DE19934111A1

DE19934111A1 - Starter, especially coaxial starter, has braking device with controllable electromagnetic brake that applies braking torque to oppose rotation of drive element shaft

Info

Publication number: DE19934111A1
Application number: DE19934111A
Authority: DE
Inventors: Claus Kramer; Dieter Schramm; Juergen Kugler
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1999-07-21
Filing date: 1999-07-21
Publication date: 2001-01-25

Abstract

The starter has a starter motor (11), a coupling, pref. an idler (18), pinion (19) and a braking device (22). The rotor (23) of the electromagnetic brake is attached to a drive element shaft (14) so as to rotate with it and the stator (24) is arranged concentrically about the rotor. The braking device has a controllable electromagnetic brake that applies a braking torque to oppose rotation of the drive element shaft.

Description

Die Erfindung betrifft eine Startvorrichtung, insbesondere Koaxialstarter, zum Andrehen von Brennkraftmaschinen, gemäß der Gattung des unabhängigen Anspruchs.The invention relates to a starting device, in particular Coaxial starter, for starting internal combustion engines, according to the genus of independent claim.

State of the art

Es sind bereits Startvorrichtungen bekannt, die nach dem sogenannten Schraubtriebprinzip ein Ritzel in einen Zahnkranz einer Brennkraftmaschine einspuren. Das Ritzel ist dabei über einen Freilauf und einen Mitnehmerschaft über eine Steilgewindekupplung mit der Ankerwelle eines Startermotors verbunden. Beim Einschalten des Startermotors beginnt sich die Ankerwelle zu drehen. Aufgrund der Massenträgheit von Mitnehmerschaft, Freilauf und Ritzel drehen sich diese nur geringfügig mit und werden durch die Steilgewindekupplung in Richtung des Zahnkranzes vorgeschoben. Tritt eine Zahn-auf-Zahn-Stellung des Ritzels mit dem Zahnkranz auf, so wird der Vorschub zunächst unterbrochen. Gleichzeitig wird das Ritzel durch den drehenden Startermotor und die Steilgewindekupplung gegenüber dem Zahnkranz verdreht, bis sich eine Zahn-Lücke- Stellung ergibt und das Ritzel in den Zahnkranz einspuren kann. Der Vorschub des Ritzels wird durch Anstoßen an einem Anschlagring beendet. Von diesem Zeitpunkt an überträgt der Freilauf in Sperrichtung das Ankermoment über das Ritzel auf den Zahnkranz und die Brennkraftmaschine wird durchgedreht.Starting devices are already known, which after so-called screw drive principle a pinion in one Engage the ring gear of an internal combustion engine. The pinion is thereby over a freewheel and an entrainment over a high-thread coupling with the armature shaft Starter motor connected. When switching on the starter motor the armature shaft begins to rotate. Due to the Mass inertia of the drive shaft, freewheel and pinion these rotate only slightly and are replaced by the Steep thread coupling in the direction of the ring gear advanced. Occurs in a tooth-on-tooth position of the pinion with the ring gear on, so the feed is first interrupted. At the same time, the pinion is replaced by the rotating starter motor and the high-speed thread coupling twisted relative to the ring gear until there is a tooth gap Position and gives the pinion in the ring gear can. The feed of the pinion is made by knocking on one Stop ring finished. From this point on, the Freewheel in the reverse direction to the armature torque via the pinion the ring gear and the internal combustion engine is turned.

Darüber hinaus ist aus der deutschen Patentschrift 24 25 051 ein Schraubtriebstarter bekannt, der mittels einer Bremseinrichtung ein Drehen des Mitnehmerschafts und damit des Ritzels relativ zur Ankerwelle des Startermotors verhindert. Die Bremseinrichtung wird aus einer bezüglich des Mitnehmerschafts festgelegten magnetischen Scheibe gebildet, die wenigstens zwei vorstehende Pole aufweist und einem Stator, der wenigstens zwei Statorpole aufweist, von denen mindestens einer elektromagnetisch erregbar ist. Mit dem Einschalten des Startermotors wird der Stator der Bremseinrichtung elektromagnetisch erregt, wodurch sich die am Mitnehmerschaft befestigte Scheibe mit ihren Polen in die Stellung des geringsten magnetischen Widerstands unter die Polstücke des Stators bewegt, in dieser verbleibt und dadurch die Scheibe am Drehen hindert. Der sich drehende Startermotor schiebt so das Ritzel ohne Verzögerung entlang der Ankerwelle bis zum Zahnkranz vor, bis das zwischen dem Ritzel und der Ankerwelle entwickelte Drehmoment das magnetische Widerstandsmoment der Bremseinrichtung übersteigt und sich ab diesem Zeitpunkt das Ritzel mit der Ankerwelle mitdreht und die Bremseinrichtung das Ritzel so lange eingespurt hält, wie der Statormotor eingeschaltet ist.In addition, from German patent specification 24 25 051 a screw drive starter known by means of a Braking device turning the driver shaft and thus of the pinion relative to the armature shaft of the starter motor prevented. The braking device is related to a of the entrained magnetic disc formed, which has at least two protruding poles and a stator having at least two stator poles from which at least one is electromagnetically excitable. With when the starter motor is switched on, the stator becomes the Braking device is electromagnetically excited, causing the disc attached to the entrainment with its poles in the Position of the lowest magnetic resistance under the Pole pieces of the stator moves, remains in this and thereby preventing the disc from rotating. The spinning one Starter motor pushes the pinion along without delay the armature shaft up to the ring gear before that between the Pinion and the armature shaft developed the torque magnetic moment of resistance of the braking device exceeds and from this point on the pinion with the Armature shaft rotates and the braking device the pinion long engaged as the stator motor is switched on is.

