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Die Erfindung bezieht sich auf eine Startvorrichtung für eine Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Stand der Technik
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In der
DE 10 2011 087 800 A1 wird eine Startvorrichtung für eine Brennkraftmaschine beschrieben, die ein Starterritzel umfasst, das axial zwischen einer zurückgezogenen Außereingriffsposition und einer vorgerückten Eingriffsposition mit einem Zahnkranz der zu startenden Brennkraftmaschine verstellbar ist. Die axiale Verstellbewegung des Starterritzels wird von einem elektromagnetischen Starterrelais erzeugt, das eine Einzugswicklung umfasst, bei deren Bestromung ein Hubanker des Starterrelais verstellt und das Starterritzel in die Eingriffsposition ausgelenkt wird. Das Starterrelais weist zudem eine Haltewicklung auf, mit der ein Stromkreis eines elektrischen Startermotors geschlossen wird, sobald das Starterritzel in den Zahnkranz eingespurt ist. Daraufhin wird der elektrische Startermotor gestartet und das Starterritzel in Drehung versetzt.
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In den Stromkreis der Haltewicklung ist ein Temperaturschalter integriert, der beim Überschreiten einer Schalttemperatur öffnet, so dass der Stromkreis unterbrochen ist und der Startermotor nicht betrieben werden kann. Der Temperaturschalter dient als Überlastschutz und verhindert bei einer Überlastung einen Brand der Startvorrichtung. Wird die Schalttemperatur nach einer Abkühlphase unterschritten, schließt der Temperaturschalter wieder, so dass der Motor über die Startvorrichtung erneut gestartet werden kann.
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Offenbarung der Erfindung
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Mithilfe der erfindungsgemäßen Startvorrichtung können Brennkraftmaschinen gestartet werden, indem ein Starterritzel der Startvorrichtung, welches von einem elektrischen Startermotor antreibbar ist, von einem Starterrelais zwischen einer Außereingriffsposition und einer Eingriffsposition verstellt wird, in der das Starterritzel mit dem Zahnkranz einer Brennkraftmaschine kämmt. Bei Bestromung des Starterrelais wird das Starterritzel verstellt. In der Eingriffsposition des Starterritzels mit dem Zahnkranz wird der elektrische Startermotor angetrieben, woraufhin das Starterritzel in Drehung versetzt wird.
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Als Überlastschutz ist in einen Stromkreis der Startvorrichtung ein Temperaturschalter mit einem Temperaturschaltelement integriert, das unterhalb einer Schalttemperatur in geschlossener Position und oberhalb der Schalttemperatur in geöffneter Position steht. In der geschlossenen Position, die ein Temperaturschaltelement des Temperaturschalters unterhalb der Schalttemperatur einnimmt, ist der Stromkreis geschlossen oder kann von einem weiteren Schaltelement geschlossen werden. In der geöffneten Position des Temperaturschalters ist dagegen der Stromkreis in jedem Fall unterbrochen, so dass der Betrieb der Startvorrichtung unmöglich ist. Der Schaltzustand des Temperaturschalters wird von dem Temperaturschaltelement bestimmt.
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Bei der erfindungsgemäßen Startvorrichtung ist in den Temperaturschalter ein elektrisches Heizelement integriert, das zur Beheizung des Temperaturschaltelements bei geöffneter Position dient. Das elektrische Heizelement wird herangezogen, um die Temperatur des Temperaturschaltelementes oberhalb der Schalttemperatur zu halten, so dass das Temperaturschaltelement in seiner geöffneten Position verharrt, solange das Heizelement bestromt wird. Über das Heizelement kann somit gesteuert werden, wann das Temperaturschaltelement wieder in die geschlossene Position zurückkehrt und ein weiterer Betrieb der Startvorrichtung ermöglicht wird.
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Indem zunächst noch das Temperaturschaltelement in seiner geöffneten Position verharrt, kann sichergestellt werden, dass ein noch bestehender Starterwunsch des Fahrers nicht umgesetzt wird. Es wird verhindert, dass nach Ablauf einer Wartephase, in der das Temperaturschaltelement geöffnet und der Starterwunsch ausgesetzt ist, ohne weitere Einflussnahme durch den Fahrer die Startvorrichtung plötzlich betätigt und die Brennkraftmaschine gestartet wird, was zu einer Schreckreaktion des Fahrers führen kann. Bei der erfindungsgemäßen Startvorrichtung sorgt das integrierte elektrische Heizelement für einen anhaltenden geöffneten Zustand des Temperaturschalters und schließt damit ein plötzliches Starten der Brennkraftmaschine aus, wodurch Schreckreaktionen des Fahrers vermieden werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführung ist das elektrische Heizelement im gleichen Stromkreis wie das Temperaturschaltelement angeordnet und verläuft parallel zum Temperaturschaltelement. Liegt somit aufgrund eines noch bestehenden Startwunsches ein Starterstrom an, so strömt der Starterstrom durch das elektrische Heizelement und führt zu einer Erwärmung des Heizelementes, so dass das Temperaturschaltelement von dem Heizelement erwärmt und die Schalttemperatur nicht unterschritten wird. Zweckmäßigerweise ist jedoch das elektrische Heizelement hochohmig ausgeführt und weist insbesondere einen höheren elektrischen Widerstand auf als das Temperaturschaltelement, um zu verhindern, dass der durch das elektrische Heizelement geführte Strom zu einem versehentlichen Starten der Startvorrichtung führt.
