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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung und/oder Montage einer elektrischen Maschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Weiter betrifft die Erfindung ein Starterrelais für eine elektrische Maschine, insbesondere eine Andrehvorrichtung wie ein Starter, zum Andrehen einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 2.
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Zudem betrifft die Erfindung eine elektrische Maschine, insbesondere eine Andrehvorrichtung wie ein Starter, zum Andrehen einer Brennkraftmaschine, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 8.
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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einem System mit einem Starter oder Startermotor und einem Starter mit internem Untersetzungsgetriebe und einem Getriebe zur Reduzierung der Drehzahl bei gleichzeitiger Erhöhung des Drehmoments nach Gattung der unabhängigen Ansprüche.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind Starter und Anlasser für Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren und insbesondere ein Starterrelais, welches in einem Starter zum Einsatz kommt.
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Aus dem Stand der Technik sind Anlasser mit einem Anlasserrelais für Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren bekannt, die in der Regel einen Gleichstromelektromotor zum Antreiben des Verbrennungsmotors umfassen.
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In derartigen Startern oder Startermotoren ist für ein Einspuren oder einen Hub in den Zahnkranz beispielsweise ein Relais-Gabelhebelsystem mit einem entsprechenden Relais verantwortlich. Bei einem Hub, auch als Distanz bezeichnet, oder genauer einer Einspurbewegung zieht ein Magnetrelais einen Gabelhebel nach hinten. Dies erfolgt durch eine entsprechende Bestromung des Relais. Bei einer Bestromung wird eine mit einem magnetischen Kern zusammenwirkende Schaltachse axial in Richtung eines Kontaktes hin oder von diesem wegbewegt. Auf der Schaltachse sitzt eine über eine Kontaktfeder vorgespannte Kontaktbrücke zum Zusammenwirken mit dem Kotakt. Durch die Bewegung der Schaltachse kontaktiert die Kontaktbrücke den Kontakt.
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Aus der
US 2005/0173235A1 ist eine elektro-mechanische Mikro-Schaltervorrichtung bekannt. Die Schaltervorrichtung umfasst eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode. Beide Elektroden sind fixiert angeordnet. Eine bewegliche Elektrode ist in Bezug auf die ersten und zweiten Elektroden so angeordnet, dass die Position der beweglichen Elektrode selektiv in einer von zwei gegenüberliegenden Positionen, die durch die ersten und zweiten Elektroden definiert sind, liegt. Die gespeicherte elastische potenzielle Energie der beweglichen Elektrode und deren flexible Struktur werden zum Schalten zwischen den zwei Zuständen verwendet. Eine elektrostatische Haltespannung wird zum Halten der beweglichen Elektrode in einer der zwei Positionen verwendet.
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Derartige Relais sind in einem Relaisgehäuse angeordnet. Der Kontakt ist dabei in oder an einem Deckel des Gehäuses ausgebildet, axial in Verlängerung zu der Schaltachse. Um eine vorbestimmte Kontaktierung der Kontaktbrücke und des Kontakts zu realisieren, weist der Deckel einen von einer Wandung umgebenen, in Richtung Schaltachse offenen Bereich auf, in dem der meist zwei Kontaktpole umfassende Kontakt liegt und in den die Kontaktbrücke zur Kontaktierung mit dem Kontakt geführt wird. Die Wandung und die Kontaktbrücke sind mit einem relativ großen Spiel zueinander ausgebildet. Entsprechend kann die Kontaktbrücke eine zumindest leichte Verdrehbewegung innerhalb des von der Wandung begrenzten Bereichs durchführen. Hierbei kann es je nach Materialpaarung aufgrund einer Berührung zwischen Kontaktbrücke und Wandung zu einem Abrieb kommen, welcher sich im Bereich des Kontakts ansammelt und dort zu einer verschlechterten Kontaktierung über eine Laufzeit führt.
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Aus der
JP 2001-227 439 A ist ein Starterrelais bekannt, in dem Gummischeiben zur Dämpfung von Geräuschen beim Aufprall von Metallteilen aufeinander vorgesehen sind.
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Aus der
FR 2 402 082 A1 ist ein Starterrelais bekannt, in dem eine Führungsbuchse zwischen Magnetkern und Schaltachse vibrationshemmend aus Kunststoff ausgebildet ist.
