DE19911161C2

DE19911161C2 - Electromechanical toe-in and back-out principle for coaxial starters

Info

Publication number: DE19911161C2
Application number: DE1999111161
Authority: DE
Inventors: Karl-Otto Schmidt; Uwe Daurer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1999-03-11
Filing date: 1999-03-11
Publication date: 2003-10-30
Anticipated expiration: 2019-03-12
Also published as: DE19911161A1

Description

State of the art

Die Erfindung betrifft eine Startvorrichtung für Brennkraftmaschinen, mit den im Oberbegriff des Anspruch 1 genannten Merkmalen.The invention relates to a starting device for Internal combustion engines, with the in the preamble of claim 1 mentioned features.

Es sind Starter für Brennkraftmaschinen bekannt, bei denen sich im Antriebsstrang zwischen Startermotor und Ritzel ein Einrückmechanismus für das Ritzel zum Einspuren in den Zahnkranz der Brennkraftmaschine befindet, zum Beispiel aus der DE-PS 41 17 681 C2.There are known starters for internal combustion engines in which in the drive train between the starter motor and pinion Engaging mechanism for the pinion for engagement in the Gear ring of the internal combustion engine is located, for example DE-PS 41 17 681 C2.

Der Einrückmechanismus besteht bei dem dort offenbarten Starter aus einer zur Ankerwelle koaxialen, gehäusefesten, elektrischen Spule, die von einem ersten U-förmigen Kern, der zur Antriebswelle hin offen ist, umgeben ist. Ein mit einem Ritzelschaft verbundenes, dazu koaxiales, ringförmiges Eisen wird als Anker bei Stromfluß durch die Spule so bewegt, daß dabei ein weitgehend geschlossener, zweiteiliger Kern um die Spule entsteht, der aus dem U-förmigen Teil und dem ringförmigen Eisen besteht. Der Ritzelschaft ist mittelbar über eine Druckfeder am Gehäuse abgestützt, um den Verlauf der Kennlinie der am Ritzelschaft wirkenden Einrückkraft wegabhängig zu beeinflussen. Um das Einspuren des Ritzelschafts zu erleichtern, wird beim Vorschieben des Ritzelschafts dieser über ein Steilgewinde zwischen der Ankerwelle des Elektromotors und dem Ritzelschaft etwas verdreht. Mit dem Vorschub des Ritzelschafts, beziehungsweise des Ritzels, wird ein Schalter betätigt, der den Stromkreis des Startermotors schließt und somit zum Andrehen der Brennkraftmaschine bei einspurendem Ritzel führt. Nach dem Anlassen wird der Starter manuell ausgeschaltet. Dabei wird sowohl der Stromkreis des Startermotors geöffnet, als auch der Stromkreis der Spule des Einrückmechanismus. Die Druckfeder spurt nun das Ritzel aus und schiebt den Ritzelschaft in seine Ausgangsstellung zurück.The engagement mechanism is the one disclosed there Starter from a housing-fixed, coaxial to the armature shaft electrical coil, made by a first U-shaped core, which is open to the drive shaft, is surrounded. A with a pinion shaft connected, coaxial, ring-shaped Iron is used as an anchor when current flows through the coil moves that a largely closed, two-part Core around the coil arises from the U-shaped part and the ring-shaped iron. The pinion shaft is indirectly supported by a compression spring on the housing, around the Course of the characteristic curve of the one acting on the pinion shaft To influence engagement force depending on the path. To trace to facilitate the pinion shaft when pushing the The pinion shafts have a steep thread between the Armature shaft of the electric motor and the pinion shaft something twisted. With the feed of the pinion shaft, or the pinion, a switch is operated, the closes the circuit of the starter motor and thus to Starting the internal combustion engine with the pinion engaged leads. After starting the starter is manual switched off. Both the circuit of the Starter motor opened, as well as the circuit of the coil of the engagement mechanism. The compression spring now tracks the pinion and pushes the pinion shaft into its starting position back.

