DE102008040191A1

DE102008040191A1 - Starter for internal-combustion engine, has resistance element integrated into switching device, which engages pinion in gear rim of internal combustion engine and connects starter motor to direct current voltage supply systems

Info

Publication number: DE102008040191A1
Application number: DE200810040191
Authority: DE
Inventors: Karl-Otto Schmidt
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-07-04
Filing date: 2008-07-04
Publication date: 2010-01-07

Abstract

The starter (10) has a starter motor (12) coupled to an internal combustion engine (20) via a pinion (16). A switching device (22) engages the pinion in a gear rim (18) of engine and connects the motor to direct current voltage supply systems (28, 29). The motor is supplied with a reduced motor current using a resistance element (54) in one stage and is supplied with a main current in another stage. The resistance element is integrated into the device (22). Electrical contacts of the device (22) are designed as the resistance element and a low resistance-connection element (56), respectively.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einem Starter für eine Brennkraftmaschine nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs, wie er beispielsweise aus der Gelben Reihe der Bosch-Veröffentlichungen über Generatoren und Starter, Ausgabe 2002, S. 81 und 82 bekannt ist. In 8 dieser Druckschrift ist ein Starter vom Typ HEF 95-L mit einem elektrisch zweistufigen Einspursystem dargestellt, wobei das Einspuren des Starterritzels mit Hilfe eines Vorsteuerrelais erfolgt, welches die Wicklung des Startermotors zunächst über einen Vorwiderstand und anschließend direkt mit dem Bordnetz des Kraftfahrzeuges verbindet. Der Motorstrom fließt hierbei zunächst durch einen Vorwiderstand und eine kombinierte Einzugs- und Haltewicklung, wodurch der Einrückhebel mit der Ritzelwelle des Starters in Achsrichtung bewegt wird. Hierbei fließt bereits vor dem Schließen des Hauptstromkreises ein genügend großer Strom über den Vorwiderstand durch den Startermotor, um diesen in Drehung zu versetzen. Dadurch wird in der Regel ein vollständiges Einspuren des Ritzels in den Zahnkranz des Verbrennungsmotors erreicht, bevor der Startermotor durch Schließen des Hauptstromkreises mit dem vollen Strom versorgt wird und ein ausreichendes Drehmoment zum Starten der Brennkraftmaschine liefert. Eine derartige Anordnung arbeitet grundsätzlich zufriedenstellend, jedoch wird der Bauteile-, Schaltungs- und Montageaufwand durch die Bereitstellung eines zusätzlich zu verdrahtenden, thermisch hoch belasteten Widerstandes deutlich erhöht.The invention relates to a starter for an internal combustion engine according to the preamble of the independent claim, as he, for example, from Yellow Series of Bosch Publications on Generators and Starters, 2002 Edition, pp. 81 and 82 is known. In 8th This document is a starter type HEF 95-L shown with an electrically two-stage Einspursystem, wherein the meshing of the starter pinion using a pilot control relay, which connects the winding of the starter motor initially via a series resistor and then directly to the electrical system of the motor vehicle. The motor current first flows through a series resistor and a combined pull-in and hold winding, whereby the engagement lever is moved with the pinion shaft of the starter in the axial direction. In this case, before closing the main circuit, a sufficiently large current flows through the series resistor through the starter motor in order to set this in rotation. As a result, a complete meshing of the pinion in the ring gear of the internal combustion engine is usually achieved before the starter motor is supplied by closing the main circuit with the full current and provides sufficient torque to start the internal combustion engine. Such an arrangement works basically satisfactorily, but the component, circuit and assembly costs is significantly increased by the provision of an additionally wired, thermally highly loaded resistor.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Der erfindungsgemäße Starter mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass die Kosten verringert und insbesondere der Verschaltungsaufwand deutlich reduziert wird. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das zweistufige Einspuren des Ritzels unmittelbar durch eine zweistufige Ausbildung der Schaltvorrichtung realisiert wird, wobei vorzugsweise ein erster elektrischer Kontakt der Schaltvorrichtung als Widerstandselement und ein zweiter elektrischer Kontakt als niederohmiges Verbindungselement ausgebildet sind. Hierdurch entfallen getrennte Ansteuerungsmaßnahmen für die Schaltvorrichtung und es ergibt sich eine sehr vorteilhafte, kompakte Bauweise, wobei vorzugsweise der zweite elektrische Kontakt in der zweiten Schaltstufe zu dem Widerstandselement parallel geschaltet ist und dieses überbrückt.Of the Starter according to the invention with the features of independent claim has the advantage over that reduces costs and in particular the wiring effort is significantly reduced. It is particularly advantageous if the two-stage Tracing the pinion directly through a two-stage training the switching device is realized, wherein preferably a first electrical contact of the switching device as a resistance element and a second electrical contact as a low-resistance connecting element are formed. This eliminates separate control measures for the switching device and it results in a very advantageous, compact design, wherein preferably the second electrical Contact in the second switching stage connected in parallel to the resistance element is and bridges this.