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Aus der
DE 28 37 423 A1 ist ein Anlasser für Verbrennungsmotoren mit einem elektromagnetischen Schalter bekannt, bei dem ein beweglicher Kern des Magnetschalters sich bis zum Anschlag gegen einen festen Kern bewegen kann, wobei eine Sicherheitsfeder zwischen dem beweglichen Kern und dem festen Kern zusammengedrückt wird.
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Offenbarung der Erfindung
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Das erfindungsgemäße Starterrelais, die erfindungsgemäße elektrische Maschine und das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des entsprechenden Hauptanspruches oder nebengeordneten Anspruches haben dem Stand der Technik gegenüber den Vorteil, dass bei einem Verfahren zur Herstellung und/oder Montage einer elektrischen Maschine, insbesondere einer Andrehvorrichtung wie einem Starter, zum Andrehen einer Brennkraftmaschine, umfassend ein Starterrelais, wobei in dem Starterrelais zwischen einem Kern und einer Kontaktbrücke eine Isolierung vorgesehen wird, bei dem vorgesehen ist, dass zusätzlich zu der Isolierung eine Dämpfungseinheit zwischen der Kontaktbrücke und dem Kern vorgesehen wird, ein Stoß zwischen Kern und Kontaktbrücke gedämpft wird. Über einen Kern wird eine Schaltachse in axiale Richtung hin und zurück zu einem Kontakt bewegt. Auf der Schaltachse zwischen Kern und Kontakt ist die Kontaktbrücke angeordnet. Diese wird zur Herstellung eines den elektrischen Strom leitenden Kontakts zu dem Kontakt bewegt bzw. von diesem wegbewegt. Zwischen dem Kern und der Kontaktbrücke wird auf der Schaltachse weiter eine Isolierung angeordnet. Diese verhindert einen Kontakt zwischen der Kontaktbrücke und dem Kern. Zusätzlich zu dieser Isolierung wird eine Dämpfungseinheit vorgesehen, welche eine Bewegung der Kontaktbrücke zu dem Kern dämpft und die einteilig mit der Isolierung ausgebildet ist.
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Wird das Relais abgeschaltet, so wird die magnetische Kraft in der zu dem Kern zugeordneten Spule reduziert. Ist die Kraft geringer als die Federkräfte, die die Kontaktbrücke von den festen Kontakten lösen will, öffnet sich der Kontakt am Relais. Anschließend wird die Kontaktbrücke mit den verbundenen Massen - je nach Relaisaufbau z. B. Magnetanker - beschleunigt, bis diese auf den Kern aufschlägt. Hier findet nun ein Stoßvorgang statt, der je nach Dämpfung zu einem Rückprellen der Kontaktbrücke führt. Durch eine Feder und Masseabstimmung wird dieses Rückprellen auf einen vorbestimmten Betrag minimiert werden. Dieser Betrag ist geringer als der axiale Kontaktabstand. Je nach Relaistyp wird dadurch der elektrisch benötigte Kontaktabstand derart bemessen werden, um ein Wiederschließen der Kontakte nach dem Abschalten zu ermöglichen. Dieser wird aufgrund von physikalischen Stoßvorgängen angepasst. Bei der vorliegenden Erfindung wird dieser Stoß gezielt gedämpft. Dadurch wird die Rückprellhöhe nach dem Abschalten reduziert und es werden geringere Kontaktabstände verwendet. Das bringt Vorteile im Bauraum und den Bauteilkosten. Für die Dämpfung werden unterschiedliche Ansätze genutzt. Im Wesentlichen wird die Energie aus dem Abschalten über Reibung verringert. Grundsätzlich werden die Geometrie der Bauteile, zwischen denen es zum Stoß kommt und/ oder die Dämpfungseigenschaften des Materials dieser Bauteile optimiert. Das Material wird durch die thermische Belastung und die Festigkeitseigenschaften bestimmt. Weitere Reibungsverluste werden durch die Geometrien der involvierten Bauteile optimiert. Weiter wird vorgesehen, dass ein Bauteil in sich verformt wird und durch innere Reibung die Energie verringert. Das wird insbesondere durch Geometrieanpassung erfolgen, sodass das Bauteil eine größere Verformung aufnehmen wird.
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Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in den unabhängigen und nebengeordneten Ansprüchen vorgegebenen Vorrichtungen möglich.
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Erfindungsgemäß ist die Dämpfungseinheit integriert mit der Isolierung ausgebildet. In alternativen Ausführungsformen kann die Dämpfungseinheit teilweise integriert in dem Kern oder der Kontaktbrücke vorgesehen sein.
