DE102017216095A1

DE102017216095A1 - Magnetic drive for an electric starter of an internal combustion engine

Info

Publication number: DE102017216095A1
Application number: DE102017216095.0A
Authority: DE
Inventors: Dejan Manfreda
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2017-09-12
Filing date: 2017-09-12
Publication date: 2019-03-14

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Magnetantrieb (6) für einen elektrischen Anlasser (1) für eine Brennkraftmaschine (2), mit einem Kolben (21), mit mindestens einer Spule (40. 41, 42, 44), die ein Magnetfeld erzeugt, um den Kolben (21) von einer Passivstellung (PS) in eine Aktivstellung (AS) zu bewegen, mit einem magnetischen Bypass (45), der zumindest in einer Stellung zwischen der Passivstellung (PS) und der Aktivstellung (AS) das von der Spule (40, 41, 42, 44) erzeugte Magnetfeld teilweise von dem Kolben (21) abschirmt.Um eine kompaktere Bauform zu erzielen, wird vorgeschlagen, dass zumindest eine solche Spule (40, 41, 42, 44) eine ferromagnetische Wicklung (50) aufweist, die den magnetischen Bypass (45) zumindest teilweise bildet.The invention relates to a magnetic drive (6) for an electric starter (1) for an internal combustion engine (2), comprising a piston (21) with at least one coil (40, 41, 42, 44) which generates a magnetic field around the Move piston (21) from a passive position (PS) in an active position (AS), with a magnetic bypass (45), at least in a position between the passive position (PS) and the active position (AS) of the coil (40 , 41, 42, 44) partially shields the piston (21). In order to achieve a more compact design, it is proposed that at least one such coil (40, 41, 42, 44) has a ferromagnetic winding (50), which at least partially forms the magnetic bypass (45).

Description

Die Erfindung betrifft einen Magnetantrieb für einen elektrischen Anlasser einer Brennkraftmaschine, insbesondere gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung einen Anlasser für eine Brennkraftmaschine mit einem solchen Magnetantrieb.The invention relates to a magnetic drive for an electric starter of an internal combustion engine, in particular according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a starter for an internal combustion engine with such a magnetic drive.

Bei solchen Magnetantrieben wird mit Hilfe mindestens einer Spule ein Magnetfeld erzeugt, um einen Kolben von einer Passivstellung in eine Aktivstellung zu bewegen. Der Kolben ist dann üblicherweise mit einem Antriebsritzel des Anlassers verbunden, so dass mit Hilfe des Magnetantriebs das Antriebsritzel von einer Nichteingriffsstellung in eine Eingriffsstellung gebracht werden kann, in welcher das Antriebsritzel in Eingriff mit einem anzutreibenden Zahnrad steht, so dass mit Hilfe des Anlassers die Brennkraftmaschine gestartet werden kann.In such magnetic drives, a magnetic field is generated by means of at least one coil to move a piston from a passive position to an active position. The piston is then usually connected to a drive pinion of the starter, so that by means of the magnetic drive, the drive pinion can be brought from a disengaged position into an engaged position, in which the drive pinion is in engagement with a driven gear, so that by means of the starter, the internal combustion engine can be started.

Bei bekannten Magnetantrieben, wie sie beispielsweise aus der US 8 248 193 B2 bekannt sind, sind drei unterschiedliche Spulen vorgesehen, wobei eine Zugspule nur bestromt wird, wenn der Kolben bewegt werden soll. Eine Haltespule wird sowohl beim Bewegen des Kolbens als auch beim Halten des Kolbens in einer Aktivstellung bestromt. Des Weiteren ist eine Gegenspule vorgesehen, welche die unterschiedlichen Wicklungsanzahlen in der Zugspule und der Haltespule ausgleichen. Dadurch kann verhindert werden, dass wenn nach dem Motorstart der Anlasser als Generator wirkt, die Spulen des Magnetantriebs ein Haltemoment bildet, das verhindert, dass das Antriebsritzel zurück in die Nichteingriffsstellung bewegt werden kann. Die Kombination aus diesen drei Spulen ist ein schwer zu optimierendes System, so dass nicht ohne weiteres möglich ist einzelne Parametern, wie beispielsweise Wicklungszahlen oder Leitungsdurchmesser der Spulen, zu ändern, ohne Änderungen in allen Teilen oder in den anderen Spulen zu bewirken.In known magnetic drives, such as those from the US Pat. No. 8,248,193 B2 are known, three different coils are provided, a train coil is energized only when the piston is to be moved. A holding coil is energized both when moving the piston and when holding the piston in an active position. Furthermore, a counter-coil is provided, which compensate for the different numbers of turns in the tension coil and the holding coil. Thereby, it can be prevented that, when the starter acts as a generator after the engine starts, the coils of the magnetic drive form a holding torque that prevents the pinion gear from being moved back to the disengaged position. The combination of these three coils is a system that is difficult to optimize, so that it is not easily possible to change individual parameters, such as winding numbers or line diameters of the coils, without causing changes in all parts or in the other coils.

Gemäß der US 8 248 193 B2 ist nun ein magnetischer Bypass vorgesehen, welcher die magnetischen Kräfte reduziert, wenn gerade das Antriebsritzel des Anlassers in Eingriff mit dem anzutreibenden Zahnrad kommt. Dadurch werden die Magnetkräfte reduziert, so dass die Verschleißerscheinungen an dem Antriebsritzel und dem anzutreibenden Zahnrad reduziert werden können.According to the US Pat. No. 8,248,193 B2 Now, a magnetic bypass is provided, which reduces the magnetic forces when just the drive pinion of the starter comes into engagement with the gear to be driven. As a result, the magnetic forces are reduced, so that the wear on the drive pinion and the gear to be driven can be reduced.

Nachteilig an dieser Lösung ist, dass zusätzlich ferromagnetisches Material innerhalb des Magnetantriebs eingebracht werden muss, so dass sich das Gesamtvolumen des Magnetantriebs erhöht.A disadvantage of this solution is that in addition ferromagnetic material must be introduced within the magnetic drive, so that increases the total volume of the magnetic drive.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte oder zumindest andere Ausführungsform eines Magnetantriebs bereitzustellen, die sich insbesondere durch eine kompaktere Bauform auszeichnet.The present invention has for its object to provide an improved or at least other embodiment of a magnetic drive, which is characterized in particular by a more compact design.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is achieved by the subjects of the independent claims. Advantageous developments are the subject of the dependent claims.

Die Erfindung beruht auf der Grundidee, eine der vorhandenen Spulen, die das Magnetfeld erzeugen, zumindest teilweise aus ferromagnetischem Material herzustellen, so dass durch die ferromagnetischen Wicklungen dieser Spule der magnetische Bypass zumindest teilweise gebildet werden kann. Anders ausgedrückt, ist ein stromdurchflossener Leiter aus ferromagnetischem Material gebildet. Dadurch ergibt sich eine Doppelnutzung des ferromagnetischen Materials sowohl als Bypass, als auch als Magnetspule. Daher kann auf diese Weise eine besonders kompakte Bauweise erzielt werden. Erfindungsgemäß ist daher vorgesehen, dass zumindest eine solche Spule eine ferromagnetische Wicklung aufweist, die den magnetischen Bypass zumindest teilweise bildet.The invention is based on the basic idea of at least partially producing one of the existing coils which generate the magnetic field from ferromagnetic material, so that the magnetic bypass can be formed at least partially by the ferromagnetic windings of this coil. In other words, a current-carrying conductor is formed of ferromagnetic material. This results in a double use of the ferromagnetic material both as a bypass, as well as a magnetic coil. Therefore, a particularly compact construction can be achieved in this way. According to the invention, it is therefore provided that at least one such coil has a ferromagnetic winding which at least partially forms the magnetic bypass.

In der Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen wird unter einer ferromagnetischen Wicklung eine Wicklung einer Spule verstanden, die ferromagnetisches Material aufweist.In the specification and the appended claims, a ferromagnetic winding means a winding of a coil comprising ferromagnetic material.