In konstruktiver Hinsicht hat es sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, wenn der erste elektrische Kontakt als Widerstandsscheibe ausgebildet ist, die in der ersten Schaltstufe Anschlussstücke der Schaltvorrichtung überbrückt, welche in der zweiten Schaltstufe parallel zu der Widerstandsscheibe durch ein zweites niederohmiges Verbindungselement kurzgeschlossen sind. Eine scheibenförmige Gestaltung des Widerstandselementes ermöglicht eine großflächige, robuste Ausführung, welche den hohen mechanischen und thermischen Belastungen sicher und dauerhaft standhält.In In terms of design, it has also proven to be advantageous when the first electrical contact is formed as a resistance disc is that in the first switching stage connecting pieces of the Switching device bridged, which in the second Switching stage parallel to the resistor disc by a second low-resistance connecting element are short-circuited. A disk-shaped Design of the resistance element allows a large area, robust design, which the high mechanical and thermal Safely and permanently withstand loads.

Vorzugsweise sind bei einer derartigen Konstruktion das Widerstandselement und das niederohmige Verbindungselement auf einer gemeinsamen Schaltachse angeordnet und durch Federn mit unterschiedlicher Federsteifigkeit abgestützt, derart, dass dem Widerstandselement die Feder mit der geringeren Federsteifigkeit und dem niederohmigen Verbindungselement die Feder mit der höheren Federsteifigkeit zugeordnet ist. Bei der Betätigung der Schaltvorrichtung kann hierdurch ohne weitere Steuerungsmaßnahmen einerseits die Reihenfolge der Kontaktschließung festgelegt und zusätzlich durch eine geeignete Bemessung der Federkräfte und der zu bewegenden Massen eine definierte Zeitspanne zwischen der Kontaktgabe durch das Widerstandselement und durch das niederohmige Verbindungselement vorgegeben werden.Preferably are in such a construction, the resistive element and the low-resistance connecting element on a common switching axis arranged and by springs with different spring stiffness supported, such that the resistance element, the spring with the lower spring stiffness and the low-resistance connection element the spring is associated with the higher spring stiffness. Upon actuation of the switching device can thereby without further control measures on the one hand the order the contact closure set and in addition by a suitable design of the spring forces and the to moving masses a defined period of time between the contact through the resistance element and through the low-resistance connection element be specified.

Besonders geeignet für die Betätigung der Schaltvorrichtung sind alternativ die Verwendung eines Elektromagneten oder eines Elektromotors. Ein Elektromagnet, vorzugsweise in der Ausführung mit einem Tauchanker, ist in der Herstellung preiswert, ein elektromotorischer Antrieb der Kontakte kann dagegen in Verbindung mit einem Spindelantrieb besonders einfach für den zeitlichen Ablauf der Kontaktsteuerung ausgelegt werden.Especially suitable for the actuation of the switching device Alternatively, the use of an electromagnet or a The electric motor. An electromagnet, preferably in execution with a plunger anchor, is inexpensive to manufacture, an electromotive Drive the contacts, however, in conjunction with a spindle drive especially easy for the timing of the contact control be interpreted.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Schaltvorrichtung in der erfindungsgemäßen Ausführung besteht darin, dass in diese ein Bremswiderstand integriert wird, der beim Abschalten den im Betrieb an der Versorgungsspannung liegenden Anschluss des Startermotors mit Masse verbindet und hierdurch eine sehr rasche Abbremsung des Startermotors nach dem Ende des Startvorgangs wirksam und mit geringem Zusatzaufwand ermöglicht. Darüber hinaus kann der Betrieb der Schaltvorrichtung noch durch eine elektronische Steuereinrichtung verbessert werden, welche den zeitlichen Ablauf des zweistufigen Einspuren des Starterritzels in den Zahnkranz der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von Betriebsdaten des Starters und/oder des Verbrennungsmotors und/oder des Gleichspannungsnetzes gezielt steuert. Hierdurch wird es insbesondere möglich, eine Blockierung des Starters sehr rasch zu erkennen und außerdem kann der Ablauf des Startvorgangs besonders präzise an den jeweiligen Betriebszustand des Verbrennungsmotors und des Bordnetzes angepasst werden.A advantageous development of the switching device in the invention Execution is that in this a braking resistor is integrated when switching off the in operation at the supply voltage lying connection of the starter motor connects to ground and thereby a Very fast deceleration of the starter motor after the end of the starting process enabled effectively and with little additional effort. About that In addition, the operation of the switching device can still by an electronic Control device can be improved, which the timing the two-stage meshing of the starter pinion in the ring gear of the internal combustion engine depending on operating data of the starter and / or the internal combustion engine and / or the direct voltage network targeted controls. This makes it possible in particular, a blockage of the starter can be seen very quickly and also the Sequence of the starting process particularly precise to the respective Operating state of the internal combustion engine and the electrical system can be adjusted.

