Ruheposition drückt. Die Kontaktbrücke 184 öffnet
den Stromkreis des Startermotors 13. Der Startvorgang ist
beendet.
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Abweichend
hiervon kann vorgesehen sein, dass nach dem Beginn des Bestromens
der Wicklung zum Schalten 165 die Wicklung zum Voreinspuren 162 abgeschaltet
wird, so gesichert ist, dass sich das Hubmittel 168 sicher
in Richtung zur Endposition bewegen kann. Dadurch kann beispielsweise
der Stromverbrauch der Wicklung zum Voreinspuren 162 verringert
werden.
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Ausgehend
von der eben beschriebenen Startvorrichtung kann die Schubvorrichtung 16 anders
ausgeführt sein. So kann beispielsweise gemäß 7a die
Wicklung zum Voreinspuren aus zwei Teilwicklungen bestehen, nämlich
einer Einzugswicklung 340 und einer Haltewicklung 343.
Bei einer derartigen Anordnung würde – nachdem
das Hubmittel 168 die Zwischenposition erreicht hat – die
Einzugswicklung 340 abgeschaltet werden, damit die Haltewicklung 343 alleinig
das Hubmittel 168 an der Zwischenposition hält.
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Gemäß einer
weiteren Variante nach 7b könnte auch die
Wicklung zum Schalten 165 aus zwei verschiedenen Teilwicklungen
bestehen, einerseits aus einer Einzugswicklung 350 und
einer Haltewicklung 353. Bei dieser Variante ausgehend
vom Ausführungsbeispiel nach 7a würde
die Wicklung zum Schalten oder ein Steuergerät nach dem Erreichen
der Endposition des Hubmittels 168 die Einzugswicklung 350 abschalten
und lediglich die Haltewicklung 353 noch weiter bestromt
sein, um das Hubmittel 168 in der Endposition zu halten.
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Ein
weiteres Ausführungsbeispiel, wonach die Wicklung zum Voreinspuren
nur aus einer Wicklung besteht und die Wicklung zum Schalten 165 wie im
Ausführungsbeispiel nach 7b zwei
Wicklungen umfasst ist hier nicht näher beschrieben, ist
aber analog zu den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen
verwendbar.
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Für
den Fall, dass sich das Fahrzeug schnellstmöglich von dem
Platz entfernen soll, an dem es sich gegenwärtig befindet,
kann im Rahmen einer „Notfallsteuerung" vorgesehen werden,
dass die Wicklung zum Voreinspuren 162 und die Wicklung
zum Schalten 165 – ob jeweils als Wicklung mit nur
einer Wicklung oder als Wicklung mit Einzugswicklung und Haltewicklung
ausgeführt – gleichzeitig bestromt werden, um
ein sofortiges und ungebremstes Bewegen des Hubmittels 168 in
die Endposition zu erreichen. Eine derartige Notfallsteuerung würde beispielsweise
durch einen „Kickdown" des Gaspedals erkannt werden können. „Kickdown"
des Gaspedals bedeutet hier, dass entweder das Pedal oder ein damit
verbundenes Stellorgan, welches des Willen des Fahrers oder der
Fahrerin repräsentiert, eine gewisse Stellgeschwindigkeit überschreitet
oder beispielsweise eine bestimmte Lage des Stellorgans, welches
mit dem Gaspedal verbunden ist, erreicht wird, obwohl die Brennkraftmaschine
nicht in Betrieb ist.
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In
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein,
dass das Hubmittel 168 ein Schaltmittel mittelbar betätigt.
Während in den voranbeschriebenen Ausführungsbeispielen
das Hubmittel 168 ein Teil des Schaltmittels in Gestalt
eines Relais ist bzw. die Kontaktbrücke 184 mechanisch betätigt,
könnte beispielsweise vorgesehen sein, dass ein Organ die
Endposition des Hubmittels 168 erkennt und davon ausgehend
einen von der Startvorrichtung 10 entfernt angeordneten
Schalter betätigt, und damit dann den Startermotor 13 bestromt.