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In einer alternativen Ausführung liegen das elektrische Heizelement und das Temperaturschaltelement in separaten Stromkreisen, wobei es jedoch auch in diesem Fall zweckmäßig ist, dass das elektrische Heizelement vom Starterstrom bzw. der Starterspannung beaufschlagt wird. Bei einer Ausführung in getrennten Stromkreisen besteht keine Gefahr, dass die Startvorrichtung versehentlich gestartet wird. Dementsprechend kann der elektrische Widerstand des Heizelementes allein nach der gewünschten Erwärmung des Temperaturschaltelementes gewählt werden.
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Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist in den Temperaturschalter ein Transistor integriert, wobei das elektrische Heizelement mit dem Gate des Transistors verbunden ist. Über den Transistor kann bei geschlossenem Temperaturschaltelement die Höhe des durchgeleiteten Stroms gesteuert werden.
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Das Heizelement umfasst, gemäß weiterer zweckmäßiger Ausführung, mindestens einen elektrischen Widerstand. Es kommen auch Ausführungen mit mehreren, beispielsweise zwei in Reihe geschalteten elektrischen Widerständen in Betracht. Im Falle einer Verwendung eines Transistors im Temperaturschalter ist es zweckmäßig, dass das Gate des Transistors zwischen den beiden in Reihe liegenden Widerständen liegt, die parallel zum Transistor geschaltet sind. Die beiden elektrischen Widerstände können identisch aufgebaut sein oder sich in mindestens einem Parameter, beispielsweise der Höhe des Widerstandes unterscheiden.
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Gemäß noch einer weiteren zweckmäßigen Ausführung liegt der Temperaturschalter im Stromkreis einer Relaiswicklung des Starterrelais, das Bestandteil der Startvorrichtung ist. Das Starterrelais umfasst beispielsweise zwei Relaiswicklungen, von denen eine erste Relaiswicklung als Einzugswicklung dient, über die das Starterritzel verstellt wird, und die zweite Relaiswicklung als Haltewicklung, über die der elektrische Startermotor eingeschaltet wird. Der Temperaturschalter liegt vorzugsweise im Stromkreis der Haltewicklung, so dass bei geöffnetem Temperaturschalter ein Starten des elektrischen Startermotors ausgeschlossen ist.
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Der Temperaturschalter kann auch unmittelbar im Stromkreis des elektrischen Startermotors angeordnet sein.
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Gemäß noch einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist das Temperaturschaltelement als ein Bimetallelement ausgebildet. Mit dem Überschreiten der Schalttemperatur ändert sich die Position des Bimetallelementes, wodurch der Temperaturschalter geöffnet wird. Unterschreitet die Temperatur die Schalttemperatur, so nimmt das Bimetallelement wieder seine ursprüngliche Position ein, und der Temperaturschalter ist wieder geschlossen.
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Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
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1 eine Startvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, mit einem Temperaturschalter im Stromkreis einer Haltewicklung eines Starterrelais,
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2 einen Temperaturschalter in geschlossener Position,
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3 den Temperaturschalter in geöffneter Position.
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Die in 1 dargestellte Startvorrichtung 1 für eine Brennkraftmaschine umfasst ein Starterritzel 2, das axial zwischen einer zurückgezogenen Außereingriffsposition und einer vorgerückten Eingriffsposition verstellbar ist, in der das Starterritzel 2 mit einem Zahnkranz 3 der zu startenden Brennkraftmaschine kämmt. Die axiale Verstellbewegung des Starterritzels 2 wird mithilfe eines elektromagnetischen Starterrelais 4 durchgeführt, das über einen Koppelhebel 5 mit dem Starterritzel 2 gekoppelt ist. Bei einer Bestromung einer als Einzugswicklung ausgeführten Relaiswicklung 6 des Starterrelais 4 wird der Hubanker 7 des Starterrelais verstellt, an dem der Koppelhebel 5 angreift. Die Verstellbewegung des Hubankers 7 wird über den Koppelhebel 5 in eine axiale Stellbewegung des Starterritzels 2 umgesetzt.