In der Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen wird unter einer Wicklung einer Spule ein aufgewickelter elektrischer Leiter verstanden, die zumindest um einen vollständigen Umlauf aufgewickelt ist.In the description and the appended claims, a winding of a coil is understood to mean a wound-up electrical conductor which is wound up at least by one complete revolution.

In der Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen beziehen sich die Begriffe „axial“, „radial“ und „Umfangsrichtung“ auf die mindestens eine Magnetfeldspule.In the specification and the appended claims, the terms "axial", "radial" and "circumferential direction" refer to the at least one magnetic field coil.

Es versteht sich, dass die ferromagnetische Wicklung aus einem ferromagnetischen Material hergestellt ist, das auch elektrisch leitfähig ist, um die Doppelnutzung des Materials zu ermöglichen. Solche ferromagnetischen Materialien können beispielsweise Eisen, Nickel oder Kobalt oder Legierungen aus diesen Metallen umfassen.It is understood that the ferromagnetic winding is made of a ferromagnetic material that is also electrically conductive to allow for the dual use of the material. Such ferromagnetic materials may include, for example, iron, nickel or cobalt or alloys of these metals.

Eine günstige Möglichkeit sieht vor, dass der Magnetantrieb ein Gehäuse aufweist, das ferromagnetisches Material aufweist, dass in dem Gehäuse ein Spulenträger angeordnet ist, dass der Spulenträger die mindestens eine Spule trägt, dass der Spulenträger ein nicht-ferromagnetisches Material aufweist. Bei einem solchen Aufbau bewirkt das ferromagnetische Gehäuse eine Leitung des magnetischen Flusses, so dass der von den Spulen erzeugte magnetische Fluss im Innenraum, also in den von dem Spulenträger umschlossenen Raum, erhöht werden kann. Daher kann durch das ferromagnetische Material des Gehäuses die Kraft auf ein in dem Gehäuse angeordneten Kolben erhöht werden.A favorable possibility provides that the magnetic drive has a housing which has ferromagnetic material, that a coil carrier is arranged in the housing, that the coil carrier carries the at least one coil, that the coil carrier has a non-ferromagnetic material. With such a structure, the ferromagnetic housing causes conduction of the magnetic flux, so that the magnetic flux generated by the coils in the interior space, that is, in the space enclosed by the coil support, is increased can. Therefore, by the ferromagnetic material of the housing, the force can be increased to a piston arranged in the housing.

Eine weitere günstige Möglichkeit sieht vor, dass der Spulenträger eine Außenfläche aufweist, an welcher die mindestens eine Spule angeordnet ist, und dass mindestens eine solche ferromagnetische Wicklung an der Außenfläche des Spulenträgers anliegt. Dadurch ist die mindestens eine ferromagnetische Wicklung zumindest eine der Wicklungen, die am weitesten innen liegen. Dadurch können die innen liegenden ferromagnetischen Wicklungen den magnetischen Fluss gezielt ablenken, so dass die Kraft auf den Kolben zumindest in manchen Positionen reduziert ist.Another favorable possibility provides that the coil carrier has an outer surface on which the at least one coil is arranged, and that at least one such ferromagnetic winding rests against the outer surface of the bobbin. As a result, the at least one ferromagnetic winding is at least one of the windings which lie furthest inward. As a result, the inner ferromagnetic windings can deflect the magnetic flux targeted, so that the force is reduced to the piston at least in some positions.

Eine weitere besonders günstige Möglichkeit sieht vor, dass der Spulenträger eine Außenfläche aufweist, an welcher die mindestens eine Spule angeordnet ist, dass die Außenfläche des Spulenträgers eine axial verlaufende Nut aufweist, und dass in der Nut des Spulenträgers mindestens eine Zuleitung für die ferromagnetische Wicklung angeordnet ist. Um zu erreichen, dass sich der magnetische Bypass nicht über die gesamte axiale Länge des Spulenträgers erstreckt, müssen sich die ferromagnetischen Wicklungen auf einen Teil des Spulenträgers beschränken. Daher ist die axial verlaufende Nut für die Zuleitung der ferromagnetischen Wicklungen vorgesehen, so dass gerade in dem Bereich, in welchem die axial verlaufende Nut verläuft, keine ferromagnetischen Wicklungen vorgesehen sein müssen. Dadurch kann eine gezielte Anpassung der Abschirmwirkung des magnetischen Bypasses eingestellt werden.Another particularly favorable possibility provides that the coil carrier has an outer surface on which the at least one coil is arranged, that the outer surface of the bobbin has an axially extending groove, and that arranged in the groove of the bobbin, at least one supply line for the ferromagnetic winding is. To achieve that the magnetic bypass does not extend over the entire axial length of the bobbin, the ferromagnetic windings must be limited to a part of the bobbin. Therefore, the axially extending groove is provided for the supply of the ferromagnetic windings, so that just in the region in which the axially extending groove, no ferromagnetic windings must be provided. Thereby, a targeted adjustment of the shielding effect of the magnetic bypass can be adjusted.

Es versteht sich, dass die Zuleitung für die ferromagnetischen Wicklungen lediglich elektrisch leitend sein muss. Die Leitung kann entweder nicht-magnetisch oder auch ferromagnetisches Material aufweisen, um die Kontaktierung zu den ferromagnetischen Wicklungen zu erleichtern, da diese materialeinheitlich ineinander übergehen können.It is understood that the supply line for the ferromagnetic windings only has to be electrically conductive. The line may have either non-magnetic or ferromagnetic material in order to facilitate the contact with the ferromagnetic windings, since these can merge into one another in the same material.

Eine vorteilhafte Lösung sieht vor, dass der Spulenträger einen umlaufenden Absatz aufweist, welcher die Außenfläche in einen Bypassabschnitt, in welchem die ferromagnetischen Wicklungen angeordnet sind, und in einen Zuleitungsabschnitt aufteilt, in welchem die axial verlaufende Nut angeordnet ist. Dies erleichtert die Positionierung der ferromagnetischen Wicklungen an dem Spulenträger. Des Weiteren kann durch den Absatz genügend Platz für die ferromagnetischen Wicklungen bereitgestellt werden. Es versteht sich, dass an dem Zuleitungsabschnitt die nicht-ferromagnetischen Wicklungen der mindestens einen Spule oder der anderen Spulen angeordnet sind, so dass der Platz innerhalb des Gehäuses optimal ausgenutzt werden kann.An advantageous solution provides that the coil carrier has a circumferential shoulder, which divides the outer surface into a bypass section, in which the ferromagnetic windings are arranged, and into a feed section, in which the axially extending groove is arranged. This facilitates the positioning of the ferromagnetic windings on the bobbin. Furthermore, the heel can provide enough space for the ferromagnetic windings. It is understood that the non-ferromagnetic windings of the at least one coil or the other coils are arranged on the supply line section, so that the space within the housing can be optimally utilized.

Eine weitere vorteilhafte Lösung sieht vor, dass die Außenfläche im Bypassabschnitt einen kleineren Durchmesser aufweist als im Zuleitungsabschnitt. Somit ist radial nach innen Platz für die ferromagnetischen Wicklungen geschaffen.A further advantageous solution provides that the outer surface in the bypass section has a smaller diameter than in the supply line section. Thus, space is created radially inwardly for the ferromagnetic windings.

Eine weitere besonders vorteilhafte Lösung sieht vor, dass die axial verlaufende Nut in den Bypassabschnitt mündet. Dadurch kann die Kontaktierung der ferromagnetischen Wicklungen durch die Zuleitung einfach erreicht werden.Another particularly advantageous solution provides that the axially extending groove opens into the bypass section. As a result, the contacting of the ferromagnetic windings through the supply line can be easily achieved.