Diese Startvorrichtung hat den Nachteil, daß durch die Bremseinrichtung der Mitnehmerschaft gegenüber dem Startermotorgehäuse arretiert ist, wodurch sich in Zusammenwirkung mit der Steilgewindekupplung und dem sich drehenden Startermotor eine im Verhältnis zur Startermotordrehzahl jeweils maximale Vorspurgeschwindigkeit ergibt. Aus dieser maximalen Vorspurgeschwindigkeit folgt schließlich bei Vorliegen einer Zahn-auf-Zahn-Stellung eine ebenso maximale Kollisionsgeschwindigkeit zwischen dem Ritzel und dem Zahnkranz, wodurch die Lebensdauer des Ritzels reduziert wird. Der magnetische Rückschluß des Stators der Bremseinrichtung ist nachteiligerweise durch ein extra anzufertigendes Bauteil gebildet.This starter has the disadvantage that Braking device of the driver against the Starter motor housing is locked, resulting in Interaction with the high-speed thread coupling and the itself rotating starter motor in relation to Starter motor speed each maximum toe-in speed results. From this maximum toe-in speed follows finally, if there is a tooth-on-tooth position likewise maximum collision speed between the Pinion and the ring gear, which increases the life of the Ritzels is reduced. The magnetic inference of the Stator of the braking device is disadvantageous by one component to be manufactured.

Advantages of the invention

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 ist es möglich, bei einem Starter in Schraubtriebbauweise durch die erfindungsgemäße Bremseinrichtung den Vorspurvorgang so ablaufen zu lassen, daß die Auftreffgeschwindigkeit bei vorliegender Zahn-auf- Zahn-Stellung von Ritzel und Zahnkranz verringert ist. Dies ist insbesondere bei einstufig geschalteten Startermotoren von Vorteil.With the device according to the invention with the features of Claim 1 it is possible in a starter Screw drive construction by the invention To let the braking device run the toe-in process so that the impact speed with the tooth-on Tooth position of the pinion and ring gear is reduced. This is particularly useful for single-stage starter motors advantageous.

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.

Der Vorteil der Verwendung einer sogenannten verteilten Wicklung als Stator der Bremseinrichtung liegt darin, daß der benötigte Außendurchmesser geringer ist als der Außendurchmesser, der von beispielsweise zwei Einzelpolen benötigt wird. Demgegenüber ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung der magnetisch erregbare Rückschluß durch ein verlängertes Polrohr des Startermotors gebildet, wodurch sich die Anzahl der Bauteile beim Stator der Bremseinrichtung verringern läßt.The advantage of using a so-called distributed Winding as the stator of the braking device is that the required outside diameter is less than that Outside diameter, for example of two single poles is needed. In contrast, the invention Device of magnetically excitable inference by a extended pole tube of the starter motor formed, whereby the number of components in the stator Brake device can be reduced.

Durch eine elektronische Ansteuerung des Stators der Bremseinrichtung ist das Magnetfeld des Stators auf einfache Weise steuerbar, wodurch die Vorspur- und damit die Auftreffgeschwindigkeit des Ritzels an den Zahnkranz variierbar ist. Betreibt man den Startermotor zweistufig, d. h. dreht der Startermotor während einer ersten Drehphase vor dem Andrehen langsam, läßt sich dadurch zusätzlich die Auftreffgeschwindigkeit des Ritzels bei einer vorliegenden Zahn-auf-Zahn-Stellung mit dem Zahnkranz reduzieren, wodurch sich die Lebensdauer des Ritzels erhöht. Eine mögliche Variante, den Startermotor zweistufig zu betreiben, ist dadurch gegeben, daß während der ersten Drehphase dem Startermotor ein den Startermotorstrom begrenzender Vorwiderstand geschaltet wird. Dies ist z. B. dadurch möglich, daß die Erregerspulen des Stators der Bremseinrichtung vorgeschaltet sind. Mittels eines mechanischen Zweistufen-Relais mit zwei Schaltkontakten läßt sich ein Vorwiderstand mit geringem Aufwand schalten. Eine weitere vorteilhafte Möglichkeit die erste Drehphase des Startermotors unabhängig von der Bremseinrichtung zu verwirklichen, ist beispielsweise durch einen analogen Längsregler möglich.By electronically controlling the stator Braking device is the magnetic field of the stator on simple Way controllable, thereby the toe-in and thus the Speed of impact of the pinion on the ring gear is variable. If you operate the starter motor in two stages, d. H. the starter motor turns during a first rotation phase before turning slowly, this also allows the Speed of impact of the pinion in a present Reduce the tooth-to-tooth position with the ring gear, thereby the life of the pinion increases. A possible Variant to operate the starter motor in two stages given that during the first phase of rotation Starter motor a limiting the starter motor current Series resistor is switched. This is e.g. B. thereby possible that the excitation coils of the stator of Brake device are connected upstream. By means of a mechanical two-stage relay with two switching contacts a series resistor can be switched with little effort. A Another advantageous possibility of the first phase of rotation Starter motor regardless of the braking device too realize, for example, by an analog Series regulator possible.