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und den Ausführungsbeispielen, welche in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert sind.Further Details and advantageous embodiments of the invention result from the dependent claims and the embodiments, which is shown in the drawings and in the following description are explained in more detail.

Es zeigenIt demonstrate

1 eine schematisierte Darstellung eines Starters für eine Brennkraftmaschine mit einer erfindungsgemäßen, durch einen Elektromagneten betätigbaren Schaltvorrichtung, 1 1 is a schematic representation of a starter for an internal combustion engine with a switching device that can be actuated by an electromagnet according to the invention;

2 eine schematisierte Darstellung eines Starters einer erfindungsgemäßen, durch einen Elektromotor betätigbaren Schaltvorrichtung, 2 a schematic representation of a starter of an inventive actuatable by an electric motor switching device,

3a, b, c verschiedene Schaltzustände der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung und 3a , b, c different switching states of the switching device according to the invention and

4 schematisierte Darstellungen des zeitlichen Ablaufs eines Startvorgangs einer Brennkraftmaschine. 4 schematic representations of the timing of a startup of an internal combustion engine.

Ausführungsformen der Erfindungembodiments the invention

1 zeigt in schematisierter Darstellung den Aufbau eines erfindungsgemäßen Starters 10 in der grundsätzlich bekannten Ausführung als Schub-Schraubtrieb-Starter für eine Brennkraftmaschine. Der Starter 10 besitzt einen Motor 12, dessen Abtriebswelle 14 ein Ritzel 16 trägt, welches zusammen mit der Abtriebswelle 14 axial verschiebbar im Startermotor 12 gelagert ist. Beim Starten der Brennkraftmaschine kämmt das Ritzel 16 mit einem Zahnrad 18 der Brennkraftmaschine 20 und versetzt diese in Drehung bis zum Erreichen des Selbstlaufes der Brennkraftmaschine. Das Einspuren des Ritzels 16 erfolgt in grundsätzlich bekannter Weise mit Hilfe einer Schaltvorrichtung 22, welche über einen Umlenkhebel 24 das Ritzel 16 zum Zahnrad 18 hin verschiebt und die Stromversorgung des Startermotors 12 steuert. 1 shows a schematic representation of the structure of a starter according to the invention 10 in the basically known embodiment as a thrust screwdriver starter for an internal combustion engine. The starter 10 owns a motor 12 , whose output shaft 14 a pinion 16 carries, which together with the output shaft 14 axially displaceable in the starter motor 12 is stored. When starting the engine meshes with the pinion 16 with a gear 18 the internal combustion engine 20 and puts them in rotation until it reaches the self-running of the internal combustion engine. The meshing of the pinion 16 takes place in a basically known manner with the aid of a switching device 22 , which via a lever 24 the pinion 16 to the gear 18 and the power supply of the starter motor 12 controls.

Als Spannungsquelle 26 der Anordnung dient eine Batterie mit einem Pluspol 28 und einem Minuspol 29. Während der Minuspol 29 direkt an Masse 31 liegt ist der Pluspol 28 einerseits über einen Zündstartschalter 32 mit einem Motorsteuergerät 34 verbunden, welches über ein Bussystem 36 mit einer elektronischen Steuereinrichtung 38 der Schaltvorrichtung 22 verbunden ist. Nach dem Startbefehl für die Brennkraftmaschine 20 durch den Zündstartschalter 32 im Zusammenhang mit dem Motorsteuergerät 34 verbindet die Steuereinrichtung 38 den Pluspol 28 der Spannungsquelle 26 direkt mit einem positiven Anschlussbolzen 30 der Schaltvorrichtung 22, wobei deren zweiter Anschlussbolzen 45 einerseits mit dem Startermotor 12 und über diesen mit Masse 31 sowie andererseits über eine Steuerleitung 40 mit der Steuereinrichtung 38 der Schaltvorrichtung 22 verbunden ist. Eine weitere Leitung 42 liefert einen Steuerstrom von der Steuereinrichtung 38 an die Schaltvorrichtung 22.As a voltage source 26 The arrangement is a battery with a positive pole 28 and a negative pole 29 , While the negative pole 29 directly to earth 31 lies is the plus pole 28 on the one hand via a Zündstartschalter 32 with an engine control unit 34 connected, which via a bus system 36 with an electronic control device 38 the switching device 22 connected is. After the start command for the internal combustion engine 20 through the ignition switch 32 in connection with the engine control unit 34 connects the controller 38 the positive pole 28 the voltage source 26 directly with a positive connection bolt 30 the switching device 22 , Whose second connecting bolt 45 on the one hand with the starter motor 12 and about this with mass 31 and on the other hand via a control line 40 with the control device 38 the switching device 22 connected is. Another line 42 provides a control current from the controller 38 to the switching device 22 ,