Eine günstige Variante sieht vor, dass das Gehäuse an einem ersten axialen Ende eine Führungseinrichtung für den Kolben aufweist, dass der Magnetantrieb ein Kolbenanschlagelement aufweist, das an einem zweiten axialen Ende des Gehäuses angeordnet ist, und dass das Kolbenanschlagelement ferromagnetisches Material aufweist. Die Führungseinrichtung für den Kolben und das Kolbenanschlagelement bilden dadurch ebenfalls eine Leitung für den magnetischen Fluss, so dass der magnetische Fluss durch den Kolben im Inneren der Magnetfeldspulen geleitet werden kann. Je nach Position des Kolbens ist der Luftspalte zwischen dem Kolben und dem Kolbenanschlagelement unterschiedlich groß, so dass eine große Kraft auf den Kolben ausgeübt werden kann. Der magnetische Bypass leitet zum Teil den magnetischen Fluss an diesem Luftspalt zwischen dem Kolben und dem Kolbenanschlagelement vorbei, so dass die Kraft, die auf den Kolben wirkt, örtlich abgeschwächt ist.A favorable variant provides that the housing has a guide device for the piston at a first axial end, that the magnetic drive has a piston stop element, which is arranged at a second axial end of the housing, and that the piston stop element comprises ferromagnetic material. The guide means for the piston and the piston stop member thereby also form a conduit for the magnetic flux, so that the magnetic flux can be passed through the piston in the interior of the magnetic field coils. Depending on the position of the piston, the air gap between the piston and the piston stop element is different in size, so that a large force can be exerted on the piston. The magnetic bypass partially bypasses the magnetic flux at this air gap between the piston and the piston stop member, so that the force acting on the piston is locally mitigated.

Eine weitere günstige Variante sieht vor, dass der Kolben in einem vom Spulenträger umschlossenen Bereich eine Kolbenendfläche aufweist, die an dem Kolbenanschlagelement anliegt, wenn der Kolben sich in der Aktivstellung befindet, und die einen Abstand zu dem Kolbenanschlag aufweist, wenn sich der Kolben in der Passivstellung befindet, und dass zumindest eine solche ferromagnetische Wicklung in einem axialen Bereich angeordnet ist, der durch einen Weg, den die Kolbenendfläche zwischen der Passivstellung und der Aktivstellung zurücklegt, definiert ist. Somit kann, durch die ferromagnetischen Wicklungen der magnetische Fluss teilweise umgelenkt werden, so dass die Kraft, die auf den Kolben wirkt, wenn sich die Kolbenendfläche gerade innerhalb der ferromagnetischen Wicklung befindet, reduziert ist.A further favorable variant provides that the piston in a region enclosed by the coil carrier area has a piston end face, which rests against the piston stop element when the piston is in the active position, and which has a distance from the piston stop when the piston in the Passive position is located, and that at least one such ferromagnetic winding is disposed in an axial region which is defined by a path that traverses the piston end face between the passive position and the active position. Thus, by the ferromagnetic windings, the magnetic flux can be partially deflected so that the force acting on the piston when the piston end face is just inside the ferromagnetic winding is reduced.

Eine vorteilhafte Möglichkeit sieht vor, dass ein axialer Bereich, der innerhalb des Spulenträgers und angrenzend an dem Kolbenanschlagelement liegt, nicht von einer solchen ferromagnetischen Wicklung umschlossen ist. Dadurch ist, wenn die Kolbenendfläche in diesem Bereich liegt, die magnetische Kraft, die auf den Kolben wirkt, nicht reduziert. Dadurch können die Haltekräfte erhöht werden, so dass insgesamt ein geringerer Haltestrom notwendig ist, um den Anlasser in der Aktivstellung zu halten.An advantageous possibility provides that an axial region which lies within the coil carrier and adjacent to the piston stop element is not enclosed by such a ferromagnetic winding. Thereby, when the piston end face is in this range, the magnetic force acting on the piston is not reduced. As a result, the holding forces can be increased, so that overall a lesser holding current is necessary to keep the starter in the active position.

Eine weitere vorteilhafte Möglichkeit sieht vor, dass eine Zugspule, eine Haltespule und eine Gegenspule vorgesehen sind. Im Zugbetrieb werden die Haltespule und die Zugspule zusammenwirkend betrieben, während die Gegenspule ein Gegenfeld erzeugt. In einem Haltebetrieb werden die Zugspule und die Gegenspule überbrückt, so dass lediglich die Haltespule das für das Halten des Anlassers in der Aktivstellung notwendige Magnetfeld erzeugt. Die Zugspule weist so viele Wicklungen auf, wie die Haltespule und die Gegenspule zusammen. Dadurch heben sich die Ströme, die von dem Anlasser in die Spulen induziert werden, falls der Anlasser durch die Brennkraftmaschine angetrieben wird und somit als Generator fungiert, auf. Daher entsteht dann kein oder zumindest nur eine geringes resultierendes Magnetfeld.
Eine günstige Lösung sieht vor, dass der Magnetantrieb ein Federelement aufweist, das zwischen dem Kolbenanschlag und dem Kolben angeordnet ist, und das Federelement vorgespannt ist, so dass das Federelement eine Kraft auf den Kolben in Richtung der Passivstellung ausübt. Dadurch wird bei Abschalten des Stroms durch die Magnetfeldspulen der Kolben durch das Federelement in die Passivstellung zurückbewegt.A further advantageous possibility provides that a pull-coil, a holding coil and a counter-coil are provided. In train operation, the holding coil and the train coil are operated cooperatively, while the counter coil generates an opposing field. In a holding operation, the tension coil and the counter coil are bridged, so that only the holding coil generates the magnetic field necessary for holding the starter in the active position. The pull coil has as many windings as the holding coil and the counter coil together. As a result, the currents which are induced by the starter in the coils, if the starter is driven by the internal combustion engine and thus acts as a generator, cancel. Therefore, no or at least only a small resulting magnetic field arises.
A favorable solution provides that the magnetic drive has a spring element which is arranged between the piston stop and the piston, and the spring element is biased, so that the spring element exerts a force on the piston in the direction of the passive position. As a result, when the current is switched off by the magnetic field coils, the piston is moved back into the passive position by the spring element.

Eine weitere günstige Lösung sieht vor, dass der Absatz im Spulenträger, welcher den Bypassabschnitt von dem Zuleitungsabschnitt trennt, und das Kolbenanschlagelement einen axialen Abstand zueinander aufweisen. Dadurch ist der für die erhöhte Haltekraft notwendige Abstand zwischen der letzten ferromagnetischen Wicklung und dem Kolbenanschlagelement gegeben, so dass zumindest nahezu der ganze magnetische Fluss durch den Kolben geleitet ist, wenn dieser in der Aktivstellung liegt.Another favorable solution provides that the shoulder in the coil carrier, which separates the bypass section from the supply line section, and the piston stop element have an axial distance from each other. As a result, the necessary for the increased holding force distance between the last ferromagnetic winding and the piston stopper element is given, so that at least almost the entire magnetic flux is passed through the piston when it is in the active position.

Ferner beruht die Erfindung auf der Grundidee, einen Anlasser für eine Brennkraftmaschine mit einem solchen Magnetantrieb gemäß der vorstehenden Beschreibung auszustatten, wobei der Kolben mit einem Antriebsritzel des Anlassers koppelbar ist, um das Antriebsritzel zu bewegen, wobei das Antriebsritzel durch axiale Verschiebung mit einem anzutreibenden Zahnrad in Eingriff gebracht werden kann, wobei eine Kolbenendfläche des Kolbens von einer ferromagnetischen Wicklung umschlossen ist, wenn eine Stirnseite des Antriebsritzels und eine Stirnseite des anzutreibenden Zahnrads sich in einer Ebene befinden. Dadurch kann die den Kolben und damit das Antriebsritzel antreibende Kraft gerade an der Stelle reduziert werden, an welcher die hohen Antriebskräfte zu einem erhöhten Verschleiß führen würden. Somit übertragen sich die Vorteile des Magnetantriebs auf den Anlasser, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.Further, the invention is based on the basic idea to provide a starter for an internal combustion engine with such a magnetic drive as described above, wherein the piston with a drive pinion of the starter is coupled to move the drive pinion, wherein the drive pinion by axial displacement with a driven gear can be brought into engagement, wherein a piston end face of the piston is enclosed by a ferromagnetic winding, when an end face of the drive pinion and an end face of the driven gear are in a plane. As a result, the force driving the piston and thus the drive pinion can be reduced precisely at the point at which the high drive forces would lead to increased wear. Thus, the advantages of the magnetic drive are transmitted to the starter, to the above description of which reference is made.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Other important features and advantages of the invention will become apparent from the dependent claims, from the drawings and from the associated figure description with reference to the drawings.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.Preferred embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be described in more detail in the following description, wherein like reference numerals refer to the same or similar or functionally identical components.