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Die Startvorrichtung 1 ist mit einer Freilaufeinrichtung 8 versehen, die als Rollenfreilauf ausgebildet ist. Der Koppelhebel 5 wirkt auf ein Federelement, das einen Mitnehmer 9 axial kraftbeaufschlagt. Mit dem Mitnehmer 9 wirkt ein Ritzel- bzw. Rollenbund zusammen, der einteilig mit dem Starterritzel 2 ausgebildet ist. Der Rollenfreilauf erlaubt eine Übertragung der Drehbewegung in Antriebsrichtung eines elektrischen Startermotors 10. Sobald nach dem Starten der Brennkraftmaschine die Drehgeschwindigkeit des Zahnkranzes 3 so hoch wird, dass die Antriebsrichtung umgekehrt wird, wird über den Rollenfreilauf die kinematische Kopplung zwischen dem Mitnehmer 9 und dem Ritzelbund des Starterritzels aufgehoben.
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Der elektrische Startermotor 10 ist koaxial zum Starterritzel 2 angeordnet, die Antriebsbewegung der Motorwelle wird über ein Getriebe 11 auf die Freilaufeinrichtung 8 und das Starterritzel 2 übertragen. Der Startermotor 10 wird über das Starterrelais 4 gestartet, das mit einer Halte- bzw. Schaltwicklung 12 versehen ist, über die ein Schalter 13 im Stromkreis des Startermotors 10 geschlossen wird. Bei Bestromung der Haltewicklung 12 wird der Schalter 13 umgelegt und der Stromkreis geschlossen, so dass der Startermotor 10 gestartet wird.
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In den Stromkreis der Haltewicklung 12 ist ein Temperaturschalter 14 integriert, der zwischen einer geöffneten und einer geschlossenen Position schaltet, sobald eine Schalttemperatur über- bzw. unterschritten wird. Unterhalb der Schalttemperatur steht der Temperaturschalter 14 in geschlossener Position, oberhalb der Schalttemperatur in geöffneter Position, in der der Stromkreis durch die Haltewicklung 12 unterbrochen ist. Über den Temperaturschalter 14 wird die Masseverbindung im Stromkreis hergestellt.
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In 2 ist der Temperaturschalter 14 in geschlossener Position, in 3 in geöffneter Position dargestellt. Der Temperaturschalter 14 umfasst ein Temperaturschaltelement 15, das unterhalb der Schalttemperatur geschlossen und oberhalb der Schalttemperatur geöffnet ist. Das Temperaturschaltelement 15 liegt im Stromkreis eines Transistors 16 des Temperaturschalters, und zwar in der Stromleitung zwischen Source und Drain des beispielhaft als P-Kanal-Transistors ausgeführten Transistors 16.
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Parallel zum Transistor 16 sind zwei elektrische Widerstände 17 und 18 geschaltet, die die Funktion von Heizelementen haben. Bei geschlossenem Temperaturschaltelement 15 fließt nur ein verhältnismäßig kleiner Strom über die Widerstände 17 und 18, der größere Strom fließt zwischen Source und Drain des Transistors 16. Bei geöffnetem Temperaturschaltelement 15 ist dagegen der Stromfluss durch den Transistor 16 unterbrochen, es fließt nur ein Strom über die Widerstände 17 und 18, die daraufhin Wärme entwickeln, welche, wie in 3 mit den Pfeilen angedeutet, die Temperatur des Temperaturschaltelementes 15 oberhalb der Schalttemperatur halten.
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Somit lässt sich folgende Funktionsweise realisieren:
Erfolgt, wie in 2 mit den Pfeilen angedeutet, von außen ein Temperatureintrag in den Temperaturschalter 14, beispielsweise aufgrund einer Überlastungssituation, so wird bei Überschreitung der Schalttemperatur das vorzugsweise als Bimetallelement ausgeführte Temperaturschaltelement 15 aus der in 2 dargestellten geschlossenen Position in die in 3 dargestellte geöffnete Position überführt. Liegt noch ein Starterstrom an dem Temperaturschalter 14 an, so fließt der Strom über die elektrischen Widerstände 17 und 18, die die Aufgabe von Heizelementen haben und die Temperatur im Temperaturschaltelement 15 oberhalb der Schalttemperatur halten, so dass das Temperaturschaltelement 15 in der geöffneten Position gemäß 3 bleibt. Ein Stromfluss über den Transistor 16 ist somit ausgeschlossen. Der Stromfluss über die Widerstände 17 und 18 ist dagegen aufgrund des hohen Widerstandes so gering, dass ein Einschalten des elektrischen Startermotors ausgeschlossen ist.
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Erst wenn kein Starterstrom am Temperaturschalter 14 mehr anliegt, ist auch der Stromfluss durch die Widerstände 17 und 18 beendet, so dass diese keine Wärme mehr entwickeln und die Temperatur des Temperaturschaltelementes 15 unter die Schalttemperatur absinken kann, woraufhin der Temperaturschalter 14 wieder geschlossen wird. Bei einem nachfolgenden Startwunsch des Fahrers kann die Startervorrichtung in ordnungsgemäßer Weise betätigt und die Brennkraftmaschine gestartet werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011087800 A1 [0002]