Die Schaltvorrichtung 22 enthält in grundsätzlich bekannter Weise eine nicht näher dargestellte kombinierte Wicklung 46 mit einer Einzugswicklung und einer Haltewicklung. Ein Stellglied 48 der Schaltvorrichtung 22 ist bei der Ausführung gemäß 1 als Elektromagnet in Form einer Tauchspule ausgebildet, welche über eine Welle 50 einerseits an dem Umlenkhebel 24 und andererseits an einer Baugruppe 52 der Schaltvorrichtung 22 angreift. Die Schalt-Baugruppe 52 enthält ein Widerstandselement 54 und ein niederohmiges Verbindungselement 56, welche auf einer gemeinsamen Schaltachse 58 angeordnet und gegen die Kraft zweier Federn 60 und 62 auf der Schaltachse 58 entsprechend den Pfeilen 63 verschiebbar angeordnet sind. Das niederohmige Verbindungselement 56 ist zusätzlich durch eine Isolierstoffzwischenlage 64 gegen das metallische Gehäuses 66 der Schaltvorrichtung 52 isoliert, welches in direktem elektrischen Kontakt mit dem metallischen Gehäuse 68 des Startermotors 12 angeordnet und hierdurch mit Masse 31 verbunden ist. Stirnseitig ist das Gehäuse 66 der Schaltvorrichtung 22 durch eine Isolierstoffplatte 70 abgeschlossen, in welcher einerseits die Schaltachse 58 und andererseits die Anschlussbolzen 30 und 45 gehalten sind.The switching device 22 contains in a basically known manner a combined winding not shown 46 with a pull-in winding and a holding winding. An actuator 48 the switching device 22 is in accordance with the execution 1 designed as an electromagnet in the form of a plunger, which via a shaft 50 on the one hand on the lever 24 and on the other hand on an assembly 52 the switching device 22 attacks. The switching module 52 contains a resistance element 54 and a low-resistance connecting element 56 which are on a common switching axis 58 arranged and against the force of two springs 60 and 62 on the switching axis 58 according to the arrows 63 are arranged displaceably. The low-resistance connecting element 56 is additionally by a Isolierstoffzwischenlage 64 against the metallic housing 66 the switching device 52 isolated, which in direct electrical contact with the metallic housing 68 the starter motor 12 arranged and thus with mass 31 connected is. The front side is the housing 66 the switching device 22 through an insulating plate 70 completed, in which on the one hand the switching axis 58 and on the other hand the connecting bolts 30 and 45 are held.

Weiterhin ist in die Schaltvorrichtung 22 ein Bremswiderstand 71 integriert, welcher über ein Kontaktstück 72 mit dem Anschlussbolzen 45 und über ein Kontaktstück 74 sowie über das niederohmige Verbindungselement 56 mit dem Gehäuse 66 der Schaltvorrichtung und über dieses mit Masse 31 verbindbar ist. Das niederohmige Verbindungselement 56 wirkt hierbei als Schaltelement. Detailliert ist diese Anordnung aus den 3a, 3b und 3c erkennbar, welche weiter unten näher erläutert sind.Furthermore, in the switching device 22 a braking resistor 71 integrated, which via a contact piece 72 with the connecting bolt 45 and via a contact piece 74 as well as via the low-resistance connecting element 56 with the housing 66 the switching device and over this with ground 31 is connectable. The low-resistance connecting element 56 acts as a switching element. Detailed this arrangement is from the 3a . 3b and 3c recognizable, which are explained in more detail below.