Es zeigen, jeweils schematisch

1 eine Seitenansicht mit teilweisem Längsschnitt eines Anlassers mit einem herkömmlichen Magnetantrieb,
2 eine Längsschnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Magnetantriebs,
3 eine Längsschnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Magnetantriebs im Bereich einer Spulenanordnung,
4 eine perspektivische Ansicht auf einen Spulenträger gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels,
5 eine perspektivische Ansicht auf eine Spule zur Erzeugung eines Magnetfelds mit einer ferromagnetischen Wicklung gemäß des ersten Ausführungsbeispiels,
6 eine perspektivische Darstellung auf einen Spulenträger gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
7 eine perspektivische Ansicht auf eine Spule zur Erzeugung eines Magnetfelds mit mindestens einer ferromagnetischen Wicklung, und
8 eine Längsschnittdarstellung durch einen Magnetantrieb gemäß eines dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung.

It show, each schematically

1 a side view with partial longitudinal section of a starter with a conventional magnetic drive,
2 a longitudinal sectional view of a magnetic drive according to the invention,
3 a longitudinal sectional view of a magnetic drive according to the invention in the region of a coil arrangement,
4 a perspective view of a bobbin according to a first embodiment,
5 a perspective view of a coil for generating a magnetic field with a ferromagnetic winding according to the first embodiment,
6 a perspective view of a bobbin according to a second embodiment of the invention,
7 a perspective view of a coil for generating a magnetic field with at least one ferromagnetic winding, and
8th a longitudinal sectional view through a magnetic drive according to a third embodiment of the invention.

Entsprechend 1 umfasst ein Anlasser 1, der zum Starten einer Brennkraftmaschine 2, von der in 1 nur ein Zahnrad 3 mit unterbrochener Linie angedeutet ist, vorgesehen ist, einen Träger 4, einen Elektromotor 5 und einen Magnetantrieb 6, der gleichzeitig als Schalter zum Betätigen des Elektromotors 5 dient. Das Zahnrad 3 ist auf geeignete Weise in einen hier nicht näher gezeigten Antriebsstrang der Brennkraftmaschine 2 eingebunden, so dass es antriebsmäßig mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine 2 verbunden ist, sofern es sich bei der Brennkraftmaschine 2 in bevorzugter Weise um einen Kolbenmotor mit Kurbelwelle handelt. Beispielsweise kann das Zahnrad 3 an einem Schwungrad des Antriebsstrangs ausgebildet sein.Corresponding 1 includes a starter 1 , to start an internal combustion engine 2 from the in 1 just a gear 3 is indicated with a broken line, is provided, a carrier 4 , an electric motor 5 and a magnetic drive 6 , at the same time as a switch for actuating the electric motor 5 serves. The gear 3 is suitably in a drive train of the internal combustion engine not shown here in detail 2 integrated, so that it drivingly with a crankshaft of the internal combustion engine 2 is connected, provided that at the Internal combustion engine 2 in a preferred manner is a piston engine with crankshaft. For example, the gear 3 be formed on a flywheel of the drive train.

Der Träger 4 ist dazu ausgestaltet, den Anlasser 1 an der Brennkraftmaschine 2 oder an einer Peripherie der Brennkraftmaschine 2 zu befestigen, die sich beispielsweise in einem Fahrzeug, das mit der Brennkraftmaschine 2 ausgestattet ist, befinden kann.The carrier 4 is designed to be the starter 1 on the internal combustion engine 2 or at a periphery of the internal combustion engine 2 attach, for example, in a vehicle to the internal combustion engine 2 is equipped.

Der Elektromotor 5 ist am Träger 4 angeordnet und dient zum drehenden Antreiben eines Antriebsritzels 7. Das Antriebsritzel 7 dient zum Antreiben des Zahnrads 3, wenn mit Hilfe des Anlasser 1 die Brennkraftmaschine 2 gestartet werden soll. Hierzu ist das Antriebsritzel 7 mitsamt einer Antriebswelle 8, auf der das Antriebsritzel 7 drehfest angeordnet ist, in einer Axialrichtung 9, die durch eine Rotationsachse 10 der Antriebswelle 8 bzw. des Elektromotors 5 definiert ist, zwischen einer in 1 mit durchgezogener Linie gezeigten Nichteingriffsstellung NES und einer Eingriffsstellung ES, die in 1 mit unterbrochener Linie angedeutet ist, bilinear verstellbar. In dieser Eingriffsstellung ES ist dem Antriebsritzel das Bezugszeichen 7' zugeordnet. In der Eingriffsstellung ES dient das Antriebsritzel 7' zum Antreiben des Zahnrads 3 und steht damit in Eingriff, so dass eine Drehung des Antriebsritzels 7' eine Drehung des Zahnrads 3 erzwingt. In der Nichteingriffsstellung NES ist das Antriebsritzel 7 bezüglich der Eingriffsstellung ES axial versetzt, und zwar so weit, dass kein Eingriff mit dem Zahnrad 3 stattfindet. Insoweit ist das Antriebsritzel 7 dann axial beabstandet vom Zahnrad 3 angeordnet.The electric motor 5 is on the carrier 4 arranged and serves for the rotational driving of a drive pinion 7 , The drive pinion 7 serves to drive the gear 3 if with the help of the starter 1 the internal combustion engine 2 should be started. This is the drive pinion 7 together with a drive shaft 8th on which the drive pinion 7 is arranged rotationally fixed in an axial direction 9 passing through an axis of rotation 10 the drive shaft 8th or the electric motor 5 is defined between an in 1 shown in a solid line disengaged position NES and an engagement position ES, in 1 indicated by broken line, bilinearly adjustable. In this engagement position ES, the drive pinion is the reference numeral 7 ' assigned. In the engaged position ES, the drive pinion is used 7 ' for driving the gear 3 and engages therewith so that rotation of the drive pinion 7 ' a rotation of the gear 3 forces. In the non-engaged position NES is the drive pinion 7 axially offset with respect to the engagement position ES, to such an extent that no engagement with the gear 3 takes place. In that regard, the drive pinion 7 then axially spaced from the gear 3 arranged.

Der Elektromotor 5 weist ferner in üblicher Weise einen außen liegenden Stator 11 sowie einen innen liegenden Rotor 12 auf, wobei der Rotor 12 über eine Übertragungseinrichtung 13 mit der Antriebswelle 8 antriebsverbunden ist. Die Übertragungseinrichtung 13 kann eine Kupplung aufweisen, insbesondere eine Einweg-Reibungskupplung. Die Übertragungseinrichtung 13 kann zusätzlich oder alternativ ein Getriebe 18 aufweisen, z.B. ein Planetengetriebe. Der Stator 11 ist in einem Statorgehäuse 14 untergebracht, das am Träger 4 befestigt ist. Im gezeigten Fall weist der Träger 4 ein Basisgehäuse 29, das zur Befestigung des Anlassers 1 an besagter Peripherie dient, und ein Zwischengehäuse 15 auf, das am Basisgehäuse 29 befestigt ist. Im gezeigten Beispiel ist nun das Statorgehäuse 14 an diesem Zwischengehäuse 15 befestigt.The electric motor 5 also has an outer stator in the usual way 11 and an internal rotor 12 on, with the rotor 12 via a transmission device 13 with the drive shaft 8th is drive connected. The transmission device 13 may comprise a clutch, in particular a one-way friction clutch. The transmission device 13 may additionally or alternatively a transmission 18 have, for example, a planetary gear. The stator 11 is in a stator housing 14 housed at the vehicle 4 is attached. In the case shown, the carrier 4 a base housing 29 which is used to attach the starter 1 on said periphery, and an intermediate housing 15 on, on the base housing 29 is attached. In the example shown, the stator housing is now 14 at this intermediate housing 15 attached.