drawings

Die Erfindung wird nachstehend 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 einen Längsschnitt einer teilweise dargestellten Startvorrichtung mit einer ersten Variante der erfindungsgemäßen Bremseinrichtung, Fig. 1 is a longitudinal section of a starting device partially shown with a first variant of the braking device according to the invention,

Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie II in Fig. 1 durch die erste Variante der Bremseinrichtung mit einer ersten Variante einer elektrischen Verschaltung der Bremseinrichtung und des Startermotors, Fig. 2 is a cross section along the line II in Fig. 1 by the first variant of the braking device with a first variant of an electrical interconnection of the braking device and of the starter motor,

Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt einer teilweise dargestellten Startvorrichtung mit einer zweiten Variante der Bremseinrichtung, Fig. 3 shows a longitudinal section of a starting device partially shown with a second variant of the braking device,

Fig. 4 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie IV in Fig. 3 durch die zweite Variante nach Fig. 3 mit einer zweiten Variante einer elektrischen Verschaltung von Bremseinrichtung und Startermotor, Fig. 4 shows a cross section along the line IV in Fig. 3 by the second variant of FIG. 3 with a second variant of an electrical interconnection of brake device and the starter motor,

Fig. 5 zeigt einen Längschnitt einer teilweise dargestellten Startvorrichtung mit einer dritten Variante der Bremseinrichtung, Fig. 5 shows a longitudinal section of a partially illustrated starting device with a third variant of the braking device,

Fig. 6 zeigt den Querschnitt entlang der Linie IV in Fig. 5 mit einer dritten Variante der elektrischen Verschaltung von Bremseinrichtung und Startermotor. Fig. 6 shows the cross section along the line IV in Fig. 5 with a third variant of the electrical connection of the braking device and starter motor.

Identische bzw. gleichwirkende Bauteile sind mit gleichen Bezugszahlen bezeichnet.Identical or equivalent components are the same Designated reference numbers.

Description of the embodiments

Fig. 1 zeigt eine teilweise Darstellung eines Längsschnitts durch eine erfindungsgemäße Startvorrichtung 10 mit einem Startermotor 11, dessen Ankerwelle als Antriebswelle 12 dient. Die Antriebswelle 12 ist auf einem bestimmten Wellenabschnitt mit einem steilen Außengewinde 13 versehen. Ein Mitnehmerschaft 14 mit einem steilen Innengewinde 15 bildet mit dem steilen Außengewinde 13 der Antriebswelle 12 eine Steilgewindekupplung. Die Antriebswelle 12 ist mit ihrem, dem Startermotor 11 abgewandten Ende in einem Antriebslager 16 mittels eines Gleitlagers 17 gelagert. Der Mitnehmerschaft 14 ist über einen Freilauf 18 mit einem Ritzel 19 verbunden. Das Ritzel 19 wird durch eine Rückstellfeder 20, die sich über einen Anschlagring 21, der an der Antriebswelle 12 befestigt ist, in die Ausgangslage gedrückt. Fig. 1 is a partial view showing a longitudinal section through an inventive starting device 10 with a starter motor 11, the armature shaft serving as a driving shaft 12. The drive shaft 12 is provided with a steep external thread 13 on a specific shaft section. A driver shaft 14 with a steep internal thread 15 forms a steep thread coupling with the steep external thread 13 of the drive shaft 12 . The drive shaft 12 is supported with its end facing away from the starter motor 11 in a drive bearing 16 by means of a slide bearing 17 . The driver shaft 14 is connected to a pinion 19 via a freewheel 18 . The pinion 19 is pressed into the starting position by a return spring 20 which is pressed via a stop ring 21 which is fastened to the drive shaft 12 .