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Entsprechend sieht die erfindungsgemäße Ausführungsform vor, dass die Dämpfungseinheit einteilig mit der Isolierung ausgebildet wird. Somit werden die Dämpfungseinheit und die Isolierung als ein Bauteil ausgebildet. Das Bauteil ist in einer Ausführungsform als Verbundbauteil ausgebildet. In einer anderen Ausführungsform ist das Bauteil aus einem Material ausgebildet.
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Das Starterrelais für eine elektrische Maschine, insbesondere für eine Andrehvorrichtung wie ein Starter, zum Andrehen einer Brennkraftmaschine, umfassend eine Kontakteinheit, einen zu der Kontakteinheit zumindest axial beabstandeten Magnetkern - kurz Kern -, und eine zwischen der Kontakteinheit und dem Magnetkern bewegbare Kontaktbrücke zum zeitweise Kontaktieren der Kontakteinheit, wobei zwischen Kontaktbrücke und Magnetkern eine Isolierung vorgesehen ist, bei dem eine zusätzliche Dämpfungseinheit vorgesehen ist, hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass durch die zusätzliche Dämpfungseinheit eine geringere Geräuschentwicklung und eine verlängerte Lebenszeit realisiert sind.
Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass die Dämpfungseinheit einteilig mit der Isolierung ausgebildet ist.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Dämpfungseinheit als Materialveränderung der Isolierung ausgebildet ist.
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Die elektrische Maschine, insbesondere eine Andrehvorrichtung wie ein Starter, zum Andrehen einer Brennkraftmaschine, umfassend mindestens ein Relais, wobei das Relais ein vorstehend beschriebenes Starterrelais umfasst, hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass durch die zusätzliche Dämpfungseinheit eine geringere Geräuschentwicklung und eine verlängerte Lebenszeit realisiert sind. Das Starterrelais der Andrehvorrichtung umfasst einen Magnetkern, eine zumindest teilweise in dem Magnetkern bewegbar gelagerte Kontakteinrichtung und einen gegenüber der Kontakteinrichtung und/oder dem Magnetkern ortsfesten Kontakt, wobei die Kontakteinrichtung zur Herstellung einer Kontaktierung gegen den Kontakt bewegt wird, und wobei eine Verdrehsicherung ausgebildet ist, um ein Verdrehen der Kontakteinrichtung relativ zu dem Kontakt magnetkernseitig zu vermeiden. Die Kontakteinrichtung ist bevorzugt als Kontaktbrücke ausgebildet. Der ortsfeste Kontakt oder die ortsfeste Kontakteinheit weist zwei voneinander beabstandete Kontaktelemente auf, die durch die Kontaktbrücke überbrückt werden und so miteinander leitend verbunden sind.
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Figurenliste
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
- 1 in einer Querschnittsansicht eine als Andrehvorrichtung ausgebildete elektrische Maschine mit einem Starterrelais,
- 2 in einer Perspektivansicht das Starterrelais nach 1 in Alleinstellung,
- 3 in einer Querschnittsansicht das Starterrelais nach 2,
- 4 schematisch in einer Querschnittsansicht einen Ausschnitt des Starterrelais nach 3 in einem ausgeschalteten Zustand,
- 5 schematisch in einer Querschnittsansicht einen Ausschnitt des Starterrelais nach 4 in einem eingeschalteten Zustand,
- 6 in einer Perspektivansicht eine Isolierung mit Dämpfungseinheit des Starterrelais in einer ersten Ausführungsform,
- 7 in einer Perspektivansicht eine Isolierung mit Dämpfungseinheit in einer zweiten Ausführungsform,
- 8 in einer Perspektivansicht eine Isolierung mit Dämpfungseinheit in einer dritten Ausführungsform,
- 9 in einer Perspektivansicht eine Isolierung mit Dämpfungseinheit in einer vierten Ausführungsform,
- 10 in einer Perspektivansicht eine Isolierung mit Dämpfungseinheit in einer fünften Ausführungsform und
- 11 in einer Perspektivansicht eine Isolierung mit Dämpfungseinheit in einer sechsten Ausführungsform.
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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Die 1 bis 11 zeigen in verschiedenen Ansichten und verschiedenen Detaillierungsgraden eine elektrische Maschine 100 mit verschiedenen Ausführungsformen einer Isolierung 160 mit einer Dämpfungseinheit 170 für ein Starterrelais 42.