Die Antriebswelle 8 ist über ein Hauptlager 16 am Träger 4 bzw. an dessen Basisgehäuse 29 gelagert. Ein weiteres Lager 17 ist im Zwischengehäuse 15 vorgesehen, um die Antriebswelle 8 zu lagern.The drive shaft 8th is about a main camp 16 on the carrier 4 or on the base housing 29 stored. Another camp 17 is in the intermediate housing 15 provided to the drive shaft 8th to store.

Der Magnetantrieb 6 besitzt ein Spulengehäuse 19, das im Folgenden kurz als Gehäuse 19 bezeichnet wird und das am Träger 4, nämlich an dessen Zwischengehäuse 15 befestigt ist. Der Magnetantrieb 6 dient zum axialen Verstellen des Antriebsritzels 7. Hierzu weist der Magnetantrieb 6 einen bezüglich des Trägers 4 stationären Kolbenanschlagelement 20, einen relativ zum Kolbenanschlagelement 20 axial verstellbaren Kolben 21 sowie eine zylindrische Spulenanordnung 22 auf. Eine Axialrichtung 23 der axialen Verstellbarkeit des Kolbens 21 ist durch eine Längsmittelachse 24 des Magnetantriebs 6 definiert. Zweckmäßig ist der Magnetantrieb 6 parallel und neben dem Elektromotor 5 am Träger 4 angeordnet, so dass sich die Längsmittelachse 24 parallel zur Rotationsachse 10 erstreckt.The magnetic drive 6 has a coil housing 19 , hereinafter referred to briefly as housing 19 is called and the carrier 4 , namely at its intermediate housing 15 is attached. The magnetic drive 6 serves for axial adjustment of the drive pinion 7 , For this purpose, the magnetic drive 6 one with respect to the wearer 4 stationary piston stop element 20 , a relative to the piston stopper element 20 axially adjustable piston 21 and a cylindrical coil arrangement 22 on. An axial direction 23 the axial adjustability of the piston 21 is by a longitudinal central axis 24 of the magnetic drive 6 Are defined. Appropriately, the magnetic drive 6 parallel and next to the electric motor 5 on the carrier 4 arranged so that the longitudinal central axis 24 parallel to the axis of rotation 10 extends.

Die Spulenanordnung 22 ist am Kolbenanschlagelement 20 angeordnet und umschließt einen zylindrischen Spuleninnenraum 25 in einer Umfangsrichtung, die sich auf die Längsmittelachse 24 bezieht. Der Kolben 21 ist über einen Umlenkhebel 26 mit der Antriebswelle 8 gekoppelt, derart, dass der Kolben 21 zum Verstellen des Antriebsritzels 7 von der Nichteingriffsstellung NES in die Eingriffsstellung ES in den Spuleninnenraum 25 einfährt. Dementsprechend ist die Spulenanordnung 22 als Einzugsspule ausgebildet, die bei einer Bestromung den Kolben 21 in den Spuleninnenraum 25 hineinzieht. Der Umlenkhebel 26 bewirkt dabei eine Bewegungsrichtungsumkehr, so dass das in 1 nach oben orientierte Einfahren des Kolbens 21 ein in 1 nach unten orientiertes Ausfahren des Antriebsritzels 7 bewirkt. Der Kolben 21 ist somit bezüglich des Kolbenanschlagelements 20 zwischen einer ausgefahrenen Passivstellung PS und einer eingefahrenen Aktivstellung AS verstellbar. In 1 ist für die Passivstellung PS mit durchgezogener Linie die axiale Position einer dem Kolbenanschlagelement 20 zugewandten Kolbenendfläche 27 gekennzeichnet, während für die Aktivstellung AS die axiale Position der Kolbenendfläche 27 mit unterbrochener Linie angedeutet ist. Vorzugsweise kommt die Kolbenendfläche 27 in der Aktivstellung AS an einer dem Kolben 21 zugewandten Stoppstirnseite 28 des Kolbenanschlagelements 20 axial zur Anlage, die somit einen axialen Endanschlag für den Kolben 21 bildet.The coil arrangement 22 is on the piston stop element 20 arranged and encloses a cylindrical coil interior 25 in a circumferential direction, focusing on the longitudinal center axis 24 refers. The piston 21 is over a lever 26 with the drive shaft 8th coupled, such that the piston 21 for adjusting the drive pinion 7 from the non-engagement position NES in the engaged position ES in the coil interior 25 retracts. Accordingly, the coil assembly 22 designed as a feeder coil, which when energized the piston 21 in the coil interior 25 draws. The lever 26 causes a reversal of movement, so that the in 1 upward oriented retraction of the piston 21 a in 1 downward oriented extension of the drive pinion 7 causes. The piston 21 is thus with respect to the piston stop element 20 adjustable between an extended passive position PS and a retracted active position AS. In 1 is for the passive position PS with a solid line the axial position of the piston stopper element 20 facing piston end face 27 characterized, while for the active position AS, the axial position of the Kolbenendfläche 27 indicated by a broken line. Preferably, the piston end surface comes 27 in the active position AS on a piston 21 facing stop front side 28 the piston stopper element 20 axially to the plant, thus providing an axial end stop for the piston 21 forms.

Der Kolben 21 ist außerdem mit einer Betätigungsstange 30 gekoppelt, die sich hierzu zumindest teilweise durch den Kolben 21 hindurch erstreckt. Die Betätigungsstange 30 dient zum axialen Verstellen eines plattenförmigen Kontaktelements 31, das seinerseits zum elektrischen Verbinden von zwei elektrischen Kontakten 32 dient. Über diese elektrischen Kontakte 32 ist der Elektromotor 5 mit einer Hauptstromversorgung 33 verbunden. Mit anderen Worten, sobald das Kontaktelement 31 die beiden elektrischen Kontakte 32 elektrisch miteinander verbindet, kann der Elektromotor 5 über die Hauptstromversorgung 33 mit einer elektrischen Nennleistung versorgt werden, damit der Elektromotor 5 am Antriebsritzel 7 ein Nenndrehmoment abgeben kann. Zur Realisierung eines sogenannten „Soft-Start-Vorgangs“ kann vorgesehen sein, den Elektromotor 5 mit dem Magnetantrieb 6 bzw. mit dessen Spulenanordnung 22 in Reihe zu schalten. Somit kann dem Elektromotor 5 zunächst eine deutlich kleinere elektrische Leistung zugeführt werden, um das Antriebsritzel 7 mit einem deutlich geringeren Drehmoment und/oder mit einer deutlich geringeren Drehzahl anzutreiben, solange es seine Eingriffsstellung ES noch nicht erreicht hat.The piston 21 is also equipped with an operating rod 30 coupled thereto, at least partially by the piston 21 extends through. The operating rod 30 serves for the axial adjustment of a plate-shaped contact element 31 , in turn, for electrically connecting two electrical contacts 32 serves. About these electrical contacts 32 is the electric motor 5 with a main power supply 33 connected. In other words, as soon as the contact element 31 the two electrical contacts 32 electrically connects to each other, the electric motor 5 about the Main Power Supply 33 be supplied with an electrical rated power, so that the electric motor 5 on the drive pinion 7 can give a nominal torque. For the realization of a so-called "soft-start process" can be provided, the electric motor 5 with the magnetic drive 6 or with the coil arrangement 22 to connect in series. Thus, the electric motor 5 initially a significantly smaller electrical power to be supplied to the drive pinion 7 to drive with a significantly lower torque and / or at a much lower speed, as long as it has not yet reached its engaged position ES.