Konzentrisch um den Mitnehmerschaft 14 befindet sich ein Bremsmechanismus 22, der einerseits aus einem am Mitnehmerschaft 14 befestigten Rotor 23 und andererseits einem gehäusefesten Stator 24 besteht. In Fig. 1 ist der Rotor 23 als Kurzschlußläufer 25 ausgeführt. In Fig. 2 wird ein Querschnitt durch die Bremseinrichtung nach Fig. 1 gezeigt. Der Stator 24 ist in Fig. 1 und Fig. 2 mittels elektromagnetisch erregbarer Polschuhe 26 ausgeführt. Die Polschuhe 26 werden durch Erregerspulen 27 elektromagnetisch erregt. Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß ein Polrohr 28, das einen Ständer 28A des Startermotors aufnimmt, über den Ständer 28A des Startermotors 11 hinaus verlängert ist und hier als magnetischer Rückschluß 29 für den Stator 24 der Bremseinrichtung 22 verwendet wird. Die beiden Polschuhe 26 bilden die Statorpole der Bremseinrichtung 22. In der in Fig. 2 gezeigten Verschaltung der Startvorrichtung 10 sind die beiden elektromagnetisch erregbaren Polschuhe 26 so zu einem Spulenstrang verschaltet, daß der eine Polschuh mit seinem Südpol und der andere Polschuh 26 mit seinem Nordpol zur Achse der Antriebswelle 12 zeigt. Ein zweistufiges mechanisches Relais 30 ist so angeordnet und verschaltet, daß die Erregerspulen 27 einen ohmschen Vorwiderstand des Startermotors 11 bilden. In einer zweiten Stellung des Zweistufenrelais 30 ist einerseits die elektrische Verbindung zwischen Erregerspulen 27 und Startermotor 11 unterbrochen, andererseits wird durch die zweite Stufe des Relais 30 der Startermotor 11 voll bestromt.A braking mechanism 22 is located concentrically around the driving shaft 14 , which consists on the one hand of a rotor 23 attached to the driving shaft 14 and on the other hand a stator 24 fixed to the housing. In Fig. 1, the rotor 23 is designed as a squirrel-cage rotor 25 . In Fig. 2 a cross section through the braking device of FIG. 1 is shown. The stator 24 is designed in Fig. 1 and Fig. 2 by means of electromagnetically excitable pole pieces 26th The pole shoes 26 are excited electromagnetically by excitation coils 27 . From Fig. 1 it can be seen that a pole tube 28 which receives a stator 28 A of the starter motor is extended beyond the stator 28 A of the starter motor 11 and is used here as a magnetic yoke 29 for the stator 24 of the braking device 22 . The two pole shoes 26 form the stator poles of the braking device 22 . In the connection of the starter device 10 shown in FIG. 2, the two electromagnetically excitable pole shoes 26 are connected to form a coil strand in such a way that one pole shoe with its south pole and the other pole shoe 26 with its north pole point toward the axis of the drive shaft 12 . A two-stage mechanical relay 30 is arranged and connected such that the excitation coils 27 form an ohmic series resistor of the starter motor 11 . In a second position the two-stage relay 30, the electrical connection between the exciting coil 27 and starter motor 11 is interrupted on the one hand, on the other hand, the relay 30 of the starter motor 11 fully energized by the second stage.