Aus der DE-PS 39 28 407 C2 ist ein ähnlicher einspuliger Einrückmechanismus bekannt, der an dem, dem Ritzel abgewandten Ende der Startermotorwelle angebracht ist. Die nach dem Einschalten des Starters elektromagnetisch erregte Spule bewegt einen Spulenkern gegen den Widerstand einer Druckfeder. Gleichzeitig wird eine mit dem Spulenkern verbundene Schubstange durch die hohle Ankerwelle des Startermotors geschoben, die dabei mittelbar das Ritzel gegen eine Federkraft vorschiebt. Dabei wird durch einen Kontakt der Stromkreis der Ankerwicklung geschlossen, so daß der Motor sich zu drehen beginnt, wodurch spätestens jetzt das Ritzel in den Zahnkranz der Brennkraftmaschine einspurt. Nach dem Starten des Motors wird der Stromkreis der elektromagnetisch erregten Spule unterbrochen. Die während des Einspurvorgangs zuvor vorgespannte Feder drückt das Ritzel aus dem Eingriff mit dem Zahnkranz der Brennkraftmaschine heraus und schiebt den Magnetanker und auch das Ritzel in seine Ausgangslage zurück.From DE-PS 39 28 407 C2 is a similar single-coil Engaging mechanism known on the, the pinion opposite end of the starter motor shaft is attached. The electromagnetically excited after switching on the starter Coil moves a core against the resistance of one Spring. At the same time, one with the coil core connected push rod through the hollow armature shaft of the Starter motor pushed, which indirectly the pinion advances against a spring force. It is done by a Contact the circuit of the armature winding closed, so that the motor starts to turn, which means now at the latest engages the pinion in the ring gear of the internal combustion engine. After starting the engine, the circuit of the Electromagnetically excited coil interrupted. The while of the pre-tensioned spring presses this Pinion out of engagement with the ring gear Internal combustion engine and pushes the magnet armature and also the pinion back to its original position.

Eine weitere Bauartvariante ist zum Beispiel nach DE-OS 40 06 797 A1 die Anordnung eines sich außerhalb des Motorgehäuses parallel zur Ankerwelle des Elektromotors sich befindenden Einrückrelais, wobei die Bewegung des Spulenankers des Einrückrelais über einen Hebelmechanismus an einen Mitnehmer übertragen wird, der das Ritzel vorschiebt. Ruch hier werden bei einer Zahnauf-Zahn- Stellung von Ritzel und Zahnkranz Federn vorgespannt und bei gleichzeitig erfolgender Drehung des Ritzelschafts ein Einspuren kurzfristig ermöglicht. Um den Spulenkern anzuziehen, werden zwei Spulen bestromt, gehalten wird der Spulenanker durch eine der zwei Relaisspulen. Zum Ausspuren wird das Einrückrelais abgeschaltet, der Spulenanker durch die zwei vorgespannten Federn wieder in die Ausgangsposition geschoben, währenddessen wird der Elektromotor abgeschaltet und dabei das Ritzel ausgespurt. Das unbeabsichtigte Vorschieben des Ritzels wird durch Festklemmen eines an sich beweglichen Bunds verhindert, der dadurch das Schwenken des Einrückhebels verhindert.Another design variant is, for example, according to DE-OS 40 06 797 A1 the arrangement of one outside the Motor housing parallel to the armature shaft of the electric motor itself engaging relay located, the movement of the The solenoid armature of the engagement relay via a lever mechanism is transmitted to a driver who the pinion advances. Ruch here with a tooth-to-tooth Position of pinion and ring gear springs biased and at simultaneously rotating the pinion shaft Enables short-term engagement. Around the coil core to attract, two coils are energized, the is held Coil armature through one of the two relay coils. To unravel the engagement relay is switched off, the coil armature by the two preloaded springs back to the starting position pushed, while the electric motor is switched off and with the pinion disengaged. The unintended Feeding the pinion is done by clamping one in itself Movable waistband prevents the pivoting of the Engage lever prevented.