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1 zeigt in einer Querschnittansicht die als Andrehvorrichtung ausgebildete elektrische Maschine 100 einer Verbrennungskraftmaschine mit dem Starterrelais 42 oder kurz Relais, auch als Schalt- oder Einrückrelais ausgeführt. Ein Gehäuse 10 der als Starter ausgebildeten elektrischen Maschine 100 umfasst einen zylindrischen Gehäuseteil 11 und einen Deckel 13, die durch nicht weiter dargestellte Schrauben miteinander verbunden sind. Das zylindrische Gehäuseteil 11 ist hinten durch den Deckel 13 verschlossen. In bzw. an dessen Mittelteil befindet sich ein Innenlager oder Kommutatorlager, mit welchem ein hinteres Ende 17a einer Ankerwelle 17 eines elektrischen Andrehmotors 18 gelagert ist, dessen Anker mit 19 bezeichnet ist. Radial außerhalb des Ankers 19 befinden sich an der Wand des Gehäuseteils 11 mehrere (Permanent-)Magnete 20 des Andrehmotors 18. Das vordere Ende der Ankerwelle 17 ist mit einem im Durchmesser reduzierten Endabschnitt 22 in einer achsgleich verlaufenden, nicht weiter dargestellten Sackbohrung 23 einer Abtriebswelle 24 gelagert. Das andere Ende der Abtriebswelle 24 ist in einem das Gehäuseteil 11 verschließenden Lagerschild 25 und einer an diesem angeformten Nabe 26 gelagert. Die Ankerwelle 17 weist nahe ihrem dem Lagerschild 25 zugewandten Ende eine Verzahnung 28 (Sonnenrad) auf, in welche Planetenräder 29 eingreifen, die auch mit einem außen liegenden, feststehenden Hohlrad 30 eines Planetengetriebes 31 kämmen (=Vorgelege).
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Ein Planetenträger 12 treibt die Abtriebswelle 24 an, auf welcher ein Freilauf 33 angeordnet ist, dessen Innenring 34 einen Fortsatz 35 (Ritzel) aufweist, an dem eine Außenverzahnung 36 ausgebildet ist. Der Außenring 37 des Freilaufs 33 ist über ein Steilgewinde 38 mit der Abtriebswelle 24 verbunden. Auf ihn wirkt eine sogenannte Einspurfeder 39 ein. Durch axiales Verschieben des Freilaufs 33 kann die Außenverzahnung 36 mit einem Zahnkranz 40 einer Brennkraftmaschine zwecks des Startvorgangs in Eingriff gebracht werden. Dies geschieht mit Hilfe eines (Einrück-)Relais 42, in welchem beim Einschalten eines Stroms ein Magnetanker über einen Fortsatz 43 einen Hebel 44 verschwenkt, der über eine Kulisse 45, die zwischen Scheiben 46 liegt, den Freilauf 33 nach links verschiebt. Der Hebel 44 ist zweiarmig ausgebildet und mittels Zapfen 48, in einem gehäusefesten Lager 49 schwenkbar angeordnet. Auf diesen Vorgang ist nur kurz eingegangen, da nicht erfindungswesentlich.
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Die Ankerwelle 17 ist an ihrem hinteren lagerseitigen Ende 17a mittels des Innen- oder Kommutatorlagers gelagert. Das Innenlager weist eine Axialspielbegrenzung (hier nicht detailliert gezeigt) auf, durch welches die Ankerwelle 17 in axiale Richtung A gesichert ist. An dem Deckel 13 liegt eine Bürstenplatte 53 an, welche mit dem Deckel 13 verschraubt ist. Die Bürstenplatte 53 ist einstückig ausgebildet. An ihr sind insbesondere aus Kunststoff bestehende Bürstenhalter befestigt, in welchen Kohlen angeordnet sind, die sich unter Federdruck an einen Kommutator 63 anlegen, welcher an der Ankerwelle 17 angeordnet ist. Die Kohlen sind über Anschlusslitzen an einen Kabelschuh angeschlossen, der mit einem Kontakt 68 des Einrückrelais 42 verbunden ist. Die Litzen durchdringen eine Dichtung 70, welche im Gehäuseteil 11 in einer Öffnung angeordnet ist. Die Bürstenplatte 53 ist mit Schrauben 62 am Deckel 13 befestigt.