Um die Brennkraftmaschine durch die Startvorrichtung 10 anzudrehen, wird zunächst ein Startschalter 31 geschlossen. Durch das Schließen des Startschalters 31 ist ein erster Stromkreis über die Erregerspulen 27 und den Startermotor 11 geschlossen, so daß die Startvorrichtung in einer ersten Stufe betrieben wird. Durch die dem Startermotor 11 vorgeschalteten Erregerspulen 27 dreht der Startermotor 11 in der ersten Stufe mit verminderter Drehzahl, da die Erregerwicklungen 27 einen stromverringernden Vorwiderstand bilden. Während dieser ersten Phase sind die Polschuhe 26 der Bremseinrichtung 22 elektromagnetisch erregt und bilden über den Rotor 23 bzw. Kurzschlußläufer 25 und das Polrohr 28 einen geschlossenen Magnetkreis. Der in dieser ersten Stufe drehende Startermotor 11 überträgt über die Steilgewindekupplung auf den Mitnehmerschaft ein Drehmoment, so daß der Kurzschlußläufer 25 beginnt sich um die Achse der Antriebswelle 12 zu drehen. Der Kurzschlußläufer 25 bewegt sich dabei im Magnetfeld, das aus den beiden elektromagnetisch erregten Polschuhen 26 gebildet wird. Dadurch werden in an sich bekannter Weise in axial ausgerichteten Stableitern 32 elektrische Ströme induziert, so daß in den axial ausgerichteten Stableitern 32 um diese herum elektromagnetische Felder entstehen, die in Zusammenwirkung mit dem von den Polschuhen 26 ausgehenden elektromagnetischen Feldern ein der Drehrichtung des Kurzschlußläufers 25 entgegenwirkendes Bremsmoment erzeugen. Dieses Bremsmoment bewirkt, wie auch die Massenträgheit von Mitnehmerschaft 14, Freilauf 18 und Ritzel 19 über die Steilgewindekupplung auf der Antriebswelle 12 ein, dem Antriebsmoment des Startermotors 11 entgegengerichtetes Moment. Dies hat den Vorteil, daß auch bei den für ein sanftes Einspuren vorteilhaften geringen Drehzahlen des Startermotors 11 und dementsprechend nur geringer Winkelbeschleunigung der Antriebswelle 12 und damit einhergehender nur geringer Trägheitswirkung von Mitnehmerschaft 14, Freilauf 18 und Ritzel 19 dennoch ein zügiges Vorspuren, bei gleichzeitig verminderter Auftreffgeschwindigkeit des Ritzels 19 auf den Zahnkranz bei einer Zahn-auf-Zahn-Stellung, möglich ist. In Bezug auf den Verschleiß des Ritzels 19 ergibt sich hier auch für Schraubtriebstarter eine vorteilhafte Möglichkeit ein sanftes Vor- und Einspuren zu ermöglichen. Um ein sanftes Vorspuren wirksam zu ermöglichen, ist eine Begrenzung des Startermotorstroms auf ein Zehntel des maximalen Kurzschlußstroms sinnvoll. In order to turn the internal combustion engine on by the starting device 10 , a start switch 31 is first closed. By closing the start switch 31 , a first circuit is closed via the excitation coils 27 and the starter motor 11 , so that the starting device is operated in a first stage. Due to the excitation coils 27 connected upstream of the starter motor 11 , the starter motor 11 rotates at a reduced speed in the first stage, since the excitation windings 27 form a current-reducing series resistor. During this first phase, the pole shoes 26 of the braking device 22 are electromagnetically excited and form a closed magnetic circuit via the rotor 23 or short-circuit rotor 25 and the pole tube 28 . The starter motor 11 rotating in this first stage transmits a torque to the driving shaft via the high-speed thread coupling, so that the squirrel-cage rotor 25 begins to rotate about the axis of the drive shaft 12 . The short-circuit rotor 25 moves in the magnetic field which is formed from the two electromagnetically excited pole shoes 26 . As a result, 32 electric currents are induced in a known manner in axially aligned bar conductors, so that in the axially aligned bar conductors 32 electromagnetic fields arise around them, which, in cooperation with the electromagnetic fields emanating from the pole pieces 26 , counteract the direction of rotation of the short-circuit rotor 25 Generate braking torque. This braking torque, like the mass inertia of the drive shaft 14 , freewheel 18 and pinion 19 via the high-speed thread coupling on the drive shaft 12 , causes a torque opposing the drive torque of the starter motor 11 . This has the advantage that even at the low speeds of the starter motor 11 , which are advantageous for smooth engagement, and accordingly only low angular acceleration of the drive shaft 12 and the associated low inertia effect of the driver shaft 14 , freewheel 18 and pinion 19, nevertheless, a rapid toe-in, with simultaneously reduced Impact speed of the pinion 19 on the ring gear in a tooth-on-tooth position is possible. With regard to the wear of the pinion 19 , there is also an advantageous possibility here for screw drive starters to enable gentle toe-in and engagement. In order to enable a smooth toe-in effectively, limiting the starter motor current to one tenth of the maximum short-circuit current is advisable.

Das Zweistufenrelais 30 ermöglicht während einer ersten bestimmten Zeitdauer ein Vor- und zumindest teilweises Einspuren des Ritzels 19 in den Zahnkranz der Brennkraftmaschine. Da der Relaisanker des Relais 30 während dieser ersten Zeitdauer in die Relaiswicklung eingezogen wird, wird nach dem Ende dieser ersten Zeitdauer der erste Stromkreis über die Erregerspulen 27 geöffnet und anschließend ein zweiter Stromkreis geschlossen, bei dem der Startermotor 11 ohne Vorwiderstand voll bestromt wird. Für diese zweite Phase, die Andrehphase, wird die Brennkraftmaschine über ihren Zahnkranz durch das Ritzel 19 bis zum Selbstlauf der Brennkraftmaschine angedreht, bis der Startschalter 31 geöffnet wird. Überholt die Brennkraftmaschine bei beginnendem Selbstlauf mit ihrem Zahnkranz das Ritzel 19, so wirkt am Ritzel 19 ein von der Brennkraftmaschine ausgehendes Drehmoment, das eine einem am Ritzel wirkenden Andrehmoment umgekehrte Richtung aufweist. Diese Momentenumkehr führt zu einem Lösen des Freilaufs 18, was eine kurze Zeitdauer beansprucht. Bis der Freilauf 18 gelöst ist, wirkt ein Teil des von der Brennkraftmaschine ausgehenden Drehmoments über den Freilauf 18 auf die Steilgewindekupplung. Dieses Drehmoment bewirkt in Kombination mit der Steilgewindekupplung, daß zusätzlich zur Kraft der Rückstellfeder eine weitere, das Ausspuren beschleunigende Kraft an der Steilgewindekupplung wirkt, die durch den Schleppbetrieb des Startermotors verstärkt wird.The two-stage relay 30 enables the pinion 19 to be pre-engaged and at least partially engaged in the ring gear of the internal combustion engine for a first specific period of time. Since the relay armature of the relay 30 is drawn into the relay winding during this first period of time, after the end of this first period of time the first circuit via the excitation coils 27 is opened and then a second circuit is closed in which the starter motor 11 is fully energized without a series resistor. For this second phase, the start-up phase, the internal combustion engine is turned on via its ring gear through the pinion 19 until the internal combustion engine runs independently until the start switch 31 is opened. If the internal gear overtakes the pinion 19 with its ring gear at the beginning of self-running, then a torque emanating from the internal combustion engine acts on the pinion 19 and has a direction opposite to a torque acting on the pinion. This torque reversal leads to a release of the freewheel 18 , which takes up a short period of time. Until the freewheel 18 is released, part of the torque emanating from the internal combustion engine acts on the steep-thread coupling via the freewheel 18 . This torque, in combination with the high-speed thread coupling, has the effect that, in addition to the force of the return spring, a further force accelerating the disengagement acts on the high-speed thread coupling, which is amplified by the dragging operation of the starter motor.