Alle drei genannten Kontruktionen sind konstruktiv aufwendig, da mit dem Vorspuren auch der Startermotor mit der gleichen Vorrichtung eingeschaltet wird. Dies gilt insbesondere für die Steuerung der Vorspurgeschwindigkeit des Ritzels durch verschiedene mechanische Bauteile wie z. B. Federn. Weiterhin muß der Einspurmechanismus eine gewisse Dynamik aufweisen, damit der durch die Schaltkontakte des Einrückrelais geschlossene Stromkreis des Motorankers ausreichend lange geschlossen ist. Ein Problem in diesem Zusammenhang ist das Prellen der bewegten Schaltkontakte. Das Prellen der bewegten Schaltkontakte ist mit Lichtbogen zwischen den Kontaktstellen verbunden, so daß unter ungünstigen Umständen dies sowohl zum vorzeitigen Abbrand der Kontakte oder auch zum Verschweißen der Kontakte führen kann. In der Folge wäre der Startermotor nicht mehr abschaltbar. Ein weiterer Nachteil ist, daß die Einrückmechanismen nicht zweiseitig wirken, d. h. daß zwischen den Spulen und dem Spulenkern Kräfte immer nur in eine bestimmte Richtung induziert werden können.All three mentioned designs are constructive elaborate, because with the toe-in also the starter motor the same device is turned on. this applies especially for the control of the toe-in speed the pinion through various mechanical components such. B. Feathers. Furthermore, the one-track mechanism must have a certain Have dynamics so that by the switching contacts of the Engagement relay closed circuit of the motor armature is closed sufficiently long. A problem in this The connection is the bouncing of the moving switch contacts. The bouncing of the moving switch contacts is with an arc connected between the contact points, so that under unfavorable circumstances this both leads to premature burning of the contacts or lead to welding of the contacts can. As a result, the starter motor would no longer be switched off. Another disadvantage is that the Engaging mechanisms are not bilateral, i.e. H. that between the coils and the coil core forces only ever in a certain direction can be induced.

Advantages of the invention

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1, sind demgegenüber verschiedene Verbesserungen möglich. Die Bauweise ist sehr einfach und umfaßt nur wenige mechanische Teile. Das erfindungsgemäße Einspur- und Ausspurprinzip wirkt in beide Richtungen, so daß für den eigentlichen Aus- und Rückspurvorgang keine Rückstellfedern notwendig sind. Weiterhin wird die Spule durch eine Transistor- Brückenschaltung angesteuert. Diese Schaltung ermöglicht einerseits einen Richtungswechsel der Stromflußrichtung in der Spule und andererseits die getaktete Ansteuerung. Das Vorspuren und Halten des Ritzels wird dabei nur von einer Spule bewältigt. Durch das Takten des Spulenstroms kann die Vorspurgeschwindigkeit des Ritzels beeinflußt werden. Eine Taktung führt zu einem reduzierten mittleren Strom, der eine ebenso reduzierte magnetische Wirkung hervorruft. Ein Verschleiß am Getriebe, gebildet aus Ritzel und Zahnkranz der Brennkraftmaschine, kann durch eine reduzierte Vorspurgeschwindigkeit und eine damit verbundene reduzierte Stoßbelastung der Stirnseiten von Ritzel und Zahnkranz verringert werden.With the device according to the invention characteristic features of claim 1 are in contrast various improvements possible. The construction is very simple and includes only a few mechanical parts. The The one-track and track-out principle according to the invention acts in both Directions so that for the actual out and Return process no return springs are necessary. Furthermore, the coil is replaced by a transistor Bridge circuit controlled. This circuit enables on the one hand a change in the direction of current flow in the coil and on the other hand the clocked control. The Only one will toe in and hold the pinion Coil mastered. By clocking the coil current, the The pinch's toe-in speed can be influenced. A Clocking leads to a reduced average current, the one also causes reduced magnetic effect. On Wear on the gear, formed from the pinion and ring gear the internal combustion engine, can be reduced by a Toe-in speed and an associated reduced Impact load on the end faces of the pinion and ring gear be reduced.

Als weiteren Vorteil ist anzusehen, daß der Startermotor getrennt vom Vorspurmechanismus kontaktlos über ein Leistungsteil geschaltet werden kann.Another advantage is that the starter motor separately from the pre-engagement mechanism via a Power section can be switched.

Der erfindungsgemäße Vorspurmechanismus aus Spule und Permanentmagnet kann bezüglich seiner konstruktiven Lage zu Ritzel und Elektromotor ähnlich wie die bekannten Einrückrelais an verschiedenen Stellen des Starters angeordnet werden. The pre-engagement mechanism of the coil and Permanent magnet can too regarding its constructive position Pinion and electric motor similar to the known one Engagement relay at various points on the starter to be ordered.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen ergeben sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Merkmale.By the measures listed in the subclaims there are advantageous further developments and improvements of the features specified in the main claim.

drawings

Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The invention is described below in exemplary embodiments explained in more detail with reference to the accompanying drawings. It demonstrate:

Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt eines Starters im Ruhezustand, mit einer Anordnung des Vorspurmechanismus auf dem Antriebsstrang, wobei die Spule koaxial um den Permanentmagneten angeordnet ist. Fig. 1 shows a section of a starter in the idle state, with an arrangement of the pre-engagement mechanism on the drive train, the coil being arranged coaxially around the permanent magnet.