2 zeigt eine Alternative zu der Anordnung gemäß 1, welche sich von Letzterer nur durch die Ausbildung des Stellgliedes 48 unterscheidet. Dieses ist in 2 als elektromotorischer Antrieb mit einem Kleinmotor 76 ausgebildet, welcher über ein Zahnrad 78 und einen Schneckenantrieb 80 die spindelförmig ausgebildeten Welle 50 in Achsrichtung verschiebt und auf diese Weise die Schaltanordnung 52 steuert. Im Übrigen stimmt diese Anordnung mit der in 1 gezeigten Schaltungsanordnung überein. 2 shows an alternative to the arrangement according to 1 which differs from the latter only by the training of the actuator 48 different. This is in 2 as an electric motor drive with a small motor 76 formed, which via a gear 78 and a worm drive 80 the spindle-shaped shaft 50 moves in the axial direction and in this way the switching arrangement 52 controls. Incidentally, this arrangement agrees with the in 1 shown circuit arrangement match.

Die 3a bis 3c zeigen detailliert die Gestaltung für die zweistufige Arbeitsweise der Schaltvorrichtung 22 unter Einschluss eines Vorwiderstandes. Bei offenem Zündstandsschalter 32 sind gemäß 3a beide Schaltstrecken zwischen den Anschlussbolzen 30 und 45 geöffnet. Lediglich der durch eine Isolierstofflage 82 isolierte Bremswiderstand 71 ist elektrisch leitfähig kontaktiert, einerseits über das Kontaktstück 72 zum Anschlussbolzen 45 und andererseits über das Kontaktstück 74 zum Gehäuse 66 der Schaltvorrichtung 22 und über diese zur Masse 31. Wie aus den 3a bis 3c ersichtlich ist das Kontaktstück 74 zweiteilig mit einem ersten Abschnitt 74a, welcher in der Ruhestellung den Bremswiderstand 71 mit dem niederohmigen Verbindungselement 56 verbindet, und einem zweiten Abschnitt 74b, welcher in der Ruhestellung den elektrischen Kontakt zwischen dem niederohmigen Verbindungselement 56 und dem Gehäuse 66 herstellt. Beide Abschnitte 74a und 74b sind elektrisch durch die Isolierstoffzwischenlage 64 gegeneinander isoliert.The 3a to 3c show in detail the design for the two-stage operation of the switching device 22 including a series resistor. With the ignition switch open 32 are according to 3a both switching paths between the connecting bolts 30 and 45 open. Only the through a Isolierstofflage 82 isolated braking resistor 71 is contacted electrically conductive, on the one hand via the contact piece 72 to the connecting bolt 45 and on the other hand via the contact piece 74 to the housing 66 the switching device 22 and about this to the mass 31 , Like from the 3a to 3c it can be seen the contact piece 74 two-piece with a first section 74a , which in the rest position the braking resistor 71 with the low-resistance connection element 56 connects, and a second section 74b , which in the rest position, the electrical contact between the low-resistance connecting element 56 and the housing 66 manufactures. Both sections 74a and 74b are electrically through the Isolierstoffzwischenlage 64 isolated against each other.

Das Gehäuse 66 der Schaltvorrichtung ist vorzugsweise topfförmig ausgebildet und dementsprechend sind dann die Isolierstoffzwischenlage 64, das Widerstandselement 54 und das niederohmige Verbindungselement 56 kreisscheibenförmig gestaltet, wobei das niederohmige Verbindungselement 56 das Widerstandselement 54 außen umgreift und mit einem ringförmigen Rand die Anschlussbolzen 30 und 45 kontaktiert. Die dem Widerstandselement 54 zugeordnete weichere Feder 60 ist ebenso wie die härtere Feder 62 als Schraubenfeder ausgebildet und auf der Schaltachse 58 gehalten, wobei beide Federn sich mit ihrem einen Ende an dem scheibenförmigen Widerstandselement 54 und mit ihren entgegengesetzten Enden an der den Gehäusedeckel bildenden Isolierstoffplatte 70, beziehungsweise an dem niederohmigen Verbindungselement 56 abstützen. Aus den 3a bis 3c ist weiterhin zu erkennen, dass die Welle 50 der Schaltvorrichtung als Hohlwelle ausgebildet ist und an der Rückseite des niederohmigen Verbindungselements 56 angreift, derart, dass die Schaltachse 58 beim Schaltvorgang in die Hohlwelle 50 hineinragt.The housing 66 the switching device is preferably pot-shaped and, accordingly, then the Isolierstoffzwischenlage 64 , the resistance element 54 and the low-resistance connecting element 56 designed circular disk-shaped, wherein the low-resistance connecting element 56 the resistance element 54 engages around the outside and with an annular edge, the connecting bolts 30 and 45 contacted. The resistance element 54 associated softer spring 60 is just like the harder spring 62 designed as a helical spring and on the switching axis 58 held, both springs with their one end to the disc-shaped resistance element 54 and with their opposite ends on the housing cover forming insulating material 70 , or on the low-resistance connecting element 56 support. From the 3a to 3c is still recognizable that the wave 50 the switching device is designed as a hollow shaft and on the back of the low-resistance connecting element 56 attacks, such that the switching axis 58 during the switching process in the hollow shaft 50 protrudes.