In den Fig. 3 und 4 ist eine weitere Variante der erfindungsgemäßen Startvorrichtung dargestellt. Der Unterschied der Darstellungen in Fig. 3 gegenüber der Darstellung in Fig. 1 besteht allein in einer Unterschiedlichen Bauweise des am Mitnehmerschaft 14 befestigten Rotors 23, der hier als sogenannter Hystereserotor 33 verwirklicht ist. Die in Fig. 4 gezeigte elektrische Verschaltung der Startvorrichtung ist gegenüber der in Fig. 2 gezeigten Schaltung um eine Ansteuerung 34A der Erregerspulen 27 erweitert. Diese Ansteuerung 34A erlaubt die Steuerung des Erregerstroms durch die Erregerspulen 27 und des Drehmoments des Startermotors 11 und dadurch die Vorspurkraft während der Vorspurphase, der ersten Stufe des Startvorgangs, in weiten Grenzen. Insbesondere kann die elektrische Erregung der Erregerspulen 27 nach dem erfolgten Start der Brennkraftmaschine unterbrochen werden wodurch das Ausspuren des Ritzels aus dem Zahnkranz der Brennkraftmaschine unterstützt wird. Wird die in Fig. 4 dargestellte Startvorrichtung 10 durch das Schließen des Startschalters 31 eingeschaltet, wird die Ansteuerung 34A eingeschaltet und dadurch die Erregerspulen 27 des Stators der Bremseinrichtung 22 über den damit ebenso eingeschalteten Startermotor 11 erregt. Nimmt die sich drehende Antriebswelle 12 über die Steilgewindekupplung den Mitnehmerschaft 14 und dadurch den Hystereserotor 33 mit und versetzt diesen dadurch in Drehung, führen zwei Effekte durch die Drehung in einem elektromagnetisch erregtem Feld zu einem der Drehbewegung entgegengerichteten Drehmoment. Einerseits werden im Hystereserotor 33 Wirbelströme erzeugt, die mit ihrem elektromagnetischen Feld der Drehbewirkung entgegenwirken. Andererseits entstehen in diesen Hystereseläufern 33 durch das verwendete sogenannte Hysteresematerial und die Drehung im elektromagnetischen Feld des Stators 24 der Bremseinrichtung 22 laufend sogenannte Ummagnetisierungsverluste, die zusätzlich zu einem bremsenden Moment führen. Dadurch wird auch bei niedrigen Winkelbeschleunigungen der Antriebswelle 12 wie schon bei der Variante nach den Fig. 1 und 2 ein zügiges und problemloses Vorspuren des Ritzels 19 ermöglicht. Mit dem Schließen des Startschalters 31 wird gleichzeitig auch das Zweistufenrelais 30 bestromt. Dadurch wird wie schon bei den Fig. 1 und 2 gezeigt, nach dem Ende des Vor- bzw. Einspurens die Erregung des Stators 24 der Bremseinrichtung 22 abgeschaltet und der Startermotor 11 voll bestromt. Auch hier wird nach dem erfolgten Selbstlauf der Brennkraftmaschine die Startvorrichtung 10 durch Öffnen des Startschalters 31 abgeschaltet, und das Ritzel 19 durch den Zahnkranz der Brennkraftmaschine und die Steilgewindekupplung ausgespurt.In FIGS. 3 and 4 show a further variant of the starting device according to the invention. The difference between the representations in FIG. 3 and the representation in FIG. 1 consists solely in a different construction of the rotor 23 attached to the driving shaft 14 , which is implemented here as a so-called hysteresis rotor 33 . The electrical connection of the starter device shown in FIG. 4 has been expanded by a control 34 A of the excitation coils 27 compared to the circuit shown in FIG. 2. This control 34 A allows the excitation current through the excitation coils 27 and the torque of the starter motor 11 and thereby the toe-in force during the toe-in phase, the first stage of the starting process, to be controlled within wide limits. In particular, the electrical excitation of the excitation coils 27 can be interrupted after the internal combustion engine has started, thereby supporting the removal of the pinion from the ring gear of the internal combustion engine. If the starting device 10 shown in FIG. 4 is switched on by the closing of the start switch 31 , the control 34 A is switched on and the excitation coils 27 of the stator of the braking device 22 are thereby excited via the starter motor 11 which is also switched on. If the rotating drive shaft 12 takes the driver shaft 14 and thereby the hysteresis rotor 33 with it via the high-speed thread coupling and thereby sets it in rotation, two effects by the rotation in an electromagnetically excited field lead to a torque opposing the rotary movement. On the one hand, 33 eddy currents are generated in the hysteresis rotor, which counteract the rotational effect with their electromagnetic field. On the other hand, the stator of the braking device are formed in this Hystereseläufern 33 by the method used so-called hysteresis, and the rotation in the electromagnetic field 24 22 continuously so-called core losses, which in addition lead to a braking moment. As a result, even at low angular accelerations of the drive shaft 12, as in the variant according to FIGS . 1 and 2, the pinion 19 can be advanced quickly and easily. When the start switch 31 is closed, the two-stage relay 30 is also energized at the same time. As already shown in FIGS . 1 and 2, the excitation of the stator 24 of the braking device 22 is switched off and the starter motor 11 is fully energized after the end of the pre-engagement or engagement. Here too, after the internal combustion engine has run itself, the starting device 10 is switched off by opening the start switch 31 , and the pinion 19 is disengaged through the ring gear of the internal combustion engine and the high-speed thread coupling.