Fig. 2 zeigt ausschnittsweise den Starter aus Fig. 1 mit vollständig ausgefahrenem und eingespurtem Ritzel, Fig. 2 shows detail of the starter 1 of Fig. With fully extended and eingespurtem pinion,

Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt eines Starters mit Anordnung des Vorspurmechanismus auf dem Antriebsstrang und mit Reihenanordnung von Spule und Magnet im Ruhezustand, Fig. 3 shows a detail of a starter with arrangement of the pre-engagement on the drive train and with a series arrangement of coil and magnet in the rest state,

Fig. 4 zeigt den Starter aus Fig. 3 mit vollständig ausgefahrenem und eingespurtem Ritzel. FIG. 4 shows the starter from FIG. 3 with the pinion fully extended and engaged.

Description of the embodiments

Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt des Starters, hier in der Ausführung als Koaxialstarter, und des Vorspurmechanismus 1 im Ruhezustand mit einer Spule 2 in einer Ausführung als Ringspule und einem ringförmigen, permanenterregten Magneten 3 am Antriebsstrang 4 zwischen einem Startermotor 5 und einem Andrehritzel 6. Die Spule 2 ist dabei koaxial um den Permanentmagneten 3 angeordnet. Der Antriebsstrang 4 besteht aus einer Ankerwelle 7 des Startermotors 5, einem dazu axial gleitfähigen und gegen Verdrehen gesicherten, das Drehmoment des Startermotors 5 übertragenden Mitnehmerschaft 8 eines Freilaufs 9, den Freilauf 9 selbst, den mittels eines Lagers 10 im Antriebslager 11 gelagerten Ritzelschaft 12 und das Andrehritzel 6 selbst. Der Vorspurmechanismus 1 besteht erfindungsgemäß aus einer gehäuse- und damit ortsfesten, elektromagnetisch erregbaren Spule 2, deren Windungen in zur Achse des Antriebsstrangs 4 senkrechten Ebenen liegen, sowie dem zum Antriebsstrang 4 ebenfalls koaxialen und auf dem Mitnehmerschaft 8 befestigten Permanentmagneten 3 mit einer in Achsrichtung orientierten Polung, wie bespielsweise in Fig. 1 gezeigt. Dabei ist der Außendurchmesser des Permanentmagneten 3 kleiner als der Innendurchmesser der Spule 2. Der Mitnehmerschaft 8 wird hier durch die dargestellte Erregung der Spule 2 in seiner Ruhestellung gehalten, wobei ein nur relativ kleiner Ruhestrom zum Halten erforderlich ist. Fig. 1 shows a section of the starter, here in the embodiment as a coaxial starter, and the pre-engagement mechanism 1 in the rest state with a coil 2 in an embodiment as a toroidal coil and an annular, permanently excited magnet 3 on the drive train 4 between a starter motor 5 and a starter pinion. 6 The coil 2 is arranged coaxially around the permanent magnet 3 . The drive train 4 consists of an armature shaft 7 of the starter motor 5 , an axially slidable and secured against rotation, the torque of the starter motor 5 transmitting driver shaft 8 of a freewheel 9 , the freewheel 9 itself, the pinion shaft 12 and the bearings 10 in the drive bearing 11 and the starter pinion 6 itself. According to the invention, the pre-engagement mechanism 1 consists of a housing-fixed and thus stationary, electromagnetically excitable coil 2 , the windings of which lie in planes perpendicular to the axis of the drive train 4 , and the permanent magnet 3, which is likewise coaxial with the drive train 4 and fastened on the drive shaft 8 with a polarity oriented in the axial direction, as shown for example in FIG. 1. The outside diameter of the permanent magnet 3 is smaller than the inside diameter of the coil 2 . The driver shaft 8 is held here in its rest position by the excitation of the coil 2 , whereby only a relatively small quiescent current is required for holding.