Die erfindungsgemäße Schaltvorrichtung arbeitet folgendermaßen:
Im Ruhezustand, also vor oder nach der Betätigung des Zündstartschalters 32, ist die Schaltvorrichtung 22 stromlos und befindet sich in einer Schaltstellung entsprechend den 1, 2 und 3a. Der Speiseanschluss 30 für den Startermotor 12 ist ebenso stromlos wie die kombinierte Einzugs- und Haltewicklung, der Startermotor 12 ist in Ruhestellung, das Ritzel 16 ist ausgespurt wie in denThe switching device according to the invention operates as follows:
At rest, ie before or after the operation of the ignition switch 32 , is the switching device 22 de-energized and is in a switching position according to the 1 . 2 and 3a , The supply connection 30 for the starter motor 12 is as de-energized as the combined pull-in and hold winding, the starter motor 12 is at rest, the pinion 16 is ausgepurt as in the

1 und 2 dargestellt. In dieser Position ist lediglich der Bremswiderstand 71 der Schaltvorrichtung zwischen den im Betrieb an der Versorgungsspannung 28, 29 liegenden Anschluss 45 des Startermotors 12 angeschlossen und verbindet so diesen Anschluss des Motors mit Masse 31, wodurch der Startermotor 12 bei Beendigung des Startvorgangs in grundsätzlich bekannter Weise sehr schnell abgebremst wird. 1 and 2 shown. In this position, only the braking resistor 71 the switching device between the in operation at the supply voltage 28 . 29 lying connection 45 the starter motor 12 connected and thus connects this connection of the engine with ground 31 , causing the starter motor 12 is slowed down at the end of the boot process in a basically known manner very quickly.

Mit der Betätigung des Zündstartschalters 32 wird indirekt über das Motorsteuergerät 34 und die elektronische Steuereinrichtung 38 die Schaltvorrichtung 22 des Starters 10 aktiviert. Durch die Zwischenschaltung des Motorsteuergerätes 34 und der elektronischen Steuereinrichtung 38 des Starters können dabei zusätzliche, für den Startvorgang relevante Größen berücksichtigt werden, beispielsweise die Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine die Umgebungstemperatur, der Ladezustand der als Spannungsquelle 26 dienenden Batterie, die Größe des Starterstromes und über diesen wiederum der Ablauf des Einspurvorgangs zwischen dem Ritzel 16 und dem Zahnrad 18. Außerdem kann eine Überlastung des Startermotors 12 erkannt und vermieden werden. Diese Steuerungsmöglichkeiten sind jedoch grundsätzlich bekannt und müssen daher im Rahmen der vorliegenden Anmeldung nicht weiter diskutiert werden.With the operation of the ignition switch 32 is indirectly via the engine control unit 34 and the electronic control device 38 the switching device 22 the starter 10 activated. Through the interposition of the engine control unit 34 and the electronic control device 38 In this case, additional variables relevant for the starting process can be taken into account, for example the operating temperature of the internal combustion engine, the ambient temperature, the state of charge of the starter as the voltage source 26 serving battery, the size of the starter current and, in turn, the sequence of Einspurvorgangs between the pinion 16 and the gear 18 , In addition, an overload of the starter motor 12 be recognized and avoided. However, these control options are known in principle and therefore need not be discussed further in the context of the present application.

Mit Beginn des Startvorgangs durch Schließen des Zündstartschalters 32 wird das Stellglied 48 aktiviert und dessen Welle nach rechts verschoben, wodurch in einer Zwischenposition gemäß 3b zunächst das Widerstandselement 54 der Schaltanordnung 52 gegen die Anschlussbolzen 30 und 45 gedrückt wird und eine widerstandsbehaftete Verbindung des Startermotors 12 zur Spannungsquelle 26 herstellt. Der in diesem Schaltzustand über den Startermotor 12 fließende Strom reicht aus um den Startermotor 12 leicht zu verdrehen, wodurch der Einspurvorgang des Ritzels 16 in das Zahnrad 18 erleichtert wird. Insbesondere bei einer Zahn auf Zahn-Stellung zwischen dem Ritzel 16 und dem Zahnrad 18 wird diese Blockierung durch eine leichte Verdrehung des Motors aufgehoben, so dass der Einspurvorgang durch die kombinierte Einzugs- und Haltewicklung 46 in der Regel ohne Schwierigkeiten durchgeführt werden kann.At the start of the starting process by closing the ignition switch 32 becomes the actuator 48 activated and its shaft is shifted to the right, whereby in an intermediate position according to 3b first the resistance element 54 the switching arrangement 52 against the connecting bolts 30 and 45 is pressed and a resistive connection of the starter motor 12 to the voltage source 26 manufactures. The in this switching state via the starter motor 12 flowing electricity is sufficient for the starter motor 12 easy to twist, reducing the meshing of the pinion 16 in the gear 18 is relieved. Especially with a tooth to tooth position between the pinion 16 and the gear 18 this blockage is canceled by a slight rotation of the motor, so that the Einspurvorgang by the combined retraction and holding winding 46 usually can be done without difficulty.