Fig. 5 unterscheidet sich von Fig. 1 dadurch, daß als Stator 24 für die Bremseinrichtung 22 ein Stator mit verteilter Wicklung 35 gewählt ist. In Fig. 6 ist ein Querschnitt durch die Bremsvorrichtung 22 dargestellt. Durch die in Fig. 6 dargestellte Verschaltung von Startermotor 11 und Bremseinrichtung 22 ist eine getrennte Steuerung von Bremsmechanismus bzw. Bremseinrichtung 22 und dem Startermotor 11 möglich. Mit dem Schließen des Startschalters 31 wird die Ansteuerung 34B eingeschaltet, die die verteilte Wicklung 35 und damit den Stator 24 der Bremseinrichtung 22 ansteuert. Mit dem Schließen des Startschalters 31 wird gleichzeitig auch der Startermotor 11 über das Zweistufenrelais 30 und einen Spannungsteiler 36, der Teil eines sogenannten analogen Längsreglers 37 ist, in der ersten Stufe bestromt. Da in dieser ersten Stufe der Startermotor 11 über einen, den Strom reduzierenden, ohmschen Vorwiderstand bestromt wird, dreht in dieser ersten Stufe der Startermotor 11 mit verminderter Drehzahl. Während dieser ersten Stufe spurt der Startermotor 11 mit seiner Antriebswelle 12 in bekannter Weise mit der Steilgewindekupplung zwischen der Antriebswelle und dem Mitnehmerschaft 14 unter Zuhilfenahme eines Bremsmoments zwischen dem Stator 24 und dem Kurzschlußläufer 25 vor. Bei Vorliegen einer Zahn-auf-Zahn-Stellung zwischen Ritzel 19 verdreht der Startermotor das Ritzel 19 gegenüber dem Zahnkranz, bis eine Zahn-Lücke-Stellung vorliegt und das Ritzel einspuren kann. Nachdem das Zweistufenrelais 30 die zweite Stufe geschaltet hat, ist damit der Spannungsteiler 36 überbrückt, so daß der Startermotor 11 zum Andrehen der Brennkraftmaschine nunmehr den vollen Hauptstrom erhält. Nach dem Selbstlauf der Brennkraftmaschine wird die Startvorrichtung durch Öffnen des Startschalters 31 abgeschaltet und dadurch der Startvorgang beendet. Der das Ritzel 19 nunmehr antreibende Zahnkranz der Brennkraftmaschine schleudert durch die Steilgewindekupplung das Ritzel 19 aus dem Eingriff mit dem Zahnkranz unter Zuhilfenahme der Druckkraft der Rückstellfeder 20. Damit die Bremseinrichtung 22 so lange wirksam bleibt, bis das Ritzel 19 vollständig eingespurt ist, muß entweder der Stator 24 so lang sein, daß der Rotor 23 im gesamten Verschiebebereich zwischen Ruheposition und vollständig eingespurter Position des Ritzels 19 innerhalb des Stators 24 bleibt. Um Leitermaterial bei den Erregerspulen 27 zu sparen, ist es auch möglich, den Rotor 23 so lang zu wählen, daß der Stator 24 immer innerhalb der axialen Länge des Rotors 23 bleibt. Fig. 5 differs from Fig. 1 in that a stator with distributed winding 35 is selected as the stator 24 for the braking device 22 . In Fig. 6 is a cross section through the braking device 22. The interconnection of starter motor 11 and braking device 22 shown in FIG. 6 enables separate control of the braking mechanism or braking device 22 and the starter motor 11 . When the start switch 31 is closed, the control 34 B is activated, which controls the distributed winding 35 and thus the stator 24 of the braking device 22 . When the starter switch 31 is closed, the starter motor 11 is also energized in the first stage via the two-stage relay 30 and a voltage divider 36 , which is part of a so-called analog series regulator 37 . Since in this first stage the starter motor 11 is energized via an ohmic series resistor which reduces the current, in this first stage the starter motor 11 rotates at a reduced speed. During this first stage, the starter motor 11 tracks with its drive shaft 12 in a known manner with the steep-thread coupling between the drive shaft and the driving shaft 14 with the aid of a braking torque between the stator 24 and the squirrel-cage rotor 25 . If there is a tooth-on-tooth position between the pinion 19, the starter motor rotates the pinion 19 with respect to the ring gear until there is a tooth-gap position and the pinion can engage. After the two-stage relay 30 has switched the second stage, the voltage divider 36 is bridged so that the starter motor 11 now receives the full main current for starting the internal combustion engine. After the internal combustion engine has run itself, the starting device is switched off by opening the start switch 31 and the starting process is thereby ended. The pinion 19 is now driving gear ring of the internal combustion engine flings through the ball thread coupling the pinion 19 out of engagement with the ring gear with the aid of the urging force of the return spring 20th So that the braking device 22 remains effective until the pinion 19 is fully engaged, either the stator 24 must be long enough that the rotor 23 remains within the stator 24 in the entire displacement range between the rest position and the fully engaged position of the pinion 19 . In order to save conductor material in the excitation coils 27 , it is also possible to select the rotor 23 so long that the stator 24 always remains within the axial length of the rotor 23 .