Fig. 2 zeigt den ebenfalls ausschnittsweise dargestellten Starter mit vollständig ausgerücktem Andrehritzel 6, das heißt in vollständig in einen Zahnkranz 13, der im übrigen nicht dargestellten Brennkraftmaschine eingespurten Zustand. Man erkennt eine Verschiebung des verschiebbaren Teils des Antriebsstrangs 4 und damit auch die Verschiebung des Permanentmagneten 3 zur Spule 2, die hier in entgegengesetzter Richtung zu Fig. 1 erregt ist. FIG. 2 shows the starter, likewise shown in detail, with the starter pinion 6 fully disengaged, that is to say in a state fully engaged in a ring gear 13 of the internal combustion engine, which is otherwise not shown. One can see a displacement of the displaceable part of the drive train 4 and thus also the displacement of the permanent magnet 3 to the coil 2 , which is excited here in the opposite direction to FIG. 1.

Durch den in Fig. 1 dargestellten Stromfluß Is durch die Spule 2, wird ein elektrisches Magnetfeld Φs erzeugt, das in Zusammenwirkung mit dem Permanentmagnetfeld Φpm zunächst eine geeignete Zugkraft im Permanentmagnet 3 induziert, die ein Vorspuren des Andrehritzels 6 verhindert. Ein Andrehen der Brennkraftmaschine durch den Starter setzt ein, in den Zahnkranz 13 der Brennkraftmaschine eingespurtes Andrehritzel 6 voraus. Nach dem Einschalten des Starters durch ein Startersteuergerät 16 wird zunächst durch Umkehr des Stromflusses die Kraftwirkung zwischen Spule 2 und Permanentmagnet 3 gemäß Fig. 2 umgekehrt, um den Ritzelschaft 12 aus der Halteposition zu verschieben. Aus der Umkehr des Stromflusses Is folgt ein ebenso umgekehrtes elektrisch erregtes Magnetfeld Φs, das in Zusammenwirkung mit dem Permanentmagnetfeld Φpm eine Abstoßkraft im Permanentmagneten 3 induziert, die zum Abstoßen des Ringmagnets von der Spule führt, so daß das Andrehritzel vorgeschoben wird. Diese Abstoßkraft Fa führt dazu, daß das Andrehritzel 6 entweder an den Zahnkranz 13 der Brennkraftmaschine anstößt, so daß sich die sogenannte Zahn auf-Zahn-Stellung ergibt oder in den Zahnkranz 13 einspurt. Im erstgenannten Fall ist zum Einspuren, bei gleichzeitig wirkender Abstoßkraft Fa eine Relativdrehung zwischen Zahnkranz 13 und Andrehritzel 6, notwendig, hierbei ist in geeigneter Weise eine kurzfristige geringe Verdrehung des Antriebstrangs 4 des Starters erforderlich, verursacht durch eine Verdrehung der Ankerwelle 7 des Startermotors 5. Dies kann in bekannter Weise durch eine kurzfristige Bestromung der Ankerwicklung über eine Startermotor-Steuerung 15 im Startersteuergerät 16 erfolgen.Through the current flow Is shown in FIG. 1 through the coil 2 , an electric magnetic field Φs is generated, which, in cooperation with the permanent magnetic field Φpm, initially induces a suitable tensile force in the permanent magnet 3 , which prevents the pinion 6 from being moved forward. Starting the internal combustion engine by the starter starts with the starter pinion 6 engaged in the ring gear 13 of the internal combustion engine. After the starter is switched on by a starter control unit 16 , the force effect between coil 2 and permanent magnet 3 according to FIG. 2 is first reversed by reversing the current flow in order to shift the pinion shaft 12 from the holding position. From the reversal of the current flow Is follows an equally reversed electrically excited magnetic field Φs, which, in cooperation with the permanent magnetic field Φpm, induces a repulsive force in the permanent magnet 3 , which leads to repulsion of the ring magnet from the coil, so that the starter pinion is advanced. This repelling force Fa leads to the fact that the starter pinion 6 either abuts the ring gear 13 of the internal combustion engine, so that the so-called tooth-on-tooth position results or engages in the ring gear 13 . In the former case, a relative rotation between ring gear 13 and starter pinion 6 is necessary for engagement, with repulsive force Fa acting at the same time; in this case, a brief, slight rotation of the drive train 4 of the starter is required, caused by a rotation of the armature shaft 7 of the starter motor 5 . This can be done in a known manner by briefly energizing the armature winding via a starter motor control 15 in the starter control unit 16 .

Nach dem vollständigen Einspuren des Andrehritzels 6 in die eine Endstellung, wird bei anhaltendem Wirken der Abstoßkraft Fa der Startermotor 5 zum Andrehen der Brennkraftmaschine bestromt, um ein Andrehmoment im Zahnradgetriebe aus Zahnkranz 13 und Andrehritzel 6 zu bewirken.After complete engagement of the starter pinion 6 in one end position, the starter motor 5 is energized to start the internal combustion engine while the repulsive force Fa continues to act, in order to bring about a torque in the gear transmission from the ring gear 13 and the starter pinion 6 .