Die Zweistufigkeit des Schaltvorgangs der Schaltbaugruppe 52 erreicht man durch zwei unterschiedlich harte und/oder lange Federn 60 und 62 sowie gegebenenfalls zusätzlich durch eine gesteuerte Bestromung des Stellgliedes 48, entweder in Form einer veränderten Durchflutung eines Elektromagneten oder einer gesteuerten Bestromung eines Kleinmotors, wobei durch eine Umkehrung der Bestromung jeweils eine Umkehrung der Kontaktbewegung erreicht wird, zusätzlich zu der anstehenden Federkraft. In jedem Fall ist dem Widerstandselement 54 die schwächere Feder zugeordnet, so dass bei einer Axialverschiebung der gegen das niederohmige Verbindungselement 56 arbeitenden Welle 50 zunächst die Feder 60 mit der geringeren Federsteifigkeit komprimiert und die Anschlussstücke 30, 45 durch das Widerstandselement überbrückt werden, wie dies in 3b dargestellt ist. Mit einer durch die Federsteifigkeit, durch die verschiedenen Massen und/oder durch die Schaltwege vorgebbaren zeitlichen Verzögerung wird danach in einem zweiten Schaltschritt das niederohmige Verbindungselement 56 parallel zu dem Widerstandselement 54 mit den Anschlussstücken 30 und 45 kontaktiert und der volle Motorstrom eingeschaltet. Dieser Schaltzustand ist in 3c dargestellt.The two-stage switching process of the switching module 52 can be reached by two different hard and / or long springs 60 and 62 and optionally additionally by a controlled energization of the actuator 48 , either in the form of an altered flooding of an electromagnet or a controlled energization of a small motor, wherein by a reversal of the energization in each case a reversal of the contact movement is achieved, in addition to the upcoming spring force. In any case, the resistive element 54 associated with the weaker spring, so that in an axial displacement of the against the low-resistance connecting element 56 working wave 50 first the spring 60 compressed with the lower spring stiffness and the fittings 30 . 45 be bridged by the resistive element, as in 3b is shown. With a by the spring stiffness, by the different masses and / or by the switching paths predeterminable temporal Verzö Thereafter, in a second switching step, the low-resistance connecting element 56 parallel to the resistance element 54 with the fittings 30 and 45 contacted and the full motor current turned on. This switching state is in 3c shown.

Der zeitliche Ablauf des zweistufigen Schaltvorgangs ist vereinfacht in 4 dargestellt. Er beginnt entsprechend der Kurve a zum Zeitpunkt T1 mit dem Startbefehl durch den Zündstartschalter 32, welcher bis zum Zeitpunkt T4 geschlossen bleibt.The timing of the two-stage switching process is simplified in 4 shown. It starts according to the curve a at time T1 with the start command by the ignition start switch 32 which remains closed until time T4.

Ab dem Zeitpunkt T2 wird gemäß der Kurve b der Startermotor 12 über das Widerstandselement 54 mit einem reduzierten Strom gespeist, bevor er zum Zeitpunkt T3 über das niederohmige Verbindungselement 56 seinen vollen Strom erhält. Dieser fällt mit zunehmender Drehzahl des Startermotors 10 langsam ab bis zum Zeitpunkt T4, zu dem der Selbstlauf der Brennkraftmaschine 20 beginnt. Im Bereich zwischen T4 und T5 befindet sich das Widerstandselement 54 noch im Kontakt mit den Anschlussbolzen 30 und 45, so dass in dieser Zeitspanne noch ein kleiner Strom über das Widerstandselement 54 und den Startermotor 12 fließt.From the time T2 is according to the curve b, the starter motor 12 about the resistance element 54 fed with a reduced current before passing through the low-resistance connecting element at time T3 56 gets its full power. This falls with increasing speed of the starter motor 10 slowly from until the time T4, to which the self-running of the internal combustion engine 20 starts. In the area between T4 and T5 is the resistance element 54 still in contact with the connecting bolts 30 and 45 , so that during this time still a small current over the resistance element 54 and the starter motor 12 flows.