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Beim Startvorgang der Verbrennungskraftmaschine wird die elektrische Maschine 100 durch einen Magnetschalter kurzzeitig über einen Zahnradtrieb mit der Verbrennungskraftmaschine verbunden. Aufgrund der typischerweise hohen Drehzahl des Elektromotors 11 und eines für den Startvorgang erforderlichen Drehmoments ist ein großes Übersetzungsverhältnis erforderlich. Das gewünschte Übersetzungsverhältnis wird durch das Ritzel 35, insbesondere ein Starterritzel, am Anlasser und durch ein zu dem Starterritzel vergleichsweise großes Ritzel eines zugeordneten Schwungrades erreicht. Das Starterritzel wird durch den Magnetschalter oder auch Elektromagneten mit der Verzahnung des Schwungrads in Eingriff gebracht. Im Anschluss daran wird dann die elektrische Maschine 100 bzw. der Elektromotor 11 durch das Schließen eines Kontaktschalters, der Teil des Magnetschalters respektive Einschiebemagneten ist, eingeschaltet. Das Starterritzel ist mit dem Freilauf 33 ausgerüstet, der verhindert, dass die gestartete Verbrennungskraftmaschine über das noch eingespurte Starterritzel die elektrische Maschine 100 bzw. den Elektromotor 11 mit einer zu hohen Drehzahl antreibt und dadurch beschädigt oder zerstört.
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Das Relais 42 umfasst einen Kontaktschalter. Der Kontaktschalter umfasst in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel eine Kontakteinheit 130, die gehäuseseitig an einem Gehäusedeckel oder kurz Deckel ausgebildet ist. Der Aufbau des Starterrelais 42 ist in 2 detaillierter dargestellt.
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2 zeigt in einer Perspektivansicht das Starterrelais 42 nach 1 in Alleinstellung. Das Starterrelais 42 umfasst ein zylinderförmiges Relaisgehäuse 90, welches stirnseitig eine Bodenplatte 91 aufweist. Der Aufbau des Starterrelais 42 ist in 3 detaillierter dargestellt.
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Die 3 zeigt in einer Querschnittsansicht das Starterrelais 42 nach 2. Koaxial zu dem Startergehäuse 90 ist ein Magnetkern 110 - kurz Kern - angeordnet. In einer axialen Durchgangsöffnung des Kerns 110 ist eine Schaltachse 150 axial bewegbar angeordnet. Die Schaltachse 150 ragt mit einem Teil über den Kern 110 in Richtung einer Kontakteinheit 130 vor. An diesem vorragenden Teil ist eine Isolierung 160 angeordnet. Die Isolierung 160 ist hier als Isolierbuchse 161 ausgebildet. Die Isolierbuchse 161 sitzt mit einer zentrischen, axialen Durchgangsöffnung auf der Schaltachse 150. Dabei ist die Isolierbuchse 161 über eine Feder 162 in axiale Richtung federnd gesichert. Weiter ist an der Schaltachse 150, genauer an der Isolierung 160 eine Kontaktbrücke 120 vorgesehen. Die Kontaktbrücke 120 sitzt mit einer zentrischen, axialen Durchgangsöffnung auf der Isolierung 160. Die Kontaktbrücke 120 ist zur temporären Kontaktierung einer Kontakteinheit 130 ausgebildet. Dabei weist die Kontakteinheit 130 zwei voneinander beabstandete, elektrisch getrennte Kontaktelemente 131 auf. Diese werden bei einem Anliegen der Kontaktbrücke 120 überbrückt. Um nach einem Anliegen der Kontaktbrücke 120 diese bei einem Schalten von den Kontaktelementen 131 weg zu bewegen, ist eine Kontaktrückstellfeder 132 vorgesehen. Diese wird bei Anliegen der Kontaktbrücke 120 vorgespannt. Bei einem Abschalten drückt diese die Kontaktbrücke 120 in Richtung Kern 110. Um nun bei einem Abschalten den Rückprall der Kontaktbrücke 120 zu verringern, ist eine Dämpfungseinheit 170 vorgesehen. Die Dämpfungseinheit 170 ist in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel in die Isolierbuchse 161 integriert, hier einteilig, ausgebildet.