Nach dem Andrehen wird wiederum durch Wechsel der Stromflußrichtung in der Spule 2 die Kraftwirkung auf das Andrehritzel 6 umgekehrt, so daß das Andrehritzel 6 mit einer Zugkraft Fz zwischen Spule und Permanentmagnet aus dem Zahnkranz 13 ausspurt. Ist das Andrehritzel 6 vollständig ausgespurt, kann durch Steuerung des Stromflusses Is in der Spule 2 das Andrehritzel 6 mit der notwendigen oder gewünschten Rückspurgeschwindigkeit in die Ruhelage, die andere Endstellung, gebracht werden. In Ruhelage wirkt dann wieder eine Zugkraft Fz. Nach dem Ausspuren kann der Startermotor 5 abgeschaltet werden. Der Haltestrom in der Spule 2 kann dabei gering gehalten werden.After starting, the force effect on the starter pinion 6 is reversed again by changing the direction of current flow in the coil 2 , so that the starter pinion 6 disengages from the ring gear 13 with a tensile force Fz between the coil and the permanent magnet. Is the starting pinion 6 is completely de-meshed, the starter pinion 6 can with the necessary or desired return line speed in the rest position, the other end position by controlling the flow of current Is in the coil 2 are accommodated. A tensile force Fz then acts again in the idle position. After disengagement, the starter motor 5 can be switched off. The holding current in the coil 2 can be kept low.

Fig. 3 und 4 zeigen eine alternative Anordnung des am Mitnehmerschaft 8 befestigten, permanenterregten Magneten 3 und der am Gehäuse befestigten Spule 2. Dabei sind der Permanentmagnet 3 und die Spule 2 axial nebeneinander angeordnet. Für gleiche, beziehungsweise gleichwirkende Teile sind die in Fig. 1 und 2 verwendeten Bezugszahlen gewählt worden. Die Wirkung dieser Anordnung des Vorspurmechanismus ist analog dem bisher in den Fig. 1 und 2 vorgestellten System. In Fig. 3 ist die Ruhelage und in Fig. 4 die eingespurte Stellung des Andrehritzels und die entsprechende Stellung des Vorspurmechanismus dargestellt. FIGS. 3 and 4 show an alternative arrangement of attached to the driver shaft 8, permanently excited magnet 3 and the coil 2 attached to the housing. The permanent magnet 3 and the coil 2 are arranged axially next to one another. The reference numerals used in FIGS . 1 and 2 have been chosen for identical or equivalent parts. The effect of this arrangement of the pre-engagement mechanism is analogous to the system previously presented in FIGS . 1 and 2. In Fig. 3 the rest position and in Fig. 4 the engaged position of the starter pinion and the corresponding position of the pre-engagement mechanism is shown.

Vorteil der Anordnung gemäß der Fig. 3 und 4 ist ein verringerter Außendurchmesser bei allerdings vergrößerter Baulänge des Vorspurmechanismus. Im Gegensatz dazu, ist die Baulänge der Anordnung gemäß der Fig. 1 und 2 verkürzt, während der Durchmesser vergrößert ist.The advantage of the arrangement according to FIGS. 3 and 4 is a reduced outer diameter with an increased overall length of the pre-engagement mechanism. In contrast, the overall length of the arrangement according to FIGS. 1 and 2 is shortened, while the diameter is increased.