4, Kurve c zeigt den Drehzahlverlauf des Startermotors 12. Sofern die Schaltvorrichtung einen Bremswiderstand 71 aufweist, wird dieser im Zeitpunkt T5 zwischen dem Anschluss 45 des Startermotors 12 und Masse geschaltet, wodurch der Startermotor 12 bis zum Zeitpunkt T6 sehr scharf in einer kurzen Zeitspanne abgebremst wird und rasch zum Stehen kommt. Ohne den Bremswiderstand 71 läuft der Startermotor weiter bis zum Zeitpunkt T7. Die Darstellung zeigt, dass durch den geringen zusätzlichen Aufwand für die Integration des Bremswiderstandes 71 in die Schaltvorrichtung 22 das Abschaltverhalten der Startvorrichtung deutlich verbessert werden kann mit entsprechend reduziertem Verschleiß, insbesondere am Zahnrad 18 der Brennkraftmaschine sowie am Ritzel 16 und an dessen in der Zeichnung nicht dargestellter Freilaufeinrichtung. 4 , Curve c shows the speed curve of the starter motor 12 , If the switching device has a braking resistor 71 has, this is at the time T5 between the terminal 45 the starter motor 12 and ground, causing the starter motor 12 is decelerated very sharply in a short period of time until time T6 and comes to a stop quickly. Without the brake resistor 71 the starter motor continues until time T7. The illustration shows that due to the low additional effort for the integration of the braking resistor 71 in the switching device 22 the shutdown of the starting device can be significantly improved with correspondingly reduced wear, especially on the gear 18 the internal combustion engine and the pinion 16 and at its in the drawing, not shown freewheel device.

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

- Yellow Series of Bosch Publications on Generators and Starters, 2002 Edition, pp. 81 and 82 [0001]

Claims

Starter for an internal combustion engine, with a starter motor ( 12 ), which via a pinion ( 16 ) with the internal combustion engine ( 20 ) is coupled, and with a device for two-stage meshing of the pinion ( 16 ) in a sprocket ( 18 ) of the internal combustion engine ( 20 ) and for connecting the starter motor ( 12 ) to a direct voltage network ( 28 . 29 ), wherein the starter motor ( 12 ) in a first stage via a series resistor ( 54 ) is fed with a reduced motor current and in a second stage with its full main current, characterized in that the series resistor ( 54 ) in a switching device ( 22 ) is integrated, which the starter motor ( 12 ) with the direct voltage network ( 28 . 29 ) connects.

Starter according to Claim 1, characterized in that the switching device ( 22 ) is formed in two stages.

Starter according to claim 1 or 2, characterized in that a first electrical contact of the switching device ( 22 ) as a resistance element ( 54 ) and a second electrical contact as a low-resistance connecting element ( 56 ) are formed.

Starter according to one of the preceding claims, characterized in that the second electrical contact in the second switching stage to the resistance element ( 54 ) is connected in parallel.

Starter according to one of the preceding claims, characterized in that the first electrical contact as a resistance disc ( 54 ) is formed, which in the first switching stage connecting pieces ( 30 . 45 ) of the switching device ( 22 ), which in the second switching stage parallel to the resistance disc ( 54 ) by a low-resistance connecting element ( 54 ) are shorted.

Starter according to one of the preceding claims, characterized in that the resistance element ( 54 ) and the low-resistance connecting element ( 56 ) on a common switching axis ( 58 ) and against different spring forces ( 60 . 62 ) with the fittings ( 30 . 45 ) of the switching device ( 22 ) are contactable, wherein the resistance element ( 54 ) the feather ( 60 ) associated with the lower spring force.

Starter according to one of the preceding claims, characterized in that the actuation of the switching device ( 22 ) by an electromagnet ( 48 ) he follows.

Starter according to one of claims 1 to 6, characterized in that the actuation of the switching device ( 22 ) by an electric motor ( 76 ) he follows.

Starter according to one of the preceding claims, characterized in that the resistive electrical connection ( 30 . 54 . 45 ) of the starter motor ( 12 ) with the direct voltage network ( 28 . 29 ) when switching on the engine ( 12 ) is maintained for a predetermined period of time.

Starter, in particular according to one of the preceding claims, characterized in that in the switching device ( 22 ) a braking resistor ( 71 ), which when switching off the starter motor ( 12 ) in operation at the supply voltage ( 28 . 29 ) connection ( 45 ) of the engine with mass ( 31 ) connects.

Starter, in particular according to one of the preceding claims, characterized in that the control of the switching device ( 22 ) by an electronic control device ( 38 ) takes place as a function of operating data of the starter ( 10 ) and / or the internal combustion engine ( 20 ) and / or the DC voltage network ( 28 . 29 ).