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Die 4 zeigt schematisch in einer Querschnittsansicht einen Ausschnitt des Starterrelais 42 nach 3 in einem ausgeschalteten Zustand. Die 5 zeigt schematisch in einer Querschnittsansicht einen Ausschnitt des Starterrelais 42 nach 4 in einem eingeschalteten Zustand. In dem ausgeschalteten Zustand nach 4 liegt die Isolierbuchse 161 mit einer Stirnseite an dem Kern 110 an. Die Isolierbuchse weist zwei zylindrische Abschnitte 162, 163 auf. Der zylindrische Abschnitt 162 ist benachbart zu dem Kern 110 bzw. auf der dem Kern 110 zugewandten Seite angeordnet. Daran koaxial angrenzend ist der zylindrische Abschnitt 163 ausgebildet, welcher der Kontakteinheit 130 zugewandt ist. Der zylindrische Abschnitt 162 weist einen größeren Durchmesser auf, als der zylindrische Abschnitt 163, sodass zwischen den beiden Abschnitten eine Schulter ausgebildet ist. An diese Schulter angrenzend auf dem zylindrischen Abschnitt 163 sitz die Kontaktbrücke 120. Diese ist in dem ausgeschalteten Zustand durch die Breite des zylindrischen Abschnitts 162 von dem Kern beabstandet. Zudem ist die Kontaktbrücke 120 beabstandet von der Kontakteinheit 130. Wird nun das Starterrelais 42 eingeschaltet, so wird die Schaltwelle 150 in Richtung Kontakteinheit 130 aus dem Kern 130 herausbewegt. Dabei wird die Isolierung 160 samt Kontaktbrücke 120 mit bewegt, bis die Kontaktbrücke 120 an den Kontaktelementen 131 der Kontakteinheit 130 anliegt. Dabei wird die Kontaktrückstellfeder 140 vorgespannt. Während einer Einschaltdauer liegt die Kontaktbrücke 120 an der Kontakteinheit an. Wird nun das Relais 42 ausgeschaltet, so wird die Schaltachse 150 zurück in den Kern 110 bewegt. Dabei bewegt sich die Isolierung 160 entsprechend mit. Initiiert wird die Bewegung durch die Kontaktrückstellfeder 140, welche die Kontaktbrücke 120 weg von der Kontakteinheit 130 in Richtung Kern 110 zwingt. Schlägt nun die Isolierung 160 an den Kern 110 an, so würde die Isolierung 160 samt Kontaktbrücke 120 zurückschlagen und wieder in Richtung Kontakteinheit 130 bewegt. Durch die Dämpfungseinheit 170 wird dieses Rückprellen minimiert, sodass ein sicheres und zuverlässiges Schalten gewährleistet ist. Die 6 bis 11 zeigen verschiedene Ausführungsformen der Isolierung 160 mit der Dämpfungseinheit 170.
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Die 6 zeigt in einer Perspektivansicht eine Isolierung 160 mit Dämpfungseinheit 170 des Starterrelais 42 in einer ersten Ausführungsform. In dieser Ausführungsform weist die Isolierbuchse 161 die zwei zylindrischen Abschnitte 162, 163 auf. Die Dämpfungseinheit 170 ist in dem ersten zylindrischen Abschnitt 162 integriert ausgebildet. In der dargestellten Ausführungsform umfasst die Dämpfungseinheit 170 radiale Durchgangsöffnungen 171 in dem zylindrischen Abschnitt 162. Diese Durchgangsöffnungen 171 erstrecken sich radial von einer äußeren Oberfläche des zylindrischen Abschnitts 162 zu der inneren, axialen Durchgangsöffnung, die hier als zylindrische Durchgangsöffnung geeignet für die Schaltachse 110 ausgebildet ist. Die radialen Durchgangsöffnungen 171 sind über den Umfang des zylindrischen Abschnitts 162 beabstandet zueinander verteilt angeordnet. Die Kontur der Durchgangsöffnungen 171 ist am Außenumfang des zylindrischen Abschnitts 162 etwa ellipsenförmig. Von dem Außenumfang des zylindrischen Abschnitts 162 hin zu der axialen Durchgangsöffnung verjüngt sich der Außenumfang der radialen Durchgangsöffnung 171. Weiter umfasst die Dämpfungseinheit 170 eine wellenförmige Kontur 172, die an der zu dem Kern weisenden Stirnseite der Isolierung 160 ausgebildet ist. Die Stirnseite liegt somit nicht plan an dem Kern 110 an, sondern ist in einem unbelasteten Zustand teilweise beabstandet zu dem Kern 110 ausgebildet. Durch die seitlichen Öffnungen kann eine Wand des zylindrischen Abschnitts 162 in sich komprimiert werden und somit Energie durch innere Reibung abbauen.