Die Kraft zum Aus- und Rückspuren des Ritzels 6 kann in an sich bekannter Weise auch durch eine hier nicht gezeigte Rückspurfeder erfolgen bzw. unterstützt werden, die insbesondere das stromlose Halten des Ritzels 6 in der Ruheposition ermöglicht. Dabei kann auf eine zwischen dem Permanentmagneten 3 und der Spule 2 wirkende Zugkraft zumindest in der Rohrlage verzichtet werden. Die Verwendung einer Rückspurfeder ist insbesondere im Falle einer Stromunterbrechung zur Spule 2 von Vorteil, da dadurch eine Ruheposition gesichert ist. Zur Einhaltung der Ruhelage kann alternativ auch ein ortsfestes Metallteil vorgesehen werden, daß den Permanentmagneten 3 in der Ruhelage magnetisch festhält. Zwischen diesem ortsfesten Metallteil und dem Permanentmagneten 3 ist ein Luftspalt einzustellen, um die Haltekraft so zu begrenzen, daß beim Vorspuren die Kraft des Elektromagneten in jedem Falle ausreicht, die Haltekraft zu überwinden.The force for removing and returning the pinion 6 can also be provided or supported in a manner known per se by a return track, not shown here, which in particular enables the pinion 6 to be kept currentless in the rest position. A tensile force acting between the permanent magnet 3 and the coil 2 can be dispensed with, at least in the tube position. The use of a return spring is particularly advantageous in the event of a power interruption to the coil 2 , since this ensures a rest position. To maintain the rest position, a stationary metal part can alternatively be provided that magnetically holds the permanent magnet 3 in the rest position. An air gap is to be set between this stationary metal part and the permanent magnet 3 in order to limit the holding force in such a way that the force of the electromagnet is sufficient in any case to overcome the holding force during the toe-in.

Der erfindungsgemäße Vorspurmechanismus ist besonders vorteilhaft, wenn ein sogenanntes sanftes Vorspuren erreicht werden soll. Sanftes Vorspuren wird dann erreicht, wenn der Stoß und damit die Auftreffgeschwindigkeit zwischen Andrehritzel und Zahnkranz vor dem Einspuren möglichst gering ist. Erreicht wird dies durch eine geringe Abstoßkraft F_A zwischen Spule 2 und Permanentmagnet 3 und dies wiederum durch einen geringern mittleren Spulenstrom. Ein geringer mittlerer Spulenstrom wird erreicht durch das getaktete Ansteuern der Spule mittels einer Transistorbrückenschaltung, die ein Teil einer Steuerung 14 der Spule ist.The toe-in mechanism according to the invention is particularly advantageous when so-called toe-in is to be achieved. Gentle toe-in is achieved when the impact and thus the impact speed between the starter pinion and the sprocket is as low as possible before engagement. This is achieved by a low repulsive force F _A between coil 2 and permanent magnet 3 and this in turn by a lower average coil current. A low average coil current is achieved by the clocked activation of the coil by means of a transistor bridge circuit, which is part of a controller 14 of the coil.

Schließlich soll noch darauf hingewiesen werden, das auch andere Anordnungen des Vorspurmechanismus 1 möglich sind. So sind Anordnungen möglich, bei denen die Bewegung des Permanentmagneten 3 durch ein Getriebe auf den Mitnehmerschaft 8 bzw. den Ritzelschaft 12 mit seinem Ritzel 6 übertragen wird. Als Beispiel kann hier eine Anordnung des Vorspurmechanismus parallel versetzt zur Achse des Ritzelschafts 12 genannt werden, wie sie für Einrückrelais bei Startern in Schub-Schraubtrieb-Bauweise verwendet werden, wobei die Bewegung des Permanentmagneten 3 mittels eines Einrückhebels auf den Mitnehmerschaft 8 übertragen wird. Denkbar ist auch eine Anordnung des erfindungsgemäßen Vorspurmechanismus an dem Ende der Ankerwelle 7, das dem Andrehritzel 6 abgewandt ist. Dabei kann in bekannter Weise die zwischen dem Permanentmagneten 3 und der Spule 2 wirkende Kraft durch eine hohle Ankerwelle 7 mittels einer Stoßstange auf das Andrehritzel 6 übertragen werden.Finally, it should be pointed out that other arrangements of the pre-engagement mechanism 1 are also possible. Arrangements are possible in which the movement of the permanent magnet 3 is transmitted by a gear to the driving shaft 8 or the pinion shaft 12 with its pinion 6 . As an example, an arrangement of the pre-engagement mechanism offset parallel to the axis of the pinion shaft 12 can be mentioned, as is used for engagement relays for starters in a push-screw construction, the movement of the permanent magnet 3 being transmitted to the drive shaft 8 by means of an engagement lever. It is also conceivable to arrange the pre-engagement mechanism according to the invention at the end of the armature shaft 7 which faces away from the starter pinion 6 . The force acting between the permanent magnet 3 and the coil 2 can be transmitted in a known manner through a hollow armature shaft 7 to the starter pinion 6 by means of a bumper.