Claims

1. Starting device ( 10 ), in particular coaxial starter, for starting an internal combustion engine having a ring gear with a starter motor ( 11 ), with a high-speed thread coupling, between a drive shaft ( 12 ) and a driving shaft ( 14 ), preferably with a freewheel ( 18 ) and with a pinion ( 19 ) and with a braking device ( 22 ), the rotor ( 23 ) of the electromagnetic brake being arranged on the driver shaft ( 14 ) in a rotationally fixed manner and the stator ( 24 ) being arranged concentrically around the rotor ( 23 ) around the housing, thereby characterized in that the braking device ( 22 ) comprises a controllable electromagnetic brake with a rotor ( 23 ) and a stator ( 24 ) which applies a braking torque which complicates the rotation of the driving shaft ( 14 ).

2. Device according to claim 1, characterized in that the rotor ( 23 ) is an eddy current rotor and is designed either as a short-circuit rotor ( 25 ) or hysteresis rotor ( 33 ).

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the stator ( 24 ) is formed from a certain number of individual pole shoes ( 26 ) which are preferably evenly spaced on the circumference and which are each surrounded by an excitation coil ( 27 ), and that The number of stator poles is preferably an even number and is at least two.

4. Apparatus according to claim 3, characterized in that two diametrically opposed excitation coils ( 27 ) of the stator ( 24 ) are interconnected to form a coil strand in such a way that their magnetic fields in their pole pieces ( 26 ) have the same orientation, so that one pole piece ( 26 ) forms a north pole and the other a south pole.

5. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the stator ( 24 ) has at least two poles and the stator ( 24 ) can be excited by a winding ( 35 ) distributed over the circumference.

6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the pole shoes ( 26 ) of the stator ( 24 ) are connected to one another via a magnetically excitable yoke ( 29 ), preferably made of soft iron.

7. The device according to claim 6, characterized in that the magnetically excitable yoke ( 29 ) is formed by an elongated pole tube ( 28 ) of the starter motor.

8. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the axial length of the stator ( 24 ) is so large that the axially displaceable rotor ( 23 ) within the stator ( 24 ) between the rest position and the fully engaged position of the pinion ( 19 ). remains.

9. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the axial length of the axially displaceable rotor ( 23 ) is so large that the stator ( 24 ) between the rest position and the fully engaged position of the pinion ( 19 ) within the axial length of the The rotor ( 23 ) remains.

10. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the electrically excited magnetic field of the stator ( 24 ) can be controlled by a control ( 34 A, 34 B).

11. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the starter motor ( 11 ) is operated in two stages, wherein during a first phase of rotation the starter motor ( 11 ) rotates slowly and the driver shaft ( 14 ) and the pinion ( 19 ) are pre-engaged and during a second phase of rotation the starter motor ( 11 ) turns the internal combustion engine.

12. The apparatus according to claim 11, characterized in that a starter motor current reducing resistor is connected upstream of the starter motor ( 11 ) during the first phase of rotation.

13. The apparatus according to claim 12, characterized in that an ohmic series resistor is connected upstream as a resistor is.

14. The apparatus according to claim 13, characterized in that the excitation coils ( 27 ) of the stator ( 24 ) are connected upstream as an ohmic series resistor.

15. The apparatus of claim 12 or 13, characterized in that the ohmic series resistor is switched by means of a mechanical two-stage relay ( 30 ) with two switching contacts.

16. The apparatus according to claim 15, characterized in that the starter motor ( 11 ) is connected upstream of an analog series regulator ( 37 ).

17. Device according to one of the preceding claims, characterized in that during the first phase of rotation, the current of the starter motor ( 11 ) is reduced to about a tenth of the short-circuit current for which the starter motor ( 11 ) is designed.