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Die 7 zeigt in einer Perspektivansicht eine Isolierung 160 mit Dämpfungseinheit 170 in einer zweiten Ausführungsform. In der zweiten Ausführungsform ist die Isolierung 160 als Isolierbuchse 161 wie zu 6 beschrieben ausgebildet. Die Dämpfungseinheit 170 umfasst hier jedoch keine radialen Durchgangsöffnungen 171 wie in 6, sondern weist axial an dem zylindrischen Abschnitt 162 ausgebildet Schlitze 172 auf. Die Schlitze 172 erstrecken sich von der zu dem Kern 110 gewandten Stirnseite in Richtung zweiter zylindrischer Abschnitt 163. Dabei erstrecken sich die Schlitze 172 in radiale Richtung durch den gesamten zylindrischen Abschnitt 162, das heißt von einer äußeren Oberfläche hin zu der inneren, axialen Durchgangsöffnung. An einem Ende sind die Schlitze abgerundet zur besseren Kraftaufnahme. In der dargestellten Ausführungsform sind zwei Schlitze 172 sichtbar dargestellt. Diese sind in Umfangsrichtung voneinander beabstandet ausgebildet. Die Schlitze 172 ermöglichen eine radiale Bewegung der Isolationsbuchse 161, wenn diese auf den Kern 110 aufschlägt. Schrägen an der Aufschlagfläche begünstigen diese Bewegung. Dadurch wird über die Verformung und Reibung auf dem Kern 110 Energie abgebaut.
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Die 8 zeigt in einer Perspektivansicht die Isolierung 160 mit der Dämpfungseinheit 170 in einer dritten Ausführungsform. In der dritten Ausführungsform ist die Isolierung 160 als Isolierbuchse 161 wie zu 6 beschrieben ausgebildet. Die Dämpfungseinheit 170 ist als zusätzliches, das heißt separates, Bauteil ausgebildet. Dieses ist an der zu dem Kern 110 weisenden Stirnseite der Isolierbuchse 161 angeordnet. Die Isolierbuchse 161 und die Dämpfungseinheit 170 sind, vorzugsweise als Verbundbauteil ausgebildet. Die Dämpfungseinheit 170 umfasst hier einen ringförmigen Dämpfungskörper 173. Dieser ist aus einem geeigneten dämpfenden Material ausgebildet, das bevorzugt sich von dem Material der Isolierbuchse unterscheidet. Der Dämpfungskörper 173 wird auf die Isolierbuchse 161 aufgebracht. Die Energieminderung findet dann in diesem Dämpfungskörper 173 statt. Der Dämpfungskörper 173 ist bevorzugt aus einem dämpfenden Material ausgeführt, welches nicht die Eigenschaften bezüglich Temperatur und Festigkeit der Isolierbuchse 160 erfordert. Der Dämpfungskörper kann auf unterschiedliche Weise aufgebracht werden und kann an unterschiedlichsten Stellen angebracht werden. Diese Stellen können je nach Design ausgewählt werden.
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Die 9 zeigt in einer Perspektivansicht die Isolierung 160 mit der Dämpfungseinheit 170 in einer vierten Ausführungsform. In dieser Ausführungsform weicht die Kontur der Isolierbuchse 161 von der in den 6 bis 8 dargestellten Kontur ab. In dem Ausführungsbeispiel nach 9 ist der Außenumfang des zylindrischen Abschnitts 162 zu der zu dem Kern 110 weisenden Stirnseite abgeschrägt. Die Dämpfungseinheit 170 ist als separates Bauteil ausgebildet. Dabei umfasst die Dämpfungseinheit 170 ein an die Abschrägung angepasstes Dämpfungselement 174. Das Dämpfungselement 174 ist bevorzugt aus einem anderen Material als die Isolierbuchse 161 ausgebildet. Zudem umfasst die Dämpfungseinheit 170 neben der Abschrägung an der Isolierbuchse 161 und dem zusätzlichen Dämpfungselement 174 eine Abschrägung an dem Kern 110, welche mit dem Dämpfungselement 174 bzw. der Isolierbuchse 161, genauer mit den korrespondierenden Abschrägungen zusammenwirkt. Um eine optimierte Dämpfung zu realisieren, wird zusätzlich eine Reibung des speziell ausgeformten Dämpfungselements 174 als Zusatzteil genutzt. Dabei weist die Isolierbuchse 161 einen definierten Winkel für die Abschrägung auf. Ein korrespondierendes Gegenstück oder ein korrespondierender Abschnitt an dem Kern 110 weist einen ähnlichen Winkel auf, sodass beim Auftreffen die entsprechenden Bauteile in sich reiben und zentriert werden. Dabei wird eine Reibung erzeugt, welche die Aufprallenergie vernichtet. Zusätzlich reibt das Zusatzteil auf dem Kern 110, um Energie zu vernichten.