Es wird deutlich, daß der erfindungsgemäß vorgeschlagene Vorspurmechanismus 1 mittels einer ortsfesten Spule 2 und eines am Mitnehmerschaft 8 befestigten Permanentmagneten 3, mit einer in Achsrichtung orientierten Polarisierung ein einfaches, mit wenigen mechanischen Bauteilen auskommende Lösung ist, um ein Ritzel 6, beziehungsweise einen Ritzelschaft 12 in den Zahnkranz 13 einer Brennkraftmaschine einzuspuren. Durch die Anordnung einer Spule 2 in Verbindung mit einem Permanentmagneten 3 wirkt dieses Prinzip in beide Achsrichtungen und kommt daher im Prinzip ohne Federn aus. Durch die mechanische Trennung von Schub- und Zugfunktion bezüglich des Ritzels sowie der Schaltfunktion bezüglich des Startermotors 5, kann ein sogenanntes sanftes Vorspuren sehr wirkungsvoll erreicht werden. Dadurch, daß keine bestimmte Dynamik eines Relais zum Schalten des Startermotors 5 erforderlich ist, kann durch eine nur auf die reduzierte Vorspurgeschwindigkeit abgestimmte Schaltung und Steuerung des Spulenstroms I_s der Verschleiß am Ritzel-Zahnkranz- Getriebe sehr gering gehalten werden.It is clear that the pre-engagement mechanism 1 proposed according to the invention by means of a stationary coil 2 and a permanent magnet 3 fastened to the driving shaft 8 , with a polarization oriented in the axial direction, is a simple solution with few mechanical components, around a pinion 6 or a pinion shaft 12 in the ring gear 13 of an internal combustion engine. By arranging a coil 2 in connection with a permanent magnet 3, this principle acts in both axial directions and therefore, in principle, does not require springs. By mechanically separating the pushing and pulling function with respect to the pinion and the switching function with respect to the starter motor 5 , a so-called gentle toe-in can be achieved very effectively. The fact that no particular dynamics of a relay for switching the starter motor 5 is required, the wear on the pinion-ring gear transmission can be kept very low by a switching and control of the coil current I _s which is only matched to the reduced pre-tracking speed.

Claims

1. Starting device, in particular coaxial starter, for starting internal combustion engines by means of a starter motor ( 5 ) and with a pre-engagement mechanism ( 1 ) for displacing an axially displaceable pinion shaft ( 12 ) with a starter pinion ( 6 ) arranged at the front, characterized in that the pre-engagement mechanism ( 1 ) Consists of a permanent magnet ( 3 ) and an electromagnetically excitable coil ( 2 ), one of the two parts being arranged in operative connection with the driving shaft ( 8 ) and the other fixed to the housing, the coil ( 2 ) being a force due to magnetic interactions in the case of electromagnetic excitation exercises between itself and the permanent magnet ( 3 ), which depending on the direction of flow of the current through the coil ( 2 ) leads to a repulsive force or a tensile force between the permanent magnet ( 3 ) and the coil ( 2 ) and wherein the force between the permanent magnet ( 3 ) and the coil ( 2 ) move the starter pinion ( 6 ) axially into one of its end positions G.

2. Starting device according to claim 1, characterized in that by reversing the direction of the current flow in the coil ( 2 ) by means of a force reversal in the pre-engagement mechanism ( 1 ) the starter pinion ( 6 ) is axially displaceable from one end position to another end position.

3. Starting device according to one of the preceding claims, characterized in that the pre-engagement mechanism ( 1 ) is located on an axis between the starter pinion ( 6 ) and the starter motor ( 5 ).

4. Starting device according to one of the preceding claims, characterized in that the permanent magnet ( 3 ) on the driving shaft ( 8 ) and the coil ( 2 ) is fixed to the housing of the starting device.

5. Starting device according to one of the preceding claims, characterized in that the permanent magnet ( 3 ) is an axially magnetized ring magnet and the coil ( 2 ) is a ring coil.

6. Starting device according to one of the preceding claims, characterized in that the coil ( 2 ) and the permanent magnet ( 3 ) are arranged axially next to one another.

7. Starting device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the coil ( 2 ) is arranged coaxially around the permanent magnet ( 3 ).

8. Starting device according to one of the preceding claims, characterized in that the coil ( 2 ) by a controller ( 14 ), executed with a transistor bridge circuit, can be controlled and reversed.

9. Starting device according to one of the preceding claims, characterized in that the coil ( 2 ) can be controlled clocked to achieve a predetermined variable magnetic force.