Die Betätigungsstange 30 ist koaxial durch das Kolbenanschlagelement 20 hindurchgeführt. Dementsprechend befindet sich das Kolbenanschlagelement 20 letztlich axial zwischen dem Kolben 21 und dem Kontaktelement 31. Dem Kolben 21 ist zumindest eine Rückstellfeder 34 zugeordnet, die im Beispiel die Betätigungstange 30 koaxial umschlingt. Die Rückstellfeder 34 stützt sich dabei einerseits am Kolben 21 und andererseits am Kolbenanschlagelement 20 ab. Dabei taucht die Rückstellfeder 34 in einem am Kolben 21 ausgebildeten Hohlraum 35 ein.The operating rod 30 is coaxial with the piston stopper 20 passed. Accordingly, the piston stopper is located 20 ultimately axially between the piston 21 and the contact element 31 , The piston 21 is at least one return spring 34 assigned, in the example, the actuating rod 30 coaxially entwines. The return spring 34 relies on the one hand on the piston 21 and on the other hand on the piston stopper 20 from. The return spring emerges 34 in one on the piston 21 trained cavity 35 one.

Auch der Betätigungsstange 30 ist eine Rückstellfeder 36 zugeordnet, die sich einerseits an der Betätigungsstange 30 und andererseits an einem Kontaktgehäuse 37 abstützt, an dem sich die elektrischen Kontakte 32 befinden. Ferner kann eine Vorspannfeder 38 vorgesehen sein, die das Kontaktelement 31 in Richtung der Kontakte 32 antreibt. Diese Vorspannfeder 38 stützt sich dabei an der Betätigungsstange 30 ab. Erkennbar ist ein Axialabstand zwischen dem Kontaktelement 31 und den Kontakten 32 kleiner als der gesamte Verstellweg des Kolbens 21 zwischen der Passivstellung PS und der Aktivstellung AS. Somit kommt das Kontaktelement 31 kurz vor dem Erreichen der Aktivstellung AS mit den Kontakten 32 in Kontakt. Bei Erreichen der Aktivstellung AS bewirkt die Vorspannfeder 38 dann ein vorgespanntes Anliegen des Kontaktelements 31 an den Kontakten 32. Durch die kapazitive Wirkung von Spulen/Wicklungen des Elektromotors 5 baut sich das Nenndrehmoment zeitlich verzögert auf. Zweckmäßig erfolgt die Abstimmung hier so, dass das Nenndrehmoment etwa zeitgleich mit dem Erreichen der Aktivstellung AS, also auch zeitgleich mit dem Erreichen der Eingriffsstellung ES vorliegt.Also the operating rod 30 is a return spring 36 assigned, on the one hand to the actuating rod 30 and on the other hand to a contact housing 37 supported, on which the electrical contacts 32 are located. Furthermore, a biasing spring 38 be provided, which is the contact element 31 in the direction of the contacts 32 drives. This biasing spring 38 relies on the operating rod 30 from. Visible is an axial distance between the contact element 31 and the contacts 32 smaller than the entire displacement of the piston 21 between the passive position PS and the active position AS. Thus, the contact element comes 31 shortly before reaching the active position AS with the contacts 32 in contact. Upon reaching the active position AS causes the biasing spring 38 then a biased concern of the contact element 31 at the contacts 32 , Due to the capacitive effect of coils / windings of the electric motor 5 the nominal torque builds up delayed in time. Appropriately, the vote is done here so that the nominal torque is present at about the same time with the achievement of the active position AS, ie also simultaneously with the achievement of the engagement position ES.

Ferner ist erkennbar, dass das Kontaktelement 31 in der Passivstellung PS axial an einem vom Kolben 21 abgewandten Rückseite 39 des Kolbenanschlagelements 20 anliegt.Furthermore, it can be seen that the contact element 31 in the passive position PS axially to one of the piston 21 facing away back 39 the piston stopper element 20 is applied.

Da der Magnetantrieb 6 somit auch zum Schalten der Hauptstromversorgung 33 des Elektromotors 5 dient, kann er auch als elektromagnetischer Schalter bezeichnet werden.As the magnetic drive 6 thus also for switching the main power supply 33 of the electric motor 5 it can also be called an electromagnetic switch.

Bei einem in den 2 bis 5 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel des Magnetantriebs umfasst der Magnetantrieb 6 das aus einem ferromagnetischen Material hergestellte Gehäuse 19, das ferromagnetische Kolbenanschlagelement 20 und den ferromagnetischen Kolben 21. Die Spulenanordnung 22 umfasst mindestens eine, vorzugsweise drei Spulen 40, nämlich eine Zugspule 41 zum Einziehen des Kolbens 21 in das Innere der Spulenanordnung 22 gegen das Kolbenanschlagelement 20, sowie eine Haltespule 42 zum Halten des Kolbens 21 in der Aktivstellung AS. Die Spulenanordnung 22 ist im Gehäuse 19 angeordnet und umschließt den Spuleninnenraum 25, vorzugsweise koaxial.At one in the 2 to 5 illustrated first embodiment of the magnetic drive comprises the magnetic drive 6 the housing made of a ferromagnetic material 19 , the ferromagnetic piston stopper 20 and the ferromagnetic piston 21 , The coil arrangement 22 comprises at least one, preferably three coils 40 namely, a tension coil 41 to retract the piston 21 in the interior of the coil assembly 22 against the piston stopper 20 , as well as a holding coil 42 for holding the piston 21 in the active position AS. The coil arrangement 22 is in the case 19 arranged and encloses the coil interior 25 , preferably coaxial.

Der Kolben 21 ist durch eine Führungseinrichtung 46, die an einem ersten axialen Ende 48 des Gehäuses angeordnet ist, geführt. Dadurch ragt der Kolben 21 an dem ersten axialen Ende 48 axial in den Spuleninnenraum 25 hinein. Des Weiteren ist das Kolbenanschlagelement 20 an einem zweiten axialen Ende 49 des Gehäuses angeordnet und weist einen Zentralbereich 43 auf, der axial in den Spuleninnenraum 25 hineinragt und die Stopp-Stirnseite 28 aufweist, die als Axialanschlag für den Kolben 21 dienen kann.The piston 21 is through a leadership facility 46 at a first axial end 48 of the housing is arranged, guided. As a result, the piston protrudes 21 at the first axial end 48 axially in the coil interior 25 into it. Furthermore, the piston stopper element 20 at a second axial end 49 of the housing and has a central area 43 axially into the coil interior 25 protrudes and the stop front side 28 having, as an axial stop for the piston 21 can serve.

Der Kolben 21 ist relativ zum Gehäuse 19 bidirektional axial zwischen der zum Zentralbereich 43 proximalen Aktivstellung AS und der zum Zentralbereich 43 distalen Passivstellung PS verstellbar angeordnet. Der Kolben 21 kann in der Aktivstellung AS mit seiner Kolbenendfläche 27 die Stopp-Stirnseite 28, die sich im Spuleninnenraum 25 am Zentralbereich 43 befindet, berühren. Der Magnetantrieb 6 gemäß des ersten Ausführungsbeispiels ist mit einem magnetischen Bypass 45 ausgestattet.The piston 21 is relative to the housing 19 bidirectionally axially between the central area 43 proximal active position AS and the central area 43 distal passive position PS adjustable. The piston 21 can in the active position AS with its piston end face 27 the stop front side 28 located in the coil interior 25 at the central area 43 is, touch. The magnetic drive 6 according to the first embodiment is with a magnetic bypass 45 fitted.

Der magnetische Bypass 45 ist koaxial zur Spulenanordnung 22 angeordnet. Der magnetische Bypass 45 ist durch mindestens eine ferromagnetische Wicklung 50 einer der Spulen 40 gebildet. Die den magnetischen Bypass 45 bildenden ferromagnetischen Wicklungen 50 sind innenliegend in der Spulenanordnung 22 angeordnet. Das heißt innerhalb der ferromagnetischen Wicklungen 50, die den magnetischen Bypass 45 bilden, sind keine nicht-ferromagnetischen Wicklungen der Spulen 40 angeordnet.The magnetic bypass 45 is coaxial with the coil assembly 22 arranged. The magnetic bypass 45 is through at least one ferromagnetic winding 50 one of the coils 40 educated. The the magnetic bypass 45 forming ferromagnetic windings 50 are internal to the coil assembly 22 arranged. That is within the ferromagnetic windings 50 that the magnetic bypass 45 are not non-ferromagnetic windings of the coils 40 arranged.