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Der
zeitliche Abstand, indem die Wicklung zum Voreinspuren 162 und
die Wicklung zum Schalten 165 geschaltet werden, kann sowohl
variabel als auch konstant sein und sowohl gesteuert als auch ungesteuert
stattfinden. Der zeitliche Abstand im Sinne von „Konstantabstand"
kann beispielsweise derartig erfolgen, dass grundsätzlich
eine bestimmt Zeit eingestellt ist, nach der die Wicklung zum Schalten 165 bestromt
wird (sofern der Fahrer oder die Fahrerin nicht zuvor ein früheres
Startsignal – s. o. – gibt).
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Der
zeitliche Abstand zwischen dem Einschalten der Wicklung zum Vorspuren 162 und
dem Schalten der Wicklung zum Schalten 165 kann derartig
variabel sein, dass beispielsweise erst nach dem Betätigen
eines Elementes wie beispielsweise eines Gaspedals oder äquivalenten
Schalters oder ein damit verbundenes Stellorgan, welches des Willen
des Fahrers oder der Fahrerin repräsentiert, die Wicklung zum
Schalten 165 bestromt wird.
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Die
genannte Wicklung zum Voreinspuren 162 und die Wicklung
zum Schalten 165 bzw. die jeweiligen Einzugswicklungen 340 bzw. 350 und
Haltewicklungen 343 bzw. 353 können sich
auch in jeweils mehreren Kammern befinden. Dies bedeutet, dass beispielsweise
die Wicklung zum Voreinspuren getrennt nach Einzugswicklung 340 und
Haltewicklung 343 beispielsweise axial hintereinander in
zwei verschiedenen Kammern angeordnet und beispielsweise durch einen
Flansch getrennt wären. Gleiches gilt für eine
Wicklung zum Schalten 165, die aus Einzugwicklung 350 und
Haltewicklung 353 aufgebaut wäre.
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Nachdem
die Startvorrichtung den sicheren Selbstlauf erreicht hat, wird
zumindest die Wicklung zum Schalten 165 abgeschaltet, sinnvoller
Weise spätestens dann auch die Wicklung zum Voreinspuren 162.
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Der
Zwischenkern 166 zwischen der Wicklung zum Voreinspuren 162 und
der Wicklung zum Schalten 165 ist vorzugweise aus Eisen,
Eisenlegierungen bzw. magnetisch gut leitenden Material. Das Profil
des Zwischenkerns 166 kann beispielsweise rechteckig, oder
auch dreieckig, trapezförmig, n-eckig, oval und rund sein.
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Wird
die Startvorrichtung 10 bzw. die Schubvorrichtung 16 mit
einer Wicklung zum Voreinspuren 162 und einer Wicklung
zum Schalten 165 ausgeführt, so weist die Schubvorrichtung 16 bzw.
deren Deckel 153 neben den beiden Bolzen 303 und 150 zwei
weitere getrennte Anschlüsse auf, mittels derer die beiden
Wicklungen angesteuert werden. Werden die beiden genannten Wicklungen
jeweils mit Einzugswicklung bzw. Haltewicklung ausgeführt,
so hat der Deckel 153 neben den beiden Bolzen vier Anschlüsse
zum Ansteuern der vier Wicklungen.
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Das
Andrehritzel 22 könnte nach dem Erreichen der
Zwischenposition des Hubmittels 168 auch bereits voll eingespurt
sein. Es sind dann Elastizitäten vorzusehen, die bei weiterer
Bewegung des Hubmittels 168 in Richtung zur Endposition
sich verformen. Bspw. gilt dies für die Feder 200,
die bspw. weiter kompressibel sein könnte oder den Gabelhebel 190,
der bspw. blattfederartig noch nachgeben kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102005021227
A1 [0001]