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Die 10 zeigt in einer Perspektivansicht die Isolierung 160 mit Dämpfungseinheit 170 in einer fünften Ausführungsform. Auch hier weist die Isolierbuchse 161 eine Abschrägung wie in 9 auf. Zudem weist ein korrespondierender Abschnitt am Kern 110 eine entsprechende Abschrägung auf. Entsprechend umfasst die Dämpfungseinheit 170 die beiden Abschrägungen, sodass die Dämpfungseinheit 170 sowohl in der Isolierung 160 als auch in dem Kern 110 integriert ausgebildet ist. Die Reibung für die Dämpfung wird hier zwischen der Isolierbuchse 161 und dem Kern 110 erzeugt. Dabei weist der Kern eine kegelförmige Kontur auf, korrespondierend zu der Abschrägung der Isolierbuchse 161. In dieser liegt die Isolierbuchse bei einem Kontakt an bzw. auf diese trifft die Isolierbuche 161 beim Abschalten. In einer Ausführungsform ist eine zusätzliche geschlitzte Kontur der Isolierbuchse 161 vorgesehen, um eine Deformation der Isolierbuchse zu verbessern. Zum einen wird dadurch mehr Energie in Reibung umgesetzt und zum anderen wird die axiale Krafteinwirkung an den Winkeln in unterschiedliche Richtungen aufgeteilt, sodass eine Rücksprungkraft reduziert wird. Diese Ausführung ist in 11 verdeutlicht.
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Die 11 zeigt in einer Perspektivansicht die Isolierung 160 mit der Dämpfungseinheit 170 in einer sechsten Ausführungsform. Wie zuvor ausgeführt, weist die Isolierbuchse 161 eine Abschrägung wie in 9 und 10 auf. Zudem weist ein korrespondierender Abschnitt am Kern 110 eine entsprechende Abschrägung auf. Entsprechend umfasst die Dämpfungseinheit 170 die beiden Abschrägungen, sodass die Dämpfungseinheit 170 sowohl in der Isolierung 160 als auch in dem Kern 110 integriert ausgebildet ist. Weiter umfasst die Dämpfungseinheit 170 einen Schlitz oder mehrere Schlitze 172, wie in 7 bereits dargestellt. Die Reibung für die Dämpfung wird hier zwischen der Isolierbuchse 161 und dem Kern 110 erzeugt. Der Kern weist eine kegelförmige Kontur auf, korrespondierend zu der Abschrägung der Isolierbuchse 161. In dieser liegt die Isolierbuchse bei einem Kontakt an bzw. auf diese trifft die Isolierbuche 161 beim Abschalten. Die Schlitze 172 sorgen für eine verbesserte Deformation der Isolierbuchse 161. Dadurch wird mehr Energie in Reibung umgesetzt. Zudem wird die axiale Krafteinwirkung an den Winkeln in unterschiedliche Richtungen aufgeteilt, sodass die Rücksprungkraft reduziert wird.
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Bei der vorliegenden Erfindung wird der Rückprellstoß gezielt gedämpft. Dadurch wird eine Rückprellhöhe nach dem Abschalten reduziert und es können geringere Kontaktabstände verwendet werden. Das bringt Vorteile hinsichtlich Bauraum und den Bauteilkosten. Für die Dämpfung können unterschiedliche Ansätze genutzt werden. Im Wesentlichen muss die Energie aus dem Abschalten über Reibung verringert werden. Grundsätzlich kann die Geometrie der Bauteile, zwischen denen es zum Stoß kommt, und/oder die Dämpfungseigenschaften des Materials dieser Bauteile, optimiert werden. Das Material wird durch die thermische Belastung und die Festigkeitseigenschaften bestimmt. Für weitere Reibungsverluste wird in einer Ausführung die Geometrie der involvierten Bauteile optimiert. Hierbei wird in einer Ausführung das entsprechende Bauteil in sich verformt und durch innere Reibung des Bauteils verringert sich die Energie. Dies kann durch eine geeignete Geometrieanpassung erfolgen, so dass das jeweilige Bauteil eine größere Verformung aufnehmen kann.