Der magnetische Bypass 45 bewirkt in einem die Passivstellung PS aufweisenden Anfangsbereich des Verstellwegs des Kolbens 21 eine Ablenkung von magnetischen Feldlinien derart, dass die abgelenkten magnetischen Feldlinien nicht innerhalb des Spuleninnenraums 25 durch den dort zwischen Kolben 21 und Kolbenanschlagelement 20 vorherrschenden Luftspalt geführt werden, sondern vom Kolben 21 über den magnetischen Bypass 45 durch die Spulenanordnung 22 zum Kolbenanschlagelement 20 gelangen. Hierdurch sind die magnetischen Kräfte reduziert, die den Kolben 21 in den Spuleninnenraum 25 in Richtung des Kolbenanschlagelements 20 antreiben.The magnetic bypass 45 causes in a passive position PS having initial range of adjustment of the piston 21 a deflection of magnetic field lines such that the deflected magnetic field lines are not within the coil interior 25 through there between pistons 21 and piston stopper 20 prevailing air gap, but from the piston 21 over the magnetic bypass 45 through the coil assembly 22 to the piston stopper 20 reach. As a result, the magnetic forces are reduced, the piston 21 in the coil interior 25 in the direction of the piston stop element 20 drive.

Mit zunehmender Eindringtiefe des Kolbens 21 in die Spulenanordnung 22 nimmt dieser umlenkende Einfluss des magnetischen Bypasses 45 ab. Insbesondere verlaufen die Feldlinien in einem die Aktivstellung AS beinhaltenden Endbereich des Verstellwegs des Kolbens 21 weitgehend direkt vom Kolben 21 zum Kolbenanschlagelement 20. Um dies zu erreichen, ist die axiale Ausdehnung des magnetischen Bypasses 45 begrenzt. Insbesondere ist ein axialer Bereich, der innerhalb des Spulenträgers 51 liegt und angrenzend an dem Kolbenanschlagelement 20 liegt, nicht von einer solchen ferromagnetischen Wicklung 50 und damit nicht vom magnetischen Bypass 45 umschlossen.With increasing depth of penetration of the piston 21 in the coil arrangement 22 takes this deflecting influence of the magnetic bypass 45 from. In particular, the field lines extend in an active position AS containing end portion of the displacement of the piston 21 largely directly from the piston 21 to the piston stopper 20 , To achieve this is the axial extent of the magnetic bypass 45 limited. In particular, an axial region is within the coil carrier 51 is located and adjacent to the piston stopper 20 not from such a ferromagnetic winding 50 and not from the magnetic bypass 45 enclosed.

Wenn nun die Kolbenendfläche 27 in dem axialen Bereich liegt, der nicht vom magnetischen Bypass 45 umschlossen ist, werden die Magnetfeldlinien über den Luftspalt zwischen dem Kolben 21 und dem Kolbenanschlagelement 20 direkt verlaufen, so dass die Zugkraft auf den Kolben 21 sich erhöht.If now the piston end surface 27 is in the axial region that is not from the magnetic bypass 45 is enclosed, the magnetic field lines across the air gap between the piston 21 and the piston stopper 20 run directly so that the pulling force on the piston 21 increases.

Wie bereits erwähnt, ist der magnetische Bypass 45 durch mindestens eine ferromagnetische Wicklung 50 einer der Spulen 40, also entweder der Zugspule 41, der Haltespule 42 oder der Gegenspule 44 gebildet. Vorzugsweise wird der magnetische Bypass 45 durch ferromagnetische Wicklungen 50 der Gegenspule 44 gebildet, da diese die geringste Anzahl an Wicklungen hat und sich dadurch am einfachsten an die/in der für den magnetischen Bypass 45 benötigte Größe anpassen bzw. herstellen lässt.As already mentioned, the magnetic bypass is 45 by at least one ferromagnetic winding 50 one of the coils 40 , so either the train reel 41 , the holding coil 42 or the counter-coil 44 educated. Preferably, the magnetic bypass 45 through ferromagnetic windings 50 the counter coil 44 formed, since this has the least number of windings and thereby easiest to / in the for the magnetic bypass 45 adjust required size or can be produced.

Die Spulenanordnung 22 weist einen Spulenträger 51 auf, auf welchen die Spulen 41, 42 und 44 radial außen aufgewickelt sind. Die Spule 40, welche die für den magnetischen Bypass 45 benötigte mindestens eine ferromagnetische Wicklung 50 aufweist, wird als erstes auf den Spulenträger 51 aufgewickelt, so dass diese mindestens eine ferromagnetische Wicklung 50 innen liegt. Da üblicherweise die Kontaktierung für die Spulen 40 vom zweiten axialen Ende 49 her erfolgt, an welchem das Kolbenanschlagelement 20 liegt, erfolgt, muss die Stromzuführung für die ferromagnetische Wicklung 50 den axialen Bereich passieren, in welchem kein magnetischer Bypass 45 ausgebildet sein soll.The coil arrangement 22 has a coil carrier 51 on which the coils 41 . 42 and 44 are wound radially outside. The sink 40 which are the ones for the magnetic bypass 45 required at least one ferromagnetic winding 50 is first on the bobbin 51 wound so that these at least one ferromagnetic winding 50 inside lies. As is usually the contact for the coils 40 from the second axial end 49 takes place, on which the piston stopper element 20 is carried out, must be the power supply to the ferromagnetic winding 50 pass the axial area, in which no magnetic bypass 45 should be trained.

Eine Kontaktierung von verschiedenen Wicklungen und verschiedenen Drahtsorten innerhalb des gewickelten Bereichs auf dem Spulenträger 51 ist ungünstig, daher sollte die Kontaktierung der mindestens einen ferromagnetischen Wicklung 50 ebenfalls über eine Zuleitung 52 aus einem ferromagnetischen Leiter erfolgen. A contacting of different windings and different types of wire within the wound area on the bobbin 51 is unfavorable, therefore, the contacting of the at least one ferromagnetic winding should 50 also via a supply line 52 made of a ferromagnetic conductor.

Die Zuleitung 52 verläuft vorzugsweise im Wesentlichen axial, so dass die magnetische Abschirmwirkung durch die Zuleitung 52 gering ist. Zur besonders günstigen Führung der Zuleitung 52 weist der Spulenträger 51 eine axial verlaufende Nut 54 auf, in welchen die Zuleitung 52 für die ferromagnetische Wicklung angeordnet ist.The supply line 52 preferably runs substantially axially, so that the magnetic shielding effect through the feed line 52 is low. For a particularly favorable guidance of the supply line 52 has the coil carrier 51 an axially extending groove 54 on, in which the supply line 52 is arranged for the ferromagnetic winding.

Des Weiteren ist in dem Spulenträger 51 ein Bypassabschnitt 56 ausgebildet, in welchem die ferromagnetischen Wicklungen 50, die den magnetischen Bypass 45 bilden, angeordnet sind. Der Bypassabschnitt 56 ist durch einen umlaufenden Absatz 58 von einem Zuleitungsabschnitt 60 getrennt, in welchem die axial verlaufende Nut 54 angeordnet ist.Furthermore, in the coil carrier 51 a bypass section 56 formed in which the ferromagnetic windings 50 that the magnetic bypass 45 form, are arranged. The bypass section 56 is by a circumferential paragraph 58 from a feeder section 60 separated, in which the axially extending groove 54 is arranged.

Folglich ist in dem Zuleitungsabschnitt 60, in welchem die axial verlaufende Nut angeordnet ist, kein magnetischer Bypass 45 gebildet, während die Ausdehnung des Bypassabschnitts 56 der Ausdehnung des magnetischen Bypasses 45 entspricht.Consequently, in the lead-in section 60 in which the axially extending groove is arranged, no magnetic bypass 45 formed while the extent of the bypass section 56 the extent of the magnetic bypass 45 equivalent.

Im Bypassabschnitt 56 weist eine Außenfläche 62 des Spulenträgers 51 einen kleineren Durchmesser auf als im Zuleitungsabschnitt 60. Daher können die ferromagnetischen Wicklungen 50 im Bypassabschnitt 56 des Spulenträgers 51 aufgenommen werden.In the bypass section 56 has an outer surface 62 of the bobbin 51 a smaller diameter than in the feeder section 60 , Therefore, the ferromagnetic windings can 50 in the bypass section 56 of the bobbin 51 be recorded.

Auf diese Weise ist es möglich, mit Hilfe der ferromagnetischen Wicklungen 50 der mindestens einen Spule 40, den magnetischen Bypass 45 zu bilden und insbesondere die benötigte axiale Ausdehnung des magnetischen Bypasses 45 bedarfsgerecht einzuschränken.In this way it is possible with the help of ferromagnetic windings 50 the at least one coil 40 , the magnetic bypass 45 to form and in particular the required axial extent of the magnetic bypass 45 Restrict as needed.

Ein in den 6 und 7 dargestelltes zweites Ausführungsbeispiel des Magnetantriebs 6 unterscheidet sich von dem in den 2 bis 5 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel des Magnetantriebs 6 dadurch, dass zwei Lagen von ferromagnetischen Wicklungen 50 vorgesehen sind, wobei in der axial verlaufenden Nut 54 sowohl eine Zuleitung 52 als auch eine Rückleitung 64 verlaufen.One in the 6 and 7 illustrated second embodiment of the magnetic drive 6 is different from the one in the 2 to 5 illustrated first embodiment of the magnetic drive 6 in that two layers of ferromagnetic windings 50 are provided, wherein in the axially extending groove 54 both a supply line 52 as well as a return 64 run.

Im Übrigen stimmt das in den 6 und 7 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel mit dem in den 2 bis 5 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel des Magnetantriebs 6 hinsichtlich Aufbau und Funktion überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.For the rest, this is true in the 6 and 7 illustrated second embodiment with the in the 2 to 5 illustrated first embodiment of the magnetic drive 6 with regard to structure and function, to the above description of which reference is made.

Ein in 8 dargestelltes drittes Ausführungsbeispiel des Magnetantriebs 6 unterscheidet sich von dem in den 2 bis 5 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel des Magnetantriebs 6 dadurch, dass die mindestens eine ferromagnetische Wicklung 50 in dem Material des Spulenträgers 51 eingebettet ist und keine axial verlaufende Zuleitung 52 vorgesehen ist. Stattdessen ist der die mindestens eine ferromagnetische Wicklung 50 bildende ferromagnetische Draht im Bypassabschnitt 56, welcher den magnetischen Bypass 45 bildet, enger gewickelt, also mit einer geringeren Steigung gewickelt, als im Zuleitungsabschnitt 60. Dadurch weisen die einzelnen Wicklungen 50 im Zuleitungsabschnitt 60 einen größeren Abstand zueinander auf, als im Bypassabschnitt 56. Dadurch ist die magnetische Abschirmwirkung bzw. Ablenkwirkung im Zuleitungsabschnitt 60 kleiner als im Bypassabschnitt 56, so dass der gewünschte Effekt ebenfalls erzielt werden kann.An in 8th illustrated third embodiment of the magnetic drive 6 is different from the one in the 2 to 5 illustrated first embodiment of the magnetic drive 6 in that the at least one ferromagnetic winding 50 in the material of the bobbin 51 is embedded and no axially extending supply line 52 is provided. Instead, that's the one at least one ferromagnetic winding 50 forming ferromagnetic wire in the bypass section 56 which is the magnetic bypass 45 forms, wound tight, so wound with a smaller pitch than in the supply section 60 , This shows the individual windings 50 in the supply line section 60 a greater distance from each other than in the bypass section 56 , As a result, the magnetic shielding effect or deflection effect in the supply line section 60 smaller than in the bypass section 56 so that the desired effect can also be achieved.

Im Übrigen stimmt das in 8 dargestellte dritte Ausführungsbeispiel mit dem in den 2 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispiel des Magnetantriebs 6 hinsichtlich Aufbau und Funktion überein, auf dessen vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.Incidentally, in 8th illustrated third embodiment with the in the 2 to 5 illustrated embodiment of the magnetic drive 6 with regard to structure and function, to the above description of which reference is made.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 8248193 B2 [0003, 0004]

Claims

Magnetic drive (6) for an electric starter (1) for an internal combustion engine (2), - with a piston (21), - with at least one coil (40, 41, 42, 44) which generates a magnetic field around the piston ( 21) from a passive position (PS) to an active position (AS), - with a magnetic bypass (45), at least in a position between the passive position (PS) and the active position (AS) of the coil (40, 41, 42, 44) partially shielded from the piston (21), characterized in that at least one such coil (40, 41, 42, 44) has a ferromagnetic winding (50), the magnetic bypass (45) at least partially forms.

Magnetic drive to Claim 1 Characterized in - that the magnet drive (6) comprises a housing (19), the ferromagnetic material, - in that in the housing (19) has a coil carrier (51) is arranged, - in that the coil carrier (51) the at least one coil (40, 41, 42, 44), and - that the coil carrier (51) comprises a non-ferromagnetic material, and - that the coil carrier (51) has a bypass section (56) and a feed section (60).

Magnetic drive to Claim 2 , - characterized in that - the coil carrier (51) has an outer surface (62) on which the at least one coil (40, 41, 42, 44) is arranged, - that the outer surface (62) of the coil carrier (51) a axially extending groove (54) which extends within the supply line section (60), and - in that in the groove (54) of the coil carrier (51) at least one feed line (52) for the ferromagnetic winding (50) is arranged.

Magnetic drive to Claim 2 or 3 characterized in that the bobbin (51) has a peripheral ledge (58) which defines the outer surface (62) in the bypass section (56) in which the ferromagnetic coils (50) are disposed and the lead section (60) in which the axially extending groove (54) is arranged, divides.

Magnetic drive to Claim 4 , characterized in that outer surface (62) in the bypass section (56) has a smaller diameter, as in the supply line section (60).

Magnetic drive according to one of the Claims 3 to 5 , characterized in that the axially extending groove (54) in the bypass section (56) opens.

Magnetic drive to Claim 2 , characterized in that - the ferromagnetic windings (50) are embedded in the coil carrier (51), - that the ferromagnetic windings in the supply line section (60) have a greater pitch than in the bypass section (56).

Magnetic drive according to one of the Claims 2 to 7 Characterized in - that the housing (19) at a first axial end (48) has a guide means (46) for the piston (21), - that the magnet drive (6) comprises a piston stop member (20) at a second axial end (49) of the housing (19) is arranged, - that the piston stopper member (20) comprises ferromagnetic material.

Magnetic drive to Claim 8 , characterized in that the piston (21) in a region enclosed by the coil carrier (51) region has a piston end face (27) which bears against the piston stop element (20) when the piston (21) is in the active position (AS) , and which has a distance to the piston stop element (20), when the piston (21) is in the passive position (PS), - that at least one such ferromagnetic winding (50) is arranged in an axial region which, by a path, the piston end face (27) travels between the passive position (PS) and the active position (AS) is defined.

Magnetic drive to Claim 8 or 9 , characterized in that an axial region located inside the coil carrier (51) and adjacent to the piston stop element (20) is not enclosed by such a ferromagnetic winding (50).

Starter (1) for an internal combustion engine (2) with a magnetic drive (6) for the starter (1) according to one of Claims 1 to 10 in that the piston (21) can be coupled to a drive pinion (7) of the starter (1) in order to move the drive pinion (7), wherein the drive pinion (7) is brought into engagement by axial displacement with a toothed wheel (3) to be driven can, wherein a piston end face (27) of the piston (21) by a ferromagnetic winding (50) is enclosed, when an end face of the drive pinion (7) and an end face of the driven gear (3) are in a plane.